JP3690195B2 - 電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
白色光を照射するランプユニットと、ダイクロイックミラーと、液晶ライトバルブと、ダイクロイックプリズムと、投射レンズとを用いて構成された液晶プロジェクタが知られている。この種の液晶プロジェクタでは、ランプユニットから照射された白色光がダイクロイックミラーによって赤色光、緑色光および青色光に分離され、これらの赤色光、緑色光および青色光は、各々に対応して設けられた液晶ライトバルブに入射される。各液晶ライトバルブを通過した赤色光、緑色光および青色光は、光ダイクロイックプリズムによって合成され、投射レンズを介してスクリーンに投射される。ここで、各液晶ライトバルブは、２枚の基板間に液晶を封入することにより構成されている。この基板間の液晶の配向が制御されることにより各液晶ライトバルブの通過光量の制御が行われ、スクリーンに各種の画像が投射される。
【０００３】
図９（ａ）は、上記液晶プロジェクタに用いられる液晶ライトバルブ５００の一部の断面を模式的に示す図である。同図に例示する液晶ライトバルブ５００は、素子側基板１と対向基板２とが対向配置され、両基板間に液晶３が挟持された構成となっている。素子側基板１は、ガラス基板１１と、このガラス基板１１上に形成された複数の画素電極１２およびスイッチング素子（ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）等、図示略）とにより構成される。これらの画素電極１２およびスイッチング素子は、配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、液晶３を所定の方向に配向させるためにラビング処理等が施されている。ここで、上述したダイクロイックミラーからの光は、対向基板２側から入射する。この対向基板２は、ダイクロイックミラーからの入射光を上記画素電極１２に集中させて光の利用効率を向上させるための複数の凸マイクロレンズ２１４が形成された凸マイクロレンズ基板２１、および配向膜２６等により構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記配向膜１８および２６は、ポリイミド等の有機材料によって構成されるものが一般的である。このポリイミドに関しては、青色光以上に波長が短い光を照射されることにより光分解が起こることが知られている。さらにこの光分解は、照射される光の光束密度（照度）が高いほど速く進行する。
【０００５】
ここで、図９（ａ）に例示した液晶ライトバルブ５００は、入射光が各マイクロレンズ２１４によって集光される。そのため、素子側基板１側の配向膜１８には、図９（ｂ）に示すように、光束密度が高められた光が局部的に照射されることとなる。そして、これにより、配向膜１８の光分解が速く進行してしまうといった問題があった。この配向膜１８の光分解が生じると、液晶３の配向状態が不安定になるといった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、光の利用効率が高く、かつ、配向膜の光分解が抑制された電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置において、前記複数の画素電極の各々に対応し、光源からの光を通過させて当該画素電極に導く複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部と、を備えた凸マイクロレンズ基板と、複数の凹マイクロレンズを備え、前記スペーサ部の上面によって支持されることにより、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で前記凸マイクロレンズ基板に対して固定される凹マイクロレンズ基板と、を前記第２の基板に形成したことを特徴とする。
また本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部とを有する凸マイクロレンズ基板を作成する工程と、複数の凹マイクロレンズを有する凹マイクロレンズ基板を作成する工程と、前記各凸マイクロレンズと前記各凹マイクロレンズとが前記複数の画素電極の各々に対応するように、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で保持されるように前記凹マイクロレンズ基板を前記スペーサ部で固定し、前記第２の基板を作成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００８】
かかる電気光学装置によれば、前記凸マイクロレンズによって入射光が集光されるとともに、集光された光束（光線束）は、前記凹マイクロレンズによって、光軸に略平行な光束に変換されるため、光束密度の上昇を抑えることができる。従って、光束密度の高い光が、電気光学装置を構成する各部に対して局部的に照射されることがないから、これらの各部の光の照射による劣化を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記第１の基板と前記第２基板との間に、前記複数の画素電極に対応する開口領域を有する遮光膜を備えるようにしてもよい。この場合、前記凸マイクロレンズおよび凹マイクロレンズを通過して前記画素電極に向かう各光束の幅を、前記遮光膜の開口領域の幅とほぼ等しくなるようにすることができる。ここで、第１の基板から出射される光束の幅が遮光膜の開口領域の幅よりも大きい場合には、該光束の一部が遮光膜によって遮光されるため、その分だけ光利用効率が低くなる。一方、第２の基板から出射される光束の幅が遮光膜の開口領域の幅よりも小さい場合には、該光束の光束密度がその分だけ高くなるため、電気光学装置を構成する各部の光分解の速度が高くなる。すなわち、上記構成とすることにより、高い光効率を保つことができると同時に、各部に照射される光の光束密度を低く抑えることができるという利点がある。
【００１０】
また、前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも一方に、有機薄膜である配向膜を有する構成としてもよい。この配向膜は、光の照射によって光分解を起こし易く、光束密度が高い光が照射された場合にはより速い速度で光分解が進行する。上記構成とした場合、配向膜に対して光束密度の高い光が局部的に照射されることがないので、特に光分解による劣化が起こりやすい配向膜の光分解速度を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明は、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、複数の凸マイクロレンズを有する凸マイクロレンズ基板を作成する工程と、複数の凹マイクロレンズを有する凹マイクロレンズ基板を作成する工程と、前記各凸マイクロレンズと前記各凹マイクロレンズとが前記複数の画素電極の各々に対応するように、前記凸マイクロレンズ基板と凹マイクロレンズ基板とを前記第２の基板に固定する工程とを具備することを特徴とする電気光学装置の製造方法を提供するものである。
【００１２】
かかる製造方法によって製造された電気光学装置によれば、前記凸マイクロレンズによって入射光が集光されるとともに、集光された光束（光線束）は、前記凹マイクロレンズによって、光軸に略平行な光束に変換されるため、光束密度の上昇を抑えることができる。従って、電気光学装置を構成する各部（特に配向膜）に対して、光束密度の高い光が局部的に照射されることがないので、これらの各部の光分解速度を抑えることができる。
【００１３】
また、本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の電気光学装置と、光源と、前記光源から出射された光を前記電気光学装置に導く集光光学系と、前記電気光学装置から出射された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。かかる投射型表示装置によれば、前記電気光学装置の各部（特に配向膜等）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１４】
本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の複数の電気光学装置と、光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記複数の電気光学装置の各々に導く集光光学系と、前記複数の電気光学装置から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１５】
かかる投射型表示装置によれば、前記複数の電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１６】
また、本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の１以上の電気光学装置と、入射光を変調する１以上の光変調装置であって、複数の凸マイクロレンズまたは複数の凹マイクロレンズのうちのいずれか一方を備える１以上の光変調装置と、光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置のそれぞれに導く集光光学系と、前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置
かかる投射型表示装置によれば、前記複数の電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１７】
ここで、前記集光光学系は、前記光源から出射された光を、青色光、赤色光および緑色光に分離するとともに、青色光を前記電気光学装置に、赤色光および緑色光を前記１以上の光変調装置のそれぞれに導くようにしてもよい。光分解は、特に青色光を照射されることによって顕著に進行するが、青色光が照射する電気光学装置は、上述した構成となっているため、電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度を抑制することができる。従って、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、電気光学装置の一例として投射型表示装置に用いられる液晶ライトバルブを用いて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１９】
Ａ：実施形態の構成
図１（ａ）は、本発明を適用した液晶ライトバルブ３００の断面の一部を模式的に示す図である。同図に示すように、この液晶ライトバルブ３００は、シール材（図示略）によって接合された素子側基板１および対向基板２と、これらの各基板の間隙（セルギャップ）内に封入された液晶３とにより概略構成される。なお、以下では、図１（ａ）に示すように、液晶ライトバルブ３００が属する面と垂直な方向をＸ軸方向として説明を進める。また、図１および以下に示す各図においては、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、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２０】
素子側基板１は、ガラス基板１１を有しており、このガラス基板１１の内側（液晶３側）表面には、複数の画素電極１２がマトリクス状に形成されている。これらの画素電極１２は、例えば透明材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）によって構成される。
【００２１】
ここで、図２（ａ）は、この画素電極１２とその付近の部分とをガラス基板１１の内側（液晶３側）から見た場合の構成を示す拡大平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１上には、複数の画素電極１２と、各画素電極１２の境界に沿って図２（ａ）中のＸ方向に延びる走査線１３および容量線１４と、Ｙ軸方向に延びるデータ線１５とが形成されている。さらに、各画素電極１２に隣接する位置には、該画素電極１２をスイッチング制御するためのＴＦＴ１６（図１（ａ）においては図示せず）が形成されている。
【００２２】
このＴＦＴ１６は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、走査線１３の一部であるゲート電極１３ａと、ゲート電極１３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体膜１６ａと、ゲート電極１３ａと半導体膜１６ａとを絶縁するゲート絶縁膜１６ｂと、データ線１５の一部であるソース電極１５ａとを備えている。半導体膜１６ａは、ガラス基板１１上に、データ線１５に部分的に重なるように形成されたポリシリコン等の薄膜であり、ＴＦＴ１６の能動層である。また、ソース電極１５ａは、第１の層間絶縁膜１６ｃに形成されたコンタクトホール１６ｄを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、各画素電極１２は、第１の層間絶縁膜１６ｃおよびその上層に設けられた第２の層間絶縁膜１６ｅに形成されたコンタクトホール１６ｆを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、走査線１３に沿うように形成された容量線１４と、半導体膜１６ａのドレイン領域の延設部分とが重なって蓄積容量１７を構成している。画素電極１２上には配向膜が形成されているが、図２（ｂ）においては図示を省略してある。
【００２３】
図３は、上記画素電極１２、ＴＦＴ１６および各配線等を示す等価回路図である。同図に示すように、この液晶パネル３００においては、上述した複数の走査線１３および容量線１４と複数のデータ線１５との交差部分において画素が形成される。ここで、各画素は、ＴＦＴ１６、画素電極１２および蓄積容量１７により構成される。前掲図２（ａ）および（ｂ）を用いて説明したように、ＴＦＴ１６のソースには画像信号が供給されるデータ線１５が、ＴＦＴ１６のゲートには走査信号が供給される走査線１３が、ＴＦＴのドレインには画素電極１２が、それぞれ電気的に接続されている。そして、データ線１５には画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるとともに、走査線１３にはパルス的な走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるようになっている。
【００２４】
ここで、各走査線１３に走査信号を供給するとともに、データ線１５に画像信号を供給することにより、各画素電極１２には画像信号に対応した電荷が供給され、一定期間保持される。画素電極１２と対向電極２３とに挟持された液晶３は、画像信号に応じて印加される電界によって配向状態が変化し、各画素に入射した光は液晶３の配向状態に応じて変調される。
【００２５】
一方、蓄積容量１７は、画素電極１２、対向電極２３および液晶３により構成される液晶層と並列に設けられ、液晶層に保持された電荷がリークするのを防ぐ役割を担っている。
【００２６】
再び図１（ａ）に戻り、画素電極１２およびＴＦＴ１６等が形成されたガラス基板１１の表面は配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、ポリイミド等の有機材料によって構成される薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。両基板間に封入された液晶３は、画素電極１２からの電界が印加されていない状態において、配向膜１８に従った配向状態となる。また、ガラス基板１１の外側（液晶３とは反対側）には、偏光板（図示略）が貼着される。
【００２７】
一方、対向基板２は、凸マイクロレンズ基板２１、接着層２２、凹マイクロレンズ基板２３、遮光膜２４、対向電極２５および配向膜２６が順次積層されて構成されている。
【００２８】
図４は、図１（ａ）における下側（液晶３側）から凸マイクロレンズ基板２１全体を見た場合の構成を示す平面図であり、図５は図４中のＢ−Ｂ’線視断面図である。
【００２９】
図４および図５に示すように、このマイクロレンズ基板２１は、長方形状の基板部２１１と、この基板部２１１の一方の面上に形成されるマイクロレンズ領域２１２と、マイクロレンズ領域２１２が形成されたのと同じ面上に配設されるスペーサ部２１３とに分けることができる。本実施形態においては、これらの各部は、例えば高屈折率樹脂材料によって一体に形成される。
【００３０】
マイクロレンズ領域２１２には、図５に示すように、対向基板２側から入射される入射光を集光するための複数の凸マイクロレンズ２１４、２１４、…が形成されている。これらの各凸マイクロレンズ２１４は、各々の光軸が上記各画素電極１２の中心部分を通過するようにマトリクス状に配設されている。
【００３１】
スペーサ部２１３は、マイクロレンズ領域２１２を包囲するように設けられる４個の棒状部材である。図５に破線で示すように、凹マイクロレンズ基板２３は、このスペーサ部２１３の上面によって支持されることにより、凸マイクロレンズ基板２１と一定の間隔をあけた状態で凸マイクロレンズ基板２１と接着される。
【００３２】
ここで、スペーサ部２１３の４つの棒状部材の間にはそれぞれ間隔（図２中のＣで示す部分）が設けられている。従って、凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３とが接着されたとき、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３で包囲された部分（マイクロレンズ領域２１２等）は、上記間隔の部分によって形成される孔で外部と通ずるようになっている。後述するように、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３によって包囲された部分には接着剤が塗布されて凹マイクロレンズ基板２３が接着されるが、この接着の際、余分な接着剤が上記孔を通って外部に流出するようになっている。
【００３３】
再び図１（ａ）において、接着層２２は、凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３とを接着するための接着剤によって形成される。この接着剤としては、例えば空気に近い屈折率を有するアクリル系の接着剤を用いることができる。なお、この接着層２２は、接着剤により形成するのではなく、図に示すような形状の層状部材を別途作成し、この部材を凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３との間に介挿することにより形成してもよい。
【００３４】
凹マイクロレンズ基板２３は、例えば高屈折率樹脂材料によって構成され、一方の表面に複数の凹マイクロレンズ２３１、２３１、…を有している。各凹マイクロレンズ２３１は、上記各凸マイクロレンズ２１４と同様に、各々の光軸が各画素の中心を通過するようにマトリクス状に配設されている。
【００３５】
遮光膜２４は、凹マイクロレンズ基板２３の内側（液晶３側）表面であって、ガラス基板１１上の各ＴＦＴ１６に対向する位置に形成される薄膜であり、Ｃｒ（クロム）等の金属材料によって構成される。この遮光膜２４は、ＴＦＴ１６に対する遮光だけでなく、コントラストの向上等にも寄与している。
【００３６】
対向電極２５は、遮光膜２４が形成された凹マイクロレンズ基板２３の表面を覆う透明電極であり、例えばＩＴＯにより構成される。この対向電極２５の内側表面には配向膜２６が形成される。この配向膜２６は、素子側基板１の配向膜１８と同様にポリイミド等の有機薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。
【００３７】
ここで、本発明の特徴部分である入射光の進行経路について詳述する。
【００３８】
まず、液晶ライトバルブ３００への入射光は、凸マイクロレンズ基板２１に入射する。ここで、マイクロレンズ基板２１の屈折率は、接着層２２の屈折率よりも高いため、この入射光は、各凸マイクロレンズ２１４によって集光される。凸マイクロレンズ２１４から出射された光束は、その幅を狭めつつ、すなわち光束密度を高めつつ接着層２２を通過し、凹マイクロレンズ基板２３に至る。
【００３９】
ここで、接着層２２の屈折率は凹マイクロレンズ基板２３の屈折率よりも低い。この屈折率の違いにより、幅を狭めながら接着層２２内を進行する光束が、接着層２２と各凹マイクロレンズ２３１との境界を通過する際に、Ｘ軸方向（光軸の方向）に平行な光束に変換される。別の表現をすれば、接着層２２を通過中に生じる光束密度の上昇が、凹マイクロレンズ２３１によって止められることとなる。凹マイクロレンズ基板２３から出射された光束は、液晶３によって変調され、素子側基板１を通過して、該液晶ライトバルブ３００から出射される。ここで、図１（ｂ）は、各画素に対応する位置に設けられた素子側基板１の配向膜１８の面上に照射される光の光束密度をグラフ表示したものである。同図に示すように、本実施形態においては、各画素に対応した配向膜１８の大部分に対して、概ね等しい光束密度を有する光が照射される。
【００４０】
上述した従来の液晶ライトバルブにおいては、図９（ｂ）に示すように、各凸マイクロレンズ２１４によって集光された光束密度の高い光束が、配向膜１８に対して局部的に照射されていたため、配向膜１８の光分解が速く進行してしまうという問題があった。これに対し、本実施形態によれば、凸マイクロレンズ２１４によって集光された光を凹マイクロレンズ２３１によって屈折させることにより、画素に対応する配向膜１８の大部分に対し、図９（ｂ）と比較して光束密度の低い光が照射するようになっている。つまり、配向膜１８に対し、光束密度が高い光束が局部的に照射されることがないから、上記従来の技術と比較して、配向膜１８の光分解の速度を抑えることができる。そして、これにより、液晶ライトバルブの寿命を長くすることができる。
【００４１】
ところで、凹マイクロレンズ基板２３からの出射光の幅Ｗ１が遮光膜２４の開口領域の幅Ｗ２よりも大きい場合には、該出射光の一部が遮光膜２４によって遮光されるため、光利用効率がその分だけ低下する。一方、出射光の幅Ｗ１が遮光膜２４の開口領域の幅Ｗ２よりも小さい場合には、出射光の光束密度がその分だけ高くなるため、配向膜１８の光分解の速度が速くなる。このような理由により、凹マイクロレンズ２３１から出射される光束の幅Ｗ１が、ブラックマトリクス２４の開口領域の幅Ｗ２と概ね等しくなるように、凸マイクロレンズ２１４や凹マイクロレンズ２３１の形状および屈折率を選定するのが好ましい。
【００４２】
なお、上記実施形態においては、凹マイクロレンズ基板２３において、各凹マイクロレンズ２３１の境界部分（図１（ａ）中のＡで示す部分）が突出した角部となっていた。ここで、凸マイクロレンズ基板２１側から入射された入射光は、凸マイクロレンズ２１によって集光されるため、図１（ａ）中のＡで示す部分には光が照射されない。従って、この部分は、図６中の部分Ｂで示すように平面状にしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態においては、高屈折率樹脂材料によって凸マイクロレンズ基板２１が構成されるようにしたが、凸マイクロレンズ基板２１は、例えばガラス基板に凸レンズを設けることによって構成してもよい。
【００４４】
Ｂ：液晶ライトバルブ３００の製造方法
次に、図７を参照して、上述した液晶ライトバルブ３００の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、凸マイクロレンズ基板２１を作成するため、表面に複数の凹部が形成された成形型５４（図７（ａ４）参照）を用意する。図７（ａ１）〜（ａ４）は、この成形型５４の作成手順を例示する図である。
【００４６】
まず、図７（ａ１）に示すように、成形型５４となるガラス基板５１の一方の表面を、多数の小孔５２が形成されたマスク５３によって覆い、等方性エッチングを施す。ここで、上記複数の小孔５２は、凸マイクロレンズ基板２１の各凸マイクロレンズ２１４の光軸に対応する位置に形成されている。このエッチングにより、ガラス基板５１上には、図５（ａ２）に示すように、多数の球面上の凹部が一定の間隔をあけて形成される。さらに、このガラス基板５１に対して、等方性エッチングを行う。これにより、ガラス基板５１の表面には、図５（ａ３）に示すように、凹部が隙間なく形成される。このガラス基板５１を、上述したスペーサ部２１３に対応する位置に開口領域を設けたマスクで覆い、異方性エッチングを施す。これにより、図５（ａ４）に示すように、複数の球面状の凹部と、該凹部が形成された領域（上述したマイクロレンズ領域に対応する長方形状の領域）を包囲するように形成された溝（スペーサ部２１３に対応）とを有する成形型５４が得られる。
【００４７】
このようにして作成された成形型５４の表面を、フッ素系またはシリコン系材料の離型剤からなる離型剤層５５によって覆う。この離型剤層５５を形成するには、例えば、材料を蒸気として成形型表面に吸着させ、その後焼成するといった方法を用いることができる。
【００４８】
次に、離型剤層５５を形成した表面に光硬化性または熱硬化性を有する高屈折率樹脂材料５６を均一に塗布・平坦化するとともに、紫外線を照射するか、または加熱することによって硬化させる（図５（ａ５））。このようにして硬化した高屈折率樹脂材料５６を成形型５４から剥離することにより、マイクロレンズ基板２１を得ることができる。
【００４９】
一方、凹マイクロレンズ基板２３を作成するため、表面に複数の凸部が形成された成形型６３（図５（ｂ３）参照）を用意する。図５（ｂ１）〜（ｂ３）は、この成形型６３の作成手順を例示する図である。
【００５０】
まず、成形型６３となるガラス基板６１上に熱変形性を有する感光性材料（例えば、各種フォトレジスト）を均一な厚さに塗布するとともに、上記凸部（凹マイクロレンズ基板２３の各凹マイクロレンズ２３１に対応）が形成されるべき部分を円形状のマスクによって覆う。そして、この面に対して紫外線を照射し、感光した部分の感光性材料を除去する。これにより、ガラス基板６１の表面上には、図５（ｂ１）に示すように、円形状の複数のレジスト層６２が形成される。
【００５１】
次に、このレジスト層６２を該感光性材料の熱変形温度以上に加熱する。この加熱によりレジスト層６２は軟化し、その熱変形性および表面張力の作用によりレジスト層６２の角の部分が丸められ、図５（ｂ２）に示すように、滑らかな球面状の表面を有する複数の凸部が形成される。この部材に対して等方性エッチングを施すことにより、図５（ｂ３）に示すように、複数の凸部が隙間なく配列された成形型６３を得ることができる。
【００５２】
このようにして作成された成形型６３の表面を、上述した離型剤層５５と同様の離型剤層６４によって覆う。そして、離型剤層６４を形成した表面に光硬化性または熱硬化性を有する高屈折率樹脂材料６５を均一に塗布・平坦化するとともに、紫外線を照射するか、または加熱することによって硬化させる（図５（ｂ４））。このようにして硬化した高屈折率樹脂材料６５を成形型６３から剥離することにより、凹マイクロレンズ基板２３を得ることができる。
【００５３】
上述したようにして作成された凸マイクロレンズ基板２１のマイクロレンズ２１４が形成された面に接着層２２となる接着剤を塗布し、凹マイクロレンズ基板２３の凹マイクロレンズ２３１が形成された面と接着する（図５（ｃ）。この接着の際に、凸マイクロレンズ基板２１上の各凸マイクロレンズ２１４の光軸と、凹マイクロレンズ基板２３上の各凹マイクロレンズ２３１の光軸とが一致するように位置合わせを行う。ここで、上記塗布された接着剤のうちの余分な接着剤は、スペーサ部２１３の間隔部分によって形成される孔から流出する。
【００５４】
この後、凹マイクロレンズ基板２１上に遮光膜２４、透明電極２５および配向膜２６を形成することにより対向基板２を作成し、この対向基板２と別途作成した素子側基板１とをシール材によって接合する。この際に、凸マイクロレンズ基板２１上の各凸マイクロレンズ２１４の光軸と、凹マイクロレンズ基板２３上の各凹マイクロレンズ２３１の光軸とが、素子側基板１に形成された各画素電極１２に対応するように位置合わせを行う。そして、対向基板２と素子側基板１との間隙に電気光学物質としての液晶３を封入する。
【００５５】
以上が本実施形態における液晶ライトバルブ３００の製造方法である。
【００５６】
なお、凸マイクロレンズ基板２１および凹マイクロレンズ基板２３の製造方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、図５（ａ１）〜（ａ３）に示す方法によって凹マイクロレンズ基板２３（図５（ａ３）に示す成形型５４と同様の形状）を作成するとともに、図５（ｂ１）〜（ｂ３）に示す方法によって凸マイクロレンズ基板２１（図５（ｂ３）に示す成形型６３と同様の形状）を作成し、これらを接着するようにしてもよい。
【００５７】
Ｃ：応用例
次に、図６を参照して、本発明にかかる電気光学装置を液晶ライトバルブ３００として用いた液晶プロジェクタについて説明する。同図に示すように、この液晶プロジェクタ４００は、メタルハライドランプ等の白色光源を有するランプユニット４０１と、この白色光を赤色光、緑色光および青色光に分離するためのミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３（集光光学系）と、各色光に対応した液晶ライトバルブ３００、５００（光変調装置）および５００と、ダイクロイックプリズム（光合成手段）４０７と、投射レンズ４０８と、スクリーン４０９とにより構成されている。ここで、本実施形態においては、分離された色光のうち、青色光を本発明に係る液晶ライトバルブ３００に、赤色光および緑色光を前掲図４に示した従来の液晶ライトバルブ５００に、それぞれ入射させるようになっている。このようにしたのは、上述したように、ポリイミドの光分解が、特に青色光以上に短い波長を有する光によって引き起こされるためである。
【００５８】
このような構成において、ランプユニット４０１から発せられた光は、ミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３によって赤色光、緑色光および青色光に分離され、赤色光（Ｒ）は液晶ライトバルブ５００に、緑色光（Ｇ）は液晶ライトバルブ５００に、青色光（Ｂ）は液晶ライトバルブ３００に、それぞれ導かれる。そして、各液晶ライトバルブによって変調された各光成分は、ダイクロイックプリズム４０７によって再度合成された後、投射レンズ４０８を介してスクリーン４０９にカラー画像として投射される。
【００５９】
なお、上述した液晶プロジェクタにおいては、本発明に係る液晶ライトバルブ３００と、２個の従来の液晶ライトバルブ５００を用い、青色光のみを本発明に係る液晶ライトバルブ３００に入射させるようにしたが、３個の液晶ライトバルブをすべて本発明に係る液晶ライトバルブ３００としてもよい。このようにすれば、３個全ての液晶ライトバルブの光による劣化を抑制することができる。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、青色光によって引き起こされる液晶ライトバルブ３００内の配向膜の光分解速度を抑えることができるから、該液晶ライトバルブの寿命を長くすることができるという利点がある。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配向膜に光束密度が高い光が局部的に照射されることがないから、特に青色光によって引き起こされる配向膜の光分解の速度を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の一実施形態である液晶ライトバルブの一部の断面図であり、（ｂ）は同実施形態において配向膜に照射される光の光束密度を示す図である。
【図２】 （ａ）は同実施形態における画素電極およびその付近の部分を拡大した平面図であり、（ｂ）は上記（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。
【図３】 同実施形態におけるガラス基板上に設けられた各種素子および配線等の等価回路図である。
【図４】 同実施形態における凸マイクロレンズ基板の構成を示す平面図である。
【図５】 上記図２におけるＡ−Ａ’線視断面図である。
【図６】 本発明の変形例における液晶ライトバルブの一部の断面図を示す図である。
【図７】 本発明の一実施形態である液晶ライトバルブの製造手順を示す図である。
【図８】 本発明の一実施形態である液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。
【図９】 （ａ）は従来の液晶ライトバルブの一部の断面図であり、（ｂ）はこの液晶ライトバルブの配向膜に照射される光の光束密度を示す図である。
【符号の説明】
１……素子側基板（第１の基板）、２……対向基板（第２の基板）、３……液晶（電気光学物質）、１１……ガラス基板、１２……画素電極、１３……走査線、１４……容量線、１５……データ線、１６……ＴＦＴ、１７……蓄積容量、１８，２６……配向膜、２１……凸マイクロレンズ基板、２２……接着層、２３……凹マイクロレンズ基板、２４……遮光膜、２５……対向電極、２７……平面基板、５１……ガラス基板、５２……小孔、５３……マスク、５４，６３……成形型、５５，６４……離型剤層、５６，６５……高屈折率樹脂材料、２１１……基板部、２１２……マイクロレンズ領域、２１３……スペーサ部、２１４……凸マイクロレンズ、２３１……凹マイクロレンズ、３００……液晶ライトバルブ（電気光学装置）、４００……液晶プロジェクタ（投射型表示装置）、４０１……ランプユニット（光源）、４０２，４０３……ダイクロイックミラー（集光光学系）、４０４，４０５，４０６……ミラー（集光光学系）、４０７……ダイクロイックプリズム（光合成手段）、４０８……投射レンズ、４０９……スクリーン、５００……液晶ライトバルブ（光変調装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
白色光を照射するランプユニットと、ダイクロイックミラーと、液晶ライトバルブと、ダイクロイックプリズムと、投射レンズとを用いて構成された液晶プロジェクタが知られている。この種の液晶プロジェクタでは、ランプユニットから照射された白色光がダイクロイックミラーによって赤色光、緑色光および青色光に分離され、これらの赤色光、緑色光および青色光は、各々に対応して設けられた液晶ライトバルブに入射される。各液晶ライトバルブを通過した赤色光、緑色光および青色光は、光ダイクロイックプリズムによって合成され、投射レンズを介してスクリーンに投射される。ここで、各液晶ライトバルブは、２枚の基板間に液晶を封入することにより構成されている。この基板間の液晶の配向が制御されることにより各液晶ライトバルブの通過光量の制御が行われ、スクリーンに各種の画像が投射される。
【０００３】
図９（ａ）は、上記液晶プロジェクタに用いられる液晶ライトバルブ５００の一部の断面を模式的に示す図である。同図に例示する液晶ライトバルブ５００は、素子側基板１と対向基板２とが対向配置され、両基板間に液晶３が挟持された構成となっている。素子側基板１は、ガラス基板１１と、このガラス基板１１上に形成された複数の画素電極１２およびスイッチング素子（ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）等、図示略）とにより構成される。これらの画素電極１２およびスイッチング素子は、配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、液晶３を所定の方向に配向させるためにラビング処理等が施されている。ここで、上述したダイクロイックミラーからの光は、対向基板２側から入射する。この対向基板２は、ダイクロイックミラーからの入射光を上記画素電極１２に集中させて光の利用効率を向上させるための複数の凸マイクロレンズ２１４が形成された凸マイクロレンズ基板２１、および配向膜２６等により構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記配向膜１８および２６は、ポリイミド等の有機材料によって構成されるものが一般的である。このポリイミドに関しては、青色光以上に波長が短い光を照射されることにより光分解が起こることが知られている。さらにこの光分解は、照射される光の光束密度（照度）が高いほど速く進行する。
【０００５】
ここで、図９（ａ）に例示した液晶ライトバルブ５００は、入射光が各マイクロレンズ２１４によって集光される。そのため、素子側基板１側の配向膜１８には、図９（ｂ）に示すように、光束密度が高められた光が局部的に照射されることとなる。そして、これにより、配向膜１８の光分解が速く進行してしまうといった問題があった。この配向膜１８の光分解が生じると、液晶３の配向状態が不安定になるといった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、光の利用効率が高く、かつ、配向膜の光分解が抑制された電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置において、前記複数の画素電極の各々に対応し、光源からの光を通過させて当該画素電極に導く複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部と、を備えた凸マイクロレンズ基板と、複数の凹マイクロレンズを備え、前記スペーサ部の上面によって支持されることにより、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で前記凸マイクロレンズ基板に対して固定される凹マイクロレンズ基板と、を前記第２の基板に形成したことを特徴とする。
また本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部とを有する凸マイクロレンズ基板を作成する工程と、複数の凹マイクロレンズを有する凹マイクロレンズ基板を作成する工程と、前記各凸マイクロレンズと前記各凹マイクロレンズとが前記複数の画素電極の各々に対応するように、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で保持されるように前記凹マイクロレンズ基板を前記スペーサ部で固定し、前記第２の基板を作成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００８】
かかる電気光学装置によれば、前記凸マイクロレンズによって入射光が集光されるとともに、集光された光束（光線束）は、前記凹マイクロレンズによって、光軸に略平行な光束に変換されるため、光束密度の上昇を抑えることができる。従って、光束密度の高い光が、電気光学装置を構成する各部に対して局部的に照射されることがないから、これらの各部の光の照射による劣化を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記第１の基板と前記第２基板との間に、前記複数の画素電極に対応する開口領域を有する遮光膜を備えるようにしてもよい。この場合、前記凸マイクロレンズおよび凹マイクロレンズを通過して前記画素電極に向かう各光束の幅を、前記遮光膜の開口領域の幅とほぼ等しくなるようにすることができる。ここで、第１の基板から出射される光束の幅が遮光膜の開口領域の幅よりも大きい場合には、該光束の一部が遮光膜によって遮光されるため、その分だけ光利用効率が低くなる。一方、第２の基板から出射される光束の幅が遮光膜の開口領域の幅よりも小さい場合には、該光束の光束密度がその分だけ高くなるため、電気光学装置を構成する各部の光分解の速度が高くなる。すなわち、上記構成とすることにより、高い光効率を保つことができると同時に、各部に照射される光の光束密度を低く抑えることができるという利点がある。
【００１０】
また、前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも一方に、有機薄膜である配向膜を有する構成としてもよい。この配向膜は、光の照射によって光分解を起こし易く、光束密度が高い光が照射された場合にはより速い速度で光分解が進行する。上記構成とした場合、配向膜に対して光束密度の高い光が局部的に照射されることがないので、特に光分解による劣化が起こりやすい配向膜の光分解速度を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明は、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、複数の凸マイクロレンズを有する凸マイクロレンズ基板を作成する工程と、複数の凹マイクロレンズを有する凹マイクロレンズ基板を作成する工程と、前記各凸マイクロレンズと前記各凹マイクロレンズとが前記複数の画素電極の各々に対応するように、前記凸マイクロレンズ基板と凹マイクロレンズ基板とを前記第２の基板に固定する工程とを具備することを特徴とする電気光学装置の製造方法を提供するものである。
【００１２】
かかる製造方法によって製造された電気光学装置によれば、前記凸マイクロレンズによって入射光が集光されるとともに、集光された光束（光線束）は、前記凹マイクロレンズによって、光軸に略平行な光束に変換されるため、光束密度の上昇を抑えることができる。従って、電気光学装置を構成する各部（特に配向膜）に対して、光束密度の高い光が局部的に照射されることがないので、これらの各部の光分解速度を抑えることができる。
【００１３】
また、本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の電気光学装置と、光源と、前記光源から出射された光を前記電気光学装置に導く集光光学系と、前記電気光学装置から出射された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。かかる投射型表示装置によれば、前記電気光学装置の各部（特に配向膜等）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１４】
本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の複数の電気光学装置と、光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記複数の電気光学装置の各々に導く集光光学系と、前記複数の電気光学装置から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１５】
かかる投射型表示装置によれば、前記複数の電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１６】
また、本発明は、請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の１以上の電気光学装置と、入射光を変調する１以上の光変調装置であって、複数の凸マイクロレンズまたは複数の凹マイクロレンズのうちのいずれか一方を備える１以上の光変調装置と、光源と、前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置のそれぞれに導く集光光学系と、前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置から出射された光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置
かかる投射型表示装置によれば、前記複数の電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度が抑えられるため、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１７】
ここで、前記集光光学系は、前記光源から出射された光を、青色光、赤色光および緑色光に分離するとともに、青色光を前記電気光学装置に、赤色光および緑色光を前記１以上の光変調装置のそれぞれに導くようにしてもよい。光分解は、特に青色光を照射されることによって顕著に進行するが、青色光が照射する電気光学装置は、上述した構成となっているため、電気光学装置の各部（特に配向膜）の光分解速度を抑制することができる。従って、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、電気光学装置の一例として投射型表示装置に用いられる液晶ライトバルブを用いて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１９】
Ａ：実施形態の構成
図１（ａ）は、本発明を適用した液晶ライトバルブ３００の断面の一部を模式的に示す図である。同図に示すように、この液晶ライトバルブ３００は、シール材（図示略）によって接合された素子側基板１および対向基板２と、これらの各基板の間隙（セルギャップ）内に封入された液晶３とにより概略構成される。なお、以下では、図１（ａ）に示すように、液晶ライトバルブ３００が属する面と垂直な方向をＸ軸方向として説明を進める。また、図１および以下に示す各図においては、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、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２０】
素子側基板１は、ガラス基板１１を有しており、このガラス基板１１の内側（液晶３側）表面には、複数の画素電極１２がマトリクス状に形成されている。これらの画素電極１２は、例えば透明材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）によって構成される。
【００２１】
ここで、図２（ａ）は、この画素電極１２とその付近の部分とをガラス基板１１の内側（液晶３側）から見た場合の構成を示す拡大平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１上には、複数の画素電極１２と、各画素電極１２の境界に沿って図２（ａ）中のＸ方向に延びる走査線１３および容量線１４と、Ｙ軸方向に延びるデータ線１５とが形成されている。さらに、各画素電極１２に隣接する位置には、該画素電極１２をスイッチング制御するためのＴＦＴ１６（図１（ａ）においては図示せず）が形成されている。
【００２２】
このＴＦＴ１６は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、走査線１３の一部であるゲート電極１３ａと、ゲート電極１３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体膜１６ａと、ゲート電極１３ａと半導体膜１６ａとを絶縁するゲート絶縁膜１６ｂと、データ線１５の一部であるソース電極１５ａとを備えている。半導体膜１６ａは、ガラス基板１１上に、データ線１５に部分的に重なるように形成されたポリシリコン等の薄膜であり、ＴＦＴ１６の能動層である。また、ソース電極１５ａは、第１の層間絶縁膜１６ｃに形成されたコンタクトホール１６ｄを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、各画素電極１２は、第１の層間絶縁膜１６ｃおよびその上層に設けられた第２の層間絶縁膜１６ｅに形成されたコンタクトホール１６ｆを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、走査線１３に沿うように形成された容量線１４と、半導体膜１６ａのドレイン領域の延設部分とが重なって蓄積容量１７を構成している。画素電極１２上には配向膜が形成されているが、図２（ｂ）においては図示を省略してある。
【００２３】
図３は、上記画素電極１２、ＴＦＴ１６および各配線等を示す等価回路図である。同図に示すように、この液晶パネル３００においては、上述した複数の走査線１３および容量線１４と複数のデータ線１５との交差部分において画素が形成される。ここで、各画素は、ＴＦＴ１６、画素電極１２および蓄積容量１７により構成される。前掲図２（ａ）および（ｂ）を用いて説明したように、ＴＦＴ１６のソースには画像信号が供給されるデータ線１５が、ＴＦＴ１６のゲートには走査信号が供給される走査線１３が、ＴＦＴのドレインには画素電極１２が、それぞれ電気的に接続されている。そして、データ線１５には画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるとともに、走査線１３にはパルス的な走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるようになっている。
【００２４】
ここで、各走査線１３に走査信号を供給するとともに、データ線１５に画像信号を供給することにより、各画素電極１２には画像信号に対応した電荷が供給され、一定期間保持される。画素電極１２と対向電極２３とに挟持された液晶３は、画像信号に応じて印加される電界によって配向状態が変化し、各画素に入射した光は液晶３の配向状態に応じて変調される。
【００２５】
一方、蓄積容量１７は、画素電極１２、対向電極２３および液晶３により構成される液晶層と並列に設けられ、液晶層に保持された電荷がリークするのを防ぐ役割を担っている。
【００２６】
再び図１（ａ）に戻り、画素電極１２およびＴＦＴ１６等が形成されたガラス基板１１の表面は配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、ポリイミド等の有機材料によって構成される薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。両基板間に封入された液晶３は、画素電極１２からの電界が印加されていない状態において、配向膜１８に従った配向状態となる。また、ガラス基板１１の外側（液晶３とは反対側）には、偏光板（図示略）が貼着される。
【００２７】
一方、対向基板２は、凸マイクロレンズ基板２１、接着層２２、凹マイクロレンズ基板２３、遮光膜２４、対向電極２５および配向膜２６が順次積層されて構成されている。
【００２８】
図４は、図１（ａ）における下側（液晶３側）から凸マイクロレンズ基板２１全体を見た場合の構成を示す平面図であり、図５は図４中のＢ−Ｂ’線視断面図である。
【００２９】
図４および図５に示すように、このマイクロレンズ基板２１は、長方形状の基板部２１１と、この基板部２１１の一方の面上に形成されるマイクロレンズ領域２１２と、マイクロレンズ領域２１２が形成されたのと同じ面上に配設されるスペーサ部２１３とに分けることができる。本実施形態においては、これらの各部は、例えば高屈折率樹脂材料によって一体に形成される。
【００３０】
マイクロレンズ領域２１２には、図５に示すように、対向基板２側から入射される入射光を集光するための複数の凸マイクロレンズ２１４、２１４、…が形成されている。これらの各凸マイクロレンズ２１４は、各々の光軸が上記各画素電極１２の中心部分を通過するようにマトリクス状に配設されている。
【００３１】
スペーサ部２１３は、マイクロレンズ領域２１２を包囲するように設けられる４個の棒状部材である。図５に破線で示すように、凹マイクロレンズ基板２３は、このスペーサ部２１３の上面によって支持されることにより、凸マイクロレンズ基板２１と一定の間隔をあけた状態で凸マイクロレンズ基板２１と接着される。
【００３２】
ここで、スペーサ部２１３の４つの棒状部材の間にはそれぞれ間隔（図２中のＣで示す部分）が設けられている。従って、凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３とが接着されたとき、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３で包囲された部分（マイクロレンズ領域２１２等）は、上記間隔の部分によって形成される孔で外部と通ずるようになっている。後述するように、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３によって包囲された部分には接着剤が塗布されて凹マイクロレンズ基板２３が接着されるが、この接着の際、余分な接着剤が上記孔を通って外部に流出するようになっている。
【００３３】
再び図１（ａ）において、接着層２２は、凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３とを接着するための接着剤によって形成される。この接着剤としては、例えば空気に近い屈折率を有するアクリル系の接着剤を用いることができる。なお、この接着層２２は、接着剤により形成するのではなく、図に示すような形状の層状部材を別途作成し、この部材を凸マイクロレンズ基板２１と凹マイクロレンズ基板２３との間に介挿することにより形成してもよい。
【００３４】
凹マイクロレンズ基板２３は、例えば高屈折率樹脂材料によって構成され、一方の表面に複数の凹マイクロレンズ２３１、２３１、…を有している。各凹マイクロレンズ２３１は、上記各凸マイクロレンズ２１４と同様に、各々の光軸が各画素の中心を通過するようにマトリクス状に配設されている。
【００３５】
遮光膜２４は、凹マイクロレンズ基板２３の内側（液晶３側）表面であって、ガラス基板１１上の各ＴＦＴ１６に対向する位置に形成される薄膜であり、Ｃｒ（クロム）等の金属材料によって構成される。この遮光膜２４は、ＴＦＴ１６に対する遮光だけでなく、コントラストの向上等にも寄与している。
【００３６】
対向電極２５は、遮光膜２４が形成された凹マイクロレンズ基板２３の表面を覆う透明電極であり、例えばＩＴＯにより構成される。この対向電極２５の内側表面には配向膜２６が形成される。この配向膜２６は、素子側基板１の配向膜１８と同様にポリイミド等の有機薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。
【００３７】
ここで、本発明の特徴部分である入射光の進行経路について詳述する。
【００３８】
まず、液晶ライトバルブ３００への入射光は、凸マイクロレンズ基板２１に入射する。ここで、マイクロレンズ基板２１の屈折率は、接着層２２の屈折率よりも高いため、この入射光は、各凸マイクロレンズ２１４によって集光される。凸マイクロレンズ２１４から出射された光束は、その幅を狭めつつ、すなわち光束密度を高めつつ接着層２２を通過し、凹マイクロレンズ基板２３に至る。
【００３９】
ここで、接着層２２の屈折率は凹マイクロレンズ基板２３の屈折率よりも低い。この屈折率の違いにより、幅を狭めながら接着層２２内を進行する光束が、接着層２２と各凹マイクロレンズ２３１との境界を通過する際に、Ｘ軸方向（光軸の方向）に平行な光束に変換される。別の表現をすれば、接着層２２を通過中に生じる光束密度の上昇が、凹マイクロレンズ２３１によって止められることとなる。凹マイクロレンズ基板２３から出射された光束は、液晶３によって変調され、素子側基板１を通過して、該液晶ライトバルブ３００から出射される。ここで、図１（ｂ）は、各画素に対応する位置に設けられた素子側基板１の配向膜１８の面上に照射される光の光束密度をグラフ表示したものである。同図に示すように、本実施形態においては、各画素に対応した配向膜１８の大部分に対して、概ね等しい光束密度を有する光が照射される。
【００４０】
上述した従来の液晶ライトバルブにおいては、図９（ｂ）に示すように、各凸マイクロレンズ２１４によって集光された光束密度の高い光束が、配向膜１８に対して局部的に照射されていたため、配向膜１８の光分解が速く進行してしまうという問題があった。これに対し、本実施形態によれば、凸マイクロレンズ２１４によって集光された光を凹マイクロレンズ２３１によって屈折させることにより、画素に対応する配向膜１８の大部分に対し、図９（ｂ）と比較して光束密度の低い光が照射するようになっている。つまり、配向膜１８に対し、光束密度が高い光束が局部的に照射されることがないから、上記従来の技術と比較して、配向膜１８の光分解の速度を抑えることができる。そして、これにより、液晶ライトバルブの寿命を長くすることができる。
【００４１】
ところで、凹マイクロレンズ基板２３からの出射光の幅Ｗ１が遮光膜２４の開口領域の幅Ｗ２よりも大きい場合には、該出射光の一部が遮光膜２４によって遮光されるため、光利用効率がその分だけ低下する。一方、出射光の幅Ｗ１が遮光膜２４の開口領域の幅Ｗ２よりも小さい場合には、出射光の光束密度がその分だけ高くなるため、配向膜１８の光分解の速度が速くなる。このような理由により、凹マイクロレンズ２３１から出射される光束の幅Ｗ１が、ブラックマトリクス２４の開口領域の幅Ｗ２と概ね等しくなるように、凸マイクロレンズ２１４や凹マイクロレンズ２３１の形状および屈折率を選定するのが好ましい。
【００４２】
なお、上記実施形態においては、凹マイクロレンズ基板２３において、各凹マイクロレンズ２３１の境界部分（図１（ａ）中のＡで示す部分）が突出した角部となっていた。ここで、凸マイクロレンズ基板２１側から入射された入射光は、凸マイクロレンズ２１によって集光されるため、図１（ａ）中のＡで示す部分には光が照射されない。従って、この部分は、図６中の部分Ｂで示すように平面状にしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態においては、高屈折率樹脂材料によって凸マイクロレンズ基板２１が構成されるようにしたが、凸マイクロレンズ基板２１は、例えばガラス基板に凸レンズを設けることによって構成してもよい。
【００４４】
Ｂ：液晶ライトバルブ３００の製造方法
次に、図７を参照して、上述した液晶ライトバルブ３００の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、凸マイクロレンズ基板２１を作成するため、表面に複数の凹部が形成された成形型５４（図７（ａ４）参照）を用意する。図７（ａ１）〜（ａ４）は、この成形型５４の作成手順を例示する図である。
【００４６】
まず、図７（ａ１）に示すように、成形型５４となるガラス基板５１の一方の表面を、多数の小孔５２が形成されたマスク５３によって覆い、等方性エッチングを施す。ここで、上記複数の小孔５２は、凸マイクロレンズ基板２１の各凸マイクロレンズ２１４の光軸に対応する位置に形成されている。このエッチングにより、ガラス基板５１上には、図５（ａ２）に示すように、多数の球面上の凹部が一定の間隔をあけて形成される。さらに、このガラス基板５１に対して、等方性エッチングを行う。これにより、ガラス基板５１の表面には、図５（ａ３）に示すように、凹部が隙間なく形成される。このガラス基板５１を、上述したスペーサ部２１３に対応する位置に開口領域を設けたマスクで覆い、異方性エッチングを施す。これにより、図５（ａ４）に示すように、複数の球面状の凹部と、該凹部が形成された領域（上述したマイクロレンズ領域に対応する長方形状の領域）を包囲するように形成された溝（スペーサ部２１３に対応）とを有する成形型５４が得られる。
【００４７】
このようにして作成された成形型５４の表面を、フッ素系またはシリコン系材料の離型剤からなる離型剤層５５によって覆う。この離型剤層５５を形成するには、例えば、材料を蒸気として成形型表面に吸着させ、その後焼成するといった方法を用いることができる。
【００４８】
次に、離型剤層５５を形成した表面に光硬化性または熱硬化性を有する高屈折率樹脂材料５６を均一に塗布・平坦化するとともに、紫外線を照射するか、または加熱することによって硬化させる（図５（ａ５））。このようにして硬化した高屈折率樹脂材料５６を成形型５４から剥離することにより、マイクロレンズ基板２１を得ることができる。
【００４９】
一方、凹マイクロレンズ基板２３を作成するため、表面に複数の凸部が形成された成形型６３（図５（ｂ３）参照）を用意する。図５（ｂ１）〜（ｂ３）は、この成形型６３の作成手順を例示する図である。
【００５０】
まず、成形型６３となるガラス基板６１上に熱変形性を有する感光性材料（例えば、各種フォトレジスト）を均一な厚さに塗布するとともに、上記凸部（凹マイクロレンズ基板２３の各凹マイクロレンズ２３１に対応）が形成されるべき部分を円形状のマスクによって覆う。そして、この面に対して紫外線を照射し、感光した部分の感光性材料を除去する。これにより、ガラス基板６１の表面上には、図５（ｂ１）に示すように、円形状の複数のレジスト層６２が形成される。
【００５１】
次に、このレジスト層６２を該感光性材料の熱変形温度以上に加熱する。この加熱によりレジスト層６２は軟化し、その熱変形性および表面張力の作用によりレジスト層６２の角の部分が丸められ、図５（ｂ２）に示すように、滑らかな球面状の表面を有する複数の凸部が形成される。この部材に対して等方性エッチングを施すことにより、図５（ｂ３）に示すように、複数の凸部が隙間なく配列された成形型６３を得ることができる。
【００５２】
このようにして作成された成形型６３の表面を、上述した離型剤層５５と同様の離型剤層６４によって覆う。そして、離型剤層６４を形成した表面に光硬化性または熱硬化性を有する高屈折率樹脂材料６５を均一に塗布・平坦化するとともに、紫外線を照射するか、または加熱することによって硬化させる（図５（ｂ４））。このようにして硬化した高屈折率樹脂材料６５を成形型６３から剥離することにより、凹マイクロレンズ基板２３を得ることができる。
【００５３】
上述したようにして作成された凸マイクロレンズ基板２１のマイクロレンズ２１４が形成された面に接着層２２となる接着剤を塗布し、凹マイクロレンズ基板２３の凹マイクロレンズ２３１が形成された面と接着する（図５（ｃ）。この接着の際に、凸マイクロレンズ基板２１上の各凸マイクロレンズ２１４の光軸と、凹マイクロレンズ基板２３上の各凹マイクロレンズ２３１の光軸とが一致するように位置合わせを行う。ここで、上記塗布された接着剤のうちの余分な接着剤は、スペーサ部２１３の間隔部分によって形成される孔から流出する。
【００５４】
この後、凹マイクロレンズ基板２１上に遮光膜２４、透明電極２５および配向膜２６を形成することにより対向基板２を作成し、この対向基板２と別途作成した素子側基板１とをシール材によって接合する。この際に、凸マイクロレンズ基板２１上の各凸マイクロレンズ２１４の光軸と、凹マイクロレンズ基板２３上の各凹マイクロレンズ２３１の光軸とが、素子側基板１に形成された各画素電極１２に対応するように位置合わせを行う。そして、対向基板２と素子側基板１との間隙に電気光学物質としての液晶３を封入する。
【００５５】
以上が本実施形態における液晶ライトバルブ３００の製造方法である。
【００５６】
なお、凸マイクロレンズ基板２１および凹マイクロレンズ基板２３の製造方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、図５（ａ１）〜（ａ３）に示す方法によって凹マイクロレンズ基板２３（図５（ａ３）に示す成形型５４と同様の形状）を作成するとともに、図５（ｂ１）〜（ｂ３）に示す方法によって凸マイクロレンズ基板２１（図５（ｂ３）に示す成形型６３と同様の形状）を作成し、これらを接着するようにしてもよい。
【００５７】
Ｃ：応用例
次に、図６を参照して、本発明にかかる電気光学装置を液晶ライトバルブ３００として用いた液晶プロジェクタについて説明する。同図に示すように、この液晶プロジェクタ４００は、メタルハライドランプ等の白色光源を有するランプユニット４０１と、この白色光を赤色光、緑色光および青色光に分離するためのミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３（集光光学系）と、各色光に対応した液晶ライトバルブ３００、５００（光変調装置）および５００と、ダイクロイックプリズム（光合成手段）４０７と、投射レンズ４０８と、スクリーン４０９とにより構成されている。ここで、本実施形態においては、分離された色光のうち、青色光を本発明に係る液晶ライトバルブ３００に、赤色光および緑色光を前掲図４に示した従来の液晶ライトバルブ５００に、それぞれ入射させるようになっている。このようにしたのは、上述したように、ポリイミドの光分解が、特に青色光以上に短い波長を有する光によって引き起こされるためである。
【００５８】
このような構成において、ランプユニット４０１から発せられた光は、ミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３によって赤色光、緑色光および青色光に分離され、赤色光（Ｒ）は液晶ライトバルブ５００に、緑色光（Ｇ）は液晶ライトバルブ５００に、青色光（Ｂ）は液晶ライトバルブ３００に、それぞれ導かれる。そして、各液晶ライトバルブによって変調された各光成分は、ダイクロイックプリズム４０７によって再度合成された後、投射レンズ４０８を介してスクリーン４０９にカラー画像として投射される。
【００５９】
なお、上述した液晶プロジェクタにおいては、本発明に係る液晶ライトバルブ３００と、２個の従来の液晶ライトバルブ５００を用い、青色光のみを本発明に係る液晶ライトバルブ３００に入射させるようにしたが、３個の液晶ライトバルブをすべて本発明に係る液晶ライトバルブ３００としてもよい。このようにすれば、３個全ての液晶ライトバルブの光による劣化を抑制することができる。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、青色光によって引き起こされる液晶ライトバルブ３００内の配向膜の光分解速度を抑えることができるから、該液晶ライトバルブの寿命を長くすることができるという利点がある。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、配向膜に光束密度が高い光が局部的に照射されることがないから、特に青色光によって引き起こされる配向膜の光分解の速度を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の一実施形態である液晶ライトバルブの一部の断面図であり、（ｂ）は同実施形態において配向膜に照射される光の光束密度を示す図である。
【図２】 （ａ）は同実施形態における画素電極およびその付近の部分を拡大した平面図であり、（ｂ）は上記（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。
【図３】 同実施形態におけるガラス基板上に設けられた各種素子および配線等の等価回路図である。
【図４】 同実施形態における凸マイクロレンズ基板の構成を示す平面図である。
【図５】 上記図２におけるＡ−Ａ’線視断面図である。
【図６】 本発明の変形例における液晶ライトバルブの一部の断面図を示す図である。
【図７】 本発明の一実施形態である液晶ライトバルブの製造手順を示す図である。
【図８】 本発明の一実施形態である液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。
【図９】 （ａ）は従来の液晶ライトバルブの一部の断面図であり、（ｂ）はこの液晶ライトバルブの配向膜に照射される光の光束密度を示す図である。
【符号の説明】
１……素子側基板（第１の基板）、２……対向基板（第２の基板）、３……液晶（電気光学物質）、１１……ガラス基板、１２……画素電極、１３……走査線、１４……容量線、１５……データ線、１６……ＴＦＴ、１７……蓄積容量、１８，２６……配向膜、２１……凸マイクロレンズ基板、２２……接着層、２３……凹マイクロレンズ基板、２４……遮光膜、２５……対向電極、２７……平面基板、５１……ガラス基板、５２……小孔、５３……マスク、５４，６３……成形型、５５，６４……離型剤層、５６，６５……高屈折率樹脂材料、２１１……基板部、２１２……マイクロレンズ領域、２１３……スペーサ部、２１４……凸マイクロレンズ、２３１……凹マイクロレンズ、３００……液晶ライトバルブ（電気光学装置）、４００……液晶プロジェクタ（投射型表示装置）、４０１……ランプユニット（光源）、４０２，４０３……ダイクロイックミラー（集光光学系）、４０４，４０５，４０６……ミラー（集光光学系）、４０７……ダイクロイックプリズム（光合成手段）、４０８……投射レンズ、４０９……スクリーン、５００……液晶ライトバルブ（光変調装置）
Claims (12)
- 複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置において、
前記複数の画素電極の各々に対応し、光源からの光を通過させて当該画素電極に導く複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部と、を備えた凸マイクロレンズ基板と、
複数の凹マイクロレンズを備え、前記スペーサ部の上面によって支持されることにより、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で前記凸マイクロレンズ基板に対して固定される凹マイクロレンズ基板と、
を前記第２の基板に形成したこと
を特徴とする電気光学装置。 - 前記凸マイクロレンズ基板と前記凹マイクロレンズ基板との間に接着剤によって形成された接着層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
- 前記スペーサ部は、各々の間に間隙を設けた複数部材からなることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
- 前記第１の基板と前記第２基板との間に、前記複数の画素電極に対応する開口領域を有する遮光膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
- 前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも一方に、有機材料からなる配向膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
- 複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、
複数の凸マイクロレンズと、前記複数の凸マイクロレンズの存在する領域の周辺に前記複数の凸マイクロレンズを包囲するように設けられたスペーサ部とを有する凸マイクロレンズ基板を作成する工程と、
複数の凹マイクロレンズを有する凹マイクロレンズ基板を作成する工程と、
前記各凸マイクロレンズと前記各凹マイクロレンズとが前記複数の画素電極の各々に対応するように、前記凹マイクロレンズが前記凸マイクロレンズと一定の間隔をあけた状態で保持されるように前記凹マイクロレンズ基板を前記スペーサ部で固定し、前記第２の基板を作成する工程と
を具備することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記凸マイクロレンズ基板上の前記スペーサ部で包囲された領域に、接着剤によって形成された接着層が設けられ、
前記固定は、前記接着層が設けられた後に行なわれることを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記スペーサ部は、各々の間に間隙を設けた複数部材から形成され、
前記固定時には、前記平面的な間隔から前記接着剤の余分なものを外部に流出することを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項１から５のいずれか１項の請求項に記載の電気光学装置と、
光源と、
前記光源から出射された光を前記電気光学装置に導く集光光学系と、
前記電気光学装置から出射された光を投射する投射レンズと
を具備することを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項１から５のいずれか１項の請求項に記載の複数の電気光学装置と、
光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記複数の電気光学装置の各々に導く集光光学系と、
前記複数の電気光学装置から出射された光を合成する光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズと
を具備することを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項１から５のいずれか１項の請求項に記載の１以上の電気光学装置と、
入射光を変調する１以上の光変調装置であって、複数の凸マイクロレンズまたは複数の凹マイクロレンズのうちのいずれか一方を備える１以上の光変調装置と、
光源と、
前記光源から出射された光を複数の色光に分離するとともに、これらの各色光を、前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置のそれぞれに導く集光光学系と、
前記１以上の電気光学装置および１以上の光変調装置から出射された光を合成する光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された光を投射する投射レンズと
を具備することを特徴とする投射型表示装置。 - 前記集光光学系は、前記光源から出射された光を、青色光、赤色光および緑色光に分離するとともに、青色光を前記電気光学装置に、赤色光および緑色光を前記１以上の光変調装置のそれぞれに導くことを特徴とする請求項１１に記載の投射型表示装置。
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