JP3908193B2 - マイクロレンズ基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロレンズ基板及びその製造方法、マイクロレンズ基板を備えた液晶表示素子、投影型液晶表示装置に関するものである。より詳しくは、例えば、２層構成のマイクロレンズアレイを具備した液晶表示素子等を含む投影型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
投影型液晶表示装置は、投影型ブラウン管表示装置と比較すると、色再現範囲が広い、小型・軽量であるため持ち運びしやすい、地磁気に影響されないのでコンバージェンス調整が不要であるなど、非常に優れた特性を持っている。また、投影型液晶表示装置は、大画面化も容易であることから、今後、家庭用映像表示装置の主流になると考えられる。
【０００３】
液晶表示素子を用いたカラーの投影型画像表示方式には、三原色に応じて液晶表示素子を三枚用いる三板式と、一枚のみを用いる単板式とがある。前者の三板式は、白色光を赤・緑・青の三原色ににそれぞれ分割する光学系と、各色光を制御して画像を形成する三枚の液晶表示素子とを備えており、各色の画像を光学的に重畳してフルカラー表示を行うものである。
【０００４】
上記の三板式の構成では、白色光源から放射される光を有効に利用することができ、かつ、色の純度も高いという利点があるが、上述のように色分離系と色合成系とが必要なため、光学系が繁雑で部品点数が多くなってしまい、低コスト化、及び、小型化が困難である。
【０００５】
これに対して、後者の単板式は、液晶表示素子を一枚のみ用いる構成であり、モザイク状、ストライプ状等の三原色カラーフィルタパターンを備えた液晶表示素子を投影光学系により、投影するものである。単板式は、使用する液晶表示素子が一枚ですみ、かつ、光学系の構成も三板式に比べて単純になるので、低コスト化、及び、小型の投影型システムに好適である。
【０００６】
しかしながら、上記単板式の場合には、カラーフィルタによる光の吸収又は反射が起こるため、入射光の約１／３しか利用することができないという問題が生じる。つまり、カラーフィルタを用いる単板式での画面の明るさは、等しい明るさの光源を用いた三板式と比較して約１／３に低下してしまう。
【０００７】
上記の問題を解決するため、例えば、特許文献１には、扇形に配置されたダイクロイックミラー（色分解ミラー）を用いて、白色光源から出射された白色光を、赤、緑、青の各光束に分割し、光の利用効率を向上させるようにした、２層構成のマイクロレンズアレイを備えた投影型カラー液晶表示装置が開示されている。
【０００８】
上記投影型液晶表示装置に備えられた液晶表示素子には、光入射側の面に第１のマイクロレンズアレイが、光出射側の面に第２のマイクロレンズアレイがそれぞれ設けられている。この投影型液晶表示装置において、上記ダイクロイックミラーにより分割された各光束は、上記第１のマイクロレンズアレイにそれぞれ異なった角度で入射する。第１のマイクロレンズアレイは、第２のマイクロレンズアレイの光出射位置近傍に各色の光束を集光する。上記第１のマイクロレンズアレイを通過した各光束は、第２のマイクロレンズアレイにより、ダイクロイックミラーで分割された赤、緑、青の各光束の主光線がほぼ平行になるように屈折される。第２のマイクロレンズアレイを通過した各色の光束は、各色に対応した色信号が独立して印加される信号電極により駆動される液晶部位に分配照射される。この装置では、吸収型のカラーフィルタを用いないので、光の利用効率が向上するだけでなく、第１及び第２のマイクロレンズアレイ通過後の各色の主光線がほぼ平行になるため、投影レンズに達するまでの各色の主光線の拡がりが小さく、投影レンズでのケラレによる光量低下がないため、極めて明るい画像を提供することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１８１４８７号公報（１９９５年７月２１日公開）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の投影型液晶表示装置では、以下の問題を招来する。
【００１１】
即ち、従来の投影型液晶表示装置に備えられている液晶表示素子の、第１及び第２のマイクロレンズアレイを構成する第１レンズ及び第２レンズは、１対１に対応しており、互いに中心軸が一致している位置関係にある。
【００１２】
従って、第１レンズと第２レンズとを正確な位置関係にするためには、第１レンズと第２レンズとの中心軸の位置ずれを極力小さくしなければならず、そのために極めて厳密な中心軸調節機構が必要となる。従って、第１レンズと第２レンズとの位置あわせ工程は複雑となり、上記第１及び第２のマイクロレンズアレイを備えるマイクロレンズ基板の生産性が低下するという問題が生じる。
【００１３】
また、従来の投影型液晶表示装置における、第１及び第２のマイクロレンズアレイとしては、レンチキュラーレンズ（蒲鉾状のレンズが平行に配列されたもの）をイオン交換法により透明基板に配列したレンチキュラーレンズ基板が用いられている。つまり、第２のマイクロレンズアレイの形状は基板に対して直角の面を有する。これにより、第２のマイクロレンズアレイのエッチング等の製造工程が極めて困難になり、結果として、コストが嵩むこととなる。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１レンズと第２レンズとの間の中心軸の調整を簡単にし、位置あわせ工程及び第２レンズの製造工程の簡略化が実現できる２層構成のマイクロレンズ基板及びその製造方法、マイクロレンズ基板を備えた液晶表示素子、投影型液晶表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、互いに異なる角度で入射する複数の光束を各波長域毎に収束させる第１のマイクロレンズアレイと、上記複数の光束のそれぞれの主光線を平行化する第２のマイクロレンズアレイとを備えたマイクロレンズ基板の製造方法であって、上記第１のマイクロレンズアレイを有する透明基板と、上記第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層とを積層した後、上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成することを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光によって、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成することができるので、第１及び第２のマイクロレンズアレイの間で厳密な中心軸調節機構を必要とせずに、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとを同一中心軸上に配置することが可能になる。これにより、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとの頻雑な位置あわせを必要とせずに、高精度に第１及び第２のマイクロレンズアレイを配置することができる。従って、第１及び第２のマイクロレンズアレイの位置あわせ工程の簡略化が実現し、上記マイクロレンズ基板の生産性を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。
【００１７】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、互いに異なる角度で入射する複数の光束を各波長域毎に収束させる第１のマイクロレンズアレイと、上記複数の光束のそれぞれの主光線を平行化する第２のマイクロレンズアレイとを備えたマイクロレンズ基板の製造方法であって、上記第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層に感光性材料を塗布し、感光性材料層を形成する感光性材料層形成工程と、感光性材料層形成工程後、上記感光性材料層に、第１のマイクロレンズアレイを介して、入射角度を変化させながら光を照射する照射工程と、照射工程により、上記感光性材料層に光の強度分布に沿った形状を形成し、感光性材料を露光，現像する露光工程と、露光工程で形成された形状を用いて、第２のマイクロレンズアレイを形成するレンズ形成工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して入射角度を変化させながら照射された光により、上記感光性材料層に光の強度分布に沿った形状を形成することができる。そして、上記感光性材料層中で形成された形状を用いて、第２のマイクロレンズアレイを形成することにより、第１及び第２のマイクロレンズアレイの間で厳密な中心軸調節機構を必要とせずに、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとを同一中心軸上に配置することが可能になる。従って、第１及び第２のマイクロレンズアレイの位置あわせ工程の簡略化が実現し、上記マイクロレンズ基板の生産性を向上させることができるとともに、生産コストの低減させることができる。
【００１９】
さらに、上記の構成によれば、従来のように、第２のマイクロレンズアレイが基板に対し垂直な面を有することにより、そのエッチング等の製造工程が極めて困難になるという問題は招来しない。即ち、上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光によって、上記材料層に、基板に対し垂直な面ができない形状に第２のマイクロレンズアレイを形成することができる。従って、第２のマイクロレンズアレイの製造工程を簡潔化させることができる。
【００２０】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記露光工程では、入射角度０°の光束によって感光性材料を最も強く露光させるを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、感光性材料層に形成される形状は、強度分布に沿った形状となる。つまり、光軸に対し垂直方向から見ると、光の入射側に長辺を有する形状になる。従って、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状即ち露光形状が、光束の入射方法に対して、アンダーカット形状とならない。このため、第２のマイクロレンズアレイの製造が容易になり、さらに一層、上記マイクロレンズ基板の生産性を向上させることができる。
【００２２】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記照射工程では、部分的に光の透過率を変化させたマスクを用いて、感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射することを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、部分的に光の透過率を変化させたマスクを用いて感光性材料層に光を照射するので、光の強度に対する感光性材料の特性を利用することにより、所望の形状の第２のマイクロレンズアレイを得ることができる。
【００２４】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記露光工程では、感光性材料層に照射される光の入射角度に応じて、露光時間を変化させることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して感光性材料層に照射される光の入射角度に応じて露光時間を変化させることにより、上記感光性材料層を透過する光の強度が変化する。感光性材料において、透過する光の強度が大きい場合、露光される感光性材料層は厚くなり、透過する光の強度が小さい場合、露光される感光性材料層は薄くなる。したがって、光の強度に対する感光性材料の特性を利用することにより、所望の形状の第２のマイクロレンズアレイを得ることができる。
【００２６】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記照射工程では、照射する光の入射角度を固定し、材料層に感光性材料が塗布された製造途中のマイクロレンズ基板を回転させることで、上記感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射することを特徴している。
【００２７】
また、本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成すようにすることを特徴としている。
【００２８】
また、本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成す円筒面になるようにすることを特徴としている。
【００２９】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、上記の課題を解決するために、上述したマイクロレンズ基板の製造方法により製造されることを特徴としている。
【００３０】
上述した製造方法により、第１及び第２のマイクロレンズアレイ間の中心軸調整を簡単にし、位置あわせ工程及び第２レンズの製造工程の簡略化が実現できる。これにより、低コストにて光利用効率が高く、高性能なマイクロレンズ基板を提供することができる。
【００３１】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、上記の課題を解決するために、互いに異なる角度で入射する複数の光束を各波長域毎に収束させる第１のマイクロレンズアレイと、上記複数の光束のそれぞれの主光線を平行化する第２のマイクロレンズアレイとを備えたマイクロレンズ基板であって、上記第２のマイクロレンズアレイにおけるレンズ形状は、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成していることを特徴としている。
【００３２】
上記の構成によれば、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成しており、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状即ち露光形状が、光束の入射方法に対して、アンダーカット形状とならない．これにより、第２のマイクロレンズアレイの製造工程を安定かつ簡潔化させることができる。さらに、上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイにより収束された複数の光束は、第２のマイクロレンズアレイで互いに平行になるように屈折される。上記した略角錐台形状のレンズの傾斜面が光入射側に対して凹を成していることから、斜面部における光の強度分布形状と近い形になり、より露光しやすい簡便な製造方法を提供することができる。
【００３３】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、上記の課題を解決するために、上記凹を成す傾斜面が円筒面であることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状は、光出射側にのみ曲面を有する形状になり、その製造が容易になる。
【００３５】
本発明にかかる液晶表示素子は、上記課題を解決するため、上記マイクロレンズ基板を備えたことを特徴としている。
【００３６】
これにより、より簡便に、光利用効率が高く、輝度ムラ、混色のない高品質な液晶表示素子を実現することができる。
【００３７】
さらに、本発明にかかる投影型液晶表示装置は、上記課題を解決するため、上記の液晶表示素子を備えたことを特徴としている。
【００３８】
本発明にかかる投影型液晶表示装置は、さらに、白色光源と、該白色光源からの白色光を互いに異なる波長域を有する複数の光束に分割する光束分割手段と、上記投影型液晶表示装置用の液晶表示素子と、上記液晶表示素子から出射された光を投影するための投影手段とを備えていることを特徴としている。
【００３９】
これにより、光利用効率が高く、輝度ムラ、混色のない高品質で、かつ、低コストな投影型液晶表示装置を実現することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４１】
本実施の形態にかかる投影型液晶表示装置に備えられる、液晶パネルユニット（液晶表示素子）の概略の構成を図１に示す。同図に示すように、液晶パネルユニット２は、光透過性を有する中間基板６を備えている。中間基板６の光入射面には、高屈折率樹脂からなる第１レンズ５…が複数設けられ、該第１レンズ５…は第１のマイクロレンズアレイを構成している。第１レンズ５…は光入射側に凸をなす非球面レンズである。第１のマイクロレンズアレイの光入射側の表面は、低屈折率樹脂からなる平坦化層４によって、平坦化されている。平坦化層４の光入射側には、光透過性を有する保護板３が備えられている。
【００４２】
上記中間基板６の光出射面には、高屈折率樹脂からなる第２レンズ７…が複数設けられている。第２レンズ７…は光入射側に底面７ａを配した略角錐台形状のレンズであり、第２のマイクロレンズアレイを構成している。第２のマイクロレンズアレイの光出射側の表面は、低屈折率樹脂からなる平坦化層２０によって、平坦化されている。平坦化層２０の光出射側には、ブラックマトリクス層８が形成されている。これにより、保護板３からブラックマトリクス層８までの一連のユニットであるマイクロレンズ基板１が構成されている。
【００４３】
また、本実施の形態において、第１レンズ５及び第２レンズ７に用いられる高屈折率樹脂の材料としては、例えば、JSR製Z9001、協立化学製WR8740が挙げられる。一方、平坦化層４及び平坦化層２０に用いられる低屈折率樹脂の材料としては、協立化学製WR7710が挙げられる。しかしながら、高屈折率樹脂及び低屈折率樹脂の材料は、特にこれに限定されず、高屈折率樹脂と低屈折率樹脂との屈折率差が大きいければよい。
【００４４】
さらに、上記液晶パネルユニット２は、光出射側に下部基板１２を有している。下部基板１２の光入射面には、ＴＦＴ等を含む電極層１１が設けられている。また上記ブラックマトリクス層８の光出射側には、ＩＴＯ等からなる透明電極９が設けられている。上記透明電極９及び上記電極層１１の間に、液晶層１０が形成されている。上記した透明電極９、液晶層１０、及び電極層１１により画素部２２が構成されている。上記ブラックマトリクス層８には、画素部２２におけるＲ，Ｇ，Ｂの各絵素に対応して開口部１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが形成されている。以下、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤、緑、青の各色を表わす。
【００４５】
上記マイクロレンズ基板１について、更に詳細に説明する。第１のマイクロレンズアレイは、図２(ａ)に示すように、光入射側から見て、非球面レンズの外周部が相互に密接した正六角形の第１レンズ５…を、稠密に配列した構造を有している。例えば、第１レンズ５の縦ピッチは３０μｍ、横ピッチは４５μｍ、曲率半径は１５μｍＲとなっている。第１レンズ５の焦点位置はブラックマトリクス層８付近に設計されている。
【００４６】
一方、第２レンズ７は、図３に示すように、光入射面である底面７ａに対し、光出射面である上面７ｃの長辺が短くなった略角錐台形状のレンズである。また、第２のマイクロレンズアレイは、図２(ｂ)に示すように、光入射側に対して、第２レンズ７をレンガ積み状に配列した構造を有している。第２レンズ７の形状を略角錐台形状としたのは、角錐台の傾斜面７ｂ，７ｂを曲面としたためであり、光入射側に凹を成している。例えば第２レンズ７の形状は、底面７ａが１５μｍ×４５μｍ、上面７ｃが１５μｍ×１５μｍ、高さｈが２０μｍとなっており、傾斜面７ｂ，７ｂは、円筒面となっている。ここで、第２レンズ７の傾斜面７ｂ・７ｂを円筒面にするとき、第２レンズ７は底面７ａに対し光出射方向にのみ曲面を有する形状となり、その製造が容易になる。また、第２レンズ７の形状は、底面７ａのほうが上面７ｃより面積が大きい略角錐台形状が好ましい。これにより、第２レンズ７は、そのレンズ形状即ち露光形状が、光束の入射方法に対して、アンダーカット形状とならないので、その製造が容易になる。
【００４７】
また、第１レンズ５と第２レンズ７との光照射側から見た位置関係は、図２（ｃ）に示すように、第１レンズ５と第２レンズ７とは１対１に対応しており、互いの中心軸が一致している。
【００４８】
第２レンズ７と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各絵素の配列との関係は、図２（ｄ）に示すように、光照射側から見ると、１つの第２レンズ７に対応して、Ｒの絵素を中央に挟むように、Ｂの絵素とＧの絵素とが配置されている。従って、図１に示すように、第２レンズ７における上面７ｃがＲの絵素に対応する開口部１７Ｒと対向し、傾斜面７ｂ，７ｂが、Ｂ、Ｇの各絵素に対応する開口部１７Ｂ，１７Ｇに対向している。
【００４９】
本実施の形態にかかる投影型液晶表示装置（背面型）の光学系の概略の構成を図４に示す。以下、液晶パネルユニット２を備えた投影型液晶表示装置１００について説明する。
【００５０】
投影型液晶表示装置１００は、光源として白色光源１３を備えている。白色光源１３としては、例えば、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ等を使用することができる。
【００５１】
白色光源１３の光照射方向には、インテグレータ１４が配置されている。インテグレータ１４は、白色光源１３から出射された白色光束の光源分布及び配向分布を均一化する。インテグレータ１４としては、フライアイレンズを用いたものが好ましいが特に限定しない。また、上記のインテグレータ１４を配置するかわりに、コンデンサレンズが設けられていてもよい。コンデンサレンズを配置する場合、その焦点が上記白色光源１３の発光部の中心と一致するように配置されていることが好ましい。このような配置により、コンデンサレンズからは、略平行な白色光束が得られる。また、白色光源１３から平行光束を得る手段としては、上記の構成に限らず、例えば、回転方物面鏡など、公知の方法を採用することができる。
【００５２】
上記インテグレータ１４の光照射方向には、ミラー１６が配置されている。上記インテグレータ１４を通過した平行光束の白色光は、上記ミラー１６で反射された後、色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇに照射される。３種の色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇは、それぞれ異なる角度で配置されており、この順に光軸上に配置されている。色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇは、それぞれ青、赤、緑の色に対応する各波長域の光を選択的に反射し、他の波長の光は透過する特性を有する。また、インテグレータ１４から出射した光束を色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇに直接照射するような場合、本投影型液晶表示装置１００は、ミラー１６を備えない構成とすることができる。
【００５３】
上記色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇは、周知の多層薄膜コーティング技術により形成されている。青の色分解ミラー１５Ｂは約５００ｎｍより短波長、赤の色分解ミラー１５Ｒは約６００ｎｍより長波長の可視光をそれぞれ反射し、緑の色分解ミラー１５Ｇはおよそ５７０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の可視光を反射するように、各々形成される多層薄膜の条件が設定されている。
【００５４】
三枚の色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇの中で、白色光源１３に最も近い位置に設けられた色分解ミラー１５Ｂは、白色光源１３からの光束が所定の角度で入射するように配置されている。このとき、他の２枚の色分解ミラー１５Ｒ，１５Ｇは、上記色分解ミラー１５Ｂに対して、それぞれ平行な状態から、光軸に対して角度θずつ順次傾けて配置されている。色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇを上記のように配置すると、Ｂ光、Ｒ光、及びＧ光が、液晶パネルユニット２に対してそれぞれ角度２θずつずれて入射する。
【００５５】
本投影型液晶表示装置１００では、図１に示すように、Ｒ光は、液晶パネルユニット２に対し略垂直に、Ｂ光は一定角度２θの傾きを持って、Ｇ光はＢ光とは逆方向に角度２θを持って、液晶パネルユニット２に入射する。この赤、青、緑の順番は、白色光源１３のスペクトル分布及び色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５Ｇの特性を考慮して決定され、必ずしも上記の順番に限るものではない。また、色分解ミラー１５Ｂ、１５Ｒ、１５Ｇそれぞれの配置も変われば、Ｂ光、Ｒ光及びＧ光の液晶パネルユニット２に対する入射角度も変化する。従って該入射角度に対応する開口部１７Ｂ、１７Ｒ、１７Ｇの配置及びＢ、Ｒ、Ｇの各絵素の配列も変化する。
【００５６】
ここで、図１を用いて各色別の光線について説明すると、Ｒ光は第１レンズ５で屈折され、収束光として第２レンズ７に入射する。第１レンズ５の焦点位置は開口部１７Ｒの中心付近に設計されているので、第１レンズ５に入ったＲ光は、開口部１７Ｒの中心付近に集光する。このとき、Ｒ光は、第２レンズ７における底面７ａに対し垂直に入射し、上面７ｃから出射する。
【００５７】
一方、Ｂ光は、その主光線が色分解ミラー１５Ｂにより、Ｒ光の主光線に対して角度２θで液晶パネルユニット２に入射するようになっている。従って、第１レンズ５通過後も同じく角度２θを保ったまま第２レンズ７の底面７ａに入射し、底面７ａで屈折後、第２レンズ７における傾斜面７ｂでも屈折され出射される。第２レンズ７を通過することにより、Ｂ光の主光線は、Ｒ光の主光線とほぼ平行な方向に屈折される。よって、第１レンズ５及び第２レンズ７の作用により、Ｂ光はブラックマトリクス層８の開口部１７Ｂの中心付近に集光する。
【００５８】
Ｇ光は、Ｒ光の主光線に対してＢ光と略対称な関係にあり、その主光線が色分解ミラー１５Ｇにより、Ｒ光の主光線に対してＢ光とは逆方向に角度２θを有し、液晶パネルユニット２に入射するようになっている。従って、Ｇ光は第１レンズ５を通過後も同じく角度２θを保ったまま第２レンズ７の底面７ａに入射し、底面７ａで屈折後、傾斜面７ｂでも屈折され出射される。第２レンズ７を通過することにより、Ｇ光の主光線は、Ｒ光の主光線とほぼ平行な方向に屈折される。よって、第１レンズ５及び第２レンズ７の作用により、Ｇ光はブラックマトリクス層８の開口部１７Ｇの中心付近に集光する。
【００５９】
ブラックマトリクス層８の開口部１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂを通過したＲ、Ｇ、Ｂ各色の光は、画素部２２で変調を受け、電極層１１及び下部基板１２を通過し液晶パネルユニット２から出射し、図４に示すように、投影レンズ１８を介してスクリーン１９に投影される。
【００６０】
本投影型液晶表示装置１００の構成においては、液晶パネルユニット２の光入射側に設けられた第１レンズ５の集光効果により、より多くの光がブラックマトリクス層８の開口部１７を透過し、ひいては画素部２２を透過して、光の利用効率の向上に寄与することができる。
【００６１】
またＧ光及びＢ光は、色分解ミラー１５Ｂ，１５Ｒ，１５ＧによりＲ光の主光線に対して角度２θを持っており、第１レンズ５において多くの光を集光できたとしても、このまま進行するとＧ光及びＢ光において、光束の全径がどんどん広がっていき、その後の投影レンズ１８によりケラレが生じてしまう。しかしながら、第２レンズ７により、Ｇ光及びＢ光の主光線を、Ｒ光の主光線に対してより平行に近い角度、望ましくは平行に補正するので、液晶パネルユニット２を通過後の光束の拡がりが抑えられ、投影レンズ１８のケラレにより光の損失が生じることもない。そして、この相乗効果により、光利用効率の大幅な改善を図ることができる。
【００６２】
また、上記の効果により、第１レンズ５の焦点距離を小さく設定することができるので、白色光源１３からの完全平行でない光線の多くをブラックマトリクス層８の開口部１７に透過させることができ、更なる光利用効率の向上が可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、集光特性を高めるために第１レンズ５を非球面レンズとしたが、これに限定されず、例えば、球面レンズであっても効果は変わることはない。
【００６４】
また、第２レンズ７の傾斜面７ｂ・７ｂの形状は円筒面としたが、これに限らず、球面、球面以外の曲面、あるいは、複数段階にて折曲された多面でもよい。上記傾斜面７ｂ・７ｂの形状を球面とした場合、高精度な収差補正が可能となり、光利用効率が向上する。また、上記傾斜面７ｂ・７ｂの形状を球面以外の曲面とした場合、更に高精度な収差補正が可能となり、光利用効率が一層向上する。またさらに、上記傾斜面７ｂ・７ｂの形状を複数段階にて折曲された多面とした場合、上記傾斜面７ｂ・７ｂの形状を球面、または、円筒面とする場合に比べ、加工が容易になる。
【００６５】
さらに、第２レンズ７の上面７ｃは平面としたが、球面でも円筒面でも、これら以外の曲面でもよい。但し、加工の容易性からレンズ高さは低いほうが良いので、平面であることが望ましい。
【００６６】
また、第２レンズ７の傾斜面７ｂは光入射側に凹としたが、これに限定されず、台形の傾斜面７ｂ・７ｂが曲面であれば任意のものでよい。例えば傾斜面７ｂ・７ｂが、光入射側に対し凸であってもよい。この場合、角度２θで入射する光束、つまりＧ光及びＢ光は、Ｒ光の主光線と平行となるように傾斜面７ｂ・７ｂで屈折される。このため、上記傾斜面７ｂにおいて、Ｇ光及びＢ光の内側と外側との屈折率の差異を小さく抑えることができ、コマ収差及び非点収差の発生を効果的に抑えることができ、光利用効率を高く維持することができる。
【００６７】
次に、本実施の形態にかかるマイクロレンズ基板１の製造方法について説明する。図５（ａ）〜（ｆ）は、マイクロレンズ基板１の製造方法の一例を示す断面図である。
【００６８】
まず、図５（ａ）に示すように、スタンパ型２３と、保護板３となる透明基板２４との間に、上記した平坦化層４となる低屈折率樹脂２５を塗布し、ＵＶ光を照射することで、該低屈折率樹脂２５を硬化させる。次に、図５（ｂ）に示すように、スタンパ型２３を脱離した後、図５（ｃ）に示すように、第１レンズ５となる高屈折率樹脂２６を接着層として、中間基板６となる透明基板２７を貼着する。
【００６９】
ここで、スタンパ型２３の突起部分２３ａ…によって、保護板３となる低屈折率樹脂２５に形成された窪みに、高屈折率樹脂２６が入り、第１レンズ５が形成される。従って、上記突起部分２３ａ…の形状は、第１レンズ５…の形状と一致していなければならない。
【００７０】
続いて、図５（ｄ）に示すように、上記透明基板２７に、第２レンズ７となる高屈折率樹脂２８を塗布する。次に、ネガレジストを塗布することにより、ネガレジスト層２９を形成する。次に、第１レンズ５…に入射角度を変化させながら平行光束を照射することにより、ネガレジスト層２９を照射光の強度分布に沿った形状でもって露光させる。ネガレジスト層２９での露光・現像の詳細に関しては後述する。
【００７１】
その後、図５（ｅ）に示すように、ドライエッチング等のエッチングにより、上記ネガレジスト層２９に作成された形状を高屈折率樹脂２８からなる層に転写して、第２レンズ７を形成する。
【００７２】
その後、図５（ｆ）に示すように、平坦化層２０となる低屈折率樹脂３０で平坦化し、これにて、マイクロレンズ基板１が得られる。
【００７３】
上述した製造方法により、傾斜面が、図３に示すように、光入射側に対して凹な円筒面を有する第２レンズ７が得られる。
【００７４】
なお、図示していないが、その後、マイクロレンズ基板１における平坦化層２０側に、パッシベーション層、ブラックマトリクス層８、透明電極層（図示せず）、配向層（図示せず）等を形成し、電極層１１が形成されている下部基板１２を対向させて取り付ける。さらに上記電極層１１と配向層とにより形成された間隙に液晶層１０となる液晶を注入することで、液晶パネルユニット２が完成する。
【００７５】
マイクロレンズ基板１を製造するにあたり、例えば、高屈折率樹脂及び低屈折率樹脂について、波長５８８ｎｍにおける屈折率が、それぞれ１．５９、１．４１のものを用いることができるが、屈折率差があればその値は異なるものであっても効果は同様である。また、屈折率差は大きいほうが、境界面での屈折力を大きくできるため、斜面の角度を小さく設定でき有利である。
【００７６】
次に、第２レンズ７の形成に用いる露光方法について説明する。第２レンズ７を作製するための露光機の概略の構成を図６に示す。露光機１０１は、平行光束を出射する平行光源３１、フライアイレンズ３２、コリメータレンズ３３、絞り３４を備えている。製造途中のマイクロレンズ基板３５は、図７に示すように、既に第１レンズ５が形成され、中間基板６となる透明基板２７を介して、高屈折率樹脂２８及びネガレジスト層２９が順に塗布された状態である。
【００７７】
上記露光機１０１により、第１レンズ５への入射角度に対応した光の強度分布に沿った形状でもってネガレジスト層２９に露光することができる（図５（ｄ）参照）。上記の形状をエッチングにより高屈折率樹脂２８からなる層に転写することで第２レンズ７を形成し、低屈折率樹脂３０で埋めて平坦化する（図５（ｅ）参照）。
【００７８】
露光光の強度分布は、本実施の形態のようにネガレジストを用いる場合、レンズ厚さを厚くしたい位置では光量を大きく、レンズ厚さを薄くしたい位置では光量を小さくなるように設定すればよい。
【００７９】
また、露光光の強度分布は、平行光源３１からの平行光束の、ネガレジスト層２９への露光時間を変化させることにより光量を調節してもよい。
【００８０】
従来、光利用効率の高いマイクロレンズ基板１を製造するためには、上記第１レンズ５と、第２レンズ７とは１対１に対応し、かつ互いの中心軸が一致するように配置しなければならなかった。このため、第１レンズ５と第２レンズ７との中心軸の位置ずれを極力小さくしなければならず、両レンズとの間で、より精密な位置あわせが必要であった。
【００８１】
しかしながら、本実施の形態によれば、第１レンズ５に積層された中間基板６に高屈折率樹脂２８（第２レンズ７の材料からなる材料層）を塗布した後、第１レンズ５を介して照射された光によって、第２レンズ７を形成するので、第１レンズ５と第２レンズ７とを同一中心軸上に配置することができる。
【００８２】
また、平行光束を用いて露光しているため、ウエハサイズが大きくなっても、ウエハ内の露光分布を小さく、均一にできるので、レンズ形状のばらつきが小さく、安定な加工が可能である。
【００８３】
さらに、本実施の形態によれば、上記高屈折率樹脂２８にネガレジスト層２９（感光性材料層）を塗布することにより、上記した第１レンズ５を透過した光の、入射角度に応じた強度分布に沿った形状でもってネガレジスト層２９に露光することができる。この強度分布を用いて、第２レンズ７を所望の形状に形成することができる。
【００８４】
従って、本実施の形態にかかるマイクロレンズ基板１の製造方法により、第１レンズ５と第２レンズ７との煩雑な位置あわせプロセスを簡略化することができ、第１レンズ５に対応して第２レンズ７の位置が決まるため、第１レンズ５及び第２レンズ７で構成された第１及び第２のマイクロレンズアレイを高精度に配置することができる。この結果、より簡便に光利用効率が高く、輝度ムラ、混色のない高品質な液晶表示素子、並びに投影型液晶表示装置を提供することができる。
【００８５】
次に、本実施の形態にかかる露光機１０１ を用いた露光方法において、ネガレジスト層２９中に形成される露光光の強度分布について、より詳しく説明する。図７（ａ）は上記した製造途中のマイクロレンズ基板３５の構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は入射角度０°の場合、図７（ｃ）は最大入射角度θｉの場合での、第１レンズ５による露光光の集光の様子を示している。なお、矢印は露光光の入射方向を示し、露光光の入射角度とは、露光光の入射方向の上記マイクロレンズ基板３５の光照射面に対して垂直方向（図７（ｃ）の一点鎖線）に対する角度を示す。
【００８６】
図７（ｂ）・（ｃ）に示すように、入射角度を０°からθｉまで変化させながら、露光光を第１レンズ５に入射させると、第１レンズ５の集光機能により、ネガレジスト層２９に露光光の強度分布に沿った形状が形成され、ネガレジスト層２９が所望の形状に露光される。
【００８７】
露光光の第１レンズ５への平行光束の入射角度と、該入射角度に対応する第１レンズ５の集光点での光強度との関係を図８に示す。なお、上記光強度は、入射角度０°に対応する第１レンズ５の集光点の光強度を１としたときの、各入射角度での光強度を相対的に表わした値である。同図に示すように、第１レンズ５の集光点での光強度は、露光光の第１レンズ５への入射角度が大きくなるにつれて、低下している。また、同図には、本実施の形態にかかる第２レンズ７において、上面７ｃを構成とする平坦部、及び傾斜面７ｂを構成とする斜面部それぞれに対応する、露光光の強度分布に沿った形状の形成領域を両端の矢印で示している。同図において、上記平坦部と、上記斜面部との境界部Ｐでの、露光光の入射角度をθｐ、光強度をＤｐとする。
【００８８】
また、露光光によって形成されたレジスト層の膜厚は、上記した第１レンズ５の集光点での光強度と、レジスト層のレジスト感度とにより決定される。つまり、上記光強度に、上記レジスト感度に応じた係数を乗じることにより、上記したレジスト層の膜厚を求めることができる。本実施の形態で使用したネガレジスト層２９における露光感度とレジスト層の膜厚との関係を図９に示す。図８と同様に、本実施の形態における第２レンズ７における平坦部及び斜面部それぞれに対応する、露光光の強度分布に沿った形状の形成領域も矢印で示している。図９において、上記した境界部Ｐでの光強度Ｄｐに対応するレジスト膜厚をｈｐとする。レジスト膜厚ｈｐが、図３に示す第２レンズ７の厚さｈと等しくなるように、上記境界部Ｐにおける露光強度（光強度）と露光時間とを設定し、露光・現像する場合、ネガレジスト層２９は図９に示すグラフに沿った形状に露光される。
【００８９】
上述したマイクロレンズ基板１の製造方法において、あらかじめ、ネガレジスト層２９を厚さｈで塗布し、入射角度を変化させながら露光光を照射した場合、露光光の入射角度とレジスト膜厚との関係は図１０に示すグラフになる。同図に示されるグラフの形状が、ネガレジスト層２９に露光される形状に対応する。ここで、上記露光機１０１を用いた露光光学系において、露光光のコリメータレンズ３３への入射角と光強度との関係も、上記した露光強度に影響を与えるため考慮する必要がある。
【００９０】
また、レンズ高さｈは、マイクロレンズ基板１の各々の層を構成する材料の屈折率及び第２レンズ７の斜面部７ｂに入射する主光線の角度により決定される。一方、θｐは第１レンズの焦点距離及び第２レンズ７のピッチ（サイズ）により決定される。よって、上記の高さｈ及び角度θｐに対して、レジスト膜厚がｈとなるように、光強度Ｄｐが決定されるとともに（図９）、レジストの塗布膜厚をｈ（＝ｈｐ）に設定する。従って、境界部Ｐでの入射角度θｐ、レジスト膜厚ｈｐ、及び第２レンズの高さｈは、上記の設計により決まるものであれば特に限定しない。
【００９１】
また、図１１に示すように、透過率分布マスク３８をフライアイレンズ３２とコリメータレンズ３３との間に配置してもよい。透過率分布マスク３８は部分的に光の透過率を変化させたマスクである。従って、透過率分布マスク３８により露光光の透過率を調整することができ、ネガレジスト層２９に所望の形状を露光することができる。
【００９２】
また、上述した露光機１０１を用いた露光方法の他に、露光光の入射角度を固定し、マイクロレンズ基板３５を回転させる方法がある。つまり、図６、あるいは、図１１において、マイクロレンズ基板３５と露光光の中心軸との交点に対して垂直方向の軸を回転軸として回転可能なステージを設け、該ステージ上にマイクロレンズ基板３５を保持し、露光光の入射角度が０°からθｉになるように、ステージを等速で回転させることにより、ネガレジスト層２９は、露光により所望の形状を得ることができる。このとき、露光量の微調整は、上記したステージの回転速度を可変とすることにより可能となる。
【００９３】
また、ネガレジスト層２９が入射角度０°の露光光によって最も強く露光されていることが好ましい。これは上述した露光方法におけるネガレジスト層２９での露光光の強度分布に沿った形状と、図３に示す第２レンズ７の形状とが定性的に一致するためである。つまり、ネガレジスト層２９に露光された形状は、入射角度０°の露光光に対してレジスト層の膜厚が最も厚い領域が対応し、また、入射角度が最大になる露光光に対してレジスト層の膜厚が最も薄い領域が対応する。上記のネガレジスト層２９に露光された形状は、光入射面に対して直角の面を有さないので、第２レンズ７の製造が容易になる。
【００９４】
また、本実施の形態では、光入射側に凹を成した略角錐台形状の第２レンズ７を備えたマイクロレンズ基板１の製造方法を説明したが、これに限定されず、例えば、光入射側に凸を成した略角錐台形状の第２レンズ７を備えたマイクロレンズ基板１に関しても、上述した製造方法を適用することができる。これにより、略角錐台形状の傾斜面７ｂでのコマ収差及び非点収差の発生を効果的に抑えることができ、光利用効率を高く維持できる第２レンズ７を備えたマイクロレンズ基板１を提供することができる。
【００９５】
また、上述した製造方法は、光出射側に底面７ａを有する、凸を成す略角錐台形状の第２レンズ７を備えたマイクロレンズ基板１に関しても適用すると以下の通りになる。図５のマイクロレンズ基板１の製造方法を参照して説明すると、第１レンズ５を形成後、中間基板６となる透明基板２７を貼着した後、該透明基板２７にネガレジスト層２９を塗布する。その後、露光機１０１を用いて、上記ネガレジスト層２９中で所望の露光光の強度分布（この場合、入射角度が０°の第１レンズ５への光線に対して、レジスト膜厚が最も薄い領域が対応し、入射角度が最大になる光線に対して、レジスト膜厚が最も厚い領域が対応する形状）を形成する。上記強度分布に沿った形状を、ドライエッチング等のエッチングにより上記透明基板２７に形成する。その後、第２レンズ７となる高屈折率樹脂２８を埋め、これにて、所望の形状の第２レンズ７を備えたマイクロレンズ基板１が得られる。
【００９６】
また、本実施の形態では、感光性材料としてネガレジストを用いたが、これに限定されず、例えば、紫外線硬化樹脂を感光性材料として用いてもよい。紫外線硬化樹脂は直接露光、硬化させることが可能である。これにより、後工程のエッチングが必要なくなり、本露光工程のみで第２レンズを形成できるという利点がある。
【００９７】
【発明の効果】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、第１のマイクロレンズアレイを有する透明基板と、第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層とを積層した後、第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成する構成である。
【００９８】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光によって、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成することにより、第１及び第２のマイクロレンズアレイの間で厳密な中心軸調節機構を必要とせずに、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとを同一中心軸上に配置することが可能になる。これにより、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとの頻雑な位置あわせを必要とせずに、高精度に第１及び第２のマイクロレンズアレイを配置することができるという効果を奏する。
【００９９】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層に感光性材料を塗布し、感光性材料層を形成する感光性材料層形成工程と、感光性材料層形成工程後、感光性材料層に、第１のマイクロレンズアレイを介して、入射角度を変化させながら光を照射する照射工程と、照射工程により、上記感光性材料層に光の強度分布に沿った形状を形成し、感光性材料を露光，現像する露光工程と、露光工程で形成された形状を用いて、第２のマイクロレンズアレイを形成するレンズ形成工程とを含む構成である。
【０１００】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して入射角度を変化させながら照射された光により、上記感光性材料層に光の強度分布に沿った形状を形成することができる。そして、上記感光性材料層中で形成された形状を用いて、第２のマイクロレンズアレイを形成することにより、第１及び第２のマイクロレンズアレイの間で厳密な中心軸調節機構を必要とせずに、第１のマイクロレンズアレイと第２のマイクロレンズアレイとを同一中心軸上に配置することが可能になる。従って、第１及び第２のマイクロレンズアレイの位置あわせ工程の簡略化が実現し、上記マイクロレンズ基板の生産性を向上させることができるとともに、生産コストの低減させることができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、上記の構成によれば、第２のマイクロレンズアレイを、エッチング等が簡潔な形状にすることが可能になる。従って、第２のマイクロレンズアレイの製造工程をより簡潔化でき、上記マイクロレンズ基板の生産性をさらに向上させることができるという効果も併せて奏する。
【０１０２】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記露光工程では、入射角度０°の光束によって感光性材料を最も強く露光させる構成である。
【０１０３】
上記の構成によれば、感光性材料層に形成される形状は、強度分布に沿った形状となる。光軸に対し垂直方向から見ると、光の入射側に長辺を有する形状になる。従って、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状即ち露光形状が、光束の入射方法に対して、アンダーカット形状とならない。このため、第２のマイクロレンズアレイの製造を容易にさせることができるという効果を奏する。
【０１０４】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記照射工程では、部分的に光の透過率を変化させたマスクを用いて、感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射する構成である。
【０１０５】
上記の構成によれば、部分的に光の透過率を変化させたマスクを用いて、感光性材料層に光を照射するので、光の強度に対する感光性材料の特性を利用することにより、所望の形状の第２のマイクロレンズアレイを得ることができるという効果を奏する。
【０１０６】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記露光工程では、感光性材料層に照射される光の入射角度に応じて、露光時間を変化させる構成である。
【０１０７】
上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイを介して感光性材料層に照射される光の入射角度に応じて露光時間を変化させることにより、上記感光性材料層を透過する光の強度が変化する。感光性材料において、透過する光の強度が大きい場合、露光される感光性材料層は厚くなり、透過する光の強度が小さい場合、露光される感光性材料層は薄くなる。したがって、光の強度に対する感光性材料の特性を利用することにより、所望の形状の第２のマイクロレンズアレイを得ることができるという効果を奏する。
【０１０８】
本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記照射工程では、照射する光の入射角度を固定し、材料層に感光性材料が塗布された製造途中のマイクロレンズ基板を回転させることで、上記感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射する構成であってもよい。
【０１０９】
また、本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成すようにする構成であってもよい。
【０１１０】
また、本発明にかかるマイクロレンズ基板の製造方法は、以上のように、上記第１のマ イクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成す円筒面になるようにする構成であってもよい。
【０１１１】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、以上のように、上記のマイクロレンズ基板の製造方法により製造される構成である。
【０１１２】
上述した製造方法により、第１及び第２のマイクロレンズアレイ間の中心軸調整を簡単にし、位置あわせ工程及び第２レンズの製造工程の簡略化が実現できる。これにより、低コストにて光利用効率が高く、高性能なマイクロレンズ基板を提供することができるという効果を奏する。
【０１１３】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、以上のように、第２のマイクロレンズアレイにおけるレンズ形状は、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成している構成である。
【０１１４】
上記の構成によれば、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成しており、光入射面に対して垂直な面を有さない。これにより、第２のマイクロレンズアレイの製造工程を簡潔化させることができる。さらに、上記の構成によれば、第１のマイクロレンズアレイにより収束された複数の光束は、第２のマイクロレンズアレイにおける略角錐台形状のレンズの底面で互いに平行になるように屈折される。上記した略角錐台形状のレンズの傾斜面が光入射側に対して凹を成していることから、斜面部における光の強度分布形状と近い形になり、より露光しやすい簡便な製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【０１１５】
本発明にかかるマイクロレンズ基板は、以上のように、上記凹を成す傾斜面が円筒面である構成である。
【０１１６】
上記の構成によれば、第２のマイクロレンズアレイのレンズ形状は、光出射側にのみ曲面を有する形状になり、その製造が容易になるという効果を奏する。
【０１１７】
本発明にかかる液晶表示素子は、以上のように、上記のマイクロレンズ基板を備えた構成である。
【０１１８】
これにより、より簡便に、光利用効率が高く、輝度ムラ、混色のない高品質な液晶表示素子を実現することができるという効果を奏する。
【０１１９】
さらに、本発明にかかる投影型液晶表示装置は、以上のように、上記の投影型液晶表示装置用の液晶表示素子を備えた構成である。
【０１２０】
本発明にかかる投影型液晶表示装置は、さらに、白色光源と、該白色光源からの白色光を互いに異なる波長域を有する複数の光束に分割する光束分割手段と、上記投影型液晶表示装置用の液晶表示素子と、上記液晶表示素子から出射された光を投影するための投影手段とを備えている構成である。
【０１２１】
これにより、光利用効率が高く、輝度ムラ、混色のない高品質で、かつ、低コストな投影型液晶表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる実施の一形態を示すもので、投影型液晶表示装置に備えられた液晶パネルユニットの構成を示す断面図である。
【図２】 同図（ａ）は、上記液晶パネルユニットに備えられたマイクロレンズ基板における、第１のマイクロレンズアレイの平面図、（ｂ）は、第２のマイクロレンズアレイの平面図、（ｃ）は第１及び第２のマイクロレンズアレイの位置関係を示す模式図、（ｄ）は第２のマイクロレンズアレイを構成する第２レンズと絵素との関係を示す模式図である。
【図３】 本実施の一形態にかかる第２のマイクロレンズアレイを構成する第２レンズの斜視図である。
【図４】 本実施の一形態にかかる投影型液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図５】 （ａ）〜（ｆ）は、上記液晶パネルユニットに備えられているマイクロレンズ基板の製造方法を示す断面図である。
【図６】 上記マイクロレンズ基板の製造の一工程で使用する、露光機の概略構成を示す模式図である。
【図７】 （ａ）は上記マイクロレンズ基板の製造方法において製造途中のマイクロレンズ基板の概略構成を示す断面図である。（ｂ）及び(ｃ)は入射角度０°の場合、及び最大入射角度θｉの場合での、上記製造途中のマイクロレンズ基板に照射される露光光の集光の様子を表わす断面図である。
【図８】 上記製造途中のマイクロレンズ基板に照射される露光光の入射角度と、それに対応する光強度との関係を表わすグラフである。
【図９】 上記製造途中のマイクロレンズ基板に照射される露光光の光強度と、それに対応するレジスト膜厚との関係を表わすグラフである。
【図１０】 レジスト膜厚を、図３に示す第２レンズの高さｈとしたときの、上記製造途中のマイクロレンズ基板に照射される露光光の入射角度と、それに対応する光強度との関係を表わすグラフである。
【図１１】 上記マイクロレンズ基板の製造の一工程で使用する、透過率分布マスクを用いた露光機の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ マイクロレンズ基板
２ 液晶パネルユニット（液晶表示素子）
３ 保護板
４ 平坦化層
５ 第１レンズ（第１マイクロレンズアレイを構成するレンズ）
６ 中間基板
７ 第２レンズ（第２マイクロレンズアレイを構成するレンズ）
８ ブラックマトリクス層
９ 透明電極
１０ 液晶層
１１ 電極層
１３ 白色光源（白色光源）
１５Ｇ 色分解ミラー（光束分割手段）
１５Ｒ 色分解ミラー（光束分割手段）
１５Ｂ 色分解ミラー（光束分割手段）
１６ ミラー
１７Ｇ 開口部（絵素開口部）
１７Ｒ 開口部（絵素開口部）
１７Ｂ 開口部（絵素開口部）
１８ 投影レンズ（投影手段）
１９ スクリーン
２０ 平坦化層
２２ 画素部
２４ 透明基板
２５ 低屈折率樹脂
２６ 高屈折率樹脂
２７ 透明基板
２８ 高屈折率樹脂（第２のマイクロレンズアレイになる材料）
２９ ネガレジスト層（感光性材料層）
３０ 低屈折率樹脂
３５ マイクロレンズ基板
３８ 透過率分布マスク（マスク）
１００ カラー液晶投影装置（投影型液晶表示装置）
１０１ 露光機

Claims (8)

1. 互いに異なる角度で入射する複数の光束を各波長域毎に収束させる第１のマイクロレンズアレイと、上記複数の光束のそれぞれの主光線を平行化する第２のマイクロレンズアレイとを備えたマイクロレンズ基板の製造方法であって、
   上記第１のマイクロレンズアレイを有する透明基板と、上記第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層とを積層した後、上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
2. 互いに異なる角度で入射する複数の光束を各波長域毎に収束させる第１のマイクロレンズアレイと、上記複数の光束のそれぞれの主光線を平行化する第２のマイクロレンズアレイとを備えたマイクロレンズ基板の製造方法であって、
   上記第２のマイクロレンズアレイになる材料からなる材料層に感光性材料を塗布し、感光性材料層を形成する感光性材料層形成工程と、
   感光性材料層形成工程後、上記感光性材料層に、第１のマイクロレンズアレイを介して、入射角度を変化させながら光を照射する照射工程と、
   照射工程により、上記感光性材料層に光の強度分布に沿った形状を形成し、感光性材料を露光，現像する露光工程と、
   露光工程で形成された形状を用いて、第２のマイクロレンズアレイを形成するレンズ形成工程とを含むことを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
3. 上記露光工程では、入射角度０°の光束によって感光性材料を最も強く露光させることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
4. 上記照射工程では、部分的に光の透過率を変化させたマスクを用いて、感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射することを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
5. 上記露光工程では、感光性材料層に照射される光の入射角度に応じて、露光時間を変化させることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
6. 上記照射工程では、照射する光の入射角度を固定し、材料層に感光性材料が塗布された製造途中のマイクロレンズ基板を回転させることで、上記感光性材料層に、入射角度を変化させながら光を照射することを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
7. 上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成すようにすることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
8. 上記第１のマイクロレンズアレイを介して照射された光を用いて、上記材料層に第２のマイクロレンズアレイを形成し、そのレンズ形状が、光入射側に底面を有する略角錐台形状を成し、その傾斜面が光入射側に対して凹を成す円筒面になるようにすることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。

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