JP4214713B2

JP4214713B2 - Microlens array, liquid crystal display element and projection device

Info

Publication number: JP4214713B2
Application number: JP2002144519A
Authority: JP
Inventors: 喜久夫貝瀬
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003337207A

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。
【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・ＳＩＬＩＣＯＮ）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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、ＴＦＴ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。
【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。
【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し、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。
【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。ここで前記流動体は、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。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。
【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。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。
【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。
【００１６】
本発明によれば、カバーガラスの実厚が３０μｍ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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３０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。
【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ＭＬＣ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。
【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３０μｍ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▲３▼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▲１▼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▲２▼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。ＴＦＴ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▲２▼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▲１▼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▲３▼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。
【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。
【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。
【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１１０，１１１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２１３側に略９０度曲げるように配置された全反射ミラー２１４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。
【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。
【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２１５Ａ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，Ｌ２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２１７によって分離された赤色光ＬＲを、液晶パネル２２５Ｒに向けて反射するようになっている。液晶パネル２２５Ｒ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。
【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。
【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。
【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２２５Ｂ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，２２６Ｇ，２２６Ｇに入射した３つの色光を合成して出射面２２６Ｔ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。
【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。
【００４６】
図示する様に、マイクロレンズアレイＭＬＡ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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図４】本発明に係る投射装置の一例を示す模式図である。
【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。
【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。
【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。
【図８】従来の液晶表示素子の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microlens array and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a liquid crystal display element incorporating a microlens array. In addition, the present invention relates to a projection apparatus (projector) using the liquid crystal display element as a light valve.
[0002]
[Prior art]
The development of projectors using light valves such as LCD (Liquid Crystal Display Element), DMD (Digital Mirror Device), LCOS (LC ON ON SILICON) has been actively conducted. There are various types of projectors depending on the classification method. From a functional aspect and a form aspect, there are a data projector mainly for monitor display of a personal computer, a front projector or rear projector mainly for AV such as for home theater, and a rear projector for TV use. Moreover, it can be divided into 1 to 3 plates depending on the number of light valves used. In addition, light valves are available in both transmissive and reflective types.
[0003]
In the future, projectors are expected to have even higher brightness. Regarding the increase in brightness, firstly, improvement of the optical system is expected. For example, increasing the brightness of the light source lamp to be used, shortening the arc length when using arc lamps (point light source), and optimizing the members will progress with miniaturization. Second, a high aperture ratio of a light valve that is a key device is required. In this regard, element miniaturization and high aperture ratio are basically required for each pixel, but particularly when liquid crystal is used as an electro-optic medium, pixel miniaturization can be achieved only by simple element miniaturization. An aperture ratio cannot be achieved. In the case of a liquid crystal that is a continuum, in order to prevent light leakage from the reverse tilt domain and to prevent light leakage of the thin film transistor that drives the liquid crystal, a certain area of the black matrix for light shielding is required, and the aperture ratio of the pixel is accordingly increased. Will be sacrificed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, liquid crystal display elements have been equipped with a microlens array to improve the light source light utilization efficiency and increase the brightness. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-206894 discloses a flat display device incorporating a microlens. Has been.
[0005]
With reference to FIG. 7, a conventional method for manufacturing a microlens array will be briefly described. First, as shown in (A), after washing the quartz substrate, a resist is applied, exposed and developed, and patterning according to the pixels is performed. Subsequently, as shown in (B), isotropic etching of the quartz substrate is performed through a resist to form a spherical lens surface R. At this time, the Poly-Si layer may be used as a mask instead of the resist or in common with the resist. As the etchant, HF or BHF can be used. Alternatively, it may be formed by isotropic dry etching. Subsequently, as shown in (C), a cover glass is bonded to the surface of the quartz substrate, and a gap between them is filled with a transparent resin having a different refractive index. The resin can be filled by vacuum injection. Resin is filled into the lens surface R that has been spherically processed by wet etching, and the resin is completely cured by UV light irradiation or heat treatment. Epoxy-based, acrylic-based, silicon-based, and fluorine-based resins are used, and all of them are cured and solidified by ultraviolet irradiation treatment or heat treatment. In such a production method, distortion due to thermal shrinkage of resins or thermal expansion during curing of these resins is likely to occur. Thereby, the microlens ML corresponding to each pixel is created. Finally, as shown in (D), after the cover glass is polished, a transparent electrode such as ITO is formed on the surface thereof to form a counter substrate. Thereafter, although not shown, the drive substrate on which the pixel electrode and the thin film transistor are formed and the counter substrate are bonded together, and liquid crystal is injected into the gap between them to complete an active matrix type liquid crystal display element.
[0006]
In the future, in order to further increase the brightness of the liquid crystal display element and the projector, it is conceivable to optimize the optical parameters of the microlens, integrate the aspherical microlens, or use other integrated optical devices.
[0007]
Future microlenses must support high definition as well as high brightness. For example, when the panel size of the liquid crystal display element is reduced, the pixel size is reduced in proportion to this, so that the arrangement pitch of the microlens itself is also reduced. Accordingly, it is necessary to make the cover glass thin. The situation during this time is shown in FIG. As shown in (A), the microlens array MLA created in FIG. 7 is bonded to the drive substrate through a predetermined gap, and a liquid crystal display element is obtained. A plurality of pixels PXL are formed on the drive substrate side, and the black matrix BM and the pixel transistors TFT are arranged in a grid pattern so as to separate them.
[0008]
(B) is the schematic diagram which expanded one pixel. The microlens ML collects the illumination light emitted from the light source of the projector and irradiates the pixel opening surrounded by the black matrix BM, signal lines, and the like. Thereby, the effective aperture ratio of the pixel including the TFT is improved.
[0009]
(C) shows a case where the pixel pitch is reduced. Along with the reduction in pixel pitch (high definition of the liquid crystal panel), the microlens ML itself needs to be similarly reduced. As a result, the microlens is shortened and the cover glass needs to be processed to be extremely thin. The pixel pitch tends to become smaller as the resolution becomes higher in the future. As the microlens pitch becomes narrower, the focal length becomes shorter, and the cover glass becomes thinner, there is a further demand for improving the precision of the high definition ML.
[0010]
For example, if the cover glass is made thinner than 30 μm in actual thickness, the cover glass swells or warps due to the stress caused by the curing shrinkage or thermal expansion coefficient of the optical resin that constitutes the microlens. It has become a challenge. In order to further increase the brightness, if a microlens is provided on the drive substrate side, it is necessary to eliminate the influence of stress due to resin curing shrinkage on the drive substrate. When the optical resin is disposed in contact with a thin glass member and is completely cured, stress is applied to the glass substrate due to curing shrinkage or a difference in thermal expansion between the glass and the resin, which adversely affects the uniformity of the gap dimension of the liquid crystal display element. In addition, as the pitch becomes narrower for higher definition, the ML pitch accuracy tends to be affected. Furthermore, if the resin is cured by ultraviolet irradiation or heat treatment, the operation of the thin film transistor may be adversely affected, which is a problem to be solved.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In view of the above-described problems of the conventional technology, an object of the present invention is to provide a microlens array that does not undergo deformation due to curing of a resin and a method for manufacturing the same. The following measures were taken in order to achieve this purpose. That is, a first optical medium layer disposed on one side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and a refractive index different from that of the first optical medium layer disposed on the other surface side A microlens array including a second optical medium layer, comprising a cover glass having a thickness of 30 μm or less bonded to the other surface side of the lens surface through a predetermined gap, wherein the first optical medium layer comprises: The lens surface is formed on a surface of a transparent resin solid, the second optical medium layer is formed of a transparent fluid, and the gap is filled in the first optical medium layer and the cover. Relieves stress between glassIn addition, the filled fluid contains bubbles in order to absorb the stress at the peripheral portion off the lens surface. Obviously, the bubbles are of a volume that does not spread over the effective area of the liquid crystal display element.
[0012]
  The microlens array according to the present invention includes a first interface composed of a plurality of first lens surfaces arranged two-dimensionally and a plurality of second elements arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surfaces. A laminated structure comprising a lens surface and a second interface disposed opposite to the first interface, the first optical medium layer disposed on the first interface side, and disposed on the second interface side A second optical medium layer, and a third optical medium layer disposed between the first interface and the second interface and having a refractive index different from that of the first and second optical medium layers, At least one of the first, second and third optical medium layers is made of a transparent fluid, while the remaining layers are made of a transparent resin solid.Here, the fluid contains bubbles in order to absorb the stress in the peripheral part off the lens surface.For example, the first and second optical medium layers are each made of a transparent resin solid having a first lens surface and a second lens surface formed on the surfaces thereof, and the third optical medium layer is formed of the first and second optical medium layers. A transparent fluid filled between the optical medium layers to relieve stress generated between the first and second optical medium layers. The gap size between the first interface and the second interface is set so that the principal point of the microlens composed of the first lens surface substantially overlaps the focal position of the microlens composed of the second lens surface.
[0013]
  Preferably, the fluid is selected from liquids, gels and greases. For example, the fluid is selected from water, ethylene glycol, glycerin, silicone oil and silicone grease.The
[0014]
  The present invention further includes a liquid crystal display element incorporating the above-described microlens array. That is, at least a substrate on which a pixel electrode and a switching element for driving the same are formed, a substrate on which at least a counter electrode is formed, and the pixel electrode and the counter electrode face each other with a predetermined gap therebetween. It has a panel structure consisting of a liquid crystal layer disposed between both substrates bonded to each other, and at least one substrate incorporates a microlens array in which microlenses are arranged two-dimensionally corresponding to each pixel electrode. In the liquid crystal display element, the microlens array includes a first optical medium layer disposed on one surface side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and disposed on the other surface side. A cover glass having a thickness of 30 μm or less bonded to the other surface side of the lens surface via a predetermined gap, the second optical medium layer having a refractive index different from that of the one optical medium layer, Optical The body layer is made of a transparent resin solid, and the lens surface is formed on the surface thereof, and the second optical medium layer is made of a transparent fluid, and is filled in the gap so as to fill the first optical medium layer. And the cover glass is in contact with the liquid crystal layer.The filled fluid contains bubbles in order to absorb the stress in the peripheral part off the lens surface.
[0015]
Preferably, the cover glass is made of a glass plate having a surface on which a pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode are formed in advance and a back surface opposite to the surface, and the back surface is polished to a thickness of 30 μm or less. After thinning, it is bonded to the lens surface. Also, the other substrate incorporates a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged corresponding to each pixel electrode, and one of the pair of microlenses aligned with each pixel electrode in between is It functions as a condensing lens that collects light on the pixel electrode, and the other functions as a field lens. In this case, the thickness of the cover glass is set so that the focal point of the microlens functioning as a field lens substantially coincides with the main point of the microlens functioning as a condenser lens.
[0016]
According to the present invention, in order to realize an ultra-thin microlens array having an actual cover glass thickness of 30 μm or less, at least one of the optical medium layers having different refractive indexes constituting each microlens is a cured resin. The fluid is adopted without using. The fluid can relieve stress generated by resin curing, prevent breakage and deformation of the cover glass, and improve the dimensional accuracy and quality of the microlens array.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram showing a basic method for manufacturing a microlens array according to the present invention. First, as shown in (A), a first optical medium layer 1 made of, for example, a high refractive index resin is formed on a substrate 0 made of glass or the like. The thickness is, for example, ten and several μm.
[0018]
Next, as shown in (B), a nickel stamper ST whose lens surface has been previously processed by electroforming or the like is pressed against the first optical medium layer 1 made of a high refractive index resin, and the lens surface R is applied to the surface. Transcript. At that time, UV light is irradiated from the back side of the transparent substrate 0 made of glass or the like, the high refractive index resin is cured, and the shape of the transferred lens surface R is fixed.
[0019]
Subsequently, as shown in (C1) and (C2), the sealing material 4 is applied around the first optical medium layer 1 and the cover glass 3 is bonded. The sealing material 4 is applied so as to surround a central effective microlens (ML) area, and a part of the sealing material 4 is cut away to provide an opening 4a.
[0020]
Subsequently, as shown in (D1) and (D2), a low refractive index fluid is injected into the gap between the glass substrate 0 and the cover glass 3 bonded together to form the second optical medium layer 2. As the low refractive index fluid, for example, silicon oil can be used. In that case, you may distribute the bubble 6 in the part which remove | deviates from an effective ML area. The bubbles 6 can absorb stress caused by thermal expansion of the resin and the fluid. After injecting the fluid, the opening 4 a is closed with the sealant 5. The bubble 6 has a volume that does not enter the effective pixel region, and can be formed with good reproducibility by making the injection condition (time) appropriate. By using a fluid, stress can be reduced. Further, since the fluid is forcibly introduced between the glass substrate 0 and the cover glass 3 by vacuum injection or the like, even if the fluid itself has poor wettability with respect to the first optical medium layer 1 or the cover glass 3, there is a problem. Don't be. In the present embodiment, the glass substrate 0 and the cover glass 3 are joined using the sealing material 4 and the fluid is supplied between them, but the present invention is not limited to this. For example, the gel or oily second optical medium layer 2 may be spin-coated on the first optical medium layer 1 formed on the glass substrate 0, and the cover glass 3 may be overlaid thereon.
[0021]
Thereafter, as shown in (E), the cover glass 3 is polished to 30 μm or less. Even if the thickness is reduced in this way, the second optical medium layer 2 made of a fluid relieves stress, so there is no fear of deformation or breakage. A transparent electrode 7 is formed on the surface of the thin cover glass 3 to form a substrate for a liquid crystal display element.
[0022]
As described above, the microlens array according to the present invention has, as a basic configuration, the first optical medium layer 1 disposed on one surface side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces R as interfaces, A second optical medium layer 2 disposed on the other surface side and having a refractive index different from that of the first optical medium layer 1. Further, a cover glass 3 having a thickness of 30 μm or less joined to the other surface side of the lens surface R through a predetermined gap is provided. The first optical medium layer 1 is made of a transparent resin solid, and the lens surface R described above is formed on the surface thereof. The second optical medium layer 2 is made of a transparent fluid and is filled in the gap between the lens surface R and the cover glass 3 to relieve stress generated between the first optical medium layer 1 and the cover glass 3. is doing. The fluid can be selected from liquids, gels and greases. For example, the fluid can be selected from water, ethylene glycol, glycerin, silicone oil and silicone grease. In some cases, the fluid filled in the gap may include bubbles 6 in order to absorb the stress in the peripheral portion off the lens surface R.
[0023]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display element incorporating a microlens array according to the present invention. The liquid crystal display element has a panel structure including a driving substrate 10 on which pixel electrodes and pixels PXL including switching elements for driving the pixel electrodes are integrated, and a counter substrate 20 on which at least a counter electrode is formed. The drive substrate 10 and the counter substrate 20 are bonded to each other via a sealing material 31, and the liquid crystal 30 is held between them.
[0024]
The driving substrate 10 is integrated with a microlens array having the structure shown in FIG. The drive substrate 10 has a laminated structure in which a base material 0 made of glass or the like and a cover glass 3 are joined together by a sealing material 4. Between them, the first optical medium layer 1 and the second optical medium layer 2 having different refractive indexes from each other with the lens surface R as a boundary constitute a microlens MLF. The first optical medium layer 1 is a solid resin, and the second optical medium layer 2 is made of a fluid. In some cases, the microlens MLF may be formed directly on the surface of the substrate 0 as the first optical medium layer by a dry etching method. The surface side of the cover glass 3 is in contact with the liquid crystal layer 30. The cover glass 3 is formed with pixels PXL partitioned by a grid-like black mask BM. The pixel PXL includes a thin film transistor TFT. The microlenses MLF described above are arranged so as to correspond to the individual pixels PXL.
[0025]
The cover glass 3 is made of a glass plate having a front surface on which pixel PXL including a pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode are integrated and a back surface on the opposite side. The pixels PXL are previously integrated on the surface of the glass plate by a semiconductor process. In the present embodiment, the back surface of the glass plate is polished to reduce the plate thickness to 30 μm or less, and then bonded to the substrate 0 side.
[0026]
In the present embodiment, a microlens array in which microlenses MLC are two-dimensionally arranged corresponding to each pixel PXL is also incorporated on the counter substrate 20 side. Thereby, a dual microlens structure (ML-TFT-ML: MTM structure) in which a pair of microlenses MLC and MLF are aligned with each pixel PXL in between is obtained. The micro lens MLC formed on the counter substrate 20 functions as a condenser lens that collects light emitted from the light source of the projector on the pixel PXL, and the micro lens MLF formed on the drive substrate 10 functions as a field lens. The thickness of the cover glass 3 is set within 30 μm so that the focal point of the microlens MLF functioning as a field lens substantially coincides with the main point of the microlens MLC functioning as a condensing lens. Such a dual microlens structure can supply light source light to the pixel PXL with maximum efficiency.
[0027]
The microlens array on the counter substrate 20 side has a laminated structure in which a glass substrate 29, a first optical medium layer 21, a second optical medium layer 22, and a cover glass 23 are stacked in order. The first optical medium layer 21 and the second optical medium layer 22 are in contact with each other with the lens surface R as a boundary. The refractive index of the first optical medium layer 21 is low, and the refractive index of the second optical medium layer 22 is high. The second optical medium layer 22 may use a fluid according to the present invention. Although not shown, a counter electrode is formed on the surface side of the cover glass 23 in contact with the liquid crystal 30.
[0028]
Next, with reference to FIG. 2, the constituent materials and shape dimensions of the liquid crystal display element will be described in detail. In the dual microlens structure, the field lens MLF is separated from the condensing lens MLC by the focal length to take a field type arrangement. For this reason, it is necessary to adjust the thickness of the cover glass 3 on the drive substrate 10 side to 30 μm or less by polishing. For example, in the case of a 0.7 inch SVGA panel in which the arrangement pitch of the pixels PXL is 18 μm, the focal length of the condenser lens MLC is about 35 μm (in air, the same applies hereinafter). The focal length (3) of the field lens MLF is about 42 μm. In this case, the distance {circle around (1)} between the principal point of the condenser lens MLC and the interface of the liquid crystal 30 is about 20 μm. Similarly, the distance (2) between the principal point of the field lens MLF and the interface of the liquid crystal 30 is also about 20 μm. The thickness of the liquid crystal 30 is about 2 to 3 μm, for example. In this case, the thickness of the cover glass 3 needs to be reduced to about 18 μm in terms of air. In actual size, it is necessary to polish to about 27 μm. When the second optical medium layer 2 having a low refractive index is cured by irradiation with ultraviolet rays or heating to be a solid, the cover glass 3 is thin, and thus distortion occurs due to stress. In order to prevent this, in the present invention, silicon oil having a refractive index n of about 1.41 to 1.43 is injected between the cover glass 3 and the glass substrate 0 to form the second optical medium layer 2.
[0029]
In order to produce the present liquid crystal display element, a cover glass 3 in which pixel electrodes and thin film transistors are similarly integrated is joined to a counter substrate 20 integrated with a microlens array in advance to produce a panel. The cover glass 3 before polishing is usually called a TFT substrate, which is formed by integrating thin film transistors (TFTs) by a semiconductor process, and is made of quartz. With the back surface of the TFT substrate exposed, the panel is bonded to a base glass (not shown), and the back surface of the TFT substrate is polished based on the base glass. Thereafter, the sealing material 4 is applied to the back surface of the polished TFT substrate, and the base material 0 on which the lens surface R is formed is bonded. After the sealing material 4 is cured, a fluid made of silicon oil is vacuum-injected therein and sealed to finish the processing. The first optical medium layer 1 on which the lens surface R is formed is made of a high refractive index resin having a refractive index of 1.60 to 1.65, while the refractive index of the second optical medium layer 2 made of fluid is, for example, silicon. When oil is used, it is 1.40 to 1.44.
[0030]
The seal material 4 is mixed with resin beads for gap control (for example, micropearl or glass fiber). The proportion is, for example, about 1 to 2% by weight. Thereby, the distance between the principal point of the microlens MLF and the interface of the liquid crystal 30 is controlled. For example, the distance dimension {circle around (2)} is adjusted to the target 20 μm by using the sealing material 4 having an actual thickness of about 2.8 to 3 μm (about 2 μm in air). On the other hand, the microlens MLC on the counter substrate 20 side is also prepared in advance so that the distance (1) between the principal point and the interface of the liquid crystal is 20 μm. The thickness of the liquid crystal layer 30 itself is about 2 μm as described above. As described above, the distance (3) between the principal points of the microlens MLC and the microlens MLF is set to the focal length of 42 μm of the microlens MLF. With such an arrangement, a dual microlens effect can be obtained.
[0031]
In this example, silicon oil is used as the low refractive index fluid, but silicon grease or silicon gel can be used instead. After applying these materials, the cover glass 3 and the glass substrate 0 can be bonded together in a vacuum. Alternatively, glycerin, ethylene glycol, or the like may be injected by a vacuum injection method. These liquids can also have a function of convection between the cover glass 3 and the glass substrate 0 and efficiently dissipating heat generated in the thin film transistor. In this example, a part of the microlens array on the drive substrate 10 side is liquefied, but a part of the microlens array formed on the counter substrate 20 side may be a fluid. In this example, the microlens MLF formed on the drive substrate 10 side has a convex shape when viewed from the light incident side, but may be a plano-convex shape instead. In addition, by adopting a structure in which a fluid is forcedly injected between the cover glass 3 and the glass substrate 0, the wettability between the high refractive index material and the low refractive index material with the lens surface R as a boundary is also a problem. Not. In general, a fluorine-based resin or a silicon-based resin has been conventionally used as a low refractive index material. In particular, fluororesins have poor wettability, and in order to improve wettability at the solid / solid interface, surfactants such as primer treatment are often applied. On the other hand, in the present invention, since the liquid is sealed, it is not necessary to consider wettability.
[0032]
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the liquid crystal display element shown in FIG. The liquid crystal display element having this panel structure is characterized in that it is small and high definition. As shown in the figure, in this liquid crystal panel, a liquid crystal 30 is held between a driving substrate 10 and a counter substrate 20 which are bonded together with a predetermined gap. As described above, the microlens MLC functioning as a condenser lens is formed on the counter substrate 20. On the other hand, the driving substrate 10 is integrated with a microlens MLF that functions as a field lens.
[0033]
A scanning line 104 and a signal line 105 which are orthogonal to each other are provided on the inner surface of the driving substrate 10. Thin film transistors (TFTs) constituting pixel electrodes 106 and pixel switches are arranged in a matrix at each intersection. Further, although not shown, an alignment film subjected to a rubbing process is also formed on the inner surface of the driving substrate 10. On the other hand, a counter electrode 112 is formed on the inner surface of the counter substrate 20. Although not shown, the inner surface of the counter electrode 112 is similarly provided with an alignment film that has been subjected to a rubbing process.
[0034]
Polarizing plates 110 and 111 are disposed on the outer surfaces of the drive substrate 10 and the counter substrate 20 bonded to each other with a gap therebetween. A TFT is selected via the scanning line 104 and a signal is written to the pixel electrode 106 via the signal line 105. A voltage is applied between the pixel electrode 106 and the counter electrode 112, and the liquid crystal 30 rises. This is taken out as a change in the amount of transmitted white light by the pair of crossed Nicols polarizing plates 110 and 111, and a desired image is displayed. If this display screen is projected forward by the enlarged projection optical system and projected on the screen, it becomes a projector. At this time, in the present invention, since a dual microlens structure in which the condenser lens MLC and the field lens MLF are combined is adopted, the utilization efficiency of the light source light is improved and a screen with high luminance can be obtained.
[0035]
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a projection apparatus incorporating the liquid crystal panel shown in FIG. The projection apparatus shown in this figure is a so-called three-plate system that performs color image display using three transmissive liquid crystal panels. Each liquid crystal panel incorporates a microlens array according to the present invention. This projection type liquid crystal display device is provided between a light source 211 that emits light, a pair of first and second multi-lens array integrators 212 and 213, and multi-lens array integrators 212 and 213, and an optical path (optical axis 210). And a total reflection mirror 214 disposed so as to be bent approximately 90 degrees toward the second multi-lens array integrator 213 side. In the multilens array integrators 212 and 213, a plurality of microlenses 212M and 213M are two-dimensionally arranged, respectively. The multi-lens array integrators 212 and 213 are for uniformizing the illuminance distribution of light, and have a function of dividing incident light into a plurality of small light beams.
[0036]
The light source 211 emits white light including red light, blue light, and green light, which is necessary for color image display. The light source 211 includes a light emitting body (not shown) that emits white light and a concave mirror that reflects and collects light emitted from the light emitting body. As the light emitter, for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. The concave mirror preferably has a shape with good light collection efficiency, and has a rotationally symmetric surface shape such as a spheroidal mirror or a parabolic mirror.
[0037]
The projection type liquid crystal display device further includes a PS combining element 215, a condenser lens 216, and a dichroic mirror 217 in order on the light emission side of the second multi-lens array integrator 213. The dichroic mirror 217 has a function of separating incident light into, for example, red light LR and other color lights.
[0038]
The PS combining element 215 is provided with a plurality of half-wave plates 215A at positions corresponding to adjacent microlenses in the second multi-lens array integrator 213. The PS combining element 215 has a function of separating incident light L0 into two types of polarized light L1 and L2 (P-polarized component and S-polarized component). The PS combining element 215 also emits one polarized light L2 of the two separated polarized lights L1 and L2 from the PS combining element 215 while maintaining its polarization direction (for example, P-polarized light). The polarized light L1 (for example, S-polarized component) is converted into another polarized component (for example, P-polarized component) by the action of the half-wave plate 215A and emitted.
[0039]
The projection type liquid crystal display device further includes a total reflection mirror 218, a field lens 224R, and a liquid crystal panel 225R in order along the optical path of the red light LR separated by the dichroic mirror 217. The total reflection mirror 218 reflects the red light LR separated by the dichroic mirror 217 toward the liquid crystal panel 225R. The liquid crystal panel 225R has a function of spatially modulating the red light LR incident through the field lens 224R according to an image signal.
[0040]
The projection type liquid crystal display device further includes a dichroic mirror 219 along the optical path of the other color light separated by the dichroic mirror 217. The dichroic mirror 219 has a function of separating incident light into, for example, green light and blue light.
[0041]
The projection type liquid crystal display device further includes a field lens 224G and a liquid crystal panel 225G in order along the optical path of the green light LG separated by the dichroic mirror 219. The liquid crystal panel 225G has a function of spatially modulating the green light LG incident through the field lens 224G according to an image signal.
[0042]
This projection type liquid crystal display device further includes a relay lens 220, a total reflection mirror 221, a relay lens 222, a total reflection mirror 223, and a field lens along the optical path of the blue light LB separated by the dichroic mirror 219. 224B and a liquid crystal panel 225B are sequentially provided. The total reflection mirror 221 reflects the blue light LB incident through the relay lens 220 toward the total reflection mirror 223. The total reflection mirror 223 reflects the blue light LB reflected by the total reflection mirror 221 and incident through the relay lens 222 toward the liquid crystal panel 225B. The liquid crystal panel 225B has a function of spatially modulating the blue light LB reflected by the total reflection mirror 223 and incident through the field lens 224B in accordance with the image signal.
[0043]
The projection type liquid crystal display device also includes a cross prism 226 having a function of combining the three color lights LR, LG, and LB at a position where the optical paths of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB intersect. . The projection type liquid crystal display device also includes a projection lens 227 for projecting the combined light emitted from the cross prism 226 toward the screen 228. The cross prism 226 has three entrance surfaces 226R, 226G, and 226B and one exit surface 226T. The red light LR emitted from the liquid crystal panel 225R is incident on the incident surface 226R. The green light LG emitted from the liquid crystal panel 225G is incident on the incident surface 226G. Blue light LB emitted from the liquid crystal panel 225B is incident on the incident surface 226B. The cross prism 226 combines the three color lights incident on the incident surfaces 226R, 226G, and 226G and outputs the combined light from the output surface 226T.
[0044]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention. In order to facilitate understanding, parts corresponding to those of the previous embodiment shown in FIG. In the previous embodiment, the microlens MLF formed on the drive substrate 10 side has a convex shape when viewed from the light incident side. In contrast, in the present embodiment, the microlens MLF has a plano-convex shape when viewed from the light incident direction. In this relationship, the second optical medium layer 2 made of a fluid has a high refractive index, and the solid first optical medium layer 1 has a low refractive index.
[0045]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention. In order to facilitate understanding, the parts corresponding to those of the previous embodiment shown in FIG. In this embodiment, a microlens array MLA having a dual microlens structure is integrated on the counter substrate 20 side. In this example, the microlens array MLA is held between the glass substrate 29 and the cover glass 23. This microlens array MLA includes a microlens MLC functioning as a condensing lens and a microlens MLF functioning as a field lens, and the distance between the principal points of both is also set to coincide with the focal point of the MLF. Is preferred.
[0046]
As shown, the microlens array MLA includes a first interface composed of a plurality of first lens surfaces R1 arranged two-dimensionally and a plurality of second lenses arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surfaces R1. It consists of the laminated structure which has the 2nd interface which consists of two lens surface R2, and was arrange | positioned facing the 1st interface. This laminated structure is arranged between the first optical medium layer 21 disposed on the first interface side, the second optical medium layer 21 ′ disposed on the second interface side, and the first interface and the second interface. And a third optical medium layer 22 having a refractive index different from that of the first optical medium layer 21 and the second optical medium layer 21 ′. At least one of the first optical medium layer 21, the second optical medium layer 21 ′, and the third optical medium layer 22 is made of a transparent fluid, while the remaining layers are made of a transparent resin solid. In this example, the first optical medium layer 21 and the second optical medium layer 21 ′ are each made of a transparent resin solid having a first lens surface R1 and a second lens surface R2 formed on the surface thereof. On the other hand, the third optical medium layer 22 is composed of a transparent fluid filled between the first optical medium layer 21 and the second optical medium layer 21 ′, and the first optical medium layer 21 and the second optical medium layer 21 The stress generated during 21 'can be relieved. In this example, the glass substrate 29 on the first optical medium layer 21 side and the cover glass 23 on the second optical medium layer 21 ′ side are joined together by a sealing material 25, and a fluid is injected into the gap between them. Sealed to form a third optical medium layer 22. As described above, the gap size between the first interface and the second interface is such that the principal point of the microlens MLC composed of the first lens surface R1 substantially overlaps the focal position of the microlens MLF composed of the second lens surface R2. It is set by the thickness of the sealing material 25.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least one of the plurality of optical medium layers constituting the microlens array is made of a fluid, so that the stress on the cover glass is relieved and warping deformation and distortion are reduced. Deformation can be prevented. Thereby, even when the microlens array is incorporated in the liquid crystal display element, the thickness dimension of the liquid crystal layer can be controlled uniformly. In particular, as the definition becomes higher, the pitch becomes narrower, and it is possible to cope with ML pitch reduction and cover glass thinning. Moreover, since it is not necessary to cure the resin as a fluid, there is an effect of reducing the number of processes. Moreover, it is possible to obtain a liquid cooling effect on the TFT substrate by using a fluid. In addition, by injecting and sealing the fluid, it is not necessary to pay attention to the mutual wettability with other solid phases, and the manufacturing process can be rationalized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a microlens array according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display element according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an embodiment of a liquid crystal display element according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a projection apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention.
FIG. 7 is a process diagram showing a conventional method of manufacturing a microlens array.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a conventional liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Glass substrate, 1 ... 1st optical medium layer, 2 ... 2nd optical medium layer, 3 ... Cover glass, 4 ... Sealing material, R ... Lens surface

Claims

A first optical medium layer arranged on one side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and a second optical medium layer arranged on the other side and having a refractive index different from that of the first optical medium layer only contains the optical medium layer,
A cover glass having a thickness of 30 μm or less bonded to the other surface side of the lens surface through a predetermined gap;
The first optical medium layer is made of a transparent resin solid, and the lens surface is molded on the surface thereof.
The second optical medium layer is made of a transparent fluid, and is filled in the gap to relieve stress generated between the first optical medium layer and the cover glass ,
The filled fluid, the micro-lens array that contains the bubbles to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.

A first interface consisting of a plurality of first lens surfaces arranged two-dimensionally and a plurality of second lens surfaces arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surface and facing the first interface Consisting of a laminated structure having a second interface arranged;
A first optical medium layer disposed on the first interface side; a second optical medium layer disposed on the second interface side; and the first optical medium layer disposed between the first interface and the second interface; And a third optical medium layer having a refractive index different from that of the second optical medium layer,
Wherein the first, while at least of the second and third optical medium layer further comprises a transparent fluid, Ri Do from the remaining layers of the transparent resin solid,
The fluid is a microlens array that contains the bubbles to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.

Each of the first and second optical medium layers is made of a transparent resin solid having a first lens surface and a second lens surface formed on the surface, respectively.
Said third optical medium layer is made of a transparent fluid filled between the first and second optical medium layer, you relieve stress generated between the first and second optical medium layer microlens array 請 Motomeko 2 wherein.

As the principal point of the micro lens made from the first lens surface overlaps substantially with the focal position of the microlens made of the second lens surface, the 請 Motomeko 2 wherein the gap dimension of the first interface and the second interface that is configured Micro lens array.

The fluid is a microlens array 請 Motomeko 1 or 2, wherein the liquid, Ru is selected from gels and greases.

The fluid may be water, ethylene glycol, glycerine, 請 Motomeko 1 or 2 microlens array according Ru is selected from silicone oils and silicone grease.

At least a substrate on which a pixel electrode and a switching element for driving the same are formed, a substrate on which at least a counter electrode is formed, and a pixel electrode and the counter electrode are bonded to each other with a predetermined gap therebetween. A panel structure comprising a liquid crystal layer disposed between the two substrates,
At least Ri your on one substrate incorporates a microlens array having an array of microlenses two-dimensionally corresponding to each pixel electrode,
The microlens array is different from the first optical medium layer arranged on one side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and the first optical medium layer arranged on the other side. A second optical medium layer having a refractive index,
A cover glass having a thickness of 30 μm or less bonded to the other surface side of the lens surface through a predetermined gap;
The first optical medium layer is made of a transparent resin solid, and the lens surface is molded on the surface thereof.
The second optical medium layer is made of a transparent fluid, and is filled in the gap to relieve stress generated between the first optical medium layer and the cover glass,
Ri All the cover glass is in contact with the liquid crystal layer,
A liquid crystal display element in which the filled fluid contains bubbles in order to absorb stress in a peripheral part off the lens surface .

The cover glass is made of a glass plate having a surface on which a pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode are formed in advance and a back surface opposite to the surface, and the back surface is polished to reduce the thickness to 30 μm or less. the liquid crystal display device of der Ru請 Motomeko 7, wherein those bonded to the lens surface.

A microlens array in which microlenses are arranged two-dimensionally corresponding to each pixel electrode is also incorporated in the other substrate.
A pair of microlenses aligned with between each pixel electrode, one functions as a condenser lens for collecting the light to the pixel electrode, the other is that acts as a field lens 請 Motomeko 7 liquid crystal display device according.

As the focal point of the microlens functions as a field lens is substantially coincident with the principal point of microlens serves as a condenser lens, a liquid crystal display device of 請 Motomeko 9 wherein the thickness of the cover glass that has been set.

At least a substrate on which a pixel electrode and a switching element for driving the same are formed, a substrate on which at least a counter electrode is formed, and a pixel electrode and the counter electrode are bonded to each other with a predetermined gap therebetween. A panel structure comprising a liquid crystal layer disposed between the two substrates,
At least Ri your on one substrate incorporates a microlens array having an array of microlenses two-dimensionally corresponding to each pixel electrode,
The microlens array includes a first interface composed of a plurality of first lens surfaces arranged two-dimensionally, and a plurality of second lens surfaces arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surface; A laminated structure having a second interface opposed to the first interface;
A first optical medium layer disposed on the first interface side; a second optical medium layer disposed on the second interface side; and the first optical medium layer disposed between the first interface and the second interface; And a third optical medium layer having a refractive index different from that of the second optical medium layer,
Wherein the first, while at least of the second and third optical medium layer further comprises a transparent fluid, Ri Do from the remaining layers of the transparent resin solid,
The fluid is a liquid crystal display device that contains the bubbles to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.

E Bei a light source for emitting light, a liquid crystal display device having a function of modulating incident light optically, and a projection lens for projecting the light modulated by the liquid crystal display element,
The liquid crystal display element includes at least a substrate on which a pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode are formed, a substrate on which at least a counter electrode is formed, and the pixel electrode and the counter electrode through a predetermined gap. It has a panel structure consisting of a liquid crystal layer arranged between both substrates joined to face each other,
At least one substrate has a microlens array in which microlenses are arranged two-dimensionally corresponding to each pixel electrode.
The microlens array is different from the first optical medium layer arranged on one side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and the first optical medium layer arranged on the other side. A second optical medium layer having a refractive index,
A cover glass having a thickness of 30 μm or less bonded to the other surface side of the lens surface through a predetermined gap;
The first optical medium layer is made of a transparent resin solid, and the lens surface is molded on the surface thereof.
The second optical medium layer is made of a transparent fluid, and is filled in the gap to relieve stress generated between the first optical medium layer and the cover glass,
The filled fluid contains air bubbles in order to absorb stress in the peripheral part off the lens surface,
Projection apparatus said cover glass is in contact with the liquid crystal layer.

E Bei a light source for emitting light, a liquid crystal display device having a function of modulating incident light optically, and a projection lens for projecting the light modulated by the liquid crystal display element,
The liquid crystal display element includes at least a substrate on which a pixel electrode and a switching element for driving the pixel electrode are formed, a substrate on which at least a counter electrode is formed, and the pixel electrode and the counter electrode through a predetermined gap. It has a panel structure consisting of a liquid crystal layer arranged between both substrates joined to face each other,
At least one substrate has a microlens array in which microlenses are arranged two-dimensionally corresponding to each pixel electrode.
The microlens array includes a first interface composed of a plurality of first lens surfaces arranged two-dimensionally, and a plurality of second lens surfaces arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surface; A laminated structure having a second interface opposed to the first interface;
A first optical medium layer disposed on the first interface side; a second optical medium layer disposed on the second interface side; and the first optical medium layer disposed between the first interface and the second interface; And a third optical medium layer having a refractive index different from that of the second optical medium layer,
Wherein the first, while at least of the second and third optical medium layer further comprises a transparent fluid, Ri Do from the remaining layers of the transparent resin solid,
The fluid is projecting apparatus that includes a bubble in order to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.

A first optical medium layer arranged on one side with a plurality of two-dimensionally arranged lens surfaces as an interface, and a second optical medium layer arranged on the other side and having a refractive index different from that of the first optical medium layer For producing a microlens array comprising:
Preparing a cover glass having a thickness of 30 μm or less;
Forming a lens surface on the surface of the first optical medium layer made of a transparent resin solid;
Bonding the cover glass to the other surface side of the lens surface through a predetermined gap;
A step of filling the gap with the second optical medium layer made of a transparent fluid,
Alleviates stress generated between the first optical medium layer and the cover glass;
The filled fluid method of manufacturing a microlens array that contains the bubbles to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.

A first interface consisting of a plurality of first lens surfaces arranged two-dimensionally and a plurality of second lens surfaces arranged two-dimensionally corresponding to the first lens surface and facing the first interface To manufacture a microlens array having a laminated structure having a second interface disposed,
A first optical medium layer disposed on the first interface side; a second optical medium layer disposed on the second interface side; and the first optical medium layer disposed between the first interface and the second interface; And a third optical medium layer having a refractive index different from that of the second optical medium layer,
Forming at least one of the first, second and third optical media layers with a transparent fluid, while forming the remaining layers with a transparent resin solid;
The fluid is a manufacturing method of a microlens array that contains the bubbles to absorb the stress surrounding site deviated from the lens surface.