JPH09159806A

JPH09159806A - マイクロレンズ基板およびその製造方法および液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09159806A
Application number: JP7321723A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Mizuguchi; 義弘水口; Yozo Narutaki; 陽三鳴瀧
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1997-06-20
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JP3410598B2

Abstract

(57)【要約】【課題】量産性に優れ、焦点距離が短く、集光効果の
高いマイクロレンズ基板を作製し、さらにこれにより高
品位、高信頼性の液晶表示素子を提供する。【解決手段】マイクロレンズが形成された第１の透明
基板１と、この基板上のレンズと対向するように配置さ
れたカバーガラス５とが貼り合わされており、その接着
方法において、マイクロレンズ２からなるマイクロレン
ズアレイの外周部には接着力の強い熱硬化型樹脂から成
るシール部４が形成され、マイクロレンズ２の表面には
低屈折率の透明な紫外線硬化型樹脂がレベリングされて
いる。これにより、一つの樹脂では満足できなかった接
着性と低屈折率性とが兼備できる。その結果、製造面で
はカバーガラス５またはフィルムの剥離防止、光学特性
においてはマイクロレンズ２の短焦点化という効果を奏
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高精細の液
晶表示装置において、画素への集光素子としてのマイク
ロレンズまたはレンチキュラーレンズを備えたマイクロ
レンズ基板およびその製造方法およびマイクロレンズ基
板を用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶パネルは直視型だけではな
く、プロジェクションテレビ等の投影型表示素子として
も需要が高まってきている。この液晶パネルには画素と
呼ばれる最小の表示単位が規則的に配列され、それらの
画素に各々独立して電圧を印加し、各画素を構成する液
晶の光学特性を変化させることにより、画像や文字が表
示される。さらにこの液晶パネルに外部から光を入射さ
せ、これに表示される画像をミラーやレンズなどの光学
系を用いて拡大して投影するタイプのものを投影型とい
う。この拡大率が大きいほど、投影される画面サイズが
大きいことになるが、直視型などに用いられている従来
のパネルの画素数のまま拡大率を高めると、画像の粗さ
が大変目立ってしまうことになる。そこで、高い拡大率
でも精細な表示画像を得るために、画素数を増やすこと
が必要となる。

【０００３】ところが、液晶パネルの画素数を増やす
と、特にアクティブマトリクス型の液晶パネルでは液晶
の駆動電圧を与えるラインなどを画素間に配線する構成
となっているために、画素以外の部分が占める面積が相
対的に大きくなる。すると、通常この部分を遮光するた
めに形成されるブラックマトリクスの面積が増大し、そ
の結果、画面表示に寄与する画素の面積、すなわち液晶
パネルの開口率が低下してしまうことになる。この開口
率が低いほど画素を透過する光が少なくなって画面が暗
くなり、画像品位を低下させることになる。

【０００４】このような画素数の増大による開口率の低
下を回避するために、液晶パネルの一方の面にマイクロ
レンズアレイを二次元的に形成することが提案されてい
る（特開昭６０−１６５６２１号〜１６５６２４号公
報、特開昭６０−２６２１３１号公報等）。ここで示さ
れているマイクロレンズアレイには各画素に対応する複
数のマイクロレンズが形成されており、従来ではブラッ
クマトリクスによって遮光されていた光を画素内に集光
するような構成となっている。これにより、液晶パネル
の開口率が低くても入射光を効率よく利用することがで
きるので実際に画像表示に寄与する、実効開口率は非常
に高くなる。

【０００５】より詳細には、例えば以下の２種類の液晶
パネル、画素ピッチが数十μｍで画素数が多く高精細な
表示を行うプロジェクションテレビ用の液晶パネル
（１）と画素ピッチが数百μｍの通常の液晶パネル
（２）とを比較すると、一般に（１）の方が遮光部分の
占める面積の割合が大きい。つまり開口率が低いことに
なる。しかし、これらのパネルにマイクロレンズを用い
れば遮光部分に遮断されていた光を画素開口部に採り入
れて表示に活用することができるので、実効開口率はパ
ネル自体の開口率によらず非常に向上する。しかしこの
時、上記（１）に用いるマイクロレンズの集光スポット
の大きさは上記（２）に用いるマイクロレンズの集光ス
ポットの大きさよりも小さくする必要がある。これは、
マイクロレンズの集光スポットが画素開口部よりも大き
くなると画素開口部に入射しない光が表示に寄与できな
くなるためである。開口率の低い液晶パネルにおいても
マイクロレンズによって集光されるスポットを画素開口
部の大きさよりも小さくすれば、極めて高い実効開口率
を得ることができる。

【０００６】ここで、集光スポットの直径をＤ、入射す
る光の発散度（半頂角）をθ、マイクロレンズの焦点距
離をｆしたとき、Ｄ＝２・ｆ・ｔａｎθという関係が成
り立つ。集光効果を高める、つまりマイクロレンズの集
光スポットの面積を小さくするためには、前記関係式よ
り入射光の発散度θを小さくすることおよびマイクロレ
ンズの焦点距離ｆを短くすればよいことが考えられる。

【０００７】まず、入射光の発散度θを小さくするため
に考えられることは使用する光源の発光領域を小さく
し、光源からパネルまでの距離を大きくすることであ
る。しかしながら、現状の光源技術では長寿命性および
表示に必要な明るさを確保するために発散度θを数度以
下にするのは極めて困難である。従って、一方のマイク
ロレンズの焦点距離ｆを短くすると共に、マイクロレン
ズの焦点を液晶パネルの画素開口部近傍に位置させる技
術（以下、短焦点化技術と称す）を向上させるほかな
い。

【０００８】具体的に、現在の液晶パネル製造技術を例
にとって以下に説明する。現在、一般的に画素ピッチＰ
が５０μｍ、画素開口部の一辺が約３０μｍのパネルが
製作されている。照明光の発散度θを５°とすると、前
記の式Ｄ＝２・ｆ・ｔａｎθより求められるように、集
光スポットの直径Ｄを３０μｍφにするためには焦点距
離ｆを１７０μｍ以下にしなければならない。一方、マ
イクロレンズの集光量はマイクロレンズ自身の面積に比
例するので、マイクロレンズを画素ピッチと同じピッチ
で隙間なく敷き詰めた状態、つまりマイクロレンズの径
が画素ピッチと等しい時に最大となる。この時のマイク
ロレンズの開口数Ｎ．Ａ．（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐ
ｅｒｔｕｒｅ＝Ｎ．Ａ．）は、Ｎ．Ａ．＝Ｐ／２・ｆと
いう式から０．１４７と算出される。従って、画素ピッ
チが数十μｍ程度の高精細な液晶パネルではマイクロレ
ンズの集光スポットを小さくするための開口数の値は少
なくとも０．１以上とすることが好ましい。ところで、上記のように例えば焦点距離ｆが１７０μｍ
以下の短焦点のマイクロレンズ基板を作成する際には、
次のような観点から検討がなされている。すなわち、上
記の空気中での焦点距離ｆに相当する厚さ２５０μｍ
（空気中の焦点距離にガラスの屈折率をかけて求められ
た値）のカバーガラスを間に挟み、焦点が液晶パネルの
画素開口部に位置するように設定するというものであ
る。

【０００９】先ず、このような構成を実現するために厚
さ２５０μｍのカバーガラス基板を一方の基板として液
晶パネルを作成し、その後マイクロレンズを貼り合わせ
る方法が考えられるが、この方法では厚さ２５０μｍと
いう極めて薄いカバーガラス基板の取り扱いが難しいた
め、量産には不向きである。

【００１０】そこで、これに代わるマイクロレンズの短
焦点化技術が特開平３−２４８１２５号公報に開示され
ている。図４にこの短焦点化技術を用いた従来のマイク
ロレンズ基板を用いた液晶表示装置の断面図を示す。図
４において、マイクロレンズ１０２表面に焦点距離に対
応した厚さのカバーガラス１０５又はフィルムを接着
し、マイクロレンズ１０２が内部に作り込まれた基板１
０６（以下、マイクロレンズが内部に作り込まれた基板
をマイクロレンズ内蔵基板と称する）を作成し、このマ
イクロレンズ内蔵基板１０６を液晶表示素子の一方の対
向基板１１０として使用するという方法が採られてい
る。つまり、マイクロレンズ１０２を液晶表示素子の一
方の基板の中に作り込むわけである。

【００１１】更に特開平３−２３３４１７号公報によれ
ば、同じく図４に示すように、レンズ形状部分を感光性
樹脂で形成し、これと異なる屈折率の接着剤層１０３
で、上にマイクロレンズ１０２を形成した透明基板１０
１と、同じ熱膨張率のカバーガラス１０５とを接着する
ことで、量産性と密着性を高める方法が開示されてい
る。

【００１２】以上のように、高精細表示用の液晶パネル
においては、短焦点化などを目的としてマイクロレンズ
を基板の内部に作り込む手法が従来、採用されている。
更に、この基板を対向基板１１０とするためにはカバー
ガラス１０５側の表面に透明電極１０８、配向膜１０９
および必要に応じてブラックマトリクス１０７が形成さ
れる。そして、こうして得た対向基板１１０とアクティ
ブマトリクス基板１１３とが液晶層１１２を介して貼り
合わされ、液晶表示素子が完成することとなる。

【００１３】一方、マイクロレンズの製造方法としては
従来、イオン交換法（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２１
（６）ｐ．１０５２（１９８４），Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｌｅｔｔ．,１７ｐ．４５２（１９８１））膨潤法（鈴
木他、”プラスチックマイクロレンズの新しい作製法”
第２４回微小光学研究会）熱ダレ法（ＺｏｒａｎＤ．
Ｐｏｐｏｖｉｃｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃ
ｓ，２７ｐ．１２８１（１９８８））、機械加工法等が
採用されてきた。

【００１４】一般に、液晶表示素子では量産性を向上す
るために一枚の大面積の透明基板上からの多数枚取りが
なされている。したがって、上記のようにマイクロレン
ズアレイにカバーガラス等を貼り付けてなるマイクロレ
ンズ基板を液晶表示素子の対向基板として用いる場合
も、大面積の透明基板の上に多数枚配置されるように作
り込むことが望ましい。上記の製造方法の中でも熱ダレ
法とは、レジストをガラス基板上に塗布・パターニング
後、レジストを加熱して凸レンズ形状に変形させるだけ
の簡単な製造方法であり、大きなガラス基板からマイク
ロレンズを多数枚採る方法としてはこの方法が最も適し
ている。さらに、熱ダレ法にはレジストの厚さを変える
だけでレンズの焦点距離をコントロールできるという特
長があり、このように、量産性が高くかつ短焦点化を実
現できるという理由からマイクロレンズの製法には熱ダ
レ法が広く用いられてきた。

【００１５】この方法で形成されたマイクロレンズの表
面に低屈折率の透明樹脂を接着剤として用いてカバーガ
ラスを接着し、マイクロレンズを内蔵する基板を作製
し、かつ、この基板を対向基板としてアクティブマトリ
クス基板と貼り合わせて液晶表示素子の多数枚取りの基
板が完成する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法でマイクロレンズを内蔵する対向基板を製造す
ると以下のような問題が生じる。

【００１７】図４において、マイクロレンズ内蔵基板１
０６を対向基板１１０に加工するには、前述のように、
カバーガラス１０５またはフィルムの表面に必要に応じ
てブラックマトリクス１０７および透明電極１０８を形
成し、更に配向膜１０９を塗布・焼成するという工程を
経る。何れの工程においても一般に２００℃前後の高温
下での処理が行われている。一対の基板を貼り合わせた
後（すなわち、熱処理工程を経た後）に一方の基板にマ
イクロレンズを貼り合わせる場合には問題ないのである
が、上記のようにマイクロレンズ１０２を対向基板１１
０内に作り込んだ後に熱処理工程を経ると、接着剤層１
０３の温度特性のために接着剤層１０３やカバーガラス
１０５またはフィルムが剥離する等の不具合を招くこと
となる。ここで接着層の温度特性とは熱による接着剤の
分解・変質と熱膨張のことを指す。特に、後者の熱膨張
においては、一般にカバーガラス１０５側の線膨張係数
は１０^- ⁶ 〜１０^- ⁵ Ｋ^- ¹ のオーダーであるのに対
し、接着剤層１０３の線膨張係数は１０^- ⁵ 〜１０^- ⁴
Ｋ^- ¹ のオーダーであるために、両者の差が加熱により
極めて大きな熱膨張差を生じ、しかも基板サイズが大き
いほどこの熱膨張差は顕著になるために、上記のような
不具合が生じる。

【００１８】したがって、マイクロレンズ１０２とカバ
ーガラス１０５とを接着する接着剤層１０３には耐熱性
および勿論高い接着性が要求される。これと同時に、前
述の短焦点化の観点（マイクロレンズの焦点距離がレン
ズと接着剤の屈折率差に反比例するという光学特性上の
理由による）から、熱ダレ法で作製されたマイクロレン
ズを短焦点化するためには上記の接着剤層１０３にはさ
らに低屈折率性も要求される。つまり、マイクロレンズ
１０２とカバーガラス１０５とを接着する接着剤層１０
３には接着性、耐熱性および低屈折率性を同時に有する
ことが望まれるわけである。

【００１９】ここで、マイクロレンズ１０２の接着剤層
１０３を低屈折率化するには、接着剤層１０３として用
いる樹脂をフッ素化すればよいことが一般に知られてい
る。しかしながら、フッ素化された樹脂接着剤は高い耐
熱性を有するものの、その發水性のために接着力が極度
に低く、特に樹脂のフィルムに対しては全く接着性を示
さない。

【００２０】以上のことにより、マイクロレンズ１０２
とカバーガラス１０５またはフィルムとを接着する一種
類の接着剤層１０３に高接着性・耐熱性・低屈折率性と
いった、望まれる３つの特性を同時に兼備させることは
極めて困難である。

【００２１】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、従来の
ように一種類の接着剤では達成することのできなかっ
た、量産性に優れ、焦点距離が短くかつ集光効果の高い
マイクロレンズ基板を作製することにあり、さらには、
このマイクロレンズ基板を使用することで高品位・高信
頼性で画面の明るい液晶表示素子を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロレン
ズが形成された第１の透明基板と、該第１の透明基板上
のレンズと対向するように配置された第２の透明基板と
が樹脂により貼り合わされてなるマイクロレンズ基板に
おいて、前記第１および第２の透明基板間に、マイクロ
レンズを囲うように樹脂からなるシール部が形成されて
いることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００２３】前記第１および第２の透明基板間に屈折率
調整樹脂が介在し、前記シール部が、前記屈折率調整樹
脂より接着力の強いものであることが望ましい。

【００２４】また、前記屈折率調整樹脂が１５０℃以上
の耐熱性を有する紫外線硬化型樹脂であることが望まし
い。

【００２５】本発明は、第１および第２の透明基板間に
マイクロレンズを有するマイクロレンズ基板の製造方法
において、前記第１の基板上にマイクロレンズを形成す
る工程と、前記第１の基板上のマイクロレンズの周囲に
シール樹脂を塗布する工程と、前記第１の基板上のシー
ル樹脂塗布領域内に屈折率調整樹脂を塗布する工程と、
前記第１の基板上のマイクロレンズと対向するように前
記第２の透明基板を配置して加圧硬化させる工程とを含
むことを特徴とし、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００２６】本発明は、２枚の透明基板間にマイクロレ
ンズを形成したマイクロレンズ基板を備えた液晶表示装
置において、前記マイクロレンズ基板が、マイクロレン
ズを囲うように形成されたシール部を有することを特徴
とし、そのことにより上記目的が達成される。

【００２７】以下に、上記構成による作用を説明する。

【００２８】マイクロレンズ基板において、強力な接着
樹脂によるシール部を設け、マイクロレンズ表面のレベ
リングには透明な屈折率調整樹脂を使用する。さらに、
この屈折率調整樹脂には耐熱温度１５０℃以上の紫外線
硬化型樹脂を使用するのがよい。紫外線硬化型樹脂は他
の光学部品の接着用途にも使用されている例から、優れ
た透明性を有する。紫外線硬化型樹脂にも耐熱性を付与
することで、高温条件でマイクロレンズ基板に対して様
々な加工が施せるという効果が得られる。以上のよう
に、二種類の樹脂をその機能に応じて使い分けることに
よって、従来のように一種類の樹脂ではできなかった、
低屈折率性、優れた耐熱性ならびに接着性を兼備するこ
とができる。これによって、製造工程においてはカバー
ガラスまたはフィルムの剥離防止、光学特性においては
マイクロレンズの短焦点化という効果が得られる。

【００２９】さらに、前記マイクロレンズ基板の表面に
ブラックマトリクスと透明電極および配向膜を形成して
対向基板とし、これをアクティブマトリクス基板と貼り
合わせて液晶表示素子を構成することができる。この結
果、高精細な液晶表示素子の内部に、焦点距離の短いマ
イクロレンズを形成することができ、液晶表示素子の実
効開口率の向上、さらには表示画面の明るさの増大とい
った効果を得ることが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本発明の実施形態１について図１および
図２に基づいて以下に説明を行う。なお、本実施形態１
においては本発明のマイクロレンズ基板を液晶表示素子
の対向基板に用いたものを例示して説明するが、本発明
のマイクロレンズ基板は、本実施形態１に限定されるも
のではない。さらに、以下、マイクロレンズ２について
言及した箇所は同様にレンチキュラーレンズについても
実施可能のものとする。

【００３１】図１に、本発明の実施形態１であるマイク
ロレンズ基板を用いたアクティブマトリクス型液晶表示
素子の断面図を示す。

【００３２】図１において、アクティブマトリクス基板
１３は、無アルカリガラスからなる透明基板上に画素電
極、スイッチング素子、バス配線等が形成されて成るも
のである（図示せず）。このアクティブマトリクス基板
１３に対向する対向基板１０との間には、液晶層１２が
シール材１１によって封入されている。対向基板１０は
マイクロレンズ基板６を有している。このマイクロレン
ズ基板６は本実施形態１によるマイクロレンズ基板の製
造方法によって作製されたものであり、その製造方法に
ついては後述する。マイクロレンズ基板６は透明基板
（第１の透明基板）１上に複数のマイクロレンズ２と、
他方の透明基板であるカバーガラス５とが樹脂からなる
平坦化部３およびシール部４を介して貼り合わされた構
成である。マイクロレンズ基板６におけるカバーガラス
（第２の透明基板）５の液晶層１２側の面には、ブラッ
クマトリクス７、透明電極８、配向膜９が順に形成され
ている。以上１〜９までを含む基板が液晶表示素子の対
向基板１０となる。

【００３３】対向して配置される透明基板上に形成され
た図示しない各画素電極に対応して、複数のマイクロレ
ンズが二次元的に配列されている。また、これら複数の
マイクロレンズ２は本実施形態１においては凸レンズの
形状を有しており、前述の熱ダレ法によって作製され
る。

【００３４】次に、液晶表示素子の対向基板１０として
用いられる、マイクロレンズ２が内部に作り込まれたマ
イクロレンズ基板６の製造方法について図２に従って説
明する。

【００３５】図２（ａ）〜（ｆ）は本実施形態１におけ
るマイクロレンズ基板の製造工程を順に示すものであ
る。

【００３６】（１）先ず、図２（ａ）に示すように、透
明基板１の一方の面上に、前述の熱ダレ法を用いて凸型
のマイクロレンズ２を複数形成する。

【００３７】本実施形態１ではマイクロレンズ２を形成
する樹脂として屈折率１．５６のレジストを用い、画素
ピッチ１００μｍ×１００μｍとしてマイクロレンズ２
を作成した。このレジストは１５０℃以上の温度で熱ダ
レを起こし、かつ熱硬化型の樹脂であるのでそれ自身が
耐熱性を有する。また、後述する低屈折率の樹脂でレン
ズ表面をレベリングすることにより、マイクロレンズ２
の空気中の焦点距離は０．３３ｍｍとなり、屈折率が
１．５２の無アルカリガラス中での焦点距離は０．５０
ｍｍとなる。

【００３８】また生産効率の観点から、透明基板１には
大面積のものが用いられ、多数の対向基板１０が取れる
ようにマイクロレンズは多数枚分形成した。

【００３９】（２）次に図２（ｂ）に示すように、透明
基板１の周囲および複数のマイクロレンズを囲うように
熱硬化温度１７０℃、熱分解温度３５０℃のエポキシ系
熱硬化型樹脂と微小球状のプラスチックスペーサーの混
合物から成るシール部４を、印刷またはディスペンサー
等で塗布する。

【００４０】透明基板１の周囲をシールするのは、後の
工程で薬品等が透明基板１とカバーガラス５との間に浸
入するなどしてマイクロレンズ基板６内部が汚染される
のを防止するためである。また、シール部４にスペーサ
ーを混合させるのは、カバーガラス５を貼り合わせ時に
カバーガラス５と複数のマイクロレンズ２が形成された
透明基板１との間隔を均一にし、反りやうねりをなくす
ためである。また、スペーサーの直径はマイクロレンズ
２の厚さと同じとした。

【００４１】尚、上記の熱硬化型樹脂は好ましくは硬化
温度が１７０℃以上であって３００℃以上の耐熱性があ
るものである。このような樹脂は、低屈折率性は要求さ
れず、従ってフッ素化する必要がないので、前記の低屈
折率を有する紫外線硬化型樹脂よりも接着力がはるかに
強い。このような樹脂を選択することにより、後に配向
膜やブラックマトリックスを形成する工程において加熱
処理を行っても、剥離や変形したりすることなく接着力
を維持することができる。

【００４２】（３）次に図２（ｃ）に示すように、マイ
クロレンズ２の表面に平坦化部３となる紫外線硬化型樹
脂を滴下、レベリングする。このとき、樹脂がシール部
４を越えて外にあふれ出ないよう滴下量をコントロール
する。また、本実施形態１において、平坦化部３の形成
には屈折率が１．３８、熱分解温度が３００℃以上のフ
ッ素化合物である紫外線硬化型樹脂を用いたが、好まし
くは耐熱温度が１５０℃以上で、マイクロレンズ２より
も低い屈折率を有する樹脂である。さらに好ましくは、
上記の低屈折率とはマイクロレンズのそれよりも低く、
かつ両者の屈折率差が０．１以上のものである。このよ
うに低屈折率の樹脂を選択する理由は、従来技術の項で
前述した、『画素ピッチが数十μｍ程度の高精細な液晶
パネルでは、マイクロレンズの集光スポットを小さくす
るための開口数の値は少なくとも０．１以上とすること
が好ましい。』という条件を満たし得るものとなるから
である。すなわち、マイクロレンズ２の半径をＲ、焦点
距離をｆ、マイクロレンズ２と平坦化部３の形成に用い
る樹脂との屈折率差をΔｎとすると、レンズの開口数は
近似的にＲ／ｆで表されるので、Ｒ／ｆ≧０．１が条件
となる。一方、幾何光学よりこれら３つの変数の間に
は、Ｒ＝Δｎ・ｆの関係が成立する。したがって、前述
の『…』内の条件は、Δｎ≧０．１と書き換えることが
できる。

【００４３】つまり、開口数の大きなマイクロレンズ２
が、これとは異なる屈折率を有する平坦化部３を介して
取り付けられていると、マイクロレンズ２と平坦化部３
が接した状態でもレンズ効果が発揮され、このため、マ
イクロレンズ２の焦点距離を短いものとし、集光力を高
めることができる。

【００４４】また、耐熱温度を１５０℃以上としたの
は、後の工程でシール部４を硬化させ、さらにガラス基
板上にブラックマトリクス、透明電極、配向膜等を形成
する際に、何れも一般に１５０℃以上の高温下での加熱
処理が行われるためである。

【００４５】尚、本実施形態１においては以上のように
紫外線硬化型樹脂を用いたが、前述の低屈折率性、高い
耐熱性および接着性を有する樹脂であれば紫外線硬化型
樹脂に限らず、他の感光性樹脂、熱硬化型樹脂等も使用
することができる。

【００４６】（４）図２（ｄ）に示すように、厚さ０．
５ｍｍのカバーガラス５をマイクロレンズ表面に接触さ
せた後、基板全面に均一に荷重をかけながら、紫外線を
照射し、平坦化部３を形成する上記の紫外線硬化型樹脂
を硬化させる。

【００４７】（５）次に図２（ｅ）に示すように、基板
全面に均一に荷重をかけながらオーブンで１７０℃で１
時間加熱してシール部４を硬化させると、マイクロレン
ズを内蔵したマイクロレンズ基板６が得られる。このよ
うに、シール部４を加熱硬化することにより、本発明の
マイクロレンズ基板は、従来実現しなかった極めて高い
接着性を有することとなる。また、本実施形態１におい
てはシール部４として熱硬化型樹脂を用いたが、高い耐
熱性および接着性を有する樹脂であればこれに限定しな
い。

【００４８】（６）さらに、図２（ｆ）に示すように、
マイクロレンズ基板６のカバーガラス５の表面にブラッ
クマトリクス７、透明電極８、配向膜９を高温条件下で
形成する。特に、配向膜９にはポリイミドが用いられる
が、イミド化を促進するために１８０℃前後の温度で焼
成が行われる。カバーガラスの線膨張係数は３．６５×
１０^- ⁶ Ｋ^- ¹ であるのに対し平坦化部３の線膨張係数
は１．２×１０^- ⁴ Ｋ^- ¹ と大きな開きがあるので、こ
のような高温下では基板サイズに比例してカバーガラス
５と平坦化部３との熱膨張量の差が大きくなる。このた
めに、従来はカバーガラス５が平坦化部３から剥離し易
かったが、本発明によれば、このような状態に陥っても
上記の強力な熱硬化樹脂によりシール部４が形成されて
いるため、カバーガラス５と透明基板１が強く密着し、
剥離しにくい。

【００４９】尚、上記（６）の配向膜工程では焼成温度
を更に上げて配向膜の品質を改善することもできる。

【００５０】尚、以上本実施形態１においてはガラス基
板からなる透明基板１、カバーガラス５、アクティブマ
トリクス基板１３中の透明基板はいずれも同じ材質のも
のが用いられた。これについても上記と同様に、線膨張
係数の差を原因としたマイクロレンズや基板などの剥離
を防ぐためである。また、同様の理由により、透明基板
１とカバーガラス５には線膨張係数がアクティブマトリ
クス基板１３中の透明基板と同程度の樹脂フィルムを用
いても構わない。

【００５１】（実施形態２）図３に本発明の液晶表示素
子を用いた液晶プロジェクターの光学系３８を示す。図
３において、液晶プロジェクターはメタルハライドラン
プ等の白色光源３０、ＵＶ−ＩＲフィルター３１、光源
３０からの光を赤，緑，青の三原色それぞれに分解する
ためのダイクロイックミラー３２群、反射鏡３３、本発
明のマイクロレンズ基板を備えた映像信号に基づいて各
原色画像を表示するための液晶表示素子３４、液晶表示
素子からの出射光を投影レンズへ集光するためのフィー
ルドレンズ３５、各液晶表示素子を透過した原色光を合
成するためのダイクロイックミラー３６群、および投影
レンズ３７であり、図示されていないスクリーン上に映
像を拡大投影する。以上３０から３７までを含めた全体
が液晶プロジェクターの光学系３８となる。

【００５２】本発明の液晶表示素子を用いた液晶プロジ
ェクターでは、液晶表示素子の画素サイズの縮小化（高
精細化）に応じて、焦点距離の短いマイクロレンズが画
素一つ一つに取り付けられている。その結果、従来の高
精細な液晶表示素子においてブラックマトリクスで遮ら
れていた光を、マイクロレンズによって無駄無く画素開
口部に集光し、明るい表示画面を得ることができた。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明のマイクロレンズ
基板の製造方法では、マイクロレンズ又はレンチキュラ
ーレンズが形成された第１の透明基板と、該第１の透明
基板上のレンズと対向するように第２の透明基板（カバ
ーガラス）とが貼り合わされており、その接着方法にお
いて、マイクロレンズを囲うように接着力の強い樹脂か
ら成るシール部が形成され、マイクロレンズの表面は透
明樹脂でレベリングされている。これにより、本発明の
マイクロレンズ基板は、従来一つの樹脂では満足できな
かった接着性と低屈折率性とを兼備できる。その結果、
製造面ではカバーガラスまたはフィルムの剥離防止、光
学特性においてはマイクロレンズの短焦点化という効果
を奏する。

【００５４】また、シール部分に強力な接着性を有する
樹脂が、さらに、マイクロレンズのレベリングには１５
０℃以上の耐熱性を有する紫外線硬化型樹脂が用いられ
る。これにより、上記効果に加えて、基板の耐熱性が向
上し、第２の透明基板の剥がれ防止効果が増す。その結
果、マイクロレンズ基板の信頼性が増し、大面積の基板
に対して高い温度で様々な加工が行えるという効果を奏
する。

【００５５】さらに、本発明のマイクロレンズ基板の製
造方法により作製された前記マイクロレンズ基板の第２
の透明基板の外側表面に透明電極と配向膜および必要に
応じてブラックマトリクスを形成して対向基板とし、前
記対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ
て液晶表示素子を構成する。これにより、高精細な液晶
表示素子の対向基板内部に焦点距離の短いマイクロレン
ズを形成することができる。その結果、液晶表示素子の
実効開口率の向上、さらに表示画面の明るさの増大とい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のマイクロレンズ基板を使
用した液晶表示素子の構造を説明するための断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施形態１のマイク
ロレンズ基板の製造工程を説明するための断面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態２の液晶プロジェクターの光
学系を説明するための図である。

【図４】従来のマイクロレンズ基板を用いた液晶表示装
置の構造を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１、１０１透明基板（第１の透明基板）２、１０２マイクロレンズ３平坦化部４シール部５、１０５カバーガラス（第２の透明基板）６マイクロレンズ基板７、１０７ブラックマトリクス８、１０８透明電極９、１０９配向膜１０、１１０対向基板１１（対向基板およびアクティブマトリクス基板の貼
り合わせ用）シール材１２、１１２液晶層１３、１１３アクティブマトリクス基板３０光源３１ＵＶ−ＩＲフィルター３２ダイクロイックミラー３３反射鏡３４液晶表示素子３５フィールドレンズ３６ダイクロイックミラー３７投影レンズ３８液晶プロジェクターの光学系１０３接着剤層１０６マイクロレンズ内蔵基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロレンズが形成された第１の透明
基板と、該第１の透明基板上のレンズと対向するように
配置された第２の透明基板とが樹脂により貼り合わされ
てなるマイクロレンズ基板において、前記第１および第２の透明基板間に、マイクロレンズを
囲うように樹脂からなるシール部が形成されていること
を特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項２】前記第１および第２の透明基板間に屈折
率調整樹脂が介在し、前記シール部が、前記屈折率調整
樹脂より接着力の強いものであることを特徴とする請求
項１記載のマイクロレンズ基板。
【請求項３】前記屈折率調整樹脂が１５０℃以上の耐
熱性を有する紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする
請求項１または２記載のマイクロレンズ基板。
【請求項４】第１および第２の透明基板間にマイクロ
レンズを有するマイクロレンズ基板の製造方法におい
て、前記第１の基板上にマイクロレンズを形成する工程と、前記第１の基板上のマイクロレンズの周囲にシール樹脂
を塗布する工程と、前記第１の基板上のシール樹脂塗布領域内に屈折率調整
樹脂を塗布する工程と、前記第１の基板上のマイクロレンズと対向するように前
記第２の透明基板を配置して加圧硬化させる工程と、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。
【請求項５】２枚の透明基板間にマイクロレンズを形
成したマイクロレンズ基板を備えた液晶表示装置におい
て、前記マイクロレンズ基板が、マイクロレンズを囲うよう
に形成されたシール部を有することを特徴とする液晶表
示装置。