JP2001033602A

JP2001033602A - マイクロレンズ基板、液晶パネル用対向基板、液晶パネルおよび投射型表示装置

Info

Publication number: JP2001033602A
Application number: JP11207903A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shimizu; 信雄清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】干渉縞の発生を防止できるマイクロレンズ基板
を提供すること【解決手段】マイクロレンズ基板１は、ガラス基板２
と、かかるガラス基板２に樹脂層４を介して接合された
ガラス基板２よりも薄いガラス層３とを有しており、ガ
ラス層３上には多数の凹部６が形成され、また、樹脂層
４では、凹部６内に充填された樹脂によりマイクロレン
ズ７が形成されている。かかるマイクロレンズ基板１
は、ガラス基板２側から光を入射させて使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズ基
板、液晶パネル用対向基板、液晶パネルおよび投射型表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スクリーン上に、画像を投影する投射型
表示装置が知られている。このような投射型表示装置で
は、その画像形成に主として液晶パネル（液晶光シャッ
ター）が用いられている。この液晶パネルは、例えば、
液晶を駆動する液晶駆動基板と液晶パネル用対向基板と
が、液晶層を介して接合された構成となっている。

【０００３】このような構成の液晶パネルの中には、光
の利用効率を高めるべく、液晶パネル用対向基板の各画
素に対応する位置に多数の微小なマイクロレンズを設け
たものが知られている。これにより、高い光の利用効率
を有する液晶パネルが得られる。

【０００４】図４は、液晶パネル用対向基板に用いられ
るマイクロレンズ基板の従来の構造を示す模式的な縦断
面図である。

【０００５】同図に示すように、マイクロレンズ基板９
００は、多数の凹部９０６が設けられたガラス基板９０
２と、かかるガラス基板９０２の凹部９０６が設けられ
た面に樹脂層９０４を介して接合されたカバーガラス９
０３とを有しており、また、樹脂層９０４では、凹部９
０６内に充填された樹脂によりマイクロレンズ９０７が
形成されている。

【０００６】ところが、このような構造のマイクロレン
ズ基板９００では、カバーガラス９０３側から短波長の
光を入射させた場合、カバーガラス９０３上に、干渉縞
が発生する場合があった。このような干渉縞は、検品の
際に、検品の妨げとなるおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、干渉
縞の発生を防止できるマイクロレンズ基板、さらには、
かかるマイクロレンズ基板を備えた液晶パネル用対向基
板、液晶パネル、および、投射型表示装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１２）の本発明により達成される。

【０００９】（１）第一基板に、樹脂層を介して、前
記第一基板より薄い第二基板を接合してなるマイクロレ
ンズ基板であって、前記第二基板に複数の凹部が形成さ
れ、該凹部内に前記樹脂層を構成する樹脂が充填されて
マイクロレンズが構成されたことを特徴とするマイクロ
レンズ基板。

【００１０】（２）前記第二基板の厚さをＤ₁、前記
第一基板の厚さをＤ₂としたとき、０．００２≦Ｄ₁／Ｄ
₂≦０．５なる関係を満足する上記（１）に記載のマイ
クロレンズ基板。

【００１１】（３）前記第一基板側から光を入射させ
て前記第二基板側から光を出射させる上記（１）または
（２）に記載のマイクロレンズ基板。

【００１２】（４）前記第一基板は、前記第二基板を
構成する材料と異なる組成または物性の材料で構成され
ている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイ
クロレンズ基板。

【００１３】（５）前記第一基板を構成する材料の熱
膨張係数は、前記第二基板を構成する材料の熱膨張係数
よりも大きい上記（４）に記載のマイクロレンズ基板。

【００１４】（６）上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載のマイクロレンズ基板と、前記第二基板上に設
けられた透明導電膜とを有することを特徴とする液晶パ
ネル用対向基板。

【００１５】（７）上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載のマイクロレンズ基板と、前記第二基板上に設
けられたブラックマトリックスと、該ブラックマトリッ
クスを覆う透明導電膜とを有することを特徴とする液晶
パネル用対向基板。

【００１６】（８）上記（６）または（７）に記載の
液晶パネル用対向基板を備えたことを特徴とする液晶パ
ネル。

【００１７】（９）画素電極を備えた液晶駆動基板
と、前記透明導電膜が前記画素電極と対向するように、
前記液晶駆動基板に接合された上記（６）または（７）
に記載の対向基板と、前記液晶駆動基板と前記対向基板
との空隙に封入された液晶とを有することを特徴とする
液晶パネル。

【００１８】（１０）前記液晶駆動基板は、マトリッ
クス状に配設された複数の前記画素電極と、該画素電極
に接続された薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板で
ある上記（９）に記載の液晶パネル。

【００１９】（１１）上記（８）ないし（１０）のい
ずれかに記載の液晶パネルを備えたライトバルブを有
し、該ライトバルブを少なくとも１個用いて光源からの
光を変調することを特徴とする投射型表示装置。

【００２０】（１２）光を変調し画像を形成する赤
色、緑色および青色に対応した３つのライトバルブと、
光源と、該光源からの光を赤色、緑色および青色の光に
分離し、前記各光を対応する前記ライトバルブに導く色
分離光学系と、前記ライトバルブによって変調された光
を合成する色合成光学系と、前記合成された画像を投射
する投射光学系とを有する投射型表示装置であって、前
記ライトバルブは、上記（８）ないし（１０）のいずれ
かに記載の液晶パネルを備えたことを特徴とする投射型
表示装置。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明におけるマイクロレンズ基
板には、個別基板およびウエハーの双方を含むものとす
る。

【００２２】本発明者が前述したマイクロレンズ基板９
００に生じる干渉縞の原因を調査した結果、マイクロレ
ンズ基板９００では、カバーガラス９０３の樹脂層９０
４側の端面（樹脂側端面９０５）に、わずかな歪みが存
在し、かかる歪みが干渉縞を引き起こすことが分かっ
た。この歪みは以下のように形成されると推察される。

【００２３】歪みの原因を説明するに先立って、まず、
マイクロレンズ基板９００の製造過程を簡略に説明す
る。（イ）まず、凹部９０６が形成されたガラス基板９
０２を用意し、かかるガラス基板９０２の凹部９０６が
形成された面に未硬化の樹脂を塗布する。（ロ）次に、
かかる樹脂に、カバーガラス９０３を接合する。このと
き、次工程で形成される樹脂層９０４が所望の厚さとな
るように、カバーガラス９０３全体に均一な圧力をかけ
て、カバーガラス９０３を押圧する。（ハ）次に、前記
樹脂を硬化させて、樹脂層９０４を形成する。（ニ）最
後に、カバーガラス９０３を研削、研磨して、カバーガ
ラス９０３の厚さを調整する。

【００２４】このとき、前記工程（ロ）で、カバーガラ
ス９０３を押圧することにより、樹脂側端面９０５に、
ごくわずかであるが、歪みが発生することがわかった。

【００２５】これは、樹脂層９０４を構成することとな
る樹脂は、一般に、未硬化の状態で高い粘度を有してい
ることによるものである。所望の光学性能を有するマイ
クロレンズ９０７を形成するためには、高い屈折率を有
する樹脂で樹脂層９０４を構成する必要があり、このよ
うな屈折率の高い樹脂は、粘度が高くなる傾向を有して
いるからである。

【００２６】そして、この歪みは、前記工程（ニ）で行
う研削、研磨で、カバーガラス９０３に加わる外力によ
り、増大する。

【００２７】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものである。以下、本発明を、添付図面に示す好適な実
施の形態に基づき、詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明のマイクロレンズ基板の実
施形態を示す模式的な縦断面図である。

【００２９】図１に示すように、本発明のマイクロレン
ズ基板１は、ガラス基板（第一基板）２と、かかるガラ
ス基板２に中間層として樹脂層（接着剤層）４を介して
接合されたガラス基板２よりも薄いガラス層（第二基
板）３とを有しており、ガラス層３上には複数の凹曲面
を有する凹部６が形成され、また、樹脂層４では、凹部
６内に充填された樹脂によりマイクロレンズ７が形成さ
れている。

【００３０】このようなマイクロレンズ基板１は、例え
ばガラス基板２側から光を入射させ、ガラス層３側から
光を出射させて使用される。このようにマイクロレンズ
基板１を使用すると、入射光Ｌをガラス層３の表面９４
付近に集光させることができる。このため、例えばマイ
クロレンズ基板１を液晶パネルの構成部材として用いる
場合、高い光の利用効率が得られる。

【００３１】本発明者は、上記問題点を解決すべく検討
を重ねた結果、このようなマイクロレンズ基板１におい
て、凹部６をガラス層３上に形成することに到達した。

【００３２】これにより、ガラス基板２側から短波長の
光を入射させた場合に、ガラス基板２上に干渉縞が発生
することを防止することができる。これは、後述するよ
うに、ガラス基板２の樹脂側端面（ガラス基板２の樹脂
層４側の端面）９５の歪みが抑制されることによる。ま
た、ガラス基板２はガラス層３に比べて厚いので、ガラ
ス基板２側から入射し、樹脂側端面９５で反射した光
は、ガラス基板２の表面側端面（ガラス基板２の外部側
端面）９６に到達する前に拡散することも、干渉縞の発
生防止に寄与する。

【００３３】一方、ガラス層３側から短波長の光を入射
させた場合、ガラス層３には凹部６が形成されているの
で、マイクロレンズ形成領域（マイクロレンズ７が形成
されている領域）９９において、ガラス層３上に干渉縞
が発生することも防止される。

【００３４】したがって、マイクロレンズ基板１では、
マイクロレンズ形成領域９９内で干渉縞の発生が防止さ
れる。このため、マイクロレンズ基板１は、検品等を円
滑に行うことができる。

【００３５】さらには、マイクロレンズ基板１では、ガ
ラス層３を比較的厚くすることができる。このため、マ
イクロレンズ基板１では、そり、たわみ等も好適に防止
されるようになる。

【００３６】マイクロレンズ基板１が液晶パネルの構成
部材等に用いられる場合には、マイクロレンズ７の焦点
は、通常、ガラス層３の表面９４付近に設定される。こ
のため、マイクロレンズ７からガラス層３の表面９４ま
での距離は、ある程度制限される。

【００３７】このとき、図４に示すような構造のマイク
ロレンズ基板９００では、マイクロレンズ９０７で集光
された光は、樹脂層９０４およびガラス層９０３を通過
する必要がある。このため、マイクロレンズ基板９００
では、樹脂層９０４の厚み分ガラス層９０３を薄くしな
ければならない。

【００３８】これに対して、本発明のマイクロレンズ基
板１では、マイクロレンズ７で集光された光Ｌは、樹脂
層４を通過する必要がなく、ガラス層３のみを通過すれ
ばよい。このため、マイクロレンズ基板１では、マイク
ロレンズ７からガラス層３の表面９４までの距離は、ガ
ラス層３の厚さのみで決定され、樹脂層４の厚さを考慮
する必要がない。このため、マイクロレンズ基板１で
は、樹脂層４に対応する厚さ分、ガラス層３を厚くする
ことができる。

【００３９】そして、ガラス層３の厚さを厚くできる
と、マイクロレンズ基板１のそり、たわみ等（特にガラ
ス層３のそり、たわみ等）を防止することができる。

【００４０】マイクロレンズ基板１では、マイクロレン
ズ形成領域９９には多数の凹部６が形成されているのに
対し、マイクロレンズ非形成領域（マイクロレンズ形成
領域９９以外の領域）９８ではガラス層３の本来の厚さ
が保持されている。

【００４１】このため、マイクロレンズ基板１では、マ
イクロレンズ形成領域９９における樹脂層４の厚さと、
マイクロレンズ非形成領域９８における樹脂層４の厚さ
とが大きく異なったものとなっている。しかも、マイク
ロレンズ基板１では、ガラス層３（およびガラス基板
２）と樹脂層４とは、異なる材料で構成されている。両
者の材料が異なるので、両者の熱膨張係数も異なったも
のとなる（通常、ガラス層３を構成する材料よりも樹脂
層４を構成する材料の方がはるかに熱膨張係数が大き
い。）。

【００４２】したがって、マイクロレンズ基板１が加熱
等により温度上昇したときには、マイクロレンズ形成領
域９９とマイクロレンズ非形成領域９８とでは、樹脂層
４の熱膨張の度合いが大きく異なる。

【００４３】このとき、本発明のマイクロレンズ基板１
のようにガラス層３を厚くすることができると、樹脂層
４が熱膨張したときに樹脂層４がガラス層３を押圧する
押圧力に対するガラス層３の応力が高まる。

【００４４】これにより、ガラス層３、ひいては、マイ
クロレンズ基板１のそり、たわみが防止される。

【００４５】このような効果をより有効に得る観点から
は、ガラス層３の厚さ（ガラス層３が本来の厚みを有し
ているところの厚さ）をＤ₁、ガラス基板２の厚さをＤ₂
としたとき、マイクロレンズ基板１は、０．００２≦Ｄ
₁／Ｄ₂≦０．５なる関係を満足することが好ましく、
０．００５≦Ｄ₁／Ｄ₂≦０．１なる関係を満足すること
がより好ましい。Ｄ₁／Ｄ₂がこの範囲の上限値を超える
と、マイクロレンズ７の焦点をガラス層３の表面９４に
設定することが困難となる、あるいは、マイクロレンズ
基板１の強度が低下する場合がある。一方、Ｄ₁／Ｄ₂が
この範囲の下限値未満であると、マイクロレンズ基板１
のそり、たわみを、十分に防止できない場合がある。

【００４６】ガラス基板２の厚さは、ガラス基板２を構
成する材料、屈折率等の種々の条件により異なるが、通
常、０．３〜５ｍｍ程度とされ、より好ましくは０．５
〜２ｍｍ程度とされる。

【００４７】ガラス層３の厚さは、マイクロレンズ基板
１が液晶パネルの構成部材に用いられる場合、必要な光
学特性を得る観点からは、通常、１０〜１０００μｍm
程度とされ、より好ましくは２０〜１５０μm 程度とさ
れる。このように、本発明のマイクロレンズ基板１は、
前述したような効果を有しているので、ガラス層３の厚
さを比較的厚くすることが可能である。

【００４８】樹脂層４の厚さ（ガラス層３が本来の厚み
を有しているところの厚さ）は、０．１〜１００μm 程
度が好ましく、１〜２０μm 程度がより好ましい。

【００４９】このようなマイクロレンズ基板１が液晶パ
ネル（以下後述する液晶パネル１６を代表として説明す
る）に用いられ、かかる液晶パネル１６がガラス基板２
以外のガラス基板（例えば後述するガラス基板１７１
等。以下ガラス基板１７１を代表として説明する。）を
有する場合には、ガラス層３の熱膨張係数は、かかる液
晶パネル１６が有するガラス基板１７１の熱膨張係数と
ほぼ等しいものであることが好ましい。このように、ガ
ラス層３の熱膨張係数とガラス基板１７１の熱膨張係数
とをほぼ等しいものとすると、得られる液晶パネル１６
では、温度が変化したときに二者の熱膨張係数が違うこ
とにより生じるそり、たわみ等が防止される。

【００５０】かかる観点からは、ガラス層３と液晶パネ
ル１６が有するガラス基板１７１とは、同じ材質で構成
されていることが好ましい。これにより、温度変化時の
熱膨張係数の相違によるそり、たわみ等が効果的に防止
される。

【００５１】特に、マイクロレンズ基板１を高温ポリシ
リコンのＴＦＴ液晶パネルの構成部材に用いる場合に
は、ガラス層３は、石英ガラスで構成されていることが
好ましい。ＴＦＴ液晶パネルは、液晶駆動基板としてＴ
ＦＴ基板を有している。かかるＴＦＴ基板には、製造時
の環境により特性が変化しにくい石英ガラスが好ましく
用いられる。このため、これに対応させて、ガラス層３
を石英ガラスで構成することにより、そり、たわみ等の
生じにくい、安定性に優れたＴＦＴ液晶パネルを得るこ
とができる。

【００５２】一方、ガラス基板２の熱膨張係数は、ガラ
ス層３やガラス基板１７１の熱膨張係数と同じとするこ
ともできるが、異なるものとすることもできる。図２に
示すように、マイクロレンズ基板１を用いて液晶パネル
１６を製造した場合、ガラス基板２は、液晶パネル１６
が有するガラス基板１７１から、比較的離間する。ま
た、本発明のマイクロレンズ基板１では、ガラス層３を
比較的厚くすることができる。このため、ガラス基板１
の熱膨張係数が、ガラス基板１７１やガラス層３の熱膨
張係数と異なっていても、液晶パネル１６では、そり、
たわみ等が生じにくい。

【００５３】また、後述するようにガラス基板２には、
凹部を形成する必要がない。このため、ガラス基板２を
エッチングに適した材料で構成しなくてもよい。また、
後述するようにガラス基板２は、研削、研磨等をする必
要がない。このため、ガラス基板２を研削、研磨に適し
た材料で構成しなくてもよい。また、ガラス基板２は、
マイクロレンズの形成に直接関与している部分ではな
い。このため、ガラス基板２の屈折率の選択の幅は広
い。

【００５４】したがって、ガラス基板２は、ガラス層３
やガラス基板１７１と同じ材料で構成することもできる
が、これらと異なる組成または物性（例えば熱膨張率、
硬さ、屈折率、耐熱性、光透過率など）の材料で構成す
ることもできる。このため、ガラス基板２の構成材料の
選択の幅は広く、汎用性の高いもの、安価なもの、加工
が容易なもの等、様々な材料を選択できる。

【００５５】したがって、例えば、ガラス層３が石英ガ
ラスで構成されている場合であっても、ガラス基板２
を、無アルカリガラス（例えばネオセラム（登録商標、
日本電気ガラス（株）製）、ＯＡ−２（登録商標、日本
電気ガラス（株）製）、パイレックスガラス（登録商
標、岩城硝子（株）製））等、ガラス層３やガラス基板
１７１と異なる組成または物性の材料で構成することが
できる。

【００５６】なお、上記事項は、ガラス基板２に、例え
ば、エッチング、研削、研磨等の表面処理を施すことな
どを妨げるものではないことは言うまでもない。

【００５７】樹脂層４は、例えば、アクリル系樹脂、エ
ポキシ系樹脂等のガラス層３の屈折率よりも高い屈折率
の樹脂（光学接着剤）などで構成されている。

【００５８】マイクロレンズ基板１は、例えば以下のよ
うにして製造することができる。以下に示すマイクロレ
ンズ基板１の製造方法は、ガラス層３となる母材上に凹
部６を形成し、次いで、樹脂（樹脂層４）を介して前記
母材上にガラス基板２を接合し、その後、前記母材の厚
さを調整して、ガラス層３を形成することを特徴とす
る。

【００５９】まず、ガラス層３を構成することとなる未
加工の母材を用意する。

【００６０】この母材の表面にマスク層（図示せず）
を形成する。このとき、母材の裏面に、母材の裏面を保
護する層を設けてもよい。マスク層および裏面を保護す
る層は、例えば、ＣＶＤ法等の気相成膜法により、母材
上にポリシリコン等の層を形成することにより設けるこ
とができる。

【００６１】次に、前記マスク層に凹部６に対応した
形状、パターンの開口を形成する。これは、例えば、マ
スク層上に、開口に対応するパターンのレジスト層を形
成し、次いで、エッチング（例えばＣＦガス等によるド
ライエッチング）を行ない、次いで、前記レジスト層を
除去することにより行うことができる。

【００６２】次に、前記母材に、凹部６を形成する。
これは、例えばフッ酸系エッチング液等によるウエット
エッチングなどにより行なうことができる。

【００６３】次に、前記マスク層を除去する。これ
は、例えばアルカリ水溶液（例えばテトラメチル水酸化
アンモニウムなど）等への浸漬などにより行なうことが
できる。また、このとき、前記裏面を保護する層も除去
することができる。

【００６４】次に、ガラス基板２を、樹脂（樹脂層
４）を介して前記母材の凹部６が形成された面に接合す
る。

【００６５】次に、前記母材の厚さを例えば研削、研
磨等により調整して、前記母材をガラス層３に加工す
る。

【００６６】このようにマイクロレンズ基板１を製造す
ると、ガラス基板２の厚みを調整する必要がない。すな
わち、ガラス基板２を研削、研磨等する必要がない。こ
のため、ガラス基板２には、研削、研磨等による外力
が、加わらなくなる。ゆえに、ガラス基板２の樹脂側端
面９５が歪むことが、防止される。一方、前記母材と樹
脂層４との間では、凹部６が形成されていることにより
アンカー効果が得られる。このため、前記母材と樹脂層
４との間の密着力は比較的高く、前記母材の厚さを調整
してガラス層３を形成しても、凹部６の内面は歪みにく
い。

【００６７】ゆえに、このようにマイクロレンズ基板１
を製造すると、干渉縞が生じにくいマイクロレンズ基板
１を得ることができる。

【００６８】本発明のマイクロレンズ基板は、以下に述
べる液晶パネル用対向基板および液晶パネル以外にも、
ＣＣＤ用マイクロレンズ基板、光通信素子用マイクロレ
ンズ基板等の各種基板、各種用途に用いることができる
ことは言うまでもない。

【００６９】以上述べたようなマイクロレンズ基板１の
ガラス層３上に、例えば、開口１１１を有するブラック
マトリックス（遮光膜）１１を形成し、次いで、かかる
ブラックマトリックス１１を覆うように透明導電膜１２
を形成することにより、液晶パネル用対向基板１０を製
造することができる（図２参照）。

【００７０】ブラックマトリックス１１は、遮光機能を
有し、例えば、Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Ti等の金属、
カーボンやチタン等を分散した樹脂などで構成されてい
る。

【００７１】透明導電膜１２は、導電性を有し、例え
ば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウ
ムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（SnO₂）などで構成さ
れている。

【００７２】ブラックマトリックス１１は、例えば、ガ
ラス層３上に気相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング
等）によりブラックマトリックス１１となる薄膜を成膜
し、次いで、かかる薄膜上に開口１１１のパターンを有
するレジスト膜（図示せず）を形成し、次いで、ウエッ
トエッチングを行い前記薄膜に開口１１１を形成し、次
いで、前記レジスト膜を除去することにより設けること
ができる。

【００７３】また、透明導電膜１２は、例えば、蒸着、
スパッタリング等の気相成膜法により設けることができ
る。

【００７４】なお、ブラックマトリックス１１は、設け
なくてもよい。

【００７５】以下、このような液晶パネル用対向基板を
用いた液晶パネル（液晶光シャッター）について、図２
に基づいて説明する。

【００７６】図２に示すように、本発明の液晶パネル
（ＴＦＴ液晶パネル）１６は、ＴＦＴ基板（液晶駆動基
板）１７と、ＴＦＴ基板１７に接合された液晶パネル用
対向基板１０と、ＴＦＴ基板１７と液晶パネル用対向基
板１０との空隙に封入された液晶よりなる液晶層１８と
を有している。

【００７７】液晶パネル用対向基板１０は、マイクロレ
ンズ基板１と、かかるマイクロレンズ基板１のガラス層
３上に設けられ、開口１１１が形成されたブラックマト
リックス１１と、ガラス層３上にブラックマトリックス
１１を覆うように設けられた透明導電膜（共通電極）１
２とを有している。

【００７８】ＴＦＴ基板１７は、液晶層１８の液晶を駆
動するための基板であり、ガラス基板１７１と、かかる
ガラス基板１７１上に設けられ、マトリックス（行列）
状に配設された複数の画素電極１７２と、かかる画素電
極１７２の近傍に設けられ、各画素電極１７２に対応す
る複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１７３とを有して
いる。なお、図では、シール材、配向膜、配線などの記
載は省略した。

【００７９】この液晶パネル１６では、液晶パネル用対
向基板１０の透明導電膜１２と、ＴＦＴ基板１７の画素
電極１７２とが対向するように、ＴＦＴ基板１７と液晶
パネル用対向基板１０とが、一定距離離間して接合され
ている。

【００８０】ガラス基板１７１は、前述したような理由
から、石英ガラスで構成されていることが好ましい。

【００８１】画素電極１７２は、透明導電膜（共通電
極）１２との間で充放電を行うことにより、液晶層１８
の液晶を駆動する。この画素電極１７２は、例えば、前
述した透明導電膜１２と同様の材料で構成されている。

【００８２】薄膜トランジスタ１７３は、近傍の対応す
る画素電極１７２に接続されている。また、薄膜トラン
ジスタ１７３は、図示しない制御回路に接続され、画素
電極１７２へ供給する電流を制御する。これにより、画
素電極１７２の充放電が制御される。

【００８３】液晶層１８は液晶分子（図示せず）を含有
しており、画素電極１７２の充放電に対応して、かかる
液晶分子、すなわち液晶の配向が変化する。

【００８４】この液晶パネル１６では、通常、１個のマ
イクロレンズ７と、かかるマイクロレンズ７の光軸Ｑに
対応したブラックマトリックス１１の１個の開口１１１
と、１個の画素電極１７２と、かかる画素電極１７２に
接続された１個の薄膜トランジスタ１７３とが、１画素
に対応している。

【００８５】液晶パネル用対向基板１０側から入射した
入射光Ｌは、ガラス基板２、樹脂層４を通り、マイクロ
レンズ７を通過する際に集光されつつ、ガラス層３、ブ
ラックマトリックス１１の開口１１１、透明導電膜１
２、液晶層１８、画素電極１７２、ガラス基板１７１を
透過する。なお、このとき、マイクロレンズ基板１の入
射側には通常偏光板（図示せず）が配置されているの
で、入射光Ｌが液晶層１８を透過する際に、入射光Ｌは
直線偏光となっている。その際、この入射光Ｌの偏光方
向は、液晶層１８の液晶分子の配向状態に対応して制御
される。したがって、液晶パネル１６を透過した入射光
Ｌを、偏光板（図示せず）に透過させることにより、出
射光の輝度を制御することができる。

【００８６】このように、液晶パネル１６は、マイクロ
レンズ７を有しており、しかも、マイクロレンズ７を通
過した入射光Ｌは、集光されてブラックマトリックス１
１の開口１１１を通過する。一方、ブラックマトリック
ス１１の開口１１１が形成されていない部分では、入射
光Ｌは遮光される。したがって、液晶パネル１６では、
画素以外の部分から不要光が漏洩することが防止され、
かつ、画素部分での入射光Ｌの減衰が抑制される。この
ため、液晶パネル１６は、画素部で高い光の透過率を有
し、比較的小さい光量で明るく鮮明な画像を形成するこ
とができる。

【００８７】この液晶パネル１６は、例えば、公知の方
法により製造されたＴＦＴ基板１７と液晶パネル用対向
基板１０とを配向処理した後、シール材（図示せず）を
介して両者を接合し、次いで、これにより形成された空
隙部の封入孔（図示せず）より液晶を空隙部内に注入
し、次いで、かかる封入孔を塞ぐことにより製造するこ
とができる。その後、必要に応じて、液晶パネル１６の
入射側や出射側に偏光板を貼り付けてもよい。

【００８８】なお、上記液晶パネル１６では、液晶駆動
基板としてＴＦＴ基板を用いたが、液晶駆動基板にＴＦ
Ｔ基板以外の他の液晶駆動基板、例えば、ＴＦＤ基板、
ＳＴＮ基板などを用いてもよい。

【００８９】以下、上記液晶パネル１６を用いた投射型
表示装置（液晶プロジェクター）について説明する。

【００９０】図３は、本発明の投射型表示装置の光学系
を模式的に示す図である。

【００９１】同図に示すように、投射型表示装置３００
は、光源３０１と、複数のインテグレータレンズを備え
た照明光学系と、複数のダイクロイックミラー等を備え
た色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤
色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）
２４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ
（液晶光シャッターアレイ）２５と、青色に対応した
（青色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレ
イ）２６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラ
ー面２１１および青色光のみを反射するダイクロイック
ミラー面２１２が形成されたダイクロイックプリズム
（色合成光学系）２１と、投射レンズ（投射光学系）２
２とを有している。

【００９２】また、照明光学系は、インテグレータレン
ズ３０２および３０３を有している。色分離光学系は、
ミラー３０４、３０６、３０９、青色光および緑色光を
反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラ
ー３０５、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー
３０７、青色光のみを反射するダイクロイックミラー
（または青色光を反射するミラー）３０８、集光レンズ
３１０、３１１、３１２、３１３および３１４とを有し
ている。

【００９３】液晶ライトバルブ２５は、前述した液晶パ
ネル１６と、液晶パネル１６の入射面側（マイクロレン
ズ基板が位置する面側、すなわちダイクロイックプリズ
ム２１と反対側）に接合された第１の偏光板（図示せ
ず）と、液晶パネル１６の出射面側（マイクロレンズ基
板と対向する面側、すなわちダイクロイックプリズム２
１側）に接合された第２の偏光板（図示せず）とを備え
ている。液晶ライトバルブ２４および２６も、液晶ライ
トバルブ２５と同様の構成となっている。これら液晶ラ
イトバルブ２４、２５および２６が備えている液晶パネ
ル１６は、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されてい
る。

【００９４】なお、投射型表示装置３００では、ダイク
ロイックプリズム２１と投射レンズ２２とで、光学ブロ
ック２０が構成されている。また、この光学ブロック２
０と、ダイクロイックプリズム２１に対して固定的に設
置された液晶ライトバルブ２４、２５および２６とで、
表示ユニット２３が構成されている。

【００９５】以下、投射型表示装置３００の作用を説明
する。

【００９６】光源３０１から出射された白色光（白色光
束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透
過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグ
レータレンズ３０２および３０３により均一にされる。

【００９７】インテグレータレンズ３０２および３０３
を透過した白色光は、ミラー３０４で図３中左側に反射
し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光
（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図３
中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラ
ー３０５を透過する。

【００９８】ダイクロイックミラー３０５を透過した赤
色光は、ミラー３０６で図３中下側に反射し、その反射
光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶
ライトバルブ２４に入射する。

【００９９】ダイクロイックミラー３０５で反射した青
色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミ
ラー３０７で図３中左側に反射し、青色光は、ダイクロ
イックミラー３０７を透過する。

【０１００】ダイクロイックミラー３０７で反射した緑
色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液
晶ライトバルブ２５に入射する。

【０１０１】また、ダイクロイックミラー３０７を透過
した青色光は、ダイクロイックミラー（またはミラー）
３０８で図３中左側に反射し、その反射光は、ミラー３
０９で図３中上側に反射する。前記青色光は、集光レン
ズ３１２、３１３および３１４により整形され、青色用
の液晶ライトバルブ２６に入射する。

【０１０２】このように、光源３０１から出射された白
色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の
三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバ
ルブに導かれ、入射する。

【０１０３】この際、液晶ライトバルブ２４が有する液
晶パネル１６の各画素（薄膜トランジスタ１７３とこれ
に接続された画素電極１７２）は、赤色用の画像信号に
基づいて作動する駆動回路（駆動手段）により、スイッ
チング制御（オン／オフ）、すなわち変調される。

【０１０４】同様に、緑色光および青色光は、それぞ
れ、液晶ライトバルブ２５および２６に入射し、それぞ
れの液晶パネル１６で変調され、これにより緑色用の画
像および青色用の画像が形成される。この際、液晶ライ
トバルブ２５が有する液晶パネル１６の各画素は、緑色
用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッ
チング制御され、液晶ライトバルブ２６が有する液晶パ
ネル１６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動
する駆動回路によりスイッチング制御される。

【０１０５】これにより赤色光、緑色光および青色光
は、それぞれ、液晶ライトバルブ２４、２５および２６
で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用
の画像がそれぞれ形成される。

【０１０６】前記液晶ライトバルブ２４により形成され
た赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２４からの
赤色光は、面２１３からダイクロイックプリズム２１に
入射し、ダイクロイックミラー面２１１で図３中左側に
反射し、ダイクロイックミラー面２１２を透過して、出
射面２１６から出射する。

【０１０７】また、前記液晶ライトバルブ２５により形
成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２５
からの緑色光は、面２１４からダイクロイックプリズム
２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１１および２
１２をそれぞれ透過して、出射面２１６から出射する。

【０１０８】また、前記液晶ライトバルブ２６により形
成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２６
からの青色光は、面２１５からダイクロイックプリズム
２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で図３中
左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１１を透過し
て、出射面２１６から出射する。

【０１０９】このように、前記液晶ライトバルブ２４、
２５および２６からの各色の光、すなわち液晶ライトバ
ルブ２４、２５および２６により形成された各画像は、
ダイクロイックプリズム２１により合成され、これによ
りカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ
２２により、所定の位置に設置されているスクリーン３
２０上に投影（拡大投射）される。

【０１１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
イクロレンズ基板を構成する部材の歪みを抑制すること
ができる。これにより、マイクロレンズ基板に干渉縞が
発生することを防止できる。したがって、本発明によれ
ば、検品等を効率よく行うことができるマイクロレンズ
基板を提供することができる。

【０１１１】また、本発明によれば、マイクロレンズ基
板を構成する部材の厚さを厚くすることができる。この
ため、本発明によれば、そり、たわみ等の欠陥が生じに
くいマイクロレンズ基板を提供することができる。

【０１１２】さらには、本発明によれば、画像を好適に
投射できる液晶パネル、および、投射型表示装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロレンズ基板の実施形態を示す
模式的な縦断面図である。

【図２】本発明の液晶パネルの実施例を示す模式的な縦
断面図である。

【図３】本発明の実施例における投射型表示装置の光学
系を模式的に示す図である。

【図４】従来のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断
面図である。

【符号の説明】

１マイクロレンズ基板２ガラス基板３ガラス層４樹脂層６凹部７マイクロレンズ９４表面９５樹脂側端面９６表面側端面９８マイクロレンズ非形成領域９９マイクロレンズ形成領域１０液晶パネル用対向基板１１ブラックマトリックス１１１開口１２透明導電膜１６液晶パネル１７ＴＦＴ基板１７１ガラス基板１７２画素電極１７３薄膜トランジスタ１８液晶層２０光学ブロック２１ダイクロイックプリズム２１１、２１２ダイクロイックミラー面２１３〜２１５面２１６出射面２２投射レンズ２３表示ユニット２４〜２６液晶ライトバルブ３００投射型表示装置３０１光源３０２、３０３インテグレータレンズ３０４、３０６、３０９ミラー３０５、３０７、３０８ダイクロイックミラー３１０〜３１４集光レンズ３２０スクリーン９００マイクロレンズ基板９０２ガラス基板９０３カバーガラス９０４樹脂層９０５樹脂側端面９０６凹部９０７マイクロレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA05X FA05Z FA29X FA29Z FA35Y FA41Z FC02 FC15 FC26 FD14 GA01 GA03 GA13 GA16 LA04 LA21 MA07 4F213 AA44 AD04 AD24 AE03 AG01 AG03 AH74 WA15 WA41 WA54 WA73 WB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一基板に、樹脂層を介して、前記第一
基板より薄い第二基板を接合してなるマイクロレンズ基
板であって、前記第二基板に複数の凹部が形成され、該凹部内に前記樹脂層を構成する樹脂が充填されてマイ
クロレンズが構成されたことを特徴とするマイクロレン
ズ基板。
【請求項２】前記第二基板の厚さをＤ₁、前記第一基
板の厚さをＤ₂としたとき、０．００２≦Ｄ₁／Ｄ₂≦
０．５なる関係を満足する請求項１に記載のマイクロレ
ンズ基板。
【請求項３】前記第一基板側から光を入射させて前記
第二基板側から光を出射させる請求項１または２に記載
のマイクロレンズ基板。
【請求項４】前記第一基板は、前記第二基板を構成す
る材料と異なる組成または物性の材料で構成されている
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロレンズ基
板。
【請求項５】前記第一基板を構成する材料の熱膨張係
数は、前記第二基板を構成する材料の熱膨張係数よりも
大きい請求項４に記載のマイクロレンズ基板。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載のマ
イクロレンズ基板と、前記第二基板上に設けられた透明
導電膜とを有することを特徴とする液晶パネル用対向基
板。
【請求項７】請求項１ないし５のいずれかに記載のマ
イクロレンズ基板と、前記第二基板上に設けられたブラ
ックマトリックスと、該ブラックマトリックスを覆う透
明導電膜とを有することを特徴とする液晶パネル用対向
基板。
【請求項８】請求項６または７に記載の液晶パネル用
対向基板を備えたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項９】画素電極を備えた液晶駆動基板と、前記透明導電膜が前記画素電極と対向するように、前記
液晶駆動基板に接合された請求項６または７に記載の対
向基板と、前記液晶駆動基板と前記対向基板との空隙に封入された
液晶とを有することを特徴とする液晶パネル。
【請求項１０】前記液晶駆動基板は、マトリックス状
に配設された複数の前記画素電極と、該画素電極に接続
された薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板である請
求項９に記載の液晶パネル。
【請求項１１】請求項８ないし１０のいずれかに記載
の液晶パネルを備えたライトバルブを有し、該ライトバ
ルブを少なくとも１個用いて光源からの光を変調するこ
とを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１２】光を変調し画像を形成する赤色、緑色
および青色に対応した３つのライトバルブと、光源と、
該光源からの光を赤色、緑色および青色の光に分離し、
前記各光を対応する前記ライトバルブに導く色分離光学
系と、前記ライトバルブによって変調された光を合成す
る色合成光学系と、前記合成された画像を投射する投射
光学系とを有する投射型表示装置であって、前記ライトバルブは、請求項８ないし１０のいずれかに
記載の液晶パネルを備えたことを特徴とする投射型表示
装置。