JP2010002450A - マイクロレンズ基板、並びに電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズ基板の設計及び製造を容易にすると共に、電気光学装置等において高品質な画像を表示させる。
【解決手段】マイクロレンズ基板は、基板上に、複数の画素毎に設けられており、入射する光を集光する複数の集光レンズが配列される集光レンズ面（３１０）と、複数の画素毎に設けられており、入射する光を拡散する複数の拡散レンズが配列される拡散レンズ面（３２０）とを備えている。マイクロレンズ基板における集光レンズ及び拡散レンズは、入射する光が明視方向に屈折するように、互いにレンズの中心がずれるように形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば液晶装置等に用いられるマイクロレンズ基板、並びに該マイクロレンズ基板を備える電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種のマイクロレンズ基板は、例えばプロジェクタにおいてライトバルブを構成する液晶装置において、対向基板として設けられる。このようなマイクロレンズ基板は、各画素に対応して、例えば球面状のレンズ曲面を有するマイクロレンズが形成される。液晶装置において、マイクロレンズ基板は、対向基板として各マイクロレンズが画素電極と対向するように配置され、対向基板と画素電極等が作りこまれたＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板との間に液晶が挟持される。

このような液晶装置では、該液晶装置に入射される投射光等の光を、マイクロレンズによって屈折させて集光し、各画素に入射させることで、光の利用効率を向上させて明るい表示が実現される。

他方で、液晶装置は、典型的にはコントラストの異方性を示し、光が入射する方向によりコントラストが変化する。このため、液晶装置に入射される光は、コントラストが高くなる方向（即ち、明視方向）に入射されることが好ましい。このため、例えば特許文献１では、マイクロレンズの光学中心軸を垂直な方向から傾けて形成するという技術が開示されている。

特開２００５−７０１５７号公報

しかしながら、特許文献１に係るマイクロレンズは、レンズ面が通常の半球面の形状とは異なり、比較的複雑な形状となってしまう。また、光学中心軸を傾ける角度の設定も複雑であり、極めて高い精度が求められる。即ち、上述した技術には、マイクロレンズの設計及び製造工程が複雑高度化してしまうという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、設計及び製造が容易であると共に、高品質な画像を表示させることが可能なマイクロレンズ基板、並びに該マイクロレンズ基板を備える電気光学装置、及び該電気光学装置を備える電子機器を提供することを課題とする。

本発明のマイクロレンズ基板は上記課題を解決するために、複数の画素に入射する光を屈折させる複数のレンズが配列されるマイクロレンズ基板であって、基板上に、前記複数の画素毎に設けられており、前記入射する光を集光する複数の集光レンズが配列される集光レンズ面と、前記複数の画素毎に設けられており、前記入射する光を拡散する複数の拡散レンズが配列される拡散レンズ面とを備え、前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、前記入射する光が明視方向に屈折するように、互いにレンズの中心がずれるように形成されている。

本発明のマイクロレンズ基板によれば、基板上に、入射する光を集光する複数の集光レンズが配列される集光レンズ面と、入射する光を拡散する複数の拡散レンズが配列される拡散レンズ面とが備えられている。集光レンズ及び拡散レンズは、例えばマイクロレンズ基板が用いられる電気光学装置における複数の画素毎に設けられている。言い換えれば、複数の画素の各々に対応するように、集光レンズ及び拡散レンズが配列される。よって、画素に入射しようとする光は、集光レンズによって集光され、拡散レンズによって拡散される。

尚、集光レンズ及び拡散レンズは、いずれのレンズが光の入射側に配置されていてもよい。即ち、集光レンズに入射して集光された光が、拡散レンズに入射して拡散されるようにしてもよいし、逆に、拡散レンズに入射して拡散された光が、集光レンズに入射して集光されるようにしてもよい。また、集光レンズ及び拡散レンズは、夫々凸レンズであってもよいし、凹レンズであってもよい。

本発明では特に、集光レンズ及び拡散レンズは、入射する光が明視方向に屈折するように、互いにレンズの中心がずれるように形成されている。尚、ここでの「明視方向」とは、光が入射される画素において、コントラストが向上するような光の入射方向を意味しており、例えばコントラストの異方性を示す液晶等の電気光学物質において、よりコントラストの高い画像を表示できるような光の入射方向を指す。また、「明視方向に屈折するように」とは、屈折された光が最もコントラストが向上するような方向となることを要せず、屈折しない場合と比較して、コントラストが向上できればよい趣旨である。更に、「レンズの中心」とは、厳密なレンズの中心位置を指すものではなく、集光レンズ及び拡散レンズにおける光学中心を意味している。

上述したように構成すれば、マイクロレンズ基板に入射する光は、先ず集光レンズ及び拡散レンズのうち一方のレンズに入射し、集光又は拡散される。続いて、入射光は集光レンズ及び拡散レンズのうち他方のレンズに入射する。この際、集光レンズ及び拡散レンズにおけるレンズの中心がずれていることにより、入射光は集光又は拡散されると共に、ずれに対応した方向（即ち、明視方向）に屈折される。よって、入射光によって表示される画像のコントラストを向上させることができる。

ちなみに、入射光を明視方向に屈折するだけであれば、レンズの形状を変形させることでも可能であるが、この場合、レンズの設計や製造工程が複雑化してしまう。しかるに本発明のマイクロレンズ基板によれば、例えばレンズが通常の半球面の形状であったとしても、２つのレンズのずれを利用して光を屈折させることができる。即ち、レンズの形状は単純なもので済む。更に、ずれ量（即ち、レンズの中心をどれだけずらすか）によって、屈折方向を適宜調整できるため、より好適に光を明視方向に屈折させることができる。

また、入射光を明視方向に屈折することは、使用する２つのレンズがいずれも集光レンズであっても可能であるが、２つの集光レンズによって集光する場合（即ち、集光された光を更に集光する場合）、光が集光され過ぎることにより、光漏れ等が発生するおそれがある。これに対しても本発明は、集光された光は拡散される、或いは拡散された光は集光されるので、光の集光及び拡散を互いに打ち消すことができる。従って、好適に光漏れを防止することが可能である。

以上説明したように、本発明のマイクロレンズ基板によれば、比較的容易に設計及び製造を行うことが可能であり、効果的に画質を向上させることが可能である。

本発明のマイクロレンズ基板の一態様では、前記集光レンズ面は、前記拡散レンズ面に対して、前記入射する光の入射側に形成されている。

この態様によれば、集光レンズ面が、拡散レンズ面に対して入射する光の入射側に形成されているため、入射光は先ず集光レンズにおいて集光された後、拡散レンズで拡散される。

仮に、集光レンズ面が、拡散レンズ面に対して入射する光の出射側に形成されているとすると、拡散された光が、集光レンズに収まりきらず、光の利用効率が低下してしまうおそれがある。

しかるに本態様では、マイクロレンズ基板に入射された光は、先ず集光レンズにおいて集光されるため、入射光を効率的に拡散レンズに入射させることができる。従って、確実に光を明視方向に屈折させることが可能となる。

本発明のマイクロレンズ基板の他の態様では、前記集光レンズ面は、互いに屈折率の異なる第１の層及び第２の層により形成されており、前記拡散レンズ面は、互いに屈折率の異なる前記第２の層及び第３の層により形成されている。

この態様によれば、集光レンズ面は、互いに屈折率の異なる第１の層及び第２の層により形成されている。即ち、入射光は、集光レンズ面において、第１の層から第２の層へ又は第２の層から第１の層へ入射する際に屈折され集光される。また、拡散レンズ面は、互いに屈折率の異なる第２の層及び第３の層により形成されている。

このように構成すれば、入射光は、拡散レンズ面において、第２の層から第３の層へ又は第３の層から第２の層へ入射する際に屈折され拡散される。尚、第１の層、第２の層及び第３の層は、例えばガラスや樹脂等を含む透明部材である。

本態様では、集光レンズ面及び拡散レンズ面を第１の層、第２の層及び第３の層の３つの層によって形成することができるため、比較的容易に製造が可能であり、確実に入射する光を集光及び拡散することができる。

上述した第１の層及び第２の層で集光レンズ面が形成され、第２の層及び第３の層で拡散レンズ面が形成される態様では、前記第１の層及び前記第３の層のうち、前記入射する光の出射側に形成されている一方の層は、前記第２の層より屈折率が高いように構成してもよい。

この場合、第１の層及び第３の層のうち、入射する光の出射側に位置する層（即ち、第１の層、第２の層及び第３の層のうち、最も光の出射側に位置する層）の屈折率が、第２の層より高いものとされる。

マイクロレンズ基板の出射側は、例えば電気光学装置等における比較的屈折率の高い部材（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を含む透明電極等）に対向配置される。このため、マイクロレンズ基板の出射側の層の屈折率を高くすることで、マイクロレンズ基板から光が出射する際の界面反射を低減することができる。よって、光の利用効率が低下してしまうことを防止できる。従って、より高品質な画像を表示させることが可能となる。

本発明のマイクロレンズ基板の他の態様では、前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、互いに曲率が異なるように形成されている。

この態様によれば、集光レンズ及び拡散レンズは、互いに曲率が異なるように形成されているため、集光レンズによる集光の度合いと、拡散レンズによる拡散の度合いとを互いに異なるものとすることができる。これにより、マイクロレンズ基板に入射する光を、結果的に集光又は拡散させて出射させることができる。

例えば集光レンズの曲率を拡散レンズの曲率より大きくすれば、集光される度合いが拡散される度合いより大きくなるため、マイクロレンズ基板に入射した光は、集光されて出射される。よって、光を効率的に画素に入射させることができ、より高品質な画像を表示させることが可能となる。

本発明のマイクロレンズ基板の他の態様では、前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、互いに同一の形状である。

この態様によれば、集光レンズ及び拡散レンズが、互いに同一の形状に形成されているため、製造工程を比較的容易なものとすることができる。即ち、集光レンズ及び拡散レンズを、概ね同様の製造工程によって形成することができるため、より好適にマイクロレンズ基板を製造することができる。尚、ここでの「同一の形状」とは、厳密に同一であることを要せず、上述した効果が得られる程度に近い形状であればよいものとする。言い換えれば、集光レンズ及び拡散レンズの形状を互いに近付けることによっても、上述した効果は相応に得られる。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明のマイクロレンズ基板（但し、その各種態様も含む）を備える。

本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明に係るマイクロレンズ基板を具備してなるので、光が明視方向に屈折されて入射される。よって、より高品質な画像を表示することが可能である。また、上述したように、集光レンズ及び拡散レンズの曲率を互いに異なるものとし、光を集光するようにすれば、光の利用効率が向上する。従って、更に高品質な画像を表示することも可能である。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様も含む）を備える。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像を表示することが可能な投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することも可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜電気光学装置＞
先ず、本実施形態に係るマイクロレンズ基板が適用される電気光学装置について、図１から図３を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。

本実施形態に係る電気光学装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る電気光学装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。尚、図１及び図２では、説明の便宜上、後に詳述するマイクロレンズ基板については図示を省略してある。

図１及び図２において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板２０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が封入されている。尚、本実施形態に係るマイクロレンズ基板は、この対向基板の一部として設けられる。或いは、対向基板及び液晶層５０間に設けられる。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材５２に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域１０ａ又は画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。尚、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域には、両基板間を上下導通材で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図２では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる画素電極９ａが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。

画素電極９ａは、対向電極２１に対向するように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０における液晶層５０の面する側の表面、即ち画素電極９ａ上には、配向膜１６が画素電極９ａを覆うように形成されている。

対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば対向基板２０における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が、例えばプロジェクタ用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。

遮光膜２３上には、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向するように形成されている。また遮光膜２３上には、画像表示領域１０ａにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図２には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。対向基板２０の対向面上における、対向電極２１上には、配向膜２２が形成されている。

尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

次に、本実施形態に係る電気光学装置におけるマイクロレンズ基板の配置について、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係る電気光学装置の構成を入射光と共に示す側面図である。

図３において、本実施形態に係る電気光学装置においては、その動作時に、光源４００からの光が対向基板２０側から入射されることにより画像が表示される。ここで、本実施形態に係るマイクロレンズ基板２００は、上述したように、対向基板２０の一部として設けられており、対向基板２０に入射した光を、液晶層５０に入射する前に集光及び拡散する。具体的には、光を集光する集光レンズ及び光を拡散する拡散レンズの２つのマイクロレンズによって、入射した光を集光及び拡散する。マイクロレンズ基板のより具体的な構成及び電気光学装置における作用については以下に詳述する。

＜マイクロレンズ基板＞
本実施形態に係るマイクロレンズ基板について、図４から図１９を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の構成及び作用について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図であり、図５は、マイクロレンズ基板に入射した光の光路を示す断面図である。尚、図４及び図５では、説明の便宜上、マイクロレンズ基板における一の画素に対応する部分を拡大して図示しており、実際には、後述する構成が画素毎に連続している。また、各部材の縮尺等については適宜変更して図示しており、以降の図についても同様とする。

図４において、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板２００は、第１の層２１０と、第２の層２２０と、第３の層２３０とを備えて構成されている。

第１の層２１０は、例えばガラス基板であり、他の層と比べて比較的厚く形成されている（約１０００μｍ）。第２の層２２０は、例えば樹脂層であり、第１の層２１０とは異なる屈折率を有している。第２の層２２０の厚さは、１０〜１００μｍとされている。第１の層２１０及び第２の層２２０の間には、集光レンズ面３１０が形成されている。

第３の層２３０は、例えばガラス基板であり、第２の層２２０とは異なる屈折率を有している（尚、第３の層２３０と第１の層２１０とは同じ屈折率であってもよい）。第３の層２３０の厚さは、１０〜１００μｍとされている。第２の層２２０及び第３の層２３０の間には、拡散レンズ面３２０が形成されている。

ここで特に、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ３２０は、液晶層５０（図２又は図３参照）の明視方向及び逆明視方向に対応する方向（即ち、図中の左右方向）で、レンズの中心が互いに幅ｗだけずれるように形成されている。

図５において、例えば第１の層２１０の屈折率ｎ１が１．５、第２の層２２０の屈折率ｎ２が１．７、第３の層２３０の屈折率ｎ３が１．５とされているとする。この場合、マイクロレンズ基板２００に入射した光は、先ず屈折率が１．５である第１の層２１０から屈折率が１．７である第２の層２２０に、集光レンズ面３１０を介して入射する際に屈折され、結果として集光される。続いて、入射した光は、屈折率が１．７である第２の層２２０から屈折率が１．５である第３の層２３０に、拡散レンズ面３２０を介して入射する際に屈折され、結果として拡散される。

本実施形態では、上述したように、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ３２０のレンズの中心が互いにずれるように形成されているため、拡散レンズ面３１０面で拡散される際において、光は、入射した際の方向（即ち、マイクロレンズ基板２００の基板面に対して概ね垂直な方向）には屈折されず、明視方向より（即ち、図中の右方向より）に屈折される。これにより、マイクロレンズ基板２００から出射した光は、液晶層５０に対して、明視方向に入射される。よって、電気光学装置において、より高品質な画像を表示させることが可能となる。

マイクロレンズ基板２００から出射する光の方向は、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ面３２０のレンズの中心をずらす方向及びずらす量によって調整することが可能である。本願発明者の研究によれば、画素ピッチが１２．５μｍ、集光レンズ及び拡散レンズの半径が８μｍという条件下において、レンズの中心をずらさない場合に表示されるコントラストは３６０であるという結果が得られている。これに対し、同じ条件下でレンズの中心を２０μｍずらした場合、表示される画像のコントラストが５００にまで向上するという結果が得られている。即ち、本実施形態に係るマイクロレンズ基板２００によれば、極めて効果的にコントラストを向上させることが可能である。

次に、第１実施形態に係るマイクロレンズの変形例について、図６から図１２を参照して説明する。ここに図６から図１２は夫々、第１実施形態に係るマイクロレンズの変形例を示す断面図である。

図６に示すように、マイクロレンズ基板２００における集光レンズ面３１０及び拡散レンズ面３２０は、その形状を逆向きに（即ち、図５に示すものを凸レンズとするならば、凹レンズのように）形成されてもよい。但し、この場合の第１の層２１０、第２の層２２０及び第３の層２３０の屈折率の関係は、図５に示した場合から変化する。具体的には、第１の層２１０の屈折率ｎ１は、第２の層の屈折率ｎ２より高くされる。また、第３の層２３０の屈折率ｎ３も、第２の層の屈折率ｎ２より高くされる。よって、例えば図に示すように、ｎ１＝１．５、ｎ２＝１．２、ｎ３＝１．５となるような材料で各層を形成するようにすればよい。

マイクロレンズ基板２００に入射した光は、凸レンズを介して屈折率が低い方から高い方へ入射する場合には集光され、凸レンズを介して屈折率が高い方から低い方へ入射する場合には拡散される。また、凹レンズを介して屈折率が低い方から高い方へ入射する場合には拡散され、凹レンズを介して屈折率が高い方から低い方へ入射する場合には集光される。

図７及び図８において、上述した関係を利用すれば、凸レンズ及び凹レンズを組み合わせて使用することもできる。図７では、第１の層２１０の屈折率ｎ１が１．７、第２の層２２０の屈折率ｎ２が１．５、第３の層２３０の屈折率ｎ３が１．２とされている。よって、凹レンズである集光レンズ面３１０で光は集光され、凸レンズである拡散レンズ面で光は拡散される。図８では、第１の層２１０の屈折率ｎ１が１．２、第２の層２２０の屈折率ｎ２が１．５、第３の層２３０の屈折率ｎ３が１．７とされている。よって、凸レンズである集光レンズ面３１０で光は集光され、凹レンズである拡散レンズ面で光は拡散される。

図９から図１２に示すように、拡散レンズ面３２０が集光レンズ面３１０より光の入射側に形成されるようにすることも可能である。即ち、光の入射側（即ち、図中の下方向）から、第３の層２３０、第２の層２２０及び第１の層２１０の順で形成されてもよい。この場合、マイクロレンズ基板２００に入射した光は、先ず拡散レンズ面３２０において拡散された後に、集光レンズ面３１０において集光されることになるが、結果としては、図５から図８に示す構成と同様に、マイクロレンズ基板２００から明視方向に屈折された光が出射される。よって、電気光学装置において、より高品質な画像を表示させることが可能となる。

以上のように、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ３２０の形状及び配置を変えても、第１の層２１０、第２の層２２０及び第３の層２３０の屈折率を変化させることで対応できる。よって、装置構成や用途に応じて、適宜構成を選択することができる。尚、マイクロレンズ基板から出射した光が入射する対向電極２１（図２参照は）、典型的にはＩＴＯで構成されており、屈折率が１．９程度である。よって、マイクロレンズ基板２００における最も出射側に近い層の屈折率を１．９に近付けることにより、対向電極２１に光が入射する際の界面反射を抑制することが可能である。

次に、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法について、図１３から図１７を参照して説明する。ここに図１３は、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第１の製造方法を概念的に示す断面図である。また図１４から図１７は夫々、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法を、順を追って示す工程断面図である。

図１３において、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第１の製造方法では、先ず第１の層２１０に対して、例えばエッチングによるパターニングが施され、集光レンズ面３１０が形成される。また、第３の層２３０に対しても同様に、エッチング等によるパターニングが施され、拡散レンズ面が形成される。

続いて、第１の層２１０及び第３の層２３０が、屈折率の異なる樹脂を介して接着される。この際、集光レンズ面３１０と拡散レンズ面３２０とは、レンズの中心がずれるように接着される。そして結果的に、第１の層２１０及び第３の層２３０を接着する接着層としての樹脂が、第２の層２２０となり、図４及び５に示すようなマイクロレンズ基板２００が形成される。

図１４において、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法では、先ず第１の層２１０に対して、例えばエッチングによるパターニングが施され、集光レンズ面３１０が形成される。そして、第１の層２１０上には、屈折率の異なる樹脂がスピンコート等によって塗布され、第２の層２２０が形成される。

図１５において、第２の層２２０における第１の層２１０と対向しない側の面は、塗布された段階では平坦に近い。このため、第２の層２２０に対して、拡散レンズ面３２０の形状を有するプレス型５００ａが押し当てられ、これにより第２の層２２０に拡散レンズ面が形成される。

図１６において、第２の層２２０における拡散レンズ面３２０が形成された面上には、第２の層と屈折率のことなる樹脂がスピンコート等によって塗布され、第３の層２３０が形成される。

図１７において、最後に、第３の層２３０に対して、平坦な形状を有するプレス型５００ｂが押し当てられ、第３の層２３０の表面が平坦化される。これにより、図４及び図５に示すようなマイクロレンズ基板２００が形成される。

上述した第１の製造方法及び第２の製造方法は、比較的単純且つ容易な作業しか含まれておらず。例えば、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ面３２０を複雑な形状として形成する場合と比べて極めて容易である。よって、設計及び製造工程が複雑高度化してしまうことを防止できる。

以上説明したように、第１実施形態に係るマイクロレンズ基板によれば、比較的容易に設計及び製造を行うことが可能であると共に、入射光を明視方向に屈折させることにより、効果的に画質を向上させることが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るマイクロレンズ基板について、図１８及び図１９を参照して説明する。ここに図１８は、第２実施形態に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図であり、図１９は、第２実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図である。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、レンズの曲率が異なり、その他の構成や作用については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。また、図１８及び図１９では、図４等に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付している。

図１８において、第２実施形態に係るマイクロレンズ基板２００は、集光レンズ面３１０の曲率が、拡散レンズ面３２０の曲率より大きくされている。これにより、集光レンズ面３１０における集光の度合いは、拡散レンズ面３２０における拡散の度合いより大きくなる。よって、マイクロレンズ基板２００から出射される光は、入射された際よりも集光されて出射される。

光を集光して出射させることで、マイクロレンズ基板２００から出射される光が、画素を囲うように配置されている遮光膜２３（所謂、ブラックマトリックス）に遮断されてしまうことを低減できる。即ち、光の利用効率が低下してしまうことを防止できる。従って、より明るい画像を表示させることが可能となる。

図１９において、例えば図９に示したように、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ面３２０の配置が入れ替わった場合であっても、集光レンズ面３１０の曲率を拡散レンズ面３２０の曲率より大きくすれば、光を集光して出射させることができる。また、第１実施形態の変形例として示した図６から図８及び図１０から図１２のような構成についても、同様の構成とすることで、光を集光して出射させることができる。

尚、入射した光をどの程度集光して出射させるかは、集光レンズ面３１０及び拡散レンズ面３２０の曲率の差を変化させることで、適宜調整することができる。また、集光レンズ面３１０の曲率を拡散レンズ面３２０の曲率より小さくすれば、入射した光を拡散して出射させることも可能である。

以上説明したように、第２実施形態に係るマイクロレンズ基板によれば、入射光を明視方向に屈折させると共に、集光することで利用効率を向上させることができる。従って、より高品質な画像を表示させることが可能である。

＜電子機器＞
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図２０は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。

図２０に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、Ｒ及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。

ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。

尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。

尚、図２０を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

また、本発明は上述の各実施形態で説明した液晶装置以外にも反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ、ＳＥＤ）、有機ＥＬディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、電気泳動装置等にも適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うマイクロレンズ基板、並びに該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

実施形態に係る電気光学装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ´線断面図である。 実施形態に係る電気光学装置の構成を入射光と共に示す側面図である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。 マイクロレンズ基板に入射した光の光路を示す断面図である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その１）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その２）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その３）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その４）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その５）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その６）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図（その７）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第１の製造方法を概念的に示す断面図である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法を、順を追って示す工程断面図（その１）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法を、順を追って示す工程断面図（その２）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法を、順を追って示す工程断面図（その３）である。 第１実施形態に係るマイクロレンズ基板の第２の製造方法を、順を追って示す工程断面図（その４）である。 第２実施形態に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。 第２実施形態に係るマイクロレンズ基板の変形例を示す断面図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。

符号の説明

９ａ…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、２０…対向基板、２３…遮光膜、３０…ＴＦＴ、５０…液晶層、２００…マイクロレンズ基板、２１０…第１の層、２２０…第２の層、２３０…第３の層、３１０…集光マイクロレンズ面、３２０…拡散マイクロレンズ面、４００…光源、５００…プレス型

Claims (8)

1. 複数の画素に入射する光を屈折させる複数のレンズが配列されるマイクロレンズ基板であって、
   基板上に、
   前記複数の画素毎に設けられており、前記入射する光を集光する複数の集光レンズが配列される集光レンズ面と、
   前記複数の画素毎に設けられており、前記入射する光を拡散する複数の拡散レンズが配列される拡散レンズ面と
   を備え、
   前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、前記入射する光が明視方向に屈折するように、互いにレンズの中心がずれるように形成されている
   ことを特徴とするマイクロレンズ基板。
2. 前記集光レンズ面は、前記拡散レンズ面に対して、前記入射する光の入射側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ基板。
3. 前記集光レンズ面は、互いに屈折率の異なる第１の層及び第２の層により形成されており、
   前記拡散レンズ面は、互いに屈折率の異なる前記第２の層及び第３の層により形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板。
4. 前記第１の層及び前記第３の層のうち、前記入射する光の出射側に形成されている一方の層は、前記第２の層より屈折率が高いことを特徴とする請求項３に記載のマイクロレンズ基板。
5. 前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、互いに曲率が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板。
6. 前記集光レンズ及び前記拡散レンズは、互いに同一の形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。

Images