JP2001147305A - マイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法、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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロレンズの形状を設計通りの形状に近
いものとすることができ、しかも、高い光の利用効率を
得ることができるマイクロレンズ用凹部付き基板の製造
方法を提供すること。 【解決手段】 ガラス基板の表面に多数の凹部が形成さ
れたマイクロレンズ用凹部付き基板は、次の工程を経る
ことにより製造される。まず、石英ガラス基板の表面
に、シリコンで構成されたマスク層を形成する。次に、
このマスク層に開口を形成する。この開口の形状は、形
成する凹部の平面形状と相似形状である。また、開口の
中心は、凹部の中心と一致している。次に、かかる開口
を利用してガラス基板に対してウエットエッチングを行
い、ガラス基板に凹部を形成する。次に、マスク層を除
去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズ用
凹部付き基板の製造方法、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射する投射型表
示装置（液晶プロジェクター）が知られている。かかる
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。このような
液晶パネルの中には、液晶パネルを透過する光の透過
率、利用効率を高めるべく、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、液晶パネルは、比較的少ない光量で明
るい画像を形成することができるようになる。かかるマ
イクロレンズは、通常、液晶パネルが備えているマイク
ロレンズ基板に形成されている。

【０００３】ところで、近年、液晶パネルは、進歩、発
展がめざましく、その高画素化、高精細化には、目を見
張るものがある。そして、現在、かかる液晶パネルは、
さらなる高画素化、高精細化を目指して改良が続けられ
ている。このように液晶パネルを高画素化、高精細化す
る場合、液晶パネルを構成するマイクロレンズは、微小
化させなければならない。

【０００４】そして、このような微小化させたマイクロ
レンズで高い光の利用効率を得るためには、マイクロレ
ンズの形状を設計通りの形状により近いものとする必要
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マイ
クロレンズの形状を設計通りの形状に近いものとするこ
とができ、しかも、高い光の利用効率を得ることができ
るマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法、さらに
は、かかるマイクロレンズ用凹部付き基板を備えたマイ
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を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２０）の本発明により達成される。

【０００７】（１） ガラス基板の表面に形成されたマ
スク層に、非円形の開口を多数形成し、次いで、該開口
を用いて前記ガラス基板に対してエッチングを行い、前
記ガラス基板上にマイクロレンズ用凹部を形成するマイ
クロレンズ用凹部付き基板の製造方法であって、前記開
口の形状を、前記マイクロレンズ用凹部の平面形状と略
相似形状とすることを特徴とするマイクロレンズ用凹部
付き基板の製造方法。

【０００８】（２） 前記開口の形状は略四角形である
上記（１）に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製
造方法。

【０００９】（３） ガラス基板の表面に形成されたマ
スク層に、平面形状が略四角形の開口を多数形成し、次
いで、該開口を用いて前記ガラス基板に対してエッチン
グを行い、前記ガラス基板上に、平面形状が略四角形の
マイクロレンズ用凹部を形成することを特徴とするマイ
クロレンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１０】（４） 前記開口の各辺が前記マイクロレ
ンズ用凹部の輪郭の各辺と平行となるように、前記開口
を形成する上記（２）または（３）に記載のマイクロレ
ンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１１】（５） 前記開口の辺の長さは、１〜１０
μｍである上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の
マイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１２】（６） 前記マイクロレンズ用凹部の縁部
が尖った稜線状をなすように、前記マイクロレンズ用凹
部を形成する上記（２）ないし（５）のいずれかに記載
のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１３】（７） 行列状に、かつ、行または列方向
に隣接する前記マイクロレンズ用凹部の境界部が前記エ
ッチングを行う前のガラス基板の厚さ未満となるよう
に、前記マイクロレンズ用凹部を形成する上記（２）な
いし（６）のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付
き基板の製造方法。

【００１４】（８） 前記開口の中心が前記マイクロレ
ンズ用凹部の中心とほぼ一致するように、前記開口を形
成する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイ
クロレンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１５】（９） 前記開口の面積は、前記マイクロ
レンズ用凹部の面積の１〜５０％である上記（１）ない
し（８）のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付き
基板の製造方法。

【００１６】（１０） フォトリソグラフィー法により
前記開口を形成する上記（１）ないし（９）のいずれか
に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１７】（１１） 前記マスク層上に前記開口のパ
ターンに対応したパターンを有するレジスト層を形成
し、次いで、該レジスト層を利用して前記マスク層に対
してエッチングを施すことにより、前記開口を形成する
上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のマイクロ
レンズ用凹部付き基板の製造方法。

【００１８】（１２） 上記（１）ないし（１１）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方
法により製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板の前
記マイクロレンズ用凹部に、前記ガラス基板の屈折率よ
りも高い屈折率の材料が充填されてマイクロレンズが形
成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。

【００１９】（１３） 上記（１）ないし（１１）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方
法により製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板と、
該マイクロレンズ用凹部付き基板に樹脂層を介して接合
されたガラス層とを有し、前記マイクロレンズ用凹部内
に充填された樹脂によりマイクロレンズが形成されたこ
とを特徴とするマイクロレンズ基板。

【００２０】（１４） 上記（１３）に記載のマイクロ
レンズ基板と、前記ガラス層上または前記ガラス基板上
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。

【００２１】（１５） 上記（１３）に記載のマイクロ
レンズ基板と、前記ガラス層上または前記ガラス基板上
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。

【００２２】（１６） 上記（１４）または（１５）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。

【００２３】（１７） 画素電極を備えた液晶駆動基板
と、該液晶駆動基板に接合された上記（１４）または
（１５）に記載の液晶パネル用対向基板と、前記液晶駆
動基板と前記液晶パネル用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。

【００２４】（１８） 前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板
である上記（１７）に記載の液晶パネル。

【００２５】（１９） 上記（１６）ないし（１８）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個用いて画像を投射
することを特徴とする投射型表示装置。

【００２６】（２０） 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、前記各画像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（１６）ないし
（１８）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。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明におけるマイクロレンズ用
凹部付き基板および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。

【００２８】マイクロレンズ基板の製造方法の説明に先
立って、本発明で製造されるマイクロレンズ基板につい
て、まず説明する。図１は、マイクロレンズ基板の実施
形態を示す模式的な図である。なお、図１（ａ）は、マ
イクロレンズ基板の模式的な平面図、図１（ｂ）は、図
１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）
のＣ−Ｃ線断面図である。

【００２９】図１に示すように、マイクロレンズ基板１
は、マイクロレンズ用凹部付き基板２と、樹脂層（接着
剤層）７と、ガラス層（カバーガラス）６とで構成され
ている。なお、図１（ａ）では、樹脂層７およびガラス
層６の記載を省略した。

【００３０】マイクロレンズ用凹部付き基板２は、ガラ
ス基板（母材）５上に、行列状に配置された多数の凹部
（マイクロレンズ用凹部）３が形成された構成となって
いる。

【００３１】そして、マイクロレンズ基板１は、マイク
ロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が設けられた面に、
中間層として樹脂層７を介してガラス層６が接合された
構成となっており、また、樹脂層７では、凹部３内に充
填された樹脂によりマイクロレンズ８が形成されてい
る。

【００３２】マイクロレンズ基板１は、２つの領域、有
効レンズ領域９８と非有効レンズ領域９９とを有してい
る（図４参照）。有効レンズ領域９８とは、凹部３に充
填される樹脂により形成されるマイクロレンズ８が、使
用時にマイクロレンズとして有効に用いられる領域をい
う。一方、非有効レンズ領域９９とは、有効レンズ領域
９８以外の領域をいう。なお、図１は、マイクロレンズ
基板１の有効レンズ領域９８の主要部を示している。

【００３３】なお、非有効レンズ領域９９内のガラス基
板５では、例えば、母材（後述参照）本来の厚さが維持
されている（図４参照）。または、ガラス基板５は、非
有効レンズ領域９９内に、そのような部分を有してい
る。

【００３４】まず、マイクロレンズ用凹部付き基板２に
ついて説明する。マイクロレンズ用凹部付き基板２で
は、有効レンズ領域９８内に、凹部３が、所定の画素数
行列状に、隙間なく配設されている。かかる凹部３は、
行列の行方向（＝Ｘ方向）および列方向（＝Ｙ方向）
に、各々隙間なく配設されている。これら凹部３には、
樹脂層７を構成する樹脂が充填されマイクロレンズ８が
形成される。なお、１個の凹部３は、１画素に対応して
いる。

【００３５】図１（ａ）に示すように、凹部３の平面形
状（すなわち縁部３３の輪郭線形状）は、略四角形（略
正方形）をなしている。かかる縁部３３で囲まれた領域
は、１画素の領域（以下、「１画素領域９５」という）
とほぼ一致している。すなわち、凹部３の平面形状は、
１画素領域９５の平面形状とほぼ一致している。

【００３６】また、凹部３は、形成されるマイクロレン
ズ８がレンズとして有効に機能すべく、レンズ曲面を有
している。このため、図１（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、凹部３を縦断面で見た時、凹部３の輪郭線は、例え
ば、円弧状をなしている。

【００３７】各凹部３は、行列の行方向および列方向、
さらには対角線方向で、互いに連結している。

【００３８】このため、行列の行または列方向で互いに
隣接する凹部３は、縁部３３を共有している。換言すれ
ば、縁部３３は、互いに隣接する凹部３の境界線として
の機能を有している。また、行列の対角線方向で互いに
隣接する凹部３は、縁部３３の角部３３１を共有してい
る。

【００３９】かかる縁部３３は、図１（ｂ）に示すよう
に、尖った稜線状をなしている。また、縁部３３では、
角部３３１と角部３３１との中間部でマイクロレンズ用
凹部付き基板２の厚さが最も薄くなっている（図６参
照）。

【００４０】１画素領域９５内では、角部３３１で、マ
イクロレンズ用凹部付き基板２の厚さが一番厚くなって
いる。ただし、１画素領域９５内でマイクロレンズ用凹
部付き基板２の厚さが最も厚くなっている角部３３１に
おいても、その厚さは、ガラス基板５の本来の厚さより
も薄いものとなっている。すなわち、行列の対角線方向
に隣接する凹部３間において、マイクロレンズ用凹部付
き基板２の厚さは、ガラス基板５の本来の厚さ未満とな
っている。当然、行または列方向に隣接する凹部３の境
界部（すなわち縁部３３）においても、マイクロレンズ
用凹部付き基板２の最大厚さは、ガラス基板５の本来の
厚さ未満となっている。

【００４１】したがって、マイクロレンズ用凹部付き基
板２では、通常、有効レンズ領域９８内に、ガラス基板
５の本来の厚みが残存している部分を有していない。換
言すれば、マイクロレンズ用凹部付き基板２では、有効
レンズ領域９８内のマイクロレンズ用凹部付き基板２の
最大厚さが、ガラス基板５の本来の厚さ未満となってい
る。

【００４２】ここで、「ガラス基板５の本来の厚さ」と
は、凹部３を形成する前のガラス基板５の厚さを意味す
る。例えば、マイクロレンズ用凹部付き基板２が、凹部
３に代表される凹部等が形成されていない部分を有して
いる場合には、かかる部分の厚さをガラス基板５の本来
の厚さの指標とすることができる。なお、図では、ガラ
ス基板５の本来の厚さに対応する線を、「母材端面線５
９」として示す。

【００４３】マイクロレンズ用凹部付き基板２をこのよ
うな構造とすることにより、マイクロレンズ基板１で
は、光の利用効率を高めることができる。

【００４４】すなわち、マイクロレンズ基板１では、１
画素領域９５の全領域を凹部３、すなわち、マイクロレ
ンズ８が占有している。換言すれば、マイクロレンズ基
板１では、１画素領域９５内で、レンズとして使用され
ない部分、すなわち、光学的なデッドスペースがない。
したがって、１画素領域９５内に入射した入射光は、す
べてマイクロレンズ８で集光され、有効利用される。こ
のことから、マイクロレンズ基板１では、各画素ごとの
光の利用効率が非常に高められていると言える。

【００４５】しかも、マイクロレンズ用凹部付き基板２
をこのような構造とすることにより、マイクロレンズ８
の曲率半径を大きなものとすることができる。よって、
マイクロレンズ８の焦点距離を遠くにすることができ、
これにともない、ガラス層６の厚さを厚くすることがで
きる。

【００４６】マイクロレンズ基板１が、後述する液晶パ
ネル用対向基板１０等に用いられる場合には、ガラス層
６上に、ブラックマトリックス１１等が形成される（図
４参照）。かかる場合、ブラックマトリックス１１での
出射光の減衰率を低くする観点からは、マイクロレンズ
８の焦点を、ガラス層６の表面付近に設定することが望
ましい。

【００４７】このとき、マイクロレンズ８の焦点距離が
遠いと、これに対応させて、ガラス層６の厚さを厚くす
ることができる。そして、ガラス層６の厚さを厚くする
と、その強度が増大し、ガラス層６および樹脂層７のゆ
がみ、そり、たわみ等の欠陥を抑制することができる。

【００４８】例えば、マイクロレンズ基板１をＴＦＴ液
晶パネルの構成部材に用いる場合には、ＴＦＴ液晶パネ
ルを製造する際に、マイクロレンズ基板１は、通常、加
熱工程を経る。樹脂層７の構成材料は、通常、ガラス基
板５やガラス層６の構成材料よりも熱膨張係数が大きい
ので、マイクロレンズ基板１が加熱等により温度上昇し
た場合、樹脂層７が熱膨張し、ガラス層６にゆがみ、そ
り、たわみ等の欠陥が生じる場合がある。かかる欠陥
は、ガラス層６が薄ければ薄いほど起こりやすい。

【００４９】一方、マイクロレンズ基板１のようにガラ
ス層６を厚くできると、樹脂層７の熱膨張に対するガラ
ス層６の変形が少なくなるので、ガラス層６にゆがみ、
そり、たわみ等の欠陥が生じにくくなる。

【００５０】さらには、マイクロレンズ用凹部付き基板
２をこのような構成とすることにより、有効レンズ領域
９８内で、ガラス基板５の最大厚さと最小厚さの差を比
較的小さなものとすることができる。これにともない、
樹脂層７の最大厚さと最小厚さの差も、比較的小さなも
のとすることができる。このため、樹脂層７の厚い部分
と薄い部分とで熱膨張の度合いの相違が比較的小さくな
り、これによっても、ガラス層６にゆがみ、そり、たわ
み等の欠陥が生じにくくなる。

【００５１】また、マイクロレンズ基板では、有効レン
ズ領域９８と有効レンズ領域９９とで、樹脂層７の厚さ
が大きく異なっている場合もある。この場合、両者の境
界部分で、ガラス基板５やガラス層６と樹脂層７との熱
膨張係数の相違によるそり、たわみ等の欠陥が特に生じ
やすい。かかる欠陥もガラス層６を厚くすることにより
好適に抑制できるようになる。

【００５２】このように、ガラス層６のゆがみ、そり、
たわみ等が防止されると、マイクロレンズ基板１では、
各画素間で出射光の輝度にバラツキが生じず、出射光の
輝度は均一なものとなる。

【００５３】なお、図１に示すマイクロレンズ基板１で
は、凹部３（およびマイクロレンズ８）の平面形状は、
完全な四角形を示しているが、凹部３（およびマイクロ
レンズ８）の平面形状は、完全な真四角でなく、角部３
３１が丸みを帯びたものであってもよい。すなわち、本
明細書における「略四角形」とは、完全な四角形のみな
らず、凹部３の角部３３１が丸みを帯びたものも含むも
のである。この場合、凹部３は、角部３３１に、ガラス
基板５の本来の厚みが一部残存した部分を有していても
よい。

【００５４】このような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、かかる液晶パネルがガラス
基板５の他にガラス基板（例えば後述するガラス基板１
７１等）を有する場合には、ガラス基板５やガラス層６
の熱膨張係数は、かかる液晶パネルが有する他のガラス
基板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、ガラス基板５やガラス層６の熱膨張係
数と液晶パネルが有する他のガラス基板の熱膨張係数と
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、剥離等が防止される。

【００５５】かかる観点からは、ガラス基板５やガラス
層６と、液晶パネルが有する他のガラス基板とは、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、剥離
等が効果的に防止される。

【００５６】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、ガラス基板５およびガラス層６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ＴＦＴ基板を有している。かかるＴＦ
Ｔ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、ガラス基板５およびガラス層６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。

【００５７】樹脂層７は、例えば、ガラス基板５の屈折
率よりも高い屈折率の樹脂（例えばエポキシ系樹脂、ア
クリル系樹脂等）などで構成されていることが好まし
い。

【００５８】ガラス基板５の厚さ（本来の厚さ）は、ガ
ラス基板５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。

【００５９】ガラス層６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、好ましくは１０〜１０００μ
ｍ程度とされ、より好ましくは２０〜５００μｍ程度と
される。このように、マイクロレンズ基板１では、マイ
クロレンズ８の曲率半径を大きくして、その焦点距離を
遠くできるので、ガラス層６の厚さを厚くすることがで
きる。

【００６０】なお、液晶パネルが、光をガラス層６側か
ら入射する構成の場合（換言すれば、ガラス基板５上に
ブラックマトリックスや透明導電膜を形成し、かかるガ
ラス基板５と後述するＴＦＴ基板１７（ガラス基板１７
１）とが対向するように液晶パネルを構成する場合）に
は、ガラス層６の厚さは、好ましくは０．３〜５mm程度
とされ、より好ましくは０．５〜２mm程度とされる。ま
た、この場合には、ガラス基板５の厚さは、好ましくは
１０〜１０００μｍ程度とされ、より好ましくは２０〜
５００μｍ程度とされる。

【００６１】なお、以上述べたマイクロレンズ基板１で
は、凹部３の平面形状を四角形としたが、本発明では、
凹部３の平面形状を、長円、楕円、または四角形以外の
多角形等の形状（非円形形状）としてもよい。凹部３の
平面形状をこのような形状（非円形形状）とした場合で
も、形成されるマイクロレンズ８では、高い光の利用効
率が得られる。ただし、凹部３の平面形状を上述したよ
うに四角形とすると、形成されるマイクロレンズ８で
は、最も高い光の利用効率が得られるようになる。

【００６２】以下、本発明を、マイクロレンズ基板１の
製造方法の一実施例に沿って説明する。

【００６３】マイクロレンズ基板１を製造するために
は、ガラス基板５の表面に複数（多数）の凹部３が形成
されたマイクロレンズ用凹部付き基板２を製造する必要
がある。かかるガラス基板５は、例えば、以下のように
して製造することができる（図２参照）。

【００６４】まず、母材として、例えば未加工のガラス
基板５を用意する。このガラス基板５には、厚さが均一
で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。

【００６５】＜１＞まず、図２（ａ）に示すように、ガ
ラス基板５の表面に、マスク層４を形成する。また、こ
れとともに、ガラス基板５の裏面（マスク層４を形成す
る面と反対側の面）に裏面保護層４９を形成する。

【００６６】このマスク層４は、後述する工程＜３＞に
おける操作で耐性を有するものが好ましい。

【００６７】かかる観点からは、このマスク層４を構成
する材料としては、例えば、Au／Cr、Au／Ti、Pt／Cr、
Pt／Ti等の金属、多結晶シリコン（ポリシリコン）、ア
モルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコンなどが
挙げられる。

【００６８】特に、マスク層４をシリコンで構成する
と、マスク層４を、緻密なものとすることができ、ま
た、ガラス基板５に対して非常に密着性の高いものとす
ることができる。このため、後述する工程＜３＞で、ガ
ラス基板５に対しエッチング（特にウエットエッチン
グ）を施して凹部３を形成するときに、サイドエッチン
グが非常に好適に防止されるようになる。

【００６９】マスク層４の厚さは、特に限定されない
が、０．０１〜１０μｍ程度が好ましく、０．２〜１μ
ｍ程度がより好ましい。厚さがこの範囲の下限値未満で
あると、ガラス基板５を十分に保護できない場合があ
り、上限値を超えると、マスク層４の内部応力によりマ
スク層４が剥がれ易くなる場合がある。

【００７０】マスク層４は、例えば、化学気相成膜法
（ＣＶＤ法）、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜
法、メッキなどにより形成することができる。

【００７１】なお、裏面保護層４９は、次工程以降でガ
ラス基板５の裏面を保護するためのものである。この裏
面保護層４９により、ガラス基板５の裏面の侵食、劣化
等が好適に防止される。この裏面保護層４９は、例え
ば、マスク層４と同様の材料で構成されている。このた
め、裏面保護層４９は、マスク層４の形成と同時に、マ
スク層４と同様に設けることができる。

【００７２】＜２＞次に、図２（ｂ）に示すように、マ
スク層４に、複数の開口４１を形成する。

【００７３】本発明では、かかる開口４１の形状を、次
工程で形成する凹部３の平面形状と略相似形状にする。

【００７４】マイクロレンズ８の光利用効率を高めるた
めには、前述したように、凹部３の平面形状を四角形に
代表されるような非円形の平面形状とすることが好まし
い。当然この場合、より高い光利用効率を有するマイク
ロレンズ８を得るためには、マイクロレンズ８（すなわ
ち凹部３）の平面形状は、設計通りの形状に近付けるこ
とが必要である。このとき、どのようにしたら、設計通
りの形状により近い形状の凹部３を形成できるのかが大
きな問題となっていた。

【００７５】そして、本発明者は、かかる問題点につい
て実験、研究を重ねた結果、開口４１の形状を次工程で
形成する予定の凹部３の平面形状と略相似形状にすれ
ば、設計通りの形状により近い形状の凹部３を形成でき
ることを発見した。

【００７６】したがって、例えば、図１（ａ）に示すよ
うな平面形状が略四角形（略正方形）の凹部３を形成し
ようとする場合（図１（ａ）参照）、図３に示すよう
に、開口４１の形状を略四角形（略正方形）にすれば、
設計通りに近い略四角形（略正方形）の凹部３を形成す
ることが可能となる。当然、凹部３の形状を設計通りの
ものに近付ければ、形成されるマイクロレンズ８の光学
特性も設計通りのものに近付くこととなる。これによ
り、マイクロレンズ８の光利用効率を高めることも可能
となる。なお、図３では、凹部３の縁部３３となる部位
を一点鎖線４２で示す。なお、平面形状が楕円形状や長
円形状の凹部を形成する場合には、マスク層の開口の形
状も、これと相似形状の楕円形状や長円形状にすればよ
い。

【００７７】開口４１を形成する場合、開口４１の各辺
が凹部３の輪郭（縁部３３で構成される輪郭）の各辺と
平行となるように、開口４１を形成することが好まし
い。これにより、設計通りの形状により近い凹部３（お
よびマイクロレンズ８）を形成することが容易となる。
したがって、図１（ａ）に示すように、凹部３を行列状
に配設する場合でも、凹部３を非常に規則正しくかつ細
密に配設することが可能となる。これにより、１個のマ
イクロレンズ８ではそれぞれ高い光利用効率が得られ、
各マイクロレンズ８間では、光学特性のバラツキが減少
する。

【００７８】また、開口４１は、開口４１の中心が凹部
３の中心とほぼ一致するように、形成することが好まし
い。これにより、凹部３の形状を設計通りの形状により
容易に近づけることができる。しかも、これにより、図
１（ａ）に示すように、凹部３を行列状に細密に配設す
る場合でも、形成される凹部３の凹曲面は、理想的なレ
ンズ曲面に近いものとなる。

【００７９】なお、略四角形の開口４１を形成する場
合、開口４１の辺の長さは、形成する凹部３の大きさに
よっても若干異なるが、１〜１０μｍ程度とすることが
好ましく、２〜８μｍ程度とすることがより好ましく、
３〜６μｍ程度とすることがさらに好ましい。これによ
り、設計通りの形状により近い凹部３を形成することが
可能となる。特に、凹部３を行列状に細密に配設する場
合でも、前述したような効果を有効に得ることができる
ようになる。

【００８０】また、開口４１の面積は、形成する凹部３
の面積（平面視したときの面積）の１〜５０％程度とす
ることが好ましく、２〜１５％程度とすることがより好
ましい。開口４１の面積をこの範囲内とすることによ
り、次工程で効率よくエッチングを行うことができ、か
つ、形成される凹部３の形状を理想的なレンズ形状によ
り近いものとすることができる。

【００８１】さらには、開口４１の最大幅（本実施形態
では対角線の長さ）をＷ₁、凹部３の最大幅（本実施形
態では対角線の長さ）をＷ₂とした場合、Ｗ₁／Ｗ₂は、
０．１〜０．７程度とすることが好ましく、０．２〜
０．３程度とすることがより好ましい。これにより、前
述した効果をさらに効果的に得られるようになる。

【００８２】なお、本明細書における「開口４１の形状
は凹部３の平面形状と略相似形状」とは、技術的に生じ
得るある程度の誤差を含む相似形状という意である。し
たがって、例えば、本工程で形成した開口４１は完全な
四角形に近い形状であったが、次工程で形成した凹部３
の平面形状は角部が若干丸みを帯びた四角形であって
も、本明細書では、両者の関係は略相似形状の関係に含
まれる。

【００８３】このような開口４１は、例えばフォトリソ
グラフィー法などにより形成することができる。

【００８４】開口４１をフォトリソグラフィー法により
形成する場合、例えば次のように行うことができる。ま
ず、マスク層４上に、開口４１に対応したパターンを有
するレジスト層（図示せず）を形成する。次に、かかる
レジスト層を利用して、マスク層４の一部を除去する。
次に、前記レジスト層を除去する。

【００８５】この場合、マスク層４の一部除去は、例え
ば、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、
フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液等をエッチング液
としたウエットエッチングなどにより行うことができ
る。

【００８６】その中でも、マスク層４がシリコンで構成
されている場合、ドライエッチングを行うと、開口４１
を最適に形成することができる。この場合、ＣＦガス、
ＣＣｌガス等のハロゲン系ガス（有機ハロゲン化物ガ
ス）を用いてドライエッチングを行うと、極めて好適に
開口４１を形成することができる。

【００８７】また、マスク層４がシリコンで構成されて
いる場合、アルカリ水溶液の一種であるテトラメチル水
酸化アンモニウム水溶液（４級アミン類、以下テトラメ
チル水酸化アンモニウム水溶液を４級アミン類の代表と
して説明する）をエッチング液としてウエットエッチン
グを行っても、開口４１を最適に形成することができ
る。エッチング液にテトラメチル水酸化アンモニウム水
溶液を用いれば、ガラスを食刻、劣化等させずに、マス
ク層４を容易かつ確実に除去することができる。このた
め、ガラス基板５の表面を劣化させずに、容易に所望の
形状に開口４１を形成できる。

【００８８】なお、エッチング液としてテトラメチル水
酸化アンモニウム水溶液を用いる場合、エッチング液中
の、テトラメチル水酸化アンモニウムの濃度は、１〜４
０重量％程度とすることが好ましく、５〜２５重量％程
度とすることがより好ましい。テトラメチル水酸化アン
モニウムの濃度をこの範囲内とすると、最も効率よくシ
リコン膜を除去することができる。

【００８９】なお、エッチング時間は、エッチング方
法、エッチング条件等によっても若干異なるが、０．５
〜６０分程度とすることが好ましい。

【００９０】＜３＞次に、開口４１を利用してガラス基
板５に対してエッチングを行い、図２（ｃ）に示すよう
に、ガラス基板５上に凹曲面を有する複数（多数）の凹
部３を形成する。

【００９１】エッチングを行うことにより、ガラス基板
５は、開口４１より等方的に食刻され、レンズ形状を有
する凹部３が形成される。

【００９２】なお、エッチング法としては、ドライエッ
チング法、ウエットエッチング法などが挙げられる。特
に、フッ酸系エッチング液を用いたウエットエッチング
法によると、より理想的なレンズ形状に近い凹部３を形
成することができる。

【００９３】ウエットエッチングにより凹部３を形成す
る場合、エッチング液には、フッ酸＋多価アルコール水
溶液、すなわち、溶媒は水でフッ酸と多価アルコールと
を含有するエッチング液を用いることが好ましい。

【００９４】かかるエッチング液を用いると、ガラス基
板５の表面に対するエッチング液の濡れ性が向上し、ガ
ラス基板５の表面から、気泡が円滑に離脱するようにな
る。このため、高い等方性でガラス基板５を食刻でき、
開口４１の形状に対応した平面形状を有する凹部３を好
適に形成できる。

【００９５】なお、多価アルコールとしては、例えば、
グリセリン、エチレングリコールなどが挙げられる。前
記エッチング液は、かかる多価アルコールを、２〜５０
重量％程度含有していることが好ましく、５〜３０重量
％程度含有していることがより好ましい。多価アルコー
ルの濃度がこの範囲の下限値未満であると、エッチング
液の気泡離脱能が低下し、フッ酸の濃度、ガラス基板５
を構成する材料等によっては、エッチング面が滑らかと
ならない場合がある。一方、多価アルコールの濃度がこ
の範囲の上限値を超えると、フッ酸の濃度、ガラス基板
５を構成する材料等によっては、エッチング効率が悪く
なる場合がある。また、前記エッチング液は、好適にガ
ラスを食刻する観点から、フッ酸を、１〜４０重量％程
度含有していることが好ましく、５〜２５重量％程度含
有していることがより好ましい。

【００９６】なお、エッチング時間は、エッチング方
法、エッチング条件等によっても若干異なるが、１０分
〜５時間程度とすることが好ましい。

【００９７】＜４＞次に、図２（ｄ）に示すように、マ
スク層４を除去する。また、このとき、マスク層４の除
去とともに裏面保護層４９も除去する。

【００９８】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水溶液等）、塩酸＋硝
酸水溶液、フッ酸＋硝酸水溶液等の剥離液への浸漬（ウ
エットエッチング）、ＣＦガス、塩素系ガス等によるド
ライエッチングなどにより行うことができる。特に、前
記と同様の理由で、テトラメチル水酸化アンモニウム水
溶液を用いたウエットエッチングによると、マスク層４
を好適に除去することができる。このときのエッチング
時間は、例えば、０．５〜６０分程度とすることが好ま
しい。

【００９９】これにより、図２（ｄ）に示すように、ガ
ラス基板５の表面に複数（多数）の凹部３が形成された
マイクロレンズ用凹部付き基板２が得られる。

【０１００】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板
２を用い、例えば以下のようにして、マイクロレンズ基
板１を製造することができる。

【０１０１】＜５＞このようにして得られたマイクロレ
ンズ用凹部付き基板２の凹部３に、所定の屈折率、特に
ガラス基板５の屈折率より高い屈折率の材料（例えば樹
脂（接着剤）など）を充填することにより、マイクロレ
ンズ８を形成することができる。

【０１０２】例えば、ガラス基板５の凹部３が形成され
た面全体に、ガラス基板５の屈折率よりも高い屈折率の
未硬化の樹脂（例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂
など）を設け、次いで、かかる樹脂にガラス層（カバー
ガラス）６を接合し、次いで、樹脂を硬化（固化）させ
て樹脂層７を形成することにより、マイクロレンズ８を
形成することができる。

【０１０３】＜６＞その後、必要に応じて研削、研磨等
を行ない、ガラス層６の厚さを調整してもよい。

【０１０４】これにより、図２（ｅ）および図１に示す
ように、マイクロレンズ基板１を得ることができる。

【０１０５】このようにして製造されたマイクロレンズ
基板１では、マイクロレンズ８の形状は設計通りの形状
に近いものとなっている。また、マイクロレンズ８の光
利用効率も高いものとなっている。

【０１０６】なお、マイクロレンズ基板１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。

【０１０７】＜７＞マイクロレンズ基板１のガラス層６
上に、例えば、開口１１１を有するブラックマトリック
ス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４参照）。

【０１０８】なお、ブラックマトリックス１１および透
明導電膜１２は、ガラス層６上ではなく、ガラス基板５
上に設けてもよい。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】ブラックマトリックス１１は、例えば、ガ
ラス層６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。

【０１１２】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。なお、ブラックマトリックス１１は、設けなくても
よい。

【０１１３】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４
に基づいて説明する。

【０１１４】図４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。

【０１１５】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
６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６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。

【０１１６】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、マトリックス状（行列
状）に配設された複数（多数）の画素電極（個別電極）
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（多数）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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】この液晶パネル１６では、通常、１個のマ
イクロレンズ８と、かかるマイクロレンズ８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。

【０１２３】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５を通り、マイクロレンズ８を
通過する際に集光されつつ、樹脂層７、ガラス層６、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。

【０１２４】このように、液晶パネル１６は、マイクロ
レンズ８を有しており、しかも、マイクロレンズ８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、比較的少ない光量で明るく鮮明な画像を形成するこ
とができる。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】図５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。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）２２とを有している。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】以下、投射型表示装置３００の作用を説明
する。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。

【０１３３】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５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５
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。

【０１３４】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５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。

【０１３５】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５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。

【０１３６】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。

【０１３７】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５中左側に反射し、その反射光は、ミラー３
０９で図５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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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５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。

【０１４３】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。

【０１４４】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５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。

【０１４５】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。

【０１４６】このとき、投射型表示装置３００は、前述
したマイクロレンズ基板１を有しているので、スクリー
ン３２０上に、明るくかつ明るさムラのない画像を投射
することができる。

【０１４７】

【実施例】以下、特に断りのない限り、濃度を示す
「％」は重量％を意味する。

【０１４８】（実施例１）以下のようにして、画素数１
０２４×７６８で、１画素あたり１８×１８μｍ角のマ
イクロレンズ用凹部付き基板、さらには、マイクロレン
ズ基板を製造した。

【０１４９】まず、母材として、厚さ１．２mmの未加工
の石英ガラス基板を用意した。次に、この石英ガラス基
板を８５℃の洗浄液（硫酸と過酸化水素水との混合液）
に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。

【０１５０】−１− この石英ガラス基板の表面および
裏面に、ＣＶＤ法により、厚さ０．４μｍの多結晶シリ
コンの膜を形成した。

【０１５１】これは、石英ガラス基板を、６００℃、８
０Paに設定したＣＶＤ炉内に入れ、SiH₄を３００mL／分
の速度で供給することにより行った。

【０１５２】−２− 次に、形成した多結晶シリコン膜
に、形成する凹部に対応した開口を形成した。

【０１５３】これは、次のようにして行った。まず、多
結晶シリコン膜上に、スピンコートにより、厚さ１５μ
ｍのレジスト層（東京応化工業株式会社製「ＯＦＰＲ８
００」）を形成した。次に、かかるレジスト層を露光
し、現像して、レジスト層に、形成する凹部のパターン
に対応したパターンを形成した。次に、石英ガラス基板
を１５％テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に５分
間浸漬してウエットエッチングを行ない、多結晶シリコ
ン膜に開口を形成した。次に、前記レジスト層を除去し
た。

【０１５４】なお、開口は、各４×４μｍ角の正方形
（面積は一画素あたりの面積の４．９％、Ｗ₁／Ｗ₂は
０．２２）とした。また、開口の中心は、設計した画素
の中心に位置するようにした。さらには、開口の各辺
は、設計した画素の各辺と平行となるようにした。

【０１５５】−３− 次に、石英ガラス基板をエッチン
グ液（１０％フッ酸＋１０％グリセリンの混合水溶液）
に２時間浸漬して、ウエットエッチングを行った。

【０１５６】これにより、石英ガラス基板上に、行列状
（１０２４×７６８）に配設された凹部が形成された。

【０１５７】−４− 次に、石英ガラス基板を、１５％
テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に５分間浸漬し
て、表面および裏面に形成した多結晶シリコン膜を除去
した。これにより、マイクロレンズ用凹部付き基板を得
た。

【０１５８】−５− 次に、かかるマイクロレンズ用凹
部付き基板の凹部が形成された面に、紫外線（ＵＶ）硬
化型アクリル系の光学接着剤（屈折率１．６０）を気泡
なく塗布し、次いで、かかる光学接着剤に石英ガラス製
のカバーガラスを接合し、次いで、かかる光学接着剤に
紫外線を照射して光学接着剤を硬化させた。

【０１５９】−６− 最後に、カバーガラスを厚さ７０
μｍに研削、研磨して、図１に示すような構造のマイク
ロレンズ基板を得た。

【０１６０】（実施例２）さらに、上記工程−２−で、
多結晶シリコン膜に形成した開口の大きさを大きくした
（５×５μｍ角の四角形（一画素あたりの面積の７．７
％、Ｗ₁／Ｗ₂は０．２７））こと以外は前記実施例１と
同様にして、マイクロレンズ用凹部付き基板、さらに
は、マイクロレンズ基板を得た。

【０１６１】（実施例３）さらに、上記工程−２−で、
ＣＦガスによるドライエッチングを行うことにより、多
結晶シリコン膜に開口を形成したこと以外は、前記実施
例１と同様にして、マイクロレンズ用凹部付き基板、さ
らには、マイクロレンズ基板を得た。

【０１６２】（実施例４）さらに、上記工程−２−で、
ＣＦガスによるドライエッチングを行うことにより、多
結晶シリコン膜に開口を形成したこと以外は、前記実施
例２と同様にして、マイクロレンズ用凹部付き基板、さ
らには、マイクロレンズ基板を得た。

【０１６３】（評価１）前記工程−４−で得たマイクロ
レンズ用凹部付き基板について、その表面を、走査型電
子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−４５００」）
で、それぞれ観察した。

【０１６４】その結果、各実施例で製造したマイクロレ
ンズ用凹部付き基板では、図１に示すような構造となっ
ていることが確認された。図６に、実施例１で製造され
たマイクロレンズ用凹部付き基板表面の走査型電子顕微
鏡写真（倍率２万倍）を示す。かかる写真からも分かる
ように、形成された凹部の平面形状は、正方形をなして
おり、有効レンズ領域内は、凹部で隙間なく埋められて
いた。また、１画素に相当する領域は、完全に凹部で占
められており、石英ガラス基板（母材）の本来の厚み
（当初の厚み）が残存した部分、すなわち、デッドスペ
ースは確認されなかった。また、実施例２、３および４
で製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板でも、実施
例１に比肩するきれいなレンズ曲面を有する凹部が形成
されていた。

【０１６５】さらには、ダイシング装置を用いて、マイ
クロレンズ用凹部付き基板をカットし、各凹部の断面を
走査型電子顕微鏡で、それぞれ観察した。

【０１６６】そして、得られた各電子顕微鏡画像に基づ
いて、凹部の諸特性等を測定した。その結果を下記表１
に示す。なお、実施例３では、実施例１とほぼ同様の結
果が得られた。また、実施例４では、実施例２とほぼ同
様の結果が得られた。このため、表では、実施例３、４
に関する記載を省略した。

【０１６７】

【表１】

【０１６８】各実施例共に各値は、ほぼ設計値通りのも
のであった。さらに、マイクロレンズ用凹部付き基板表
面の走査型電子顕微鏡画像と、開口を映した多結晶シリ
コン膜の電子顕微鏡画像（この多結晶シリコン膜の電子
顕微鏡画像は、前記工程−３−を行う直前に撮影したも
のである。）とを比較した。

【０１６９】その結果、各実施例共に形成された凹部の
中心は、多結晶シリコン膜の開口の中心と一致してい
た。また、開口の各辺と凹部の縁部とは、平行なものと
なっていた。

【０１７０】以上の結果から、形成したい凹部の平面形
状と相似形状の開口をマスク層に形成すれば、ほぼ設計
通りの凹部を形成できることが分かる。

【０１７１】（評価２）さらに、各実施例で得られたマ
イクロレンズ基板について、スパッタリング法およびフ
ォトリソグラフィー法を用いて、カバーガラスのマイク
ロレンズに対応した位置に開口が設けられた厚さ０．１
６μｍの遮光膜（Ｃｒ膜）、すなわち、ブラックマトリ
ックスを形成した。さらに、ブラックマトリックス上に
厚さ０．１５μｍのＩＴＯ膜（透明導電膜）をスパッタ
リング法により形成し、液晶パネル用対向基板を製造し
た。

【０１７２】またさらに、これら液晶パネル用対向基板
と、別途用意したＴＦＴ基板とを配向処理した後、両者
をシール材を介して接合した。次に、液晶パネル用対向
基板とＴＦＴ基板との間に形成された空隙部の封入孔か
ら液晶を空隙部内に注入し、次いで、かかる封入孔を塞
いで図４に示すような構造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞ
れ製造した。

【０１７３】そして、これら各ＴＦＴ液晶パネルについ
て、それぞれ、マイクロレンズ用凹部付き基板側から光
を透過させた。このとき、ＴＦＴ液晶パネルの有効レン
ズ領域全体の光透過率を測定した。その結果を表１に示
す。またこのとき、各画素ごとに出射光の輝度にバラツ
キがあるか否かを確認した。なお、実施例３で得られた
マイクロレンズ基板より製造したＴＦＴ液晶パネルにつ
いては、実施例１で得られたマイクロレンズ基板より製
造したＴＦＴ液晶パネルとほぼ同様の結果が得られたた
め、表では、その記載を省略した。また、実施例４で得
られたマイクロレンズ基板より製造したＴＦＴ液晶パネ
ルについては、実施例２で得られたマイクロレンズ基板
より製造したＴＦＴ液晶パネルとほぼ同様の結果が得ら
れたため、表では、その記載を省略した。

【０１７４】表１からも分かるように、各実施例で製造
されたマイクロレンズ基板のマイクロレンズは、極めて
高い光利用効率を有していた。また、各実施例で製造さ
れたマイクロレンズ基板では、出射光は、各画素ごとで
明るさにバラツキがなく、均一なものであった。これ
は、いずれの凹部（およびマイクロレンズ）でもほぼ
設計通りの光学特性が得られたこと、およびカバーガ
ラスの厚さを厚くでき、カバーガラスの変形が抑制され
たことによるものと推察される。

【０１７５】以上の結果から分かるように、本発明によ
れば、マイクロレンズがほぼ設計通りの特性を備えるマ
イクロレンズ基板を得られることが分かる。しかも、本
発明によれば、極めて光利用効率が高く、明るい出射光
が得られ、かつ、出射光の輝度が均一なマイクロレンズ
基板を得られることが分かる。

【０１７６】最後に、各実施例で得られたマイクロレン
ズ基板より製造したＴＦＴ液晶パネルを用いて、図５に
示すような構造の液晶プロジェクター（投射型表示装
置）を組み立てた。その結果、得られた各液晶プロジェ
クターは、いずれも、スクリーン上に、明るく鮮明な画
像を投射できた。

【０１７７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
イクロレンズの特性を設計値に近いものとすることがで
きる。また、本発明によれば、高い光の利用効率を有す
るマイクロレンズ基板を得ることができ、その出射光の
明るさムラも抑制できる。

【０１７８】さらには、本発明によれば、明るく鮮明
で、明るさむらのない画像を投射可能な液晶パネル、さ
らには、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】マイクロレンズ基板の実施形態を示す模式的な
図である。

【図２】本発明の実施例におけるマイクロレンズ基板の
製造方法を説明するための図（端面図）である。

【図３】本発明の実施例におけるマイクロレンズ基板の
製造方法を説明するための図（平面図）である。

【図４】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５】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６】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【符号の説明】

１ マイクロレンズ基板 ２ マイクロレンズ用凹部付き基板 ３ 凹部 ３３ 縁部 ３３１ 角部 ４ マスク層 ４１ 開口 ４２ 一点鎖線 ４９ 裏面保護層 ５ ガラス基板 ５９ 母材端面線 ６ ガラス層 ７ 樹脂層 ８ マイクロレンズ ９５ １画素領域 ９８ 有効レンズ領域 ９９ 非有効レンズ領域 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 １７ ＴＦＴ基板 １７１ ガラス基板 １７２ 個別電極 １７３ 薄膜トランジスタ １８ 液晶層 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 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 秀人 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 JA04 JA05 JA19 JB02 JC03 JC04 LA12 LA16 2H091 FA29Y FA29Z FA35Y FA41Z FB02 FB07 FC15 FC18 FC26 FD04 FD06 FD12 FD14 GA02 LA18 MA07

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板の表面に形成されたマスク層
   に、非円形の開口を多数形成し、 次いで、該開口を用いて前記ガラス基板に対してエッチ
   ングを行い、前記ガラス基板上にマイクロレンズ用凹部
   を形成するマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法で
   あって、 前記開口の形状を、前記マイクロレンズ用凹部の平面形
   状と略相似形状とすることを特徴とするマイクロレンズ
   用凹部付き基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記開口の形状は略四角形である請求項
   １に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法。
3. 【請求項３】 ガラス基板の表面に形成されたマスク層
   に、平面形状が略四角形の開口を多数形成し、 次いで、該開口を用いて前記ガラス基板に対してエッチ
   ングを行い、前記ガラス基板上に、平面形状が略四角形
   のマイクロレンズ用凹部を形成することを特徴とするマ
   イクロレンズ用凹部付き基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記開口の各辺が前記マイクロレンズ用
   凹部の輪郭の各辺と平行となるように、前記開口を形成
   する請求項２または３に記載のマイクロレンズ用凹部付
   き基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記開口の辺の長さは、１〜１０μｍで
   ある請求項２ないし４のいずれかに記載のマイクロレン
   ズ用凹部付き基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記マイクロレンズ用凹部の縁部が尖っ
   た稜線状をなすように、前記マイクロレンズ用凹部を形
   成する請求項２ないし５のいずれかに記載のマイクロレ
   ンズ用凹部付き基板の製造方法。
7. 【請求項７】 行列状に、かつ、行または列方向に隣接
   する前記マイクロレンズ用凹部の境界部が前記エッチン
   グを行う前のガラス基板の厚さ未満となるように、前記
   マイクロレンズ用凹部を形成する請求項２ないし６のい
   ずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記開口の中心が前記マイクロレンズ用
   凹部の中心とほぼ一致するように、前記開口を形成する
   請求項１ないし７のいずれかに記載のマイクロレンズ用
   凹部付き基板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記開口の面積は、前記マイクロレンズ
   用凹部の面積の１〜５０％である請求項１ないし８のい
   ずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 フォトリソグラフィー法により前記開
    口を形成する請求項１ないし９のいずれかに記載のマイ
    クロレンズ用凹部付き基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記マスク層上に前記開口のパターン
    に対応したパターンを有するレジスト層を形成し、 次いで、該レジスト層を利用して前記マスク層に対して
    エッチングを施すことにより、前記開口を形成する請求
    項１ないし１０のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹
    部付き基板の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
    のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法により製造
    されたマイクロレンズ用凹部付き基板の前記マイクロレ
    ンズ用凹部に、前記ガラス基板の屈折率よりも高い屈折
    率の材料が充填されてマイクロレンズが形成されたこと
    を特徴とするマイクロレンズ基板。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
    のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法により製造
    されたマイクロレンズ用凹部付き基板と、該マイクロレ
    ンズ用凹部付き基板に樹脂層を介して接合されたガラス
    層とを有し、前記マイクロレンズ用凹部内に充填された
    樹脂によりマイクロレンズが形成されたことを特徴とす
    るマイクロレンズ基板。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のマイクロレンズ基
    板と、前記ガラス層上または前記ガラス基板上に設けら
    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。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載のマイクロレンズ基
    板と、前記ガラス層上または前記ガラス基板上に設けら
    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。
16. 【請求項１６】 請求項１４または１５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。
17. 【請求項１７】 画素電極を備えた液晶駆動基板と、該
    液晶駆動基板に接合された請求項１４または１５に記載
    の液晶パネル用対向基板と、前記液晶駆動基板と前記液
    晶パネル用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。
18. 【請求項１８】 前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板である
    請求項１７に記載の液晶パネル。
19. 【請求項１９】 請求項１６ないし１８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個用いて画像を投射することを特
    徴とする投射型表示装置。
20. 【請求項２０】 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
    各画像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１６ないし１８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。