(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別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であって、
前記液晶パネル用対向基板は、
透明基板上に設けられた多数のマイクロレンズと、該マイクロレンズを覆うように設けられた樹脂層と、該樹脂層上に形成され、前記樹脂層と液晶層の間で水分または有機成分の移行を阻止する窒化物系セラミックを含むバリア層と、を有するマイクロレンズ基板と、
前記バリア層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。
【請求項２】
前記バリア層は、複数種類のセラミックを含むものである請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項３】
前記バリア層の平均厚さは、２０ｎｍ〜５０μｍである請求項１または２に記載の液晶パネル。
【請求項４】
前記バリア層は、気相成膜法により形成されたものである請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶パネル。
【請求項５】
前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板である請求項１〜４いずれかに記載の液晶パネル。
【請求項６】
請求項１〜５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。
【請求項７】
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１〜６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。
【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５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９００は、ガラス基板９０２上に設けられたマイクロレンズ形成層９０６と、かかるマイクロレンズ形成層９０６を覆う樹脂層９０４と、樹脂層９０４に接合されたカバーガラス９０３とを有しており、また、マイクロレンズ形成層９０６には、多数のマイクロレンズ９０７が形成されている。
【０００６】
ところが、このようなマイクロレンズ基板９００では、カバーガラス９０３の構成材料に、石英ガラス等の高価なガラスを使用しなければならなかった。これは、前述した液晶駆動基板の構成材料には、通常、製造時の環境変化により特性が変化しにくい石英ガラス基板が用いられ、かかる石英ガラス基板とカバーガラス９０３との間で熱膨張係数の相違によるそり、たわみ等を防止する必要があるためである。
【０００７】
しかし、石英ガラスは非常に高価であるため、マイクロレンズ基板９００を製造する上でコスト高の大きな原因となっていた。
【０００８】
しかも、マイクロレンズ基板９００を製造する際には、カバーガラス９０３を樹脂層９０４に接合後、所定の厚さに研削、研磨しなければならず、その手間と時間は多大なものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、製造時の手間を簡略化することができ、しかも大幅な製造コストの削減が可能なマイクロレンズ基板、および、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、さらには、投射型表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
【００１１】
(１)  個別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であって、前記液晶パネル用対向基板は、透明基板上に設けられた多数のマイクロレンズと、該マイクロレンズを覆うように設けられた樹脂層と、該樹脂層上に形成され、前記樹脂層と液晶層の間で水分または有機成分の移行を阻止する窒化物系セラミックを含むバリア層と、を有するマイクロレンズ基板と、前記バリア層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。
【００１５】
(２)  前記バリア層は、複数種類のセラミックを含むものである(１)に記載の液晶パネル用対向基板。
【００１６】
(３)  前記バリア層の平均厚さは、(２)０ｎｍ〜(５)０μｍである(１)または(２)に記載の液晶パネル用対向基板。
【００２０】
(４)  前記バリア層は、気相成膜法により形成されたものである(１)ないし(３)のいずれかに記載の液晶パネル用対向基板。
【００２３】
(５)  前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板である(１)〜(４)に記載の液晶パネル。
【００２４】
(６)   (１)〜(５)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。
【００２５】
(７)  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、(１)〜(６)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】
以下、本発明を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【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】
同図に示すように、マイクロレンズ基板１は、透明基板５上に設けられたマイクロレンズ形成層６と、かかるマイクロレンズ形成層６上に設けられた樹脂層４と、かかる樹脂層４上に形成されたバリア層３とを有しており、また、マイクロレンズ形成層６では、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂により多数のマイクロレンズ７が形成されている。
【００３０】
透明基板５は、マイクロレンズ基板１の基材として機能する部分である。マイクロレンズ基板１が後述するように液晶パネル１６等に用いられる場合には（図３参照）、透明基板５の熱膨張係数は、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。これにより、液晶パネル１６では、温度が変化したときに透明基板５とガラス基板１７１と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。このような観点からは、透明基板５とガラス基板１７１との熱膨張係数の比は、１：０．０１〜１：１００程度が好ましい。
【００３１】
ただし、液晶パネル１６では、ガラス基板１７１と透明基板５とがある程度離間し、しかも、本発明によれば、両者の間にガラス等の高硬度材料を設ける必要がないので、両者の材質は、全く同じものとしなくてもよい。しかも、本発明によれば、透明基板５にエッチング等の処理を施す必要がない。このため、透明基板５の材料選択の幅は広く、透明基板５には、安価なもの、汎用性の高いもの、エッチング特性に劣るもの等を使用することが可能となる。このような観点からは、透明基板５には、石英ガラス、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）等の低膨張ガラスが好適に用いられる。なお、透明基板５を石英ガラスで構成してもよいことは言うまでもない。
【００３２】
このような透明基板５上にはマイクロレンズ形成層６が形成されており、このマイクロレンズ形成層６には、湾曲凸状のマイクロレンズ７が、例えば所定の画素数形成されている。かかるマイクロレンズ形成層６およびマイクロレンズ７は、例えば、屈折率の比較的高い（例えば１．３〜１．７程度）樹脂で構成されている。
【００３３】
かかるマイクロレンズ形成層６上には、マイクロレンズ７を覆うように樹脂層４が設けられている。かかる樹脂層４は、例えば、マイクロレンズ７を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率（例えば１．１〜１．５程度）の樹脂で構成されている。
【００３４】
そして、かかる樹脂層４上には、例えば薄膜で構成されたバリア層３が設けられている。このバリア層３は、図５に示すような従来のマイクロレンズ基板９００が備えていたカバーガラス９０３に代わるものである。このバリア層３により、樹脂層４との間で水分または有機成分の移行を阻止することができる。
【００３５】
カバーガラス９０３は、製造コストの削減等の観点からは設けない方が好ましいが、単にカバーガラス９０３を除去し樹脂層９０４を露出させてしまうと、樹脂層９０４との間で水分または有機成分の移行が生じてしまう。例えば、樹脂層９０４が表面に露出するマイクロレンズ基板を図３に示すような液晶パネルに使用した場合、樹脂層９０４中の有機成分が、液晶パネル中の液晶層中に溶出するおそれがある。また、かかる液晶層中の水分や有機成分が、樹脂層９０４中に移行するおそれもある。このように、樹脂層と液晶層との間で水分や有機成分が移行すると、液晶層に不純物が混入して液晶が劣化するおそれがある。また、樹脂層９０４に不純物が混入することにより、樹脂に白濁・変質が発生するおそれがある。また、樹脂層９０４が水分を吸収することにより樹脂層９０４が膨張するおそれがある。
【００３６】
一方、本発明のように樹脂層４上にバリア層３を形成すると、カバーガラス等を特段設けなくても、樹脂層４との間で水分または有機成分の移行を阻止することができる。例えば、マイクロレンズ基板１を後述する液晶パネル１６に使用した場合（図３参照）、このバリア層３により、樹脂層４中の成分（特に有機成分）が、液晶層１８中に溶出することが防止される。また、液晶層１８中の水分や有機成分が、樹脂層４中に移行することが防止される。このように、樹脂層４と液晶層１８との間で水分または有機成分の移行を阻止することができると、液晶層１８に不純物が混入することによる液晶の劣化を防止することができる。また、樹脂層４に不純物が混入することによる樹脂の白濁・変質、および、樹脂層４が水分を吸収することによる膨張を防止することができる。
【００３７】
さらには、マイクロレンズ基板１をこのような構成とすることにより、マイクロレンズ基板１を構成するガラス製の部材（通常、高価なものが使用される）を、透明基板５のみとすることができる。これにより、マイクロレンズ基板１の製造コストを大幅に削減することができる。
【００３８】
加えて、マイクロレンズ基板１をこのような構成とすることにより、マイクロレンズ基板１では、高硬度の材料で構成された部材を透明基板５のみとすることができる。このため、マイクロレンズ基板１の各構成部材が熱膨張したときに、各構成部材は、高硬度の透明基板５のみに追従することができるようになる。このため、マイクロレンズ基板１では、熱膨張したときに歪みが発生しにくい。
【００３９】
このようなバリア層３は、各種の材料で構成可能であるが、上記効果をより顕著に得る観点からは、バリア層３は、セラミック材料に代表される無機化合物材料で構成されていることが好ましい。これにより、水分や有機成分の移行をより効果的に阻止することができるようになるとともに、高い絶縁性が得られるようになる。特に、セラミックは分子間の結合が強く、緻密（高密度）な薄膜が形成可能なので、薄くてバリア性に優れたバリア層３を形成することができる。なお、セラミック材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミック、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物系セラミック、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ等の炭化物系セラミックなどが挙げられる。
【００４０】
このようなセラミック材料の中でも、バリア層３の構成材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミックがより好ましい。窒化物系セラミックは、バリア性が特に優れ、樹脂との密着性が高く、さらには、後述するブラックマトリックス１１を構成するような金属膜との密着性も高い。このため、樹脂層４を効果的に保護することができ、しかも、バリア層３上にブラックマトリックス１１等を好適に形成できる。
【００４１】
さらには、バリア層３をセラミック材料で構成する場合、かかるセラミックは、複数種類のセラミックを含むものであることが好ましい。セラミック材料は、その種類に応じてそれぞれの利点を有している。したがって、複数種類のセラミックでバリア層３を構成することにより、各セラミックの利点を併せ持つバリア層３を形成することが可能となる。
【００４２】
特に、バリア層３をＡｌＮとＳｉＮとの複合セラミックで構成すると、水分や有機成分の移行を好適に阻止することができ、しかも、かかるバリア機能が経時的に劣化しにくくなる。このような観点からは、ＡｌとＳｉのモル比は、１：１９〜１９：１程度が好ましく、１：９〜９：１程度がより好ましい。
【００４３】
なお、図示の例ではバリア層３は単層で構成されているが、バリア層は、複数の層の積層体であってもよい。その場合、積層体を構成する各層のセラミック材料の種類が異なっていることが好ましい。これにより、例えば、バリア層のうち樹脂層４に接する層は、樹脂との密着性の高い材料を用いることができ、また、表面に露出する層は、バリア性の高い材料を選択することができる。換言すれば、バリア層３を積層体（多層構造）とすることにより、バリア層３が備える特性に多様性を持たせることが可能となる。
【００４４】
このようなバリア層３の厚さは、特に限定されないが、２０ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度がより好ましい。バリア層３が薄すぎると、水分または有機成分の移行を十分阻止できなくなる場合があり、一方、バリア層３が厚すぎると、バリア層３の成膜時間が長くなり、製造効率が低下する。
【００４５】
なお、透明基板５の厚さは、通常、０．３〜５mm程度とされ、好ましくは０．５〜２mm程度とされる。また、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４とを併せた層の厚さは、０．１〜２００μｍ程度が好ましく、５〜６０μｍ程度がより好ましい。
【００４６】
このような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、マイクロレンズ基板１の製造方法を、図２に沿って説明する。
【００４７】
マイクロレンズ基板１の製造に先立って、図２（ａ）に示すような型９を用意する。かかる型９には、マイクロレンズ用の凹部９１が形成されており、これら凹部９１に樹脂が充填されることにより、マイクロレンズ７が形成される。このような型９は、例えば公知の方法により得ることができる。なお、凹部９１の内面には、例えば離型剤などが塗布されていてもよい。
【００４８】
まず、このような型９を、例えば、凹部９１が鉛直上方に開放するように設置する。
【００４９】
＜１＞次に、型９上に、マイクロレンズ形成層６を構成することとなる未硬化の樹脂を供給する。
【００５０】
＜２＞次に、かかる樹脂に透明基板５を接合し、押圧・密着させる。
【００５１】
＜３＞次に、前記樹脂を硬化させる。この硬化方法は、樹脂の種類によって適宜選択され、例えば、紫外線照射、加熱、電子線照射などが挙げられる。
【００５２】
これにより、図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズ形成層６が形成され、また、凹部９１内に充填された樹脂により、マイクロレンズ７が形成される。
【００５３】
＜４＞次に、図２（ｃ）に示すように、型９をマイクロレンズ７から取り外す。
【００５４】
＜５＞次に、例えばマイクロレンズ７が鉛直上方に向くように透明基板５を設置した後、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂を、マイクロレンズ形成層６上に供給する。この供給方法としては、例えば、スピンコート等の塗布法、平板の型等を使った２Ｐ法などが挙げられる。
【００５５】
＜６＞次に、かかる樹脂を硬化させ、図２（ｄ）に示すように、樹脂層４を形成する。
【００５６】
＜７＞最後に、かかる樹脂層４上に、バリア層３を形成する。これにより、図１に示すように、マイクロレンズ基板１が得られる。
【００５７】
このようなバリア層３は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等の気相成膜法、溶剤に溶かしたセラミック材料をマイクロレンズ形成層６上に塗布して焼成する方法などにより形成することができる。その中でも気相成膜法によると、緻密で樹脂層４との密着性が高く、しかも薄いバリア層３を形成することができる。
【００５８】
このような気相成膜法の中でも、スパッタリング法が、バリア層３の厚みムラ、バラツキを非常に小さくでき、また、バリア層３とマイクロレンズ形成層６との間の密着力を非常に高くでき、しかも、組成調整、応力調整が容易なことから、より好ましい。
【００５９】
さらに、気相成膜法により窒化物系セラミックのバリア層３を形成する場合には、気相成膜法は、窒素ガス（Ｎ2）を含む雰囲気中で行なうことが好ましい。これにより、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉが十分にＮと化合できるようになり、バリア層３中に未反応のＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉが残存しにくくなる。ゆえに、バリア層３は、経時的に劣化しにくくなる。
【００６０】
このような観点からは、気相成膜法によりバリア層３を形成するときのＮ2分圧は、１〜５０％程度が好ましく、５〜３０％程度がより好ましい。また、このときの全圧は、１×１０-3〜１０×１０-3Torr程度が好ましい。
【００６１】
このようにマイクロレンズ基板１を製造すると、透明基板等のマイクロレンズ基板１の構成材料を研削、研磨する必要がないので、製造時の手間を簡略化することができる（従来、カバーガラスは、樹脂層にガラス基板を接合した後、かかるガラス基板を研削、研磨することにより形成していた）。しかも、材料が研削により失われないので、材料の有効利用を図ることができ、廃棄物等の排出も抑制できる。
【００６２】
なお、本発明のマイクロレンズ基板は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内であれば、上記実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【００６３】
例えば、マイクロレンズ７は、ガラスで構成されていてもよい。また、マイクロレンズ７は、透明基板５と一体的に形成されていてもよい。また例えば、透明基板５は、樹脂で構成されていてもよい。さらには、例えば、透明基板上には、多数の凹部が形成されており、かかる凹部内に透明基板の屈折率よりも高い屈折率の樹脂が充填されることにより、マイクロレンズが形成されていてもよい。
【００６４】
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。
【００６５】
前述したマイクロレンズ基板のバリア層３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３参照）。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
ブラックマトリックス１１は、例えば、気相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング等）によりバリア層３上に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。
【００６９】
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などにより設けることができる。
【００７０】
なお、ブラックマトリックス１１は、設けなくてもよい。
【００７１】
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３に基づいて説明する。
【００７２】
同図に示すように、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。
【００７３】
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のバリア層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、バリア層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）１２とを有している。
【００７４】
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上に設けられた多数の個別電極１７２と、かかる個別電極１７２の近傍に設けられ、各個別電極１７２に対応する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。
【００７５】
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の個別電極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。
【００７６】
ガラス基板１７１は、例えば、石英ガラスなどで構成されている。
【００７７】
個別電極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。この個別電極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。
【００７８】
薄膜トランジスタ１７３は、近傍の対応する個別電極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、個別電極１７２へ供給する電流を制御する。これにより、個別電極１７２の充放電が制御される。
【００７９】
液晶層１８は液晶分子（図示せず）を含有しており、個別電極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。
【００８０】
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個の個別電極１７２と、かかる個別電極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。
【００８１】
液晶パネル用対向基板１０側から入射した入射光Ｌは、透明基板５を通り、マイクロレンズ７（マイクロレンズ形成層６）を通過する際に集光されつつ、樹脂層４、バリア層３、ブラックマトリックス１１の開口１１１、透明導電膜１２、液晶層１８、個別電極１７２、ガラス基板１７１を透過する。なお、このとき、液晶パネル用対向基板１０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。
【００８２】
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１１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。
【００８３】
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。
【００８４】
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ＴＦＴ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。
【００８５】
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。
【００８６】
図４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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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２１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。
【００９０】
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２０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。
【００９１】
以下、投射型表示装置３００の作用を説明する。
【００９２】
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。
【００９３】
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４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４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。
【００９４】
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４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。
【００９５】
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４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。
【００９６】
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。
【００９７】
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４中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図４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。
【００９８】
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。
【００９９】
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個別電極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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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４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。
【０１０３】
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２１２をそれぞれ透過して、出射面２１６から出射する。
【０１０４】
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４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。
【０１０５】
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３２０上に投影（拡大投射）される。
【０１０６】
かかる投射型表示装置３００は、前述したマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルを有しているので、長期間使用しても、明るさむら等の画質の劣化が生じにくい。
【０１０７】
【実施例】
（実施例１）
以下のようにして、図１に示すような構造のマイクロレンズ基板を製造した。
【０１０８】
まず、深さ１０μｍのマイクロレンズ用凹部が１０２４×７６８個行列上に配置された石英ガラス製の型を用意した。そして、この型を、凹部が鉛直上方に開放するように設置した。
【０１０９】
−１−  この型に、未硬化の紫外線硬化型アクリル樹脂（屈折率１．５６）を設けた。
【０１１０】
−２−  次に、この樹脂に厚さ１．２mmのガラス基板（日本電気ガラス（株）製「ネオセラム」）を接合、押圧し、密着させた。
【０１１１】
−３−  次に、紫外線を照射することにより前記樹脂を硬化させて、マイクロレンズ（およびマイクロレンズ形成層）を形成した。
【０１１２】
−４−  次に、型を取り外し、離型した。
【０１１３】
−５−  次に、マイクロレンズが鉛直上方に向くようにガラス基板を設置した後、未硬化の紫外線硬化型エポキシ樹脂（屈折率１．３）を、スピンコートにより、マイクロレンズ上に塗布した。このとき、硬化後にマイクロレンズ形成層と樹脂層とを併せた厚さが５０μｍとなるように、樹脂の塗布量を調整した。
【０１１４】
−６−  次に、紫外線を照射してかかる樹脂を硬化させ、樹脂層を形成した。
【０１１５】
−７−  最後に、かかる樹脂層上に、スパッタリング法により、厚さ１μｍのＡｌＮとＳｉＮとの複合セラミック（Al:Si=モル比８：２）で構成されたバリア層を形成した。なお、スパッタリングは、Ｎ2＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ2分圧は、２０％に設定し、スパッタ全圧は４×１０-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。
【０１１６】
これにより、マイクロレンズ基板を得た。
【０１１７】
（実施例２）
前記工程−７−におけるバリア層の厚さを２μｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、マイクロレンズ基板を製造した。
【０１１８】
（実施例３）
前記工程−７−におけるバリア層を二層構造とした以外は、前記実施例１と同様にして、マイクロレンズ基板を製造した。なお、バリア層は、まず、スパッタリングにより樹脂層上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜を成膜し、次いで、かかるＳｉＯ2膜上に厚さ１μｍのＳｉＮ膜を成膜することにより形成した。なお、いずれのスパッタリングにおいても、スパッタ全圧は４×１０-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。また、ＳｉＮ膜を成膜する際には、スパッタリングは、Ｎ2＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ2分圧を２０％に設定した。
【０１１９】
（実施例４）
前記工程−７−におけるバリア層をＡｌＮのみで構成し、また、厚さを２μｍとした以外は、前記実施例１と同様にして、マイクロレンズ基板を製造した。
【０１２０】
（実施例５）
前記工程−２−におけるガラス基板を、厚さ１mmの石英ガラス基板に変更した以外は、前記実施例１と同様にしてマイクロレンズ基板を製造した。
【０１２１】
（評価）
このようにマイクロレンズ基板を製造したことにより、マイクロレンズ基板１枚を製造するにあたり、ガラス基板は１枚で済むようになった。また、無駄になるガラス基板の量を格段に減らすことができた。
【０１２２】
次に、製造した各マイクロレンズ基板に対して、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、バリア層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０．１６μｍ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。
【０１２３】
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（ガラス基板は石英ガラス製）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３に示すような構造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造した。
【０１２４】
そして、これら各ＴＦＴ液晶パネルについて、それぞれ、マイクロレンズ基板側から光を透過させた。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。補足をすると、樹脂層を構成する樹脂が吸湿等して樹脂層に厚みむらが生じた場合、かかる厚みむらは出射光の輝度のバラツキとなって現われる。したがって、出射光の輝度にバラツキがある場合は、樹脂層に厚みむらが存在することとなる。
【０１２５】
その結果、各実施例で製造されたマイクロレンズ基板では、各画素ごとに出射光の明るさにバラツキがなく、全体で均一なものであった。
【０１２６】
さらに、これらのＴＦＴ液晶パネルを５０℃、９０％RHの環境下に１５０時間置いた。そして、再び、これら各ＴＦＴ液晶パネルについて、それぞれ、マイクロレンズ基板側から光を透過させ、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。また、併せて、目視により、樹脂層に白濁等の変質が生じているか否かを観察した。
【０１２７】
その結果、各マイクロレンズ基板では、各画素ごとに出射光の明るさにバラツキがなく、全体で均一なものであった。また、樹脂層に白濁等の変質も確認されなかった。
【０１２８】
次に、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４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。
【０１２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、製造コストを大幅に削減しつつ、長期間使用しても劣化しにくいマイクロレンズ基板を提供することができる。しかも、本発明によれば、マイクロレンズ基板を製造する際に、材料を無駄なく有効に利用することができる。ゆえに、本発明によれば、廃棄物等の排出量も削減することができる。
【０１３０】
さらには、本発明によれば、マイクロレンズ基板が有するバリア層のバリア効果により、長期間使用しても画質が劣化しにくい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】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を説明するための模式的な縦断面図である。
【図３】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４】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５】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
３                バリア層
４                樹脂層
５                透明基板
６                マイクロレンズ形成層
７                マイクロレンズ
９                型
９１              凹部
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
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
９０６            マイクロレンズ形成層
９０７            マイクロレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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