(57)【要約】【課題】アレイ基板の強度と光センサの解像度とを確保しつつ製造を容易にできる液晶セルを提供する。【解決手段】アレイ基板２の第１のガラス基板３の表面に複数の光センサ６を設ける。入射する光を集光して光センサ６の解像度を向上させるマイクロレンズアレイ４３を第３のガラス基板４１の表面に設ける。第１のガラス基板３の裏面に第３のガラス基板４１の裏面を貼り合わせた際に、光センサ６の真上にマイクロレンズアレイ４３が位置する。マイクロレンズアレイ４３の第１のガラス基板３への取り付けを容易にできる。第１のガラス基板３の裏面側を薄くしても、第３のガラス基板４１により第１のガラス基板３を補強できる。アレイ基板２の強度を確保しつつ、アレイ基板２の製造を容易にできる。【選択図】        図１
2005010228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第１の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第１の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第２の透光性基板、およびこの第２の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、
この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
集光体は、樹脂にて成形されている
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
第１の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第１の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第１の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第２の透光性基板、およびこの第２の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶とを具備した液晶表示装置の製造方法であって、
前記集光体を前記第２の透光性基板の他主面に設け、
この第２の透光性基板を薄くし、
この第２の透光性基板を前記第１の透光性基板に取り付ける
ことを特徴とした液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
集光体が設けられた第２の透光性基板の他主面に第３の透光性基板を取り付け、
前記第２の透光性基板を薄くし、
この第２の透光性基板の一主面を第１の透光性基板の他主面に取り付け、
前記第２の透光性基板から前記第３の透光性基板を取り外す
ことを特徴とした請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
集光体は、樹脂にて成形されている
ことを特徴とした請求項３または４記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
第１の透光性基板および第２の透光性基板のそれぞれを薄くし、
これら第１の透光性基板と第２の透光性基板とを取り付ける
ことを特徴とした請求項３ないし５いずれか記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチ素子および光電変換素子を備えた液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面ディスプレイの発展は目覚しく、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機発光ディスプレイなどが、パソコン、テレビジョン（ＴＶ）あるいは携帯電話などに実用化され急激に市場を伸ばしている。これらパソコンおよび携帯電話機などはモバイルユースとして今後ますます情報端末の機能を拡大することは明らかである。
【０００３】
ところが、この種の平面ディスプレイは、機能的には単なる表示装置に過ぎない。現在、カメラ機能を有する液晶表示装置を具備した携帯電話機によって、画像を取り込んで送信することが可能であるが、このカメラ機能を有する携帯電話機では、例えば議事録などを入力して送信することはできないため、現在でもＦＡＸが使用されている。このため、この携帯電話機などに用いられている液晶表示装置中に、光入力機能を有する新たな平面ディスプレイの開発が望まれている。
【０００４】
そして、この種の液晶ディスプレイに用いられる液晶表示装置としては、略矩形平板状の第１の透光性基板としてのシリコン基板を備えている。このシリコン基板の一主面である裏面には、光電変換素子としての複数の光電変換部がマトリクス状に設けられている。また、このシリコン基板の他主面である表面には、カラーフィルタが積層されて設けられている。さらに、このカラーフィルタの表面には、入射する光を光電変換部へと集光させる集光体としての複数のマイクロレンズが取り付けられている。これら各マイクロレンズは、シリコン基板を介した各光電変換部上に設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９４７８号公報（第３−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の液晶表示装置では、カラーフィルタの表面に複数のマイクロレンズを直接設けているため、これら複数のマイクロレンズを設ける際の位置合わせが容易ではないから、これら複数のマイクロレンズの製造が容易ではない。また、この液晶表示装置の光電変換素子による入力解像度を向上させるためにシリコン膜を薄くした場合には、このシリコン膜自体の強度が低下してしまうから、液晶表示装置の強度が低下してしまうという問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、強度を確保しつつ製造が容易な液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の透光性基板の一主面に設けられたスイッチ素子および光電変換素子、前記第１の透光性基板の一主面にマトリクス状に設けられ前記スイッチ素子により制御される画素電極、前記第１の透光性基板の他主面に一主面を対向させて取り付けられた第２の透光性基板、およびこの第２の透光性基板の他主面に前記光電変換素子に対応させて設けられこの光電変換素子へと光を集光させる集光体を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向して設けられた対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿された液晶とを具備したものである。
【０００９】
そして、第１の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させてこれら光電変換素子へと入射する光を集光させる集光体を第２の透光性基板の他主面に設けた。このため、これら集光体を第２の透光性基板の他主面に設けてから、この第２の透光性基板の一主面を第１の透光性基板の他主面に対向させて取り付けることにより、これら集光体の第１の透光性基板への取り付けを容易にできる。また、これら集光体が設けられた第２の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できる。したがって、このアレイ基板の強度を確保しつつ、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図１ないし図９を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図９において、１は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル１は、画像などを取り込む光入力機能を有するとともに、この取り込んだ画像を表示させるセル構造体である。そして、この液晶セル１は、略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、第１の透光性基板であるアレイ側の第１のガラス基板３を備えている。この第１のガラス基板３は、厚さが０．７ｍｍの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。
【００１２】
そして、この第１のガラス基板３の一主面である表面上には、図２に示すように、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）としてのＮチャネル型のスイッチ素子４と、画素補助容量５とがマトリクス状に形成されている。なお、スイッチ素子４は、１画素構成要素として配設されており、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造を有する液晶表示用である。
【００１３】
さらに、第１のガラス基板３の表面上には、光センサ６がマトリクス状に配置されている。この光センサ６は、液晶セル１に内蔵された光入力機能用であるＰＩＮ型の光電変換素子である。また、この光センサ６は、例えば縦方向のピッチが２２０μｍであり、横方向のピッチが８０μｍである。さらに、この第１のガラス基板３の表面上には、光センサ６から信号を蓄積するセンサ補助容量７がマトリクス状に配置されている。ここで、これら各センサ補助容量７は、各光センサ６に電気的に並列に接続されている。さらに、これら光センサ６およびセンサ補助容量７には、スイッチ素子としてのｎチャネル型のＴＦＴにて構成された読み出しスイッチ８が接続されている。この読み出しスイッチ８は、センサ補助容量７に蓄積された信号電荷を表示状態において読み出す。
【００１４】
そして、これらスイッチ素子４、画素補助容量５、光センサ６、センサ補助容量７および読み出しスイッチ８のそれぞれは、第１のガラス基板３上における同一平面上に形成されている。さらに、これらスイッチ素子４、画素補助容量５、光センサ６、センサ補助容量７および読み出しスイッチ８によって、第１の光電変換素子としての光入力機能素子９が構成されている。なお、この光入力機能素子９の光センサ６には、図示しないセンサ補助容量が並列に接続されており、このセンサ補助容量も光入力機能素子９の一部を構成する。
【００１５】
ここで、この光入力機能素子９のスイッチ素子４および光センサ６のそれぞれは、厚さ５００Åの多結晶半導体としてのポリシリコン膜により形成されている。なお、このポリシリコンは、非晶質半導体としてのアモルファスシリコンを脱水素化した後に、エキシマレーザビームでレーザアニールすることにより形成される。また、光センサ６は、第１のガラス基板３上に平面的にＰＩＮ型のＰ＋Ｐ−Ｎ−Ｎ＋構造により形成されており、暗電流を抑制するために逆バイアスが印加される。
【００１６】
また、この光センサ６のＰ＋Ｐ−Ｎ−Ｎ＋構造のそれぞれの上側には、絶縁性を有するＴＥＯＳ（正珪酸四エチル：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）膜としての図示しないゲート絶縁膜が積層されている。さらに、この光センサ６のＰ−領域上であるゲート絶縁膜上には、光信号を制御するために図示しないゲート電極が積層されている。このゲート電極は、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）により構成されており、スイッチ素子４のトランジスタ特性を確保するために、５μｍ程度の幅寸法にされている。
【００１７】
さらに、図１に示すように、第１のガラス基板３の表面上には、画素透明電極（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）としての画素電極１１がマトリクス状に配置されている。これら画素電極１１は、各スイッチ素子４により制御されており、これらスイッチ素子４および光センサ６の同一平面上に設けられている。また、これら画素電極１１は、光センサ６におけるスイッチ素子４が設けられた側の反対側に並列されて設けられている。したがって、この光センサ６の幅方向における一側にスイッチ素子４が設けられており、この光センサ６の幅方向における他側に画素電極１１が設けられている。
【００１８】
そして、この画素電極１１を除く第１のガラス基板３上、すなわち、スイッチ素子４および光センサ６上には、絶縁性を有する保護膜１２が積層されて成膜されている。よって、この保護膜１２は、スイッチ素子４および光センサ６のそれぞれを覆っている。また、光センサ６上に位置する保護膜１２上には、光遮蔽層としての遮光膜１３が設けられている。この遮光膜１３は、この遮光膜１３に対向して配設されたバックライト３１からの光Ｌが光センサ６へと直接入射するのを防ぐ。
【００１９】
また、この遮光膜１３に対向する側である液晶セル１の対向側には、矩形平板状の対向基板２１が配置されている。この対向基板２１は、アレイ基板２に対向して設けられている。さらに、この対向基板２１は、透光性基板である対向側の第２のガラス基板２２を備えている。この第２のガラス基板２２は、厚さが０．７ｍｍの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。そして、遮光膜１３に対向した側である第２のガラス基板２２の一主面である表面上には、複数のカラーフィルタ２３が設けられている。また、このカラーフィルタ２３上には、透明電極膜としての対向電極２４が積層されて設けられている。
【００２０】
そして、対向基板２１の対向電極２４とアレイ基板２の画素電極１１および遮光膜１３との間には、液晶２５が介挿されて封止されている。この液晶２５は、アレイ基板２の第１のガラス基板３の表面側と対向基板２１の第２のガラス基板２２の表面側とを互いに平行に向かい合わせて対向させた状態で、これら第１のガラス基板３と第２のガラス基板２２との間に保持されている。
【００２１】
さらに、対向基板２１の第２のガラス基板２２の他主面である裏面側には、この第２のガラス基板２２に沿って略矩形平板状のバックライト３１が平行に設置されている。このバックライト３１は、第２のガラス基板２２における対向電極２４が形成された側の反対側に配設されている。
【００２２】
一方、アレイ基板２の第１のガラス基板３の他主面である裏面側には、第２の透光性基板としての第３のガラス基板４１が取り付けられている。この第３のガラス基板４１は、厚さが０．１ｍｍの略透明な矩形平板状の絶縁基板である。また、この第３のガラス基板４１は、アレイ基板２の第１のガラス基板３と同形に形成されている。さらに、この第３のガラス基板４１は、この第３のガラス基板４１の一主面である裏面をアレイ基板２の第１のガラス基板３の表面に対向させた状態で、この第１のガラス基板３の表面に接着剤４２を介して接着されて貼り付けられて固定されている。
【００２３】
そして、この第３のガラス基板４１の他主面である表面には、集光体としての複数のマイクロレンズアレイ４３がマトリクス状に取り付けられている。これらマイクロレンズアレイ４３は、各光センサ６の幅寸法よりも若干大きな径寸法を有している。そして、これらマイクロレンズアレイ４３は、樹脂により凸状である球面状、すなわち半凸レンズ状に成形されている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ４３は、平坦な円形状の底面部４４上に球面状の球面部４５が設けられて構成されている。この球面部４５は、この球面部４５の外側から入射した光を、この球面部４５の裏面側の中心軸上に集光させる。
【００２４】
さらに、これらマイクロレンズアレイ４３は、第３のガラス基板４１の裏面をアレイ基板２の第１のガラス基板３の表面に重ね合わせて取り付けた際に、このアレイ基板２の各光センサ６の幅方向における中心の上方、すなわち真上に、各マイクロレンズアレイ４３の球面部４５の中心が位置するように設けられている。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ４３は、第１のガラス基板３と第３のガラス基板４１との幅方向および長手方向を一致させて、これら第１のガラス基板３と第３のガラス基板４１とを貼り合わせた際に、各光センサ６に相対する位置に設けられている。よって、これらマイクロレンズアレイ４３は、アレイ基板２上の各画素電極１１、すなわち各画素に対して１つずつ設置される。
【００２５】
ここで、これらマイクロレンズアレイ４３は、これらマイクロレンズアレイ４３の球面部４５へとアレイ基板２の裏面側から入射した光Ｌを、これらマイクロレンズアレイ４３の球面部４５により屈折させて、各光センサ６の中心へと効率良く集光させる。言い換えると、これらマイクロレンズアレイ４３は、バックライト３１から照射されて画素電極１１を透過して被写体Ｓにて反射された光Ｌを、これらマイクロレンズアレイ４３の球面部４５により屈折させて、各光センサ６の中心へと効率的に集光させる。
【００２６】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの製造方法を説明する。
【００２７】
まず、アレイ基板２の第１のガラス基板３および対向基板２１の第２のガラス基板２２のそれぞれの厚さが０．７ｍｍの液晶セル１を形成した後、この液晶セル１の第１のガラス基板３の裏面を機械研磨により、この第１のガラス基板３の厚さが０．２ｍｍになるまで薄くする。
【００２８】
ここで、この第１のガラス基板３の厚さを０．２ｍｍと比較的厚くしたのは、この第１のガラス基板３自体の強度を考慮したためである。
【００２９】
次いで、図３に示すように、厚さが０．７ｍｍの第３のガラス基板４１の表面に、感光性樹脂を塗布して厚さ３μｍの感光性樹脂膜５１を形成する。
【００３０】
この後、この感光性樹脂膜５１が形成された第３のガラス基板４１の表面を露光してから現像して、図４に示すように、液晶セル１の光センサ６の縦方向および横方向のピッチに等しいピッチの円筒状の複数の樹脂アレイ５２を第３のガラス基板４１の表面に作成する。
【００３１】
さらに、この第３のガラス基板４１の表面に形成された複数の樹脂アレイ５２を加熱して溶融化させて、図５に示すように、これら樹脂アレイ５２のそれぞれを半凸レンズ状に成形してマイクロレンズアレイ４３とする。
【００３２】
このとき、これらマイクロレンズアレイ４３のそれぞれを、各光センサ６の大きさよりも若干大きくする。
【００３３】
次いで、図６に示すように、これら複数のマイクロレンズアレイ４３が形成された側である第３のガラス基板４１の表面にレジスト５３を接着剤として第４のガラス基板５４を重ね合わせて貼り付ける。ここで、この第４のガラス基板５４は、厚さが０．７ｍｍの略透明な矩形平板状の絶縁基板である第３の透光性基板であり、第３のガラス基板４１と同形である。
【００３４】
この状態で、図７に示すように、第３のガラス基板４１の裏面を機械研磨により、この第３のガラス基板４１の厚さが０．１ｍｍになるまで薄くする。
【００３５】
この後、この第３のガラス基板４１の裏面を第１のガラス基板３の裏面に向かい合わせて位置させる。同時に、この第３のガラス基板４１の表面に形成された各マイクロレンズアレイ４３とアレイ基板２の光センサ６とを位置合わせする。
【００３６】
この状態で、図８に示すように、アレイ基板２の第１のガラス基板３の裏面に第３のガラス基板４１の裏面を透明な接着剤４２を介して重ね合わせて貼り付ける。この接着剤４２は、第１のガラス基板３および第３のガラス基板４１それぞれの光の屈折率に略等しい屈折率を有している。
【００３７】
この後、図示しない有機溶剤により第４のガラス基板５４と第３のガラス基板４１との間のレジスト５３を溶かして、図１に示すように、第３のガラス基板４１の表面から第４のガラス基板５４を取り外す。
【００３８】
次に、上記一実施の形態の液晶セルの光入力動作を図９を参照して説明する。
【００３９】
まず、バックライト３１から照射された光Ｌが画素電極１１を通過した後、アレイ基板２側の被写体Ｓへと照射されて反射される。
【００４０】
そして、この被写体Ｓにて反射された光Ｌがマイクロレンズアレイへ４３と照射されると、図９に示すように、これらマイクロレンズアレイ４３の球面部４５による光の回析によって、この球面部４５へと入射する光Ｌをマイクロレンズアレイ４３の中心側に向けて屈折させる。
【００４１】
さらに、このマイクロレンズアレイ４３の球面部４５にて屈折された光Ｌは、このマイクロレンズアレイ４３と第３のガラス基板４１との光の屈折率の相違によって、マイクロレンズアレイ４３の径方向側に向けて屈折されて、これらマイクロレンズアレイ４３へと照射された光を対応する光センサ６へと効率的に集光させて照射させる。
【００４２】
ここで、これらマイクロレンズアレイ４３がアレイ基板２の裏面に設けられていない場合には、図９に示すように、これらマイクロレンズアレイ４３へと照射された光Ｌ１がより大きくマイクロレンズアレイ４３の径方向側に向けて屈折される。
【００４３】
このため、これらマイクロレンズアレイ４３へと照射された光Ｌ１が、これらマイクロレンズアレイ４３に対応した光センサ６とは異なる隣接した別個の光センサ６へと照射されてしまい、これら光センサ６による解像度を低下させてしまう。
【００４４】
さらに、この光センサ６へと照射された光Ｌを、この光センサ６にて検知し、ゲート電極にバイアスを掛けることによって、この光センサ６のＰ＋領域とＰ−領域との界面で発生した信号電荷をドレインとしてのＮ＋領域へと掃き出す。
【００４５】
さらに、この光センサ６のＮ＋領域へと掃き出された信号電荷は、センサ補助容量７に蓄積される。ここで、この信号電荷の掃き出しは、入射光量に応じて繰り返される。さらに、センサ補助容量７に蓄積された信号電荷は、読み出しスイッチ８を介して読み出される。
【００４６】
この結果、この読み出しスイッチ８にて読み出した信号電荷と同じ画素の画像が液晶セル１に表示される。
【００４７】
上述したように、上記一実施の形態によれば、光入力機能を有する液晶セル１として要求される機能の１つである解像度特性は、実験の結果、この液晶セル１の解像度を決める要因として、この液晶セル１の光センサ６の配置ピッチ、すなわち画素ピッチとアレイ基板２の第１のガラス基板３の厚さが関係していることが判った。
【００４８】
ここで、裏面に第３のガラス基板４１およびマイクロレンズアレイ４３が取り付けられていない液晶セル１を参照して、アレイ基板２の第１のガラス基板３の厚さが解像度特性に影響する原因を図１０を参照して説明する。すなわち、この第１のガラス基板３が０．７ｍｍである場合には、バックライト３１から照射されて被写体Ｓにて反射された光Ｌ２は第１のガラス基板３により拡散する。このとき、この第１のガラス基板３によって拡散した光Ｌ２は、この第１のガラス基板３が厚い場合には、対応する光センサ６のみならず、この光センサ６に隣接する画素の光センサ６にも入射してしまう。これが解像度を落とす原因となっており、これら光センサ６によって取得される画像がぼけてしまう。
【００４９】
したがって、この第１のガラス基板３の厚さを機械研磨などによって、例えば０．１ｍｍまで薄くすると、図１１に示すように、対応した光センサ６の上方へと入射した光Ｌ３が、この光センサ６に隣接する画素の光センサ６へと入射する割合が減少するから、これら光センサ６による画像のぼけが抑えられて、解像度が向上する。
【００５０】
次いで、光センサ６の横方向の解像度特性について説明する。すなわち、これら光センサ６による横方向の解像度とは、何μｍ幅の線がくっきりと読み取れるかを指標としたものである。各光センサ６の横方向のピッチを８０μｍとしたので、これら光センサ６による限界解像度は理想的には８０μｍである。ところが、図１２に示すように、第１のガラス基板３の厚さが薄くなるとほど、これら光センサ６による解像度特性が直線的に向上する。
【００５１】
そして、これら光センサ６により得られる最大の解像度は、第１のガラス基板３の厚さが０．１ｍｍのときに１５０μｍであった。よって、現状の光センサ６による解像度では、限界解像度８０μｍの２倍程度であって満足できない。このため、これら光センサ６による解像度を少なくとも１００μｍ以下にするために、第１のガラス基板３の厚さをより薄くすれば解像度が上がると考えられる。ところが、この第１のガラス基板３の強度と光センサ６の解像度とは反比例の関係にある。したがって、これら光センサ６による解像度を、例えば１００μｍにする場合には、理論的に第１のガラス基板３の厚さを０．０３ｍｍにしなければならず、液晶セル１の強度的の観点からは非現実的である。
【００５２】
すなわち、液晶セル１の強度的観点からは、第１のガラス基板３の厚さを０．１ｍｍ以下にするのは事実上不可能である。また、この第１のガラス基板３の厚さを０．１ｍｍにするのは実験的に可能であるが、歩留まり、信頼性および機械強度などの観点からの量産性を考慮すると、この第１のガラス基板３の厚さが０．１ｍｍの場合であっても、この第１のガラス基板３の強度としては安心できない。
【００５３】
そこで、上記一実施の形態に示すように、表面に複数のマイクロレンズアレイ４３が設けられた第３のガラス基板４１をアレイ基板２の第１のガラス基板３の裏面に貼り付けた。この結果、この第３のガラス基板４１上の各マイクロレンズアレイ４３によって各光センサ６へと入射する光Ｌが集光される。よって、第１のガラス基板３内での光Ｌの拡散を防止できるから、光センサ６による解像度を向上できる。
【００５４】
同時に、第１のガラス基板３を機械研磨などにより薄くした場合であっても、この第１のガラス基板３に第３のガラス基板４１を貼り合わせることにより、この第１のガラス基板３の強度が第３のガラス基板４１によって補強されて、アレイ基板２の実質的なガラス厚が厚くなるから、このアレイ基板２を強度的にも向上できる。
【００５５】
より具体的には、第１のガラス基板３および第３のガラス基板４１を薄くして、この第１のガラス基板３の厚さを０．１μｍにするとともに、第３のガラス基板４１の厚さを０．３μｍにした。この結果、これら第１のガラス基板３と第３のガラス基板４１とを貼り合わせた際の合計の厚さが０．３μｍとなるから、この第３のガラス基板４１を第１のガラス基板３に貼り付けない場合に比べ、アレイ基板２の機械強度が向上する。
【００５６】
ところが、第３のガラス基板４１の表面にマイクロレンズアレイ４３を設けない場合には、アレイ基板２の光センサ６の解像度が実質的に３００μｍまで下がってしまう。そこで、第３のガラス基板４１の表面に複数のマイクロレンズアレイ４３を設け、これらマイクロレンズアレイ４３の球面部４５の形状や曲率を所定の値に調整することにより、アレイ基板２の光センサ６の横方向のピッチに相当する８０μｍの限界解像度を得ることができる。この結果、アレイ基板２の強度を確保しつつ、このアレイ基板２の光センサ６の入力解像度を限界値まで向上できる。
【００５７】
さらに、このアレイ基板２の第１のガラス基板３の裏面に第３のガラス基板４１の裏面を貼り合わせた際に、この第３のガラス基板４１上の各マイクロレンズアレイ４３のそれぞれがアレイ基板２の各光センサ６の真上に位置するように、これらマイクロレンズアレイ４３を第３のガラス基板４１上に予め形成した。この結果、これらマイクロレンズアレイ４３が形成された第３のガラス基板４１を第１のガラス基板３に貼り合わせるだけで、これら各マイクロレンズアレイ４３をアレイ基板２の各光センサ６の真上に位置合わせされて取り付けられる。したがって、アレイ基板２の第１のガラス基板３の裏面に直接マイクロレンズアレイ４３を設ける場合に比べると、これらマイクロレンズアレイ４３をアレイ基板２の第１のガラス基板３の裏面側の所定位置に設ける工程が容易になるから、液晶セル１の製造性を向上できる。
【００５８】
また、複数のマイクロレンズアレイ４３を設けた第３のガラス基板４１の表面にレジスト５３を接着剤として第４のガラス基板５４を貼り付けてから、この第３のガラス基板４１の裏面を機械研磨して、この第３のガラス基板４１の厚さを０．２μｍに薄くした。この結果、この第３のガラス基板４１の裏面を機械研磨により薄くする際における、この第３のガラス基板４１の破損や損傷などを防止できる。
【００５９】
さらに、第４のガラス基板５４が第３のガラス基板４１の表面に取り付けられた状態で、この第３のガラス基板４１の裏面を第１のガラス基板３の裏面に接着剤４２にて貼り合わせた後に、この第３のガラス基板４１から第４のガラス基板５４を取り外すこととした。この結果、第３のガラス基板４１が薄い場合であっても、この第３のガラス基板４１を破損などさせることなく、この第３のガラス基板４１を第１のガラス基板３の裏面に容易に貼り付けることができる。したがって、この第３のガラス基板４１を第１のガラス基板３に貼り付ける工程を容易にできるから、液晶セル１の製造性をより向上できる。
【００６０】
なお、上記一実施の形態では、アレイ基板２の第１のガラス基板３の表面に直接マイクロレンズアレイ４３を設けることも考えられるが、これらマイクロレンズアレイ４３を熱処理する際の液晶２５に対する影響や、これらマイクロレンズアレイ４３を作成する際のダストの付着などがあるため、容易ではない。
【００６１】
また、第３のガラス基板４１の表面にマイクロレンズアレイ４３を設けて、この第３のガラス基板４１をアレイ基板２の第１のガラス基板３に貼り付けたが、例えばこれらマイクロレンズアレイ４３を図示しない偏光板内に組み込んだりしても、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
さらに、第１のガラス基板３および第３のガラス基板４１のそれぞれを機械研磨にて薄くしたが、これら第１のガラス基板３および第３のガラス基板４１のそれぞれを化学研磨にて薄くしてもよい。
【００６３】
なお、マイクロレンズアレイ４３を備えたアレイ基板２の外側に図示しない保護カバーを取り付ける場合には、この保護カバーの表側近傍に被写体Ｓを置き、マイクロレンズアレイ４３のレンズの焦点を保護カバーの表面近傍に設けることが好ましい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の透光性基板の一主面に設けた光電変換素子に対応させて集光体を第２の透光性基板の他主面に設けたため、これら集光体の第１の透光性基板への取り付けを容易にできるとともに、これら集光体が設けられた第２の透光性基板によりアレイ基板の強度を確保できるから、このアレイ基板の製造を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示装置の一部を示す説明上面図である。
【図３】同上液晶表示装置の第２の透光性基板上に感光性樹脂を塗布した状態を示す説明断面図である。
【図４】同上液晶表示装置の第２の透光性基板上の感光性樹脂を露光して現像した状態を示す説明断面図である。
【図５】同上液晶表示装置の第２の透光性基板上に集光体を形成した状態を示す説明断面図である。
【図６】同上第２の透光性基板上に第３の透光性基板を取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図７】同上液晶表示装置の第２の透光性基板を薄くした状態を示す説明断面図である。
【図８】同上液晶表示装置の第２の透光性基板を第１の透光性基板上に取り付けた状態を示す説明断面図である。
【図９】同上液晶表示装置の集光体の光入力動作を示す説明図である。
【図１０】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが０．７ｍｍの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図１１】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さが０．１ｍｍの場合の光入力動作を示す説明図である。
【図１２】同上液晶表示装置のアレイ側の透光性基板の厚さに対する光センサの解像度を示す２次グラフである。
【符号の説明】
１    液晶表示装置としての液晶セル
２    アレイ基板
３    第１の透光性基板としての第１のガラス基板
４    スイッチ素子
６    光電変換素子としての光センサ
１１    画素電極
２１    対向基板
２５    液晶
４１    第２の透光性基板としての第３のガラス基板
４３    集光体としてのマイクロレンズアレイ
５４    第３の透光性基板としての第４のガラス基板
【図１】
2005010228.tif 000003
【図２】
2005010228.tif 000004
【図３】
2005010228.tif 000005
【図４】
2005010228.tif 000006
【図５】
2005010228.tif 000007
【図６】
2005010228.tif 000008
【図７】
2005010228.tif 000009
【図８】
2005010228.tif 000010
【図９】
2005010228.tif 000011
【図１０】
2005010228.tif 000012
【図１１】
2005010228.tif 000013
【図１２】
2005010228.tif 000014