(57)【要約】【課題】高効率で高コントラストな光学特性を備え、耐光性や耐熱性に優れたマイクロレンズアレイを備えた対向基板を提供する。【解決手段】耐熱層３７はガラス基板３６上に形成されガラス基板３６より屈折率の大きい無機材料層３８と、無機材料層３８上に積層され無機材料層３８より屈折率の小さい無機材料層３９で構成されている。ガラス基板３６と無機材料層３８との境界面は凹部４０を光学形状部とするマイクロレンズアレイ４２を構成しており、無機材料層３８と無機材料層３９との境界面は凹部４４を光学形状部とするマイクロレンズアレイ４６を構成している。マイクロレンズアレイ４２の各マイクロレンズとその各マイクロレンズに対応するマイクロレンズアレイ４６の各マイクロレンズの光軸は一致している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズアレイ基板上に、開口部をもつパターンの遮光用ブラックマトリクス層及び透明電極層を備え、前記透明電極層を内側にしてＴＦＴ基板に対向して配置され、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持して液晶デバイスを構成する対向基板において、
前記マイクロレンズアレイ基板は表面に凹凸の周期構造が形成されたガラス基板と、その凹凸のある表面上に前記ガラス基板とは異なる屈折率をもつ少なくとも１層の無機材料層で構成された耐熱層とからなり、
少なくとも前記ガラス基板と前記耐熱層との境界面に周期的な光学形状部からなるマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とする対向基板。
【請求項２】
前記ガラス基板は石英ガラス基板である請求項１に記載の対向基板。
【請求項３】
前記光学形状部は、球面もしくは非球面を含む曲面又は円錐形状からなる凸部又は凹部である請求項１又は２に記載の対向基板。
【請求項４】
前記耐熱層の最上層が平坦化されている請求項１から３のいずれかに記載の対向基板。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイ基板の最上層の表面には光反射防止膜が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の対向基板。
【請求項６】
前記ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凹状周期構造であり、
前記無機材料層が１層のみ形成されており、
ガラス基板材料の屈折率が無機材料層の屈折率よりも小さく設定されている請求項１から５のいずれかに記載の対向基板。
【請求項７】
前記ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凸状周期構造であり、
前記無機材料層が１層のみ形成されており、
ガラス基板材料の屈折率が無機材料層の屈折率よりも大きく設定されている請求項１から５のいずれかに記載の対向基板。
【請求項８】
前記耐熱層は屈折率の異なる２層以上の無機材料層が積層されたものであり、
それらの無機材料層間の境界面には前記ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部と同一光軸をもつ光学形状部が形成されており、
それらの光学形状部は前記ガラス基板から遠ざかるほど浅くなっている請求項１から５のいずれかに記載の対向基板。
【請求項９】
前記ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凹状周期構造であり、
ガラス基板材料の屈折率が第１層目の無機材料層の屈折率よりも小さく、第１層目の無機材料層の屈折率が第２層目の無機材料層の屈折率よりも大きく設定されている請求項８に記載の対向基板。
【請求項１０】
前記無機材料層が３層以上形成されており、
第２層目の無機材料層の屈折率が第３層目の無機材料層の屈折率よりも小さくなるというように、境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から小と大が交互に繰り返されるように設定され、かつ第３層目以降の無機材料層においては奇数層目の屈折率は第１層目の屈折率よりも小さく、偶数層目の屈折率は第２層目の屈折率よりも小さい請求項９に記載の対向基板。
【請求項１１】
前記ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凸状周期構造であり、
ガラス基板材料の屈折率が第１層目の無機材料層の屈折率よりも大きく、第１層目の無機材料層の屈折率が第２層目の無機材料層の屈折率よりも小さく設定されている請求項８に記載の対向基板。
【請求項１２】
前記無機材料層が３層以上形成されており、
第２層目の無機材料層の屈折率が第３層目の無機材料層の屈折率よりも大きくなるというように、境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から大と小が交互に繰り返されるように設定され、かつ第３層目以降の無機材料層においては奇数層目の屈折率は第１層目の屈折率よりも小さく、偶数層目の屈折率は第２層目の屈折率よりも小さい請求項１１に記載の対向基板。
【請求項１３】
境界面における隣接層の屈折率差がガラス基板から遠ざかるに従って小さくなるように設定されている請求項８に記載の対向基板。
【請求項１４】
ＴＦＴ基板と対向基板とが液晶層を介して張り合わされて構成された液晶表示素子において、
前記対向基板として請求項１から１３のいずれかに記載の対向基板を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１５】
光源からの光を青、緑及び赤の３原色の光に分離し、再び同一の光路上でそれらの３原色の光を合成する光学系と、その合成された光の光軸上に配置された投影レンズと、前記の青、緑及び赤の３原色の光の光軸上にそれぞれ配置された液晶表示素子とを備えた液晶プロジェクタにおいて、
前記液晶表示素子として請求項１４に記載の液晶表示素子を用いたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項１６】
ガラス基板の一表面に周期的な光学形状である凹凸を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程で凹凸が形成された表面上に無機材料のゾル溶液を塗布し、ゲル化させることにより硬化させて前記ガラス基板とは屈折率の異なる無機材料からなる耐熱層を形成する耐熱層形成工程と、
前記耐熱層の表面に透明電極層を形成する電極形成工程と、
を備えていることを特徴とする対向基板製造方法。
【請求項１７】
前記エッチング工程で形成する凹凸形状は、球面もしくは非球面を含む曲面又は円錐形状の凸部又は凹部である請求項１６に記載の対向基板製造方法。
【請求項１８】
前記耐熱層形成工程は屈折率の異なる無機材料のゾル溶液を用いて２回以上繰り返して２層以上の無機材料層を形成する請求項１６又は１７に記載の対向基板製造方法。
【請求項１９】
前記耐熱層を形成した後、前記電極形成工程の前に耐熱層の最上層表面を平坦化する工程を含む請求項１６から１８のいずれかに記載の対向基板製造方法。
【請求項２０】
前記平坦化工程は光学研磨工程又は化学的機械研磨工程である請求項１９に記載の対向基板製造方法。
【請求項２１】
前記ガラス基板として石英ガラス基板を用いる請求項２１に記載の対向基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタに用いられる液晶デバイスにおいて用いられ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板との間に液晶層を挟持し、光照射側に配置される対向基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶プロジェクタ等の液晶パネルを用いた投射型液晶表示装置において用いられる液晶パネルは、複数の透明電極とそれら透明電極を駆動するためのスイッチング素子を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持し、かつＴＦＴ基板に対向して設けられ、各透明電極に対向する位置にそれぞれ対向電極が形成された対向基板で構成されている。
【０００３】
このような液晶パネルは、画像信号に基づいてスイッチング素子が制御されると、液晶層を挟んで対向する２つの電極間に印加される電圧が制御され、対向基板側から入射された光の透過具合が液晶層によって制御される。したがって、画素信号に基づいた投射画像が形成される。
【０００４】
ＴＦＴ基板のスイッチング素子に有害な光が照射されるのを防ぐために、遮光膜からなるブラックマトリクスを対向基板のスイッチング素子に対応する部分が遮光されるように配置する場合がある。
しかし、対向基板にブラックマトリクスを配置した場合には、ブラックマトリクスによって遮光された光は投射画像の形成に利用されず、投射画像の輝度を向上させる上で不利となっていた。そこで近年では、ブラックマトリクスによって遮光されていた光を投射画像の形成に利用するために、対向基板にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズアレイ基板を設けることが行なわれている。
【０００５】
投影型カラー液晶表示装置の光利用効率を向上させ、色純度の低下を防止して画像品質を向上させるために、液晶表示素子に設けたマイクロレンズアレイを２層構造にすることが提案されている。そのようなマイクロレンズアレイの２層構造では２層のマイクロレンズアレイの光軸合せに製造上の課題があった。その課題を解決する方法として、ベース基板となるガラス基板上に紫外線硬化型樹脂を供給し、スタンパで型押しした後に紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させて１層目のマイクロレンズアレイを形成し、次にその上に屈折率の異なる紫外線硬化型樹脂を供給し、同じスタンパで型押しした後に紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させて２層目のマイクロレンズアレイを形成する。さらにその上に屈折率の異なる紫外線硬化型樹脂を供給し、ベースガラスで押圧させ、紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させて２層構造のマイクロレンズアレイを形成する（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−９８１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
提案の２層構造のマイクロレンズアレイは、屈折面を構成するために樹脂材料を用いているが、樹脂材料は高効率（高透過率）で高コントラストな光学特性を実現することは難しいだけでなく、耐光性や耐熱性が劣り、長時間の使用により変形する。マイクロレンズアレイには低熱膨張材料を用いることが求められているが、樹脂材料は一般には熱膨張係数が大きい。また、経営環境に変化し、地球環境を考慮した無害材料の使用を義務付けられている。このような状況を考えると、マイクロレンズアレイの材料に樹脂材料を含むことは好ましいことではない。
【０００７】
そこで本発明は、提案の方法よりも高効率で高コントラストな光学特性を備え、耐光性や耐熱性に優れたマイクロレンズアレイを備えた対向基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる対向基板は、マイクロレンズアレイ基板上に、開口部をもつパターンの遮光用ブラックマトリクス層及び透明電極層を備え、その透明電極層を内側にしてＴＦＴ基板に対向して配置され、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持して液晶デバイスを構成するものであり、そのマイクロレンズアレイ基板は表面に凹凸の周期構造が形成されたガラス基板と、その凹凸のある表面上に前記ガラス基板とは異なる屈折率をもつ少なくとも１層の無機材料層で構成された耐熱層とからなり、少なくともガラス基板と耐熱層との境界面に周期的な光学形状部からなるマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
ガラス基板の好ましい一例は石英ガラス基板である。ＴＦＴ基板の材質は、その製造プロセス上、線膨張係数の小さい材料、具体的には石英材料が使用されている。したがって、本発明においても対向基板のガラス基板も石英材料と熱膨張係数が等しい石英材料で製作することが好ましい。
光学形状部は、例えば、球面もしくは非球面を含む曲面又は円錐形状からなる凸部又は凹部である。
耐熱層の最上層が平坦化されていることが好ましい。
【００１０】
また、マイクロレンズアレイ基板の最上層の表面には光反射防止膜が形成されていることが好ましい。一般に、マイクロレンズなどのレンズの表面を蒸着させて薄膜を形成すると、そのレンズの反射率が低下して透過率が向上することが知られている。したがって、マイクロレンズアレイ基板の最上表の表面に光反射防止膜となる薄膜を形成しておけば、マイクロレンズアレイの反射率を低下させることができる。具体的には、基板材料と透明導電膜（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）（屈折率：約２.０５））の中間の屈折率を有する材料の成膜材料である膜を成膜すると透過率を向上させることができる。その一例として、ＭｇＯ膜（屈折率：約１.７１）の材料を１２３０Å成膜することによって、透過率を９８％以上にすることができる。
【００１１】
ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部はガラス基板側から見て凹状周期構造又は凸状周期構造である。その光学形状部が凹状周期構造の場合、無機材料層が１層のみ形成されているときは、ガラス基板材料の屈折率が無機材料層の屈折率よりも小さく設定されているのが好ましい。一方、その光学形状部が凸状周期構造の場合、無機材料層が１層のみ形成されているときは、ガラス基板材料の屈折率が無機材料層の屈折率よりも大きく設定されているのが好ましい。本発明の対向基板は光がガラス基板側から入射するが、これらの屈折率条件は、光を屈折させてＴＦＴ開口部に光を集光させるためである。
また、無機材料とガラス基板では屈折率が異なるが、この間に中間の屈折率をもつ反射防止膜を形成することも有効である。
【００１２】
無機材料層が１層のみ形成されている対向基板では、液晶層に収束されて入射した光は、その後広い範囲に拡散するため、大口径の投影レンズを用いなければ光利用効率が低下し、画質の低下が生じることがある。
【００１３】
そこで、本発明の好ましい形態では、耐熱層は屈折率の異なる２層以上の無機材料層が積層されたものとする。そして、それらの無機材料層間の境界面にはガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部と同一光軸をもつ光学形状部が形成されており、それらの光学形状部はガラス基板から遠ざかるほど浅くなるように形成されている。
【００１４】
ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凹状周期構造である場合、ガラス基板材料の屈折率が第１層目の無機材料層の屈折率よりも小さく、第１層目の無機材料層の屈折率が第２層目の無機材料層の屈折率よりも大きく設定されていることが好ましい。
この場合、さらに、無機材料層が３層以上形成されているときは、第２層目の無機材料層の屈折率が第３層目の無機材料層の屈折率よりも小さくなるというように、境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から小と大が交互に繰り返されるように設定され、かつ第３層目以降の無機材料層においては奇数層目の屈折率は第１層目の屈折率よりも小さく、偶数層目の屈折率は第２層目の屈折率よりも小さくなっていることが好ましい。
【００１５】
ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凸状周期構造である場合、ガラス基板材料の屈折率が第１層目の無機材料層の屈折率よりも大きく、第１層目の無機材料層の屈折率が第２層目の無機材料層の屈折率よりも小さく設定されていることが好ましい。
この場合、さらに、無機材料層が３層以上形成されているときは、第２層目の無機材料層の屈折率が第３層目の無機材料層の屈折率よりも大きくなるというように、境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から大と小が交互に繰り返されるように設定され、かつ第３層目以降の無機材料層においては奇数層目の屈折率は第１層目の屈折率よりも小さく、偶数層目の屈折率は第２層目の屈折率よりも小さくなっていることが好ましい。
また、境界面における隣接層の屈折率差がガラス基板から遠ざかるに従って小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の液晶表示素子は、ＴＦＴ基板と対向基板とが液晶層を介して張り合わされて構成されており、対向基板として本発明の対向基板が用いられているものである。
【００１７】
本発明の液晶プロジェクタは、光源からの光を青、緑及び赤の３原色の光に分離し、再び同一の光路上でそれらの３原色の光を合成する光学系と、その合成された光の光軸上に配置された投影レンズと、青、緑及び赤の３原色の光の光軸上にそれぞれ配置された液晶表示素子とを備えており、液晶表示素子として本発明の液晶表示素子が用いられているものである。
【００１８】
本発明の対向基板は、ガラス基板の一表面に周期的な光学形状である凹凸を形成するエッチング工程と、そのエッチング工程で凹凸が形成された表面上に無機材料のゾル溶液を塗布し、ゲル化させることにより硬化させてガラス基板とは屈折率の異なる無機材料からなる耐熱層を形成する耐熱層形成工程と、形成された耐熱層の表面に透明電極層を形成する電極形成工程とを備えている。
【００１９】
耐熱層として屈折率の異なる２層以上の無機材料層が積層されたものを形成する場合は、屈折率の異なる無機材料のゾル溶液を用いて耐熱層形成工程を２回以上繰り返す。
本発明における耐熱層形成工程の一例はゾル−ゲル法である。ゾル−ゲル法とは、例えばテトラアルキルオルソシリケートを加水分解と重縮合によって調製された溶液をゾル溶液として用い、そのゾル溶液を予め用意したパターンの表面に塗布し、乾燥して溶媒を取り除いた後、熱処理を行なってシロキサン結合を完全にすることによりシリカガラスによる三次元骨格構造体を形成することである。本発明では、周期的な凹凸の光学形状をもつガラス基板表面にゾル溶液を塗布し、ゲル化させることによりガラス基板表面形状に応じたシリカガラスによる耐熱層を形成する。
また、耐熱層形成工程の他の方法として、屈折率を調整する成膜法等を挙げることができる。
【００２０】
ゾル−ゲル法では、混合調製液からシリカガラスによる三次元骨格構造を製作する際に加熱して溶剤を除去し、かつ高温加熱で三次元骨格構造とするので、製作されたものの体積が収縮する。その収縮後の形状は下面の形状に依存し、塗布した直後で加熱処理前のゾル溶液層の厚みが厚い部分ほど大きく収縮する。これによって、製作されたものの上面は、ゾル溶液層の下面形状とは異なりつつもその形状を反映した形状となる。
【００２１】
ゾル−ゲル法を繰り返して屈折率の異なる２層以上の無機材料層が積層された耐熱層を形成すると、それらの無機材料層間の境界面にはガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部と同一光軸をもつ光学形状部が形成されるとともに、それらの光学形状部はガラス基板から遠ざかるほど浅くなっていく。
必要に応じて、ゾル−ゲル法による無機材料層に所望の曲率を得るために、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程のような加工工程を付加してもよい。
【００２２】
耐熱層を形成した後、電極形成工程の前に耐熱層の最上層表面を平坦化する工程を含んでもよい。
その平坦化工程としては、光学研磨工程や化学的機械研磨工程（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の対向基板のマイクロレンズアレイ基板は、ガラス基板の凹凸のある表面上にガラス基板とは異なる屈折率をもつ少なくとも１層の無機材料層で構成された耐熱層により、少なくともガラス基板と耐熱層との境界面に周期的な光学形状部からなるマイクロレンズアレイが形成されているので、樹脂材料は使用されていない。そのため、高効率で高コントラストな光学特性を備え、耐光性や耐熱性に優れたマイクロレンズアレイを備えた対向基板を得ることができる。
【００２４】
ガラス基板を石英基板にすれば、より耐熱性の高い対向基板を得ることができる。また、ＴＦＴ基板の材質が石英材料が使用されている場合にはＴＦＴ基板と対向基板の熱膨張係数が等しくなり、この点からより耐熱性が高くなる。
マイクロレンズアレイ基板の最上層の表面に光反射防止膜が形成されているようにすれば、マイクロレンズアレイ基板の光反射率を低下させることができるので、光の利用効率を向上させることができ、この対向基板を用いた液晶プロジェクタの輝度を向上させることができる。
【００２５】
さらに、無機材料層が３層以上形成されている場合、ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凹状周期構造であるときは境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から小と大が交互に繰り返されるように設定し、ガラス基板と耐熱層との境界面の光学形状部がガラス基板側から見て凸状周期構造であるときは境界面における隣接層の屈折率の関係がガラス基板側から大と小が交互に繰り返されるように設定し、かつ第３層目以降の無機材料層においては奇数層目の屈折率は第１層目の屈折率よりも小さく、偶数層目の屈折率は第２層目の屈折率よりも小さくなっているように設定すれば、光が対向基板中で屈折されてブラックマトリックスに入射する光を液晶デバイスの開口部（ブラックマトリックスのない部分）に効率よく集光することができ、液晶パネルの明るさをさらに向上させることができる。また、マイクロレンズアレイの屈折面を複数にすることで、屈折面が１個である場合よりも光がＴＦＴ液晶層に入射する際に光を小さい角度で入射させて焦点距離を長くし、光を平行光に近い状態でＴＦＴ液晶層に入射させることができるようになり、液晶パネルのコントラストを向上させることができる。コントラストとは光の明暗の比であり、コントラスト値が高いほど画像がくっきりと、はっきり見えることになる。
【００２６】
本発明の液晶表示素子及び液晶プロジェクタは、対向基板として樹脂材料を使用しないものを用いているので、液晶表示素子自体及び液晶プロジェクタ自体としても高効率で高コントラストな光学特性を備え、耐光性や耐熱性に優れた特性を得ることができる。
【００２７】
本発明の製造方法は、ガラス基板の一表面に周期的な光学形状である凹凸を形成した後は、ゾル−ゲル法により耐熱層を形成するので、成型機のような特別な装置を必要とせずにマイクロレンズアレイ基板を製作することができる。
耐熱層として屈折率の異なる２層以上の無機材料層が積層されたものを形成する場合もゾル−ゲル法を繰り返すだけであり、しかも各層の無機材料層による光学形状部の光軸が一致する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は対向基板の一実施例を示す断面図である。
対向基板１は、マイクロレンズアレイ基板２とその一表面上に配置されたブラックマトリクス４、図示されていない透明電極層及び配向膜で構成されている。対向基板１は、ブラックマトリクス４、透明電極層及び配向膜が形成されている面を内側にしてＴＦＴ基板に対向して配置され、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持して液晶表示素子を構成するものである。ＴＦＴ基板及び液晶層の図示はここでは省略している。
【００２９】
マイクロレンズアレイ基板２は例えば石英ガラスからなるガラス基板６と、ガラス基板６の一表面上に形成された耐熱層８で構成されている。耐熱層８はガラス基板６よりも屈折率の大きい１層の無機材料層で構成されている。無機材料層はゾル−ゲル法により形成されたものである。ガラス基板６の耐熱層８との境界面に、球面状凹部１０が周期構造をなしてマトリクス状に配置されて形成されている。ガラス基板６と耐熱層８との境界面は光学形状部となり、凹部１０を利用したマイクロレンズアレイ１２を構成している。図示は省略されているが、耐熱層８の最上層表面には例えばＳｉＯ2を主成分とする薄膜が光反射防止膜として形成されている。
【００３０】
耐熱層８の上面は平坦面となっており、その上に透明電極層とブラックマトリクス６が形成されて液晶層との境界面となっている。耐熱層８の最上層表面は液晶層との境界面であり、その表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）は小さいほどよく、０.１μｍ以下であることが好ましい。そのため、耐熱層８の上面は光学研磨処理が施されていることが好ましく、光学研磨された耐熱層８の表面は非常に平坦性の良い光学面となる。
【００３１】
この実施例の対向基板１では、マイクロレンズアレイ基板２は熱膨張率の小さい石英ガラスからなるガラス基板６と耐熱性及び耐久性の高い無機材料層で構成される耐熱層８で構成されているので、耐熱性及び耐久性に優れている。また、耐熱層８の上面を液晶層との境界面とすることができるので、樹脂材料を用いたマイクロレンズアレイ基板の場合には液晶層側にガラス基板を配置する必要があるために合計２枚のガラス基板を必要としたが、本発明では耐熱層８の上面を液晶層との境界面とすることができるので、液晶層側のガラス基板が不要となって１枚のガラス基板だけでよくなり、樹脂材料を用いたものよりコストを低減することができる。
【００３２】
またこの実施例では、対向基板１はガラス基板６上面の凹部１０をマイクロレンズアレイ１２の光学形状部として利用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２に示されているように、ガラス基板６ａの耐熱層８との境界面に、球面状凸部１０ａが周期構造をなしてマトリクス状に配置されて形成されているものでもよい。その凸部１０ａがマイクロレンズアレイ１２ａの光学形状部となる。
【００３３】
図２に示された対向基板１ａのマイクロレンズアレイ基板２ａも、石英ガラスからなるガラス基板６ａと耐熱層８ａで構成されているが、この、ガラス基板６ａの耐熱層８ａとの境界面に凸部１０ａがマトリクス状に形成されている。耐熱層８ａはガラス基板６ａよりも屈折率の小さい無機材料層で構成されている。
【００３４】
次に、対向基板の他の実施例を説明する。図３は２層の無機材料層をもつマイクロレンズアレイを備えた対向基板の実施例を示す断面図である。
この対向基板３１は、マイクロレンズアレイ基板３２とその一表面上に形成されたブラックマトリクス３４、図示されていない透明電極層及び配向膜で構成されている。この対向基板３１も、透明電極層及びブラックマトリクス３４が形成されている面を内側にして、ＴＦＴ基板に対向して配置され、ＴＦＴ基板との間に液晶層を挟持して液晶表示素子を構成するものである。なお、ここでもＴＦＴ基板及び液晶層の図示は省略している。
【００３５】
マイクロレンズアレイ基板３２は、例えば石英ガラスからなるガラス基板３６と、ガラス基板３６の一表面上に形成された耐熱層３７で構成されている。耐熱層３７はガラス基板３６上に形成されガラス基板３６より屈折率の大きい無機材料層３８と、無機材料層３８上に積層され無機材料層３８より屈折率の小さい無機材料層３９で構成されている。
【００３６】
ガラス基板３６の無機材料層３８との境界面にはガラス基板３６表面に形成された球面状凹部４０が周期構造をもってマトリクス状に形成されている。無機材料層３８の無機材料層３９との境界面には、ガラス基板３６表面に形成された凹部４０に対応し、凹部４０よりも浅い凹部４４が形成されている。ガラス基板３６と無機材料層３８との境界面は、凹部４０を光学形状部とするマイクロレンズアレイ４２を構成している。無機材料層３８と無機材料層３９との境界面は、凹部４４を光学形状部とするマイクロレンズアレイ４６を構成している。マイクロレンズアレイ４２の各マイクロレンズとその各マイクロレンズに対応するマイクロレンズアレイ４６の各マイクロレンズの光軸は一致している。
【００３７】
耐熱層３７の最上層表面、すなわち無機材料層３９の上面は表面粗さＲａが例えば０．１０μｍ以下となっており、その面に透明電極層（図示は省略）とブラックマトリクス３４が形成されて液晶層との境界面となっている。
また、図示は省略しているが、耐熱層３７の最上層表面にＳｉＯ2を主成分とする極薄い薄膜が形成されており、対向基板３１表面の光反射率を低下させる反射防止膜となっている。
【００３８】
この実施例の対向基板３１は、マイクロレンズアレイ基板３２が熱膨張率の小さい石英ガラスからなるガラス基板３６と耐熱性及び耐久性の高い無機材料層３８及び３９からなる耐熱層３７で構成されているので、耐熱性及び耐久性に優れている。また、耐熱層４０の最上層表面が液晶層との境界面となっているので、液晶層側にガラス基板を配置する必要がなく、コストを低く抑えられる。
【００３９】
また、この実施例の対向基板３１がマイクロレンズアレイ４２と４６の２つの光屈折面を備えているので、以下の機能を果たすことができる。
光束は図３において下から上に向かってガラス基板３６に対して垂直に入射する。
（１）まず、ガラス基板３６と無機材料層３８との境界面のマイクロレンズアレイ４２で光軸方向に内側に曲げられ、次に
（２）無機材料層３８と無機材料層３９との境界面のマイクロレンズアレイ４４で光軸から広がるように外側に曲げられる。
この（１）及び（２）の作用により、この対向基板３１に入射した光は１つの屈折面だけで屈折される場合に比べてより平行光に近い状態で液晶層に入射することができる。
【００４０】
また、図３に示した対向基板３１のマイクロレンズアレイ４２，４６を構成する光学形状は、凹部４０、凹部４４を利用したものとなっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図４に示されるように、凸部４０ａ、凸部４４ａを利用したものであってもよい。
【００４１】
図４に示された対向基板３１ａは、マイクロレンズアレイ基板３２ａ、透明電極層（図示は省略）及びブラックマトリクス３４ａで構成されている。マイクロレンズアレイ基板３２ａはガラス基板３６ａと耐熱層３７ａで構成されており、耐熱層３７ａはガラス基板３６ａ上に形成された無機材料層３８ａとその無機材料層３８ａ上に積層された無機材料層３９ａで構成されている。
【００４２】
ガラス基板３６ａは例えば石英ガラスからなり、１層目の無機材料層３８ａはガラス基板３６ａよりも屈折率が小さく、２層目の無機材料層３９ａは１層目の無機材料層３８ａよりも屈折率が大きく設定されている。
ガラス基板３６ａの無機材料層３８ａとの境界面には球面状凸部４０ａが周期構造をもってマトリクス状に形成されている。無機材料層３８ａの無機材料層３９ａとの境界面には各凸部４０ａに対応する凸部４０ａよりも低い凸部４４ａが形成されている。ガラス基板３６ａと無機材料層３８ａとの境界面は各凸部４０ａを光学形状部として利用したマイクロレンズアレイ４２ａを構成しており、無機材料層３８ａと無機材料層３９ａとの境界面は各凸部４４ａを光学形状部として利用したマイクロレンズアレイ４６ａを構成している。
【００４３】
次に、対向基板の製造方法の実施例を説明する。以下の実施例では０．６インチ対応パネルの液晶用対向基板を想定している。
【００４４】
（実施例１）
図３に示した対向基板の製造方法を図５を参照して工程順に説明する。
（Ａ）（感光性材料パターン１４の形成）
石英ガラス基板（屈折率：１.４７）３６上にその表面に形成すべき形状である周期的な球面状凹部をもつ感光性材料パターン１４を形成した。感光性材料パターン１４は、ガラス基板３６の表面に周期的な球面状凹部をエッチングによって形成するために凹形状に形成されたものであり、液晶デバイスのピッチ、すなわち１２.０μｍに合致し、かつ球面状凹部が周期構造をもってマトリクス状に配置された三次元構造に形成されたものである。
【００４５】
この感光性材料パターン１４の形成には専用の濃度分布マスクを用いる。濃度分布マスクは透明基板上に２次元の光強度分布を有する遮光パターンが形成されたものであり、基板上に３次元構造の感光性材料パターンを形成するために使用するものである。その３次元構造の感光性材料パターンをドライエッチングにより基板に転写することにより、基板を３次元構造の表面形状をもつ物品にする。濃度分布マスクはそのような３次元構造の転写工程において用いられるものである。
【００４６】
感光性材料パターン１４を形成する方法の具体例を以下に示す。
ガラス基板３６上に感光性材料として、例えばＴＧＭＲ−９５０レジストを例えば８.５６μｍの厚さに塗布し、ホットプレートを用いて約１００℃にて、ベーク時間１８０秒でプリベークした。
【００４７】
この基板に上述の濃度分布マスクを使用し、１／５ステッパーで露光した。露光条件は、デフォーカスが＋２．０μｍ、照射量が３９０ｍＷで１．９２秒間（照度：７２０ｍＪ）である。ここで、デフォーカス量の表示の＋の符号は、焦点がレジスト表面の上方にあることを意味している。
【００４８】
露光後、現像処理を行ない、その後６０℃の温度条件にてＰＥＢ（ポスト・エキスポージャー・ベーク）を２５分間実施した。次いで、紫外線硬化装置にて１８０秒間紫外線を照射しながら真空引きを行なってレジストを硬化させた。この硬化工程では露光時の紫外線波長よりも短波長の紫外線を使用した。この硬化工程の操作により、レジストのドライエッチング工程における耐プラズマ性が向上し、次工程での加工に耐えられるようになる。
【００４９】
（Ｂ）（感光性材料パターン１４のガラス基板３６への転写）
その後、上記基板をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）ドライエッチング装置にセットし、真空度が１．５ラ１０-3Ｔｏｏｒ、ＣＨＦ3が５．０ｓｃｃｍ、ＣＦ4が５０ｓｃｃｍ、Ｏ2が２０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力が３００Ｗ、上部電極電力が１．２５ＫＷ、基板冷却温度が−２０℃となる条件下でドライエッチングを行った。
【００５０】
このとき、基板バイアス電力と上部電極電力を経時的に変化させ、時間変化と共に選択比が大きくなるように変更しながらエッチングを行った。基板の平均エッチング速度は、０．６３μｍ／分であったが、実際のエッチンング時間は、１８．０分を要した。エッチング後のレンズ深さ、すなわち凹部１０の深さ、は１０．３３μｍであった。エッチングが終了した加工面上部には、レジストが僅かに約０．１μｍ残っていた。したがって、上記加工の平均選択比は、約１．２であった。
【００５１】
上記方法によって製作した基板表面形状は、石英材質で構成され凹部４０が碁盤の目状に配列されており、かつ断面凹形状の三次元構造である。この三次元台形構造の断面は、先端部がとがっている尖がり（逆Ｖ）形状である。碁盤の目状配置であるため、Ｘ方向・Ｙ方向共に凹形状の溝が形成されている。凹形状は軸対称形状である。
【００５２】
（Ｃ）（ゾル−ゲル工程１）
次いで、基板３６の表面に、粒径直径が２０ｎｍの酸化アンチモン製フィラーを２０重量％含み、材料主成分比率が７０％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が３０重量％程度）の低粘度（粘度：５ｃｐ）で、屈折率が１．５８（配合量によっては屈折率：１.５０〜１．６１間で可能）の複合材料１６をスピンナーで塗布した。（勿論、ここで実施例として述べるゾル−ゲル材料は一例に過ぎない。フィラーの粒径は形状の深さや開口径によって異ならせてもよく、主成分比率や有機溶媒比率は塗布する際の所望粘度に応じて変更してもよい。またフィラーの材料組成や量で屈折率は変更できるし、フィラーを含まない場合もある。）ついで、８０℃で３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークした。
【００５３】
このゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの工程を２回繰り返すことにより、深さＤが約３.１３μｍの凹形状の無機材料層３８を底部分に三日月状に埋めることができた。この現象は、表面張力と重力によって再現性よく実施することが可能である。つまり、凹形状底部にはより多くのゾル−ゲル材料が溜まり、凸部分には薄く塗布されることになるからである。
最後に、２００℃で３０分間焼成した。この結果、ゾル−ゲル材料は完全硬化し、その主たる成分のＳｉＯ2を骨格とした極薄い薄膜の無機材料層３８が表面を覆っている状態となった。
【００５４】
（Ｄ）（ゾル−ゲル工程２）
次いで、無機材料層３８上に、酸化アンチモン製フィラーを含まない材料主成分比率：６０％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が４０重量％程度）の低粘度（粘度：１７cp）で、屈折率が１．４０の材料をスピンナーで塗布した。これを８０℃で３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークポストベークした。
このゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの工程を３回繰り返すことにより、深さ約８μｍの凹形状の無機材料層３９を底部分に三日月状に埋めることができた。この現象は、凹形状を完全に埋め尽くして平坦化する工程である。
【００５５】
最後に、２００℃で３０分間焼成した。この結果、ゾル−ゲル材料は完全硬化し、その主たる成分のＳｉＯ2を骨格とした極薄い薄膜の無機材料層３９が表面を覆っている状態となった。
必要であれば、この後に平面研磨工程を実施してもよい。
【００５６】
上記に示した高屈折率材料には、ゾル−ゲル材料には、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）系無機ハイブリッド材料等、各種材料も実施した。この場合は、ＵＶ硬化型材料を用いることも可能である。ＵＶ硬化型材料の場合は、加熱処理を施すことなく、紫外線処理によって硬化させる事ができた。
【００５７】
本実施例の場合は、高屈折率ゾル−ゲル材料を用いて凹形状を維持して曲率を大きくしながら凹部を埋めることを目的としている。このため実施例１では、材料の屈折率が特に問題である。しかし、フィラー充填率は材料の収縮、硬化後の材料強度、クラック発生率に影響を与え、主成分分子構造は密着性、材料強度又は耐環境性（耐湿度性）等に影響を与える。このため開口部寸法、凹形状深さ、成膜物質又は使用目的に応じて最適な材料を選択すべきことは言うまでもない。
【００５８】
上記、塗布硬化処理後の基板表面は、ゾル−ゲル材料で完全に溝が埋め尽くされている。完全硬化したＳｉＯ2骨格のゾル−ゲル材料が表面を覆っているが、この基板表面の平坦度を測定した結果、Ｒａで０．０５〜０．１５μｍの表面粗さがあることがわかった。液晶用対向基板として用いる場合、表面粗さは小さい程よく、Ｒａで０．１０μｍ以下の表面粗さを求められている。このため必要に応じて、研磨加工してもよい。
本件実施例では、フィラーを含まないゾル−ゲル材料を最終的にもう一度塗布し焼成した。この基板表面の平坦度を測定した結果、Ｒａで０．０５μｍ以下の表面粗さに改善されることがわかった。
フィラー（微細粒子）を含むゾル‐ゲル材料で無機材料層を形成すると、フィラーの存在によって表面粗さが大きく（粗く）なるため、フィラーを含むゾル‐ゲル材料で無機材料層を形成した場合には最上層表面に研磨処理を施すようにするのが好ましいが、最上層にフィラーを含まないゾル‐ゲル材料を一回塗布して膜を形成すると無機材料層の最上層表面の表面粗さが改善されるので、研磨処理工程を省略することができる。
上記工程（Ｄ）の処理が終了した後、耐熱層３７の表面にブラックマトリクス、透明電極層及び配向膜を形成することにより、図３の対向基板３１を形成することができる。
【００５９】
（実施例２）
本件実施例でも、０．６インチ対応パネルについて転写法の実施例を図６を参照して述べる。転写法により型形状を樹脂に転写し、その樹脂形状をさらに製品基板に転写して製品を得る方法の実施例である。
【００６０】
（Ａ）（マザー型の製作）
予め本件目的の液晶用対向基板用に最適設計された濃度分布マスクを製作した。最適・設計されたとは、本件狙いの断面凹形状を製作するための型として使用する凸形状に、予めレジスト形状で凸形状を形成することを狙いとして設計されていることを意味している。つまり、液晶デバイスのピッチ１２．０μｍに合致し、かつ断面凸形状が『碁盤の目状』に隣接配置する三次元構造を製作するための濃度分布マスクを最適に設計・製作しておくことである。濃度分布マスクに求める光透過率分布が逆の関係であるが、製作の基本的考え方や製作方法は実施例１で石英ガラス基板にリソグラフィーとドライエッチングによりパターンを形成したのと全く同じである。
【００６１】
すなわち、石英ガラス基板２０上に感光性材料のレジストを塗布し、プリベークした後、上述の濃度分布マスクを使用し、ステッパーで露光する。現像後、ＰＥＢを行ない、紫外線を照射しながら真空引きを行なって硬化させ、図６（ａ）に示されるように、基板２０上にレジストパターン２２を形成した。その後、ＩＣＰドライエッチング装置にてドライエッチングを行ない、図６（ｂ）に示されるように、レジストパターン２２を基板に転写してマザー型２４を得た。
【００６２】
このようにして製作したマザー型２４の形状は、石英材質で構成され碁盤の目状に配列されており、かつ断面凸形状の三次元構造である。三次元台形構造の断面は、底部がゆるい曲面形状である。碁盤の目状配置であるため、Ｘ方向・Ｙ方向共に形状の溝が形成されている。凹形状は、軸対象形状ではなく、ＸＹ方向と４５°方向では異なる形状であった。このようにして転写用型が製作できた。
【００６３】
（Ｂ）（製品基板の表面処理）
製品基板として石英基板を使用する。製品基板−樹脂間の密着性を大きくするために製品基板にシランカップリング処理を行なった。
【００６４】
（Ｃ）（型表面の洗浄）
マザー型２４の表面にキャロス洗浄を施し、続いてエキシマ処理を施した。キャロス洗浄は硫酸とＨ2Ｏ2の混合液による洗浄方法である。エキシマ洗浄はＯ2ガスを流しながらエキシマ光を照射してＯ3を発生させ、基板表面の有機物質を酸化して除去する洗浄方法である。また必要に応じて、撥水処理を施す。
【００６５】
（Ｄ）（樹脂転写）
以上が樹脂転写の前工程となる。続いて樹脂転写工程を具体的に説明する。
（Ｄ−１）樹脂塗布
まず、樹脂吐出装置に製品基板３６をセットし、転写しようとする領域上に０．３ｍｇずつ紫外線硬化型樹脂（ＧＲＡＮＤＩＣ  ＲＣ  ８７９０（大日本インキ株式会社の製品））２６を塗布した。
次に型２４を同装置にセットし、転写したい部分に同樹脂２６を０．３ｍｇずつ塗布した。
【００６６】
（Ｄ−２）面合わせ
次に、図６（ｃ）に示されるように、型２４に製品基板３６を載せる形で面合わせを行なった。この時空気が転写領域に入り込まないように注意する。
【００６７】
（Ｄ−３）加圧
次に面合わせを行なった型２４と製品基板３６を互いに押し付けるように、自動加圧機を用いて加圧処理を施した。
【００６８】
（Ｄ−４）仮硬化
次に型２４と製品基板３６の間に挟み込まれた樹脂２６に対して紫外線光照射によって仮硬化を行なった。仮硬化とは、完全に硬化するエネルギーの７０％程のエネルギーを与え、ある程度の硬化度をもたせることをいう。硬化の方法としては、型２４側から樹脂層２６の小さい範囲を露光し、その位置を少しづつずらして行なくことにより型パターンの形状の通りに仮硬化させた。
【００６９】
（Ｄ−５）硬化
次に型２４からの樹脂２６の離型処理及び樹脂２６に十分なエッチング耐性をもたせることを目的として樹脂硬化を行なった。このときの硬化処理は短時間で一度に行ない、樹脂を引けさせることで効果的に離型を行なった。「引け」とは硬化による樹脂収縮のことである。
【００７０】
（Ｄ−６）離型
次に型２４と製品基板３６の組を製品基板３６側を上にして離型治具に設置し、製品基板３６を型２４から剥がした。これにより、図６（ｄ）に示されるように、製品基板３６上の樹脂層２６に型の微細形状が転写され、樹脂２６による碁盤の目状の形状が形成された。なお、剥がされた型２４は洗浄して繰り返し使用する。
上記工程を経ることで、製品基板材料３６上にＶの樹脂形状を有する製品を製作することができた。
【００７１】
（Ｄ−７）離型後の三次元形状
上記Ｄ−６までの工程で製作された石英基板３６上の転写物２６は、深さ１０．８μｍ、の形状が碁盤の目状に形成されたものである。この三次元構造は、最終目的とする構造を深さ方向に縮小した構造である。後工程として以下の工程を実施する。
【００７２】
（Ｅ）（ドライエッチング）
（Ｄ−７）の樹脂２６の三次元形状を石英基板３６に転写するドライエッチング工程を説明する。図７（Ａ）に示されるように、基板３６上に樹脂パターン２６が形成されたものをドライエッチングし、実施例１と同様に、本実施例でも製品基板材料３６上に樹脂層を残す工程である。（実施例１との違いは、エッチングマスク材料がレジストである場合と、樹脂である場合の違いである。）
【００７３】
ドライエッチング処理は、基本的には上記基板をＩＣＰドライエッチング装置にセットし、真空度が１．５×１０-3Ｔｏｏｒ、ＣＨＦ3が１５．０ｓｃｃｍ、ＣＦ4が２０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力が６００Ｗ、上部電極電力が１．２５ＫＷ、基板冷却温度が−２０℃の条件下でドライエッチングを行った。このとき、基板バイアス電力と上部電極電力を経時的に変化させ、時間変化と共に選択比が大きくなるように変更しながらエッチングを行った。
【００７４】
具体的内容を以下に示す。
（１）初期は、真空度が３×１０-3Ｔｏｏｒ、ＣＨＦ3が１５．０ｓｃｃｍ、ＣＦ4が１０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力が６００Ｗ、上部電極電力が１．２５ＫＷ、基板冷却温度が−２０℃の条件下でドライエッチングを行った。
（２）中間は、真空度が３×１０-3Ｔｏｏｒ、ＣＨＦ3が１５．０ｓｃｃｍ、ＣＦ4が１５ｓｃｃｍ、基板バイアス電力が５５０Ｗ、上部電極電力が１．２ＫＷ、基板冷却温度が−２０℃の条件下でドライエッチングを行った。
（３）最終は、真空度：１．５×１０-3Ｔｏｏｒ、ＣＨＦ3が２０．０ｓｃｃｍ、ＣＦ4が１５ｓｃｃｍ、Ａｒが３．０ｓｃｃｍ、基板バイアス電力：５００Ｗ、上部電極電力：１．００ＫＷ、基板冷却温度：−２０℃の条件下でドライエッチングを行った。
このとき、上記のように、基板バイアス電力と上部電極電力を経時的に変化させ、時間変化と共に選択比が大きくなるように変更しながらエッチングを行った。
【００７５】
エッチング工程全体の基板平均エッチング速度は、０．４５μｍ／分であったが、実際のエッチンング時間は、２３．０分を要した。エッチング後のレンズ高さは、１０．５μｍであった。エッチングが終了した加工面上部には、レジストが僅かに約０．５μｍ残っていた。したがって、上記加工の選択比は、約１であった。
図７（Ｂ）に示されるように、上記工程で製作された石英基板３６上の転写物は、深さが１０．５μｍ、トップ幅が０μｍの凹形状が碁盤の目状に形成されたものとなった。
【００７６】
上記方法によって製作した形状は、石英材質で構成され碁盤の目配置に配列されており、かつ断面台形形状の三次元構造である。三次元台形構造の断面は、先端がとがっている形状である。碁盤の目配置であるため、Ｘ方向・Ｙ方向共に形状の溝が形成されている。
【００７７】
次いで、粒径５０ｎｍの酸化チタン製フィラーを４０重量％含み、材料主成分比率が５０重量％のハイブリッド・ゾル−ゲル材料（ＵＶ樹脂ハイブリッドバインダー）（有機溶媒成分が１０重量％程度）の低粘度（粘度：２５ｃｐ）で、屈折率が１．６３の複合材料を、基板３６の表面にスピンナーで塗布した。
ついで、３６５ｎｍの光を６００ｍＪ照射してそのゾル−ゲル材料を紫外線硬化させた。
【００７８】
ここまでの工程により、図７（Ｃ）に示されるように、深さ約５．３μｍの凹形状の材料層１３８を底部分に三日月状に埋めることができた。この現象は、表面張力と重力によって再現性よく実施することが可能である。
【００７９】
次いで、その材料層１３８上に、フィラーを含まない材料主成分比率が６０重量％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が４０重量％程度）の低粘度（粘度：１７ｃｐ）で、屈折率が１．４０の材料をスピンナーで塗布した。これを８０℃で、３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークした。
【００８０】
フィラーを含まないこのゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの工程を３回繰り返すことにより、図７（Ｄ）に示されるように、深さ約５．２μｍの凹形状の材料層１３９を底部分に三日月状に埋めることができた。この現象は、凹形状を完全に埋め尽くして平坦化する工程である。
【００８１】
最後に、２００℃で３０分間焼成した。この結果、ゾル−ゲル材料は完全硬化し、その主たる成分のＳｉＯ2を骨格とした極薄い薄膜材料１３７が表面を覆っている状態となった。必要であれば、この後に平面研磨工程を実施してもよい。
薄膜材料１３７の表面の平坦度を測定した結果、Ｒａで０．０５〜０．１５μｍの表面粗さがあることがわかった。液晶用対向基板として用いる場合、表面粗さは小さい程よくＲａで０．１０μｍ以下を求められている。このため必要に応じて、研磨加工してもよい。
【００８２】
図４の実施例に示された対向基板は、上記の製造方法で示したものとはパターンの凹凸が逆になるだけであるので、同様の製造工程により製作することができる。
図１、図２の実施例に示された対向基板は無機材料層が１層のものであるので、上記の製造工程において無機材料層を１層形成したところで、表面に平面研磨加工を施して表面を平坦化すればよい。
【００８３】
（実施例３）
ここでも０．６インチ対応パネルについての実施例を述べる。
実施例１に記載した方法で凹形状を製作したレンズ深さは、１０．３３μｍであった（図５（Ｂ）参照。）。
【００８４】
次いで、粒径が２０ｎｍの酸化アンチモン製フィラーを２０重量％含み、材料主成分比率が７０重量％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が３０重量％程度）の低粘度（粘度：５ｃｐ）で、屈折率が１．５８の複合材料をスピンナーで塗布した。ついで、８０℃で３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークした。このゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの１回の工程により、深さ約１．８μｍの凹形状の材料層を底部分に三日月状に埋めることができた。
【００８５】
次いで、粒径が２０ｎｍの酸化アンチモン製フィラーを１０重量％含み、材料主成分比率が８０重量％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が２０重量％程度）の低粘度（粘度：５ｃｐ）で、屈折率が１．５０の複合材料を上記の材料層上にスピンナーで塗布した。ついで、８０℃で３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークした。このゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの１回の工程により、深さ約１．３μｍの凹形状の材料層を底部分に三日月状に埋めることができた。
最後に、２００℃で３０分間焼成した。この結果、ゾル−ゲル材料は完全硬化し、その主たる成分のＳｉＯ2を骨格とした極薄い薄膜材料が表面を覆っている状態となった。
【００８６】
次いで、その薄膜材料上に、酸化アンチモン製フィラーを含まない材料主成分比率が６０重量％のゾル−ゲル材料（有機溶媒成分が４０％程度）の低粘度（粘度：１７ｃｐ）で、屈折率が１．４０の材料をスピンナーで塗布した。これを８０℃で３分間プリベークした。さらに、２００℃で１０分間ポストベークした。
【００８７】
このフィラーを含まないゾル−ゲル材料の塗布からポストベークまでの工程を３回繰り返すことにより、深さ約８μｍの凹形状の材料層を底部分に三日月状に埋めることができた。この工程は、凹形状を完全に埋め尽くして平坦化する工程である。
最後に、２００℃で３０分間焼成した。この結果、ゾル−ゲル材料は完全硬化し、その主たる成分のＳｉＯ2を骨格とした極薄い薄膜材料層が表面を覆っている状態となった。必要であれば、この後に平面研磨工程を実施してもよい。
【００８８】
次に、液晶表示素子の一実施例を説明する。
図８は液晶表示素子の一実施例を示す断面図である。この実施例では、対向基板として図１に示した対向基板１を用いている。
この実施例の液晶表示素子は、対向基板１とアクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）５２とがシール材５４によって封入された液晶層５５を介して張り合わされて構成されている。アクティブマトリクス基板５２は透明基板上に図示されていない絵素電極、スイッチング素子、バス配線等が形成されたものである。
【００８９】
対向基板１のマイクロレンズアレイ基板２の光屈折面を有する側、すなわち液晶層５５側の平坦な表面上に、ブラックマトリクス４、透明電極５６、配向膜５７が順に形成されている。対向基板１のその他の構成については既に図１を参照して説明しているので、ここでは割愛する。
なお、この実施例では図１に示された対向基板１が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２、図３又は図４のいずれかに示された対向基板を用いてもよい。
【００９０】
図９は液晶プロジェクタの一実施例の構成を示す概略構成図である。
５８はメタルハライドランプ等の白色光源であり、その白色光源５８の照射光でＵＶ−ＩＲフィルタ６０を透過した光を赤、緑及び青の三原色に分離するために、その照射光の光軸上にダイクロイックミラー６２ａと６２ｂが配置されている。ダイクロイックミラー６２ａは青色光を反射しそれより長波長の光を透過させる特性をもつものであり、ダイクロイックミラー６２ｂは緑色光を反射しそれより長波長の光を透過させる特性をもつものである。
【００９１】
ダイクロイックミラー６２ａにより反射された青色光は反射鏡６４ａにより反射され、その反射光の光軸上に液晶表示素子６６ａとフィールドレンズ６８ａが配置されており、その液晶表示素子６６ａとフィールドレンズ６８ａを透過した光の光軸上に投影レンズ７０が配置されている。
【００９２】
ダイクロイックミラー６２ｂにより反射された緑色光の光軸上に液晶表示素子６６ｂとフィールドレンズ６８ｂが配置されており、その液晶表示素子６６ｂとフィールドレンズ６８ｂを透過した光の光軸上には青色光の光軸との交点にダイクロイックミラー７２ａが配置されている。ダイクロイックミラー７２ａは青色光を透過しそれより長波長の光を反射する特性をもち、このダイクロイックミラー７２ａにより青色光と緑色光が同一の光軸上で合成されて投影レンズ７０に導かれる。
【００９３】
ダイクロイックミラー６２ｂを透過した赤色光の光軸上には液晶表示素子６６ｃとフィールドレンズ６８ｃが配置されている。液晶表示素子６６ｃとフィールドレンズ６８ｃを透過した光の光軸上には反射鏡６４ｂが配置され、その反射鏡６４ｂによる反射光の光軸上には青色光と緑色光の合成光の光軸との交点にダイクロイックミラー７２ｂが配置されている。ダイクロイックミラー７２ｂは緑色光よりも短波長光を透過しそれより長波長の光を反射する特性をもち、このダイクロイックミラー７２ｂにより青色光、緑色光及び赤色光が同一の光軸上で合成されて投影レンズ７４に導かれる。
【００９４】
この実施例では、液晶表示素子６６ａ〜６６ｃとして図９に示した本発明の液晶表示素子が用いられており、映像信号に基づいて各原色画像を表示する。液晶表示素子６６ａ〜６６ｃをそれぞれ透過した原色光が合成された後、投影レンズ７４により図示されていないスクリーン上に映像が拡大投影される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】対向基板の一実施例を示す断面図である。
【図２】対向基板の他の実施例を示す断面図である。
【図３】対向基板のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図４】対向基板のさらに他の実施例を示す断面図である。
【図５】製造方法の一実施例を示す工程断面図である。
【図６】マザー型を用いた対向基板の製造方法の一実施例の前半部を示す工程断面図である。
【図７】製造方法の他の実施例を示す工程断面図である。
【図８】液晶表示素子の一実施例を示す断面図である。
【図９】液晶プロジェクタの一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９６】
１，１ａ，３１３１ａ      対向基板
２，２ａ，３２，３２ａ      マイクロレンズアレイ基板
４，３４  ブラックマトリクス
６，６ａ，３６，３６ａ      ガラス基板
８，８ａ，３７，３７ａ      耐熱層
１０，４０，４４  凹部
１２，１２ａ，４２，４２ａ，４６，４６ａ      マイクロレンズアレイ
５２      アクティブマトリクス基板
５４      シール材
５５      液晶層
５６      透明電極
５７      配向膜
【図１】
2007226075.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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