(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少くとも画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された表面及びこれと反対側の裏面を有する基板と、
少くとも対向電極が形成された表面及びこれと反対側の裏面を有する基板と、
所定の間隙を介して該画素電極と該対向電極とが互いに対向する様に接合した両基板の間に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、
一方の基板には各画素電極に光を集光するマイクロレンズが二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成され、
他方の基板には各画素電極毎に集光された光が通過するマイクロレンズが二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成されている液晶表示素子の製造方法において、
少くとも、該画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された方の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面に台板を接着する接着工程と、
該台板に保持された状態で該基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成されていない裏面を研磨して肉厚を薄くする研磨工程と、
該研磨された裏面に基板よりも高屈折率又は低屈折率の透明光学樹脂を介してマイクロレンズアレイを貼合する貼合工程と、
該基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面から台板を剥離洗浄する剥離工程とにより、
基板の裏面にマイクロレンズアレイを一体化することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
あらかじめ複数個分のパネルに対応する面積を有する面基板に対して該接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって該面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを一体化した後、適当な段階で個々のパネルに対応した単基板に切り離す分割工程を行なうことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
片方の面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを形成した後、すぐに該分割工程を行なって個々のパネルに対応した片方の単基板に切り離し、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板と一対一に所定ギャップで重ね合わせ固着してパネルに組み立てることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
片方の面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを形成した後、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板を個々に該面基板に組み付け、しかる後該分割工程を行なって個々のパネルに切り離すことを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
複数個分のマイクロレンズアレイを一体化した片方の面基板と、同じく複数個分のマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の面基板とを所定ギャップで重ね合わせ固着して複数個分のパネルを組み立てた後、該分割工程を行なって個々のパネルに切り離すことを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記分割工程は、該面基板を個々のパネルに区分する境界に沿って第一のダイシングを行ない断面Ｖ字形の溝を形成し、さらに第二のダイシングを行なって該溝を完全に切断し、もって端面がテーパ加工された単基板を作成することを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
該剥離工程により基板の表面から台板を剥離洗浄した後、露出した基板の表面に対して、先に一体化したマイクロレンズアレイの耐熱性を損わない温度範囲で液晶層を配向する為の配向層を形成する配向工程を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
該接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって基板の裏面にマイクロレンズアレイを一体化する前に、あらかじめ基板の表面に対して液晶層を配向する為の配向層を形成する配向工程を行なうことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記研磨工程は、バフ光学研磨加工、粉粒噴射加工、化学機械研磨加工及び化学エッチング加工を単独又は組み合わせて行なうことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨工程は、パネルに組み立てた段階でフィールドレンズとして機能するマイクロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロレンズの主点と略一致する様に、基板裏面の研磨を行なって肉厚を削ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記貼合工程は、比較的低屈折率の光学ガラス材を加工して各マイクロレンズ面を二次元的に配列したマイクロレンズアレイを作成する工程と、該研磨された基板の裏面と該マイクロレンズアレイを位置合わせし所定ギャップで重ね合わせて両者の間に基板よりも高屈折率又は低屈折率の透明光学樹脂を充填硬化する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１２】
前記貼合工程は、該研磨された基板の裏面と該マイクロレンズアレイをシール材により固着して閉じた所定ギャップの空隙を形成し、この空隙に基板よりも高屈折率又は低屈折率の透明光学樹脂を充填封入することを特徴とする請求項１１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロレンズ面は、球面、非球面又はフレネル面に加工されていることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１４】
使用済みとなって該剥離工程により剥離された台板を洗浄して再利用に供する洗浄工程を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１５】
あらかじめ対向電極が形成された第一の基板にマイクロレンズアレイを一体化する前工程と、あらかじめ画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された第二の基板の表面に、該マイクロレンズアレイを一体化した第一の基板を所定ギャップで重ね合わせしてパネルを組み立てる組立工程とを含み、
前記接着工程は該第一の基板を介して該第二の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面側に台板を接着し、
前記研磨工程は該台板にパネルごと保持された状態で該第二の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成されていない裏面を研磨し、
前記貼合工程は該研磨された第二の基板の裏面にマイクロレンズアレイを貼合することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】
前記研磨工程は、該第二の基板に形成された複数の外部接続用の端子を互いに同電位に保持した状態で、該第二の基板の裏面を研磨することを特徴とする請求項１５記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１７】
前記接着工程は、あらかじめ研磨工程で用いる研磨盤に固着した台板に対して該パネルの第一基板側を取り付けることを特徴とする請求項１５記載の液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクタなどのライトバルブとして用いられる液晶表示素子の製造方法に関する。より詳しくは、高密度で且つ高精細な液晶表示素子の基板に画素と対応したマイクロレンズを一体的に形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、従来の投射型表示装置の光学系（主として照明光学系）の概略構成を示している。この投射型表示装置は、光軸１００に沿って、光源１０１と、第一のマイクロレンズアレイ１０２と、第二のマイクロレンズアレイ１０３と、ＰＳ合成素子１０４と、コンデンサレンズ１０５と、フィールドレンズ１０６と、液晶パネル１０７と、投射レンズ１０８とを順に配列した構造となっている。マイクロレンズアレイ１０２，１０３には、それぞれ複数の微小なレンズ（マイクロレンズ）１０２Ｍ，１０３Ｍが二次元的に配列されている。ＰＳ合成素子１０４には、第二マイクロレンズアレイ１０３における隣り合うマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板１０４Ａが設けてある。
【０００３】
この投射型表示装置では、光源１０１から発せられた照明用の光が、マイクロレンズアレイ１０２，１０３を透過することにより、複数の小光束に分割される。マイクロレンズアレイ１０２，１０３を通過した光は、次にＰＳ合成素子１０４に入射する。ＰＳ合成素子１０４に入射する光Ｌ１０には、光軸１００に垂直な面内において互いに直交するＰ偏光成分及びＳ偏光成分が含まれている。ＰＳ合成素子１０４は、入射した光Ｌ１０を２種類（Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分）の偏光光Ｌ１１，Ｌ１２に分離する。分離された偏光光Ｌ１１，Ｌ１２の内、一方の偏光光Ｌ１１は、その偏光方向（例えばＰ偏光）を保ったままＰＳ合成素子１０４から出射される。他方の偏光光Ｌ１２（例えばＳ偏光成分）は、１／２波長板１０４Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に変換して出射される。これにより、分離された２つの偏光光Ｌ１１，Ｌ１２の偏光方向が特定の方向に揃えられる。
【０００４】
ＰＳ合成素子１０４を出射した光は、コンデンサレンズ１０５及びフィールドレンズ１０６を経て、液晶パネル１０７に照射される。マイクロレンズアレイ１０２，１０３によって分割された各小光束は、コンデンサレンズ１０５の焦点距離ｆｃと第二マイクロレンズアレイ１０３に設けたマイクロレンズ１０３Ｍの焦点距離ｆとで決まる拡大率で拡大され、液晶パネル１０７の入射面全体を照射する。これにより、液晶パネル１０７の入射面には、複数の拡大された光束が重畳され、全体的に均一な照明が成される。液晶パネル１０７は、入射した光を画像信号に応じて空間的に変調して出射する。液晶パネル１０７を出射した光は、投射レンズ１０８によって図示しないスクリーンに投射され、スクリーン上に画像を形成する。
【０００５】
図２５は、液晶パネルの一例を示す模式的な斜視図である。図示する様に、この液晶パネル（液晶表示素子）は、一対の基板２０１，２０２と両者の間に保持された液晶２０３とを備えたフラットパネル構造を有する。下側の基板２０１には画素アレイ部２０４と駆動回路部とが集積形成されている。駆動回路部は垂直駆動回路２０５と水平駆動回路２０６とに分かれている。又、基板の周辺部上端には外部接続用の端子２０７が形成されている。各端子２０７は配線２０８を介して垂直駆動回路２０５及び水平駆動回路２０６に接続している。画素アレイ部２０４にはゲート線Ｇと信号線Ｓが形成されている。両者の交差部には画素電極２０９とこれを駆動する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１０が形成されている。画素電極２０９と薄膜トランジスタ２１０の組み合わせで画素Ｐを構成する。薄膜トランジスタ２１０のゲート電極は対応するゲート線Ｇに接続され、ドレイン領域は対応する画素電極２０９に接続され、ソース領域は対応する信号線Ｓに接続している。ゲート線Ｇは垂直駆動回路２０５に接続する一方、信号線Ｓは水平駆動回路２０６に接続している。垂直駆動回路２０５は、ゲート線Ｇを介して各画素Ｐを順次選択する。水平駆動回路２０６は、選択された画素Ｐに対し信号線Ｓを介して画像信号を書き込む。この様に、画素電極や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が集積形成された下側の基板２０１は、ＴＦＴ基板と呼ばれている。これに対し、上側の基板２０２には、図示しないが対向電極やカラーフィルタが形成されている。この為、上側の基板２０２は対向基板と呼ばれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアクティブマトリクス型の液晶表示素子を投射型表示装置（プロジェクタ）のライトバルブに用いる場合、一層の高精細化及び高輝度化が望まれている。この観点から、各画素を駆動するスイッチング素子として、高精細化が可能な高温ポリシリコン薄膜トランジスタが用いられている。又、スイッチング素子の微細化に伴い、マイクロレンズアレイの微細化も必要とされている。その一環として、マイクロレンズアレイをアクティブマトリクス型液晶表示素子の基板に一体化形成する技術が開発されている。この様なマイクロレンズ内蔵基板の製造方法は、例えば特開平５−３４１２８３号公報、特開平１０−１６１０９７号公報、特開２０００−１４７５００号公報などに開示されている。
【０００７】
構造上最も高輝度化が達成可能な方式として、光入射側の対向基板に集光レンズとして機能するマイクロレンズアレイを組み込み、さらにＴＦＴ基板側にフィールドレンズとして機能するマイクロレンズアレイを組み込んだ、いわゆるデュアルマイクロレンズ構造が理想である。この様なデュアルマイクロレンズ構造は画素の実効開口率を最高度まで高めることが可能である。しかしながら、加工性の難易度は最も高く、現時点では実用的な製造方法が確立されていない。尚、このデュアルマイクロレンズ構造のＬＣＤは、Microlens Substrate−TFT Substrate−Microlens Substrateの頭文字を取って、ＭＴＭＬＣＤとも言う。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はデュアルマイクロレンズ構造を備えた液晶表示素子の合理的且つ実際的な製造方法を提供することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、少くとも画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された表面及びこれと反対側の裏面を有する基板と、少くとも対向電極が形成された表面及びこれと反対側の裏面を有する基板と、所定の間隙を介して該画素電極と該対向電極とが互いに対向する様に接合した両基板の間に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、一方の基板には各画素電極に光を集光するマイクロレンズが二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成され、他方の基板には各画素電極毎に好ましくはフィールドレンズとして機能するマイクロレンズが二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成されている液晶表示素子の製造方法において、少くとも、該画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された方の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面に台板を接着する接着工程と、該台板に保持された状態で該基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成されていない裏面を研磨して肉厚を薄くする研磨工程と、該研磨された裏面に光学樹脂を介してマイクロレンズアレイを貼合する貼合工程と、該基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面から台板を剥離する剥離工程とにより、基板の裏面にマイクロレンズアレイを一体化することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、あらかじめ複数個分のパネルに対応する面積を有する面基板に対して該接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって該面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを一体化した後、適当な段階で個々のパネルに対応した単基板に切り離す分割工程を行なう。例えば、片方の面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを形成した後、すぐに該分割工程を行なって個々のパネルに対応した片方の単基板に切り離し、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板と一対一に所定ギャップで重ね合わせしてパネルに組み立てる。或いは、片方の面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを形成した後、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板を個々に該面基板に所定ギャップで重ね合わせ、しかる後該分割工程を行なって個々のパネルに切り離しても良い。或いは、複数個分のマイクロレンズアレイを一体化した片方の面基板と、同じく複数個分のマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の面基板とを所定ギャップで重ね合わせして複数個分のパネルを組み立てた後、該分割工程を行なって個々のパネルに切り離しても良い。これらの場合、前記分割工程は、該面基板を個々のパネルに区分する境界に沿って第一のダイシングを行ない断面Ｖ字形の溝を形成し、さらに第二のダイシングを行なって該溝を完全に切断し、もって端面がテーパ加工された単基板を作成すると良い。又、該剥離工程により基板の表面から台板を剥離洗浄した後、露出した基板の表面に対して、先に一体化したマイクロレンズアレイの耐熱性を損わない温度範囲で液晶層を配向する為の配向層を形成する配向工程を行なう。或いは、該接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって基板の裏面にマイクロレンズアレイを一体化する前に、あらかじめ基板の表面に対して液晶層を配向する為の配向層を形成する配向工程を行なっても良い。
【００１０】
好ましくは、前記研磨工程は、バフ光学研磨加工、粉粒噴射加工、化学機械研磨加工及び化学エッチング加工を単独又は組み合わせて行なう。又、前記研磨工程は、パネルに組み立てた段階でフィールドレンズとして機能するマイクロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロレンズの主点と略一致する様に、基板の研磨を行なって肉厚を削る。又、前記貼合工程は、比較的低屈折率の樹脂材料を加工して各マイクロレンズ面を二次元的に配列したマイクロレンズアレイを作成する工程と、該研磨された基板の裏面と該マイクロレンズアレイを重ね両者の間に比較的高屈折率の光学樹脂を充填硬化する工程とからなる。この場合、前記貼合工程は、該研磨された基板の裏面と該マイクロレンズアレイをシール材により接着して閉じた空隙を形成し、この空隙に光学樹脂を充填封入する。又、前記マイクロレンズ面は、球面、非球面又はフレネル面に加工されている。場合により、使用済みとなって該剥離工程により剥離された台板を洗浄して再利用に供する洗浄工程を含む。
【００１１】
一の実施態様によると、あらかじめ対向電極が形成された第一の基板にマイクロレンズアレイを一体化する前工程と、あらかじめ画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された第二の基板の表面に、該マイクロレンズアレイを一体化した第一の基板を所定ギャップで重ね合わせしてパネルを組み立てる組立工程とを含み、前記接着工程は該第一の基板を介して該第二の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成された表面側に台板を接着し、前記研磨工程は該台板にパネルごと保持された状態で該第二の基板の該画素電極及びスイッチング素子が形成されていない裏面を研磨し、前記貼合工程は該研磨された第二の基板の裏面にマイクロレンズアレイを貼合する。この場合、前記研磨工程は、該第二の基板に形成された複数の外部接続用の端子を互いに同電位に保持した状態で、該第二の基板の裏面を研磨すると良い。場合により、前記接着工程は、あらかじめ研磨工程で用いる研磨盤に固着した台板に対して該パネルの第一基板側を取り付ける。
【００１２】
本発明によれば、例えばＴＦＴ基板の表面に接着剤などで台板を貼合し、ＴＦＴ基板の裏面から片面光学研磨して、所定厚さのＴＦＴ薄基板を形成する。これにマイクロレンズ基板を例えば高屈折率の透明樹脂接着剤などで貼合し、マイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板を作成する。同様なプロセスで、マイクロレンズを一体化したマイクロレンズ内蔵対向基板を作成する。これらのマイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板とマイクロレンズ内蔵対向基板を所定ギャップで重ね合わせし、両者の間に液晶を注入封止して、デュアルマイクロレンズ構造の液晶表示素子を作成する。この様にして製造されたデュアルマイクロレンズ型液晶表示素子は、例えばプロジェクタのライトバルブに好適である。液晶層に対して集光レンズとして機能する一方のマイクロレンズアレイとフィールドレンズとして機能する他方のマイクロレンズを極めて近接配置することが可能となり、マイクロレンズの機能を最大限に引き出して画素の実効開口率を大幅に改善可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法を示す基本的な製造工程図である。まず（Ａ）に示す様に、接着工程を行ない、ＴＦＴ基板１の表面１ｆに接着剤３を介して台ガラス２などの台板を接着する。ＴＦＴ基板１に台ガラス２を貼り合わせる時、水又は有機溶剤で溶解する接着剤３を使うことができる。この種の接着剤としては、ホットメルト系水溶性固形ワックス｛例えば日化精工（株）のアクアワックス２０／５０／８０（主成分は脂肪酸グリセリド）、アクアワックス５５３／５３１／４４２／ＳＥ（主成分はポリエチレングリコール、ビニルピロリドン共重合物、グリセリンポリエーテル）、ＰＥＧワックス２０（主成分はポリエチレングリコール）など｝、又は水溶性液状ワックス｛例えば日化精工（株）の合成樹脂系液状接着剤のアクアリキッドWA−３０２（主成分はポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン誘導体、メタノール）、WA−２０５１１／QA−２０５６６（主成分はポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン誘導体、IＰＡ、水）など｝、又は熱可塑性ポリマーのクリスタルボンドあるいはシアノアクリレート系接着剤あるいはエポキシ系接着剤等を用いることができる。場合によっては、紫外線硬化型接着剤の両面テープや加熱硬化型接着剤の両面テープで、ＴＦＴ基板１と台ガラス２を貼り合わせてもよい。尚、必要に応じて、表面保護及びハロゲンイオン汚染防止の為、レジスト膜をＴＦＴ基板１の表面１ｆにコーティングしてもよい。尚、台ガラス材はほうけい酸ガラス、青板ガラス等の透明ガラスのいずれでもよい。
【００１４】
例えば、アセトンなどの有機溶剤で溶解する接着剤３として熱可塑性ポリマーの「クリスタルボンド」を用いる時は、クリスタルボンドをアセトンに溶解した液を台ガラス２に塗布し、ＴＦＴ基板１を重ね合わせて、１５０〜１６０℃／１３．３３２２Ｐａ（０．１ｔｏｒｒ）の条件で真空加熱し、両者の間に介在する気泡を脱泡して密着させる。この後、真空ブレイクして大気圧に戻す時の圧力でさらに脱泡を促進させるとともに、接着剤３の厚みを均一化し、例えば１μｍ〜３μｍとする。又、ホットメルト系水溶性固形ワックス（例えば日化精工（株）のアクアワックス８０／５５３、ＰＥＧワックス２０など）の場合は、メタノールに３０〜４０重量％溶融させろ過して異物除去した液を台ガラスにスピン塗布し、ＴＦＴ基板１を重ね合わせて、８０〜１００℃／１３．３３２２Ｐａ（０．１ｔｏｒｒ）の条件で真空加熱し、両者の間に介在する気泡を脱泡して密着させる。この後、真空ブレイクして大気圧に戻す時の圧力でさらに脱泡を促進させるとともに、接着剤３の厚みを均一化し、例えば１μｍ〜３μｍとする。更に、水溶性液状ワックス（例えば日化精工（株）のアクアリキッドＷＡ−３０２など）の場合は、例えば４〜５ｃＰの粘度のその液を台ガラスにスピン塗布し、ＴＦＴ基板１を重ね合わせて、７０〜８０℃／１３．３３２２Ｐａ（０．１ｔｏｒｒ）の条件で真空加熱し、両者の間に介在する気泡を脱泡して密着させる。この後、真空ブレイクして大気圧に戻す時の圧力でさらに脱泡を促進させるとともに、接着剤３の厚みを均一化し、例えば１μｍ〜３μｍとする。
【００１５】
これに代えて、紫外線硬化型接着剤（厚み１０±１μｍ）を両面に形成したポリオレフィンテープ（厚み１００±２μｍ）又は加熱硬化型接着剤を両面に形成したポリオレフィンテープ（厚み１００±２μｍ）で、台ガラス２とＴＦＴ基板１を接着してもよい。この時、両者の間に気泡が発生しない様に真空脱泡処理を施してもよい。
【００１６】
続いて（Ｂ）に示すように研磨工程を行ない、台ガラス２に保持された状態でＴＦＴ基板１の裏面１ｂを研磨して肉厚を薄くする。例えば、台ガラス２を基準にＴＦＴ基板１を裏面１ｂより片面光学研磨加工して、所定厚み（例えば２０±３μｍ）のＴＦＴ薄基板１を作成する。この時、台ガラス２の寸法精度は平行度が１〜３μｍで２ｍｍの厚みとする。研磨方法としては、片面バフ光学研磨を採用できる。この場合、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨の順に行ない、アルミナ、酸化セリウムなどの研磨剤の粒径をそれに応じて小さくして面精度を上げていく。片面粉粒噴射加工と片面バフ光学研磨を組み合わせてもよい。噴射加工では、高圧空気中に炭化珪素、炭化ボロン、ダイヤモンドなどの研磨剤からなる粉粒体を分散させた相流を、ノズルの先端側のスリット状噴流口から一定量噴流させ、ＴＦＴ基板１の裏面１ｂに亘って往復走査しながら照射し、研磨する。その後さらに面精度を上げる為と粉粒噴射による残留ストレス除去の為、バフ光学研磨で仕上げを行なう。あるいはＣＭＰ（化学機械研磨）で片面光学研磨を行なってもよい。この場合は片面バフ光学研磨と同様に、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨の順に行なうことが好ましい。あるいは、片面ガラスエッチングと片面バフ光学研磨を組み合わせてもよい。この時はフッ酸系エッチング液で所定厚さまでガラスエッチングし、ＴＦＴ基板１をある程度薄くする。ガラスエッチングで生じた表面うねりを、バフ光学研磨の仕上げ研磨で除去する。フッ酸系エッチング液に耐える保護用接着剤又はテープを使用する必要がある。あるいは、片面ガラスエッチングとＣＭＰでの片面光学エッチングを組み合わせてもよい。まず石英ガラスなどからなるＴＦＴ基板１の裏面１ｂをフッ酸系エッチング液で所定厚さまでガラスエッチングし、残った表面うねりをＣＭＰによる片面光学研磨で除去する。この場合も、フッ酸系エッチング液に耐える保護用接着剤又はテープを使用する必要がある。
【００１７】
次に（Ｃ）に示す様に貼合工程を行ない、ＴＦＴ基板１の研磨された裏面１ｂに、光学樹脂５を介してマイクロレンズアレイを貼合する。具体的には、石英ガラス、ネオセラム等の光学ガラスを加工して各マイクロレンズ面４ｒを二次元的に配列したマイクロレンズ基板（ＭＬ基板）４を作成する工程と、研磨されたＴＦＴ基板１の裏面１ｂとこのＭＬ基板４を位置合わせして重ね合わせ、両者の間に基板よりも高屈折率の透明光学樹脂５を充填硬化する工程とを行なう。この場合、シール材６を介して、ＴＦＴ基板１の裏面１ｂとＭＬ基板４を接着して閉じた空隙を形成し、この空隙に高屈折率の透明光学樹脂５を充填封入する。
【００１８】
具体的には、ＭＬ基板４の周囲に注入口を設けたシール材６の枠を形成する。研磨により薄くなったＴＦＴ基板１とＭＬ基板（マイクロレンズ基板）４を所定ギャップで重ね合わせ、シール材６を固着させる。シール材が熱硬化型の接着剤からなる時は、所定温度で硬化させる。紫外線照射硬化型の接着剤を用いる時は、所定の紫外線照射で硬化させる。紫外線照射と熱硬化を併用する接着剤では、所定の紫外線照射及び加熱を施す。この後、高屈折率の透明光学樹脂５を注入口より注入封止し、加熱硬化させる。この時、液状の高屈折率透明樹脂５を注入口より注入して、注入口を紫外線硬化型接着剤で封止する。例えば、アクリル系又はアクリルエポキシ系の高屈折率透明樹脂は、粘度が２０〜１００ＣＰＳであり、真空中でディスペンス塗布又はディッピングし、大気圧に戻す時の圧力で注入する。この時必要に応じて適当に加圧してもよい。この高屈折率透明光学樹脂は７０〜８０℃で１２０分キュアすることで、屈折率が１．５９〜１．６７の高屈折率の透明光学樹脂５が得られる。比較的低屈折率のマイクロレンズ基板４に形成されたレンズ面４ｒに高屈折率の光学樹脂５を充填硬化することで、マイクロレンズを自動的に作成することが可能である。尚、ＴＦＴ基板１に形成された画素電極とマイクロレンズ基板４側に形成されたレンズ面４ｒを一対一で整合させる為、ＴＦＴ基板とＭＬ基板の両方に形成されたアライメントマークを重ね合わせた上で、両者をシール材６により固着する。
【００１９】
続いて（Ｄ）に示す様に、剥離工程を行ない、ＴＦＴ基板１の表面１ｆから使用済みとなった台ガラスを剥離する。これにより、ＴＦＴ基板１の裏面１ｂにマイクロレンズアレイを一体化することができる。具体的には、加熱又は紫外線照射することで台ガラスをＴＦＴ基板１から剥離することができる。接着剤が熱可塑性ポリマーのクリスタルボンドあるいはシアノアクリレート系接着剤の場合は台ガラスを加熱剥離した後、全体をアセトン、アセトン＋エタノール、メタノール、ＩＰＡなどの有機溶剤で超音波洗浄する。接着剤がホットメルト系水溶性ワックス（例えば日化精工（株）のアクアワックス８０／５５３、ＰＥＧワックス２０など）の場合は、純水又は５０〜６０℃の温純水で超音波洗浄する。尚、使用済みとなった高精度の台ガラスは、洗浄後に再使用することが望ましい。
【００２０】
最後に（Ｅ）に示す様に、片面研磨したＴＦＴ基板１とマイクロレンズ基板４とを一体化して作成されたマイクロレンズＴＦＴ基板（ＭＬＴＦＴ基板）７と、同じくマイクロレンズ基板と対向基板を一体化して得られたマイクロレンズ対向基板（ＭＬ対向基板）１７とをシール材８で互いに所定ギャップで重ね合わせし、両者の間に液晶９を注入封止して、デュアルマイクロレンズ構造のアクティブマトリクス型液晶表示素子が完成する。マイクロレンズ対向基板１７は、マイクロレンズＴＦＴ基板７と同様の工程により作成することができる。すなわち、対向基板１１の表面側は研磨されており、これに対してシール材１６を介しマイクロレンズ基板１４が貼合している。マイクロレンズ基板１４にはあらかじめマイクロレンズ面１４ｒが形成されている。片面研磨された対向基板１１とマイクロレンズ基板１４との間に高屈折率の光学透明樹脂１５を充填硬化することで、ＭＬ対向基板１７が完成する。尚、対向基板１１の表面側で液晶９と接する面には、あらかじめ対向電極が形成されている。
【００２１】
本液晶表示素子は、ＭＬＴＦＴ基板７側に形成された画素電極とＭＬ対向基板１７側に形成された対向電極との間に液晶９が保持されたパネル構造を有する。ＭＬ対向基板１７側には各画素電極に光を集光するマイクロレンズが二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成されている。ＭＬＴＦＴ基板７側には、各画素電極毎にフィールドレンズとして機能するマイクロレンズが同じく二次元的に配列したマイクロレンズアレイが一体的に形成されている。尚前述した研磨工程では、パネルに組み立てた段階でフィールドレンズとして機能するマイクロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロレンズの主点とほぼ一致する様に、ＴＦＴ基板１や対向基板１１の研磨を行なって肉厚を削る。例えば、ＴＦＴ基板１は２０μｍ程度まで薄肉化されており、上述した条件を満たすことができる。この様にフィールドレンズの焦点が集光レンズの主点とほぼ一致する様に配置することで、画素の実効開口率を最大限まで拡大することが可能になる。画素が微細化するに連れ、マイクロレンズの焦点も短かくなり、その分各基板の肉厚を相当程度薄くする必要がある。その際、本発明を適用することで、合理的且つ効率的に、ＴＦＴ基板や対向基板の薄肉化を達成できる。尚、マイクロレンズのレンズ面４ｒ，１４ｒは、球面、非球面又はフレネル面に加工することができる。球面レンズは加工の面で有利であるが、焦点距離が最短となる曲率半径が画素寸法に規制されるので、レンズ界面での屈折率差が十分に確保できなければ、短焦点化は難しい。非球面及びフレネル面はレンズ短焦点化及びレンズ主面の平面性の点で優れており、光源光の発散角を抑える効果の高いレンズ形状ができる。
【００２２】
図２は本発明に係る液晶表示素子の製造方法の実施例を示す工程図である。本実施例では、多面取りの可能な大面積ＴＦＴ基板（ＴＦＴ大基板）を用いて、プロセスの合理化を図っている。所定のプロセスまで大面積基板を使い、後の工程で個々のパネルに対応した単基板に切り離す。図では（面）が多面プロセスを表わし、（単）が単面プロセスを表わしている。まずステップＳ１でＴＦＴ大基板を用意する。その寸法は例えば直径が８インチである。ステップＳ２で８インチの台ガラスをＴＦＴ大基板に貼り合わせる。ステップＳ３で片面光学研磨を行ない、ＴＦＴ大基板の厚みを２０μｍまで薄くする。ステップＳ４で、あらかじめ用意した８インチのＭＬ基板を、高屈折率樹脂により、片面研磨されたＴＦＴ大基板に貼合する。続いてステップＳ５で、使用済みとなった台ガラスを剥離洗浄する。
【００２３】
その後ステップＳ６で、露出したＴＦＴ大基板の表面側に配向処理を施す。例えばＴＦＴ大基板の表面にポリイミド配向膜を成膜した後ラビング処理を行なう。その際、前工程で比較的耐熱性の低い高屈折率樹脂が組み込まれているので、ステップＳ６の配向処理では低温用のポリイミド配向膜を用いることが好ましい。但し、最近のポリイミド樹脂は比較的低い温度で硬化するものも多く、必ずしも低温用のポリイミド配向膜を使う必要はない。場合によってはポリイミド配向膜に代えて、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）膜を形成し、指向性を有するイオン照射処理で配向処理を行なっても良い。あるいは、ＳｉＯｘの斜方蒸着で配向処理を行なってもよい。尚、具体的な配向処理では、ロールコーティング、スピンコーティングなどでポリイミドなどの配向膜を形成し、バフ材によるラビング配向処理を行なう。あるいは、ＤＬＣ膜を５ｎｍ程度形成し、指向性のイオン照射で配向処理する。あるいはＳｉＯ膜を５０ｎｍの膜厚で斜方蒸着し配向処理を行なう。この後ステップＳ７で８インチのＴＦＴ大基板を、０．９インチ角の個々の単基板に分割する。例えばダイシング又は炭酸ガスレーザーなどでＴＦＴ大基板を分割できる。これにより、マイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板が得られる。
【００２４】
最後に、良品のマイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板と、同じく良品のマイクロレンズ内蔵対向基板を所定ギャップで重ね合わせ、そのギャップ内にネマティック液晶などの液晶材料を注入し、注入口を封止する。具体的には、マイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板又はマイクロレンズ内蔵対向基板のいずれか一方の周辺に、注入口を設けたシール材の枠を形成する。マイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板とマイクロレンズ内蔵対向基板とを両者に設けたアライメントマークで重ね合わせ、シール材を固着する。注入口より液晶を注入した後、注入口は紫外線照射型接着剤で封止する。その後液晶を加熱及び急冷却して配向処理する。
【００２５】
以上の様に本実施例では、あらかじめ複数個分のパネルに対応する面積を有する面基板に対して接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって、当該面基板に複数個分
のマイクロレンズアレイを一体化した後、適当な段階で個々のパネルに対応した単基板に切り離す分割工程（ステップＳ７）を行なっている。これにより、製造プロセスの合理化を図ることができる。本実施例では、片方の面基板に複数個分のマイクロレンズを形成した後、すぐに分割工程を行なって個々のパネルに対応した片方の単基板に切り離し、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板と一対一に所定ギャップで重ね合わせして、パネルに組み立てている（ステップＳ８）。又、本実施例では、剥離工程（ステップＳ５）により基板の表面から台ガラスを剥離洗浄した後、露出した表面に対して、先にステップＳ４で一体化したマイクロレンズアレイの耐熱性を損わない温度範囲で、液晶層を配向する為の配向層を形成している（ステップＳ６）。
【００２６】
図３は、図２に示した分割工程（ステップＳ７）の具体的な手法を示す模式図である。この分割工程は、ダイシングや炭酸ガスレーザーなどにより大基板を分割して、所定サイズの単品のマイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板を作成するものであり、図示の様に二段階方式を採用している。（Ａ）に示す第一段階では、面基板７を個々のパネルに区分する境界に沿って第一のダイシングを行ない、断面Ｖ字型の溝を形成する。この為、Ｖカットダイシングブレード２１を用いる。更に（Ｂ）に示す第二段階では、通常のダイシングブレード２２を用いて第二のダイシングを行ない、溝を完全に切断し、各パネル毎に切り離す。これにより、端面がテーパ加工された単基板を作成することができる。この様にＶカット溝の面取りをした後フルカットダイシングをすることにより、面取りが可能となる。この様に面取りをした単基板はパネルに組み立てる際、ＴＦＴ薄基板の端面クラックやひび割れを防止することが可能である。尚、第一及び第二のダイシングは、デュアルダイサーを用いて連続作業とすることが望ましい。
【００２７】
図４は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法の他の実施例を示す工程図である。図２に示した先の実施例と異なる点は、ステップＳ７とステップＳ８を逆にしたことである。すなわち本実施例では配向処理したＭＬ内蔵ＴＦＴ大基板内の良品に、配向処理したＭＬ対向基板の良品を単個で重ね合わせ組み立てする（ステップＳ７）。液晶注入封止後に、ステップＳ８でＭＬ内蔵ＴＦＴ大基板を分割し、個々のパネルを得ている。図２に示した先の実施例に比較し、最終段階の直前まで多面プロセスを採用できるので、より合理的である。以上の様に本実施例は、片方の面基板に複数個分のマイクロレンズアレイを形成した後、あらかじめマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の単基板を個々に面基板に組み付け（ステップＳ７）、しかる後分割工程（ステップＳ８）を行なって個々のパネルに切り離している。
【００２８】
図５は、図４に示した組立ステップＳ７の具体的な方法を示す模式図である。図示する様に、マイクロレンズ内蔵ＴＦＴ大基板７の良品部分に、良品のマイクロレンズ内蔵単基板１７を所定ギャップで重ね合わせ、シール材８で固着し、両基板７，１７の間隙内に液晶９を封入封止する。具体的には、ＭＬＴＦＴ大基板７に紫外線照射型もしくは加熱硬化型のシール材８を塗布し、ＭＬ対向基板１７とＭＬＴＦＴ基板７の双方に設けたアライメントマークで両者を位置合わせし所定ギャップで重ね合わせて、紫外線照射もしくは加熱硬化で固着する。この後、液晶９を注入し、注入口を紫外線照射型の接着剤で封止する。この様にして組立ステップＳ７を完了した後、ステップＳ８でダイシングもしくはレーザーにより分割工程を行なう。一点鎖線で示す様に、各パネルの境界に沿ってダイシングを行ない、パネル毎に切り離す。その際、ＴＦＴ薄基板１の端面クラックやひび割れを防止する為、Ｖカットで面取りした後フルカットダイシングをすることが好ましい。
【００２９】
図６は、図５に示したＭＬ対向基板１７の製造方法の一例を示す工程図である。（Ａ）に示す様に、まず個々のマイクロレンズ面１４ｒをあらかじめ形成したＭＬ基板１４の周囲にシール材１６で枠を形成する。カバーガラス基板１１とＭＬ基板１４を所定ギャップで重ね合わせ、シール材１６を固着させる。その後（Ｂ）に示す様に、高屈折率透明光学樹脂１５をカバーガラス基板１１とＭＬ基板１４の間隙に注入して加熱硬化する。続いて紫外線照射硬化型の接着剤で封止する。更にカバーガラス基板１１の裏面から片面光学研磨で薄肉化し、ＭＬ対向基板１７を作成する。片面光学研磨したカバーガラス基板１１の全面にＩＴＯなどの透明導電膜を成膜し、対向電極１８とする。その上にポリイミド配向膜１９を形成し、ラビングなどで配向処理する。この時に、ＭＬ対向基板１７よりカバーガラス基板の厚みを薄くして、両面光学研磨（ＭＬ対向基板とカバーガラス基板の両面を同時に光学研磨）することで、所定膜厚のカバーガラス基板を形成してもよい。尚、マイクロレンズ面１４ｒに高屈折率の透明樹脂を充填してＭＬ基板１４を形成し、その表面に透明樹脂膜を形成し、更にＳｉＯ２のスパッタ又は蒸着膜を積層形成することでカバーガラス基板の代わりにしてコストダウンしてもよい。この様にして完成した単個型のＭＬ対向基板１７を、図５に示した多面タイプのＭＬＴＦＴ大基板７に組み付ける。
【００３０】
図７は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法の別の実施例を表わしており、図２に示した先の実施例の改良版となっている。図２の実施例では、ステップＳ４でマイクロレンズアレイを一体化した後、ステップＳ６で配向処理を行なっていた。この場合、マイクロレンズアレイを構成する高屈折率樹脂の耐熱性に鑑み、配向処理では低温成膜のポリイミドフィルムを使わざるを得なかった。これに対し、本実施例ではステップＳ２で先に配向処理を行なった後、ステップＳ５でマイクロレンズアレイを一体化している。この為、配向処理では特に低温成膜のポリイミドを使う必要はなく、性能や安定性に優れた高温成膜のポリイミドフィルムを使うことができる。以上の様に本実施例では、接着工程、研磨工程、貼合工程及び剥離工程を行なって基板の裏面にマイクロレンズアレイを一体化する前に、あらかじめ基板の表面に対して液晶層を配向する為の配向層を形成する配向工程（ステップＳ２）を行なっている。一般のポリイミド膜は１８０℃前後でキュアし、一般の高屈折率透明樹脂は６０〜１２０℃の低温でキュアする。従って、高屈折率透明樹脂のマイクロレンズを搭載したＴＦＴ大基板に、一般のポリイミド膜を形成することは不適当であり、先の図２の実施例では低温用ポリイミド膜又はＤＬＣ膜を配向膜としていた。これに対し本実施例では、高屈折率樹脂を用いたマイクロレンズアレイの一体化に先立って配向処理を行なっている為、１８０℃前後でキュアする高温成膜タイプのポリイミド膜を通常通り使用することが可能である。
【００３１】
図８は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法の別の実施例を示す工程図である。基本的には、図４に示した先の実施例と同様で、ＭＬＴＦＴ大基板にＭＬ対向基板を組み付けた後、個々のパネルに分割している。異なる点は、先に配向処理（ステップＳ２）を行なった後、ステップＳ５で高屈折率の透明光学樹脂を用いたマイクロレンズアレイの一体化を行なっていることである。配向処理を先行させることで、図７の実施例と同様に、高温タイプのポリイミド膜を使うことができる。
【００３２】
図９は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法のさらに別の実施例を示す工程図である。本実施例では、ステップＳ７において、ＭＬＴＦＴ大基板とＭＬ対向大基板とを組み立て、その後ステップＳ８で個々のパネルに分割している。最終段階に至る直前まで、両方共大基板を用いている為、製造工程は一層合理化される。但し、良品と不良品の選別は、最終段階の後単品検査で行なうことになる。以上の様に本実施例では、複数個分のマイクロレンズアレイを一体化した片方の面基板と、同じく複数個分のマイクロレンズアレイを一体化したもう片方の面基板とを所定ギャップで重ね合わせして複数個分のパネルを組み立てた後（ステップＳ７）、ステップＳ８で分割工程を行なって個々のパネルに切り離している。尚、本実施例では、ステップＳ４で先に高屈折率の透明光学樹脂を用いたマイクロレンズアレイの一体化を行なった後、ステップＳ６で低温用ポリイミド膜もしくはＤＬＣを用いて配向処理を行なっている。
【００３３】
図１０は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法のさらに別の実施例を示す工程図である。基本的には、図９に示した実施例と同様であり、大基板同士を貼り合わせた後、個々のパネルに分割している。異なる点は、ステップＳ２で配向処理を先行させた後、ステップＳ５で高屈折率の透明光学樹脂を用いたマイクロレンズアレイの一体化を行なっていることである。配向処理を先行させることで、通常の高温成膜ポリイミドフィルムを使うことが可能になる。
【００３４】
図１１は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法のさらに別の実施例を示す工程図である。先の実施例と異なり、本実施例は基本的に多面プロセスを採用することなく、単面プロセスでパネルを組み立てている。まずステップＳ１で８インチ径のＴＦＴ大基板を作成した後、ステップＳ２でダイシングもしくは炭酸ガスレーザーを用いた分割を行ない、例えば０．９インチのＴＦＴ単基板を作成する。尚、必要に応じて表面保護及びハロゲン汚染防止用のレジスト膜をＴＦＴ基板の表面にコーティングしてもよい。続いてステップＳ３で、ＴＦＴ基板に同じく０．９インチの台ガラスを貼り合わせる。台ガラスは例えばホウケイ酸ガラスからなる一方、ＴＦＴ基板は例えば合成石英ガラスからなる。台ガラスの平行度は１〜２μｍと高精度仕上げしておく。
台ガラスとＴＦＴ基板は熱可塑性透明ポリマー接着剤又は紫外線照射硬化型接着剤の両面透明テープあるいは熱硬化型接着剤の両面透明テープで互いに接着される。その後ステップＳ４でＴＦＴ基板裏面を片面光学研磨し、厚みを２０μｍまで薄くする。ＴＦＴ基板の厚みのばらつきは好ましくは±３μｍ以内に抑える。ステップＳ５に進み、薄肉化したＴＦＴ基板とあらかじめマイクロレンズ面を形成したマイクロレンズ基板（ＭＬ基板）を重ね合わせ、高屈折率の透明光学樹脂を注入封止する。ＭＬ基板は同じく０．９インチのサイズである。この後ステップＳ６で台ガラスを剥離し洗浄する。台ガラスは高精度仕上げが成されているので、再使用に供する。台ガラスは加熱剥離することができる。この後有機溶剤で洗浄する。あるいは紫外線照射硬化後に剥離洗浄してもよい。さらにステップＳ７で配向処理を行なう。例えば低温用のポリイミド配向膜を形成し、バフ材によるラビング処理を行なう。あるいはＤＬＣ膜を形成し、指向性のイオン照射を行なって配向膜としてもよい。最後にステップＳ８で、同じく単個型のＭＬ対向基板を用意し、これとＭＬＴＦＴ基板を所定ギャップで重ね合わせ、液晶を注入した後封止する。例えば紫外線照射型のシール材で一方の基板に枠を塗布し、他方の基板を所定ギャップで重ね合わせ、両方に設けたアライメントマークで位置合わせし、紫外線を照射してシール材を硬化し、両基板を固着する。これにより空のパネルが得られる。シール材の一部に形成された開口を介して空のパネルに液晶を注入封止すると、デュアルマイクロレンズ構成の液晶表示素子が完成する。
【００３５】
図１２は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法のさらに別の実施例を示す工程図である。基本的には、図１１に示した先の実施例と同様に、全体を通じて単面プロセスを採用している。異なる点は、ステップＳ３の配向処理を、ステップＳ６の高屈折率の透明光学樹脂を用いた貼合プロセスに先行させていることである。
【００３６】
図１３は、本発明に係る液晶表示素子の製造方法の他の実施例を示す模式図である。本実施例では前工程で、あらかじめ対向電極が形成された第一の基板にマイクロレンズアレイを一体化して、ＭＬ対向基板１７を作成しておく。この後組立工程を行ない、あらかじめ画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成されたＴＦＴ基板１の表面１ｆに、マイクロレンズを一体化した対向基板（ＭＬ対向基板）１７を所定ギャップで重ね合わせし液晶を注入封止してパネルを組み立てる。この後、接着工程を行ない、ＭＬ対向基板１７を介してＴＦＴ基板１の表面１ｆ側に台ガラス２を接着する。その際、接着剤３として、ホットメルト系水溶性ワックス、蜜蝋、シアノアクリレート系接着剤などを用いることができる。あるいは、アクリレートを非塩素系有機溶剤（アセトン、アセトン及びエタノール、ＩＰＡなど）で希釈した接着剤で、ＭＬ内蔵対向基板１７側に台ガラス２を貼り合わせる。この後研磨工程を行ない、台ガラス２にパネルごと保持された状態でＴＦＴ基板１の裏面１ｂを研磨する。さらに続いて貼合工程を行ない、研磨されたＴＦＴ基板１の裏面１ｂにマイクロレンズアレイを貼合する。先の実施例と異なり、本実施例は先にパネルを組み立てた後でＴＦＴ基板裏面の研磨及びマイクロレンズアレイ一体化を行なうことに特徴がある。
【００３７】
図１３に示した製造方法では、既に画素電極や薄膜トランジスタが集積形成されたＴＦＴ基板１に対して研磨処理を施す為、あらかじめ静電気ダメージ対策を施すことが好ましい。図１４の例では、静電気ダメージ対策として糊残りのない導電材２４が用いられている。図示する様に、マイクロレンズ内蔵対向基板１７とほぼ同じ厚みのテープ、特に糊残りのない導電性糊テープでＴＦＴ基板１に形成された取り出し端子をショートさせ、台ガラス２を接着剤３で固着している。
【００３８】
図１５に示した静電気ダメージ対策では、外部接続用のフレキシブルプリント基板などからなるコネクタ２６を熱圧着でＴＦＴ基板１の接続端子に取り付けた後、台ガラス２を接着剤３又は両面テープで固着させている。更に、台ガラス２とＴＦＴ基板１の間に生じた隙間に前記接着剤を埋め込むか、又はマイクロレンズ内蔵対向基板１７とほぼ同じ厚みのテープ部材２５を挿入し、コネクタ２６の安定化を図っている。コネクタ２６の長さは後工程で行なうＴＦＴ基板１の片面光学研磨に支障を及ぼさない程度に短かくすると同時に、その端子は研磨剤などで汚れない様にショート及びカバーしておく。この様に本実施例の研磨工程では、ＴＦＴ基板１に形成された複数の外部接続用の端子を互いに同電位に保持した状態で、ＴＦＴ基板１の裏面を研磨する様にし、もって静電気ダメージ対策を取っている。
【００３９】
図１６は、図１４に示したパネルの研磨処理を示す模式図である。図示する様に、パネルの台ガラス２側を研磨用ワークホルダー２９に貼り合わせ、台ガラス２基準でＴＦＴ基板１の裏面１ｂを研磨する。この時、パネルに封入された液晶９が転移温度以上とならない様に、冷却しながら片面研磨を行なうことが好ましい。これにより、液晶９の配向状態を維持することができる。図示の例は片面バフ光学研磨を行なっており、研磨盤２７に対して一定荷重でＴＦＴ基板１の裏面１ｂを押し付け、研磨剤を常時一定量研磨盤２７に供給する。
【００４０】
具体的には、錫盤、ビニール盤、クロス盤などの研磨盤２７をその中心軸を中心として回転させ、この研磨盤２７上に炭化珪素、アルミナ、ダイヤなどの研磨剤を含んだ水、オイル、有機溶剤などの液体を常時一定量滴下し、ワークホルダー２９に固着したワークを研磨盤２７におしつけて荷重を掛け、その表面を研磨加工する。この時、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨を順に行ない、研磨剤の粒径をそれに応じて小さくして面精度を上げていく。加工量が多い時は、粗研磨で目標に近い厚さにワークを研磨した後、中研磨及び仕上げ研磨をする。例えばＴＦＴ基板１の厚みが８００μｍとすると、粗研磨で７００μｍ削り、中研磨で７５０μｍまで削り、最後の仕上げ研磨でＴＦＴ基板１の厚みを２０μｍとする。この時ＴＦＴ基板厚みの目標が２０±３μｍなので、仕上げ研磨は１０μｍの研磨量毎に、ＴＦＴ基板表面のアライメントマーク基準に光学式又はレーザー式段差深さ測定器で残り厚みを確認しながら行なう。その際、ＴＦＴ基板と対向基板は２〜３μｍギャップで重ね合わされ、且つシール材で互いに固着し、しかも１画素毎にスペーサが当たって支えており、十分な強度を保持しており、パネルが剥離する様なことはない。
【００４１】
図１７は、粉粒噴射加工を用いた研磨処理を示す模式図である。図示する様に、高圧空気中に炭化珪素、炭化ボロン、ダイヤモンドなどの研磨剤からなる粉粒体を分散させた相流をスリット状ノズル３０の先端側の噴射口から一定量噴射させ、ＴＦＴ基板１の裏面１ｂに沿って往復走査して、研磨していく。この時粗研磨、中研磨、仕上げ研磨を順に行ない、研磨剤の粒径をそれに応じて小さくして面精度を上げていく。加工量が多い時は、粗研磨で目標に近い厚さにワークを研磨した後に中研磨及び仕上げ研磨する。例えばＴＦＴ基板１の厚みが８００μｍとすると、粗研磨で５００μｍ削り、中研磨で７００μｍ削り、最後の仕上げ研磨で７５０μｍ研磨除去し、５０μｍを残す。
【００４２】
ＴＦＴ基板の粉粒噴射加工仕上げが５０μｍとすると、ＴＦＴ基板厚の目標が２０±３μｍなので、仕上げ研磨は例えば図１６に示したバフ光学研磨を採用することができる。この光学研磨は１０μｍの研磨量毎にＴＦＴ基板表面のアライメントマーク基準に光学式又はレーザー式段差深さ測定器で残り厚みを確認しながら行なう。
【００４３】
図１８は、図１６に示した研磨工程の後で、ＴＦＴ薄基板１の裏面にマイクロレンズ基板４を貼り合わせる工程を示している。図示する様に、台ガラス２、ＭＬ内蔵対向基板１７及びＴＦＴ薄基板１が一体となった状態で、ＴＦＴ薄基板１の裏面に、紫外線照射硬化型又は紫外線照射＋熱硬化型のシール材６をディスペンス塗布して枠を形成し、マイクロレンズ基板４をアライメントマーク基準で所定ギャップで重ね合わせ、紫外線照射してシール材６を硬化させる。この時、シール材６の厚みでマイクロレンズの焦点距離を微調整するが、このシール材６中にシール性を悪化させない範囲で所定サイズのスペーサ（金属、ガラス、セラミックスその他の材質からなり、単独又は適当比率で混合して用い、好ましくは球状又はファイバー状のもの）を混入しておくと微調整がし易い場合がある。
【００４４】
この後図１９に示す様に、枠状シール材６に設けた注入口から高屈折率の透明光学樹脂５を真空及び加圧で注入し、注入口を紫外線照射硬化型接着剤で封止する。この後図示しないが、加熱してシアノアクリレート系接着剤３を溶融させて台ガラス２を剥離し、パネル全体をＩＰＡ、アセトン、アセトン＋エタノール、メタノールなどの有機溶剤で洗浄する。尚、ホットメルト系水溶性ワックスの場合は加熱して台ガラス２を剥離し、パネル全体を純水又は５０〜６０℃の温純水で超音波洗浄する。
【００４５】
図２０の（a）は、パネルを保持する台ガラスに代え、治具２ａを用いた例を表わしている。台ガラスを兼ねる治具２ａは研磨盤のワークホルダー２９に固定されている。治具２ａ及びホルダー２９内には真空吸着用の通路２ｂが形成されている。ＴＦＴ基板１とマイクロレンズ内蔵対向基板１７を組み立てたパネルは真空吸着により治具２ａに固定された状態で、研磨加工される。この時に、治具２ａに設けた導電性パッド２ｐでＴＦＴ基板１の外部接続端子１ｔをショートさせることで研磨時の静電気ダメージを防止するのが望ましい。
図２０の（b），（ｃ）に示す例は、台ガラスを兼ねる治具２ａを複数個設けた大研磨盤のワークホルダー２９にＬＣＤパネルが固定される。ＴＦＴ基板１側を上にして、ＭＬ対向基板１７側を治具２ａの凹部にセットして真空吸着で固定させ、ＴＦＴ基板裏面を片面研磨する。この時も、治具２ａに設けた導電性パッドでＴＦＴ基板の外部接続端子をショートさせることで研磨時の静電気ダメージを防止するのが望ましい。
一般にプロジェクタ用の高温ポリシリコンＴＦＴＬＣＤに用いられるＴＦＴ基板及び対向基板の合成石英ガラスは高精度の表面及び寸法仕上げの仕様となっている。そこで、図１３〜２０に示した各実施例において研磨作業途中での膜厚チェックを十分にすることで、対向基板を台ガラスの代用とすることが可能であり、台ガラスを廃止してコストダウンを図ってもよい。
【００４６】
図２１は、本発明に従って製造された液晶表示素子の別の例を示す模式的な断面図である。マイクロレンズ内蔵対向基板１７とマイクロレンズ内蔵ＴＦＴ基板７はシール剤８により所定ギャップで重ね合わせて固着しており、両者の間に液晶９が保持されている。ここで、研磨により薄肉化されたＴＦＴ基板１の裏面に一体化されたマイクロレンズアレイは、レンズ面ｒが二重構造となっている。すなわち、屈折率ｎｇ１−２の透明樹脂層４に形成された凸レンズ面と、同じく屈折率がｎｇ２−２の透明樹脂層４'に形成された凸レンズ面は、シール材６により互いに対向配置しており、両者の間に屈折率ｎ１の透明光学樹脂５が封入され、マイクロレンズを構成している。この時、透明光学樹脂５の屈折率ｎ１は、透明樹脂層４，４'の屈折率ｎｇ１−２，ｎｇ２−２よりも低い。マイクロレンズ内蔵対向基板１７側も同様の構成となっており、屈折率がｎｇ１−１の透明樹脂層と屈折率がｎｇ２−１の透明樹脂層との間に、屈折率がｎ１の透明光学樹脂１５が挿入されている。
【００４７】
図２２は、本発明に従って製造された液晶表示素子の具体的な形状寸法例を表わしている。ＭＬＴＦＴ基板７とＭＬ対向基板１７は所定ギャップで重ね合わせて固着しており、両者の間に液晶９が保持されている。ＭＬ対向基板１７側のマイクロレンズの焦点距離は空気中換算でＦ１＝３０．６９μｍである。マイクロレンズはレンズ面１４ｒを境にして屈折率が１．４５の透明樹脂層と屈折率が１．６６の透明光学樹脂１５が互いに接した構造となっている。対向基板１１は屈折率が１．５４のネオセラムガラスからなり、研磨により薄肉化されている。レンズ面１４ｒの深さは１０．３μｍであり、対向基板１１の厚みは２０μｍに薄肉化されている。一方ＭＬＴＦＴ基板７に形成されたマイクロレンズの焦点距離は空気中換算でＦ２＝４１．４μｍ（実寸６４．６μｍ）である。レンズ面４ｒを境にして屈折率１．４４の透明樹脂層と屈折率が１．５９６の透明光学樹脂５が境を接し、マイクロレンズを構成している。屈折率が１．４６の石英基板１は２０μｍに薄肉化されている。この様にして、ＭＬ対向基板１７側に形成された集光レンズと、ＭＬＴＦＴ基板７側に形成されたフィールドレンズとの間の主点間距離は６４．６μｍとなっている。尚、ＴＦＴ画素ピッチは１８μｍである。以上の寸法は、焦点距離を除いて全て実寸の値である。
【００４８】
図２３は、本発明に従って製造されたデュアルマイクロレンズ構成の液晶表示素子の光学特性を示す模式図である。集光用のレンズ面を対向基板側に配置するとともに、フィールド機能を有するレンズ面をＴＦＴ基板側に配置した構成となっている。この例に係る液晶パネルは、ＴＦＴ基板５０Ｂと、このＴＦＴ基板５０Ｂの光の入射面側に液晶層４５を介して対向配置された対向基板５０Ａとを備えている。
【００４９】
対向基板５０Ａは、光の入射側から順に、ガラス基板４１と、透明樹脂層４３Ａと、第一のマイクロレンズアレイ４２Ａと、薄肉化された対向基板４４Ａとを有している。一方、ＴＦＴ基板５０Ｂは、光の入射側から順に、画素電極４６及びブラックマトリクス４７と、薄肉化されたＴＦＴ基板４４Ｂと、第二のマイクロレンズアレイ４２Ｂと、透明樹脂層４３Ｂと、ガラス基板４８とを有している。
【００５０】
第一のマイクロレンズアレイ４２Ａは透明光学樹脂により構成され、各画素電極４６に対応して二次元的に設けられた複数の第一のマイクロレンズ４２Ｍ−１を有している。各マイクロレンズ４２Ｍ−１は、正のパワーの第一のレンズ面Ｒ１を有し、集光用のレンズとして機能する。本例では、透明樹脂層４３Ａの屈折率ｎ１、第一のマイクロレンズアレイ４２Ａの屈折率ｎ２とが、ｎ２＞ｎ１の関係を満たし、第一のレンズ面Ｒ１が、光の入射側（光源側）に凸形状となっている。
【００５１】
第二のマイクロレンズアレイ４２Ｂも、第一のマイクロレンズアレイ４２Ａと同様に、透明光学樹脂により構成され、各画素電極４６に対応して二次元的に設けられた複数の第二のマイクロレンズ４２Ｍ−２を有している。各マイクロレンズ４２Ｍ−２は、正のパワーの第二のレンズ面Ｒ２を有し、フィールドレンズとして機能する。すなわち、第二のレンズ面Ｒ２についての焦点位置は、第一のレンズ面Ｒ１（第一のマイクロレンズ４２Ｍ−１）についての主点位置にほぼ一致している（点線光路）。本例では、透明樹脂層４３Ｂの屈折率ｎ４が第二のマイクロレンズアレイ４２Ｂの屈折率ｎ３に比べ大きくなっており、第二のレンズ面Ｒ２が、光の出射側に凸形状となっている。
【００５２】
本例では、画素開口が２つのマイクロレンズ４２Ｍ−１，４２Ｍ−２の間（２つのレンズ面Ｒ１，Ｒ２の間）に位置するデュアルマイクロレンズ構造となっている。光軸６０上で２つのマイクロレンズ４２Ｍ−１，４２Ｍ−２の合成の焦点位置が、画素開口の付近に位置している（実線光路）。合成の焦点位置と画素開口との位置合わせは、例えばマイクロレンズ４２Ｍ−１，４２Ｍ−２と画素開口との間の厚みを調整することにより制御可能である。本構成は実効開口率が最もよくなるが、従来加工性の難易度は最も高いものとされていた。本発明は、この加工性の難易度を克服して、図示のデュアルマイクロレンズ構造を実現したものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、対向基板とＴＦＴ基板の両方にマイクロレンズを内蔵したデュアルマイクロレンズ構成の液晶表示素子が実現できる。これにより、実効開口率の向上や光源光の利用効率向上が可能となり、高輝度化が達成できる。更に、投射型表示装置に適用した場合、セットのダウンサイジング、投射レンズのコストダウンなどが可能になる。又、Ｖカットダイシングで面取りし、その後にフルカットダイシングを採用することで、ＴＦＴ基板のクラックひび割れ防止が可能となり、歩留り及び品質が改善する。片面光学加工時の静電気ダメージ及びＴＦＴ薄基板のクラックが防止できるので、歩留り及び品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示素子の製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明に係る液晶表示素子の製造方法の実施例を示す工程図である。
【図３】分割工程を示す模式図である。
【図４】他の実施例を示す工程図である。
【図５】組立工程を示す模式図である。
【図６】マイクロレンズ内蔵対向基板の製造方法を示す模式図である。
【図７】他の実施例を示す工程図である。
【図８】別の実施例を示す工程図である。
【図９】さらに別の実施例を示す工程図である。
【図１０】さらに別の実施例を示す工程図である。
【図１１】さらに別の実施例を示す工程図である。
【図１２】さらに別の実施例を示す工程図である。
【図１３】他の実施例を示す模式図である。
【図１４】静電気対策を施したパネルを示す模式図である。
【図１５】静電気対策を施したパネルを示す模式図である。
【図１６】研磨工程を示す模式図である。
【図１７】研磨工程を示す模式図である。
【図１８】光学樹脂を用いた貼合工程を示す断面図である。
【図１９】光学樹脂を用いた貼合工程を示す平面図である。
【図２０】研磨工程の別例を示す模式的な断面図である。
【図２１】本発明に従って製造された液晶表示素子の一例を示す断面図である。
【図２２】本発明に従って製造された液晶表示素子の一例を示す模式図である。
【図２３】本発明に従って製造された液晶表示素子の光学的な機能を示す模式的な部分断面図である。
【図２４】投射表示装置の一例を示す模式図である。
【図２５】図２４に示した投射表示装置に組み込まれる液晶表示素子の一例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１・・・ＴＦＴ基板、２・・・台ガラス、３・・・接着剤、４・・・マイクロレンズ基板、５・・・光学樹脂、６・・・シール材、８・・・シール材、９・・・液晶、１１・・・対向基板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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