(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のマイクロレンズを有する第１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、
第１の基板となる母材にエッチングを施して、多数のマイクロレンズを形成するとともに、前記マイクロレンズの形成領域外に、前記第２の基板に当接するスペーサーを形成し、
次いで、該スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２の基板とを当接させ、前記第１の基板と前記第２の基板を接着剤により接合した後、
前記スペーサーを含む部分を除去することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項２】
多数のマイクロレンズを有する第１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、
第１の基板となる母材を用意し、該母材上に、スペーサーを形成するための第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
前記母材の前記第１のマスクが形成された面に、マイクロレンズを形成するための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
エッチングを施し、前記第２のマスクを利用して前記母材にマイクロレンズを形成するとともに、前記第１のマスクを利用して、前記第２の基板に当接するスペーサーを形成するエッチング工程と、
前記スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２の基板とを当接させ、前記第１の基板と前記第２の基板を接着剤により接合する接合工程と、
前記スペーサーを含む部分を除去する除去工程とを有することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２マスク形成工程と、前記エッチング工程との間に前記第２のマスクを整形する整形工程を有する請求項２に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合した後、前記第２の基板上に、前記第１のマスクをアラインメントマークとして用い、遮光膜を形成する請求項２または３に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項５】
前記スペーサーは、柱状をなしている請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合した後、前記第２の基板上に、新たな構成要素を設ける請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項７】
前記新たな構成要素は、遮光膜および／または透明導電膜である請求項６に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項８】
前記スペーサーを含む部分の除去とともに、前記マイクロレンズが形成された部分を複数に分割する請求項１ないし７のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズアレイ基板の製造方法、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】
図７は液晶パネル等に用いられるマイクロレンズアレイ基板（マイクロレンズ基板と呼ばれることもある）の従来の製造方法を説明する断面図である。このようなマイクロレンズアレイ基板９００は、第１の透明基板９０１にマイクロレンズ９０２を形成し、次いで、第１の透明基板９０１のマイクロレンズ９０２を形成した面に接着剤９０４を塗布し、そこへ第２の透明基板９０３を接合することにより製造される。しかし、このようにして製造されたマイクロレンズアレイ基板から液晶パネルを製造したとき、得られる画像にむらが生じ、画面内の明るさが均一とならない場合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、明るさむらが生じにくいマイクロレンズアレイ基板の製造方法、さらには、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１０）の本発明により達成される。
【０００５】
（１）  多数のマイクロレンズを有する第１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、
第１の基板となる母材にエッチングを施して、多数のマイクロレンズを形成するとともに、前記マイクロレンズの形成領域外に、前記第２の基板に当接するスペーサーを形成し、
次いで、該スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合した後、
前記スペーサーを含む部分を除去することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【０００６】
（２）  多数のマイクロレンズを有する第１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、
第１の基板となる母材を用意し、該母材上に、スペーサーを形成するための第１のマスクを形成する第１マスク形成工程と、
前記母材の前記第１のマスクが形成された面に、マイクロレンズを形成するための第２のマスクを形成する第２マスク形成工程と、
エッチングを施し、前記第２のマスクを利用して前記母材にマイクロレンズを形成するとともに、前記第１のマスクを利用して、前記第２の基板に当接するスペーサーを形成するエッチング工程と
前記スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する接合工程と、
前記スペーサーを含む部分を除去する除去工程とを有することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【０００７】
（３）  前記第２マスク形成工程と、前記エッチング工程との間に前記第２のマスクを整形する整形工程を有する上記（２）に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【０００８】
（４）  前記第１の基板と前記第２の基板とを接合した後、前記第２の基板上に、前記第１のマスクをアラインメントマークとして用い、遮光膜を形成する上記（２）または（３）に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【０００９】
（５）  前記スペーサーは、柱状をなしている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００１０】
（６）  前記第１の基板と前記第２の基板とを接合した後、前記第２の基板上に、新たな構成要素を設ける上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００１１】
（７）  前記新たな構成要素は、遮光膜および／または透明導電膜である上記（６）に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００１２】
（８）  前記スペーサーを含む部分の除去とともに、前記マイクロレンズが形成された部分を複数に分割する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【００１３】
（９）  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、上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法により製造されたマイクロレンズアレイ基板の一部分を備え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。
【００１４】
（１０）  上記（９）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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、マイクロレンズアレイ基板の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。マイクロレンズアレイ基板９９は、多数のマイクロレンズ１０１を有する第１の基板１００に第２の基板２００を、中間層となる樹脂層（接着層）４００を介して接合することにより製造されるが、本方法は、かかる工程を行う前に、第１の基板１００となる母材にエッチングを施して、多数のマイクロレンズ１０１を形成するとともに、スペーサー５００をも形成して第１の基板（スペーサー付きマイクロレンズ基板）１００を得ることを特徴とする（図１〜図３参照）。このように、本発明では、マイクロレンズ１０１を形成するとともに、スペーサー５００をも形成するので、スペーサー５００を形成するための工程を簡略化することができる。
【００１６】
スペーサー５００は、第２の基板２００の、第１の基板１００に対する距離を規制することができる。そして、かかるスペーサー５００により、第１の基板１００と第２の基板２００との距離を、マイクロレンズアレイ基板９９全体にわたって均一とすることができる。このため、樹脂層４００の厚さを、マイクロレンズアレイ基板９９全体にわたって均一なものとすることができる。このようなスペーサー５００は、例えば柱状とすることができる。また、スペーサー５００の高さは、マイクロレンズ１０１の高さと同じかそれよりも高いものとすることが好ましい。また、スペーサー５００は、マイクロレンズ形成領域の外側に設けることができる。以下、マイクロレンズアレイ基板の第１の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、第１の基板１００Ａとなる母材（透明基板）を用意する。この母材には、例えば、石英ガラス等をはじめとする各種ガラス基板などが好適に用いられる。以下、かかる母材を「第１の基板１００Ａ」に含めて説明する。
【００１８】
＜１Ａ＞まず、図１（ａ）に示すように、母材として用意した第１の基板１００Ａの、形成するスペーサー５００Ａに対応する位置に、第１マスク（保護層）１０Ａを形成する。この第１マスク１０Ａは、後述する工程＜４．１Ａ＞において、マイクロレンズ１０１Ａを形成する際に行うエッチングに対して耐性を有するもの（例えば、Ｃｒ、Ａｌ等の金属）であることが好ましい。このような第１マスク１０Ａは、例えば、スパッタリング法（マスクスパッタリング法）等の気相成膜法などにより形成することができる。
【００１９】
＜２Ａ＞次に、図１（ｂ）に示すように、第１の基板１００Ａの第１マスク１０Ａを形成した面に、形成するマイクロレンズ１０１Ａに対応するパターンの第２マスク１１０Ａを形成する。また、このとき同時に、形成するスペーサー５００Ａに対応するパターンを有し、第２マスク１１０Ａと同様の第３マスク１１Ａを形成することもできる。第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａは、例えば熱変形性のレジスト等、熱変形性の材料で構成されていることが好ましい。これにより、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａの整形が容易となる（後述する工程＜３．１Ａ＞参照）。
【００２０】
第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａは、例えば次のように形成することができる。まず、第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａを形成する面に、感光性のレジスト層（ポジレジスト、ネガレジスト等）を形成する。次に、かかるレジスト層に対して、形成するマイクロレンズ１０１Ａ、および、スペーサー５００Ａに対応したパターンの露光を行う。次に、かかるレジスト層を現像する。
【００２１】
なお、第２マスク１１０Ａ（および第３マスク１１Ａ）と第１マスク１０Ａとは、異なる種類で構成されていることが好ましい。これにより、後述する工程＜４．１Ａ＞で行なうエッチングにより、スペーサー５００Ａとマイクロレンズ１０１Ａとを同時に形成することが容易となる。
【００２２】
＜３．１Ａ＞次に、第２マスク１１０Ａを、例えば図１（ｃ）に示すような凸曲面を有する形状に、整形する。このとき、第３マスク１１Ａも、第２マスク１１０Ａと同様に整形することができる。このとき、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａが熱変形性の材料で構成されていると、加熱をするだけで第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａを整形することができる。しかも、加熱・溶融すると、表面張力で、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａは、半球状にリフローされる。したがって、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａが熱変形性の材料で構成されていると、これらを、簡易な操作でより理想的なレンズ形状に整形することができるようになる。第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａを加熱により整形する場合、その加熱温度は、１００〜２５０℃程度が好ましい。加熱温度をこの範囲内とすると、第２マスク１１０Ａを、より理想的なレンズ形状に整形することが容易となる。
【００２３】
＜３．２Ａ＞次に、図１（ｄ）に示すように、第１マスク１０Ａを、スペーサー５００Ａに対応したパターンに整形する。これにより、第１マスク１０Ａから、形成するスペーサー５００Ａに対応したパターンの第１マスク１２Ａが形成される。これは、例えば、第３マスク１１Ａをマスク層として、第１マスク１０Ａに対して、硝酸セリウムアンモン水溶液、りん酸水溶液などを用いたウェットエッチング、ドライエッチング等のエッチングを施して、第１マスク１０Ａの不要部分（例えば、第３マスク１１Ａからはみ出した部分等）を除去することにより行なうことができる。このように、第１マスク１０Ａの不要部分を除去する前に第３マスク１１Ａを整形しておくと、かかる整形工程により第３マスク１１Ａと第１マスク１０Ａとの密着性が高まっているので、例えばウェットエッチングにより第１マスク１０Ａの不要部分を除去する場合には、第１マスク１０Ａと第３マスク１１Ａとの間にエッチング液が侵入することを効果的に防止される。
【００２４】
＜４．１Ａ＞次に、第１の基板１００Ａに対してエッチングを施し、図１（ｅ）に示すように、第１の基板１００Ａに、マイクロレンズ１０１Ａおよびスペーサー５００Ａを形成する。
【００２５】
第１の基板１００Ａに対してエッチングを施すと、第１の基板１００Ａが食刻され、その厚みが減少する。また、このとき同時に、第２マスク１１０Ａも食刻される。したがって、所定の条件下でエッチングを行なうと、第２マスク１１０Ａが、エッチングにより食刻されて消滅するとともに、第２マスク１１０Ａの形状が、第１の基板１００Ａ上に転写される。これにより、第１の基板１００Ａ上に、凸形状を有するマイクロレンズ１０１Ａを形成することができる。また、このとき、第３マスク１１Ａが消滅し、第１マスク１２Ａが露出する。そしてこのとき、第１マスク１２Ａが、エッチングに対して耐性を有するものであると、第１の基板１００Ａの第１マスク１２Ａで保護された部位では、食刻が防止（抑制）される。したがって、かかる部位では母材の厚さが良好に維持される。このため、かかる母材の厚さが維持された部分では、図１（ｅ）に示すように、結果として、スペーサー５００Ａが形成される。
【００２６】
このように、母材のスペーサー５００Ａとなるべきところを非エッチング部としてスペーサー５００Ａを形成すると、非エッチング部では母材の厚さが維持されることになる。また通常、母材は、全体にわたって厚さが均一であることが保証されている。このため、このようにしてスペーサー５００Ａを複数形成した場合、形成した各スペーサー５００Ａでは、互いにその高さがほぼ等しいものとなる。しかも、このようにスペーサー５００Ａを形成すると、母材の厚さが維持されるので、形成されるスペーサー５００Ａの端面に、平坦な部分を設けることができる。形成されるスペーサー５００Ａの高さは、第１の基板１００Ａが食刻された深さに等しくなる。このため、エッチングの条件を適宜選択することにより、スペーサー５００Ａの高さを所望のものに調整することができる。しかも、スペーサー５００Ａの高さが樹脂層４００Ａの厚さと等しくなるので、これにより、後述する工程＜５Ａ＞で形成する樹脂層４００Ａの厚さを、所望のものに調整することができる。
【００２７】
このようにしてマイクロレンズ１０１Ａを形成する場合には、第２マスク１１０Ａおよび第１の基板１００Ａが食刻される速度（エッチングレート）をほぼ同じものとすると、第２マスク１１０Ａの形状を第１の基板１００Ａに忠実に転写することができる。かかる観点からは、第１の基板１００Ａに対しては、ドライエッチングを施すことが好ましい。ドライエッチングによると、第２マスク１１０Ａに対するエッチングレートと、第１の基板１００Ａに対するエッチングレートとを、ほぼ同じにすることが容易となる。
【００２８】
＜４．２Ａ＞次に、例えば、硝酸セリウムアンモン水溶液、りん酸水溶液等の除去液（剥離液）に第１の基板１００Ａを浸漬することなどにより、図１（ｆ）に示すように、第１マスク１２Ａを除去する。これにより、マイクロレンズ１０１Ａとスペーサー５００Ａとが形成された第１の基板（スペーサー付きマイクロレンズ基板）１００Ａが得られる。
【００２９】
＜５Ａ＞次に、図１（ｇ）に示すように、第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａを形成した面に、樹脂層４００Ａを介して、第２の基板２００Ａがスペーサー５００Ａに当接するように、第２の基板（透明基板）２００Ａを接合する。
【００３０】
これは、例えば、第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａが形成された面に樹脂層４００Ａとなる樹脂（接着剤）を設け、次いで、第２の基板２００Ａをスペーサー５００Ａに当接させるとともに前記樹脂に密着させ、次いで、前記樹脂を固化させることにより行なうことができる。第２の基板２００Ａを第１の基板１００Ａに接合するときに、第２の基板２００Ａ全体に均一な圧力をかけて第２の基板２００Ａをスペーサー５００Ａに当接させると、基板全体にわたって第１の基板１００Ａと第２の基板２００Ａとの距離をより均一にすることができる。このため、形成される樹脂層４００Ａの厚さを、基板全体でより均一なものとすることができ、その厚みむらをより好適に抑制できる。このとき、スペーサー５００Ａが例えば柱状をなしていると、第２の基板２００Ａを前記樹脂に密着させる際に、気泡を両者の接合部の端部から逃がすことが容易になる。なお、第２の基板２００Ａは、例えば、石英ガラス等のガラスなどで構成されている。以下の工程を行なう前に、第２の基板２００Ａを研削・研磨等することにより、第２の基板２００Ａの厚さを調整してもよい。
【００３１】
＜６Ａ＞次に、図１（ｈ）に示すように、第２の基板２００Ａ上に、開口部６０１Ａが設けられた遮光膜６００Ａを形成する。例えば、第２の基板２００Ａのほぼ全面に遮光膜６００Ａとなる膜を、スパッタリング法等の気相成膜法により形成し、次いで、かかる膜に、フォトリソグラフィー法およびエッチングを行なうことにより、開口部６０１Ａが設けられた遮光膜６００Ａを形成することができる。
【００３２】
＜７Ａ＞次に、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法等により、第２の基板２００Ａ上に、遮光膜６００Ａを覆うように、透明導電膜（透明電極膜）７００Ａを形成する。これにより、図４に示すような、マイクロレンズアレイ基板９９Ａを得ることができる。
【００３３】
このようにして得られたマイクロレンズアレイ基板９９Ａを、例えば、切断線１３１Ａでカットして、スペーサー５００Ａを含む部分を切除する。スペーサー５００Ａは、マイクロレンズとしての機能を果たす部分ではないので、本来不要である。しかも、前記工程＜５Ａ＞で樹脂層４００Ａがすでに固化しているので、かかる切除作業および切除後も、第１の基板１００Ａと第２の基板２００Ａとの位置関係は固定され、両者の距離が変動することは防止される。すなわち、スペーサー５００Ａの前述したような役割は、もはや失われたと言える。このため、スペーサー５００Ａを含む部分を切除することにより、最終的に得られる基板（液晶パネル用対向基板１５Ａ）のデッドスペースを減少させることができ、小型化を図ることができる。
【００３４】
また、スペーサー５００Ａを含む部分の切除に際し、マイクロレンズアレイ基板９９Ａを、例えば、切断線１３２Ａで分割する。これにより、複数のマイクロレンズアレイ基板、すなわち、液晶パネル用対向基板１５Ａを複数個得ることができる。このときも、樹脂層４００Ａにより第１の基板１００Ａと第２の基板２００Ａとの位置関係は固定されているので、また、スペーサー５００Ａを設置した効果により分割前のマイクロレンズアレイ基板では基板全体にわたって樹脂層４００Ａの厚さが均一となっているので、得られる各液晶パネル用対向基板１５Ａ間における樹脂層４００Ａの厚さも、個々にばらつきがなく、均一なものとなる。しかも、１個の液晶パネル用対向基板１５Ａにおいても、その基板全体で樹脂層４００Ａの厚さは均一なものとなっている。
【００３５】
以下、マイクロレンズアレイ基板の第２の製造方法について説明する。なお、前記第１の製造方法と共通する事項については説明を省略し、相違する事項を中心に説明する。本方法は、第２マスクを整形する（前記＜３．１Ａ＞参照）前に、第１マスクを整形する（前記＜３．２Ａ＞参照）ことを特徴とする。まず、前記＜１Ａ＞、＜２Ａ＞と同様の工程を行なう（図２（ａ）、（ｂ））。
【００３６】
＜３．１Ｂ＞次に、図２（ｃ）に示すように、第１マスク１０Ｂを、スペーサー５００Ｂに対応するパターンに整形し、第１マスク１２Ｂを形成する。
【００３７】
＜３．２Ｂ＞次に、第２マスク１１０Ｂを、例えば図２（ｄ）に示すような半球のレンズ形状に、整形する。その後、前記と同様の工程を行なう（図２（ｅ）〜（ｈ））。
【００３８】
このように、第２マスク１１０Ｂを整形する前に第１マスク１０Ｂを整形すると、形成される第１マスク１２Ｂの寸法精度が高まる。このため、形成されるスペーサー５００Ｂの寸法精度も高まる。したがって、例えばスペーサー５００Ｂをアライメントマーク等として用いる場合には、位置合わせの精度が向上する。
【００３９】
以下、マイクロレンズアレイ基板の第３の製造方法について説明する。なお、前記第１、第２の製造方法と共通する事項については説明を省略し、相違する事項を中心に説明する。本方法は、柱を形成するための第１マスクを、柱を形成した後も残存させ、別の工程でアライメントマークとして用いることを特徴とする。まず、前記＜１Ａ＞、＜２Ａ＞、＜３．１Ｂ＞、＜３．２Ｂ＞、＜４．１Ａ＞と同様の工程を行なう（図３（ａ）〜（ｅ））。その後、前記＜５Ａ＞以降と同様の工程を行なう（図３（ｆ）、（ｇ））。すなわち、前記工程＜４．２Ａ＞に対応する工程を行なわない。
【００４０】
このように、第１マスク１２Ｃを残存させて第１の基板１００Ｃに第２の基板２００Ｃを接合した場合、第１マスク１２Ｃを、位置合わせの指標であるアラインメントマークとして用いることができる。このため、例えば、図３（ｇ）に示すように、第２の基板２００Ｃ上に開口部６０１Ｃを有する遮光膜６００Ｃを設ける場合（前記＜６Ａ＞参照）、第１マスク１２Ｃをアライメントマークとして、開口部６０１Ｃの位置合わせを行うことができる。特に、第１マスク１２Ｃを金属で構成すると、第１マスク１２Ｃの視認性が非常に高くなり、画像処理等の自動化・省力化に適した製造工程を容易に確立できる。なお、この場合、スペーサー５００Ｃの高さは、第１の基板１００Ｃの食刻された深さと第１マスク１２Ｃの厚さとの和に等しくなる。
【００４１】
以下、上記液晶パネル用対向基板１５Ａを用いた液晶パネル（液晶光シャッター）について、図５に基づいて説明する。図５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１５Ａと、ＴＦＴ基板１７と液晶パネル用対向基板１５Ａ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。
【００４２】
液晶パネル用対向基板１５Ａは、多数の凸状のマイクロレンズ１０１Ａが形成された第１の基板１００Ａと、かかる第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａが形成された面に樹脂層４００Ａを介して接合された第２の基板２００Ａと、かかる第２の基板２００Ａ上に形成され、開口部６０１Ａを有する遮光膜６００Ａと、第２の基板２００Ａ上に遮光膜６００Ａを覆うように形成された透明導電膜（透明電極膜）７００Ａとを有している。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上に多数設けられ、液晶層１８の液晶を駆動する個別電極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。この液晶パネル１６では、液晶パネル用対向基板１５Ａの透明導電膜（共通電極）７００Ａ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１５Ａとが、一定距離離間して接合されている。
【００４３】
第１の基板１００Ａ側から入射した入射光Ｌは、第１の基板１００Ａを通り、マイクロレンズ１０１Ａを通過する際に集光されつつ、樹脂層４００Ａ、第２の基板２００Ａ、遮光膜６００Ａの開口６０１Ａ、透明導電膜７００Ａ、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、第１の基板１００Ａ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。
【００４４】
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１５Ａ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。図６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、照明光学系と、色分離光学系と、赤色に対応した液晶ライトバルブ２４と、緑色に対応した液晶ライトバルブ２５と、青色に対応した液晶ライトバルブ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透過する。このとき、白色光の光強度は、均一にされる。かかる白色光は、ミラー３０４で図６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６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。
【００５０】
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６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。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６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。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。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６中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図６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。
【００５１】
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。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。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。
【００５２】
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６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。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。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６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。
【００５３】
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。
【００５４】
【実施例】
（実施例１）
以下のようにして、マイクロレンズアレイ基板を製造し、さらには、画素サイズ１８μm 角で、横１０２４個、縦７６８個のマイクロレンズが行列配置された液晶パネル用対向基板を２５個製造した。まず、母材として平面形状が長方形で均一な厚さを有する未加工の石英ガラス基板（第１の基板１００Ａ）を１枚用意し、これを洗浄した。
【００５５】
−１Ａ−  次に、第１の基板１００Ａの、形成するスペーサー５００Ａに対応する位置に、マスクスパッタリング法により、膜厚１０μm のＣｒ膜（第１マスク１０Ａ）を局所的に形成した。
【００５６】
−２Ａ−  次に、第１の基板１００Ａの第１マスク１０Ａを形成した面に、形成するマイクロレンズ１０１Ａおよびスペーサー５００Ａに対応したパターンのレジスト層（第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａ）を形成した。これは次のようにして行なった。まず、第１の基板１００Ａに、膜厚８．０μm のポジレジストをスピンコートした。次に、このポジレジストをクリーンオーブン内でプレベークした。次に、露光機を用いて、ポジレジストに、形成するマイクロレンズ１０１Ａおよびスペーサー５００Ａに対応するパターンの露光を行った。次に、ポジレジストを現像した。
【００５７】
−３．１Ａ−  次に、第１の基板１００Ａを、１３０〜１８０℃の温度範囲に設定したクリーンオーブン内で加熱し（ポストベーク）、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａを半球のレンズ形状にリフローした。
【００５８】
−３．２Ａ−  次に、硝酸セリウムアンモン水溶液によるウェットエッチングを行い、第１の基板１００Ａ上の第３マスク１１Ａからはみ出した第１マスク１０Ａを除去し、第１マスク１０Ａを、形成するスペーサー５００Ａに対応したパターンに整形した（第１マスク１２Ａを形成した）。
【００５９】
−４．１Ａ−  次に、第１の基板１００Ａに対してドライエッチングを施し、第１の基板１００Ａに、凸形状のマイクロレンズ１０１Ａおよび柱（円柱）状のスペーサー５００Ａを形成した。なお、スペーサー５００Ａは、第１の基板１００Ａの四隅に形成した。ドライエッチングは、ＣＨＦ3 ガスを用いて２０分間行った。また、その際のガス流量は５０sccm、圧力は５０mTorr 、ＲＦ出力は４００Ｗとした。これにより、第１の基板１００Ａのエッチングレートは毎分０．４０μm 、第２マスク１１０Ａと第１の基板１００Ａとのエッチングレートの比は１：１という結果を得た。また、第１マスク１２Ａの食刻は防止され、第１マスク１２Ａは第１の基板１００Ａ上に残存した。形成されたマイクロレンズ１０１Ａの高さは８．０μm 、曲率半径は１４μm であった。また、形成されたスペーサー５００Ａの高さは、８．５μm であった。
【００６０】
−４．２Ａ−  次に、第１の基板１００Ａを硝酸セリウムアンモン水溶液に浸漬して、第１マスク１２Ａを除去した。
【００６１】
−５Ａ−  次に、第１の基板（スペーサー付きマイクロレンズ基板）１００Ａに第２の基板４００Ａを、樹脂を介して接合した。これは、次のように行った。まず、第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａを形成した面に、樹脂で構成された紫外線硬化型接着剤を気泡なく塗布した。次に、石英ガラスで構成された第２の基板２００Ａを、第２の基板２００Ａ全体に均一な圧力をかけつつ、スペーサー５００Ａおよび塗布した紫外線硬化型接着剤に密着させた。次に、前記紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を硬化させ、樹脂層４００Ａを形成した。
【００６２】
−６Ａ−  次に、第２の基板２００Ａ上に膜厚０．１６μm のＣｒ膜（遮光膜６００Ａとなる膜）をスパッタリング法により付与し、次いで、フォトリソグラフィー法およびエッチングを行ない、かかる膜に開口部６０１Ａを形成した。
【００６３】
−７Ａ−  次に、スパッタリング法により、第２の基板２００Ａ上に遮光膜６００Ａを覆うように、膜厚０．１μm のＩＴＯ膜（透明導電膜７００Ａ）を形成した。これにより、マイクロレンズアレイ基板９９Ａを得た。
【００６４】
−８Ａ−  最後に、このマイクロレンズアレイ基板９９Ａをカットして、スペーサー５００Ａを含む部分を除去するとともに、２５個の液晶パネル用対向基板１５Ａを得た。
【００６５】
（実施例２）
下記に示す事項以外は前記実施例１と同様にして、マイクロレンズアレイ基板を製造し、さらには、画素サイズ２３μm 角で、横８００個、縦６００個のマイクロレンズが行列配置された液晶パネル用対向基板を２０個製造した。
【００６６】
−１Ｂ−  マスクスパッタリング法により、Ａｌ膜（第１マスク１０Ｂ）を第１の基板１００Ｂに形成した。  −２Ｂ−  第１の基板１００Ｂにスピンコートしたポジレジストの膜厚を１０．０μm とした。  −３．１Ｂ−  エッチング液としてりん酸水溶液を用い、上記−３．２Ａ−と同様の操作を行った。  −３．２Ｂ−  クリーンオーブンの温度範囲を１４０〜１８０℃に設定し、上記−３．１Ａ−と同様の操作を行った。  −４．１Ｂ−  ドライエッチングには、Ｃ4Ｆ8ガスを用い、そのガス流量は１００sccm、圧力は８０mTorr 、ＲＦ出力は１０００Ｗとした。また、エッチング時間を２４分間とした。これにより、第１の基板１００Ｂのエッチングレートは毎分０．５０μm 、第２マスク１１０Ｂと第１の基板１００Ｂとのエッチングレートの比は１：１．２という結果を得た。形成されたマイクロレンズ１０１Ｂの高さは１２．０μm 、曲率半径は１７μm であった。また、形成されたスペーサー５００Ｂの高さは、１２．５μm であった。  −４．２Ｂ−  第１マスク１２Ｂの除去液をりん酸水溶液とした。  −７Ｂ−  膜厚０．１５μm のＩＴＯ膜（透明導電膜７００Ｂ）を、蒸着法により付与した。
【００６７】
（実施例３）
下記に示す事項以外は前記実施例２と同様にして、マイクロレンズアレイ基板を製造し、さらには、画素サイズ２３μm 角で、横８００個、縦６００個のマイクロレンズが行列配置された液晶パネル用対向基板を２０個製造した。
【００６８】
−４Ｃ−  ドライエッチングには、Ｃ3Ｆ8ガスを用い、そのガス流量は３０sccm、圧力は８０mTorr 、ＲＦ出力は８００Ｗとした。また、エッチング時間を２４分間とした。これにより、第１の基板１００Ｃのエッチングレートは毎分０．５０μm 、第２マスク１１０Ｃと第１の基板１００Ｃとのエッチングレートの比は１：１．２という結果を得た。形成されたマイクロレンズ１０１Ｂの高さは１２．０μm 、曲率半径は１７μm であった。また、形成されたスペーサー５００Ｂの高さは、１２．５μm であった。上記−４．２Ｂ−に相当する操作は行なわなかった。すなわち、第１マスク１２Ｃを残存させて、マイクロレンズアレイ基板および液晶パネル用対向基板を製造した。
【００６９】
（実施例４）
上記実施例１〜３で得られた各液晶パネル用対向基板とＴＦＴ基板とを、透明導電膜とＴＦＴ基板が有する個別電極とが対向するように貼りあわせ、その貼りあわせた隙間に液晶を注入して、液晶パネルをそれぞれ製造した。さらに、これらの液晶パネルを組み込んだライトバルブを、それぞれ組み立てた。そして、これらライトバルブに配線を施して、図６に示すような構成の液晶プロジェクターに、それぞれ組み込んだ。これらの液晶プロジェクターの画像をスクリーンに投射して、投射評価を行った。その結果、すべての液晶プロジェクターで、明るく鮮やかな映像を投射することができた。しかも、各液晶プロジェクターの投射画像をそれぞれ比較してみると、投射される画像の明るさおよび合焦度合いは、各液晶プロジェクター間でほとんど相違はなかった。また、投射された１個の画像内においても、明るさむらは確認されなかった。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マイクロレンズの焦点距離のばらつき、基板の厚みむら、透過光の明るさむら等が抑制されたマイクロレンズアレイ基板を提供できる。しかも、大量に製造した場合の各マイクロレンズアレイ基板を、基板の厚み、透過光量等にばらつきのない、均一なものとすることができる。さらには、本発明によれば、画像の明るさむらが少なく、高品位、高品質の画像を投射可能な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アレイ基板の第１の製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図２】本発明のマイクロレンズアレイ基板の第２の製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図３】本発明のマイクロレンズアレイ基板の第３の製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図４】本発明のマイクロレンズアレイ基板の実施形態を説明する模式的な断面図である。
【図５】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６】本発明の投射型表示装置の実施例における光学系を模式的に示す図である。
【図７】マイクロレンズアレイ基板のウエハーの従来の製造方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  第１マスク
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ  第２マスク
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  第３マスク
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  第１マスク
１３１Ａ、１３２Ａ  切断線
９９Ａ            マイクロレンズアレイ基板
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  第１の基板
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ  マイクロレンズ
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ  第２の基板
４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ  樹脂層
５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ  スペーサー
６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ  遮光膜
６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ  開口部
７００Ａ          透明導電膜
１５Ａ            液晶パネル用対向基板
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
２１              ダイクロイックプリズム
２２              投射レンズ
２４〜２６        液晶ライトバルブ
【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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