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【発明の名称】 マイクロレンズ用基板の製造方法、マイクロレンズ用基板、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
【発明者】 【氏名】山下 秀人

【氏名】清水 信雄

【氏名】四谷 真一
【要約】 【課題】例えば液晶パネル等に用いた場合に高いコントラスト比が得られるマイクロレンズ基板を提供すること。

【解決手段】マイクロレンズ用凹部付き基板２は、母材２９上に、凹曲面を有する複数の凹部３と、柱５とが形成された構成となっている。そして、マイクロレンズ基板１は、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が設けられた面に樹脂層９が設けられ、さらに樹脂層９上には、表層８が設けられており、また、樹脂層９では、凹部３内に充填された樹脂によりマイクロレンズ４が形成されている。柱５の頂部には、平坦な面５１が形成されている。柱５の高さは、凹部３を形成する前の母材２９の厚さよりも低いものとなっている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 母材の表面に、複数の開口が形成されたマスク層を形成する工程と、前記開口を用いて前記母材に対して第１のエッチングを行い、前記母材上に凹部を形成する工程と、少なくとも前記凹部を形成した領域内の前記マスク層を除去する工程と、前記母材に対して第２のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするマイクロレンズ用基板の製造方法。
【請求項２】 前記第１のエッチングおよび前記第２のエッチングを、ウエットエッチングにより行う請求項１に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【請求項３】 前記第１のエッチングと前記第２のエッチングとで、同種類のエッチング液を用いる請求項２に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【請求項４】 前記第１のエッチングのエッチング時間と、前記第２のエッチングのエッチング時間との比が、１００：１０〜１００：９００である請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【請求項５】 前記第１のエッチングのエッチング温度と、前記第２のエッチングのエッチング温度との差が、±１５℃以内である請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【請求項７】 母材の表面に複数の凹部が設けられ、該凹部に樹脂を充填することによりマイクロレンズが形成されるマイクロレンズ用基板であって、隣接する前記凹部間に、前記凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで、かつ、平坦な部分が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【請求項８】 母材の表面に複数の凹部が行列状に配設され、該凹部に樹脂を充填することによりマイクロレンズが形成されるマイクロレンズ用基板であって、行列の対角線方向に隣接する前記凹部間に、頂部に平坦な部分を有し、かつ、前記凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さの柱が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【請求項９】 前記平坦な部分の面積の総計は、有効レンズ領域の０．１〜３０％を占める請求項７または８に記載のマイクロレンズ用基板。
【請求項１０】 マイクロレンズ用基板を縦断面で見たとき、前記平坦な部分に連続する前記凹部の縁部において、前記凹部の輪郭線の接線と前記平坦な部分を構成する面とのなす角が、３０〜８０°である請求項７ないし９のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
【請求項１１】 前記凹部を形成する前の母材の凹部側端面から前記平坦な部分までの距離をＤ１、前記凹部を形成する前の母材の凹部側端面から前記凹部の最深部までの距離をＤ２としたとき、０．１≦Ｄ１／Ｄ２≦０．９なる関係を満足する請求項７ないし１０のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
【請求項１２】 請求項６ないし１１のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の前記凹部内に、樹脂が充填されてマイクロレンズが形成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項１３】 請求項６ないし１１のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板と、前記凹部を覆うように設けられた樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた表層とを有し、前記凹部内に充填された樹脂によりマイクロレンズが構成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項１４】 前記表層は、ガラスまたはセラミックスで構成されている請求項１３に記載のマイクロレンズ基板。
【請求項１５】 請求項１２ないし１４のいずれかに記載のマイクロレンズ基板上に、透明導電膜が設けられたことを特徴とする液晶パネル用対向基板。
【請求項１６】 請求項１２ないし１４のいずれかに記載のマイクロレンズ基板と、該マイクロレンズ基板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用対向基板。
【請求項１７】 請求項１５または１６に記載の液晶パネル用対向基板を備えたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項１８】 画素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請求項１５または１６に記載の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。
【請求項１９】 前記液晶駆動基板は、マトリックス状に配設された前記画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板である請求項１８に記載の液晶パネル。
【請求項２０】 請求項１７ないし１９の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２１】 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１７ないし２０の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、マイクロレンズ用基板の製造方法、マイクロレンズ用基板、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が用いられている。近年、液晶パネルは、進歩、発展がめざましく、その高画質化には、目を見張るものがある。そして、現在、液晶パネルのさらなる高画質化を実現すべく、極めて高いコントラスト比を有する液晶パネルの開発が望まれている。
【０００３】ところで、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。かかるマイクロレンズは、通常、液晶パネルが備えるマイクロレンズ基板に形成されている。
【０００４】図８は、液晶パネルに用いられるマイクロレンズ基板の従来の構造を示す縦断面図である。同図に示すように、マイクロレンズ基板９００は、多数の半球状の凹部９０３が設けられたガラス基板９０２と、かかるガラス基板９０２の凹部９０３が設けられた面に樹脂層９０９を介して接合されたガラス層９０８とを有しており、また、樹脂層９０９では、凹部９０３内に充填された樹脂によりマイクロレンズ９０４が形成されている。
【０００５】ところが、このような構造のマイクロレンズ基板９００を用いた液晶パネルでは、製造法上から制約される凹部９０３およびその周りの形状により、鮮明度（コントラスト比）を高めることに限界があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例えば液晶パネル等に用いた場合に高いコントラスト比が得られるマイクロレンズ用基板の製造方法、マイクロレンズ用基板、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を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記（１）〜（２１）の本発明により達成される。
【０００８】（１） 母材の表面に、複数の開口が形成されたマスク層を形成する工程と、前記開口を用いて前記母材に対して第１のエッチングを行い、前記母材上に凹部を形成する工程と、少なくとも前記凹部を形成した領域内の前記マスク層を除去する工程と、前記母材に対して第２のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするマイクロレンズ用基板の製造方法。
【０００９】（２） 前記第１のエッチングおよび前記第２のエッチングを、ウエットエッチングにより行う上記（１）に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【００１０】（３） 前記第１のエッチングと前記第２のエッチングとで、同種類のエッチング液を用いる上記（２）に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【００１１】（４） 前記第１のエッチングのエッチング時間と、前記第２のエッチングのエッチング時間との比が、１００：１０〜１００：９００である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【００１２】（５） 前記第１のエッチングのエッチング温度と、前記第２のエッチングのエッチング温度との差が、±１５℃以内である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
【００１３】（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【００１４】（７） 母材の表面に複数の凹部が設けられ、該凹部に樹脂を充填することによりマイクロレンズが形成されるマイクロレンズ用基板であって、隣接する前記凹部間に、前記凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで、かつ、平坦な部分が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【００１５】（８） 母材の表面に複数の凹部が行列状に配設され、該凹部に樹脂を充填することによりマイクロレンズが形成されるマイクロレンズ用基板であって、行列の対角線方向に隣接する前記凹部間に、頂部に平坦な部分を有し、かつ、前記凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さの柱が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ用基板。
【００１６】（９） 前記平坦な部分の面積の総計は、有効レンズ領域の０．１〜３０％を占める上記（７）または（８）に記載のマイクロレンズ用基板。
【００１７】（１０） マイクロレンズ用基板を縦断面で見たとき、前記平坦な部分に連続する前記凹部の縁部において、前記凹部の輪郭線の接線と前記平坦な部分を構成する面とのなす角が、３０〜８０°である上記（７）ないし（９）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
【００１８】（１１） 前記凹部を形成する前の母材の凹部側端面から前記平坦な部分までの距離をＤ１、前記凹部を形成する前の母材の凹部側端面から前記凹部の最深部までの距離をＤ２としたとき、０．１≦Ｄ１／Ｄ２≦０．９なる関係を満足する上記（７）ないし（１０）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
【００１９】（１２） 上記（６）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板の前記凹部内に、樹脂が充填されてマイクロレンズが形成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【００２０】（１３） 上記（６）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板と、前記凹部を覆うように設けられた樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた表層とを有し、前記凹部内に充填された樹脂によりマイクロレンズが構成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【００２１】（１４） 前記表層は、ガラスまたはセラミックスで構成されている上記（１３）に記載のマイクロレンズ基板。
【００２２】（１５） 上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板上に、透明導電膜が設けられたことを特徴とする液晶パネル用対向基板。
【００２３】（１６） 上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板と、該マイクロレンズ基板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用対向基板。
【００２４】（１７） 上記（１５）または（１６）に記載の液晶パネル用対向基板を備えたことを特徴とする液晶パネル。
【００２５】（１８） 画素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上記（１５）または（１６）に記載の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。
【００２６】（１９） 前記液晶駆動基板は、マトリックス状に配設された前記画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板である上記（１８）に記載の液晶パネル。
【００２７】（２０） 上記（１７）ないし（１９）の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。
【００２８】（２１） 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、上記（１７）ないし（２０）の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。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明におけるマイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板および液晶パネル用対向基板には、個別基板およびウエハーの双方を含むものとする。
【００３０】本発明者は、上述した限界を克服すべく研究を重ねた結果、図８に示すような構造のマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルでは、ごくわずかであるが、画素間でクロストーク、すなわち隣接する画素への光漏れが発生することを突き止めた。
【００３１】図９は、図８に示すような構造のマイクロレンズ基板におけるマイクロレンズについて、光路計算を行った結果である。同図に示すように、マイクロレンズの縁部近傍に入射した光は、大きく屈折し、光軸から大きくずれた方向に出射する。この光軸から大きくずれた出射光の中には、近傍の画素内に入射してしまうものがある。そして、このような光は、通常の入射角と異なるため、液晶を透過する際に偏光を受けにくい。すなわち、このような光に対しては、液晶のスイッチング機能が働きにくい。結果として、例えば画面に黒色の像を表示しようとしても、かかる黒色部分がわずかであるが明るさを有してしまう。
【００３２】さらに本発明者は、マイクロレンズの縁部近傍に入射した光が大きく屈折してしまう原因を調べた。その結果、マイクロレンズの縁部近傍では、入射光のマイクロレンズへの入射角が小さくなり、収差（主として球面収差）が大きくなることを突き止めた。本発明は、かかる知見に基づくものである。
【００３３】以下、本発明を、添付図面に示す好適な実施の形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施の形態で示すマイクロレンズ基板は、液晶パネルの構成部材として用いられる場合を例に説明する。
【００３４】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。図２は、図１に示すマイクロレンズ基板の主要部を示す模式的な平面図である。なお、図１は、図２のＣ−Ｃ線断面図に相当する。
【００３５】図１に示すように、本発明のマイクロレンズ基板１は、マイクロレンズ用凹部付き基板（マイクロレンズ用基板）２と、樹脂層（接着剤層）９と、表層８とで構成されている。なお、図２では、樹脂層９および表層８の記載を省略した。
【００３６】マイクロレンズ用凹部付き基板２では、母材（透明基板）２９上に、凹曲面を有する複数（多数）の凹部（マイクロレンズ用凹部）３と、柱５とが形成された構成となっている。
【００３７】そして、マイクロレンズ基板１は、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が設けられた面に樹脂層９が設けられ、さらに樹脂層９上には、表層８が設けられており、また、樹脂層９では、凹部３内に充填された樹脂によりマイクロレンズ４が形成されている。
【００３８】マイクロレンズ基板１は、２つの領域、有効レンズ領域９９と非有効レンズ領域１００とを有している。有効レンズ領域９９とは、凹部３内に充填される樹脂により形成されるマイクロレンズ４が、使用時にマイクロレンズとして有効に用いられる領域をいう。一方、非有効レンズ領域１００とは、有効レンズ領域９９以外の領域をいう。なお、図２は、マイクロレンズ基板１の有効レンズ領域９９の主要部を示している。まず、マイクロレンズ用凹部付き基板２について説明する。
【００３９】マイクロレンズ用凹部付き基板２では、有効レンズ領域９９内に、凹部３が、所定の画素数行列状に、細密に配設されている。かかる凹部３には、樹脂層９を構成する樹脂が充填され、マイクロレンズ４が形成される。なお、１個の凹部３は、１画素に対応している。図では、図２中ほぼ中心部に記した四角形の枠、すなわち、１画素領域９５が、１画素の領域を示している。
【００４０】図２に示すように、凹部３の平面形状（すなわち縁部３３の輪郭線形状）は、各角部３３１が丸みを帯びた四角形（略正方形）をなしている。また、凹部３は、形成されるマイクロレンズ４がレンズとして有効に機能すべく、レンズ曲面を有している。このため、図１に示すように、凹部３を縦断面で見た時、凹部３の輪郭線は、例えば、円弧状をなしている。凹部３を平面視した場合、各角部３３１が丸みを帯びたものとなっているので、行列の対角線方向では、互いに隣接する凹部３同士は、連結していない。
【００４１】そして、行列の対角線方向で隣接する凹部３と凹部３の間には、平面視にて、凹部３の角部３３１を外形（輪郭線）とした柱５が形成されている。かかる柱５の頂部には、平坦な面（部分）５１が形成されている。各柱５の面５１は、例えば、ほぼ同一平面上に位置している。このため、各柱５の高さは、通常、互いにほぼ等しいものとなっている。また、面５１は、例えば、凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面（図では、「母材端面線５９」として示す）とほぼ平行なものとなっている。
【００４２】このような柱５の高さは、凹部３を形成する前の母材２９の厚さよりも低いものとなっている。したがって、面５１は、母材端面線５９よりも裏面（母材２９の凹部３が形成された面と反対側の端面）２９１側に位置している。
【００４３】また、柱５は、互いに独立したものとなっている。ここでの「独立」とは、各柱５の頂部に設けられた平坦な面５１が、それぞれ連結（連続）していないことを意味する。
【００４４】なお、各凹部３は、行列の行または列方向では、互いにつながっている。このため、これらの方向で互いに隣接する凹部３は、辺部（平面視にて縁部３３が四角形の辺を構成しているところ）３３２にて、縁部３３を共有している。換言すれば、縁部３３は、辺部３３２にて、互いに隣接する凹部３の境界線としての機能を有している。また、かかる辺部３３２では、縁部３３は、柱５と柱５との中間部で母材２９の厚さが最も小さくなるような稜線状をなしている。したがって、柱５の近傍以外では、縁部３３の高さは、柱５よりも低いものとなっている。
【００４５】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板２では、柱５の高さが凹部３を形成する前の母材２９の厚さよりも低いことにより、マイクロレンズ４の縁部３３近傍、特に角部３３１近傍で、マイクロレンズ４への入射光の入射角を小さくすることができる。これにより、マイクロレンズ４では、収差、特に球面収差が大幅に低減される。このため、マイクロレンズ４では、マイクロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向に、出射光が出射することが防止される。
【００４６】さらには、柱５の頂部に平坦な面（部分）５１が形成されていると、柱の頂部が全て凸曲面をなしている場合と異なり、柱５近傍の樹脂が凹レンズとして機能することが防止される。これにより、柱５近傍に入射した光が、拡散して出射することが防止される。すなわち、柱５の頂部を平坦にすると、柱５を通過した光が、マイクロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向に出射することが好適に防止される。
【００４７】ゆえに、例えば、本発明のマイクロレンズ基板１を液晶パネルに用いると、マイクロレンズ４および柱５を通過した出射光が隣接する画素内に入射することが、好適に防止されるようになる。すなわち、画素間でクロストークが防止されるようになる。このため、本発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネルを用いて画像を形成すると、黒色の輝度が極めて低いものとなる。また、マイクロレンズ４の光利用効率も高まるので、白色の輝度も向上する。別言すれば、本発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネルを用いて画像を形成すると、黒色はより暗く、白色はより明るくなる。したがって、本発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネルでは、高いコントラスト比が得られ、より美しい画像を形成することが可能となる。
【００４８】また、柱５は、面５１と表層８のマイクロレンズ用凹部付き基板２側端面との距離を規定するスペーサーとしても機能する。すなわち、柱５を設けることにより、樹脂層９の厚みを好適に規制することができる。このため、マイクロレンズ基板１では、有効レンズ領域９９内で、樹脂層９の厚みをより均一なものとすることができる。そして、樹脂層９の厚みが均一となることにより、マイクロレンズ４の焦点にバラツキが生じることも防止される。これにより、各マイクロレンズ４を通過した出射光の輝度にバラツキが生じることも防止される。したがって、本発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネルでは、形成される画像の明るさムラも好適に防止されるようになる。特に、柱５の頂部が平坦であると、このような効果が増大する。
【００４９】加えて、柱５の高さが凹部３を形成する前の母材２９の厚さよりも低いと、柱５の強度が高くなる。このため、例えば凹部３内に粘度の高い樹脂等を充填する際に、柱５が折れること等が好適に防止される。また、マイクロレンズ用凹部付き基板２の取り扱い性も向上する。
【００５０】しかも、柱５が行列の対角線方向の凹部３間に形成されていると、マイクロレンズ４の光利用効率が大幅に低下することが防止される。これは、角部３３１は、いわゆる光学的なデッドスペースであり、光の有効利用に最も寄与しにくいところだからである。
【００５１】よって、マイクロレンズ基板１では、高い光の利用効率を保持しつつ、高いコントラスト比が得られ、しかも、出射光の輝度のバラツキも抑制することができる。このような効果をより有効に得る観点からは、マイクロレンズ用凹部付き基板２は、以下の条件を満足することが好ましい。
【００５２】マイクロレンズ用凹部付き基板２を縦断面で見たとき、面５１に連続する縁部３３において、凹部３の輪郭線の接線３９と面５１とのなす角αが、３０〜８０°程度であることが好ましく、４５〜８０°程度であることがより好ましい。角αがこの範囲の上限値を超えると、マイクロレンズ４の収差が大きくなり、縁部３３近傍でマイクロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向に、出射光が出射される場合がある。一方、角αがこの範囲の下限値未満であると、マイクロレンズ４のレンズ作用が弱くなり、光の利用効率が低下する場合がある。
【００５３】有効レンズ領域９９における面５１の面積の総計は、有効レンズ領域９９の０．１〜３０％程度を占めることが好ましく、０．５〜１５％程度を占めることがより好ましい。面５１の面積の総計がこの範囲の上限値を超えると、マイクロレンズ基板１では全体として、光の利用効率が低下する傾向を示す。一方、頂部５１の面積がこの範囲の下限値未満であると、前述した効果を得にくくなる場合がある。
【００５４】また、１画素あたり（１画素領域９５の面積あたり）、面５１が占める面積は、１画素（１画素領域９５）の面積の０．１〜３０％程度であることが好ましく、０．５〜１５％程度であることがより好ましい。面５１の面積率がこの範囲の上限値を超えると、１画素あたりでの光の利用効率が低下する傾向を示す。一方、頂部５１の面積がこの範囲の下限値未満であると、前述した効果を得にくくなる場合がある。なお、１画素あたりで面５１が占める面積は、図２に示す例では、例えば、１画素領域９５の面積から縁部３３で囲まれた領域の面積を引くことにより求めることができる。
【００５５】さらには、凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面（図１では母材端面線５９として示している）から面５１までの距離をＤ１、凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面から凹部３の最深部までの距離をＤ２としたとき、Ｄ１およびＤ２は、０．１≦Ｄ１／Ｄ２≦０．９なる関係を満足することが好ましく、０．２≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７なる関係を満足することがより好ましい。これにより、前述した効果をより効果的に得られるようになる。
【００５６】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板２では、母材２９は、例えばガラスなどで構成されている。マイクロレンズ基板１が液晶パネルに用いられ、かかる液晶パネルが母材２９以外にガラス基板（例えば後述するガラス基板１７１等）を有する場合には、母材２９の熱膨張係数は、かかる液晶パネルが有する他のガラス基板の熱膨張係数とほぼ等しいもの（例えば両者の熱膨張係数の比が１／１０〜１０程度）であることが好ましい。これにより、得られる液晶パネルでは、温度が変化したときに二者の熱膨張係数が違うことにより生じるそり、たわみ、剥離等が防止される。
【００５７】かかる観点からは、母材２９と、液晶パネルが有する他のガラス基板とは、同種類の材質で構成されていることが好ましい。これにより、温度変化時の熱膨張係数の相違によるそり、たわみ、剥離等が効果的に防止される。
【００５８】特に、マイクロレンズ基板１を高温ポリシリコンのＴＦＴ液晶パネルに用いる場合には、母材２９は、石英ガラスで構成されていることが好ましい。ＴＦＴ液晶パネルは、液晶駆動基板としてＴＦＴ基板を有している。かかるＴＦＴ基板には、製造時の環境により特性が変化しにくい石英ガラスが好ましく用いられる。このため、これに対応させて、母材２９を石英ガラスで構成することにより、そり、たわみ等の生じにくい、安定性に優れたＴＦＴ液晶パネルを得ることができる。
【００５９】母材２９の厚さは、母材２９を構成する材料、屈折率等の種々の条件により異なるが、通常、０．３〜５mm程度とされ、より好ましくは０．５〜２mm程度とされる。なお、マイクロレンズ基板１が、樹脂層９側から光が入射し、母材２９側から出射する構成の場合には、母材２９の厚さは、好ましくは１０〜１０００μｍ程度とされ、より好ましくは２０〜１５０μｍ程度とされる。以下、マイクロレンズ基板１のマイクロレンズ用凹部付き基板２以外の構成要素について説明する。
【００６０】表層（ガラス層）８は、例えばガラスで構成することができる。この場合、表層８の熱膨張係数は、母材２９の熱膨張係数とほぼ等しいもの（例えば両者の熱膨張係数の比が１／１０〜１０程度）とすることが好ましい。これにより、母材２９と表層８の熱膨張係数の相違により生じるそり、たわみ、剥離等が防止される。このような効果は、母材２９と表層８とを同種類の材料で構成すると、より効果的に得られる。
【００６１】表層８の厚さは、マイクロレンズ基板１が液晶パネルに用いられる場合、必要な光学特性を得る観点からは、通常、５〜１０００μｍ程度とされ、より好ましくは１０〜１５０μｍ程度とされる。なお、液晶パネルが、光を表層８側から入射する構成の場合には、表層８の厚さは、好ましくは０．３〜５mm程度とされ、より好ましくは０．５〜２mm程度とされる。
【００６２】なお、表層（バリア層）８は、例えばセラミックスで構成することもできる。なお、セラミックスとしては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミックス、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物系セラミックス、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ等の炭化物系セラミックスなどが挙げられる。表層８をセラミックスで構成する場合、表層８の厚さは、特に限定されないが、２０ｎｍ〜２０μｍ程度とすることが好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度とすることがより好ましい。なお、表層８は、設けなくてもよい。
【００６３】凹部３を覆っている樹脂層（接着剤層）９は、例えば、母材２９の構成材料の屈折率よりも高い屈折率の樹脂（接着剤）で構成することができる。例えば、樹脂層９は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリルエポキシ系樹脂等の紫外線硬化型樹脂などで好適に構成することができる。
【００６４】このようなマイクロレンズ基板１では、面５１と表層８とは近接していることが好ましい。両者を近接させると、マイクロレンズ基板１を製造する際に、母材２９と表層８との距離をより正確に規定できるようになり、樹脂層９の厚さを有効レンズ領域９９内でより均一なものとすることができる。なお、柱５の頂部と表層８とは接触していてもよい。このような観点からは、面５１と表層８の母材２９に対向する端面との距離（樹脂層９の厚さ）は、１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６５】なお、以上述べたマイクロレンズ基板の実施形態では、面５１は互いに独立したものとなっていたが、かかる面は連続していてもよい。すなわち、マイクロレンズ用凹部付き基板では、例えば、柱の代わりに、各凹部間に格子状の壁が形成され、かかる壁の頂部に凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで、平坦な部分が形成されていてもよい。
【００６６】このような場合、隣接する凹部間に、凹部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで形成された平坦な部分が、前記面５１と同様の役割を担うことができる。したがって、かかる平坦な部分には、前記面５１（および凹部３、縁部３３等）について述べたことと同様のことを当てはめることができる。
【００６７】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板２および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、マイクロレンズ用凹部付き基板（マイクロレンズ用基板）の製造方法およびマイクロレンズ基板の製造方法を、図３を用いて説明する。まず、例えば未加工のガラス基板等で構成された母材２９を用意する。この母材２９には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。
【００６８】＜１＞まず、母材２９の表面に、図３（ａ）に示すように、マスク層６を形成する。また、これとともに、母材２９の裏面（マスク層６を形成する面と反対側の面）に裏面保護層６９を形成する。このマスク層６は、後述する工程＜３＞における操作で耐性を有するものが好ましい。
【００６９】かかる観点からは、マスク層６を構成する材料としては、例えば、Au／Cr、Au／Ti、Pt／Cr、Pt／Ti等の金属、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコンなどが挙げられる。
【００７０】マスク層６の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１０μｍ程度とすることが好ましく、０．１〜１μｍ程度とすることがより好ましい。厚さがこの範囲の下限値未満であると、母材２９を十分に保護できない場合があり、上限値を超えると、マスク層６の内部応力によりマスク層６が剥がれ易くなる場合がある。マスク層６は、例えば、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法、メッキなどにより形成することができる。
【００７１】なお、裏面保護層６９は、次工程以降で母材２９の裏面を保護するためのものである。この裏面保護層６９により、母材２９の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。この裏面保護層６９は、例えば、マスク層６と同様の材料で構成することができる。このため、裏面保護層６９は、マスク層６の形成と同時に、マスク層６と同様に設けることができる。なお、裏面保護層６９は、設けなくてもよい。
【００７２】＜２＞次に、図３（ｂ）に示すように、マスク層６に、複数の開口６１を形成する。開口６１は、凹部３を形成する位置に設ける。したがって、凹部３を行列状に配設する場合、開口６１を、行列状に配列、形成する。開口６１の形状（平面形状）は、形成する凹部３の形状（平面形状）に対応していることが好ましい。
【００７３】かかる開口６１は、例えばフォトリソグラフィー法により形成することができる。具体的には、まず、マスク層６上に、開口６１に対応したパターンを有するレジスト層（図示せず）を形成する。次に、かかるレジスト層をマスクとして、マスク層６の一部を除去する。次に、前記レジスト層を除去する。なお、マスク層６の一部除去は、例えば、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液等の剥離液への浸漬（ウエットエッチング）などにより行うことができる。
【００７４】＜３＞次に、図３（ｃ）に示すように、開口６１を用いて母材２９に対してエッチング（第１のエッチング）を行い、小凹部３１を形成する。この場合のエッチング法としては、例えば、ドライエッチング法、ウエットエッチング法などが挙げられる。エッチングを行うことにより、母材２９は、開口６１より等方的に食刻され、その表面には、レンズ形状を有する小凹部３１が形成される。このとき、前記工程＜２＞で開口６１を行列状に配設した場合、小凹部３１は、行列状に形成される。
【００７５】本工程をウエットエッチング法により行うと、より理想的なレンズ形状に近い小凹部３１、ひいては凹部３を形成することができる。なお、ウエットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えばフッ酸系エッチング液などが好適に用いられる。
【００７６】そして、所定の深さ（または容積）の小凹部３１が形成されたら、第１のエッチングを終了し、次の工程を行う。なお、本工程終了時点では、通常、小凹部３１の平面視面積、曲率半径等は、製造されるマイクロレンズ用凹部付き基板２における凹部３の平面視面積、曲率半径等よりも小さい。すなわち、本工程終了時点における小凹部３１の平面視面積、曲率半径等は、通常、目的とする凹部３の平面視面積、曲率半径等よりも小さい。
【００７７】なお、本工程で形成する小凹部３１の容積をＶ１、後述する工程＜５＞で形成する凹部３の容積をＶ２とした場合、Ｖ１／Ｖ２が好ましくは０．１〜０．９となるように、より好ましくは０．２〜０．８となるように、小凹部３１を形成すると、前述した効果をより効果的に得られる凹部３を容易に形成できるようになる。
【００７８】同様に、本工程で形成する小凹部３１の平面視面積をＡ１、後述する工程＜５＞で形成する凹部３の平面視面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が好ましくは０．１〜０．９となるように、より好ましくは０．２〜０．８となるように、小凹部３１を形成すると、前述した効果をより効果的に得られる凹部３を容易に形成できるようになる。
【００７９】＜４＞次に、図３（ｄ）に示すように、少なくとも凹部３を形成した領域（有効レンズ領域９９）内のマスク層６を除去する。また、この際、マスク層６の除去とともに裏面保護層６９を除去することもできる。これは、例えば、アルカリ水溶液（例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等）、塩酸＋硝酸水溶液、フッ酸＋硝酸水溶液等の剥離液への浸漬（ウエットエッチング）、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエッチングなどにより行うことができる。
【００８０】このように、マスク層６とともに裏面保護層６９も除去すると、マイクロレンズ用凹部付き基板２の製造工程を簡略化することができる。なお、裏面保護層６９は、次工程終了後に除去してもよい。また、凹部３を形成した領域外（非有効レンズ領域１００）のマスク層６は、本工程で除去しなくてもよく、例えば、次工程終了後に除去してもよい。
【００８１】＜５＞次に、母材２９に対して再びエッチング（第２のエッチング）を行う。これにより、小凹部３１が形成された部分では、小凹部３１の曲率半径が増大するように、さらには、小凹部３１の面積（平面視面積）が増大するように、母材２９が食刻される。また、小凹部３１が形成されていない部分では、母材２９の厚みが減少するように、母材２９が食刻される。このため、母材２９を縦断面で見たとき、小凹部３１の縁部において、小凹部３１の輪郭線の接線と母材２９の平坦な部分を構成する面とのなす角が、増大する。
【００８２】エッチングが進行して小凹部３１の面積（容積）が大きくなると、行列の行または列方向で隣接する小凹部３１の縁部３３’が、互いに接触するようになり（図示せず）、小凹部３１がつながる。さらにエッチングが進行すると、小凹部３１は、行列の行または列方向で縁部３３’を共有するようになり、辺部３３２が形成される。そして、エッチングが進行するにつれて辺部３３２の長さが伸び、図２に示すような平面形状の凹部３が形成されるようになる。なお、行列の対角線方向の凹部３間には、凹部３が形成されなかった部分が残存する。かかる凹部３が形成されなかった部分が、柱５となる。そして、母材２９は凹部３が形成されていない部分ではその端面に対して垂直に食刻されたため、柱５の頂部には、凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面（母材端面線５９）とほぼ平行な面５１が形成される。
【００８３】これにより、図３（ｅ）、図１および図２に示すような形状のマイクロレンズ用凹部付き基板２が得られる。本工程を行う場合のエッチング法としては、例えば、ドライエッチング法、ウエットエッチング法などが挙げられる。その中でも特に、前記と同様の理由から、ウエットエッチングにより本工程を行うことが好ましい。
【００８４】前記工程＜３＞の第１のエッチングおよび本工程の第２のエッチングの両方をウエットエッチングにより行う場合、第１のエッチングと第２のエッチングとで、同種類のエッチング液を用いることが好ましい。これにより、凹部３の深さ、曲率半径等の制御が容易になる。また、理想的なレンズ曲面を有する凹部３を形成しやすい。しかも、マイクロレンズ基板の製造設備を簡略化できる。なお、第１のエッチングと第２のエッチングとで、異なる種類のエッチング液を用いてもよい。
【００８５】このようにマイクロレンズ用凹部付き基板２を製造する場合、第１のエッチングのエッチング時間と、第２のエッチングのエッチング時間との比を、１００：１０〜１００：９００程度とすることが好ましく、１００：２０〜１００：３００程度とすることがより好ましい。これにより、前述した効果をより効果的に発揮できるマイクロレンズ用凹部付き基板２、ひいてはマイクロレンズ基板１を容易に得られるようになる。
【００８６】さらには、第１のエッチングのエッチング温度と、第２のエッチングのエッチング温度との差を、±１５℃以内とすることが好ましく、±５℃以内とすることがより好ましい。これにより、凹部３の深さ、曲率半径等の制御が容易になる。また、理想的なレンズ曲面を有する凹部３を形成しやすい。
【００８７】＜６＞このようにして得られたマイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３内に、例えば母材２９を構成する材料の屈折率よりも高い屈折率の樹脂を充填することにより、マイクロレンズ４を形成することができる。
【００８８】例えば、次のようにして、表層８がガラスで構成されたマイクロレンズ基板１を得ることができる。まず、母材２９の凹部３が形成された面全体に、未硬化の樹脂（接着剤）を設ける。次いで、かかる樹脂に例えばガラスで構成された表層（相手体）８を接合する。次いで、樹脂を硬化（固化）させて樹脂層９を形成する。これにより、凹部３内では、樹脂層９を構成する樹脂によりマイクロレンズ４が形成され、図１および図２に示すようなマイクロレンズ基板１を得ることができる。なお、表層８を接合後、必要に応じて研削、研磨等を行ない、表層８の厚さを調整してもよい。
【００８９】また、例えば、次のようにして、表層８がセラミックスで構成されたマイクロレンズ基板１を得ることもできる。まず、母材２９の凹部３が形成された面全体に、未硬化の樹脂を設ける。次いで、かかる樹脂に例えば表面（樹脂に接する面）が平坦な型材（図示せず）を接合する。次いで、樹脂を硬化（固化）させて樹脂層９を形成する。これにより、凹部３内では樹脂層９を構成する樹脂によりマイクロレンズ４が形成される。次いで、前記型材（相手体）を樹脂層９から剥離する（離型を行う）。次いで、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等の気相成膜法などにより、樹脂層９上にセラミックスで構成された表層８を形成する。これにより、表層８がセラミックスで構成されたマイクロレンズ基板１を得ることができる。
【００９０】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。
【００９１】マイクロレンズ基板１の表層８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４参照）。なお、ブラックマトリックス１１および透明導電膜１２は、表層８上ではなく、母材２９上に設けてもよい。
【００９２】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。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。
【００９３】ブラックマトリックス１１は、例えば、表層８上に気相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング等）により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。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により設けることができる。
【００９４】このように、マイクロレンズ基板上に、ブラックマトリックス、透明導電膜を形成することにより液晶パネル用対向基板を得ることができる。なお、マイクロレンズ基板が表層を有していない場合には、ブラックマトリックスや透明導電膜を、樹脂層上に直接形成してもよい。なお、ブラックマトリックス１１は、設けなくてもよい。
【００９５】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４に基づいて説明する。
【００９６】図４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。
【００９７】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の表層８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、表層８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。
【００９８】ＴＦＴ基板１７は、液晶層１８の液晶を駆動する基板であり、ガラス基板１７１と、かかるガラス基板１７１上に設けられ、マトリックス状（行列状）に配設された複数（多数）の画素電極１７２と、各画素電極１７２に対応する複数（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。
【００９９】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の画素電極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。
【０１００】ガラス基板１７１は、前述したような理由から、石英ガラスで構成されていることが好ましい。画素電極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。この画素電極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。
【０１０１】薄膜トランジスタ１７３は、近傍の対応する画素電極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、画素電極１７２へ供給する電流を制御する。これにより、画素電極１７２の充放電が制御される。液晶層１８は液晶分子（図示せず）を含有しており、画素電極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。
【０１０２】このような液晶パネル１６では、通常、１個のマイクロレンズ４と、かかるマイクロレンズ４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個の画素電極１７２と、かかる画素電極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。
【０１０３】液晶パネル用対向基板１０側から入射した入射光Ｌは、マイクロレンズ用凹部付き基板２を通り、マイクロレンズ４を通過する際に集光されつつ、樹脂層９、表層８、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、画素電極１７２、ガラス基板１７１を透過する。このとき、マイクロレンズ基板１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。
【０１０４】このように、液晶パネル１６は、マイクロレンズ４を有しており、しかも、マイクロレンズ４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、比較的小さい光量で明るく鮮明な画像を形成することができる。しかも、マイクロレンズ基板１が前述したような利点を有しているので、液晶パネル１６で形成される画像のコントラスト比は、高い。
【０１０５】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）から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。
【０１０６】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。
【０１０７】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５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。
【０１０８】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。
【０１０９】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。
【０１１０】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。
【０１１１】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。以下、投射型表示装置３００の作用を説明する。
【０１１２】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。
【０１１３】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５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５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。
【０１１４】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５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。
【０１１５】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５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。
【０１１６】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。
【０１１７】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５中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図５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。
【０１１８】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。
【０１１９】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画素電極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。
【０１２０】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。
【０１２１】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。
【０１２２】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５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。
【０１２３】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。
【０１２４】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５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。
【０１２５】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。
【０１２６】
【実施例】以下のようにして、画素数１０２４×７６８で、１画素あたり１８×１８μｍ角のマイクロレンズ用凹部付き基板、さらには、マイクロレンズ基板を製造した。
【０１２７】まず、母材として、厚さ約１．２mmの未加工の石英ガラス基板（透明基板）を用意した。次に、この石英ガラス基板を８５℃の洗浄液（硫酸と過酸化水素水との混合液）に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
【０１２８】−１− この石英ガラス基板の表面および裏面に、ＣＶＤ法により、厚さ０．４μｍの多結晶シリコンの膜を形成した。これは、石英ガラス基板を、６００℃、８０Paに設定したＣＶＤ炉内に入れ、SiH4を３００mL／分の速度で供給することにより行った。
【０１２９】−２− 次に、形成した多結晶シリコン膜に、形成する凹部に対応した開口を形成した。これは、次のようにして行った。まず、多結晶シリコン膜上に、形成する凹部のパターンを有するレジスト層を形成した。次に、多結晶シリコン膜に対してＣＦガスによるドライエッチングを行ない、開口を形成した。次に、前記レジスト層を除去した。
【０１３０】−３− 次に、石英ガラス基板をエッチング液（１０wt％フッ酸＋１０wt％グリセリンの混合水溶液）に５１．２分間浸漬してウエットエッチング（エッチング温度３０℃）を行った。これにより、石英ガラス基板上に、行列状（１０２４×７６８）に配設された小凹部が形成された。
【０１３１】−４− 次に、石英ガラス基板を、１５wt％テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に５分間浸漬して、表面および裏面に形成した多結晶シリコン膜を除去した。
【０１３２】−５− 次に、石英ガラス基板をエッチング液（１０wt％フッ酸＋１０wt％グリセリンの混合水溶液）に６８．８分間浸漬してウエットエッチング（エッチング温度３０℃）を行った。これにより、行列状に配設された凹部と、行列の対角線方向の凹部間に、頂部が平坦な柱とが形成され、図１および図２に示すような形状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。
【０１３３】−６− 次に、かかるマイクロレンズ用凹部付き基板の凹部が形成された面に、紫外線（ＵＶ）硬化型アクリル系の光学接着剤（屈折率１．６０）を気泡なく塗布し、次いで、かかる光学接着剤に石英ガラス製のカバーガラス（表層）を接合し、次いで、かかる光学接着剤に紫外線を照射して光学接着剤を硬化させた。
【０１３４】−７− 最後に、カバーガラスを厚さ５０μｍに研削、研磨して、図１に示すような構造のマイクロレンズ基板を得た。得られたマイクロレンズ基板では、樹脂層の厚みは１２μｍであった。
【０１３５】（実施例２〜５）工程−３−のエッチング時間（エッチング液への浸漬時間）および工程−５−のエッチング時間を下記表１に示すように変更した以外は、前記実施例１と同様にしてマイクロレンズ用凹部付き基板、さらにはマイクロレンズ基板を製造した。なお、工程−３−のエッチングが第１のエッチングに、工程−５−のエッチングが第２のエッチングに、それぞれ対応している。
【０１３６】
【表１】

【０１３７】（評価１）前記工程−５−で得たマイクロレンズ用凹部付き基板について、その表面を、走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−４５００」）および金属顕微鏡（オリンパス光学工業社製「ＭＸ５０Ｌ」）で、それぞれ観察した。さらには、マイクロレンズ用凹部付き基板の凹部を型として、凹部の形状を樹脂に転写し、かかる転写物も走査型電子顕微鏡で観察した。
【０１３８】その結果、各実施例で製造したマイクロレンズ用凹部付き基板では、図１および２に示すような構造となっていることが確認された。図６（ａ）に、実施例１で製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板の凹部の形状を樹脂に転写した転写物（ダイシング装置で転写物をカットしたもの）の走査型電子顕微鏡写真（倍率３万倍）を、図６（ｂ）に、マイクロレンズ用凹部付き基板表面の金属顕微鏡写真（倍率１０００倍）を、それぞれ示す。
【０１３９】これらの写真からも分かるように、形成された凹部の平面形状は、角部が丸みを帯びた正方形をなしていた。そして、行列の対角線方向で隣接する凹部と凹部の間には、頂部が平坦な柱が形成されていた。実施例２〜５で製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板でも、実施例１に比肩するきれいなレンズ曲面を有する凹部、および柱が、形成されていた。
【０１４０】さらには、厚さ測定器（ユニオン光学社製「ＴＨＳ−２」）を用いて、マイクロレンズ用凹部付き基板を測定する前の石英ガラス基板の厚さ、柱が形成された部分の石英ガラス基板の厚さ、および凹部の最深部における石英ガラス基板の厚さを測定した。また、ダイシング装置を用いて、マイクロレンズ用凹部付き基板をカットし、各凹部の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、凹部の緒特性を測定した。さらには、金属顕微鏡の写真を解析した。その結果を前記表１に併せて示す。また、測定したＶ１／Ｖ２およびＡ１／Ａ２も、併せて表１に示す。
【０１４１】その後、各実施例で製造したマイクロレンズ用凹部付き基板およびマイクロレンズ基板の緒特性のデータに基づいて、マイクロレンズ基板に形成したマイクロレンズの光路を計算した。実施例１で得られたマイクロレンズ基板のマイクロレンズについての計算結果を図７に示す。
【０１４２】同図に示すように、実施例１で得られたマイクロレンズ基板では、光路から大きくずれた方向に出射光が出射することが防止されることが確認された。なお、実施例２〜５で製造されたマイクロレンズ基板でも、実施例１に比肩する優れた計算結果が得られた。
【０１４３】（評価２）実施例で製造した各マイクロレンズ基板について、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、カバーガラス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。
【０１４４】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４に示すような構造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造した。
【０１４５】そして、得られたＴＦＴ液晶パネルを駆動回路に接続し、簡易な画像形成装置を製造した。次に、かかる画像形成装置で白色の画面と黒色の画面をそれぞれ表示した。次に、白色の画面と黒色の画面の明るさをそれぞれ測定し、コントラスト比を測定した。その結果、いずれの実施例で得られたマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルでも、高いコントラスト比が得られた。
【０１４６】その後、ＴＦＴ液晶パネルを用いて、図５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、得られた液晶プロジェクターの投射画像では、いずれも、高いコントラスト比が得られた。
【０１４７】表層がセラミックスで構成されたマイクロレンズ基板を製造し、かかるマイクロレンズ基板を用いて前記と同様に液晶パネルおよび投射型表示装置を製造したところ、これらの液晶パネルおよび投射型表示装置でも、高いコントラスト比が得られた。なお、このマイクロレンズ基板は、前記工程−７−において、カバーガラスの代わりに表面に離型剤を塗布した型材を樹脂（接着剤）に接合したこと；樹脂を硬化させた後型材を樹脂から剥離したこと；その後、樹脂層上にスパッタリング法により厚さ１μｍのＡｌＮ膜を形成したこと以外は、実施例１〜５とほぼ同様にして製造した。
【０１４８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マイクロレンズ基板が備えるマイクロレンズの収差を低減できる。したがって、例えば、本発明のマイクロレンズ用基板、マイクロレンズ基板を備えた液晶パネル、投射型表示装置では、光漏れが少なく、光の有効利用が図れ、よって、高いコントラスト比が得られる。
【出願人】 【識別番号】０００００２３６９
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
【出願日】 平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【代理人】 【識別番号】１０００９３３８８
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 喜三郎 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１９４５０９（Ｐ２００１−１９４５０９Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−７０１６（Ｐ２０００−７０１６）