JP3642235B2

JP3642235B2 - Microlens substrate, counter substrate for liquid crystal panel, liquid crystal panel and projection display device

Info

Publication number: JP3642235B2
Application number: JP22874899A
Authority: JP
Inventors: 信雄清水; 真一四谷; 秀人山下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2019-08-12
Also published as: JP2001051103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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（液晶プロジェクター）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（液晶光シャッター）が用いられている。この液晶パネルは、例えば、液晶を駆動する液晶駆動基板と液晶パネル用対向基板とが、液晶層を介して接合された構成となっている。
【０００３】
このような構成の液晶パネルの中には、光の利用効率を高めるべく、液晶パネル用対向基板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。これにより、高い光の利用効率を有する液晶パネルが得られる。
【０００４】
図８は、液晶パネル用対向基板に用いられるマイクロレンズ基板の従来の構造を示す模式的な縦断面図である。
【０００５】
同図に示すように、マイクロレンズ基板９００は、ガラス基板９０２上に設けられ、樹脂で構成されたマイクロレンズ形成層９０６と、かかるマイクロレンズ形成層９０６を覆う樹脂層９０４と、樹脂層９０４に接合されたカバーガラス９０３とを有しており、また、マイクロレンズ形成層９０６には、多数のマイクロレンズ９０７が形成されている。
【０００６】
ところが、このようなマイクロレンズ基板９００では、設計通りの光学特性（特に光利用効率）が十分に得られない場合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光学特性を所望のものに設定しやすいマイクロレンズ基板、および、かかるマイクロレンズ基板を備えた液晶パネル用対向基板、液晶パネル、さらには、投射型表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１４）の発明により達成される。
【０００９】
（１）透明基板上に設けられ、樹脂よりなる複数のマイクロレンズと、該マイクロレンズ上に設けられた樹脂層とを有するマイクロレンズ基板であって、
前記マイクロレンズと前記樹脂層との間に、有機成分の移行を阻止するバリア層を有することを特徴とするマイクロレンズ基板。
【００１０】
（２）前記マイクロレンズは、湾曲凸状をなしており、
前記バリア層は、前記マイクロレンズの凸曲面に沿って、前記マイクロレンズを被覆するように形成されている上記（１）に記載のマイクロレンズ基板。
【００１１】
（３）前記バリア層は、セラミックで構成されている上記（１）または（２）に記載のマイクロレンズ基板。
【００１２】
（４）前記バリア層は、複数種類のセラミックを含むものである上記（１）または（２）に記載のマイクロレンズ基板。
【００１３】
（５）前記セラミックは、窒化物系セラミックである上記（３）または（４）に記載のマイクロレンズ基板。
【００１４】
（６）前記バリア層の平均厚さは、２０ｎｍ〜５０μｍである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板。
【００１５】
（７）前記バリア層は、気相成膜法により形成されたものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板。
【００２３】
（８）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板と、前記バリア層上に設けられた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】
（９）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイクロレンズ基板と、前記バリア層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。
【００２５】
（１０）上記（８）または（９）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。
【００２６】
（１１）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（８）または（９）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。
【００２７】
（１２）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（１１）に記載の液晶パネル。
【００２８】
（１３）上記（１０）ないし（１２）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。
【００２９】
（１４）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（１０）ないし（１２）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。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、上記問題点を解決すべくその原因を追求した結果、マイクロレンズ基板９００では、マイクロレンズ９０７と樹脂層９０４との界面付近で、マイクロレンズ９０７を構成する樹脂と樹脂層９０４を構成する樹脂との間で有機成分の移行が生じて両樹脂の屈折率が変化してしまい、これにより、設計通りの光学特性が得られなくなるとの合理的な推論をするに至った。
【００３１】
本発明は、かかる知見に基づくものである。すなわち、本発明は、マイクロレンズ９０７を構成する樹脂と樹脂層９０４を構成する樹脂との間で有機成分の移行を防止することにより、上記問題を解決しようとするものである。以下、本発明を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明のマイクロレンズ基板の第１実施形態を示す模式的な縦断面図である。
【００３３】
同図に示すように、マイクロレンズ基板１Ａは、透明基板５上に設けられたマイクロレンズ形成層６と、かかるマイクロレンズ形成層６上に設けられた樹脂層４と、かかる樹脂層４上に形成されたガラス層（表層）３Ａと、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間に形成されたバリア層８とを有しており、また、マイクロレンズ形成層６では、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂により多数のマイクロレンズ７が形成されている。
【００３４】
透明基板５は、マイクロレンズ基板１の基材として機能する部分である。マイクロレンズ基板１Ａが後述するように液晶パネル１６等に用いられる場合には（図６参照）、透明基板５の熱膨張係数は、液晶パネル１６が有するガラス基板１７１の熱膨張係数とほぼ等しいものであることが好ましい。これにより、液晶パネル１６では、温度が変化したときに透明基板５とガラス基板１７１との熱膨張係数が違うことにより生じるそり、たわみ等が防止される。
【００３５】
このような観点からは、透明基板５とガラス基板１７１との熱膨張係数の比は、１：０．０１〜１：１００程度が好ましい。かかる観点からは、透明基板５には、石英ガラス、ネオセラム（登録商標、日本電気ガラス（株）製）、ＯＡ−２（登録商標、日本電気ガラス（株）製）、パイレックスガラス（登録商標、岩城硝子（株）製）等の低膨張ガラスが好適に用いられる。
【００３６】
このような透明基板５上には、樹脂よりなるマイクロレンズ形成層６が形成されており、このマイクロレンズ形成層６には、湾曲凸状のマイクロレンズ７が、例えば所定の画素数行列上に形成されている。かかるマイクロレンズ形成層６およびマイクロレンズ７は、例えば、屈折率の比較的高い（例えば１．３〜１．７程度）樹脂で構成されている。
【００３７】
かかるマイクロレンズ形成層６上には、バリア層８を介して、マイクロレンズ７を覆うように樹脂層４が設けられている。かかる樹脂層４は、例えば、マイクロレンズ７を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率（例えば１．１〜１．５程度）の樹脂で構成されている。
【００３８】
この樹脂層４上には、例えば樹脂層４等を保護するガラス層（カバーガラス）３Ａが設けられている。このガラス層３Ａには、例えば透明基板５に用いられる材料と同様の材料が使用可能である。その中でも、マイクロレンズ基板１Ａが後述する液晶パネル１６の構成材料に用いられる場合、ガラス層３の材料としては、石英ガラスがより好ましい。これは、通常ガラス基板１７１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とと、ガラス層３はガラス基板１７１と対向するので、ガラス層３とガラス基板１７１との間で熱膨張係数の相違によるそり、たわみ等が、特に生じやすいこととによる。
【００３９】
そして、マイクロレンズ基板１Ａでは、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間に、バリア層８が設けられている。かかるバリア層８は、例えば薄膜で構成され、マイクロレンズ７の凸曲面に沿って、マイクロレンズ７を被覆するように形成されている。
【００４０】
本発明者は、マイクロレンズ７を構成する樹脂と樹脂層４を構成する樹脂との間で有機成分の移行を防止する方策について検討を重ねた結果、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間に、バリア層８を形成するに至った。このようなバリア層８を設けることにより、マイクロレンズ７と樹脂層４との間で、有機成分の移行を阻止することができる（当然、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間でも有機成分の移行を阻止することができる）。これにより、マイクロレンズ７を構成する樹脂、および、樹脂層４を構成する樹脂の屈折率が変化して、マイクロレンズ７の光学特性が変化することが防止される。
【００４１】
特に、バリア層８を設けると、マイクロレンズ基板１Ａの製造時にマイクロレンズ７の光学特性が変化してしまうことも、マイクロレンズ基板１Ａを製造後、長期間経過するうちに、経時的にマイクロレンズ７の光学特性が変化してしまうことも、好適に防止することができるようになる。これらの効果について、マイクロレンズ基板１Ａの製造方法を説明（後述）した後、詳細に説明する。
【００４２】
また、バリア層８をマイクロレンズ７の凸曲面に沿ってマイクロレンズ７を被覆するような形状とすることにより、バリア層８の材料選択の幅が大きくなる。すなわち、バリア層８は、マイクロレンズ７の凸曲面に沿って膜厚がほぼ一定な薄膜状となっているので、バリア層８を構成する材料の屈折率の選択の幅は大きい。このため、バリア層８では、屈折率により材料選択の幅が制限されにくい。
【００４３】
このようなバリア層８は、各種の材料で構成可能であるが、上記効果をより顕著に得る観点からは、バリア層８は、セラミック材料に代表される無機化合物材料で構成されていることが好ましい。これにより、有機成分の移行をより効果的に阻止することができるようになる。また、無機材料は一般的に化学的に安定であるので、樹脂との間で不必要な反応を起こすことも少ない。その中でも特に、セラミックは分子間の結合が強く、緻密（高密度）な薄膜が形成可能なので、薄くてバリア性に優れたバリア層８を形成することができる。さらには、バリア層８をセラミックで構成することにより、後述するように、マイクロレンズ基板１Ａの製造時にマイクロレンズの光学特性が変化してしまうことを、さらに効果的に防止することができる。
【００４４】
なお、セラミック材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミック、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の酸化物系セラミック、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ等の炭化物系セラミックなどが挙げられる。このようなセラミック材料の中でも、バリア層８の構成材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミックがより好ましい。窒化物系セラミックは、バリア性が特に優れ、また、樹脂との密着性が高い。
【００４５】
さらには、バリア層８をセラミック材料で構成する場合、かかるセラミックは、複数種類のセラミックを含むものであることが好ましい。セラミック材料は、その種類に応じてそれぞれの利点を有している。したがって、複数種類のセラミックでバリア層８を構成することにより、各セラミックの利点を併せ持つバリア層８を形成することが可能となる。
【００４６】
特に、バリア層８をＡｌＮとＳｉＮとの複合セラミックで構成すると、有機成分の移行を好適に阻止することができ、しかも、かかるバリア機能が経時的に劣化しにくくなる。このような観点からは、ＡｌとＳｉのモル比は、１：１９〜１９：１程度が好ましく、１：９〜９：１程度がより好ましい。
【００４７】
このようなバリア層８の厚さ（平均厚さ）は、特に限定されないが、２０ｎｍ〜５０μｍ程度が好ましく、４０ｎｍ〜１５μｍ程度がより好ましい。バリア層８が薄すぎると、有機成分の移行を十分阻止できなくなる場合があり、一方、バリア層８が厚すぎると、バリア層３の成膜時間が長くなり、製造効率が低下する。
【００４８】
なお、透明基板５の厚さは、通常、０．３〜５mm程度とされ、好ましくは０．５〜２mm程度とされる。また、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４とを併せた層の厚さは、０．１〜２００μｍ程度が好ましく、１〜６０μｍ程度がより好ましい。また、ガラス層３の厚さは、通常、１０〜１０００μｍ程度とされ、好ましくは２０〜１５０μｍ程度とされる。
【００４９】
図２は、本発明のマイクロレンズ基板の第２実施形態を示す模式的な縦断面図である。以下、マイクロレンズ基板１Ｂについて、マイクロレンズ基板１Ａと相違する事項を中心に説明し、共通する事項についてはその説明を省略する。
【００５０】
同図に示すように、マイクロレンズ基板１Ｂは、透明基板５上に設けられたマイクロレンズ形成層６と、かかるマイクロレンズ形成層６上に設けられた樹脂層４と、かかる樹脂層４上に形成された表面バリア層（表層）３Ｂと、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間に形成されたバリア層８とを有しており、また、マイクロレンズ形成層６では、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂により多数のマイクロレンズ７が形成されている。
【００５１】
この表面バリア層３Ｂは、樹脂層４との間で水分または有機成分の移行を阻止することができる。このように、樹脂層４上に表面バリア層３Ｂを設けると、マイクロレンズ基板にカバーガラス等を特段設けなくても、樹脂層４との間で水分または有機成分の移行を阻止することができる。例えば、マイクロレンズ基板１Ｂを後述する液晶パネル１６に使用した場合（図６参照）、この表面バリア層３Ｂにより、樹脂層４中の成分（特に有機成分）が、液晶層１８中に溶出することが防止される。また、液晶層１８中の水分や有機成分が、樹脂層４中に移行することが防止される。このように、樹脂層４と液晶層１８との間で水分または有機成分の移行を阻止することができると、液晶層１８に不純物が混入することによる液晶の劣化を防止することができる。また、樹脂層４に不純物が混入することによる樹脂の白濁・変質、および、樹脂層４が水分を吸収することによる膨張を防止することができる。
【００５２】
さらには、カバーガラス等の代わりに表面バリア層３Ｂを設けることにより、マイクロレンズ基板１Ｂの製造コストを大幅に削減することができる。
【００５３】
加えて、マイクロレンズ基板１Ｂをこのような構成とすることにより、マイクロレンズ基板１Ｂでは、高硬度の材料で構成された部材を透明基板５のみとすることができる。このため、マイクロレンズ基板１Ｂの各構成部材が熱膨張したときに、各構成部材は、高硬度の透明基板５のみに追従することができるようになる。このため、マイクロレンズ基板１Ｂでは、熱膨張したときに歪みが発生しにくい。
【００５４】
このような表面バリア層３Ｂは、各種の材料で構成可能であるが、例えば、前述したバリア層８に使用可能な材料と同様の材料が、好適に用いられる。その中でも特に、表面バリア層３Ｂは、前述と同様の理由からセラミックで構成することが好ましい。この場合、表面バリア層３Ｂを構成するセラミック材料とバリア層８を構成するセラミック材料とを同種類のものとすることもできるし、異なる種類のものとすることもできる。
【００５５】
表面バリア層３Ｂとバリア層８とを同種類のセラミック材料で構成すると、両者を同一の成膜条件で形成することが容易となり、成膜の効率が向上する。
【００５６】
また、表面バリア層３Ｂとバリア層８とを異なる種類のセラミック材料で構成すると、それぞれの場所に適したバリア特性を有する層の形成が可能となる。例えば、バリア層８では、有機成分の移行阻止に特に優れたバリア層を形成することができ、一方、表面バリア層３Ｂでは、水分の移行阻止に特に優れた層を形成すること、あるいは、後述するブラックマトリックス１１を構成するような金属膜との密着性の高い層を形成することが可能となる。
【００５７】
なお、図示の例では表面バリア層３Ｂは単層で構成されているが、表面バリア層３Ｂは、複数の層の積層体であってもよい。その場合、積層体を構成する各層のセラミック材料の種類が異なっていることが好ましい。これにより、例えば、バリア層のうち樹脂層４に接する層は、樹脂との密着性の高い材料を用いることができ、また、表面に露出する層は、バリア性の高い材料を選択することができる。換言すれば、表面バリア層３Ｂを積層体（多層構造）とすることにより、表面バリア層３Ｂが備える特性に多様性を持たせることが可能となる。
【００５８】
このような表面バリア層３Ｂの厚さは、特に限定されないが、２０ｎｍ〜１５μｍ程度が好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度がより好ましい。表面バリア層３Ｂが薄すぎると、水分または有機成分の移行を十分阻止できなくなる場合があり、一方、表面バリア層３Ｂが厚すぎると、表面バリア層３Ｂの成膜時間が長くなり、製造効率が低下する。
【００５９】
図３は、本発明のマイクロレンズ基板の第３実施形態を示す模式的な縦断面図である。以下、マイクロレンズ基板１Ｃについて、マイクロレンズ基板１Ａと相違する事項を中心に説明し、共通する事項についてはその説明を省略する。
【００６０】
同図に示すように、マイクロレンズ基板１Ｃは、透明基板５上に設けられたマイクロレンズ形成層６と、かかるマイクロレンズ形成層６上に設けられた樹脂層４と、かかる樹脂層４上に形成されたガラス層（表層）３Ａと、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との間に形成されたバリア層８’とを有しており、また、マイクロレンズ形成層６では、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂により多数のマイクロレンズ７が形成されている。
【００６１】
マイクロレンズ基板１Ｃでは、マイクロレンズ形成層６とバリア層８’とを合わせた層の厚さは、ほぼ均一なものとなっている。したがって、バリア層８’の樹脂層４と接する面は、透明基板５の表面とほぼ平行なものとなっている。マイクロレンズ基板１Ｃをこのような構造とすることにより、バリア層のバリア効果を向上させることができる。
【００６２】
かかるバリア層８’は、前述したバリア層８と同様の材料で構成することができるが、その中でも特に、マイクロレンズ７を構成する樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有する材料が好適に用いられる。
【００６３】
このようなバリア層８’の厚さ（平均厚さ）は、特に限定されないが、５〜５０μｍ程度が好ましく、１０〜２０μｍ程度がより好ましい。バリア層８’の厚さがこの範囲の下限値未満であると、マイクロレンズ７を十分に保護することができなくなる場合があり、一方、この範囲の上限値を超えると、バリア層３の製造効率が低下する。
【００６４】
図１に示すようなマイクロレンズ基板１Ａは、例えば以下のようにして製造することができる。以下、マイクロレンズ基板１Ａの製造方法を、図４、５に沿って説明する。
【００６５】
マイクロレンズ基板１Ａの製造に先立って、図４（ａ）に示すような型９を用意する。かかる型９には、マイクロレンズ用の凹部９１が形成されており、これら凹部９１に樹脂が充填されることにより、マイクロレンズ７が形成される。このような型９は、例えば公知の方法により得ることができる。なお、凹部９１の内面には、例えば離型剤などが塗布されていてもよい。
【００６６】
まず、このような型９を、例えば、凹部９１が鉛直上方に開放するように設置する。
【００６７】
＜Ａ１＞次に、型９上に、マイクロレンズ形成層６を構成することとなる未硬化の樹脂を供給する。
【００６８】
＜Ａ２＞次に、かかる樹脂に透明基板５を接合し、押圧・密着させる。
【００６９】
＜Ａ３＞次に、前記樹脂を硬化させる。この硬化方法は、樹脂の種類によって適宜選択され、例えば、紫外線照射、加熱、電子線照射などが挙げられる。
【００７０】
これにより、図４（ｂ）に示すように、マイクロレンズ形成層６が形成され、また、凹部９１内に充填された樹脂により、マイクロレンズ７が形成される。
【００７１】
＜Ａ４＞次に、図４（ｃ）に示すように、型９をマイクロレンズ７から取り外す。
【００７２】
＜Ａ５＞次に、図５（ｄ）に示すように、マイクロレンズ形成層６上に、バリア層８を形成する。
【００７３】
このようなバリア層８は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等の気相成膜法、溶剤に溶かしたセラミック材料をマイクロレンズ形成層６上に塗布して焼成する方法などにより形成することができる。その中でも気相成膜法によると、緻密で樹脂との密着性が高く、しかも薄いバリア層８を形成することができる。
【００７４】
このような気相成膜法の中でも、スパッタリング法が、バリア層８の厚みムラ、バラツキを非常に小さくでき、また、バリア層８とマイクロレンズ形成層６との間の密着力を非常に高くでき、しかも、組成調整、応力調整が容易なことから、より好ましい。
【００７５】
さらに、気相成膜法により窒化物系セラミックのバリア層８を形成する場合には、気相成膜法は、窒素ガス（Ｎ₂）を含む雰囲気中で行なうことが好ましい。これにより、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等が十分にＮと化合できるようになり、バリア層８中に未反応のＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等が残存しにくくなる。ゆえに、バリア層８は、経時的に劣化しにくくなる。
【００７６】
このような観点からは、気相成膜法によりバリア層８を形成するときのＮ₂分圧は、１〜５０％程度が好ましく、５〜３０％程度がより好ましい。また、このときの全圧は、１×１０^-3〜１０×１０^-3Torr程度が好ましい。
【００７７】
＜Ａ６＞次に、例えばマイクロレンズ７が鉛直上方に向くように透明基板５を設置した後、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂を、マイクロレンズ形成層６上に供給する。この供給方法としては、例えば、スピンコート等の塗布法、平板の型等を使った２Ｐ法などが挙げられる。
【００７８】
＜Ａ７＞次に、ガラス層３Ａをかかる樹脂に接合し、押圧・密着させた後、かかる樹脂を硬化させ、樹脂層４を形成する。
【００７９】
＜Ａ８＞その後、必要に応じ、ガラス層３Ａの厚さを研削、研磨等により調整してもよい。
【００８０】
これにより、図１に示すようなマイクロレンズ基板１Ａが得られる。
【００８１】
なお、図３に示すようなマイクロレンズ基板１Ｃもマイクロレンズ基板１Ａと同様の方法により形成することができる。
【００８２】
また、図２に示すようなマイクロレンズ基板１Ｂは、例えば以下のようにして製造することができる。以下、マイクロレンズ基板１Ａの製造方法との相違点を中心に説明する。
【００８３】
まず、前記＜Ａ１＞〜＜Ａ６＞と同様の工程を行なう。
【００８４】
＜Ｂ７＞次に、樹脂層４を構成することとなる樹脂を硬化させ、図５（ｅ）に示すように、樹脂層４を形成する。
【００８５】
＜Ｂ８＞最後に、かかる樹脂層４上に、表面バリア層３Ｂを形成する。これにより、図２に示すように、マイクロレンズ基板１Ｂが得られる。
【００８６】
このような表面バリア層３Ｂは、例えば、バリア層８と同様の方法により形成することができる。
【００８７】
本発明のマイクロレンズ基板のように、バリア層８（および８’）を設けると、以下のような効果が得られる。
【００８８】
マイクロレンズ基板を製造する際には、マイクロレンズ形成層６上に、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂を供給する（前記工程＜Ａ６＞参照）。このとき、従来のようにバリア層８がないと、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂と樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂とが直接接触することとなる。この場合、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂中の有機成分が、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂中に溶出し易い。このため、マイクロレンズ形成層６および樹脂層４を構成する樹脂は、目的の屈折率と異なる屈折率となってしまい、設計通りの光学特性が得られない場合がある。
【００８９】
一方、本発明のように、バリア層８が設けられていると、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂と樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂とが直接接触することが防止される。このため、マイクロレンズ形成層６を構成する樹脂中の有機成分が、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂中に溶出することが防止される。したがって、バリア層８を設けることにより、マイクロレンズ形成層６および樹脂層４を構成する樹脂の屈折率が、目的の屈折率から異なってしまうことが防止され、設計通りの光学特性を有するマイクロレンズが得られるようになる。
【００９０】
また、バリア層８をセラミック材料のような高硬度材料で構成すると、マイクロレンズ７のレンズ形状が歪みにくい。特に、樹脂層４を構成することとなる未硬化の樹脂の粘度が高い場合、マイクロレンズ７上にかかる樹脂を供給する際に、マイクロレンズ７のレンズ形状が歪むおそれがある。このようなとき、セラミック材料のような高硬度材料で構成されたバリア層８を設けると、マイクロレンズ７のレンズ形状が歪みにくくなる。特に、バリア層８’では、このような効果が顕著に得られる。
【００９１】
さらには、マイクロレンズ基板にバリア層８を設けることにより、マイクロレンズ基板を製造後、経時的にマイクロレンズの光学特性が変化してしまうことも、好適に防止される。すなわち、バリア層８を設けないと、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４との界面付近で、一方の層の樹脂成分が、他方の層に移行して行く可能性があるが、バリア層８を設けると、このようなことは防止される。
【００９２】
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。
【００９３】
前述したマイクロレンズ基板のガラス層３Ａまたは表面バリア層３Ｂ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６参照）。以下、マイクロレンズ基板１Ｂを代表として説明するが、同様のことは他の実施の形態のマイクロレンズ基板でも言える。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
ブラックマトリックス１１は、例えば、気相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング等）により表面バリア層３Ｂ上に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。
【００９７】
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などにより設けることができる。
【００９８】
なお、ブラックマトリックス１１は、設けなくてもよい。
【００９９】
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６に基づいて説明する。
【０１００】
同図に示すように、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。
【０１０１】
液晶パネル用対向基板１０は、マイクロレンズ基板１Ｂと、かかるマイクロレンズ基板１Ｂの表面バリア層３Ｂ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、表面バリア層３Ｂ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。
【０１０２】
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、かかる画素電極１７２の近傍に設けられ、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
この液晶パネル１６では、通常、１個のマイクロレンズ７と、かかるマイクロレンズ７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。
【０１０９】
液晶パネル用対向基板１０側から入射した入射光Ｌは、透明基板５を通り、マイクロレンズ７（マイクロレンズ形成層６）を通過する際に集光されつつ、バリア層８、樹脂層４、表面バリア層３Ｂ、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。なお、このとき、液晶パネル用対向基板１０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。
【０１１０】
このように、液晶パネル１６は、マイクロレンズ７を有しており、しかも、マイクロレンズ７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、比較的少ない光量で明るく鮮明な画像を形成することができる。
【０１１１】
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）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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
図７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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
以下、投射型表示装置３００の作用を説明する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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７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７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。
【０１２２】
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７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。
【０１２３】
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７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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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７中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図７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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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７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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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７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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
かかる投射型表示装置３００は、前述したマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルを有しているので、長期間使用しても、明るさむら等の画質の劣化が生じにくい。
【０１３５】
【実施例】
（実施例１）
以下のようにして、図１に示すような構造のマイクロレンズ基板を製造した。
【０１３６】
まず、深さ１０μｍのマイクロレンズ用凹部が１０２４×７６８個行列上に配置された石英ガラス製の型を用意した。そして、この型を、凹部が鉛直上方に開放するように設置した。
【０１３７】
−Ａ１− この型に、未硬化の紫外線硬化型アクリル樹脂（屈折率１．５６）を設けた。
【０１３８】
−Ａ２− 次に、この樹脂に厚さ１．２mmの石英ガラス基板を接合し、密着させ、押圧した。
【０１３９】
−Ａ３− 次に、紫外線を照射することにより前記樹脂を硬化させて、マイクロレンズ（およびマイクロレンズ形成層）を形成した。
【０１４０】
−Ａ４− 次に、型を取り外し、離型した。
【０１４１】
−Ａ５− 次に、マイクロレンズ（マイクロレンズ形成層）上に、スパッタリング法により、厚さ１００nmのＡｌＮとＳｉＮとの複合セラミック（Al:Si=モル比８：２）で構成されたバリア層を形成した。なお、スパッタリングは、Ｎ₂＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ₂分圧は、２０％に設定し、スパッタ全圧は４×１０^-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。
【０１４２】
−Ａ６− 次に、マイクロレンズが鉛直上方に向くように石英ガラス基板を設置した後、未硬化の紫外線硬化型エポキシ樹脂（屈折率１．３８７）を、スピンコートにより、マイクロレンズ上に塗布した。
【０１４３】
−Ａ７− 次に、石英ガラス製のカバーガラスをかかる樹脂に接合し、密着させた後、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、樹脂層を形成した。このとき、硬化後にマイクロレンズ形成層と樹脂層とを併せた厚さが２０μｍとなるように、カバーガラスの押圧圧力を調整した。
【０１４４】
−Ａ８− 最後に、カバーガラスを研削、研磨して、カバーガラスの厚さを５０μｍに調整した。
【０１４５】
これにより、マイクロレンズ基板を得た。
【０１４６】
（実施例２）
以下のようにして、図２に示すような構造のマイクロレンズ基板を製造した。
【０１４７】
まず、前記工程−Ａ５−までと同様の工程を行なった。
【０１４８】
−Ｂ６− 次に、マイクロレンズが鉛直上方に向くように石英ガラス基板を設置した後、未硬化の紫外線硬化型エポキシ樹脂（屈折率１．３８７）を、スピンコートにより、マイクロレンズ上に塗布した。このとき、硬化後にマイクロレンズ形成層と樹脂層とを併せた厚さが５０μｍとなるように、樹脂の塗布量を調整した。
【０１４９】
−Ｂ７− 次に、紫外線を照射してかかる樹脂を硬化させ、樹脂層を形成した。
【０１５０】
−Ｂ８− 最後に、かかる樹脂層上に、スパッタリング法により、厚さ１μｍのＡｌＮとＳｉＮとの複合セラミック（Al:Si=モル比８：２）で構成された表面バリア層を形成した。なお、スパッタリングの条件は、前記工程−Ａ５−と同様の条件に設定した。
【０１５１】
これにより、マイクロレンズ基板を得た。
【０１５２】
（実施例３）
前記工程−Ａ５−におけるバリア層をアクリル系樹脂（屈折率１．３８７）で構成し、また、バリア層の厚さを厚くすることにより（平均厚さ１５μｍ）、バリア層と樹脂層との界面が石英ガラス基板の表面とほぼ平行な、図３に示すようなマイクロレンズ基板を製造した。なお、他の条件は、実施例１と同様とした。なお、バリア層は、スピンコートにより設けた。
【０１５３】
（実施例４）
前記工程−Ａ５−におけるバリア層をＡｌＮのみで構成し、また、前記工程−Ｂ８−における表面バリア層をＳｉＮのみで構成した以外は、前記実施例２と同様にして、マイクロレンズ基板を製造した。なお、いずれのスパッタリングにおいても、スパッタ全圧は４×１０^-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。また、いずれの膜を成膜する場合にも、スパッタリングは、Ｎ₂＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ₂分圧を２０％に設定した。
【０１５４】
（実施例５）
前記工程−Ｂ８−における表面バリア層を二層構造とした以外は、前記実施例２と同様にして、マイクロレンズ基板を製造した。なお、表面バリア層は、まず、スパッタリングにより樹脂層上に厚さ１μｍのＳｉＯ₂膜を成膜し、次いで、かかるＳｉＯ₂膜上に厚さ１μｍのＳｉＮ膜を成膜することにより形成した。なお、いずれのスパッタリングにおいても、スパッタ全圧は４×１０^-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。また、ＳｉＮ膜を成膜する際には、スパッタリングは、Ｎ₂＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ₂分圧を２０％に設定した。
【０１５５】
（実施例６）
前記工程−Ａ２−におけるガラス基板を、厚さ１mmのガラス基板（日本電気ガラス（株）製「ネオセラム」）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基板を製造した。
【０１５６】
（実施例７）
前記工程−Ａ２−におけるガラス基板を、厚さ１mmのガラス基板（日本電気ガラス（株）製「ネオセラム」）に変更した以外は、前記実施例２と同様にしてマイクロレンズ基板を製造した。
【０１５７】
（比較例１）
マイクロレンズと樹脂層との間にバリア層を形成しなかった以外は、前記実施例１と同様にしてマイクロレンズ基板を製造した。
【０１５８】
（比較例２）
マイクロレンズと樹脂層との間にバリア層を形成しなかった以外は、前記実施例２と同様にしてマイクロレンズ基板を製造した。
【０１５９】
（評価）
次に、各実施例および各比較例で製造した各マイクロレンズ基板に対して、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、カバーガラスまたは表面バリア層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。
【０１６０】
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６に示すような構造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造した。
【０１６１】
そして、これら各ＴＦＴ液晶パネルについて、平均３０℃、５０％RHの環境下に６ヶ月間放置した後、それぞれ、マイクロレンズ基板側から光を透過させた。このとき、ＴＦＴ液晶パネルの有効レンズ領域全体の光透過率を測定した。
【０１６２】
その結果、本発明の実施例のマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルでは、光透過率は１８〜２０％と高いものであった。
【０１６３】
一方、比較例のマイクロレンズ基板を備えた液晶パネルでは、光透過率は１６〜１７％と低いものであった。
【０１６４】
これは、各実施例のマイクロレンズ基板では、マイクロレンズと樹脂層との間で樹脂中の成分の移行が防止されたため、樹脂の屈折率が変化しなかったためと考えられる。一方、各比較例のマイクロレンズ基板では、マイクロレンズと樹脂層との間で樹脂中の成分の移行または反応が生じたため、両層の界面付近で、マイクロレンズを構成する樹脂と樹脂層を構成する樹脂との屈折率差が減少し、レンズパワーが低下したことによるものと推測される。
【０１６５】
次に、各実施例で得られたマイクロレンズ基板より製造したＴＦＴ液晶パネルを用いて、図７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、得られた各液晶プロジェクターは、いずれも、スクリーン上に明るく鮮明な画像を投射できた。
【０１６６】
【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中のマイクロレンズを化学的、物理的に保護できる。このため、マイクロレンズ基板の光学特性を所望のものに設定することが容易となる。しかも、本発明によれば、マイクロレンズ基板の光学特性が経時的に劣化しにくくなる。
【０１６７】
さらには、本発明によれば、マイクロレンズ基板が有するバリア層のバリア効果により、長期間使用しても画質が劣化しにくい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基板の第１実施形態を示す模式的な縦断面図である。
【図２】本発明のマイクロレンズ基板の第２実施形態を示す模式的な縦断面図である。
【図３】本発明のマイクロレンズ基板の第３実施形態を示す模式的な縦断面図である。
【図４】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を説明するための模式的な縦断面図である。
【図５】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を説明するための模式的な縦断面図である。
【図６】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７】本発明の実施例における投射型表示装置の光学系を模式的に示す図である。
【図８】従来のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃマイクロレンズ基板
３Ａガラス層
３Ｂ表面バリア層
４樹脂層
５透明基板
６マイクロレンズ形成層
７マイクロレンズ
８、８’ バリア層
９型
９１凹部
１０液晶パネル用対向基板
１１ブラックマトリックス
１１１開口
１２透明導電膜
１６液晶パネル
１７ＴＦＴ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
３２０スクリーン
２０光学ブロック
２１ダイクロイックプリズム
２１１、２１２ダイクロイックミラー面
２１３〜２１５面
２１６出射面
２２投射レンズ
２３表示ユニット
２４〜２６液晶ライトバルブ
９００マイクロレンズ基板
９０２ガラス基板
９０３カバーガラス
９０４樹脂層
９０６マイクロレンズ形成層
９０７マイクロレンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microlens substrate, a counter substrate for a liquid crystal panel, a liquid crystal panel, and a projection display device.
[0002]
[Prior art]
A projection display device (liquid crystal projector) that projects an image on a screen is known. In such a projection display device, a liquid crystal panel (liquid crystal light shutter) is mainly used for image formation. This liquid crystal panel has, for example, a configuration in which a liquid crystal driving substrate for driving liquid crystal and a liquid crystal panel counter substrate are bonded via a liquid crystal layer.
[0003]
Among liquid crystal panels having such a configuration, there are known ones in which a large number of microlenses are provided at positions corresponding to the respective pixels of the counter substrate for the liquid crystal panel in order to increase the light use efficiency. Thereby, a liquid crystal panel having high light utilization efficiency can be obtained.
[0004]
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional structure of a microlens substrate used for a counter substrate for a liquid crystal panel.
[0005]
As shown in the figure, a microlens substrate 900 is provided on a glass substrate 902, and a microlens formation layer 906 made of resin, a resin layer 904 covering the microlens formation layer 906, and a resin layer 904 The cover lens 903 is joined, and the microlens formation layer 906 has a number of microlenses 907 formed thereon.
[0006]
However, in such a microlens substrate 900, there are cases where the optical characteristics as designed (particularly the light utilization efficiency) cannot be sufficiently obtained.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a microlens substrate that easily sets optical characteristics to a desired one, a counter substrate for a liquid crystal panel including the microlens substrate, a liquid crystal panel, and a projection display device. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the following inventions (1) to (14).
[0009]
(1) A microlens substrate provided on a transparent substrate and having a plurality of microlenses made of a resin and a resin layer provided on the microlens,
A microlens substrate comprising a barrier layer that prevents migration of an organic component between the microlens and the resin layer.
[0010]
(2) The microlens has a curved convex shape,
The microlens substrate according to (1), wherein the barrier layer is formed so as to cover the microlens along a convex curved surface of the microlens.
[0011]
(3) The microlens substrate according to (1) or (2), wherein the barrier layer is made of ceramic.
[0012]
(4) The microlens substrate according to (1) or (2), wherein the barrier layer includes a plurality of types of ceramics.
[0013]
(5) The microlens substrate according to (3) or (4), wherein the ceramic is a nitride ceramic.
[0014]
(6) The microlens substrate according to any one of (1) to (5), wherein the barrier layer has an average thickness of 20 nm to 50 μm.
[0015]
(7) The microlens substrate according to any one of (1) to (6), wherein the barrier layer is formed by a vapor deposition method.
[0023]
(8) A counter substrate for a liquid crystal panel, comprising: the microlens substrate according to any one of (1) to (7) above; and a transparent conductive film provided on the barrier layer.
[0024]
(9) The microlens substrate according to any one of (1) to (7) above, a black matrix provided on the barrier layer, and a transparent conductive film covering the black matrix. Counter substrate for liquid crystal panel.
[0025]
(10) A liquid crystal panel comprising the liquid crystal panel counter substrate according to (8) or (9).
[0026]
(11) A liquid crystal driving substrate provided with pixel electrodes, a liquid crystal panel counter substrate according to (8) or (9) bonded to the liquid crystal driving substrate, the liquid crystal driving substrate, and the liquid crystal panel counter substrate And a liquid crystal sealed in the gap.
[0027]
(12) The liquid crystal panel according to (11), wherein the liquid crystal driving substrate is a TFT substrate having the pixel electrodes arranged in a matrix and thin film transistors connected to the pixel electrodes.
[0028]
(13) A projection display device comprising a light valve including the liquid crystal panel according to any one of (10) to (12), and projecting an image using at least one light valve. .
[0029]
(14) Three light valves corresponding to red, green, and blue that form an image, a light source, light from the light source is separated into red, green, and blue light, and the light valves corresponding to the respective lights A projection-type display device having a color separation optical system that guides the image, a color synthesis optical system that synthesizes the images, and a projection optical system that projects the synthesized image. ) To (12). A projection display device comprising the liquid crystal panel according to any one of (12) to (12).
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of pursuing the cause to solve the above-mentioned problems, the present inventor, in the microlens substrate 900, the resin and the resin layer 904 constituting the microlens 907 are disposed near the interface between the microlens 907 and the resin layer 904. The organic component migrated between the constituent resins and the refractive indexes of both resins changed, which led to a reasonable inference that optical properties as designed could not be obtained.
[0031]
The present invention is based on such knowledge. That is, the present invention seeks to solve the above problem by preventing the migration of organic components between the resin constituting the microlens 907 and the resin constituting the resin layer 904. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0032]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a microlens substrate of the present invention.
[0033]
As shown in the figure, the microlens substrate 1A includes a microlens forming layer 6 provided on the transparent substrate 5, a resin layer 4 provided on the microlens forming layer 6, and the resin layer 4. It has a formed glass layer (surface layer) 3A and a barrier layer 8 formed between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4, and the microlens forming layer 6 has a microlens forming layer. A large number of microlenses 7 are formed of the resin constituting 6.
[0034]
The transparent substrate 5 is a part that functions as a base material of the microlens substrate 1. When the microlens substrate 1A is used for the liquid crystal panel 16 or the like as will be described later (see FIG. 6), the thermal expansion coefficient of the transparent substrate 5 is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the glass substrate 171 included in the liquid crystal panel 16. It is preferable that Accordingly, in the liquid crystal panel 16, warpage, deflection, and the like caused by the difference in thermal expansion coefficient between the transparent substrate 5 and the glass substrate 171 when the temperature changes are prevented.
[0035]
From such a viewpoint, the ratio of the thermal expansion coefficient between the transparent substrate 5 and the glass substrate 171 is preferably about 1: 0.01 to 1: 100. From this point of view, the transparent substrate 5 includes quartz glass, neo-serum (registered trademark, manufactured by NEC Glass), OA-2 (registered trademark, manufactured by NEC Glass), pyrex glass (registered trademark, Low expansion glass such as Iwaki Glass Co., Ltd.) is preferably used.
[0036]
A microlens forming layer 6 made of a resin is formed on such a transparent substrate 5. A curved convex microlens 7 is formed on the microlens forming layer 6, for example, on a predetermined pixel number matrix. Is formed. The microlens formation layer 6 and the microlens 7 are made of, for example, a resin having a relatively high refractive index (for example, about 1.3 to 1.7).
[0037]
On the microlens forming layer 6, the resin layer 4 is provided so as to cover the microlens 7 through the barrier layer 8. The resin layer 4 is made of, for example, a resin having a refractive index lower than that of the material constituting the microlens 7 (for example, about 1.1 to 1.5).
[0038]
On the resin layer 4, for example, a glass layer (cover glass) 3A for protecting the resin layer 4 and the like is provided. For the glass layer 3A, for example, the same material as that used for the transparent substrate 5 can be used. Among these, when the microlens substrate 1 A is used as a constituent material of the liquid crystal panel 16 described later, the glass layer 3 is more preferably made of quartz glass. This is because the glass substrate 171 is preferably made of quartz glass whose characteristics are unlikely to change depending on the manufacturing environment, and the glass layer 3 faces the glass substrate 171, so that the glass layer 3 and the glass substrate 171 are not separated from each other. This is because warpage, deflection, and the like due to differences in thermal expansion coefficients are particularly likely to occur.
[0039]
In the microlens substrate 1 A, a barrier layer 8 is provided between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4. The barrier layer 8 is made of, for example, a thin film, and is formed so as to cover the microlens 7 along the convex curved surface of the microlens 7.
[0040]
As a result of repeated investigations on measures for preventing the migration of organic components between the resin constituting the microlens 7 and the resin constituting the resin layer 4, the present inventor found that the microlens forming layer 6 and the resin layer 4 In the meantime, the barrier layer 8 was formed. By providing such a barrier layer 8, it is possible to prevent the migration of organic components between the microlens 7 and the resin layer 4 (naturally, the organic component is also present between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4. Component migration can be prevented). Thereby, the refractive index of the resin constituting the microlens 7 and the resin constituting the resin layer 4 is prevented from changing, and the optical characteristics of the microlens 7 are prevented from changing.
[0041]
In particular, when the barrier layer 8 is provided, the optical characteristics of the microlens 7 may change during the manufacture of the microlens substrate 1A. The microlens 7 may be changed over time after the microlens substrate 1A is manufactured. 7 can also be suitably prevented from changing. These effects will be described in detail after describing (described later) the manufacturing method of the microlens substrate 1A.
[0042]
In addition, when the barrier layer 8 is shaped so as to cover the microlens 7 along the convex curved surface of the microlens 7, the material selection range of the barrier layer 8 is increased. That is, since the barrier layer 8 is a thin film having a substantially constant film thickness along the convex curved surface of the microlens 7, the range of selection of the refractive index of the material constituting the barrier layer 8 is large. For this reason, in the barrier layer 8, the range of material selection is not easily limited by the refractive index.
[0043]
Although such a barrier layer 8 can be composed of various materials, from the viewpoint of obtaining the above effects more remarkably, the barrier layer 8 is composed of an inorganic compound material typified by a ceramic material. preferable. Thereby, the migration of the organic component can be more effectively prevented. In addition, since inorganic materials are generally chemically stable, unnecessary reactions with resins are rare. Among them, in particular, ceramic has strong intermolecular bonds and can form a dense (high density) thin film, so that it is possible to form a thin barrier layer 8 having excellent barrier properties. Furthermore, by configuring the barrier layer 8 with ceramic, as will be described later, it is possible to more effectively prevent the optical characteristics of the microlens from changing during the manufacture of the microlens substrate 1A.
[0044]
Examples of the ceramic material include nitride ceramics such as AlN, SiN, TiN, and BN, Al ₂ O _Three TiO ₂ And oxide ceramics such as WC, TiC, ZrC, and TaC. Among such ceramic materials, as the constituent material of the barrier layer 8, for example, nitride ceramics such as AlN, SiN, TiN, and BN are more preferable. Nitride ceramics are particularly excellent in barrier properties and have high adhesiveness with resins.
[0045]
Furthermore, when the barrier layer 8 is made of a ceramic material, the ceramic preferably includes a plurality of types of ceramics. Ceramic materials have their advantages depending on their type. Therefore, by forming the barrier layer 8 with a plurality of types of ceramics, it is possible to form the barrier layer 8 having the advantages of each ceramic.
[0046]
In particular, when the barrier layer 8 is composed of a composite ceramic of AlN and SiN, the migration of organic components can be suitably prevented, and the barrier function is unlikely to deteriorate over time. From such a viewpoint, the molar ratio of Al to Si is preferably about 1:19 to 19: 1, and more preferably about 1: 9 to 9: 1.
[0047]
The thickness (average thickness) of the barrier layer 8 is not particularly limited, but is preferably about 20 nm to 50 μm, and more preferably about 40 nm to 15 μm. If the barrier layer 8 is too thin, it may not be possible to sufficiently prevent the migration of organic components. On the other hand, if the barrier layer 8 is too thick, the film formation time of the barrier layer 3 becomes long, and the production efficiency decreases.
[0048]
The thickness of the transparent substrate 5 is usually about 0.3 to 5 mm, preferably about 0.5 to 2 mm. The thickness of the combined layer of the microlens forming layer 6 and the resin layer 4 is preferably about 0.1 to 200 μm, and more preferably about 1 to 60 μm. The thickness of the glass layer 3 is usually about 10 to 1000 μm, preferably about 20 to 150 μm.
[0049]
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the microlens substrate of the present invention. Hereinafter, the microlens substrate 1B will be described focusing on matters that are different from the microlens substrate 1A, and descriptions of common matters will be omitted.
[0050]
As shown in the figure, the microlens substrate 1B includes a microlens forming layer 6 provided on the transparent substrate 5, a resin layer 4 provided on the microlens forming layer 6, and the resin layer 4. It has a formed surface barrier layer (surface layer) 3B, and a barrier layer 8 formed between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4. In the microlens forming layer 6, the microlens is formed. A large number of microlenses 7 are formed of the resin constituting the layer 6.
[0051]
This surface barrier layer 3 B can prevent the transfer of moisture or organic components between the resin layer 4. As described above, when the surface barrier layer 3B is provided on the resin layer 4, it is possible to prevent the transfer of moisture or organic components between the resin layer 4 without specially providing a cover glass or the like on the microlens substrate. . For example, when the microlens substrate 1B is used for a liquid crystal panel 16 to be described later (see FIG. 6), components (particularly organic components) in the resin layer 4 are eluted into the liquid crystal layer 18 by the surface barrier layer 3B. Is prevented. Further, moisture and organic components in the liquid crystal layer 18 are prevented from moving into the resin layer 4. As described above, when the transfer of moisture or an organic component between the resin layer 4 and the liquid crystal layer 18 can be prevented, deterioration of the liquid crystal due to impurities mixed into the liquid crystal layer 18 can be prevented. Further, it is possible to prevent the white turbidity / degeneration of the resin due to the impurities being mixed into the resin layer 4 and the expansion due to the resin layer 4 absorbing moisture.
[0052]
Furthermore, the manufacturing cost of the microlens substrate 1B can be greatly reduced by providing the surface barrier layer 3B instead of the cover glass or the like.
[0053]
In addition, by configuring the microlens substrate 1B as described above, in the microlens substrate 1B, a member made of a material having a high hardness can be the transparent substrate 5 only. For this reason, when each constituent member of the microlens substrate 1B is thermally expanded, each constituent member can follow only the transparent substrate 5 having high hardness. For this reason, in the microlens substrate 1B, distortion hardly occurs when thermally expanded.
[0054]
Such a surface barrier layer 3B can be composed of various materials. For example, the same materials as those usable for the barrier layer 8 described above are preferably used. In particular, the surface barrier layer 3B is preferably made of ceramic for the same reason as described above. In this case, the ceramic material constituting the surface barrier layer 3B and the ceramic material constituting the barrier layer 8 can be of the same type or of different types.
[0055]
When the surface barrier layer 3B and the barrier layer 8 are made of the same type of ceramic material, it becomes easy to form both of them under the same film forming conditions, and the film forming efficiency is improved.
[0056]
Further, when the surface barrier layer 3B and the barrier layer 8 are made of different types of ceramic materials, it becomes possible to form a layer having barrier characteristics suitable for each location. For example, the barrier layer 8 can form a barrier layer that is particularly excellent in preventing migration of organic components, while the surface barrier layer 3B can form a layer that is particularly excellent in preventing migration of moisture, or described later. Thus, it is possible to form a layer having high adhesion with the metal film that constitutes the black matrix 11.
[0057]
In the illustrated example, the surface barrier layer 3B is formed of a single layer, but the surface barrier layer 3B may be a laminate of a plurality of layers. In that case, it is preferable that the kind of ceramic material of each layer which comprises a laminated body differs. Thereby, for example, a material having high adhesion to the resin can be used for the layer in contact with the resin layer 4 in the barrier layer, and a material having high barrier property can be selected for the layer exposed on the surface. it can. In other words, by making the surface barrier layer 3B a laminate (multi-layer structure), it is possible to give diversity to the characteristics of the surface barrier layer 3B.
[0058]
The thickness of the surface barrier layer 3B is not particularly limited, but is preferably about 20 nm to 15 μm, and more preferably about 40 nm to 1 μm. If the surface barrier layer 3B is too thin, it may not be possible to sufficiently prevent the migration of moisture or organic components. On the other hand, if the surface barrier layer 3B is too thick, the film formation time of the surface barrier layer 3B becomes long and the production efficiency is increased. descend.
[0059]
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a third embodiment of the microlens substrate of the present invention. Hereinafter, the microlens substrate 1 C will be described focusing on matters that are different from the microlens substrate 1 A, and descriptions of common matters will be omitted.
[0060]
As shown in the figure, the microlens substrate 1C includes a microlens formation layer 6 provided on the transparent substrate 5, a resin layer 4 provided on the microlens formation layer 6, and the resin layer 4. It has a formed glass layer (surface layer) 3A, and a barrier layer 8 ′ formed between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4. In the microlens forming layer 6, the microlens is formed. A large number of microlenses 7 are formed of the resin constituting the layer 6.
[0061]
In the microlens substrate 1C, the combined thickness of the microlens forming layer 6 and the barrier layer 8 ′ is substantially uniform. Therefore, the surface of the barrier layer 8 ′ in contact with the resin layer 4 is substantially parallel to the surface of the transparent substrate 5. When the microlens substrate 1C has such a structure, the barrier effect of the barrier layer can be improved.
[0062]
Such a barrier layer 8 ′ can be composed of the same material as that of the barrier layer 8 described above, and among them, a material having a refractive index lower than that of the resin constituting the microlens 7 is particularly preferably used. It is done.
[0063]
The thickness (average thickness) of such a barrier layer 8 ′ is not particularly limited, but is preferably about 5 to 50 μm, and more preferably about 10 to 20 μm. If the thickness of the barrier layer 8 ′ is less than the lower limit value in this range, the microlens 7 may not be sufficiently protected. On the other hand, if the thickness exceeds the upper limit value in this range, the barrier layer 3 is manufactured. Efficiency is reduced.
[0064]
The microlens substrate 1A as shown in FIG. 1 can be manufactured as follows, for example. Hereinafter, a method for manufacturing the microlens substrate 1A will be described with reference to FIGS.
[0065]
Prior to manufacturing the microlens substrate 1A, a mold 9 as shown in FIG. The mold 9 is formed with concave portions 91 for microlenses, and the microlenses 7 are formed by filling the concave portions 91 with resin. Such a mold 9 can be obtained by, for example, a known method. Note that a release agent or the like may be applied to the inner surface of the recess 91, for example.
[0066]
First, such a mold 9 is installed so that, for example, the recess 91 is opened vertically upward.
[0067]
<A1> Next, an uncured resin that will form the microlens forming layer 6 is supplied onto the mold 9.
[0068]
<A2> Next, the transparent substrate 5 is joined to the resin and pressed and adhered.
[0069]
<A3> Next, the resin is cured. This curing method is appropriately selected depending on the type of resin, and examples include ultraviolet irradiation, heating, and electron beam irradiation.
[0070]
Thereby, as shown in FIG. 4B, the microlens forming layer 6 is formed, and the microlens 7 is formed by the resin filled in the recess 91.
[0071]
<A4> Next, the mold 9 is removed from the microlens 7 as shown in FIG.
[0072]
<A5> Next, as shown in FIG. 5D, the barrier layer 8 is formed on the microlens forming layer 6.
[0073]
Such a barrier layer 8 is formed by, for example, a vapor phase film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vapor deposition method, or a method in which a ceramic material dissolved in a solvent is applied onto the microlens forming layer 6 and baked. be able to. Among them, the vapor deposition method can form a dense barrier layer 8 that is dense and has high adhesion to a resin.
[0074]
Among such vapor phase film forming methods, the sputtering method can extremely reduce the thickness unevenness and variation of the barrier layer 8, and the adhesion between the barrier layer 8 and the microlens forming layer 6 is very high. In addition, it is more preferable because the composition adjustment and the stress adjustment are easy.
[0075]
Further, when the nitride-based ceramic barrier layer 8 is formed by a vapor deposition method, the vapor deposition method uses nitrogen gas (N ₂ ) In an atmosphere containing As a result, Al, Si, Ti, etc. can be combined with N sufficiently, and unreacted Al, Si, Ti, etc. hardly remain in the barrier layer 8. Therefore, the barrier layer 8 becomes difficult to deteriorate over time.
[0076]
From this point of view, N when the barrier layer 8 is formed by the vapor deposition method. ₂ The partial pressure is preferably about 1 to 50%, more preferably about 5 to 30%. The total pressure at this time is 1 × 10 ^-3 -10x10 ^-3 About Torr is preferable.
[0077]
<A6> Next, for example, after the transparent substrate 5 is installed so that the microlens 7 faces vertically upward, an uncured resin that will form the resin layer 4 is supplied onto the microlens forming layer 6. Examples of the supply method include a coating method such as spin coating, and a 2P method using a flat plate mold.
[0078]
<A7> Next, the glass layer 3 A is bonded to the resin and pressed and adhered, and then the resin is cured to form the resin layer 4.
[0079]
<A8> Thereafter, the thickness of the glass layer 3A may be adjusted by grinding, polishing, or the like, if necessary.
[0080]
Thereby, a microlens substrate 1A as shown in FIG. 1 is obtained.
[0081]
Note that the microlens substrate 1C as shown in FIG. 3 can also be formed by the same method as the microlens substrate 1A.
[0082]
Moreover, the microlens substrate 1B as shown in FIG. 2 can be manufactured as follows, for example. Hereinafter, the difference from the manufacturing method of the microlens substrate 1A will be mainly described.
[0083]
First, the same steps as <A1> to <A6> are performed.
[0084]
<B7> Next, the resin that forms the resin layer 4 is cured to form the resin layer 4 as shown in FIG.
[0085]
<B8> Finally, the surface barrier layer 3B is formed on the resin layer 4. Thereby, as shown in FIG. 2, the microlens substrate 1B is obtained.
[0086]
Such a surface barrier layer 3B can be formed by a method similar to that for the barrier layer 8, for example.
[0087]
When the barrier layer 8 (and 8 ′) is provided as in the microlens substrate of the present invention, the following effects can be obtained.
[0088]
When the microlens substrate is manufactured, an uncured resin that forms the resin layer 4 is supplied onto the microlens forming layer 6 (see step <A6>). At this time, if the barrier layer 8 is not provided as in the prior art, the resin constituting the microlens forming layer 6 and the uncured resin constituting the resin layer 4 are in direct contact. In this case, the organic component in the resin constituting the microlens forming layer 6 is likely to elute into the uncured resin that constitutes the resin layer 4. For this reason, the resin constituting the microlens forming layer 6 and the resin layer 4 has a refractive index different from the target refractive index, and optical characteristics as designed may not be obtained.
[0089]
On the other hand, when the barrier layer 8 is provided as in the present invention, direct contact between the resin constituting the microlens forming layer 6 and the uncured resin constituting the resin layer 4 is prevented. The For this reason, it is prevented that the organic component in resin which comprises the microlens formation layer 6 elutes in uncured resin which comprises the resin layer 4. FIG. Therefore, by providing the barrier layer 8, the refractive index of the resin constituting the microlens forming layer 6 and the resin layer 4 is prevented from differing from the target refractive index, and the microlens having optical characteristics as designed. Can be obtained.
[0090]
If the barrier layer 8 is made of a high hardness material such as a ceramic material, the lens shape of the microlens 7 is not easily distorted. In particular, when the viscosity of the uncured resin that constitutes the resin layer 4 is high, the lens shape of the microlens 7 may be distorted when the resin is supplied onto the microlens 7. In such a case, if the barrier layer 8 made of a high hardness material such as a ceramic material is provided, the lens shape of the microlens 7 is hardly distorted. In particular, such an effect is remarkably obtained in the barrier layer 8 ′.
[0091]
Furthermore, by providing the barrier layer 8 on the microlens substrate, it is also suitably prevented that the optical characteristics of the microlens change over time after the microlens substrate is manufactured. That is, if the barrier layer 8 is not provided, the resin component of one layer may move to the other layer near the interface between the microlens forming layer 6 and the resin layer 4, but the barrier layer 8 If this is provided, this is prevented.
[0092]
Needless to say, the microlens substrate of the present invention can be used for various substrates and various applications such as a microlens substrate for CCD and a microlens substrate for optical communication elements, in addition to the counter substrate for liquid crystal panel and the liquid crystal panel described below. Yes.
[0093]
By forming, for example, the black matrix 11 having the openings 111 on the glass layer 3A or the surface barrier layer 3B of the microlens substrate described above, and then forming the transparent conductive film 12 so as to cover the black matrix 11, The counter substrate 10 for a liquid crystal panel can be manufactured (see FIG. 6). Hereinafter, the microlens substrate 1B will be described as a representative, but the same can be applied to the microlens substrates of other embodiments.
[0094]
The black matrix 11 has a light shielding function and is made of, for example, a metal such as Cr, Al, Al alloy, Ni, Zn, or Ti, a resin in which carbon, titanium, or the like is dispersed.
[0095]
The transparent conductive film 12 has conductivity, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide (IO), tin oxide (SnO). ₂ ) Etc.
[0096]
The black matrix 11 is a resist having a pattern of the openings 111 formed on the thin film that forms the black matrix 11 on the surface barrier layer 3B by, for example, a vapor deposition method (for example, vapor deposition or sputtering). A film can be formed, followed by wet etching to form an opening 111 in the thin film, and then removed by removing the resist film.
[0097]
The transparent conductive film 12 can be provided by, for example, a vapor deposition method such as vapor deposition or sputtering.
[0098]
The black matrix 11 may not be provided.
[0099]
Hereinafter, a liquid crystal panel (liquid crystal optical shutter) using such a counter substrate for a liquid crystal panel will be described with reference to FIG.
[0100]
As shown in the figure, a liquid crystal panel (TFT liquid crystal panel) 16 of the present invention includes a TFT substrate (liquid crystal drive substrate) 17, a counter substrate 10 for liquid crystal panel bonded to the TFT substrate 17, a TFT substrate 17 and a liquid crystal. And a liquid crystal layer 18 made of liquid crystal sealed in a gap with the panel counter substrate 10.
[0101]
The counter substrate 10 for liquid crystal panel is provided on the microlens substrate 1B, the surface barrier layer 3B of the microlens substrate 1B, the black matrix 11 having the openings 111 formed thereon, and the black matrix 11 on the surface barrier layer 3B. It has a transparent conductive film (common electrode) 12 provided so as to cover it.
[0102]
The TFT substrate 17 is a substrate for driving the liquid crystal of the liquid crystal layer 18. The TFT substrate 17 is provided on the glass substrate 171 and the glass substrate 171, and a plurality (many) of pixels arranged in a matrix (matrix). An electrode 172 and a plurality of (many) thin film transistors (TFTs) 173 corresponding to each pixel electrode 172 are provided near the pixel electrode 172. In the figure, description of a sealing material, an alignment film, wiring, and the like is omitted.
[0103]
In the liquid crystal panel 16, the TFT substrate 17 and the liquid crystal panel counter substrate 10 are separated from each other by a certain distance so that the transparent conductive film 12 of the liquid crystal panel counter substrate 10 and the pixel electrode 172 of the TFT substrate 17 face each other. Are joined.
[0104]
The glass substrate 171 is preferably made of quartz glass for the reasons described above.
[0105]
The pixel electrode 172 drives the liquid crystal of the liquid crystal layer 18 by charging and discharging with the transparent conductive film (common electrode) 12. The pixel electrode 172 is made of, for example, the same material as that of the transparent conductive film 12 described above.
[0106]
The thin film transistor 173 is connected to the corresponding pixel electrode 172 in the vicinity. The thin film transistor 173 is connected to a control circuit (not shown) and controls a current supplied to the pixel electrode 172. Thereby, charging / discharging of the pixel electrode 172 is controlled.
[0107]
The liquid crystal layer 18 contains liquid crystal molecules (not shown), and the alignment of the liquid crystal molecules, that is, the liquid crystal changes corresponding to the charge / discharge of the pixel electrode 172.
[0108]
In the liquid crystal panel 16, usually, one microlens 7, one opening 111 of the black matrix 11 corresponding to the optical axis Q of the microlens 7, one pixel electrode 172, and such pixel electrode 172. One thin film transistor 173 connected to one corresponds to one pixel.
[0109]
Incident light L incident from the counter substrate 10 side for the liquid crystal panel passes through the transparent substrate 5 and is condensed when passing through the microlens 7 (microlens forming layer 6), and is incident on the barrier layer 8, the resin layer 4, and the surface. The light passes through the barrier layer 3B, the opening 111 of the black matrix 11, the transparent conductive film 12, the liquid crystal layer 18, the pixel electrode 172, and the glass substrate 171. At this time, since a polarizing plate (not shown) is usually disposed on the incident side of the counter substrate 10 for the liquid crystal panel, the incident light L is linearly polarized when the incident light L passes through the liquid crystal layer 18. It has become. At this time, the polarization direction of the incident light L is controlled in accordance with the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 18. Therefore, the luminance of the emitted light can be controlled by transmitting the incident light L transmitted through the liquid crystal panel 16 through a polarizing plate (not shown).
[0110]
Thus, the liquid crystal panel 16 has the microlens 7, and the incident light L that has passed through the microlens 7 is condensed and passes through the openings 111 of the black matrix 11. On the other hand, the incident light L is shielded in a portion where the opening 111 of the black matrix 11 is not formed. Therefore, in the liquid crystal panel 16, unnecessary light is prevented from leaking from portions other than the pixels, and attenuation of the incident light L at the pixel portions is suppressed. For this reason, the liquid crystal panel 16 has a high light transmittance in the pixel portion, and can form a bright and clear image with a relatively small amount of light.
[0111]
The liquid crystal panel 16 is obtained by, for example, aligning the TFT substrate 17 manufactured by a known method and the counter substrate 10 for liquid crystal panel, and then joining the two through a sealing material (not shown). The liquid crystal can be injected into the gap from a sealing hole (not shown) in the gap formed by the above, and then the sealing hole is closed. Thereafter, a polarizing plate may be attached to the incident side or the emission side of the liquid crystal panel 16 as necessary.
[0112]
In the liquid crystal panel 16, a TFT substrate is used as the liquid crystal drive substrate. However, a liquid crystal drive substrate other than the TFT substrate, for example, a TFD substrate, an STN substrate, or the like may be used as the liquid crystal drive substrate.
[0113]
Hereinafter, a projection display device (liquid crystal projector) using the liquid crystal panel 16 will be described.
[0114]
FIG. 7 is a diagram schematically showing an optical system of the projection display device of the present invention.
[0115]
As shown in the figure, the projection display apparatus 300 includes a light source 301, an illumination optical system including a plurality of integrator lenses, a color separation optical system (light guide optical system) including a plurality of dichroic mirrors, and the like. A liquid crystal light valve (liquid crystal optical shutter array) 24 corresponding to red (liquid crystal optical shutter array) 24 corresponding to red, a liquid crystal light valve (liquid crystal optical shutter array) 25 corresponding to green (liquid crystal optical shutter array) 25, and a liquid crystal light valve corresponding to blue (for blue) ) A liquid crystal light valve (liquid crystal light shutter array) 26, a dichroic prism (color combining optical system) 21 formed with a dichroic mirror surface 211 reflecting only red light and a dichroic mirror surface 212 reflecting only blue light, and projection And a lens (projection optical system) 22.
[0116]
The illumination optical system includes integrator lenses 302 and 303. The color separation optical system includes mirrors 304, 306, and 309, a dichroic mirror 305 that reflects blue light and green light (transmits only red light), a dichroic mirror 307 that reflects only green light, and a dichroic that reflects only blue light. A mirror (or a mirror that reflects blue light) 308 and condenser lenses 310, 311, 312, 313, and 314 are included.
[0117]
The liquid crystal light valve 25 includes the liquid crystal panel 16 described above and a first polarizing plate (not shown) joined to the incident surface side of the liquid crystal panel 16 (the surface side where the microlens substrate is located, that is, the side opposite to the dichroic prism 21). And a second polarizing plate (not shown) joined to the exit surface side of the liquid crystal panel 16 (the surface side facing the microlens substrate, that is, the dichroic prism 21 side). The liquid crystal light valves 24 and 26 have the same configuration as the liquid crystal light valve 25. The liquid crystal panels 16 included in these liquid crystal light valves 24, 25 and 26 are connected to driving circuits (not shown).
[0118]
In the projection display device 300, the dichroic prism 21 and the projection lens 22 constitute the optical block 20. The optical block 20 and liquid crystal light valves 24, 25 and 26 fixedly installed on the dichroic prism 21 constitute a display unit 23.
[0119]
Hereinafter, the operation of the projection display apparatus 300 will be described.
[0120]
White light (white light beam) emitted from the light source 301 passes through the integrator lenses 302 and 303. The light intensity (luminance distribution) of the white light is made uniform by the integrator lenses 302 and 303.
[0121]
The white light transmitted through the integrator lenses 302 and 303 is reflected to the left side in FIG. 7 by the mirror 304, and blue light (B) and green light (G) of the reflected light are respectively reflected by the dichroic mirror 305 in FIG. The red light (R) is reflected downward and passes through the dichroic mirror 305.
[0122]
The red light transmitted through the dichroic mirror 305 is reflected downward in FIG. 7 by the mirror 306, and the reflected light is shaped by the condenser lens 310 and enters the liquid crystal light valve 24 for red.
[0123]
Green light out of blue light and green light reflected by the dichroic mirror 305 is reflected to the left side in FIG. 7 by the dichroic mirror 307, and the blue light passes through the dichroic mirror 307.
[0124]
The green light reflected by the dichroic mirror 307 is shaped by the condenser lens 311 and enters the green liquid crystal light valve 25.
[0125]
Further, the blue light transmitted through the dichroic mirror 307 is reflected on the left side in FIG. 7 by the dichroic mirror (or mirror) 308, and the reflected light is reflected on the upper side in FIG. 7 by the mirror 309. The blue light is shaped by the condenser lenses 312, 313, and 314, and enters the liquid crystal light valve 26 for blue.
[0126]
As described above, the white light emitted from the light source 301 is separated into the three primary colors of red, green, and blue by the color separation optical system, and is guided to the corresponding liquid crystal light valve and enters.
[0127]
At this time, each pixel (the thin film transistor 173 and the pixel electrode 172 connected thereto) of the liquid crystal panel 16 included in the liquid crystal light valve 24 is subjected to switching control by a driving circuit (driving means) that operates based on a red image signal. (On / off), ie modulated.
[0128]
Similarly, green light and blue light are incident on the liquid crystal light valves 25 and 26, respectively, and modulated by the respective liquid crystal panels 16, thereby forming a green image and a blue image. At this time, each pixel of the liquid crystal panel 16 included in the liquid crystal light valve 25 is subjected to switching control by a drive circuit that operates based on an image signal for green, and each pixel of the liquid crystal panel 16 included in the liquid crystal light valve 26 is used for blue color. Switching control is performed by a drive circuit that operates based on the image signal.
[0129]
As a result, red light, green light, and blue light are modulated by the liquid crystal light valves 24, 25, and 26, respectively, and a red image, a green image, and a blue image are formed, respectively.
[0130]
The red image formed by the liquid crystal light valve 24, that is, the red light from the liquid crystal light valve 24, enters the dichroic prism 21 from the surface 213, is reflected by the dichroic mirror surface 211 to the left in FIG. The light passes through the surface 212 and exits from the exit surface 216.
[0131]
Further, the green image formed by the liquid crystal light valve 25, that is, the green light from the liquid crystal light valve 25, enters the dichroic prism 21 from the surface 214, passes through the dichroic mirror surfaces 211 and 212, and exits. The light exits from the surface 216.
[0132]
Further, the blue image formed by the liquid crystal light valve 26, that is, the blue light from the liquid crystal light valve 26 is incident on the dichroic prism 21 from the surface 215, and is reflected to the left side in FIG. 7 by the dichroic mirror surface 212. The light passes through the dichroic mirror surface 211 and exits from the exit surface 216.
[0133]
Thus, the light of each color from the liquid crystal light valves 24, 25 and 26, that is, the images formed by the liquid crystal light valves 24, 25 and 26 are synthesized by the dichroic prism 21, thereby forming a color image. Is done. This image is projected (enlarged projection) on the screen 320 installed at a predetermined position by the projection lens 22.
[0134]
Since the projection display apparatus 300 includes the liquid crystal panel including the above-described microlens substrate, the image quality such as uneven brightness hardly occurs even when used for a long time.
[0135]
【Example】
(Example 1)
A microlens substrate having a structure as shown in FIG. 1 was manufactured as follows.
[0136]
First, a quartz glass mold in which concave portions for microlenses having a depth of 10 μm were arranged on a matrix of 1024 × 768 was prepared. And this type | mold was installed so that a recessed part might open | release up vertically.
[0137]
-A1- This mold was provided with an uncured ultraviolet curable acrylic resin (refractive index of 1.56).
[0138]
-A2- Next, a quartz glass substrate having a thickness of 1.2 mm was bonded to the resin, brought into close contact with the resin, and pressed.
[0139]
-A3- Next, the resin was cured by irradiating ultraviolet rays to form a microlens (and a microlens forming layer).
[0140]
-A4- Next, the mold was removed and released.
[0141]
-A5- Next, a barrier layer made of a composite ceramic (Al: Si = molar ratio 8: 2) of AlN and SiN having a thickness of 100 nm is formed on the microlens (microlens forming layer) by sputtering. Formed. Sputtering is N ₂ Performed in a mixed atmosphere of + Ar gas and N in the sputtering furnace ₂ The partial pressure is set to 20% and the total sputtering pressure is 4 × 10. ^-3 Torr and RF output were 500 W.
[0142]
-A6- Next, after setting the quartz glass substrate so that the microlens is directed vertically upward, an uncured ultraviolet curable epoxy resin (refractive index: 1.387) was applied onto the microlens by spin coating. .
[0143]
-A7- Next, a cover glass made of quartz glass was bonded to and adhered to the resin, and then the resin was cured by irradiating with ultraviolet rays to form a resin layer. At this time, the pressing pressure of the cover glass was adjusted so that the thickness of the microlens forming layer and the resin layer combined after curing was 20 μm.
[0144]
-A8- Finally, the cover glass was ground and polished to adjust the thickness of the cover glass to 50 μm.
[0145]
Thereby, a microlens substrate was obtained.
[0146]
(Example 2)
A microlens substrate having a structure as shown in FIG. 2 was manufactured as follows.
[0147]
First, the same steps as in the step-A5- were performed.
[0148]
-B6- Next, after setting the quartz glass substrate so that the microlens faces vertically upward, an uncured ultraviolet curable epoxy resin (refractive index: 1.387) was applied onto the microlens by spin coating. . At this time, the application amount of the resin was adjusted so that the combined thickness of the microlens forming layer and the resin layer was 50 μm after curing.
[0149]
-B7- Next, the resin was cured by irradiating ultraviolet rays to form a resin layer.
[0150]
-B8- Finally, a surface barrier layer made of a composite ceramic (Al: Si = molar ratio 8: 2) of AlN and SiN having a thickness of 1 μm was formed on the resin layer by sputtering. The sputtering conditions were set to the same conditions as in the step-A5-.
[0151]
Thereby, a microlens substrate was obtained.
[0152]
(Example 3)
The barrier layer in the step-A5- is composed of an acrylic resin (refractive index: 1.387), and the barrier layer is thickened (average thickness is 15 μm), whereby the interface between the barrier layer and the resin layer is obtained. Produced a microlens substrate as shown in FIG. 3, which is substantially parallel to the surface of the quartz glass substrate. The other conditions were the same as in Example 1. The barrier layer was provided by spin coating.
[0153]
(Example 4)
A microlens substrate was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the barrier layer in the step-A5- was composed only of AlN and the surface barrier layer in the step-B8- was composed only of SiN. . In any sputtering, the total sputtering pressure is 4 × 10. ^-3 Torr and RF output were 500 W. In addition, when any film is formed, sputtering is performed by N ₂ Performed in a mixed atmosphere of + Ar gas and N in the sputtering furnace ₂ The partial pressure was set to 20%.
[0154]
(Example 5)
A microlens substrate was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the surface barrier layer in Step -B8- had a two-layer structure. The surface barrier layer is first formed by sputtering on the resin layer with a thickness of 1 μm. ₂ A film is deposited, and then such SiO ₂ A SiN film having a thickness of 1 μm was formed on the film. In any sputtering, the total sputtering pressure is 4 × 10. ^-3 Torr and RF output were 500 W. Further, when forming a SiN film, sputtering is performed using N ₂ Performed in a mixed atmosphere of + Ar gas and N in the sputtering furnace ₂ The partial pressure was set to 20%.
[0155]
(Example 6)
A microlens substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the glass substrate in the step-A2- was changed to a glass substrate having a thickness of 1 mm (“Neoceram” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.).
[0156]
(Example 7)
A microlens substrate was produced in the same manner as in Example 2 except that the glass substrate in the step-A2- was changed to a glass substrate having a thickness of 1 mm (“Neoceram” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.).
[0157]
(Comparative Example 1)
A microlens substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that no barrier layer was formed between the microlens and the resin layer.
[0158]
(Comparative Example 2)
A microlens substrate was manufactured in the same manner as in Example 2 except that no barrier layer was formed between the microlens and the resin layer.
[0159]
(Evaluation)
Next, for each microlens substrate manufactured in each example and each comparative example, an opening was provided at a position corresponding to the microlens of the cover glass or the surface barrier layer using a sputtering method and a photolithography method. A light shielding film (Cr film) having a thickness of 0.16 μm, that is, a black matrix was formed. Further, an ITO film (transparent conductive film) having a thickness of 0.15 μm was formed on the black matrix by a sputtering method to manufacture a counter substrate for a liquid crystal panel.
[0160]
Furthermore, after aligning the counter substrate for liquid crystal panels and a separately prepared TFT substrate (the glass substrate is made of quartz glass), both were bonded via a sealing material. Next, liquid crystal is injected into the gap from the gap hole formed between the counter substrate for the liquid crystal panel and the TFT substrate, and then the TFT liquid crystal having a structure as shown in FIG. Each panel was manufactured.
[0161]
Each of these TFT liquid crystal panels was allowed to stand for 6 months in an environment of an average of 30 ° C. and 50% RH, and then light was transmitted from the microlens substrate side. At this time, the light transmittance of the entire effective lens region of the TFT liquid crystal panel was measured.
[0162]
As a result, in the liquid crystal panel provided with the microlens substrate of the example of the present invention, the light transmittance was as high as 18 to 20%.
[0163]
On the other hand, in the liquid crystal panel provided with the microlens substrate of the comparative example, the light transmittance was as low as 16 to 17%.
[0164]
This is thought to be because the refractive index of the resin did not change in the microlens substrate of each example because the migration of components in the resin was prevented between the microlens and the resin layer. On the other hand, in the microlens substrate of each comparative example, since the components in the resin migrate or react between the microlens and the resin layer, the resin and the resin layer constituting the microlens are configured near the interface between the two layers. This is presumably because the difference in refractive index from the resin used decreases and the lens power decreases.
[0165]
Next, a liquid crystal projector (projection type display device) having a structure as shown in FIG. 7 was assembled using a TFT liquid crystal panel manufactured from the microlens substrate obtained in each example. As a result, each of the obtained liquid crystal projectors could project a bright and clear image on the screen.
[0166]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the microlenses in the microlens substrate can be protected chemically and physically. For this reason, it becomes easy to set the optical characteristics of the microlens substrate to a desired one. Moreover, according to the present invention, the optical characteristics of the microlens substrate are unlikely to deteriorate over time.
[0167]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal panel and a projection display device that are unlikely to deteriorate in image quality even when used for a long time due to the barrier effect of the barrier layer of the microlens substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a microlens substrate of the present invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the microlens substrate of the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a third embodiment of the microlens substrate of the present invention.
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a method for manufacturing a microlens substrate of the present invention.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a method for manufacturing a microlens substrate of the present invention.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of the liquid crystal panel of the present invention.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an optical system of a projection display apparatus in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional microlens substrate.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C Microlens substrate
3A glass layer
3B Surface barrier layer
4 Resin layer
5 Transparent substrate
6 Microlens formation layer
7 Micro lens
8, 8 'barrier layer
Type 9
91 recess
10 Counter substrate for LCD panel
11 Black matrix
111 opening
12 Transparent conductive film
16 LCD panel
17 TFT substrate
171 Glass substrate
172 Individual electrodes
173 Thin film transistor
18 Liquid crystal layer
300 Projection display
301 light source
302, 303 Integrator lens
304, 306, 309 Mirror
305, 307, 308 Dichroic mirror
310-314 Condensing lens
320 screens
20 Optical block
21 Dichroic Prism
211, 212 Dichroic mirror surface
213-215
216 Output surface
22 Projection lens
23 Display unit
24-26 Liquid crystal light valve
900 Microlens substrate
902 Glass substrate
903 Cover glass
904 Resin layer
906 Microlens formation layer
907 micro lens

Claims

A microlens substrate provided on a transparent substrate and having a plurality of microlenses made of a resin and a resin layer provided on the microlens, wherein an organic component is disposed between the microlens and the resin layer. A microlens substrate having a barrier layer that prevents the transition of the lens.

The microlens substrate according to claim 1, wherein the microlens has a curved convex shape, and the barrier layer is formed so as to cover the microlens along a convex curved surface of the microlens.

The microlens substrate according to claim 1, wherein the barrier layer is made of ceramic.

The microlens substrate according to claim 1, wherein the barrier layer includes a plurality of types of ceramics.

The microlens substrate according to claim 3 or 4, wherein the ceramic is a nitride ceramic.

The microlens substrate according to claim 1, wherein an average thickness of the barrier layer is 20 nm to 50 μm.

The microlens substrate according to claim 1, wherein the barrier layer is formed by a vapor deposition method.

A counter substrate for a liquid crystal panel, comprising: the microlens substrate according to claim 1; and a transparent conductive film provided on the barrier layer.

A counter substrate for a liquid crystal panel, comprising: the microlens substrate according to claim 1; a black matrix provided on the barrier layer; and a transparent conductive film covering the black matrix.

A liquid crystal panel comprising the counter substrate for a liquid crystal panel according to claim 8.

A liquid crystal driving substrate provided with a pixel electrode, a liquid crystal panel counter substrate according to claim 8 or 9 bonded to the liquid crystal driving substrate, and a gap between the liquid crystal driving substrate and the liquid crystal panel counter substrate. And a liquid crystal panel.

The liquid crystal panel according to claim 11, wherein the liquid crystal drive substrate is a TFT substrate having the pixel electrodes arranged in a matrix and thin film transistors connected to the pixel electrodes.

13. A projection display device comprising a light valve comprising the liquid crystal panel according to claim 10 and projecting an image using at least one light valve.

Three light valves corresponding to red, green, and blue forming an image, a light source, and a color that separates light from the light source into red, green, and blue light, and guides each light to the corresponding light valve 13. A projection type display device having a separation optical system, a color synthesis optical system for synthesizing the images, and a projection optical system for projecting the synthesized image, wherein the light valve is defined in claim 10. A projection display device comprising the liquid crystal panel according to any one of the above.