液晶顯示元件和投影顯示器的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶顯示元件和投影顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示設(shè)備和使用該液晶顯示設(shè)備的投影型顯示裝置，在該液晶顯示設(shè)備中，液晶層被夾在一對(duì)襯底之間，這對(duì)襯底通過(guò)密封材料被彼此鍵合(bonding)，從而對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)并間隔預(yù)定間隙。
背景技術(shù)：
液晶投影儀或其他投影型顯示裝置將從光源發(fā)射的光分離為紅光、綠光和藍(lán)光，利用三個(gè)光閥(每一個(gè)光閥由液晶顯示設(shè)備(下文中稱(chēng)為“LCD”)構(gòu)成)調(diào)制彩色光，再次組合調(diào)制后的彩色光，并將光放大并投影到投影屏幕上。
作為在液晶投影儀等中安裝的光閥，通常采用使用薄膜晶體管(下文中稱(chēng)為“TFT”)驅(qū)動(dòng)器的主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)型LCD。
幾乎所有的主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)型LCD都使用向列型液晶。存在光學(xué)旋轉(zhuǎn)模式LCD作為主顯示系統(tǒng)。
用在光學(xué)旋轉(zhuǎn)模式LCD中的向列型液晶是具有扭曲90度的分子方向的扭曲向列型(TN型)液晶，并且在原理上在單色顯示中給出了高對(duì)照比和好的灰度級(jí)顯示屬性。
為了主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)型LCD的均勻顯示，有必要使整個(gè)襯底表面上的液晶分子的方向均勻。
在形成有兩個(gè)電極(這兩個(gè)電極形成有對(duì)準(zhǔn)膜)的襯底中，襯底的對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)的排列。在位于實(shí)際顯示圖像的像素顯示區(qū)域周?chē)拿芊鈪^(qū)域中，襯底被密封材料彼此鍵合在一起。為了控制襯底之間的間隙，在上述鍵合之前采用了被稱(chēng)為“微珠(micro pearls)”的球形間隔器，或者采用了由光刻膠形成的柱形間隔器。
通過(guò)這些處理，產(chǎn)生了空的單元。其后，在形成液晶單元的空單元中密封液晶。
注意，上述液晶由若干類(lèi)型的單液晶材料組成，也被稱(chēng)為“液晶合成物”。偏光器附接到所產(chǎn)生的液晶單元上，從而完成液晶顯示設(shè)備的制作。
在這些液晶面板中，在形成密封時(shí)，如果密封和對(duì)準(zhǔn)膜的一部分彼此疊加，則屏蔽屬性降低，密封脫落，并出現(xiàn)其他問(wèn)題，或者濕氣通過(guò)對(duì)準(zhǔn)膜和密封之間的接口侵入液晶，從而使得液晶惡化并引起其他問(wèn)題。尤其是當(dāng)通過(guò)旋涂形成膜時(shí)，膜一直形成到襯底的末端處，從而發(fā)生顯著的問(wèn)題。
另外，在用在投影儀中的投影型LCD中，由于圖像是投影放大的，因此圖像質(zhì)量中的異常很容易表露出來(lái)。另外，與直接觀(guān)看型相比到達(dá)面板的光量非常大，因此面板變?yōu)楦邷?，并且由于微量濕氣的進(jìn)入而引起的惡化再一次很容易看見(jiàn)。
為了解決這些問(wèn)題，例如已經(jīng)廣泛使用了通過(guò)在密封材料中添加被稱(chēng)為“填料”的填充劑來(lái)阻止?jié)駳膺M(jìn)入的方法(例如見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的LCD中，添加了平均粒子尺寸約為2μm的填料，以調(diào)整密封的粘度。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的LCD中，混合了6.0μm或6.5μm的導(dǎo)電顆粒作為導(dǎo)電材料，并且添加了平均粒子尺寸為0.1到0.5μm的導(dǎo)電填料，以經(jīng)由導(dǎo)電顆粒獲得面對(duì)的電極之間的導(dǎo)電。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利公開(kāi)No.11-15005專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利公開(kāi)No.11-95232發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題隨著液晶投影儀和其他投影型顯示裝置的尺寸的減小，用作投影型顯示裝置的光閥的主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)型LCD的尺寸也變得更小。另一方面，其像素分辨率和亮度也變得更高。隨著分辨率更高，液晶顯示設(shè)備的像素之間的間距變得更小。
例如，在襯底尺寸為22.9mm(0.9英寸)的XGA(擴(kuò)展圖形陣列)型的情形中，像素?cái)?shù)目是1024×768，從而像素間距變?yōu)?8μm。
由于設(shè)備的分辨率正變得更高，因此透明電極(例如ITO氧化銦錫)之間的間隔變得更窄。在像素中的電位反轉(zhuǎn)的情況下，沿橫向方向生成了電場(chǎng)。
由于該橫向電場(chǎng)的生成，在透明電極邊界處的液晶分子的方向被擾亂，在被擾亂部分和正常部分之間的邊界處生成邊界線(xiàn)(下文中也稱(chēng)為“區(qū)分線(xiàn)”)作為顯示缺陷，并且對(duì)比度下降。另外，隨著亮度更高，該顯示缺陷變得很明顯。
因此，在具有TFT(薄膜晶體管)和其他開(kāi)關(guān)元件的矩陣型液晶顯示設(shè)備中，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的孔徑比和高的對(duì)照比。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1或2中公開(kāi)的LCD中，當(dāng)使用平均粒子尺寸約為2μm的填料或混合在6.0μm或6.5μm的導(dǎo)電顆粒中并使用平均粒子尺寸為0.1到0.5μm的導(dǎo)電填料時(shí)，在投影儀或其他具有趨向于使單元間隙變窄的窄間隙的液晶面板中，存在發(fā)生間隙缺陷，從而可靠性差的情形頻繁發(fā)生的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種高質(zhì)量液晶顯示設(shè)備和使用該液晶顯示設(shè)備的投影型顯示裝置，該液晶顯示設(shè)備能夠防止用作投影儀等的光閥的液晶面板操作在高溫和高濕度環(huán)境下時(shí)液晶面板的惡化等。
用于解決這些問(wèn)題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種具有兩個(gè)襯底的液晶顯示設(shè)備，在這兩個(gè)襯底上形成有用于將液晶定向在預(yù)定方向的對(duì)準(zhǔn)膜，通過(guò)密封材料鍵合這一對(duì)襯底，該對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，在這一對(duì)襯底之間夾有液晶層，其中密封材料包含平均粒子尺寸小于0.5μm的填料，用在液晶層中的液晶材料在室溫下折射率各向異性為0.16或更大，單元間隙為3μm或更小。
優(yōu)選地，包含在密封材料中的填料的含量在15到40wt％的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，包含在密封材料中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小。
優(yōu)選地，包含在密封材料中的填料的比表面積為30m2/g或更小。
優(yōu)選地，在至少一個(gè)襯底的密封下存在對(duì)準(zhǔn)膜。
另外，優(yōu)選地，對(duì)準(zhǔn)膜材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
本發(fā)明的第二方面提供了一種投影型顯示裝置，包括光源，用于將從光源發(fā)射的光引導(dǎo)到液晶顯示設(shè)備的聚光光學(xué)系統(tǒng)，以及用于放大并投影被液晶顯示設(shè)備調(diào)制的光的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中液晶顯示設(shè)備具有兩個(gè)襯底，在這兩個(gè)襯底上形成有用于將液晶定向在預(yù)定方向上的對(duì)準(zhǔn)膜，通過(guò)密封材料鍵合這一對(duì)襯底，該對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，在這一對(duì)襯底之間夾有液晶層，密封材料包含平均粒子尺寸小于0.5μm的填料，用在液晶層中的液晶材料在室溫下折射率各向異性為0.16或更大，單元間隙為3μm或更小。
例如，根據(jù)本發(fā)明，用于防止?jié)駳膺M(jìn)入的可靠性的填料尺寸越小，效果就越好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，除非使用平均粒子尺寸小于0.5μm(最好是0.3μm)的填料，否則由于濕氣進(jìn)入而導(dǎo)致可靠性變差的情形會(huì)頻繁發(fā)生，并且看不到一點(diǎn)效果。
另外，如果填料含量小于15wt％，則對(duì)于由于濕氣進(jìn)入而導(dǎo)致可靠性變差的情形看不到一點(diǎn)效果，而當(dāng)大于40wt％，粘度增加，工作效率降低。
另外，關(guān)于為何包含在密封材料中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小的理由是，如果使用混合了大尺寸粒子的填料，則在具有窄間隙(單元間隙為3μm或更小)的其他液晶面板的投影儀中，會(huì)發(fā)生間隙缺陷。另外，比表面積是每單位質(zhì)量的表面積，但是當(dāng)其變得太大時(shí)，細(xì)粒子的比率變大，并且密封材料的粘度突然增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，如果比表面積為30m2/g或更小，則可以獲得工作效率無(wú)問(wèn)題的密封材料。這些填料的形狀優(yōu)選地為球形。原因是球形的比表面積最小，從而當(dāng)混合到密封材料中時(shí)粘度的增加也小。
另外，對(duì)準(zhǔn)膜和密封的一部分彼此疊加時(shí)，屏蔽屬性降低，并且發(fā)生各種其他問(wèn)題。近年來(lái)，旋涂已被用于形成對(duì)準(zhǔn)膜，以縮短流水時(shí)間，減少使用的材料從而降低成本，但是在這種情況下，膜一直形成到襯底的末端處，因此密封和最后形成的對(duì)準(zhǔn)膜彼此完全疊加，從而可靠性的下降變?yōu)橐粋€(gè)大問(wèn)題。本發(fā)明尤其對(duì)于采用通過(guò)旋涂形成的對(duì)準(zhǔn)膜的液晶顯示設(shè)備非常有效。
另外，用在液晶層中的液晶材料的特征在于，室溫下的折射率各向異性為0.16或更大，單元間隙為3μm或更小。
隨著設(shè)備的分辨率變得更高，像素尺寸變得更小，單元間隙可能會(huì)變得非常窄。具體而言，尺寸小于0.5μm的細(xì)填料可能非常有效。
在投影型LCD中，由于圖像被投影放大，因此圖像質(zhì)量中的異常傾向于表現(xiàn)的更加明顯。由于面板溫度變高和微量濕氣進(jìn)入而引起的惡化也傾向于更容易看見(jiàn)。本發(fā)明尤其對(duì)于投影型液晶顯示設(shè)備非常有效。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，存在以下的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)提高抗?jié)穸瓤梢詫?shí)現(xiàn)更高的圖像質(zhì)量，并且通過(guò)使液晶的折射率各向異性更高，單元間隙更窄，可以實(shí)現(xiàn)更高的對(duì)比度以及更高的分辨率。
另外，可以減小密封寬度，并且通過(guò)使面板尺寸更小或使有效像素面積更大可以實(shí)現(xiàn)更高的孔徑比。
另外，在投影儀或其他投影型LCD中，存在以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)使燈的照明更高，可以實(shí)現(xiàn)更高的照度，并且可以實(shí)現(xiàn)工作效率的提高、由于防止了單元間隙中的異常而引起的更高的產(chǎn)率以及更高的產(chǎn)量。另外，還有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)使單元間隙變窄可以提高響應(yīng)速度。這對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像特性很有用。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的示意性配置的截面圖。
圖2是示出了單元間隙和對(duì)比度之間的關(guān)系的視圖。
圖3A和圖3B是用于說(shuō)明單元間隙d和折射率各向異性Δn之間的關(guān)系的視圖。
圖4是示出了延遲(Δnd)和透射率之間的關(guān)系的視圖。
圖5是根據(jù)本實(shí)施例的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的像素部分的示意圖。
圖6是本實(shí)施例的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的橫截面的示例。
圖7A至圖7F是用于說(shuō)明在本實(shí)施例中制作的單元的工藝(液晶面板的生產(chǎn)工藝)的視圖。
圖8是示出了使用根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的電子裝置(由投影型顯示裝置構(gòu)成)的示例的配置示意圖。
圖9是示出了使用根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的電子裝置(由投影型顯示裝置構(gòu)成)的另一示例的配置示意圖。
附圖標(biāo)記10液晶顯示設(shè)備11TFT陣列襯底12對(duì)向襯底13像素電極14對(duì)向電極15密封材料16液晶層20、21對(duì)準(zhǔn)膜300、500投影型顯示裝置301、520光源303、506投影光學(xué)系統(tǒng)310、600投影屏幕具體實(shí)施方式
下面參考

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的示意性配置的截面圖。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10具有安排為彼此面對(duì)的兩個(gè)襯底，即TFT陣列襯底11和安排為面對(duì)TFT陣列襯底11的透明對(duì)向襯底12。
TFT陣列襯底11例如由石英襯底構(gòu)成，而透明對(duì)向襯底12例如由玻璃襯底或石英襯底構(gòu)成。TFT陣列襯底11具有像素電極13，并且由諸如ITO膜(氧化銦錫)之類(lèi)的透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。對(duì)向襯底12在與TFT陣列襯底11面對(duì)的一側(cè)的整個(gè)表面上形成有ITO膜14。
如下所述，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12形成有未示出的對(duì)準(zhǔn)膜，其用于將液晶的方向定向在預(yù)定方向上。對(duì)準(zhǔn)膜通過(guò)密封材料15被形成為彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，密封材料15將這一對(duì)襯底鍵合在一起，兩襯底間夾有(密封有)液晶層16。
另外，在根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10中，密封材料15包含平均粒子尺寸小于0.5μm的非導(dǎo)電填料。
另外，在根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10中，在室溫下液晶層16中使用的液晶材料的折射率各向異性Δn被設(shè)為0.16或更大，例如0.16、0.17、0.18或0.20，并且TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12之間的間隔(實(shí)際上是一層對(duì)準(zhǔn)膜和另一層對(duì)準(zhǔn)膜之間的間隔)，即單元間隙d被設(shè)為3μm或更小。
下面將更詳細(xì)的說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10的特性特征，即，液晶材料的折射率各向異性Δn和單元間隙d以及包含在密封材料15中的填料的設(shè)置值。
具有這種配置的液晶顯示設(shè)備10被例如用作投影型顯示裝置的光閥。
用作液晶投影儀等的光閥的液晶顯示設(shè)備10隨著投影型顯示裝置的尺寸的減小而在尺寸上變得更小，并且在分辨率上更高，如像素間距20μm或更小，例如在XGA類(lèi)型中為18μm。
這樣，在具有20μm或更小的窄間距的液晶投影儀或其他設(shè)備中，存在由于橫向電場(chǎng)而引起的反向傾斜域(RDT，reverse tilt domain)的問(wèn)題。作為應(yīng)對(duì)措施，有效的方法是使間隙變窄(即，使單元間隙更小)以加強(qiáng)沿TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12的垂直方向的電場(chǎng)，并防止沿橫向的電場(chǎng)的影響。
圖2是示出了單元間隙和對(duì)比度之間的關(guān)系的視圖。
在圖2中，橫坐標(biāo)指示單元間隙d，縱坐標(biāo)指示相對(duì)對(duì)照比。另外，測(cè)量是利用單色顯示3板型投影儀在暗室中在位于面板中心處的一點(diǎn)的條件下進(jìn)行的。
如圖2所示，為了滿(mǎn)足1或更大的相對(duì)對(duì)照比，單元間隙d最好是3μm或更小。
即，當(dāng)使間隙變窄時(shí)，有效施加電壓增加，從而可以獲得高對(duì)照比，并且還可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度的提高。
下面考慮單元間隙d和折射率各向異性Δn之間的關(guān)系。
圖3A和圖3B是用于說(shuō)明單元間隙d和折射率各向異性Δn之間的關(guān)系的視圖。
在圖3A和圖3B中，PL指示偏光器，DL指示分析器，GL1和GL2指示玻璃襯底，LCM指示液晶分子。
如圖3A和圖3B所示，在使用液晶顯示設(shè)備10的光閥中，當(dāng)偏光器PL和分析器DL被彼此正交地安置時(shí)，并且當(dāng)在這兩個(gè)設(shè)備關(guān)閉時(shí)顯示白色的正常白(NW)模式的情況下，給出高透射率的Δnd由下面的Gooch-Tarry公式確定[公式1]Gooch-Tarry公式T=1-sin2((1+(2Δnd/λ)2)1/2π/2)1+(2Δnd/λ)2]]>換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)電壓關(guān)閉時(shí)的透射率依賴(lài)于光的波長(zhǎng)和延遲(Δnd)，并且上述Gooch-Tarry公式的關(guān)閉保持不變。
圖4是示出了延遲(Δnd)和透射率之間的關(guān)系的視圖。
在圖4中，橫坐標(biāo)指示延遲(Δnd)，縱坐標(biāo)指示透射率。另外，在圖4中，由A指示的曲線(xiàn)示出了波長(zhǎng)為450nm的藍(lán)光的特性，由B指示的曲線(xiàn)示出了波長(zhǎng)為550nm的綠光的特性，由C指示的曲線(xiàn)示出了波長(zhǎng)為650nm的紅光的特性。
當(dāng)設(shè)計(jì)單元時(shí)，基于上述Gooch-Tarry公式利用綠光的透射率的最大值時(shí)的Δnd。在圖4的示例中，綠光的透射率相對(duì)于延遲(Δnd)有兩個(gè)最大值，即0.48μm和1.07μm，但是由于響應(yīng)速度的關(guān)系通常采用第一最大值0.48μm。
即，這樣設(shè)計(jì)單元，使得在液晶材料的折射率各向異性Δn×單元間隙d＝0.48μ(480nm)時(shí)能夠獲得最大透射率。
為了獲得該最大透射率，當(dāng)采用諸如上面的減小單元間隙之類(lèi)的應(yīng)對(duì)措施時(shí)，有必要使液晶的折射率各向異性Δn更高。
即，為了實(shí)現(xiàn)窄的單元間隙d，有必要使液晶的Δn更高。
然而，在液晶中，通常隨著折射率各向異性Δn變得更高，抗?jié)穸群涂篃岫融呄蛴诮档?，并且液晶材料的選擇趨向于變小。
表1示出了在環(huán)境測(cè)試中Δn和顯示異常之間的關(guān)系。
表1示出了通過(guò)利用環(huán)境測(cè)試儀在60℃和90％的環(huán)境下對(duì)過(guò)去的液晶顯示設(shè)備運(yùn)行加速驅(qū)動(dòng)測(cè)試所獲得的結(jié)果。
表1

從表1中可見(jiàn)，當(dāng)折射率各向異性Δn為0.16或更大時(shí)，隨著老化的進(jìn)行，開(kāi)始發(fā)生顯示異常。當(dāng)其變?yōu)?.18或0.20時(shí)，發(fā)生顯示異常的概率變得更高。
因此，為了抑制即使在這種高Δn的情況下的顯示異常的發(fā)生，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12之間的間隔，即單元間隙d被設(shè)為3μm或更小，在室溫下液晶層16中使用的液晶材料的折射率各向異性Δn被設(shè)為0.16或更大，并且在密封材料15中包含(向密封材料15添加)平均粒子尺寸小于0.5μm的非導(dǎo)電填料。
根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10(以這種方式向其添加了平均粒子尺寸小于0.5μm的非導(dǎo)電填料)受到利用環(huán)境測(cè)試儀在60℃和90％的環(huán)境下執(zhí)行的加速驅(qū)動(dòng)測(cè)試。結(jié)果如表2所示。
表2

如表2所示，在根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10中，無(wú)論Δn多高都抑制了隨著老化的進(jìn)行顯示異常的發(fā)生。
注意，表2的結(jié)果是基于下面詳細(xì)說(shuō)明的特定示例的。
在液晶顯示設(shè)備應(yīng)用于投影儀的情形中，20,000,000LX或更高的光被照射，并且工作溫度變?yōu)?0℃或更高。
因此，如表2的結(jié)果所示，即使當(dāng)根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10被用在實(shí)際的嚴(yán)格條件中時(shí)，也不用擔(dān)心隨著老化的進(jìn)行顯示異常的發(fā)生。
例如，在高Δn液晶(即，二苯乙炔系統(tǒng))中，Δn＝0.2，但是在根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10中，如表2所示，即使在Δn＝0.2時(shí)也不用擔(dān)心隨著老化的進(jìn)行顯示異常的發(fā)生，因此，擴(kuò)展了液晶材料的選擇，從而可以實(shí)現(xiàn)高Δn材料容限。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1Monthly Display，January 2002，High Refractive IndexAnisotropy Liquid Crystals，SUMITOMO CHEMICAL Ltd.，Sekine et al。
如上所述，隨著間隙的變窄，更高的折射率各向異性(Δn)是必要的。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，向密封材料15添加了平均粒子尺寸小于0.5μm的非導(dǎo)電填料。
相反地，當(dāng)在本實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)更高的Δn時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)間隙的變窄，可以采取反向傾斜域(RTD)的應(yīng)對(duì)措施，并且可以實(shí)現(xiàn)更高的圖像質(zhì)量和更高的分辨率。
由于此原因，有效施加電壓增加，場(chǎng)強(qiáng)增大，并且可以實(shí)現(xiàn)更高的對(duì)比度。
隨著未來(lái)分辨率的進(jìn)一步提高和尺寸的減小，以及像素間距的減小，反向傾斜域(RTD)的影響將變得更加嚴(yán)重，但是根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備10可以高效地應(yīng)對(duì)這一情形。另外，可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度的提高。
添加到密封材料15的填料(例如二氧化硅)必須質(zhì)量差異小，均勻性好，并且粒子尺寸小。在本實(shí)施例中，平均粒子尺寸被設(shè)為小于0.5μm。
在本實(shí)施例中，對(duì)于添加到密封材料15的填料設(shè)置了以下條件。注意，在下面的條件中，清楚證實(shí)了由后面將要詳細(xì)說(shuō)明的多個(gè)示例進(jìn)行選擇的原因(理由)。
即，包含在密封材料15中的填料的含量在15到40wt％的范圍內(nèi)。
另外，包含在密封材料15中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小。
另外，包含在密封材料15中的填料的比表面積為30m2/g或更小。
另外，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12形成有用于將液晶的方向定向在預(yù)定方向上的對(duì)準(zhǔn)膜，但是在本實(shí)施例中，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12之間的至少一個(gè)襯底具有形成在密封材料下方的對(duì)準(zhǔn)膜。
這里，填料的平均粒子尺寸例如可以由掃描型電子顯微鏡(SEM)測(cè)量，或者可以是基于激光散射的累積加權(quán)平均粒子尺寸。另外，比表面積根據(jù)BET方法測(cè)量。
用于防止?jié)駳膺M(jìn)入的可靠性目的的填料的直徑越小，效果就越大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，除非使用平均粒子尺寸小于0.5μm(最好是0.3μm或更小)的填料，否則由于濕氣進(jìn)入會(huì)頻繁發(fā)生可靠性變差的情形?？梢钥闯?，該效果易于完全消失。
另外，填料的含量被設(shè)為在15到40wt％的范圍內(nèi)，這是因?yàn)槿绻盍系暮啃∮?5wt％，則對(duì)由于濕氣進(jìn)入而發(fā)生可靠性變差沒(méi)有任何效果，而如果含量大于40wt％，則粘度增加并且工作效率降低。另外，用于使包含在密封材料15中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小的理由是，如果使用了包含具有大粒子尺寸的粒子的填料，則在具有窄間隙(即，單元間隙3μm或更小)的液晶面板(例如投影儀)中，會(huì)發(fā)生間隙缺陷。
另外，用于使包含在密封材料15中的填料的比表面積為30m2/g或更小的理由如下。
比表面積是每單位質(zhì)量的表面積。當(dāng)其變得太大時(shí)，細(xì)粒子的比率變大，并且密封材料的粘度突然增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)比表面積為30m2/g或更小時(shí)，可以獲得工作效率無(wú)問(wèn)題的密封材料。
填料粒子的形狀優(yōu)選地為球形。原因是球形的比表面積最小，從而當(dāng)混合到密封材料中時(shí)粘度的增加也小。
另外，在本實(shí)施例中，用于使TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12之間的至少一個(gè)襯底形成有在密封材料下方的對(duì)準(zhǔn)膜的原因如下。
當(dāng)對(duì)準(zhǔn)膜和密封材料的一部分彼此疊加時(shí)，屏蔽屬性降低，并且發(fā)生各種其他問(wèn)題。近年來(lái)，旋涂已被用于形成對(duì)準(zhǔn)膜，以縮短流水時(shí)間，減少材料從而降低成本。這種情況下，膜一直形成到襯底的末端處。因此，密封材料和對(duì)準(zhǔn)膜是彼此完全疊加的?？煽啃缘南陆狄呀?jīng)成為一個(gè)大問(wèn)題。
本實(shí)施例尤其對(duì)于采用通過(guò)旋涂形成的對(duì)準(zhǔn)膜的液晶顯示非常有效。
另外，對(duì)準(zhǔn)膜是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
作為無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜的可以有由氣相沉積形成的二氧化硅等等。另外，也可以采用能夠氣相沉積的氧化CaF2、MgF2等等。
除此之外，還可以采用具有由印刷、旋涂或噴墨形成的硅氧烷骨架的材料。
下面參考圖5和圖6說(shuō)明具有上述配置的液晶顯示設(shè)備10的更具體配置。
圖5是根據(jù)本實(shí)施例的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的像素部分的示意圖，而圖6是本實(shí)施例的主動(dòng)矩陣型液晶顯示設(shè)備的截面圖的示例。
如上參考圖1所述，液晶顯示設(shè)備10具有TFT陣列襯底11和安排為與之面對(duì)的透明對(duì)向襯底12。TFT陣列襯底11例如由石英襯底構(gòu)成，而透明對(duì)向襯底12例如由玻璃襯底或石英襯底構(gòu)成。TFT陣列襯底11具有像素電極13，并且由諸如ITO膜(氧化銦錫)之類(lèi)的透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。對(duì)向襯底12在其整個(gè)表面上具有上述的ITO膜(對(duì)向電極)14。對(duì)向襯底12在除每個(gè)像素部分的開(kāi)口區(qū)域之外的區(qū)域中還具有光屏蔽膜17。
像素電極13以及保護(hù)膜19和與之面對(duì)的對(duì)向電極14形成有用于使液晶16在生產(chǎn)液晶面板時(shí)被定向在預(yù)定方向上的對(duì)準(zhǔn)膜20和21。
這里，將簡(jiǎn)單說(shuō)明TFT陣列襯底11的配置。
用于形成液晶顯示設(shè)備10的圖像顯示區(qū)域的以矩陣形式形成的多個(gè)像素電極13中的每一個(gè)具有用于控制在相鄰位置處的像素電極13的像素開(kāi)關(guān)用TFT 22。
向其提供像素信號(hào)的信號(hào)線(xiàn)23電連接到前述TFT 22的源極24。其提供要寫(xiě)入到信號(hào)線(xiàn)23的像素信號(hào)。
另外，掃描線(xiàn)25電連接到TFT 22的柵極，并且在預(yù)定定時(shí)向掃描線(xiàn)25施加脈沖形式的掃描信號(hào)。
像素電極13電連接到TFT 22的漏極26。通過(guò)使由TFT 22構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)以恒定周期進(jìn)行，提供自信號(hào)線(xiàn)23的像素信號(hào)在預(yù)定定時(shí)寫(xiě)入。
經(jīng)由像素電極13寫(xiě)入到液晶中的預(yù)定電平的像素信號(hào)被在像素電極13和形成在對(duì)向襯底12上的對(duì)向電極(ITO膜)14之間保存恒定周期。
液晶層16通過(guò)改變根據(jù)施加電壓水平設(shè)置的分子的方向和量級(jí)來(lái)調(diào)制光，從而能夠進(jìn)行灰度級(jí)顯示。在正常的白色顯示中，根據(jù)施加電壓入射光允許穿過(guò)該液晶部分，從而整體上，具有基于像素信號(hào)的對(duì)比度的光從液晶顯示設(shè)備中發(fā)射出來(lái)。
這里，為了防止保存的像素信號(hào)泄漏，添加了存儲(chǔ)電容器27，其與形成在像素電極13和對(duì)向電極14之間的液晶電容器并聯(lián)。由于此原因，進(jìn)一步增強(qiáng)了存儲(chǔ)特性，并且可以實(shí)現(xiàn)具有高對(duì)照比的液晶顯示設(shè)備。另外，為了形成該存儲(chǔ)電容器27，提供了給定低電阻的Cs線(xiàn)28。注意，29指示層間絕緣膜，30指示半導(dǎo)體層。
然后，相對(duì)于上述的對(duì)向襯底12形成充當(dāng)未示出的柱形間隔器的透明電阻層。
襯底涂覆有由PMER(由TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.制造)組成的光刻膠，該光刻膠通過(guò)旋涂達(dá)到3μm的厚度，然后利用光掩模進(jìn)行UV曝光，接著顯影，從而形成未示出的柱形間隔器。
下面將說(shuō)明通過(guò)密封材料15鍵合具有上述配置的TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12的過(guò)程以及設(shè)備特性作為特定示例1到示例5。
(示例1)下面將參考圖7A到圖7F說(shuō)明本實(shí)施例中單元的制作過(guò)程(液晶面板的生產(chǎn)過(guò)程)。
首先，如圖7A所示，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12被利用中性清潔劑或純水清洗，然后在120℃下干燥20分鐘。采用了石英襯底作為這兩個(gè)襯底的材料。
然后，如圖7B所示，每個(gè)襯底被形成有對(duì)準(zhǔn)膜。由聚酰亞胺構(gòu)成的對(duì)準(zhǔn)膜通過(guò)旋涂涂覆到約50nm的厚度，然后在100℃下干燥1分鐘(臨時(shí)烘烤)。例如，采用了可溶解聚酰亞胺(由Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.制造)(旋涂器條件2000rmp，30秒)作為聚酰亞胺。
注意，在本實(shí)施例中，使用旋涂來(lái)形成對(duì)準(zhǔn)膜，但是也可以使用印刷或噴墨來(lái)形成對(duì)準(zhǔn)膜。另外，對(duì)準(zhǔn)膜材料的種類(lèi)并不限于諸如聚酰亞胺之類(lèi)的有機(jī)材料。也可以使用諸如硅之類(lèi)的無(wú)機(jī)材料。在無(wú)機(jī)材料的情形中，在形成方法中可以使用氣相沉積。
在180℃下執(zhí)行1小時(shí)的后烘以干燥溶劑。
其后，如圖7C所示，執(zhí)行拓印(rubbing)。拓印利用人造織物在90°的拓印角和兩步拓印操作的條件下執(zhí)行。
在拓印后，膜被用水清洗，以移去在拓印中使用的織物的灰塵和刮去的PI。
隨后，形成不包括注入端口在內(nèi)的密封圖案。
作為在該示例中使用的密封材料的示例，使用了包含環(huán)氧樹(shù)脂作為基本成分加上二氧化硅填料(下文中稱(chēng)為“填料”)的密封材料以及不加任何填料的密封材料。
作為填料的示例，優(yōu)選使用熔融二氧化硅、晶體二氧化硅、氧化鋁、氮化硅等等。也可以混合不同類(lèi)型的填料。
作為填料，使用了平均粒子尺寸為四種條件0.3μm、0.5μm、1μm和2μm、比表面積設(shè)置在20m2/g、含量為20wt％，并且最大粒子尺寸為1.0μm或更小的球形二氧化硅。
平均粒子尺寸利用SEM通過(guò)對(duì)100個(gè)粒子取樣來(lái)測(cè)量，比表面積利用BET方法來(lái)測(cè)量，含量利用電子秤來(lái)測(cè)量。具有最大尺寸的粒子通過(guò)放大30,000倍被確認(rèn)作為最大粒子尺寸。這些密封材料的粘度約為200,000mPas，這是在室溫下由錐形盤(pán)型粘度計(jì)測(cè)量的結(jié)果。
如圖7D所示，每種預(yù)備的密封材料被用分配器分配在對(duì)向襯底的外圍上不包括注入端口在內(nèi)的圖案中。如圖7E所示，TFT陣列襯底1和對(duì)向襯底2隨后彼此疊加，并且單元間隙被設(shè)為3.0μm。密封寬度約為0.7mm。
其后，如圖7F所示，填充液晶材料(Δn＝0.16)，并且利用可UV固化的樹(shù)脂來(lái)密封(未示出)注入端口。
作為液晶材料，采用了通過(guò)新添加微量的具有高折射率各向異性Δn的單體而獲得的材料。
本示例的每個(gè)液晶顯示設(shè)備受到利用環(huán)境測(cè)試儀在60℃和90％的環(huán)境下執(zhí)行的加速驅(qū)動(dòng)測(cè)試。結(jié)果如表3所示。
在50小時(shí)的高溫高濕度測(cè)試(60℃，90％)后發(fā)生顯示異常的情形(示例1，示例2)

←示例1

↑示例2當(dāng)在經(jīng)過(guò)50小時(shí)后觀(guān)察時(shí)，在沒(méi)有填料并且平均粒子尺寸為1.0μm和2.0μm時(shí)由于濕氣進(jìn)入而引起的顯示異常發(fā)生。隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)趨勢(shì)變得更強(qiáng)，但是當(dāng)平均粒子尺寸為0.5μm和0.3μm時(shí)，即使在驅(qū)動(dòng)100小時(shí)后也沒(méi)有顯示異常發(fā)生。
這樣，利用該示例的液晶顯示，可以獲得具有更高可靠性和更高質(zhì)量的液晶顯示設(shè)備。
(示例2)填料含量和可靠性以及顯示異常之間的關(guān)系直到拓印之前，每個(gè)顯示器以與示例1相同的方式預(yù)備，然后形成不包括注入端口在內(nèi)的密封圖案。
作為在該示例中使用的密封材料的示例，采用了包含環(huán)氧樹(shù)脂作為基本成分加上二氧化硅填料(下文中稱(chēng)為“填料”)的密封材料。
作為填料，使用了平均粒子尺寸為0.3μm、比表面積為20m2/g、含量為六種條件10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％和45wt％，并且最大粒子尺寸為1.0μm或更小的球形二氧化硅。
平均粒子尺寸利用SEM通過(guò)對(duì)100個(gè)粒子取樣來(lái)測(cè)量，比表面積利用BET方法來(lái)測(cè)量，含量利用電子秤來(lái)測(cè)量。具有最大尺寸的粒子通過(guò)放大30,000倍被確認(rèn)作為最大粒子尺寸。
每種預(yù)備的密封材料被用分配器分配在對(duì)向襯底的外圍上不包括注入端口在內(nèi)的圖案中，TFT陣列襯底1和對(duì)向襯底2隨后彼此疊加，并且單元間隙被設(shè)為3.0μm。密封寬度約為0.7mm。
其后，填充液晶材料(Δn＝0.16)，并且利用可UV固化的樹(shù)脂來(lái)密封(未示出)注入端口。
觀(guān)察了該示例的每個(gè)液晶顯示設(shè)備。具有45wt％含量的元件工作效率很差，并且由于粘度的增加破壞了密封。
隨后本示例的每個(gè)液晶顯示設(shè)備受到利用環(huán)境測(cè)試儀在60℃和90％的環(huán)境下執(zhí)行的加速驅(qū)動(dòng)測(cè)試。
結(jié)果如表3所示。當(dāng)在經(jīng)過(guò)50小時(shí)后觀(guān)察時(shí)，當(dāng)含量為10wt％時(shí)由于濕氣進(jìn)入而引起的顯示異常發(fā)生。對(duì)于具有15wt％或更大含量的顯示器，不發(fā)生顯示異常。隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)趨勢(shì)變得更強(qiáng)，但是在具有15wt％或更大含量的顯示器中，即使在驅(qū)動(dòng)100小時(shí)后也沒(méi)有顯示異常發(fā)生。
這樣，利用該示例的液晶顯示設(shè)備，可以獲得更加可靠和質(zhì)量更好的液晶顯示設(shè)備。
(示例3)最大粒子尺寸和間隙異常直到拓印之前，每個(gè)顯示器以與示例1相同的方式預(yù)備，然后形成不包括注入端口在內(nèi)的密封圖案。
作為在該示例中使用的密封材料的示例，采用了包含環(huán)氧樹(shù)脂作為基本成分加上二氧化硅填料(下文中稱(chēng)為“填料”)的密封材料。作為填料，使用了平均粒子尺寸為0.3μm、比表面積為20m2/g、含量為20wt％，并且最大粒子尺寸為五種條件0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm和3.0μm的球形二氧化硅。
平均粒子尺寸利用SEM通過(guò)對(duì)100個(gè)粒子取樣來(lái)測(cè)量，比表面積利用BET方法來(lái)測(cè)量，含量利用電子秤來(lái)測(cè)量。具有最大尺寸的粒子通過(guò)放大30,000倍被確認(rèn)作為最大粒子尺寸。
每種預(yù)備的密封材料被用分配器分配在對(duì)向襯底的外圍上不包括注入端口在內(nèi)的圖案中，TFT陣列襯底1和對(duì)向襯底2隨后彼此疊加，并且單元間隙被設(shè)為3.0μm。密封寬度約為0.7mm。
其后，填充液晶材料(Δn＝0.16)，并且利用可UV固化的樹(shù)脂來(lái)密封(未示出)注入端口。
觀(guān)察了該示例的液晶顯示設(shè)備。結(jié)果如表4所示。

間隙異常的檢查結(jié)果(示例3)

在使用最大粒子尺寸為2.0μm或更小以及3.0μm或更小的填料的顯示設(shè)備中觀(guān)察到了單元間隙異常。而在最大粒子尺寸為0.5μm或更小、1.0μm或更小以及1.5μm或更小的顯示設(shè)備中沒(méi)有觀(guān)察到單元間隙異常。
這樣，利用該示例的液晶顯示設(shè)備，可以獲得更加可靠和質(zhì)量更好的液晶顯示器。
(示例4)比表面積和工作效率直到拓印之前，每個(gè)顯示器以與示例1相同的方式預(yù)備，然后形成不包括注入端口在內(nèi)的密封圖案。
作為在該示例中使用的密封材料的示例，采用了包含環(huán)氧樹(shù)脂作為基本成分加上二氧化硅填料(下文中稱(chēng)為“填料”)的密封材料。作為填料，使用了平均粒子尺寸為0.3μm、比表面積為三種條件40m2/g、30m2/g和20m2/g，含量為20wt％，并且最大粒子尺寸為1.0μm或更小的球形二氧化硅。
平均粒子尺寸利用SEM通過(guò)對(duì)100個(gè)粒子取樣來(lái)測(cè)量，比表面積利用BET方法來(lái)測(cè)量，含量利用電子秤來(lái)測(cè)量。具有最大尺寸的粒子通過(guò)放大30,000倍被確認(rèn)作為最大粒子尺寸。
每種預(yù)備的密封材料被用分配器分配在對(duì)向襯底的外圍上不包括注入端口在內(nèi)的圖案中，然后評(píng)估工作效率。
當(dāng)比表面積為40m2/g時(shí)工作效率很差，并且由于粘度的增加而導(dǎo)致密封破壞。當(dāng)比表面積為30m2/g以及20m2/g時(shí)，可以沒(méi)有問(wèn)題地執(zhí)行涂覆。
這樣，利用該示例的液晶顯示設(shè)備，可以獲得更加可靠和質(zhì)量更好的液晶顯示設(shè)備。
(示例5)使用Δn＝0.18和0.20的液晶直到拓印之前，每個(gè)顯示器以與示例1相同的方式預(yù)備，然后形成不包括注入端口在內(nèi)的密封圖案。
作為在該示例中使用的密封材料的示例，采用了包含環(huán)氧樹(shù)脂作為基本成分加上二氧化硅填料(下文中稱(chēng)為“填料”)的密封材料以及不加二氧化硅填料的密封材料。作為填料，使用了平均粒子尺寸為0.3μm、比表面積為20m2/g、含量為20wt％，并且最大粒子尺寸為1.0μm或更小的球形二氧化硅。
平均粒子尺寸利用SEM通過(guò)對(duì)100個(gè)粒子取樣來(lái)測(cè)量，比表面積利用BET方法來(lái)測(cè)量，含量利用電子秤來(lái)測(cè)量。具有最大尺寸的粒子通過(guò)放大30,000倍被確認(rèn)作為最大粒子尺寸。
每種預(yù)備的密封材料被用分配器分配在對(duì)向襯底的外圍上不包括注入端口在內(nèi)的圖案中，TFT陣列襯底1和對(duì)向襯底2隨后彼此疊加，并且單元間隙被設(shè)為2.65μm和2.4μm。密封寬度約為0.7mm。
其后，注入兩種類(lèi)型的液晶材料(Δn＝0.18，0.20)。具有Δn＝0.18的液晶材料被注入在具有2.65μm單元間隙的顯示器中，而具有Δn＝0.20的液晶材料被注入在具有2.4μm單元間隙的顯示器中，然后利用可UV固化的樹(shù)脂來(lái)密封(未示出)注入端口。注意，提升在整個(gè)液晶組分中占據(jù)的Δn的液晶單體的比率以0.16＜0.18＜0.20的順序變大。
該示例的每個(gè)液晶顯示設(shè)備受到利用環(huán)境測(cè)試儀在60℃和90％的環(huán)境下執(zhí)行的加速驅(qū)動(dòng)測(cè)試。結(jié)果在上述的表1和表2中示出。
在經(jīng)過(guò)10小時(shí)后觀(guān)察顯示設(shè)備，沒(méi)有填料(傳統(tǒng)示例)并且Δn＝0.20的液晶材料表現(xiàn)了顯示異常。然后在經(jīng)過(guò)30小時(shí)后觀(guān)察顯示設(shè)備，沒(méi)有填料(傳統(tǒng)示例)并且Δn＝0.18的液晶材料表現(xiàn)了顯示異常。我們認(rèn)為，發(fā)生顯示異常的時(shí)間依賴(lài)于提升Δn的單體的量。注意，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)該趨勢(shì)變得更強(qiáng)。
在包括填料的該示例的液晶顯示設(shè)備中，即使在驅(qū)動(dòng)100小時(shí)后也沒(méi)有顯示異常發(fā)生。
這樣，利用該示例的液晶顯示設(shè)備，可以獲得更加可靠和質(zhì)量更好的液晶顯示設(shè)備。
下面，將參考圖9的配置的示意圖說(shuō)明投影型顯示裝置的配置，作為使用具有上述特性特征的液晶顯示設(shè)備的電子裝置的示例。
如圖8所示，投影型液晶顯示裝置(液晶投影儀)300由沿光軸C順序排列的光源301、透射型液晶顯示設(shè)備302和投影光學(xué)系統(tǒng)303構(gòu)成。
從構(gòu)成光源301的燈304發(fā)射的光被反射器305會(huì)聚到使后向輻射的成分沿前向方向，并且到達(dá)會(huì)聚透鏡306。會(huì)聚透鏡306進(jìn)一步集中光，并經(jīng)由入射一側(cè)偏光器將光引導(dǎo)到液晶顯示設(shè)備302。
引導(dǎo)光被具有快門(mén)或光閥功能的液晶顯示設(shè)備302和空氣偏光器308變換為圖像。顯示的圖像經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)303被放大投影到屏幕310上。
注意，濾光片314插入在光源301和會(huì)聚透鏡306之間，從而消除了在光源中包括的具有無(wú)用波長(zhǎng)的光，例如紅外光和UV光。
下面，將參考圖9說(shuō)明投影型顯示裝置的配置，作為使用上述液晶顯示設(shè)備的電子裝置的示例。
作為在圖9中示出的投影型顯示裝置500，示出了具有三個(gè)上述液晶顯示設(shè)備并且將其用作RGB用液晶顯示設(shè)備562R、562G和562B的投影型顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的配置的示意圖。
投影型顯示裝置500將光源設(shè)備520和均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523用作光學(xué)系統(tǒng)。
提供了作為色彩分離裝置的色彩分離光學(xué)系統(tǒng)524、作為調(diào)制裝置的三個(gè)光閥525R、525G和525B、作為色彩組合裝置的色彩組合棱鏡510和作為投影裝置的投影透鏡單元506，其中色彩分離光學(xué)系統(tǒng)524用于將從該均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523發(fā)射的光W分離為紅光(R)、綠光(G)和藍(lán)光(B)，三個(gè)光閥525R、525G和525B用于調(diào)制彩色光R、G和B，色彩組合棱鏡510用于重新組合調(diào)制后的彩色光，投影透鏡單元506用于放大組合光，并將其投影到投影屏幕600的表面上。另外，還提供了用于將藍(lán)光B引導(dǎo)到相應(yīng)光閥525B的光引導(dǎo)系統(tǒng)527。
均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523具有兩個(gè)透鏡片521和522以及一個(gè)反射鏡531。反射鏡531夾在以交叉狀態(tài)排列的兩個(gè)透鏡片521和522之間。均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523的兩個(gè)透鏡片521和522中的每一個(gè)具有以矩陣形式排列的多個(gè)矩形透鏡。
從光源設(shè)備520發(fā)射的光被第一透鏡片521的矩形透鏡分離為多個(gè)部分光。
然后，這些部分光被第二透鏡片522的矩形透鏡重疊在三個(gè)光閥525R、525G和525B附近。因此，利用均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523，即使在光源設(shè)備520具有沿發(fā)射光的橫截面的非均勻照明分布的情況下，也可以利用均勻照明光來(lái)照射三個(gè)光閥525R、525G和525B。
每個(gè)色彩分離光學(xué)系統(tǒng)524由藍(lán)綠光反射分色鏡541、綠光反射分色鏡542和反射鏡543構(gòu)成。
首先，在藍(lán)綠光反射分色鏡541處，包括在光W中的藍(lán)光B和綠光G被以直角反射，并向綠光反射分色鏡542行進(jìn)。紅光R透過(guò)該藍(lán)綠光反射分色鏡541，在后向反射鏡543處被以直角反射，并且從紅光R的發(fā)射部分544發(fā)射到棱鏡單元510一側(cè)。
隨后，在綠光反射分色鏡542處，在藍(lán)綠光反射分色鏡541處反射的藍(lán)光B和綠光G中，只有綠光G被以直角反射，并從綠光G的發(fā)射部分545發(fā)射到色彩組合光學(xué)系統(tǒng)一側(cè)。透過(guò)綠光反射分色鏡542的藍(lán)光B被從藍(lán)光B的發(fā)射部分546發(fā)射到光引導(dǎo)系統(tǒng)527一側(cè)。
這里，系統(tǒng)被設(shè)置使得從均勻照明光學(xué)系統(tǒng)523的光W的發(fā)射部分到色彩分離光學(xué)系統(tǒng)524中的彩色光的發(fā)射部分544、545和546的距離變得基本相等。在色彩分離光學(xué)系統(tǒng)524的紅光R的發(fā)射部分544和綠光G的發(fā)射部分545的發(fā)射一側(cè)，安排了會(huì)聚透鏡551和會(huì)聚透鏡552。因此，從發(fā)射部分發(fā)射的紅光R和綠光G到達(dá)這些會(huì)聚透鏡551和會(huì)聚透鏡552，從而變得平行。
以這種方式變平行的紅光R和綠光G到達(dá)光閥525R和光閥525G，在這里它們被調(diào)制并被添加以對(duì)應(yīng)于色彩的圖像信息。即，這些液晶顯示設(shè)備響應(yīng)于圖像信息而由未示出的驅(qū)動(dòng)裝置控制。由于此原因，透過(guò)其的彩色光被調(diào)制。另一方面，藍(lán)光B被經(jīng)由光引導(dǎo)系統(tǒng)527引導(dǎo)到相應(yīng)的光閥525B，在此處其以與上述相同的方式響應(yīng)于圖像信息而被調(diào)制。
注意，本示例的光閥525R、525G和525B是液晶光閥，其還包括入射一側(cè)偏光裝置561R、561G和561B以及排列在其間的液晶顯示器562R、562G和562B。
光引導(dǎo)系統(tǒng)527由排列在發(fā)射部分546的藍(lán)光B的發(fā)射一側(cè)上的會(huì)聚透鏡554、入射一側(cè)反射鏡571、發(fā)射一側(cè)反射鏡572、排列在這些反射鏡之間的中間透鏡573和排列在光閥525B之前的會(huì)聚透鏡553構(gòu)成。
從會(huì)聚透鏡546發(fā)射的藍(lán)光被經(jīng)由光引導(dǎo)系統(tǒng)527引導(dǎo)到液晶顯示器562B，在液晶顯示器562B對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。在彩色光的光路徑長(zhǎng)度中，即在從光W的發(fā)射部分到液晶顯示設(shè)備562R、562G和562B的距離中，到藍(lán)光B的距離是最長(zhǎng)的。因此，藍(lán)光的損失量變得最大。
然而，通過(guò)插入光引導(dǎo)系統(tǒng)527，可以抑制光的損失。通過(guò)透過(guò)光閥525R、525G和525B被調(diào)制的彩色光R、G和B到達(dá)色彩組合棱鏡510，在棱鏡510處組合這些光。
然后，由色彩組合棱鏡510組合的光被經(jīng)由投影透鏡單元506放大，并被投影到存在于預(yù)定位置上的投影屏幕600的表面上。
注意，即使當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于除簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)之外的液晶顯示設(shè)備的任何其他系統(tǒng)(如TFTF主動(dòng)矩陣系統(tǒng)、TFD主動(dòng)矩陣系統(tǒng)、被動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光學(xué)旋轉(zhuǎn)模式和雙折射模式)時(shí)，也可以獲得上述效果。另外，即使當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于除內(nèi)置驅(qū)動(dòng)型液晶設(shè)備之外的其他類(lèi)型的液晶顯示設(shè)備時(shí)，也可以獲得上述效果，其他類(lèi)型的液晶顯示設(shè)備例如是具有外部附接的驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示設(shè)備、具有多種尺寸(對(duì)角線(xiàn)從1英寸到15英寸或更大)的液晶顯示設(shè)備和投影型液晶顯示設(shè)備。
注意，即使當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于除投影型液晶顯示設(shè)備之外的任何其他系統(tǒng)的設(shè)備(如反射型液晶顯示設(shè)備、LCOS和有機(jī)EL)時(shí)，也可以獲得上述效果。
另外，即使當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于液晶顯示設(shè)備的任何系統(tǒng)時(shí)，也可以獲得上述效果，所述液晶顯示設(shè)備例如是內(nèi)置驅(qū)動(dòng)型液晶顯示設(shè)備、具有外部附接的驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示設(shè)備、簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)、TFD主動(dòng)矩陣系統(tǒng)、被動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光學(xué)旋轉(zhuǎn)模式和雙折射模式。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以防止用在投影儀等的光閥中的液晶面板操作在高溫和高濕度環(huán)境下時(shí)液晶面板的惡化等，因此不僅可以應(yīng)用于投影型液晶顯示設(shè)備，還可以應(yīng)用于諸如反射型液晶顯示設(shè)備、LCOS和有機(jī)EL之類(lèi)的設(shè)備的任何其他系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種包括兩個(gè)襯底的液晶顯示器，在這兩個(gè)襯底上形成有用于將液晶定向在預(yù)定方向上的對(duì)準(zhǔn)膜，通過(guò)密封材料鍵合這一對(duì)襯底，所述對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，在這一對(duì)襯底之間夾有液晶層，其中所述密封材料包含平均粒子尺寸小于0.5μm的填料，用在所述液晶層中的液晶材料在室溫下折射率各向異性為0.16或更大，單元間隙為3μm或更小。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中用在所述液晶層中的液晶材料在室溫下折射率各向異性為0.18或更大。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中包含在所述密封材料中的填料的含量在15到40wt％的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中包含在所述密封材料中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中包含在所述密封材料中的填料的比表面積為30m2/g或更小。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中在至少一個(gè)襯底的密封下存在對(duì)準(zhǔn)膜。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述對(duì)準(zhǔn)膜的材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
8.如權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其中所述對(duì)準(zhǔn)膜的材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
9.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中所述對(duì)準(zhǔn)膜的材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
10.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述對(duì)準(zhǔn)膜的材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
11.一種投影型顯示裝置，包括光源，用于將從所述光源發(fā)射的光引導(dǎo)到液晶顯示設(shè)備的聚光光學(xué)系統(tǒng)，以及用于放大并投影被所述液晶顯示設(shè)備調(diào)制的光的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中所述液晶顯示設(shè)備具有兩個(gè)襯底，在這兩個(gè)襯底上形成有用于將液晶定向在預(yù)定方向上的對(duì)準(zhǔn)膜，通過(guò)密封材料鍵合這一對(duì)襯底，所述對(duì)準(zhǔn)膜彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，在這一對(duì)襯底之間夾有液晶層，所述密封材料包含平均粒子尺寸小于0.5μm的填料，用在所述液晶層中的液晶材料在室溫下折射率各向異性為0.16或更大，單元間隙為3μm或更小。
12.如權(quán)利要求11所述的投影型顯示裝置，其中包含在所述密封材料中的填料的含量在15到40wt％的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的投影型顯示裝置，其中包含在所述密封材料中的填料的最大粒子尺寸為1.5μm或更小。
14.如權(quán)利要求11所述的投影型顯示裝置，其中包含在所述密封材料中的填料的比表面積為30m2/g或更小。
15.如權(quán)利要求11所述的投影型顯示裝置，其中在至少一個(gè)襯底的密封下存在對(duì)準(zhǔn)膜。
16.如權(quán)利要求11所述的投影型顯示裝置，其中所述對(duì)準(zhǔn)膜的材料是無(wú)機(jī)對(duì)準(zhǔn)膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有高質(zhì)量的液晶顯示設(shè)備和使用該液晶顯示設(shè)備的投影型顯示裝置，該液晶顯示設(shè)備能夠防止用在投影儀等的光閥中的液晶面板操作在高溫和高濕度環(huán)境下時(shí)液晶面板的惡化等，其中液晶層16夾在一對(duì)襯底之間，這一對(duì)襯底通過(guò)利用密封材料15鍵合TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12而形成，從而它們彼此面對(duì)并相隔預(yù)定間隙，密封材料15包含平均粒子尺寸小于0.5μm的非導(dǎo)電填料，用在液晶層16中的液晶材料被設(shè)置使得其折射率各向異性Δn在室溫下為0.16或更大，TFT陣列襯底11和對(duì)向襯底12之間的間隔的單元間隙
文檔編號(hào)G02F1/1339GK1882870SQ20048003440
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者島山亞希子, 門(mén)田久志, 橋本誠(chéng), 福元浩英, 福森博美 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社