JP3613067B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学装置及び電子機器の技術分野に属し、特に信頼性、表示品質の高い液晶装置などの電気光学装置及び電子機器の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、液晶装置などの電気光学装置では、マトリクスアレイ状に配設された画素により表示領域が形成されている。例えば薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)をスイッチング素子として有するアクティブマトリクス型の液晶装置の場合、TFTアレイ基板と対向基板との間に液晶層などの電気光学物質が挟持されており、基板間隙の表示領域を囲繞するようにシール材が設けられている。このシール材により液晶層は封止されるとともに、TFTアレイ基板と対向基板とが接合される。例えば配向膜が形成されたTFTアレイ基板と同じく配向膜が形成された対向基板とをシール材を介して対向配置し、液晶封入孔(予めシール材を形成していない部分)からTFTアレイ基板と対向基板との間隙に液晶組成物などの電気光学物質を注入し、封入口を封止することにより液晶層は基板間隙に封止される。
【0003】
また、TFTアレイ基板上のシール材より外側の領域には、駆動回路や駆動回路接続端子等が設けられている。更に、TFTアレイ基板の表面及び対向基板の表面には、それぞれ液晶分子を保持するための、ラビング処理等の所定の配向処理が施されたポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる配向膜が設けられている。TFTアレイ基板には、表示領域にTFTや画素電極、各種配線が形成され、その外側の領域に駆動回路や駆動回路接続端子等が形成されている。
【0004】
さらに入射光の集光効率を向上するため、一対の基板の一方の基板には、1画素毎に対応するようにマイクロレンズが1個、あるいは複数個配置されたマイクロレンズアレイを使用する場合がある。なお、光入射側基板は、レンズの凹凸が液晶の配向に影響を及ぼす為、液晶層側に平面基板をマイクロレンズアレイ基板に接合、一体化されるのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の電気光学装置では、投射型表示装置のライトバルブとして用いた場合、昨今の光源ランプの高輝度化に伴い、長時間使用していると、領域の外周に近い部分に境界線状のムラが発生する場合がある、という課題がある。発明者の考察では、マイクロレンズアレイ基板と平面基板を接合、一体化している接着樹脂層の変質が集光率を良好とするために薄板化された平面基板まで作用することによる。接着樹脂層は、レンズの集光率を良好とする為、光学特性の屈折率は約1.4以下で調整される。当然、接着樹脂層はπ電子共役系を抑えて設計するため、二重結合の少ない直鎖系主体の材料となる。接着樹脂層として光硬化性材料を用いた場合、光照射により光重合が進みにくいため、完全に重合反応を終了させることが難しく、使用時に該接着層に光が照射されることによって経時的に重合反応がさらに進行し、これに起因して接着層に体積変化、密度変化が生じ、そしてこのことが基板に応力変形を生じさせ、表示領域の外周に近い部分に境界線が生じている。
【0006】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、表示領域の外周に近い部分に生じた境界線によって表示品質が劣化することを防止することができる電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の電気光学装置は、互いに対向する一対の基板間のシール材により囲まれる領域に電気光学材料を有し、前記一対の基板の一方の基板に配置されたマイクロレンズアレイは平面基板と接合材料により一体化された電気光学装置であって、前記シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの距離をL1とし、前記シール材により囲まれる領域の幅をL2としたとき、L1/L2≧0.1であることを特徴とする。
【0008】
本発明のかかる構成によれば、シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの距離をL1とし、シール材により囲まれる領域の幅をL2としたとき、L1/L2≧0.1であるので、表示領域の外周に近い部分に生じた境界線を有効表示領域より外側に、即ちシール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの間に位置させることができる。これにより、境界線状のムラが発生した場合でも表示されることはなくなり、表示品質の劣化を防止することができる。しいては製品寿命を向上することが可能となる。なお、本発明ではL1/L2≧0.15であることがより好ましく、これにより境界線が表示されることは皆無となる。
【0009】
本発明の一の態様は、前記シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの領域に駆動回路や配線パターンが形成されていることを特徴とする。
【0010】
本発明では、L1/L2≧0.1としているので、有効表示領域が狭くなるが、有効表示領域以外の領域(シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの領域)に駆動回路や配線パターンを形成することにより、基板上のシール材より外側の駆動回路や配線パターンが形成されていた領域が不要となり、シール材により囲まれる領域を拡張可能となり、有効表示領域は実質的に狭くなることはない。
【0011】
本発明の一の態様は、前記接合材料が光硬化性樹脂であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の一の態様は、前記接合材料の屈折率が1.4以下であることを特徴とする。
【0013】
さらに、本発明の一の態様は、前記平面基板の板厚が40μm〜100μmであることを特徴とする
かかる構成では、特に上記の境界線が発生しやすいので、本発明を適用することがより効果的である。
【0014】
本発明の電子機器は、光源と、入射光を投射する光学系と、前記光源と前記光学系との間に介挿され、前記光源からの光を変調して前記光学系に導く、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の電気光学装置を有するライトバルブとを具備したことを特徴とする。
【0015】
例えばプロジェクターと呼ばれる投写型液晶装置などの場合、光源光強度が大きいため光重合による接着層の体積変化の影響がより顕著にみられる本発明の電気光学装置を採用することにより、電子機器の表示品質を大きく向上することができる。特にRGBの光をそれぞれ変調するいわゆる3板式のプロジェクタの場合、より波長の短いB光(青色光)を変調するためのライトバルブを構成する電気光学装置に前述した問題が顕著にみられる。したがってB光(青色光)を変調するためのライトバルブを構成する電気光学装置に選択的に本発明の電気光学装置を適用するようにしてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
(電気光学装置の一実施形態の構成及び作用)
本発明による液晶装置の一実施形態の構成及び作用について、図1乃至図4を参照して説明する。図1は本実施形態の透過回路図であり、図2は本実施形態に係る液晶装置の平面図であり、図3は図2に示した液晶装置におけるH−H’断面図である。図4は、図2の断面図の基板周辺の拡大断面図である。
【0018】
本実施の形態による液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、画素電極11及び画素電極11を制御するためのTFT30とからなり、画像信号が供給されるデータ線35が当該TFT30のソースに電気的接続されている。データ線35に書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されている。
【0019】
TFT30のゲート電極にはパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmが、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極11は、TFT30のドレインに電気的接続されており、TFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線35から供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。画素電極11を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板(後述する)に形成された対向電極(後述する)との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加する。容量線34を設けても良いし、前段の走査線31を容量線の代わりに用いてもよい。
【0020】
図2は、図1の透過回路を有する電気光学装置の平面図であり、図2に示すように、光透過性のTFTアレイ基板10上には、有効表示領域201a、この有効表示領域201aを囲むように非表示領域201b及びこれらの領域201a、201bを囲むようにシール材52が設けられ、TFTアレイ基板10と対向基板20とはシール材により接着されている。
【0021】
シール材52の途切れ部分からなる液晶注入口203が設けられている。この液晶注入口203は例えばシール材52と同一または異なる材料からなる封止部材204により塞がれている。
【0022】
有効表示領域201aには、図1に示されるようにデータ線35及び走査線31が縦横に交差するように配置されていると共に、これらの配線により囲まれる各領域にマトリクス状に複数形成された例えばITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電性薄膜からなる画素電極11と画素電極を制御するためのTFT30とが配置されている。そして、TFT30やこれらの電極等の上には配向膜15が形成されている。
【0023】
シール材52より外側の領域には、駆動回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。一方、非表示領域201bには、データ線駆動回路101が駆動回路接続端子102と平行するようにTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられ、走査線駆動回路104が例えばこの一辺に隣接する2辺に沿って設けられ、残る一辺には非表示領域201bの両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。また、対向基板20のコーナ部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための導通材106が設けられている。
【0024】
図3に示すように、TFTアレイ基板10上には、図2に示したシール材52とほぼ同じ輪郭を持つ透明基板である対向基板20が対向配置され、これらTFTアレイ基板10と対向基板20との間のシール材52により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極からの電界が印加されていない状態で配向膜により所定の配向状態を採る。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材52は、TFTアレイ基板10及び対向基板20をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
【0025】
上記のTFTアレイ基板10は、例えば石英基板からなり、対向基板20は、例えばガラス基板や石英基板からなる。また、対向基板20には、遮光膜24を有し、その上にその全面に渡って対向電極(共通電極)23が設けられており、その上には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。対向電極23は例えば、ITO膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜16は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【0026】
また、図4に示されるように、対向基板20はアクリル系樹脂等からなる接着樹脂層22を介して各画素電極に対応するようなマイクロレンズアレイ21と平面基板25が接合、一体化されている。このマイクロレンズアレイ21によって入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。さらに、マイクロレンズアレイ21のTFTアレイ基板10と対向する面と反対面にはシリコン系の接着剤を介して該対向基板20とほぼ同形状の透明基板205が貼付され、TFTアレイ基板10の表面(対向基板20と対向する面と反対面)にはシリコン系或いは他の部材からなる接着剤を介して該TFTアレイ基板とほぼ同形状の透明基板206が貼付されていてもよい。これら透明基板205及び206は、対向基板20の表面やTFTアレイ基板10の表面を傷等から保護すると共に、例えば当該液晶装置が液晶プロジェクタ等に用いられたときに表面に付着したごみ等を光路上の焦点からできる限りずらし、これらがはっきりと表示映像上に表示されるのを防止することができる。
【0027】
ここで、シール材52の内側部52aから有効表示領域201aまでの距離をL1とし、シール材52により囲まれる領域(有効表示領域201aと非表示領域201bとを併せた領域)の幅をL2としたとき、L1/L2≧0.1、より好ましくはL1/L2≧0.15とされている。なお、シール材52により囲まれる矩形の領域の横方向及び縦方向の両方についてこのような値となっている。
【0028】
このように本実施形態の液晶装置では、上記の如くL1/L2との比が規定されているので、表示領域の外周に近い部分に生じた境界線208を有効表示領域201aより外側の非表示領域201bに位置させることができる。これにより、境界線状のムラ208が表示されることはなくなり、表示品質の劣化を防止することができる。
【0029】
また、本実施形態では、特に非表示領域201bにデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104及び配線105を配置するように構成したので、TFTアレイ基板10上のシール材52より外側の駆動回路や配線パターンが形成されていた領域が不要となり、シール材52により囲まれる領域(有効表示領域201aと非表示領域201bとを併せた領域)を拡張可能となり、有効表示領域201aは実質的に狭くなることはない。
【0030】
なお、非表示領域201bにデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104及び配線105を配置することなく、これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104及び配線105をシール材52より外側の領域に配置しても構わない。図5はその場合の液晶装置の平面図であり、図6は図5に示した液晶装置におけるH−H’断面図である。即ち、シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路101及び駆動回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路104が、例えばこの一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。また、TFTアレイ基板10の残る一辺には、表示領域204の両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。
【0031】
また、上記実施の形態における液晶装置のTFTアレイ基板10上には更に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。また、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えばTAB(テープオートメイテッドボンディング基板)上に実装された駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板20の投射光が入射する側及びTFTアレイ基板10の出射光が出射する側には各々、例えば、TN(ツイステッドネマティック)モード、STN(スーパーTN)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光手段などが所定の方向で配置される。
【0032】
また、上記実施の形態における液晶装置は、例えばカラー液晶プロジェクタ(投射型表示装置)に適用されるため、3枚の液晶装置がRGB用のライトバルブとして各々用いられ、各パネルには各々RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、この実施の形態では、対向基板20に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、所定領域にRGBのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板20上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー液晶テレビなどのカラー液晶装置に各実施の形態における液晶装置を適用できる。更に、対向基板20上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、RGB色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【0033】
(電子機器)
上記の液晶装置を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置の構成について、図7を参照して説明する。図7において、投射型表示装置1100は、上述した液晶装置を3個用意し、夫々RGB用の液晶装置962R、962G及び962Bとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。
【0034】
本例の投射型表示装置の光学系には、前述した光源装置920と、均一照明光学系923が採用されている。そして、投射型表示装置は、この均一照明光学系923から出射される光束Wを赤(R)、緑(G)、青(B)に分離する色分離手段としての色分離光学系924と、各色光束R、G、Bを変調する変調手段としての3つのライトバルブ925R、925G、925Bと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段としての色合成プリズム910と、合成された光束を投射面100の表面に拡大投射する投射手段としての投射レンズユニット906を備えている。また、青色光束Bを対応するライトバルブ925Bに導く導光系927をも備えている。なお前述のように、青色光束Bを対応するライトバルブ925Bを構成する液晶装置に選択的に本発明を適用するようにしてもよい。
【0035】
均一照明光学系923は、2つのレンズ板921、922と反射ミラー931を備えており、反射ミラー931を挟んで2つのレンズ板921、922が直交する状態に配置されている。均一照明光学系923の2つのレンズ板921、922は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置920から出射された光束は、第1のレンズ板921の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第2のレンズ板922の矩形レンズによって3つのライトバルブ925R、925G、925B付近で重畳される。従って、均一照明光学系923を用いることにより、光源装置920が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、3つのライトバルブ925R、925G、925Bを均一な照明光で照明することが可能となる。
【0036】
各色分離光学系924は、青緑反射ダイクロイックミラー941と、緑反射ダイクロイックミラー942と、反射ミラー943から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー941において、光束Wに含まれている青色光束Bおよび緑色光束Gが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー942の側に向かう。赤色光束Rはこのミラー941を通過して、後方の反射ミラー943で直角に反射されて、赤色光束Rの出射部944からプリズムユニット910の側に出射される。
【0037】
次に、緑反射ダイクロイックミラー942において、青緑反射ダイクロイックミラー941において反射された青色、緑色光束B、Gのうち、緑色光束Gのみが直角に反射されて、緑色光束Gの出射部945から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー942を通過した青色光束Bは、青色光束Bの出射部946から導光系927の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の光束Wの出射部から、色分離光学系924における各色光束の出射部944、945、946までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【0038】
色分離光学系924の赤色、緑色光束R、Gの出射部944、945の出射側には、それぞれ集光レンズ951、952が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束R、Gは、これらの集光レンズ951、952に入射して平行化される。
【0039】
このように平行化された赤色、緑色光束R、Gは、ライトバルブ925R、925Gに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶装置は、不図示の駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Bは、導光系927を介して対応するライトバルブ925Bに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。尚、本例のライトバルブ925R、925G、925Bは、それぞれさらに入射側偏光手段960R、960G、960Bと、出射側偏光手段961R、961G、961Bと、これらの間に配置された液晶装置962R、962G、962Bとからなる液晶ライトバルブである。
【0040】
導光系927は、青色光束Bの出射部946の出射側に配置した集光レンズ954と、入射側反射ミラー971と、出射側反射ミラー972と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ973と、ライトバルブ925Bの手前側に配置した集光レンズ953とから構成されている。集光レンズ946から出射された青色光束Bは、導光系927を介して液晶装置962Bに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Wの出射部から各液晶装置962R、962G、962Bまでの距離は青色光束Bが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系927を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。
【0041】
各ライトバルブ925R、925G、925Bを通って変調された各色光束R、G、Bは、色合成プリズム910に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム910によって合成された光が投射レンズユニット906を介して所定の位置にある投射面100の表面に拡大投射されるようになっている。
【0042】
このような構成を有する液晶プロジェクタにおいて、各ライトバルブを本発明の構成を有することにより、光照射によって接着層22に生じる体積変化に起因する信頼性、表示品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶装置の透過回路図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る液晶装置のTFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図3】図1に示した液晶装置におけるH−H’断面図である。
【図4】図3のシール材周辺の部分拡大断面図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る液晶装置のTFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図6】図3に示した液晶装置におけるH−H’断面図である。
【図7】本発明の液晶装置を用いた電子機器の一例である投射型表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
10…TFTアレイ基板
20…対向基板
21…マイクロレンズアレイ
22…接着樹脂層
24…遮光膜
23…対向電極
25…平面基板
50…液層層
52…シール材
52a…シール材の内側部
101…データ線駆動回路
104…走査線駆動回路
105…配線
201a…有効表示領域
201b…非表示領域
208…境界線
Claims (7)
- 互いに対向する一対の基板間のシール材により囲まれる領域に電気光学材料を有し、前記一対の基板の一方の基板に配置されたマイクロレンズアレイは平面基板と接合材料により一体化された電気光学装置であって、
前記シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの距離をL1とし、前記シール材により囲まれる領域の幅をL2としたとき、L1/L2≧0.1であることを特徴とする電気光学装置。 - 前記シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの領域に駆動回路が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記シール材の内側部から該シール材により囲まれる領域の内側にある有効表示領域までの領域に配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記接合材料が光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記接合材料の屈折率が1.4以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記平面基板の板厚が40μm〜100μmであることを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 光源と、
入射光を投射する光学系と、
前記光源と前記光学系との間に介挿され、前記光源からの光を変調して前記光学系に導く、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の電気光学装置を有するライトバルブと
を具備したことを特徴とする電子機器。
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