JP2011008084A

JP2011008084A - 投射型表示デバイス

Info

Publication number: JP2011008084A
Application number: JP2009152304A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nagoya; 崇名古屋; Raijiro Kuga; 雷二郎久我; Takashi Kosakai; 隆小堺; Toshiro Kono; 俊郎河野; Shingo Ueda; 信吾植田; Akira Nishima; 亮西間
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】パッケージが大型化されることなく、外部からの液晶への水分の浸入を従来よりも抑制可能にする投射型表示デバイスを提供する。
【解決手段】投射型表示デバイス１は、基板１０と、基板１０の一面側に固定され複数の画素電極２５が規則的に配置された画素領域Ａ２５を有する表示素子２０と、基板１０の一面側に固定され表示素子２０を囲うと共に画素領域Ａ２５に対応する領域に開口部３２を有するキャップ部３０と、開口部３２を覆うようにキャップ部３０に接着剤４５を介して固定されたカバー部４０と、を備えている。接着剤４５は、キャップ部３０に開口部３２を囲うように環状に設けられ、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂に所定の直径を有するスペーサ粒子が分散されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型液晶表示素子等の投射型表示素子がパッケージに収容された投射型表示デバイスに関する。

近年、反射型液晶表示素子等の投射型表示素子を用いた表示装置が普及してきている。
このような表示装置は、光源から光を投射型表示素子に向けて照射し、この光を投射型表示素子で変調することにより、スクリーン等の表示部に高精細な画像を大画面で表示することができる。
ところで、投射型表示素子を駆動させたり、画像を大画面で表示するために投射型表示素子に高い強度の光が照射されることによって、熱が発生して投射型表示素子の温度が上昇する。
投射型表示素子の温度が上昇すると、投射型表示素子を構成する各部材に熱膨張による応力歪みが発生したり変調精度を悪化させる場合がある。
そこで、投射型表示素子を放熱性のよいパッケージに収容して投射型表示素子の温度上昇を抑制する投射型表示デバイスの一例が特許文献１に開示されている。

特開２００１−１２５２００号公報特開２００６−２６２０７２号公報

ところで、特許文献１に開示されているような投射型表示デバイスの投射型表示素子は、一般的に、液晶を介在させて互いに対向する２つの基板と、これら基板を接合すると共に液晶を封止する環状のシール部と、を有して構成されている。
しかしながら、上述の構成では、外部からの液晶への水分の浸入をシール部だけで完全に防止することが難しく、外部から液晶へ水分が浸入すると、例えば複数の画素が規則的に配列された画素領域内の一部にインピーダンスの変化が生じる場合がある。インピーダンスの変化は投射型表示デバイスの電気光学特性を悪化させる要因となる。例えば、厳しい温度・湿度環境下で長期間放置したり長期間使用したときに、表示された画像に輝度むらが生じる場合がある。

一方で、耐環境性を向上させる手段が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている撮像装置は、撮像素子をパッケージに封入する密閉構造を有している。このようなパッケージとして、一般的にセラミックやプラスチック材料からなる箱状のものが用いられる。
しかしながら、セラミックやプラスチックからなるパッケージでは、縁部において、高さＨに対する幅Ｗの割合が小さい（例えばＷ／Ｈ＜０．８）と、パッケージに歪みが生じてパッケージが変形してしまう場合がある。一方、パッケージの縁部の幅を広くすることで歪みを低減できるが、パッケージが大型化してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、パッケージが大型化することなく、外部からの液晶への水分の浸入を従来よりも抑制可能にする投射型表示デバイスを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は次の投射型表示デバイスを提供する。
１）基板（１０）と、前記基板の一面側に固定され、複数の画素電極（２５）が配置された画素領域（Ａ２５）を有する表示素子（２０）と、前記基板の一面側に固定され、前記表示素子を囲うと共に前記画素領域に対応する領域に開口部（３２）を有するキャップ部（３０）と、前記開口部を覆うように前記キャップ部に接着剤（４５）で固定されたカバー部（４０）と、を備え、前記接着剤は、前記キャップ部に前記開口部を囲うように環状に設けられ、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂に所定の直径を有するスペーサ粒子が分散されたものであることを特徴とする投射型表示デバイス（１）。
２）前記基板は前記一面側に凹部（１１）を有し、前記表示素子は前記凹部に固定されていることを特徴とする１）記載の投射型表示デバイス。
３）前記キャップ部は、黒色化処理された金属板（３１）を成形したものであることを特徴とする１）記載の投射型表示デバイス。
４）前記カバー部は、透明基板（４１）と、前記透明基板の少なくとも一面側に設けられた反射防止膜（４２）と、前記透明基板の少なくとも一面側に設けられた位相差補償膜（４３）と、を有して構成されていることを特徴とする１）記載の投射型表示デバイス。

本発明によれば、投射型表示デバイスにおいて、パッケージが大型化されることなく、外部から液晶への水分の浸入を抑制可能になるという効果を奏する。

本発明に係る投射型表示デバイスの実施例を説明するための模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ２線における断面図である。図１中のキャップ部の形成方法を説明するための模式的平面図である。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１及び図２を用いて説明する。

＜実施例＞
図１に示すように、投射型表示デバイス１は、一面側に凹部１１を有するベース基板１０と、凹部１１に固定された反射型液晶表示素子２０と、開口部３２を有して反射型液晶表示素子２０を囲うキャップ部３０と、開口部３２を塞ぐカバー部４０と、を有して構成されている。

ベース基板１０は、例えばセラミック配線板やプリント配線板である。凹部１１には反射型液晶表示素子２０を固定すると共に反射型液晶表示素子２０で発生した熱をベース基板１０に効率的に放熱するための金属パッド１２が形成されている。
また、ベース基板１０には、反射型液晶表示素子２０に金ワイヤー２９を介して電気的に接続された端子１３と、端子１３にベース基板１０の内部に形成された配線を介して電気的に接続された端子１４と、が形成されている。端子１４は外部の電気回路と例えばフレキシブル配線板を用いて電気的に接続される端子である。
また、ベース基板１０には、キャップ部３０との位置合わせをするための位置合わせパターン１５が形成されている。図１では、２つの位置合わせパターン１５を示しているが、位置合わせパターン１５の形状や数はこれらに限定されるものではない。

反射型液晶表示素子２０は、駆動基板２１と、駆動基板２１に所定の間隙を介して対向配置された透明基板２２と、上記間隙に充填された液晶２３と、液晶２３を取り囲んで駆動基板２１と透明基板２２とを接合するシール部２４と、を有して構成されている。
駆動基板２１は、複数の画素電極２５が規則的に配列された画素領域Ａ２５と、複数の画素電極２５にそれぞれ所定の電圧を印加する図示しない駆動回路に電気的に接続された複数の端子２６と、を有して構成されている。
透明基板２２は、複数の画素電極２５に対向する透明電極２７を有している。

また、反射型液晶表示素子２０は、ベース基板１０に対して位置決めされると共に金属パッド１２に硬化性樹脂や粘着テープ等の接着剤２８で固定されている。
反射型液晶表示素子２０を位置決めする際に、ベース基板１０の位置合わせパターン１５や金属パッド１２を用いることができる。
反射型液晶表示素子２０の複数の端子２６とベース基板１０の複数の端子１３とは、金ワイヤー２９によってそれぞれ電気的に接続されている。なお、端子２６と端子１３との接続は金ワイヤーに限定されるものではない。

次に、キャップ部３０について、図１と共に図２を用いて説明する。
表面が黒色化処理された金属板を、プレス加工により図２に示す形状の成形板３１に成形する。金属板としてはアルミニウム板やステンレス鋼板を用いることができる。
成形板３１は、開口部３２及び開口部３３を有する。開口部３２は、前述した画素領域Ａ２５の上部を開口するためのものであり、画素領域Ａ２５よりも大きく開口されている。開口部３３は、前述した位置合わせパターン１５との位置合わせに用いるためのものであり、位置合わせパターン１５よりも大きく開口されている。
実施例では、金属板として厚さが０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内のアルミニウム板を用い、黒色化処理としてアルマイト処理を行った。

次に、成形板３１を、図２の紙面手前から見て、破線部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，及び３１ｄで角度９０°に山折りとし、破線部３１ｅで角度９０°に谷折りとすることによって、図１に示す形状のキャップ部３０に成形される。

そして、キャップ部３０の開口部３３を、ベース基板１０の位置合わせパターン１５に位置合わせた後、キャップ部３０をベース基板１０に熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着剤で固定する。
キャップ部３０とベース基板１０との境界部、及びキャップ部３０における側壁同士の境界部をそれぞれ接着剤で埋めることにより、開口部３２を除いてキャップ部３０を封止することができる。

キャップ部３０と透明基板２２との互いに対向する面間の距離が０．２ｍｍ以上になるように、キャップ部３０の高さを設定することが望ましい。キャップ部３０は照射された光を吸収するため、キャップ部３０の温度が急激に上昇してしまう。このキャップ部３０と透明基板２２の距離が近いと、キャップ部３０の熱が透明基板２２の一部に伝わってしまい、透明基板２２が熱膨張してしまう。そしてこの熱膨張によって透明基板２２内で複屈折が生じるため、反射型液晶表示素子に入射及び反射した光が、所望の偏光状態からずれてしまう。その結果、反射型液晶表示素子２０によって表示された画像に輝度のムラが生じる等の表示品位の悪化が生じる。従って、キャップ部３０と透明基板２２との互いに対向する面間の距離を充分に離す（０．２ｍｍ以上）ことで、キャップ部３０からの熱の伝わりを抑制することができ、の表示品位の悪化を防止することができる。

カバー部４０は、透明基板４１と、透明基板４１の少なくとも一面側に形成された反射防止膜４２と、透明基板４１の少なくとも一面側に形成された位相差補償膜４３と、を有して構成されている。
図１（ｂ）では、透明基板４１の両面側に反射防止膜４２を設け、透明基板４１の画素電極２５と対向しない面側に位相差補償膜４３を設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、反射防止膜４２及び位相差補償膜４３の形成順序もこれに限定されるものではない。

透明基板４１の材料として熱弾性定数の低い材料を用いることが望ましい。透明基板４１に熱弾性定数の高い材料を用いると、環境変化によって熱膨張差による応力歪みが透明基板４１に発生するため、不要な複屈折が生じる場合がある。複屈折を利用した液晶表示素子ではこの不要な複屈折によって、表示画像に明るさのむらが生じる場合がある。また、必要な強度を維持しつつ不要な複屈折の発生を抑制するためには、透明基板４１の厚さを０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内に設定することが望ましい。実施例では、透明基板４１の材料として石英を用い、透明基板４１の厚さを１ｍｍとした。

反射防止膜４２は、不要な反射による表示品位の悪化を防止するための膜である。反射防止膜４２は、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３等の誘電体膜が多層化された多層膜からなる。

位相差補償膜４３は、反射型液晶表示素子の液晶層や他の光学部品によって生じる位相差のずれを補償し、所望の偏光状態を得るための膜である。例えば、高分子フィルム、又はポリイミドラビング配向膜や光配向膜の上に液晶ポリマー膜を硬化形成したもの、又は無機誘電体構造膜を形成したものを用いることができる。

また、カバー部４０は、キャップ部３０に接着剤４５によって固定されている。
接着剤４５は、例えば熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂中に所定の直径を有する球状のスペーサ粒子が分散されたものであり、カバー部４０とキャップ部３０との間隙にキャップ部３０の開口部３２を囲うように形成されている。カバー部４０とキャップ部３０との間隙への水分の浸入を接着剤４５によって防止することができる。また、仮に、水分の浸入を接着剤４５で完全に防止できなかったとしても、接着剤４５、接着剤４５とカバー部４０との界面、又は接着剤４５とキャップ部３０との界面を通って浸入したわずかな水分を反射型液晶表示素子２０のシール部２４で完全に遮断することができるので、液晶２３への水分の浸入を接着剤４５とシール部２４との二重のシール構造により、完全に防止することができる。

また、カバー部４０とキャップ部３０との距離は接着剤４５のスペーサ粒子径に依存するため、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂中に分散するスペーサ粒子によってカバー部４０とキャップ部３０との互いに対向する面を平行にすることができる。

上述した投射型表示デバイス１において、外部から画素領域Ａ２５に向けて照射された光は、カバー部４０，キャップ部３０の開口部３２，透明基板２２，及び液晶２３を順次透過して画素領域Ａ２５に到達する。このとき、キャップ部３０の表面は黒色化処理が施されているため、キャップ部３０に照射された光はキャップ部３０に吸収されるので、キャップ部３０での不要な反射光の発生を防止することができる。
画素領域Ａ２５に到達した光は複数の画素電極２５毎に反射され、液晶２３，透明基板２２，キャップ部３０の開口部３２，及びカバー部４０を順次透過して外部に出射される。このとき、透明基板２２の透明電極２７と複数の画素電極２５との間に画像信号に応じた信号をそれぞれ印加し、液晶２３を画素電極２５毎に駆動させて光変調を行うことにより、スクリーン等の表示部に高精細な画像を大画面で表示することができる。

ところで、キャップ部３０に光が照射されると表面が黒色化処理されているため、不要な反射光の発生を防止できる一方、光が吸収されて熱が発生する。この熱によってキャップ部３０の温度が上昇するとキャップ部３０とカバー部４０との温度差及び熱膨張の差によってキャップ部３０とカバー部４０との接合部に応力歪みが発生する。この応力歪みによってカバー部４０の位相差補償膜４３が応力変形し、位相差や軸（遅相軸，進相軸）方向が所定値からずれる場合がある。これにより、表示画面の一部に漏れ光が照射されて表示品位を悪化させる要因となる。
そこで、接着剤４５のスペーサ粒子径を大きくすることによって接着剤４５の厚さを厚くすることにより、キャップ部３０とカバー部４０との接合部に発生した応力歪みを接着剤４５で吸収することができる。
接着剤４５における応力歪みを吸収できる厚さは、接着剤４５、キャップ部３０、カバー部４０の各材料や、キャップ部３０及びカバー部４０の大きさ、形状によって適宜設定する。
なお、実施例では、接着剤４５のスペーサ粒子の直径を１０μｍ〜３０μｍの範囲内とした。

一般的に、接着剤の厚さが厚くなると厚さのばらつきが大きくなるので、キャップ部３０とカバー部４０との平行度が悪化する。キャップ部３０とカバー部４０との平行度が悪化すると、外部からカバー部４０に入射する光の主たる入射光線とカバー部４０の表面との成す角度が９０°からずれるため、また画素電極２５で反射してカバー部４０に入射する光の主たる入射光線とカバー部４０の表面との成す角度が９０°からずれるため、透明基板４１に入射した光が透明基板４１で屈折して所定以外の方向に出射されてしまい、屈折した光は不要光となって表示画像のコントラスト等の表示品位を悪化させる要因となる。
そこで、カバー部４０とキャップ部３０とをスペーサ粒子が分散された接着剤４５で固定することにより、カバー部４０とキャップ部３０との距離をスペーサ粒子径によって一定にすることができるので、カバー部４０とキャップ部３０との互いに対向する面を平行にすることができる。これにより、表示品位の悪化を防止することができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、実施例ではベース基板に凹部を設けたがこれに限定されるものではなく、凹部を形成せずにベース基板の一面に直接金属パッドを形成するようにしてもよい。

また、実施例では、キャップ部３０を折り曲げによるプレス加工で形成したが、これに限定されるものではなく、キャップ部３０を絞り加工で形成してもよい。

１＿投射型表示デバイス、１０＿ベース基板、１１＿凹部、１２＿金属パッド、１３，１４，２６＿端子、１５＿位置合わせパターン、２０＿反射型液晶表示素子、２１＿駆動基板、２２＿透明基板、２３＿液晶、２４＿シール部、２５＿画素電極、２７＿透明電極、２８，４５＿接着剤、２＿金ワイヤー、３０＿キャップ部、３１＿成形板、３２，３３＿開口部、４０＿カバー部、４１＿透明基板、４２＿反射防止膜、４３＿位相差補償膜、Ａ２５＿画素領域

Claims

基板と、
前記基板の一面側に固定され、複数の画素電極が配置された画素領域を有する表示素子と、
前記基板の一面側に固定され、前記表示素子を囲うと共に前記画素領域に対応する領域に開口部を有するキャップ部と、
前記開口部を覆うように前記キャップ部に接着剤で固定されたカバー部と、
を備え、
前記接着剤は、前記キャップ部に前記開口部を囲うように環状に設けられ、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂に所定の直径を有するスペーサ粒子が分散されたものであることを特徴とする投射型表示デバイス。
前記基板は前記一面側に凹部を有し、
前記表示素子は前記凹部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示デバイス。
前記キャップ部は、黒色化処理された金属板を成形したものであることを特徴とする請求項１記載の投射型表示デバイス。
前記カバー部は、透明基板と、前記透明基板の少なくとも一面側に設けられた反射防止膜と、前記透明基板の少なくとも一面側に設けられた位相差補償膜と、を有して構成されていることを特徴とする請求項１記載の投射型表示デバイス。