JP3760678B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器 - 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、電気光学装置の製造方法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、電気光学装置の製造方法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が挟持されており、TFTアレイ基板と対向基板との間隙の表示領域を囲む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、封入口をふさぐ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等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。また、この駆動回路や駆動回路接続端子等はTFTアレイ基板のシール材の外側の領域に配置されている場合がある。
【0004】
さらに入射光の集光効率を向上するため、光入射側基板には、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、製造プロセスや実際の使用時の熱的負荷、光照射などに起因して液晶分子のプレティルトが不均質に変化して色ムラを生じたり、マイクロレンズアレイと平面基板の接着樹脂層がが変質したりするという問題がある。図9は表示領域に境界線状のムラ206が現れた様子を説明するための図である。
【0006】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、信頼性および表示品質が高い電気光学装置、電気光学装置の製造方法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】
発明者は上述の問題を解決するため実験に基づいて考察した。その結果、表示領域の境界線は、光入射側基板にマイクロレンズアレイを使用した場合に発生しやすい。平面基板とマイクロレンズアレイを接合、一体化する為に用いる接着樹脂層としては、一般に光硬化性樹脂が用いられる。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。このような樹脂では一般に直鎖系の二重結合が少なく、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い。このため実際の使用時などにマイクロレンズアレイの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、密度変化が生じることを見いだした。このような接着層の体積変化、密度変化は不均質に生じることもわかった。接合部の変質は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ため、液晶層を挟持する基板に応力変形が生じ、液晶分子のプレチルト角が変化したり、表示領域に境界線状のムラが出現したりすることを見いだした。本発明は実験に基づいて発明者の得た上述のような知見に基づいてなされたものである。
【0008】
すなわち本発明は、一対の第1基板及び第2基板の間に電気光学物質が挟持され、前記一対の基板はシール材により固着されてなる電気光学装置であって、前記第1及び第2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着樹脂層により貼り合わされてなり、前記シール材が、第1のガラス転移温度を有する第1の樹脂からなる第1シール領域と、前記第1のガラス転移点より低い第2のガラス転移温度を有する第2の樹脂からなる第2シール領域とを具備したことを特徴とする。
【0009】
このような構成を採用することにより本発明の電気光学装置では、電気光学物質を挟持する基板に生じる応力をシール部材の第2シール領域により緩和するとともに、第1シール領域により第1基板と第2基板とを十分な強度で固着することができる。一般にガラス転移温度(Tg)の高い樹脂材料ほど堅く、低い樹脂材料ほど柔らかい。このように物性の異なる材料によりシール材の第1シール領域と第2シール領域とを形成することによって、例えばマイクロレンズアレイと平面基板の接合部の光照射などによる経時変化に起因して対向基板、第1基板などに印加される応力を効果的に低減することができる。
【0010】
また特にプロジェクターと呼ばれる投射型液晶装置の場合、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ため、本発明を適用することは極めて有効である。さらに大型の電気光学装置の場合、電気光学物質を挟持する基板に加わる応力は大きなものとなるので、本発明を適用することは極めて有効である。
【0011】
本発明の電気光学装置の態様は、マイクロレンズアレイと平面基板を接合、一体化するための接着樹脂層として、光硬化性樹脂から成ることを特徴とする。また接着樹脂層が1.4以下の低屈折率であることを特徴とする。例えばアクリル系の樹脂材料などを用いることである。本発明の電気光学装置では、マイクロレンズアレイ平面基板を接合、一体化するための接着樹脂層に体積変化が生じても、この体積変化に起因して液晶層を挟持する基板に働く応力を複合的なシール部材により逃がすことができる。したがって例えば実使用時などで接着層に光重合が生じた場合でも、表示品位を確保することができる。
【0012】
本発明の電気光学装置の別の態様は、シール部材の第1領域を構成する前記第1の樹脂の第1のガラス転移温度は約120℃よりも高い。このような構成を採用することにより第1基板と第2基板とを十分な強度で固定することができる。特に電気光学装置の一例である液晶装置の製造では、電気光学物質としての液晶層を一度約120℃程度に加熱して再配向させ、配向の均一性を高める工程を行う場合がある。したがって本発明ではシール部材の第1領域は、Tgが120℃より高い材料を選択して構成することが好ましく、Tgが130℃より高い材料を選択して構成することがより好ましい。なおシール部材の第1シール領域、第2シール領域は、それぞれ複数の材料を組み合わせて構成するようにしてもよい。
【0013】
前記第1の樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、またはエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂との複合物などを挙げることができる。
【0014】
本発明の電気光学装置の別の態様は、シール部材の第2シール領域を構成する前記第2の樹脂の第2のガラス転移温度は約50℃から約80℃の範囲であることである。封止部材の第2シール領域により応力緩和を効果的に行うためには、第2シール領域がある程度軟化することが好ましい。例えば投射型液晶装置などの電子機器のライトバルブとして用いられる液晶装置などの電気光学装置は、使用時には一般に約50℃から約80℃程度になる。したがって封止部材の第2シール領域のTgを約50℃から約80℃程度に設定することにより液晶層を挟持する基板に働く応力を複合的なシール部材により逃がすことができる。したがって例えば実使用時などで接着層に光重合が生じた場合でも、表示品位を確保することができる。
【0015】
前記第2の樹脂としては、例えばエポキシアクリレート系樹脂を挙げることができる。
【0016】
封止部材の第1シール領域と第2シール領域の配置については必要に応じて設定するようにすればよいが、応力をより効果的に緩和する観点からは、基板間隙の液晶層の周の約30%から約70%程度を第2シール領域により封止することが好ましい。また一般に表示領域は矩形であり、シール部材の短辺には長辺よりも大きな応力が加わる。したがって封止部材の第1シール領域と第2シール領域との割合を、表示領域の縦横比などに応じて設定するようにしてもよい。
【0017】
なお、封止部材の第1シール領域と第2シール領域とは連続して形成するだけでなく、分離して形成するようにしてもよい。例えば表示領域の四隅とそれらの中間に間欠的に第1の部材を配設し、第2シール領域は表示領域の全体を取り囲むように配設してもよい。
【0018】
本発明の電気光学装置の別の態様は、前記液晶層の、前記第1基板の前記第1の面と平行な断面形状は略矩形であり、前記シール部材の前記第1領域は前記略矩形の前記液晶層の少なくとも四隅を固着するように配設されたものである。すなわちシール部材は応力を逃がすだけでなく、第1基板と第2基板とを十分な強度で固着する必要がある。このため表示領域の四隅に対応する領域はより高剛性またはより高Tgの第1領域を設けることが好ましい。このようにすることによって、本発明の電気光学装置では、液晶層を挟持する基板に働く応力を効果的に緩和することができるだけでなく、第1基板と第2基板とを十分な強度で固着することができる。したがって電気光学装置の表示品質および信頼性を向上することができる。
【0019】
本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第1基板及び第2基板の間に電気光学物質が挟持され、前記一対の基板はシール材により固着され、 前記第1及び第2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着樹脂層により貼り合わされてなる電気光学装置の製造方法であって、表示領域及びこの表示領域を囲む第1シール領域および第2シール領域を有する少なくとも一方の基板の前記第1シール領域に、第1のガラス転移温度を有する第1の樹脂を配設する工程と、前記第2シール領域に、前記第1のガラス転移温度より低い第2のガラス転移温度を有する第2の樹脂を配設する工程と、前記第1基板と前記第2基板との間隙の前記シール領域の内側に液晶を封入する工程とを有することを特徴とする。
【0020】
このような構成を採用することにより本発明の電気光学装置の製造方法では、液晶層を挟持する基板に生じる応力を第2の樹脂により緩和するとともに、第1の樹脂により第1基板と第2基板とを十分な強度で固着することができるようになり、物性の異なる材料によりシール材の第1シール領域と第2シール領域とを形成することによって、例えば平面基板とマイクロレンズアレイの接合、一体化する接着樹脂層の光照射などによる経時変化に起因して第1基板、第2基板などに印加される応力を効果的に低減することができる。
【0021】
また本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第1基板及び第2基板の間に電気光学物質が挟持され、前記一対の基板は第1シール領域と第2シール領域を有するシール材により固着されてなる電気光学装置の製造方法であって、前記第1基板及び第2基板の一方の基板上の前記第1シール領域に、第1のガラス転移温度を有する第1の樹脂を配設する工程と、前記第1基板と前記第2基板との間隙の前記第1及び第2シール領域の内側に電気光学物質を封入する工程と、前記第2シール領域に、前記第1のガラス転移温度より低い第2のガラス転移温度を有する第2の樹脂を配設する工程とを有することを特徴とする。
【0022】
この態様では、第1シール領域に第1の樹脂をまず配設し、ついで液晶層を基板間隙に注入し、その後第2シール領域に第2の樹脂により基板間隙の液晶層の周囲を封止している。液晶層の注入時には第2の樹脂は配設されていないが液晶層は表面張力によって所定の領域に保持される。この方法では液晶層を注入するための開口部をふさぐ必要がなくなるので、電気光学装置の生産性を向上することができる。なお、第1の樹脂、第2の樹脂は例えばディスペンス法やスクリーン印刷などのより行うようにすればよい。
【0023】
本発明の電子機器は、光源と、前記光源から出射される光が入射されて画像情報に対応した変調を施す、上記本発明に係る電気光学装置又は製造方法により製造された電気光学装置を有するライトバルブと、前記ライトバルブにより変調された光を投射する投射手段とを具備したものである。すなわち本発明の電子機器は、光源と、入射光を投射する光学系との間に、前記光源からの光を変調して前記光学系に導く上記本発明に係る電気光学装置又は製造方法により製造された電気光学装置を有するライトバルブを介挿したものである。
【0024】
例えばプロジェクターと呼ばれる投射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平面基板とマイクロレンズアレイを接合、一体化する接着樹脂層の体積変化の影響がより顕著にみられる。このため、応力緩和能を有するシール部材を採用した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、信頼性を大きく向上することができる。
【0025】
特にR(赤)G(緑)B(青)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。
【0026】
【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。
【0027】
(液晶装置の第1実施形態)
本発明による電気光学装置の一例として液晶装置の第1実施形態の構成及び作用について、図1、図2および図3を参照して説明する。図1、図2は本実施形態に係る液晶装置の断面構造を示す図であり、図3は図1に示した液晶装置の平面構造を示す図である。図2では本発明の液晶装置の断面構造を拡大して示している。また、図1、図2は図3におけるH−H’断面に対応している。
【0028】
図1、図2に示すように、TFTアレイ基板10上には、図3に示したシール材52a、52bとほぼ同じ輪郭を持つ透明基板である、光透過性の対向基板20が対向配置され、これらTFTアレイ基板10と対向基板20との間の第1シール材52a、第2シール材52bにより囲まれた空間に電気光学物質としての液晶が封入され、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極11、対向電極25からの電界が印加されていない状態で配向膜15、16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。第1シール材52a、第2シール材52b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る。本発明では第1シール材52aの構成樹脂のガラス転移温度は、第2シール材52bの構成樹脂のガラス転移温度よりも大きくなるように設定している。この例では、第1シール材52aの構成樹脂のガラス転移温度は約130℃程度であり、第2シール材52bの構成樹脂のガラス転移温度は約70℃程度になるように材料を選択して用いている。したがって第1シール材52aの剛性は、第2シール材52bの剛性よりも大きい。特に液晶装置の使用時では約50℃から約80℃程度になるが、この状態では第2シール材52bはその形状を実質的に保持したままTFTアレイ基板10、対向基板20に加わる応力を逃がすことができる程度にまで軟化する。
【0029】
この実施形態では第1シール材52aはTgが約120℃より高いエポキシ系樹脂であり、第2シール材52bはTgが、50℃〜80℃、好ましくは約70℃のエポキシアクリレート系樹脂を用いている。第1シール材52aとしては、例えばTgが約120℃より高いエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂との複合材料を用いるようにしてもよい。また第1シール材52a、第2シール材52bには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を混入するようにしてもよい。
【0030】
ここで、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、その全面に渡って対向電極(共通電極)25が設けられており、その液晶層側の面には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜26が設けられている。対向電極は例えば、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【0031】
図1、図2に示されるように、対向基板20は、マイクロレンズアレイ21と平面基板23を接着樹脂層22を介して接合、一体化されている。接着樹脂層22は例えばアクリル系樹脂等からなり、1.4以下の低屈折率であることが好ましい。また、平面基板23の板厚はできるだけ薄いほうが好ましく、20〜200μmが好ましい。マイクロレンズアレイ21は、個々のレンズが各画素電極11に対応するように接合、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TFTアレイ基板10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画像上に表示されるのを防止することができる。
【0032】
図3において、第1基板である光透過性のTFTアレイ基板10上には、表示領域201及びこの表示領域201を囲むようにシール領域202が設けられている。このTFTアレイ基板10上のシール領域202に沿って第1シール材52aおよび第2シール材52bが設けられている。前述のように本実施形態では第1シール材52aの構成樹脂のガラス転移温度は、第2シール材52bの構成樹脂のガラス転移温度よりも大きくなるように材料を選択して用いており、第1シール材52aの剛性は、第2シール材52bの剛性よりも大きい。
【0033】
表示領域201の周辺は、表示領域を囲むように第1シール材52aおよび第2シール材52bが形成されたシール領域202があり、第1シール材52aまたは第2シール材52bの一部を開口させて設けた液晶注入口203が設けられている。この液晶注入口203は例えば第1シール材52aおよび第2シール材52bと同一または異なる材料からなるシール材52cにより塞がれている。
【0034】
このような構成を採用することにより本実施形態の液晶装置では、液晶層を挟持する基板に生じる応力を第2シール材52bにより緩和するとともに、第1シール材52aによりTFTアレイ基板10と対向基板20とを十分な強度で固着することができる。このように物性の異なる材料によりシール材を複合的に形成することによって、例えば平面基板23とマイクロレンズアレイ21を接合、一体化する接着樹脂層22への光照射などによる経時的変化に起因して平面基板23などに印加される応力を効果的に低減することができる。また特に大型の液晶装置の場合、液晶層を挟持する基板に加わる応力は大きなものとなるので、本発明を適用することは極めて有効である。
【0035】
第1シール材52aおよび第2シール材52b配置については必要に応じて設定するようにすればよいが、応力をより効果的に緩和する観点からは、基板間隙の液晶層の周の約30%から約70%程度を第2シール材52bにより封止することが好ましい。この例では表示領域は矩形なので対向基板20の長辺方向には短辺方向よりも大きな応力が加わる。したがって第1シール材52aおよび第2シール材52bとの配設の割合を、表示領域の縦横比などに応じて設定するようにしてもよい。
【0036】
(液晶装置の第2実施形態)
第2実施形態について、図4を用いて説明する。第2実施形態は、第1実施形態と同様な形状を有し、同一構成は同一符号をつけてその説明を省略し、異なる点のみ説明する。図4は本発明の液晶装置の第2実施形態を示す平面図である。
【0037】
この例では、第1シール材52aおよび第2シール材52bとは連続して基板間隙の液晶層50の周囲を固着するようには配設されておらず、分離して形成されている。表示領域210の四隅とそれらの中間に間欠的に第1シール材52aを配設し、第2シール材52bは表示領域201の全体を取り囲むように配設されている。このような構成によっても図1、図3に例示した本発明の液晶装置と同様の作用効果を得ることができる。
【0038】
上述の第1及び第2実施形態では、表示領域201には、データ線及び走査線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(図2参照)とが配置され、画像信号が供給されるデータ線が当該TFT30のソースに電気的に接続され、走査信号が供給される走査線のゲート電極が当該TFTのゲートと交差している。そして、TFT30やこれらの電極等の上には絶縁膜を介して配向膜15が形成されている。
【0039】
シール領域202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が設けられており、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。
【0040】
なお、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。
【0041】
また、上記実施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。そして特に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液晶装置に接着層22の体積変化およびこれに起因する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実施形態の液晶装置を適用するようにしてもよい。
【0042】
また、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。更にまた、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。
【0043】
(液晶装置の製造プロセス)
次に、以上のような第1及び第2実施形態の構成を持つ液晶装置の製造プロセスの一例について、図5及び図6を参照して説明する。
【0044】
図5の工程(a)に示すように、石英基板、ハードガラス等のTFTアレイ基板10を用意する。ここでは、TFTアレイ基板10上には各種の配線や素子等が既に形成されている。一方、対向基板20には、マイクロレンズアレイ23が接着樹脂層22を介して平面基板20と貼り合わされている。このような構成を有するTFTアレイ基板10と対向基板20は、それぞれ必要に応じて全面にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等によって配向膜15が形成されている。
【0045】
そしてTFTアレイ基板10の液晶層側に、例えばディスペンス法などによりシール領域202のうち四隅とその中間部分にエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂のハイブリッドからなる第1シール材52aを配設する。
【0046】
次に、工程(b)に示すように、TFTアレイ基板10と対向基板20の一方の液晶層側のシール領域202のうち液晶注入のための開口部203を除いて完全に覆われるように第1シール材52aの間の領域に第2シール材52bを例えばディスペンス法などにより配設する。これにより、シール領域202のう開口部203以外は第1シール材52aと第2シール材52bとで覆われることになる。
【0047】
次に工程(c)に示すように、相互の配向膜が対面するようにTFTアレイ基板10と対向基板20とを対向配置し、TFTアレイ基板10と対向基板20とを第1シール材52aおよび第2シール材52bにより貼り合わせた後、シール材に紫外線あるいは光をあてて硬化させて固定する。そして、真空吸引等により、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隙に、液晶注入口203(図3参照)を介して例えば複数種類のネマティック液晶を混合してなる液晶を注入する。
【0048】
そして工程(d)に示すように液晶注入口203をシール材52cにより塞いで(図3参照)、TFTアレイ基板10と対向基板20との間に所定層厚の液晶層50を形成する。その後、液晶注入の際に付着した表面上の液晶を洗浄により除去する。
【0049】
この後、図6の工程(e)に示すように、対向基板20の液晶層側と反対側の表面にシリコン系の接着剤を介し配設された透明基板205を貼付してもよい。また、TFTアレイ基板10の液晶層側と反対側の表面にシリコン系或いは他の部材からなる接着剤を介して透明基板を貼付するようにしてもよい。このような構成を採用することにより本発明の液晶装置の製造方法では、液晶層50を挟持するTFTアレイ基板10または対向基板20に生じる応力を第2シール材52bにより緩和するとともに、第1シール材によりTFTアレイ基板10と対向基板20とを十分な強度で固着することができる。したがって平面基板23とマイクロレンズアレイ21を接合、一体化する接着樹脂層22で生じる光重合反応などによる経時的体積変化に起因して対向基板20、TFTアレイ基板10などに印加される応力を効果的に低減することができる。このため液晶装置の信頼性を向上するとともに、境界線状のムラ等の出現を防止し表示品質を向上することができる。上記の工程では、TFTアレイ基板10上に第1及び第2シール材を形成したが、対向基板20側に第1及び第2シール材を形成し、TFTアレイ基板10と対向基板20を貼り合わせてもよい。また、第1シール材と第2シール材の一方をTFTアレイ基板10に、もう一方を対向基板20に形成した後、TFTアレイ基板10と対向基板20を貼り合わせて固定してもよい。
【0050】
(液晶装置の別の製造プロセス)
次に、液晶装置の製造プロセスの別の例について、図7を参照して説明する。
【0051】
図7の工程(a)に示すように、石英基板、ハードガラス等のTFTアレイ基板10を用意する。ここでは、TFTアレイ基板10上には各種の配線や素子等が既に形成されており、また、対向基板20もマイクロレンズアレイ21が接着樹脂層22により平面基板25により貼り合わされている。またTFTアレイ基板10および対向基板20の全面には場合によってはポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等によって配向膜15が形成されているものとして説明する。
【0052】
そして例えばTFTアレイ基板1の液晶層側にディスペンス法などによりシール領域202の内側領域のうち四隅とその中間部分にエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂のハイブリッドからなる第1シール材52aを配設する(図4参照)。
【0053】
次に工程(b)に示すように、相互の配向膜が対面するようにTFTアレイ基板10と対向基板20とを対向配置し、TFTアレイ基板10と対向基板20とを第1シール材52aにより貼り合わせ、紫外線あるいは光を当ててシール材を硬化させて固定する。そして、真空吸引等により、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隙に例えば複数種類のネマティック液晶を混合してなる液晶を注入する。
【0054】
そして工程(c)に示すように、TFTアレイ基板10上のシール領域202が完全に覆われるように第2シール材52bを例えばディスペンス法などにより配設する。その後、液晶注入の際に付着した表面上の液晶を洗浄により除去する。即ち、第2シール材52bはシール領域202の全周に形成されるとともに、その内側に断続的に第1シール材が形成されている。この実施形態では、液晶注入のための開口部を封止する工程が必要ないので液晶装置の生産性を向上することができる。
【0055】
そして工程(d)に示すように、対向基板20の表面シリコン系の接着剤を介し配設された透明基板205を貼付してもよい。また、TFTアレイ基板10の表面にシリコン系或いは他の部材からなる接着剤を介して透明基板を貼付するようにしてもよい。このような構成を採用することにより本発明の電気光学装置の製造方法では、液晶層50を挟持するTFTアレイ基板10または対向基板20に生じる応力を第2シール材52bにより緩和するとともに、第1シール材によりTFTアレイ基板10と対向基板20とを十分な強度で固着することができる。したがって平面基板23とマイクロレンズアレイ21を接合、一体化する接着樹脂層22で生じる光重合反応などによる経時的体積変化に起因して対向基板20、TFTアレイ基板10などに印加される応力を効果的に低減することができる。このため液晶装置の信頼性を向上するとともに、境界線状のムラ等の出現を防止し表示品質を向上することができる。上記の工程では、TFTアレイ基板10上に第1シール材を形成したが、対向基板20側に第12シール材を形成し、TFTアレイ基板10と対向基板20を貼り合わせてもよい。
【0056】
(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8を参照して説明する。図8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。
【0057】
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では、マイクロレンズアレイ21の接着層22の光重合による体積変化に起因する問題が顕著にみられる。したがってライトバルブ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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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TFTアレイ基板の断面構造の例を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る液晶装置のTFTアレイ基板の断面構造の例を拡大して示す図である。
【図3】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4】本発明の第二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5】液晶装置の一実施形態の製造プロセスを、順を追って示す工程図(その1)である。
【図6】液晶装置の一実施形態の製造プロセスを、順を追って示す工程図(その2)である。
【図7】液晶装置の別の実施形態の製造プロセスを、順を追って示す工程図(その1)である。
【図8】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。
【図9】本発明の効果を説明するための参考図である。
【符号の説明】
10…TFTアレイ基板
11…画素電極
15…配向膜
16…配向膜
20…対向基板
21…マイクロレンズアレイ
22…接着樹脂層
23…平面ガラス
24…遮光膜
25…対向電極
30…薄膜トランジスタ(TFT)
50…液層層
52a…第1シール材
52b…第2シール材
52c…第3シール材
201…表示領域
202…シール領域
205…透明基板(カバーガラス)
Claims (10)
- 一対の第1基板及び第2基板の間に電気光学物質が挟持され、前記一対の基板はシール材により固着されてなる電気光学装置であって、
前記第1及び第2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光硬化性樹脂からなる接着樹脂層により平面基板に貼り合わされてなり、
前記シール材が、表示領域の四隅とそれらの中間に配設され、第1のガラス転移温度を有する第1の樹脂からなる第1シール領域と、前記第1のガラス転移温度より低い第2のガラス転移温度を有する第2の樹脂からなる第2シール領域とを具備したことを特徴とする電気光学装置。 - 前記接着樹脂層の屈折率は1.4以下であることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記平面基板が板厚20μm〜200μmであ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。
- 前記第1の樹脂の第1のガラス転移温度は120℃よりも高いことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記第2の樹脂の第2のガラス転移温度は50℃から80℃の範囲であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記第1の樹脂はエポキシ系樹脂を含むことを特徴とする請求項1乃至5請求項のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記第1の樹脂はエポキシ系樹脂とアクリル系樹脂とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記第2の樹脂はエポキシアクリレート系樹脂を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 一対の第1基板及び第2基板の間に電気光学物質が挟持され、前記一対の基板はシール材により固着され、前記第1及び第2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光硬化性樹脂からなる接着樹脂層により平面基板に貼り合わされてなる電気光学装置の製造方法であって、
表示領域及びこの表示領域を囲む第1シール領域および第2シール領域を有する少なくとも一方の基板の、表示領域の四隅とそれらの中間に位置する前記第1シール領域に、第1のガラス転移温度を有する第1の樹脂を配設する工程と、
前記第2シール領域に、前記第1のガラス転移温度より低い第2のガラス転移温度を有する第2の樹脂を配設する工程と、
前記第1基板と前記第2基板との間隙の前記シール領域の内側に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 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8のいずれか一項に記載の電気光学装置または請求項9に記載の製造方法により製造した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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