密封結構、密封方法、液晶裝置及其製造方法、投影儀的製作方法

2023-05-13 12:47:06 3

專利名稱：密封結構、密封方法、液晶裝置及其製造方法、投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及密封結構、密封方法、液晶裝置及其製造方法、以及投影儀。
背景技術：
作為液晶投影儀等投影型顯示裝置的光調製機構而被利用的液晶裝置，在一對基板間的周緣部配設密封材料，並在其中央部密封有液晶層。在該一對基板的內側形成有對液晶層施加電壓的電極。在該電極的內側形成有在非選擇電壓施加時控制液晶分子的取向的取向膜。基於非選擇電壓施加時和選擇電壓施加時的液晶分子的取向變化，調製光源光，以製作圖像光。
作為取向膜，可以利用對由附加了側鏈烷基(alkyl)的聚醯亞胺(polyimide)等構成的高分子膜的表面實施了研磨(rubbing)處理的膜。所謂研磨處理是指通過用柔軟的布構成的輥(roller)在規定方向上摩擦高分子膜的表面而使高分子取向在規定方向。通過該取向性高分子和液晶分子的分子間相互作用，使液晶分子沿取向性高分子配置。即，非選擇電壓施加時的液晶分子取向在規定方向上。而且，通過側鏈烷基向液晶分子提供預傾斜(pretilt)。
在將備有有機取向膜的液晶裝置用作投影儀的光調製機構的情況下，由於從光源照射的強光或熱，有可能使取向膜慢慢分解。長時間使用之後，有液晶分子沒有排列為期望的預傾斜角等、液晶分子的取向控制功能以及液晶投影儀的顯示品質降低的可能性。
因而，一直對由耐光性以及耐熱性優越的無機材料構成的取向膜的採用進行研究。作為無機取向膜的製造方法，提出了離子束濺射法或斜方蒸鍍法等方案(例如參照特開昭57-157214號公報)。在這些方法中，以規定的入射角度對基板連續入射無機材料的粒子而形成由無機材料的柱狀結構體構成的無機取向膜。在液晶裝置中，液晶分子沿無機取向膜的柱狀結構體取向。也就是說，由無機取向膜賦予對液晶分子的取向限制以及預傾斜。
為了在一對基板間密封液晶層，需要在無機取向膜的表面配設密封材料。但是，因為由柱狀結構體構成的無機取向膜是多孔質的，故有可能在密封材料和無機取向膜的界面上形成較大的間隙。在水分或雜質等通過該間隙從液晶裝置的外部侵入到液晶層的情況下，主要妨礙液晶裝置中的液晶分子的取向控制功能。這個可導致液晶投影儀的可靠性的降低。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種可以降低水分或雜質等侵入的可能性的密封結構、密封方法、液晶裝置及其製造方法。另外，目的在於提供一種可靠性優越的投影儀。
本發明的密封結構是針對多孔質層的密封結構，其中具備第1密封材料，其配設在所述多孔質層的表面；和第2密封材料，其配設在所述多孔質層的表面並且具有水硬性。
根據該構成，通過第2密封材料的水分吸收，可防止介由第1密封材料和多孔質層的界面的水分的侵入、以及介由多孔質層的內部的水分的侵入。
本發明的液晶裝置，其中具備一對基板；液晶層，其配置在所述一對基板之間；第1密封材料，其配置在所述一對基板間的所述液晶層的周圍並密封所述液晶層；和第2密封材料，其配置在所述一對基板間的所述液晶層的周圍並具有水硬性。
根據該構成，通過第2密封材料的水分吸收，可防止水分從液晶裝置的外部侵入到液晶層。
希望在所述基板的內面形成有多孔質的取向膜。
根據該構成，可防止介由第1密封材料和多孔質層的界面的水分對液晶層的侵入、以及介由取向膜的內部的水分對液晶層的侵入。
希望所述第2密封材料配設在所述第1密封材料的外側。
根據該構成，通過使第2密封材料露出到外部而確實地固化第2密封材料。
希望所述第2密封材料由以金屬醇鹽為主成分的材料構成。
根據該構成，第2密封材料吸收水分而確實地進行固化。
本發明的液晶裝置的製造方法，是在一對基板間密封了液晶層的液晶裝置的製造方法，其中具有隔著所述液晶層的周圍所配置的第1密封材料，粘合所述一對基板的工序；和在所述一對基板間的所述液晶層的周圍配置具有水硬性的第2密封材料的工序。
根據該構成，提供一種通過第2密封材料的配置可防止水分對液晶層的侵入的液晶裝置。
本發明的密封方法，其中具有在所述多孔質層的表面配置密封材料的工序；和向所述多孔質層中的所述密封材料的配置區域，賦予對所述密封材料的親和性的工序。
根據該構成，容易將密封材料填充到多孔質層，因此可以防止水分經由密封材料與多孔質層的侵入及水分經由多孔質層內部的侵入。
本發明的液晶裝置的製造方法，其是在第1基板與第2基板之間密封了液晶層的液晶裝置的製造方法，其中具有隔著配置在所述液晶層周圍的第1密封材料，粘合所述第1基板與所述第2基板的工序；和對所述第1基板或所述第2基板的所述密封材料的配置區域賦予對所述密封材料的親和性的工序。
根據該構成，基板相對於密封材料的溼潤性良好，因而使水分侵入到液晶層的可能性降低。
希望只向所述第1基板或第2基板中的所述密封材料的所述配置區域賦予對所述密封材料的親和性。
根據該構成，只使密封材料的配設區域活性化，從而可防止對除此以外的區域的吸溼性的賦予。
希望向所述第1基板或第2基板上形成的多孔質的取向膜賦予對所述密封材料的親和性。
根據該構成，取向膜對密封材料的溼潤性良好，因而可防止介由密封材料和取向膜的界面的水分對液晶層的浸入、以及介由取向膜的內部的水分對液晶層的浸入。
所述賦予對密封材料的親和性的工序可以具有對所述第1基板或所述第2基板照射光的工序；對所述第1基板或所述第2基板進行等離子體處理的工序；或對所述第1基板或所述第2基板配置表面改性劑的配置的工序。
本發明的液晶裝置，使用上述的液晶裝置的製造方法。
根據該構成，可以提供一種水分等浸入液晶層的可能性小的液晶裝置。
本發明的投影儀，將所述液晶裝置作為光調製機構來具備。
根據該構成，可以提供一種可靠性優越的投影儀。


圖1是第1實施方式涉及的液晶裝置的TFT陣列基板的平面圖。
圖2是液晶裝置的等效電路圖。
圖3是液晶裝置的平面結構的說明圖。
圖4是液晶裝置的剖面結構的說明圖。
圖5A是離子束濺射裝置的示意圖。
圖5B是形成了無機取向膜的基板的側剖面圖。
圖6A、6B、以及6C是第1實施方式涉及的密封結構的說明圖。
圖7A、7B、以及7C是有機矽化合物的化學式。
圖8是第2實施方式涉及的液晶裝置的TFT陣列基板的平面圖。
圖9A、9B、以及9C是第2實施方式涉及的密封方法的說明圖。
圖10是表示投影儀的重要部分的概略構成圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在以下說明所利用的各附圖中，為了將各部件作成可識別的大小而適當地變更了各部件的縮小比例。在本說明書中，將液晶裝置的各構成部件中的液晶層側稱為內側；而將其相反側稱為外側。另外，所謂「非選擇電壓施加時」以及「選擇電壓施加時」，分別是指「對液晶層的施加電壓處於閾值電壓附近之時」以及「對液晶層的施加電壓比閾值電壓高得多之時」。
(第1實施方式)最初，說明本發明的第1實施方式。如圖6A～6C所示，第1實施方式涉及的液晶裝置，是在一對基板10、20間的周緣部配設有第1密封材料19並且在其中央部密封了液晶層50的液晶裝置60。在基板10、20間的第1密封材料19的外側配設有由水硬性材料構成的第2密封材料80。而且，本實施方式的液晶裝置60，是利用了作為開關(switching)元件的薄膜電晶體(Thin Film Transistor、以下稱為TFT)元件的有源矩陣(activematrix)方式的透過型液晶裝置。
(液晶裝置)圖1是液晶裝置的TFT陣列(array)基板的平面圖。在TFT陣列基板10的中央部形成有圖像製作區域101。在該圖像製作區域101的周緣部配設有第1密封材料19。在圖像製作區域101密封有液晶層50(參照圖4)。液晶層50是在基板上直接塗布液晶而形成的，在第1密封材料19上沒有設置液晶的注入口。在該第1密封材料19的外側配設有作為本實施方式的特徵部分的第2密封材料80。在該第2密封材料80的外側，安裝有對後述的掃描線供給掃描信號的掃描線驅動元件110、和對後述的數據線供給圖像信號的數據線驅動元件120。該驅動元件110、120、和TFT陣列基板10的端部的連接端子79，通過配線76進行電連接。
在TFT陣列基板10所粘貼的對向基板20(參照圖4)上，形成有共同電極21。共同電極21形成在圖像製作區域101的幾乎整個區域上。共同電極21的四角上設置有基板間導通部70。所述基板間導通部70和連接端子79通過配線78進行電連接。由外部輸入的各種信號經由連接端子79而被供給到圖像製作區域101，從而驅動液晶裝置。
(等效電路)圖2是液晶裝置的等效電路圖。透過型液晶裝置的圖像製作區域具有配置為矩陣狀而且分別形成了像素電極9的多個點(dot)。在像素電極9的側方，形成有作為進行向像素電極9的通電控制的開關元件的TFT元件30。TFT元件30的源極上連接著數據線6a。從所述數據線驅動元件對各數據線6a供給圖像信號S 1、S2、…、Sn。
TFT元件30的柵極上連接著掃描線3a。從上述掃描線驅動元件以規定的定時對掃描線3a脈衝狀地供給掃描信號G1、G2、…、Gm。TFT元件30的漏極上連接著像素電極9。如果通過由掃描線3a供給的掃描信號G1、G2、…、Gm，使作為開關元件的TFT元件30僅在一定期間導通，則由數據線6a供給的圖像信號S1、S2、…、Sn，經由像素電極9而以規定的定時被寫入到各點的液晶中。
寫入液晶內的規定電平(level)的圖像信號S1、S2、…、Sn，在一定期間內被保持形成於像素電極9和後述的共同電極之間的液晶電容中。為了防止所保持的圖像信號S1、S2、…、Sn洩漏(leak)，在像素電極9和電容線3b之間形成有和液晶電容並聯配置的存儲電容17。如果對液晶施加電壓信號，則液晶分子的取向狀態發生變化。其結果，使入射到液晶的光源光被調製，以製作圖像光。
(平面結構)圖3是液晶裝置的平面結構的說明圖。在本實施方式的液晶裝置中，多個像素電極9(由虛線9a表示其輪廓)在TFT陣列基板上排列為矩陣狀。像素電極9具有矩形形狀並由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide、以下稱為ITO)等的透明導電性材料構成。而且，在TFT陣列基板上，沿像素電極9的縱橫的境界設置有數據線6a、掃描線3a以及電容線3b。在本實施方式中，形成了各像素電極9的矩形區域是點；並且配置衛矩陣狀的每一個點皆是顯示區域。
TFT元件30，以多晶矽膜等構成的半導體層1a為中心而形成。半導體層1a的源極區域(後述)介由接觸孔5與數據線6a相連接。半導體層1a的漏極區域(後述)介由接觸孔8與像素電極9相連接。在與半導體層1a中的掃描線3a的對向部分上形成有溝道區域1a』。
(剖面結構)圖4是液晶裝置的剖面結構的說明圖、也是圖3的A-A』線的側剖面圖。如圖4所示，本實施方式的液晶裝置60具有TFT陣列基板10；對向基板20，其與TFT陣列基板10對向配置；和液晶層50，其被夾持在TFT陣列基板10和對向基板20之間。TFT陣列基板10具有由玻璃或石英等的透光性材料構成的基板主體10A、分別形成在基板主體10A的內側的TFT元件30、像素電極9、以及取向膜16。對向基板20具有由玻璃或石英等的透光性材料構成的基板主體20A、分別形成在基板主體20A的內側的共同電極21以及取向膜22。
在TFT陣列基板10的表面上形成有後述的第1遮光膜11a以及第1層間絕緣膜12。在第1層間絕緣膜12的表面上形成半導體層1a，並以該半導體層1a為中心形成TFT元件30。在與半導體層1a中的掃描線3a的對向部分上形成有溝道區域1a』。溝道區域1a』的一端側形成源極區域；另一端側形成漏極區域。該TFT元件30採用了LDD(Lightly Doped Drain)結構。因此，在源極區域以及漏極區域上分別形成了雜質濃度相對高的高濃度區域、和相對低的低濃度區域(LDD區域)。也就是說，在源極區域形成了低濃度源極區域1b和高濃度源極區域1d；在漏極區域形成了低濃度漏極區域1c和高濃度漏極區域1e。
在半導體層1a的表面上形成有柵極絕緣膜2。在柵極絕緣膜2的表面上形成有掃描線3a。在與掃描線3a中的溝道區域1a』的對向部分上形成了柵電極。另外，在柵極絕緣膜2以及掃描線3a的表面上形成了第2層間絕緣膜4。第2層間絕緣膜4的表面形成了數據線6a。而且，通過形成於第2層間絕緣膜4上的接觸孔5，數據線6a和高濃度源極區域1d相連接。在第2層間絕緣膜4以及數據線6a的表面上形成了第3層間絕緣膜7。在第3層間絕緣膜7的表面上形成了像素電極9。經由形成於第2層間絕緣膜4以及第3層間絕緣膜7上的接觸孔8，像素電極9和高濃度漏極區域1e相連接。以覆蓋像素電極9的方式形成無機取向膜16。通過無機取向膜16，可限制非選擇電壓施加時的液晶分子的取向。
還有，在本實施方式中，通過延伸設置半導體層1a，從而形成了第1存儲電容電極1f。另外，通過延伸設置柵極絕緣膜2，從而形成了介質膜。通過在電介質膜的表面上配置電容線3b而形成了第2存儲電容電極。由此，構成了所述存儲電容17。
在與TFT元件30的形成區域對應的基板主體10A的表面上形成了第1遮光膜11a。第1遮光膜11a防止入射到液晶裝置的光侵入半導體層1a的溝道區域1a』、低濃度源極區域1b以及低濃度漏極區域1c。
在對向基板20中的基板主體20A的表面上形成了第2遮光膜23；第2遮光膜23是防止入射到液晶裝置的光侵入半導體層1a的溝道區域1a』、低濃度源極區域1b、低濃度漏極區域1c等的部件，並被設置在俯視時與半導體層1a重疊的區域中。再有，在對向基板20的表面的幾乎整個區域上形成了由ITO等導電體構成的共同電極21。在共同電極21的表面上形成了無機取向膜22。通過無機取向膜22限制非選擇電壓施加時的液晶分子的取向。
在TFT陣列基板10和對向基板20之間夾持著由向列(nematic)型液晶等構成的液晶層50。向列型液晶分子具有正的介電常數各向異性；在非選擇電壓施加時沿基板水平取向，而在選擇電壓施加時沿電場方向垂直取向。再有，向列型液晶分子具有正的折射率各向異性；其雙折射和液晶層厚度之積(retardation延遲)Δnd，例如約是0.40μm(60℃)。根據TFT陣列基板10的取向膜16的取向限制方向、和根據對向基板20的取向膜22的取向限制方向，被設定為大約扭曲了90°的狀態。由此，本實施方式的液晶裝置60，以扭轉向列模式(twisted nematic mode)執行動作。
在各基板10、20的外側，配置了由對聚乙烯醇(PVA)摻雜了碘元素的材料等構成的偏振片18、28。還有，作為優選，將偏振片18、28安裝在由藍寶石玻璃或水晶等高熱傳導率材料構成的支撐基板上，並與液晶裝置60隔開配置。偏振片18、28，具有吸收其吸收軸方向的直線偏振光、將透過軸方向的直線偏振光透過的功能。TFT陣列基板10的偏振片18，以其透過軸與取向膜16的取向限制方向幾乎一致的方式進行配置。
液晶裝置60，將對向基板20面向光源側配置。只有光源光中與偏振片28的透過軸一致的直線偏振光透過偏振片28併入射到液晶裝置60。在非選擇電壓施加時的液晶裝置60中，以使相對基板水平取向的液晶分子呈向液晶層50的厚度方向扭曲了大約90°的螺旋狀的方式進行層疊配置。入射到液晶裝置60的直線偏振光，被旋光大約90°後從液晶裝置60射出。該直線偏振光，因為與偏振片18的透過軸一致所以透過偏振片18。由此，在非選擇電壓施加時的液晶裝置60中進行白顯示(normally white mode)。
在選擇電壓施加時的液晶裝置60中，液晶分子相對基板垂直取向。入射到液晶裝置60的直線偏振光，沒有被旋光而從液晶裝置60射出。所述直線偏振光，因為與偏振片18的透過軸正交所以不透過偏振片18。由此，選擇電壓施加時的液晶裝置60中進行黑顯示。
(無機取向膜)如上所述，在各基板10、20的內側形成有無機取向膜16、22。以下，對TFT陣列基板10的無機取向膜16進行說明。對向基板20的無機取向膜22也具有與此相同的構成。
無機取向膜16，由SiO2、SiO等矽氧化物，或Al2O3、ZnO、MgO、ITO等金屬氧化物等形成為厚度0.02～0.3μm(優選為0.02～0.08μm)左右。對於無機取向膜16的製造，可以利用離子束濺射(ion beam sputter)法或磁控管濺射(magnetron sputter)法等的濺射法、蒸鍍法、溶膠凝膠(sol-gel)法、自組織法等。以下，對根據離子束濺射法的無機取向膜16的製造方法進行說明。
圖5A是離子束濺射裝置的示意圖。離子束濺射裝置S100具備排氣泵S4，其控制真空腔室S3及其內部壓力；基板支架(holder)S5，其在真空腔室S3內固定基板10；靶(target)S2，其向基板10噴出濺射粒子；和離子源S1，其向靶S2照射離子束。離子源S1與氣體供給源S13連接。在離子源S1的內部設置著絲極(filament)S11以及引出電極S12。
利用離子束濺射裝置10來形成無機取向膜，可執行以下的順序。首先，將基板10固定在真空腔室S3內的基板支架S5上，並且通過排氣泵S4對真空腔室S3的內部進行減壓。然後，由氣體供給源S13對離子源S1內供給氬氣等惰性氣體，並對絲極S11施加電壓以使熱電子產生。於是，產生的熱電子和導入的惰性氣體發生碰撞而在離子源S1上產生等離子體。接著，對引出電極S12施加離子加速電壓，通過等離子體對產生的離子進行加速。由此，從離子源S1照射離子束。被離子束照射的靶S2，向基板10噴出由無機取向膜的形成材料構成的濺射粒子。該濺射粒子堆積在基板10上，在基板10上形成無機取向膜。
真空腔室S3內的壓力優選為5×10-1Pa以下，進一步優選為5×10-2Pa以下。如果該壓力過高，則降低所照射的濺射粒子的直進性。基板10的溫度，優選為150℃以下，進一步優選為100℃以下，更進一步優選為50～80℃。通過將基板10保持在較低的溫度下，從而可以抑制吸附在基板10的濺射粒子從最初吸附的位置移動的現象(migration)。施加在引出電極S12上的離子加速電壓，優選為400～3000V，進一步優選為800～2000V。如果離子加速電壓過低，則濺射速率降低；而如果離子加速電壓過高，則難於形成均勻的膜。
圖5B是形成了無機取向膜的基板的側剖面圖。如果以大致恆定的入射角度對基板10連續入射濺射粒子，則濺射粒子堆積成斜柱狀而形成無機材料的柱狀結構體16a。在基板10的表面無數地形成該柱狀結構體16a，從而構成無機取向膜16。還有，通過調整圖5A所示的靶S2和基板10的角度，使濺射粒子以規定的入射角度對基板10入射，從而能夠對圖5B所示的柱狀結構體16a賦予規定的傾斜角度。在液晶裝置中，液晶分子沿柱狀結構體16a取向。也就是說，通過無機取向膜16，使非選擇電壓施加時的液晶分子取向限制在規定方向，並且對液晶分子賦予預傾斜。
還有，也可以採用以下構成通過預先在無機取向膜的基底膜表面形成多個傾斜面，通過所述濺射法在所述表面上形成無機取向膜，從而使所述多個傾斜面的形狀傳達到無機取向膜的表面。再有，也可以在通過所述濺射法形成了無機取向膜之後，進行以規定角度入射離子束的離子銑削(ion milling)，在無機取向膜的表面上形成具有規定的方向性的凹部。再有，也可以預先在無機取向膜的基底膜表面進行離子銑削，然後用所述濺射法形成無機取向膜，進一步在其表面再次進行離子銑削而在無機取向膜的表面形成凹部。任何一種情況下，都能夠提供可對液晶分子確實地賦予期望的預傾斜角的無機取向膜。
(密封結構)圖6A～6C是本實施方式涉及的密封結構的說明圖，也是圖1的B-B線的側剖面圖。還有，如圖1所示，在TFT陣列基板10的周緣部配設有第1密封材料19，並在其中央部密封有液晶層。
如圖6C所示，在各基板10、20的內側形成了所述無機取向膜16、22。在該無機取向膜16、22之間的液晶層50的周圍配設有第1密封材料19。第1密封材料19，由在環氧(epoxy)等的熱固化性樹脂中混合了固化劑的材料、或進一步混合了丙烯酸(acrylic)等的紫外線固化性樹脂的材料構成。再有，為了實現規定的液晶層厚(cell gap)，在第1密封材料19中分散球形的間隔件19a。
再有，在無機取向膜16、22間中的液晶層50的周圍、第1密封材料19的外側配設了第2密封材料80。該第2密封材料80由吸收水分而固化的水硬性材料構成。作為該水硬性材料，希望採用將包含矽元素的金屬醇鹽作為主成分的材料。即，將由圖7A的化學式所表示的聚二烷氧基矽氧烷、圖7B的聚二甲氧基矽氧烷、或圖7C的四烷氧基矽烷等的有機矽化合物作為主劑來使用。還有，對於水硬性材料，除主劑以外配合了交聯劑以及固化催化劑，根據需要也配合了顏料或骨材。具體地，作為水硬性材料，可以採用株式會社日興制的テリオスコ一トNP-3600QD。這個是含有矽成分的重量在90％以上的矽溶液，是在常溫下形成硬質的非晶質的玻璃膜的塗布溶液。
作為一例，對將四烷氧基矽烷(Si(OR)4)作為主劑進行採用、將滷素(X)作為固化催化劑進行採用時的固化結構進行說明。
(1)(2)(3)如(1)式所示，BX4-離子極容易和Si進行置換而成為SiX4-離子，並且加速(2)式所示的水解反應以及(3)式所示的脫水縮合反應。其結果，在常溫下進行固化而生成玻璃(SiO2)。在此，(1)式以及(2)式中所消耗的水(H2O)則比(3)式中所生成的水要多。由此，該材料可以吸收水分而進行固化。
接著，利用圖6A～6C，對本實施方式涉及的液晶裝置的製造方法進行說明。首先，如圖6A所示，在形成於基板10上的無機取向膜16的表面塗布第1密封材料19。
然後，如圖6B所示，在第1密封材料19的內側塗布液晶而形成液晶層50。該液晶的塗布，可利用液滴噴出法等來進行。接著粘貼TFT陣列基板10和對向基板20並且使第1密封材料19固化。因為第1密封材料19是由熱固化性樹脂以及/或紫外線固化性樹脂構成，所以進行加熱處理以及/或紫外線照射處理而固化第1密封材料19。由此，不但使TFT陣列基板10和對向基板20的相對位置固定，而且通過分散在第1密封材料19中的間隔件19a實現了規定的液晶層厚。還有，也可以在第1密封材料中設置液晶注入口，在粘貼了基板10、20之後注入液晶。
接著，如圖6C所示，在第1密封材料19的外側配設有第2密封材料80。具體而言，從隔著第1密封材料19而粘貼的一對基板10、20的側面，利用分配器(dispenser)向基板10、20的間隙塗布水硬性材料。因為基板10、20的間隔是幾μm左右，所以塗布的水硬性材料通過毛細管現象而填充在基板10、20的間隙中。通過該水硬性材料吸收水分而在常溫下進行固化，從而在基板10、20間的周緣部配設第2密封材料80。還有，作為優選，在低粘度的狀態下塗布第2密封材料80，並且使第2密封材料80填充在無機取向膜16的柱狀結構體16a的間隙內。再有，也可以對TFT陣列基板10的表面不但塗布第1密封材料19而且塗布第2密封材料80之後再粘貼對向基板20。再有，也可以對所塗布的水硬性材料施行乾燥處理而使其固化。
以上所述，完成本實施方式涉及的液晶裝置。
不過，因為如圖5B所示那樣由柱狀結構體16a構成的無機取向膜16是多孔質，故有可能在第1密封材料19和基板10之間形成間隙。特別是有可能在第1密封材料19和無機取向膜16的界面形成較大的間隙。如果通過該間隙，水分或雜質等從液晶裝置的外部浸入液晶層，則會阻礙液晶裝置的各種功能。特別是，如果作為極化性分子的水浸入持有極化結構的液晶中則發生液晶的取向不良。
對此，本實施方式的密封結構，具有在一對基板10、20間中的液晶層50的周圍配設了具有水硬性的第2密封材料80的構成。根據該構成，從液晶裝置60的外部浸入液晶層50的水分由第2密封材料80吸收，由此，降低了水分浸入液晶層50的內部的可能性。其結果，可以長期穩定地維持液晶裝置60的各種功能。特別是，防止作為極化性分子的水浸入持有極化結構的液晶中而發生液晶的取向不良的情況。通過將該液晶裝置60採用為光調製機構，從而提高液晶投影儀的可靠性。
再有，本實施方式的密封結構，具有在第1密封材料19的外側配設了第2密封材料80的構成。根據該構成，因為第2密封材料80露出在外部，故第2密封材料80確實地進行固化。再有，因為對於液晶層50而言第1密封材料19與以往一樣進行接觸，所以防止由第2密封材料80的影響引起的液晶層50的惡化以及伴隨該惡化的液晶裝置60的可靠性的降低。還有，如果對照這些觀點沒有問題，也可以在第1密封材料19的內側配設第2密封材料80。
所述的本實施方式的密封結構，是由第2密封材料80補齊了第1密封材料19所期待的各種各樣的密封功能之中的水分隔斷功能的。為了增強該水分隔斷功能，也可以附加第3密封材料。再有，為了補齊第1密封材料19所期待的其他的功能，也可以附加第3密封材料。所述各密封材料，只要各條件容許也可以以任一順序進行配設。
另一方面，即使在第2密封材料80中也能夠滿足第1密封材料19具有的密封功能或可靠性等的情況下，也可以代替第1密封材料19隻配設第2密封材料80。
(第2實施方式)接著，對本發明的第2實施方式進行說明。如圖9A～9C所示，第2實施方式涉及的液晶裝置的製造方法，是在TFT陣列基板10(第1基板)和對向基板20(第2基板)之間密封了液晶層50的液晶裝置60的製造方法，其中具有隔著第1密封材料19來粘貼基板10和基板20的工序；和向形成於基板10、20上的無機取向膜16、22的表面中的密封材料19的配置區域，賦予對密封材料19的親和性的工序。還有，對與第1實施方式相同的構成的部分，省略或簡化其詳細說明。
(液晶裝置)圖8是液晶裝置的TFT陣列基板的平面圖。在TFT陣列基板10的中央部形成了圖像製作區域101。在該圖像製作區域101的周緣部配設了密封材料19。在圖像製作區域101中密封有液晶層50(參照圖9C)。液晶層50是在基板上直接塗布液晶而形成的；在密封材料19上沒有設置液晶層的注入口。在該密封材料19的外側，安裝有將掃描信號供給到後述的掃描線的掃描線驅動元件110、和將圖像信號供給到後述的數據線的數據線驅動元件120。該驅動元件110、120、與TFT陣列基板10的端部的連接端子79，通過配線76而進行電連接。
在粘貼於TFT陣列基板10的對向基板20(參照圖9C)上，形成了共同電極21。共同電極21幾乎形成在圖像製作區域101的整個區域中。在共同電極21的四角設置了基板間導通部70。基板間導通部70和連接端子79通過配線78進行電連接。通過將從外部輸入的各種信號介由連接端子79而供給到圖像製作區域101，從而驅動液晶裝置。
(液晶裝置的製作方法)圖9A～9C是本實施方式涉及的液晶裝置的製造方法的說明圖，也是圖8的B-B線的側剖面圖。還有，如圖8所示，在FTF陣列基板10的周緣部配設有密封材料19，而在其中央部密封有液晶層。
在本實施方式中，如圖9A所示，對基板10中的密封材料19(參照圖9B)的配設區域施行表面處理；如圖9B所示那樣配設密封材料19；如圖9C所示那樣粘貼對向基板20；從而形成液晶裝置60。
首先，如圖9A所示那樣對基板10施行表面處理。如上所述，因為在基板10的表面形成有無機取向膜16，故對該無機取向膜16施行表面處理。在此，作為優選僅對密封材料19的配設區域施行表面處理。特別優選表面處理不到達液晶層50(參照圖9C)的形成區域。因此，在密封材料19的配設區域以外的區域配置掩模(mask)90而施行表面處理。作為所述掩模90，可以利用光致抗蝕劑(photoresist)或硬質掩模(hard mask)等。通過僅在密封材料19的配設區域施行表面處理，從而可以防止密封材料19的配設區域以外的區域被活性化，並被賦予吸溼性。特別是通過防止對液晶層50的形成區域賦予吸溼性，從而降低了水分或雜質等浸入液晶層50的可能性。
所述表面處理，優選為照射光來進行。具體而言，優選其利用紫外線燈等照射紫外線。通過紫外線分解·去除吸附在基板10的表面上的有機物等，使基板10上所形成的無機取向膜16的表面活性化。其結果，提高無機取向膜16對密封材料19的親和性。還有，也可以代替紫外線，或同時照射紫外線、電子射線或雷射等。
再有，作為表面處理也可以進行等離子體處理。該處理條件是例如在利用了氧氣的情況下，等離子體功率(power)是50～1000W、氧氣的流量是50～100ml/min、基板對等離子體放電電極的輸送速度是0.5～10mm/sec、基板的溫度是70～90℃。通過將氧氣等離子體化而形成氧離子或氧自由基(radical)等的激發活化種。通過該激發活化種類分解·去除吸附在基板10的表面上的有機物等而使無機取向膜16的表面活性化。其結果，提高無機取向膜16對密封材料19的親和性。還有，代替氧氣也可以利用氬氣、氮氣等惰性氣體。另外，等離子體處理既可以在真空中也可以在大氣壓中進行。或者，也可以利用由氧等離子體生成的臭氧氣體等。
再有作為表面處理，也可以採用HMDS((CH3)3SiNHSi(CH3)3；六甲基二矽氮烷)。具體而言，通過將基板10暴露在充滿了容器內的HMDS蒸汽中而在無機取向膜16的表面上塗布HMDS。其結果，提高無機取向膜16對密封材料的親和性。
再有作為表面處理，也可以在基板10塗布表面改性劑或是進行氣相成膜。作為表面改性劑，採用與無機取向膜16的表面的矽烷醇基(Si-O-H)結合而形成單分子膜的材料。具體而言，只要採用氯矽烷或氨基矽烷、烷氧基矽烷、矽氮烷等的矽烷偶合劑即可。再有，也可以採用癸醇或十八醇(碳鏈長的)、異丙醇等的醇類。再有，也可以採用具有疏水性基的表面活性劑類。任何一種情況下，因為可以將無機取向膜16的表面的羥基置換為疏水基來改性無機取向膜16的表面，所以能夠提高與由樹脂材料等構成的密封材料19的親和性。
結束了無機取向膜16的表面處理之後，去除掩模90。
接著，如圖9B所示，在施行了表面處理的無機取向膜16的表面上塗布密封材料19。作為密封材料19，能夠採用在環氧等熱固化性樹脂中混合了固化劑的材料、或進一步混合了丙烯酸等的紫外線固化性樹脂的材料。還有也可以令用於確保與對向基板的導通的導電性粒子分散到密封材料19中。該密封材料19利用分配器等塗布在基板10的周緣部。
不過，因為圖5B所示的無機取向膜16是由無機材料構成的柱狀結構體16a而構成的，故缺乏與由樹脂材料等構成的密封材料19的親和性。因此，有可能在無機取向膜16和密封材料19的界面形成較大的間隙。另外，難於向無機取向膜16的柱狀結構體16a的間隙填充密封材料19。並且存在著通過這些間隙，水分或雜質等從液晶裝置的外部浸入液晶層的可能性。
對此，在圖9B所示的本實施方式中，無機取向膜16對密封材料19的親和性較高。因此，所塗布的密封材料19在無機取向膜16的表面溼潤擴展，並且填充到無機取向膜16的柱狀結構體16a的間隙內。由此，水分或雜質等從無機取向膜16和密封材料19的界面、或從無機取向膜16的柱狀結構體16a的間隙等侵入液晶層的內部的可能性較低。
還有，作為優選，在通過加熱等使密封材料19的粘度降低的狀態下而對密封材料19進行塗布。由此，能夠對無機取向膜16的柱狀結構體16a的間隙確實地填充密封材料。
其後，如圖9C所示那樣在密封材料19的內側塗布液晶。液晶的塗布，可以利用液滴噴出法等來進行。然後，將TFT陣列基板10和對向基板20的位置進行對位，粘貼基板並且使密封材料19固化。還有，作為優選，即使對對向基板20中的密封材料19的配設區域，也預先施行所述表面處理。
根據以上所述，完成本實施方式涉及的液晶裝置。
如以上詳述的那樣，根據本實施方式的液晶裝置的製造方法，可降低水分或雜質等侵入液晶層50的內部的可能性。其結果，長期穩定地維持液晶裝置60的各種功能。特別是，防止作為極化性分子的水浸入持有極化結構的液晶中而發生液晶的取向不良的情況。通過將該液晶裝置60採用為光調製機構而提高液晶投影儀的可靠性。
還有以上，雖然不僅對液晶層50的形成區域而且對在基板10、20的表面全體形成無機取向膜16、22的情況進行了說明，但是也存在僅在液晶層的形成區域形成無機取向膜而在密封材料的配設區域不形成無機取向膜的情況。也就是說，在密封材料的配設區域中使ITO等的透明導電膜露出，並且使分散在密封材料中的導電性粒子接觸到透明導電膜上，以確保基板間的導通的情況。即使在該情況下，如果用濺射法形成ITO等，則可使透明導電膜以柱狀結構體來構成。由此，有可能在透明導電膜和密封材料的界面上形成較大的間隙。因而，即使在密封材料的配設區域不形成無機取向膜的情況下，也優選適用本實施方式涉及的液晶裝置的製造方法。據此，可防止透明導電膜和密封材料的界面形成較大的間隙的情況，並且降低水分或雜質等侵入液晶層的內部的可能性。
(投影儀)接著，利用圖10對本發明的投影儀進行說明。圖10是表示投影儀的重要部分的概略構成圖。該投影儀是將所述的各實施方式涉及的液晶裝置作為光調製機構而具備的儀器。
在圖10中，810是光源；813、814是分色鏡(dichroic mirror)；815、816、817是反射鏡；818是入射透鏡；819是中繼透鏡，820是出射透鏡；822、823、824是由本發明的液晶裝置構成的光調製機構；825是正交分色菱鏡(cross dichroic prism)；826是投影透鏡。光源810由金屬滷化物燈(metal halide lamp)和將燈的光反射的反射器(reflector)812來構成。
分色鏡813，不僅使來自光源810的白色光中所包含的紅色光透過，而且將綠色光和藍色光反射。透過的紅色光由反射鏡817反射並且入射到紅色光用光調製機構822。由分色鏡813反射的綠色光，由分色鏡814反射並且入射到綠色光用光調製機構823。由分色鏡813反射的藍色光，透過分色鏡814。針對藍色光，為了防止由較長光路引起的光損失，設置了由包括入射透鏡818、中繼透鏡819以及出射透鏡820的中繼透鏡系統構成的導光機構821。而且，介由該導光機構821，藍色光入射到藍色光用光調製機構824。
由各光調製機構822、823、824調製後的三色光，入射到正交分色菱鏡825。該正交分色菱鏡825是粘貼了4個直角菱鏡的部件；在其界面X字狀地形成了將紅光反射的多層電介質膜和將藍光反射的多層電介質膜。由這些多層電介質膜使三色光進行合成，而形成了顯示彩色圖像的光。所合成的光，由作為投影光學系統的投影透鏡826投影到屏幕827，使圖像放大後進行顯示。
所述投影儀，將所述各實施方式的液晶裝置作為光調製機構而具備。各實施方式的液晶裝置，因為備有耐光性以及耐熱性優越的無機取向膜，所以沒有由從光源照射的強光或熱引起的取向膜惡化的情況。而且，水分等通過密封材料和無機取向膜的界面或通過無機取向膜的內部所形成的間隙而浸入到液晶層的可能性較低。由此，該投影儀，長期穩定地維持著液晶裝置中的液晶分子的取向控制功能並且具有較高的可靠性。
還有，本發明的技術範圍，並非限定於上述實施方式，在不脫離本發明的主旨的範圍中，還包括在上述實施方式中增加了各種變更的方式。例如，雖然實施方式中以作為開關元件而具備了TFT的液晶裝置為例進行了說明，但是也可以將本發明適用於作為開關元件而具備了薄膜二極體(Thin Film Diode)等二端子型元件的液晶裝置。另外，雖然實施方式中以透過型液晶裝置為例進行了說明，但也可以將本發明適用於反射型液晶裝置中。再有，雖然實施方式中以TN(Twisted Nematic扭轉向列)模式起作用的液晶裝置為例進行了說明，但是也可以將本發明適用於以VA(Vertical Alignment垂直取向)模式起作用的液晶裝置。再有，雖然在實施方式中將3板式的投影型顯示裝置(投影儀)作為例子進行了說明，但是也可以將本發明適用於單板式的投影型顯示裝置或直視型顯示裝置。
再有，也可以將本發明的液晶裝置適用於投影儀以外的電子儀器。作為該具體例，可以舉出行動電話機。該行動電話機在顯示部中具備了所述各實施方式或其變形例涉及的液晶裝置。再有，作為其他的電子儀器，還可以舉出IC卡、攝像機、個人計算機、頭盔顯示器(head mounted display)、進一步有附帶顯示功能的傳真裝置、數位照相機的取景器、可攜式TV、DSP裝置、PDA、電子記事本、電光公告牌、宣傳公告用顯示器等。
權利要求
1.一種密封結構，其是針對多孔質層的，其中具備第1密封材料，其配設在所述多孔質層的表面上；和第2密封材料，其配設在所述多孔質層的所述表面上，並具有水硬性。
2.一種液晶裝置，其中具備，一對基板；液晶層，其配置在所述一對基板間；第1密封材料，其配置在所述一對基板間的所述液晶層的周圍，並密封所述液晶層；和第2密封材料，其配置在所述一對基板間的所述液晶層的周圍，並具有水硬性。
3.根據權利要求2所述的液晶裝置，其中，所述基板的內面形成有多孔質的取向膜。
4.根據權利要求2或3所述的液晶裝置，其中，所述第2密封材料配設在所述第1密封材料的外側。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的液晶裝置，其中，所述第2密封材料由將金屬醇鹽作為主成分的材料構成。
6.一種液晶裝置的製造方法，其是在一對基板間密封了液晶層的液晶裝置的製造方法，其中具有隔著第1密封材料，粘貼所述一對基板的工序；和在所述一對基板間的所述液晶層的周圍配置具有水硬性的第2密封材料的工序。
7.根據權利要求6所述的液晶裝置的製造方法，其中，所述配置第2密封材料的工序具有從隔著所述第1密封材料而粘貼的所述一對基板的側面，向所述一對基板的間隙注入水硬性材料的工序。
8.一種密封方法，其是針對多孔質層的，其中具有在所述多孔質層的表面上配置密封材料的工序；和向所述多孔質層中的所述密封材料的配置區域賦予對所述密封材料的親和性的工序。
9.一種液晶裝置的製造方法，其是在第1基板和第2基板之間密封了液晶層的液晶裝置的製造方法，其中具有隔著第1密封材料使所述第1基板和所述第2基板粘貼的工序；和向所述第1基板或所述第2基板中的所述密封材料的配置區域賦予對所述密封材料的親和性的工序。
10.根據權利要求9所述的液晶裝置的製造方法，其中，僅向所述第1基板或所述第2基板中的所述密封材料的所述配置區域賦予對所述密封材料的親和性。
11.根據權利要求9或10所述的液晶裝置的製造方法，其中，向形成在所述第1基板或第2基板上的多孔質的取向膜賦予對所述密封材料的親和性。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的液晶裝置的製造方法，其中，所述賦予對密封材料的親和性的工序具有向所述第1基板或所述第2基板照射光的工序。
13.根據權利要求9至11中任一項所述的液晶裝置的製造方法，其中，所述賦予對密封材料的親和性的工序具有對所述第1基板或所述第2基板進行等離子體處理的工序。
14.根據權利要求9至11中任一項所述的液晶裝置的製造方法，其中，所述賦予對密封材料的親和性的工序具有在所述第1基板或所述第2基板上配置表面改性劑的工序。
15.一種液晶裝置，其中，使用權利要求9至14中任一項所述的液晶裝置的製造方法進行製造。
16.一種投影儀，其中，作為光調製機構，具備權利要求2至5中任一項、或權利要求15中所述的液晶裝置。
全文摘要
本發明提供一種液晶裝置，其中具備一對基板(10)、(20)；液晶層(50)，其配置在所述一對基板(10)、(20)間；第1密封材料(19)，其配置在所述一對基板10、20間的所述液晶層(50)的周圍並且密封所述液晶層(50)；和第2密封材料(80)，其配置在所述一對基板(10、20)間的所述液晶層(50)的周圍並且具有水硬性。
文檔編號G02F1/1333GK1841168SQ20061007175
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月24日 優先權日2005年3月28日
發明者宮下武, 田中孝昭 申請人:精工愛普生株式會社