[发明专利]液晶显示装置和投影型液晶显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置以及一种使用该液晶显示装置的投影型 液晶显示设备。

背景技术

投影型液晶显示设备，诸如液晶投影机(projector)，粗略地分为三板 型和单板型。

正如例如日本未审查专利申请公开No.S60-169827所披露的，三板型投 影机将光源发射的光分成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，并且通过使 用由液晶显示装置(以下称作“LCD”)构造的三个光阀来调制这些颜色的 光，随后重组调制的颜色光束(color light beam)并将重组的颜色光束放大 投影到投影面上。该系统需要包括这三个LCD在内的大量的部件，引起成 本的增加。

另一方面，单板型投影机需要单个LCD，从而实现成本的降低。

通常的单板型投影机采用通过使用滤色器来放大投影到屏幕上的方法， 例如日本未审查专利申请公开No.S59-230383所披露的。该方法的优点是简 单的光学系统构造、低成本和设计紧凑。

然而，由于滤色器的光吸收或反射，该技术降低了光使用的效率，从而 使得难以实现高的亮度。由于由树脂等构成的滤色器具有差的耐光性(light resistance)，该技术可能降低图像质量。

为了解决这些缺点，提出了如日本未审查专利申请公开No.H4-316296 所披露的单板型显示器。具体地，光源被分色镜(dichroic mirror)分成红色、 绿色和蓝色光束，随后这些光束以不同角度进入微透镜阵列以被分配到其对 应的显示像素中。

该显示系统能够显著改善光使用效率，从而提供了一种具有高亮度的显 示设备。

至于耐光性，由于不使用滤色器，而是使用了每个都具有高耐光性的聚 酰亚胺膜和无机膜来作为配向膜，使得可能获得具有长寿命的显示设备。

作为安装在液晶投影机上的光阀，通常使用由薄膜晶体管(以下称作 TFT)驱动的有源矩阵LCD。

向列液晶用在大多数的有源矩阵LCD中。其显示系统为例如具有90度 扭转分子取向的扭转向列(TN型)液晶。

近来，考虑了垂直配向(VA型)液晶元件以实现液晶投影机设备的高 亮度、高对比度、高清晰度和长寿命。垂直配向型液晶显示装置可以用于透 射型和反射型，其似乎成为主流的液晶投影机，以及用于实现长寿命的无机 配向膜。

在其上各自形成有配向膜的两个基板中，这些配向膜彼此相对布置，并 通过将密封材料涂敷到用于显示图像数据的显示区的外围上而粘合在一起。 通过形成间隔物以控制基板间隔并在其间密封进液晶来制造液晶单元 (cell)。液晶包括几种类型的称作液晶组分的单一液晶材料。通过在制造 的液晶单元上安装偏振器来制造液晶显示装置。

发明内容

近年来，伴随着投影型显示设备，诸如液晶投影机的小型化，液晶光阀 也被小型化。另一方面，像素的高清晰度和高亮度被向前推进。液晶显示装 置的像素节距(pitch)随着高清晰度的趋势而变得更小。因此，遮光部分的 范围持续变窄。

例如，当基板的尺寸为22.9mm(0.99英寸)并且是XGA(扩展图形阵 列)型时，像素数为1024×768，每个单色像素的像素节距不大于6.6μm。

在上述高清晰度装置中，在两个相邻像素电极之间产生极大的侧向电 场。不可避免地，侧向电场的影响引起液晶分子的配向缺陷。这对于图像质 量来说已经成为了一个严重的问题。

考虑进行特别容易受侧向电场影响的显示的情况，例如，如图1所示， 在像素阵列中显示青色。为了以常白模式显示青色，绿色和蓝色的电压改变， 而红色的电压固定为5V并且黑色显示固定。

结果是，如图2所示，绿色像素中的亮度显著升高或浮动(即，没有完 全实现亮度)，从而未能产生期望的颜色并引起图像质量的显著下降。

以下将以模拟的方式来讨论该现象。

图3是示出模拟结果的图示，假设TN(扭转向列)模式液晶面板具有 不大于10μm的极窄的节距。

图3中的符号“<1>”代表当分别对红色、绿色和蓝色像素施加2V时 在光栅显示(raster display)过程中液晶分子配向和透射率的结果。图3中 的符号“<2>”代表当分别对红色像素(R)施加5V、对绿色像素(G)和 蓝色像素(B)施加2V时在青色显示过程中液晶分子配向和透射率的结果。