专利名称：液晶面板及液晶投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶面板。特别是涉及液晶面板及其液晶投影装置。
背景技术：
一般而言，传统的光学的投影机，依据其光学引擎(optical engine)的结构，大致上可分为液晶(liquid crystal display，LCD)投影机(projector)、数字光学处理(digital light processing，DLP)投影机，以及反射式液晶(liquid crystal onsilicon，LCOS)投影机。现有数字光学处理投影机的光学引擎主要包括一数字微镜装置(digital micro-mirror device，DMD)面板以及一色轮，其中数字微镜装置面板主要用于产生一影像与控制该影像的亮度，而色轮则是用以将该影像彩色化。通常，因为数字光学处理投影机的光学引擎只包括单一面板，因此其大小较小而重量较轻。
现有液晶投影机的光学引擎主要包括液晶面板。液晶面板可依据其制造工艺分为非晶硅(amorphous)液晶面板(LCD panel)、低温多晶硅(lowtemperature poly-silicon，LTPS)液晶面板与高温多晶硅(high temperaturepoly-silicon，HTPS)液晶面板。一般而言，非晶硅液晶面板较适用于液晶显示器，而不适用于液晶投影机，因为非晶硅液晶面板的分辨率用于液晶投影机是不够的。此外，液晶面板的像素的驱动电路(例如薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT))可以直接被配置在低温多晶硅或高温多晶硅液晶面板上。因此，低温多晶硅或高温多晶硅液晶面板上较适用于液晶投影机。
图1为传统的三面板(three-panel)液晶投影机的一示意图。请参照图1，传统的三面板液晶投影机100包括一灯管102、一极性变换系统(polarizationconversion system，PCS)104，反射镜106、112、114与116、蓝色二色镜(bluedichroic mirror)108、绿色二色镜110、绿色液晶面板122、红色液晶面板124、蓝色液晶面板126、合光棱镜128与投影镜头130。灯管102用以提供一光线132。接着，光线132被极性变换系统104极化以产生一极化光线134，而后光线134被反射镜106反射到蓝色二色镜108。然后，光线134中的蓝色光线136可以通过蓝色二色镜108，而光线134的其它部分则被反射到绿色二色镜110。接着，光线134中的红色光线138可以通过绿色二色镜110，而光线134中的绿色光线140则被反射到绿色液晶面板122。此外，光线134的蓝色光线136与红色光线138会被反射镜116与114各别反射到蓝色液晶面板126与红色液晶面板。
蓝色、红色与绿色光线136、138与140各自通过蓝色、红色与绿色液晶面板126、124与122，藉此蓝色、红色与绿色光线136、138与140的极性各别可能被改变以产生蓝色、红色与绿色影像。之后，蓝色、红色与绿色影像会被合光棱镜128结合，并透过投影镜头130来投影以产生投影影像142。
通常，比起其它传统类型的投影机，传统的三面板液晶投影机可以提供高亮度(luminance)与颜色较鲜艳的影像。然而，请参照图1，对传统的三面板液晶投影机而言，因为投影影像142是透过结合光线136、138与140所产生的，因此精确地对准蓝色、红色与绿色光线136、138与140的路径是相当重要的。换句话说，投影影像142的分辨率的稳定度，与液晶面板126、124与122以及合光棱镜128的热可靠性(thermal reliability)有相当程度的关系。通常，投影影像142的分辨率会下降，是由液晶面板126、124、122或合光棱镜128的热形变所引起的蓝色、红色与绿色光线136、138与140的路径的变动所引起。
此外，三面板液晶投影机的对比率一般比传统的数字光学处理投影机低，因为三面板液晶投影机的光学引擎的液晶面板会有少部分的光线漏光的情形发生，特别是当投影影像的整个画面为全黑时，此情形更明显。此外，因为传统的三面板液晶投影机的光学引擎具有三个面板与三个反射镜，因此比起传统的数字光学处理投影机，会有较重、体积较大与结构较复杂的缺点。综上所述，开发一种新式的液晶投影机，使其具有高亮度、高对比率、高分辨率、较小的体积、较轻的重量、简单的结构与较低的成本是相当有需要的。
发明内容
综上所述，本发明涉及一液晶面板，其可包括高温多晶硅基底与垂直配向向列液晶层。因此，本发明的液晶面板可以是单面板并可以提供高亮度、高对比率、高响应时间、高分辨率，并且较小、较轻、结构较简单，并且成本较低。
此外，本发明涉及一液晶投影装置，其中包括具有高温多晶硅基底与垂直配向向列液晶层的液晶面板。因此，本发明的液晶面板可以是单面板并可以提供高亮度、高对比率、高响应时间、高分辨率，并且较小、较轻、结构较简单，并且成本较低。
本发明的液晶面板可包括，例如一第一与第二基底、一第一与第二可穿透电极与一液晶层。第一透明电极层可以配置在第一基底的一表面上。第二基底面对第一基底，并且第二透明电极层可以配置在第二基底的一表面上。包括多个液晶分子的液晶层，可以配置在介于第一透明电极层与第二透明电极层之间。此外，第一基底与/或第二基底可以包括一高温多晶硅基底，并且液晶层可以包括一垂直配向向列液晶层。
在本发明的一实施例中，液晶面板还可以包括一微彩色滤光片阵列(micro color filter array)，其中具有多个微彩色滤光片。微彩色滤光片阵列可以配置在第一基底的另一表面上。此外，微彩色滤光片可以包括二色(dichroic)微彩色滤光片。在本发明的另一实施例中，微彩色滤光片阵列的材料可以包括无机材料。在本发明的另一实施例中，微彩色滤光片可以为圆形或圆角矩形。
在本发明的一实施例中，液晶面板还包括配置在第一透明电极层与/或第二电极层上的多个凸起，用以排列液晶分子。
在本发明的一实施例中，液晶面板包括一单面板液晶面板。此外，单面板液晶面板的每一像素可以包括多个彩色子像素。
在本发明的一实施例中，彩色子像素包括，例如红色、绿色与蓝色像素，或者是包括红色、绿色、蓝色与白色像素。
在本发明的一实施例中，液晶面板适用于一液晶投影装置。
本发明的液晶投影装置可包括，例如一光源、一极化片、一液晶面板、一偏检片与一投影镜头。光源可用以提供一光线。极化片配置在该光线的一路径上。液晶面板配置在该极化片之后并且在光线的路径上。偏检片配置在液晶面板之后，并且在光线的路径上。投影镜头配置在偏检片之后，并且在光线的路径上。此外，本发明的液晶面板包括，例如一第一与第二基底、一第一与第二可穿透电极与一液晶层。第一透明电极层可以配置在第一基底的一表面上。第二基底面对第一基底，并且第二透明电极层可以配置在第二基底的一表面上。包括多个液晶分子的液晶层，可以配置在介于第一透明电极层与第二透明电极层之间。此外，第一基底与/或第二基底可以包括一高温多晶硅基底，并且液晶层可以包括一垂直配向向列液晶层。
在本发明的一实施例中，液晶面板还可以包括一微彩色滤光片阵列，其中具有多个微彩色滤光片。微彩色滤光片阵列可以配置在第一基底的另一表面上。此外，微彩色滤光片可以包括二色微彩色滤光片。在本发明的另一实施例中，微彩色滤光片阵列的材料可以包括无机材料。在本发明的另一实施例中，微彩色滤光片可以为圆形或圆角矩形。
在本发明的一实施例中，液晶面板还包括配置在第一透明电极层与/或第二电极层上的多个凸起，用以排列液晶分子。
在本发明的一实施例中，液晶面板包括一单面板液晶面板。此外，单面板液晶面板的每一像素可以包括多个彩色子像素。
在本发明的一实施例中，彩色子像素包括，例如红色、绿色与蓝色像素，或者是包括红色、绿色、蓝色与白色像素。
在本发明的一实施例中，液晶面板适用于一液晶投影装置。
在本发明的一实施例中，液晶投影装置还包括，例如一极性变换系统，配置在介于光源与极化片之间，并且在光线的路径上。
在本发明的一实施例中，液晶投影装置还包括，例如一透镜，配置在介于光源与极化片之间，并且在光线的路径上。
在本发明的一实施例中，第一基底或第二基底的材料包括石英。
综上所述，在本发明中，因为液晶面板可以是高温多晶硅基底，因此液晶面板可以为单面板(single-panel)并可以提供高亮度、高分辨率、较小的尺寸、较轻的重量、简单的结构与较低的成本。此外，因为液晶面板的液晶层可以是一垂直配向向列液晶层，因此液晶面板可以提供高对比率与高响应时间。此外，因为本发明的微彩色滤光片的材料可以是无机材料，微彩色滤光片的热稳定度与热承受度相当良好。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为传统的三面板(three-panel)液晶投影机的一示意图。
图2为依据本发明的一实施例所绘示一单面板液晶投影装置的一示意图。
图3为依据本发明的一实施例所绘示的一单面板液晶面板的一上视示意图。
图4A到图4C为依据本发明的一实施例所绘示的单面板液晶面板的子像素的排列方式的示意图。
图5A与图5B为依据本发明的一实施例所绘示的一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板的剖面示意图。
图6A与6B为依据本发明的另一实施例所绘示的一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板的剖面示意图。
图7A与7B为依据本发明的实施例所绘示的液晶面板上的微彩色滤光片阵列的形状的上视示意图。
简单符号说明100三面板液晶投影机102灯管104极性变换系统106，112，114，116反射镜108，110二色镜122，124，126液晶面板128合光棱镜130投影镜头132，134，136，138，140光线142投影影像200单面板液晶投影装置202光源203滤光片204极性变换系统206透镜208极化片210液晶面板212微彩色滤光片阵列
214偏检片216投影镜头222，224，226光线300单面板液晶面板302a，302b，302c像素304a，304b，304c子像素306a，306b，306c薄膜晶体管500垂直配向向列高温多晶硅液晶面板502第一基底504第一透明电极层506液晶层508第二透明电极层510第二基底512微彩色滤光片522电压600垂直配向向列高温多晶硅液晶面板602第一基底604第一透明电极层606液晶层608第二透明电极层610第二基底612微彩色滤光片622，624凸起632电压702a，702b液晶面板704a，704b微彩色滤光片具体实施方式
图2为依据本发明的一实施例所绘示一单面板(single-panel)液晶投影装置的一示意图。请参照图2，一单面板液晶投影装置200包括，例如一光源202、一极性变换系统(polarization conversion system，PCS)204、一透镜(lens)206、一极化片(polarizer)208、一液晶面板210、在液晶面板210上的一微彩色滤光片阵列(micro color filter array)212、一偏检片(analyzer)214，以及一投影镜头216。光源202可用以提供一光线222。应当注意的是，上述该些组件204、206、208、210、212、214与216皆配置在该光线222的路径上。在本发明的一实施例中，一滤光片203可以被选择性地被配置在介于光源202与极性变换系统204之间，并且在光线222的路径上。因此，光线222在可见光之外的其它波段的光，例如紫外光(ultraviolet light)、红外光(infraredlight)或远红外光(far infrared light)，可以被滤除。
请参照图2，光线222可以被极性变换系统204偏极化以产生一极化光线224。此外，透过极性变换系统204，极化光线224的偏极化方向是均匀的。之后，极化光线224被透镜206聚焦并入射到极化片208，其中只有极化光线224中具有一特定偏极化方向(亦即光线226)的部份可以通过极化片208而入射到液晶面板210。
图3为依据本发明的一实施例所绘示的一单面板液晶面板的一上视示意图。请参照图3，一单面板液晶面板300包括，例如多个像素302a、302b、302c等等，其中每一像素，例如像素302a中可以包括子像素304a、304b与304c等。此外，每一子像素，例如像素304a、304b与304c可以各自包括一驱动电路，例如薄膜晶体管306a、306b与306c等。在本发明的一实施例中，该些子像素304a、304b与304c可具有三原色，包括例如红色、绿色与蓝色。应当注意，在本发明中，子像素的数目并不限定只有三个。在本发明的另一实施例中，每一像素也可以包括，例如四个子像素，各自具有红色、绿色、蓝色与白色等。
图4A到图4C为依据本发明的一实施例所绘示的单面板液晶面板的子像素的排列方式的示意图。请参照图4A，液晶面板的子像素为一条列状(strip)排列方式。请参照图4B，液晶面板的子像素为一马赛克状(mosaic)排列方式。请参照图4C，液晶面板的子像素为一三角形(delta)排列方式。应当注意，绘示于图4A到4C的排列方式只是作为一实施例，并不能用以限定本发明的范围。换句话说，任何适用于单一液晶面板的子像素的排列方式皆包括在本在本发明的一实施例中，液晶面板210包括，例如高温多晶硅(hightemperature poly-silicon，HTPS)液晶面板。高温多晶硅液晶面板的材料包括，例如石英。一般而言，高温多晶硅液晶面板，比起低温多晶硅液晶面板具有较快的电子移动率，因此高温多晶硅液晶面板的驱动电路的尺寸会比低温多晶硅液晶面板要小。因此，高温多晶硅液晶面板可以具有较高的开口率与较高的分辨率，并且可以缩小液晶投影机的尺寸。此外，高温多晶硅液晶面板，比起低温多晶硅液晶面板也具有较好的热稳定度与热承受度(thermalendurance)。综上所述，高温多晶硅液晶面板相当适用于单面板液晶投影机，而可以获得较高的分辨率、较高的亮度、较好的热稳定度与较小的尺寸。
此外，在本发明的单面板液晶投影机中，因为所有的子像素皆被形成在相同的单一液晶面板上，因此结合三个彩色光线所形成的影像会比三面板液晶投影机要好。
在本发明的一实施例中，本发明的高温多晶硅液晶面板还包括，例如一垂直配向向列(vertical alignment nematic，VAN)高温多晶硅液晶面板。图5A与图5B为依据本发明的一实施例所绘示的一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板的剖面示意图。请参照图5A，一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板500包括，例如一第一基底502、一第一透明电极层504、具有多个液晶分子的一液晶层506、一第二透明电极层508、一第二基底510，以及多个微彩色滤光片512。在本发明的一实施例中，第一基底502与/或第二基底510包括，例如高温多晶硅基底。此外，第一透明电极层504与第二透明电极层508的材料包括，例如氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)或氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)。请参照图5A，应当注意的是，当没有电压施加于第一透明电极层504与第二透明电极层508之间时，液晶层506中的液晶分子的长轴实质上垂直于基底502或510。
请参照图5B，一电压522被施加于垂直配向向列高温多晶硅液晶面板500的第一透明电极层504与第二透明电极层508之间。此时，液晶层506的液晶分子被扭转，因此通过液晶层506的彩色光线的极性可能被改变。藉由调整电压522的大小，可以改变液晶层506中液晶分子的方向，因此可以调整通过液晶层506的光线的灰阶。
图6A与6B为依据本发明的另一实施例所绘示的一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板的剖面示意图。请参照图6A，一垂直配向向列高温多晶硅液晶面板600包括，例如一第一基底602、一第一透明电极层604、具有多个液晶分子的一液晶层606、一第二透明电极层608、一第二基底610、多个微彩色滤光片612，以及多个凸起622与624等。在本发明的一实施例中，第一基底602与/或第二基底610包括，例如高温多晶硅基底。此外，第一透明电极层604与第二透明电极层608的材料包括，例如氧化铟锡(indium tinoxide，ITO)或氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)等。请参照图6A，应当注意的是，当没有电压施加于第一透明电极层604与第二透明电极层608之间时，液晶层606中的液晶分子会被该些凸起622与624排列，而实质上几乎垂直于基底602或610。
请参照图6B，一电压632被施加于垂直配向向列高温多晶硅液晶面板600的透明电极层604与608之间。此时，液晶层606中的液晶分子会被偏转，因此通过液晶层606的彩色光线的极性可能被改变。藉由调整电压632的大小，可以改变液晶层606中液晶分子的方向，因此可以调整通过液晶层606的光线的灰阶。
请参照图5A、5B、6A或6B，微彩色滤光片512或612可用以，例如将通过液晶面板500或600的每一子像素的光线色彩化和/或聚焦。在本发明的一实施例中，微彩色滤光片512或612包括，例如二色(dichroic)微彩色滤光片。例如，红色、绿色与蓝色子像素各自包括红色、绿色与蓝色二色微滤光片。在本发明的另一实施例中，微彩色滤光片的材料包括，例如无机材料。综上所述，因为微彩色滤光片包括无机材料，微彩色滤光片在高温下还是稳定的。因此，本发明的微彩色滤光片的热稳定度与热承受度相当良好。
图7A与7B为依据本发明的实施例所绘示的液晶面板上的微彩色滤光片阵列的形状的上视示意图。请参照图7A，液晶面板702a上的微彩色滤光片704a可以具有圆形的形状。请参照图7B，液晶面板702b上的微彩色滤光片704b也可以具有圆角矩形的形状。在本发明的一实施例中，图5A、5B、6A或6B所示的微彩色滤光片512或612可以具有圆形、圆角矩形形状或任何可用以聚焦该些光线的其它形状。此外，图5A、5B、6A或6B所示的微彩色滤光片512或612，或者是图7A或7B所示的微彩色滤光片，可以适用图4A到4C，或者是任何其它排列方式。
在本发明的一实施例中，绘示于图5A或5B的液晶面板500，或者是绘示于图6A或6B的液晶面板600，可以适用于图2中所绘示的液晶面板210与微彩色滤光片阵列212。综上所述，本发明的液晶面板具有高对比率(contrast ratio)，因为当没有电压施加于液晶面板时，其中的液晶分子实质上垂直于液晶面板的表面(如图5A或6A)。因此，请参照图2，当没有电压施加到液晶面板(如图5A或6A所示)时，通过液晶面板210与微彩色滤光片阵列212的光线无法通过偏检片214。因此，即使当液晶面板210显示一全黑画面，液晶面板210也几乎没有漏光的情形发生，因此液晶面板200的对比率可以被大幅提高。此外，比较图5A与图5B，或是比较图6A与图6B，因为当没有施加电压时，液晶层506或606中的液晶分子实质上垂直于该液晶面板500或600，而当有电压施加时，液晶分子只被扭转一微小的角度，因此液晶面板500或600的响应时间会比现有的快很多。
综上所述，在本发明中，因为液晶面板可以是高温多晶硅基底，因此液晶面板可以为单面板(single-panel)并可以提供高亮度、高分辨率、较小的尺寸、较轻的重量、简单的结构与较低的成本。此外，因为液晶面板的液晶层可以是一垂直配向向列液晶层，因此液晶面板可以提供高对比率与高响应时间。此外，因为本发明的微彩色滤光片的材料可以是无机材料，微彩色滤光片的热稳定度与热承受度相当良好。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种液晶面板，包括一第一基底；一第一透明电极层，配置在该第一基底的一表面上；一第二基底，面对该第一基底；一第二透明电极层，配置在该第二基底的一表面；以及一液晶层，包括多个液晶分子，并且被配置于该第一透明电极层与该第二透明电极层之间；其中该第一基底与/或该第二基底，包括一高温多晶硅基底，并且该液晶层包括一垂直配向向列液晶层。
2.如权利要求1所述的液晶面板，还包括一微彩色滤光片阵列，包括多个微彩色滤光片，并且被配置在该第一基底的另一表面上。
3.如权利要求2所述的液晶面板，其中该些微彩色滤光片包括二色(dichroic)微彩色滤光片。
4.如权利要求2所述的液晶面板，其中该微彩色滤光片阵列的一材料包括一无机材料。
5.如权利要求2所述的液晶面板，其中该些微彩色滤光片为圆形。
6.如权利要求2所述的液晶面板，其中该些微彩色滤光片为圆角矩形。
7.如权利要求1所述的液晶面板，还包括多个凸起，配置在该第一透明电极层与/或该第二电极层之上，用以排列该些液晶分子。
8.如权利要求1所述的液晶面板，其中该液晶面板包括一单面板液晶面板。
9.如权利要求4所述的液晶面板，其中该单面板液晶面板的一像素包括多个彩色子像素。
10.如权利要求9所述的液晶面板，其中该些彩色子像素包括红色、绿色与蓝色像素。
11.如权利要求9所述的液晶面板，其中该些彩色子像素包括红色、绿色、蓝色与白色像素。
12.如权利要求1所述的液晶面板，其中该液晶面板适用于一液晶投影装置。
13.一种液晶投影装置，包括一光源，用以提供一光线；一极化片，配置在该光线的一路径上；一液晶面板，配置在该极化片之后，并且在该光线的该路径上，该液晶面板包括一第一基底；一第一透明电极层，配置在该第一基底的一表面上；一第二基底，面对该第一基底；一第二透明电极层，配置在该第二基底的一表面；以及一液晶层，包括多个液晶分子，并且被配置于该第一透明电极层与该第二透明电极层之间；其中该第一基底与/或该第二基底，包括一高温多晶硅基底，并且该液晶层包括一垂直配向向列液晶层；以及一偏检片(analyzer)，配置在该液晶面板之后，并且在该光线的该路径上；以及一投影镜头，配置在该偏检片之后，并且在该光线的该路径上。
14.如权利要求13所述的液晶投影装置，还包括一微彩色滤光片阵列，包括多个微彩色滤光片，并且配置在该第一基底的另一表面上。
15.如权利要求14所述的液晶投影装置，其中该些微彩色滤光片包括二色微彩色滤光片。
16.如权利要求14所述的液晶投影装置，其中该微彩色滤光片阵列的一材料包括一无机材料。
17.如权利要求14所述的液晶投影装置，其中该些微彩色滤光片为圆形。
18.如权利要求14所述的液晶投影装置，其中该些微彩色滤光片为圆角矩形。
19.如权利要求13所述的液晶投影装置，还包括多个凸起，配置在该第一透明电极层与/或该第二电极层之上，用以排列该些液晶分子。
20.如权利要求13所述的液晶投影装置，其中该液晶面板包括一单面板液晶面板。
21.如权利要求13所述的液晶投影装置，其中该单面板液晶面板的一像素包括多个彩色子像素。
22.如权利要求21所述的液晶投影装置，其中该些彩色子像素包括红色、绿色与蓝色像素。
23.如权利要求21所述的液晶投影装置，其中该些彩色子像素包括红色、绿色、蓝色与白色像素。
24.如权利要求13所述的液晶投影装置，还包括一极性变换系统，配置在介于该光源与该极化片之间，并且在该光线的该路径上。
25.如权利要求13所述的液晶投影装置，还包括一透镜，配置在介于该光源与该极化片之间，并且在该光线的该路径上。
26.如权利要求13所述的液晶投影装置，其中该第一基底或该第二基底的一材料包括石英。
全文摘要
一种液晶面板，包括一第一与第二基底、一第一与第二可穿透电极，与一液晶层。第一透明电极层可配置在第一基底的一表面上。第二基底面对第一基底，并且第二透明电极层可配置在第二基底的一表面上。液晶层包括，例如多个液晶分子，并且可配置在介于第一透明电极层与第二透明电极层之间。此外，第一基底与/或第二基底包括，例如一高温多晶硅基底，并且液晶层包括，例如一垂直配向向列液晶层。此外，具有多个微彩色滤光片的一微彩色滤光片阵列也可以配置在第一基底的另一表面上。
文档编号G02B27/18GK1815308SQ200510008128
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者官大双, 詹佳璁, 白东尼 申请人:联诚光电股份有限公司