液晶装置和设有液晶装置的投影显示装置制造方法及图纸

一种液晶装置具有设置在一对基片的液晶层一侧的表面上的无机排列层（３６，４２），当液晶层的液晶分子（５０ａ）的平均预倾角θ的范围是５度≤θ≤２０度时，该液晶层的液晶分子（５０ａ）的扭转角φ、液晶盒间隙ｄ以及液晶层的液晶分子的螺距Ｐ满足关系：（０．６／３６０）φ＜ｄ／Ｐ＜（１．４／３６０）φ，当液晶层的液晶分子（５０ａ）的平均预倾角θ的范围是θ＞２０度时，该液晶层的液晶分子（５０ａ）的扭转角φ、液晶盒间隙ｄ以及液晶层的液晶分子的螺距Ｐ满足关系：（０．８／３６０）φ＜ｄ／Ｐ＜（１．６／３６０）φ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶装置、投影显示装置和用于液晶装置的基片的制造方法。具体地说，本专利技术涉及用作液晶投影机光源的合乎要求的液晶装置的结构，以及液晶装置的基片的制造方法。
技术介绍
投影液晶显示装置，如液晶投影机有三屏型，即采用对应于三原色红(R)、绿(G)和蓝(B)的三个液晶屏，以及单屏型，即采用一个液晶屏和色彩生成装置。对于作为这种投影液晶显示装置的部件的液晶光源，通常采用有源矩阵型液晶屏。再者，液晶屏包括，例如有源矩阵型液晶光源和设置在所述有源矩阵型液晶光源前面和后面的偏振板。图18是显示这种传统液晶光源结构的实例的截面图。这样设计液晶光源，使得液晶被封装在两个透明基片之间，如图18所示。液晶光阀设置薄膜晶体管(下文称为TFT)阵列基片10和设置成面对该TFT阵列基片的对面基片20。在TFT阵列基片10上，这样设置许多扫描线3a和许多数据线6a、使得它们交叉成格栅状。对应于扫描线3a和数据线6a的交叉点，设置有像素开关TFT 30。扫描线3a隔着绝缘薄膜层2交叉覆盖于TFT 30的半导体层1a上，在半导体层1a的交叉区形成沟道区1a′。交叉于扫描线3a之上的数据线6a通过接触孔5与半导体层1a的源区1d电气连接。再者，在数据线6a的上层、扫描线3a和数据线6a所包围的区域形成像素电极9a。像素电极9a通过接触孔8与半导体层1a的漏区1e电气连接。在像素电极9a上形成经过用抛光处理的方法进行排列层处理的排列层16。排列层16是由聚酰亚胺的有机层构成的。在这种TFT阵列基片10中，较之其上设置像素电极9a的区域，其中TFT 30是非像素区的区域的厚度、形成扫描线3a的区域的厚度以及形成数据线6a的区域的厚度往往很大，这是因为其中形成了用于这些区域的绝缘层4和7以及布线层；因此在排列层16的表面形成间隙部分。该间隙在形成TFT 30的区域和形成像素电极9a的区域之间尤其大。再者，如果在TFT 30之下形成第一遮蔽层11a，以屏蔽电容线3b和TFT 30来达到较高质量的显示，那么所述间隙部分往往成为实际可见物。根据在获得液晶投影机更佳的细度和亮度的前提下减小液晶光源的尺寸的要求，最近趋向于要求有更精细布置的像素。但是，例如，如果像素间距精细到20μm，则因为在其中设置有由有机层(如聚酰亚胺)构成的排列层的液晶光阀的情况下排列层的底层上间隙部分的原因，会存在无法对排列层进行有效抛光处理的区域；因此，液晶的旋错(disclination)有时在附近发生显示质量下降。如果使像素间距更精细，则这种问题就更加明显。再者，已经增加入射到光阀上的光源强度，以获得更明亮的液晶投影机。因此，有机层(如聚酰亚胺)所制成的排列层会因光和热而劣化，排列层的排列均匀度降低。由此，液晶分子的方向性就会丧失均匀度，显示对比度降低，有时最终导致低劣的显示质量。出现这种问题的原因是聚酰亚胺制成的有机层吸收一定量的波长为400至450nm的可见光，排列层因吸收光而劣化，液晶的方向在排列层的劣化区域附近丧失排列均匀度，由此导致显示质量降低。为了解决这种问题，已经提供这样的光源，其中排列层以无机材料(如氧化硅)的斜向蒸镀得到的层取代有机层(如聚酰亚胺)而制成，在此方式中，液晶分子因无机斜向蒸镀层的表面成形效应而以单一方向排列。无机斜向蒸镀层制成的排列层可以通过以单一方向将无机材料真空蒸镀到以某个角度固定的基片上而制成，所述某个角度具体为与基片倾斜10到30度的方向，从而在基片上生成以预定角度布置的无机材料的柱状结构，这种方法被称为斜向蒸镀法。以此方法得到的排列层较之有机材料(如聚酰亚胺)制成的排列层，因其无机层的构造而具有很多优点，例如良好的耐光和耐热性，液晶光阀的耐用性也较好，即使使像素间距更为精细，也不会出现有机层(如聚酰亚胺制成的)的情况下见到的因不正确的抛光处理而导致的丧失排列均匀度的情况。但是，相对于优点(如耐光和耐热)，无机层制成的排列层有如下缺点例如液晶的排列均匀度较有机层制成的排列层弱。相应地，在采用无机排列层的液晶装置中，如果出现任何因素导致液晶排列均匀度丧失，则容易出现旋错(disclination)；从而导致劣质显示。具体地说，当形成开关元件，如TFT、信号线，如数据线和扫描线以及有源矩阵基片上的像素电极时，形成液晶光阀的有源矩阵基片的表面变得不规则。这种表面不规则性的情况会在斜向蒸镀过程中在基片上产生阴影；从而有时可能在排列层上产生缺陷部位。在排列层上有这种缺陷的情况下，有机层可能能够通过其自身足够的排列均匀度来弥补该缺陷。但是，无机蒸镀层的排列均匀度很弱，以致于可能导致旋错。由于这种倾向，会出现劣质的显示，如在排列方向不同的区域会有光线不足的情况，并且由于对比度低而降低显示质量。作为一种减少旋错的解决方案，有一种称为预斜置法的方法，其中在未施加电压之前，使液晶分子预先设置为倾斜于基片表面。一般，随着预倾角增加，可以渐进地减少旋错。但是，如果在排列均匀度原本较弱的无机排列层的情况下增加预倾角，基片之间的液晶的螺旋结构则会变得不稳定。由此，会因为存在反向的扭转域，即液晶的扭转方向局部性地相反的区域而导致低劣的显示。设置在采用其表面存在间隙部分的底层上形成的、由无机斜向蒸镀层制成的排列层的液晶装置中也会出现这种问题。上述问题不限于采用3端型元件(如TFT元件)的有源矩阵型液晶装置的情况下，而且它也是只要在液晶装置中采用无机排列层的，采用2端型元件(如薄膜二极管，下文称为TFD)的有源矩阵型液晶装置和无源矩阵型液晶装置中的常见问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而设计的，本专利技术的目的在于将采用排列均匀度较差的无机排列层的液晶装置中液晶的劣质排列减少到最少，并提供一种可以防止因劣质排列所导致的劣质显示和低对比度的液晶装置，还提供一种采用上述液晶装置而具有较高显示质量的投影显示装置。本专利技术的目的还在于提供一种液晶装置，采用它即使像素单元精细到20μm或更小，也不会在排列层的底层的间隙部分附近产生无机材料的劣质蒸镀区域，以便防止因无机材料的劣质蒸镀区域而导致因排列层的不规则而出现液晶的劣质排列，以及减少劣质显示的情况。这种液晶装置的基片的制造方法是本专利技术的另一个目的。为了实现上述目的，本专利技术的液晶装置具有如下特征在一对彼此相对的基片(20)之间设置液晶层(50)，在所述基片对的液晶层一侧的表面上设置无机排列层(36，42)，所述液晶层的液晶分子(50a)的平均预倾角θ为5度≤θ≤20度，所述液晶层的液晶分子(50a)的扭转角度φ、液晶盒间隙d以及所述液晶层的液晶分子的螺距P满足关系式1(0.6/360)φ＜d/P＜(1.4/360)φ。再者，本专利技术的液晶装置具有如下特征在一对彼此相对的基片(20)之间设置液晶层(50)，在所述基片对的液晶层一侧的表面上设置无机排列层(36，42)，所述液晶层的液晶分子50a的平均预倾角为θ＞20度，所述液晶层的液晶分子(50a)的扭转角、液晶盒间隙d以及所述液晶层的液晶分子的螺距P满足关系式2(0.8/360)＜d/P＜(1.6/360)。为了避免采用无机排列层的液晶装置中无机排列层的弱排列均匀度所导致的劣质排列，本专利技术人经各种试验和研究考察了所述液晶材料的特性，如“螺距”，他们发现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶装置，它包括：设置在一对彼此相对的基片（２０）之间的液晶层（５０）；设置在所述基片对的液晶层一侧的表面上且具有间隙部分（８０）的无机排列层（３６，４２），所述无机排列层（３６，４２）包括第一无机斜向蒸镀层（３６ａ）和 形成于所述第一无机斜向蒸镀层（３６ａ）上且靠近间隙部分（８０）的区域的第二无机斜向蒸镀层（３６ｂ）；所述无机排列层（３６，４２）中至少一个的具有间隙部分（８０）的底层；其中所述第一和所述第二无机斜向蒸镀层（３６ａ，３６ｂ）由 无机材料的倾斜柱状结构构成；以及构成所述第一和所述第二斜向蒸镀层的无机材料的柱状结构的倾斜方向的方位角方向在所述基片的平面内不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中孝昭，山崎泰志，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]