專利名稱：液晶裝置、投影顯示裝置以及液晶裝置的基片的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶裝置、投影顯示裝置和用于液晶裝置的基片的制造方法。具體地說，本發(fā)明涉及用作液晶投影機光源的合乎要求的液晶裝置的結構，以及液晶裝置的基片的制造方法。
背景技術：
投影液晶顯示裝置，如液晶投影機有三屏型，即采用對應于三原色紅(R)、綠(G)和藍(B)的三個液晶屏，以及單屏型，即采用一個液晶屏和色彩生成裝置。對于作為這種投影液晶顯示裝置的部件的液晶光源，通常采用有源矩陣型液晶屏。
再者，液晶屏包括，例如有源矩陣型液晶光源和設置在所述有源矩陣型液晶光源前面和后面的偏振板。圖18是顯示這種傳統(tǒng)液晶光源結構的實例的截面圖。
這樣設計液晶光源，使得液晶被封裝在兩個透明基片之間，如圖18所示。液晶光閥設置薄膜晶體管(下文稱為TFT)陣列基片10和設置成面對該TFT陣列基片的對面基片20。
在TFT陣列基片10上，這樣設置許多掃描線3a和許多數(shù)據(jù)線6a、使得它們交叉成格柵狀。對應于掃描線3a和數(shù)據(jù)線6a的交叉點，設置有像素開關TFT 30。掃描線3a隔著絕緣薄膜層2交叉覆蓋于TFT 30的半導體層1a上，在半導體層1a的交叉區(qū)形成溝道區(qū)1a′。交叉于掃描線3a之上的數(shù)據(jù)線6a通過接觸孔5與半導體層1a的源區(qū)1d電氣連接。再者，在數(shù)據(jù)線6a的上層、掃描線3a和數(shù)據(jù)線6a所包圍的區(qū)域形成像素電極9a。像素電極9a通過接觸孔8與半導體層1a的漏區(qū)1e電氣連接。在像素電極9a上形成經(jīng)過用拋光處理的方法進行排列層處理的排列層16。排列層16是由聚酰亞胺的有機層構成的。
在這種TFT陣列基片10中，較之其上設置像素電極9a的區(qū)域，其中TFT 30是非像素區(qū)的區(qū)域的厚度、形成掃描線3a的區(qū)域的厚度以及形成數(shù)據(jù)線6a的區(qū)域的厚度往往很大，這是因為其中形成了用于這些區(qū)域的絕緣層4和7以及布線層；因此在排列層16的表面形成間隙部分。該間隙在形成TFT 30的區(qū)域和形成像素電極9a的區(qū)域之間尤其大。再者，如果在TFT 30之下形成第一遮蔽層11a，以屏蔽電容線3b和TFT 30來達到較高質(zhì)量的顯示，那么所述間隙部分往往成為實際可見物。
根據(jù)在獲得液晶投影機更佳的細度和亮度的前提下減小液晶光源的尺寸的要求，最近趨向于要求有更精細布置的像素。但是，例如，如果像素間距精細到20μm，則因為在其中設置有由有機層(如聚酰亞胺)構成的排列層的液晶光閥的情況下排列層的底層上間隙部分的原因，會存在無法對排列層進行有效拋光處理的區(qū)域；因此，液晶的旋錯(disclination)有時在附近發(fā)生顯示質(zhì)量下降。如果使像素間距更精細，則這種問題就更加明顯。
再者，已經(jīng)增加入射到光閥上的光源強度，以獲得更明亮的液晶投影機。因此，有機層(如聚酰亞胺)所制成的排列層會因光和熱而劣化，排列層的排列均勻度降低。由此，液晶分子的方向性就會喪失均勻度，顯示對比度降低，有時最終導致低劣的顯示質(zhì)量。出現(xiàn)這種問題的原因是聚酰亞胺制成的有機層吸收一定量的波長為400至450nm的可見光，排列層因吸收光而劣化，液晶的方向在排列層的劣化區(qū)域附近喪失排列均勻度，由此導致顯示質(zhì)量降低。
為了解決這種問題，已經(jīng)提供這樣的光源，其中排列層以無機材料(如氧化硅)的斜向蒸鍍得到的層取代有機層(如聚酰亞胺)而制成，在此方式中，液晶分子因無機斜向蒸鍍層的表面成形效應而以單一方向排列。無機斜向蒸鍍層制成的排列層可以通過以單一方向?qū)o機材料真空蒸鍍到以某個角度固定的基片上而制成，所述某個角度具體為與基片傾斜10到30度的方向，從而在基片上生成以預定角度布置的無機材料的柱狀結構，這種方法被稱為斜向蒸鍍法。以此方法得到的排列層較之有機材料(如聚酰亞胺)制成的排列層，因其無機層的構造而具有很多優(yōu)點，例如良好的耐光和耐熱性，液晶光閥的耐用性也較好，即使使像素間距更為精細，也不會出現(xiàn)有機層(如聚酰亞胺制成的)的情況下見到的因不正確的拋光處理而導致的喪失排列均勻度的情況。
但是，相對于優(yōu)點(如耐光和耐熱)，無機層制成的排列層有如下缺點例如液晶的排列均勻度較有機層制成的排列層弱。相應地，在采用無機排列層的液晶裝置中，如果出現(xiàn)任何因素導致液晶排列均勻度喪失，則容易出現(xiàn)旋錯(disclination)；從而導致劣質(zhì)顯示。具體地說，當形成開關元件，如TFT、信號線，如數(shù)據(jù)線和掃描線以及有源矩陣基片上的像素電極時，形成液晶光閥的有源矩陣基片的表面變得不規(guī)則。這種表面不規(guī)則性的情況會在斜向蒸鍍過程中在基片上產(chǎn)生陰影；從而有時可能在排列層上產(chǎn)生缺陷部位。在排列層上有這種缺陷的情況下，有機層可能能夠通過其自身足夠的排列均勻度來彌補該缺陷。但是，無機蒸鍍層的排列均勻度很弱，以致于可能導致旋錯。由于這種傾向，會出現(xiàn)劣質(zhì)的顯示，如在排列方向不同的區(qū)域會有光線不足的情況，并且由于對比度低而降低顯示質(zhì)量。
作為一種減少旋錯的解決方案，有一種稱為預斜置法的方法，其中在未施加電壓之前，使液晶分子預先設置為傾斜于基片表面。一般，隨著預傾角增加，可以漸進地減少旋錯。但是，如果在排列均勻度原本較弱的無機排列層的情況下增加預傾角，基片之間的液晶的螺旋結構則會變得不穩(wěn)定。由此，會因為存在反向的扭轉(zhuǎn)域，即液晶的扭轉(zhuǎn)方向局部性地相反的區(qū)域而導致低劣的顯示。
設置在采用其表面存在間隙部分的底層上形成的、由無機斜向蒸鍍層制成的排列層的液晶裝置中也會出現(xiàn)這種問題。
上述問題不限于采用3端型元件(如TFT元件)的有源矩陣型液晶裝置的情況下，而且它也是只要在液晶裝置中采用無機排列層的，采用2端型元件(如薄膜二極管，下文稱為TFD)的有源矩陣型液晶裝置和無源矩陣型液晶裝置中的常見問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而設計的，本發(fā)明的目的在于將采用排列均勻度較差的無機排列層的液晶裝置中液晶的劣質(zhì)排列減少到最少，并提供一種可以防止因劣質(zhì)排列所導致的劣質(zhì)顯示和低對比度的液晶裝置，還提供一種采用上述液晶裝置而具有較高顯示質(zhì)量的投影顯示裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供一種液晶裝置，采用它即使像素單元精細到20μm或更小，也不會在排列層的底層的間隙部分附近產(chǎn)生無機材料的劣質(zhì)蒸鍍區(qū)域，以便防止因無機材料的劣質(zhì)蒸鍍區(qū)域而導致因排列層的不規(guī)則而出現(xiàn)液晶的劣質(zhì)排列，以及減少劣質(zhì)顯示的情況。這種液晶裝置的基片的制造方法是本發(fā)明的另一個目的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的液晶裝置具有如下特征在一對彼此相對的基片(20)之間設置液晶層(50)，在所述基片對的液晶層一側(cè)的表面上設置無機排列層(36，42)，所述液晶層的液晶分子(50a)的平均預傾角θ為5度≤θ≤20度，所述液晶層的液晶分子(50a)的扭轉(zhuǎn)角度φ、液晶盒間隙d以及所述液晶層的液晶分子的螺距P滿足關系式1(0.6/360)φ＜d/P＜(1.4/360)φ。
再者，本發(fā)明的液晶裝置具有如下特征在一對彼此相對的基片(20)之間設置液晶層(50)，在所述基片對的液晶層一側(cè)的表面上設置無機排列層(36，42)，所述液晶層的液晶分子50a的平均預傾角為θ＞20度，所述液晶層的液晶分子(50a)的扭轉(zhuǎn)角、液晶盒間隙d以及所述液晶層的液晶分子的螺距P滿足關系式2(0.8/360)＜d/P＜(1.6/360)。
為了避免采用無機排列層的液晶裝置中無機排列層的弱排列均勻度所導致的劣質(zhì)排列，本發(fā)明人經(jīng)各種試驗和研究考察了所述液晶材料的特性，如“螺距”，他們發(fā)現(xiàn)在這種液晶裝置中可以防止劣質(zhì)排列通過將液晶裝置的液晶盒間隙和液晶層的螺距之間的比率設置在預定的范圍值內(nèi)來使用無機排列層。由此，可以實現(xiàn)液晶裝置不再有因旋錯和對比度降低所導致的劣質(zhì)顯示特征，如光線不足。此處所述的螺距是，在未給定排列均勻性情況下液晶層中液晶分子的主軸單向旋轉(zhuǎn)360度所對應的液晶層的長度。下面根據(jù)試驗結果說明確定液晶盒間隙d和螺距P之間的比率d/P的范圍的原因。
根據(jù)來自本發(fā)明發(fā)明人的試驗的數(shù)據(jù)，如上所述，可以將液晶盒間隙d和螺距P之間的比率d/P歸納為兩個不同的公式，例如上述的依據(jù)液晶層中液晶分子的兩個不同平均預傾角θ范圍，如5度≤θ≤20度和θ＞20度的關系式1和關系式2。在無機排列層的情況下，當形成該排列層時，對應于一種因素(如基片的表面形狀)構成排列層的柱狀結構有時變得不平整，尤其是在斜向蒸鍍法中。因此，根據(jù)這種情況，此處采用短語，如“平均預傾角”，因為，可以預料，隨基片上的位置而定、斜置角度將有所不同，最好可以根據(jù)被確定為整個基片的平均預傾角的斜置角度來選擇關系式1和關系式2。
為了控制無機排列層的斜置角度，可以采用不同方法。通常，利用以下形成排列層的方法，可以相對容易地獲得5度≤θ≤20度的斜置角度將無機材料單向地蒸鍍到基片上來形成無機蒸鍍層，而第二次在真空條件下從不同角度將無機材料蒸鍍在基片內(nèi)，在所述無機蒸鍍層上形成另一個無機蒸鍍層，。為了說明排列層的結構，由兩層斜向蒸鍍層構成的無機材料柱狀結構的傾斜方向，只要是基片平面內(nèi)方位角不同的排列層，就可以實現(xiàn)一種預傾角，如5度≤θ≤20度，所述斜向蒸鍍層具有無機材料的、在一個方向傾斜的柱狀結構、用于形成兩個斜向蒸鍍層。
再者，較之上述進行二次的蒸鍍方法，如果排列層是通過蒸鍍一次形成的，則可以相對容易地獲得預傾角，如θ＞20度。為了說明排列層的結構，只要排列層是由單向傾斜的無機材料形成的斜向蒸鍍層的柱狀結構構成的，就可以實現(xiàn)預傾角，如θ＞20度。
用于無機排列層的特定材料，可以采用氧化硅(SiO)、氧化鈦(TiO2)、氟化鎂(MgF)，最常用的是SiO。
本發(fā)明的投影顯示裝置配備本發(fā)明的任何液晶裝置，本發(fā)明的投影顯示裝置具有如下特征它包括光源、調(diào)制從所述光源發(fā)出的光線的液晶裝置以及將由所述液晶裝置調(diào)制的光線放大并將所述光線投射到投影屏幕上的放大投影光學系統(tǒng)。
根據(jù)該結構，利用本發(fā)明的液晶裝置，可以實現(xiàn)具有高質(zhì)量顯示的投影顯示裝置，而沒有因液晶的劣質(zhì)排列引起的低對比度。
再者，本發(fā)明的發(fā)明人進行了各種試驗并對試驗結果進行了評估，可以防止因無機斜向蒸鍍層所形成的排列層的底層的間隙部分中或附近產(chǎn)生的無機材料的蒸鍍?nèi)毕輩^(qū)域而導致出現(xiàn)劣質(zhì)排列層的情況。其原因是在排列層的底層的表面上的間隙部分所遮擋的區(qū)域進行蒸鍍幾乎是不可能的；因此當形成多個布線層和多個絕緣層的元件基片以某個角度固定，然后利用無機材料的單向蒸鍍形成排列層時該區(qū)域會成為蒸鍍?nèi)毕輩^(qū)域。
再者，經(jīng)過各種試驗和對試驗結果進行評估之后，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當在基片上形成的無機斜向蒸鍍層所構成的無機排列層的底層在基片的表面上有間隙部分時，最好改變斜向蒸鍍的方位角方向所述斜向蒸鍍的方向至少沿著基片表面內(nèi)的表面，并且最好進行兩次或更多次斜向蒸鍍。具體地說，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種方法，例如通過將無機材料單向地斜向蒸鍍到其表面形成具有間隙部分的底層的基片上來形成第一無機斜向蒸鍍層，然后在第一無機斜向蒸鍍層上且靠近所述間隙部分的區(qū)域形成第二無機斜向蒸鍍層，具體方式為從基片的平面內(nèi)方位角方向至少不同于第一斜向蒸鍍層的形成步驟中無機材料的斜向蒸鍍方向的方向斜向蒸鍍無機材料。根據(jù)此方法，第一和第二無機斜向蒸鍍層由斜無機材料的柱狀結構構成。形成第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向和形成第二無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向是不同的，因為沿著基片表面內(nèi)的方向的方位角方向是不同的。在其中形成具有這樣的第一和第二無機斜向蒸鍍層的無機排列層的液晶裝置中，上述問題得以解決。
此外，在利用SiO制成的斜向蒸鍍層形成液晶屏面的排列層的情況下，從M.R.Johnson和P.A.Penz.在《IEEE Trans.Electron.Devices，Vol.ED-24(7)，805(1977)》中所公開的內(nèi)容得知進行二次斜向蒸鍍的方法。但是，此公開的液晶裝置是單矩陣型直接觀看的液晶屏。該液晶裝置不如用于本發(fā)明的液晶投影機中的投影光源的液晶裝置小，而且該液晶裝置不是像素電極的像素間距精細到20μm且排列層的底層因掃描線和數(shù)據(jù)線而有間隙部分的有源矩陣型液晶屏。
再者，在上述常規(guī)技術中進行兩次斜向蒸鍍的目的在于在單矩陣型直接觀看的液晶屏中使液晶分子的預傾角小于20度。因此，在無機排列層的底層表面上的間隙很大的情況下，以先前方式并不能夠防止在靠近間隙部分區(qū)域的無機材料的缺陷蒸鍍區(qū)域的出現(xiàn)。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的液晶裝置中，在彼此相對的一對基片之間設置液晶層；在所述基片對的液晶層一側(cè)的表面上設置無機排列層；以及所述無機排列層中至少一層的底層具有間隙部分。此外，具有間隙部分的所述底層上的無機排列層包括第一無機斜向蒸鍍層和形成在所述第一無機斜向蒸鍍層上且靠近所述間隙部分的區(qū)域的第二無機斜向蒸鍍層。第一和第二無機斜向蒸鍍層由無機材料的傾斜柱狀結構構成。形成第一和第二斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向的方位角方向在所述基片的平面內(nèi)是不同的。
根據(jù)具有這種結構的液晶裝置，形成在具有上述間隙部分的底層上的無機排列層包括由傾斜無機材料的柱狀結構構成的第一無機斜向蒸鍍層和第二無機斜向蒸鍍層，且第二無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向至少在方位角方向上不同于第一無機斜向蒸鍍層的柱狀結構的傾斜方向。再者，因為第二無機斜向蒸鍍層形成在靠近上述間隙部分的區(qū)域，所以即使形成精細到20μm或更小的像素間距，也可以減少在靠近上述間隙部分的區(qū)域上無機材料不均勻蒸鍍或欠蒸鍍的出現(xiàn)。相應地，即使像素間距精細到20μm或更小，在底層表面上具有間隙部分的底層上形成的無機排列層也可以免于缺陷，可以防止因缺陷排列層而導致液晶的有缺陷的排列，并可以防止有缺陷的顯示的出現(xiàn)，如降低對比度。即使像素間距精細到15μm或更小，也可以獲得這樣的效果。
再者，在本發(fā)明的液晶裝置中，在彼此相對的一對基片之間設置液晶層，以矩陣的形式設置許多像素電極，在所述兩個基片的任何其中之一上設置驅(qū)動所述許多像素電極的許多開關裝置、分別與所述許多開關裝置連接的許多數(shù)據(jù)線和許多掃描線。在另一個基片上設置對面電極，分別在所述兩個基片的液晶一側(cè)的表面上設置無機排列層，而在其一側(cè)設置了開關裝置的所述無機排列層中至少一層的底層在其表面上具有間隙部分。形成在具有間隙部分的底層上的無機排列層包括第一無機斜向蒸鍍層和形成在所述第一無機斜向蒸鍍層上且靠近所述間隙部分的區(qū)域上的第二無機斜向蒸鍍層。第一和第二無機斜向蒸鍍層由無機材料的傾斜柱狀結構構成。構成第一和第二斜向蒸鍍層的無機材料柱狀結構的傾斜方向的方位角方向沿著基片的內(nèi)部平面方向是不同的。
在這種液晶裝置中，形成在具有上述間隙部分的底層上的無機排列層包括由傾斜無機材料的柱狀結構構成的第一無機斜向蒸鍍層和第二無機斜向蒸鍍層，且所述第二無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向至少在方位角方向上不同于第一無機斜向蒸鍍層的柱狀結構的傾斜方向。此外，因為所述第二無機斜向蒸鍍層形成于靠近上述間隙部分的區(qū)域，所以可以減少靠近上述間隙部分的區(qū)域的無機材料的不均勻蒸鍍和欠蒸鍍的出現(xiàn)。相應地，即使像素間距精細到20μm或更小，形成于底層表面上具有間隙部分的底層上的無機排列層可以免于缺陷，可以防止因有缺陷的排列層所導致的液晶的有缺陷的排列，并可以防止有缺陷的顯示的出現(xiàn)，例如降低對比度。即使像素間距精細到15μm，也可以獲得這樣的效果。
此外，在本發(fā)明中，基片上的其上設置開關裝置以構成像素的元件是掃描線(柵)和數(shù)據(jù)線，這些開關裝置連接到這些線、像素電極以及輔助電容(存儲電容)等。在其上設置對面電極的基片上，像素的構成部分是遮蔽層(黑色矩陣)、對面電極等。例如像素間距是像素電極的間距等。
再者，在利用本發(fā)明的任何結構的液晶裝置中，形成上述第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向和形成上述第二無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向在方位角方向上可以相差90度。在普通有源矩陣型液晶裝置的情況下，數(shù)據(jù)線和掃描線以幾乎正交的方式(例如以矩陣形式)交叉，通過從方位角方向相差90度的方向進行二次蒸鍍可以將排列層緊固地設置于靠近彼此交叉的間隙部分的區(qū)域。
再者，在利用本發(fā)明的任何結構的液晶裝置中，第一無機斜向蒸鍍層的厚度最好為5nm至16nm，而第二無機斜向蒸鍍層的厚度最好為10nm至40nm。
如果第一無機斜向蒸鍍層的厚度小于5nm，則不會為液晶分子安排預傾角，這種情況可能導致旋錯。如果該厚度大于16nm，則利用第二無機斜向蒸鍍層應該達到的效果可能無法充分達到；因此液晶分子的預傾角變得大于20度。
如果第二無機斜向蒸鍍層的厚度小于10nm，則該第二無機斜向蒸鍍層的柱狀結構填充構成第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的間隙的效果就不充分，因此，液晶分子的預傾角度變得大于20度。如果第二無機斜向蒸鍍層的厚度大于40nm，則構成第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的間隙被填充；因此對于液晶分子不設置預先斜置角度，從而在排列上沒有預斜置。
再者，在利用本發(fā)明的任何結構的液晶裝置中，上述液晶層的液晶的平均預傾角最好為5至15度。
再者，在利用本發(fā)明的任何結構的液晶裝置中，可以將氧化硅制成的斜向蒸鍍層用作上述無機排列層。
在通過將無機材料斜向蒸鍍到形成在基片上具有間隙部分的底層上以構成無機排列層來制造液晶裝置的基片的方法中，制造本發(fā)明的液晶裝置的基片的方法的特征在于包括第一斜向蒸鍍步驟，將無機材料單向斜向蒸鍍到在基片的表面上形成的具有間隙部分的底層之上以形成第一無機斜向蒸鍍層；第二斜向蒸鍍步驟，將無機材料從至少與所述第一斜向蒸鍍步驟中的斜向蒸鍍方向不同的所述基片內(nèi)的方位角方向進行斜向蒸鍍以便在靠近所述間隙部分的區(qū)域和所述第一無機斜向蒸鍍層上形成第二斜向蒸鍍層。
根據(jù)這種液晶裝置的基片制造方法，安排了第一和第二斜向蒸鍍步驟，在第一斜向蒸鍍步驟中的無機材料的斜向蒸鍍方向和第二斜向蒸鍍步驟中的無機材料的斜向蒸鍍方向至少在沿著基片的內(nèi)表面方向的方位角方向上是不同的。因此，即使存在第一斜向蒸鍍步驟中無機材料未真空淀積的區(qū)域，在第二斜向蒸鍍步驟中也可以將無機材料真空淀積于所述區(qū)域。在第一斜向蒸鍍步驟中，靠近間隙部分的區(qū)域可能位于陰影中；因此可能存在未形成第一無機斜向蒸鍍層的區(qū)域。在第二斜向蒸鍍步驟中，通過以與第一斜向蒸鍍步驟中所采用的方位角方向不同的方位角方向執(zhí)行無機材料的斜向蒸鍍，可以將無機材料蒸鍍到因第一斜向蒸鍍步驟中間隙部分所導致的陰影而未形成無機斜向蒸鍍層的區(qū)域，從而形成第二無機斜向蒸鍍層。再者，在此第二斜向蒸鍍步驟中，第二無機斜向蒸鍍層不僅形成于靠近間隙部分的區(qū)域，而且形成于間隙部分至少兩側(cè)的第一無機斜向蒸鍍層上。根據(jù)具有這種結構的液晶裝置的基片的制造方法，可以制造可為具有本發(fā)明的任何結構的液晶裝置提供的液晶裝置的基片。
再者，在具有本發(fā)明的上述結構的液晶裝置的基片的制造方法中，最好形成第一無機斜向蒸鍍層，最好在第一無機斜向蒸鍍層上及靠近間隙部分的區(qū)域形成第二無機斜向蒸鍍層；從而，第一斜向蒸鍍步驟中無機材料的斜向蒸鍍的方向和第二斜向蒸鍍步驟中無機材料的斜向蒸鍍的方向最好在方位角方向上相差大約或準確地相差90度。在普通有源矩陣型液晶裝置的情況下，數(shù)據(jù)線和掃描線在矩陣中幾乎垂直交叉；因此，可以通過從不同方位角方向進行兩次蒸鍍，來可靠地在靠近彼此交叉的各個間隙的區(qū)域形成排列層。
再者，在具有本發(fā)明的任何結構的液晶裝置的基片的制造方法中，第一斜向蒸鍍的無機材料與該基片所成的淀積角度最好為5度至10度，而第二斜向蒸鍍的無機材料與該基片所成的淀積角度最好為25度至30度。
如果第一斜向蒸鍍中斜向蒸鍍方向與基片所成的淀積角度小于5度，則所形成的柱狀結構的密度太低；從而液晶分子的排列方向變得不穩(wěn)定，沿基片的內(nèi)平面方向的平面內(nèi)的排列均勻性喪失。
如果斜向蒸鍍方向與基片所成的淀積角度大于10度，則所形成的柱狀結構的密度變高，幾乎無法獲得以第二無機斜向蒸鍍層的柱狀結構填充第一無機斜向蒸鍍層的柱狀結構的間隙的效果；因此，當制造采用這種基片的液晶裝置時，液晶分子的排列沒有預斜置的區(qū)域擴大。
如果第二斜向蒸鍍步驟中的斜向蒸鍍方向與基片所成的淀積角度小于25度，則幾乎無法獲得以第二無機斜向蒸鍍層的柱狀結構填充第一無機斜向蒸鍍層的柱狀結構的間隙的效果。如果斜向蒸鍍與基片所成的淀積角度大于30度，則喪失所形成的層中的各向異性；從而，喪失排列液晶分子的功能。
再者，在具有本發(fā)明的任何結構的液晶裝置的基片的制造方法中，在第一或第二斜向蒸鍍步驟的任一步驟中，最好根據(jù)形成在所述底層的表面上的間隙部分的結構和布局選擇斜向蒸鍍方向，因為可以在無機材料的斜向蒸鍍時增強通過進行兩次斜向蒸鍍來分別形成無機斜向蒸鍍層的效果。例如，在底層的表面存在高間隙部分和低間隙部分的情況下，在第一斜向蒸鍍步驟中，無機材料的斜向蒸鍍最好從低間隙部分的方向進行，而在第二斜向蒸鍍步驟中，無機材料的斜向蒸鍍最好從這樣的方向進行、使得沿基片的內(nèi)平面方向的方位角方向至少不同于第一斜向蒸鍍步驟中無機材料的斜向蒸鍍方向。如上所述，第一斜向蒸鍍步驟以窄角度在基片的表面上實施，而第二斜向蒸鍍步驟以寬角度在基片的表面上實施。在此情況下，第一斜向蒸鍍步驟中成為陰影的遮蔽部分，如沒有無機層的區(qū)域變?。粡亩?，更可靠地形成排列層。
再者，第二無機斜向蒸鍍應該根據(jù)上述方法的原因可從如下內(nèi)容理解。
如圖16所示，在布線9c形成在基片10d的表面上、而氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍從單向的方向S在基片10d的表面上實施的條件下，研究了氧化硅的蒸鍍角θ、布線9c與基片10a的表面的間隙高度ΔZ、因間隙的遮蔽而未形成無機斜向蒸鍍層的無排列層區(qū)域的寬度ΔL之間的關系。上述研究的結果如圖17所示。斜向蒸鍍方向S是與布線9c垂直的方向。
如圖17所示，在不考慮斜向蒸鍍角S的情況下，未形成無機斜向蒸鍍層的無排列層的區(qū)域的寬度ΔL隨間隙的高度ΔZ而增加。因此，從上述結果可知，可以通過在第一斜向蒸鍍步驟中從低間隙部分的方向進行無機材料的斜向蒸鍍來減小未形成無機斜向蒸鍍層的無排列層的區(qū)域的寬度ΔL；由此，可以在第一斜向蒸鍍步驟中盡可能大地形成排列層，而減少應該在第二斜向蒸鍍步驟中彌補的區(qū)域。
再者，在具有本發(fā)明的任何結構的液晶裝置的基片的制造方法中，在第一斜向蒸鍍步驟中形成的無機斜向蒸鍍層的厚度最好為5nm至16nm，而在第二斜向蒸鍍步驟中形成的無機斜向蒸鍍層的厚度最好為10nm至40nm。
如果第一無機斜向蒸鍍層的厚度小于5nm，則不對無機分子設置預傾角，這種情況可能導致旋錯。如果第一無機斜向蒸鍍層的厚度大于16nm，則無法充分獲得應該通過第二無機斜向蒸鍍層獲得的效果；由此，液晶分子的預傾角變得大于20度。
如果第二無機斜向蒸鍍層的厚度小于10nm，則第二無機斜向蒸鍍層的柱狀結構填充組成第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的間隙的效果不充分；由此，液晶分子的預傾角變得大于20度。如果第二無機斜向蒸鍍層的厚度大于40nm，則組成第一無機斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的間隙被填充；由此，不對液晶分子設置預傾角，因此排列中無預斜置。
再者，在具有本發(fā)明的任何結構的液晶裝置的基片的制造方法中，最好可以采用氧化硅作為上述無機材料。
本發(fā)明的投影顯示裝置配備有本發(fā)明的任何一種液晶裝置，本發(fā)明的投影顯示裝置具有如下特征它包括光源、調(diào)制從該光源發(fā)射的光線的液晶裝置、以及將由該液晶裝置調(diào)制的光放大并投射到投影屏面上的放大投影光學系統(tǒng)。
根據(jù)具有本發(fā)明的這種結構的投影顯示裝置，利用本發(fā)明的任何一種液晶裝置，可以實現(xiàn)具有高顯示質(zhì)量而沒有因液晶的劣質(zhì)排列所導致的低對比度的投影顯示裝置。


圖1是說明構成本發(fā)明的第一和第三實施例中液晶裝置的圖像顯示區(qū)的矩陣中許多像素中設置的各種元件和布線的相似電路。
圖2是顯示液晶裝置的TFT陣列基片上彼此相鄰的許多像素組的平面圖。
圖3是沿圖2的線A-A′的截面圖。
圖4是沿圖2的線C-C′的截面圖。
圖5是顯示液晶裝置的第一斜向蒸鍍層和沿斜向蒸鍍方向SA閉合的區(qū)域的截面圖。
圖6是顯示靠近液晶裝置的間隙部分的區(qū)域中的第二斜向蒸鍍層和沿斜向蒸鍍方向SB閉合的區(qū)域的截面圖。
圖7是說明TFT陣列基片所在的一側(cè)的斜向蒸鍍方向的示意圖。
圖8是說明形成對面基片的一側(cè)的斜向蒸鍍方向的示意圖。
圖9是說明從對面基片一側(cè)觀看各個實施例的液晶裝置的TFT陣列基片和形成在所述基片上的各種元件的平面圖。
圖10是沿圖9的直線H-H′的截面圖。
圖11是說明采用液晶裝置的電子裝置的樣品顯示裝置的投影的示意圖。
圖12至圖15說明根據(jù)制造方法的各個步驟的液晶裝置的制造工藝步驟。
圖16是解釋氧化硅的蒸鍍角θ、間隙的高度ΔZ和未形成無機斜向蒸鍍層的非排列層區(qū)域的寬度ΔL之間的關系的示意圖。
圖17是說明氧化硅的蒸鍍角θ、間隙的高度ΔZ和未形成無機斜向蒸鍍層的非排列層區(qū)域的寬度ΔL之間的關系的圖表。
圖18是說明傳統(tǒng)的液晶裝置的實例的截面圖。
圖19是顯示靠近傳統(tǒng)的液晶裝置的基片的間隙部分的區(qū)域的示意圖，在該區(qū)域上形成由無機傾斜真空蒸鍍層構成的排列層。
具體實施例方式
第一實施例下面將參考圖1至8解釋本發(fā)明的第一實施例中液晶裝置的結構。本發(fā)明的這個實施例中的液晶裝置是用作投影液晶顯示裝置的光閥的有源矩陣型液晶裝置的實例。
圖1是說明構成液晶裝置的圖像顯示區(qū)的矩陣中許多像素中設置的各種元件和布線的等效電路。圖2是顯示其上形成數(shù)據(jù)線、掃描線和像素電極的TFT上彼此相鄰的許多像素組的平面圖。圖3是沿圖2的線A-A′的截面圖，而圖4是沿圖2的線C-C′的截面圖。
在圖3和圖4中，為了使各層和各個元件在附圖中可看到的目的，基于各層和各個元件，縮小的比例是不同的。再者，在圖3中，各個液晶層的液晶的排列情況僅以雙點線61所包圍的區(qū)域形式進行圖示；因此該圖中忽略了其余區(qū)域的液晶分子的排列情況。
如圖1所示，在以矩陣的形式形成的并構成本實施例的液晶裝置的像素顯示區(qū)域的許多像素上，以矩陣的形式形成許多像素電極9a和用于控制像素9a的像素開關的許多TFT 30，提供圖像信號的數(shù)據(jù)線6a與TFT 30的源區(qū)電氣連接。
可以按照線路的次序提供將寫入數(shù)據(jù)線6a的像素信號S1、S2至Sn，還可以經(jīng)由彼此相鄰的數(shù)據(jù)線6a組成的每個組提供像素信號5。再者，掃描線3a與TFT 30的柵極電氣連接，根據(jù)掃描線3a按照路線次序在預定的定時以脈沖形式施加掃描信號G1、G2至Gm。像素電極9a與像素開關TFT 30的漏區(qū)電氣連接，僅在預定的時段以預定的定時通過斷開作為開關元件的TFT 30來寫入從數(shù)據(jù)線6a提供的圖像信號S1、S2至Sn。通過像素電極9a以預定電平寫入的圖像信號S1、S2至Sn在預定的時段被保留在形成于對面基片上的對面電極之間。對面電極和對面基片在稍后作詳細的解釋。此處，存儲電容70與形成于像素電極9a和對面電極之間的液晶電容相加，以防止所保留的圖像信號泄露。關于形成存儲電容70的方法，設置電容線3b，后者是用于形成半導體層之間的電容的布線。不設置電容線3b的話，也可以在像素電極9a和位于前一級的掃描線3a之間形成電容。
接下來，根據(jù)圖2，詳細解釋本實施例的液晶裝置的TFT陣列基片的像素區(qū)(圖像顯示區(qū))內(nèi)的平面結構。
如圖2所示，在液晶裝置的TFT陣列基片上，以矩陣形式設置許多透明像素電極9a，像素電極的外形如虛線9a′表示。沿像素電極9a的水平邊界和垂直邊界設置數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a和電容線3b。數(shù)據(jù)線6a通過接觸孔5與多晶硅制成的任何一個半導體層1a的(下面將描述)源區(qū)電氣連接，而像素電極9a通過接觸孔8與所述各半導體層1a中任何一個的漏區(qū)電氣連接。假定像素電極的間距為20μm或更小，最好假定像素電極的間距為15μm或更小。再者，這樣設置掃描線3a，使其面對半導體1a中圖2的角透視圖中所示的溝道區(qū)(稍后解釋)；因此掃描線3a本身作為柵電極。
電容線3b具有沿掃描線3a幾乎成直線地延伸的主線部分(換言之，平面圖中沿掃描線3a形成的第一區(qū)域)和從與數(shù)據(jù)線6a的交點沿數(shù)據(jù)線6a凸出到前一級(圖2中向上的方向)一側(cè)的凸出部分(換言之，平面圖中沿數(shù)據(jù)線6a延伸的第二區(qū)域)。此外，在圖2的角透視圖所示的區(qū)域中，設置許多第一遮蔽層111。更具體地說，第一遮蔽層111設置在從設置TFT陣列基片的一側(cè)看的、覆蓋包括像素區(qū)中半導體層1a的溝道區(qū)的TFT的位置。再者，第一遮蔽層111具有沿掃描線3a成直線延伸以便面對電容線3b的主線部分的主線部分，和從與數(shù)據(jù)線6a的交點沿數(shù)據(jù)線6a凸出到下一級(圖2中向下的方向)一側(cè)的凸出部分。第一遮蔽層111的每一級(每個像素線)的向下凸出部分的末端與下一級的電容線3b的向上凸出部分的末端重疊于數(shù)據(jù)線6a之下。在此重疊點上，設置分別與第一遮蔽層111和電容線3b電氣連接的接觸孔13。即，在本實施例中，第一遮蔽層111通過接觸空13與前一級或后一級的電容線3b電氣連接。
接下來，關于橫截面結構，如圖3所示，本實施例的液晶裝置具有一對透明基片，設置作為基片的一側(cè)的TFT陣列基片和作為另一側(cè)基片以便設置成面對TFT陣列基片10的對面基片。在TFT陣列基片10上，作為一個實例，設置透明導電層(如氧化銦錫，下文稱為ITO)構成的像素電極9a，以及在TFT陣列基片10上與各個像素電極9a相鄰的位置設置用于控制各個像素電極9a的開關的TFT 30。TFT 30具有LDD(輕摻雜漏)結構，TFT陣列基片10配備有掃描線3a、在其上借助來自掃描線3a的電場形成溝道的半導體層1a的溝道區(qū)1a′、將掃描線3a與半導體層1a絕緣的絕緣層2、數(shù)據(jù)線6a、半導體層1a的低密度源區(qū)半導體層1a的低密度漏區(qū)1c、半導體層1a的高密度源區(qū)1d以及半導體層1a的高密度漏區(qū)1e。
再者，在掃描線3a和包括絕緣層2的TFT陣列基片10上，形成第二絕緣層4，其上分別形成與高密度源區(qū)1d連通的接觸孔5和與高密度漏區(qū)1e連通的接觸孔8。即，數(shù)據(jù)線6a通過貫穿第二絕緣層4的接觸孔5與高密度源區(qū)1a電氣連接。此外，在數(shù)據(jù)線6a和第二絕緣層4上，形成第三絕緣層7，其上形成與高密度漏區(qū)連通的接觸孔8。即，高密度漏區(qū)1e通過貫穿第二絕緣層4和第三絕緣層7的接觸孔8與像素電極9a電氣連接。第三絕緣層7和像素電極9a是稍后提及的無機排列層36的底層，該底層的表面具有掃描線3a和電容線3b所造成的間隙部分80。在像素間距為15μm等條件下，在該底層表面上形成的間隙部分80的高度Z為200μm到600μm。
再者，存儲電容70以如下方式構成，即作為柵絕緣層的絕緣層2從對面位置向由掃描線3a的一部分構成的柵電極延伸，以便作為電介質(zhì)層，將半導體層1a延伸以便成為第一存儲電容電極1f，此外，使電容線3a朝向存儲電容電極1f的部分成為第二存儲電容電極。更具體地說，半導體層1a的高密度漏區(qū)1e在數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a之下延伸，半導體層1a的高密度漏區(qū)1e還設置成面向經(jīng)過絕緣層2沿數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a延伸的電容線3b；從而，形成第一蓄能電極1f。
此外，在存儲電容70中，從圖2和圖3可知，通過將作為第三存儲電容電極的第一遮蔽層111設置于作為第二存儲電容電極的電容線3b的相對側(cè)，使之經(jīng)第一絕緣層12朝向第一存儲電容電極1f，來增加第一遮蔽層111的存儲電容。圖3的右手側(cè)所示的存儲電容70支持以上的說明。
同樣在對應于TFT陣列基片10的表面上的各個像素開關TFT 30的位置上，設置由金屬層M1和隔離層B1構成的第一遮蔽層111。在第一遮蔽層111和TFT 30之間，設置由高度絕緣玻璃、氧化硅和氮化硅構成的第一絕緣層12。此外，第一絕緣層12形成于TFT陣列基片10的整個表面，并且為了解決第一遮蔽層111晶格的間隙，對第一絕緣層12的表面打磨并進行平化處理。
同樣如圖2和圖3所示，除了在TFT陣列基片10上設置第一遮蔽層111外，還將第一遮蔽層111通過接觸孔13與前后一級的電容線3b電氣連接。相應地，較之將各個第一遮蔽層111與后一級的電容線電氣連接的情況，無需增加這樣的區(qū)域上的間隙，所述區(qū)域是形成電容線3b和第一遮蔽層111以沿像素區(qū)的開口部分的邊緣覆蓋數(shù)據(jù)線6a的區(qū)域之外的區(qū)域。如果沿像素部分的開口部分的邊緣的間隙很小，則隨著該間隙而產(chǎn)生的液晶的旋錯(劣質(zhì)排列)會減少，從而可以打開像素部分的開口部分(mouth opening section)。
另一方面，在對面基片20，TFT陣列基片10上的數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a以及面對形成像素開關TFT 30的區(qū)域的區(qū)域，換言之，各個像素部分的開口部分之外的區(qū)域上，設置第二遮蔽層23。此外，在包括第二遮蔽層23的對面基片20上，在其整個表面上設置對面電極21(公用電極)。對面電極21由透明導電層(如ITO層等)以及TFT陣列基片10的像素電極9a構成。因為第二遮蔽層23的原因，來自設置對面基片20一側(cè)的入射光無法進入像素開關TFT 30的半導體層1a的溝道層1a′、低密度源區(qū)1b和低密度漏區(qū)1c。
再者，在本實施例的情況下，通過無機材料的斜向蒸鍍而形成的無機排列層36設置在表面具有間隙部分80的底層上，例如其上形成TFT陣列基片的像素開關TFT 30、數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a的區(qū)域的第三絕緣層7，例如像素電極9a。更具體地說，該間隙部分80是由形成于電容線3b上的像素電極9a的凸出部分81和靠近該凸出部分81的像素電極9的凹進部分82構成的。無機斜向蒸鍍層36包括第一無機斜向蒸鍍層36a和第二無機斜向蒸鍍層36b。
第一無機斜向蒸鍍層36a在第一斜向蒸鍍步驟中形成，具體為以某個角度固定其上形成第一遮蔽層111、第一絕緣層12、TFT 30、第二絕緣層4、第三絕緣層7以及像素電極9a的TFT陣列基片10，進行諸如氧化硅的無機材料的單向斜向蒸鍍，然后生長以預定角度設置在該基片上的無機材料的柱狀結構。此外，圖2和圖4中的參考符號SA表示在第一斜向蒸鍍步驟中形成第一無機斜向蒸鍍層36時的斜向蒸鍍無機材料的方向。此斜向蒸鍍方向SA與掃描線3a和電容線3b垂直，在圖2中是向上的方向。再者，斜向蒸鍍方向SA最好為，TFT陣列基片10的淀積角度θ1為5度至10度，如圖7所示。
在區(qū)域80b形成第一無機斜向蒸鍍層36a，其中靠近間隙部分80、因間隙部分80而成為陰影的區(qū)域80a被排除在外。在靠近間隙部分80的區(qū)域80a的一小部分上形成第一無機斜向蒸鍍層36a。這是因為，如果以上述斜向蒸鍍方向SA進行無機材料的斜向蒸鍍，幾乎無法完成無機材料的蒸鍍，在沿凸出部分81的斜向蒸鍍方向SA一側(cè)，靠近間隙部分80(如斜坡區(qū)域)的區(qū)域80a及其附近成為間隙部分80的陰影。
如圖2和圖7所示，第二無機斜向蒸鍍層36b是在第二斜向蒸鍍步驟形成的，例如采用以下方法從方向SB進行無機材料的斜向蒸鍍，該方向在沿基片的內(nèi)平面方向方位角方向θ上不同于上述第一斜向蒸鍍步驟的斜向蒸鍍方向SA，然后生長與基片成預定角度成行布置的柱狀結構。該斜向蒸鍍方向SB沿著掃描線3a和電容線3b方向，并且斜向蒸鍍方向SB處于圖2中從右向左的方向。斜向蒸鍍方向SB與斜向蒸鍍方向SA之間的方位角方向最好相差90度。再者，如圖7所示，由TFT陣列基片10構成的淀積角度θ2最好為25度至30度。
在靠近上述間隙部分80的、未形成上述第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域80a上形成第二無機斜向蒸鍍層36b。在第二斜向蒸鍍步驟中，可能出現(xiàn)對蒸鍍的遮蔽，這取決于底層表面的間隙部分80的形狀和布局；因此可能不會在第一無機斜向蒸鍍層36a的整個表面上形成第二無機斜向蒸鍍層36b。即，如果第二無機斜向蒸鍍層36b至少形成在靠近上述間隙部分80的區(qū)域80a以及間隙部分80兩側(cè)的第一無機斜向蒸鍍層36a上，這就足夠。相應地，無機斜向蒸鍍層36實際是各區(qū)域的混合，例如，只形成第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域、在第一無機斜向蒸鍍層36a上形成第二無機斜向蒸鍍層36b的區(qū)域以及只形成第二無機斜向蒸鍍層36b的區(qū)域。
圖5顯示只形成本實施例的液晶裝置的第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域，該圖是沿斜向蒸鍍方向SA靠近此處的截面圖。圖6顯示在靠近本實施例的液晶裝置的間隙部分80的區(qū)域80a上形成第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域，該圖是沿斜向蒸鍍方向SB靠近此處的截面圖。此外，在這些圖中省略了第二無機斜向蒸鍍層36b形成在第一無機斜向蒸鍍層36a上的區(qū)域。如圖5所示，第一無機斜向蒸鍍層36a的傾斜無機材料的柱狀結構設置得很稀疏，相鄰柱狀結構之間有空隙37。另一方面，在圖6中，第二無機斜向蒸鍍層36b的傾斜無機材料的柱狀結構設置得稠密，在液晶層50一側(cè)的表面形成槽38。再者，第二無機斜向蒸鍍層36b至少設置在間隙部分80兩側(cè)的第一無機斜向蒸鍍層36a上，此區(qū)域的結構如同以第二無機斜向蒸鍍層36b的柱狀結構填充圖5中所示的柱狀結構之間的空隙37。在形成第一無機斜向蒸鍍層36a的無機材料的柱狀結構的傾斜方向和形成第二無機斜向蒸鍍層36b的無機材料的柱狀結構的傾斜方向之間，至少沿上述基片的內(nèi)平面方向的方位角方向θ是不同的，其差值最好為90度。
第一無機斜向蒸鍍層36a的厚度應該為5nm至16nm，最好為8nm至10nm。如果第一無機斜向蒸鍍層36a的厚度小于5nm，則不向液晶分子50a提供預傾角θ；由此，這種情況可能導致旋錯。如果第一無機斜向蒸鍍層36a的厚度大于16nm，則第二無機斜向蒸鍍層36b的效果就不充分；因此，液晶分子50a的預傾角θ變?yōu)?0度或更大。
再者，第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度最好為10nm至40nm。如果第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度小于10nm，則會降低第二無機斜向蒸鍍層36b的柱狀結構填充形成第一無機斜向蒸鍍層36a的無機材料的柱狀結構的空隙37的效果；因此，液晶分子50a的預傾角θ變得大于20度。
如果第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度大于40nm，則形成第一無機斜向蒸鍍層36a的無機材料的柱狀結構的空隙37被填充；因此，不向液晶分子50a提供預傾角θ，這種排列情況導致無預傾角。因此，無機排列層36的平均厚度為16nm至22nm等。
另一方面，也在對面基片20的對面電極21上的設置TFT陣列基片一側(cè)面向無機排列層36的位置形成具有與TFT陣列基片10相似形式的無機排列層42。此無機排列層42是通過兩次斜向蒸鍍形成的，具體為以某個角度固定形成第二遮蔽層23和對面電極21的對面基片20，單向地進行無機材料(如氧化硅)的蒸鍍，然后從不同的方向在該基片上進行第二次斜向蒸鍍，以便在基片上生長排列方向不同的柱狀結構。
在圖2和圖4中，參考符號SC和SD是形成對面基片20一側(cè)的無機排列層42時的無機材料的斜向蒸鍍方向。如圖8所示，斜向蒸鍍方向SC與對面基片20之間的角度θ3為5度至10度，斜向蒸鍍方向SD與對面基片20之間的角度θ4為25度至30度。對面基片20的表面上的間隙部分的高度較之TFT陣列基片10的情況??；因此，不會出現(xiàn)進行無機材料的斜向蒸鍍時間隙部分所導致的陰影，從而不會產(chǎn)生缺陷蒸鍍區(qū)域。因此，從這一點來看，對比于TFT陣列基片的無機排列層36，無機材料的斜向蒸鍍無需進行兩次。但是，在本實施例中，為了將預傾角設置在5度至20度之內(nèi)，在對面基片20上進行兩次斜向蒸鍍，以便形成無機排列層42。在TFT陣列基片和對面基片20中，設置像素電極9a，以便使之朝向?qū)γ婊?1。這樣，在這些基片10和20以及稍后說明的屏蔽材料51(參考圖13和圖14)所包圍的空間中，封裝電介質(zhì)各向異性為正的液晶；從而形成液晶層50。在未從像素電極9a施加電場(未施加電壓狀態(tài))的情況下，通過無機排列層36和42的操作，液晶層50的排列進入預定的狀態(tài)。此外，在此規(guī)范中，“施加電壓狀態(tài)”表示對液晶層施加的電壓是液晶的閾值電壓值或更低，而“未施加電壓狀態(tài)”表示施加于液晶層的電壓為液晶的閾值電壓值或更高。
當如圖5所示未施加電場(未施加電壓狀態(tài))時，靠近形成第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域的液晶分子50a的主軸被排列為朝向包括沿斜向蒸鍍方向SA的表面，預傾角θP為25度至45度。液晶分子50a的這種排列是由于第一無機斜向蒸鍍層36a的液晶層50的表面形狀效應，傾斜柱狀結構中的第一無機斜向蒸鍍層36a具有間隙37所致，如上所述。
在如圖6所示的未施加電壓情況下，靠近其中形成第二無機斜向蒸鍍層36b的間隙部分80的區(qū)域的液晶分子50a的主軸被排列為朝向包括沿斜向蒸鍍方向SB的表面，這種排列是平行的，例如預傾角θP幾乎為0度。液晶分子50a的這種排列是由于第二無機斜向蒸鍍層36b的結構使得通過在形成液晶層50的表面形成傾斜無機材料的柱狀結構的稠密排列而獲得槽結構38所致，如前所述，還有因為第二無機斜向蒸鍍層36b的液晶層50具有表面形狀效應。再者，靠近在第一無機斜向蒸鍍層36a上(至少間隙80的兩側(cè)的部分)形成第二無機斜向蒸鍍層36b的區(qū)域的液晶分子50a具有在靠近第一無機斜向蒸鍍層36a的液晶分子50a的預傾角與靠近第二無機斜向蒸鍍層36b的液晶分子50a的預傾角之間的預傾角。液晶分子50a的預傾角取決于第一無機斜向蒸鍍層36a和第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度之比。出現(xiàn)液晶分子50a的這種排列，是因為第二無機斜向蒸鍍層36b形成于第一無機斜向蒸鍍層36a之上的區(qū)域的結構使得在圖5所示的柱狀結構之間的間隙37被第二無機斜向蒸鍍層36b的柱狀結構填充，還因為這種結構的液晶層50具有表面形狀效應。
根據(jù)排列層的上述結構，本實施例的液晶層50的液晶分子50a的平均預傾角θP設置在5度至20度之間。實際上，液晶分子50a的平均預傾角θP可以通過調(diào)整一些因素，例如第一無機斜向蒸鍍層36a與第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度比，斜向蒸鍍角θP和θ2之類的來控制。此外，在φ為液晶層50的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角，d為液晶盒間隙的情況下，用于液晶層50的液晶材料的螺距P被設置為滿足關系式(0.6/360)φ＜d/P＜(1.4/360)φ。關系式R1更具體地說，在本實施例的情況下，對于通常情況下作為有源矩陣型液晶裝置的顯示方法，采用TN方式，液晶層50的扭轉(zhuǎn)角φ為90度。關于各個基片的無機排列層36和42的排列方向，在TFT陣列基片10一側(cè)，液晶分子沿圖5所示的第一斜向蒸鍍步驟的蒸鍍角SA的方向排列，而在對面基片20上液晶分子沿蒸鍍角SC的方向排列、扭轉(zhuǎn)角變?yōu)?0度。因此，如果液晶盒間隙d為3μm，則關系式1可以表示為8.6(μm)＜P＜20(μm)。關系式R1′因此，本實施例的液晶裝置可以通過選擇其螺距P滿足上述關系式R1′的液晶的材料來實現(xiàn)。螺距P可以通過調(diào)整加到液晶材料最好是各種液晶材料中的手性絡合物(chiral complex)的量來控制。
在本實施例的液晶裝置中，液晶層50的液晶分子50a的平均預傾角θP在5度至20度之間。通過將d/P的值設置為液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層50的螺距P之間的比，以滿足上述關系式R1，可以有效地防止采用無機排列層的傳統(tǒng)液晶裝置先前所引起的旋錯。再者，液晶裝置可以免于劣質(zhì)排列，如旋錯所導致的光泄露；從而可以實現(xiàn)具有良好對比度的液晶裝置。再者，無機排列層36和42是無機斜向蒸鍍層；因此較之有機層(如聚酰亞胺等)的情況，可以獲得較好的耐光和耐熱性；因此這種無機排列層可適用于液晶光閥。
第二實施例下面解釋本發(fā)明的第二實施例。
本實施例的液晶裝置的基本結構與第一實施例的液晶裝置的相同。不同之處在于各個基片上的無機排列層和用于液晶的材料。因此，在本實施例中，僅解釋這些不同點。
在第一實施例中，TFT陣列基片10上的無機排列層36和對面基片20上的無機排列層42是兩次斜向蒸鍍時形成的傾斜方向不同的柱狀結構。相反，在本實施例中，無機排列層36和42是通過一次斜向蒸鍍形成的其傾斜方向為一個方向的柱狀結構。即，在用于解釋第一實施例的圖2中，在TFT陣列基片10一側(cè)上，顯然，當形成無機排列層36時液晶分子的主軸方向沿無機斜向蒸鍍方向SA排列。再者，在對面基片20一側(cè)上，顯然，當形成無機排列層42時液晶分子的主軸方向沿無機斜向蒸鍍方向SC排列。
根據(jù)排列層的上述結構，在本實施例的情況下，液晶層50的液晶分子50a的平均預傾角θP被設置在20度或更大。實際上，液晶分子50a的平均預傾角θP可以通過調(diào)整斜向蒸鍍角來控制。此外，在φ為液晶層50的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角，d為液晶盒間隙的情況下，用于液晶層50的液晶材料的螺距P被設置為滿足如下關系式2(0.8/360)φ＜d/P＜(1.6/360)φ。
關系式2更具體地說，類似于第一實施例的情況，在扭轉(zhuǎn)角φ為90度以及液晶盒間隙d為3μm的情況下，關系式2可以表示為關系式2′
7.5(μm)＜P＜15(μm)。
關系式2′因此，本實施例的液晶裝置可以通過選擇其螺距P滿足上述關系式2′的液晶材料來實現(xiàn)。螺距P可以通過調(diào)整加到液晶材料(最好是各種液晶材料中)的手性絡合物(chiral complex)的量來控制。
在本實施例的液晶裝置中，液晶層50的液晶分子50a的平均預傾角θP為20度或更大。通過將d/P的值設置為液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層50的螺距P之間的比、以便滿足上述關系式2，可以有效地防止采用無機排列層的傳統(tǒng)液晶裝置中引起的旋錯。再者，液晶裝置可以免于劣質(zhì)排列，例如旋錯所導致的光泄露；從而可以實現(xiàn)具有良好對比度的液晶裝置。因此，可以獲得類似于第一實施例的效果，即較之有機層(如聚酰亞胺等)的情況，可以獲得較好的耐光和耐熱性；因此可以實現(xiàn)優(yōu)選作為液晶光閥的液晶裝置。
在上述實施例中，雖然該解釋是針對將本發(fā)明應用于采用三端型元件(如TFT元件)的有源矩陣型液晶裝置的情況的，但是本發(fā)明還可以應用于采用二端型元件(如TFD元件)的有源矩陣型液晶裝置，以及應用于無源矩陣型液晶裝置。再者，本發(fā)明可以應用于任何類型的液晶裝置，而不管它是屬于透射型、反射型或半透射反射型。
對于TFT元件，可以采用多晶硅制成的硅半導體或單晶硅制成的半導體層。在形成單晶硅制成的半導體層的情況下，可以采用以下方法采用鍵合法，以SOI(絕緣體基外延硅)的方式將單晶基片鍵合到支撐基片上，然后使單晶基片成為薄膜。
液晶裝置的整體結構接下來，參考圖9和圖10解釋液晶裝置的整體結構。圖9是從對面基片20一側(cè)觀看的TFT陣列基片10和形成于其上的各個元件的平面圖。
圖10是沿圖9中的線H-H′的截面圖，顯示對面基片20。在圖9和圖10中，略去無機排列層36和42。
在圖9中，在TFT陣列基片10上，沿TFT陣列基片10的邊緣設置屏蔽材料52，并且以邊框的形式設置第三遮蔽層53，后者采用與第二遮蔽層23相同或不同的材料制成、設置在屏蔽材料52的內(nèi)側(cè)并與之平行。在屏蔽材料51的外側(cè)區(qū)域中，沿TFT陣列基片的一個構件設置數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101和外部電路連接端子102，并且沿與TFT陣列基片的一個底部構件接觸的TFT陣列基片的兩個垂直構件設置掃描線驅(qū)動電路104。再者，在TFT陣列基片10的其余構件上，設置用于連接設置在圖像顯示區(qū)域兩側(cè)的掃描線驅(qū)動電路104的許多布線105。
再者，至少在對面基片20的一個角部，設置用于TFT陣列基片10和對面基片20之間的導電目的的導電構件106。因此，如圖10所示，具有與圖9所示的連接構件52的外形幾乎相同的對面基片20通過連接構件52固定在TFT陣列基片10上。
在參考圖1至圖10解釋的各個實施例中的液晶裝置的TFT陣列基片10上，設置有檢查電路等，用于在制造過程中或在交付使用時檢查液晶裝置的質(zhì)量。再者，不是在TFT陣列基片10上設置數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101和掃描線驅(qū)動電路104，而是將數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101與掃描線驅(qū)動電路104通過設置在TFT陣列基片周圍的各向異性薄膜在電氣上和機械上連接到安裝在例如TAB(帶式自動鍵合)基片上的驅(qū)動大規(guī)模集成電路(LSI)。再者，在對面基片20的投射光入射到的一側(cè)以及從TFT陣列基片10發(fā)出的發(fā)射光線從其發(fā)出的一側(cè)，以預定方向設置有偏振光薄膜、相差薄膜、偏振光裝置等，這是根據(jù)如下操作方式進行的例如TN(扭曲向列)方式、VA(垂直排列)方式、PDLC(聚合物彌散液晶)方式，還根據(jù)常白方式或常黑方式等方式。
上面解釋的實施例中的液晶裝置可以應用于，例如彩色液晶投影機(投影顯示裝置)。在此情況下，采用三個液晶裝置作為R、G和B的光閥，借助用于分散R、G和B色的分光鏡分散的各色光作為投影光分別入射到各個光閥。相應地，在各個實施例中，對面基片20上不設置濾光片。但是，因此可以在對面基片20上設置RGB色濾光片和投影層，使它們朝向其上未設置第二遮蔽層的像素電極9a的預定區(qū)域。由此，本實施例中的液晶裝置可以應用于彩色液晶裝置，例如非液晶投影機的直接觀看型彩色液晶電視和反射型彩色液晶電視。
電子裝置作為采用本發(fā)明實施例的液晶裝置的電子裝置的一個實例，參考圖11解釋投影顯示裝置的結構。在圖11中的投影顯示裝置1100中，準備了上述實施例的三個液晶裝置，這樣構成投影液晶裝置的光學系統(tǒng)，使得各個液晶裝置用作對應于例如R、G和B顏色的液晶裝置962R、962G和962B。在本發(fā)明的投影顯示裝置的光學系統(tǒng)中，采用光源裝置920和均勻照明光學系統(tǒng)923。此外，投影顯示裝置包括光分離光學系統(tǒng)924，作為將從該均勻照明光學系統(tǒng)923發(fā)出的光束W分離為各色，如紅(R)、綠(G)和藍(B)的裝置；三個燈泡925R、925G和925B，作為調(diào)制各色光束(如R、G和B)的調(diào)制裝置；色彩合成棱鏡910，作為將調(diào)制后的各色光束再合成的色彩合成裝置；投影鏡頭裝置906，作為放大并在投影平面100上投影合成的光束的投影裝置。該投影顯示裝置還設置光導光學系統(tǒng)927，用于將藍色光束B導入光閥925B。
均勻照明光學系統(tǒng)923配備兩個透鏡板921和922，以及一個反射鏡931。兩個透鏡板921和922被設置為彼此垂直，反射鏡931設在透鏡板921和922的之間。均勻照明光學系統(tǒng)923的兩透鏡板921和923分別設置許多以矩陣形式設置的矩形透鏡。從光源裝置920發(fā)出的光束被分離成部分光束。這些分離的光束通過第二透鏡板922的矩形透鏡疊加在三個光閥925R、925G和925B附近。相應地，利用均勻照明光學系統(tǒng)923，即使光源裝置920的照明強度在所發(fā)射的光束的截面上是不均勻的，也可以用均勻的光照亮三個光閥925R、925G和925B。
各個彩色分離光學系統(tǒng)924包括藍色和綠色反射分光鏡941、綠色反射分光鏡942和反射鏡943。首先，在藍色和綠色反射分光鏡941中，光束W中的藍色光束B和綠色光束G被垂直地反射，并發(fā)射到綠色反射分光鏡942的一側(cè)。紅色光束R通過此反射鏡941，在設置在藍色和綠色發(fā)射分光鏡941之后的反射鏡943處被垂直反射，然后從紅色光束R的發(fā)射部分944發(fā)射到色彩合成棱鏡910。
接下來，在綠色反射分光鏡942中，藍色和綠色反射分光鏡941處反射的藍色光束B和綠色光束G中僅綠色光束G被垂直反射，然后它從綠色光束G的發(fā)射部分945發(fā)射到色彩合成光學系統(tǒng)的一側(cè)。通過綠色反射分光鏡942的藍色光束B從藍色光束B的發(fā)射部分946被發(fā)射到光導光學系統(tǒng)927的一側(cè)。本實例中，在色彩分離光學系統(tǒng)中，均勻照明光學元件的光束W的發(fā)射部分與各色發(fā)射部分944、945和946之間的距離設置得幾乎相等。
在色彩分離光學系統(tǒng)924的紅色光束R和綠色光束G發(fā)射部分944和945中，分別設置聚光透鏡951和952。相應地，使得從各發(fā)射部分發(fā)射的紅色光束R和綠色光束G進入這些聚光透鏡951和952，并使之是平行的。
使平行的紅色光束R和綠色光束G入射到光閥925R和925G，進行調(diào)制，然后添加對應于各色光的圖像信息。即，根據(jù)圖像信息在這些液晶裝置上通過驅(qū)動裝置(附圖中未顯示)執(zhí)行開關控制。由此，完成通過其中的各色光的調(diào)制。另一方面，藍色光束B通過光導光學系統(tǒng)927被導入對應的光閥925B，在此處以類似的方式執(zhí)行根據(jù)圖像信息的調(diào)制。此外，光閥925R、925G和925B分別還包括入射端偏振器960R、960G和960B，發(fā)射端偏振器961R、961G和961B，以及設置在上述偏振器之間的液晶裝置962R、962G和962B。
光導光學系統(tǒng)927包括設置在藍色光束B的發(fā)射部分946的發(fā)射端上的聚光透鏡954、入射端反射鏡971、發(fā)射端反射鏡972、設置在這些反射鏡之間的中間透鏡973、以及設置在光閥925B前端的光導透鏡953。從光導透鏡954發(fā)射來的藍色光束B通過光導光學系統(tǒng)927被導入液晶裝置962B，然后進行調(diào)制。有關各色光束的光路長度，即有關光束W的發(fā)射部分與各個液晶裝置962R、962G和962B之間的距離，藍色光束B的光路最長。因此，藍色光束B損失最多的光。但是，通過光導光學系統(tǒng)927的介入，可以限制光的損失。
通過各個光閥925R、925G和925B并經(jīng)過調(diào)制的各色光束R、G和B入射到色彩合成棱鏡910，在此進行組合。色彩合成棱鏡910合成的光被放大并通過發(fā)射透鏡裝置906投射到設置在預定位置的投影平面100的表面上。
參考圖1至圖10解釋本實例的液晶裝置962R、9620和962B。利用上述實施例的液晶裝置，可以實現(xiàn)無劣質(zhì)顯示和劣質(zhì)對比度，屬于高質(zhì)量投影顯示裝置的液晶裝置。
第三實施例的液晶裝置的結構第三實施例的液晶裝置的結構與第一實施例的液晶裝置的結構相同；因此，省略了重復的解釋。
如圖3所示，在對應于TFT陣列基片10的表面上的各個像素開關TFT 30的位置上設置有第一遮蔽層111。第一遮蔽層111包括設置在TFT陣列基片10上的金屬層M1和設置在金屬層M1上的隔離層B1。
隔離層B1由金屬或其中不含氧原子的金屬化合物制成，該金屬或金屬化合物的熔點很高。更具體地說，隔離層B1由氮化合物、硅化合物、鎢化合物、鎢和硅中的任何一種制成。
同樣，金屬層M1也是由具有阻光趨勢和高熔點的金屬或金屬化合物制成。如果金屬層M1與SiO2制成的絕緣層起化學反應而變成氧化物，則金屬層M1就由阻光趨勢劣化的金屬或金屬化合物制成。
再者，在第一遮蔽層111和許多像素開關TFT 30之間，設置有第一絕緣層12。設置第一絕緣層12是為了使構成像素開關TFT 30的半導體層1a與第一遮蔽層111電氣絕緣。再者，第一絕緣層12設置在TFT陣列基片10的整個表面上，第一絕緣層12的表面被拋光，以便使第一遮蔽層111的晶格的間隙等于零，并對第一絕緣層12的表面執(zhí)行平化處理。
第一絕緣層12由例如高絕緣性玻璃、氧化硅層、氮化硅層等構成。利用此第一絕緣層12，可以作為一種預防措施以防止第一遮蔽層111污染像素開關TFT 30。
在本實施例中，這樣構成存儲電容70，使得柵絕緣層2從面向掃描線3a的位置延伸，而柵絕緣層2用作電介質(zhì)，半導體層1a被延伸而成為第一存儲電容電極1f，使電容線3b朝向上述柵絕緣層2和半導體層1a的部分成為第二存儲電容電極。
更具體地說，半導體層1a的高密度漏區(qū)1e在數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a之下延伸，半導體層1a的高密度漏區(qū)1e也設置為朝向經(jīng)過絕緣層2沿數(shù)據(jù)線6a和掃描線3a延伸的電容線3b；從而，半導體層1a的高密度漏區(qū)1e被設置作為第一存儲電容電極(半導體層)1f。具體地說，作為存儲電容70的電介質(zhì)的絕緣層2是通過高溫下氧化在單晶層上形成的TFT 30的柵絕緣層2。因此，絕緣層2可以制造為薄且抗高壓的絕緣層，存儲電容70的電容在相對小的區(qū)域可以很大。
此外，可以從圖2和圖3理解，使存儲電容70具有這樣的結構，即，這樣設置作為第三存儲電容電極的第一遮蔽層111，以便在作為第二存儲電容電極的電容線3b的相對側(cè)、經(jīng)第一絕緣層12朝向第一存儲電容電極1f(參考圖3的右手邊的存儲電容70)；由此，存儲電容得以增加。即，本實施例的結構是雙存儲電容結構，其中存儲電容設置在第一存儲動態(tài)電極1f的兩側(cè)；由此，存儲電容得以增加。
上述第一遮蔽層111(和與第一遮蔽層111電氣連接的電容線3b)與恒定電源電氣連接，第一遮蔽層111和電容線3b的電勢是恒定的。相應地，第一遮蔽層111的電勢的波動不會負面地劣化影響設置為朝向第一遮蔽層111的像素開關TFT 30。再者，電容線3b可以合適地作為存儲電容70的第二存儲電容電極。在此情況下，對于恒定電源，可以安裝供應外圍電路(如驅(qū)動液晶裝置的掃描線驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路)的負電源、恒定電源(如正電源)、接地電源以及供應對面電極21的恒定電源。以此方式利用外圍電路的電源，可以使第一遮蔽層111和電容線3b的電勢恒定，而無需設置專用電勢布線和輔助輸入端。
再者，如上所述，在第一遮蔽層111上，在從幾乎直線地延伸的干線部分凸出的凸出部分上開有接觸孔13。此處，在接觸孔13的開口區(qū)域，眾所周知，由于種種原因，如來自邊緣的應力的散失，在靠近邊緣的區(qū)域較少產(chǎn)生裂紋。
再者，如上所述，第一遮蔽層111設置在像素開關TFT 30之下；因此可以有效地防止返回的光至少入射到半導體層1a的溝道區(qū)域1a′和輕摻雜(LDD)區(qū)域1b和1c。
此外，在本實施例中，設置在前一級的相鄰像素或后一級的相鄰像素的電容線3b與第一遮蔽層111連接；因此，用于向第一遮蔽層111提供恒定電勢的最高級或最低級上的像素的電容線3b是必需的。對于這種情況，最好設置一片額外的對應于垂直像素的電容線3b。
第二遮蔽層23具有例如黑矩陣的功能，用于提高對比度和防止色彩混淆。
無機排列層42的厚度為5nm至16nm。
液晶分子50a的平均預傾角θP應該為5度至15度，且最好為12度至14度。液晶分子50a的預傾角θP可以通過控制第一無機斜向蒸鍍層36a與第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度之比，以及諸如斜向蒸鍍角θ1與θ2等因素來調(diào)整。使液晶層50的液晶分子50a處于這樣的狀態(tài)，使得當施加電壓時其排列可以被改變，且通過以光學方式區(qū)分排列可以顯示這種狀態(tài)。
屏蔽材料52是由光可固化(curable)樹脂或熱可固化(curable)樹脂制成的鍵合劑。在屏蔽材料52中，混合有用于以預定值設定兩個基片之間的距離的定距件，如玻璃纖維或玻璃珠。
在本實施例的液晶裝置中，設置在具有間隙部分80的底層上的無機排列層36包括由傾斜無機材料的柱狀結構構成的第一無機斜向蒸鍍層36a，第二無機斜向蒸鍍層36b，其中第二無機斜向蒸鍍層36b的無機材料的柱狀結構的傾斜方向從方位角方向上看與第一無機斜向蒸鍍層36a的柱狀結構的傾斜方向不同。此外，第二無機斜向蒸鍍層36b設置在靠近間隙部分80的區(qū)域80a；因此可以減少靠近間隙部分80的區(qū)域80a上無機材料的蒸鍍的不均勻度以及缺陷蒸鍍區(qū)域的出現(xiàn)。相應地，即使像素間距變?yōu)?0μm或更小，在底層的表面上具有間隙部分的底層上設置的無機排列層中也可以不會有缺陷，可以防止因排列層的異常情況而導致液晶的劣質(zhì)排列，可以防止劣質(zhì)質(zhì)量顯示的出現(xiàn)，例如降低的對比度。即使像素間距精細到15μm或更小，也可以獲得這種效果。
再者，無機排列層36和42是由無機斜向蒸鍍層制成的；因此耐光性和耐熱性比有機材料(如聚酰亞胺)的排列層好，可以獲得更耐用的液晶裝置。
關于第三實施例的液晶裝置的結構，像素電極9a和高密度漏區(qū)域1e可以通過與數(shù)據(jù)線6a相同的鋁層或與掃描線3b相同的多晶硅層來電氣連接。
雖然像素開關TFT 30最好以LDD結構構成，但是雜質(zhì)離子不注入低密度源區(qū)1b和低密度柵區(qū)1c的補償(off-set)結構也是可行的，還有TFT可以屬于自對準型，其中，利用柵電極作為掩模，雜質(zhì)離子以高密度注入，以便以自對準方式形成高密度源區(qū)和高密度漏區(qū)。
再者，雖然在本實施例中像素開關TFT 30的掃描線3a的局部構成的柵電極的結構是單柵結構，其中在源漏區(qū)僅設置一個柵電極，但是此處設置多于兩個的柵電極也是可行的。在此情況下，應該對各個柵電極施加相同的信號。通過使TFT成為雙柵、三柵或更多柵極，可以防止溝道與源漏區(qū)的連接點處漏電流，并可以減小斷開電源時電流的流動。在補償結構的LDD結構中，可以有至少一個柵電極。
再者，半導體層并不局限于由多晶硅制成，還可以采用單晶硅。對于單晶硅，最好采用SOI(絕緣體基外延硅)結構，即在絕緣層上設置薄層的單晶層。
具體地說，如果絕緣層2是通過高溫下氧化而形成在多晶硅層上的像素開關TFT 30的柵絕緣層，那么，作為存儲電容70的電介質(zhì)的絕緣層2可以是很薄的且抗高壓，存儲電容70的電容可以在相對小的區(qū)域上很大。
第三實施例的液晶裝置的制造工藝過程接下來，參考圖7、圖8和圖12至圖15解釋第三實施例的液晶裝置的制造工藝過程。圖12和圖13顯示各個步驟中的TFT陣列基片10的各層，圖14和圖15是步驟示意圖，顯示對應于沿圖2的線A-A′所截取的橫截面的，類似于圖3的各個步驟中對面基片20的各層。
如圖12所示，在所述制備過程中，在石英基片和硬玻璃制成的TFT陣列基片10上形成以下部分由金屬層M1和隔離層B1構成的第一遮蔽層111、第一絕緣層12、接觸孔13、半導體層1a、溝道區(qū)1a′、低密度源區(qū)1b、低密度漏區(qū)1c、高密度源區(qū)1d、高密度漏區(qū)1e、第一存儲電容電極1f、絕緣層2，掃描線3a、電容線3b、第二絕緣層4、數(shù)據(jù)線6a、第三絕緣層7、接觸孔8以及像素電極9a。
在其上設置有像素電極9a等的TFT陣列基片的表面上(稍后提及的無機排列層36的底層的表面上)形成間隙部分80。
接下來，如圖7所示，執(zhí)行第一無機蒸鍍步驟，其中，通過在TFT陣列基片10的表面(它具有圖5所示的TFT陣列基片10表面上的間隙部分80)上進行無機材料的單向斜向蒸鍍，來形成第一無機斜向蒸鍍層36a，使得第一無機斜向蒸鍍層36a的厚度為5nm至16nm。在第一無機斜向蒸鍍步驟中，在蒸鍍的陰影處、即在靠近間隙部分80的區(qū)域80a未形成第一無機斜向蒸鍍層36a。在除了靠近間隙部分80的區(qū)域80a之外的區(qū)域80b上形成第一無機斜向蒸鍍層36a。
圖7顯示從向上的方向看(從排列層的底層的表面一側(cè)看)的其上形成有像素電極9等的TFT陣列基片10，圖中省略了像素電極9a、接觸孔8、以及第三絕緣層7。此斜向蒸鍍方向SA與掃描線3a和電容線3b的方向垂直，斜向蒸鍍方向SA是圖2中從下向上的方向。這種斜向蒸鍍方向SA的設置是為了減小這樣的區(qū)域，即，當以圖2的平面圖的從下向上的方向進行斜向蒸鍍時因間隙部分80所致陰影而未形成無機斜向蒸鍍層的區(qū)域，圖2中靠近線B-B′的底層的表面上的間隙部分的間隙比靠近線C-C′的底層的表面上的間隙部分的間隙大。
再者，最好以這樣的方式設置斜向蒸鍍方向SA，即，由TFT陣列基片(30，60，70)形成的蒸鍍角θ1為5度至10度，如圖7所示。如果第一斜向蒸鍍步驟中無機材料的蒸鍍角θ1小于5度，則形成的柱狀結構的密度變得太低；因此液晶分子50a的排列情況變得不穩(wěn)定，且在沿著基片的內(nèi)平面方向的平面內(nèi)排列方向變得很不均勻。如果蒸鍍角θ1大于10度，則要形成的柱狀結構的密度變得太高；因此，幾乎無法達到第一無機斜向蒸鍍層36a的柱狀結構之間的空隙37被第二無機斜向蒸鍍層36b的柱狀結構填充的效果。結果，如果利用這種基片制造液晶裝置，則其中液晶分子的排列沒有預斜置的區(qū)域變得很大。
接下來，如圖7所示，以這樣的方式進行第二斜向蒸鍍步驟，即，這樣進行無機材料的斜向蒸鍍，使得至少第一斜向蒸鍍步驟中的無機材料的斜向蒸鍍方向SA在沿基片的內(nèi)平面方向的方位角方向φ方面不同于斜向蒸鍍方向SB，并且，以這樣的方式形成第二無機斜向蒸鍍層36b，使得在圖6所示的第一無機斜向蒸鍍層36a上、靠近間隙部分80的未形成第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域80a中，第二無機斜向蒸鍍層36b的厚度為10nm至40nm。
此斜向蒸鍍方向SB沿著掃描線3a和電容線3b的方向，也即圖2中從右手側(cè)向左手側(cè)的方向。通過設置這樣的方位角方向φ、使得斜向蒸鍍方向SA的方位角方向與斜向蒸鍍方向SB的方位角方向不同，第一無機斜向蒸鍍層36a順利地形成在除了靠近間隙部分80的區(qū)域80a之外的區(qū)域80b上，而第二無機斜向蒸鍍層36b可以順利地形成在第一無機斜向蒸鍍層36a上以及未形成第一無機斜向蒸鍍層36a的靠近間隙部分80的區(qū)域80a上。
再者，在斜向蒸鍍方向SB上，TFT陣列基片10構成的蒸鍍角θ2最好為25度至30度，如圖7所示。
如果第二斜向蒸鍍步驟中斜向蒸鍍方向SB的蒸鍍角θ2小于25度，則幾乎無法達到第一無機斜向蒸鍍層36a的柱狀結構之間的空隙37被第二無機斜向蒸鍍層36b的柱狀結構填充的效果。如果蒸鍍角θ2大于30度，則要形成的層的表面的各向異性變得不夠，并喪失用于排列液晶分子的功能。
通過第一無機斜向蒸鍍步驟和第二無機斜向蒸鍍步驟，可以獲得其上設置無機排列層36的TFT陣列基片，如圖13所示。
另一方面，以這樣的方式形成對面基片20，即，首先準備玻璃基片等，利用例如鉻金屬在作為邊框的第二遮蔽層23和第三遮蔽層53上進行濺射處理，(稍后參考圖13和圖14解釋)，然后進行光刻步驟和蝕刻步驟。這些遮蔽層可以由金屬材料，例如鉻(Cr)、鎳(Ni)和鋁(Al)，以及由樹脂材料、諸如通過在光刻劑上噴射碳和鈦制成的樹脂黑來形成。
然后，以如下方式形成對面電極21，即，通過進行濺射處理在對面基片20的整個表面上形成一層由ITO制成的透明導電層，厚度為50至200nm，如圖14所示。
接下來，如圖8所示，以如下方式進行斜向蒸鍍以某個角度固定其上形成了第二遮蔽層23和對面電極21等的對面基片20，從方向SC進行無機材料(如氧化硅)的單向蒸鍍，以及生長以相對于基片的預定角度排列的柱狀結構。
此外，圖8顯示從頂面一側(cè)看(排列層的底層的表面?zhèn)?的其上形成對面電極等的對面基片20，圖中省略了對面電極21。
在圖8中，參考符號SC是在對面基片20的一側(cè)上形成無機排列層42時無機材料的斜向蒸鍍方向。斜向蒸鍍方向SC與對面基片20之間所成的角度θ3為5度至10度，如圖8所示。
由此，可以獲得如圖15所示的其上形成無機排列層42的具有對面電極21的對面基片20。
此處，斜向蒸鍍方向SC與形成第一無機排列層36a時的斜向蒸鍍方向SA相差180度。
因此，以如下方式形成空屏幕以這樣的方式設置TFT陣列基片10和對面基片20(其中各層以上述方式形成)，即，各個斜向蒸鍍方向彼此相反，換言之，TFT陣列基片10和對面基片20的排列方向與以預定角度排列的柱狀結構的排列方向相反，然后借助屏蔽材料52將這些基片鍵合、使得液晶盒的厚度為4nm。將液晶，例如正氟(positive fluorine)液晶封裝在該屏幕中；從而可以獲得本實施例的液晶裝置。
在本實施例中，在對面基片10上依次設置第二遮蔽層23、對面電極21和排列層42；因此可以獲得無需高電壓來驅(qū)動液晶的優(yōu)點。除這種設置方式外，以對面電極21、第二遮蔽層23以及排列層42的次序設置也是可行的。在此情況下，可以在一次操作中構成第二遮蔽層23和排列層42的圖案；因此，可以獲得更為簡化的制造工藝的優(yōu)點。
根據(jù)本實施例的液晶裝置的基片的制造方法，提出第一和第二斜向蒸鍍步驟，第一斜向蒸鍍步驟的無機材料的斜向蒸鍍方向SA和第二斜向蒸鍍步驟的無機材料的斜向蒸鍍方向SB在沿基片內(nèi)平面方向上的方位角方向φ是不同的。因此，在第二斜向蒸鍍步驟中，可以在第一斜向蒸鍍步驟中未能形成無機斜向蒸鍍層的區(qū)域形成無機斜向蒸鍍層。雖然，在第一斜向蒸鍍步驟中，在靠近間隙部分80的區(qū)域80a之外的區(qū)域80b上形成第一無機斜向蒸鍍層36a，但是靠近間隙部分80的區(qū)域80a位于間隙部分80的陰影中；因此，產(chǎn)生未形成第一無機斜向蒸鍍層36a的區(qū)域。但是，通過在無機材料的蒸鍍時改變無機材料的斜向蒸鍍方向SB的方位角方向以便使它不同于無機材料的斜向蒸鍍方向SA的方位角方向，可以將第二無機斜向蒸鍍層36b形成在第一斜向蒸鍍步驟中因間隙部分80所導致的陰影而未能形成無機斜向蒸鍍層的區(qū)域80a上。再者，在第二斜向蒸鍍步驟中，還可以將第二無機斜向蒸鍍層36b至少形成在位于間隙部分80的兩側(cè)的第一無機斜向蒸鍍層36a上。
根據(jù)具有這種結構的液晶裝置的基片的制造方法，可以制造適用于本實施例的液晶裝置的基片。
此外，在本實施例的液晶裝置和用于液晶裝置的基片的制造方法中，所作解釋是針對如下情況的，本發(fā)明適用于采用通常TFT元件所表示的三端元件的有源矩陣型液晶裝置，以及適用于用于液晶裝置的該基片的制造方法。本發(fā)明還可以適用于采用通常TFD元件表示的二端元件的有源矩陣型液晶裝置，該種液晶裝置的基片的制造方法，無源矩陣型液晶裝置以及用于該種液晶裝置的基片的制造方法。再者，本發(fā)明不只可適用于透明型液晶裝置，而且也適用于反射型液晶裝置。
此外，在本實施例的用于液晶裝置的基片的制造方法中，所作解釋是針對如下情況的，在第一和第二斜向蒸鍍步驟中形成TFT陣列基片10一側(cè)的無機排列層36，換言之，利用改變方位角方向進行二次蒸鍍的方法。即使對面基片20一側(cè)上的無機排列層42的底層的表面的間隙部分的高度很高，在第一和第二斜向蒸鍍步驟中也可以設置無機排列層36，換言之，利用改變方位角方向進行二次蒸鍍的方法。例如，利用斜向蒸鍍步驟來形成無機排列層36，其中，以某個角度固定其上形成有對面電極21等的對面基片20，從方向SC單向地進行無機材料(如氧化硅)的蒸鍍，生長以相對于基片20的預定角度排列的柱狀結構。從而，可以利用斜向蒸鍍步驟來形成無機排列層36，其中從方向SD進行無機材料的斜向蒸鍍(所述方向SD沿基片20的內(nèi)平面方向的方位角方向不同于斜向蒸鍍方向SC的方位角方向)，最好從方位角方向之差幾乎是90度的方向進行無機材料的斜向蒸鍍，然后生長以相對于基片的預定角度排列的柱狀結構。在此情況下，斜向蒸鍍方向SC的蒸鍍角θ3最好為5度至10度，斜向蒸鍍方向SD的蒸鍍角θ4最好為25至30度。
再者，在本實施例中，所作的解釋是針對如下的情況的，本發(fā)明適用于將無機排列層形成在具有間隙部分并且形成在TFT陣列基片上的底層上。但是，本發(fā)明可以適用于如下情況布線層等嵌入元件側(cè)的基片中，因接觸孔等的原因在無機排列層中底層的平化和平滑表面上有凹陷區(qū)域(間隙部分)。
液晶裝置的整體結構第三實施例的液晶裝置的整體結構與第一和第二實施例的液晶裝置的整體結構相同，它的解釋省略重復的部分。
掃描線驅(qū)動電路104可以僅僅在一側(cè)，除非提供給掃描線3a的掃描信號的延遲是一個問題。
再者，數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路101可以設置在沿圖像顯示區(qū)構件的圖像顯示區(qū)的兩側(cè)。例如，單數(shù)編號的數(shù)據(jù)線6a可以從沿圖像顯示區(qū)的一個構件設置的數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路提供圖像信號，偶數(shù)編號的數(shù)據(jù)線6a可以沿圖像顯示區(qū)的相對構件設置的數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路提供圖像信號。通過以梳形方式驅(qū)動數(shù)據(jù)線6a，可以擴大數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路所占據(jù)的區(qū)域；因此，更為復雜的電路成為可能。
此外，可以用角珠形式(corner bead)在第三遮蔽層53之下設置預充電電路，以便使之不可見。
此外，可以設置微型透鏡，以便對應于對面基片20上的各個像素。由此，提高了入射光的聚光效率；從而可以實現(xiàn)明亮的液晶裝置。再者，可以通過堆疊折射率不同的干涉層和利用光干涉，以便在對面基片20上形成用于產(chǎn)生RGB色的分色濾光片。按照內(nèi)置分色濾光片的對面基片，可以實現(xiàn)更明亮的液晶裝置。
再者，在各個實施例中，雖然設置在各個像素中的開關元件是以正參差型多晶硅、共面型多晶硅為例來解釋的，但是本實施例在其他類型的TFT，如反轉(zhuǎn)參差型TFT和非晶硅TFT中也是有效的。
電子裝置第三實施例的電子裝置的結構與第一和第二實施例的電子裝置的結構相同。
當將液晶裝置用于投影型顯示裝置的光閥時，入射光的強度較將液晶裝置用于直接觀看型液晶裝置的情況高。因此，如果排列層是由有機排列層(如聚酰亞胺)制成的，則會明顯和容易出現(xiàn)排列層的劣化。另一方面，在本實施例的電子裝置中，排列層由無機斜向蒸鍍層(如氧化硅等制成的)構成，實現(xiàn)了減少因劣化排列層所導致的劣質(zhì)顯示的出現(xiàn)的液晶裝置962R、962G和962B。因此，即使該裝置使用很長時間，也可以實現(xiàn)高顯示質(zhì)量的投影型顯示裝置。再者，在各個實施例的液晶裝置962R、962G和962B中，當如上所述在具有間隙部分80的底層上形成無機排列層36時，在蒸鍍無機材料容易的區(qū)域(靠近間隙部分80的區(qū)域80a之外的區(qū)域80b)和容易出現(xiàn)無機材料蒸鍍的缺陷區(qū)域的靠近間隙部分80的區(qū)域80a，分別進行無機材料的蒸鍍。因此，在靠近間隙部分80的區(qū)域之外的區(qū)域80b上形成上述第一無機斜向蒸鍍層36a，而在靠近間隙部分80的區(qū)域80a上形成第二無機斜向蒸鍍層36b。因此，沒有含缺陷蒸鍍的區(qū)域，例如無機材料的不均勻蒸鍍或在靠近間隙部分80的區(qū)域80a出現(xiàn)未蒸鍍的情況。
試驗實例本發(fā)明的液晶裝置的發(fā)明人完成了試驗，以演示液晶裝置的液晶盒間隙d和液晶層的螺距P的比值d/P與限制缺陷排列的有效性之間的關系。試驗的結果如下所示。
試驗實例1已制造出具有由兩層無機斜向蒸鍍層構成的排列層的上述第一實施例的液晶裝置。在液晶盒間隙d被設置為3μm，液晶層的扭轉(zhuǎn)角φ被設置為90度時，通過控制蒸鍍條件使預傾角θ改變?yōu)楦鞣N值。通過調(diào)整添加到液晶原料的手性絡合物的量，將液晶的螺距P的值改變?yōu)?0，15，10，7.5(μm)。在預傾角θ為8度的條件下，通過視覺觀察在實際投影型顯示裝置的顯示屏上檢測到缺陷排列的存在。結果如表1所示。
表1

在表1中，“顯示條件”中的″A″表示像素中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角為90度或更小的區(qū)域的情況?！錙″表示正確的排列?！錌″表示像素中產(chǎn)生發(fā)生過度扭轉(zhuǎn)角、例如270度的區(qū)域的情況。
關于上述試驗，所示的上述試驗結果是在預傾角被設置為8度的情況下的典型實例。但是，在排列層由兩層無機斜向蒸鍍層構成且預傾角相應地不同的情況下獲得與表1的情況下幾乎相同的結果。即，從表1中，可知在將平均預傾角θ設置為5度至20度，液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層的螺距P的比率d/P設置為0.15＜d/P＜0.35，或最好為0.2＜d/P＜0.3的情況下可以防止缺陷排列。雖然在扭轉(zhuǎn)角φ為90度的情況下上述結果是有效的，但是也發(fā)現(xiàn)液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層的螺距P的比率d/P趨向于與液晶裝置的扭轉(zhuǎn)角φ成比例。因此，借助利用液晶層的扭轉(zhuǎn)角φ的更普遍的公式，發(fā)現(xiàn)如果滿足關系，例如(0.3/360)φ＜d/P＜(1.4/360)，則可以限制缺陷排列。
試驗實例2已制造出具有由單層無機斜向蒸鍍層構成的排列層的上述第二實施例的液晶裝置。在液晶盒間隙d被設置為3μm，液晶層的扭轉(zhuǎn)角φ被設置為90度時，通過控制蒸鍍條件使預傾角θ改變?yōu)楦鞣N值。通過調(diào)整添加到液晶的原料的手性絡合物的量，將液晶的螺距P的值改變?yōu)?0，12，8.6，6.7(μm)。在預傾角θ為27度的條件下，通過視覺觀察在實際投影型顯示裝置的顯示屏上檢測到缺陷排列的存在。結果如表2所示。
表2


在表2中，“顯示條件”中的″A″表示像素中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角為90度或更小的區(qū)域的情況?！錙″表示正確的排列?！錍″表示反向扭轉(zhuǎn)域的出現(xiàn)。″B″表示像素中產(chǎn)生發(fā)生過度扭轉(zhuǎn)角、例如270度的區(qū)域的情況。
關于上述試驗，所示的上述試驗結果是在預傾角被設置為27度情況下的典型實例。但是，在排列層由單層無機斜向蒸鍍層構成且預傾角相應地不同的情況下獲得與表2的情況下幾乎相同的結果。即，從表2中，可知在將平均預傾角θ設置為20度或更大，液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層的螺距P的比率d/P設置為0.20＜d/P＜0.40，或最好為0.25＜d/P＜0.35的情況下可以防止缺陷排列。再者，還發(fā)現(xiàn)液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層的螺距P的比率d/P趨向于與液晶裝置的扭轉(zhuǎn)角φ成比例。因此，借助利用液晶層的扭轉(zhuǎn)角φ的更普遍的公式，發(fā)現(xiàn)如果滿足關系，如(0.8/360)φ＜d/P＜(1.6/360)，則可以限制缺陷排列。
試驗實例3本發(fā)明的液晶裝置的發(fā)明人還完成了證明本發(fā)明的液晶裝置的有效性的試驗。試驗的結果如下所示。
當通過單向從方向SA進行氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍來形成第一無機斜向蒸鍍層，以便使該層在其表面具有間隙部分并且形成TFT元件和像素電極等的TFT陣列基片的表面上的厚度為10nm時(如第三實施例所述)，SiO的蒸鍍角θ1(蒸鍍方向與基片所成的角度)在2.5度至15度的范圍內(nèi)改變。接下來，當通過從方位角方向φ不同于上述斜向蒸鍍方向SA的方位角的方向SB進行氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍來設置第二無機斜向蒸鍍層，以使該層的厚度為10nm，并設置TFT元件和像素電極等時(如第三實施例所述)，SiO的蒸鍍角θ2(蒸鍍方向與基片所成的角度)在25度至30度的范圍內(nèi)改變。此斜向蒸鍍方向SA與圖2中的掃描線3a和電容線3b垂直，斜向蒸鍍方向SA設置為來自圖2的平面圖的底端的方向。再者，斜向蒸鍍方向SB沿著圖2中的掃描線3a和電容線3b，斜向蒸鍍方向SB設置為來自圖2的平面圖的右手側(cè)的方向。斜向蒸鍍方向SB與斜向蒸鍍方向SA的方位角方向彼此相差90度。
另一方面，通過從一個方向SC在其上形成有黑矩陣(遮蔽層)和對面電極的對面基片的表面上進行氧化硅(SiO)的單向斜向蒸鍍(如第三實施例所述)，以便使其厚度為10nm來形成無機斜向蒸鍍層。此處，斜向蒸鍍方向SC的蒸鍍角(蒸鍍方向與基片所成的角度)θ3被設置為5度。
接下來，通過以下方法制造各種類型的液晶裝置在成為其上形成上述無機斜向蒸鍍層一個基片的液晶層一側(cè)的表面上采用密封印刷(seal-printing)方法形成密封部分，同時讓用于注入液晶的入口處在未密封狀態(tài)；通過將TFT陣列基片和對面基片鍵合在一起來制造液晶屏；從所述入口將氟正液晶注入到屏中，然后以密封件將該入口閉合。
試驗以此方式制造的各種液晶裝置的液晶的排列情況。結果如表3所示。
表3

在表3中，○表示沒有未蒸鍍氧化硅的缺陷蒸鍍區(qū)域的排列情況和沒有因排列層的異常情況而導致的液晶分子的劣質(zhì)排列的排列情況。再者，×表示有來蒸鍍氧化硅的缺陷蒸鍍區(qū)域的排列情況和有因排列層的異常情況而導致的液晶分子的劣質(zhì)排列的排列情況。從表3的結果可知，當形成第一無機斜向蒸度層時蒸鍍角(第一蒸鍍角)設置為2.5度或15度時(不在5度至10度范圍內(nèi)的角度)，即使蒸鍍角(第二蒸鍍角)處于任何角度，排列情況都會變得無序。當形成第一無機斜向蒸度層時蒸鍍角(第二蒸鍍角)設置為25度或30度時(不在25度至30度范圍內(nèi)的角度)，即使第一無機斜向蒸鍍角(第一蒸鍍角)處于任何角度，排列情況都會變得無序。
相反，在形成第一無機斜向蒸鍍層時蒸鍍角(第一蒸鍍角)設置為5度至10度，同時形成第二無機斜向蒸鍍層時第二蒸鍍角(第二蒸鍍角)設置為25度至30度的液晶裝置中，排列情況變得有次序；因此可知該排列情況是良好的。
試驗實例4當通過從方向SA單向進行氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍來形成第一無機斜向蒸鍍層時，在TFT陣列基片的表面上(其表面具有間隙部分并形成TFT元件和像素電極等)，使該層的厚度從2.5nm至20nm變化(如第三實施例所示)。接下來，當通過從方位角方向φ不同于上述斜向蒸鍍方向SA的方位角的方向SB進行氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍來形成第二無機斜向蒸鍍層時，使該層的厚度從8nm至45nm變化。此斜向蒸鍍方向SA與圖2中的掃描線3a和電容線3b垂直，斜向蒸鍍方向SA設置為來自圖2的平面圖的底端的方向。該SiO的蒸鍍角(蒸鍍方向與基片所成的角度)θ1被設置為25度。再者，斜向蒸鍍方向SB沿著圖2中的掃描線3a和電容線3b，斜向蒸鍍方向SB設置為來自圖2的平面圖的右手側(cè)的方向。再者，該SiO的蒸鍍角(蒸鍍方向與基片所成的角度)θ2被設置為25度。此處，斜向蒸鍍方向SB與斜向蒸鍍方向SA的方位角方向彼此相差90度。
另一方面，通過從一個方向SC單向在其上形成有黑矩陣(遮蔽層)和對面電極的對面基片的表面上進行氧化硅(SiO)的斜向蒸鍍(如第三實施例所述)，以便使該層的厚度為10nm來形成無機斜向蒸鍍層。此處，斜向蒸鍍方向SC的蒸鍍角(蒸鍍方向與基片所成的角度)θ3被設置為5度。
接下來，采用以下方法來制造各種類型的液晶裝置在成為形成上述無機斜向蒸鍍層的一個基片的液晶層一側(cè)的表面上通過密封印刷形成密封部分，同時讓用于注入液晶的入口處于未密封狀態(tài)；通過將TFT陣列基片和對面基片鍵合在一起來制造液晶屏；從所述入口將氟正液晶注入到屏中，然后以密封件將該入口閉合。
試驗以此方式制造的各種液晶裝置的液晶的排列情況。結果如表4所示。
表4

在表4中，″L″表示液晶的平均預傾角小于3度，由于是低預斜置，所以當作缺陷?！錝″表示液晶的平均預傾角大于20度，由于是高預斜置，所以當作缺陷?！鸨硎緵]有液晶無序排列的排列情況，平均預傾角為5度至15度，當作良好排列?！帘硎居幸壕Х肿訜o序排列的排列情況。
從圖4可知，當形成第一無機斜向蒸鍍層時，該層的厚度設置為2.5nm或20nm(不在5nm至16nm的范圍內(nèi))時，液晶分子的預斜置很低或很高，或者液晶分子的排列方向變得無序，即使第二無機斜向蒸鍍層的厚度為任何值，該排列情況也是劣質(zhì)的。當形成第二無機斜向蒸鍍層時，該層的厚度設置為8nm或45nm(不在10nm至40nm的范圍內(nèi))時，液晶分子的預斜置很低或很高，或者液晶分子的排列方向變得無序，即使第一無機斜向蒸鍍層的厚度為任何值，該排列情況也是劣質(zhì)的。
相反，在形成第一無機斜向蒸鍍層時蒸鍍角(第一蒸鍍角)設置為5度至16度，同時形成第二無機斜向蒸鍍層時第二蒸鍍角(第二蒸鍍角)設置為10度至40度的液晶裝置中，排列情況變得有次序；因此可知，由于平均預傾角在5度至10度的范圍內(nèi)的原因，所述排列情況是良好的。
如上面的詳細解釋，根據(jù)本發(fā)明的液晶裝置，通過優(yōu)化液晶裝置的液晶盒間隙d與液晶層的螺距P之間的比d/P，可以有效地防止采用無機排列層的傳統(tǒng)液晶裝置中出現(xiàn)的旋錯；因此可以實現(xiàn)沒有因旋錯所導致的缺陷顯示(如光泄露)且具有良好的對比度的液晶裝置。再者，較之具有有機層(如聚酰亞胺等)制成的有機排列層的液晶裝置，可以實現(xiàn)在耐光和耐熱性方面性能良好且優(yōu)選作為液晶光閥的液晶裝置。
再者，根據(jù)本發(fā)明的液晶裝置，在具有間隙部分的底層上形成的無機排列層由如下部分構成具有傾斜的無機材料柱狀結構的第一無機斜向蒸鍍層和第二無機斜向蒸鍍層，其中第二無機斜向蒸鍍層的無機材料柱狀結構的傾斜方向的方位角方向與第一無機斜向蒸鍍層的柱狀結構的傾斜方向的方位角方向不同。再者，因為在靠近上述間隙部分的區(qū)域形成上述第二無機斜向蒸鍍層，所以可以減少出現(xiàn)無機材料的不均勻蒸鍍的缺陷蒸鍍區(qū)域和靠近上述間隙部分的未進行蒸鍍的區(qū)域。相應地，即使像素間距精細到20μm或更小，在表面上具有間隙部分的底層上形成的無機排列層中也不會有異常情況，可以防止因排列層的異常情況而導致液晶的劣質(zhì)排列，可以防止劣質(zhì)顯示的出現(xiàn)，如降低的對比度的出現(xiàn)。即使像素間距精細到15μm或更小，也可以獲得這種效果。
相應地，通過采用本液晶裝置，可以實現(xiàn)具有高顯示質(zhì)量的投影型顯示裝置。
權利要求
1.一種液晶裝置，它包括設置在一對彼此相對的基片(20)之間的液晶層(50)；設置在所述基片對的液晶層一側(cè)的表面上且具有間隙部分(80)的無機排列層(36，42)，所述無機排列層(36，42)包括第一無機斜向蒸鍍層(36a)和形成于所述第一無機斜向蒸鍍層(36a)上且靠近間隙部分(80)的區(qū)域的第二無機斜向蒸鍍層(36b)；所述無機排列層(36，42)中至少一個的具有間隙部分(80)的底層；其中所述第一和所述第二無機斜向蒸鍍層(36a，36b)由無機材料的傾斜柱狀結構構成；以及構成所述第一和所述第二斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向的方位角方向在所述基片的平面內(nèi)不同。
2.一種液晶裝置，它包括設置在一對彼此相對的基片(20)之間的液晶層(50)；設置在所述基片對的任何一個上的以矩陣形式布置的多個像素電極、驅(qū)動所述多個像素電極的多個開關裝置、分別連接到所述多個開關裝置的多個數(shù)據(jù)線(6a)和多個掃描線(3a)；設置在所述另一個基片上的對面電極；分別設置在所述基片對的液晶層一側(cè)的表面上的無機排列層(36，42)；無機排列層中至少任一個的底層，所述至少任一個無機排列層的一側(cè)上設置有所述開關裝置，所述底層的表面上具有間隙部分(80)；形成在具有所述間隙部分(80)的所述底層上的無機排列層(36，42)，后者包括第一無機斜向蒸鍍層(36a)和設置在所述第一無機斜向蒸鍍層(36a)上且靠近間隙部分(80)的區(qū)域的第二無機斜向蒸鍍層(36b)；所述第一和所述第二無機斜向蒸鍍層(36a，36b)包括無機材料的傾斜柱狀結構；構成所述第一和所述第二斜向蒸鍍層的無機材料的柱狀結構的傾斜方向的方位角方向在所述基片的平面內(nèi)不同。
3.如權利要求1或2所述的液晶裝置，其特征在于構成所述第一和所述第二斜向蒸鍍層(36a，36b)的無機材料的柱狀結構的傾斜方向的方位角方向相差大約90度。
4.如權利要求1或2所述的液晶裝置，其特征在于所述第一無機斜向蒸鍍層(36A)的厚度在5nm至16nm的范圍內(nèi)，而所述第二無機斜向蒸鍍層(36b)的厚度在10nm至40nm的范圍內(nèi)。
5.如權利要求1或2所述的液晶裝置，其特征在于所述液晶層的液晶分子的預傾角在5至15度的范圍內(nèi)。
6.如權利要求1或2所述的液晶裝置，其特征在于所述無機排列層(36，42)是氧化硅制成的斜向蒸鍍層。
7.一種配備有權利要求1或2的液晶裝置的投影顯示裝置，它包括用于發(fā)射光線的光源；所述液晶裝置，用于調(diào)制從所述光源發(fā)出的光線；以及放大投影光學系統(tǒng)，它將由所述液晶裝置調(diào)制的光線放大并將所述光線投射在投影屏面上。
全文摘要
一種液晶裝置具有設置在一對基片的液晶層一側(cè)的表面上的無機排列層(36，42)，當液晶層的液晶分子(50a)的平均預傾角θ的范圍是5度≤θ≤20度時，該液晶層的液晶分子(50a)的扭轉(zhuǎn)角φ、液晶盒間隙d以及液晶層的液晶分子的螺距P滿足關系(0.6/360)φ＜d/P＜(1.4/360)φ，當液晶層的液晶分子(50a)的平均預傾角θ的范圍是θ＞20度時，該液晶層的液晶分子(50a)的扭轉(zhuǎn)角φ、液晶盒間隙d以及液晶層的液晶分子的螺距P滿足關系(0.8/360)φ＜d/P＜(1.6/360)φ。
文檔編號G02F1/1337GK1605906SQ20041008984
公開日2005年4月13日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權日2001年3月15日
發(fā)明者田中孝昭, 山崎泰志 申請人:精工愛普生株式會社