專利名稱：液晶裝置及投影型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶裝置及投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為可以大畫面顯示的顯示裝置，液晶投影機(jī)(投影型顯示裝置)已經(jīng)實(shí)用化。在這樣的投影機(jī)中，提出了一種具備有使介電各向異性為負(fù)的液晶在基板上垂直取向并由通過施加電壓而使其傾倒的“VA(Vertical Alignment垂直取向)模式”驅(qū)動(dòng)的液晶裝置作為光閥的構(gòu)成。但是，以往的液晶投影機(jī)投影圖像的對(duì)比度比只有1∶500左右，與使用了DMD(注冊(cè)商標(biāo))等的機(jī)械式快門的投影機(jī)的對(duì)比度比1∶3000相比相形見絀。其原因在于液晶裝置的視角特性。說(shuō)起來(lái)在液晶投影機(jī)中，入射到液晶裝置的光并非完全的平行光?？墒?，由于在液晶裝置中存在入射角依賴性，這就成了使投影圖像的對(duì)比度比降低的原因。作為其對(duì)策，在專利文獻(xiàn)1中，為了補(bǔ)償液晶裝置的入射角依賴性而采用光學(xué)補(bǔ)償板，利用該光學(xué)補(bǔ)償板的視角補(bǔ)償效果，實(shí)現(xiàn)更高對(duì)比度的顯示。
專利文獻(xiàn)1特公平7-69536號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，是通過在垂直取向型的液晶晶元上配置負(fù)的折射率各向異性體作為光學(xué)補(bǔ)償板，而補(bǔ)償在相對(duì)于傾斜光的液晶晶元處產(chǎn)生的相位差的技術(shù)。但是，在具有預(yù)傾作為取向控制的情況下，隨著預(yù)傾角從90°開始降低，存在著上述光學(xué)補(bǔ)償板的效果減弱的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于這樣的情形而實(shí)現(xiàn)的，其目的在于提供一種即使是在具有預(yù)傾的情況下也能夠進(jìn)行良好的光學(xué)補(bǔ)償?shù)臉?gòu)成，進(jìn)一步地，提供一種通過具備這樣的液晶裝置而能夠進(jìn)行高對(duì)比度的圖像顯示的投影型顯示裝置。
為了解決上述的問題，本發(fā)明的液晶裝置，是在一對(duì)基板之間夾持液晶層而構(gòu)成的液晶裝置，其特征在于，上述液晶層由初始取向狀態(tài)呈垂直取向的介電各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成，向上述液晶沿規(guī)定的一個(gè)方向賦予預(yù)傾，在上述一對(duì)基板之中的至少一個(gè)基板的外側(cè)設(shè)置具有負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)補(bǔ)償板，上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和上述液晶的預(yù)傾方向被配置為基本平行。在該液晶裝置中，上述光學(xué)補(bǔ)償板能夠與上述一個(gè)基板平行地配置，上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向是從該光學(xué)補(bǔ)償板的法線偏離的角度并能夠被配置成與上述液晶的預(yù)傾方向大致平行的方向。或者，上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向能夠配置成與該光學(xué)補(bǔ)償板的法線方向大致平行的方向，上述光學(xué)補(bǔ)償板能夠以該光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和上述液晶的預(yù)傾方向成為基本平行的方式從與上述一個(gè)基板平行的位置傾斜地配置。
根據(jù)該構(gòu)成，由于光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向與液晶的預(yù)傾方向一致地傾斜配置，所以能夠完全地補(bǔ)償由液晶的預(yù)傾引起的相位差及由傾斜方向的光引起的相位差。
本發(fā)明的投影型顯示裝置，其特征在于，具備上述的本發(fā)明的液晶裝置作為光調(diào)制單元。
根據(jù)該構(gòu)成，能夠防止在黑顯示中的光泄漏，能夠在投影圖像中得到高對(duì)比度比。
在本發(fā)明的投影型顯示裝置中，能夠采用具備以使上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和上述液晶的預(yù)傾方向一致的方式調(diào)節(jié)上述光學(xué)補(bǔ)償板的設(shè)置角度的調(diào)節(jié)單元的構(gòu)成。在該構(gòu)成中，上述調(diào)節(jié)單元能夠由使上述光學(xué)補(bǔ)償板繞2軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，由于能夠由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自由地調(diào)節(jié)光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向，所以對(duì)于例如改變液晶的預(yù)傾角等的設(shè)計(jì)改變，不必伴隨著光學(xué)補(bǔ)償板本身的設(shè)計(jì)改變便能夠容易地應(yīng)對(duì)。


圖1是液晶面板的等效電路圖；圖2是液晶面板的平面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖3是圖2的A-A’線處的剖面圖；圖4是第1實(shí)施方式的液晶裝置的分解立體圖；圖5是對(duì)應(yīng)的表示光學(xué)補(bǔ)償板的折射率橢圓體的圖；圖6是表示使光學(xué)補(bǔ)償板的傾角和液晶的預(yù)傾角變化了的情況下的黑的透射率的曲線圖；圖7是第2實(shí)施方式的液晶裝置的分解立體圖；圖8是對(duì)應(yīng)的表示光學(xué)補(bǔ)償板的折射率橢圓體的圖；圖9是對(duì)應(yīng)的表示光學(xué)補(bǔ)償板的一個(gè)構(gòu)成例子的剖面圖；圖10是對(duì)應(yīng)的表示光學(xué)補(bǔ)償板的制作方法的一個(gè)例子的圖；圖11是表示使光學(xué)補(bǔ)償板的光軸傾斜的情況下和不傾斜的情況下的等對(duì)比度曲線的圖；圖12是表示投影型顯示裝置的一個(gè)例子的圖；圖13是對(duì)應(yīng)的表示適用于投影型顯示裝置的液晶裝置的一個(gè)例子的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明10...TFT陣列基板，20...對(duì)置基板，50...液晶層，51...液晶，70...光學(xué)補(bǔ)償板，100、745、547R、745G、745B...液晶裝置，1000...投影型顯示裝置，D...光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向，P...液晶的預(yù)傾方向。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，在以下的說(shuō)明中使用的各附圖中，為了使各部件成為可以識(shí)別的大小，適當(dāng)改變各部件的比例尺。此外，在本說(shuō)明書中，將液晶裝置的各構(gòu)成部件中的液晶層側(cè)稱為內(nèi)側(cè)，將其相反側(cè)稱為外側(cè)。

最初，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的液晶裝置，使用圖1至圖6進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的液晶裝置，具有由一對(duì)基板夾持液晶層的液晶面板、配置于該液晶面板的一個(gè)基板的外側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償板和分別配置于該光學(xué)補(bǔ)償板的外側(cè)及液晶面板的另一個(gè)基板的外側(cè)的偏振板。此外，在本實(shí)施方式中，以使用薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下稱為TFT)元件作為開關(guān)元件的有源矩陣方式的透射型液晶面板為例進(jìn)行說(shuō)明。
(等效電路)圖1是液晶面板的等效電路圖。在用于構(gòu)成透射型液晶面板的圖像顯示區(qū)域的矩陣狀配置的多個(gè)點(diǎn)上，形成像素電極9。并且，在該像素電極9的一側(cè)，形成有本身為用于進(jìn)行對(duì)該像素電極9的通電控制的開關(guān)元件的TFT元件30。在該TFT元件30的源極，電連接有數(shù)據(jù)線6a。圖像信號(hào)S1、S2、...、Sn被供給到各數(shù)據(jù)線6a。此外，圖像信號(hào)S1、S2、...、Sn既可以對(duì)各數(shù)據(jù)線6a以該順序線依次地進(jìn)行供給，也可以對(duì)相鄰的多條數(shù)據(jù)線6a按每組地進(jìn)行供給。
并且，在TFT元件30的柵極，電連接有掃描線3a。在掃描線3a上，按規(guī)定的定時(shí)脈沖供給掃描信號(hào)G1、G2、...、Gm。還有，掃描信號(hào)G1、G2、...、Gm對(duì)各掃描線3a以該順序線依次地進(jìn)行施加。并且，在TFT元件30的漏極，電連接有像素電極9。然后，當(dāng)由從掃描線3a供給的掃描信號(hào)G1、G2、...、Gm使作為開關(guān)元件的TFT元件30成為僅一定期間的導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，從數(shù)據(jù)線6a供給的圖像信號(hào)S1、S2、...、Sn便以規(guī)定的定時(shí)寫入到各像素的液晶中。
寫入到液晶中的規(guī)定電平的圖像信號(hào)S1、S2、...、Sn，通過在像素電極9和后述的公共電極之間形成的液晶電容保持一定期間。還有，為了防止所保持的圖像信號(hào)S1、S2、...、Sn泄漏，在像素電極9和電容線3b之間形成存儲(chǔ)電容17，并與液晶電容并聯(lián)地配置。這樣，當(dāng)在液晶上施加電壓信號(hào)時(shí)，根據(jù)所施加的電壓電平液晶分子的取向狀態(tài)改變。由此，可以調(diào)制入射到液晶上的光而進(jìn)行灰度顯示。
(平面結(jié)構(gòu))
圖2是液晶面板的平面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在本實(shí)施方式的液晶面板中，在TFT陣列基板上，矩陣狀地排列形成有由銦錫氧化物(Indium TinOxide，銦錫氧化物，以下稱為ITO)等透明導(dǎo)電性材料構(gòu)成的矩形形狀的像素電極9(由虛線9a表示其輪廓)。此外，沿像素電極9的縱橫邊界，設(shè)置有數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a及電容線3b。在本實(shí)施方式中，成為各像素電極9的形成區(qū)域是點(diǎn)，且在每個(gè)矩陣狀配置的點(diǎn)中可以進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。
TFT元件30以由多晶硅膜等構(gòu)成的半導(dǎo)體層1a為中心形成。在半導(dǎo)體層1a的源極區(qū)域(后述)，通過接觸孔5電連接有數(shù)據(jù)線6a。并且，在半導(dǎo)體層1a的漏極區(qū)域(后述)，通過接觸孔8電連接有像素電極9。另一方面，在半導(dǎo)體層1a上與掃描線3a的相對(duì)部分，形成有溝道區(qū)域1a’。還有，掃描線3a在與溝道區(qū)域1a’的相對(duì)部分中作為柵極起作用。
電容線3b由沿掃描線3a大致直線狀地延伸的主線部(即平面地看，沿掃描線3a形成的第1區(qū)域)、和從與數(shù)據(jù)線6a的交點(diǎn)開始沿?cái)?shù)據(jù)線6a向前級(jí)側(cè)(在圖中向上)突出的突出部(即平面地看，沿?cái)?shù)據(jù)線6a延伸的第2區(qū)域)構(gòu)成。并且，在圖2中以向右上的斜線所表示的區(qū)域，形成有第1遮光膜11a。然后，電容線3b的突出部和第1遮光膜11a通過接觸孔13電連接，形成后述的存儲(chǔ)電容。
(剖面結(jié)構(gòu))圖3是液晶面板的剖面結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖，是圖2的A-A’線處的側(cè)面剖面圖。如圖3所示，本實(shí)施方式的液晶面板60，以TFT陣列基板10、與其相對(duì)配置的對(duì)置基板20、和夾持于它們之間的液晶層50為主體構(gòu)成。TFT陣列基板10，以由玻璃、石英等透光性材料構(gòu)成的基板主體10A、及形成于其內(nèi)側(cè)的TFT元件30、像素電極9、取向膜16等為主體構(gòu)成。另一方面，對(duì)置基板20以由玻璃、石英等透光性材料構(gòu)成的基板主體20A、及形成于其內(nèi)側(cè)的公共電極21、取向膜22等為主體構(gòu)成。
在TFT陣列基板10的表面，形成有后述的第1遮光膜11a及第1層間絕緣膜12。然后，在第1層間絕緣膜12的表面形成有半導(dǎo)體層1a，以該半導(dǎo)體層1a為中心形成有TFT元件30。在半導(dǎo)體層1a中與掃描線3a的相對(duì)部分形成有溝道區(qū)域1a’，在其兩側(cè)形成有源極區(qū)域及漏極區(qū)域。此外，由于該TFT元件30采用LDD(Lightly Doped Drain，輕攙雜漏極)結(jié)構(gòu)，所以在源極區(qū)域及漏極區(qū)域，分別形成有不純物濃度相對(duì)高的高濃度區(qū)域、和相對(duì)低的低濃度區(qū)域(LDD區(qū)域)。即，在源極區(qū)域形成有低濃度源極區(qū)域1b和高濃度源極區(qū)域1d，在漏極區(qū)域形成有低濃度漏極區(qū)域1c和高濃度漏極區(qū)域1e。
在半導(dǎo)體層1a的表面，形成有柵極絕緣膜2。然后，在柵極絕緣膜2的表面形成有掃描線3a，其一部分構(gòu)成柵電極。并且，在柵極絕緣膜2及掃描線3a的表面，形成有第2層間絕緣膜4。然后，在第2層間絕緣膜4的表面形成有數(shù)據(jù)線6a，且通過在第2層間絕緣膜4上形成的接觸孔5，數(shù)據(jù)線6a與高濃度源極區(qū)域1d電連接。而且，在第2層間絕緣膜4及數(shù)據(jù)線6a的表面，形成有第3層間絕緣膜7。然后，在第3層間絕緣膜7的表面形成有像素電極9，且通過在第2層間絕緣膜4及第3層間絕緣膜7上形成的接觸孔8，像素電極9與高濃度漏極區(qū)域1e電連接。而且，以覆蓋像素電極9的方式，形成有由斜方蒸鍍膜構(gòu)成的無(wú)機(jī)垂直取向膜16。
此外，在本實(shí)施方式中，延伸半導(dǎo)體層1a而形成有第1存儲(chǔ)電容電極1f。并且，延伸柵極絕緣膜2而形成有電介質(zhì)膜，在其表面配置電容線3b而形成有第2存儲(chǔ)電容電極。由此，構(gòu)成了上述的存儲(chǔ)電容17。
此外，在與TFT元件30的形成區(qū)域?qū)?yīng)的TFT陣列基板10的表面，形成有第1遮光膜11a。第1遮光膜11a防止入射到液晶面板的光侵入到半導(dǎo)體層1a的溝道區(qū)域1a’、低濃度源極區(qū)域1b及低濃度漏極區(qū)域1c。此外，第1遮光膜11a，通過在第1層間絕緣膜12上形成的接觸孔13，與前級(jí)或者后級(jí)的電容線3b電連接。由此，第1遮光膜11a作為第3存儲(chǔ)電容電極起作用，以第1層間絕緣膜12作為電介質(zhì)膜，在與第1存儲(chǔ)電容電極1f之間形成有新的存儲(chǔ)電容。
另一方面，在與數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a及TFT元件30的形成區(qū)域?qū)?yīng)的對(duì)置基板20的表面，形成有第2遮光膜23。第2遮光膜23防止入射到液晶面板的光侵入到半導(dǎo)體層1a的溝道區(qū)域1a’、低濃度源極區(qū)域1b、低濃度漏極區(qū)域1c等。此外，在對(duì)置基板20及第2遮光膜23的表面，遍布幾乎整個(gè)表面形成有由ITO等導(dǎo)電體構(gòu)成的公共電極21。而且，在公共電極21的表面，形成有由斜方蒸鍍膜構(gòu)成的無(wú)機(jī)垂直取向膜22。然后，通過該取向膜22和取向膜16，液晶分子在不施加電壓的狀態(tài)下從基板的水平面向該水平面內(nèi)的規(guī)定的一個(gè)方向傾斜取向。在本實(shí)施方式中，分別設(shè)定成取向膜16和取向膜22的蒸鍍角度為例如距基板法線50°、膜厚為40nm。因此，液晶分子以從基板的水平面向規(guī)定方向傾斜86°(距基板法線4°)的狀態(tài)取向。以下，將該液晶分子的傾斜方向(即，在無(wú)施加電壓時(shí)的液晶分子的指向失的方向)稱為液晶的預(yù)傾方向。
而且，在TFT陣列基板10和對(duì)置基板20之間，夾持有液晶層50。該液晶層50由呈現(xiàn)負(fù)的介電常數(shù)各向異性的向列液晶等構(gòu)成。即，構(gòu)成液晶層50的液晶分子在無(wú)施加電場(chǎng)時(shí)(初始取向狀態(tài))垂直取向，在施加電場(chǎng)時(shí)則成為水平取向。
(偏振板)圖4是本實(shí)施方式的液晶裝置的分解立體圖。
本實(shí)施方式的液晶裝置100由上述的液晶面板60、配置于液晶面板60的TFT陣列基板10的外側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償板70，和配置于該光學(xué)補(bǔ)償板70的外側(cè)及對(duì)置基板20的外側(cè)的偏振板62、64構(gòu)成。在液晶面板60的光入射側(cè)配置有偏振板62，在光出射側(cè)配置有偏振板64。光入射側(cè)的偏振板62，其透射軸平行于圖示Y方向配置。光出射側(cè)的偏振板64，其透射軸平行于圖示X方向配置。這些偏振板62、64的透射軸的方向被相對(duì)于將上述液晶的預(yù)傾方向P投影在基板面上的投影矢量的方向P’傾斜地配置。
而且，當(dāng)光對(duì)于液晶裝置100從偏振板62的下方入射時(shí)，僅與偏振板62的透射軸一致的線偏振光透過偏振板62。在無(wú)施加電場(chǎng)時(shí)的液晶面板60中，液晶分子以相對(duì)于基板面在一個(gè)方向上具有預(yù)傾的狀態(tài)大致垂直地取向。因此，入射到液晶面板60上的線偏振光，由于根據(jù)預(yù)傾的相位差而改變偏振狀態(tài)作為橢圓偏振光從液晶面板60出射。然后，該橢圓偏振光，由于與偏振板64的透射軸基本正交，所以幾乎不透過其偏振板64。從而，在施加電場(chǎng)時(shí)的液晶面板60中，進(jìn)行黑顯示(常黑模式)。另一方面，在施加電場(chǎng)時(shí)的液晶面板60中，液晶分子垂直取向。因此，入射到液晶面板60的線偏振光，通過雙折射使偏振方向變換成對(duì)于入射光正交的方向。該線偏振光，由于與偏振板64的透射軸一致，所以透射偏振板64。從而，在無(wú)施加電場(chǎng)時(shí)的液晶面板60中進(jìn)行白顯示。
(光學(xué)補(bǔ)償板)然后，在本實(shí)施方式中，在液晶面板60中的光出射側(cè)的基板20和偏振板62之間配置有光學(xué)補(bǔ)償板70。
圖5是表示光學(xué)補(bǔ)償板70的折射率橢圓體的示意圖。在該圖中，nx、ny分別表示光學(xué)補(bǔ)償板的面方向的主折射率，nz表示厚度方向的主折射率。本實(shí)施方式的光學(xué)補(bǔ)償板70由具有盤狀化合物等的負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)各向異性體構(gòu)成，其主折射率nx、ny、nz為滿足nx＝ny＞nz的構(gòu)成。即，光軸方向D的折射率nz比其他方向的折射率小，在折射率橢圓體中成為圓盤型。該折射率橢圓體相對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償板70的水平面70a平行地取向，光學(xué)補(bǔ)償板70的光軸方向D(折射率橢圓體的短軸方向)與光學(xué)補(bǔ)償板70的法線方向平行地配置。此外，在本實(shí)施方式中，光學(xué)補(bǔ)償板70的面內(nèi)相位差((nx-nz)·d，d為光學(xué)補(bǔ)償板的厚度)是0.2μm，液晶面板60的延遲是0.32，光學(xué)補(bǔ)償板70的面內(nèi)相位差一方設(shè)定得比液晶面板60的延遲稍微小一些。
上述的光學(xué)補(bǔ)償板70安裝于支撐基板上。支撐基板以無(wú)堿玻璃、熱傳導(dǎo)率大的藍(lán)寶石、水晶等透光性材料構(gòu)成。而且，安裝于支撐基板上的光學(xué)補(bǔ)償板70，距離圖4所示的液晶面板60的表面規(guī)定距離，配設(shè)于液晶裝置100上。由此，能夠抑制由來(lái)自液晶面板60的熱影響引起的光學(xué)補(bǔ)償板70的劣化。并且，光學(xué)補(bǔ)償板70以其光軸方向D與液晶面板60的預(yù)傾方向P大致平行的方式，相對(duì)于液晶面板60的基板面傾斜角度θ2來(lái)配置。在本實(shí)施方式中，由于液晶的預(yù)傾角θ1被設(shè)定為相對(duì)于基板10的水平面為86°(距基板法線為4°)，所以光學(xué)補(bǔ)償板70的板面70a以在基板10上從水平的位置開始旋轉(zhuǎn)4°的狀態(tài)被配置。光學(xué)補(bǔ)償板70能夠由使該光學(xué)補(bǔ)償板70或者支撐其的支撐基板旋轉(zhuǎn)的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)單元)調(diào)節(jié)傾角θ2。通過具備這樣的對(duì)光學(xué)補(bǔ)償板70的設(shè)置角度進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)單元，能夠容易地應(yīng)對(duì)液晶面板60的設(shè)計(jì)改變。作為該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，優(yōu)選能夠使光學(xué)補(bǔ)償板70繞2軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
圖6是表示使液晶的預(yù)傾角θ1和光學(xué)補(bǔ)償板70的傾角θ2變化時(shí)的黑顯示時(shí)的透射率的圖。在圖6中，表示燈光源具有大概10°圓錐體的強(qiáng)度分布時(shí)的黑顯示時(shí)的透射率。在圖6中，以符號(hào)A表示的區(qū)域是透射率最小的區(qū)域，以符號(hào)B、C、D、...表示的區(qū)域按該順序透射率增高。如圖6所示，黑的透射率，在使光學(xué)補(bǔ)償板70的光軸方向D與液晶的預(yù)傾方向P大致平行地配置時(shí)成為最小，隨著從該條件偏離透射率增高。由此，通過使光軸方向D和預(yù)傾方向P一致，可以進(jìn)行抑制了亮黑(黑浮)的高對(duì)比度的顯示。
如以上說(shuō)明的，在本實(shí)施方式中，以使液晶的預(yù)傾方向P和光學(xué)補(bǔ)償板70的光軸方向一致的方式，相對(duì)于液晶面板60傾斜(即非平行地)配置光學(xué)補(bǔ)償板70。因此，能夠完全地補(bǔ)償由液晶的預(yù)傾引起的相位差及由傾斜方向的光引起的相位差，可以進(jìn)行比以往更高對(duì)比度的顯示。
此外，雖然在本實(shí)施方式中光學(xué)補(bǔ)償板70的片數(shù)為1片，但是也可以使光學(xué)補(bǔ)償板的片數(shù)大于等于2片。例如，既可以由多個(gè)光學(xué)補(bǔ)償板來(lái)構(gòu)成光學(xué)補(bǔ)償板70，也可以在液晶面板60的對(duì)置基板20和偏振板62之間新設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償板。并且，也可以通過使2個(gè)正的折射率各向異性體的滯相軸相互正交，將光學(xué)補(bǔ)償板70模擬地設(shè)置為負(fù)的折射率各向異性體。
其次，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的液晶裝置，使用圖7至圖9進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的液晶裝置的基本構(gòu)成與第1實(shí)施方式相同，不同之處僅在于光學(xué)補(bǔ)償板本身的配置與液晶面板平行、且僅使其光軸從水平面傾斜地配置。從而，對(duì)在圖7至圖9中與圖1至圖6相同的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略詳細(xì)的說(shuō)明。
圖7是本實(shí)施方式的液晶裝置的分解立體圖。
本實(shí)施方式的液晶裝置200由液晶面板60、配置于液晶面板60的TFT陣列基板10的外側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償板80、和配置于該光學(xué)補(bǔ)償板80的外側(cè)及對(duì)置基板20的外側(cè)的偏振板62、64構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，光學(xué)補(bǔ)償板80相對(duì)于液晶面板60的基板10平行地配置。
圖8是表示光學(xué)補(bǔ)償板80的折射率橢圓體的示意圖。在該圖中，nx、ny分別表示光學(xué)補(bǔ)償板的面方向的主折射率，nz表示厚度方向的主折射率。本實(shí)施方式的光學(xué)補(bǔ)償板80由具有盤狀化合物等的負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)各向異性體構(gòu)成，其主折射率型nx、ny、nz為滿足nx＝ny＞nz的構(gòu)成。即，光軸方向D的折射率nz比其他方向的折射率nx、ny小，在折射率橢圓體中成為圓盤型。該折射率橢圓體相對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償板80的水平面80a傾斜地取向，光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D(折射率橢圓體的短軸方向)成為相對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償板80的法線方向斜向傾斜了角度θ1的狀態(tài)。該光軸的傾角θ1與液晶面板60的預(yù)傾角基本一致，由此，光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D和液晶的預(yù)傾方向P大致平行地配置。在本實(shí)施方式中，液晶的預(yù)傾角θ1相對(duì)于基板10的水平面被設(shè)定為88°(距基板法線為2°)，光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D被設(shè)定為從光學(xué)補(bǔ)償板80的水平面80a的法線方向傾斜2°的方向。
該光學(xué)補(bǔ)償板80可使用例如使盤狀液晶傾斜取向而后聚合的產(chǎn)物。圖9是表示該光學(xué)補(bǔ)償板的一個(gè)例子的剖面示意圖。圖9的光學(xué)補(bǔ)償板80，在三乙酸纖維素(TAC)等的支撐體上設(shè)置取向膜，在該取向膜上涂設(shè)苯并菲衍生物等的盤狀(盤形)層。盤狀(盤形)化合物，在呈液晶相時(shí)，在光學(xué)上表現(xiàn)負(fù)的單軸性。因此，在一對(duì)支撐體81、82的表面形成聚酰亞胺等的取向膜81a、82a，且在一個(gè)支撐體上涂設(shè)盤狀化合物84后，通過另一個(gè)支撐體夾入盤狀層83。然后，在通過加熱處理使盤狀向列(ND)相形成后，利用紫外線進(jìn)行聚合從而使取相狀態(tài)固定化。在該ND相的形成時(shí)，盤狀層83由取向膜81a、82a賦予預(yù)傾，光軸形成為斜向傾斜的狀態(tài)。光軸84a的傾角θ由取向膜81a、82a的取向處理(摩擦等)控制，由此光軸方向D和液晶的預(yù)傾方向P平行地配置。
上述的光學(xué)補(bǔ)償板80也可通過對(duì)聚碳酸酯或降冰片烯樹脂等施加剪應(yīng)力使其延伸來(lái)形成。圖10是表示其形成方法的一個(gè)例子的圖。在該方法中，首先如圖10(a)所示，將樹脂材料85加熱到玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近，并從2個(gè)方向上延伸。然后，在加熱了的一對(duì)基板91、92之間夾入樹脂材料85，并邊從一個(gè)基板的外側(cè)對(duì)樹脂材料85施加壓力，邊將基板91、92向互相相反方向拖開。由此，在樹脂材料85的上下面產(chǎn)生互相相反方向的抗剪應(yīng)力，構(gòu)成該樹脂材料85的光學(xué)體的光軸方向斜向傾斜。光軸的傾角由抗剪應(yīng)力的大小控制，由此將光軸方向D和預(yù)傾方向P平行地配置。
圖11是表示視角特性的測(cè)定結(jié)果的圖。圖11(a)表示使光學(xué)補(bǔ)償板的光軸不傾斜的情況(即光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和液晶的預(yù)傾方向不一致的情況)下的等對(duì)比度曲線，圖11(b)表示使光學(xué)補(bǔ)償板的光軸如本實(shí)施方式那樣與液晶的預(yù)傾角一致地傾斜2°的情況下的等對(duì)比度曲線。在圖11中，以符號(hào)A表示的區(qū)域是對(duì)比度最大的區(qū)域，以符號(hào)B、C、D、...表示的區(qū)域按該順序?qū)Ρ榷葴p小。如圖11所示，使光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向傾斜了的情況(圖11(a))與不傾斜的情況(圖11(b))相比顯示的對(duì)稱性要高，進(jìn)行高對(duì)比度的顯示的范圍也廣。因此，通過使光軸方向D和預(yù)傾方向P一致，能夠得到廣視角且高對(duì)比度的顯示。
如以上說(shuō)明的，由于在本實(shí)施方式中也使光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D和液晶的預(yù)傾方向P大致平行地配置，所以能夠完全地補(bǔ)償由液晶的預(yù)傾引起的相位差及由傾斜方向的光引起的相位差，可以進(jìn)行比以往更高對(duì)比度的顯示。
其次，對(duì)作為本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子的投影型顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖12是表示作為本例的投影型顯示裝置的一個(gè)例子的3板式的反射型彩色液晶投影機(jī)的概略構(gòu)成的圖。
本例的液晶投影機(jī)1000由以下部件構(gòu)成由沿系統(tǒng)光軸L配置的光源部710、集成透鏡720、和偏振變換元件730概略構(gòu)成的偏振照明裝置700；使從該偏振照明裝置700出射的S偏振光光束通過S偏振光光束反射面741反射的偏振光束分光器740；從偏振光束分光器740的S偏振光光束反射面741反射的光之中分離藍(lán)色光(B)成分的分色鏡742；對(duì)分離出的藍(lán)色光(B)進(jìn)行調(diào)制的反射型液晶光閥745B；在分離藍(lán)色光之后的光中使紅色光(R)成分反射而分離的分色鏡743；對(duì)分離出的紅色光(R)進(jìn)行調(diào)制的反射型液晶光閥745R；對(duì)通過分色鏡743的剩余的光的綠色光(G)進(jìn)行調(diào)制的反射型液晶光閥745G；和使由3個(gè)反射型液晶光閥745R、745G、745B調(diào)制后的光通過分色鏡743、742、偏振光束分光器740合成，并將該合成光投影于屏幕760的由投影透鏡構(gòu)成的投影光學(xué)系統(tǒng)750。
從光源部710出射的隨機(jī)的偏振光光束由集成透鏡720分割成多個(gè)中間光束后，由在光入射側(cè)具有第2集成透鏡的偏振變換元件730變換成偏振光光束基本一致了的一種偏振光光束(S偏振光光束)后到達(dá)偏振光束分光器740。從偏振變換元件730出射的S偏振光光束，由偏振光束分光器740的S偏振光光束反射面741反射，且在反射后的光之中，藍(lán)色光(B)的光束被分色鏡742的藍(lán)色光反射層反射，并由反射型液晶光閥745B進(jìn)行調(diào)制。并且，在透過了分色鏡742的藍(lán)色光反射層的光束之中，紅色光(R)的光束被分色鏡743的紅色光反射層反射，并由反射型液晶光閥745R進(jìn)行調(diào)制。另一方面，透過了分色鏡743的紅色光反射層的綠色光(G)的光束由反射型液晶光閥745G進(jìn)行調(diào)制。如以上所述，由反射型液晶光閥745R、745G、745B實(shí)現(xiàn)色光的調(diào)制。
從這些液晶面板的像素反射的光之中，S偏振光成分不通過反射S偏振光的偏振光束分光器740，而P偏振光成分則通過。由透過該偏振光束分光器740的光形成圖像。
在此，使用圖13對(duì)反射型液晶光閥745R、745G、745B的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。由于這3個(gè)反射型液晶光閥具有完全相同的構(gòu)成，所以作為反射型液晶光閥745，對(duì)其中1個(gè)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的反射型液晶光閥(光調(diào)制單元)745，具有由一對(duì)基板夾持了液晶層的液晶面板60和配置于其液晶面板60的一個(gè)基板10A的外側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償板80，特別地，是使用了薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下稱為TFT)元件作為開關(guān)元件的有源矩陣方式的反射型液晶裝置。液晶面板60的基本構(gòu)成與圖1至圖3所示相同，不同之處僅在于，像素電極9由鋁(Al)、銀(Ag)等高反射率的導(dǎo)電材料形成，且液晶層50的延遲與第1實(shí)施方式相比為其一半左右(即，變?yōu)檫m于反射型)。因此，省略關(guān)于液晶面板60的構(gòu)成的說(shuō)明。
光學(xué)補(bǔ)償板80的構(gòu)成與上述的第2實(shí)施方式基本相同。即，光學(xué)補(bǔ)償板80由具有盤狀化合物等的負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)各向異性體構(gòu)成，光軸方向D的折射率nz比其他方向的折射率nx、ny小，在折射率橢圓體中成為圓盤型。該折射率橢圓體相對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償板80的水平面80a傾斜地取向，光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D(折射率橢圓體的短軸方向)成為相對(duì)于光學(xué)補(bǔ)償板80的法線方向斜向傾斜了角度θ1的狀態(tài)。該光軸的傾角θ1與液晶面板51的預(yù)傾角基本一致，由此，光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D和液晶51的預(yù)傾方向P大致平行地配置。在本實(shí)施方式中，由于液晶51的預(yù)傾角θ1相對(duì)于基板10的水平面設(shè)定為86°(距基板法線為4°)，所以光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D被設(shè)定為從光學(xué)補(bǔ)償板80的水平面80a的法線方向傾斜了4°的方向。
如以上說(shuō)明的那樣，本實(shí)施方式的光閥745，由于光學(xué)補(bǔ)償板80的光軸方向D和液晶的預(yù)傾方向P大致平行地配置，所以能夠完全地補(bǔ)償由液晶的預(yù)傾引起的相位差及由傾斜方向的光引起的相位差。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的液晶投影機(jī)1000，能夠進(jìn)行比以往技術(shù)更廣視角且高對(duì)比度的圖像顯示。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然作為投影型顯示裝置例示了反射型的液晶投影機(jī)，但是本發(fā)明并不限于此，也可以將本發(fā)明適用于透射型的液晶投影機(jī)。在該情況下，作為光調(diào)制單元，必須使用第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式所示的透射型的液晶裝置。并且，在本實(shí)施方式中，雖然作為電子設(shè)備的一個(gè)例子對(duì)具備有本發(fā)明的液晶裝置的投影型顯示裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明的液晶裝置并不限于投影型顯示裝置，其能夠裝載到各種電子設(shè)備中。作為該電子設(shè)備，例如有電子書、個(gè)人電腦、數(shù)碼照相機(jī)、液晶電視、取景器型或者監(jiān)視器直視型的錄像機(jī)、汽車導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子記事簿、電子計(jì)算器、文字處理機(jī)、工作站、電視電話、POS終端、具備觸摸面板的設(shè)備等，上述液晶裝置能夠適合地用作這些設(shè)備的光調(diào)制單元。
以上，雖然參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是顯而易見地，本發(fā)明當(dāng)然并不限于上述例子。在上述的例子中示出的各構(gòu)成部件的各種形狀或組合更是一例，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍中可以基于設(shè)計(jì)需求等做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種液晶裝置，是在一對(duì)基板之間夾持液晶層而構(gòu)成的液晶裝置，其特征在于上述液晶層由初始取向狀態(tài)呈垂直取向的介電各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成，向上述液晶沿規(guī)定的一個(gè)方向賦予預(yù)傾，在上述一對(duì)基板之中的至少一個(gè)基板的外側(cè)設(shè)置具有負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)補(bǔ)償板，上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和上述液晶的預(yù)傾方向被配置為基本平行。
2.權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于上述光學(xué)補(bǔ)償板與上述一個(gè)基板平行地配置，上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向是從該光學(xué)補(bǔ)償板的法線偏離的角度并被配置成與上述液晶的預(yù)傾方向基本平行的方向。
3.權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向配置成與該光學(xué)補(bǔ)償板的法線方向基本平行的方向，上述光學(xué)補(bǔ)償板以該光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向與上述液晶的預(yù)傾方向成為基本平行的方式從與上述一個(gè)基板平行的位置傾斜地配置。
4.一種投影型顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的液晶裝置作為光調(diào)制單元。
5.權(quán)利要求4所述的投影型顯示裝置，其特征在于具備以使上述光學(xué)補(bǔ)償板的光軸方向和上述液晶的預(yù)傾方向一致的方式調(diào)節(jié)上述光學(xué)補(bǔ)償板的設(shè)置角度的調(diào)節(jié)單元。
6.權(quán)利要求5所述的投影型顯示裝置，其特征在于上述調(diào)節(jié)單元由使上述光學(xué)補(bǔ)償板繞2軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使是在賦予預(yù)傾的情況下也能夠進(jìn)行良好的光學(xué)補(bǔ)償?shù)囊壕аb置的構(gòu)成。本發(fā)明的液晶裝置(100)，是在一對(duì)基板(10)、(20)之間夾持液晶層(50)而構(gòu)成的液晶裝置，其特征在于，上述液晶層(50)由初始取向狀態(tài)呈垂直取向的介電各向異性為負(fù)的液晶構(gòu)成，向上述液晶沿規(guī)定的一個(gè)方向賦予預(yù)傾，在上述一對(duì)基板(10)、(20)之中的至少一個(gè)基板(10)的外側(cè)設(shè)置具有負(fù)的折射率各向異性的光學(xué)補(bǔ)償板(70)，上述光學(xué)補(bǔ)償板(70)的光軸方向(D)和上述液晶的預(yù)傾方向(P)被配置為基本平行。
文檔編號(hào)G02F1/139GK1746744SQ200510098800
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者春山明秀 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社