專利名稱：液晶顯示裝置和偏振光照射方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置和偏振光照射方法及其裝置，該液晶顯示裝置對有機高分子膜等的表面照射偏振光而具有一定方向的光學異向性，該偏振光照射方法及其裝置照射用于提供光學異向性的偏振光，本發(fā)明特別涉及下述的偏振光照射方法及其裝置，該偏振光照射方法及其裝置通過偏振光的照射用于向構成液晶元件的定向膜提供液晶定向控制能力。
作為顯示包含靜止畫或動畫的各種圖像的裝置，廣泛采用液晶顯示裝置。
這種液晶顯示裝置基本分為兩種形式，一種形式是構成所謂的液晶面板，該液晶面板是在基本上由至少一塊為透明的玻璃等形成的兩個基板之間夾持液晶層，對形成于液晶面板的基板上的象素形成用的各種電極有選擇地施加電壓，從而實現(xiàn)所定象素的亮滅，另一種形式是通過下述方式實現(xiàn)所定象素的亮滅，該方式為形成上述每種電極與象素選擇用的有源元件，并選擇該有源元件。
特別是，后一種形式的液晶顯示裝置稱為有源矩陣型，從對比度性能、高速顯示性能等來說，后一種形式的液晶顯示裝置成為液晶顯示裝置的主流。已有的有源矩陣型液晶顯示裝置采用所謂的縱電場方式，該縱電場方式指在形成于其中一個基板上的電極以及形成于另一基板上的電極之間施加改變液晶層的定向方向的電場。
但是，近年來已實現(xiàn)了所謂的橫電場方式(也稱為IPS式)的液晶顯示裝置，該裝置使施加于液晶層上的電場方向成為基本與基板面保持平行的方向。作為橫電場方式的液晶顯示裝置，人們知道有下述的形式，即在兩個基板中的一個采用梳齒狀電極，從而獲得很寬的視角(JP特開昭63-21907號文獻，US4345249號專利說明書)。
另一方面，作為使構成液晶層的液晶分子按照規(guī)定方向定向的方法的代表實例，在基板上形成聚酰亞胺系等的有機高分子薄膜，對其進行摩擦處理，從而使具有液晶定向控制能力的有機定向膜得以實際使用。
另外，人們還知道有下述的方法(光定向)，該方法通過對形成于基板上的聚酰亞胺系等有機高分子薄膜的定向膜照射光而具有液晶定向控制能力(參照US4974941號專利說明書、JP特開平5-34699號文獻、JP特開平6-281937號文獻、JP特開平7-247319號文獻)。
但是，由于這些已有的光定向技術不適用于上述的橫電場方式，這樣不對使光定向技術適用于橫電場方式的顯示方式產(chǎn)生的顯著的效果進行任何考慮，而該橫電場方式的設計思想與上述的縱電場方式是不同的，該縱電場方式僅僅在其中一個基板上形成象素形成用的各種電極。
由于采用用于使構成液晶面板的液晶分子沿所定方向定向的已有的摩擦法的定向方法為使布直接與定向膜相接觸的處理方法，這樣具有在摩擦處理時、產(chǎn)生靜電或定向膜的表面受到污染的危險。
當在定向膜上產(chǎn)生靜電時，會導致TFT等的開關元件的破壞或開關特性的變化。另外，當定向膜污染時，會造成局部界限電壓的頻率依賴性的均勻性或電壓保持率的降低，或偏振角的改變，液晶定向發(fā)生變化。
此外，對于基板尺寸較大的情況，由于難于通過整個基板來控制摩擦時的荷載，這樣還會在大型基板上產(chǎn)生摩擦造成的痕跡或斑點。
還有，從通過布擦拭的膜上會產(chǎn)生微小的碎屑，其成為制作液晶顯示裝置的凈化室內(nèi)的較大的灰塵發(fā)生源，從而具有成為使其它的制造步驟的合格率降低的主要原因的問題。
另外，基板的表面具有電極或有源元件(TFT等開關元件)的結(jié)構上的凹凸部，通過摩擦處理，由于該凹凸部的不平齊，從而會產(chǎn)生未摩擦的部分，該部分成為黑顯示中的光消失部分，從而具有對比度降低的問題。
基板的尺寸越大，上述的各種問題越顯著。
另一方面，人們知道一種光定向技術，該技術可不通過上述的接觸方式的定向處理方法，而是通過非接觸方式使有機高分子膜的表面具有液晶定向控制能力。該方法通過對有機高分子膜照射具有所定偏振光軸的偏振光，從而提供與該偏振光軸相對應的定向控制能力。
但是，當按照某種方式對實際使用的液晶顯示元件的基板進行光照射時，具有下述的問題，即是否能夠按照與摩擦法等相同的程度，高效率地并且均勻地進行光照射。特別是，隨著目前的液晶顯示裝置的尺寸的加大，應使液晶定向的區(qū)域趨向擴大。目前的液晶顯示裝置的對角線尺寸流行采用10英寸以上，今后超過10英寸的尺寸會成為主流。但是為了實現(xiàn)光定向，由于區(qū)域增加以便進行偏振光照射，這樣與摩擦方式相比較，效率顯著降低。即使作為偏振光照射裝置，仍沒有對10英寸以上的基板全部曝光的裝置。目前的情況是，對對角線為7～8英寸的尺寸進行光照射受到限制。因此，在液晶顯示裝置的主流中，就作為今后趨勢的10英寸以上的基板來說，其不能適合按照與摩擦法基本相同的效率實現(xiàn)的光定向。
本發(fā)明提供了一種液晶顯示裝置，其解決了上述已有技術中的各種問題，在對角線為10英寸以上的大型的液晶顯示裝置中，其同時確保寬的視野角和顯示異常不顯著的顯示均勻性。另外本發(fā)明提供了一種用于高效率地進行上述的大面積區(qū)域的光定向的偏振光照射方法，以及采用該偏振光照射方法向液晶顯示元件的定向膜提供液晶定向控制能力的偏振光照射裝置。


圖1為用于說明本發(fā)明的偏振光照射方法和實現(xiàn)該方法的光學系統(tǒng)的結(jié)構的示意圖；圖2為圖1中的偏振光分離機構部分的說明圖；圖3為用于說明光束與偏振光分離板的配置不同的照射效果的示意圖；圖4為用于說明使S波偏振光成分的光不朝向基板一側(cè)反射的結(jié)構實例的示意圖；圖5為用于說明本發(fā)明的偏振光照射方法及其裝置的結(jié)構的示意圖；圖6為TFT基板的單位象素部分的說明圖，該TFT基板按照本發(fā)明的光定向使定向膜具有液晶定向控制能力；圖7為帶有黑底(BM)的濾色器基板的結(jié)構說明圖；圖8為定向膜的定向方向與設置于基板的外面的偏振板透射軸方向的定義的說明圖；圖9為對分別形成于TFT基板和濾色器基板上的聚酰亞胺膜照射偏振光紫外線時的基板、偏振光分離板、偏振光束的關系的說明圖；圖10為橫電場方式的液晶顯示裝置的一個象素的剖面圖；圖11為有源矩陣型液晶顯示裝置的驅(qū)動電路的示意圖；圖12為展開透視圖，該圖用于說明采用本發(fā)明帶有液晶定向控制能力的定向膜的有源矩陣型液晶顯示裝置的整體結(jié)構；圖13為用于說明實際裝配有圖12所示的液晶顯示裝置的信息處理設備的一個實例的個人計算機的外觀圖。
圖1為用于說明本發(fā)明偏振光照射方法和實現(xiàn)該方法的光學系統(tǒng)的結(jié)構的示意圖。另外，圖2為圖1中的偏振光分離機構部分的說明圖，其中圖2A為透視圖，圖2B為側(cè)面圖。
在圖1與圖2中，標號100表示最好采用激光器的光源，標號101表示增益調(diào)節(jié)器，標號102表示中繼光學系統(tǒng)(標號102a表示第1反射鏡，標號102c表示第2反射鏡，標號102e表示第3反射鏡，標號102b表示第1透鏡系統(tǒng)，標號102d表示第2透鏡系統(tǒng))，標號103表示均化器，標號104表示第4反射鏡，標號105表示縫隙，標號106表示成像透鏡，標號107表示支架，標號108表示偏振光分離機構，標號109表示掃描機構，標號110表示照射面。
光源100所射出的光通過增益調(diào)節(jié)器、中繼光學系統(tǒng)102、均化器103和第4反射鏡，在其截面的光強度進行均勻化處理之后，到達縫隙105處。
縫隙105為長方形的開口，通過該開口的光截面按照長方形的波束圖成形，導入成像透鏡系統(tǒng)106，之后通過該成像透鏡系統(tǒng)106射出的光也成為長方形的波束圖BP狀，射入偏振光分離機構108。
偏振光分離機構108在石英板上形成多層膜，其偏振光軸形成于下述面上，該面與入射光束(通過成像透鏡系統(tǒng)106射出的波束圖BP的光)的P波的偏振光軸AXp保持平行，在相對入射光束的光軸具有偏振角θ的傾斜狀態(tài)下，其通過支架107被保持。此外，石英板的形狀不限于長方形。
如圖2所示，由于偏振光分離機構108以偏振角θ設置，這樣波束圖BP的入射光束A中所包含的S波成分B(偏振光軸AXS)有選擇地通過偏振光分離板108進行反射。
因此，通過偏振光分離機構107而到達照射面110上的光束僅僅變?yōu)榫哂衅窆廨SAXp的P波成分。
照射面110通過下述掃描臺109支承，該掃描臺可在與照射光的光軸保持垂直的2維平面內(nèi)實現(xiàn)移動，通過使掃描臺109沿箭頭X、Y移動，這樣可按照兩維的方式，以大于光波束圖BP的尺寸的范圍，對照射面110進行照射。
此外，在偏振光分離機構108采用在于長方形的石英板的表面上形成多層膜的偏振光分離板(下面也以標號108表示)的場合，使其短邊與和P波的偏振光軸AXp保持平行的面相一致(短邊與照射面保持平行)，或使其長邊與上述面相一致(長邊與照射面保持平行)，從原理上講均可以，但是通過使短邊與P波的偏振光軸AXp相一致，則可高效率地對大面積的照射面110進行照射。
這里，對使長方形的偏振光分離板108中的短邊和長邊分別與照射面110相一致、以偏振角進行設置的場合的照射效果進行描述。
圖3為用于說明光束與偏振光分離板的配置不同的照射效果的示意圖，作為照射面110，形成構成液晶面板的基板的定向膜時的圖3A表示長方形偏振光分離板108的長邊與基板保持平行、以偏振角設置的場合(橫向設置)，而圖3B表示長方形的偏振光分離板107的短邊與基板保持平行、以偏振角設置的場合(縱向設置)。
按照上述圖3A所示的橫向設置，由于偏振光分離板108的長邊按照與基板保持平行的方式設置，這樣在對大面積的基板的面積掃描一次的場合，偏振光分離板108不沿Z軸方向(照射光的光軸方向)延伸，偏振光分離板的長邊沿X軸方向(長邊方向)延伸，不僅沿偏振光分離板108的延伸長邊按照原樣與照射區(qū)域的放大有關，而且因為基板的照射面與偏光分離板108未分離，從而還可實現(xiàn)強度均勻的照射。
與此相對，按照上述圖3B所示的縱向設置，必須采用長邊長的偏振光分離板，以便通過一次掃描進行大面積的照射，但是按照該設置，偏振光分離板108沿離開基板的面的方向，即Z軸方向延伸。然而，在此場合，由于偏振光分離板108僅僅以偏振角傾斜，這樣會有下述不利情況，即不僅由于偏振光分離板108的長邊的延伸中斷、無法進行大面積照射，而且照射光的強度不均勻。
在圖3A所示的橫向設置、即在使P波偏光的偏光軸與偏振光分離板108的短邊方向(Y方向)保持一致的設置中，該偏振光分離板108的長邊在10cm以上，最好在20cm以上，這樣可高效率地對大面積基板進行光照射，并且上述照射可在較短時間內(nèi)進行。
但是，由于通過偏振光分離板反射的S波偏振光成分對定向膜的形成造成影響，這樣必須不使該S波偏振光成分的光C射向基板。
圖4為用于說明使S波偏振光成分的光不朝向基板一側(cè)反射的結(jié)構實例的示意圖。
在圖示的結(jié)構中，設置有下述光吸收部件108R，該部件上覆蓋有偏振光分離板108中的S波偏振光成分的光C的射出側(cè)的吸光材料。該光吸收部件108R也可為下述結(jié)構，即覆蓋有圖示的吸收材料的板狀部件沿偏振光分離板108的基板側(cè)長邊設置，此外也可將吸光材料直接覆蓋于比如偏振光分離板108的S波偏振光成分的光C的射出側(cè)的面上。
此外，為了對大面積的基板(定向膜)進行最高效率的照射處理(光定向處理)，這樣最好使整個上述的定向膜全部曝光。但是，保持較高的偏振光度、并且對整個定向膜進行均勻照射會產(chǎn)生下述裝置結(jié)構上的困難，該困難指光源產(chǎn)生的射出光的面積的限制、波束圖BP的尺寸的限制等。
為了解決該問題，下述的結(jié)構是有效的，在該結(jié)構中使設置有構成照射面110的基板的掃描機構109構成X-Y臺等兩維空間移動機構，從而沿兩維方向?qū)υ摶暹M行掃描，通過按照線順序掃描對該基板進行照射處理。
特別是，通過將該按照線順序掃描與增加偏振光分離板108的長邊方向的實際長度組合，則可通過一次掃描對整個所需的面進行照射。按照上述方式進行掃描，具有下述優(yōu)點，即與2次或3次的線順序掃描相比較，不僅作業(yè)時間縮短，而且不會產(chǎn)生下述的痕紋，該痕紋與相鄰掃描中的光掃描的連接點相對應。
另外，在偏振光分離板不能以一次掃描對整個基板進行照射的長度的場合，通過組合圖4所示的結(jié)構，可以上述的一次的掃描對整個基板進行照射。
圖5為用于說明本發(fā)明的偏振光照射方法及其裝置的結(jié)構的示意圖，BP1、BP2、BP3表示波束圖，A1、A2、A3表示入射光束，108-1、108-2、108-3表示偏振光分離板，108-1R、108-2R、108-3R表示光吸收部件，AXp-1、AXp-2、AXp-3表示P波成分的偏振光軸，B-1、B-2、B-3表示入射光束A中所包含的S波成分的偏振光(照射光)。
如圖所示，本實施例按照下述方式構成，即按照3套系統(tǒng)配備圖4所示的結(jié)構，使3個偏振光分離板108-1、108-2、108-3沿其長邊方向呈串聯(lián)設置，從而B-1、B-2、B-3可覆蓋基板的寬度方向的區(qū)域。由此，通過上述的一次的掃描，可對整個基板進行照射。
另外，在使形成于液晶面板中的基板上的定向膜具有定向控制能力(光定向)的場合，設置對該基板進行加熱的加熱機構，通過在對定向膜進行加熱的同時，照射偏振光，使定向膜軟化，這樣很容易通過偏振光的照射使有機高分子膜的結(jié)構產(chǎn)生變化或發(fā)生反應。因此，在加熱的同時進行光照射是高效率地實現(xiàn)光定向的有效手段。
另外，在上述的說明中，給出的是光源采用受激準分子激光器的實例，但是所使用的光源不限于此，也可采用氬激光器、二氧化碳氣體等的氣體激光器、固體激光器、半導體激光器、染料激光器、其它的激光器光源，以及將非線型光學材料與這些激光器相組合，采用其高諧波。再有，作為光源，除了上述各種的激光器以外，還可采用高壓、中壓或低壓水銀燈、或氙燈等。
下面參照實施例對本發(fā)明的實施形式進行具體描述。在本實施例中，作為構成液晶面板中的基板，采用2塊下述的基板，其厚度為0.7mm，其尺寸為230mm×370mm，顯示區(qū)域的尺寸為203mm×270mm的表面經(jīng)過研磨處理的透明的基板，在其中的一塊基板上形成薄膜晶體管(TFT)，在其上形成作為絕緣膜的四氮化三硅膜。另外，將作為用于驅(qū)動液晶的電極的象素電極和公共電極覆蓋，形成絕緣膜，還有在其上形成聚酰亞胺的定向膜，構成TFT基板。再有，象素電極和公共電極采用金屬鉻。
圖6為下述TFT基板的單位象素部分的說明圖，該TFT基板按照本發(fā)明的光定向，使定向膜具有液晶定向控制能力，圖6A為從與基板保持垂直的方向看到的平面圖，圖6B表示沿圖6A中的A-A’線的剖面圖，圖6C為沿圖6A中的B-B’線的剖面圖。
薄膜晶體管(TFT)14由象素電極(源極)4、圖像信號電極(漏極)3、掃描電極(柵極)12、非晶硅(a-Si)13構成。掃描電極12和公共電極的局部1a、圖像信號電極3與象素電極的局部4a分別按照對相同的金屬層進行形成圖案的處理的方式構成。還有，在形成絕緣膜25后，作為驅(qū)動液晶的部分的公共電極的局部1b通過通孔與上述的公共電極的局部1a連接，另外象素電極也為晶體管部，通過通孔實現(xiàn)連接，構成象素電極的局部4b。該公共電極的局部1b與象素電極的局部4b采用ITO形成。
形成存貯電容的電容器16按照下述結(jié)構的方式形成，該結(jié)構為在2個公共電極1之間的結(jié)合區(qū)域，通過象素電極4與公共電極1夾持絕緣保護膜(柵極絕緣膜)2。象素電極按照平面圖6A所示的方式，設置于3個公共電極1之間。象素間距沿橫向(即，圖像信號導線電極之間)為100μm，沿縱向(即，掃描導線電極之間)為300μm。電極寬度是這樣的，即跨過多個象素之間的導線電極即掃描電極、信號電極、公共電極導線部(沿與掃描導線電極平行(后面的圖7中的橫向的方向)延伸的部分)較寬，從而避免線路缺陷。其寬度分別為10μm、8μm、8μm。
另一方面，按照1個象素單位單獨形成的象素電極、以及公共電極的信號導線電極中沿縱向延伸的部分的寬度較窄，其分別為5μm、6μm。由于使這些電極的寬度減小，這樣因混入異物等而產(chǎn)生斷線的可能性上升，但是在此場合，產(chǎn)生1個象素的部分缺陷，不會導致線路缺陷。信號電極3與公共電極1通過絕緣膜25，按照2μm的間距設置。由于信號導線電極為640×3(R、G、B)個，導線電極為480個，這樣象素數(shù)量為640×3×480個。
圖7為帶有黑底(BM)的濾色器基板的結(jié)構說明圖，圖7A為沿與基板面保持垂直的方向看到的平面圖，圖7B為沿圖7A中的A-A’線的剖面圖，圖7C為沿圖7A中的B-B’線的剖面圖。
黑底22采用由碳和有機顏料混合形成的材料。黑底22相對電極基板的設置在圖6中，由虛線表示。
在形成黑底22后，將R、G、B的顏料分別分散于感光性樹脂中，分別通過進行編碼、圖案形成曝光、顯影，形成相應的濾色器23。另外，在該濾色器23上形成罩光涂膜24，以涂敷方式形成環(huán)氧系高分子薄膜。
在本實施例中，定向膜采用聚酰亞胺，由于液晶分子在其表面實現(xiàn)定向，這樣采用通過上述圖1～5所描述的照射裝置照射偏振光紫外線。光源采用波長為248nm的KrF受激準分子激光器。
此時的照射能量為5mJ/cm2，照射76次。以一定的速度在基板上掃描，按照照射面通過偏振光紫外線，實現(xiàn)均勻的75次照射的方式設定基板的傳送速度。以上述的偏振角設置的偏振光分離板采用下述石英板，其長邊為25cm，短邊為3cm，帶有多層膜，其長邊按照與基板保持平行的方式設置。
圖8為定向膜的定向方向與設置于基板的外面的偏振板透射軸方向的定義的說明圖，標號9表示電場方向，標號10表示定向膜的定向控制方向，標號11表示偏振板透射軸方向。
在本實施例中，液晶分子沿與偏振光相對的垂直方向定向。上下的定向膜之間的界面上的液晶分子的定向容易軸相互基本保持平行，并且該軸與外加電場方向之間的夾角為75°。
即如該圖所示，上下定向膜之間的界面上的液晶的定向分子容易軸相互基本保持平行，并且與外加的電場方向之間的夾角為75°(φLC1=φLC1=75°)。
在這兩個基板之間夾持有下述的向列型液晶組成物，其介電常數(shù)異向性Δε為正值，該值為7.3，折射率異向性Δn為0.074(波長為589nm,20℃)，從而形成液晶層。
兩塊基板(TFT基板與濾色器基板)的間隙、即液晶盒間距d按照使球形的聚酰亞胺分散于基板之間的方式設定，在封入液晶的狀態(tài)下，上述間隙為4.0μm。因此，Δn·d為0.296μm。
以2塊偏振板(比如，日東電工的G1220DU)夾持液晶面板，一個偏振板的偏振光透射軸按照φp1=75°設定，另一偏振光的偏振光透射軸與其垂直，即φp1=-15°。在本實施例中，采用下述常斷特性，該特性在低電壓(VOFF)下取暗狀態(tài)，在高電壓(VON)下取明亮狀態(tài)。
圖9為對分別形成于TFT基板和濾色器基板上的聚酰亞胺膜照射偏振光紫外線時的基板、偏振光分離板、偏振光束的關系的說明圖。
在該圖中，BP表示波束圖，標號108表示偏振光分離板，OR表示液晶分子的定向方向，B表示P波偏振光的照射光，X表示基板的移動方向，標號109表示掃描機構(X-Y臺)，標號110表示形成有定向膜的基板。
偏振光分離板108按照圖示的方式，以相對基板110的移動方向(掃描方向)成75°的狀態(tài)設置，其長邊方向長度為可覆蓋基板110的整個寬度的25cm。由于采用上述的設置，這樣通過一次掃描，便完成光照射。
按照上述方式獲得的第1實施例的有源矩陣型液晶面板具有下述的較寬的視角，該角度在上下左右80度以上的范圍，使對比度保持在10以上，同時不產(chǎn)生灰度反轉(zhuǎn)，并且可獲得顯示均勻性良好的圖像顯示。除了下述方面以外，本發(fā)明的第2實施例與上述第1實施例相同。
即，在本實施例中，定向膜采用具有聚二苯代乙烯結(jié)構的聚酰亞胺，對其表面進行照射偏振光紫外線，使其具有液晶定向控制能力。
光源采用超高壓水銀燈(波長為365nm)，其照射能量為5mJ/cm2，以0.2cm/s的傳送速度使基板移動，均勻地對照射面(定向膜)進行照射。
按照上述方式獲得的本實施例的有源矩陣型液晶面板具有下述的較寬的視角，該角度在上下左右80度以上的范圍，使對比度保持在10以上，同時不產(chǎn)生灰度反轉(zhuǎn)，并且顯示的均勻性良好。
除了下述方面以外，本發(fā)明的第3實施例與上述第1實施例相同。
即，在本實施例中，基板的定向膜采用聚酰亞胺，采用與上述相同的照射裝置對其表面照射偏振光。光源采用KrF受激準分子激光器(波長為248nm)，其照射能量為5mJ/cm2，照射25次?；蹇砂凑找欢ǖ乃俣冗M行掃描，按照通過偏振光UV、均勻地對照射面照射25次的方式，設定基板的傳送速度。
另外，同時在使基板移動的X-Y臺上設置加熱裝置，在將該基板加熱到80℃的同時，照射偏振光。照射偏振光所需的時間與不加熱的場合相比較，為二分之一。
此外，按照上述方式獲得的本實施例的有源矩陣型液晶面板具有下述的較寬的視角，該角度在上下左右80度以上的范圍，使對比度保持在10以上，同時不產(chǎn)生灰度反轉(zhuǎn)，并且獲得色位移極小的均勻性顯示。
下面對適用于本發(fā)明的橫電場方式的液晶顯示裝置進行進一步具體描述。
圖10為橫電場方式的液晶顯示裝置的一個象素的剖面圖，標號1表示公共電極，標號2表示柵極絕緣膜，標號3表示圖像信號電極，標號4表示象素電極，標號5a為下定向膜，標號5b表示上定向膜，標號6表示液晶分子，標號7a表示下基板，標號7b表示上基板，標號8a表示下偏振板，標號8b表示上偏振板，標號9表示電場，標號22表示黑底，標號23表示濾色器，標號24表示罩光涂膜，標號26表示絕緣膜(PSV)。
在該圖中，在下基板7a上形成薄膜14(參照圖1)，在絕緣膜的四氮化三硅膜(SiN)上形成用于驅(qū)動液晶的電極的圖像信號電極(象素電極)3和公共電極1，覆蓋這些電極，形成絕緣膜26。另外，在上基板7b上形成由黑底22所劃分的濾色器23，在形成于兩個基板7a與7b的相對面上的下定向膜5a與上定向膜5b之間夾持有由液晶分子6形成的液晶層。此外，在下基板7a的外面與上基板7b的外面，分別疊置有下偏振板8a、上偏振板8b。還有，考慮到金屬的腐蝕，與定向膜或液晶層直接相接觸的圖像信號電極與公共電極1采用ITO(氧化銦錫Indium Tin Oxide)。
該定向膜5a與5b的液晶定向膜控制能力采用上述實施例中所描述的方法和裝置。
圖11為有源矩陣型液晶顯示裝置的驅(qū)動電路的示意圖，標號17表示控制電路，標號18表示掃描電極驅(qū)動電路，標號19表示信號電極驅(qū)動電路，標號20表示公共電極驅(qū)動電路，標號21表示有源矩陣型液晶顯示裝置。另外CLC表示液晶的電容成分，Cs表示存貯電容。
對有源矩陣型液晶顯示裝置21中的每個象素實現(xiàn)開關的TFT通過掃描電極驅(qū)動電路18、信號電極驅(qū)動電路19和公共電極驅(qū)動電路20，有選擇地實現(xiàn)導通和截止。該導通和截止通過控制電路17來控制。
通過上述的導通和截止使分子的定向方向發(fā)生變化的液晶層在下述狀態(tài)下， 設定初始的定向方向，該狀態(tài)指兩塊基板7a、7b上所形成的下和上定向膜5a、5b的定向狀態(tài)(定向控制能力)。
另外，在上面描述中，定向膜5a和5b是針對下述形式進行描述的，該形式指采用上述的偏振光照射方法和裝置，提供液晶定向控制能力，但是也可通過已有的摩擦法僅僅對兩個定向膜中的一個進行處理。
圖12為下述的展開透視圖，該圖用于說明采用按照本發(fā)明帶有液晶定向控制能力的定向膜的有源矩陣型液晶顯示裝置的整體結(jié)構。
該圖為液晶顯示裝置(下面稱為使液晶顯示板、電路基板、背照光、其它的結(jié)構部件成整體成形的組件MDL)的具體結(jié)構的說明圖。
SHD表示由金屬板形成的屏蔽罩(也稱為金屬框)，WD表示顯示窗，INS1～3表示絕緣片，PCB1～3表示電路基板(PCB1表示漏極側(cè)電路基板圖像信號驅(qū)動用電路基板；PCB2表示柵極側(cè)電路基板，PCB3表示界面電路基板)，JN1～3表示使電路基板PCB1～3之間實現(xiàn)導通的接頭，TCP1、TCP2表示帶托架盒，PNL表示液晶顯示面板，GC表示橡膠緩沖墊，ILS表示擋光間隔件，PRS表示棱鏡片，SPS表示擴散片，GLB表示導光板，RFS表示反射片，MCA表示整體成形的底側(cè)殼體(模架)，MO表示MCA的開口，LP表示熒光管，LPC表示燈電纜，GB表示支承熒光管LP的橡膠襯套，BAT表示雙面粘接帶，BL表示由熒光管或?qū)Ч獍宓刃纬傻谋痴展?，按照圖示的設置關系，將擴散板部件疊置，從而裝配成液晶顯示組件MDL。
液晶顯示組件MDL包括底側(cè)殼體MCA與屏蔽罩SHD的2種接納與保持部件，金屬制的屏蔽罩SHD與底側(cè)殼體MCA形成整體，該屏蔽罩SHD固定接納有絕緣片INS1～3、電路基板PCB1～3、液晶顯示面板PNL，該底側(cè)殼體MCA接納有由棱鏡片PRS等形成的背照光BL。
在圖像信號線驅(qū)動用電路基板PCB1上設置有集成電路芯片，其用于驅(qū)動液晶顯示板PNL中的每個象素，另外在界面電路基板PCB3上設置有集成電路芯片、定時轉(zhuǎn)換器TCON等，該集成電路芯片接受來自外部主機的圖像信號，并接受定時信號等的控制信號，該定時轉(zhuǎn)換器TCON對定時進行處理、形成時鐘信號。
由上述定時轉(zhuǎn)換器形成的時鐘信號通過下述時鐘信號線CLL，送給設置于圖像信號驅(qū)動用電路基板PCB1上，該時鐘信號線CLL鋪設于界面電路基板PCB3和圖像信號線驅(qū)動用電路基板PCB1上。
界面電路基板PCB3和圖像信號線驅(qū)動用電路基板PCB1為多層布線基板，上述時鐘信號線CLL是作為界面電路基板PCB3和圖像信號線驅(qū)動用電路基板PCB1的內(nèi)層布線形成的。
此外，用于驅(qū)動TFT的漏極側(cè)電路基板PCB1、柵極側(cè)電路基板PCB2和界面電路基板PCB3通過帶托架盒TCP1、TCP2，與液晶顯示面板PNL連接，每個電路基板之間通過接頭JN1、2、3連接。
液晶顯示面板PNL為本發(fā)明的橫電場方式的有源矩陣型液晶顯示裝置，形成于其定向膜上的液晶定向能力是通過前述實施例中所描述的偏振光提供的。
圖13為用于說明實際裝配有圖12所示的液晶顯示裝置的信息處理設備的一個實例的個人計算機的外觀圖，在該圖中，與前述圖相同的標號部件對應于相同的部件，IV表示熒光管驅(qū)動用的變換器電源，CPU表示主機側(cè)中央運算裝置。
按照該圖所示的個人計算機，便獲得其視角較寬、對比度均勻的圖像顯示。
此外，本發(fā)明不限于用于上述的橫電場方式的有源矩陣型液晶顯示裝置，本發(fā)明同樣還可適用于縱電場方式、或單純矩陣方式的液晶顯示裝置中不需要的定向膜的液晶定向控制能力的方法和裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，特別是在大畫面的液晶顯示裝置用的定向膜上可不需要高精度、均勻、并且有效的液晶定向控制能力，這樣可提供極為有利的偏振光照射方法及其裝置，從而可獲得具有高可靠度、并且高品質(zhì)的圖像顯示的液晶顯示裝置。
權利要求
1．一種液晶顯示裝置，其至少包括偏振光機構和定向膜，該偏振光機構通過使液晶層的分子定向狀態(tài)發(fā)生變化來改變光學特性，該定向膜具有液晶定向控制能力，該液晶顯示裝置的顯示尺寸在10英寸以上，其特征在于，上述定向膜通過一次掃描或全部曝光的光定向處理而實現(xiàn)定向。
2．根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述全部曝光的光定向處理包括僅僅使其P偏振光波成分分離的步驟，以及對上述定向膜進行照射而使所分離出的P偏振光波成分實現(xiàn)定向。
3．根據(jù)權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在僅僅使上述P偏振光波成分分離的步驟之前，使光源發(fā)出的射出光按照長方形的波束圖成形，在分離步驟后，使P偏振光波成分的偏振光軸與上述長方形的波束圖的短邊方向保持一致而對定向膜進行照射。
4．根據(jù)權利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述定向膜為有機高分子膜。
5．一種偏振光照射方法，其特征在于，其包括下述步驟在使光源發(fā)出的射出光按照長方形的波束圖成形之后，僅僅使其P偏振光波成分分離，同時使所分離的P偏振光波成分的偏振光軸與上述長方形的波束圖的短邊方向保持一致而使其通過上述有機高分子膜。
6．根據(jù)權利要求5所述的偏振光照射方法，其特征在于，通過以一定的方向并以一定的速度使上述有機高分子膜移動，而對上述有機高分子膜的2維平面照射P偏振光波成分的偏振光。
7．一種偏振光照射裝置，其特征在于，其包括光源機構；均化器光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)把該光源機構發(fā)出的射出光的截面強度保持為均勻分布的光束；波束圖成形機構，該機構使上述均化器光學系統(tǒng)發(fā)出的光束按照長方形的波束圖成形；成像光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)在有機高分子膜上以成像方式照射下述光束，該光束具有從上述波束圖成形機構所射出的長方形的波束圖；偏振光分離機構，該機構相對該光束的光軸具有偏振角，并設置于上述成像光學系統(tǒng)與上述有機高分子膜之間，以便僅僅使由上述成像光學系統(tǒng)射出的光束中所包含的P偏振光波成分通過上述有機高分子膜；使通過上述偏振光分離機構的P偏振光波成分的偏振光軸與上述長方形的光波束圖的短邊保持一致。
8．根據(jù)權利要求7所述的偏振光照射裝置，其特征在于，通過設置以一定方向、并以一定速度使上述有機高分子移動的掃描機構，而對上述有機高分子膜的2維平面照射P偏振光波成分的偏振光。
9．一種偏振光照射裝置，其中第1基板和第2基板通過液晶層而貼合，該第1基板上形成有設置于其上的掃描電極、圖像信號電極、象素電極和有源元件、以及直接或通過絕緣層形成于上述部件的頂層上的由有機高分子膜形成的第1定向膜，上述第2基板形成有與上述第1定向膜相對的由有機高分子膜構成的第2定向膜；該偏振光照射裝置用于向液晶顯示元件用的上述定向膜提供液晶定向控制能力，該液晶顯示元件至少具有偏振光機構，該機構在上述液晶層上形成與基板基本保持大致平行方向的電場，并通過使由上述有源元件所選擇的象素部分的液晶層的分子定向狀態(tài)發(fā)生變化而使光學特性變化；其特征在于，該偏振光照射裝置包括光源機構；均化器光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)把該光源機構發(fā)出的射出光的截面強度保持為均勻分布的光束；波束圖成形機構，該機構使上述均化器光學系統(tǒng)發(fā)出的光束按照長方形的波束圖成形；成像光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)在有機高分子膜上以成像方式照射下述光束，該光束具有從上述波束圖成形機構所射出的長方形的波束圖；偏振光分離機構，該機構相對該光束的光軸具有偏振角，并設置于上述成像光學系統(tǒng)與上述有機高分子膜之間，以便僅僅使由上述成像光學系統(tǒng)射出的光束中所包含的P偏振光波成分通過上述有機高分子膜；使通過上述偏振光分離機構的P偏振光波成分的偏振光軸與上述長方形的光波束圖的短邊保持一致。
10．根據(jù)權利要求9所述的偏振光照射裝置，其特征在于，通過設置掃描機構對上述定向膜的2維平面照射P偏振光波成分的偏振光，該掃描機構以一定的方向、并以一定的速度使形成有上述第1或第2定向膜的第1或第2基板移動。
11．根據(jù)權利要求9或10所述的偏振光照射裝置，其特征在于，通過沿按照上述長方形形成的波束圖的縱向連續(xù)地設置多個上述偏振光分離機構，對大面積的定向膜提供均勻的液晶定向控制能力。
12．根據(jù)權利要求9、10或11所述的偏振光照射裝置，其特征在于，其包括對上述定向膜進行加熱的加熱機構，通過在偏振光照射時使上述定向膜軟化，而提高對該定向膜提供液晶定向控制能力的效率。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于獲得同時確保寬視角和顯示異常不顯著的顯示均勻性用的偏振光照射方法以及實現(xiàn)該偏振光照射方法的裝置。在按照長方形的波束圖BP形成光源(100)產(chǎn)生的射出光后,通過偏振光分離板(108)僅僅將其P偏振光波成分分離,并且使所分離的P波成分的偏振軸與長方形的波束圖BP的短邊方向保持一致,并通過作為照射面(110)的有機高分子膜,從而提供液晶定向控制能力。
文檔編號G02F1/1343GK1231432SQ9812312
公開日1999年10月13日 申請日期1998年11月5日 優(yōu)先權日1997年11月5日
發(fā)明者大江昌人, 松山茂, 鈴木堅吉, 松田正昭 申請人:株式會社日立制作所