專利名稱：反射型液晶顯示裝置、制造其的方法及液晶顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括反射象素電極的反射型液晶顯示裝置，一種制造這種液晶顯示裝置的方法，以及一種液晶顯示單元，比如通過使用反射型液晶顯示裝置顯示圖像的反射型液晶投影儀。
背景技術(shù)：
近年來，隨著投影顯示裝置在清晰度、小型化和亮度方面的發(fā)展，作為投影顯示裝置的顯示裝置，尺寸小、高清晰度、光利用率高的反射型裝置已經(jīng)成為關(guān)注的焦點并應(yīng)用于實際。公知的反射裝置是一種在一對相對的基片內(nèi)注入液晶的有源反射型液晶顯示裝置。在這種情況下，作為該對基片，使用通過在玻璃基片上層壓(laminate)透明電極形成的透明電極基片和一驅(qū)動基片，該驅(qū)動基片使用硅(Si)基片，其包括例如CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型半導(dǎo)體電路。反射光和給液晶提供電壓的反射象素金屬電極設(shè)置在驅(qū)動基片上，從而形成象素電極基片。反射象素電極由金屬材料制成，主要成分為在大規(guī)模集成(LSI)制造中常使用的鋁。
在這樣的反射型液晶顯示裝置中，當(dāng)給透明電極基片上的透明電極和驅(qū)動基片上布置的反射象素電極施加電壓時，電壓施加到液晶上。此時，液晶的光學(xué)性能根據(jù)這些電極間的電勢差發(fā)生變化，從而液晶調(diào)整入射光。反射型液晶顯示裝置能夠通過光線的調(diào)整顯示灰度圖像。
近年來，在這樣的反射型液晶顯示裝置中，特別是其中注入垂直排列的液晶的有源反射型液晶顯示裝置，已經(jīng)作為投影裝置成為關(guān)注的焦點，因為有源反射型液晶顯示裝置對比度高、響應(yīng)速度快。這里的“垂直排列液晶材料”是指一種負(fù)介電各向異性(平行于液晶分子長軸的介電常數(shù)ε(‖)與垂直于液晶分子長軸的介電常數(shù)ε()之間的差Δε(＝ε(‖)-ε())為負(fù))的液晶材料，當(dāng)外加電壓為零時，在垂直排列的液晶材料中，液晶分子相對基片表面在基本上垂直的方向排列，從而該有源反射型液晶顯示裝置工作在正常的黑模式。
在垂直排列液晶中，當(dāng)外加電壓為零時，垂直排列液晶分子的長軸在關(guān)于每個基片表面的基本垂直的方向排列，當(dāng)提供電壓時，該長軸在面內(nèi)(in-plane)方向上傾斜，垂直排列液晶的傳遞系數(shù)發(fā)生變化。如果在驅(qū)動過程中液晶分子的傾斜方向不統(tǒng)一，則對比度不均勻。為了防止對比度不均勻，需要在預(yù)先確定的方向上以非常小的預(yù)傾斜角排列液晶分子，然后垂直地排列它們。這個預(yù)先確定的方向就是象素電極的對角線方向(也就是45°方向)。當(dāng)預(yù)傾斜角度過大時，垂直的排列退化，從而黑色電平增加，對比度下降。因此，通常預(yù)傾斜角度控制在與基片表面的法線方向大約成1°至5°的范圍內(nèi)。
排列垂直排列的液晶材料的取向的方法有兩種，一種方法是通過使用以聚酰亞胺為代表的有機(jī)取向(alignment)膜并摩擦它來控制取向，另一種方法是通過使用以二氧化硅為代表的無機(jī)取向膜進(jìn)行傾斜蒸鍍來控制取向。目前，為了獲得投影儀的更高的亮度，增加燈的功率以使光線以很大的強(qiáng)度照射到顯示面板上是一種趨勢。因此，第一種方法中的有機(jī)取向膜由于光照而受到破壞的問題就隨之產(chǎn)生。
另一方面，后一種方法中的傾斜蒸鍍的二氧化硅膜是一種無機(jī)材料。因此不像聚酰亞胺，遇光不會受到破壞，而且可以獲得更高的可靠性。因此，傾斜蒸鍍膜成為關(guān)注的焦點。當(dāng)取向膜是二氧化硅的傾斜蒸鍍膜時，蒸鍍粒子與基片所成的入射角在傾斜蒸鍍過程中發(fā)生變化，從而控制預(yù)傾斜角。通常，實際的入射角在與基片表面的法線方向大約成45°至65°的范圍內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)反射型液晶顯示裝置的技術(shù)已經(jīng)在例如日本未審專利申請公開說明書Hei 11-174427和2001-5003中提及。
首先，現(xiàn)有技術(shù)中的第一個問題將在下面進(jìn)行描述。圖1說明了通過掃描電子顯微鏡觀察到的、作為取向膜結(jié)構(gòu)的實例的透明電極基片的膜結(jié)構(gòu)的橫斷剖面照片。在該膜結(jié)構(gòu)中，在玻璃基片上形成作為透明電極的ITO(銦錫氧化物)膜，作為取向膜的二氧化硅膜通過傾斜蒸鍍法直接形成在ITO膜上。從該橫斷剖面照片上可以很明顯的看出，通過傾斜蒸鍍法形成的二氧化硅膜具有與蒸鍍方向傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)。盡管根據(jù)橫斷剖面照片可以認(rèn)為垂直液晶能夠以這樣的結(jié)構(gòu)傾斜預(yù)傾斜角度，在該結(jié)構(gòu)中，有大量的縫隙存在，因而二氧化硅膜準(zhǔn)確地說并不是密集膜。因此，在驅(qū)動液晶單元時從電極中產(chǎn)生的離子、液晶單元中存在的離子、或者通過光在液晶單元中產(chǎn)生的離子或雜質(zhì)很容易穿過二氧化硅膜，因此，二氧化硅膜是具有相對低電阻的膜。象素電極基片上的取向膜存在同樣的問題。
因此，當(dāng)液晶單元被驅(qū)動很長時間時，離子被引入液晶單元中，在液晶單元中發(fā)生離子偏離，從而導(dǎo)致了所謂的擊穿(burn-in)。為了糾正這種離子的偏離，可以考慮一種改變液晶兩個面上的取向膜間的厚度比率的技術(shù)，或者一種插入不同電介層的技術(shù)，通過電的方法糾正由于離子偏離產(chǎn)生的電不對稱性，從而減小離子的偏離。然而，由于通過傾斜蒸鍍法形成的取向膜不夠密集而產(chǎn)生擊穿，因此前一種技術(shù)效果不好。此外，后一種技術(shù)并不實際，因為它將導(dǎo)致在電介質(zhì)層和取向膜之間的接口上產(chǎn)生新的擊穿問題，或者會有其他問題，例如在制造過程中需要形成由其他材料制成的膜。
在日本未審專利申請公開說明書Hei 11-174427中描述了一種裝置的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，由不同于取向膜材料的材料形成的層形成在電極和取向膜之間。在日本未審專利申請公開說明書Hei 11-174427中，披露了一種作為防止在液晶和玻璃基片之間的接口上發(fā)生光線反射的結(jié)構(gòu)的、具有層壓結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置的技術(shù)，該層壓結(jié)構(gòu)包括層壓在玻璃基片內(nèi)標(biāo)明上的透明電極層，取向?qū)雍鸵粋€或多個透明中間層，該透明中間層的折射率略低于透明電極層而高于液晶層或玻璃基片的折射率。作為一個具體的例子，描述了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，AL2O3膜作為中間層形成在ITO電極膜上，以SiO2為取向膜的傾斜蒸鍍膜形成在AL2O3膜上。
然而，在日本未審專利申請公開說明書Hei 11-174427中所描述的技術(shù)是從光學(xué)的觀點防止光線反射的技術(shù)，因此此項技術(shù)不能解決例如發(fā)明中涉及的離子通過的問題，此外，還有例如在透明電極基片和象素電極基片上同樣出現(xiàn)的離子通過的問題。在日本未審專利申請公開說明書Hei 11-174427中所描述的這項技術(shù)只適用于透明電極基片。
下面描述現(xiàn)有技術(shù)中的第二個問題。通常，很難控制垂直排列的液晶材料的取向。在反射象素電極附近的驅(qū)動基片上存在不均勻結(jié)構(gòu)的情況下，或者在象素電極之間存在凹槽的情況下，在象素電極的周圍由于不均勻結(jié)構(gòu)的影響產(chǎn)生取向缺陷。這種取向缺陷導(dǎo)致顯示表面的均勻性降低，黑色電平(圖像中的黑色部分不顯示為黑色而顯示為灰色的現(xiàn)象)增加，旋轉(zhuǎn)位移導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降。特別是，在使用硅驅(qū)動裝置的反射型液晶顯示裝置中，通常象素間距小于或等于10μm，因此，與象素間距為幾十μm或更多的大的直觀型液晶顯示裝置相比較，象素周圍的反射區(qū)域很容易對圖像質(zhì)量造成影響，而且與可透射的液晶顯示裝置不同的是，反射區(qū)域不會被黑色矩陣覆蓋，因此對于反射型液晶顯示裝置來說，使錯位(misalignment)區(qū)域最小化或完全消除是基本的實際要求。
下面描述反射型液晶顯示裝置的由于象素電極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的問題。如圖2A和2B所示，反射象素電極111以矩陣的形式設(shè)置在硅驅(qū)動基片110上。每個反射象素電極111的大小和外形，例如為邊長為8.4μm的正方形。為了防止相鄰象素間的電短路，反射象素電極111設(shè)置成有預(yù)定間距的象素之間的空間W1。例如當(dāng)象素之間的空間W1為0.6μm時，象素間距W2為9μm。通常，象素間距W2在大約7μm至15μm的范圍內(nèi)，象素之間的空間W1在大約0.3μm至0.7μm的范圍內(nèi)。并且，象素電極的厚度在大約為150nm至250nm的范圍內(nèi)。
每個反射象素電極111均具有這樣一種外形，在相鄰象素電極間總是形成類似于凹槽形狀(下文中稱為象素之間凹槽)的部分。例如在圖2B所示的橫截面上，象素之間凹槽的縱橫比為高150nm、寬600nm。
圖3和4示意性的表示了通過傾斜蒸鍍法將二氧化硅的取向膜112形成到圖2A和2B所示的象素結(jié)構(gòu)上的狀態(tài)，和通過取向膜112取向垂直排列液晶113的狀態(tài)。在圖3和4中，箭頭130表示形成取向膜112的蒸鍍方向。取向膜112以例如為55°的入射角θ(圖3所示)傾斜蒸鍍到基片上，入射角θ表示基片法線方向與反射象素電極111(圖4所示)對角線方向的夾角。
在執(zhí)行這種傾斜蒸鍍的情況下，如圖3所示，反射象素電極111相對入射方向的側(cè)部表面周圍的區(qū)域(圖3中區(qū)域121周圍)被反射象素電極111遮蔽，因此取向膜112沒有蒸鍍并形成在該區(qū)域上。另一方面，取向劑膜112在另一個側(cè)部表面周圍形成了字母L的形狀，如圖3所示。這樣，沒有形成取向膜112的區(qū)域121存在于象素之間凹槽的底面和反射象素電極111的側(cè)部表面上。
預(yù)傾斜角的取向方向是象素的對角線方向，圖4是表示在這種情況下形成有取向膜112的區(qū)域和沒有形成取向膜112的區(qū)域121的示意性平面圖。當(dāng)反射象素電極111的厚度增加，象素之間的空間W1減小時，在象素之間凹槽的底面上不形成蒸鍍膜，蒸鍍膜只是形成在象素之間凹槽的一個側(cè)部表面上。在形成取向膜的典型方法中，不可避免的存在象素之間凹槽的兩個側(cè)表面的膜結(jié)構(gòu)變得不對稱的問題。
由于存在這樣取向膜112不能特定地形成在象素之間凹槽底面的區(qū)域，液晶113的取向在該區(qū)域內(nèi)得不到控制。因此液晶113處于取向之外，圖像質(zhì)量受到破壞的問題，例如不均勻取向、以及可靠性下降的問題，將會隨之產(chǎn)生。換言之，如圖3所示，取向膜112形成在反射象素電極111的表面上，從而液晶分子長軸通常以良好的狀態(tài)均勻的在預(yù)傾斜方向排列。另一方面，特別是不形成取向膜112的區(qū)域121產(chǎn)生于象素之間凹槽底面的一部分上，因此垂直排列液晶分子的作用力不產(chǎn)生作用，因而形成了不均勻取向區(qū)域120。不均勻取向區(qū)域120對象素電極的周圍區(qū)域產(chǎn)生影響，導(dǎo)致在象素電極表面的液晶分子垂直排列、而在從象素電極周圍區(qū)域到象素之間凹槽的這一區(qū)域內(nèi)的液晶分子不均勻排列的狀態(tài)。從而，在從象素電極周圍區(qū)域到象素之間凹槽的這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)不均勻取向，因此導(dǎo)致圖像質(zhì)量退化。蒸鍍角通常在與基片法線呈45°至65°的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；然而，象素之間凹槽越深，在象素之間凹槽底面上不形成取向膜112的區(qū)域也越大，因此蒸鍍角有很大的影響。上面的現(xiàn)象尤其出現(xiàn)于用例如二氧化硅的無機(jī)材料的傾斜蒸鍍膜作為取向膜112的情況中。
另一方面，在例如聚酰亞胺的有機(jī)取向膜中，上面提到的由于不形成取向膜112的問題不會出現(xiàn)。這是因為有機(jī)取向膜是通過用一種溶劑形式的材料層壓于象素基片整個表面上的類似于紡織衣料的技術(shù)形成的，因此材料均勻?qū)訅河谙笏刂g凹槽上。
作為防止傾斜蒸鍍膜出現(xiàn)上述問題的方法，在日本未審專利申請公開說明書No.2001-5003中披露了一種方法，該方法中首先以70°角從基片表面的法線沿象素電極的側(cè)邊進(jìn)行傾斜蒸鍍，以在沿著象素電極側(cè)邊的象素之間凹槽的底面部分(用A表示)上形成第一取向膜，然后將基片在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°，再通過同樣的傾斜蒸鍍法在沿著象素電極另一側(cè)邊的象素之間凹槽的底面部分(用B表示)上形成第二取向膜。
在日本未審專利申請公開說明書No.2001-5003中描述的技術(shù)是關(guān)于通過從基片表面的不同入射方向進(jìn)行傾斜蒸鍍，來獨(dú)立形成第一取向膜和第二取向膜的方法，以及用于改變在平面內(nèi)的蒸鍍方向的平面內(nèi)基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的技術(shù)。根據(jù)這項技術(shù)，取向膜穩(wěn)妥地形成在象素之間凹槽的底面部分上。然而，第一取向膜和第二取向膜從平面內(nèi)的不同方向(實例中相差90°)上形成，因此液晶的預(yù)傾斜方向在A和B的底面上不同，因此當(dāng)提供電壓時，液晶分子向不同的方向傾斜。
換言之，由于第二取向膜形成在象素電極的表面上，包括在象素凹槽部分B內(nèi)的液晶分子的大部分液晶分子向由第二取向膜確定的方向傾斜。而在形成有第一取向膜的象素凹槽部分A內(nèi)的液晶分子向不同于上述方向的方向傾斜，因此在這兩部分之間的部分，也就是，象素凹槽部分A周圍的區(qū)域，取向方向不同于該部分周圍區(qū)域的部分就產(chǎn)生了。雖然該部分很小，但是它在取向中表現(xiàn)為周期性的不均勻。并且，在這項技術(shù)中，如上描述，除非沿著象素電極的側(cè)邊進(jìn)行蒸鍍，并且將基片在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°后再進(jìn)行蒸鍍，否則取向膜不能嚴(yán)格的在整個象素之間凹槽上形成。
通常，在反射型液晶顯示裝置中使用作為偏振分離裝置的PBS(偏振光束分離器)。當(dāng)偏振通過PBS在十字形偏光鏡(Nicol)裝置中發(fā)生分離時，可以獲得最高傳遞系數(shù)的垂直液晶的取向方向是象素的對角線方向，也就是45°方向。因而，在日本未審專利申請公開說明書No.2001-5003中的沿著象素側(cè)邊的取向處理中，在反射型液晶顯示裝置中不能用使用PBS的偏振分離光學(xué)系統(tǒng)，而且反射型液晶顯示裝置作為投影顯示裝置的可能性很小。為了避免這問題，當(dāng)?shù)诙∠蚰ば纬稍谙笏氐膶蔷€方向上時，在理論上，即使第一取向膜從任何方向形成，在象素之間凹槽內(nèi)依然存在不能被完全層壓的區(qū)域，因此日本未審專利申請公開說明書No.2001-5003中的這項技術(shù)不能發(fā)揮什么作用。因此，這項技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到實際上的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
基于前面的認(rèn)識，本發(fā)明的第一個目的是提供反射型液晶顯示裝置，它能夠解決由于傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ慕Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致的電氣問題，同時通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰け３秩∠蛱匦裕乐闺x子或其它類似物通過取向膜，以便獲得長時間的可靠性，以及一種制造這種反射型液晶顯示裝置的方法，和液晶顯示單元。
此外，本發(fā)明的第二個目的是提供反射型液晶顯示裝置，它能夠防止由于象素之間凹槽的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的錯位和取向不均勻，在垂直排列液晶的取向由傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰た刂埔员惬@得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量的情況下，提供一種制造這種反射型液晶顯示裝置的方法，和液晶顯示單元。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的反射型液晶顯示裝置包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中，在每個象素電極基片透明電極基片更靠近垂直排列液晶的側(cè)面內(nèi)，至少依次層壓從相對于基片表面的垂直方向上通過蒸鍍形成的垂直蒸鍍膜，和在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 根據(jù)本發(fā)明第一方面的制造反射型液晶顯示裝置的方法，該反射型液晶顯示裝置包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中制造象素電極基片的每個步驟和制造透明電極基片的步驟包括以下步驟在更靠近垂直排列液晶的側(cè)面上、從相對于基片表面的垂直方向上通過蒸鍍形成垂直蒸鍍膜；和在形成垂直蒸鍍膜之后，在垂直蒸鍍膜上從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 在本發(fā)明中的反射型液晶顯示裝置、制造反射型液晶顯示裝置的方法、和液晶顯示單元中，作為垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，例如，形成例如由二氧化硅?gòu)成的蒸鍍膜。
此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示單元使用由本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置調(diào)節(jié)的光來顯示圖像。
在本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置、制造反射型液晶顯示裝置的方法、和液晶顯示單元中，在每個象素電極基片和透明電極基片上，垂直蒸鍍膜作為傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ幕啄ざ纬伞＠?，由二氧化硅?gòu)成的垂直蒸鍍膜相對于傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰げ痪哂兄鶢罱Y(jié)構(gòu)、是具有高電阻系數(shù)的密度較大的膜，因此起電屏蔽層作用的垂直蒸鍍膜位于傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ず兔總€基片之間。從而，可以防止裝置中出現(xiàn)的離子流動現(xiàn)象。因此，可以獲得具有良好的長期可靠性的裝置，其中即使在長時間驅(qū)動的情況下，也不會出現(xiàn)離子擊穿現(xiàn)象。而且，特別是在每個蒸鍍膜都是由同樣的二氧化硅膜形成的情況下，由同樣的二氧化硅構(gòu)成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍谟赏瑯拥亩趸铇?gòu)成的基底膜上，因此與取向膜直接形成在ITO電極或鋁電極上的情況相比，膜質(zhì)量更好。
本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置包括兩層取向膜，其中傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍诖怪闭翦兡ど?，在制造這兩層取向膜的方法中，更好的是垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰みB續(xù)形成。這里“連續(xù)”的意思是在不中斷真空的情況下，按順序形成膜。可以采用以不同設(shè)備形成兩個膜的方法，或在形成膜后中斷真空，然后再形成另一膜的方法，從而可以獲得某種程度的效果。然而，在這種情況下，需要保持膜間接口極其清潔。而且更特別的是，例如，二氧化硅易受水分吸收或粘著雜質(zhì)的影響，因此垂直蒸鍍膜表面的化學(xué)穩(wěn)定性是很重要的。如果不具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，膜間的粘附強(qiáng)度就低，因此膜可能會分離，或者膜結(jié)構(gòu)不能順序的連接在一起，從而在接口就會捕獲離子或其它類似物，新的擊穿就發(fā)生了。
因此，在制造象素電極基片和透明電極基片的每個步驟中最有效的是，具有可以改變蒸鍍粒子相對于基片法線方向的入射角的系統(tǒng)的蒸鍍設(shè)備，它用于在不中斷真空的情況下依次蒸鍍兩個膜，因此認(rèn)為這是一種很有效的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的反射型液晶顯示裝置包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中，在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面上，至少依次層壓多個象素電極，從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上、在反射象素電極的整個表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分通過蒸鍍而形成的垂直蒸鍍膜，和從相對于象素電極基片的基片表面的傾斜方向上、在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分的一部分上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，垂直蒸鍍膜形成在其間。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面制造反射型液晶顯示裝置的方法中，反射型液晶顯示裝置包括相對的其上有多個反射象素電極的象素電極基片和其上有透明電極的透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，該方法包括以下步驟在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面內(nèi)的反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分上、從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上通過蒸鍍形成垂直蒸鍍膜；和在形成垂直蒸鍍膜之后，從相對于象素電極基片的基片表面的傾斜方向上、在反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，垂直蒸鍍膜形成在其間。
在本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置和液晶顯示單元中，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍谙笏仉姌O整個上表面上，垂直蒸鍍膜形成在其間，因此當(dāng)外加電壓期間，具有例如非常小的大約為1°至5°的預(yù)傾斜角的液晶分子排列在蒸鍍方向上(通常在裝置的45°對角線方向上)。在象素之間凹槽內(nèi)，在形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ膮^(qū)域內(nèi)，液晶分子以這樣一種狀態(tài)進(jìn)行排列，其中液晶分子具有類似方式的預(yù)傾斜角。另一方面，在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ膮^(qū)域內(nèi)，液晶分子完全排列在相對于基片表面的垂直方向上。
在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ南笏刂g凹槽的區(qū)域內(nèi)，取向不垂直也不均勻，因此該區(qū)域?qū)ο笏仉姌O上的垂直排列液晶的取向有不利影響。另一方面，在本發(fā)明中，在該區(qū)域內(nèi)，垂直蒸鍍膜將液晶排列在垂直方向上，因此該區(qū)域?qū)ο笏仉姌O上的液晶的垂直取向不產(chǎn)生不利影響。而且，垂直蒸鍍膜對液晶的取向與傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰σ壕У娜∠蚵杂胁煌?，因為預(yù)傾斜角形成在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰σ壕У娜∠蛏?。然而，通常，這個預(yù)傾斜角只有1°至5°這么小，因此取向上的這種區(qū)別根本不能認(rèn)為是圖像質(zhì)量問題。因此，在本發(fā)明中，在裝置中出現(xiàn)的象素之間凹槽周圍的錯位不會出現(xiàn)，而且在整個顯示區(qū)域內(nèi)可以穩(wěn)定地實現(xiàn)垂直取向。從而，可以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。
在本發(fā)明制造反射型液晶顯示裝置的方法中，垂直蒸鍍膜從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上、通過進(jìn)行蒸鍍而形成在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面內(nèi)的反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分(象素之間凹槽)上；此后，從相對于基片表面的傾斜方向上通過進(jìn)行蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?。垂直蒸鍍膜從相對于基片表面的垂直方向蒸鍍形成，因此垂直蒸鍍膜形成在反射象素電極的整個上表面和象素之間凹槽的整個底面上。傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰南鄬τ诨砻娴膬A斜方向上蒸鍍形成，因此傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍诜瓷湎笏仉姌O的整個上表面和象素之間凹槽的一部分上，其中垂直蒸鍍膜形成在其間。
不像現(xiàn)有技術(shù)中的制造方法，本發(fā)明中制造的反射型液晶顯示裝置，在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ南笏刂g凹槽的區(qū)域內(nèi)，垂直蒸鍍膜將液晶排列在垂直方向上，因此該區(qū)域幾乎不影響象素電極上液晶的垂直取向。因此，在本發(fā)明中制造的反射型液晶顯示裝置中，裝置中象素之間凹槽周圍出現(xiàn)的錯位不會出現(xiàn)，在整個顯示區(qū)域內(nèi)可以穩(wěn)定地獲得垂直取向。從而，可以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。
在本發(fā)明制造反射型液晶顯示裝置的方法中，更好的是垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰みB續(xù)形成。這里“連續(xù)”的意思是在不中斷真空的情況下，按順序形成膜?？梢圆捎糜貌煌O(shè)備形成兩個膜的方法，或在形成一個膜后中斷真空，然后再形成另一膜的方法。然而，在這種情況下，必須防止在接口上發(fā)生由于水分吸收或粘著雜質(zhì)致使性質(zhì)退化破壞或粘附強(qiáng)度下降的問題。
因此，更好的是，例如在一個蒸鍍設(shè)備中，基片表面的法線方向和來自蒸鍍源的蒸鍍材料的入射方向被調(diào)節(jié)成彼此一致，在真空中形成垂直蒸鍍膜，以及此后，在保持真空的同時，使象素電極基片傾斜以便基片表面的法線方向相對于蒸鍍材料的入射方向成預(yù)定的角度，從而從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍連續(xù)形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 在根據(jù)本發(fā)明第一方面的反射型液晶顯示裝置和液晶顯示單元中，在每個象素電極基片和透明電極基片更靠近垂直排列液晶的側(cè)面內(nèi)，至少依次層壓從相對于基片表面的垂直方向上通過蒸鍍形成的垂直蒸鍍膜，和在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぃ虼水?dāng)通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰け３秩∠蛱匦詴r，可以解決由于膜結(jié)構(gòu)引發(fā)的電氣問題，可以防止離子等通過取向膜，從而可以獲得長期的可靠性。
在制造根據(jù)本發(fā)明第一方面的反射型液晶顯示裝置的方法中，制造象素電極基片的每個步驟和制造透明電極基片的步驟包括以下步驟在更靠近垂直排列液晶的側(cè)面上、從相對于基片表面的垂直方向上通過蒸鍍形成垂直蒸鍍膜，垂直蒸鍍膜形成之后，在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，因此可以制造反射型液晶顯示裝置，它在通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰け３秩∠蛱匦詴r，可以解決由于膜結(jié)構(gòu)引發(fā)的電氣問題，可以防止離子或其它類似物通過取向膜，從而可以獲得長期的可靠性。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的反射型液晶顯示裝置和反射型液晶顯示單元中，垂直蒸鍍膜通過蒸鍍形成在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分的整個底面上，而傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰南鄬τ谙笏仉姌O基片的基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間凹槽部分的一部分上，垂直蒸鍍膜形成在其間，因此在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ南噜彿瓷湎笏仉姌O間的凹槽部分的區(qū)域內(nèi)，垂直蒸鍍膜將液晶排列在垂直的方向上。從而，在垂直排列液晶的取向受傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰た刂频那闆r下，可以防止由于象素之間凹槽的結(jié)構(gòu)引發(fā)的錯位和取向不均勻，可以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。
在制造根據(jù)本發(fā)明第二方面的反射型液晶顯示裝置的方法中，垂直蒸鍍膜從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上、通過蒸鍍形成在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面內(nèi)的反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分上，此后，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰南鄬τ诨砻娴膬A斜方向上通過蒸鍍形成，因此垂直蒸鍍膜可以形成在反射象素電極的整個上表面和象素之間凹槽的整個底面上，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰た梢孕纬稍诜瓷湎笏仉姌O的整個上表面和象素之間凹槽的一部分上，垂直蒸鍍膜形成在其間。因此可以制造這樣反射型液晶顯示裝置，其中在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ南噜彿瓷湎笏仉姌O間的凹槽部分的區(qū)域內(nèi)，垂直蒸鍍膜將液晶排列在垂直方向上。根據(jù)該制造方法，在垂直排列液晶的取向受傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰た刂频那闆r下，可以制造能夠防止由于象素之間凹槽的結(jié)構(gòu)引發(fā)的錯位和取向不均勻、并可獲得優(yōu)質(zhì)圖像質(zhì)量的反射型液晶顯示裝置。
特別是在本發(fā)明的液晶顯示單元中，本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置用來顯示圖像，因此可以顯示具有優(yōu)質(zhì)圖像質(zhì)量的圖像。
本發(fā)明的其他和更進(jìn)一步的目的、特點和優(yōu)點將通過下面的描述更清楚。


參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例加以說明，本發(fā)明的上述和其他目的以及特點將會更加清楚，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中反射型液晶顯示裝置的取向膜的橫斷剖面照片；圖2A和2B分別是現(xiàn)有技術(shù)中反射型液晶顯示裝置在象素電極基片側(cè)面的平面視圖和剖視圖；圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)中的反射型液晶顯示裝置中出現(xiàn)的錯位問題的剖視圖；圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)中的反射型液晶顯示裝置中出現(xiàn)的錯位問題的平面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的反射型液晶顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖6是本發(fā)明實施例的反射型液晶顯示裝置驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖；圖7是在象素之間凹槽周圍的圖5所示的反射型液晶顯示裝置的象素電極基片和垂直排列液晶的取向狀態(tài)的示意性剖面圖；圖8是在象素電極上布置鈍化膜的象素電極基片的剖視圖；圖9A和9B是形成蒸鍍膜的設(shè)備實例的示意圖；圖10是已經(jīng)形成的象素電極基片的膜結(jié)構(gòu)的橫斷剖面照片；圖11是使用圖5所示的反射型液晶顯示裝置的液晶顯示單元實例的圖；圖12是對現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明實施例中的反射型液晶顯示裝置中出現(xiàn)的擊穿進(jìn)行觀測得到的結(jié)果的表格；圖13是對現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明實施例中的反射型液晶顯示裝置中出現(xiàn)的錯位進(jìn)行觀測得到結(jié)果的表格；具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
<反射型液晶顯示裝置的描述>
圖5表示了根據(jù)本發(fā)明實施例的反射型液晶顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)。該反射型液晶顯示裝置包括相對的透明電極基片30和象素電極基片40，注入在基片30和40之間的垂直排列液晶45。
透明電極基片30包括玻璃基片31和透明電極32，透明電極32層壓在玻璃基片31的靠近垂直排列液晶45一側(cè)的表面上(在面對象素電極基片40的表面上)。垂直蒸鍍膜33A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B層壓在透明電極32靠近垂直排列液晶45一側(cè)的整個表面上。有傳遞光線作用的電極材料作為透明電極32的材料，通常使用氧化錫(SnO2)和氧化銦(In2O3)的固溶體材料ITO(銦錫氧化物)。在透明基片32的整個象素區(qū)域內(nèi)加載公共電位(例如地電位)。
垂直蒸鍍膜33A通過從相對于透明電極基片30的基片表面垂直的方向上進(jìn)行蒸鍍而形成。傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B通過從傾斜于透明電極基片30的基片表面的方向上進(jìn)行蒸鍍而形成，并層壓在透明電極32的整個上表面上，垂直蒸鍍膜33A在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B與透明電極32之間。
例如，例如以二氧化硅(SiO2)為代表的二氧化硅的傾斜蒸鍍膜，用作傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B。在這種情況下，垂直排列液晶45的預(yù)傾斜角通過在傾斜蒸鍍過程中改變蒸鍍角來控制。通常，蒸鍍角θ與基片的法線方向呈大約45°至65°。
例如，象素電極基片40包括單晶硅基片41，反射象素電極42，垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B，垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B順序的層壓在硅基片41靠近垂直排列液晶45一側(cè)的表面上(面對透明電極基片30的表面上)。在硅基片41內(nèi)形成有源驅(qū)動電路，該有源驅(qū)動電路包括晶體管T1，如CMOS或NMOS，和電容器C1(輔助電容器)。
多個反射象素電極42以矩陣的形式形成在硅基片41上。每個反射象素電極42都由以鋁(Al)和銀(Ag)為代表的金屬膜制成。當(dāng)反射象素電極42使用金屬電極，例如鋁電極時，反射象素電極42可以起到光反射膜和給液晶提供電壓的電極的作用，為了進(jìn)一步增加反射率，一個多層的反射層，例如電介質(zhì)鏡，可以形成在鋁電極或類似電極上。而且，在鋁電極或其它類似電極上可以覆蓋氧化物或氮化物膜，以保護(hù)鋁電極或其它類似電極的整個表面。
圖7示意性的說明了象素電極基片40上象素之間凹槽(相鄰象素電極間的凹槽部分)50周圍的結(jié)構(gòu)和垂直排列液晶45的排列狀態(tài)。在圖7中，箭頭85表示傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的蒸鍍方向。垂直蒸鍍膜43A通過在與象素電極基片40的基片表面垂直的方向上進(jìn)行蒸鍍而形成，并且層壓在反射象素電極42的整個上表面和象素之間凹槽50的整個底面上。傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B通過在與象素電極基片40的基片表面傾斜的方向上進(jìn)行蒸鍍而形成，并層壓在反射象素電極42的整個上表面和象素之間凹槽50的區(qū)域52上，垂直蒸鍍膜43A形成在中間。
本實施例最具特點的是，在透明電極基片30和象素電極基片40中，垂直蒸鍍膜33A和43A分別形成在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B的下面。
垂直蒸鍍膜33A和43A，以及傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B，使用二氧化硅的蒸鍍膜，例如二氧化硅(SiO2)。在這種情況下，垂直排列液晶45的預(yù)傾斜角通過在對傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B進(jìn)行傾斜蒸鍍時改變蒸鍍角來控制。通常，蒸鍍角θ與基片的法線方向呈大約45°至65°。
在反射型液晶顯示裝置中使用的垂直排列液晶45中，當(dāng)外加電壓為零時，垂直排列液晶45的液晶分子長軸排列在與每個基片表面基本上垂直的方向，當(dāng)外加一電壓時，長軸在平面方向上傾斜，從而垂直排列液晶45的傳遞系數(shù)發(fā)生變化。如果在驅(qū)動過程中液晶分子傾斜的方向不一致，對比度也就不均勻。為了防止不均勻的對比度，需要預(yù)先將液晶分子以非常小的預(yù)傾斜角度排列在預(yù)定方向上(通常，在裝置的對角線方向上)，然后垂直排列它們。當(dāng)預(yù)傾斜角過大時，垂直取向?qū)⑼嘶瑥亩谏娖皆黾?，對比度下降。因此，通常預(yù)傾斜角由傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B控制在大約1°至5°的范圍內(nèi)。
圖6表示了反射型液晶顯示裝置的驅(qū)動部分的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動部分包括形成在每個象素內(nèi)的象素驅(qū)動電路61和邏輯部分，例如設(shè)置在顯示區(qū)域60附近的數(shù)據(jù)驅(qū)動器62和掃描驅(qū)動器63。外部圖像信號D通過信號線64輸入到數(shù)據(jù)驅(qū)動器64內(nèi)。象素驅(qū)動電路61形成在每個反射象素電極42的下面，包括開關(guān)晶體管T1和輔助電容器C1，它們給液晶提供電壓。晶體管T1的耐電壓與垂直排列液晶45的驅(qū)動電壓一致，因此通常晶體管T1通過高于邏輯部分的高耐電壓過程而形成。
在象素驅(qū)動電路61中，多個數(shù)據(jù)線71在列方向排列，多個掃描線72在行方向排列。每條數(shù)據(jù)線71和每條掃描線72的交叉點對應(yīng)一個象素。每個晶體管T1的源極與數(shù)據(jù)線71連接，晶體管T1的柵極與掃描線72連接。每個晶體管T1的漏極與每個反射型象素電極42和輔助電容器C1連接。每條數(shù)據(jù)線71與數(shù)據(jù)驅(qū)動器62連接，圖像信號從數(shù)據(jù)驅(qū)動器62提供。每條掃描線72與掃描驅(qū)動器63連接，掃描信號從掃描驅(qū)動器63連續(xù)提供。而且，在整個象素區(qū)域內(nèi)加載公共電位(例如地電位)至透明電極32。
下面對制造反射型液晶顯示裝置的方法進(jìn)行描述。反射型液晶顯示裝置的特點在于，透明電極基片30和象素電極基片40中的垂直蒸鍍膜33A和43A以及傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B，因此，下面將對如何形成它們的方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。而且，在透明電極基片30和象素電極基片40中形成這些膜的方法基本上是相同的，因此下面只描述在象素電極基片40中形成膜的方法。
圖9A和9B表示了用來形成這些膜的真空蒸鍍設(shè)備。圖5B表示了圖5A中的真空蒸鍍設(shè)備的X1向視圖。清潔作為象素電極基片40的反射象素電極42形成在其上的硅基片41后，象素電極基片40被引入真空蒸鍍設(shè)備80。反射象素電極42，例如通過在硅基片41上形成如鋁的金屬膜而形成，然后將硅基片41上的金屬膜通過半導(dǎo)體加工中的平版照相技術(shù)(photolithography)加工成正方形。
作為真空蒸鍍設(shè)備80，使用包括例如基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的真空蒸鍍設(shè)備，使得來改變蒸鍍粒子83相對于基片發(fā)現(xiàn)方向的入射方向。在膜形成過程中，在真空蒸鍍設(shè)備80內(nèi)保持真空。在包括例如基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的真空蒸鍍設(shè)備80中，首先，象素電極基片40的基片表面的法線方向和蒸鍍粒子83從蒸鍍源81的入射方向被調(diào)整成一致的方向(第一蒸鍍位置)，垂直蒸鍍膜43A在垂直于基片表面的方向上形成。例如使用二氧化硅作為蒸鍍粒子83。從關(guān)于基片表面的垂直方向蒸鍍垂直蒸鍍膜43A，如圖7所示，垂直蒸鍍膜43A在反射象素電極42的整個上表面和象素之間凹槽50的整個下表面上形成。
此后，在保持真空的狀態(tài)下，象素電極基片40旋轉(zhuǎn)角度θ以形成傾斜(第二蒸鍍位置)，以便使基片表面的法線方向相對于蒸鍍粒子83的入射方向成預(yù)定角度θ，這樣，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B通過從相對于基片表面的傾斜方向形成。使用與形成垂直蒸鍍膜43A時使用的蒸鍍源相同的蒸鍍源81，并在垂直蒸鍍膜43A的情況下，使用例如二氧化硅作為蒸鍍粒子83。這樣傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B通過以入射角θ，如與基片表面法線方向呈45°至65°角的傾斜蒸鍍而形成。平面內(nèi)入射方向是現(xiàn)有技術(shù)中的反射型液晶顯示裝置的象素的對角線方向，液晶分子的預(yù)傾斜角設(shè)計成大約1°至5°。從關(guān)于基片表面的傾斜方向上蒸鍍傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B，如圖7所示，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B形成在反射象素電極42的整個上表面和象素之間凹槽50的區(qū)域52上，垂直蒸鍍膜43A形成在中間。在區(qū)域51中，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B不在象素之間凹槽50內(nèi)形成，因此，垂直蒸鍍膜43A與液晶接觸。
在透明電極基片30內(nèi)，透明電極32形成在整個基片表面上，因此垂直蒸鍍膜33A覆蓋整個電極32。傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B覆蓋整個垂直蒸鍍膜33A。
由以上描述可知，最好在一個真空蒸鍍設(shè)備80中連續(xù)形成垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B。這里“連續(xù)”的含義是不中斷真空，順序形成膜。可以使用通過不同設(shè)備形成垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的方法，或者在垂直蒸鍍膜43A形成以后，中斷真空，然后再形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的方法，從而獲得某種程度的效果，但在這種情況下，要求垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B之間的內(nèi)表面非常清潔。更加特別的，例如，二氧化硅易受到吸收水分和粘附雜質(zhì)的影響，因此垂直蒸鍍膜43A表面的化學(xué)穩(wěn)定性非常重要。如果化學(xué)穩(wěn)定性不好，膜間的粘結(jié)力就低，因此膜可能發(fā)生分離，或者膜結(jié)構(gòu)不能連續(xù)地連接起來，從而在接口中捕獲離子或類似物，新的擊穿可能就發(fā)生了。
圖10表示了通過上述方法實際形成的膜結(jié)構(gòu)的橫斷剖面照片。在該膜結(jié)構(gòu)中，二氧化硅的垂直蒸鍍膜和二氧化硅的傾斜蒸鍍膜形成在作為反射象素電極42的鋁電極上。膜在不中斷真空的情況下連續(xù)形成，因此從照片中可以明顯的看出，沒有例如水分吸收的問題出現(xiàn)在垂直蒸鍍膜，而且傾斜蒸鍍膜以膜連續(xù)性非常好的狀態(tài)形成。
根據(jù)該方法，如圖10所示，形成具有從垂直蒸鍍膜到傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ囊幌盗薪Y(jié)構(gòu)的取向膜。取向膜是二氧化硅取向膜，其中垂直基底膜和傾斜蒸鍍膜結(jié)合，該取向膜完全不同于僅僅包括傾斜蒸鍍膜的結(jié)構(gòu)。
在垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B依次形成的情況下，如圖9A和9B所示，更好的是，在蒸鍍源81和基片所在位置之間設(shè)置與基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(未示出)同步打開或關(guān)閉的光閘82。更具體地，在光閘82打開的狀態(tài)下形成垂直蒸鍍膜43A以后，光閘82關(guān)閉從而暫時阻擋蒸鍍粒子83。在這一過程中，基片由基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，光閘82再次打開從而形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B。這樣，更好的但不是必須的是，光閘82或類似物暫時阻擋蒸鍍粒子83以形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B。也可以使用一種在垂直蒸鍍過程中不使用光閘82、基片以某個中點為中心旋轉(zhuǎn)以不間斷地變換傾斜蒸鍍的方法。
通過以上制造膜的方法，在透明電極基片30和象素電極基片40上，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B分別連續(xù)地將垂直蒸鍍膜33A和43A形成在之間，特別的在象素電極基片40內(nèi)，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B形成在反射象素電極42的整個上表面上，而垂直蒸鍍膜43A形成在中間，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B部分地形成在象素之間凹槽50內(nèi)，而垂直蒸鍍膜43A形成在中間。這些膜結(jié)構(gòu)能夠起到的作用和產(chǎn)生的影響將在下面進(jìn)行描述。
預(yù)先分別形成在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B下面的垂直蒸鍍膜33A和43A，最好是有10nm或更多的厚度，因為如果厚度太小，就不能形成具有高密度和高電阻系數(shù)的高質(zhì)量膜。厚度的上極限最好是500nm或更少，因為如果厚度太大，膜形成時間就會過長，從而膜質(zhì)量和實用性就會降低。更好的是，特別適合于實際使用的厚度是30nm至100nm。
盡管直接在反射象素電極42上順序的層壓垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的情況在上面已經(jīng)進(jìn)行了描述，但是也可以提供一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中有另一膜設(shè)置在反射象素電極42上，并且垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B順序的層壓在該膜上。例如，在鋁電極被用作反射象素電極42的情況中，由于該鋁電極的表面化學(xué)性能不穩(wěn)定，因此會出現(xiàn)通常由氧化物或氮化物構(gòu)成的被稱作鈍化膜的保護(hù)層覆蓋在整個象素電極上的情況，在這種情況下，根據(jù)本實施例的取向膜結(jié)構(gòu)是有效的。
圖10表示了具有鈍化膜的膜結(jié)構(gòu)的實例。鈍化膜44通過例如CVD(化學(xué)汽相沉積)的膜形成技術(shù)而形成，例如在LSI制造中，并且在象素電極42的整個上表面，象素之間凹槽50的側(cè)面和底面上都充分均勻的層壓上鈍化膜44。在圖9所示的膜結(jié)構(gòu)中，垂直蒸鍍膜43A和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B可以順序的層壓在鈍化膜44上。
此外，為了進(jìn)一步提高反射象素電極42的反射率，將由包括有不同折射率的氧化層或氮化層的層壓膜構(gòu)成的電介質(zhì)鏡設(shè)置在該電極上。在這種情況下，本實施例的取向膜的結(jié)構(gòu)是有效的。
下面，對如以上描述制成的反射型液晶顯示裝置的功能和作用進(jìn)行描述。
在反射型液晶顯示裝置中，從透明電極基片30射入并穿過垂直排列液晶45的入射光L1被反射象素電極42所具有的反射功能反射。被反射象素電極42反射的光線L1以與光線射入方向相反的方向穿過垂直排列液晶45和透明象素電極30而射出。此時，垂直排列液晶45的光學(xué)特性根據(jù)相對的電極間電壓的不同而發(fā)生變化，從而穿過垂直排列液晶45的光線L1受到調(diào)節(jié)。因此，通過光線的調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生灰度，調(diào)節(jié)后的光線L2用于圖像顯示。
如圖6所示，由象素驅(qū)動電路61向垂直排列液晶45提供電壓。數(shù)據(jù)驅(qū)動器62根據(jù)通過信號線64從外部輸入的圖像信號D為數(shù)據(jù)線71提供圖像信號。掃描驅(qū)動器63以預(yù)定的時間依次為每條掃描線72提供掃描信號。從而，來自掃描線72的掃描信號進(jìn)行掃描、和來自數(shù)據(jù)線71的圖像信號所提供的部分中的象素被有選擇的驅(qū)動。
在反射型液晶顯示裝置中，作為傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B基底膜的垂直蒸鍍膜33A和43A分別形成在透明電極基片30和象素電極基片40上，這樣就能得到下面將要描述的功能和作用。
例如，由二氧化硅構(gòu)成的垂直蒸鍍膜33A和43A不具有柱狀結(jié)構(gòu)并且相比于同樣由二氧化硅構(gòu)成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B具有高密度和大電阻系數(shù)。因此，垂直蒸鍍膜33A和43A作為傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B與每個基片之間的電屏蔽層。從而，可以防止在裝置中出現(xiàn)的通過取向膜的離子流動現(xiàn)象。因此，可以得到具有良好的長期可靠性的裝置，該裝置即使在長時間驅(qū)動的情況下也不會出現(xiàn)離子擊穿現(xiàn)象。
而且，特別是在垂直蒸鍍膜33A和43A以及傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B由同樣的二氧化硅構(gòu)成的情況下，二氧化硅的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B形成在由同樣的二氧化硅構(gòu)成的基底膜上，因此與直接在ITO電極或鋁電極上形成取向膜的情況相比具有更好的膜質(zhì)量。進(jìn)一步，在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，為了充分施加取向控制力，要求取向膜的厚度為40nm或更大。然而，在根據(jù)本實施例的膜結(jié)構(gòu)中，即使傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B的厚度為30nm，也能獲得充分的取向控制力。
而且，在圖9所示的蒸鍍設(shè)備中，膜在不中斷真空的情況下連續(xù)地形成，因此不存在例如出現(xiàn)在垂直蒸鍍?nèi)∠蚰?3A和43A表面內(nèi)的水分吸收問題，從而傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B能夠以膜連續(xù)性非常好的狀態(tài)形成。由于膜的連續(xù)性，根本不會出現(xiàn)膜之間的接口上捕獲離子或其它類似物的問題。進(jìn)而，如圖10所示的橫斷剖面照片所示，垂直蒸鍍膜33A和43A是沒有柱狀結(jié)構(gòu)的密集膜，并且具有比傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B更大的電阻系數(shù)，因此整個液晶顯示裝置的電阻也增大了，從而例如離子流就不易流動。進(jìn)一步，可以很容易的通過改變在透明電極基片30和象素電極基片40上的垂直蒸鍍膜33A和43A的厚度來控制電均勻性。
特別是在象素電極基片40中，如圖7所示，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B形成在反射象素電極42的整個上表面上，垂直蒸鍍膜43A形成在中間，并且傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B部分地形成在象素之間凹槽50內(nèi)，垂直蒸鍍膜43A形成在中間，這樣就得到下面將要描述的功能和作用。
例如，二氧化硅的蒸鍍膜具有在蒸鍍方向上排列液晶分子的性質(zhì)，因此在液晶與垂直蒸鍍膜43A接觸的區(qū)域內(nèi)，液晶分子相對于基片表面垂直排列，而在液晶與傾斜蒸鍍膜43B接觸的區(qū)域內(nèi)，有預(yù)傾斜角的液晶分子相對于基片表面傾斜排列。
因此，如圖7所示，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B形成在反射象素電極42的整個上表面上，垂直蒸鍍膜43A形成在中間，因此有例如非常小的大約1°至5°的預(yù)傾斜角的液晶分子在有電壓提供時排列在蒸鍍方向上(通常裝置的45°對角線方向上)。在象素之間凹槽50內(nèi)，在形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的區(qū)域52內(nèi)，具有預(yù)傾斜角的液晶分子以同樣的方式排列。形成在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B下面的垂直蒸鍍膜43A對傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的取向沒有影響，形成由與液晶直接接觸的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B確定的預(yù)傾斜角。另一方面，在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的區(qū)域51內(nèi)，液晶分子由垂直蒸鍍膜43A在相對于基片表面的垂直方向完美地排列。
在現(xiàn)有技術(shù)的膜結(jié)構(gòu)中，在不形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的象素之間凹槽50的區(qū)域51內(nèi)，如圖3所示，排列方式不垂直也不均勻，因此區(qū)域51對在反射象素電極42上的垂直排列液晶的取向產(chǎn)生不利的影響。
另一方面，根據(jù)本實施例的膜結(jié)構(gòu)中，在區(qū)域51內(nèi)，液晶通過垂直蒸鍍膜43A在垂直方向排列，因此區(qū)域51對在反射象素電極42上的液晶的垂直取向幾乎不產(chǎn)生不利的影響。垂直蒸鍍膜43A對液晶的取向與傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B對液晶的取向略有不同，因為在傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B對液晶的取向中形成預(yù)傾斜角。然而，通常，預(yù)傾斜角非常小，只有1°至5°，因此在效果上，取向的不同不能認(rèn)為是圖象質(zhì)量問題。在象素之間凹槽50內(nèi)的液晶相對于基片表面垂直排列，垂直方向的排列與在平面內(nèi)方向上傾斜在能量上是相等的，因此，當(dāng)液晶在存在外加電壓時發(fā)生傾斜的情況下，在象素表面上存在液晶的相互作用，在垂直蒸鍍膜43A上的液晶分子與在象素表面上的液晶分子的傾斜方向相同。因此，不會有裝置中出現(xiàn)的錯位現(xiàn)象。因此，在本實施例中，可以穩(wěn)定實現(xiàn)所有液晶分子均勻地在垂直方向排列的情形。因此，在本實施例中，裝置中出現(xiàn)的象素之間凹槽周圍的錯位不會出現(xiàn)，可以在整個顯示區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的得到垂直取向。從而，可以獲得出眾的圖像質(zhì)量。
如以上描述，在本實施例的反射型液晶顯示裝置中，在透明電極基片30和象素電極基片40上，在靠近垂直排列液晶45的一側(cè)，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B分別層壓在垂直蒸鍍膜33A和43A上，因此當(dāng)保持傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B的取向特性時，可以解決由于膜結(jié)構(gòu)引發(fā)的電氣問題，并且可以防止離子或其他類似物通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B，以便獲得長期的可靠性。
而且，特別是在象素電極基片40上，垂直蒸鍍膜43A通過蒸鍍而形成在整個反射象素電極42的上表面和象素之間凹槽50的整個底面上，而傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B通過在與象素電極基片40的基片表面成傾斜方向的蒸鍍，形成在反射象素電極42的整個上表面和緊靠反射象素電極42的象素之間凹槽50的區(qū)域52內(nèi)，垂直蒸鍍膜43A形成在中間，因此，在象素之間凹槽50中沒有形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B的區(qū)域51內(nèi)，液晶通過垂直蒸鍍膜43A排列在垂直方向上。從而，可以防止由于象素之間凹槽50的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的錯位和不均勻取向，并且可以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。
下面將要描述本實施例與日本未審查專利申請說明書No.Hei 11-174427中的技術(shù)的區(qū)別。
在日本未審查專利申請說明書No.Hei 11-174427中，作為具體的實例，描述了以Al2O3膜為中間層形成在ITO電極膜上，和以SiO2為取向膜的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍贏l2O3膜上的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，相應(yīng)于中間層的垂直蒸鍍膜33A和43A可以是與傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B相同的SiO2膜；然而，在日本未審查專利申請出版物No.Hei 11-174427的技術(shù)中，作為光學(xué)的必要條件，中間層必須有比SiO2更高的折射率，因此如果中間層用與在本實施例中的折射率相同的材料制成，將不能獲得效果。而且，日本未審查專利申請出版物No.Hei 11-174427中的這項技術(shù)是一項基于光學(xué)觀點防止光線反射的技術(shù)，因此它不是基于本發(fā)明中提及的通過提高電阻來防止離子通道的電特性觀點。而且，日本未審查專利申請出版物No.Hei 11-174427中的這項技術(shù)所針對的對象是透明電極基片30，而對以象素電極基片40中的基底膜的結(jié)構(gòu)根本沒有進(jìn)行描述。另一方面，本實施例中的技術(shù)是一項以兩層結(jié)構(gòu)為特點的技術(shù)，其中傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B形成在作為透明電極基片30和象素電極基片40的基底膜的垂直蒸鍍膜33A和43A上，因此這兩項技術(shù)有著根本的區(qū)別。
下面將要描述本實施例與日本未審查專利申請出版物No.2001-5003中的技術(shù)的區(qū)別。
日本未審查專利申請出版物No.2001-5003中的這項技術(shù)與本實施例中的技術(shù)有著主要的根本的區(qū)別，雖然這項技術(shù)與本實施例中的技術(shù)有共同點，即在象素之間凹槽50內(nèi)通過兩次蒸鍍形成二氧化硅的取向膜。在日本未審查專利申請出版物No.2001-5003的這項技術(shù)中，第一取向膜和第二取向膜都是傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，并且這些膜通過在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)基片以改變在該平面內(nèi)的入射角而形成。另一方面，在本實施例中，第一取向膜必須是從垂直方向而不是傾斜方向蒸鍍而形成的垂直蒸鍍膜43A。從而，在制造該取向膜的步驟中，從第一取向膜到第二取向膜的轉(zhuǎn)變不是通過改變在平面內(nèi)的入射角實現(xiàn)的，如圖9A和9B所示，需要從基片的法線改變?nèi)肷浞较?。這樣，在本實施例中，在形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B之前，形成垂直蒸鍍膜43A，因此本實施例中的技術(shù)在結(jié)構(gòu)和制造方法上都與日本未審查專利申請出版物No.2001-5003中的技術(shù)不同。
特別在本實施例中，第一次蒸鍍不是在傾斜方向上而是在相對于基片表面的垂直方向上完成的，因為當(dāng)傾斜地形成膜時，在該方向上形成預(yù)傾斜角，從而導(dǎo)致局部不均勻，為了有效地在整個象素凹槽部分上形成膜，該膜必須從垂直方向形成。即使使用同樣的二氧化硅材料，通過垂直蒸鍍形成的膜在結(jié)構(gòu)上完全不同于通過傾斜蒸鍍形成的膜，如圖10所示。該傾斜蒸鍍膜有通常在入射方向上傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)。
<液晶顯示單元的描述>
下面，將要描述使用圖5所示的結(jié)構(gòu)的反射型液晶顯示裝置的液晶顯示單元的實例。如圖11所示，使用反射型液晶顯示裝置作為光閥(light valve)的反射型液晶投影儀將在下面進(jìn)行描述。
圖11所示的反射型液晶投影儀是所謂的使用紅、綠和藍(lán)三個顯示彩色圖像的液晶光閥21R、21G和21B的三面板系統(tǒng)。該反射型液晶投影儀包括光源11，沿光軸10的分色鏡12和13和全反射鏡14。反射型液晶投影儀進(jìn)一步包括偏振光束分光器15、16和17，合成棱鏡18，投影透鏡19和屏幕20。
光源11發(fā)射包括顯示彩色圖像所必需的紅光(R)，藍(lán)光(B)和綠光(G)的白光，例如鹵素?zé)?，金屬鹵化物燈，氙燈或類似物被用作光源11。
分色鏡12具有將來自光源11的光分成藍(lán)光和其他顏色光的作用。分光鏡13具有將通過分光鏡12的光分成紅光和綠光的作用。全反射鏡14將由分光鏡12分解的藍(lán)光反射到偏振光束分光器17上。
偏振光束分光器15、16和17分別沿著紅光、綠光和藍(lán)光的光路設(shè)置。偏振光束分光器15、16和17分別具有偏振分光表面15A、16A和17A，并具有將每束入射彩色光分成兩個在偏振分光表面15A、16A和17A上正交的偏振分量。偏振分光表面15A、16A和17A反射一個偏振分量(例如，S偏振分量)并使另一個偏振分量(例如，P偏振分量)通過。
具有上面描述的結(jié)構(gòu)(參考圖5)的反射型液晶顯示裝置作為液晶光閥21R、21G和21B被使用。由偏振光束分光器15、16和17的每個偏振分光表面15A、16A和17A分開的每束彩色光的預(yù)定偏振分量(例如，S偏振分量)進(jìn)入每個液晶光閥21R、21G和21B。當(dāng)液晶光閥21R、21G和21B由根據(jù)圖像信號給定驅(qū)動電壓驅(qū)動時，液晶光閥21R、21G和21B具有調(diào)節(jié)入射光和反射分別射向偏振光束分光器15、16和17的經(jīng)調(diào)節(jié)的光的作用。
合成棱鏡18具有合成從每個液晶光閥21R、21G和21B發(fā)射并通過每個偏振光束分光器15、16和17的每束彩色光的預(yù)定偏振分量(例如，P偏振分量)的作用。投影透鏡19作為將從合成棱鏡18發(fā)射的合成光向屏幕20投影的投影裝置。
在具有以上結(jié)構(gòu)的反射型液晶投影儀中，從光源11發(fā)射出的白光被分光鏡12的功能分成藍(lán)光和其它顏色的光(紅光和綠光)。藍(lán)光被全反射鏡14的功能反射到偏振光束分光器17。其它顏色的光被分光鏡13的功能分成紅光和綠光。紅光和綠光分別射入偏振光束分光器15和16。
偏振光束分光器15、16和17將每束入射彩色光分成分別在偏振分光表面15A、16A和17A上相互正交的兩個偏振分量。此時，偏振分光表面15A、16A和17A分別向液晶光閥21R、21G和21B反射一個偏振分量(例如，S偏振分量)。
液晶光閥21R、21G和21B由根據(jù)圖形信號給定的驅(qū)動電壓驅(qū)動，并在象素接象素的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)每束進(jìn)入液晶光閥21R、21G和21B的彩色光的預(yù)定偏振分量。此時，圖5所示的反射型液晶顯示裝置用作液晶光閥21R、21G和21B，因此可以獲得優(yōu)質(zhì)的對比度和圖像質(zhì)量。
液晶光閥21R、21G和21B分別反射每束射向偏振光束分光器15、16和17的調(diào)節(jié)彩色光。只有分別來自液晶光閥21R、21G和21B的反射(調(diào)節(jié))光中的預(yù)定偏振分量(例如，P偏振分量)通過偏振光束分光器15、16和17，并向合成棱鏡18發(fā)射該預(yù)定偏振分量。合成棱鏡18合成每束通過偏振光束分光器15、16和17的彩色光預(yù)定分量，以向投影透鏡19發(fā)射該合成光。投影透鏡19將從合成棱鏡18發(fā)射來的合成光投影到屏幕20上。從而，根據(jù)由液晶光閥21R、21G和21B調(diào)節(jié)的光線的圖像投影到屏幕20上，從而顯示想得到的圖像。
如以上所述，在根據(jù)本實施例的反射型液晶投影儀中，使用作為液晶光閥21R、21G和21B的反射型液晶顯示裝置(參考圖5)，反射型液晶顯示裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中垂直蒸鍍膜33A和43A以及傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?3B和43B分別層壓在透明電極基片30和象素電極基片40上。如此，可以獲得長期的可靠性，可以顯示具有高對比度和高圖像質(zhì)量的圖像。
下面，根據(jù)本實施例的反射型液晶顯示裝置在長期驅(qū)動過程中所涉及的擊穿現(xiàn)象的具體特點將在下面的例子中進(jìn)行描述。在描述這些例子之前，現(xiàn)有技術(shù)中的反射型液晶顯示裝置的特性將作為一些比較例在下面進(jìn)行描述。
比較例1和2將在下面進(jìn)行描述。比較例1的反射型液晶顯示裝置的試樣如下面的描述而形成。首先，清潔在其上形成有透明電極的玻璃基片和其上形成有作為反射象素電極的鋁電極的硅驅(qū)動基片后，它們被引入到蒸鍍設(shè)備中，以通過以相對于基片成50°至55°蒸鍍角、在每個基片上傾斜蒸鍍形成作為取向膜的二氧化硅膜。取向膜的厚度為50nm。通過控制取向使得液晶的預(yù)傾斜角大約為2.5°。此后，其上形成取向膜的基片相對放置，適當(dāng)數(shù)量的直徑為2μm的玻璃珠分布在兩表面之間并將基片粘結(jié)在一起。然后，由Merck制造的負(fù)介電各向異性Δε的垂直液晶材料注入基片之間，以形成反射型液晶顯示裝置的試樣。硅驅(qū)動基片上的鋁電極的象素間距為9μm，象素間的凹槽的寬度為0.6μm。此外，比較例2的試樣通過同樣的方法形成，在該試樣中，通過CVD將厚度為45nm的SiO2鈍化膜覆蓋在鋁電極上以保護(hù)象素電極。
每個試樣都被引入投影儀中，在長時間顯示單象管圖形后，檢驗擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在不包括鈍化膜的試樣中，擊穿現(xiàn)象在被連續(xù)驅(qū)動200小時后就可以被輕微地觀察到。包括鈍化膜的試樣在持續(xù)驅(qū)動400小時時仍然處于良好的狀態(tài)，因此可以認(rèn)為鈍化膜阻止了離子或其它類似物在電場的作用下從鋁電極的表面漏出。上面觀測的結(jié)果以及下面將要描述的例子的觀測結(jié)果都在圖12中示出。
另外，當(dāng)用掃描電子顯微鏡觀察在該試驗中使用的傾斜蒸鍍SiO2膜的剖面結(jié)構(gòu)時，觀察到了圖1中示出的柱狀結(jié)構(gòu)。可以發(fā)現(xiàn)，在蒸鍍過程中向入射方向傾斜的柱狀細(xì)粒(晶粒)出現(xiàn)生長現(xiàn)象，晶粒間的晶粒邊界部分有圖1所示的間隙結(jié)構(gòu)。可以認(rèn)為晶粒邊界在傾斜的方向上穿過該膜，因此離子或其它類似物就很容易的通過該膜。測量該膜的電阻系數(shù)為4到6×1011Ωcm，是以下將要描述的垂直蒸鍍SiO2膜電阻系數(shù)的二分之一到五分之一。因此，可以發(fā)現(xiàn)該膜的電阻系數(shù)非常低。
實例1和2下面將對實例1和2進(jìn)行描述。反射型液晶顯示裝置的試樣，除象素電極上的取向膜外，均使用與上面的比較例1和2基本上相同的方法和規(guī)格形成。更具體的是，在將其上形成有透明電極的玻璃基片和其上形成有鋁電極的硅驅(qū)動基片進(jìn)行清潔后，取向膜由下面描述的方法通過蒸鍍而形成，然后將由Merck制造的負(fù)介電各向異性Δε的垂直液晶材料注入基片之間，以形成實例1的反射型液晶顯示裝置。硅驅(qū)動基片的規(guī)格與上面比較例中的硅驅(qū)動基片相同，象素間距為9μm，象素間凹槽的寬度為0.6μm。在鋁電極上形成有鈍化膜的反射型液晶顯示裝置作為實例2，它以同樣的方式形成。
然而，不像上面的比較例，在這兩個實例中，每個基片上的取向膜有對應(yīng)于圖5所示的結(jié)構(gòu)。一種形成取向膜的方法將在下面進(jìn)行描述。如圖9所示，每個清潔基片被引入到具有可以改變蒸鍍粒子83的入射角的基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的蒸鍍設(shè)備80中。首先，厚度為50nm的二氧化硅膜形成在蒸鍍粒子83垂直地從蒸鍍源81進(jìn)入基片的位置上。然后，不中斷真空，基片從法線方向傾斜θ＝55°的角度，同樣的二氧化硅膜通過從同樣的蒸鍍源81傾斜蒸鍍而形成。二氧化硅膜的厚度為50nm。膜形成的條件與形成有透明電極的基片和形成有象素電極的基片相同。
圖10顯示了作為代表的圖12所示實例1的試樣的膜結(jié)構(gòu)橫斷剖面照片(通過掃描電子顯微照片)。在傾斜蒸鍍膜中，觀察到清晰的柱狀結(jié)構(gòu)，但是在相應(yīng)于傾斜蒸鍍膜的基底的垂直蒸鍍膜中，觀察不到柱狀結(jié)構(gòu)，并且與傾斜蒸鍍膜比較，垂直蒸鍍膜更加密集。而且，也觀察不到與膜間的接口相應(yīng)的邊界或裂縫，因此可以發(fā)現(xiàn)，垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍膜是連續(xù)形成的。
當(dāng)只是單獨(dú)測量垂直蒸鍍膜的電阻系數(shù)時，電阻系數(shù)為1到2×1012Ωcm，可以發(fā)現(xiàn)電阻系數(shù)比傾斜蒸鍍膜的電阻系數(shù)高2到5倍。在包括垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍膜的兩層膜中，顯示出同樣的高電阻系數(shù)。
在形成試樣后，和比較例中的情況一樣，每個試樣被引入投影儀中，在長時間顯示單象管圖形后，檢驗擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。在每個試樣中，在1000小時甚至更長的時間內(nèi)觀察不到擊穿現(xiàn)象。觀測結(jié)果在圖12中示出。從該觀測結(jié)果中可以很明顯的看出，為形成有透明電極的基片和形成有象素電極的基片都提供垂直基底膜是很有效的。
如圖12所示，試樣中有包括鈍化膜的硅驅(qū)動基片獲得了更穩(wěn)定的結(jié)果。鈍化膜是通過CVD形成的SiO2膜。CVD是使用在通常的LSI加工過程的膜形成技術(shù)。當(dāng)膜通過CVD形成時，如圖8所示，形成鈍化膜使得在整個象素電極上覆蓋該鈍化膜。通常，鋁象素電極的厚度為150nm至250nm；然而，如圖8所示，象素電極的側(cè)面完全被鈍化膜覆蓋。另一方面，如圖7所示，在象素電極的側(cè)面上很難形成垂直蒸鍍膜。即使蒸鍍粒子以垂直方向進(jìn)入，所有的蒸鍍粒子也不是沿垂直線進(jìn)入的。因此，即使垂直蒸鍍膜形成在象素電極的側(cè)面上，垂直蒸鍍膜的厚度也非常薄。盡管該側(cè)面的面積非常小，但可以認(rèn)為非常少的離子從側(cè)面的鋁金屬中漏出。從該試驗可以很明顯的看出，一種有效阻止離子泄漏的方法就是預(yù)先在整個象素電極上覆蓋鈍化膜。由氧化物以外的材料構(gòu)成的膜，例如性能很好的氮化物就可作鈍化膜，只要在整個象素電極上覆蓋上這種膜即可。
而且，在該試驗中，在圖9A和9B示出的蒸鍍設(shè)備80中，使用了如下所述的形成兩層膜的技術(shù)。在該項技術(shù)中，首先，進(jìn)行垂直蒸鍍，在用光閘82遮擋蒸鍍粒子83期間，基片旋轉(zhuǎn)，然后光閘再次打開以完成傾斜蒸鍍，從而兩層膜就形成了。通過這項技術(shù)，可以獲得充分的效果；然而，在不中斷垂直蒸鍍的情況下，在蒸鍍的某個中點旋轉(zhuǎn)基片的技術(shù)也是適用的。
下面，根據(jù)本實施例的反射型液晶顯示裝置有關(guān)象素之間凹槽內(nèi)的取向的特點將通過下面的實例進(jìn)行描述。在描述實例前，作為比較例，現(xiàn)有技術(shù)的反射型液晶顯示裝置的特點將在下面進(jìn)行描述。
比較例3至6比較例3至6描述如下。每個作為比較例的反射型液晶顯示裝置的試樣如下描述而形成。首先，在清潔其上形成有透明電極的玻璃基片和其上形成有作為反射象素電極的鋁電極的硅驅(qū)動基片后，它們被引入到蒸鍍設(shè)備中，以相對于基片成50°至55°蒸鍍角、在每個片基片上通過傾斜蒸鍍形成作為取向膜的二氧化硅膜。取向膜的厚度為50nm?？刂迫∠蚴沟靡壕У念A(yù)傾斜角大約為2.5°。此后，其上形成取向膜的基片相對放置，適當(dāng)數(shù)量的直徑為2μm的玻璃珠分布在兩表面之間，以將基片粘結(jié)在一起。然后，將由Merck生產(chǎn)的負(fù)介電各向異性Δε的垂直液晶材料注入基片之間，以形成反射型液晶顯示裝置的每個試樣。硅驅(qū)動基片上的鋁電極的象素間距W2(參考圖2A和2B)為9μm，象素間凹槽的寬度，也就是象素之間的空間W1變?yōu)?.6μm和0.35μm(在圖13所示的比較例3和4中)。而且，其中將厚度為45nm的SiO2鈍化膜覆蓋在鋁電極上以保護(hù)象素電極的試樣通過同樣的方法形成(如圖13中的比較例5和6)。
在反射型液晶顯示裝置形成以后，用顯微鏡觀察黑色電平的液晶取向狀態(tài)的結(jié)果和后面將要描述的實例的結(jié)果在圖13中示出。在所有試樣(也就是比較例3至6)中，不均勻取向區(qū)域存在于反射象素電極邊緣周圍的區(qū)域以及象素之間凹槽的附近，該區(qū)域的黑色電平比象素部分中的灰色電平高，并具有明顯不同于它周圍環(huán)境的不均勻性。在使用偏振顯微鏡觀察該區(qū)域內(nèi)液晶分子的取向的同時旋轉(zhuǎn)偏振軸，可以發(fā)現(xiàn)在有效象素內(nèi)，液晶分子完全垂直地排列，但是在象素之間凹槽內(nèi)的液晶幾乎不包括想要的垂直分量，而是自由的排列著。并且，當(dāng)給每個試樣提供驅(qū)動液晶的電壓時，在象素的上表面，反射率根據(jù)正常電壓的大小而增加，從而象素的上表面達(dá)到白色電平，但是另一方面，當(dāng)施加相當(dāng)大的電壓時，象素之間凹槽周圍的區(qū)域達(dá)到白色電平；然而，當(dāng)提供灰度等級電壓時，該反應(yīng)明顯降低，因此當(dāng)顯示具有灰度電平的圖像時，在象素周圍的區(qū)域內(nèi)觀察到不同于象素內(nèi)的亮度上的不均勻現(xiàn)象。不管在象素電極基片上是否形成鈍化膜都能夠觀察到這種趨勢。
實例3至6實例3至6如下所述。反射型液晶顯示裝置的試樣，使用與上面的比較例基本上相同的方法和規(guī)格形成。特別是，在將其上形成有透明電極的玻璃基片和其上形成有作為反射象素電極的鋁電極的硅驅(qū)動基片進(jìn)行清潔后，取向膜由下面描述的方法通過蒸鍍形成在每個基片上，然后將由Merck制造的負(fù)介電各向異性Δε的垂直液晶材料注入基片之間，以形成反射型液晶顯示裝置的每個試樣。硅驅(qū)動基片的規(guī)格與上面比較例中的硅驅(qū)動基片相同，象素間距W2為9μm，象素間凹槽的寬度，也就是象素之間的空間W1變?yōu)?.6μm和0.35μm(在圖13所示的比較例3和4中)。在鋁電極上形成有鈍化膜的反射型液晶顯示裝置以同樣的方式形成(如圖13中的例5和6)。
然而，不像上面的比較例，在這些實例中，象素電極上的取向結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖7或8所示的結(jié)構(gòu)。一種形成取向膜的方法將在下面進(jìn)行描述。如圖9A和9B所示，每個清潔的硅驅(qū)動基片被引入到具有其中可以改變蒸鍍粒子的入射角的基片旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的蒸鍍設(shè)備80中。首先，厚度為50nm的二氧化硅膜形成在蒸鍍粒子83垂直地從蒸鍍源81進(jìn)入基片的位置上。然后，不中斷真空，基片從法線方向傾斜θ＝55°的角度，同樣的二氧化硅膜從同樣的蒸鍍源81通過傾斜蒸鍍而形成。二氧化硅膜的厚度為50nm。
圖10顯示了作為代表的圖13所示實例3的試樣的膜結(jié)構(gòu)橫斷剖面照片(掃描電子顯微照片)。在傾斜蒸鍍膜中，觀察到清晰的柱狀結(jié)構(gòu)，很明顯，二氧化硅的垂直蒸鍍膜依照設(shè)計形成在象素之間凹槽內(nèi)?？梢园l(fā)現(xiàn)垂直蒸鍍膜作為基片形成在象素電極的表面上，并且在垂直蒸鍍膜上，連續(xù)形成傾斜蒸鍍膜。
用顯微鏡通過使用與上面的比較例同樣的方法觀察每個具有黑色電平的象素結(jié)構(gòu)的試樣的液晶取向狀態(tài)。圖13示出了觀測結(jié)果。在所有這些實例的試樣中，象素邊緣或象素之間凹槽的周圍區(qū)域內(nèi)根本觀察不到不均勻取向。在使用偏振顯微鏡觀察該區(qū)域內(nèi)液晶分子的取向的同時旋轉(zhuǎn)偏振軸時，可以發(fā)現(xiàn)在象素之間凹槽內(nèi)的液晶完全垂直的排列。并且，當(dāng)給每個試樣提供驅(qū)動液晶的電壓時，不管是在象素之間凹槽內(nèi)還是在象素電極表面上的液晶分子都將做出均一地反應(yīng)，當(dāng)提供灰度等級電壓時，觀察到不存在亮度上的不均勻的優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。不管象素電極上是否設(shè)置有鈍化膜，顯示圖像質(zhì)量都是優(yōu)質(zhì)的。
在該試驗中，檢驗具有寬度為0.6μm和0.35μm的象素之間凹槽的兩種類型的反射型液晶顯示裝置，象素之間凹槽的寬度相當(dāng)于孔徑比為87.1％和92.4％。在這些實例中，當(dāng)象素之間凹槽的寬度為0.35μm時，在整個顯示區(qū)域可以獲得高質(zhì)量的垂直排列，因此也能獲得高孔徑比和高反射率。
本發(fā)明不局限于以上的實施例，可以進(jìn)行不同的改變。例如，在以上的實施例中，以三面板系統(tǒng)投影儀為例子進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于其他任何系統(tǒng)的投影儀，例如單面板系統(tǒng)。
雖然為了說明而選出特定的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是很顯然，在不背離本發(fā)明的基本觀念和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出很多更改。
權(quán)利要求
1.一種反射型液晶顯示裝置，包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中，在每個象素電極基片和透明電極基片的更靠近垂直排列液晶的側(cè)面內(nèi)，至少依次層壓通過從相對于基片表面的垂直方向上蒸鍍形成的垂直蒸鍍膜，和在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 2.如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示裝置，其中垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぞ怯啥趸铇?gòu)成的蒸鍍膜。
3.如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示裝置，其中象素電極基片包括多個反射象素電極，和進(jìn)一步在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上形成由氧化物或氮化物構(gòu)成的膜或其層壓膜，并在該膜上形成垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 4.一種反射型液晶顯示單元，包括反射型液晶顯示裝置，其中該液晶顯示單元使用由該反射型液晶顯示裝置調(diào)節(jié)的光來顯示圖像，該反射型液晶顯示裝置包括象素電極基片；與象素電極基片相對的透明電極基片；和在象素電極基片和透明電極基片之間注入的垂直排列液晶；和在每個象素電極基片和透明電極基片的更靠近垂直排列液晶的側(cè)面內(nèi)，至少依次層壓通過從相對于基片表面的垂直方向上蒸鍍形成的垂直蒸鍍膜，和在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示單元，進(jìn)一步包括光源；和將從光源發(fā)射并經(jīng)該反射型液晶顯示裝置調(diào)節(jié)的光投射到屏幕上的投影裝置，其中該液晶顯示單元被用作反射型液晶投影儀。
6.一種制造反射型液晶顯示裝置的方法，該反射型液晶顯示裝置包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中制造象素電極基片的每個步驟和制造透明電極基片的步驟包括以下步驟在更靠近垂直排列液晶的側(cè)面上、通過從相對于基片表面的垂直方向上蒸鍍形成垂直蒸鍍膜；和在形成垂直蒸鍍膜之后，在垂直蒸鍍膜上、從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 7.如權(quán)利要求6所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，其中在制造象素電極基片的每個步驟和制造透明電極基片的每個步驟中，基片表面的法線方向和來自蒸鍍源的蒸鍍材料的入射方向被調(diào)節(jié)成彼此一致，并且垂直蒸鍍膜在真空中形成，以及此后，在保持真空的同時，使每個基片傾斜以便基片表面的法線方向相對于蒸鍍材料的入射方向成預(yù)定的角度，從而從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 8.如權(quán)利要求6所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，其中垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぞ怯啥趸铇?gòu)成的蒸鍍膜。
9.如權(quán)利要求6所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，其中象素電極基片包括多個反射象素電極，和制造象素電極基片的步驟進(jìn)一步包括以下步驟在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上形成氧化物或氮化物的膜或其層壓膜，和在該膜上，形成垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 10.一種反射型液晶顯示裝置包括相對的象素電極基片和透明電極基片，以及位于其間的垂直排列液晶，其中，在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面上，至少依次層壓多個反射象素電極，從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上通過蒸鍍在反射象素電極的整個表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上而形成的垂直蒸鍍膜，以及從相對于象素電極基片的基片表面的傾斜方向上、在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分的一部分上通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，其中垂直蒸鍍膜形成在之間。
11.如權(quán)利要求10所述的反射型液晶顯示裝置，其中垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぞ怯啥趸铇?gòu)成的蒸鍍膜。
12.如權(quán)利要求10所述的反射型液晶顯示裝置，其中進(jìn)一步在反射象素電極整個上表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上形成由氧化物或氮化物構(gòu)成的膜或其層壓膜，并在該膜上形成垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 13.如權(quán)利要求11所述的反射型液晶顯示裝置，其中象素電極基片的基片表面上的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ恼翦兎较蛟谙鄬τ谙笏仉姌O基片的傾斜方向上傾斜，以便與垂直排列液晶的取向方向平行。
14.如權(quán)利要求13所述的反射型液晶顯示裝置，其中每個反射象素電極呈正方形，和在象素電極基片的基片表面上的蒸鍍方向是反射象素電極的對角線方向。
15.一種反射型液晶顯示單元，包括反射型液晶顯示裝置，其中該液晶顯示單元使用由該反射型液晶顯示裝置調(diào)節(jié)的光來顯示圖像，該反射型液晶顯示裝置包括象素電極基片；與象素電極基片相對的透明電極基片；和在象素電極基片和透明電極基片之間注入的垂直排列液晶；和在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面上，至少依次層壓多個反射象素電極，從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上通過蒸鍍在反射象素電極的整個表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上而形成的垂直蒸鍍膜，以及從相對于象素電極基片的基片表面的傾斜方向上、在反射象素電極的整個上表面和相鄰象素電極間的凹槽部分的一部分上、通過蒸鍍形成的傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，其中垂直蒸鍍膜形成在之間。
16.如權(quán)利要求15所述的液晶顯示單元，進(jìn)一步包括光源；和將從光源發(fā)射并經(jīng)該反射型液晶顯示裝置調(diào)節(jié)的光投射到屏幕上的投影裝置，其中該液晶顯示單元被用作反射型液晶投影儀。
17.一種制造反射型液晶顯示裝置的方法，該反射型液晶顯示裝置包括相對的其上有多個反射象素電極的象素電極基片和其上有透明電極的透明電極基片，以及位于之間的垂直排列液晶，該方法包括以下步驟在象素電極基片面向透明電極基片的側(cè)面內(nèi)的反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分上、從相對于象素電極基片的基片表面的垂直方向上、通過蒸鍍形成垂直蒸鍍膜；和在形成垂直蒸鍍膜之后，從相對于象素電極基片的基片表面的傾斜方向上、在反射象素電極的上表面和相鄰反射象素電極間的凹槽部分上、通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぃ渲写怪闭翦兡ば纬稍谥g。
18.如權(quán)利要求17所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，其中象素電極基片的基片表面的法線方向和來自蒸鍍源的蒸鍍材料的入射方向被調(diào)節(jié)成彼此一致，并且垂直蒸鍍膜在真空中形成，以及此后，在保持真空的同時，使象素電極基片傾斜，以便基片表面的法線方向相對于蒸鍍材料的入射方向成預(yù)定的角度，從而從相對于基片表面的傾斜方向上通過蒸鍍形成傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 19.如權(quán)利要求17所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，其中垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぞ怯啥趸铇?gòu)成的蒸鍍膜。
20.如權(quán)利要求17所述的制造反射型液晶顯示裝置的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在反射象素電極的整個上表面和相鄰反射象素電極間的整個凹槽部分上形成氧化物或氮化物的膜或其層壓膜，和在該膜上形成垂直蒸鍍膜和傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ぁ?br> 全文摘要
在本發(fā)明反射型液晶顯示裝置中，當(dāng)通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰け３秩∠蛱匦詴r，可以解決膜結(jié)構(gòu)引發(fā)的電氣問題，防止離子等通過取向膜、獲得長期驅(qū)動可靠性?？梢苑乐瓜笏刂g凹槽的結(jié)構(gòu)引發(fā)的錯位和不均勻取向，獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。在每個象素電極基片和透明電極基片更靠近垂直排列液晶的側(cè)面內(nèi)，傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰ば纬稍诖怪闭翦兡ど?。因為該垂直蒸鍍膜為基底膜，在保持傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰さ娜∠蛱匦詴r，可以解決膜結(jié)構(gòu)引發(fā)的電氣問題，防止離子等通過傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰?，獲得長期驅(qū)動可靠性。傾斜蒸鍍?nèi)∠蚰南鄬τ谙笏仉姌O基片的基片表面的傾斜方向上、通過蒸鍍形成在象素之間凹槽的區(qū)域上，因此可以防止象素之間凹槽的結(jié)構(gòu)引發(fā)的錯位和不均勻取向。
文檔編號G02F1/1335GK1607447SQ20041009219
公開日2005年4月20日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者橋本俊一, 磯崎忠昭 申請人:索尼株式會社