專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶裝置及電子機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉液晶裝置及搭載該液晶裝置的電子機(jī)器。
背景技術(shù)：
在液晶裝置的動(dòng)作模式中，有利用橫向電場(chǎng)(平行于基板的電場(chǎng))驅(qū) 動(dòng)液晶分子的FFS (Fringe Field Switching)模式和IPS (In Plane Switching)
模式。在這些液晶裝置中，通常在使液晶分子與基板平行取向的同時(shí)，還 使隔著基板配置的一對(duì)偏振板的透過(guò)軸分別與摩擦(rubbing)軸(未外加 電壓時(shí)液晶分子的取向方向)平行、正交，從而進(jìn)行普通的黑色顯示。我 們知道這時(shí)偏振板的透過(guò)軸角度從最佳配置偏移后，黑顯示時(shí)的漏光就 隨著偏移量的增大而變大，對(duì)比度下降。在這里，對(duì)比度下降的程度依存 于偏振板的透過(guò)軸角度從最佳配置向正負(fù)中的哪個(gè)方向偏移。就是說(shuō)，透 過(guò)軸向?qū)Ρ榷茸兓徛姆较蚱茣r(shí)，對(duì)比度的下降較??；而透過(guò)軸向?qū)?比度變化急劇的方向偏移時(shí)，對(duì)比度就顯著下降。
作為抑制對(duì)比度下降的單元，提高偏振板的貼附位置精度的技術(shù)己經(jīng) 廣為人知。在專(zhuān)利文獻(xiàn)l中，公開(kāi)了使偏振板及液晶屏具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，從 而提高偏振板的貼附位置精度的技術(shù)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l: JP特開(kāi)2001 — 125092號(hào)公報(bào)
(應(yīng)用例1) 一種液晶裝置，具備第1基板及第2基板(該第1基板 及第2基板相對(duì)配置)、第1電極及第2電極(該第1電極及第2電極在 所述第1基板與所述第2基板相對(duì)的面上配置)、液晶層(該液晶層配置 在所述第1基板和所述第2基板之間，具有向平行于所述第1基板的方向 取向的液晶分子)、一對(duì)偏振元件(該一對(duì)偏振元件隔著所述液晶層配置)； 所述液晶分子被起因于所述第1電極和所述第2電極之間的電位差而產(chǎn)生 的、具有平行于所述第l基板的成分的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)；所述液晶層的延遲，對(duì) 于波長(zhǎng)入為555nm的光而言，是0.66入以上0.83入以下。
采用這種結(jié)構(gòu)后，射入液晶裝置的射入光，在透過(guò)一個(gè)偏振元件和液 晶層的階段，近似于具有和液晶分子的取向方向平行或垂直的長(zhǎng)軸的橢圓 偏振光。因此，另一個(gè)偏振元件的透過(guò)軸角度將液晶分子的取向方向(或 與它正交的方向)作為中心變動(dòng)時(shí)，液晶裝置的對(duì)比度的變化，就難以依 存于上述透過(guò)軸角度向正負(fù)任何一個(gè)方向的變動(dòng)。這樣，能夠減少液晶裝 置起因于偏振元件的透過(guò)軸角度的離差的特性離差。
(應(yīng)用例4)上述液晶裝置的所述第1電極，在所述第1基板和所述 第2電極之間的層中形成；在所述第2電極上，形成多個(gè)縫隙。
采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠獲得起因于偏振元件的透過(guò)軸角度的離差的特 性離差較少的FFS模式的液晶裝置。
(應(yīng)用例5)上述液晶裝置的所述第1電極及所述第2電極，在具有 構(gòu)成梳齒狀的部分的同時(shí)，還在相同的層中形成；所述構(gòu)成梳齒狀的部分， 互不相同地相對(duì)配置。
采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠獲得起因于偏振元件的透過(guò)軸角度的離差的特 性離差較少的IPS模式的液晶裝置。
(應(yīng)用例6) —種電子機(jī)器，具備上述液晶裝置。
采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠獲得液晶裝置的顯示中的特性離差較少的電子 機(jī)器。


圖1是液晶裝置的示意圖，(a)是其立體圖，(b)是(a)中的A—A 線(xiàn)處的剖面圖。
圖2是像素區(qū)域的放大平面圖。
圖3是構(gòu)成像素區(qū)域的多個(gè)子像素中的各種元件、布線(xiàn)等的等效電路圖。
圖4是抽出元件基板中與一個(gè)子像素對(duì)應(yīng)的部分后顯示的平面圖。 圖5是圖4中的B—B線(xiàn)處的剖面圖。 圖6是表示偏振板的透過(guò)軸及摩擦方向的示意圖。 圖7是表示偏振板的透過(guò)軸的方向和透過(guò)液晶層后的光的偏振光狀態(tài) 的關(guān)系的圖形。
圖8 (a) (e)是表示偏振板的透過(guò)軸在土l度的范圍內(nèi)從最佳配
置偏移時(shí)的液晶裝置的對(duì)比度的曲線(xiàn)圖。
圖9是應(yīng)用IPS模式的液晶裝置的抽出元件基板中與一個(gè)子像素對(duì)應(yīng) 的部分后顯示的平面圖。
圖10是圖9中的C一C線(xiàn)處的剖面圖。
圖11是作為電子機(jī)器的手機(jī)的立體圖。
具體實(shí)施方式

下面，參照附圖，講述液晶裝置及電子機(jī)器的實(shí)施方式。此外，在以 下所示的各圖中，為了將各構(gòu)成要素繪制成在圖上容易看清的大小，各構(gòu) 成要素的尺寸及比例與實(shí)際的尺寸適當(dāng)?shù)夭煌?(第1實(shí)施方式)
<八.液晶裝置的結(jié)構(gòu)>
圖1是液晶裝置1的示意圖，(a)是其立體圖，(b)是(a)中的A 一A線(xiàn)處的剖面圖。液晶裝置1,具有通過(guò)框狀的密封材料58作媒介相對(duì) 粘貼的元件基板10及相對(duì)基板20。在元件基板10中，包含作為第1基板 的玻璃基板ll;在相對(duì)基板20中，包含作為第2基板的玻璃基板21。在 被元件基板10、相對(duì)基板20及密封材料58包圍的空間，配置包含液晶分 子51 (圖5)的液晶層50。元件基板10大于相對(duì)基板20，以一部分突出 相對(duì)基板20的狀態(tài)，與相對(duì)基板20粘貼在一起。在該突出的部位，安裝 著驅(qū)動(dòng)液晶層50的驅(qū)動(dòng)器IC57。另外，液晶裝置1還具有作為隔著液晶 層50相對(duì)配置的一對(duì)偏振元件的偏振板53、 55。在本實(shí)施方式中，分別 在元件基板10的外側(cè)粘貼偏振板53，在相對(duì)基板20的外側(cè)粘貼偏振板 55。
在封入液晶層50的區(qū)域，矩陣狀地配置多個(gè)參與顯示的子像素4R、 4G、 4B (圖4)。以下，還將由子像素4R、 4G、 4B的集合構(gòu)成的區(qū)域稱(chēng) 作"像素區(qū)域5"。
子像素4被矩陣狀地配置，被某個(gè)列配置的子像素4的顏色都相同。 換言之，子像素4被對(duì)應(yīng)的顏色帶狀排列地配置。另外，由行方向排列的 相鄰的三個(gè)子像素4R、 4G、 4B的集合，構(gòu)成像素3。像素3成為顯示的 最小單位(象素)。液晶裝置1能夠在各像素3中調(diào)節(jié)子像素4R、 4G、 4B 的亮度平衡，從而進(jìn)行各種顏色的顯示。 圖3是構(gòu)成像素區(qū)域5的多個(gè)子像素4R、 4G、 4B中的各種元件、布 線(xiàn)等的等效電路圖。在像素區(qū)域5中，多個(gè)掃描線(xiàn)12和多個(gè)數(shù)據(jù)線(xiàn)13被 交差地布線(xiàn)，與掃描線(xiàn)12和數(shù)據(jù)線(xiàn)13的交差對(duì)應(yīng)，形成包含TFT (Thin Film Transistor)元件30和作為第2電極的像素電極16的子像素4。像素 電極16，與TFT元件30的漏極區(qū)域電連接。另外，在子像素4中，配置 著作為第i電極的共同電極18。各共同電極18，通過(guò)共同線(xiàn)18a作媒介， 被保持成為等電位。
TFT元件30，在掃描線(xiàn)12供給的掃描信號(hào)G1、 G2、…、Gm所包含 的ON信號(hào)的作用下，成為接通狀態(tài)，將這時(shí)由數(shù)據(jù)線(xiàn)13供給的圖像信 號(hào)S1、 S2、…、Sn供給像素電極16。然后，與像素電極16和共同電極 18之間的電位差對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)，外加給液晶層50后，液晶層50的取向狀態(tài) 就發(fā)生變化。液晶裝置1是利用與液晶層50的取向狀態(tài)對(duì)應(yīng)的偏振光變 換功能和偏振板53、 55的偏振光選擇功能，調(diào)制從元件基板10的一側(cè)射 入的光后，從相對(duì)基板20的一側(cè)取出，從而進(jìn)行顯示的裝置。
接著，使用圖4及圖5，詳細(xì)講述子像素4的構(gòu)成要素。圖4是抽出 元件基板10中與一個(gè)子像素4對(duì)應(yīng)的部分后顯示的平面圖。另外，圖5 是圖4中的B — B線(xiàn)處的剖面圖。在以下的講述中，所謂"上層"或"下 層"，是指圖5中相對(duì)性地在上或在下形成的層。
如圖4所示，在各子像素4中，掃描線(xiàn)12和數(shù)據(jù)線(xiàn)13被交叉地配置， 與該交叉對(duì)應(yīng)，形成TFT元件30。另外，TFT元件30與近似長(zhǎng)方形的像 素電極16電連接。在像素電極16中，等間隔地設(shè)置多個(gè)平行的縫隙(開(kāi) 口部)16a。縫隙16a，成為細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形或平行四邊形，其長(zhǎng)邊向X軸 方向傾斜規(guī)定的角度。在本實(shí)施方式中，該角度成為5度。在像素電極16 的下層側(cè)，形成共同電極18。從+Z方向看，在與像素電極16的大致整 個(gè)面重疊的位置，形成共同電極18。
如圖5所示，在玻璃基板11中與玻璃基板21相對(duì)的面上，層疊半導(dǎo)體層31。半導(dǎo)體層31，例如可以由多晶硅層構(gòu)成，具有在來(lái)自作為柵電 極的掃描線(xiàn)12的電場(chǎng)的作用下形成溝道的溝道區(qū)域，和隔著它的源極區(qū) 域及漏極區(qū)域的結(jié)構(gòu)。另外，為了進(jìn)一步減少泄漏電流，半導(dǎo)體層31最 好采用在一部分源極區(qū)域及漏極區(qū)域中設(shè)置低濃度區(qū)域的LDD (Lightly Doped Drain)結(jié)構(gòu)。還可以在半導(dǎo)體層31和玻璃基板11之間，進(jìn)而形成 基底絕緣膜及遮光層等。
在半導(dǎo)體層31的上層，隔著由氧化硅等構(gòu)成柵極絕緣膜42，層疊由 鈦、鉻、鉤、鉭、鉬等高熔點(diǎn)金屬或包含它們的合金等構(gòu)成的掃描線(xiàn)12。 由半導(dǎo)體層31、柵極絕緣膜42、掃描線(xiàn)12等，構(gòu)成TFT元件30。本實(shí) 施方式的半導(dǎo)體層31，從玻璃基板ll的法線(xiàn)方向(+Z方向)看，成為 U字形，在橫穿半導(dǎo)體層31的U字的方向，形成掃描線(xiàn)12。所以，TFT 元件30就具有在掃描線(xiàn)12和半導(dǎo)體層31不同的兩處相對(duì)的雙控制極結(jié) 構(gòu)。這樣，能夠減少不需要的泄漏電流。此外，根據(jù)需要，既可以釆用三 態(tài)門(mén)結(jié)構(gòu)，還可以采用單柵極結(jié)構(gòu)。另外，TFT元件30的結(jié)構(gòu)，并不局 限于上述那種頂柵極結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要，可以采用底柵極結(jié)構(gòu)，或者使用非 晶形硅構(gòu)成。
在掃描線(xiàn)12的上層，隔著由氧化硅等構(gòu)成層間絕緣膜43，層疊數(shù)據(jù) 線(xiàn)13。數(shù)據(jù)線(xiàn)13由鋁、鉻、鎢等金屬或包含它們的合金等構(gòu)成，具有遮 光性。數(shù)據(jù)線(xiàn)13如圖4所示，與掃描線(xiàn)12正交地配置，在半導(dǎo)體層31 的U字的一個(gè)前端中，與半導(dǎo)體層31電連接。更詳細(xì)地說(shuō)，數(shù)據(jù)線(xiàn)13通 過(guò)貫通柵極絕緣膜42及層間絕緣膜43設(shè)置的接觸孔34作媒介，與半導(dǎo) 體層31的源極區(qū)域電連接。
在和數(shù)據(jù)線(xiàn)13相同的層上，形成由和數(shù)據(jù)線(xiàn)13相同的材料構(gòu)成的中 繼電極15。中繼電極15,在半導(dǎo)體層31的U字的另一個(gè)前端中，通過(guò)貫 通柵極絕緣膜42及層間絕緣膜43設(shè)置的接觸孔35作媒介，與半導(dǎo)體層 31的漏極區(qū)域電連接。在數(shù)據(jù)線(xiàn)13及中繼電極15的上層，隔著由氧化硅等構(gòu)成的層間絕緣 膜44，層疊由具有透過(guò)性的ITO (Indium Tin Oxide)構(gòu)成的共同電極18。
在共同電極18的上層，隔著作為絕緣層的層間絕緣膜45，形成由ITO 構(gòu)成的具有透過(guò)性的像素電極16。層間絕緣膜45，例如能夠由氧化硅等 構(gòu)成。像素電極16,都按照子像素4獨(dú)立設(shè)置。像素電極16通過(guò)貫通層 間絕緣膜44、 45設(shè)置的接觸孔36作媒介，與中繼電極15電連接。這樣， 像素電極16就通過(guò)中繼電極15作媒介，與半導(dǎo)體層31的漏極區(qū)域電連 接。在像素電極16上，如上所述設(shè)置許多縫隙16a。在這里，像素電極 16、共同電極18及被它夾住的層間絕緣膜45，作為積蓄電容器發(fā)揮作用。
由于共同電極18 —方面保持恒電位，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)13、 TFT 元件30作媒介，向像素電極16寫(xiě)入圖像信號(hào)，所以在共同電極18和像 素電極16之間，被外加與圖像信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)電壓， 在與黑色顯示對(duì)應(yīng)的斷幵電壓和與白色顯示對(duì)應(yīng)的接通電壓之間設(shè)定。以 下，還將在共同電極18和像素電極16之間被外加斷開(kāi)電壓的狀態(tài)稱(chēng)作"斷 開(kāi)狀態(tài)"；將被外加接通電壓的狀態(tài)稱(chēng)作"接通狀態(tài)"。
在共同電極18上，層疊由聚酰亞胺構(gòu)成的取向膜48。取向膜48是與 液晶層50相接的部件，摩擦取向膜48后，能夠使液晶層50的液晶分子 51沿著該摩擦方向取向。在本實(shí)施方式中，取向膜48平行于掃描線(xiàn)12 的延伸方向，而且朝著X軸(圖4)的負(fù)方向進(jìn)行摩擦。作為構(gòu)成要素， 元件基板10包含從上述玻璃基板11起到取向膜48為止的范圍。
另一方面，在玻璃基板21中與玻璃基板11相對(duì)的面上，按照該順序， 層疊彩色濾波器23、取向膜28。在形成彩色濾波器23的層中，更詳細(xì)地 說(shuō)，形成與紅、綠、藍(lán)對(duì)應(yīng)的三種彩色濾波器23和在這些各種顏色的彩 色濾波器23之間配置的遮光層22 (圖2)。取向膜28由聚酰亞胺構(gòu)成， 具有和元件基板10側(cè)的取向膜48同樣的性質(zhì)。在本實(shí)施方式中，取向膜 28平行于掃描線(xiàn)12的延伸方向，而且朝著X軸(圖4)的正方向進(jìn)行摩
擦。作為構(gòu)成要素，相對(duì)基板20包含從上述玻璃基板21起到取向膜28 為止的范圍。
在元件基板10和相對(duì)基板20之間的區(qū)域即被取向膜28和取向膜48 夾住的區(qū)域，配置具有液晶分子51的液晶層50。液晶分子51的折射率各 異向性An是O.lO，另外在本實(shí)施方式中，液晶層50的厚度d被設(shè)定成為 3.7um。這樣在這里，用折射率各異向性An和厚度d的乘積決定的液晶 層50的延遲就是0.37 um。
在元件基板IO、相對(duì)基板20的外側(cè)，分別粘貼偏振板53、 55。偏振 板53、 55，是使具有和透過(guò)軸平行的偏振光軸的直線(xiàn)偏振光透過(guò)的光學(xué)元 件。作為偏振板53、 55，例如可以使用吸附了碘的聚乙烯醇延伸后制造的 吸收型偏振板。在該吸收型偏振板中，與延伸方向垂直的方向成為透過(guò)軸。 作為偏振板53、 55，除了吸收偏振板之外，還可以使用反射型偏振板、線(xiàn) 網(wǎng)偏振元件等具有偏振光選擇功能的各種元件。
在偏振板53的下側(cè)，適當(dāng)配置背景燈等光源(未圖示)。來(lái)自該背景 燈的光一邊接受偏振光變換及調(diào)制， 一邊透過(guò)偏振板53、元件基板10、 液晶層50、偏振板55，參與顯示。
圖6是表示偏振板53、 55的透過(guò)軸53a、 55a、取向膜48的摩擦方向 50a、取向膜28的摩擦方向50b的示意圖。在這里，透過(guò)軸53a平行于圖 中的Y軸，透過(guò)軸55a平行于圖中的X軸。這樣，透過(guò)軸53a、 55a就相
互正交。
另外，在元件基板10上形成的取向膜48的摩擦方向50a，是一X方 向；在相對(duì)基板20上形成的取向膜28的摩擦方向50b，是+X方向。這 樣，摩擦方向50a、 50b就互相平行。另外，摩擦方向50a、 50b在與透過(guò) 軸53a正交的同時(shí)，還平行于透過(guò)軸55a。
液晶層50的液晶分子51，在未外加電壓時(shí)或斷開(kāi)狀態(tài)中，沿著摩擦 方向50a、 50b取向。因?yàn)槿缟纤?，摩擦方?0a、 50b平行而且反方向， 所以成為所謂反并聯(lián)的取向。液晶層50的液晶分子51，與驅(qū)動(dòng)電壓的大 小(電場(chǎng)的大小)無(wú)關(guān)，與玻璃基板ll平行地取向。
以下，還將這種結(jié)構(gòu)即透過(guò)軸55a、摩擦方向50a、 50b互相平行而且 透過(guò)軸53a與其正交的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)作"最佳配置"。
此外，摩擦方向50a、 50b還可以采用與偏振板53的透過(guò)軸53a平行 而且與偏振板55的透過(guò)軸55a正交的結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，也能夠利用 和上述實(shí)施方式同樣的光學(xué)作用，進(jìn)行顯示。
<液晶裝置的動(dòng)作>
接著，講述具有上述結(jié)構(gòu)的液晶裝置1的動(dòng)作。向圖4及圖5所示的 共同電極18和像素電極16之間外加驅(qū)動(dòng)電壓、產(chǎn)生電位差后，就產(chǎn)生電 場(chǎng)，該電場(chǎng)具有從像素電極16的上面出來(lái)通過(guò)縫隙16a到共同電極18的 上面為止的電力線(xiàn)。這時(shí)，在像素電極16的上部即配置液晶層50的層中， 產(chǎn)生和玻璃基板11平行的電場(chǎng)(橫向電場(chǎng))。換言之，該電場(chǎng)具有和玻璃 基板11平行的成分。而且，該橫向電場(chǎng)的方向，是與縫隙16a的長(zhǎng)邊的 方向正交的方向。液晶層50包含的液晶分子51，按照該橫向電場(chǎng)的大小， 在和玻璃基板ll平行的面內(nèi)，改變?nèi)∠蚍较颉?br> 在這里，摩擦方向50a、 50b與X軸平行，在未外加電壓時(shí)或斷開(kāi)狀 態(tài)中，液晶分子51沿著X軸取向。另外，縫隙16a(圖4)的長(zhǎng)軸方向和 X軸構(gòu)成的角度約為5度。因此，在未外加電壓時(shí)或斷開(kāi)狀態(tài)中的液晶分 子51,對(duì)于縫隙16a的長(zhǎng)軸方向就成為約為5度的角度。這樣，在未外加 電壓時(shí)或斷開(kāi)狀態(tài)中的液晶分子51的取向方向就和接通狀態(tài)等中外加的 橫向電場(chǎng)的方向就成為約為85度的角度。因此，就能夠使外加橫向電場(chǎng) 之際的液晶分子51的旋轉(zhuǎn)方向一樣。這樣，能夠抑制起因于上述旋轉(zhuǎn)方 向的不勻而產(chǎn)生的磁疇。
接著，參照?qǐng)D6,講述液晶裝置1的顯示原理。如上所述，斷開(kāi)狀態(tài) 時(shí)，液晶層50的液晶分子51，沿著圖6的摩擦方向50a、 50b取向。這時(shí)， 透過(guò)偏振板53的直線(xiàn)偏振光，其偏振光軸與液晶分子51的取向方向正交， 所以沒(méi)有被液晶層50給予相位差，直線(xiàn)偏振光原封不動(dòng)地透過(guò)液晶層50 后，被偏振板55吸收。這樣，在斷開(kāi)狀態(tài)中，由偏振板55就無(wú)法獲得顯 示光，從而進(jìn)行黑色顯示。
另一方面，接通狀態(tài)時(shí)，液晶層50的液晶分子51被橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)， 取向方向從摩擦方向50a、 50b變化。這時(shí)，透過(guò)偏振板53的直線(xiàn)偏振光， 其偏振光軸不與液晶分子51的取向方向正交，所以被液晶層50給予相位 差，偏振光狀態(tài)變化。該偏振光狀態(tài)的變化量，依存于液晶層50的延遲 (在本實(shí)施方式中為3.7um)及液晶分子51的旋轉(zhuǎn)角度。透過(guò)液晶層50 后，接受了偏振光狀態(tài)的變化的光，具有與偏振板55的透過(guò)軸55a平行 的成分，射入偏振板55，所以一部分或全部透過(guò)偏振板55，被觀察者看 到。這樣，在接通狀態(tài)中，進(jìn)行白色顯示。
此外，外加斷開(kāi)電壓和接通電壓的中間電壓時(shí)(即成為接通狀態(tài)和斷 開(kāi)狀態(tài)的中間狀態(tài)時(shí))，液晶分子51的取向方向變化與該電壓的大小對(duì)應(yīng) 的角度。因此，在液晶層50中，接受透過(guò)光的偏振光狀態(tài)的變化的量變 化。這樣，與外加的電壓的大小對(duì)應(yīng)，透過(guò)偏振板55的光量變化，進(jìn)行 中間色調(diào)顯示。
這種液晶模式，被稱(chēng)作"FF^模式"。FFS模式由于液晶分子始終與玻 璃基板11大致保持平行的狀態(tài)，所以視角導(dǎo)致的延遲的變化較少，能夠 進(jìn)行廣視場(chǎng)角的顯示。
以上是偏振板53、 55的透過(guò)軸53a、 55a及摩擦方向50a、 50b此外最 佳配置時(shí)的作用。實(shí)際上，起因于偏振板53、 55的粘貼精度等，透過(guò)軸 53a、 55a往往從平行或垂直于摩擦方向50a、 50b的狀態(tài)偏移。下面，講述這時(shí)的光學(xué)作用和對(duì)顯示的對(duì)比度的影響。
圖7是表示偏振板53的透過(guò)軸53a的方向和透過(guò)液晶層50后的光的 偏振光狀態(tài)的關(guān)系的圖形。圖7 (a) (d)中的下圖，表示偏振板53的 透過(guò)軸53a的方向，上圖表示透過(guò)偏振板53及液晶層50后的光的偏振光 狀態(tài)。此外，在這里假設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)，液晶分子51與X軸平行地配置。 之所以考察斷開(kāi)狀態(tài)(黑色顯示)，是因?yàn)楹谏@示的亮度對(duì)顯示的對(duì)比 度的影響特別大的緣故。
圖7 (d)與最佳配置的情況對(duì)應(yīng)。如該圖所示，將透過(guò)軸53a與Y 軸平行地配置時(shí)，由于透過(guò)偏振板53的直線(xiàn)偏振光，沒(méi)有被液晶層50給 予相位差，所以透過(guò)液晶層50后，也仍然是相同的直線(xiàn)偏振光。因此， 該光被具有與X軸平行的透過(guò)軸55a的偏振板55吸收，從而將黑色顯示 的亮度維持成為很低，結(jié)果可以獲得很高的對(duì)比度。
與此不同，在圖7 (a) (c)中，透過(guò)軸53a與Y軸不平行，更詳 細(xì)地說(shuō)，向負(fù)方向(右轉(zhuǎn))的角度偏移。這是由于在偏振板53的貼附工 序中的貼附角度的離差等造成的。這時(shí)，由于透過(guò)偏振板53的直線(xiàn)偏振 光，其偏振光軸不與液晶分子51正交，所以被液晶層50給予相位差。因 此，透過(guò)液晶層50后的光，成為橢圓偏振光。這樣，無(wú)論怎樣配置偏振 板55，也存在與偏振板55的透過(guò)軸55a平行的成分。該成分透過(guò)偏振板 55后，使黑色顯示的亮度提高，從而使對(duì)比度下降。能夠最好地防止對(duì)比 度下降的結(jié)構(gòu)，是使偏振板55的透過(guò)軸55a垂直于橢圓偏振光的橢圓的
長(zhǎng)軸的結(jié)構(gòu)。
在這里，上述橢圓偏振光的橢圓的長(zhǎng)軸方向，取決于液晶層50的延 遲。液晶層50的延遲小于3入/4 (g卩0.75入)時(shí)，上述橢圓的橢圓對(duì)于Y 軸而言，向正方向(左轉(zhuǎn))的角度偏移(圖7 (a))。液晶層50的延遲等 于3入/4時(shí)，上述橢圓的橢圓平行于Y軸(圖7 (b))。液晶層50的延遲 大于3入/4時(shí)，上述橢圓的橢圓對(duì)于Y軸而言，向負(fù)方向的角度偏移(圖
7 (c))。在這里，上述中的入，表示射入光的波長(zhǎng)。射入白色的背景燈光 等具有寬廣的波長(zhǎng)域的光時(shí)的A ，例如能夠用表示最大視感度的555nm代 表?；蛘吣軌蛴迷诳梢?jiàn)光中強(qiáng)度最高的波長(zhǎng)代表。
液晶層50的延遲小于3 A /4時(shí)(圖7 (a))，透過(guò)液晶層50的橢圓偏 振光的橢圓的長(zhǎng)軸，從Y軸向正方向的角度偏移。因此，使透過(guò)軸55a從 X軸向正方向的角度偏移地配置偏振板55后，透過(guò)軸55a的方向就靠近 橢圓的短軸方向。采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠抑制透過(guò)偏振板55的光量，易 于獲得良好的對(duì)比度。反之，使透過(guò)軸55a從X軸向負(fù)方向的角度偏移后， 透過(guò)偏振板55的光量就增加，從而使黑色顯示的亮度提高，使對(duì)比度大 大下降。因此，使偏振板53、 55向相同的方向(例如負(fù)方向)的角度偏 移后，對(duì)比度就大大下降；而使它們向互相相反的方向的角度(正方向和 負(fù)方向)偏移后，對(duì)比度就不容易下降。這樣，就例如成為具有圖8 (a) 所示的那種傾向的對(duì)比度分布。圖8 (a) (e)是表示偏振板53的透過(guò) 軸53a及偏振板55的透過(guò)軸55a在土l度的范圍內(nèi)從最佳配置偏移時(shí)的液 晶裝置1的對(duì)比度的曲線(xiàn)圖。
液晶層50的延遲等于3入/4時(shí)(圖7 (b))，透過(guò)液晶層50的橢圓偏 振光的橢圓的長(zhǎng)軸與Y軸一致。因此，使透過(guò)軸55a與X軸平行地配置 偏振板55后，透過(guò)軸55a的方向就與橢圓的短軸一致。采用這種結(jié)構(gòu)后， 能夠抑制透過(guò)偏振板55的光量，易于獲得良好的對(duì)比度。另外，即使透 過(guò)軸55a從X軸向正或負(fù)中的某一個(gè)方向的角度偏移，也不會(huì)在對(duì)比度下 降上產(chǎn)生差異。這樣，就例如成為具有圖8 (a)所示的那種各向同性的對(duì)
比度分布。
液晶層50的延遲大于3入/4時(shí)(圖7 (c))，透過(guò)液晶層50的橢圓偏 振光的橢圓的長(zhǎng)軸，從Y軸向負(fù)方向的角度偏移。因此，使透過(guò)軸55a從 X軸向負(fù)方向的角度偏移地配置偏振板55后，透過(guò)軸55a的方向就靠近 橢圓的短軸方向。采用這種結(jié)構(gòu)后，能夠抑制透過(guò)偏振板55的光量，易 于獲得良好的對(duì)比度。反之，使透過(guò)軸55a從X軸向正方向的角度偏移后，
透過(guò)偏振板55的光量就增加，從而使黑色顯示的亮度提高，使對(duì)比度大 大下降。就是說(shuō)，使偏振板53、 55向互相相反的方向的角度偏移后，對(duì) 比度就大大下降；而使它們向相同的方向的角度偏移后，對(duì)比度就不容易 下降。這樣，就例如成為具有圖8 (b)所示的那種傾向的對(duì)比度分布。
這樣，液晶層50的延遲不等于3 A /4時(shí)，偏振板53、 55的透過(guò)軸53a、 55a的角度是向相同的方向偏移，還是向相反的方向偏移，對(duì)比度變化的 靈敏度不同。透過(guò)軸53a、 55a向靈敏度高的方向即對(duì)比度變化急劇的方 向偏移時(shí)，由于對(duì)比度就大大下降，所以為了避免這種情況，在偏振板53、 55的粘貼工序中，要求很高的器械精度。另一方面，液晶層50的延遲等 于3A/4時(shí)，對(duì)比度變化量不依存于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向。 這樣，可以說(shuō)不論偏振板53、 55的粘貼角度存在多大的離差，對(duì)比度也 不容易下降。此外，液晶層50的延遲不等于3入/4時(shí)，使延遲接近3入/4 后，能夠使對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變化的 依存性趨于均勻。就是說(shuō)，能夠糾正依存于上述偏移方向而產(chǎn)生的對(duì)比度 變化的緩急。
如上所述，液晶層50的延遲最好接近于3入/4。在本實(shí)施方式中，液 晶層50的延遲成為0.37 ym。這大致相當(dāng)于A=555nm時(shí)的0.66 A 。這時(shí)， 射入液晶裝置1的射入光，在透過(guò)偏振板53和液晶層50的階段，近似于 具有和液晶分子51的取向方向平行或垂直的長(zhǎng)軸的橢圓偏振光。因此， 能夠抑制對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變化的依 存性。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的偏移而言的對(duì)比 度分布，成為圖8 (a)所示。如該圖所示，即使透過(guò)軸53a、 55a在±1 度的范圍內(nèi)存在離差時(shí)，也能夠?qū)⒆畹蛯?duì)比度抑制成為大約600。
此外， 一般來(lái)說(shuō)，在FFS模式的液晶裝置中，將獲得很高的透過(guò)效率 作為目的之一，往往使延遲成為0.65入或小于它的值?？墒?，在這種一般 的結(jié)構(gòu)中，由于液晶層50的延遲與3入/4 (0.75人)相差很大，所以偏振 板的偏振光軸角度在土l度的范圍內(nèi)偏移后，對(duì)比度隨著其偏移方向而急
劇下降。在上述角度范圍中，有時(shí)對(duì)比度下降到300以下。為了避免這種 情況，本實(shí)施方式特別將延遲設(shè)定成0.66 A或大于它的值。
(第4實(shí)施方式)
接著，講述第4實(shí)施方式。本實(shí)施方式涉及的液晶裝置1，是將第1 實(shí)施方式的液晶層50的延遲加以變更的產(chǎn)物。其它方面和第1實(shí)施方式 一樣。
在本實(shí)施方式中，液晶層50包含的液晶分子51的折射率各異向性A n是0.10，液晶層50的厚度d (圖5)被設(shè)定為4.3um。這樣，取決于折 射率各異向性An和厚度d之積的液晶層50的延遲就是0. 43 " m。這相當(dāng) 于入二555nm時(shí)的0.77入。這時(shí)，射入液晶裝置1的射入光，在透過(guò)偏振 板53和液晶層50的階段，大致與具有和液晶分子51的取向方向垂直的 長(zhǎng)軸的橢圓偏振光一致。因此，能夠?qū)?duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏 移方向而言的對(duì)比度變化的依存性，抑制到低于第1實(shí)施方式的程度。在 本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的偏移而言的對(duì)比度分布， 成為圖8 (d)所示。如該圖所示，即使透過(guò)軸53a、 55a在土l度的范圍 內(nèi)存在離差時(shí)，也能夠?qū)⒆畹蛯?duì)比度抑制成為大約700。
(第5實(shí)施方式)
接著，講述第5實(shí)施方式。本實(shí)施方式涉及的液晶裝置1，是將第1 實(shí)施方式的液晶層50的延遲加以變更的產(chǎn)物。其它方面和第1實(shí)施方式一樣。
在本實(shí)施方式中，液晶層50包含的液晶分子51的折射率各異向性A n是0.10，液晶層50的厚度d (圖5)被設(shè)定為4.2um。這樣，取決于折 射率各異向性A n和厚度d之積的液晶層50的延遲就是0. 42 li m。這大致 相當(dāng)于入^555nm時(shí)的0.75入即3入/4。這時(shí)，射入液晶裝置1的射入光，
在透過(guò)偏振板53和液晶層50的階段，成為具有和液晶分子51的取向方 向垂直的長(zhǎng)軸的橢圓偏振光。因此，對(duì)比度變化量，不依存于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向，對(duì)于角度的偏移而言的對(duì)比度分布，成為圖8(e) 所示的各向同性。這樣，不論偏振板53、 55的粘貼角度存在多大的離差， 對(duì)比度也不容易下降。采用本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)后，即使透過(guò)軸53a、 55a 在±1度的范圍內(nèi)存在離差時(shí)，也能夠?qū)⒆畹蛯?duì)比度抑制成為778。
(第6實(shí)施方式)
上述實(shí)施方式的液晶裝置1，釆用FFS模式。但并不局限于此，只要 是利用橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)液晶分子51的模式，不論哪個(gè)模式都行。本實(shí)施方 式，就是應(yīng)用這種模式中的IPS模式的液晶裝置1。
圖9是應(yīng)用IPS模式的液晶裝置1的抽出元件基板10中與一個(gè)子像 素4對(duì)應(yīng)的部分后顯示的平面圖。圖10是圖9中的C一C線(xiàn)處的剖面圖。 下面，對(duì)于和圖4及圖5共同的構(gòu)成要素，不再贅述。
如圖9所示，作為第1電極的共同電極18和與TFT元件30電連接的 第2電極的像素電極16，都具有成為梳齒狀的部分，該成為梳齒狀的部分 被互相交錯(cuò)地相對(duì)配置。
如圖10所示，在玻璃基板11中與玻璃基板21相對(duì)的面上，形成TFT 元件30。在TFT元件30的上層，隔著由氧化硅等構(gòu)成層間絕緣膜43，層 疊數(shù)據(jù)線(xiàn)13。
在數(shù)據(jù)線(xiàn)13的上層，隔著由氧化硅等構(gòu)成的層間絕緣膜44，層疊由 具有透過(guò)性的ITO (Indium Tin Oxide)構(gòu)成的共同電極18及像素電極16。 就是說(shuō)，在本實(shí)施方式中，共同電極18和像素電極16在同一個(gè)層中形成。 像素電極16通過(guò)貫通柵極絕緣膜42及層間絕緣膜43、 44設(shè)置的接觸孔 37作媒介，與TFT元件30的漏極區(qū)域電連接。在圖IO的剖面中，共同 電極18和像素電極16的電極的梳齒狀的部分，被交替地配置。
在共同電極18及像素電極16上，層疊由聚酰亞胺構(gòu)成的取向膜48。 作為構(gòu)成要素，元件基板10包含從上述玻璃基板11起到取向膜48為止 的范圍。
此外，相對(duì)基板20的結(jié)構(gòu)、取向膜28、 48的摩擦方向50a、 50b、偏 振板53、 55的結(jié)構(gòu)及透過(guò)軸53a、 55a的方向、液晶層50的延遲及厚度d， 和上述實(shí)施方式的FFS模式的液晶裝置1同樣。
在上述結(jié)構(gòu)中，由于共同電極18 —方面保持恒電位，另一方面通過(guò) 數(shù)據(jù)線(xiàn)13、 TFT元件30作媒介，向像素電極16寫(xiě)入圖像信號(hào)，所以在 共同電極18和像素電極16之間，被外加與圖像信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電 壓。驅(qū)動(dòng)電壓，在與黑色顯示對(duì)應(yīng)的斷開(kāi)電壓和與白色顯示對(duì)應(yīng)的接通電 壓之間設(shè)定。外加上述驅(qū)動(dòng)電壓、產(chǎn)生電位差后，就產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)具 有從像素電極16的表面出來(lái)到共同電極18的表面為止的電力線(xiàn)。這時(shí)， 在共同電極18及像素電極16的上部即配置液晶層50的層中，產(chǎn)生和玻 璃基板11平行的電場(chǎng)(橫向電場(chǎng))。換言之，該電場(chǎng)具有和玻璃基板11 平行的成分。而且，該橫向電場(chǎng)的方向，是與共同電極18及像素電極16 的梳齒狀電極的延伸方向正交的方向。液晶層50包含的液晶分子51，按 照該橫向電場(chǎng)的大小，在和玻璃基板11平行的面內(nèi)，改變?nèi)∠蚍较颉?br> 應(yīng)用IPS模式的上述結(jié)構(gòu)的液晶裝置1，利用和FFS模式同樣的光學(xué) 作用，進(jìn)行顯示。而且，只要使液晶層50的延遲在0.66A以上、0.83入， 就能夠?qū)?duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變化的依 存性抑制到很低的程度。另外，只要使液晶層50的延遲在0.70入以上、 0.77入，就能夠?qū)?duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變 化的依存性抑制到更低的程度。另外，只要使液晶層50的延遲為O."入 即3 A /4，就能夠使對(duì)比度變化量不依存于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移 方向。就是說(shuō)，成為無(wú)論偏振板53、 55的粘貼角度存在多大的離差，對(duì) 比度也不容易降低的結(jié)構(gòu)。
(電子機(jī)器)
以上講述的液晶裝置1，例如能夠搭載到手機(jī)等電子機(jī)器上后使用。 圖11是作為電子機(jī)器的手機(jī)100的立體圖。手機(jī)100，具有顯示部110及 操作按鈕120。顯示部110能夠利用被裝入內(nèi)部的液晶裝置1，對(duì)用操作 按鈕120輸入的內(nèi)容及包含接收的信息在內(nèi)的各種信息。進(jìn)行對(duì)比度高的 高品位顯示。
此外，除了上述手機(jī)100以外，還可以在可移動(dòng)計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、
數(shù)碼錄像機(jī)、車(chē)載機(jī)器、音頻機(jī)器等各種電子機(jī)器中使用液晶裝置1。另 外，還可以作為光閥裝入投影儀后使用。
此外，對(duì)于上述實(shí)施方式，還可以添加各種變形。作為變形例，例如 可以考慮以下幾種。
(變形例1)
上述第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式，分別采用液晶層50的延遲成為 0.66入、0.83入的結(jié)構(gòu)。但并不局限于此。只要液晶層50的延遲在0.66入 以上、0.83人以下的范圍，透過(guò)液晶層50的光，就近似于具有和液晶分子 51的取向方向垂直的長(zhǎng)軸的橢圓偏振光。因此，和第1實(shí)施方式及第2 實(shí)施方式同樣，能夠抑制對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的 對(duì)比度變化的依存性。這時(shí)，透過(guò)軸53a、 55a在士l度的范圍內(nèi)存在離差 時(shí)，能夠?qū)⒆畹蛯?duì)比度抑制成為大約600以上。
[圃3〗 (變形例2)
上述第3實(shí)施方式、第4實(shí)施方式，分別采用液晶層50的延遲成為 0.70入、0.77入的結(jié)構(gòu)。但并不局限于此。只要液晶層50的延遲在0.70入 以上、0.77A以下的范圍，透過(guò)液晶層50的光，就大致與具有和液晶分子 51的取向方向垂直的長(zhǎng)軸的橢圓偏振光一致。因此，和第3實(shí)施方式及第 4實(shí)施方式同樣，能夠抑制對(duì)于透過(guò)軸53a、 55a的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變化的依存性。這時(shí)，透過(guò)軸53a、 55a在士l度的范圍內(nèi)存在離差 時(shí)，能夠?qū)⒆畹蛯?duì)比度抑制成為大約700以上。
權(quán)利要求
1、一種液晶裝置，其特征在于具備第1基板及第2基板，該第1基板及第2基板相對(duì)配置；第1電極及第2電極，該第1電極及第2電極配置在所述第1基板的與所述第2基板相對(duì)的面上；液晶層，該液晶層配置在所述第1基板與所述第2基板之間，具有沿平行于所述第1基板的方向取向的液晶分子；和一對(duì)偏振元件，該一對(duì)偏振元件隔著所述液晶層配置，所述液晶分子由起因于所述第1電極與所述第2電極之間的電位差而產(chǎn)生的、且具有平行于所述第1基板的成分的電場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)；所述液晶層的延遲，對(duì)于波長(zhǎng)λ為555nm的光而言，是0.66λ以上0.83λ以下。
2、 如權(quán)利要求l所述的液晶裝置，其特征在于所述液晶層的延遲， 對(duì)于波長(zhǎng)入為555nm的光而言，是0.70人以上0.77 A以下。
3、 如權(quán)利要求2所述的液晶裝置，其特征在于所述液晶層的延遲， 對(duì)于波長(zhǎng)A為555nm的光而言，是0.75入。
4、 如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的液晶裝置，其特征在于所述第l 電極，形成在所述第1基板與所述第2電極之間的層；在所述第2電極上，形成多個(gè)縫隙。
5、 如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的液晶裝置，其特征在于所述第l 電極及所述第2電極，具有構(gòu)成梳齒狀的部分，且形成在相同的層；所述構(gòu)成梳齒狀的部分，相互交錯(cuò)地相對(duì)配置。
6、 一種電子機(jī)器，其特征在于具備權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的液晶裝置。
全文摘要
液晶裝置具備玻璃基板(11、21)，該玻璃基板被相對(duì)配置；共同電極(18)及像素電極(16)，該共同電極及像素電極在玻璃基板(11)上配置；液晶層(50)，該液晶層配置在玻璃基板(11、21)之間，具有向平行于玻璃基板(11)的方向取向的液晶分子(51)；一對(duì)偏振板(53、55)，該一對(duì)偏振板隔著液晶層(50)配置。液晶分子(51)被起因于共同電極(18)和像素電極(16)之間的電位差而產(chǎn)生的、具有平行于玻璃基板(11)的成分的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。液晶層的延遲，對(duì)于波長(zhǎng)λ為555nm的光而言，是0.66λ以上0.83λ以下。能使對(duì)于偏振板的透過(guò)軸的角度的偏移方向而言的對(duì)比度變化的依存性趨于均勻。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK101339311SQ20081012957
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者富川直樹(shù) 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社