专利名称：液晶装置、投射型显示装置与电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶装置(其中定向膜的预倾角、像素电极的相互间隔和液晶层的厚度三者之间具有特定的关系)以及使用该液晶装置的投射型显示装置与电子设备。本发明特别涉及一项抑制因旋错线(disclination lines)导致的显示缺陷的技术。
先有技术迄今，人们对液晶显示装置的需求在不断增大，其应用范围不只局限于直视型显示设备，还包括投影电视等投射型显示装置。当液晶显示装置作为投射型显示器件使用时，由于保持原来的像素数量不变而放大率却提高了，致使显示的画面较为粗糙。因此，为了在高放大率的条件下获得精细图像，必须增加像素的数量。
但是，尤其对于有源矩阵液晶显示装置，当保持面积不变增加像素时，因像素以外的布线部分与开关元件部分所占的面积相对较大，将其覆盖的黑色矩阵的面积也增大了。
此时存在的另一个问题是，由于像素与像素间的距离、即像素电极与像素电极之间的间隔必然要减小，就某一像素电极而言，因受到来自相邻的其他像素电极周围电场的影响，很容易发生旋错(液晶分子的旋转和倾斜)。如果发生旋错，则需用黑色矩阵将发生旋错的部分连同布线部分与开关元件部分一起覆盖。
这样，在保持液晶显示装置的面积不变的条件下增加像素数量时，需被黑色矩阵覆盖的范围不只限于布线部分与开关元件部分，还包括发生旋错的部分，如此，相对显示区域而言，显著增加了黑色矩阵的面积。由于参与显示的像素开口部分面积减小，孔径比降低，从而导致了显示画面灰暗、图像质量变差的问题。
以下详细描述旋错造成的显示缺陷问题。在当前用作投射显示器件的液晶显示装置的高精细结构部分上，矩阵状排列多个矩形像素电极，其宽度被精细加工至20×20-6m(20μm)见方的程度。另外，如果采用反射型结构，高精细液晶显示装置上的像素电极可以几乎毫无间隙地排列在覆盖开关元件的绝缘膜上。在反射型结构的液晶显示装置上，像素电极之间的间隙可以小到1×10-6m(1μm)的程度。
如
图11所示，在像素电极间隔精细化的液晶显示装置中，设置在一侧基片上的像素电极100与101的间隔L为1×10-6m，设置在与其相对的基片上的公共电极102与像素电极100、102之间的间隔d为2×10-6～4×10-6m，从而使相邻像素电极100于101之间的边界部分受到很强的横向电场作用。例如，将公共电极102接地置为0V、在像素电极100上加+5V电压、在像素电极101上加-5V电压进行液晶排列控制时，如果使用附加电压后相对基片直立的液晶类型，如图12所示，在像素电极100区域的液晶和像素电极101附近的液晶处存在+5V与-5V之间的电位差为10V的横向电场。受此横向电场影响的液晶，极有可能排列在与其自然排列不同的方向上。也就是说，位于像素电极100定向控制范围的液晶中有一部分采取稍有不同的排列方向。结果，在排列方向稍有不同的分界区域(图12中沿以DR标示的分界线的区域)产生了所谓旋错线的线形显示缺陷。对这种线形显示缺陷所作的实际宽度测量表明，其平均宽度为3×10-6m(μm)。
图14为根据普通液晶显示装置的像素部分的光反射状态计算得到的亮度表示图。从图中可以看出，由于旋错线的产生，像素内的辉度降低了，两侧尤其显著。
但是，为了尽可能地消除旋错线产生的缺陷，采用可能尽量使相邻像素电极的极性一致的帧反转驱动方式，如可以在显示时将所有像素电极加上同一极性的电压来驱动液晶显示。但是，采用反转驱动方式并不能完全解决上述问题。即当在显示区域进行全白或全黑显示时，帧反转驱动是有效的，而当显示区域黑、白两种显示并存时，黑色显示和白色显示之间的边界部分便会呈现接近灰色而且模糊的状态。例如，如图13所示的在白色背景里显示黑色字母“A”的情况，在黑色显示的“A”的轮廓周边的白色显示区域，由于旋错线的原因呈现灰色显示，从而造成字母“A”的轮廓模糊、对比度降低。尤其对于投射型显示装置，这种情况更为严重。
就液晶驱动方式而言，除帧反转驱动方式以外，还有线反转驱动方式和点反转驱动方式；在线反转驱动方式中，显示区域相邻的竖线或横线上的驱动电压极性不同，在点反转驱动方式中，则为相邻的像素电极的驱动电压极性均不相同。不同的驱动方式各有所长，对于投射型液晶显示屏能有各种不同的驱动方式可供选用，正是人们所希望的。但是，由于存在上述的旋错线问题，作为高精细液晶显示屏的驱动方式，却不能采用相邻像素电极之间的电位差增大的线反向驱动方式或点反向驱动方式。
目前，人们对投影机提出的性能要求首先是亮度要求。这可以通过设置与像素对应的微透镜来会聚开口部分的光束，由此可能使有效孔径比提高。但是有人指出，由于设置的微透镜增大了射入像素的光束密度，其结果会造成定向膜的损伤进而可能导致定向异常。为了简化，在以上问题的讨论中，没有涉及到液晶显示装置通常包括的滤色片和偏光片，仅就显示屏的孔径比问题作了描述。
发明概述本发明是以上述情况为背景考虑形成的，目的是以特定的关系规定定向膜的预倾角、像素电极的相互间隔和液晶层的厚度，抑制因液晶异常定向造成的显示缺陷的发生，以提供能够明亮显示的液晶装置、投射型显示装置与电子设备。
为了达到上述目的，在本发明的液晶装置中，液晶被夹持在一对定向膜位于其相对表面的基片之间，其中包括多条扫描线和多条数据线，位于扫描线与数据线划分出的各像素区域的开关元件和像素电极，其特征在于上述定向膜的预倾角在20°～30°的范围内。基于这种结构，旋错导致的显示缺陷被置于像素的外面，无需再另加黑色矩阵遮掩，由此可以确保上述部分取得明亮显示的效果。
另外，在本发明中，上述定向膜最好用氧化硅或氮化硅形成，用例如倾斜沉积法经由上述材料形成定向膜，较容易实现20°～30°的预倾角，还可防止定向膜的光致分解，从而防止定向异常的发生。
此外，在本发明中，将夹持于上述一对基片中的液晶层厚度(单元间隙)设为d，将上述像素电极之间的间隔设为L，则最好能满足d/L≥1的关系。旋错现象随单元间隙d的减小和像素电极之间的间隔L的减小而加强，但是当满足d/L≥1的关系时，横向电场的影响便会减小且可取较大的孔径比。
还有，本发明的上述像素电极可以采用具有反光能力的金属电极构成，这样，可以在像素电极的下层布置开关单元与接线。由此，像素电极的设置可以不与开关元件和接线的设置发生关系。
由于与本发明有关的投射型液晶装置采用了上述液晶装置，从而有可能防止旋错引起的显示缺陷，实现明亮显示。
具体地说，如果具备了光源、对该光源的光进行调制的光调制装置、投射经该光调制装置调制的光的投射透镜，并将上述液晶装置作为该光调制装置使用进行放大投影，便可避免旋错引起的显示缺陷，实现明亮显示。
同样地，如果具备了光源、对该光源的光进行调制的光调制装置、投射经该光调制装置调制的光的投射透镜，并将上述液晶装置作为该光调制装置用于蓝色显示部分，则可能实现蓝色纯度改善的显示。
另外，由于本发明的电子设备配有上述液晶装置，所以可以避免旋错导致的显示缺陷而获得明亮显示。
实施例描述以下将基于附图就本发明的实施例进行说明，但本发明并不局限于以下这些实施例。
附图简介图1为本发明第一实施例的液晶装置中TFT阵列基片显示区结构的等效电路；图2为该TFT阵列基片上的一个TFT单元结构的放大截面图；图3为表示该液晶装置中像素间距、像素电极间隔和液晶层厚度三者之间关系的概略说明图；图4为该液晶装置的整体结构示图；图5为图4中H-H′线处的截面图；图6的(a)～(d)为在适用该等液晶装置的各种可能的驱动方式下各像素的电压分布示图；图7为表示在该液晶装置中充当基片的硅基片的结构截面图；图8表示通过计算光反射状态得到的该液晶装置的显示亮度；图9为采用本发明液晶装置的液晶投影机的一种实施方案的结构图；图10(a)为移动电话机的斜透视图，(b)为手表的斜透视图，(c)是便携式信息处理设备的透视图；图11表示普通液晶装置中像素基片上的像素电极与对置基片上的公共电极之间的位置关系；图12表示普通液晶装置中横向电场导致液晶排列出现旋错的状况；图13表示在普通液晶装置中以白底黑字方式显示字母“A”的状况；图14表示通过计算在普通液晶装置中受横向电场影响液晶排列中产生旋错时的光反射所得到的显示亮度。
第一实施例<液晶装置的像素部分>
下面描述本发明的第一实施例液晶装置。首先参见图1和图2对该液晶装置的像素部分进行说明。图1为排列在构成液晶装置的图像显示区的矩阵状排列的许多像素的各种类型的元件和布线的等价电路。图2为图1所示TFT之一的TFT阵列基片的放大截面图。在此截面图中，为了能辨别清楚图中的各分层和各构件，有意使各分层和各构件的缩小比例彼此不同。
在图1所示的本实施例液晶装置的图像显示区中，m根扫描线3a在行向延伸，n根数据线6a在列向延申，同时，TFT30和像素电极9a在对应扫描线3a和数据线6a交叉部分的位置排列成矩阵。TFT30的栅极连接扫描线3a，TFT30的源极连接数据线6a，漏极连接像素电极9a。另外，依次在预定时间达到信号传送电平的扫描信号G1、G2至Gm被分别加到各m根扫描线3a上。同时，在某个扫描信号达到信号传送电平期间，图像信号S1、S2、…、Sn以此顺序按线序送至n根数据线6a或送至由彼此相邻的多个数据线6a构成的数据线组。
由此，当某个扫描信号达到信号传送电平时，被施加该扫描信号的扫描线3a上的所有TFT都同时处于“开”状态。在此“开”状态期间，图像信号S1、S2至Sn被分别写入连接到上述扫描线的各个像素电极9a，并在该等像素电极与后述的形成在对置基片上的对置电极之间保留一段预定的时间。
因为液晶中的分子组织会因所加的电压电平产生趋向和秩序的变化，使通过液晶的光被调制，并因而可以执行灰度显示。当液晶采用常白模式时，基于所加的电压入射光不能透过该液晶部分；当采用常黑模式时，入射光能够根据所加的电压透过液晶部分；由此，从液晶装置发出具有与图像信号相符强度的光。为了避免被保持图像信号的泄漏，在像素电极9a和对置电极之间形成的液晶电容上并联一个蓄积电容70。通过该蓄积电容70，像素电极9a的电压可以保持得比源极电压长大约三个量级的时间，保持特性的提高使具有高对比度的液晶装置的实现成为可能。
接着，如2图中的放大截面图所示，在TFT阵列基片10上，把像素开关的TFT(开关元件)30设置在与各像素电极相邻的位置上。另外，在像素电极9a的TFT30的对侧设置定向膜16。再者，TFT阵列基片10，如后述，与由对置电极和定向膜形成的对置基片以预定的间隔件相粘合，在此间隔中填充液晶而形成液晶层50。另外，当像素电极和对置电极之间不存在压差时，液晶层50由在两个基片上形成的定向膜确定预定的排列状态。
在TFT阵列基片10上与像素开关TFT30相对的位置处，设置第一遮挡膜11a。第一遮挡膜11a最好由至少包含钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)和钯(Pd)等不透明高熔点金属之一的金属单体构成。如由这种材料构成遮挡膜11a，在后续的高温处理中第一遮挡摸11a便不会受到损环或熔化。另外，第一遮挡摸11a可以防止来自TFT阵列基片10的返回光束进入像素开关TFT30的沟道区1a′与轻微掺杂漏极区(LDD)1b、1c，因此可以避免由于光电流的产生导致的像素开关TFT30性能的下降。
其次，在第一遮挡膜1a和多个像素开关TFT30之间设置第一层间绝缘膜12。设置第一层间绝缘膜12的目的，在于使构成像素开关TFT30的半导体层1a与第一遮挡膜11a电绝缘。另外，由于在TFT阵列基片10的整个表面上形成第一层间绝缘膜12，第一层间绝缘膜12还充当像素开关TFT30的底膜。即第一层间绝缘膜12具有防止像素开关TFT30的特性由于TFT阵列基片在研磨造成的粗糙表面及清洗残留的污染而劣化。第一层间绝缘膜12经由如NSG(未掺杂硅玻璃)、PSG(硅化磷玻璃)、BSG(硅化硼玻璃)或BPSG(硼磷硅玻璃)，氧化硅膜或氮化硅膜等形成。通过第一层间绝缘膜12还可防止像素开关TFT30等被第一遮挡膜11a污染。当不透明的硅基片(Si)用作TFT阵列基片10时，则不需要第一遮挡摸11a。
随后，在构成像素开关TFT30的半导体层1a表面上通过热氧化处理形成栅极绝缘膜2，进而由多晶硅膜形成扫描线3a。为此，让扫描线3a在半导体层1a上交叉的那部分充当栅电极，扫描线3a之下的半导体层1a的一部分充当沟道区1a′。另外，在半导体层1a上邻接沟道区1a’的两侧分别设置低浓度源极区(源极侧的LDD区)1b和低浓度漏极区(在漏极侧的LDD区)1c，并且在LDD区的外侧分别设置高浓度源极区1d和高浓度漏极区1e，TFT30由此具有一个所谓LDD(轻微掺杂漏极)的结构。1b、1c、1d和1e等各区，依据掺入的为n型还是p型预定浓度的掺杂剂分别相对于半导体层1a形成n型或p型沟道。n型沟道TFT的优点在于处理速度高，因此，在很多情况下用作像素的开关元件，即像素开关用TFT30。
用于投射显示的像素电极9a最好采用如ITO(氧化铟锡)那样的透明导电膜材料，而Al或Ag等高反射性的导电膜则适合制作用于反射显示的像素电极9a。
构成TFT30的半导体层1a的高浓度源极区1d，经过一个穿透栅极绝缘膜2和第二层间绝缘膜4的接触孔5，连接到由Al等低电阻金属膜和金属硅化物等遮光性薄膜形成的数据线6a；而高浓度漏极区1e经过一个穿透栅极绝缘膜2、第二层间绝缘膜4和第二层间绝缘膜7的接触孔8，连接到与其对应的像素电极9a。还有，高浓度漏极区1e和像素电极9a，可通过数据线6a的铝膜或扫描线3a的多晶硅在电气上连接。
TFT30最好具有如上所述的LDD结构，但是，也可以采用在低浓度源极区1b与低浓度漏极区1c掺加杂质离子的偏移结构，或者可以采用自调整型TFT，这是一种通过以栅电极3a作掩膜高浓度掺入杂质离子自调整地形成高浓度源极区与漏极区的TFT。
另外，TFT30的半导体层1a中与高浓度漏极区1e邻接的高浓度区1f延伸到形成电容线3b的位置，电容线3b大致平行于扫描线3a延伸，从而使高浓度区1f具有了低电阻。蓄积电容70是通过高浓度区1f和电容线3b的一部分，将栅极绝缘膜2作为介质材料夹持其间而形成的。因为蓄积电容70的电解质材料，是通过高温氧化在多晶硅膜上形成的TFT30的栅极绝缘膜2本身，所以有可能形成很薄的且耐高压的绝缘层。因此，较小面积的蓄积电容70便可有很大的电容量。
由此，通过有效利用孔径区以外的区域，如数据线6a以下的区域以及沿扫描线3a的空区，可以增大像素电极9a的蓄积电容。另外，可以在数据线6a或扫描线3a之上形成其间夹有绝缘膜的像素电极9a。
本实施例中，仅在源-漏极区1b和1e之间设置一个开关TFT30用的栅电极(数据线3a)，形成一种单栅极结构；但是至少可在其间设置两个以上的栅电极。这时，可以给各个栅电极施加相同的信号。如果以这种方式形成复栅极(双栅极)或三栅极TFT结构，可以防止沟道与源-漏极区连接处的漏电流，并且可以降低截止电流。当至少一个上述的栅电极形成由LDD结构或偏离结构时，可以进一步降低补偿电流，构成稳定的开关元件。
接着，就具有上述结构的液晶显示装置，研究了定向膜导致的液晶预倾角、像素电极9a的间隔和液晶层厚度之间的关系。为了描述简便，如图3所示，以L(×10-6m)表示像素电极9a的主体部分9a1的相互间隔，以P(×10-6m)表示像素电极9a的排列间距，以d(×10-6m)表示液晶层的厚度(单元间隙，即基片10的定向膜16和基片20的定向膜22之间的间距)。另外，液晶分子的长轴与基片表面(准直膜)之间形成的角度(预倾角)以θp表示。
在图1和图2所示的结构中，排列间距P设为25×10-6m，像素电极9a的大小设为15×10-6m见方。另外，单元间隙设为5×10-6m，定向膜16和22采用无机材料二氧化硅(SiO2)，通过倾斜沉积法把预倾角θp设置为25°，两基片之间取45°的扭曲向列排列模式。这时，负型向列液晶的折射率各向异性Δn和单元间隙d的乘积Δn·d设为0.48×10-6m。
另外(虽然图中省略了)，在对置基片20上的背面设置了光敏树脂形成的微透镜，覆盖微透镜的丙烯酸粘合剂以及在基片背面(上侧)的盖片玻璃。
在上述条件下，考虑到相邻像素的横向电场的影响，计算液晶排列的状态以模拟光反射率在像素电极中可获得的亮度，其结果如图8所示。从该图可以看出，与图14所示的常规实例相比，由旋错导致的显示缺陷显著减少了。
随后，在改变预倾角θp同时将Δn·d固定为0.48×10-6m的条件下，计算必需的单元间隙d，其结果由下表(表1)给出。在此表中，还列出了当采用点式反转驱动法获得的反射率以及通过计算得出的响应速度。[表1]
从表1可以看出，当预倾角等于或大于30°时单元间隙d增大。另外，因为已知响应时间与单元间隙d的平方成正比，所以不希望单元间隙d增大。另外，当预倾角等于或小于20°时反射率下降。原因在于发生了旋错。因此，预倾角最好设置在20～30°的范围内。
如上所述，单元间隙d越小、像素电极之间的间隔L越小，就越容易受到横向电场的影响，在高精细显示屏中可明显的观察到这种影响。另外，如表1所示，响应时间随着单元间隙d的增大而增大；至于亮度，在将Δn·d保持不变的条件下减小单元间隙d，则须采用Δn值较高的液晶材料。但是，由于Δn值大的液晶材料中很少具有高可靠性，这从工艺角度考虑是不利的。
如下，表2给出了在像素电极9a的排列间距P设为10μm、单元间隙d保持3.2μm不变的情况下，像素电极之间的间距L改变时，孔径比的变化。
这里，预倾角设置在20～30°的范围内。为了减小横向电场的影响并通过增大孔径比而获得较高的对比度，在单元间隙d和间距L之间须保持d/L≥1的关系。即使在常白显示模式下可以通过减小像素电极之间的间距而获得较大的孔径比，但是由于横向电场的产生在黑色显示中会发生光泄漏。如果存在光泄漏，即使加大孔径比也不能获得高对比度的明亮显示。目前的投射型设备要求其液晶显示装置的对比度在200以上。为了实现该对比度，必需满足上述条件。
因此，当预倾角设置在20～30°范围内时，并将单元间隙d和间距L之间的关系设置成d/L≥1时，即使有相邻的其他像素电极的横向电场的影响，像素电极中也不太可能发生旋错线，由此，即使具有高精细显示结构，也可以实现高质量、高对比度的显示。<液晶装置的整体结构>
下面参照图4和图5就本实施例液晶装置的整体结构作一说明。由图4可见，在TFT阵列基片10上沿其边缘设置密封材料52，并且沿密封材料52的内侧设置遮挡膜53以划出周边。在密封材料52的外侧区域，沿TFT阵列基片10的一边设置数据线驱动电路101及装配端子102，并且沿该边的两个相邻边设置扫描线驱动电路104。如供给扫描线3a的扫描信号不存在延迟问题时，扫描线驱动电路104自然可以只在一边设置。另外，数据线驱动电路101也可沿图像显示区的边沿设置于两侧。再进一步，在TFT阵列基片10的剩下的一边设置多条导线105，以连接沿图像显示区两侧设置的扫描线驱动电路104。如图5所示，其轮廓与密封材料52大致相同的对侧基片20经该密封材料52粘接到TFT阵列基片10，其间保持预定的间隙d，在所形成的空间中封入液晶，形成液晶层50。密封材料52为一种含有如光固性树脂或热固性树脂的粘合剂，其中加入条状或球状的衬垫物(图中未画出)，以保持预定的间隙d。
在对置基片20发出的投射光入射的一侧以及TFT阵列基片10的出射光出射的一侧，根据各自不同的工作模式，如TN(扭曲向列型)模式以外，STN(超TN)模式、FLC(强介电液晶)模式或常白/常黑模式，按预定方向适当设置偏光膜、相位延迟膜、偏光片等。
为让上述实施方案的液晶装置用于彩色液晶投影，用三个液晶装置分别作为红、绿、蓝光的光阀(light valve)，同时如后文所述，用可将红、绿、蓝三色分解的分色镜(dychroic mirror)分出的红、绿、蓝光作为投射光分别射入上述各液晶装置。
因此，本实施例液晶装置中，在对置基片20一侧不设彩色滤光片。但是，在对置基片20上与像素电极9a相对的区域与保护膜共同形成红、绿、蓝滤光片是可行的。如此，上述液晶装置便可适用于除液晶投影机以外的直视型或反射型彩色液晶电视等彩色液晶装置。另外，通过在对置基片20上堆积不同折射率的干涉膜，利用光的干涉原理形成红、绿、蓝光的分色滤光层(dychroic filter)。通过带有这种分色滤光层的对置基片，可以实现亮度更好的彩色液晶装置。
另外，以上所述的各像素中设置的开关元件，均为正交错型或共面型多晶硅TFT；但是，相对于其他类型的TFT，采用逆交错型TFT或非晶硅TFT等的实施方案也是有效的。
在本实施例中，像素电极9a是用TFT驱动的；但是，除TFT外，还可采用如TFD(薄膜二极管)等有源矩阵元件；另外，液晶装置也可以采取无源矩阵的结构。
图6给出的示图，是为了说明适用本实施例液晶装置的驱动方式。首先，将图6(a)中所示的边线围成的矩形区看作一个像素时，可以采用向每一帧内的所有像素施加相同极性电压的方法，换言之，可以采用给一帧施加如图6(a)所示的正(+)、给另一帧施加图中未示出的负(-)电压那样的交替变换的帧反转驱动法。其次，可以采用如图6(b)所示的点反转驱动方式，给上下左右每个相邻像素施加互相各不相同的电压极性。第三，还可以采用如图6(c)和图6(d)所示的线反转驱动方式，向每一行或每一列施加与其相邻的行或列极性相异的电压。
在采用像素电极间隔小至1×10-6m的常规高精细液晶装置中，由于横向电场的影响，只能采用帧反转驱动方式。原因在于当进行点反转驱动或帧反转驱动时，存在因旋错线导致显示缺陷的可能性。相反，当采用本实施例的结构时，即使采用给相邻像素施加不同极性电压的驱动方式，也很少有可能在显示区产生旋错线；当采用图6(b)所示的点反转驱动方式或图6(c)或(d)所示的线反转驱动方式时，旋错的发生均可得到抑制。因此，这两种驱动方式都可用于本实施例的液晶装置，从而提高了该装置的通用性。第二实施例下面就本发明第二实施例的液晶装置进行描述。在该液晶装置中，以半导体基片作为对应于第一实施例的TFT阵列基片10，在该半导体基片中形成用作像素开关的有源元件。在上述情况下，因为半导体基片不具备光透射性质，所以适合用作反射型液晶显示装置。
图7为本实施例的反射型液晶装置中，某个用作像素开关的场效应晶体管的结构截面图。就等效电路而言，此液晶装置与图1所示的第一实施例的没有不同之处。
在图中，标号101表示一种类似于单晶硅的p型或n型半导体基片，标号102表示在半导体基片101表面形成的杂质浓度高于基片的p型或n型阱区。阱区102没有特别的限制，但是，如在具有纵向768个×横向1024个或更多像素的高精细液晶屏中，这些像素的阱区形成一个公共阱区，也有公共阱区与形成其他数据线驱动电路、扫描线驱动电路和包括输入电路、定时电路的外围电路等元件的阱区分离的结构。
标号103表示在半导体基片101表面形成的起元件分离作用的局部氧化膜(即所谓LOCOS)。局部氧化膜103是通过选择性热氧化等方法形成的。在局部氧化膜103中形成一个开口，通过在位于开口内中心部分的硅基片表面的热氧化形成的栅极氧化膜114，形成由多晶硅、金属硅化物组成的栅极105a和扫描线，进而在栅极105a的两侧和基片的表面侧形成由掺杂浓度高于阱区102的n型掺杂层构成的源极区106a和漏极区106b，由此形成场效应晶体管(FET，开关元件)105。
在上述源极区106a和漏极区106b的上方，通过BPSG(硼磷硅玻璃)那样的第一层间绝缘膜104，形成由第一铝层组成的第一导电层107a、107b。其中，第一导体层107a通过在第一层间绝缘膜104上形成的接触孔与源极区106a电气上连接，并构成一个向源极区提供数据信号电压的源极(与数据线相当)。另外，第一导电层107b构成形成于第一层间绝缘膜104的漏极。
其次，在上述导电层107a、107b上形成由类似二氧化硅的绝缘膜形成的第二层间绝缘膜108，进而在其上形成由铝层或钽层形成的第二导电层109。
另外，在第二导电层109上，由二氧化硅、氮化硅或氧化钽等高介电常数材料形成绝缘层110，并在其上形成由连接到漏极107b的光反射性金属构成的像素电极112。绝缘层110被夹在上述像素电极112和第二导电层109中间。结果，形成保持电容113；因此，第二导电层109的表面最好作平面化处理。在上述结构中，导线将如下任一规定电位连接到第二导电层109，其中包括液晶屏上的公共电极电位Vcom或其附近、或者上述像素电极(反射电极)112上所加的电压(数据信号电压)的振幅的中心电位或其附近、或者上述公共电极电位电势与上述电压振幅中心电压之间的电位等任一规定电位。公共电极电位Vcom相当于对液晶层作极性反转驱动时的反转中心电位。
图7中所示的像素电极112与第一实施例一样作矩阵状平面布置，在这些像素电极112上形成定向膜(图中没有示出)。与第一实施例相同，对置基片设在与半导体基片101的对侧，液晶层被夹持在两基片之间，由此形成反射型液晶显示装置。
与前述实施例的结构相同，在第二实施例的液晶显示装置的半导体基片101中，当预倾角θp设置在20～30°的范围内时，如果单元间隙d和间隔L的关系满足d/L≥1，则可以减少像素内受其他相邻像素产生的横向电场的影响而发生旋错线可能性；这样，即使为高精细显示结构，也能实现高对比度的高品质显示。<投影机>
接下来，就上述实施例的液晶装置的某些应用实例作一说明。首先描述液晶装置被用作光调制器的投射型显示装置(液晶投影机)。图9为该液晶投影机的结构图。
该液晶投影机包括一个沿系统光轴L设置的光源710、一个合成透镜720；一个主要由偏振光变换元件730组成的偏振光照明装置700；一个具有S偏振光束反射表面741的偏振光分光器740；用于从偏振光分光器740的S偏振光束反射表面741反射的光束中分出蓝光(B)的分色镜742；对分出的蓝光(B)进行调制的反射型液晶光调制器745B；用于在蓝光分离后的光束将红光(R)反射分离的分光镜743；对分出的红光(R)进行调制的反射型液晶光调制器；通过分光镜743对余下的绿光(G)进行调制的反射型液晶光调制器745G；将经三个反射型液晶光调制器754R、754G、745B调制的通过分色镜743、742与偏振光分光器740合成的合成光投影到屏幕760的投影光学系统750。各种与实施例有关的反射型液晶装置(液晶屏)均可用于这三种反射型液晶光调制器(745R、745G和745B)。
在上述结构中，光源710发出的随机偏振光被合成透镜720分割成许多中间光束，经由其入射侧带第二合成透镜的偏振光变换器730中间光束被变换成一种偏振方向大体一致的偏振光束(S偏振光束)，然后到达偏振光分光镜740。从偏振光变换器730出来的S偏振光光束，经偏振光分光器740的S偏振光光束反射面741反射后，反射光束中的蓝光(B)光束又被分色镜742的蓝光反射层反射，进而被反射型液晶光调制器745B调制。另外，透过分色镜742的蓝光反射层的光束中的红光(R)成分被分色镜743的红光反射层反射，然后被反射型液晶光调制器745R调制。再者，透过分色镜743的红光反射层的光束中的绿光(G)成分被反射型液晶光调制器745G调制。就这样，彩色光分别被反射型液晶光调制器745R、745G和745B进行了调制。
被液晶屏的像素反射的色光中的S偏振光成分不能透过反射S偏振光的偏振光分光器740，而P偏振光成分可以透过。图像由透过该偏振光分光器740的光形成。因此，在TN液晶用于液晶屏的情况下，由于OFF像素的反射光到达投影光学系统750，ON像素的反射光未到达透镜，而形成常白显示。
另外，若将本实施例的液晶显示装置特别用于蓝光调制器745B，并将蓝光的截至波长设为400nm，则可获得高色纯的显示。
与在玻璃基片上形成TFT阵列的类型不同，反射型液晶屏利用半导体技术形成像素，所以可形成更多的像素，并可令显示屏的尺寸减小，在投影显示高精细图像的同时，实现投影机本身的小型化。<电子设备>
下面介绍采用实施例中的任何一种液晶装置的具体实例。图10(a)为一例移动电话机的斜透视图。图中，标号1000指移动电话的壳体，标号1001指采用任一种实施例液晶装置制作的液晶显示部分。
图10(b)为一例手表型电子设备的斜透视图。图中，标号1100指表体，标号1101指采用任一种实施例液晶装置制作的液晶显示部分。
图10(c)为一例文字处理机、个人电脑等便携式信息处理设备的斜透视图。图中，标号1200指一种信息处理设备，标号1202指如键盘等的输入部件，标号1204指信息处理设备的本体，标号1206指采用实施例液晶装置的液晶显示部分。
上述电子设备采用第一或第二实施例的液晶显示装置，因此能够以高对比度实现高精细显示。
如上所述，根据本发明，可以通过抑制由液晶的异常定向导致的显示缺陷的发生而获得明亮显示。
权利要求
1.一种液晶装置，其一对基片相对的表面上分别设有定向膜，液晶夹持在两基片之间，所述液晶装置具有多条扫描线、多条数据线、分别设在被所述多条扫描线和数据线划分成的像素领域中的开关元件和像素电极，所述液晶装置的特征在于，由于所述定向膜引起的预倾斜角在20度以上30度以下的范围。
2.如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，所述定向膜由氧化硅或氮化硅制成。
3.如权利要求2所述的液晶装置，其特征在于，假设夹持在所述一对基片之间液晶层的厚度为d，所述像素电极彼此之间的间隙为L，则d和L满足d/L≥1的关系。
4.如权利要求1至3中任一项权利要求所述的液晶装置，其特征在于，所述像素电极是个反光的金属电极。
5.一种投射式显示装置，其特征在于，它配备有权利要求1至4中任一项所述的液晶装置。
6.一种投射式显示装置，其特征在于，它配备有一个光源、一个将来自所述光源的光进行调制的光调制器和一个把通过所述光调制器调制过的光投射出去的投射透镜，用权利要求1至5中任一项所述的液晶装置作为所述光调制器。
7.一种投射式显示装置，其特征在于，它配备有一个光源、一个将来自所述光源的光进行调制的光调制器和一个把通过所述光调制器调制过的光投射出去的投射透镜，如权利要求1至5中任一项所述的液晶装置在蓝系的显示部分作为所述光调制器使用。
8.一种电子设备，其特征在于，它配备有权利要求1至4中任一项所述的液晶装置。
全文摘要
本发明旨在提供一种通过抑制高精细投射型液晶屏中的旋错导致的显示缺陷的产生而令高对比度显示成为可能的液晶装置和投影型显示设备。根据本发明,在基片10和其对侧的基片20之间夹持液晶层50,在基片10上设置矩阵排列的像素电极9a和各自驱动该等像素电极的TFT30。在上述结构中,当基片之间的液晶层厚度与像素电极之间的间距分别用d与L表示时,基片上液晶的定向角(预倾角)用θ
文档编号G02F1/1343GK1344964SQ0112491
公开日2002年4月17日 申请日期2001年4月12日 优先权日2000年4月17日
发明者小泽欣也, 前田强 申请人:精工爱普生株式会社