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CN1619387A - 液晶装置和电子设备 - Google Patents

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CN1619387A
CN1619387A CNA2004100884583A CN200410088458A CN1619387A CN 1619387 A CN1619387 A CN 1619387A CN A2004100884583 A CNA2004100884583 A CN A2004100884583A CN 200410088458 A CN200410088458 A CN 200410088458A CN 1619387 A CN1619387 A CN 1619387A
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liquid
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CNA2004100884583A
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田中孝昭
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

通过用不降低各像素的开口率的方法减小起因于取向膜的液晶的取向膜不良，提供对比度高而且明亮的高品位的液晶装置。本发明的液晶装置(100)，具备：具有有源元件和像素电极(115)的元件基板(110)；与元件基板对向配置，具备与像素电极对向的对向电极(123)的对向基板(120)；配置在元件基板和对向基板之间的液晶层，在元件基板和对向基板的内面上具有对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜(116、124)，其特征在于：液晶层以具有正的介电各向异性的液晶分子(130m)为主体构成，在元件基板的取向膜116上的液晶分子的预倾角θ1为10－45度，在对向基板取向膜124上的液晶分子预倾角为0≤θ2＜10。

Description

液晶装置和电子设备
技术领域
本发明涉及液晶装置和电子设备，特别是涉及具有已连接到有源元件上的像素电极的液晶装置的构成。
背景技术
一般地说，液晶显示装置具有其构成为把液晶挟持在一对的基板间的面板的构造，该液晶的初始取向状态，受液晶分子的特性和在基板的液晶一侧的表面上边形成的取向膜的特性限制。作为该取向膜，通常，可使用采用施行用布擦聚酰亚胺等的高分子膜的表面的摩擦处理的办法，在预定的方向上具有取向性的取向性有机膜。但是，该种的高分子膜耐热性或耐光性常常不好，此外，由于在摩擦处理中会产生灰尘，故常常会因该灰尘而产生取向不良。再有，由于当在基板的表面上存在着高低差时就易于产生不能施行摩擦处理的部分，因此也常常会产生取向不良。这样的取向不良，由于会招致白色显示中的透射率的降低或黑色显示中的光泄漏等，故会与显示图像的对比度的降低连在一起。
特别是在TFT有源矩阵型的液晶显示装置的情况下，由于在已形成了TFT阵列的元件基板上边，已经形成了扫描线、数据线和电容线等的各种布线或用来对像素电极进行开关控制的TFT等的构造要素，故起因于含有这些构造要素的复杂的层构造而易于在取向膜的表面上产生高低差。因此，起因于在元件基板上边形成的取向膜的不合乎要求的对比度的降低就成了一个大问题。
于是，常常要极力平坦地构成元件基板的表面部分(例如布线要通过的部分)，同时还要构成为与已形成了上述的TFT的元件形成区域相对应地在对向基板或元件基板上形成遮光膜，使得由上述高低差产生的取向不良不参与显示(例如，参看专利文献1和2)。此外，与上述同样，常常要采用通过极力使元件基板的表面部分平坦化，同时把图形膜形成为使得相邻的像素电极下边进行重叠，把面对像素间区域的两侧的像素电极的端缘构成得高的办法，把在像素电极的端缘与对向电极之间产生的纵向电场形成得比横向电场更强，以降低由横向电场产生的影响(例如，参看专利文献3)。
另一方面，一般地说在该种的液晶显示装置中，从防止因直流电压施加而产生的液晶的劣化的观点考虑，采用的是使要施加到各个像素电极上的电位极性周期性地反转的反转驱动方式。作为该反转驱动方式，人们熟知虽然在1帧期间内向像素供给同极性的电位，但是在每一个帧期间内都要使各个像素的电位极性反转的帧反转驱动方式，和虽然与之同样在每一个帧期间内都要使各个像素的电位极性反转，但是在1帧期间内像素行的供给电位要变成为交互地反转的1H反转驱动方式(行反转驱动方式)，和在1帧期间内像素列的供给电位要变成为交互地反转的1S反转驱动方式(列反转驱动方式)等。上述的帧反转驱动方式，虽然具有液晶材料的寿命变长的优点，但是，由于会起因于相邻的像素间的串扰等而产生闪烁，使显示品位降低，故广为使用的是上述的1H反转驱动方式或1S反转驱动方式。
[专利文献1]特开2001-166311号公报
[专利文献2]特开2001-166312号公报
[专利文献3]特开2001-166337号公报
然而，在上述现有的有源矩阵型的液晶显示装置中，由于要用遮光膜把高低差大的区域，例如，把元件形成区域覆盖起来，故存在着妨碍像素的开口率的提高的问题。特别是近些年来，由于画面的高精细化的进步，伴随于此像素步距不断地减小，有源元件的小型化或布线的窄宽度化是困难的，故随着上述元件形成区域等对像素面积的遮光面积的比率增大使得开口率不断地降低。因此，人们认为今后将变成为日益难于采用上述那样的由遮光进行的取向不良对策的状况。
另一方面，若作为液晶显示装置采用上述的1H反转驱动方式或1S反转驱动方式，由于结果变成为在帧内的像素行或像素列间要永远施加逆极性的电位，故存在着归因于在相邻的像素电极间产生的横向电场而产生液晶的取向紊乱，因发生在该部分中的透射率的降低或光泄漏等而使显示图像的对比度降低这样的问题。为了改善这一点，虽然可以与上述同样用遮光膜把像素间区域覆盖起来，但是，如上所述，这与维持或提高上述开口率是背道而行的。此外，与上述同样，由于随着液晶显示装置的高精细化的进步像素步距越狭窄化，相邻的像素电极间的距离就变得越小，故上述横向电场的强度及其影响将增大。
发明内容
于是，本发明就是鉴于上述那些问题而完成的，其目的在于采用使用不会使各个像素的开口率降低的方法减少起因于取向膜的液晶的取向不良的办法，提供高对比度而且明亮的高品位的液晶装置。
为了解决上述课题，本发明的第1液晶装置，具备：具有有源元件和已与之导电连接的像素电极的元件基板；与上述元件基板对向配置，具备与上述像素电极对向的对向电极的对向基板；配置在上述元件基板和上述对向基板之间的液晶层，其特征在于：在上述元件基板和对向基板的内面上具有对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，上述液晶层以具有正的介电各向异性的液晶分子为主体构成，在上述元件基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角为10度-45度，在上述对向基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角大于等于0度小于10度。
倘采用本发明，由于要使用由对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，故可以使起因于上述灰尘的取向不良减低不发生在使用上述取向性高分子膜的情况下成为问题的摩擦时的灰尘的那么大的量。此外，这种的取向膜，由于可以容易地借助于膜的形成条件控制液晶分子的预倾斜角(可以容易地把预倾斜角设定得大)，故如后所述，可以减轻由横向电场产生的取向变形的影响。这样的取向膜，可采用使用斜向蒸镀法把SiO等的无机材料蒸镀到基板上边的办法形成。由于用SiO形成把倾斜的柱状构造物排列起来构成的取向膜，故在水平取向模式中就可以容易地设定满意的预倾斜角，预倾斜角的控制性也将变成为良好。无机材料的倾斜的柱状构造物，不仅可用上述的蒸镀法，也可以用离子束溅射或Mirror Tron溅射等的各向异性溅射法形成。
在本发明的液晶装置中，由于已形成了以具有正的介电各向异性的液晶分子为主体的液晶层，故液晶分子的长轴就将归因于要施加到液晶层的厚度方向上的纵向电场而取向为该纵向电场的方向。在这种的水平取向模式中，如果液晶的预倾斜角过小，则在施加纵向电场时就易于发生反向倾斜，出现由取向紊乱产生的明暗显著的不均匀，变成为对比度的降低或余像等的显示特性的恶化的原因。此外，当预倾斜角增大时，虽然上述问题会减少，但是却会发生无电压施加状态下的光学特性不合乎要求(白色显示时的光透射率的降低等)，对比度将降低。因此，无论是液晶的预倾斜角小也罢大也罢都会与对比度的降低连在一起。
在上述的水平取向模式中，元件基板的取向膜上边的液晶分子的预倾斜角理想的是10度-45度。如果该预倾斜角为10度以上，则会变得难于受到相邻的像素电极产生的横向电场的影响。这是因为在预倾斜角某种程度大的情况下，在纵向电场的施加时液晶分子易于沿着纵向电场取向，故即便是存在横向电场，也难于对液晶分子的取向方向造成影响的缘故。但是，当该预倾斜角超过了45度时，如上所述，归因于无电压施加时的光学特性的恶化，对比度反而会降低。
另一方面，对向基板的取向膜上边的液晶的预倾斜角，理想的是大于等于0度小于10度。对向基板的取向膜上边的预倾斜角，由于不需要考虑相邻的像素的横向电场的影响，故可以形成得比元件基板上边的预倾斜角更小，而且，在元件基板上边的预倾斜角大的情况下，虽然为了补偿归因于此而产生的无电压施加时的光学特性的不合乎要求而形成得小是有效的，但是，当超过了10度时，上述的优点就不存在了。
此外，本发明的第2液晶装置，具备：具有有源元件和已与之导电连接的像素电极的元件基板；与上述元件基板对向配置，具备与上述像素电极对向的对向电极的对向基板；配置在上述元件基板和上述对向基板之间的液晶层，其特征在于：在上述元件基板的内面上具有对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，上述液晶层以具有负的介电各向异性的液晶分子为主体构成，在上述元件基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角大于等于85度小于90度。
倘采用本发明，由于要使用由对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，故可以使起因于上述灰尘的取向不良减低不发生在使用上述取向性高分子膜的情况下成为问题的摩擦时的灰尘的那么大的量。此外，这种的取向膜，由于可以容易地借助于膜的形成条件控制液晶分子的预倾斜角(可以容易地把预倾斜角设定得大)，故如后所述，可以减轻由横向电场产生的取向变形的影响。这样的取向膜，可采用使用斜向蒸镀法把SiO等的无机材料蒸镀到基板上边的办法形成。由于用SiO形成把柱状构造物排列起来构成的取向膜，故在垂直取向模式中就可以容易地设定满意的预倾斜角，预倾斜角的控制性也将变成为良好。无机材料的倾斜的柱状构造物，不仅可用上述的蒸镀法，也可以用离子束溅射或Mirror Tron溅射等的各向异性溅射法形成。
在具有使用介电各向异性为负的液晶的垂直取向模式的液晶层的情况下，由于如果预倾斜角小，则在无电场施加时液晶分子的长轴将变成为对于垂直方向倾斜得大的姿势，由于在液晶层中就会产生旋光性或复折射性等的光调制，故将招致黑色显示的光泄漏，对比度将降低。反之，如果预倾斜角大，由于上述取向膜的取向限制力小，故在电场施加时就会因液晶分子的倾倒方位不均一而发生取向紊乱。就是说，即便是在该垂直取向模式下，无论是液晶的预倾斜角小也罢大也罢也都会与对比度的降低连在一起。
在该垂直取向模式中，理想的是元件基板上边的预倾斜角大于等于85度小于90度。如果该预倾斜角小于85度，则无电场施加时液晶分子的光学各向异性的光调制比率增大，对比度将降低。另一方面，如果预倾斜角变成为90度，则归因于在电压施加时取向紊乱而使得对比度降低。特别是该取向紊乱，并不仅仅起因于预倾斜角大，也起因于在受到与相邻的像素间产生的横向电场的影响而使得液晶分子的长轴易于站立。特别是上述预倾斜角大于87度小于89度是更为理想的。
在上述任何一个发明中，理想的都是上述元件基板的上述取向膜的基底表面施行了平坦化处理。由于要使元件基板的基底表面的高低差平坦化，故可以防止起因于基板上表面的高低差的取向膜的形成不合乎要求。特别是要在已像这样地平坦化后的基底表面上边使用斜向蒸镀法形成取向膜的情况下，可以形成取向限制力的波动小的优质的取向膜。此外，如上所述，由于元件基板的表面越平坦，相邻的像素电极间的横向电场的影响就越大，故上述元件基板上边的预倾斜角的构成要件是特别有效的。
作为上述的平坦化处理，例如，在已在像素电极的下层上形成了绝缘层的构造中，可以举出把该绝缘层做成为无机绝缘膜，借助于化学机械研磨使其表面平坦化，或者，把上述绝缘层做成为有机高分子膜，采用借助于旋转涂敷等进行涂敷的办法进行平坦化等。此外，也可以对形成电极的材料本身实施平坦化处理，或者先在电极上边形成膜再对其表面实施平坦化处理。借助于像这样地受到了平坦化处理的基底表面，作为上述像素电极与上述对向电极的平面性地重叠的区域构成的像素区域上的上述取向膜的表面高低差量，理想的是小于1微米，特别理想的是小于等于0.5微米。
此外，在上述任何一个发明中，理想的都是具有用上述帧反转驱动进行驱动的液晶驱动装置。就像1H反转驱动方式或1S反转驱动方式那样，在相邻的像素行间，或者，在像素列间的供给电位是彼此相反的极性的情况下，由于在属于相邻像素行或像素列的像素电极间恒定地要发生大的横向电场，故相对于归因于取向紊乱而使对比度降低，在帧反转驱动方式的情况下，虽然可以产生起因于各个像素的ONOFF状态或灰度等级显示状态等的小的横向电场的发生，但是由于没有伴随着反转驱动的大的横向电场的发生，故可以提高对比度，可以实现高画质化。
再有，本发明的电子设备，其特征在于：作为显示体具有上述任何一种液晶装置。本发明的液晶装置虽然并不限于用做显示体的情况，但是作为显示体装载于电子设备内是特别理想的。特别是如果用做液晶投影仪等投影式显示装置或移动电话等的便携式电子信息终端等的透射式显示体，则可以有效地发挥其显示品位的高级程度。
附图的说明
图1是示出了本发明的实施形态1的面板构造的平面透视图。
图2是示出了本发明的实施形态1的面板构造的纵剖面图。
图3的扩大部分剖面图扩大示出了实施形态1的面板构造。
图4是实施形态1的面板构造的元件基板的平面配置图。
图5是实施形态1的元件基板的等效电路图。
图6的说明图模式性地示出了实施形态1的液晶单元的构造。
图7的说明图模式性地示出了实施形态2的液晶单元的构造。
图8的概略剖面图(a)、(b)、(c)、(d)和(e)模式性地示出了取向膜的构造。
图9是1H反转驱动方式的说明图(a)和(b)。
图10是帧反转驱动方式的说明图(a)和(b)。
图11是电子设备的概略构成图。
图12是电子设备的斜视外观图。
图13的说明图示出了斜向蒸镀法。
图14是投影型显示装置的概略构成图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施形态。以下要说明的各个实施形态，是把本发明的液晶装置应用于液晶显示装置的实施形态。此外，虽然以下要边参看附图边说明各个实施形态，但是，在各个图中，为了使各层或各个构件变成为可以识别的程度的大小，都是采用适宜地使各层或各个构件中的每一者都以不同比例的办法画出来的。
实施形态1
首先，对本发明的实施形态1的液晶显示装置的概略构成进行说明。图1是本实施形态的液晶装置100的面板构造的概略平面透视图，图2是同上面板构造的概略纵剖面图。
该液晶装置100，如图1和图2所示，其构成为中间存在着密封材料13地把由玻璃或塑料等构成的基板111、基板121粘贴为具有预定的间隙(单元间隙)，向被密封材料13划分开来的液晶配置区域内配置(封入)液晶130。液晶130从设置在密封材料13上的液晶注入口13a注入，然后，液晶注入口13a借助于由树脂等构成的密封剂15封堵起来。作为密封材料13可以使用环氧树脂等的光硬化性树脂和其它的各种树脂。为了确保单元间隙(基板间隔，或液晶层的厚度)，理想的是向密封材料13内混合进具备相当于单元间隙的粒径(约2到10微米)的衬垫(无机或有机质的纤维或球体)。
基板111具备比基板121稍大的面积，在液晶配置区域内的内面上与多个像素相对应地形成有布线层、透明电极、TFT(薄膜晶体管)或TFD(薄膜二极管)等的有源元件。在基板121的内面上也形成有与像素对应的布线层或透明电极。在基板121的内面上边，在密封材料13的形成区域的内侧，形成有遮光膜122，该遮光膜122使得把将像素排列起来构成的液晶驱动区域围起来那样地被形成为环绕状。
在基板111的内面上边的密封材料13的形成区域的外侧上，形成有已导电连接到在基板111和121的内面上边形成的布线层上的布线图形111a，与该布线图形111a对准后装配上由集成电路芯片等构成的扫描线驱动电路17和数据线驱动电路18。然后，在透明基板111的一侧的外缘部分上构成把多个外部端子19排列起来的外部端子部分111b，中间存在着各向异性导电膜等地把柔性布线基板等的布线构件16导电连接到该外部端子部分111b上。
液晶130，构成就像TN型或垂直取向型等那样，当施加上电场时，液晶分子的姿势归因于其介电各向异性而变化，伴随于此光学状态也归因于该光学各向异性而变化的各种模式的液晶层。在上述液晶装置100中，与所要使用的液晶130的种类、动作模式、显示模式(常态白色，常态黑色)等相对应地以朝向预定方位的姿势安装偏振薄膜、相位差薄膜和偏振片等。另外，图2仅仅示出了配置在基板111和121的外表面上边的偏振片110p和120p。
图3示出了在液晶装置100中构成使用TFT的有源矩阵型的液晶面板的情况下的液晶面板的扩大部分剖面图。图4示出了该情况下的元件基板110的平面配置图。如图3所示，在元件基板110上，在基板111上边，形成有TFT112或像素电极115等。具体地说，在基板111上边形成基底绝缘膜111X，在其上边形成TFT112。该TFT112，具有已导电连接到图4所示的扫描线117上的用Ta等构成的栅112a，和邻接配置到该栅112a的下层上的用SiO2等构成的绝缘薄膜112b，和把该绝缘薄膜112b夹在中间与上述栅112a对向配置的用多晶硅等构成的半导体层112c。在半导体层112上，与栅112a对向的部分变成为沟道区域，在其左半部分上构成源区域，且已通过层间绝缘膜112X接合到源电极112d上。此外，在沟道区域的右半部分上，构成漏区域，且已通过层间绝缘膜112X接合到漏电极112e上。
如图4所示，在基板111上边把扫描线117和数据线118形成为分别纵横排列，扫描线117导电连接到在每一个像素内形成的TFT112的栅112a上，数据线118则导电连接到TFT112的源电极112d上。TFT112的漏电极112e通过在绝缘层113上形成的开口113a电连到上层的像素电极115上。此外，半导体层112c的漏区域，与作为图4所示的电容线119的一部分的保持电极112f对向配置，在与电容线119之间构成保持电容。
绝缘层113用丙烯酸类树脂等的合成树脂或SiO2等的无机材料构成。绝缘层113也在上述TFT112的上边形成。对绝缘层113的表面，已施行了平坦化处理。例如，在用合成树脂构成绝缘层113的情况下，要先涂敷未硬化的树脂，然后用旋转涂敷法等进行平坦化。此外，在无机材料形成绝缘层113的情况下，可用边供给具有对无机材料的刻蚀功能的药剂边触碰到研磨盘上使之旋转等的方法实施化学机械研磨。借助于这样的平坦化处理，就可以把绝缘层113的表面的高低差量减小到1微米以下，理想地说减小到0.5微米以下。此外，既可以对形成电极的材料本身实施平坦化处理，也可以先在电极上边形成膜然后再对起表面实施平坦化处理。平坦化处理，只要至少对构成像素的区域，就是说对于像素电极115和后述的对向电极123的平面性地重叠的区域(有源区域)实施即可，对有源区域的周边部分则不一定非实施不可。此外，邻接的像素彼此间的间隔部分(像素间)那些比电极表面凹进去的部分，由于不会对取向膜形成造成任何影响，故在该情况下，不看作是高低差。
其次，在上述的绝缘层113的上边形成由ITO等的透明导电体构成的像素电极115。在该像素电极115的上边形成取向膜116。该取向膜116，如图8(a)所示，是把对于基板111的表面向预定方位倾斜地构成的柱状构造物116s排列起来构成的无机取向膜。该取向膜116的表面，理想的也是反映上述绝缘层113的平坦性地把高低差量构成为1微米以下，理想地说构成为0.5微米以下。
取向膜116可以采用图13所示的斜向蒸镀法作为斜向蒸镀膜形成。就是说，使反应室5的内部变成为减压状态，用把无机材料配置在蒸发源6上进行加热等的方法使之蒸散。以对蒸发源6倾斜的姿势把基板1配置在反应室5的内部，对该基板1的基板面以预定的蒸镀角度使无机材料蒸发。在这里，6x是无机材料的飞行方向，1dx是要在基板1上边形成的上述柱状取向物的倾斜方位。蒸镀角度α可用基板1的表面与无机材料的飞行方向6x之间的夹角定义。作为构成取向膜116的无机材料，可以举出SiO、SiO2、SiN、MgO、MgF2、Al2O3和TiO2等。在用这些材料形成取向膜时，是要使用单一的材料，还是出于调整液晶的电性能的目的使用不同的材料的多层膜，在上下的基板中也可以使用不同的材料。在该斜向蒸镀法中的蒸镀角度，例如是对基板表面5-45度左右。在本实施形态这样的水平取向模式中，蒸镀角度将做成为5到30度左右。此外，后述的实施形态2那样的垂直取向模式中，蒸镀角度则将变成为30到45度左右。蒸镀角度与预倾斜角的关系，由于还依赖于要使用的材料或膜厚，故不限于此。
取向膜116的厚度是50到2000左右。该膜厚示出了已使图8(a)所示的取向膜的凹凸构造平均化后的数值。取向膜116的取向膜限制力，由于主要受无机材料的种类或蒸镀角度的影响，故后述的取向膜116上边的预倾斜角，可以采用适宜设定取向膜116的无机材料及蒸镀角度的办法进行控制，
另一方面，对向基板120采用在基板121上边形成对向电极123的办法构成。在基板121上边，用上述的Cr、Al等的金属或黑色树脂等形成有遮光膜122。该遮光膜122，如图1所示，除去在液晶驱动区域的周缘部分上形成之外，还要形成为使得把各个像素间的区域或要形成TFT112的元件形成区域S覆盖起来。此外，在基板121的上边，还要形成用ITO等的透明导电体构成的对向电极123。然后，在该对向电极123的上边形成取向膜124。
该取向膜124，与上述取向膜116同样，用使对于基板121的表面向预定方位倾斜地构成的柱状构造物排列起来构成的无机取向膜构成。由取向膜124得到的液晶130的初始取向的方位角，与由取向膜116产生的液晶130的初始取向的方位角不同。例如，在液晶130构成TN模式的液晶层的情况下，由两取向膜产生的液晶分子的初始取向方位处于彼此具有约90度的角度差的关系。
上述的元件基板110和对向基板120，中间存在着图1和图2所示的密封材料13地彼此粘贴起来，并借助加压粘接粘贴为具有预定的间隔。这时，采用在两基板间或密封材料13的内部预先配置上衬垫的办法，借助于该衬垫来限制基板间隔。然后，采用实施后述的液晶注入工序的办法，就可以形成图1和图2所示的面板构造。
图5是示出了本实施形态的元件基板110的电构成的等效电路图。TFT112的栅已连接到扫描线117上，源已连接到数据线118上，漏则已连接到上述像素电极115上。此外，借助于在半导体层112c的漏区域和电容线119上设置的保持电极112f的对向配置构造构成的保持电容，就可以构成为使得可以保持向像素电极15供给的供给电位。
在要驱动液晶装置100时，就要向数据线118供给图像信号S1、S2、...、Sn。这些图像信号，既可以构成为使得按照数据线118的排列顺序线顺序地供给，也可以做成为对于相邻的多条数据线118每次一组地供给。此外，还要以预定的定时脉冲性地向扫描线117供给扫描信号G1、G2、...、Gm。扫描信号依线顺序施加到扫描线117的排列顺序上。借助于该扫描信号本身为就是开关元件的TFT112恰好恒定期间地闭合，在该期间内就可以预定的定时向像素电极115写入从数据线118供给的图像信号S1、S2、...、Sn。已写入到像素电极115内的预定电平的图像信号S1、S2、...、Sn，在与在对向电极120上形成的对向电极124之间发生预定的纵向电场，且可以保持恒定的期间。在这里，液晶可以借助于图像信号的电位与电平相对应地进行灰度等级驱动。在这里，上述的保持电容，在一直到下一次的写入定时之前，防止保持在像素电极115上的图像信号的泄漏。
图6是模式性地示出了本实施形态的液晶单元构造的概略说明图。另外，本实施形态虽然是TN模式的液晶层为前提，但是，在图6中示出的却是省略了液晶分子的扭曲状态。在这里，图6的左半部示出的是无电场施加状态，右半部示出的是电场施加状态。
在本实施形态中，在无电场施加状态下，设置在元件基板110上的取向膜116上边的液晶分子130m的预倾斜角θ1为10度-45度。此外，在设置在对向基板120上的取向膜124上边，液晶分子130m的预倾斜角θ2大于等于0度且小于10度。在本实施形态中预倾斜角θ1比预倾斜角θ2大。
在本实施形态中，虽然元件基板110这一侧的预倾斜角θ1变成为比较大的10度以上，但是，由于对向基板120这一侧的预倾斜角θ2小10度，故在无电场施加状态下，可以抑制起因于预倾斜角的光调制，就是说可以抑制旋光性或复折射。因此，如果是常态白色模式，则可以抑制无电场施加状态下的透射率的降低(白色显示的白色度的降低)，而如果是常态黑色模式，则可以抑制无电场施加状态下的光泄漏(黑色显示的黑色度的降低)。
另一方面，在电场施加状态下，借助于要施加到像素电极115与对向电极123之间的纵向电场Ep，把具有正的介电各向异性的液晶分子130m取向为使得其分子轴(长轴)朝向垂直方向。这时，由于在上述初始取向状态下已把元件基板110这一侧的预倾斜角θ1构成得比对向基板120这一侧的预倾斜角θ2更大，故位于元件基板110这一侧的液晶分子130m这一方，由于比位于对向基板120这一侧的液晶分子130m更易于变成为垂直姿势，故将变成为更为接近于垂直姿势的状态。因此，可以减小归因于在相邻的像素电极115间发生的横向电场Et产生的对液晶分子130m取向的影响。就是说，在元件基板110的附近，可以抑制起因于电场施加时的横向电场Et的取向紊乱。
在本实施形态中，如果预倾斜角θ1超过了10度，则横向电场Et的影响就可以几乎完全消除。另一方面，由于预倾斜角θ2小于10度，故可以抑制由预倾斜角的大小产生的对比度的降低。但是，当预倾斜角θ1超过了45度后，则会因取向限制力也要降低而发生取向紊乱等，就将变成为难于控制对比度的降低。
为了确认该实施形态1的效果，制作了具有上述构成的TN模式的液晶层的液晶显示面板。取向膜116，使用图13所示的斜向蒸镀法作为无机材料用SiO形成。蒸镀角度做成为3到10度(典型地说约为5度)，其结果是，预倾斜角θ1变成为约20到30度(典型地说约为25度)。另一方面。取向膜124，对基板面的蒸镀角度定为约25到30度(典型地说约为30度)，同样地蒸镀SiO的结果，如图8(c)所示，液晶分子的方位角排列在与蒸镀方向大体上垂直的方向上，预倾斜角θ2变成为约0到5度(典型地说约为0度)。把该液晶面板与把预倾斜角θ1和θ2做成为5度，其它的条件与上述同样地构成的情况进行比较，得知白色显示时的透射率提高了约20％。
在作为无机材料使用Al2O3的情况下，也可以确认与上述大体上同样的效果。
本实施形态的液晶装置100，理想的是用帧反转驱动方式。在以往广为使用的上述1H反转驱动方式的情况下，如图9(a)和(b)所示，虽然在帧周期内施加到像素109上的电位的极性要进行反转，但是，由于在各个帧期间内，在每一个像素行L1、L2、L3、...上要施加到像素电极109上的电位的极性都将交互地反转，故在属于相邻的像素行的像素电极间总是会发生大的横向电场。此外，虽然未画出来，但是在1S反转驱动方的情况下，在各个帧期间内，由于取代上述的像素行L1、L2、L3、...，在每一个像素列C1、C2、C3、...上要施加到像素电极上的电位的极性都将交互地反转，故在属于相邻的像素列的像素电极间总是会发生大的横向电场。
相对于此，在本实施形态中使用的帧反转驱动方式的情况下，如图10(a)和(b)所示，在1个帧期间内，向各个像素电极115供给同极性的电位，并进行使得该供给电位的极性在每一个帧周期内都要进行反转那样的驱动。因此，相邻的像素电极间的横向电场，只有在相邻的像素间ONOFF状态不同的情况下，或者驱动的灰度等级控制状态不同的情况下才会发生，其电场强度也小。这样一来，倘采用帧反转驱动方式，与采用1H反转驱动方式或1S反转驱动方式的情况下比较，由于不会总是发生大的横向电场，可以减小横向电场Et，可以减小由横向电场产生的取向紊乱的影响，可以提高对比度。此外，由于可借助于此削减必须用遮光膜122等遮光的范围，故可以构成开口率更高的面板构造。
实施形态2
其次，参看图7对本发明的实施形态2进行说明。该实施形态的液晶装置，由于具有与图1到图5所示的实施形态1同样的基本构造和驱动方式，故对于同一部分赋予同一标号而省略它们的说明。本实施形态与实施形态1的不同点是取向膜116’和取向膜124’以及液晶。
本实施形态的取向膜116’，可以用与实施形态1同样的方法，用使向预定方位倾斜的柱状构造物116s排列起来构成的图8(d)或(e)所示的无机取向膜构成。在该情况下，在用上述的斜向蒸镀法形成取向膜116’的情况下，作为其蒸镀角度，理想的是在30到45度的范围内。依赖于蒸镀角度、蒸镀材料和膜厚等，有像图8(d)所示的那样液晶分子130m’向蒸镀方向Ev倾斜的情况，和像图8(e)所示的那样液晶分子130m’向与蒸镀方向Ev相反的一侧倾斜的情况。此外，取向膜116’的膜厚为50到2000左右。另外，如图8(b)所示，也可以在形成了无机取向层116A’后，用具有有机高分子、具有长链烷基的偶合剂或醇等构成的垂直取向剂116B’把该柱状构造物116s’被覆起来的构造物构成。作为具体例子可以举出十八烷基三乙氧基硅烷、十八烷醇等。取向膜116’的材质与实施形态1是同样的。另外，本实施形态的取向膜124’可与上述取向膜116’同样地构成。
在本实施形态中，液晶是以具有负的介电各向异性的液晶分子为主构成的。此外，如图7的左半部所示，液晶分子130m’的初始取向状态，归因于取向膜116’和124’已取向于垂直方向上。
元件基板110’上边的液晶分子130m’的预倾斜角θ1在大于等于85度小于90度的范围内，理想地说，是大于87度小于89度的范围。当该预倾斜角θ1小于上述范围时，由于会产生无电场施加状态下的光调制，例如，如果是常态白色模式，就会产生透射率降低(白色显示的白色度降低)，如果是常态黑色模则会产生光泄漏(黑色显示的黑色度降低)，故对比度将恶化。另一方面，当超过了上述范围时，由于不能限制在电场施加时液晶分子130m’的倾倒方向，故将要发生反向倾斜畴等，在液晶内产生取向紊乱，仍然会使对比度恶化。此外，当预倾斜角θ1超过了上述范围时，还具有由于在电场施加时液晶分子130m’就变得难于倾倒，故变得易于受到相邻的像素电极间产生的横向电场Et的影响，其结果是变得易于发生液晶的取向紊乱。
另一方面，对向基板120这一侧的预倾斜角θ2，一般地说，可以在大于等于80度小于90度的范围内。此外，也可以是与上述元件基板这一侧的预倾斜角θ1大体上同一值。
在本实施形态中，把蒸镀角度做成为45度借助于斜向蒸镀法使用无机材料SiO2形成了取向膜116’、124’。在该面板构造的情况下，预倾斜角无论θ1还是θ2都变成为约88度。得到了液晶分子向形成取向膜时的蒸镀方向倾斜的图8(d)的构造。在该面板构造的情况下，与把预倾斜角θ1做成为90度，把θ2做成为84度，其它的条件与上述同一地构成的面板构造比较，相对对比度提高了约40％。
此外，把蒸镀角度做成为30度用斜向蒸镀法使用无机材料SiO2形成了取向膜116’、124’。在该面板构造的情况下，预倾斜角无论θ1还是θ2都变成为约87度。得到了液晶分子向形成取向膜时的蒸镀方向倾斜的图8(d)的构造。在该面板构造的情况下，与把预倾斜角θ1做成为90度，把θ2做成为84度，其它的条件与上述同一地构成的面板构造比较，相对对比度提高了约35％。
实施形态3
其次，参看图11和图12作为本发明的实施形态3对已装载上上述的电光装置的实施形态的电子设备进行说明。在本实施形态中，对把上述液晶装置100当作显示装置具备的电子设备进行说明。但是，其它的实施形态也可以与液晶装置100同样在本实施形态中应用。
图11是示出了本实施形态的电子设备中的控制系统(显示控制系统)对液晶显示装置100的全体构成的概略构成图。这里所示的电子设备，具有包括显示信息输出源1110、显示信息处理电路1120、电源电路1130、定时产生器1140和光源控制电路1150的显示控制电路1100。此外，在上述电光装置100中，设置有具有上述构成的液晶显示面板100P，和驱动该液晶显示面板100P的驱动电路100D。该驱动电路100D，也可以用已直接装配到液晶显示面板100P上的电子部件(半导体IC等)、在面板表面上边形成的电路图形，或者，已装配到导电连接到液晶面板上的电路基板上的半导体IC芯片或电路图形等构成。此外，液晶显示装置100，还具备要配置在上述液晶显示面板100P的背后的背光源等的照明装置140。
显示信息输出源1110，具备由ROM或RAM等构成的存储器，和由磁盘或光盘等构成的存储单元和调谐输出数字图像信号的调谐电路，并构成为使得根据由定时产生器1140产生的各种时钟信号，以预定格式的图像信号等的形式向显示信息处理电路1120供给显示信息。
显示信息处理电路1120，具备串-并变换电路、放大·反转电路、旋转电路、灰度等级修正电路和箝位电路等的众所周知的各种电路，执行所输入的显示信息的处理后，与时钟信号CLK一起把该图像信息供往驱动电路100D。驱动电路100D，包括扫描线驱动电路、信号线驱动电路和检查电路。此外，电源电路1130分别向上述的各个构成要素供给预定的电压。
光源控制电路1150，根据从外部导入的控制信号，向背光源140的光源部分141供给从光源电路1130供给的电力。从光源部分141发射出来的光向导光板142入射并从导光板142向电光面板100P照射。该光源控制电路1150，根据上述控制信号控制光源部分141的各个光源的亮灯/非亮灯。此外，还可以控制各个光源的辉度。
图12示出了作为本发明的电子设备的一个实施形态的移动电话的外观。该电子设备1000，具有操作部分1001和显示部分1002，在显示部分1002的框体内部配置有电路基板1003。在电路基板1003上边装配有上述的液晶显示装置100。此外，还构成为使得可以在显示部分1002的表面上观看上述液晶面板100P的显示画面。
实施形态4
最后，作为使用上述液晶装置的另一个电子设备的一个例子，对液晶投影仪(投影型显示装置)的实施形态进行说明。例如，可在彩色液晶投影仪(投影型显示装置)中应用。在该情况下，结果就变成为要分别把3块的液晶装置用做RGB用的光阀，把分别通过RGB色分解用的分色镜分解后的各色的光作为投影光分别向各个光阀入射。因此，在上述实施形态中，在对向基板上未设置滤色片。但是，也可以与其保护膜一起，在对向基板上，在与未形成第2遮光膜23的像素电极对向的预定的区域上，形成RGB滤色片。这样一来，就可以在液晶投影仪以外的直视式或反射式的彩色液晶电视等液晶装置中应用各个实施形态的液晶装置。
图14是上述的投影式液晶显示装置900的概略构成图。如图14所示，示出了投影式显示装置900，准备3个上边所说的实施形态的液晶装置，分别用做RGB用的液晶装置100R、100G和100B的投影式显示装置的光学系统的概略构成图。本例的投影式显示装置的光学系统，采用了光源920和照明光学系统923。此外，投影式显示装置，还具备：作为把从该均一照明光学系统923射出的光束W分离成红(R)、绿(G)、蓝(B)的色分离装置的色分离光学系统924；作为对各色光束R、G、B进行调制的调制装置的3个光阀925R、925G和925B；作为再合成调制后的色光束的色合成装置的色合成棱镜910；作为把合成后的光束扩大投影到投影面50的表面上的投影装置的投影透镜单元906。此外，还具备把蓝色光束B导向对应的光阀925B的导光系统927。
照明光学系统923具备2个透镜板921、922和反射镜931，并配置成把反射镜931夹在中间地2个透镜板921、922垂直的状态。照明光学系统923的2个透镜板921、922分别具备矩阵状地配置的多个矩形透镜。从光源920射出的光束，被第1透镜板921的矩形透镜分割成多个部分光束。然后，这些部分光束借助于第2透镜板922的矩形透镜在3个光阀925R、925G、925B附近重叠。因此，归因于使用照明光学系统923，即便是光源装置920在出射光束的截面内具有不均一的照度分布的情况下，也可以用均一的照明光照明3个光阀925R、925G和925B。
色分离光学系统924，由蓝绿反射分色镜941、绿反射分色镜942和反射镜943构成。首先，在蓝绿反射分色镜941中，直角地反射含于光束W内的蓝色光束B和绿色光束G，朝向绿反射分色镜942这一侧前进。红色光束R在通过了该反射镜941后，在后方的反射镜943处直角地反射，从红色光束的出射部分944向色合成棱镜910这一侧出射。偏振片、相位差板等的光调制薄膜类，可根据需要插入到光路内的任意的位置上。
其次，借助于绿反射分色镜942，在已在蓝绿反射分色镜941处被反射的蓝色、绿色光束B、G之内，仅仅绿色光束G被直角地反射，从绿色光束G的出射部分945向色合成光学系统的一侧出射。通过了绿反射分色镜942后的蓝色光束B，从蓝色光束B的出射部分946向导光系统927的一侧出射。在本例中，从照明光学元件的光束W的出射部分到色分离光学系统924的各色光束的出射部分944、945、946为止的距离被设定为大体上相等。
色分离光学系统924的红色、绿色光束R、G的出射部分944、945的出射一侧，分别配置有聚光透镜951、952。因此，从各个出射部分射出的红色、绿色光束R、G，因向这些聚光透镜951、952入射而得以平行化。
像这样地平行化后的红色、绿色光束R、G，因向光阀925R、925G入射而被调制，被附加上与各个色光对应的图像信息。就是说，这些液晶装置，根据图像信息借助于未画出来的驱动装置进行开关控制，借助于此，进行通过该液晶装置的各色光的调制。另一方面，蓝色光束B则通过导光系统927被导往对应的光阀925B，在这里同样地根据图像信息实施调制。另外，本例的光阀925R、925G和925B，分别是由入射一侧偏振装置960R、960G、960B，出射一侧偏振装置961R、961G、961B，和配置在它们之间的液晶装置100R、100G、100B构成的液晶光阀。
导光系统927，由配置在蓝色光束B的出射部分946的出射一侧上的聚光透镜954、入射一侧反射镜971、出射一侧反射镜972、配置在这些反射镜之间的中间透镜973和配置在光阀925B的跟前一侧的聚光透镜953构成。像这样地从聚光透镜954出射的蓝色光束B，可采用通过导光系统927导往液晶装置100B的办法进行调制。各个色光束的光路长度，就是说，从光束W的出射部分到各个液晶装置100R、100G、100B的距离，蓝色光束B最长，因此，蓝色光束B的光量损耗最多，但是，由于中间存在着导光系统927，故可以抑制光量损耗。
通过各个光阀925R、925G、925B被调制后的各色光束R、G、B，向色合成棱镜910入射，在这里进行合成。然后，就可以通过投影透镜单元906向处于预定的位置的投影面50的表面投影由该色合成棱镜910合成后的光。
在本例中，液晶装置100R、100G和100B，也可以用在上述各个实施形态中的任何一种液晶装置构成。归因于使用上述实施形态的液晶装置，就可以实现显示品位高的投影式显示装置而不会有显示不良或对比度的降低。

Claims (9)

1.一种液晶装置，具备：具有有源元件和已与之导电连接的像素电极的元件基板；与上述元件基板对向配置，具备与上述像素电极对向的对向电极的对向基板；配置在上述元件基板和上述对向基板之间的液晶层，其特征在于：
在上述元件基板和上述对向基板的内面上具有对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，
上述液晶层以具有正的介电各向异性的液晶分子为主体构成，
在上述元件基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角为10度-45度，在上述对向基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角为0度或0度以上且小于10度。
2.一种液晶装置，具备：具有有源元件和已与之导电连接的像素电极的元件基板；与上述元件基板对向配置，具备与上述像素电极对向的对向电极的对向基板；配置在上述元件基板和上述对向基板之间的液晶层，其特征在于：
在上述元件基板的内面上具有对于基板表面向预定方位倾斜的由无机材料的柱状结构体构成的取向膜，
上述液晶层以具有负的介电各向异性的液晶分子为主体构成，
在上述元件基板的上述取向膜上边的上述液晶分子的预倾斜角为85度或85度以上且小于90度。
3.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：上述取向膜用斜向蒸镀法形成。
4.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：上述取向膜用各向异性溅射法形成。
5.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：形成上述取向膜的材料，包括SiO、SiO2、SiN、MgO、MgF2、Al2O3、TiO2中的至少一种材料。
6.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：对上述元件基板的上述取向膜的基底表面施行了平坦化处理。
7.根据权利要求6所述的液晶装置，其特征在于：使得作为上述像素电极与上述对向电极的平面性地重叠的区域构成的像素区域的表面高低差变成为1微米或1微米以下地施行上述平坦化处理。
8.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：具有用上述帧反转驱动进行驱动的液晶驱动装置。
9.一种电子设备，作为显示体具备权利要求1到8中的任何一项所述的液晶装置。
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