專利名稱：液晶裝置和投影型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶裝置和投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為液晶投影機等的投影型顯示裝置中的光調(diào)制裝置已有使用液晶裝置的方式。液晶裝置由一對基板夾置液晶層而構(gòu)成。在該一對基板的內(nèi)側(cè)形成有對液晶層施加電場的電極。在該電極的內(nèi)側(cè)形成有限定液晶分子的取向狀態(tài)的取向膜。于是，形成為基于在非選擇電壓施加時和選擇電壓施加時的液晶分子的取向變化而形成圖像光。
使用現(xiàn)有的液晶裝置的投影型顯示裝置，投影圖像的對比度比只有1∶500左右，與使用DMD(注冊商標(biāo))等的機械式快門(shutter，光閘)的投影型顯示裝置的對比度比1∶3000相比遜色。其原因在于液晶裝置的視角特性。主要是入射到投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置的光源光不是完全的平行光。另外，由于在用作光調(diào)制裝置的液晶裝置中存在著入射角依賴性，這成為使投影圖像的對比度比降低的原因。
因此，為了補償液晶裝置的入射角依賴性已有采用光學(xué)補償板的方式。該光學(xué)補償板是使表現(xiàn)負(fù)的折射率各向異性的盤狀(デイスコテイツク)液晶混合取向的部件(例如，參照專利文獻1和非專利文獻1)。由于該混合取向，光學(xué)補償板從其法線方向觀察時具有滯相軸和進相軸。因此，光學(xué)補償板在法線方向上具有相位差。
圖13是表示專利文獻1所述的光學(xué)補償板的相位差的視角依賴性的曲線圖。根據(jù)圖13可知，相對于光學(xué)補償板的視角為0°時的相位差、即光學(xué)補償板的法線方向上的相位差為40nm左右。此外，在專利文獻2中公開了光學(xué)補償板的法線方向的相位差為70nm和80nm的例子。
此外，在液晶面板的光入射側(cè)的基板的外側(cè)配置有第1光學(xué)補償板，在光出射側(cè)的基板的外側(cè)配置有第2光學(xué)補償板。第1光學(xué)補償板和第2光學(xué)補償板被配置成從各個光學(xué)補償板的法線方向觀察時的進相軸方向(即盤狀液晶的取向限定方向，圖5的箭頭71所示的X軸方向)與對應(yīng)的基板的取向膜的取向限定方向基本一致。另外，由于液晶面板的各個基板的取向限定方向大致正交，所以各個光學(xué)補償板的取向限定方向也被配置成大致正交。
專利文獻1特開平8-50206號公報。
專利文獻2特開平9-15587號公報。
非專利文獻1森裕行，“液晶顯示器入門講座第11講基于盤狀光學(xué)補償膜的TFT-LCD的視角擴展技術(shù)”，液晶，日本液晶學(xué)會，2002年1月25日，第6卷，第1號，第84-92頁。
但是，光學(xué)補償板本來是為直視型的液晶面板而開發(fā)的，設(shè)計成可在寬的視角范圍內(nèi)獲得高的對比度比。對此，相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度，最大極角為12°左右。并且，通過該窄的角度范圍的入射光構(gòu)成投影圖像。因此，期望開發(fā)出可在這樣窄的視角范圍內(nèi)獲得更高的對比度比的液晶裝置。
但是，當(dāng)向液晶面板的液晶層施加電場時，雖然液晶層中央附近的液晶分子垂直取向，但取向膜附近的液晶分子并不完全是垂直取向。因此，電場施加時的液晶面板在從法線方向觀察時會有微小的相位差。該相位差在黑顯示時成為導(dǎo)致光漏泄的原因，使液晶面板的法線方向上的對比度比降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)可獲得高對比度比的液晶裝置。此外，其目的還在于提供可在投影圖像中獲得高對比度比的投影型顯示裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的液晶裝置，其具備由一對基板夾置液晶層的液晶面板，上述液晶面板以扭曲向列模式工作，其特征在于在上述液晶面板的至少一個基板的外側(cè)配置有使表現(xiàn)負(fù)折射率各向異性的液晶分子混合取向而形成的光學(xué)補償板；上述光學(xué)補償板的法線方向的相位差大于等于10nm并小于等于30nm。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以通過光學(xué)補償板補償液晶面板的法線方向的相位差。由此，可以防止黑顯示時的光漏泄，從而可以在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)獲得高對比度比。
此外，優(yōu)選地在上述一對基板中的一個上述基板的外側(cè)配置第1上述光學(xué)補償板，并且在上述一對基板中的另一個上述基板的外側(cè)配置第2上述光學(xué)補償板；上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板，從各自的法線方向觀察時的進相軸，以非直角的角度相交地配置。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以通過第1光學(xué)補償板補償液晶面板的一個基板側(cè)的液晶層的相位差，通過第2光學(xué)補償板補償另一個基板側(cè)的液晶層的相位差。并且，通過使第1光學(xué)補償板和第2光學(xué)補償板的進相軸以非直角的角度相交，可以使作為光學(xué)補償板整體產(chǎn)生法線方向的相位差，由此可以補償液晶面板的法線方向的相位差。因此，可以在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)獲得高對比度比。
另外，也可以在上述一對基板中的一個上述基板的外側(cè)配置第1上述光學(xué)補償板，并且在上述第1光學(xué)補償板的外側(cè)配置第2上述光學(xué)補償板；上述第2光學(xué)補償板，其上述液晶分子的光軸和上述第2光學(xué)補償板的法線方向所成的角度較小一方的面與上述第1光學(xué)補償板相對配置；上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板，從各自的法線方向觀察時的進相軸，以非直角的角度相交地配置。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，也可以通過第1光學(xué)補償板補償液晶面板的一個基板側(cè)的液晶層的相位差，通過第2光學(xué)補償板補償另一個基板側(cè)的液晶層的相位差。此外，可以補償液晶面板的法線方向的相位差，從而可以在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)獲得高對比度比。
此外，優(yōu)選地上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板配置在上述一對基板中的光出射側(cè)的上述基板的外側(cè)。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于第1光學(xué)補償板和第2光學(xué)補償板與光源分離地配置，所以與離光源遠(yuǎn)的程度和因液晶裝置的開口率所引起的光量的減少的程度相應(yīng)地可以抑制由于來自光源的熱影響所引起的劣化。
此外，優(yōu)選地上述第1光學(xué)補償板或上述第2光學(xué)補償板中，任意一方的光學(xué)補償板的上述進相軸，與對應(yīng)于該光學(xué)補償板的上述基板的取向限定方向平行地配置。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過僅調(diào)節(jié)第1光學(xué)補償板或第2光學(xué)補償板中任意的另一方的光學(xué)補償板的配置，可以使從各光學(xué)補償板的法線方向觀察時的進相軸以非直角的角度相交。
此外，優(yōu)選地上述第1光學(xué)補償板的上述進相軸和上述第2光學(xué)補償板的上述進相軸的相交角度，是在大于等于91°且小于等于110°的范圍內(nèi)形成最大的上述液晶裝置的投影對比度比的角度。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以取得液晶面板的法線方向的相位差的補償和在法線方向的極角小的范圍內(nèi)的相位差的補償之間的平衡。因此，可以在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)獲得高對比度比。
另一方面，本發(fā)明的投影型顯示裝置，其特征在于具備上述的液晶裝置作為光調(diào)制裝置。
在投影型顯示裝置中，相對于光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度為極角12°左右，由該入射光構(gòu)成投影圖像。另外，通過上述的液晶裝置可以補償液晶面板的法線方向和在極角小的范圍內(nèi)的相位差，從而可以防止黑顯示時的光漏泄。因此，可以在投影圖像中獲得高對比度比。


圖1是液晶面板的等效電路圖。
圖2是液晶面板的平面結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖3是液晶面板的剖面結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖4是實施例1的液晶裝置的分解立體圖。
圖5是光學(xué)補償板的側(cè)視剖面圖。
圖6是光學(xué)補償?shù)恼f明圖。
圖7是表示光學(xué)補償板的相位差和投影對比度比的關(guān)系的曲線圖。
圖8是液晶裝置的等對比度比曲線。
圖9是實施例2的液晶裝置的分解立體圖。
圖10是疊層配置的光學(xué)補償板的側(cè)視剖面圖。
圖11是光學(xué)補償?shù)恼f明圖。
圖12是表示投影型顯示裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示光學(xué)補償板的相位差的視角依賴性的曲線圖。
標(biāo)號說明60-液晶面板，70-第1光學(xué)補償板，71-取向限定方向(進相軸方向)，80-第2光學(xué)補償板，81-取向限定方向(進相軸方向)，100-液晶裝置。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。此外，在以下的說明所使用的各附圖中，為了使各部件達到可識別的大小而適當(dāng)?shù)馗淖兞烁鞑考目s放比例。另外，在本說明書中，將液晶裝置的各構(gòu)成部件的液晶層側(cè)稱為內(nèi)側(cè)，將其相反側(cè)稱為外側(cè)。此外，“非選擇電壓施加時”和“選擇電壓施加時”分別是指“向液晶層的施加電壓接近液晶的閾值電壓時”和“向液晶層的施加電壓與液晶的閾值電壓相比足夠高時”。
實施例1.
首先，使用圖1至圖8說明本發(fā)明的實施例1的液晶裝置。實施例1的液晶裝置是具有由一對基板夾置液晶層的液晶面板、在該液晶面板的外側(cè)分別配置的光學(xué)補償板和在該光學(xué)補償板的外側(cè)分別配置的偏振板的裝置。另外，在本實施例中，以使用薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下稱為TFT)元件作為開關(guān)元件的有源矩陣方式的透過型液晶面板為例進行說明。
等效電路。
圖1是液晶面板的等效電路圖。在構(gòu)成透過型液晶面板的圖像顯示區(qū)域的矩陣狀配置的多個點上形成有像素電極9。此外，在該像素電極9的側(cè)方形成有用于對該像素電極9進行通電控制的作為開關(guān)元件的TFT元件30。在該TFT元件30的源極上電連接有數(shù)據(jù)線6a。向各數(shù)據(jù)線上6a供給圖像信號S1、S2、...、Sn。另外，圖像信號S1、S2、...、Sn，可以對各數(shù)據(jù)線6a按照該順序以線依次地供給，也可以對相鄰的多條數(shù)據(jù)線6a每組地供給。
此外，在TFT元件30的柵極上電連接有掃描線3a。向掃描線3a以指定的定時脈沖地供給掃描信號G1、G2、...、Gm。另外，圖像信號G1、G2、...、Gm對各掃描線3a按照該順序以線依次地施加。此外，在TFT元件30的漏極上電連接有像素電極9。另外，當(dāng)通過從掃描線3a供給的掃描信號G1、G2、...、Gm使作為開關(guān)元件的TFT元件30僅在固定期間處于導(dǎo)通狀態(tài)時，則從數(shù)據(jù)線6a供給的圖像信號S1、S2、...、Sn以指定的定時寫入各像素的液晶。
被寫入液晶的指定電平的圖像信號S1、S2、...、Sn，由在像素電極9和后述的共用電極之間所形成的液晶電容保持固定期間。另外，為了防止被保持的圖像信號S1、S2、...、Sn漏泄，在像素電極9和電容線3b之間形成存儲電容17，與液晶電容并聯(lián)地配置。這樣，當(dāng)向液晶施加電壓信號時，通過施加的電壓電平使液晶分子的取向狀態(tài)變化。由此，入射到液晶的光被調(diào)制而可以進行灰度級顯示。
平面結(jié)構(gòu)。
圖2是液晶面板的平面結(jié)構(gòu)的說明圖。在本實施例的液晶面板中，在TFT陣列基板上矩陣狀地排列形成有由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，以下稱為ITO)等的透明導(dǎo)電性材料形成的矩形的像素電極9(由虛線9a表示其輪廓)。沿著像素電極9的縱橫邊界設(shè)置有數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a和電容線3b。在本實施例中，形成各像素電極9的區(qū)域為點，成為可在矩陣狀地配置的各個點中進行顯示的結(jié)構(gòu)。
TFT元件30以由多晶硅膜等形成的半導(dǎo)體層1a為中心形成。在半導(dǎo)體層1a的源極區(qū)域(后述)上通過接觸孔5電連接有數(shù)據(jù)線6a。此外，在半導(dǎo)體層1a的漏極區(qū)域(后述)上通過接觸孔8電連接有像素電極9。另一方面，在與半導(dǎo)體層1a中的掃描線3a相對的部分上形成有溝道區(qū)域1a’。此外，掃描線3a在其與溝道區(qū)域1a’相對的部分上作為柵電極而發(fā)揮作用。
電容線3b由沿掃描線3a大致直線地延伸的主線部(即，平面看沿掃描線3a形成的第1區(qū)域)和從與數(shù)據(jù)線6a的交點沿數(shù)據(jù)線6a向前段側(cè)(圖中向上)突出的突出部(即平面看沿數(shù)據(jù)線6a延伸設(shè)置的第2區(qū)域)構(gòu)成。此外，在圖2中右上斜線所示的區(qū)域上形成有第1遮光膜11a。另外，電容線3b的突出部和第1遮光膜11a通過接觸孔13電連接而形成后述的存儲電容。
剖面結(jié)構(gòu)。
圖3是液晶面板的剖面結(jié)構(gòu)的說明圖，是圖2的A-A’線的側(cè)視剖面圖。如圖3所示，本實施例的液晶面板60以TFT陣列基板10、與其相對配置的對置基板20和夾置在它們之間的液晶層50為主體構(gòu)成。TFT陣列基板10以由玻璃或石英等的透光性材料形成的基板主體10A、形成于其內(nèi)側(cè)的TFT元件30、像素電極9和取向膜16等為主體構(gòu)成。另一方的對置基板20以由玻璃或石英等的透光性材料形成的基板主體20A、形成于其內(nèi)側(cè)的共用電極21和取向膜22等為主體構(gòu)成。
在TFT陣列基板10的表面形成有后述的第1遮光膜11a和第1層間絕緣膜12。另外，在第1層間絕緣膜12的表面上形成有半導(dǎo)體層1a，以該半導(dǎo)體層1a為中心形成TFT元件30。在與半導(dǎo)體層1a中的掃描線3a相對的部分上形成有溝道區(qū)域1a’，在其兩側(cè)形成有源極區(qū)域和漏極區(qū)域。另外，由于該TFT元件30采用LDD(Light Doped Drain，輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)，所以在源極區(qū)域和漏極區(qū)域上分別形成有雜質(zhì)濃度相對高的高濃度區(qū)域和相對低的低濃度區(qū)域(LDD區(qū)域)。即，在源極區(qū)域上形成低濃度源極區(qū)域1b和高濃度源極區(qū)域1d，在漏極區(qū)域上形成低濃度漏極區(qū)域1c和高濃度漏極區(qū)域1e。
在半導(dǎo)體層1a的表面上形成柵極絕緣膜2。另外，在柵極絕緣膜2的表面上形成掃描線3a，其一部分構(gòu)成柵電極。此外，在柵極絕緣膜2和掃描線3a的表面上形成第2層間絕緣膜4。另外，在第2層間絕緣膜4的表面上形成數(shù)據(jù)線6a，通過在第2層間絕緣膜4上所形成的接觸孔5數(shù)據(jù)線6a與高濃度源極區(qū)域1d電連接。進而，在第2層間絕緣膜4和數(shù)據(jù)線6a的表面上形成第3層間絕緣膜7。另外，在第3層間絕緣膜7的表面上形成像素電極9，通過在第2層間絕緣膜4和第3層間絕緣膜7所形成的接觸孔8，像素電極9與高濃度漏極區(qū)域1e電連接。進而，覆蓋像素電極9地形成由聚酰亞胺等形成的取向膜16。通過在取向膜16的表面上實施摩擦處理等，可以限定非選擇電壓施加時的液晶分子的取向方向。
另外，在本實施例中，延伸設(shè)置半導(dǎo)體層1a而形成第1存儲電容電極1f。此外，延伸設(shè)置柵極絕緣膜2而形成電介質(zhì)膜，在其表面配置電容線3b而形成第2存儲電容電極。由此，構(gòu)成上述存儲電容17。
此外，在與TFT元件30的形成區(qū)域?qū)?yīng)的TFT陣列基板10的表面上形成第1遮光膜11a。第1遮光膜11a是防止入射到液晶面板的光進入到半導(dǎo)體層1a的溝道區(qū)域11a’、低濃度源極區(qū)域1b和低濃度漏極區(qū)域1c的膜。此外，第1遮光膜11a通過在第1層間絕緣膜12上形成的接觸孔13與前段或后段的電容線3b電連接。由此，第1遮光膜11a作為第3存儲電容電極而發(fā)揮作用，將第1層間絕緣膜12作為電介質(zhì)膜在與第1存儲電容電極1f之間形成新的存儲電容。
另一方面，在與數(shù)據(jù)線6a、掃描線3a和TFT元件30的形成區(qū)域?qū)?yīng)的對置基板20的表面上形成第2遮光膜23。第2遮光膜23是防止入射到液晶面板的光進入半導(dǎo)體層1a的溝道區(qū)域1a’、低濃度源極區(qū)域1b和低濃度漏極區(qū)域1c的膜。此外，在對置基板20和第2遮光膜23的表面上幾乎遍及整個表面地形成由ITO等的電介質(zhì)形成的共用電極21。進而，在共用電極21的表面上形成有由聚酰亞胺等形成的取向膜22。在取向膜22的表面上實施摩擦處理等使得可以限定非選擇電壓施加時的液晶分子的取向方向。
另外，在TFT陣列基板10和對置基板20之間夾置由向列型液晶形成的液晶層50。該向列型液晶分子表示正的介電各向異性，形成為在非選擇電壓施加時水平取向，在選擇電壓施加時垂直取向。此外，向列型液晶分子表示正的折射率各向異性，其雙折射率和液晶層厚之積(延遲)Δnd，例如約為0.40μm(60℃)。此外，由TFT陣列基板10的取向膜16限定的取向限定方向和由對置基板20的取向膜22限定的取向限定方向，如圖4的箭頭67、68所示，以約90°扭轉(zhuǎn)狀態(tài)配置。由此，本實施例的液晶面板60形成為以扭曲向列模式進行工作。
偏振板。
圖4是實施例1的液晶裝置的分解立體圖。本實施例的液晶裝置100由上述的液晶面板60；配置在液晶面板60的外側(cè)的光學(xué)補償板70、80；配置在光學(xué)補償板70、80外側(cè)的偏振板62、64構(gòu)成。各光學(xué)補償板70、80和各偏振板62、64安裝在由藍(lán)寶石玻璃或水晶等的熱傳導(dǎo)率高的光透過性材料形成的支承基板78(參照圖5)上，從液晶面板60分離地配置。
如圖4所示，在液晶面板60的光入射側(cè)配置偏振板62，在光出射側(cè)配置偏振板64。各偏振板62、64具有吸收其吸收軸方向的直線偏振光、透過其透過軸方向的直線偏振光的功能。此外，各偏振板62、64的各自的吸收軸和透過軸相正交地配置。此外，光出射側(cè)的偏振板64，其吸收軸65或透過軸與液晶面板60的光出射側(cè)的基板的取向膜的取向限定方向68大致一致地配置。此外，光入射側(cè)的偏振板62，其吸收軸63或透過軸與液晶面板60的光入射側(cè)的基板的取向膜的取向限定方向67大致一致地配置。
另外，當(dāng)光從偏振板62的下方相對液晶裝置100入射時，只有與偏振板62的透過軸一致的直線偏振光透過偏振板62。在非選擇電壓施加時的液晶面板60中，液晶分子螺旋狀地水平取向。因此，入射到液晶面板60的直線偏振光約90°地被旋光而從液晶面板60射出。由于該直線偏振光與偏振板64的透過軸一致，因此透過偏振板64。因此，在非選擇電壓施加時的液晶面板60中進行白顯示(常白模式)。此外，在選擇電壓施加時的液晶面板60中，液晶分子垂直取向(參照圖6)。因此，入射到液晶面板60的直線偏振光未被旋光而從液晶面板60射出。另外，由于該直線偏振光與偏振板64的透過軸正交，故不透過該偏振板64。因此，在選擇電壓施加時的液晶面板60中進行黑顯示。
光學(xué)補償板。
在本實施例中，在液晶面板60中的光入射側(cè)的基板外側(cè)配置第1光學(xué)補償板70，在光出射側(cè)的基板外側(cè)配置第2光學(xué)補償板80。
圖5是光學(xué)補償板的側(cè)視剖面圖。第1光學(xué)補償板70，其在由三乙?；w維素(TAC)等形成的支承體72上設(shè)置取向膜(未圖示)，在該取向膜上形成苯并[9，10]菲電介質(zhì)等的盤狀(デイスコテイツク)化合物層74。此外，取向膜由聚乙烯醇(PVA)等形成，在其表面上實施摩擦處理以限定液晶分子的取向狀態(tài)。另一方面，盤狀化合物層74具有表現(xiàn)負(fù)單軸性的折射率橢圓體的光軸的傾斜角度沿膜厚方向連續(xù)變化的光學(xué)結(jié)構(gòu)。這樣的混合取向結(jié)構(gòu)可以通過在支承體72上涂敷液晶性盤狀化合物，在一定溫度下使其取向、固化而得到。此外，盤狀化合物在支承體72側(cè)表現(xiàn)為0～15°的傾角，在其相反側(cè)表現(xiàn)為20～60°的傾角。此外，將盤狀液晶的取向限定方向71定義為X軸方向。該X軸方向是從法線方向觀察光學(xué)補償板時的進相軸方向。作為這樣的第1光學(xué)補償板70具體而言可以采用富士照相膠卷生產(chǎn)的WV膠片。另外，第2光學(xué)補償板也可以與上述第1光學(xué)補償板70同樣地構(gòu)成。
圖6是光學(xué)補償?shù)恼f明圖。封入液晶面板60的向列型液晶是光學(xué)上表現(xiàn)正單軸性的液晶。即，光軸66方向的折射率比其它方向的折射率大，在折射率橢圓體中成為橄欖球型。另外，當(dāng)向液晶面板60的向列型液晶施加選擇電壓時，從液晶層的厚度方向的中央部到端部液晶分子垂直取向。在此，橄欖球型的折射率橢圓體從斜向觀察時成橢圓，其長軸和短軸之差成為雙折射。從該斜向觀察時的相位差，成為黑顯示時的光漏泄的原因，使液晶面板的對比度比降低，使視角特性惡化。
對此，構(gòu)成第1光學(xué)補償板70的盤狀液晶是光學(xué)上表現(xiàn)負(fù)單軸性的液晶。即，軸76方向的折射率比其它方向的折射率小，在折射率橢圓體中成為圓盤型。在此，如果把第1光學(xué)補償板70中的圓盤型的折射率橢圓體75的光軸76與液晶面板60中的橄欖球型的折射率橢圓體65的光軸66平行地配置的話，則光學(xué)性的正負(fù)變?yōu)橄喾?，而可以抵消折射率橢圓體65的雙折射效果。在此，如圖4所示，以使得第1光學(xué)補償板70的取向膜的取向限定方向71與液晶面板60的取向膜的取向限定方向67大致一致的方式來配置第1光學(xué)補償板70。此外，如圖6所示，以使得第1光學(xué)補償板70的液晶分子75的光軸76和第1光學(xué)補償板70的法線所成的角度較大的面(即，液晶分子75垂直取向的面)70a與液晶面板60相對的方式配置第1光學(xué)補償板70。由此，如圖6箭頭所示，將構(gòu)成第1光學(xué)補償板70的負(fù)折射率橢圓體的光軸相對于構(gòu)成液晶面板60的正折射率橢圓體的光軸平行地配置。因此，可以基本完全地補償從任意方向觀察時的相位差。因此，可以防止黑顯示時的光漏泄，可以提高液晶面板的對比度比，而可以改善視角特性。
但是，當(dāng)向液晶面板60的向列型液晶施加選擇電壓時，雖然液晶層中央附近的液晶分子垂直取向，但取向膜附近的液晶分子由于錨碇強而沒有完全垂直取向。因此，選擇電壓施加時的液晶面板60在從法線方向觀察時具有微小的相位差。該相位差成為黑顯示時的光漏泄的原因，使液晶面板60的法線方向的對比度比降低。
另一方面，各光學(xué)補償板70、80的盤狀液晶分子采取折射率橢圓體的光軸的傾斜角度沿膜厚方向連續(xù)地變化的混合取向。通過該混合取向，各光學(xué)補償板70、80從其法線方向觀察時具備滯相軸和進相軸。即，各光學(xué)補償板70、80的取向膜的取向限定方向(X軸方向)71、81成為進相軸，與取向限定方向71、81正交的方向成為滯相軸。由此，光學(xué)補償板在法線方向上具有相位差。因此，本申請發(fā)明人考慮通過各光學(xué)補償板70、80的法線方向的相位差來補償液晶面板60的法線方向的相位差。
圖7是表示光學(xué)補償板的相位差和投影對比度比的關(guān)系的曲線圖。使各光學(xué)補償板的法線方向的相位差改變而計算出投影型顯示裝置的投影圖像的對比度比。在圖7中，通過使各光學(xué)補償板的厚度改變，使各光學(xué)補償板的法線方向的相位差(延遲)在5～80nm范圍內(nèi)變化。另外，照射到液晶面板的光與來自用于通常的投影型顯示裝置的光源的光相同，在液晶面板的法線方向上具有最大強度，在極角12°處具有減為1/10強度的發(fā)散程度。
另外，在使第1光學(xué)補償板和第2光學(xué)補償板的進相軸方向正交時，由于各自的法線方向的相位差相互抵消，所以作為光學(xué)補償板整體在法線方向的相位差變?yōu)?，而不能補償液晶面板的法線方向的相位差。因此，對于設(shè)定為各種相位差的第1光學(xué)補償板和第2光學(xué)補償板，通過使各自的進相軸方向以直角以外的角度相交，使作為光學(xué)補償板整體在法線方向上產(chǎn)生相位差。具體而言，如圖4所示，當(dāng)設(shè)光入射側(cè)偏振板62的吸收軸角度為0°時，將第1光學(xué)補償板70的進相軸方向(取向限定方向)71設(shè)定為0°，將液晶面板60的光入射側(cè)基板的取向限定方向67設(shè)定為0°，將光出射側(cè)基板的取向限定方向68設(shè)定為90°，將光出射側(cè)偏振板64的吸收軸角度設(shè)定為90°，并且使第2光學(xué)補償板80的進相軸方向(取向限定方向)81在91°～110°的范圍內(nèi)變化。另外，在使第2光學(xué)補償板80的進相軸方向81與液晶面板60的光出射側(cè)基板的取向限定方向68不同時，有可能從斜向觀察液晶面板60時的相位差的補償變得不完全。因此，在投影型顯示裝置的投影圖像的對比度比成為最大的角度上配置第2光學(xué)補償板80的進相軸方向81。由此，可以取得液晶面板的法線方向的相位差補償與在從法線方向到極角小的范圍內(nèi)的相位差補償?shù)钠胶狻?br> 如圖7所示，在沒有光學(xué)補償板(即，光學(xué)補償板的法線方向的相位差為0時)時，投影對比度比變成480。此外，在使用各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為40nm的現(xiàn)有的光學(xué)補償板時，投影對比度比變成930。對此，在使各光學(xué)補償板的法線方向的相位差約為10～30nm時，投影對比度比超過1200。特別地，在使各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為20nm時，投影對比度比大于1500。另外，在各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為10nm、20nm、30nm和40nm時，可得到最優(yōu)化的投影對比度比的第2光學(xué)補償板的進相軸方向的角度分別為103.5°、97.2°、95.6°和95.5°。
圖8是液晶裝置的等對比度比曲線，圖8(a)表示各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為20nm的情況，圖8(b)表示各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為40nm的情況。另外，各圖的橫軸和縱軸表示以液晶面板的法線方向為中心的極角，對比度比用常用對數(shù)表示。如果把各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為20nm的情況與40nm的情況相比較可知，雖然40nm的情況的視角寬(例如，對比度比超過102的寬的區(qū)域)，但在極角12°的范圍內(nèi)20nm的情況的對比度較高。另外，如上所述，光源光相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置的入射角度最大也只有極角12°左右，由該入射光構(gòu)成投影圖像。因此，使用各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為20nm的液晶面板而構(gòu)成的投影型顯示裝置的投影對比度比(1560)變得比使用相位差為40nm的液晶面板而構(gòu)成的投影型顯示裝置的投影對比度比(930)高。
在本實施例中采用將各光學(xué)補償板的法線方向的相位差設(shè)為大于等于10nm且小于等于30nm的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以通過各光學(xué)補償板補償液晶面板法線方向和極角小的范圍內(nèi)的相位差。由此，可以防止黑顯示時的光漏泄，可以使液晶面板的法線方向和極角小的范圍內(nèi)的對比度比得以提高。另外，相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置的光源光的入射角度最大為極角12°左右，由該入射光構(gòu)成投影圖像。因此，通過使用本實施例的液晶裝置構(gòu)成投影型顯示裝置，可以使投影圖像的對比度比得以提高。
實施例2.
下面，使用圖9至圖11對本發(fā)明的實施例2的液晶裝置進行說明。在圖4所示的實施例1的液晶裝置中，在液晶面板60的兩側(cè)配置第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80。對此，在圖9所示的實施例2中，僅在液晶面板60的光出射側(cè)配置第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80這一點上有所不同。另外，對與實施例1相同的結(jié)構(gòu)部分，省略對其的詳細(xì)說明。
圖9是實施例2的液晶裝置的分解立體圖。在本實施例中，在液晶面板60的光出射側(cè)的基板外側(cè)配置第2光學(xué)補償板80，在該第2光學(xué)補償板80的外側(cè)配置第1光學(xué)補償板70。第2光學(xué)補償板80的取向膜的取向限定方向81被配置成與液晶面板60的光出射側(cè)基板的取向膜的取向限定方向68大致一致。對此，第1光學(xué)補償板70的取向限定方向71被最優(yōu)化為投影型顯示裝置的投影圖像的對比度比成為最大的角度。具體而言，當(dāng)設(shè)光入射側(cè)偏振板62的吸收軸角度為0°時，將液晶面板60的光入射側(cè)基板的取向限定方向67設(shè)定為0°，將光出射側(cè)基板的取向限定方向68設(shè)定為90°，將第2光學(xué)補償板80的進相軸方向(取向限定方向)71設(shè)定為90°，將光出射側(cè)偏振板64的吸收軸角度設(shè)定為90°，并且使第1光學(xué)補償板70的進相軸方向(取向限定方向)71在-20°～-1°的范圍內(nèi)變化。并且，在投影型顯示裝置的投影圖像的對比度比成為最大的角度上配置第1光學(xué)補償板70的進相軸方向71。
圖10是疊層配置的光學(xué)補償板的側(cè)視剖面圖。在本實施例中，在支承基板78的表面安裝第1光學(xué)補償板70，進而，在第1光學(xué)補償板70的表面配置第2光學(xué)補償板80。這樣，第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80在安裝到1個支承基板78上的狀態(tài)下配設(shè)在液晶裝置上。
圖11是光學(xué)補償?shù)恼f明圖。第2光學(xué)補償板80被配置成使液晶分子85的光軸86與第2光學(xué)補償板80的法線所成角度較大一方的面80a與液晶面板60相對。此外，第1光學(xué)補償板70被配置成使液晶分子75的光軸76與第1光學(xué)補償板70的法線所成角度較小一方的面70b與第2光學(xué)補償板80相對。
根據(jù)以上所述，在圖4所示的實施例1中配置在液晶面板60的光入射側(cè)的第1光學(xué)補償板70成為平行移動到圖11所示的實施例2中的第2光學(xué)補償板80的光出射側(cè)的狀態(tài)。因此，如圖11箭頭所示，構(gòu)成第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80的折射率橢圓體的光軸相對于構(gòu)成液晶面板60的折射率橢圓體的光軸平行地配置。
另外，通過改變各光學(xué)補償板70、80的厚度使各光學(xué)補償板70、80的法線方向的相位差(延遲)在5～80nm的范圍內(nèi)變化。其結(jié)果，各光學(xué)補償板70、80的法線方向的相位差和投影對比度比的關(guān)系表示出與圖7所示的實施例1相同的傾向。即，沒有光學(xué)補償板時的投影對比度比為480，各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為40nm時的投影對比度比為1010。對此，當(dāng)設(shè)各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為約10～30nm時，投影對比度比超過1200，特別是當(dāng)設(shè)各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為20nm時，投影對比度比達到1600。另外，在各光學(xué)補償板的法線方向的相位差為10nm、20nm、30nm和40nm時，可得到最優(yōu)化的投影對比度比的第1光學(xué)補償板70的進相軸方向的角度分別為-23°、-10.4°、-8°和-7°。
這樣，在實施例2中也與實施例1一樣，通過各光學(xué)補償板來補償液晶面板的法線方向和極角小的范圍內(nèi)的相位差。由此，可以防止黑顯示時的光漏泄，可以使液晶面板的法線方向和極角小的范圍內(nèi)的對比度比得以提高。另外，通過使用本實施例的液晶裝置構(gòu)成投影型顯示裝置，可以使投影圖像的對比度比得以提高。
此外，如圖10所示，在實施例2中，由于將第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80在安裝于1個支承基板78上的狀態(tài)下配設(shè)在液晶裝置上，所以可以減少支承基板78的使用個數(shù)。支承基板78由藍(lán)寶石或無堿玻璃等的熱傳導(dǎo)率高的透光性材料構(gòu)成，但藍(lán)寶石相位差大，此外無堿玻璃也會因熱量而產(chǎn)生相位差。然而，在實施例2中，由于可以減少支承基板78的使用個數(shù)，故可以降低由支承基板78的相位差產(chǎn)生的影響。之所以上述的投影對比度比整體地變得比實施例1高，是因為降低了由支承基板78的相位差產(chǎn)生的影響的效果的作用。由此，可以減少黑顯示時的光漏泄，從而可以使液晶裝置的對比度比得以提高。此外，也可以降低由支承基板78引起的光的衰減，從而可以確保出射光的亮度。進而，可以實現(xiàn)省空間化，也可以降低液晶裝置的制造成本。
此外，如圖9所示，在實施例2中，由于僅在液晶面板60的光出射側(cè)配置第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80，因此第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80與光源(未圖示)分離地配置，并且因為通過液晶面板使光量衰減，所以很難受到熱影響。因此，與實施例1相比可以抑制第1光學(xué)補償板70和第2光學(xué)補償板80的受熱劣化。
投影型顯示裝置.
下面，使用圖12對作為本發(fā)明的電子設(shè)備的具體例的投影型顯示裝置進行說明。圖12是表示投影型顯示裝置的主要部分的概要結(jié)構(gòu)圖。該投影型顯示裝置具備上述的各實施例的液晶裝置作為光調(diào)制裝置。
在圖12中，810為光源，813、814為分色鏡，815、816、817為反射鏡，818為入射透鏡，819為中繼透鏡，820為出射透鏡，822、823、824為本發(fā)明的液晶裝置所構(gòu)成的光調(diào)制裝置，825為十字分色棱鏡，826為投影透鏡。光源810由金屬鹵化物等的燈811和反射燈的光的反射器812構(gòu)成。
分色鏡813使包含在來自光源810的白色光中的紅色光透過，并且反射藍(lán)色光和綠色光。透過的紅色光被反射鏡817反射而入射到紅色光用光調(diào)制裝置822上。此外，被分色鏡813反射的綠色光由分色鏡814反射而入射到綠色光用光調(diào)制裝置823上。進而，被分色鏡813反射的藍(lán)色光透過分色鏡814。對于藍(lán)色光，為了防止因長的光路引起的光損失，設(shè)置由包括入射透鏡818、中繼透鏡819和出射透鏡820的中繼透鏡系統(tǒng)構(gòu)成的導(dǎo)光裝置821。經(jīng)由該導(dǎo)光裝置821藍(lán)色光入射到藍(lán)色光用光調(diào)制裝置824上。
通過各光調(diào)制裝置調(diào)制的3種色光，入射到十字分色棱鏡825中。該十字分色棱鏡825是將4個直角棱鏡貼合而成的，在其界面上呈X字形地形成反射紅光的電介質(zhì)多層膜和反射藍(lán)光的電介質(zhì)多層膜。通過這些電介質(zhì)多層膜合成3種色光而形成表現(xiàn)彩色圖像的光。被合成的光通過作為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡826被投影到屏幕827上，從而圖像被放大地顯示。
另外，由于來自光源810的燈811的光通過反射器812被變換成大致平行光，因此相對于光調(diào)制裝置822、823、824的光源光的入射角度最大也只有12°左右。并且，由該入射光構(gòu)成投影圖像。在此，如果作為光調(diào)制裝置822、823、824使用上述的各實施例的液晶裝置，則可以在法線方向和極角小的范圍內(nèi)使對比度比得以提高。因此，可以使投影到屏幕827上的圖像的對比度比提高。
此外，作為本發(fā)明的電子設(shè)備的其它具體例可例舉出移動電話。該移動電話，在顯示部具有上述的各實施例或其變形例的液晶裝置。此外，作為其它的電子設(shè)備可以例舉出例如IC卡、攝像機、個人電腦、頭盔式顯示器，還有具有顯示功能的傳真設(shè)備、數(shù)字照相機的取景器、便攜式TV、DSP裝置、PDA、電子記事本、電光顯示板和宣傳廣告用顯示器等。
另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述的實施例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)包括對上述的實施例進行了各種變更的方式。例如，在本實施例中，以作為開關(guān)元件具備TFT的液晶裝置為例進行了說明，但也可以采用薄膜二極管(Thin Film Diode)等的兩端子型元件作為開關(guān)元件。此外，在實施例中，以透過型液晶裝置為例進行了說明，但本發(fā)明的液晶裝置也可用于反射型或半透過型的液晶裝置。進而，雖然作為電子設(shè)備以3板式的投影型顯示裝置為例進行了說明，但也可以將本發(fā)明的液晶裝置應(yīng)用于單板式的投影型顯示裝置或直視型顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種液晶裝置，其具備由一對基板夾置液晶層的液晶面板，上述液晶面板以扭曲向列模式工作，其特征在于在上述液晶面板的至少一個基板的外側(cè)配置有使表現(xiàn)負(fù)折射率各向異性的液晶分子混合取向而形成的光學(xué)補償板；上述光學(xué)補償板的法線方向的相位差大于等于10nm并小于等于30nm。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于在上述一對基板中的一個上述基板的外側(cè)配置有第1上述光學(xué)補償板，并且在上述一對基板中的另一個上述基板的外側(cè)配置有第2上述光學(xué)補償板；上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板，從各自的法線方向觀察時的進相軸，以非直角的角度相交地配置。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于在上述一對基板中的一個上述基板的外側(cè)配置有第1上述光學(xué)補償板，并且在上述第1光學(xué)補償板的外側(cè)配置有第2上述光學(xué)補償板；上述第2光學(xué)補償板，其上述液晶分子的光軸和上述第2光學(xué)補償板的法線方向所成的角度較小一方的面與上述第1光學(xué)補償板相對配置；上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板，從各自的法線方向觀察時的進相軸，以非直角的角度相交地配置。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶裝置，其特征在于上述第1光學(xué)補償板和上述第2光學(xué)補償板被配置在上述一對基板中的光出射側(cè)的上述基板的外側(cè)。
5.如權(quán)利要求2到4中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于上述第1光學(xué)補償板或上述第2光學(xué)補償板中，任意一方的光學(xué)補償板的上述進相軸，與對應(yīng)于該光學(xué)補償板的上述基板的取向限定方向平行地配置。
6.如權(quán)利要求2到5中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于上述第1光學(xué)補償板的上述進相軸和上述第2光學(xué)補償板的上述進相軸的相交角度，是在大于等于91°且小于等于110°的范圍內(nèi)形成最大的上述液晶裝置的投影對比度比的角度。
7.一種投影型顯示裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求1到6中任意一項所述的液晶裝置作為光調(diào)制裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供在相對于投影型顯示裝置的光調(diào)制裝置入射的光源光的入射角度的范圍內(nèi)可以獲得高對比度比的液晶裝置(100)。該液晶裝置具備以扭曲向列模式工作的液晶面板(60)，在液晶面板(60)的光入射側(cè)配置第1光學(xué)補償板(70)并且在光出射側(cè)配置第2光學(xué)補償板(80)。各光學(xué)補償板(70、80)使表現(xiàn)負(fù)折射率各向異性的液晶分子混合取向，其法線方向的相位差被設(shè)定為大于等于10nm且小于等于30nm，從各自的法線方向觀察時的進相軸方向(71、81)以非直角的角度相交地配置。
文檔編號G03B21/00GK1641444SQ20051000183
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者奧村治 申請人:精工愛普生株式會社