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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung (IPS = „in-plane switching”), in der eine Verzögerungsschicht auf einem oberen Substrat eines Flüssigkristallpaneels in einem Reflexionsbereich vorgesehen ist, wodurch ein effizienter Betrieb sowohl im Reflexionsmodus als auch im Transmissionsmodus erreicht wird, während das Kontrastverhältnis der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbessert wird.
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Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine weit verbreitete Flachpaneelanzeigevorrichtung ist, ist eine Vorrichtung mit einem Flüssigkristall, der die Viskosität einer Flüssigkeit und die optischen Eigenschaften eines Kristalls aufweist, wobei ein elektrisches Feld an den Flüssigkristall angelegt ist, um die optische Anisotropie des Flüssigkristalls zu ändern. Der Stromverbrauch der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist kleiner als der einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre und das Volumen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist geringer als das der herkömmlichen Kathodenstrahlröhre. Ferner kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung groß und mit einer hohen Auflösung hergestellt werden. Demzufolge werden Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in großem Umfang verwendet.
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Solch eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist ein Farbfilter-Arraysubstrat, das ein oberes Substrat bildet, und ein Dünnschichttransistor-Arraysubstrat, das ein unteres Substrat bildet, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem oberen und dem unteren Substrat gebildet ist, auf, wobei die Flüssigkristallschicht eine dielektrische Anisotropie aufweist. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration wird angesteuert, wenn TFTs, d. h. Dünnschichttransistoren, die hunderttausenden Pixeln zugeordnet sind, über Adressleitungen eingeschaltet werden, die zur Auswahl von Pixeln verwendet werden, um eine Spannung an die entsprechenden Pixel anzulegen.
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Basierend auf den Eigenschaften eines Flüssigkristalls und der Struktur, können Flüssigkristallanzeigevorrichtungen auf verschiedene Arten aufgebaut sein.
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Insbesondere können Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in TN-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (TN = twisted nematic, verdreht nematisch), in der Flüssigkristallrichtungen so angeordnet sind, dass die Flüssigkristalldirektoren um 90° verdreht sind, und an die Flüssigkristalldirektoren eine Spannung angelegt ist, um die Flüssigkristalldirektoren zu steuern; Mehrbereich-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in der Pixel in verschiedene Bereiche aufgeteilt sind, und sich Richtungen von Haupt-Betrachtungswinkeln der jeweiligen Bereiche unterscheiden, um einen breiten Betrachtungswinkel zu erreichen; optisch kompensierte Doppelbrechungs-(OCB, optically compensated birefringence)Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in denen eine Kompensationsschicht zu einem Substrat hinzugefügt ist, zum Kompensieren der Änderung der Lichtphase in Abhängigkeit von dem Lichtpfad; IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in denen zwei Elektroden auf einem Substrat gebildet sind, so dass Flüssigkristalldirektoren auf der Ebene einer Ausrichtungsschicht verdreht sind, und ähnliche Typen eingeteilt werden.
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Gleichzeitig können Flüssigkristallanzeigevorrichtungen auch in Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in denen eine Hintergrundbeleuchtung als Lichtquelle verwendet wird; Reflexions-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in denen externes natürliches Licht, anstelle der Hintergrundbeleuchtung, als Lichtquelle verwendet wird; und Reflexions-Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen zum Überwinden von Problemen der Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, dass die Hintergrundbeleuchtung einen enormen Stromverbrauch aufweist, und Problemen der Reflexions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, dass die Verwendung der Reflexions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung unmöglich ist, wenn das externe natürliche Licht gedämpft ist.
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Die Reflexions-Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist sowohl einen Reflexionsbereich als auch einen Transmissionsbereich in jedem Einheitspixel auf. Folglich kann die Reflexions-Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Reflexions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung bzw. als Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden, je nachdem wie es die Situation erfordert.
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Hier, in dem Fall des Transmissionsbereich, der in der Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und der Reflexions-Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthalten ist, läßt der Transmissionsbereich das Licht auf die Flüssigkristallschicht durch, um eine erhöhte Helligkeit zu erreichen, falls Licht, das von der Hintergundbeleuchtung erzeugt ist, darauf einfällt, indem es durch das untere Substrat hindurchläuft. In dem Fall des Reflexionsbereiches, der in der reflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung und der Reflexions-Transmissions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthalten ist, reflektiert der Reflexionsbereich das externe Licht, um eine erhöhte Helligkeit zu erzeugen, falls helles externes natürliches Licht darauf einfällt, indem es durch das obere Substrat hindurchläuft.
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In diesem Fall wurde eine Doppel-Zellenlücken-Technologie vorgeschlagen, in der die Zellenlücke im Transmissionsbereich ungefähr zwei Mal so groß ist wie die Zellenlücke im Reflexionsbereich, zum Maximieren der Betriebseffizienz von sowohl dem Reflexionsbereich als auch dem Transmissionsbereich.
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Kürzlich wurde ein Verfahren zum Betreiben einer IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung in einem transflektiven Modus vorgeschlagen. Auch in diesem Fall kann die Betriebseffizienz der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in dem transflektiven Modus maximiert werden, indem Elektroden auf der Basis der Doppel-Zellenlücken-Technologie aufgebaut werden.
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Jetzt wird eine herkömmliche IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, die in einem transflektiven Modus betreiben wird.
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung darstellt.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die herkömmliche IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein unteres Substrat 10 und ein oberes Substrat 20, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine Flüssigkristallschicht 50, die zwischen dem oberen und dem unteren Substrat 20 bzw. 10 gebildet ist, ein erstes Polarisationsplättchen 31, das auf einer Außenfläche des unteren Substrats 10 gebildet ist, und ein zweites Polarisationsplättchen 32, das auf einer Außenfläche des oberen Substrats 20 gebildet ist, auf. Auf dem unteren Substrat 10 sind ein Transmissionsbereich 12 und ein Reflexionsbereich 10 getrennt voneinander definiert.
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Der Transmissionsbereich 12 und der Reflexionsbereich 11 bilden jeden der Pixelbereiche, wo Pixelelektroden (nicht gezeigt) und gemeinsame Elektroden (nicht gezeigt) abwechselnd gebildet sind. Wenn eine Spannung an die jeweiligen Elektroden angelegt wird, bilden die Elektroden ein horizontales elektrisches Feld, um Flüssigkristalle, die zwischen der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode angeordnet sind, in einer horizontalen Richtung auszurichten.
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Hier ist das untere Substrat 10 ein Dünnschichttransistor-Arraysubstrat, das mit einer Mehrzahl von Leitungen und Dünnschichttransistoren (TFTs) zum Anlegen eines Signals an die Pixelelektroden und die gemeinsamen Elektroden ausgebildet ist. Das obere Substrat 20 ist ein Farbfiltersubstrat, das mit einem Farbfilterarray gebildet ist.
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Obwohl es nicht gezeigt ist, sind auf dem unteren Substrat 10 eine Mehrzahl von Gateleitungen und Datenleitungen gebildet, so dass die Gateleitungen und die Datenleitungen einander kreuzen zum Definieren der Pixelbereiche. Die Dünnschichttransistoren sind an jeweiligen Kreuzungen der Gateleitungen und der Datenleitungen gebildet. Eine Gateisolationsschicht ist als Zwischenschicht zwischen den Gateleitungen und den Datenleitungen gebildet, und eine Schutzschicht ist als Zwischenschicht zwischen den Datenleitungen und den Pixelelektroden gebildet.
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In der oben beschriebenen Struktur, weist ein Abschnitt der Flüssigkristallschicht 50, der dem reflektiven Abschnitt 11 entspricht, einen optischen Pfad auf, der zwei Mal so lang ist wie der des verbleibenden Abschnitts der Flüssigkristallschicht 50, der dem Transmissionsbereich 12 entspricht. Folglich kann eine Zellenlücke in dem Reflexionsbereich 11 bestimmt sein, um halb so groß zu sein wie eine Zellenlücke in dem Transmissionsbereich 12. In diesem Fall wird das Einstellen der Zellenlücke vervollständigt, indem die jeweilige Dicke der Gateisolationsschicht bzw. der Schutzschicht, die in dem Reflexionsbereich 11 und dem Transmissionsbereich 12 gebildet sind, eingestellt wird.
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Dazu sind die Gateisolationsschicht und die Schutzschicht in dem Reflexionsbereich 11 um eine vorgegebene Dicke entfernt. Der Grund, warum der Reflexionsbereich 11 und der Transmissionsbereich 12 mit einer Doppel-Zellenlücke vorgesehen ist, ist der, Ein-/Aus-Moden des Reflexionsbereichs 11 und des Transmissionsbereichs 12 in Übereinstimmung zu bringen, und die Betriebseffizienz der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in einem Transmissionsmodus zu maximieren. Das Verhältnis der Zellenlücke (d1) in dem Transmissionsbereich zu der Zellenlücke (d2) im Reflexionsbereich kann ungefähr 2:1 sein.
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Folglich erreicht Licht, das auf den Reflexionsbereich einfällt, und Licht, das auf den Transmissionsbereich einfällt, gleichzeitig eine Bildschirmoberfläche, wo ein Bild angezeigt wird. In anderen Worten, falls externes natürliches Licht auf den Reflexionsbereich von der oberen Seite einfällt, erreicht das Licht die Bildschirmoberfläche nach dem erneuten Hindurchlaufen durch die Flüssigkristallschicht 50. Falls Licht von der Hintergrundbeleuchtung auf den Transmissionsbereich einfällt, erreicht das Licht auch die Schirmoberfläche nach dem Hindurchlaufen durch die Flüssigkristallschicht in dem Transmissionsbereich, der eine Zellenlücke aufweist, die zweimal so groß ist wie die des Reflexionsbereichs. Demzufolge erreichen externes natürliches Licht und Licht von der Hintergrundbeleuchtung gleichzeitig die Bildschirmoberfläche.
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Gleichzeitig sind jeweils an einer Innenfläche des unteren Substrats 10 und des oberen Substrats 20 erste bzw. zweite Ausrichtungsschichten (nicht gezeigt) gebildet, um es Flüssigkristallmolekülen der Flüssigkristallschicht 50 zu erlauben, in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet zu sein. Das erste und das zweite Polarisationsplättchen 31 bzw. 32 sind auf den Außenflächen von jeweils dem unteren Substrat 10 bzw. dem oberen Substrat 20 vorgesehen. Zwischen dem oberen Substrat 20 und dem zweiten Polarisationsplättchen 32 kann ferner ein Phasendifferenzplättchen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die zum Verzögern eines Phasenunterschieds dient.
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Das erste Polarisationsplättchen 31 und das zweite Polarisationsplättchen 32 leiten (d. h. transmittieren) nur das Licht durch, das darauf in einer Richtung einfällt, die parallel zu einer Lichttransmissionsachse ist, um natürliches Licht in linearpolarisiertes Licht umzuwandeln. Das Phasendifferenzplättchen ändert den polarisierten Zustand des Lichts, indem die Phase des darauf einfallenden linear polarisierten Lichts um einen Winkel von 180° verzögert wird. Herkömmlicherweise wird eine λ/2-Plättchen, d. h. Halbwellenplättchen, das eine Phasendifferenz aufweist, die λ/2 entspricht, als Phasendifferenzplättchen verwendet.
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Indem die Transmissionsachse des Polarisationsplättchen 31, des Polarisationsplättchens 32 und die Transmissionsachse der Phasendifferenzplättchen, und der Winkel des Direktors der Flüssigkristallmoleküle eingestellt wird, kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung einen Normal-Schwarz-Modus (normal block mode) aufweisen.
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Insbesondere ist eine optische Achse des Phasendifferenzplättchens, d. h. des λ/2-Plättchens, mit einem Winkel von +Θ zu einer Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchens ausgerichtet, eine Transmissionsachse des unteren Polarisationsplättchens ist mit einem Winkel von +Θ zur optischen Achse des λ/2-Plättchens ausgerichtet. In gleicher Weise sind die Flüssigkristalle anfänglich in einer Richtung von +45° zur Transmissionsachse des unteren Polarisationsplättchens ausgerichtet. In diesem Fall ist die Polarisationsrichtung von zu emittierendem Licht um einen Winkel von –45° in Richtung der Transmissionsachse der unteren Polarisationsplättchen gedreht, um einen Weiß-Pegel zu verwirklichen, falls die Flüssigkristalle angesteuert sind.
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Unter Berücksichtigung von zuerst dem Reflexionsbereich, wenn die Flüssigkristalle nicht angesteuert werden (in einem AUS-Zustand), ist die Polarisationsrichtung von externem natürlichem Licht, das auf die obere Polarisationsplättchen einfällt, um einen Winkel von 2Θ gedreht, indem es durch das Phasendifferenzplättchen hindurchläuft. Nachfolgend wird das Licht in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt, während es durch die Flüssigkristallen hindurchläuft und erreicht dann ein Reflexionsplättchen. Falls das zirkularpolarisierte Licht durch das Reflexionsplättchen reflektiert wird, wird das zirkularpolarisierte Licht wieder in linearpolarisiertes Licht umgewandelt, während es durch die Flüssigkristalle hindurchläuft. Danach wird die Polarisationsrichtung des linearpolarisierten Licht um einen Winkel von 2Θ gedreht, indem es durch das Phasendifferenzplättchen hindurchläuft. Demzufolge weist das zu emittierende Licht einen Winkel von 90° mit der Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchens auf. Jedoch kann das Licht wegen der Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchen nicht hindurchlaufen, was zu einem Schwarz-Pegel führt.
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In diesem Fall, falls eine Flüssigkristallzellenlücke in dem Reflexionsbereich gleich d/2 (d. h. Δnd) ist und eine Zellenlücke für die Flüssigkristallschicht gleich d/2 ist, dienen die Flüssigkristalle als λ/4-Plättchen mit einer Phasendifferenz, die λ/4 entspricht, wodurch das linear polarisierte Licht in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt wird und das zirkularpolarisierte Licht in linearpolarisiertes Licht umgewandelt wird.
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Ebenfalls wird, wenn die Flüssigkristalle angesteuert werden (in einem EIN-Zustand), die Polarisationsrichtung des externen natürlichen Lichts, das auf die obere Polarisationsplättchen einfällt, um einen Winkel von 2Θ gedreht, indem es durch das Phasendifferenzplättchen hindurchläuft. Das Licht erreicht das Reflexionsplättchen nach dem Hindurchlaufen durch die Flüssigkristalle ohne irgendeine Änderung. Falls das Licht von dem Reflexionsplättchen reflektiert wird, läuft das Licht wieder durch die Flüssigkristalle ohne irgendeine Änderung. Danach wird die Polarisationsrichtung des Lichts um einen Winkel von 2Θ gedreht, indem es durch das Phasendifferenzplättchen hindurchläuft. Demzufolge weist das zu emittierende Licht die gleiche Richtung auf wie die Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchens. Folglich läuft das Licht schließlich durch das obere Polarisationsplättchen hindurch, was zu einem Weiß-Zustand führt. In dem Fall, wo die Flüssigkristalle angesteuert werden, werden die Flüssigkristalle um einen Winkel von –45° gedreht, um in der gleichen Richtung ausgerichtet zu sein, wie die Transmissionsachse des unteren Polarisationsplättchens.
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Gleichzeitig wird, unter Berücksichtigung des Transmissionsbereichs, wenn die Flüssigkristalle nicht angesteuert werden (in einem AUS-Zustand), die Polarisationsrichtung von Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung auf das untere Polarisationsplättchen einfällt, von den Flüssigkristallen, die in ihrer anfänglichen Richtung ausgerichtet sind, um einen Winkel von 90° gedreht, und weiter von dem Phasendifferenzplättchen um einen Winkel von 2Θ geändert. Demzufolge weist das zu emittierende Licht einen Winkel von 90° zur Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchens auf. Folglich kann das Licht nicht durch das obere Polarisationsplättchen hindurchlaufen, was zu einem Schwarz-Pegel führt.
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In diesem Fall, falls eine Flüssigkristallzellenlücke in dem Transmissionsbereich d (d. h. 2Δnd) ist und eine Zellenlücke für die Flüssigkristallschicht d ist, dienen die Flüssigkristalle als λ/2-Plättchen mit einer Phasendifferenz, die λ/2 entspricht, wodurch die Polarisationsrichtung des Lichts geändert wird. Das heißt, die Polarisationsrichtung des Lichts wird auf der Basis der Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristalle symmetrisch geändert.
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Auch wenn die Flüssigkristalle angesteuert werden (in einem EIN-Zustand) läuft das von der Hintergrundbeleuchtung auf das untere Polarisationsplättchen einfallende Licht ohne irgendeine Änderung durch die Flüssigkristalle hindurch, und dann wird die Polarisationsrichtung des Lichts von dem Phasendifferenzplättchen geändert. Demzufolge weist das zu emittierende Licht die gleiche Richtung auf wie die Transmissionsachse des oberen Polarisationsplättchens, was zu einem Weiß-Pegel führt. In dem Fall, wo die Flüssigkristalle angesteuert werden, werden die Flüssigkristalle um einen Winkel von –45° gedreht, um dadurch in der gleichen Richtung ausgerichtet zu sein wie die Transmissionsachse des unteren Polarisationsplättchens.
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Jedoch wird, anders als in einer Transmissions-IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, der Polarisationszustand von Licht durch Doppelbrechung geändert, die von Flüssigkristallen (die als λ/2-Plättchen dienen) und Phasendifferenzplättchen, wie zum Beispiel einem λ/2-Plättchen, erreicht wird, in dem Transmissionsbereich der Reflexions-Transmissions-IPS-Flüssigkrestallanzeigevorrichtung. Folglich besteht das Risiko, das Licht mit einer unbeabsichtigten Polarisationsrichtung, wie zum Beispiel elliptisch polarisiertes Licht usw., erzeugt werden kann, was zu einer geringen Helligkeit bei einem Schwarz-Pegel führt. Das stört das Überwiegen des Schwarz-Pegel als einer wesentlichen Kenngröße von IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen.
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US 2005/0140867 A1 offenbart eine transflektive IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit konstanter Schichtdicke der Flüssigkristallschicht, wobei eine Ausrichtungsschicht mit einem ferroelektrischem Flüssigkristallmaterial, an das ein elektrisches oder magnetisches Feld angelegt wird, verwendet wird, so dass die Lichtdurchlässigkeit im Transmissions- und Reflexionsmodus gleich ist.
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US 2005/0264731 A1 und
US 2005/0264720 A1 offenbaren transflektive IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, wobei darin jeweils eine Farbfilterschicht und eine Niveauausgleichsschicht offenbart sind, die Unebenheiten ausgleicht, die von der Farbfilterschicht verursacht sind.
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US 2005/0134773 A1 und
US 2005/0105033 A1 offenbaren weitere Beispiele für transflektive IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen.
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Die Erfindung ist auf eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gerichtet, die eines oder mehrere Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik im Wesentlichen überwindet.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitzustellen, in der eine Verzögerungsschicht auf einem oberem Substrat eines Flüssigkristallpaneels nur in einem Reflexionsbereich vorgesehen ist, wodurch ein effizienter Betrieb sowohl im Reflexions- als auch im Transmissionsmodus erreicht wird, während ein Kontrastverhältnis dazwischen verbessert wird.
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Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung erklärt oder werden für Fachleute beim Studium des Folgenden offensichtlich oder können durch Anwenden der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur verwirklicht und erreicht, auf die insbesondere in der geschriebenen Beschreibung und Ansprüchen davon hingewiesen wird, sowie den angefügten Zeichnungen.
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Zum Erreichen dieser und anderer Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie er hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben ist, weist eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein unteres Substrat und ein oberes Substrat, die einander gegenüberliegen; eine Gateleitung und eine Datenleitung, die auf dem unteren Substrat gebildet sind, so dass sich die Gateleitung und die Datenleitung kreuzen zum Definieren eines Pixelbereichs, der in einen Transmissionsbereich und einen Reflexionsbereich geteilt ist; einen Dünnschichttransistor, der an einer Kreuzung der Gateleitung mit der Datenleitung gebildet ist; ein Reflexionsplättchen, die in dem Reflexionsbereich gebildet ist; eine Pixelelektrode und eine gemeinsame Elektrode, die in den Pixelbereichen gebildet sind, so dass jede gemeinsame Elektrode und Pixelelektrode Abschnitte aufweisen, die abwechselnd mit Abschnitten der jeweils anderen gemeinsamen Elektrode bzw. Pixelelektrode angeordnet sind; eine Verzögerungsschicht, die auf dem oberen Substrat entsprechend dem Reflexionsbereich gebildet ist; eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem oberen Substrat und dem unteren Substrat gebildet ist; und ein erstes Polarisationsplättchen und ein zweites Polarisationsplättchen, die jeweils an Außenflächen des unteren Substrats bzw. des oberen Substrats gebildet sind.
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Hierbei kann die Verzögerungsschicht eine Phasenverzögerung von λ/2 aufweisen, und eine optische Achse der Verzögerungsschicht kann einen Winkel von 20–45° aufweisen.
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Die Flüssigkristallschicht kann einen Zellenlückenzustand aufweisen, um der Flüssigkristallschicht zu erlauben, eine Phasenverzögerung von λ/2 im Transmissionsbereich, und eine Phasenverzögerung von λ/4 im Reflexionsbereich aufzuweisen. Folglich kann die Flüssigkristallschicht eine optische Achse von 45° in einem Weiß-Zustand aufweisen und sie kann eine optische Achse von 0° oder 90° bezüglich einer Transmissionsachse des zweiten Polarisationsplättchens in einem Schwarz-Zustand aufweisen.
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In diesem Fall kann die Flüssigkristallschicht einen Verzögerungswert aufweisen, der 137–320 nm entspricht und die Verzögerungsschicht kann einen Verzögerungswert aufweisen, der 137–300 nm aufweist.
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Das Reflexionsplättchen kann auf der gleichen Schicht vorgesehen sein wie die Datenleitung.
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Die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann ferner eine gemeinsame Leitung aufweisen, die auf der gleichen Schicht wie die Gateleitung gebildet ist, um mit der gemeinsamen Elektrode gekoppelt zu sein.
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Die gemeinsame Elektrode kann auf der gleichen Schicht wie die Gateleitung gebildet sein.
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Die gemeinsame Elektrode kann auf der gleichen Schicht wie die Pixelelektrode gebildet sein.
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Die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann ferner eine Farbfilterschicht und eine Überzugschicht aufweisen, die auf dem oberen Substrat einschließlich der Verzögerungsschicht gebildet sind. In diesem Fall können die Farbfilterschicht und die Überzugschicht, die auf dem oberen Substrat gebildet sind, um dem Transmissionsbereich und dem Reflexionsbereich zu entsprechen, im Transmissionsbereich eine relativ größere Dicke aufweisen, um die Dicke der Verzögerungsschicht zu kompensieren, die in dem Reflexionsbereich gebildet ist. Die Überzugschicht kann sowohl im Reflexionsbereich als auch im Transmissionsbereich eine flache Oberfläche aufweisen.
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Die Verzögerungsschicht kann eine Dicke von 1–2 μm (1 μm = 10–6 m) aufweisen.
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Die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann ferner eine erste Ausrichtungsschicht und eine zweite Ausrichtungsschicht aufweisen, die jeweils an Innenflächen des unteren bzw. des oberen Substrats gebildet sind, um die Ausrichtung der Flüssigkristallschicht zu bestimmen. In diesem Fall kann die erste Ausrichtungsschicht auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats einschließlich der Gateleitung, der Datenleitung, dem Dünnschichttransistor, der Pixelelektrode, der gemeinsamen Elektrode und dem Reflexionsplättchen gebildet sein. In gleicher Weise kann die zweite Ausrichtungsschicht auf der gesamten Oberfläche des oberen Substrats einschließlich der Verzögerungsschicht gebildet sein.
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Die Verzögerungsschicht kann ein reaktives Mesogen aufweisen. In diesem Fall kann eine dritte Ausrichtungsschicht auf der Verzögerungsschicht gebildet sein, zum Bestimmen einer Verzögerungsrichtung.
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Die Verzögerungsschicht kann durch ein Abscheideverfahren oder durch ein Beschichtungsverfahren gebildet sein.
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Ein Block, der durch die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode definiert ist, kann der Reflexionsbereich oder der Transmissionsbereich sein.
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Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht sowohl in dem Reflexionsbereich als auch in dem Transmissionsbereich können jeweils gleiche Ausrichtung aufweisen. Folglich kann ein Abstand zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode so eingestellt sein, dass die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht sowohl in dem Reflexionsbereich als auch im Transmissionsbereich um einen Winkel von 45° unter der Bedingung der maximalen Reflexivität und der Bedingung der maximalen Transmissions gedreht sind.
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Eine Polarisationsachse des ersten Polarisationsplättchens kann orthogonal zu einer Polarisationsachse des zweiten Polarisationsplättchens ausgerichtet sein, und die Flüssigkristallschicht kann anfänglich so ausgerichtet sein, dass eine optische Achse davon mit einer Transmissionsachse von entweder dem ersten oder dem zweiten Polarisationsplättchen übereinstimmt.
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Demzufolge, im Unterschied zum Stand der Technik, in dem ein Phasendifferenzplättchen an der Außenseite eines Flüssigkristallpaneels vorgesehen ist, weist die Erfindung das Merkmal auf, dass die Verzögerungsschicht an einem begrenzten inneren Bereich des Flüssigkristallpaneels vorgesehen ist, insbesondere in dem Refiexionsbereich, um dadurch einen effizienten Betrieb der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung in einem Transmissionsmodus zu erreichen.
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Folglich ist es möglich, Helligkeit in einem Schwarz-Pegel vollständig zu eliminieren, was zu einer Verbesserung des Kontrastverhältnisses der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung führt, da der Transmissionsbereich des Flüssigkristallpaneels nicht das Risiko einer Doppelspiegelung von Licht durch die Verzögerungsschicht aufweist.
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Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind zum Bereitstellen eines tieferen Verständnisses der Erfindung und in diesen Unterlagen enthalten sind und einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung. In der Zeichnung:
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1 ist eine schematische Seitenansicht, die eine herkömmliche IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung darstellt;
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2 ist eine schematische Seitenansicht, die eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, und in der eine Verzögerungsschicht auf einem unteren Substrat vorgesehen ist;
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3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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4A und 4B sind Ansichten, die eine Transmissionsachse oder optische Achse von jeder Schicht in jeweils einem Reflexionsbereich und einem Transmissionsbereich aus 3 darstellen;
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5A und 5B sind Ansichten von Konfigurationen, die Schwarz- und Weiß-Zustände des Reflexionsbereich, der in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung definiert ist, darstellen;
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6 ist eine Draufsicht, die die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung darstellt;
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7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie I-I aus 6 genommen ist; und
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8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II' aus 6 genommen ist.
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Es wird jetzt im Detail auf die bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Bezug genommen, wovon Beispiel in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer möglich, werden gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile benennen.
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Eine IPS(in-plane switching)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend im Detail mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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2 ist eine schematische Seitenansicht, die eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und in der eine Verzögerungsschicht auf einem unteren Substrat vorgesehen ist; Insbesondere stellt 2 einen Zustand dar, in dem die Verzögerungsschicht auf dem unteren Substrat 100 gebildet ist, zum Eliminieren des oben beschriebenen Problems des Standes der Technik, in dem eine geringe Helligkeit bei einem Schwarz-Pegel erzeugt wird.
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Die Konfiguration der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die in 2 gezeigt ist, wird nachfolgend im Detail beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung ein unteres Substrat 100 und ein oberes Substrat 110 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine Flüssigkristallschicht 130, die zwischen dem untere Substrat 100 und das obere Substrat 110 eingeschlossen ist, eine Verzögerungsschicht 160, die auf dem unteren Substrat 100 nur in einem Reflexionsbereich gebildet ist, erste und zweite Ausrichtungsschichten (nicht gezeigt), die an Innenflächen des unteren Substrats 100 bzw. des oberen Substrats 110 gebildet sind und zum Bestimmen der anfänglichen Ausrichtungsrichtung von Molekülen der Flüssigkristallschicht 130 eingerichtet ist, und erste und zweite Polarisationsplättchen 151 und 152, die jeweils an äußeren umfänglichen Oberflächen des unteren Substrats 100 bzw. des oberen Substrats 110 befestigt sind. Das untere Substrat weist eine Mehrzahl von Gateleitungen (nicht gezeigt) und Datenleitungen (nicht gezeigt) auf, die sich zum Definieren der Pixelbereiche kreuzen, Dünnschichttransistoren (nicht gezeigt) und eine gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt) und eine Pixelelektrode (nicht gezeigt), die zum Erzeugen eines horizontalen elektrischen Feldes dienen. Der Pixelbereich ist in einen Reflexionsbereich 101 und einen Transmissionsbereich 102 aufgeteilt.
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Die oben beschriebene IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung ist in einem Transflektionsmodus betriebsbereit. Das heißt, der Transmissionsbereich wird in einem Transmissionsmodus durch Licht von einer Hintergrundbeleuchtung betrieben, wohingegen der Reflexionsbereich in einem Reflexionsmodus durch externes natürliches Licht betrieben wird. In diesem Fall ist das in den Reflexionsbereich einfallende externe Licht einer Phasenverzögerung durch die Verzögerungsschicht 160 ausgesetzt. Folglich kann die Verzögerungsschicht zum Eliminieren des Potentials einer geringen Helligkeit in einem Schwarz-Zustand wirken, was zu einem normalen Schwarz-Zustand führt.
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Jedoch ist in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration die Verzögerungsschicht 160 auf dem unteren Substrat 100 gebildet, auf dem die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode gebildet sind. Wenn die Verzögerungsschicht 160 auf der oberen Seite der gemeinsamen Elektrode oder Pixelelektrode gebildet ist, gibt es jedoch das Problem, dass eine an die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode anzulegende Ansteuerungsspannung zum Erzeugen eines normalen horizontalen elektrischen Felds erhöht sein muss. Auch muss die Verzögerungsschicht 160 aus einem Material mit wärmebeständigen und chemikalienbeständigen Eigenschaften für einen Hochtemperatur-Prozess hergestellt sein, der beim Bilden transparenter Elektroden durchgeführt wird, wenn die Verzögerungsschicht 160 an der unteren Seite der gemeinsamen Elektrode oder Pixelelektrode gebildet wird. Folglich besteht bei der Verzögerungsschicht 160 die Schwierigkeit der Materialauswahl.
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Zum Lösen des oben beschriebenen Problems bei der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verzögerungsschicht 160 auf dem oberen Substrat gebildet ist, das mit einem Farbfilterarray gebildet ist.
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3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Die 4A und 4B sind Ansichten, die eine Transmissionsachse oder optische Achse von jeder Schicht in jeweils einem Reflexionsbereich bzw. einem Transmissionsbereich aus 3 darstellen. Die 5A und 5B sind Ansichten von Konfigurationen, die optische Schwarz- und Weiß-Zustände des Reflexionsbereich, der in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung definiert ist, darstellen.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung ein unteres Substrat 210 und ein oberes Substrat 220, die einander gegenüberliegen, ein Reflexionsplättchen 240, das auf dem unteren Substrat 210 gebildet ist, eine Verzögerungsschicht 230, die auf dem oberen Substrat 220 gebildet ist, um mit dem Reflexionsplättchen 240 übereinzustimmen, und eine Flüssigkristallschicht 250, die zwischen dem unteren Substrat 210 und dem oberen Substrat 220 gebildet ist, auf.
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Das untere Substrat 210 ist mit einem Dünnschichttransistor-Arraysubstrat gebildet. Das Dünnschichttransistorarray weist eine Gateleitung (nicht gezeigt, siehe „201” aus 6) und eine Datenleitung (nicht gezeigt, siehe „202” aus 6), die einander kreuzen, um jeden Pixelbereich zu definieren, eine Pixelelektrode (nicht gezeigt, siehe „203” aus 6) und eine gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt, siehe „205” aus 6) die in dem Pixelbereich gebildet sind, so dass die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode Abschnitte aufweisen, die abwechselnd mit Abschnitten der jeweils gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode gebildet sind, wobei der Pixelbereich in einen Reflexionsbereich R und einen Transmissionsbereich aufgeteilt ist, und einen Dünnschichttransistor, der an einer Kreuzung der Gateleitung mit der Datenleitung gebildet ist, auf.
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Hier ist der Reflexionsbereich R als Bereich definiert, wo das Reflexionsplättchen 240 und die Verzögerungsschicht 230 gebildet sind, und der verbleibende Bereich ist als Transmissionsbereich T definiert.
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Das obere Substrat 220 ist mit einer Schwarzmatrix-Schicht (nicht gezeigt, siehe „221” in 7), einer Farbfilterschicht (nicht gezeigt, siehe „222” in 7) und einer Überzugschicht (overcoat layer) (nicht gezeigt, siehe „223” in 7) gebildet.
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Hier wird eine Kombination des unteren Substrat 210, des oberen Substrats 220 und der Flüssigkristallschicht 250 als Flüssigkristallpaneel 200 bezeichnet. Ein erstes Polarisationsplättchen 310 und ein zweites Polarisationsplättchen 320 sind jeweils an oberen bzw. unteren Außenflächen des Flüssigkristallpaneels 200 gebildet.
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Obwohl nicht gezeigt, sind außerdem erste und zweite Ausrichtungsschichten (siehe „213” und „224” in 7) gebildet zum Bestimmen der anfänglichen Ausrichtung eines Flüssigkristalls in der Flüssigkristallschicht 250 relativ zum unteren Substrat 210 und dem oberen Substrat 220. In diesem Fall sind die erste und die zweite Ausrichtungsschicht eingerichtet, um eine Ausrichtungsrichtung aufzuweisen, die parallel oder orthogonal zu einer Transmissionsachse der ersten und zweiten Polarisationsplättchen 310 bzw. 320 ist.
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Hier ist die Verzögerungsschicht 230 aus einem Flüssigkristallmaterial hergestellt, das ein reaktives Mesogen (RM) aufweist, und durch ein Abscheideverfahren oder ein Beschichtungsverfahren gebildet ist. In der Verzögerungsschicht 230 müssen Moleküle der Verzögerungsschicht 230 in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sein, um eine optische Achse davon festzulegen. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist ferner eine dritte Ausrichtungsschicht (nicht gezeigt) zum Bestimmen der Ausrichtung der Verzögerungsschicht 230 an einer oberen Oberfläche oder einer unteren Oberfläche der Verzögerungsschicht 230 vorgesehen.
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Insbesondere wird die dritte Ausrichtungsschicht nach dem Aufbeschichten der dritten Ausrichtungsschicht auf einen bestimmten Bereich des oberen Substrats 220, der dem Reflexionsbereich R entspricht, einem Reibeprozess ausgesetzt, um eine Ausrichtungsrichtung davon festzulegen. Danach wird ein Flüssigkristallmaterial, das ein Mesogen aufweist, auf die dritte Ausrichtungsschicht aufbeschichtet, um anfänglich ausgerichtet zu sein. Dann ist das Bilden der Verzögerungsschicht 230 abgeschlossen, wenn das Flüssigkristallmaterial ausgeheilt ist.
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Jetzt wird eine optische Achse oder Transmissionsachse von jeder Schicht, die in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen ist, mit Bezugnahme auf die 4A und 4B erklärt.
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Wie in 4A mit Bezug auf den Reflexionsbereich in dem externes Licht, das darauf einfällt, von der Reflexionsplättchen 240 nach außen reflektiert ist, gezeigt ist, zeigen die erste Polarisationsplättchen 310, die Verzögerungsschicht 230, die Flüssigkristallschicht 250 und die Reflexionsplättchen 240 in dem Reflexionsbereich, die nacheinander von oben übereinandergeschichtet sind, eine optische Veränderung.
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Wie in 4B gezeigt ist, mit Bezug auf den Transmissionsbereich, in dem Licht, das von der Unterseiten-Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht gezeigt) emittiert wird, zu dem ersten Polarisationsplättchen 310, dem zweiten Polarisationsplättchen 320, der Flüssigkristallschicht 250 und dem ersten Polarisationsplättchen 310 in dem Transmissionsbereich weitergeleitet wird, die nacheinander von unten übereinandergeschichtet sind, zeigen eine optische Veränderung.
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In diesem Fall, auf der Basis einer Transmissionsachse des ersten Polarisationsplättchens 310, weist eine optische Achse der Verzögerungsschicht 230 einen Winkel von 20° bis 45° auf, eine optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 weist einen Winkel von 0° oder 90° auf und eine Transmissionsachse der zweiten Polarisationsplättchen 320 weist einen Winkel von 90° auf. In diesem Fall weist die optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 die gleiche Richtung auf wie die der Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310 oder der zweiten Polarisationsplättchen 320. Zum Beispiel weist in dem Fall eines Normal-Schwarz-Modus, wobei der Schwarz-Zustand der Anfangszustand ist, die Transmissionsachse von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Polarisationsplättchen 310 bzw. 320 selektiv einen Winkel von 0° bzw. 90° auf. Auch kann die optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 einen Winkel von 90° im Schwarz-Zustand und einen Winkel von 45° in einem Weiß-Zustand aufweisen, wobei der Reflexionsbereich und der Transmissionsbereich jeweils den maximalen Reflexionsgrad bzw. die maximale Lichtdurchlässigkeit aufweisen.
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Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, weisen Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 250 in sowohl dem Reflexionsbereich als auch im Transmissionsbereich untereinander die gleiche Ausrichtung auf. In diesem Fall, da die Verzögerungsschicht 230 und das Reflexionsplättchen 240 selektiv nur in dem Reflexionsbereich gebildet sind, kann eine Zellenlücke in der Flüssigkristallschicht 250 veränderliche Zustände in Übereinstimmung mit einem Verzögerungswert und einer Richtung der optischen Achse der Verzögerungsschicht 230 aufweisen. Demzufolge ist die Zellenlücke in der Flüssigkristallschicht 250 auf einen Wert bestimmt, der eine Phasenverzögerung von λ/2 im Transmissionsbereich und eine Phasenverzögerung von λ/4 im Reflexionsbereich bewirkt.
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Wie in den 5A und 5B gezeigt ist, kann die in 3 gezeigte IPS-Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt sein, um einen Normal-Schwarz-Modus aufzuweisen, indem Winkel von Transmissionsachsen der ersten und zweiten Polarisationsplättchen 310 und 320, der optischen Achse der Verzögerungsschicht 230 und Direktoren von Flüssigkristallmolekülen geeignet eingestellt werden. In diesem Fall ist die Zellenlücke in der Flüssigkristallschicht 250 so eingestellt, dass die Flüssigkristallschicht 250 in dem Reflexionsbereich einen Phasendifferenzwert von λ/4 aufweist und die Flüssigkristallschicht 250 in dem Transmissionsbereich einen Phasendifferenzwert von λ/2 aufweist. Wie oben angegeben ist, wird ein λ/2-Plättchen (HWP, half wave plate = Halbwellenplättchen) mit einer Phasendifferenz, die λ/2 entspricht, als Verzögerungsschicht 230 verwendet.
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Hier weist die optische Achse der Verzögerungsschicht 230 einen Winkel von 20° bis 45° auf, auf der Basis der Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310. Unter dem Zustand eines Normal-Schwarz-Modus, weist auch die optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 einen Winkel von 90° in einem Schwarz-Zustand auf, in dem keine Spannung angelegt ist, aber einen Winkel von 45° in einem Weiß-Zustand durch Drehung eines Flüssigkristalls. Wie in 5A gezeigt ist, läuft das einfallende Licht durch das erste Polarisationsplättchen 310, das obere Substrat 220 und die Verzögerungsschicht 230 in dem Schwarz-Zustand, der dem Zustand ohne Spannungsanlegung Voff entspricht, falls linearpolarisiertes Licht auf das erste Polarisationsplättchen 310 entlang der Transmissionsachse des ersten Polarisationsplättchens 310 einfällt. Nach dem Hindurchlaufen durch die Verzögerungsschicht 230, wird das Licht in linearpolarisiertes Licht mit einem Winkel von 45° zur Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310 umgewandelt. Dann wird das Licht in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt, nach dem Hindurchlaufen durch die Flüssigkristallschicht 250, um somit auf das Reflexionsplättchen 240 einzufallen. Danach läuft das von dem Reflexionsplättchen 240 reflektierte zirkularpolarisierte Licht wieder durch die Flüssigkristallschicht 250 und die Verzögerungsschicht 230, und wird in linearpolarisiertes Licht mit einem Winkel von 90° zur Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310 nach dem Hindurchlaufen durch die Verzögerungsschicht 230. Dadurch wird die Emission des sich ergebenden Lichts von der ersten Polarisationsplättchen 310 abgefangen, was zu dem Schwarz-Zustand führt.
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Der Verzögerungswert der Verzögerungsschicht 230 zum Erreichen des Schwarz-Zustands wird abhängig von einem Verzögerungswert der Flüssigkristallschicht 250 bestimmt. In diesem Fall entspricht der Verzögerungswert der Flüssigkristallschicht 250 137 bis 320 nm und der Verzögerungswert der Verzögerungsschicht 230 entspricht 137 bis 300 nm.
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Wie in 5B gezeigt ist läuft das einfallende Licht, in dem Weiß-Zustand, der einem Spannungsanlegungszustand Von entspricht, nacheinander durch die erste Polarisationsplättchen 310 und das obere Substrat 220 und erreicht die Verzögerungsschicht 230, falls linearpolarisiertes Licht entlang der gleichen Richtung wie die Transmissionsachse des ersten Polarisationsplättchens 310 einfällt. Dann wird das Licht nach dem Hindurchlaufen durch die Verzögerungsschicht 230 in linearpolarisiertes Licht von 45° geändert. Wenn die optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 um einen Winkel von 45° von einem elektrischen Feld gedreht wird, läuft das linearpolarisierte Licht von 45° ohne eine Änderung seines Polarisationszustands durch die Flüssigkristallschicht 250 hindurch, um dadurch auf das Reflexionsplättchen 240 einzufallen. Nachfolgend läuft das von der Reflexionsplättchen 240 reflektierte Licht wieder ohne eine Änderung seines Polarisationszustands durch die Flüssigkristallschicht 250. Danach wird die Polarisationsrichtung des linearpolarisierten Licht von 45° geändert, während es durch die Verzögerungsschicht 230 hindurchläuft, um dadurch entlang der Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310 emittiert zu werden, was zu dem Weiß-Zustand führt.
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In diesem Fall, wenn das Licht in linearpolarisiertes Licht geändert wird, nachdem es durch die Flüssigkristallschicht 250 hindurchläuft, weist das Licht maximale Helligkeit auf. In diesem Fall hat die Richtung des linearpolarisierten Lichts keine Beziehung zur Helligkeit.
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Experimentell kann, unter den Bedingungen, dass die Verzögerungsschicht 230 unter Verwendung eines λ/2-Plättchens mit einer Phasendifferenz, die λ/2 entspricht, vorbereitet ist, die optische Achse der Verzögerungsschicht 230 einen Winkel von 24° zur Transmissionsachse des ersten Polarisationsplättchens 310 hat und die optische Achse der Flüssigkristallschicht 250 einen Winkel von 90° zur Transmissionsachse der ersten Polarisationsplättchen 310 hat, beobachtet werden, dass im Wesentlichen keine Reflexion von Licht in der Wellenlänge sichtbaren Lichts in dem Schwarz-Zustand (ohne Spannungsanlegung) bewirkt wird. Auch weist in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung, wobei das Reflexionsplättchen 240 und die Verzögerungsschicht 230 in dem Flüssigkristallpaneel 200 nur in Beziehung zum Reflexionsbereich vorgesehen sind, und keine Verzögerungsschicht in dem Transmissionsbereich angeordnet ist, sie den Effekt auf, dass der Einfluss von Doppelbrechung verhindert wird, die im Transmissionsbereich verursacht werden kann, wenn ein Phasendifferenzplättchen an der Außenseite des Flüssigkristallpaneels angeordnet ist, wie im Stand der Technik.
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In der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der Erfindung, weisen auch Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 250 sowohl im Reflexionsbereich als auch im Transmissionsbereich die gleiche Ausrichtung auf wie die anderen. Dazu ist ein Abstand zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode, die auf dem unteren Substrat gebildet sind, so eingestellt, dass die Moleküle der Flüssigkristallschicht 250 in sowohl dem Reflexionsbereich als auch dem Transmissionsbereich um einen Winkel von 45° unter der Bedingung maximaler Reflektivität und maximaler Lichtdurchlässigkeit gedreht, wenn eine Spannung angelegt ist, wie in 5B gezeigt ist.
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Demzufolge ist gemäß der Erfindung, in dem Fall der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die in einem Transflexions-Modus betriebsfähig ist, die Verzögerungsschicht nur in dem Reflexionsbereich gebildet, um keine unerwünschte Erhöhung der Helligkeit in einem Schwarz-Pegel zu bewirken, wenn die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung in einem Transmissionsmodus betrieben wird.
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Die oben beschriebene Anordnung der Verzögerungsschicht erlaubt es auch sowohl dem Reflexionsbereich als auch dem Transmissionsbereich, die gleiche Flüssigkristallzellenlücke wie der andere aufzuweisen, was zu einem vereinfachten Prozess führt.
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Jetzt wird die interne Struktur des Flüssigkristallpaneels, das in der IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Vorrichtung vorgesehen ist, mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
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6 ist eine Draufsicht, die die gemäß der Erfindung darstellt. 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie I-I aus 6 genommen ist. 8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II' aus 6 genommen ist.
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Wie in den 6 bis 8 dargestellt ist, weist insbesondere die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung eine Gateleitung 201 und eine Datenleitung 202 auf, die auf dem unteren Substrat (d. h. einem Dünnschichttransistor-Arraysubstrat) 210 gebildet sind, um einander zu kreuzen. Die Gateleitung 201 und die Datenleitung 202 definieren jeden Pixelbereich und sind durch eine Gateisolationsschicht 211 voneinander isoliert. Ein Dünnschichttransistor (TFT) ist an einer Kreuzung zwischen der Gateleitung 201 und der Datenleitung 202 gebildet und zum Steuern des Einschaltens und Ausschaltens einer Spannung auf der Basis eines Zugriffssignals eingerichtet. Das Reflexionsplättchen 240 ist auf dem unteren Substrat 210 in dem Reflexionsbereich R gebildet. Falls externes natürliches Licht auf das Reflexionsplättchen 240 einfällt, indem es durch das obere Substrat 220 (d. h. ein Farbfilter-Arraysubstrat) hindurchläuft, reflektiert das Reflexionsplättchen 240 das Licht auf das Farbfilter-Arraysubstrat. Eine Schutzschicht 212 ist über der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 210 einschließlich dem Dünnschichttransistor gebildet und im Gegenzug ist eine gemeinsame Leitung 206 auf der Schutzschicht 212 gebildet, um sich parallel zu der Gateleitung 201 zu erstrecken. Die gemeinsame Elektrode 205 zweigt von der gemeinsamen Leitung 206 ab und die Pixelelektrode 203 ist parallel zu der gemeinsamen Elektrode 205 gebildet. Die Pixelelektrode 203 ist mit einer Drainelektrode 202b des Dünnschichttransistors gekoppelt, indem sie durch die Schutzschicht 212 hindurchreicht, d. h. hindurchstößt. Die erste Ausrichtungsschicht 213 ist über der gesamten Oberfläche der Schutzschicht 212 einschließlich der gemeinsamen Elektrode 205 und der Pixelelektrode 203 gebildet und zum Bestimmen der anfänglichen Ausrichtung eines Flüssigkristalls eingerichtet.
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Die Verzögerungsschicht 230 ist auf dem oberen Substrat 220 an einer Position gebildet, die dem Reflexionsbereich R entspricht.
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Der Pixelbereich der oben beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist, wie oben angegeben ist, in den Reflexionsbereich R und den Transmissionsbereich T aufgeteilt. Der Reflexionsbereich oder Transmissionsbereich ist ein vorstehender Bereich, der von der Pixelelektrode und der benachbarten gemeinsamen Elektrode in dem Pixelbereich definiert sind. Die Anordnung des Reflexionsbereichs und des Transmissionsbereichs in dem Pixelbereich kann selektiv bestimmt werden. In 8 sind der Reflexionsbereich R, der Transmissionsbereich T, der Transmissionsbereich T und der Reflexionsbereich R in dieser Reihenfolge angeordnet.
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Die Anzahl des vorstehenden Bereichs in dem Pixelbereich ist nicht auf eine spezifische Zahl begrenzt, sondern kann durch eine Vielzahl von Faktoren, wie zum Beispiel der Fläche der Flüssigkristallanzeigevorrichtung, der Pixelanzahl und einem Abstand zwischen den Pixeln geändert sein. Obwohl 6 eine Vier-Block-Struktur darstellt, ist zum Beispiel die Fläche des Pixelbereich vergrößert und folglich kann die Flüssigkristallvorrichtung eine Sechs-Block-Struktur aufweisen, falls eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung die gleiche Größe wie die aus 6 aufweist, aber der Abstand (pitch) der Pixel größer ist als der aus 6. Im Gegenzug, falls der Abstand der Pixel kleiner ist als der aus 6, ist die Fläche des Pixelbereich verringert und folglich kann die Flüssigkristallvorrichtung eine Zwei-Block-Struktur aufweisen.
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In der oben beschriebenen Konfiguration ist das Reflexionsplättchen 240 auf der gleichen Schicht wie die Datenleitung 202 gebildet. Die gemeinsame Leitung 206 und die gemeinsame Elektrode 205 sind auf der Schutzschicht 212 gebildet, so dass sie gleichzeitig mit der Pixelelektrode gebildet werden können, um auf der gleichen Schicht wie die Pixelelektrode 203 angeordnet zu sein, oder sie können gleichzeitig mit der Gateleitung 201 gebildet sein, um auf der gleichen Schicht wie die Gateleitung 201 angeordnet zu sein.
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Der Dünnschichttransistor (TFT) weist eine Gateelektrode 201a, die von der Gateleitung 201 abzweigt, die Gateisolationsschicht 202, die auf die Gateelektrode 201a aufgestapelt, eine Halbleiterschicht 204, die unter Verwendung von amorphem Silizium (a-Si:H) auf der Gateelektrode 201a abgeschieden ist um Inselform aufzuweisen, eine ohmsche Kontaktschicht 204, die durch Abscheiden von n + a-Si gebildet ist, das durch Injektion von Dotierionen in amorphes Silizium erhalten wird, wobei die ohmsche Kontaktschicht 204a zum Verbessern einer Kontakteigenschaft der Halbleiterschicht 204 dient bezüglich einer bestimmten Schicht, die darüber angeordnet ist, und Source-/Drainelektroden 202a bzw. 202b, die von der Datenleitung 202 abzweigen um auf der Halbleiterschicht 204 gebildet zu sein.
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Hierbei sind die Gateleitungsschicht und die Datenleitungsschicht gebildet, indem eine Metallschicht mit niedrigem Widerstand, wie zum Beispiel Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Aluminiumlegierung (AlNd), Zinn (Sn), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta), Molybdän-Wolfram (MoW) oder ähnliches, durch ein Sputterverfahren abgeschieden wird, und die abgeschiedene Metallschicht strukturiert wird. Das Reflexionsplättchen 240 ist ebenfalls aus dem Metall mit niedrigem Widerstand mit einem hohen Reflexionsgrad hergestellt.
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Die Gateisolationsschicht 211 ist auf herkömmliche Weise gebildet, indem ein anorganisches Isolationsmaterial, wie zum Beispiel Siliziumoxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 210 durch ein plasmagestütztes chemisches Gasphasenabscheideverfahren (PECVD) abgeschieden wird. Die Schutzschicht 212 ist gebildet, indem ein anorganisches Isolationsmaterial, wie zum Beispiel Siliziumoxid (SiOx), Siliziumnitrid (SiNx) oder ähnliches abgeschieden wird, oder indem ein organisches Isolationsmaterial, wie zum Beispiel Benzocyclobuten (BCB) oder ein Acrylmaterial aufgetragen wird.
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Gleichzeitig sind auf dem oberen Substrat 220 eine Schwarzmatrix 221, eine Farbfilterschicht 222 und eine Überzugschicht 223 gebildet. Die Schwarzmatrix 221 ist in einem Bereich des oberen Substrats 220 gebildet, wo eine präzise Steuerung eines Flüssigkristalls aufgrund eines instabilen elektrischen Felds schwierig ist, insbesondere in einem Bereich, der dem Rand eines Einheitspixels und des Dünnschichttransistqor entspricht, wodurch die Schwarzmatrixschicht zum Abschirmen der Lichtleckage, d. h. des unbeabsichtigten Austretens von Licht, dient. Die Farbfilterschicht 222 ist zwischen benachbarten Abschnitten der Schwarzmatrix 221 gebildet und eingerichtet um Rot, Grün bzw. Blau zu verwirklichen. Die Überzugschicht 223 ist auf der gesamten Oberfläche des oberen Substrats 220 einschließlich der Farbfilterschicht 222 gebildet, und zum Erzeugen einer flachen Oberfläche des oberen Substrats 220 eingerichtet. Die Farbfilterschicht 222 und die Überzugschicht 223, die auf dem oberen Substrat 220 gebildet sind, dienen zum Kompensieren eines Dickenunterschieds, der durch die Verzögerungsschicht 230 bewirkt wird und weisen ein flache Oberfläche auf.
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Hier weist die Verzögerungsschicht 230 eine Dicke von ungefähr 1 bis 2 μm auf.
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Auch die zweite Ausrichtungsschicht 224 ist auf der Überzugschicht 223 gebildet.
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Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, weist die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung die folgenden Effekte auf.
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Erstens, unter der Voraussetzung, dass die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingerichtet ist, um in einem transflektiven Modus betrieben zu werden, ist gemäß der Erfindung eine Verzögerungsschicht auf einem oberen Substrat eines Flüssigkristallpaneels nur in einem Reflexionsbereich gebildet. So eine begrenzte Anordnung der Verzögerungsschicht weist den Effekt auf, das ein unerwünschtes Ansteigen der Helligkeit in einem Schwarz-Pegel verhindert wird, wenn die Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Transmissionsmodus betrieben wird. Folglich kann die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung in einem Transflektiv-Modus betrieben werden, während ein hohes Kontrastverhältnis als wesentliche Kenngröße von IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen aufrechterhalten wird.
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Zweitens, da keine Verzögerungsschicht in dem Transmissionsbereich gebildet ist, kann die IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung eine Herabsetzung der Dicke von bis zu 0,2 bis 0,3 mm im Vergleich zum Stand der Technik erreichen, wobei eine Phasendifferenzplättchen an einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen ist. Auch weist der selektive Verwendung der Verzögerungsschicht in dem Reflexionsbereich den Effekt auf, dass Herstellungskosten verringert werden.
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Drittens wird, gemäß der Erfindung, da die Verzögerungsschicht auf dem oberen Substrat gebildet ist, das Bilden der Verzögerungsschicht nicht durch Abscheiden oder Strukturieren von transparenten Elektroden einschließlich einer Pixelelektrode, einer gemeinsamen Elektrode oder ähnlichem, beeinflußt Folglich gibt es keine Beschränkungen bei der Auswahl eines Materials, das die Verzögerungsschicht bildet.
