DE4408155C2

DE4408155C2 - Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE4408155C2
Application number: DE4408155A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Sperger; Ernst Luger
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2014-03-12
Also published as: FR2717275A1; JPH07270766A; FR2717275B1; NL9500451A; DE4408155A1; NL194742C; NL194742B; GB2287570A; CH690629A5; US5684554A; GB2287570B; GB9505035D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige.

Die JP-OS 45-62224 schlägt vor, zwischen einer ersten Elektrode und einem Substrat eine Ausgleichsschicht (Isolierschicht) mit einer Brechzahl zwischen 1,65 und 2,2 anzuordnen, um Reflexionsunterschiede zwischen Elektroden bereichen und elektrodenfreien Bereichen einer Flüssigkris tallanzeige zu reduzieren. Es ist eine Ausgleichsschicht (ZrO₂-Schicht) mit einem Brechwert von 1,7 und einer Dicke von 60 nm, zwischen einem Substrat (Glasplatte) und einer transparenten Elektrode aus Zinnoxid vorgesehen. Bei einem Elektrodenmaterial Indium-Zinn-Oxid (ITO) mit einem Brech wert von 1,9 ist eine Anordnung aus Substrat, Ausgleichsschicht und transparenter Elektrode vorgesehen, die eine Kontrastminimierung der ΔR ≦ 0,5% erfüllen soll.

Die JP-OS 56-54413 betrifft eine transparente Elektrode für eine Flüssigkristallanzeige, bei der zwischen einer ersten transparenten Elektrode und einem Substrat eine als Doppel schicht ausgeführte Ausgleichsschicht angeordnet ist, wobei der Brechwert der niedrig brechenden Schicht (SiO₂ mit ei nem Brechwert von ca. 1,5) ≦ 1,7 ist, während der Brechwert der anderen Schicht zwischen 1,6 und 2,2 liegen soll.

Die JP-OS 5-88202 sieht auf einer Kunststoffgrundplatte eine SiOxNy-Lage mit von der Basisplatte sich erniedrigendem x und erhöhendem y vor, wobei allgemein der Einsatz bei Flüs sigkristallanzeigen erwähnt ist.

Die EP 487 209 A1 zeigt einen Fotodetektor mit einer Anti reflexionsschicht, für die Siliziumnitrit mit einem Bre chungsindex 1,8 bekannt ist, und sieht einen Schutzfilm au ßerhalb des Empfängsbereiches vor, für den u. a. Silizium oxinitrit genannt ist.

Die JP-OS 2-190802 betrifft eine Mikrolinse mit einer die lektrischen Siliziumoxinitritbeschichtung zur Verbesserung der Lichttransmission.

Der Erfindung liegt die Aufgabe der Reduzierung oder Refle xionsunterschiede zwischen Elektrodenbereichen und elektrodenfreien Bereichen einer Flüssigkristallanzeige zugrunde.

Die genannte Aufgabe wird mit Flüssigkeitskristallanzeigen gemäß dem Anspruch 1 und dem Anspruch 2 gelöst.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren beschrieben.

Diese zeigen:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige, in zwei Untervarianten,

Fig. 2, Fig. 3 den Verlauf der spektralen Reflexionen in den Bereichen B_I und B_O an beiden in Fig. 1 dargestellten Untervarianten,

Fig. 4 in Darstellung analog zu der Fig. 1 eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige, in Darstellung analog zu den Fig. 1, 4.

In Fig. 1, welche eine bevorzugte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt, ist zwischen dem Substrat 1 und der leitenden Elektrodenschichtstruktur 5 erfindungsgemäß eine Ausgleichsschicht 7 vorgesehen.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristallanzeige besteht die Ausgleichs schichtanordnung 7 aus einer Einzelschicht M. Je nach Material und Schichtdicke der Elektrodenschicht 5, welche Dicke abhängig vom gewünschten Flächenwiderstand ist, werden Brechwerte und physikalische Dicke der Einzelschicht M optimiert, so daß die Reflexionsunterschiede ΔR genähert Null werden.

In Tabelle 2 sind für ITO als Material der Elektrodenschichtstruktur 5 mit
n_{380 nm} ≈ 2
n_{550 nm} ≈ 1,85
n_{770 nm} ≈ 1,7
und den gemittelten Substratbrechwert n_SUB ≈ 1,52 sowie den gemittelten Flüssigkristall-Brechwert n_LC ≈ 1,5 in Funktion der erwünschten Dicke d(ITO) der Elektrodenschicht 5, die optimierten Dicken der Ausgleichs schicht M zusammengestellt, mit den resultierenden gemittelten Reflexionen R_VIS,I, R_VIS,O und den CIE-Farbko ordinatenwerten.

Tabelle 1

Reflexion mit (R_VIS,I) und ohne ITO-Schicht (R_VIS,O); ΔR = |R_VIS,I - R_VIS,O|, x, y . . . CIE-Farbkoordinaten

In einer bevorzugten Ausführungsvariante besteht die Einzelausgleichsschicht M aus SiON, welches mittels reaktivem DC-Magnetron-Sputtern von Silicium reaktiv in einer Sauerstoff/Stickstoff-Gasatmosphäre abgelegt wird. Die ITO-Schicht wird dabei direkt anschließend mittels DC-Magnetron-Sputtern von ITO hergestellt. Bevorzugterweise wird hierzu ein Herstellungsverfahren bzw. eine Herstellungsanordnung gemäß PR 9202 (bitte deutschsprachige, englischsprachige und japanische Version angeben) hergestellt.

Bei einer zweiten Untervariante der bevorzugte, in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Flüssigkristallan zeige besteht die Ausgleichsschichtanordnung 7 aus einer mehrfach, vorzugsweise aus einer Doppelschicht H und L, so daß, wie gestrichelt, in Fig. 1 links eingetragen, die Reihenfolge, Substrat 1/Schicht H/Schicht L/Flüs sigkristall 2 bzw. ITO-Elektrodenschicht/Flüssigkristall 2 resultiert. Je nach erwünschter Dicke der leitenden Elektrodenschichtstruktur 5, im speziellen aus ITO, werden wiederum Brechwerte und Dicken an der Doppel schicht HL optimiert um mindestens genähert ΔR = 0 zu realisieren.

Tabelle 2

In Tabelle 2 sind für zwei gewählte Dicken d(ITO) der Elektrodenschichtstruktur 5 und für ITO als Elektro denschichtmaterial mit den oben angegebenen Werten für die spektrale Brechungsstützwerte sowie den oben angegebenen gemittelten Brechungswerten für das Substrat und das Flüssigkristallmaterial, die optimierten Dicken d und Brechwerte n der Schichten H und L, dargestellt mit den Resultaten bezüglich gemittelter Reflexionen. Diese Brechwerte n können dabei z. B. mit TiO₂ bzw. Ta₂O₅ realisiert werden.

In Fig. 2 ist für eine Schichtdicke d(M) der Einzelausgleichsschicht M gemäß Fig. 1 von 25 nm der resultieren de Verlauf von R(λ) in den Bereichen B_I und B_O dargestellt, in gleicher Darstellungsart in Fig. 3 für die Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 mit einer Ausgleichsdoppelschicht, bestehend aus einer H- und L-Schicht, wobei hier die Schichtdicke der H-Schicht 8 nm und der L-Schicht 40 nm, weiterhin die Schichtdicke der Elektrodenstrukturschicht 5 aus ITO, 25 nm beträgt.

In Fig. 4 ist, unter Verwendung derselben Bezugszeichen, eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungs gemäßen Flüssigkristallanzeige dargestellt. Wie ohne weiteres ersichtlich, besteht hier die Ausgleichsschichtan ordnung 7' aus mindestens einer Einzel- oder mindestens Doppelschicht je betrachtungsumgebungsseitig und flüssigkristallseitig der strukturierten Elektrodenschicht 5. Somit ist die leitende Elektrodenstruktur 5 in die Ausgleichsschichtanordnung 7' eingebettet, welche zusammen mit der Elektrodenschicht 5 strukturiert wird.

In einer Untervariante bestehen die beiden Ausgleichsschichtanordnungen 7' je aus einer Einzelschicht M' bzw. M''. Für die obengenannten spektralen Brechungswerte bei 390, 550 und 770 nm des ITO-Materials der Elektrodenschicht 5 sowie den erwähnten gemittelten Brechungswerten für Substrat 1 und Flüssigkristall 2 ergeben sich die in Tabelle 4 angegebenen optimierten Resultate, in Funktion der ITO-Schichtdicke.

Tabelle 3

Dabei bezeichnen weiter M' und M'' die beiden einbettenden Ausgleichsschichten gemäß Fig. 4 die aus gleichem Material (M) bestehen. Selbstverständlich kann auch das Material des beiden Einzelschichten M', M'' im optimierenden Sinne unterschiedlich sein.

In einer weiteren Untervariante der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 bestehen beide Ausgleichsschichtan ordnungen 7' je aus einer Doppelschicht H' und L' bzw. H'' und L''. Mit den gemittelten Brechungswerten für die L-Schichten n_L = 1,47, den oben angegebenen spektralen Brechungswerten bei 380, 550 und 770 nm für die ITO-Elektrodenschicht 5 sowie den angegebenen gemittelten Brechungswerten für Substrat 1 und Flüssigkri stall 2 ergeben sich die in Tabelle 5 dargestellten Resultate.

Tabelle 4

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 5 besteht die Ausgleichsschichtanordnung 7'' einerseits aus einer durchgehenden Schicht M''', vorzugsweise als Einzelschicht ausgebildet sowie der Schicht M'' in Analogie zur Ausführungsvariante von Fig. 4, wobei bevorzugterweise die Materialien der beiden Schichten M''' und M'' unterschiedlich gewählt werden. Ebenfalls ist eine Untervariante dieser Ausführungsform möglich, indem die beiden Ausgleichsschichtanordnungen 7'' je aus H- und L-Schichten realisiert werden.

Folgende wesentliche Merkmale der Erfindung seien hier erwähnt:
An der erfindungsgemäßen Anzeige sind die ΔR-Werte kleiner oder gleich 0,5%. Sie sind bevorzugterweise gar kleiner als 0,2% oder sogar kleiner als 0,1%.

Bei einer ersten Ausführungsvariante besteht die Ausgleichsschichtanordnung aus einer Einzelschicht oder aus beidseits der genannten Elektrodenstruktur angeordneten Einzelschichten, deren Material vorzugsweise einen im sichtbaren Spektralbereich gemittelten Brechungswert gemäß

1,6 ≦ n_M ≦ 1,8

beträgt.

Obwohl es bekannt ist, Diffusionssperrschichten zwischen der Umgebung zugewandtem Substrat und Flüssig kristall anzuordnen, deren Dicke üblicherweise etwa 40 nm beträgt, sind derartige, als Diffusionsbarriere einge setzte Schichten nicht im Sinne der vorliegenden Erfindung optimiert. Das erfindungsgemäße Ausgleichssystem andererseits, erfindungsgemäß optimiert, wirkt gleichzeitig als Diffusionsbarriere.

Bei Ausbildung der Ausgleichsschichtanordnung mit einer Einzelschicht wird deren Dicke d_m bevorzugter weise gemäß

50 nm ≦ d_M ≦ 100 nm

gewählt.

In einer weiteren Ausführungsvariante besteht die Ausgleichsschichtanordnung mindestens aus Doppel schichten, je mindestens bestehtend aus einer niedrigbrechenden und einer hochbrechenden Schicht. Für den gemittelten Brechwert der hochbrechenden Schicht wird vorzugsweise

n_H ≧ = 2

gewählt und für ihre Dicke vorzugsweise

d_H ≦ 20 nm,

dabei vorzugsweise

5 nm ≦ d_H ≦ 15 nm.

Für die niedriger brechende Schicht wird vorzugsweise ein gemittelter Brechwert gewählt, nach

n_L ≦ 1,7,

dabei vorzugsweise nach

1,35 ≦ n_L ≦ 1,55.

Für die höher brechende Schicht wird vorteilhafterweise TiO₂, Ta₂O₅, HfO₂, ZrO₂, NB₂O₅ oder ein Oxinitrid der genannten Metalle oder ein Mischoxid oder Mischoxinitrid mindestens zweier Metalle eingesetzt, vorzugs weise aus mindestens zwei Materialien der Gruppe SiO₂, Al₂O₃, Ta₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, NbO₅.

Für die niedrig brechende Schicht wird Silicium-Oxinitrid eingesetzt.

Im weiteren sind an der erfindungsgemäßen Anzeige die Farbkoordinatenwerte tun höchstens 0,06 unter schiedlich, vorzugsweise um weniger als 0,04.

Claims

1. Flüssigkristallanzeige mit einem Flüssigkristall (2), mindestens einseitig daran einem transparenten Substrat (1), einer ersten, zwischen Substrat (1) und Flüssig kristall (2) angeordneten, ein Muster bildenden, trans parenten Elektrode (5), einer zweiten, am Flüssigkris tall, gegenüber der ersten angeordneten Elektrode (4), mit einer Ausgleichsschichtanordnung (7), die aus einer zwischen der ersten Elektrode und dem Substrat liegen den, im wesentlichen aus Siliziumoxinitrid gebildeten Einzelschicht besteht, für deren Brechwert n_M gilt
1,6 ≦ n_M ≦ 1,8
und wobei weiterhin die Einzelschicht eine Differenz
ΔR ≦ 0,5%
der prozentualen Reflexionen zwischen Bereichen mit und ohne erste Elektrode (5) bewirkt, wobei
ΔR = R_VIS,I - R_VIS,O mit
worin weiter bedeuten:
R(λ): spektrale Reflexion bei der Wellenlänge λ,
V(λ): die spektrale Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges,
S(λ): die spektrale Strahlungsfunktion dir verwendeten Lichtart,
wobei die Indexierung "I" den Bereich mit Elektroden schicht und die Indexierung "O" den Bereich ohne Elek trodenschicht bezeichnet.

2. Flüssigkristallanzeige mit einem Flüssigkristall (2), mindestens einseitig daran einem transparenten Substrat (1), einer ersten, zwischen Substrat (1) und Flüssig kristall (1) angeordneten, ein Muster bildenden trans parenten Elektrode (5), einer zweiten, am Flüssigkris tall gegenüber der ersten angeordneten Elektrode (4), mit einer Ausgleichsschichtanordnung, die aus einer zwischen der ersten Elektrode (5) und dem Substrat (1) angeordneten Doppelschicht (7) besteht, deren eine Teilschicht (L) im wesentlichen aus Siliziumoxinitrid besteht und einen Brechwert
n_L ≦ 1,7
hat und deren zweite Teilschicht (H) einen Brechwert
n_H ≧ 2,0
hat und wobei weiterhin die Doppelschicht eine Diffe renz
ΔR ≦ 0,5%
der prozentualen Reflexionen zwischen Bereichen mit und ohne erste Elektrode (5) bewirkt, wobei
ΔR = R_VIS,I - R_VIS,O mit
worin weiter bedeuten:
R(λ): spektrale Reflexion bei der Wellenlänge λ,
V(λ): die spektrale Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges,
S(λ): die spektrale Strahlungsfunktion der verwendeten Lichtart,
wobei die Indexierung "I" den Bereich mit Elektroden schicht und die Indexierung "O" den Bereich ohne Elekt rodenschicht bezeichnet.

3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gilt:
ΔR[%] ≦ 0,2%
dass dabei vorzugsweise gilt:
ΔR[%] ≦ 0,1%

4. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Einzelschicht d_M beträgt:
50 nm ≦ d_M ≦ 100 nm

5. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Teilschicht H mit einer nicht verschwindenden Schichtdicke d_H von
d_H ≦ 20 nm,
vorzugsweise von
5 nm ≦ d_H ≦ 15 nm
versehen und die Teilschicht L mit einem im sicht baren Spektralbereich gemittelten Materialbrechungswert n_L von
1,35 ≦ n_L ≦ 1,55
versehen ist.

6. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass das Material der Teilschicht H höheren Brechungswertes n_H mindestens im wesentlichen aus TiO₂, Ta₂O₅ HfO₂, ZrO₂, Nb₂O₅ oder ein Oxinitrid der genannten Metalle oder einem Mischoxid oder Mischoxinitrid min destens zweier Metalle besteht, vorzugsweise aus min destens zwei Materialien der Gruppe SiO₂, Al₂O₃, Ta₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, NbO₂.

7. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Betrachtungsum gebung (U) zugewandte Elektrode (5) aus ITO besteht.

8. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Flüssigkris tallbereichen (2) mit der Elektrodenstruktur (5) und mit der Ausgleichsschicht (7) die Farbkoordinatenwerte (x, y) reflektierten Lichtes um höchstens 0,06 unter schiedlich sind, vorzugsweise um wenigstens 0,04.

9. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht der Ausgleichsschicht (7) mittels reaktivem Sputtern hergestellt ist.

10. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (7) gleichzeitig eine Diffusionsbarriere ist.