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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine reflektierende oder
transflektive Anzeigevorrichtung oder dergleichen mit einer reflektierenden
Funktion.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
(im Folgenden als "LCDs" bezeichnet) sind
insofern vorteilhaft, als sie dünn
sind und relativ wenig Strom verbrauchen, und haben weite Verbreitung
als Computermonitore und Monitore für tragbare Informationsvorrichtungen
oder dergleichen gefunden. In LCDs ist ein Flüssigkristall zwischen einem
Paar Substrate gekapselt, die jeweils eine darauf ausgebildete Elektrode
aufweisen, wobei die Orientierung des zwischen diesen Elektroden
angeordneten Flüssigkristalls
durch diese Elektroden kontrolliert wird, um somit eine Anzeige
zu bewerkstelligen. Im Gegensatz zu CRT-Anzeigevorrichtungen (CRT,
Cathode Ray Tube = Katodenstrahlröhre), Elektrolumineszenzanzeigen
(im Folgenden als "EL"-Anzeigen bezeichnet) oder
dergleichen erfordern LCDs eine Lichtquelle, um ein Bild zur Ansicht
durch einen Betrachter anzuzeigen, da LCDs im Prinzip nicht selbstemittierend sind.
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Transmissive
LCDs, bei denen eine transparente Elektrode als eine auf jedem Substrat
ausgebildete Elektrode verwendet wird und eine Lichtquelle an der
Rückseite
oder der Seite der LC-Tafel angeordnet ist, kann auch in einer dunklen
Umgebung eine helle Anzeige zur Verfügung stellen, indem die Transmissionsmenge
des Lichts von der Lichtquelle durch die LC-Tafel kontrolliert wird.
Transmissive LCDs weisen jedoch die Nachteile auf, dass der Stromverbrauch
aufgrund der Lichtquelle, die kontinuierlich leuchten muss, relativ
hoch ist, und dass kein ausreichender Kontrast sichergestellt werden kann,
wenn die Anzeige in einer hellen Umgebung verwendet wird, wie z.
B. im Freien unter Tageslicht.
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In
reflektierenden LCDs wird andererseits externes Licht, wie z. B.
Sonnenlicht und Raumlicht, als Lichtquelle verwendet, wobei ein
solches Umgebungslicht, das in die LCD-Tafel eintritt, von einer
reflektierenden Elektrode reflektiert wird, die auf dem Substrat
ausgebildet ist, das an der Seite der nicht betrachteten Oberfläche vorgesehen
ist. Somit tritt das Licht durch die Flüssigkristallschicht ein, wird
von der reflektierenden Elektrode reflektiert und tritt anschließend aus
der LCD-Tafel aus. Durch Kontrollieren der von der LCD-Tafel für jedes
Pixel abgestrahlten Lichtmenge zeigen reflektierende LCDs ein Bild an.
Während
reflektierende LCDs, die externes Licht als Lichtquelle verwenden,
sich von LCDs dadurch unterscheiden, dass ihre Anzeige dunkel oder schwarz
ist, wenn kein solches externes Licht verfügbar ist, haben sie die Vorteile,
dass der Stromverbrauch sehr gering ist, da die für die Lichtquelle
benötigte
Leistung wegfallen kann, und dass in einer hellen Umgebung, wie
z. B. im Freien, ein ausreichender Kontrast erhalten werden kann.
Herkömmliche
reflektierende LCDs waren jedoch transmissiven LCDs bezüglich der
allgemeinen Anzeigequalitäten, wie
z. B. der Farbreproduktivität
und der Anzeigehelligkeit, unterlegen.
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Mit
zunehmendem Bedarf an einem reduzierten Stromverbrauch einer Vorrichtung
wurden andererseits reflektierende LCDs, die bezüglich des Stromverbrauchs vorteilhafter
sind als transmissive LCDs, für
Anwendungen wie z. B. hochauflösende Monitore
von tragbaren Vorrichtungen getestet und untersucht und für eine Qualitätsverbesserung
entwickelt.
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1 ist
eine Draufsicht, die einen Pixelabschnitt einer herkömmlichen
Aktivmatrix-Reflexions-LCD zeigt, bei der ein Dünnschichttransistor (TFT) für jedes
Pixel vorgesehen ist. 2 zeigt eine Querschnittskonfiguration
der reflektierenden LCD längs
der Linie C-C in 1.
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Die
reflektierende LCD umfasst ein erstes Substrat 100 und
ein zweites Substrat 200, die mit einem dazwischen befindlichen
vorgegebenen Spalt miteinander verklebt sind, wobei eine Flüssigkristallschicht 300 zwischen
dem ersten und dem zweiten Substrat gekapselt ist. Ein Glas- oder
Kunststoffsubstrat wird für
das erste und das zweite Substrat 100 bzw. 200 verwendet,
während
wenigstens in diesem Beispiel ein transparentes Substrat als zweites
Substrat 200 verwendet wird, das auf der Betrachterseite angeordnet
ist.
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Auf
der Seite des ersten Substrats 100, die der Flüssigkristallschicht
zugewandt ist, ist für
jedes Pixel ein Dünnschichttransistor
(TFT) 110 ausgebildet. In diesem TFT 110 ist z.
B. ein Drain-Bereich in einer aktiven Schicht 120 mit einer
Datenleitung 136 verbunden, die jedem Pixel über ein
in einem Zwischenschichtisolationsfilm 134 ausgebildetes
Kontaktloch ein Datensignal zuführt.
Ein Source-Bereich des TFT 110 ist mit einer ersten Elektrode
(Pixelelektrode) 150, die für jedes Pixel individuell ausgebildet ist, über ein
Kontaktloch verbunden, das so ausgebildet ist, das es den Zwischenschichtisolationsfilm 134 und
einen Einebnungsisolationsfilm 138 durchdringt.
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Ein
Material mit einer reflektierenden Funktion, wie z. B. Al, Ag oder
dergleichen, wird für
die erste Elektrode 150 verwendet. Auf der reflektierenden Elektrode 150 wird
ein Ausrichtungsfilm 160 ausgebildet, um somit die anfängliche
Ausrichtung der Flüssigkristallschicht 300 zu
kontrollieren.
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Wenn
die LCD eine Farb-LCD ist, ist auf der der Flüssigkristallschicht zugewandten
Seite des zweiten Substrats 200, das so angeordnet ist,
dass es dem ersten Substrat 100 gegenüberliegt, ein Farbfilter (R,
G, B) 210 ausgebildet, wobei eine transparente Elektrode 250,
die ein transparentes leitendes Material wie z. B. ITO (Indium-Zinn-Oxid)
umfasst, auf dem Farbfilter 210 ausgebildet. Ferner ist
auf der transparenten Elektrode 250 ein Ausrichtungsfilm 260 ausgebildet,
der dem Ausrichtungsfilm 160 auf der Seite des ersten Substrats ähnlich ist.
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In
der reflektierenden LCD, die wie oben beschrieben konfiguriert ist,
wird die Lichtmenge, die in die Flüssigkristalltafel eintritt,
von der reflektierenden Elektrode 150 reflektiert und von
der Flüssigkristalltafel
abgestrahlt und für
jedes Pixel gesteuert, um somit eine gewünschte Anzeige zu erzeugen.
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In
LCDs, nicht auf die reflektierende LCD beschränkt, wird der Flüssigkristall
durch eine Wechselspannung angesteuert, um somit ein Beharren des Bildes
zu verhindern. Bezüglich
transmissiver LCDs sollten sowohl die erste Elektrode auf dem ersten Substrat
als auch die zweite Elektrode auf dem zweiten Substrat transparent
sein, wobei ITO als Material für
beide Elektroden verwendet wird. Folglich können für eine Wechselstromansteuerung
des Flüssigkristalls
die ersten und zweiten Elektroden jeweils eine positive oder negative
Spannung unter im Wesentlichen gleichen Bedingungen anlegen.
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In
der reflektierenden LCD, wie in 2 gezeigt
ist, in der eine mittels eines Metallmaterials ausgebildete reflektierende
Elektrode als erste Elektrode 150 verwendet wird und eine
transparente Elektrode, die mittels eines transparenten Metalloxidationsmaterials
gebildet wird, wie z. B. ITO, als zweite Elektrode 250 verwendet
wird, können
in Abhängigkeit
von den Ansteuerbedingungen bestimmte Probleme auftreten, wie z.
B. ein Flackern der Anzeige und ein Beharren des Bildes in der Flüssigkristallschicht.
Diese Probleme sind wahrnehmbar, wenn der Flüssigkristall mit einer Frequenz
kleiner als z. B. die kritische Flackerfrequenz (CFF, critical flicker
frequency) angesteuert wird, wie kürzlich berichtet worden ist.
Um den Stromverbrauch von LCDs weiter zu reduzieren, wurden Versuche
unternommen, die Frequenz zum Ansteuern des Flüssigkristalls (die Frequenz
zum Schreiben von Daten in den Flüssigkristall (Flüssigkristallkondensator)
bei jedem Pixel, das in dem Bereich ausgebildet ist, wo die ersten
und zweiten Elektroden einander zugewandt sind) gleich oder kleiner als
die CFF zu machen, bei der ein Bildflackern durch das menschliche
Auge wahrgenommen werden kann, etwa 40 Hz bis 30 Hz, indem eine
solche Ansteuerfrequenz auf weniger als 60 Hz reduziert wird, was
eine Referenzfrequenz z. B. in der NTSC-Norm ist. Es wurde jedoch
entdeckt, dass dann, wenn jedes Pixel einer herkömmlichen reflektierenden Flüssigkristalltafel
mit weniger als der CFF angesteuert wird, die obenbeschriebenen
Probleme des Flackerns und des Beharrens des Bildes in der Flüssigkristallschicht signifikant
sind, was zu einer signifikanten Beeinträchtigung der Anzeigequalität führt.
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Die
Forschung des Anmelders nach den Ursachen eines solchen Flackerns
und einer solchen Beharrung des Bildes in der Flüssigkristallschicht, die in
einer reflektierenden LCD erzeugt werden, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, haben aufgedeckt, dass die Asymmetrie der elektrischen Eigenschaften der
ersten und zweiten Elektroden bezüglich der Flüssigkristallschicht 300 eine
Ursache ist. Es wird angenommen, dass eine solche Asymmetrie aus
einer signifikanten Differenz zwischen einer Austrittsarbeit von
4,7 eV bis 5,2 eV für
das transparente Metalloxid, wie z. B. ITO, das in der zweiten Elektrode 250 verwendet
wird, und einer Austrittsarbeit von 4,2 eV bis 4,3 eV für das Metall,
wie z. B. Al, das in der ersten Elektrode 150 verwendet
wird, resultiert. Eine solche Differenz in der Austrittsarbeit würde eine
Differenz einer Ladung, die über
die Ausrichtungsfilme 160 und 260 wirklich auf
der Flüssigkristallgrenzfläche induziert
wird, hervorrufen, wenn die gleiche Spannung an jede Elektrode angelegt
wird. Eine solche Differenz der Ladung, die auf der Grenzfläche zwischen
dem Flüssigkristall
und der Ausrichtungsschicht an jeder Elektrodenseite induziert wird,
würde dann
bewirken, dass Störstellenionen
oder dergleichen in Richtung nur zu einer Elektrode innerhalb der Flüssigkristallschicht
ungleichmäßig angeordnet
werden, was zu einer Akkumulation von Restgleichspannung in der
Flüssigkristallschicht 300 führt. Wenn
die Flüssigkristallansteuerfrequenz
gesenkt wird, nimmt der Einfluss dieser Restgleichspannung auf den Flüssigkristall
zu und die Erzeugung von Flackern und einer Beharrung des Bildes
in der Flüssigkristallschicht
wird signifikanter. Dementsprechend ist eine Ansteuerung des Flüssigkristalls
insbesondere mit einer Frequenz nicht größer als die CFF sehr schwierig.
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Reflektierende
LCDs, in denen ITO sowohl für
die ersten als auch die zweiten Elektroden verwendet wird, wie in
transmissiven LCDs, und ein Reflektor separat an der Außenseite
der ersten Elektrode (auf der Seite der ersten Elektrode, die nicht
dem Flüssigkristall
zugewandt ist) vorgesehen ist, sind herkömmlicherweise bekannt. Wenn
ein Reflektor derart auf der Außenseite
des ersten Substrats vorgesehen ist, wird jedoch die Länge einer
Lichtbahn um ein Maß erhöht, dass
der Dicke der transparenten ersten Elektrode 150 und des
transparenten ersten Substrats entspricht, wodurch die Anzeigequalität aufgrund
der Parallaxe leicht beeinträchtigt
wird. Folglich wird in reflektierenden LCDs, die eine hohe Anzeigequalität erfordern,
eine reflektierende Elektrode als eine Pixelelektrode verwendet,
weshalb es unmöglich
ist, die Ansteuerfrequenz zu reduzieren, um somit einen niedrigen
Stromverbrauch zu erreichen, da ein Flackern oder dergleichen bei
der niedrigen Ansteuerfrequenz erzeugt wird, wie oben beschrieben
worden ist.
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US-A-5.764.324,
auf der die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 8 beruhen, offenbart
eine reflektierende LCD, in der eine reflektierende Schicht mit
dem Schaltelement verbunden ist und eine transparente leitende Schicht über der
reflektierenden Schicht und elektrisch damit verbunden ausgebildet
wird.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der obenerwähnten Probleme
des Standes der Technik erdacht und zielt auf eine Anzeigevorrichtung,
die frei von den Effekten des Flackerns und der Parallaxe ist und
eine reflektierende Funktion aufweist, die eine hohe Anzeigequalität und einen
relativ niedrigen Stromverbrauch bietet, wobei die elektrischen
Eigenschaften der ersten und der zweiten Elektroden gleich sind.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung nach
Anspruch 1 geschaffen.
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Wie
oben beschrieben worden ist, wird auf der Seite des ersten Substrats
die transparente erste Elektrode mit einer Eigenschaft ähnlich derjenigen der
zweiten Elektrode auf dem zweiten Substrat in Richtung zum Flüssigkristall
ausgebildet, wobei die reflektierende Schicht auf den Isolationsfilmen,
wie z. B. dem Zwischenschichtisolationsfilm und dem Einebnungsisolationsfilm,
und unter der ersten Elektrode so ausgebildet wird, dass die reflektierende Schicht
vom Schaltelement jedes Pixels isoliert ist, so dass die Flüssigkristallschicht
durch die ersten und zweiten Elektroden symmetrisch angesteuert
werden kann. Insbesondere kann die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung eine hohe Anzeigequalität erreichen, ohne ein Flackern
oder dergleichen zu erzeugen, selbst wenn die Ansteuerfrequenz für die Flüssigkristallschicht
in jedem Pixel niedriger als z. B. 60 Hz eingestellt wird.
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Ferner
enthält
in einer Anzeigevorrichtung wie oben beschrieben die Verbindungsmetallschicht vorzugsweise
ein Brechungsmetallmaterial, wenigstens auf einer Oberfläche, die
die erste Elektrode kontaktiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine Differenz zwischen einer Austrittsarbeit des transparenten
leitenden Materials der ersten Elektrode und einer Austrittsarbeit
eines transparenten leitenden Materials, das auf einer Seite des
zweiten Substrats in Richtung zur Flüssigkristallschicht ausgebildet
ist, gleich 0,5 eV oder weniger.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8 geschaffen.
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In
einer Konfiguration, in der die erste Elektrode in Richtung zum
Flüssigkristall
angeordnet ist, ist es somit durch Einsetzen der Verbindungsmetallschicht
zwischen der ersten Elektrode und dem Dünnschichttransistor möglich, eine
Beeinträchtigung
der Elektroden und der aktiven Schicht des Dünnschichttransistors beim Mustern
der reflektierenden Schicht unter der ersten Elektrode zu verhindern.
Folglich kann die auf der reflektierenden Schicht ausgebildete erste
Elektrode zuverlässig
mit dem Dünnschichttransistor
verbunden werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
in Verbindung mit dem beigefügten
Zeichnungen erläutert,
in welchen:
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1 eine
Ansicht ist, die eine Draufsichtskonfiguration eines Abschnitts
einer herkömmlichen Aktivmatrix-Reflexions-LCD
auf der Seite des ersten Substrats zeigt;
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2 eine
Ansicht ist, die schematisch eine Querschnittskonfiguration der
herkömmlichen
reflektierenden LCD längs
der Linie C-C der 1 zeigt;
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3A eine
Ansicht ist, die schematisch eine Draufsichtskonfiguration einer
Aktivmatrix-Reflexions-LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auf der Seite des ersten Substrats zeigt;
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3B eine
Ansicht ist, die schematisch eine Querschnittskonfiguration der
reflektierenden LCD längs
der Linie A-A der 3A zeigt;
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4A eine
Ansicht ist, die schematisch eine weitere Querschnittskonfiguration
der reflektierenden LCD längs
der Linie A-A der 3A zeigt;
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4B eine
Ansicht ist, die schematisch eine weitere Querschnittskonfiguration
der reflektierenden LCD längs
der Linie A-A der 3A zeigt;
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5A eine
Ansicht ist, die schematisch eine Draufsichtskonfiguration einer
Aktivmatrix-Transflektiv-LCD gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung auf der Seite des ersten Substrats zeigt;
und
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5B eine
Ansicht ist, die schematisch eine Querschnittskonfiguration der
transflektiven LCD längs
der Linie B-B der 5A zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, die im Folgenden einfach
als Ausführungsform
bezeichnet wird.
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3A ist
eine Draufsicht, die eine Teilkonfiguration auf der Seite des ersten
Substrats einer reflektierenden Aktivmatrix-LCD zeigt, die ein Beispiel einer
reflektierenden LCD gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist. 3B ist
eine schematische Schnittansicht der LCD längs der Linie A-A der 3A.
In einer Aktivmatrix-LCD sind mehrere Pixel in einer Matrix innerhalb
eines Anzeigebereiches vorgesehen, wobei für jedes Pixel ein Schaltelement,
wie z. B. ein TFT, vorgesehen ist. Das Schaltelement ist für jedes
Pixel auf der Seite des ersten Substrats oder des zweiten Substrats
ausgebildet, wie z. B. auf der Seite des ersten Substrats 100,
und ist mit einer Pixelelektrode (erste Elektrode) 50 verbunden,
die in einem individuellen Muster ausgebildet ist.
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Ein
transparentes Substrat, wie z. B. Glas, wird für die ersten und zweiten Substrate 100 und 200 verwendet.
Wenn die LCD eine Farb-LCD ist, wird ein Farbfilter 210 auf
der dem ersten Substrat 100 zugewandten Seite des zweiten
Substrats 200 ausgebildet, wie bei der herkömmlichen
LCD. Auf dem Farbfilter 210 wird eine zweite Elektrode 250 aus
einem transparenten leitenden Material, wie z. B. IZO (Indium-Zink-Oxid)
oder ITO, ausgebildet. In einer Aktivmatrix-LCD wird die zweite
Elektrode 250 als gemeinsame Elektrode für alle Pixel
ausgebildet. Ferner wird auf der zweiten Elektrode 250 ein
Ausrichtungsfilm 260, der aus Polyimid oder dergleichen gebildet
wird, ausgebildet.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform verwendet
die Vorrichtung auf der Seite des zweiten Substrats, die wie oben
beschrieben konfiguriert ist, eine Elektrodenstruktur, deren elektrische
Eigenschaft derjenigen einer Elektrode auf dem ersten Substrat bezüglich der
Flüssigkristallschicht 300 ähnlich ist.
Genauer, wie in 3B gezeigt ist, ist die erste
Elektrode 50 aus einem Material mit einer Austrittsarbeit ähnlich derjenigen
der zweite Elektrode 250 gebildet, d. h. aus einem transparenten
leitenden Material, wie es in der zweiten Elektrode 250 verwendet wird,
wie z. B. IZO und ITO, und es wird keine reflektierende Metallelektrode,
wie sie herkömmlicherweise
verwendet wird, unmittelbar unter einem Ausrichtungsfilm 60 auf
dem ersten Substrat 100 ausgebildet. Um anschließend eine
reflektierende LCD zu erzeugen, wird unter der ersten Elektrode 50 eine
reflektierende Schicht 44 ausgebildet, die das durch das
zweite Substrat 200 eintretende Einfalllicht reflektiert.
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Durch
Bilden der ersten Elektrode 50 aus dem gleichen Material,
wie es für
die zweite Elektrode 250 verwendet wird, umgeben Elektroden
mit der gleichen Austrittsart sandwich-artig die Flüssigkristallschicht 300 über die
Ausrichtungsschichten 60 bzw. 260, so dass die
Flüssigkristallschicht 300 mittels
der ersten und zweiten Elektroden 50 und 250 mit
sehr guter Symmetrie mit Wechselstrom angesteuert werden können. Hierbei
müssen
die Austrittsarten der ersten und zweiten Elektroden 50 und 250 nicht
vollkommen identisch sein und können
so nah wie möglich
beieinander liegen, so dass die Flüssigkristallschicht 300 symmetrisch
angesteuert werden kann. Wenn die Differenz zwischen den Austrittsarbeiten
der beiden Elektroden etwa 0,5 eV oder weniger beträgt, kann
eine Anzeige mit hoher Qualität
und ohne Flackern oder Beharren des Bildes in der Flüssigkristallschicht
erreicht werden, selbst wenn die Ansteuerfrequenz für den Flüssigkristall
auf CFF oder niedriger festgelegt wird, wie oben beschrieben worden
ist.
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Um
die obigen Bedingungen für
die Elektroden zu erfüllen,
kann z. B. IZO (dessen Austrittsarbeit gleich 4,7 eV bis 5,2 eV
ist) für
die erste Elektrode 50 verwendet werden, und ITO (dessen
Auftrittsarbeit gleich 4,7 eV bis 5,0 eV ist) kann für die zweite
Elektrode 250 verwendet werden, oder umgekehrt. Das für jede Elektrode
verwendete Material kann unter Berücksichtigung von Prozesseigenschaften,
wie z. B. der Transmissivität
und der Musterungsgenauigkeit sowie der Fertigungskosten, ausgewählt werden.
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Bezüglich der
reflektierenden Schicht 44 wird ein Material mit guter
Reflexionseigenschaft, wie z. B. Al, Ag und Legierungen hiervon
(in der vorliegenden Ausführungsform
wird eine Al-Nd-Legierung verwendet), wenigstens an der oberen Oberflächenseite
(auf der Oberflächenseite
in Richtung zur Flüssigkristallschicht)
verwendet. Während
die reflektierende Schicht 44 eine einzelne Schicht sein
kann, die aus einem Metallmaterial wie z. B. Al gefertigt ist, kann
eine Schicht, die aus einem Brechungsmaterial (Material mit hohem
Schmelzpunkt), wie z. B. Mo, zusätzlich
als eine untere Pufferschicht vorgesehen sein, die einen Einebnungsisolationsfilm 38 kontaktiert.
Mit einer solchen unteren Pufferschicht kann die Haftung zwischen
der reflektierenden Schicht 44 und dem Einebnungsisolationsring 38 verbessert
werden, um somit die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung zu verbessern. In der in 3B gezeigten
Konfiguration enthält
der Einebnungsisolationsfilm 38 innerhalb jedes Pixelbereiches
eine abgeschrägte
Oberfläche, die
in einem gewünschten
Winkel ausgebildet ist, wobei die reflektierende Schicht 44,
die so ausgebildet ist, dass sie den Einebnungsisolationsfilm 38 abdeckt,
ebenfalls einen abgeschrägten
Abschnitt auf der Oberfläche
aufweist. Durch die Ausbildung einer solchen abgeschrägten Oberfläche mit
einem optischen Winkel und an einem Ort ist es möglich, Licht für jedes
Pixel zu sammeln und nach außen
abzustrahlen, so dass z. B. die Anzeigehelligkeit an der vorderen
Position der Anzeige erhöht
werden kann. Es ist jedoch klar, dass eine solche abgeschrägte Oberfläche nicht
unbedingt vorgesehen werden muss.
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Die
reflektierende Schicht 44, die aus einem leitenden Material
wie etwa Al gefertigt ist, wie oben beschrieben worden ist, ist
von der ersten Elektrode 50, die auf der reflektierenden
Schicht 44 ausgebildet ist, elektrisch isoliert, da die
erste Elektrode 50 durch Sputtern von IZO oder ITO ausgebildet
wird, wenn diese Materialien verwendet werden. Genauer wird die
aus Al gefertigte reflektierende Schicht 44 dann, wenn
sie der Sputter-Atmosphäre
ausgesetzt wird, einer Oxidationsreaktion auf ihrer Oberfläche unterworfen
und mit einem natürlichen
Oxidfilm abgedeckt. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
daher statt der Verwendung dieser reflektierenden Schicht 44 als
erste Elektrode, die den Flüssigkristall
ansteuert, wie in der herkömmlichen
reflektierenden LCD, die transparente leitende Schicht, die auf
dem reflektierenden Film 44 ausgebildet ist, als erste
Elektrode 50 verwendet, um eine Spannung entsprechend den
Anzeigedaten an den Flüssigkristall 300 anzulegen.
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In
den letzten Jahren wurden sogenannte transflektive LCDs sowohl mit
Lichttransmissionsfunktion als auch mit reflektierender Funktion
vorgeschlagen. Für
eine solche transflektive LCD ist eine Konfiguration bekannt, in
der eine Pixelelektrode, wie z. B. ITO, zuerst ausgebildet wird
und eine reflektierende Elektrode, wie z. B. Al, anschließend ausgebildet
wird, um einen Teil der transparenten Elektrode abzudecken, wie
bei der transmissiven LCD. In einer transflektiven LCD, die so konfiguriert
ist, dass die transparente Elektrodenschicht und die reflektierende
Elektrodenschicht sequentiell in dieser Reihenfolge auf der Substratseite
angeordnet sind, sind diese zwei Elektrodenschichten elektrisch
verbunden und dienen als eine einzelne Pixelelektrode. Da jedoch
in dieser einzelnen Pixelelektrode die reflektierende Elektrode
in Richtung zur Flüssigkristallschicht
angeordnet ist, kann aufgrund der Differenz der Austrittsarbeiten
zwischen dieser reflektierenden Elektrode und der zweiten Elektrode
die Flüssigkristallschicht 300 nicht
symmetrisch angesteuert werden. Obwohl die Anordnung der Elektrodenschichten
in umgekehrter Reihenfolge, um eine einzelne Pixelelektrode zu bilden
und so die Symmetrie der elektrischen Eigenschaften zu verbessern,
in Betracht gezogen werden kann, löst dieser Ansatz nicht das
obenerwähnte
Problem. Genauer, wie oben beschrieben worden ist, wird leicht ein
natürlicher
Oxidfilm auf der Oberfläche
eines Metallmaterials, wie z. B. Al und Ag, das für die reflektierende
Elektrode verwendet wird, ausgebildet. Insbesondere dann, wenn eine
solche gebildete Metallschicht einem Sputtern unterzogen wird, um
darauf die transparente leitende Materialschicht auszubilden, wird
die Metallschicht mit einem natürlichen
Oxidfilm abgedeckt und von der transparenten Elektrode isoliert.
Selbst wenn daher die Reihenfolge der Elektroden umgekehrt wird,
kann der Flüssigkristall
mittels der transparenten Elektrode auf der ersten Substratseite
nicht angesteuert werden, wobei es unmöglich ist, die elektrischen
Eigenschaften der ersten und zweiten Substratseiten bezüglich des
Flüssigkristalls
anzupassen.
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Während andererseits
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die reflektierende Schicht 44 sowohl von der ersten Elektrode 50 als
auch vom TFT 110 isoliert ist, können die erste Elektrode 50 und
der TFT 110 zuverlässig
verbunden werden, da eine Verbindungsmetallschicht 42 zwischen
der ersten Elektrode 50 und dem TFT 110 eingesetzt
ist (z. B. eine Source-Elektrode 40 des
TFT 110). Ferner kann auf dem ersten Substrat der Flüssigkristall
mittels der ersten Elektrode 50 angesteuert werden, die
aus einem transparenten leitenden Material gefertigt ist und benachbart
zur Flüssigkristallschicht
angeordnet ist, wie beim zweiten Substrat.
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Hierbei
sind z. B. die folgenden Bedingungen für die obenerwähnte Metallschicht 42,
die in der vorliegenden Ausführungsform
zum Verbinden der ersten Elektrode 50 und des TFT 110 verwendet
wird, erforderlich:
- (i) die Metallschicht 42 sollte
mit der ersten Elektrode 50, die aus IZO, ITO oder dergleichen
gefertigt ist, elektrisch verbunden sein;
- (ii) die Metallschicht 42 sollte mit der Source-Elektrode 40 elektrisch
verbunden sein, wenn die Source-Elektrode 40, die z. B.
aus Al gefertigt ist, im TFT 110 vorgesehen ist, wie in 3B gezeigt ist,
und sollte mit einer Halbleiter-(Polysilicium)-Aktivschicht
verbunden sein, wenn die Source-Elektrode 40 weggelassen
ist; und
- (iii) die Metallschicht 42 sollte nicht durch ein Ätzmittel
entfernt werden, das zur individuellen Musterung der reflektierenden
Schicht für
jedes Pixel verwendet wird.
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Für die Metallschicht 42 wird
vorzugsweise ein brechendes Metallmaterial, wie z. B. Mo, Ti und Cr,
verwendet.
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Eine
Konfiguration zum Bewerkstelligen einer zuverlässigen Verbindung zwischen
der ersten Elektrode 50 und dem entsprechenden TFT 110,
wie sie von der vorliegenden Ausführungsform geschaffen wird,
und ein Herstellungsverfahren zum Erreichen dieser Konfiguration
werden im Folgenden beschrieben.
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Ein
TFT mit obenliegendem Gate wird als TFT 110 verwendet,
wobei für
die aktive Schicht 20 polykristallines Silicium (p-Si)
verwendet wird, das mittels Polykristallisation von amorphem Silicium (a-Si)
durch Laser-Anlassen erhalten wird. Selbstverständlich ist der TFT 110 nicht
auf einen Typ mit obenliegendem p-Si-Gate beschränkt und kann ein Typ mit untenliegendem
Gate sein, wobei für
die aktive Schicht a-Si verwendet werden kann. Während Störstellen entweder des n- oder
des p-Leitfähigkeitstyps
in die Source- und
Drain-Bereiche 20s und 20d der aktiven Schicht 20 im
TFT 110 dotiert werden können, werden in der vorliegenden
Ausführungsform
n-Leitfähigkeitstyp-Störstellen,
wie z. B. Phosphor, dotiert, um einen n-ch-TFT 110 zu bilden.
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Die
aktive Schicht 20 des TFT 110 wird mit einem Gate-Isolationsfilm 30 abgedeckt,
wobei eine Gate-Elektrode 32, die aus Cr oder dergleichen
gefertigt ist und ebenfalls als eine Gate-Leitung dient, auf dem
Gate-Isolationsfilm 30 ausgebildet
wird. Nach Ausbilden der Gate-Elektrode 32 werden die obenerwähnten Störstellen
unter Verwendung der Gate-Elektrode 32 als Maske in die
aktive Schicht 20 dotiert, um die Source- und Drain-Bereiche 20s und 20d auszubilden
und ferner einen Kanalbereich 20c, in den keine Störstellen
dotiert werden, auszubilden. Anschließend wird ein Zwischenschichtisolationsfilm 34 ausgebildet,
um somit den gesamten TFT 110 abzudecken. Nachdem Kontaktlöcher im
Zwischenschichtisolationsfilm 34 ausgebildet worden sind, werden
Elektrodenmaterialien ausgebildet, so dass die Source-Elektrode 40 und
die Drain-Elektrode 36 mit den Source- und Drain-Bereichen 20s und 20d der
p-Si-Aktivschicht 20 verbunden werden können. In der vorliegenden Ausführungsform
dient die Drain-Elektrode 36 auch als Datenleitung zum
Zuführen
eines Datensignals entsprechend den Anzeigedaten zu jedem TFT 110.
Die Source-Elektrode 40 ist andererseits mit der ersten
Elektrode 50 verbunden, die eine Pixelelektrode ist, wie
im Folgenden beschrieben wird.
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Nach
Ausbildung der Source-Elektrode 40 und der Drain-Elektrode 36 wird
der Einebnungsisolationsfilm 38, der aus einem Kunstharzmaterial
wie z. B. Acrylharz gefertigt wird, so ausgebildet, dass die gesamte
Oberfläche
des Substrats abgedeckt wird. Anschließend wird ein Kontaktloch in
einem Abschnitt des Einebnungsisolationsfilms 38, der der Source-Elektrode 40 entspricht,
ausgebildet, wobei die Verbindungsmetallschicht 42 in diesem
Kontaktloch ausgebildet wird, so dass die Source-Elektrode 40 und
die Metallschicht 42 verbunden sind. Durch Verwenden eines
Metallmaterials, wie z. B. Mo, für die
Metallschicht 42, wenn Al oder dergleichen für die Source-Elektrode 40 verwendet
wird, kann ein guter ohmscher Kontakt zwischen der Metallschicht 42 und der
Source-Elektrode 40 erreicht werden. Es ist zu beachten,
dass die Source-Elektrode 40 wie in 4A gezeigt
eliminiert werden kann. In einem solchen Fall kann auch ein Metall,
wie z. B. Mo, einen ohmschen Kontakt mit einem solchen Halbleitermaterial
herstellen, obwohl die Metallschicht 42 die Siliciumaktivschicht 20 des
TFT 110 kontaktiert.
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Nach
dem Anordnen und Mustern der Verbindungsmetallschicht 42 wird
ein Material mit überlegener
Reflexionseigenschaft, wie z. B. eine Al-Nd-Legierung und Al für die Ausbildung der reflektierenden
Schicht 45, auf der gesamten Oberfläche des Substrats mittels Aufdampfen
oder Sputtern aufgebracht. Das so aufgebrachte reflektierende Material
wird durch Ätzen
entfernt, so dass um den Source-Bereich des TFT (wo die Metallschicht 42 ausgebildet
ist) nichts zurückbleibt,
derart, dass das reflektierende Material nicht den Kontakt zwischen
der Metallschicht 42 und der anschließend ausgebildeten ersten Elektrode 50 stört. Somit
wird die reflektierende Schicht 44, die wie in 3A gezeigt
gemustert ist, in jedem Pixel ausgebildet. Um gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
den TFT 110 (insbesondere dessen Kanalbereich 20c)
davor zu bewahren, mit Licht bestrahlt zu werden, um einen Leckstrom
zu erzeugen, und um den Bereich, in dem die Reflexion erreicht wird
(d. h. den Anzeigebereich), bis zum größtmöglichen Ausmaß zu vergrößern, wird
die reflektierende Schicht 44 aktiv über dem Kanalbereich des TFT 110 ausgebildet,
wie in 3B gezeigt ist.
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Mit
Bezug auf die Musterung der reflektierenden Schicht 44,
wie oben beschrieben worden ist, weist die aus Mo oder dergleichen
gefertigte Metallschicht 42 eine ausreichende Dicke (z.
B. 0,2 μm) und
eine ausreichende Widerstandsfähigkeit
gegenüber
einem Ätzmittel
auf. Dementsprechend wird selbst nach dem Ätzen der reflektierenden Schicht 44 auf
der Metallschicht 42 zum Entfernen die Metallschicht 42 nicht
entfernt und kann vollständig
innerhalb des Kontaktloches zurückbleiben.
Bei Fehlen der Metallschicht 42 würde ferner die Source-Elektrode 40,
die häufig
mittels des gleichen Materials (wie z. B. Al) gebildet wird, wie
es für
die reflektierende Schicht 44 verwendet wird, einer Korrosion
durch das für
die reflektierende Schicht 44 verwendete Ätzmittel unterliegen,
wodurch eine Trennung oder dergleichen hervorgerufen wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist daher die Metallschicht 42 so vorgesehen, dass sie
der Musterung der reflektierenden Schicht 44 widersteht,
so dass eine hervorragende elektrische Verbindung zwischen der reflektierenden
Schicht 44 und der Source-Elektrode 40 aufrechterhalten
werden kann.
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Nachdem
die reflektierende Schicht 44 gemustert worden ist, wird
eine transparente leitende Schicht mittels Sputtern abgeschieden,
um somit das gesamte Substrat einschließlich der reflektierenden Schicht 44 abzudecken.
Während
zu diesem Zeitpunkt die Oberfläche
der reflektierenden Schicht 44, die aus Al oder dergleichen
gefertigt ist, mit einem isolierenden natürlichen Oxidfilm (siehe Bezugszeichen 46 in 4A)
abgedeckt wird, wie oben beschrieben worden ist, unterliegt ein
Brechungsmetall, wie z. B. Mo, keiner Oberflächenoxidation, selbst wenn
es der Sputter-Atmosphäre
ausgesetzt ist. Daher kann die im Kontaktbereich freiliegende Metallschicht 42 einen
ohmschen Kontakt mit der transparenten leitenden Schicht für die erste
Elektrode, die auf der Metallschicht 42 angeordnet ist,
herstellen. Nach der Ausbildung wird die transparente leitende Schicht
weiter in einer individuellen Form für jedes Pixel gemustert, wie
in 3A gezeigt ist, um somit die Pixelelektrode 50 (die
erste Elektrode) auszubilden. Nachdem die erste Elektrode 50 in
jedem Pixelbereich ausgebildet worden ist, wird ferner der Ausrichtungsfilm 60,
der aus Polyimid oder dergleichen gefertigt wird, ausgebildet, um
somit das gesamte Substrat abzudecken und die Vorrichtung auf der
Seite des ersten Substrats fertigzustellen. Anschließend werden
das zweite Substrat 200, auf dem verschiedene Schichten
bis zum Ausrichtungsfilm 260 ausgebildet worden sind, und
das erste Substrat 100 miteinan der an den Umfangsabschnitten
der Substrate mit einem dazwischen befindlichen vorgegebenen Spalt
verklebt, wobei ein Flüssigkristall
zwischen diesen Substraten eingeschlossen wird, um eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
fertigzustellen.
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Wie
in 4B gezeigt ist, kann die Metallschicht 42 der
vorliegenden Ausführungsform
ebenfalls eine hervorragende Verbindung mit der Source-Elektrode 41 aufrechterhalten,
wenn die Source-Elektrode 41 eine mehrschichtige Konfiguration aufweist,
in der eine Al-Schicht zwischen Brechungsmetallschichten, wie z.
B. Mo, eingesetzt ist. Genauer wird die Source-Elektrode 41 (ebenso
die Drain-Elektrode 47, die auch als Datenleitung dient),
wie in 4B gezeigt ist, durch sequentielles
Abscheiden einer Mo-Schicht 41a, einer Al-Schicht 41b und
einer Mo-Schicht 41c in dieser Reihenfolge ausgehend von
der Aktivschichtseite ausgebildet. Da die Mo-Schicht 41a in Richtung zur
aktiven Schicht 20 ausgebildet wird, die aus p-Si gefertigt
ist, ist es möglich,
die Si-Atome daran zu hindern, sich in die Al-Schicht 41b zu bewegen, was
einen Defekt in der aktiven Schicht hervorruft. Da ferner die Mo-Schicht 41c als
oberste Schicht ausgebildet wird, ist es möglich, eine hervorragende elektrische
Verbindung zwischen der Metallschicht 42 und der Source-Elektrode selbst
durch die Kontaktausbildung und die Ausbildung und das Ätzen der
Metallschicht 42 aufrechtzuerhalten. Da gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Metallschicht 42 aus Mo oder dergleichen gefertigt
wird, welches auch für
die oberste Schicht der Source-Elektrode 41 verwendet
wird, wird auch ein guter Kontakt zwischen der Metallschicht 42 und der
Source-Elektrode 41 hergestellt, wie in 4B gezeigt
ist.
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Ferner
kann die Metallschicht 42 der vorliegenden Ausführungsform
eine mehrschichtige Konfiguration aufweisen, wie bei der in 4B gezeigten Source-Elektrode 41.
Die mehrschichtige Konfiguration kann z. B. eine dreischichtige
Konfiguration sein, die ausgehend von unten eine Brechungsmetallschicht
wie z. B. Mo, eine leitende Metallschicht wie z. B. Al, und ein
Brechungsmetallschicht wie z. B. Mo enthält, oder eine zweischichtige
Konfiguration, die ausgehend von unten eine leitende Schicht wie
z. B. Al, und eine Brechungsmetallschicht wie z. B. Mo enthält. Wenn
eine solche mehrschichtige Metallschicht 42 verwendet wird,
kann die Source-Elektrode, die unter der Metallschicht 42 angeordnet
ist, die obenerwähnte
mehrschichtige Konfiguration aufweisen, wie in 4B gezeigt
ist, oder eine Einzelschichtkonfiguration, wie z. B. Al. Wenn ferner
die Metallschicht 42 in direktem Kontakt mit der aktiven Schicht 20 steht,
wie in 4A gezeigt ist, kann die Metallschicht 42 die
dreischichtige oder die zweischichtige Konfiguration verwenden,
wie oben beschrieben worden ist. Um die elektrische Verbindungsfähigkeit
nach der Ausbildung eines Isolationsfilms auf der Oberfläche, wenn
die erste Elektrode 50 ausgebildet wird, aufrechtzuerhalten,
ist es notwendig, dass die Metallschicht 42 fähig ist,
einem Ätzen zu
widerstehen und stabil zu bleiben. Eine Brechungsmetallschicht wird
vorzugsweise wenigstens auf der Oberfläche der Metallschicht 42,
die die erste Elektrode 50 kontaktiert, ausgebildet.
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Als
Nächstes
werden transflektive LCDs beschrieben. Im obigen Beispiel wurde
eine reflektierende LCD beschrieben, bei der die reflektierende Schicht 44 auf
im Wesentlichen dem gesamten Bereich innerhalb eines Pixelbereiches
ausgebildet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine
transflektive LCD zusätzlich
zu einer solchen reflektierenden LCD anwendbar.
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5A zeigt
eine Draufsichtskonfiguration einer transflektiven Aktivmatrix-LCD, die einem Pixel entspricht,
während 5B eine
Querschnittsansicht ist, die die LCD schematisch längs der
Linie B-B der 5A zeigt. In der in den 3A und 3B gezeigten
reflektierenden LCD wird die reflektierende Schicht 44 im
Wesentlichen im Bereich eines Pixels ausgebildet (mit Ausnahme des
TFT-Bereiches und des Kontaktbereiches). In der transflektiven LCD,
wie in den 5A und 5B gezeigt
ist, werden andererseits innerhalb eines Pixels ein reflektierender
Bereich, in dem eine reflektierende Schicht 44 und eine transparente
erste Elektrode 50 in einer Laminatform angeordnet sind,
und ein lichtdurchlässiger
Bereich, in dem die reflektierende Schicht 44 eliminiert
ist und nur die transparente erste Elektrode 50 angeordnet ist,
ausgebildet.
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In
einer solchen transflektiven LCD ist die erste Elektrode 50 in ähnlicher
Weise dichter an der Flüssigkristallschicht
angeordnet als die reflektierende Schicht 44, wobei die
reflektierende Schicht 44 von der unmittelbar über der reflektierenden
Schicht 44 ausgebildeten ersten Elektrode 50 durch
den natürlichen
Oxidfilm 46 isoliert ist. Ferner wird die reflektierende
Schicht 44 vom Kontaktbereich zwischen dem Bereich des
TFT 110 und der ersten Elektrode 50 entfernt,
um somit den Kontaktbereich zwischen diesen nicht zu unterbrechen.
Dementsprechend ist es in ähnlicher
Weise möglich,
dass die Flüssigkristallschicht 300 durch
die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die ähnliche
Austrittsarbeiten aufweisen, über
die entsprechenden Ausrichtungsfilme symmetrisch angesteuert wird.
Es ist ferner möglich, die
Lichtquelle entsprechend der Intensität des Umgebungslichts oder
dergleichen zu schalten, um entweder eine reflektierende Anzeige
oder eine transmittierende Anzeige zu erreichen.
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Wie
oben beschrieben worden ist, können gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn auf einem der Substrate
einer Anzeige eine reflektierende Schicht ausgebildet werden muss,
wie bei einer reflektierenden oder transflektiven LCD, erste und
zweite Elektroden mit ähnlichen
Eigenschaften symmetrisch bezüglich
der Flüssigkristallschicht
angeordnet werden, wobei der Flüssigkristall
somit unter Verwendung eines Wechselstroms symmetrisch angesteuert
werden kann. Folglich kann eine Anzeige mit hoher Qualität erreicht werden,
ohne ein Flackern oder ein Beharren des Bildes hervorzurufen, selbst
wenn die Ansteuerfrequenz für
den Flüssigkristall
nicht größer als
z. B. CFF ist.
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Während die
bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezieller Ausdrücke beschrieben
worden ist, dient eine solche Beschreibung lediglich Erläuterungszwecken, wobei
klar ist, dass Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.