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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit
einer reflektierenden Pixelelektrode und auf eine Anzeigevorrichtung,
die dieselbe als reflektierenden Flüssigkristallprojektor verwendet.
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STAND DER TECHNIK
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Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
sind herkömmlich
als Bildanzeigeteil in verschiedenen Anzeigevorrichtungen, wie zum
Beispiel eine Projektionsanzeige (Projektor), verschiedene tragbare
elektrische Vorrichtungen und verschiedene Informationsverarbeitungsendgeräte und dergleichen,
verwendet worden. Die Flüssigkristalianzeigevorrichtung
wird ebenfalls Flüssigkristallpaneel
oder Flüssigkristallzelle
genannt. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtungsarten
werden allgemein in einen Transmissionstyp und einen Reflexionstyp
eingeteilt. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
weisen einen Aufbau auf, bei dem ein Flüssigkristall zwischen einem
Pixelelektrodensubstrat und einem gegenüberliegenden Substrat eingeschlossen
ist, das dem Pixelelektrodensubstrat gegenüberliegt. Bei der Transmissionsflüssigkristallanzeigevorrichtung
ist eine aus ITO (Indium-Zinnoxid) hergestellte transparente Elektrode
jeweils auf dem Pixelelektrodensubstrat und dem gegenüberliegenden
Substrat angeordnet.
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Auf
der anderen Seite wird, da Feinheitsgrad, Miniaturisierung und Helligkeit
der Flüssigkristallprojektoren
in den letzten Jahren verbessert wurden, von der reflektierenden
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
beachtlich erwartet, Miniaturisierung, einen hohen Feinheitsgrad
und eine hohe Lichtausbeute als Anzeigevorrichtung bereitzustellen
und sie befindet sich tatsächlich
in praktischem Einsatz. Bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist
eine transparente, aus ITO hergestellte Elektrode dem gegenüberliegenden
Substrat gegenüberliegend und
ein Objekt mit einem auf einem Siliziumsubstrat ausgebildeten C-MOS
(Komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter)
Halbleiterschaltkreis wird als Pixelelektrodensubstrat verwendet.
Die reflektierende Elektrode ist auf dem Siliziumsubstrat der Vorrichtungsansteuerung
angeordnet. Die reflektierende Elektrode weist Funktionen zum Reflektieren
von Licht, das von der Seite eindringt, die dem gegenüberliegenden
Substrat gegenüberliegt,
und zum Anlegen von Spannungen an den Flüssigkristall auf. Als Material
für die
reflektierende Elektrode werden metallische Materialien verwendet,
die allgemein in LSI-Prozessen (Hochintegrationsprozesse) verwendet
werden und Aluminium (Al) als Hauptbestandteil beinhalten.
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Bei
der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
werden Spannungen an den Flüssigkristall
durch die transparente Elektrode und die Pixelelektrode angelegt,
die entsprechend auf den Substraten angeordnet sind. Zu diesem Zeitpunkt ändert der
Flüssigkristall
seine optischen Eigenschaften abhängig von einer Potentialdifferenz
zwischen den gegenüberliegenden
Elektroden und moduliert das einfallende Licht. Die optische Modulation
erlaubt eine Gradationsanzeige und das modulierte Licht wird zur
Anzeige von Bildern verwendet.
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Auf
der anderen Seite wird bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
allgemein ein Ansteuerverfahren zum Umschalten der Polarität auf Plus
oder Minus für
jede vorherbestimmte Zeitdauer und zum Anlegen von Spannungen zwischen
den Elektroden verwendet, um zu verhindern, dass in dem Flüssigkristall
vorhandene Ionen ein Einbrennen in einem der betriebenen Substrate
verursacht. 18 ist ein Schemadiagramm, das
eine Steuerspannung unter Verwendung des Ansteuerverfahrens darstellt.
Wie durch die in dem Diagramm dargestellte durchgezogene Linie wiedergegeben
wird, wird angenommen, wenn der Absolutwert jeder polaren Spannung,
die zwischen den gegenüberliegenden
Elektroden angelegt wird, dieselbe ist bei V1, dass es keinen Unterschied
zwischen den tatsächlichen
Spannungen gibt, die an dem Flüssigkristall
anliegen, und dass das oben beschriebene Phänomen, wie zum Beispiel Einbrennen,
nicht auftritt. Tatsächlich
gibt es jedoch insbesondere bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
einen Unterschied zwischen den tatsächlichen Spannungen Plus und
Minus, die an dem Flüssigkristall
anliegen. Dies rührt
von den unterschiedlichen Elektrodenmaterialien her, die entsprechend
für beide
Substrate bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
verwendet werden.
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Das
heißt,
bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
wird ITO allgemein als transparente Elektrode wie oben beschrieben
verwendet und eine Aluminiummetallschicht, die etwas Kupfer oder
dergleichen beinhaltet, wird als gegenüberliegende Pixelelektrode
verwendet. In diesem Fall weisen beide Elektroden, die jeweils aus
ITO und Aluminium hergestellt sind, unterschiedliche Standardelektrodenpotentiale
voneinander auf, so dass ein Batterieeffekt in der Vorrichtung bei
Verwendung dieser Elektroden, die aus unterschiedlichen Metallen
hergestellt sind, erzeugt wird. Das Standardelektrodenpotential
von Aluminium ist –1,66
V und die Kombination der Aluminiumelektrode mit der ITO-Elektrode erzeugt
einen ziemlich großen
Batterieeffekt zwischen diesen Elektroden.
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Aus
diesem Grund erzeugt der Batterieeffekt, selbst wenn Spannungen
von außen
angelegt werden, deren beide Polaritäten denselben Absolutwert aufweisen,
wie durch die durchgezogene Linie in 18 wiedergegeben
wird, eine elektromotorische Kraft und asymmetrische Spannungen
liegen an dem Flüssigkristall
an. Folglich hängt
der Reflexionsgrad der Vorrichtung von den Polaritäten der
angelegten Spannungen ab, was Flimmern erzeugt und eine interne
Spannung in der Vorrichtung speichert, was zu Problemen wie dem
Einbrennen führt.
Wenn eine Aluminiumelektrode anstelle der transparenten ITO-Elektrode verwendet
wird, das heißt,
wenn beide gegenüberliegenden
Elektroden gleichermaßen
aus Aluminium hergestellt sind, wird der Batterieeffekt aufgehoben
und die obige Asymmetrie tritt nicht auf. Dies ist jedoch nicht
geeignet, da kein Licht durch die Vorrichtung durchgeht. Ferner
ist es offensichtlich, dass das Asymmetrieproblem nicht auftritt,
da die Elektroden bei den herkömmlichen
Transmissionsflüssigkristallanzeigevorrichtungen,
deren gegenüberliegende
Elektroden aus ITO hergestellt sind, von derselben Art sind. Daher
ist die Asymmetrie ein essentielles Problem der reflektierenden
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen.
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Um
die Asymmetrie bei der Reflexion der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zu eliminieren, sollten die Steuerspannungen, deren beide Polaritäten unterschiedliche
Absolutwerte aufweisen, die durch Addieren der Offset-Gleichspannung ΔV zu der
Steuerspannung erhalten werden, angelegt werden, was durch die gestrichelte
Linie in 18 wiedergegeben wird. Wenn
zum Beispiel Aluminium als reflektierendes Elektrodenmaterial verwendet
wird und ITO für
die gegenüberliegende
transparente Elektrode verwendet wird, beträgt eine effektive Spannungsdifferenz
zwischen beiden Polaritäten,
die an den Flüssigkristall
angelegt werden, 1 V oder mehr und die Differenz wird als die Offset-Spannung ΔV angelegt.
Wenn jedoch der Wert der Offset-Spannung ΔV zu hoch ist, kann die Asymmetrie
nicht vollständig
eliminiert werden und überdies
verändert sich
die Offset-Spannung ΔV während einer
Langzeitansteuerung allmählich
von einem Anfangseinstellungswert und die interne Spannung wird
als Folge in der Vorrichtung gespeichert, so dass das Einbrennen
auftritt. Dies verringert die Zuverlässigkeit während der Langzeitansteuerung.
Ferner ist es erforderlich, um die Offset-Spannung ΔV anzulegen, eine
Schaltung zum Anlegen anzufertigen und ein elektrisches Schaltkreissystem
davon wird kompliziert. Daher ist bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
der Batterieeffekt im Wesentlichen nicht bevorzugt.
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Auf
der anderen Seite lehren die
japanischen offen
gelegten Patentanmeldungen Nr. 9-244068 und
10-54995 , dass Metalle mit einem
Standardelektrodenpotential, das niedriger ist als das von Aluminium, zum
Beispiel Wolfram (W), Titan (Ti) und Titannitrid (TiN), als reflektierendes
Elektrodenmaterial verwendet werden, um das obige Problem der Spannungsdifferenz
zu milder, den Batterieeffekt zu vermeiden und die Offset-Spannung
zu verringern.
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Jedoch
liefert die Verwendung von Wolfram, Titan und Titannitrid als reflektierendes
Elektrodenmaterial eine unzureichende Reflexion verglichen mit dem
allgemein verwendeten Aluminium und sie sind somit ungeeignete Elektrodenmaterialien.
Daher ist eine Entwicklung der Technologie zum Erreichen einer verringerten
Offset-Spannung wünschenswert, ohne
eine Lichtreflexionsfunktion der reflektierenden Elektrode zu beeinträchtigen.
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US-A-6.081.310 offenbart
die Verwendung von Silber (Ag) als reflektierendes Material der
Pixelelektrode. Das Silber umfasst eine obere Schicht, die auf einer
strukturierten unteren Schicht ausgebildet ist, die ein elektrisch
leitendes Oxid Cr, Fe, Ni, Co und Cu umfasst. Eine reflektierende
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß der Präambel des
Anspruchs 1 ist aus
WO-A-00/05601 bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme
erzielt. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die den Batterieeffekt
verhindern können,
der ein Umstand der Asymmetrie bei den Flüssigkristallreaktionen ist,
die auf die Steuerspannung aufgebrachte Offset-Spannung zu verringern
und eine hohe Zuverlässigkeit
selbst während
einer Langzeitansteuerung sicherzustellen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine
reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Pixelelektrodensubstrat, das eine reflektierende
Pixelelektrode aufweist, die aus einem Metallmaterial hergestellt
ist, worin ein Hauptbestandteil der Pixelelektrode Aluminium ist;
ein
gegenüberliegendes
Substrat, das eine transparente Elektrode aufweist, das der Pixelelektrode
gegenüberliegend
angeordnet ist; und
ein Flüssigkristall,
mit dem ein Zwischenraum zwischen dem Pixelelektrodensubstrat und
dem gegenüberliegenden
Substrat gefüllt
ist,
worin die Oberfläche
der der transparenten Elektrode gegenüberliegenden Pixelelektrode
mit einer Metallschicht bedeckt ist, die aus einem anderen Material als
das der Pixelelektrode hergestellt ist, wobei das Material der Metallschicht
ein Standardelektrodenpotential aufweist mit einem dem Material
der Pixelelektrode entgegengesetzten Vorzeichen,
dadurch gekennzeichnet,
dass:
eim Hauptbestandteil der Metallschicht eine Silber-Palladium-Legierung
oder eine Silber-Platin-Legierung
ist; und das Mischungsverhältnis
des Silbers in der Silber-Palladium-Legierung oder in der Silber-Platin-Legierung
20 bis 80 Atom-% beträgt.
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Eine
Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt ein Bild unter Verwendung von Licht an, das durch
die obige reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung moduliert wird.
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Bei
der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Batterieeffekt zwischen den Elektroden verhindert,
da die Pixelelektrode mit der Metallschicht beschichtet ist, die
das Standardelektrodenpotential mit einem dem Metallmaterial entgegengesetzten
Vorzeichen aufweist, das die Pixelelektrode bildet. Dies verhindert
eine Asymmetrie bei der Flüssigkristallreaktion
und erzielt eine Verringerung der für eine Steuerspannung erforderlichen
Offset-Spannung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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2 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Aluminium
als Metallmaterial einer Pixelelektrode verwendet wird (Vergleichsbeispiel
1).
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3 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Platin als
Metallmaterial der Pixelelektrode verwendet wird (Vergleichsbeispiel
2).
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4 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Silber als
Metallmaterial der Pixelelektrode verwendet wird (Vergleichsbeispiel
3).
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5 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Gold als
Metallmaterial der Pixelelektrode verwendet wird (Vergleichsbeispiel
4).
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6 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Spektralcharakteristik
des Reflexionsgrads bei den Vorrichtungen der Vergleichsbeispiele
darstellt.
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7 ist
ein Schemadiagramm, das Standardelektrodenpotentiale verschiedener
Metalle darstellt.
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8 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Platin als
Metallschicht zum Beschichten verwendet wird (Vergleichsbeispiel
1–1).
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9 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Silber als
Metallschicht zum Beschichten verwendet wird (Vergleichsbeispiel
1–2).
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10 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Gold als
Metallschicht zum Beschichten verwendet wird (Vergleichsbeispiel
1–3).
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11 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn Palladium
als Metallschicht zum Beschichten verwendet wird (Vergleichsbeispiel
1–4).
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12 ist
eine charakteristische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer
angelegten Spannung und dem Reflexionsgrad darstellt, wenn eine Palladium-Silber-Legierungsschicht
als Metallschicht zum Beschichten verwendet wird (Beispiel 2 gemäß der beanspruchten
Erfindung).
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13 ist
eine charakteristische Ansicht, die Reflexionsänderungen darstellt, wenn die
Palladium-Silber-Legierungsschicht mit verschiedenen Silbermischungskonzentrationen
zum Beschichten verwendet wird.
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14 ist
ein Schemadiagramm, das zusammengefasste Messergebnisse eines Asymmetriezustands
und einer Offset-Spannung in jedem Material und seine Dicken darstellt.
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15 ist
eine charakteristische Ansicht, die Spektralcharakteristiken des
Reflexionsgrads darstellt, wenn Platin, Gold und Silber als Metallschicht verwendet
werden.
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16 ist
eine charakteristische Ansicht, die die Spektralcharakteristiken
darstellt, wenn Platin mit verschiedenen Dicken als Metallschicht
verwendet wird.
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17 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung darstellt,
die unter Verwendung der in 1 dargestellten
reflektierenden Flüssigkristalleinzeigevorrichtung
zusammengesetzt ist.
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18 ist
ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung
eines Beispiels eines Ansteuerverfahrens für eine Flüssigkristalleinzeigevorrichtung.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlich mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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[Erläuterung
einer reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung]
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst eine reflektierende
Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 gemäß der Ausführungsform
ein gegenüberliegendes Substrat 30 und
ein Pixelelektrodensubstrat 40, die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, und eine Flüssigkristallschicht 35,
die durch Füllen
eines Zwischenraums zwischen diesen Substraten mit einem Flüssigkristallmaterial
ausgebildet ist.
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Das
Flüssigkristallmaterial
zum Ausbilden der Flüssigkristallschicht 35 ist
ein nematischer Flüssigkristall
mit vertikaler Ausrichtung, der allgemein zum Beispiel vertikal
ausgerichteter Flüssigkristall genannt
wird. Die vertikale Ausrichtung bedeutet einen Zustand, in dem die
molekulare Orientierung in einem Anfangszustand des Flüssigkristalls
vertikal zu jeder Substratoberfläche
ausgerichtet ist. Allgemein wird er vertikal ausgerichteter Flüssigkristall
genannt.
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Das
gegenüberliegende
Substrat 30 umfasst ein Glassubstrat 31 und besteht
aus wenigstens einer transparenten Elektrodenschicht 32 und
einer ausgerichteten Schicht 33, die auf eine Fläche des Glassubstrats 31 laminiert
sind, das der Flüssigkristallschicht 35 gegenüberliegt.
Durch Schleifen behandelte (orientierungsbehandelte) Schichten einer organischen
Polyimidverbindung und schräg
aufgedampfte Schichten, wie zum Beispiel Siliziumdioxid (SiO2), werden zum Beispiel als ausgerichtete Schicht 33 verwendet.
Eine Oberfläche
der ausgerichteten Schicht 33, die der Flüssigkristallschicht 35 gegenüberliegt,
wird durch eine Schleifbehandlung bearbeitet, so dass die Flüssigkristallmoleküle in einen
vorherbestimmten Zustand ausgerichtet werden. Die transparente Elektrodenschicht 32 ist
aus einer transparenten Elektrode zusammengesetzt, die eine Lichtdurchlässigkeit
aufweist und auf der gesamten Oberfläche angeordnet ist. Allgemein
wird ITO, das eine feste Lösungssubstanz
aus Zinnoxid (SnO2) und Indiumoxid (In2O3) ist, als Material
für die
transparente Elektrode verwendet. Ein gemeinsames elektrisches Potential
(zum Beispiel ein Erdpotential) wird an alle Pixelbereiche der transparenten
Elektrode angelegt.
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Das
Pixelelektrodensubstrat 40 umfasst ein Substrat 41,
das zum Beispiel aus einem Siliziummaterial hergestellt ist, und
besteht aus wenigstens einer reflektierenden Elektrodenschicht 42,
einer Metallschicht 43 und einer ausgerichteten Schicht 44, die
auf eine Oberfläche
des Substrats 41 laminiert sind, die der Flüssigkristallschicht 35 gegenüberliegt. Schaltelemente
(nicht dargestellt) zum selektiven Anlegen der Spannungen an die
Pixelelektroden 42A der reflektierenden Elektrodenschicht 42 sind
auf dem Substrat 41 angeordnet.
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Wie
bei der ausgerichteten Schicht 33 der gegenüberliegenden
Elektrode 30 werden organische Polyimidverbundschichten
und schräg
aufgedampfte Schichten, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, als ausgerichtete
Schicht 44 verwendet und eine Oberfläche davon wird durch Schleifbehandlung
bearbeitet.
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Die
reflektierende Elektrodenschicht 42 besteht aus mehreren
reflektierenden Pixelelektroden 42A, die aus einem Metallmaterial
hergestellt sind, die in einer Matrixform angeordnet sind. Die Dicke der
reflektierenden Elektrodenschicht 42 beträgt 50 nm–200 nm.
Aluminium, das im sichtbaren Bereich einen hohen Reflexionsgrad
aufweist, wird allgemein als Metallmaterial der Pixelelektrode 42A verwendet. Genauer
werden Aluminiummetallschichten, die einige Gewichts-% oder weniger
an Kupfer oder Silizium beinhalten und für Verdrahtungen in LSI-Prozessen verwendet
werden, allgemein verwendet. Andere, wie Platin (Pt), Silber (Ag),
Gold (Au), Wolfram (W) und Titan (Ti), können ebenfalls als Pixelelektroden 42A verwendet
werden.
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Eine
Steuerspannung wird an die Pixelelektroden 42A durch die
Schaltelemente angelegt, die auf dem Substrat 41 angeordnet
und nicht dargestellt sind. Die Schaltelemente werden jeweils entsprechend
den Pixelelektroden 42A bereitgestellt und bestehen zum
Beispiel aus einem C-MOS-Feldeffekttransistor
(FET).
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Die
Metallschicht 43 ist derart ausgebildet, dass die der transparenten
Elektrodenschicht 32 gegenüberliegenden Oberflächen der
Pixelelektroden 42A in der reflektierenden Elektrodenschicht 42 im Ganzen
beschichtet (bedeckt) sein können.
Die Dicke der Metallschicht 43 beträgt nicht weniger als 1 nm und
unter 100 nm. Ein ungleiches Metallmaterial, das ein Standardelektrodenpotential
mit einem Vorzeichen aufweist, das jenem eines die Pixelelektroden 42B bildenden
Metallmaterials entgegengesetzt ist, wird als Metallschicht 43 verwendet.
Gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung kann eine Silber-Palladium-Legierung
oder eine Silber-Platin-Legierung mit darin beinhaltetem Silber
in einem Verhältnis
zwischen 20 und 80 Atom-% als Metallschicht 43 verwendet
werden. Wie oben beschrieben wurde, werden die Pixelelektroden 42A mit
der Metallschicht 43 beschichtet, was das wesentliche Merkmal
der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 ist.
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Als
nächstes
werden die Vorgänge
und Funktionen der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21,
die den wie oben beschriebenen Aufbau aufweist, beschrieben.
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In
die reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 dringt
einfallendes Licht L1 zuerst in das gegenüberliegende Substrat 30 ein,
geht durch die Flüssigkristallschicht 35 durch
und wird mit einer Reflexionsfunktion der Pixelelektroden 42A reflektiert,
die in der reflektierenden Elektrodenschicht 42 angeordnet
sind. Das Licht L1, das an der reflektierenden Elektrodenschicht 42 reflektiert
wird, geht durch die Flüssigkristallschicht 35 und
das gegenüberliegende
Substrat 30 in einer der einfallenden Richtung entgegengesetzten
Richtung durch und tritt aus. Zu diesem Zeitpunkt ändern sich
die optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschicht 35 entsprechend
einer Potentialdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Elektroden und
dies moduliert das durch die Flüssigkristallschicht 35 gehende
Licht L1. Diese optische Modulation gestattet eine Gradationsanzeige
und das modulierte Licht L2 wird zur Anzeige von Bildern verwendet.
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Auf
der anderen Seite wird die Steuerspannung, die ± ihrer Polarität für jede vorherbestimmte Zeitdauer
umkehrt, an die Pixelelektroden 42A zum Beispiel der reflektierenden
Elektrodenschicht 42 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt werden
bei herkömmlichen
reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
unterschiedliche Elektrodenmaterialen als gegenüberliegende Elektroden verwendet,
so dass gemäß der Polarität eine interne
Spannung zwischen den Elektroden aufgrund des so genannten Batterieeffekts
und eine Asymmetrie in der Reaktion des Flüssigkristalls erzeugt wird.
Aus diesem Grund sollte eine Gleichspannung zur Kompensation separat
als eine Offset-Spannung zur Ansteuerung angelegt werden. Wenn die
Offset-Spannung erhöht
wird, ist es schwierig, diesen vollständig zu kompensieren und ferner
variiert oder ändert
sich der Wert davon während
einer Langzeitansteuerung, was Probleme, wie zum Beispiel das Einbrennen,
verursacht.
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Auf
der anderen Seite sind bei der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 die
Pixelelektroden 42A mit der Metallschicht 43 beschichtet,
die das Standardelektrodenpotential mit dem Vorzeichen aufweist,
das jenem des die Pixelelektroden 42A bildenden Metallmaterials
entgegengesetzt ist, was verhindert, dass der Batterieeffekt zwischen
den gegenüberliegenden
Elektroden erzeugt wird. Speziell, wenn als ein Vergleichsbeispiel
nicht der Erfindung entsprechend Aluminiumelektroden als Pixelelektroden 42A verwendet
werden, werden die Aluminiumelektroden mit einem Metall als Metallschicht 43 bedeckt,
das ein Standardelektrodenpotential mit einem Vorzeichen aufweist,
das dem des Aluminiums entgegengesetzt ist, wie zum Beispiel Silber,
Palladium, Platin, Iridium oder Gold, wie in 7 dargestellt ist.
Dies verhindert maßgeblich
den Batterieeffekt, der zwischen den transparenten, aus ITO hergestellten
Elektrodenschichten 32 und der reflektierenden Elektrodenschicht
zum Beispiel erzeugt wird. Dadurch wird bei der reflektierenden
Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 die
Asymmetrie der Flüssigkristallreaktion
verhindert und die für
die Steuerspannung erforderliche Offset-Spannung wird verringert oder überflüssig und
ferner wird eine hohe Zuverlässigkeit
während
der Langzeitansteuerung erhalten.
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Hier
wird der Grund nachfolgend beschrieben, warum die Beschichtung mit
der Metallschicht 43 den Batterieeffekt verhindert. Wie
in 7 dargestellt ist, ist das Standardelektrodenpotential
von Aluminium so hoch wie –1,66
V und sein Vorzeichen ist Minus. Auf der anderen Seite weisen alle
Standardelektrodenpotentiale von Silber, Palladium, Platin und dergleichen
ein Pluszeichen, das jenem von Aluminium entgegengesetzt ist, und
ungefähr
1 V auf. Ferner weisen Legierungsschichten davon ebenfalls einen Pluswert
von ungefähr
1 V auf. Das Standardelektrodenpotential der transparenten ITO-Elektrode,
die die transparente Elektrodenschicht 32 bildet, wird
auf ungefähr
+1 V vermutet, da der Batterieeffekt auftritt, wenn es eine Potentialdifferenz
zwischen den gegenüberliegenden
Elektroden gibt. Das heißt,
die metallische Silber-Palladium- oder Silber-Platin-Legierung mit
darin beinhaltetem Silber von 20 bis 80 Atom-%, mit der die Pixelelektroden 42A beschichtet
sind, weist ursprünglich
das elektrische Potential von ungefähr +1 V auf, was annähernd so
groß geschätzt wird
wie das elektrische Potential der transparenten ITO-Elektrode und
somit erachtet wird, dass keine Potentialdifferenz zwischen den
gegenüberliegenden Elektroden
auftritt, so dass kein Batterieeffekt erzeugt wird.
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Tatsächlich wurde
in den Ergebnissen der Messung von elektromotorischen Kräften der
reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
die mit der Beschichtung der Metallschicht 43 hergestellt wurde,
eine aus der Potentialdifferenz herrührende elektromotorische Kraft
im Wesentlichen nicht beobachtet. Natürlich werden von dem Batterieeffekt
herrührende
elektromotorische Kräfte
in den herkömmlichen
Vorrichtungen beobachtet, die keine Beschichtung der Metallschicht 43 aufweisen.
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Wie
oben beschrieben wurde, sind gemäß der reflektierenden
Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 der
Ausführungsform
die Pixelelektroden 42A mit der Metallschicht 43 beschichtet,
die aus der Silber-Palladium- oder Silber-Platin-Legierung mit darin beinhaltetem
Silber von 20 bis 80 Atom-% besteht und das Standardelektrodenpotential
mit dem Vorzeichen aufweist, das dem des die Pixelelektroden 42A bildenden
Metallmaterials entgegengesetzt ist, so dass der Batterieeffekt
zwischen den gegenüberliegenden
Elektroden im Unterschied zu den herkömmlichen Vorrichtungen, die
die Beschichtung der Metallschicht 43 nicht aufweisen,
verhindert werden kann. Dadurch kann die Asymmetrie bei den Flüssigkristallreaktionen
verhindert werden, so dass die Verringerung der Offset-Spannung
erzielt werden kann, die auf die Steuerspannung aufgebracht wird.
Daher wird das Anlegen der Offset-Spannung überflüssig oder die Veränderung
der Offset-Spannung
kann während
der Langzeitansteuerung verkleinert werden und als Ergebnis kann
eine hohe Zuverlässigkeit während der
Langzeitansteuerung sichergestellt werden. Außerdem wird eine Schaltung
zum Anlegen der Offset-Spannung vereinfacht oder unnötig.
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[Erläuterung
einer Anzeigevorrichtung]
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Als
nächstes
wird ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung erläutert, die die reflektierende
Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 verwendet.
Hier wird, wie in 17 dargestellt ist, ein Beispiel
eines reflektierenden Flüssigkristallprojektors
erläutert,
der die reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 als
Lichtventil verwendet.
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Der
in 17 dargestellte reflektierende Flüssigkristallprojektor
ist ein so genannter 3-Paneelprojektor
zur Anzeige von Farbbildern unter Verwendung von drei Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21B und 21G jeweils
für die
Farben rot, blau und grün.
Der reflektierende Flüssigkristallprojektor
umfasst eine Lichtquelle 11, dichroitische Spiegel 12 und 13 und einen
Totalreflexionsspiegel 14, die entlang einer optischen
Achse 10 angeordnet sind. Ferner umfasst der reflektierende
Flüssigkristallprojektor
Polarisationsstrahlteiler 15, 16, und 17,
ein Vereinigungsprisma 18, eine Projektorlinse 19 und
einen Bildschirm 20.
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Die
Lichtquelle 11 emittiert weißes Licht, das rotes Licht
(R), blaues Licht (B) und Grünes
Licht (G) beinhaltet, die zur Anzeige der Farbbilder benötigt werden,
und besteht zum Beispiel aus einer Halogenlampe, einer Metall-Halogenlampe
oder einer Xenonlampe.
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Der
dichroitische Spiegel 12 weist eine Funktion zum Trennen
des Lichts, das aus der Lichtquelle 11 kommt, in blaues
Licht und Licht, das andere Farben beinhaltet, auf. Der dichroitische
Spiegel 13 weist eine Funktion zum Trennen des Lichts,
das durch den dichroitischen Spiegel 12 geht, in rotes Licht
und grünes
Licht auf. Der Totalreflexionsspiegel 14 reflektiert das
durch den dichroitischen Spiegel 12 getrennte blaue Licht
zu dem Polarisationsstrahlteiler 17.
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Die
Polarisationsstrahlteiler 15, 16 und 17 sind
jeweils entlang optischer Wege des roten Lichts, grünen Lichts
und blauen Lichts angeordnet. Diese Polarisationsstrahlteiler 15, 16,
und 17 weisen Oberflächen
zum jeweiligen Trennen polarisierten Lichts 15A, 16A und 17A auf
und besitzen eine Funktion zum Trennen des einfallenden Farblichts
in zwei polarisierte Lichtkomponenten, die orthogonal zueinander
sind, an diesen Oberflächen
zum Trennen des polarisierten Lichts 15A, 16A und 17A.
Die Oberflächen
zum Trennen des polarisierten Lichts 15A, 16A und 17A reflektieren
eine Polarisationslichtkomponente (zum Beispiel eine S-polarisierte
Lichtkomponente) und leiten die andere Polarisationslichtkomponente
(zum Beispiel eine P-polarisierte Lichtkomponente) weiter.
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Die
Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B sind
aus der reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 zusammengesetzt.
Diese Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B empfangen Lichtfarben
einer vorherbestimmten Polarisationslichtkomponente (zum Beispiel
die S-polarisierte Lichtkomponente), die durch die Oberflächen zum Trennen
des polarisierten Lichts 15A, 16A und 17A der
Polarisationsstrahlteiler 15, 16, bzw. 17 getrennt wurden.
Die Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B besitzen
eine Funktion, entsprechend der Steuerspannung angesteuert zu werden,
die basierend auf Bildsignalen angelegt wird, das einfallende Licht zu
modulieren und das modulierte einfallende Licht zu den Polarisationsstrahlteilern 15, 16,
und 17 zu reflektieren.
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Das
Vereinigungsprisma 18 besitzt eine Funktion zum Vereinigen
der Lichtfarben der vorherbestimmten Polarisationslichtkomponenten
(zum Beispiel die P-polarisierte Lichtkomponente), die von den Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B emittiert
werden und durch die Polarisationsstrahlteiler 15, 16 und 17 gehen.
Die Projektorlinse 19 besitzt eine Funktion zum Projizieren
des vereinigten Lichts, das von dem Vereinigungsprisma 18 emittiert
wird, zu dem Bildschirm 20.
-
Bei
dem reflektierenden Flüssigkristallprojektor,
der wie oben beschrieben zusammengesetzt ist, wird das von der Lichtquelle 11 emittierte
weiße Licht
zuerst in blaues Licht und Licht, das andere Farben beinhaltet (das
rote Licht und das grüne
Licht), mit der Funktion des dichroitischen Spiegels 12 getrennt.
Das blaue Licht wird zu dem Polarisationsstrahlteiler 17 mit
der Funktion des Totalreflexionsspiegels 14 reflektiert.
Auf der anderen Seite werden das rote Licht und das grüne Licht
weiter in das rote Licht und das grüne Licht mit der Funktion des
dichroitischen Spiegels 13 getrennt. Das getrennte rote Licht
und grüne
Licht dringen in die Polarisationsstrahlteiler 15 bzw. 16 ein.
-
Jeder
der Polarisationsstrahlteiler 15, 16, und 17 trennt
das einfallende Farblicht in die zwei Polarisationslichtkomponenten,
die zueinander orthogonal sind, an den Oberflächen zum Trennen des polarisierten
Lichts 15A, 16A und 17A. Zu diesem Zeitpunkt
reflektieren die Oberflächen
zum Trennen des polarisierten Lichts 15A, 16A und 17A eine
der Polarisationslichtkomponenten (zum Beispiel die S-polarisierte
Lichtkomponente) zu den Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B.
-
Die
Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B werden
entsprechend der Steuerspannung angesteuert, die basierend auf den
Bildsignalen angelegt wird, um das farbige Licht der einfallenden
vorherbestimmten Polarisationslichtkomponente pro Pixel zu modulieren.
Hier sind die Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B aus
der obigen reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 zusammengesetzt,
so dass die Offset-Spannung verringert ist und sie durch die Steuerspannung
angesteuert werden, die eine exzellentere Symmetrie aufweist verglichen
mit den herkömmlichen.
-
Die
Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B reflektieren
das modulierte farbige Licht zu den Polarisationsstrahlteilem 15, 16,
und 17. Die Polarisationsstrahlteiler 15, 16,
und 17 leiten lediglich die vorherbestimmte Polarisationslichtkomponente
(zum Beispiel die P-polarisierte Lichtkomponente) des reflektierten
Lichts (des modulierten Lichts) weiter, das von den Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B kommt,
und emittieren die Komponente zu dem Vereinigungsprisma 18.
Das Vereinigungsprisma 18 vereinigt die Lichtfarben der
vorherbestimmten Polarisationslichtkomponenten, die durch die Polarisationsstrahlteiler 15, 16,
und 17 gehen, und emittiert das vereinigte Licht zu der
Projektorlinse 19. Die Projektorlinse 19 projiziert
das vereinigte Licht, das von der Vereinigungslinse 18 emittiert
wird, zu dem Bildschirm 20. Dadurch werden Bilder entsprechend
dem durch die Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B modulierten
Licht auf den Bildschirm 20 projiziert, was die gewünschte Bildanzeige
erreicht.
-
Wie
oben beschrieben wurde, wird gemäß dem reflektierenden
Flüssigkristallprojektor
der Ausführungsform
die reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21,
bei der die Pixelelektroden 42A mit der Metallschicht 43 beschichtet
sind, als Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B verwendet,
so dass die Offset-Spannung, die herkömmlich für die Steuerspannung in den
Flüssigkristalllichtventilen 21R, 21G und 21B benötigt wurde,
verringert oder überflüssig ist.
Dadurch wird die Schaltung zum Anlegen der Offset-Spannung vereinfacht
oder unnötig,
was eine Vereinfachung der Steuerschaltung der Flüssigkristalllichtventile 21R, 21G und 21B gestattet.
-
Als
nächstes
werden konkrete Eigenschaften der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 21 als
Beispiele dargestellt. Vor der Beschreibung der Beispiele werden
zuerst die Eigenschaften der herkömmlichen reflektierenden Flüssigkristallanzeigevorrichtungen,
die die Metallschicht 43 nicht aufweisen, als Vergleichsbeispiele
dargestellt.
-
[Vergleichsbeispiel]
-
Vorrichtungen
wurden als eine reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(eine Flüssigkristallzelle)
zur Auswertung angefertigt, die als Vergleichsbeispiel verwendet
wird, wobei ITO als transparentes Elektrodenmaterial in den gegenüberliegenden
Substraten verwendet wird und verschiedene Metallelektrodenmaterialien
(Aluminium, Platin und dergleichen) als Pixelelektrode in dem Pixelelektrodensubstrat
verwendet wird. Diese Vorrichtungen für die Auswertung wurden wie
folgt hergestellt. Zuerst wurden ein Glassubstrat, das darauf die
transparente ITO-Elektrode aufweist, zur Verwendung als das gegenüberliegende
Substrat und ein Siliziumsubstrat, das darauf die Elektrode aufweist,
die aus einer der verschiedenen Elektroden hergestellt ist, zur
Verwendung als Pixelelektrodensubstrat gereinigt und in eine Verdampfungsvorrichtung
eingebracht und eine SiO2-Schicht als ausgerichtete Schicht
mit schrägem
Aufdampfen in einem Aufdampfungswinkelbereich von 45° bis 55° ausgebildet.
Die Dicke der ausgerichteten Schicht betrug 50 nm. Der Vorneigungswinkel
des Flüssigkristalls
wurde auf ungefähr
3° eingerichtet.
Dann wurden eine geeignete Anzahl Glasperlen mit einem Durchmesser
von 2 μm
zwischen den mit den ausgerichteten Schichten ausgebildeten Substraten
dispergiert, um beide Substrate zu verbinden, und ein vertikales Flüssigkristallmaterial
mit negativer dielektrischer Anisotropie Δε wurde darin eingespritzt, um
eine reflektierende Flüssigkristallzelle
herzustellen.
-
Die Änderung
des Transmissionsgrads des Flüssigkristalls
in jeder auf diese Weise hergestellten Vorrichtung wurde in einem
Cross-Nicol-Zustand mit einem Polarisationsmikroskop gemessen, wenn
eine wie in 18 dargestellte Rechteckspannung
von 60 Hz als Steuerspannung zwischen der transparenten ITO-Elektrode
und der Pixelelektrode angelegt wurde (tatsächlich wurde der Reflexionsgrad
der Vorrichtung gemessen, da die Vorrichtungen vom Reflexionstyp
waren und diese Messung äquivalent
zur Messung des Transmissionsgrads des Flüssigkristalls ist). Eine Standard-Al-Reflexionsschicht
wurde als Referenz verwendet. Die Messung wurde unter Verwendung
einer Wellenlänge
von 520 nm bei Raumtemperatur durchgeführt.
-
Hierin
nachstehend geben R(+) und R(–)
Reflexionen der Vorrichtung wieder, wenn die Plus- und Minusspannungen
jeweils an die Seite der Pixelelektrode angelegt werden. Zuerst
wurden alle Metallmaterialien bezüglich der Änderung des Reflexionsgrads
R zu der an die Pixelelektrode angelegten Spannung V verglichen
(was hierin nachstehend als V-T-Charakteristik
bezeichnet wird) (2 bis 5). In den
Figuren, die die Kurven (V-T-Kurven) der
V-T-Charakteristiken darstellen, stellt die Horizontalachse die
angelegte Spannung (V) dar und die Vertikalachse stellt den Reflexionsgrad
(%) dar. Zusätzlich
stellt die Horizontalachse in den 3 bis 5 Absolutwerte
der angelegten Spannung dar, um die Figur zu vereinfachen. Ferner
sind in den Figuren, die die V-T-Kurven darstellen, die Messwerte des
Reflexionsgrads R(–),
die erhalten werden, wenn die angelegte Minusspannung verwendet
wird, durch Kreise aufgetragen und gekennzeichnet und die Messwerte
des Reflexionsgrads R(+), die erhalten werden, wenn die angelegte
Plusspannung verwendet wird, durch schwarze Kreise aufgetragen und
gekennzeichnet.
-
<Vergleichsbeispiel
1>
-
2 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn Aluminium (Dicke 150 nm) als Metallmaterial
der Pixelelektrode verwendet wird. Wie in 2 dargestellt ist,
waren die V-T-Kurven asymmetrisch, wenn beide Polaritäten der
Spannungen angelegt wurden, und die V-T-Kurve des Reflexionsgrads
bei Anlegen der Plusspannung R(+) wurde auf eine niedrigere Spannungsseite
verschoben als die V-T-Kurve des Reflexionsgrads in dem Minusfall
R(–).
Das heißt,
der Vergleich des Reflexionsgrads desselben Werts der angelegten
Spannungen macht deutlich, dass eine Eigenschaft R(+) > R(–) stets erhalten wurde.
-
Der
Flüssigkristall
wurde asymmetrisch auf diese Weise trotz Anlegen desselben Werts
der äußeren Plus-
und Minusspannungen an die Flüssigkristallzelle
angesteuert, was bedeutet, dass keine symmetrische Spannung an den
Flüssigkristall
angelegt wurde. Dies resultiert aus dem Gleichstrombatterieeffekt,
der zwischen den ungleichen Elektroden der transparenten ITO-Elektrode
und der Aluminiumelektrode erzeugt wird. Wenn die Ansteuerung in diesem Zustand
fortgesetzt wird, wird die innere Spannung in der Flüssigkristallzelle
gespeichert und dies verursacht das Einbrennen. Daher sollte für den praktischen
Einsatz die Offset-Spannung ΔV
gleich der verschobenen Spannung (die dem Batterieeffekt entsprechende
Spannung) angelegt werden, um R(+) = R(–) zu erhalten. ΔV beträgt im Vergleichsbeispiel
1 ΔV = 0,6
V und lediglich ΔV
der Gleichstrom-Offset-Spannung wird auf die Signalspannung zur
Ansteuerung aufgebracht, wie in 18 dargestellt
ist. Das obige Einbrennphänomen
mag jedoch während
der Langzeitansteuerung auftreten, sofern der Wert von ΔV nicht korrekt
eingestellt wird und kontinuierlich angelegt wird und ferner kann
sich ΔV selbst
aufgrund der Langzeitansteuerung, Änderung der Umgebungstemperatur
und dergleichen verändern,
so dass die Verringerung oder Eliminierung von ΔV im Wesentlichen unerlässlich ist
für den
praktischen Einsatz.
-
Ferner
trat das obige Phänomen
auf ähnliche Weise
auf, wenn eine Polyimidschicht als ausgerichtete Schicht verwendet
wurde und wenn ein anderes nematisches Flüssigkristallmaterial außer dem
vertikal ausgerichteten Flüssigkristall
verwendet wurde.
-
<Vergleichsbeispiel
2>
-
3 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn Platin (Dicke 100 nm) als Metallmaterial
der Pixelelektrode verwendet wird. Bei dem Vergleichsbeispiel wurde
durch Vergleich des Reflexionsgrads bei demselben Wert der angelegten
Spannungen eine Charakteristik R(+) < R(–) im Unterschied zu Vergleichsbeispiel
1 erhalten.
-
<Vergleichsbeispiel
3>
-
4 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn Silber (Dicke 100 nm) als Metallmaterial
der Pixelelektrode verwendet wird. Bei dem Vergleichsbeispiel wurde
durch Vergleich des Reflexionsgrads bei demselben Wert der angelegten
Spannungen eine Charakteristik R(+) < R(–) stets wie bei Vergleichsbeispiel 2
erhalten.
-
<Vergleichsbeispiel
4>
-
5 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn Gold (Dicke 190 nm) als Metallmaterial
der Pixelelektrode verwendet wird. Bei dem Vergleichsbeispiel wurde
durch Vergleich des Reflexionsgrads bei demselben Wert der angelegten
Spannungen eine Charakteristik R(+) < R(–) wie bei Vergleichsbeispiel
2 erhalten.
-
6 stellt
eine Spektralcharakteristik des Reflexionsgrads dar, wenn eine 60
Hz Rechteckspannung als Steuerspannung an die Vorrichtungen der
Vergleichsbeispiele 1 bis 4 angelegt wurde. In 6 stellt
die Horizontalachse die Wellenlänge (nm)
dar und die Vertikalachse stellt den Reflexionsgrad (%) dar. In
der Figur stellt eine aufgetragene Kurve mit schwarzen Kreisen die
Messergebnisse dar, wenn Platin (Dicke 100 nm) als Metallmaterial der
Pixelelektrode verwendet wird (Vergleichsbeispiel 2), und aufgetragene
Kurven mit umgekehrten Dreiecken und Kreisen stellen jeweils Messergebnisse
dar, wenn Silber (Dicke 100 nm) (Vergleichsbeispiel 3) und Gold
(Dicke 190 nm) (Vergleichsbeispiel 4) verwendet werden. Ferner stellt
eine durchgezogene Linie ohne Symbole Messergebnisse dar, wenn Aluminium
(Dicke 150 nm) (Vergleichsbeispiel 1) verwendet wird. Die Messung
wurde mit einem verstärkten
Mehrkanalspektrofotometer IMUC7000, hergestellt von Otsuka Electronics
Co., Ltd., unter Verwendung einer Standardaluminiumreflexionsschicht
als Referenz durchgeführt.
Wie aus den Ergebnissen der 6 gesehen
werden kann, nahm der Reflexionsgrad auf der kurzen Wellenlängenseite
auffallend ab, besonders wenn Gold als Pixelelektrode verwendet wurde.
Der Vergleich lediglich der V-T-Kurven mach deutlich, dass die Verwendung
von Gold als Pixelelektrode (5) im Wesentlichen
keine Asymmetrie und einen beinahe idealen Zustand bereitstellt,
die Reflexionsfunktion jedoch unzureichend war, wie aus der Spektralcharakteristik
der 6 dargestellt erhalten wurde, so dass Gold ein
praktisch ungeeignetes Material ist.
-
Auf
der anderen Seite ist die Beziehung zwischen dem Reflexionsgrad
R(+) und R(–)
in dem Vergleichsbeispiel 1 entgegengesetzt jener der Vergleichsbeispiele
2–4 in
den obigen Ergebnissen. Dies rührt
von der Tatsache her, dass das Vorzeichen des Standardelektrodenpotentials
von Aluminium (Vergleichsbeispiel 1) entgegengesetzt ist zu jenen
von Platin, Silber und Gold (Vergleichsbeispiele 2 bis 4), wie in 7 dargestellt
ist. Daher werden die Pixelelektroden mit der Metallschicht 43 unter
Berücksichtigung
der Beziehung zwischen dem Reflexionsgrad R(+) und R(–), die
durch den Unterschied der Vorzeichen der Standardelektrodenpotentiale
erzeugt werden, beschichtet. Dies kann die Asymmetrie der Reflexionsgrade
R(+) und R(–)
verbessern, wie im Folgenden in Beispielen dargestellt ist.
-
[Beispiel 1] (Nicht der beanspruchten
Erfindung entsprechend) * Fälle
der Verwendung eines metallischen Elementarsubstanzmaterials
-
In
dem Beispiel wurde Aluminium (Dicke 150 nm) als Metallmaterial der
Pixelelektroden 42A verwendet, verschiedene metallische
Elementarsubstanzmaterialen mit einem positiven Wert des Standardelektrodenpotentials,
das dem von Aluminium entgegengesetzt ist, wurden als Metallschicht 43 verwendet,
um die Aluminiumelektroden damit zu beschichten, und die V-T-Charakteristik
wurde untersucht. Die Beschichtung wurde mit der Verdampfungs- oder Sputter-Abscheidung
ausgebildet. ITO wurde als transparentes Elektrodenmaterial in dem gegenüberliegenden
Substrat 30 wie bei den obigen Vergleichsbeispielen verwendet.
Die Herstellung der Vorrichtung für die Auswertung war dieselbe
wie jene der Vergleichsbeispiele außer dem Beschichtungsvorgang,
der die Metallschicht 43 verwendet. Außerdem waren die Messbedingungen
dieselben wie jene der Vergleichsbeispiele und die Änderung
des Reflexionsgrads R des Flüssigkristalls
wurde gemessen, wenn eine Rechteckspannung mit 60 Hz angelegt wurde.
Wie bei den Vergleichsbeispielen stellt die Horizontalachse bei
den V-T-Kurven zur Vereinfachung die Absolutwerte der angelegten
Spannungen dar.
-
<Vergleichsbeispiel
1–1>
-
8 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn die Aluminiumpixelelektroden mit
Platin von 2 nm Dicke als Metallschicht 43 beschichtet
werden. 8 stellt R(+) < R(–) dar und
wenig Asymmetrie wurde bei beiden Polaritäten der Reflexionen R(+) und
R(–) aufgrund
von lediglich 2 nm Beschichtung beobachtet. Die Offset-Spannung
betrug 0,5 V und nahm deutlicher ab als je zuvor.
-
<Vergleichsbeispiel
1–2>
-
9 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn die Aluminiumpixelelektroden mit
Silber von 5 nm Dicke als Metallschicht 43 beschichtet
werden. In dem Beispiel wurde R(+) = R(–) beobachtet und die Asymmetrie
wurde bei beiden Polaritäten
der Reflexionen R(+) und R(–) überhaupt
nicht beobachtet. Es wurde keine Offset-Spannung beobachtet.
-
<Vergleichsbeispiel
1–3>
-
10 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn die Aluminiumpixelelektroden mit
Gold von 5 nm Dicke als Metallschicht 43 beschichtet werden.
In dem Beispiel wurde R(+) = R(–)
beobachtet und die Asymmetrie wurde bei beiden Polaritäten der
Reflexionen R(+) und R(–)
im Wesentlichen nicht beobachtet. Eine geringe Offset-Spannung wurde
beobachtet.
-
<Vergleichsbeispiel
1–4>
-
11 stellt
die V-T-Charakteristik dar, wenn die Aluminiumpixelelektroden mit
Palladium von 5 nm Dicke als Metallschicht 43 beschichtet
werden. In dem Beispiel wurde R(+) = R(–) beobachtet und die Asymmetrie
wurde bei beiden Polaritäten
der Reflexionen R(+) und R(–) überhaupt
nicht beobachtet. Es wurde keine Offset-Spannung beobachtet.
-
Die
Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1–1 bis 1–4 machen deutlich, dass, wenn
die Aluminiumelektroden mit Platin, Silber, Gold oder Palladium beschichtet
werden, die einen positiven Wert des Standardelektrodenpotentials
entgegengesetzt zu jenem von Aluminium aufweisen, kein Batterieeffekt beobachtet
wurde oder der Wert davon abnahm und die Asymmetrie der V-T-Kurve,
d. h. die Asymmetrie der Flüssigkristallreaktionen,
merklich verhindert wurde und dieses die Offset-Spannung auf null
oder einen sehr kleinen Wert im Unterschied zu jedem Vergleichsbeispiel
verringert. Ferner wurden bei den Vorrichtungen dieser Vergleichsbeispiele,
selbst wenn die Langzeitansteuerung durchgeführt wurde, Probleme wie das
Einbrennen überhaupt
nicht beobachtet. Diese Effekte wurden ähnlich beobachtet, wenn sie
mit anderen Metallmaterialien einfacher Substanzen, wie zum Beispiel
Iridium, das einen positiven Wert des Standardelektrodenpotentials
aufweist, beschichtet wurden, was nicht dargestellt ist.
-
[Beispiel 2] (Gemäß der beanspruchten Erfindung)
* Fälle
der Verwendung eines Legierungsmaterials
-
Als
nächstes
wurde Aluminium (Dicke 150 nm) als Metallmaterial der Pixelelektroden 42A verwendet,
Palladium-Silber- und Platin-Silber-Legierungsmaterialien mit einem
positiven Wert des Standardelektrodenpotentials, das dem von Aluminium entgegengesetzt
ist, wurden als Metallschicht 43 verwendet, um die Aluminiumelektrode
damit zu beschichten, und die V-T-Charakteristik
wurde untersucht. Die Herstellung der Vorrichtung für die Auswertung
und die Messbedingungen waren dieselben wie für Beispiel 1.
-
Zuerst
wurde eine Flüssigkristallzelle,
in der die Aluminiumpixelelektroden mit einer Dicke von 5 nm mit
einer Palladium-Silber-Legierungsschicht mit einem Atomverhältnis von
Silber zu Palladium von 50:50 als ungleiche Metallschicht 43 beschichtet
wurden, hergestellt und die V-T-Charakteristik gemessen. Die Ergebnisse
sind in 12 dargestellt. Außerdem wurde
eine Flüssigkristallzelle,
in der sie mit einer Platin-Silber-Legierungsschicht mit einem Atomverhältnis von
Platin zu Silber von 50:50 beschichtet wurden, auf ähnliche
Weise hergestellt und die V-T-Charakteristik gemessen, was nicht
dargestellt ist. In beiden Fällen
der Beschichtung mit den Legierungsschichten wurde R(+) = R(–) beobachtet und
weder der Batterieeffekt noch die Asymmetrie bei beiden Polaritäten der
Reflexionen R(+) und R(–) beobachtet.
Und es wurde keine Offset-Spannung beobachtet.
-
Als
nächstes
wurde die Änderung
des Reflexionsgrads gemessen, wenn sie mit einer Legierungsschicht
(5 nm) einer Palladium-Silber-Legierungsschicht oder einer Platin-Silber-Legierungsschicht
mit verschiedenen Mischungskonzentrationen von Silber beschichtet
wurden. 13 stellt die Messergebnisse
dar, wobei die Vertikalachse den Reflexionsgrad (%) und die Horizontalachse
die Mischungskonzentration von Silber in jeder Legierung darstellt.
-
Wenn
sie lediglich mit der Silberschicht beschichtet wurden (eine Probe
mit der Silbermischungskonzentration von 100% in der Figur) erhöhte sich
der Reflexionsgrad mehr als bei der ursprünglichen Aluminiumpixelelektrode.
Eine Silberelementarsubstanzschicht erfordert jedoch allgemein eine Ultraviolett-Ozonreinigungsbehandlung
bei den Flüssigkristallprozessen.
Die Behandlung schwärzt
die Oberflächen
davon und die Bestrahlung von starkem Licht verursacht eine Verfärbung, so
dass es wichtig ist, bei seiner Verwendung sorgsam zu sein. Auf
der anderen Seite verringerte die Beschichtung mit lediglich Palladium
oder Platin (Proben mit der Silbermischungskonzentration von 0%
in der Figur) den Reflexionsgrad.
-
Diese
Beispiele haben gezeigt, dass die Legierungsschichten aus Palladium-Silber
und Platin-Silber
wirksam bei der Lösung
beider Probleme der chemischen Instabilität des Silbers und dem niedrigen
Reflexionsgrad des Palladiums und Platins sind. Das heißt, die
chemische Instabilität
des Silbers wird durch Mischen mit Palladium oder Platin, die chemisch
sehr stabil sind, eliminiert. Außerdem wird der Reflexionsgrad,
der aufgrund der Beschichtung mit Palladium oder Platin niedrig
ist, durch Beimischen von Silber selbst auf einen Wert erhöht, der gleich
der ursprünglichen
Aluminiumpixelelektrode ist. Das Mischungsverhältnis, das beide Eigenschaften
der chemischen Stabilität
und des Reflexionsgrads erfüllt
(Silbermischkonzentration), war ein Atomverhältnis von 20% bis 80% und bevorzugt
40% bis 60%.
-
[Beispiel 3] * Vergleich basierend auf
der Dicke
-
Als
nächstes
wurde die V-T-Charakteristik untersucht, wenn die Metallschicht 43 mit
verschiedenen Dicken zum Beschichten verwendet wird. Die Herstellung
der Vorrichtungen für
die Auswertung und die Messbedingungen sind dieselben wie jene des
Beispiels 1. Silber, Palladium und Platin wurden als Material der
Metallschicht 43 verwendet. Lediglich die Legierungen mit
Silber sind gemäß der beanspruchten
Erfindung. Die Fälle,
in denen die Dicke von Silber, Palladium und Platin auf 2 nm, 5
nm und 20 nm festgelegt ist, wurden gemessen.
-
14 stellt
die Messergebnisse davon dar, das heißt, die Beziehung (eine asymmetrische
Situation) zwischen den Reflexionen R(+) und R(–) und die Offset-Spannung
in jedem Material und die Dicke. Ebenfalls stellt 14 die
Eigenschaften dar, wenn die Metallschicht 43 nicht für das Beschichten
verwendet wird (das heißt,
nur die Aluminiumelektrode) und wenn die Palladium-Silber-Legierungsschicht und
die Platin-Silber-Legierungsschicht
wie in Beispiel 2 sowie Silber, Palladium und Platin zum Beschichten
verwendet werden.
-
Wie
aus den Ergebnissen in 14 gesehen werden kann, verringert
das Beschichten der Metallschicht 43, die aus jedem Material
mit jeder Dicke hergestellt ist, die Asymmetrie und die Offset-Spannung
im Unterschied zu dem Fall der Verwendung von lediglich Aluminium
als Elektrodenmaterial.
-
Hier
wurde bestätigt,
dass die Metallschicht 43 von 1 nm Dicke oder mehr, die
die Aluminiumpixelelektrode beschichtete, zum Verhindern der Asymmetrie
ausreichend wirksam war, was nicht dargestellt ist. Die Dicke kleiner
1 nm wird ebenfalls als wirksam zum Verhindern der Asymmetrie erachtet, aber
es ist schwierig, eine solch dünne
Schicht gleichmäßig auszubilden.
Auf der anderen Seite ist die Metallschicht 43 von 100
nm Dicke oder mehr zum Beschichten zu dick, um Licht durchzulassen und
die ursprünglichen
absoluten Reflexionsgrade der reflektierenden Elektrode (die Pixelelektroden 42A)
aufzuweisen. Daher beträgt
die Dicke der Metallschicht zum Beschichten geeignet nicht weniger als
1 nm und weniger als 100 nm.
-
[Beispiel 4] * Spektralcharakteristik
-
Eine
Spektralcharakteristik des Reflexionsgrads wurde gemessen (15),
wenn eine 60 Hz Rechteckspannung als die Steuerspannung an die Vorrichtungen
mit der Platin-, Gold- und Silberbeschichtung angelegt wird, die
in den Vergleichsbeispielen 1–1
bis 1–3
(die Erfindung nicht beinhaltend) hergestellt wurden. Die Messungen
wurden mit dem verstärkten
Mehrkanalspektrofotometer IMUC7000, hergestellt von Otsuka Electronics
Co., Ltd., wie bei den Vergleichsbeispielen (6) durchgeführt. In 15 stellt
die Horizontalachse die Wellenlänge (nm)
dar und die Vertikalachse stellt den Reflexionsgrad (%) dar. In
der Figur stellt eine aufgetragene Kurve mit schwarzen Kreisen die
Messergebnisse dar, wenn Platin (2 nm Dicke) als Metallschicht 43 zum
Beschichten verwendet wird, und die aufgetragenen Kurven mit Kreisen
und umgekehrten Dreiecken stellen die Messergebnisse dar, wenn Gold
(5 nm Dicke) und Silber (5 nm Dicke) zum Beschichten verwendet werden.
Außerdem
stellt eine durchgezogene Linie ohne Symbole Messergebnisse dar,
wenn die Metallschicht 43 nicht zum Beschichten (der Fall der
reinen Aluminiumelektrode) als eine Referenz verwendet wird.
-
Ferner
wurde, wie in 16 dargestellt ist, die Spektralcharakteristik
des Reflexionsgrads von Platin mit verschiedenen Dicken gemessen.
Die Messbedingungen waren dieselben wie jene der in 15 dargestellten
Spektralcharakteristik. In der Figur stellt eine aufgetragene die
chemische Instabilität des
Silbers wird durch Mischen mit Palladium oder Platin, die chemisch
sehr stabil sind, eliminiert. Außerdem wird der Reflexionsgrad,
der aufgrund der Beschichtung mit Palladium oder Platin niedrig
ist, durch Beimischen von Silber selbst auf einen Wert erhöht, der
gleich der ursprünglichen
Aluminiumpixelelektrode ist. Das Mischungsverhältnis, das beide Eigenschaften
der chemischen Stabilität
und des Reflexionsgrads erfüllt
(Silbermischkonzentration), war ein Atomverhältnis von 20% bis 80% und bevorzugt 40%
bis 60%.
-
[Beispiel 3] * Vergleich basierend auf
der Dicke
-
Als
nächstes
wurde die V-T-Charakteristik untersucht, wenn die Metallschicht 43 mit
verschiedenen Dicken zum Beschichten verwendet wird. Die Herstellung
der Vorrichtungen für
die Auswertung und die Messbedingungen sind dieselben wie jene des
Beispiels 1. Silber, Palladium und Platin wurden als Material der
Metallschicht 43 verwendet. Lediglich die Legierungen mit
Silber sind gemäß der beanspruchten
Erfindung. Die Fälle,
in denen die Dicke von Silber, Palladium und Platin auf 2 nm, 5
nm und 20 nm festgelegt ist, wurden gemessen.
-
14 stellt
die Messergebnisse davon dar, das heißt, die Beziehung (eine asymmetrische
Situation) zwischen den Reflexionen R(+) und R(–) und die Offset-Spannung in jedem
Material und die Dicke. Ebenfalls stellt 14 die
Eigenschaften dar, wenn die Metallschicht 43 nicht für das Beschichten
verwendet wird (das heißt,
nur die Aluminiumelektrode) und wenn die Palladium-Silber-Legierungsschicht und
die Platin-Silber-Legierungsschicht wie in Beispiel 2 sowie Silber,
Palladium und Platin zum Beschichten verwendet werden.
-
Wie
aus den Ergebnissen in 14 gesehen werden kann, verringert
das Beschichten der Metallschicht 43, die aus jedem Material
mit jeder Dicke hergestellt ist, die Asymmetrie und die Offset-Spannung
im Unterschied zu dem Fall der Verwendung von lediglich Aluminium
als Elektrodenmaterial.
-
Hier
wurde bestätigt,
dass die Metallschicht 43 von 1 nm Dicke oder mehr, die
die Aluminiumpixelelektrode beschichtete, zum Verhindern der Asymmetrie
ausreichend wirksam war, was nicht dargestellt ist. Die Dicke kleiner
1 nm wird ebenfalls als wirksam zum Verhindern der Asymmetrie erachtet, aber
es ist schwierig, eine solch dünne
Schicht gleichmäßig auszubilden.
Auf der anderen Seite ist die Metallschicht 43 von 100
nm Dicke oder mehr zum Beschichten zu dick, um Licht durchzulassen und die
ursprünglichen
absoluten Reflexionsgrade der reflektierenden Elektrode (die Pixelelektroden 42A)
aufzuweisen. Daher beträgt
die Dicke der Metallschicht zum Beschichten geeignet nicht weniger als
1 nm und weniger als 100 nm.
-
[Beispiel 4] * Spektralcharakteristik
-
Eine
Spektralcharakteristik des Reflexionsgrads wurde gemessen (15),
wenn eine 60 Hz Rechteckspannung als die Steuerspannung an die Vorrichtungen
mit der Platin-, Gold- und Silberbeschichtung angelegt wird, die
in den Vergleichsbeispielen 1–1
bis 1–3
(die Erfindung nicht beinhaltend) hergestellt wurden. Die Messungen
wurden mit dem verstärkten
Mehrkanalspektrofotometer IMUC7000, hergestellt von Otsuka Electronics
Co., Ltd., wie bei den Vergleichsbeispielen (6) durchgeführt. In 15 stellt
die Horizontalachse die Wellenlänge (nm)
dar und die Vertikalachse stellt den Reflexionsgrad (%) dar. In
der Figur stellt eine aufgetragene Kurve mit schwarzen Kreisen die
Messergebnisse dar, wenn Platin (2 nm Dicke) als Metallschicht 43 zum
Beschichten verwendet wird, und die aufgetragenen Kurven mit Kreisen
und umgekehrten Dreiecken stellen die Messergebnisse dar, wenn Gold
(5 nm Dicke) und Silber (5 nm Dicke) zum Beschichten verwendet werden.
Außerdem
stellt eine durchgezogene Linie ohne Symbole Messergebnisse dar,
wenn die Metallschicht 43 nicht zum Beschichten (der Fall der
reinen Aluminiumelektrode) als eine Referenz verwendet wird.
-
Ferner
wurde, wie in 16 dargestellt ist, die Spektralcharakteristik
des Reflexionsgrads von Platin mit verschiedenen Dicken gemessen.
Die Messbedingungen waren dieselben wie jene der in 15 dargestellten
Spektralcharakteristik. In der Figur stellt eine aufgetragene Kurve
mit schwarzen Kreisen die Messergebnisse dar, wenn Platin mit einer
Dicke von 2 nm verwendet wird, und aufgetragene Kurven mit Kreisen
und Rauten stellen jeweils die Messergebnisse dar, wenn eine mit
einer Dicke von 5 nm und mit einer Dicke von 20 nm verwendet werden.
Außerdem
stellt eine durchgezogene Linie ohne Symbole Messergebnisse dar,
wenn die Metallschicht 43 nicht zum Beschichten (der Fall
der reinen Aluminiumelektrode) als eine Referenz verwendet wird.
-
Wie
aus diesen Ergebnissen gesehen werden kann, wurden in jedem Material
und jeder Dicke die gute Spektralcharakteristik, die für den praktischen
Einsatz ausreichend ist, in dem ganzen Wellenlängenbereich erhalten.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann verschiedenartig modifiziert werden. Zum Beispiel kann
die reflektierende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
der Erfindung nicht nur weithin auf die LCD-Projektoren, sondern ebenso auf andere
Anzeigevorrichtungen und Bildanzeigen in verschiedenen tragbaren
elektrischen Vorrichtungen und in verschiedenen Informationsverarbeitungsendgeräten und
dergleichen verwendet werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird gemäß der reflektierenden
Flüssigkristallanzeigevorrichtung und
der Anzeigevorrichtung der Erfindung die Oberfläche der Pixelelektrode, die
der transparenten Elektrode gegenüberliegt, mit der Metallschicht
beschichtet, die das Standardelektrodenpotential mit einem Vorzeichen
aufweist, das dem der die Pixelelektrode bildenden Metallmaterial
entgegengesetzt ist, so dass der Batterieeffekt zwischen den gegenüberliegenden
Elektroden verhindert werden kann. Dadurch kann die Asymmetrie der
Flüssigkristallreaktionen verhindert
werden, was die Verringerung der Offset-Spannung erreicht, die auf
die Steuerspannung aufgebracht wird. Daher wird das Anlegen der
Offset-Spannung unnötig
oder die Änderung
der Offset-Spannung kann selbst während der Langzeitansteuerung
verringert werden und als Folge kann eine hohe Zuverlässigkeit
während
der Langzeitansteuerung sichergestellt werden.
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Offensichtlich
sind viele Modifikationen und Veränderungen der vorliegenden
Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Es ist daher zu verstehen,
dass die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche anders
als ausdrücklich
beschrieben betrieben werden kann.