DE69723797T2

DE69723797T2 - Bildelektrodensubstrat für eine reflektierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die dieses benutzt und Anzeigegerät mit einer solchen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69723797T2
Application number: DE69723797T
Authority: DE
Inventors: Mamoru Ohta-ku Miyawaki; Takeshi Ohta-ku Ichikawa; Hiroo Ohta-ku Akabori; Katsumi Ohta-ku Kurematsu; Osamu Ohta-ku Koyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: HK1009499A1; TW429368B; CN1191323A; DE69723797D1; CN1099611C; JPH10177169A; US6166792A; KR19980032962A; EP0837354A3; KR100254326B1; EP0837354A2; JP3188411B2; EP0837354B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bildelementelektrodensubstrat, das für ein Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart zu verwenden ist, sowie ein Flüssigkristallgerät, das ein derartiges Bildelementelektrodensubstrat zum Anzeigen von Bildern und Zeichen verwendet, sowie ein Anzeigegerät, das ein derartiges Flüssigkristallgerät verwendet. Sie betrifft insbesondere ein Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart mit einem Paar gegenüberliegender Substrate und die Lücke zwischen den Substraten füllendem Flüssigkristall, wobei eines davon eine Vielzahl von strukturierten Bildelementelektroden trägt, um von dem anderen Substrat emittiertes Licht zu empfangen.
Stand der Technik
Die heutige Welt ist in ein sogenanntes Multimediazeitalter eingetreten, und Vorrichtungen und Ausrüstungen zum Austausch von Bildinformationen zu Kommunikationszwecken spielen in der Welt eine immer wichtigere Rolle. Gemäß diesem Trend erregen Flüssigkristallgeräte Aufmerksamkeit, weil sie in einer dünnen und tragbaren Form realisiert werden können und lediglich wenig Leistung konsumieren, so dass die Industrie zur Herstellung derartiger Vorrichtungen zu einer der Hauptindustrien heranwuchs, die mit der Halbleiterindustrie vergleichbar ist.
Flüssigkristallgeräte werden derzeit gerne für Arbeitsplatzrechner in der sogenannten Notebook-Größe mit einer Größe von nur 254 mm (zehn Zoll) verwendet. Zusätzlich erwartet man, dass Flüssigkristall eine Hauptrolle bei den Anzeigen elektronischer Arbeitsstationen und Heimfernsehanlagen spielt, die üblicherweise einen großen Anzeigeschirm aufweisen. Ein großer Anzeigeschirm bringt jedoch hohe Herstellungskosten mit sich und erfordert die Erfüllung von rigorosen elektronischen Anforderungen zum Ansteuern des großen Schirms. Als Faustregel kann man sagen, dass die Herstellungskosten eines Flüssigkristallanzeigefelds proportional zum Quadrat oder Kubik der Größe des Schirms sind.
Somit wurde als Alternative ein Projektionssystem vorgeschlagen, das entworfen wurde, um ein kleines Flüssigkristallfeld zu verwenden und das darauf ausgebildete Bild zu vergrößern. Ein derartiges System wird hauptsächlich aufgrund der jüngsten Entwicklung zu Halbleitervorrichtungen in kleinster Größe machbar, welche ausgezeichnet arbeiten und bei geringen Kosten hergestellt werden können.
In Anbetracht der jüngsten technischen Entwicklung gibt es eine gestiegene Nachfrage nach kleinen Dünnschichttransistoren, die mit einer befriedigenden Ansteuerungsleistung zur Verwendung bei Flüssigkristallanzeigefeldern mit Dünnschichttransistoren versehen sind, welche die Dünnschichttransistoren als Schaltvorrichtungen für die Bildelementelektroden verwenden. Zudem werden Dünnschichttransistoren beliebt, die eher polykristallines Silizium als amorphes Silizium verwenden. Videosignale für das die NTSC-Standards erfüllende Auflösungsniveau, die für das NTSC-Televisionssystem verwendet werden, erfordern keine Befähigung zur Hochgeschwindigkeitsverarbeitung. Daher können nicht nur die Dünnschichttransistoren sondern auch Bestandteile der Peripherieschaltungen inklusive der Schieberegister und Dekodiereinrichtungen aus polykristallinem Silizium ausgebildet sein, um ein Flüssigkristallgerät zu erzeugen, wobei ein Anzeigebereich und Peripherieansteuerungsschaltungen integriert ausgebildet sind.
Polykristallines Silizium ist jedoch weniger leistungsfähig als monokristallines Silizium, so dass beispielsweise die Schieberegister in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt werden müssen, die getrennt installiert sind, um eine Fernsehanlage mit einem höheren Auflösungsniveau zu realisieren, als das durch die NTSC-Standards erforderliche Niveau, oder eine Computeranzeige mit der sogenannten XGA- oder SXGA-Auflösung. Dabei kann entlang der Ränder der getrennten Vorrichtungen im Anzeigebereich ein Rauschen als Geisterbild auftreten, was ein zu lösendes Problem darstellt.
Als Versuch, dieses Problem zu umgehen, wurde ein Anzeigegerät mit einem monokristallinem Siliziumsubstrat mit einem hohen Ansteuerungspotenzial vorgeschlagen, um das Anzeigegerät der vorstehend beschriebenen integrierten Bauart unter Verwendung von monokristallinem Silizium zu ersetzen. Da das Ansteuerungspotenzial der Transistoren mit Peripherieansteuerungsschaltungen eines derartigen Anzeigegeräts befriedigend ist, ist die vorstehend beschriebene Technik der Unterteilung der Vorrichtungen dabei nicht nötig, und das Rauschproblem kann somit erfolgreich vermieden werden.
Die vorstehend beschriebenen Flüssigkristallanzeigegeräte werden typischerweise in zwei Bauarten kategorisiert; die Transmissionsbauart mit einer zwischen transparenten Elektroden angeordneten Flüssigkristallschicht zur Anzeige von Bildern durch Steuern der Transmission von einfallendem Licht sowie die Reflexionsbauart zum Anzeigen von Bildern durch Bereitstellen einer Lichtreflexionsoberfläche auf dem die Reflexion von einfallendem Licht steuernden rückseitigen Substrat.
Bezüglich des Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart werden die auf dem rückseitigen Substrat angeordneten Bildelementelektroden in einer Matrix strukturiert, die Öffnungen zwischen allen benachbart angeordneten Bildelementelektroden aufweist. Wenn Licht durch die Öffnungen eindringt, werden die Ansteuerungsvorrichtungen wie etwa die unter den Bildelementelektroden angeordneten Transistoren und einige der Peripherieschaltungen mit einfallendem Licht bestrahlt, wobei ein Leckstrom ansteigt, der die Bildanzeigeeigenschaften des Geräts nachteilig beeinflusst.
Die Druckschrift JP-A-07 120 744 offenbart ein Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigeelement in Reflexionsbauart, das eine auf einer Bildelement-Gateelektrode bereitgestellte Lichtabschirmschicht beinhaltet, um zu vermeiden, dass Licht auf die Gateelektrode einfällt.
Die Druckschrift EP-A-07 63 765 (die über Artikel 54(3) EPÜ Teil des Stands der Technik bildet) offenbart eine für ein Flüssigkristallgerät zu verwendende Flüssigkristallanzeigeeinheit mit einer Vielzahl von Bildelementelektroden, die zur Anzeige von Bildern angepasst ist, indem die Bildelementelektroden zur Reflexion von einfallendem Licht veranlasst werden. Das Bildelementelektrodensubstrat umfasst eine als Matrix mit Lücken zwischen den Bildelementelektroden angeordnete Vielzahl von Bildelementelektroden und eine Abschattierungsschicht, die etwas von dem durch die Lücken eindringenden Licht zurück zu den Öffnungen reflektiert.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausgestaltung ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsvermögen der Reflexionsschicht zwischen 60% und 150 von dem der Bildelementelektroden liegt; die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial aus Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlCu, AlSiGeCu, Cr, Au oder Ag ausgebildet ist; und die Oberfläche der Reflexionsschicht spiegelpoliert ist.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart bereitgestellt, das ein erfindungsgemäßes Bildelementelektrodensubstrat umfasst.
Das erfindungsgemäße Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart hat den Vorteil, dass es frei von den vorstehend identifizierten Problemen ist, und zur effektiven Verwendung von einfallendem Licht angepasst ist, das durch die durch die Bildelementelektroden des Geräts definierten Öffnungen eindringt.
Zudem weist das Substrat die nachstehend aufgeführten Vorteile auf.

(1) Die Intensität des Signallichts ist erhöht (und die des gebeugten Lichtanteils ist reduziert), um die Klarheit und den Kontrast des angezeigten Bildes zu verbessern.
(2) Da die Bereiche zwischen einer Bildelementelektrode und der anderen Bildelementelektrode beim Betrieb zum Anzeigen von Bildern teilnehmen können, ist das angezeigte Bild frei von den Randlinien der Bildelementelektroden und erscheint sehr natürlich.
(3) Da das angezeigte Bild frei von den Randlinien der Bildelementelektroden ist, kann eine große Anzahl von Bildelementen auf einem kleinen Feld dicht angeordnet sein, ohne ein Problem zu erzeugen. Wenn die Randlinien der Bildelementelektroden bemerkbar werden, müssen die Bildelementelektroden so dimensioniert werden, dass der Effekt merklicher Randlinien minimiert wird, so dass ein zur Anzeige von klaren Bildern entworfenes Anzeigefeld unvermeidlich groß ausgebildet wird. Die erfindungsgemäße Anordnung einer Reflexionsschicht löst dieses Problem auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräts.
2 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Bildelementelektrodensubstrats.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallgerät mit Peripherieschaltungen.
4 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung zur genauen Synchronisierung eines Videosignals und eines Abtastimpulses.
5 zeigt ein Flüssigkristallfeld im Zusammenhang mit der Versiegelungsanordnung.
Die 6A und 6B zeigen grafische Darstellungen zur Bestimmung der Akzeptierbarkeit und Nicht-Akzeptierbarkeit eines Ätzvorgangs, der zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräts zu verwenden ist.
7 zeigt ein optisches System mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart.
8 zeigt ein Blockschaltbild der Peripherieschaltungen eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart.
9 zeigt eine Schnittansicht eines Anzeigebereichs eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart.
10 zeigt ebenfalls eine Schnittansicht eines Anzeigebereichs eines Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart.
11 zeigt eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart.
12 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Verhältnis der Flüssigkristallschichtdicke zu dem Lückenabstand zwischen benachbarten Bildelementelektroden (= d1/d2) und dem Verhältnis des dem elektrischen Feld des Anzeigefelds unterliegenden Flüssigkristalls um nicht mehr als 95%.
13 zeigt eine Teilschnittansicht eines Flüssigkristallgeräts in Reflexionsbauart, wobei die Flüssigkristallschicht eine Dicke von 6 μm aufweist und benachbarte Bildelementelektroden um einen Abstand von 1 μm getrennt sind.
14 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Abstand von den Bildelementelektroden und der Feldstärke.
15 zeigt eine Teilschnittansicht eines Flüssigkristallgeräts, wobei ein Schritt des Herstellungsverfahrens dargestellt ist.
Die 16A, 16B und 16C zeigen ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät in Projektionsbauart.
Die 17A, 17B und 17C zeigen grafische Darstellungen der Spektralreflexionseigenschaften der dichroitischen Spiegel, die bei einem erfindungsgemäßen Anzeigegerät in Projektionsbauart verwendet werden können.
18 zeigt den Farbtrennungs-/Beleuchtungsabschnitt eines erfindungsgemäßen Anzeigegeräts in Projektionsbauart.
19 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
Die 20A, 20B und 20C zeigen das zugrunde liegende Prinzip der Farbtrennung und Farbsynthese für ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallfeld.
21 zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
22 zeigt das optische Projektionssystem eines erfindungsgemäßen Anzeigegeräts in Projektionsbauart.
23 zeigt ein Blockschaltbild des Ansteuerungsschaltungssystems eines erfindungsgemäßen Anzeigegeräts in Projektionsbauart.
24 zeigt eine vergrößerte Ansicht des auf dem Anzeigeschirm eines erfindungsgemäßen Anzeigegeräts in Projektionsbauart projizierten Bilds.
25 zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
26 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
Die 27A und 27B zeigen eine vergrößerte Teildraufsicht und eine vergrößerte Seitenschnittansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
28 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht eines bekannten Flüssigkristallfelds in Transmissionsbauart mit Mikrolinsen.
29 zeigt eine vergrößerte Teilansicht eines durch ein bekanntes Anzeigegerät in Projektionsbauart erhaltenen projizierten Bilds, das unter Verwendung eines Flüssigkristallfelds in Transmissionsbauart mit Mikrolinsen realisiert wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Zunächst wird ein durch die vorliegenden Erfinder vorbekanntes Flüssigkristallanzeigegerät in der Reflexionsbauart (JP-A-7-186 473) unter Bezugnahme auf 10 beschrieben, um die zugrunde liegende Idee und die Basiskonfiguration darzustellen, die der vorliegend betrachteten Bauart eines Anzeigegeräts gemeinsam sind.
10 zeigt eine Schnittansicht eines Anzeigebereichs eines Flüssigkristallanzeigegeräts in Reflexionsbauart. In 10 sind eine Isolationsschicht 8, eine Lichtabschirmschicht 107, die typischerweise aus einem Material mit einem geringen Reflexionsvermögen wie etwa Ti, TiN, W oder Mo ausgebildet ist, eine weitere Isolationsschicht 9, Bildelementelektroden 12 mit einer Reflexionsoberfläche, die typischerweise aus Aluminium oder einer Aluminiumverbindung wie etwa Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu oder AlC oder einem anderen Metall wie etwa Cr, Au oder Ag ausgebildet sind, eine Flüssigkristallschicht 14 und eine Öffnung S zwischen benachbart angeordneten Bildelementelektroden gezeigt.
Die Lichtabschirmschicht 107 ist derart angeordnet, dass sie zumindest rechts unter den durch die Bildelementelektroden 12 definierten Öffnungen S gefunden wird, so dass in die Öffnungen S eindringendes Licht durch die Lichtabschirmschicht 107 blockiert wird und nicht auf die unter der Lichtabschirmschicht angeordneten Schaltungen trifft.
Bezugnehmend auf 9 wird bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigegerät in Reflexionsbauart die typischerweise aus einem Material mit geringem Reflexionsvermögen wie etwa Ti, TiN, W oder Mo ausgebildete Lichtabschirmschicht 107 durch eine Hochreflexionsschicht 7 ersetzt, so dass in die Öffnungen S eindringende Lichtstrahlen zurück zu den jeweiligen Öffnungen S reflektiert werden. Die Hochreflexionsschicht 7 ist vorzugsweise aus einem Hochreflexionsmetallmaterial ausgebildet. Materialien, die für die Schicht 7 verwendet werden können, beinhalten Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu und AlSiGeCu sowie andere Metalle wie etwa Cr, Au und Ag. In 9 bezeichnen d1 und d2 die Dicke der Flüssigkristallschicht 14 bzw. die Breite der Öffnungen S.
Das Material der Hochreflexionsschicht 7 kann dasselbe wie das der Bildelementelektroden oder davon verschieden sein. Das Reflexionsvermögen der Hochreflexionsschicht hängt vom Zustand der zugehörigen Grenzfläche der Schicht ab, und daher kann das Reflexionsvermögen der Schicht durch Glätten der Grenzfläche verbessert werden. Während das Reflexionsvermögen der Oberfläche einer durch ein übliches Abscheidegerät ausgebildeten Metallschicht etwa 80–85% für Aluminium betragen wird, kann im Einzelnen das Reflexionsvermögen durch Glätten und Polieren der Oberfläche der Metallschicht bedeutend verbessert werden, so dass sie spiegelglatt wird. Das Reflexionsvermögen der Hochreflexionsschicht kann verbessert werden, indem die darunter liegende Isolationsschicht und/oder die Hochreflexionsschicht selbst durch chemisch-mechanisches Polieren (nachstehend mit CMP bezeichnet) geglättet wird.
Obwohl das Reflexionsvermögen der Hochreflexionsschicht in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Durchlässigkeit der über den Öffnungen angeordneten Flüssigkristallschicht zu der der über den Bildelementelektroden angeordneten Flüssigkristallschicht abhängen kann, zeigt die Hochreflexionsschicht vorzugsweise ein Reflexionsvermögen von etwa 60% bis 150%, vorzugsweise etwa 80% bis 120% des Reflexionsvermögens der Bildelementelektroden, falls durch die Hochreflexionsschicht reflektiertes Licht für Signallicht verwendet wird.
Dabei weisen die Bildelementelektroden eine gewöhnliche Reflexionsoberfläche auf und sind typischerweise aus einem Material der vorstehend angeführten Gruppe von Hochreflexionsmetallmaterialien ausgebildet, obwohl sie eine Doppeltschichtkonfiguration aufweisen können, und mit einer auf den Bildelementelektroden angeordneten transparenten Schutzschicht oder einer zum Verbessern des Reflexionsvermögens der Bildelementelektroden entworfenen Schicht versehen sein können.
Nachstehend wird die Funktion der Hochreflexionsschicht unter Bezugnahme auf die 11 bis 14 beschrieben.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11 wird ein elektrisches Feld auf einem Bereich der über jeder der durch die Bildelementelektroden 12 definierten Öffnungen angeordneten Flüssigkristallschicht 14 erzeugt, wenn eine Spannung (V) zwischen die Bildelementelektroden 12 und die gegenüberliegend angeordnete gemeinsame Elektrode 15 angelegt wird.
Die Feldstärke des durch die Öffnungen erzeugten elektrischen Felds wird im Wesentlichen gleich der Feldstärke über den Bildelementelektroden in Bereichen sein, die nahe der gemeinsamen Elektrode 15 angeordnet sind, wohingegen sie gedämpft und schwächer als die Feldstärke über den Bildelementelektroden in Bereichen wird, die nahe bei den Öffnungen (insbesondere bei den Mittelpunkten der Öffnungen) angeordnet sind.
Falls die Öffnungen eine geringe Breite aufweisen, wird die Dämpfung bei der Feldstärke in nahe bei den Öffnungen angeordneten Bereichen nicht bedeutend sein, so dass das durch die Hochreflexionsschicht reflektierte Licht überwiegend auf den Öffnungen für Signallicht verwendet werden kann. Falls jedoch die Öffnung eine große Breite aufweist, wird demgegenüber die Dämpfung bei der Feldstärke in nahe bei den Öffnungen angeordneten Bereichen bedeutend, so dass lediglich ein Teil des durch die Hochreflexionsschicht reflektierten Lichts für Signallicht auf den Öffnungen verwendet werden kann.
Als Ergebnis intensiver Recherchebemühungen, die zum Auffinden eines Wegs zur effektiven Verwendung von durch die Hochreflexionsschicht reflektiertem Licht für Signallicht unternommen wurden, entdeckten die vorliegenden Erfinder, dass, falls die Flüssigkristallschicht eine Dicke d1 und die Öffnung eine Breite d2 aufweisen, durch die Hochreflexionsschicht reflektiertes Licht effektiv verwendet werden kann, wenn die Dicke der Flüssigkristallschicht und die Breite der Öffnungen einen Zusammenhang d1/d2 ≥ 5 aufweisen.
12 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Verhältnis der Flüssigkristallschichtdicke und des Lückenabstands zwischen Bildelementelektroden (= d1/d2) und dem Verhältnis des dem elektrischen Feld des Anzeigefelds unterliegenden Flüssigkristalls um nicht mehr als 95% zwischen den Mittelpunkten der Öffnungen (Punkt a in 11) und der gemeinsamen Elektrode (Punkt b in 11), das als Ergebnis eines Experiments unter Verwendung eines Anzeigegeräts gemäß 11 erhalten wird. Dabei wird bei 11 eine Spannung V an die Hochreflexionsschicht 7 und die gemeinsame Elektrode 15 angelegt, wohingegen die Bildelementelektroden 12 auf 0 V gehalten werden.
Gemäß 12 überschreitet das Verhältnis des dem elektrischen Feld des Anzeigefelds um nicht weniger als 95% unterworfenen Flüssigkristalls 50%, wenn d1/d2 ≥ 5, so dass durch die Hochreflexionsschicht reflektiertes Licht für Signallicht verwendet werden kann. Das Verhältnis der Dicke zur Breite ist vorzugsweise nicht kleiner als 6 oder d1/d2 ≥ 6.
13 zeigt eine Teilschnittansicht eines Flüssigkristallanzeigegeräts in Reflexionsbauart, wobei die Flüssigkristallschicht eine Dicke von 6 μm aufweist und benachbarte Bildelementelektroden um einen Abstand von 1 μm (d1/d2 = 6) separiert sind. Aus 13 ist ersichtlich, dass der einem elektrischen Feld in einem Verhältnis von 95% oder mehr ausgesetzte Bereich zwischen dem Zentrum der Öffnung (Punkt a in 13; Y = 0) und der gemeinsamen Elektrode (Punkt b in 13; Y = 6 μm) auf eine Zone zwischen Punkt b und etwa 3,6 μm darunter (etwa 60% bei d1 = 6 μm) beschränkt ist, und die Feldstärke mit dem Abstand von Punkt b abnimmt. Dabei wird eine Spannung V = 10 (V) an die Hochreflexionsschicht 7 und die gemeinsame Elektrode 15 angelegt, und die Bildelementelektroden 12 werden bei dem Flüssigkristallgerät in Reflexionsbauart auf V = 0 V gehalten. 14 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Abstand (Y) von den Bildelementelektroden und der Feldstärke auf der a und b verbindenden Linie.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, obwohl sie keineswegs darauf beschränkt ist. Während die Ausführungsbeispiele Halbleitersubstrate aufweisen, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Halbleitersubstraten beschränkt und gewöhnliche transparente Substrate können alternativ verwendet werden. Während MOSFETs und TFTs als Bildelementschalter für die Flüssigkristallfelder bei der nachstehenden Beschreibung verwendet werden, können zudem Zwei-Pol-Vorrichtungen wie etwa Dioden alternativ verwendet werden. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele von Flüssigkristallfeldern kennen bei Heim-TV-Anlagen, Projektoren, am Kopf zu befestigende Anzeigen, 3-D-Bild-Videospielanlagen, Laptop-Computern, elektronischen Notebooks, Telekonferenzsystemen, Autonavigationssystemen und Instrumentenfeldern von Flugzeugen Anwendung finden.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
1 zeigt eine Schnittansicht eines typischen erfindungsgemäßen Flüssigkristallfelds.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Halbleitersubstrat 1 sowie p- und n-Wannen 2 und 2' zusammen mit Source-Bereichen 3, 3', Gate-Bereichen 4 und Drain-Bereichen 5, 5' von Transistoren gezeigt.
Da eine hohe Spannung zwischen 20 und 35 V an die Transistoren des Anzeigebereichs angelegt wird, ist gemäß 1 die Source-/Drain-Schicht nicht mit der Gateelektrode ausgerichtet, sondern verschoben, und Schichten 3' und 5' mit geringer n^–- bzw. p^–-Konzentration sind dazwischen angeordnet. Die Verschiebung beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,0 μm. Unterdessen ist ein Teil der Peripherieschaltungen in 1 gezeigt. Dabei ist der Gate-Bereich in diesem Teil mit der Source-/Drain-Schicht ausgerichtet. Der Gate-Bereich ist in einem Teil der Peripherieschaltungen mit der Source-/Drain-Schicht ausgerichtet, weil sie Logikschaltungen umfassen, die lediglich mit 1,5–5 V angesteuert werden können, so dass eine ausgerichtete Anordnung zur Verwendung kleingebauter Transistoren und zur Verbesserung der Transistoransteuerungswirkung wünschenswert ist. Während die Verschiebung der Source-/Drain-Schicht vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Werte beschrieben ist, können diese abgewandelt werden, und die Gate-Länge kann optimiert werden, um sie an die Durchschlagsspannung anzupassen.
Das Substrat 1 ist aus einem p-Halbleitermaterial ausgebildet und zeigt das niedrigste Potenzial (normalerweise das Massepotenzial). Eine an die Bildelemente anzulegende Spannung liegt zwischen 20 und 35 V und wird ebenfalls an die n-Wanne im Anzeigebereich angelegt, wohingegen eine Logikansteuerungsspannung zwischen 1,5 und 5 V an diejenige im Logikabschnitt der Peripherieschaltungen angelegt wird. Mit dieser Anordnung kann die Vorrichtung für die Spannungen optimal arbeiten, so dass nicht nur die Chipgröße reduziert werden kann, sondern auch die Bildelemente bei hoher Geschwindigkeit zur Anzeige hochqualitativer Bilder angesteuert werden können.
Im Übrigen zeigt 1 eine Feldoxidschicht 6, mit jeweiligen Datenleitungen verbundene Sourceelektroden 10 und mit jeweiligen Bildelektroden verbundene Drainelektroden 11 zusammen mit Bildelementelektroden 12, die typischerweise aus einem Material mit einem hohen Reflexionsvermögen zur Bereitstellung einer Reflexionsoberfläche ausgebildet sind, sowie eine den Anzeigebereich bedeckenden Hochreflexionsschicht 7. Materialien, die für die Hochreflexionsschicht verwendet werden können, beinhalten Aluminium oder eine Aluminiumverbindung wie etwa Al, AlSi, AlSiCu, RlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu oder AlSiGeCu, oder ein anderes Material wie etwa Cr, Au oder Ag. Das Bezugszeichen 7' bezeichnet eine typischerweise aus demselben Material ausgebildete Lichtabschirmschicht wie das der Hochreflexionsschicht 7, welche zur Bedeckung des Peripheriebereichs entworfen ist. Dabei muss jedoch die Lichtabschirmschicht 7' zum Bedecken des Peripheriebereichs kein Licht reflektieren wie die Hochreflexionsschicht 7, und kann daher aus einem Material mit geringem Reflexionsvermögen wie etwa Ti, TiN, W oder Mo wie bei der Lichtabschirmschicht 107 ausgebildet sein.
Gemäß 1 bedeckt die Hochreflexionsschicht 7 im Anzeigebereich Transistoren außer den die Bildelementelektroden und die Drainelektroden verbindenden Bereichen, wohingegen die Lichtabschirmschicht 7' im Peripheriebereich in erfinderischer Weise in Bereichen teilweise entfernt ist, wo die Leitungskapazität groß sein kann, wie bei einem Teil der Videoleitungen und der Taktleitungen, so dass Hochgeschwindigkeitssignale ohne Problem übertragen werden können. Falls Beleuchtungslicht durch Bereiche in das Innere gelangen kann, wo die Lichtabschirmschicht 7' entfernt ist, wobei Betriebsfehler auf einem Teil der Schaltungen entstehen, sind diese Bereiche durch eine auf dem Niveau der Bildelementelektroden 12 angeordnete Elektrodenschicht 12' zu bedecken.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine unter der Hochreflexions- oder Lichtabschirmschicht 7 oder 7' angeordnete Isolationsschicht, die eine mittels eines SOG-Vorgangs geglättete P-SiO-Schicht (eine durch Plasma-CVD ausgebildete SiO-Schicht) sowie eine weitere diese bedeckende P-SiO-Schicht umfasst, um den Isolationseffekt der Schicht 8 sicherzustellen. Der Glättungsvorgang unter Verwendung von SOG kann durch das Ausbilden einer P-TEOS-Schicht, der Bedeckung derselben mit einer P-SiO-Schicht und einer Behandlung der Isolationsschicht mittels eines CMP-Vorgangs ersetzt werden.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine zwischen den Bildelementelektroden 12 und der Hochreflexionsschicht 7 sowie zwischen der Elektrodenschicht 12' und der Lichtabschirmschicht 7' ausgebildete Isolationsschicht, so dass die Ladungshaltekapazität der Bildelementelektroden mittels dieser Isolationsschicht ausgebildet ist. Zur Bereitstellung einer großen Kapazität kann eine Schicht aus P-SiN, Ta₂O₅ oder eine Vielschichtstruktur daraus mit SiO₂ mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten wirkungsvoll sein, falls sie anstelle einer SiO₂-Schicht verwendet wird. Eine Isolationsschicht kann vorzugsweise bis zu einer Dicke von 50 bis 500 nm (500 bis 5000 Å) auf die Hochreflexionsschicht ausgebildet sein.
Im Übrigen ist ein Flüssigkristallmaterial 14, eine gemeinsame transparente Elektrode 15, ein Gegensubstrat 16, Bereiche 17 und 17' mit hohen Dotierstoffkonzentrationen sowie eine Antireflexionsschicht 20 gezeigt.
Gemäß 1 weisen die unter den Transistoren ausgebildeten Schichten 17 und 17' mit hohen Dotierstoffkonzentrationen dieselbe Polarität wie die Wannen auf und sind in und um die Wannen ausgebildet. Mit dieser Anordnung können hochqualitative Bilder angezeigt werden, falls ein Signal mit großer Amplitude an die Sourceelektrode angelegt wird, weil das Potenzial der Wannen sicher auf einem gewünschten Pegel aufgrund der Bereitstellung einer Niederwiderstandsschicht gehalten wird. Zudem wird es durch die Bereitstellung der Schichten 17 und 17' mit hohen Dotierstoffkonzentrationen zwischen den n-Wannen und den p-Wannen mit einer dazwischen angeordneten Feldoxidschicht unnötig, eine Kanalstoppschicht anzuordnen, die normalerweise unmittelbar unter der Feldoxidschicht bei gewöhnlichen MOS-Transistoren angeordnet wird.
Da die Schichten 17, 17' mit hohen Dotierstoffkonzentrationen während des Vorgangs zur Herstellung der Source-/Drain-Bereiche ausgebildet werden können, kann die Maskenanzahl und die der Verarbeitungsschritte zur Ausbildung der Schichten unter Verringerung der Gesamtherstellungskosten reduziert werden.
Das Bezugszeichen 13 in 1 bezeichnet eine zwischen der gemeinsamen transparenten Elektrode 15 und dem Gegensubstrat 16 angeordnete Antireflexionsschicht, um das Grenzflächenreflexionsvermögen in Anbetracht des Brechungsvermögens des dort angeordneten Flüssigkristalls zu reduzieren. Die Isolationsschicht weist vorzugsweise ein geringeres Brechungsvermögen als das Gegensubstrat und auch als die transparente Elektrode auf.
2 zeigt ein Schaltbild eines Flüssigkristallanzeigegeräts mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration. Bezugnehmend auf 2 ist ein horizontales Schieberegister (HSR) 21, ein vertikales Schieberegister (VSR) 22, n-Kanal-MOSFETs 23, p-Kanal-MOSFETs 24, Haltekapazitäten 25, eine Flüssigkristallschicht 26, Signalübertragungsschalter 27, Rücksetzschalter 28, ein Rücksetzimpulseingangsanschluss 29, ein Rücksetzenergieversorgungsanschluss 30 und ein Videosignaleingangsanschluss 31' gezeigt. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Anzeigebereich.
Gemäß 1 umfasst der Wannenbereich 2 p-Wannen, wohingegen der Wannenbereich 2' n-Wannen umfasst. Das Bezugszeichen 2 in 2 bezeichnet einen p-Wannenbereich. Während ein p-Halbleitersubstrat in 2 verwendet wird, kann das Substrat alternativ aus einem n-Halbleitermaterial ausgebildet sein.
Die p- und n-Wannenbereiche 2 und 2' sind vorzugsweise mit einer Dotierstoffsubstanz auf einen höheren Konzentrationspegel als das Halbleitersubstrat 1 implantiert. Falls die Dotierstoffkonzentration des Halbleitersubstrats 1 zwischen 10¹⁹ und 10¹⁵ cm^–3 liegt, liegt somit die des Wannenbereichs 2 vorzugsweise zwischen 10¹⁵ und 10¹⁷ cm^–3.
Die Sourceelektroden 10 sind mit den jeweiligen Datenleitungen verbunden, wodurch Anzeigesignale übertragen werden, wohingegen die Drainelektroden 11 mit den jeweiligen Bildelementelektroden 12 verbunden sind. Typischerweise aus Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu oder AlCu ausgebildete Leiterbahnen werden für die Elektroden 10 und 11 verwendet. Ein stabiler Kontakt kann sichergestellt und ein reduzierter Konstantwiderstand kann bereitgestellt werden, indem eine Barrierenmetallschicht aus Ti und TiN unter den Elektroden 10 und 11 verwendet wird. Die Bildelementelektroden 12 sind typischerweise aus einem hochreflektierenden Material ausgebildet, das eine glatte Oberfläche bereitstellen kann. Materialien, die für die Bildelementelektroden verwendet werden können, beinhalten Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu und AlC, welche typischerweise für Leiterbahnen verwendet werden, sowie Cr, Au und Ag. Vorzugsweise werden die Oberfläche der unten liegenden Isolationsschicht und die der Bildelementelektroden 12 mittels einer chemischen-mechanischen Poliertechnik (CMP) behandelt, um deren Glattheit zu verbessern.
Die Haltekapazitäten 25 sind die zum Halten jeweiliger Signale zwischen den Bildelementelektroden 12 und der gemeinsamen transparenten Elektrode 15. Das Potenzial des Substrats wird an die Wannenbereiche 2 angelegt. Die Übertragungstore der Zeilen sind so konfiguriert, dass die n-Kanal-MOSFETs 23 über den jeweiligen p-Kanal-MOSFETs 24 auf der ersten Zeile angeordnet sind, wohingegen die p-Kanal-MOSFETs 24 umgekehrt über den jeweiligen n-Kanal-MOSFETs 23 auf der zweiten Zeile angeordnet sind usw., d. h. sie sind alternierend angeordnet. Dabei stehen nicht nur die streifenförmigen Wannen in Kontakt mit der Energieversorgungsleitung an der Peripherie des Anzeigebereichs sondern es sind auch im Anzeigebereich feine Energieversorgungsleitungen bereitgestellt, um einen festen Kontakt sicherzustellen.
Dabei ist die Stabilität des Widerstands der Wannen sehr wichtig für den Betrieb des Anzeigegeräts. Daher ist bei dem vorliegenden Beispiel der Kontaktbereich oder die Anzahl der Kontakte der n-Wannen innerhalb des Anzeigebereichs größer als bei deren Gegenstück der p-Wannen. Da die p-Wannen auf einem konstanten Potenzial auf dem p-Substrat gehalten werden, spielt das Substrat eine wichtige Rolle als Niederwiderstandskörper. Während die Leistungsfähigkeit der wie Inseln angeordneten n-Wannen ernsthaft durch Eingangs- und Ausgangssignale der Sourceelektroden und Drainelektroden schwanken kann, werden derartige Schwankungen durch Erhöhen der Anzahl der Kontakte mit der oberen Leiterbahnschicht vermieden, um die Anzeige von hochqualitativen Bildern auf dem Schirm des Flüssigkristallfelds sicherzustellen.
Videosignale (inklusive gewöhnlicher Videosignale und impulsmodulierter digitaler Signale) werden an den Videosignaleingangsanschluss 31 angelegt, um die Signalübertragungsschalter 27 an- und auszuschalten, welche diese auf die Datenleitungen gemäß dem Impuls vom horizontalen Schieberegister ausgeben. Das vertikale Schieberegister 22 legt einen hohen Impuls an die Gateelektroden der n-Kanal-MOSFETs 23 der ausgewählten Zeile sowie einen niedrigen Impuls an die Gateelektroden der p-Kanal-MOSFETs 24 dieser Zeile an.
Gemäß vorstehender Beschreibung werden die Schalter des Bildelementabschnitts durch monokristalline CMOS-Übertragungstore gebildet, denen der Vorteil zukommt, dass das auf die Bildelementelektroden zu schreibende Signal nicht auf den Schwellenwert der MOSFETs angewiesen ist, so dass Source-Signale ohne Einschränkungen geschrieben werden können. Da zudem die Schalter durch monokristalline Transistoren ausgebildet sind, zeigen sie keine Betriebsinstabilität an den Grenzbereichen der Kristallkörner der Polysiliziumdünnschichttransistoren (poly-Si-TFTs), um einen zuverlässigen und stabilen Hochgeschwindigkeitsansteuerungsbetrieb zu verwirklichen.
Polysiliziumdünnschichttransistoren (poly-Si-TFTs) können auf einem isolierenden Glassubstrat für ein Flüssigkristallgerät erfindungsgemäß ausgebildet sein, wie nachstehend beschrieben ist.
Im Einzelnen wird nachstehend ein Verfahren zur Herstellung von Polysiliziumdünnschichttransistoren für ein Flüssigkristallgerät unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Zunächst wird ein Glassubstrat 111 einer Pufferoxidation unterzogen. Sodann wird eine a-Si-Schicht auf dem Substrat in einer Dicke von etwa 50 nm durch einen Abscheidevorgang unter Verwendung einer LPCVD-Technik ausgebildet. Nachfolgend wird die Schicht in eine polykristalline Siliziumschicht 103 umgewandelt, indem diese mit einem KrF-Excimerlaser bestrahlt wird. Danach wird eine Oxidschicht 105 mit einer Dicke zwischen 10 und 100 nm für eine Gate-Oxidschicht ausgebildet. Nach Ausbildung der Gateelektroden 106 werden Source-/Drain-Bereiche (152, 103, 107) mittels einer Ionendotierungstechnik ausgebildet. Nach Aktivierung der Dotierstoffe durch Ausheilung in einer Stickstoffatmosphäre wird eine Isolationsschicht 110 mit einer Dicke von etwa 500 nm ausgebildet. Dann wird ein Kontaktloch für jede Transistorvorrichtung durch Strukturierung erzeugt, und danach werden Leiterbahnschichten 108a, 108b typischerweise durch sequenzielle Abscheidung einer TiN-Schicht durch Sputtern für die Schicht 108a sowie eine Al-Si-Schicht ebenfalls durch Sputtern für die Schicht 108b und anschließendes gleichzeitiges Strukturieren der beiden Schichtlagen ausgebildet. Danach wird eine Reflexionsschicht 707 durch Sputtern und Strukturieren abgeschieden, und sodann wird eine Isolationsschicht 109 für eine Kapazität ausgebildet, indem eine Gasmischung aus Silangas mit Ammoniakgas oder N₂O-Gas im Plasma zersetzt wird, und das Zersetzungsprodukt bei einer Temperatur zwischen 200 und 400°C abgeschieden wird. Nachfolgend wird das polykristalline Silizium zur Hydrierung in Wasserstoffgas oder in einer Gasmischung aus Wasserstoffgas und Inertgas wie etwa Stickstoffgas bei 350 bis 500°C für 10 bis 240 Minuten wärmebehandelt. Nach Ausbildung einer Durchverbindung für jede Vorrichtung wird ITO 508 für eine transparente Elektrode ausgebildet. Dann wird ein Flüssigkristall 611 in die Lücke zwischen dem Substrat und der Gegenelektrode injiziert. Das Gegensubstrat wird typischerweise durch sequenzielles Anordnen einer Schwarzmatrix 622, eines Farbfilters 623, einer transparenten gemeinsamen Elektrode aus ITO 624, einer Schutzschicht 625 und einer Orientierungsschicht 626 hergestellt.
Bei einem Experiment konnte die Beweglichkeit und der Leckstrom der erzeugten Polysiliziumdünnschichttransistoren auf 60 cm²/Vs bzw. 10^–10 A unterdrückt werden. Somit ist das erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigegerät mit Polysiliziumdünnschichttransistoren energiesparend, und kann mit einem kleinen Chipoberflächenbereich hergestellt werden.
Nachstehend werden die Peripherieschaltungen des Anzeigefelds unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Peripherieschaltungen.
In 3 ist eine Pegelschiebeschaltung 32, Videosignalabtastschalter 33, ein horizontales Schieberegister (HSR) 34, ein Videosignaleingangsanschluss und ein vertikales Schieberegister (VSR) 36 gezeigt.
Mit der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung können die Logikschaltungen mit dem horizontalen und dem vertikalen Schieberegister mit einer geringen Spannung von 1,5 bis 5 V angesteuert werden, um einen schnellen Betrieb bei geringer Spannung ungeachtet der Videosignalamplitude zu realisieren. Sowohl das horizontale als auch das vertikale Schieberegister (HSR, VSR) können in entgegengesetzte Richtungen mittels eines Auswahlschalters abgetastet werden, so dass das Feld keine Veränderungen benötigt, um sich an die positionelle Anordnung des optischen Systems und somit an verschiedene Produkte anzupassen, was von großem Vorteil für das Feld insbesondere bezüglich der Herstellungskosten derartiger Produkte ist. Während die Videosignalabtastschalter 33 in 3 unipolare Transistoren umfassen, können sie alternativ verschiedene Vorrichtungen aufweisen, um ein Eingangsvideosignal an alle Signalleitungen mittels der CMOS-Übertragungstore zu schreiben.
Wenn CMOS-Übertragungstore verwendet werden, kann deren Betrieb durch Videosignale schwanken, die von der Fläche der NMOS-Gateelektroden und der der PMOS-Gateelektroden sowie von der Differenz zwischen der Überlappungskapazität der Gateelektroden und der der Source-/Drain-Bereiche abhängen. Dieses Problem kann jedoch vermieden werden, und ein Videosignal kann auf die Signalleitungen durch Verbinden der Sourceelektroden und der Drainelektroden der MOSFETs mit einer Gate-Länge gleich der Hälfte von der der MOSFETs der Abtastschalter 33 der entsprechenden Polaritäten mit den jeweiligen Signalleitungen und durch Anlegen eines Impulses mit entgegengesetzter Phase geschrieben werden. Mit dieser Anordnung können Bilder einer höheren Qualität auf dem Schirm des Anzeigefelds angezeigt werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zum genauen Synchronisieren eines Videosignals und eines Abtastimpulses unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Um dies zu erreichen, muss das Verzögerungsausmaß des Abtastimpulses variiert werden. Bezugnehmend auf 4 sind Impulsverzögerungsinverter 42, Schalter 43 zum Auswählen eines der Impulsverzögerungsinverter, Ausgangsanschlüsse 44 für eine Ausgabe mit einem gesteuerten Verzögerungsausmaß (OUT B repräsentiert eine Gegenphasenausgabe und OUT repräsentiert eine phasengleiche Ausgabe), Kapazitäten 45 und eine Schutzschaltung 46 gezeigt.
Durch eine kombinierte Verwendung aus SEL1 (SEL1B: SEL1B ist ein invertiertes Signal von SEL1) bis SEL3 (SEL3B: SEL3B ist ein invertiertes Signal von SEL3) kann ein Abtastimpuls durch eine ausgewählte Anzahl von Verzögerungsinvertern 42 passieren.
Falls die Symmetrie eines extern zugeführten Impulses aus irgendeinem in Sprüngen liegenden Grund bezüglich des Verzögerungsausmaßes für die drei Felder für rot, grün und blau des Anzeigefelds beschädigt ist, kann die Symmetrie mittels der Auswahlschalter zur Anzeige von klaren Bildern wiederhergestellt werden, die frei von Farbauflösungen von rot, blau und grün aufgrund von Phasenverschiebungen des Impulses in einem Hochfrequenzband aufgrund der in dem Anzeigefeld eingebauten Synchronschaltung sind. Alternativ kann das Verzögerungsausmaß mittels einer Temperaturkorrektur unter Verwendung der durch eine eingebaute Diode gemessenen Temperatur und einer gespeicherten Referenztabelle reguliert werden.
Nachstehend wird das Flüssigkristallfeld des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigegeräts bezüglich der Bestandteile und der Flüssigkristallsubstanz beschrieben. Das flache Flüssigkristallfeld gemäß 1 ist mit einem Gegensubstrat konfiguriert und sein gemeinsames Elektrodensubstrat 16 zeigt eine Wellenform, um Reflexionen an der Grenzfläche zu der gemeinsamen transparenten Elektrode 15 zu vermeiden, die auf einer Oberfläche des Substrats 16 angeordnet ist. Das gemeinsame Elektrodensubstrat 16 ist auf dessen Gegenoberfläche mit einer Antireflexionsschicht 20 versehen. Diese Bestandteile können so ausgebildet werden, dass sie gewählte Profile zeigen, indem sie mit feinem Sand zur Verbesserung des Kontrasts der angezeigten Bilder poliert werden.
Ein Polymernetzwerkflüssigkristall PNLC wird für den Flüssigkristall dieses Felds verwendet, obwohl ein Polymerdispersionsflüssigkristall PDLC alternativ als Polymernetzwerkflüssigkristall verwendet werden kann. Ein Polymernetzwerkflüssigkristall PNLC kann mittels einer Polymerisationsphasenseparationstechnik erzeugt werden, wobei eine Lösung aus einem Flüssigkristall und einem polymerischen Monomer oder Oligomer präpariert und in eine Zelle mit einer bekannten Technik injiziert wird, und dann der Flüssigkristall und das Polymer mittels einer UV-Polymerisation zur Ausbildung eines Polymernetzwerks in dem Flüssigkristall phasensepariert werden. PNLC enthält Flüssigkristalle zu einem großen Ausmaß (70 bis 90 Gew.-%).
Die Lichtstreuung kann in PNLC erhöht werden, wenn ein nematischer Flüssigkristall mit einem hoch anisotropischen Brechungsindex (Δn) dazu verwendet wird. Durch die Verwendung eines nematischen Flüssigkristalls mit einer dielektrisch hoch anisotropischen Eigenschaft (Δε) wird eine geringe Spannungsansteuerung ermöglicht. Die Lichtstreuung kann stark genug ausgebildet werden, um einen scharfen Kontrast für die Anzeige von Bildern zu erzielen, wenn die bezüglich des Abstands zwischen den Zentren von benachbarten Maschen ausgedrückte Größe des Polymernetzwerks zwischen 1 und 1,5 μm liegt.
Nachstehend ist der Zusammenhang zwischen der Versieglungsanordnung und der Konfiguration des Felds unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In 5 sind ein Versiegelungselement 51, eine Elektrodenanschlussflächeneinheit 52, eine Taktpufferschaltung 53 und ein Verstärker 54 gezeigt, wobei der Verstärker als für einen Elektriktest des Felds zu verwendender Ausgabepuffer arbeitet. Im Übrigen sind außerdem Silberklebeabschnitte 55, die dasselbe elektrische Potenzial wie das Gegensubstrat aufweisen, ein Anzeigeabschnitt 56 und ein typischerweise SR (Schieberegister) und andere Vorrichtungen umfassender Peripherieschaltungsabschnitt 57 gezeigt. Gemäß 5 sind die Schaltungen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Versiegelung zur Reduktion der Gesamtchipgröße angeordnet. Während alle Anschlussflächen auf einer Lateralseite des Felds angeordnet sind, können sie alternativ auf der Oberseite oder Unterseite des Felds oder auf zwei oder mehr als zwei Seiten des Felds zur effizienten Handhabung eines Hochgeschwindigkeitstakts angeordnet sein.
Wenn ein Flüssigkristallgerät unter Verwendung eines Siliziumsubstrats hergestellt wird, kann das elektrische Potenzial des Substrats schwanken, wobei Betriebsfehler des Felds hervorgerufen werden, falls ein von einer Projektionseinrichtung emittierter starker Lichtstrahl eine oder mehr als eine Lateralwand des Substrats trifft. Daher ist es in hohem Maße wünschenswert, dass die Peripherieschaltungsabschnitte auf der Oberseite und den Lateralseiten des Felds in der Form von Substrathaltern realisiert werden, die Licht abschirmen können. Zudem ist das Siliziumsubstrat vorzugsweise auf seiner Rückseite mit einer Platte aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit wie etwa Kupfer versehen, das an dem Substrat mittels eines Haftmittels anhaftet, das ebenfalls eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei die Metallplatte als Halter arbeitet.
Nachstehend wird die Konfiguration sowie das Verfahren zur Herstellung der Bildelementelektroden 12 und einer Elektrodenschicht 12' beschrieben.
Gemäß 1 können die Bildelementelektroden 12 sowie die Elektrodenschicht 12' in der Gestalt von perfekt flachen Reflexionselektroden mittels eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs (CMP) realisiert sein. Bei einer CMP-Technik wird anders als bei einem gewöhnlichen Verfahren zum Strukturieren einer Metallschicht und zum Polieren des strukturierten Metalls nach der Ausbildung von Elektrodenausbildungsnuten für eine Elektrodenstruktur durch einen Ätzvorgang in einem isolierten Bereich und der Erzeugung einer Metallschicht an diesem Ort das Metall in von dem Elektrodenmuster verschiedenen Bereichen durch einen Poliervorgang entfernt, während das Metall in dem Elektrodenmuster auf das Niveau des isolierten Bereichs abgeflacht wird. Während diese Technik auf Leiterbahnen mit einer relativ zu den verbleibenden Flächen des Bereichs großen Breite anwendbar ist, wird sie von einem nachfolgenden nachteiligen Problem begleitet, wie es nachstehend beschrieben ist.
Kurz gesagt, ein Polymer kann auf den Leiterbahnen abgeschieden sein, wobei der Strukturierungsvorgang während dem Ätzverfahren behindert wird, falls eine gewöhnliche Ätzausrüstung verwendet wird. Das Polymer kann möglicherweise aus Reaktionsprodukten der Sputter- und Ätzvorgänge und in der Atmosphäre vorliegenden Gasen bestehen.
In Anbetracht dieses Problems wurden die Ätzbedingungen eines Ätzvorgangs der Oxidschichtart (CF₄/CHF₃-Art) in einem von den vorliegenden Erfindern durchgeführten Experiment untersucht. Die 6A und 6B zeigen grafische Darstellungen von einigen Ergebnissen des Experiments. 6A zeigt die Wirkung eines Ätzvorgangs unter Verwendung eines Gesamtdrucks von 2,3 × 10² Pa (1,7 Torr), wohingegen 6B die eines Ätzvorgangs unter Verwendung eines Gesamtdrucks von 1,3 × 10² Pa (1,0 Torr) zeigt, der erfindungsgemäß entworfen wurde.
Aus 6A ist ersichtlich, dass während die Polymerabscheidung reduziert wird, indem die Konzentration von leicht abscheidbarem CHF₃-Gas unter dem Gesamtdruck von 2,3 × 10² Pa (1,7 Torr) reduziert wird, sich die Dimensionsdiskrepanzen (Beladungseffekt) der relativ nahe zum Fotolack angeordneten Muster zu den entfernt von dem Fotolack angeordneten bedeutend erhöhen, was das Verfahren unbrauchbar macht.
Andererseits ist aus 6B ersichtlich, dass mit dem für den Erfindungszweck entworfenen Ätzvorgang der Beladungseffekt signifikant unterdrückt werden kann, wenn der Druck graduell reduziert wird, bis er unter 1,3 × 10² Pa (1 Torr) sinkt, und eine bedeutende Ätzwirkung kann erhalten werden, indem lediglich CF₄ verwendet wird, wobei die Verwendung von CHF₃ eliminiert wird.
Ferner wurde mit der Anordnung der Ausbildung von Bildelementelektroden 12 lediglich im Anzeigebereich herausgefunden, dass Nuten ausgebildet werden, indem lediglich in der Isolationsschicht des Anzeigebereichs geätzt wird, so dass praktisch kein Fotolack bei den Anzeigebereichen existiert, während die Peripherieflächen durch Fotolack vereinnahmt sind. Es ist praktisch unmöglich, eine derartige Struktur herzustellen, es sei denn, dass Elektroden 12' mit einem Profil ähnlich dem der Bildelementelektroden 12 in den Peripherieflächen des Anzeigebereichs ausgebildet werden.
Mit dieser Anordnung wird die Stufe zwischen dem Anzeigeabschnitt und den Peripheriebereichen oder dem Versiegelungselement, der typischerweise bei bekannten vergleichbaren Anzeigegeräten beobachtet wird, eliminiert, und die Lücken des Geräts werden genau dimensioniert, um einen auf dem gesamten Oberflächenbereich aufzubringenden homogenen Druck zu erzielen und eine ungleichmäßige Injektion von Flüssigkristall zu reduzieren, was in einer hohen Ausbeute bei der Herstellung von Flüssigkristallgeräten führt, die hochqualitative Bilder anzeigen können.
Nachstehend wird ein optisches System unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, das bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkristallfeld der Reflexionsbauart verwendet werden kann. In 7 ist eine Lichtquelle 71, eine Fokussierlinse 72 zur Erzeugung eines fokussierten Bilds der Lichtquelle, Fresnelsche Linsen 73 und 75 sowie eine optische Farbtrennungsvorrichtung 74 gezeigt, die vorzugsweise ein dichroitischer Spiegel oder ein Beugungsgitter ist.
Das optische System umfasst ferner einen Spiegel 76 zum Führen der getrennten roten, grünen und blauen Lichtstrahlen auf jeweilige R-, G- und B-Felder, eine Ansichtslinse 77 zum Beleuchten des Felds mit parallelen Lichtstrahlen, die durch Kollimieren fokussierter Strahlen erhalten werden, ein Flüssigkristallgerät 78 in Reflexionsbauart sowie eine an der Position 79 angeordnete (nicht gezeigte) Iris. Das Bezugszeichen 80 bezeichnet eine Projektionslinse und das Bezugszeichen 81 bezeichnet einen Schirm, der typischerweise eine Doppelschichtstruktur mit einer Fresnel-Linse zum Kollimieren von projiziertem Licht sowie eine linsenförmige Linse zur Ausdehnung des Sichtwinkels in vertikaler und horizontaler Richtung aufweist. Während lediglich ein einzelnes Feld einer einzelnen Farbe in 7 zur Vereinfachung gezeigt ist, werden tatsächlich insgesamt drei Felder der drei Primärfarben bereitgestellt, obwohl ersichtlich ist, dass eine einzelne Feldanordnung anstelle der drei Felder brauchbar verwendet werden kann, wenn eine Mikrolinsenanordnung auf der Oberfläche des Reflexionsfelds ausgebildet ist, damit verschiedene einfallende Lichtstrahlen jeweilige Bildelementbereiche treffen. Wenn eine Spannung an die Flüssigkristallschicht des Flüssigkristallgeräts 78 angelegt wird, wird einfallendes Licht regulär durch die Bildelemente reflektiert und passiert sodann die an der Stelle 79 angeordnete Iris, bevor es auf den Schirm 81 projiziert wird.
Andererseits wird das Flüssigkristallgerät 78 in Reflexionsbauart treffendes einfallendes Licht isotropisch gestreut, wenn keine Spannung an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, und sich diese in einem verstreuten Zustand befindet, und somit trifft kein Licht auf die Projektionslinse 80 außer gestreuten Lichtstrahlen, die auf die Apparatur der an der Stelle 79 angeordneten Iris gerichtet sind, so dass der Anzeigeschirm konsequent gleichmäßig dunkel bleibt. Wie aus der vorstehend angegebenen Beschreibung des optischen Systems ersichtlich ist, kann das Anzeigefeld ein Helligkeitsausmaß bereitstellen, welches doppelt bis dreimal so hoch wie die irgendeines bekannten vergleichbaren Anzeigefelds ist, da keine polarisierende Platte dafür erforderlich ist und das Signallicht durch die gesamte Oberfläche der Bildelementelektrode mit einem hohen Reflexionsvermögen reflektiert wird, bevor es die Projektionslinse trifft. Der Rauschbestandteil des Lichts wird minimiert und eine Hochkontrastanzeigebefähigung bereitgestellt, da eine Antireflexionsmaßnahme auf der Oberfläche des Gegensubstrats und dessen Grenzfläche bei dem vorliegenden Beispiel getroffen wird. Zudem können alle optischen Vorrichtungen (Linsen, Spiegel, usw.) verkleinert werden, um die Herstellungskosten und das Gewicht des Anzeigegeräts zu reduzieren, weil das Feld an eine dimensionale Reduktion angepasst ist.
Jede Ungleichmäßigkeit oder Schwankung bei den Farben und der Helligkeit auf dem Anzeigeschirm aufgrund der Ungleichmäßigkeit oder Schwankungen bei den Farben und der Helligkeit der Lichtquelle können eliminiert werden, indem eine Integrationseinrichtung (in Fliegenaugenlinsenbauart oder Stabbauart) zwischen der Lichtquelle und dem optischen System eingesetzt wird.
8 zeigt ein Blockschaltbild der von dem Feld verschiedenen elektrischen Peripherieschaltungen.
8 zeigt eine Energieversorgungseinheit 85, die eine Energieversorgungseinrichtung für Lampen und eine Systemenergieversorgung zum Ansteuern des Felds und der Signalverarbeitungsschaltung umfasst, einen Stecker 86, einen Lampentemperatursensor 87 zum Erfassen jeder unnormalen Temperatur jeder der Lampen, eine Steuerplatine 88 zum Ausschalten jeder eine unnormale Temperatur zeigenden Lampe sowie einen Filtersicherheitsschalter 89 zum Abschalten von allen von den Lampen verschiedenen fehlerhaften Vorrichtungen. Beispielsweise ein Versuch zum Öffnen der Gehäusebox der Hochtemperaturlampen des Geräts wird aufgrund der bereitgestellten Sicherheitsmaßnahme zur Blockierung des Versuchs fehlschlagen. Im Übrigen sind außerdem ein Lautsprecher 90, eine Audioplatine 91, die mit einem eingebauten Prozessor für 3D-Sound- und Surroundsound-Effekte versehen sein kann, eine Erweiterungsplatine 92 oder Erweiterungsplatine 1, die mit einem externen Gerät 96 zur Bereitstellung von Signalen inklusive solcher von S-Anschlüssen, Kompositbildern und Stimmen verbundene Eingangsanschlüsse umfasst, Auswahlschalter 95 zum Auswählen eines oder mehr geeigneter Signale sowie eine Abstimmeinrichtung 94 gezeigt. Signale werden von der Erweiterungsplatine 1 zu der Erweiterungsplatine 2 über eine Dekodiereinrichtung 93 übertragen. Die Erweiterungsplatine 2 umfasst Dsub15pin-Anschlüsse, die mit separaten Signalquellen wie etwa Videorekordern und/oder Computern verbunden sind, und diesen mittels eines Schalters 100 zugeführte Signale werden mittels eines A/D-Wandlers 101 in digitale Signale umgewandelt.
Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Hauptplatine mit einem Speicher und einer CPU als Hauptbestandteile. NTSC-Signale, die A/D-umgewandelt wurden, werden in dem Speicher gespeichert, so dass fehlende Signale durch Interpolation erzeugt werden können, damit sie geeignet einer großen Anzahl von Bildelementen zugewiesen werden können, und Signale können für ein Flüssigkristallgerät geeigneten Verarbeitungsvorgängen wie etwa Gamma-Transformation, Kantenglättung, Helligkeitsregulierung und Bias-Regulieren unterzogen werden. Neben den NTSC-Signalen können Computersignale Verarbeitungsvorgängen wie etwa eine Auflösungsumwandlung unterzogen werden, falls das Feld ein Hochauflösungs-XGA-Feld ist und VGA-Signale bereitgestellt werden. Zusätzlich zu dem Vorgang der Verarbeitung von Bilddaten betreibt die Hauptplatine eine synthetische Kombination einer Vielzahl von Bilddaten-NTSC-Signalen mit Computersignalen. Das Ausgabesignal der Hauptplatine wird einer Seriell/Parallel-Umwandlung unterzogen, damit eine Form angenommen wird, die weniger durch Rauschen beeinflusst wird, bevor es an eine Kopfplatine 104 übertragen wird, wo das Signal erneut einer Parallel/Seriell-Wandlung und dann einer D/A-Wandlung unterzogen wird, und gemäß der Anzahl von Videoleitungen des Felds mittels eines Verstärkers auf die Felder 105, 106 und 107 geschrieben wird. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet ein Fernsteuerungsfeld, das die einfache Manipulation einer Computeranzeige wie bei einer TV-Anzeige erlaubt. Gemäß vorstehender Beschreibung kann das erfindungsgemäße Anzeigegerät feine und klare Bilder anzeigen, weil hochqualitative Bilder durch Verarbeitung von Bildern erhalten werden, die nicht hochauflösend sind.
Nachstehend wird ein Vollfarbanzeigegerät in der sogenannten Einzelfeldbauart mit einem Flüssigkristallgerät (-feld) beschrieben, das mit Mikrolinsen versehen ist.
Der vorliegende Anmelder schlug mit der Druckschrift JP-A-10 254 370 ein neues Anzeigefeld zur Lösung des Problems vor, dass die Mosaikanordnung von R-, G- und B-Bildelementen für den Betrachter bemerkbar ist, wobei die Qualität des auf dem Schirm von bekannten Anzeigefeldern angezeigten Bilds verschlechtert wird, welche mit Mikrolinsen versehen sind. Das in der Druckschrift JP-A-10 254 370 vorgeschlagene Anzeigefeld umfasst eine durch Anordnen eines Satzes Bildelementeinheiten mit einem vorbestimmten Maß erhaltene Bildelementeinheitanordnung, wobei jede Bildelementeinheit drei Bildelemente aus einer ersten Farbe, einer zweiten Farbe und einer dritten Farbe aufweist, wobei das erste Farbbildelement und das zweite Farbbildelement in einer ersten Richtung und das erste Farbbildelement und das dritte Farbbildelement in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung angeordnet sind, so dass die beiden in der ersten Richtung angeordneten Bildelemente das Bildelement der ersten Farbe mit den in der zweiten Richtung angeordneten zwei Bildelementen teilen, außerdem umfasst das Anzeigefeld eine Vielzahl von auf der Bildelementeinheitanordnung angeordnete Vielzahl von Mikrolinsen auf dem Substrat mit einem dem Maß der Bildelementanordnung in der ersten Richtung und dem der Bildelementanordnung in der zweiten Richtung entsprechenden Maß. Nachstehend wird das bei der vorstehend zitierten Druckschrift vorgeschlagene Anzeigefeld auf ein erfindungsgemäßes Flüssigkristallgerät und ein erfindungsgemäßes Anzeigegerät angewendet.
Die 16A bis 16C zeigen Darstellungen des optischen Systems eines Flüssigkristallanzeigegeräts in Projektionsbauart mit einem Anzeigefeld, wobei lediglich ein Hauptbereich davon gezeigt ist. Dabei zeigt 16A eine Draufsicht, 16B eine Frontansicht und 16C eine Seitenansicht.
Bezugnehmend auf die 16A bis 16C umfasst das optische System eine Projektionslinse 1 zum Projizieren der auf dem Anzeigefeld (Flüssigkristallfeld) 2 angezeigten Bildelementdaten, das ein mit Mikrolinsen auf einer vorbestimmten Ebene versehenes Flüssigkristallgerät aufweist, einen typischerweise zur Übertragung von S-polarisierten Strahlen und zur Reflexion von P-polarisierten Strahlen entworfener polarisierter Strahlenteiler (PBS) 3, einen rotes Licht (R) reflektierenden dichroitischen Spiegel 40, einen blaues und grünes Licht (B/G) reflektierenden dichroitischen Spiegel 41, einen blaues Licht (B) reflektierenden dichroitischen Spiegel 42, einen Hochreflexionsspiegel 43 zur Reflexion von Strahlen aller Farben, eine Fresnel-Linse 50, eine konkave Linse (positive Linse) 51, einen stabartigen Integrator 6, eine elliptische Reflexionseinrichtung 7 und eine Bogenlampe (Lichtquelle) 8 wie etwa ein Metallhalogenid oder ein UHP, dessen Lichtemissionsebene 8a im Zentrum der Reflexionseinrichtung 7 angeordnet ist.
Der rotes Licht (R) reflektierende dichroitische Spiegel 40, der blaues und grünes Licht (B/G) reflektierende dichroitische Spiegel 41 sowie der blaues Licht (B) reflektierende dichroitische Spiegel 42 weisen spektrale Reflexionscharakteristiken gemäß den 17A, 17B bzw. 17C auf. Die dichroitischen Spiegel sind dreidimensional mit einem Hochreflexionsspiegel 43 gemäß 18 angeordnet, damit das weiße Beleuchtungslicht von der Energieversorgungsquelle 8 in die drei Primärfarben R, G und B aufgeteilt und das Flüssigkristallfeld 2 mit den Lichtstrahlen der drei Primärfarben dreidimensional aus verschiedenen jeweiligen Richtungen unterteilt wird, wie nachstehend näher beschrieben ist.
Der Lichtfluss von der Lichtquelle 8 schreitet auf die nachstehend beschriebene Weise voran. Zunächst wird der von der Lampe 8 emittierte Fluss weißen Lichts auf den Eingang (Lichtauftreffungseinfallebene) 6a des Integrators 6 durch die relativ dazu stromaufwärts angeordnete elliptische Reflexionseinrichtung 7 fokussiert, und passiert dann durch den Integrator 6, während es wiederholt in demselben reflektiert wird, damit eine homogene räumliche Intensitätsverteilung erhalten wird. Der aus dem Ausgang 6b des Integrators 6 herauskommende Lichtfluss wird sodann in einen entlang der x-Achse (gemäß 16B) verlaufenden parallelen Fluss mittels der konkaven Linse 51 und der Fresnel-Linse 50 transformiert, bevor er zu dem blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 42 kommt.
Lediglich Strahlen von blauem Licht (B-Licht) werden durch den blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 42 nach unten reflektiert und auf den rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 mit einem relativ zu der z-Achse (gemäß 16B) vorbestimmten Winkel hin gerichtet. Im Übrigen passieren die verbleibenden Strahlen aus rotem und grünem Licht (R/G-Licht) durch den blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 42 und werden rechteckig durch den Hochreflexionsspiegel 43 in die Richtung der z-Achse reflektiert, und außerdem zu dem rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 hin gerichtet.
Somit sind sowohl der blaues Licht reflektierende dichroitische Spiegel 42 als auch der Hochreflexionsspiegel 43 so angeordnet, dass der aus dem Integrator 6 (entlang der x-Achse) kommende Lichtfluss abwärts entlang der z-Achse gemäß 16B reflektiert wird, und der Hochreflexionsspiegel 43 wird um 45° gegen die xy-Ebene um die y-Achse geneigt, wohingegen der blaues Licht reflektierende dichroitische Spiegel 42 um einen Winkel kleiner 45° gegen die xy-Ebene um die y-Achse geneigt wird.
Während die durch den Hochreflexionsspiegel 43 reflektierten R/G-Lichtstrahlen zu dem rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 genau entlang der z-Achse reflektiert werden, werden folglich die durch den blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 42 reflektierten B-Lichtstrahlen nach unten zu dem rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 entlang einem um einen vorbestimmten Winkel relativ zur z-Achse geneigten Pfad gemäß 16B hin gerichtet (eine Neigung in der xz-Ebene). Die Positionsverschiebung und die Winkelneigung des blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegels 42 gegenüber dem Hochreflexionsspiegel 43 sind so bestimmt, dass die Lichtstrahlen der drei Farben einander auf dem Flüssigkristallfeld 2 schneiden, damit sowohl blaues Licht als auch rotes/grünes Licht denselben und identischen Bereich auf dem Flüssigkristallfeld 2 abdecken.
Dann bewegen sich die abwärts (in die Richtung der z-Achse) gerichteten R/G/B-Lichtstrahlen in 16B zu dem rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 und dem blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 hin, wobei diese Spiegel unter dem blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 42 und dem Hochreflexionsspiegel 43 angeordnet sind. Im Einzelnen ist der blaues und grünes Licht reflektierende dichroitische Spiegel 41 um 45° relativ zu der xz-Ebene um die x-Achse geneigt, wohingegen der rotes Licht reflektierende dichroitische Spiegel 40 um einen kleineren Winkel als 45° relativ zu der xz-Ebene um die x-Achse geneigt ist.
Somit werden von den einfallenden Strahlen aus R/G/B-Licht lediglich jene aus B/G-Licht durch den rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 übertragen und rechteckig durch den blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 in die positive Richtung der y-Achse reflektiert, bevor sie durch den PBS 3 zur Beleuchtung des horizontal auf der xz-Ebene angeordneten Flüssigkristallfelds 2 polarisiert werden.
Da gemäß vorstehender Beschreibung (vergleiche 16A und 16B) die blauen Lichtstrahlen mit einem vorbestimmten Winkel (die Neigung in der xz-Ebene) relativ zur x-Achse fortschreiten, behalten sie auch einen vorbestimmten Winkel (die Neigung in der xz-Ebene) relativ zur y-Achse bei, nachdem sie durch den blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 reflektiert werden, und sie beleuchten das Flüssigkristallfeld 2 mit einem zu diesem Winkel gleichen Einfallswinkel (entlang der xy-Ebene). Andererseits werden die G-Lichtstrahlen rechteckig durch den blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 in die positive Richtung der y-Achse reflektiert, bevor sie durch den PGS 3 zur Beleuchtung des Flüssigkristallfelds 2 in senkrechter Richtung mit einem Einfallswinkel gleich 0° polarisiert werden.
Im Übrigen werden die R-Lichtstrahlen durch den relativ zu dem blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 stromaufwärts angeordneten rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 in die positive Richtung der y-Achse auf eine vorstehend beschriebene Weise reflektiert, wobei ein vorbestimmter Winkel relativ zu der y-Achse (die Neigung in der xz-Ebene) gemäß 16C auftritt, bevor sie durch den PBS 3 zur Beleuchtung des Flüssigkristallfelds 2 mit einem zu diesem Winkel gleichen Einfallswinkel (entlang der yz-Ebene) polarisiert werden.
Gemäß vorstehender Beschreibung werden die Positionsverschiebung und die Winkelneigung des blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegels 41 gegen den rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 40 so bestimmt, dass die Lichtstrahlen der drei Farben R, G und B einander auf dem Flüssigkristallfeld 2 schneiden, damit sowohl R-Licht als auch B/G-Licht denselben und identischen Bereich auf dem Flüssigkristallfeld 2 abdecken.
Gemäß den 17A bis 17C beträgt die Grenzwellenlänge des blaues und grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegels 41 570 nm und die des rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegels 40 600 nm, so dass die orangen Lichtstrahlen aus dem optischen Pfad ausgeschieden werden, nachdem sie durch den blaues und rotes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 41 übertragen wurden, damit eine optimale Farbbalance bereitgestellt wird.
Gemäß nachstehender Beschreibung werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen durch das Flüssigkristallfeld 2 reflexions-/polarisationsmoduliert und zurück zu dem PBS 3 reflektiert, der sie wiederum in die positive Richtung der x-Achse mittels der PBS-Oberfläche 3a reflektiert, und sie zum Einfall auf die Projektionslinse 1 bringt. Die Projektionslinse 1 vergrößert das auf dem Flüssigkristallfeld 2 angezeigte Bild, bevor es das Bild auf dem (nicht gezeigten) Schirm projiziert.
Da die R-, G- und B-Lichtstrahlen das Flüssigkristallfeld 2 mit jeweiligen voneinander verschiedenen Einfallswinkeln treffen, zeigen die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen ebenfalls verschiedene Winkel. Daher muss die Projektionslinse 1 einen großen Durchmesser und eine große Apertur aufweisen, damit alle einbezogen werden und kein Abschnitt daraus verloren geht. Dabei wird jeder Einfallswinkel des die Projektionslinse 1 treffenden Lichtflusses korrigiert, wenn Licht der Primärfarben kollimiert wird, nachdem es durch die Mikrolinsen doppelt passiert, um den Einfallswinkel am Flüssigkristallfeld 2 beizubehalten.
Andererseits wird bei einem bekannten Flüssigkristallfeld LP der Transmissionsbauart gemäß 28 der das Flüssigkristallfeld LP verlassende Lichtfluss teilweise aufgrund der fokussierenden Wirkung der Mikrolinsenanordnung 16 aufgespreizt, so dass die Projektionslinse eine große numerische Apertur und somit einen großen Durchmesser aufweisen muss, um den aufgespreizten Lichtfluss unterzubringen.
In 28 bezeichnet das Bezugszeichen 16 eine durch Anordnen einer Anzahl von Mikrolinsen 16a mit einem vorbestimmten Maß erhaltene Mikrolinsenanordnung und die Bezugszeichen 17 und 18 bezeichnen jeweils eine Flüssigkristallschicht und Bildelemente der drei Hauptfarben rot (R), grün (G) und blau (B).
R-, G- und B-Lichtstrahlen werden dazu veranlasst, das Flüssigkristallfeld LP mit jeweiligen voneinander verschiedenen Einfallswinkeln zu beleuchten, so dass Licht verschiedener Farben jeweils von den Bildelementen 18 der entsprechenden Farben aufgrund des fokussierenden Effekts der Mikrolinsen 16a empfangen wird. Diese Anordnung macht die Verwendung von Farbfiltern unnötig, und stellt ein Anzeigefeld bereit, das Licht hocheffizient ausnutzt. Somit kann ein mit einem derartigen Anzeigefeld versehenes Anzeigegerät der Projektionsbauart ein klares und helles Farbbild anzeigen, falls es ein einzelnes Flüssigkristallfeld umfasst.
Ein bekanntes Anzeigegerät in Projektionsbauart mit einem Anzeigefeld, das mit einer vorstehend beschriebenen Mikrolinsenanordnung versehen ist, weist jedoch den Nachteil auf, dass die Bildelemente 18 der drei Hauptfarben R, G und B vergrößert und auf den Schirm projiziert sind, wobei das dort angezeigte Bild die Mosaikanordnung der R-, G- und B-Bildelemente für den Betrachter klar sichtbar macht, wobei die auf dem Schirm angezeigte Bildqualität verschlechtert wird.
Demgegenüber zeigt der von dem Flüssigkristallfeld 2 des vorliegenden Beispiels kommende Lichtfluss lediglich eine relativ begrenzte Spreizung, so dass ein klares und helles Bild auf dem Schirm mittels einer Projektionslinse mit einer relativ kleinen numerischen Apertur projiziert werden kann. Eine derartige Projektionslinse zeigt natürlich kleine Dimensionen und die Mosaikanordnung aus R-, G- und B-Bildelementen kann bei Weitem weniger sichtbar ausgebildet werden.
Nachstehend wird das Flüssigkristallfeld 2 gemäß dem vorliegenden Beispiel näher beschrieben. 19 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Flüssigkristallfelds 2 gemäß dem vorliegenden Beispiel. In 19 ist die Reflexionsschicht nicht ausdrücklich gezeigt, die ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung mit sich bringt, da dieses Merkmal vorstehend ausführlich beschrieben ist.
19 zeigt ein Mikrolinsensubstrat (Glassubstrat) 1, Mikrolinsen 22, ein Schichtglas 23, eine transparente Gegenelektrode 24, eine Flüssigkristallschicht 25, Bildelementelektroden 26, eine Aktivmatrixansteuerungsschaltung 27 und ein Siliziumhalbleitersubstrat 28. Die Mikrolinsen 22 sind auf der Oberfläche des Glassubstrats (Glas der Alkaliart) 21 mittels eines Ionenaustauschverfahrens mit einem doppelt so großen Maß wie das der Bildelementelektroden 26 zur Ausbildung einer zweidimensionalen Anordnung ausgebildet, die nachstehend als Mikrolinsenanordnung bezeichnet wird.
Die Flüssigkristallschicht 25 wird durch einen nematischen Flüssigkristall in ECB-Mode wie etwa DAP oder HAN ausgebildet, welche auf ein Anzeigefeld in Reflexionsbauart angepasst und mittels einer (nicht gezeigten) Orientierungsschicht in einem orientierten Zustand gehalten werden. Die Bildelementelektroden 26 sind aus Aluminium ausgebildet und dazu entworfen, außerdem als genauso viele Reflexionseinrichtungen zu arbeiten, da sie nach einem Strukturierungsvorgang einem CMP-Vorgang unterzogen wurden, damit der Oberflächenzustand und ihr Reflexionsvermögen verbessert wird.
Die Aktivmatrixansteuerungsschaltung 27 ist auf dem Siliziumsubstrat 28 angeordnet und umfasst sowohl eine horizontale Ansteuerungsschaltung als auch eine vertikale Ansteuerungsschaltung. Sie ist dazu entworfen, Videosignale der drei Primärfarben R, G und B jeweils auf den R-, G- und B-Bildelementelektroden 26 zu schreiben. Während die Bildelementelektroden 26 keine Farbfilter umfassen, werden sie durch die von der Aktivmatrixansteuerungsschaltung 27 geschriebenen Videosignale der Hauptfarben als R-, G- und B-Bildelemente unterschieden, so dass sie eine R-, G-, B-Bildelementanordnung gemäß nachstehender Beschreibung ausbilden.
Zunächst wird grünes Licht als Teil des das Flüssigkristallfeld 2 beleuchtenden Lichts beschrieben. Gemäß vorstehender Beschreibung werden Hauptstrahlen aus grünem Licht durch den PBS 3 polarisiert, bevor sie senkrecht auf das Flüssigkristallfeld 2 treffen. Dabei ist lediglich ein auf eine Mikrolinse 22a treffender grüner Lichtstrahl in 19 durch den Pfeil G (in/out) gezeigt.
Folglich werden auf die Mikrolinse 22a treffende grüne Lichtstrahlen durch die Linse 22a fokussiert und beleuchten die aus Aluminium ausgebildete grüne Bildelementelektrode 26g, welche diese reflektiert und sie ansteuert, damit sie durch dieselbe Mikrolinse 22a passieren und aus dem Flüssigkristallfeld 22 heraustreten. Da sich die grünen Lichtstrahlen durch die Flüssigkristallschicht 25 hin und her bewegen, werden sie durch die durch das elektrische Feld verursachte Wirkung des Flüssigkristalls moduliert, welches zwischen der grünen Bildelementelektrode 26g und der Gegenelektrode 24 ausgebildet wird, wenn eine Signalspannung daran angelegt wird, bevor der Strahl zu dem PBS 3 zurückkehrt. Die durch die PBS-Oberfläche 3a reflektierte und zu der Projektionslinse 1 hin gerichtete Lichtmenge variiert in Abhängigkeit von dem Modulationsausmaß, so dass ein Bild mit verschiedenen Lichtdichten und verschiedenen Abstufungen durch die Bildelemente angezeigt wird.
Entlang der yz-Ebene schräg einfallende rote Lichtstrahlen werden durch den PBS 3 polarisiert, bevor sie auf die Mikrolinse 22b gemäß dem Pfeil R(in) in 19 treffen. Dann werden sie durch die Mikrolinse 22b fokussiert und beleuchten die relativ zu der Position rechts unter der Linse 22b leicht links lokalisierte rote Bildelementelektrode 26r, wobei die Bildelementelektrode 26r diese reflektiert und sie ansteuert, damit sie durch eine Nachbarmikrolinse 22a passieren und aus dem Flüssigkristallfeld 2 (R(out)) austreten.
Die (polarisierten) roten Lichtstrahlen werden außerdem durch die durch das elektrische Feld verursachte Wirkung des Flüssigkristalls moduliert, das zwischen der roten Bildelementelektrode 26r und der Gegenbildelementelektrode 24 ausgebildet wird, wenn eine Signalspannung daran angelegt wird, bevor sie aus dem Flüssigkristallfeld 2 austreten und zu dem PBS 3 zurückkehren. Danach werden sie auf den Anzeigeschirm als Teil des anzuzeigenden Bilds auf die vorstehend unter Bezugnahme auf die grünen Lichtstrahlen beschriebene Weise projiziert.
Während es scheint, dass in 19 die auf die grüne Bildelementelektrode 26g treffenden grünen Lichtstrahlen und die auf die rote Bildelementelektrode 26r treffenden roten Lichtstrahlen sich miteinander überlagern, liegt dies einfach daran, dass die Flüssigkristallschicht 26 bezüglich ihrer Dicke unproportional vergrößert ist. Tatsächlich weist die Flüssigkristallschicht 25 eine Dicke von höchstens 5 μm auf, was in Relation zu dem Schichtglas 23 mit einer Dicke von 50 und 100 μm sehr gering ist, weswegen eine derartige Überlagerung ungeachtet der Größe jedes Bildelements nicht stattfindet.
Die 20A bis 20C zeigen, wie eine Farbtrennung und eine Farbsynthese erfindungsgemäß ausgeführt werden. Dabei zeigt 20A eine Draufsicht der oberen Oberfläche des Flüssigkristallfelds 2 und die 20B und 20C zeigen entlang der Linie 20B-20B (der x-Richtung) bzw. entlang der Linie 20C-20C (z-Richtung) aufgenommene Schnittansichten.
Dabei ist ersichtlich, dass 20C 19 entspricht, da sie entlang der yz-Ebene aufgenommen sind und grüne und rote Lichtstrahlen zeigen, welche in die jeweiligen Mikrolinsen 22 eindringen und diese verlassen. Dabei ist außerdem ersichtlich, dass die grünen Bildelementelektroden unmittelbar unter den entsprechenden Mikrolinsen 22 als Hauptbildelementelektroden angeordnet sind, wohingegen die roten Bildelementelektroden unmittelbar unter den jeweiligen Grenzen der Mikrolinsen 22 als Zweitbildelementelektroden angeordnet sind. Somit wird der Einfallswinkel θ von rotem Licht vorzugsweise so ausgewählt, dass der Tangens von θ gleich dem Verhältnis des Maßes der Bildelementanordnung zu dem Abstand zwischen der Mikrolinsenanordnung 22 und der Bildelementelektrodenanordnung 26 ist.
Andererseits zeigt 20B eine Schnittansicht entlang der xy-Ebene des Flüssigkristallfelds. Dabei sind die blauen Bildelementelektroden, die tertiäre Bildelemente sind, mit den grünen Bildelementelektroden wie bei 20C alternierend angeordnet, wobei die grünen Bildelementelektroden unmittelbar unter den entsprechenden Mikrolinsen 22 angeordnet sind, wohingegen die blauen Bildelementelektroden unmittelbar unter den jeweiligen Grenzen der Mikrolinsen 22 als tertiäre Bildelemente angeordnet sind.
Da die das Flüssigkristallfeld 2 beleuchtenden blauen Lichtstrahlen auf das Feld schräg (entlang der xy-Ebene) treffen, nachdem sie durch den PBS 3 gemäß vorstehender Beschreibung polarisiert sind, werden die von den Mikrolinsen 22 kommenden durch die jeweiligen blauen Bildelementelektroden reflektiert und treten jeweils von den benachbarten Mikrolinsen aus Sicht der x-Richtung gemäß 20B heraus. Die Modulationsmode der Flüssigkristallschicht 25 auf den blauen Bildelementelektroden und die Projektionsmode von blauem Licht des Flüssigkristallfelds 2 sind bezüglich grünem und rotem Licht dieselben wie gemäß vorstehender Beschreibung.
Die blauen Bildelementelektroden sind unmittelbar unter den jeweiligen Grenzen der Mikrolinsen 22 angeordnet, und daher wird der Einfallswinkel θ von blauem Licht vorzugsweise so ausgewählt, dass Tangens θ gleich dem Verhältnis des Maßes der Bildelementanordnung (der grünen und blauen Bildelemente) zu dem Abstand zwischen der Mikrolinsenanordnung 22 und der Bildelementelektrodenanordnung 26 ist.
Somit sind in dem Flüssigkristallfeld 2 des vorliegenden Beispiels die R-, G- und B-Bildelemente in der Reihenfolge RGRGRG... entlang der z-Richtung (erste Richtung) sowie in der Reihenfolge BGBGBG... entlang der z-Richtung (zweite Richtung) angeordnet. 20A zeigt ihr Erscheinungsbild von oben.
Gemäß vorstehender Beschreibung weist jedes der Bildelemente eine Länge gleich der Hälfte von derjenigen der Mikrolinsen 22 in jeder Richtung auf, so dass die Bildelemente mit einem Maß gleich der Hälfte des Maßes der Anordnung der Mikrolinsen 22 entlang der x- und z-Richtung angeordnet sind. Von oben gesehen ist ersichtlich, dass die G-Bildelemente unmittelbar unter den Zentren der jeweiligen Mikrolinsen 22 angeordnet sind, wohingegen die R-Bildelemente zwischen den entsprechenden G-Bildelementen entlang der z-Richtung sowie unmittelbar unter den jeweiligen Grenzen der Mikrolinsen 22 angeordnet sind, und die B-Bildelemente sind zwischen den entsprechenden G-Bildelementen entlang der x-Richtung und unmittelbar unter den jeweiligen Grenzen der Mikrolinsen 22 angeordnet. Jede Mikrolinse weist eine rechteckige Kontur auf, deren Seiten doppelt so lang wie die entsprechenden Seiten eines Bildelements sind.
21 zeigt eine vergrößerte Teildraufsicht des Flüssigkristallfelds 2. Das Gitter aus gestrichelten Linien in 21 definiert Bildelementeinheiten von R-, G- und B-Bildelementen zur Anzeige von Bildern.
Die Bildelementeinheiten sind mit einem vorbestimmten Maß auf dem Substrat zur Erzeugung einer Bildelementeinheitanordnung zweidimensional angeordnet. Mit anderen Worten, wenn die R-, G- und B-Bildelemente durch die Aktivmatrixansteuerungsschaltung 27 gemäß 19 angesteuert werden, werden die R-, G- und B-Bildelemente jeder durch das Gitter gestrichelter Linien 29 definierten Bildelementeinheit durch jeweilige R-, G- und B-Videosignale angesteuert, die dem Ort der Bildelementeinheit entsprechen.
Nachstehend wird eine einzelne Bildelementeinheit mit einer R-Bildelementelektrode 26r, einer G-Bildelementelektrode 26g und einer B-Bildelementelektrode 26b betrachtet. Wie durch den Pfeil r1 angedeutet ist, wird die R-Bildelementelektrode 26r durch schräg von der Mikrolinse 22b kommende rote Lichtstrahlen beleuchtet, welche sodann reflektiert werden, und sich durch die Mikrolinse 22a gemäß dem Pfeil r2 herausbewegen. In ähnlicher Weise wird die B-Bildelementelektrode 26b durch schräg von der Mikrolinse 22c kommende blaue Lichtstrahlen beleuchtet, wie es durch den Pfeil b1 angedeutet ist, welche sodann reflektiert werden, und sich durch die Mikrolinse 22a gemäß dem Pfeil b2 herausbewegen.
Andererseits wird die G-Bildelementelektrode 26g durch senkrecht von der Mikrolinse 22a (relativ zu 21) kommende grüne Lichtstrahlen beleuchtet, wie es durch den Pfeil g12 angedeutet ist, welche sodann zurück reflektiert werden, und sich senkrecht durch die Mikrolinse 22a herausbewegen.
Während somit bei dem Flüssigkristallfeld 2 des vorliegenden Beispiels die Lichtstrahlen der Hauptfarben jede der Bildelementeinheiten jeweils mit verschiedenen Einfallswinkeln treffen, verlassen sie die Bildelementeinheit über den Weg derselben Mikrolinse (bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel Mikrolinse 22a).
22 zeigt eine Darstellung, wie alle von dem Flüssigkristallfeld 2 kommenden Lichtstrahlen auf den Schirm 9 mittels des PBS 3 und der Projektionslinse 1 projiziert werden. Dabei wird ein Flüssigkristallfeld 2 gemäß 21 verwendet. Wenn das optische System so reguliert wird, dass ein Bild der Mikrolinsen 22 und/oder ein benachbarter Bereich in dem Flüssigkristallfeld 2 fokussiert und auf den Anzeigeschirm 9 projiziert werden, werden die von den roten, grünen und blauen Bildelementen jeder Bildelementeinheit emittierten Lichtstrahlen miteinander auf dem entsprechenden Bereich des Gitters der Mikrolinsen 22 zur Reproduktion der Ursprungsfarben gemäß 24 gemischt.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Anzeigefeld gemäß 21 verwendet, und die Ebene der Mikrolinsen 22 und/oder ein benachbarter Bereich stellen einen konjugierten Zusammenhang mit dem Anzeigeschirm bereit, so dass klare und helle Farbbilder auf dem Schirm angezeigt werden können, ohne die Mosaikanordnung aus R-, G- und B-Bildelementen zu zeigen.
23 zeigt ein Blockschaltbild des Ansteuerungsschaltungssystems des Flüssigkristallanzeigegeräts in Projektionsbauart gemäß dem vorliegenden Beispiel.
Bezugnehmend auf 23 ist eine Feldansteuerungseinrichtung 10 zur Erzeugung von R-, G- und B-Videosignalen zusammen mit Ansteuerungssignalen zur Ansteuerung der Gegenelektrode 24 und verschiedenen Zeitablaufsignalen, eine Schnittstelle 12 zur Dekodierung von Videosignalen und Steuerungsübertragungssignalen in entsprechende Standardvideosignale usw., eine Dekodiereinrichtung 11 zum Dekodieren von Standardvideosignalen von der Schnittstelle 12 in Hauptfarbsignale R, G und B und Synchronisierungssignale, ein Vorschaltgerät 14 zum Ansteuern einer Bogenlampe 8 zur Emission von Licht sowie eine Energieversorgungsschaltung 15 für die Versorgung der Schaltungsblöcke mit Energie gezeigt. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Steuereinrichtung mit einem (nicht gezeigten) Betriebsabschnitt zum Steuern der Betriebsabläufe der Schaltungsblöcke.
Ein Flüssigkristallgerät in Projektionsbauart gemäß vorstehender Beschreibung kann klare und helle Bilder anzeigen, ohne die Mosaikanordnung der R-, G- und B-Bildelemente zu zeigen.
25 zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines abgewandelten Beispiels einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanordnung. Bei diesem Beispiel sind B-Bildelemente unmittelbar unter den Zentren der jeweiligen Mikrolinsen 22 als Hauptfarbbildelemente angeordnet, wohingegen G-Bildelemente alternierend mit den B-Bildelementen entlang der Lateralrichtung als Sekundärbildelemente angeordnet sind, und R-Bildelemente ebenfalls alternierend mit den B-Bildelementen entlang der Vertikalrichtung als ternäre Bildelemente angeordnet sind.
Auch mit einer derartigen Anordnung treffen blaue Lichtstrahlen senkrecht auf eine entsprechende Bildelementeinheit, während jene von R/G-Licht schräg auf die Bildelementeinheit treffen (in verschiedene Richtungen mit demselben Einfallswinkel), so dass die reflektierten Lichtstrahlen die Bildelementeinheit durch dieselbe und gemeinsame Mikrolinse verlassen. Somit ist das Netzergebnis exakt dasselbe wie bei dem vorhergehenden Beispiel. Alternativ kann es so angeordnet sein, dass R-Bildelemente unmittelbar unter den Zentren der jeweiligen Mikrolinsen 22 als Hauptbildelemente und die verbleibenden Bildelemente alternierend und jeweils entlang der Lateral- und Vertikalrichtungen angeordnet sind.
Nachstehend wird ein Beispiel des Anzeigegeräts mit Mikrolinsen beschrieben.
26 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Flüssigkristallfelds 20 gemäß dem vorliegenden Beispiel, wobei ein Hauptbereich davon gezeigt ist. Dieses Flüssigkristallfeld unterscheidet sich von seinem Gegenstück gemäß 19 dahingehend, dass ein Schichtglas 23 für das Gegenglassubstrat verwendet wird, und dass Mikrolinsen 220 durch Schichten von thermoplastischem Harz auf dem Schichtglas 23 mittels einer sogenannten Rückflusstechnik ausgebildet sind.
Zudem sind Säulenabstandshalter 251 in Nicht-Bildelementbereichen angeordnet. Die Abstandshalter sind aus lichtempfindlichem Harz ausgebildet und durch Fotolithografie erzeugt.
27A zeigt eine Teildraufsicht des Flüssigkristallfelds 20. Demgemäß sind die Säulenabstandshalter 251 in an den Ecken der Mikrolinsen 220 mit einem vorbestimmten Maß als Funktion der Bildelementanordnung angeordneten Nicht-Bildelementbereichen angeordnet. 27B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 27B-27B, die durch einen Säulenabstandshalter 251 verläuft. Die Säulenabstandshalter 251 sind vorzugsweise mit einem 10 bis 100 Bildelemente entsprechenden Maß angeordnet, wobei sich eine Matrix aus Abstandshaltern zeigt. Die Anordnung von Säulenabstandshaltern muss das Erfordernis der Flachheit des Schichtglases 23 sowie der Einfüllbarkeit von Flüssigkristall erfüllen, was der Bereitstellung von Abstandshaltern widerspricht.
Das Gerät gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst zudem eine Lichtabschirmschicht 221, die eine strukturierte Metallschicht zur Vermeidung des Eindringens von Lecklicht in das Innere durch die Grenzzonen der Mikrolinsen ist. Diese Anordnung kann eine Abschwächung bei der Farbsättigung und dem Kontrast des projizierten Bilds aufgrund von Lecklicht wirkungsvoll vermeiden. Somit kann das Gerät gemäß den 16A bis 16C mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkristallfeld klar definierte hochqualitative Bilder anzeigen.
Gemäß vorstehender ausführlicher Beschreibung stellt die Erfindung die nachstehend aufgeführten Vorteile durch Anordnen einer Hochreflexionsschicht unter der durch die Bildelementelektroden eines Flüssigkristallanzeigefelds definierten Öffnung zur Rückreflexion von durch die Öffnung eindringendem Licht bereit.

(1) Die Intensität des Signallichts wird erhöht (und die der gebeugten Lichtkomponente wird reduziert), wobei die Klarheit und der Kontrast des angezeigten Bilds verbessert werden.
(2) Da die anders als durch die Bildelementelektroden okkupierten Bereiche des Bildelementelektrodensubstrats an dem Vorgang zur Anzeige von Bildern teilnehmen können, ist das angezeigte Bild frei von den Grenzlinien der Bildelementelektroden und erscheint sehr natürlich.
(3) Da das angezeigte Bild frei von den Grenzlinien der Bildelementelektroden ist, kann eine große Anzahl von Bildelementen auf einem kleinen Feld dicht angeordnet werden, ohne irgendein Problem hervorzurufen. Wenn die Grenzlinien der Bildelementelektroden bemerkbar werden, müssen die Bildelementelektroden so dimensioniert werden, dass der Effekt bemerkbarer Grenzlinien minimiert wird, so dass ein zur Anzeige von klaren Bildern entworfenes Anzeigefeld zwangsläufig groß ausgebildet wird, wie im Falle des Anzeigefelds einer TV-Anlage mit Feinanzeige. Die erfindungsgemäße Anordnung einer Reflexionsschicht löst dieses Problem.

Claims

Bildelementelektrodensubstrat (1), das für ein Flüssigkristallgerät mit einer Vielzahl von Bildelementelektroden (12) zu verwenden ist, und das zum Anzeigen von Bildern angepasst ist, indem die Bildelementelektroden zur Reflexion von einfallendem Licht veranlasst werden, das Bildelementelektrodensubstrat ist dabei versehen mit: einer Vielzahl von Bildelementelektroden (12), die als Matrix mit Abständen zwischen den Bildelementelektroden angeordnet sind; und einer Reflexionsschicht (7), die unter den Abständen zur Reflexion von durch die Abstände eindringendes Licht zurück zu den Abständen angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsvermögen der Reflexionsschicht (7) zwischen 60% und 150% von dem der Bildelementelektroden (12) liegt; die Reflexionsschicht aus einem Metallmaterial aus Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlCu, AlSiGeCu, Cr, Au oder Ag ausgebildet ist; und die Oberfläche der Reflexionsschicht spiegelpoliert ist.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 1, wobei das Reflexionsvermögen zwischen 80% und 120% von dem der Bildelementelektroden (12) liegt.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 1, wobei die Bildelementelektroden (12) aus einem Metallmaterial ausgebildet sind.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 3, wobei das Metallmaterial Aluminium enthält.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 4, wobei das Metallmaterial aus der Gruppe Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu und AlSiGeCu ausgewählt wird.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 3, wobei das Metallmaterial aus der Gruppe Cr, Au und Ag ausgewählt wird.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 1, wobei die Bildelementelektroden (12) auf einem Halbleitersubstrat (1) ausgebildet sind.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 1, wobei die Bildelementelektroden auf einem Glassubstrat ausgebildet sind.
Bildelementelektrodensubstrat nach Anspruch 1, wobei die Bildelementelektroden (12) mittels eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs ausgebildet sind.
Flüssigkristallgerät der Reflexionsbauart mit einem Bildelementelektrodensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Flüssigkristallgerät der Reflexionsbauart nach Anspruch 10, wobei das Verhältnis zwischen der Dicke (d1) des Flüssigkristallmaterials und dem Maß (d2) der Anordnung der Bildelementelektroden die Bedingung d1/d2 ≥ 5 erfüllt.
Anzeigengerät mit einem Flüssigkristallgerät der Reflexionsbauart nach Anspruch 10 oder 11, wobei von einer Lichtquelle (71) emittiertes Licht das Flüssigkristallgerät (78) der Reflexionsbauart bestrahlt und reflektiertes Licht den Schirm (81) auf dem Wege eines optischen Systems zum Anzeigen von Bildern auf dem Schirm bestrahlt.
Anzeigegerät nach Anspruch 12, wobei das Flüssigkristallgerät (78) der Reflexionsbauart mit einer Bildelementeinheitsanordnung versehen ist, die durch das Anordnen von jeweils drei Bildelemente (26r, 26b, 26g) einer ersten bis dritten Farbe aufweisenden Bildelementeinheiten ausgebildet ist, wobei ein Bildelement der ersten Farbe und das der zweiten Farbe in einer ersten Richtung angeordnet sind, und ein Bildelement der ersten Farbe und das der dritten Farbe in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung derart angeordnet sind, dass jedes Bildelement der ersten Farbe von einem Bildelementpaar der ersten und zweiten Farbe und einem Bildelementpaar der ersten und dritten Farbe sowie einer Mikrolinsenanordnung geteilt wird, die durch zweidimensionales Anordnen einer Vielzahl von Mikrolinsen (22, 220) mit einem dem Maß der Bildelementanordnung sowohl in der ersten als auch in der zweiten Richtung entsprechenden Maß ausgebildet ist.