DE69929001T2

DE69929001T2 - Flüssigkristallvorrichtung und elektronischen gerät

Info

Publication number: DE69929001T2
Application number: DE69929001T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Suwa-shi Maeda; Eiji Suwa-shi OKAMOTO; Takumi Suwa-shi SEKI; Osamu Suwa-shi Okumura
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: WO1999040479A1; US20070247575A1; JP3324119B2; TW451097B; EP1550902A2; KR100728506B1; US7535529B2; US6628357B1; EP1550902A3; US20060274241A1; KR20060093133A; EP1550903A2; KR100755201B1; US20040008300A1; EP0973058A4; DE69929001D1; EP0973058B1; KR20010005936A; CN1262746A; EP0973058A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Flüssigkristallvorrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Aufbau einer Flüssigkristallvorrichtung, die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann, und ein elektronisches Gerät, das die Flüssigkristallvorrichtung verwendet.
STAND DER TECHNIK
Die Verwendung von reflektiven Flüssigkristallvorrichtungen, die kleine Mengen an elektrischem Strom verbrauchen, hat in tragbaren Geräten und Anzeigeabschnitten in diversen Ausrüstungen weite Verbreitung gefunden. Da die Anzeige aber durch Außenlicht erfolgt, ist ein Bild in dunklen Umgebungen nicht sichtbar. Deshalb verwenden einige der vorgeschlagenen Flüssigkristallvorrichtungen in einer hellen Umgebung Außenlicht, wie gängige reflektive Flüssigkristallvorrichtungen, und in dunklen Umgebungen eine interne Lichtquelle, um einen sichtbaren Zustand aufrechtzuerhalten. Wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 57-049271 offenbart, weist jede Vorrichtung an der Außenseite in einer Flüssigkristallbildschirmanzeige, weg vom Betrachter, einen Polarisator, einen Transflektor und eine Hintergrundbeleuchtung in dieser Reihenfolge auf. Die Flüssigkristallvorrichtung führt die reflektive Anzeige mit Außenlicht durch, das in einer hellen Umgebung vom Transflektor reflektiert wird, und die transmissive Anzeige mit Licht von der Hintergrundbeleuchtung, die eingeschaltet wird, um einen sichtbaren Zustand aufrechtzuerhalten, das in dunklen Umgebungen durch den Transflektor durchgelassen wird.
Eine andere Flüssigkristallvorrichtung, die in einem reflektiven Anzeigemodus eine verbesserte Helligkeit auf weist, wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-292413 offenbart. Die Flüssigkristallvorrichtung weist an der Außenseite der Flüssigkristallbildschirmanzeige, weg vom Betrachter, einen Transflektor, einen Polarisator und eine Hintergrundbeleuchtung in dieser Reihenfolge auf. Die Vorrichtung führt die reflektive Anzeige mit Außenlicht durch, das vom Transflektor reflektiert wird, wenn die Umgebung hell ist, und die transmissive Anzeige mit Licht aus der Hintergrundbeleuchtung, die eingeschaltet wird, um einen sichtbaren Zustand aufrechtzuerhalten, das durch den Polarisator und den Transflektor durchgelassen wird. Da der Polarisator nicht zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Transflektor vorgesehen ist, wird im Vergleich zu den obigen Flüssigkristallvorrichtungen in einem reflektiven Modus eine hellere Anzeige erreicht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In der Flüssigkristallvorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-292413 offenbart wird, ist aber zwischen einer Flüssigkristallschicht und dem Transflektor ein transparentes Substrat angeordnet; deshalb treten Probleme wie z.B. Doppelbilder und verschwommene Bilder auf.
Mit der jüngsten Entwicklung von tragbaren Geräten und Büroautomatisierungsgeräten ist ein Bedarf nach einer Farbflüssigkristallanzeige entstanden. Auch Geräte mit reflektiven Flüssigkristallvorrichtungen erfordern eine Farbanzeige. In einer Kombination der in der obigen Patentanmeldung offenbarten Flüssigkristallvorrichtung mit einem Farbfilter ist der Transflektor hinter der Flüssigkristallanzeige angeordnet. Daher liegt das dicke transparente Substrat zwischen der Flüssigkristallschicht mit dem Farbfilter und dem Transflektor, was wegen Parallaxe und unzu reichender Färbung das Auftreten von Doppelbildern oder verschwommenen Bildern zur Folge hat.
Um die Probleme zu lösen, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-258219 eine reflektierende Farbflüssigkristallvorrichtung, in welcher ein Reflektor so angeordnet ist, daß er mit der Flüssigkristallschicht in Kontakt kommt. Doch diese Flüssigkristallvorrichtung kann in dunklen Umgebungen keine sichtbaren Bilder anzeigen.
Darüber hinaus offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-318929 eine transflektive Flüssigkristallvorrichtung, in welcher eine Pixelelektrode, die als eine transflektive Schicht fungiert, auf der Innenseite der Flüssigkristallzelle vorgesehen ist. Da diese Flüssigkristallvorrichtung eine transflektive Schicht wie z.B. eine metallische Dünnschicht mit feinen Fehlern aufweist, die Nadellöcher und Vertiefungen und feine Öffnungen umfassen, bewirkt ein schräges elektrisches Feld, das im Umkreis der Fehler und Öffnungen erzeugt wird, eine unzureichende Orientierung des Flüssigkristalls, was viele technische Probleme verursacht, die eine Bildanzeige von hoher Qualität verhindern. Das heißt, ein hoher Kontrast und eine hohe Helligkeit werden nicht erreicht, und eine Färbung, die auf die Wellenlängendispersion des Lichts zurückzuführen ist, tritt unvermeidlich sowohl in einem reflektiven Anzeigemodus als auch in einem transmissiven Anzeigemodus auf. Überdies ist es schwer, sowohl die Verhinderung von Helligkeitsfehlern am Zwischenraum zwischen Pixelelektroden oder eine Verbesserung im Kontrast als auch eine Verbesserung der Helligkeit in einem reflektiven Modus zu erreichen. Außerdem erfordert der Herstellungsprozeß den Zusatz einen speziellen Schritts; daher erfüllt die Vorrichtung eine typische Anforderung nach der Senkung der Produktionskosten auf diesem technischen Gebiet mit großer Schwierigkeit.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorgenannten Probleme entwickelt und hat zur Aufgabe, eine transflektive Flüssigkristallvorrichtung bereitzustellen, die auf veränderliche Weise sowohl in einem reflektiven Anzeigemodus als auch in einem transmissiven Anzeigemodus verwendet wird, keine auf Parallaxe zurückzuführenden Doppelbilder und verschwommenen Bilder erzeugt, und Bilder von hoher Qualität anzeigen kann, und ein elektronisches Gerät bereitzustellen, das die Flüssigkristallvorrichtung verwendet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Flüssigkristallvorrichtung erfüllt, umfassend ein Paar erster und zweiter transparenter Substrate; eine Flüssigkristallschicht, die zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet ist; eine transparente Elektrode, die auf einer Fläche der Flüssigkristallschicht auf der Seite des ersten Substrats geformt ist; eine reflektierende Elektrode, die auf einer Fläche des zweiten Substrats geformt ist und einen länglichen Schlitz aufweist; und eine Beleuchtungseinheit, die auf der Gegenseite des zweiten Substrats vorgesehen ist, auf welcher die Flüssigkristallschicht vorgesehen ist; wobei die reflektierende Elektrode eine Vielzahl von Streifenelektroden in einem bestimmten Zwischenraum umfaßt und der Schlitz in der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode verläuft; und wobei die transparente Elektrode eine Vielzahl von Streifenelektroden in einem bestimmten Zwischenraum in der Richtung rechtwinklig zur reflektierenden Elektrode umfaßt und der Schlitz in einem Pixelbereich angeordnet ist, wo die transparente Elektrode sich mit der reflektierenden Elektrode schneidet.
Der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung gemäß reflektiert die reflektierende Elektrode Außenlicht, das auf das erste Substrat einfällt, in einem reflektiven Anzeigemodus zur Flüssigkristallschicht hin. Da die reflektierende Elektrode auf der Flüssigkristallschichtseite des zweiten Substrats vorgesehen ist, wird zwischen der Flüs sigkristallschicht und der reflektierenden Elektrode im wesentlichen kein Zwischenraum geformt, und daher können auf Parallaxe zurückzuführende Doppelbilder und verschwommene Bilder nicht auftreten. In einem transmissiven Anzeigemodus tritt Beleuchtungslicht, das aus der Beleuchtungseinheit auf das zweite Substrat einfällt, durch den Schlitz in die Flüssigkristallschicht ein. Dadurch ermöglicht das Beleuchtungslicht in dunklen Umgebungen eine helle Anzeige.
Da die reflektierende Elektrode einen länglichen Schlitz aufweist, wird ein schräges elektrisches Feld (nachstehend als „schräges elektrisches Feld, das auf die kurzen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist" bezeichnet) auf die Flüssigkristallschicht zwischen den Kanten jeder reflektierenden Elektrode, die kurze Seiten eines Schlitzes definieren und in einem relativ großen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind (Kanten jeder reflektierenden Elektrode, die einander an jedem Ende zweier langer Seiten eines Schlitzes gegenüberliegen) und der transparenten Elektrode angelegt. Gleichzeitig wird ein schräges elektrisches Feld (nachstehend als „schräges elektrisches Feld, das auf die langen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist" bezeichnet) zwischen den Kanten jeder reflektierenden Elektrode, die lange Seiten eines Schlitzes definieren und in einem relativ kurzen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind (Kanten jeder reflektierende Elektrode, die einander an jedem Ende zweier kurzer Seiten eines Schlitzes gegenüberliegen) und der transparenten Elektrode auf die Flüssigkristallschicht angelegt. Die Komponenten des schrägen elektrischen Felds, das auf die kurzen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist, und die des schrägen elektrischen Felds, das auf die langen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist, liegen in der Substratebene rechtwinklig zueinander. Wenn diese zwei schrägen elektrischen Felder mit Flüssigkristallmolekülen in der Nachbarschaft des Schlitzes zusammenwirken, bestimmen die Stärken dieser zwei schrägen elektrischen Felder die Bewegungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle. Wenn der Schlitz ein Quadrat ist, sind diese zwei schrägen elektrischen Felder zueinander äquivalent. Dadurch wird die Beziehung zwischen diesen Stärken in bestimmten Positionen umgekehrt. Dadurch werden die Bewegungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle in diesen Positionen verschieden, und eine unzureichende Orientierung des Flüssigkristalls erscheint als relativ große Domäne. Das heißt, in der Domäne treten Anzeigefehler auf. Die unzureichende Orientierung fällt am leisten auf, wenn diese zwei schrägen elektrischen Felder die gleiche Stärke haben. Wenn eines in einem Region höher ist als das andere, wird die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle in der Region durch das schräge elektrische Feld gesteuert, das die höhere Stärke aufweist, und wird daher einheitlich. In der vorliegenden Erfindung wird das schräge elektrische Feld (die Komponente in der Substratebene liegt parallel zur Längsrichtung des Schlitzes), die auf die kurzen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist, der Länge der langen Seiten des Schlitzes entsprechend reduziert. Demgegenüber wird das schräge elektrische Feld (die Komponente in der Substratebene liegt rechtwinklig zur Längsrichtung des Schlitzes), die auf die langen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist, der Länge der kurzen Seiten des Schlitzes entsprechend relativ erhöht. Deshalb steuert in der vorliegenden Erfindung das schräge elektrische Feld, das auf die langen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist, die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle. Eine unzureichende Orientierung in der Nachbarschaft des Schlitzes und Anzeigefehler werden reduziert. Überdies kann der elektrische Strom, der von der Flüssigkristallvorrichtung verbraucht wird, durch eine reduzierte Schwellenspannung gesenkt werden, da das Flüssigkristall partiell mit Hilfe des schrägen elektrischen Felds gesteuert wird, das auf die langen Seiten des Schlitzes zurückzuführen ist.
Wenn eine Gegenmaßnahme nur für das schräge elektrische Feld ergriffen wird, das auf die lange Seite des Schlitzes zurückzuführen ist, und das schräge elektrische Feld, das das auf die kurze Seite des Schlitzes zurückzuführen ist, nicht berücksichtigt wird, kann die unzureichende Gesamtorientierung des Flüssigkristalls, die durch das schräge elektrische Feld verursacht wird, reduziert werden. Alternativ dazu erleichtert die willkürliche Nutzung des schrägen elektrischen Felds (zum Beispiel die Einstellung verschiedener Betriebsparameter, um die nachteiligen Wirkungen der unzureichenden Orientierung des Flüssigkristalls zu reduzieren, die durch das schräge elektrische Feld in der Praxis verursacht werden, oder um das Flüssigkristall auf zufriedenstellende Weise durch das schräge elektrische Feld zu steuern, die Einstellung von Spezifikationen der Komponenten und Bestandteile, und das Design der Vorrichtung) die zufriedenstellende Steuerung des Flüssigkristalls. Wenn der Schlitz quadratisch ist, müssen Gegenmaßnahmen für zwei schräge elektrische Felder ergriffen werden, was eine sehr schwierige Konstruktion und Produktion der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Überdies ist die willkürliche Nutzung dieser zwei schrägen elektrischen Felder in der Praxis nahezu unmöglich.
Als Materialien für die reflektierende Elektrode werden aluminiumhaltige Metalle als Hauptkomponente verwendet. Auch Metalle, die sichtbares Außenlicht reflektieren können, wie z.B. Chrom und Silber, können ohne Einschränkung verwendet werden. Da die reflektierende Elektrode eine Funktion hat, Außenlicht zu reflektieren, und eine Funktion, eine Spannung an das Flüssigkristall anzulegen, hat dieser Geräteaufbau hinsichtlich der Herstellung und des Designs Vorteile aufzuweisen und erleichtert die Kostensenkung im Vergleich zu einem Aufbau mit reflektierenden Elektroden und Pixelelektroden, die unabhängig geformt sind.
Längliche Schlitze können leicht durch einen Fotoschritt mit einem Fotolack, einen Entwicklungsschritt und dann einen Abziehschritt geformt werden. Das bedeutet, daß keine Notwendigkeit besteht, die Zahl der Produktionsprozesse zu erhöhen, da die Schlitze gleichzeitig mit der Formung der reflektierenden Elektroden geformt werden können. Die Breite jedes Schlitzes liegt in einem Bereich von bevorzugt 0,01 μm bis 20 μm, und noch bevorzugter 1 μm bis 5 μm.
Durch das Vorsehen des Schlitzes kann daher gleichzeitig ein reflektiver Anzeigemodus und ein transmissiver Anzeigemodus, ohne daß die Bildqualität verschlechtert wird, da ein Betrachter solch eine Struktur nicht erkennen kann. Bevorzugt weist der Schlitz ein Flächenverhältnis von 5% bis 30% in Bezug auf die reflektierende Elektrode auf. Solch ein Verhältnis kann die reduzierte Helligkeit in einem reflektiven Anzeigemodus mäßigen, und erreicht einen transmissiven Anzeigemodus durch Licht, das durch die Schlitze der reflektierende Elektroden auf die Flüssigkristallschicht einfällt.
Die erste Flüssigkristallvorrichtung kann durch verschiedene konventionelle Treibersysteme gesteuert werden, wie z.B. ein Passivmatrix-Treibersystem, ein Dünnschichttransistor (TFT)-Aktivmatrix-Treibersystem, ein Dünschichtdiode (TFD)-Aktivmatrix-Treibersystem und ein Segment-Treibersystem.
Da die reflektierende Elektrode eine Vielzahl von Streifenelektroden in einem bestimmten Zwischenraum umfaßt und der Schlitz in der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode verläuft, ist eine Gegenmaßnahme für das schräge elektrische Feld, das durch die langen Seiten des Schlitzes verursacht wird, für das schräge elektrische Feld wirksam, das durch Zwischenräume zwischen den reflektierenden Elektroden erzeugt wird. Zudem können die reflektierenden Elektroden und die Schlitze gleichzeitig geformt werden, und das Design der bei der Formung verwendeten Maske kann vereinfacht werden. Dadurch hat diese Ausführungsform Vorteile hinsichtlich des Aufbaus, der Herstellung und des Designs der Vorrichtung aufzuweisen.
Der Schlitz kann sich über eine Vielzahl von Pixeln erstrecken.
In solch einem Aufbau weist nicht jedes Pixel Kanten von reflektierenden Elektroden auf, die kurze Seiten von Schlitzen definieren, die in einem relativ großen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind; daher kann die Wirkung des auf die kurze Seite (eine kürzere Seite ist vorzuziehen) des Schlitzes zurückzuführenden schrägen elektrischen Felds, das zwischen den Kanten der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode auf die Flüssigkristallschicht angelegt wird, erheblich reduziert werden.
In diesem Fall kann der sich Schlitz außerhalb des Bildanzeigebereichs erstrecken.
In solch einem Aufbau weist nicht jedes Pixel Kanten von reflektierenden Elektroden auf, die kurze Seiten von Schlitzen definieren, die in einem relativ großen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind; daher kann die Wirkung des schrägen elektrischen Felds, das auf die kurze Seite (eine kürzere Seite ist vorzuziehen) des Schlitzes zurückzuführen ist, nahezu vollständig reduziert werden.
In dieser Ausführungsform, in der Elektroden in Streifen geformt sind, kann die Breite eines Schlitzes im wesentlichen einem Zwischenraum zwischen reflektierenden Elektroden entsprechen.
In solch einem Aufbau ist eine Gegenmaßnahme für, oder die willkürliche Nutzung des schrägen elektrischen Felds, das auf die lange Seite des Schlitzes zurückzuführen ist, auch wirksam als eine Gegenmaßnahme für, oder die willkürliche Nutzung des schrägen elektrischen Felds, das auf den Zwischenraum zwischen reflektierenden Elektroden zurückzuführen ist. Überdies können die Schlitze gleichzeitig mit der Formung der reflektierenden Elektroden geformt werden, und das Design der Fotomaske wird vereinfacht; daher hat dieser Aufbau erhebliche Vorteile im Hinblick auf die Herstellung und das Design der Vorrichtung aufzuweisen. Hierin bedeutet „im wesentlichen gleich", daß die Breite eines Schlitzes dem Zwischenraum zwischen den reflektierenden Elektroden ausreichend gleicht, damit die Wirkung des schrägen elektrischen Felds, das auf die lange Seite des Schlitzes zurückzuführen ist, und die Wirkung des schrägen elektrischen Felds, das durch den Zwischenraum zwischen den reflektierenden Elektroden erzeugt wird, ausreichend gleich oder annähernd gleich auftreten, damit sie mit Hilfe von Fotomasken geformt werden können, die die gleiche Breite aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung beträgt die Breite des Schlitzes 4 μm oder weniger.
Als ein Ergebnis der Experimente und der Forschung, die von den Erfindern durchgeführt wurde, wurde die Variation der Schwellenspannung des Flüssigkristalls mit der Breite des Schlitzes aufgeklärt. Das heißt, wenn die Schlitzbreite größer als 4 μm ist, ist die Schwellenspannung des Flüssigkristalls zwischen dem reflektiven Anzeigemodus und dem transmissiven Anzeigemodus sehr unterschiedlich; daher ist es schwer oder unmöglich, eine Steuerspannung einzustellen, die in beiden Anzeigemodi einen zufriedenstellenden Kontrast und eine zufriedenstellende Dichtevariation ermöglicht. Wenn die Breite des Schlitzes größer als 4 μm ist, wäre voraussichtlich ein elektrisches Feld von hoher Stärke erforderlich, um das dem Schlitz gegenüberliegende Flüssigkristall zu steuern. Da die Breite des Schlitzes in dieser Ausführungsform 4 μm oder weniger beträgt, kann die Schwellenspannung des Flüssigkristalls sowohl im reflektiven Anzeigemodus als auch im transmissiven Anzeigemodus im wesentlichen gleich eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die Breite des Schlitzes 2 μm beträgt und die Breite der reflektierenden Elektrode 10 μm, kann leicht eine Steuerspannung eingestellt werden, die einen hohen Kontrast und eine große Änderung in der Dichte erleichtert.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung liegt ein Winkel ξ zwischen der Orientierungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls im wesentlichen im Zentrum zwischen der transparenten Elektrode und der reflektierenden Elektrode und der Längsrichtung des Schlitzes in einem Bereich von –60° ≤ ξ ≤ 60°.
Dieser Ausführungsform entsprechend ist der Winkel zwischen der Orientierungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen, die im wesentlichen im Zentrum zwischen der transparenten Elektrode und der reflektierenden Elektrode angeordnet sind und die höchste Mobilität aufweisen, und der Längsrichtung des Schlitzes um 30° oder mehr von einem rechten Winkel verschoben. Daher verändert sich der Orientierungszustand der Flüssigkristallmoleküle auf zufriedenstellende Weise und fast ohne Formung einer Tilt-Domäne, wenn eine Spannung zwischen die transparente Elektrode und die reflektierende Elektrode angelegt wird. Dadurch kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls gesenkt werden, was einen geringeren Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Ferner sind Anzeigefehler wie z.B. Disisklination, die auf die Tilt-Domäne in der Flüssigkristallschicht zurückzuführen sind, vermeidbar. Eine signifikante Tilt-Domäne wird erzeugt, wenn der Winkel ξ außerhalb des Bereichs von –60° ≤ ξ ≤ 60° liegt, da die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle rechtwinklig zur Längsrichtung des Schlitzes liegt. Dadurch nimmt die Steuerspannung zu. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ξ ≤ 30° besonders auffällig. Die Tilt-Domäne ist das gleiche Phänomen wie das, das im „Liquid Cristal Device Handbook", S. 254, beschrieben wurde, das vom „Committee 142 in Japan Society for the Promotion of Science" editiert wurde und von „The Daily Industrial News" veröffentlicht wurde. Die Tilt-Domäne in der vorliegenden Erfindung wird aber durch die Richtung der anliegenden Spannung erzeugt, nicht durch den Pretilt-Winkel.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung liegt ein Winkel δ zwischen der Orientierungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft der reflektierenden Elektrode und der Längsrichtung des Schlitzes in einem Bereich von –30° ≤ δ ≤ 30°.
Dieser Ausführungsform gemäß liegt die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der Nachbarschaft der reflektierenden Elektrode, die einen vorgegebenen Pretilt-Winkel aufweisen, eher parallel als rechtwinklig zur Längsrichtung des Schlitzes. Deshalb besteht im wesentlichen keine Möglichkeit, daß die Flüssigkristallmoleküle an der Substratschnittstelle durch die Wirkung des schrägen elektrischen Felds zurückgeneigt (reverse-tilted) werden. Daher sind Anzeigefehler wie z.B. Disklination vermeidbar, die auf die Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind. Daher kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls herabgesetzt werden, was zu einem reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung führt. Wenn der Winkel δ in einem Bereich außerhalb von –30° ≤ δ ≤ 30° liegt, wird das Flüssigkristallmolekül an der Substratschnittstelle durch die Wirkung des schrägen elektrischen Felds merklich zurückgeneigt, was Anzeigefehler verursacht. Zudem nimmt die Steuerspannung zu, was einen erhöhten Stromverbrauch zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –10° ≤ δ ≤ 10° besonders auffällig.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung ist die Vorrichtung in einem abgedimmten oder dunklen Zustand, wenn sie nicht betrieben wird.
Da die Vorrichtung in dieser Ausführungsform in einem abgedimmten oder dunklen Zustand ist, wenn sie nicht betrieben wird, können optische Lecks aus den Rändern zwischen nicht betriebenen Flüssigkristallpixeln oder Bildpunkten in einem transmissiven Anzeigemodus reduziert werden, was zu einer transmissiven Anzeige führt, die einen hohen Kontrast aufweist. Überdies kann unerwünschte Reflektion an Rändern zwischen Pixeln oder Bildpunkten in einem reflektiven Anzeigemodus reduziert werden, was eine Anzeige mit einem hohen Kontrast zur Folge hat.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung ist eine Abschattungsschicht auf mindestens einem von der Fläche des ersten Substrats, die mit der Flüssigkristallschicht in Kontakt ist, und der Fläche des zweiten Substrats, die mit der Flüssigkristallschicht in Kontakt ist, so geformt, daß sie den Zwischenraum zwischen den reflektierenden Elektroden mindestens partiell bedeckt.
Dieser Ausführungsform entsprechend können optische Lecks aus den Rändern zwischen nicht betriebenen Flüssigkristallpixeln oder Bildpunkten in einem transmissiven Anzeigemodus reduziert werden, was zu einer transmissiven Anzeige führt, die einen hohen Kontrast aufweist. Zudem kann unerwünschte Reflektion an Rändern zwischen Pixeln oder Bildpunkten in einem reflektiven Anzeigemodus reduziert werden, was eine Anzeige mit einem hohen Kontrast zur Folge hat.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung umfaßt die Vorrichtung außerdem einen ersten Polarisator, der auf einer anderen Fläche des ersten Substrats vorgesehen ist, die von der Flüssigkristallschicht abgewandt ist, und mindestens eine erste Verzögerungsschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem ersten Polarisator angeordnet ist.
Dieser Ausführungsform gemäß erreicht der erste Polarisator in erster Linie eine zufriedenstellende Anzeigesteuerung sowohl im reflektiven als auch im transmissiven Anzeigemodus, und die erste Verzögerungsschicht reduziert in erster Linie Wirkungen auf die Tönung, wie z.B. Färbung, die auf die Wellenlängendispersion von Licht zurückzuführen sind.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung umfaßt die Vorrichtung außerdem einen zweiten Polarisator, der zwischen dem zweiten Substrat und der Beleuchtungseinheit angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verzögerungsschicht, die zwischen dem zweiten Substrat und dem zweiten Polarisator angeordnet ist.
Dieser Ausführungsform entsprechend erreicht der zweite Polarisator in erster Linie eine zufriedenstellende Anzeigekontrolle im transmissiven Anzeigemodus, und die zweite Verzögerungsschicht reduziert in erster Linie Wirkungen auf die Tönung, wie z.B. Färbung, die auf die Wellenlängendispersion von Licht zurückzuführen sind.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung enthält die reflektierende Elektrode 95 Gewichts-% oder mehr an Aluminium und weist eine Dicke von 10 nm bis 40 nm auf.
Dieser Ausführungsform gemäß wird eine dünne reflektierende Elektrode transflektiven Typs geformt. Experimenten zufolge weist die transflektive reflektierende Elektrode innerhalb des obigen Dickenbereichs einen Durchlaßgrad von 1% bis 40% und einen Reflektionsgrad von 50% bis 95% auf.
In einer weiteren Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung umfaßt die Vorrichtung außerdem ein Farbfilter, das zwischen der reflektierenden Elektrode und dem ersten Substrat vorgesehen ist.
Dieser Ausführungsform gemäß sind die reflektive Farbanzeige durch Außenlicht und die transmissive Farbanzeige mit einer Beleuchtungseinheit verfügbar. Bevorzugt weist das Farbfilter einen Durchlaßgrad von 25% oder mehr für Licht jeder Wellenlänge innerhalb eines Bereichs von 380 nm bis 780 nm auf. Dadurch wird eine helle reflektive und transmissive Farbanzeige erreicht.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung umfaßt die Vorrichtung außerdem einen Diffuser auf einer anderen Fläche des ersten Substrats, die von der Flüssigkristallschicht abgewandt ist.
Dieser Ausführungsform gemäß läßt der Diffuser die Spiegelfläche der reflektierenden Elektrode als eine streuende Fläche (weiße Fläche) erscheinen. Die Streuung durch den Diffuser erlaubt die Anzeige mit einem weiten Betrachtungswinkel. Der Diffuser kann an jeder Position über der Fläche des ersten Substrats angeordnet sein, die von der Flüssigkristallschicht abgewandt ist. Bevorzugt ist der Diffusor zwischen dem Polarisator und dem ersten Substrat angeordnet, unter Berücksichtigung der Wirkung der Rückstreuung (Streuung des Außenlichts zu seiner Einfallsseite hin). Die Rückstreuung, die nicht zur Anzeige der Flüssigkristallvorrichtung beiträgt, bewirkt in einem reflektiven Anzeigemodus einen geringeren Kontrast. Wenn der Diffuser zwischen dem Polarisator und dem ersten Substrat angeordnet ist, kann der Polarisator die Lichtmenge der Rückstreuung auf etwa die Hälfte reduzieren.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung weist die reflektierende Elektrode Unregelmäßigkeiten auf.
Dieser Ausführungsform gemäß beseitigen die Unregelmäßigkeiten die Spiegelung auf der Fläche der reflektierenden Elektrode und lassen die Spiegelfläche als eine streuende Fläche (weiße Fläche) erscheinen. Die Streuung durch die Unregelmässigkeiten erlaubt die Anzeige mit einem weiten Betrachtungswinkel. Die Unregelmäßigkeiten können geformt werden, indem eine lichtempfindliche Acrylharzschicht unter der reflektierenden Elektrode geformt wird, oder durch Aufrauhen des darunterliegenden Glassubstrats mit wäßriger Fluorwasserstoffsäure. Um eine zufriedenstellende Orientierung der Flüssigkristalle zu erreichen, ist es zu bevorzugen, daß eine transparente Planarisierungsschicht auf der unregelmäßigen Fläche der reflektierenden Elektrode geformt wird, damit die Fläche, die mit der Flüssigkristallschicht in Kontakt ist (die Fläche, auf welcher eine Ausrichtungsschicht geformt ist), planarisiert wird.
In einer anderen Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung ist die reflektierende Elektrode ein Verbund aus einer reflektierenden Schicht und einer transparenten Elektrodenschicht.
Dieser Ausführungsform gemäß kann selbst dann, wenn die reflektierende Elektrode mit Schlitzen nicht aus einer reflektierenden und leitfähigen Einzelschicht besteht, eine reflektierende Elektrode erhalten werden, in der das Außenlicht von der reflektierenden Schicht reflektiert wird und die transparente Elektrodenschicht eine Steuerspannung auf das Flüssigkristall anlegt.
Die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein erstes elektronisches Gerät erfüllt, das mit der ersten Flüssigkristallvorrichtung versehen ist.
Das erste elektronische Gerät der vorliegenden Erfindung verwendet eine transflektive Flüssigkristallvorrichtung oder eine transflektive Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder, die auf Parallaxe zurückzuführen sind, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann. Daher ist das elektronische Gerät in der Lage, unabhängig von der Stärke des Umgebungs- oder Außenlichts in jeder hellen oder dunklen Umgebung Bilder von hoher Qualität anzuzeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
1b ist eine Draufsicht einer Umrißstruktur in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform.
2 enthält eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen einem Polarisator, einer Verzögerungsschicht und einer Rubbing-Richtung einer Flüssigkristallzelle, und eine Kennkurve zwischen der Steuerspannung und dem Reflektionsgrad R/Durchlaßgrad T in der Flüssigkristallvorrichtung.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umrißstruktur eines zweiten transparenten Substrats in einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
4 ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
5a ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
5b ist eine Draufsicht einer Umrißstruktur in einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
6 ist eine Draufsicht einer mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung.
7 ist eine Draufsicht einer anderen mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
8 ist eine Draufsicht noch einer anderen mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht einer weiteren mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
10 ist eine Draufsicht noch einer weiteren mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
11 ist eine Draufsicht einer anderen mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
12 ist eine Draufsicht noch einer anderen mit Schlitzen versehenen reflektierenden Elektrode in der sechsten Ausführungsform.
13 ist eine konzeptionelle Ansicht zur Veranschaulichung der Orientierungsrichtung eines Flüssigkristalls im Zentrum zwischen Substraten in einer siebten Ausführungs form und einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine Längsquerschittsansicht des Umrisses einer Flüssigkristallvorrichtung in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Draufsicht einer reflektierenden Elektrode in der achten Ausführungsform.
16 ist eine Draufsicht einer anderen reflektierenden Elektrode in der achten Ausführungsform.
17 ist eine Draufsicht noch einer anderen reflektierenden Elektrode in der achten Ausführungsform.
18 ist eine Draufsicht einer weiteren reflektierenden Elektrode in der achten Ausführungsform.
19 ist eine Tabelle, die Kontraste in einem reflektiven Anzeigemodus und einem transmissiven Anzeigemodus zeigt, wenn der Winkel ϕ in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung variiert wird.
20 ist eine Tabelle, die Kontraste in einem reflektiven Anzeigemodus und einem transmissiven Anzeigemodus zeigt, wenn der Winkel ψ in der neunten Ausführungsform variiert wird.
21a ist eine schematische Draufsicht eines TFD-Treiberelements und einer Pixelelektrode in einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21b ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' in 21a.
22 ist ein Ersatzschaltbild einer Flüssigkristallvorrichtung und einer Treiberschaltung in der zehnten Ausführungsform.
23 ist eine partiell aufgebrochene isometrische Ansicht zur schematischen Darstellung der Flüssigkristallvorrichtung in der zehnten Ausführungsform.
24 ist ein Ersatzschaltbild verschiedener Elemente und Zuleitungen in einer Vielzahl von Pixeln, die in einer Matrix geformt sind, die in einer Flüssigkristallvorrichtung in einer elften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Bildanzeigebereich ausmacht.
25 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von benachbarten Pixeln auf einem transparenten Substrat in der elften Ausführungsform, das mit Datenleitungen, Abtastleitungen und Pixelelektroden versehen ist.
26 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' in 25.
27 ist ein Graph, der den Durchlaßgrad einzelner Farbschichten in einem Farbfilter in der ersten oder fünften Ausführungsform zeigt.
28 enthält isometrische Umrißansichten verschiedener elektronischer Geräte in einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine beste Art der Ausführung der Erfindung wird nun für jede Ausführungsform Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 1a und 1b beschrieben. 1a ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1b ist eine Umrißdraufsicht der in 1a gezeigten ersten Ausführungsform. In 1b wurden ein Farbfilter und eine schwarze Matrixschicht, die in 1a gezeigt wurden, ausgelassen, damit die Elektrodenanordnung leicht zu erkennen ist, und nur drei vertikale und drei horizontale Streifenelektroden sind dargestellt, obwohl viele Streifenelektroden in einer tatsächlichen Flüssigkristallvorrichtung vorgesehen sind. Auch wenn die erste Ausführungsform im Grunde eine Flüssigkristallvorrichtung mit Passivmatrix betrifft, ist sie auch auf eine Vorrichtung mit Aktivmatrix, eine Vorrichtung des Segmenttyps oder Flüssigkristallvorrichtungen sonstigen Typs anwendbar.
Wie in 1a und 1b gezeigt, ist in der ersten Ausführungsform eine Flüssigkristallzelle geformt, in der eine Flüssigkristallschicht 3 zwischen zwei transparenten Substraten 1 und 2 angeordnet ist und von einem Dichtrahmen 4 abgedichtet wird. Die Flüssigkristallschicht 3 besteht aus einem nematischen Flüssigkristall, das einen vorgegebenen Twist-Winkel aufweist. Ein Farbfilter 5 ist auf einer Innenseite des vorderen transparenten Substrats 1 geformt, und das Farbfilter 5 ist mit drei Farbschichten Rot (R), Grün (G) und Blau (B) versehen, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Die Oberfläche des Farbfilters 5 ist mit einer transparenten Schutzschicht 10 bedeckt, und eine Vielzahl von transparenten Streifenelektroden 6, die zum Beispiel aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) besteht, ist auf der Oberfläche der Schutzschicht 10 geformt. Eine Ausrichtungsschicht 9 ist auf den transparenten Elektroden 6 ge formt und wurde vorher einer Rubbing-Behandlung in einer bestimmten Richtung unterzogen.
Eine Vielzahl von reflektierenden Streifenelektroden 7, die den Farbschichten des Farbfilters 5 entsprechend geformt sind, ist auf der Innenseite des hinteren transparenten Substrats 2 so angeordnet, daß sie die transparenten Elektroden 6 kreuzt. In einer Aktivmatrixvorrichtung, die mit TFD-Elementen und TFT-Elementen versehen ist, ist jede reflektierende Elektrode 7 rechteckig und ist durch ein aktives Element mit einer Zuleitung verbunden. Die reflektierende Elektrode 7 besteht aus Chrom oder Aluminium und weist eine reflektierende Fläche auf, die Licht reflektiert, das auf das transparente Substrat 1 einfällt. Eine Ausrichtungsschicht 19 ist wie oben beschrieben auf der reflektierenden Elektrode 7 geformt. Jede reflektierende Elektrode 7 hat viele Öffnungen 7b, die einen Durchmesser von 2 μm (siehe 1b) aufweisen, und die Öffnungen 7b haben eine Gesamtfläche, die etwa 10% der Gesamtfläche der reflektierenden Elektrode 7 entspricht.
Ein Polarisator 11 ist über der Außenseite des vorderen transparenten Substrats 1 angeordnet, und eine Verzögerungsschicht 13 ist zwischen dem Polarisator 11 und dem transparenten Substrat 1 angeordnet. Auf der Rückseite der Flüssigkristallzelle ist eine Verzögerungsschicht 14 hinter dem transparenten Substrat 2 vorgesehen, und ein Polarisator 12 ist hinter der Verzögerungsschicht 14 angeordnet. Eine Hintergrundbeleuchtung 15, die mit einer Leuchtstoffröhre 15a versehen ist, die weißes Licht abgibt, und einer Lichtleitplatte 15b, die eine Einfallsendfläche entlang der Leuchtstoffröhre 15a aufweist, ist hinter dem Polarisator 12 angeordnet. Die Lichtleitplatte 15b besteht aus einem transparenten Körper, wie z.B. einer Acrylharzplatte, die eine ganz rauhe Oberfläche zur Streuung oder eine gedruckte Schicht zur Streuung aufweist. Sie empfängt Licht von der Leuchtstoffröhre 15a als Lichtquelle an der Endfläche, und gibt im wesentlichen einheitliches Licht von der Oberseite in der Zeichnung ab. Beispiele für andere Hintergrundbeleuchtungen, die verwendet werden können, schließen eine Leuchtdiode (LED) und eine Elektrolumineszenz (EL)-Lampe ein.
In der ersten Ausführungsform ist eine schwarze Matrixschicht 5a als Abschattungsschicht zwischen zwei Farbschichten des Farbfilters 5 auf solche Weise geformt, daß, von oben gesehen, die schwarze Matrixschicht 5a im wesentlichen der Region 7a zwischen zwei reflektierenden Elektroden entsprechend vorgesehen ist, so daß die schwarze Matrixschicht in einem transmissiven Anzeigemodus optische Lecks aus der Region 7a verhindert. Die schwarze Matrixschicht 5a ist aus einer aufgetragenen Chromschicht oder einer lichtempfindlichen schwarzen Harzschicht geformt.
Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform mit dem obigen Aufbau wird nun beschrieben.
Zuerst wird ein reflektiver Anzeigemodus beschrieben. Außenlicht wird in 1 durch den Polarisator 11, die Verzögerungsschicht 13, das Farbfilter 5 durchgelassen und durchläuft dann die Flüssigkristallschicht 3, wird von jeder reflektierenden Elektrode 7 reflektiert und tritt wieder aus dem Polarisator 11 aus. Der Polarisator 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Helligkeitszustand geregelt.
Als nächstes wird ein transmissiver Anzeigemodus beschrieben. Licht aus der Hintergrundbeleuchtung 15 wird durch den Polarisator 12 und die Verzögerungsschicht 14 in einen bestimmten polarisierten Lichtstrahl umgewandelt, tritt durch Öffnungen 7b jeder reflektierenden Elektrode 7 in die Flüssigkristallschicht 3 ein, durchläuft die Flüssigkris tallschicht 3 und wird dann durch das Farbfilter 5 und die Verzögerungsschicht 13 durchgelassen. Die Helligkeit des Polarisators 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Zustand geregelt.
Diese Ausführungsform kann eine Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder bereitstellen, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann.
In der ersten Ausführungsform sind der Polarisator 11 als erster Polarisator, die Verzögerungsschicht 13 als erste Verzögerungsschicht, der Polarisator 12 als zweiter Polarisator und die Verzögerungsschicht 14 als zweite Verzögerungsschicht vorgesehen; daher können die Polarisatoren 11 und 12 die Anzeige sowohl im reflektiven Anzeigemodus als auch im transmissiven Anzeigemodus auf zufriedenstellende Weise steuern. Die Verzögerungsschicht 13 mäßigt im reflektiven Anzeigemodus Einflüsse auf die Farbtönung wie z.B. Färbungen, die auf die Wellenlängendispersion von Licht zurückzuführen sind (die Verzögerungsschicht 13 optimiert die Anzeige im reflektiven Anzeigemodus. Die Verzögerungsschicht 14 mäßigt auch im transmissiven Anzeigemodus Einflüsse auf die Farbtönung wie z.B. Färbungen, die auf die Wellenlängendispersion von Licht zurückzuführen sind (die Verzögerungsschicht 14 optimiert die Anzeige im transmissiven Anzeigemodus), unter der Bedingung der Optimierung durch die Verzögerungsschicht 13 im reflektiven Modus). Obwohl in dieser Ausführungsform eine Verzögerungsschicht für jede der Verzögerungsschichten 13 und 14 verwendet wird, kann eine Vielzahl von Verzögerungsschichten an Stellen vorgesehen werden, um die Färbung der Flüssigkristallzelle zu korrigieren und den Betrachtungswinkel zu korrigieren. Die Verwendung einer Vielzahl von Verzögerungsschichten er leichtert ferner die Optimierung der Korrektur der Färbung und des Betrachtungswinkels.
Die Öffnungen 7b, die in jeder reflektierenden Elektrode 7 in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, bestehen aus feinen quadratischen Öffnungen oder länglichen Schlitzen, die in der Ebene der reflektierenden Elektrode 7 regelmäßig angeordnet sind, oder bestehen aus feinen Fehlern wie z.B. Nadellöchern und Vertiefungen, die in der reflektierenden Elektrode 7 vorgesehen sind. Diese Öffnungen lassen Licht durch. Die Struktur dieser Öffnungen 7b wird in den folgenden sechsten bis achten Ausführungsformen Bezug nehmend auf 7 bis 11 ausführlich beschrieben, weshalb ihre detaillierte Beschreibung in dieser Ausführungsform ausgelassen wird.
Die transmissive Anzeige wird mit Licht durchgeführt, das aus der Hintergrundbeleuchtung 15 durch die Öffnungen 7b austritt, die in der reflektierenden Elektrode 7 in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. Auch in einem Aufbau zur Durchführung der transmissiven Anzeige, in welchem Licht durch Öffnungen 7a in der reflektierenden Elektrode 7 (siehe die dreizehnte Ausführungsform, die weiter unten beschrieben) eingeleitet wird, kann eine Kombination aus einem Polarisator 11 mit einer Verzögerungsschicht 13 und eine Kombination aus einem Polarisator 12 mit einer Verzögerungsschicht 14 jeweils in einem reflektiven Anzeigemodus und einem transmissiven Anzeigemodus eine zufriedenstellende Anzeige gewährleisten und kann Färbungen mäßigen, die auf die Wellenlängendispersion des Lichts zurückzuführen sind.
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmen auf 1a und 1b beschrieben. Der Grundaufbau in der zweiten Aus führungsform ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform sind die Materialien und Eigenschaften des Flüssigkristalls, der reflektierenden Elektrode, der Ausrichtungsschicht und des Polarisators spezifisch eingeschränkt. Auch wenn die zweite Ausführungsform im Grunde eine Flüssigkristallvorrichtung mit Passivmatrix betrifft, ist sie auch auf eine Vorrichtung mit Aktivmatrix, eine Vorrichtung des Segmenttyps oder Flüssigkristallvorrichtungen sonstigen Typs anwendbar.
Bezug nehmend auf 1a und 1b, wird in der zweiten Ausführungsform auf der Ausrichtungsschicht 9, die auf der transparenten Elektrode 6 geformt ist, eine Rubbing-Behandlung in einer bestimmten Richtung durchgeführt, so daß die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 3 einen Pretilt-Winkel von etwa 85 Grad in der Rubbing-Richtung aufweisen. Die oben beschriebene Ausrichtungsschicht 19 ist auf der reflektierenden Elektrode 7 geformt, aber keiner Rubbing-Behandlung unterzogen. Als reflektierende Elektrode 7 wird eine Metallschicht mit einer Dicke von 25 nm verwendet, in welcher Aluminium gesputtert wird, das 1,0 Gewichtsprozent Neodymium enthält. Das verwendete Aluminium weist eine Reinheit von 95 Gewichtsprozent auf, und die Dicke ist auf einen Bereich von 10 nm bis 40 nm eingestellt. Solch eine reflektierende Elektrode 7 kann auch in der ersten Ausführungsform verwendet werden. Als Verzögerungsschichten 13 und 14 werden Lamda/4-Blättchen verwendet.
In der zweiten Ausführungsform sind die Polarisationsachsen P1 und P1 der Polarisatoren 11 und 12 in derselben Richtung eingestellt, wie in 2(a) gezeigt. Die langsamen Achsen C1 und C2 der Verzögerungsschichten 13 und 14 (die Lamda/4-Blättchen) sind jeweils in der Richtung eingestellt, die im Uhrzeigersinn um θ = 45 Grad von den Polarisationsachsen P1 und P1 der Polarisatoren 11 und 12 gedreht ist. Die Rubbing-Richtung R1 der Ausrichtungsschicht 9 auf der Innen seite des transparenten Substrats 1 stimmt auch mit den langsamen Achsen C1 und C2 der Verzögerungsschichten 13 und 14 (den Lamda/4-Blättchen) überein. Die Rubbing-Richtung R1 legt die Tilt-Richtung der Flüssigkristallschicht 3 fest, wenn eine Spannung angelegt wird. Ein nematisches Flüssigkristall des negativen Typs 2 wird als die Flüssigkristallschicht 3 verwendet.
2(b) zeigt eine Beziehung Steuerspannung/Reflektionsgrad R in einem reflektiven Anzeigemodus und eine Beziehung Steuerspannung/Durchlaßgrad T in einem transmissiven. Anzeigemodus in der zweiten Ausführungsform. Der Anzeigezustand, wenn keine Spannung anliegt, ist abgedimmt oder dunkel. Das heißt, die Flüssigkristallvorrichtung wird in einem Normally-Black-Modus betrieben. Da solch ein Steuermodus in Bezug auf ein nicht betriebenes Flüssigkristall optische Lecks und unnötigerweise reflektiertes Licht aus einem Zwischenraum 7a zwischen reflektierenden Elektroden 7 unterdrückt, ist die Formung einer schwarzen Matrixschicht 5a überflüssig.
Die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform mit dem obiger Aufbau wird nun beschrieben.
Zuerst wird ein reflektiver Anzeigemodus beschrieben. Außenlicht wird in 1 durch den Polarisator 11, die Verzögerungsschichten 13 und das Farbfilter 5 durchgelassen, läuft dann durch die Flüssigkristallschicht 3 und wird von jeder reflektierenden Elektrode 7 reflektiert, und tritt wieder aus dem Polarisator 11 aus. Die Helligkeit des Polarisators 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Zustand geregelt.
Als nächstes wird ein transmissiver Anzeigemodus beschrieben. Licht aus der Hintergrundbeleuchtung 15 wird durch den Polarisator 12 und die Verzögerungsschicht 14 in einen bestimmten polarisierten Lichtstrahl (zirkular polarisiertes Licht, elliptisch polarisiertes Licht oder linear polarisiertes Licht) umgewandelt, tritt durch Öffnungen 7b jeder reflektierenden Elektrode 7 in die Flüssigkristallschicht 3 ein, läuft durch die Flüssigkristallschicht 3 und wird dann jeweils durch das Farbfilter 5 und die Verzögerungsschicht 13 durchgelassen. Die Helligkeit des Polarisators 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Zustand geregelt.
Diese Ausführungsform kann eine Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder bereitstellen, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann.
(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine dritte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf
3 beschrieben. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Struktur auf der Innenseite eines transparenten Substrats in der dritten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform ist, wie in 3 gezeigt, anstelle der reflektierenden Elektrode 7 in der ersten Ausführungsform eine reflektierende Elektrode 17 vorgesehen, und die anderen Strukturen sind dieselben wie die in der ersten Ausführungsform. Auch wenn die dritte Ausführungsform im Grunde eine Flüssigkristallvorrichtung mit Passivmatrix betrifft, ist sie auch auf eine Vorrichtung mit Aktivmatrix, eine Vorrichtung des Segmenttyps oder Flüssigkristallvorrichtungen sonstigen Typs anwendbar.
In der dritten Ausführungsform ist die reflektierende Elektrode 17 mit Unregelmäßigkeiten versehen, die eine Höhe von zum Beispiel etwa 0,8 μm aufweisen. Die Unregelmäßigkeiten beseitigen die Spiegelfläche der reflektierende Elektrode 17 und verleihen ihr eine streuende Fläche (weiße Fläche). Die Streuung, die durch die Unregelmäßigkeiten erzeugt wird, erlaubt die Anzeige mit einem weiteren Betrachtungswinkel.
Ein Verfahren zur Herstellung der reflektierenden Elektrode 17 wird nun beschrieben.
Ein lichtempfindlicher Fotolack für die reflektierende Elektrode 17 wird durch Rotationsbeschichtung oder ähnliches auf die Innenseite des in 1 gezeigten transparenten Substrats 2 aufgetragen und belichtet, wobei die Lichtmenge durch eine Maske mit feinen Öffnungen reguliert wird. Der Fotolack wird bei Bedarf gebrannt und dann entwickelt. Abschnitte, die den Öffnungen der Maske entsprechen, werden durch die Entwicklung auf selektive Weise entfernt, um eine Tragschicht 16 zu formen, die eine gewellte Querschnittsform aufweist, wie in der Zeichnung gezeigt. Eine gewellte Querschnittsform wie in der Tragschicht 15, die in der Zeichnung gezeigt wird, kann durch selektives Entfernen oder Belassen an den Abschnitten, die den Öffnungen der Maske entsprechen, durch den fotolithographischen Prozeß geformt werden, und dann durch Glättung der unregelmäßigen Form durch Ätzen oder Erwärmen. Alternativ dazu kann eine andere Schicht auf die Oberfläche der geformten Tragschicht aufgebracht werden, um die Oberfläche zu glätten.
Als nächstes wird durch Sputtern oder ähnliches eine metallische Dünnschicht auf die Oberfläche der Tragschicht 16 im Vakuum aufgedampft, um eine reflektierende Elektrode 17 mit einer reflektierenden Oberfläche zu formen. Beispiele für verwendete Metalle schließen Al, CrAg und Au ein. Da die Form der reflektierenden Elektrode 17 der gewellten Oberflächenform der Tragschicht 16 entspricht, weist ihre ganze Oberfläche Unregelmäßigkeiten auf. Eine Planarisierungsschicht 18, die aus einem transparenten Harz besteht, kann bei Bedarf darauf geformt werden, und dann wird eine Ausrichtungsschicht 19 darauf geformt.
Eine solche Bereitstellung der reflektierenden Elektrode 17 kann die direkte Reflektion von Außenlicht in einem reflektiven Anzeigemodus verhindern, und es wird eine verbesserte Sichtbarkeit erreicht, ohne daß die Anzeigehelligkeit gemindert wird.
In diesem Fall kann eine reflektierende Schicht mit der gleichen Form wie die reflektierende Elektrode 17 geformt werden, und darauf dann kann eine transparente Elektrode geformt werden. Wenn die reflektierende Elektrode aus einem Verbund aus der reflektierenden Schicht und der transparenten Elektrodenschicht besteht, so daß die reflektierende Schicht Außenlicht reflektiert und die transparente Elektrodenschicht eine Flüssigkristall-Steuerspannung anlegt, wirkt die reflektierende Elektrode mit den Unregelmäßigkeiten als eine transflektive Schicht.
(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine vierte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf
4 beschrieben. 4 ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 4 sind die gleichen Elemente wie in der ersten Ausführungsform, die in 1a gezeigt wird, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, ohne weitere Beschreibung.
Wie in 4 gezeigt, ist in der vierten Ausführungsform zusätzlich zum Aufbau, der in der ersten Ausführungsform gezeigt wird, ein lichtdurchlässiger optischer Diffuser 21 zwischen der Verzögerungsschicht 13 und dem transparenten Substrat 1 angeordnet. Der optische Diffuser 21 kann eines Typs mit Innenstreuung sein, bei dem transparente Partikel in einem transparenten Substrat wie z.B. einem Acrylharz angeordnet sind, das einen anderen Brechungsindex aufweist, oder eines Typs mit Oberflächenstreuung, bei dem die Oberfläche eines transparenten Substrats aufgerauht ist (um eine Mattierung zu formen). Die sonstigen Strukturen sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Der optische Diffuser 21 kann auch in einem reflektiven Anzeigemodus die direkte Reflektion von Außenlicht auf der reflektierenden Elektrode 7 verhindern, was eine verbesserte Sichtbarkeit zur Folge hat. Die Position des optischen Diffusers 21 ist nicht auf die in 4 gezeigte beschränkt, solange er vor der reflektierenden Schicht angeordnet ist. Der optische Diffuser kann zum Beispiel auf der reflektierenden Elektrode oder der reflektierenden Schicht geformt sein.
(FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 5a und 5b beschrieben. 5a ist eine Langsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5b ist eine Umrißdraufsicht in der fünften Ausführungsform. In 5b sind ein Farbfilter und eine schwarze Matrixschicht, die in 5a gezeigt werden, nicht dargestellt, um eine Ansicht der Elektrodenanordnung zu vereinfachen, und der Einfachheit halber sind nur drei vertikale Streifenelektroden und drei horizontale Streifenelektroden dargestellt. Eine tatsächliche Flüssigkristallvorrichtung weist aber viel mehr Streifenelektroden auf. In 5a und 5b sind gleiche Elemente wie in der ersten Ausführungsform, die in 1a und 1b gezeigt wird, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, ohne weitere Beschreibung. Obwohl die fünfte Ausführungsform im Grunde eine Flüssigkristallvorrichtung mit Passivmatrix betrifft, ist sie auch auf eine Vorrichtung mit Aktivmatrix, eine Vorrichtung des Segmenttyps oder Flüssigkristallvorrichtungen sonstigen Typs anwendbar.
Wie in 5a und 5b gezeigt, sind in der fünften Ausführungsform reflektierende Elektroden 17', die jede viele Feinporen 17'a aufweisen, anstelle der reflektierenden Elektroden 7 in der ersten Ausführungsform vorgesehen, und die anderen Strukturen sind gleich. Licht von der Hintergrundbeleuchtung 15 läuft in einem transmissiven Anzeigemodus durch Feinporen 17'a der reflektierenden Elektroden 17', so daß die Anzeige auf dem Flüssigkristall sichtbar ist. Nach der Formung der reflektierenden Elektroden 17' durch Vakuumaufdampfung oder Sputtern wird durch Fotolithographie eine Lackschicht mit Öffnungen geformt, und dann werden die Feinporen 17'a durch Ätzung geformt.
In der fünften Ausführungsform gewährleisten die Feinporen 17'a die helle Anzeige in einem transmissiven Anzeigemodus und verhindern wie in der dritten Ausführungsform in einem reflektiven Anzeigemodus die Reflektion von Außenlicht.
(SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 6 bis 12 beschrieben. Der Grundaufbau in der sechsten Ausführungsform ist derselbe wie der in der ersten Ausführungsform, doch der Aufbau bezüglich der reflektierenden Elektroden 7 in der ersten Ausführungsform ist in der sechsten Ausführungsform spezifisch. 6 bis 12 sind Draufsichten der jeweiligen Elektroden, die mit verschiedenen Schlitzen versehen sind. Obwohl die sechste Ausführungsform im Grunde eine Flüssigkristallvorrichtung mit Passivmatrix betrifft, ist sie auch auf eine Vorrichtung mit Aktivmatrix, eine Vorrichtung des Segmenttyps oder Flüssigkristallvorrichtungen sonstigen Typs anwendbar.
In der sechsten Ausführungsform, die in 6 gezeigt wird, ist eine Vielzahl von transparenten Elektroden 801, die als Abtastleitungen fungieren, in einem gestreiften Muster auf der Innenseite des transparenten Substrats 1 geformt (siehe 1), wobei die transparente Elektrode 801 ein Beispiel für die transparente Elektrode 6 ist. Reflektierende Elektroden 802 als Datenleitungen sind auf der Innenseite des transparenten Substrats 2 geformt (siehe 1), wobei die reflektierende Elektrode 802 ein Beispiel für die reflektierende Elektrode 7 ist. Jede reflektierende Elektrode (Datenleitung) 802 ist mit Schlitzen 803 als ein Beispiel für die Öffnungen 7b versehen. Jede reflektierende Elektrode (Datenleitung) 802, die einem von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) zugewiesen ist, formt einen Bildpunkt in einer Region, die eine transparente Elektrode 801 überschneidet, und drei benachbarte R-, G- und B-Bildpunkte bilden ein im wesentlichen quadratisches Pixel. In jedem Bildpunkt weist jede reflektierende Elektrode 802 vier Schlitze 803 auf.
Da in der sechsten Ausführungsform jede reflektierende Elektrode 802 längliche Schlitze 803 aufweist, wird ein schräges elektrisches Feld, das durch eine kurze Seite 803a jedes Schlitzes 803 verursacht wird (die Substratkomponente ist parallel zur Längsrichtung des Schlitzes 803) abhängig von der Länge der langen Seite 803b des Schlitzes 803 gemäßigt. Das heißt, ein schräges elektrisches Feld, das durch die lange Seite 803b des Schlitzes 803 verursacht wird (die Substratkomponente ist rechtwinklig zur Längsrichtung des Schlitzes 803) steuert die Bewegung der Flüssigkristallmoleküle in der Nachbarschaft des Schlitzes.
Deshalb kann solch ein Aufbau eine unzureichende Orientierung des Flüssigkristalls unterdrücken, die verursacht wird durch einen Widerspruch zwischen dem schrägen elektrischen Feld, das auf die kurze Seite 803a zurückzuführen ist, und dem schrägen elektrischen Feld, das auf die lange Seite 803b des Schlitzes 803 zurückzuführen ist, und kann daher eine unzureichende Gesamtorientierung des Flüssigkristalls unterdrücken, die durch die schrägen elektrischen Felder aufgrund des Schlitzes 803 verursacht wird. Das schräge elektrische Feld, das auf die lange Seite 803b zurückzuführen ist, kann auch willkürlich zur Steuerung des Flüssigkristalls genutzt werden.
Der sechsten Ausführungsform gemäß können Anzeigefehler reduziert werden, und der elektrische Strom, der von der Flüssigkristallvorrichtung verbraucht wird, kann gleichzeitig durch eine verringerte Schwellenspannung reduziert werden, wenn das Flüssigkristall gesteuert wird. Wenn eine Gegenmaßnahme nur für das schräge elektrische Feld, das auf die lange Seite 803b des Schlitzes 803 zurückzuführen ist, ergriffen wird, und das schräge elektrische Feld, das auf die kurze Seite 803a des Schlitzes 803 zurückzuführen ist, nicht berücksichtigt wird, kann die unzureichende Gesamtorientierung des Flüssigkristalls, die durch das schräge elektrische Feld verursacht wird, reduziert werden. Alternativ dazu erleichtert die willkürliche Nutzung des schrägen elektrischen Felds, das auf die lange Seite 803b des Schlitzes 803 zurückzuführen ist, die effektive Gesamtnutzung des schrägen elektrischen Felds, das auf den Schlitz 803 zurückzuführen ist.
Solche länglichen Schlitze 803 können leicht durch einen Fotoschritt mit einem Fotolack, einen Entwicklungsschritt und dann einen Abziehschritt geformt werden. Daher können die Schlitze 803 gleichzeitig mit der Formung der reflektierenden Elektroden 802 geformt werden. Die Breite jedes Schlitzes 803 liegt in einem Bereich von bevorzugt 0,01 μm bis 20 μm, und noch bevorzugter 4 μm oder mehr. Da ein Betrachter solch eine Struktur nicht wahrnehmen kann, kann gleichzeitig ein reflektiver Anzeigemodus und ein transmissiver Anzeigemodus erreicht werden, ohne daß die Bildqualität durch den Schlitz 803 verschlechtert wird. Bevorzugt weist der Schlitz ein Flächenverhältnis von 5% bis 30% in Bezug auf die reflektierende Elektrode 802 auf. Solch ein Verhältnis kann die reduzierte Helligkeit in einem reflektiven Anzeigemodus mäßigen und erreicht einen transmissiven Anzeigemodus durch Licht, das durch die Schlitze 803 der reflektierende Elektroden 802 auf die Flüssigkristallschicht einfällt.
In der sechsten Ausführungsform ist eine Vielzahl von reflektierenden Streifenelektroden 802 in einem bestimmten Zwischenraum geformt, und Schlitze 803 verlaufen in der Längsrichtung der reflektierenden Elektroden 802 (die Längsrichtung in 6). Daher ist eine Gegenmaßnahme für das schräge elektrische Feld, das durch die Schlitze 803 verursacht wird, für das schräge elektrische Feld wirksam, das durch Zwischenräume 802b zwischen den reflektierenden Elektroden 802 verursacht wird. Überdies können die reflektierenden Elektroden 802 und die Schlitze 803 gleichzeitig geformt werden; das Design der bei der Formung verwendeten Maske kann daher vereinfacht werden. Das heißt, eine Fotomaske zur Formung der reflektierenden Elektroden 802 kann ein Muster für die Schlitze 803 enthalten, ohne daß ein zusätzlicher Schritt für die Formung der Schlitze 803 vorzusehen ist.
In der sechsten Ausführungsform erstreckt sich jeder Schlitz 803 zu einer Position, die einem Zwischenraum 801b zwischen den transparenten Elektroden 801 gegenüberliegt. Daher liegen die Kanten jeder reflektierenden Elektrode 802, die kurze Seiten 803a jedes Schlitzes 803 definieren und in einem relativ großen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, in einem Zwischenraum 801b zwischen transpa renten Elektroden 801. Das heißt, da die Kante von einer Region weit entfernt ist, in der eine Spannung zwischen der transparenten Elektrode 801 und die reflektierenden Elektrode 802 angelegt wird, kann die Wirkung des schrägen elektrischen Felds, die auf die kurze Seite 803a des Schlitzes 803 zurückzuführen ist und die eine unzureichende Orientierung des Flüssigkristalls verursacht, auf signifikante und effektive Weise reduziert werden.
Als Modifikation der sechsten Ausführungsform kann der Schlitz 803 sich unter Berücksichtigung dessen über eine Vielzahl von Pixeln erstrecken, oder kann sich außerhalb des Bildanzeigebereichs erstrecken, wie in 7 gezeigt. In solch einem Aufbau schließt nicht jedes Pixel oder schließt der Bildanzeigebereich nicht die Kanten von reflektierenden Elektroden 802 ein, die kurze Seiten 803 (wie in 7 nicht gezeigt) von Schlitzen 803 definieren, die in einem relativ großen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind; daher kann die Wirkung des schrägen elektrischen Felds, das auf die kurze Seite 803a des Schlitzes 803 zurückzuführen ist und die unzureichende Orientierung des Flüssigkristalls verursacht, auf signifikante und effektive Weise reduziert werden.
Mögliche weitere Modifikationen des länglichen Schlitzes 803 in der sechsten Ausführungsform umfassen zwei Schlitze 803 für einen Bildpunkt ein, wie in 8 gezeigt; zwei Schlitze 703 für einen Bildpunkt, wobei jeder Schlitz eine lange Seite in der Richtung rechtwinklig zur reflektierenden Elektrode 702 (parallel zur transparenten Elektrode 701) aufweist, wie in 9 gezeigt; einen Schlitz 903 für einen Bildpunkt, wobei jeder Schlitz eine lange Seite in der Richtung schräg zur reflektierenden Elektrode 902 (schräg zur transparenten Elektrode 901) aufweist, wie in 10 gezeigt; und einen Schlitz 1003, der aus einer Vielzahl von länglichen Schlitzelementen besteht, die lange Seiten in Richtungen parallel und rechtwinklig zur reflek tierenden Elektrode 1002 (parallel und rechtwinklig zur transparenten Elektrode 1001) aufweisen, wie in 11 gezeigt.
In der sechsten Ausführungsform, wie in 12 gezeigt, kann eine Breite eines Schlitzes 1202, der in einer reflektierenden Elektrode 1201 vorgesehen ist, im wesentlichen einem Zwischenraum (einer Region zwischen Bildpunkten) 1203 zwischen zwei reflektierenden Elektroden 1201 entsprechen. Wenn L1 gleich L2 ist, wobei L1 die Breite des Zwischenraums 1203 und L2 die Breite des Schlitzes 1202 ist, erfordert eine Fotomaske keine hohe Designgenauigkeit und kann daher leicht angefertigt werden. Überdies führt das Vorsehen solcher Schlitze zu geringfügig erhöhten Kosten.
Wie in den zweiten bis vierten Ausführungsformen kann die sechste Ausführungsform das Betreiben im Normally-Black-Modus, das Vorsehen eines Diffusers oder eine reflektierende Elektrode mit Unregelmäßigkeiten umfassen. Beim Betrieb im Normally-Black-Modus kann die schwarze Matrixschicht 5a entfallen.
(SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 13 und 6 bis 10 beschrieben.
In der siebten Ausführungsform wird der Orientierungsrichtung der Flüssigkistallmoleküle im Zentrum der Flüssigkristallschicht Beachtung geschenkt, die zwischen den zwei transparenten Substraten in einer Flüssigkristallvorrichtung angeordnet ist, die der in der sechsten Ausführungsform entspricht.
13 ist eine Längsquerschnittsansicht zur Veranschaulichung der Orientierungsrichtung eines Flüssigkristalls im Zentrum zwischen zwei Substraten. Ein Flüssigkristall 503 ist in einem bestimmten Twist-Orientierungszustand zwischen zwei Substraten 501 und 502. Die lange Achsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls 504, das im wesentlichen im Zentrum zwischen den Substraten liegt, wird als eine Orientierungsrichtung 505 definiert.
Bezug nehmend auf 6, die oben beschrieben wurde, formt in der siebten Ausführungsform eine Potentialdifferenz, die zwischen einer reflektierenden Elektrode (Datenleitung) 802 und einer transparenten Elektrode (Abtastleitung) 801 erzeugt wird, ein schräges elektrisches Feld, das ein Flüssigkristall an einem länglichen Schlitz 803 steuert, um die transmissive Anzeige zu erreichen. Wie in 6 gezeigt, wird ein Winkel zwischen der Längsrichtung des Schlitzes 803 der reflektierenden Elektrode 802 (die Y-Richtung in 6) und der Orientierungsrichtung 804 des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten als ξ definiert. Anzeigefehler (Disklination), die auf eine Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, treten in einem Bereich von –90° ≤ ξ ≤ –60° oder 60° ≤ ξ ≤ 90° auf, und deshalb wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität nicht erreicht. Ein möglicher Grund ist die Formung einer Tilt-Domäne durch rechtwinklige Kreuzung der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten und der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode. Die Anzeigefehler, die in der Region geformt werden, verursachen einen unvermeidlichen Anstieg in der Schwellenspannung bei der Steuerung des Flüssigkristalls.
Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf die Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, sind in einem Bereich von –60° ≤ ξ ≤ 60° vermeidbar, wodurch eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität erreicht wird. Da die Anzeigefehler kaum auftreten, kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls herabgesetzt werden, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvor richtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ξ ≤ 30° besonders auffällig.
Im Falle der länglichen Schlitze 803, die in 7 und 8 als Modifikationen der sechsten Ausführungsform gezeigt werden, ist die Längsrichtung parallel zur reflektierenden Elektrode 802, wie in 6, und eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität wird in einem Bereich von –60° ≤ ξ ≤ 60° erreicht. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ξ ≤ 30° besonders auffällig.
Auch in den Schlitzen 703 und 903 als Modifikationen der sechsten Ausführungsform, die in 9 und 10 gezeigt werden, wird ein Winkel zwischen der Längsrichtung des Schlitzes 703 der reflektierenden Elektrode 702 (die X-Richtung in den Zeichnungen) und der Orientierungsrichtung 704 des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten als ξ definiert, und ein Winkel zwischen der Längsrichtung 904 des Schlitzes 903 der reflektierenden Elektrode 902 und der Orientierungsrichtung 905 des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten wird als ξ definiert. Ein bevorzugter Winkel liegt in einem Bereich von –60° ≤ ξ ≤ 60°. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ξ ≤ 30° besonders auffällig.
Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung, die in der siebten Ausführungsform beschrieben wurde, können ferner gewährleistet werden, indem die Orientierungsrichtung 506 des Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft des Substrates 502 in 13 spezifiziert wird. Das heißt, in 6 wird ein Winkel zwischen der Orientierungsrichtung 805 des Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft des unteren Substrats und der Längsrichtung (die Y-Richtung in 6) des Schlitzes 703 als δ definiert. Ein bevorzugter Winkel liegt in einem Bereich von –30° ≤ δ ≤ 30°. In einem Bereich außerhalb von –30° ≤ δ ≤ 30° wird das Flüssigkristallmolekül an der Substratschnittstelle durch die Wirkung des schrägen elektrischen Felds zurückgeneigt (reversetilted), um Anzeigefehler zu verursachen. Die Begrenzung des Winkels auf einen Bereich von -30° ≤ δ ≤ 30° kann die Schwellenspannung bei der Steuerung des Flüssigkristalls herabsetzen, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –10° ≤ δ ≤ 10° besonders auffällig.
Auch in den Modifikationen, die in 7 bis 10 gezeigt werden, wird ein Winkel zwischen der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft des unteren Substrats und der Längsrichtung des Schlitzes als δ definiert. Ein bevorzugter Winkel liegt in einem Bereich von –30° ≤ δ ≤ 30°. Die Begrenzung des Winkels auf einen Bereich von –30° ≤ δ ≤ 30° kann die Schwellenspannung bei der Steuerung des Flüssigkristalls herabsetzen, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –10° ≤ δ ≤ 10° besonders auffällig.
Wie in den zweiten bis vierten Ausführungsformen kann die siebte Ausführungsform das Betreiben im Normally-Black-Modus, das Vorsehen eines Diffusers oder eine reflektierende Elektrode mit Unregelmäßigkeiten umfassen. Beim Betrieb im Normally-Black-Modus kann die schwarze Matrixschicht 5a entfallen.
(ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine achte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 14 bis 18 beschrieben. 14 ist eine Längsquerschittsansicht einer Umrißstruktur in der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 14 werden gleiche Elemente wie in der ersten Ausführungsform, die in 1a gezeigt wird, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, ohne weitere Be schreibung. 15 bis 17 sind Draufsichten des konkreten Aufbaus von reflektierenden Elektroden, und 18 ist eine Draufsicht einer Modifikation der reflektierenden Elektrode.
Wie in 14 gezeigt, ist jede reflektierende Elektrode 107 in der achten Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform eine Nummer kleiner als jede Elektrode 6. In einer Aktivmatrixvorrichtung, die mit TFD-Elementen und TFT-Elementen versehen ist, weist die reflektierende Elektrode 107 eine rechteckige Form auf und ist über ein aktives Element mit einer Zuleitung verbunden. Die sonstigen Strukturen sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
In der achten Ausführungsform ist eine reflektierende Elektrode 107, die eine kleinere Fläche aufweist als die einer transparenten Elektrode 6 auf der Innenseite eines transparenten Substrats 1, so auf der Innenseite eines transparenten Substrats 2 geformt, daß ein schräges elektrisches Feld, das zwischen den zwei Elektroden erzeugt wird, die Flüssigkristallschicht 3 partiell steuert, die einem Zwischenraum 107b gegenüberliegt, in welchem eine reflektierende Elektrode 107 nicht vorgesehen ist (dieser Zwischenraum läßt daher Licht aus der Hintergrundbeleuchtung 15 durch).
Die Arbeitsweise der achten Ausführungsform mit dem obigen Aufbau wird nun beschrieben.
Zuerst wird ein reflektiver Anzeigemodus beschrieben. Außenlicht wird in 14 durch einen Polarisator 11, eine Verzögerungsschicht 13, ein Farbfilter 5 durchgelassen und läuft durch die Flüssigkristallschicht 3, und wird dann von jeder reflektierenden Elektrode 107 reflektiert und tritt aus dem Polarisator 11 aus. Die Helligkeit des Polarisators 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Zustand geregelt.
Als nächstes wird ein transmissiver Anzeigemodus beschrieben. Licht aus der Hintergrundbeleuchtung 15 wird durch den Polarisator 12 und die Verzögerungsschicht 14 in einen bestimmten polarisierten Lichtstrahl umgewandelt, tritt durch jeden Zwischenraum 107b, in welchem eine reflektierende Elektrode 107 nicht geformt ist, in die Flüssigkristallschicht 3 ein, läuft durch die Flüssigkristallschicht 3 und wird durch das Farbfilter 5 und die Verzögerungsschicht 13 durchgelassen. Die Flüssigkristallschicht 3 wird durch ein schräges elektrisches Feld zwischen der reflektierenden Elektrode 107 und der transparenten Elektrode 6 gesteuert, die verschiedene Größen aufweisen, und die Helligkeit des Polarisators 11 wird einer auf die Flüssigkristallschicht 3 angelegten Spannung entsprechend auf einen durchlässigen Zustand (heller Zustand), einen absorbierten Zustand (abgedimmter Zustand) oder einen dazwischenliegenden Zustand geregelt.
Diese Ausführungsform kann eine Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder bereitstellen, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann.
Der tatsächliche Aufbau der transparenten Elektrode 6 und der reflektierenden Elektrode 107, die solch ein schräges elektrisches Feld erzeugen, wird in der achten Ausführungsform in 15 bis 17 beschrieben.
15 zeigt einen Aufbau, wobei die vorliegende Erfindung auf eine Flüssigkristallvorrichtung mit TFD-Aktivmatrix angewandt wird. Abtastleitungen 202 sind auf der Innenseite eines unteren Substrats geformt, und ein TFD-Element 203 und eine reflektierende Elektrode 204 sind jedem Bildpunkt entsprechend geformt.
Transparente Elektroden 201 als Datenleitungen sind auf der Innenseite eines oberen Substrats geformt. Die transparente Elektrode 201 weist in jedem Pixel eine größere Fläche auf als die der reflektierenden Elektrode 204 und erstreckt sich zur gegenüberliegenden Region, in der die reflektierende Elektrode 204 nicht geformt ist. Wenn eine Steuerspannung auf das Flüssigkristall angelegt wird, wird durch eine Potentialdifferenz zwischen der reflektierenden Elektrode 204 und der transparenten Elektrode 201 am Zwischenraum 205 (eine Kante der reflektierenden Elektrode 204), in welchem die reflektierende Elektrode 204 nicht geformt ist, ein schräges elektrisches Feld erzeugt. Das schräge elektrische Feld steuert das Flüssigkristall in der Nachbarschaft der reflektierenden Elektrode 204, und die transmissive Anzeige wird erreicht.
16 ist ein Aufbau, wenn die vorliegende Erfindung auf eine einfache oder Passivmatrix-Flüssigkristallvorrichtung angewendet wird. Reflektierende Elektroden 302 als Datenleitungen sind auf der Innenseite eines unteren Substrats geformt. Eine Vielzahl von transparenten Elektroden 301 als Abtastleitungen ist auf der Innenseite einer oberen Elektrode in einem gestreiften Muster geformt. Wenn eine Potentialdifferenz zwischen einer reflektierenden Elektrode 302 und einer transparenten Elektrode 301 an einem Zwischenraum 303 zwischen reflektierenden Elektroden 302 erzeugt wird, in welchem die transparente Elektrode (Abtastleitung) 301 auf dem oberen Substrat geformt ist, wird ein schräges elektrisches Feld geformt. Das schräge elektrische Feld steuert das dem Zwischenraum 303 gegenüberliegende Flüssigkristall, und die transmissive Anzeige wird erreicht.
17 zeigt einen Aufbau, wenn die vorliegende Erfindung auf eine Flüssigkristallvorrichtung mit TFT-Aktivmatrix angewendet wird. Gateleitungen 403 und Abtastleitungen 402 sind auf der Innenseite eines unteren Substrats geformt, und ein TFT-Element 404 und eine reflektierende Elektrode 405 sind jedem Bildpunkt entsprechend geformt. Eine transparente Elektrode 401 als eine gemeinsame Elektrode (eine Gegenelektrode) ist auf der Innenseite eines oberen Substrates geformt. Die transparente Elektrode 401 weist in jedem Pixel eine größere Fläche auf als die der reflektierenden Elektrode 405 und erstreckt sich zur gegenüberliegenden Region, in welcher die reflektierende Elektrode 405 nicht geformt ist. Daher wird durch eine Potentialdifferenz zwischen der reflektierenden Elektrode 405 und der transparenten Elektrode 401 ein schräges elektrisches Feld am Zwischenraum 406 (eine Kante der reflektierenden Elektrode 405) erzeugt, in dem die reflektierende Elektrode 405 nicht geformt ist. Das schräge elektrische Feld steuert das Flüssigkristall in der Nachbarschaft der reflektierenden Elektrode 405, und eine transmissive Anzeige wird erreicht.
Als eine Modifikation der achten Ausführungsform können, wie in 18 gezeigt, können Öffnungen 603 in jeder reflektierenden Elektrode 602 vorgesehen sein, und transparente Elektroden 601 können in Regionen vorgesehen sein, die den Öffnungen gegenüberliegen. Auch in solch einem Aufbau erzeugt eine Potentialdifferenz zwischen der reflektierenden Elektrode 602 und der transparenten Elektrode 601 ein schräges elektrisches Feld, und das schräge elektrische Feld steuert das Flüssigkristall an den Öffnungen 603, und die transmissive Anzeige wird erreicht.
Wie in den zweiten bis vierten Ausführungsformen kann die achte Ausführungsform das Betreiben im Normally-Black-Modus, das Vorsehen eines Diffusers oder eine reflektierende Elektrode mit Unregelmäßigkeiten umfassen. Beim Betrieb im Normally-Black-Modus kann die schwarze Matrixschicht 5a entfallen.
(NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine neunte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 13 bis 17 beschrieben.
In der neunten Ausführungsform wird der Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle im Zentrum der Flüssigkristallschicht Beachtung geschenkt, die zwischen den zwei transparenten Substraten in einer Flüssigkristallvorrichtung angeordnet ist, die der in der achten Ausführungsform entspricht.
Wenn in der neunten Ausführungsform eine Elektrodenanordnung verwendet wird, wie in 15 gezeigt, wird ein Winkel zwischen der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode 204 (die Y-Richtung in 15) und der Orientierungsrichtung 206 des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten als ϕ definiert. Anzeigefehler (Disklination), die auf eine Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, treten in einem Bereich von –90° ≤ ϕ ≤ –60° oder 60° ≤ ϕ ≤ 90° auf, und deshalb wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität nicht erreicht. Ein möglicher Grund ist die Formung einer Tilt-Domäne durch rechtwinklige Kreuzung der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten und der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode. Die Anzeigefehler, die in der Region geformt werden, bewirken eine unvermeidliche Zunahme in der Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls.
Eine Tabelle, die in 19 gezeigt wird, zeigt einen Kontrast in einem reflektiven Anzeigemodus (das Verhältnis eines Reflektionsgrads in einem weißen Anzeigemodus zu einem Reflektionsgrads in einem schwarzen Anzeigemodus) und einen Kontrast in einem transmissiven Anzeigemodus (das Verhältnis eines Durchlaßgrads in einem weißen Anzeigemodus zu einem Durchlaßgrad in einem schwarzen Anzeigemodus), wenn der oben definierte Winkel ϕ variiert wird. In diesem Fall wird der Flüssigkristallmodus um 255 Grad nach links geneigt (left-twisted). Wie in 19 gezeigt, ist ein Winkel in einem Bereich von –60° ≤ ϕ ≤ 60° wesentlich, um einen Kontrast von 10 oder mehr zu erreichen, der in einem reflektiven Anzeigemodus für eine Bildanzeige von hoher Qualität notwendig ist, und um gleichzeitig einen Kontrast von 5 oder mehr zu erreichen, der in einem transmissiven Anzeigemodus für eine Bildanzeige von hoher Qualität notwendig ist. Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf die Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, sind in einem Bereich von –60° ≤ ϕ ≤ 60° vermeidbar, und dadurch wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität erreicht. Da die Anzeigefehler kaum auftreten, kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls herabgesetzt werden, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30°≤ ϕ ≤ 30° besonders auffällig.
Wenn eine Elektrodenanordnung verwendet wird, die in 16 gezeigt wird, wird ein Winkel zwischen der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode 302 (Y-Richtung in 16) und der Orientierungsrichtung 304 des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten als ϕ definiert. Anzeigefehler Disklination), die auf eine Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, treten in einem Bereich von –90° ≤ ϕ ≤ –60° oder 60° ≤ ϕ ≤ 90° auf, und deshalb wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität nicht erreicht. Ein möglicher Grund ist die Formung einer Tilt-Domäne durch rechtwinklige Kreuzung der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten und der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode. Die Anzeigefehler, die in der Region geformt werden, bewirken einen unvermeidlichen Anstieg in der Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkris talls. Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf die Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, sind in einem Bereich von –60° ≤ ϕ ≤ 60° vermeidbar, und daher wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität erreicht.
Da die Anzeigefehler kaum auftreten, kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls herabgesetzt werden, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ϕ ≤ 30° besonders auffällig.
Wenn eine Elektrodenanordnung verwendet wird, die in 17 gezeigt wird, wird ein Winkel zwischen der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode 405 (Y-Richtung in 17) und der Orientierungsrichtung 407 des Füssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten als ϕ definiert. Anzeigefehler (Disklination), die auf eine Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, treten in einem Bereich von –90°≤ ϕ ≤ –60° oder 60° ≤ ϕ ≤ 90° auf, und deshalb wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität nicht erreicht. Ein möglicher Grund ist die Formung einer Tilt-Domäne durch rechtwinklige Kreuzung der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls im Zentrum zwischen den Substraten und der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode. Die Anzeigefehler, die in der Region geformt werden, bewirken einen unvermeidlichen Anstieg in der Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls. Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf die Reverse Tilt-Domäne zurückzuführen sind, sind in einem Bereich von –60° ≤ ϕ ≤ 60° vermeidbar, und deshalb wird eine helle transmissive Anzeige von hoher Qualität erreicht. Da die Anzeigefehler kaum auftreten, kann die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls herabgesetzt werden, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –30° ≤ ϕ ≤ 30° besonders auffällig.
Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung, die in der neunten Ausführungsform beschrieben wurde, können ferner gewährleistet werden, indem die Orientierungsrichtung 506 des Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft des Substrates 502 in 13 spezifiziert wird. Das heißt, in 15 wird ein Winkel zwischen der Orientierungsrichtung 207 des Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft des unteren Substrats (TFD-Substrat) und der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode 204 als ψ definiert. Ein bevorzugter Winkel liegt in einem Bereich von –30° ≤ ψ ≤ 30°. In einem Bereich außerhalb von –30° ≤ ψ ≤ 30° wird das Flüssigkristallmolekül an der Substratschnittstelle durch die Wirkung des schrägen elektrischen Felds zurückgeneigt (reverse-tilded), um Anzeigefehler zu verursachen.
Eine Tabelle, die in 20 gezeigt wird, zeigt einen Kontrast in einem reflektiven Anzeigemodus (das Verhältnis eines Reflektionsgrads in einem weißen Anzeigemodus zu einem Reflektionsgrad in einem schwarzen Anzeigemodus) und einen Kontrast in einem transmissiven Anzeigemodus (das Verhältnis eines Durchlaßgrads in einem veißen Anzeigemodus zu einem Durchlaßgrad in einem schwarzen Anzeigemodus), wenn der oben definierte Winkel ψ variiert wird. In diesem Fall wird der Flüssigkristallmodus um 70 Grad nach links geneigt (left-twisted). Wie in 20 gezeigt, ist ein Winkel in einem Bereich von –30° ≤ ψ ≤ 30° wesentlich, um einen Kontrast von 10 oder mehr zu erreichen, der in einem reflektiven Anzeigemodus für eine Bildanzeige von hoher Qualität notwendig ist, und um gleichzeitig einen Kontrast von 5 oder mehr zu erreichen, der in einem transmissiven Anzeigemodus für eine Bildanzeige von hoher Qualität notwendig ist. Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf Reverse Tilt zurückzuführen sind, das durch die Flüssigkristallmoleküle an der Substratschnittstelle verursacht wird, sind ebenfalls in einem Bereich von –30° ≤ ϕ ≤ 30° vermeidbar. In 16 und 17 sind auch Anzeigefehler wie z.B. Disklination, die auf eine Tilt-Domäne zurückzuführen sind, vermeidbar, wenn der Winkel ψ zwischen den Orientierungsrichtungen 305 und 408 der Flüssigkristallmoleküle an den Substratschnittstellen und den Längsrichtungen der reflektierenden Elektroden 302 und 405 in einem Bereich von –30° bis 30° liegt. Die Schwellenspannung während der Steuerung des Flüssigkristalls kann herabgesetzt werden, was einen reduzierten Stromverbrauch der Flüssigkristallvorrichtung zur Folge hat. Der obige Vorteil ist in einem Bereich von –10° ≤ ψ ≤ 10° besonders auffällig.
Wie in den zweiten bis vierten Ausführungsformen kann die sechste Ausführungsform das Betreiben im Normally-Black-Modus, das Vorsehen eines Diffusers oder eine reflektierende Elektrode mit Unregelmäßigkeiten umfassen. Beim Betrieb im Normally-Black-Modus kann die schwarze Matrixschicht 5a entfallen.
(ZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine zehnte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 21a bis 23 beschrieben. Die zehnte Ausführungsform schließt eine erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung mit TFD-Aktivmatrix ein.
Ein Aufbau in der Nachbarschaft eines TFD-Treiberelements als Beispiel für ein nicht lineares Element vom Diodentyp, das in dieser Ausführungsform verwendet wird, wird nun Bezug nehmen auf 21a und 21b beschrieben. 21a ist eine schematische Draufsicht eines TFD-Treiberelements und einer Pixelelektrode, und 21b ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' in 21a. In 21b sind einzelne Schichten und Elemente in verschiedenen Maßstäben dargestellt, damit diese Schichten und Elemente in der Zeichnung zu sehen sind.
In 21a und 21b ist ein TFD-Treiberelement 40 auf einer darunterliegenden Isolierschicht 41 geformt, die auf einem transparenten Substrat 2 geformt ist, zusammengesetzt ist aus einer ersten Metallschicht 42, einer Isolierschicht 44 und einer zweiten Metallschicht 46, in dieser Reihenfolge von der Seite der Isolierschicht 41 aus, und weist einen Dünnschichtdioden (TFD)- oder Metall-Isolator-Metall (MIM)-Aufbau auf. Die erste Metallschicht 42 ist mit einer Abtastleitung 61 verbunden, die auf dem transparenten Substrat 2 geformt ist, und die zweite Metallschicht 46 ist mit einer Pixelelektrode 62 verbunden, die aus einer leitfähigen reflektiven Schicht als eine andere Ausführungsform der reflektierenden Elektrode aufgebaut ist. Anstelle der Abtastleitung 61 kann eine Datenleitung (unten beschrieben) auf dem transparenten Substrat 2 geformt sein und mit der Pixelelektrode 62 verbunden sein, und die Abtastleitung 61 kann auf einer Gegenelektrode vorgesehen sein.
Das transparente Substrat 2 besteht aus einem isolierenden transparenten Substrat, zum Beispiel Glas oder Kunststoff. Die darunterliegende Isolierschicht 41 besteht zum Beispiel aus Tantaloxid. Der Hauptzweck der Formung der Isolierschicht 41, die nach dem Auftrag der zweiten Metallschicht 46 durchgeführt wird, liegt darin, während der Wärmebehandlung die Ablösung der ersten Metallschicht 42 von der darunterliegenden Schicht und das Diffundieren von Verunreinigungen aus der darunterliegenden Schicht in die erste Metallschicht 42 zu verhindern. Wenn das transparente Substrat 2 zum Beispiel aus einem Quarzsubstrat besteht, das einen hohen Wärmewiderstand und eine hohe Reinheit aufweist, die eine solche Trennung und Diffundierung nicht bewirken, kann die Isolierschicht 41 entfallen. Die erste Metallschicht 42 ist eine leitfähige Metalldünnschicht, die zum Beispiel aus elementarem Tantal oder einer Tantallegierung besteht. Die Isolierschicht 44 besteht zum Beispiel aus einer Oxidschicht, die durch anodisches Oxidieren in einer chemischen Lösungen auf der ersten Metallschicht 42 geformt wird. Die zweite Metallschicht 46 ist eine leitfähige Metalldünnschicht, die zum Beispiel aus elementarem Chrom oder einer Chromlegierung besteht.
In dieser Ausführungsform weist die Pixelelektrode 62 Regionen auf, die die optische Durchlässigkeit erlauben, wie zum Beispiel längliche oder quadratische Schlitze oder feine Öffnungen, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben. Alternativ dazu ist jedes Pixel kleiner als die transparente Elektrode auf der Gegenelektrode, so daß Licht durch einen Zwischenraum dazwischen durchgelassen wird.
Eine transparente Isolierschicht 29 ist auf einer Seite (die Oberseite in der Zeichnung) vorgesehen, die dem Flüssigkristall gegenüberliegt, wie z.B. der Pixelelektrode 62, dem TFD-Treiberelement 40 und der Abtastleitung 61. Darauf ist eine Ausrichtungsschicht 19 vorgesehen, die aus einer organischen Dünnschicht wie z.B. einer Polyimiddünnschicht besteht, und die einer Ausrichtungsbehandlung wie z.B. Rubbing unterzogen wurde.
Einige Beispiele für ein TFD-Treiberelement als ein nicht lineares Element vom Diodentyp wurden oben beschrieben. Auch ein lineares Element vom Diodentyp, das bidirektionale Diodeneigenschaften aufweist, wie z.B. ein Zinkoxid (ZnO)-Varistor, ein Metallhalbisolator (MSI)-Treiberelement oder eine Ringdiode (RD) ist auf die reflektive Flüssigkristallvorrichtung in dieser Ausführungsform anwendbar.
Der Aufbau und die Arbeitsweise einer transflektiven Flüssigkristallvorrichtung mit TFD-Aktivmatrix nach der zehnten Ausführungsform, die mit TFD-Treiberelementen versehen ist, wird nun Bezug nehmend auf 22 und 23 beschrieben. 22 ist ein Ersatzschaltbild einer Flüssigkristallvorrichtung und einer Treiberschaltung, und 23 ist eine partiell ausgebrochene isometrische Ansicht zur schematischen Darstellung der Flüssigkristallvorrichtung.
Bezug nehmend auf 22 ist in der transflektiven Flüssigkristallvorrichtung mit TFD-Aktivmatrix eine Vielzahl von Abtastleitungen 61, die auf einem transparenten Substrat 2 angeordnet ist, mit einer Y-Treiberschaltung 100 verbunden, die eine Abtastleitungstreiberschaltung bildet, und eine Vielzahl von Datenleitungen 60, die auf einem Gegensubstrat angeordnet ist, ist mit einer X-Treiberschaltung 110 verbunden, die eine Datenleitungstreiberschaltung bildet. Die Y-Treiberschaltung 100 und die X-Treiberschaltung 110 können auf einem transparenten Substrat 2 oder einem Gegensubstrat geformt sein. In solch einem Fall ist die transflektive Flüssigkristallvorrichtung eines Typs mit integrierter Treiberschaltung. Alternativ dazu bestehen die Y-Treiberschaltung 100 und die X-Treiberschaltung 110 aus externen integrierten Schaltungen, die von der transflektiven Flüssigkristallvorrichtung unabhängig sein können und über bestimmte Zuleitungen mit den Abtastleitungen 61 und Datenleitungen 60 verbunden sind. In diesem Fall weist die transflektive Flüssigkristallvorrichtung diese Treiberschaltungen nicht auf.
In jedem der Pixelbereiche, die in einer Matrix angeordnet sind, ist die Abtastleitung 61 mit einem Anschluß des TFD-Treiberelements 40 verbunden (siehe 21a und 21b), und die Datenleitung 60 ist über die Flüssigkristallschicht 3 und die Pixelelektrode 62 (beide durch das Bezugszeichen 50 angegeben) mit dem anderen Anschluß des TFD-Treiberelements 40 verbunden. Wenn in jedem Pixelbereich der jeweiligen Abtastleitung 61 Abtastsignale zugeführt werden, während der jeweiligen Datenleitung 60 Datensignale zugeführt werden, wird das TFD-Treiberelement 40 im Pixelbereich eingeschaltet, wodurch über das TFD-Treiberelement 40 eine Steuerspannung auf die Flüssigkristallschicht 3 zwischen der Pixelelektrode 62 und der Datenleitung 60 angelegt wird. Die reflektive Anzeige wird durchgeführt, indem in einer hellen Umgebung Außenlicht von der Pixelelektrode 62 re flektiert wird, wogegen die transmissive Anzeige durchgeführt wird, indem in einer dunklen Umgebung Licht aus einer Hintergrundbeleuchtung als Lichtquelle durch Schlitze in der Pixelelektrode 62 durchgelassen wird.
In 23 ist die transflektive Flüssigkristallvorrichtung mit einem transparenten Substrat 2 und einem transparenten Substrat (Gegensubstrat) 1 versehen, das diesem gegenüberliegend angeordnet ist. Das transparente Substrat 1 besteht zum Beispiel aus einem Glassubstrat. Das transparente Substrat 2 ist mit Pixelelektroden 62 versehen, die in einer Matrix angeordnet sind, und jede Pixelelektrode 62 ist mit einer Abtastleitung 61 verbunden. Das transparente Substrat 1 ist mit einer Vielzahl von rechteckigen Datenleitungen 60 als transparenten Elektroden versehen, die in der Richtung rechtwinklig zur Abtastleitung 61 verlaufen. Die Datenleitung 60 besteht zum Beispiel aus einer transparenten leitfähigen Dünnschicht wie z.B. einer Indium-Zinn-Oxid (ITO)-Schicht. Eine Ausrichtungsschicht 9, die aus einer organischen Dünnschicht wie z.B. einer Polyimid-Dünnschicht besteht und einer Ausrichtungsbehandlung wie z.B. Rubbing ausgesetzt wurde, ist unter der Datenleitung 60 vorgesehen. Ein Farbfilter (in der Zeichnung nicht gezeigt), das aus Farbschichten besteht, die je nach Anwendung in einem Streifen-, Mosaik- oder Dreiecksmuster angeordnet sind, ist auf dem transparenten Substrat 1 angeordnet.
Wie oben beschrieben, kann die zehnte Ausführungsform ein Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder bereitstellen, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann. Insbesondere kann die transflektive Flüssigkristallvorrichtung durch Spannungsregelung in der X-Treiberschaltung 110 und der Y-Treiberschaltung 100 als Beispiel für ein Treibermittel in einem Normally-Black-Modus betrieben werden.
(ELFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine elfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung wird nun Bezug nehmend auf 24 bis 26 beschrieben. Die elfte Ausführungsform schließt eine Flüssigkristallvorrichtung mit TFT-Aktivmatrix als bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung ein. 24 ist ein Ersatzschaltbild verschiedener Elemente und Zuleitungen in einer Vielzahl von Pixeln, die in einer Matrix geformt sind, welche einen Bildanzeigebereich in einer Flüssigkristallvorrichtung ausmacht. 25 ist eine Draufsicht einer Vielzahl von benachbarten Pixeln auf einem transparenten Substrat, das mit Datenleitungen, Abtastleitungen und Pixelelektroden versehen ist, und 26 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' in 25. In 26 sind einzelne Schichten und Elemente in verschiedenen Maßstäben dargestellt, damit diese Schichten und Elemente in der Zeichnung zu sehen sind.
In der transflektiven Flüssigkristallvorrichtung mit TFT-Aktivmatrix nach der elften Ausführungsform, die in 24 gezeigt wird, ist eine Vielzahl von TFTs 130 in einer Matrix geformt und steuert Pixelelektroden 62 als ein anderes Beispiel der reflektierenden Elektroden, die in einer Matrix angeordnet sind. Datenleitungen 135 zur Zuführung von Bildsignalen sind mit Sources der TFTs 130 elektrisch verbunden. Bildsignale S1, S2, ..., Sn können den Datenleitungen 135 sequentiell zugeführt werden, oder können simultan jeder Gruppe zugeführt werden, die aus einer Vielzahl von benachbarten Datenleitungen 135 besteht. Die Gates der TFTs 130 sind mit Abtastleitungen 131 elektrisch verbunden, und Impulsabtastsignale G1, G2, ..., Gm werden den Abtastleitungen 131 an einem bestimmten Zeitpunkt sequentiell zugeführt. Jede Pixelelektrode 62 ist mit dem Drain des TFTs 130 elektrisch verbunden. Der Schalter der TFT 130 als Schaltelement wird eine bestimmte Zeit lang ausgeschaltet, um die Bildsignale S1, S2, ..., Sn einzugeben, die von den Datenleitungen 135 eine bestimmte Zeit lang zugeführt werden. Die Bildsignale S1, S2, ..., Sn, die über die Pixelelektrode 62 an das Flüssigkristall eingegeben werden und bestimmte Pegel haben, werden eine bestimmte Periode lang zwischen der Pixelelektrode 62 und einer Gegenelektrode (unten beschrieben), die auf einer Gegenelektrode (unten beschrieben) geformt ist, gehalten. Ein Speicherkondensator 170 ist parallel zum Flüssigkristallkondensator vorgesehen, der zwischen der Pixelelektrode 62 und der Gegenelektrode geformt ist, um das Lecken der gespeicherten Bildsignale zu vermeiden.
In 25 sind Pixelelektroden 62 (der Umriß 62a ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt), die aus reflektierenden Schichten bestehen, in einem Matrix Array auf einem transparenten Substrat 2 als einem TFT-Array-Substrat vorgesehen. Datenleitungen 135, Abtastleitungen 131 und Kondensatorleitungen 132 sind an horizontalen und vertikalen Grenzen zwischen den Pixelelektroden 62 entlang vorgesehen. Jede Datenleitung 135 ist über ein Kontaktloch 85 mit einer Sourceregion in einer aus einer Polysiliziumschicht bestehenden Halbleiterschicht 81a elektrisch verbunden. Jede Pixelelektrode 62 ist über ein Kontaktloch 88 mit einer Drainregion in der Halbleiterschicht 81a elektrisch verbunden. Jede Kondensatorleitung 132 ist so angeordnet, daß sie einer ersten Kondensatorelelektrode gegenüberliegt, die von der Drainregion in der Halbleiterschicht 1a verläuft, mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht, um einen Speicherkondensator 170 zu formen. Jede Abtastleitung 131 ist so angeordnet, daß sie einer Channelregion 81a' in der Halbleiterschicht 81a gegenüberliegt, die in der Zeichnung durch einen schattierten Bereich dargestellt ist, und fungiert als eine Gateelektrode. Wie oben beschrieben, ist ein TFT 130 mit einer Abtastleitung 131 als eine Gateektrode, die einer Channelregion 81a' gegenüberliegt, an einer Kreuzung einer Abtastleitung 131 und einer Datenleitungen 135 vorgesehen.
Wie in 26 gezeigt, weist die Flüssigkristallvorrichtung ein transparentes Substrat 2, und eine diesem gegenüberliegende transparente Elektrode 1 (Gegensubstrat) auf. Diese transparenten Substrate 1 und 2 sind isolierende und transparente Substrate, die aus Quarz, Glas oder Kunststoff bestehen.
In dieser Ausführungsformen weist die Pixelelektrode 62 Regionen auf, die die optische Durchlässigkeit erlauben, wie z.B. längliche oder quadratische Schlitze oder feine Öffnungen, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben. Alternativ dazu ist jedes Pixel kleiner als die transparente Elektrode auf dem Gegensubstrat, so daß Licht durch einen Zwischenraum dazwischen durchgelassen wird.
Eine transparente Isolierschicht 29 ist auf einer dem Flüssigkristall gegenüberliegende Seite (die Oberseite in der Zeichnung) der Pixelelektrode 62 und des TFT 40 vorgesehen. Darauf ist eine Ausrichtungsschicht 19 vorgesehen, die aus einer organischen Dünnschicht wie z.B. eine Polyimid-Dünnschicht besteht und einer Ausrichtungsbehandlung wie z.B. Rubbing unterzogen wurde.
Die ganze Fläche des transparenten Substrats 1 ist mit einer Gegenelektrode 121 als einem weiteren Beispiel der transparenten Elektrode versehen, und eine zweite Schattierungsschicht 122, die schwarze Maske oder schwarze Matrix genannt wird, ist in der ungeöffneten Region jedes Pixels vorgesehen. Eine Ausrichtungsschicht 9, die aus einer organischen Dünnschicht wie z.B. einer Polyimidschicht besteht und einer bestimmten Ausrichtungsbehandlung wie z.B. Rubbing-Behandlung unterzogen wurde, ist unter der Gegenelektrode 121 vorgesehen. Ein Farbfilter (in der Zeichnung nicht gezeigt), das aus Farbschichten besteht, die je nach Anwendung in einem Streifen-, Mosaik- oder Dreiecksmuster angeordnet sind, ist auf dem transparenten Substrat 1 angeordnet.
Ein Pixelschalt-TFT 130 zur Schaltsteuerung jeder Pixelelektrode 62 ist an einer Position benachbart zur Pixelelektrode 62 auf dem transparenten Substrat 2 angeordnet.
Wie in der ersten Ausführungsform ist ein Zwischenraum, der zwischen einem Paar erster und zweiter Substrate 1 und 2 von einem Dichtmittel umgeben ist, die so angeordnet sind, daß jede Pixelelektrode 62 und die Gegenelektrode 121 einander gegenüberliegen, mit einem Flüssigkristall gefüllt, um eine Flüssigkristallschicht 3 zu formen.
Eine erste isolierende Zwischenschicht 112 ist unter der Vielzahl von Pixelschalt-TFTs 30 vorgesehen. Die erste isolierende Zwischenschicht 112 ist auf dem ganzen transparenten Substrat 2 geformt und fungiert als eine darunterliegende Schicht für die Pixelschalt-TFTs 30. Die erste isolierende Zwischenschicht 112 besteht zum Beispiel aus einem hochisolierenden Glas wie z.B. undotiertes Silikatglas (NSG), Phosphosilikatglas (PSG), Borosilikatglas (BSG) oder Borophosphosilikatglas (BPSG); Siliziumoxid; oder Siliziumnitrid.
In 26 schließt die Pixelschalt-TFT 130 eine Sourceregion ein, die über ein Kontaktloch 85 mit einer Datenleitung 135 verbunden ist, eine Channelregion 81a', die einer Abtastleitung 131 und einer dazwischenliegenden gateisolierenden Schicht gegenüberliegt, und eine Drainregion, die über ein Kontaktloch 88 mit der Pixelelektrode 62 verbunden ist. Die Datenleitung 131 besteht aus einer lichtschattierenden und leitfähigen Dünnschicht wie einer Metallschicht mit geringem Widerstand, z.B. Aluminium, oder einer Legierungsschicht wie ein Metallsilicid. Eine zweite isolierende Zwischenschicht 114, die mit Kontaktlöchern 85 und 88 versehen ist, ist darauf geformt, und darauf geformt ist eine dritte isolierende Zwischenschicht 117, die mit einem Kontaktloch 88 versehen ist. Auch die zweite und dritte isolierende Zwischenschicht 114 und 117 bestehen aus einem hochisolierenden Glas wie z.B. NSG, PSG, BSG oder BPSG, Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, wie in der ersten isolierenden Zwischenschicht 112.
Die Pixelschalt-TFT 130 kann eine LDD-Struktur, eine Offset-Struktur oder eine selbstjustierende Struktur haben. Die Pixelschalt-TFT 130 kann zusätzlich zu einer Single-Gate-Struktur eine Dual-Gate-Struktur oder eine Triple-Gate-Struktur haben.
Der transflektiven Flüssigkristallvorrichtung mit TFT-Aktivmatrix der elften Ausführungsform gemäß wird, wie oben beschrieben, an jeder Pixelelektrode 62 ein elektrisches Feld sequentiell auf einen Flüssigkristallabschnitt zwischen der Pixelelektrode 62 und der Gegenelektrode 121 angelegt, um den Orientierungszustand am Flüssigkristallabschnitt zu steuern. Dadurch wird die reflektive Anzeige durchgeführt, indem in einer hellen Umgebung Außenlicht von der Pixelelektrode 62 reflektiert wird, wogegen die transmissive Anzeige durchgeführt wird, indem in einer dunklen Umgebung Licht von einer Hintergrundbeleuchtung als Lichtquelle durch Schlitze in der Pixelelektrode 62 durchgelassen wird. Demnach wird eine Farbflüssigkristallvorrichtung ohne Doppelbilder und verschwommene Bilder erreicht, und die einen Anzeigemodus zwischen einem reflektiven Modus und einem transmissiven Modus wechseln kann. Insbesondere wird elektrischer Strom jeder Pixelelektrode 62 über den jeweiligen TFT 130 zugeführt; daher kann ein Nebensprechen zwischen Pixelelektroden 62 reduziert werden, und Bilder von hoher Qualität können angezeigt werden.
Die Gegenelektrode auf dem transparenten Substrat 1 kann entfallen und die Steuerung kann durch ein transversales elektrisches Feld, parallel zum Substrat 1, zwischen Pixelelektroden 62 auf dem transparenten Substrat erfolgen.
Farbschichten des Farbfilters 5, das in der ersten bis elften Ausführungsform verwendet wird, werden nun Bezug nehmend auf 27 beschrieben. 27 ist ein Graph, der den Durchlaßeigenschaften der einzelnen Farbschichten im Farbfilter 5 zeigt. In einem reflektiven Anzeigemodus wird in jeder Ausführungsform einfallendes Licht durch eine Farbschicht des Farbfilters 5 durchgelassen, durchläuft die Flüssigkristallschicht 3 und wird von der reflektierenden Elektrode 7, 17 oder 17' reflektiert, läuft wieder durch die Flüssigkristallschicht 3 und tritt dann aus. Daher läuft Licht zweimal durch das Farbfilter, im Gegensatz zu gängigen transmissiven Flüssigkristallvorrichtungen. Die Verwendung eines gängigen Farbfilters hat daher eine trübe Anzeige und einen reduzierten Kontrast zur Folge. Deshalb sind die Farben der R-, G- und B-Farbschichten im Farbfilter 5 in jeder Ausführungsform aufgehellt, um einen minimalen Durchlaßgrad 61 von 25 bis 50% im einem sichtbaren Bereich des Lichts aufzuweisen, wie in 27 gezeigt. Die Farbaufhellung der Farbschichten kann erreicht werden, indem die Dicke der Farbschichten reduziert wird oder der Pigment- oder Farbstoffgehalt in den Farbschichten verringert wird. Die Helligkeit in einem reflektiven Anzeigemodus wird dadurch nicht gemindert.
In einem transmissiven Anzeigemodus läuft Licht nur einmal durch das Farbfilter 5, und daher weist das angezeigte Bild eine helle Farbe auf. Da die reflektierende Elektrode in jeder Ausführungsform eine große Menge an Licht aus der Hintergrundbeleuchtung verdunkelt, ist die Farbaufhellung des Farbfilters 5 vorteilhaft, um die Anzeigehelligkeit zu gewährleisten.
(ZWÖLFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
Eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 28 beschrieben. Die zwölfte Ausführungsform betrifft elektronische Geräte, die eine Flüssigkristallvorrichtung nach einer der ersten bis elften Ausführungsformen einschließen. Das heißt, die zwölfte Ausführungsform umfaßt verschiedene elektronische Geräte, die jeweils eine Flüssigkristallvorrichtung, die in einer der ersten bis elften Ausführungsformen gezeigt werden, als Anzeigeabschnitt der tragbaren Geräte benutzen, die in diversen Umgebungen einen geringen Stromverbrauch erfordern. 28 zeigt drei erfindungsgemäße elektronische Geräte.
28(a) zeigt ein tragbares Telefon mit einem Anzeigeabschnitt 72, der in der oberen Front eines Gehäuses 71 vorgesehen ist. Tragbare Telefone werden in verschiedenen Umgebungen verwendet, einschließlich Innen und Außen. Sie werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt, das Innere von Kraftfahrzeugen ist aber nachts sehr dunkel. Eine bevorzugte Anzeigevorrichtung, die in einem tragbaren Telefon verwendet wird, ist eine transflektive Flüssigkristallvorrichtung, die hauptsächliche in einem reflektiven Anzeigemodus mit niedrigem Stromverbrauch verwendet wird, und die bei Bedarf in einem transmissiven Anzeigemodus mit einer Hilfsbeleuchtung betrieben werden kann. Die Verwendung einer Flüssigkristallvorrichtung nach einer der ersten bis elften Ausführungsformen als Anzeigeabschnitt 72 eines tragbaren Telefons ergibt ein tragbares Telefon, das sowohl im reflektiven Anzeigemodus als auch im transmissiven Anzeigemodus eine höhere Helligkeit und einen hohen Kontrast aufweist.
28(b) zeigt eine Armbanduhr mit einem Anzeigeabschnitt 74, der im Zentrum 76 des Gehäuses vorgesehen ist. Ein wichtiger Punkt beim Gebrauch der Uhr ist ein Gefühl von Luxus. Die Verwendung einer Flüssigkristallvorrichtung nach einer der ersten bis elften Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung als Anzeigeabschnitt 74 einer Armbanduhr erreicht eine höhere Helligkeit und einen höheren Kontrast, und eine reduzierte Färbung, die auf kleine Änderungen in den Eigenschaften mit der Wellenlänge des Lichts zurückzuführen ist. Im Vergleich zu konventionellen Armbanduhren wird daher eine sehr luxuriöse Armbanduhr erreicht.
28(c) zeigt ein tragbares Informationsgerät mit einem Anzeigeabschnitt 76 im oberen Abschnitt und einem Eingabeabschnitt 77 am unteren Abschnitt eines Gehäuses 75. In den meisten Fällen sind Berührungstasten auf der Vorderseite des Anzeigeabschnitts 76 vorgesehen. Da konventionelle Berührungstasten ein hohes Oberflächenreflektionsvermögen aufweisen, ist die Anzeige schwer zu erkennen. Daher verwenden viele konventionelle tragbare Geräte transmissive Flüssigkristallvorrichtungen als Anzeigeabschnitt. Da die transmissive Flüssigkristallvorrichtung eine Hintergrundbeleuchtung verwendet, wird eine große Menge an Strom verbraucht, und die Batterie weist eine verkürzte Lebensdauer auf. Die Verwendung einer Flüssigkristallvorrichtung nach einer der ersten bis elften Ausführungsformen als Anzeigeabschnitt 76 eines tragbaren Informationsgeräts ergibt ein tragbares Informationsgerät, das in jedem reflektiven, transflektiven und transmissiven Anzeigemodus eine hohe Helligkeit und Klarheit aufweist.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung beschränkt sich nicht auf die obigen Ausführungsformen und kann angesichts der Ansprüche und der gesamten Patentschrift auf geeignete Weise innerhalb des Geistes und Konzepts der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Auch die modifizierte Flüssigkristallvorrichtung ist im technischen Rahmen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung kann als verschiedene Anzeigevorrichtungen verwendet werden, die sowohl in dunklen als auch hellen Umgebungen helle Bilder hoher Qualität anzeigen können, und als Anzeigeabschnitte verschiedener elektronischer Geräte. Zu den elektronischen Geräte, die solche Flüssigkristallvorrichtungen verwenden, gehören Fernsehgeräte mit Flüssigkristallbildschirm, Videokameras mit Sucher und Monitor, Kraftfahrzeug-Navigationsgeräte, elektronische Notizbücher, Taschenrechner, Textverarbeitungscomputer, tragbare Telefone, elektronische Kassen und Berührungsbildschirme.

Claims

Flüssigkristallvorrichtung, umfassend: ein Paar erster und zweiter transparenter Substrate (1, 2); eine Flüssigkristallschicht (3), die zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet ist; eine transparente Elektrode (6), die auf einer Fläche des ersten Substrats auf der Seite der Flüssigkristallschicht geformt ist; eine reflektierende Elektrode (7), die auf einer Fläche des zweiten Substrats auf der Seite der Flüssigkristallschicht geformt ist und einen länglichen Schlitz (803) aufweist; und eine Beleuchtungseinheit (15), die auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Substrats vorgesehen ist, auf der die Flüssigkristallschicht vorgesehen ist; wobei die reflektierende Elektrode eine Vielzahl von Streifenelektroden (7) in einem bestimmten Zwischenraum umfaßt und der Schlitz in der Längsrichtung der reflektierenden Elektrode verläuft und wobei die transparente Elektrode eine Vielzahl von Streifenelektroden (6) in einem bestimmten Zwischenraum in der Richtung rechtwinklig zur reflektierenden Elektrode umfaßt und der Schlitz in einem Pixelbereich angeordnet ist, wo die transparente Elektrode sich mit der reflektierenden Elektrode schneidet.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schlitz sich über eine Vielzahl von Pixeln erstreckt.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schlitz sich außerhalb des Bildanzeigebereichs erstreckt.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Breite des Schlitzes im wesentlichen dem Zwischenraum zwischen den zwei reflektierenden Elektroden entspricht.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Breite des Schlitzes 4 μm oder weniger beträgt.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Winkel ξ zwischen der Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls, das im wesentlichen zwischen der transparenten Elektrode und der reflektierenden Elektrode zentriert ist, und der Längsrichtung des Schlitzes in einem Bereich von –60° ≤ ξ ≤ 60° liegt.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Winkel δ zwischen der Orientierungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls in der Nachbarschaft der reflektierenden Elektrode und der Längsrichtung des Schlitzes in einem Bereich von –30° ≤ δ ≤ 30° liegt.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung in einem abgedimmten oder dunklen Zustand ist, wenn sie nicht betrieben wird.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Abschattungsschicht (5a) auf mindestens einer Fläche des ersten Substrats auf der Seite der Flüssigkristallschicht und der Fläche des zweiten Substrats auf der Seite der Flüssigkristallschicht geformt ist, so daß der Zwischenraum zwischen den reflektierenden Elektroden mindestens partiell bedeckt wird.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend einen ersten Polarisator (11), der auf der anderen Fläche des ersten Substrats auf der Gegenseite der Flüssigkristallschicht vorgesehen ist; und mindestens eine erste Verzögerungsschicht (13), die zwischen dem ersten Substrat und dem ersten Polarisator angeordnet ist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend einen zweiten Polarisator (12), der zwischen dem zweiten Substrat und der Beleuchtungseinheit angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verzögerungsschicht (14), die zwischen dem zweiten Substrat und dem zweiten Polarisator angeordnet ist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Elektrode 95 Gewichts-% oder mehr an Aluminium enthält und eine Dicke von 10 nm bis 40 nm aufweist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend ein Farbfilter (5), das zwischen der reflektierenden Elektrode und dem ersten Substrat vorgesehen ist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend einen Diffuser (21), die auf der anderen Fläche des ersten Substrats vorgesehen ist, die von der Flüssigkristallschicht abgewandt ist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Elektrode (17) Unregelmäßigkeiten aufweist.
Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Elektrode einen Verbund aus einer reflektierenden Schicht und einer transparenten Elektrodenschicht umfaßt.
Elektronisches Gerät, umfassend eine Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1.