DE10329344B4

DE10329344B4 - Transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE10329344B4
Application number: DE10329344A
Authority: DE
Inventors: Heum-Li Baek
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: JP3806104B2; DE10329344A1; JP2004046175A; CN1284998C; FR2842311B1; CN1470911A; US6961104B2; KR100439354B1; KR20040005041A; FR2842311A1; US20040004687A1; DE10329344B8

Abstract

Transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100), mit:
einem ersten Substrat (200) und einem zweiten Substrat (300), die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei das erste Substrat (200) und das zweite Substrat (300) einen reflektiven Abschnitt (r) und einen transmissiven Abschnitt (t) aufweisen;
einem ersten Retardationsfilm (204) mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des ersten Substrats (200), wobei der erste Retardationsfilm (204) eine erste optische Achse (204') aufweist;
einer ersten Polarisationsplatte (206) auf dem ersten Retardationsfilm (204), wobei die erste Polarisationsplatte (206) eine erste Transmissionsachse (206') aufweist;
einer gemeinsamen Elektrode (202) auf einer Innenfläche des ersten Substrats (200);
einer Pixelelektrode (302) auf einer Innenfläche des zweiten Substrats (300);
einem zweiten Retardationsfilm (304) auf einer Außenfläche des zweiten Substrats (300), wobei der zweite Retardationsfilm (304) eine zweite optische Achse (304') aufweist;
einer zweiten Polarisationsplatte (306) auf dem zweiten Retardationsfilm (304), wobei die zweite...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, und insbesondere eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche geringe Herstellungskosten und eine hohe Anzeigequalität aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Im allgemeinen werden Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen (LCD = „liquid crystal display") in transmissive LCD-Vorrichtungen und reflektive LCD-Vorrichtungen in Abhängigkeit davon klassifiziert, ob die Anzeigevorrichtung eine interne oder eine externe Lichtquelle benötigt. Die transmissiven LCD-Vorrichtungen weisen ein LCD-Paneel und eine als Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung vorgesehene interne Lichtquelle auf. Das LCD-Paneel kann Bilder anzeigen, indem der Transmissionsfaktor des von der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung durch das LCD-Paneel hindurch emittierten Lichtes gemäß einer Ausrichtung einer Flüssigkristallschicht selektiv eingestellt wird. Dementsprechend steigt der Stromverbrauch der transmissiven LCD-Vorrichtungen aufgrund des Betriebs der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung an. Andererseits sind, da die reflektiven LCD-Vorrichtungen externes Licht oder Umgebungslicht zum Anzeigen von Bildern verwenden, die Stromverbrauchskennwerte der reflektiven LCD-Vorrichtungen im Vergleich zu denen der transmissiven LCD-Vorrichtungen relativ niedrig. Allerdings sind die reflektiven LCD-Vorrichtungen in verdunkelten Umgebungen nicht einfach zu erkennen.
Aufgrund der Beschränkungen der oben beschriebenen transmissiven LCD-Vorrichtungen und der reflektiven LCD-Vorrichtungen sind gegenwärtig transflektive LCD-Vorrichtungen, welche nach Belieben des Benutzers selektiv entweder in dem oben beschriebenen transmissiven Modus oder dem oben beschriebenen reflektiven Modus betrachtet werden können, Gegenstand von Forschung und Entwicklung.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer transflektiven Farbflüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Gemäß 1 weist eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD-Vorrichtung) 11 ein erstes Substrat 15, welches eine transparente gemeinsame Elektrode 13 auf einer schwarzen Matrix 16 und eine Farbfilterschicht 17 aufweist, und ein zweites Substrat 21, welches ein Schaltelement „T", eine Gateleitung 25 und eine Datenleitung 27 aufweist, auf. Ferner ist eine Flüssigkristallschicht 23 zwischen dem ersten Substrat 15 und dem zweiten Substrat 21 eingefügt. Die Farbfilterschicht 17 weist eine Mehrzahl von Subfarbfiltern 17a bis 17c auf. Das erste Substrat 15 und das zweite Substrat 21 werden üblicherweise als Farbfiltersubstrat bzw. als Matrixsubstrat bezeichnet. Das Schaltelement „T", beispielsweise ein Dünnschichttransistor (TFT = „thin film transistor"), ist an die Gateleitung 25 und die Datenleitung 27 angeschlossen und in einer Matrixanordnung angeordnet.
Ein Pixelbereich „P", der als ein Kreuzungsabschnitt der Gateleitung 25 und der Datenleitung 27 definiert ist, weist einen reflektiven Abschnitt „r" und einen transmissiven Abschnitt „t" auf. Eine transflektive Pixelelektrode 19 in dem Pixelbereich „P" weist eine transmissive Elektrode 19a entsprechend dem transmissiven Abschnitt „t" und eine reflektive Elektrode 19b entsprechend dem reflektiven Abschnitt „r" auf. Im allgemeinen weist die reflektive Elektrode 19b ein transmissives Loch „H" entsprechend dem transmissiven Abschnitt „t" auf und ist in dem reflektiven Abschnitt „r" angeordnet. Die reflektive Elektrode 19b kann aus Aluminium (Al) oder einer Aluminiumlegierung mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt sein. Die transmissive Elektrode 19a kann aus einem transmissiven leitfähigen Material mit einem hohen Transmissionsfaktor, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO = „Indium-Tin-Oxide"), hergestellt sein.
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Gemäß 2 weist eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD-Vorrichtung) 11 ein erstes Substrat 15 und ein zweites Substrat 21 auf, die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind. Eine gemeinsame Elektrode 13 ist auf einer Innenfläche des ersten Substrats 15 ausgebildet. Ein erster oberer Retardationsfilm 45 und ein zweiter oberer Retardationsfilm 47 sowie eine erste Polarisationsplatte 49 sind aufeinanderfolgend auf einer Außenfläche des ersten Substrats 15 ausgebildet. Da der erste obere Retardationsfilm 45 eine Phasenverzögerungscharakteristik von λ/4 + α aufweist und der zweite obere Retardationsfilm 47 eine Phasenverzögerungscharakteristik von λ/2 aufweist, werden der erste obere Retardationsfilm 45 und der zweite obere Retardationsfilm 47 als Lambda-Viertel-Platte (QWP = „quarter wave plate") bzw. als Lambda-Halbe-Platte (HWP = „half wave plate") bezeichnet.
Eine isolierende Schicht 52 ist auf einer Innenfläche des zweiten Substrats 21 ausgebildet. Eine transmissive Elektrode 19a, eine Passivierungsschicht 51 und eine ein transmissives Loch „H" aufweisende reflektive Elektrode 19b sind aufeinanderfolgend auf der isolierenden Schicht 52 ausgebildet. Die transmissive Elektrode 19a und die reflektive Elektrode 19b bilden zusammen eine transflektive Pixelelektrode 19. Das transmissive Loch „H" entspricht einem transmissiven Abschnitt „t", und die reflektive Elektrode 19b, das transmissive Loch „H" ausgenommen, entspricht einem reflektiven Abschnitt „r". Ein erster unterer Retardationsfilm 53 und ein zweiter unterer Retardationsfilm 55 sowie eine zweite Polarisationsplatte 56 sind aufeinanderfolgend auf einer Außenfläche des zweiten Substrats 21 ausgebildet. Ähnlich zu dem ersten oberen Retardationsfilm 45 und dem zweiten oberen Retardationsfilm 47 bilden der erste untere Retardationsfilm 53 und der zweite untere Retardationsfilm 55 eine Lambda-Viertel-Platte (QWP) bzw. ein Lambda-Halbe-Platte (HWP).
Eine Flüssigkristallschicht 23, welche eine optische Anisotropie aufweist, ist zwischen dem ersten Substrat 15 und dem zweiten Substrat 21 eingefügt. Für die Flüssigkristallschicht 23 kann ein homogenes Flüssigkristallmaterial oder ein verdrillt nematisches (TN = „twisted nematic") Flüssigkristallmaterial, welches in Bezug auf das erste Substrat 15 und das zweite Substrat 21 horizontal ausgerichtet ist, verwendet werden. Wenn die Flüssigkristallschicht 23, welche dem reflektiven Abschnitt „r" entspricht, so ausgebildet ist, dass sie eine erste Schichtdicke (= "cell gap") „d₁" und einen Retardationswert von d₁·Δn aufweist, ist der transmissive Abschnitt „t" so ausgebildet, dass er eine zweite Schichtdicke (= "cell gap") „d₂” aufweist, die etwa zweimal so groß wie die erste Schichtdicke „d₁" des reflektiven Abschnittes „r" ist, wie in Gleichungen (1) und (2) gezeigt ist. d1·Δn = λ/4 (1) d2 = 2·d1 (2)
In den Gleichungen (1) und (2) bezeichnet die erste Schichtdicke „d₁" eine Dicke der Flüssigkristallschicht 23 des reflektiven Abschnitts „r", die zweite Schichtdicke „d₂" bezeichnet eine Dicke der Flüssigkristallschicht 23 des transmissiven Abschnitts, und λ/4 bezeichnet einen Retardationswert, wenn Licht durch die Flüssigkristallschicht 23 des reflektiven Abschnitts „r" hindurchtritt. Aus den Gleichungen (1) und (2) kann eine Beziehung d₂·Δn = λ/2 erhalten werden.
Wenn die Flüssigkristallschicht 23 so ausgebildet ist, dass sie unterschiedliche Schichtdicken „d₁" und „d₂" in dem reflektiven Abschnitt „r" und dem transmissiven Abschnitt „t" aufweist, wird der Ausbreitungszustand des durch den reflektiven Abschnitt „r" hindurchtretenden Lichtes identisch zu dem Ausbreitungszustand des Lichtes, das durch den transmissiven Abschnitt „t" hindurchtritt. Dementsprechend kann eine große Helligkeit der transflektiven LCD-Vorrichtung 11 erhalten werden. Die unterschiedlichen Schichtdicken „d₁" und „d₂" können erzeugt werden, indem die isolierende Schicht 52 so ausgebildet wird, dass sie eine zu der ersten Schichtdicke „d₁" ähnliche Dicke aufweist, und indem die isolierende Schicht 52 entsprechend dem transmissiven Loch „H" der reflektiven Elektrode 19a geätzt wird.
3 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der optischen Achsen optischer Filme, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik angeordnet sind. Gemäß 3 ist eine erste Polarisationsplatte 49 (aus 2) so angeordnet, dass es eine zur x-Achse parallele erste Transmissionsachse 49' aufweist, und eine zweite Polarisationsplatte 56 (aus 2) ist so angeordnet, dass es eine zur y-Achse parallele zweite Transmissionsachse 56' aufweist. Folglich verlaufen die erste Transmissionsachse 49' und die zweite Transmissionsachse 56' senkrecht zueinander. Darüber hinaus sind ein erster oberer Retardationsfilm 45 (aus 2) und ein erster unterer Retardationsfilm 53 (aus 2) so angeordnet, dass sie eine erste obere optische Achse 45' bzw. eine erste untere optische Achse 53' aufweisen, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Außerdem sind ein zweiter oberer Retardationsfilm 47 (aus 2) und ein zweiter unterer Retardationsfilm 55 (aus 2) so angeordnet, dass sie eine zweite obere optische Achse 47' bzw. eine zweite untere optische Achse 55' aufweisen, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Eine Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) ist so angeordnet, dass sie einen zur ersten unteren optischen Achse 53' parallelen Direktor 23' aufweist.
Der erste Retardationsfilm 45 und der zweite Retardationsfilm 47 (aus 2) dienen als Breitband-λ/4-Platte (QWP). Dementsprechend wird ein schwarzes Bild angezeigt, wenn ein Retardationswert der Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) in dem reflektiven Abschnitt „r" (aus 2) Null beträgt, und ein weißes Bild wird angezeigt, wenn ein Retardationswert der Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) im reflektiven Abschnitt „r" (aus 2) λ/4 beträgt. Da die zweite Schichtdicke „d₂" (aus 2) des transmissiven Abschnitts „t” (aus 2) etwa zweimal so groß wie die erste Schichtdicke „d₁" (aus 2) des reflektiven Abschnitts „r" (aus 2) ist, beträgt ein Retardationswert der Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) in dem transmissiven Abschnitt „t" (aus 2) λ/2. Darüber hinaus haben, da die erste untere optische Achse 53' und die zweite untere optische Achse 55' senkrecht zur ersten oberen optischen Achse 45' bzw. zur zweiten oberen optischen Achse 47' verlaufen, die optischen Filme keinen optischen Effekt, wenn ein Retardationswert der Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) Null beträgt. Dementsprechend kann ein schwarzes Bild über den gesamten Wellenlängenbereich angezeigt werden.
Der erste obere Retardationsfilm 45 (aus 2) und der erste untere Retardationsfilm 53 (aus 2) weisen Retardationswerte von λ/4 + α bzw. λ/2 – β auf. Außerdem sind α und β Parameter, in Einheiten von Nanometern (nm), zur Kompensation einer Retardation aufgrund von Oberflächenelementen, die nicht auf eine an die Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) angelegte Spannung reagieren.
Eine transflektive LCD-Vorrichtung mit hoher Anzeigequalität kann mittels eines Aufbaus gemäß 2 erhalten werden. Allerdings sind, da die optischen Filme auf den Polarisationsplatten im allgemeinen einstückig ausgebildet sind, einheitliche komplexe Polarisationsplatten erforderlich, um die transflektive LCD-Vorrichtung mit hoher Anzeigequalität bereitzustellen. Darüber hinaus nimmt, da die Polarisationsplatte mehr Schichten aufweist, die Erzeugung von Defekten zwischen den Schichten auf ein Zehnfaches im Vergleich zu einem Polarisationsplatte mit einer einzigen Schicht zu. Ferner nimmt auch die Dicke der transflektiven LCD-Vorrichtung zu.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Gemäß 4 weist eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD-Vorrichtung) 11 ein erstes Substrat 15 und ein zweites Substrat 21 auf, die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind. Eine gemeinsame Elektrode 13 ist auf einer Innenfläche des ersten Substrats 15 ausgebildet. Ein Retardationsfilm 47 und eine erste Polarisationsplatte 49 sind aufeinanderfolgend auf einer Außenfläche des ersten Substrats 15 ausgebildet, wobei sie eine Lambda-Halbe-Platte (HWP) mit einem Retardationswert von λ/2 bilden.
Eine isolierende Schicht 52 ist auf einer Innenfläche des zweiten Substrats 21 ausgebildet. Eine transmissive Elektrode 19a, eine Passivierungsschicht 51 und eine reflektive Elektrode 19b mit einem transmissiven Loch H sind aufeinanderfolgend auf der isolierenden Schicht 52 ausgebildet. Die transmissive Elektrode 19a und die reflektive Elektrode 19b bilden gemeinsam eine transflektive Pixelelektrode 19. Das transmissive Loch „H" entspricht einem transmissiven Abschnitt „t", und die reflektive Elektrode 19b, das transmissive Loch „H" ausgenommen, entspricht einem reflektiven Abschnitt „r". Eine zweite Polarisationsplatte 56 ist auf einer Außenfläche des zweiten Substrats 21 ausgebildet. Eine Flüssigkristallschicht 23, welche eine optische Anisotropie aufweist, ist zwischen dem ersten Substrat 15 und dem zweiten Substrat 21 eingefügt.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung der optischen Achsen von optischen Filmen, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik angeordnet sind. Gemäß 5 ist, wenn eine erste Polarisationsplatte 49 (aus 4) so angeordnet ist, dass es eine zur x-Achse parallele erste Transmissionsachse 49' aufweist, ein Retardationsfilm 47 (aus 4) so angeordnet, dass er eine optische Achse 47' besitzt, die mit der ersten Transmissionsachse 49' einen ersten Winkel θ einschließt, und eine zweite Polarisationsplatte 56 ist so angeordnet, dass es eine zweite Transmissionsachse 56' aufweist, die mit der ersten Transmissionsachse 49' einen zweiten Winkel 2θ einschließt. Eine Flüssigkristallschicht 23 (aus 4) ist so angeordnet, dass sie einen Direktor 23' aufweist, der mit der ersten Transmissionsachse 49' einen dritten Winkel von 2θ + 45° einschließt.
In einem reflektiven Abschnitt „r" kann, da der erste obere Retardationsfilm 45 (aus 2) und die Flüssigkristallschicht 23 (aus 2) einen Retardationswert von λ/4 aufweisen, die Flüssigkristallschicht 23 (aus 4) als Lambda-Viertel-Platte (QWP) verwendet werden. Darüber hinaus kann in einem transmissiven Abschnitt „t", da eine zweite Schichtdicke „d₂" (aus 4) etwa zweimal so groß wie eine erste Schichtdicke „d₁" (aus 4) ist und die Flüssigkristallschicht 23 (aus 4) des transmissiven Abschnitts „t" (aus 4) einen Retardationswert von λ/2 aufweist, der transmissive Abschnitt „t" dadurch angesteuert werden, dass die zweite Polarisationsplatte 56 so angeordnet wird, dass sie einen im wesentlichen Gekreuzt-Polarisationszustand aufweist. Der im wesentlichen Gekreuzt-Polarisationszustand wird erhalten, wenn die zweite Transmissionsachse 56' mit der ersten Transmissionsachse 49' den zweiten Winkel 2θ einschließt.
Da nur ein Retardationsfilm verwendet wird, weist die transflektive LCD-Vorrichtung einige Vorteile in Bezug auf Kosten und Dicke auf. Wenn die transflektive LCD-Vorrichtung im elektrisch gesteuerten Doppelbrechungsmodus (ECB = „electrically controlled birefringence") mit Flüssigkristall vom Positiv-Typ betrieben wird, arbeitet die transflektive LCD-Vorrichtung in einem "normalerweise schwarz" – Modus (= "normally black mode"). Allerdings wird, da die transflektive LCD-Vorrichtung des transmissiven Abschnitts aufgrund von Lichtverlust nicht über den gesamten Wellenlängenbereich ein vollständig schwarzes Bild aufweist, das Kontrastverhältnis reduziert.
US 6,456,347 B1 offenbart eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat, einer ersten Polarisationsplatte, einer ersten Retardationsplatte auf einer Außenfläche des ersten Substrats, einer zweiten Retardationsplatte und einer zweiten Polarisationsplatte auf einer Außenfläche des zweiten Substrats und einer halb-durchlässigen Schicht auf einer Innenfläche des zweiten Substrats. Insbesondere ist die zweite Retardationsplatte so eingerichtet, dass das Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung im Transmissionsmodus emittiert wird, den gleichen Polarisationszustand aufweist wie das Licht, das im Reflektionsmodus von der halbdurchlässigen Schicht reflektiert wird.
US 2002/0054256 A1 offenbart eine transflektive LCD-Vorrichtung mit einem oberen Polarisator und einer Lambda-Halbe-Platte auf einer Außenfläche eines transparenten Substrats, einer Passivierungsschicht und einer reflektiven Elektrode auf einer Innenfläche einer unteren transparenten Substrats. Die transflektive LCD-Vorrichtung weist einen transmissiven Abschnitt auf, wobei eine untere transparente Elektrode durch ein Transmissionsloch freigelegt ist, und einen reflektiven Abschnitt.
US 2002/0044240 A1 offenbart eine transflektive LCD-Vorrichtung mit einem Substrat, einem Dünnschichttransistor, einer Datenleitung, einer Isolationsschicht über der Datenleitung, einer reflektiven Elektrode auf einem Teil des Pixelbereichs, einer Passivierungsschicht auf der reflektiven Elektrode und einer transparenten Elektrode auf der Passivierungsschicht.
US 2001/0004276 A1 offenbart eine transflektive LCD-Vorrichtung mit einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, wobei eine reflektive Schicht auf dem zweiten Substrat vorgesehen ist, die für jedes Pixel ein Loch aufweist, so dass jedes Pixel in einen transmissiven Teil und einen reflektiven Teil geteilt ist.
In dem Dokument "Nontwist quarter-wave liquid-crystal cell for a hich-contrast reflective display", von Yoon, Tae-Hoon et. al. in Opt. Lett., Vol. 25, Nr. 20, (2000), S. 1527–1549 ist eine unverdrehte reflektive LCD-Vorrichtung mit einem einzelnen Polarisator, einer Lambda-Viertel-Flüssigkristallschicht und nur einer Lamba-Halbe-Retardationsschicht, die zwischen dem Polarisator und der Flüssigkristallschicht angeordnet ist, beschrieben. Insbesondere ist der Winkel Θ_F zwischen der optischen Achse der Lambda-Halbe-Retardationsschicht und der Transmissionsachse des Polarisators mit Hinblick auf die Reflektionsspektren von Dunkel- und Hellzuständen optimiert.
Aus dem Dokument US 2001/0048496 A1 ist eine weitere transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit zwei Lambda-Halbe-Plättchen bekannt, die sowohl bei Reflexion des Lichts als auch bei Transmission des Lichts durch die transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung hindurch vorhanden sind. Gemäß US 2001/0048496 A1 sind die beiden Transmissionsachsen im "Gekreuzt-Polarisationszustand" um 4Θ gegeneinander verschoben.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu schaffen, welche eine hohe Anzeigequalität und geringe Herstellungskosten aufweist.
Eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat einen reflektiven Abschnitt und einen transmissiven Abschnitt aufweisen, einen ersten Retardationsfilm mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des ersten Substrats, wobei der erste Retardationsfilm eine erste optische Achse aufweist, eine erste Polarisationsplatte auf dem ersten Retardationsfilm, wobei die erste Polarisationsplatte eine erste Transmissionsachse aufweist, eine gemeinsame Elektrode auf einer Innenfläche des ersten Substrats, eine Pixelelektrode auf einer Innenfläche des zweiten Substrats, einen zweiten Retardationsfilm auf einer Außenfläche des zweiten Substrats, wobei der zweite Retardationsfilm eine zweite optische Achse aufweist, eine zweite Polarisationsplatte auf dem zweiten Retardationsfilm, wobei die zweite Polarisationsplatte eine zweite Transmissionsachse aufweist, und eine Flüssigkristallschicht zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode, wobei die Flüssigkristallschicht einen Direktor aufweist, wobei die erste optische Achse mit der ersten Transmissionsachse einen ersten Winkel θ einschließt, der in einem Bereich von etwa 15° bis etwa 17,5° liegt, wobei der Direktor mit der ersten Transmissionsachse einen zweiten Winkel von 2θ + 45° einschließt, wobei die zweite optische Achse mit der ersten Transmissionsachse einen dritten Winkel von 3θ + 90° einschließt, und wobei die zweite Transmissionsachse mit der ersten Transmissionsachse einen vierten Winkel von 4θ einschließt, auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Herstellung einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung folgende Schritte auf: Ausbilden einer gemeinsamen Elektrode auf einem ersten Substrat, welches einen reflektiven Abschnitt und einen transmissiven Abschnitt aufweist, Ausbilden einer Pixelelektrode auf einem zweiten Substrat, welches den reflektiven Abschnitt und den transmissiven Abschnitt aufweist, Zusammenfügen des ersten Substrats und des zweiten Substrats, so dass die gemeinsame Elektrode der Pixelelektrode gegenüberliegt, Ausbilden einer Flüssigkristallsschicht zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode, wobei die Flüssigkristallschicht einen Direktor aufweist, Ausbilden eines ersten Retardationsfilms mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des ersten Substrats, wobei der erste Retardationsfilm eine erste optische Achse aufweist, Ausbilden einer ersten Polarisationsplatte auf dem ersten Retardationsfilm, wobei die erste Polarisationsplatte eine erste Transmissionsachse aufweist, Ausbilden eines zweiten Retardationsfilms mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des zweiten Substrats, wobei der zweite Retardationsfilm eine zweite optische Achse aufweist, und Ausbilden einer zweiten Polarisationsplatte auf dem zweiten Retardationsfilm, wobei die zweite Polarisationsplatte eine zweite Transmissionsachse aufweist, wobei die erste optische Achse mit der ersten Transmissionsachse einen ersten Winkel von θ einschließt, der in einem Bereich von etwa 15° bis etwa 17,5° liegt, wobei der Direktor mit der ersten Transmissionsachse einen zweiten Winkel von 2θ + 45° einschließt, wobei die zweite optische Achse mit der ersten Transmissionsachse einen dritten Winkel von 3θ + 90° einschließt, und wobei die zweite Transmissionsachse mit der ersten Transmissionsachse einen vierten Winkel von 4θ einschließt.
In den beigefügten Abbildungen zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer transflektiven Farbflüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
3 eine schematische Ansicht der Anordnung optischer Achsen von optischen Filmen, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik angeordnet sind;
4 eine schematische Querschnittsansicht einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
5 eine schematische Ansicht einer Anordnung optischer Achsen von optischen Filmen, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik angeordnet sind;
6 eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Anordnung optischer Achsen von optischen Filmen, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
8A einen Graph, welcher die Polarisationseigenschaften einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt;
8B einen Graph, welcher beispielhafte Polarisationseigenschaften einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A einen Graph, welcher einen Transmissionsfaktor einer beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9B einen Graph, welcher ein Reflexionsvermögen einer beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10A einen Graph, welcher einen Transmissionsfaktor einer weiteren beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10B einen Graph, welcher ein Reflexionsvermögen einer weiteren beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nachfolgend wird auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den beigefügten Abbildungen dargestellt sind.
6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 6 weist eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD-Vorrichtung) 100 ein erstes Substrat 200 und ein zweites Substrat 300 auf, die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind. Eine gemeinsame Elektrode 202 kann auf einer Innenfläche des ersten Substrats 200 ausgebildet sein. Obwohl nicht gezeigt, kann ein erster Orientierungsfilm auf der gemeinsamen Elektrode 202 ausgebildet sein. Ein erster Retardationsfilm 204 und eine erste Polarisationsplatte 206 können aufeinanderfolgend auf einer Außenfläche des ersten Substrats 200 ausgebildet sein. Der erste Retardationsfilm 204 kann eine Lambda-Halbe-Platte (HWP) mit einem Retardationswert von λ/2 sein.
Eine isolierende Schicht 303 kann auf einer Innenfläche des zweiten Substrats 300 ausgebildet sein. Eine transmissive Elektrode 302a, eine Passivierungsschicht 305 und eine reflektive Elektrode 302b mit einem ersten transmissiven Loch „H" können aufeinanderfolgend auf der isolierenden Schicht 303 ausgebildet sein. Die transmissive Elektrode 302a und die reflektive Elektrode 302b können eine transflektive Pixelelektrode 302 bilden. Das erste transmissive Loch „H" entspricht einem transmissiven Abschnitt „t", und die reflektive Elektrode 302b, das erste transmissive Loch „H" ausgenommen, entspricht einem reflektiven Abschnitt „r". Obwohl nicht gezeigt, kann ein zweiter Orientierungsfilm auf der reflektiven Elektrode 302b ausgebildet sein. Ein zweiter Retardationsfilm 304 und eine zweite Polarisationsplatte 306 können auf einer Außenfläche des zweiten Substrats 300 aufeinanderfolgend ausgebildet sein. Ähnlich zu dem ersten Retardationsfilm 204 kann der zweite Retardationsfilm 304 eine Lambda-Halbe-Platte (HWP) mit einem Retardationswert von λ/2 sein.
Eine Flüssigkristallschicht 400, welche eine optische Anisotropie aufweist, kann zwischen dem ersten Substrat 200 und dem zweiten Substrat 300 eingefügt sein. Eine Schichtdicke ("cell gap") kann als Dicke der Flüssigkristallschicht definiert sein. Die Flüssigkristallschicht 400 des reflektiven Abschnitts „r" und des transmissiven Abschnitts „t" kann so ausgebildet sein, dass sie eine erste Schichtdicke „d₁" und eine zweite Schichtdicke „d₂" aufweist, die so zueinander in Beziehung stehen, dass die zweite Schichtdicke „d₂" etwa zweimal so groß wie die erste Schichtdicke „d₁" ist. Um die Beziehung zwischen der ersten Schichtdicke „d₁" und der zweiten Schichtdicke „d₂" zu erhalten, kann beispielsweise die isolierende Schicht 303, welche eine Dicke aufweist, die ähnlich zur Dicke der ersten Schichtdicke „d₁" ist, so geätzt werden, dass sie ein zweites transmissives Loch 303a aufweist, welches dem transmissiven Abschnitt „t" entspricht.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Anordnung der optischen Achsen von optischen Filmen, die auf einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind. Gemäß 7 kann eine erste Polarisationsplatte 206 (aus 6) so angeordnet sein, dass es eine zur x-Achse parallele erste Transmissionsachse 206' aufweist. Dementsprechend kann ein erster Retardationsfilm 204 (aus 6) so angeordnet sein, dass er eine erste optische Achse 204' aufweist, die mit der ersten Transmissionsachse 206' einen ersten Winkel θ einschließt, und eine zweite Polarisationsplatte 306 (aus 6) kann so angeordnet sein, dass es eine zweite Transmissionsachse 306' aufweist, die mit der ersten Transmissionsachse 206' einen zweiten Winkel von 4θ einschließt. Eine Flüssigkristallschicht 400 (aus 6) kann so angeordnet sein, dass sie einen Direktor 400' aufweist, der mit der ersten Transmissionsachse 206' einen dritten Winkel von 2θ + 45° einschließt, und ein zweiter Retardationsfilm 304 (aus 6) kann so angeordnet sein, dass er eine zweite optische Achse 304' aufweist, die mit der ersten Transmissionsachse 206' einen vierten Winkel von 3θ + 90° einschließt. Der erste Winkel θ kann in einem Bereich von etwa 15° bis etwa 17,5° liegen.
Obwohl die optischen Filme in Bezug auf die erste Transmissionsachse der ersten Polarisationsplatte aus 7 entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet sein können, können die optischen Filme auch im Uhrzeigersinn angeordnet sein.
Dementsprechend braucht nur eine Eigenschaft des Betrachtungswinkels geändert zu werden.
8A zeigt einen Graph, welcher die Polarisationseigenschaften einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt.
8B zeigt einen Graph, welcher beispielhafte Polarisationseigenschaften einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
8A und 8B zeigen Polarisationszustände von Licht, unmittelbar bevor dieses durch eine erste Polarisationsplatte tritt, wenn keine Spannung angelegt wird. In 8A und 8B zeigen die durchgezogenen, gestrichelten und strichpunktierten Linien Polarisationskennlinien von Licht mit Wellenlängen von 400 nm, 550 nm bzw. 700 nm.
Gemäß 8A besitzt, auch wenn für 550 nm eine nahezu lineare Polarisationskennlinie erhalten wird, die Polarisationskennlinie für Wellenlängen von 400 nm und 700 nm vergleichsweise große elliptische Komponenten. Dementsprechend wird kein vollständig schwarzes Bild erhalten, und das Kontrastverhältnis wird reduziert.
Gemäß 8B kann eine lineare Polarisationscharakteristik über dem gesamten Wellenlängenbereich erhalten werden. Da linear polarisiertes Licht von der ersten Polarisationsplatte absorbiert wird, wird ein vollständig schwarzes Bild erhalten, und das Kontrastverhältnis wird verbessert. Daher weist dann, wenn eine transflektive LCD-Vorrichtung in einem ECB-Modus unter Verwendung eines positiven Flüssigkristalls betrieben wird, die transflektive LCD-Vorrichtung eine hohe Anzeigequalität in einem "normalerweise schwarz" – Modus (= normally black mode") auf.
9A zeigt einen Graph, welcher den Transmissionsfaktor einer beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
9B zeigt einen Graph, welcher ein Reflexionsvermögen einer beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
9A und 9B zeigen den Transmissionsfaktor und das Reflexionsvermögen, wenn ein erster Winkel θ zwischen der optischen Achse des ersten Retardationsfilms und einer ersten Transmissionsachse einer ersten Polarisationsplatte etwa 15° beträgt.
In 9A und 9B sind für mehrere an eine Flüssigkristallschicht der transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung angelegte Spannungen (0, 1, 2, 3, 4 und 5 V) sowohl der Transmissionsfaktor als auch der Reflexionsvermögen nicht stark abhängig von der Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von etwa 430 nm bis etwa 780 nm, welcher dem des sichtbaren Lichtes entspricht.
10A und 10B zeigen Graphen, die den Transmissionsfaktor bzw. das Reflexionsvermögen einer weiteren beispielhaften transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. 10A und 10B zeigen den Transmissionsfaktor und das Reflexionsvermögen, wenn ein erster Winkel θ zwischen einer ersten optischen Achse eines ersten Retardationsfilms und einer ersten Transmissionsachse einer ersten Polarisationsplatte etwa 17,5° beträgt.
Gemäß 10A und 10B sind, ähnlich zu 9A und 9B, sowohl der Transmissionsfaktor als auch das Reflexionsvermögen in einem Bereich von etwa 430 nm bis etwa 780 nm, welcher dem des sichtbaren Lichtes entspricht, für mehrere an die Flüssigkristallschicht angelegte Spannungen (0, 1, 2, 3, 4 und 5 V) nicht stark von der Wellenlänge abhängig.
Gemäß 9A, 9B, 10A und 10B ist die Wellenlängenabhängigkeit bei einem ersten Winkel θ von etwa 15° kleiner als bei einem ersten Winkel θ von etwa 17,5°. Dementsprechend ist eine transflektive LCD-Vorrichtung, bei der der erste Winkel θ etwa 15° beträgt, einer solchen überlegen, bei der der erste Winkel θ etwa 17,5° beträgt. Obwohl nicht dargestellt, nimmt die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens zu, wenn der erste Winkel θ weniger als etwa 15° beträgt.
In einer transflektiven LCD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da die Winkel zwischen den optischen Filmen signifikant sind, die gesamte Anordnung der optischen Filme rotiert werden, wobei die Winkel entsprechend einer gewünschten Eigenschaft des Betrachtungswinkels beibehalten werden. Darüber hinaus kann, da eine hohe Helligkeit und ein hohes Kontrastverhältnis mit nur zwei Polarisationsplatten und zwei Retardationsfilmen erhalten wird, eine transflektive LCD-Vorrichtung hoher Anzeigequalität mit geringen Kosten hergestellt werden.
Es versteht sich für den Fachmann, dass diverse Modifikationen und Variationen bei der transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung durchführbar sind, ohne den Grundgedanken und die Reichweite der Erfindung zu verlassen. Folglich werden durch die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen der Erfindung abgedeckt, solange sie innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente liegen.

Claims

Transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100), mit: einem ersten Substrat (200) und einem zweiten Substrat (300), die einander gegenüberliegend und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei das erste Substrat (200) und das zweite Substrat (300) einen reflektiven Abschnitt (r) und einen transmissiven Abschnitt (t) aufweisen; einem ersten Retardationsfilm (204) mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des ersten Substrats (200), wobei der erste Retardationsfilm (204) eine erste optische Achse (204') aufweist; einer ersten Polarisationsplatte (206) auf dem ersten Retardationsfilm (204), wobei die erste Polarisationsplatte (206) eine erste Transmissionsachse (206') aufweist; einer gemeinsamen Elektrode (202) auf einer Innenfläche des ersten Substrats (200); einer Pixelelektrode (302) auf einer Innenfläche des zweiten Substrats (300); einem zweiten Retardationsfilm (304) auf einer Außenfläche des zweiten Substrats (300), wobei der zweite Retardationsfilm (304) eine zweite optische Achse (304') aufweist; einer zweiten Polarisationsplatte (306) auf dem zweiten Retardationsfilm (304), wobei die zweite Polarisationsplatte (306) eine zweite Transmissionsachse (306') aufweist; und einer Flüssigkristallschicht (400) zwischen der gemeinsamen Elektrode (202) und der Pixelelektrode (302), wobei die Flüssigkristallschicht (400) einen Direktor (400') aufweist, wobei die erste optische Achse (204') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen ersten Winkel θ einschließt, der in einem Bereich von etwa 15° bis etwa 17,5° liegt, wobei der Direktor (400') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen zweiten Winkel von 2θ + 45° einschließt, wobei die zweite optische Achse (304') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen dritten Winkel von 3θ + 90° einschließt, und wobei die zweite Transmissionsachse (306') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen vierten Winkel von 4θ einschließt.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei eine zweite Schichtdicke (d₂), die als Dicke der Flüssigkristallschicht (400) innerhalb des transmissiven Abschnitts (t) definiert ist, etwa zweimal so groß wie eine erste Schichtdicke (d₁) ist, die als Dicke der Flüssigkristallschicht (400) innerhalb des reflektiven Abschnitts (r) definiert ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer isolierenden Schicht (303) zwischen der Innenfläche des zweiten Substrats (300) und der Pixelelektrode (302), wobei die isolierende Schicht (303) ein erstes transmissives Loch entsprechend dem transmissiven Abschnitt (t) aufweist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pixelelektrode (302) eine reflektive Elektrode (302b) und eine transmissive Elektrode (302a) aufweist, wobei die reflektive Elektrode (302b) ein zweites transmissives Loch (H) entsprechend dem transmissiven Abschnitt (t) aufweist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach Anspruch 4, ferner mit einer Passivierungsschicht (305) zwischen der reflektiven Elektrode (302b) und der transmissiven Elektrode (302a).
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die reflektive Elektrode (302b) über der transmissiven Elektrode (302a) ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die transmissive Elektrode (302a) über der reflektiven Elektrode (302b) ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem ersten Orientierungsfilm zwischen der gemeinsamen Elektrode (202) und der Flüssigkristallschicht (400), und einem zweiten Orientierungsfilm zwischen der Pixelelektrode (302) und der Flüssigkristallschicht (400).
Verfahren zum Herstellen einer transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung (100), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden einer gemeinsamen Elektrode (202) auf einem ersten Substrat (200), welches einen reflektiven Abschnitt (r) und einen transmissiven Abschnitt (t) aufweist; Ausbilden einer Pixelelektrode (302) auf einem zweiten Substrat (300), welches den reflektiven Abschnitt (r) und den transmissiven Abschnitt (t) aufweist; Zusammenfügen des ersten Substrats (200) und des zweiten Substrats (300), so dass die gemeinsame Elektrode (202) der Pixelelektrode (302) gegenüberliegt; Ausbilden einer Flüssigkristallschicht (400) zwischen der gemeinsamen Elektrode (202) und der Pixelelektrode (302), wobei die Flüssigkristallschicht (400) einen Direktor (400') aufweist, Ausbilden eines ersten Retardationsfilms (204) mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des ersten Substrats (200), wobei der erste Retardationsfilm (204) eine erste optische Achse (204') aufweist; Ausbilden einer ersten Polarisationsplatte (206) auf dem ersten Retardationsfilm (204), wobei die erste Polarisationsplatte (206) eine erste Transmissionsachse (206') aufweist; Ausbilden eines zweiten Retardationsfilms (304) mit einem Retardationswert von λ/2 auf einer Außenfläche des zweiten Substrats (300), wobei der zweite Retardationsfilm (304) eine zweite optische Achse (304') aufweist; und Ausbilden einer zweiten Polarisationsplatte (306) auf dem zweiten Retardationsfilm (304), wobei die zweite Polarisationsplatte (306) eine zweite Transmissionsachse (306') aufweist; wobei die erste optische Achse (204') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen ersten Winkel von θ einschließt, der in einem Bereich von etwa 15° bis etwa 17,5° liegt, wobei der Direktor (400') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen zweiten Winkel von 2θ + 45° einschließt, wobei die zweite optische Achse (304') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen dritten Winkel von 3θ + 90° einschließt, und wobei die zweite Transmissionsachse (306') mit der ersten Transmissionsachse (206') einen vierten Winkel von 4θ einschließt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Retardationsfilm (204) und die erste Polarisationsplatte (206) eine einzige Platte sind, wobei die einzige Platte auf der Außenfläche des ersten Substrats (200) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite Retardationsfilm (304) und die zweite Polarisationsplatte (306) eine einzige Platte sind, wobei die einzige Platte auf der Außenfläche des angefügten zweiten Substrats (300) ausgebildet ist.