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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine sogenannte Hybrid-Anzeigevorrichtung
(hierin nachfolgend als semi-transmissive Reflexionsschicht bezeichnet),
die mit einer Reflexionsschicht versehen ist, die zum Teil ein Loch
auf ihrer Rückseite
aufweist (hierin nachfolgend als semi-transmissive Reflexionsschicht
bezeichnet).
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
Hybrid-Anzeigevorrichtung ist beispielsweise in den Offenlegungen
der japanischen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 11-052366
und 11-183892 offenbart.
Eine Hybrid-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
arbeitet, wenn ein externes Licht (natürliche Lichtstrahlen, Innenbeleuchtung
oder Ähnliches)
für eine
ausreichende, zu erhaltene Helligkeit sorgt, als eine Anzeige im
Transmissionsmodus, die das externe Licht dahingehend nutzt, dass das
extern einfallende Licht, das von der Vorderseite eintritt, von
einer semi-transmissiven Reflexionsschicht auf der Rückseite
reflektiert wird, und, wenn ein für eine ausreichende Helligkeit
sorgendes, externes Licht nicht erhältlich ist, als eine Anzeige
im Transmissionsmodus, die Lichtstrahlen einer Hintergrundbeleuchtung
nutzt, die auf der Rückseite
des Flüssigkristallanzeigevorrichtung
angeordnet ist. Diese Hybrid-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
umfasst Folgendes: ein Substratpaar, die in entgegen gesetzten Richtungen
auf den Vorder- und Rückseiten
angeordnet sind; eine Elektrode, die auf einer Innenfläche eines
der Substrate des Paares vorgesehen ist; eine Elektrode, die auf
einer Innenfläche
des anderen Substrats des Paares vorgesehen ist; eine Flüssigkristallschicht,
die zwischen den ein Paar bildenden Substraten angeordnet ist; und
eine semitransmissive Reflexionsschicht, die auf deren Rückseite
vorgesehen ist.
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Bei
den Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gibt
es viele Bauarten, die eine Bauart mit aktiver Matrix, eine Bauart
mit einfacher Matrix und ähnliche umfassen.
Zum Beispiel umfasst eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
der Bauart mit aktiver Matrix das Folgende: mehrere Pixelelektroden,
die in einer Matrixform auf einer Innenfläche des ersten Substrats angeordnet
sind, mehrere aktive Elemente, die jeweils mit diesen Pixelelektroden
verbunden sind; und eine Signalleitung für die Zuführung eines Signals zu den
mehreren, aktiven Elementen; Gegenelektroden, die auf einer Innenfläche eines
zweiten Substrats vorgesehen sind, wobei diese den genannten mehreren
Pixelelektroden gegenüber
angeordnet sind; und ein Bereich eines Pixels, in dem die genannten
mehreren Pixelelektroden und die genannten Gegenelektroden sich
gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Als
andere Bauarten von Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gibt es ferner eine, die Scharz-Weiß-Bilder darstellt und eine
weitere, die Farbbilder darstellt. In einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
die ein mehrfarbiges Bild wie ein Vierfarben-Bild oder Ähnliches
darstellt, sind gefärbte
Folien aus mehreren Farben mit jeweils unterschiedlichem Transmissionswellenlängenband
vorgesehen, die auf einer Innenfläche der Vorderseite ihres (ersten)
Substrats vorgesehen sind und jeweils den mehreren Pixeln zugeordnet
sind, die eine Pixelelektrode und eine Gegenelektrode aufweisen,
die in unterschiedlichen Richtung angeordnet sind. Im Normalfall
handelt es sich bei diesen gefärbten
Folien um rote, grüne
und blaue Farbfilter, und jeder Farbfilter ist so ausgebildet, dass
er dieselbe Fläche
wie die seines Pixels einnimmt, um für das gesamte Licht, das durch
das Pixel hindurch tritt, zu gewährleisten,
dass es als farbiges Licht mit guter Farbreinheit emittiert wird.
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Die
Hybrid-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit
den Filtern des Standes der Technik weist jedoch ein derartiges
Problem auf, dass ihre Anzeige gemäß ihrer Reflektionsanzeige-Betriebsart,
wobei eine externe Lichtquelle verwendet wird, sehr dunkel ist. Dies
ist hauptsächlich
auf die Lichtabsorption im Farbfilter zurückzuführen. Da ein Farbfilter unter
den sichtbaren Strahlen der Banden den Durchgang von Lichtstrahlen
in einem Wellenlängenband
ermöglicht, die
einer Farbe des zugehörigen
Farbfilters entspricht und die Lichtstrahlen in den anderen Wellenlängenbanden
absorbiert, wird die Intensität
des farbigen Lichts, das den Farbfilter passiert hat, im Vergleich
mit der Intensität
des einfallenden Lichtes wesentlich geschwächt.
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Ferner,
im Fall der Hybrid-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
kann, obwohl der Helligkeitsabfall der Anzeige, wenn dieses als
Anzeige in der Transmissionsbetriebsart arbeitet, die eine Hintergrundbeleuchtung
nutzt, durch Erhöhung
der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung kompensiert werden kann, im
Fall der Reflektionsbetriebsart der Anzeige, die externes Licht
nutzt, solch eine solch hohe Helligkeit des einfallenden Lichtes
jedoch nicht erhalten werden, die die Absorption des Lichtes im
Farbfilter zu kompensieren vermag. Da ferner das einfallende Licht,
das in die Flüssigkristallanzeigevorrichtung
von ihrer Vorderseite eindringt, den Farbfilter zweimal passiert,
bevor es auf der semitransmissiven Reflexionsschicht auf der Rückseite
reflektiert wird und in Richtung der Vorderseite emittiert wird,
nimmt deren Lichtabsorption weiter zu, wodurch die Anzeige erheblich
abgedunkelt wird.
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Folglich
wurde vorgeschlagen, die Lichtabsorption im Farbfilter zu verringern
und die Helligkeit der Anzeige durch Reduzierung einer Foliendicke des
Farbfilters zu verbessern. Da jedoch diese Verringerung der Foliendicke
des Farbfilters dazu führt, dass
die Lichttransmission im Absorptionswellenlängenband ebenso zunimmt, wird
der Erhalt von gefärbtem
Licht mit guter Farbreinheit unmöglich
gemacht, was zu einem eingeschränkten
Farbumfang der anzuzeigenden Bilder führt.
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Eine
Hybrid-Anzeigevorrichtung wurde vorgeschlagen, die die Helligkeit
der Farbe (Reflexionsvermögen)
verbessert, was im Falle der Reflexionsanzeige von Nutzen ist und
die andererseits die Farbreinheit beibehält, was im Falle der Transmissionsanzeige
von Nutzen ist. Die 5A und 5B zeigen
schematisierte Darstellungen einer solchen Hybrid-Anzeigevorrichtung. 5A zeigt
eine Flächenstruktur
davon, welches einem Pixel entspricht. Wie in der Darstellung gezeigt
ist, wird ein Pixel PXL in seiner Ebene in einen Transmissionsbereich
T, der einem Loch der semi-transmissiven Reflexionsschicht entspricht
und in einen Reflexionsbereich, der außerhalb des Loches liegt, aufgeteilt.
Obwohl ein Farbfilter CF vorgesehen ist, um die gesamte Fläche des
Transmissionsbereichs T zu bedecken, bedeckt er den Reflexionsbereich
R lediglich teilweise. Nämlich
im Gegensatz zum Pixel PXL, der eine Rechteckstruktur aufweist,
weist der Farbfilter CF eine Sechseckstruktur auf, wie in der Darstellung
gezeigt ist, wobei der Farbfilter CF teilweise von jeder Ecke des
Reflexionsbereichs R entfernt ist. Dadurch wird, während sicher
gestellt ist, dass der Transmissionsbereich T ausreichende Farbreinheit
zu erhalten vermag, es erreicht, dass der Reflexionsbereich R eine
Mischung aus gefärbtem
Licht, das durch den Farbfilter CF hindurchgeht und aus nicht-gefärbtem Licht,
das diesen nicht passiert hat, aufweist, um so fähig zu sein, die Helligkeit
der Farbe zu verbessern.
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5B ist
eine Querschnittsdarstellung des zugehörigen Standes der Technik,
die einem Schnitt entlang der in 5A gezeigten
Linie VB-VB entspricht. Auf einer Innenfläche eines vorderseitigen Substrats 1 ist
der Farbfilter CF in einer Sechseckstruktur ausgebildet. Auf einer
Innenfläche
eines rückseitigen
Substrats 2, ist eine Reflexionsschicht 8 der
semi-transmissiven Art mit einem Loch H vorgesehen. Zwischen beiden
Substraten 1 und 2 ist eine Flüssigkristallschicht 3 als
eine elektro-optische Schicht festgehalten. Ein Bereich, der dem
Loch H der semi-transmissiven Reflexionsschicht 8 entspricht,
wird zum Transmissionsbereich T des Pixels und die anderen Bereiche
werden zum Reflexionsbereich R. Was den Transmissionsbereich T betrifft,
so durchläuft
ein von der Hintergrundbeleuchtung und durch das rückseitige
Substrat 2 einfallendes Licht den Farbfilter CF einmal
und erreicht einen Betrachter, der sich vor dem vorderseitigem Substrat 1 befindet.
Was den Reflexionsbereich R betrifft, so wird einfallendes Licht,
das seitens des Betrachters eindringt, von der Reflexionsschicht 8 reflektiert,
um wieder in Richtung des Betrachters gerichtet zu werden. Dabei
durchläuft
ein Teil des einfallenden Lichts den ausgeschnittenen Bereich, der
ohne Farbfilter CF ist, wird von der Reflexionsschicht 8 reflektiert
und durchläuft
dann einen Bereich, in dem der Farbfilter CF angeordnet ist. Dabei,
da dessen externes Licht gezwungen wird, den Farbfilter CF lediglich
einmal auf dieselbe Art und Weise wie im Falle der Hintergrundbeleuchtung
zu durchlaufen, wird die Absorption abgeschwächt und dabei die Helligkeit
der Farbe verbessert und sicher gestellt, dass ein bevorzugtes Reflexionsvermögen erhalten
wird.
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Es
ist jedoch der Stand der Technik dahingehend problematisch, dass
wenn der Farbfilter CF in einer sechseckigen Struktur vorliegt,
wie in der Zeichnung dargestellt, aufgrund des Unterschieds zur rechteckigen
Begrenzung des Pixels PXL ein ausgeschnittener Bereich des Farbfilter
CF manchmal als Pixelfehler identifiziert werden kann. Ferner zieht
die unregelmäßige Strukturierung
des Farbfilters CF, wie in ein Sechseck, dahingehend ein Problem
mit sich, dass der Anteil der fehlerhaften Strukturierung zunimmt.
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Der
Eintrag ins „Patent
Abstracts of Japan", Ausgabe
1999, Nr. 5, 31. Mai 1999 betreffend JP-A-11 052366 offenbart eine
Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
der unabhängigen
Ansprüche
der vorliegenden Anmeldung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit dem Stand
der Technik verbundenen Probleme zu lösen und eine verbesserte Hybrid-Anzeigevorrichtung
zu schaffen.
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Um
das zuvor erwähnte
und mit dem Stand der Technik verbundene Problem zu lösen, wurden die
folgenden Maßnahmen
getroffen. Die Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst im Wesentlichen Folgendes: ein Substratpaar, das ein erstes
Substrat auf einer Vorderseite und ein zweites Substrat auf einer
Rückseite,
die so angeordnet sind, dass sie sich gegenüberliegen; eine erste Elektrode,
die an einer Innenfläche
des genannten ersten Substrats vorgesehen ist; eine zweite Elektrode,
die an einer Innenfläche
des genannten zweiten Substrats vorgesehen ist; ein Farbfilter,
der auf dem genannten ersten Substrat vorgesehen ist und der an einem
Pixel, das in einem Bereich, in dem sich die genannte erste und
zweite Elektrode gegenüberliegen,
ausgebildet ist, ausgerichtet ist, wobei der genannte Farbfilter
eine gefärbte
Schicht umfasst; eine elektro-optische Schicht, die zwischen dem
Substratpaar angeordnet ist; und eine Reflexionsschicht, die auf
einer Innenfläche
des genannten zweiten Substrats vorgesehen ist; wobei die genannte
Reflexionsschicht ein für
jedes Pixel vorgesehenes Loch beinhaltet, und dabei jedes Pixel
in dessen Ebene in einen Lichttransmissionsbereich, der innerhalb
des Loches liegt und einen Lichtreflexionsbereich, der außerhalb
des Loches liegt, aufgeteilt wird; wobei die gefärbte Schicht im genannten Reflexionsbereich dünner als
im genannten Transmissionsbereich ausgebildet ist; die dadurch gekennzeichnet
ist, dass der genannte Farbfilter auf dem genannten ersten Substrat
vorgesehen ist; der genannte Farbfilter eine Schichtung aus einer
gefärbten
Schicht und einer transparenten Schicht umfasst, und die genannte transparente
Schicht so ausgebildet ist, dass sie den Dickenunterschied zwischen
dem Transmissionsbereich und dem Reflexionsbereich der genannten
gefärbten
Schicht ausgleicht.
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Bevorzugt
wird eine Dicke der zuvor erwähnten,
transparenten Schicht auf einen derart optimierten Wert festgelegt,
dass eine optische Dichte der gefärbten Schicht zwischen dem
Transmissionsbereich und dem Reflexionsbereich angeglichen ist.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfassen die zuvor erwähnte transparente
Schicht eine transparente Harzfolie, die in einer Innenfläche des
ersten Substrats auf der Vorderseite ausgebildet ist und die gefärbte Schicht
eine gefärbte Folie,
die so ausgebildet ist, dass sie die transparente Harzfolie überlappt.
Gemäß einer
weiteren, bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die zuvor erwähnte transparente Schicht durch selektives Ätzen der
Innenfläche
des vorderseitigen Substrats, die transparent ist, geschaffen und
die gefärbte
Schicht durch eine gefärbte
Schicht bereitgestellt, die auf der Innenfläche, die wie zuvor beschrieben
geätzt
wurde, ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst die zuvor erwähnte elektro-optische
Schicht eine Flüssigkristallschicht
mit Doppelbrechungseigenschaft, und deren Dicke ist im Transmissionsbereich gegenüber dem
Reflexionsbereich verdoppelt. Die zuvor erwähnte erste Elektrode ist bevorzugt
eine gemeinsame Elektrode, die über
die Pixel gemeinsam ausgebildet ist, und die zuvor erwähnte zweite
Elektrode ist eine Pixelelektrode, die bezüglich jedes Pixels isoliert
ist, und auf dem zweiten Substrat ist ein aktives Element für die Ansteuerung
seiner Pixelelektrode vorgesehen.
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In
der Hybrid-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
im Verfahren zur Bildung des Farbfilters, wird deren transparente
Schicht lediglich in deren Reflexionsbereich ausgebildet, und dann
wird deren gefärbte
Schicht darauf ausgebildet. Dabei kann die Dicke der gefärbten Schicht
im Reflexionsbereich gegenüber
dem Transmissionsbereich um eine Dicke der transparenten Schicht,
die darin beinhaltet ist, reduziert werden. Folglich ist die Absorption
im Reflexionsbereich des Farbfilters reduziert, und die Helligkeit
der Farbe ist wesentlich verbessert und dessen Reflexionsvermögen ist
gesteigert. Andererseits, was den Transmissionsbereich betrifft:
da sicher gestellt ist, dass dessen gefärbte Schicht ausreichende Dicke
aufweist, ist es möglich, eine
bevorzugte Farbreinheit (optische Dichte) zu erhalten. Durch Optimierung
der Foliendicke der transparenten Schicht, wird es möglich, ohne
die Farbreinheit der Transmissionsausführung zu beeinträchtigen,
ein Reflexionsvermögen
und eine Farbreinheit der Reflexionsausführung auf einen bevorzugten Wert
vorzugeben. Die gefärbte
Schicht des Farbfilters an sich kann in Ausrichtung an ihrem Pixel
strukturiert werden, wodurch das Auftreten von Verformung, eines
Pixeldefekts oder von Ähnlichem
vermieden wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung deutlich werden, die Bezug nimmt auf die begleitenden
Figuren, die Folgendes darstellen:
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Die 1A und 1B sind
schematische Querschnittsdarstellung und Aufsichten, die den grundsätzlichen
Aufbau einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
aufzeigen;
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2 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform
eines Farbfilters gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der bevorzugten
Ausführungsform
der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Anzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung, wie in 3 gezeigt,
veranschaulicht; und
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5A und 5B sind
schematische Darstellungen, die ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung aus
dem Stand der Technik andeuten.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Anhand
der begleitenden Zeichnungen wird im Detail nachfolgend eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1A und 1B sind
schematische Darstellungen, die ein Beispiel eines grundsätzlichen
Aufbaus einer Hybrid-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen. 1A zeigt einen Querschnittsaufbau,
der einem Pixel entspricht. Wie in der Figur dargestellt, umfasst
diese Anzeigevorrichtung ein Substratpaar, ein erstes Substrat 1 und
ein zweites Substrat 2, die beispielsweise aus Glas hergestellt
sind und die jeweils in entgegen gesetzten Richtungen angeordnet
sind. Auf einer Innenfläche
des ersten Substrats 1 ist eine erste Elektrode 10 ausgebildet,
die beispielsweise aus ITO hergestellt ist; ebenso ist auf einer
Innenfläche
des zweiten Substrats 2 eine zweite Elektrode 11 ausgebildet,
die beispielsweise aus Ag und ITO hergestellt ist. In einem Bereich,
in dem sich die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 11 gegenüber liegen,
ist ein Pixel gebildet. In Ausrichtung an dem Pixel ist ein Farbfilter CF,
der beispielsweise ein Fotoresist umfasst, in dem Pigment dispergiert
ist, auf dem ersten Substrat 1 auf der Vorderseite vorgesehen.
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Zwischen
dem Paar aus erstem Substrat 1 und zweitem Substrat 2 ist
beispielsweise eine Flüssigkristallschicht 3 als
eine elektro-optische Schicht eingebracht. Diese Flüssigkristallschicht 3 umfasst beispielsweise
ein Gast-Wirt-Flüssigkristall,
welches als Reaktion auf eine Spannung, die zwischen den Elektroden 10 und 11 angelegt
ist, das Durchdringen eines einfallenden Lichtes unterbindet oder
dessen Durchdringen für
jeden Pixel gestattet. Aufgrund des Beispiels wird die vorliegende
Erfindung nicht auf die Verwendung des Flüssigkristalls beschränkt, sondern
jegliche elektro-optischen Materialien können ebenso im Umfang der Erfindung
verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf
die Verwendung des Gast-Wirt-Flüssigkristalls
beschränkt, sondern
jegliche anderen Arten von Flüssigkristallen können gleichermaßen Verwendung
finden. Auf dem zweiten Substrat 2 ist eine Reflexionsschicht 8 vorgesehen.
Diese Reflexionsschicht 8 hat ein für jedes Pixel vorgesehenes
Loch, welches eine Ebene jedes Pixels in einen Transmissionsbereich
T, der innerhalb des Loches liegt und in einen Reflexionsbereich
R, der außerhalb
des Loches liegt, aufteilt.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
umfasst die Reflexionsschicht 8 eine Metallfolie, die beispielsweise
aus Ag hergestellt ist, die auf einer unregelmäßigen Fläche des zweiten Substrats 2 ausgebildet
ist und ebenso als die zuvor erwähnte
zweite Elektrode 11 dient. Ferner ist eine transparente,
elektrisch leitfähige
Folie, wie ITO, im Transmissionsbereich T ausgebildet, die das zuvor
erwähnte
Loch darstellt und ebenso als zweite Elektrode 11 dient.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, weist die Elektrode 11 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Hybrid-Aufbau aus der Metallfolie, die im Reflexionsbereich
R vorgesehen ist und aus der transparenten, elektrisch leitfähigen Folie
auf, die im Transmissionsbereich T vorgesehen ist.
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Den
Merkmalen der vorliegenden Erfindung entsprechend, umfasst der Farbfilter
CF eine Schichtung aus einer gefärbten
Schicht 50 und einer transparenten Schicht 51.
Die gefärbte
Schicht 50 ist so ausgebildet, dass sie im Reflexionsbereich
R dünner als
im Transmissionsbereich T ist. In dieser Ausführungsform insbesondere betragen
eine Dicke der gefärbten
Schicht 50 im Transmissionsbereich T 3 μm und eine Dicke der gefärbten Schicht 50 im
Reflexionsbereich R 1 μm.
Im Hinblick auf die Differenz im optischen Weg dazwischen, beträgt ein Verhältnis ihrer
Foliendicken dabei bevorzugt mehr als 2. Die transparente Schicht 51 ist
ferner so ausgebildet, dass sie einen Unterschied in der Höhe der gefärbten Schicht 50,
der zwischen dem Transmissionsbereich T und dem Reflexionsbereich
R vorliegt, abdeckt. Um genauer zu sein, die transparente Schicht 51 weist eine
transparente Harzfolie auf, die auf einer Innenfläche des
ersten Substrats 1 ausgebildet ist, und die gefärbte Schicht 50 weist
eine gefärbte
Folie auf, die so ausgebildet ist, dass sie die transparente Hatzfolie überlappt.
Eine Dicke der transparenten Schicht 51 ist auf einen optimierten
Wert festgesetzt, so dass eine optische Dichte der gefärbten Schicht 50 zwischen
dem Transmissionsbereich T und dem Reflexionsbereich R angepasst
ist. Beispielsweise beträgt eine
Dicke der transparenten Schicht 51 in dieser Ausführungsform
2 μm. Wie
oben beschrieben, ist die transparente Harzfolie, wie ein Acrylharz,
in der Hybrid-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
lediglich selektiv im Reflexionsbereich R mittels Photolithographie
oder Ähnlichem
ausgebildet, dann ist die gefärbte
Schicht 50 darauf auch mittels Photolithographie oder Ähnlichem
aufgeschichtet. Im Transmissionsbereich T, da es einem einfallenden
Licht (von einer Hintergrundbeleuchtung) ermöglicht ist, einmal den Farbfilter
CF, der eine ausreichende, normale Dicke aufweist, zu passieren,
wird eine Fähigkeit
zur bevorzugten Farbreproduktion realisiert. Im Reflexionsbereich
R, da es einem einfallenden Licht (externes Licht) ermöglicht ist,
den Farbfilter CF zweimal, hin und her, zu passieren, da dessen
optische Dichte durch Einbeziehung der transparenten Harzfolie verringert
ist, wird ebenso eine Fähigkeit
einer bevorzugten Farbreproduktion realisiert. In diesem Zusammenhang
und aufgrund einer reduzierten Dicke der gefärbten Schicht 50 im
Reflexionsbereich R wird das externe Licht, selbst wenn es den Farbfilter
CF zweimal durchdringt, nicht einer übermäßigen Absorption unterzogen,
und kann eine hohes Reflexionsvermögen beibehalten, wodurch die Beibehaltung
eines Helligkeitspegels der Anzeige sicher gestellt wird, der sich
für die
aktuelle Anwendung eignet. Durch Anpassung der Foliendicke der transparenten
Schicht 51, da es möglich
geworden ist, dessen Reflexionsvermögen, Farbreinheit und Farbhelligkeit
frei wie bei der Anzeige des Reflexionstyps ohne Verschlechterung
der Farbreinheit wie bei der Anzeige des Transmissionstyps anzupassen, ist
es ermöglicht
worden jeweils für
den Transmissionsbereich T und den Reflexionsbereich R dessen optische
Dichte geeignet frei zu gestalten. In dieser Ausführungsform
wird nach Ausbildung der transparenten Schicht 51, die
gefärbte
Schicht 50 darauf aufgebracht. Diese Reihenfolge der Folienbildung kann jedoch
bei gleicher Wirkung umgedreht werden.
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1B ist
eine schematische Darstellung, die eine ebene Struktur der Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung andeutet. Wie in der Figur gezeigt, ist jeder Pixel PXL
durch eine schwarze Matrix BM, die ist aus Ti hergestellt ist, zergliedert, beispielsweise
in eine Gitterstruktur. Jedes Pixel PXL, das in seiner Ebene in
den Transmissionsbereich T im einem Zentrumsbereich und einen Reflexionsbereich
R in einem Randbereich aufgeteilt ist, weist einen sogenannten Hybrid-Aufbau
auf. Der Farbfilter ist etwa entsprechend dem Pixel PXL, das durch
die schwarze Matrix BM zergliedert ist, strukturiert. Da es nicht
erforderlich ist, den Farbfilter in unregelmäßiger Form wie beim Stand der
Technik zu strukturieren, kann vermieden werden, dass ein solcher
Defekt wie die Verfärbung
seitens des Beobachters bemerkt wird. Durch die Strukturierung des
Farbfilters mittels Photolithographie und Ätzen, treten ferner eine Deformation
oder ein Defekt kaum auf. In dieser Ausführungsform beträgt ferner
ein Flächenverhältnis zwischen
dem Transmissionsbereich T und dem Reflexionsbereich R etwa eins
zu vier. Dieses Verhältnis
kann jedoch sehr in Abhängigkeit
einer Foliendicke der gefärbten
Schicht 51 in jedem Bereich variieren.
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2 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung einer Abwandlung des Farbfilters,
der in 1 angedeutet ist. Der Farbfilter
CF, der für
jedes Pixel in einer unterschiedlichen Farbe gefärbt ist, ist auf dem Substrat 1 ausgebildet.
In dessen innerhalb jedes Pixels liegender Ebene ist der Farbfilter
CF in einen Lichttransmissionsbereich t, durch den Licht einmal
hindurchgeht und einen Lichtreflexionsbereich r, durch den Licht
zweimal hindurchgeht, da es darin reflektiert wird, aufgeteilt.
Der Farbfilter CF weist eine Schichtstruktur auf, in der die gefärbte Schicht 50 und
die transparente Schicht 51 aufgeschichtet sind. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die transparente Schicht 51 durch selektives Ätzen einer
transparenten Oberfläche
des Substrats 1 gebildet, und die gefärbte Schicht 50 ist
als gefärbte
Folie auf der geätzten
Oberfläche
des Substrats 1 ausgebildet. Beispielsweise ist das Substrat 1 aus
Glas hergestellt, und durch selektives Ätzen des Lichttransmissionsbereichs
t bei Verwendung von Fluorwasserstoffsäure kann die transparente Schicht 51 im
Lichtreflexionsbereich r vorgesehen werden.
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3 ist
eine Teilschnittansicht, die schematisch eine bevorzugte Ausführungsform
der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt und die lediglich den Bereich eines Pixels darstellt. Diese
bevorzugte Ausführungsform
ist eine des Typs mit aktiver Matrix und nutzt ein Flüssigkristallpaneel der
elektrisch gesteuerten Doppelbrechungs-(ECB)-Bauart. Dies ist nämlich ein
System zur Steuerung der Transmission und Unterbrechung eines einfallenden
Lichts, indem die Doppelbrechungseigenschaft des Flüssigkristalls
ausgenutzt wird. Um ein Beispiel zu nennen: Es wird ein Dünnschichttransistor
(TFT) als aktives Element zur Ansteuerung des Pixels des Typs mit
aktiver Matrix verwendet.
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Wie
in 3 gezeigt, ist auf einer äußeren Fläche eines vorderseitigen Substrats 1 eine
Polarisationsplatte 40 und eine Lambda/4-Platte 9 aufgeschichtet.
Auf einer Innenfläche
des Substrats 1 ist ein Farbfilter CF durch Schichtung
einer gefärbten Schicht 50 und
einer transparenten Schicht 51 gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildet. Eine schwarze Matrix BM ist durch Sputtern oder Ähnliches
auch auf der Innenfläche
des Substrats 1 so aufgebracht, dass der Farbfilter CF
im Hinblick auf jedes Pixel zergliedert wird. Auf den Oberflächen des Farbfilters
CF und der schwarzen Matrix BM ist durch Sputtern oder Ähnliches
eine gemeinsame Elektrode 10, die beispielsweise aus ITO
hergestellt ist, ausgebildet und über die Pixel angeordnet. Auf
der gemeinsamen Elektrode 10 ist durch Offset-Druck oder Ähnliches
eine Orientierungsfolie 107 ausgebildet, die beispielsweise
aus Polyimid hergestellt ist. Dazwischen ist eine Flüssigkristallschicht 3 mit
Doppelbrechungseigenschaft eingebracht, und unter derselben ist
ein rückseitiges
Substrat 2 angeordnet. Eine Oberfläche des Substrats 2 ist
durch eine Orientierungsfolie 115 bedeckt, die beispielsweise
aus Polyimid hergestellt ist und die in Zusammenwirken mit einem
Orientierungsfilm 107 auf dem vorderseitigen Substrat 1 bewirken,
dass die Flüssigkristallschicht 3 orientiert ist,
zum Beispiel in horizontaler Richtung. Wie in 3 angedeutet
ist, ist eine Dicke Td der Flüssigkristallschicht 3 im
Transmissionsbereich so vorgegeben, dass sie dem Doppelten deren
Dicke Rd im Reflexionsbereich entspricht. Um genauer zu sein, entsprechen
die Dicke Td der Hälfte
einer Wellenlänge
des einfallenden Lichtes und die Dicke Rd einem Viertel der Wellenlänge des
einfaltenden Lichtes. Unter dem Orientierungsfilm 115 ist
eine Pixelelektrode 11 durch Sputtern oder Ähnliches
ausgebildet. Diese Pixelelektrode 11 umfasst eine transparente,
leitfähige
Folie, wie ITO und bildet ein Loch im Transmissionsbereich. Eine
Reflexionsschicht 8 ist, diese transparente Pixelelektrode 11 teilweise überlappend,
und via Isolierfolie 114 durch Sputtern ausgebildet. Die Reflexionsschicht 8 umfasst
eine Metallfolie, wie Ag, die auf einer unregelmäßigen Fläche der Isolierfolie 114,
die zum Beispiel aus einer organischen Harzfolie besteht, ausgebildet
ist, und diese liegt auf gleichem Potenzial, wie das der zuvor erwähnten Pixelelektrode 11.
Daher bildet die Reflexionsschicht 8 auch einen Teil der
Pixelelektrode 11. Nach unten zur Pixelelektrode 11 ist
ein Dünnschichttransistor 108 ausgebildet.
Dieser Dünnschichttransistor 108 hat eine
Boden-Gate-Anordnung auf und weist folgende Schichtstruktur in der
Abfolge vom Boden in obere Richtungen auf: eine Gate-Elektrode 116,
die beispielsweise aus Mo-Ta hergestellt ist; ein Gate-Isolierfolie 117,
die beispielsweise aus SiO2 hergestellt ist;
und ein Dünnschichthalbleiter 118.
Der Dünnschichthalbleiter 118 ist
beispielsweise aus polykristallinem Silizium hergestellt, der einer
Laser-Umkristallisation unterzogen wurde, und dessen Kanalbereich,
der an der Gate-Elektrode 116 ausgerichtet ist, inach oben
durch einen Stopper 119, der beispielsweise aus SiO2 hergestellt ist, geschützt ist. Der Dünnschichttransistor 108 mit
einer Boden-Gate-Struktur, wie oben beschrieben, ist mit einer Zwischenschicht-Isolierfolie 120,
die beispielsweise aus SiO2 hergestellt
ist, bedeckt. Die Zwischenschicht-Isolierfolie 120 weist
ein Paar Kontaktlöcher
auf, durch welche eine Source-Elektrode 121 und eine Drain-Elektrode 122 elektrisch
mit dem Dünnschichttransistor 108 verbunden
werden. Diese Elektroden 121 und 122 werden beispielsweise durch
Strukturierung von Aluminium hergestellt. Die Drain-Elektrode 122 ist
mit der zuvor erwähnten
Pixel-Elektrode 11 verbunden. Durch das Kontaktierungsloch 112,
das in der Isolierfolie 114 gebildet ist, ist ferner ebenso
die Reflexionsschicht 8 elektrisch mit der Drain-Elektrode 122 verbunden.
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Andererseits
wird eine Signalspannung der Source-Elektrode 121 zugeführt. Schließlich sind
auf der Rückfläche des
rückseitigen
Substrats 2 eine Lambda/4-Platte 19 und eine Polarisationsplatte 41 aufgeschichtet.
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4 ist
eine schematische Darstellung, die den Funktionsweise der erfindungsgemäßen, in 3 gezeigten
Anzeigevorrichtung illustriert, und diese stellt insbesondere den
Aufbau deren Reflexionsbereich dar. Die rechte Seite stellt einen
Ausschaltzustand der angelegten Spannung dar, bei dem Licht transmittiert
wird. Dem gegenüber
stellt die linke Seite einen Einschaltzustand der angelegten Spannung
dar, bei dem Licht gesperrt wird. Diese Anzeigevorrichtung des Reflexionstyps
ist gebildet durch die folgende Schichtung aus (in der Reihenfolge
von oben): einer Polarisationsplatte 40; einer Lambda/4- Platte 9;
einem vorderseitigen Substrat 1; einem Farbfilter CF; einer
gemeinsamen Elektrode 10; einer Flüssigkristallschicht 3 mit
Doppelbrechung; einer Reflexionsschicht 8, die auch als
eine Pixelelektrode dient; und einem rückseitigen Substrat 2.
Im Ausschaltzustand sind die Flüssigkristallmoleküle 4 in
einer horizontalen Richtung ausgerichtet, und somit fungiert die
Flüssigkristallschicht 3 als
eine Lambda/4-Platte. Im Einschaltzustand verschieben sich die Flüssigkristallmoleküle 4 in
eine vertikale Ausrichtung, und somit verliert die Flüssigkristallschicht 3 die
Wirkung als Lambda/4-Platte. Mit anderen Worten: Im Ausschaltzustand,
da die Flüssigkristallschicht 3,
die als Lambda/4-Platte fungiert und eine Lambda/4-Platte 9 überlappen,
wirken sie in Kombination wie eine Lambda/2-Platte. Im Falle des Reflexionstyps,
da ein einfallendes Licht, bevor es als Reflexionslicht emittiert
wird, einen Rundlauf im Paneel macht, fungiert das Paneel wirkungsgemäß als Lambdaplatte.
Da eine Lambdaplatte das einfallende Licht durchlässt und
es so, wie es ist, emittiert, erreicht konsequenterweise linear
polarisiertes, einfallendes Licht, das durch die Polarisationsplatte 40 hindurchgeht,
den Betrachter als linear polarisiert austretendes Licht, so wie
es ist und stellt somit den zu realisierenden Transmissionszustand
her. Da andererseits im Einschaltzustand die Flüssigkristallschicht 3 ihre
Wirkung als Lambda/4-Platte verliert, wirkt nur noch die Lambda/4-Platte 9.
Beim Reflexionstyp, da einfallendes Licht einen Rundlauf durch eine
Lambda/4-Platte 9 macht, fungiert das Paneel wirkungsgemäß als Lambda/2-Platte.
Eine Lambda/2-Platte dreht ein linear polarisiertes, einfallendes
Licht um 90°,
um es zu linear polarisiertem, austretendem Licht zu machen. Daher
wir das linear polarisierte, einfallende Licht beim Durchlauf durch
die Polarisationsplatte 40 um 90° gedreht,
um zu linear polarisiertem, austretendem Licht zu werden und somit
von der Polarisationsplatte 40 absorbiert zu werden. Dadurch
wird ein Licht-Unterbrechungszustand erreicht. Als Beispiel: die
Arbeitsweise im Transmissionsbereich ist im Wesentlichen die gleiche
wie im zuvor beschriebenen Reflexionsbereich. Der Transmissionsbereich
hat einen Aufbau in seinem Bodenbereich, der spiegelbildlich zu
seinem oberen Bereich bezogen auf eine virtuelle gezogene, sich
entlang der Reflexionsschicht 8 erstreckende Grenze ist.
In dessen Aufbau entspricht nämlich
eine Dicke der Flüssigkristallschicht 3 dem
Doppelten einer Dicke des Reflexionsbereichs, und einer rückwärtigen Fläche des rückseitigen
Substrats 2 ist eine Lambda/4-Platte und eine Polarisationsplatte 41 (siehe 3)
hinzugefügt.
Eine Dicke des Farbfilter CF darin ist ferner etwa verdoppelt im
Vergleich mit der im Reflexionsbereich (siehe 3).
Jeder Farbfilter CF jeder RGB-Farbe, der in dieser Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird, weist ferner dieselbe Dicke auf. Es
besteht jedoch diesbezüglich
keine Beschränkung
und die jeweilige Foliendicke der gefärbten Schicht 50 und
der transparenten Schicht 51 kann zum Zwecke der Optimierung
für jede
der RGB-Farben variiert werden.
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Wie
hierin zuvor beschrieben, wird es bei der Anzeigevorrichtung mit
Hybrid-Betriebsart
gemäß der Erfindung
möglich,
den Transmissionsbereich mit hoher Farbreinheit und den Reflexionsbereich
mit hohem Reflexionsvermögen
bei gleichzeitiger Sicherstellung der vollen Kompatibilität zwischen
beidem bereitzustellen. Des es ferner nicht erforderlich ist, deren
Farbfilter in unregelmäßige Formgebungen
innerhalb des Pixels zu strukturieren, werden Defekte, wie Verfärbungen,
die mit dem Stand der Technik verbunden sind, nicht vom Betrachter
erkannt werden. Wenn deren Farbfilter mittels Photolithographie strukturiert
wird, werden, Deformation oder Defekte in den Strukturen kaum auftreten.
Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Grad
an Ausgefallenheit beschrieben wurde, sind offensichtlich viele
Abwandlungen und Abweichungen hierbei möglich. Es soll daher deutlich
werden, dass die vorliegende Erfindung auf andere Weise, als hierin
insbesondere beschrieben, ausgeführt
werden kann.