DE69525514T2

DE69525514T2 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69525514T2
Application number: DE69525514T
Authority: DE
Inventors: Kotaro Abukawa; Toshimitsu Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: KR960018713A; EP0715202A2; EP0715202A3; KR100186818B1; EP0715202B1; US5642176A; DE69525514D1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Farbanzeigevorrichtung, bei der eine Multi- oder Vollfarbanzeige durch Kombinationen der Beleuchtung von individuellen Farben ausgeführt wird, und insbesondere eine Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung, bei der eine Multi- oder Vollfarbanzeige durch Kombinationen von Beleuchtungen der vier Farben Rot, Blau, Grün und Weiß ausgeführt wird.
Verschiedene Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtungen, die eine Farbanzeige ausführen, wurden bis heute vorgeschlagen. Eine allgemeine Vorrichtung davon ist eine Anzeigevorrichtung, bei der ein Bildelement durch drei Punkte ausgebildet wird, welche die drei Farben Rot (R), Blau (B) bzw. Grün (G) anzeigen, und die Farbanzeige wird innerhalb der Grenze von acht Farben durch Kombinationen der An- und Auszustände dieser Punkte ausgeführt.
In jüngster Zeit gab es jedoch das starke Bedürfnis nach einer Verbesserung bei der Qualität der Farbanzeige, und so wurde gewünscht, dass eine Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung entwickelt wird, die noch mehr Farben anzeigen kann.
Die Druckschrift US-A-5 157 524 offenbart ein Gerät zur Anzeige von Graustufen auf einem Anzeigeschirm in Matrixbauart. Die verschiedenen Bildelemente des Bilds sind durch die überlagerten Kreuzungen von Zeilenleitern und Spaltenleitern definiert. Jedes Bildelement ist in eine Vielzahl von Unterbildelementen mit verschiedenen Bereichen unterteilt. Die Leiter sind nochmals unterteilt, sodass jedes Unterbildelement unabhängig adressiert werden kann. Ein Bildelement für ein Farbbild ist aus drei benachbarten Bildelementen mit jeweiligen Filtern für die Farben Rot, Grün und Blau ausgebildet. Jedes der benachbarten Bildelemente ist in zwei Unterbildelemente mit verschiedenen Oberflächenbereichen unterteilt.
Die Druckschrift EP-A-0 317 063 offenbart eine Farbflüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der jedes Anzeigeelement aus Bildelementen von vier verschiedenen Farben besteht - Rot, Grün, Blau und Weiß (durchsichtig). Das weiße Bildelement kann durch die Bereitstellung von keinem Farbfilter, durch die Bereitstellung eines weißen Filters oder durch die Bereitstellung eines undurchsichtigen (grauen) Filters zur Steuerung der Transmittanz bereitgestellt werden.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung 1, die mit vier Farbeinheiten 2R, 2B, 2G und 2W ausgerüstet ist. Diese Farbeinheiten 2R, 2B, 2G und 2W sind so aufgebaut, dass Filter für rote, blaue, grüne und weiße Farben auf einer Basis der Vorrichtung zur Anzeige der jeweiligen Farben angeordnet sind. Sie sind außerdem so aufgebaut, dass zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen acht Farben außerdem Zwischenfarben daraus durch Kombinationen aus dem Beleuchten oder Nichtbeleuchten, d. h. An- oder Ausschalten, dieser Farbeinheiten 2R, 2B, 2G und 2W angezeigt werden können.
Diese Filter für die jeweiligen Farben werden durch eine Strukturierung gemäß einem fotolithografischen Vorgang auf einer Basis ausgebildet, welche die Vorrichtung aufbaut. Da lediglich ein Filter für eine Farbe durch einen fotolithografischen Schritt ausgebildet werden kann, wurde der fotolithografische Schritt zur Erzeugung des Farbfiltersubstrats viermal wiederholt. Es wurden fotosensitive Harze, in denen jeweilige Farbstoffe verteilt wurden, für die Ausbildung der Filter für die rote, blaue und grüne Farbe (nachstehend als Rotfilter, Blaufilter bzw. Grünfilter bezeichnet) verwendet, während ein fotosensitiver Harz, in den kein Farbmittel verteilt wurde, zur Ausbildung des Filters für die weiße Farbe (nachstehend als Weißfilter bezeichnet) verwendet wurde.
Da das Weißfilter durch den fotosensitiven Harz ausgebildet wird, in den kein Farbmittel verteilt wurde, wie es vorstehend beschrieben ist, unterscheiden sich seine Schichtdickeverteilungseigenschaften in der Ebene in großem Ausmaß von den anderen Farbfiltern. Im Ergebnis wird die Schichtdicke an jedem Punkt des nach der Strukturierung erhaltenen Weißfilters uneben, und so erreicht die Differenz in der Schichtdicke zwischen dem Weißfilter und den anderen Farbfiltern etwa 150 bis 200 nm (1.500 bis 2.000 Å), und es entsteht ein großer Niveauunterschied innerhalb eines Bildelements in der Oberfläche auf der Flüssigkristallseite des Farbfiltersubstrats, was zu Ebnungsfehlern führt. Aus diesem Grund wird das Ausrichtungsverhalten des Flüssigkristalls innerhalb eines Bildelements in der Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung uneben, und der Ansteuerungsspielraum wird verringert. Bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der der Abstand (die Lücke) zwischen gegenüberliegenden Substraten klein ist, wie etwa beispielsweise eine einen ferroelektrischen Flüssigkristall verwendende Anzeigevorrichtung, wurde dieses Problem bestätigt.
Zusätzlich erfordert die vorstehend beschriebene bekannte Technik das Ausführen einer viermaligen Strukturierung gemäß den jeweiligen Farben der Filter. Daher entsteht das Problem, dass der Erzeugungsvorgang im Vergleich zu der Ausbildung des aus drei Farben zusammengesetzten Farbfiltersubstrats kompliziert ist, weswegen die Materialkosten und die Herstellungskosten ebenfalls ansteigen.
Erfindungsgemäß wird eine Farbanzeigevorrichtung bereitgestellt, mit einer ersten Basis, die mit einer Vielzahl von transparenten Abtastelektroden ausgerüstet ist, und einer zweiten Basis, die mit einer Vielzahl von transparenten Informationselektroden ausgerüstet ist, die Vorrichtung umfasst dabei eine Vielzahl von Bildelementen, wobei jedes Bildelement erste, zweite, dritte und vierte unabhängige Filterflächen aufweist, jede unabhängige Filterfläche ist dabei durch den Schnittpunkt einer einzelnen Abtastelektrode mit einer einzelnen Informationselektrode definiert, und die ersten, zweiten und dritten unabhängigen Filterflächen umfassen jeweils erste, zweite und dritte Farbfilter, damit jeweils Licht einer ersten, zweiten und dritten Farbe passiert; dadurch gekennzeichnet, dass die vierte unabhängige Filterfläche einen weiteren ersten Farbfilter, einen weiteren zweiten Farbfilter und einen weiteren dritten Farbfilter aufweist, welche nicht überlappen, damit jeweils Licht einer ersten, zweiten und dritten Farbe passiert, welche miteinander zur Erzeugung von Licht einer vierten Farbe kombinieren, wobei der weitere erste Farbfilter, der weitere zweite Farbfilter und der weitere dritte Farbfilter jeweils eine kleinere Fläche als die jeweilige Fläche des ersten Farbfilters, des zweiten Farbfilters und des dritten Farbfilters aufweist.
Erfindungsgemäß wird daher eine Anzeigevorrichtung bereitgestellt, bei der die Qualität der Farbanzeige verbessert ist, aber bei der die Strukturierungsanzahl zur Reduktion der Herstellungskosten vermindert werden kann.
Die vierte Farbe ist vorzugsweise Weiß. Eine Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung mit diesem bevorzugten Merkmal reduziert die Niveaudifferenz zwischen Filtern für verschiedene Farben im Vergleich zu bekannten Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtungen mit weißen Unterbildelementen, und weist somit homogene Eigenschaften auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt die Beschaffenheit eines Bildelements bei einer bekannten Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Beschaffenheit eines Bildelements bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 3A bis 3C zeigen Draufsichten der Beschaffenheit eines Bildelements bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entlang Linie 4-4 aus Fig. 3B.
Die Fig. 5A und 5B zeigen Draufsichten der Anordnung von durchsichtigen Elektroden und Farbfiltern bei dem Bildelement der in Fig. 4 gezeigten Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Die Fig. 6A bis 6E zeigen einen Herstellungsvorgang einer Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere eines Herstellungsvorgangs eines Farbfiltersubstrats, wobei Fig. 6A einen Zustand zeigt, bei dem eine Schicht aus fotosensitivem Harz auf einer Glasbasis ausgebildet wurde, Fig. 6B einen Belichtungsschritt zeigt, Fig. 6C einen Zustand zeigt, bei dem der Belichtungsschritt vervollständigt wurde, Fig. 6D einen Zustand zeigt, bei dem ein Entwicklungsschritt abgeschlossen wurde, und
Fig. 6E einen Zustand zeigt, bei dem das Farbfiltersubstrat vervollständigt wurde.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines ebenen Aufbaus eines Bildelements in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10, bei der ein erfindungsgemäßes Farbfiltersubstrat befestigt wurde, die Ansicht erfolgt von der Seite eines Betrachters (des Farbfiltersubstrats).
Gemäß Fig. 2 ist die Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit vier Farbbereichen (Punkten) 11R, 11B, 11G und 11W ausgerüstet, welche die rote, blaue, grüne bzw. weiße Farbe anzeigen. Ein Bildelement 12 ist durch einen Satz von diesen vier Farbbereichen 11R, 11B, 11G und 11W aufgebaut. Diese Farbbereiche sind so aufgebaut, dass ein erster Bereich (Punkt) 11R mit einem dazu entsprechenden Rotfilter 2R versehen ist, sodass er eine rote Farbe anzeigt, ein zweiter Bereich (Punkt) 11B ist mit einem dazu entsprechenden blauen Filter 2B versehen, sodass er eine blaue Farbe anzeigt, und ein dritter Bereich (Punkt) 11G ist mit einem dazu entsprechenden grünen Filter 2G versehen, sodass er eine grüne Farbe anzeigt. Diese Farbfilter 2R, 2B und 2G sind vorzugsweise auf einer Basis derart ausgebildet, dass ihre Flächen im Wesentlichen einander gleich sind. Beispielsweise ist jedes der Filter 2R, 2B und 2G in einem Quadrat von 200 mal 200 um ausgebildet. Andererseits ist ein vierter Bereich (Punkt) 11W mit Farbfiltern 3R, 3B und 3G für eine diese entsprechende rote, blaue und grüne Farbe versehen, und vorzugsweise so aufgebaut, dass durch die gleichzeitige Beleuchtung dieser drei Farben eine weiße Farbe angezeigt wird. Die Farbfilter 3R, 3B und 3G sind vorzugsweise derart voreingestellt, dass ihre Flächen jeweils kleiner als die Farbfilter 2R, 2B und oder 2G und zueinander gleich sind. Im Einzelnen sind die Filter 3R, 3B und 3G derart voreingestellt, dass sie alle die Gestalt eines Rechtecks aufweisen, beispielsweise 200 um lang und 50 um breit, und ein Flächenverhältnis zwischen ihnen ist 1 : 1 : 1.
Die Fig. 3A bis 3C zeigen weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der ebenen Beschaffenheit (von der Seite eines Betrachters gezeigt) eines Bildelements bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10, bei der das erfindungsgemäße Farbfiltersubstrat befestigt wurde.
Bei den in den Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispielen sind Farbfilter 3R, 3B und 3G aus Rot, Blau und Grün als in dem vierten Bereich 11W entsprechender Farbfilter, der eine weiße Farbe anzeigt, getrennt voneinander und in der Gestalt eines Streifens wie bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Bei dem in Fig. 3C gezeigten Ausführungsbeispiel sind Entwurfsfarbfilter 3R, 3B und 3G aus Rot, Blau und Grün zueinander benachbart und in der Gestalt eines Streifens ausgebildet, sodass sie dem vierten Bereich 11W entsprechen, der die weiße Farbe anzeigt.
Bei einer derartigen vorstehend beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird im Einzelnen eine aus einem Licht abschirmenden Material wie etwa Metall zusammengesetzte Maske auf Abschnitten des Farbfiltersubstrats, die von denen verschieden sind, die den Farbfiltern 2R, 2B, 2G und 3R, 3B, 3G entsprechen, auf der Flüssigkristallseite des Substrats durch eine Abflachungsschicht, einer durchsichtigen Elektrode und dergleichen auf eine beispielsweise nachstehend beschriebene Weise bereitgestellt, wodurch Bereiche definiert werden, durch die Licht der jeweiligen Farben tatsächlich durch diese Farbfilter hindurchdringt, d. h. Abschnitte, die tatsächlich effektive Farbbereiche 11R, 11B, 11G und 11W werden können. Erfindungsgemäß können die Farbbereiche 11R, 11B und 11G hinsichtlich ihrer Gestalt voneinander verschieden sein, aber ihre Flächen sind vorzugsweise zueinander gleich. Bezüglich des Farbbereichs (Punkt) 11W ist die Fläche vorzugsweise im Vergleich zu den anderen Bereichen 11R, 11B und 11G vorzugsweise kleiner voreingestellt, wobei die Sichtbarkeit durch menschliche Augen bei einer Vielfarbanzeige in Betracht gezogen wird. Der Farbbereich 11W kann entweder aus drei Farbfiltern 3R, 3B und 3G und dazwischen definierten filterfreien durchsichtigen Abschnitten gemäß den Fig. 2, 3A und 3B ausgebildet sein, oder nur aus drei Farbfiltern 3R, 3B und 3G, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich zu dem eine rote Farbe anzeigenden Farbbereich (Punkt) 11R, dem eine blaue Farbe anzeigenden Farbbereich (Punkt) 11B und dem eine grüne Farbe anzeigenden Farbbereich (Punkt) 11G, wobei die Farbanzeige auf der Beschaffenheit ihrer entsprechenden Farbfilter und dergleichen basiert, ein kleine rote, blaue und grüne Filter 3R, 3B und 3G aufweisender vierter Farbbereich 11W bereitgestellt ist. Auf diese Weise wird die Differenz bei der Schichtdicke zwischen dem weißen Farbbereich und anderen Farbbereichen im Vergleich zu dem Fall gedrückt, wo der eine weiße Farbe anzeigende Bereich durch die Bereitstellung des weißen (durchsichtigen) Filters ausgebildet ist, weil die roten, blauen und grünen Filter im Vergleich zu dem weißen Filter hinsichtlich der Steuerbarkeit der Schichtdicke besser sind, sodass die Gleichförmigkeit innerhalb des Bildelements verbessert wird. Dabei werden in Anbetracht der Tatsache, dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die Transmittanz des gesamten Bildelements aufgrund der Verwendung der farbigen Filter bei dem vierten Farbbereich irgendwie verringert wird, die Größen der dem vierten Farbbereich 11W entsprechenden Farbfilter 3R, 3B und 3G gemäß der erforderlichen Helligkeit gemäß den Fig. 2 und 3A bis 3C verändert, wodurch die Transmittanz bei der Anzeige der weißen Farbe in dem vierten Farbbereich gesteuert werden kann. Wenn eine hohe Helligkeit erforderlich ist, wird das abgestrahlte Licht erhöht, indem der Raum zwischen den Farbfiltern 3R, 3B und 3G gemäß beispielsweise Fig. 3A verbreitert wird. Zur Erzeugung einer weißen Farbe ist es jedoch wünschenswert, dass das Flächenverhältnis zwischen den Farbfiltern 3R, 3B und 3G 1 : 1 : 1 ist. Wenn die Räume verbreitet werden, entsteht ein Abflachungsproblem zwischen den Farbfiltern und den Räumen in dem vierten Bereich. Die Dickendifferenz zwischen den individuellen Farben, d. h. zwischen dem ersten, zweiten sowie dritten Bereich und dem vierten Bereich ist jedoch als Gleichmäßigkeit in dem Farbfiltersubstrat wichtiger als eine Niveaudifferenz zwischen den Farbfiltern und den Räumen. Daher kann die Ausbildung des eine weiße Farbe anzeigenden vierten Farbbereichs in einem Zustand, bei dem 3R, 3B und 3G voneinander getrennt werden, in einigen Fällen besser als die Ausbildung des weißen Bereichs durch einen weißen Filter sein, der hinsichtlich seiner Dickeverteilungseigenschaft von den anderen Farbfiltern verschieden ist.
Die Farbfilter 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G sind auf der Oberfläche einer Glasbasis G ausgebildet, sodass sie viele Bildelemente ausbilden (in den Fig. 2 und 3A bis 3C ist lediglich ein Bildelement dargestellt). Die Glasbasis G, auf der die Farbfilter 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G auf diese Weise ausgebildet wurden, ist mit einer anderen Glasbasis nach Ausbildung einer durchsichtigen Elektrode und einer Ausrichtungssteuerschicht darauf gegenüberliegend verbunden. Ein Flüssigkristall wird in eine Lücke zwischen diesen Basen gefüllt, wodurch eine Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung hergestellt wird.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht (die Schnittstruktur erfolgt entlang Linie 4-4 aus Fig. 3B) einer beispielhaften Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der in Fig. 3B gezeigten Bildelementbeschaffenheit.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau sind zunächst ein den Farbbereich 11R ausbildender Farbfilter 2R und den Farbbereich 11W ausbildender Farbfilter 3R, 3B und 3G, deren Flächen vorzugsweise einander gleich sind, auf einer durchsichtigen Basis wie etwa Glas ausgebildet. Die Struktur dieser Farbfilter kann durch ein beliebiges von verschiedenen Verfahren ausgebildet werden. Sie können beispielsweise durch die Strukturierung von fotosensitiven organischen Polymerschichten, die jeweils einen Farbstoff der gewünschten Farbe wie etwa beispielsweise Polyamid oder Polyimidschichten enthalten, gemäß einem nachstehend beschriebenen fotolithografischen Vorgang ausgebildet werden. Eine Abflachungsschicht 42 ist auf diesen Filtern ausgebildet, sodass Unregelmäßigkeiten zwischen den individuellen Filtern ausgebügelt werden. Eine derartige Abflachungsschicht 42 kann aus einem beliebigen Material ausgebildet sein, solange es eine Niveaudifferenz zwischen den Farbfiltern ausbügelt, die Farbfilter während den nachfolgenden Schritten schützt, und eine gute Hitzebeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweist. Beispiele für die verwendeten Materialien beinhalten Polyamid, Epoxydharze und organische Silanharze.
Zur Vermeidung der Farbmischung kann eine (nicht gezeigte) Lichtabschirmschicht vorzugsweise zwischen Bildelementen 12 ausgebildet sein, welche durch diese Farbfilter ausgebildete Farbbereiche aufweisen.
Eine (nicht gezeigte) Barrierenschicht ist auf der Abflachungsschicht 42 nach Bedarf ausgebildet, und eine aus einem durchsichtigen leitenden Material wie etwa ITO zusammengesetzte durchsichtige Elektrode 44 ist in einer derartigen vorbestimmten Struktur ausgebildet, dass sie der darunter liegenden Farbfilterschicht entspricht. Eine Hilfselektrode 45 ist zudem in einer vorbestimmten Struktur auf der durchsichtigen Elektrode 44 ausgebildet, sodass der Widerstand der durchsichtigen Elektrode 44 vermindert wird. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel können Bereiche, durch welche Licht durchdringt, durch die Struktur einer derartigen Hilfselektrode 45 definiert werden. Als Material für die Hilfselektrode 45 kann beispielsweise ein metallisches Material wie etwa Cr, Nb, Al oder eine Legierung daraus verwendet werden.
Auf der durchsichtigen Elektrode 44 und der Hilfselektrode 45 wird eine Ausrichtungssteuerschicht 46 zur Steuerung des Ausrichtungszustands eines zu verwendenden Flüssigkristalls durch eine optionale Schicht zur Vermeidung eines Kurzschlusses auf einer gegenüberliegenden Basisseite oder zur Verbesserung von anderen Vorrichtungsfunktionen ausgebildet. Beispiele für die zu verwendende Ausrichtungssteuerschicht 46 beinhalten Schichten aus organischen Polymerschichten wie etwa Polyimid und Polyamid, sowie inorganische Schichten, die optional einer uniaxialen Ausrichtungsbehandlung wie etwa einem Reibevorgang unterzogen wurden.
Andererseits wird eine weitere Ausrichtungssteuerschicht 56 auf der anderen durchsichtigen Basis 51 wie etwa Glas durch eine durchsichtige Elektrode 54 ausgebildet.
Diese Basen 41 und 51 sind in gegenüberliegender Beziehung durch einen Abstand in einer vorgegebenen Gestalt und einem Haftmaterial (welche beide nicht gezeigt sind) angeordnet, und ein Flüssigkristall 47 wird in den Raum dazwischen gefüllt.
Als Flüssigkristallmaterial 47 können ferroelektrische Eigenschaften zeigende chiral smektische Flüssigkristalle verwendet werden, sowie darüber hinaus Flüssigkristallmaterialien für gedreht nematische (TN) und supergedreht nematische (STN) Moden.
Bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Schichtdickendifferenz zwischen insbesondere den den Weiß anzeigenden Bereich 11W ausbildenden Farbfiltern 3R, 3B und 3G und dem den Rot anzeigenden Bereich 11R ausbildenden Farbfilter 2R gedrückt. Demzufolge wird die Gleichmäßigkeit bei dem Weiß anzeigenden Bereich 11W innerhalb der Vorrichtung, beispielsweise die Gleichmäßigkeit des Abschnitts der dem Bereich 11W entsprechenden Ausrichtungssteuerschicht 46 gut, und somit wird ein Abstand (Lücke) zwischen beiden Basen innerhalb eines Bildelements und innerhalb der Vorrichtung gleich gehalten. Daher ist die erfindungsgemäße Beschaffenheit für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung günstig, bei der eine schmalere Zellenlücke erforderlich ist, genauer eine Flüssigkristallanzeige, für die eine Zellenlücke von nicht mehr als 3 um benötigt wird. Dies ist beispielsweise bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung insbesondere dann hilfreich, wenn sie einen chiral smektischen Flüssigkristall wie etwa einen ferroelektrische Eigenschaften zeigenden Flüssigkristall verwendet.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige wird beispielsweise eine einfache Matrixstruktur angewendet, bei der die Zustände der Anzeige (beleuchtet) und Nichtanzeige (unbeleuchtet) der jeweiligen Farbbereiche in einem Bildelement für das Ausführen einer Farbanzeige gesteuert werden können. Diesbezüglich erfolgt eine nähere Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B.
Fig. 5A zeigt eine beispielhafte Anordnung der durchsichtigen Elektrode in der Farbbereiche und Farbfilter auf der Seite der Basis 41 in einem Bildelement 12 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der in den Fig. 3B und 4 gezeigten Struktur, während Fig. 5B eine beispielhafte Anordnung der durchsichtigen Elektrode, der Farbbereiche und Farbfilter auf der Seite der Basis 51 in einem Bildelement 12 der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigt. Die Anordnungen der Teile in der Zeichnung sind beide von der Seite des Flüssigkristalls gezeigt. Die Ordinatenachsenrichtung (Y) in Fig. 5A entspricht der horizontalen Richtung (X) in Fig. 4. Die auf der Flüssigkristallseite jenseits der durchsichtigen Elektroden existierenden Schichten sind weggelassen.
Gemäß Fig. 5 ist auf der Seite der Basis 41 die durchsichtige Elektrode (gemeinsame Elektrode) 44 als Abtastelektrode auf den Farbfiltern 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G in dem einen Bildelement 12 ausgebildet. Gemäß Fig. 5B sind andererseits auf der Seite der Basis 51 durchsichtige Elektroden (Segmentelektroden) 54R, 54B, 54G und 54W als Informationselektroden ausgebildet, welche den Farbfiltern 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G auf der Seite der Basis 41 in dem Bildelement 12 entsprechen. Somit sind die Farbbereiche 11R, 11B, 11G und 11W durch Bereiche definiert, in denen die vorbestimmten Abschnitte der darunterliegenden durchsichtigen Elektrode, welche den Farbfiltern auf der Seite der Basis 41 entsprechen, sich mit den durchsichtigen Elektroden auf der Seite der Basis 51 schneiden. Falls die durchsichtige Elektrode 44 und die Elektrode 54R auf der Seite der Basis 51 ausgewählt werden, wird der mit dem Farbfilter 2R ausgerüstete Farbbereich 11R, der ein Schnittpunkt daraus ist, ein Anzeigezustand (beleuchtet). Falls die durchsichtige Elektrode 44 und die Elektrode 54 wie auf der Seite der Basis 51 ausgewählt werden, wird der mit den Farbfiltern 3R, 3B und 3G ausgerüstete Farbbereich 11W, der ein Schnittpunkt daraus ist, ein Zustand, der eine weiße Farbe durch die gleichzeitige Anzeige (Beleuchtung) der drei Farben anzeigt. Eine Vielfarbanzeige in einem Bildelement wird durch die Verbindung der Anzeige und der Nichtanzeige der individuellen Farbbereiche in dem Bildelement ausgeführt.
Ein veranschaulichender Herstellungsvorgang für die Farbfilter 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6E beschrieben.
Eine Lösung des fotosensitiven Harzes (PA 1012, Markenname, Erzeugnis von Ube Industries, Ltd.) wird zunächst auf die gesamte Oberfläche einer Glasbasis G mit einer Dicke von 1 mm durch eine Aufschleuderungsbeschichtungseinrichtung zur Ausbildung einer fotosensitiven Harzschicht 15 beschichtet (vgl. Fig. 6A). Diese Lösung ist hauptsächlich aus einem Polyamidharz zusammengesetzt, und darin wurde beispielsweise ein roter Farbstoff verteilt. Die Glasbasis G, auf der die fotosensitive Harzschicht 51 ausgebildet wurde, wird sodann bei einer Temperatur von 85ºC für lediglich 10 Minuten vorgebacken. Danach wird die fotosensitive Harzschicht 15 einer Belichtung mittels einer Fotomaske 16 (vgl. Fig. 6B) unterzogen, damit lediglich die gewünschten Abschnitte 15a der fotosensitiven Harzschicht 15 durch das Licht eingestellt werden (vgl. Fig. 6C). Sodann wird ein Entwickler auf die fotosensitive Harzschicht 15 zur Entfernung nicht eingestellter Abschnitte davon gesprüht (von den Abschnitten 15a verschiedene Abschnitte), wodurch größere Farbfilter 2R und kleinere Farbfilter 3R gleichzeitig ausgebildet werden (vgl. Fig. 6D). Diese Betriebsweise wird für die blauen Filter 2B und 3B und die grünen Filter 2G und 3G wiederholt, wodurch ein Farbfiltersubstrat auf der Glasbasis G ausgebildet wird, das den Endfarbbereichen entspricht.
Nachstehend wird die Betriebsweise und die Wirkungen der vorstehend beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben.
Gemäß der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Beschaffenheit kann eine Farbanzeige innerhalb der Grenze von 8 Farben durch die Kombinationen aus den drei Farbbereichen 11R, 11B und 11G, welche rote, blaue bzw. grüne Farbe anzeigen, in einem Bildelement ausgeführt werden. Zusätzlich können die Zwischenfarben daraus durch Beleuchtung des eine weiße Farbe anzeigenden Farbereichs 11W angezeigt werden, wodurch die Qualität der Farbanzeige verbessert wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Anzeige der weißen Farbe durch die gleichzeitige Beleuchtung des Rotfilters 3R, des Blaufilters 3B und des Grünfilters 3G erzielt. Die Verwendung irgendeines Weißfilters, das bezüglich seiner Schichtdickeverteilungseigenschaften in der Ebene von den anderen Farbfiltern stark verschieden ist, wird nicht benötigt. Im Einzelnen werden die drei Farbfilter 3R, 3B und 3G verwendet, welche in ihren Eigenschaften den Farbfiltern 2R, 2B und 2G im Wesentlichen gleich sind, und so kann ein Unterschied im Niveau zwischen den individuellen Filtern verringert werden, wodurch das resultierende Farbfiltersubstrat abgeflacht wird. Im Ergebnis kann der Ansteuerungsspielraum der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 in großem Ausmaße verbessert werden. Eine Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung 10 wurde zur Messung einer Niveaudifferenz zwischen jedem der Farbfilter in den Farbbereichen 11R, 11B und 11G und den Farbfiltern 3R, 3B und 3G in dem Farbbereich 11W hergestellt. Diese ergab sich zu nicht mehr als höchstens 50 nm (500 Å) für ein Substrat mit der Größe von 300 mal 350 mm.
Zusätzlich ist es lediglich nötig, die Filter 2R, 2B, 2G und 3R, 3B und 3G für 3 Farben auszubilden, und somit kann die Anzahl der Strukturierungsvorgänge in dem Vergleich zu dem Fall, wenn 4 Farbfilter mit einem Weißfilter ausgebildet werden, verringert werden. Folglich wird der Herstellungsvorgang vereinfacht, die Ausbeute verbessert, und die Materialkosten und Produktionskosten werden ebenfalls reduziert.
Weiterhin wird das Flächenverhältnis zwischen dem Rotfilter 3R, dem Blaufilter 3B und dem Grünfilter 3G in dem Farbbereich 11W auf 1 : 1 : 1 gesteuert, wodurch eine saubere weiße Farbe durch die Beleuchtung dieses Farbbereichs 11W angezeigt wird.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird eine Farbanzeige erfindungsgemäß durch Kombinationen aus den 4 Farben Rot, Blau, Grün und Weiß ausgeführt, und somit wird im Vergleich zu den drei Farben Rot, Blau und Grün die Anzahl der anzuzeigenden Farben erhöht, und daher kann die Qualität der Farbanzeige verbessert werden.
Die Anzeige einer weißen Farbe wird erfindungsgemäß durch die gleichzeitige Beleuchtung von roten, blauen und grünen Filtern erzielt. Daher gibt es keinen Bedarf für die Verwendung irgendeines Weißfilters, der bezüglich seiner Schichtdickenverteilungseigenschaften in der Ebene von anderen Farbfiltern stark verschieden ist. Es werden nämlich die bezüglich der Eigenschaften im Wesentlichen gleichen drei Farbfilter verwendet, wodurch eine Niveaudifferenz zwischen den individuellen Filtern verringert werden kann, und dadurch das sich ergebende Farbfiltersubstrat abgeflacht wird. Folglich kann der Ansteuerungsspielraum einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere einer einen ferroelektrischen Flüssigkristall verwendenden Anzeigevorrichtung in großem Ausmaße verbessert werden.
Zusätzlich ist die Ausbildung der Filter für lediglich 3 Farben nötig, wodurch die Anzahl der Strukturierungen im Vergleich zu dem Fall, wenn 4 Farbfilter ausgebildet werden, vermindert wird. Im Ergebnis wird der Herstellungsvorgang vereinfacht, die Ausbeute verbessert, und die Materialkosten und Produktionskosten werden ebenso reduziert.
Wenn das Flächenverhältnis zwischen dem Rotfilter, dem Blaufilter und dem Grünfilter in dem vierten Farbbereich auf 1 : 1 : 1 gesteuert wird, wird darüber hinaus eine weiße Farbe durch die Beleuchtung dieses Farbereichs angezeigt.
Während die Erfindung vorstehend bezüglich dessen beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Asführungsbeispiele angesehen werden, ist es ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Asführungsbeispiele beschränkt ist. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, viele Abwandlungen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche abzudecken. Der Bereich der nachstehenden Ansprüche ist in seiner breitesten Interpretation zu verstehen, sodass er alle derartige Abwandlungen und äquivalenten Strukturen und Funktionen einschließt.

Claims

1. Farbanzeigevorrichtung mit

einer ersten Basis, die mit einer Vielzahl von transparenten Abtastelektroden (44) ausgerüstet ist, und

einer zweiten Basis, die mit einer Vielzahl von transparenten Informationselektroden (54R, 54G, 54B, 54W) ausgerüstet ist,

die Vorrichtung umfasst dabei eine Vielzahl von Bildelementen (12), wobei jedes Bildelement (12) erste, zweite, dritte und vierte unabhängige Filterflächen (11R, 11B, 11G, 11W) aufweist, jede unabhängige Filterfläche (11R, 11B, 11G, 11W) ist dabei durch den Schnittpunkt einer einzelnen Abtastelektrode (44) mit einer einzelnen Informationselektrode (54R, 54G, 54B, 54W) definiert, und die ersten, zweiten und dritten unabhängigen Filterflächen (11R, 11B, 11G) umfassen jeweils erste, zweite und dritte Farbfilter (2R, 2B, 2G), damit jeweils Licht einer ersten, zweiten und dritten Farbe passiert;

dadurch gekennzeichnet, dass

die vierte unabhängige Filterfläche (11W) einen weiteren ersten Farbfilter, einen weiteren zweiten Farbfilter und einen weiteren dritten Farbfilter (3R, 3B, 3G) aufweist, welche nicht überlappen, damit jeweils Licht einer ersten, zweiten und dritten Farbe passiert, welche einander nicht überlappen und miteinander zur Erzeugung von Licht einer vierten Farbe kombinieren, wobei der weitere erste Farbfilter, der weitere zweite Farbfilter und der weitere dritte Farbfilter (3R, 3B, 3G) jeweils eine kleinere Fläche als die jeweilige Fläche des ersten Farbfilters, des zweiten Farbfilters und des dritten Farbfilters (2R, 2B, 2G) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vierte Farbe Weiß ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste, zweite und dritte Farbe Rot bzw. Blau bzw. Grün ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Verhältnis zwischen den Flächen des ersten, zweiten und dritten Farbfilters 1 : 1 : 1 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Verhältnis zwischen den Flächen des weiteren ersten Farbfilters, des weiteren zweiten Farbfilters und des weiteren dritten Farbfilters in der vierten unabhängigen Filterfläche 1 : 1 : 1 beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem zwischen der ersten Basis und der zweiten Basis gehaltenen Flüssigkristallmaterial ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Flüssigkristall ein ferroelektrische Eigenschaften zeigender Flüssigkristall ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bildelement vier unabhängige Filterflächen umfasst und eine einzelne Abtastelektrode (44) für die vier unabhängigen Filterflächen bereitgestellt ist.