DE69823892T2

DE69823892T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69823892T2
Application number: DE69823892T
Authority: DE
Inventors: Hyunho Kunpo-shi Kyong Ki-do Shin; Chae Gee Sendai-shi Sung; Kouji Miyagi-shi Takanashi
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: CN1191990A; US6271903B1; US20020003597A1; KR19980070766A; JPH10206867A; JP3883244B2; CN1112600C; KR100313947B1; US6587170B2; EP0855613A3; DE69823892D1; EP0855613B1; TW509814B; EP0855613A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, in welcher die Ausrichtung eines Flüssigkristalls mittels Anlegens eines elektrischen Feldes entlang der Substrat-Oberfläche gesteuert werden kann, und betrifft eine Struktur, in welcher zusätzlich zu einem größeren Blickwinkel ein höheres Apertur-Verhältnis erreicht werden kann.
Moderne TN-Mode Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen haben ein Problem der hohen Abhängigkeit von dem Blickwinkel, da die Sicht in die vertikale Richtung trotz exzellenter Sicht in die laterale Richtung minderwertig ist. Die Anmelderin dieser Anmeldung beanspruchte Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen, welche eine Struktur aufweisen, bei welcher das obige Problem in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 08-190104, 09-146125 und ähnliche gelöst werden kann.
Ein weiters Beispiel, welches schwarze Matrizen (black matrices) verwendet, kann in EP 0 699 939 A gefunden werden.
Gemäß den Techniken, welche in solchen Patentanmeldungen beschrieben werden, werden anstelle des Bereitstellens von Flüssigkristall-Treiber-Elektroden für jedes obere Substrat und jedes untere Substrat, zwischen welchen die Flüssigkristallschicht eingebracht ist, zwei Typen von linearen Elektroden 12 und 13 mit unterschiedlicher Polarität voneinander nur auf dem unteren Substrat 11 bei einem Abstand voneinander, wie in 10 gezeigt ist, bereitgestellt, und auf dem oberen Substrat 10, welches in dem oberen Bereich der 10 gezeigt ist, wird keine Elektrode ausgebildet, so dass Flüssigkristall-Moleküle 36 in die Richtung des transversalen elektrischen Feldes (in die Richtung der Substrat-Oberfläche), welches zwischen den linearen Elektroden 12 und 13 mittels Anlegen einer Spannung erzeugt wird, ausgerichtet werden.
Die linearen Elektroden 12 sind, wie ausführlicher in 9 gezeigt ist, mittels einer Basisleitung 14 gekoppelt, so dass eine kammförmige Elektrode 16 ausgebildet wird, die linearen Elektroden 13 sind mittels einer Basisleitung 15 gekoppelt, so dass eine kammförmige Elektrode 17 ausgebildet wird, wobei die kammförmigen Elektroden 16 und 17 ineinander eingerückt werden, so dass die linearen Elektroden 12 und 13 ohne in Kontakt miteinander zu sein alternierend positioniert sind und ein Schaltelement 19 und eine Stromquelle 18 werden an die Basisleitungen 14 und 15 gekoppelt.
Wie in 11A gezeigt, ist ein Ausrichtungs-Film auf dem Flüssigkristall-Rand des oberen Substrats 10 ausgebildet, um die Flüssigkristall-Moleküle 36 in die β-Richtung auszurichten, wobei ein anderer Ausrichtungs-Film auf dem Flüssigkristall-Rand des unteren Substrats 11 ausgebildet ist, um die Flüssigkristall-Moleküle 36 in die γ-Richtung parallel zur β-Richtung auszurichten und eine polarisierende Platte, welche Licht in der β-Richtung polarisiert, welche in 11A gezeigt ist, und eine polarisierende Platte, welche Licht in der α-Richtung polarisiert, sind für die Substrate 10 bzw. 11 bereitgestellt.
Gemäß der obigen Struktur, werden die Flüssigkristall-Moleküle 36, welche in 11A und 11B gezeigt sind, homogen in der gleichen Richtung ausgerichtet, wenn keine Spannung zwischen den linearen Elektroden 12 und 13 angelegt ist. In diesem Zustand wird ein Lichtstrahl, welcher durch das untere Substrat 11 hindurch übertragen wird, in der α-Richtung mittels der polarisierenden Platte polarisiert, läuft durch eine Schicht von Flüssigkristall-Molekülen 36 hindurch und erreicht dann die polarisierende Platte des oberen Substrats 10, wobei die polarisierende Platte eine Polarisationsrichtung β hat, welche sich von der Richtung α unterscheidet. Der Lichtstrahl wird deshalb mittels der polarisierenden Platte des oberen Substrats 10 abgeschattet und ist nicht in der Lage, durch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung hindurch zu laufen, wodurch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einem Dunkel-Zustand wiedergegeben wird.
Wenn eine Spannung zwischen den linearen Elektroden 12 und 13 angelegt wird, werden unter den Flüssigkristall-Molekülen 36 solche senkrecht zu der longitudinalen Richtung der linearen Elektroden 12 und 13 ausgerichtet, welche an dem unteren Substrat 11 angrenzend sind. Je näher ein Flüssigkristall-Molekül an dem unteren Substrat 11 lokalisiert ist, desto stärker wird dieses Phänomen beobachtet. In anderen Worten, Linien des elektrischen Feldes (lines of elektric force) werden senkrecht zu der longitudinalen Richtung der linearen Elektroden 12 und 13 mittels des transversalen elektrischen Feldes (ein elektrisches Feld in die Richtung der Substrat-Oberfläche) erzeugt, welches mittels der linearen Elektroden 12 und 13 hergestellt wird. Die Hauptachsen der Flüssigkristall-Moleküle 36, welche in die γ-Richtung mittels des auf dem unteren Substrat ausgebildeten Ausrichtungs-Films ausgerichtet werden, werden deshalb durch die Stärke des elektrischen Feldes, welches stärker ist als dasjenige des Ausrichtungs-Films, zu der α-Richtung geändert, d. h., wie in 12A gezeigt ist, senkrecht zu der γ-Richtung.
Deswegen wird verdrehte Ausrichtung in den Flüssigkristall-Molekülen 36, wie in 12A und 12B gezeigt ist, mittels Anlegens einer Spannung zwischen den linearen Elektroden 12 und 13 erreicht. In diesem Zustand wird die Polarisationsrichtung der polarisierten Lichtstrahlen, welche durch das untere Substrat hindurch übertragen wurden und in die α-Richtung polarisiert wurden, mittels der verdrehten Flüssigkristall-Moleküle 36 konvertiert, so dass es den polarisierten Lichtstrahlen erlaubt ist, durch das obere Substrat 10, welches eine polarisierende Platte aufweist, deren Polarisationsrichtung β sich von der α-Richtung unterscheidet, hindurch zu laufen. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung weist deshalb einen Hell-Zustand auf.
13 und 14 sind eine vergrößerte fragmentarische Ansicht der Struktur einen aktuellen Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Treiber-Schaltkreis, an welchem eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung angebracht ist, welche mit den linearen Elektroden 12 und 13 ausgestattet ist.
Die Struktur, welche in 13 und 14 gezeigt ist, entspricht nur einem Pixel. Auf einem transparenten Substrat 20 wie beispielsweise einem Glas-Substrat, werden eine Gate-Elektrode 21 und lineare gemeinsame Elektroden 22, welche beide aus einer leitfähigen Schicht hergestellt sind, getrennt parallel zueinander bereitgestellt. Ein Gate isolierender Film 24 wird gebildet, um diese Elektroden abzudecken. Ein Dünnfilm-Transistor T wird gebildet, so dass eine Source-Elektrode 27 und eine Drain-Elektrode 28 auf einem Teil des Gate isolierenden Films 24 korrespondierend der Gate-Elektrode 21 ausgebildet werden und ein Halbleiter-Film 26 auf einem Teil des Gate isolierenden Films 24 zwischen der Source-Elektrode 27 und der Drain-Elektrode 28 bereitgestellt werden. Eine lineare Pixelelektrode 29, welche aus einer leitfähigen Schicht hergestellt ist, ist auf einem Teil des Gate isolierenden Films 24 zwischen den gemeinsamen Elektroden 22 ausgebildet.
13 ist eine Draufsicht auf diese Elektroden. Gate-Leitungen 30 und Signalleitungen 31 sind auf dem transparenten Substrat 20 gemäß einem Matrix-Muster ausgebildet. Die Gate-Elektrode 21, welche ein Teil der Gate-Leitung 30 ist, wird an einer Ecke eines jeden Pixelbereichs, welcher mittels der Gate-Leitungen 30 und der Signalleitungen 31 gebildet wird, bereitgestellt. Mittels eine Kondensator-Elektrode 33 wird die Drain-Elektrode 28, welche oberhalb der Gate-Elektrode 21 ist, an die Pixelelektrode 29 gekoppelt, welche zwischen den gemeinsamen Elektroden 22 parallel zu der Signalleitung 31 und den gemeinsamen Elektroden 22 bereitgestellt wird.
Die Enden, nahe der Gate-Leitung 30, der gemeinsamen Elektroden 22 sind mittels einer Verbindungsleitung 34 gekoppelt, wobei sie in dem Pixelbereich parallel mit der Gate-Leitung 30 bereitgestellt sind, und die anderen Enden der gemeinsamen Elektroden 22 werden mittels einer gemeinsamen Leitung 35 gekoppelt, wobei sie in dem Pixelbereich parallel mit der Gate-Leitung 30 bereitgestellt sind. Die gemeinsame Leitung 35 ist über zahlreiche Pixelbereiche parallel mit der Gate-Leitung 30 bereitgestellt, um eine gemeinsame Spannung an die gemeinsamen Elektroden 22, welche für jeden Pixelbereich bereitgestellt sind, anzulegen.
Wie in 14 gezeigt ist, wird auf der Oberfläche gegenüberliegend dem Substrat 20 eine Licht-Abschirmmatrix 38 mit einer Öffnung 38a korrespondierend einem Pixelbereich ausgebildet und ein Farbfilter 39 wird ebenfalls bereitgestellt, um die Öffnung 38a abzudecken.
In der obigen Struktur, welche in 13 und 14 gezeigt ist, können Linien des elektrischen Feldes, welche durch ein transversales elektrisches Feld erzeugt werden, entlang der Pfeilrichtungen a, welche in 14 gezeigt sind, erhalten werden. Die Flüssigkristall-Moleküle 36 werden deshalb mittels des transversalen elektrischen Feldes in einer Art und Weise ausgerichtet, welche in 14 gezeigt ist. Die Dunkel- und Hell-Zustände sind deshalb mittels Steuerns der Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle 36 ähnlich der obigen Beschreibung, welche mit Bezug auf 11 und 12 gemacht wurde, schaltbar.
Gemäß den Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, welche die obige Struktur aufweisen, ist das Apertur-Verhältnis jedoch trotz eines großen Blickwinkels nachteilig vermindert. In anderen Worten, obwohl die Flüssigkristall-Moleküle 36 mittels des transversalen elektrischen Feldes, welches in der in 13 und 14 gezeigten Struktur zwischen der Pixelelektrode 29 und den gemeinsamen Elektroden 22 erzeugt wird, ausgerichtet werden, unterscheidet sich in Bereichen oberhalb der gemeinsamen Elektroden 22 die Richtung des elektrischen Feldes, welches an die Flüssigkristall-Moleküle 36 angelegt wird, von derjenigen des transversalen elektrischen Feldes und daher ist die Ausrichtungs-Richtung der Flüssigkristall-Moleküle 36 in den Bereichen oberhalb der gemeinsamen Elektroden 22 verschieden von derjenigen in dem Bereich zwischen der Pixelelektrode 29 und der gemeinsamen Elektroden 22, wie in 10 gezeigt ist.
Deshalb wird die Licht-Abschirmmatrix 38, wie in 14 gezeigt ist, herkömmlich zum Abschatten der Bereiche oberhalb der gemeinsamen Elektroden 22 angewendet, wobei die Bereiche Probleme wie beispielsweise Lichtverlust bewirken können. Außerdem wird die Peripherie der Öffnung 38a der Licht- Abschirmmatrix 38 etwas innerhalb des inneren Endes 22a jeder gemeinsamen Elektrode 22 positioniert, wodurch der Bereich, welcher mittels der Licht-Abschirmmatrix 38 abgeschattet wird, vergrößert wird. Das Apertur-Verhältnis der resultierenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann deshalb nicht vergrößert werden.
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist zum Beispiel aus JP 09 269504 bekannt.
In Anbetracht der oben dargelegten Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem hohen Apertur-Verhältnis unter Beibehaltung eines großen Blickwinkels bereitzustellen, wobei die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von einem transversalen elektrischen Feld angetrieben wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Erfindung zusammengesetzt aus: einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat; einer Flüssigkristall-Schicht, welche zwischen dem ersten und zweiten Substrat vorgesehen ist; eine Mehrzahl von Pixelbereichen, welche auf der Oberfläche des dem zweiten Substrat gegenüberliegenden ersten Substrats vorgesehen ist, wobei jeder der Pixelbereiche mindestens eine Pixelelektrode und eine gemeinsame Elektrode aufweist, welche kooperativ ein elektrisches Feld in einer Richtung entlang der Oberfläche des ersten Substrats anlegen; und eine leitfähige Licht-Abschirmmatrix, welche auf der Oberfläche des dem ersten Substrat gegenüberliegenden zweiten Substrats vorgesehen ist, wobei die Licht-Abschirmmatrix Öffnungen aufweist, wobei jede Öffnung einem Anzeige-Bereich von jedem der Pixelbereiche korrespondiert und Nicht-Anzeigebereiche anders als die Pixelbereiche abschattet; wobei die Licht-Abschirmmatrix und die gemeinsame Elektrode elektrisch gekoppelt sind, um im Wesentlichen auf die gleiche Spannung gesetzt zu werden.
Zusätzlich kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Erfindung zusammengesetzt sein aus: einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat; einer Flüssigkristall-Schicht, welche zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen ist; einer Mehrzahl von Pixelbereichen, welche auf der Oberfläche des dem zweiten Substrat gegenüberliegenden ersten Substrats vorgesehen ist, wobei jeder der Pixelbereiche mindestens eine Pixelelektrode und eine gemeinsame Elektrode aufweist, welche kooperativ ein elektrisches Feld in einer Richtung entlang der Oberfläche des ersten Substrats anlegen; und eine leitfähige Licht-Abschirmmatrix, welche auf der Oberfläche des dem ersten Substrat gegenüberliegenden zweiten Substrats bereitgestellt wird, wobei die Licht-Abschirmmatrix Öffnungen aufweist, wobei jede Öffnung einem Anzeige-Bereich von jedem der Pixelbereiche korrespondiert und Nicht-Anzeigebereiche anders als die Pixelelektrode abschattet; wobei ein leitfähiger Film mindestens oberhalb der Licht-Abschirmmatrix mit einem isolierenden Film, welcher dazwischen eingefügt ist, gebildet wird und an die gemeinsame Elektrode gekoppelt wird, um im Wesentlichen bei der gleichen Spannung wie die gemeinsame Elektrode gehalten zu werden.
Gemäß solchen Strukturen kann ein transversales elektrisches Feld mittels der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode, welche beide auf dem Substrat bereitgestellt werden, an die Flüssigkristall-Schicht angelegt werden, wodurch ein Dunkel-Zustand und ein Hell-Zustand geschaltet wird. Zusätzlich können die Linien des elektrischen Feldes des transversalen elektrischen Feldes an die Flüssigkristall-Moleküle nahe der gewöhnlichen Elektrode, was gleichmäßig sein kann, angelegt werden, da die gemeinsame Elektrode und die Licht-Abschirmmatrix oder die leitfähige Schicht auf im Wesentlichen die gleiche Spannung gesetzt sind. Deshalb kann Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle in einem Bereich nahe der gemeinsamen Elektrode vermindert werden, wobei die Flüssigkristall-Moleküle in diesem Bereich zum Anzeigen verwendet werden können und es deshalb nicht erforderlich ist, den Bereich mittels der Licht-Abschirmmatrix abschatten zu müssen. Der Licht-Abschirmmatrix ist es deshalb ermöglicht, größere Öffnungen im Vergleich zu denen des Stands der Technik aufzuweisen, woraus sich ein verbessertes Apertur-Verhältnis ergibt.
In der obigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird die Spannungsdifferenz vorzugsweise in ein Intervall von –0,5 V bis +0,5 V, jeweils inklusive, gesetzt.
Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Licht-Abschirmmatrix außerhalb des obigen Intervalls ist, werden die Linien des elektrischen Feldes, welches an den Flüssigkristall in dem Bereich korrespondierend der gemeinsamen Elektrode angelegt wird, gestört, so dass die Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle 36 leicht erhöht wird und Probleme wie beispielsweise Lichtverlust verursacht. Deshalb wird es unmöglich, die Öffnung der Licht-Abschirmmatrix zu vergrößern und das Apertur-Verhältnis zu verbessern.
Außerdem kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Erfindung die folgende Struktur haben: Die auf dem ersten Substrat ausgebildete gemeinsame Elektrode erstreckt sich bis zu einem peripheren Rand des ersten Substrats, die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film, welche auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, erstreckt sich bis zu einem peripheren Rand des zweiten Substrats und die gemeinsame Elektrode und die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film sind über ein leitfähiges Element an dem peripheren Rand des ersten Substrats und des zweiten Substrats elektrisch gekoppelt.
Darüber hinaus kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung die folgende Struktur haben: Die Flüssigkristall-Schicht ist zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat mittels eines Abdicht-Elements eingekapselt, die auf dem ersten Substrat ausgebildete gemeinsame Elektrode erstreckt sich auf dem ersten Substrat bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements, die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film, welche auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, erstreckt sich auf dem zweiten Substrat bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements und die gemeinsame Elektrode und die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film sind an einer Position außerhalb des Abdicht-Elements über ein leitfähiges Element, welches zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat bereitgestellt wird, elektrisch gekoppelt.
Andere bevorzugte Strukturen werden in den abhängigen Ansprüchen 8 bis 16 dargestellt.
Gemäß den obigen Strukturen können die gemeinsame Elektrode und die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film bei im Wesentlichen der gleichen Spannung leicht elektrisch gekoppelt werden, wodurch eine Flüssigkristall-Zelle erlangt wird, welche einen großen Blickwinkel und ein hohes Apertur-Verhältnis hat.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen nur auf exemplarischem Weg beschrieben, wobei:
1 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, welche eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, welches in die Erfindung aufgenommen ist;
2 ist eine Draufsicht, welche eine Anordnung von Elektroden in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Licht-Abschirmmatrix und eine Substrat-Oberfläche in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, welche die Struktur eines Verbindungselements bei einem peripheren Rand der Substrate in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, welche eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, welches in die Erfindung aufgenommen ist;
6A zeigt die Simulationsergebnisse, welche von einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels erlangt wurden, in welchem eine Licht-Abschirmmatrix und gemeinsame Elektroden gekoppelt und geerdet werden, und 6B zeigt die Simulationsergebnisse, welche von einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels erlangt wurden, in welchem eine Licht-Abschirmmatrix und gemeinsame Elektroden nicht gekoppelt sind, wobei die Licht-Abschirmmatrix floatet und die gemeinsamen Elektroden geerdet sind;
7A ist eine Fotografie, welche das Ergebnis eines Lichtverlust-Häufigkeitstests zeigt, welcher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels verwendet, in welchem eine Licht-Abschirmmatrix und gemeinsame Elektroden gekoppelt und geerdet sind, und 7B ist eine Fotografie, welche das Ergebnis eines Lichtverlust-Häufigkeitstests zeigt, welcher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels verwendet, in welchem die Spannung V_G der Gate-Elektrode auf 15 V gesetzt ist, eine Licht-Abschirmmatrix floatet und gemeinsame Elektroden geerdet sind.
8A und 8B zeigen die Lichtdurchlässigkeits-Treiberspannungs-Kennlinie der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen des Beispiels bzw. des Vergleichsbeispiels;
9 ist eine Draufsicht auf ein Substrat, welches lineare Elektroden darauf hat, einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Stands der Technik, in welcher Vorrichtung die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird;
10 zeigt Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, wenn eine Spannung an die linearen Elektroden, welche in 9 gezeigt sind, angelegt wird;
11A zeigt Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in einem Dunkel-Zustand einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Stands der Technik, in welcher Vorrichtung die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird, und 11B ist eine Seitenansicht der Ausrichtung, welche in 11A gezeigt ist;
12A zeigt Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in einem Hell-Zustand einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Stands der Technik, in welcher Vorrichtung die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird, und 12B ist eine Seitenansicht der Ausrichtung, welche in 12A gezeigt ist;
13 ist eine Draufsicht, welche lineare Elektroden in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Stands der Technik zeigt, in welcher Vorrichtung die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird;
14 zeigt die Querschnitts-Struktur der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche in 13 gezeigt ist;
15 zeigt die Beziehung zwischen der Verminderung in der Lichtdurchlässigkeit und der Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix und den gemeinsamen Elektroden in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels mit der Lichtdurchlässigkeit, welche mittels Einstellens der Licht-Abschirmmatrix und der gemeinsamen Elektroden auf die gleiche Spannung erlangt wird, was als 100 Lichtdurchlässigkeit definiert ist;
16 zeigt ein strukturelles Beispiel, welches in die Erfindung aufgenommen wurde;
17 zeigt ein anderes strukturelles Beispiel, welches in die Erfindung aufgenommen wurde; und
18 zeigt noch ein anderes strukturelles Beispiel, welches in die Erfindung aufgenommen wurde.
Die Erfindung wird besser aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele verstanden werden, welche in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen genommen werden.
1 bis 4 zeigen Hauptausschnitte einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels, welches in die Erfindung aufgenommen wurde. In 1 sind ein oberes Substrat (zweites Substrat) 40 und ein unteres Substrat (erstes Substrat) 41 gegenüberliegend zueinander mit einem vorbestimmten Abstand (Zellenlücke) dazwischen positioniert, wobei eine Flüssigkristall-Schicht 42 zwischen den Substraten 40 und 41 ausgebildet ist und wobei polarisierende Platten 43 und 44 an der äußeren Oberfläche der Substrate 40 bzw. 41 bereitgestellt sind.
Diese Substrate 40 und 41 werden aus einem transparenten Material wie beispielsweise Glas hergestellt. Zum tatsächlichen Anfertigen der obigen Struktur wird die Peripherie der Substrate 40 und 41 mittels eines Abdicht-Elements abgedichtet und ein Raum, welcher mittels der Substrate 40 und 41 und des Abdicht-Elements gebildet wird, wird mit einem Flüssigkristall aufgefüllt, so dass die Flüssigkristall-Schicht 42 ausgebildet wird. Eine Flüssigkristall-Zelle 45 wird mittels Zusammenfügens der Substrate 40 und 41 und der polarisierenden Platten 43 und 44 erlangt.
Wie in 2 gezeigt, werden auf dem transparenten Substrat 41 eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 50 und Signalleitungen 51 gemäß einem Matrixmuster ausgebildet und lineare Elektroden (gemeinsame Elektroden) 53 und eine andere lineare Elektrode (Pixelelektrode) 54 werden parallel zueinander in jedem Pixelbereich 59 bereitgestellt, welcher mittels der Gate-Leitungen 50 und der Signalleitungen 51 ausgebildet wird.
Ausführlicher, auf dem Substrat 41 wird eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 50 parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgebildet; gemeinsame Leitungen 56 werden entlang der Gate-Leitungen 50 auf der gleichen Ebene wie die der Gate-Leitungen 50 bereitgestellt; in jedem Bereich, welcher mittels der Gate-Leitungen 50 und den Signalleitungen 51 ausgebildet wird, erstrecken sich zwei lineare gemeinsame Elektroden 53 von der gemeinsamen Leitung 56 in eine Richtung senkrecht zu der gemeinsamen Leitung 56; nahe einer angrenzenden Gate-Leitung 50 werden die Enden der zwei gemeinsamen Elektroden 53 mittels einer Verbindungsleitung 75 gekoppelt; und jeder Bereich, welcher mittels der Gate-Leitungen 50 und der Signalleitungen 51 ausgebildet wird, wird als der Pixelbereich 59 verwendet.
Obwohl zahlreiche Pixelbereiche 59, welche für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erforderlich sind, in der Flüssigkristall-Zelle 45 im Ganzen bereitgestellt werden, zeigt 1 eine fragmentarische Querschnitts-Struktur eines Pixelbereichs 59 und 2 zeigt eine Draufsicht-Struktur korrespondierend zu zwei angrenzenden Pixelbereichen 59.
Jeder der Dünnfilm-Transistoren (Schaltelemente) T₁, welche in 2 gezeigt sind, wird wie folgt ausgebildet: eine isolierende Schicht 58, welche die oben dargelegten Leitungen abdeckt, wird auf dem Substrat 41, wie in 1 gezeigt ist, ausgebildet; die Gate-Leitungen 50 und die Signalleitungen 51 werden auf der isolierenden Schicht 58 ausgebildet, so dass sich jede der Gate-Leitung 50 und der Signalleitungen 51 senkrecht zueinander kreuzen, um ein Matrixmuster in der Draufsicht zu bilden; ein Teil der Gate-Leitung 50, welcher nahe einem Schnittpunkt zwischen der Gate-Leitung 50 und einer Signalleitung 51 ist, wird als die Gate-Elektrode 60 verwendet; und eine Source-Elektrode 62 und eine Drain-Elektrode 63, zwischen welchen ein Halbleiter-Film 61 ausgebildet ist, werden auf einem Teil der isolierenden Schicht 58 oberhalb der Gate-Elektrode 60 bereitgestellt. In der Mitte jedes Pixelbereichs 59 wird eine lineare Pixelelektrode 54 parallel zu den gemeinsamen Elektroden 53 bereitgestellt. Eine Kapazität erzeugende Sektion 65 wird mittels Erstreckens eines Endes der Pixelelektrode 54 auf einen Teil der isolierenden Schicht 58 oberhalb der gemeinsamen Leitung 56 ausgebildet und eine andere Kapazität erzeugende Sektion 66 wird mittels Erstreckens des anderen Endes der Pixelelektrode 54 auf einen Teil der isolierenden Schicht 58 oberhalb der Verbindungsleitung 57 ausgebildet. Die Kapazität erzeugenden Sektionen 65 und 66 werden zum Erzeugen von Kapazität zwischen der isolierenden Schicht 58 und der gemeinsamen Leitung 56 oder der Verbindungsleitung 57 bereitgestellt, um die parasitäre Kapazität zur Zeit des Antreibens des Flüssigkristalls aufzuheben.
Die Source-Elektrode 62 ist an die Signalleitung 51 gekoppelt, die Drain-Elektrode 63 ist an die Kapazitanz erzeugende Sektion 66 gekoppelt, welche auf dem Teil der isolierenden Schicht 58 oberhalb der Verbindungsleitung 57 ausgebildet ist, und sie werden mit einem Ausrichtungs-Film 67, wie in 1 und 2 gezeigt ist, abgedeckt.
Die Elektroden 53 und 54, welche für das obige erste Ausführungsbeispiel verwendet werden, können entweder als eine metallische Lichtabschattungs-Elektrode oder eine transparente Elektrode ausgebildet werden. Im Fall des Anwendens der unten dargelegten normalen Schwarz-Modus-Anzeige (black mode display) sind jedoch transparente Elektroden, welche aus ITO (Indium-Zinn-Oxidschicht; Indium-Tin-Oxid), usw. hergestellt werden, bevorzugt.
Auf der Unterseite des Substrats 40 wird eine Licht-Abschirmmatrix 71 mit einer Öffnung 70 korrespondierend dem Pixelbereich 59 ausgebildet, welcher auf dem Substrat 41 ausgebildet wurde, und ein Farbfilter 72 wird ebenfalls bereitgestellt, um die Öffnung 70 abzudecken. Ein Ausrichtungs-Film 73, welcher die Licht-Abschirmmatrix 71 und den Farbfilter 72 abdeckt, wird ebenfalls ausgebildet. Die Licht-Abschirmmatrix 71 wird aus einem metallischen Lichtabschattungs-Film hergestellt, welcher sich aus einer Cr-Schicht allein zusammensetzt oder sich aus einer CrO-Schicht und einer Cr-Schicht zusammensetzt, und wird zum Abschatten der Nicht-Anzeigebereiche jedes Pixelbereichs 59 verwendet, so dass er die gemeinsame Leitung 56, die Verbindungsleitung 57, die Signalleitung 51 und die Gate-Leitung 50 in jedem Pixelbereich 59 abschattet und auch einen Teil der gemeinsamen Elektrode 53 in der Breiten-Richtung abschattet. In anderen Worten, wie in 2 mittels der strichpunktierten Linien gezeigt ist, werden im Wesentlichen der gesamte Bereich zwischen den gemeinsamen Elektroden 53 jedes Pixelbereichs 59 und beinahe die gemeinsamen Elektroden 53 im Ganzen in der Breiten-Richtung mittels der Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 belichtet.
In dem Fall einer farbigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung werden Farbfilter 72 (rot, grün und blau) für Pixelbereiche 59, wie in 1 gezeigt ist, bereitgestellt. Die Farbfilter 72 können jedoch in monochromatischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen weggelassen werden.
Die Peripherie der Licht-Abschirmmatrix 71, welche auf dem Substrat 40 ausgebildet ist, erstreckt sich bis außerhalb des Abdicht-Elements 75, welches an der Peripherie des Substrats 40 zum Abdichten des Flüssigkristalls, wie in 4 gezeigt ist, bereitgestellt wird. Die gemeinsamen Leitungen 56, welche auf dem Substrat 41 ausgebildet sind, erstrecken sich bis außerhalb des Abdicht-Elements 75, welches an der Peripherie des Substrats 41 zum Abdichten des Flüssigkristalls, wie in 3 und 4 gezeigt ist, bereitgestellt wird. Wie in 4 gezeigt ist, werden Anschlüsse 56a, welche an die gemeinsamen Leitungen 56 koppeln, auf der Peripherie des Substrats 41 bereitgestellt und an die Licht-Abschirmmatrix 71 mittels eines leitfähigen Elements 76 wie beispielsweise eine Ag-Paste gekoppelt, welche zwischen den Substraten 40 und 41 bereitgestellt wird, so dass die Licht-Abschirmmatrix 71 und die gemeinsamen Leitungen 56 (gemeinsamen Elektroden 53) die gleiche Spannung (Erdungsspannung) aufweisen. Zwei Anschlüsse 56a werden in dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet, um die Verbindung zwischen einem Anschluss und der Licht-Abschirmmatrix 71 über das leitfähige Element 76 sicherzustellen, auch wenn die Verbindung zwischen dem anderen Anschluss 56a und der Licht-Abschirmmatrix 71 zerstört wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Licht-Abschirmmatrix 71 und die gemeinsamen Leitungen 56 (gemeinsamen Elektroden 53) an die gleiche Spannung gekoppelt, wobei sie jedoch im Wesentlichen bei der gleichen Spannung sein können und es nicht erforderlich ist, dass sie bei der vollkommen gleichen Spannung sein müssen.
"Im Wesentlichen die gleiche Spannung" ist wie folgt definiert: Die Spannungsdifferenz zwischen der Licht- Abschirmmatrix 71 und den gemeinsamen Elektroden 53 ist in einem Intervall von –0,5 V bis +0,5 V, jeweils inklusive.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels werden der Ausrichtungs-Film 73 des Substrats 40 und der Ausrichtungs-Film 67 des Substrats 41 in eine Richtung, welche im Wesentlichen parallel zu der longitudinalen Richtung der gemeinsamen Elektroden 53 ist, ausgerichtet. Die Flüssigkristall-Moleküle in der Flüssigkristall-Schicht 42, welche zwischen den Substraten 40 und 41 eingefügt ist, werden deshalb homogen ausgerichtet, so dass die Hauptachse der Flüssigkristall-Moleküle ohne ein angelegtes elektrisches Feld parallel mit der longitudinalen Richtung der gemeinsamen Elektroden 53 ist.
Darüber hinaus ist in der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels die Polarisationsachse der polarisierenden Platte 43 in einer Richtung, welche im Wesentlichen parallel zu der longitudinalen Richtung (die Plattendicke-Richtung (sheet-thickness direction) der 1) der gemeinsamen Elektroden 53 ist und die Polarisationsachse der polarisierenden Platte 44 ist in einer Richtung, welche im Wesentlichen senkrecht zu der longitudinalen Richtung (die laterale Richtung der 1) ist.
Gemäß der obigen Struktur, welche in die Erfindung aufgenommen wurde, können der Dunkel-Zustand und der Hell-Zustand geschaltet werden, indem die angelegte Spannung zwischen den gemeinsamen Elektroden 53 und Pixelelektrode 54, welche in den erwünschten Pixelbereichen 59 sind, unter Verwendung des Dünnfilm-Transistor T₁, z. B. als ein Schaltelement, umgeschaltet wird.
In anderen Worten, wenn eine Spannung zwischen den gemeinsamen Elektroden 53 und Pixelelektroden 54, welche in den erwünschten Pixelbereichen 59 sind, mittels Betreibens des Dünnfilm-Transistors T₁ angelegt wird, wird ein elektrisches Feld in die Transversalrichtung von 1 erzeugt und wird auf die Flüssigkristall-Schicht angewendet. Die Flüssigkristall-Moleküle werden dadurch zwischen den Substraten 40 und 41 verdreht (twisted), was in einen Hell-Zustand ähnlich zu 12 resultiert.
Ohne angelegte Spannung zwischen den gemeinsamen Elektroden 53 und Pixelelektroden 54 werden die Flüssigkristall-Moleküle homogen in die gleiche Richtung wie die Ausrichtungs-Richtung der Ausrichtungs-Filme 67 und 73 orientiert, was in einem Dunkel-Zustand ähnlich zu 11 resultiert.
Die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle wird wie oben dargelegt gesteuert. Die Lichtstrahlen, welche von einem Gegenlicht, welches unterhalb des Substrats 41 bereitgestellt wird, hervorgehen, werden deshalb abgeschattet oder gemäß der Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle übertragen. In diesem Fall befindet sich die Anzeige in dem so genannten gewöhnlichen Schwarz-Modus (normally black mode), so dass die Anzeige in dem Dunkel-Zustand ohne Steuern der Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle ist und in dem Hell-Zustand ist, wenn die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle 36 gesteuert wird. Da die Flüssigkristall-Moleküle 36 homogen entlang der Richtung der Substrat-Oberfläche ausgerichtet werden oder um 90° zwischen den Substraten 40 und 41 verdreht werden, hat die resultierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einen großen Blickwinkel und eine geringe Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit von dem Blickwinkel.
Gemäß der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Licht-Abschirmmatrix 71 und die gemeinsamen Elektroden 53 auf im Wesentlichen die gleiche Spannung zu setzen. Die Störung der Linien des elektrischen Feldes in Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 kann deshalb vermindert werden und als ein Ergebnis kann Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle gemindert werden. Mit anderen Worten, da die Licht-Abschirmmatrix 38 elektrisch floatet, kann sie in der Struktur, die in 14 gezeigt ist, mittels eines umgebenden elektrischen Feldes beeinflusst werden und weist eine variable Spannung auf. Die Flüssigkristall-Ausrichtung in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 22 kann deshalb mittels der in der Licht-Abschirmmatrix 38 erzeugten Spannung gestört werden.
Gemäß der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels, welches in die Erfindung aufgenommen wurde, werden die Licht-Abschirmmatrix 71 und die gemeinsamen Elektroden 53 bei im Wesentlichen der gleichen Spannung geerdet. Die Störung des elektrischen Feldes in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 wird deshalb vermindert und die Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 wird im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen verbessert. Als ein Ergebnis treten Probleme wie beispielsweise Lichtverlust in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 nicht mehr auf. Die Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 kann deshalb auch bis zu den Bereich (der Bereich oberhalb der gemeinsamen Elektroden 53) ausgedehnt werden, in welchem Lichtverlust nicht auftritt, was in eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem hohen Apertur-Verhältnis resultiert.
Der Dunkel-Zustand und der Hell-Zustand können deshalb gemäß der Flüssigkristall-Ausrichtung geschaltet werden, welche mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird, wodurch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem hohem Apertur-Verhältnis und einer geringen Abhängigkeit von dem Blickwinkel bereitgestellt wird.
In der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels bedeutet "im Wesentlichen die gleiche Spannung" wie folgt: Die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix 71 und den gemeinsamen Elektroden 53 ist in ein Intervall von –0,5 V bis +0,5 V, jeweils inklusive, gesetzt.
Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix 71 und den gemeinsamen Elektroden 53 außerhalb des obigen Intervalls ist, werden die Linien des elektrischen Feldes, welches an den Flüssigkristall in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 angelegt wird, gestört, so dass die Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle mehr erhöht wird und Probleme wie beispielsweise Lichtverlust verursacht. Deshalb wird es möglich, die Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 zu vergrößern und das Apertur-Verhältnis zu verbessern.
Außerdem kann die Treiberspannung zum Erlangen der maximalen Lichtdurchlässigkeit als eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels vermindert werden, weil das Apertur-Verhältnis mittels der Vergrößerung der Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 verbessert wird, wobei Vergrößerung mittels Verminderns der Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle 36 in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 erreicht wird.
Die parasitäre Kapazität, welche in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erzeugt wird, kann teilweise mittels einer Kapazität gelöscht werden, welche zwischen den Kapazität erzeugenden Sektionen 65 und 66 und den gemeinsamen und koppelnden Leitungen 56 und 57 ausgebildet wird, wobei beide davon den Kapazität erzeugenden Sektionen 65 und 66 mit der isolierenden Schicht 58, welche dazwischen eingefügt ist, gegenüberliegend sind.
5 zeigt eine Hauptsektion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei Bezugszeichen in 5 im Wesentlichen identische Elemente in dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in 1 gezeigt ist, identifizieren und detaillierte Erklärungen davon weggelassen werden.
Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich in folgenden Aspekten von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels: ein isolierender Film 80 wie beispielsweise eine Über-Mantel-Schicht, welcher die Licht-Abschirmmatrix 71 und den Farbfilter 72 abdeckt, wird auf der Unterseite (gegenüberliegende Oberfläche) des Substrats 40 ausgebildet; auf dem isolierenden Film 80 wird ein leitfähiger Film 81 mit dem gleichen Muster wie das der Licht-Abschirmmatrix 71 bereitgestellt; und der Ausrichtungs-Film 73 wird auf dem leitfähigen Film 81 ausgebildet.
Außerdem werden gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die gemeinsamen Elektroden 53 und der leitfähige Film 81 mittels eines leitfähigen Elements 76' gekoppelt und bei im Wesentlichen der gleichen Spannung geerdet. Der leitfähige Film 81 weist eine Öffnung 82 mit dem gleichen Muster wie die Öffnung 72 der Licht-Abschirmmatrix auf.
Die leitfähige Schicht 81 kann entweder eine abschattende metallische Schicht sein, welche aus Cr, usw. hergestellt ist, oder eine transparente leitfähige Schicht sein, welche aus ITO, usw. hergestellt ist.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche die in 5 gezeigte Struktur aufweist, sind der Dunkel-Zustand und der Hell-Zustand schaltbar, indem die angelegte Spannung zwischen den gemeinsamen Elektroden 53 und Pixelelektroden 54, welche in den erwünschten Pixelbereichen 59 sind, unter Verwendung des Dünnfilm-Transistors T₁ ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, umgeschaltet wird.
Da dem leitfähigen Film 81 und den gemeinsamen Elektroden 53 ermöglicht ist, bei im Wesentlichen der gleichen Spannung zu sein, werden die Linien des elektrischen Feldes in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 wenig gestört, so dass die Ausrichtungs-Unordnung der Flüssigkristall-Moleküle gemindert werden kann.
Die Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix kann deshalb ähnlich wie bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels vergrößert werden und der Dunkel-Zustand und der Hell-Zustand sind gemäß der Flüssigkristall-Ausrichtung, welche mittels eines transversalen elektrischen Feldes gesteuert wird, schaltbar, wodurch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem hohen Apertur-Verhältnis und einer geringen Abhängigkeit von dem Blickwinkel bereitgestellt wird.
Außerdem kann die leitfähige Schicht 81 in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels näher bei den Flüssigkristall-Molekülen positioniert werden als im Vergleich mit der Licht-Abschirmmatrix 71. Die Störung der Linien des elektrischen Feldes kann deshalb weiter verringert werden als im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel und die Ausrichtungs-Unordnung des Flüssigkristalls in den Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 wird weiter gemindert.
Wenn eine abschattende metallische Schicht als der leitfähige Film 81 in dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in 5 gezeigt ist, angewendet wird, kann die Licht-Abschirmmatrix weggelassen werden. In solch einem Fall wird die abschattende metallische Schicht ebenfalls als die Licht-Abschirmmatrix 71 verwendet. Dieses Ausführungsbeispiel ist nicht innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Mit der Licht-Abschirmmatrix 71, welche auf dem Substrat 40 ausgebildet ist, kann die Störung der Linien des elektrischen Feldes, welches an den Bereich korrespondierend den gemeinsamen Elektroden 53 angelegt wird, verringert werden, selbst wenn der leitfähige Film 81 nur auf der Peripherie der Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 ausgebildet ist. Der leitfähige Film 81 ist deshalb nicht erforderlich, um vollständig das gleiche Muster wie die Licht-Abschirmmatrix 71 aufzuweisen. Von dem Sichtpunkt des Designens aus, ist es am einfachsten, den leitfähigen Film 81 und die Licht-Abschirmmatrix 71 mit dem gleichen Muster auszubilden, wobei die Aufgabe der Erfindung jedoch erreicht werden kann, so lange die Gestalt des leitfähigen Films 81 der Peripherie der Öffnung 70 der Licht-Abschirmmatrix 71 korrespondiert.
Beispiel und Vergleichsbeispiel
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Dünnfilm-Transistor-Typ, welche eine in 1 und 2 gezeigte Struktur aufweist, wurde als Beispiel hergestellt.
Zwei transparente Glassubstrate mit 1 mm Dicke wurden angewendet. Eine Dünnfilm-Transistor-Schaltung, welche die linearen Elektroden aufweist, wurde auf einem Substrat (erstes Substrat) ausgebildet. Ein Ausrichtungs-Film wurde auf der Dünnfilm-Transistor-Schaltung ausgebildet und ein anderer Ausrichtungs-Film wurde auf dem anderen Substrat (zweites Substrat) bereitgestellt. Zum Ausrichten des Flüssigkristalls wurden die Ausrichtungs-Filme mittels einer reibenden Rolle (rubbing roll) parallel zu der longitudinalen Richtung der linearen Elektroden eingerieben (rubbed). Das erste Substrat und das zweite Substrat wurden gegenüberliegend zueinander bei einem vorbestimmten Abstand mit Lücken bildenden Kügelchen, welche dazwischen eingefügt wurden, positioniert. Ein Flüssigkristall wurde in den Raum, welcher zwischen den Substraten gebildet wurde, geschüttet. Das erste Substrat und das zweite Substrat wurden aneinander unter Verwendung eines Abdicht-Elements angeschlossen und in eine Flüssigkristall-Zelle mittels Bereitstellens von polarisierenden Platten außerhalb der Substrate eingebaut.
Ausführlicher, diese Vorrichtung wurde wie folgt erstellt:
Der Pitch des Pixelbereichs war 43 μm für die horizontale Richtung (Richtung der Signalleitung) und 129 μm für die vertikale Richtung (Richtung der Gate-Leitung); die Licht-Abschirmmatrix wurde aus Cr hergestellt, 0,3 μm dick und hatte Öffnungen von 27 μm bis 111 μm für jeden Pixelbereich. Die Größe der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode wurde auf 5 μm gesetzt und der Abstand zwischen der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode wurde auf 10 μm gesetzt.
Dünnfilm-Transistoren, wobei in jedem dieser Transistoren ein a-Si-Halbleiter-Film zwischen einer Gate-Elektrode und einer Source-Elektrode hergestellt wurde, werden jeweils in der Nähe eines Schnittpunkts zwischen der Gate-Leitung und der Signalleitung bereitgestellt und mit einem isolierenden Film und einem Polyimid-Ausrichtungs-Film in dieser Reihenfolge abgedeckt. Der Ausrichtungs-Film wurde eingerieben, um ein Dünnfilm-Transistor-Array auf dem ersten Substrat fertig zu stellen. Das erste Substrat und das zweite Substrat, welche eine Licht-Abschirmmatrix, Farbfilter und einen Polyimid-Ausrichtungs-Film darauf aufweisen, wurden gegenüberliegend zueinander mit einer 4 μm Lücke dazwischen positioniert. Ein Flüssigkristall wurde zwischen die Substrate unter Verwendung eines Abdicht-Elements eingekapselt. Zwei Anschlüsse, welche an den Teil der Licht-Abschirmmatrix koppeln, welcher sich zu dem peripheren Rand des zweiten Substrats bis außerhalb des Abdicht-Elements erstreckt, und andere zwei Anschlüsse, welche an die gemeinsamen Elektroden koppeln, wurden mittels einer Ag-Paste gekoppelt, um eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung fertig zu stellen. In dieser Struktur wurden die Licht-Abschirmmatrix und die gemeinsamen Elektroden geerdet.
Als Vergleichsbeispiel wurde eine andere Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erstellt, in welcher die Anschlüsse, welche an die Licht-Abschirmmatrix koppeln, und solche, welche an die gemeinsamen Elektroden koppeln, nicht gekoppelt wurden, so dass die Licht-Abschirmmatrix elektrisch floatete und die gemeinsamen Elektroden geerdet wurden.
6A und 6B zeigen die Simulationsergebnisse der Linien des elektrischen Feldes, welches mittels der Pixelelektroden und der gemeinsamen Elektroden in den oben dargelegten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen erzeugt wurde.
6A zeigt die Simulationsergebnisse, welche von der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels erlangt wurden, in welchem die Licht-Abschirmmatrix und die gemeinsamen Elektroden gekoppelt und geerdet sind, und 6B zeigt die Simulationsergebnisse, welche von der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels erlangt wurden, in welchem die Licht-Abschirmmatrix und die gemeinsamen Elektroden nicht gekoppelt sind, wobei die Licht-Abschirmmatrix floatete und die gemeinsamen Elektroden geerdet waren.
In den Linien des elektrischen Feldes, welche in 6A gezeigt sind, ist die ansteigende Sektion R der Linien des elektrischen Feldes außerhalb der Enden P des Bereichs, welcher zwischen beiden gemeinsamen Elektroden 53 positioniert ist, lokalisiert, in den Linien des elektrischen Feldes, welche in 6B gezeigt sind, ist die ansteigende Sektion R' der Linien des elektrischen Feldes jedoch innerhalb der Enden P' des Bereichs, welcher zwischen beiden gemeinsamen Elektroden 53 positioniert ist, lokalisiert, wobei die Tatsache anzeigt, dass in einer Struktur, welche die in 6B gezeigten Linien des elektrischen Feldes aufweist, Lichtverlust in dem Bereich zwischen beiden gemeinsamen Elektroden 53 auftreten kann, in einer Struktur jedoch, welche die in 6A gezeigten Linien des elektrischen Feldes aufweist, tritt Lichtverlust in dem Bereich zwischen beiden gemeinsamen Elektroden 53 nicht mehr auf.
7A ist eine Fotografie, welche das Ergebnis eines Lichtverlust-Häufigkeitstest zeigt, welcher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit der gleichen Struktur wie das Beispiel verwendet, in dem die Licht-Abschirmmatrix und die gemeinsamen Elektroden gekoppelt und geerdet sind. Die Gate-Elektroden-Spannung V_G zur Zeit des Antreibens der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurde auf 15 V gesetzt und die gemeinsame Spannung und die Spannung der Licht-Abschirmmatrix wurden auf 0 V gesetzt, d. h. sie wurden geerdet. Lichtverlust tritt in dieser Struktur, wie in 7A gezeigt ist, nicht auf.
7B ist eine Fotografie, welche das Ergebnis eines Lichtverlust-Häufigkeitstest zeigt, welcher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels verwendet, in welcher die Gate-Elektrode-Spannung V_G auf 15 V gesetzt ist, die Licht-Abschirmmatrix floatet und die gemeinsamen Elektroden geerdet sind. Wie in 7B gezeigt ist, tritt in dieser Struktur Lichtverlust auf.
Aus dem in 7B gezeigten Ergebnis wird es verstanden, dass in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels, in welchem die Licht-Abschirmmatrix floatet und die gemeinsamen Elektroden geerdet werden, Lichtverlust auftritt, falls die Licht-Abschirmmatrix die oben dargelegte Gestalt aufweist. Deshalb ist es notwendig, das Gebiet, welches mittels der Licht-Abschirmmatrix abgeschattet wird, auszudehnen, was unerwünscht in einer Verminderung in dem Apertur-Verhältniss resultiert.
8A und 8B zeigen die Lichtdurchlässigkeit-Treiberspannung-Kennlinie der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels.
Wie aus 8A und 8B offensichtlich ist, sind die maximale Lichtdurchlässigkeit der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels und diejenige der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels fast die gleichen. Die Treiberspannung, welche zum Erlangen der maximalen Lichtdurchlässigkeit erforderlich ist, ist 6,7 V für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels und 7,9 V für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels. Deshalb, um die gleiche Lichtdurchlässigkeit zu erreichen, ist die Treiberspannung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels niedriger als diejenige der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels. Als ein Ergebnis kann die Treiberspannung um 1,2 V mittels Anwendens der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels reduziert werden.
15 zeigt den Zusammenhang zwischen der Verminderung in der Lichtdurchlässigkeit und die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix und den gemeinsamen Elektroden in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels. In 15 wird die Lichtdurchlässigkeit, welche mittels Einstellens der Licht-Abschirmmatrix und der gemeinsamen Elektroden auf die gleiche Spannung erlangt wird, als 100 Lichtdurchlässigkeit definiert.
Wie aus 15 offensichtlich ist, ist die Verminderung in der Lichtdurchlässigkeit mehr als 5%, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix und den gemeinsamen Elektroden 0,5 V übersteigt. Um daher eine ausreichende Spannungsdifferenz zu erlangen, ist es effektiv, die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix und den gemeinsamen Elektroden in ein Intervall von +0,5 V bis –0,5 V, jeweils inklusive, zu setzen.
16 bis 18 zeigen andere Beispiele, in welchen die leitfähigen Filme 81 bei im Wesentlichen der gleichen Spannung wie die gemeinsamen Elektroden teilweise oberhalb der Licht-Abschirmmatrix 71 bereitgestellt werden.
Gemäß der in 16 gezeigten Struktur werden die gestreift ausgestalteten leitfähigen Filme 81 in der horizontalen Richtung bereitgestellt, so dass sie die Ober- und Unterseiten der Öffnungen 70 einklemmen, wobei jede Öffnung einem Pixelbereich korrespondiert. In der in 17 gezeigten Struktur werden die gestreift ausgestalteten leitfähigen Filme 81 in der vertikalen Richtung bereitgestellt, so dass sie die rechten und linken Seiten der Öffnungen 70 einklemmen, wobei jede Öffnung einem Pixelbereich korrespondiert. In der in 18 gezeigten Struktur werden die gestreift ausgestalteten leitfähigen Filme 81 sowohl in der horizontalen Richtung als auch in der vertikalen Richtung bereitgestellt, so dass sie die gesamten rechten und linken Seiten und annähernd eine Hälfte der Ober- und Unterseiten der Öffnungen 70 einklemmen, wobei jede Öffnung einem Pixelbereich korrespondiert.
In den obigen Strukturen der 16 bis 18 können ähnlich Effekte zu solchen, die in der oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Struktur erlangt wurden, erlangt werden.
Wie oben dargelegt, werden gemäß der Erfindung eine Licht-Abschirmmatrix und gemeinsame Elektroden auf im Wesentlichen die gleiche Spannung in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gesetzt, in welcher Flüssigkristall-Ausrichtung mittels Anlegens eines transversalen elektrischen Feldes in eine Richtung parallel zu dem Substrat unter Verwendung von gemeinsamen Elektroden und Pixelelektroden gesteuert wird. Störung der Linien des elektrischen Feldes, welches an den Flüssigkristall in Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden angelegt wird, kann deshalb vermindert werden und der Flüssigkristall kann in diesen Bereichen zum Anzeigen verwendet werden. Deshalb wird es unnötig, die Bereiche korrespondierend den gemeinsamen Elektroden mittels der Licht-Abschirmmatrix abzuschatten, eine Tatsache, welche erlaubt, dass die Licht-Abschirmmatrix größere Öffnungen im Vergleich mit herkömmlichen Fällen hat. Die resultierende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erreicht höheres Apertur-Verhältnis im Vergleich mit diesen, welche herkömmliche Strukturen aufweisen, in welchen die Licht-Abschirmmatrix elektrisch floatet.
Deshalb kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem hohen Apertur-Verhältnis und einem größeren Blickwinkel bereitgestellt werden, in welcher die Dunkel- und Hell-Zustände gemäß der Flüssigkristall-Ausrichtung geschaltet werden, welche mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes gesteuert wird.
Außerdem, da das Apertur-Verhältnis mittels Vergrößerns der Öffnungen der Licht-Abschirmmatrix mittels Verminderns der Ausrichtungs-Unordnung des Flüssigkristalls in Bereichen korrespondierend den gemeinsamen Elektroden verbessert werden kann, kann die Treiberspannung, welche erforderlich ist, die maximale Lichtdurchlässigkeit zu erlangen, erniedrigt werden, wobei diese Tatsache besagt, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung geringer elektrischer Leistung betrieben werden kann.
Die obige Struktur kann auch auf eine Struktur angewendet werden, in welcher ein leitfähiger Film, welcher auf der Licht-Abschirmmatrix mit einem isolierenden Film dazwischen ausgebildet ist, die gleiche Gestalt aufweist wie derjenige der Licht-Abschirmmatrix. In solch einem Fall können Effekte, ähnlich der obigen Struktur, mittels Koppelns des leitfähigen Films und der gemeinsamen Elektrode an im Wesentlichen die gleiche Spannung erlangt werden.
"Im Wesentlichen die gleiche Spannung" besagt, dass die Spannungsdifferenz zwischen dem leitfähigen Film und den gemeinsamen Elektroden auf ein Intervall von –0,5 V bis +0,5 V, jeweils inklusive, gesetzt wird. Wenn die Spannungsdifferenz in dem obigen Intervall ist, können die obigen Effekte gewährleistet werden.
Für zuverlässiges Einstellen der gemeinsamen Elektroden und der Licht-Abschirmmatrix oder des leitfähigen Films auf im Wesentlichen die gleiche Spannung können koppelnde Anschlüsse der gemeinsamen Elektroden und der Licht-Abschirmmatrix oder des leitfähigen Films bis zu den peripheren Rändern der Substrate erweitert werden, auf welchen die gemeinsamen Elektroden und die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film ausgebildet werden und können mittels eines leitfähigen Elements wie beispielsweise eine leitfähige Paste aneinander gekoppelt werden.
Für zuverlässiges Einstellen der gemeinsamen Elektroden und der Licht-Abschirmmatrix oder des leitfähigen Films auf im Wesentlichen die gleiche Spannung können die gemeinsamen Elektroden und die Licht-Abschirmmatrix oder der leitfähige Film teilweise zusätzlich bis außerhalb des Abdicht-Elements erweitert werden, wobei Flüssigkristall zwischen den Substraten eingekapselt wird, um miteinander mittels eines leitfähigen Elements wie beispielsweise einer leitfähigen Paste gekoppelt zu werden.

Claims

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: • ein erstes Substrat (41) und ein zweites Substrat (40); • eine zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) bereitgestellte Flüssigkristall-Schicht (42); • eine auf der dem zweiten Substrat (40) gegenüber liegenden Oberfläche des ersten Substrats (41) bereitgestellte Mehrzahl von Pixelbereichen (59), wobei jeder der Pixelbereiche (59) mindestens eine Pixelelektrode (54) und eine gemeinsame Elektrode (53) aufweist, welche kooperativ ein elektrisches Feld in einer Richtung entlang der Oberfläche des ersten Substrats (41) anlegen; und • eine auf der dem ersten Substrat (41) gegenüber liegenden Oberfläche des zweiten Substrats (40) bereitgestellte leitfähige Licht-Abschirmmatrix (71), wobei die Licht-Abschirmmatrix (71) Öffnungen (70), welche jeweils einem Anzeigebereich eines jeden der Pixelbereiche (59) entsprechen, und abschattende Nicht-Anzeigebereiche, welche andere als die Pixelbereiche (59) sind, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass • die Licht-Abschirmmatrix (71) und die gemeinsame Elektrode (53) elektrisch miteinander gekoppelt sind, um auf im Wesentlichen gleiche Spannung eingestellt zu werden.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: • ein erstes Substrat (41) und ein zweites Substrat (40); • eine zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) bereitgestellte Flüssigkristall-Schicht (42); • eine auf der dem zweiten Substrat (40) gegenüber liegenden Oberfläche des ersten Substrats (41) bereitgestellte Mehrzahl von Pixelbereichen (59), wobei jeder der Pixelbereiche (59) mindestens eine Pixelelektrode (54) und eine gemeinsame Elektrode (53) aufweist, welche kooperativ ein elektrisches Feld in einer Richtung entlang der Oberfläche des ersten Substrats (41) anlegen; und • eine auf der dem ersten Substrat (41) gegenüber liegenden Oberfläche des zweiten Substrats (40) bereitgestellte leitfähige Licht-Abschirmmatrix (71), wobei die Licht-Abschirmmatrix (71) Öffnungen (70), welche jeweils einem Anzeigebereich eines jeden der Pixelbereiche (59) entsprechen, und abschattende Nicht-Anzeigebereiche, welche andere als die Pixelbereiche (59) sind, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass • ein leitfähiger Film (81) mindestens über der Licht-Abschirmmatrix (71) mit einem dazwischen angeordneten isolierenden Film (80) ausgebildet ist und an die gemeinsame Elektrode (53) elektrisch angeschlossen ist, um auf im Wesentlichen gleicher Spannung wie die gemeinsame Elektrode (53) gehalten zu werden.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Spannungsdifferenz zwischen der Licht-Abschirmmatrix (71) und der gemeinsamen Elektrode (53) in einem Bereich zwischen –0,5 V und +0,5 V, jeweils inklusive, eingestellt ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, bei welcher sich die auf dem ersten Substrat (41) ausgebildete gemeinsame Elektrode (53) bis zu einem peripheren Rand des ersten Substrats (41) erstreckt, bei welcher sich die auf dem zweiten Substrat (40) ausgebildete Licht-Abschirmmatrix (71) bis zu einem peripheren Rand des zweiten Substrats (40) erstreckt, und bei welcher die gemeinsame Elektrode (53) und die Licht-Abschirmmatrix (71) über ein leitfähiges Element (76) an dem peripheren Rand des ersten und des zweiten Substrats (41, 40) elektrisch gekoppelt sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, 3 oder 4, bei welcher die Flüssigkristall-Schicht (42) zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) mittels eines Abdicht-Elements (75) eingekapselt ist, bei welcher sich die auf dem ersten Substrat (41) ausgebildete gemeinsame Elektrode (53) auf dem ersten Substrat (41) bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements (75) erstreckt, bei welcher sich die auf dem zweiten Substrat (40) ausgebildete Licht-Abschirmmatrix (71) auf dem zweiten Substrat (40) bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements (75) erstreckt, und bei welcher die gemeinsame Elektrode (53) und die Licht-Abschirmmatrix (71) an einer Position außerhalb des Abdicht-Elements (75) über ein zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) bereitgestelltes leitfähiges Element (76) elektrisch gekoppelt sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher die Spannungsdifferenz zwischen dem leitfähigen Film (81) und der gemeinsamen Elektrode (53) in einem Bereich zwischen –0,5 V und +0,5 V, jeweils inklusive, eingestellt ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 6, bei welcher sich die auf dem ersten Substrat (41) ausgebildete gemeinsame Elektrode (53) bis zu einem peripheren Rand des ersten Substrats (41) erstreckt, bei welcher sich der auf dem zweiten Substrat (40) ausgebildete leitfähige Film (81) bis zu einem peripheren Rand des zweiten Substrats (40) erstreckt, und bei welcher die gemeinsame Elektrode (53) und der leitfähige Film (81) über ein leitfähiges Element (76') an dem peripheren Rand des ersten und des zweiten Substrats (41, 40) elektrisch gekoppelt sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, 6 oder 7, bei welcher die Flüssigkristall-Schicht (42) zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) mittels eines Abdicht-Elements (75) eingekapselt ist, bei welcher sich die auf dem ersten Substrat (41) ausgebildete gemeinsame Elektrode (53) auf dem ersten Substrat (41) bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements (75) erstreckt, bei welcher sich der auf dem zweiten Substrat (40) ausgebildete leitfähige Film (81) auf dem zweiten Substrat (40) bis nach außerhalb der Abdichtposition des Abdicht-Elements (75) erstreckt, und bei welcher die gemeinsame Elektrode (53) und der leitfähige Film (81) an einer Position außerhalb des Abdicht-Elements (75) über ein zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (41, 40) bereitgestelltes leitfähiges Element (76') elektrisch gekoppelt sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welcher sich die gemeinsame Elektrode (53) und die Pixelelektrode (54) auf verschiedenen Schichten befinden.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Licht-Abschirmmatrix (71) entweder Chrom oder sowohl Chrom als auch Chromoxid enthält.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) eine Öffnung mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie die Öffnung (70) in der Licht-Abschirmmatrix (71) aufweist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) eine transparente Schicht aufweist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) eine abschattende metallische Schicht aufweist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) obere und untere Seiten der Öffnungen (70) sandwich-artig umgibt.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) linke und rechte Seiten der Öffnungen (70) sandwich-artig umgibt.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der leitfähige Film (81) die gesamten linken und rechten Seiten und ungefähr eine Hälfte der oberen und unteren Seiten der Öffnungen (70) sandwich-artig umgibt.