DE69316483T2

DE69316483T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von Reflexionstyp

Info

Publication number: DE69316483T2
Application number: DE69316483T
Authority: DE
Inventors: Makoto Kanbe; Seiichi Mitsui
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: EP0586220B1; JPH0675237A; DE69316483D1; TW255019B; EP0586220A1; US5526149A; KR940004514A

Description

Die Erfindung betrifft eine reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für eine Anzeige durch Reflexion einfallenden Lichts.
In jüngerer Zeit nehmen Anwendungen von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen in Textprozessoren, Laptop-PCS, Taschenfemsehern und anderen Einrichtungen schnell zu. Insbesondere wird unter Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen diejenigen vom Reflexionstyp für eine Anzeige durch Reflexion des eintretenden Lichts begünstigt, da ihr Energieverbrauch wegen nicht erforderlicher Hintergrundbeleuchtung gering ist und da das Design dünn ist und eine Gewichtsverringerung möglich ist.
Bisher wurden für reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen das TN(- Verdrillt-Nematisch)-System und das STN(Super- verdrillt-Nematisch)-System verwendet, jedoch wird bei diesem Verfahren 1/2 der Leuchtkraft natürlichen Lichts bei der Anzeige nicht genutzt, da ein Polarisator verwendet wird, weswegen die Anzeige dunkel ist.
Um dieses Problem zu überwinden, wurden Anzeigemodi zum wirkungsvollen Nutzen aller Strahlen natürlichen Lichts ohne Verwendung eines Polarisators vorgeschlagen. Ein Beispiel derartiger Modi ist ein Gast-Wirt-System vom Phasenübergangstyp (D.L. White und G.N. Taylor: J. Appl. Phys. 45 4718, 1974). In diesem Modus wird ein Cholesterisch-nematisch-Phasenübergangseffekt auf Grund eines elektrischen Felds genutzt. Durch Kombinieren dieses Systems mit Mikrofarbfiltern wird gemäß einem Vorschlag (Tohru Koizumi und Tatsuo Uchida, Proceedings of the SID, Vo. 29/2, 1988) eine reflektive Mehrfarbenanzeige geschaffen.
Um in einem Modus, der keine Polarisatoren benötigt, eine hellere Anzeige zu erzielen, ist es erforderlich, die Intensität von Licht zu erhöhen, das in der Richtung rechtwinklig zum Anzeigeschirm hinsichtlich des aus allen Winkeln einfallenden Lichts streut. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, einen Reflektor so auszubilden, dass er optimale Reflexionseigenschaften aufweist. Die obige Veröffentlichung offenbart einen Reflektor, der dadurch hergestellt wird, dass die Oberfläche eines Substrats wie eines solchen aus Glas mit einem Schleifmittel aufgerauht wird, die Unebenheiten durch Variieren der Zeit des Ätzvorgangs mit Fluorwasserstoffsäure eingestellt werden und eine Silberfohe auf den Unebenheiten ausgebildet wird.
Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Substrats 2 mit einem Dünnfilmtransistor (TFT), der ein bei einem System mit aktiver Matrix verwendetes Schaltelement ist, und Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang XI-XI in Fig. 10. Auf einem isolierenden Substrat 2 aus Glas oder dergleichen ist eine Anzahl von Gatebusleitungen 3 aus Chrom, Tantal oder dergleichen in zueinander paral leler Weise angeordnet, und Gateelektroden 4 zweigen von den Gatebusleitungen 3 ab. Die Gatebusleitungen 3 wirken als Abrasterleitungen.
Die Gateelektroden 4 abdeckend wird ein Gateisolierfilm 5 aus Siliziumnitrid (Sinx), Siliziumoxid (SiOX) oder dergleichen auf der gesamten Oberfläche des Substrats 2 hergestellt. Auf dem Gateisolierfilm 5 wird über den Gateelektroden 4 eine Haibleiterschicht 6 aus amorphem Silizium (a-Si), polykristallinem Silizium, CdSe oder dergleichen hergestellt. An einem Ende der Haibleiterschicht 6 wird eine Sourceelektrode 7 aus Titan, Molybdän, Aluminium oder dergleichen überlagert. Am anderen Ende der Halbleiterschicht 6 wird, wie hinsichtlich der Sourceelektrode 7, eine Drainelektrode 8 aus Titan, Molybdän, Aluminium oder dergleichen überlagert. Am entgegengesetzten Ende der Drainelektrode 8, gegen die Halbleiterschicht 6, wird eine Bildelementelektrode 9 aus ITO (Indiumzinnoxid) überlagert.
Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, werden Sourcebusleitungen 10, die die Gatebusleitungen 3 über dem Gateisolierfum 5 überkreuzen, mit der Sourceelektrode 7 verbunden. Die Sourcebusleitungen 10 wirken als Signalleitungen. Diese Sourcebusleitungen 10 bestehen aus demselben Material wie die Sourceelektrode 7. Die Gateelektrode 4, der Gateisolierfilm 5, die Halbleiterschicht 6, die Sourceelektrode 7 und die Drainelektrode 8 bilden einen TFT 1, und dieser TFT 1 besitzt die Funktion eines Schaltelements.
Um das in den Fig. 10 und 11 dargestellte Substrat 2 mit dem TFT 1 bei einer reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu verwenden, ist es erforderlich, die Bildelementelektrode 9 unter Verwendung eines Metalls auszubilden, das über Lichtreflektivität verfügt, wie Aluminium oder Silber, und den Gateisolierfum 5 oder Unebenheiten darauf auszubilden. Im allgemeinen ist es schwierig, sich verjüngende Unebenheiten in gleichmäßiger Weise auf einem Isolierfilm aus anorganischem Material auszubilden.
Wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, entsteht, wenn die Reflexionselektrode 9 und die Sourcebusleitungen 10 auf der Gateisolierschicht 5 hergestellt werden, ein Zwischenraum 9a, der Leitung zwischen der Reflexionselektrode 9 und den Sourcebusleitungen 10 verhindert. Andernfalls, wenn die Reflexionselektrode 9 auf dem TFT 1 ausgebildet wäre, würden die Sourceelektrode 7 und die Drainelektrode 8 leiten und der TFT 1 könnte nicht als Schaltelement arbeiten. Daher kann die Reflexionselektrode 9 nicht auf dem TFT 1 ausgebildet werden.
Um die Leuchtkraft der Anzeige zu verbessern, ist es erwünscht, dass die Reflexionselektrode 9 so groß wie möglich ist. Jedoch muss sie, wie oben angegeben, so ausgebildet werden, dass sie nicht in Kontakt mit den Sourcebusleitungen 10 steht, und sie soll nicht mit anderen Teilen des TFT 1 als der Drainelektrode 8 überlappen, was im Gegenteil zu einer kleineren Oberfläche der Reflexionselektrode 9 führt, was demgemäß die Leuchtkraft verringert und die Anzeigequalität der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verschlechtert.
Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, durch Überwinden der obigen Probleme eine reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit verbesserter Anzeigequalität zu schaffen.
Eine reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 2 ist in EP-A-0 084 930 offenbart.
Die Erfindung schafft eine reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wie sie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht ist.
Bei der Erfindung bestehen Erhebungen vorzugsweise aus einem photoempfindlichen Harz.
Bei der erfindungsgemäßen reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sind die Reflexionselektroden in einem vorbestimmten Bereich auf einem isolierenden Film aus einem hoch-molekularen Harz oder dergleichen hergestellt, das die Anzahl von Erhebungen überdeckt, die unregelmäßig auf der gesamten Oberfläche des isolierenden Substrats angeordnet sind, einschließlich der Verbindungsteile zu den Reflexionselektroden, wie den Gatebusleitungen, den Sourcebusleitungen und dem auf einem Substrat ausgebildeten Dünnfilmtransistor sowie Drainelektroden des Dünnfilmtransistors auf den Verteilungselektroden. Dabei sind benachbarte Reflexionselektroden jeweils über einen Zwischenraum hinweg ausgebildet. Da der isolierende Film so hergestellt ist, dass er die Erhebungen bedeckt, verfügt der isolierende Film über Unebenheiten, die den Erhebungen entsprechen. Die Reflexionselektroden sind auf dem isolierenden Film mit derartigen Unebenheiten ausgebildet, und an der Oberfläche der Reflexionselektroden sind ebenfalls Unebenheiten ausgebildet, die diesen Unebenheiten entsprechen. Durch Ausbilden der Unebenheiten auf der Lichtreflexionsfläche ist die Intensität des in der Richtung rechtwinklig zum Anzeigeschirm hinsichtlich des aus allen Winkeln einfallenden Lichts erhöht und die Anzeigehelligkeit ist verbessert, wodurch der Anzeigekontrast erhöht ist.
Die Reflexionselektroden und die Verteilungselektroden sind mit Ausnahme der Verbindungsteile über einen organischen Isolierfum hinweg ausgebildet. Demgemäß wird der Bereich zum Ausbilden der Reflexionselektroden durch die Verteilungselektroden nicht beeinflusst, und die Fläche kann in einem Bereich erhöht werden, während der elektrisch isolierte Zustand zwischen benachbarten Reflexionselektroden aufrechterhalten bleibt, so dass die Leuchtkraft der Anzeige erhöht werden kann.
Demgemäß wird gemäß der Erfindung auf dem Isolierfum ein Reflektor aus einem dünnen Metallfilm entlang Erhebungen des Isolierfilms auf einer Anzahl unregelmäßiger Erhebungen ausgebildet, die durch Belichten, Entwickeln und Erwärmen eines photoempfindlichen Harzes erhalten wurden. Die Form des Reflektors ist durch die Form des photoempfindlichen Harzes bestimmt. Da das photoempfindliche Harz hinsichtlich der Reproduzierbarkeit auf einfache und gleichmäßige Weise kontrolliert werden kann, kann auf einfache Weise ein Reflektor mit hervorragenden Reflexionseigenschaften ausgebildet werden, so dass die Anzeigequalität der reflektiven Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung verbessert werden kann.
Darüber hinaus können die Reflexionselektroden, da sie auf dem isolierenden Film ausgebildet sind, der frei von Einwirkungen von Verteilungselektroden, wie des Dünnfilmtransistors, ist, so groß wie möglich hergestellt werden, während die Isolierung zwischen benachbarten Reflexionselektroden beibehalten bleibt, und der Öffnungsanteil kann 90 % oder mehr betragen.
Bei der Erfindung sind die Erhebungen unregelmäßig angeordnet.
Ferner sind die Erhebungen bei der Erfindung mit mehreren Formen mit verschiedenen Größen ausgebildet.
Um Zweifel zu vermeiden, sei darauf hingewiesen, dass in Zusammenhang mit der Erfindung die Bezugnahme auf irgendeine Elektrode, die auf irgendeinem zugeordneten Substrat angeordnet ist, das Anbringen einer oder mehrerer dazwischen liegenden Schichten, zwischen den Elektroden und Substraten, nicht ausschließt.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer reflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht eines in Fig. 1 dargestellten Substrats 31;
Fig. 3 ist ein Prozessdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen von Reflexionselektroden 38 mit Erhebungen 42a, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt;
Fig. 4(1) - (5) sind Schnittansichten zum Erläutern des in Fig. 3 veranschaulichten Hersteilverfahrens;
Fig. 5 ist eine Draufsicht einer Maske 51, wie sie im Prozessschritt a5 in Fig. 3 verwendet wird;
Fig. 6 ist ein Prozessdiagramm zum Erläutern des Herstellprozesses eines Reflektors 70, der beim Messen der Reflexionseigenschaften der erfindungsgemäßen reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 verwendet wird;
Fig. 7(1) - (6) sind Schnittansichten zum Erläutern des Prozesses in Fig. 6;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern des Messverfahrens für die Reflexionseigenschaften des Reflektors 70;
Fig. 9 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel Θ und der Reflexionsintensität zeigt;
Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Substrats 2 mit einem Dünnfilmtransistor 1, der ein in einem System mit aktiver Matrix verwendetes Schaltelement ist; und
Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang XI-XI in Fig. 10.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer reflektiven Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 2 ist eine Draufsicht eines in Fig. 1 dargestellten Substrats 31. Auf dem isolierenden Substrat 31 aus Glas oder dergleichen wird eine Anzahl von Gatebusleitungen 32 aus Chrom, Tantal oder dergleichen parallel zueinander angeordnet, und von diesen Gatebusleitungen 32 zweigen Gateelektroden 33 ab. Die Gatebusleitungen 32 wirken als Abrasterleitungen.
Die Gateelektroden 33 überdeckend wird ein Gateisolierfilm 34 aus Siliziumnitrid (Sinx)&sub1; Siliziumoxid (SiOx) oder dergleichen auf der gesamten Oberfläche des Substrats 31 hergestellt. Auf dem Gateisolierfum 34 wird über der Gateelektrode 33 eine Halbleiterschicht 35 aus amorphem Silizium (a- Si), polykristallinem Silizium, CdSe oder dergleichen hergestellt. An den beiden Enden der Halbleiterschicht 35 werden Kontaktelektroden 41 aus a-Si oder dergleichen hergestellt. Einer Kontaktelektrode 41 wird eine Sourceelektrode 36 aus Titan, Molybdän, Aluminium oder dergleichen überlagert, und der anderen Kontaktelektrode 41 wird eine Drainelektrode 37 aus Titan, Molybdän, Aluminium oder dergleichen, auf dieselbe Weise wie hinsichtlich der Sourceelektrode 36, überlagert.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind mit der Sourceelektrode 36 Sourcebusleitungen 39 verbunden, die die Gatebusleitungen 32 über dem Gateisolierfilm 34 überkreuzen. Die Sourcebusleitungen 39 wirken als Signalleitungen. Diese Sourcebusleitungen 39 bestehen aus demselben Metall wie die Sourceelektrode 36. Die Gateelektrode 33, der Gateisolierfilm 34, die Halbleiterschicht 35, die Sourceelektrode 36 und die Drainelektrode 37 bilden einen Dünnfilmtransistor (TFT) 40, der die Funktion eines Schaltelements besitzt.
Auf dem Substrat 31 mit dem TFT 40 wird eine Anzahl von Erhebungen 42a in unregelmäßiger Weise mit Ausnahme des Bereichs hergestellt, in dem ein Kontaktloch 43 ausgebildet ist. Im Bereich des Kontaktlochs 43 sollen keine Erhebungen 42a ausgebildet werden, oder Erhebungen 42a im Bereich des Kontaktlochs 43 werden entfernt, nachdem solche auf der gesamten Oberfläche hergestellt wurden. Die Erhebungen 42a überdeckend, wird ein organischer Isolierfum 42 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 31 hergestellt. Auf dem organischen Isolierfilm 42 werden den Erhebungen 42a entsprechende Erhebungen 42b ausgebildet. Im Abschnitt der Drainelektrode 37 wird ein Kontaktloch 43 ausgebildet. Auf dem organischen Isolierfiln 42 wird eine Reflexionselektrode 38 aus Aluminium, Silber oder dergleichen hergestellt. Die Reflexionselektrode 38 ist im Kontaktioch 43 mit der Drainelektrode 37 verbunden. Ferner wird darauf ein Ausrichtungsfilm 44 hergestellt.
Die Reflexionselektrode 38 wird so hergestellt, dass sie einem Teil der Gatebusleitung 32 und einem Teil der Sourcebusleitung 39 über den organischen Isolierfilm 42 hinweg ausgebildet ist, wie in Fig. 2 dargestellt. Demgemäß kann die Fläche der Reflexionselektrode 38 in einem Bereich vergrößert werden, der es den benachbarten Reflexionselektroden 38 ermöglicht, den elektrischen Isolierungszustand beizubehalten. Demgemäß ist der Öffnungsanteil des Anzeigeschirms größer und es wird eine helle Anzeige erzielt. Gemä dem Ausführungsbeispiel kann der Öffnungsanteil auf 90 % oder mehr verbessert werden.
Auf einem Substrat 45 wird ein Farbfilter 46 hergestellt. An derjenigen Position des Farbfilters 46, die der Reflexionselektrode 38 des Substrats 31 entgegensteht, wird ein magentafarbiges oder grünes Filter 46a hergestellt, und an einer Position, die der Reflexionselektrode 38 nicht gegenübersteht, wird ein schwarzes Filter 46b hergestellt. Auf der gesamten Oberfläche des Farbfilters 46 wird eine transparente Elektrode 47 aus ITO (Indiumzinnoxid) oder dergleichen hergestellt, und ferner wird darauf ein Ausrichtungsfilm 48 hergestellt.
Die Substrate 31, 45 werden in solcher Weise einander gegenüberstehend verklebt, dass die Reflexionselektrode 38 und das Filter 46a miteinander zusammenfallen, und dazwischen wird ein Flüssigkristall 39 eingespritzt, um die reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 fertigzustellen.
Fig. 3 ist ein Prozessdiagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Reflexionselektrode 38 mit Erhebungen 42a auf dem Substrat 31, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, Fig. 4 ist eine Schnittansicht zum Erläutern des in Fig. 3 veranschaulichten Herstellverfahrens, und Fig. 5 ist eine Draufsicht einer im Schritt aS in Fig. 3 verwendeten Maske 51. Fig. 4(a) betrifft den Schritt a4 in Fig. 31 Fig. 4(2) betrifft den Schritt aS in Fig. 3, Fig. 4(3) betrifft den Schritt a6 in Fig. 3, Fig. 4(4) betrifft den Schritt a8 in Fig. 3 und Fig. 4(5) betrifft den Schritt a9 in Fig. 3.
Im Schritt al wird eine Metallschicht aus Tantal mit einer Dicke von 3000 Å auf dem isolierenden Substrat 31 aus Glas oder dergleichen durch ein Sputterverfahren hergestellt, und diese Metallschicht wird durch Photolithographie oder Ätzen strukturiert, um die Gatebusleitungen 32 und die Gateelektrode 33 herzustellen. Im Schritt a2 wird ein Gateisolierfilm 34 aus Siliziumnitrid (SiNx) mit einer Dicke von 7000 Å durch ein Plasma-CVD-Verfahren hergestellt. Im Schritt a3 werden eine a-Si-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å als Halbleiterschicht 36 sowie eine n&spplus;-a-Si-Schicht mit einer Dicke von 400 Å als Kontaktschicht 41 aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge hergestellt. Durch Strukturieren der hergestellten n&spplus; -a-Si-Schicht und der a-Si-Schicht, werden die Halbleiterschicht 35 und die Kontaktschicht 41 ausgebildet. Im Schritt a4 wird Molybdänmetall auf der gesamten Oberfläche des Substrats 31 mit einer Dicke von 2000 Å hergestellt, und durch Strukturieren dieses Metallfilms aus Molybdän werden die Sourceelektrode 36, die Drainelektrode 37 und die Sourcebusleitung 39 hergestellt, um dadurch den TFT 40 fertigzustellen. Fig. 4(1) ist eine Schnittansicht des Substrats 31 mit dem TFT 40 nach Abschluss der Verarbeitung bis zum Schritt a4.
Im Schritt a5 wird ein Photoresist (OFPR-800), bei dem es sich um ein phetoempfindliches Harz handelt, auf die gesamte Oberfläche des Substrats 31 mit dem TFT 40 mit einer Dicke von 1200 Å aufgetragen, und unter Verwendung einer in Fig. 5 dargestellten Maske 51 werden Erhebungen 42a ausgebildet, wie es in Fig. 4(2) dargestellt ist. Auf der Maske 51 sind kreisförmige Lichtabschirmungsbereiche 51a, 51b, wie durch schraffierte Flächen angegeben, unregelmäßig ausgebildet. Der Durchmesser Dl des Lichtabschirmungsbereichs 51a ist größer als der Durchmesser D2 des Lichtabschirmungsbereichs 51b. Zum Beispiel hat D1 den Wert 10 um, während D2 den Wert 5 um hat.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Maske 51 mit zwei Lichtabschirmungsbereichen 51a, 51b verwendet, jedoch ist die Maske 51 nicht hierauf alleine beschränkt. Der Lichtabschirmungsbereich kann ein Kreis sein, oder er kann aus drei oder mehr Kreisen bestehen. Insoweit die Lichtabschirmungsbereiche 51a, 51b nicht im Bereich der Maske 51 zum Herstellen des Kontaktlochs 43 in einem folgenden Schritt a7 ausgebildet sind, werden im Kontaktlochbereich 43 keine Erhebungen 42a ausgebildet. Wenn Erhebungen 42a auf der gesamten Oberfläche ausgebildet werden, können die Erhebungen im Bereich des Kontaktlochs 43 in diesem Schritt entfernt werden oder sie können später entfernt werden, wenn im Schritt a7 das Kontaktloch 43 ausgebildet wird.
Im Schritt a6 wird Polyimidharz auf die gesamte Oberfläche des Substrats 31 mit einer Dicke von 1 um aufgetragen, und der organische Isolierfilm 42 wird hergestellt, wie es in Fig. 4(3) dargestellt ist. Im Schritt a7 wird im organischen Isolierfilm 42 durch Photolithographie oder einen Trockenätzprozess ein Kontaktioch 43 ausgebildet.
Im Schritt a8 wird auf der gesamten Oberfläche des organischen Isolierfilms 42 mit den Erhebungen 42b, wie in Fig. 4(4) dargestellt, ein dünner Metallfilm 38a aus Aluminium hergestellt, und im Schritt a9 werden, wie es in Fig. 4(5) dargestellt ist, Reflexionselektroden 38 auf den Erhebungen 42b strukturiert. Die Reflexionselektroden 38 sind durch die im organischen Isolierfilm 42 ausgebildeten Kontaktlöcher 43 mit den Drainelektroden 37 der TFTs 40 verbunden. Es wurde klargestellt, dass beim Strukturieren der Reflexionselektroden 38 keine Änderung in den Erhebungen 42a aus dem Photoresist unter dem organischen Isolierfilm 42 entsteht, und zwar selbst nach dem Durchlaufen der Schritte des Belichtens, Entwickelns, des Ätzens des Aluminiums und des Abziehens des Resists.
Es ist auch bekannt, dass die Form der Erhebungen 42a durch die Form der Maske 51 sowie die Dicke des Photoresists für die Erhebungen 42a kontrolliert werden kann. Die Ecken der Erhebungen 42a können nach der Herstellung derselben leicht durch eine Wärmebehandlung beseitigt werden.
Die auf dem in Fig. 1 dargestellten anderen Substrat 45 hergestellte Elektrode 47 besteht z. B. aus ITO und hat eine Dicke von 1000 Å. Die Ausrichtungsfilme 44, 48 auf den Elektroden 38, 47 werden nach dem Auftragen von Polyamid oder dergleichen durch Brennen hergestellt. Zwischen den Substraten 31 und 45 befindet sich ein freier Raum zum dichten Einschließen eines Flüssigkristalls 49 durch Siebdruck eines klebenden Dichtungsmittels, das hier nicht dargestellt ist und in das ein Abstandshalter mit z. B. 7 um oder 12 um eingemischt ist, wobei der freie Raum abgepumpt wird und der Flüssigkristall 49 eingespritzt wird. Als Flüssigkristall 49 kann z. B. eine optisch aktive Substanz (Handelsname S811 von Merck) mit 4,5 % in einen Gast-Wirt-Flüssigkristall eingemischt werden, in den schwarzes Pigment (Handelsname ZL12327 von Merck) eingemischt ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm zum Erläutern des Herstellprozesses des Reflektors 70, wie er beim Messen der Reflexionseigenschaften der erfindungsgemäßen reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 verwendet wird, und Fig. 7 ist eine Schnittansicht zum Erläutern des Prozesses in Fig. 6. Im Schritt bl wird, wie es in Fig. 7(1) dargestellt ist, ein Resistmaterial, wie ein photoempfindliches Harz, z. B. PFPR-800 (Tokyo Oka) durch Schleuderbeschichten mit einer Drehzahl von 500 bis 3000 U/min. auf eine Oberfläche des 1,1 mm dicken Glases (Handelsname 7059 von Corning) aufgetragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde durch einen Auftragevorgang für 30 Sekunden bei 3000 U/min. ein Resist 72 mit einer Dicke von 2 um hergestellt. Im Schritt b2 wurde der Resist 72 für 30 Minuten bei 100 ºC vorgebrannt, und im Schritt b3 wurde, wie es in Fig. 7(2) dargestellt ist, der Resist 72 dadurch belichtet, dass die Photomaske 72 mit kreisförmigen Lichtabschirmungsbereichen 51a, 51b angebracht wurde und der Resist 72 im Schritt b4, wie in Fig. 7(3) dargestellt, entwickelt wurde, und es wurden unregemäßig verteilte, kreisförmige Erhebungen 74 an der Oberfläche des Substrats 71 ausgebildet. Als Entwickler wurde 2,38-%-NMD-3 (Tokyo Oka) verwendet.
Im Schritt b5 wurden durch Erwärmen der Erhebungen 74 auf dem Glassubstrat 71 auf vorzugsweise 120 ºC - 250 ºC die Ecken beseitigt, wie es in Fig. 7(4) dargestellt ist und es wurden glatte Erhebungen 74 ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel wurde die Wärmebehandlung für 30 Minuten bei 180 ºC ausgeführt. Im Schritt b6 wurde, wie es in Fig. 7(5) dargestellt wurde, ein organischer Isolierfilm 74a auf dem Substrat 71 hergestellt, wobei Erhebungen 74 ausgebildet wurden. Als organischer Isolierfilm 74a wird ein Polyimidharz durch Schleuderbeschichten für 20 Sekunden bei vorzugsweise 920 bis 3500 U/Min. aufgetragen. Beim Ausführungsbeispiel erfolgte das Auftragen für 20 Sekunden bei 2200 U/Min., wodurch ein organischer Isolierfilm 74a mit einer Dicke von 1 um hergestellt wurde. Auf dem organischen Isolierfilm 74a wurden den Erhebungen 74 entsprechende Erhebungen ausgebildet, jedoch waren diese glatter als die Erhebungen 74. Im Schritt b7 wurde, wie es in Fig. 7(6) dargestellt ist, ein dünner Metallfilm 75 auf dem organischen Isolierfilm 74a hergestellt. Die Dicke des dünnen Metallfilms 75 beträgt vorzugsweise 0,01 pm - 1,0 um. Beim Ausführungsbeispiel wurde der dünne Metalifum 75 durch Vakuumabscheiden von Aluminium hergestellt. Als dünner Metallfilm 75 kann Aluminium, Nickel, Chrom, Silber oder Kupfer verwendet werden. Da der dünne Metallfilm 75 auf dem organischen Isolierfilm 74a entlang den Erhebungen 74 ausgebildet wird, verfügt er über unregelmäßig verteilte, kreisförmige Erhebungen 75a, die den Erhebungen 74 entsprechen. So wurde der Reflektor 70 erhalten.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht zum Erläutern des Messverfahren der Reflexionseigenschaften des Reflektors 70. Im allgemeinen beträgt der Brechungsindex der Substrate 31, 45 sowie der in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 verwendeten Flüssigkristallschicht 40 jeweils ungefähr 1,5. Wenn für dieses Ausführungsbeispiel ein Aufbau angenommen wird, bei dem die Oberfläche des Reflektors 70 in Kontakt mit der Schicht des Flüssigkristalls 49 steht, und ein durch Ultraviolettstrahlung härtendes Harz 77 mit einem Brechungsindex von 1,5 verwendet wird, wobei das Glassubstrat 76 in Kontakt mit dem Reflektor 70 gebracht wird, wurden die Reflexionseigenschaften des Reflektors 70 gemessen. Es wurde bestätigt, dass das Messergebnis dasselbe ist, wie es der Reflexionscharakteristik an der Grenze zwischen der Oberfläche des Reflektors 75 und der Schicht des Flüssigkristalls 40 entspricht.
Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, wird bei der Messung der Reflexionseigenschaften das Streulicht 80 aus dem einfallenden Licht 79, wie es in den Reflektor 70 eintritt, durch einen Photovervielfacher 78 gemessen. Das einfallende Licht 79 tritt unter dem Winkel e gegen die Normale des Reflektors 70 in diesen ein. Der Photovervielfacher 78 ist in der Normalenrichtung des Reflektors 70 des einfallenden Lichts 79 auf den dünnen Metallfilm 75 befestigt, wobei die Normale durch den Einstrahlungspunkt geht. Durch Variieren des Einfallswinkels e des einfallenden Lichts 79 und durch Messen der Intensität des am dünnen Metallfilm 75 gestreuten Lichts 80 durch den Photovervielfacher 78, wurde die Reflexionscharakteristik erhalten.
Fig. 9 ist ein Kurvenbild&sub1; das die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel Θ und der Reflexionsintensität zeigt. Die Reflexionsintensität des unter dem Winkel e einfallenden Lichts 79 ist als Abstand vom Ursprung O in Richtung des Winkels e zur Linie Θ = 0º ausgedrückt. Die Reflexionsintensität bei Θ = 70º ist als P1 angegeben, die Reflexionsintensität bei Θ = 600 als P2, die Reflexionsintensität bei Θ = 40º als P3, die Reflexionsintensität bei Θ = 30º als P4, die Reflexionsintensität bei Θ = 300 als P4, die Reflexionsintensität bei Θ = 30º als PS, die Reflexionsintensität bei Θ = 4Q0 als P6, die Reflexionsintensität bei Θ = 60º als P7 und die Reflexionsintensität bei Θ = 70º als P8.
Fig. 9 zeigt die Reflexionscharakteristikkurve einer weißen Standardtafel aus Magnesiumoxid durch eine gestrichelte Linie 81. Die Reflexionsintensität P4 bei Θ = 30º ist besser als die Reflexionsintensität P10 von Magnesi umoxid bei Θ = 30º, und es ist auch ersichtlich, dass die Reflexionsintensität bei Θ = -30º besser als die Reflexionsintensität P11 von Magnesiumoxid bei Θ = -30º ist.
So ist gemäß dem Ausführungsbeispiel die Formeinstellung einfach und die Reflexionselektroden 38 sind zusammen mit den Erhebungen 42b auf dem organischen Isolierfilm 42 mit Erhebungen 42b ausgebildet, die entlang den Erhebungen 42a wiederholt auf dem Photoresist ausgebildet sind. Durch Einstellen derform der Erhebungen 42a werden Reflexionselektroden 38 mit hervorragenden Reflexionseigenschaften erhalten, so dass die Anzeigequahtät der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verbessert werden kann.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel betrifft eine reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 vom Aktivmatrixtyp, bei der der TFT 40 als Schaltelement verwendet ist, jedoch ist dies nicht beschränkend, sondern ähnliche Wirkungen werden bei einer reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Ansteuerungssystem mit einfacher Matrix oder bei anderen erzielt.
Durch geeignetes Einstellen der Art und der Filmdicke des photoempfindlichen Harzes, wie eines Photoresists, zum Herstellen der Erhebungen 42a, oder durch die Wärmebehandlungstemperatur, kann der Neigungswinkel der Erhebungen 42a frei eingestellt werden, und so wurde klargestellt, dass die Abhängigkeit der Reflexionsintensität vom Einfaliswinkel e eingestellt werden kann. Auch wurde durch Variieren der Art oder der Filmdicke des darauf aufgetragenen organischen Isolierfilms 42 erkannt, dass die Reflexionsintensität eingestellt werden kann. Durch Variieren der Belegungsrate der Lichtabschirmungsbereiche 51a, 51b der Maske 51 kann die Größe der Komponenten mit Normalreflexion eingestellt werden.
Außerdem betrug, wenn zwischen die Reflexionselektrode 38 und die Elektrode 47 eine Spannung gelegt wurde, das Reflexionsvermögen in der Normalenrichtung der Tafel für Licht, das unter einem bestimmten Winkel (Θ = 30º) eintrat, ungefähr 20 %, und das Kontrastverhältnis betrug 5.
Bei der reflektiven Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 30 des Ausführungsbeispiels existiert keine Parallaxe, da die Seite, auf der die Reflexionselektrode 38 des Substrats 31 ausgebildet ist, auf der Seite der Flüssigkristallschicht angeordnet ist, und es wird eine günstige Anzeigequalität erzielt. Beim Ausführungsbeispiel ist es erwünscht, da die Reflexionselektrode 38, die aus dem reflektierenden Dünnfilm auf dem Substrat 31 besteht, auf der Seite der Schicht des Flüssigkristalls 49, d.h. an einer Position nahe zu angrenzend an die Flüssigkristallschicht 49, angeordnet ist, die Höhe der Erhebungen 42b kleiner als die Zellendicke ist, und der Neigungswinkel der Erhebungen 42b sollte mäßig sein, um die Ausrichtung des Flüssigkristalls 49 nicht zu stören.
Beim Ausführungsbeispiel erfolgte darüber hinaus das Strukturieren des organischen Isolierfilms 42 durch Trockenätzen, jedoch kann dies, wenn der organische Isolierfilm 42 aus einem Polyimidharz besteht, durch ein Nassätzverfahren mittels einer alkalischen Lösung erfolgen. Als organischer Isolierfilm 42 kann anstelle des beim Ausführungsbeispiel verwendeten Polyimidharzes ein Acrylharz oder ein anderes organisches Material verwendet werden. Als Substrat 31 ist beim Ausführungsbeispiel ein transparentes Material aus Glas oder dergleichen verwendet, jedoch zeigen sich dieselben Effekte bei undurchsichtigen Materialien, wie einem Siliziumsubstrat, und in diesem Fall ist es günstig, dass die Schaltung auf dem Substrat integriert werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel ist der Gast-Wirt-Modus mit Phasenübergang als Anzeigemodus erläutert, jedoch ist dies nicht beschränkend, sondern ähnliche Wirkungen werden z. B. bei einem anderen Lichtabsorptionsmodus wie einer Gast-Wirt-Konfiguration mit zwei Schichten, einem Anzeigemodus vom Lichtstreuungstyp, wie einer Anzeigevorrichtung mit diskreter, hochmolekularer Flüssigkristallschicht, und bei einem Doppelbrechungs-Anzeigemodus, wie bei einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet, erzielt. Darüber hinaus kann anstelle des als Schaltelement beim Ausführungsbeispiel verwendeten TFT 40 auch ein Aktivmatrixsubstrat verwendet werden, das z. B. ein MIM(Metall-Isolator-Metall)-Bauteil, eine Diode, einen Varistor oder dergleichen verwendet.

Claims

1. Reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit:

- einem transparenten Substrat (45);

- einem isolierenden Substrat (31), das dem transparenten Substrat gegenüberstehend angeordnet ist;

- einer Flüssigkristallschicht (49), die zwischen dem transparenten Substrat (45) und dem isolierenden Substrat (31) angeordnet ist;

- einer Anzahl reflektierender Elektroden (38) zum Reflektieren von Licht, das von der Seite des transparenten Substrats der Vorrichtung her einfällt, wobei diese reflektierenden Elektroden Anzeigebildelemente bilden und sie zwischen der Flüssigkristallschicht (49) und dem isolierenden Substrat (31) angeordnet sind;

- Verteilungselektroden (32, 39, 40) zum Anlegen von Anzeigespannungen an die reflektierenden Elektroden, wobei diese Verteilungselektroden (32, 39, 40) zwischen den reflektierenden Elektroden und dem isolierenden Substrat (31) angeordnet sind;

- einer transparenten, gemeinsamen Elektrode (47), die auf derjenigen Fläche des transparenten Substrats (45) angeordnet ist, die näher an der Flüssigkristallschicht (49) liegt; und

- einem elektrisch isolierenden Film (42), der zwischen den reflektierenden Elektroden und dem isolierenden Substrat vorhanden ist, wobei dieser iselierende Film über einem Bereich angeordnet ist, der die Verteilungselektroden (32, 39, 40) enthält;

- wobei benachbarte reflektierende Elektroden in einem vorbestimmten Bereich so ausgebildet sind, dass sie voneinander getrennt sind; und

- wobei die Verteilungselektroden eine Anzahl Schaltelemente (40) umfassen, wobei sich jede reflektierende Elektrode über ein zugeordnetes Schaltelement erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch isolierende Film über einer Anzahl von Erhebungen (42a) angeordnet ist, die unregelmäßig angeordnet sind.

2. Reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit:

- einem transparenten Substrat (45);

- einer Flüssigkristallschicht (49), die zwischen dem transparenten Substrat (45) und dem isolierenden Substrat (31) angeordnet ist; 40 - einer Anzahl reflektierender Elektroden (38) zum Reflektieren von Licht,

das von der Seite des transparenten Substrats der Vorrichtung her einfällt, wobei diese reflektierenden Elektroden Anzeigebildelemente bilden und sie zwischen der Flüssigkristallschicht (49) und dem isolierenden Substrat (31) angeordnet sind;

- wobei die Verteilungselektroden eine Anzahl Schaltelemente (40) umfassen, wobei sich jede reflektierende Elektrode über ein zugeordnetes Schaltelement erstreckt; dadurch gekennzeichflet, dass der elektrisch isolierende Film über einer Anzahl von Erhebungen (42a) angeordnet ist, die eine von zwei oder mehr verschiedene Größen aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (42a) so ausgebildet sind, dass sie eine von zwei oder mehr verschiedene Größen aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (42a) aus einem photoempfindlichen Harz bestehen.