DE10011218A1 - Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung - Google Patents

Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung

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Abstract

Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Substrat, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, und einer zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingebrachten Flüssigkristallschicht. Eine Mehrzahl von Gatebusleitungen sind in einer ersten Richtung auf dem ersten Substrat ausgebildet, und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen sind in einer zweiten Richtung auf dem ersten Substrat ausgebildet, um Pixelbereiche zu definieren. Eine den Pixelbereich umgebende gemeinsame Hilfselektrode ist auf der gleichen Schicht wie die Gatebusleitung ausgebildet. Ein Gateisolator ist über dem gesamten ersten Substrat ausgebildet und eine Passivierungsschicht ist auf dem gesamten ersten Substrat ausgebildeten Gateisolator ausgebildet. Eine Pixelelektrode ist in dem Pixelbereich ausgebildet, wobei diese ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld aufweist. Eine Lichtabschirmschicht ist auf dem zweiten Substrat ausgebildet, eine Farbfilterschicht ist auf der Lichtabschirmschicht ausgebildet, und eine gemeinsame Elektrode ist auf der Farbfilterschicht ausgebildet. Eine Orientierungsschicht ist auf mindestens einem des ersten und des zweiten Substrats ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung (liquid crystal display device, LCD) und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit gemeinsamen Hilfselektroden und Induktionsfenster für ein elektrisches Feld.
Kürzlich wurde eine LCD vorgeschlagen, bei der die Flüssig­ kristalle nicht ausgerichtet sind, sondern mittels Pixel­ elektroden isolierten Seitenelektroden angesteuert werden. Fig. 1A und 1Bb zeigen Querschnittsansichten der Pixel­ einheiten herkömmlicher LCDs.
Bei herkömmlichen LCDs ist eine Mehrzahl von Gatebusleitungen in einer ersten Richtung auf einem ersten Substrat ausgebildet und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen in einer zweiten Richtung auf dem ersten Substrat ausgebildet, wodurch das erste Substrat in eine Mehrzahl von Pixelbereichen unterteilt ist. Von einem Dünnschichttransistor (thin film transistor, TFT) werden die von der Datenbusleitung gelieferten Bildsignale an eine auf einer Passivierungsschicht 37 ausgebildeten Pixelelektrode 13 angelegt. An jedem Pixelabschnitt ist ein TFT ausgebildet, wobei jeder TFT eine Gateelektrode, einen Gateisolator, eine Halbleiterschicht, eine Sourceelektrode, eine Drainelektrode usw. aufweist.
Die Pixelelektrode 13 ist auf dem Gateisolator ausgebildet, welcher auf der auf dem gesamten ersten Substrat ausgebildeten Passivierungsschicht 37 ausgebildet ist. Eine Seitenelektrode 21 ist die Pixelelektrode 13 umgebend ausgebildet, wobei die Pixelelektrode 13 die Seitenelektrode 21 überlappt (Fig. 1A).
Alternativ dazu ist die Pixelelektrode 13 auf dem Gateisolator ausgebildet und die Passivierungsschicht 37 ist auf dem gesamten ersten Substrat ausgebildet.
Auf dem zweiten Substrat ist eine Lichtabschirmungsschicht ausgebildet, um jede Lichtstreuung der Gate- und der Daten­ busleitung und dem TFT abzuschirmen. Auf der Licht­ abschirmungsschicht ist eine Farbfilterschicht ausgebildet. Eine Schutzschicht ist auf der Farbfilterschicht ausgebildet. Eine gemeinsame Elektrode 17 ist derart auf der Schutzschicht ausgebildet, daß diese eine Öffnung 27 aufweist. Eine Flüssigkristallschicht ist zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingebracht.
Die gemeinsame Elektrode 17 ist derart ausgebildet, daß von dieser gemeinsam mit der Pixelelektrode 13 ein elektrisches Feld an der Flüssigkristallschicht angelegt wird. Die Seiten­ elektrode 21 sowie die Öffnung (Schlitz) 27 verzerren das an der Flüssigkristallschicht angelegte elektrische Feld.
Dadurch werden die Flüssigkristallmoleküle in einer Pixel­ einheit unterschiedlich angesteuert. Dies bedeutet, daß wenn eine Spannung an die LCD angelegt wird, eine infolge des verzerrten elektrischen Feldes auftretende dielektrische Engergie die Flüssigkristalldirektoren in der benötigten oder gewünschten Position anordnet.
Bei der LCD ist jedoch eine Öffnung 27 in der gemeinsamen Elektrode 17 oder der Pixelelektrode 13 erforderlich und wenn die Öffnung 27 breiter ist, können die Flüssigkristallmoleküle stabil angesteuert werden. Wenn die Elektroden keine Öffnung aufweisen oder die Breite der Öffnung sehr klein ist, ist die für die Aufteilung des Pixelbereichs benötigte Verzerrung des elektrischen Feldes gering. Wenn dann die angelegte Spannung über einer Schwellenspannung Vth liegt, erhöht sich die zur Stabilisierung der Flüssigkristalldirektoren benötigte Zeit.
Zu diesem Zeitpunkt tritt in dem Bereich eine Disklination/Entschrägung auf, in dem die Flüssigkristalldirektoren parallel zu der Durchlässigkeitsachse der Polarisatoren sind, was zu einer geringeren Helligkeit führt. Ferner weist die Flüssigkristallstruktur eine unregelmäßige Struktur hinsichtlich des Oberflächenzustands der LCD auf.
Dementsprechend betrifft die Erfindung auf eine LCD, welche ein oder mehrere infolge der Einschränkungen und Nachteile bei den bei herkömmlichen LCDs auftretenden Probleme vermeidet.
Es ist ein Ziel der Erfindung eine Mehrbereichs-LCD mit einer besseren Ansprechzeitcharakteristik und einer höheren Helligkeit infolge einer stabilen Anordnung der Flüssig­ kristallmoleküle zu schaffen.
Um die Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie hierin ausgeführt und beschrieben, weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein erstes und ein zweites Substrat, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind; eine Mehrzahl von Gatebusleitungen, welche in einer ersten Richtung auf dem ersten Subtrat ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen, welche in einer zweiten Richtung auf dem ersten Substrat angeordnet sind, um einen Pixelbereich auszubilden; eine den Pixelbereich umgebende gemeinsame Hilfselektrode, welche auf der Schicht ausgebildet ist, auf der die Gatebusleitung ausgebildet ist; einen Gateisolator über dem gesamten ersten Substrat; eine Passivierungsschicht, welche auf dem auf dem gesamten ersten Substrat ausgebildeten Gateisolator ausgebildet ist; eine Pixelelektrode in dem Pixelbereich, wobei die Pixelelektrode in ihrem inneren Bereich ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld aufweist; eine auf dem zweiten Substrat ausgebildete Lichtabschirmschicht; eine auf der Lichtabschirmschicht ausgebildete Farbfilterschicht; eine auf mindestens einem des ersten und des zweiten Substrats ausgebildete Orientierungsschicht; und eine zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat ausgebildete Flüssigkristallschicht auf.
Die Flüssigkristallschicht weist Flüssigkristallmoleküle mit einer positiven oder einer negativen dielektrischen Anisotrophie auf.
Die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist ferner einen negativen uniaxialen oder einen negativen biaxialen Film auf mindestens einem der Substrate auf.
Die Flüssigkristallschicht weist chirale Dotanden/Verunreinigungen auf.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung mit Hilfe der Zeichnung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1A und 1B Querschnittsansichten von Flüssigkristall­ anzeigevorrichtungen nach dem Stand der Technik;
Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 3A, 3B, 3C, 3D und 3E Querschnittsansichten entlang der Linien I-I und I'-I' in Fig. 2A gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 5A, 5B, 5C, 5D und 5E Querschnittsansichten entlang der Linien II-II und II'-II' in Fig. 4A gemäß den erfindungs­ gemäßen Ausführungsformen;
Fig. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E und 6F Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E Querschnittsansichten entlang der Linien III-III und III'-III' in Fig. 6A gemäß den erfindungs­ gemäßen Ausführungsformen;
Fig. 8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 9A, 9B, 9C, 9D und 9E Querschnittsansichten entlang der Linien IV-IV und IV'-IV' in Fig. 8A gemäß den erfindungs­ gemäßen Ausführungsformen;
Fig. 10 A, 10B, 10C, 10D, 10B und 10F Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 11A und 11B Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssig­ kristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 12A und 12B Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssig­ kristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Flüssigkristall­ anzeigevorrichtung detailliert mit Hilfe der Zeichnung erläutert.
Die Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F zeigen Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die Fig. 3A, 3B, 3C, 3D und 3E zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien I-I und I'-I' in Fig. 2A gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
Die Fig. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E und 4F zeigen Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die Fig. 5A, 5B, 5C, 5D und 5E zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien II-II und II'-II' in Fig. 4A gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
Wie aus den Figuren ersichtlich, weist die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein erstes und ein zweites Substrat 31, 33, eine Mehrzahl von Gatebusleitungen 1, welche in einer ersten Richtung auf dem ersten Substrat 31 ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen 3, welche in einer zweiten Richtung auf dem ersten Substrat 31 ausgebildet sind, eine gemeinsame Hilfselektrode 15, einen TFT, eine Passivierungsschicht 37 und eine Pixelelektrode 13 auf.
Die Datenbusleitungen 3 und die Gatebusleitungen 1 unterteilen das erste Substrat in ein Mehrzahl von Pixelbereichen. Die gemeinsame Hilfselektrode 15 verzerrt das elektrische Feld, welches an der Schicht anliegt, auf der die Gatebusleitung 1 ausgebildet ist. Der TFT ist in jedem Pixelbereich ausgebildet und weist eine Gateelektrode, einen Gateisolator 35, eine Halbleiterschicht, eine ohmsche Kontaktschicht und Source/Drainelektroden auf.
Die Passivierungsschicht 37 ist auf dem gesamten ersten Substrat 31 ausgebildet. Die Pixelelektrode 13 ist mit der Drainelektrode verbunden und weist ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 auf, wie beispielsweise eine Öffnung oder einen Schlitz in ihrem inneren Bereich.
Auf dem zweiten Substrat 33 ist eine Lichtabschirmschicht 25 ausgebildet, um die Lichtstreuung von der Gate- und der Daten­ busleitung 1, 3 und dem TFT abzuschirmen. Auf der Licht­ abschirmschicht ist eine Farbfilterschicht 23 ausgebildet. Eine gemeinsame Elektrode 17 ist auf der Farbfilterschicht 23 ausgebildet und eine Flüssigkristallschicht ist zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 31, 33 eingebracht.
Die gemeinsame Elektrode 17 weist einen dielektrischen Rahmen 53 oder ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 auf, wie beispielsweise eine Öffnung oder ein Schlitz in ihrem inneren Bereich.
Um die erfindungsgemäße Mehrbereichs-Flüssigkristall­ anzeigevorrichtung herzustellen, wird in jedem auf dem ersten Substrat ausgebildeten Pixelbereich ein TFT ausgebildet, wobei dieser eine Gateelektrode, einen Gateisolator 35, eine Halbleiterschicht, eine ohmsche Kontaktschicht und Source/Drainelektroden aufweist. Eine Mehrzahl von Gatebusleitungen 1 und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen 3 werden ausgebildet, um das erste Substrat 31 in eine Mehrzahl von Pixelbereichen zu unterteilen.
Die Gateelektrode und die Gatebusleitung 1 werden durch Sputtern und Strukturieren eines Metalls, wie beispielsweise Al, Mo, Cr, Ta, oder Al-Legierung usw., ausgebildet. Die gemeinsame Hilfselektrode 15 wird den Pixelbereich umgebend ausgebildet. Der Gateisolator 35 wird durch Abscheiden von SiNx oder SiOx unter Verwenden einer plasmaunterstützten chemischen Abscheidung aus der Gasphase (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) ausgebildet.
Die Halbleiterschicht und die ohmsche Kontaktschicht werden durch PECVD und Strukturieren aus amorphem Silizium (a-Si) bzw. dotiertem amorphem Silizium (n+ a-Si) ausgebildet. Der Gate­ isolator 35, das amorphe Silizium (a-Si) und das dotierte amorphe Silizium (n+ a-Si) werden durch Verwenden der PECVD und Strukturieren ausgebildet.
Die Datenbusleitung 3 und die Source/Drainelektroden werden durch Sputtern und Strukturieren eines Metalls, wie beispiels­ weise Al, Mo, Cr, Ta, oder Al-Legierung usw., ausgebildet.
Eine Speicherelektrode wird ausgebildet, um die Gatebusleitung 1 und/oder die gemeinsame Hilfselektrode 15 zu überlappen, desweiteren bildet die Speicherelektrode mit der Gatebusleitung 1 und/oder der gemeinsamen Elektrode 17 einen Speicherkondensator aus.
Anschließend wird die Passivierungsschicht 37 mit BCB (Benzocyclobuten), Acrylharz, polyimidbasiertem Material, SiNx oder SiOx auf dem gesamten ersten Substrat 31 ausgebildet. Eine Kontaktöffnung wird durch Öffnen und Strukturieren eines Abschnitts der auf der Drainelektrode angeordneten Passivierungsschicht 37 ausgebildet, um die Pixelelektrode 13 mit der Drainelektrode und der Speicherelektrode zu verbinden.
Wenn die gemeinsame Hilfselektrode 15 und die Gatebusleitung 1 aus dem gleichen Material ausgebildet werden, werden die gemeinsame Hilfselektrode 15 und die Gateelektrode in einem gemeinsamen Maskierungsschritt ausgebildet und elektrisch mit der gemeinsamen Elektrode 17 verbunden. Es ist jedoch möglich die gemeinsame Hilfselektrode 15 und die Gatebusleitung 1 aus unterschiedlichen Materialen oder auf zwei Schichten mit zusätzlichen Maskierungsschritten auszubilden.
Auf dem zweiten Substrat 33 wird eine Lichtabschirmungsschicht 25 ausgebildet, um jede Lichtstreuung von den Gate- und Datenbusleitungen 1, 3, dem TFT und der gemeinsamen Hilfs­ elektrode 15 abzuschirmen. Eine Farbfilterschicht 23 wird ausgebildet, um R-, G-, B-Elemente (rot, grün, blau) auf der Lichtabschirmungsschicht 25 abzuwechseln. Die gemeinsame Elektrode 17 wird mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) auf der Farbfilterschicht 23 ausgebildet und eine Flüssig­ kristallschicht wird durch Einbringen von Flüssigkristall­ material zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 31, 33 ausgebildet.
Auf der gemeinsamen Elektrode 17 wird durch Abscheiden von lichtempfindlichem Material und Strukturieren von unterschiedlichen Formen unter Verwenden eines Photolitho­ graphieverfahrens ein dielektrischer Rahmen 53 ausgebildet. Der dielektrische Rahmen 53 weist ein Material auf, dessen dielekt­ rische Konstante gleich oder kleiner der dielektrischen Konstante des Flüssigkristallmaterials ist, wobei die dielektrische Konstante des Flüssigkristallmaterials vorzugsweise unter 3 liegt, wie beispielsweise Photoacrylat oder BCB.
Desweiteren wird der dielektrische Rahmen 53 auf mindestens einem des ersten und des zweiten Substrats 31, 33 (auf die Fig. 3A und 3B bezugnehmend) ausgebildet. Ein Induktions­ fenster für ein elektrisches Feld 51 wird auf mindestens einem des ersten und des zweiten Substrats (auf die Fig. 3C und 3D bezugnehmend) ausgebildet.
Der dielektrische Rahmen 53 und das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 werden gemeinsam auf dem gleichen Substrat ausgebildet. Das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 wird ausgebildet, indem in der gemeinsamen Elektrode 17 oder der Pixelelektrode 13 eine Öffnung oder ein Schlitz ausgebildet wird.
Um eine Spannung (Vcom) an die gemeinsame Hilfselektrode 15 anzulegen, wird in jedem Eckbereich des Ansteuerungsbereichs auf dem ersten Substrat ein Ag-Punkt ausgebildet. Dadurch wird zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat ein elektrisches Feld erzeugt und die Flüssigkristallmoleküle werden durch die Spannungsdifferenz angesteuert. Die Spannung (Vcom) wird an die gemeinsame Hilfselektrode 15 angelegt, indem diese mit Ag-Punkt verbunden wird, was gleichzeitig mit der Ausbildung der gemeinsamen Hilfselektrode 15 geschieht.
Auf mindestens einem Substrat 31, 33 wird eine Kompensations­ schicht 29 mit Polymer gebildet. Diese Kompensationsschicht 29 ist eine negative uniaxiale Schicht, welche eine optische Achse aufweist und wodurch der Phasenunterschied der Richtung des Betrachtungswinkels entsprechend kompensiert wird. Folglich ist es durch Verbreiterung des Bereichs ohne Grauinversion, Erhöhen des Kontrastverhältnisses in einer schrägen Richtung und Aus­ bilden eines Pixel mit mehreren Bereichen möglich, den Rechts- Links-Blickwinkel effektiv zu kompensieren.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeige­ vorrichtung ist es möglich, eine negative biaxiale Schicht, welche zwei optische Achsen und eine breitere Betrachtungswinkelcharakteristik im Vergleich zu der negativen uniaxiale Schicht aufweist, als Kompensationsschicht auszubilden. Die Kompensationsschicht kann auf beiden Substraten oder auf einem der beiden ausgebildet werden.
Nach dem Ausbilden der Kompensationsschicht wird auf mindestens einem der beiden Substrate ein Polarisator ausgebildet. Die Kompensationsschicht und der Polarisator werden vorzugsweise als eine Schicht ausgebildet.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, wird die gemeinsame Hilfselektrode 15 nicht von der Pixelelektrode 13 überlappt sondern die Pixelelektrode 13 wird von der Lichtabschirmschicht 25 überlappt, um die Lichtstreuung der LCD abzuschirmen.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Mehrbereichs- Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird die gemeinsame Hilfs­ elektrode 15 von der Pixelelektrode 13 sowie von der Lichtabschirmschicht 25 überlappt, wodurch das Öffnungs­ verhältnis verbessert wird.
Aus den Fig. 3A, 3C, 5A, 5C ist ersichtlich, daß die Passivierungsschicht 37 der LCD SiNx oder SiOx aufweist und aus den Fig. 3B, 3D, 5B, 5D wird ersichtlich, daß die Passivierungsschicht 37 der LCD BCB oder Acrylharz aufweist. Aus den Fig. 3A, 3B, 5B, 5D ist ferner ersichtlich, daß der dielektrische Rahmen 53 auf der gemeinsamen Elektrode 17 ausgebildet ist und aus den Fig. 3C, 3D, 5C, 5D ist ersichtlich, daß das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 in der gemeinsamen Elektrode 17 ausgebildet ist.
Die Fig. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E und 6F zeigen Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien III-III und III'-III' in Fig. 6A gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
Die Fig. 8A, 8B, 8C, 8D, 8E und 8F zeigen Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen, die Fig. 9A, 9B, 9C, 9D und 9E zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien IV-IV und IV'-IV' in Fig. 8A gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Wie aus den Figuren ersichtlich, ist die gemeinsame Hilfs­ elektrode 15 bei diesen Ausführungsformen ebenfalls in dem Bereich ausgebildet, in dem das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 ausgebildet ist.
Wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich, wird die gemeinsame Hilfselektrode 15 nicht von der Pixelelektrode 13 überlappt sondern die Pixelelektrode 13 wird von der Lichtabschirmschicht 25 überlappt, um die Lichtstreuung der LCD abzuschirmen.
Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Mehrbereichs- Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird die gemeinsame Hilfs­ elektrode 15 von der Pixelelektrode 13 sowie von der Lichtabschirmschicht 25 überlappt, wodurch das Öffnungs­ verhältnis verbessert wird.
Aus den Fig. 7A, 7C, 9A, 9C ist ersichtlich, daß die Passivierungsschicht 37 der LCD SiNx oder SiOx aufweist und aus den Fig. 7B, 7D, 9B, 9D ist ersichtlich, daß die Passivierungsschicht 37 der LCD BCB oder Acrylharz aufweist. Aus den Fig. 7A, 7B, 9B, 9D ist ferner ersichtlich, daß der dielektrische Rahmen 53 auf der gemeinsamen Elektrode 17 ausgebildet ist und aus den Fig. 7C, 7D, 9C, 9D ist ersichtlich, daß das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 in der gemeinsamen Elektrode 17 ausgebildet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeige­ vorrichtung wird das Öffnungsverhältnis durch ein optimales Schaltungsdesign eines "n-Leiter"-TFT (USP 5,694,185) verbessert, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren, die Flächenhelle zu erhöhen und die Reflektionen zu reduzieren und folglich das Kontrastverhältnis zu verbessern.
Das Öffnungsverhältnis wird verbessert, indem der TFT über der Gateleitung ausgebildet wird und ein "n-Leiter"-TFT bereitgestellt wird. Die zwischen der Gatebusleitung 1 und der Drainelektrode auftretende parasitäre Kapazität kann infolge der Kanallängenausdehnung verringert werden, wenn ein TFT mit der gleichen Kanallänge wie die symmetrische TFT-Struktur hergestellt wird.
Die erfindungsgemäße Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeige­ vorrichtung weist den auf der Pixelelektrode 13, der gemeinsamen Elektrode 17 und/oder der Farbfilterschicht 23 ausgebildeten dielektrischen Rahmen 53 oder das in der Pixelelektrode 13, der Passivierungsschicht 37, dem Gateisolator 35, der Farbfilterschicht 23 und/oder der gemeinsamen Elektrode 17 durch Strukturieren ausgebildete Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 auf, wie beispielsweise eine Öffnung oder ein Schlitz, um dadurch den Verzerrungseffekt des elektrischen Feldes und mehrere Bereiche zu erhalten.
Das heißt, durch Ausbilden des Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 oder des dielektrischen Rahmens 53 werden mehrere Bereiche durch Aufteilen jedes Pixels in vier Bereiche in eine "+"-, "x"- oder "Doppel-Y"-Form oder durch horizontales, vertikales und/oder diagonales Aufteilen jedes Pixels und unterschiedliche Ausrichtungsbehandlung oder Ausbilden der Orientierungsrichtungen in jedem Bereich und auf jedem Substrat erhalten.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeige­ vorrichtung wird ferner eine Orientierungsschicht (nicht in der Figur dargestellt) auf dem gesamten ersten und/oder zweiten Substrat 31, 33 ausgebildet. Die Orientierungsschicht weist ein lichtempfindliches Material auf, wie beispielsweise auf PVCN (Polyvinylcinnamate), PSCN (Polysiloxanecinnamate) und CelCN (Cellulosecinnamate) basierenden Materialien. Es kann jedes Material verwendet werden, das für eine photoausrichtende Behandlung geeignet ist. Das auf die Orientierungsschicht einfallende Licht legt die Ausrichtung oder Neigungsrichtung und den Neigungswinkel fest.
Das für die Photoausrichtung verwendete Licht liegt vor­ zugsweise im Bereich von ultraviolettem Licht. Es kann un­ polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht sowie teilweise polarisiertes Licht verwendet werden.
Bei der Photoausrichtungsbehandlung ist es möglich, diese an einem der beiden ersten und zweiten Substrate 31, 33 oder an beiden anzulegen und unterschiedliche Ausrichtungsbehandlungen an jedem Substrat 31, 33 durchzuführen.
Durch die Ausrichtungsbehandlung wird eine Mehrbereichs- Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit mindestens zwei Bereichen ausgebildet und die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht werden in jedem Bereich voneinander verschieden ausgerichtet. Das heißt, mehrere Bereiche werden durch Aufteilen jedes Pixel in vier Bereiche in eine "+"-, "x"- oder "Doppel-Y"-Form oder durch horizontales, vertikales und/oder diagonales Aufteilen jedes Pixels und unterschiedlicher Ausrichtungsbehandlung oder Ausbilden der Orientierungsrichtungen in jedem Bereich und auf jedem Substrat erhalten.
Es ist möglich, daß mindestens ein Bereich der aufgeteilten Bereich nicht ausgerichtet wird. Es ist ferner möglich, daß alle Bereiche unausgerichtet bleiben.
Die Fig. 10A und 10B zeigen Draufsichten, welche die Orientierungsrichtungen der Mehrbereichs-Flüssigkristallan­ zeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungs­ formen darstellen.
Fig. 11A, 11B und 12A, 12B zeigen Draufsichten auf die Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Bei diesen Ausführungs­ formen, werden zwei Pixel, die eine voneinander unterschiedliche Form aufweisen, abwechselnd links-rechts oder oben-unten aneinander benachbart als eine Einheit angeordnet, um dadurch dem Mehrbereichs-Effekt zu erhalten.
Da bei der erfindungsgemäßen Mehrbereichs-Flüssigkristallan­ zeigevorrichtung die Gateelektrode und die gemeinsame Hilfselektrode 15 auf der gleichen Schicht ausgebildet weden und das Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 in der Pixelelektrode 13 ausgebildet wird, ist es leicht, die Orientierungsrichtung in den Bereichen zu steuern, wodurch ein weiter Blickwinkel und der Mehrbereichs-Effekt erhalten wird. Außerdem wird der Kurzschluß zwischen der Pixelelektrode 13 und der gemeinsamen Hilfselektrode 15 vermieden und dadurch die Ausbeute verbessert.

Claims (37)

1. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit:
einem ersten und einem zweiten Substrat (31, 33), welche einander zugewandt angeordnet sind;
einer Mehrzahl von Gatebusleitungen (1), welche in einer ersten Richtung auf dem ersten Substrat (31) angeordnet sind und eine Mehrzahl von Datenbusleitungen (3), welche in einer zweiten Richtung auf dem ersten Substrat (31) angeordnet sind, wobei Pixelbereiche festgelegt ist,
einer gemeinsame Hilfselektrode (15), welche den Pixelbereich umgibt und auf der selben Schicht ausgebildet ist, auf welcher die Gatebusleitung (1) ausgebildet ist,
einem Gateisolator (35) über dem gesamten ersten Substrat (31),
einer Passivierungsschicht auf dem Gateisolator (35) über dem gesamten ersten Substrat (31),
einer Pixelelektrode (13) in dem Pixelbereich, welche ein Induktionsfenster (51) für ein elektrisches Feld aufweist,
einer Lichtabschirmschicht (25) auf dem zweiten Substrat (33),
einer Farbfilterschicht (23) auf der Lichtabschirmschicht (25),
einer gemeinsamen Elektrode (17) auf der Farbfilterschicht (23),
einer Ausrichtungsschicht auf mindestens einem des ersten (31) und des zweiten Substrats (33), und
einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten (31) und dem zweiten Substrat (33).
2. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einer Speicherelektrode, welche mit der Pixelelektrode (13) verbunden ist und die Gatebusleitung (1) unter der Passivierungsschicht (37) überlappt.
3. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einer Speicherelektrode, welche mit der Pixelelektrode (13) verbunden ist und die gemeinsame Hilfselektrode (15) unter der Passivierungsschicht (37) überlappt.
4. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pixelelektrode (13) die gemeinsame Hilfselektrode (15) überlappt.
5. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtabschirmschicht (25) die gemeinsame Hilfselektrode (15) überlappt.
6. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pixelelektrode (13) die gemeinsame Hilfselektrode (15) nicht überlappt.
7. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Lichtabschirmschicht (25) die Pixelelektrode (13) überlappt.
8. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Gateisolator (35) und die Passivierungsschicht (37) in einem Bereich außerhalb der gemeinsamen Hilfselektrode (15) ausgebildet sind.
9. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Hilfselektrode (15) mit der gemeinsamen Elektrode (17) elektrisch verbunden ist.
10. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einem dielektrischen Rahmen (53) zur Verzerrung des elektrischen Feldes an der Pixelelektrode (13).
11. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einem dielektrischen Rahmen (53) zur Verzerrung des elektrischen Feldes an der gemeinsamen Elektrode (17).
12. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einem n-Leiter-Dünnschichttransistor an dem Kreuzungsbereich der Gatebusleitung (1) mit der Datenbusleitung (3).
13. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Passivierungsschicht (37) ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld (51) aufweist.
14. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gateisolator (35) ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld (51) aufweist.
15. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Elektrode (17) ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld (51) aufweist.
16. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Farbfilterschicht (23) ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld (51) aufweist.
17. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einer auf der Farbfilterschicht (23) ausgebildeten Schutzschicht.
18. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schutzschicht ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld 51 aufweist.
19. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein für die Passivierungsschicht (37) verwendetes Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche BCB (Benzo Cylcobuten), Acrylharz und Polyimid-Verbindungen aufweist.
20. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein für die Passivierungsschicht (37) verwendetes Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Siliziumnitrid und Siliziumoxid aufweist.
21. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein für die gemeinsame Elektrode (17) verwendetes Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche ITO (Indium Zinn Oxid), Aluminium, Molybdän, Chrom, Tantal, Titan und deren Legierungen aufweist.
22. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein für die Pixelelektrode (13) verwendetes Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche ITO (Indium Zinn Oxid), Aluminium und Chrom aufweist.
23. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Elektrode (17) ITO (Indium Zinn Oxid) aufweist.
24. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Konstante des dielektrischen Rahmens (53) gleich oder kleiner als die dielektrische Konstante der Flüssigkristallschicht ist.
25. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Rahmen (53) ein lichtempfindliches Material aufweist.
26. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein für den dielektrische Rahmen (53) verwendetes Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Photoacrylat und BCB (Benzocylcobuten) aufweist.
27. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pixelbereich in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jedem Abschnitt unterschiedlich ansteuerbar sind.
28. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei die Orientierungsschicht in mindestens zwei Abschnitte aufgeteilt wird, wobei die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in jedem Abschnitt unterschiedlich angesteuert werden.
29. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 28, wobei mindestens einer der mindestens zwei Abschnitte der Orientierungsschicht mit einem Ausrichtungsverfahren behandelt werden.
30. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 28, wobei mindestens einer der mindestens zwei Abschnitte der Orientierungsschicht nicht ausrichtungsbehandelt werden.
31. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssig­ kristallmoleküle mit positiver dielektrischen Anisotrophie aufweist.
32. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssig­ kristallmoleküle mit negativer dielektrischen Anisotrophie aufweist.
33. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einer auf mindestens einem Substrat (31, 33) ausgebildeten negativen uniaxialen Schicht.
34. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:
einer auf mindestens einem Substrat (31, 33) ausgebildeten negativen biaxialen Schicht.
35. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkristallschicht chirale Verunreinigungen aufweist.
36. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, mit:
einer Datenbusleitung (3), an welche ein Datensignal anlegbar ist;
einer Gatebusleitung (1), welche sich mit der Datenbusleitung (3) überschneidet, um einen Pixelbereich zu definieren;
einer in dem Pixelbereich ausgebildeten Pixelelektrode (13), wobei diese ein Induktionsfenster für ein elektrisches Feld (51) aufweist; und
einer die Pixelelektrode (13) umgebenden gemeinsamen Hilfselektrode (15), welche auf der gleichen Schicht wie die Gatebusleitung (1) ausgebildet ist.
37. Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 36, ferner mit:
einem dielektrischen Rahmen (53) zur Verzerrung des in der Pixelelektrode (13) anliegenden elektrischen Feldes.
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