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Die
Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige
und insbesondere eine Mehrbereichs-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(im Folgenden auch als Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
bezeichnet), die eine gemeinsame Hilfselektrode um eine Pixelregion
herum und innerhalb dieser auf derselben Schicht wie die Gate-Leitung
aufweist, und ein auf das elektrische Feld oder die Induktion wirkendes Verzerrungsfenster
sowie eine dielektrische Struktur in der Pixelregion umfasst.
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Unter
Flachbildschirmen, die dieselbe Qualität wie ein Bildschirm mit Kathodenstrahlröhren (CRT)
aufzeigen, haben sich Flüssigkristallanzeigen (LCD)
am stärksten
durchgesetzt. Insbesondere werden LCDs (TFT-LCD) vom Typ eines Dünnschichttransistors
(TFT) für
Personalcomputer, Wort-Datenverarbeitungsrechner,
Büroautomatisierungs-Einrichtungen
und elektrische Geräte
für zu
Hause, wie beispielsweise tragbare Fernseher verwendet. Es ist davon
auszugehen, dass sich der Markt für derartige LCDs weiter ausweitet.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an der Verbesserung der Bildqualität.
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Eine
Beschreibung erfolgt nachfolgend am Beispiel eines TFT-LCD. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf den Typ eines TFT-LCDs begrenzt und kann ebenso
auf ein LCD mit Einfachmatrix, auf ein LCD mit Plasmaausrichtung
usw. angewendet werden. Im Allgemeinen ist die Erfindung auf LCDs
anwendbar, die einen Flüssigkristall
aufweisen, der zwischen einem Paar Substraten eingebettet ist, auf
denen sich jeweils Elektroden befinden und eine Bildanzeige durch
Anlegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden erzeugt wird.
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Für den TFT-LCD
wird gegenwärtig
meist der Normal-Weißmodus
eingesetzt, der in einem gewendelt nematischen (TN) LCD eingesetzt
wird. Die Herstellungstechnik eines TN TFT LCDs ist in den letzten Jahren
beträchtlich
vorangeschritten. Die durch einen TN TFT LCD ermöglichte Kontrast- und Farbreproduzierbarkeit übertreffen
mittlerweile diejenigen eines CRTs. Der TN LCD hat jedoch einen
kritischen Nachteil hinsichtlich eines engen bzw. schmalen Blickwinkelbereichs,
der die Anwendung eines TN LCD begrenzt.
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Die 1A bis 1C veranschaulichen das
Problem eines schmalen Blickwinkels. 1A zeigt
einen Zustand einer weißen
Anzeige, bei der keine Spannung anliegt und Flüssigkristallmoleküle in derselben
Richtung mit einer leichten Neigung (von ca. 1° bis 5°) ausgerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle sind
in 1A schematisch dargestellt. In diesem Zustand
wird unter jedem Blickwinkel ein nahezu weißes Licht wahrgenommen. Wird,
wie in 1C gezeigt, eine Spannung angelegt,
werden die zwischenliegenden Flüssigkristallmoleküle mit Ausnahme
derer, die nahe der Orientierungsschicht angeordnet sind, in einer
vertikalen Richtung ausgerichtet. Linear polarisiert einfallendes
Licht wird deshalb nicht gesehen bzw. die Anzeige ist schwarz, wobei die
Polarisationsrichtung nicht gedreht ist. Steht die Richtung des
Lichteinfalls schräg
zu einem Bildschirm (Anzeige), wird es in geringem Maß gedreht, da
es die Flüssigkristallmoleküle schräg durchläuft, die
in der Vertikalrichtung ausgerichtet sind. Das Bild ist deshalb
in einem Grauton zu sehen und ist nicht absolut schwarz.
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Wie
in 1B gezeigt, werden beim Anlegen einer mittleren
Spannung, die unterhalb der Spannung gemäß des Zustandes nach 1C ist, die
Flüssigkristallmoleküle nahe
der Orientierungsschicht in einer horizontalen Richtung ausgerichtet, wobei
sich die Flüssigkristallmoleküle in dem
mittleren Teil der Zellen halbwegs selbst aufrichten. Die doppelbrechende
Eigenschaft des Flüssigkristalls geht
somit teilweise verloren. Das verursacht eine Verzerrung in der Übertragung
und schafft eine grautonartige Anzeige. Dieser Effekt tritt jedoch
nur bei Licht auf, das senkrecht auf die Flüssigkristallanzeige auftrifft.
Schräg
einfallendes Licht wird anders gesehen, d.h. dass das Licht in Abhängigkeit
davon, ob es von der rechten oder linken Seite der Zeichnung (Anzeigevorrichtung)
betrachtet wird, verschiedenartig gesehen wird. Wie gezeigt, sind
die Flüssigkristallmoleküle relativ
zu dem von rechts unten nach links oben sich fortpflanzenden Lichts
zueinander parallel. Die doppelbrechende Wirkung des Flüssigkristalls tritt
so gut wie nicht in Erscheinung. Deshalb wird die Anzeigenebene
bei einer Ansicht von links schwarz gesehen. Im Gegensatz dazu sind
die Flüssigkristallmoleküle in Relation
zu dem von rechts unten nach links oben sich fortpflanzenden Lichts,
bei dem sie parallel ausgerichtet sind, senkrecht ausgerichtet. Der
Flüssigkristall
zeigt hier eine große
doppelbrechende Wirkung relativ zu dem einfallenden Licht, wobei
das einfallende Licht gedreht ist. Das Resultat liegt in einer weißen Anzeige.
Der wohl schwerwiegenste Nachteil eines TN LCDs liegt demnach darin, dass
der Anzeigezustand in Abhängigkeit
des Blickwinkels variiert. Es ist bekannt, dass eine Blickwinkelabhängigkeit
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD)
in dem TN-Modus dadurch verbessert werden kann, dass die Orientierungsrichtungen
der Flüssigkristallmoleküle innerhalb
von Pixeln auf mehrere, gegenseitig unterschiedliche Richtungen
gesetzt werden. Im Allgemeinen wird die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle (voreingestellte
Kippwinkel), die mit der Substratoberfläche in Kontakt stehen, in dem
TN-Modus durch die Richtung einer unterzogenen Reibung begrenzt,
die von einer Orientierungsschicht vollzogen wird. Dieser Reibvorgang
ist ein Prozess, bei dem auf der Oberfläche der Orientierungsschicht
eine Reibung in einer Richtung durch ein Tuch, wie beispielsweise
ein Rayon, stattfindet und die die Orientierungsschicht kontaktierenden Flüssigkristallmoleküle in der
Reibrichtung ausgerichtet werden. Dadurch kann eine Blickwinkelabhängigkeit
verbessert werden, indem die Reibrichtung innerhalb der Pixel unterschiedlich
ausgeführt
wird.
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Die 2A bis 2C zeigen
ein Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher Reibrichtungen innerhalb
der Pixel. Wie in diesen Figuren gezeigt, wird eine Orientierungsschicht 101 auf
einem Glassubstrat 100 (dessen Elektroden etc. aus der
Zeichnung weggelassen wurden) ausgebildet. Diese Orientierungsschicht 101 wird
dann mit einer drehbaren Reibrolle 102 in Kontaktgebracht,
um die Reibbehandlung in einer Richtung auszuführen. Nachfolgend wird ein
Photoresist auf der Orientierungsschicht 101 aufgetragen
und ein vorbestimmtes Muster wird freigelegt und durch ein photolithographisches
Verfahren entwickelt. Im Ergebnis wird eine Schicht 103 mit
bestimmtem Muster aus dem Photoresist gebildet, wie das in den 2B und 2C gezeigt
ist. Nachfolgend wird die Orientierungsschicht 101 mit
einer Reibrolle 102 in Kontakt gebracht, die in einer entgegengesetzten
Richtung zur vorhergehenden rotierenden Reibrolle 102 rotiert,
so dass nur die offenen Abschnitte des Musters einer Reibung unterliegen.
Auf diese Weise wird eine Mehrzahl von Regionen innerhalb des Pixels
gebildet, die einer Reibung in verschiedenen Richtungen unterliegen,
womit die mehreren Ausrichtungs-Richtungen des Flüssigkristalls
innerhalb des Pixels gebildet werden. Zweckmäßigerweise kann eine Reibbehandlung
in willkürlich
verschiedenen Richtungen ausgeführt
werden, wenn die Orientierungsschicht 101 relativ zur Reibrolle 102 gedreht
wird.
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Wie
das oben beschrieben wurde, bestehen einige Probleme in einer Unterteilung
der Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle zur Verbesserung einer
Blickwinkelabhängigkeit
in dem senkrecht ausgerichteten (VA) LCD.
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Kürzlich ist,
z.B. in
US 5 608 556
A , eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vorgeschlagen worden, die einen Flüssigkristall mittels einer
Hilfselektrode betreibt, die von einer Pixelelektrode elektrisch
isoliert ist, ohne den Flüssigkristall
auszurichten. Eine derartige Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird
mit Bezug auf
3 beschrieben.
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Wie
in 3 gezeigt, weist die betreffende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine Mehrzahl von Datenbusleitungen
und Gate-Leitungen,
einen Dünnschichttransistor,
eine Passivierungsschicht 37, eine Pixelelektrode 13 und
eine Hilfselektrode 21 auf. Die Datenbusleitungen und Gate-Leitungen
sind auf dem ersten Substrat der Länge nach und kreuzweise angeordnet,
um das erste Substrat in eine Mehrzahl von Pixelregionen zu unterteilen.
Der Dünnschichttransistor
ist in jeder Pixelregion auf dem ersten Substrat vorgesehen und
weist eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht, eine Halbleiterschicht,
eine ohm'sche Kontaktschicht
und Source/Drain-Elektroden auf. Die Passivierungsschicht ist auf
dem ersten Substrat ausgebildet. Die Pixelelektrode 13 ist
auf der Passivierungsschicht 37 ausgebildet, um an die Drain-Elektrode angeschlossen
zu werden. Die Hilfselektrode 21 ist auf der Gate-Isolierschicht
vorgesehen, um die Pixelelektrode 13 teilweise zu überlappen.
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Die
betreffende Flüssigkristallanzeigevorrichtung
weist überdies
eine Licht-Abschirmschicht 25, eine auf der Lichtabschirmschicht 25 ausgebildete
Farbfilterschicht 23, eine auf der Farbfilterschicht 23 vorgesehene
gemeinsame Elektrode und eine Flüssigkristallschicht
auf, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen
ist. Die Lichtabschirmschicht 25 ist auf dem zweiten Substrat
vorgesehen, um die Lichtstreuung von den Gate-Leitungen, den Datenbusleitungen
und dem Dünnfilmtransistor
abzuschirmen.
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Die
Hilfselektrode 21 ist um die Pixelelektrode 13 herum
angeordnet, wobei ein Öffnungsbereich 27 einer
gemeinsamen Elektrode 17 das auf die Flüssigkristallschicht aufgebrachte
elektrische Feld verzerrt, so dass die Flüssigkristallmoleküle in einer
Pixeleinheit unterschiedlich angesteuert werden. Das bedeutet, dass
wenn eine Spannung an die Flüssigkristallanzeigevorrichtung
angelegt wird, eine in Folge des verzerrten elektrischen Feldes
auftretende dielektrische Energie die Flüssigkristalldirektoren in einer
gewünschten
Position anordnet.
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Bei
der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist jedoch der Öffnungsbereich 27 in
der gemeinsamen Elektrode 17 erforderlich, um den Mehrbereichs-, d.h.
Multi-Domänen-Effekt
zu erhalten. Diesbezüglich
ist das Verfahren zur Muster- bzw. Strukturbildung der gemeinsamen
Elektrode zusätzlich
erforderlich.
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Überdies
ist, wenn der Öffnungsbereich 27 nicht
ausgebildet oder die Breite der Öffnung
sehr klein ist, die für
die Aufteilung des Pixelbereichs benötigte Verzerrung des elektrischen
Feldes gering. Demgemäss
besteht ein Problem darin, dass sich die erforderliche Zeit erhöht, unter
der der Flüssigkristalldirektor
einen stabilen Zustand erreicht. Eine derartige Domänen-Unterteilung
durch den Öffnungsbereich 27 verursacht
instabile Bildstrukturen für
jeden Bereich, wodurch sich die Bildqualität verschlechtert. Auch erhöhen sich
die Helligkeit und die Antwortzeit, weil ein starkes elektrisches
Feld zwischen der Pixelelektrode 13 und der Hilfselektrode 21 ausgebildet wird.
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DE 100 11 218 A1 offenbart
eine Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung mit einer
Pixelelektrode mit einem Induktionsfenster und einer Hilfselektrode
auf dem ersten Substrat und einer gemeinsamen Elektrode auf einem
zweiten Substrat, wobei eine dielektrische Struktur auf der gemeinsamen
Elektrode ausgebildet ist.
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Demgemäss besteht
die Aufgabe der Erfindung darin, eine Mehrbereichs- oder Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zu schaffen, die eines oder mehrere der im Stande der Technik vorliegenden
Probleme überwindet.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
geschaffen, bei der eine Hilfselektrode um einen Pixelbereich herum
und in diesem auf einer einer Gate-Leitung entsprechenden Schicht vorgesehen
ist, wobei Fenster für
eine elektrische Feldinduktion und dielektrische Strukturen in der
Pixelregion vorgesehen sind, so dass eine stabile Bildstruktur sowie
die Multi-Domänen-Wirkung
erhalten werden können.
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Die
Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der in der
deutschen Patentanmeldung 10011218 aufgezeigten
Erfindung, die von demselben Anmelder eingereicht wurde und in der
eine um einen Pixelbereich auf einer Schicht entsprechend einer
Gate-Leitung herum
ausgebildete Hilfselektrode aufgezeigt ist, wobei Fenster für eine elektrische Feldinduktion
und dielektrische Strukturen in dem Pixelbereich ausgebildet sind.
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Insbesondere
werden durch die Erfindung die Blickwinkeleigenschaften einer VA-Flüssigkristallanzeige
verbessert und es wird eine VA-Flüssigkristallanzeige geschaffen,
die eine Blickwinkelcharakteristik zeigt, die mindestens so gut
oder besser als die eines LCD im Modus einer Schaltungsebene (in-plane
switching mode) ist, während
derselbe Kontrast und dieselbe Arbeitsgeschwindigkeit wie bei herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigen
gewährleistet
ist.
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Um
diese und andere Vorteile gemäß der Aufgabe
der Erfindung zu erhalten, weist eine erfindungsgemäße Ausführungsform,
die nachfolgend ausführlich
beschrieben wird, auf: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat;
eine zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ausgebildete Flüssigkristallschicht;
eine Gate-Leitung und eine Datenbusleitung auf dem ersten Substrat,
welche Leitungen eine Pixelregion definieren; eine Pixelelektrode
mit mindestens einem Induktionsfenster für ein elektrisches Feld auf
dem ersten Substrat; eine Hilfselektrode auf dem ersten Substrat,
die mit einer gemeinsamen Elektrode elektrisch gekoppelt ist und die
die Pixelregion umschließt,
wobei die gemeinsame Elektrode auf dem zweiten Substrat vorgesehen ist;
und mindestens eine dielektrische Struktur auf der Pixelelektrode.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1A bis 1C Darstellungen,
um das Problem bei TN TFT LCDs zu veranschaulichen;
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2A bis 2C ein
Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher Reibrichtungen innerhalb der
Pixel;
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3 eine
Schnittansicht, die eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
im Stand der Technik zeigt;
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4A und 4B Draufsichten,
die eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigen;
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5 eine
Draufsicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zeigt;
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6A bis 6F Schnittansichten,
die die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung entlang
der Schnittlinien I-I' aus 4A zeigen,
wobei nur die 6E und 6F eine
erste Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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7A und 7B Draufsichten,
die eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigen;
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8A bis 8F Schnittansichten,
die die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung entlang
der Schnittlinien II-II' aus 7A zeigen
wobei nur die 8E und 8F eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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9A und 9B Draufsichten,
die eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung zeigen;
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10A bis 10F Schnittansichten,
die die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
entlang der Schnittlinie III-III' aus 9A zeigen wobei
nur die 10E und 10F eine dritte
Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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11A und 11B Draufsichten,
die eine Multi-Domänen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zeigen;
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12A bis 12F Schnittansichten,
die die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
entlang der Schnittlinie IV-IV' aus 11A zeigen wobei nur die 12E und 12F eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigen;
und
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13A und 13B Bildstrukturen,
wenn die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
gemäß der Erfindung
bzw. gemäß dem Stand
der Technik betrieben wird;
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14 eine
Draufsicht, bei der ein U-Typ Dünnschichttransistor
für eine
Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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15A und 15B Schnittansichten,
die die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
entlang der Schnittlinien IV-IV' und V-V' aus 14 zeigen.
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Im
Weiteren wird nun Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung genommen, wie
sie in beispielhafter Weise in der beigefügten Zeichnung dargestellt
ist.
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Wie
in den 4 bis 15 gezeigt,
weist die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ein erstes Substrat 31, ein zweites Substrat 33,
eine Mehrzahl von Datenbusleitungen 3 und Gate-Leitungen 1,
eine Hilfselektrode 15, einen Dünnschichttransistor, eine Passivierungsschicht 37 und
eine Pixelelektrode 13 auf.
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Die
Datenbusleitungen 3 und Gate-Leitungen 1 sind
der Länge
nach und kreuzweise auf dem ersten Substrat 31 vorgesehen,
um das erste Substrat in eine Mehrzahl von Pixelregionen zu unterteilen. Die
Hilfselektrode 15 ist auf derselben Schicht wie die Gate-Leitungen 1 vorgesehen,
um das elektrische Feld zu verzerren. Der Dünnschichttransistor ist in
jeder Pixelregion auf dem ersten Substrat vorgesehen und weist eine
Gate-Elektrode 11, eine Gate-Isolierschicht 35,
eine Halbleiterschicht 5, eine ohm'sche Kontaktschicht 6 sowie
eine Source-Elektrode 7 und eine Drain-Elektrode 9 auf.
Die Passivierungsschicht 37 ist vorzugsweise auf der gesamten
Fläche
des ersten Substrats 31 ausgebildet. Die Pixelelektrode 13 ist
auf der Passivierungsschicht 37 ausgebildet, um an die
Drain-Elektrode 9 angekoppelt zu werden.
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Mindestens
ein oder mehrere Fenster 51 für eine elektrische Feldinduktion
sind unabhängig
in der Pixelelektrode 13 vorgesehen, um das durch die Hilfselektrode 15 gebildete
elektrische Feld zu kompensieren. Ferner überlappt die Pixelelektrode 13 teilweise
die Hilfselektrode 15 und ist dazu bestimmt, eine Disklination
zu beseitigen, die durch ein uneinheitliches von der Hilfselektrode 15 und
der Pixelelektrode 13 gebildetes elektrische Feld verursacht wird
(siehe 4, 5, 6, 9 und 10).
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Die
Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
weist überdies
eine lichtabschirmende Schicht 25, eine auf der lichtabschirmenden
Schicht 25 ausgebildete Farbfilterschicht 23,
eine auf der Farbfilterschicht 25 ausgebildete gemeinsame
Elektrode 17 und eine Flüssigkristallschicht auf, die
zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat vorgesehen
ist. Die lichtabschirmende Schicht 25 ist auf dem zweiten
Substrat 33 ausgebildet, um Lichtdurchlässigkeiten von den Gate-Leitungen 1, den
Datenbusleitungen und dem Dünnschichttransistor
abzuschirmen.
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Eine
oder mehrere dielektrische Strukturen 53 sind gemäß dem Stand
der Technik unabhängig auf
der gemeinsamen Elektrode 17 ausgebildet, wohingegen sie
gemäß der Erfindung
auf der Pixelelektrode 13 gebildet sind. Die dielektrischen
Strukturen 53 verzerren unterschiedlich das auf die Flüssigkristallschicht
aufgebrachte elektrische Feld, um eine Bildstabilität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung und
einen Multi-Domänen- Effekt zu erreichen.
Wenn die dielektrischen Strukturen 53 hoch ausgebildet sind,
um einen Zellenzwischenraum zu erhalten, fungieren die dielektrischen
Strukturen 53 als Abstandshalter der Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
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Die
dielektrischen Strukturen 53 fungieren als ein Einzelpunkt,
der die Stabilität
der Bildzusammensetzung in den Pixelregionen und eine einheitliche
Bildanzeige ermöglicht.
Mit anderen Worten wird mit der Verwendung der dielektrischen Strukturen 53 eine
stabilere Bildanzeige erhalten.
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Wie
in den 5, 6, 8, 10 und 12 gezeigt, wird
zum Herstellen der obigen Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
in jeder Pixelregion auf dem ersten Substrat 31 ein Dünnschichttransistor ausgebildet,
der die Gate-Elektrode 11, die Gate-Isolierschicht 35,
die Halbleiterschicht 5, die ohm'sche Kontaktschicht 6 und die
Source/Drain-Elektroden 7 und 9 aufweist. Auch
wird die Mehrzahl von Gate-Leitungen 1 und Datenbusleitungen 3 ausgebildet,
um das erste Substrat 31 in eine Mehrzahl von Pixelregionen
zu unterteilen.
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Die
Gate-Elektrode 11 und die Gate-Leitungen 1 werden
durch Besputtern und Dessinieren (Strukturieren) eines Metalls,
wie beispielsweise Aluminium, Chrom, Tantal oder einer Aluminiumlegierung
bzw. einer Doppelschicht aus diesen Metallen hergestellt. Zugleich
wird die Hilfselektrode 15 ausgebildet, so dass sie die
Pixelregion umschließt.
Die Gate-Isolierschicht 35 wird
durch Absetzen von SiNx oder SiOx durch plasmaunterstützte chemische Gasphasen-Deposition
(PECVD) auf der Hilfselektrode ausgebildet. Darauf folgend wird)
die Halbleiterschicht 5 und die ohm'sche Kontaktschicht derart ausgebildet,
indem a-Si und n+a-Si durch PECVD-Verfahren
abgesetzt und dessiniert werden. In gleicher Weise kann die Gate-Isolierschicht 35 derart
ausgebildet werden, indem SiNx, SiOx, a-Si und n+a-Si
nacheinander abgesetzt werden. Die Halbleiterschicht und die ohm'sche Kontaktschicht
werden durch Dessinieren durch a-Si und n+a-Si
ausgebildet. Um das Öffnungsverhältnis zu
verbessern, kann die Gate-Isolierschicht 35 aus einem Material
gefertigt sein, dass auf BCB (Benzocyclobuten), Akrylharz oder Polyimid
basiert.
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Die
Datenbusleitungen 3 und die Source/Drain-Elektroden 7 und 9 werden
durch Besputtern und Dessinieren (Strukturieren) eines Metalls wie
Aluminium, Molybdän,
Chrom, Tantal oder einer Aluminiumlegierung bzw. aus einer Doppelschicht aus
zwei dieser Metalle gebildet. Ebenso wird eine Speicherelektrode
ausgebildet, die die Gate-Leitungen 1 und/oder die Hilfselektrode 15 überlappt.
Die Speicherelektrode fungiert zusammen mit den Gate-Leitungen 1 und/oder
der Hilfselektrode 15 als ein Speicherkondensator.
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Anschließend wird
eine Passivierungsschicht 37 aus einem Material, das auf
PCB (Benzocyclobuten), Akrylharz oder Polyimid basiert, oder aus
SiNx oder SiOx auf
dem ersten Substrat 31 gebildet. Weiter wird die Pixelelektrode 13 durch
Besputtern und Dessinieren eines Metalls wie beispielsweise Indium-Zinnoxid
(ITO) gebildet.
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Dann
wird die Pixelelektrode 13 durch ein Kontaktloch mit der
Drain-Elektrode 9 und der Speicherelektrode verbunden und
in verschiedenen Formen dessiniert, um darin Fenster für eine elektrische Feldinduktion
zu bilden.
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Wenn
die Hilfselektrode 15 aus demselben Material wie die Gate-Leitungen 1 gebildet
ist, wird sie auf derselben Schicht wie die Gate-Leitungen 1 gebildet
und mit der gemeinsamen Elektrode 17 elektrisch verbunden,
wobei eine Maske verwendet wird. Eine zusätzliche Maske kann verwendet
werden, um eine andere Metall- oder verschiedene Doppelschichten
zu bilden. Alternativ kann die Hilfselektrode 15 auf einer
der Pixelelektrode 13 entsprechenden Schicht gebildet sein.
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In
den Ausführungsformen
gemäß der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige
sind L-förmige Dünnschichttransistoren
mit einem hohen Öffnungsverhältnis gezeigt.
Verglichen mit dem Stand der Technik hat der L-förmige TFT aufgrund seiner L-Form
ein verbessertes Öffnungsverhältnis und kann
die zwischen der Gate-Leitung und der Drain-Elektrode 9 erzeugte
parasitäre
Kapazität
reduzieren.
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Ebenso
kann der Dünnschichttransistor
in einer U-Form gebildet sein. Ein U-förmiger Dünnschichttransistor 7A mit
einer Source-Elektrode,
die die Drain-Elektrode umschließt, kann nämlich in einem Abschnitt gebildet
sein, wo die Gate-Leitungen die Datenbusleitungen kreuzen, wie das
in 14 gezeigt ist.
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15A ist eine Schnittansicht, die entlang der Schnittlinie
IV-IV' aus 14 genommen
wurde, und 15B ist eine Schnittansicht
entlang der Schnittlinie V-V'.
Ein Metall, wie beispielsweise Aluminium, Molybdän, Chrom, Tantal oder eine
Aluminiumlegierung wird durch Besputtern auf dem ersten Substrat 31 gebildet.
Das Metall wird dann dessiniert, um die Gate-Leitungen 1,
die Gate-Elektroden 11 und die erste Gate-Elektrode 43 des
Speicherkondensators zu bilden. Eine Gate-Isolierschicht 35 aus Silizium-Nitrid
oder Silizium-Oxid wird durch die chemische Gasphasendeposition
(Plasmen-CVD) auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der
Gate-Elektrode 11 gebildet.
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Um
das Öffnungsverhältnis zu
verbessern, kann die Gate-Isolierschicht
aus einem Material, das auf BCB, Akrylharz oder Polyimid basiert,
ausgebildet sein.
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Danach
wird eine amorphe Siliziumschicht und eine n+amorphe
Siliziumschicht auf der Gate-Isolierschicht 35 aufgeschichtet
und dann dessiniert, um eine Halbleiterschicht 5 und eine
ohm'sche Kontaktschicht 6 zu
bilden. Alternativ können
die Gate-Isolierschicht aus Silizium-Nitrit oder Silizium-Oxid,
die amorphe Siliziumschicht und die n+amorphe
Siliziumschicht in aufeinanderfolgender Weise aufgebracht werden,
und die amorphe Siliziumschicht und die n+amorphe
Siliziumschicht können
dessiniert (strukturiert) werden, um die Halbleiterschicht 5 und
die ohm'sche Kontaktschicht 6 zu
bilden.
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Die
Datenbusleitungen werden in einer die Gate-Leitungen kreuzenden
Richtung, die Drain-Elektrode 9 des Dünnschichttransistors, die die Drain-Elektrode 9 umfassende
Source-Elektrode 7, sowie die zweite Elektrode 43A des
Speicherkondensators durch Besputtern und nachfolgendes Dessinieren
eines Metalls wie beispielsweise Aluminium, Molybdän, Chrom,
Tantal oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet.
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Nachfolgend
wird die Passivierungsschicht 37 aus einem Material, das
auf BCB (Benzocyclobuten), Akrylharz oder Polyimid basiert, aus
Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxid auf der gesamten Fläche einschließlich der
Source/Drain-Elektroden 7 und 9 und der zweiten
Elektrode 43A des Speicherkondensators gebildet. Ein transparentes
leitendes Material, wie beispielsweise Indium-Zinnoxid (ITO) wird
gebildet und dann dessiniert, um die Pixelelektrode 13 mit dem
Fenster 51 für
eine elektrische Feldinduktion aus einer Mehrzahl von Löchern oder "Silt"-Formen innerhalb
jeder Domäne
zu bilden.
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Wie
das oben bereits beschrieben wurde, können Probleme hinsichtlich
eines Flimmerns und einer Bildqualität gelöst werden, indem ein Dünnschichttransistor
in U-Form verwendet wird.
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Die
lichtabschirmende Schicht 25 wird auf dem zweiten Substrat 33 gebildet
und die Farbfilterschicht 23 wird ausgebildet, um R (rot),
G (grün)
und B (blau)-Elemente für
jedes Pixel zu wiederholen. Die gemeinsame Elektrode 17 wird
auf dieselbe Weise wie die Pixelelektrode 13 aus einem
transparenten Elektrodenmaterial, wie beispielsweise aus ITO, auf der
Farbfilterschicht 23 gebildet. Im Unterschied zur Erfindung
kann auch auf der gemeinsamen Elektrode 17 ein lichtunempfindliches
Material aufgebracht werden und durch ein photolithographisches
Dessinierverfahren behandelt werden, um dielektrische Strukturen 53 zu
bilden. Zusätzlich
kann die gemeinsame Elektrode 17 in verschiedene Formen
dessiniert werden, um Fenster 51 in Form von Löchern oder
Schlitzen für eine
elektrische Feldinduktion zu bilden.
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Darauffolgend
wird ein Flüssigkristall
zwischen das erste Substrat 31 und das zweite Substrat 33 eingebracht,
so dass eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
vervollständigt
wird. Der Flüssigkristall
besitzt eine positive dielektrische Anisotropie oder eine negative
dielektrische Anisotropie. Ebenso kann der Flüssigkristall mit chiralen Molekülen dotiert
sein.
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Der
Flüssigkristall
wird durch das Dispenserverfahren eingebracht. Insbesondere wird
eine Abdichtschicht zum Zusammenfügen zweier Substrate auf dem
ersten Substrat 31 gebildet, wobei der Flüssigkristall
durch das Dispenserverfahren in die Dichtungsschicht eingebracht
wird.
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Nachdem
ein Abstandsstück
auf dem zweiten Substrat 33 verteilt ist, um den Zellenzwischenraum
des Flüssigkristalls
einheitlich zu erhalten, werden das erste Substrat 31,
in dem die Dichtungsschicht gebildet ist, und das zweite Substrat 33 miteinander
verbunden. Danach wird die Dichtungsschicht mittels UV-Licht oder
mittels einer Kombination aus UV-Licht und Wärme ausgehärtet. Um die Flüssigkristallschicht
währenddessen
zu bilden, kann zusätzlich
zu einem Verfahren zur Absenkung des Flüssigkristalls in einem Dekompressionszustand
der Flüssigkristall
in die Zelle eingebracht werden, nachdem in der Zelle ein Vakuum
hergestellt wurde und der resultierende Druckunterschied (Kapillarkrafterscheinung)
eingesetzt wird. Alternativ kann ein allgemein bekanntes Verfahren
zum Einbringen eines Flüssigkristalls
angewendet werden. Wenn das Dispenserverfahren bei einem großen Substrat
angewendet wird, ist es möglich,
die Ausbildungszeit für den
Flüssigkristall
zu reduzieren. Wenn ein Flüssigkristall
mit einer negativ-dielektrischen
Anisotropie verwendet wird, ist es möglich, die Einbringdauer des Flüssigkristalls
zu verkürzen,
da die Viskosität
des Flüssigkristalls
hoch ist. Ebenso kann eine gespaltene Abstandseinrichtung als die
Abstandseinrichtung verwendet und ein Dichtungsmaterial verwendet
werden, das unter UV-Strahlung oder bei Raumtemperatur aushärtet.
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Die
dielektrischen Strukturen 53 sind unabhängig ausgebildet und verzerren
das auf die Flüssigkristallschicht
aufgebrachte elektrische Feld. Die dielektrischen Strukturen 53 haben
vorzugsweise dielektrische Konstanten, die derjenigen der Flüssigkristallschicht
entsprechen oder kleiner sind, wobei noch vorteilhafter deren Wert
3 oder weniger beträgt. Für die dielektrischen
Strukturen kann ein Material, beispielsweise ein Photoakrylat oder
BCB verwendet werden.
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Um
eine Spannung Vcom an der Hilfselektrode 15 anlegen
zu können,
ist ein mit Silber (Ag) dotierter Abschnitt in jeder Ecke eines
Ansprechbereichs der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
auf dem ersten Substrat 31 ausgebildet. Das zweite Substrat 33 wird
dem elektrischen Feld unterworfen, um den Flüssigkristall durch die Potentialdifferenz
zwischen dem oberen und unteren Substrat zu bewegen. Jeder mit Silber
dotierte Abschnitt einer jeden Ecke ist mit der Hilfselelektrode 15 verbunden.
Folglich wird die Spannung Vcom an der Hilfselelektrode 15 angelegt. Diese
Prozess wird beim Ausbilden der Hilfselelektrode 15 ausgeführt.
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Eine
Phasendifferenzschicht 29 wird auf mindestens entweder
dem ersten Substrat 31 oder dem zweiten Substrat 33 ausgebildet.
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Die
Phasendifferenzschicht 29 ist eine negative einachsige
Schicht mit einer Achse und ist dazu bestimmt, den Sichtwinkel einer
Bedienperson zu kompensieren.
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Demzufolge
wird ein Bereich ohne Grauinversion verbreitert, das Kontrastverhältnis in
Einfallsrichtung vergrößert und
ein Mehrbereich, bzw. eine Multi-Domäne durch ein einzelnes Pixel
gebildet. Folglich ist es möglich,
den rechts-links-Blickwinkelbereich
wirkungsvoll zu kompensieren.
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Zusätzlich zu
der negativen einachsigen Schicht kann eine negative zweiachsige
Schicht mit zwei Achsen als die Phasendifferenzschicht gebildet werden.
Die negative zweiachsige Schicht kann eine Blickwinkelbereichs-Charakteristik erzielen,
die über die
Charakteristik mit einer negativen einachsigen Schicht hinausgeht.
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Nach
dem Anbringen der Phasendifferenzschicht wird ein Polarisator (nicht
gezeigt) auf beiden Substraten angebracht. Auch können der
Polarisator mit der Phasendifferenzschicht als eine gemeinsame einteilige
Schicht ausgebildet sein.
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Bei
der in den 4A und 4B gezeigten Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
ist mindestens ein oder mehrere Fenster 51 zur elektrischen
Feldinduktion in der Pixelelektrode 13 gebildet. Die Hilfselektrode 15 ist
um die Pixelregionen herum gebildet und die dielektrischen Strukturen 53 sind
in den Pixelregionen ausgebildet. In dieser Struktur überlappt die
Pixelelektrode 13 die Hilfselektrode 15 nicht,
während
die lichtabschirmende Schicht 25 die Pixelelektrode überlappt,
um einen Lichtaustritt zu verhindern.
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Gemäß den 6A und 6B stehen
die dielektrischen Strukturen 53 reltiv zum Substrat gering
hervor. In den 6C und 6D erstrecken sich
die dielektrischen Strukturen 53 bis zum zweiten Substrat,
um einen Zellenzwischenraum der Flüssigkristallanzeige zu erhalten.
In den 6A und 6C ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material, wie beispielsweise
SiNx oder SiOx gebildet. In
den 6B und 6D ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material basierend
auf BCB, Akrylharz oder Polyimid gebildet. In den 6E und 6F stehen
die dielektrischen Strukturen 53 gegenüber dem Substrat gering auf
der Pixelelektrode 13 hervor.
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Bei
der in den 7A und 7B gezeigten Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
ist mindestens ein oder sind mehrere Fenster 51 zur elektrischen Feldinduktion
in der Pixelelektrode 13 ausgebildet, wobei die Hilfselektrode 15 um
die Pixelregionen herum angeordnet ist und die dielektrischen Strukturen 53 in
den Pixelregionen ausgebildet sind. Gemäß diesem Aufbau überlappt
die Pixelelektrode 13 die Hilfselektrode 15, um
einen Speicherkondensator zu bilden. Die lichtabschirmende Schicht 25 überlappt ebenso
die Hilfselektrode 15, um das Öffnungsverhältnis zu verbessern.
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Gemäß den 8A und 8B stehen
die dielektrischen Strukturen gegenüber dem Substrat gering hervor.
Gemäß den 8C und 8D erstrecken
sich die dielektrischen Strukturen bis zum zweiten Substrat, um
einen Zellenzwischenraum der Flüssigkristallanzeige
zu erhalten. In den 8A und 8C ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material, wie beispielsweise
SiNx oder SiOx gebildet. In
den 8B und 8D ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material basierend
auf BCB, Akrylharz oder Polyimid gebildet. Gemäß den 8E und 8F stehen
die dielektrischen Strukturen 53 gegenüber dem Substrat gering auf
der Pixelelektrode 13 hervor.
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Gemäß der in
den 9A und 9B gezeigten
Flüssigkristallanzeige
ist mindestens ein oder mehrere Fenster 51 zur elektrischen
Feldinduktion in der Pixelelektrode 13 ausgebildet. Die
Hilfselektrode 15 ist um die Pixelregionen herum und in
einer Region angeordnet, wo die Fenster zur elektrischen Feldinduktion
ausgebildet sind, und die dielektrischen Strukturen 53 sind
in den Pixelregionen ausgebildet. Gemäß diesem Aufbau überlappt
die Pixelelektrode 13 die Hilfselektrode 15 nicht,
während
die lichtabschirmende Schicht 25 die Pixelelektrode 13 überlappt,
um einen Lichtaustritt zu verhindern.
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Gemäß den 10A und 10B stehen die
dielektrischen Figuren gegenüber
dem Substrat gering hervor. Gemäß den 10C und 10D erstrecken
sich die dielektrischen Strukturen 53 bis zum zweiten Substrat,
um einen Zellenzwischenraum der Flüssigkristallanzeige zu erhalten.
In den 10A und 10C ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material, wie beispielsweise
SiNx oder SiOx gebildet.
In den 10B und 10D ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material basierend
auf BCB, Akrylharz oder Polyimid gebildet. In den 10E und 10F haben
die dielektrischen Strukturen 53 gegenüber dem Substrat eine gering hervorstehende
Gestalt auf der Pixelelektrode 13.
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Gemäß der in
den 11A und 11B gezeigten
Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
ist mindestens ein oder mehrere Fenster 51 zur elektrischen
Feldinduktion in der Pixelelektrode 13 ausgebildet, wobei
die Hilfselektrode 15 um die Pixelregionen herum und in
einer Region ausgebildet ist, wo die Fenster zur elektrischen Feldinduktion
vorliegen, und die dielektrischen Strukturen 53 sind in
den Pixelregionen ausgebildet. Gemäß diesem Aufbau überlappt die
Pixelelektrode 13 die Hilfselektrode 15, um einen Speicherkondensator
zu bilden. Ebenso überlappt die
lichtabschirmende Schicht 25 die Hilfselektrode 15,
um das Öffnungsverhältnis zu
verbessern.
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Gemäß den 12A und 12B stehen die
dielektrischen Strukturen 53 gegenüber dem Substrat gering hervor.
Gemäß den 12C und 12D erstrecken
sich die dielektrischen Strukturen bis zum zweiten Substrat, um
einen Zellenzwischenraum der Flüssigkristallanzeige
zu erhalten. In den 12A und 12C ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material, wie beispielsweise SiNx oder SiOx gebildet.
In den 12B und 12D ist
die Passivierungsschicht 37 aus einem Material basierend
auf BCB, Akrylharz oder Polyimid gebildet. Gemäß den 12E und 12F haben die dielektrischen Strukturen 53 gegenüber dem Substrat
eine gering hervorstehende Gestalt auf der Pixelelektrode 13.
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Die 13A und 13B zeigen
Bildstrukturen, bei denen eine Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung und gemäß dem Stand
der Technik verwendet werden.
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Wie
in 13A gezeigt, steuert die dielektrische Struktur
in der Pixelregion das elektrische Feld. Somit ist zu betonen, dass
eine einheitliche Bildstruktur für
jeden Domänenbereich
gebildet wird. Wie in 13B jedoch
gezeigt, ist zu beachten, dass eine uneinheitlich Bildstruktur für jeden
Domänen-Bereich hervorgerufen
wird, was einer verschlechterten Bildanzeige entspricht.
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So
wird bei der erfindungsgemäßen Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zusätzlich
eine Orientierungsschicht (nicht gezeigt) auf dem ersten Substrat
und/oder dem zweiten Substrat ausgebildet. Die Orientierungsschicht
ist aus einem lichtempfindlichen Material hergestellt, wie beispielsweise
einem PVCN (Polyvinylcinnamat), PSCN (Polysiloxancinnamat) oder
CelCN (Zellulosecinnamat). Ebenso kann jedes für das Photoorientierungsverfahren
geeignete Material verwendet werden.
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Bestrahlt
man mindestens ein Mal die Orientierungsschicht um einen Verkippungswinkel
und eine Orientierungsrichtung oder Vorkipprichtung des Direktors
des Flüssigkristallmoleküls, wird
eine stabile Ausrichtung des Flüssigkristalls
erhalten. Ultraviolettes Licht ist dabei für das Photoorientierungsverfahren
geeignet. Nicht polarisiertes Licht, unpolarisiertes Licht, linear
polarisiertes Licht oder teilweise polarisiertes Licht kann für das Photoorientierungsverfahren
verwendet werden.
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Das "Rubbing"-Verfahren (Reiben)
oder das Photoorientierungsverfahren kann auf das erste oder das
zweite Substrat oder beide angewendet werden. Unterschiedliche Orientierungsverfahren
können
auf beide Substrate ebenso angewendet werden. Optimalerweise kann
das Orientierungsverfahren selbst nach dem Ausbilden der Orientierungsschicht übersprungen
werden.
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Überdies
wird das obige Orientierungsverfahren ausgeführt, um eine Unterteilung der
Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
in mindestens zwei Regionen zu vollziehen. Folglich kann das Flüssigkristallmolekül der Flüssigkristallschicht
in jeder Region unterschiedlich ausgerichtet werden. Mit anderen
Worten wird jedes Pixel in vier Regionen in +-Form oder X-Form unterteilt
oder jedes Pixel ist in einer horizontalen, vertikalen oder diagonalen
Richtung unterteilt. Ein Orientierungsverfahren oder eine Orientierungsrichtung
wird in Abhängigkeit
von jeder Region und jedem Substrat variiert, so dass der Multi-Domänen-Effekt
erzielt werden kann. Mindestens eine Region der unterteilten Regionen
kann eine "unausgerichtete" Region sein, wobei
auch alle unterteilten Regionen unausgerichtet sein können.
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Nach
obiger Ausführung
zeigt die Multi-Domänen-Flüssigkristallanzeige
folgende Vorteile.
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Die
Hilfselektrode ist auf derselben Schicht wie die Gate-Leitungen
um die Pixelregion herum und/oder auf der Pixelregion ausgebildet.
Sowohl die Fenster zur elektrischen Feldinduktion als auch die dielektrischen
Strukturen und die Hilfselektrode sind innerhalb der Pixelelektrode
ausgebildet, so dass die elektrische Feldverzerrung vollzogen werden
kann. Folglich wird eine Orientierungsrichtung leicht innerhalb
der Domäne
gesteuert und eine stabile Bildstruktur in der Bildanzeige erhalten.
Demzufolge ist der Sichtwinkel und der Multi-Domänen-Effekt verbessert. Da die
Hilfselektrode auf derselben Schicht wie die Gate-Leitungen gebildet
ist, wird zusätzlich ein
elektrischer Kurzschluss zwischen der Pixelelektrode und der Hilfselektrode
vermieden und die Ausbeute damit verbessert.