DE102004040520B4 - Verfahren zum Herstellen eines LCD - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines LCD mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Substrats (111, 121); – Herstellen eines Dünnschichttransistors auf dem ersten Substrat (111); – Herstellen einer ersten Orientierungsschicht (150) auf dem ersten Substrat (111) mit dem Dünnschichttransistor; – Ausführen sowohl eines Reibeprozesses als auch eines Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses an der ersten Orientierungsschicht (150), um auch an Stufenabschnitten für eine gleichmäßige Orientierungsrichtung zu sorgen; und – Herstellen einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (111, 121), wobei der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess unter Verwendung einer Maske ausgeführt wird, die Abschnitte der ersten Orientierungsschicht (150) mit Ausnahme von den Stufenabschnitten abdeckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkristalldisplays (LCD).
  • LCDs haben als Ersatz für Kathodenstrahlröhren (CRTs) große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie vorteilhafte Eigenschaften wie flaches Profil, geringes Gewicht und niedrigen Energieverbrauch zeigen. LCDs werden dadurch betrieben, dass die optische Anisotropie bei einem Verfahren geändert wird, bei dem ein elektrisches Feld an einen Flüssigkristall mit Fließvermögen und optischen Eigenschaften gelegt wird.
  • LCDs werden gemäß verschiedenen Modi auf Grundlage des Typs des verwendeten Flüssigkristalls und dessen Eigenschaften betrieben. Genauer gesagt, bestehen insbesondere die folgenden Kategorien bei den Modi: ein verdrillt-nematischer (TN) Modus, bei dem der Flüssigkristall-Richtungsvektor durch Anlegen einer Spannung gesteuert wird, nachdem die Richtungsvektoren mit einer Verdrillung von 90° ausgerichtet wurden; ein Mehrdomänenmodus, bei dem ein großer Betrachtungswinkel dadurch erzielt wird, dass ein Pixel in mehrere Domänen unterteilt wird; ein Modus mit optisch kompensierter Doppelbrechung (OCB), bei dem eine Phasenänderung von Licht abhängig van der Ausbreitungsrichtung desselben dadurch kompensiert wird, dass an der Außenseite eines Substrats ein Kompensationsfilm ausgebildet wird; ein Modus mit horizontalem Schalten (Schalten der Ebene) (IPS), bei dem ein elektrisches Feld parallel zu zwei Substraten dadurch erzeugt wird, dass zwei Elektroden auf einem Substrat hergestellt werden; und ein Modus mit vertikaler Ausrichtung (VA), bei dem die Längsachse (Hauptachse) von Flüssigkristallmolekülen unter Verwendung eines Flüssigkristalls vom Negativtyp und einer Vertikal-Orientierungsschicht vertikal zur Ebene derselben ausgerichtet wird.
  • Im Allgemeinen verfügt ein LCD über ein oberes Substrat mit einem Farbfilterarray, ein unteres Substrat mit einem Dünnschichttransistor-Array und eine Flüssigkristallschicht. Das obere und das untere Substrat sind einander zugewandt, und zwischen diesen beiden ist die Flüssigkristallschicht mit dielektrischer Anisotropie ausgebildet. Um ein LCD als optisches Bauteil zu verwenden, ist es erforderlich, Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht in einer vorbestimmten Richtung auszurichten. Demgemäß wird auf dem Substrat eine Orientierungsschicht, d. h. eine Schicht aus einem organischen Polymer, hergestellt, und sie wird durch Reiben mit Anisotropie versehen. LCDs können abhängig von der Beleuchtung wie folgt eingeteilt werden: transmissive LCDs unter Verwendung einer Hintergrundbeleuchtung als Lichtquelle; reflektive LCDs unter Verwendung von Umgebungslicht als Lichtquelle ohne dass eine Hintergrundbeleuchtung vorhanden wäre; und transflektive LCDs, die die Nachteile transmissiver und reflektiver LCDs überwinden. Transmissive LCDs zeigen den Nachteil eines hohen Energieverbrauchs auf Grund der Hintergrundbeleuchtung, und reflektive LCDs zeigen das Problem, dass sie in dunkler Umgebung nicht verwendbar sind.
  • Transflektive LCDs verfügen sowohl über durchlässige als auch reflektierende Teile innerhalb eines Einheitspixels, wobei sie nach Bedarf als transmissives oder reflektives LCD wirken. Demgemäß kann abhängig von der Art des LCD eine Pixelelektrode als transmissive oder als reflektive Elektrode hergestellt werden. Zum Beispiel wird eine transmissive Elektrode bei einem transmissiven LCD und im durchlässigen Teil eines transflektiven LCD hergestellt. Auch wird eine reflektive Elektrode bei einem reflektiven LCD und im reflektierenden Teil eines transflektiven LCD hergestellt. Die transmissive Elektrode eines transmissiven LCD und eines transflektiven LCD lassen von der Hintergrundbeleuchtung emittiertes Licht durch das untere Substrat zur Flüssigkristallschicht durch, wodurch hohe Leuchtstärke erzielt wird. Die reflektive Elektrode eines reflektiven oder eines transflektiven LCD reflektiert auf das obere Substrat fallendes Umgebungslicht, um dadurch ebenfalls hohe Leuchtstärke zu erzielen.
  • Nun wird ein bekanntes IPS-LCD an Hand der 1 bis 3 beschrieben. Die 1 ist eine Teildraufsicht zum Veranschaulichen des bekannten IPS-LCD; die 2 veranschaulicht Spannungsverteilungen in diesem IPS-LCD; und die 3A und 3B sind Draufsichten zum Veranschaulichen des IPS-LCD bei aus- bzw. eingeschalteter Spannung.
  • Beim in der 1 dargestellten bekannten IPS-LCD sind einander schneidende Gateleitungen 12 und Datenleitungen 15 auf einem Substrat ausgebildet, um Pixelbereiche zu bilden, und innerhalb eines Pixelbereichs ist im Wesentlichen parallel zur Gateleitung 12 eine gemeinsame Leitung 24a ausgebildet. Auch ist im Schnittbereich zwischen einer Gateleitung 12 und einer Datenleitung 15 ein Dünnschichttransistor TFT ausgebildet, und eine von der gemeinsamen Leitung 24a abzweigende gemeinsame Elektrode 24 ist im Wesentlichen parallel zur Datenleitung 15 innerhalb des Pixelbereichs ausgebildet. Mit der Drainelektrode des Dünnschichttransistors TFT ist eine Pixelelektrode 17 im Wesentlichen parallel zu den gemeinsamen Elektroden 24 zwischen diesen ausgebildet. Auch ist auf der Gateleitung 12 eine Speicherelektrode 25 ausgebildet, die sich ausgehend von der Pixelelektrode 17 erstreckt.
  • Wenn bei diesem IPS-LCD eine Spannung von 5 V an die gemeinsame Elektrode 24 angelegt wird und 0 V an die Pixelelektrode 17 angelegt wird, wie es in der 2 dargestellt ist, bildet sich parallel zur Elektrode in einem dieser entsprechenden Abschnitt eine Äquipotenzialfläche, die im Abschnitt zwischen zwei Elektroden vertikal zu diesen ausgebildet ist. In diesem Zustand wird, da die Richtung eines elektrischen Felds rechtwinklig zur Äquipotenzialfläche verläuft, zwischen der gemeinsamen Elektrode 24 und der Pixelelektrode 17 ein im Wesentlichen paralleles elektrisches Feld erzeugt, und auf der Elektrode wird ein vertikales elektrisches Feld erzeugt, wobei sich an den Ecken der Elektrode ein paralleles und ein vertikales elektrisches Feld im Wesentlichen gleichzeitig ausbilden.
  • Bei diesem IPS-LCD ist es möglich, die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen unter Verwendung des elektrischen Felds zu steuern. Wenn z. B., wie es durch die 3A veranschaulicht ist, eine Spannung an Flüssigkristallmoleküle 31 angelegt wird, die zunächst in derselben Richtung wie die Transmissionsachse einer Polarisationsfolie ausgerichtet sind, werden die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle 31 im Wesentlichen parallel zum elektrischen Feld ausgerichtet, wie es in der 3B dargestellt ist. Genauer gesagt, werden eine erste und eine zweite Polarisationsfolie an den Außenseite des unteren bzw. oberen Substrats hergestellt, deren Transmissionsachsen orthogonal zueinander angeordnet werden. Wenn eine Orientierungsschicht des unteren Substrats im Wesentlichen parallel zur Transmissionsachse einer Polarisationsfolie gerieben wird, erfolgt eine Anzeige in einem Modus mit einer im Normalzustand schwarzen Anzeige. Das heißt, dass dann, wenn keine Spannung an das Bauteil angelegt wird, die Flüssigkristallmoleküle 31 so ausgerichtet sind, wie es in der 3A dargestellt ist, um dadurch den schwarzen Zustand anzuzeigen. Wenn eine Spannung angelegt wird, wie es durch die 3B veranschaulicht ist, werden die Flüssigkristallmoleküle 31 im Wesentlichen parallel zum elektrischen Feld ausgerichtet, um dadurch den weißen Zustand anzuzeigen. In den 3A und 3B sind auch eine gemeinsame Elektrode 24 und eine Pixelelektrode 17 dargestellt. Das beschriebene IPS-LCD verfügt über einen großen Betrachtungswinkel im Vergleich zu einem im TN-Modus betriebenen LCD.
  • Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des oben genannten LCD detailliert beschrieben. Die Herstellprozesse für LCDs, die gemäß dem TN-, dem transflektiven und dem IPS-Modus arbeiten, sind einander sehr ähnlich. Speziell wird ein Verfahren zum Herstellen eines IPS-LCD beschrieben. Dazu werden die 4A bis 4D verwendet, die Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein bekanntes IPS-LCD sind.
  • Wie es in der 4A dargestellt ist, wird eine Metallschicht mit niedrigem Widerstand durch Sputtern auf einem unteren Substrat 11 hergestellt und dann strukturiert, um eine Gateleitung (nicht dargestellt) und eine Gateelektrode 12a auszubilden. Gleichzeitig werden eine gemeinsame Leitung (nicht dargestellt) parallel zur Gateleitung sowie die eine Vielzahl gemeinsamer Elektroden 24 ausgebildet, die von der gemeinsamen Leitung abzweigen. Danach wird eine Gateisolierschicht 13 bei einem Verfahren mit einer Abscheidung einer Lithiumnitridschicht SiNx auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 11 einschließlich der Gateleitung hergestellt. Auf dieser erzielten Oberfläche des unteren Substrats 11 wird eine Schicht aus amorphem Silicium abgeschieden und dann selektiv entfernt, um auf der Gateisolierschicht 13 über der Gateelektrode 12a eine Halbleiterschicht 14 auszubilden.
  • Gemäß der 4B wird auf der Gateisolierschicht 13 durch Sputtern eine Metallschicht mit niedrigem Widerstand hergestellt und dann strukturiert, um eine Datenleitung (nicht dargestellt) sowie Source/Drain-Elektroden 15a und 15b herzustellen. Anschließend wird eine Vielzahl von Pixelelektroden 17 mit der Drainelektrode 15b verbunden, wobei eine Ausbildung parallel zur Datenleitung erfolgt. Die Pixelelektroden 17 sind zwischen jeweiligen gemeinsamen Elektroden 24 angeordnet, so dass die Pixelelektroden 17 mit den gemeinsamen Elektroden 24 abwechseln. Dabei kann eine Pixelelektrode 17 gleichzeitig wie eine Datenleitung aus Metall hergestellt werden oder sie kann zusätzlich unter Verwendung einer transparenten, leitenden Schicht wie ITO hergestellt werden. Auch können die Pixelelektroden 17 und die gemeinsamen Elektroden 24 mit einem geraden oder einem Zickzackmuster hergestellt werden.
  • Anschließend wird, wie es in der 4C dargestellt ist, eine Passivierungsschicht 16 gemäß einem verfahren hergestellt, bei dem eine Siliciumnitridschicht oder eine organische Isolierschicht aus BCB auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 11 einschließlich der Datenleitung 15 abgeschieden oder auf sie aufgetragen wird.
  • Wie es in der 4D dargestellt ist, wird auf dem oberen Substrat 21 eine Schwarzmatrixschicht 22 aus einem Metall wie Cr oder aus CrOx hergestellt, um das Auslecken von Licht zu verhindern und zwischen jeweiligen Schwarzmatrixschichten 22 werden durch ein Elektroabscheidungsverfahren, ein Pigmentsprühverfahren oder ein Beschichtungsverfahren R/G/B-Farbfilterschichten 23 hergestellt, um verschiedene Farben zu realisieren. Dann wird darauf eine zweite Orientierungsschicht 60 abgeschieden. Auch wird auf das untere Substrat 11 oder das obere Substrat 21 ein Abdichtmittel (nicht dargestellt) aufgetragen, und auf eines dieser Substrate werden Abstandshalter (nicht dargestellt) aufgebracht. In diesem Zustand werden die zwei einander zugewandten Substrate 11 und 21 miteinander verbunden. Dann wird zwischen das untere und das obere Substrat 11 und 21, die miteinander verbunden sind, ein Flüssigkristall 30 injiziert, und an den Außenseite dieser Substrate werden eine erste bzw. zweite Polarisationsfolie 81 und 82 angebracht, um dadurch das bekannte IPS-LCD fertig zu stellen. Dabei verlaufen die Transmissionsachsen der Polarisationsfolien 81 und 82 im Wesentlichen orthogonal zueinander, und die eine Transmissionsachse hat dieselbe Richtung wie das elektrische Feld.
  • Nun wird ein Reibeprozess detailliert beschrieben. Die 5 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines Reibeprozesses, gemäß der einschlägigen Technik. Der Reibeprozess verfügt über einen sequenziellen Prozess mit Herstellung der als Orientierungsschicht bezeichneten organischen Hochpolymerschicht auf dem Substrat, um in dieser Anisotropie zu erzielen. Das heißt, dass Polyamidsäure oder lösliches Polyimid auf das Substrat aufgetragen wird und sequenziell bei einer Temperatur zwischen 60°C und 80°C sowie zwischen 80°C und 200°C ausgehärtet wird, wodurch aufgetragene Polyamsäure oder lösliches Polyimid zu einer Polyimidschicht ausgebildet wird. Wie es in der 5 dargestellt ist, wird die Polyimidschicht durch eine zylindrische Reibewalze 70 gerieben. Dabei schreitet der Reibeprozess dadurch fort, dass die mit einem Reibetuch 71 wie einem solchen aus Nylon oder Rayon beschichtete zylindrische Reibewalze 70 gedreht wird, damit die Oberfläche der Polyimidschicht mechanisch gerieben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass durch die Nähte des Reibetuchs 71 der Reibewalze 70 ein vertikales oder ein horizontales Band erzeugt wird. Auch können sich Endabschnitte des Reibetuchs von der Reibewalze 70 lösen.
  • Das beschriebene bekannte IPS-LCD zeigt die folgenden Nachteile.
  • Die 6 ist eine Fotografie zum Veranschaulichen des Ausleckens von Licht an einer Fläche mit Stufenüberdeckung bei einem bekannten LCD. Die 7 ist eine Fotografie, die Entsprechendes bei einem bekannten LCD ohne Stufenüberdeckung zeigt. Gemäß der 6 besteht bei einem TFT-Arraysubstrat, unabhängig vom Modus, für den es verwendet wird, eine Stufenüberdeckung an der Oberfläche. Das heißt, dass z. B. bei einem im TN-Modus betriebenen LCD der TFT-Abschnitt und der Überkreuzungsabschnitt einer Gateleitung und einer Datenleitung relativ höher als die anderen Abschnitte des TFT-Arraysubstrats sind. Im Fall eines transreflektiven LCD ist die Stufenüberdeckung zwischen dem transmissiven und dem reflektiven Teil im Pixelbereich vorhanden. Bei einem IPS-LCD wird durch das Muster der gemeinsamen Elektrode 24 und der Pixelelektrode 17 eine Stufenüberdeckung von ungefähr 250 nm (2500 Å) erzeugt. Während des Reibeprozesses für die Orientierungsschicht 50 steht das Reibetuch 71 nicht mit dem relativ niedrigen Abschnitt der Stufenüberdeckung in Kontakt, wodurch der Reibevorgang mangelhaft ist. Auch wird bei einem IPS-LCD, das unter Verwendung dreier Masken hergestellt wird, im Kontaktabschnitt zwischen der Pixelelektrode und der Drainelektrode des Dünnschichttransistors eine Stufenüberdeckung von ungefähr 800 nm erzeugt. Während des Reibeprozesses der Orientierungsschicht steht das Reibetuch nicht mit dem relativ niedrigen Abschnitt der Stufenüberdeckung in Kontakt, wodurch der Reibevorgang fehlerhaft ist. Gemäß der 6 kommt es im schwarzen Ausgangszustand zu einem Lichtleck, da es unmöglich ist, die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in einem Abschnitt ohne Ausrichtungsmuster zu kontrollieren. Dann ist die Bildqualität wegen schlechtem Kontrastverhältnis beeinträchtigt. Indessen kommt es an einer Oberfläche ohne Stufenüberdeckung auf Grund eines fehlerhaften Reibevorgangs zum Auslecken von Licht, wenn das Ausrichtungsmuster wegen einer Ungleichmäßigkeit des Reibetuchs nicht gleichmäßig ist.
  • Aus JP H11-305256 A ist eine Flüssigkristallvorrichtung bekannt, bei der ein Orientierungsfilm auf einem TFT-Substrat hergestellt wird, der seine Ausrichteigenschaften für Flüssigkristalle durch Reiben und Lichteinstrahlung erhält. Eine Antireflexionsschicht ist dabei unterhalb der Orientierungsschicht, beispielsweise auf einer Elektrodengruppe, aufgebracht, sodass keine unerwünschte Reflexion von eingestrahltem Licht auftritt.
  • DE 198 26 008 A1 beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein Flüssigkristallanzeigepaneel, bei dem Strahlung zur Ausrichtung der Ausrichtungsschicht senkrecht zum Substrat eingestrahlt wird. Um in der Ausrichtschicht benachbarte Bereiche mit senkrecht zueinander liegenden Ausrichtungen zu erhalten, wird ein schachbrettartiges Filter eingesetzt, um jeweils nur einen von zwei vorgesehenen Wellenlängenbereiche des eingestrahlten Lichts durchzulassen.
  • Aus DE 197 03 682 A1 ist eine UV-Licht-Bestrahlvorrichtung für Fotoausrichtungsverfahren zur Ausrichtung einer Orientierungs- oder Ausrichtungsschicht bekannt, mit der eine Ausrichtungsschicht schräg, also nicht senkrecht zum Substrat, bestrahlt werden kann.
  • DE 197 49 355 A1 betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallzelle, bei dem die Ausrichtung einer Ausrichtungsschicht durch Lichteinstrahlung erfolgt. Um eine Mehrbereichs-Flüssigkristallzelle zu erhalten, wird Licht schräg auf jeweilige Bereiche der Ausrichtungsschicht eingestrahlt, während andere Bereiche, die während dieses Behandlungsschrittes nicht ausgerichtet werden sollen, von einer Maske abgedeckt werden.
  • Aus JP H10-339877 A ist es bekannt, eine Orientierungs- oder Ausrichtschicht mit polarisiertem Licht zu bestrahlen, wobei die Polarisationsrichtung senkrecht zur Reiberichtung ist.
  • JP H09-230351 A zeigt ein Verfahren zum Ausbilden einer Orientierungsschicht, bei dem nach dem Härten der Schicht ein Reibeprozess durchgeführt wird. Anschließend wird die Orientierungsschicht mit Laserlicht, Ionenstrahlen oder Plasma bestrahlt, wobei die Einstrahlrichtung senkrecht oder schräg sein kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein vereinfachtes Verfahren zum Herstellen eines LCD zu schaffen, durch das ein durch einen fehlerhaften Reibevorgang im Bereich von Stufenabschnitten erzeugtes Auslecken von Licht verhindert wird, um dadurch das Kontrastverhältnis zu verbessern.
  • Diese Aufgabe ist durch das Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Reibeprozess und ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess ausgeführt. Der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess erfolgt z. B. durch Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, mit Licht oder mit einem Plasma, unter Verwendung einer Maske, die Abschnitte der Orientierungsschicht mit Ausnahme von Stufenabschnitten abdeckt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
  • 1 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines bekannten IPS-LCD;
  • 2 veranschaulicht Spannungsverteilungen bei einem bekannten IPS-LCD;
  • 3A und 3B sind Draufsichten zum Veranschaulichen eines IPS-LCD bei aus- bzw. eingeschalteter Spannung;
  • 4A bis 4D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen des Herstellprozesses eines bekannten IPS-LCD;
  • 5 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines bekannten Reibeprozesses;
  • 6 ist eine Fotografie zum Veranschaulichen des Ausleckens von Licht an einer Fläche mit Stufenüberdeckung bei einem bekannten LCD;
  • 7 ist eine der 6 entsprechende Fotografie, jedoch für einen Zustand ohne Stufenabschnitt;
  • 8 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines IPS-LCD gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 9A bis 9E sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein IPS-LCD, entlang einer Linie I-I' in der 8, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 10 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer erfindungsgemäßen Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung;
  • 11 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen einer erfindungsgemäßen Licht-Bestrahlungsvorrichtung;
  • 12A bis 12C sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein LCD gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 13A ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines anderen IPS-LCD ausgehend von der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und die 13B ist eine entsprechende Draufsicht, bei der die erste und die zweite Ausführungsform noch weiter modifiziert sind;
  • 14 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines IPS-LCD gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 15A bis 15I sind Schnittansichten entlang einer Linie II-II' in der 8 zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein LCD gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 16A bis 16D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein TN-LCD gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 17A bis 17E sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein transflektives LCD gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 18A bis 18D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein VA-LCD gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 19 ist eine Fotografie zum Veranschaulichen des Ausleckens von Licht bei einem LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • In der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen durchgehend dieselben Bezugszahlen dazu verwendet sind, dieselben oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
  • Wie es in der 8 dargestellt ist, verfügt ein LCD gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung über eine Gateleitung 112, eine Datenleitung 115, eine gemeinsame Leitung 124a, einen Dünnschichttransistor TFT, eine gemeinsame Elektrode 124, eine Pixelelektrode 117 und eine Speicherelektrode 125. Die Gateleitungen 112 und die Datenleitungen 115 werden auf einem Substrat im Wesentlichen rechtwinklig zueinander hergestellt, um Pixelbereiche zu bilden. Die gemeinsame Leitung 124a verläuft im Wesentlichen parallel zur Gateleitung 112 innerhalb eines Pixelbereichs, und ein jeweiliger Dünnschichttransistor TFT ist im Schnittabschnitt zwischen jeweiligen Gateleitungen 112 und Datenleitungen 115 hergestellt, wobei er über eine Gateelektrode 112a, eine Halbleiterschicht 114 sowie Source/Drain-Elektroden 115a/115b verfügt. Auch verläuft die von der gemeinsamen Leitung 124a abzweigende gemeinsame Elektrode 124 im Wesentlichen parallel zur Datenleitung 115 innerhalb des Pixelbereichs. Die Pixelelektrode 117 ist mit der Drainelektrode 115b des Dünnschichttransistors TFT verbunden, und sie ist parallel zu den gemeinsamen Elektroden 124 zwischen diesen ausgebildet. Eine sich von der Pixelelektrode 117 aus erstreckende Speicherelektrode 125 ist über der gemeinsamen Leitung 124a ausgebildet.
  • Nun wird ein Verfahren zum Herstellen dieses IPS-LCD gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Wie in der 9A dargestellt ist, wird eine Metallschicht mit niedrigem spezifischem Widerstand auf dem unteren Substrat 111 hergestellt, um eine Signalverzögerung zu vermeiden, und dann wird sie unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um die Gateleitung (112 in der 8) und eine davon abzweigende Gateelektrode 112a für den Dünnschichttransistor TFT herzustellen. Die Metallschicht mit niedrigem spezifischem Widerstand kann aus Kupfer (Cu), Aluminiumneodym (AlNd), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Molybdänwolfram (MoW) hergestellt werden. Wenn die Gateleitung und die Gateelektrode 112a hergestellt werden, wird gleichzeitig die im Wesentlichen parallel zur Gateleitung verlaufende gemeinsame Leitung (124a in der 8) mit einer Vielzahl von ihr abzweigenden gemeinsamen Elektroden 124 ausgebildet. Anschließend wird auf der gesamten Fläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Gateelektroden 112a durch PECVD (plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) eine anorganische Isolierschicht aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt, die eine Gateisolierschicht 113 bildet. Auf dieser wird eine Schicht aus amorphem Silicium hergestellt und selektiv entfernt, um eine inselförmige Halbleiterschicht 114 über der Gateelektrode 112a auszubilden. Außerdem kann eine Schicht für ohmschen Kontakt durch ein Verfahren strukturiert werden, bei dem Fremdstoffionen in die Schicht aus amorphem Silicium implantiert werden.
  • Gemäß der 9B wird eine Metallschicht aus Cr, Cu, Al, Mo, Ti, Ta, MoW oder AlNd auf der gesamten Oberfläche der Gateisolierschicht 113 hergestellt und unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um dadurch die Datenleitungen 115 und die Source/Drain-Elektroden 115a/115b gleichzeitig herzustellen. Die Datenleitungen 115 verlaufen im Wesentlichen rechtwinklig zu den Gateleitungen, um Pixelbereiche zu bilden, und die Source/Drain-Elektroden 115a/115b werden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 hergestellt. Danach wird eine Siliciumnitridschicht oder eine organische Isolierschicht aus BCB auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 115 mit den Datenleitungen 115 abgeschieden, um eine Passivierungsschicht 116 und ein Kontaktloch (nicht dargestellt; 119 in der 8) in der Drainelektrode 115b auszubilden. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 eine transparente, leitende Schicht (ITO oder IZO) abgeschieden und strukturiert, um ein Vielzahl von Pixelelektroden 117 auszubilden, von denen jede mit einer Drainelektrode 115b im Wesentlichen parallel zur Datenleitung 115 verbunden und zwischen den gemeinsamen Elektroden 124 ausgebildet ist. So sind die Pixelelektroden 117 mit abwechselnden Muster mit den gemeinsamen Elektroden 124 ausgebildet. Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch kann die Pixelelektrode 117, wenn sie aus Metall hergestellt wird, gleichzeitig mit der Datenleitung aus demselben Material wie diese vor dem Herstellen der Passivierungsschicht hergestellt werden.
  • Gemäß der 9C wird ein Polyimidharz mit thermischer Beständigkeit und großer Affinität zu Flüssigkristallmaterial auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Pixelelektrode 117 hergestellt. Dann wird das durch Aufdrucken aufgebrachte Polyimidharz getrocknet, um dadurch eine erste Orientierungsschicht 150 auszubilden. Unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 wird ein Ionenstrahl auf die erste Orientierungsschicht 150 gestrahlt. Es ist wesentlich, den Ionenstrahl in derselben Richtung wie der Reiberichtung einzustrahlen. Nach dem Einstrahlen des Ionenstrahls auf die erste Orientierungsschicht 150 wird, wie es in der 9D dargestellt ist, dieselbe mit einer zylindrischen Walze 170 gerieben, auf der ein Tuch 171 aus Rayon oder Nylon befestigt ist, wodurch eine Orientierungsrichtung entsprechend einer ersten Polarisationsrichtung ausgebildet wird. Durch Ausführen des Reibeprozesses an der ersten Orientierungsschicht 150 werden deren physikalische und chemische Eigenschaften geändert, um dadurch die Orientierungsrichtung auszubilden. Die Orientierungsrichtung kann durch einen Orientierungsrichtung-Ausrichtprozess gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Substrats ausgebildet werden, wobei dieser Prozess in der Einstrahlung des genannten Ionenstrahls oder auch der Einstrahlung von Licht oder einem Plasma besteht. Diesbezüglich existiert kein Problem eines fehlerhaften Reibeprozesses, selbst wenn einmal das Reibetuch auf Grund einer Stufenüberdeckung am Substrat nicht in Kontakt mit der Orientierungsschicht stehen sollte.
  • Wie es in der 10 dargestellt ist, wird der Ionenstrahl 580 durch Elektronenkollision neutraler Gase in einem Plasmaentladungsbereich 551 der Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung erzeugt und dann durch einen Entnahmebereich 571 beschleunigt, um dann durch einen Strahlplasmabereich 591 zum Substrat 111 geschickt zu werden. Genauer gesagt, wird der Ionenstrahl 580 durch die Elektronenkollision im Neutralgas im Plasmaentladungsbereich 551 erzeugt. Dann werden Elektronen durch eine beheizte Wendel einer Anode 553 entladen und durch die Spannungsdifferenz zwischen der Anode 553 und einer Kathode 554 beschleunigt. In diesem Zustand existiert in einer Kammer 550 ein Entladungsplasma, und es ist ein Plasmagitter vorhanden, wobei eine Ausgabe nach außen durch den Entnahmebereich 571 und den Strahlplasmabereich 591 erfolgt. Im Ergebnis erreicht das Plasma das Substrat 111 in Form eines geerdeten Ziels, auf dem die Orientierungsschicht 150 abgeschieden ist. Das Substrat 111 kann abhängig von der Bestrahlungsrichtung des Ionenstrahls 580 variabel positioniert werden, um die Orientierungsschicht zu kontrollieren, damit es möglich ist, den Vorkippwinkel durch Kontrollieren des Bestrahlungswinkels und der Bestrahlungszeit des Ionenstrahls und dessen Energiedichte zu kontrollieren. Im Allgemeinen werden Argonionen für den Ionenstrahlprozess verwendet. Statt einer Bestrahlung mit einem Ionenstrahl kann auch eine Bestrahlung mit Licht ausgeführt werden.
  • Die Orientierungsschicht kann aus Polyimid, Polyamidsäure, Polyvinylcinnamat, Polyazobenzol, Polyethylenimin, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyethylen, Polystyrol, Polyphenylenphthalamid, Polyester, Polyurethan oder Polymethylmethacrylat hergestellt werden. Auch ist es möglich, teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht zu verwenden. Ferner kann das Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 nm und 450 nm und einer Energie zwischen ungefähr 0,1 J und 10 J eingestrahlt werden. Licht mit einer Energie zwischen 0,1 J und 5 J wird dazu verwendet, Beschädigungen der ersten Orientierungsschicht 150 zu minimieren. Auch wird das Licht schräg in Bezug auf das Substrat oder im Wesentlichen rechtwinklig zu diesem eingestrahlt.
  • Nun wird eine Licht-Bestrahlungsvorrichtung kurz beschrieben. Wie es in der 11 dargestellt ist, ist die Licht-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Lampe 201, einem Lampengehäuse 202, einem ersten Planspiegel 203, einer Konvexlinse 304, einem Polarisationssystem 205, einer Fliegenaugenlinse 206, einem zweiten Planspiegel 207, einem UV-Beleuchtungsmesser 211, einem gekrümmten Spiegel 208 und einem dritten Planspiegel 209 versehen. Die Lampe 201 emittiert UV-Strahlung in einer Richtung, und der erste Planspiegel 203 reflektiert diese. Dann konzentriert die Konvexlinse 204 die vom ersten Planspiegel 203 reflektierte UV-Strahlung, und das Polarisationssystem 205 polarisiert das von der Konvexlinse 204 konzentrierte Licht teilweise oder linear, und die Fliegenaugenlinse 206 zerteilt den Fokus der polarisierten Strahlen.
  • Danach reflektiert der zweite Planspiegel 207 die von der Fliegenaugenlinse 206 übertragene Strahlung, und der UV-Beleuchtungsmesser 211, der am zweiten Planspiegel 207 vorhanden ist, erfasst die Leuchtstärke der Strahlung. Auch sind der gekrümmte Spiegel 208 und der dritte Planspiegel 209 vorhanden, um die Strahlung zur Orientierungsschicht zu übertragen. Bei diesem Aufbau kann das Polarisationssystem 205 verwendet aber auch weggelassen werden. Das heißt, dass es im Fall des Einstrahlens von UV-Strahlung möglich ist, unpolarisiertes Licht einzustrahlen.
  • Wenn teilweise polarisiertes Licht eingestrahlt werden soll, wird das Polarisationssystem 205 mittels Quarzsubstraten aufgebaut, wobei die geeignete Polarisationsstärke durch Steuern der Anzahl der Quarzsubstrate erzielt wird. So ist es möglich, für ein großes Substrat Licht auf einfache Weise auf dasselbe aufzustrahlen. Auch ist es, wenn unpolarisiertes Licht verwendet wird, nicht erforderlich, das Polarisationssystem 205 anzubringen. Wenn dagegen linear polarisiertes Licht verwendet wird, ist es möglich, einen Linearpolaristator zu verwenden. Im Fall des Einstrahlens von Licht ist es bevorzugt, im Wesentlichen paralleles Licht zu verwenden. Auch ist es wesentlich, wenn polarisiertes Licht eingestrahlt wird, dasselbe in derselben Richtung wie der beim Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess zu polarisieren. Dabei kann die Polarisationsrichtung des polarisierten Lichts beim Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess im Wesentlichen orthogonal zur Reiberichtung verlaufen.
  • Anschließend wird, wie es in der 9E dargestellt ist, auf dem oberen Substrat 121 eine Schwarzmatrixschicht 123 hergestellt, um ein Auslecken von Licht in Abschnitten zu verhindern, die den Gateleitungen, den Datenleitungen und den Dünnschichttransistoren entsprechen, in denen der Flüssigkristall nicht gesteuert wird. Die Schwarzmatrixschicht 122 kann aus einem Metall mit großer Flexibilität hergestellt werden, wie Chrom (Cr), Chromoxid (CrOx), oder aus einem schwarzen Harz. Als Nächstes kann eine R/G/B-Farbfilterschicht 123 durch ein Elektroabscheidungsverfahren, ein Pigmentsprühverfahren oder ein Beschichtungsverfahren hergestellt werden, um verschiedene Farben zu realisieren. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann auf der gesamten Oberfläche des oberen Substrats 121 einschließlich der Farbfilterschicht 122 eine Überzugsschicht hergestellt werden, um die Letztere zu schützen.
  • Als Nächstes kann ein Polyimidmaterial mit großer Affinität zum Flüssigkristall und mit Lichtempfindlichkeitseigenschaften auf der Überzugsschicht hergestellt werden, um dadurch eine zweite Orientierungsschicht 160 auszubilden. Die zweite Orientierungsschicht 160 verläuft unter einer Orientierungsrichtung entsprechend einer zweiten Polarisationsrichtung in Wesentlichen orthogonal zur Orientierungsrichtung der ersten Orientierungsschicht 150. Ähnlich dem Ausrichtprozess für die erste Orientierungsschicht 150 erfolgt derjenige für die zweite Orientierungsschicht 160 dadurch, dass ein Reibeprozess und ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess (Einstrahlung eines Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas) gemeinsam ausgeführt werden. Anschließend wird auf dem oberen Substrat 121 oder dem unteren Substrat 111 ein säulenartiger Abstandshalter 129 hergestellt, und Flüssigkristall wird in einem Anzeigegebiet des oberen Substrats 121 oder des unteren Substrats 111 verteilt. Dann wird am Umfang des oberen Substrats 121 oder des unteren Substrats 111 ein Abdichtmittel ohne Injektionsöffnung hergestellt, und die Substrate werden im Vakuum miteinander verbunden. Alternativ können Abstandshalter verstreut werden, nachdem ein Abdichtmittel mit Injektionsöffnung am Umfang des oberen Substrats 121 oder des unteren Substrats 111 hergestellt wurde, und dann werden die Substrate mit dem dazwischen ausgebildeten Abstandshalter miteinander verbunden. Danach wird ein Flüssigkristall 130 im Vakuum zwischen das obere und das untere Substrat 121 und 111 injiziert. Genauer gesagt, kann die Flüssigkristallschicht unter Verwendung eines Flüssigkristall-Injektionsverfahrens oder eines Flüssigkristall-Spendeverfahrens hergestellt werden. Als Nächstes werden ein erster und ein zweiter Polarisator 181 und 182 an den Außenseiten des oberen bzw. unteren Substrats 121 und 111 angebracht, um dadurch das IPS-LCD fertigzustellen.
  • Die Transmissionsachsen, d. h. die Polarisationsachsen des ersten und des zweiten Polarisators 181 und 182 verlaufen im Wesentlichen orthogonal zueinander, und jede Transmissionsachse verläuft in derselben Richtung wie der eines elektrischen Felds. Wenn keine Spannung am genannten LCD anliegt, verlaufen die Polarisationsachsen des ersten und zweiten Polarisators, die am oberen bzw. unteren Substrat ausgebildet sind, im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse (Hauptachse) der Flüssigkristallmoleküle, wodurch der Modus vorliegt, bei dem im Normalzustand Schwarz angezeigt wird. Wenn dagegen eine Spannung an das LCD angelegt wird, werden die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle verdrillt, wodurch Licht mit der ersten Polarisationsachse des Polarisators auf dem unteren Substrat zur zweiten Polarisationsachse des oberen Substrats gedreht wird, so dass der Modus mit im Normalzustand weißer Anzeige vorliegt. Es ist möglich, dadurch zwischen den genannten beiden Modi zu wechseln, dass die Richtungen der Polarisationsachsen und/oder der Typ des Flüssigkristalls geändert werden. Beim Herstellverfahren für ein LCD gemäß der ersten Ausführungsform ist es wirksamer, den Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess (Einstrahlung eines Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas) nach dem Reibeprozess auszuführen.
  • An Hand der 12A bis 12C wird nun ein Verfahren zum Herstellen eines LCD gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei Gateelektroden 112a, gemeinsame Elektroden 124, Datenleitungen, Source/Drain-Elektroden 115a/115b sowie Pixelelektroden 117 so hergestellt werden, wie es in den 9A und 9B dargestellt ist.
  • Wie es in der 12A veranschaulicht ist, wird ein Polyimidharz mit thermischer Beständigkeit und großer Affinität zum Flüssigkristall auf die gesamte Oberfläche eines Substrats aufgedruckt und getrocknet, um eine Polyimidschicht als erste Orientierungsschicht 150 zu bilden. Dann wird die erste Orientierungsschicht 150 mit einer zylindrischen Walze 170, auf der ein Nylontuch 171 befestigt ist, gerieben. Dadurch wird eine Orientierungsrichtung entsprechend einer ersten Polarisationsrichtung ausgebildet. Es ist möglich, dass beim Reibeprozess das Tuch 171 auf Grund eines Stufenabschnitts am Substrat nicht mit der Orientierungsschicht in Kontakt kommt, so dass diese dort nicht ausgerichtet wird.
  • Demgemäß werden, wie es in der 12B dargestellt ist unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 ein Ionenstrahl auf die mit dem Tuch 171 geriebene erste Orientierungsschicht 150 gestrahlt. Der Ionenstrahl kann durch eine Maske auf Teile der ersten Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wobei die Maske diejenigen Abschnitte der ersten Orientierungsschicht 150 abdeckt, die nicht der Stufenüberdeckung durch die gemeinsamen Elektroden oder die Pixelelektroden entsprechen. Anstatt eine Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung zu verwenden kann, wie es in der 12C dargestellt ist, eine Licht-Bestrahlungsvorrichtung 200 dazu verwendet werden, Licht auf die mit dem Tuch 171 geriebene erste Orientierungsschicht 150 zu strahlen, um dadurch den Ausrichtprozess abzuschließen. In diesem Fall kann Licht durch eine Maske auf die erste Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wie sie soeben beschrieben wurde. Die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl oder mit Licht erfolgt unter denselben Bedingungen, wie sie oben für die erste Ausführungsform der Erfindung erläutert wurden.
  • Wie es in der 9E dargestellt ist, wird auf dem oberen Substrat 121 eine zweite Orientierungsschicht 160 hergestellt, die ein Ausrichtungsmuster mit einer zweiten Polarisationsrichtung im Wesentlichen orthogonal zur ersten Polarisationsrichtung der ersten Orientierungsschicht 150 bildet. Wie bei der ersten Orientierungsschicht 150 kann der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess (Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, mit Licht oder einem Plasma) nach einem Reibeprozess ausgeführt werden, woraufhin die zwei Substrate miteinander verbunden werden und eine Flüssigkristallschicht zwischen ihnen ausgebildet wird. Im Fall eines IPS-LCD, bei dem die gemeinsamen Elektroden 124 und die Pixelelektroden 117 als Zickzackmuster ausgebildet sind, was sowohl bei der ersten als auch der zweiten Ausführungsform der Erfindung möglich ist, können der oben genannte Reibeprozess und der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess gemeinsam ausgeführt werden.
  • Die 13A und 13B veranschaulichen IPS-LCDs mit gemeinsamen Elektroden 124 und Pixelelektroden 117 mit einem Zickzackmuster, das die genannte gemeinsame Ausführung des Reibeprozesses und des Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses ermöglicht. Im Fall der Ausführungsform der 13B verfügt auch die Datenleitung 115 über ein Zickzackmuster.
  • Beim IPS-LCD gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung können die gemeinsamen Elektroden 124 aus demselben Material wie die Gateleitungen in derselben Schicht hergestellt werden, und die Pixelelektroden können aus demselben Material wie die Source/Drain-Elektroden in derselben Schicht hergestellt werden. Es ist auch möglich, den Reibeprozess und den Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess, wie sie oben genannt sind, bei einem IPS-LCD auszuführen, bei dem die Pixelelektroden aus einer transparenten, leitenden Schicht (ITO oder IZO) hergestellt sind und die gemeinsamen Elektroden aus demselben Material wie die Pixelelektroden in derselben Schicht ausgebildet sind, wodurch das Öffnungsverhältnis verbessert ist.
  • Die 14 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines IPS-LCD, bei dem Pixelelektroden und gemeinsame Elektroden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus transparenten, leitenden Schichten gebildet sind. Das heißt, dass auf einem Substrat eine Gateleitung (nicht dargestellt) mit einer Gateelektrode 112a hergestellt wird und auf der gesamten Oberfläche des Substrats mit den Gateelektroden 112a eine Gateisolierschicht 113 hergestellt wird. Dann wird auf dieser eine Halbleiterschicht 114 hergestellt. Auch werden Datenleitungen im Wesentlichen rechtwinklig zu den Gateleitungen hergestellt. Gleichzeitig werden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 Source- und Drainelektroden 115a und 115b ausgebildet. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Source- und der Drainelektroden 115a und 115b eine Passivierungsschicht 116 mit einem Kontaktloch in der Drainelektrode 115 hergestellt. Anschließend werden gemeinsame Elektroden 124 und Pixelelektroden 117 aus einer transparenten, leitenden Schicht in Pixelbereichen auf der Passivierungsschicht 116 hergestellt. Dabei werden die Pixelelektroden 117 und die gemeinsamen Elektroden 124 im Wesentlichen parallel zueinander mit einem festen Intervall hergestellt. Auch wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats eine erste Orientierungsschicht 150 ausgebildet. Wie bei der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung können ein Reibeprozess und ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess gemeinsam ausgeführt werden, um insgesamt einen Ausrichtprozess für die erste Orientierungsschicht auszuführen.
  • Bei einem Verfahren zum Herstellen eines IPS-LCD unter Verwendung dreier Masken werden der Reibeprozess und der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess (unter Verwendung der Einstrahlung z. B. eines Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas) gemeinsam ausgeführt, da in einem Kontaktabschnitt zwischen Pixelelektroden und Drainelektroden von Dünnschichttransistoren Stufenabschnitte vorhanden sind, wodurch eine fehlerhafte Ausrichtung verhindert wird. Eine solche Ausführungsform wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die 15A bis 15I beschrieben, die Schnittansichten entlang einer Linie II-II in der 8 zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein LCD gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung dreier Masken sind.
  • Wie es in der 15A dargestellt ist, wird auf einem unteren Substrat 111 eine Schicht mit niedrigem spezifischem Widerstand hergestellt, um Signalverzögerungen zu vermeiden. Diese Metallschicht wird unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um Gateleitungen und von diesem abzweigende Gateelektroden 112a für Dünnschichttransistoren herzustellen. Die Metallschicht mit niedrigem Widerstand kann aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Aluminiumneodym (AlNd), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Molybdänwolfram (MoW) hergestellt werden. Wenn die Gateleitungen und die Gateelektroden 112a hergestellt werden, werden gleichzeitige gemeinsame Leitungen mit jeweils einer Anzahl gemeinsamer Elektroden hergestellt. Die gemeinsame Leitung verläuft im Wesentlichen parallel zur Gateleitung, und die mehreren gemeinsamen Elektroden zweigen von ihr ab. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrate 111 mit den Gateelektroden 112a durch PECVD (plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) eine anorganische Isolierschicht aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt um eine Gateisolierschicht 113 zu bilden. Danach werden eine Schicht 135 aus amorphem Silicium und eine Metallschicht 136 aus z. B. Cr, Cu, Al, Mo, Ti, Ta, MoW oder AlNd sequenziell auf der Gateisolierschicht 113 abgeschieden und auf der Letzteren wird ein Fotoresist 137 ausgebildet. Zusätzlich kann eine Schicht für ohmschen Kontakt gemäß einem Verfahren strukturiert werden, bei dem Fremdstoffionen zwischen der Schicht 135 aus amorphem Silicium und der Metallschicht 136 implantiert werden.
  • Gemäß der 15B wird der Fotoresist 137 durch einen Belichtungs- und Entwicklungsprozess unter Verwendung einer Halbtonmaske strukturiert. Das heißt, dass der Fotoresist 137 auf einem Kanalbereich des Dünnschichttransistors, Source- und Drainbereichen sowie Datenleitungen verbleibt, wohingegen restliche Teile des Fotoresists 137 entfernt werden. Ein Teil des Fotoresists 137 über dem Kanalbereich des Dünnschichttransistors ist dünner als andere Abschnitte desselben.
  • Wie es in der 15C dargestellt ist, werden die freigelegte Metallschicht 136 und die Schicht 135 aus amorphem Silicium unter Verwendung des Fotoresists 137 als Maske selektiv entfernt, um dadurch die Datenleitungen 117 und eine Halbleiterschicht 114 herzustellen, wobei die Datenleitungen 115 im Wesentlichen rechtwinklig zu den Gateleitungen verlaufen, um Pixelbereiche zu bilden. Der dem Kanalbereich des Dünnschichttransistors entsprechende Fotoresist 137 wird durch Veraschen entfernt. Dann wird die dem Kanalbereich des Dünnschichttransistors entsprechende Metallschicht 136 unter Verwendung des Fotoresists 137 als Maske selektiv entfernt, wodurch Source- und Drainelektroden 115a und 115b zu den beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 gebildet werden.
  • Wie es in der 15D dargestellt ist, wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Datenleitungen 115 eine Siliciumnitridschicht oder eine organische Isolierschicht aus z. B. BCB hergestellt, um eine Passivierungsschicht 116 zu bilden. Dann wird auf der Passivierungsschicht 116 ein Fotoresist 138 hergestellt.
  • Gemäß der 15E wird der Fotoresist 138 durch einen Belichtungs- und Entwicklungsprozess strukturiert, und die Passivierungsschicht 116 wird selektiv unter Verwendung des Fotoresists 138 als Maske entfernt, um ein Kontaktloch in der Drainelektrode 115b auszubilden. Als Nächstes wird die Passivierungsschicht 116 im Pixelbereich entfernt.
  • Gemäß der 15F wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 mit dem Fotoresist 138 eine transparente, leitende Schicht 139 hergestellt.
  • Dann wird, wie es in der 15G dargestellt ist, der Fotoresist 138 unter Verwendung eines Abhebeverfahrens entfernt, und gleichzeitig wird die transparente, leitende Schicht 139 auf dem Fotoresist 138 entfernt, wodurch im Pixelbereich eine mit der Drainelektrode 115b verbundene Pixelelektrode 117 ausgebildet wird. Die Pixelelektrode 117 verläuft im Wesentlichen parallel zur Datenleitung 115, und sie ist zwischen den gemeinsamen Elektroden ausgebildet. Genauer gesagt, kann eine Vielzahl von Pixelelektroden 117 mit einem Abwechslungsmuster mit den gemeinsamen hergestellt werden. Statt der transparenten, leitenden Schicht 139 kann eine Metallschicht abgeschieden und gemäß dem Abhebeverfahren entfernt werden, um die Pixelelektroden 117 herzustellen. Darauf wird ein Polyimidharz mit großer Affinität zum Flüssigkristall auf das gesamte Substrat aufgedruckt und getrocknet, um ein Imid zu bilden, das eine erste Orientierungsschicht 150 bildet.
  • Gemäß der 15H wird die erste Orientierungsschicht 150 mit einer zylindrischen Walze 170 gerieben, auf der ein Tuch 171 aus Rayon oder Nylon befestigt ist.
  • Wie es in der 15I dargestellt ist, wird auf die mit Tuch 171 geriebene erste Orientierungsschicht 150 ein Ionenstrahl oder Licht unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 bzw. einer Licht-Bestrahlungsvorrichtung 200 gestrahlt, um eine Ausrichtung entlang einer Orientierungsrichtung zu erzielen. Der Ionenstrahl oder das Licht kann durch eine Maske hindurch auf die Oberfläche der ersten Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wobei die Maske so ausgebildet ist, dass sie Abschnitte der ersten Orientierungsschicht 150 mit Ausnahme eines Stufenabschnitts in einem Kontaktabschnitt zwischen der Pixelelektrode und der Drainelektrode eines Dünnschichttransistors ausblendet. Der Ionenstrahl oder das Licht wird in der Reiberichtung eingestrahlt.
  • Wie es bei der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, kann eine Plasmabestrahlung erfolgen. Im Fall des Bestrahlens mit Licht wird zunächst die Orientierungsschicht hergestellt, und dann wird teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. In diesem Fall kann der Reibeprozess nach dem Einstrahlen des Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas ausgeführt werden. Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird der Ionenstrahl oder das Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. Demgemäß ist es bei einem IPS-LCD unter Verwendung dreier Masken, wie es bei der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, möglich, Lichtlecks zu verhindern, zu denen es durch eine Ungleichmäßigkeit der Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls wegen fehlerhaftem Reiben kommt, und es können Lichtlecks in Stufenabschnitten der Kontaktabschnitte zwischen Pixelelektroden und Drainelektroden vermieden werden, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis erzielt wird.
  • Ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess kann zusätzlich auch bei verschiedenen anderen LCD-Typen, bei denen ein Reibeprozess ausgeführt wird, angewandt werden, z. B. für den TN(verdrillt-nematisch)-Modus, den OCB(optisch gesteuerte Doppelbrechung)-Modus, den VA(vertikale Ausrichtung)-Modus, den COT(Farbfilter auf einem TFT-Array)-Modus und dem TOC(TFT auf einem Farbfilter)-Modus, neben dem beschriebenen IPS-Modus, um das Problem eines fehlerhaften Reibeprozesses zu lösen. Verfahren zum Herstellen von LCDs gemäß dem TN-Modus, transflektiver LCDs sowie solcher gemäß dem VA-Modus werden nun beschrieben.
  • Die 16A bis 16D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein TN-LCD gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie es in der 16A dargestellt ist, wird eine Metallschicht mit niedrigem spezifischem Widerstand auf einem unteren Substrat 111 hergestellt und unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um Gateleitungen (nicht dargestellt) und eine jeweilige Gateelektrode 112a von Dünnschichttransistoren herzustellen, wobei die Gateelektroden 112a von einer jeweiligen Gateleitung abzweigen. Die Metallschicht mit niedrigem Widerstand kann aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Aluminiumneodym (AlNd), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Molybdänwolfram (MoW) hergestellt werden. Anschließend wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Gateelektroden 112a durch PECVD (plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) eine anorganische Isolierschicht aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt, um eine Gateisolierschicht 113 zu bilden. Dann wird eine Schicht aus amorphem Silicium auf der Gateisolierschicht 113 hergestellt und selektiv entfernt, wodurch auf der Gateisolierschicht 113 über den Gateelektroden 112a eine inselförmige Halbleiterschicht 114 gebildet wird. Außerdem kann eine Schicht für ohmschen Kontakt durch ein Verfahren strukturiert werden, bei dem Fremdstoffionen in die Schicht aus amorphem Silicium implantiert werden. Als Nächstes wird eine Metallschicht aus Cr, Cu, Al, Mo, Ti, Ta, MoW oder AlNd auf der gesamten Oberfläche der Gateisolierschicht 113 hergestellt und unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um gleichzeitig Datenleitungen 115 und Source/Drain-Elektroden 115a/115b herzustellen. Die Datenleitungen 115 werden im Wesentlichen rechtwinklig zu den Gateleitungen hergestellt, wodurch Pixelbereiche gebildet werden, und die Source/Drain-Elektroden 115a/115b werden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 ausgebildet. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Datenleitungen 115 eine Passivierungsschicht 116 hergestellt.
  • Gemäß der 16B wird ein Teil der Passivierungsschicht 116, der den Drainelektroden 115b entspricht, entfernt, um Kontaktlöcher auszubilden. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 eine transparente, leitende Schicht hergestellt, die durch die Kontaktlöcher hindurch mit den Drainelektroden 115b elektrisch verbunden ist. Auch wird die transparente, leitende Schicht selektiv entfernt, wobei die verbliebenen Teile auf den Pixelabschnitten Pixelelektroden 117 bilden. Danach wird ein Polyimidharz mit thermischer Beständigkeit und großer Affinität zum Flüssigkristall auf die gesamte Oberfläche des unteren Substrats 111 mit den Pixelelektroden 117 gedruckt. Anschließend wird das aufgedruckte Polyimidharz getrocknet und als Imid ausgebildet, wodurch eine erste Orientierungsschicht 150 hergestellt ist.
  • Wie es in der 16C dargestellt ist, wird die erste Orientierungsschicht 150 mit einer zylindrischen Walze 170 gerieben, auf der ein Tuch 171 aus Rayon oder Nylon befestigt ist, um in ihr eine erste Polarisationsrichtung auszubilden.
  • Gemäß der 16D wird die Orientierungsrichtung der ersten Orientierungsschicht 150 unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 oder einer Licht-Bestrahlungsvorrichtung 200 ausgerichtet. Der Ionenstrahl kann durch eine Maske hindurch auf die Oberfläche der ersten Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wobei die Maske alle Abschnitte der ersten Orientierungsschicht 150 mit Ausnahme von Stufenabschnitten in Kreuzungsabschnitten zwischen den Gateleitungen und den Datenleitungen sowie Stufenüberdeckungen der Dünnschichttransistoren ausblendet. Dabei wird der Ionenstrahl oder das Licht in der Reiberichtung eingestrahlt.
  • Wie es bei der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, kann eine Bestrahlung mit einem Plasma ausgeführt werden. Im Fall des Bestrahlens mit Licht wird die Orientierungsschicht abgeschieden, und dann wird teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. In diesem Fall kann der Reibeprozess nach der Einstrahlung des Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas ausgeführt werden. Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wird der Ionenstrahl oder das Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. Danach wird derselbe Prozess wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt. Demgemäß ist es im Fall auch eines TN-LCD möglich, ein Auslecken von Licht zu verhindern, zu dem es durch eine Ungleichmäßigkeit der Flüssigkristallausrichtung durch fehlerhaftes Reiben kommt, sowie ein Lichtauslecken in einem Stufenabschnitt an einem Überkreuzungsabschnitt zwischen Gateleitungen und Datenleitungen sowie einer Stufenüberdeckung am Dünnschichttransistor, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis erzielt wird.
  • Auch ist es, was jedoch nicht dargestellt ist, möglich, den Herstellprozess gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung bei einem LCD gemäß dem TOC-Modus nach dem TN-Modus mit Herstellung einer Farbfilterschicht auf dem Substrat auszuführen, sowie beim COT-Modus mit Herstellung einer Pixelelektrode nach dem Herstellen einer Farbfilterschicht auf der Passivierungsschicht. In diesem Fall ist es möglich, beim gemäß dem TOC- oder dem COT-Modus arbeitenden LCD zusätzlich eine Überzugsschicht auf der Farbfilterschicht herzustellen.
  • Die 17A bis 17E sind Schnittansichten zum Veranschaulichen des Herstellprozesses für ein transflektives LCD gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei dem ein Pixelbereich als transmissiver und reflektiver Teil ausgebildet ist.
  • Wie es in der 17A dargestellt ist, wird auf einem Substrat 111 eine Metallschicht mit niedrigem spezifischem Widerstand hergestellt und durch Fotolithografie strukturiert, um Gateleitungen (nicht dargestellt) und Gateelektroden 112a von Dünnschichttransistoren herzustellen, wobei die Gateelektroden 112a von den Gateleitungen abzweigen. Die Metallschicht niedrigen Widerstands wird aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Aluminiumneodym (AlNd), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Molybdänwolfram (MoW) hergestellt. Anschßießend wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Gateelektroden 112a durch PEVD (plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) eine anorganische Isolierschicht aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt, um dadurch eine Gateisolierschicht 113 zu bilden. Dann wird auf dieser eine Schicht aus amorphem Silicium hergestellt, die selektiv entfernt wird, um auf der Gateisolierschicht 113 über den Gateelektroden 112a eine inselförmige Halbleiterschicht 114 auszubilden. Außerdem kann eine Schicht für ohmschen Kontakt durch ein Verfahren strukturiert werden, bei dem Fremdstoffionen in die Schicht aus amorphem Silicium implantiert werden. Als Nächstes wird auf der gesamten Oberfläche der Gateisolierschicht 113 eine Metallschicht aus Cr, Cu, Al, Mo, Ti, Ta, MoW oder AlNd hergestellt und unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um gleichzeitig Datenleitungen 115 und Source/Drain-Elektroden 115a/115b auszubilden. Die Datenleitungen 115 verlaufen im Wesentlichen rechtwinklig zu Gateleitungen, um Pixelbereiche auszubilden, und die Source/Drain-Elektroden 115a/115b werden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 ausgebildet. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Datenleitungen 115 eine Passivierungsschicht 116 hergestellt.
  • Gemäß der 17B wird ein Teil der Passivierungsschicht 116, der den Drainelektroden 115b entspricht, entfernt, um Kontaktlöcher auszubilden. Gleichzeitig wird die Passivierungsschicht 116 im transmissiven Teil selektiv entfernt. Dann wird eine Metallschicht durch die Kontaktlöcher hindurch mit den Drainelektroden 115b verbunden, und sie wird so strukturiert, dass sie auf dem reflektiven Teil des Pixelbereichs verbleibt, wodurch dort eine reflektierende Elektrode 117a gebildet ist. Auch wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats eine Isolierschicht 119 hergestellt.
  • Wie es in der 17C dargestellt ist, wird ein Teil der Isolierschicht 119 entfernt, um Kontaktlöcher zu den reflektierenden Elektroden 117a auszubilden. Dann wird auf der Isolierschicht 119 eine transparente, leitende Schicht hergestellt, die durch die Kontaktlöcher hindurch mit der reflektierenden Elektrode 117a verbunden ist. Danach wird die transparente, leitende Schicht selektiv so entfernt, dass sie auf dem transmissiven Teil des Pixelbereichs verbleibt, wodurch eine transparente Elektrode 117 hergestellt ist. Danach wird ein Polyimidharz mit thermischer Beständigkeit und Affinität zum Flüssigkristall auf das Substrat aufgedruckt und getrocknet, um als Polyimid ausgebildet zu werden, wodurch eine erste Orientierungsschicht 150 hergestellt ist.
  • Wie es in der der 17D dargestellt ist, wird die erste Orientierungsschicht 150 mit einer zylindrischen Walze 170 gerieben, auf der ein Tuch 171 aus Rayon oder Nylon befestigt ist, um eine Orientierungsrichtung entsprechend einer ersten Polarisationsrichtung auszubilden.
  • Gemäß der 17E wird die erste Orientierungsschicht 150, die mit dem Tuch gerieben wurde, unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 oder einer Licht-Bestrahlungsvorrichtung 200 ausgerichtet. Der Ionenstrahl kann durch eine Maske hindurch auf die Oberfläche der ersten Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wobei die Maske alle Abschnitte der ersten Orientierungsschicht 150 mit Ausnahme eines Stufenabschnitts zwischen dem reflektiven und dem transmissiven Teil ausblendet. Der Ionenstrahl oder das Licht wird in der Reiberichtung eingestrahlt.
  • Wie es bei der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, kann auch eine Bestrahlung mit einem Plasma erfolgen. Im Fall des Bestrahlens mit Licht wird die Orientierungsschicht abgeschieden, und es wird teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. In diesem Fall kann der Reibeprozess ausgeführt werden, nachdem die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl, Licht oder einem Plasma erfolgte. Bei der fünften Ausführungform der Erfindung wird der Ionenstrahl oder das Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. Danach wird derselbe Folgeprozess wie der bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gestartet. Demgemäß ist es im Fall eines transflektiven LCD möglich, Lichtlecks zu verhindern, wie sie durch eine Ungleichmäßigkeit der Flüssigkristallorientierung durch einen fehlerhaften Reibeprozess oder durch Stufenabschnitte zwischen reflektiven und transmissiven Teilen erzeugt werden, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis erzielt wird.
  • Die 18A bis 18D sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein VA-LCD gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie es in der 18A dargestellt ist, wird auf einem Substrat 111 eine Metallschicht mit niedrigem spezifischem Widerstand hergestellt und durch Fotolithografie strukturiert, um Gateleitungen (nicht dargestellt) und Gateelektroden 112a von Dünnschichttransistoren herzustellen, wobei die Gateelektroden 112a von den Gateleitungen abzweigen. Die Metallschicht niedrigen Widerstands wird aus Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Aluminiumneodym (AlNd), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Tantal (Ta) oder Molybdänwolfram (MoW) hergestellt. Anschließend wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 111 einschließlich der Gateelektroden 112a durch PEVD (plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung) eine anorganische Isolierschicht aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt, um dadurch eine Gateisolierschicht 113 zu bilden. Dann wird auf dieser eine Schicht aus amorphem Silicium hergestellt, die selektiv entfernt wird, um auf der Gateisolierschicht 113 über den Gateelektroden 112a eine inselförmige Halbleiterschicht 114 auszubilden. Außerdem kann eine Schicht für ohmschen Kontakt durch ein Verfahren strukturiert werden, bei dem Fremdstoffionen in die Schicht aus amorphem Silicium implantiert werden. Als Nächstes wird auf der gesamten Oberfläche der Gateisolierschicht 113 eine Metallschicht aus Cr, Cu, Al, Mo, Ti, Ta, MoW oder AlNd hergestellt und unter Verwendung von Fotolithografie strukturiert, um gleichzeitig Datenleitungen 115 und Source/Drain-Elektroden 115a/115b auszubilden. Die Datenleitungen 115 verlaufen im Wesentlichen rechtwinklig zu en Gateleitungen, um Pixelbereiche auszubilden, und die Source/Drain-Elektroden 115a/115b werden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht 114 ausgebildet. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Datenleitungen 115 eine Passivierungsschicht 116 hergestellt.
  • Gemäß der 18A wird ein Teil der Passivierungsschicht 116, der den Drainelektroden 115b entspricht, entfernt, um Kontaktlöcher auszubilden. Auch wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats eine transparente, leitende Schicht hergestellt, die durch die Kontaktlöcher hindurch elektrisch mit den Drainelektroden 115b verbunden ist. Dann wird die transparente, leitende Schicht selektiv so entfernt, dass sie auf den Pixelbereichen verbleibt, wodurch Pixelelektroden 117 gebildet werden. Gleichzeitig wird bei einem Verfahren zum Entfernen eines vorbestimmten Teils der Pixelelektroden ein jeweiliger Schlitz 118 ausgebildet. Auch kann in derselben Schicht wie der Passivierungsschicht 116 ein dielektrischer Rahmen aus einem organischen Isoliermaterial ausgebildet werden. Alternativ kann der dielektrische Rahmen auf dem gegenüberstehenden Substrat auf einer gemeinsamen Elektrode hergestellt werden oder der Schlitz kann in einem vorbestimmten Teil einer gemeinsamen Elektrode auf dem Gegensubstrat hergestellt werden. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats mit den Pixelelektroden 117 ein Polyimidharz mit Wärmebeständigkeit und großer Affinität zum Flüssigkristall hergestellt und getrocknet, um als Imid ausgebildet zu werden, um eine erste Orientierungsschicht 150 zu erhalten.
  • Gemäß der 18C wird die erste Orientierungsschicht 150 mit einer zylindrischen Walze 170 gerieben, auf der ein Tuch 171 aus Rayon oder Nylon befestigt ist. Die erste Orientierungsschicht 150 wird so gerieben, dass sie eine erste Polarisationsrichtung aufweist.
  • Wie es in der 18D dargestellt ist, wird auf die mit dem Tuch 171 geriebene erste Orientierungsschicht 150 ein Ionenstrahl oder Licht unter Verwendung einer Ionenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung 190 bzw. einer Licht-Bestrahlungsvorrichtung 200 gestrahlt, um die Orientierungsrichtung auszurichten. Dabei kann der Ionenstrahl oder das Licht mittels einer Maske auf einen Teil der ersten Orientierungsschicht 150 gestrahlt werden, wobei die Maske alle Abschnitte der ersten Orientierungsschicht 150 mit Ausnahme von Stufenabschnitten an Kreuzungsabschnitten zwischen Gateleitungen und Datenleitungen, Stufenabschnitten an Dünnschichttransistoren sowie Stufenabschnitte der Schlitze 118 ausblendet. Der Ionenstrahl oder das Licht wird in der Reiberichtung eingestrahlt.
  • Wie es bei der ersten Ausführungform der Erfindung erläutert wurde, kann eine Bestrahlung mit einem Plasma erfolgen. Im Fall des Bestrahlens mit Licht wird die Orientierungsschicht abgeschieden, und teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht wird unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. In diesem Fall kann der Reibeprozess nach der Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, Licht oder einem Plasma ausgeführt werden. Bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung wird der Ionenstrahl oder das Licht unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung eingestrahlt. Die restlichen Prozesse sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung. Jedoch kann eine Projektion auf die gemeinsame Elektrode erfolgen.
  • Demgemäß ist es, im Fall eines VA-LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, möglich, Lichtlecks zu vermeiden, die durch. Ungleichmäßigkeiten der Flüssigkristallorientierung durch fehlerhaftes Reiben, an Stufenabschnitten in den Überkreuzungsabschnitten zwischen Gateleitungen und Datenleitungen sowie Stufenabschnitten an den Dünnschichttransistoren und den Schlitzen erzeugt werden, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis erzielt wird.
  • Gemäß der in der 19 dargestellten Fotografie einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LCD, bei dem der genannten zusätzliche Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess erzeugt wurde, entstehen an diesem keine Lichtlecks.
  • Wie oben angegeben, verfügen ein erfindungsgemäßes LCD und ein Verfahren zu dessen Herstellung über die folgenden Vorteile.
  • Beim Verfahren zum Herstellen eines LCD gemäß der Erfindung wird ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess gemeinsam mit einem Reibeprozess ausgeführt. Dadurch ist es möglich, auf dem gesamten Substrat eine gleichmäßige Orientierungsrichtung zu erzielen, da ein fehlerhafter Reibeprozess z. B. durch Ungleichmäßigkeiten eines Reibetuchs korrigiert wird. Durch die gleichmäßige Orientierungsrichtung wird der Flüssigkristall besser kontrolliert, und es werden durch fehlerhaftes Reiben erzeugte Lichtlecks verhindert.
  • Außerdem ist es möglich, in Stufenabschnitten unter Verwendung der Einstrahlung eines Ionenstrahls, von Licht oder eines Plasmas eine gleichmäßige Orientierungsrichtung zu erzielen, obwohl in solchen Stufenabschnitten eine Reibewalze während eines Reibeprozesses unter Umständen nicht in Kontakt mit einer Orientierungsschicht gelangt. Durch Ausführen des Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses in den Stufenabschnitten der Orientierungsschicht werden Flüssigkristallmoleküle zuverlässig kontrolliert, um Lichtlecks in den Stufenabschnitten zu verhindern. Dadurch ist es möglich, den Schwarzpegel zu senken und LCDs mit höherem Kontrastverhältnis zu erhalten, so dass die Qualität angezeigter Bilder verbessert ist.
  • Zu einer fehlerhaften Orientierung kann es während eines Reibeprozesses auch an Stufenabschnitten dort, wo ein säulenartiger Abstandshalter vorhanden ist, kommen. Wenn der Abschnitt mit fehlerhafter Orientierung nicht durch eine Schwarzmatrixschicht abgedeckt ist, leckt dort Licht aus. Selbst wenn aber ein Stufenabschnitt an einem säulenartigen Abstandshalter entsteht, ist es möglich, einen fehlerhaften Reibeprozess an dieser Stelle zu vermeiden und ein Lichtleck zu vermeiden, da gemäß der Erfindung zusätzlich zum Reibeprozess noch ein Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess ausgeführt wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Herstellen eines LCD mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Substrats (111, 121); – Herstellen eines Dünnschichttransistors auf dem ersten Substrat (111); – Herstellen einer ersten Orientierungsschicht (150) auf dem ersten Substrat (111) mit dem Dünnschichttransistor; – Ausführen sowohl eines Reibeprozesses als auch eines Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses an der ersten Orientierungsschicht (150), um auch an Stufenabschnitten für eine gleichmäßige Orientierungsrichtung zu sorgen; und – Herstellen einer Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (111, 121), wobei der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess unter Verwendung einer Maske ausgeführt wird, die Abschnitte der ersten Orientierungsschicht (150) mit Ausnahme von den Stufenabschnitten abdeckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess vor dem Reibeprozess ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess nach dem Reibeprozess ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungsrichtung auf der gesamten Oberfläche der ersten Orientierungsschicht (150) im Wesentlichen mit der des Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses übereinstimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorkippwinkel für die gesamte Fläche der ersten Orientierungsschicht (150) im Wesentlichen mit der des Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses übereinstimmt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Orientierungsschicht (150) aus Polyimid, Polyamidsäure, Polyvinylcinnamat, Polyazobenzol, Polyethylenimin, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyethylen, Polystyrol, Polyphenylenphthalamid, Polyester, Polyurethan oder Polymethylmethacrylat hergestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozess ein Ionenstrahl, Licht oder ein Plasma auf die erste Orientierungsschicht (150) gestrahlt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Licht teilweise polarisiertes Licht, linear polarisiertes Licht oder unpolarisiertes Licht ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge des Lichts zwischen 200 nm und 450 nm beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht im Wesentlichen rechtwinklig zum ersten Substrat (111) eingestrahlt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht schräg zum ersten Substrat (111) eingestrahlt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht im Wesentlichen rechtwinklig zur Reiberichtung beim Reibeprozess polarisiert ist.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Herstellen einer zweiten Orientierungsschicht auf dem zweiten Substrat (121) und – Ausführen eines Reibeprozesses und/oder eines Orientierungsrichtungs-Ausrichtprozesses an der zweiten Orientierungsschicht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkippwinkel der ersten und der zweiten Orientierungsschicht im Wesentlichen gleich sind.
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