DE102004052042B9 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben Download PDF

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Abstract

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend:
ein erstes Substrat (100), das eine Mehrzahl von ersten (50a) und zweiten Säulen-Abstandselementen (50b) mit gleicher Höhe aufweist, die daran befestigt sind,
ein zweites Substrat (200), das dem ersten Substrat (100) gegenüberliegt und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (51) an Stellen aufweist, die zu den ersten Säulen-Abstandselementen (50a) korrespondieren,
wobei jeder der Vorsprünge (51) eines der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) kontaktiert und keiner der Vorsprünge (51) eines der zweiten Säulen-Abstandselemente kontaktiert, wobei jeder der Vorsprünge (51) ein erstes Vorsprungsmuster (51a) auf dem zweiten Substrat (200) und ein zweites Vorsprungsmuster (51b) auf dem zweiten Substrat (200) aufweist, das das erste Vorsprungsmuster (51a) teilweise überlappt,
wobei jeder der Vorsprünge (51) eine obere Oberfläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche des jeweiligen ersten Säulen-Abstandselementes (50a) ist, und
eine Flüssigkristallschicht (55) zwischen dem ersten (100) und dem zweiten Substrat (200).

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldungen mit den Nummern P2004-12692 und P2004-29431 , die am 25. Februar 2004, beziehungsweise am 28. April 2004 angemeldet worden sind und hier durch Referenzen einbezogen werden.
  • Diese Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (LCD-Vorrichtung) und ein Verfahren zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung.
  • Weil Anforderungen an verschiedene Anzeigevorrichtungen gewachsen sind, ist die Entwicklung von verschiedenen Typen von flachen Anzeigevorrichtungen wie LCD-Vorrichtungen, Plasma-Anzeige-Paneel-Vorrichtungen (PDP), Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen (ELD) und Vakuumfluoreszenz-Anzeigevorrichtungen (VFD) gestiegen. Unter diesen unterschiedlichen flachen Anzeigevorrichtungen wurden LCD-Vorrichtungen normalerweise wegen ihres schmalen Profils, kleinen Gewichts und niedrigen Energiekonsums verwendet. Zum Beispiel werden LCD-Vorrichtungen normalerweise als Ersatz für Kathodenstrahlrohr-Vorrichtungen (CRT) verwendet. Zusätzlich werden LCD-Vorrichtungen normalerweise in Notebookcomputern, in Computerbildschirmen und in Fernsehern verwendet. Jedoch müssen, um LCD-Vorrichtungen in allgemeinen Anzeigevorrichtungen zu verwenden, die LCD-Vorrichtungen mit einer hohen Bildqualität, wie einer hohen Auflösung und einer großen Helligkeit bei einem großformatigen Bildschirm entwickelt werden, während sie immer noch ihr flaches Profil, geringes Gewicht und ihren niedriges Energiekonsum beibehalten.
  • 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. In 1 weist eine LCD-Vorrichtung ein erstes und ein zweites Substrat 1 und 2 und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 1 und 2 auf, die durch ein Injektionsverfahren gebildet ist. Das erste Substrat 1 weist eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 4, die entlang einer ersten Richtung in festen Intervallen angeordnet sind, eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 5, die entlang einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung in festen Intervallen angeordnet sind, eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden 6, die in einer Matrixkonfiguration innerhalb von Pixel-Bereichen P angeordnet sind, die durch Kreuzen der Gate-Leitungen 4 und Daten-Leitungen 5 definiert werden, und eine Mehrzahl von Dünnschichttransistoren T auf, die entsprechend den Signalen freigegeben sind, die den Gate-Leitungen 4 zugeführt werden, zum Übertragen von Signalen von den Daten-Leitungen 5 zu den Pixel-Elektroden 6. Das zweite Substrat 2 weist eine Schwarzmatrixschicht (black matrix layer) 7, die Licht von Bereichen des ersten Substrats 1, außer für die Pixel-Bereiche P abschirmt, eine R/G/B-Farbfilter-Schicht 8 zur Anzeige von Farblicht und eine gemeinsame Elektrode 9 zur Erzeugung von Bildern auf.
  • In 1 werden, da die Flüssigkristallschicht 3 zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 1 und 2 gebildet ist, Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 3 durch ein elektrisches Feld angetrieben, das zwischen der Pixel-Elektrode 6 und der gemeinsamen Elektrode 9 generiert wird. Zum Beispiel wird dazu eine Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 3 durch das darin induzierte elektrische Feld gesteuert. Dementsprechend kann Licht, das durch die Flüssigkristallschicht 3 gestrahlt wird, mittels der Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle gesteuert werden, wodurch Bilder angezeigt werden. Die LCD-Vorrichtung aus 1 wird gewöhnlich als eine LCD-Vorrichtung im verdrehten nematischen (TN) Modus (twisted neumatic (TN) mode) bezeichnet, die nachteilige Charakteristiken wie enge Sichtwinkeln aufweist.
  • Um diese Probleme der TN-Modus-LCD-Vorrichtung zu überwinden, wurde eine LCD-Vorrichtung im auf gleicher Ebene schaltenden (IPS) Modus (in-plane switching (IPS) mode) entwickelt. In der IPS-Modus-LCD-Vorrichtung werden eine Pixel-Elektrode und eine gemeinsame Elektrode in einem Pixel-Bereich parallel zueinander in einem festen Intervall dazwischen gebildet. Dementsprechend wird parallel zu den Substraten zwischen der Pixel-Elektrode und der gemeinsamen Elektrode ein elektrisches Feld generiert, wodurch Flüssigkristallmoleküle einer Flüssigkristallschicht durch das elektrische Feld parallel zu den Substraten ausgerichtet werden.
  • 2 und 3 sind Ablaufdiagramme des Verfahrens zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, wobei 2 ein Flüssigkristall-Injektionsverfahren zeigt und 3 ein Flüssigkristall-Dispersionsverfahren zeigt.
  • In 2 wird das Verfahren zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung in drei Prozesse aufgeteilt, das einen Array-Prozess, einen Zellprozess und einen Modulprozess aufweist. Der Array-Prozess weist im Wesentlichen zwei Schritte auf und zwar Bilden eines TFT-Arrays, das Gate-Leitungen und Daten-Leitungen, eine Pixel-Elektrode und einen Dünnschichttransistor auf einem ersten Substrat aufweist, und Bilden eines Farbfilter-Arrays, das eine Schwarzmatrixschicht, eine Farbfilter-Schicht und eine gemeinsame Elektrode auf einem zweiten Substrat aufweist. Während des Array-Prozesses wird eine Mehrzahl von LCD-Paneelen auf einem großformatigen Glassubstrat gebildet und das TFT-Array und das Farbfilter- Array werden innerhalb jedes der LCD-Paneele gebildet. Dann werden das TFT-Substrat und das Farbfilter-Substrat zu einer Zellprozesslinie bewegt. Danach werden das TFT-Substrat und das Farbfilter-Substrat mit einem Ausrichtungsmaterial beschichtet und ein Ausrichtungsprozess (d. h. Reibprozess) S10 wird an den Substraten ausgeführt, um eine gleichmäßige Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle zu erreichen. Zu dieser Zeit wird der Ausrichtungsprozess S10 in der Reihenfolge von Prozessen zum Reinigen vor dem Beschichten einer Ausrichtungsschicht, Aufdrucken der Ausrichtungsschicht, Backen der Ausrichtungsschicht, Untersuchen der Ausrichtungsschicht und Reiben der Ausrichtungsschicht durchgeführt. Folglich werden jeweils das TFT-Substrat und das Farbfilter-Substrat gereinigt (S20).
  • Dann werden Kugel-Abstandshalter zur Aufrechterhaltung eines Zellzwischenraums zwischen den zwei Substraten auf eines der zwei Substrate (S30) gestreut und ein Dichtungsmuster wird entsprechend dem Umfang von jeweiligen LCD-Paneelbereiche gebildet, um die zwei Substrate miteinander (S40) zu verbinden. Zu dieser Zeit weist das Dichtungsmuster einen Flüssigkristall-Injektionseinlass auf, durch den Flüssigkristallmaterial injiziert wird. Die Kugel-Abstandshalter sind aus Plastikkugeln oder kleinen elastischen Teilen gebildet. Dann werden das TFT-Substrat und das Farbfilter-Substrat, die das Dichtungsmuster dazwischen aufweisen, so positioniert, dass sie einander gegenüberliegen und miteinander verbunden werden und dann wird das Dichtungsmuster gehärtet (S50).
  • Dann werden die verbundenen TFT- und Farbfilter-Substrate in einzelne LCD-Paneel-Bereiche (S60) geschnitten, wodurch die LCD-Paneele der Einheit hergestellt werden, wobei jedes eine feste Größe aufweist. Anschließend wird das Flüssigkristallmaterial durch den Flüssigkristall-Injektion- Einlass in das LCD-Paneel injiziert und der Flüssigkristall-Injektion-Einlass wird abgedichtet (S70), wodurch eine Flüssigkristallschicht gebildet wird.
  • Nachdem ein Untersuchungsprozess (S80) zum Beobachten von äußeren Erscheinungen und zum Überprüfen von elektrischen Fehlern in dem LCD-Paneel ausgeführt wird, ist der Prozess zur Herstellung der LCD-Vorrichtung abgeschlossen.
  • Während des Injektion-Prozesses des Flüssigkristallmaterials werden das LCD-Paneel und ein Behälter, der Flüssigkristallmaterial darin enthält, innerhalb einer Vakuumkammer bereitgestellt. Folglich werden gleichzeitig Feuchtigkeit und Luftblasen in dem Flüssigkristallmaterial und dem Behälter entfernt und ein Innenraum des LCD-Paneels wird in einem Vakuumzustand erhalten. Dann wird der Flüssigkristall-Injektion-Einlass des LCD-Paneels in den Behälter eingetaucht, der das Flüssigkristallmaterial in dem Vakuumzustand aufweist, und der Vakuumzustand innerhalb der Kammer wird auf einen atmosphärischen Druck geändert. Also wird das Flüssigkristallmaterial durch den Flüssigkristall-Injektion-Einlass entsprechend einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum des LCD-Paneels und der Vakuumkammer in den Innenraum des LCD-Paneels injiziert.
  • Jedoch hat das Jnjektionsverfahren die folgenden Nachteile. Zuerst wird nach dem Schneiden des großformatigen Glassubstrats in die LCD-Paneelbereiche der Flüssigkristall-Injektion-Einlass in den Behälter eingetaucht, der das Flüssigkristallmaterial enthält, während der Vakuumzustand zwischen den zwei Substraten erhalten wird. Daher werden bedeutende Zeiträume zum Injizieren des Flüssigkristallmaterials zwischen den zwei Substraten benötigt, wodurch sich eine verminderte Produktion ergibt. Und wenn großformatige LCD-Vorrichtungen gebildet werden, ist es schwierig das Flüssigkristallmaterial restlos in den Innenraum des LCD-Paneels zu injizieren, wodurch der Ausfall wegen unvollständiges Injizierens des Flüssigkristallmaterials verursacht wird. Ferner werden bedeutende Zeiträume zum Injizieren des Flüssigkristallmaterials in großformatigen Abstandshaltern für großformatige LCD-Vorrichtungen benötigt.
  • Um diese Probleme des Flüssigkristall-Injektionsverfahrens zu umgehen, wurde das Flüssigkristall-Dispersionsverfahren entwickelt, bei dem zwei Substrate, nach Dispergieren von Flüssigkristallmaterial auf jedem der zwei Substrate, miteinander verbunden werden. In 3 wird vor Verbinden der zwei Substrate das Flüssigkristallmaterial auf jedem der zwei Substrate dispergiert. Folglich ist es unmöglich, Kugel-Abstandshalter zur Aufrechterhaltung eines Zellzwischenraums zwischen den zwei Substraten zu verwenden, da sich die Kugel-Abstandshalter entlang einer Dispersionsrichtung des Flüssigkristallmaterials bewegen. Also sind an Stelle der Abstandskugel strukturierte Abstandshalter oder Säulen-Abstandselemente auf dem Substart befestigt, um einen Zellzwischenraum zwischen den zwei Substraten aufrecht zu erhalten. Wie in 3 gezeigt, werden während eines Array-Prozesses eine Schwarzmatrixschicht, eine Farbfilter-Schicht und eine Überziehschicht auf dem Farbfilter-Substrat gebildet. Dann wird ein photoempfindliches Harz auf der Überziehschicht gebildet und wahlweise entfernt, um die Säulen-Abstandselemente auf der Überziehschicht über der Schwarzmatrixschicht zu bilden. Die Säulen-Abstandselemente können in einem Photoprozess oder einem Tintenstrahl-Prozess gebildet werden.
  • Dann werden Ausrichtungsschichten jeweils auf Gesamtoberflächen des TFT-Substrats und des Farbfilter-Substrats aufgetragen, das die Säulen-Abstandselemente aufweist, und ein Reibprozess wird dazu ausgeführt. Nach dem Reinigen des TFT-Substrats und des Farbfilter-Substrats (S101) wird Flüssigkristallmaterial auf einem der zwei Substrate (S102) dispergiert und ein Dichtungsmuster wird auf dem Umfang eines LCD-Paneelbereichs auf dem anderen der zwei Substrate mittels einer Dispersionsvorrichtung (S103) gebildet. Zu dieser Zeit ist es möglich, die Dispersion des Flüssigkristalls und das Bilden des Dichtungsmusters auf jedem der zwei Substrate auszuführen.
  • Nachdem das andere Substrat, das keine Dispersion des Flüssigkristallmaterials aufweist, umgedreht wird (S104), werden das TFT-Substrat und das Farbfilter-Substrat miteinander mittels Druck verbunden und das Dichtungsmuster wird gehärtet (S105). Anschließend werden die verbundenen Substrate in die jeweilige LCD-Paneele (S106) geschnitten. Zusätzlich werden ein Untersuchungsprozess (S107) zum Beobachten von äußeren Erscheinungen und Überprüfen von elektrischen Fehlern in dem LCD-Paneel ausgeführt, sodass der Herstellungsprozess der LCD-Vorrichtung abgeschlossen wird.
  • Bei dem Herstellungsverfahren der LCD-Vorrichtung entsprechend dem Flüssigkristall-Dispersionsverfahren werden die Säulen-Abstandselemente auf dem Farbfilter-Substrat gebildet und das Flüssigkristallmaterial wird auf dem TFT-Substrat dispergiert, dann werden die zwei Substrate miteinander verbunden, wodurch das LCD-Paneel gebildet wird. Folglich wird das Säulen-Abstandselement auf dem vorgegebenen Teil des Farbfilter-Substrats befestigt. Zusätzlich ist das Säulen-Abstandselement, das eine vorgegebene Höhe hat, im Kontakt mit dem vorgegebenen Teil des TFT-Substrats entsprechend der Gate-Leitung oder der Daten-Leitung.
  • Jedoch verursacht das Säulen-Abstandselement der LCD-Vorrichtung gemäß dem Flüssigkristall-Dispersionsverfahrens die folgenden Probleme für das LCD-Paneels. Zum Beispiel werden, wenn die LCD-Vorrichtung mittels des Flüssigkristall-Dispersionsverfahrens gebildet wird, die Säulen-Abstandselemente auf dem Farbfilter-Substrat entsprechend der Gate-Leitungen oder Daten-Leitungen gebildet.
  • Folglich werden die Säulen-Abstandselemente mit der gleichen Höhe gebildet, um dem Bereich der Leitung, der die gleiche Breite (Gate-Leitung oder Daten-Leitung) hat, zu entsprechen. Zusätzlich sind die Säulen-Abstandselemente, die die gleiche Höhe haben, auf dem Farbfilter-Substrat gebildet, das dem TFT-Substrat gegenüberliegt, und die zwei Substrate sind miteinander verbunden. Da die Stützkraft der Säulen-Abstandselemente gering ist, kann das LCD-Paneel unter Problemen in Folge der Gravitation leiden. Zum Beispiel kann, wenn die LCD-Vorrichtung sich auf einer hohen Temperatur befindet, das LCD-Paneel einen vorstehenden Teil aufweisen, weil das Flüssigkristallmaterial große thermische Ausdehnungscharakteristiken aufweist. Wenn das LCD-Paneel in einer vertikalen Richtung positioniert ist, wandern die Flüssigkristallmoleküle des LCD-Paneels in die Richtung der unteren Ecke, wodurch ein Ansammeln von Flüssigkristallmolekülen in dem vorgegebenen Teil des LCD-Paneels durch Gravitationseffekte verursacht wird.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht von verbundenen TFT- und Farbfilter-Substraten, die Säulen-Abstandselemente entsprechend dem Stand der Technik aufweisen. In 4 wird eine Mehrzahl von Säulen-Abstandselementen 20 auf einer Schwarzmatrixschicht (nicht gezeigt) von einem Farbfilter-Substrat 2 in festen Intervallen gebildet, wobei jedes der Säulen-Abstandselemente 20 mit einer Höhe ”h” gebildet wird. Dann wird das Farbfilter-Substrat 2, das die Säulen-Abstandselemente 20 darauf aufweist, mit einem TFT-Substrat 1 verbunden. Folglich sinkt die Höhe ”h” des Säulen- Abstandselements 20 wegen des Drucks, der während des Verbindungsprozesses erzeugt wird auf eine Höhe ”h'”.
  • In 4 sind die Säulen-Abstandselemente 20 auf den Teilen entsprechend den Leitungsbereichen gebildet, die die gleiche Breite aufweisen. Ferner können die Säulen-Abstandselemente 20, da die Säulen-Abstandselemente 20 strukturiert sind, jeweils leicht unterschiedliche Höhen aufweisen, wobei es unmöglich ist, eine gleichmäßige Gewichtskraft auf die gesamten Bereiche des LCD-Paneels zu erreichen. Wenn es mit Kugel-Abstandshaltern verglichen wird, die jeweils ein kugelförmiges Ende aufweisen, weist das Säulen-Abstandselement eine größere Kontaktoberfläche mit dem Substrat auf, wodurch bedeutende Reibungskräfte zwischen dem Säulen-Abstandselement 20 und dem Substrat generiert werden. Folglich werden, wenn der Bildschirm der LCD-Vorrichtung, die die Säulen-Abstandselemente 20 aufweist, berührt wird, Flecken auf dem Bildschirm generiert und für eine lange Zeit bleiben.
  • 5A ist eine Draufsicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik und 5B ist eine Querschnittsansicht entlang I-I' aus 5A gemäß dem Stand der Technik. In 5A wird, wenn ein LCD-Paneel 10 kontinuierlich mit einem Finger entlang einer vorgegebenen Richtung berührt wird, das obere Substrat 2 von dem LCD-Paneel um ein vorgegebenes Intervall entlang der Berührungsrichtung verschoben, wie in 5B gezeigt. Wenn die zylindrischen Säulen-Abstandselemente im Kontakt mit dem unteren und dem oberen Substrat 1 und 2 sind, verursachen sie beträchtliche Reibungskräfte zwischen den Säulen-Abstandselementen und den zwei gegenüberliegenden Substraten. Also werden die Flüssigkristallmoleküle zwischen den Säulen-Abstandselementen nicht in ihrem ursprünglichen Zustand zurückgebracht, wodurch Flecken auf dem Bildschirm generiert werden. Zusätzlich sammeln sich Flüssigkristallmoleküle innerhalb des Bereichs um die Berührungsposition an, wenn das LCD-Paneel mit dem Finger entlang der vorgegebenen Richtung berührt wird, wie in 5B gezeigt, wodurch der Bereich um die Berührungsposition hervorsteht. In diesem Fall, ist der Zellenzwischenraum ”h1”, der dem hervorstehenden Teil entspricht, höher als der Zellenzwischenraum ”h2” der verbliebenen Teile, wodurch ein Lichtleck verursacht wird. Unterdessen entstehen, da der berührte Teil keine Flüssigkristallmoleküle aufweist, unscharfe Teile auf dem Bildschirm in einem schwarzen Zustand, wodurch die Helligkeit des LCD-Paneels 10 beeinträchtigt wird. Ferner sind die Kugel-Abstandshalter auf dem Substrat in einer großen Menge gebildet, aber die Säulen-Abstandselemente werden wahlweise auf dem vorgegebenen Bereich des LCD-Paneels gebildet. Folglich beugt sich das Substrat und bildet wegen der niedrigen Rückstellgeschwindigkeit der Substrate einen hohlen Zustand, wodurch Flecken auf dem Bildschirm des LCD-Paneels generiert werden, wenn das LCD-Paneel an einem vorgegebenen Teil zusammengepresst wird, der keine Säulen-Abstandselemente aufweist.
  • Aus US 2002/0075443 A1 ist eine LCD-Vorrichtung mit Säulen-Abstandselementen auf einem oberen Substrat und Vorsprüngen auf einem unteren Substrat, die den ersten Säulen-Abstandselementen entsprechen, bekannt.
  • US 5449128 A offenbart eine LCD-Vorrichtung mit ersten Säulen-Abstandselementen auf einem ersten Substrat und zweiten Säulen-Abstandselementen auf einem zweiten Substrat, die einander entsprechen.
  • US 2003/0193640 A1 offenbart eine LCD-Vorrichtung mit ersten Säulen-Abstandselementen auf einem ersten Substrat und zweiten Säulen-Abstandselementen auf einem zweiten Substrat, wobei die Höhe der Säulen-Abstandselemente der Zellenlücke entspricht.
  • JP 2000-298280 A offenbart eine LCD-Vorrichtung mit Säulen-Abstandshaltern auf einem Farbfiltersubstrat zum Einstellen der Zellenlücke zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem zweiten Substrat, wobei die Säulen-Abstandshalter mit dem zweiten Substrat in Kontakt sind.
  • JP 10-39318 A offenbart eine weitere LCD-Vorrichtung mit Säulen-Abstandshaltern, die sich auf einen Vorsprung stützen, der eine kleinere Querschnittsfläche aufweist wie der Abstandshalter.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Säulen-Abstandshalter-Struktur für eine LCD-Vorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren zu schaffen, die die Bildung von hohlen Abschnitten innerhalb eines LCD-Paneels verhindert und Reibungskräfte innerhalb der LCD-Vorrichtung verringert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 19 und 20.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Es ist zu verstehen, dass beide, die vorige allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung dieser Erfindung exemplarisch und erläuternd sind und vorgesehen sind, um eine weitere Erklärung der Erfindung wie beansprucht zu liefern.
  • Die begleitenden Zeichnungen, die eingefügt sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und einbezogen sind in und einen Teil dieser Anmeldung bildend, stellen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung des Prinzips der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Perspektivansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens zum Herstellen einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 4 eine Querschnittsansicht von verbundenen TFT- und Farbfilter-Substraten, die Säulen-Abstandselemente gemäß dem Stand der Technik aufweisen;
  • 5A eine Draufsicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
  • 5B eine Querschnittsansicht entlang I-I' aus 5A gemäß dem Stand der Technik;
  • 6 eine Querschnittsansicht von einer exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 7A und 7B Querschnittsansichten einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 8 eine schematische Draufsicht einer IPS-Modus-LCD-Vorrichtung;
  • 9 eine Querschnittsansicht entlang II-II' aus 8;
  • 10 eine Querschnittsansicht entlang II-II' aus 8;
  • 11 eine Draufsicht eines exemplarischen TFT-Substrats;
  • 12 eine Draufsicht einer exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 13 eine Querschnittsansicht entlang III-III' aus 12;
  • 14 eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 15 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 16 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung;
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung;
  • 18 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung;
  • 19 ist eine Draufsicht einer exemplarischen TN-Modus-LCD-Vorrichtung; und
  • 20 ist eine Querschnittsansicht entlang IV-IV' aus 19.
  • Bezugnahmen auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele dieser Erfindung werden jetzt im Detail gemacht, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt werden.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer exemplarischen LCD-Vorrichtung, welche Aspekte der Erfindung zeigt. In 6 kann eine LCD ein Farbfilter-Substrat 100, ein TFT-Substrat 200, eine Flüssigkristallschicht (nicht gezeigt), eine Mehrzahl von ersten und zweiten Säulen-Abstandselementen 50a und 50b und eine Mehrzahl von Vorsprüngen 51 aufweisen. Zusätzlich kann das Farbfilter-Substrat 100 ein Farbfilter-Array aufweisen, das darauf angeordnet ist, und das TFT-Substrat 200 kann ein TFT-Array aufweisen, das darauf angeordnet ist, um dem Farbfilter-Substrat 100 gegenüberzuliegen, wobei die Flüssigkristallschicht 55 zwischen dem Farbfilter-Substrat 100 und dem TFT-Substrat 200 gebildet sein kann.
  • Die Mehrzahl von ersten und zweiten Säulen-Abstandselementen 50a und 50b kann auf dem Farbfilter-Substrat 100 in einem vorgegebenen Intervall von dem TFT-Substrat 200 gebildet werden und die Mehrzahl von Vorsprüngen 51 kann auf dem TFT-Substrat 200 entsprechend der Mehrzahl von ersten Säulen-Abstandselementen 50a gebildet werden. Folglich kann die Mehrzahl von Vorsprüngen 51 gebildet werden, um den ersten Säulen-Abstandselementen 50a zugeordnet zu sein, wodurch ein gleichmäßiger Zellenzwischenraum zwischen dem TFT-Substrat 200 und dem Farbfilter-Substrat 100 aufrechterhalten wird. Zusätzlich können die zweiten Säulen-Abstandselemente 50b als Dämpfer zum Vorbeugen einer Bildung von hohlen Teilen innerhalb des LCD-Paneels dienen, wenn die Substrate des LCD-Paneels durch eine äußere Kraft zusammengepresst werden. Folglich kann ein Kontaktbereich zwischen den Vorsprüngen 51 und dem ersten Säulen-Abstandselement 50a bestimmt werden, der einem Oberflächenbereich des Vorsprungs 51 entspricht.
  • Die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b können auf Teilen gebildet werden, die den Gate- oder den Daten-Leitungen des TFT-Substrates 200 entsprechen. Jedoch können die zweiten Säulen-Abstandselemente 50b auf Teilen gebildet werden, die den Pixel-Bereichen entsprechen. Folglich kann ein Oberflächenbereich des Vorsprungs 51 im Verhältnis kleiner als ein Oberflächenbereich des ersten Säulen-Abstandselements 50a sein. Zum Beispiel kann ein Oberflächenbereich des ersten Säulen-Abstandselements 50a einen ersten Bereich, der den Vorsprung 51 kontaktiert, und einen zweiten Bereich, der den Vorsprung 51 nicht kontaktiert, aufweisen.
  • Die 7A und 7B sind Querschnittsansichten einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung, welche Aspekte der Erfindung zeigt, wobei 7A und 7B Änderungen einer LCD-Vorrichtung während eines Berührungskontakts und nach einem Berührungskontakt darstellen. In 7A, kann sich der Kontaktbereich zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und dem Vorsprung 51 verkleinern, wenn das LCD-Paneel berührt wird, wodurch Reibungskräfte dazwischen reduziert werden. Nach dem Berühren können Flüssigkristallmoleküle schnell in einem ursprünglichen Zustand zurückgebracht werden, wie in 7B gezeigt ist. Also können die Flüssigkristallmoleküle von der Migration in dem Berührungsteil aufgehalten werden, wodurch ein Lichtleck vorgebeugt werden kann und eine gleichmäßige Lichthelligkeit entlang eines gesamten LCD-Paneels erreicht werden kann.
  • 8 ist eine schematische Draufsicht einer exemplarischen IPS-Modus-LCD-Vorrichtung und 9 ist eine Querschnittsansicht entlang II-II' von 8. In den 8 und 9 können ein Farbfilter-Substrat 100 und ein TFT-Substrat 200 miteinander mit einem vorgegebenen Intervall dazwischen verbunden sein und eine Flüssigkristallschicht (nicht gezeigt) kann zwischen dem Farbfilter-Substrat 100 und dem TFT-Substrat 200 mittels eines Injektionsverfahrens gebildet sein. Das Farbfilter-Substrat 100 kann eine Schwarzmatrixschicht (black matrix layer) 31, ein R/G/B-Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) und eine Überziehschicht 33 aufweisen, wobei alle auf dem Glas-Substrat 60 gebildet sind. Die Schwarzmatrixschicht 31 kann Licht von Teilen abschirmen, die den Gate- und den Daten-Leitungen und den Dünnschichttransistoren entsprechen, außer an entsprechenden Pixel-Bereichen. Die Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) kann gebildet sein, um unterschiedlich gefärbtes Licht an den Teilen, die den dazugehörigen Pixel-Bereichen entsprechen, zu erzeugen und die Überziehschicht 33 kann entlang einer gesamten Oberfläche der Schwarzmatrixschicht 31 und der Farbfilter-Schicht gebildet werden.
  • Dann können erste und zweite Säulen-Abstandselemente 50a und 50b aus photoempfindlichem Harz auf den vorgegebenen Teilen der Überziehschicht 33 gebildet werden. Dann kann das TFT-Substrat 200 dem Farbfilter-Substrat 100 gegenüberliegend angeordnet werden. Das TFT-Substrat 200 kann eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 41 und eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 42 aufweisen, wobei alle auf einem Glas-Substrat 70 gebildet sind. Zusätzlich können die Gate-Leitungen 41 und die Daten-Leitungen 42 senkrecht zueinander gebildet werden, wodurch die Pixel-Bereiche definiert werden. Außerdem kann eine gemeinsame Leitung 47 parallel zu den Gate-Leitungen 41 gebildet werden und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 47a kann sich von der gemeinsamen Leitung 47 zu den Pixel-Bereichen erstrecken und kann in festen Intervallen gebildet werden. Ferner kann ein Dünnschichttransistor TFT in jedem Kreuzungsbereich der Gate-Leitungen 41 und der Daten-Leitungen 42 gebildet werden und Source-Elektroden 42a und Drain-Elektroden 42b aufweisen.
  • Dann kann eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden 43 zwischen den und parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a gebildet werden, wobei jede der Pixel-Elektroden 43 mit der Drain-Elektrode 42b des TFTs verbunden werden kann. Zusätzlich können die Vorsprünge 51 (in 7A und 7B), die sich von einer Halbleiterschicht 44 und von der Daten-Leitung 42 erstrecken, über der Gate-Leitung 41 entsprechend dem ersten Säulen-Abstandselement 50a gebildet werden.
  • Ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen des TFTs, der Pixel-Elektroden und der Vorsprünge kann das Abscheiden eines metallischen Materials wie Mo, Al oder Cr entlang einer gesamten Oberfläche des Glas-Substrats 70 mittels eines Sputterverfahrens aufweisen und kann mittels eines photolithographischen Prozesses strukturiert werden, wodurch gleichzeitig die Mehrzahl von Gate-Leitungen 41, eine Gate-Elektrode 41a, die von der Gate-Leitung 41 vorsteht, die gemeinsame Leitung 47 und die gemeinsame Elektrode 47a gebildet werden.
  • Danach kann ein Isolationsmaterial aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Glas-Substrats 70 abgeschieden werden, das die Gate-Leitungen 41 aufweist, wodurch eine Gate-Isolationsschicht 45 gebildet wird. Dann kann die Halbleiterschicht 44 auf der Gate-Isolationsschicht 45 abgeschieden werden und strukturiert werden, um ein erstes Vorsprungsmuster 44a zum Bilden des Vorsprungs auf der Gate-Isolationsschicht 45 entsprechend dem ersten Säulen-Abstandselement 50a zu bilden. Zum Beispiel können eine amorphe Silizium-Schicht (oder Polysilizium-Schicht) und eine stark dotierte Silizium-Schicht sequentiell abgeschieden werden und gleichzeitig strukturiert werden, wodurch die Halbleiterschicht 44 gebildet wird. Danach kann ein metallisches Material wie Mo, Al oder Cr entlang der gesamten Oberfläche des Glas-Substrats 70 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden werden und mittels eines photolithographischen Prozesses strukturiert werden, wodurch die Daten-Leitung 42 senkrecht zu der Gate-Leitung 41 gebildet wird.
  • Dann können Source-Elektroden 42a und Drain-Elektroden 42b auf beiden Seiten der Halbleiterschicht 44 gebildet werden und ein zweites Vorsprungsmuster 42c kann auf dem ersten Vorsprungsmuster 44a gebildet werden. Folglich kann die Source-Elektrode 42a von der Daten-Leitung 42 vorstehen. Wenn die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b strukturiert werden, kann ein Teil der dotierten Silizium-Schicht zwischen der Source-Elektrode 42a und der Drain-Elektrode 42b entfernt werden. Also kann der Vorsprung 51 aus dem ersten und dem zweiten Vorsprungsmuster 44a und 42c gebildet werden.
  • Anschließend kann mittels eines chemischen Verdampfungsverfahrens (CVD) eine Passivierungsschicht 46 aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Glas-Substrats 70 gebildet werden, das die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b aufweist. Alternativ kann die Passivierungsschicht 46 aus einem organischem Material gebildet werden, das eine niedrige dielektrische Konstante aufweist, wie Benzo-Cyclo-Buten (BCB), Spin-On-Glas (SOG) oder Acryl, um ein Öffnungsverhältnis einer Flüssigkristall-Zelle zu verbessern. Dann kann die Passivierungsschicht 46 wahlweise auf der Drain-Elektrode 42 geätzt werden, wodurch ein Kontaktloch, das einen vorgegebenen Teil der Drain-Elektrode 42b freilegt, gebildet wird. Also kann eine transparente, leitfähige Schicht auf der Passivierungsschicht 46 gebildet werden, um mit der Drain-Elektrode 42b durch das Kontaktloch mittels Sputterns verbunden zu sein. Dann kann die durchsichtige, leitfähige Schicht wahlweise entfernt werden, um die Pixel-Elektrode 43, die mit der Drain-Elektrode 42 verbunden ist, zwischen den und parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a zu bilden.
  • In den 8 und 9 müssen die Vorsprünge 51 nicht an Stellen gebildet werden, die dem zweiten Säulen-Abstandselement 50b entsprechen. Obwohl nicht gezeigt, können eine erste und eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem Farbfilter-Substrat 100, das die Säulen-Abstandselemente 50a und 50b aufweist, bzw. auf dem TFT-Substrat 200, das den Vorsprung 51 aufweist, gebildet werden, wobei ein Reibprozess dazu ausgeführt werden kann. Wenn das Farbfilter- und das TFT-Substrat 100 und 200 gerieben werden, können die Oberflächen der ersten und der zweiten Ausrichtungsschicht mit einem Stoffelement bei einem konstanten Druck und einer konstanten Geschwindigkeit gerieben werden. Also können die Polymer-Ketten der Ausrichtungsschichten entlang einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet werden, wodurch eine Anfang-Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht bestimmt wird.
  • Zu dieser Zeit ist die Oberfläche des Vorsprungs 51 im Verhältnis kleiner als die untere Oberfläche des ersten Säulen-Abstandselements 50a. Der Vorsprung 51 wird an der Stelle gebildet, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a entspricht, um den Kontaktbereich zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement und den Strukturen, die auf dem TFT-Substrat 200 gebildet sind, zu reduzieren, wenn der Bildschirm der LCD-Vorrichtung entlang einer Richtung berührt wird. Also ist es möglich, die Rückstellkraft des Flüssigkristalls durch Reduzieren der Reibungskräfte zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement und den Strukturen, die auf dem TFT-Substrat gebildet sind, zu verbessern.
  • Folglich kann das TFT-Substrat 200, das zu dem ersten Säulen-Abstandselement 50a korespondiert, eine vertikale Abscheidungsstruktur aufweisen, die das Substrat 70, die Gate- Leitung 41, die Gate-Isolationsschicht 45, das erste Vorsprungsmuster 44a der Halbleiterschicht und das zweite Vorsprungsmuster 42c, das aus dem gleichen Material wie die Daten-Leitung gebildet ist, und die Passivierungsschicht 46 aufweist. Zusätzlich kann das TFT-Substrat 200, das zu dem zweiten Säulen-Abstandselement 50b korrespondiert, eine vertikale Abscheidungsstruktur aufweisen, die das Substrat 70, die Gate-Line 41, die Gate-Isolationsschicht 45 und die Passivierungsschicht 46 aufweist. Also kann eine gesamte Oberfläche des zweiten Säulen-Abstandselements 50b den Vorsprung 51 nicht kontaktieren. Zum Beispiel kann der Oberflächenbereich des ersten Säulen-Abstandselements 50a in einen ersten und einen zweiten Bereich geteilt werden, wobei der erste Bereich den Vorsprung 51 kontaktiert und der zweite Bereich den Vorsprung 51 nicht kontaktiert.
  • Zu dieser Zeit kann das TFT-Substrat 200, das dem ersten Bereich entspricht, eine vertikale Abscheidungsstruktur aufweisen, die das Substrat 70, die Gate-Leitung 41, die Gate-Isolationsschicht 45, das erste Vorsprungsmuster 44a der Halbleiterschicht, das zweite Vorsprungsmuster 42c, das aus dem gleichen Material wie die Daten-Leitung gebildet ist, und die Passivierungsschicht 46 aufweist. Zusätzlich kann das TFT-Substrat 200, das zu dem zweiten Bereich korrespondiert, eine vertikale Abscheidungsstruktur aufweisen, die das Substrat 70, die Gate-Leitung 41, die Gate-Isolationschicht 45 und die Passivierungsschicht 46 aufweist. Folglich kann ein Schrittunterschied (step difference) von etwa 500 Å oder mehr zwischen den Oberflächen des TFT-Substrats 200 existieren, die zu dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und zu dem zweiten Säulen-Abstandselement 50b korrespondiert. Ähnlich kann ein Schrittunterschied von etwa 500 Å oder mehr zwischen den Oberflächen des TFT-Substrats 200 existieren, die zu dem ersten und dem zweiten Bereich korrespondieren.
  • In 9 kann das Farbfilter-Substrat 100 die Säulen-Abstandselemente 50a und 50b aufweisen und das TFT-Substrat 200 die Vorsprünge 51 aufweisen. Alternativ können die Säulen-Abstandselemente auf dem TFT-Substrat gebildet werden und die Vorsprünge 51 auf dem Farbfilter-Substrat gebildet werden.
  • In den 8 und 9 können die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b abwechselnd innerhalb der Pixel-Bereiche gebildet werden und jeder der Vorsprünge 51 an Stellen gebildet werden, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a zugeordnet sind. Alternativ können die ersten oder die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a oder 50b innerhalb jedes zweiten Pixel-Bereichs und die Vorsprünge 51 an Stellen, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a entsprechen, gebildet werden.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht entlang II-II' aus 8. In den 8 und 10 kann eine LCD-Vorrichtung ein Farbfilter-Substrat 100 und ein TFT-Substrat 200, die mit einem vorgegebenen Intervall dazwischen verbunden sind, aufweisen, und eine Flüssigkristallschicht (nicht gezeigt) kann durch Injizieren eines Flüssigkristallmaterials zwischen dem Farbfilter-Substrat 100 und dem TFT-Substrat 200 gebildet werden.
  • Das Farbfilter-Substrat 100 kann eine Schwarzmatrixschicht 31, eine R/G/B-Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) und eine Überziehschicht 33 aufweisen, wobei alle auf dem Glassubstrat 60 gebildet sind. Die Schwarzmatrixschicht 31 kann Licht von Teilen entsprechend den Gate- und den Daten-Leitungen und den Dünnschichttransistoren außer für Pixel-Bereiche P abschirmen. Die Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) kann unterschiedlich gefärbtes Licht an den Teilen entsprechend den jeweiligen Pixel-Bereichen erzeugen und die Überziehschicht 33 kann entlang einer gesamten Oberfläche der Schwarzmatrixschicht 31 und der Farbfilter-Schicht gebildet werden.
  • Dann können erste und zweite Säulen-Abstandselemente 50a und 50b auf vorgegebenen Teilen der Überziehschicht 33 gebildet werden, wobei die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente aus photoempfindlichem Harz gebildet sind.
  • Dann kann das TFT-Substrat 200, das eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 41 und eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 42 aufweist, dem Farbfilter-Substrat 100 gegenüberliegend gebildet werden, wobei die Gate-Leitungen 41 und die Daten-Leitungen 42 sich einander kreuzen können, um eine Mehrzahl von Pixel-Bereichen zu definieren. Zusätzlich kann eine gemeinsame Leitung 47 parallel zu den Gate-Leitungen 41 gebildet werden und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 47a, die sich von der gemeinsamen Leitung 47 in Richtung der Pixel-Bereiche erstrecken können, können in festen Intervallen gebildet werden.
  • Dann kann ein Dünnschichttransistor TFT in jedem Kreuzungsbereich der Gate-Leitungen 41 und Daten-Leitungen 41 42 gebildet werden und der TFT kann eine Source-Elektrode 42a und eine Drain-Elektrode 42b aufweisen.
  • Als Nächstes kann eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden 43 zwischen den und parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a gebildet werden, wobei jede der Pixel-Elektroden 43 mit der Drain-Elektrode 42b des TFTs verbunden werden kann. Zusätzlich kann ein Vorsprung 51 auf einem TFT-Substrat 200 gebildet werden, der zu dem ersten Säulen-Abstandselement 50a korrespondiert.
  • Ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen des Dünnschichttransistors, der Pixel-Elektrode und des Vorsprungs kann Abscheiden eines metallischen Materials wie Mo, Al oder Cr entlang einer gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 und Strukturieren mittels eines photolithographischen Prozesses aufweisen, wodurch gleichzeitig die Mehrzahl von Gate-Leitungen 41, eine Gate-Elektrode 41a, die sich von der Gate-Leitung 41 erstreckt, die gemeinsame Leitung 47 und die gemeinsame Elektrode 47a gebildet werden.
  • Danach kann eine Gate-Isolationsschicht 45 mittels Abscheidens eines Isolationsmaterials aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 gebildet werden, das die Gate-Leitungen 41 aufweist. Dann kann die Halbleiterschicht 44 auf der Gate-Isolationsschicht 45 über der Gate-Elektrode 41a gebildet werden. Zum Beispiel können eine amorphe Silizium-Schicht (oder Polysilizium-Schicht) und eine stark dotierte Silizium-Schicht nacheinander abgeschieden werden und gleichzeitig strukturiert werden, wodurch die Halbleiterschicht 44 gebildet wird.
  • Danach kann ein metallisches Material wie Mo, Al oder Cr entlang der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden werden und mittels eines photolithographischen Prozesses strukturiert werden, wodurch die Daten-Leitung 42 senkrecht zu der Gate-Leitung 41 gebildet wird.
  • Dann kann eine Source-Elektrode 42a und eine Drain-Elektrode 42b auf eine jeweiligen Seite der Halbleiterschicht 44 gebildet werden, wobei die Source-Elektrode 42a von der Daten-Leitung 42 vorstehen kann. Wenn die Source-Elektroden 42a und die Drain-Elektroden 42b strukturiert werden, kann ein Teil der dotierten Silizium-Schicht zwischen der Source-Elektrode 42a und der Drain-Elektrode 42b entfernt werden.
  • Als Nächstes kann eine Passivierungsschicht 46 aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Substrats, das die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b aufweist, mittels eines CVD-Verfahrens gebildet werden. Alternativ kann die Passivierungsschicht 46 aus einem organischen Material gebildet werden, das eine niedrige dielektrische Konstante aufweist, wie BCB, SOG oder Acryl, um ein Öffnungsverhältnis der Flüssigkristall-Zelle zu verbessern. Dann kann die Passivierungsschicht 46 wahlweise auf der Drain-Elektrode 42b geätzt werden, wobei ein Kontaktloch gebildet wird, das einen vorgegebenen Teil der Drain-Elektrode 42b freilegt. Zusätzlich kann eine durchsichtige, leitfähige Schicht auf der Passivierungsschicht 46 gebildet werden, um durch das Kontaktloch mittels eines Sputterverfahrens mit der Drain-Elektrode 42b verbunden zu werden. Dann kann die durchsichtige, leitfähige Schicht wahlweise entfernt werden, um die Pixel-Elektrode 43 zu bilden, die mit der Drain-Elektrode 42 verbunden ist und zwischen den und parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a zu bilden ist.
  • Dann können die Vorsprünge 51 auf dem Farbfilter-Substrat 100 entsprechend dem ersten Säulen-Abstandselement 50a mittels Abscheidung des gleichen Materials wie für das Säulen-Abstandselement auf der Passivierungsschicht 46 gebildet werden und das abgeschiedene Material kann wahlweise entfernt werden.
  • Obwohl nicht gezeigt, können eine erste und eine zweite Ausrichtungsschicht jeweils auf dem Farbfilter-Substrat 100 bzw. auf dem TFT-Substrat 200 gebildet werden und dann kann ein Reibprozess daran ausgeführt werden. Während des Reibens des Farbfilter-Substrats 100 und des TFT-Substrats 200 können die Oberflächen der Ausrichtungsschichten mit einem Stoffelement bei einem konstanten Druck und mit einer konstanten Geschwindigkeit gerieben werden. Also können Polymer-Ketten der Ausrichtungsschichten entlang einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet werden, wodurch eine Anfang-Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristallmaterials bestimmt wird.
  • Folglich kann eine obere Oberfläche des Vorsprungs 51 im Verhältnis kleiner als eine untere Oberfläche des ersten Säulen-Abstandselements 50a sein. Zusätzlich kann der Vorsprung 51 an einer Stelle, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a entspricht, gebildet werden, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement und den Strukturen, die auf dem TFT-Substrat 200 gebildet sind, zu reduzieren, wenn ein Bildschirm der LCD-Vorrichtung entlang einer Richtung berührt wird. Folglich kann eine Rückstellkraft des Flüssigkristallmaterials erhöht werden und Reibungskräfte zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und den Strukturen, die auf dem TFT-Substrat 200 gebildet sind, reduziert werden.
  • Gemäß dieser Erfindung können Säulen-Abstandselemente auf einem Farbfilter-Substrat gebildet werden, und Vorsprünge können auf einem TFT-Substrat gebildet werden. Alternativ können die Säulen-Abstandselemente auf dem TFT-Substrat gebildet werden und die Vorsprünge können auf dem Farbfilter-Substrat gebildet werden. In 10 können die Vorsprünge 51 zusätzlich entsprechend den ersten Säulen-Abstandselementen 50a gebildet werden, wodurch ein zusätzlicher Prozess benötigt wird.
  • Zusätzlich können, wie in 10 gezeigt, die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b abwechselnd innerhalb der Pixel-Bereiche gebildet werden und die Vorsprünge 51 können an Stellen gebildet werden, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a entsprechen. Alternativ können die ersten oder die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a oder 50b abwechselnd innerhalb jedes zweiten Pixel-Bereichs gebildet werden und die Vorsprünge 51 können entsprechend dem ersten Säulen-Abstandselement 50a gebildet werden. Also existiert ein Schrittunterschied von etwa 500 Å oder mehr zwischen den Oberflächen des TFT-Substrats 200 entsprechend dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und dem zweiten Säulen-Abstandselement 50b. Ähnlich kann ein Schrittunterschied von etwa 500 Å oder mehr zwischen den Oberflächen des TFT-Substrats 200 entsprechend dem ersten und dem zweiten Bereich existieren.
  • 11 ist eine Draufsicht eines exemplarischen TFT-Substrats, 12 ist eine weitere Draufsicht einer exemplarischen LCD-Vorrichtung und 13 ist eine Querschnittsansicht entlang III-III' aus 12. In den 11, 12 und 13 kann eine LCD-Vorrichtung ein Farbfilter-Substrat 100 und ein TFT-Substrat 200, die mit einem vorgegebenen Intervall dazwischen verbunden sind, aufweisen und eine Flüssigkristallschicht (nicht gezeigt) kann durch Injizieren eines Flüssigkristallmaterials zwischen dem Farbfilter-Substrat 100 und dem TFT-Substrat 200 gebildet werden.
  • Das Farbfilter-Substrat 100 kann eine Schwarzmatrixschicht 31, eine R/G/B Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) und eine Überziehschicht 33 aufweisen, wobei alle auf einem Glassubstrat 60 gebildet werden, wobei die Schwarzmatrixschicht 31 Licht von Teilen abschirmen kann, die den Gate- und Daten-Leitungen und den Dünnschichttransistoren entsprechen, mit Ausnahme von Pixel-Bereichen. Die Farbfilter-Schicht (nicht gezeigt) kann unterschiedlich gefärbtes Licht an den Stellen erzeugen, die den Pixel-Bereichen entsprechen und die Überziehschicht 33 kann entlang einer gesamten Oberfläche der Schwarzmatrixschicht 31 und der Farbfilter-Schicht gebildet werden.
  • Dann können erste und zweite Säulen-Abstandselemente 50a und 50b auf vorgegebenen Teilen der Überziehschicht 33 gebildet werden und aus photoempfindlichem Harz gebildet werden. Als Nächstes können die zwei Säulen-Abstandselemente der ersten und der zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b innerhalb der zwei Pixel-Bereiche an jedem dritten Pixel-Bereich gebildet werden. Zum Beispiel kann das erste Säulen-Abstandselement 50a innerhalb eines ersten Pixel-Bereichs unter den drei Pixel-Bereichen gebildet werden und das zweite Säulen-Abstandselement 50b kann innerhalb eines anderen der drei Pixel-Bereiche gebildet werden. Besonders bevorzugt kann das erste Säulen-Abstandselement 50a in dem Pixel-Bereich gebildet werden, der einer roten Farbe entspricht, das zweite Säulen-Abstandselement 50b kann innerhalb eines Pixel-Bereichs gebildet werden, der einer blauen Farbe entspricht, und der Pixel-Bereich, der einer grünen Farbe entspricht, könnte kein Säulen-Abstandselement darin aufweisen. Die Säulen-Abstandselemente können in festen Intervallen gebildet werden.
  • Das TFT-Substrat 200 kann eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 41 und eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 42 aufweisen, die sich einander kreuzen, um eine Mehrzahl der Pixel-Bereiche zu bilden. Zusätzlich kann eine gemeinsame Leitung 47 parallel zu der Gate-Leitung gebildet werden und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 47a, die sich von der gemeinsamen Leitung 47 zu den Pixel-Bereichen erstrecken, können in festen Intervallen gebildet werden. Dann kann ein Dünnschichttransistor TFT an jedem der Kreuzungsbereiche der Gate-Leitungen 41 und der Daten-Leitungen 42 gebildet werden und kann die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b aufweisen.
  • Als Nächstes kann eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden 43 zwischen den und parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a gebildet werden und jede der Pixel-Elektroden 43 kann mit der Drain-Elektrode 42b des TFTs verbunden werden. Zusätzlich kann ein Vorsprung 51 auf der Gate-Leitung 41 innerhalb jedes der Pixel-Bereiche gebildet werden, wobei die Vorsprünge 51 aus einem ersten Vorsprungsmuster 44a und einem zweiten Vorsprungsmuster 42c gebildet werden können. Außerdem können manche Vorsprünge 51 mit dem ersten Säulen-Abstandselement 50a überlappen und manche Vorsprünge 51 können mit den zweiten Säulen-Abstandselementen 50b nicht überlappen. Die obere Oberfläche von jedem der Vorsprünge 51 kann im Verhältnis kleiner als die untere Oberfläche des ersten Säulen-Abstandselements 50a sein.
  • Ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen des TFTs, der Pixel-Elektrode und des Vorsprungs kann Abscheiden eines Metall-Materials wie Mo, Al oder Cr entlang einer gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 mittels eines Sputterverfahrens und strukturiert mittels eines photolithographischen Prozesses aufweisen, wodurch eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 41, eine Gate-Elektrode 41a, die sich von der Gate-Leitung 41 erstreckt, die gemeinsame Leitung 47 und die gemeinsame Elektrode 47a gebildet werden.
  • Danach kann eine Gate-Isolationsschicht 45 mittels Abscheidens eines Isolationsmaterials aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 gebildet werden, das die Gate-Leitungen 41 aufweist. Dann kann die Halbleiterschicht 44 auf der Gate-Isolationsschicht 45 abgeschieden werden und strukturiert werden, um das erste Vorsprungsmuster 44a zum Bilden der Vorsprünge 51 auf der Gate-Isolationsschicht 45 innerhalb jedes der Pixel-Bereiche zu bilden. Das erste Vorsprungsmuster 44a kann gebildet werden, um das erste Säulen-Abstandselement 50a innerhalb eines Pixel-Bereichs von wenigstens drei Pixel-Bereichen zu überlappen. Zum Beispiel können eine amorphe Silizium-Schicht (oder Poly-Silizium- Schicht) und eine stark dotierte Silizium-Schicht nacheinander abgeschieden werden und dann gleichzeitig strukturiert werden, wodurch die Halbleiterschicht 44 gebildet wird.
  • Dann kann ein Metall-Material wie Mo, Al oder Cr entlang der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden werden und mittels eines photolithographischen Prozesses strukturiert werden, wodurch die Daten-Leitung 42 senkrecht zu der Gate-Leitung 41 gebildet wird. Dann können die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b auf der jeweiligen Seite der Halbleiterschicht 44 gebildet werden, und das zweite Vorsprungsmuster 42c wird auf dem ersten Vorsprungsmuster 44a gebildet. Folglich kann die Source-Elektrode 42a von der Daten-Leitung 42 vorstehen. Wenn die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b strukturiert werden, kann einen Teil der dotierten Silizium-Schicht zwischen der Source-Elektrode 42a und der Drain-Eletrode 42b entfernt werden. Also können die Vorspünge 51 mittels der ersten und der zweiten Vorsprungsmuster 44a und 42c gebildet werden.
  • Anschließend kann eine Passivierungsschicht 46 aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des TFT-Substrats 70, das die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b aufweist, mittels eines CVD-Verfahrens gebildet werden. Alternativ kann die Passivierungsschicht 46 aus einem organischen Material gebildet werden, das eine niedrige dielektrische Konstante aufweist, wie BCB, SOG oder Acryl, um ein Öffnungsverhältnis der Flüssigkristall-Zelle zu verbessern. Dann kann die Passivierungsschicht 46 wahlweise auf der Drain-Eletrode 42b geätzt werden, wodurch ein Kontaktloch gebildet wird, das einen vorgegebenen Teil der Drain-Elektrode 42b freigelegt. Zusätzlich kann eine durchsichtige, leitfähige Schicht auf der Passivierungsschicht 46 gebildet werden, um elektrisch mit der Drain-Elektrode 42b durch das Kontaktloch verbunden zu sein.
  • Dann kann wahlweise eine durchsichtige, leitfähige Schicht entfernt werden, um die Pixel-Elektrode 43, die mit der Drain-Elektrode 42 verbunden ist, zu bilden und zwischen den oder parallel zu den gemeinsamen Elektroden 47a gebildet zu werden.
  • Obwohl nicht gezeigt, können erste und zweite Ausrichtungsschichten auf dem Farbfilter-Substrat 100, das die Säulen-Abstandselemente 50a und 50b aufweist, bzw. auf dem TFT-Substrat 200, das die Vorsprünge 51 aufweist, gebildet werden, und dann kann ein Reibprozess daran ausgeführt werden. Wenn das Farbfilter-Substrat 100 und das TFT-Substrat 200 gerieben werden, können die Oberflächen der Ausrichtungsschichten mit einem Stoffelement bei einem konstanten Druck und einer konstanten Geschwindigkeit gerieben werden. Also können Polymer-Ketten der Ausrichtungsschichten entlang einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet werden, wodurch eine Anfang-Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht bestimmt wird.
  • Gemäß dieser Erfindung können Säulen-Abstandselemente auf einem Farbfilter-Substrat gebildet werden und Vorsprünge können auf einem TFT-Substrat gebildet werden. Alternativ können die Säulen-Abstandselemente auf dem TFT-Substrat gebildet werden und die Vorsprünge können auf dem Farbfilter-Substrat gebildet werden. Weiterhin können die Vorsprünge auf einer Passivierungsschicht gebildet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung kann ein Vorsprung an einer Stelle gebildet werden, die dem ersten Säulen-Abstandselement entspricht. Während des Bildens der Vorsprünge können Flecken in einem Kontaktbereich zwischen einem ersten Säulen-Abstandselement und dem Vorsprung erzeugt werden, wodurch die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Zellzwischenraums problematisch gemacht wird. Um dieses Problem zu bewältigen, vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung und dem ersten Säulen-Abstandselement, wenn ein Ausmaß des Vorsprungs vergrößert wird. Folglich können wenigstens zwei Vorsprünge an der Stelle gebildet werden, die dem ersten Säulen-Abstandselement entspricht, um einen Kontaktdruck infolge der Vergrößerung des Kontaktbereichs zwischen dem Vorsprung und dem ersten Säulen-Abstandselement zu reduzieren.
  • 14 ist eine Querschnittsansicht von einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung. Die exemplarische LCD-Vorrichtung aus 14 kann Materialien und Strukturen ähnlich zu denen aus den 8–13 aufweisen, wobei detaillierte Erklärung der gemeinsamen Struktur um der Kürze wegen ausgelassen worden ist. In 14 kann eine LCD-Vorrichtung ein Farbfilter-Substrat 100 und ein TFT-Substrat 200 aufweisen, wobei ein erstes Säulen-Abstandselement 50a und ein zweites Säulen-Abstandselement 50b (nicht gezeigt) auf dem Farbfilter-Substrat 100 gebildet werden können und wenigstens zwei Vorsprünge 51 auf dem TFT-Substrat 200, die dem ersten Säulen-Abstandselement 50a zugeordnet sind, gebildet werden können. Zusätzlich können, wie vorher beschrieben, wenigstens zwei Vorsprünge 51 aus Materialien einer Halbleiterschicht und einer Daten-Leitung auf einer Gate-Isolationsschicht gebildet werden. Alternativ können wenigstens zwei Vorsprünge 51 auf der Passivierungsschicht gebildet werden.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung, welche Aspekte der Erfindung zeigt. Die exemplarische LCD-Vorrichtung aus 15 kann Materialien und Strukturen ähnlich zu denen aus 8–13 aufweisen, wobei eine detaillierte Erklärung der gemeinsamen Struktur um der Kürze wegen ausgelassen worden ist. In 15 kann eine LCD-Vorrichtung ein erstes Vorsprungsmuster 51a und ein zweites Vorsprungsmuster 51b aufweisen, wobei das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b unterschiedliche Ausmaße aufweisen können und beide auf einem TFT-Substrat 200 gebildet werden können. Zusätzlich kann das zweite Vorsprungsmuster 51b, das einem ersten Säulen-Abstandselement 50a entspricht, im Verhältnis kleiner als das erste Vorsprungsmuster 51a sein, wodurch Reibungskräfte mittels Reduzierens einer Kontaktfläche zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und dem zweiten Vorsprungsmuster 51b reduziert werden und Effekte von Flecken wegen des Berührungskontakts verhindert werden.
  • Das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b können aus dem gleichen Material gebildet werden und können aus Materialien einer Halbleiterschicht und einer Daten-Leitung, die über einer Gate-Isolationsschicht gebildet ist, gebildet werden. Alternativ können das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b auf einer Passivierungsschicht gebildet werden.
  • 16 ist ein Querschnitt einer exemplarischen LCD-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung. Die exemplarische LCD-Vorrichtung aus 16 kann Strukturen und Materialien ähnlich zu denen von 8–13 aufweisen, wobei eine detaillierte Erklärung der gemeinsamen Struktur um der Kürze wegen ausgelassen worden ist. In 16 kann ein erstes Vorsprungsmuster auf einem TFT-Substrat 200 gebildet werden, das einem ersten Säulen-Abstandselement 50a eines Farbfilter-Substrats 100 zugeordnet ist. Dann kann ein zweites Vorsprungsmuster 51b auf dem TFT-Substrat 200 gebildet werden, um teilweise das erste Vorsprungsmuster 51a zu überlappen. Folglich kann ein Kontaktbereich zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und dem Vorsprung durch eine obere Oberfläche des zweiten Vorsprungsmusters 51b bestimmt werden. Also können, wenn eine obere Oberfläche des zweiten Vorsprungsmusters 51b reduziert wird, Reibungskräfte zwischen der oberen Oberfläche des zweiten Vorsprungsmusters 51b und dem ersten Säulen-Abstandselement 50a sinken, wodurch eine Bildung von Flecken infolge von Berührungskontakt minimiert wird.
  • Wenn die obere Oberfläche des ersten Säulen-Abstandselements 50a berührt wird, beeinflusst eine angelegte Druckbelastung das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a und 51b. Also kann, wenn es mit einer Struktur von Bilden eines Vorsprungs verglichen wird, der ein im Verhältnis kleineres Ausmaß als das des ersten Säulen-Abstandselements aufweist, kann Verformung des Säulen-Abstandselements verhindert werden. Alternativ können das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a und 51b auf der Passivierungsschicht gebildet werden.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischen LCD-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung. Die exemplarische LCD-Vorrichtung aus 17 kann Strukturen und Materialien ähnlich zu denen aus 8–13 aufweisen, wobei eine detaillierte Erklärung der gemeinsamen Struktur um der Kürze wegen ausgelassen worden sind. In 17 kann eine erste organische Isolationsschicht auf einem TFT-Substrat 200 abgeschieden werden und dann strukturiert werden, um ein erstes und ein zweites Vorsprungsmuster 51a und 51b in einem vorgegebenen Intervall voneinander zu bilden.
  • Als Nächstes kann eine zweite Isolationsschicht entlang einer gesamten Oberfläche des TFT-Substrats 200, das das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b aufweist, gebildet werden und dann strukturiert werden, um ein drittes Vorsprungsmuster 51c, das ein erstes Säulen-Abstandselement 50a kontaktiert, zu bilden. Zusätzlich kann das dritte Vorsprungsmuster 51c das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b teilweise überlappen. Folglich kann ein Kontaktbereich zwischen dem ersten Säulen-Abstandselement 50a und dem dritten Vorsprungsmuster 51c konstant bleiben, obwohl da ein Ausrichtungsfehler sein kann, wenn die erste und die zweite organische Isolationsschicht zum Bilden des ersten und des zweiten Vorsprungsmusters 51a bzw. 51b strukturiert werden, da die erste und die zweite organische Isolationsschicht mit der gleichen Dicke gebildet werden.
  • Zusätzlich kann ein drittes Vorsprungsmuster 51c darin eine Rille 51d entsprechend einem Schrittunterschied, der von der ersten und dem zweiten Vorsprungsmuster 51a und 51b erzeugt wird, aufweisen, wodurch eine Kontaktfläche zwischen dem dritten Vorsprungsmuster 51c und dem ersten Säulen-Abstandselement 50a reduziert wird. Alternativ können die Vorsprungsmuster 51a, 51b und 51c auf der Passivierungsschicht gebildet werden.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht einer anderen exemplarischer LCD-Vorrichtung, welche Aspekte der Erfindung zeigt. Die exemplarische LCD-Vorrichtung aus 18 kann Strukturen und Materialien ähnlich zu denen aus 8–13 aufweisen, wobei eine detaillierte Erklärung der gemeinsamen Struktur um der Kürze wegen ausgelassen worden ist. In 18 kann eine LCD-Vorrichtung einen Vorsprung aufweisen, der ein erstes Vorsprungsmuster 51a und ein zweites Vorsprungsmuster 51b aufweist, wobei das erste und das zweiten Vorsprungsmuster 51a und 51b unterschiedliche Ausmaße haben können. Zum Beispiel kann das erste Vorsprungsmuster 51a kleiner als das zweite Vorsprungsmuster 51b sein, wobei das erste Vorsprungsmuster 51a von dem zweiten Vorsprungsmuster 51b überlappt werden kann und aus dem gleichen Material gebildet werden kann. Alternativ können das erste und das zweite Vorsprungsmuster 51a bzw. 51b auf einer Passivierungsschicht gebildet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung können sie auch in TN-Modus-LCD-Vorrichtungen angewendet werden, obwohl die Strukturen aus 8–18 in IPS-Modus-LCD-Vorrichtungen angewendet werden können.
  • 19 ist eine Draufsicht einer exemplarischen TN-Modus-LCD-Vorrichtung und 20 ist eine Querschnittsansicht entlang IV-IV' aus 19. In 20 kann ein Farbfilter-Substrat 100 eine Schwarzmatrixschicht 31, eine R/G/B-Farbfilter-Schicht 32 und eine Gegenelektrode 34 aufweisen, wobei alle auf einem Glassubstrat 60 gebildet sind. Die Schwarzmatrixschicht 31 kann Licht von Teilen abschirmen, die den Gate- und Daten-Leitungen und den Dünnschichttransistoren entsprechen, mit Ausnahme von Pixel-Bereichen P abschirmen. Die Farbfilter-Schicht 32 kann gebildet werden, um unterschiedlich gefärbtes Licht an den Stellen zu erzeugen, die den Pixel-Bereichen entsprechen, und die Gegenelektrode 34 kann entlang einer gesamten Oberfläche des Glassubstrats 60 gebildet werden, das die Schwarzmatrixschicht 31 und die Farbfilter-Schicht 32 aufweist. Dann können erste und zweite Säulen-Abstandselemente 50a bzw. 50b auf vorgegebenen Teilen der Gegenelektrode 34 gebildet werden und aus photoempfindlichem Harz gebildet werden.
  • In 20 kann ein TFT-Substrat 200 eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 41 und eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 42 aufweisen, wobei alle auf einem Glassubstrat 70 gebildet sind. Die Gate-Leitungen 41 und die Daten-Leitungen 42 können einander kreuzen, wodurch eine Mehrzahl der Pixel-Bereiche definiert wird. Zusätzlich können Pixel-Elektroden 43 innerhalb der Pixel-Bereiche gebildet werden und ein Dünnschichttransistor kann in jedem der Kreuzungsbereiche der Gate- und der Daten-Leitungen 41 bzw. 42 gebildet werden. Dann kann ein Vorsprung, der eine Halbleiterschicht 44a und die Daten-Leitung 42 aufweist, auf der Gate-Leitung 41 gebildet werden.
  • Ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen des Dünnschichttransistors, der Pixel-Elektrode und des Vorsprungs kann das Abscheiden eines Metall-Materials wie Mo, Al oder Cr entlang einer gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 mittels eines Sputterverfahrens aufweisen und Strukturieren mittels eines photolithographischen Prozesses, wodurch gleichzeitig die Mehrzahl von Gate-Leitungen 41 gebildet werden, wobei Gate-Elektroden 41a sich von den Gate-Leitungen 41 erstrecken können.
  • Anschließend kann ein Isolationsmaterial aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 70 abgeschieden werden, das die Gate-Leitungen 41 aufweist, wodurch eine Gate-Isolationsschicht 45 gebildet wird. Dann kann eine Halbleiterschicht 44 auf der Gate-Isolationsschicht 45 über der Gate-Elektrode 41a abgeschieden werden und strukturiert werden, um ein erstes Vorsprungsmuster 44a zum Bilden des Vorsprungs, der dem ersten Säulen-Abstandselement 50a zugeordnet ist, auf der Gate-Isolationsschicht 45 zu bilden. Zum Beispiel können eine amorphe Silizium-Schicht (oder Poly-Silizium-Schicht) und eine Silizium-Schicht, die mit Phosphor P stark dotiert sind, nacheinander abgeschieden werden und dann gleichzeitig strukturiert werden, wodurch die Halbleiterschicht 44 gebildet wird.
  • Dann kann ein Metall-Material wie Mo, Al oder Cr entlang der gesamten Oberfläche des Substrats mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden werden und mittels eines photolithographischen Prozesses strukturiert werden, wodurch die Daten-Leitung 42 senkrecht zu der Gate-Leitung 41 gebildet wird. Dann können eine Source-Elektrode 42a und eine Drain-Elektrode 42b auf der jeweiligen Seite der Halbleiterschicht 44 gebildet werden und ein zweites Vorsprungsmuster 42c kann auf dem ersten Vorsprungsmuster 44a gebildet werden. Folglich kann die Source-Elektrode 42a von der Daten-Leitung 42 vorstehen. Wenn die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b strukturiert werden, kann ein Teil der dotierten Silizium-Schicht zwischen der Source-Elektrode 42a und der Drain-Elektrode 42b entfernt werden. Also kann der Vorsprung mittels des ersten und des zweiten Vorsprungsmusters 44a und 42c gebildet werden.
  • Anschließend kann eine Passivierungsschicht 46 aus SiNx entlang der gesamten Oberfläche des Substrats, das die Source-Elektrode 42a und die Drain-Elektrode 42b aufweist, mittels eines CVD-Verfahrens gebildet werden. Alternativ kann die Passivierungsschicht 46 aus einem organischen Material gebildet werden, dass eine niedrige dielektrische Konstante aufweist, wie BCB, SOG oder Acryl, um ein Öffnungsverhältnis der Flüssigkristall-Zelle zu verbessern. Dann kann die Passivierungsschicht 46 wahlweise auf der Drain-Elektrode 42b geätzt werden, wodurch ein Kontaktloch gebildet wird, das einen vorgegebenen Teil der Drain-Elektrode 42b freilegt. Zusätzlich kann eine durchsichtige, leitfähige Schicht auf der Passivierungsschicht 46 gebildet werden, um elektrisch mit der Drain-Elektrode 42b durch das Kontaktloch verbunden zu sein. Dann kann die durchsichtige, leitfähige Schicht wahlweise entfernt werden, um innerhalb des Pixel-Bereichs zu verbleiben, wodurch die Pixel-Elektrode 43 in dem Pixel-Bereich gebildet wird.
  • Obwohl nicht gezeigt, können eine erste und eine zweite Ausrichtungsschicht auf dem Farbfilter-Substrat 100 bzw. auf dem TFT-Substrat 200 gebildet werden und dann kann ein Reibprozess darauf ausgeführt werden. Wenn das Farbfilter-Substrat 100 und das TFT-Substrat 200 gerieben werden, können die Oberflächen der Ausrichtungsschichten mit einem Stoffelement bei einem gleichmäßigen Druck und einer gleichmäßigen Geschwindigkeit gerieben werden. Also können die Polymer-Ketten der Ausrichtungsschichten entlang einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet werden, wodurch eine Anfang-Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 55 bestimmt wird. Zusätzlich kann eine obere Oberfläche des Vorsprungs 51 im Verhältnis kleiner als eine untere Oberfläche des ersten Säulen-Abstandselements 50a sein.
  • Gemäß dieser Erfindung kann ein Säulen-Abstandselement auf einem Farbfilter-Substrat gebildet werden und Vorsprünge können auf einem TFT-Substrat gebildet werden. Alternativ können die Säulen-Abstandselemente auf dem TFT-Substrat gebildet werden und die Vorsprünge können auf dem Farbfilter-Substrat gebildet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung können die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b mit einem vorgegebenen Intervall von etwa 500 Å oder mehr im Abstand von dem TFT-Substrat 200 angeordnet sein, wobei die Vorsprünge wahlweise gebildet werden können, um eine Höhe innerhalb des vorgegebenen Intervalls zwischen dem Farbfilter- und dem TFT-Substrat 100 bzw. 200 aufzuweisen. Folglich können die zweiten Säulen-Abstandselemente, mit keinem entsprechenden Vorsprung gebildet werden, um einer Bildung von hohlen Bereichen innerhalb des LCD-Paneels vorzubeugen, wenn das LCD-Paneel mit einer äußeren Kraft zusammengepresst wird. Zusätzlich können sie auch auf dem TFT-Substrat 200 gebildet werden, obwohl die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a bzw. 50b, als auf dem Farbfilter-Substrat 100 gebildet, gezeigt sind. Folglich können die Vorsprünge auf dem Farbfilter-Substrat 100, die den ersten und den zweiten Säulen-Abstandselemente 50a bzw. 50b zugeordnet sind, gebildet werden, wenn die ersten und die zweiten Säulen-Abstandselemente 50a und 50b auf dem TFT-Substrat gebildet werden.
  • Gemäß dieser Erfindung kann, weil großformatige LCD-Paneele entwickelt werden, die Flüssigkristallschicht der LCD-Vorrichtung mittels eines Flüssigkristall-Dispersionsverfahrens gebildet werden kann, um die Ausbeute zu verbessern. Zusätzlich können, wenn die Säulen-Abstandselemente innerhalb der LCD-Vorrichtung gebildet werden, die Vorsprünge entsprechend den Säulen-Abstandselementen gebildet werden, um Reibungskräfte zwischen den Säulen-Abstandselementen und dem Substrat zu reduzieren. Zum Beispiel, können Reibungskräfte zwischen den Säulen-Abstandselementen und dem gegenüberliegendem Substrat reduziert werden, obwohl eine Oberfläche des LCD-Paneels entlang einer vorgegebenen Richtung berührt werden kann. Folglich kann dem Bilden von Flecken wegen eines Berührungskontakts mittels eines Verbesserns einer Rückstellkraft der Flüssigkristallschicht vorgebeugt werden, wodurch Helligkeit und Empfindlichkeit des LCD-Paneels verbessert werden. Zusätzlich können die Vorsprünge wahlweise gebildet werden, um zu den Säulen-Abstandselementen zu korrespondieren, wobei die Säulen-Abstandselemente so gebildet werden können, dass sie keinen korrespondierenden Vorsprung haben, um ein Bilden von hohlen Bereichen innerhalb des LCD-Paneels vorzubeugen, wenn das LCD-Paneel durch eine äußere Kraft zusammengepresst wird.

Claims (28)

  1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: ein erstes Substrat (100), das eine Mehrzahl von ersten (50a) und zweiten Säulen-Abstandselementen (50b) mit gleicher Höhe aufweist, die daran befestigt sind, ein zweites Substrat (200), das dem ersten Substrat (100) gegenüberliegt und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (51) an Stellen aufweist, die zu den ersten Säulen-Abstandselementen (50a) korrespondieren, wobei jeder der Vorsprünge (51) eines der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) kontaktiert und keiner der Vorsprünge (51) eines der zweiten Säulen-Abstandselemente kontaktiert, wobei jeder der Vorsprünge (51) ein erstes Vorsprungsmuster (51a) auf dem zweiten Substrat (200) und ein zweites Vorsprungsmuster (51b) auf dem zweiten Substrat (200) aufweist, das das erste Vorsprungsmuster (51a) teilweise überlappt, wobei jeder der Vorsprünge (51) eine obere Oberfläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche des jeweiligen ersten Säulen-Abstandselementes (50a) ist, und eine Flüssigkristallschicht (55) zwischen dem ersten (100) und dem zweiten Substrat (200).
  2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: ein erstes Substrat (100), das eine Mehrzahl von ersten (50a) und zweiten Säulen-Abstandselementen (50b) mit gleicher Höhe aufweist, die daran befestigt sind, ein zweites Substrat (200), das dem ersten Substrat (100) gegenüberliegt und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (51) an Stellen aufweist, die zu den ersten Säulen-Abstandselementen (50a) korrespondieren, wobei jeder der Vorsprünge (51) eines der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) kontaktiert und keiner der Vorsprünge (51) eines der zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) kontaktiert, wobei jeder der Vorsprünge (51) ein erstes (51a) und ein zweites Vorsprungsmuster (51b) in einem vorgegebenen Abstand voneinander und ein drittes Vorsprungsmuster (51c), das das erste Säulen-Abstandselement (50a) kontaktiert, aufweist, wobei das dritte Vorsprungsmuster (51c) das erste Vorsprungsmuster (51a) und das zweite Vorsprungsmuster (51b) teilweise überlappt, wobei jeder der Vorsprünge (51) eine obere Oberfläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche des jeweiligen ersten Säulen-Abstandselementes (50a) ist, und eine Flüssigkristallschicht (55) zwischen dem ersten (100) und dem zweiten Substrat (200).
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein zentraler Teil von einigen der Mehrzahl von Vorsprüngen (51) einem zentralen Teil der von ihnen jeweils kontaktierten ersten Säulen-Abstandselemente (50a) gegenüber liegt.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten (50a) und die zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) aus dem gleichen Material wie die Vorsprünge (51) gebildet sind.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) von dem zweiten Substrat (200) in einem vorgegebenen Abstand angeordnet ist.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der vorgegebene Abstand etwa 500 Å oder mehr beträgt.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Fläche des ersten Vorsprungsmusters (51a) größer ist als die Fläche des zweiten Vorsprungsmusters (51b).
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei Stirnflächen und Seitenflächen des ersten Vorsprungsmusters (51a) teilweise von dem zweiten Vorsprungsmuster (51b) überlappt sind, das größer als das erste Vorsprungsmuster (51a) ist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das erste Vorsprungsmuster (51a), das zweite Vorsprungsmuster (51b) und das dritte Vorsprungsmuster (51c) aus organischen Isolationsschichten gebildet sind.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das dritte Vorsprungsmuster (51c) eine Rille (51d) zwischen dem ersten Vorsprungsmuster (51a) und dem zweiten Vorsprungsmuster (51b) aufweist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: wenigstens eine Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat (100), das die ersten (50a) und die zweiten daran befestigten Säulen-Abstandselemente (50b) aufweist, oder dem zweiten Substrat (200), das die Vorsprünge (51) aufweist.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: Gate- (41) und Daten-Leitungen (42) auf dem zweiten Substrat (200), die sich einander kreuzen, um eine Mehrzahl von Pixel-Bereichen zu definieren, einen Dünnschichttransistor, der eine Halbleiterschicht (44), eine Source-Elektrode (42a) und eine Drain-Elektrode (42b) aufweist, und an jedem Kreuzungsbereich der Gate-Leitungen (41) und Daten-Leitungen (42) angeordnet ist, eine Passivierungsschicht (46) auf dem zweiten Substrat (200), wobei die Passivierungsschicht (46) ein Kontaktloch aufweist, das die Drain-Elektrode (42b) freilegt, und eine Pixel-Elektrode (43), die elektrisch mit der Drain-Elektrode (42b) des Dünnschichttransistors verbunden ist, innerhalb jedes der Pixel-Bereiche auf der Passivierungsschicht (46).
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: eine Gegenelektrodenleitung (47) parallel zur Gate-Leitung (41), an die ein Gegenpotential angelegt ist, wobei die Gegenelektrodenleitung (47) eine Mehrzahl von Gegenelektroden (47a) aufweist, die sich parallel zu den Daten-Leitungen (42) erstrecken, wobei jede Pixel-Elektrode (43) in einem festen Abstand parallel zu den Gegenelektroden (47a) innerhalb der Pixel-Bereiche positioniert ist, und wobei eine Spannung an jede Gegenelektrode (47a) durch die Gegenelektrodenleitung (47) angelegt ist, so dass ein elektrisches Feld zwischen der Pixel-Elektrode (43) und der Gegenelektrode (47a) erzeugt wird.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das erste Vorsprungsmuster (44a, 51a) aus dem gleichen Material wie die Halbleiterschicht (44) gebildet ist.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Vorsprungsmuster (42c, 51b) aus dem gleichen Material wie die Daten-Leitungen (42) gebildet ist.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Pixel-Elektroden (43) mit einem festen Intervall im Abstand zu den Gegenelektroden (47a) und parallel zu diesen innerhalb eines der Pixel-Bereiche positioniert sind.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten Säulen-Abstandselemente (50a, 50b) jeweils in jedem dritten Pixel-Bereich innerhalb von zwei unterschiedlichen Pixel-Bereichen gebildet sind.
  18. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die eine IPS-Modus-LCD-Vorrichtung ist.
  19. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: Bilden einer Mehrzahl von ersten (50a) und zweiten Säulen-Abstandselementen (50b) mit gleicher Höhe auf einem ersten Substrat (100), Bilden von wenigstens einem Vorsprung (51) auf einem zweiten Substrat (200), der zu einem der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) korrespondiert, wobei der wenigstens eine Vorsprung (51) ein erstes Vorsprungsmuster (51a) auf dem zweiten Substrat (200) und ein zweites Vorsprungsmuster (51b) auf dem zweiten Substrat (200) aufweist, das das erste Vorsprungsmuster (51a) teilweise überlappt, wobei jeder der Vorsprünge (51) eine obere Oberfläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche des jeweiligen ersten Säulen-Abstandselementes (50a) ist, Verteilen eines Flüssigkristallmaterials auf dem ersten (100) oder dem zweiten Substrat (200), Bilden eines Dichtungsmusters auf dem ersten (100) oder dem zweiten Substrat (200), und Miteinanderverbinden des ersten Substrats (100) und des zweiten Substrats (200), so dass eines der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) und der Vorsprung (51) einander kontaktieren und keines der zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) einen Vorsprung (51) kontaktiert.
  20. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufweisend: Bilden einer Mehrzahl von ersten (50a) und zweiten Säulen-Abstandselementen (50b) mit gleicher Höhe auf einem ersten Substrat (100), Bilden von wenigstens einem Vorsprung (51) auf einem zweiten Substrat (200), der zu einem der ersten Säulen- Abstandselemente (50a) korrespondiert, wobei jeder der Vorsprünge (51) ein erstes (51a) und ein zweites Vorsprungsmuster (51b) in einem vorgegebenen Intervall voneinander und ein drittes Vorsprungsmuster (51c), das das erste Säulen-Abstandselement (50a) kontaktiert, aufweist, wobei das dritte Vorsprungsmuster (51c) das erste Vorsprungsmuster (51a) und das zweite Vorsprungsmuster (51b) teilweise überlappt, wobei jeder der Vorsprünge (51) eine obere Oberfläche aufweist, die kleiner als die Querschnittsfläche des jeweiligen ersten Säulen-Abstandselementes (50a) ist, Verteilen eines Flüssigkristallmaterials auf dem ersten (100) oder dem zweiten Substrat (200), Bilden eines Dichtungsmusters auf dem ersten (100) oder dem zweiten Substrat (200), und Miteinanderverbinden des ersten Substrats (100) und des zweiten Substrats (200), so dass eines der ersten Säulen-Abstandselemente (50a) und der Vorsprung (51) einander kontaktieren und keines der zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) einen Vorsprung (51) kontaktiert.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei jedes der ersten (50a) und der zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) aus dem gleichen Material wie der Vorsprung (51) gebildet wird.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Fläche des ersten Vorsprungsmusters (51a) größer als die Fläche des zweiten Vorsprungsmusters (51b) ist.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, ferner aufweisend: Bilden einer Mehrzahl von Gate-Leitungen (41) und Gate-Elektroden (41a) auf dem zweiten Substrat (200), Bilden einer Gate-Isolationsschicht (45) auf der gesamten Oberfläche des zweiten Substrats (200), das die Gate-Leitungen (41) und die Gate-Elektroden (41a) aufweist, Bilden einer Halbleiterschicht (44) auf der Gate-Isolationsschicht (45) über der Gate-Elektrode (41a), Bilden einer Mehrzahl von Daten-Leitungen (42) auf dem zweiten Substrat (200) senkrecht zu den Gate-Leitungen (41), um eine Mehrzahl von Pixel-Bereichen zu definieren, und einer Source-Elektrode (42a) und einer Drain-Elektrode (42b), Bilden einer Passivierungsschicht (46) mit einem Kontaktloch auf dem zweiten Substrat (200), das die Drain-Elektrode (42b) aufweist, Bilden einer Mehrzahl von Pixel-Elektroden (43) auf der Passivierungsschicht (46), die jeweils mit der Drain-Elektrode (42b) verbunden sind.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Bilden des wenigstens einen Vorsprungs (51) Bilden eines ersten Vorsprungsmusters (51a) auf der Gate-Isolationsschicht (45) korrespondierend zu den Gate-Elektroden (41a) und den ersten Säulen-Abstandselementen (50a) und Bilden eines zweiten Vorsprungsmusters (51b) auf dem ersten Vorsprungsmuster (51a) aufweist, und wobei das erste Vorsprungsmuster (51a) aus dem gleichen Material wie die Halbleiterschicht (44) gebildet wird und das zweite Vorsprungsmuster (51b) aus dem gleichen Material wie die Daten-Leitung (42) gebildet wird.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 23, aufweisend: Bilden einer Gegenelektrodenleitung (47), die eine Mehrzahl von Gegenelektroden (47a) aufweist, auf dem zweiten Substrat (200), wobei die Gegenelektrodenleitung (47) von der Gate-Isolationsschicht (45) überlappt wird, wobei die Pixel-Elektroden (43) zu den Gegenelektroden (47a) innerhalb des jeweiligen der Pixel-Bereiche parallel sind.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei die ersten Säulen-Abstandselemente (50a) und die zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) auf dem ersten Substrat (100) jeweils in jedem dritten Pixel-Bereich innerhalb von zwei verschiedenen Pixel-Bereichen gebildet werden.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, weiter aufweisend das Bilden von wenigstens einer Ausrichtungsschicht auf dem ersten Substrat (100), das die ersten Säulen-Abstandselemente (50a) und die zweiten Säulen-Abstandselemente (50b) aufweist, die daran befestigt sind, oder dem zweiten Substrat (200), das die Vorsprünge (51) aufweist.
  28. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Bilden des wenigstens einen Vorsprungs (51) das Bilden des ersten Vorsprungsmusters (51a) auf der Passivierungsschicht (46) und das Bilden des zweiten Vorsprungsmusters (51b) auf der Passivierungsschicht (46) aufweist, um teilweise das erste Vorsprungsmuster (51a) zu überlappen.
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