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Die
Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay
(LCD) mit großem
Betrachtungswinkel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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LCDs
werden wegen ihres geringen Gewichts, ihres dünnen Profils und ihres niedrigen
Energieverbrauchs immer weiter entwickelt. Im Allgemeinen nutzen
LCDs die optische Anisotropie und die Polarisationseigenschaften
von Flüssigkristallmolekülen. Flüssigkristallmoleküle weisen
wegen ihrer dünnen
und langen Form eine feste Orientierung auf. Die Orientierungsrichtung
der Flüssigkristallmoleküle kann
durch Anlegen eines elektrischen Felds an sie gesteuert werden.
Demgemäß ändert sich
die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle, wenn sich
die Stärke
des angelegten elektrischen Felds ändert. Da durch ein Flüssigkristallmaterial
einfallendes Licht durch die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle aufgrund
der optischen Anisotropie der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle gebrochen
wird, kann die Intensität
des einfallenden Lichts gesteuert werden, um Bilder anzuzeigen.
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Unter
den verschiedenen Typen von LCDs, wie sie allgemein verwendet werden,
wurden Aktivmatrix-LCDs (AM-LCDs), bei denen Dünnschichttransistoren (TFTs)
und mit diesen verbundene Pixelelektroden in einer Matrix angeordnet
sind, wegen ihrer hohen Auflösung
und ihrer hervorragenden Anzeige bewegter Bilder entwickelt.
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Ein
LCD verfügt über ein
oberes und ein unteres Substrat sowie eine zwischen diesen angeordnete
Flüssigkristallschicht.
Das obere Substrat, das als Farbfiltersubstrat bezeichnet wird,
verfügt über eine
gemeinsame Elektrode, und das als Arraysubstrat bezeichnete untere
Substrat verfügt über eine
Pixelelektrode. Die Flüssigkristallschicht
wird durch ein zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode
erzeugtes elektrisches Feld betrieben. Ein LCD mit gemeinsamer Elektrode
und Pixelelektrode auf entgegengesetzten Substraten zeigt hervorragendes
Transmissionsvermögen
und ein hervorragendes Öffnungsverhältnis. Da
jedoch das elektrische Feld senkrecht zum oberen und unteren Substrat
erzeugt wird, sind die Betrachtungswinkeleigenschaften schlecht.
Um das Problem eines engen Betrachtungswinkels zu lösen, können neuartige
LCDs, wie horizontal schaltende (IPS = In-Plane-Switching = in der
Ebene schaltend) LCDs, verwendet werden, bei denen ein elektrisches
Feld lateral erzeugt wird.
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Die 1 ist eine schematische
Ansicht eines bekannten IPS-LCD.
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Gemäß der 1 sind ein oberes Substrat (ein
Farbfiltersubstrat) 9 und ein unteres Substrat (ein Arraysubstrat) 10 einander
zugewandt, wobei sie voneinander beabstandet sind. Zwischen das
obere und das untere Substrat 9 und 10 ist eine
Flüssigkristallschicht 11 eingefügt. Auf
der Innenseite des unteren Substrats 10 sind eine Pixelelektrode 17 und
eine gemeinsame Elektrode 30 ausgebildet. Obwohl es nicht
dargestellt ist, ist zwischen dem oberen Substrat 9 und
der Flüssigkristallschicht 11 eine
obere Ausrichtungsschicht ausgebildet, und zwischen der Flüssigkristallschicht 11 und
dem unteren Substrat 10 mit der gemeinsamen Elektrode 17 und
der Pixelelektrode 30 ist eine untere Ausrichtungsschicht
ausgebildet.
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Obwohl
ein der gemeinsamen Elektrode 17 und der Pixelelektrode 30 entsprechender
Abschnitt der Flüssigkristallschicht 11 über keine
Phasenänderung
verfügt,
zeigt ein anderer Abschnitt derselben, der einem Intervall zwischen
der gemein samen Elektrode 17 und der Pixelelektrode 30 entspricht,
entsprechend einem horizontalen elektrischen Feld L in einem EIN-Zustand
eine Phasenänderung.
D. h., dass die Flüssigkristallschicht 11 durch
das zwischen der Pixelelektrode 17 und der gemeinsamen
Elektrode 30 erzeugte horizontale elektrische Feld L angesteuert
wird, wodurch der Betrachtungswinkel verbessert ist.
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Zum
Beispiel können
Benutzer Bilder mit einem jeweiligen Betrachtungswinkel von ungefähr 80° bis ungefähr 85° zur Normalenrichtung
des IPS-LCD in den Richtungen nach oben, unten, rechts und links sehen.
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Indessen
bildet ein LCD mit vertikaler Ausrichtung ein Beispiel zu einer
anderen Vorgehensweise zum Erzielen eines größeren Betrachtungswinkels.
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Die 2 ist eine schematische
Schnittansicht, die ein bekanntes LCD mit vertikaler Ausrichtung
zeigt. Die 3 ist ebenfalls
eine schematische Schnittansicht, die jedoch ein bekanntes LCD mit
vertikaler Ausrichtung mit einem Verzögerungsfilm mit einem diskotischen
Flüssigkristallmaterial
zeigt.
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Gemäß der 2 verfügt ein erstes Substrat 40 über einen
Dünnschichttransistor
Tr mit einer Gateelektrode 42, einer Halbleiterschicht 45,
einer Sourceelektrode 47 und einer Drainelektrode 49.
Ferner ist zwischen der Gateelektrode 42 und der Halbleiterschicht 45 eine
Gateisolierschicht 43 ausgebildet. Ein zweites Substrat 60 verfügt über eine
Farbfilterschicht 63 mit roten, grünen und blauen Farbfiltern (nicht
dargestellt) sowie eine gemeinsame Elektrode 67 mit einem
ersten Schlitz 68. Zwischen dem ersten und zweiten Substrat 40 und 60 ist
eine Flüssigkristallschicht 90 mit
negativer dielektrischer Anisotropie eingefügt. Außerdem sind ein erster und
ein zweiter Polarisator 80 und 84 an den Außenseiten
des ersten bzw. zweiten Substrats 40 und 60 angeordnet,
wobei eine erste Transmissionsachse des ersten Polarisators 80 orthogonal
zu einer zweiten Transmissionsachse des zweiten Polarisators 84 verläuft. An
der Außenseite
des ersten Polarisators 80 ist ein Verzögerungsfilm 85 angeordnet.
Ein solcher Verzögerungsfilm 85 kann
an der Außenseite
des ersten und/oder des zweiten Polarisators 80 und 84 vorhanden
sein.
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Um
einen großen
Betrachtungswinkel zu erzielen, sollte ein LCD mit vertikaler Ausrichtung
mit Multidomänen
hergestellt werden. Um Multidomänen einzuschließen, sollte
die Pixelelektrode 55 über
einen zweiten Schlitz 57 verfügen, der so geätzt ist, dass
um ihn herum ein elektrisches Seitenfeld induziert wird. Es können verschiedene
Verfahren zum Herstellen von Multidomänen verwendet werden.
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Wie
oben erläutert,
können
IPS-LCDs und LCDs mit vertikaler Ausrichtung für einen Modus mit großem Betrachtungswinkel
verwendet werden. Wenn jedoch ein Benutzer die Bildfläche des
LCD um einen vorbestimmten Winkel um eine Position mit 45° für eine Transmissionsachse
des Polarisators neigt, nimmt das Kontrastverhältnis des Displays ab, und
in ihm treten eine Grauskalaumkehr und Lichtlecks auf.
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Der
Verzögerungsfilm 85,
der auf mindestens einer der Außenseiten
des ersten und des zweiten Polarisators angebracht ist, wird dazu
verwendet, die Probleme des verringerten Kontrastverhältnisses, der
Grauskalaumkehr und des Lichtlecks bei einem festen Winkel zu lösen.
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In
der 3 verfügt ein Verzögerungsfilm 85 für ein LCD
mit vertikaler Ausrichtung über
ein diskotisches Flüssigkristallmaterial 94,
wodurch er als negativer Verzögerungsfilm wirkt.
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Zwischen
der ersten und der zweiten Ausrichtungsschicht 70 und 72 ist
eine Flüssigkristallschicht 90 angeordnet,
die einem Medium mit positiver Nebenachse entspricht, bei dem der
ideale Brechungsindex größer als
der normale Brechungsindex ist. Umgekehrt verfügt das diskotische Flüssigkristallmaterial 94 des
Verzögerungsfilms 85 über ein
Medium mit negativer Nebenachse, bei dem der ideale Brechungsindex
kleiner als der normale Brechungsindex ist, wobei der Verzögerungsfilm 85 so
angeordnet ist, dass eine erste optische Achse OA1 der Flüssigkristallschicht 90 parallel
zu einer zweiten optischen Achse OA2 des Verzögerungsfilms 85 verläuft, um
dadurch ein verringertes Kontrastverhältnis, eine Grauskalaumkehr
und ein Lichtleck in der Richtung zu verhindern, in der die erste
und die zweite Transmissionsachse des ersten und des zweiten Polarisators 80 und 84 einen
Winkel von 45° einschließen.
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Jedoch
wird der Verzögerungsfilm 85 hergestellt,
um einen großen
Betrachtungswinkel an der Außenseite
des LCD zu verbessern, wodurch das Problem entsteht, dass die Herstellkosten
und die Dicke des LCD erhöht
sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LCD mit großem Betrachtungswinkel
und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, mit denen ein
gutes Kontrastverhältnis,
geringe Grauskalaumkehr und geringe Lichtlecks erzielbar sind, ohne
dass ein Verzögerungsfilm
verwendet würde.
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Diese
Aufgabe ist durch das LCD gemäß dem beigefügten Anspruch
1 und das Verfahren gemäß dem Anspruch
13 gelöst.
Durch die Erfindung wird nicht nur die genannte Aufgabe gelöst, sondern es
werden auch die Herstellkosten gesenkt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsformen
näher erläutert.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines bekannten IPS-LCD.
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2 ist
eine schematische Schnittansicht eines bekannten LCD mit vertikaler
Ausrichtung.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht eines LCD mit vertikaler Ausrichtung
mit einem Verzögerungsfilm
mit einem diskotischen Flüssigkristallmaterial
gemäß dem Stand
der Technik.
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4 ist
eine schematische Schnittansicht eines Substrats mit einer Ausrichtungsschicht
für ein bekanntes
LCD mit vertikaler Ausrichtung.
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5 ist
eine schematische Schnittansicht eines Substrats mit einer Ausrichtungsschicht
für ein LCD
mit vertikaler Ausrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Ausrichtungsschicht aus einem mesogenen
Material besteht.
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6A bis 6D sind
schematische Ansichten zur Bewegung einer Seitenkette einer Ausrichtungsschicht
aus einem mesogenen Material gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wenn ein elektrisches Feld an die Ausrichtungsschicht
angelegt wird (6B und 6D) oder
kein elektrisches Feld an sie angelegt wird (6A und 6C).
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7A bis 7D sind
schematische Ansichten zur Bewegung des Direktors eines nematischen
Flüssigkristalls
einer Ausrichtungsschicht aus einem mesogenen Material gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wenn ein elektrisches Feld an die Ausrichtungsschicht
angelegt wird (7B und 7D) oder
kein elektrisches Feld an sie angelegt wird (7A und 7C).
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8A und 8B sind
schematische Schnittansichten eines LCD mit vertikaler Ausrichtung
in einem AUS- bzw. einem EIN-Zustand gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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9A und 9B sind
jeweils ein schematisches Diagramm betreffend ein LCD mit vertikaler Ausrichtung
gemäß dem Stand
der Technik bzw. gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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In
den nachfolgend erörterten
Figuren sind, wo immer möglich,
dieselben Bezugszeichen dazu verwendet, dieselben oder ähnliche
Teile zu kennzeichnen.
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Beim
bekannten LCD gemäß der 4 besteht
eine Ausrichtungsschicht 105 zur Vorausrichtung einer Flüssigkristallschicht
(nicht dargestellt) aus einem organischen Polymermaterial. Dieses
Material enthält
eine Anzahl von Hauptketten 110, die miteinander verflochten
sind, sowie mehrere Seitenketten 120, die mit den mehreren
Hauptketten 110 verbunden sind und außerhalb derselben angeordnet sind,
wobei die mehreren Hauptketten 120 dadurch entlang einer
definierten Richtung ausgerichtet werden, dass ein Reibeschritt
unter Verwendung einer vorbestimmten Walze ausgeführt wird.
Die Flüssigkristallschicht
wird durch die ausgerichteten Seitenketten 120 entlang
einer definierten Richtung ausgerichtet.
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Wenn
die Orientierungsrichtung der Ausrichtungsschicht 105 bestimmt
ist, ändert
sie sich nicht abhängig
von einem angelegten elektrischen Feld, sondern die Anordnung bleibt
erhalten. Demgemäß hat die
bekannte Ausrichtungsschicht 105 die Rolle des Kontrollierens
der Vorausrichtung der Flüssigkristallschicht.
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Andererseits
verfügt
in der 5 zu einer Ausführungsform der Erfindung eine
Ausrichtungsschicht 205 aus einem mesogenen Material über einen
Direktor 230 eines nematischen Flüssigkristalls. D. h., dass
die Ausrichtungsschicht 205 den Verzögerungswert dadurch kontrollieren
kann, dass sie mittels des Direktors 230 eines nematischen
Flüssigkristalls
eine vorbestimmte Position zur Flüssigkristallschicht (nicht
dargestellt) einhält,
wodurch für
eine Vorausrichtung derselben gesorgt wird. Daher kann das LCD mit
der Ausrichtungsschicht 205 für einen großen Betrachtungswinkel sorgen.
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Genauer
gesagt, verfügt
die Ausrichtungsschicht 205 über eine Feldschicht 210,
mehrere von dieser abzweigende Seitenketten 220 sowie den
mit einem Endbereich der mehreren Seitenketten 220 verbundenen
Direktor 230 eines nematischen Flüssigkristalls, wobei die Feldschicht 210 den
genannten Hauptketten 110 der Ausrichtungsschicht 105 in
der 4 entspricht.
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Hierbei
verläuft
die Hauptachse des Direktors 230 in einem AUS-Zustand im
Wesentlichen parallel zur Feldschicht 210.
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Gemäß den 6A und 6B verfügt zwar
die Ausrichtungsschicht 205 aus einem mesogenen Material über eine
Seitenkette 220, die einen orthogonale Zustand in Bezug
auf eine Feldschicht 210 der Ausrichtungsschicht 205 einhält, solange kein
elektrisches Feld an das LCD angelegt ist, jedoch bewegt sich die
Seitenkette 220, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird,
aufgrund der Stärke
desselben mit einem gleichmäßigen Winkel
in Bezug auf die Feldschicht 210.
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Wenn
dagegen, wie es in den 6C und 6D dargestellt
ist, die Seitenkette 220 einen vorbestimmten Winkel zur
Feldschicht 210 einhält,
bevor ein elektrisches Feld an das LCD angelegt wird, steht die
Seitenkette 220 im Wesentlichen orthogonal zur Feldschicht 210,
wenn ein elektrisches Feld an das LCD gelegt wird.
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Gemäß den 7A und 7B kann
sich der Direktor 230 eines nematischen Flüssigkristalls der
Ausrichtungsschicht 205 variabel in Bezug auf die Feldschicht 210 bewegen,
wobei sich seine Hauptachse durch das elektrische Feld von einem parallelen
in einen orthogonalen Zustand ändern kann.
Alternativ kann sich die Hauptachse des Direktors 230 eines
nematischen Flüssigkristalls
durch das elektrische Feld von einem orthogonalen in einen parallelen
Zustand ändern,
wie es in den 7C und 7D dargestellt
ist.
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Jedoch
können
für die
Ausrichtungsschicht drei Fälle
existieren, nämlich:
nur die Seitenkette 220 kann mit dem elektrischen Feld
reagieren; nur der Direktor 230 eines nematischen Flüssigkristalls
kann durch das elektrische Feld bewegt werden; oder die Seitenkette 220 und
der Direktor 230 eines nematischen Flüssigkristalls können gleichzeitig
durch das elektrische Feld bewegt werden.
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Gemäß den 8A und 8B sind
auf einem ersten Substrat 300 Dünnschichttransistoren Tr ausgebildet,
die jeweils über
eine Gateelektrode 305, eine Halbleiterschicht 310 auf
dieser, eine Sourceelektrode 315 auf dieser sowie eine
von dieser beabstandete Drainelektrode 317 auf der Halbleiterschicht verfügt. Obwohl
es nicht dargestellt ist, ist die Gateelektrode 305 mit
einer Gateleitung verbunden, die Sourceelektrode 315 ist
mit einer die Datenleitung schneidenden Gateleitung verbunden, und
der Schnittbereich zwischen der Gate- und der Datenleitung ist als
Pixelbereich definiert. Mit der Drainelektrode 317 ist
eine Pixelelektrode 325 verbunden, auf der eine erste Ausrichtungsschicht 341 ausgebildet ist,
die aus einem mesogenen Material besteht und über eine Feldschicht 330,
mehrere Seitenketten 335 und mehrere Direktoren 340 eines
nematischen Flüssigkristalls
verfügt.
Außerdem
ist an der Außenseite des
ersten Substrats 300 ein erster Polarisator 380 angeordnet.
Ferner ist zwischen der Gateelektrode 305 und der Halbleiterschicht 310 eine
Gateisolierschicht 308 ausgebildet, und zwischen dem Dünnschichttransistor
Tr und der Pixelelektrode 325 ist eine Passivierungsschicht 320 ausgebildet.
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Auf
der Innenseite eines zweiten Substrats 350 ist eine Farbfilterschicht 355 mit
roten, grünen und
blauen Farbfiltern (nicht dargestellt) ausgebildet, auf der wiederum
eine gemeinsame Elektrode 360 vorhanden ist. Diese kann
so strukturiert sein, dass sie eine Anzahl von Schlitzen aufweist,
um mit der Pixelelektrode 325 mehrere Domänen zu bilden.
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Auf
der gemeinsamen Elektrode 360 ist eine zweite Ausrichtungsschicht 376 mit
einer Feldschicht 365, mehreren Zeichenketten 370 und
mehreren Direktoren 375 eines nematischen Flüssigkristalls
vorhanden. An der Außenseite
des zweiten Substrats 350 ist ein zweiter Polarisator 382 angebracht,
dessen zweite Polarisationsachse im Wesentlichen orthogonal zur
ersten Polarisationsachse des ersten Polarisators 380 verläuft.
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Zwischen
die erste und die zweite Ausrichtungsschicht 341 und 376 ist
eine Flüssigkristallschicht 390 mit
einem nematischen Flüssigkristallmaterial
mit vertikaler Ausrichtung angeordnet. Es ist zu beachten, dass
der Verzögerungswert
(Δnd) der ersten
und der zweiten Ausrichtungsschicht 341 und 376 im
Bereich von ungefähr
1 nm bis ungefähr
300 nm liegt.
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Wenn
elektrische Felder an die Pixelelektrode 325 und die gemeinsame
Elektrode 360 angelegt werden, befindet sich ein Flüssigkristallmolekül in der Flüssigkristallschicht 390 aufgrund
des elektrischen Felds in einem parallelen Zustand mit definiertem Winkel
in Bezug auf die Flächen
des ersten und des zweiten Substrats 300 und 350,
ausgehend von einem vertikalen Zustand, bei dem kein elektrisches Feld
an die Pixelelektrode 325 und die gemeinsame Elektrode 360 angelegt
wird, wobei eine erste optische Achse OA1 des Flüssigkristallmoleküls der Flüssigkristallschicht 390 von
einem vertikalen in einen parallelen Zustand in Bezug auf die Flächen des ersten
und des zweiten Substrats 300 und 350 wechselt.
Auch wechselt eine zweite optische Achse OA2 der Direktoren 340, 360 eines
nematischen Flüssigkristalls
der ersten und der zweiten Ausrichtungsschicht 341 und 376 durch
das angelegte elektrische Feld vom parallelen in den vertikalen
Zustand, um dadurch eine Verzögerung
in der Flüssigkristallschicht 390 dadurch
zu kompensieren, dass der vertikale Zustand zwischen der ersten
optischen Achse OA1 der Flüssigkristallschicht 390 und
der zweiten optischen Achse OA2 des Direktors 375 eines
nematischen Flüssigkristalls
aufrecht erhalten wird.
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Die 9A und 9B zeigen
Diagramme für
den Fall, dass ein Benutzer eine ein Bild anzeigende Oberfläche mit
ungefähr
maximal 80° sieht, wobei
mehrere konzentrische Kreise mit verschiedenen Radien mit demselben
Ausgangspunkt um ungefähr
20° voneinander
beabstandet sind. Eine erste bis vierte Grenze entsprechen dem,
wie der Benutzer die Bildfläche
mit ungefähr
20, 40, 60, 80° in
Bezug auf eine Normallinie entlang einer senkrechten Richtung von
einem zentralen Abschnitt aus sieht.
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Außerdem sind
eine X- und eine Y-Achse in Bezug auf den Ausgangspunkt des ersten
und vierten konzentrischen Kreises dargestellt. Genauer gesagt,
entsprechen Werte von 0,0°,
90,0°, 180,0° und 270,0° für die X-,
die Y-, die (-X)- und die (-Y)-Achse den Richtungen von 3 Uhr, 12
Uhr, 9 Uhr bzw. 6 Uhr, wenn der Benutzer die Bildfläche bei
Drehung in der Gegenuhrzeigerrichtung sieht. Zu mehreren Konturlinien,
die innerhalb des ersten und vierten konzentrischen Kreises dargestellt
sind, gehören
eine erste Konturlinie, die an der innersten Position vorhanden ist
und das Kontrastverhältnis
1:100 aufweist sowie eine zweite Konturlinie, die an der äußersten
Position vorhanden ist, und ein Kontrastverhältnis von 1:10 aufweist. Dabei
bildet das Kontrastverhältnis
einen vorbestimmten Wert für
eine Bildebene unter Verwendung des Kontrasts zwischen Schwarz und Weiß, und dieser
Wert kann als Weiß-Helligkeitswert in
einem zentralen Bereich der Bildebene, geteilt durch einen Schwarz-Helligkeitswert
definiert werden. Im Allgemeinen ist die Bildqualität bei Unterteilung
eines Grauskalapegels verringert, wenn das Kontrastverhältnis größer als
1:10 ist. Daher wird als Größe zum Auswerten
eines großen
Betrachtungswinkels ein Testbereich bestimmt, wenn das Kontrastverhältnis größer als
1:10 ist.
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Gemäß der 9A ist
das Kontrastverhältnis
verringert, und die Bildqualität
ist beeinträchtigt, wenn
der Benutzer die Bildfläche
unter mehr als 40° in
Bezug auf die Normallinie senkrecht auf der Bildfläche sieht.
Daher wird nur ein Betrachtungswinkel von ungefähr 40° in den Richtungen nach oben,
unten, rechts und links erzielt.
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Da
jedoch beim LCD gemäß der Ausführungsform
eine Kompensation ohne Verzögerungsfilm
erfolgen kann, kann das Kontrastverhältnis auch dann 1:10 betragen,
wenn der Benutzer die Bildebene unter ungefähr 60° in Bezug auf die Normallinie sieht.
Daher ist der Betrachtungswinkel bei einem erfindungsgemäßen LCD
um mehr als 90° im
Vergleich zum Betrachtungswinkel bei einem bekannten LCD verbessert.
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Wie
es aus der 9B erkennbar ist, ist ein Bereich
mit einem Betrachtungswinkel von mehr als 80° vorhanden.
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Im
Vergleich zur einschlägigen
Technik kann im Bereich zwischen ungefähr 35° und ungefähr 55° in Bezug auf die X-Achse ein
Betrachtungswinkel von ungefähr
80° erzielt
werden, jedoch kann beim bekannten LCD in einem Bereich zwischen
ungefähr 10° und 80° in Bezug
auf die X-Achse ein Betrachtungswinkel von mehr als 80° erzielt
werden. Daher kann mit einem erfindungsgemäßen LCD ein Bereich mit größerem Betrachtungswinkel
erzielt werden.
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Als
Nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 8A ein
Verfahren zum Herstellen eines LCD mit vertikaler Ausrichtung erläutert.
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Auf
einem ersten Substrat wird in einem Pixelbereich eine erste Elektrode
hergestellt, auf der eine erste Ausrichtungsschicht hergestellt
wird, die ein mesogenes Material enthält. Genauer gesagt, werden
auf dem ersten Substrat eine Gateleitung und eine diese schneidende
Datenleitung hergestellt, um einen Pixelbereich zu bilden. An der
Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung wird ein Dünnschichttransistor
mit einer Gateelektrode, einer Halbleiterschicht, eine Sourceelektrode
und eine Drainelektrode hergestellt. Die erste Elektrode wird mit
dem Dünnschichttransistor
verbunden.
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Auf
einem zweiten Substrat mit einem Pixelbereich wird eine zweite Elektrode
hergestellt, auf der eine zweite Ausrichtungsschicht hergestellt
wird, die dasselbe Material wie die erste Ausrichtungsschicht enthält. Genauer
gesagt, wird auf dem zweiten Substrat eine der Gate- und der Datenleitung
entsprechende Schwarzmatrix hergestellt, auf der eine Farbfilterschicht
hergestellt wird, die rote, grüne
und blaue Farbfilter enthält,
die wiederholt auf der Schwarzmatrix angeordnet sind. Hierbei wird
die Farbfilterschicht zwischen der zweiten Elektrode und der Schwarzmatrix
angeordnet.
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Sowohl
die erste als auch die zweite Ausrichtungsschicht enthält eine
Feldschicht, eine mit dieser verbundene Seitenkette und einen Direktor
eines nematischen Flüssigkristalls
an einem Endabschnitt der Seitenkette. Genauer gesagt, umfasst ein
Schritt zum Herstellen der ersten und der zweiten Ausrichtungsschicht
das Folgende: Aufdrucken eines mesogenen Materials unter Verwendung
einer Beschichtungsvorrichtung auf das Substrat, um eine Ausrichtungsschicht
herzustellen; Erwärmen
der Ausrichtungsschicht unter Verwendung einer Härtungsvorrichtung wie eines
Ofens zum Aushärten
der Ausrichtungsschicht; und Reiben der Ausrichtungsschicht, um
die Seitenkette und den Direktor eines nematischen Flüssigkristalls
in einer vorbestimmten Richtung auszurichten.
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Auf
dem ersten und dem zweiten Substrat mit der ersten und der zweiten
Ausrichtungsschicht wird eine Anzahl von Abstandshaltern verstreut,
um für
einen Zellenzwischenraum zu sorgen. Außerdem werden an der Außenseite
des ersten oder zweiten Substrats Silber(Ag)punkte mit gleichmäßigem Intervall
zu einem benachbarten Punkt hergestellt, um eine gemeinsame Leitung
des ersten Substrats und eine gemeinsame Elektrode des zweiten Substrats zu
verbinden.
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An
der Kontur des anderen Substrats betreffend das erste und das zweite
Substrat wird ein Abdichtungsmuster ausgebildet. Als Nächstes werden das
erste und das zweite Substrat mit diesem Abdichtungsmuster so aneinander
angebracht, dass die erste und die zweite Ausrichtungsschicht einander zugewandt
sind. Auf das erste oder zweite Substrat wird eine Flüssigkristallschicht
getropft, die einen nematischen Flüssigkristall mit der Eigenschaft
der Ausrichtung in einem vertikalen Zustand enthält.
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Der
Schritt des Verteilens der mehreren Abstandshalter kann weggelassen
werden, wenn sich ein strukturierter Abstandshalter bereits auf
dem ersten oder zweiten Substrat befindet. Auch kann der Schritt
des Herstellens von Silberpunkten bei einem IPS-LCD weggelassen
werden, da bei einem solchen die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode
auf demselben Substrat hergestellt werden.
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Danach
werden das erste und das zweite Substrat mit der Flüssigkristallschicht
einander zugewandt ausgerichtet, und sie werden unter Verwendung
einer Vakuumbefestigungsvorrichtung in Vakuumatmosphäre aneinander
befestigt. Nachdem die zwei Substrate in Kontakt gebracht wurden,
wird die Vakuumatmosphäre
auf den Atmosphärendruck
geändert,
und demgemäß verbleibt
der Innenteil zwischen den zwei Substraten im Vakuumzustand, während sich
der Außenteil
auf dem Atmosphärendruck befindet.
Daher haften die zwei Substrate durch den Atmosphärendruck
aneinander, jedoch wird dies durch die Abstandshalter beschränkt. Demgemäß breitet
sich die aufgetropfte Flüssigkristallschicht gleichmäßig über den
gesamten Bereich des aktiven Gebiets der zwei Substrate aus.
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Als
Nächstes
wird das Abdichtungsmuster durch Bestrahlen eines der zwei Substrate
durch Ultraviolettlicht oder durch Erwärmen der zwei Substrate auf
eine vorbestimmte Temperatur ausgehärtet, und dann wird die LCD-Tafel
mit mehreren aktiven Gebieten in eine solche mit einem aktiven Gebiet
zerteilt.
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An
einem Endabschnitt der LCD-Tafeleinheit wird eine gedruckte Leiterplatte
(PCB) angebracht. An Außenseiten
des ersten und zweiten Substrats werden ein erster bzw. zweiter
Polarisator angebracht. Außerdem
wird unter dem ersten Polarisator eine Hintergrundbeleuchtungseinheit
angeordnet, die über
mehrere optische Folien und mindestens eine Lampe ver fügt. Das
LCD mit vertikaler Ausrichtung wird durch die vorstehend beschriebenen
mehreren Prozesse fertiggestellt. Wenn ein elektrisches Feld an
es angelegt wird, reagieren die Seitenkette und der Flüssigkristalldirektor
der ersten und der zweiten Ausrichtungsschicht mit diesem, wodurch die
Direktoren eines nematischen Flüssigkristalls senkrecht
zur Flüssigkristallschicht
verlaufen, so dass die Charakteristik einer vertikalen Anordnung vorliegt.
Daher wird die Verzögerung
der Flüssigkristallschicht
durch die erste und zweite Ausrichtungsschicht aus einem mesogenen
Material kompensiert, wodurch der Betrachtungswinkel ohne Verzögerungsfilm
verbessert ist. Genauer gesagt, ist es nicht erforderlich, einen
Verzögerungsfilm
an der Außenseite
des Substrats anzubringen.
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Demgemäß verwendet
ein erfindungsgemäßes LCD
mit vertikaler Ausrichtung eine Ausrichtungsschicht aus einem mesogenen
Material, und die Ausrichtungsschicht weist eine Feldschicht, eine
Seitenkette und ferner einen Direktor eines nematischen Flüssigkristalls
senkrecht zur Flüssigkristallschicht auf.
Daher kann mit diesem LCD ohne einen Kompensationsfilm wie einen
Verzögerungsfilm
ein größerer Betrachtungswinkel
erzielt werden, die Herstellkosten können gesenkt werden, und durch
Weglassen des Kompensationsfilms kann ein schlankeres Modell realisiert
werden.