DE102005030604B4

DE102005030604B4 - LCD mit großem Betrachtungswinkel sowie Herstellverfahren für dieses

Info

Publication number: DE102005030604B4
Application number: DE102005030604A
Authority: DE
Inventors: Ku-Hyun Uiwang Park; Su-Seok Seongnam Choi
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: KR20060075502A; DE102005030604A1; US20060139537A1

Abstract

Flüssigkristalldisplay mit:
– einem ersten Substrat (300) und einem diesem zugewandten zweiten Substrat (350), die einen Pixelbereich enthalten;
– einer ersten Elektrode (325) auf einer Innenseite des ersten Substrats (300) im Pixelbereich;
– einer ersten Ausrichtungsschicht (341) mit einem mesogenen Material über der ersten Elektrode (325);
– einer zweiten Elektrode (360) auf der Innenfläche des zweiten Substrats (350);
– einer zweiten Ausrichtungsschicht (376) mit demselben Material wie dem der ersten Ausrichtungsschicht (341) über der zweiten Elektrode (360);
– einer Flüssigkristallschicht (390), die zwischen die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht eingefügt ist; und
– einem ersten (380) und einem zweiten (382) Polarisator an der Außenseite des ersten (300) bzw. zweiten (350) Substrats;
– wobei die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht die Verzögerung der Flüssigkristallschicht (390) kompensieren, wobei die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht über eine Feldschicht...

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay (LCD) mit großem Betrachtungswinkel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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.
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.
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.
Die 1 ist eine schematische Ansicht eines bekannten IPS-LCD.
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.
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.
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.
Indessen bildet ein LCD mit vertikaler Ausrichtung ein Beispiel zu einer anderen Vorgehensweise zum Erzielen eines größeren Betrachtungswinkels.
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.
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.
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.
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.
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.
In der 3 verfügt ein Verzögerungsfilm 85 für ein LCD mit vertikaler Ausrichtung über ein diskotisches Flüssigkristallmaterial 94, wodurch er als negativer Verzögerungsfilm wirkt.
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.
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.
Die DE 44 30 810 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeige. Hierbei umfasst diese Flüssigkristallanzeige ein Paar von Substraten, auf den Substraten jeweils ausgebildete transparente Elektroden und eine Flüssigkristallmaterialschicht zwischen den Elektroden. Auf der Flüssigkristallmaterialschicht ist wenigstens einseitig eine Flüssigkristallinpolymer-Orientierungsschicht ausgebildet, die als Film zur Verzögerung der optischen Phase wirkt. Die Phasenverzögerung des die Flüssigkristallschicht durchsetzenden Lichts wird durch die Flüssigkristallinpolymer-Orientierungsschicht kompensiert, was den Kontrast verstärkt.
Die DE 30 20 645 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeige und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Hierbei weist eine Flüssigkristallanzeige eine Flüssigkristallschicht, die zwischen zwei optisch verschiedenen Zuständen geschaltet werden kann, und zwei Trägerplatten auf, die die Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen und auf ihren einander zugewandten Flächen jeweils Elektroden sowie eine Orientierungsschicht tragen, wobei zumindest eine der beiden Orientierungsschichten aus einem Polymer besteht. Hierbei ist die Polymerschicht flüssigkristallin ausgebildet und kann zwischen zwei verschiedenen Zuständen geschaltet werden, wobei sie in einem Aus-Zustand den Ruhezustand der Flüssigkristallschicht erzeugt und in einem Ein-Zustand den angeregten Zustand der Flüssigkri stallschicht zumindest fördert. Das Polymer enthält in der Regel Hauptketten, an denen über flexible Brücken mesogene Seitenketten angesetzt sind. Während die Hauptketten nach einer statistischen Verteilung orientiert sind, bilden die Seitenketten, die in ihrer Ausrichtung von der Lage der Hauptketten praktisch nicht beeinflusst werden, eine flüssigkristalline Phase aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristalldisplay sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei welchem die Kompensation der Verzögerung der Flüssigkristallschicht verbessert ist.
Diese Aufgabe ist durch das LCD gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und das Verfahren gemäß dem Anspruch 11 gelöst. Durch die Erfindung wird nicht nur die genannte Aufgabe gelöst, sondern es werden auch die Herstellkosten gesenkt. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise ein LCD mit großem Betrachtungswinkel und ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen, mit denen ein gutes Kontrastver hältnis, geringe Grauskalaumkehr und geringe Lichtlecks erzielbar sind, ohne dass ein Verzögerungsfilm verwendet würde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines bekannten IPS-LCD.
2 ist eine schematische Schnittansicht eines bekannten LCD mit vertikaler Ausrichtung.
3 ist eine schematische Schnittansicht eines LCD mit vertikaler Ausrichtung mit einem Verzögerungsfilm mit einem diskotischen Flüssigkristallmaterial gemäß dem Stand der Technik.
4 ist eine schematische Schnittansicht eines Substrats mit einer Ausrichtungsschicht für ein bekanntes LCD mit vertikaler Ausrichtung.
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.
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).
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).
8A und 8B sind schematische Schnittansichten eines LCD mit vertikaler Ausrichtung in einem AUS- bzw. einem EIN-Zustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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.
In den nachfolgend erörterten Figuren sind, wo immer möglich, dieselben Bezugszeichen dazu verwendet, dieselben oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
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.
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.
Andererseits verfügt in der 5 zu einer Ausführungsform der Erfindung eine Ausrichtungsschicht 205 aus einem mesogenen Material über einen Direktor 230 eines nematischen Flüs sigkristalls. 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 der selben gesorgt wird. Daher kann das LCD mit der Ausrichtungsschicht 205 für einen großen Betrachtungswinkel sorgen.
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.
Hierbei verläuft die Hauptachse des Direktors 230 in einem AUS-Zustand im Wesentlichen parallel zur Feldschicht 210.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Auf der gemeinsamen Elektrode 360 ist eine zweite Ausrichtungsschicht 376 mit einer Feldschicht 365, mehreren Seitenketten 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wie es aus der 9B erkennbar ist, ist ein Bereich mit einem Betrachtungswinkel von mehr als 80° vorhanden.
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.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 8A ein Verfahren zum Herstellen eines LCD mit vertikaler Ausrichtung erläutert.
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.
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.
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.
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.
An der Kontur des anderen Substrats betreffend das erste und das zweite Substrat wird ein Abdichtungsmuster ausgebildet. Auf das erste oder zweite Substrat wird eine Flüssigkristallschicht getropft, die einen nematischen Flüssigkristall mit der Eigenschaft der Ausrichtung in einem vertikalen Zustand enthält. 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.
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.
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.
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 mehrere solche mit jeweils einem aktiven Gebiet zerteilt.
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.
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.

Claims

Flüssigkristalldisplay mit: – einem ersten Substrat (300) und einem diesem zugewandten zweiten Substrat (350), die einen Pixelbereich enthalten; – einer ersten Elektrode (325) auf einer Innenseite des ersten Substrats (300) im Pixelbereich; – einer ersten Ausrichtungsschicht (341) mit einem mesogenen Material über der ersten Elektrode (325); – einer zweiten Elektrode (360) auf der Innenfläche des zweiten Substrats (350); – einer zweiten Ausrichtungsschicht (376) mit demselben Material wie dem der ersten Ausrichtungsschicht (341) über der zweiten Elektrode (360); – einer Flüssigkristallschicht (390), die zwischen die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht eingefügt ist; und – einem ersten (380) und einem zweiten (382) Polarisator an der Außenseite des ersten (300) bzw. zweiten (350) Substrats; – wobei die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht die Verzögerung der Flüssigkristallschicht (390) kompensieren, wobei die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht über eine Feldschicht (210, 330, 365), eine mit dieser verbundene Seitenkette (220, 335, 370) und einen Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375), der mit einem Endabschnitt der Seitenkette (220, 335, 370) verbunden ist, verfügen, und wobei zwischen der ersten (325) und der zweiten (360) Elektrode die optische Achse der Flüssigkristallschicht (390) im Wesentlichen orthogonal zu der optischen Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) verläuft.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallschicht (390) aus einem Flüssigkristall mit vertikaler Ausrichtung besteht.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375) der Direktor eines nematischen Flüssigkristalls ist.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seitenkette (220, 335, 370) und dem Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375) mindestens einer auf ein elektrisches Feld so reagiert, dass er sich in einer speziellen Richtung bewegt, wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht (390) angelegt wird.
LCD nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) in einem AUS-Zustand im Wesentlichen parallel zur Feldschicht verläuft, dagegen in einem EIN-Zustand im Wesentlichen senkrecht zu dieser verläuft.
LCD nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) in einem AUS-Zustand im Wesentlichen orthogonal zur Feldschicht verläuft, dagegen in einem EIN-Zustand im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht einen Verzögerungswert im Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 300 nm aufweisen.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche des ersten Substrats (300) eine Gateleitung vorhanden ist, eine Datenleitung die Gateleitung schneidet, um den Pixelbereich zu definieren, und ein Dünnschichttransistor (Tr) an der Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung vorhanden ist, der mit der ersten Elektrode (325) verbunden ist.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Substrat (350) und der zweiten Elektrode (360) eine Farbfilterschicht (355) vorhanden ist.
LCD nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbfilterschicht (355) über rote, grüne und blaue Farbfilter verfügt, die sich im Pixelbereich befinden.
Verfahren zum Herstellen eines LCD, umfassend: – Bereitstellen eines ersten (300) und eines zweiten (350) Substrats; – Herstellen einer ersten Elektrode (325) auf dem ersten Substrat (300) in einem Pixelbereich; – Herstellen einer ersten Ausrichtungsschicht (341) mit einem mesogenen Material über der ersten Elektrode (325); – Herstellen einer zweiten Elektrode (360) auf dem zweiten Substrat (350) in dem Pixelbereich; – Herstellen einer zweiten Ausrichtungsschicht (376) mit demselben Material wie dem der ersten Ausrichtungsschicht (341) über der zweiten Elektrode (360); – Befestigen des ersten (300) und des zweiten (350) Substrats in solcher Weise aneinander, dass die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht einander zugewandt sind; – Herstellen einer Flüssigkristallschicht (390) zwischen der ersten (341) und der zweiten (376) Ausrichtungsschicht; und – Anbringen eines ersten (380) und eines zweiten (382) Polarisators an der Außenseite des ersten (300) bzw. zweiten (350) Substrats; – wobei die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht die Verzöge rung der Flüssigkristallschicht kompensieren, wobei es zum Herstellen der ersten (341) und der zweiten (376) Ausrichtungsschicht gehört, eine Feldschicht (210, 330, 365), eine mit dieser verbundene Seitenkette (220, 335, 370) und einen Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375), der mit einem Endabschnitt der Seitenkette (220, 335, 370) verbunden ist, herzustellen, und wobei zwischen der ersten (325) und der zweiten (360) Elektrode die optische Achse der Flüssigkristallschicht (390) im Wesentlichen orthogonal zu der optischen Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkris tallschicht (390) aus einem Flüssigkristall mit vertikaler Ausrichtung besteht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375) der Direktor eines nematischen Flüssigkristalls ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von der Seitenkette (220, 330, 365) und dem Flüssigkristalldirektor (230, 330, 375) mindestens einer auf ein elektrisches Feld so reagiert, dass er sich in einer speziellen Richtung bewegt, wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht (390) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) in einem AUS-Zustand im Wesentlichen parallel zur Feldschicht (210, 330, 365) verläuft, dagegen in einem EIN-Zustand im Wesentlichen senkrecht zu dieser verläuft.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des Flüssigkristalldirektors (230, 330, 375) in einem AUS-Zustand im We sentlichen orthogonal zur Feldschicht (210, 330, 365) verläuft, dagegen in einem EIN-Zustand im Wesentlichen parallel zu dieser verläuft.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (341) und die zweite (376) Ausrichtungsschicht einen Verzögerungswert im Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 300 nm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche des ersten Substrats (300) eine Gateleitung hergestellt wird, eine die Gateleitung schneidende Datenleitung hergestellt wird, um den Pixelbereich zu definieren, und an der Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung ein Dünnschichttransistor (Tr) hergestellt wird, der mit der ersten Elektrode (325) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Substrat (350) und der zweiten Elektrode (368) eine Farbfilterschicht (355) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbfilterschicht (355) über rote, grüne und blaue Farbfilter verfügt, die sich im Pixelbereich befinden.