DE102005030672B4 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben Download PDF

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Abstract

Flüssigkristallanzeigevorrichtung aufweisend:
eine Gateleitung (202) und eine Datenleitung (214), die einander kreuzen und Pixelbereiche auf einem Arraysubstrat (200) definieren;
Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), die mit einem Abstand (W1, W2) auf beiden Seiten der Datenleitung (214) angeordnet sind;
einen Dünnschichttransistor, der an einer Kreuzung der Gateleitung (202) und der Datenleitung (214) gebildet ist;
eine Schwarzmatrix (222) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Arraysubstrat (200), die über einem Bereich gebildet ist, der
i) die Datenleitung (214),
ii) Abschnitte (W1, W2) zwischen der Datenleitung (214) und den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), und
iii) je einen Abschnitt auf den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) aufweist;
einen Farbfilter (224) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Arraysubstrat (200), der in einem Pixelbereich angeordnet ist,
wobei der Farbfilter (224) die Schwarzmatrix (222) überlappt, und
wobei eine Höhendifferenz (H2) zwischen der Schwarzmatrix (222) und dem Farbfilter (224) kleiner als das 0,2-fache der Dicke (H1) des Farbfilters...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die fähig ist, eine Lichtleckage in einer COT (Color Filter an TFT, Farbfilter auf TFT)-Struktur zu vermeiden und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Im Allgemeinen zeigt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD) Bilder unter Verwendung der optischen Anisotropie und Doppelbrechung von Flüssigkristallmolekülen an. Wenn ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallmoleküle angelegt wird, wird deren Anordnung geändert, und eine Lichtdurchlässigkeit wird ebenso gemäß der geänderten Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle geändert.
  • Ebenso werden in der LCD-Vorrichtung zwei Substrate, die jeweils Elektroden zum Erzeugen eines elektrischen Feldes aufweisen, so angeordnet, dass ihre Oberfläche mit den Elektroden einander gegenüberliegen, ein Flüssigkristallmaterial zwischen die beiden Substrate injiziert ist, und Flüssigkristallmoleküle von einem elektrischen Feld bewegt werden, dass von einer an die beiden Elektroden angelegten Spannung erzeugt wird. Daher zeigt die LCD-Vorrichtung ein Bild an, indem eine Lichtdurchlässigkeit gemäß der Bewegung der Flüssigkristallmoleküle variiert wird.
  • Eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird jetzt mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Draufsicht einer herkömmlichen LCD-Vorrichtung.
  • Wie gezeigt, weist die herkömmliche LCD-Vorrichtung auf:
    Ein oberes Substrat (nicht gezeigt), welches einen Farbfilter (nicht gezeigt) aufweist und eine gemeinsame Elektrode (nicht gezeigt), die auf dem Farbfilter (nicht gezeigt) abgeschieden ist, wobei der Farbfilter (nicht gezeigt) Subfarbfilter (nicht gezeigt) aufweist und eine Schwarzmatrix (nicht gezeigt), die zwischen den Subfarbfiltern (nicht gezeigt) gebildet ist; ein unteres Substrat (nicht gezeigt) in dem Pixelbereiche (P) definiert sind, eine Pixelelektrode (nicht gezeigt) und eine Schaltvorrichtung (T), die in jedem Pixelbereich gebildet sind, und Arrayleitungen, die um jeden Pixelbereich (P) gebildet sind; und Flüssigkristalle (nicht gezeigt) die zwischen das obere Substrat (nicht gezeigt) und das untere Substrat (nicht gezeigt) gefüllt sind.
  • Das untere Substrat wird auch als Arraysubstrat bezeichnet. Dünnschichttransistoren (T), die Schaltvorrichtungen, sind in einer Matrixanordnung auf dem unteren Substrat angeordnet, und Gateleitungen 13 und Datenleitungen 15 laufen an einer Mehrzahl von Dünnschichttransistoren vorbei, wobei sie einander kreuzen.
  • Ebenso sind Pixelbereiche (P) von den Gateleitungen 13 und den Datenleitungen 15, die einander kreuzen, definiert. Eine transparente Pixelelektrode 17 ist in jedem der Pixelbereiche (P) gebildet. Hier ist die Pixelelektrode 17 aus transparentem, leitfähigen Metall mit einer relativ hohen Lichtdurchlässigkeit, wie zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO), gebildet.
  • Speicherkapazitäten (C), die an die Pixelelektroden 17 parallel angeschlossen sind, sind an der Gateleitung 13 gebildet. Als eine erste Elektrode der Speicherkapazität (C) wird ein Teil der Gateleitung 13 verwendet, und als eine zweite Elektrode wird eine Source-/Drain-Metallschicht 30 verwendet, die eine Inselform aufweist und aus dem gleichen Material wie die Source-/Drain-Elektroden gebildet ist. Die Source-/Drain-Metallschicht 30 kontaktiert die Pixelelektrode 17, um dadurch Signale der Pixelelektrode 17 zu empfangen.
  • Wie oben beschrieben, ist es wahrscheinlich, wenn das Flüssigkristallpaneel durch Anbringen des oberen Farbfiltersubstrats (nicht gezeigt) am unteren Arraysubstrat (nicht gezeigt) gebildet wird, dass eine Lichtleckage oder andere Probleme auf Grund einer Fehlausrichtung zwischen dem Farbfiltersubstrat (nicht gezeigt) und dem Arraysubstrat (nicht gezeigt) auftreten.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der herkömmlichen LCD-Vorrichtung mit solch einer Struktur wird jetzt mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II aus 1 genommen ist.
  • Wie gezeigt, weist das Verfahren zum Herstellen der herkömmlichen LCD-Vorrichtung Abscheiden eines unteren Substrats 22, eines Arraysubstrats und eines oberen Substrats 5, eines Farbfiltersubstrats mit einer bestimmten Lücke dazwischen und Einspritzen von Flüssigkristallen 14 zwischen das untere und das obere Substrat 22 bzw. 5 auf.
  • Ebenso sind Dünnschichttransistoren (nachfolgend als TFTs bezeichnet)(T), wovon jeder eine Gateelektrode 32, eine aktive Schicht 34, eine Sourceelektrode 36 und eine Drainelektrode 38 aufweist, auf dem unteren Substrat 22 gebildet, und eine Passivierungsschicht 40 zum Schützen des Dünnschichttransistors (T) ist darauf gebildet.
  • Eine transparente Pixelelektrode 17, die mit der Drainelektrode 38 des TFT (T) in Kontakt steht, ist in jedem der Pixelbereiche (P) gebildet, und Speicherkapazitäten (C), die an die Pixelelektroden 17 parallel angeschlossen sind, sind auf einer Gateleitung 13 gebildet.
  • Rote, grüne und blaue Farbfilter 8a, 8b und 8c, die den Pixelbereichen (P) des unteren Substrats 22 entsprechen, sind zusammen mit einer schwarzen Matrix 6, die den Gateleitungen 13, den Datenleitungen 15 und den TFTs (T) entspricht, auf dem unteren Substrat 5 gebildet. In dem herkömmlichen Arraysubstrat sind zum Verhindern eines vertikalen Übersprechens, die Datenleitung 15 und die Pixelelektrode 17 voneinander in einem bestimmten Intervall (A) getrennt, und die Gateleitung 13 und die Pixelelektrode 17 sind ebenfalls voneinander in einem bestimmten Intervall (B) getrennt.
  • Da eine Lichtleckage an den Lücken (A und B) zwischen der Datenleitung 15 und der Pixelelektrode 17 und zwischen der Pixelelektrode 17 und der Gateleitung 13 auftritt, bedeckt die Schwarzmatrix 6, die auf dem oberen Substrat 5 gebildet ist, die Lücken.
  • Ebenso blockiert die Schwarzmatrix 6, die den Dünnschichttransistor (T) überdeckt, Licht, um zu verhindern, das Licht, das von außerhalb eingestrahlt wird, durch die Passivierungsschicht 40 hindurchläuft und eine aktive Schicht 34 beeinflusst.
  • In einigen Fällen sind das obere Substrat 5 und das untere Substrat 22 während des Befestigungsprozesses fehlausgerichtet. Unter Berücksichtigung von solch einer Fehlausrichtung ist ein bestimmter Rand enthalten, wenn die Schwarzmatrix 6 entworfen wird, was verursacht, dass ein Öffnungsverhältnis in dem Maße des Randes herabgesetzt ist.
  • Falls der Fehlausrichtungsfehler größer als der Rand ist, werden Lichtleckagebereiche (A und B) nicht vollständig von der Schwarzmatrix 6 bedeckt sein, und Lichtleckage tritt in diesen Bereichen auf.
  • Folglich ist die Bildqualität gestört, da das Licht nach außen leckt.
  • Wie oben beschrieben, wendet die herkömmliche LCD-Vorrichtung ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats und eines Dünnschichttransistor-Arraysubstrats durch verschiedene Prozesse und aneinander befestigen an, welches das allgemeinste Verfahren ist.
  • Vor kurzem wurde ein neues Designkonzept für ein Dünnschichttransistorarray eingeführt, das Farbfilter-auf-TFT (COT, Color Filter an TFT)-Verfahren genannt wird, bei dem ein Farbfilter auf einem Dünnschichttransistor-Arraysubstrat gebildet wird.
  • Die LCD-Vorrichtung, die das COT-Verfahren anwendet, wird in solch einer Weise hergestellt, dass TFTs, d.h. Schaltvorrichtungen, gebildet werden, und dann rote, grüne und blaue Farbharze auf dem TFT gebildet werden.
  • Die LCD-Vorrichtung mit einer COT-Struktur gemäß dem Stand der Technik wird jetzt mit Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • 3 ist eine schematische Draufsicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • In 3 kreuzen Gateleitungen 102 und Datenleitungen 116 einander. Ein TFT (T), der eine Gateelektrode 104, eine aktive Schicht 18 und Source-/Drainelektroden 112 bzw. 114 aufweist, ist an jeder Kreuzung dieser Gate- und Datenleitungen 102 bzw. 116 gebildet.
  • Ebenso sind transparente Elektroden (nicht gezeigt), die an die Drainelektroden 114 und Farbfilter 124a, 124b und 124c angeschlossen sind, in Bereichen gebildet, die von den Gate- und Datenleitungen 102 bzw. 116, die einander kreuzen, definiert sind.
  • Die transparenten Elektroden (nicht gezeigt) sind auf den Farbfiltern 124a, 124b und 124c gebildet. Die Farbfilter sind indirekt mittels der transparenten Elektroden (nicht gezeigt) an die Drainelektroden 114 angeschlossen.
  • Ebenso ist jede der transparenten Elektroden (nicht gezeigt) an die Speicherkapazität (C) angeschlossen, die auf der Gateleitung 102 gebildet ist.
  • Die Speicherkapazität (C) verwendet als eine erste Elektrode einen Teil der Gateleitung 102 und als eine zweite Elektrode eine obere Kapazitätselektrode 118, die an die transparente Elektrode (nicht gezeigt) angeschlossen ist und gleichzeitig mit der gleichen Schicht wie die Source-/Drain-Elektroden gebildet wird.
  • Ebenso sind in der COT-Struktur eine Schwarzmatrix und die roten, grünen und blauen Farbfilter 124a, 124b und 124c auf dem TFT (T) des Arrayteils gebildet. Hier bedeckt die Schwarzmatrix 120 Bereiche, wo Lichtleckage auftritt.
  • Die Schwarzmatrix 120 wird gebildet, indem ein lichtundurchlässiges Material aufgetragen wird, und dient zum Abblocken von Licht und ebenso zum Schützen des TFT.
  • Ein Herstellungsverfahren der LCD-Vorrichtung mit der COT-Struktur gemäß dem Stand der Technik wird jetzt mit Bezugnahme auf die 4a-4e beschrieben.
  • Die 4a-4e sind Querschnittsansichten, die entlang der Linie IV-IV aus 3 genommen sind, zum Darstellen der LCD-Vorrichtung mit der COT-Struktur.
  • Mit Bezugnahme auf 4a wird ein leitfähiges Material auf einen Substrat abgeschieden und ein Strukturieren darauf durchgeführt, wodurch eine Gateleitung 102 und eine Gateelektrode 104 gebildet werden.
  • Dann wird Isolationsmaterial aus einer Gruppe anorganischer Isolationsmaterialien, z. B. Siliziumnitrid (SiNx) oder Siliziumoxid (SiO2), über einer gesamten Oberfläche des Substrats 100, auf dem die Gateleitung 102 und die Gateelektrode 104 gebildet wurden, abgeschieden, wodurch eine Gateisolationsschicht 106 gebildet wird, die eine erste Isolationsschicht ist.
  • Dann werden reines amorphes Silizium (a-Si:H) und mit Störstellen dotiertes amorphes Silizizum (n+ a-Si:H) auf der Gateisolationsschicht 106 abgeschieden und ein Strukturieren darauf durchgeführt, wodurch eine aktive Schicht 108 und eine ohmsche Kontaktschicht 110 auf der Gateisolationsschicht 106 gebildet werden, die auf der Gateelektrode 104 gebildet ist.
  • Dann wird ein Metall aus einer Gruppe von leitfähigen Metallen, die Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Tantal (Ta) und ähnliches aufweist, über der gesamten Oberfläche des Substrats 100 abgeschieden, auf der die aktive Schicht 108 und die ohmsche Kontaktschicht 110 gebildet wurden, und ein Strukturieren wird darauf durchgeführt, wodurch eine Sourceelektrode 112 und eine Drainelektrode 114, die jeweils an die ohmsche Kontaktschicht 110 angeschlossen sind, eine Datenleitung 116, die an die Source-Elektrode 112 angeschlossen ist, und eine obere Kapazitätselektrode 118, die ein Speicherknoten ist, der in Inselform auf der Gateleitung 102 gebildet ist, gebildet werden.
  • Dann wird ein Isolationsmaterial, das aus einer Gruppe von anorganischem Isolationsmaterialen ausgewählt wird, welche Siliziumnitrid und Siliziumoxid aufweist, über der gesamten Oberfläche des Substrats 100 abgeschieden, auf der die Source- und Drainelektroden 112 bzw. 114 gebildet wurden, wodurch eine zweite Isolationsschicht 119 gebildet wird. Die zweite Isolationsschicht 119 verhindert mögliche fehlerhafte Kontakte zwischen einer organischen Schicht (nicht gezeigt), die später gebildet wird, und der aktiven Schicht 108. Ebenso braucht die zweite Isolationsschicht 119 nicht gebildet werden, falls der fehlerhafte Kontakt nicht auftritt.
  • Dann wird ein lichtundurchlässiges organisches Material zum Bilden einer organischen Schicht auf die zweite Isolationsschicht 119 aufgetragen, und ein Strukturieren wird darauf durchgeführt, wodurch eine Schwarzmatrixeinheit 120 über dem TFT (T), der Datenleitung 116 und der Gateleitung 102 gebildet werden.
  • Als eine Passivierungsschicht zum Schützen des TFT (T) können ein transparentes, organisches Isolationsmaterial oder ein anorganisches Isolationsmaterial mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante anstatt der Schwarzmatrix verwendet werden. In diesem Fall wird eine spezielle Schwarzmatrix auf einem oberen Substrat verwendet.
  • Dann wird, mit Bezugnahme auf 4b, die Schwarzmatrix 120 selektiv strukturiert, so dass sie den Bereich des Dünnschichttransistors (T) und der Speicherkapazität (C) überlappt. Hier wird das Strukturieren der Schwarzmatrix so durchgeführt, dass die Schwarzmatrix 120 nicht in einem Abschnitt der zweiten Isolationsschicht 119 bleibt, welcher einem Bereich für ein Kontaktloch, das durch den folgenden Prozess zum Kontaktieren mit einer Drainelektrode gebildet wird, und einem Abschnitt, wo eine obere Elektrode einer Kapazität und eine gemeinsame Elektrode miteinander verbunden sind, entspricht.
  • Dann wird ein Farbharz auf eine Oberfläche einer gesamten Struktur, einschließlich der selektiv strukturierten Schwarzmatrix 120 aufgetragen, wodurch jeweils rote, grüne und blaue Farbfilter 124a, 124b bzw. 124c in einer Mehrzahl von Pixelbereichen (P) gebildet werden.
  • Dann wird, mit Bezugnahme auf 4c, ein Acrylharz auf eine Oberfläche der gesamten Struktur, einschließlich der Farbfilter 124a, 124b und 124c aufgetragen, wodurch eine Überzugschicht 126 gebildet wird.
  • Dann werden, mit Bezugnahme auf 4d, die Überzugschicht 126 und die Schwarzmatrix 120 selektiv strukturiert, wodurch ein Drain-Kontaktloch 128 und ein Kapazitäts-Kontaktloch 130 gebildet werden, die Teile der Drainelektrode und der oberen Kapazitätselektrode 118 freilegen.
  • Dann wird, mit Bezugnahme auf 4e, ein transparentes Elektrodenmaterial auf der Überzugschicht 126, einschließlich des Drain-Kontaktloches 128 und des Kapazitäts-Kontaktloches 130, abgeschieden, und ein Strukturieren darauf durchgeführt, wodurch eine gemeinsame Elektrode 132 gebildet wird.
  • In dem Arraysubstrat der LCD-Vorrichtung, die in der vorher beschriebenen Weise hergestellt wird, und in einem Herstellungsverfahren davon, wird für die COT-Struktur zum Vermeiden eines Absinkens des Öffnungsverhältnisses aufgrund einer Vergrößerung des Befestigungsrands während eines Prozesses unter Verwendung eines großen Glasssubstrats, die Überzugschicht (d.h. Acrylharz) für das untere TFT-Substrat verwendet. Die Acrylschicht gleicht die unebene Fläche aus, die von der organischen Schicht des unteren Substrats erzeugt wurde, und verhindert, das Fremdionen der Farbfilter nach außen zu einer Flüssigkristallschicht fließen.
  • Jedoch verursacht die Verwendung des Acrylmaterials einen Kostenanstieg. Ferner fällt die Lichtdurchlässigkeit des Acryls während nachfolgender Prozesse weiter ab, obwohl sie vorübergehend durch einen Nach-Belichtungsprozess verbessert wurde, wodurch die Lichtdurchlässigkeit eines Paneels reduziert wird.
  • Aus dem Dokument US 2004/0263754 A1 ist eine IPS-LCD-Vorrichtung bekannt, wobei eine Schwarzmatrix über dem TFT und den Datenleitungen gebildet ist. Außerdem ist eine Farbfilterschicht auf dem unteren Substrat gebildet.
  • US 2004/0125303 A1 und US 2004/0169808 A1 offenbaren eine IPS-LCD-Vorrichtung, wobei zwei Datenleitungs-Abschirmelektroden parallel zu der Gateleitung angeordnet sind.
  • US 2002/0118330 A1 offenbart eine IPS-LCD-Vorrichtung mit einer Datenleitung und einer Datenleitungs-Abschirmelektrode in Zick-Zack-Form.
  • Daher ist es ein Ziel der Erfindung, eine LCD-Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren davon zu schaffen, welche keine Acrylschicht aufweist.
  • Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie sie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben ist, ist ein Arraysubstrat einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgesehen, das eine Gateleitung und eine Datenleitung, die einander kreuzen und Pixelbereiche auf einem Arraysubstrat definieren; Datenleitungs-Abschirmelektroden, die mit einem Abstand auf beiden Seiten der Datenleitung angeordnet sind; und einen Dünnschichttransistor, der an einer Kreuzung der Gateleitung und der Datenleitung gebildet ist, aufweist. Ferner weist das Arraysubstrat eine Schwarzmatrix; einen Farbfilter, der in einem Pixelbereich angeordnet ist, wobei der Farbfilter die Schwarzmatrix überlappt; eine gemeinsame Elektrode und eine Pixelelektrode, die in dem Pixelbereich angeordnet sind, und eine Isolationsschicht, die zwischen dem Farbfilter und der Pixelelektrode und zwischen dem Farbfilter und der gemeinsamen Elektrode angeordnet ist, auf. Die Schwarzmatrix ist über einem Bereich gebildet, der die Datenleitung, Abschnitte zwischen der Datenleitung und den Datenleitungs-Abschirmelektroden, und je einen Abschnitt auf den Datenleitungs-Abschirmelektroden aufweist, und eine Höhendifferenz zwischen der Schwarzmatrix und dem Farbfilter ist kleiner als das 0,2-fache der Dicke des Farbfilters.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung umfasst die Schritte: Bilden einer Gateleitung und von Datenleitungs-Abschirmelektroden auf einem Substrat; Bilden einer Datenleitung zwischen den Datenleitungs-Abschirmelektroden, wobei die Datenleitung mit einem Abstand von den Datenleitungs-Abschirmelektroden getrennt ist, und wobei sich die Gateleitung und die Datenleitung kreuzen, so dass Pixelbereiche definiert werden; Bilden eines Dünnschichttransistors an einer Kreuzung der Gateleitung und der Datenleitung und Anordnen einer Schwarzmatrix auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Substrat auf. Die Schwarzmatrix wird über der Datenleitung, Abschnitten zwischen der Datenleitung und den Datenleitungs-Abschirmelektroden, und je einem Abschnitt der Datenleitungs-Abschirmelektroden gebildet. Anschließend werden ein Farbfilter auf dem Substrat in einem Pixelbereich gebildet, wobei der Farbfilter die Schwarzmatrix überlappt und wobei eine Höhendifferenz zwischen der Schwarzmatrix und dem Farbfilter kleiner als das 0,2-fache der Dicke des Farbfilters ist; eine gemeinsame Elektrode und eine Pixelelektrode in einem Pixelbereich gebildet; und eine Isolationsschicht zwischen dem Farbfilter und der Pixelelektrode und zwischen dem Farbfilter und der gemeinsamen Elektrode gebildet.
  • Die vorangegangenen und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung genommen wird.
  • Die begleitende Zeichnung, die enthalten ist, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu schaffen und in die Beschreibung aufgenommen ist, bzw. einen Teil dieser Beschreibung bildet, stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dient zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung.
  • In der Zeichnung ist bzw. sind:
  • 1 eine schematische Draufsicht einer herkömmlichen LCD-Vorrichtung;
  • 2 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II aus 1 genommen ist, zum Darstellen der LCD-Vorrichtung;
  • 3 eine schematische Draufsicht einer LCD-Vorrichtung mit einer COT-Struktur gemäß dem Stand der Technik;
  • 4a-4e Querschnittsansichten, die entlang der Linie IV-IV aus 3 genommen sind, zum Darstellen der LCD-Vorrichtung mit der COT-Struktur;
  • 5a-5d schematische Draufsichten einer LCD-Vorrichtung mit einer COT-Struktur gemäß der Erfindung; und
  • 6a-6f Querschnittsansichten, die entlang der Linien VIa-VIa und VIb-VIb genommen sind, zum Darstellen der LCD-Vorrichtung mit der COT-Struktur.
  • Es wird jetzt im Detail Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wovon Beispiele in der begleitenden Zeichnung dargestellt sind.
  • Die 5a-5d sind Ansichten, die nacheinander einen Entwurf einer Flüssigkristallanzeige mit einer COT-Struktur gemäß der Erfindung zeigen.
  • Mit Bezugnahme auf 5a ist in der LCD-Vorrichtung mit einer COT-Struktur gemäß der Erfindung eine Gateleitung 202 horizontal auf einem Arraysubstrat angeordnet, und eine gemeinsame Elektrodenleitung 206 ist mit einem bestimmten Abstand von der Gateleitung 202 horizontal angeordnet. Hier weist die gemeinsame Elektrodenleitung 206 eine Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a auf, die zum Minimieren des Übersprech-Pegels vertikal angeordnet ist, und ein Speicherkapazitätsteil 206b, das zum Bilden einer Speicherkapazität horizontal angeordnet ist. Hier sind wenigstens zwei Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a angeordnet, die mit einem bestimmten Intervall dazwischen einander gegenüberliegen. Ebenso werden die Gateleitung 202 und die gemeinsame Elektrodeleitung 206 gleichzeitig beim Strukturieren des Gates strukturiert.
  • Dann werden, mit Bezugnahme auf 5b, eine Datenleitung 214, die die Gateleitung 202 senkrecht schneidet, und Source-/Drainelektroden 216 bzw. 218 auf dem Arraysubstrat (nicht gezeigt; 200) angeordnet. Hier ist die Datenleitung 214 zwischen den Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a der gemeinsamen Elektrodenleitung 206 mit einem Abstand davon angeordnet. Ebenso überlappt die Drainelektrode 218 den Speicherkapazitätsteil 206b der gemeinsamen Elektrodenleitung 206 darauf. Hier bilden die Drainelektrode 218 und der Speicherkapazitätsteil 206b der gemeinsamen Elektrodenleitung 206 eine Kapazität.
  • Dann wird, obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, eine Isolationsschicht (nicht gezeigt; 220) über einem gesamten Substrat abgeschieden, und eine Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) wird darauf gebildet, welche die Datenleitung 214 und die Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a einschließlich eines Abschnitts zwischen der Datenleitung 214 und der Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a bedeckt. Hier überlappt die Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) die ganze Gateleitung 214 und einen bestimmten Teil der Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a. Ebenso ist die Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) so angeordnet, um eine organische Schicht (nicht gezeigt; 228), wo ein Drain-Kontaktloch 229 zum Freilegen der Drainelektrode 218 in dem folgenden Prozess zu bilden ist, nicht zu überlappen.
  • Dann wird, obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, eine Farbfilterschicht (nicht gezeigt; 224) auf einer zweiten Isolationsschicht 220, einschließlich einem Teil einer Oberfläche der Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222), gebildet. Hier wird die Farbfilterschicht (nicht gezeigt; 224) auf einem Bereich gebildet, der durch die Kreuzung der Gateleitung 202 und der Datenleitung 214 gebildet wird, und so angeordnet, um einen Abschnitt der oberen Oberfläche der Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) zu überlappen.
  • Dann werden mit Bezugnahme auf 5c eine organische Schicht (nicht gezeigt; 228) über einem gesamten Substrat, einschließlich der Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) und der Farbfilterschicht (nicht gezeigt; 224) gebildet, und dann werden die organische Schicht (nicht gezeigt; 228) und die zweite Isolationsschicht (nicht gezeigt; 220) nacheinander strukturiert, um dadurch ein Drain-Kontaktloch 229 zu bilden, das die Drainelektrode 218 freilegt. Hier kann das Drain-Kontaktloch 229 gebildet werden, da eine dicke Schwarzmatrix (nicht gezeigt; 222) oder eine Farbfilterschicht (nicht gezeigt; 224) nicht auf der organischen Schicht (nicht gezeigt; 228) angeordnet ist.
  • Dann werden, mit Bezugnahme auf 5d, eine Pixelelektrode 230 und eine gemeinsame Elektrode 232, die durch das Drain-Kontakloch 229 an die Drainelektrode 218 angeschlossen ist, angeordnet. Hier überlappt die Pixelelektrode 230 die Drainelektrode 218 und ein vertikaler Abschnitt 230a erstreckt sich davon in einer vertikalen Richtung. Ebenso überlappt die gemeinsame Elektrode 232 die Gateleitung 202, die Datenleitung 212 und die Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a, und ein vertikaler Abschnitt 232a, der von der gemeinsamen Elektrode 232 hervorsteht, ist zwischen den vertikalen Abschnitten 230a der Pixelelektrode angeordnet. Hier ist die gemeinsame Elektrode 232 in einem äußeren Randbereich der Anzeige an die gemeinsame Elektrodenleitung, die in dem zuvor genannten Gate-Strukturierungsprozess gebildet ist, angeschlossen, um dadurch in einem Zustand mit gleichem Potential zu sein.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der LCD-Vorrichtung mit der COT-Struktur gemäß der Erfindung wird jetzt mit Bezugnahme auf die 6a-6f beschrieben.
  • Die 6a-6f sind Querschnittsansichten, die entlang der Linien VIa-VIa und VIb-VIb aus 5 genommen sind.
  • Mit Bezugnahme auf 6a wird leitfähiges Material auf einem Substrat 200 abgeschieden, und ein Strukturieren wird darauf durchgeführt, wodurch eine Gateleitung (nicht gezeigt; 202) und eine Gateelektrode 204 gebildet werden. Gleichzeitig werden Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a zu beiden Seiten einer Datenleitung (nicht gezeigt; 214) gebildet, die durch den folgenden Prozess gebildet wird. Die Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a schirmen ein Datensignal ab, so dass das Datensignal ein elektrisches Feld eines Öffnungsverhältnisses auf einer organischen Schicht (das heißt zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode) nicht beeinflusst, insbesondere einen vertikalen Übersprech-Pegel verringert.
  • Dann wird ein Isolationsmaterial, das aus einer Gruppe anorganischer Isolationsmaterialien ausgewählt ist, einschließlich Siliziumnitrid (SiNx) und Siliziumoxid (SiO2) über einer gesamten Oberfläche des Substrats 200 abgeschieden, auf der die Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a, die Gateleitung (nicht gezeigt; 202) und die Gateelektrode 204 gebildet wurden, wodurch eine Gateisolationsschicht 208, zum Beispiel eine erste Isolationsschicht, gebildet wird.
  • Dann wird, wie in 6b gezeigt ist, reines amorphes Silizium (a-Si:H) und mit Störstellen dotiertes amorphes Silizium (n+ a-Si:H) auf der Gateisolationsschicht 208 abgeschieden, und ein Strukturieren darauf durchgeführt, wodurch eine aktive Schicht 210 und eine ohmsche Kontaktschicht 212 auf der Gateisolationsschicht 208, die auf der Gatelektrode 204 gebildet ist, gebildet werden.
  • Dann wird ein Metall aus einer Gruppe leitfähiger Metalle, einschließlich Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Tantal (Ta) und ähnlichem, über einer gesamten Oberfläche des Substrats abgeschieden, auf der die aktive Schicht 210 und die ohmsche Kontaktschicht 212 gebildet wurden, und ein Strukturieren wird darauf durchgeführt, wodurch eine Datenleitung 214 genauso wie eine Sourceelektrode 216 und eine Drainelektrode 218, die sich von der Datenleitung 214 erstreckt, gebildet werden, und jeweils mit der ohmschen Kontaktschicht 212 verbunden sind. Wenn die Datenleitung 214 strukturiert wird, wird auch eine obere Kapazitätselektrode (nicht gezeigt) auf der Gateleitung 202 gebildet, die an die Sourceelektrode 216 angeschlossen ist. Ebenso ist die Datenleitung 214 von den Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a mit Intervallen W1 bzw. W2 getrennt.
  • Dann wird ein Material, das aus einer Gruppe von anorganischen Isolationsmaterialen ausgewählt ist, die Siliziumnitrid und Siliziumoxid aufweist, über einer gesamten Oberfläche des Substrats 200 abgeschieden, auf dem die Source- und Drainelektroden 216 bzw. 218 gebildet wurden, wodurch eine zweite Isolationsschicht 220 gebildet wird. Die zweite Isolationsschicht 220 dient zum Verhindern eines möglichen fehlerhaften Kontakts zwischen der aktiven Schicht 210 und einer organischen Schicht (nicht gezeigt), die nachher gebildet wird. Falls der fehlerhafte Kontakt zwischen der organischen Schicht und der aktiven Schicht 210 nicht auftritt, braucht die zweite Isolationsschicht 220 nicht gebildet werden.
  • Dann wird, wie in 6c gezeigt ist, eine Schwarzmatrix 222 gebildet, indem ein lichtundurchlässiges Glasmaterial auf die zweite Isolationsschicht aufgebracht wird.
  • Dann wird, wie in 6d gezeigt ist, die Schwarzmatrix 222 selektiv strukturiert, so dass sie die Datenleitung 214 und einen Abschnitt der Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a überlappt, einschließlich eines Abschnitt zwischen der Datenleitung 214 und der Datenleitungs-Abschirmleitung 206a. Ein transparentes, organisches Isolationsmaterial oder ein anorganisches Isolationsmaterial mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, nicht die Schwarzmatrix, kann als eine Passivierungsschicht zum Schützen des TFT (T) dienen. In diesem Fall wird eine spezielle Schwarzmatrix als ein oberes Substrat verwendet. Ebenso wird die Schwarzmatrix 222 so strukturiert, dass seine Kanten die Datenleitungs-Abschirmelektroden 206a überlappen. Ebenso wird das Strukturieren der Schwarzmatrix so gemacht, dass die Schwarzmatrix in einem Bereich der zweiten Isolationsschicht 220 nicht verbleibt, der einem Kontaktlochbereich entspricht, der durch den folgenden Prozess zum Kontaktieren der Drainelektrode gebildet wird.
  • Dann wird, wie in 6e gezeigt ist, ein Farbharz auf eine obere Oberfläche der gesamten Struktur einschließlich der selektiv strukturierten Schwarzmatrix 222 aufgetragen, wodurch rote, grüne und blaue Farbfilter 224 in einer Mehrzahl von Pixelbereichen gebildet werden. Da es keine Acryl-Ausgleichsschicht gibt, wird ein unebener Abschnitt in einem Bereich gebildet, wo die Schwarzmatrix 222 von dem Farbfilter 224 überlappt wird, und eine Reiberichtung ist in dem uneben geneigten Abschnitt gedreht, was eine Disklination verursacht. Um solche Probleme zu vermeiden, überlappt, wie in 6d gezeigt, die Schwarzmatrix 222 ein Intervall (W1) zwischen der Datenleitung 214 und der Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a und ein Intervall (W2) zwischen der Datenleitung 214 und der Datenleitungs-Abschirmelektrode 206a, wodurch Licht einer Hintergrundbeleuchtung in Disklinationsbereichen (A) abgeblockt wird. Ebenso kann, um die Unebenheit aufgrund der Abwesenheit einer Acryl-Mantelschicht zu minimieren, die Höhe der Schwarzmatrix 222 die gleiche sein wie die eines Farbfilters 224, oder eine Höhendifferenz (H2) zwischen der Schwarzmatrix 222 und dem Farbfilter 224 kann kleiner sein als die Dicke (H1) des Farbfilters 224 * 0,2.
  • Dann wird ein Material aus einer Gruppe anorganischer Isolationsmaterialien, die Siliziumnitrid (SiNx) und Siliziumoxid (SiO2) aufweist, über einer oberen Oberfläche einer gesamten Struktur einschließlich des Farbfilters 224 abgeschieden, wodurch eine dritte Isolationsschicht 228 gebildet wird, anstatt einer herkömmlichen Überzugschicht, die durch Verwenden eines Acrylharzes gebildet wird.
  • Dann wird, wie in 6f gezeigt ist, die dritte Isolationsschicht 228 selektiv entfernt, wodurch ein Drain-Kontaktloch gebildet wird, welches die Drainelektrode 218 freilegt.
  • Dann wird ein transparentes Elektrodenmaterial (zum Beispiel ITO) auf der dritten Isolationsschicht 228, die das Drain-Kontaktloch aufweist, abgeschieden.
  • Dann wird die transparente Elektrodenschicht selektiv strukturiert, wodurch eine Pixelelektrode 230 und eine gemeinsame Elektrode 232, die an die Drainelektrode angeschlossen ist, gebildet werden.
  • Dann wird, obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, eine Ausgleichsschicht (nicht gezeigt) über einer gesamten Oberfläche eines Substrats gebildet, und eine Ausrichtungsschicht (nicht gezeigt) wird darauf gebildet.
  • Wie soweit beschrieben, wird durch das Arraysubstrat der LCD-Vorrichtung und sein Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung ein Höhenunterschied zwischen dem Farbfilter und der Schwarzmatrix minimiert, wodurch eine Unebenheit aufgrund der Abwesenheit einer Acryl-Überzugschicht minimiert wird.
  • Ebenso können die Kosten reduziert werden und ein Absinken der Lichtdurchlässigkeit kann verhindert werden, da ein Acrylharz, das teuer ist und eine Herabsetzung der Lichtdurchlässigkeit durch zusätzliche Prozesse verursacht, nicht verwendet wird.
  • Ebenso sind durch die Erfindung, da die Schwarzmatrix strukturiert wird, dass seine Kanten die Datenleitungs-Abschirmelektroden überlappen, Bereiche, wo eine Lichtleckage auftritt, aufgrund der Disklination vollständig blockiert.

Claims (7)

  1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung aufweisend: eine Gateleitung (202) und eine Datenleitung (214), die einander kreuzen und Pixelbereiche auf einem Arraysubstrat (200) definieren; Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), die mit einem Abstand (W1, W2) auf beiden Seiten der Datenleitung (214) angeordnet sind; einen Dünnschichttransistor, der an einer Kreuzung der Gateleitung (202) und der Datenleitung (214) gebildet ist; eine Schwarzmatrix (222) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Arraysubstrat (200), die über einem Bereich gebildet ist, der i) die Datenleitung (214), ii) Abschnitte (W1, W2) zwischen der Datenleitung (214) und den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), und iii) je einen Abschnitt auf den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) aufweist; einen Farbfilter (224) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Arraysubstrat (200), der in einem Pixelbereich angeordnet ist, wobei der Farbfilter (224) die Schwarzmatrix (222) überlappt, und wobei eine Höhendifferenz (H2) zwischen der Schwarzmatrix (222) und dem Farbfilter (224) kleiner als das 0,2-fache der Dicke (H1) des Farbfilters (224) ist; eine gemeinsame Elektrode (232) und eine Pixelelektrode (230), die in dem Pixelbereich angeordnet sind, und eine Isolationsschicht (228), die zwischen dem Farbfilter (224) und der Pixelelektrode (230) und zwischen dem Farbfilter (224) und der gemeinsamen Elektrode (232) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine gemeinsame Elektrodenleitung (206) mit einem Abstand von der Gateleitung (202) horizontal gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein anorganisches isolierendes Material, wie zum Beispiel Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, als Isolationsschicht (228) verwendet wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Datenleitung (214) und die Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) in Zick-Zack-Form angeordnet sind.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend: Bilden einer Gateleitung (202) und von Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) auf einem Substrat (200); Bilden einer Datenleitung (214) zwischen den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), wobei die Datenleitung (214) mit einem Abstand (W1, W2) von den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) getrennt ist, und wobei sich die Gateleitung (202) und die Datenleitung (214) kreuzen, so dass Pixelbereiche definiert werden; Bilden eines Dünnschichttransistors an einer Kreuzung der Gateleitung (202) und der Datenleitung (214); Anordnen einer Schwarzmatrix (222) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Substrat (200) über i) der Datenleitung (214), ii) Abschnitten (W1, W2) zwischen der Datenleitung (214) und den Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a), und iii) je einem Abschnitt der Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a); Bilden eines Farbfilters (224) auf dem den Dünnschichttransistor aufweisenden Substrat (200) in einem Pixelbereich, wobei der Farbfilter (224) die Schwarzmatrix (222) überlappt und wobei eine Höhendifferenz (H2) zwischen der Schwarzmatrix (222) und dem Farbfilter (224) kleiner als das 0,2-fache der Dicke (H1) des Farbfilters (224) ist; Bilden einer gemeinsamen Elektrode (232) und einer Pixelelektrode (230) in einem Pixelbereich; und Bilden einer Isolationsschicht (228) zwischen dem Farbfilter (224) und der Pixelelektrode (230) und zwischen dem Farbfilter (224) und der gemeinsamen Elektrode (232).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein anorganisches isolierendes Material, wie zum Beispiel Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, als Isolationsschicht (228) verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Datenleitung (214) und die Datenleitungs-Abschirmelektroden (206a) in Zick-Zack-Form angeordnet werden.
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