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Die
Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige
(LCD)-Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben, und
insbesondere ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen
derselben, in dem Verfahrensschritte vereinfacht sind und die Herstellungskosten
reduziert sind.
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Allgemein
zeigt eine LCD-Vorrichtung ein Bild an, indem die Lichtdurchlässigkeit
eines Flüssigkristalls
unter Verwendung eines elektrischen Feldes gesteuert wird.
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Zu
diesem Zweck weist die LCD-Vorrichtung ein Flüssigkristallpaneel, das in
Matrix-Anordnung angeordnet ist, und einen Ansteuerschaltkreis zum Ansteuern
des Flüssigkristallpaneels
auf.
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Das
Flüssigkristallpaneel
ist mit Pixelelektroden und einer gemeinsamen Elektrode zum Anlegen des
elektrischen Feldes an jede der Flüssigkristallzellen vorgesehen.
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Die
Pixelelektroden sind auf einem unteren Substrat in einer Flüssigkristallzelle
gebildet, während
die gemeinsame Elektrode auf der gesamten Oberfläche eines oberen Substrats
in einem einzelnen Stück
gebildet ist. Jede der Pixelelektroden ist mit einem Dünnschichttransistor
(TFT) gekoppelt, der als Schaltvorrichtung verwendet wird. Die Pixelelektroden
werden zusammen mit der gemeinsamen Elektrode in Übereinstimmung
mit einem Datensignal angesteuert, das von den TFTs bereitgestellt
ist.
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Die
LCD-Vorrichtung kann kleiner als eine Kathodenstrahlröhre hergestellt
werden und wird in großem
Umfang für
PCs, Notebooks und Büro-Automatisationsmaschinen,
wie zum Beispiel Kopierer, Mobiltelefone und Pager, verwendet.
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Eine
LCD-Vorichtung mit Aktivmatrix verwendet rote (R), grüne (G) und
blaue (B) Farbfilter, entsprechend den drei Licht-Primärfarben
zum Anzeigen eines Farbbereichs.
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Die
jeweiligen Farbfilter sind einander benachbart angeordnet und ein
entsprechendes Farbsignal wird an jeden Farbfilter zum Steuern der
Helligkeit angelegt, wodurch die Farben angezeigt werden.
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Die
LCD-Vorrichtung wird unter Verwendung verschiedener Verfahren mit
einem Substrat, einschließlich
Waschen, Substratherstellung, Substrat-Bonden/Flüssigkristalleinspritzung und
Verpackung hergestellt. In dem Herstellungsverfahren werden die
Farbfilter auf dem oberen Substrat gebildet.
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Im
Allgemeinen wird zum Herstellen jedes Farbfilters am häufigsten
ein Pigment-Dispersionsverfahren verwendet. Bei dem Pigment-Dispersionsverfahren
wird der Farbfilter durch Beschichten, Belichten, Entwickeln und
Brennen hergestellt, nachdem Pigmente in ein Polyimid- oder Acrylharz-Material
des Farbfilters verteilt wurden.
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Das
Pigment-Dispersionsverfahren hat den Vorteil, dass es einfach ist
eine feine Struktur des Farbfilters zu bilden. Jedoch weist das
Pigment-Dispersionsverfahren einen Nachteil auf, indem der Herstellungsprozess
des Farbfilters kompliziert ist, da ein photolithographischer Prozess
für jeden
der R-, G- und B-Farbfilter benötigt
ist.
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1 ist eine perspektivische
Vorrichtungsansicht, die einen Abschnitt einer allgemeinen LCD-Vorrichtung
darstellt.
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Wie
in 1 gezeigt, liegen
obere und untere Substrate 10 bzw. 30 einander
gegenüber,
und sind voneinander mit einem konstanten Intervall getrennt. Eine
Flüssigkristallschicht 50 ist
zwischen die Substrate 10 und 30 eingebracht.
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Das
untere Substrat 30 ist mit einer Mehrzahl von Gate-Leitungen 32 und
einer Mehrzahl von Daten-Leitungen 34 vorgesehen, wobei
die Gate-Leitungen 32 die Daten-Leitungen 34 kreuzen.
Ein TFT (T) ist an jedem Kreuzungspunkt gebildet, wo die Gate-Leitungen 32 die
Daten-Leitungen 34 kreuzen.
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Ferner
ist ein Pixelbereich (P) durch den Kreuzungspunkt definiert und
mit einer Pixelelektrode 46 vorgesehen, die mit dem TFT
gekoppelt ist.
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Währenddessen,
obwohl nicht im Detail gezeigt, weist der TFT eine Gate-Elektrode
auf, die mit der Gate-Spannung versorgt ist, Source- und Drain-Elektroden,
die mit einer Daten-Spannung versorgt sind, und einen Kanal, der
den Ein/Aus-Zustand des TFT unter Verwendung des Unterschieds zwischen
der Gate-Spannung und der Daten-Spannung steuert.
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Eine
Farbfilterschicht 12 und eine gemeinsame Elektrode 16 sind
nacheinander auf dem oberen Substrat 10 gebildet.
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Die
Farbfilterschicht 12 weist einen Farbfilter auf, der nur
Licht aus einem spezifischen Wellenlängenband transmittiert, und
eine Schwarzmatrix, die an der Grenze des Farbfilters angeordnet
ist, zum Abschirmen von Licht auf den Pixelbereich P des unteren
Substrats 30.
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Obere
und untere Polarisatorplatten 52 bzw. 54 sind
jeweils an Außenflächen des
oberen bzw. unteren Substrats 10 bzw. 30 angeordnet,
um nur Licht zu transmittieren, das mit einer Polarisationsachse parallel
ist. Als eine getrennte Lichtquelle ist eine Hintergrundbeleuchtung
unter der unteren Polarisatorplatten 54 angeordnet.
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Wie
oben beschrieben benötigt
die oben genannte LCD-Vorrichtung
Farbfilter der drei Primärfarben
R, G und B zum Anzeigen voller Farben.
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Nachstehend
wird ein Farbfiltersubstrat für eine
LCD-Vorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik und ein Verfahren zum Herstellen desselben wird mit Bezugnahme
auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
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2A ist eine Draufsicht,
die ein Farbfiltersubstrat für
eine LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der
Technik darstellt, und 2B ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I in 2A.
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Wie
in 2A gezeigt, sind
Schwarzmatrizen 64 und Farbfilterschichten 66 gebildet.
Jede der Schwarzmatrizen 64 umgibt einen Pixelbereich P und
weist eine Öffnung 62 auf.
Jede der Farbfilterschichten 66 ist mit R-, G- bzw. B-Farbfiltern 66a, 66b bzw. 66c vorgesehen,
die wiederholend nacheinander unter Verwendung der Schwarzmatrizen 64 als Grenze
pro Farbe angeordnet sind.
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Wie
in der Querschnittsansicht von 2B nachfolgend
gezeigt ist, ist eine gemeinsame Elektrode 68 auf einer gesamten
Oberfläche
eines Substrats 60, einschließlich den Farbfilterschichten 66,
gebildet.
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In
anderen Worten, wie in 2B gezeigt
ist, sind die Schwarzmatrizen 64 auf einem Glassubstrat 60 gebildet
und mit konstanten Intervallen voneinander getrennt. Die R-, G-
und B-Farbfilter 66a, 66b bzw. 66c sind
unter Verwendung der Schwarzmatrizen 64 als Grenzen für die Farbfilterschichten 66 nacheinander
gebildet. Eine Überzugsschicht 67 und die
gemeinsame Elektrode 68 sind nacheinander auf der gesamten
Oberfläche
des Substrats 60, einschließlich den Farbfilterschichten 66,
gebildet.
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Die 3A bis 3F sind Querschnittsansichten, die ein
Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats für eine LCD-Vorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik darstellen.
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Wie
in 3A gezeigt, wird
ein Harzmaterial 64a, das aus einer dünnen Metallschicht wie zum Beispiel
Chrom oder Kohlenstoff besteht, mittels Sputtern auf dem Glassubstrat 60 abgeschieden.
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Wie
in 3B gezeigt, wird
ein Photoresist 65 auf dem Harzmaterial 64a abgeschieden
und dann mittels Belichtungs- und
Entwicklungsprozessen zum Definieren eines Schwarzmatrixbereichs strukturiert.
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Nachfolgend
wird das Harzmaterial 64 unter Verwendung des strukturierten
Photoresists 65 als einer Maske selektiv strukturiert,
um die Schwarzmatrizen 64 mit konstanten Intervallen zu
bilden.
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Die
Schwarzmatrizen 64 sind einer Ecke eines Einheitspixels
und einem Bereich, wo der TFT gebildet ist, entsprechend gebildet,
und sie schirmen einen Bereich mit instabilem elektrischen Feld
ab.
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In 3C wird ein R-Farbresist
auf der gesamten Oberfläche
des Glassubstrats 60, einschließlich der Schwarzmatrizen 64,
abgeschieden. Dann wird der R-Farbresist mittels eines photolithographischen
Prozesses zum Bilden des R-Farbfilters 66a, wo beide Enden
auf den Schwarzmatrizen 64 überlappen, selektiv strukturiert.
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In 3D wird ein G-Farbresist
auf der gesamten Oberfläche
des Glassubstrats 60, einschließlich dem R-Farbfilter 66a, abgeschieden.
Nachfolgend wird der G-Farbresist
mittels des photolithographischen Prozesses zum Bilden des G-Farbfilters 66b selektiv
strukturiert.
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Der
G-Farbfilter 66b ist in einem Pixel gebildet, das dem R-Farbfilter 66a,
mit der Schwarzmatrix 64 dazwischen, benachbart ist.
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In 3E wird ein B-Farbresist
auf der gesamten Oberfläche
des Glassubstrats 60, einschließlich dem G-Farbfilter 66a, abgeschieden.
Dann wird der B-Farbresist mittels des photolithographischen Prozesses
zum Bilden des B-Farbfilters 66b selektiv strukturiert.
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Der
B-Farbfilter 66c ist in einem Pixel gebildet, das dem G-Farbfilter 66b,
mit der Schwarzmatrix 64 dazwischen, benachbart ist. Daher
sind die R-, G- und B-Farbfilterschichten 66 vollständig.
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Die
Farbfilterschichten 66 werden im Allgemeinen in der Reihenfolge
R, G und B gebildet.
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Wie
in 3F gezeigt, wird
zum Schützen und
Planarisieren der Farbfilterschichten 66 mittels Spin-Beschichtens eines
Acryl-basierten Harzes oder eines Polyimid-basierten Harzes eine
Planarisationsschicht auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 60,
einschließlich
den Farbfilterschichten 66, abgeschieden, wodurch die Überzugsschicht 67 gebildet
wird.
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Nachfolgend
wird Indium-Zinnoxid (ITO) mittels Sputtern auf die Überzugsschicht 67 abgeschieden,
um die gemeinsame Elektrode 68 zu bilden. Das ITO weist
eine gute Transmissivität,
eine gute Leitfähigkeit
und eine exzellente thermische Stabilität auf, und ist ein bevorzugtes
Material für
eine transparente Elektrode.
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Die
gemeinsame Elektrode 68 dient zusammen mit einer Pixelelektrode,
die auf einem TFT-Arraysubstrat gebildet ist, zum Ansteuern der
Flüssigkristallzelle.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik, wird das Farbfiltersubstrat,
das die Schwarzmatrizen 64, die Farbfilterschichten 66,
die Überzugsschicht 67 und
die gemeinsame Elektrode 68 aufweist, vervollständigt.
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Bei
einer In-Plane-Switching (IPS)-LCD-Vorrichtung stützt das
Farbfiltersubstrat die Schwarzmatrizen, die Farbfilterschichten
und die Überzugsschicht,
da die gemeinsame Elektrode auf dem TFT-Arraysubstrat gebildet ist.
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Jedoch
weisen das oben genannte Farbfiltersubstrat für die LCD nach dem Stand der
Technik und das Verfahren zum Herstellen desselben einige Probleme
auf.
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Erstens
sind die Schwarzmatrix-Herstellungskosten hoch, da die Schwarzmatrizen
an der Grenze von jedem Farbfilter unter Verwendung von entweder
Metall, wie zum Beispiel Cr oder schwarzem Harz, gebildet werden.
Zweitens ist der Prozess kompliziert und die Prozesszeit lang, da
die Überzugsschicht
getrennt gebildet wird, um die Farbfilter mit einer unebenen Stufendifferenz
aufgrund der dazwischenliegenden Schwarzmatrizen zu planarisieren.
Schließlich
ist es schwierig eine zufriedenstellende Planarisierung und optische
Dichte zu erreichen, falls jeder Farbfilter mit der Schwarzmatrix überlappend
gebildet ist.
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Folglich
ist die Erfindung auf ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung und
ein Verfahren zum Herstellen desselben gerichtet, die eines oder mehrere
Probleme gemäß den Beschränkungen
und Nachteilen des Standes der Technik überwindet.
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Zusätzliche
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden
Beschreibung erklärt
und werden bei der Prüfung
des Folgenden teilweise für
diejenigen offensichtlich, die gewöhnliche Kenntnisse in der Technik
haben, oder können
aus der Anwendung der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und andere
Vorteile der Erfindung können
genauso mittels der Struktur, die insbesondere in der geschriebenen
Beschreibung und Ansprüchen
daraus ausgeführt
ist, sowie den angefügten Zeichnungen
verwirklicht und erreicht werden.
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Zum
Erreichen dieser und anderer Vorteile und in Übereinstimmung mit der Erfindung,
wie ausgeführt
und ausführlich
beschrieben, weist ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung ein
Substrat mit einer Mehrzahl von Farbfilterbereichen und einem Schwarzmatrixbereich,
rote, grüne
und blaue Farbfilter in den jeweiligen Farbfilterbereichen des Substrats,
einen Graben in dem Schwarzmatrixbereich des Substrats mit einer
vorgegebenen Tiefe, und eine Schwarzmatrix innerhalb des Grabens
und welche ein Überlappen
der roten, grünen
und blauen Farbfilter aufweist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung, weist ein Verfahren zum Herstellen
eines Farbfiltersubstrats für
eine LCD-Vorrichtung die Schritte Vorbereiten eines Substrats mit
einer Mehrzahl von Farbfilterbereichen und einem Schwarzmatrixbereich,
Bilden eines Grabens in dem Schwarzmatrixbereich des Substrats mit
einer vorgegebenen Tiefe, Bilden von jeweils roten, grünen bzw.
blauen Farbfiltern in den Farbfilterbereichen des Substrats, und
anschließendes Überlappen
eines Bereichs der roten, grünen
bzw. blauen Farbfilter innerhalb des Grabens zum Bilden einer Schwarzmatrix.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung, weist ein Verfahren zum Bilden einer Schwarzmatrix
in einem Substrat für
eine LCD-Vorrichtung die Schritte Bereitstellen eines Substrats und
Bilden eines Grabens in dem Substrat, und Bilden aufeinandergeschichteter
roter, grüner
bzw. blauer Farbresists entweder in dem Graben oder in einem Gebiet,
das von dem Graben definiert ist, auf.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung, weist ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung
ein Substrat mit einer Mehrzahl von Farbfilterbereichen, rote, grüne und blaue
Farbfilter in den jeweiligen Farbfilterbereichen des Substrats,
einen Graben, der einen Schwarzmatrixbereich auf dem Substrat definiert,
wobei ein Schwarzmatrix-Material in dem Schwarzmatrixbereich aufeinandergeschichtete
Abschnitte der roten, grünen
und blauen Farbfilter aufweist, auf.
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Es
ist zu verstehen, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung beispielhaft
und erklärend
sind und beabsichtigt sind, eine weitere Erklärung der Erfindung, wie sie
beansprucht ist, bereitzustellen.
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Die
begleitende Zeichnung, die eingeschlossen ist, um ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu schaffen und enthalten ist in und einen Teil dieser
Anmeldung bildet, stellt ein Ausführungsbeispiel/Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar und dient zusammen mit der Beschreibung zum Erklären des Prinzips
der Erfindung. In der Zeichnung:
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1 ist
eine angehobene Ansicht, die einen Bereich einer allgemeinen LCD-Vorrichtung
darstellt;
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2A ist
eine Draufsicht, die ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der
Technik darstellt;
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2B ist
eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie I-I aus 2A genommen
ist;
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3A–3F sind
Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats
für eine
LCD-Vorrichtung
gemäß dem Stand der
Technik darstellt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
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5A bis 5H sind
Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats
für eine
LCD-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellen; und
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6 ist
eine Querschnittsansicht, die das Farbfiltersubstrat nach einem
Planarisationsprozess zeigt.
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Bezug
wird jetzt genommen im Detail auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung, wovon Beispiele in der begleitenden Zeichnung dargestellt
sind. Wo immer möglich,
werden die gleichen Bezugszeichen durchgehend in der Zeichnung verwendet,
um auf gleiche oder ähnliche
Teile zu verweisen.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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Wie
in 4 gezeigt, weist das Farbfiltersubstrat für eine LCD-Vorrichtung
gemäß der Erfindung ein
transparentes Substrat 100 mit einer Mehrzahl von Farbfilterbereichen
und einem Schwarzmatrixbereich auf. R-, G- und B-Farbfilter 130, 140 bzw. 150 sind
jeweils in jedem Farbfilterbereich des Substrats 100 gebildet.
Die Gräben 120 sind
in dem Scharzmatrix-Bereich des Substrats 100 mit einer
vorgegebenen Tiefe gebildet. Eine Schwarzmatrix ist innerhalb des
Grabens 120 aus dem gleichen Material gebildet wie das
der Farbfilter 130, 140 und 150, und
eine gemeinsame Elektrode 160 ist auf den Farbfiltern 130, 140 und 150 und
der Schwarzmatrix gebildet.
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In
der Schwarzmatrix bleiben jeweilige Abschnitte von Farbresists 130a, 140a bzw. 150a des R-Farbfilters 130,
des G-Farbfilters 140 und des B-Farbfilters 150 in
dem Graben 120 in einer nacheinander abgeschiedenen Struktur.
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Ebenso
sind die Schwarzmatrix und die Farbfilter 130, 140 und 150 mit
der gleichen Höhe
wie die jeweils anderen gebildet.
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5A bis 5H sind
Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats
für eine
LCD-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellen.
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Wie
in 5A gezeigt, wird eine Photoresist-Schicht 110 auf
das transparente Substrat 100 abgeschieden und dann von
einem Belichtungs- und Entwicklungsprozess zum Definieren des Schwarzmatrixbereichs
selektiv strukturiert.
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Andere
Bereiche des Substrats 100 außer dem Schwarzmatrixbereich
sind für
die Farbfilter eingerichtet und entsprechen einem Pixelbereich eines unteren
Substrats.
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Nachfolgend
wird das belichtete Substrat 100 unter Verwendung der strukturierten
Photoresist 110 -Schicht als einer Maske selektiv geätzt, um
den Graben 120 mit einer vorgegebenen Tiefe zu bilden.
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Der
Graben 120 weist vorzugsweise eine Tiefe von ungefähr 10 μm oder weniger
auf, und besonders bevorzugt, ungefähr 5 μm bis ungefähr 10 μm. Vorzugsweise wird ein Ätzgas zum Ätzen des Substrats 100 verwendet,
das HF enthält.
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Wie
in 5B gezeigt, wird der Photoresist 110 entfernt
und der R-Farbresist 130a wird auf die gesamte Oberfläche des
Substrats 100, einschließlich des Grabens 120,
abgeschieden.
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Der
R-Farbresist 130a kann mittels eines Spinning-Verfahrens oder einem
Spinlosen Abscheide-Verfahren gebildet werden.
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In
dem Spinning-Verfahren wird ein Farbresist auf das Substrat abgeschieden
und das Substrat wird mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, um den
Farbresist gleichförmig über das
Substrat zu verteilen. In dem Spinlosen Abscheide-Verfahren wird der
Farbresist auf einer Rolle auf das Substrat übertragen/gedruckt.
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Ferner, ähnlich einem
allgemeinen Photoresist, weist das R-Farbresist 130 einen
Photo-Polymerisations-Initiator, ein Monomer, ein Bindemittel und organische
Pigmente zum Anzeigen von Farbe auf.
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Wenn
der R-Farbfilter 130 auf die gesamte Oberfläche des
Substrats 100 abgeschieden ist, weist das Farbresist über dem
Graben 120 aufgrund seiner Planarisations-Charakteristik
eine größere Dicke
als die anderen Abschnitte auf.
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Wie
in 5C gezeigt, wird der R-Farbresist 130a belichtet,
indem UV-Strahlen eingestrahlt werden, nachdem ein spezifischer
Bereich des R-Farbresists 130a mittels eines lichtabschirmenden
Abschnitts einer Maske maskiert wurde.
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Wenigstens
eines der drei Verfahren zum Belichten des Farbresists kann verwendet
werden, wie zum Beispiel ein Nahverfahren, das eine Originalplatte
mit Sonnenlicht belichtet, ein Stepper-Verfahren, das eine Belichtung
durchführt,
indem eine reduzierte Struktur wiederholt wird, und ein Spiegelprojektions-Verfahren,
das eine Belichtung durchführt,
indem eine Maskenstruktur projiziert wird.
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Für eine Matrix-LCD,
die auf einer Herstellung mit niedrigen Kosten basiert, kann das
Nahverfahren mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit verwendet werden,
während
die Herstellung einer Aktivmatrix-LCD, die eine hohe Genauigkeit
benötigt,
den Gebrauch des Stepper-Verfahrens oder des Spiegelprojektions-Verfahrens
benötigt.
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Der
bestrahlte R-Farbresist 130a, dessen photochemische Struktur
sich aufgrund der Belichtung verändert
hat, wird bei einer hohen Temperatur von 230°C gehärtet und entwickelt, um den
R-Farbfilter 130 zu bilden. Als Nächstes wird der R-Farbresist 130a unter
Verwendung eines Entwicklungsverfahrens, wie zum Beispiel Eintauchen,
Tauchen (puddle) bzw. Dusch-Spray (shower spray), entwickelt.
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Falls
der R-Farbresist 130a eine negative Resist-Charakteristik aufweist,
wird ein unbelichteter Abschnitt entfernt. In diesem Fall wird der
spezifische Bereich für
die Struktur dem Licht-transmittierenden Abschnitt der Maske ausgesetzt,
anders als in dem oben genannten Fall.
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Währenddessen,
falls der R-Farbresist 130a zum Bilden des R-Farbfilters 130 entwickelt
wird, weist der Farbresist, der über
dem Graben 120 liegt, aufgrund seiner oben beschriebenen
Planarisations-Charakteristik eine größere Dicke auf als die anderen
Abschnitte. Daher bleibt, wie in 5C gezeigt ist,
ein Abschnitt des R-Farbresists 130a mit einer vorgegebenen
Dicke übrig,
ohne komplett entfernt zu werden, und dient als Schwarzmatrix.
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Wie
in 5D gezeigt, wird der G-Farbresist 140a auf
der gesamten Oberfläche
des Substrats 100, einschließlich dem R-Farbfilter 130a,
abgeschieden, und ein spezifischer Bereich des G-Farbresists 140a wird
von einer lichtabschirmenden Schicht einer Maske maskiert.
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In 5E wird
der maskierte G-Farbresist 140a durch UV-Einstrahlung belichtet
und entwickelt zum Bilden des G-Farbfilters 140.
Der G-Farbfilter 140 wird in einem Pixel gebildet, der
dem R-Farbfilter 130, mit dem Graben 120 dazwischen,
benachbart ist.
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Da
der G-Farbresist 140a zum Bilden des G-Farbfilters 140 entwickelt
wird, weist der Farbresist innerhalb des Grabens 120, aufgrund
seiner oben beschriebenen Planarisations-Charakteristik, eine größere Dicke
auf als die anderen Abschnitte. Daher bleibt ein Abschnitt des G-Farbresists 140a mit
einer vorgegebenen Dicke in dem Graben 120 übrig, ohne vollständig entfernt
zu werden.
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In 5F wird
der B-Farbresist 150a auf der gesamten Oberfläche des
Substrats 100, einschließlich dem G-Farbfilter 140,
abgeschieden, und ein spezifischer Bereich des B-Farbresists 150a wird von dem
lichtabschirmenden Abschnitt der Maske maskiert. Dann wird der maskierte
B-Farbresist 150a mittels UV-Bestrahlung belichtet.
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Nachfolgend
wird der B-Farbresist 150a, dessen photochemische Struktur
durch die Belichtung geändert
wurde, wie in 5G dargestellt, zum Bilden des
B-Farbfilters 150 entwickelt. Der B-Farbfilter 150 wird
in einem Pixel gebildet, das dem G-Farbfilter 140 mit dem
Graben 120 dazwischen benachbart ist. Folglich sind die
R-, G- bzw. B-Farbfilterschichten
von dem oben beschriebenen Prozess hergestellt.
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Wenn
das B-Farbresist 150a zum Bilden des B-Farbfilters 150 entwickelt
wird, weist der Farbresist über
dem Graben 120 eine größere Dicke
auf als die anderen Abschnitte aufgrund seiner oben beschriebenen
Planarisations-Charakteristik. Daher bleibt ein Abschnitt des B-Farbresists 150a mit
einer vorgegebenen Dicke übrig,
ohne vollständig
entfernt zu werden, und dient zusammen mit den Farbresist-Abschnitten 130a und 140a als
Schwarzmatrix.
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Folglich überlappen
jeweils überlappende Farbresists 130a, 140a und 150a die
Gräben 120 weiter
in einer Struktur, die im Allgemeinen den Gräben 120 entspricht,
und als Schwarzmatrix funktioniert.
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Wie
in 5H gezeigt, wird in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
eine Schicht 160 auf die jeweiligen Farbfilter 130, 140 und 150 abgeschieden. In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Schicht 160 eine ITO-Schicht, die
mittels Sputtern gebildet wird, und eine gemeinsame Elektrode 160 bildet.
Das ITO weist eine gute Transmissivität, eine gute Leitfähigkeit
und eine exzellente thermische Stabilität auf, und ist ein bevorzugtes
Material für
die transparente Elektrode.
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Die
gemeinsame Elektrode 160 dient zusammen mit einer Pixelelektrode,
die auf einem TFT-Arraysubstrat gebildet ist, zum Ansteuern der
Flüssigkristallzellen.
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Es
ist wichtig anzumerken, dass die Schicht 160 einfach eine Überzugsschicht
sein kann, obwohl die Schicht 160 als eine ITO-Schicht
beschrieben wurde, die eine gemeinsame Elektrode bildet. Zum Beispiel
wird das Farbfiltersubstrat in einer In-Plane-Switching (IPS)-LCD-Vorrichtung
vervollständigt, indem
die Farbfilterschichten gebildet werden, da die gemeinsame Elektrode
auf dem TFT-Arraysubstrat gebildet wird. Folglich stellt die Schicht 160 eine Überzugsschicht
anstatt einer gemeinsamen Elektrode dar, wo das erfindungsgemäße Verfahren
zum Bilden einer IPS-LCD-Vorrichtung
ausgeführt
wird.
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Wo
die Schicht 160 eine Überzugsschicht
ist, wird entweder vor oder nach dem Bilden der Überzugsschicht ein Planarisationsprozess
ausgeführt, zum
Bilden einer glatten, relativ flachen Oberfläche. Wie in 6 gezeigt,
erzeugt der Planarisationsprozess eine über die Farbfilter und die
Schwarzmatrix hinweg kontinuierliche Oberfläche. Vorzugsweise wird der
Planarisationsprozess mittels eines chemisch-mechanischen Polier (CMP, chemical mechanical
polishing)-Prozesses
ausgeführt.
Der CMP-Prozess entfernt alle Oberflächen-Materialien mit im Wesentlichen
der gleichen Rate, um eine Oberfläche mit einer einheitlichen
Höhe über dem
Substrat 100 zu bilden.
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Wie
oben beschrieben, weisen das Farbfiltersubstrat für die LCD-Vorrichtung
und das Verfahren zum Herstellen desselben gemäß der Erfindung die folgenden
Vorteile auf.
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Erstens
ist kein separates Schwarzmatrix-Material nötig, da die Schwarzmatrix gebildet wird,
indem die jeweiligen Farbfilter überlappt
werden, nachdem der Graben in dem Schwarzmatrixbereich gebildet
wird, indem das Substrat selektiv geätzt wird, wodurch die Herstellungskosten
reduziert werden.
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Zweitens
kann die Überzugsschicht
zur Planarisierung ausgelassen werden, da kein Stufenunterschied
zwischen jedem der Farbfilter und der Schwarzmatrix gebildet wird.
Das kann die Prozessschritte vereinfachen und die Herstellungskosten
reduzieren.
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Drittens
ist es möglich,
eine gleichförmige Überlappungsdicke
und optische Dichte zu erreichen, da die Schwarzmatrix in dem Graben
gebildet wird, indem die jeweiligen Farbfilter überlappt werden.
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Schließlich ist
es möglich,
die Herstellungskosten und einen Defekt, der durch Hervorstehen
der Schwarzmatrix verursacht wird, zu reduzieren, da keine Schwarzmatrix
aus Harz verwendet wird.