DE102005052515B4

DE102005052515B4 - Flüssigkristalldisplay und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102005052515B4
Application number: DE102005052515A
Authority: DE
Inventors: Chul Ho Kim; Jung Jae Gwacheon Lee
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2025-11-04
Also published as: GB0522498D0; US20060092353A1; GB2420001B; US8189140B2; TWI278669B; US8421963B2; KR100652061B1; FR2877443B1; CN1769973A; FR2877443A1; DE102005052515A1; TW200615588A; US20120206688A1; CN100378534C; KR20060040096A; GB2420001A

Abstract

LCD mit:
– einem ersten Substrat (100) mit definierten Pixelbereichen und Lichtabschirmungsbereichen (115);
– einer auf dem ersten Substrat (100) entsprechend den Pixelbereichen ausgebildeten transparenten Materialschicht (110);
– einer auf dem ersten Substrat (100) entsprechend den Lichtabschirmungsbereichen (115) ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht (120a), die an die transparente Materialschicht (110) angrenzt, wobei die Höhen der transparenten Materialschicht (110) und der Lichtabschirmungsschicht (120a) gleich sind; und
– einer Farbfilterschicht mit Farbfiltermustern (160) auf der transparenten Materialschicht (110).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay (LCD) mit einem Farbfiltersubstrat bei dem die Erzeugung von Überdeckungsstufen in Farbfiltermustern durch Lichtabschirmungsmuster verhindert ist, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Erörterung der einschlägigen Technik
Unter verschiedenen ultradünnen, flachen Displays, die über einen Anzeigeschirm mit einer Dicke einiger Zentimeter (cm) verfügen, ziehen Flüssigkristalldisplays (LCDs) dadurch große Aufmerksamkeit auf sich, dass sie Vorteile wie niedrigen Energieverbrauch auf Grund einer niedrigen Ansteuerspannung sowie Tragbarkeit verfügen. Diesbezüglich können LCDs in weitem Umfang für Notebookcomputer, Monitore, Luftfahrzeuge usw. verwendet werden.
Im Allgemeinen verfügt eine LCD über ein Dünnschichttransistor(TFT)-Substrat, ein Farbfiltersubstrat und eine Flüssigkristallschicht. Das TFT-Substrat wird dem Farbfiltersubstrat unter Einhaltung eines vorbestimmten Intervalls gegenüberstehend positioniert, und die Flüssigkristallschicht wird zwischen dem TFT-Substrat und dem Farbfiltersubstrat ausgebildet. In diesem Zustand ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht auf Grundlage einer angelegten Spannung, wodurch ein Anzeigebild entsprechend der Steuerung des Transmissionsvermögens von Licht realisiert wird.
Auf dem TFT-Substrat ist eine Vielzahl von Gateleitungen in einer ersten Richtung mit festem Intervall angeordnet, eine Vielzahl von Datenleitungen ist in einer zweiten Richtung orthogonal zu den Gateleitungen ebenfalls mit festem Intervall angeordnet, eine Vielzahl von Pixelelektroden befindet sich in jeweiligen Pixelbereichen, die durch die Gateleitungen und Datenleitungen mit Matrixkonfiguration definiert sind, und es ist eine Vielzahl von Dünnschichttransistoren (TFts) vorhanden, die auf Signale auf den Gateleitungen hin schaltbar sind, um die Signale auf der Datenleitung an die Pixelelektroden zu übertragen.
Das Farbfiltersubstrat verfügt über eine Lichtabschirmungsschicht mit Lichtabschirmungsmustern zum Abschirmen von Licht aus anderen Bereichen als den Pixelbereichen sowie eine Farbfilterschicht mit Farbfiltermustern für Rot (R), Grün (G) und Blau (B), entsprechend den jeweiligen Pixelbereichen zwischen jedem der Lichtabschirmungsmuster, um Farben anzuzeigen.
Entsprechend einem Betriebsmodus des LCD kann auf der Lichtabschirmungsschicht oder der Farbfilterschicht zusätzlich eine gemeinsame Elektrode oder eine Überzugsschicht ausgebildet sein. Die gemeinsame Elektrode ist für ein in einem TN(verdrillt-nematisch)-Modus arbeitendes LCD erforderlich. Die Überzugsschicht ist bei einem in einem IPS(In-Plane-Switching = horizontal schaltend)-Modus arbeitenden LCD erforderlich. Bei einem im IPS-Modus arbeitenden LCD ist die gemeinsame Elektrode auf dem Dünnschichttransistor-Substrat ausgebildet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Farbfiltersubstrat gemäß einer einschlägigen Technik beschrieben.
Die 1A bis 1E sind Schnittansichten zu einem Prozess zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats gemäß der einschlägigen Technik.
Als Erstes werden auf einem Glassubstrat 10 durch Fotolithografie Lichtabschirmungsmuster 12a hergestellt (1A bis 1C), und jedes von Farbfiltermustern 16 für R, G und B wird durch Fotolithografie zwischen den Lichtabschirmungsmustern 12a hergestellt (1D). Dann wird auf der gesamten Fläche des Glassubstrats 10 eine gemeinsame Elektrode oder eine Überzugsschicht 18 hergestellt (1E).
Der detaillierte Prozess wird wie folgt beschrieben.
Wie es in der 1A dargestellt ist, wird ein Lichtabschirmungsmaterial 12, d.h. ein undurchsichtiges lichtempfindliches Lichtabschirmungsmaterial, auf das Glassubstrat 10 aufgetragen.
Gemäß der 1B wird eine Maske 14 mit einem gewünschten, vorbestimmten Muster über dem Glassubstrat 10 mit dem Lichtabschirmungsmaterial 12 positioniert, und es wird Licht darauf gestrahlt.
Wie es in der 1C dargestellt ist, wird das mit Licht bestrahlte Lichtabschirmungsmaterial 12 entwickelt und ausgehärtet, um dadurch die Lichtabschirmungsmuster 12a auszubilden.
Wie es in der 1D dargestellt ist, wird zwischen den Lichtabschirmungsmustern 12a jedes der Farbfiltermuster 16 für R, G und B hergestellt. Die Farbfiltermuster 16 sowie die Lichtabschirmungsmuster 12a werden durch Fotolithografie hergestellt.
Gemäß der 1E wird die gemeinsame Elektrode (bei einem LCD für den TN-Modus) oder die Überzugsschicht (bei einem LCD für IPS-Modus) 18 auf der Farbfiltermuster 16 hergestellt, um dadurch das Farbfiltersubstrat gemäß der einschlägigen Technik fertigzustellen.
Jedoch bestehen beim Verfahren zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats gemäß der einschlägigen Technik die folgenden Nachteile.
Beim Farbfiltersubstrat gemäß der einschlägigen Technik entsteht auf den beiden Seiten jedes Farbfiltermusters 16 auf Grund der Lichtabschirmungsmuster 12a eine Überdeckungsstufe, wodurch eine Beeinträchtigung der Bildqualität verursacht wird.
Vor dem Herstellen der Farbfiltermuster 16 entsteht die Überdeckungsstufe auf Grund der Lichtabschirmungsmuster 12a. Demgemäß ist es, wenn die Farbfiltermuster 16 hergestellt werden, schwierig, ein relativ einfaches schleuderfreies Beschichtungsverfahren zu verwenden. An Stelle eines schleuderfreien Beschichtungsverfahrens wird ein relativ komplizierter Fotolithografieprozess verwendet, um die Farbfiltermuster 16 herzustellen.
Auch ist es erforderlich, dass die Lichtabschirmungsmuster 12a eine vorbestimmte Dicke aufweisen, die zum Abschirmen des Lichts geeignet ist. Wenn der Fotolithografieprozess unter Verwendung eines undurchsichtigen Lichtabschirmungsmaterials ausgeführt wird, wie es durch die 1C veranschaulicht ist, ist die Gesamtdicke jedes der Lichtabschirmungsmuster 12a nicht gleichmäßig. Das heißt, dass die Enden jedes Lichtabschirmungsmusters 12a relativ dünner als der jeweilige zentrale Teil sind. Demgemäß ist es unmöglich, das Licht abzuschirmen, wodurch die Leuchtstärke abnimmt.
Die DE 695 26 192 T2 betrifft eine Flüssigkristall-Farbanzeigetafel mit einem Farbfiltersubstrat auf dem Pixelbereiche und Lichtabschirmungsbereiche definiert sind. In den Lichtabschirmungsbereichen ist eine Lichtabschirmungsschicht ausgebildet, die in einem transparenten Überzugsfilm eingebettet ist, der über die gesamte Oberfläche des Farbfiltersubstrats so ausgebildet ist, dass er eine durchgehende, im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweist, auf der die Farbfilter angeordnet sind.
Die EP 0 738 905 A2 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats für ein LCD, bei dem eine Lichtabschirmungsschicht, die in Lichtabschirmungsbereichen auf dem Substrat vorgesehen ist, in eine dicke transparente Materialschicht eingebettet ist. In der Materialschicht sind oberhalb von Pixelbereichen Farbfiltermuster mittels Tinte in oberen Abschnitten der transparenten Materialschicht ausgebildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LCD mit einem Farbfiltersubstrat und Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, bei dem Farbfiltermuster einer Farbfilterschicht ohne Überdeckungsstufen einfach über den Lichtabschirmungsmustern hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die LCD nach Anspruch 1 sowie die Verfahren nach Anspruch 11 und 23 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß werden also auf dem Substrat in den Pixelbereichen eine transparente Materialschicht und in den Lichtabschirmungsbereichen eine Lichtabschirmungsschicht ausgebildet, die aneinander angrenzen und im Wesentlichen die gleiche Höhe aufweisen, so dass vor dem Herstellen der Farbfiltermuster das Substrat über keine Überdeckungsstufe verfügt. Somit ist es möglich, relativ unkomplizierte, schleuderfreie Beschichtungsverfahren anzuwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen mindestens eine Ausführungsform der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt.
1A bis 1E sind Schnittansichten eines Prozesses zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats gemäß der einschlägigen Technik;
2A bis 2G sind Schnittansichten eines Prozesses zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht eines Farbfiltersubstrats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine Draufsicht eines Substrats mit ^Dünnschichttransistoren und Pixelelektroden; und
5 ist eine Schnittansicht eines LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind. Wo immer es möglich ist, sind in allen Zeichnungen dieselben Bezugszahlen dazu verwendet, dieselben oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
Nachfolgend werden ein LCD und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
2A bis 2G sind Schnittansichten des Prozesses zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Wie es in der 2A dargestellt ist, wird eine transparente Materialschicht 110 auf ein Substrat 100 aufgetragen. Die transparente Materialschicht 110 kann aus einem transparenten, lichtempfindlichen Harz hergestellt werden. Es ist bevorzugt, als transparentes lichtempfindliches Harz ein Harz vom Acryltyp zu verwenden, z. B. Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Acrylonitril, Acrylsäure oder Methacryl.
Gemäß der 2B wird über dem mit der transparenten Materialschicht 110 beschichteten Substrat 100 eine Maske 140 zum Definieren der Lichtabschirmungsbereiche positioniert, und es wird Licht darauf gestrahlt.
Wie es in der 2C dargestellt ist, wird die mit dem Licht bestrahlte transparente Materialschicht 110 entwickelt und ausgehärtet, wodurch sie von den Lichtabschirmungsbereichen 115 entfernt wird, um dadurch transparente Materialmuster auf den Pixelbereichen auszubilden. Wenn die transparente Materialschicht 110 aus einem Harz vom Acryltyp hergestellt wird, ist es möglich, die transparenten Materialmuster durch Entwicklung mit gleichmäßiger Dicke auszubilden.
In den Zeichnungen ist eine Strukturierung vom Positivtyp dargestellt, bei der das mit Licht beleuchtete Gebiet durch einen Entwicklungsvorgang entfernt wird. Jedoch ist es möglich, eine Strukturierung vom Negativtyp zu verwenden, bei der das nicht mit Licht bestrahlte Gebiet durch einen Entwicklungsvorgang entfernt wird.
Gemäß der 2D wird auf die gesamte Fläche des Substrats 100 ein Lichtabschirmungsschichtmaterial 120 aufgetragen. Das Lichtabschirmungsschichtmaterial 120 wird aus einem undurchsichtigen Harz hergestellt. Jedoch besteht keine Einschränkung auf ein undurchsichtiges Harz. Wie dargestellt, wird eine Lichtabschirmungsschicht ohne Fotolithografie hergestellt, was es überflüssig macht, dieselbe aus einem lichtempfindlichen Harz herzustellen. Das heißt, dass für die Lichtabschirmungsschicht ein undurchsichtiges Harz geeignet ist.
Das Lichtabschirmungsmaterial 120 wird unter Verwendung eines Schleuderbeschichtungsverfahrens oder eines schleuderfreuen Beschichtungsverfahrens auf die gesamte Oberfläche des Flüssigkristalls 100 aufgetragen.
Wenn ein Schleuderbeschichtungsverfahren verwendet wird, wird das Lichtabschirmungsmaterial 120 über dem Zentrum des Substrats 100 positioniert, und dann wird das Substrat 100 gedreht, wodurch das Lichtabschirmungsmaterial 120 auf die gesamte Oberfläche des Substrats 100 beschichtet wird.
Wenn ein schleuderfreies Beschichtungsverfahren verwendet wird, wird das Lichtabschirmungsmaterial 120 auf einmal auf die gesamte Oberfläche des Substrats 100 aufgedruckt, was für kleine Substrate geeignet ist. Als alternative Weise zur Verwendung des schleuderfreien Beschichtungsverfahrens wird das Lichtabschirmungsmaterial 120 auf scannende Weise von einem Rand zum anderen des Substrats 100 aufgedruckt, was für ein großes Substrat geeignet ist.
Wie es in der 2E dargestellt ist, kann das auf andere Abschnitte als die Lichtabschirmungsbereiche 115, d.h. über den Pixelbereichen, aufgetragene Lichtabschirmungsmaterial mechanisch durch eine Quetschwalze oder eine Konstruktion 130 mit einer Klinge, wie einem Rakel, entfernt werden. So wird das Lichtabschirmungsmaterial 120 zwischen jedes der transparenten Materialmuster 110 eingefügt, um dadurch Lichtabschirmungsmuster 120a zu bilden. So ist es möglich, Ungleichmäßigkeiten auf der gesamten Oberfläche des Substrats 100 zu verhindern.
Wenn das Lichtabschirmungsmaterial 120 mechanisch durch die Konstruktion 130 mit einer Klinge entfernt wird, wie es in der 2E dargestellt ist, kann dasjenige Lichtabschirmungsmaterial 120, das in anderen Abschnitten als den Licht abschirmungsbereichen 115 aufgetragen ist, nicht vollständig entfernt werden. In diesem Fall wird, wie es in der 2F dargestellt ist, das auf den transparenten Materialmustern 110 verbliebene Lichtabschirmungsmaterial durch Veraschen entfernt, wodurch alle transparenten Materialmuster 110 vorzugsweise dieselbe Höhe wie jedes der Lichtabschirmungsmuster 120a aufweisen. Der Veraschungsprozess wird mit einem Sauerstoffplasma oder einer Lichteinstrahlungslampe ausgeführt.
Danach wird, wie es in der 2G dargestellt ist, jedes von Farbfiltermustern 160 für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) über den transparenten Materialmustern 110, d.h. über den Pixelbereichen und zwischen den Lichtabschirmungsmustern 120a, hergestellt, um dadurch das Farbfiltersubstrat fertigzustellen. In diesem Fall kann jedes der Farbfiltermuster 160 mit dem transparenten Materialmuster 110 zwischen den Lichtabschirmungsmustern 120a überlappen, und es kann auch mit vorbestimmten Abschnitten der Lichtabschirmungsmuster 120a, angrenzend an das transparente Materialmuster 110, überlappen. Vor dem Herstellen der Farbfiltermuster 160 verfügt das Substrat über keine Überdeckungsstufe (2F). So ist es möglich, das relativ einfache schleuderfreie Beschichtungsverfahren zu verwenden, wenn die Lichtabschirmungsmuster 120a hergestellt werden.
Wie es in der 2G dargestellt ist, ist beim Farbfiltersubstrat mit Ausnahme des Abschnitts zwischen den Farbfiltermustern 160 keine Überdeckungsstufe gebildet. So ist es überflüssig, eine Überzugsschicht zum Beseitigen einer Überdeckungsstufe anzubringen.
Die Struktur des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Farbfiltersubstrats wird wie folgt beschrieben.
Die 3 ist eine Schnittansicht des Farbfiltersubstrats gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Wie es in der 3 dargestellt ist, verfügt das erfindungsgemäße Farbfiltersubstrat über das Glassubstrat 100, die transparente Materialschicht mit den transparenten Materialmustern, der Lichtabschirmungsschicht mit den Lichtabschirmungsmustern 120a und die Farbfilterschicht mit den Farbfiltermustern 160.
Die transparenten Materialmuster sind entsprechend den jeweiligen Pixelbereichen auf dem Glassubstrat 100 positioniert. Auch sind die Lichtabschirmungsmuster 120a entsprechend den jeweiligen Lichtabschirmungsbereichen auf dem Glassubstrat 100, d.h. anderen Positionen als den Pixelbereichen, positioniert. In diesem Fall ist die Höhe jedes transparenten Materialmusters vorzugsweise so groß wie die Höhe jedes Lichtabschirmungsmusters 120a. Dann ist jedes der Farbfiltermuster 160 für R, G und B auf dem transparenten Materialmuster hergestellt, wobei jedes derselben mit den vorbestimmten Abschnitten der Lichtabschirmungsmuster 120a angrenzend an das transparente Materialmuster überlappt.
Vorzugsweise verfügt jedes der transparenten Materialmuster 110 über dieselbe Höhe wie jedes der Lichtabschirmungsmuster 120a, um eine Überdeckungsstufe zu verhindern.
Ein Verfahren zum Herstellen eines LCD mit dem oben genannten Farbfiltersubstrat wird wie folgt beschrieben.
Im Allgemeinen ist ein Verfahren zum Herstellen eines LCD im Wesentlichen in drei Schritte zum Herstellen eines Farbfiltersubstrats, zum Herstellen eines Dünnschichttransistor-Substrats und zum Herstellen einer Flüssigkristallschicht zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem Dünnschichttransis tor-Substrat unterteilt.
Der Prozess zum Herstellen des Farbfiltersubstrats ist unter Bezugnahme auf die 2A bis 2G und die 3 erläutert. In diesem Fall kann der Prozess abhängig vom Betriebsmodus des LCD leicht verändert werden.
Für ein im TN-Modus arbeitendes LCD wird nämlich auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Farbfiltermuster 160, wie es in der 3 dargestellt ist, eine gemeinsame Elektrode 180 hergestellt. Dann wird auf dieser gemeinsamen Elektrode 180 zur anfänglichen Orientierung des Flüssigkristalls eine Orientierungsschicht 190 hergestellt. Die Orientierungsschicht 190 kann durch Reiben oder Lichteinstrahlung ausgebildet werden.
Für ein im IPS-Modus arbeitendes LCD wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Farbfiltermuster 160, wie es in der 3 dargestellt ist, eine Überzugsschicht 180 hergestellt. Dann wird zur anfänglichen Orientierung des Flüssigkristalls auf der Überzugsschicht 180 eine Orientierungsschicht 190 hergestellt. Die Orientierungsschicht 190 kann durch Reiben oder Lichteinstrahlung ausgebildet werden.
Der Prozess zum Herstellen des Dünnschichttransistor-Substrats wird wie folgt erläutert. Wie es in der 4 dargestellt ist, verfügt ein Dünnschichttransistor-Substrat 400 über eine Vielzahl von Gateleitungen 440, die in Matrixkonfiguration eine Vielzahl von Datenleitungen 430 schneiden. Die Schnittstellen der Gateleitungen 440 und der Datenleitungen 430 bilden Pixelbereiche 420 mit jeweils einem TFT 410 und einer mit diesem verbundenen Pixelelektrode.
Als Erstes werden, für ein im TN-Modus arbeitendes LCD, Gateleitungen mit Gateelektroden in einer Richtung auf dem Glassubstrat hergestellt. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats eine Gateisolierschicht hergestellt. Danach wird über den Gateelektroden eine Halbleiterschicht hergestellt. In diesem Zustand werden die Datenleitungen orthogonal zu den Gateleitungen hergestellt, wobei Source- und Drainelektroden an den beiden Seiten der Halbleiterschicht positioniert werden. Da die Gateleitungen orthogonal zu den Datenleitungen ausgebildet werden, ist es möglich, einen jeweiligen Pixelbereich zu definieren. Auch werden Dünnschichttransistoren in Schnittabschnitten zwischen den Gate- und den Datenleitungen hergestellt.
Anschließend wird auf der gesamten Fläche des Glassubstrats eine Passivierungsschicht hergestellt, und in den Drainelektroden werden Kontaktlöcher ausgebildet. Auch wird auf der Passivierungsschicht jedes Pixelbereichs eine mit der Drainelektrode verbundene Pixelelektrode hergestellt.
Für ein im IPS-Modus arbeitendes LCD werden Gateleitungen mit Gateelektroden in einer Richtung des Glassubstrats hergestellt, und auf der gesamten Oberfläche desselben wird eine Gateisolierschicht hergestellt. Dann wird über den Gateelektroden eine Halbleiterschicht hergestellt. In diesem Zustand werden Datenleitungen orthogonal zu den Gateleitungen ausgebildet, wobei Source- und Drainelektroden zu beiden Seiten der Halbleiterschicht positioniert sind. Da die Gateleitungen orthogonal zu den Datenleitungen ausgebildet sind, ist es möglich, einen jeweiligen Pixelbereich zu definieren. Auch werden in den Schnittabschnitten der Gate- und der Datenleitungen Dünnschichttransistoren hergestellt.
Anschließend wird auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats eine Passivierungsschicht hergestellt, und in den Drainelektroden werden Kontaktlöcher ausgebildet. Auch wer den in jedem Pixelbereich eine Pixelelektrode und eine gemeinsame Elektrode hergestellt. In diesem Fall wird die Pixelelektrode mit einer jeweiligen Drainelektrode verbunden, und die gemeinsame Elektrode wird zwischen den Pixelelektroden positioniert.
Nun wird der Prozess zum Herstellen der Flüssigkristallschicht zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem Dünnschichttransistor-Substrat wie folgt beschrieben. Die 5 ist eine vereinfachte Schnittansicht eines LCD. Wie dargestellt, verfügt das LCD 500 über ein Farbfiltersubstrat 510 und ein Dünnschichttransistor-Substrat 520 mit einer Flüssigkristallschicht 530 dazwischen.
Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallschicht werden in ein Flüssigkristall-Einfüllverfahren und ein Flüssigkristall-Spenderverfahren eingeteilt. Im Fall des Flüssigkristall-Einfüllverfahrens kann nach dem Verbinden des Farbfiltersubstrats und des Dünnschichttransistor-Substrats miteinander der Flüssigkristall dazwischen eingefüllt werden. Beim Flüssigkristall-Spenderverfahren können, nachdem der Flüssigkristall durch einen Auftragvorgang auf eines der zwei Substrate aufgebracht wurde, die zwei Substrate miteinander verbunden werden. Bei einem großen LCD ist das Flüssigkristall-Einfüllverfahren nicht bevorzugt, da es zu einer Beeinträchtigung der Produktivität auf Grund der langen Einfüllzeit führen kann. Demgemäß ist es beim Herstellen eines großen LCD bevorzugt, das Flüssigkristall-Spenderverfahren anzuwenden.
Ein durch das oben genannte Verfahren hergestelltes LCD wird wie folgt erläutert.
Das LCD gemäß den Ausführungsformen der Erfindung verfügt über das Farbfiltersubstrat, das Dünnschichttransistor-Sub strat und die Flüssigkristallschicht zwischen diesen.
Da das Farbfiltersubstrat in den 2A bis 2G und der 3 dargestellt ist, wird eine Erläuterung desselben weggelassen. Abhängig vom Betriebsmodus des LCD kann auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Farbfiltermuster 160, wie es in der 3 dargestellt ist, zusätzlich eine gemeinsame Elektrode 180 hergestellt werden (TN-Modus), oder auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Farbfiltermuster 160, wie es in der 3 dargestellt ist, kann zusätzlich eine Überzugsschicht 180 hergestellt werden (IPS-Modus). Auch kann auf der gemeinsamen Elektrode oder der Überzugsschicht 180 zusätzlich eine Orientierungsschicht 190 hergestellt werden.
Das im TN-Modus arbeitende LCD verfügt über die Gate- und die Datenleitungen, die orthogonal zueinander angeordnet sind, um auf dem Glassubstrat Pixelbereiche zu definieren, die im Schnittabschnitt der Gate- und der Datenleitungen ausgebildeten Dünnschichttransistoren sowie die mit dem Dünnschichttransistor im Pixelbereich verbundene Pixelelektrode.
Das im IPS-Modus arbeitende LCD verfügt über die Gate- und die Datenleitungen, die orthogonal zueinander angeordnet sind, um auf dem Glassubstrat den Pixelbereich zu definieren, die im Schnittabschnitt der Gate- und der Datenleitungen ausgebildeten Dünnschichttransistoren, die mit dem Dünnschichttransistor in den Pixelbereichen verbundene Pixelelektrode sowie die gemeinsame Elektrode, die im Pixelbereich jeweils zwischen den Pixelelektroden ausgebildet ist.
Außerdem kann die Orientierungsschicht auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats hergestellt sein.
Auch können zwischen den zwei Substraten Abstandshalter ausgebildet sein, um einen Zellenzwischenraum zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.
Wie oben angegeben, zeigen das LCD und das Verfahren zum Herstellen desselben die folgenden Vorteile.
Beim LCD gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird das transparente Material auf dem Substrat strukturiert, und es werden die Lichtabschirmungsbereiche auf dem Substrat ausgebildet. In diesem Zustand wird das Lichtabschirmungsmaterial entsprechend den Lichtabschirmungsgebieten ausgebildet. Demgemäß ist es möglich, eine durch die Lichtabschirmungsmuster erzeugte Überdeckungsstufe zu verhindern.
Vor dem Herstellen der Farbfiltermuster verfügt das Substrat über keine Überdeckungsstufe. So ist es möglich, das relativ unkomplizierte schleuderfreie Beschichtungsverfahren anzuwenden.
Auch werden die Lichtabschirmungsmuster durch den Strukturierungsprozess für das transparente Material kontrolliert. Demgemäß ist es möglich, jedes der Lichtabschirmungsmuster mit gleichmäßiger Dicke auszubilden, um dadurch eine hohe Leuchtstärke zu erzielen.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindungen abzuweichen. So soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen ihrer selbst abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

Claims

LCD mit: – einem ersten Substrat (100) mit definierten Pixelbereichen und Lichtabschirmungsbereichen (115); – einer auf dem ersten Substrat (100) entsprechend den Pixelbereichen ausgebildeten transparenten Materialschicht (110); – einer auf dem ersten Substrat (100) entsprechend den Lichtabschirmungsbereichen (115) ausgebildeten Lichtabschirmungsschicht (120a), die an die transparente Materialschicht (110) angrenzt, wobei die Höhen der transparenten Materialschicht (110) und der Lichtabschirmungsschicht (120a) gleich sind; und – einer Farbfilterschicht mit Farbfiltermustern (160) auf der transparenten Materialschicht (110).
LCD nach Anspruch 1, bei dem die transparente Materialschicht (110) aus einem Acrylharz besteht.
LCD nach Anspruch 2, bei dem das Acrylharz eine beliebige Kombination eines Acrylats, Methacrylats, Acrylamids, Acrylonitrils, von Acrylsäure oder Methacryl ist.
LCD nach Anspruch 1, bei dem die Farbfiltermuster (160) mit vorbestimmten Abschnitten der Lichtabschirmungsschicht (120a) angrenzend an die transparente Materialschicht (110) überlappen.
LCD nach Anspruch 1, ferner mit einer gemeinsamen Elektrode (180) über der gesamten Fläche des ersten Substrats (100) mit den Farbfiltermustern (160).
LCD nach Anspruch 5, ferner mit einer Orientierungsschicht (190) über der gemeinsamen Elektrode (180).
LCD nach Anspruch 1, ferner mit einer Überzugsschicht (180) über der gesamten Oberfläche des ersten Substrats (100) mit den Farbfiltermustern (160).
LCD nach Anspruch 7, ferner mit einer Orientierungsschicht (190) auf der Überzugsschicht (180).
LCD nach Anspruch 1, ferner mit: – einem zweiten Substrat (520), das dem ersten Substrat (510) unter Einhaltung eines vorbestimmten Abstands gegenübersteht und das über einen Dünnschichttransistor und eine Pixelelektrode verfügt; und – einer zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (510, 520) ausgebildeten Flüssigkristallschicht (530).
LCD nach Anspruch 9, ferner mit einer gemeinsamen Elektrode parallel zur Pixelelektrode in jedem Pixelbereich auf dem zweiten Substrat (520).
Verfahren zum Herstellen eines LCD, mit folgenden Schritten: – Herstellen einer transparenten Materialschicht (110) auf einem Substrat (100) mit Pixelbereichen und Lichtabschirmungsbereichen (115); – selektives Entfernen der transparenten Materialschicht (110) aus den Lichtabschirmungsbereichen (115); – Herstellen einer Lichtabschirmungsschicht (120a) auf dem Substrat (100) in den Lichtabschirmungsbereichen (115), aus denen die transparente Materialschicht entfernt wurde, wobei die Höhen der transparenten Materialschicht (110) und der Lichtabschirmungsschicht (120a) gleich sind; und – Herstellen einer Farbfilterschicht mit Farbfiltermustern (160) auf der transparenten Materialschicht (110).
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem: – ein Lichtabschirmungsmaterial (120) auf die gesamte Oberfläche des Substrats (100) einschließlich der transparenten Materialschicht (110) aufgetragen wird; und – das aufgetragene Lichtabschirmungsmaterial (120) aus anderen Bereichen als dem Lichtabschirmungsbereich (115) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Lichtabschirmungsmaterial (120) unter Verwendung eines Schleuderbeschichtungsverfahrens oder eines schleuderfreien Beschichtungsverfahrens aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Entfernen des aufgetragenen Lichtabschirmungsmaterials (120) aus anderen Bereichen als dem Lichtabschirmungsbereich (115) das Abkratzen desselben auf der transparenten Materialschicht (110) durch eine Konstruktion mit einer Klinge (130) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Veraschen des Lichtabschirmungsmaterials (120).
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Veraschen durch ein Sauerstoffplasma oder eine Lichteinstrahlungslampe ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem zum Herstellen der Farbfilterschicht ein schleuderfreies Beschichtungsverfahren verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die transparente Materialschicht (110) aus einem Acrylharz hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Acrylharz eine beliebige Kombination eines Acrylats, Methacrylats, Acrylamids, Acrylonitrils, von Acrylsäure oder Methacryl ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Farbfilterschicht mit den Farbfiltermustern (160) mit vorbestimmten Abschnitten der Lichtabschirmungsschicht (120a) angrenzend an die transparente Materialschicht (110) zur Überlappung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Herstellen einer gemeinsamen Elektrode (180) über der gesamten Oberfläche des Substrats und der Farbfilterschicht mit den Farbfiltermustern (160).
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Herstellen einer Überzugsschicht (180) auf der gesamten Fläche des Substrats und der Farbfilterschicht mit den Farbfiltermustern (160).
Verfahren zum Herstellen eines LCD, mit folgenden Schritten: – Herstellen einer transparenten Materialschicht (110) auf einem ersten Substrat (100; 510) mit Pixelbereichen und Lichtabschirmungsbereichen; – selektives Entfernen der transparenten Materialschicht (110) aus den Lichtabschirmungsbereichen (115); – Herstellen einer Lichtabschirmungsschicht (120a) auf dem ersten Substrat (100; 510) in den Lichtabschirmungsbereichen (115), aus denen die transparente Materialschicht entfernt wurde, wobei die Höhen der transparenten Material schicht (110) und der Lichtabschirmungsschicht (120a) gleich sind; – Herstellen einer Farbfilterschicht mit Farbfiltermustern (160) auf der transparenten Materialschicht (110); – Herstellen eines vom ersten Substrat getrennten Dünnschichttransistor-Arrays, das über Dünnschichttransistoren und Pixelelektroden verfügt, auf einem zweiten Substrat (520); und – Ausbilden einer Flüssigkristallschicht (530) zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (510, 520).
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Flüssigkristallschicht zwischen das erste und das zweite Substrat (510, 520) eingefüllt wird, nachdem diese miteinander verbunden wurden.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das erste und das zweite Substrat (510, 520) miteinander verbunden werden, nachdem ein Flüssigkristall auf entweder das erste oder das zweite Substrat (510, 520) aufgebracht wurde.