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Die
Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) und insbesondere eine LCD-Vorrichtung, die eine
verbesserte Helligkeit aufweist, und ein Herstellungsverfahren derselben.
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Seit
kurzem werden aufgrund ihrer kleinen Größe, ihres geringen Gewichts
und ihres leistungseffizienten Betriebs verschiedene tragbare elektrische
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Mobiltelefone, persönliche digitale
Assistenten (PDAs) und Notebook-Computer
entwickelt. Folglich wurden Flachpaneel-Anzeigevorrichtung, wie
zum Beispiel Flüssigkristallanzeigen
(LCDs), Plasma-Anzeigepaneels (PDPs), Feldemissionsanzeigen (FEDs)
und Vakuumfluoreszenzanzeigen (VFDs) entwickelt. Von diesen Flachpaneelanzeigen
werden gegenwärtig
LCDs aufgrund ihres einfachen Treiberschemas und überragenden
Bildqualität
in Massenproduktion hergestellt.
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1 ist eine schematische
Ansicht, die ein Einheits-Pixel einer herkömmlichen LCD-Vorrichtung zeigt.
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Wie
gezeigt, weist die LCD-Vorrichtung ein unteres Substrat 5,
ein oberes Substrat 3 und eine zwischen dem unteren Substrat 5 und
dem oberen Substrat 3 gebildete Flüssigkristallschicht 7 auf.
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Das
untere Substrat 5 ist ein Treibervorrichtungs-Arraysubstrat,
auf dem eine Mehrzahl von Pixeln gebildet ist. Eine Schaltvorrichtung 9,
wie zum Beispiel ein Dünnschichttransistor
(TFT) ist bei jedem Pixel gebildet.
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Das
obere Substrat 3 ist ein Farbfiltersubstrat, auf dem eine
Schwarzmatrix 8 und eine Farbfilterschicht 2 zum
Implementieren der Grundfarben gebildet sind. Eine Pixelelektrode 6 und
eine gemeinsame Elektrode 4 sind jeweils auf dem unteren
Substrat 5 bzw. dem oberen Substrat 3 gebildet.
Eine Ausrichtungsschicht zum Ausrichten von Flüssigkristallmolekülen der
Flüssigkristallschicht 7 ist
auf dem unteren Substrat 5 abgeschieden.
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Das
untere Substrat 5 und das obere Substrat 3 sind
mittels eines Abichtmittels (nicht gezeigt) miteinander verbunden,
das am äußeren Umfang
der Substrate gebildet ist, und eine konstante Zellenlücke mittels
eines dazwischen gebildeten Abstandhalters (nicht gezeigt) aufrechterhält. Die
Flüssigkristallschicht 7,
die zwischen dem unteren Substrat 5 und dem oberen Substrat 3 gebildet
ist, schaltet auch jeden Pixel mittels der Schaltvorrichtung, die
auf dem unteren Substrat 5 gebildet ist, um die Flüssigkristallmoleküle zu Treiben
(Anzusteuern) und eine Lichtmenge zu steuern, die durch die Flüssigkristallschicht
hindurch läuft,
wodurch Informationen angezeigt werden.
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Die
LCD-Vorrichtung wird durch die folgenden Prozesse hergestellt. Zuerst
wird ein Treibervorrichtungs-Arraysubstrat-Prozess zum Bilden einer Treibervorrichtung
auf dem unteren Substrat 5 durchgeführt, und ein Farbfiltersubstratprozess
zum Bilden eines Farbfilters auf dem oberen Substrat 3 wird durchgeführt. Dann
werden ein Abstandhalter-Bildungsprozess und ein Abdichtmittel-Bildungsprozess durchgeführt, wodurch
die LCD-Vorrichtung vervollständigt
wird.
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Der
Treibervorrichtung-Arraysubstrat-Prozess wird wie folgt durchgeführt. Zuerst
wird eine Mehrzahl von Gateleitungen und Datenleitungen zum Definieren
der Pixelbereiche auf dem unteren Substrat 5 angeordnet.
Dann wird jeweils ein Dünnschichttransistor 9,
der mit den Gateleitungen und den Datenleitungen gekoppelt ist,
in jedem Pixelbereich gebildet. Dann wird die Pixelelektrode 6 gebildet,
die mit dem Dünnschichttransistor
gekoppelt ist, um die Flüssigkristallschicht
anzutreiben, indem ein Signal durch den Dünnschichttransistor empfangen wird.
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Der
Farbfiltersubstratprozess wird wie folgt durchgeführt. Zuerst
wird die Schwarzmatrix 8 auf dem oberen Substrat 3 gebildet.
Dann wird der Farbfilter 2 zum Implementieren der Farben
Rot (R), Grün (G)
und Blau (B) gebildet. Dann wird die gemeinsame Elektrode 4 auf
der Farbfilterschicht 2 gebildet.
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In
der herkömmlichen
LCD-Vorrichtung wird Licht von einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt,
die an einem unteren Abschnitt davon vorgesehen ist. Die Flüssigkristallmoleküle werden auch
durch eine Treibervorrichtung getrieben, d.h. angesteuert, die auf
dem unteren Substrat gebildet ist, wodurch die Lichtmenge gesteuert
wird, die durch die Flüssigkristallschicht
hindurchläuft
und folglich Informationen anzeigt.
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Jedoch
wird bei der herkömmlichen LCD-Vorrichtung
Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung einfällt, zum Verhindern einer Lichtleckage von
der Schwarzmatrix 8 abgeschirmt. Folglich ist Licht, das
auf die Schwarzmatrix 8 einfällt, verloren, wodurch es die
Gesamt-Helligkeit nicht verbessert.
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Folglich
ist es ein Ziel der Erfindung, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) bereitzustellen,
die fähig
ist, die Helligkeit von Licht zu verbessern, das auf eine Schwarzmatrix
einfällt, und
ein Herstellungsverfahren dafür.
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Zum
Erreichen dieser und anderer Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Zweck
der Erfindung, wie er hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben
ist, ist eine LCD-Vorrichtung
bereitgestellt, die aufweist: ein erstes Substrat und ein zweites
Substrat; eine Mehrzahl von Gateleitungen, die auf dem ersten Substrat
in einer ersten Richtung gebildet sind; eine Mehrzahl von Datenleitungen,
die auf dem ersten Substrat in einer Richtung senkrecht zu den Gateleitungen
gebildet sind, wodurch eine Mehrzahl von Pixelbereichen definiert
ist; eine Schaltvorrichtung, die an jedem Kreuzungspunkt der Gateleitungen
mit den Datenleitungen gebildet ist; eine Schwarzmatrix, die auf
dem zweiten Substrat rippenförmig
gebildet ist, und eine Reflektionsschicht auf ihrer Oberfläche aufweist;
einen Farbfilter, der auf der Schwarzmatrix gebildet ist; und eine
Flüssigkristallschicht,
die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat gebildet
ist.
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Die
LCD-Vorrichtung weist ferner eine Pixelelektrode auf, die in einem
Pixelbereich des ersten Substrats gebildet ist, und eine gemeinsame
Elektrode, die auf einer gesamten Oberfläche des Farbfilters des zweiten
Substrats gebildet ist. Die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode
können
zusammen auf dem ersten Substrat gebildet sein.
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Die
LCD-Vorrichtung weist ferner einen ersten Polarisator und einen
zweiten Polarisator auf, die jeweils auf den Rückseiten des ersten Substrats
bzw. des zweiten Substrats gebildet sind. Eine Kontaktoberfläche des
zweiten Polarisators mit dem zweiten Substrat reflektiert Licht.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Farbfiltersubstrat vorgesehen, das aufweist: ein
transparentes Substrat; eine Schwarzmatrix, die auf dem transparenten
Substrat in horizontalen und vertikalen Richtungen angeordnet ist,
wodurch eine Mehrzahl von Pixelbereichen definiert wird, mit einer
Rippenform und einer Reflektionsschicht auf ihrer Oberfläche; und
einen Farbfilter, der auf der Schwarzmatrix gebildet ist.
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Zum
Erreichen dieser und anderer Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Zweck
der Erfindung, wie er ausgeführt
und hierin ausführlich
beschrieben ist, ist auch ein Herstellungsverfahren einer LCD-Vorrichtung
bereitgestellt, das aufweist: Bereitstellen eines ersten Substrats
mit einem Dünnschichttransistorarray;
Bereitstellen eines zweiten Substrats, auf dem eine Schwarzmatrix
und ein Farbfilter gebildet werden, wobei die Schwarzmatrix auf dem
transparenten Substrat in horizontalen und vertikalen Richtungen
angeordnet wird, wodurch eine Mehrzahl von Pixelbereichen definiert
wird, mit einer Rippenform, und eine Reflektionsschicht auf ihrer Oberfläche aufweist;
und Bilden einer Flüssigkristallschicht
zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat. Der Schritt
des Bereitstellens des zweiten Substrats weist auf: Bereitstellen
eines transparenten Substrats; Bilden einer Rippenstruktur, die
in Rechts- und Links-Richtungen auf dem transparenten Substrat symmetrisch
ist; Bilden einer Reflektionsschicht auf einer Oberfläche der
Rippenstruktur; und Bilden einer Farbfilterschicht auf dem transparenten
Substrat.
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Das
Herstellungsverfahren einer LCD-Vorrichtung kann ferner das Bilden
einer gemeinsamen Elektrode auf der Farbfilterschicht aufweisen.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Herstellungsverfahren einer LCD-Vorrichtung vorgesehen,
das aufweist: Bereitstellen eines transparenten Substrats; Bilden
einer Rippenstruktur, die in Rechts- und Links-Richtungen auf dem transparenten Substrat
symmetrisch ist; Bilden einer Reflektionsschicht auf einer Oberfläche der Rippenstruktur;
und Bilden einer Farbfilterschicht auf dem transparenten Substrat.
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In
der Erfindung ist die Schwarzmatrix so ausgebildet, um eine Rippenform
zu haben, die in Rechts- und Links-Richtungen symmetrisch ist, und die
Reflektrionsschicht ist auf einer Oberfläche der Schwarzmatrix gebildet.
Das heißt,
die linke Seite der Rippenform ist spiegelsymmetrisch zur rechten
Seite. Folglich wird Licht, das auf die Schwarzmatrix einfällt, von
der Reflektionsschicht reflektiert, um in den Pixelbereich eingeführt zu werden.
Demzufolge geht kein Licht auf der entsprechenden Schwarzmatrix verloren
und dieses Licht kann zum Verbessern der Gesamt-Helligkeit der Erfindung verwendet werden.
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Die
vorangegangenen und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung
offensichtlicher, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
studiert wird.
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Die
begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind um ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu schaffen, in dieser Beschreibung enthalten sind und einen
Teil davon bilden, stellen Ausführungsbeispiele der
Erfindung dar, und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der
Prinzipien der Erfindung.
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In
den Zeichnungen ist bzw. sind:
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1 eine
Querschnittsansicht, die eine herkömmliche LCD-Vorrichtung zeigt;
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2A und 2B schematische
Ansichten, die eine LCD-Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen, in
der 2A eine Draufsicht ist, und 2B eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie I-I' in 2A genommen
ist; und
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3A und 3B Querschnittsansichten, die
Herstellungsprozesse eines Farbfiltersubstrats gemäß der Erfindung
zeigen.
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Es
wird jetzt im Detail auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
Bezug genommen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen
dargestellt sind.
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Nachstehend
werden eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) und ein Herstellungsverfahren derselben gemäß der Erfindung
detailliert mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
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Die 2A und 2B sind
schematische Ansichten, die eine LCD-Vorrichtung gemäß der Erfindung
zeigen, in der 2A eine Draufsicht ist, und 2B eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie I-I' in 2A genommen
ist.
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Wie
gezeigt, weist eine LCD-Vorrichtung 100 gemäß der Erfindung
ein erstes Substrat 110, ein zweites Substrat 120 und
eine zwischen dem ersten Substrat 110 und dem zweiten Substrat 120 gebildete Flüssigkristallschicht 130 auf.
Ein erster Polarisator 141 ist an einer Rückseite
des ersten Substrats 110 befestigt, und ein zweiter Polarisator 143 ist
an einer Rückseite
des zweiten Substrats 120 befestigt. Eine Kontaktfläche des
ersten Polarisators 141 mit der Rückseite des ersten Substrats 110 reflektiert
Licht.
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Eine
Mehrzahl von Gateleitungen 101 ist auf dem ersten Substrat 110 in
einer ersten Richtung angeordnet, und eine Merhzahl von Datenleitungen 103 ist
in einer zweiten Richtung angeordnet, um senkrecht zu den Gateleitungen 101 zu
sein, wodurch die Pixelbereiche P definiert werden. Eine Pixelelektrode 117 ist
in dem Pixelbereich P gebildet. Eine Schaltvorrichtung, d.h. ein
Dünnschichttransistor
(TFT), der mit der Pixelelektrode 117 zum Schalten jedes
Pixels elektrisch gekoppelt ist, ist an jeder Kreuzung der Gateleitungen 101 mit
den Datenleitugnen 103 gebildet.
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Die
Schaltvorrichtung ist ein Dünnschichttransistor 102 und
weist eine Gateelektrode 102, die aus der Gateleitung 101 gebildet
ist, eine aktive Schicht 108, die auf der Gateelektrode
gebildet ist, und Source-/Drainelektroden 105a und 105b,
die auf der aktiven Schicht 108 gebildet sind, auf.
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Die
Drainelektrode 105b ist mit der Pixelelektrode 117 elektrisch
gekoppelt, und eine Gateisolationsschicht 113 ist zwischen
der Gateelektrode 102 und der aktiven Schicht 108 angeordnet.
Die Gateisolationsschicht 113 ist auf der gesamten Oberfläche des
ersten Substrats 110 abgeschieden. Eine Passivierungsschicht 115 ist
auf dem TFT ausgebildet.
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Eine
Schwarzmatrix 128 zum Verhindern einer Lichtleckage, ein
Farbfilter 129 und eine gemeinsame Elektrode 127 sind
auf dem zweiten Substrat 120 gebildet. Die Schwarzmatrix 128 weist
eine organische Struktur 123 mit einer dreieckigen Rippenstruktur
und eine Reflektionsschicht 125, die auf einer Oberfläche der
organischen Struktur 123 gebildet ist, auf. Die Schwarzmatrix 128 verhindert
Lichteinfall darauf zum Verhindern einer Lichtleckage und reflektiert
gleichzeitig Licht, das darauf einfällt (die Pfeilrichtung in der
Zeichnung), in den Pixelbereich.
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Wenn
Licht von einer Hintergrundbeleuchtung (nicht gezeigt), die an einem
unteren Abschnitt des ersten Substrats 110 vorgesehen ist,
an die LCD-Vorrichtung angelegt wird, steuert die Flüssigkristallschicht 130 mittels
eines elektrischen Felds, das zwischen die gemeinsame Elektrode 127 und
die Pixelelektrode 117 angelegt ist, die optische Durchlässigkeit.
Die Schwarzmatrix 128 ist auch an einer Schnittstelle des
Pixelbereichs gebildet, das heißt, entsprechend
den Gateleitungen 101, den Datenleitungen 103 und
den TFTs auf dem zweiten Substrat 120, wodurch eine Lichtleckage
zum Zeitpunkt des Anzeigens eines Normal-Schwarz-Modus (normally black
mode) verhindert wird.
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Die
Schwarzmatrix 128 schirmt nicht nur Licht ab, das von der
Hintergrundbeleuchtung bereitgestellt ist, sondern reflektiert auch
Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung einfällt, in den Pixelbereich P.
Das Licht, das in den Pixelbereich P einfällt, wird von dem ersten Polarisator 141 zurückreflektiert,
der an der unteren Oberfläche
des ersten Substrats 110 angebracht ist, wodurch die Gesamt-Helligkeit
verbessert wird. Damit die Schwarzmatrix 128 effektiv darauf
einfallendes Licht in den Pixelbereich reflektiert, ist eine geneigte
(gekippte) Oberfläche
an einer Reflektrionsoberfläche
der Schwarzmatrix 128 gebildet. Vorzugsweise weist die
geneigte Oberfläche eine
dreieckige Rippenstruktur auf.
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Wie
mit dem Pfeil in der Zeichnung angedeutet ist, fällt Licht, das auf die Schwarzmatrix 128 einfällt, durch
die Reflektrionsschicht 125 auf den Pixelbereich P ein.
Dann wird das Licht, das in den Pixelbereich P einfällt, von
dem ersten Polarisator 141, der an der unteren Oberfläche des
ersten Substrats 110 gebildet ist, zurückreflektiert, wodurch die
Gesamt-Helligkeit verbessert wird.
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Die
organische Struktur 123 mit Rippenstruktur kann unter Verwendung
eines negativen Photoresists gebildet werden. Konkreter heißt dass,
der negative Photoresist wird auf einem Substrat abgeschieden und
dann strukturiert, um eine Gitterweite kleiner als 10 μm aufzuweisen,
um dadurch eine dreieckige Rippenstruktur zu bekommen.
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Die 3A und 3B sind
Querschnittsansichten, die Herstellungsprozesse eines Farbfiltersubstrats
gemäß der Erfindung
zeigen.
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Wie
in 3A gezeigt ist, wird ein transparentes Substrat 220 bereitgestellt,
und eine negative Photoresistschicht 223' wird auf dem transprenten Substrat 220 abgeschieden.
Dann wird ultraviolette Strahlung unter Verwendung einer Maske mit
Transmissionsöffnungen
auf die negative Photoresistschicht 223' eingestrahlt, wobei die Transmissionsöffnungen
mit auf der negativen Photoresistschicht 223' zu bildenden Bereichen ausgerichtet
sind.
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Dann
wird die negative Photoresistschicht 223', auf die ultraviolette Strahlung
selektiv eingestrahlt wurde, entwickelt, wodurch eine organische Struktur 223 mit
einer dreieckigen Rippenstruktur in den Bereichen gebildet wird,
auf die ultraviolette Strahlung eingestrahlt wurde. Der Grund, weshalb die
organische Struktur 223 eine Rippenstruktur und keine flache
Struktur aufweist, ist der, dass die organische Struktur 223 eine
Breite kleiner als 10 μm
aufweist. Allgemein, wenn die Photoresiststruktur eine Breite kleiner
als 10 μm
aufweist, weisen beide Seiten der Photoresiststruktur ein geneigte
Rippenstruktur auf.
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Als
Nächstes
wird eine Metallschicht, die aus Al oder AINd mit einer vorzüglichen
Reflektivität
gebildet ist, auf der gesamten Oberfläche des transparenten Substrat 220 einschließlich der
organischen Struktur 223 gebildet, und dann strukturiert.
Wie in 3C gezeigt ist, wird eine Reflektionsschicht 223 nur
auf einer Oberfläche
der organischen Struktur 223 gebildet, wodurch eine Schwarzmatrix 228 gebildet
wird, die aus der organischen Struktur 223 und der Reflektionsschicht 225 zusammengesetzt
ist.
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Wie
in 3D gezeigt ist, wird jede Farbfilterschicht 229 mit
roter (R), grüner
(G) oder blauer (B) Farbe auf dem transparenten Substrat 220 gebildet,
auf der die Schwarzmatrix 228 gebildet ist. Dann wird ein
transparentes leitfähiges
Material, wie zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO) oder Indiumzinkoxid (IZO)
zum Bilden einer gemeinsamen Elektrode 227 auf der Farbfilterschicht 220 abgeschieden,
wodurch das Farbfiltersubstrat vervollständigt wird.
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Wie
vorher genannt, stellt die Erfindung eine LCD-Vorrichtung bereit,
die fähig
ist, die Helligkeit zu verbessern, indem Licht, das auf die Schwarzmatrix einfällt, in
den Pixelbereich reflektiert wird, und ein Herstellungsverfahren
zum Herstellen dieser LCD-Vorrichtung. In der Erfindung ist die
Schwarzmatrix so gebildet, dass sie eine Rippenstruktur aufweist,
und die Reflektionsschicht ist auf der Oberfläche der Schwarzmatrix gebildet.
Folglich wird Licht, das auf die Schwarzmatrix einfällt, in
den Pixelbereich reflektiert, und dann wird das Licht, das in den Pixelbereich
einfällt,
von dem Polarisator zurückreflektiert,
so dass die Gesamt-Helligkeit verbessert wird. Die Erfindung ist
nicht auf eine verdreht nematische Struktur (TN, twisted nematic)
beschränkt.
Das heißt,
die Erfindung kann auch bei einer IPS-LCD-Vorrichtung angewendet
werden, wo eine gemeinsame Elektrode und eine Pixelelektrode auf dem
gleichen Substrat gebildet sind. Falls eine Schwarzmatrix, die fähig ist,
Licht, das darauf einfällt, in
den Pixelbereich zu reflektieren, auf die Erfindung angewendet wird,
kann auch jeder Ansteuerungsmodus (Treibermodus) implementiert werden.
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Wie
oben genannt, wird in der Erfindung Licht, das auf die Schwarzmatrix
einfällt,
in den Pixelbereich reflektiert, und das Licht, das in den Pixelbereich
einfällt,
wird zum Verbessern der Gesamt-Helligkeit erneut reflektiert. Da
die Gesamt-Helligkeit verbessert ist, ist auch das Kontrastverhältnis verbessert,
wodurch eine LCD-Vorrichtung
mit einer hohen Bildqualität
bereitgestellt wird.