-
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung
Nr. 2006-0034847, die in Korea am 18. April 2006 angemeldet wurde
und hiermit durch Referenz eingefügt wird.
-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und insbesondere auf ein Matrixsubstrat für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD) und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
-
Hintergrund
-
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
(LCD) werden basierend auf elektro-optischen Eigenschaften eines
Flüssigkristallmaterials
angesteuert. Das Flüssigkristallmaterial
weist einen Zwischenzustand zwischen einem festen Kristall und einer
isotropen Flüssigkeit
auf. Das Flüssigkristallmaterial
ist flüssig wie
die isotrope Flüssigkeit,
wobei Moleküle
des Flüssigkristallmaterials
regulär
wie in einem festen Kristall angeordnet sind. Die Ausrichtung der
Flüssigkristallmoleküle hängt von
der Intensität
oder der Ausrichtung eines an die Flüssigkristallmoleküle angelegten
elektrischen Feldes ab. Entlang der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle passiert
Licht die LCD-Vorrichtung. Durch Steuern der Intensität oder der
Richtung des elektrischen Feldes, kann die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle verändert werden,
wodurch Bilder angezeigt werden können.
-
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
("AMLCD"), die Dünnfilmtransistoren
als Schaltvorrichtungen für
eine Vielzahl von Pixeln enthalten, sind aufgrund ihrer hohen Auflösung und
Fähigkeit, schnelle
bewegte Bilder anzuzeigen, weit verbreitet.
-
Im
Allgemeinen enthält
eine LCD-Vorrichtung zwei Substrate, die voneinander beabstandet sind
und einander gegenüberliegen,
wobei eine Flüssigkristallschicht
zwischen den zwei Substraten eingefügt ist. Jedes der Substrate
enthält
eine Elektrode. Die Elektroden der entsprechenden Substrate liegen
einander gegenüber.
Durch Anlegen einer Spannung an jede der Elektroden wird zwischen
den Elektroden ein elektrisches Feld aufgebaut. Basierend auf einer
Veränderung
der Intensität
oder der Richtung des elektrischen Feldes verändert sich eine Ausrichtung
der Flüssigkeitsmoleküle. Die
Richtung des elektrischen Feldes verläuft senkrecht zu den Substraten.
Die LCD-Vorrichtung hat ein relativ hohes Durchlassvermögen und
ein großes Öffnungsverhältnis.
-
Jedoch
weisen die LCD-Vorrichtungen begrenzte Betrachtungswinkel auf. Um
die Betrachtungswinkel zu vergrößern, wurden
verschiedene Typen vorgeschlagen. Aus diesen Typen wird mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen ein In-Plane Switching-Typ (IPS- in der Ebene schaltende)
nach dem Stand der Technik beschrieben.
-
1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem ersten
herkömmlichen
Ausführungsbeispiel.
-
Gemäß 1 enthält die IPS-LCD-Vorrichtung
gemäß dem ersten
herkömmlichen
Ausführungsbeispiel
ein unteres Substrat 10 und ein oberes Substrat 40,
wobei eine Flüssigkristallschicht
LC zwischen dem unteren Substrat 10 und dem oberen Substrat 40 eingefügt ist.
-
In
jedem Pixel auf dem unteren Substrat 10 sind ein Dünnfilmtransistor
T, gemeinsame Potentialelektroden 30 und Pixel-Elektroden 32 ausgebildet. Der
Dünnfilmtransistor
T enthält
eine Gate-Elektrode 12, eine Halbleiterschicht 16 und
Source- und Drain-Elektroden 20 und 22. Die Halbleiterschicht 16 ist über der
Gate-Elektrode 12 mit einer dazwischen liegenden Gate-Isolationsschicht 14 angeordnet.
Die Halbleiterschicht 16 enthält eine aktive Schicht 16a und
eine ohmsche Kontaktschicht 16b. Die Source- und Drain-Elektroden 20 und 22 sind
auf der Halbleiterschicht 16 ausgebildet und voneinander
beabstandet.
-
Obwohl
es in der Figur nicht dargestellt ist, ist entlang einer ersten
Seite des Pixels P eine Gate-Leitung ausgebildet, wobei entlang
einer zweiten Seite des Pixels P rechtwinklig zur ersten Seite eine
Datenleitung ausgebildet ist. Außerdem ist auf dem unteren Substrat 10 eine
gemeinsame Potentialleitung ausgebildet. Die gemeinsame Potentialleitung
versorgt die gemeinsamen Potentialelektroden 30 mit Spannung.
-
Auf
einer inneren Oberfläche
des oberen Substrats 40 sind eine Schwarzmatrix 42 und
eine Farbfilterschicht 44 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 20 ist über der
Gate-Leitung, der Datenleitung und dem Dünnfilmtransistor T angeordnet.
Die Farbfilterschicht 44 ist an dem Pixel P angeordnet.
-
Die
Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht
LC werden von einem horizontalen Feld 50 angesteuert, das
zwischen den gemeinsamen Potentialelektroden 30 und den
Pixel-Elektroden 32 aufgebaut wird.
-
Das
untere Substrat 10, einschließlich des Dünnfilmtransistors T, der gemeinsamen
Potentialelektroden 30 und der Pixel-Elektroden 20,
kann als Matrixsubstrat bezeichnet werden. Das obere Substrat 40,
einschließlich
der Schwarzmatrix 42 und der Farbfilterschicht 44,
kann als Farbfiltersubstrat bezeichnet werden.
-
Das
Matrixsubstrat kann mit fünf
Maskenprozessen hergestellt werden. Das heißt, die Gate-Elektrode und
die Gate-Leitung werden in einem ersten Maskenprozess ausgebildet.
Die Halbleiterschicht, einschließlich der aktiven Schicht und
der ohmschen Kontaktschicht, wird im zweiten Maskenprozess hergestellt.
Die Source- und Drain-Elektroden und die Datenleitungen werden in
einem dritten Maskenprozess ausgebildet. In einem vierten Maskenprozess werden
eine Passivierungsschicht und ein Kontaktloch hergestellt. Die gemeinsamen
Potentialelektroden und die Pixel-Elektroden werden in einem fünften Maskenprozess
ausgebildet.
-
Bei
der IPS-LCD-Vorrichtung sind die gemeinsamen Potentialelektroden 30 und
die Pixel-Elektroden 32 auf dem gleichen Substrat 10 ausgebildet.
Aufgrund der Elektroden 30 und 32 wird eine große Lichtmenge
einer Lichtquelle (nicht dargestellt) blockiert. Folglich weist
die IPS-LCD-Vorrichtung eine relativ geringe Helligkeit auf.
-
Um
die Helligkeit zu erhöhen,
wurden die gemeinsamen Potentialelektroden 30 und die Pixel-Elektroden 32 aus
einem transparenten, leitenden Material hergestellt. Obwohl die
Elektroden transparent sind, wird das Licht nicht vollständig durch
die Elektroden durchgelassen. Das heißt, einige Bereiche der Elektroden
unter dem elektrischen Feld, dass zwischen den Elektroden induziert
ist, können
für ein Öffnungsverhältnis verwendet
werden. Jedoch wird im Wesentlichen die Helligkeit der IPS-LCD-Vorrichtung
im Ganzen vergrößert, wenn die
Elektroden aus einem transparenten leitenden Material hergestellt
sind.
-
Darüber hinaus
umfasst der Maskenprozess viele Schritte: Beschichten eines Dünnfilms
mit einem Photoresist, Belichten des Photoresists mit Licht, Entwickeln
des Photoresists, Ätzen
des Dünnfilms
und Entfernen des Photoresists. Deshalb wurden für die IPS-LCD-Vorrichtung vier
Maskenprozesse vorgeschlagen, um die Herstellungskosten und Zeit
zu reduzieren. Durch Verwendung einer Halbton- oder Schlitzmaske
werden die aktive Schicht und die Source- und Drain-Elektroden im
gleichen Maskenprozess hergestellt.
-
Im
Folgenden wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung eine IPS-LCD-Vorrichtung
einschließlich
eines Matrixsubstrats beschrieben, das mit vier herkömmlichen
Maskenprozessen hergestellt wird.
-
2 zeigt
eine Schnittdarstellung einer IPS-LCD-Vorrichtung mit einem Matrixsubstrats
gemäß einem
herkömmlichen
zweiten Ausführungsbeispiel.
-
In 2 enthält die IPS-LCD-Vorrichtung
ein unteres Substrat 50 und ein oberes Substrat 80,
die voneinander beabstandet angeordnet sind. Die IPS-LCD-Vorrichtung
enthält
weiter eine Flüssigkristallschicht
LC, die zwischen dem unteren und dem oberen Substrat 50 und 80 eingefügt ist.
-
An
jedem Pixel P auf dem unteren Substrat 50 sind ein Dünnfilmtransistor
T, Pixel-Elektroden 70 und gemeinsame Potentialelektroden 72 ausgebildet.
Der Dünnfilmtransistor
T enthält
eine Gate-Elektrode 52, eine Halbleiterschicht 56 und
Source- und Drain-Elektroden 62, 64. Die Halbleiterschicht 56 ist über der
Gate-Elektrode 52 mit einer dazwischen liegenden Gate-Isolierungsschicht 54 angeordnet.
Die Halbleiterschicht 56 enthält eine aktive Schicht 56a und
eine ohmsche Kontaktschicht 56b. Die Source- und Drain-Elektroden 62 und 64 sind
auf der Halbleiterschicht 56 und voneinander beabstandet
ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialelektroden 72 und die
Pixel-Elektroden 70 sind aus einem transparenten, leitfähigen Material
hergestellt, beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO).
-
Obwohl
es in der Figur nicht dargestellt ist, ist eine Gate-Leitung (nicht
dargestellt) entlang einer ersten Seite des Pixels P ausgebildet,
wobei eine Datenleitung 66 entlang einer zweiten Seite
des Pixels P rechtwinklig zur ersten Seite ausgebildet ist. Darüber hinaus
ist auf dem unteren Substrat 50 eine gemeinsame Potentialleitung
(nicht dargestellt) ausgebildet. Die gemeinsame Potentialleitung
führt den
gemeinsamen Potentialelektroden 72 eine Spannung zu. Unter
der Datenleitung 66 ist eine andere Halbleiterschicht 58 ausgebildet.
-
Eine
Schwarzmatrix 82 und eine Farbfilterschicht 84 sind
an einer inneren Oberfläche
des oberen Substrats 80 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 82 ist über der
Gate-Leitung (nicht dargestellt), der Daten-Leitung 66 und
dem Dünnfilmtransistor
T angeordnet. Die Farbfilterschicht 84 ist an dem Pixel
P vorhanden.
-
Hier
sind die Halbleiterschichten 56 und 58 teilweise
an den Seiten von jeder Source- und Drain-Elektrode 62 und 64 und
der Datenleitung 66 freigelegt. Wenn Licht von einer Lichtquelle
auf die IPS-LCD-Vorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur
strahlt, werden aufgrund des Lichtes Wasserstoff-Atome in den Halbleiterschichten 56 und 58 angeregt,
wobei Ströme
auftreten können.
Die Ströme
verändern
eine Dimmfrequenz der Lichtquelle, wobei eine Kopplungskapazität aufgrund
der Signalinterferenz zwischen der Datenleitung 66 und
den gemeinsamen Potentialelektroden und Pixel-Elektroden 72 und 70 gebildet
wird, die an die Datenleitung 66 angrenzen. Die Kopplungskapazität kann eine wellenartige
Störung
im angezeigten Bild verursachen.
-
Insbesondere
ist an einer Rückseite
eines LC-Panels einer LCD-Vorrichtung
eine Hintergrundbeleuchtung angeordnet. Die Hintergrundbeleuchtung
wird abhängig
von einer Dimmfrequenz angesteuert, um einen klaren Kontrast zwischen
Helligkeit und Dunkelheit zu erhalten. Die Hintergrundbeleuchtung
arbeitet basierend auf den niedrigen und hohen Zuständen der
Frequenz sehr schnell. Folglich wird das Licht von der Hintergrundbeleuchtung
leicht unterschiedlich auf das LC-Panel gestrahlt, wobei die Halbleiterschicht
wie in einem An-/Aus-Modus agiert. Aufgrund dieser Eigenschaft der
aktiven Schicht ergibt sich eine Potentialdifferenz zwischen der
angrenzenden Datenleitung und der Elektrode für ein gemeinsames Potential, wobei
eine wellenartige Störung
auf angezeigten Bildern des LC-Panels auftreten kann. Die wellenartige
Störung
reduziert die Qualität
der LCD-Vorrichtung, wobei die wellenartige Störung insbesondere bei einer
LCD-Vorrichtung mit einem Matrixsubstrat auftritt, welches mit vier
Maskenprozessen hergestellt wird.
-
Zusammenfassung
-
Dementsprechend
sind die vorliegenden Ausführungsbeispiele
auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gerichtet, die eines oder mehrere Probleme aufgrund der Einschränkungen
und Nachteile des Standes der Technik überwindet. Zusätzliche
Eigenschaften und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden in der
folgenden Beschreibung beschrieben und können aus der Beschreibung abgeleitet
werden oder beim Praktizieren der Ausführungsbeispiele erlernt werden.
Die Vorteile der Ausführungsbeispiele können anhand
der Struktur, die insbesondere in der Beschreibung, den Ansprüchen als
auch in den beigefügten
Zeichnungen aufgezeigt ist, erkannt werden.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt enthält
ein Matrixsubstrat für
eine IPS-(in der Ebene schaltende)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ein Substrat, eine entlang einer ersten Richtung auf dem Substrat angeordnete
Gate-Leitung und eine entlang einer zweiten Richtung angeordnete
Datenleitung. Die Datenleitung schneidet die Gate-Leitung, um einen
Pixel-Bereich zu bilden, wobei ein Dünnfilmtransistor mit der Gate-Leitung
und der Datenleitung verbunden ist. In dem Pixel-Bereich sind Pixel-Elektroden angeordnet
und mit dem Dünnfilmtransistor
verbunden. Weiter sind Elektroden für ein gemeinsames Potential
im Pixel-Bereich vorhanden, die sich mit den Pixel-Elektroden abwechseln.
Unter der Datenleitung ist eine Halbleiterschicht vorhanden, die
einen Bereich mit einer größeren Breite
als eine Breite der Datenleitung aufweist, wobei unter der Halbleiterschicht eine
erste Absperrstruktur mit einem lichtdichten Material angeordnet
ist.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt enthält
ein Matrixsubstrat für
eine IPS-(in der Ebene schaltende) Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ein Substrat, eine auf dem Substrat angeordnete Gate-Leitung und eine
die Gate-Leitung schneidende Datenleitung, um einen Pixel-Bereich
zu bilden. Ein Dünnfilmtransistor ist
mit der Gate-Leitung und der Datenleitung verbunden. Im Pi xel-Bereich
sind Pixel-Elektroden angeordnet und mit dem Dünnfilmtransistor verbunden.
Weiter sind gemeinsame Potentialelektroden in dem Pixel-Bereich
angeordnet, die sich mit den Pixel-Elektroden abwechseln. Unter
der Datenleitung ist eine Halbleiterschicht angeordnet, die einen
Abschnitt mit einer größeren Breite
als eine Breite der Datenleitung aufweist, wobei über der
Datenleitung eine erste Absperrstruktur angeordnet ist, die im Wesentlichen
die Halbleiterschicht abdeckt.
-
Gemäß einem
dritten Aspekt enthält
eine IPS-(in der Ebene schaltende)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
voneinander beabstandete erste und zweite Substrate mit einem zwischen
den Substraten angeordneten Flüssigkristallmaterial.
Auf der inneren Oberfläche
des ersten Substrats ist eine Gate-Leitung vorhanden, wobei die
Gate-Leitung eine Datenleitung schneidet, um einen Pixel-Bereich
zu bilden. Ein Dünnfilmtransistor
ist mit der Gate-Leitung
und der Datenleitung verbunden. In dem Pixel-Bereich sind Pixel-Elektroden vorhanden
und mit dem Dünnfilmtransistor
verbunden. Ebenso sind gemeinsame Potentialelektroden in dem Pixel-Bereich
vorhanden, die sich mit dem Pixel-Elektroden abwechseln. Unter der
Datenleitung ist eine Halbleiterschicht vorhanden, die einen Bereich
mit einer Breite aufweist, die größer als eine Breite der Datenleitung
ist, wobei eine Absperrstruktur mit einem lichtundurchlässigen Material
unter der Halbleiterschicht angeordnet ist. Auf der inneren Oberfläche des
zweiten Substrats ist eine Schwarzmatrix angeordnet, wobei auf der
inneren Oberfläche
des zweiten Substrats eine Farbfilterschicht vorhanden ist.
-
Gemäß einem
vierten Aspekt enthält
eine IPS-(in der Ebene schaltende)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
erste und zweite voneinander beabstandete Substrate mit einem zwischen
den Substraten angeordneten Flüssigkristallmaterial.
Auf einer inneren Oberfläche
des ersten Substrates ist eine Gate-Leitung angeordnet, wobei eine
Datenleitung die Gate-Leitung schneidet, wodurch ein Pixel-Bereich
gebildet wird. Ein Dünnfilmtransistor
ist mit der Gate-Leitung und der Datenleitung verbunden. In dem
Pixel-Bereich sind Pixel-Elektroden angeordnet, die mit dem Dünnfilmtransistor
verbunden sind, wobei gemeinsame Potentialelektroden ebenso im Pixel-Bereich
vorhanden sind, die sich mit den Pixel-Elektroden abwechseln. Unter
der Datenleitung ist eine Halbleiterschicht mit einem Bereich angeordnet,
der eine Breite aufweist, die größer ist
als eine Breite der Datenleitung. Unter der Halbleiterschicht ist
eine erste Absperrstruktur angeordnet, die ein lichtundurchlässiges Material
enthält. Über der
Datenleitung ist eine zweite Absperrstruktur angeordnet, die im
Wesentlichen die Halbleiterstruktur bedeckt. Auf der inneren Oberfläche des
zweiten Substrats ist eine Schwarzmatrix angeordnet, wobei eine Farbfilterschicht
auf der inneren Oberfläche
des zweiten Substrats angeordnet ist.
-
Gemäß einem
fünften
Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Matrixsubstrats
für eine
IPS-(in der Ebene schaltende) Flüssigkristallanzeigevorrichtung
das Herstellen einer Gate-Leitung, einer Gate-Elektrode und einer
ersten Absperrstruktur auf einem Substrat mittels eines ersten Maskenprozesses.
Auf dem Substrat mit der Gate-Leitung, der Gate-Elektrode und der ersten Absperrstruktur werden
eine Gate-Isolationsschicht, eine intrinsische Siliziumschicht,
eine mit Fremdatomen dotierte Siliziumschicht und eine leitende
Materialschicht ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode,
eine Drain-Elektrode, eine Datenleitung und eine zweite Halbleiterstruktur
werden durch Strukturieren der leitenden Materialschicht, der mit
Fremdatomen dotierten Siliziumschicht und der intrinsischen Siliziumschicht
mittels eines zweiten Maskenprozesses hergestellt. Die Datenleitung
schneidet die Gate-Leitung, um einen Pixel-Bereich zu bilden und überdeckt
die zweite Halbleiterschicht. Die zweite Halbleiterschicht enthält einen
Bereich mit einer Breite, die größer als
eine Breite der Datenleitung ist, und ist über der ersten Absperrstruktur
angeordnet. Mittels eines dritten Maskenprozesses wird eine Passivierungsschicht
mit einem ersten Kontaktloch hergestellt, das die Drain-Elektrode
freilegt. Pixel-Elektroden und gemeinsame Potentialelektroden werden mittels
eines vierten Maskenprozesses hergestellt, sodass die Pixel-Elektroden
die Drain-Elektrode über das
erste Kontaktloch kontaktieren und sich mit den gemeinsamen Potentialelektroden
abwechseln.
-
Gemäß einem
sechsten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Matrixsubstrats
für eine
IPS-(in der Ebene schaltende) Flüssigkristallanzeigevorrichtung
das Herstellen einer Gate-Leitung und einer Gate-Elektrode auf einem Substrat mittels
eines ersten Maskenprozesses. Auf dem Substrat mit der Gate-Leitung
und der Gate-Elektrode werden eine Gate-Isolationsschicht, eine
intrinsische Siliziumschicht, eine mit Fremdatomen dotierte Siliziumschicht
und eine leitende Materialschicht hergestellt. Eine er ste Halbleiterschicht, eine
Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode, eine Datenleitung und eine
zweite Halbleiterschicht werden durch Strukturieren der leitenden
Materialschicht, der mit Fremdatomen dotierten amorphen Siliziumschicht
und der intrinsischen amorphen Siliziumschicht mittels eines zweiten
Maskenprozess hergestellt. Das Strukturieren enthält das teilweise
Freilegen der zweiten Halbleiterschicht an beiden Seiten der Datenleitung.
Mittels eines dritten Maskenprozesses wird eine Passivierungsschicht
mit einem ersten Kontaktloch und einem zweiten Kontaktloch hergestellt.
Das erste Kontaktloch legt die Drain-Elektrode frei, wobei das zweite
Kontaktloch die Datenleitung freilegt. Pixel-Elektroden, gemeinsame
Potentialelektroden und eine erste Absperrstruktur werden mittels
eines vierten Maskenprozesses hergestellt, sodass die Pixel-Elektroden
die Drain-Elektrode über das
erste Kontaktloch kontaktieren und sich mit den gemeinsamen Potentialelektroden
abwechseln. Die erste Absperrstruktur kontaktiert die Datenleitung und überdeckt
die zweite Halbleiterschicht.[0032]
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung
und die detaillierte Beschreibung exemplarisch sind und dazu dienen, eine
weitere Erklärung
der beanspruchten Erfindung anzugeben.
-
Kurze Beschreibung
der Figuren
-
Die
beigefügten
Zeichnungen, die zum weiteren Verständnis der Ausführungsbeispiele
beigefügt
sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, stellen Ausführungsbeispiele
der Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur
Erklärung
der Prinzipien der Offenbarung. In den Zeichnungen:
-
1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
nach dem Stand der Technik;
-
2 zeigt
eine Schnittdarstellung einer IPS-LCD-Vorrichtug mit einem Matrixsubstrat
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
nach dem Stand der Technik;
-
3 zeigt
eine schematische Ansicht eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
-
4A und 4B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
-
5A bis 5H und 6A bis 6H zeigen
Schnittdarstellungen eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung
während
der Herstellungsprozesse;
-
7 zeigt
eine Ansicht eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
-
8A bis 8B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
9A und 9B sind
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel;
und
-
10A und 10B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
Im
Folgenden wird Bezug auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung genommen, wobei Beispiele von dieser in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind.
-
3 zeigt
eine schematische Ansicht eines Matrixsubstrats für eine In-Plane
Switching (in der Ebene schaltende) (IPS)-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD) gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
In 3 werden eine Gate-Leitung 104 und eine
gemeinsame Potentialleitung 106 entlang einer ersten Richtung
auf einem transparenten isolierenden Substrat 100 hergestellt.
Die Gate-Leitung 104 und die gemeinsame Potentialleitung 106 können parallel
zueinander liegen. Eine Datenleitung 142 ist entlang einer
zweiten Richtung ausgebildet. Die Datenleitung 142 schneidet
die Gate-Leitung 104 und die
gemeinsame Potentialleitung 106, um einen Pixel-Be reich
P zu bilden. Ein Dünnfilmtransistor
T wird in der nähe
des Kreuzungspunktes der Gate-Leitung 104 und der Datenleitung 142 ausgebildet.
Der Dünnfilmtransistor
T enthält
eine Gate-Elektrode 102, eine erste Halbleiterschicht 126,
eine Source-Elektrode 138 und eine Drain-Elektrode 140.
Ein Teil der Gate-Leitung 104 dient als Gate-Elektrode 102.
Die erste Halbleiterschicht 126 ist auf der Gate-Elektrode 102 angeordnet
und enthält
eine aktive Schicht 136. Die Source- und Drain-Elektroden 138 und 140 sind auf
der ersten Halbleiterschicht 126 ausgebildet und voneinander
beabstandet.
-
Eine
zweite Halbleiterschicht 128 ist unter der Datenleitung 142 ausgebildet.
Die zweite Halbleiterschicht 128 erstreckt sich von der
ersten Halbleiterschicht 126. Die zweite Halbleiterschicht 128 ist teilweise
an beiden Seiten der Datenleitung 142 freigelegt.
-
Die
gemeinsamen Potentialelektroden 152 und Pixel-Elektroden 150 werden
im Pixel-Bereich P aus einem transparenten leitfähigen Material ausgebildet.
Jede der gemeinsamen Potentialelektroden 152 und der Pixel-Elektroden 150 weist
eine Streifenform auf. Die Pixel-Elektroden 150 sind mit
der Drain-Elektrode 140 verbunden. Die gemeinsamen Potentialelektroden 152 und
die Pixel-Elektroden 150 sind angewinkelt. Gemeinsame Potentialstrukturen 108 sind
entlang der Ränder
des Pixel-Bereichs P ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 erstrecken
sich von der gemeinsamen Potentialleitung 106 und bilden
mit der gemeinsamen Potentialleitung 106 eine geschlossene
Schleife. Die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 sind
mit den gemeinsamen Potentialelektroden 152 verbunden.
Die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 verhindern, dass
Signale von der Datenleitung 142 den Pixel-Bereich P beeinflussen.
-
Die
Drain-Elektrode 140 erstreckt sich über der gemeinsamen Potentialleitung 106.
Die Drain-Elekrode 140 überlappt
die gemeinsame Potentialleitung 106 mit einer dazwischen
liegenden isolierenden Schicht (nicht dargestellt), um einen Speicherkondensator
Cst zu bilden.
-
In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist unter der zweiten Halbleiterschicht 128 eine Absperrstruktur 110 ausgebildet.
-
Die 4A und 4B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 4A und 4B entsprechen
der Linie III-III und der Linie IV-IV gemäß 3.
-
In
den 4A und 4B enthält die IPS-LCD-Vorrichtung
ein erstes Substrat 100, ein zweites Substrat 300 und
eine zwischen dem ersten und zweiten Substrat 100 und 300 eingefügte Flüssigkristallschicht
LC. Die ersten und zweiten Substrate 100 und 300 können transparent
ausgebildet sein.
-
Eine
Schwarzmatrix 302 und eine Farbfilterschicht 304 sind
auf einer inneren Oberfläche
des zweiten Substrats 300 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 302 ist über der
Gate-Leitung 104, der Datenleitung 142 und dem
Dünnfilmtransistor
T angeordnet. Die Farbfilterschicht 304 ist über dem
Pixel-Bereich P angeordnet.
-
Die
gemeinsamen Potentialelektroden 152, die Pixel-Elektroden 150,
die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 und ein Dünnfilmtransistor
T werden auf einer inneren Oberfläche des ersten Substrats 100 ausgebildet.
Die gemeinsamen Potentialelektroden 152 und die Pixel-Elektroden 150 sind
in einem Pixel-Bereich P angeordnet und sind im Wesentlichen transparent
ausgebildet. Jede der gemeinsamen Potentialelektroden 152 und
der Pixel-Elektroden 150 können eine
Streifenform aufweisen. Die gemeinsamen Potentialelektroden 152 wechseln
sich mit den Pixel-Elektroden 150 ab. Der Dünnfilmtransistor
T ist in einem Schaltbereich S angeordnet. Der Dünnfilmtransistor T enthält eine
Gate-Elektrode 102, eine Gate-Isolationsschicht 112,
eine erste Halbleiterschicht 126, eine Source-Elektrode 138 und
eine Drain-Elektrode 140.
Die erste Halbleiterschicht 126 setzt sich aus einer aktiven
Schicht 134 und einer ohmschen Kontaktschicht 136 zusammen. Die
gemeinsamen Potentialstrukturen 128 sind entlang der Ränder des
Pixel-Bereichs P ausgebildet.
-
Eine
Datenleitung 142 ist entlang einer Seite des Pixel-Bereichs
P ausgebildet. Eine zweite Halbleiterschicht 128 ist unter
der Datenleitung 142 ausgebildet. Die zweite Halbleiterschicht 128 erstreckt sich
von der ersten Halbleiterschicht 126 und enthält eine
intrinsische amorphe Siliziumschicht 114 und eine mit Fremdatomen
dotierte amorphe Siliziumschicht 116. Die in trinsische
amorphe Siliziumschicht 114 der zweiten Halbleiterschicht 128 ist
an beiden Seiten der Datenleitung 142 freigelegt.
-
Weiter
ist eine Gate-Leitung 104 auf dem ersten Substrat 100 ausgebildet.
Ein Teil der Gate-Leitung 104 dient als Gate-Elektrode 102.
Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, schneidet die Gate-Leitung 104 die
Datenleitung 142, um den Pixel-Bereich P zu bilden. Eine gemeinsame
Potentialleitung 106 ist von der Gate-Leitung 104 auf
dem ersten Substrat 100 beabstandet. Die gemeinsame Potentialleitung 106 überlappt
die Drain-Elektrode 140.
-
Unter
der Datenleitung 142 ist eine Absperrstruktur 110 ausgebildet.
Die Absperrstruktur 110 kann aus dem gleichen Material
und in derselben Ebene, wie die Gate-Leitung 104, die gemeinsame Potentialleitung 106 und
die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 hergestellt sein.
Die Absperrstruktur 110 verhindert, dass von einer an einer
Rückseite des
ersten Substrats 100 angeordneten Hintergrundbeleuchtung
abgestrahltes Licht die zweite Halbleiterschicht 128 erreicht.
Die zweite Halbleiterschicht 128 wird somit nicht von der
Hintergrundbeleuchtung beeinflusst, die entsprechend einer Dimmfrequenz angesteuert
wird. Somit werden wellenartige Störungen verhindert, wodurch
eine hochqualitative IPS-LCD-Vorrichtung bereitgestellt werden kann.
-
Wie
oben dargestellt, werden die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 und
die Absperrstruktur 110 in derselben Ebene hergestellt.
Um einen Kurzschluss zwischen den gemeinsamen Potentialstrukturen 108 und
der Absperrstruktur 110 zu verhindern, kann die Absperrschicht 110 eine
schmalere Breite als die zweite Halbleiterschicht 128 aufweisen.
Obwohl die Absperrschicht 110 die zweite Halbleiterschicht 128 nur
teilweise abschirmt, können
wellenartige Störungen
verhindert werden. Das heißt,
da wellenartige Störungen
nicht auftreten, wenn mehr als 40% der Halbleiterschicht 128 abgeschirmt
werden, wird die Absperrstruktur 110 entsprechend ausgestaltet.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung wird
im Folgenden anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
Die 5A bis 5H und
die 6A bis 6H zeigen
Schnittdarstellungen eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung
bei Herstellungsprozessen eines Derartigen und entsprechen der Linie
III-III und der Linie IV-IV von 3, entsprechend.
-
Die 5A und 6A zeigen
ein Matrixsubstrat in einem ersten Maskenprozess. Ein leitendes
metallisches Material wird auf einem Substrat 100 abgeschieden,
auf dem Pixel-Bereiche P und Schaltbereiche S gebildet sind. Das
leitende metallische Material wird mittels eines ersten Maskenprozess
strukturiert, um somit eine Gate-Leitung 104, eine Gate-Elektrode 102,
eine gemeinsame Potentialleitung 106, gemeinsame Potentialstrukturen 108 und
eine Absperrstruktur 110 zu bilden. Die Gate-Leitung 104 ist
entlang einer ersten Seite des Pixel-Bereichs P ausgebildet, wobei
ein Teil der Gate-Leitung 104 als Gate-Elektrode 102 dient.
Die gemeinsame Potentialleitung 106 ist beabstandet und
verläuft
parallel zur Gate-Leitung 104. Die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 sind
mit der gemeinsamen Potentialleitung 106 verbunden und
sind entlang der Ränder des
Pixel-Bereichs P ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 bilden
mit der gemeinsamen Potentialleitung 106 eine geschlossene
Schleife. Die Absperrstruktur 110 ist entlang einer zweiten
Seite des Pixel-Bereichs P ausgebildet, wobei die zweite Seite senkrecht
zur ersten Seite verläuft.
-
Das
leitende metallische Material kann eine oder mehrere Materialien
enthalten, die aus einer leitenden metallischen Gruppe ausgewählt werden, enthaltend:
Aluminium (Al), eine Aluminiumlegierung mit Aluminiumneodymium (AlNd),
Wolfram (W), Kupfer (Cu), Chrom (Cr) und Molybdän (Mo).
-
Die 5B bis 5F und
die 6B und 6F zeigen
das Matrixsubstrat in einem zweiten Maskenprozess.
-
Wie in den [0063]
5B und 6B wird die
Gate-Isolationsschicht 112 im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des
Substrats 100 mit der Gate-Leitung 104, der gemeinsamen
Potentialleitung 106, den gemeinsamen Potentialstrukturen 108 und der
Absperrstruktur 110 durch Abscheiden eines Materials ausgebildet,
das aus einer anorganischen isolierenden Materialgruppe ausgewählt wird,
enthaltend Silikonnitride (SiNx) und Silikonoxide
(SiO2).
-
Eine
intrinsische amorphe Siliziumschicht 114 und eine mit Fremdatomen
dotierte amorphe Siliziumschicht 116 werden nacheinander
auf der Gate-Isolationsschicht 112 durch Abscheiden von amorphem
Silizium (zum Beispiel a-Si:H) und von mit Fremdatomen dotiertem
amorphem Silizium (zum Beispiel n+ a-Si:H)
hergestellt.
-
Im
Wesentlichen wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats 100 mit
der mit Fremdatomen amorphen Siliziumschicht 116 eine leitende
metallische Schicht 118 ausgebildet, durch Abscheiden von
einem oder mehreren Materialien aus der oben erwähnten leitenden metallischen
Gruppe. Eine Photoresistschicht 120 wird auf der leitenden
Metallschicht 118 durch Beschichten des Substrats 100 mit dem
Photoresist hergestellt.
-
Über der
Photoresistschicht 120 wird eine Maske M aufgebracht. Die
Maske M enthält
ein Lichtübertragungsbereich
B1, einen Lichtblockierungsbereich B2 und einen halbdurchlässigen Lichtbereich B3.
Der halbdurchlässige
Lichtbereich B3 stimmt mit der Gate-Elektrode 102 im Schaltbereich
S überein, wobei
der Lichtblockierungsbereich B2 mit der Absperrstruktur 110 und
den anderen Teilen im Schaltbereich S übereinstimmt und der Lichtübertragungsbereich
B1 stimmt mit dem Pixel überein.
-
Die
Photoresistschicht 120 wird durch die Maske M belichtet.
Ein Teil der Photoresistschicht 120 über der Gate-Elektrode 102 wird
teilweise belichtet, während
der Teil der Photoresistschicht 120 im Pixel-Bereich P
im Wesentlichen vollständig
belichtet wird.
-
Als
nächstes
wird die belichtete Photoresistschicht 120 entwickelt.
-
In
den 5C und 6C werden
eine erste Photoresiststruktur 124a und eine zweite Photoresiststruktur 124b ausgebildet,
wobei die leitende metallische Schicht 118 teilweise freigelegt
wird. Die erste Photoresiststruktur 124a ist im Schaltbereich
S angeordnet und weist zwei Teile mit verschiedenen Stärken auf.
Die erste Photoresiststruktur 124a erstreckt sich über der
gemeinsamen Potentialleitung 106. Die zweite Photoresiststruktur 124b erstreckt sich
von der ersten Photoresiststruktur 124a entlang der zweiten
Seite des Pixel-Bereichs P. Die zweite Photoresiststruktur 124b ist über der
Absperrstruktur 110 angeordnet.
-
In
den 5D und 6D werden
die freigelegte leitende Metallschicht 118, die mit Fremdatomen
dotierte amorphe Siliziumschicht 116 und die intrinsische
amorphe Siliziumschicht 114 entfernt, wobei die Gate-Isolationsschicht 112 freigelegt
wird.
-
Im
Allgemeinen werden die mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht 116 und
die intrinsische amorphe Siliziumschicht 114 trockengeätzt. Deshalb
kann die leitende metallische Schicht 118 zusammen mit
der mit Fremdatomen dotierten amorphen Siliziumschicht 116 und
der intrinsischen amorphen Siliziumschicht 114 gemeinsam
trockengeätzt
werden. Alternativ können
die mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht 116 und
die intrinsische amorphe Siliziumschicht 114 trockengeätzt werden,
nachdem die leitende metallische Schicht 118 nassgeätzt wurde.
-
Unter
der Photoresiststruktur 124a werden nacheinander eine erste
Halbleiterschicht 126 und eine erste metallische Struktur 130 ausgebildet,
wobei eine zweite Halbleiterschicht 128 und eine zweite metallische
Struktur 132 nacheinander unter der zweiten Photoresiststruktur 124b hergestellt
werden. Jede der ersten Halbleiterschicht 126 und der zweiten
Halbleiterschicht 128 enthält die mit Fremdatomen dotierte
amorphe Siliziumschicht 116 und die intrinsische amorphe
Siliziumschicht 114. Die zweite Halbleiterschicht 128 erstreckt
sich von der ersten Halbleiterschicht 126. Die zweite metallische
Struktur 132 erstreckt sich von der ersten metallischen
Struktur 130.
-
Wie
in den 5E und 6E gezeigt,
wird als nächstes
ein Veraschungsprozess durchgeführt. Der
Teil "D" der ersten Photoresiststruktur 124a,
der über
der Gate-Elektrode 102 angeordnet und dünner als der andere Teil ist,
wird entfernt, um somit die erste metallische Struktur 130 teilweise
freizulegen. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die anderen Teile der ersten
Photoresiststruktur 124a und der zweiten Photoresiststruktur 124b teilweise
entfernt, wobei die Dicke der anderen Teile der ersten Photoresiststruktur 124a und
der zweiten Photoresiststruktur 124b verringert wird. Auch
wenn es in den Figuren nicht dargestellt ist, weisen die ersten
und zweiten Photoresiststrukturen 124a und 124b an
ihren oberen Oberflächen
eine gebogene Form auf. Das heißt,
die Dicke der Photoresiststrukturen 124a und 124b ist
in der Mitte dicker als an den Rändern.
Deshalb werden während
des Vera schungsprozesses die Ränder
der ersten und zweiten Photoresiststrukturen 124a und 124b ebenso
entfernt, wobei die Ränder
der ersten metallischen Struktur 130 und der zweiten metallischen
Struktur 132 teilweise freigelegt werden.
-
In
den 5F und 6F wird
die metallische Struktur 130 gemäß 5E teilweise
entfernt, wobei eine Source-Elektrode 138 und eine Drain-Elektrode 140 im
Schaltbereich S hergestellt werden. Die Source- und die Drain-Elektroden 138 und 140 sind
beabstandet voneinander über
der Gate-Elektrode 102 angeordnet. Die zweite metallische
Struktur 132 der 6E, die
sich von der Source-Elektrode 138 erstreckt, wird eine
Datenleitung 142.
-
Nachfolgend
wird die mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht 116 der 5E teilweise
zwischen der Source- und der Drain-Elektrode 138 und 140 entfernt.
Die teilweise entfernte mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht
der ersten Halbleiterschicht 126 wird als eine ohmsche Kontaktschicht 136 bezeichnet,
wobei die intrinsische amorphe Siliziumschicht der ersten Halbleiterschicht 126 als
eine aktive Schicht 134 bezeichnet wird.
-
Wenn
die erste metallische Struktur 130 der 5E und
die mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht 116 der 5E über der
Gate-Elektrode 102 entfernt werden, können die Ränder der ersten und zweiten
metallischen Struktur 130 und 132 gemäß den 5E und 6E und
die ersten und zweiten Halbleiterschichten 126 und 128,
insbesondere die mit Fremdatomen dotierte amorphe Siliziumschicht 116 der 5E und 6E,
teilweise entfernt werden. Deshalb werden die Ränder der aktiven Schicht 134 der
ersten Halbleiterschicht 126 und die intrinsische amorphe
Siliziumschicht 114 der zweiten Halbleiterschicht 128 freigelegt.
-
Die
ersten und zweiten Photoresiststrukturen 124a und 124b gemäß den 5E und 6E werden
entfernt.
-
Die 5G und 6G zeigen
das Matrixsubstrat in einem dritten Maskenprozess. In den 5G und 6G wird
eine Passivierungsschicht 146 im Wesentlichen auf der ganzen Oberfläche des Substrats 100 ein schließlich der
Source- und Drain-Elektroden 138 und 140 und der
Datenleitung 142 ausgebildet. Die Passivierungsschicht 146 kann durch
Abscheiden von einem oder mehreren Materialien hergestellt werden,
ausgewählt
aus einer anorganischen isolierenden Materialgruppe einschließlich Siliziumnitrid
und Siliziumoxid, oder durch Beschichten des Substrat 100 mit
einem oder mehreren Materialien, ausgewählt aus einer organischen isolierenden
Materialgruppe, einschließlich
Benzocyklobuten (BCB) oder einem Akrylharz. Als nächstes wird
die Passivierungsschicht 146 mit einem dritten Maskenprozess
strukturiert, wobei ein Drain-Kontaktloch 148 und ein Kontaktloch
in der gemeinsamen Potentialstruktur (nicht dargestellt) ausgebildet
werden. Das Drain-Kontaktloch 148 legt teilweise die Drain-Elektrode 140 frei,
wobei das Kontaktloch der gemeinsamen Potentialstruktur teilweise
die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 freilegt.
-
Die 5H und 6H zeigen
das Matrixsubstrat während
eines vierten Maskenprozesses. In den 5H und 6H wird
eine transparente leitende Schicht im Wesentlichen auf einer gesamten Oberfläche des
Substrats 100 einschließlich der Passivierungsschicht 146 abgeschieden.
Die transparente leitfähige
Schicht kann aus einer transparenten leitfähigen Materialgruppe ausgewählt werden,
einschließlich
Indiumzinnoxid (ITO) und Indiumzinkoxid (IZO). Die transparente
leitfähige
Schicht wird mittels eines vierten Maskenprozesses strukturiert,
wobei Pixel-Elektroden 150 und gemeinsame Potentialelektroden 152 in
dem Pixel-Bereich P hergestellt werden. Die Pixel-Elektroden 150 kontaktieren
die Drain-Elektrode 140 durch das Drain-Kontaktloch 148,
wobei die Pixel-Elektroden 150 elektrisch mit der Drain-Elektrode 140 verbunden
sind. Obwohl es nicht dargestellt ist, kontaktieren die gemeinsamen Potentialelektroden 152 die
gemeinsamen Potentialstrukturen 108 über das Kontaktloch der gemeinsamen
Potentialstruktur, wobei die gemeinsamen Potentialelektroden 152 elektrisch
mit den gemeinsamen Potentialstrukturen 108 und der gemeinsamen Potentialleitung 106 verbunden
sind. Die Pixel-Elektroden 150 wechseln sich mit den gemeinsamen
Potentialelektroden 152 ab.
-
Die
Drain-Elektrode 140 erstreckt sich über der gemeinsamen Potentialleitung 106.
Ein Teil der Drain-Elektrode 140 überlappt die gemeinsame Potentialleitung 106,
um einen Speicherkondensator Cst zu bilden, wobei die gemeinsame
Potentialleitung 106 als eine erste Elektrode des Speicher kondensators
Cst dient, und der Teil der Drain-Elektrode 140 als eine
zweite Elektrode des Speicherkondensators Cst fungiert.
-
In
dem ersten Ausführungsbeispiel
weist die Absperrstruktur 110 eine schmalere Breite als
die zweite Halbleiterschicht 128 unter der Datenleitung 142 auf.
Die Absperrstruktur kann die gleiche Breite oder eine breitere Breite
als die zweite Halbleiterstruktur unter der Datenleitung aufweisen.
-
In 7 ist
eine Ansicht eines Matrixsubstrats für eine IPS-LCD-Vorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
dargestellt.
-
In 7 wird
eine Gate-Leitung 204 entlang einer ersten Richtung auf
einem transparenten isolierenden Substrat 200 hergestellt.
Eine Datenleitung 242 ist entlang einer zweiten Richtung
hergestellt. Die Gate-Leitung 204 und die Datenleitung 242 kreuzen
einander, um einen Pixel-Bereich P zu definieren. Entlang der ersten
Richtung werden eine erste gemeinsame Potentialleitung 206a und
eine zweite gemeinsame Potentialleitung 206b hergestellt.
Die ersten und zweiten Leitungen 206a und 206b sind
an gegenüberliegenden
Seiten des Pixel-Bereichs P vorhanden und insbesondere an einer
unteren Seite und an einer oberen Seite des Pixel-Bereichs P, wie in 7 dargestellt.
-
In
der Nähe
eines Kreuzungspunkts der Gate-Leitung 204 und der Datenleitung 242 ist
ein Dünnfilmtransistor
T gebildet, der mit der Gate-Leitung 204 und der Datenleitung 242 verbunden
ist. Der Dünnfilmtransistor
T enthält
eine Gate-Elektrode 202, eine erste Halbleiterschicht 226,
eine Source-Elektrode 238 und eine Drain-Elektrode 240.
Ein Teil der Gate-Leitung 204 dient als Gate-Elektrode 202.
Die erste Halbleiterschicht 226 ist auf der Gate-Elektrode 202 angeordnet
und enthält
eine aktive Schicht 234. Die Source- und Drain-Elektroden 238 und 240 sind
auf der ersten Halbleiterschicht 226 hergestellt und voneinander
beabstandet.
-
Eine
zweite Halbleiterschicht 228 ist unter Datenleitung 242 ausgebildet,
wobei sich die zweite Halbleiterschicht 228 von der ersten
Halbleiterschicht 226 erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht 228 ist
teilweise an beiden Seiten der Datenleitung 242 freigelegt.
-
Die
gemeinsamen Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 sind
in dem Pixel-Bereich P ausgebildet. Die Pixel-Elektroden 250 sind mit
der Drain-Elektrode 240 verbunden, wobei die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 mit der zweiten gemeinsamen Potentialleitung 206b verbunden
sind. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 sind
transparent und stab- oder streifenförmig ausgebildet. Die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 sind gebogen
oder angewinkelt.
-
Ein
Teil der Drain-Elektrode 240 erstreckt sich über der
gemeinsamen ersten Potentialleitung 206a. Die Drain-Elektrode 240 überlappt
die erste gemeinsame Potentialleitung 206a, um einen Speicherkondensator
Cst auszubilden, wobei die erste gemeinsame Potentialleitung 206a als
eine erste Elektrode des Speicherkondensators Cst dient und der Teil
der Drain-Elektrode 240 als eine zweite Elektrode des Speicherkondensators
Cst fungiert.
-
Unter
der zweiten Halbleiterschicht 228 ist eine Absperrstruktur 210 ausgebildet.
Die Absperrstruktur 210 hat die gleiche Breite, oder eine
breitere Breite als die zweite Halbleiterschicht 228. Hierbei werden,
um einen Kurzschluss zu verhindern, die gemeinsamen Potentialstrukturen 108 gemäß 3 nicht
ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252, die
an die Datenleitung 242 angrenzen, weisen einen breitere
Breite auf als im ersten Ausführungsbeispiel
und dienen als gemeinsame Potentialstruktur 108 gemäß 3 im
ersten Ausführungsbeispiel.
-
In
den 8A und 8B werden
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 8A und 8B entsprechen
der Linie VII-VII und der Linie VIII-VIII gemäß 7.
-
In
den 8A und 8B enthält die IPS-LCD-Vorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
ein erstes Substrat 200, ein zweites Substrat 400,
und eine Flüssigkristallschicht
LC, die zwischen dem ersten und zweiten Substrat 200 und 400 eingefügt ist.
Die ersten und zweiten Substrate 200 und 400 sind
transparent ausgestaltet.
-
Gemeinsame
Potentialelektroden 252, Pixel-Elektroden 250 und
ein Dünnfilmtransistor
T sind auf dem ersten Substrat 200 ausgebildet. Die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 sind
in einem Pixel-Bereich P vorhanden und sind im Wesentlichen transparent.
Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 weisen
jeweils eine Stab- oder Streifenform auf. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 wechseln
sich mit den Pixel-Elektroden 250 ab. Der Dünnfilmtransistor
T ist in einem Schaltbereich S angeordnet. Der Dünnfilmtransistor T enthält eine
Gate-Elektrode 202, eine Gate-Isolationsschicht 212,
eine erste Halbleiterschicht 226, eine Source-Elektrode 238 und
eine Drain-Elektrode 240. Die erste Halbleiterschicht 226 setzt
sich aus einer aktiven Schicht 234 und einer ohmschen Kontaktschicht 236 zusammen.
-
Entlang
einer Seite des Pixel-Bereichs P ist eine Datenleitung 242 hergestellt.
Unter der Datenleitung 242 ist eine zweite Halbleiterschicht 228 hergestellt.
Die zweite Halbleiterschicht 228 erstreckt sich von der
ersten Halbleiterschicht 226 und enthält eine intrinsische amorphe
Siliziumschicht 216 und eine mit Fremdatomen dotierte amorphe
Siliziumschicht 218. Die intrinsische amorphe Siliziumschicht 216 der
zweiten Halbleiterschicht 228 wird an beiden Seiten der
Datenleitung 242 freigelegt.
-
Darüber hinaus
ist entlang einer anderen Seite des Pixel-Bereichs P auf dem ersten
Substrat 200 eine Gate-Leitung 204 ausgebildet.
Ein Teil der Gate-Leitung 204 dient als Gate-Elektrode 202.
Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, schneidet die Gate-Leitung 204 die
Datenleitung 242, um einen Pixel-Bereich P zu bilden. Eine
erste gemeinsame Potentialleitung 206a und eine zweite
gemeinsame Potentialleitung 206b gemäß 7 sind von
der Gate-Leitung 204 auf dem ersten Substrat 200 beabstandet
angeordnet.
-
Unter
der Datenleitung 242 wird eine Absperrstruktur 210 hergestellt.
Die Absperrstruktur 210 kann aus dem gleichen Material
und in der gleichen Schicht hergestellt sein, wie die Gate-Leitung 204, die
Gate-Elektrode 202 und die ersten und zweiten gemeinsamen
Potentialleitungen 206a und 206b. Die Absperrstruktur 210 verhindert,
dass von der Hintergrundbeleuchtung emittiertes Licht die zweite
Halbleiterschicht 128 erreicht, die an einer Rückseite
des ersten Substrats angeordnet sein kann. Da das Licht von der Absperrstruktur 210 abgeschirmt
wird, können
in der zweiten Halbleiterschicht 228 Ströme vermieden
werden. Somit werden wellenartige Störungen verhindert.
-
Auf
einer inneren Oberfläche
der zweiten Matrix 400 sind eine Schwarzmatrix 402 und
eine Farbfilterschicht 404 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 402 ist über der
Gate-Leitung 204, der Datenleitung 242 und dem
Dünnfilmtransistor
T angeordnet. Die Farbfilterschicht 404 ist über dem
Plxel-Bereich P angeordnet.
-
Das
Matrixsubstrat gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
kann mit den gleichen Prozessen hergestellt werden, wie die des
ersten Ausführungsbeispiels,
weshalb der Herstellungsprozess nicht beschrieben wird.
-
Im
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird
die Absperrstruktur unter der zweiten Halbleiterschicht hergestellt
und verhindert, dass Licht 1n die zweite Halbleiterschicht
eindringt. In einem dritten Ausführungsbeispiel
ist die Absperrschicht über
der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Deshalb kann, obwohl
ein Licht die zweite Halbleiterstruktur erreichen kann und Ströme in der
zweiten Halbleiterstruktur erzeugt werden können, eine wellenartige Störung durch
Abschirmungseffekte verhindert werden.
-
9A und 9B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
-
In
den 9A und 9B enthält die IPS-LCD-Vorrichtung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
eine erstes Substrat 200, ein zweites Substrat 400 und
eine Flüssigkristallschicht
LC, die zwischen dem ersten und zweiten Substrat 200 und 400 eingefügt ist.
Die ersten und zweiten Substrate 200 und 400 können transparent
ausgestaltet sein.
-
Auf
dem ersten Substrat 200 sind gemeinsame Potentialelektroden 252,
Pixel-Elektroden 250, gemeinsame Potentialstrukturen 208 und
ein Dünnfilmtransistor
T ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 und
die Pixel-Elektroden 250 sind in einem Pixel-Bereich P
ausgebildet und sind im Wesentlichen transparent. Die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 können jeweils
stab- oder streifenförmig
ausge bildet sein. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 wechseln
sich mit den Pixel-Elektroden 250 ab. Der Dünnfilmtransistor
T ist in einem Schaltbereich S angeordnet. Der Dünnfilmtransistor T enthält eine Gate-Elektrode 202,
eine Gate-Isolationsschicht 212, eine erste Halbleiterschicht 226,
eine Source-Elektrode 238 und eine Drain-Elektrode 240.
Die erste Halbleiterschicht 226 setzt sich aus einer aktiven Schicht 234 und
einer ohmschen Kontaktschicht 236 zusammen. Die gemeinsamen
Potentialstrukturen 208 sind entlang der Ränder des
Pixel-Bereichs P ausgebildet.
-
Eine
Datenleitung 242 ist entlang einer Seite des Pixel-Bereichs
P ausgebildet. Eine zweite Halbleiterschicht 228 ist unter
der Datenleitung 242 hergestellt. Die zweite Halbleiterschicht 228 erstreckt sich
von der ersten Halbleiterschicht 226 und enthält eine
intrinsische amorphe Siliziumschicht 216 und eine mit Fremdatomen
dotierte amorphe Siliziumschicht 218. Die intrinsische
amorphe Siliziumschicht 216 der zweiten Halbleiterschicht 228 ist
an beiden Seiten der Datenleitung 242 freigelegt.
-
Darüber hinaus
ist eine Gate-Leitung 204 entlang einer anderen Seite des
Pixel-Bereichs P auf dem ersten Substrat 200 ausgebildet.
Ein Teil der Gate-Leitung 204 dient als Gate-Elektrode 202.
Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, schneidet die Gate-Leitung 204 die
Datenleitung 242, um den Pixel-Bereich P zu bilden. Eine
gemeinsame Potentialleitung 206 ist von der Gate-Leitung 204 auf
dem ersten Substrat 200 beabstandet angeordnet.
-
Über der
Datenleitung 242 ist eine Absperrstruktur 256 ausgebildet.
Die Absperrstruktur 256 kann aus dem gleichen Material
und in der gleichen Schicht ausgebildet sein, wie die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 und der Pixel-Elektroden 250. Die
Absperrstruktur 256 hat eine breitere Breite als die zweite
Halbleiterschicht 228 und deckt die zweite Halbleiterschicht 228 ab.
Die Absperrstruktur 256 kontaktiert die Datenleitung 242 über Datenkontaktlöcher CH,
die in einer Passivierungsschicht 246 ausgebildet sind,
zufällig.
-
Auf
einer inneren Oberfläche
des zweiten Substrats 400 sind eine Schwarzmatrix 402 und
eine Farbfilterschicht 404 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 404 ist über der
Gate-Leitung 204, der Datenleitung 242 und dem Dünnfilmtransistor
T ausgebildet. Die Farbfilterschicht 404 ist über dem
Pixel-Bereich P angeordnet.
-
Obwohl
in der zweiten Halbleiterschicht 228 aufgrund eines Lichts
von einer Hintergrundbeleuchtung Ströme erzeugt werden können, schirmt
die Absperrstruktur 256 ein elektrisches Feld von der zweiten
Halbleiterschicht 228 ab, wobei die Kopplung zwischen der
zweiten Halbleiterschicht 228 und den Pixel- und gemeinsamen
Potentialelektroden 250 und 252 minimiert werden
kann. Dementsprechend können
die wellartige Störungen
auf dem Bild einer IPS-LCD-Vorrichtung verringert werden.
-
Wie
oben dargestellt, kontaktiert die Absperrstruktur 256 die
Datenleitung 242. Obwohl die Datenleitung 242 unterbrochen
sein kann, können
Signale überall
zur Datenleitung 242 über
die Absperrstruktur 246 zugeführt werden. Die Absperrstruktur 256 kann
als Reparaturleitung dienen.
-
Das
Matrixsubstrat kann im dritten Ausführungsbeispiel mit den gleichen
Prozessen hergestellt werden, wie beim ersten Ausführungsbeispiel,
außer für die Absperrstruktur
und die Datenkontaktlöcher. Das
heißt,
die Datenkontaktlöcher
werden mit dem gleichen Prozess wie ein Drain-Kontaktloch hergestellt,
wobei die Absperrstruktur mit dem gleichen Prozess wie die Pixel-Elektroden
und die gemeinsamen Potentialelektroden hergestellt wird.
-
Die
Absperrstrukturen können
unter der zweiten Halbleiterschicht und über der zweiten Halbleiterschicht
entsprechend ausgebildet werden.
-
Die 10A und 10B zeigen
Schnittdarstellungen einer IPS-LCD-Vorrichtung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
-
In 10A und 10B enthält eine IPS-LCD-Vorrichtung
ein erstes Substrat 200, ein zweites Substrat 400 und
eine zwischen dem ersten und zweiten Substrat 200, 400 eingefügte Flüssigkristallschicht
LC. Die ersten und zweiten Substrate 200, 400 können transparent
ausgebildet sein.
-
Auf
dem ersten Substrat 200 sind gemeinsame Potentialelektroden 252,
Pixel-Elektroden 250, gemeinsame Potentialstrukturen 208 und
ein Dünnfilmtransistor
T ausgebildet. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 und
die Pixel-Elektroden 250 sind in einem Pixel-Bereich P
angeordnet und sind im Wesentlichen transparent ausgestaltet. Jede
der gemeinsamen Potentialelektroden 252 und der Pixel-Elektroden 250 kann
eine stab- oder streifenförmige
Form aufweisen. Die gemeinsamen Potentialelektroden 252 wechseln
sich mit den Pixel-Elektroden 250 ab. Der Dünnfilmtransistor
T ist in einem Schaltbereich S eingeordnet. Die gemeinsamen Potentialstrukturen 208 sind
entlang der Ränder
des Pixel-Bereichs P ausgebildet. Der Dünnfilmtransistor T enthält eine
Gate-Elektrode 202, eine Gate-Isolationsschicht 212,
eine erste Halbleiterschicht 226, eine Source-Elektrode 238 und
eine Drain-Elektrode 240. Die
erste Halbleiterschicht 226 setzt sich aus einer aktiven
Schicht 234 und einer ohmschen Kontaktschicht 236 zusammen.
-
Entlang
einer Seite des Pixel-Bereichs P ist eine Datenleitung 242 ausgebildet.
Eine zweite Halbleiterschicht 228 ist unter der Datenleitung 242 ausgebildet.
Die zweite Halbleiterschicht 228 erstreckt sich von der
ersten Halbleiterschicht 226 und enthält eine intrinsische amorphe
Siliziumschicht 216 und eine mit Fremdatomen dotierte amorphe
Siliziumschicht 218. Die intrinsische amorphe Siliziumschicht 216 der
zweiten Halbleiterschicht 228 ist an beiden Seiten der
Datenleitung 242 freigelegt.
-
Weiter
ist auf dem ersten Substrat 200 eine Gate-Leitung 204 ausgebildet.
Ein Teil der Gate-Leitung 204 dient als Gate-Elektrode 202.
Obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, schneidet die Gate-Leitung 204 die
Datenleitung 242, um einen Pixel-Bereich P zu bilden. Eine
gemeinsame Potentialleitung 206 ist von der Gate-Leitung 204 auf
dem ersten Substrat beabstandet vorhanden.
-
Eine
erste Absperrstruktur 210 ist unter der Datenleitung 242 ausgebildet,
wobei eine zweite Absperrstruktur 256 über der Datenleitung 242 ausgebildet
ist. Die erste Absperrstruktur 210 kann aus dem gleichen
Material und in der gleichen Schicht hergestellt sein, wie die Gate-Leitung,
die gemeinsame Potentialleitung 206 und die gemeinsame
Potentialstruktur 208. Die zweite Absperrstruktur 256 kann aus
dem gleichen Material und in der gleichen Schicht wie die gemeinsamen
Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 ausgebildet
sein. Die zweite Absperrstruktur 256 kontaktiert die Datenleitung 242 beliebig über die
Datenkontaktlöcher
CH in der Passivierungsschicht 246. Die zweite Absperrstruktur 256 hat
eine breitere Breite als die zweite Halbleiterschicht 228 und überdeckt
die zweite Halbleiterschicht 228. Die erste Absperrstruktur 210 kann eine
schmalere Breite als die zweite Halbleiterschicht 228 aufweisen,
oder die erste Absperrstruktur 210 kann die gleiche oder
eine breitere Breite aufweisen, als die zweite Halbleiterstruktur 228.
-
Jedoch
ist es bevorzugt, die erste Absperrstruktur mit einer schmaleren
Breite als die zweite Halbleiterstruktur 228 auszubilden,
da die zweite Absperrstruktur 256 über der Datenleitung 242 ausgebildet
ist. Insbesondere können
die erste Absperrstruktur 210, die zweite Halbleiterschicht 228 und
die Datenleitung 242 nicht korrekt ausgerichtet sein, wobei
eine Seite der zweiten Halbleiterschicht 228 mehr von der
ersten Absperrstruktur 210 als von einer anderen Seite
abweichen kann. Dadurch kann eine Kopplungskapazität zwischen
der zweiten Halbleiterschicht 228 und der gemeinsamen Potentialelektrode 252,
oder zwischen der zweiten Halbleiterschicht 228 und der
Pixel-Elektrode 250 erzeugt werden. Jedoch kann die Kopplungskapazität von der
zweiten Absperrstruktur 256 abgeschirmt werden. Somit werden wellenartige
Störungen
verhindert.
-
Weiter
kontaktiert die zweite Absperrstruktur 256 die Datenleitung 242.
Obwohl die Datenleitung 242 unterbrochen sein kann, können Signale
zur Datenleitung 242 über
die zweite Absperrstruktur 256 zugeführt werden, da die zweite Absperrstruktur 256 als
Reparaturleitung dienen kann.
-
Auf
einer inneren Oberfläche
des zweiten Substrats 400 sind eine Schwarzmatrix 402 und
eine Farbfilterschicht 404 ausgebildet. Die Schwarzmatrix 402 ist über der
Gate-Leitung 204, der Datenleitung 242 und dem
Dünnfilmtransistor
T angeordnet. Die Farbfilterschicht 404 ist im Pixel-Bereich
P angeordnet.
-
Das
Matrixsubstrat entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel kann mit den
gleichen Herstellungsprozessen hergestellt werden, wie die des ersten
Ausführungsbeispiels,
außer
für die
Datenkontaktlöcher
und die zweite Absperrstruktur. Das heißt, die Datenkontaktlöcher CH,
die die Datenleitung 242 teilweise freilegen, werden mittels
des dritten Maskenprozesses hergestellt, um das Drain-Kontaktloch
auszubilden. Die zweite Absperrstruktur 256 wird über der
Datenleitung 242 mittels des vierten Maskenprozesses ausgebildet,
um die gemeinsamen Potentialelektroden 252 und die Pixel-Elektroden 250 herzustellen.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine Halbleiterschicht unter
einer Datenleitung ausgebildet ist und an beiden Seiten der Datenleitung freigelegt
ist, eine Absperrstruktur unter der Halbleiterschicht oder über der
Datenleitung ausgebildet. Die Absperrstruktur verhindert, dass Licht
in die Halbleiterschicht eindringt, oder schirmt ein elektrisches Feld
von der Halbleiterschicht ab. Somit werden wellenartige Störungen verhindert
und es kann eine LCD-Vorrichtung mit einer hohen Qualität bereitgestellt
werden.
-
Die
Absperrstruktur, die über
der Datenleitung ausgebildet wird, kann mit der Datenleitung verbunden
werden und als Reparaturleitung dienen, wenn die Datenleitung unterbrochen
ist. Dies kann die Anzahl von fehlerhaften Produkten verringern und
den Produktionsausstoß erhöhen.
-
Es
ist für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedenen Modifikationen und
Variationen bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können, ohne
vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Es ist somit beabsichtigt,
dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen
dieser Erfindung abdeckt, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche und
ihrer Äquivalente
fallen.