DE102012108165A1

DE102012108165A1 - Array-Substrat für Streufeldschaltung-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102012108165A1
Application number: DE102012108165A
Authority: DE
Inventors: Seung-Kyu Choi; Sun-Hwa Lee; Dong-Su Shin; Cheol-Hwan Lee; Won-Keun PARK
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: US8760595B2; CN102998863B; US20130063673A1; DE102012108165B4; CN102998863A

Abstract

Eine Streufeldschaltung(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben werden beschrieben, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Gate-Leitung (103), die in einer Richtung auf einer Oberfläche eines ersten Substrats (101) ausgebildet ist; eine Datenleitung (113a), die auf dem ersten Substrat (101) ausgebildet ist und die Gate-Leitung (103) kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor (T), der auf dem ersten Substrat (101) ausgebildet ist und an einem Kreuzungspunkt der Gate-Leitung (103) und der Datenleitung (113a) ausgebildet ist; eine Isolationsschicht (117) mit einem Öffnungsbereich (121), der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, um zumindest einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) freizulegen; eine Pixelelektrode (123a), die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117) ausgebildet ist und mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (T) verbunden ist; eine Passivierungsschicht (127), die an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117) ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden (133a), die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht (127) ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Flüssigkristallanzeige, und insbesondere ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung (Fringe Field Switching(FFS))-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen beruht das Ansteuerprinzip einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf optischer Anisotropie und Polarisation von Flüssigkristallen. Flüssigkristalle, die eine gestreckte Struktur haben, weisen eine Richtungscharakteristik bei der molekularen Anordnung auf, und daher kann die Richtung ihrer molekularen Anordnung kontrolliert werden, indem künstlich ein elektrisches Feld an die Flüssgkrstalle angelegt wird.
Folglich kann, falls die Richtung der molekularen Anordnung der Flüssigkristalle beliebig kontrolliert wird, die molekulare Anordnung der Flüssigkristalle geändert werden und Licht wird in der Molekularanordnungsrichtung der Flüssigkristalle gebrochen mittels optischer Anisotropie, so dass Bildinformationen gezeigt werden.
Derzeit wird eine Aktivmatrixflüssigkristallanzeigevorrichtung (AM-LCD; nachfolgend abgekürzt als ”Flüssigkristallanzeigevorrichtung”) bei der Dünnfilmtransistoren und Pixelelektroden, die mit den Dünnfilmelektroden verbunden sind, in Form einer Matrix angeordnet sind, weitgehend verwendet aufgrund ihrer Auflösungs- und Videorealisierungsfähigkeiten.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann ein Farbfiltersubstrat (d. h. ein oberes Substrat), welches mit gemeinsamen Elektroden ausgebildet ist, ein Array-Substrat (d. h. ein unteres Substrat), welches mit Pixelelektroden ausgebildet ist, und Flüssigkristalle, die zwischen das oberen Substrat und das untere Substrat gefüllt sind, aufweisen, wobei die Flüssigkristalle von einem elektrischen Feld angesteuert werden, das in der vertikalen Richtung zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode angelegt wird, wodurch eine hervorragende Lichtdurchlässigket (transmittance) und ein hervorragendes Öffnungsverhältnis (Aperturverhältnis) erzielt wird.
Das Ansteuern der Flüssigkristalle durch ein elektrisches Feld, das in vertikaler Richtung angelegt wird, hat jedoch den Nachteil, dass dies ungenügende Betrachtungswinkeleigenschaften liefert. Daher wurde jüngst ein Verfahren zum Ansteuern von Flüssigkristallen mittels In-Plane-Switching (In-der-Ebene-Schalten) vorgeschlagen, um den vorgenannten Nachteil zu überwinden, und das Verfahren zum Ansteuern von Flüssigkristallen mittels In-Plane-Switching weist hervorragende Betrachtungswinkeleigenschaften auf.
Eine solche In-Plane-Switching-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann ein Farbfiltersubstrat und ein Arraysubstrat, die einander gegenüberliegen, aufweisen, sowie eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem Arraysubstrat eingefügt ist.
Ein Dünnfilmtransistor, eine gemeinsame Elektrode und eine Pixelelektrode sind jeweils für eine Mehrzahl von Pixeln, die auf einem transparenten isolierenden Substrat auf dem Arraysubstrat definiert sind, bereitgestellt.
Ferner sind die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode so ausgebildet, dass sie parallel zueinander auf demselben Substrat getrennt sind.
Zusätzlich kann das Farbfiltersubstrat an einem Teilbereich, der einer Gate-Leitung, einer Datenleitung und einem Dünnfilmtransistor auf einem transparenten isolierenden Substrat entspricht, eine Schwarzmatrix aufweisen, und einen Farbfilter korrespondierend zu dem Pixel.
Weiterhin wird die Flüssigkristallschicht durch ein horizontales elektrisches Feld zwischen der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode angesteuert.
In diesem Fall werden die gemeinsame Elektrode und die Pixelelektrode als transparente Elektrode ausgebildet, um die Helligkeit sicherzustellen.
Entsprechend ist eine Streufeldschaltung(Fringe Field Switching (FFS))-Technik vorgeschlagen worden, um einen Helligkeitsverbesserungseffekt zu maximieren. Die FFS-Technik ermöglicht es, Flüssigkristalle auf präzise Weise zu steuern, wodurch ein hohes Kontrastverhältnis ohne Farbverschiebung erzielt wird.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Streufeldschaltung(FSS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik wird nachfolgend unter Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Streufeldschaltung(FSS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Teilbereich „A” aus 1 darstellt und schematisch eine Schwarzmatrix (BM) darstellt, die zum Abdecken eines Drain-Kontaktloch-Teilbereichs unter Berücksichtigung eines Verbindungsrandes (bonding margin) dient. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus 1 und stellt eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung dar.
Ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik kann aufweisen: eine Mehrzahl von Gate-Leitungen 13, die sich parallel zueinander und voneinander getrennt in einer Richtung auf einem transparenten isolierenden Substrat 11 erstrecken; eine Mehrzahl von Daten-Leitungen 21, die die Gate-Leitungen 13 kreuzen, so dass Pixelbereiche in den Kreuzungsgebieten definiert werden; einen Dünnfilmtransistor (T), der an einer Kreuzung einer Gate-Leitung 13 und einer Datenleitung 21 ausgebildet ist und aus einer Gate-Elektrode 13a, die sich von der Gate-Leitung 13 aus in senkrechter Richtung erstreckt, einer Gate-Isolationsschicht 15, einer aktiven Schicht 17, einer Source-Elektrode 23 und einer Drain-Elektrode 25 besteht; eine Photoacrylschicht 29, die auf einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich des Dünnfilmtransistors (T) ausgebildet ist; eine gemeinsame Elektrode 33 mit einer großen Fläche, welche auf der Photoacrylschicht 29 ausgebildet ist; eine Passivierungsschicht 35, die auf der Photoacrylschicht 29, welche die gemeinsame Elektrode 33 aufweist, ausgebildet ist, wobei die Drain-Elektrode 25 freigelegt ist; und eine Mehrzahl von Pixelelektroden 37, die auf der Passivierungsschicht 35 ausgebildet sind und mit der Drain-Elektrode 25 elektrisch verbunden sind, wie in 1 bis 3 dargestellt ist.
Hierbei ist eine gemeinsame Elektrode 33 mit einer großen Fläche auf einer vorderen Oberfläche (front surface) des Pixelbereichs angeordnet, so dass sie durch einen Abstand von der Gate-Leitung 13 und der Datenleitung 21 getrennt ist.
Ferner ist eine Mehrzahl von stabförmigen Pixelelektroden 37 auf der gemeinsamen Elektrode 33 angeordnet, wobei die Passivierungsschicht 35 dazwischen eingefügt ist. Hierbei sind die gemeinsame Elektrode 33 und die Mehrzahl von Pixelelektroden 37 aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet, welches ein transparentes leitfähiges Material ist.
Zusätzlich ist die Pixelelektrode 37 durch ein Drain-Kontaktloch 31, das in der Photoacrylschicht 29 gebildet ist, mit der Drain-Elektrode 25 elektrisch verbunden.
Ferner sind, wie in 2 und 3 gezeigt, eine Farbfilterschicht 41 und eine Schwarzmatrix 43, die zwischen den Farbfilterschichten 45 angeordnet ist, um die Transmission von Licht zu blockieren, auf einem Farbfiltersubstrat 41 abgeschieden, das von dem isolierenden Substrat 11, welches die gemeinsame Elektrode 33 und die Mehrzahl von Pixelelektroden 37 aufweist, getrennt ist und mit dem isolierenden Substrat 11 verbunden ist. Hierbei kann die Schwarzmatrix 43, wie in 1 dargestellt, auf dem Farbfiltersubstrat 41 korrespondierend zu einem Teilbereich des Drain-Kontaktlochs 31 einschließlich der Gate-Leitung 13 und der Datenleitung 21 ausgebildet sein.
Ferner kann, wie in 3 gezeigt, eine Flüssigkristallschicht 51 zwischen dem Farbfiltersubstrat 41 und dem isolierenden Substrat 11, die miteinander verbunden sind, ausgebildet sein.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Stand der Technik eine Photoacrylschicht verwendet werden, um eine parasitäre Kapazität zu verringern.
Jedoch muss ein Drain-Kontaktloch 31 gebildet werden, um eine Pixelelektrode 37 und eine Drain-Elektrode 25 des Dünnfilmtransistors T mit der Photoacrylschicht zu verbinden, und es wird ein Flüssigkristalldisklinationsbereich am Umfang des Drain-Kontaktlochs 31 erzeugt, wodurch ein Lichtleck (light leakage) verursacht wird.
Dementsprechend müssen gemäß dem Stand der Technik, um ein Lichtleck, das durch das Erzeugen eines Flüssigkristalldisklinationsbereichs am Umfang des Drain-Kontaktlochs 31 hervorgerufen wird, zu verhindern, alle Umfangsteilbereiche des Drain-Kontaktlochs 31 unter Verwendung einer Schwarzmatrix 43 abgedeckt werden, und somit kann ein Öffnungsbereich derselben, d. h. eine Fläche des Transmissionsbereichs, verringert sein, wodurch die Lichtdurchlässigkeit (transmittance) eines Pixels verringert sein kann. Insbesondere muss, wie in 2 dargestellt, ein Teil eines Öffnungsbereichs einschließlich des Drain-Kontaktlochs 31 unter Berücksichtigung eines Verbindungsrandes (bonding margin) bis zu einer Fläche (A1) mit einer Schwarzmatrix 43 abgedeckt sein, um ein Lichtleck zu verhindern, das hervorgerufen wird durch einen Disklinationsbereich von Flüssigkristallen, der durch das Drain-Kontaktloch 31 erzeugt wird, wie in 2 dargestellt, und somit kann der Transmissionsbereich eines Pixels um bis zu diesen Abstand verringert sein, wodurch die Lichtdurchlässigkeit (transmittance) entsprechend herabgesetzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird bereitgestellt, um die vorhergehend genannten Probleme zu verbessern, und ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Öffnungsbereich eines Pixels zu maximieren, ohne separat ein Drain-Kontaktloch zum Kontaktieren einer Drain-Elektrode zu bilden, um die Lichtdurchlässigkeit zu vergrößern.
Um das vorhergehend genannte Ziel zu erreichen, wird ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitgestellt, und das Arraysubstrat kann aufweisen: eine Gate-Leitung, die in einer Richtung auf einer Oberfläche des Substrats ausgebildet ist; eine Datenleitung, die die Gate-Leitung kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor, der an einer Kreuzung der Gate-Leitung und der Datenleitung ausgebildet ist; eine Isolationsschicht mit einem Öffnungsbereich, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors befindet, um zumindest einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors freizulegen; eine Pixelelektrode, die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht ausgebildet ist und mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (z. B. direkt) verbunden ist; eine Passivierungsschicht, die an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht, der die Pixelelektrode aufweist, ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden, die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Um das vorangehend genannte Ziel zu erreichen, wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Array-Substrats für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung (z. B. eine Streufeldschaltung-(FFS)-AH-IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung) bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweisen kann: Bilden einer Gate-Leitung in einer Richtung auf einer Oberfläche des Substrats; Bilden einer Datenleitung, die die Gate-Leitung kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird, und eines Dünnfilmtransistors an einer Kreuzung der Gate-Leitung und der Datenleitung auf dem ersten Substrat; Bilden einer Isolationsschicht mit einem Öffnungsbereich, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors befindet, um zumindest einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors freizulegen; Bilden einer Pixelelektrode, die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht ausgebildet ist und mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor verbunden ist; Bilden einer Passivierungsschicht an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht, der die Pixelelektrode aufweist; und Bilden einer Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden, die voneinander getrennt sind, an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht.
Um das vorangehend genannte Ziel zu erreichen, wird ferner ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitgestellt, wobei das Array-Substrat aufweisen kann: eine Gate-Leitung, die in einer Richtung auf einer Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist; eine Datenleitung, die die Gate-Leitung kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor, der an einer Kreuzung der Gate-Leitung und der Datenleitung ausgebildet ist; eine Isolationsschicht mit einem Öffnungsbereich, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors befindet, um zumindest eine Source-Elektrode und einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors freizulegen; eine Pixelelektrode, die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht ausgebildet ist und direkt mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor verbunden ist; eine Passivierungsschicht, die an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht, welcher die Pixelelektrode aufweist, ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden, die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen desselben gemäß einer Ausführungsform können die folgenden Effekte aufweisen.
Bei einem Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen desselben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Drain-Kontaktloch, welches gemäß dem Stand der Technik gebildet wird, um eine Drain-Elektrode mit einer Pixelelektrode zu verbinden, weggelassen, und ein Öffnungsbereich zum Freilegen eines oberen Teilbereichs des Dünnfilmtransistors wird derart auf einer organischen Isolationsschicht gebildet, dass der freigelegte Dünnfilmtransistor und die Pixelelektrode auf direkte Weise miteinander elektrisch verbunden sind, und somit kann eine Fläche, die gemäß dem Stand der Technik dazu verwendet wurde, um ein Drain-Kontaktloch zu bilden, d. h. eine von der Schwarzmatrix bedeckte Fläche, als Öffnungsgebiet genutzt werden, so dass der gemäß dem Stand der Technik zum Bilden des Drain-Kontaktlochs genutzte Teilbereich, welcher Ursache für eine verringerte Lichtdurchlässigkeit war, wegfällt, wodurch die Lichtdurchlässigkeit verglichen mit dem Stand der Technik um mehr als 20 Prozent erhöht wird.
Ferner kann gemäß Ausführungsformen der Erfindung eine lichtempfindliche Photoacrylschicht, die im Stand der Technik zum Verringern einer parasitären Kapazität verwendet wurde, so verwendet werden, wie sie ist, wodurch der Energieverbrauch verringert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen, und eingeschlossen sind in und einen Teil bilden dieser Anmeldung, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
In den Zeichnungen gilt:
1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik darstellt;
2 ist eine vergrößere Draufsicht, die einen Teilbereich ”A” der 1 darstellt und schematisch eine Schwarzmatrix (BM) zum Abdecken eines Drain-Kontaktloch-Teilbereichs unter Berücksichtigung eines Verbindungsrandes darstellt;
3 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 1 und stellt eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung dar;
4 ist eine schematische Draufsicht, die eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 4 und stellt eine AH-IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
6A bis 6O sind Herstellungsprozessquerschnittsansichten, die ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
8A bis 8O sind Herstellungsprozessquerschnittsansichten, die ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen desselben gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
4 ist eine schematische Draufsicht, die eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 4 darstellt.
Eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer in 4 und 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: eine Gate-Leitung 103, die in (anders ausgedrückt, entlang) einer Richtung auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats 101 ausgebildet ist; eine Datenleitung 113a, die die Gate-Leitung 103 kreuzt, so dass ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor (T), der an einer Kreuzung der Gate-Leitung 103 und Datenleitung 113a ausgebildet ist; eine organische Isolationsschicht 117, die einen Öffnungsbereich 121 aufweist, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, um den Dünnfilmtransistor (T) freizulegen; eine Pixelelektrode 123a, die an einem oberen Teilbereich (z. B. auf der Oberseite) der organischen Isolationsschicht 117 ausgebildet ist und direkt mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (T) verbunden ist; eine Passivierungsschicht 127, die an einem oberen Teilbereich (z. B. auf der Oberseite) der organischen Isolationsschicht 117, welcher die Pixelelektrode 123a aufweist, ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 133a, die an einem oberen Teilbereich (z. B. auf der Oberseite) der Passivierungsschicht 127 ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Hierbei ist eine Pixelelektrode 123a, die eine große Fläche aufweist, auf einer vorderen Oberfläche (front surface) des Pixelbereichs angeordnet, von der Gate-Leitung 103 und der Datenleitung 113a durch einen Abstand getrennt, und eine Mehrzahl von transparenten stabförmigen gemeinsamen Elektroden 133a, die durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind, sind an einer Oberseite der Pixelelektrode 123a angeordnet, wobei die Passivierungsschicht 127 zwischen der Pixelelektrode 123a und den gemeinsamen Elektroden 133a eingefügt ist.
Ferner ist die Pixelelektrode 123a, wie in 5 dargestellt, durch einen Öffnungsbereich 121, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, direkt mit einer Drain-Elektrode 113c elektrisch verbunden, ohne dass ein separates Drain-Kontaktloch vorgesehen ist. Hierbei ist der Öffnungsbereich 121 so ausgebildet, dass ein Kanalbereich (siehe Bezugszeichen 109a in 6J) und ein Teilbereich der Drain-Elektrode 113c des Dünnfilmtransistors (T) freigelegt sind.
Weiterhin werden Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 145 und eine zwischen den Farbfilterschichten 145 zum Blockieren der Lichttransmission angeordnete Schwarzmatrix 143 auf einem Farbfiltersubstrat 141 abgeschieden, das von dem isolierenden Substrat 101, welches mit der Pixelelektrode 123a und der Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 133a versehen ist, getrennt ist und mit diesem verbunden wird.
Dabei kann, wie in 4 und 5 dargestellt ist, ein von der Schwarzmatrix 143 bedeckter Teilbereich bis hin zu dem Öffnungsbereich 121 an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) bedeckt sein unter Berücksichtigung eines Verbindungsrandes (bonding margin) zum isolierenden Substrat 101.
In diesem Fall bedeckt die Schwarzmatrix 143 einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T); die Schwarzmatrix 43 gemäß dem Stand der Technik hingegen muss, wie in 1 dargestellt, bis zu einem oberen Teilbereich des Drain-Kontaktloch-Bereichs, der an einem oberen Teilbereich der von der Gate-Leitung 13 hervorstehenden Drain-Elektrode 25 ausgebildet ist, sowie einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) um bis zu eine Fläche (A1) abdecken, und daher kann der Öffnungsbereich im Stand der Technik entsprechend verringert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung fehlt jedoch, wie in 4 dargestellt, der im Stand der Technik vorhandene Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich (mit anderen Worten, der Bereich, in dem ein Drain-Kontaktloch gebildet wird) und die Schwarzmatrix 143 bedeckt lediglich eine Fläche A2, so dass eine Teilfläche (A3) des fehlenden Drain-Kontaktloch-Bildungsbereichs als Öffnungsfläche verwendet wird, so dass ein Bereich, der von der Schwarzmatrix 43 bedeckt wurde, als Öffnungsfläche verwendet wird, wodurch die Lichtdurchlässigkeit eines Pixels erhöht wird.
Ferner steht, wie in 5 dargestellt, ein Säulenabstandshalter (column spacer) 147 zum Aufrechterhalten eines Zellenabstands bezüglich des isolierenden Substrats 101 an einem oberen Teilbereich der Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 145 so hervor, dass er in den Öffnungsbereich 121, welcher an dem oberen Teilbereich des auf dem isolierenden Substrat 101 ausgebildeten Dünnfilmtransistors (T) ausgebildet ist, eingesetzt wird (z. B. hineinragt).
Weiterhin ist eine Flüssigkristallschicht 151 zwischen dem Farbfiltersubstrat 141 und dem isolierenden Substrat 101, welche miteinander verbunden sind, ausgebildet, um eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu bilden.
Mittels des vorhergehend beschriebenen Aufbaus stellen die Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 133a an jedem Pixel eine Referenzspannung zum Ansteuern von Flüssigkristallen, und zwar eine gemeinsame Spannung, bereit.
Die Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 133a überlappen in jedem Pixelbereich mit der Pixelelektrode 123a, welche eine große Fläche aufweist, wobei die Passivierungsschicht 127 dazwischen eingefügt ist, um ein Streufeld (fringe field) zu bilden.
Auf diese Weise bildet, falls mittels des Dünnfilmtransistors (T) ein Datensignal an der Pixelelektrode 123a bereitgestellt wird, die gemeinsame Elektrode 133a, welcher eine gemeinsame Spannung bereitgestellt wird, ein Streufeld, so dass in einer horizontalen Richtung ausgerichtete Flüssigkristallmoleküle zwischen dem isolierenden Substrat 101 und dem Farbfiltersubstrat 141 aufgrund dielektrischer Anisotropie gedreht werden und sich somit das Durchlassvermögen der Flüssigkristallmoleküle für das durch den Pixelbereich hindurchtretende Licht entsprechend dem Ausmaß der Drehung verändert, wodurch eine Abstufung realisiert wird.
Dementsprechend kann bei einer Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine lichtempfindliche Photoacrylschicht, die im Stand der Technik zum Verringern einer parasitären Kapazität verwendet wird, so wie sie ist verwendet werden, wodurch der Energieverbrauch verringert wird.
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Drain-Kontaktloch, das gemäß dem Stand der Technik gebildet wurde, um eine Drain-Elektrode mit einer Pixelelektrode elektrisch zu verbinden, weggelassen, und ein Öffnungsbereich zum Freilegen eines oberen Teilbereichs des Dünnfilmtransistors ist so auf einer organischen isolierenden Schicht ausgebildet, dass der freigelegte Dünnfilmtransistor und die Pixelelektrode auf direkte Weise elektrisch miteinander verbunden sind, und somit kann eine Teilfläche A3 einer Fläche A1, die im Stand der Technik dazu verwendet wurde, ein Drain-Kontaktloch zu bilden, als Öffnungsfläche verwendet werden, so dass ein im Stand der Technik vorhandener Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich, welcher Ursache für eine Verringerung des Lichtdurchlassvermögens gewesen ist, beseitigt ist, wodurch das Lichtdurchlassvermögen verglichen mit dem Stand der Technik um mehr als ungefähr 20 Prozent erhöht wird.
Nachfolgend wiederum wird unter Bezugnahme auf 6A bis 6O ein Verfahren zum Herstellen eines Array-Substrats für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
6A bis 6O sind Herstellungsprozessquerschnittsansichten, die ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
Wie in 6A dargestellt, wird eine Mehrzahl von Pixelbereichen, die eine Schaltfunktion aufweisen, auf einem transparenten isolierenden Substrat 101 definiert, und eine erste leitfähige Metallschicht 102 wird auf dem transparenten isolierenden Substrat 101 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden. Dabei kann mindestens eines der nachfolgenden Materialien als Zielmaterial (Target-Material) zum Bilden der ersten leitfähigen Metallschicht 102 verwendet werden: Aluminium (Al), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Molybdän-Wolfram (MoW), Molybdän-Titan (MoTi), Kupfer/Molybdän-Titan (Cu/MoTi).
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der ersten leitfähigen Metallschicht 102 abgeschieden, um eine erste lichtempfindliche Schicht 105 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 6B dargestellt, die erste lichtempfindliche Schicht 105 einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die erste lichtempfindliche Schicht 105 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine erste lichtempfindliche Struktur 105a zu bilden.
Als nächstes wird, wie in 6C dargestellt, die erste leitfähige Metallschicht 102 unter Verwendung der ersten lichtempfindlichen Struktur 105a als Blockierschicht selektiv geätzt, um gleichzeitig eine Gate-Leitung 103 (siehe 4), eine Gate-Elektrode 103a, die sich von der Gate-Leitung 103 aus erstreckt, und eine gemeinsame Leitung, die von der Gate-Leitung 103 getrennt ist und parallel zu ihr verläuft, zu bilden. Ferner wird die erste lichtempfindliche Struktur 105a entfernt, und dann wird eine Gate-Isolationsschicht 107 bestehend aus Siliziumnitrid (SiN_X) oder Siliziumoxid (SiO₂) an einer vorderen Oberfläche des Substrats 101 einschließlich der Gate-Elektrode 103a gebildet.
Als nächstes werden, wie in 6D dargestellt, eine amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 109 und eine Fremdatome (impurities) enthaltende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 111 aufeinanderfolgend auf der Gate-Isolationsschicht 107 abgeschieden. Dabei werden die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 109 und die Fremdatome (impurities) enthaltende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 111 unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) abgeschieden. Alternativ zu der amorphen Siliziumschicht (a-Si:H) 109 kann eine auf einem Oxidmaterial wie zum Beispiel Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO) basierende Schicht auf der Gate-Isolationsschicht 107 gebildet werden und für einen Oxid-Dünnfilmtransistor verwendet werden.
Anschließend wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens eine zweite leitfähige Schicht 113 an einer vorderen Oberfläche des Substrats einschließlich der Fremdatome (impurities) enthaltenden amorphen Siliziumschicht (n+ oder p+) 111 abgeschieden. Dabei kann die zweite leitfähige Schicht 113 einlagig oder mehrlagig sein und mindestens eines der nachfolgenden Materialien kann als Zielmaterial (Target-Material) zum Bilden der zweiten leitfähigen Schicht (z. B. Metallschicht) 113 verwendet werden: Aluminium (Al), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Indiumzinnoxid (ITO), Cu/ITO, Chrom (Cr), Titan (Ti), Molybdän-Wolfram (MoW), Molybdän-Titan (MoTi), Kupfer/Molybdän-Titan (Cu/MoTi).
Anschließend wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der zweiten leitfähigen Schicht 113 abgeschieden, um eine zweite lichtempfindliche Schicht zu bilden.
Als nächstes wird die zweite lichtempfindliche Schicht einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die zweite lichtempfindliche Schicht mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine zweite lichtempfindliche Struktur 115 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 6E dargestellt, die zweite leitfähige Schicht 113 selektiv nassgeätzt unter Verwendung der zweiten lichtempfindlichen Struktur 115 als Ätzmaske, um einen Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich (anders ausgedrückt, einen Bereich, in dem eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode gebildet werden) zu definieren zusammen mit der Datenleitung 113a, die die Gate-Leitung 103a in einer vertikalen Richtung (oder mit einem vertikalen Abstand) kreuzt.
Als nächstes werden, wie in 6F dargestellt, ein Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 113, der dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich entspricht, und die Fremdatome (impurities) aufweisende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 111 und die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 109 unterhalb der Datenleitung 113a aufeinanderfolgend mittels eines Trockenätzprozesses geätzt, um eine ohmsche Kontaktschicht 111a und eine aktive Schicht 109a zu bilden. Hierbei werden der Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 113, der dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich entspricht, und die Fremdatome (impurities) aufweisende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 111 und die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 109 unterhalb der Datenleitung 113a gleichzeitig strukturiert, und somit tritt kein aktiver Ausläufer (active tail) auf.
Anschließend wird die zweite lichtempfindliche Struktur 115 entfernt, und dann wird eine anorganische Isolationsschicht oder organische Isolationsschicht 117 an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der aktiven Schicht 109a und ohmschen Kontaktschicht 111a, des zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich korrespondierenden Teilbereichs der zweiten leitfähigen Schicht 113 und der Datenleitung 113a abgeschieden. Als organische Isolationsschicht 117 können ein Photoacrylmaterial oder andere lichtempfindliche organische isolierende Materialien, die Lichtempfindlichkeit (Photosensitivität) zeigen, verwendet werden. Ferner kann, da die Photoacrylschicht lichtempfindlich ist, ein Belichtungsprozess durchgeführt werden, ohne dass ein separater Photolack für den Belichtungsprozess gebildet wird. Als anorganische Isolationsschicht kann Siliziumnitrid (SiN_X) oder irgendein anderes anorganisches isolierendes Material verwendet werden.
Als nächstes wird, wie in 6G dargestellt, die organische Isolationsschicht 117 einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die organische Isolationsschicht 117 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um einen Öffnungsbereich 121 zu bilden zum Freilegen eines oberen Teilbereichs, z. B. der Oberseite, (oder eines Teils davon) der zweiten leitfähigen Schicht 113, der zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich korrespondiert. Dabei wird der Öffnungsbereich 121 an einem Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T), nämlich einem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich, gebildet. Ferner werden eine Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 111a und aktiven Schicht 109a einschließlich eines oberen Teilbereichs der zweiten leitfähigen Schicht 113, der zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich korrespondiert, und ein Teil einer oberen Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 107 durch den Öffnungsbereich 121 freigelegt. Der Öffnungsbereich 121 legt einen oberen Teilbereich zumindest eines Gate-Teilbereichs oberhalb der Gate-Elektrode 103a frei.
Nachfolgend wird, wie in 6H dargestellt, unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparentes leitfähiges Material an einem oberen Teilbereich der organischen Isolationsschicht 117 einschließlich des Öffnungsbereichs 121 abgeschieden, um eine erste transparente leitfähige Materialschicht 123 (anders ausgedrückt, eine erste Schicht aus einem transparenten leitfähigen Material) zu bilden. Dabei kann als transparentes leitfähiges Material irgendein Misch-Zielmaterial (composition target) verwendet werden, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von transparenten leitfähigen Materialien, die Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und ähnliche umfasst. Ferner wird die erste transparente leitfähige Materialschicht 123 direkt mit einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 113, welche dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich entspricht, und einer Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 111a und aktiven Schicht 109a in Kontakt gebracht.
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich der ersten transparenten leitfähigen Materialschicht 123 abgeschieden, um eine dritte lichtempfindliche Schicht zu bilden.
Anschließend wird die dritte lichtempfindliche Schicht einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die dritte lichtempfindliche Schicht mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine dritte lichtempfindliche Struktur 125 zu bilden. Dabei legt die dritte lichtempfindliche Struktur 125 einen Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 113 für die Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildung, welcher zu einem Kanalbereich der aktiven Schicht 109a korrespondiert, frei.
Als nächstes wird, wie in 6I dargestellt, die erste transparente leitfähige Materialschicht 123 unter Verwendung der dritten lichtempfindlichen Struktur 125 als Ätzmaske selektiv geätzt, um zusammen mit der Source-Elektrode 113b und Drain-Elektrode 113c gleichzeitig eine mit der Drain-Elektrode 113c direkt verbundene Pixelelektrode 123a zu bilden. Dabei ist die Pixelelektrode 123a durch den Öffnungsbereich 121 in direkten (unmittelbaren) Kontakt gebracht mit einer Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 111a und aktiven Schicht 109a und mit der Drain-Elektrode 113c. Ferner wird während des Bildens der Source-Elektrode 113b und Drain-Elektrode 113c auch ein Teilbereich der ohmschen Kontaktschicht 111a zwischen der Source-Elektrode 113b und Drain-Elektrode 113c freigelegt. Somit wird an einer Seitenwand des Öffnungsbereichs 121 einschließlich der Source-Elektrode 113b eine transparente leitfähige Dummy-Schicht-Struktur 123b gebildet. Folglich legt der Öffnungsbereich 121 die oberen Teilbereiche (z. B. die Oberseiten) eines Teilbereichs der Source-Elektrode 113b, des Gate-Teilbereichs oberhalb der Gate-Elektrode 103a, der einem Kanalbereich entsprechenden aktiven Schicht 109a und der Drain-Elektrode 113c frei.
Anschließend wird, wie in 6J dargestellt, ein Teilbereich der freigelegten ohmschen Kontaktschicht 111a selektiv geätzt, um einen Kanalbereich der aktiven Schicht 109a freizulegen.
Als nächstes wird, wie in 6K dargestellt, die dritte lichtempfindliche Struktur 125 entfernt, und dann wird ein anorganisches isolierendes Material oder organisches isolierendes Material an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der Source-Elektrode 113b, Drain-Elektrode 113c und Pixelelektrode 123a abgeschieden, um eine Passivierungsschicht 127 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 6L dargestellt, ein transparentes leitfähiges Material an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der Passivierungsschicht 127 unter Verwendung eines Sputterverfahrens abgeschieden, um eine zweite transparente leitfähige Materialschicht 133 zu bilden (anders ausgedrückt, eine zweite Schicht aus einem transparenten leitfähigen Material). Dabei kann für die zweite transparente leitfähige Materialschicht 133 irgendein Misch-Zielmaterial (composition target) verwendet werden, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von transparenten leitfähigen Materialien, die Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und ähnliche umfasst.
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der zweiten transparenten leitfähigen Materialschicht 133 abgeschieden, um eine vierte lichtempfindliche Schicht 135 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 6M dargestellt, die vierte lichtempfindliche Schicht 135 einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die vierte lichtempfindliche Schicht 135 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine vierte lichtempfindliche Struktur 135a zu bilden.
Als nächstes wird, wie in 6N dargestellt, die zweite transparente leitfähige Materialschicht 133 selektiv geätzt unter Verwendung der vierten lichtempfindlichen Struktur 135a als Ätzmaske, um eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 133a zu bilden, die voneinander getrennt sind und von der Pixelelektrode 123a überlappt werden.
Als nächstes wird die verbliebene vierte lichtempfindliche Struktur 135a entfernt, um den Prozess des Herstellens eines Array-Substrats für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu vollenden.
Dann wird, wie in 6O dargestellt, eine Schwarzmatrixschicht 143, die dazu dient, Licht, das in einen Bereich außerhalb des Pixelgebiets eintritt, zu blockieren, auf dem Farbfiltersubstrat 141 gebildet.
Dabei bedeckt die Schwarzmatrix 143 einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T); die Schwarzmatrix 43 gemäß dem Stand der Technik hingegen muss, wie in 1 dargestellt, bis zu einem oberen Teilbereich des Drain-Kontaktloch-Bereichs, der an einem oberen Teilbereich der von der Gate-Leitung 13 hervorstehenden Drain-Elektrode 25 ausgebildet ist, sowie einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) um bis zu eine Fläche (A1) abdecken, und daher kann der Öffnungsbereich im Stand der Technik entsprechend verringert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung fehlt jedoch der im Stand der Technik vorhandene Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich (mit anderen Worten, der Bereich, in dem ein Drain-Kontaktloch gebildet wird) und die Schwarzmatrix 143 bedeckt lediglich eine Fläche A2, so dass eine Teilfläche A3 des fehlenden Drain-Kontaktloch-Bildungsbereichs als Öffnungsfläche verwendet wird, so dass ein Bereich, der von der Schwarzmatrix 43 bedeckt wurde, als Öffnungsfläche verwendet wird, wodurch die Lichtdurchlässigkeit eines Pixels erhöht wird.
Als nächstes werden Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 145 auf dem Farbfiltersubstrat 141 einschließlich der Schwarzmatrixschicht 143 gebildet.
Anschließend wird ein Säulenabstandshalter (column spacer) 147 zum Aufrechterhalten eines Zellenabstands zwischen dem Farbfiltersubstrat 141 und dem isolierenden Substrat 101, die miteinander verbunden sind, an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der Farbfilterschicht 145 gebildet, um den Prozess des Herstellens eines Farbfiltersubstrats zu vollenden. Dabei kann zusätzlich ein Prozess zum Bilden einer Ausrichtungsschicht (alignment layer) auf einer Oberfläche der Farbfilterschicht 145 durchgeführt werden. Ferner wird, wenn das Farbfiltersubstrat 141 und das isolierende Substrat 101 miteinander verbunden werden, der Säulenabstandshalter 147 in den auf dem isolierenden Substrat 101 ausgebildeten Öffnungsbereich 121 eingesetzt, um zu verhindern, dass sich das isolierende Substrat 101 in horizontaler Richtung löst, und somit wird das Verbinden (Bonden) einwandfrei durchgeführt ohne irgendeine Verdrehung (twisting). Mit anderen Worten dient der Öffnungsbereich 121 zum Fixieren des Säulenabstandshalters 147.
Anschließend wird ein Prozess zum Bilden einer Flüssigkristallschicht 151 zwischen dem Farbfiltersubstrat 141 und dem isolierenden Substrat 101 durchgeführt, um den Prozess des Herstellens einer Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu vollenden.
Im Folgenden wiederum wird ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann, wie in 7 dargestellt, aufweisen: eine Gate-Leitung (siehe Bezugszeichen 103 in 4), die in einer Richtung auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats 201 ausgebildet ist; eine Datenleitung 213a, die die Gate-Leitung kreuzt, so dass ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor (T), der an einer Kreuzung der Gate-Leitung und der Datenleitung 213a ausgebildet ist; eine organische isolierende Schicht 217 mit einem Öffnungsbereich, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, um den Dünnfilmtransistor (T) freizulegen; eine Pixelelektrode 223a, die an einem oberen. Teilbereich der organischen isolierenden Schicht 217 ausgebildet ist und direkt mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (T) verbunden ist; eine Passivierungsschicht 227, die an einem oberen Teilbereich der organischen isolierenden Schicht 217 einschließlich der Pixelelektrode 223a ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 233a, die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht 227 ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Dabei ist eine Pixelelektrode 223a, welche eine große Fläche aufweist, auf einer vorderen Oberfläche (front surface) des Pixelbereichs angeordnet und durch einen Abstand von der Gate-Leitung und der Datenleitung 213a getrennt, und eine Mehrzahl von transparenten stabförmigen gemeinsamen Elektroden 233a sind so an einer Oberseite der Pixelelektrode 223a angeordnet, dass sie voneinander durch einen vorgegebenen Abstand getrennt sind, wobei eine Passivierungsschicht 227 zwischen der Pixelelektrode 223a und den gemeinsamen Elektroden 233a eingefügt ist.
Ferner ist die Pixelelektrode 223a, wie in 7 dargestellt, durch einen Öffnungsbereich 221, der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, direkt mit einer Drain-Elektrode 213c verbunden, ohne dass ein separates Drain-Kontaktloch vorgesehen ist. Dabei ist der Öffnungsbereich 221 so ausgebildet, dass er einen Kanalbereich (siehe Bezugszeichen 209b in 8J) und einen Teilbereich der Drain-Elektrode 213c des Dünnfilmtransistors (T) freilegt.
Auf einem Farbfiltersubstrat 241, das von dem isolierenden Substrat 201, welches die Pixelelektrode 223a und die Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 233a aufweist, getrennt ist und mit diesem verbunden wird, werden wiederum Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 245 und eine zwischen den Farbfilterschichten 245 angeordnete Schwarzmatrix (BM) 243 zum Blockieren der Lichttransmission abgeschieden.
Dabei kann ein Teilbereich, der von der Schwarzmatrix 242 bedeckt wird, bis hin zu dem Öffnungsbereich 221 an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) bedeckt sein, unter Berücksichtigung eines Verbindungsrandes (bonding margin) zum isolierenden Substrat 201.
Hierbei bedeckt die Schwarzmatrix 243 einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T); die Schwarzmatrix 43 gemäß dem Stand der Technik hingegen muss, wie in 1 dargestellt, bis zu einem oberen Teilbereich des Drain-Kontaktloch-Bereichs, der an einem oberen Teilbereich der von der Gate-Leitung 13 hervorstehenden Drain-Elektrode 25 ausgebildet ist, sowie einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) um bis zu eine Fläche (A1) abdecken, und daher kann der Öffnungsbereich im Stand der Technik entsprechend verringert sein.
Dementsprechend fehlt in einer Ausführungsform der Erfindung, wie in 7 dargestellt, der Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich gemäß dem Stand der Technik, eine Teilfläche A3 des fehlenden Drain-Kontaktloch-Bildungsbereichs wird als Öffnungsfläche verwendet, so dass ein Bereich, der von der Schwarzmatrix 43 bedeckt wurde, als Öffnungsfläche verwendet wird, wodurch die Lichtdurchlässigkeit eines Pixels erhöht wird.
Ferner steht, wie in 7 dargestellt, ein Säulenabstandshalter (column spacer) 247 zum Aufrechterhalten eines Zellenabstands bezüglich des isolierenden Substrats 201 an einem oberen Teilbereich der Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 245 so hervor, dass er in den Öffnungsbereich 221, welcher an dem oberen Teilbereich des auf dem isolierenden Substrat 201 ausgebildeten Dünnfilmtransistors (T) ausgebildet ist, eingesetzt wird (z. B. hineinragt).
Weiterhin ist eine Flüssigkristallschicht 251 zwischen dem Farbfiltersubstrat 241 und dem isolierenden Substrat 201, welche miteinander verbunden sind, ausgebildet, um eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu bilden.
Mittels des vorhergehend beschriebenen Aufbaus stellen die Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 233a an jedem Pixel eine Referenzspannung zum Ansteuern von Flüssigkristallen, und zwar eine gemeinsame Spannung, bereit.
Die Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 233a überlappen in jedem Pixelbereich mit der Pixelelektrode 223a, welche eine große Fläche aufweist, wobei die Passivierungsschicht 227 dazwischen eingefügt ist, um ein Streufeld (fringe field) zu bilden.
Auf diese Weise bildet, falls mittels des Dünnfilmtransistors (T) ein Datensignal an der Pixelelektrode 223a bereitgestellt wird, die gemeinsame Elektrode 233a, welcher eine gemeinsame Spannung bereitgestellt wird, ein Streufeld, so dass in einer horizontalen Richtung ausgerichtete Flüssigkristallmoleküle zwischen dem isolierenden Substrat 201 und dem Farbfiltersubstrat 241 aufgrund dielektrischer Anisotropie gedreht werden und sich somit das Durchlassvermögen der Flüssigkristallmoleküle für das durch den Pixelbereich hindurchtretende Licht entsprechend dem Ausmaß der Drehung verändert, wodurch eine Abstufung realisiert wird.
Dementsprechend kann bei einer Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine lichtempfindliche Photoacrylschicht, die im Stand der Technik zum Verringern einer parasitären Kapazität verwendet wird, so wie sie ist verwendet werden, wodurch der Energieverbrauch verringert wird.
Ferner ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Drain-Kontaktloch, das gemäß dem Stand der Technik gebildet wurde, um eine Drain-Elektrode mit einer Pixelelektrode elektrisch zu verbinden, weggelassen, und ein Öffnungsbereich zum Freilegen eines oberen Teilbereichs des Dünnfilmtransistors ist so auf einer organischen isolierenden Schicht ausgebildet, dass der freigelegte Dünnfilmtransistor und die Pixelelektrode direkt elektrisch miteinander verbunden sind, und somit kann eine Teilfläche A3 einer Fläche A1, die im Stand der Technik dazu verwendet wurde, ein Drain-Kontaktloch zu bilden, als Öffnungsfläche verwendet werden, so dass ein im Stand der Technik vorhandener Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich, welcher Ursache für eine Verringerung des Lichtdurchlassvermögens gewesen ist, beseitigt ist, wodurch das Lichtdurchlassvermögen verglichen mit dem Stand der Technik um mehr als ungefähr 20 Prozent erhöht wird.
Nachfolgend wiederum wird unter Bezugnahme auf 8A bis 8O ein Verfahren zum Herstellen eines Array-Substrats für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
8A bis 8O sind Herstellungsprozessquerschnittsansichten, die ein Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellen.
Wie in 8A dargestellt, wird eine Mehrzahl von Pixelbereichen, die eine Schaltfunktion aufweisen, auf einem transparenten isolierenden Substrat 201 definiert, und eine erste leitfähige Metallschicht 203 wird auf dem transparenten isolierenden Substrat 201 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden. Dabei kann mindestens eines der nachfolgenden Materialien als Zielmaterial (Target-Material) zum Bilden der ersten leitfähigen Metallschicht 203 verwendet werden: Aluminium (Al), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Molybdän-Wolfram (MoW), Molybdän-Titan (MoTi), Kupfer/Molybdän-Titan (Cu/MoTi).
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der ersten leitfähigen Metallschicht 203 abgeschieden, um eine erste lichtempfindliche Schicht 205 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 8B dargestellt, die erste lichtempfindliche Schicht 205 einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die erste lichtempfindliche Schicht 205 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine erste lichtempfindliche Struktur 205a zu bilden.
Als nächstes wird, wie in 8C dargestellt, die erste leitfähige Metallschicht 203 unter Verwendung der ersten lichtempfindlichen Struktur 205a als Blockierschicht selektiv geätzt, um gleichzeitig eine Gate-Leitung (siehe Bezugszeichen 103 in 4), eine Gate-Elektrode 203a, die sich von der Gate-Leitung aus erstreckt, und eine gemeinsame Leitung, die von der Gate-Leitung getrennt ist und parallel zu ihr verläuft, zu bilden.
Anschließend wird die erste lichtempfindliche Struktur 205a entfernt, und dann wird eine Gate-Isolationsschicht 207 bestehend aus Siliziumnitrid (SiN_X) oder Siliziumoxid (SiO₂) an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der Gate-Elektrode 203a gebildet.
Als nächstes werden, wie in 8D dargestellt, eine amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 209 und eine Fremdatome (impurities) enthaltende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 211 aufeinanderfolgend auf der Gate-Isolationsschicht 207 abgeschieden. Dabei werden die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 209 und die Fremdatome (impurities) enthaltende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 211 unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) abgeschieden. Alternativ zu der amorphen Siliziumschicht (a-Si:H) 209 kann eine auf einem Oxidmaterial wie zum Beispiel Indium-Gallium-Zink-Oxid (IGZO) basierende Schicht auf der Gate-Isolationsschicht 207 gebildet werden und für einen Oxid-Dünnfilmtransistor verwendet werden.
Anschließend wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens eine zweite leitfähige Schicht 213 an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der Fremdatome (impurities) enthaltenden amorphen Siliziumschicht (n+ oder p+) 211 abgeschieden. Dabei kann mindestens eines der nachfolgenden Materialien als Zielmaterial (Target-Material) zum Bilden der zweiten leitfähigen Schicht (z. B. Metallschicht) 213 verwendet werden: Aluminium (Al), Wolfram (W), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Chrom (Cr), Titan (Ti), Molybdän-Wolfram (MoW), Molybdän-Titan (MoTi), Kupfer/Molybdän-Titan (Cu/MoTi).
Anschließend wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der zweiten leitfähigen Schicht 213 abgeschieden, um eine zweite lichtempfindliche Schicht zu bilden.
Als nächstes wird die zweite lichtempfindliche Schicht einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die zweite lichtempfindliche Schicht mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine zweite lichtempfindliche Struktur 215 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 8E dargestellt, die zweite leitfähige Schicht 213 selektiv nassgeätzt unter Verwendung der zweiten lichtempfindlichen Struktur 215 als Ätzmaske, um einen Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich (anders ausgedrückt, einen Bereich, in dem eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode gebildet werden) zu definieren zusammen mit der Datenleitung 213a, die die Gate-Leitung (siehe Bezugszeichen 103 in 4) in einer vertikalen Richtung (oder mit einem vertikalen Abstand) kreuzt.
Als nächstes werden, wie in 8F dargestellt, ein Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 213, der dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich entspricht, und die Fremdatome (impurities) aufweisende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 211 und die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 209 unterhalb der Datenleitung 213a aufeinanderfolgend mittels eines Trockenätzprozesses geätzt, um eine ohmsche Kontaktschicht 211a und eine aktive Schicht 209a zu bilden. Hierbei werden der Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 213, der dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich entspricht, und die Fremdatome (impurities) aufweisende amorphe Siliziumschicht (n+ oder p+) 211 und die amorphe Siliziumschicht (a-Si:H) 209 unterhalb der Datenleitung 213a gleichzeitig strukturiert, und somit tritt kein aktiver Ausläufer (aktive tail) auf.
Anschließend wird die zweite lichtempfindliche Struktur 215 entfernt, und dann wird eine anorganische Isolationsschicht oder organische Isolationsschicht 217 an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der aktiven Schicht 209a und ohmschen Kontaktschicht 211a, dem zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektroden-Bildungsbereich korrespondierenden Teilbereich der zweiten leitfähigen Schicht 213 und der Datenleitung 213a abgeschieden. Als organische Isolationsschicht 217 können ein Photoacrylmaterial oder andere lichtempfindliche organische isolierende Materialien, die Lichtempfindlichkeit (Photosensitivität) zeigen, verwendet werden. Ferner kann, da die Photoacrylschicht lichtempfindlich ist, ein Belichtungsprozess durchgeführt werden, ohne dass ein separater Photolack für den Belichtungsprozess gebildet wird. Als anorganische Isolationsschicht kann Siliziumnitrid (SIN_X) oder irgendein anderes anorganisches isolierendes Material verwendet werden.
Als nächstes wird, wie in 8G dargestellt, die organische Isolationsschicht 217 einem Bellichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die organische Isolationsschicht 217 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um einen Öffnungsbereich 221 zu bilden zum Freilegen eines oberen Teilbereichs, z. B. der Oberseite, (oder eines Teils davon) der zweiten leitfähigen Schicht 213, der zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich korrespondiert. Dabei wird der Öffnungsbereich 221 an einem Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T), nämlich einem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich, gebildet. Ferner werden eine Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 211a und aktiven Schicht 209a einschließlich eines oberen Teilbereichs der zweiten leitfähigen Schicht 213, der zu dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich korrespondiert, und ein Teil einer oberen Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 207 durch den Öffnungsbereich 221 freigelegt.
Anschließend wird, wie in 8H dargestellt, unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparentes leitfähiges Material an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der organischen Isolationsschicht 217 einschließlich des Öffnungsbereichs 221 abgeschieden, um eine erste transparente leitfähige Materialschicht 223 (anders ausgedrückt, eine erste Schicht aus einem transparenten leitfähigen Material) zu bilden. Dabei kann als transparentes leitfähiges Material irgendein Misch-Zielmaterial (composition target) verwendet werden, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von transparenten leitfähigen Materialien, die Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und ähnliche umfasst. Ferner wird die erste transparente leitfähige Materialschicht 223 direkt mit einer Oberfläche der zweiten leitfähigen Schicht 213, welche dem Source-Elektroden- und Drain-Elektrodenbildungsbereich entspricht, und einer Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 211a und aktiven Schicht 209a in Kontakt gebracht.
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich der ersten transparenten leitfähigen Materialschicht 223 abgeschieden, um eine dritte lichtempfindliche Schicht zu bilden.
Anschließend wird die dritte lichtempfindliche Schicht einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die dritte lichtempfindliche Schicht mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine dritte lichtempfindliche Struktur 225 zu bilden. Dabei legt die dritte lichtempfindliche Struktur 225 alle Teilbereiche der ersten transparenten leitfähigen Materialschicht 223 bis auf den Pixelelektrodenbildungsbereich frei.
Als nächstes werden, wie in 8I dargestellt, die erste transparente leitfähige Materialschicht 223 und die zweite leitfähige Schicht 213 an einem unteren Teilbereich (z. B. Unterseite) davon unter Verwendung der dritten lichtempfindlichen Struktur 225 als Ätzmaske selektiv geätzt, um zusammen mit der Source-Elektrode 213b und Drain-Elektrode 213c gleichzeitig eine mit der Drain-Elektrode 213c direkt elektrisch verbundene Pixelelektrode 223a zu bilden. Dabei ist die Pixelelektrode 223a durch den Öffnungsbereich 221 in direkten (unmittelbaren) Kontakt gebracht mit einer Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht 211a und aktiven Schicht 209a und mit der Drain-Elektrode 213c. Ferner wird während des Bildens der Source-Elektrode 213b und Drain-Elektrode 213c auch ein Teilbereich der ohmschen Kontaktschicht 211a zwischen der Source-Elektrode 213b und Drain-Elektrode 213c freigelegt. Dann werden ein oberer Teilbereich der Source-Elektrode 213b und ein Teilbereich der transparenten leitfähigen Schicht 223, der die zu der Source-Elektrode 213b korrespondierende organische Isolationsschicht 217 bedeckt, ebenfalls mittels eines Ätzprozesses entfernt. Folglich legt der Öffnungsbereich 221 die oberen Teilbereiche (z. B. die Oberseiten) des Gate-Teilbereichs oberhalb der Gate-Elektrode 203a, der einem Kanalbereich entsprechenden aktiven Schicht 209a und der Drain-Elektrode 213c frei.
Als nächstes wird, wie in 8J dargestellt, ein Teilbereich der freigelegten ohmschen Kontaktschicht 211a selektiv mittels eines Trockenätzprozesses geätzt, um einen Kanalbereich 209b der aktiven Schicht 209a an einem unteren Teilbereich der ohmschen Kontaktschicht 211a freizulegen.
Als nächstes wird, wie in 8K dargestellt, die dritte lichtempfindliche Struktur 225 entfernt, und dann wird ein anorganisches isolierendes Material oder organisches isolierendes Material an einer vorderen Oberfläche (front surface) des Substrats einschließlich der Source-Elektrode 213b, Drain-Elektrode 213c und Pixelelektrode 223a abgeschieden, um eine Passivierungsschicht 227 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 8L dargestellt, ein transparentes leitfähiges Material an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der Passivierungsschicht 227 unter Verwendung eines Sputterverfahrens abgeschieden, um eine zweite transparente leitfähige Materialschicht 233 zu bilden (anders ausgedrückt, eine zweite Schicht aus einem transparenten leitfähigen Material). Dabei kann für die zweite transparente leitfähige Materialschicht 233 irgendein Misch-Zielmaterial (composition target) verwendet werden, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von transparenten leitfähigen Materialien, die Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und ähnliche umfasst.
Als nächstes wird ein Photolack mit einem hohen Durchlassvermögen (transmittance) an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der zweiten transparenten leitfähigen Materialschicht 233 abgeschieden, um eine vierte lichtempfindliche Schicht 235 zu bilden.
Anschließend wird, wie in 8M dargestellt, die vierte lichtempfindliche Schicht 235 einem Belichtungsprozess unterzogen mittels einer Photolithographieprozesstechnik unter Verwendung einer Belichtungsmaske, und dann wird die vierte lichtempfindliche Schicht 235 mittels eines Entwicklungsprozesses selektiv entfernt, um eine vierte lichtempfindliche Struktur 235a zu bilden.
Als nächstes wird, wie in 8N dargestellt, die zweite transparente leitfähige Materialschicht 233 selektiv geätzt unter Verwendung der vierten lichtempfindlichen Struktur 235a als Ätzmaske, um eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden 233a zu bilden, die voneinander getrennt sind und von der Pixelelektrode 223a überlappt werden.
Als nächstes wird die verbliebene vierte lichtempfindliche Struktur 235a entfernt, um den Prozess des Herstellens eines Array-Substrats für eine AH-IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu vollenden.
Dann wird, wie in 8O dargestellt, eine Schwarzmatrixschicht 243, die dazu dient, Licht, das in einen Bereich außerhalb des Pixelgebiets eintritt, zu blockieren, auf dem Farbfiltersubstrat 241 gebildet.
Dabei bedeckt die Schwarzmatrix 243 einen oberen Teilbereich des Dünnflmtransistors (T); die Schwarzmatrix 43 gemäß dem Stand der Technik hingegen muss, wie in 1 dargestellt, bis zu einem oberen Teilbereich des Drain-Kontaktloch-Bereichs, der an einem oberen Teilbereich der von der Gate-Leitung 13 hervorstehenden Drain-Elektrode 25 ausgebildet ist, sowie einen oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) um bis zu eine Fläche (A1) abdecken, und daher kann der Öffnungsbereich im Stand der Technik entsprechend verringert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung fehlt jedoch der im Stand der Technik vorhandene Drain-Kontaktloch-Bildungsbereich (mit anderen Worten, der Bereich, in dem ein Drain-Kontaktloch gebildet wird) und die Schwarzmatrix 243 bedeckt lediglich eine Fläche A2, so dass eine Teilfläche A3 des fehlenden Drain-Kontaktloch-Bildungsbereichs als Öffnungsfläche verwendet wird, so dass ein Bereich, der von der Schwarzmatrix 43 bedeckt wurde, als Öffnungsfläche verwendet wird, wodurch die Lichtdurchlässigkeit eines Pixels erhöht wird.
Als nächstes werden Rot-, Grün- und Blaufarbfilterschichten 245 auf dem Farbfiltersubstrat 241 einschließlich der Schwarzmatrixschicht 243 gebildet.
Anschließend wird ein Säulenabstandshalter (column spacer) 247 zum Aufrechterhalten eines Zellenabstands zwischen dem Farbfiltersubstrat 241 und dem isolierenden Substrat 201, die miteinander verbunden sind, an einem oberen Teilbereich (z. B. Oberseite) der Farbfilterschicht 245 gebildet, um den Prozess des Herstellens eines Farbfiltersubstrats zu vollenden. Dabei kann zusätzlich ein Prozess zum Bilden einer Ausrichtungsschicht (alignment layer) auf einer Oberfläche der Farbfilterschicht 245 durchgeführt werden. Ferner wird, wenn das Farbfiltersubstrat 241 und das isolierende Substrat 201 miteinander verbunden werden, der Säulenabstandshalter 247 in den auf dem isolierenden Substrat 201 ausgebildeten Öffnungsbereich 221 eingesetzt, um zu verhindern, dass sich das isolierende Substrat 201 in horizontaler Richtung löst, und somit wird das Verbinden (Bonden) einwandfrei durchgeführt ohne irgendeine Verdrehung (twisting). Mit anderen Worten dient der Öffnungsbereich 221 zum Fixieren des Säulenabstandshalters 247.
Anschließend wird ein Prozess zum Bilden einer Flüssigkristallschicht 251 zwischen dem Farbfiltersubstrat 241 und dem isolierenden Substrat 201 durchgeführt, um den Prozess des Herstellens einer AH-IPS-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zu vollenden.
Andererseits können eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer weiteren Ausführungsform auch bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Farbfilter-auf-TFT-Struktur (COT-Struktur) anwendbar sein.
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß Ausführungsformen der Erfindung ein Drain-Kontaktloch, das im Stand der Technik zum elektrischen Verbinden einer Drain-Elektrode mit einer Pixelelektrode gebildet wurde, weggelassen, und es wird ein Öffnungsbereich zum Freilegen eines oberen Teilbereichs des Dünnfilmtransistors so auf einer organischen Isolationsschicht gebildet, dass der freigelegte Dünnfilmtransstor und die Pixelelektrode direkt elektrisch miteinander verbunden werden, und somit kann eine Teilfläche A3 einer Fläche A1, welche im Stand der Technik zum Bilden des Drain-Kontaktlochs verwendet wurde, als Öffnungsfläche (anders ausgedrückt, Öffnungsgebiet) verwendet werden, so dass ein Drain-Kontaktlochbildungsbereich des Standes der Technik, welcher Ursache für eine verringerte Lichtdurchlässigkeit war, wegfällt, wodurch die Lichtdurchlässigkeit im Vergleich zum Stand der Technik um mehr als ungefähr 20 Prozent erhöht wird.
Ferner kann bei einem Array-Substrat für eine Streufeldschaltung-(FFS)-Modus-Flüssgkrstallnanzeigevorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen desselben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine lichtempfindliche Photoacrylschicht, die im Stand der Technik zum Verringern einer parasitären Kapazität verwendet wird, so wie sie ist verwendet werden, wodurch der Energieverbrauch verringert wird.
Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen ausführlich beschrieben worden sind, sollte von denjenigen, die mit der Technik vertraut sind, verstanden werden, dass vielfältige Abwandlungen und weitere äquivalente Ausgestaltungen daran vorgenommen werden können.
Folglich ist der Bereich der Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, und die verschiedenen Abwandlungen und Verbesserungen, die von denjenigen, die mit der Technik vertraut sind, unter Ausnutzung des Grundkonzepts der Erfindung, so wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, daran vorgenommen werden, fallen ebenfalls in den Bereich der Erfindung.

Claims

Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend: ein Substrat (101); eine Gate-Leitung (103), die in einer Richtung auf einer Oberfläche des Substrats (101) ausgebildet ist; eine Datenleitung (113a), die auf dem Substrat (101) ausgebildet ist und die Gate-Leitung (103) kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor (T), der auf dem Substrat (101) ausgebildet ist und an einer Kreuzung der Gate-Leitung (103) und der Datenleitung (113a) ausgebildet ist; eine Isolationsschicht (117) mit einem Öffnungsbereich (121), der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, um zumindest einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) freizulegen; eine Pixelelektrode (123a), die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117) ausgebildet ist und mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (T) verbunden ist; eine Passivierungsschicht (127), die an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117) einschließlich der Pixelelektrode (123a) ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden (133a), die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht (127) ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Öffnungsbereich (121) obere Teilbereiche einer Source-Elektrode (113b), des Gate-Teilbereichs, einer einem Kanalbereich entsprechenden aktiven Schicht (109a) und einer Drain-Elektrode (113c), welche den Dünnfilmtransistor (T) bilden, freilegt.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Öffnungsbereich (121) die Drain-Elektrode (113c) vollständig freilegt.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Source-Elektrode (113b) und die Drain-Elektrode (113c) eine Einzelschicht aus ITO oder eine Mehrlagenschicht aus Kupfer und ITO sind.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner aufweisend eine transparente leitfähige Dummy-Schicht-Struktur (123b), die an einer Seitenwand des Öffnungsbereichs (121) und auf der Source-Elektrode (113b) ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Pixelelektrode (123a) in direktem Kontakt mit der Drain-Elektrode (113c) ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Source-Elektrode (113b) als einlagige Struktur mit einer leitfähigen Metallschicht oder als zweilagige Struktur mit einer leitfähigen Metallschicht und einer transparenten leitfähigen Schicht ausgebildet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Isolationsschicht (117) aus einem der folgenden Materialien ausgebildet ist: einem organischen isolierenden Material; einer Photoacrylschicht; einem anorganischen isolierenden Material; einer Siliziumnitridschicht.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: eine Flüssigkristallschicht (151), die zwischen dem Substrat (101) und einem anderen Substrat (141) ausgebildet ist zusammen mit einer Schwarzmatrix (143), einer Farbfilterschicht (145) und einem Säulenabstandshalter (147), die auf dem anderen Substrat (141) ausgebildet sind.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei sich der Säulenabstandshalter (147) innerhalb des Öffnungsbereichs (121) befindet, um darin eingesetzt zu werden.
Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, das Verfahren aufweisend: Bereitstellen eines Substrats (101); Bilden einer Gate-Leitung (103) in einer Richtung auf einer Oberfläche des Substrats (101); Bilden einer Datenleitung (113a), welche die Gate-Leitung (103) kreuzt, um dadurch einen Pixelbereich zu definieren, und eines Dünnfilmtransistors (T) an einer Kreuzung der Gate-Leitung (103) und der Datenleitung (113a) auf dem Substrat (101); Bilden einer Isolationsschicht (117) mit einem Öffnungsbereich (121), der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) befindet, um zumindest einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors (T) freizulegen; Bilden einer Pixelelektrode (123a), die mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor (T) durch den Öffnungsbereich (121) verbunden ist, an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117); Bilden einer Passivierungsschicht (127) an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (117) einschließlich der Pixelelektrode (123a); und Bilden einer Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden (133a), die voneinander getrennt sind, an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht (127).
Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend: Bilden einer Schwarzmatrix (143), einer Farbfilterschicht (145) und eines Säulenabstandshalters (147) auf einem zweiten Substrat (141); und Anordnen einer Flüssigkristallschicht (151) zwischen dem ersten Substrat (101) und dem zweiten Substrat (141).
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Öffnungsbereich (121) obere Teilbereiche einer Source-Elektrode (113b) und einer Drain-Elektrode (113c), welche den Dünnfilmtransistor (T) bilden, und eine Seitenwand einer ohmschen Kontaktschicht (111a) und einer aktiven Schicht (109a), und einen oberen Teilbereich der ohmschen Kontaktschicht (111a), welcher zu einem Kanalbereich korrespondiert, freilegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Pixelelektrode (123a) in direktem Kontakt mit der Seitenwand der ohmschen Kontaktschicht (111a) und der aktiven Schicht (109a) ist zusammen mit der Drain-Elektrode (113c).
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei eine Source-Elektrode (113b) und eine Drain-Elektrode (113c) eine Einzelschicht aus ITO oder eine Mehrlagenschicht aus Kupfer und ITO sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Isolationsschicht (117) aus einem der folgenden Materialien gebildet wird: einem organischen isolierenden Material; einer Photoacrylschicht; einem anorganischen isolierenden Material; einer Siliziumnitridschicht.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei sich der Säulenabstandshalter (147) innerhalb des Öffnungsbereichs (121) befindet, um darin eingesetzt zu werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei beim Bilden der Pixelelektrode (123a) zusammen mit der Pixelelektrode (123a) gleichzeitig eine Dummy-Struktur (123b) gebildet wird.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aufweisend: ein Substrat (201); eine Gate-Leitung, die in einer Richtung auf einer Oberfläche des Substrats (201) ausgebildet ist; eine Datenleitung (213a), die auf dem Substrat (201) ausgebildet ist und die Gate-Leitung kreuzt, wodurch ein Pixelbereich definiert wird; einen Dünnfilmtransistor, der auf dem Substrat (201) ausgebildet ist und an einer Kreuzung der Gate-Leitung und der Datenleitung (213a) ausgebildet ist; eine Isolationsschicht (217) mit einem Öffnungsbereich (221), der sich an einem oberen Teilbereich des Dünnfilmtransistors befindet, um eine Source-Elektrode (213b) und einen Gate-Teilbereich des Dünnfilmtransistors freizulegen; eine Pixelelektrode (223a), die an einem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (217) ausgebildet ist und mit dem freigelegten Dünnfilmtransistor verbunden ist; eine Passivierungsschicht (227), die an dem oberen Teilbereich der Isolationsschicht (217) einschließlich der Pixelelektrode (223a) ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von gemeinsamen Elektroden (233a), die an einem oberen Teilbereich der Passivierungsschicht (227) ausgebildet sind und voneinander getrennt sind.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei der Öffnungsbereich (221) ferner obere Teilbereiche einer zu einem Kanalbereich korrespondierenden aktiven Schicht (209a) und einer Drain-Elektrode (213c), die den Dünnfilmtransistor bilden, freilegt.