DE19824137B4

DE19824137B4 - Flüssigkristallanzeige und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE19824137B4
Application number: DE19824137A
Authority: DE
Inventors: Seung Hee Ichon Lee; Seok Lyul Lee; Hyang Yul Ichon Kim; Rho Bong Suwon Gyu; Sun Gil Suwon Kwon; Hae Sung Songnam Park; Woo Ho Choi; Jung Yeal Suwon Lee
Original assignee: Boe Hydis Technology Co Ltd
Current assignee: Hydis Technologies Co Ltd
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: CN1221892A; FR2773225B1; GB2332769A; NL1009291A1; US6522380B2; US6233034B1; FR2773225A1; JPH11202356A; DE19824137A1; GB2332769B; JP3498163B2; CN1147757C; GB9811667D0; NL1009291C2; TW387997B; US20010010576A1

Abstract

Flüssigkristallanzeige, die Folgendes umfasst:
ein erstes Substrat (30; 40; 100) und ein zweites Substrat, wobei das erste Substrat (30; 40; 100) gegenüberliegend dem zweiten Substrat und davon um einen Zellenspalt (d) beabstandet angeordnet ist, wobei die Substrate eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweisen;
eine Flüssigkristallschicht zwischen den inneren Oberflächen der Substrate, wobei die Flüssigkristallschicht eine Anzahl von Flüssigkristallmolekülen enthält;
eine erste Elektrode mit einem Streifen (32; 43b; 103b) einer ersten Breite (P1; P11; P41) und eine zweite Elektrode mit einem Streifen (34; 46b; 106b) einer zweiten Breite (P2; P12; P42), die auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats (30; 40; 100) ausgebildet sind, wobei der Streifen (34; 46b; 106b) der zweiten Elektrode von dem Streifen (32; 43b; 103b) der ersten Elektrode um einen Abstand (L1; L13; L43) beabstandet ist;
wobei der Streifen (32; 43b; 103b) der ersten Elektrode und der Streifen (34; 46b;...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeige und ein Verfahren zum Herstellen der Anzeige. Genauer stellt die vorliegende Erfindung eine neue Flüssigkristallanzeige bereit, die einen relativ hohen Transmissionsgrad und ein relativ hohes Öffnungsverhältnis aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallanzeige bereit.
Ein schneller Fortschritt bei der Bauelement-Leistungsfähigkeit von Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen (”LCDs” bzw. ”liquid crystal displays”) hat einen weiten Anwendungsbereich eröffnet, wie zum Beispiel TV-Systeme mit flachem Bildschirm und Monitore mit hohem Informationsgehalt für tragbare Computer.
Bei einem herkömmlichen Typ der in diesen Anzeigen verwendeten Technologie handelt es sich um einen herkömmlichen verdrillt nematischen (”TN” bzw. ”twisted nematic”) Anzeigemodus. Ein herkömmlicher TN-Anzeigemodus weist jedoch als intrinsische Eigenschaften enge Betrachtungscharakteristiken und langsame Reaktionszeiten auf. Insbesondere weist TN eine langsame Reaktionszeit hinsichtlich Grautonskalen-Operationen auf.
Um diese Beschränkungen zu lösen, wurden verschiedene Techniken, die bei Flüssigkristallanzeigen (d. h. LCDs) verwendet werden, vorgeschlagen. So wurden zum Beispiel Techniken, wie eine Viel-Domänen-TN-Struktur und ein optisch kompensierter Doppelbrechungs-(”OCB” bzw. ”optically compensated birefringence”)-Modus, der physikalische Charakteristiken der Flüssigkristalmoleküle kompensiert, vorgeschlagen.
Obwohl die Viel-Domänen-Struktur (”multi-domain structure”) häufig bei der Verbesserung des Betrachtungswinkels nützlich ist, ist eine Verbesserung des Betrachtungsbereichs im allgemeinen beschränkt. Zusätzlich verbleibt die intrinsische Eigenschaft der langsamen Reaktionszeit immer noch zum Teil ungelöst und Prozesse zur Ausbildung der Viel-Domänen-Struktur sind häufig kompliziert und schwierig zu erreichen. Im Gegensatz hierzu hat sich der OCB-Modus typischerweise erwiesen, bessere elektrooptische Leistungsfähigkeiten zu haben, und zwar einschließlich der Betrachtungscharakteristiken und der Reaktionszeit. Der OCB-Modus kann jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Steuerung der Konformation bzw. Angleichung der Flüssigkristallmoleküle für eine Selbstkompensationsstruktur über eine Vorspannung haben.
Andere Technologien, wie zum Beispiel der Modus zum ”Schalten in der Ebene” (”IPS” bzw. ”in-plane switching” Modus), wo Elektroden zum Steuern der Flüssigkristallmoleküle auf dem selben Substrat ausgebildet werden, wurden vorgeschlagen. Zum Beispiel beschreiben M. Oh-e, M. Ohta, S. Aratani und K. Kondo in ”Proceeding of the 15th International Display Research Converence” auf Seite 577 von der Society for Information Display and the intrinsic of Television Engineer of Japan (1995) einen IPS-Modus. Die Anzeige mit dem IPS-Modus weist ebenso zahlreiche Beschränkungen auf. Da diese Anzeigen häufig Materialien verwenden, die opak bzw. lichtundurchlässig sind, nimmt der Anzeigen-Transmissionsgrad häufig ab. In manchen Fällen wird ein Hintergrundlicht mit einer hohen Lichtintensität verwendet, das hinsichtlich Computeranwendungen mit einem tragbaren Computer geringer Leistung sowie für andere Anwendungen nicht wünschenswert ist. Zusätzliche Beschränkungen stellen die Schwierigkeiten bei der Herstellung dar, die häufig komplexe Einebnungs-Prozesse bzw. Planarisierungs-Prozesse enthalten. Diese und andere Beschränkungen werden durchgehend für die vorliegende Beschreibung beschrieben.
I. Herkömmliche LCD-Anzeigen
1 ist eine vereinfachte Draufsicht, die einen Bereich eines herkömmlichen Einheitspixels und einen Abschnitt benachbarter Pixel-Bereiche, die diesen in der IPS-Modus- Flüssigkristallanzeige umgeben, zeigt. Nimmt man Bezug auf 1, so enthält die Flüssigkristallanzeige eine Anzahl bzw. Vielzahl von Gate-Busleitungen 11, die parallel zueinander auf einem unteren Substrat in einer ersten Richtung angeordnet sind, und eine Anzahl von Daten-Busleitungen 15, die parallel zueinander auf dem unteren Substrat in einer zweiten Richtung angeordnet sind, die normal zu der ersten Richtung ist. Die Anzahl von Gate-Busleitungen 11 und die Anzahl von Daten-Busleitungen 15 sind in einer Matrixkonfiguration angeordnet, um dadurch eine Anzahl von Pixel-Bereichen festzulegen, die jeweils durch ein Paar von Gate-Busleitungen und ein Paar von Daten-Busleitungen begrenzt sind. Die Anzahl von Gate-Busleitungen 11 und die Anzahl von Daten-Busleitungen 15 sind voneinander durch eine Gate-Isolierschicht (nicht gezeigt) isoliert, die zwischen den Gate-Busleitungen und den Daten-Busleitungen eingreift bzw. dazwischen liegt. Eine Gegenelektrode 12 ist als eine rechteckförmige Rahmenstruktur innerhalb eines entsprechenden Pixel-Bereichs ausgebildet und ist auf einer Oberfläche des unteren Substrats zusammen mit den Gate-Busleitungen 11 angeordnet.
Eine Pixel-Elektrode 14 ist auf einer Oberfläche der Gegenelektrode 12 angeordnet, wobei die Gate-Isolierschicht (nicht gezeigt) dazwischen liegt bzw. dazwischen eingreift. Die Pixel-Elektrode 14 ist in einer Konfiguration gemäß einem Buchstaben ”I” angeordnet, um dadurch einen Bereich aufzuteilen, der durch die Gegenelektrode 12 begrenzt ist. Die Pixel-Elektrode 14 enthält einen Netz- bzw. Gewebe-Abschnitt 14c, der sich in der Y-Richtung erstreckt, um dadurch den Bereich, der die Gegenelektrode 12 umgibt, in zwei Abschnitte aufzuteilen; und einen ersten und zweiten Flansch-Abschnitt 14a und 14b, die mit der Gegenelektrode 12 in der X-Richtung im Überlapp sind. Hier sind die beiden Flansch-Abschnitte 14a und 14b einander gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet.
Ein Dünnfilmtransistor 16, der mit einer entsprechenden der Daten-Busleitungen und einer entsprechenden der Pixel-Elektroden verbunden ist, ist auf einem Kreuzungspunkt der Gate-Busleitungen 11 und der Daten-Busleitungen 15 ausgebildet. Der Transistor 16 enthält eine Gate-Elektrode, die als ein integraler abgriffähnlicher Abschnitt ausgebildet ist, der in einem entsprechenden Pixel-Abschnitt von Gate-Busleitungen 11 ausgehend vorsteht; eine Drain-Elektrode, die als ein abgriffähnlich vorstehender Abschnitt der Daten-Busleitungen 15 ausgebildet ist; eine Source-Elektrode, die sich von der Pixel-Elektrode 14 ausgehend erstreckt; und eine Kanalschicht 17, die über einer Gate-Elektrode ausgebildet ist.
Ein Kondensator Cst vom zusätzlichen Kapazitätstyp (”additional-capacitance type”) ist auf einem überlappten Abschnitt zwischen der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14 ausgebildet. Obwohl es nicht in 1 gezeigt ist, ist ein oberes Substrat mit einem Farbfilter (nicht gezeigt) gegenüberliegend dem unteren Substrat 10 mit einem gewählten Abstand angeordnet. Hier sind die Gate-Busleitungen 11, die Gegenelektrode 12, die Pixel-Elektrode 14 und die Daten-Busleitungen jeweils aus einem opaken bzw. lichtundurchlässigen Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Titan, Tantal, Chrom oder dergleichen ausgebildet.
Ein Prozess zur Ausbildung der LCD mit dem IPS-Modus wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beispielhaft beschrieben.
2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II' der 1 genommen ist. Die Metallschicht ist zum Beispiel mit einer Dicke von ungefähr 250 nm bis ungefähr 350 nm (2500 bis ungefähr 3500 Angström) auf einer Oberfläche des unteren Substrats 10 ausgebildet. Die Metallschicht ist aus einem opaken Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Titan, Tantal, Chrom oder dergleichen ausgebildet. Als nächstes wird die Metallschicht mit einem Muster versehen, um dadurch die Gate-Busleitungen 11 und die Gegenelektrode 12 auszubilden. Die Gegenelektrode 12 ist nur in 2 gezeigt. Eine Gate-Isolierschicht 13 ist ebenso auf einer Oberfläche des unteren Substrats 10 mit der Gate-Busleitung 11 und der Gegenelektrode 12 ausgebildet. Danach wird eine Kanalschicht 17 des Dünnfilmtransistors 16 auf einem gewählten Abschnitt der Gate-Isolierschicht 13 ausgebildet, und eine Metallschicht wird mit einer Dicke von ungefähr 400 nm bis 450 nm (4000 bis 4500 Angström) auf einer Oberfläche der sich ergebenden Struktur mit der Gate-Isolierschicht 13 ausgebildet, auf der die Kanalschicht 17 ausgebildet ist. Hier wird die Metallschicht aus einem opaken Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Titan, Tantal, Chrom oder dergleichen hergestellt. Nach dem Schritt der Ausbildung der Metallschicht wird die Metallschicht mit einem Muster versehen, um dadurch eine Pixel-Elektrode 14 und Daten-Busleitungen 15 auszubilden. In 2 ist nur die Pixel-Elektrode 14 gezeigt. Als nächstes wird eine erste Ausrichtschicht 19 auf einer sich ergebenden Oberfläche des unteren Substrats 10 ausgebildet.
Ein oberes Substrat 20 ist gegenüberliegend dem unteren Substrat 10 mit einem gewählten Abstand d angeordnet. Hier ist der Abstand, das heißt ein Zellenspalt zwischen den zwei Substraten 10 und 20 (im folgenden wird der Zellenspalt als d bezeichnet) kleiner als der Abstand l zwischen dem Netz-Abschnitt 14c der Pixel-Elektrode (im folgenden wird der Netz-Abschnitt 14c der Pixel-Elektrode als Pixel-Elektrode 14 bezeichnet) und der Gegenelektrode 12. Dies dient dazu, ein elektrisches Feld, das zwischen der Pixel-Elektrode und der Gegenelektrode erzeugt wird, im wesentlichen parallel mit den Oberflächen der Substrate 10 und 20 zu gestalten.
Auf einer inneren Oberfläche des oberen Substrats 20, das gegenüberliegend dem unteren Substrat 10 angeordnet ist, ist ein Farbfilter 21 ausgebildet. Auf einer Oberfläche des Farbfilters 21 ist ebenso eine zweite Ausrichtschicht 22 ausgebildet. Hier dienen die erste und die zweite Ausrichtschicht 19 und 22 ebenso dazu, um Flüssigkristallmoleküle (nicht gezeigt) derartig auszurichten, dass längere Achsen davon im wesentlichen parallel mit den Oberflächen der Substrate 10 und 20 in Abwesenheit des elektrischen Feldes zwischen der Pixel-Elektrode 14 und der Gegenelektrode 12 sind. Und die erste und die zweite Ausrichtschicht 19 und 22 werden derartig geschliffen bzw. abgerieben, dass ein Winkel zwischen der Schleifachse und den Gate-Busleitungen 11 so festgelegt wird, dass er ein gewählter Winkel ist.
Obwohl es nicht in der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Polarisator (nachstehend als Polarisierer bezeichnet) auf einer äußeren Oberfläche des unteren Substrats 10 und ein Analysator (nachstehend als Analysierer bezeichnet) auf einer äußeren Oberfläche des oberen Substrats 20 angeordnet.
Bei der Flüssigkristallanzeige mit einem IPS-Modus wird, wenn ein Abtastsignal an eine entsprechende Leitung der Gate-Busleitungen 11 angelegt wird und ein Anzeigensignal an eine entsprechende der Daten-Busleitungen 15 angelegt wird, ein Dünnfilmtransistor 16, der auf einem Kreuzungspunkt der Gate-Busleitungen 11 und der Daten-Busleitungen 12, an die die Signale angelegt werden, ausgebildet ist, eingeschaltet oder ausgeschaltet. Falls der Dünnfilmtransistor eingeschaltet wird, wird das Anzeigensignal der Daten-Busleitungen 15 zu der Pixel-Elektrode 14 über den Dünnfilmtransistor 16 übertragen und gemeinsame Signale werden fortgesetzt an die Gegenelektrode 12 angelegt. Deshalb wird das elektrische Feld zwischen der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14 erzeugt.
Zu dieser Zeit wird, wie in 2 gezeigt ist, da ein Abstand l zwischen der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14 größer ist als der Zellenspalt (”cell gap”) d, ein elektrisches Feld E, das im wesentlichen parallel zu den Oberflächen des Substrats ist, erzeugt. Deshalb werden die Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht verdrillt, so dass deren optische Achsen parallel zu dem elektrischen Feld sind, und zwar gemäß den dielektrischen anisotropen Charakteristiken der Flüssigkristallmoleküle. Deshalb betrachtet ein Benutzer die längeren Achsen der Flüssigkristallmoleküle auf dem Bildschirm in allen Richtungen und ein Betrachtungswinkel der Flüssigkristallanzeige ist somit verbessert bzw. vergrößert.
Herkömmliche Flüssigkristallanzeigen mit dem IPS-Modus weisen zahlreiche Beschränkungen auf. Nimmt man zum Beispiel auf die Flüssigkristallanzeige mit dem IPS-Modus Bezug, die in den 1 und 2 gezeigt ist, so sind die Gegenelektrode 12 und die Pixel-Elektrode 14, die aus einem opaken Metallmaterial, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt sind, in einem Bereich mit einem Licht-Transmissionsgrad, und zwar dem unteren Substrat 10, angeordnet. Deshalb nimmt ein Öffnungsverhältnis der Füissigkristallanzeige ab und dessen Transmissionsgrad nimmt ebenso ab. Zusätzlich muss häufig, um eine angemessene Helligkeit zu erzielen, ein Hintergrundlicht mit einer hohen Intensität verwendet werden, und somit nimmt der elektrische Verbrauch zu, was häufig ungewünscht ist.
Um diese Begrenzungen zu lösen, wurde eine Gegenelektrode 12 und eine Pixel-Elektrode 14, die aus einem transparenten Material hergestellt sind, vorgeschlagen. Bei einer derartigen Flüssigkristallanzeige ist das Öffnungsverhältnis häufig erhöht, aber der Transmissionsgrad ist häufig nicht verbessert. Um ein in der Ebene gelegenes elektrisches Feld (”in-plane electric field”) zu erzeugen, muss der Abstand l zwischen den Elektroden 12 und 14 häufig so festgelegt werden, dass er größer ist als der Zellenspalt d. Um eine passende Intensität des elektrischen Feldes zu erzielen, um die Flüssigkristallmoleküle auszurichten, weisen die Elektroden 12 und 14 relativ große Abmessungen hinsichtlich der Breite auf, und zwar zum Beispiel 10 bis 20 μm. Diese Begrenzungen, die den Elektroden 12 und 14 auferlegt sind, erzeugen ein elektrisches Feld, das im wesentlichen parallel mit den Oberflächen der Substrate ist, die zwischen den Elektroden 12 und 14 erzeugt werden sollen. Das elektrische Feld weist jedoch einen geringen Einfluss auf die Flüssigkristallmoleküle auf, die rechts oberhalb der oberen Oberflächen der Elektroden 12 und 14 positioniert sind, die die große Breite aufweisen, um dadurch ”dünn besiedelte” bzw. mit weitem Abstand vorhandene Äquipotentiallinien in einem Abschnitt oberhalb der oberen Oberflächen der Elektroden zu haben. Da die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der oberen Oberflächen der Elektroden damit fortschreiten, eine anfängliche Konfiguration selbst in der Gegenwart des elektrischen Feldes zu halten, wird infolgedessen der Transmissionsgrad gering erhöht.
3 zeigt das Simulationsergebnis der Variation des Transmissionsgrades in dem Einheitspixel-Bereich gemäß dem Zeitablauf nach der Anwendung eines elektrischen Feldes in der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige mit der Struktur der 1 und 2. In 3 stellt die obere Box die Variation des Transmissionsgrades dar und die untere Box die Verteilung von elektrischen Kraftlinien, die zwischen der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode erzeugt werden, wobei es sich bei den elektrischen Kraftlinien um Äquipotentiallinien handelt. Das Bezugszeichen 15d stellt Flüssigkristallmoleküle dar. Hier weist die Flüssigkristallanzeige die Gegenelektrode auf, und die Pixel-Elektrode ist aus einem opaken Metall hergestellt. Der Abstand zwischen der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode liegt bei ungefähr 20 μm und die Breite der Gegenelektrode und die Breite der Pixel-Elektrode ist jeweils um 10 μm beabstandet, und der Zellenspalt liegt bei ungefähr 4,5 μm. Ein Winkel zwischen der Schleifachse bzw. Reibachse (”rubbing axis”; im folgenden Schleifachse genannt) der ersten Ausrichtschicht und der Richtung des elektrischen Feldes liegt bei ungefähr 22 Grad. Eine Spannung, die an die Pixel-Elektrode angelegt wird, beträgt ungefähr 8 V. Wie in 3 gezeigt ist, ist zu bemerken, dass der Transmissionsgrad nur 23% erreicht, und zwar selbst nach dem Ablauf von ungefähr 100 ms. Dieses Ergebnis zeigt an, dass die Antwortzeit bzw. Reaktionszeit sehr langsam ist.
Wie in 3 gezeigt ist, sind gemäß dem Simulationsergebnis in der Gegenwart des elektrischen Feldes in einem oberen Abschnitt oberhalb der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode dünn verteilte bzw. ”dünn besiedelte” Äquipotentiallinien gezeigt, die anzeigen, dass die Intensität des elektrischen Feldes gering ist. Deshalb bewegen sich die Flüssigkristallmoleküle, die oberhalb der beiden Elektroden positioniert sind, wenig. Infolgedessen ist es bemerkenswert, dass der Transmissionsgrad oberhalb der beiden Elektroden bei ungefähr 0% liegt. Zusätzlich können, selbst wenn die Gegenelektrode und die Pixel-Elektrode aus dem transparenten Material mit der oben beschriebenen Weite hergestellt werden, die Flüssigkristallmoleküle, die oberhalb der zwei Elektroden positioniert sind, sich kaum bewegen, was dem Fall ähnelt, bei dem die zwei Elektroden aus dem opaken Material hergestellt sind. Deshalb ist es vorausrechenbar, dass das selbe Niveau an Transmissionsgrad wie in dem Fall der opaken Elektroden ebenfalls erzielt wird, obwohl die zwei Elektroden aus transparentem Material ausgebildet sind.
Kehrt man zurück zu den 1 und 2, so wird bei einem Aspekt des Herstellverfahrens der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige die Gegenelektrode 12 simultan mit den Gate-Busleitungen 11 ausgebildet, und die Pixel-Elektrode 14 wird simultan mit den Daten-Busleitungen 15 ausgebildet, und zwar mit einer Dicke von 300 nm (3000 Angström) oder mehr. Obwohl diese simultanen Ausbildungsschritte zweier unterschiedlicher Schichten zum Zweck der Vereinfachung ihrer Herstellung durchgeführt werden, verursachen sie eine große Höhendifferenz zwischen der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14. Die Ursache liegt darin, dass die Dicke der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14 in Hinblick auf angemessene Dicken für die Gate-Busleitung und die Daten-Busleitung 11 und 15 ausgebildet werden, und nicht in Hinblick auf eine für sie angemessene Dicke ausgebildet werden. Genauer ausgeführt, werden, obwohl es möglich ist, dass die Gegenelektrode 12 und die Pixel-Elektrode 14 mit einer Dicke von ungefähr 100 nm (1000 Angström) ausgebildet werden, die Gegenelektrode 12 und die Pixel-Elektrode 14 mit einer Dicke von 300 nm (3000 Angström) oder mehr ausgebildet, wodurch eine Höhendifferenz von ungefähr 300 nm (3000 Angström) dazwischen erzeugt wird. Wegen einer derartigen Höhendifferenz der Gegenelektrode 12 und der Pixel-Elektrode 14 ist die Topologie in der Oberfläche des unteren Substrats der Flüssigkristallanzeige schlecht und deshalb ist ein zusätzlicher Einebnungsprozess bzw. Planarisierungsprozess erforderlich. Zusätzlich gibt es, falls der Einebnungsprozess nicht ausgeführt wird, eine Schwierigkeit beim Ausführen des folgenden Schleifprozesses der Ausrichtschichten. Diese und andere Beschränkungen sind häufig bei herkömmlichen LCD-Anzeigen vorhanden.
Die JP 08-190104 A beschreibt eine IPS-Flüssigkristallanzeige mit geringerem Elektrodenabstand als Substratabstand, bei der die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der Elektroden vom elektrischen Feld ausgerichtet werden.
Die DE 198 13 490 A1 älteren Zeitranges beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von zwei Domänen innerhalb einer Flüssigkristallschicht, LCD-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.
Die DE 33 02 332 C2 beschreibt eine Flüssigkristallvorrichtung mit kammartig ineinander greifenden Elektroden und einer Gegenelektrode.
Zusammenfassung der Erfindung
Aus dem Obigen ersieht man, dass eine verbesserte Technik zur Herstellung einer LCD-Anzeige sehr wünschenswert ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Öffnungsverhältnis der Flüssigkristallanzeige und deren Transmissionsgrad zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorteile der Erfindung
Vorteilhaft wird die Topologie der Struktur des unteren Substrats ohne den Bedarf feines eines zusätzlichen Planarisierungs-Prozesses, der herkömmlicherweise bei konventionellen Bauelementen verwendet wird, verbessert.
Eine vorteilhafte Flüssigkristallanzeige enthält ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, wobei eines gegenüber dem anderen um einen ersten Abstand voneinander beabstandet angeordnet ist. Jedes Substrat weist eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche, die der inneren Oberfläche gegenüberliegt, auf. Die Anzeige weist ebenso eine Flüssigkristallschicht auf, die zwischen den inneren Oberflächen der Substrate geschichtet ist. Die Flüssigkristallschicht weist eine Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen auf. Eine erste Elektrode wird auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet und weist eine erste Breite auf. Eine zweite Elektrode wird auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet und weist eine zweite Breite auf. Die zweite Elektrode ist von der ersten Elektrode um einen zweiten Abstand beabstandet. Diese Elektroden richten die Flüssigkristallmoleküle aus, wobei ein elektrisches Feld verwendet wird, das zwischen den Elektroden erzeugt wird. Die erste und die zweite Elektrode werden aus einem transparenten, leitenden Material (z. B. ITO) ausgebildet. Bei der Anzeige ist der erste Abstand größer als der zweite Abstand. Vorzugsweise weist die erste Elektrode und die zweite Elektrode eine Breite in einem derartigen Ausmaß auf, dass die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der ersten und der zweiten Elektrode im wesentlichen durch das elektrische Feld ausgerichtet werden.
Eine andere vorteilhafte Flüssigkristallanzeige beinhaltet ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, wobei eines gegenüber dem anderen voneinander um einen ersten Abstand beabstandet angeordnet ist. Jedes Substrat weist eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche auf, die der inneren Oberfläche gegenüberliegt. Die Anzeige weist ebenso eine Flüssigkristallschicht auf, die zwischen die inneren Oberflächen der zwei Substrate geschichtet ist. Die Flüssigkristallschicht weist eine Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen auf. Eine erste Elektrode ist auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats angeordnet. Die erste Elektrode weist eine Anzahl bzw. Vielzahl von Streifen bzw. Bändern auf, wobei jeder Streifen eine erste Breite aufweist und von einem anderen benachbarten Streifen um einen zweiten Abstand beabstandet ist. Eine zweite Elektrode ist ebenso auf dem ersten Substrat angeordnet. Die zweite Elektrode umfasst eine Anzahl von Streifen, wobei jeder Streifen zwischen den Streifen der ersten Elektrode angeordnet ist, eine zweite Breite aufweist und von einem anderen benachbarten Streifen um einen dritten Abstand beabstandet ist, wobei jeder Streifen der zweiten Elektrode von jedem Streifen der ersten Elektrode, die dazu benachbart ist, um einen vierten Abstand beabstandet ist. Eine Isolierschicht wird zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ausgebildet. Die Isolierschicht isoliert die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind jeweils aus einem transparenten Leiter gemacht, und der erste Abstand ist hinsichtlich der Länge größer als der vierte Abstand. Die zweite Breite ist kleiner als der zweite Abstand, und die erste Breite ist kleiner als der dritte Abstand. Vorzugsweise weisen die Streifen der zweiten Elektrode jeweils eine Breite bis zu einem derartigen Umfang auf, dass die Flüssigkristallmoleküle, die über den Streifen der ersten Elektrode und den Streifen der zweiten Elektrode liegen, im wesentlichen in der Gegenwart des elektrischen Feldes, das zwischen den Streifen der ersten Elektrode und den Streifen der zweiten Elektrode erzeugt wird, ausgerichtet sind, wobei die erste Breite kleiner ist als der dritte Abstand.
Eine andere vorteilhafte Flüssigkristallanzeige enthält ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, wobei eins gegenüber dem anderen um einen ersten Abstand beabstandet angeordnet ist. Jedes Substrat weist eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche auf, die gegenüber der inneren Oberfläche ist. Die Anzeige weist ebenso eine Flüssigkristallschicht auf, die zwischen der inneren Oberfläche der zwei Substrate geschichtet ist. Die Flüssigkristallanzeige weist eine Anzahl von Flüssigkristallmolekülen auf. Eine erste Elektrode wird auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet. Die erste Elektrode weist eine quadratische bzw. rechteckförmige Plattenstruktur auf. Eine Isolierschicht ist auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats angeordnet, das die erste Elektrode enthält. Eine zweite Elektrode ist auf der Isolierschicht angeordnet. Die zweite Elektrode umfasst eine Vielzahl bzw. Anzahl von Streifen, wobei die Streifen jeweils angeordnet sind, um mit der ersten Elektrode zu überlappen und um eine erste Breite und einen zweiten Abstand dazwischen zu haben, wobei die Oberfläche der ersten Elektrode teilweise durch Räume zwischen den Streifen freigelegt ist und wobei die freigelegten Abschnitte der ersten Elektrode jeweils einen Breite entsprechend dem zweiten Abstand haben. Die erste und die zweite Elektrode sind jeweils aus einem transparenten Leiter hergestellt. Der erste Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat ist größer als eine Dicke der Isolierschicht, und eine zweite Breite und die erste Breite sind jeweils in einem derartigen Umfang bzw. Ausmaß gestaltet, dass die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der freigelegten Abschnitte der ersten Elektrode und der Streifen der zweiten Elektrode im wesentlichen durch das elektrische Feld ausgerichtet sind, das zwischen den freigelegten Abschnitten der zweiten Elektrode und den Streifen der zweiten Elektrode erzeugt wird.
Noch eine weitere vorteilhafte Flüssigkristallanzeige enthält ein erstes und zweites Substrat. Das erste Substrat ist gegenüberliegend dem zweiten Substrat angeordnet. Das erste und zweite Substrat sind um einen ersten Abstand voneinander beabstandet. Jedes Substrat weist einen innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche gegenüberliegend der inneren Oberfläche auf. Eine Flüssigkristallschicht ist zwischen der inneren Oberfläche und den Substraten geschichtet. Die Flüssigkristallschicht enthält eine Anzahl bzw. Vielzahl von Flüssigkristallmolekülen. Eine erste Elektrode ist auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet. Die erste Elektrode enthält eine Vielzahl von Streifen. Jeder Streifen hat eine erste Breite und ist von einem dazu benachbarten Streifen um einen zweiten Abstand beabstandet. Eine zweite Elektrode ist auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats ausgebildet. Die zweite Elektrode enthält eine Vielzahl von Streifen. Jeder der Streifen ist zwischen den Streifen der ersten Elektrode angeordnet, hat eine zweite Breite und ist um einen dritten Abstand von einem dazu benachbarten anderen Streifen beabstandet. Jeder der Streifen der zweiten Elektrode ist ebenso von den Streifen der ersten dazu benachbarten Elektrode um einen vierten Abstand beabstandet. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind jeweils aus einem transparenten Leiter gebildet. Der erste Abstand ist hinsichtlich der Länge größer als der vierte Abstand. Die zweite Breite ist kleiner als der zweite Abstand. Die erste Breite ist kleiner als der dritte Abstand. Die Streifen der ersten und der zweiten Elektrode sind auf derselben Ebene angeordnet und die Streifen der ersten und zweiten Elektrode weisen jeweils eine Breite in einem solchen Umfang auf, dass die Flüssigkristallmoleküle, die über den Streifen der ersten Elektrode und den Streifen der zweiten Elektrode liegen, in der Gegenwart eines elektrischen Feldes, das zwischen den Streifen der ersten Elektrode und den Streifen der zweiten Elektrode erzeugt wird, im wesentlichen ausgerichtet sind.
Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer vorteilhaften Flüssigkristallanzeige wird ein erstes transparentes Substrat bereitgestellt. Danach wird eine erste transparente leitende Schicht auf dem ersten transparenten Substrat ausgebildet. Danach wird ein erster Metallfilm auf dem ersten transparenten, leitenden Material abgeschieden und wird dann mit einem Muster versehen bzw. gemustert, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Gate-Busleitungen und eine gemeinsame Signalleitung auszubilden. Danach wird ein erster transparenter, leitender Film auf der sich ergebenden Struktur abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Gegenelektroden auszubilden, die jeweils eine Anzahl bzw. Vielzahl von Streifen enthalten, die orthogonal zu der Gate-Busleitung sind. Danach wird ein Isolator auf der sich ergebenden Struktur, die die Gate-Busleitungen, gemeinsame Signalleitungen und Gegenelektroden enthält, ausgebildet. Eine Kanalschicht wird auf einem gewählten Abschnitt der Gate-Isolierschicht ausgebildet. Eine zweite transparente leitende Schicht wird auf dem Gate-Isolator abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Pixel-Elektroden auszubilden, die jeweils eine Anzahl bzw. Vielzahl von Streifen enthalten, die parallel zu den Streifen der Gegenelektrode angeordnet sind, und wird auf der Gate-Isolierschicht zwischen den Streifen der Gegenelektrode plaziert. Ein zweiter Metallfilm bzw. eine zweite Metallschicht wird auf der Gate-Isolierschicht abgeschieden und wird dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Daten-Busleitungen auszubilden, die orthogonal zu der Gate-Busleitung, den Sources und den Drains sind. Eine erste Ausrichtschicht (im folgenden auch ”Ausrichtungsschicht” genannt) wird auf der sich ergebenden Struktur ausgebildet.
Gemäß einem Verfahren zum Erzeugen noch einer weiteren vorteilhaften Flüssigkristallanzeige wird ein erstes transparentes Substrat bereitgestellt. Eine erste transparente leitende Schicht wird auf dem ersten transparenten Substrat ausgebildet und wird dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Gegenelektroden auszubilden. Ein erster Metallfilm wird auf der ersten transparenten, leitenden Schicht abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Gate-Busleitungen und eine gemeinsame Signalleitung derartig auszubilden, dass die gemeinsame Signalleitung in Kontakt mit einer jeden der Gegenelektroden ist. Eine Gate-Isolierschicht ist auf der sich ergebenden Struktur ausgebildet, die die Gate-Busleitungen, die gemeinsame Signalleitung und die Gegenelektroden enthält. Eine Kanalschicht wird auf einem gewählten Abschnitt der Gate-Isolierschicht ausgebildet. Eine zweite transparente leitende Schicht wird auf der Gate-Isolierschicht abgeschieden und wird dann gemustert, um sich mit der Gegenelektrode zu überlappen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Pixel-Elektroden auszubilden. Ein zweiter Metallfilm ist auf der Gate-Isolierschicht abgeschieden und wird dann mit einem Muster versehen, um eine Anzahl bzw. Vielzahl von Daten-Busleitungen, Sources und Drains auszubilden. Eine erste Ausrichtschicht wird auf der sich ergebenden Struktur ausgebildet. Hier ist der Schritt zur Ausbildung der Gate-Busleitungen und der gemeinsamen Signalleitung und der Schritt zur Ausbildung der Gegenelektrode miteinander austauschbar.
Bei der folgenden Beschreibung werden weitere Merkmale der Erfindung offenbart. Dabei können verschiedene Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Hinsichtlich der Figuren gilt folgendes:
1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen herkömmlichen Einheitspixel und auf Abschnitte benachbarter Pixel-Bereiche, die diesen Pixel in einer Flüssigkristallanzeige umgeben.
2 ist eine vereinfachte Abschnittsansicht, die entlang der Linie 202-202' der 1 genommen ist.
3 ist ein vereinfachtes Simulationsergebnis, das die Transmittanz-Variation gemäß dem Zeitablauf nach der Anwendung des elektrischen Feldes zeigt (die Transmittanz wird im folgenden auch als Transmissionsgrad oder Durchlässigkeitsgrad bezeichnet).
4 ist eine vereinfachte Schnittansicht der Flüssigkristallanzeige gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A und 5B sind vereinfachte Draufsichten auf einen Bereich eines Einheitspixels und auf Abschnitte bzw. Teile benachbarter Pixel-Bereiche, die diesen Bereich in der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umgeben.
6 ist eine vereinfachte Schnittansicht, die entlang der Linien 206-206' der 5A und 5B genommen ist.
7A und 7B sind vereinfachte Ansichten, die die Beziehungen zwischen den Ausrichtrichtungen von oberen und unteren Ausrichtschichten zeigen und zwischen den Polarisierungsrichtungen eines Polarisierers und eines Analysierers in der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
8A bis 8C stellen vereinfachte Ansichten dar, die das Verfahren zum Herstellen der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
9A ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht, die die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der Abwesenheit des elektrischen Feldes in der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
9B ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht, die die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der Gegenwart des elektrischen Feldes in der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, um schematisch die Verteilung der elektrischen Kraftlinien in der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 und 12 zeigen vereinfachte Simulationsergebnisse der Variation des Transmissionsgrades gemäß dem Zeitablauf nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes in dem Bereich des Einheitspixels der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein vereinfachter Graph, der die Variation des Transmissionsgrades als Funktion der Treiberspannung in der Flüssigkristallanzeige zeigt, und zwar gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
14A und 14B sind vereinfachte Draufsichten eines Bereichs eines Einheitspixels und von Abschnitten benachbarter Pixel-Bereiche, die diesen in der Flüssigkristallanzeige gemäß der alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umgeben.
15 ist eine vereinfachte Schnittansicht, die entlang der Leitung 215-215' der 14A und 14B genommen wird.
16 und 17 zeigen vereinfachte Simulationsergebnisse der Variation des Transmissionsgrades gemäß dem Zeitablauf nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes in dem Bereich eines Einheitspixels der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
18A und 18B stellen vereinfachte Draufsichten auf den Bereich eines Einheitspixels und auf Abschnitte benachbarter Pixel-Bereiche dar, die diesen in der Flüssigkristallanzeige gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umgeben.
19 stellt eine vereinfachte Schnittansicht dar, die entlang der Linie 219-219' der 18A und 18B genommen ist.
20 zeigt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Variation des Transmissionsgrades gemäß dem Zeitablauf nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes in dem Einheitspixel-Bereich der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
21 ist eine vereinfachte Draufsicht eines Einheitspixelbereichs und von Abschnitten benachbarter Pixelbereiche, die diesen umgeben, und zwar in einer Flüssigkristallanzeige gemäß alternativer Ausführungsformen der Erfindung.
22 ist eine vereinfachte Schnittansicht, die entlang der Linie 222-222' der 21 genommen wurde.
23A zeigt einen vereinfachten Kontrast, der von einem Betrachtungswinkel in einer Flüssigkristallanzeige abhängt, und zwar gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
23B zeigt einen vereinfachten Kontrast, der von dem Betrachtungswinkel in einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeige abhängt.
24 zeigt eine vereinfachte Helligkeit, die von dem Betrachtungswinkel in einer Flüssigkristallanzeige abhängt, und zwar gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
25 ist ein vereinfachter Graph, der die Variation des Transmissionsgrades als Funktion der Treiberspannung in der Flüssigkristallanzeige zeigt, und zwar gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
II. Vorliegende LCD-Anzeigen
Im folgenden werden gewählte Ausführungsformen der vorliegenden bzw. gegenwärtigen Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Zeichnungen dienen lediglich zur Illustration und beschränken nicht den Umfang der Ansprüche. Verschiedene Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
Wie in 4 gezeigt ist, werden bei der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung des Transmissionsgrades bzw. der Transmittanz und des Öffnungsverhältnisses einer Flüssigkristallanzeige mit einem IPS-Modus eine erste Elektrode 32 und eine zweite Elektrode 34 jeweilig auf einer inneren Oberfläche eines unteren oder ersten Substrats 30 mit einer isolierenden Schicht 33 ausgebildet, die dazwischen eingreift bzw. dazwischen liegt. Die erste Elektrode 32 und die zweite Elektrode 34 sind aus einem transparenten, leitenden Material ausgebildet. Ein oberes oder zweites Substrat 36 ist gegenüberliegend dem ersten Substrat 30 ausgebildet, so dass ihre inneren Oberflächen einander gegenüberliegen bzw. aufeinander zuweisen. Eine Flüssigkristallschicht 35 ist zwischen das erste und zweite Substrat 30 und 36 geschichtet. In der 4 bezeichnet ein Zellenspalt d ein Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 30 und 36.
Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Grund, warum die erste und die zweite Elektrode 32 und 34 aus einem transparenten, leitenden Material hergestellt sind, darin, die Fläche zu vergrößern, wo einfallendes Licht durch einen Einheitspixel-Bereich hindurch gelangt, wodurch das Öffnungsverhältnis und der Transmissionsgrad erhöht werden. Die vorliegende Erfindung weist unter anderen Aspekten diese Aspekte auf, die eine verbesserte Anzeige bereitstellen. Bei einer spezifischen Ausführungsform werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode 32 und 34 um einen Abstand L1 voneinander entfernt angeordnet oder können miteinander überlappt sein. Der Abstand L1 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 ist kleiner als der Zellenspalt d zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat 30 und 36. Die Breiten P1 und P2 der ersten und zweiten Elektrode 32 und 34 sind bei der vorliegenden Erfindung so schmal wie möglich oder in der Praxis gemäß der Gestaltungsregel bzw. der Design-Vorgabe gestaltet.
Aus den obigen Elementen, die alleine oder in Kombination verwendet werden können, ergibt sich, dass die Breite P1 der ersten Elektrode 32 gleich ist oder unterschiedlich ist von der Breite P2 der zweiten Elektrode 34. Das Verhältnis zwischen den Breiten P1 und P2 wird bei der folgenden Ausführungsform beschrieben. Ebenso ist ein Abstand L2 zwischen den ersten Elektroden 32, die einander benachbart sind, gleich oder kann unterschiedlich sein von der Breite P2 der zweiten Elektrode 34. Weiter kann der Abstand L3 zwischen den zweiten Elektroden 34, die benachbart zueinander sind, gleich oder unterschiedlich sein zu der Breite P1 der ersten Elektrode 32.
Der obige Aspekt tritt zum Teil aus diesen Gründen auf. Falls der erste Abstand L1 kleiner ist als der Zellenspalt d, wird ein Streufeld bzw. Randfeld (”fringe field”) E, bei dem es sich um ein parabolisches elektrisches Feld mit elektrischen Kraftlinien mit eher parabolischer Gestalt als bei einem in der Ebene gelegenen Feld mit elektrischen Kraftlinien von geradliniger Gestalt handelt, zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 in der Gegenwart des elektrischen Feldes erzeugt. Die Elektroden 32 und 34 müssen eine enge Breite aufweisen, die ausreichend ist, um die Äquipotentionallinien oberhalb der Elektroden 32 und 34 zu verdichten, so dass Flüssigkristallmoleküle, die oberhalb der Elektroden angeordnet sind, im wesentlichen ausgerichtet sind. Deshalb ist es vorzuziehen, die Breiten der Elektroden so eng wie möglich zu wählen. Auf der anderen Seite müssen, wenn das elektrische Feld, das zwischen den Elektroden 32 und 34 erzeugt wird, eine Intensität aufweist, die ausreichend ist, um die Flüssigkristallmoleküle, die zwischen den Elektroden 32 und 34 angeordnet sind, auszurichten, die Elektroden 32 und 34 eine Breite aufweisen, die größer als ein gewählter Bereich ist. Dementsprechend müssen die Breiten der Elektroden 32 und 34 unter Berücksichtigung dieser Umstände bestimmt werden.
Zusätzlich kann ein Polarisiersystem (nicht gezeigt) zu der Flüssigkristallanzeige, die oben beschrieben ist, zugegeben werden, so dass nur die einfallenden Lichtstrahlen durchgelassen bzw. übertragen werden, wenn Flüssigkristallmoleküle in der Gegenwart des elektrischen Feldes geneigt werden. Durch diese Tätigkeit bewegen sich die Flüssigkristallmoleküle bei allen Pixel-Bereichen der Flüssigkristallanzeige, um dadurch den Durchlässigkeitsgrad zu verbessern.
In 4 bezeichnet das Referenzsymbol E elektrische Feldlinien, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 32 und 34 erzeugt werden. Die elektrischen Feldlinien beinhalten parabolische Feldlinienbestandteile und lineare Feldlinienbestandteile.
1. Vorliegende Ausführungsform 1
Nimmt man Bezug auf 5A, 5B und 6, so ist ein einziger Pixel-Bereich und Abschnitte benachbarter Pixel-Bereiche, die diesen umgeben, gezeigt. Bei einer vollständigen LCD-Anzeige sind Zeilen einer Anzahl von Gate-Busleitungen und orthogonalen Spalten einer Anzahl von Daten-Busleitungen in einer Matrixkonfiguration angeordnet. Somit wird ein Pixel in den Bereichen ausgebildet, die durch diese Art von Leitungen begrenzt sind. Das heißt zum Beispiel ein Paar von Gate-Busleitungen 41a und 41b sind auf einem unteren oder ersten Substrat 40 in Richtung der x-Achse angeordnet, so dass sie voneinander mit einem gewählten Abstand beabstandet sind. Ein Paar von Daten-Busleitungen 47a und 47b sind ebenso auf dem ersten Substrat 40 in der Richtung der y-Achse angeordnet, so dass sie voneinander mit einem gewählten Abstand beabstandet sind. Somit ist ein Einheitspixel als ein Bereich definiert, der durch ein Paar von Gate-Busleitungen 41a und 41b und ein Paar von Daten-Busleitungen 47a und 47b begrenzt ist. Das Paar von Gate-Busleitungen 41a und 41b und das Paar von Daten-Busleitungen 47a und 47b sind nur in den Zeichnungen gezeigt. Der Einheitspixel-Bereich der vorliegenden Ausführungsform 1 weist nahezu dieselbe Größe wie bei den herkömmlichen LCDs auf.
Eine Gate-Isolierschicht 44 ist zwischen den Gate-Busleitungen 41a und 41b und den Daten-Busleitungen 47a und 47b platziert, um sie voneinander zu isolieren. Eine gemeinsame Signalleitung 42 ist zwischen dem Paar von Gate-Busleitungen 41a und 41b in der Richtung der x-Achse angeordnet, um parallel zu den Gate-Busleitungen 41a und 41b zu sein. Die gemeinsame Signalleitung 42 ist ebenso angeordnet, um eher näher an der vorhergehenden Gate-Busleitung 41b zu sein, als an der anderen entsprechenden Gate-Busleitung 41a. Hier sind die Gate-Busleitungen 41a und 41b, die gemeinsame Signalleitung 42 und die Daten-Busleitungen 47a und 47b aus einem Element-Metall oder einer Legierung aus wenigstens zwei Elementen gebildet, die aus einer Gruppe gewählt werden, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht, um die RC-Verzögerungszeit zu verringern. Die Elemente weisen jeweils gute Leitfähigkeitscharakteristiken auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 wird eine MoW-Legierung als Material für die Signalleitungen verwendet.
Eine erste Gegenelektrode 43 ist innerhalb des Einheitspixel-Bereichs des ersten Substrats 40 ausgebildet und ist auf der Ebene mit dem selben Niveau wie die Gate-Busleitung 41a und 41b ausgebildet. Die Gegenelektrode 43 ist in Kontakt mit der gemeinsamen Signalleitung 42, um dadurch das gemeinsame Signal zu empfangen. Die Gegenelektrode 43 ist aus einem transparenten, leitenden Material, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (”ITO”) gebildet.
Die Gegenelektrode 43 beinhaltet einen Körper 43a und eine Anzahl von Streifen 43b, die von dem Körper 43a ausgehend verzweigt sind. Der Körper 43a ist parallel zu den Gate-Busleitungen 41a und 41b angeordnet. Die Anzahl von Streifen 43b sind angeordnet, um sich in der Richtung der inversen y-Achse zu erstrecken. Genauer weist die Gegenelektrode 43 eine Kamm-Struktur auf, deren einseitige Enden durch den Körper 43a abgeschlossen bzw. verschlossen werden, und die andersseitigen Enden sind offen. Bei der Ausführungsform 1 sind die Streifen 43b acht pro Einheitspixel-Bereich. Die Streifen 43b weisen jeweils eine gewählte Breite P11 auf und sind voneinander mit einem gewählten Abstand L11 beabstandet. Die Streifen 43b sind jeweils ausgebildet, so dass die Breite P11 schmäler ist als bei den herkömmlichen Bauelementen bzw. Vorrichtungen, und zwar hinsichtlich einer Beziehung zwischen einer Pixel-Elektrode, die weiter ausgebildet werden wird.
Eine zweite oder Pixel-Elektrode 46 ist in dem Einheitspixel-Bereich des ersten Substrats 40 angeordnet. Die Pixel-Elektrode 46 beinhaltet einen Körper 46a und eine Anzahl von Streifen 46b, die von dem Körper 46a verzweigt sind. Der Körper 46a ist parallel zu den Gate-Busleitungen 41a und 41b angeordnet. Die Anzahl bzw. Vielzahl von Streifen 46b sind angeordnet, um sich in der Richtung zu erstrecken, die invers zu der y-Achse ist. Genauer weist die Pixel-Elektrode 46 eine Kamm-Struktur auf, deren einseitigen Enden durch den Körper 43a geschlossen sind und deren andersseitigen Enden offen sind. Bei der Ausführungsform 1 betragen zum Beispiel die Streifen 46b sieben pro Einheitspixel-Bereich. Die Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 sind ausgebildet, um mit den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 mit dem Eingreifen bzw. Dazwischenliegen einer Gate-Isolierschicht 44 zu alternieren, wie in 6 gezeigt ist. Die Pixel-Elektrode 46 ist aus einem transparenten, leitenden Material wie zum Beispiel ITO ausgebildet, ähnlich wie die Gegenelektrode 43. Der Körper 46a der Pixel-Elektrode 46 überlappt mit dem Körper 43a der Gegenelektrode 43. Die Streifen 46b weisen jeweils eine gewählte Breite P12 auf und sind voneinander um einen vorgewählten Abstand L12 beabstandet. Die Streifen 46b sind jeweilig ebenso zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 angeordnet.
Wie in 5B gezeigt ist, weist die Gegenelektrode 43 eine Struktur auf, wo die beidseitigen Enden des Streifens 43b davon durch die jeweilig entsprechenden Körper 43a und 43c begrenzt sind, die parallel zu der Gate-Busleitung 41a sind. Die Pixel-Elektrode 46 weist eine Struktur auf, wo die beidseitigen Enden der Streifen 46b davon ebenso durch die jeweilig entsprechenden Körper begrenzt sind, die parallel zu der Gate-Busleitung 41a sind.
Obwohl es nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, kann wenigstens eines der beidseitigen Enden der Streifen 43b mit einem Körper verbunden sein, und wenigstens eines der beidseitigen Enden der Streifen 46b kann ebenso mit einem Körper verbunden sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 sind die Breiten P12 der Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 schmäler als der Abstand L11 zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43. Deshalb sind die Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 jeweils entlang der zentralen Abschnitte von Räumen bzw. Zwischenräumen zwischen den Streifen 43b der Gegenelektroden 43 angeordnet und ein Abstand zwischen dem Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 und einem Streifen 43b, der dazu benachbart ist, beträgt L13. Hier ist der Abstand L13 kleiner als der Zellenspalt d11 zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat, wie in 6 gezeigt ist. Zum Beispiel beträgt, wenn die Fläche des Einheitspixels ungefähr 110 μm × 330 μm beträgt, der Abstand L13 ungefähr 0,1 μm bis ungefähr 5 μm. Die Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und die Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 weisen jeweils eine derartige Breite auf, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, durch das alle Flüssigkristallmoleküle, die über den beiden Elektroden liegen, ausgerichtet werden können. Zum Beispiel weist, wenn der Einheitspixel-Bereich eine Einheitspixel-Fläche von ungefähr 110 μm × 330 μm aufweist, die Gegenelektrode 43 acht Streifen 43b auf, und die Pixel-Elektrode 46 weist sieben Streifen 46b auf, wobei die Streifen 43b und die Streifen 46b jeweils eine Breite von ungefähr 1 bis 8 μm, vorzugsweise 2 bis 5 μm aufweisen.
Mittlerweile können in Abhängigkeit von der Größe des Einheitspixels und der Anzahl der Streifen 43b und der Streifen 46b die Breiten der Streifen 43b und der Streifen 46b und der Abstand dazwischen modifiziert werden. Jedoch wird hinsichtlich der vorliegenden Ausführungsform 1 bemerkt, dass die Streifen der Elektroden jeweils so festgelegt werden müssen, dass sie einen derartigen breiten Bereich haben, dass alle Flüssigkristallmoleküle, die über den Elektroden 43 und 46 liegen, im wesentlichen ausgerichtet sind. Vorzugsweise muss das Verhältnis der Breite P11 des Streifens 43b zu der Breite P12 des Streifens 46b so festgelegt werden, dass es in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 4,0 liegt.
Ein Dünnfilmtransistor (”TFT”) 50, der als ein Schaltelement verwendet wird, ist auf einem Kreuzungspunkt der Gate-Busleitung 41a und der Daten-Busleitung 47a ausgebildet. Der TFT 50 beinhaltet eine Kanalschicht 45, die auf der Gate-Busleitung 41a ausgebildet ist, eine Drain-Elektrode 48, die sich von der Daten-Busleitung 47a erstreckt und die mit einer Seite der Kanalschicht 45 um einen gewählten Abschnitt überlappt, und eine Source-Elektrode 49, die mit der anderen Seite der Kanalschicht 45 um einen gewählten Abschnitt überlappt und mit der Pixel-Elektrode 46 verbunden ist.
Ein Speicherkondensator Cst ist bei einem überlappten Abschnitt der Gegen- und Pixel-Elektroden 43 und 46 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 ist der Speicherkondensator Cst bei dem überlappten Abschnitt des Körpers 43a der Gegenelektrode 43 und des Körpers 46a der Pixel-Elektrode 46 ausgebildet. Der Speicherkondensator Cst hält ein Datensignal bei einem gewünschten Spannungspegel während eines Vollbildes (”frame”).
Nimmt man Bezug auf 6, so ist ein oberes oder zweites Substrat 52 gegenüberliegend dem ersten Substrat 40 mit der Struktur angeordnet, die oben beschrieben ist, so dass das erste und zweite Substrat 40 und 52 voneinander mit einem gewählten Zellenspalt d11 beabstandet sind. Ein Farbfilter 54 ist auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 52 angeordnet.
Ein erster Ausrichtungsfilm 55 ist auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats 40 angeordnet und ein zweiter Ausrichtungsfilm 56 ist auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 52 ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten Ausrichtungsfilme 55 und 56 weist einen Vorneigungswinkel von 0 Grad bis 10 Grad auf und richtet Flüssigkristallmoleküle auf eine gewählte Richtung aus.
Nimmt man Bezug auf 7A, so wird der erste Ausrichtungsfilm 55 so geschliffen bzw. gerieben, dass seine Schleifrichtung (”rubbing direction”) einen Winkel ϕ relativ zu der x-Achse einnimmt und der zweite Ausrichtungsfilm 56 ist ebenso geschliffen, dass seine Schleifrichtung einen Winkel von 180 Grad relativ zu der Schleifrichtung des Ausrichtungsfilms 55 einnimmt.
Kehrt man zurück zu 6, so ist eine Flüssigkristallschicht 57, die eine Anzahl von Molekülen mit einer Stangengestalt aufweist, zwischen dem ersten und zweiten Ausrichtungsfilm 55 und 56 angeordnet. Bei der Flüssigkristallschicht 57 handelt es sich um einen nematischen Flüssigkristall und sie weist eine verdrillbare Struktur auf. Die Anisotropie des Brechungsindexes Δn des Flüssigkristalls 57 wird so festgelegt, dass das Produkt aus ihr und dem Zellenspalt d11 in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,6 μm liegt. Die dielektrische Anisotropie in Δε des Flüssigkristalls 57 wird durch den Winkel bestimmt, den die Schleifachse des ersten Ausrichtungsfilmes 55 mit der x-Achse einnimmt. Details für eine Bestimmung der dielektrischen Anisotropie in Δε werden später erläutert.
Ein Polarisierer 58 und ein Analysierer 59 sind auf äußeren Oberflächen des ersten und zweiten Substrats 40 und 52 jeweilig angeordnet. Der Polarisierer 58 steht optisch in Beziehung zu dem Flüssigkristall 57, und der Analysierer 59 steht optisch in Beziehung zu dem Polarisierer 58. Wie in 7A gezeigt ist, sind eine Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 und eine Durchlassachse 59a des Analysierers 59 orthogonal zueinander. Hier dienen die Polarisierungs- und Durchlassachsen dazu, nur einen Lichtstrahl zu übertragen bzw. durchzulassen, der parallel mit den Achsenrichtungen oszilliert.
Die Beziehung zwischen den Polarisierungsachsen 58a des Polarisierers 58, der Durchlassachse 59a des Analysierers 59 und den Schleifachsen 55a und 56a der ersten und zweiten Ausrichtungsfilme 55 und 56 werden detaillierter unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben.
Nimmt man Bezug auf 7A, so beträgt ein Winkel zwischen der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 und der x-Achse ϕ und ein Winkel zwischen der Polarisierungsachse 58a des Polarisierers 58 und einer Längsrichtung (gleich der y-Achsen-Richtung) der Elektroden 43b und 46b beträgt 90-ϕ. Die Durchlassachse 59a des Analysierers 59 und die Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 sind zueinander orthogonal. Der erste Ausrichtungsfilm 55 wird geschliffen, so dass seine Schleifachse 55a im wesentlichen mit der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 übereinstimmt. Der zweite Ausrichtungsfilm 56 wird derartig geschliffen, dass seine Reibungsrichtung 56a sich um 180 Grad von der Reibungsachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 unterscheidet. Dies zeigt an, dass der erste und der zweite Ausrichtungsfilm 55 und 56 in zueinander unterschiedlichen Richtungen geschliffen werden.
Auf der anderen Seite, wie in 7B gezeigt ist, kann die Schleifachse 55b des ersten Ausrichtungsfilmes 55 so hergestellt werden, dass sie orthogonal zu der Polarisierungsachse 58a des Polarisierers 58 aber parallel zu der Durchlassachse 59a des Analysierers 59 ist. Hier weisen die Polarisierachse 58a und der Polarisierer 58 und die Durchlassachse 59a und der Analysierer 59 dieselbe Richtung auf, wie jene in 7A. Zu dieser Zeit unterscheidet sich die Schleifachse 56a des zweiten Ausrichtungsfilmes 56 um 180 Grad von der Schleifachse 55b des ersten Ausrichtungsfilmes 55.
Als Flüssigkristallschicht 58 kann ein negativer Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie oder ein positiver Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie alternativ verwendet werden. Wenn der negative Flüssigkristall verwendet wird, werden die Flüssigkristallmoleküle derartig angeordnet, dass ihre längeren Achsen orthogonal zu der elektrischen Feldrichtung angelegt werden. Während, wenn der positive Flüssigkristall verwendet wird, die Flüssigkristallmoleküle derartig angeordnet werden, dass ihre längeren Achsen parallel zu dem angelegten elektrischen Feld sind.
Wenn eine Flüssigkristallanzeige die Konfiguration der 7A aufweist und die Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 einen Winkel von 0 Grad bis 45 Grad zwischen der x-Achse einnimmt, wird die negative Flüssigkristallschicht verwendet. Während, wenn eine Flüssigkristallanzeige die Konfiguration der 7A aufweist und die Schleifachse 55a der ersten Ausrichtungsschicht 55 einen Winkel von 45 Grad bis 90 Grad mit der Richtung der x-Achse einnimmt, wird der positive Flüssigkristall verwendet. Deshalb wird, um einen maximalen Durchlässigkeitsgrad zu erzielen, eine Flüssigkristallschicht mit einem geeigneten Wert einer dielektrischen Anisotropie gemäß den Schleifachsen der Ausrichtungsschichten gewählt.
Details werden unter Bezugnahme auf die folgende Gleichung erläutert. T = T0sin2(2χ)·sin2(π·Δnd/λ) Gleichung 1.
In obiger Gleichung bezeichnet T den Durchlässigkeitsgrad, T₀ den Durchlässigkeitsgrad bezüglich des Referenzlichts, χ einen Winkel zwischen der optischen Achse des Flüssigkristallmoleküls und der Polarisierachse des Polarisierers, d einen Zellenspalt oder einen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat oder die Dicke der Flüssigkristallschicht und λ eine Wellenlänge des einfallenden Lichts.
Gemäß der Gleichung 1 ist in dem Fall, in dem der Winkel χ π/4 (45 Grad) beträgt und Δnd/λ ½ beträgt, der Transmissionsgrad bzw. die Transmitanz maximal. Deshalb sollte, um einen maximalen Transmissionsgrad bzw. Durchlässigkeitsgrad zu erzielen, Δnd des verwendeten Flüssigkristallmoleküls λ/2 betragen und die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls 57a muss um einen Winkel von ungefähr 45 Grad von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 abweichen.
Wenn ein Winkel ϕ zwischen der Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 und der elektrischen Feldrichtung, das heißt der Richtung der x-Achse, 45 Grad oder weniger beträgt, falls der positive Flüssigkristall verwendet wird, weicht die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls 57a bis zu ungefähr 45 Grad von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 in der Gegenwart des elektrischen Feldes ab. Dementsprechend ist es häufig schwierig, einen maximalen Transmissionsgrad zu gewährleisten. Auf der anderen Seite weicht, falls der negative Flüssigkristall verwendet wird, die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls 57a um einen Winkel von ungefähr 90-ϕ von der Polarisierachse 58a der Polarisierachse 58 in der Gegenwart des elektrischen Feldes ab und deshalb wird der Transmissionsgrad T maximal.
Weiter, wenn der Winkel ϕ zwischen der Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 und der Feldrichtung, das heisst der x-Achsen-Richtung, 45 Grad oder mehr beträgt, falls ein positiver Flüssigkristall verwendet wird, weicht die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls 57a um einen Winkel von ungefähr 45 Grad oder mehr von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 in der Gegenwart des elektrischen Feldes ab, und deshalb ist der Transmissionsgrad T maximal. Während, falls der negative Flüssigkristall verwendet wird, die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls 57a innerhalb eines Winkels von ungefähr 90-ϕ von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 in der Gegenwart des Feldes abweicht. Dementsprechend ist es häufig schwierig, einen maximalen Transmissionsgrad zu gewährleisten.
Darüber hinaus werden, wenn der Winkel ϕ 30 Grad beträgt, falls der positive Flüssigkristall verwendet wird, die Flüssigkristallmoleküle derartig angeordnet, dass ihre längeren Achsen parallel zu der Feldrichtung in der Gegenwart des Feldes sind. Deshalb weicht die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls um einen Winkel von 30 Grad von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 ab. Infolgedessen nähert sich der Transmissionsgrad T nicht dem Maximum in der Gegenwart des elektrischen Feldes. Auf der anderen Seite werden, wenn der Winkel ϕ 30 Grad beträgt, falls der negative Flüssigkristall verwendet wird, die Flüssigkristallmoleküle derartig angeordnet, dass ihre längeren Achsen orthogonal zu der elektrischen Feldrichtung sind. Deshalb weicht die optische Achse des Flüssigkristallmoleküls um einen Winkel von 60 Grad von der Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 ab. In der Gegenwart des elektrischen Feldes sind die Flüssigkristallmoleküle um 60 Grad durch einen Bereich verdrillt bzw. verdreht, wo der Winkel ϕ zwischen der optischen Achse des Flüssigkristallmoleküls und der Polarisierachse des Polarisierers 45 Grad beträgt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der obigen Flüssigkristallanzeige erläutert.
Nimmt man Bezug auf 8A, so wird eine transparente Metallschicht (nicht gezeigt), wie zum Beispiel ITO auf dem ersten Substrat 40 mit einer Dicke von 40 bis 100 nm (400 bis 1000 Angström) ausgebildet. Hier handelt es sich bei dem ersten Substrat 40 um ein transparentes Glassubstrat, und es kann eine Passivierungsschicht darauf aufweisen. Eine Metallschicht, vorzugsweise eine MoW-Schicht wird dann auf der ITO-Schicht mit der Dicke von 250 bis 350 nm (2500 bis 3500 Angström) ausgebildet. Danach wird die Metallschicht durch eine gut bekannte Fotolithographietechnik mit einem Muster versehen, um dadurch eine Anzahl von Gate-Busleitungen 41a und 41b und eine gemeinsame Signalleitung 42 auszubilden. Nach der Vollendung des Fotolithographieprozesses wird die zuvor abgeschiedene ITO-Schicht bei Abschnitten mit Ausnahme der Stellen, wo die Gate-Busleitungen 41a und 41b sind, freigelegt, und die allgemeine Signalleitung 42 wird abgeschieden. Die freigelegte ITO-Schicht wird zu einer Kamm-Struktur gemustert, die einen Körper 43a und eine Anzahl von Streifen 43b hat, um dadurch eine Gegenelektrode 43 auszubilden. Die Gegenelektrode 43 wird so ausgestaltet, dass ihre Streifen 43b jeweils eine gewählte Breite haben und voneinander mit einem gewählten Abstand beabstandet sind und ihr Körperabschnitt 43a in Kontakt mit der gemeinsamen Signalleitung 42 ist.
Obwohl es nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, können verschiedene Verfahren zum Ausbilden der Gegenelektrode, der Gate-Busleitungen und der gemeinsamen Signalleitung verwendet werden.
Zum Beispiel wird die Gegenelektrode 43 zuerst durch Abscheiden von ITO auf dem ersten Substrat und darauffolgendes Muster ausgebildet. Danach werden die Gate-Busleitungen 41a und 41b und die gemeinsame Signalleitung 42 durch Abscheiden von MoW auf der sich ergebenden Struktur ausgebildet, die die Gegenelektrode enthält, und dann gemustert.
Gemäss einem anderen Beispiel wird die Gate-Busleitung 41a und 41b und die gemeinsame Signalleitung 42 zuerst durch Abscheiden von MoW auf dem ersten Substrat 40 und darauffolgendes Muster ausgebildet. Danach wird die Gegenelektrode 43 durch Abscheiden von ITO auf der sich ergebenden Struktur einschließlich der Gate-Busleitungen 41a und 41b und der gemeinsamen Signalleitung 42 ausgebildet.
Nimmt man Bezug auf die 8B, so wird eine Gate-Isolierschicht (nicht gezeigt) auf der sich ergebenden Struktur des ersten Substrats 40 abgeschieden. Die Gate-Isolierschicht ist aus einem Material hergestellt, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einer Silicium-Oxid-Schicht, Silicium-Nitrid-Schicht, den gestapelten Schichten aus Silicium-Oxid-Schicht und Silicium-Nitrid-Schicht und einer Metalloxidschicht gebildet ist.
Als nächstes wird eine Halbleiterschicht auf der sich ergebenden Struktur des ersten Substrats 40 abgeschieden und mit einem Muster versehen, um eine Kanalschicht 45 auszubilden. Die Halbleiterschicht wird aus einem Material ausgebildet, das aus einer Gruppe gewählt wird, die aus einem einzelnen Kristall-Silicium, amorphem Silicium und polykristallinem Silicium besteht. Danach wird ein transparentes leitendes Material, wie zum Beispiel ITO, auf der Gate-Isolierschicht (nicht gezeigt) des ersten Substrats 40 mit einer Dicke von 40 bis 100 nm (400 bis 1000 Angström) abgeschieden und, dann gemustert, um eine Pixel-Elektrode 46 auszubilden, die einen Körper 46a und eine Anzahl von Streifen 46b umfasst, die normal zu dem Körper 46a sind und sich davon erstrecken. Der Körper 46a der Pixel-Elektrode 46 ist in Kontakt mit der Gegenelektrode 43, und die Streifen 46b werden zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 platziert.
Nimmt man Bezug auf 8C, so wird eine opake Metallschicht auf der Struktur der 8B mit einer Dicke von 400 bis 450 nm (4000 bis 4500 Angström) ausgebildet und durch eine gut bekannte Fotolithographietechnik mit einem Muster versehen, wodurch eine Anzahl von Daten-Busleitungen 47a, Drains 48 und Sources 49 ausgebildet werden, wodurch ein TFT 50 ausgebildet wird. Hier wird die Metallschicht aus einem Element oder einer Legierung von wenigstens zwei Elementen ausgebildet, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht. Es ist vorzuziehen, dass die Gegen- und Pixel-Elektroden 43 und 46 jeweils dünner sind als jene der herkömmlichen Bauelemente bzw. Vorrichtungen, weil jede der Gegen- und Pixel-Elektroden 43 und 46 nicht gleichzeitig mit einer jeden der Gate-Busleitungen 41a und 41b und den Daten-Busleitungen 47a und 47b ausgebildet wird. Dies stellt den Vorteil bereit, dass ein zusätzlicher Einebnungsprozess nicht erforderlich ist.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, wird ein erster Ausrichtungsfilm mit einem Vorneigungswinkel von 10 Grad oder weniger auf der sich ergebenden Struktur des ersten Substrats 40 ausgebildet. Der erste Ausrichtungsfilm ist ein homogener Ausrichtungsfilm, der die Flüssigkristallmoleküle parallel zu der Oberfläche des ersten Ausrichtungsfilms ausrichtet.
Ein zweites oder oberes Substrat, auf dem ein Farbfilter ausgebildet wird, wird ebenso vorgesehen. Auf dem sich ergebenden oberen Substrat wird ein zweiter Ausrichtungsfilm mit einem Vorneigungswinkel von 10 Grad oder weniger ausgebildet. Der zweite verwendete Ausrichtungsfilm ist ebenso ein homogener Ausrichtungsfilm. Danach werden der erste und der zweite Ausrichtungsfilm in einer ersten Richtung geschliffen bzw. gerieben, so dass Flüssigkristallmoleküle einen Vorneigungswinkel bzw. einen Prä-Neigungswinkel (im folgenden ”Vor-Neigungs-Winkel” genannt) von 10 Grad oder weniger aufweisen. Das zweite Substrat ist an dem ersten Substrat 40 mit einem gewählten Zellenspalt angebracht, so dass die Ausrichtungsfilme der ersten und zweiten Substrate einander gegenüberliegen. Ein Flüssigkristall wird dann in einem Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Ausrichtungsschicht der zwei Substrate gefüllt.
Als nächstes wird der Betrieb der obigen Flüssigkristallanzeige unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wenn die Gate-Busleitung 41a nicht gewählt ist, wird ein elektrisches Feld nicht zwischen der Gegen- und Pixel-Elektrode 43 und 46b erzeugt, da keine Signale an der Pixel-Elektrode 6 angelegt werden. Somit gelangt einfallendes Licht, das durch den Polarisierer 58 hindurchgeht, nicht durch die Flüssigkristallschicht hindurch. Die Grunde werden im folgenden dargelegt.
Nimmt man Bezug auf 7A und 9A, so sind in dem Fall, in dem die polarisierende Achse 58a des Polarisierers 58 und die Durchlassachse 59a des Analysierers 59 zueinander orthogonal sind, die polarisierenden Achsen 58a des Polarisierers 58 und die Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 parallel zueinander, und die Schleifachse 56a des zweiten Ausrichtungsfilmes 56 weicht um 180 Grad von der Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 ab, wobei die Flüssigkristallmoleküle 57a parallel zu der Schleifachse 55a und 56a des ersten und zweiten Ausrichtungsfilmes 55 und 56 in Abwesenheit des elektrischen Feldes angeordnet sind. Zu dieser Zeit sind einfallende Lichtstrahlen linear polarisiert, nachdem sie den Polarisierer 58 passiert haben. Die linear polarisierten Lichtstrahlen ändern nicht ihren Polarisierungszustand, während sie die Flüssigkristallschicht 57 passieren, da ihre Oszillationsrichtungen mit den längeren Achsen der Flüssigkristallmoleküle übereinstimmen. Es ist unter Fachleuten gut bekannt, dass sich der Polarisierungszustand eines Lichtstrahls nicht ändert, wenn eine Oszillationsrichtung des linear polarisierten Lichtstrahles mit der optischen Achse der Flüssigkristallmoleküle übereinstimmt. Deshalb zeigt ein derartiges Ergebnis an, dass die längere Achse der Flüssigkristallmoleküle 57a mit der optischen Achse der Flüssigkristallmoleküle übereinstimmt. Die Lichtstrahlen, die durch die Flüssigkristallschicht 57 hindurchgelangen, fallen auf den Analysierer 59, aber gelangen nicht durch den Analysierer 59, da die Durchlassachse 59a des Analysierers 59 90 Grad relativ zu der Oszillationsrichtung des Lichtstrahles einnimmt, nachdem die Flüssigkristallschicht passiert ist. Deshalb ist ein dunkler Zustand auf der Anzeige gezeigt.
Nimmt man Bezug auf 7B und 9B, so sind in dem Fall, in dem die Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 und die Durchlassachse 59a des Analysierers 59 zueinander orthogonal sind, die Polarisierachse 58a des Polarisierers 58 und die Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 orthogonal zueinander, und die Schleifachse 56a des zweiten Ausrichtungsfilmes 56 unterscheidet sich um 180 Grad von der Schleifachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55, die Flüssigkristallmoleküle 57a sind parallel zu der Schleifachse 55a und 56a des ersten und zweiten Ausrichtungsfilmes 55 und 56 in Abwesenheit des elektrischen Feldes angeordnet. Zu dieser Zeit werden einfallende Lichtstrahlen linear polarisiert, nachdem sie den Polarisierer 58 passiert haben. Die linear polarisierten Lichtstrahlen ändern ihren polarisierten Zustand nicht, da ihre Oszillationsrichtung mit der kürzeren Achse der Flüssigkristallmoleküle während des Durchgangs durch die Flüssigkristallschicht 57 übereinstimmt. Dies zeigt an, dass die kürzere Achse der Flüssigkristallmoleküle 57a ebenso mit der optischen Achse der Flüssigkristallmoleküle übereinstimmen. Die Lichtstrahlen, die durch die Flüssigkristallschicht 57 hindurchgehen, fallen auf den Analysierer 59, aber gelangen nicht durch den Analysierer 59 hindurch, weil die Durchlassachse 59a des Analysierers 59 90 Grad relativ zu der Oszillationsrichtung der Lichtstrahlen einnimmt, nachdem die Flüssigkristallschicht passiert ist. Deshalb ist der dunkle Zustand ebenso in der Anzeige gezeigt.
Auf der anderen Seite wird, wenn man auf die 5A und 5B Bezug nimmt und wenn ein Abtastsignal auf die Gate-Busleitung 41a angelegt wird und ein Anzeigesignal an die Daten-Busleitung 47a angelegt wird, der TFT 50 eingeschaltet und deshalb wird das Anzeigensignal an die Pixel-Elektrode 46 angelegt. Zu dieser Zeit wird, da ein gemeinsames Signal fortgesetzt an die Gegenelektrode 43 angelegt wird, ein elektrisches Feld zwischen der Gegen- und Pixel-Elektrode 43 und 46 erzeugt. Das elektrische Feld wird im wesentlichen zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und der Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 erzeugt.
Wie oben beschrieben wurde, ist der Abstand L13 zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und der Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 schmäler als jener in den herkömmlichen Bauelementen bzw. Vorrichtungen. Deshalb wird, wie in 6 gezeigt ist, ein elektrisches Feld, das eine geringe Anzahl von linearen Feldlinien E1s und eine größere Anzahl von parabolischen Feldlinien E1f mit einer stärkeren Krümmung enthält, induziert. Da die parabolischen elektrischen Feldlinien E1f Flüssigkristallmoleküle auf nahezu allen oberen Oberflächen der Streifen 43b und 46b sowie zwischen benachbarten Elektroden 43b und 46b beeinflussen bzw. beeinträchtigen, sind nahezu alle Flüssigkristallmoleküle, die über allen Streifen der Elektroden liegen, das heißt im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht, entlang den Richtungen der parabolischen, elektrischen Feldlinien E1f in der Gegenwart des elektrischen Feldes ausgerichtet. Der Grund, dass im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle durch das elektrische Feld orientiert sind bzw. ausgerichtet sind, ist, dass die Breite der Streifen schmäler ist und der Abstand zwischen den Streifen kürzer ist im Vergleich zu herkömmlichen LCDs, was zur Erzeugung des parabolischen elektrischen Feldes selbst in dem zentralen Bereich der oberen Oberflächen der Streifen führt. Genauer, wie in 10 gezeigt ist, da die Breite des Streifens 43b der Gegenelektroden 43 und der Abstand zwischen dem Streifen 43b davon und dem Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 schmal sind und kurz genug sind, und zwar in einem Umfang, dass selbst die äußerste Feldlinie el-n der Feldlinien el, die zwischen der Gegenelektrode 43b und der linksseitigen Pixel-Elektrode 46b davon in der Gestalt einer parabolischen Kurve mit einer starken Krümmung ist, und zwar selbst dann, wenn die Flüssigkristallmoleküle, die über den zentralen Bereichen der oberen Oberflächen der Streifen der Elektroden liegen, genügend unter dem Einfluss des elektrischen Feldes ausgerichtet sind, das sich von den herkömmlichen LCDs unterscheidet, wo die Breite der Streifen der Elektroden und der Abstand zwischen benachbarten Streifen der Elektroden breit und lang sind.
In einem Fall liegt der Winkel zwischen der Polarisierungsachse 55a und der Feldrichtung in einem Bereich von 0 Grad bis 90 Grad, und die Flüssigkristallmoleküle 57a sind verdreht bzw. verdrillt, so dass ihre längeren Achsen orthogonal oder parallel zu der Feldrichtung sind, und somit werden einfallende Lichtstrahlen übertragen bzw. durchgelassen. Ein derartiges Ergebnis wird von der Gleichung 1 offensichtlich, die eine Variation hinsichtlich des Transmissionsgrades gemäß dem Wert von χ zeigt, der einen Winkel zwischen der optischen Achse des Flüssigkristallmoleküls und der Polarisierungsachse des Polarisierers bezeichnet.
Weiter zeigt, da der Flüssigkristall einer entweder positiven oder negativen dielektrischen Anisotropie hinsichtlich des Winkels ϕ zwischen der Schleifachse des Ausrichtungsfilmes und der Feldrichtung gewählt wird, die gegenwärtige Flüssigkristallanzeige einen maximalen Transmissionsgrad bzw. Durchlässigkeitsgrad.
Inzwischen wird, um eine Schwellenspannung geringer als bei herkömmlichen Bauelementen zu erreichen, der Abstand L13 zwischen der Gegen- und Pixel-Elektrode kleiner gemacht, als der Zellenspalt d, wie in 5A, 5B und 6 gezeigt ist. Die Schwellenspannung wird gemäß der folgenden Gleichung 2 festgelegt. Vth = πl/d(K2/ε0Δε)½ Gleichung 2.
In der obigen Gleichung 2 bezeichnet V_th die Schwellenspannung, 1 den Abstand zwischen den Elektroden, d den Zellenspalt, K2 den elastischen Verdrillungskoeffizienten, ε₀ die dielektrische Konstante und Δε die dielektrische Anisotropie.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen wird, da der Wert von l/d in der Gleichung 1 relativ zu jenem der herkömmlichen Bauelemente bzw. Vorrichtungen reduziert ist, die Schwellenspannung V_th ebenso wesentlich reduziert.
11 stellt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung dar und zeigt das Verhältnis der Flüssigkristallmoleküle und der Transmissionsgradvariation in der Gegenwart des elektrischen Feldes. Nimmt man Bezug auf 11, 5A und 5B und 6, so sind die Breite P11 des Streifens 43b der Gegenelektrode 43 und die Breite P12 des Streifens 46b der Pixel-Elektrode 46 beide 3 μm, der Abstand L13 zwischen den Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und den Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 beträgt 1 μm. Der Zellenspalt d beträgt 3,9 μm, der Vor-Neigungs-Winkel beträgt 2 Grad, der Winkel zwischen der Reibungsachse 55a des ersten Ausrichtungsfilmes 55 und der die Feldrichtung (x-Achse) beträgt 12 Grad und die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristalls 57 beträgt –4, Δnd beträgt 0,29, die Lichtwellenlänge λ beträgt 546 nm und die Betriebsspannung beträgt 6 V. In der 11 bezeichnet das Bezugszeichen 57a Flüssigkristallmoleküle.
Wie in 11 gezeigt ist, ist ein gleichförmiger Transmissionsgrad bei allen Bereichen gezeigt, da die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der Streifen 43b und 46b sowie die Flüssigkristallmoleküle dazwischen ausgerichtet sind. Wenn die Spannung an die Pixel-Elektrode 46b angelegt wird, wird der Transmissionsgrad nach dem Ablauf von 31,17 ms gesättigt, wobei ungefähr 40,31% erreicht werden. Somit ist der Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung höher als jener in den herkömmlichen Vorrichtungen bzw. Bauelementen während derselben Zeitdauer. Da die vorliegende Flüssigkristallanzeige denselben Transmissionsgrad schneller erreicht als herkömmliche LCDs, wird die Reaktionszeit im Vergleich zu jener der herkömmlichen Bauelemente schneller.
Weiter ermöglicht die vorliegende Erfindung die vorliegende Flüssigkristallanzeige mit einer relativ niedrigen Spannung zu treiben.
12 zeigt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Flüssigkristallanzeigen gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 der Erfindung und unterscheidet sich von 11 dahingehend, dass die Breite P11 der Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und die Breite P12 der Streifen 46b der Pixel-Elektrode 46 beide 4 μm betragen.
In ähnlicher Weise ist hinsichtlich des Ergebnisses, das in 11 gezeigt ist, der gleichförmige Transmissionsgrad in allen Bereichen gezeigt. Wenn eine notwendige Spannung an die Pixel-Elektrode 46b angelegt wird, wird ein Transmissionsgrad nach dem Ablauf von 31,08 ms gesättigt, um ungefähr 37,10% zu erreichen. Somit ist der Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige bei der vorliegenden Erfindung höher als jener bei den herkömmlichen Vorrichtungen während derselben Zeitdauer. Infolgedessen wird die Reaktionszeit der vorliegenden Erfindung schneller als jene der herkömmlichen Bauelemente bzw. Vorrichtungen. Die verbesserte Reaktionszeit bei diesen Ausführungsformen ist auf folgende Gründe zurückzuführert.
Der erste Grund ist, dass der Abstand der linearen elektrischen Feldlinien, die in der Gestalt einer geraden Linie zwischen den Streifen 43b und 46b erzeugt werden, merklich verkürzt wird und dementsprechend die Intensität des elektrischen Feldes erhöht wird. Der zweite Grund ist, dass der Abstand zwischen den Elektroden verkürzt ist und dementsprechend die elektrischen Feldlinien, die in parabolischer Gestalt erzeugt werden, eine stärkere Krümmung und einen kleineren Radius aufweisen als jene der herkömmlichen Bauelemente, um dadurch wesentlich die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der Elektroden auszurichten.
Deshalb ist bemerkenswert, dass aus einem Vergleich zwischen 11 und 12 der Transmissionsgrad und die Reaktionszeit der Flüssigkristallanzeige verbessert werden, da die Breite der Elektroden schmäler ist.
13 ist ein vereinfachter Graph, der einen leichten bzw. kleinen Transmissionsgrad gemäß der Anzeigenspannung, die an die Pixel-Elektrode angelegt ist, zeigt, wobei Al bis A3 den LCDs der vorliegenden Erfindung entsprechen, wohingegen A4 den herkömmlichen LCDs entspricht. In der 13 entspricht Al einem Fall, in dem die Breite P11 des Streifens 43b der Gegenelektrode 43 3 μm beträgt, die Breite P12 des Streifens 46b der Pixel-Elektrode 46 3 μm beträgt und der Abstand zwischen dem Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und des zweiten Abschnittes 46b der Pixel-Elektrode 1 μm beträgt. A2 entspricht einem Fall, dass die Breite P11 des Streifens 43b der Gegenelektrode 43 4 μm beträgt, die Breite P12 des Streifens 46b der Pixel-Elektrode 46 3 μm beträgt und der Abstand zwischen dem Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und dem Streifen 46b der Pixel-Elektrode 1 μm beträgt. A3 entspricht einem Fall, dass die Breite P11 des Streifens 43b der Gegenelektrode 43 4 μm beträgt, die Breite P12 des Streifens 46b der Pixel-Elektrode 46 4 μm beträgt und der Abstand zwischen dem Streifen 43b der Gegenelektrode 43 und dem Streifen 46b der Pixel-Elektrode 1 μm beträgt. A4 entspricht einem Fall, bei dem die Breite des Streifens 43b und 46b jeweils 20 μm beträgt und der Abstand dazwischen 210 μm beträgt.
Wie in 13 gezeigt ist, zeigen A1, A2 und A3, dass bei ungefähr 1,7 V begonnen wird durchzulassen und ihre Transmissionsgrade ungefähr 4,8% bei etwa 6 V erreichen. Auf der anderen Seite ist der Transmissionsgrad von A4 niedriger als jener von A1 bis A3 bei derselben Spannung. Zusätzlich zeigt der Graph, dass der Sättigungsbereich im A4-Fall sehr viel schmäler ist, als jener in den A1- bis A3-Fällen und ihr maximaler Transmissionsgrad nur 2,8% bei der Anwendung von 5 V erreicht.
2. Vorliegende Ausführungsform 2
Nimmt man Bezug auf 14A, 14B und 15, so sind die Konfigurationen der Gate-Busleitungen 61a und 61b, der Daten-Busleitungen 67a und 67b und der gemeinsamen Signalleitung 62 dieselben wie jene bei der ersten Ausführungsform. Hier sind die Gate-Busleitungen 61a und 61b, die gemeinsame Signalleitung 62 und die Daten-Busleitungen 67a und 67b aus einem Element oder einer Legierung mit wenigstens zwei Elementen, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht, wobei jedes eine hohe Leitfähigkeit hat. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird MoW verwendet.
Eine erste oder Gegenelektrode 63 wird in dem Einheitspixel-Bereich eines ersten oder unteren Substrats 60 verwendet. Die Gegenelektrode 63 ist auf derselben Niveauebene angeordnet, wie die Gate-Busleitungen 61a und 61b. Die Gegenelektrode 63 ist in Kontakt mit einer gemeinsamen Signalleitung 62. Die Gegenelektrode 63 wird aus einem transparenten, leitenden Material, wie zum Beispiel ITO gebildet. Die Gegenelektrode ist in einer Struktur ausgebildet, die die Gestalt einer quadratischen bzw. rechteckförmigen Plattenstruktur hat. Vorzugsweise ist die Gegenelektrode 63 in der Gestalt eines reduzierten Einheitspixels gemacht. Genauer wird die Gegenelektrode 63 so angeordnet, dass sie mit einem gewählten Abstand den Gate-Busleitungen 61a und 61b und den Daten-Busleitungen 67a und 67b beabstandet ist.
Eine zweite oder Pixel-Elektrode 66 ist in dem Einheitspixel-Bereich des ersten Substrats 60 angeordnet. Die Pixel-Elektrode 66 beinhaltet einen Körper 66a und eine Anzahl von Streifen 66b, die von dem Körper 66a verzweigt sind. Der Körper 66a ist parallel zu den Gate-Busleitungen 61a und 61b angeordnet (zum Beispiel in der x-Richtung angeordnet). Die Anzahl von Streifen 66b sind angeordnet, um sich in der Richtung der inversen Y-Achse von dem Körper 66a ausgehend zu erstrecken. Bei der vorliegenden Ausführungsform 2 sind zum Beispiel 7 Streifen 66b vorhanden. Die Pixel-Elektrode 66 ist so gestaltet, dass sie mit der Gegenelektrode 63 überlappt, wobei eine Gate-Isolierschicht 64 dazwischen eingreift bzw. dazwischen liegt, wie in 15 gezeigt ist. Die Pixel-Elektrode 66 ist aus einem transparenten, leitenden Material, wie zum Beispiel ITO, ähnlich wie die Gegenelektrode 63 hergestellt.
Die Streifen 66b, von denen jeder eine gewählte Breite P22 hat, sind voneinander mit einem gewählten Abstand L22 beabstandet. Wenn Abschnitte der Gegenelektrode 63 zwischen den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 platziert sind, so werden sie im folgenden als freigelegte Abschnitte der Gegenelektrode 63 bezeichnet. Dementsprechend kann man sich bei der vorliegenden Ausführungsform 2 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform 1 in identischer Weise vorstellen, dass die Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 mit den freigelegten Abschnitten der Gegenelektrode 63 alternieren.
Mittlerweile können offene Enden der Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 durch einen anderen Körper 66c begrenzt bzw. gebunden werden, wie in 14B gezeigt ist. Der Körper 66c ist ebenso zu der x-Achsen-Richtung parallel.
Obwohl in der Draufsicht der 14A und 14B es nicht gezeigt ist, gibt es einen Höhenunterschied zwischen den freigelegten Abschnitten der Gegenelektrode 63 und den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66, und dieser entspricht der Dicke der Gate-Isolierschicht 64, wie in der Querschnittsansicht der 15 gezeigt ist. Wenn eine Fläche des Einheitspixels 110 μm × 330 μm beträgt, so wird der Abstand L22 zwischen den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 so festgelegt, dass er in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis 8 μm liegt. Der Abstandsbereich kann mit einer Fläche des Einheitspixels und der Anzahl der Streifen 66b variiert werden. Jedoch sollte ungeachtet der Fläche des Einheitspixel-Bereichs das Verhältnis der Breite P22 der Streifen 66b zu dem Abstand L22 zwischen den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 so festgelegt werden, dass er in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis 4,0 liegt, und das Verhältnis des Abstandes L22 zwischen den Streifen 66b und der Pixel-Elektrode 66 zu dem Zellenspalt d22 sollte so festgelegt werden, dass er in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 5,0 liegt.
Nimmt man Bezug auf 15, so wird hier ähnlich wie bei der Ausführungsform 1, die zuvor beschrieben wurde, das selbe Ergebnis ebenso bei der vorliegenden Ausführungsform 2 erzielt. Durch Signalspannungen, die jeweilig an die Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 und der Gegenelektrode 63 angelegt werden, wird ein elektrisches Feld induziert. Das elektrische Feld beinhaltet eine kleine Anzahl von linearen Feldlinien E2s und eine große Anzahl von parabolischen Feldlinien E2f, die eine hohe Krümmung haben. Hier wird die geringe Anzahl von linearen Feldlinien E2s nur in Kantenbereichen der oberen Oberflächen zwischen den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 und den freigelegten Bereichen der Gegenelektrode 63, die dazu benachbart ist, erzeugt. Weiter gibt es einen Höhenunterschied zwischen der Gegenelektrode und der Pixelelektrode, wobei die Höhe der Gegenelektrode und die Höhe der Pixelelektrode bezüglich der inneren Oberfläche des Substrats gemessen wird. Die große Anzahl parabolischer Feldlinien E2f wird in Hauptbereichen der oberen Oberflächen der Streifen 66b und der freigelegten Bereiche der Gegenelektrode 63 erzeugt. Infolgedessen werden nahezu alle Flüssigkristallmoleküle, die über allen Streifen 66b der Pixel-Elektrode liegen und alle freigelegten Abschnitte der Gegenelektrode 63, das heißt im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht entlang den Richtungen der elektrischen Feldlinien in der Gegenwart eines elektrischen Feldes ausgerichtet. Der Grund dafür ist, dass die Breite P22 der Streifen schmäler ist und der Abstand L22 kürzer ist, und zwar im Vergleich zu herkömmlichen LCDs, was zu der Erzeugung des parabolischen elektrischen Feldes selbst in dem Zentralbereich der oberen Oberflächen der Streifen der Pixel-Elektrode und den freigelegten Abschnitten der Gegenelektrode führt.
Im folgenden nimmt man Bezug auf 14A und 14B, wobei die Anordnung eines TFT 70 die gleiche ist, wie jene bei der Ausführungsform 1. Der TFT 70 beinhaltet eine Kanalschicht 65, die auf der Gate-Busleitung 61a angeordnet ist, eine Drain-Elektrode 68, die mit einer Seite der Kanalschicht 65 überlappt, wobei sie sich von der Daten-Busleitung 67a erstreckt und eine Source-Elektrode 69, die mit der anderen Seite der Kanalschicht 65 überlappt und mit der Pixel-Elektrode 66 verbunden ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 2 ist der Speicherkondensator Cst bei einem ersten überlappten Abschnitt zwischen dem Körper 66a der Pixel-Elektrode 66 und der Gegenelektrode 63 und einem zweiten überlappten Abschnitt zwischen den Streifen 66b der Pixel- Elektrode 66 und der Gegenelektrode 63 ausgebildet. Dementsprechend erhöht sich die gesamte Speicherkapazität bei der Ausführungsform 2 im Vergleich zur Ausführungsform 1.
Nimmt man Bezug auf 15, so ist ein oberes Substrat 72 gegenüberliegend dem ersten Substrat 60 mit der obigen Struktur angeordnet, wobei sich ein gewählter Abstand d22 dazwischen befindet. Das erste und das zweite Substrat 60 und 72 weisen jeweils innere Oberflächen auf, die einander gegenüberliegend sind und äußere Oberflächen, die nicht einander gegenüberliegend sind. Ein Farbfilter 54 ist auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 72 ausgebildet.
Ausrichtungs-Richtungen der ersten und zweiten Ausrichtungsfilme 75 und 76 und ein Winkel zwischen der Schleifachse und der x-Achse sind dieselben wie jene der vorliegenden Ausführungsform 1. Die Anordnungen des Polarisierers 78 und des Analysierers 79 sind ebenso dieselben wie jene der vorliegenden Ausführungsform 1.
Eine Flüssigkristallschicht 77 ist zwischen dem ersten und zweiten Ausrichtungsfilm 75 und 76 angeordnet. Die Flüssigkristallschicht 77 ist ein nematischer Flüssigkristall und weist eine verdrillbare Struktur auf. Wie oben beschrieben wurde, wird die dielektrische Anisotropie Δε der Flüssigkristallmoleküle zum Zweck der Gewährleistung eines maximalen Transmissionsgrades hinsichtlich des Winkels zwischen der Schleifachse und der x-Achse gewählt. Die Anisotropie des Brechungsindex Δn und des Zellenspaltes d22 wird so festgelegt, dass das Produkt von dem Δn und dem d11 sich in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,6 μm befindet.
Weiter kann die Flüssigkristallanzeige gemäß der zweiten Ausführungsform gemäß dem selben Verfahren wie jenes der ersten Ausführungsform hergestellt werden. Deshalb wird dieses Verfahren weggelassen bzw. nicht beschrieben.
Im Folgenden wird der Betrieb der Flüssigkristallanzeige gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 14A, 14B und 15 beschrieben.
Wenn keine Signale an der Gegenelektrode 63 und der Pixel-Elektrode 66 angelegt werden und dementsprechend ein elektrisches Feld nicht zwischen der Gegenelektrode 63 und der Pixel-Elektrode erzeugt wird, erscheint der dunkle Zustand wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1 beschrieben.
Auf der anderen Seite, wenn Signale an die Gegenelektrode 63 und die Pixel-Elektrode 66 angelegt werden, wird, da es kein Intervall zwischen dem freigelegten Abschnitt der Gegenelektrode 63 und den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 gibt, ein elektrisches Feld einschließlich der kleinen Anzahl der linearen elektrischen Feldlinie E2s und der großen Anzahl von parabolischen elektrischen Feldlinien E2f mit einer hohen Krümmung erzeugt, wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1 beschrieben ist, sind die meisten Flüssigkristallmoleküle über den freigelegten Abschnitten der Gegenelektrode 63 und den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 unter dem Einfluss der parabolischen Feldlinien E2f ausgerichtet, und dementsprechend durchstrahlt einfallendes Licht den Flüssigkristall 77 und den Analysierer. Infolgedessen erscheint ein weißer Zustand auf der Anzeige.
16 zeigt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Flüssigkristallanzeige gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung. Hier beträgt die Breite P22 der Streifen 66b der Pixel-Elektrode 43 3 μm. Der Abstand L22 zwischen den Streifen 66b und der Pixel-Elektrode 66 beträgt 5 μm. Der Zellenspalt d beträgt 3,9 μm und der Vor-Neigungs-Winkel beträgt 2 Grad. Der Winkel zwischen der Schleifachse des ersten Ausrichtungsfilms 75 und der elektrischen Feldrichtung (x-Achsen-Richtung) beträgt 12 Grad und die dielektrische Anisotropie Δn des Flüssigkristalls 77 beträgt –4, Δnd beträgt 9,29, die Lichtwellenlänge λ beträgt 546 nm und die Treiberspannung beträgt 6,3 V.
Wie in 16 gezeigt ist, ist, da die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der Elektroden 63 und 66b sowie die Flüssigkristallmoleküle dazwischen alle orientiert sind, ein gleichförmiger Transmissionsgrad bei allen Bereichen gezeigt. Wenn eine notwendige Spannung an die Streifen 66b der Pixel-Elektrode angelegt wird, wird der Transmissionsgrad nach dem Ablauf von 40,03 ms gesättigt, um einen hohen Wert von ungefähr 41,88% zu erreichen. Somit ist der Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige bei der vorliegenden Erfindung höher als jener bei den herkömmlichen LCDs während derselben Zeitdauer. Dementsprechend ist bemerkenswert, dass die Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Zeit kürzer ist, in der derselbe Transmissionsgrad erreicht wird, als bei herkömmlichen Bauelementen bzw. Vorrichtungen, und dadurch ist die Reaktionszeit ebenso verbessert im Vergleich zu jener der herkömmlichen Vorrichtungen.
17 zeigt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier beträgt die Breite P22 der Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 3 μm. Der Abstand L22 zwischen den Streifen 66b der Pixel-Elektrode 66 beträgt 3 μm. Der Zellenspalt d beträgt 3,9 μm und der Vor-Neigungs-Winkel beträgt 2 Grad. Der Winkel zwischen der Schleifachse des ersten Ausrichtungsfilmes 75 und der Feldrichtung (x-Achse) beträgt 12 Grad, und die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristalls 77 beträgt –4, Δnd beträgt 0,28, die Lichtwellenlänge λ beträgt 546 nm und die Treiberspannung beträgt 6 V.
Ähnlich zu dem Ergebnis, das in 16 gezeigt ist, zeigt sich ein gleichförmiger Transmissionsgrad bei allen Bereichen. Wenn eine notwendige Spannung an die Pixel-Elektrode 66 angelegt wird, ist der Transmissionsgrad nach dem Ablauf von 41,15 ms gesättigt, wobei ein hoher Wert von ungefähr 40,32% erreicht wird. Somit ist der Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige bei der vorliegenden Erfindung höher als jener bei herkömmlichen LCDs während derselben Zeitdauer. Infolgedessen ist die Reaktionszeit der vorliegenden Erfindung schneller als jene bei herkömmlichen LCDs.
3. Vorliegende Ausführungsform 3
Nimmt man Bezug auf 18A und 18B, so sind Gate-Busleitungen 81a und 81b, eine gemeinsame Signalleitung 82 und Daten-Busleitungen 87a und 87b auf einem ersten oder unteren Substrat 80 angeordnet, was der Art und Weise der vorliegenden Ausführungsform 1 entspricht. Einheitspixel-Bereiche einer Flüssigkristallanzeige sind jeweils als ein Bereich, der durch ein Paar von Gate-Busleitungen 81a und 81b und ein Paar von Daten-Busleitungen 86a und 86b gebunden bzw. begrenzt ist. Hier können die Gate-Busleitungen 81a und 81b, eine gemeinsame Signalleitung 82 und die Daten-Busleitungen 87a und 87b jeweils aus einem opaken Material und einem Element oder einer Legierung mit wenigstens zwei Elementen hergestellt werden, die aus einer Gruppe gewählt werden, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht. Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 wird die MoW-Legierung verwendet.
Eine Gegenelektrode 83 ist in dem Einheitspixel-Bereich des ersten oder unteren Substrats 80 angeordnet. Die Gegenelektrode 83 ist auf derselben Niveauebene platziert, wie die Gate- Busleitungen 81a und 81b, das heißt auf der Oberfläche des unteren Substrats 80 und ist elektrisch im Kontakt mit der gemeinsamen Signalleitung 82. Die Gegenelektrode 83 wird aus einem transparenten, leitenden Material, zum Beispiel ITO ausgebildet. Die Gegenelektrode 83 beinhaltet einen Körper 83a und eine Anzahl von Streifen 83b. Der Körper 83a ist parallel zu den Gate-Busleitungen 81a und 81b, das heißt der X-Richtung, und ist elektrisch im Kontakt mit der gemeinsamen Signalleitung 82. Die Anzahl von Streifen 83b sind von dem Körper 83a ausgehend verzweigt und sind parallel zu der Richtung der inversen y-Achse. Die Streifen bei der vorliegenden Ausführungsform 3 betragen acht. Genauer weist die Gegenelektrode 83 eine Kamm-Struktur auf, deren einseitige Enden durch den Körper 83a geschlossen sind und deren andersseitige Enden offen sind. Die Streifen 83b weisen jeweils eine gewählte Breite P31 auf und sind voneinander von einem Streifen beabstandet, der dazu benachbart ist, und zwar um ein gewähltes Intervall L31. Die Breite P31 wird bestimmt, wobei ein Verhältnis mit der Pixel-Elektrode betrachtet wird, die weiter ausgebildet werden wird.
Eine Pixel-Elektrode 86 wird ebenso in dem Einheitspixel-Bereich des unteren Substrats 80 angeordnet. Wie die Gegenelektrode 83 wird die Pixel-Elektrode 86 ebenso aus einem transparenten, leitenden Material, wie zum Beispiel ITO ausgebildet. Die Pixel-Elektrode 86 beinhaltet ebenso einen Körper 86a und eine Anzahl von Streifen 86b. Der Körper 86a ist parallel zu den Gate-Busleitungen 81a und 81b, das heißt der x-Richtung angeordnet. Die Anzahl von Streifen 86b sind angeordnet, damit sie sich in einer Richtung der inversen y-Achse erstrecken. Genauer weist die Pixel-Elektrode 86 eine Kamm-Struktur auf, deren einseitige Enden durch den Körper 86a geschlossen sind und deren andersseitigen Enden offen sind. Die Streifen der Pixel-Elektrode 86 bei der vorliegenden Ausführungsform 3 betragen sieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform 3 ist die Breite P32 der Streifen 86b identisch mit dem Intervall L31 zwischen den zwei benachbarten Streifen 83b der Gegenelektrode 83 und das Intervall L32 zwischen den zwei benachbarten Streifen 86b ist identisch mit der Breite P31 des Streifens 83b. Die Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 sind jeweils zwischen zwei benachbarten Streifen 83b der Gegenelektrode 83 platziert, so dass beide Kantenlinien bzw. Randlinien der jeweiligen Streifen 86b präzise mit den Randlinien bzw. Kantenlinien der Streifen 83b der Gegenelektrode 83, die dazu benachbart ist, ausgerichtet sind, wodurch die Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 mit den Streifen 83b der Gegenelektrode 83 alterniert, wobei eine Gate-Isolierschicht 84 dazwischengreift bzw. dazwischen liegt, wie in 19 gezeigt ist.
Die Streifen 83b der Gegenelektrode 83 und die Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 weisen jeweils eine Breite auf, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, durch das alle Flüssigkristallmoleküle, die über den beiden Elektroden liegen, ausgerichtet werden können. Wenn eine Fläche des Einheitszellenbereichs 110 μm × 330 μm bei der vorliegenden Ausführungsform 3 beträgt, wird die Breite P31 der Streifen 83b der Gegenelektrode 83 und die Breite P32 der Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 jeweils so festgelegt, dass sie in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis 8 μm liegt. Alternativ kann die Breite P31 und P32 mit der Fläche des Einheitspixels, der Anzahl der Streifen und der Anzahl der Streifen 86b variiert werden. Jedoch sollte ungeachtet der Fläche des Einheitspixel-Bereichs das Verhältnis der Breite P32 der Streifen 86b zu der Breite P31 der Streifen 83b der Pixel-Elektrode 66 so festgelegt werden, dass es in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis 4,0 liegt.
Mittlerweile können die Strukturen der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode modifiziert werden. Zum Beispiel, wie in 18B gezeigt ist, sind die offenseitigen Enden der Streifen 83b der Gegenelektrode 83 und die offenseitigen der Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 durch entsprechende Körper 83c und 86c begrenzt, die parallel zu der Gate-Busleitung 81a sind. Obwohl es nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist es möglich, selektiv entweder die offenseitigen Enden der Streifen 83b oder die offenseitigen Enden der Streifen 86b oder zu binden bzw. zu befestigen oder zu begrenzen. Darüber hinaus können die Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 aneinander nur durch einen Körper 86c gebunden werden, ohne den Körper 86a zu verwenden.
Ein Dünnfilmtransistor (”TFT”) 90, der als ein Schaltelement verwendet wird, wird auf einem Kreuzungspunkt der Gate-Busleitung 81a und der Daten-Busleitung 87a ausgebildet. Der TFT 90 beinhaltet eine Kanalschicht 85, die auf der Gate-Busleitung 81a ausgebildet ist, eine Drain-Elektrode 88, die sich von der Daten-Busleitung 87a erstreckt und mit einer Seite der Kanalschicht 85 um einen gewählten Abschnitt überlappt, und eine Source-Elektrode 89, die mit der anderen Seite der Kanalschicht 85 um einen gewählten Abschnitt überlappt und die mit der Pixel-Elektrode 86 verbunden ist. Ein Speicherkondensator Cst ist zwischen dem Körper 83a der Gegenelektrode 83 und dem Körper 86a der Pixel-Elektrode 86 ausgebildet.
Wie in 19 gezeigt ist, ist ein oberes oder zweites Substrat 92 gegenüberliegend dem ersten Substrat 80 angeordnet, wobei die Struktur vorgesehen ist, die oberhalb beschrieben ist, so dass das erste und zweite Substrat 80 und 92 voneinander mit einem gewählten Abstand beabstandet ist, das heißt, ein Zellenspalt d33. Ein Farbfilter 94 ist auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 92 angeordnet.
Erste und zweite Ausrichtungsfilme 95 und 96 haben dieselben Eigenschaften wie jene, die bei der Ausführungsform 1 verwendet werden. Ebenso sind der Polarisierer 98 und der Analysierer 99 auf dieselbe Art und Weise wie bei der Ausführungsform 1 angeordnet.
Eine Flüssigkristallschicht 97, die eine Anzahl von Flüssigkristallmolekülen in einer Stangen aufweist, ist zwischen dem ersten und zweiten Ausrichtungsfilm 95 und 96 angeordnet. Die Flüssigkristallschicht 97 ist ein nematischer Flüssigkristall, dessen Moleküle in der Abwesenheit des elektrischen Feldes verdrillt sind. Die Anisotropie des Brechungsindex Δn des Flüssigkristalls 97 wird derartig festgelegt, dass er eine Bedingung für einen maximalen Transmissionsgrad erfüllt. Zu dieser Zeit wird es gefordert, dass ein Winkel zwischen einer Schleifachse der ersten und zweiten Ausrichtungsfilme 95 und 96 und eine x-Richtung betrachtet werden sollte. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Produkt des Brechungsindex Δn und des Zellenspaltes d33 so festgelegt, dass es in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,6 μm liegt.
Da ein Herstellungsverfahren der oben beschriebenen LCD-Anzeigen das selbe ist, wie jenes der vorliegenden Ausführungsform 1, wird deren Beschreibung absichtlich weggelassen.
Als nächstes wird die obige Flüssigkristallanzeige unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wenn ein elektrisches Feld nicht zwischen der Gegen- und Pixel-Elektrode 83 und 86 erzeugt wird, durchdringen einfallende Lichtstrahlen nicht die Flüssigkristallschicht, und zwar aufgrund derselben Ursachen, wie bei der Ausführungsform 1.
Auf der anderen Seite wird, wenn eine kritische Spannung jeweilig an die Gegenelektrode 83 und die Pixel-Elektrode 86 angelegt wird, ein elektrisches Feld zwischen den Streifen 83b der Gegenelektrode 83 und den Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 erzeugt. Das elektrische Feld enthält eine kleine Anzahl von linearen Feldlinien E3s und eine große Anzahl von parabolischen Feldlinien E3f, die eine hohe Krümmung aufweisen. Hier wird die geringe Anzahl von linearen Feldlinien E3s nur in Kantenbereichen der oberen Oberflächen zwischen den Streifen 43b und den Streifen 46b, die dazu benachbart sind, erzeugt, wobei sie eine Höhendifferenz haben, die sich jeweils von der inneren Oberfläche des ersten Substrats 80 unterscheidet. Die große Anzahl von parabolischen Feldlinien E3f wird in Hauptbereichen der oberen Oberflächen dazwischen erzeugt. Da die parabolischen elektrischen Feldlinien E3f in nahezu allen oberen Oberflächen der Streifen 83b und 86b zwischen den benachbarten Elektroden 83b und 86b induziert werden, liegen nahezu alle Flüssigkristallmoleküle über den Streifen der Elektroden liegen, das heißt im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht sind entlang den Richtungen der parabolischen, elektrischen Feldlinien E3f in Gegenwart des Feldes ausgerichtet sind. Der Grund, dass im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle durch das elektrische Feld ausgerichtet, ist, dass die Breiten der Streifen ausreichend schmal sind, und zwar im Vergleich zu herkömmlichen LCDs, was zu der Erzeugung des parabolischen elektrischen Feldes selbst in dem zentralen Bereich der oberen Oberflächen der Streifen 83b und 86b führt.
20 zeigt ein vereinfachtes Simulationsergebnis der Flüssigkristallanzeige gemäß der vorliegenden Ausführungsform 3 der Erfindung. Hier beträgt die Breite P32 des Streifens 86b und der Pixel-Elektrode 86 4 μm. Der Abstand L32 zwischen den Streifen 86b der Pixel-Elektrode 86 beträgt 4 μm. Der Zellenspalt d beträgt 3,9 μm und der Vor-Neigungs-Winkel beträgt ungefähr 1 Grad. Der Winkel zwischen der Schleifachse des ersten Ausrichtungsfilms 95 und der Feldrichtung (x-Achsen-Richtung) beträgt 15 Grad und die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristalls 77 beträgt –3,4. Das Produkt der Anisotropie des Brechungsindex Δn und des Zellenspaltes d beträgt 0,25, eine Lichtwellenlänge λ beträgt 546 nm und die Treiberspannung beträgt 6 V.
Wie in 20 gezeigt ist, zeigt sich bei allen Bereichen ein homogener Transmissionsgrad, da die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der Streifen 83b und 86b sowie die Flüssigkristallmoleküle dazwischen ausgerichtet sind. Wenn die Spannung an die Pixel-Elektrode 46b angelegt wird, wird der maximale Transmissionsgrad nach dem Ablauf von 30,01 ms erreicht, und zeigt einen hohen Wert von ungefähr 34%. Somit ist der maximale Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung höher als jener bei herkömmlichen Bauelementen bzw. Vorrichtungen, und zwar während derselben Zeitdauer. Zusätzlich ist, da die vorliegenden Flüssigkristallanzeigen schneller den selben Transmissionsgrad erreichen als die herkömmlichen LCDs, die Reaktionszeit im Vergleich zu jener der herkömmlichen Vorrichtungen bzw. Bauelementen schneller.
4. Vorliegende Ausführungsform 4
Nimmt man Bezug auf 21, so sind Gate-Busleitungen 101a, 101b, Daten-Busleitungen 107a, 107b und eine gemeinsame Signalleitung 102 alle auf einem ersten oder unteren Substrat 100 in der selben Anordnung, wie jene der Ausführungsform 1 angeordnet. Hier können die Gate-Busleitungen 101a und 101b, eine gemeinsame Signalleitung 102 und die Daten-Busleitungen 107a und 107b jeweils aus einem opaken Material eines Elements oder einer Legierung aus wenigstens zwei Elementen, die aus einer Gruppe gewählt werden, die aus Al, Mo, Ti, W, Ca und Cr besteht, hergestellt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform 4 wird eine MoW-Legierung verwendet.
Eine erste oder Gegenelektrode 103 wird innerhalb eines Einheits-Pixelbereichs des ersten Substrats 100 ausgebildet. Die Gegenelektrode 103 ist im elektrischen Kontakt mit der gemeinsamen Signalleitung 102, um dadurch ein gemeinsames Signal zu empfangen. Die Gegenelektrode 103 wird vorzugsweise aus einem transparenten leitenden Material, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (”ITO”) hergestellt.
Die Gegenelektrode 103 beinhaltet einen ersten Abschnitt 103a und einen zweiten Abschnitt 103b. Der erste Abschnitt 103a erstreckt sich parallel zu der Richtung einer x-Achse und überlappt sich mit der gemeinsamen Signalleitung 102. Der zweite Abschnitt 103b beinhaltet eine Anzahl von Streifen, die senkrecht von dem Körper 103a verzweigt sind. Die Gegenelektrode 103 beinhaltet alternativ einen dritten Abschnitt eines anderen Körpers 103c, der sich parallel zu dem ersten Abschnitt 103a erstreckt, so dass eine von zwei äußeren Streifen die verbliebenen Streifen umgeben, wie in 21 gezeigt ist.
Eine zweite oder Pixelelektrode 106 beinhaltet einen ersten Abschnitt 106a und einen zweiten Abschnitt 106b. Der erste Abschnitt 106a ist parallel zu der Richtung der x-Achse angeordnet und zwischen dem dritten Abschnitt 103c der Gegenelektrode 103 und offenen Enden der Streifen 103b der Gegenelektrode 103 platziert. Der zweite Abschnitt 106b der Pixelelektrode 106 beinhaltet eine Anzahl von Streifen, die sich in Richtung auf den ersten Abschnitt 103a der Gegenelektrode in der Richtung einer y-Achse von dem ersten Abschnitt 106a erstreckt.
Die Streifen des zweiten Abschnitts 106b der Pixelelektrode 106 sind jeweils zwischen den Streifen 103b der Gegenelektrode 103 um einen gewählten Abstand beabstandet. Die Pixelelektrode 106 ist elektrisch mit einer Drainelektrode 109 des Dünnfilmtransistors verbunden. Der Dünnfilmtransistor beinhaltet weiter eine Sourceelektrode 108, die elektrisch mit einer entsprechenden Daten-Busleitung 107a verbunden ist. Die Streifen 106b der Pixelelektrode 106 sind ausgebildet, um mit den Streifen 103b der Gegenelektrode 103 zu alternieren. Die Pixelelektrode 106 ist aus einem transparenten leitenden Material, wie zum Beispiel ITO, wie die Gegenelektrode 103 ausgebildet. Mittlerweile wird der dritte Abschnitt 103c der Gegenelektrode 103 realisiert, um ein Übersprechen zwischen dem ersten Abschnitt 106a der Pixelelektrode 106 und der Gate-Busleitung 101a, die dem ersten Abschnitt 106a benachbart ist, zu verhindern. Der dritte Abschnitt 103c kann bei der ersten Ausführungsform 4 weggelassen werden.
22 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht, die entlang der Linie 222-222' der 21 genommen ist.
Nimmt man Bezug auf 21 und 22, so bezeichnet das Bezugszeichen P41 eine Breite eines jeden Streifens 103b der Gegenelektrode 103, P42 eine Breite eines jeden Streifens 106b der Pixelelektrode 106, L41 ein Intervall zwischen den Streifen 103b der Gegenelektrode 103, L42 ein Intervall zwischen den Streifen 106b der Pixelelektrode 106, und zwar jeweilig. Ebenso bezeichnet das Bezugszeichen L43 einen Abstand zwischen jedem Streifen 103b der Gegenelektrode 103 und einem Streifen 106b der Pixelelektrode 106, die dazu benachbart ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform 4 sind die Streifen 103b der Gegenelektrode 103 auf der Ebene desselben Niveaus, wie die Streifen 106b der Pixelelektrode 106 angeordnet, wie in 22 gezeigt ist, was ein Element darstellt, das die vorliegende Ausführungsform 4 klar von den Ausführungsformen 1 bis 3 unterscheidet.
Natürlich wird die Breite P42 eines jeden Streifens 106b der Pixelelektrode 106, das Intervall L42 zwischen den Streifen 106b der Pixelelektrode 106, die Breite P41 eines jeden Streifens 103b der Gegenelektrode 103 und der Abschnitt L41 zwischen jedem Streifen der Gegenelektrode 103 und einem der Streifen der Pixelelektrode 106, die dazu benachbart ist, bestimmt, indem eine Beziehung zwischen ihnen berücksichtigt wird. Jedoch werden die obigen Elemente so festgelegt, dass sie in einem Bereich in einem derartigen Umfang liegen, dass die Flüssigkristallmoleküle, die über den Streifen 103b, 106b liegen, im wesentlichen in Abhängigkeit von der Richtung des elektrischen Feldes in der Gegenwart des elektrischen Feldes ausgerichtet sind. Zum Beispiel weist, wenn die Fläche des Einheitspixels ungefähr 110 μm × 330 μm beträgt, die Gegenelektrode 103 acht Streifen 103b auf und die Pixelelektrode 106 weist sieben Streifen 106b auf, die Streifen 103b und die Streifen 106b haben jeweils eine Breite von ungefähr 1 μm bis ungefähr 8 μm, vorzugsweise von 2 μm bis 5 μm. Ebenso ist es wünschenswert, dass das Intervall L42 zwischen den Streifen 106b der Pixelelektrode 106 und das Intervall L41 zwischen den Streifen 103b der Gegenelektrode 103 ungefähr in einem Bereich von 1 μm bis 8 μm liegt.
Mittlerweile kann in Abhängigkeit von der Größe des Einheitspixels und der Anzahl der Streifen 103b und der Streifen 106b die Breiten der Streifen 103b und der Streifen 106b und der Abstand dazwischen modifiziert werden. Jedoch ist bemerkenswert, dass bei der vorliegenden Ausführungsform 4 die Streifen 103b und 106b jeweils so festgelegt werden müssen, dass sie eine Breite haben, die in einem derartigen Bereich liegt, dass alle Flüssigkristallmoleküle, die über den Elektroden 103 und 106 liegen, im wesentlichen ausgerichtet sind. Vorzugsweise muss das Verhältnis der Breite P41 des Streifens 103b der Breite P42 des Streifens 106b so festgelegt werden, dass es in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 4,0 liegt. Der Abstand L43 kann so festgelegt werden, dass er in einem Bereich von 0,1 μm bis 5,0 μm liegt. Jedoch sollte der Abstand L43 kleiner sein als der Zellenspalt zwischen den beiden Substraten.
Eine Konfiguration eines zweiten oder oberen Substrats (nicht gezeigt in 21 und 22), ein Ausrichtungszustand eines ersten und zweiten Ausrichtungsfilmes (nicht gezeigt in 21 und 22), ein Winkel zwischen einer Schleifachse und der x-Achse sind dieselben, wie bei der Ausführungsform 1. Ebenso ist die Ausrichtung eines Polarisierers und Analysierers (nicht gezeigt) dieselbe, wie diejenige bei der Ausführungsform 1.
Eine Flüssigkristallschicht, die eine Anzahl von Molekülen einer Stangengestalt aufweist, ist zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Ausrichtungsfilm (nicht gezeigt) platziert. Die Flüssigkristallschicht ist ein nematisches Flüssigkristall und weist eine verdrillbare Struktur auf, die von der Abwesenheit oder der Gegenwart des elektrischen Feldes abhängt.
Wie in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, wird die dieelektrische Anisotropie Δε der Flüssigkristallmoleküle zu dem Zweck der Gewährleistung eines maximalen Transmissionsgrades im Hinblick auf den Winkel zwischen der Schleifachse und der x-Achse gewählt. Zusätzlich wird die Anisotropie des Brechungsindex Δn und des Zellenspaltes so festgelegt, dass das Produkt von Δn und dem Zellenspalt ungefähr in dem Bereich von etwa 0,2 μm bis 0,6 μm liegt.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallanzeige in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4 unter Bezugnahme auf die 21 und 22 beschrieben.
Ein opaker Metallfilm wird auf einem transparenten unteren Substrat 100 abgeschieden. Der opake Metallfilm wird gemustert, um eine Anzahl von Gate-Busleitungen auszubilden, die ein Paar von Gate-Busleitungen 101a und 101b und eine gemeinsame Signalleitung 102 enthalten. Um die Gate-Busleitungen 101a und 101b und die gemeinsame Signalleitung 102 von einer leitenden Schicht zu isolieren, die während eines darauffolgenden Prozesses auszubilden ist, wird eine Gate-Isolierschicht 112 auf dem sich ergebenden unteren Substrat 10 abgeschieden. Der Gate-Isolierfilm wird entweder aus einer doppelschichtigen Isolierschicht oder durch anodische Oxidierung des Metalls für die Gate-Busleitungen 101a und 101b oder die gemeinsame Signalleitung 102 hergestellt. Danach wird eine Kanalschicht 105 aus Material, wie zum Beispiel amorphem Silicium auf einem ausgewählten Abschnitt der Gate-Busleitungen 101a und 101b ausgebildet. Danach wird opakes Metall auf der sich ergebenden Struktur abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um dadurch die Sourceelektrode 109 und die Datenleitungen 107a und 107b auszubilden, die die Drain-Elektrode 108 und den Dünnfilmtransistor 110 enthalten. Die Drainelektrode 108 überlappt sich mit einem gewählten Abschnitt eines einseitigen Anschlusses bzw. Endes der Kanalschicht 105 und die Sourceelektrode 109 überlappt sich mit einem gewählten Abschnitt des andersseitigen Anschlusses bzw. Endes. Als nächstes wird ein Schutzfilm 115 über der sich ergebenden Struktur abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um ausgewählte Abschnitte der Sourceelektrode 109 und der gemeinsamen Signalleitung 102 freizulegen, um dadurch Kontaktlöcher C1 auszubilden. Danach wird ein transparenter Leiter, wie zum Beispiel ITO mit einer gewählten Dicke abgeschieden und dann mit einem Muster versehen, um dadurch eine Gegenelektrode 103 und eine Pixelelektrode 106 auszubilden, die eine Struktur aufweisen, wie in 21 gezeigt ist. Der folgende Prozess ist derselbe, wie jener beim herkömmlichen Herstellungsprozess von LCDs. Deshalb wird deren Beschreibung hierin absichtlich weggelassen.
Als nächstes wird der Betrieb der obigen Flüssigkristallanzeige unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wenn ein elektrisches Feld nicht zwischen der Gegen- und Pixelelektrode 103 und 106 erzeugt wird, wird ein einfallender Lichtstrahl nicht durch die Flüssigkristallschicht übertragen, und zwar aufgrund desselben Grundes, wie bei der vorliegenden Ausführungsform 1.
Auf der anderen Seite wird, wenn eine kritische Spannung jeweilig an die Gegenelektrode 103 und die Pixelelektrode 106 angelegt wird, ein elektrisches Feld zwischen den Streifen 103b der Gegenelektrode 103 und der Streifen 106b der Pixelelektrode 106 erzeugt. Da der Abstand zwischen den Streifen 103b und 106b, sehr klein ist, wird eine kleine Anzahl von linearen Feldlinien und eine große Anzahl von parabolischen Feldlinien mit einer hohen Krümmung auf den oberen Oberflächen der Streifen 103b und 106b erzeugt. Da die parabolischen elektrischen Feldlinien auf nahezu allen oberen Oberflächen der Streifen 103b und 106b zwischen den benachbarten Streifen 103b und 106b induziert werden, werden nahezu alle Flüssigkristallmoleküle, die über allen Streifen der Elektroden liegen, d. h. im wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristallschicht in Abhängigkeit von den Richtungen der parabolischen elektrischen Feldlinien in der Gegenwart des Feldes ausgerichtet. Der Grund dafür, dass im Wesentlichen alle Flüssigkristallmoleküle durch das elektrische Feld ausgerichtet sind, ist, dass die Breiten der Streifen ausreichend klein sind, im Vergleich zu herkömmlichen LCDs, was zu der Erzeugung des parabolischen elektrischen Feldes sogar in dem Zentralbereich der oberen Oberflächen der Streifen 103b und 106b führt. Infolgedessen gelangt einfallendes Licht durch die zentralen Abschnitte der Streifen 103b und 106b sowie durch Räume dazwischen und Randabschnitten bzw. Kantenabschnitten davon, was zu einer hohen Durchlässigkeit bzw. einem hohen Transmissionsgrad und einem hohen Öffnungsverhältnis führt.
23 zeigt eine iso-Kontrast-Kurve gemäß dem Betrachtungswinkel bei der vorliegenden Ausführungsform 1–4, und 23B zeigt eine iso-Kontrast-Kurve gemäß herkömmlicher LCDs. In den 23A und 23B sind alle Punkte auf dem Bildschirm mit einer x-y-Ebene und einer z-Achse normal zu der x-y-Ebene koordiniert, wobei π der Azimuthwinkel ist, der sich von 0 Grad bis 360 Grad ändert und θ der Polarwinkel ist, der sich von –90 Grad auf 90 Grad ändert.
In 23A zeigen die meisten Bereiche ein Kontrastverhältnis von zehn oder mehr, aber ein Kreissegment, das dem Azimuthwinkel von 0 Grad bis 90 Grad entspricht (rechts unten) zeigt teilweise einen Bereich mit einem Kontrastverhältnis weniger als zehn an seinem Randabschnitt. Auf der anderen Seite zeigt bei 23B eine Mehrheit von Bereichen ein Kontrastverhältnis von weniger als zehn. Dieses Verhältnis zeigt an, dass der Bereich mit dem Kontrastverhältnis von ungefähr zehn eine weitere Verteilung in der Flüssigkristallanzeige der vorliegenden Erfindung hat, als in jener von herkömmlichen LCDs.
24 zeigt die Abhängigkeit der Helligkeit des Betrachtungswinkels bei den vorliegenden Ausführungsformen 1 bis 4. In 24 bezeichnet die Ziffer 90% einen Bereich, wo die Helligkeit oberhalb 90% liegt. Die Ziffer 70% bezeichnet einen Bereich, wo die Helligkeit oberhalb 70% liegt. In ähnlicher Weise bezeichnet jede %-Ziffer einen gezeigten Bereich, wo die Helligkeit oberhalb der Ziffergrenze liegt.
Wie in 24 gezeigt ist, zeigen alle gezeigten Bereiche eine gleichförmige Helligkeit bzw. Leuchtdichte von 10% oder mehr. Deshalb wird ein exzessives Weißphänomen, bei dem eine große Lichtmenge mit einem Azimuth-Betrachtungswinkel von 180 Grad übertragen bzw. durchgelassen wird, und ein exzessives Schwarzphänomen, bei dem eine geringe Lichtmenge bei einem Azimuth-Betrachtungswinkel von 0 Grad durchgelassen bzw. übertragen wird, nicht erzeugt, was eine deutlich unterschiedliche Charakteristik von dem herkömmlichen TN-Modus darstellt.
25 ist ein vereinfachter Graph, der eine Lichtübertragung gemäß der Treiberspannung zeigt, die an die Pixel-Elektrode angelegt wird. In der 26 sind a1 und a2 Transmissionsgradkurven der Flüssigkristallanzeige gemäß den vorliegenden Ausführungsformen 1 bis 3 der vorliegenden Erfindung, wohingegen a3 die Transmissionskurve der Flüssigkristallanzeige gemäß den herkömmlichen LCDs mit dem allgemeinen IPS-Modus darstellt. Hier entspricht a1 einem Fall, in dem die Anisotropie des Brechungsindex Δn 0,08 beträgt, a2 entspricht einem Fall, in dem die Anisotropie des Brechungsindex Δn 0,1 beträgt, und a3 entspricht einem Fall, in dem die Anisotropie des Brechungsindex Δn 0,1 beträgt.
Wie in 25 gezeigt ist, ist der Transmissionsgrad der Flüssigkristallanzeige gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 jenem der Flüssigkristallanzeige mit dem IPS-Modus gemäß den herkömmlichen Bauelementen bzw. Vorrichtungen überlegen. Vergleicht man a1 und a2, so ist bemerkenswert, dass die Flüssigkristallanzeige mit einem höheren Index der Brechungsanisotropie eine überlegene Transmissionsgradcharakteristik im Vergleich zu der Flüssigkristallanzeige mit geringerer Anisotropie des Brechungsindex zeigt. Falls die Anisotropie des Brechungsindex Δn sehr hoch ist, verbessert sich jedoch der Transmissionsgrad, aber eine Farbverschiebung kann erzeugt werden. Deshalb muss, um die Farbverschiebung zu vermeiden, der Flüssigkristall mit einer geeigneten Anisotropie des Brechungsindex Δn gewählt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen festgelegt. Zum Beispiel können dieselben Effekte durch Ausbildung der Streifen 46b, 66b oder 86b einer jeden Pixel-Elektrode 46, 66 oder 86 derartig erzielt werden, dass ihre Breiten P12, P22 und P32 größer sind als die Breiten des freigelegten Abschnittes der Gegenelektroden 43, 63 oder 83.
Wie oben beschrieben wurde, sind die Gegen- und Pixel-Elektroden beide aus transparentem Material ausgebildet, der Abstand zwischen den beiden Elektroden ist so ausgebildet, dass er kleiner ist als der Zellenspalt, die Breiten der beiden Elektroden sind so ausgebildet, dass sie ausreichend schmal sind, so dass die parabolische Feldlinienkomponente, die durch beide Seiten davon erzeugt wird, im wesentlichen Flüssigkristallmoleküle, die über den beiden Elektroden liegen, bewegt. Infolgedessen kann ein hoher Transmissionsgrad im Vergleich zu jenem der herkömmlichen Vorrichtungen erzielt werden.
Darüber hinaus wird das Öffnungsverhältnis stark verbessert, da die Gegen- und Pixel-Elektrode aus einem transparenten Material ausgebildet ist.
Da der Abstand zwischen der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode sehr klein ist, werden parabolische Feldlinienkomponenten mit einer hohen Krümmung und hoher Intensität erzeugt, um dadurch effektiv die Flüssigkristallmoleküle zu bewegen, die über den beiden Elektroden liegen. Infolgedessen wird die Reaktionszeit stark verbessert.
Zusätzlich kann, da der Abstand zwischen der Gegen- und Pixel-Elektrode kleiner ist als der Zellenspalt, die Schwellenspannung abgesenkt werden, und zwar im Vergleich zu der Flüssigkristallanzeige herkömmlicher Vorrichtungen, wobei der Abstand größer als der Zellenspalt ist.
Weiter wird ein breiter Betrachtungswinkel erzielt.
Darüber hinaus ist ein zusätzlicher Einebnungsprozess nicht erforderlich, da der Höhenunterschied zwischen der Gegenelektrode und der Pixel-Elektrode verringert werden kann. Infolgedessen wird der Schleifprozess leichter.
Verschiedene andere Variationen sind für den Fachmann klar. Zum Beispiel kann die Pixel-Elektrode und die Gegenelektrode mit gewissen Modifikationen ausgetauscht werden.

Claims

Flüssigkristallanzeige, die Folgendes umfasst: ein erstes Substrat (30; 40; 100) und ein zweites Substrat, wobei das erste Substrat (30; 40; 100) gegenüberliegend dem zweiten Substrat und davon um einen Zellenspalt (d) beabstandet angeordnet ist, wobei die Substrate eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweisen; eine Flüssigkristallschicht zwischen den inneren Oberflächen der Substrate, wobei die Flüssigkristallschicht eine Anzahl von Flüssigkristallmolekülen enthält; eine erste Elektrode mit einem Streifen (32; 43b; 103b) einer ersten Breite (P1; P11; P41) und eine zweite Elektrode mit einem Streifen (34; 46b; 106b) einer zweiten Breite (P2; P12; P42), die auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats (30; 40; 100) ausgebildet sind, wobei der Streifen (34; 46b; 106b) der zweiten Elektrode von dem Streifen (32; 43b; 103b) der ersten Elektrode um einen Abstand (L1; L13; L43) beabstandet ist; wobei der Streifen (32; 43b; 103b) der ersten Elektrode und der Streifen (34; 46b; 106b) der zweiten Elektrode dazu in der Lage sind, die Flussigkristallmoleküle auszurichten, indem ein elektrisches Feld (E) verwendet wird, das zwischen dem Streifen (32; 43b; 103b) der ersten Elektrode und dem Streifen (34; 46b; 106b) der zweiten Elektrode erzeugt werden kann; wobei die erste und die zweite Elektrode aus einem transparenten Leiter hergestellt sind und der Zellenspalt (d) größer ist als der Abstand (L1; L13; L43); wobei die erste Breite (P1; P11; P41) und die zweite Breite (P2; P12; P42) derart sind, dass auch die Flüssigkristallmoleküle, die über den Oberflächen der Streifen (32, 34; 43b, 46b; 103b, 106b) der Elektroden liegen, durch das elektrische Feld (E) ausgerichtet und/oder orientiert werden; und wobei das elektrische Feld (E) ein parabolisches elektrisches Feld mit elektrischen Kraftlinien mit eher parabolischer als geradliniger Gestalt ist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode mehrere der Streifen (43b) mit jeweils der ersten Breite (P11) aufweist und die Streifen (43b) jeweils mit einem ersten Abstand (L11) von einem anderen, dazu benachbarten Streifen (43b) beabstandet sind; wobei die zweite Elektrode mehrere der Streifen (46b) mit jeweils der zweiten Breite (P12) aufweist und die Streifen (46b) jeweils mit einem zweiten Abstand (L12) von einem anderen Streifen (46b), der dazu benachbart ist, beabstandet sind; wobei jeder Streifen (46b) der zweiten Elektrode zwischen den Streifen (43b) der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei die Streifen (46b) der zweiten Elektrode von jedem der Streifen (43b) der ersten Elektrode, die dazu benachbart sind, um den Abstand (L13) beabstandet sind; wobei eine Isolierschicht (44) die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander isoliert; und wobei die zweite Breite (P12) kleiner ist als der erste Abstand (L11) und die erste Breite (P11) kleiner ist als der zweite Abstand (L12).
Flüssigkristallanzeige, die Folgendes umfasst: ein erstes (60) und zweites (72) Substrat, wobei das erste Substrat (60) gegenüberliegend dem zweiten Substrat (72) um einen Zellenabstand (d22) beabstandet angeordnet ist und wobei jedes Substrat (60, 72) eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist; eine Flüssigkristallschicht (77) zwischen den inneren Oberflächen der zwei Substrate (60, 72), wobei die Flüssigkristallschicht (77) eine Anzahl von Flüssigkristallmolekülen enthält; eine erste Elektrode (63), die auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats (60) ausgebildet ist, wobei die erste Elektrode (63) eine quadratische oder rechteckige Struktur aufweist; eine zweite Elektrode (66), die auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats (60) ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode (66) eine Anzahl von Streifen (66b) aufweist, die mit der ersten Elektrode (63) überlappen, die eine erste Breite (P22) aufweisen und die jeweils mit einem Abstand (L22) von einem anderen Streifen (66b), der dazu benachbart ist, beabstandet sind, wobei die Oberfläche der ersten Elektrode (63) teilweise durch Räume zwischen den Streifen (66b) freigelegt ist und wobei die freigelegten Abschnitte der ersten Elektrode (63) jeweils eine zweite Breite aufweisen, die dem Abstand (L22) entspricht; eine Isolierschicht (64) zum Isolieren der ersten Elektrode (63) und der zweiten Elektrode (66) voneinander; wobei die erste (63) und die zweite (66) Elektrode aus einem transparenten Leiter hergestellt sind; wobei die erste Elektrode (63) und die Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) dazu in der Lage sind, die Flüssigkristallmoleküle auszurichten, indem ein elektrisches Feld (E) verwendet wird, das zwischen der ersten Elektrode (63) und den Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) erzeugt werden kann; wobei der Zellenspalt (d22) zwischen dem ersten (60) und zweiten (72) Substrat größer ist als die Dicke der Isolierschicht (64), und die zweite Breite und die erste Breite (P22) jeweils derart sind, dass die Flüssigkristallmoleküle oberhalb der freigelegten Abschnitte der ersten Elektrode (63) und der Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) durch das elektrische Feld (E) ausgerichtet werden, das zwischen den freigelegten Abschnitten der ersten Elektrode (63) und den Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) erzeugt wird; und wobei das elektrische Feld (E) ein parabolisches elektrisches Feld mit elektrischen Kraftlinien mit eher parabolischer als geradliniger Gestalt ist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode mehrere der Streifen (103b) mit jeweils der ersten Breite (P41) aufweist und die Streifen (103b) jeweils mit einem ersten Abstand (L41) von einem anderen dazu benachbarten Streifen (103b) beabstandet sind; wobei die zweite Elektrode mehrere der Streifen (106b) mit jeweils der zweiten Breite (P42) aufweist, und die Streifen (106b) jeweils mit einem zweiten Abstand (L42) von einem anderen Streifen (106b), der dazu benachbart ist, beabstandet sind; wobei jeder Streifen (106b) der zweiten Elektrode zwischen den Streifen (103b) der ersten Elektrode angeordnet ist; wobei die Streifen (106b) der zweiten Elektrode von jedem der Streifen (103b) der ersten Elektrode, die dazu benachbart sind, um den Abstand (L43) beabstandet sind; und wobei die Streifen (103b, 106b) der ersten und zweiten Elektrode auf einer Ebene mit dem selben Niveau angeordnet sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, 2 oder 4, bei welcher der Abstand (L1; L13; L43) in einem Bereich von 0,1 μm bis 5,0 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, 2 oder 4, bei welcher das Verhältnis der zweiten Breite (P2; P12; P42) zu der ersten Breite (P1; P11; P41) in einem Bereich von 0,2 bis 4,0 liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, 2 oder 4, bei welcher die erste (P1; P11; P41) und die zweite (P2; P12; P42) Breite jeweils in einem Bereich von 1 μm bis 8 μm liegen.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 7, bei welcher die Flüssigkristallmoleküle derartig angeordnet sind, dass in Abwesenheit des elektrischen Feldes (E) ihre längeren Achsen parallel zu der Oberfläche des ersten (30; 40; 100) und zweiten Substrats sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, 2 oder 4, die weiter eine erste Ausrichtungsschicht (33; 55) umfasst, die über der inneren Oberfläche des ersten Substrats (30; 40) ausgebildet ist, und eine zweite Ausrichtungsschicht umfasst, die über der inneren Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, wobei die erste Ausrichtungsschicht (33; 55) eine erste Schleifrichtung aufweist, die sich um einen ersten Winkel von der Richtung der Breite (P1; P11; P41) unterscheidet, und die Flüssigkristallmoleküle in der Richtung der ersten Schleifrichtung in der Abwesenheit des elektrischen Feldes (E) ausrichtet, und wobei die zweite Ausrichtungsschicht eine zweite Schleifrichtung aufweist, die sich um einen zweiten Winkel von der Richtung der Breite (P1; P11; P41) unterscheidet, und die Flüssigkristallmoleküle in der Richtung der zweiten Schleifrichtung in der Abwesenheit des elektrischen Feldes (E) anordnet.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, bei welcher sich die erste Schleifrichtung um 180 Grad von der zweiten Schleifrichtung unterscheidet.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, bei welcher die Flüssigkristallmoleküle einen Vor-Neigungs-Winkel aufweisen, wobei der Vor-Neigungs-Winkel in einem Bereich von 0 Grad bis 10 Grad liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 11, die weiter einen Polarisator, der auf der äußeren Oberfläche des ersten Substrats (30) angeordnet ist, und einen Analysator, der auf der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist, umfasst.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 12, bei welcher der Winkel zwischen der Polarisationsachse des Polarisators und der ersten Schleifrichtung der ersten Ausrichtungsschicht 0 Grad oder 90 Grad ist und der Winkel zwischen der Durchlassachse des Analysators und der Polarisationsachse des Polarisators 90 Grad beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 13, bei welcher entweder die dielektrische Anisotropie der Flüssigkristallschicht negativ ist und der Winkel zwischen der ersten Schleifrichtung und der Richtung der Breite (P1; P11; P41) in einem Bereich von 0 Grad bis 45 Grad liegt, oder die dielektrische Anisotropie der Flüssigkristallschicht positiv ist und der Winkel zwischen der ersten Schleifrichtung und der Richtung der Breite (P1; P11; P41) in einem Bereich von 45 Grad bis 90 Grad liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, 7 oder 13, bei welcher die Flüssigkristallschicht eine nematische Flüssigkristallschicht ist und das Produkt der Anisotropie des Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht und des Zellenspaltes (d) in einem Bereich von 0,2 μm bis 0,6 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 7, bei welcher die erste Elektrode eine Gegenelektrode ist und die zweite Elektrode eine Pixel-Elektrode ist, an die ein Anzeigensignal angelegt werden kann.
Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der transparente Leiter ITO ist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, bei welcher die zweite Breite (P12) dieselbe ist wie der erste Abstand (L11) und die erste Breite (P11) dieselbe ist wie der zweite Abstand (L12).
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, bei welcher die zweite Breite (P12) größer ist als der erste Abstand (L11) und die erste Breite (P11) größer ist als der zweite Abstand (L12).
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, bei welcher Gate-Busleitungen (41a, 41b), Daten-Busleitungen (47) und Signalleitungen (42) aus einem Element oder einer Legierung von wenigstens zwei Elementen aus der Gruppe ausgebildet sind, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, bei welcher das Produkt der Anisotropie des Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle (57a) in der Flüssigkristallschicht (57) und des Zellenspaltes (d11) in einem Bereich von 0,2 μm bis 0,6 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, bei welcher das Verhältnis der Breite (P22) des Streifens (66b) zu dem Abstand (L22) zwischen den Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) in einem Bereich von 0,2 bis 5 liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, bei welcher die Breite (P22) des Streifens (66b) in einem Bereich von 1 μm bis 8 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 23, bei welcher das Verhältnis des Intervalls zwischen den Streifen (66b) der zweiten Elektrode (66) zu dem ersten Abstand (d22) zwischen dem ersten (60) und dem zweiten (72) Substrat in einem Bereich von 0,1 bis 5 liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 24, die weiter eine erste Ausrichtungsschicht (75) aufweist, die auf der inneren Oberfläche des ersten Substrats (60) ausgebildet ist, und eine zweite Ausrichtungsschicht (76) aufweist, die auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats (72) ausgebildet ist, wobei die erste Ausrichtungsschicht (75) eine erste Schleifrichtung aufweist, die sich um einen ersten Winkel von der Richtung der Breite (P22) unterscheidet, und die Flüssigkristallmoleküle in der Richtung der ersten Schleifrichtung in Abwesenheit des elektrischen Feldes (E) ausrichtet, und wobei die zweite Ausrichtungsschicht (76) eine zweite Schleifrichtung aufweist, die sich um einen zweiten Winkel von der Richtung der Breite (P22) unterscheidet, und die Flüssigkristallmoleküle in der Richtung der zweiten Schleifrichtung in der Abwesenheit des elektrischen Feldes (E) ausrichtet.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 25, bei welcher die Flüssigkristallmoleküle einen Vor-Neigungs-Winkel aufweisen, wobei der Vor-Neigungs-Winkel in einem Bereich von 0 Grad bis 10 Grad liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 26, bei welcher die erste Schleifrichtung der ersten Ausrichtungsschicht (75) sich um 180 Grad von der zweiten Schleifrichtung der zweiten Ausrichtungsschicht (76) unterscheidet.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 27, die weiter einen Polarisator, der auf der äußeren Oberfläche des ersten Substrats (60) angeordnet ist, und einen Analysator, der auf der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats (72) angeordnet ist, aufweist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 28, bei welcher der Winkel zwischen der Polarisationsachse des Polarisators und der ersten Schleifrichtung der ersten Ausrichtungsschicht (75) 0 Grad oder 90 Grad ist und der Winkel zwischen der Durchlassachse des Analysators und der Polarisationsachse des Polarisators 90 Grad beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 29, bei welcher entweder die dielektrische Anisotropie der Flüssigkristallschicht negativ ist und der Winkel zwischen der ersten Schleifrichtung und der Richtung der Breite (P22) in einem Bereich von 0 Grad bis 45 Grad liegt oder die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls positiv ist und der Winkel zwischen der ersten Schleifrichtung und der Richtung der Breite (P22) in einem Bereich von 45 Grad bis 90 Grad liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3 oder 30, bei welcher die Flüssigkristallschicht ein nematischer Flüssigkristall ist und das Produkt der Anisotropie des Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht und des Zellenspaltes (d22) in einem Bereich von 0,2 μm bis 0,6 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, bei welcher Gate-Busleitungen (61a, 61b), Daten-Busleitungen (67a, 67b) und Signalleitungen (62) aus einem Element oder einer Legierung von wenigstens zwei Elementen aus der Gruppe ausgebildet sind, die aus Al, Mo, Ti, W, Ta und Cr besteht.
Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – ein erstes transparentes Substrat (30; 40) wird bereitgestellt; – eine erste transparente, leitende Schicht wird auf dem ersten transparenten Substrat (30; 40) ausgebildet; – ein erster Metallfilm wird auf der ersten transparenten, leitenden Schicht ausgebildet; – der erste Metallfilm wird so mit einem Muster versehen, dass die erste transparente, leitende Schicht freigelegt wird, um eine Anzahl von Gate-Busleitungen (41a, 41b) und eine Anzahl von gemeinsamen Signalleitungen (42) auszubilden; – die erste transparente, leitende Schicht wird mit einem Muster versehen, um eine Anzahl von ersten Elektroden auszubilden; ein Gate-Isolator (44) auf der so erhaltenen Struktur einschließlich der Gate-Busleitungen (41a, 41b), gemeinsamen Signalleitungen (42) und ersten Elektroden wird ausgebildet; – eine Kanalschicht (45) auf einem gewählten Abschnitt des Gate-Isolators (44) wird ausgebildet; – eine zweite transparente, leitende Schicht auf dem Gate-Isolator (44) wird ausgebildet; – die zweite transparente, leitende Schicht wird mit einem Muster versehen, so dass ihre verbleibenden Teile mit den ersten Elektroden überlappen, um eine Anzahl von zweiten Elektroden auszubilden; – ein zweiter Metallfilm auf dem Gate-Isolator (44) wird abgeschieden, und dann wird der zweite Metallfilm mit einem Muster versehen, um eine Anzahl von Daten-Busleitungen (47a, 47b), Source-Elektroden (48) und Drain-Elektroden (49) auszubilden; und – eine erste Ausrichtungsschicht wird auf der sich ergebenden Struktur ausgebildet.
Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – ein erstes transparentes Substrat (60) wird bereitgestellt; – eine erste transparente, leitende Schicht auf dem ersten transparenten Substrat (60) wird ausgebildet; – die erste transparente, leitende Schicht wird mit einem Muster versehen, um eine Anzahl von ersten Elektroden (63) auszubilden; – ein erster Metallfilm wird auf der so erhaltenen Struktur ausgebildet; – der erste Metallfilm wird mit einem Muster versehen, um eine Anzahl von Gate-Busleitungen (61a, 61b) und eine Anzahl von gemeinsamen Signalleitungen (62) auszubilden, und zwar derartig, dass jede der ersten Elektroden (63) in Kontakt mit einer der gemeinsamen Signalleitungen (62) ist; – eine Gate-Isolierschicht (64) wird auf der so erhaltenen Struktur ausgebildet; – eine Kanalschicht (65) auf einem gewählten Abschnitt der Gate-Isolierschicht (64) wird ausgebildet; – eine zweite transparente, leitende Schicht auf der Gate-Isolierschicht (64) wird ausgebildet; – die zweite transparente, leitende Schicht wird mit einem Muster versehen, so dass ihre verbleibenden Teile mit den ersten Elektroden (63) überlappen, um eine Anzahl von zweiten Elektroden auszubilden; – ein zweiter Metallfilm auf der so erhaltenen Struktur wird abgeschieden und dann der zweite Metallfilm mit einem Muster versehen, um eine Anzahl von Daten-Busleitungen (67a, 67b), Source-Elektroden (68) und Drain-Elektroden (69) auszubilden; und – eine erste Ausrichtungsschicht wird auf der so erhaltenen Struktur ausgebildet; wobei der Schritt des Ausbildens des ersten Metallfilms mit dem Ausbilden der Gate-Busleitungen (61a, 61b) und der gemeinsamen Signalleitungen (62) vor oder nach dem Schritt des Ausbildens der ersten transparenten leitenden Schicht mit dem Ausbilden der ersten Elektroden (63) erfolgt.