DE69016724T2

DE69016724T2 - Methode zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung und mit dieser Methode hergestellte Anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: DE69016724T2
Application number: DE69016724T
Authority: DE
Inventors: Kalluri R Sarma
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JP3099274B2; CA2022613A1; US5191452A; KR100193311B1; KR910006755A; DE69016724D1; EP0418846A3; FI904584A0; EP0418846B1; US5168074A; EP0418846A2; JPH03122621A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 und auf eine aktive Flüssigkristall-Matrixanzeige (AMLCD), die durch dieses Verfahren erzielt wird, wie es aus SID International Symposium Digest of Technical Papers Band XX, 16. Mai 1989, Baltimore, US, Seiten 148-150; K.R. Sarma et al.: "Active-Matrix LCD's Using Gray-Scale in Halftone Methods" bekannt ist.

Hintergrund der Erfindung

AMLCDs mit einem flachen Formfaktor besitzen ein nachgewiesenes Potential für die Reduzierung des Gewichts, des Volumens, der Leistungsanforderung und der Kosten, und sie geben ebensogut eine verbesserte Zuverlässigkeit im Vergleich mit jenen Faktoren herkömmlicher Kathodenstrahlröhren (CRT)-Anzeigen vor. Ein beträchtliches Problem bei AMLCD-Schirmen ist jedoch die Schwierigkeit gewesen einen Graupegel mit geeignetem Betrachtungswinkel zu erzielen. Eine Anzahl von Anzeigeanwendungen erfordern einen Graupegel mit großem Betrachtungswinkel und ohne einem solchen sind Anwendungen von AMLCD- Schirmen ernsthaft eingeschränkt.
In dem zuvor angegebenen Dokument ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung von Graupegeln in einem AMLCD entwickelt worden, die eine Halbtonlösung verwenden und einen großen Betrachtungswinkel aufweisen. Die Halbtonlösung wird verwirklicht durch Unterteilung eines jeden Pixels in eine Anzahl von Subpixeln und durch den Einschluß eines Steuerkondensators in Reihe mit jedem Subpixel. Die Steuerkondensatoren arbeiten als Spannungsteiler. Durch Verwendung einer geeigneten Werteauswahl für die Steuerkondensatoren werden die Spannungen über den Subpixeln so variiert, daß wenn jedes Subpixel zum Einschalten ausgewählt wird, die Spannung über ihm bei oder oberhalb der Sättigungsspannung liegt, während die Spannungen über den nicht ausgewählten Subpixeln bei oder unterhalb der Schwellwertspannung liegen. Für irgend einen Graupegel, der durch Veränderung der Quellenspannung des Dünnfilmtransistors (TFT) ausgewählt wird, liegt meist nur ein Subpixel zwischen der Schwellwertspannung (Vth) und der Sättigungsspannung (VS). Dies vermindert beträchtlich den Betrachtungswinkel in Abhängigkeit von der Pixelleuchtkraft und dem Graupegel. Die Kapazität des Steuerkondensators, die einen bestimmten Spannungswert des ausgewählten Pixels festlegt wird durch Veränderung seiner Fläche oder der Dicke des dielektrischen Materials eingestellt. Im verwandten Stand der Technik werden die Steuerkondensatoren und die aktive Matrixanordnung zur gleichen Zeit auf dem gleichen Substrat hergestellt.
Ein Hauptproblem bei der Lösung im verwandten Stand der Technik liegt darin, daß beim Entwurf und der Verarbeitung Kompromisse erforderlich sind, wenn eine aktive Matrixanordnung mit Steuerkondensatoren auf dem gleichen Substrat hergestellt wird. Diese Kompromisse führen zu einem störenden Effekt bei der Leistung und Ausbeute. Das aktive Matrixsubstrat umfaßt verschiedene Dünnfilm- und Herstellungsschritte. In der herkömmlichen aktiven Matrixsubstrat-Herstellung werden die Dünnfilmel ihre Dicke und die Verarbeitungsparameter ausgewählt, um die Leistung und Ausbeute der TFT und somit die der Anzeige zu optimieren. Der Einschluß von Steuerkondensatoren auf dem gleichen Substrat führt jedoch zu nicht-optimalen Filmdicken bzw. Herstellungsbedingungen für die TFT- Schalteinrichtungen und/oder für die Steuerkondensatoren.
Der folgende Fall veranschaulicht ein Problem der Herstellung im verwandten Stand der Technik. Die Steuerkondensatoren, die eine Flächenvariation als Mittel für die Kapazitätsveränderung verwenden, erfordern eine zweite transparente leitende Elektrode, die allgemein aus Indium/Zinnoxyd (ITO) besteht. Die zweite ITO-Schicht wird aufgebracht, nachdem die Herstellung der TFT-Anordnung vervollständigt ist. Für optimale ITO-Ablagerungsbedingungen muß das Substrat auf über 300º C aufgeheizt werden. Dieser hohe Temperaturzyklus mindert jedoch die Eigenschaften der a-Si-TFT herab.
Um die Gesamtanzahl der Herstellungsschritte bei der Herstellung auf ein Minimum zu bringen, wird die TFT-Passivierungsschicht ebenfalls als ein Dielektrikum bei den Steuerkondensatoren mit Flächenveränderung verwendet. Die Wahl des Dielektrikums und seine Dicke für die TFT-Passivierungsschicht ist festgelegt durch die Eigenschaften der Dielektrikum/Halbleiter-Schnittstelle und durch die Ziele der Abdeckung mit dem Schritt. Die Wahl des Dielektrikums und seiner Dicke für die Steuerkondensatoren ist jedoch durch die erforderlichen Kapazitätswerte für die Steuerkondensatoren festgelegt. Diese Anforderungen an das Dielektrikum und seine Dicke für TFT's und die Steuerkondensatoren befinden sich gewöhnlicherweise nicht in Übereinstimmung und somit müssen Kompromisse gemacht werden, wenn die gleiche dielektrische Schicht für die TFT-Passivierung sowohl als auch für die Steuerkondensatoren verwendet wird. Während in gleicher Weise das Dielektrikum in der TFT-Struktur bei der Herstellung der Steuerkondensatoren mit dicken Variation verwendet werden kann, sind die Anforderungen an die Dicke des Dielektrikums für die TFT-Struktur und die Steuerkondensatoren gänzlich verschieden.
Ein weiteres Problem liegt darin, daß die herkömmliche Lösung des verwandten Standes der Technik die Anzahl der Herstellungsschritte (Maskierungspegel) für das TFT-Substrat erhöht. Eine größere Anzahl von Schritten erhöht die Störungspegel in der Anzeige und erniedrigt die Herstellungsausbeute. Vernachlässigbare Störungspegel und hohe Herstellungsausbeuten sind wesentlich für den Erfolg von AMLCD-Schirmen. Da die Ausbeute und Kosten nachteilig durch die Anzahl der Maskierungspegel beeinflußt werden und die Herstellungsschritte erhöht werden, erfordert somit der verwandte Stand der Technik Kompromisse beim Entwurf und bei der Herstellung, um die Anzahl der Maskierungspegel auf ein Minimum zu bringen, die für die Herstellung der aktiven Matrixsubstrate erforderlich sind.
Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Halbton-Graupegel-Anzeigen mit Steuerkondensatoren zu entwickeln, das keine Kompromisse beim Entwurf und der Herstellung mit der sich ergebenden Herabminderung der Leistung und Ausbeute erfordert. Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können den abhängigen Verfahrensansprüchen entnommen werden. Eine Flüssigkristallanzeige, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, ist Gegenstand eines weiteren unabhängigen Anspruches.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch Trennung der Steuerkondensatoren von dem aktiven Matrixsubstrat und durch eine streng konventionelle Herstellung des aktiven Matrixsubstrates. Die Steuerkondensatoren werden auf einem zweiten Substrat hergestellt, das die gemeinsame Elektrode enthält. Die Trennung der aktiven Matrixanordnung und der Steuerkondensatoranordnung zwischen zwei Glassubstraten der Anzeige gestattet, daß jede Anordnung mit herkömmlicher Technik unter ihren eigenen optimalen Bedingungen hergestellt werden kann, um eine hohe Leistung und Ausbeute bei niedrigen Kosten zu erzielen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau und ein Verfahren zur Herstellung der aktiven Matrixanzeigen mit Halbton-Graupegel und einem weiten Betrachtungswinkel. Im bezogenen Stand der Technik werden die Subpixel in der herkömmlichen aktiven Matrix festgelegt. Bei der Erfindung werden die Subpixel durch das gemeinsame Elektrodensubstrat festgelegt. Die aktive Matrix bei der Erfindung legt unmittelbar die Pixel fest. Die Erfindung umfaßt die Trennung der aktiven Matrixanordnung von der Steuerkondensatoranordnung. Die Aufteilung der Herstellung und der Anzahl von Herstellungsschritten zwischen dem aktiven Matrixsubstrat und dem gemeinsamen Elektrodensubstrat verbessert die Steuerung des Herstel lungsprozesses, optim iert die Entwurfsparameter und gestattet eine unkritische herkömmliche Herstellung.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Darstellung, die die Abhängigkeit des Betrachtungswinkels der Übertragung über der angelegten Spannung einer typischen verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeige mit parallelen Polarisatoren zeigt.
Figur 2a ist ein Schema eines Pixels im verwandten Stand derTechnik.
Figur 2b ist ein elektrisches Äquivalent des Pixels in Figur 2a gemäß dem verwandten Stand der Technik.
Figur 3a ist ein Schema des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Pixels.
Figur 3b ist ein elektrisches Äquivalent des Pixels in Figur 3a.
Figur 4 ist ein Muster des gemeinsamen Elektrodensubstrats.
Figur 5 ist das erste ITO-Schichtmuster in der Herstellung des gemeinsamen Elektrodensubstrats.
Figur 6 zeigt das Muster in der dielektrischen Schicht für die Steuerkondensatoren.
Figur 7 zeigt das zweite ITO-Schichtmuster in der Herstellung des gemeinsamen Elektrodensubstrats.
Figuren 8a u. 8b zeigen einen Querschnitt durch einen TFT an einem Pixel und eine Draufsicht auf das Pixel und den TFT.
Figur 9 ist ein Querschnitt des Flüssigkristallmaterials, eingepackt zwischen ein aktives Matrixsubstrat und ein gemeinsames Elektrodensubstrat unter Verwendung von Abstandshaltern für die Aufrechterhaltung des gewünschten Zellabstandes.
Figur 10 ist ein Vergleich der Graupegelfehler der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen verwandten Standes der Technik für einen Betrachtungswinkel von 40 Grad.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Farbfiltern.
Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Farbfiltern mit veränderlicher Dicke für Anzeigen mit variablem Zellabstand.
Figur 13 ist ein Diagramm, das das Herstellungsverfahren angibt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Figur 1 ist eine Darstellung, die die Betrachtungswinkelabhängigkeit der Übertragung gegenüber der angelegten Spannung einer typischen verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeige mit parallelen Polarisatoren wiedergibt. Die Darstellung zeigt den Prozentsatz der Übertragung (T) eines Pixels über der angelegten Spannung für einen Betrachtungswinkel (∅) von 0 und 20 Grad bezogen auf die Anzeigenormale. Für eine Spannung Va beträgt die Übertragung Ca für eine Betrachtung mit 0 Grad ungefähr 45 Prozent und Tb für eine Betrachtung unter 20 Grad ist ungefähr 80 Prozent. Dies führt zu einem Graupegelfehler von -78%, d.h. ((45 - 80)/45) x 100%. Große Graupegelfehler begrenzen den Betrachtungswinkel. Eine Spannung entsprechend einer Übertragung von 10% wird als Schwellwertspannung (Vth) genommen, und die Spannung entsprechend einer Übertragung von 90% wird als Sättigungsspannung (Vs) genommen.
Figur 2a ist ein Diagramm der aktiven Matrixanordnung 10 des verwandten Standes der Technik. Figur 2b ist ein Schema des elektrischen Äquivalents 11 des Halbtonpixels in Figur 2a. Dünnfilmtransistoren (TFT) 15 und Steuerkondensatoren 20 werden beide auf dem Substrat 13 hergestellt. Das gemeinsame Elektrodensubstrat 17 ist lediglich der gemeinsame Leiter. Kondensatoren 19 repräsentieren die Kapazitäten zwischen den Substraten 13 und 17, welche eine Folge der Flüssigkristall-Anzeigepixel sind.
Im verwandten Stand der Technik gibt es eine Technik für die Erzeugung von Graupegeln in AMLCD's mit einem weiten Betrachtungswinkel unter Verwendung einer Halbtonlösung. Die Halbtonlösung basiert auf der Tatsache, daß das elektrooptische Verhalten von Flüssigkristallen im wesentlichen unabhängig von dem Betrachtungswinkel ist, wenn die angelegte Spannung kleiner als die Schwellwertspannung Vth ist oder größer als die Sättigungsspannung Vs, wie dies in Figur 1 veranschaulicht ist.
Das Pixel-Halbtonverfahren wird verwirklicht durch Unterteilung eines jeden Pixels in eine Anzahl von Subpixeln und durch Einschluß eines Steuerkondensators in Reihe mit jedem Subpixel, wie dies in Figur 2b gezeigt ist. Steuerkondensatoren 20 und die aktive Matrixanordnung 10 werden zur gleichen Zeit auf dem gleichen Substrat 13 hergestellt. Steuerkondensatoren 20 wirken als Spannungsteiler. Durch Verwendung einer geeigneten Auswahl von Werten für die Steuerkondensatoren 20 werden die Spannungen über den Subpixeln so variiert, daß beim Einschalten eines jeden Subpixels die Spannung über diesem bei oder oberhalb Vs liegt, während die nicht ausgewählten Pixel sich bei oder unterhalb von Vth befinden. Somit ist für irgend einen Graupegel, der durch Veränderung der Quellenspannung des TFT 15 ausgewählt wird, meist nur eine Subpixel-Spannung zwischen Vth und Vs. Dies vermindert beträchtlich die Leuchtkraft des Pixels und die Abhängigkeit des Graupegels vom Betrachtungswinkel. Die Kapazität des Steuerkondensators 20 wird durch Veränderung der Kondensatorfläche oder der Dicke des Dielektrikums im Substrat 13 verändert.
Die Figuren 3a und 3b zeigen ein Schema der aktiven Matrixanordnung 12 und des elektrischen Äquivalents 14 eines Pixels gemäß der vorliegenden Erfindung. TFT's 15 und Steuerkondensatoren 20 werden auf zwei getrennten Substraten 16 und 18 entsprechend hergestellt. Die aktive Matrixanordnung 12 wird auf dem Substrat 16 hergestellt und die Steuerkondensatoranordnung 20 wird auf dem gemeinsamen Elektrodensubstrat 18 hergestellt. Die Herstellung des aktiven Matrixsubstrates 16 ist herkömmlich und kann somit unter optimalen Bedingungen für eine hohe Leistung und Ausbeute entworfen und hergestellt werden. Die aktive Matrixanordnung 12 kann hergestellt werden unter Verwendung von a-Si TFT's, Poly-Si TFT's oder ähnlichen Einrichtungen. Die Steuerkondensatoren 20 werden auf einem gemeinsamen Elektrodensubstrat 18 unter optimalen Bedingungen für präzise vorbestimmte Werte der Kapazitäten der Steuerkondensatoren 20 und Produktionsausbeute hergestellt.
Figur 4 zeigt das Schema des gemeinsamen Elektrodensubstrates 18. Jedes entsprechende Pixel ist in vier Subpixel unterteilt. Eine Überlagerung von drei Dünnfilmschichten, die verwendet werden, um die Steuerkondensatoren 20 herzustellen, ist in Figur 4 aufgezeigt. Der gestrichelte Teil 22 repräsentiert das erste Indium/Zinnoxyd (ITO)-Muster auf dem gemeinsamen Elektrodensubstrat. Das erste Muster 22 ist in Figur 5 getrennt veranschaulicht. Das ausgezogene Muster 24 gibt das zweite ITO-Muster von Reihenkondensatoren 20 auf dem Substrat 18 vor. Das Muster 24 ist getrennt in Figur 7 veranschaulicht. Zwischen den Mustern 22 und 24 befindet sich ein Dielektrikummuster 26, wie in Figur 6 veranschaulicht.
Ein Verfahren zur Herstellung ist in Figur 13 gezeigt. Das Substrat 18 wird ausgehend von Corning 7059 Glas gemäß den folgenden Schritten hergestellt: 1) Zerstäubungsablagerung von 300 Angström Indium/Zinnoxyd (ITO) bei 300º C und Aushärtung bei 400º C während 30 Minuten. Photolithographische Musterung und Ätzung, um den Bereich von Steuerkondensatoren 20 festzulegen, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Somit dient diese ITO-Schicht 22 als eine gemeinsame Elektrode und ebenso zur Festlegung der Bereiche der Steuerkondensatoren 20. 2) Plasmaablagerung von 12.000 Angström eines Dielektrikums aus Siliciumnitrid. Photolithographische Musterung und Ätzung gemäß Figur 6. Dieses Muster dient der Entfernung eines Reihen-Steuerkondensators in einem der Subpixel innerhalb des Pixels. Dieses Subpixel ist dasjenige, das zuerst eingeschaltet wird, wenn die Quellenspannung des TFT angehoben wird. 3) Zerstäubungsablagerung einer zweiten ITO-Schicht mit einer Dicke von 300 Angström bei 300º C und Aushärtung bei 400º C während 30 Minuten. Photolithographische Musterung und Ätzung, um die Subpixel gemäß Figur 7 festzulegen. Das vorstehende Verfahren vervollständigt die Herstellung der Steuerkondensatoren 20 auf dem gemeinsamen Elektrodensubstrat 18.
Das aktive Matrixsubstrat 16 wird herkömmlich unter optimalen Bedingungen hergestellt, um eine hohe Prozeßausbeute zu erzielen. Ein a-Si-TFT mit einer invertierten gestaffelten Struktur wird in dem aktiven Matrixsubstrat 16 verwendet, wie dies in den Figuren 8a und 8b gezeigt ist. Figur 8a zeigt einen Querschnitt durch den TFT bei einem Pixel. Figur 8b zeigt die Draufsicht auf ein Pixel mit dem TFT. Das Substrat 16 wird ausgehend von Corning 7059 Glas 50 gemäß den folgenden Schritten hergestellt: 1) Zerstäubungsablagerung von 300 Angström aus Indium/Zinnoxyd (ITO) bei 300º C und Aushärtung bei 400º C während 30 Minuten. Abkühlen lassen des Substrates auf 300º C und Zerstäubungsablagerung von 12.000 Angström aus Nichrom. Photolithographische Musterung und Ätzung des Nichroms und des ITO, um Pixel 54 und Ansteuerbusse 51 festzulegen. 2) Ablagerung von 3.000 Angström aus Siliciumnitrid und von 1.000 Angström aus amorphem Silicium der Reihe nach durch eine plasmaunterstützte chemische Dampfablagerung (PECVD) bei 250º C. Photolithographische Musterung und Ätzung des Siliciumnitrids und des amorphen Siliciums, um Transistorinseln 52 zu definieren. 3) Zerstäubungsablagerung von 5.000 Angström aus Aluminiumlegierung (4% Kupfer und 1% Silicium). Photolithographische Musterung und Ätzung der Aluminiumlegierung, um Quellen 53 und Senken 53 festzulegen. 4) Ablagerung von 10.000 Angström aus Siliciumdioxid für eine Passivierungsschicht durch PECVD bei 250º C. 5) Zerstäubungsablagerung von 15.000 Angström aus Aluminiumlegierung für eine Lichtabschirmung. 6) Photolithographische Musterung und Ätzung der Licht-Abschirmungsschicht 56. 7) Photolithographische Musterung und Ätzung der Passivierungsschicht 55, um Pixel 54 freizulegen, und sodann Ätzung des Nichroms von den Pixeln 54. Die Licht-Abschirmungsschicht 56 und die Passivierungsschicht 55 sind in Figur 8b der Klarheit wegen nicht dargestellt. Das obige Verfahren vervollständigt die Herstellung des aktiven Matrixsubstrates 16.
Die aktive Matrixanzeige 14 wird sodann zusammengebaut, wie dies in Figur 9 gezeigt ist. Figur 9 zeigt Flüssigkristallmaterial 64, eingepackt zwischen dem aktiven Matrixsubstrat 16 und dem gemeinsamen Elektrodensubstrat 18 unter Verwendung von Abstandshaltern 65, um den gewünschten Zellabstand aufrechtzuerhalten. Ein Flüssigkristallmaterial MERCK 2861 wird in der Anzeige 14 mit einem Zellabstand von 4 u verwendet. Eine Flüssigkristall-Ausrichteschicht 61 auf beiden Substraten wird gebildet durch eine mechanisch gummierte Polyimid-Schicht. Polarisatoren 62 sind mit den Außenflächen der Anzeige 14 (d.h. mit den Außenflächen der Substrate 16 und 18 ) in paralleler Ausrichtung befestigt.
Die zusammengebaute Anzeige 14 wird sodann auf Graupegelfehler in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel getestet. Eine wesentliche Verbesserung in der Graupegelgenauigkeit ist bei der Halbtonanzeige 14 im Vergleich zu einer herkömmlichen Anzeige beobachtet worden. Beispielsweise waren bei einem Betrachtungswinkel von 40 Grad die Graupegelfehler, wie in Figur 10 gezeigt, besser als -50% für die Halbtonanzeige 14, während sie bei einer herkömmlichen Anzeige bis zu -350% betrugen.
Figur 11 zeigt einen Querschnitt eines vollständig hergestellten gemeinsamen Elektrodensubstrats 30 der Erfindung, unter Verwendung von Farbfiltern 32 für den vollen Farbbetrieb. Der Querschnitt zeigt ein gemeinsames Elektrodensubstrat, das sowohl die Farbfilteranordnung 32 als auch eine Steuerkondensatoranordnung 20 enthält, die das erste ITO-Muster 22, das Dielektrikum 26 und das zweite ITO-Muster 24 auf dem Glassubstrat 34 zusammensetzt. Die Elektroden sind Teil des Musters 24 und legen die Subpixel fest. Das aktive Matrixsubstrat wird im Hinblick auf das Muster 24 während des Zusammenbaus der Anzeige 14 mit dem Flüssigkristallmaterial ausgerichtet.
Figur 12 zeigt das gemeinsame Elektrodensubstrat 40 unter Verwendung von Farbfiltern 36 mit verschiedenen Dicken. Der Querschnitt durch das gemeinsame Elektrodensubstrat wird aufgezeigt. Die Dickenveränderung der Farbfilter 36 führt zu einer Veränderung der Dicke der Flüssigkristallzelle für verschiedene Farben und zu einem verbesserten Kontrast. Andere strukturelle Merkmale der Anzeige 40 entsprechen dem des gemeinsamen Elektrodensubstrats 30.
Es ist somit aus dem Vorangehenden erkennbar, daß eine Struktur und ein Verfahren zur Herstellung von aktiven Matrixanzeigen mit weitem Betrachtungswinkel vorgegeben wird, das einen Halbton-Graupegel mit hoher Leistung, hoher Herstellungsausbeute und geringen Kosten vorgibt. Die vorangehende detaillierte Beschreibung soll beispielhaft und nicht beschränkend sein, und die Beschreibung gibt die beste Ausführungsform vor, die von dem Erfinder zur Ausführung seiner Erfindung beabsichtigt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer aktiven Matrix- Weitwinkel-Flüssigkristallanzeige mit Pixeln, die jeweils in Subpixel unterteilt sind, um die Möglichkeit eines Halbton-Graupegels vorzugeben, umfassend die Schritte der Herstellung einer Steuerkondensatoranordnung auf einem ersten Glassubstrat,

Herstellung einer aktiven Matrix auf einem zweiten Glassubstrat,

Nebeneinanderanordnung der Steuerkondensatoranordnung auf dem ersten Glassubstrat in der Nähe der aktiven Matrix auf dem zweiten Glassubstrat mit einer Lücke dazwischen und Füllen der Lücke mit einem Flüssigkristallmaterial,wobei die Herstellung der Steuerkondensatoranordnung umfaßt:

Ablagerung einer ersten lndium/Zinnoxydschicht auf dem ersten Glassubstrat;

Ausglühen der Indium/Zinnoxydschicht;

Ätzen der ersten Indium/Zinnoxydschicht gemäß einem ersten Muster, das das Muster der Steuerkondensatoranordnung definiert;

Ablagerung einer Silicium/Nitridschicht auf der ersten Indium/Zinnoxydschicht;

Ätzen der Silicium/Nitridschicht gemäß einem zweiten Muster;

Ablagerung einer zweiten Indium/Zinnoxydschicht; Ausglühen der zweiten Indium/Zinnoxydschicht; und Ätzen der zweiten Indium/Zinnoxydschicht gemäß einem dritten Muster, um getrennte Bereiche zu bilden, von denen jeder eines der Subpixel definiert;

und wobei die Herstellung der aktiven Matrix umfaßt:

Bildung mehrerer Transistoren und einer in mehrere Bereiche unterteilten Elektrodenschicht auf dem ersten Substrat, wobei jeder Bereich ein Pixel definiert, und

Verbindung eines jeden Transistors mit einem entsprechenden das pixel def inierenden Elektrodenbereich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die Überlagerung umfaßt:

die Verwendung von Abstandshaltern zwischen der Kondensatoranordnung und der aktiven Matrix, um einen Zellenabstand aufrechtzuerhalten;

die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials auf dem ersten Glassubstrat und dem zweiten Glassubstrat durch die Verwendung einer aufgeriebenen Polyimidschicht; und

die Anbringung von polarisatoren auf den Außenflächen der ersten und zweiten Glassubstrate.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial durch MERCK 2861 vorgegeben ist;

die ersten und zweiten Glassubstrate aus Corning 7059 bestehen; und

das Ätzen der ersten, zweiten und dritten Muster photolithographisch erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die Herstellung der aktiven Matrix umfaßt:

die Ablagerung durch Zerstäubung einer Indium/Zinnoxydschicht von ungefähr 300 Å bei ungefähr 300ºC auf dem zweiten Glassubstrat;

das Ausglühen der Indiumoxydschicht bei ungefähr 400ºC während ungefähr 30 Minuten;

die Ablagerung durch Zerstäuben von einer Nickel/ Chromschicht von ungefähr 1200 Å auf der Indium/ Zinnoxydschicht;

die Herstellung eines ersten Musters auf der Nickel/ Chromschicht und der Indium/Zinnoxydschicht, um Pixel und Steuerelektrodenbusse zu definieren; das Ätzen des ersten Musters; eine durch Plasma verbesserte chemische Dampfablagerung einer Silicium/Nitridschicht von ungefähr 3000 Å auf der Nickel/Chromschicht bei ungefähr 250ºC;

eine durch Plasma verbesserte chemische Dampfablagerung einer amorphen Siliciumschicht von ungefähr 1000 Å auf der Silicium/Nitridschicht bei ungefähr 250ºC;

die Herstellung eines zweiten Musters auf der amorphen Siliciumschicht und der Silicium/Nitrid-Schicht, um Inseln für die Dünnfilmtransistoren zu definieren;

das Ätzen des zweiten Musters;

Die Ablagerung durch Zerstäubung einer Aluminium- Legierungsschicht von ungefähr 5000 Å auf der amorphen Schicht;

die Herstellung eines dritten Musters auf der Aluminium-Legierungsschicht, um Quellen und Senken für die Dünnfilmtransistoren zu definieren;

das Ätzen des dritten Musters;

eine durch Plasma verbesserte chemische Dampfablagerung einer Siliciumdioxyd-Passivierungsschicht von ungefähr 10.000 Å bei ungefähr 250ºC auf der Aluminium-Legierungsschicht;

die Ablagerung durch Zerstäubung einer Aluminium- Legierungs-Lichtabschirmungsschicht von ungefähr 1500 Å auf der Passivierungsschicht;

die Herstellung eines vierten Musters auf der Lichtabschirmungsschicht;

das Ätzen der vierten Schicht;

die Herstellung eines fünften Musters auf der Passivierungsschicht; und

das Ätzen des fünften Musters, um die Pixel von der Passivierungsschicht und den Nickel/Chromschichten zu befreien.

5. Eine aktive Matrix-Weitwinkel-Flüssigkristallanzeige, die in der Form mehrerer Pixel (12) angeordnet ist, welche jeweils in Subpixel unterteilt sind, um die Möglichkeit eines Halbton- Graupegels vorzugeben, gekennzeichnet durch

ein erstes Substrat (16) und ein zweites Substrat (18) mit einem Flüssigkristallmaterial dazwischen; mehrere Transistoren (15) und eine in mehrere Bereiche unterteilte Elektrodenschicht auf dem ersten Substrat (16), wobei jeder Bereich ein Pixel definiert und wobei jeder Transistor an einen entsprechenden ein Pixel definierenden Elektrodenbereich angeschlossen ist; und Pmehrere Steuerkondensatorgruppen (20), wobei die ersten Elektroden eines jeden Steuerkondensators innerhalb jeder Gruppe eine gemeinsame Verbindung besitzen, die aus einer gemeinsamen Elektrodenschicht besteht, und die zweiten Elektroden der Steuerkondensatoren aus getrennten Elektrodenbereichen bestehen, die jeweils eines der Subpixel definieren, so daß jeder Steuerkondensator in Reihe zu der Kapazität des Flüssigkristallmaterials geschaltet ist, die zu dem entsprechenden Subpixel gehört und so daß jede Steuerkondensatorgruppe zu einem der Pixel gehört;

dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Steuerkondensatorgruppen (20) auf dem zweiten Substrat (18) angeordnet sind.

6. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Substrat umfaßt:

ein erstes Glassubstrat (18) mit:

einer ersten Schicht aus Indium/Zinnoxyd, die auf dem ersten Glassubstrat (18) abgelagert ist und ein geätztes Muster (22) aufweist, das einen Bereich für die Steuerkondensatoren (20) definiert und als die gemeinsame Elektrodenschicht für die Steuerkondensatoren (20) dient;

einer ersten Schicht aus Silicium/Nitrid- Dielektrikum, das auf der ersten Schicht von Indium/Zinnoxyd (22) abgelagert ist und ein geätztes Muster (26) aufweist, das das Dielektrikum für die Steuerkondensatoren (20) definiert;

einer zweiten Schicht aus Indium/Zinnoxyd (24), die auf der ersten Schicht aus Silicium/Nitrid- Dielektrikum (22) abgelagert ist und ein geätztes Muster aufweist, das Bereiche für die Subpixel definiert; und

einer ersten Ausrichtschicht (61) aus Polyimid, die auf der zweiten Schicht aus Indium/Zinnoxyd abgelagert ist.

7. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Filter (32, 36), die zwischen dem ersten Glassubstrat (18) und der ersten Schicht aus Indium/Zinnoxyd (22) für einen Voll-Farbenbetrieb eingesetzt sind.

8. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter (32,36) unterschiedliche Dicken für die Verbesserung des Anzeigekontrasts aufweisen.

9. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Substrat ein zweites Glassubstrat (16) umfaßt mit:

einer dritten Schicht aus Indium/Zinnoxyd, die auf dem zweiten Glassubstrat (16) abgelagert ist; einer Schicht aus Nickel/Chrom, die auf der dritten Schicht von Indium/Zinnoxyd abgelagert ist, wobei die dritte Schicht aus Indium/Zinnoxyd und die Schicht aus Nickel/Chrom ein geätztes Muster besitzt und Pixel (54), Transistor-Steuerelektroden und Steuerelektrodenbusse (51) definiert;

einer zweiten Schicht aus Siliciumnitrid, die auf der Schicht aus Nickel/Chrom abgelagert ist; einer Schicht aus amorphem Silicium, die auf der zweiten Schicht von Siliciumnitrid abgelagert ist, wobei die zweite Schicht aus Siliciumnitrid und die Schicht aus amorphem Silicium ein geätztes Muster aufweisen, das Transistorinseln (52) definiert;

einer ersten Schicht aus Aluminiumlegierung, die auf der zweiten Schicht von Siliciumnitrid und der Schicht aus amorphem Silicium abgelagert ist und ein geätztes Muster besitzt, das Transistorguellen (53) und Senken (53) definiert;

einer Passivierungsschicht (55) aus Siliciumdioxyd, die auf der ersten Schicht aus Aluminiumlegierung abgelagert ist;

einer zweiten Schicht aus Aluminiumlegierung, die auf der Passivierungsschicht (55) abgelagert ist und ein geätztes Muster besitzt, das eine Lichtabschirmung (56) definiert, wobei die Passivierungsschicht (55) ein geätztes Muster besitzt, das die Pixel (54) von der Passivierungsschicht (55) und von der Schicht aus Nickel/Chrom befreit;

einer zweiten Ausrichtschicht aus Polyimid, die auf der dritten Schicht aus Indium/Zinnoxyd abgelagert ist; und

einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial (64), eingebettet zwischen die ersten und zweiten Ausrichtschichten aus Polyimid, was zu einer aktiven Matrix-Flüssigkristallanzeige führt.

10. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: Abstandsstücke (65), die zwischen den ersten und zweiten Substraten angeordnet sind, um den gewünschten Abstand aufrechtzuerhalten; eine erste Schicht aus Polarisationsmaterial (62), die mit dem ersten Substrat (18) verbunden ist; und eine zweite Schicht aus Polarisationsmaterial (62), die mit dem zweiten Substrat (16) verbunden ist.

11. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß: die erste Schicht aus Indium/Zinnoxyd ungefähr 300 Å dick ist;

das erste Silicium/Nitrid-Dielektrikum ungefähr 12.000 Å dick ist; die zweite Schicht aus Indium/Zinnoxyd ungefähr 300 Å dick ist; die dritte Schicht aus Indium/Zinnoxyd ungefähr 300 Å dick ist; die Schicht aus Nickel/Chrom ungefähr 1200 Å dick ist; die zweite Schicht aus Siliciumnitrid ungefähr 3000 Å dick ist; die Schicht aus amorphem Silicium ungefähr 1000 Å dick ist; die erste Schicht aus der Aluminiumlegierung ungefähr 5000 Å dick ist;

die Passivierungsschicht ungefähr 10.000 Å dick ist; und

die zweite Schicht aus der Aluminiumlegierung ungefähr 1500 Å dick ist.

12. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung 4% Kupfer und 1% Silicium enthält.