DE69121782T2 - Flüssigkristall-Farbanzeige und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung, insbesondere auf eine Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung von dem Typ, wie er beispielsweise in EP-A-179922 beschrieben ist, welche
• ein erstes und ein zweites Substrat, die im wesentlichen parallel und einander gegenüberliegend angeordnet sind;
• ein Flüssigkristallmaterial, das sandwichartig zwischen dem ersten und zweiten Substrat eingeschlossen ist;
• eine Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden und entsprechende Dünnfilm-Schaltvorrichtungen, die auf der nach innen gerichteten Oberfläche des ersten Substrats angeordnet sind, wobei jede Dünnfilm-Schaltvorrichtung mit ihrer entsprechenden Anzeigeelektrode verbunden ist;
• eine erste transparente Gegenelektrode; und
• eine Verbundstoffschicht aus Farbfiltern und Lichtabschirmelementen, wobei die Lichtabschirmelemente aus Aluminium oder einem aus hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall zusammengesetzt sind und in Bereichen der Verbundstoffschicht angeordnet sind, in denen die Farbfilter nicht vorhanden sind, umfaßt.
• In der Anzeige aus EP-A-179922 ist die Verbundstoffschicht direkt auf der Hauptoberfläche des Substrats angeordnet, und die erste Gegenelektrode, die einzige Gegenelektrode, ist auf der Oberfläche der Verbundstoffschicht angeordnet.
• In einem alternativen Aufbau der Anzeigevorrichtung, die in JP-A-63-249107 und in den entsprechenden Patent Abstracts of Japan Band 13, Nr. 59 (P-826) [3407], beschrieben sind, ist die erste Gegenelektrode, die einzige Gegenelektrode, direkt auf der Hauptoberfläche des Substrats angeordnet, und die Verbundstoffschicht ist auf der Oberfläche der Gegenelektrode angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß die dazwischengeschobene Verbundstoffschicht die Kapazität zwischen der Gegenelektrode und den Anzeigeelektroden erhöht.
• Der vorstehend beschriebene Typ der Anzeigevorrichtung ist der der aktiven Matrix-Antriebsstruktur, in der Schaltelemente durch jede Dünnfilmvorrichtung wie beispielsweise einen Dünnfilmtransistor (TFT) oder eine Dünnfilmdiode bereitgestellt sind.
• Um eine Farbanzeige mit solch einer Schalttafelstruktur zu erzielen, ist es notwendig, Farb-Transmissionsfilter beispielsweise aus Rot, Grün und Blau auf einem der paarweisen Substrate zu bilden. Es ist auch erwünscht, undurchsichtige Elemente in den Bereichen zwischen den Farbfiltern, die entsprechend den Anzeige-Bildelementen gebildet sind, zu bilden, um Streulicht aufzufangen.
• Ein herkömmliches Beispiel für die Struktur einer Verbundstoff-Filterschicht wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Weitere Details sind in JP-A-63-249107 gegeben. Ein transparentes Substrat 11, das eines der vorstehend erwähnten paarweisen Substrate 17, 11 darstellt, enthält eine erste transparente Elektrodenschicht 12 auf dem Substrat, auf der eine Verbundstoff-Filterschicht mit einer zyklischen Wiederholung von blaufarbigen Filtern 13a, grünfarbigen Filtern 13b und rotfarbigen Filtern 13c, gebildet ist. In solch einer Struktur sind undurchsichtige Elemente als eine gemusterte Metallschicht 14 angeordnet, die beispielsweise aus Cr, NiCr oder Ta zusammengesetzt sind, die zwischen den farbigen Filterelementen 13a, 13b, 13c angeordnet sind.
• Die undurchsichtigen Elemente können auch durch gegenseitiges Überlagern der Farben aus Rot, Grün und Blau in dem Muster und an der Position der undurchsichtigen Elemente gebildet werden, oder durch Bilden einer strukturierten schwarzfarbigen Schicht, im Fall eines Farbfilters, der durch Färben eines Polymerfilms beispielsweise aus Polyvinylalkohol mit Farbstoffen erhalten worden ist.
• Solche Verfahren zur Bildung der Verbundstoffschicht umfassen die Ausrichtung zwischen den Farbfiltern und der undurchsichtigen (Metall-) Elemente und führen unvermeidbar zur Bildung von überlagerten Bereichen dazwischen, was erstens zu einem Verlust des Aperturverhältnisses der Pixel oder schlimmer, zweitens zu Defekten der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle, die sich aus den stufenartigen Bereichen ergibt, führt. Diese Probleme werden hier auch angesprochen und werden durch das Verfahren und seine bevorzugte Ausführungsform jeweils gelöst.
• Wenn Abstandshalter in der Flüssigkristall Farbanzeigevorrichtung verwendet werden, wird die gleichförmige Planarität der Vorrichtung durch die Positionierung solcher Abstandshalter bestimmt.
• Im folgenden werden einige technische Probleme erörtert, die in der herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auftreten können, in Bezug auf Abstandshalter, die verwendet werden, um einen vorbestimmten Abstand zwischen den paarweisen Substraten aufrechtzuerhalten.
• Die Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel erfolgt in Schritten, wie in Fig. 2 gezeigt, zur Bildung von Dünnfilmvorrichtungen 19 auf einem ersten Glassubstrat 17, Aufdrucken von Abdichtbereichen 21, Verstreuen von kreisförmigen Abstandshaltern 22 auf dem ersten Glassubstrat 17, Anhaftenlassen eines zweiten Glassubstrats 11, welches eine transparente Gegenelektrode 12 und einen Flüssigkristall-Orientierungsfilm 15 darauf enthält, an dem ersten Glassubstrat 17, und Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials 18 zwischen den Glassubstraten 17, 11.
• Die vorstehend erwähnte Dünnfilmvorrichtung 19 ist insbesondere ein Dünnfilmtransistor wie in Fig. 3 gezeigt, in dem ein Flüssigkristall-Orientierungsfilm 19a, eine Gate- Elektrode 19b, ein Gate-Isolierfilm 19c, eine Halbleiterschicht 19d, eine Halbleiterschicht 19e mit niedrigem Widerstand, eine Drain-Elektrode 19f, eine Source- Elektrode 199, eine Anzeige-Bildelementelektrode 20, ein Siliciumnitridfilm (anorganischer Schutzfilm) 19h, ein Polyimid (organischer Schutzfilm) 19i, ein lichtundurchlässiges Element 19j und ein organischer Schutzfilm 19k gezeigt sind. Nach der Bildung der Dünnfilmtransistoren der vorstehend erklärten Struktur, nämlich der Dünnfilmvorrichtung 19 auf dem ersten Glassubstrat 17, wird die Flüssigkristall-Anzeigetafel durch die Schritte, wie vorstehend erklärt, zum Drucken der Abdichtbereiche 21, Verstreuen der kugelförmigen Äbstandshalter 22 auf dem ersten Glassubstrat 17, das Anhaftenlassen des zweiten Glassubstrats 11, das die transparente Gegenelektrode 12 und den Flüssigkristall Orientierungsfilm 15 darauf enthält, an dem ersten Glassubstrat 17, und das Einfüllen des Flüssigkristalls 18 zwischen den Substraten 17, 11 erhalten.
• In der vorstehend erklärten herkömmlichen Struktur sind jedoch die Abstandshalter 22 zufällig ohne jegliche Positionssteuerung angeordnet. Somit kann ein Abstandshalter 22, wenn er zufällig auf einer Dünnfilmvorrichtung 19 positioniert und durch den Druck des Einfüllens des Flüssigkristalls aufgetragen wird, den Schutzfilm 19k der Vorrichtung 19 zerstören, wodurch eine fehlerhafte Funktion der Vorrichtung und eine Beeinträchtigung der Herstellungsausbeute der Flüssigkristall-Anzeigetafeln verursacht werden.
• Dieses zuletzt erwähnte Problem wird durch ein alternatives TFT-Substrat, das nachstehend zu beschreiben ist, gelöst. Dieses stellt eine Alternative zur Verwendung von photolithographisch definierten Abstandshaltern aus Photoresist wie beispielsweise in JP-A-61-7823 und den Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 154 (P-463] (2210) dar.
• Die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt ein Mittel zur Verringerung der Zwischenelektroden-Kapazität bereit. Solch eine Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung von dem vorstehend beschriebenen Typ ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß:
• die erste transparente Gegenelektrode auf der nach innen gerichteten Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist und die Verbundstoffschicht auf der ersten transparenten Elektrode angeordnet ist, und daß
• eine zweite transparente Gegenelektrode auf der Verbundstoffschicht angeordnet ist.
• In der bevorzugten Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung haben die Lichtabschirmelemente und die Farbfilter im wesentlichen dieselbe Schichtdicke. Entsprechend gibt es im wesentlichen keine abgestuften Bereiche der Struktur, die Defekte in der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle verursachen würden.
• In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Flüssigkristall Farbanzeigevorrichtung ist ein strukturierter Isolierfilm mit Öffnungen über den Anzeigeelektroden und über den Verdrahtungsleitungen der Dünnf ilmvorrichtung angeordnet, auch sind Abstandshalter aus Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall auf den Verdrahtungsleitungen angeordnet, die durch die Öffnungen in dem strukturierten Isolierfilm freigelegt sind.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfaßt:
• Bereitstellen eines ersten Substrats mit einer Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden und entsprechenden, mit diesen verbundenen Dünnfilmvorrichtungen auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats;
• Vorbereiten eines zweiten Substrats mit sowohl einer ersten transparenten Gegenelektrode als auch einer Verbundstoffschicht aus Farbfiltern und Lichtabschirmelementen, die aus Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall zusammengesetzt sind auf einer Hauptoberfläche des zweiten Substrats;
• paralleles Anordnen des ersten und zweiten Substrats, wobei die jeweiligen Hauptoberflächen einander gegenüberliegen und nach innen gerichtet sind; und
• Einbringen von Flüssigkristallmaterial in den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Substrat, so daß es zwischen ihnen sandwichartig eingeschlossen ist;
• wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Substrat durch die folgenden Schritte hergestellt wird:
• Abscheiden eines transparenten Films aus leitendem Material auf die Hauptoberfläche des zweiten Substrats unter Bildung der ersten transparenten Gegenelektrode;
• Bilden der Farbfilter der Verbundstoffschicht, indem Schritte zum Strukturieren von Resistmaterial, Abscheiden des jeweiligen Filtermaterials und Entfernen des Resistmaterials wiederholt werden;
• Bilden des Lichtabschirmelements der Verbundstoffschicht durch Abscheiden von Aluminium oder einen hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall selektiv auf den Bereichen der ersten transparenten Gegenelektrode, die nach der Bildung der Farbfilter freigelegt geblieben sind, durch chemisches Aufdampfen aus einer ersten Gasmischung, die ein Alkylaluminiumhydridgas und Wasserstoffgas umfaßt; und
• Abscheiden eines transparenten Films aus leitendem Material auf der Oberfläche der Verbundschicht unter Bildung einer zweiten transparenten Gegenelektrode.
• In diesem Verfahren ist das Alkylaluminiumhydrid vorzugsweise Dimethylaluminiumhydrid.
• Die selektive Abscheidung, die in dem vorstehenden Verfahren definiert worden ist, ermöglicht eine sehr genaue Positionierung, da Aluminium oder das hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzte Metall mit einer sehr niedrigen Hügelhäuf igkeit, einer hohen Verspannung und einer niedrigen Tendenz zu einem unerwünschten Einfluß durch eutektische Reaktion (beispielsweise mit Silicium) erzeugt wird und wenig zeitabhängige physikalische Änderungen zeigt.
• Auch läßt das CVD-Verfahren unter Verwendung von Alkylaluminiumhydrid und Wasserstoff eine selektive Abscheidung auf der freigelegten Oberfläche der Gegenelektrode zu, selbst wenn diese freigelegte Oberfläche eine sehr kleine Breite hat, wodurch leicht ein zufriedenstellend reproduzierbarer Selbstausrichtungsprozeß realisiert wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann die selektive Abscheidungstechnik auch durchgeführt werden, wobei Abstandshalter aus Aluminium, oder einem aus hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetztem Metall auf den Verdrahtungsleitungsteilen der Dünnfilmvorrichtung erzeugt werden. Abstandshalter mit einer zufriedenstellenden Positionssteuerung mit zufriedenstellender Planarität und Dauerhaftigkeit auf den Verdrahtungsleitungen der Dünnfilmvorrichtung können erzeugt werden. Diese Abstandshalter können in zufriedenstellender Weise den Druck aushalten, der beispielsweise beim Einfüllen des Flüssigkristallmaterials angelegt wird, wodurch die fehlerhafte Funktion der Dünnfilmvorrichtungen verhindert wird, die ansonsten sich aus den Defekten in den Abstandshaltern ergeben würde, womit die Herstellungsausbeute der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verbessert wird.
• In den begleitenden Zeichnungen:
• ist Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Substrats mit Farbfiltern, das durch ein herkömmliches Verfahren gebildet ist;
• ist Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Flüssigkristalltafel;
• ist Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Dünnfilmtransistors;
• sind die Fig. 4 bis 10 Querschnittsansichten, die aufeinanderfolgende Stadien in einem Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
• ist Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Aluminium- CVD-Geräts, das bei der Herstellung von Anzeigevorrichtungen als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
• sind die Fig. 12 bis 14 Querschnittsansichten, die aufeinanderfolgende Stadien eines Verfahrens zur Herstellung des strukturierten ersten Substrats einer Flüssigkristall- Farbanzeigevorrichtung ebenfalls als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• ist Fig. 15 eine Ansicht, die die Funktionsschritte eines Metallfilm-Abscheidegeräts zeigt;
• ist Fig. 16 eine schematische Draufsicht einer tatsächlichen Anordnung des vorstehenden Metallfilm- Abscheidegeräts; und
• ist Fig. 17 eine schematische Draufsicht des Metallfilm- Abscheidegeräts, in der die Abfolge von Bewegungen des ersten Glassubstrats durch Pfeile dargestellt ist.
• Um das weitere Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in speziellem Detail unter Bezugnahme auf die vorstehenden Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung wird nur als Beispiel gegeben.
• In der vorliegenden Erfindung werden eine Verbundstoff- Farbfilterschicht, die durch Dispergieren von Farbstoffmaterialien in einem transparenten Harz und durch das photolithographische Strukturieren des Harzes gebildet wird, ein Dünnfilmtransistor unter Verwendung von polykristallinem Silicium, das durch Niedrigdruck-CVD abgeschieden worden ist; und ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial verwendet. Die Struktur umfaßt eine zweite transparente Elektrodenschicht auf einer Farbfilterschicht 13a, 13b, 13c, 14, um die Kapazität zwischen den Dünnfilmtransistoren für das Betreiben des Flüssigkristalls und den transparenten Elektroden der gegenüberliegenden Substrate zu verringern. Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des Substrats mit Farbfiltern.
• (i) Zuerst wurde auf einem Glassubstrat 11, das in Fig. 4 gezeigt ist, durch Sputtern bzw. Zerstäuben eine transparente Elektrodenschicht 12 mit einer Dicke von 200 Å, die aus Indiumzinnoxid (ITO) besteht, abgeschieden.
• (ii) Dann wurde, wie in Fig. 5 gezeigt, durch Rotationsbeschichten eine N-Methyl-2-pyrrolidon-Lösung eines aromatischen Polyamidharzes PA-100C (Handelsbezeichnung von Ube Kosan Co.), aufgetragen, in dem ein blaufärbendes Material Heliogen Blue L7080 (Handelsbezeichnung von BAFG Gmbh, C.I. Nr. 74160) dispergiert war, so daß man eine Filmdicke von 1,5 µm erhielt. Der erhaltene Film wurde dann einer Belichtung mit Licht einer Hochdruck-Quecksilberlampe, Bildentwicklung, Spülen und 30-minütigem Ausbacken bei 150ºC ausgesetzt, wobei man blaufarbige Filter 13a mit einem vorbestimmten Muster und bei vorbestimmten Positionen erhielt.
• (iii) Darauffolgend wurden, wie in Fig. 6 gezeigt, grünfarbige Filter 13b mit einem vorbestimmten Muster und bei vorbestimmter Position durch ein Verfahren ähnlich wie in (ii) gebildet, unter Verwendung einer N-Methyl-2-pyrrolidon- Lösung des aromatischen Polyamidharzes, in dem ein grünfarbiges Material Lionol Green 6YK (Handelsname von Toyo Ink Co., Ltd.; C.I. Nr. 74265) dispergiert war.
• (iv) Dann wurden auf dem Substrat, das bereits blaue und grüne Muster enthielt, rotfarbige Filter 13c in einem vorbestimmten Muster und bei vorbestimmten Positionen durch ein Verfahren ähnlich wie in (ii) gebildet, unter Verwendung einer N-Methyl-2-pyrrolidon-Lösung des aromatischen Polyamidharzes, in dem ein rotfarbiges Material Irgazin Red BPT (Handelsname von Ciba-Geigy Inc.; C.I. Nr. 71127) dispergiert war. Somit wurde eine strukturierte Verbundstoff- Farbfilterschicht erhalten, die aus streifenförmigen Mustern aus Rot, Grün und Blau bestand.
• (v) Darauffolgend wurde das vorstehend erwähnte Substrat (in Fig. 6 gezeigt) in eine vorläufige Evakuationskammer 110 eines CVD-Geräts, das in Fig. 11 gezeigt ist, gelegt, und die Atmosphäre in der Kammer wurde durch Wasserstoff ersetzt. Dann wurde ein Absperrventil 113 geöffnet, das Substrat wurde in eine Reaktionskammer 102 übertragen und das Innere der Reaktionskammer wurde auf ungefähr 1 x 10&supmin;&sup8; Torr durch ein Vakuumsystem 109 evakuiert.
• Dann wurde Dimethylaluminiumhydrid (DMAH) durch eine DMAH-Gasleitung eingeleitet, durch einen Vergaser 106, unter Verwendung von Wasserstoff als das Trägergas.
• Wasserstoff wurde als das Reaktionsgas durch eine zweite Gasleitung eingeleitet und wurde mit DMAH in einer Mischvorrichtung 105 vermischt, und das Innere der Reaktionskammer 102 wurde bei einem vorbestimmten Druck durch Regulieren der Öffnung eines langsamen Gaseinlaßventils 108 gehalten. Ein typischer Gesamtdruck war ungefähr 1,5 Torr, bei einem DMAH-Partialdruck von ungefähr 5,0 x 10&supmin;³ Torr.
• Dann wurde ein wärmeerzeugendes Widerstandselement 104 einer Substrathalteeinrichtung 103 betätigt, wobei das Glassubstrat 101 bei 200ºC erwärmt wurde. Auf diese Weise wurde Lichtabschirm-Aluminiumelemente 14 bei einer Dicke von 1,5 µm abgeschieden, dieselbe wie die der Farbfilter. Bei diesem Vorgang wurde Aluminium selektiv in den Bereichen abgeschieden, in denen die ITO-Oberfläche freigelegt war, nämlich an denen die Farbfilter nicht vorhanden waren.
• (vi) Dann wurde, wie in Fig. 8 gezeigt, auf dem Substrat eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å durch Sputtern bzw. Zerstäuben abgeschieden, als eine zweite transparente Elektrodenschicht 16.
• (vii) Dann wurde, wie in Fig. 9 gezeigt, Polyimidharz bis zu einer Dicke von 1200 Å über die gesamte Oberfläche des vorstehend erwähnten Substrats aufgetragen und wurde durch einstündiges Erhitzen bei 250ºC gehärtet, wobei man eine Orientierungsschicht 15, die aus Polyimidharz bestand, erhielt. Darauffolgend wurde ein Reibeverfahren auf die Oberfläche der Harzschicht angewendet, wobei eine Orientierungsfunktion für das Flüssigkristallmaterial bereitgestellt wurde, und das Substrat mit den Farbfiltern wurde somit vervollständigt.
• (viii) Ein separat hergestelltes TFT-Substrat 17, das die Dünnfilmtransistoren 19 unter Verwendung von Poly-Silicium, welches durch Niederdruck-CVD abgeschieden ist, enthält, wurde entgegengesetzt zu dem vorstehenden Substrat mit Farbfiltern angeordnet und an dieses angeklebt bzw. zum Anhaften gebracht, und ein ferroelektrischer Flüssigkristall wurde in den Zwischenraum zwischen den Substraten eingefüllt und darin abgeschlossen, wobei man die Flüssigkristall- Farbanzeigevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erhielt.
• Die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt im Vergleich mit einer ähnlichen Vorrichtung, in der jedoch die zweite Kontaktelektrode fehlte, eine verringerte Kapazität aufgrund der Abwesenheit der gefärbten Schichten zwischen den Dünnfilmtransistoren und der ITO-Schicht, die die Gegenelektrode darstellt. Sie zeigt auch eine zufriedenstellende Funktion ohne Defekte in der Orientierung der ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle, die sich aus den Stufen in den Farbfiltern ergibt, da das Substrat mit den Farbfiltern eine flache Oberfläche hatte. Auch war das Öffnungs- bzw. Aperturverhältnis pro Bildelement 80% oder höher.
• Die Fig. 12 bis 14 veranschaulichen eine Abfolge von Schritten zur Herstellung eines TFT-Substrats, das Abstandshalter enthält, die für eine Flüssigkristall- Farbanzeigevorrichtung geeignet sind.
• Zuerst wurde auf einem ersten Glassubstrat 17 Chrom bis zu einer Dicke von 1000 Å durch Aufdampfen abgeschieden und unter Bildung einer Gate-Elektrode 19b wie in Fig. 12 gezeigt strukturiert. Dann wurde ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 1000 Å durch Sputtern bzw. Zerstäuben unter Bildung eines Gate-Isolierfilms 19c abgeschieden. Dann wurde eine Bildelement-Anzeigeelektrode 20 gebildet, und amorphes Silicium als eine Halbleiterschicht 19d mit einer Dicke von 1000 Å und amorphes Silicium, das Phosphor mit einer Konzentration von 1 x 10²&sup0; Atome/cm³ enthielt, als eine Halbleiterschicht 19d mit niedrigem Widerstand, wurden abgeschieden und strukturiert, wobei auf der Gate-Elektrode 19b eine Insel verblieb. Darauffolgend wurde Aluminium bis zu einer Dicke von 5000 Å als ein Drain-Elektrodenkontakt 19f und als ein Source-Elektrodenkontakt 199 abgeschieden, dann wurde ein Siliciumnitridfilm als ein anorganischer Schutzfilm 19h abgeschieden, und Öffnungen 191 wurden auf dem Drain- Elektrodenkontakt 19f und dem Source-Elektrodenkontakt 199 gebildet. Die Öffnungen 191 haben eine Größe von 1-4 µm in lateraler Länge und können nicht nur auf den Drain- und Source-Elektrodenkontakten, sondern auch auf den Verdrahtungen für diese Kontakte positioniert sein.
• Dann wurden, wie in Fig. 13 gezeigt, Aluminium- Abstandshalter 19m mit einer Dicke von 3,0 µm selektiv auf den öffnungen 191 abgeschieden, durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung von DMAH (Dimethylaluminiumhydrid). Die Dicke der Aluminium-Abstandshalter 19m liegt in einem Bereich von 1 bis µm, vorzugsweise 1 bis 10 µm.
• Das selektive CVD-Verfahren von Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall, welches eine zufriedenstellende Ausnutzung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 17 erklärt.
• Wie in Fig. 15 gezeigt, ist ein kontinuierliches Metallfilmbildungsgerät zur Bildung eines Aluminiumfilms oder eines Metallfilms, der hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzt ist, aus einer Zuladekammer 74, einer CVD- Reaktionskammer (erste Filmbildungskammer) 75 und einer Entladekammer 76 zusammengesetzt, die durch Absperrventile 73 von der äußeren Umgebung abgedichtet werden können und miteinander in Verbindung gesetzt werden können, und kann jeweils durch Vakuumsysteme 77a bis 77c evakuiert oder im Druck reduziert werden.
• Die Zuladekammer 74 ist bereitgestellt, um die Atmosphäre des Substrats vor der Abscheidung mit Wasserstoff zu ersetzen, um den Durchsatz zu verbessern.
• Die nächste CVD-Reaktionskammer 751 zum Bewirken von selektiver Abscheidung auf dem Substrat unter einem normalen oder verringerten Druck, ist mit einem Substrathalter 79 mit einer Widerstandsheizung 78 zum Erhitzen auf 200ºC bis 430ºC ausgestattet und ist ferner mit einer Gasleitung 80 zum Einleiten von gasförmigen Komponenten in die Kammer ausgestattet.
• Schließlich ist die Entladekammer 76 bereitgestellt, um die Atmosphäre mit Stickstoff zu ersetzen, als eine letzte Einstellung, bevor das Substrat nach der Abscheidung des Metallfilms nach draußen entnommen wird.
• Das vorstehend erklärte kontinuierliche Metallfilmbildungsgerät ist in der Praxis mit einer in Fig. 16 gezeigten Struktur aufgebaut, in der die Zuladekammer 74, die CVD-Reaktionskammer 75 und die Entladekammer 76 miteinander durch eine Transportkammer 81 verbunden sind. In dieser Struktur dient die Zuladekammer 74 auch als die Entladekammer 76. In der Transportkammer 74 ist ein Arm (Transporteinrichtung) 82 bereitgestellt, die in beiden Richtungen wie durch einen Pfeil A-A drehbar ist und in den Richtungen B-B ausdehnbar und zusammenziehbar ist. Der Arm 82 kann das Glassubstrat aufeinanderfolgend von der Zuladekammer 74 zu der CVD-Reaktionskammer 75, dann zu der Entladekammer 76 gemäß dem Verfahren und ohne das Substrat der äußeren Atmosphäre auszusetzen bewegen, wie in Fig. 17 durch die Pfeile angegeben.
• Die Aluminiumfilmbildung auf dem ersten Glassubstrat 17 wird in der folgenden Weise durchgeführt.
• Zuerst wird das erste Glassubstrat 17 in die Zuladekammer 74 gelegt, deren Atmosphäre mit Wasserstoff ersetzt ist. Dann wird das Innere der Reaktionskammer 75 durch das Vakuumsystem 77b bis auf ungefähr 1 x 10&supmin;&sup8; Torr evakuiert.
• Die Aluminiumfilmbildung ist jedoch möglich, selbst wenn der Druck in der Reaktionskammer 75 höher als 1 x 10&supmin;&sup8; Torr ist.
• Dann wird Dimethylaluminiumhydrid (DMAH) von einer Gasleitung (nicht gezeigt) zugeführt, mit Wasserstoff als Trägergas. Als Alkylaluminiumhydrid kann Monomethylaluminiumhydrid (Al(CH&sub3;)H&sub2;; MMAH) anstelle von DMAH verwendet werden.
• Auch wird Wasserstoff von einer zweiten Gasleitung (nicht gezeigt) eingeleitet, und die Öffnung eines langsamen Gaseinlaßventils (nicht gezeigt) wird eingestellt, um die Reaktionskammer 75 bei einem vorbestimmten Druck zu halten.
• Der typische Gesamtdruck ist ungefähr 1,5 Torr, bei einem DMAH-Partialdruck von ungefähr 5,0 x 10&supmin;³ Torr. Darauf folgend wird die Widerstandsheizung 78 des Substrathalters 79 betätigt, um direkt das Substrat zu beheizen, wodurch Aluminium nur auf der Elektronen-Donatoroberfläche des Substrats abgeschieden wird, d.h. der freigelegten Oberfläche der Verdrahtungsleitungen. Der erhaltene abgeschiedene Film hat eine zufriedenstellende Flachheit und Dauerhaftigkeit und kann daher als ein besonders ausgezeichneter Abstandshalter dienen.
• Die Oberflächentemperatur des ersten Glassubstrats wird durch direkte Heizung bei 270ºC gehalten.
• Nach der Aluminiumabscheidung wird die CVD- Reaktionskammer 75 durch das Vakuum 77b auf einen Druck von 5 x 10&supmin;³ Torr oder niedriger evakuiert.
• Unter den vorstehend erwähnten Abscheidebedingungen wird Aluminium bei einer Geschwindigkeit von 3000 Å/min. selektiv auf dem Drain-Elektrodenkontakt/Verdrahtung 19f und dem Source-Elektrodenkontakt/Verdrahtung 199 auf dem ersten Glassubstrat 17 abgeschieden, und die Abscheidung wird 13 Minuten lang durchgeführt.
• Dann wird, nachdem die Zuladekammer 74 (76) auf 5 x 10&supmin;³ Torr oder niedriger evakuiert ist, das Absperrventil 73 geöffnet und das Substrat 17 wird übertragen. Nachdem das Absperrventil 73 geschlossen ist, wird Stickstoffgas bei atmosphärischem Druck in die Zuladekammer 74 (76) eingeleitet und das Substrat wird dem Gerät durch das Absperrventil 73 entnommen.
• Dann wird, wie in Fig. 14 gezeigt, ein Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 3000 Å als ein anorganischer Schutzfilm 19n abgeschieden, und Teile der anorganischen Schutzfilme 19e, 19n auf der Bildelement- Anzeigeelektrode 65 werden entfernt.
• Darauffolgend wird ein Polyimidfilm aufgetragen und gehärtet, und ein Lichtabschirmelement wird oberhalb der Halbleiterschicht 19d über den Polyimidfilm gebildet. Ferner werden ein organischer Schutzfilm und ein Flüssigkristall Orientierungsfum gebildet, wobei die Struktur des TFT- Substrats vervollständigt wird.
• In der vorstehenden Beschreibung wird der Dünnfilmtransistor durch Bilden der Gate-Elektrode 19b, des Gate-Isolierfilms 19c und der Halbleiterschicht 19d in Aufeinanderfolge auf dem ersten Glassubstrat 17 erhalten, aber er kann auch durch Bilden der Halbleiterschicht 19d, des Gate-Isolierfilms 19c und der Gate-Elektrode 19b in dieser Reihenfolge auf dem Substrat 17 erhalten werden. Auch kann die Halbleiterschicht 19d aus polykristallinem Silicium anstelle von amorphem Silicium zusammengesetzt sein.
• Darüber hinaus kann die Dünnfilmvorrichtung 19 aus einer MIM (Metall-Isolator-Metall)-Diode anstelle des Dünnfilmtransistors zusammengesetzt sein.
• Darüber hinaus können der Drain-Elektrodenkontakt 19f und der Source-Elektrodenkontakt 199 anstelle von Aluminium aus einer Aluminiumlegierung wie beispielsweise Aluminium- Silicium (Al-Si), Aluminium-Titan (Al-Ti) oder Aluminium- Silicium-Kupfer (Al-Si-Cu); einem Metall mit hohem Schmelzpunkt wie beispielsweise Titan (Ti), Wolfram (W) oder Molybdän (Mo); einem Silicid wie beispielsweise Titansilicid (TiSi), Wolframsilicid (WSI) oder Molybdänsilicid (MoSi); oder amorphem, polykristallinem oder einkristallinem Silicium, das eine Verunreinigung vom N-Typ wie beispielsweise Phosphor oder Arsen oder eine Verunreinigung vom P-Typ wie beispielsweise Bor enthält, zusammengesetzt sein.
• Darüber hinaus können die Aluminiumschicht- Abstandshalter 19m durch ein Metall, das hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzt ist, ersetzt sein, wie beispielsweise Aluminium-Silicium, welches durch DMAH, ein siliciumhaltiges Gas und Wasserstoff abzuscheiden ist.

Claims (8)

1. Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung, umfassend:

ein erstes und ein zweites Substrat (17, 11), die im wesentlichen parallel und einander gegenüberliegend angeordnet sind;

ein Flüssigkristallmaterial (18), das sandwichartig zwischen dem ersten und zweiten Substrat (17, 11) eingeschlossen ist;

eine Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden (20) und entsprechende Dünnfilm-Schaltvorrichtungen (19), die auf der nach innen gerichteten Oberfläche des ersten Substrats (17) angeordnet sind, wobei jede Dünnfilm-Schaltvorrichtung (19) mit ihrer entsprechenden Anzeigeelektrode (20) verbunden ist;

eine erste transparente Gegenelektrode (12); und

eine Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) aus Farbfiltern (13a, 13b, 13c) und Lichtabschirmelementen (14), wobei die Lichtabschirmelemente (14) aus Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall zusammengesetzt sind und in Bereichen der Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) angeordnet sind, in denen die Farbfilter (13a, 13b, 13c) nicht vorhanden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die erste transparente Gegenelektrode (12) auf der nach innen gerichteten Oberfläche des zweiten Substrats (11) angeordnet ist und die Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) auf der ersten transparenten Gegenelektrode (12) angeordnet ist, und daß

eine zweite transparente Gegenelektrode (16) auf der Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) angeordnet ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Farbfilter (13a, 13b, 13c) und die Lichtabschirmelemente (14) im wesentlichen dieselbe Schichtdicke haben.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch:

einen strukturierten Isolierfilm (19h) mit Öffnungen über den transparenten Anzeigeelektroden (20) und über den Verdrahtungsleitungen (19f, 199) der Dünnfilm- Schaltvorrichtungen (19); und

Abstandshalter (19m), die aus Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall zusammengesetzt sind, die auf den Teilen der Verdrahtungsleitungen (19f, 199) angeordnet sind, die durch die Öffnungen des strukturierten Isolierfilms (19h) freigelegt sind.

4. Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristall Farbanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten Substrats (17) mit einer Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden (20) und entsprechenden, mit diesen verbundenen Dünnfilm- Schaltvorrichtungen (19) auf einer Hauptoberfläche des ersten Substrats;

Vorbereiten eines zweiten Substrats (11) mit sowohl einer ersten transparenten Gegenelektrode (12) als auch einer Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) aus Farbfiltern (13a, 13b, 13c) und Lichtabschirmelementen (14), die aus Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall zusammengesetzt sind, auf einer Hauptoberfläche des zweiten Substrats;

paralleles Anordnen des ersten und zweiten Substrats (17, 11), wobei die jeweiligen Hauptoberflächen einander gegenüberliegen und nach innen gerichtet sind; und

Einbringen von Flüssigkristallmaterial (18) in den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Substrat (17, 11), so daß es zwischen ihnen sandwichartig eingeschlossen ist;

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das zweite Substrat (11) durch die folgenden Schritte hergestellt wird:

Abscheiden eines transparenten Films aus leitendem Material auf die Hauptoberf läche des zweiten Substrats (11) unter Bildung der ersten transparenten Gegenelektrode (12);

Bilden der Farbfilter (13a, 13b, 13c) der Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14);

Bilden des Lichtabschirmelements (14) der Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) durch Abscheiden von Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall selektiv auf den Bereichen der ersten transparenten Gegenelektrode (12), die nach der Bildung der Farbfilter (13a, 13b, 13c) freigelegt geblieben sind, durch chemisches Aufdampfen aus einer ersten Gasmischung, die ein Alkylaluminiumhydridgas und Wasserstoffgas umfaßt; und -Abscheiden eines transparenten Films aus leitendem Material auf der Oberfläche der Verbundstoffschicht (13a, 13b, 13c, 14) unter Bildung einer zweiten transparenten Gegenelektrode (16).

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die selektive Abscheidung von Aluminium gesteuert wird, um das Lichtabschirmelement (14) bis zu einer Schichtdicke zu erzeugen, die im wesentlichen diselbe wie die der Farbfilter (13a, 13b, 13c) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verfahren ferner gekennzeichnet ist durch:

die Abscheidung eines Isolierfilms (19h) über der Vielzahl von transparenten Anzeigeelektroden (20) und den entsprechenden Dünnfilm-Schaltvorrichtungen (19); das Definieren von Öffnungen in dem Isolierfilm (19h), wobei Verdrahtungsleitungen (19f, 19g) der Dünnfilm- Schaltvorrichtungen (19) freigelegt werden;

die Abscheidung von Aluminium oder einem hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzten Metall selektiv auf den freigelegten Verdrahtungsleitungen (19f, 19g) durch Verwendung von chemischem Aufdampfen aus einer zweiten Gasmischung, die ein Alkylaluminiumhydridgas und Wasserstoffgas umfaßt, unter Bildung von Abstandshaltern (19m); und

das Definieren von Öffnungen in dem Isolierfilm (19h) über den transparenten Anzeigeelektroden (20).

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Alkylaluminiumhydridgas der zweiten Gasmischung Dimethylaluminiumhydrid ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Alkylaluminiumhydridgas der ersten Gasmischung Dimethylaluminiumhydrid ist.