DE19648083A1 - Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1, und insbesondere auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung ("TFT- LCD") mit einem Dünnschichttransistor, die eine leicht abschirmende Schicht als eine Kondensatorelektrode zum Speichern der an eine Bildelementelektrode angelegten Spannung verwendet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Anspruch 7, um eine derartige Einrichtung herzustellen.

Allgemein können ein versetzter bzw. gestaffelter TFT und ein invertierter gestaffelter TFT als eine Schaltungseinrichtung in einer LCD verwendet werden. Der gestaffelte bzw. versetzte TFT hat einen Vorteil, indem durch den niedrigen Widerstand eine Gatever­ drahtung möglich wird und die Anzahl der Masken beim Herstellungsverfahren im Ver­ gleich mit dem invertierten gestaffelten TFT verringert ist. Jedoch ist eine getrennte lichtabschirmende Schicht nötig, um die Verschlechterung des TFT durch Hintergrundlicht beziehungsweise zurückkommendes Licht zu verhindern.

In einer LCD mit einer aktiven Matrix, die eine TFT-Anordnung als eine Schalteinrichtung verwendet, um ein konstantes Spannungssignal an eine Bildelementelektrode anzulegen, sind von den Herstellungsverfahren für die TFT-Anordnung, die einen gestaffelten Aufbau haben, die Techniken, die die Muster bzw. Struktur mit drei Masken verwenden, die ein Maskenmuster beziehungsweise eine Maskenstruktur für eine Gateleitung, eine Masken­ struktur für eine Datenleitung und eine Maskenstruktur für eine lichtabschirmende Schicht umfaßen, besonders verwendet worden.

Ein Layout beziehungsweise ein Schaltplan von Maskenmustern, die bei der Herstellung einer herkömmlichen TFT-LCD verwendet werden, wird in Fig. 3 gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt wird, gibt es eine Maskenstruktur beziehungsweise ein Maskenmuster 1 für eine lichtabschirmende Schicht, eine Maskenstruktur 2 für eine Datenleitung und eine Bildelementelektrode beziehungsweise ein Maskenmuster 3 für eine Gateleitung. Das Maskenmuster beziehungsweise die Maskenstruktur 2 besteht aus einem Muster 2a für eine Datenleitung und einem Muster 2b für eine Bildelementelektrode.

Bezugnehmend auf Fig. 4 wird eine vereinfachte querschnittliche Struktur einer gestuften TFT-LCD, das unter Verwendung der herkömmlichen Maskenmuster nach Fig. 3 her­ gestellt ist, gezeigt. Zunächst wird eine undurchsichtige Metallschicht, z. B. Cr oder Al, bis zu einer Dicke von ungefähr 1000 Å auf einem transparenten Isoliersubstrat 10 ausge­ bildet und dann unter Verwendung des Maskenmusters beziehungsweise der Maskenstruktur 1 für eine Lichtabschirmschicht nach Fig. 3 geätzt, um eine Lichtabschirmschicht 11 auszubilden.

Über dem Isolationssubstrat 10 einschließlich der lichtabschirmenden Schicht 11 wird eine Zwischenisolationslage 12 ausgebildet. Ein ITO (Indium-Zinn-Oxid) einer transparenten Leitungslage wird bis zu einer Dicke von ungefähr 1000 Å auf der Zwischenisolationslage 12 ausgebildet und dann unter Verwendung des Maskenmusters 2 für eine Datenleitung und eine Bildelementelektrode geätzt, um eine Datenleitung 13 und eine Bildelementelektrode 14 auszubilden. Zu dieser Zeit werden Source/Drainelektroden eines TFT (nicht gezeigt) bei dem Herstellungsschritt für die Datenleitung und die Bildelementelektrode ausgebildet.

Über dem Glassubstrat 10 werden eine amorphe Si-Schicht, eine Isolierlage, wie etwa eine Siliciumoxidlage, und eine Al-Schicht für eine Gateelektrode in Folge mit einer Dicke von ungefähr 1000 Å, 3000 Å beziehungsweise 5000 Å ausgebildet.

Sie werden dann unter Verwendung der Maskenstruktur beziehungsweise des Maskenmu­ sters 3 für eine Gateleitung geätzt, um eine Halbleiterschicht 15, eine Gateisolationslage 16 und eine Gateelektrode 17 auszubilden, wodurch ein gestaffeltes TFT-LCD ausgebildet wird.

Gemäß dem herkömmlichen Verfahren wird ein gestaffeltes TFT-LCD mit einem verein­ fachten Verfahren unter Verwendung von drei Maskenmustern zu Zwecken der Kostenre­ duktion hergestellt. Jedoch hält die TFT-LCD die an eine Bildelementelektrode angelegte Spannung nicht über den TFT für eine konstante Zeitdauer aufrecht, wodurch Probleme verursacht werden, wie etwa ein Restbild bzw. Schattenbild.

Um das Problem eines Restbildes zu lösen, ist eine TFT-LCD vorgeschlagen worden, die einen Speicherkondensator hat, der die an eine Bildelementelektrode angelegte Spannung über den TFT über eine konstante Zeitdauer aufrecht erhält. Da jedoch das Verfahren, das drei Maskenstrukturen beziehungsweise -muster oder mehr verwendet, ausgeführt werden sollte, um die TFT-LCD, die den Speicherkondensator anpaßt, herrzustellen, hat es den Nachteil, daß das Verfahren kompliziert ist und die Herstellungskosten hoch sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine TFT-LCD zur Verfügung zu stellen, die eine lichtabschirmende Schicht als eine Speicherkondensatorelektrode verwendet.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines TFT-LCD zur Verfügung zu stellen, das einen Speicherkondensator hat, mit einem verein­ fachten Verfahren, das drei Maskenstrukturen beziehungsweise -muster verwendet. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein TFT-LCD und ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zu stellen, um das Problem eines Restbildes zu beseitigen.

Wenigstens eine der obigen Aufgaben wird wenigstens teilweise durch eine Vorrichtung beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungsformen beziehungsweise Verfahrensvarianten werden durch die in den abhängigen Ansprüchen festgehaltenen Merkmale definiert.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Speicherkondensator mit einer Kondensatorelektrode zum Speichern einer Spannung, die an eine Bildelementelektrode angelegt ist, über eine konstante Zeitdauer umfaßt, die folgende Merkmale aufweist: mehrere Datenleitungen, die parallel über einem Isolationssubstrat angeordnet sind; mehrere Gateleitungen, die parallel über dem Isolations­ substrat angeordnet sind, wobei sich die Gateleitungen mit den Datenleitungen überschnei­ den bzw. sich mit diesen kreuzen, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen; mehrere Bildelementelektroden, die jeweils an den Bildelementbereichen ausgebildet sind; mehrere TFTs, die an den Überschneidungs- bzw. Kreuzungspunkten der Datenleitungen und der Gateleitungen ausgebildet sind, wobei jeder TFT an jede Datenleitung bzw. jede Bild­ elementelektrode angeschlossen ist; und mehrere undurchsichtige Schichten, die auf dem Isolationssubstrat ausgebildet sind, wobei jede undurchsichtige bzw. lichtundurchlässige Schicht aus einem Körper und mehreren Erstreckungen bzw. Ausbuchtungen besteht, und der Körper entlang jeder Datenleitung längserstreckt ist, wobei er mit den Abschnitten der Bildelementelektroden und jeder Estreckung überlappt, die sich von dem Körper zu jedem TFT fortsetzt bzw. erstreckt.

Zusätzlich wird ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Speicherkondensator umfaßt, der eine Kodensatorelektrode zum Speichern einer Spannung, die an eine Bildelementelektrode angelegt ist, über eine konstante Zeitdauer enthält, das die folgenden Schritte aufweist:
eine Lichtabschirmschicht, die einen Körper aufweist, der sich über ein Isoliersubstrat längs erstreckt bzw. fortsetzt und eine Erstreckung bzw. einen Fortsatz, der sich von dem Körper erstreckt, wird ausgebildet; eine Zwischenisolationslage wird auf beziehungsweise über dem Isolationssubstrat ausgebildet, das die lichtabschirmende Schicht umfaßt; eine Datenleitung wird ausgebildet, die sich entlang dem Körper einer lichtabschirmenden Schicht erstreckt, und die Bildelementelektrode wird mit dem Abschnitt der lichtabschirmenden Schicht überlappt; und eine Halbleiterschicht, eine Gateisolationslage und eine Gateleitung werden über der Erstreckung beziehungsweise dem Fortsatz auf der Zwischenisolationsschicht ausgebildet.

Die Aufgaben und Merkmale der Erfindung können unter Bezugnahme auf die folgende im einzelnen dargelegte Beschreibung, die beigefügten Ansprüche und die begleitenden Dar­ stellungen besser verstanden werden, in denen:

Fig. 1 ein Layout von Maskenmustern beziehungsweise -strukturen ist, die bei der Herstellung eines TFT-LCD verwendet werden, wobei ein Speicherkondensa­ tor gemäß der vorliegenden Erfindung angepaßt wird;

Fig. 2 eine vereinfachte querschnittliche Ansicht einer TFT-LCD ist, die einen Speicherkondensator anpaßt, der unter Verwendung von Maskenmustern beziehungsweise -strukturen nach Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;

Fig. 3 ein Layout von Maskenmustern beziehungsweise -strukturen ist, die bei der Herstellung einer herkömmlichen TFT-LCD verwendet werden; und

Fig. 4 eine vereinfachte querschnittliche Ansicht einer herkömmlichen TFT-LCD ist, die unter Verwendung der Maskenmuster beziehungsweise -strukturen nach Fig. 3 hergestellt worden ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1 werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung drei Maskenmuster vorgesehen, ein erstes Maskenmuster 31 für eine Licht abschir­ mende Schicht, ein zweites Maskenmuster 32 für eine Gateleitung und eine Bildelement­ elektrode, und ein drittes Maskenmuster 33 für eine Datenleitung, die bei der Herstellung einer TFT-LCD verwendet werden, die einen Speicherkondensator haben.

Die zweite Maske 32 weist ein Datenleitungsmuster bzw. -struktur 32a auf, die sich als eine Spalte erstreckt, und ein Bildelementelektrodenmuster 32b, das bei dem Bildelement­ bereich angeordnet ist, das durch das dritte Maskenmuster beziehungsweise Maskenstruktur 33 und das Datenleitungsmuster 32a festgelegt ist, angeordnet ist. Die dritte Maskenstruktur 33 erstreckt sich in einer Zeile, die sich mit dem Datenleitungsmuster beziehungsweise -struktur 32a der zweiten Maskenstruktur 32 überkreuzt beziehungsweise schneidet. An dem Abschnitt, wo die Datenleitungsstruktur 32a des zweiten Maskenmusters beziehungsweise der zweiten Maskenstruktur 32 und der dritten Maskenstruktur 33 geschnitten werden, wird ein TFT (nicht gezeigt) ausgebildet.

Die erste Maskenstruktur 31 für eine Licht abschirmende Schicht weist einen Körper 31a auf, der eine vorbestimmte Breite und mehrere Erstreckungen beziehungsweise Fortsätze 31b hat. Der Körper 31a ist entlang der Datenleitungsstruktur 32a der zweiten Masken­ struktur 32 längs erstreckt, wobei es sich mit dem Abschnitt des Bildelementelektrodenmu­ sters 32b der zweiten Maskenstruktur 32 für eine Bildelementelektrode überlappt. Die Breite des Körpers 31a der ersten Maskenstruktur 31 ist größer, als die des Datenleitungs­ musters 32a der zweiten Maskenstruktur 32. Jeder Fortsatz 31b der ersten Maskenstruktur 31 setzt sich von dem Körper 31a des Kreuzungspunktes der Datenleitungsstruktur 32a der zweiten Maskenstruktur 32 und der dritten Maskenstrukturen 33 fort.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird eine Licht undurchlässige Metallschicht, z. B. Cr oder Ta, usw., bis zu einer Dicke von etwa bis zu 1000 Å, insbesondere 800 bis 1000 Å auf einem transparenten Isolationssubstrat 40, z. B. einen Glassubstrat, ausgebildet und dann unter Verwendung der ersten Maskenstruktur 31 nach Fig. 1 geätzt, um eine Licht abschirmen­ de Schicht 41 herzustellen.

Über dem Glassubstrat 40, das die Licht abschirmende Schicht 41 umfaßt, wird eine Zwischenisolationslage 42, wie etwa eine Siliciumoxidlage, bis zu einer Dicke von etwa 4500 Å, insbesondere 3500 bis 4500 Å ausgebildet. Über beziehungsweise auf der Zwische­ nisolationsschicht 42 wird ein ITO einer durchsichtigen beziehungsweise transparenten Leitungsschicht bis zu einer Dicke von bis zu etwa 1000 Å, insbesondere 800 bis 1000 Å, mittels eines Spatterverfahrens beziehungsweise Zerstreubungsverfahren ausgebildet, und dann unter Verwendung der zweiten Maskenstruktur 32 geätzt, um eine Datenleitung 43 und eine Bildelementelektrode 44 auszubilden. Zu dieser Zeit werden Source/Drainelektroden eines TFT (nicht gezeigt) bei dem Herstellungsschritt für die Datenleitung und die Bildelementelektrode ausgebildet. Die Sourceelektrode wird an eine Datenleitung 43 angeschlossen, und die Drainelektrode wird an eine Bildelementelektrode 44 angeschlossen.

Über dem Glassubstrat 40 werden eine amorphe Si-Schicht, eine Isolationslage, wie etwa eine Siliciumoxidlage, und eine Al-Schicht für eine Gateelektrode der Reihe nach bis zu einer Dicke von etwa 800 bis 1200 Å, ca. 2000 bis 4000 Å beziehungsweise etwa 3000 bis 5000 Å ausgebildet und dann unter Verwendung der dritten Maskenstruktur 33 geätzt, um in Folge eine Halbleiterschicht 45, eine Gateisolationslage 46 und eine Gateleitung 47 zu bilden, wodurch eine versetzte beziehungsweise gestaffelte TFT-LCD ausgebildet wird. Zu dieser Zeit wird eine Gateelektrode bei dem Herstellungsschritt für die Gateleitung ausge­ bildet und an die Gateleitung 47 angeschlossen.

Entsprechend dem Layout der TFT-LCD, die einen Speicher anpaßt, der unter Verwendung der Maskenstrukturen nach Fig. 1 hergestellt ist, werden mehrere Datenleitungen 43 parallel auf beziehungsweise über dem Glasisolationssubstrat 40 angeordnet, wobei jede Datenleitung 43 eine vorbestimmte Breite hat. Mehrere Gateleitungen 47 sind parallel über beziehungsweise auf der Glasisolation 40 angeordnet und werden mit den Datenleitungen 43 überschnitten beziehungsweise überkreuzt, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen.

Mehrere der Bildelementelektroden 44 sind jeweils an den Bildelementbereichen und an den Kreuzungspunkten der Datenleitungen 43 und der Gateleitungen 47 ausgebildet, wobei mehrere TFTs ausgebildet werden und die Source/Drainelektroden von jedem TFT an jede Datenleitung beziehungsweise jede Bildelementelektrode angeschlossen werden.

Mehrere Licht abschirmende Schichten 41, die aus einer lichtundurchlässigen Schicht hergestellt sind, sind auf beziehungsweise über den Glasisolationssubstrat 40 ausgebildet, und jede Lichtabschirmschicht weist einen Körper und mehrere Erstreckungen beziehungs­ weise Fortsätze auf, beziehungsweise besteht daraus. Der Körper jeder Licht abschirmenden Schicht 41 erstreckt sich entlang jeder Datenleitung 43 und wird durch Abschnitte der Bildelementelektroden 44 überlappt, und jede Erstreckung 31b setzt sich von dem Körper 41 zu jedem TFT fort.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine TFT-LCD hergestellt werden, die einen Speicherkondensator unter Verwendung von drei Maskenstrukturen in einer herkömmlichen Weise anpaßt. Folglich kann die vorliegende Erfindung das Problem eines Restbildes beseitigen, und kann auch die Ausbeute verbessern und die Herstellungskosten durch einen vereinfachten Prozeß verringern.

Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf darstellerische Ausführungsformen beschrieben worden ist, bezweckt es diese Beschreibung nicht, in einem einschränkenden Sinne ausgelegt zu werden. Verschiedene Modifikationen bezeihungsweise Abwandlungen der darstellerischen Ausführungsformen wie auch andere Ausführungsformen der Erfindung werden den Fachleuten im Stand der Technik durch Bezugnahme auf diese Beschreibung deutlich werden. Es wir deshalb bezweckt, daß die beigefügten Ansprüche beliebige derartige Abwandlungen oder Ausführungsformen umfassen, so daß diese in dem tatsächli­ chen Bereich der Erfindung hineinfallen.

Claims (10)

1. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die einen Speicherkondensator umfaßt, der eine Kondensatorelektrode zum Speichern einer an eine Bildelementelektrode angelegten Span­ nung über eine konstante Zeitdauer hat, wobei die Einrichtung aufweist:
ein Isolationssubstrat (40);
mehrere Datenleitungen (43), die parallel über bzw. auf dem Isolationssubstrat insbesondere aus Glas angeordnet sind;
mehrere Gateleitungen (47), die parallel über bzw. auf dem Isolationssubstrat angeordnet sind, wobei die Gateleitungen durch die Datenleitungen überkreuzt bzw. überschnitten werden, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen;
mehrere Bildelementelektroden (44), die bei den Bildelementbereichen jeweils ausgebildet sind,
mehrere TFTs, die an den Kreuzungspunkten der Datenleitungen und der Gateleitungen ausgebildet sind, wobei jeder TFT an jede Datenleitung bzw. jede Bildelementelektrode angeschlossen ist; und
mehrere lichtundurchlässige bzw. undurchsichtige Schichten, die auf dem Isolationssubstrat ausgebildet sind, wobei jede lichtundurchlässige bzw. undurchsichtige Schicht einen Körper und mehrere Erstreckungen bzw. Fortsätze aufweist bzw. daraus besteht, wobei der Köder (31a) entlang jeder Datenleitung erstreckt ist und sich mit den Abschnitten der Bildelement­ elektroden und jeder Erstreckung überlappt, die sich von dem Körper zu jedem TFT fortsetzt bzw. erstreckt.

2. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, in der die lichtundurchlässige Schicht Al aufweist.

3. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in der der Körper (31a) der lichtundurchlässigen Schicht als eine Kondensatorelektrode des Speicher­ kondensators dient.

4. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Estrec­ kungen bzw. Fortsätze der lichtundurchlässigen Schicht als lichtabschirmende Schicht der TFTs dienen.

5. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, in der die Datenleitung das gleich Material aufweist, das die Bildelementelektrode aufweist.

6. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der die Daten­ leitung einen durchsichtigen bzw. transparenten Leiterfilm bzw. Leiterschicht aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Speicherkondensator umfaßt, der eine Kondensator­ elektrode hat, um eine an die Bildelementelektrode angelegte Spannung über eine konstante Zeitdauer zu speichern, das die folgenden Schritte aufweist:
eine lichtabschirmende Schicht, die aus einem über ein Isolationssubstrat erstreckten Körper und wenigstens eine Erstreckung bzw. Fortsatz besteht bzw. diese aufweist, die sich von dem Körper erstreckt, wird ausgebildet;
eine Zwischenisolationsschicht wird auf bzw. über dem Isolationssubstrat ausgebildet, daß die lichtabschirmende Schicht enthält;
eine Datenleitung, die sich entlang des Körpers einer lichtabschirmenden Schicht erstreckt, wird ausgebildet, und die Bildelementelektrode wird mit dem Abschnitt der lichtabschir­ menden Schicht überlappt; und
eine Halbleiterschicht, eine Gateisolationslage und eine Gateleitung werden auf bzw. über der Zwischenisolationslage über der Erstreckung bzw. dem Fortsatz ausgebildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in dem der Körper der lichtabschirmenden Schicht als eine Kondensatorelektrode dient.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, in dem die Datenleitung aus dem gleichen Material hergestellt wird, wie die Bildelementelektrode.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, in dem die Datenleitung mit einer durchsichtigen bzw. transparenten Leiterlage ausgebildet wird.