DE19744920C2 - Dünnschichttransistor, Verwendung des Dünnschichttransistors in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Dünnschichttransistor, Verwendung des Dünnschichttransistors in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD: Liquid Crystal Device), und insbesondere einen
Dünnschichttransistor (TFT: Thin Film Transistor) einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, mit dem die Charakteristik
der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im eingeschalteten
Zustand verbessert und Störkapazitäten der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung verringert sind, sowie ein
Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Im allgemeinen weist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
eine obere und eine untere Glasplatte auf, zwischen die
Flüssigkristallmaterial injiziert ist. Auf der unteren
Glasplatte sind eine Mehrzahl von parallel verlaufenden
Datenleitungen und eine Mehrzahl von zu diesen senkrecht
verlaufenden Gateleitungen ausgebildet. In dieser
Matrixanordnung sind eine Mehrzahl von Dünnschichttransistoren
und eine Mehrzahl von Pixelelektroden den Kreuzungsstellen der
Datenleitungen mit den Gateleitungen benachbart angeordnet.
Auf der oberen Glasplatte sind rote (R), grüne (G) und blaue
(B) Farbfilterschichten sowie eine gemeinsame Elektrode
angebracht. Im allgemeinen ist eine Lichtabschirmschicht
(schwarze Matrix) auf der oberen Glasplatte ausgebildet.
Jeweils ein Polarisator ist auf der Außenfläche der oberen und
der unteren Glasplatte angeordnet, um das einfallende Licht
selektiv durchtreten zu lassen.
Im folgenden wird eine aus US 5,334,859 bekannte
Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 1
beschrieben, aus der das Layout dieser herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung ersichtlich ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist eine herkömmliche
Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine Mehrzahl von auf einem
transparenten Substrat ausgebildeten Gateleitungen 1, eine
Mehrzahl von Datenleitungen 2, welche die Gateleitungen 1
kreuzen, eine Mehrzahl von Dünnschichttransistoren 5, welche
den Kreuzungsstellen der Gateleitungen mit den Datenleitungen
benachbart ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von
Pixelelektroden 3 auf, die an die Dünnschichttransistoren 5
angeschlossen sind. Die Gateleitungen 1 sind im Abstand
voneinander angeordnet und verlaufen parallel zueinander. Die
Datenleitungen 2 sind im Abstand voneinander angeordnet und
erstrecken sich rechtwinklig zu den Gateleitungen 1. Zwei
benachbarte Gateleitungen 1 und zwei benachbarte Datenleitungen
2 legen die Grenzen eines Pixelbereiches fest. In jedem
Pixelbereich sind ein Dünnschichttransistor 5 und eine
Pixelelektrode 3 ausgebildet.
Jeder Dünnschichttransistor 5 weist eine Gateelektrode 1a, eine
Sourceelektrode 2a und eine Drainelektrode 4 auf. Eine
Gateisolierungsschicht ist zwischen der Gateelektrode 1a und
der Sourceelektrode 2a und zwischen der Gateelektrode 1a und
der Drainelektrode 4 ausgebildet. Die Gateelektrode 1a
erstreckt sich aus der Gateleitung 1 und die Sourceelektrode 2a
erstreckt sich aus der Sourceleitung 2. Die Drainelektrode 4
ist mit der Pixelelektrode 3 verbunden.
Der Dünnschichttransistor 5 überträgt ein Signal von der
Datenleitung 2 an die Pixelelektrode 3, wenn an die Gateleitung
und damit an die Gateelektrode des Dünnschichttransistors ein
Ansteuerungssignal angelegt wird. Die Sourceelektrode 2a und
die Drainelektrode 4 haben die gleiche Breite a.
In den herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit
den oben beschriebenen Dünnschichttransistoren wird, wenn an
die Gateelektrode 1a eine Ansteuerspannung angelegt wird, der
Dünnschichttransistor eingeschaltet, um eine Bilddaten
repräsentierende Datenspannung an die Pixelelektrode 3 und
damit an das Flüssigkristallmaterial zu übertragen.
Der Strom, der zur Ladung des Flüssigkristallmaterials
erforderlich ist, ist als Ladestrom Ion bekannt. Für Ion gilt:
wobei τg die Gateeinschaltzeit ist, CTOT die gesamte Kapazität
des Flüssigkristallmaterials und eines Hilfskondensators ist,
und VLC die am Flüssigkristallmaterial anliegende Spannung ist.
Bei diesem Dünnschichttransistor ist die Gateelektrode 1a von
der Sourceelektrode 2a und der Drainelektrode 4 überlappt. In
diesem Fall sind zwischen der Drainelektrode und der
Gateelektrode sowie zwischen der Sourceelektrode und der
Gateelektrode in den jeweiligen Überlappungsbereichen die
parasitären Kapazitäten CGD bzw. CGS vorhanden. CGS ist die Gate-
Source-Kapazität und CGD ist die Gate-Drain-Kapazität.
Beim Abschalten des Dünnschichttransistors fällt die Spannung
an der Pixelelektrode, infolge der kapazitiven Kopplung, um den
Betrag ΔVP ab. Dieser Spannungsabfall ΔVP kann wie folgt
dargestellt werden:
Dabei ist CGS die Gate-Source-Kapazität, CLC ist die
Pixelkapazität, CST ist die Speicherkapazität und Vg ist die
Gatespannung. Dieser Spannungsabfall ΔVP trägt zur Verminderung
der Bildqualität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung bei. Zur
Verbesserung der Bildqualität ist es deswegen wichtig, ΔVP zu
minimieren und die Ladestromcharakteristik der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu verbessern.
Herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtungen weisen jedoch
Sourceelektroden und Drainelektroden von gleicher Breite auf.
Ein derartiger Aufbau verbessert weder das Ladestromverhalten
noch werden dadurch die parasitären Kapazitäten verringert.
Deswegen ist bei herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen die Bildqualität
beeinträchtigt.
Durch die Erfindung wird ein Dünnschalttransistor, eine daraus hergestellte
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die geringe parasitäre
Kapazitäten aufweist, so daß das Ladestromverhalten der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung günstig ist, sowie ein
Verfahren zur Herstellung derselben geschaffen.
Der erfindungsgemäße Dünnschichttransistor (TFT) für eine
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD), die eine Mehrzahl von
Gateleitungen und Datenleitungen, welche auf einem Substrat
ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von Pixelelektroden
aufweist, die in von den Gateleitungen und den Datenleitungen
festgelegten Bereichen ausgebildet sind, weist eine
Gateelektrode, die aus der zugeordneten Gateleitung abzweigt,
eine Drainelektrode, die an
die zugeordnete Pixelelektrode angeschlossen ist, und eine
Sourceelektrode auf, die aus der zugeordneten Datenleitung
abzweigt und deren Breite größer als die der Drainelektrode
ist.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist
eine Mehrzahl von Gateleitungen und Datenleitungen, die auf
einem Substrat ausgebildet sind, eine Mehrzahl von
Pixelelektroden, die in von den Gateleitungen und den
Datenleitungen festgelegten Pixelbereichen ausgebildet sind,
eine Flüssigkristallschicht und eine Farbfilterschicht über den
Pixelelektroden, und in jedem Pixelbereich jeweils eine
Gateelektrode, die aus der zugeordneten Gateleitung abzweigt,
jeweils eine Drainelektrode, die mit der zugeordneten
Pixelelektrode verbunden ist, sowie jeweils eine
Sourceelektrode auf, die aus der zugeordneten Sourceleitung
abzweigt, wobei die Breite der Sourceelektrode größer ist als
die Breite der Drainelektrode.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von
Gateleitungen und Datenleitungen, welche auf einem Substrat
ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Pixelelektroden, die in von
den Gateleitungen und den Datenleitungen festgelegten Bereichen
ausgebildet sind, und eine Flüssigkristallschicht sowie eine
Farbfilterschicht aufweist, die über der Pixelelektrode
angeordnet sind, weist folgende Schritte auf: Ausbilden einer
Gateelektrode, welche sich aus einer der Gateleitungen
erstreckt, Ausbilden einer Drainelektrode, die an eine der
Pixelelektroden angeschlossen ist, und Ausbilden einer
Sourceelektrode, die sich aus einer der Datenleitungen
erstreckt und deren Breite größer als die Breite der
Drainelektrode ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten
Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 das Layout einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung; und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes "A" aus
der Fig. 2.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist eine
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von Gateleitungen
21, die auf einem transparenten Substrat zueinander parallel
verlaufend angeordnet sind, eine Mehrzahl von Datenleitungen
23, die rechtwinklig zu den Gateleitungen 21 verlaufen, eine
Mehrzahl von Dünnschichttransistoren (TFTs) 25, die den
Kreuzungsstellen der Gateleitungen 21 mit den Datenleitungen 23
benachbart ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von
Pixelelektroden 24 auf, die mit den Dünnschichttransistoren 25
verbunden sind. Außerdem weist die
Flüssigkristallanzeigevorrichtung andere Komponenten wie
Isolierungsschichten, Flüssigkristallmaterial, Farbfilter,
Polarisatoren usw. auf, die auch in den herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen vorhanden sind.
Jeder Dünnschichttransistor 25 weist eine Gateelektrode 21a,
die aus der zugehörigen Gateleitung 21 abzweigt, eine
Drainelektrode 22, von der die Gateelektrode 21a überlappt ist,
und eine Sourceelektrode 23a auf, die aus der zugehörigen
Datenleitung 23 abzweigt. Die in Verlaufsrichtung der
Datenleitung 23 gemessene Breite der Sourceelektrode ist an
deren der Datenleitung 23 benachbartem Ende (sog. untere
Breite) größer als an deren der Datenleitung 23 abgewandtem,
die Gateelektrode 21a überlappendem Ende (sog. obere Breite).
Das heißt, daß die Sourceelektrode trapezförmig ist, wobei die
Breite der Sourceelektrode 23a stetig von deren unterem Ende zu
deren oberem Ende (d. h. in Richtung von der Datenleitung weg)
abnimmt. Im Gegensatz dazu ist die in Verlaufsrichtung der
Datenleitung gemessene Breite b der Drainelektrode 22 bevorzugt
über die gesamte Länge der Drainelektrode 22 hin konstant. Die
Breite b der Drainelektrode 22 ist geringer als die obere
(kleinste) Breite c der Sourceelektrode 23a.
Durch den oben beschriebenen Aufbau der Sourceelektrode 23a
wird der Spannungsabfall ΔVP minimiert und das
Ladestromverhalten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird
verbessert. Gemäß der obigen Gleichung 2 wird durch den
erfindungsgemäßen Aufbau der Sourceelektrode 23a der
Kapazitätswert CGS verringert, was zu einer Verringerung des
Spannungsabfalls ΔVP und der parasitären Kapazität führt.
Dadurch wird bei der erfindungsgemäßen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung die Bildqualität verbessert.
Aus Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Ausschnittes
"A" aus Fig. 2 ersichtlich, welche die Sourceelektrode 23a und
die Drainelektrode 22 zeigt, welche beide die Gateelektrode 21a
überlappen.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der oben
beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der
Erfindung beschrieben.
Die Gateelektrode 21a wird auf einem vorbestimmten Bereich des
transparenten Substrats ausgebildet, derart, daß die
Gateelektrode 21a sich aus der zugehörigen Gateleitung 21
erstreckt. Dann wird eine Gateisolierungsschicht auf die ganze
Substratoberfläche und die Gateelektrode 21a aufgebracht. Auf
die Gateisolierschicht wird eine Halbleiterschicht aufgebracht
und strukturiert. Anschließend wird auf die Halbleiterschicht
Elektrodenmaterial ausgebracht und strukturiert, um die
Sourceelektrode 23a, die Drainelektrode 22 und die Datenleitung
23 auszubilden. Insbesondere ist die derart ausgebildete
Sourceelektrode 23a trapezförmig und die Breite der
Sourceelektrode ist größer als die der Drainelektrode 22. Die
Gateisolierungsschicht, die Halbleiterschicht und die ohmsche
Kontaktschicht (nicht gezeigt) werden zwischen der
Sourceelektrode 23a und der Gateelektrode 21a sowie zwischen
der Drainelektrode 22 und der Gateelektrode 21a ausgebildet.
Andere Elemente und Komponenten der erfindungsgemäßen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung werden in einer dem
Herstellungsverfahren einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung ähnlichen Art und Weise
hergestellt.
Wie oben beschrieben, haben die erfindungsgemäße
Flüssigkristallanzeigevorrichtung und das Verfahren zu ihrer
Herstellung viele Vorteile einschließlich der folgenden:
Da die Breite der Sourceelektrode (obere oder untere Breite) größer ist als die Breite der Drainelektrode, ist es möglich, die parasitäre Kapazität zu reduzieren und das Ladestromverhalten zu verbessern. Hierdurch werden die Bildqualität wie auch die Stufenabdeckung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbessert.
Da die Breite der Sourceelektrode (obere oder untere Breite) größer ist als die Breite der Drainelektrode, ist es möglich, die parasitäre Kapazität zu reduzieren und das Ladestromverhalten zu verbessern. Hierdurch werden die Bildqualität wie auch die Stufenabdeckung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbessert.
Claims (14)
1. Dünnschichttransistor (TFT) für eine
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD) mit einer Mehrzahl von
Gateleitungen und Datenleitungen, die auf einem Substrat
ausgebildet sind, und einer Mehrzahl von Pixelelektroden, die
in von den Gateleitungen und Datenleitungen festgelegten
Bereichen ausgebildet sind, wobei der Dünnschichttransistor
eine Gateelektrode, die aus einer der Gateleitungen abzweigt,
eine Drainelektrode, die mit einer der Pixelelektroden
verbunden ist, und eine Sourceelektrode aufweist, die aus einer
der Datenleitungen abzweigt und deren Breite größer als die
Breite der Drainelektrode ist.
2. Dünnschichttransistor nach Anspruch 1, wobei die
Sourceelektrode trapezförmig ist.
3. Dünnschichttransistor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
untere Breite der Sourceelektrode größer ist als die obere
Breite der Sourceelektrode.
4. Dünnschichttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Sourceelektrode eine solche Form hat, daß die Breite
der Sourceelektrode stetig von deren oberem Ende zu deren
unterem Ende hin zunimmt.
5. Dünnschichttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Sourceelektrode und die Drainelektrode Bereiche der
Gateelektrode überlappen.
6. Dünnschichttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Sourceelektrode und die Drainelektrode derart
ausgebildet sind, daß die parallel zur Gateleitung verlaufende
Mittelachse der Sourceelektrode und die parallel zur
Gateleitung verlaufende Mittelachse der Drainelektrode
zusammenfallen.
7. Verwenden eines Dünnschichttransistors in einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von
Gateleitungen und Datenleitungen, die auf einem Substrat
ausgebildet sind, einer Mehrzahl von Pixelelektroden, die in
von den Gateleitungen und den Datenleitungen festgelegten
Bereichen ausgebildet sind und einer Flüssigkristallschicht und
einer Farbfilterschicht, die auf den Pixelelektroden
übereinander ausgebildet sind, wobei der Dünnschichttransistor
nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von
Gateleitungen und Datenleitungen, die auf einem Substrat
ausgebildet sind, einer Mehrzahl von Pixelelektroden, die in
von den Gateleitungen und den Datenleitungen festgelegten
Bereichen ausgebildet sind, und einer Flüssigkristallschicht
und einer Farbfilterschicht, die auf den Pixelelektroden
übereinander ausgebildet sind, wobei das Verfahren folgende
Schritte aufweist:
Ausbilden einer aus einer der Gateleitungen abzweigenden Gateelektrode,
Ausbilden einer an eine der Pixelelektroden angeschlossene Drainelektrode, und
Ausbilden einer aus einer der Datenleitungen abzweigenden Sourceelektrode, deren Breite größer als die der Drainelektrode ist.
Ausbilden einer aus einer der Gateleitungen abzweigenden Gateelektrode,
Ausbilden einer an eine der Pixelelektroden angeschlossene Drainelektrode, und
Ausbilden einer aus einer der Datenleitungen abzweigenden Sourceelektrode, deren Breite größer als die der Drainelektrode ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 mit den Schritten:
Ausbilden einer Isolierungsschicht auf der Gateelektrode, und Ausbilden einer Halbleiterschicht auf der Isolierungsschicht.
Ausbilden einer Isolierungsschicht auf der Gateelektrode, und Ausbilden einer Halbleiterschicht auf der Isolierungsschicht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des
Ausbildens der Sourceelektrode den Schritt des Strukturierens
der Sourceelektrode in die Form eines Trapezes einschließt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der
Schritt des Ausbildens der Sourceelektrode weiter den Schritt
des Ausrichtens der Mittelachse der Sourceelektrode auf die
Mittelachse der Drainelektrode einschließt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die
untere Breite der Sourceelektrode größer als die obere Breite
der Sourceelektrode ausgebildet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die
Sourceelektrode derart geformt wird, daß die Breite der
Sourceelektrode stetig von deren oberem Ende zu deren unterem
Ende hin zunimmt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die
Sourceelektrode und die Drainelektrode so ausgebildet werden,
daß sie Bereiche der Gateelektrode überlappen.
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