DE2751131A1

DE2751131A1 - Fluessigkristall-bildschirm mit matrix-ansteuerung

Info

Publication number: DE2751131A1
Application number: DE19772751131
Authority: DE
Inventors: Michael N Ernstoff; William C Hoffman
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1978-06-15
Also published as: NL7713498A; FR2373849A1; JPS5372647A

Description

Anmelderint Stuttgart, "Wt-. November 1977 Hughes Aircraft Company P 3^55 S/kg Centinela Avenue and Teale Street Culver City, Culif., V.St.A.

Vertreter;

Kohler - Schwindling - Späth Patentanwälte Hohentwielstraße 41 7000 Stuttgart 1

Fluesigkristall-Bildschirm mit Matrix-Ansteuerung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkristall-Bildschirm mit MatrixxAnsteuerung, der auf einer Seite einer Flüssigkristal schicht eine integrierte Schaltungsanordnung, die aus einer auf der der Flüssigkrietallschicht zugewandten Seite eines Halbleitersubstrats angeordneten Feldeffekttransistor-Matrix besteht, und reflektierende Elektroden aufweist, die den einzelnen Feldeffekttransistoren zugeordnet und mit ihnen elektrisch leitend verbunden sind und ebenfalls eine Matrix bilden.

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Bei solchen Flüssigkristall-Bildachirmen, wie sie beispielsweise aus der US-PS 3 862 360 bekannt sind, ist der erreichbare Kontrast durch die Helligkeit des Hintergrundes begrenzt, der seinerseits vornehmlich von dem Licht abhängt, das von plötzlichen Änderungen an den Rändern der Elektroden reflektiert wird« Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bei solchen Flüssigkristall-Bildschirmen erreichbaren Kontrast zu erhöhen, indem ungewünnchte Reflexionen an den Elektroden vermindert werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadui^h gelöst, daß zwischen der integrierten Schaltungsanordnung und der Elektroden-Liatrix eine Ausgleichsschicht au3 einem dielektrischen Werkstoff angeordnet ist, welche die Unebenheiten an der Oberfläche der Schaltungsanordnung ausfüllt und selbst eine ebene Oberfläche aufweist, daß die Elektroden von einer auf der Oberfläche der Ausgleichsschicht angeordneten, ebenen, reflektierenden Elektrodenschicht gebildet werden, die in die einzelnen Elektroden der Matrix unterteilt ist, und daß in der Ausgleichsschicht für jede einzelne Elektrode wenigstens ein Kontaktloch angeordnet und die Elektroden mit dem jeweils zugeordneten Feldeffekttransistor durch das zugeordnete Kontaktloch hindurch elektrisch leitend verbunden sind.

Durch die Erfindung wird eine Elektrodeu-Uatrix mit einer absolut glatten oder ebenen Oberfläche erzielt, wodurch Streureflexionen um wenigstens eine Größenordnung vermindert und dadurch der mit einem solchen Bildschirm

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erreichbare Kontrast bedeutend erhöht wird. Infolgedessen sind mit einem Bildschirm nach der Erfindung Bildwiedergaben mit deutlich erhöhter (Qualität erzielbar.

Es ist zwar auch bei dem bekannten Bilduchirm eine dielektrische Schicht vorhanden, welche die metallischen Elektroden von der darunter angeordneten integrierten Schaltung trennen, jedoch enthält die US-Pü t> 862 360 keinerlei Hinweis darauf, daß es erwünscht sein könnte, diese dielektrische Schicht als ebene Basis zum Aufbringen ebener Elektroden auszubilden, um dadurch den Kontrast des Bildschirmes zu verbessern. Ea sind auch Herstellungsverfahren bekannt, die es ermöglichen, ebene Schichten herzustellen, jedoch wurden diese Verfahren bisher ausschließlich dazu benutzt, mehrschichtige integrierte Schaltungen herzustellen. Ein solches Verfahren ist beispielweise in den IEEE Transactions on Parts, Hybrids and Packaging, Band PHP-9, Nr. 3, September 1973, Seiten 176 bis 180, offenbart. Trotzdem ist bisher kein Bildschirm mit einer Elektroden-Matrix bekannt geworden, bei dem die Elektroden auf einer geglätteten Oberfläche angeordnet wären. Dabei scheint es von Bedeutung, daß es bei einem Flüssigkristall-Bildschirm erforderlich ist, die gewünschten optischen Eigenschaften zu erzielen, ohne dabei die elektrische Arbeitsweise dee Bildschirmes zu stören und ohne eine chemische Heaktion mit dem Plüssigkristall-Material hervorsurufen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Flüssigkristall-Bildschirms nach der Erfindung wird dadurch hergestellt, daß eine dünne Schicht eines Flüsaigkristall-Materials

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zwischen einer durchsichtigen leitenden Deckplatte, die als Gegenelektrode dient, und einer Matrix aua elektronisch gesteuerten reflektierenden Elektroden angeordnet wird, zu deren Steuerung die integrierte Schaltungsanordnung dient. Bei bekannten integrierten üchaltungsanordnungen finden unerwünschte Reflexionen an Flächenunregelmäßigkeiten der -Elektroden statt, die sich aus den üblichen Verfahren zur Herstellung umfangreicher integrierter Schaltungen (LiJl) ergeben» Für ein einwandfreies Arbeiten des Bildschirmes ist es erforderlich, daß nur diejenigen Reflexionen wirksam werden, die von ebenen Abschnitten der Schaltungsanordnung herstammen» Daher wird bei dem erfindungsgeiaäßen Bildschirm eine dicke und ebene dielektrische Schicht auf die Überfläche der integrierten Schaltungsanordnung aufgebracht, um alle Unregelmäßigkeiten dieser Oberfläche auszufüllen und eine von unerwünschten Unregelmäßigkeiten freie, glatte Oberfläche zu schaffen, bevor die reflektierenden Elektroden aufgebracht werden. Die Glättung kann auf verschiedene Weise erfolgen, wie es im folgenden noch beschrieben wird, einschließlich durch Glätten und Polieren.

Bei einem Flüssigkristall-Bildschirm iüt der Kontrast gleich dem Verhältnis des Lichtes, das von dem Flüssigkristall-Material gestreut wird, wenn die Darstellung eingeschaltet ist, zum Hintergrundlicht, das von allen anderen Quellen reflektiert wird, wenn die Darstellung abgeschaltet ist. Bei abgeschalteter Darstellung erscheint der Bildschirm dunkel, weil der Bildschirm normalerweise

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eine Lichtfalle bildet. Die Hauptquelle von Hintergrund-Streulicht ist die Reflexion von einfüllendem Licht an steilen Unregelmäßigkeiten an der Oberflüche der integrierten Schaltungsanordnung. Dabei ist der Winkel einer Stufe oder Unregelmäßigkeit von größerer Bedeutung als deren Höhe. Daher kann eine bedeutende Verbesserung des Kontrastes durch ein Glätten oder Verrunden scharfer Oberflächen-Unregelmäßigkeiten erzielt werden, ohne daß die Oberfläche vollkommen optisch eben sein müsste.

Durch die Erfindung wird ein reflektierender Flüasigkristall-Bildschirm geschaffen, der durch eine Matrixanordnung ansteuerbar ist und der eine geglättete Oberfläche aufweist, auf der die Elektroden angeordnet sind, und dessen Bild infolgedessen einen verbesserten Kontrast aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen kuaführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abochnitt eines Flüssigkristall-Bildschirmes nach dem ütand der Technik, der im wesentlichen ein liatrix-^lement und dessen Umgebung umfaßt,

Fig. 2 und 3 Schnitte längs der Linien H-II bzw. III-III durch die Anordnung nach Fig. 1,

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Fig. 4- die perspektivische Darstellung einer möglichen Konfektionierung eines solchen Flüssigkristall-Bildschirmes,

Fig. 5 da3 Üchalfbild eines typischen üteuerkreises eines Elementes der Matrixanordnung eines solchen Bildschirmes,

Fig. 6, 7, B und 9 schematische Schnitte, welche die Herstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen,

Fig. 10 ein ähnlicher Schnitt, der eine zweite

Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 11a, 1";b, 11c und 11d gleichartige scheinatische

Schnitte, die ein Verfuhren zur Herstellung der Anordnung nach Fig. 10 veranschaulichen, und

Fig. 12a, 12b, 12c und 12d gleichartige Schnitte, die ein

zweites Verfahren zur Herstellung der Anordnung nach Fig. 10 veranschaulichen.

Flüasigkristall-Bildschirme, bei denen die Erfindung anwendbar ist, bestehen aus einer dünnen Schicht eines Flüssigkristall-Materials, das zwischen einer transparenten leitenden Deckplatte, die als Gegenelektrode wirkt, und einer Matrix aus elektronisch gesteuerten, reflektierenden Elektroden angeordnet ist. Die Elektrodenanordnung befindet

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eich auf einer uuch eine integrierte üchaltungsanordnung tragenden Elektrodenplatte. Bei dem in don Fig, 1 bia 5 dargestellten Flüssigkristall-Bildschirui 26 befindet sich demnach eine dünne Flüssigkristallschicht 28 zwischen einer Glasplatte 3JO, die auf einer Seite eine durchsieht ige Gegenelektrode 32 trägt, und einer Elektrodenplatte 34, die auf einer Seite mit einer Matrix reflektierender Elektroden 36 versehen ist. Die Schaltungsanordnung zur Adressierung der einzelnen Zellen des Flüssigkristall-Üildachirms und zur Ladungsspeicherung besteht aus einzelnen Kreisen der in Fig. 5 dargestellten Art. Diese Kreide sind den zugeordneten Elektroden 36 benachbart. Einzelheiten über den Aufbau solcher Flüssigkristall-Bilduchirme und ihrer Zellen 3ind der oben erwähnten US-PS 3 862 360 zu entnehmen, deren Fig. 1,2 und 3 mit den hier dargestellten Fig. 1,2 und 3 übereinstimmen.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, umfaßt der 'i'reiberkreis für jede reflektierende Elektrode einen MOLiFET 22, von dessen Elektroden eine an eine Treiberleitung angeschlossen ist. Mit den anderen Elektroden iat eine orthogonale Vreiberleitung bzw. eine Parallelschaltung aus einem üpeicherkondensator 24 und der Flüsaigkriatall-iUementarzelle 28 angeschlossen. Diese Schaltungsanordnung und ihre Wirkungsweise ist in der genannten Uü-Pü 3 862 560 näher erläutert. Insbesondere ist in Spalte 7 ab Zeile 13 die Art und Weise beschrieben, in welcher der Kondensator 24 unterhalb der reflektierenden Elektrode 36 erzeugt wird, dessen Kontur in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 66 angegeben ist. Wie dort ausgeführt, besteht jeder Kondensator 24 aus der

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metalliachen Elektrode 36, die von einem geerdeten dotierten Halbleiterbereich 15» der sich in einem Silicium-Subütrat 66 der Elektrodenplatte 34 befindet, durch eine dielektriache Schicht 68 getrennt ist. Bei dem bekannten Bildachirm dient die dielektriache Schicht zur Trennung und Aufnahme der verschiedenen Elemente der Treiberschaltung, die in dem Halbleitersubstrat gebildet worden sind, ao daß die dielektriache Schicht keine ebene Oberfläche aufweist. Daraus folgt, daß die reflektierenden Elektroden 36 ebenfalls keine glatte Oberfläche aufweisen, da sie unmittelbar auf dieae dielektrische Schicht aufgebracht sind.

Die üblichen Verfahren zur Herstellunj; umfangreicher integrierter Schaltungen (large scale integrated circuit), wie aie zur Herstellung solcher Flüijsigkristall-Bildschirme angewendet werden, führen zu einem Querschnitt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Bei diesem Querschnitt weisen die reflektierenden Elektroden an ihrer Flüche Unregelmäßigkeiten auf, die ungewünschte Keflexionen hervorrufen. Eine einwandfreie Arbeitsweise dea Bildachiriaes erfordert, daß die Reflexion von Licht, daa durch die transparente Deckplatte 30 und die Fluaaigkriatallachicht 28 einfällt, auf die ebenen Abachnitte der reflektierenden Elektroden 36 beschränkt wird. Um eine Oberfläche zu gewährleisten, die frei von Unregelmäßigkeiten ist, wird nach der Erfindung eine dicke und glatte Schicht 71 auf die Oberfläche der integrierten Schaltungsanordnung des Halbleiter-Substrate aufgebracht, die in Fig. 6 dargestellt ist und die Schicht 68 der bekannten Anordnung ersetzt, bevor die reflektierenden Elektroden aufgebracht werden.

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Wie oben angegeben, ist der Kontrast bei einem Flüssigkristall-Bildschirm durch das Verhältnis des Lichtes, das bei eingeschaltetem Bildschirm an der Flüssigkristallschicht 28 reflektiert wird, zu dem Licht, das bei ausgeschaltetem Bildschirm von allen anderen Quellen reflektiert wird, bestimmt. Der abgeschaltete Bildschirm erscheint dunkel, weil bei praktischen Auaführungsformen dieser Anordnungen der abgeschaltete Bildschirm das einfallende Licht einfängt. Die vorherrschende Quelle von Hintergrund-Streulicht ist die Reflexion des einfallenden Lichtes an den steilen Stufen, die sich an der Oberfläche der integrierten Schaltung eines Bildschirmes nach den Fig. 1 bis 5 befinden und denen die Elektrode folgt. Dabei ist weniger die Höhe als der Winkel der Stufe der wichtige Faktor. Daher kann eine bedeutende Verbesserung erzielt werden, wenn scharfe Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Elektrode 36 ausgeglichen werden. Es ist nicht erforderlich, daß die Oberfläche optisch eben ist, um eine vier- bis achtfache Verbesserung des Kontrastes zu erhalten.

Die Glättung findet statt, nachdem auf der Elektrodenplatte mit dem Halbleiter-Substrat die Leitungsebene hergestellt worden ist, welche die Transistoren, Kondensatoren und Elektroden-Leitungen bildet, jedoch vor dem Aufbringen der reflektierenden Elektroden 36 und der darunter liegenden Isolationsschicht. Der Querschnitt nach Fig, 6 bezeichnet diesen Abschnitt der Anordnung, der dem Querschnitt nach Fig. 2 entspricht, mit diesem

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jedoch nicht übereinstimmt, und der bis auf das Aufbringen der Isolierschicht 68 fertiggestellt ist, die nach dem Stand der Technik den Unregelmäßigkeiten dea Substrates 70 folgen würde.

Der nächste Schritt besteht im Aufbringen einer Ausgleichsschicht 71» die aus einem Material ausreichender Dicke besteht, um alle Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Substrats 70 auszugleichen, üaa iir die Herstellung der Ausgleichsschicht verwendete Material sollte vorzugsweise eine solche Oberflächenspannung aufweisen, daß eine selbständige Einebnung stattfindet. ISa können aber auch andere Materialien benutzt werden, wenn sie nach dem Aufbringen geglättet oder poliert werden. Das für die Ausgleichsschicht verwendete Material muß ein Dielektrikum sein, so daß es die Wirkungsweise der elektrischen »Schaltung an der Überfläche des Substrats nicht stürt. VJenn das Material der Au;3gleichs3chicht eine Behandlung bei hohen Temperaturen erfordert, darf es weiterhin keine schweren Ionen enthalten, die während der Behandlung in das Halbleiter-Substrat wandern könnten·

Nachdem die Ausgleichsschicht aufgebracht und, sofern erforderlich, poliert worden ist, müssen Kontaktlöcher angebracht werden, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind. Diese Kontaktlöcher dienen zur Herstellung von Leitungsbahnen zwischen den einzelnen üle>. üroden, die auf der glatten Oberfläche der Auisgleichsschicht zu bilden aind, und den sich unter der Ausgleichsschicht im Substrat befindenden elektronischen Schaltungen benötigt werden.

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Diese Kontaktlöcher werden zweckmäßig unter Anwendung üblicher photolitographiacher Verfahren durch Ätzen hergestellt. Das im Einzelfall anzuwendende Verfahren hängt von dem Material ab, das für die Ausgleichsschicht verwendet wurde. Ea muß darauf geachtet werden, daß die Kontaktlöcher bis zu der eich darunter befindenden Polysiliciumschicht reichen, ohne daß übermäßige Hinterachneidungen auftreten·

Endlich wird unter Verwendung üblicher Aufdampfverfahren Metall auf der Oberfläche der Ausgleichsschicht aufgebracht, wie es Fig. 8 zeigt, um die ebenen reflektierenden Elektroden 73 zu bilden. Das aufgebrachte Metall muß ein gutes optisches Reflexionsvermögen aufweisen, eine optische Dichte von mehr als Vier haben und ausreichend sein, um die darunterliegenden Schaltungsanordnungen gegen das Licht abzuschirmen, welches auf den Bildschirm einfällt. Weiterhin muß sich das gewählte Metall mit dem Flüssigkristall-Material elektro-chemisch vertragen, es muß an der glatten Oberfläche der Ausgleichsschicht gut anhaften und mit der Polysilicium-Schicht am Grund der Kontaktlöcher einen guten galvanischen Kontakt herstellen. Diese Kombination von Eigenschaften kann beispielsweise durch Aufbringen von Rhodium oder von Chrom und üilber in aufeinanderfolgenden Schichten erzielt werden. Das Aufbringen des Metalls muß so erfolgen, daß auch an den Stufen eine gute Bedeckung erzielt wird, damit das Metall am oberen Band des Kontaktloches nicht reißt. Zu diesem Zweck kann die Anordnung während des Aufdampfverfahrens rotiert worden.

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Der letzte Schritt besteht durin, die Metallschicht in die einzelnen -Elektroden 73a und 73b zu unterteilen, indem unter Anwendung üblicher lithographischer Verfahren Teile des Metalles durch ützen entfernt werden, um Spalte 7**- zwischen den einzelnen Elektroden 73» und 73b zu bilden, Eg versteht sich, daß die Spalte 7^ in Forin eines rechtv/inkligen Gitters angeordnet werden, so daß die einzelnen Elektroden ein schachbrettartiges Muster bilden. Fig. 9 zeigt einen tyuerachnitt durch einen kleinen Abschnitt einer integrierten Schaltung mit durch Spalte 7^ getrennten Elektroden 73a und 73b. Die einzelnen Elektroden sind durch die Spalte 7^ elektrisch gegeneinander isoliert. Die Spalte können eine Breite von etwa 15 un aufweisen. Auf einem Quadrat von 2,5 cm Seitenlänge lassen sich gegenwärtig ohne weiteres 10.000 einzelne Elektroden anordnen.

Zur Bildung der Ausgleichsachicht 71 sind Materialien zweier verschiedener Klassen geeignet, nämlich Gläser und Polymere. Für jede Klasse gibt 03 besondere Anwendung^ verfahr en, die strikt eingehalten werden müssen, um befriedigende Resultate zu erzielen.

Die Methoden, die zum Aufbringen von Glusschichten geeignet sind, welche eine zum Ausfüllen von Unregelmäßigkeiten ausreichende Dicke haben, sind

1. Aufsieben und Brennen einer Glasfritte,

2. das Aufbringen einer Glasfritte durch Zentrifugieren und anschließendes Brennen und

3e Aufbringen von Glas unter Verwendung eines flüssigen Siliciumoxidfilms mit anschließender Erwärmung.

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Um eine Glasfritte zum bieben und Brennen geeignet zu machen, wird aus einer Fritte mit einer Teilchengröße von 5 /im und weniger eine Aufschlämmung in einem Dispersionsmittel hergestellt, das ohne Hückstand ausgebrannt werden kann· Die Temperatur, bei der das Dispersionsmittel ausbrennbar ist, ist etwas geringer als die Kntglasungstemperatur des Glases. Diese Aufschlämmung kann dann unter Verwendung üblicher Siebdruckverfahren auf das Halbleitersubstrat mit der integrierten Schaltungsanordnung aufgebracht werden· Unter sorgfältiger Beachtung des erforderlichen Brennzyklua kann dann die Anordnung erhitzt werden, um das Dispersionsmittel auszubrennen und das Glas zu entglasen.

Bei Aufbringen der Glaafritte durch Zentrifugieren kann die Glasfritte mit geeigneter Teilchengröße, nämlich 5 y»*m oder weniger, auf die Oberfläche des Halbleitersubstrats durch Zentrifugieren aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wird eine Suspension der Glasfritte in Alkohol in einen geeigneten Behälter gebracht, auf dessen Boden das Halbleitersubstrat angeordnet ist. Die Glasfritte wird dann aus der Lösung durch Zentrifugieren aufgebracht, um eine vollständige Bedeckung des Halbleitersubstrats mit einer dichten Schicht der Glasfritte zu erhalten. Das Brennen des Glases erfolgt dann in einem geeigneten Ofen, um eine Kntglassung zu erzielen.

Beim Aufbringen des Glases unter Verwundung einer Siliciumoxid-Schicht, wird eine handelsübliche, in flüssiger Form erhältliche Glasverbindung benutzt, die mittels üblicher

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Hotationsverfahren aufgebracht wird, üs sind mehrere Überzüge erforderlich, um eine ausreichende Dicke zu erzielen. Dabei ist ein Zwischenbrennen des Siliciumfilmes bei Temperaturen bi;j zu 900⁰C erforderlich. Die Schicht wird umso dichter, je höher die angewendeten Temperaturen sind.

Bei Verfahren zum Aufbringen der Aus^leichsschicht unter Verwendung von Polymeren, können beispielsweise Polyimide als Material für die AuHgleiehaschicht verwendet werden, deren elektrische Eigenschaften denjenigen von Glas vergleichbar sind. ISin Ersatz des üblichen dielektrischen Materials, nämlich thermochemisch aufgebrachten Glases, durch dieses Material k<uin ohne nachteilige Wirkungen auf die Arbeitsweise des Bildschirmes erfolgen. Zum Aufbringen der Schicht geeignete Verfahren aind

1. Hotationsverfuhren

2. Spritzverfahren und
3» Hollverfahren.

Zum Aufbringen von Polyimid durch Kotationaverfahren kann ein Polyimid ausreichender Viskosität auf das Halbleitersubstrat unter Verwendung üblicher Rotationsverfuhren aufgebracht werden» Die optimalen elektrischen Eigenschaften werden erzielt, indem das Material einem Wärmezyklus zum Aushärten ausgesetzt wird. Die chemische Neutralität des vollständig polymerisieren Materials erfordert es, daß die Kontaktlöcher bereits nuch einer Vorhärtung

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bei niedrigeren Temperaturen gebildet werden, Geeignete Ätzmittel sind alkalische Lösungen, wie beispielsweise eine 1Cfr»ige Lösung von Natriumhydroxid. Die vollständige Aushärtung kann nach der Bildung der Kontaktlucher erfolgen. Zur Bildung der Kontaktlöcher kann stets die gleiche Technik angewendet werden, unabhängig davon, auf welche YJeise das Polyimid aufgebracht wird.

Das gleiche Polyimid kann auch uufgeupritzt werden (airbrush). Um das Material zum Aufspritzen geeignet zu machen, muß die Viskosität auf den hierfür notwendigen Wert gebracht werden. ii>in zur Verdünnung der Polyimide geeignetes Lösungsmittel ist beispielsweise n-Methylpyrrolidon, das mit Dimethylformamid verdünnt worden ist.

Polyimide können auch durch Anwendung eines Holl-BeschichtungsVerfahrens in geeigneter Dicke aufgebracht werden. Mechanisch oder von Hand betätigte Hollen können für diesen Zweck verwendet werden. Die Holle soll ausreichend nachgiebig sein und eine genügende i'olyimid-üenge aufnehmen können. Das Polyimid wird dann durch Abrollen auf das Halbleitersubstrat aufgebracht. Die einebnenden Eigenschaften des Materials gewährleisten das Entstehen einer alle Unregelmäßigkeiten ausfüllenden, glatten Schicht. Die weitere Behandlung kann in der gleichen Weise erfolgen, wie sie in Verbindung mit dem Hotationuverfrhren ungegeben wurde.

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Die Behandlung des Substrats in der anhand der Fig. 6, 7, 8 und 9 beschriebenen Weise führt zu einer bedeutenden Verbesserung des Kontrastes, Jedoch bleiben die Einbuchtungen an den Kontaktlöchern 72 bestehen. Eine Eliminieruni; dieser Einbuchtungen zur Erzeugung einer vollständig ebenen Elektrode führt zu einer weiteren Erhöhung des Kontrastes in einem größeren Blickfeld und kann daher wirtschaftlich gerechtfertigt sein, wenn ein noch weiter erhöhter Kontrast benötigt wird.

Fig. 10 zeigt eine Struktur, bei der sich auf dem Substrat 70 eine Ausgleichsschicht 71 befindet. Der in Fig. 10 dargestellte Abschnitt umfaßt eine Elektrode 75a sowie Abschnitte benachbarter Elektroden 75b der Elektroden-Matrix. Die Elektroden sind durch Zwischenräume 7^· begrenzt und getrennt, die durch Entfernen des Metalles durch Ätzen nach dem Abscheiden hergestellt sind. Es iat zu beachten, daß bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 10 Elektrodenmaterial 7^a das Kontaktloch völlig ausfüllt, so daß die Elektrode 73a eine vollständig ebene Oberfläche aufweist.

Es gibt zwei Möglichkeiten zur Herstellung einer Elektrodenanordnung mit vollständig ebenen Elektroden der in Fig. 10 dargestellten Art. Die erste Methode benutzt die Galvanotechnik zum Abscheiden von leitendem Material in dem Kontaktloch, während die zweite Technik das Abscheiden von dielektrischem Material um zuvor gebildete Gruppen leitender Pfosten erfordert. Die erste dieser

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Methoden ist in den Fig. 11a bis 11c veranschaulicht, während die zweite Methode in den Fig. 12a bin 12c dargestellt ist. Bei dem in den Fig. 11a bis 11c dargestellten Verfahren wird auf dem Substrat 70 zuerst die Ausgleichsschicht 71 gemäß einem der vorstehend behandelten Verfahren aufgebracht, nachdem auf dom Substrat die integrierte Schaltungsanordnung gebildet worden ist, die in den schematischen Fig. 11a bis 11c nicht gesondert dargestellt ist.

Danach werden in der oben beschriebenen i/ci.se durch die Kontaktlöcher 74- hergestellt, wie e:; Fig. 11a zeigt. Anschließend werden dann galvanoplaatisch ketallpfosten auf dem Substrat erzeugt. Diese l'fosten können aus einem Metall wie Kupfer, Silber oder Platin beistehen. Der zum Galvanisieren erforderliche Strom kann leicht erzeugt werden, indem das Halbleiter-Substrat elektrisch angeschlossen wird, Die Polarität des Ualvanisierungsstromes ist derart, daß die Dioden-Üperrschichten der integrierten Schaltung in bezug auf das Halbleitersubstrat in Durchlaßrichtung beaufschlagt sind. Das Halbleitersubstrat bildet demnach in dem galvanischen Bad die Kathode. Wie aus Fig. 11c ersichtlich, wird als nächstes der Überschuß an galvanisch abgeschiedenem Metall durch Polieren so weit abgetragen, daß die i-nden der Pfosten in der gleichen i^bene liegen wie die Oberfläche der AU3gleichsschicht Das Polieren kann von Hand erfolgen, zumal galvanisch abgeschiedene Metalle oft sehr weich sind, ^a bleiben daher die geglätteten l'fosten 77a und 77t> zurück. Anschließend kann dann, wie in Fig. 11d dargestellt, die zur Bildung

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der reflektierenden Elektroden dienende Metallschicht abgeschieden, maskiert und geätzt werden, um die voneinander getrennten Elektroden 73^a und 73b zu bilden, die mit den zuvor galvanisch hergestellten pfosten 77^a bzw. 77b Kontakt machen. Die reflektierenden Metallelektroden sollen die oben angegebenen Bedingungen erfüllen, Silber, .Rhodium und kupfer sind geeignete Materialien oder üaterial-Kombinationen.

Bei dem in den Fig. 12a bis 12c dargestellten Heratellungs-Verfahren wird das Substrat 70 zunächst so behandelt, daß alle die oben behandelten Schaltungsanordnungen erzeugt werden. Daraufhin wird eine rhotolaokschicht 79 aufgebracht. Diese Lackschicht ψ) wird unter Verwendung einer Maske belichtet, welche die L'ontaktiöcher definiert, und dann entwic!:elt. Durch diese Entwicklung Vvird der lhotolack an deii stellen entfernt, an denen kuntaktlöcher entstehen üollen. Danach wird lletall galvanisch in der gleichen VJeine auf dein Substrat abgeschieden, wie es vorstehend behandelt wurde. Wenn der Photolack durch iiuflösen entfernt wird, bleiben die Kontaktpfoaten 7Ha und ψ)\> in ihren Stellungen auf dem Substrat übrig, wie es schematise!) in Fig. 12b dargestellt ist. iils nächstes vvird die Auagleichsachicht 71» beispielsweise aus J'ol/iiuid, aufgebracht und die Anordnung mechanisch poliert, um zu gewährleisten, dali die Überflächen der Hontaktpfosten 78a und 78b und der Ausgleichsschicht 71 in der gleichen Ebene liegen. Danach werden, wie in Fig. 1IM veranschaulicht, eine Schicht aus reflektierendem l.ietall , nämlich aua Chrom, Silber oder Khodium aufgebracht. Diese reflektierende Metallschicht wird dann maskiert und geatzt, um die einzelnen reflektierenden ^lelctroden 7:>» und 73b zu bilden.

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Nach der Erfindung hergestellte Bildschirme sind für zur direkten Betrachtung bestimmte Sichtgeräte bestimmt, beispielsweise für Installationen in Fahr- und Flugzeugkanzeln, insbesondere im Helm oder über Kopf angeordnete Anzeigen, zur optischen Signalverarbeitung und für andere in weiten Bereichen verwendbare Anzeigeeinrichtungen. Allgemein bildet ein solcher Bildschirm eine Alternative zu Kathodenstrahlröhren zur Darstellung von Ferneeh- und Hadarinforiaationen sowie zur Darstellung von Bildern, Symbolen oder graphiechen Darstellungen in allgemeinen Anwendungen. Durch die Erfindung wird bei aolchen Anwendungen eine bedeutende Verbesserung des Mindeatkontrastes in bedeutend vergrößerten Blickwinkeln erzielt.

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Claims

Patentansprüche

Flüssigkristall-Bildschirm mit Matrix-Ansteuerung, der auf einer Seite einer Flüssigkristall-Schicht eine integrierte Schaltungsanordnung, die aus einer auf der der Flüssigkristall-Schicht zugewandten Seite eines Halbleiteraubstrats angeordneten Feldeffekttransistor-Matrix besteht, und reflektierende Elektroden aufweist, die den einzelnen Feldeffekttransistoren zugeordnet und mit ihnen elektrisch leitend verbunden sind und ebenfalls eine Matrix bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der integrierten Schaltungsanordnung und der Elektroden-Matrix eine Ausgleichsschicht (71) aus einem dielektrischen Werkstoff angeordnet ist, welche die Unebenheiten an der überfläche der Schaltungsanordnung ausfüllt und selbst eine ebene Oberfläche aufweist, daß die Elektroden (73a, 73b) von einer auf der Oberfläche der Ausgleichsschicht (71) angeordneten, ebenen, reflektierenden Elektrodenschicht (73) gebildet werden, die in die einzelnen Elektroden der Matrix unterteilt ist, und daß in der Ausgleichsschicht (71) für jede einzelne Elektrode wenigstens ein Kontaktloch (72) angeordnet und die Elektroden mit dem jeweils zugeordneten Feldeffekttransistor durch das zugeordnete Kontaktloch hindurch elektrisch leitend verbunden sind.

Flüssigkristall-Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden-Schicht (73) aus Chrom, Silber und/oder Rhodium besteht.

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3. Flüssigkristall-Bildschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die iilektrodenachicht aus einer unteren Chrouischicht und einer oberen Silberschicht besteht.

4. Flüssigkristall-Bildschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschicht (?Ό aus einem Glas besteht.

5· Flüssigkristall-Bildschirm nach einem der Ansprüche bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die kusgleiehsschicht (71) aus einem Polyiraid besteht.

6. Flüssigkristall-Bildschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden (73a» 73b) und den Feldeffekttrunsiutoren aus Abschnitten der Elektrodenschicht (73) bestehen, die sich über die Händer der Kontaktlöcher (72) hinweg zur Oberseite der integrierten Schaltungsanordnung erstrecken.

7. Flüssigkristall-Bildschirm nach einem der Ansprüche bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen zwischen den Elektroden (73*0 und den Feldeffekttransistoren aus massiven Metallgliedern (7^a> bestehen, »lche die Kontaktlöcher ausfüllen und deren Oberseite in der gleichen Ebene liegt wie die Oberfläche der Elektrodenschicht (73), während ihre Unterseiten mit der integrierten Schaltungsanordnung elektrischen Kontal·. machen.

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