DE2837433C2 - Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung - Google Patents
Flüssigkristall-Anzeigetafel in MatrixanordnungInfo
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Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeigen und betrifft eine Anzeigetafel dieser Gattung
in Matrixanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine derartige Anzeigetafel ist durch Proc. S. 1. D. Bd.
17/1,1976, S. 39—55 bekannt Dort wird Aluminiumoxid
als Isolationsmaterial für die Unterlage und die Isolierschicht der Dünnfilmtransistoren eingesetzt, eine
Schutzschicht ist nicht vorhanden.
Durch die DE-OS 24 19 170 ist eine Anzeigetafel ähnlich
der nach dem Oberbegriff des Anspruchs mit Schutzschicht auf den Dünnfilmtransistoren bekannt, jedoch
mit CdSe oder CdS anstelle von Te als Halbleitermaterial. Bei dieser Anordnung wird ebenfalls Aluminiumoxid
für die Isolierschicht der Dünnfilmtransistoren verwendet, für die Schutzschicht aber Calciumfluorid,
Siliziumoxid oder Quarz.
Als Entwicklung der Westinghouse Electric Company sind Flüssigkristall-Anzeigetafeln in Matrixanordnung
bekannt geworden, bei denen im Verlauf des Herstellprozesses ein dünner metallischer Film aus der Dampfphase
niedergeschlagen wird, über den Feldeffekttransistoren und parasitäre Kondensatoren in die Fläche der
Anzeigetafel eingebaut werden; vgl. insbesondere den Fachaufsatz T. P. Brody et al, »A 6" χ 6" 20 lines/inch
Liquid Crystal Display Panel« in IEFE Trans, on Electron Devices ED-20, S. 995, 1973. In dieser Veröffentlichung
ist erwähnt, daß die in die Flüssigkristall-Anzeigetafel eingebauten Dünnfilm-Transistoren auf der
Grundlage von Cadmium-Selen (CdSe) ohne spezielle
Schutzschicht, aber mit auf der Innenseite der Tragplatte ganzflächig aufgebrachter Orientierungsschicht für
die Flüssigkristallmoleküle hergestellt sind. In mehrerlei Hinsicht befriedigen jedoch Cadmium-Selen-Dünnfilm-Transistoren
nicht zur Steuerung solcher Flüssigkristall-Anzeigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristall-Anzeigetafel
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche störunanfälliger ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs zu entnehmen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, daß die Flüssigkristall-Anzeigetafel ein Paar Unterlagen enthält, von denen je eine mehrere Gate-Leitungen,
mehrere dazu senkrechte Source-Leitungen sowie an jedem Gate- und Source-Leitungs-Kreuzungspunkt
einen Dünnfilm-Transistor (TFT), gebildet durch eine Halbleiterschicht aus Tellur (Te), und die andere
einen transparenten und elektrisch leitfähigen Film trägt, und daß ferner eine Schicht aus einem sandwichartig
zwischen der Transistoranordnung und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film angeordneten
Flüssigkristall-Material vorhanden ist, wobei jeder Transistor entsprechend seiner räumlichen Ausdehnung
eine Schutzschicht aus Aluminium aufweist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele, welche die Merkmale der Erfindung enthalten, werden nachstehend in
Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert Darin zeigen
ίο Fig. l(a) bis l(d) schematische Querschnittsdarstellungen
von im Rahmen der Erfindung verwendeten Dünnfilm-Transistoren (TFT),
Fig.2 eine graphische Kennlinien-Darstellung zu
den Transistoren der F i g. l(a) bis l(d),
F i g. 3 ein schematisches Schaltbild einer Zellenansteuerschaltung
für eine Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung,
F i g. 4 graphische Darstellungen der Source-, Gate- und Drain-Spannungen, wie sie der Ansteuerschaltung
von F i g. 3 zugeführt werden,
Fig.5 eine andere Ansicht der Ansteuerschaltung
von F i g. 3,
F i g. 6 bis 8 ein schematisches Schaltbild, ein Querschnitts-Ausschnitt
bzw. eine abgebrochene perspektivische Darstellung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel in
Matrixanordnung;
F i g. 9 eine Kennliniendarstellung zurr, TFT, und
Fig. 10 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigetafei in Matrixanordnung.
Fig. 10 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigetafei in Matrixanordnung.
Die Fig. l(a) bis l(d) zeigen Formen von Dünnfilm-Feldeffekt-Transistoren
(TFT = Thin-Film Field-Effekt Transistor), die durchweg ein isolierendes Substrat
(Tragplatte) 1, eine Gate-Elektrode 2, eine Isolierschicht 3, eine Halbleiterschicht 4, eine Source-Elektrode 5 und
eine Drain-Elektrode 6 aufweisen.
Wie eingangs bereits erwähnt, besteht die Halbleiterschicht 4 aus Tellur (Te). Als leitfähiges Material für die
Source-Eleklrode 5 und die Drain-Elektrode 6 kann Gold (Au), Aluminium (Al), Indium (In) oder Kupfer (Cu)
gewählt werden. Das Material für die Isolierschicht 3 kann SiO, S1O2, AI2O3 und/oder CaF2 sein. Das Material
für die Gate-Elektrode 2 kann Gold, Aluminium od. dgl. sein. Ein typisches Beispiel für die Leistungscharakteristik
eines so aufgebauten Transistors läßt sich der Kennliniendarstellung von Fig.2 entnehmen, wo vorausgesetzt
ist, daß die Gate-Spannung vorhanden ist.
F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Schaltbild einer bevorzugten Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixan-Ordnung,
wo jeder Matrix-Kreuzungspunkt durch einen oben beschriebenen Dünnfilm-Transistor 7 und einen
parasitären Kondensator 10 angesteuert wird. Diese spezielle Anzeigetafel enthält eine Drain-Elektrode 8,
eine Flüssigkristallzelle 9, eine gemeinsame Gate-Elektrode 11 und eine gemeinsame Source-Elektrode 12.
Das Spannungsdiagramm von Fig.4 zeigt das Ansteuerspannungsverhalten
der Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung von Fig.3, worin (a) eine
Source-Spannung, (b) eine Gate-Spannung und (c) eine Drain-Spannung ist. Es sei darauf hingewiesen, daß
Fig.3 und 4 nur eine einzige Zelle bzw. ein einziges
Element der Matrixanordnung zeigen, während in Wirklichkeit mehrere solcher Zellen in X- und Y-Richtung
aneinandergereiht sind, um die Matrixanordnung ansteuern zu können. Eine Draufsicht auf die Zelle der
Matrixanordnung zeigt F i g. 5. Das Metall für die Elektroden besteht aus Gold (Au) oder Aluminium (Al), das
Isoliermaterial ist S1O2 oder AI2O3, und das Halbleiter-
material Tellur (Te).
Einzelheiten der Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung in Verbindung mit ihrer Ansteucrschaltung
zeigen die F i g. 6 bis 8.
Ein gemäß obiger Beschreibung aufgebauter Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor
20 ist mit seiner Gate-Elektrode an X-Leitertreiber Ri bis An, und mit seiner Source-Eleklrode
an Y-Leitungstreiber Ci bis Cn angeschlossen.
Zwischen der Drain-Elektrode des TFT 20 und Massepotential befindet sich ein FIüssigkristall-Material
27, und zwischen der Drain-Elektrode und der Gate-Elektrode liegt ein Kondensator 26. Da zwischen den an
den Flüssigkristall angelegten elektrischen Signalen und den daraus resultierenden Änderungen seiner optischen
Eigenschaften eine Zeitverzögerung besteht, sorgt der Kondensator 26 dafür, daß die Anwesenheitsdauer einer
am Flüssigkristallmaterial anliegenden Signalspannung sich über die Erholzeit hinauserstreckt, damit das Flüssigkristallmaterial
punktförmig reagieren kann. Aus diesem Grund hat der Feldeffekt-Transistor 20 iinen gegebenen
Schwellwert, Jn F i g. 6 liegt der Kondensator 26 zwischen Drain- und Gate-Elektrode des Transistors 20,
um Kopplungen zwischen dem Kondensator und Massepotential zu vermeiden. Angenommen, der X-Leitertreiber
Rt erzeugt einen positiven Impuls und der Y-Leitertreiber
Ci einen negativen Impuls, dann wird eine an den Kondensator Cn angelegte Spannung sich über
eine Analogspannung 30 von dem V-Leitertreiber C1
um eine Amplitude erhöhen, welche durch die Form des Impulses 29 bestimmt ist Geht der impuls 29 jedoch auf
Massepotential zurück, so daß der Transistor Tu gesperrt
ist, dann ist die Spannung am Kondensator 711 im wesentlichen derjenigen gleich, welche vom V-Leitertreiber
Ci zugeführt wird, so daß der Kondensator C\ \
parallel mit der Flüssigkristallzelle Tw liegt Da der
Kondensator 26 zwischen Gate- und Drain-Elektrode des Feldeffekt-Transistor 20 liegt, befindet er sich parallel
mit dem Flüssigkristall über dem größten Teil einer Rahmenperiode und fördert dadurch das Ansprechen
des Flüssigkristailes.
Bei der in F i g. 7 und 8 dargestellten Transistoranordnung trägt eine Unterlage (Deckplatte) 40 einen transparenten
und elektrisch leitfähigen Film 41, und eine zweite Unterlage (Tragplatte) 42 trägt mehrere Gate-Leitungen
44 aus Cr oder Al, eine Isolierschicht 46 aus SiO oder AI2O3 und eine Halbleiterschicht 48 aus Te.
Außerdem sind mehrere Source-Leitungen 50 aus Ag senkrecht zu den Gate-Leitungen 44 auf der Halbleiterschicht
48 angeordnet. Ein Drain-Abschnitt 52 aus Ag befindet sich direkt auf einer bestimmten der Source-Leitungen
50 und dient nicht nur als Drain-Elektrode, sondern zusätzlich als die eine Elektrode des Kondensators.
Zwischen den beiden Unterlagen 40 und 42 ist ein Flüssigkristallmaterial 54 injiziert.
Die erfindungsgemäße Anzeigetafel-Ausführung ist dem eingangs gewürdigten Stand der Technik insbesondere
deshalb überlegen, weil bessere Betriebscharakteristiken vorhanden sind, sie einfacher herstellbar ist und
bei der Fabrikation zur Vermeidung von Ausschuß beiträgt. Wie eingangs erwähnt, besteht ein besonderes
Merkmal der Erfindung darin, daß bei der hier vorliegenden Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung
der Ansteuerungs-Feldeffekt-Transistor TFT die Tellur-(Tc)Halbleiterschicht beinhaltet.
Mit Tellur werden nach den Erkenntnissen der Erfinder dadurch Vorteile erzielt, daß es gering photoleitende
Eigenschaften hat. Dagegen ist bekannt, daß bei den bisher verwendeten Dünnlilmtransistoren aus Cadmiumsulfid
(CdS) oder Cadmii-m-Selen (CdSe) besondere
photoleitende Eigenschaften vorliegen. In F i g. 9 ist graphisch dargestellt, wie bei der Verwendung von Cadmiumsulfid
oder Cadmium-Selen der Drain-Strom von der Drain-Spannung abhängig ist. Die durchgehenden
Linien 13 gelten für die Abwesenheit von einfallendem Licht Wenn jedoch Licht auf die Anordnung fällt dann
addiert sich ein Fotostrom, und es gelten die unterbrochen gezeichneten Linien 14. Dadurch erhöht sich der in
Fi g. 9 mit 15 bezeichnete Ausschaltwiderstand R„b auf
den Wert 16 und der mit 17 bezeichnete Einschaltwiderstand Rci„ auf den Wert 18, d. h„ das Verhältnis 15 :17
ändert sich auf das Verhältnis 16:18. Diese Erscheinung führt zu unstabilen Betriebscharakteristiken beim
Dünnfilmtransistor, da die Menge des einfallenden Lichtes niemals konstant sein wird. Um diesen Mangel zu
vermeiden, müßte der Lichteinfall entweder verhindert oder stets konstant gehalten werden. Dies führt bei den
bekannten Anordnungen zu Komplikationen.
Dennoch ist es bei der erläuterten bekannten Anzeigetafelanordnung
sehr schwierig, die Amplitude des auf die Halbleiterschicht des TFT einfallenden Lichtes konstant
zu halten. Die Fabrikation wird kompliziert, auch wenn es gelingen sollte, von der Gestaltung her eine
Lichtabschirmung zu bilden. Erfindungsgemäß ist keine derartige Lichtabschirmung erforderlich, weil Tellur seine
Leitfähigkeit bei einfallendem Licht kaum verändert; dadurch wird die Fabrikation wesentlich vereinfacht
Ein weiterer Vorteil der Erfindung leitet sich daraus ab, daß Tellur nur aus einem einzigen chemischen Element besteht, somit gleichförmig und einheitlich zusammengesetzt ist. Dagegen ist die gleichmäßige Zusammensetzung und einheitliche Natur bei Dünnfilmtransistoren aus Cadmiumsulfid oder Cadmium-Selen viel weniger erwünscht als bei einem Einzelelement-Halbleitermaterial.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung leitet sich daraus ab, daß Tellur nur aus einem einzigen chemischen Element besteht, somit gleichförmig und einheitlich zusammengesetzt ist. Dagegen ist die gleichmäßige Zusammensetzung und einheitliche Natur bei Dünnfilmtransistoren aus Cadmiumsulfid oder Cadmium-Selen viel weniger erwünscht als bei einem Einzelelement-Halbleitermaterial.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine Notwendigkeit zum Beheizen eines Substrates
besteht, wenn Tellur aufgedampft wird. Beim Aufdampfen von Cadmiumsulfid oder Cadmium-Selen zur Bildung
einer Halbleiterschicht eines Dünnfümtransistors ist es notwendig, das Substrat auf 15€°C bis 4500C zu
beheizen, oder nach dem Aufdampfen der Schicht das Substrat in einer Atmosphäre aus getrocknetem Sauerstoff,
getrocknetem Stickstoff oder einer Kombination von beiden einer Wärmebehandlung zu unterziehen.
Verwendet man dagegen Tellur, dann sind diese Maßnahmen überflüssig, und die Auswirkungen auf die Metall-
und Isolierschichten vor der Ablagerung des Tellur auf das Substrat sind minimal.
Fi g. 10 zeigt den vollständigen Tellur-(Te)Dünnfilm-Transistor
nach der Erfindung in der Weise, daß eine Isolierschicht (Schutzschicht) 13 aufgelegt ist, welche
den Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor vor dem Flüssigkri-Stallmaterial
schützt. Würde man nämlich das Flüssigkristallmaterial in direkten Kontakt mit dem unter Verwendung
der Halbleiterschicht 4 aus Tellur aufgebauten Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor bringen, dann würden
dessen Betriebscharakteristiken schlechter ausfallen.
Die Isolierschicht 13 besteht aus Aluminiumoxid und wird unter geeigneten Fabrikationsbedingungen aufgebracht.
Verwendet man hier ein ungeeignetes Material oder bringt man ein geeignetes Material unter ungeeigneten
Fabrikiitionsbedingungen auf, dann würden sich
b5 ebenfalls die Betriebscharakteristiken des TFT verschlechtern.
Die nachstehend aufgeführte Tabelle bezieht sich auf die Ergebnisse von Versuchen der Anmelderin in bezug
auf die Isolierschicht für den Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor:
Ablagerungsmethode Material Ergebnis
Aufsprühen S13N4 schlecht
SiO2 schlecht
AI2O3 gut
10
Aufdampfen SiO schlecht
SiO2 schlecht
AI2O3 gut
Aus der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß bei Verwendung von Silicium-Dioxid (S1O2) als Isolierschicht
eine Leistungsverminderung des TFT eintrat. Auch Siliciumnitrid (S13N4) und Siliciummonoxid (SiO)
führten zu einer Verschlechterung der Leistungscharakteristik beim Transistor, abhängig von der Ablagerungsmethode.
Dagegen zeigten sich bei der Abschirmung des Dünnfilm-Feldeffekt-Transistors TFT mit Aluminiumoxid
(AI2O3) durch Aufsprühen oder Aufdampfen keine Änderungen in den Betriebs- bzw. Leistungscharakteristiken
bei Verwendung einer Tellur-(Te)Halbleiterschicht für den TFT. Die Verdampfung wurde durchgeführt
unter einem höher als 10-* Torr liegenden Vakuum,
und die Substrattemperatur lag zwischen Raumtemperatur und 150° C. Vorausgesetzt, der TFT ist von
dem Flüssigkristallmaterial durch die Schutz- bzw. Isolierschicht aus Aluminiumoxid (AI2O3) getrennt, dann
bleiben die ausgezeichneten Eigenschaften des TFT voll erhalten.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
40
45
50
55
eo
Claims (1)
- Patentanspruch:Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung mit einer Tragplatte, die auf einer Seite mehrere Gate-Leitungen und mehrere die Gate-Leitungen kreuzende Source-Leitungen sowie an deren Kreuzungspunkten jeweils einen Dünnfilm- Feldeffekttransistor, dessen Halbleitermaterial Tellur ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dünnfilm-Feldeffekttransistor (7; 20) einzeln mit einer Schutzschicht (13) aus Aluminiumoxid abgedeckt ist
Applications Claiming Priority (2)
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| JP52105552A JPS589429B2 (ja) | 1977-08-30 | 1977-08-30 | マトリックス型液晶表示装置 |
| JP53035635A JPS5845028B2 (ja) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | マトリックス型液晶表示装置 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
ID=26374619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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| FR2512240A1 (fr) * | 1981-08-25 | 1983-03-04 | Thomson Csf | Dispositif de visualisation a commande electrique utilisant un element non lineaire en couche epaisse et son procede de fabrication |
| FR2530868B1 (fr) * | 1982-04-30 | 1988-10-28 | Suwa Seikosha Kk | Transistor a couche mince et dispositif d'affichage a cristaux liquides utilisant ce transistor |
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| US7374984B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-05-20 | Randy Hoffman | Method of forming a thin film component |
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-
1978
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- 1978-08-30 CH CH914078A patent/CH641586A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2837433A1 (de) | 1979-03-08 |
| CH641586A5 (en) | 1984-02-29 |
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