DE3605001C2

DE3605001C2 -

Info

Publication number: DE3605001C2
Application number: DE3605001A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nara Jp Kato; Hirohisa Gose Nara Jp Tanaka; Fumiaki Yamatokoriyama Nara Jp Funada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1988-06-30
Also published as: JPH0422498B2; GB8604231D0; GB2173029B; US4834507A; GB2173029A; DE3605001A1; JPS61190315A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Farb-An zeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs.

Eine Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung enthält eine Vielzahl von Bildelementen, die nach Art einer Punktmatrix angeordnet sind. Jedes Bildelement ist mit einer farbgebenden Vorrichtung zur Erzeugung einer speziellen Farbe aus additiven Primärfarben ausge rüstet. An jedem Bildelement liegt zur Erzeugung der ihm zugeordneten Farbe mit einer durch das Videosignal festgelegten Helligkeit eine gesteuerte Spannung an. Durch Kombinieren der Farben benachbarter Bildelemente läßt sich nach dem gleichen Prinzip wie bei einer Katho denstrahl-Farbröhre ein Bild erzeugen, das durch sämt liche beliebige Farben, einschließlich der Halbtonfarben und natürlicher Frben, definiert ist.

Eine bekanne Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht (DE-OS 33 13 804) weist zahlreiche Bildelemente auf, die innerhalb horizontaler Zeilen mit gegenseitigen Abständen angeordnet sind. Zwei vertikal benachbarte Zeilen von Bildelementen sind um den halben Wert des Gangabstandes gegeneinander versetzt. Zwischen den Zeilen verlaufen gradlinige Abtastelektroden zum Identifizieren der abzutastenden Zeile und in verti kaler Richtung verlaufen Signalelektroden zum Anlegen von Farbsignalen an die Bildelemente. Die Signalelek troden haben jeweils einen vertikalen Abschnitt, an den sich im Bereich zwischen den Zeilen ein horizontaler Abschnitt von der Länge des halben Gangabstandes an schließt, bis wieder ein vertikaler Abschnitt im Innern der nächsten Zeile folgt. Bei der bekannten Vorrichtung ist an einer Ecke eines jeden Bildelementes ein Dünn filmtransistor gebildet. Hierzu zweigt von der Abtast elektrode rechtwinklig ein Abschnitt ab, der die Gate- Elektrode des Dünnfilmtransistors bildet. Von dem ver tikalen Bereich der Signalelektrode zweigt ebenfalls ein Abschnitt rechtwinklig ab, der die Source-Elektrode des Dünnfilmtransistors bildet und sowohl der von der Abtastelektrode abzweigenden Abschnitt als auch einen Bereich der Bildelement-Elektrode überlappt. Die von den Abtastelektroden und den Signalelektroden abzwei genden Abschnitte erfordern viel Platz und relativ große Aussparungen aus dem Feld der Bildelement-Elek trode. Darunter leidet die Güte des zu reproduzierenden Bildes, wobei insbesondere eine schlechte räumliche Auflösung in vertikaler Richung entsteht. Ferner können auf dem Bildschirm unerwünschte Moir´-Muster auf treten.

Eine nach § 3 (2) PatG als Stand der Technik geltende Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung (EP-OS 8 51 04 516) ist in Fig. 1 dargestellt. Die Bild elemente 104 bzw. die Elektroden für solche Bildelemen te, sind in Zeilen ausgerichtet, die jeweils horizontal verlaufen. In jeder Zeile sind die Bildelemente mit einem vorgegebenen Gangabstand P angeordnet, so daß zwischen zwei benachbarten Bildelementen ein vorgegebe ner Abstand S ₁ liegt. Die Zeilen verlaufen parallel zueinander mit vorbestimmten Abstand (der weiteste ist als S ₂ dargestellt) zwischen zwei benach barten Zeilen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Bildelemente 104 in den ungeradzahligen Zeilen gegen über den Bildelementen 104 in den geradzahligen Zeilen um den halben Wert des Gangabstandes, mit dem die Bildelemente horizontal angeordnet sind, versetzt. Auf diese Weise sind die drei additiven Primärfarben, z. B. rot (R), blau (B) und grün (G) einander dicht benach bart in einer Form angeordnet, die dem Zeichen "Delta" ähnelt.

Zum Betreiben jedes Bildelementes ist eine Vielzahl von geradlinien Abtast-Elektroden 101 vorgesehen, die sich jeweils entlang der oberen Seite jeder Zeile von Bild elementen erstrecken. Weiterhin vorgesehen ist eine Vielzahl von Signal-Elektroden 102, die jeweils defi niert sind durch alternierend auftretende senkrecht verlaufende Teilstücke 102 v und waagerecht verlaufende Teilstücke 102 h. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, liegen die senkrecht verlaufenden Teilstücke 102 v in dem Raum zwischen zwei horizontal angeordneten Bildelementen, und die waagerecht verlaufenden Teilstücke 102 h liegen in dem Raum zwischen zwei Bildelementen in zwei benach barten Zeilen. Jede Abtast-Elektrode 101 weist eine Abzweig-Elektrode 101 b auf, die jeweils in dem Raum zwischen zwei horizontal angeordneten Bildelementen verläuft. Die Abzweig-Elektrode 101 b überlappt zum Teil das senkrecht verlaufende Teilstück 102 v und zum Teil eine Drain-Elektrode 103, die ihrerseits weiterhin zum Teil eine Elektrode überlappt, die die Bild-Elektrode definiert, so daß in dem Raum zwischen zwei horizontal ausgerichteten Bildelementen ein Dünnfilm-Transistor gebildet wird. Die Dünnfilm-Transistoren werden alter nierend auf der rechten Seite und auf der linken Seite der Signal-Elektrode 102 ausgebildet, so daß jede Sig nal-Elektrode ein besonderes Farb-Signal trägt.

Die oben beschriebene Delta-Anordnung der Bildelemente ist mit dem Problem behaftet, daß die Elektroden 101 und 103 relativ viel Platz einnehmen. Infolgedessen steht für die Bildelemente entsprechend weniger Platz zur Verfügung, was unvermeidlich eine Minderung der Helligkeit des Bildes auf dem Schirm bedingt. Insbe sondere erfordert ein Dünnfilm-Transistor einen relativ weiten Abstand zwischen den Bildelementen 104, und die Abtast-Elektrode 101 und das waagerecht verlaufende Teilstück 102 h, die nebeneinander liegen, nehmen einen relativ großen Raum zwischen den Bildelementen in zwei Zeilen ein. Die Verringerung des für die Bildelemente verfügbaren Platzes nimmt mit steigender Zahl der Bild elemente zu.

Zur Lösug des obigen Problems könnte man zu dem Schluß gelangen, daß die Breite der Abtast-Elektrode 101 und des waagerecht verlaufenden Teilstücks 102 h verkleinert werden könnte. Dies zieht jedoch eine Erhöhung des Ohm' schen Widerstandes der Elektroden nach sich, wodurch das Signal in unerwünschter Weise geschwächt wird.

Es ist auch möglich, zur Vergrößerung des Platzes für das Bildelement das waagerecht verlaufende Teilstück 102 h über der Abtast-Elektrode 101 anzubringen. Eine Überlappung der Strukturen der Elektroden 102 h und 101 bewirkt jedoch eine Erhöhung des kapazitiven Blind widerstandes zwischen den Elektroden 102 h und 101, der das durch die Signal-Elektrode 102 übermittelte Signal nachteilig beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig kristall-Farb-Anzeigevorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art mit verbesserter Elektrodenanordung zur Vergrößerung der verfügbaren Fläche der Bildelemente zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs ange gebenen Merkmalen.

Diese Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt eine Zunahme der von den Bildelementen zu besetzenden prozentualen Fläche des gesamten Bildschirms.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeich net sind, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein ausschnittsweise Draufsicht einer in einer älteren Patentanmeldung offen barten Flüssigkristall-Farb-Anzeigevor richtung,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Draufsicht einer Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Draufsicht einer Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrich tung der Fig. 2 in vergrößertem Maß stab, aus der insbesondere der Aufbau des Dünnfilm-Transistors zu ersehen ist und

Fig. 4 eine Querschnitt-Ansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung weist gemäß Fig. 4 eine Basisstruktur BS, eine parallel zu der Basisstruktur BS verlaufende und dieser gegenüber liegende Filterstruktur FS, wobei zwischen den Strukturen BS und FS ein vorher festgelegter Abstand mittels eines geeigneten (nicht dargestellten) Ab standhalters eingehalten wird, und einen in den Raum zwischen den Strukturen BS und FS eingefüllten Flüs sigkristall LC auf. Die Filterstruktur FS umfaßt eine Glasplatte 20, ein auf der Glasplatte 20 in einem Mosaikmuster der additiven Primärfarben aufgebrachtes Farbfilter 22, eine gemeinsame Elektrode 24 zum Betrieb jedes Bildelements und eine Orientierungsfolie 26. Die Erfindung betrifft insbesondere die Basisstruktur BS, die im einzelnen hiernach beschrieben wird.

Nach Fig. 2 umfaßt die Basisstruktur BS der Flüssigkri stall-Farb-Anzeigevorrichtung ein durchsichtiges oder undurchsichtiges Substrat 1 aus einem elektrisch nicht-leitenden Material wie Glas (z. B. 7059 der Corning Co., USA, oder NA 40 der HOYA Co., Japan) oder synthetischem Harz. Aufgebracht auf das Substrat 1 sind eine Vielzahl durchsichtiger oder undurchsichtiger Elektroden 7 zur Festlegung der Bildelemente, Abtast- Elektroden 2 und Signal-Elektroden 5. Die Elektroden 7 werden als Bildelement-Elektroden (Spot-Elektroden) bezeich net, während die Abtast-Elektroden 2 und die Signal- Elektroden 5 als Linien-Elektroden bezeichnet werden.

Die Bildelement-Elektroden 7 sind in Zeilen ausgerichtet, wo bei jede Zeile waagerecht verläuft. In jeder Zeile sind die Bildelement-Elektroden mit einem vorher festgelegten Gang abstand P angeordnet, so daß sie einen bestimmten Ab stand S ₁ zwischen zwei benachbarten Bildelement-Elektroden bilden. Die Zeilen verlaufen parallel zueinander mit einem bestimmten Abstand (der weiteste ist als S ₂ dargestellt) zwischen zwei benachbarten Zeilen. Die Bildelement-Elektroden 7 in einer Zeile und die Bildelement-Elektro den 7 in der nächsten Zeile sind um den halben Wert des Gangabstandes, 0,5 P, gegeneinander versetzt. In Fig. 2 sind die Zeichen R, B und G, die die additiven Primär farben rot, blau bzw. grün bezeichnen, lediglich als Beispiel angegeben, um die jeder Bildelement-Elektrode zuge ordnete Farbe zu verdeutlichen. Tatsächtlich werden die Farben in Bereichen, die den Bildelement-Elektroden entspre chen, der Filter-Struktur FS hinzugefügt. Da die addi tiven Primärfarben eines Satzes (R, G und B) in einer dreiecksähnlichen Form angeordnet sind, wird eine der artige Anordnung der Bildelement-Elektroden, d. h. der Bild elemente, Delta-Anordnung genannt.

Abtast-Elektroden 2 werden jeweils in den Abständen S ₂ gebildet und verlaufen jeweils geradlinig. Jede Signal- Elektrode 5 wird gebildet durch alternierend auftre tende senkrecht verlaufende Teilstücke 5 v und waage recht verlaufende Teilstücke 5 h. Wie in Fig. 2 darge stellt ist, sind die senkrecht verlaufenden Teilstücke 5 v in dem Raum S ₁ untergebracht, und die waagerecht verlaufenden Teilstücke 5 h sind in dem Raum S ₂ unterge bracht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Dünnfilm- Transistor TFT in Verbindung mit jedem waagerecht ver laufenden Teilstück 5 h gebildet. Der Aufbau und die Schritte zur Herstellung des Dünnfilm-Transistors werden im Folgenden beschrieben.

Wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist, wird zuerst eine Abtast-Elektrode 2, z. B. aus Tantal (Ta), auf dem Sub strat abgeschieden. Ein Teil der Abtast-Elektrode 2 dient als Gate-Elektrode des Dünnfilm-Transistors TFT. Dann wird ein Gate-Isolierfilm 3, z. B. aus Si₃N₄ und mit einer Dicke von 200 nm, über der Abtast-Elektrode 2 abgeschieden. Danach wird ein Halbleiter-Film 9 auf den Gate-Isolierfilm 3 mittels einer Glimmentladung von SiH₄ erzeugt, wodurch eine 200 nm dicke Schicht aus amorphem wasserstoffhaltigen Silicon (a-SiH) gebildet wird. Anschließend wird eine Isolierschicht 4, z. B. aus Si₃N₄ mit einer Dicke von 500 nm abgeschieden, so daß die gesamte Abtast-Elektrode 2 und die Doppelschicht aus den Filmen 3 und 9 bedeckt wird. Ein Paar längli cher Öffnungen 8 a bzw. 8 b wird entlang gegenüberliegen der Seitenteile des Halbleiterfilms 9 hergestellt. Dann wird die Signal-Elektrode 5, die als Source-Elektrode dient, unter Verwendung von Titan in solcher Weise auf gebracht, daß sie die Isolierschicht 4 überlappt und nur die Öffnung 8 a bedeckt, so daß die Signal-Elektrode 5 direkt über die Öffnung 8 a mit der Halbleiterschicht 9 in Kontakt steht. Eine Flicken-Elektrode (Patch- Elektrode) 6, die als Drain-Elektrode dient, wird in ähnlicher Weise unter Verwendung von Titan so aufge bracht, daß sie die Isolierschicht 4 überlappt und nur die Öffnung 8 b bedeckt, so daß die Drain-Elektrode 6 direkt über die Öffnung 8 b mit der Halbleiterschicht 9 in Kontakt steht. Danach wird die Bildelement-Elektrode 7 durch Abscheidung von ITO in solcher Weise gebildet, daß ein Teil der Bildelement-Elektrode 7 in der in Fig. 4 dargestellten Weise einen Teil der Drain-Elektrode 6 überlappt. Danach werden eine Schutzschicht 28 und ein Orientierungsfilm 30 auf die gesamte Basisstruktur BS aufgebracht.

Wenn beim Betrieb eine positive Spannung an die Abtast- Elektrode 2 angelegt wird, werden in dem Halbleiterfilm 9 Elektronen in Richtung auf die Gate-Isolierschicht 3 verschoben, wodurch eine Elektronenschicht in der Nähe der Unterseite des Halbleiterfilms 9 erzeugt wird, die in Kontakt mit der Gate-Isolierschicht 3 gehalten wird. Auf diese Weise wird der Ohm'sche Widerstand zwischen der Signal-Elektrode (Source-Elektrode) 5 und der Drain-Elektrode 6 verändert.

Da bei der Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung nur die Signal-Elektrode 5, insbesondere das senkrechte Teilstück 5 v, durch den Raum S ₁ zwischen den Bildelement- Elektroden 7 hindurch verläuft, kann dieser Raum S ₁ schmaler gemacht werden im Vergleich zu der Anordnung gemäß dem Stand der Technik, bei dem der Dünnfilm- Transistor in Verbindung mit dem senkrechten Teilstück gebildet wird.

Da weiterhin der Dünnfilm-Transistor in dem Raum S ₂ unter Benutzung eines Teils der Signal-Elektrode 5, insbesondere des waagerechten Teilstücks 5 h, und eines Teils der Abtast-Elektrode 2 gebildet wird, können die Elektroden 5 und 2 in sich teilweise überlappender An ordnung angebracht werden, wodurch sie weniger Platz zwischen den Zeilen benötigen.

Demgemäß läßt sich insgesamt die Fläche für das Auf bringen der Bildelement-Elektroden 7 vergrößern, wodurch es möglich wird, ein helles Bild auf dem Schirm zu erzeugen. Beispielsweise läßt sich in dem Fall, in dem 3000 Bildelemente auf 1 cm² vorhanden sind, die Fläche für das Aufbringen der Bildelement-Elektroden 7 für die Bildelemente im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestell ten Anordnung um 15% steigern. Der Prozentsatz kann noch weiter erhöht werden, wenn die Zahl der Bild elemente weiter erhöht wird.

Da außerdem keine nennenswerte Zunahme des Überlap pungsbereichs zwischen der Signal-Elektrode und der Abtast-Elektrode stattfindet, nimmt der kapazitive Blindwiderstand zwischen diesen nicht zu.

Im übrigen ist es auch nicht erforderlich, jede Abtast- Elektrode mit einer Abzweig-Elektrode zu versehen.

Claims

Flüssigkristall-Farb-Anzeigevorrichtung mit
einem Substrat (1) aus einem elektrisch nicht leitenden Material,
einer Vielzahl von in horizontalen Zeilen angeordneten Bildelement-Elektroden (7), die innerhalb einer Zeile gleichmäßige Abstände (S ₁) voneinander haben, wobei die Bildelement-Elektroden (7) benachbarter Zeilen um den halben Wert des Gangabstandes (P) der Bildelement-Elek troden einer Zeile gegeneinander versetzt sind,
mehreren horizontalen Abtastelektroden (2), die in den Zwischenräumen zwischen den Zeilen verlaufen,
mehreren Signalelektroden (5), die jeweils zwischen zwei Bildelement-Elektroden (7) einer Zeile vertikal und in dem Zwischenraum zwischen benachbarten Zeilen horizontal verlaufen,
und jeweils einem Dünnfilmtransistor (TFT), dessen Gate-Elektrode mit der Abtastelektrode (2) und dessen Source-Elektrode mit der Signalelektrode (5) verbunden ist und dessen Drain-Elektrode ein Teil der Bildele ment-Elektrode (7) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilmtransistoren (TFT) jeweils längs der horizontalen Bereiche (5 h) der Signalelektroden (5) ausgebildet sind und daß in den Zwischenräumen zwischen den Zeilen ein Bereich der Abtastelektrode (2) die Gte-Elektrode und ein Bereich der Signalelektrode (5) die Source-Elektrode des Dünnfilmtransistors bildet.