DE3734412A1 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit schichtförmigem Aufbau und einer Vielzahl von auf einem lichtdurch­ lässigen und isolierenden Substrat matrixförmig angeordneten Bild­ punkten mit jeweils einem zugeordneten Feldeffekttransistor, dessen Drain-Kontakt mit dem Bildpunkt in elektrisch leitender Verbindung steht, wobei die Source-Kontakte und die Gate-Kontakte der Feldtran­ sistoren jeweils spalten- bzw. zeilenförmig miteinander elektrisch verbunden sind.

Eine derartige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist z. B. aus "Applied Physics", Vol. A 24, 1981, S. 357-362, bekannt. Bei dieser Ausbildung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erfolgt die Steuerung jedes Bildpunktes durch einen dem Bildpunkt zugeordneten Feldeffekttransistor, der in Dünnfilmtechnik ausgebildet ist. Die Bildpunkte mit ihren zugeordneten Feldeffekttransistoren sind raster­ förmig angeordnet, wobei die Gate-Kontakte der in einer Zeile ange­ ordneten Feldeffekttransistoren miteinander verbunden sind und für jede Zeile ein Anschluß herausgeführt ist, während die Source-Kon­ takte der Feldeffekttransistoren spaltenförmig zusammengefaßt und verbunden sind und jeweils der elektrische Anschluß einer Spalte herausgeführt wird. Die Steuerung der Bildpunkte erfolgt über aus einer logischen Schaltung stammende Signale, die den zeilen- und spaltenförmig herausgeführen Anschlüssen der Gate- und Source-Kon­ takte zugeführt werden.

Der bekannte Aufbau und ihre Herstellung des aus Bildpunkten und Feldeffekttransistoren bestehenden Systemteils einer Flüssigkri­ stall-Anzeigevorrichtung soll anhand von Fig. 1 näher erläutert werden. In der Figur sind verschiedene Herstellungsstadien jeweils in Draufsicht und im Querschnitt zu sehen. Gemäß Fig. 1A wird von einem isolierenden, transparenten Substrat 100, das z. B. aus Glas bestehen kann, ausgegangen. Auf dem Substrat 100 befindet sich eine Vielzahl von rasterförmig aufgebrachten Bildpunkten 101, die das Punktraster für die spätere Anzeige bilden. In Fig. 1 ist jeweils nur ein Bild­ punkt und der ihm zugeordnete Feldeffekttransistor dargestellt. Die weiteren Bildpunkte bzw. Transistoren sind in der gleichen Weise aufgebaut. Der Bildpunkt 101 ist als transparente Elektrodenschicht aus Indium-Zinnoxid ausgebildet.

In den nächsten Herstellungsschritten wird im wesentlichen der Tran­ sistor in seinem Aufbau strukturiert. Dazu wird gemäß Fig. 1B zu­ nächst der Gate-Kontakt 102 auf dem Substrat aufgebraucht, wobei gleichzeitig auch die elektrischen Verbindungen zu den benachbarten Gate-Kontakten der in einer Reihe liegenden Feldeffekttransistoren gebildet werden. Als Kontaktmaterial kann Chrom, Aluminium oder Nickel Verwendung finden. Anschließend werden sämtliche Bildpunkte und Gate-Kontakte mit einer geschlossenen Isolierschicht 103 aus Siliciumoxid oder Siliciumnitrit bedeckt. Diese Isolierschicht dient unter anderem zur Trennung der Gate-Kontakte und der noch aufzubrin­ genden Source-Kontakte bzw. deren Verbindungen. Anschließend wird die aktive Halbleiterschicht 104 aus amorphem Silicium und darüber eine Kontaktschicht 105 aus stark mit Phosphor dotiertem Silicium gebil­ det. Die Bildung der Siliciumschichten erfolgt in bekannter Weise durch die Zersetzung von Silan mittels einer Glimmentladung. Die Strukturierung der in Fig. 1C dargestellten Bereiche 104 und 105 erfolgt in bekannter Weise.

Da die Bildpunkte 101 mit dem Drain-Kontakt des zugeordneten Feld­ effekttransistors zu verbinden sind, wird in den Isolator 103 eine Kontaktöffnung 106 eingeätzt (Fig. 1D). Nach dem Beschichten mit einer Metallschicht werden die Source- und Drain-Kontakte 107 und 108 durch lithographische Prozesse hergestellt, wobei auch der Drain- Kontakt 108 an den Bildpunkt 101 angeschlossen wird.

Vor der Komplettierung der Transistor-Bildpunkt-Matrix zu einer funktionsfähigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung müssen die Feld­ effekttransistoren und ihre Zuleitungen noch gegen äußere Einflüsse passiviert und die Halbleiterschicht 104 gegen Lichteinwirkung ge­ schützt werden, um eine unerwünschte Fotoleitfähigkeit durch einfal­ lendes Licht zu verhindern. Wie in Fig. 1F dargestellt, werden die Transistoren und Bildpunkte 101 mit einer Passivierungsschicht über­ zogen, die anschließend mit einer Metallbeschichtung versehen wird.

Die Metallbeschichtung wird dann derart strukturiert, daß der Kanal­ bereich zwischen Source 107 und Drain 108 durch eine Schutzschicht 110 abgedeckt wird und damit gegen Lichteinwirkung geschützt ist. In einem letzten Herstellungsschritt wird die Passivierungsschicht 109 durch eine weitere Schutzschicht noch verstärkt, die die gesamte Transistor-Bildpunkt-Matrix bedeckt.

Wie erläutert, sind die Gate-Verbindungen 102 von den Source-Verbin­ dungen 107 durch die Isolierschicht 103 voneinander getrennt. An den Kreuzungspunkten der Source- und Gate-Verbindungen (linker Teil in Fig. 1E und Fig. 1F) können jedoch Kurzschlüsse auftreten, die zu einem Ausfall der jeweiligen Zeilen und Spalten führen. Die Gefahr für einen derartigen Kurzschluß läßt sich durch eine Ausführungsform nach Fig. 2 vermindern. Statt den Halbleiter 104 und 105 gemäß Fig. 1C in rechteckige Inseln zu strukturieren, wird eine Struktur in Form eines gespiegelten L gewählt (Fig. 1A). Auf diese Weise wird im Kreu­ zungsbereich die Isolationsschicht 103 durch die Halbleiterschichten 204 und 205 verstärkt (Fig. 2B). Da der Widerstand des amorphen Siliciums jedoch etwa drei bis vier Größenordnungen kleiner ist als der Widerstand der Isolierschicht, können bei größeren Defekten noch Ströme fließen, die zwar keinen Kurzschluß darstellen, jedoch erhebliche Störungen der Anzeigevorrichtung verursachen. Da man aus anderen Gründen die Dicke der amorphen Siliciumschichten möglichst klein wählen muß, werden die an den Kreuzungspunkten auftretenden Defekte durch die in Fig. 2 gezeigte Struktur praktisch nicht reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transistor-Bildpunkt- Matrix für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der eingangs ge­ nannten Art verfügbar zu machen, bei der Kurzschlüsse an den Kreu­ zungspunkten zwischen den Gate-Verbindungen und den Source-Verbin­ dungen weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Source-Kontakte in einer Schichtebene angeordnet sind, die unterhalb der Schichtebene für ihre elektrischen Verbindungen liegt.

Durch diese Struktur werden nicht nur Kurzschlüsse an den Kreuzungs­ punkten der Source- und Gate-Verbindungen vermieden, sondern auch noch weitere Vorteile erzielt. Dadurch, daß die Gate-Verbindungen und die Source-Verbindungen an den Kreuzungspunkten einen größeren Ab­ stand als bei der bekannten Struktur aufweisen, wird an diesen Stel­ len die Kapazität deutlich gesenkt. Das bedeutet, daß zum Adressieren einer Zeile eine geringere Ladung über die Gate-Verbindung fließen muß. Noch weitere Vorteile ergeben sich aus der Darstellung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele.

Das Wesen der Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau einer bekannten Transistor-Bildpunkt-Matrix

Fig. 2 den Aufbau einer weiteren Transistor-Bildpunkt-Matrix

Fig. 3 eine Transistor-Bildpunkt-Matrix gemäß der Erfindung und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Endziffern der Bezugszeichen versehen.

Zur Herstellung der Matrixfigur nach Fig. 3 wird zunächst in ähnli­ cher Weise wie bei der Herstellung nach Fig. 1A bis 1D verfahren. Es werden dann ebenfalls die Source- und Drain-Kontakte 307 und 308 durch Metallisierung mit nachträglicher Strukturierung hergestellt,

jedoch wird im Unterschied zu Fig. 1E nicht eine Verbindung der benachbarten Source-Kontakte eines weiteren Feldeffekttransistors hergestellt. Vor einer Verbindung der Source-Kontakte 307 wird der Schichtaufbau gemäß Fig. 3A mit der Passivierungsschicht 309 über­ zogen. Zur Verbindung der Source-Zuleitung 321 mit dem Source-Kontakt 307 wird in der Passivierungsschicht 309 eine Öffnung 320 eingeätzt.

Durch die anschließende Metallisierung und den nachfolgenden Struk­ turierungsprozeß entstehen einerseits die Source-Zuleitungen 321, die gleichzeitig mit den Source-Kontakten verbunden werden, und anderer­ seits die Lichtschutzschicht 310. Die Schichtebenen für die Source- Kontakte und die Source-Verbindungen sind somit durch die Passivie­ rungsschicht 309 voneinander getrennt, wodurch auch der Abstand der Source-Verbindungen von den Gate-Verbindungen gegenüber der bekannten Ausführungsform vergrößert und damit eine Kurzschlußgefahr vermindert ist.

Die Verbindung des Drain-Kontaktes 308 mit dem Bildpunkt 301 erfolgt gleichzeitig mit den Herstellungsschritten, die erforderlich sind, um die Source-Zuleitung 321 mit dem Source-Kontakt 307 zu verbinden. Auf diese Weise kann der anhand der Fig. 1D erläuterte Strukturierungs­ schritt zur Erzeugung der Kontaktöffnung 106 (entsprechend 306 in Fig. 2) eingespart werden. Statt dessen wird die erforderliche Kon­ taktöffnung 306 zugleich mit der Öffnung 320 eingeätzt. Durch die Einsparung eines Maskenschrittes wird die Fehlerrate erniedrigt und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.

Wie ohne weiteres ersichtlich, ist an einem Kreuzungspunkt der Gate- und Source-Verbindungen eine Isolation gebildet, die sich aus der Dicke der Isolierschicht 303 und der Passivierungsschicht 309 ergibt.

Die derart fertiggestellte Matrix wird dann anschließend noch mit einer weiteren, nicht dargestellten Passivierungsschicht gegen sämt­ liche Umwelteinflüsse abgeschlossen. Dadurch kann die Schichtdicke am Source-Kontakt 307 relativ dünn gehalten werden, während sich die Source-Zuleitung 321 schmal und dick strukturieren lassen. Durch einen dünnen Source-Kontakt 307 werden die Erhebungen in dem gesamten Schichtaufbau reduziert. Durch die relativ dicke Passivierungsschicht 309 werden Höhenunterschiede ausgeglichen. Dadurch entstehen weniger Unterbrechungen in den Source-Verbindungen 321.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird die Bildpunktelektrode 401 nicht auf dem Substrat, sondern auf der Isolationsschicht 403 für die Gate-Elektrode 402 aufgebracht. Auf diese Weise läßt sich die Bildpunktelektrode 401 näher an die Source-Zuleitung 421 verlegen. Durch die Tatsache, daß die Bildpunktelektrode 401 bei dieser Aus­ führungsform näher an die Gate-Elektrode 402 herangezogen werden kann, läßt sich der Bildpunkt 401 gegenüber der Ausführung nach Fig. 1A bei gleich guter elektrischer Isolation wesentlich vergrößern. Auf diese Weise wird die Helligkeit des einzelnen Bildpunktes und damit die Helligkeit der gesamten Anzeigevorrichtung erhöht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich noch dadurch, daß gleichzeitig mit der Herstel­ lung der Bildpunktelektrode die Drain- und Source-Kontakte ebenfalls aus Indium-Zinnoxid hergestellt werden können. Dadurch wird die zusätzliche Metallisierung und der damit erforderliche Maskenschritt eingespart.

Claims (6)

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von auf einem lichtdurchlässigen und isolierenden Substrat matrixförmig angeord­ neten Bildpunkten mit jeweils einem zugeordneten Feldeffekttransistor in schichtförmigem Aufbau, dessen Drain-Kontakt mit dem Bildpunkt in elektrisch leitender Verbindung steht, wobei die Source-Kontakte und die Gate-Kontakte der Feldeffekttransistoren jeweils spalten- bzw. zeilenförmig miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Kontakte in einer Schichtebene angeordnet sind, die unterhalb der Schichtebene ihrer elektrischen Verbindungen liegen.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Kontakte und ihre elektrischen Verbindungen durch eine elektrisch isolierende Schicht voneinander getrennt sind, die im Bereich eines jeden Source-Kontaktes eine Öffnung zur Kontaktierung mit der elektrischen Verbindung aufweist.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Schicht gleichzeitig als Passivie­ rungsschicht dient.

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Kontakte und die Source-Verbindungen aus Aluminium, Chrom, Nickelchrom, Molybdän oder Tantal bestehen.

5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunktelektrode (401) auf der Isolationsschicht (403) für Gate-Isolation angeordnet ist.

6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunktelektrode sowie die Source- und Drain-Kontakte aus Indium-Zinnoxid bestehen.