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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Platte mit
Dünnschichttransistoranordnung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 17.
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(b) Beschreibung des Stands der Technik
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Eine
Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus
US
5 576 858 A bekannt, das eine Graustufen-Flüssigkristallanzeigetafel
offenbart. Die Flüssigkristallanzeige
von
US 5 576 858 A umfasst
eine Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
mit einer Gateleitung, die auf einem Substrat angeordnet ist. Eine
kapazitive Elektrode ist von der Gateleitung getrennt, und eine
Datenleitung schneidet die Gateleitungen. Ein Dünnschichttransistor umfasst
eine Drainelektrode und ist mit der Gateleitung und der Datenleitung verbunden.
Eine Kopplungselektrode ist mit der Drainelektrode verbunden, wobei
die kapazitive Elektrode überlappt
wird. Eine Pixelelektrode ist aus einer ersten Subpixelelektrode
und einer zweiten Subpixelelektrode gebildet. Die erste Subpixelelektrode
ist mit der Drainelektrode verbunden, und die zweite Subpixelelektrode
ist kapazitiv mit der kapazitiven Elektrode verbunden.
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Flüssigkristallanzeigen
(LCDs) gehören
zu den am weitesten verbreiteten Flachbildschirmen. Ein LCD umfasst
zwei Platten, die mit felderzeugenden Elektroden wie z. B. Pixelelektroden
und einer gemeinsamen Elektrode versehen sind, sowie eine dazwischen
eingefügte
Flüssigkristallschicht
(LC). Das LCD zeigt ein Bild an, indem Spannungen an die felderzeugenden
Elektroden angelegt werden, um ein elektrisches Feld in der LC-Schicht
zu erzeugen, das eine Ausrichtung der LC-Moleküle in der LC-Schicht steuert,
um die Polarisierung des einfallenden Lichts einzustellen.
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Unter
den verschiedenen Typen von LCDs erreicht ein LCD im vertikal ausgerichteten
Modus (VA) ein hohes Kontrastverhältnis und einen breiten Referenz-Sichtwinkel.
Das LCD im VA-Modus richtet die LC-Moleküle aus (z. B. neigt sie), so
dass die Längsachsen
der LC-Moleküle
in Abwesenheit eines elektrischen Felds senkrecht zu den Platten
sind.
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Der
Referenz-Sichtwinkel des LCD im VA-Modus hängt von der Anordnung von Ausschnitten
in den felderzeugenden Elektroden und von Vorsprüngen an den felderzeugenden
Elektroden ab. Die Ausschnitte und Vorsprünge können die Neigung der LC-Moleküle bestimmen.
Der Referenz-Sichtwinkel kann verbreitert werden, indem die Ausschnitte und
Vorsprünge
entsprechend angeordnet werden, um die Neigung der LC-Moleküle zu variieren.
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Beim
LCD im VA-Modus kann eine schlechte seitliche Sichtbarkeit ein Problem
sein. Die Pixelelektroden des LCD im VA-Modus überlappen Signalleitungen zur
Obertragung von Signalen zu den Pixelelektroden, um das Öffnungsverhältnis zu
erhöhen, wobei
ein dicker Isolator mit niedriger Dielektrizitätskonstante zwischen den Pixelelektroden
und der Signalleitung angeordnet wird, um die parasitäre Kapazität zwischen
den Pixelelektroden und den Signalleitungen zu reduzieren.
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Der
dicke Isolator führt
zu tiefen Kontaktöffnungen
zur Verbindung der Signalleitungen und der Pixelelektroden usw.,
wodurch die Seitenwandprofile der Kontaktöffnungen geglättet werden
müssen.
Die glatten Seitenwände
der Kontaktöffnungen
führen
zu einer Lichtleckage, wodurch die Bildqualität beeinträchtigt wird. Obwohl die Lichtleckage
durch verbreiterte lichtundurchlässige
Elemente im LCD im Wesentlichen blockiert werden kann, können die
verbreiterten lichtundurchlässigen
Elemente das Öffnungsverhältnis senken.
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Daher
besteht ein Bedarf nach einer Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
zur Verbesserung der seitlichen Sichtbarkeit in LCDs.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Platte
mit Dünnschichttransistoranordnung
ist in Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen davon sind in den
abhängigen
Ansprüchen
2 bis 16 definiert. Demgemäß kann die
Durchgangsbohrung im Wesentlichen gleich weit von zwei entgegengesetzten
Rändern
der kapazitiven Elektrode entfernt sein, und sie kann rechteckig,
achteckig oder kreisförmig
sein.
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Die
Kontaktöffnung
kann eine stufenförmige Seitenwand
aufweisen.
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Ein
Abstand zwischen einem Rand der Kontaktöffnung und der Durchgangsbohrung
kann gleich oder größer als
etwa 3,0 Mikron sein.
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Die
Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
kann darüber
hinaus eine Abschirmelektrode umfassen, die von der Pixelelektrode
getrennt ist und einen Teil der Datenleitung oder der Gateleitung überlappt.
Die Pixelelektrode und die Abschirmelektrode können auf der Passivierungsschicht
angeordnet sein.
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Die
Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
kann darüber
hinaus eine Speicherelektrode umfassen, die die Drainelektrode überlappt.
Die Abschirmelektrode und die Speicherelektrode können mit
im Wesentlichen der gleichen Spannung gespeist werden. Die Abschirmelektrode
kann sich entlang der Datenleitung oder der Gateleitungen erstrecken, und
sie kann die Datenleitung vollständig
bedecken.
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Die
Pixelelektrode kann eine abgeschrägte Ecke aufweisen.
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Die
Passivierungsschicht kann einen organischen Isolator umfassen.
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Die
Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
kann darüber
hinaus einen Farbfilter umfassen, der auf oder unter der Passivierungsschicht
angeordnet ist.
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Die
Pixelelektrode kann ein Unterteilungselement umfassen, um die Pixelelektrode
in eine Vielzahl von Unterteilungen aufzuteilen. Das Unterteilungselement
kann mit der Gateleitung einen Winkel von etwa 45 Grad bilden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
ist in Anspruch 17 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen davon sind in
den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 16 definiert. Demgemäß kann die
Durchgangsbohrung rechteckig, achteckig oder kreisförmig sein
und im Wesentlichen gleich weit von zwei entgegengesetzten Rändern der
kapazitiven Elektrode entfernt sein.
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Die
Kontaktöffnung
kann eine stufenförmige Seitenwand
aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird klarer, indem Ausführungsformen von ihr im Einzelnen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden,
wobei:
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1 eine
Grundrissansicht einer Platte mit TFT-Anordnung eines LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Grundrissansicht einer gemeinsamen Elektrodenplatte eines LCD gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Grundrissansicht eines LCD einschließlich der in 1 dargestellten
Platte mit TFT-Anordnung und der in 2 dargestellten
gemeinsamen Elektrodenplatte ist;
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4 eine
Querschnittsansicht des in 3 dargestellten
LCD entlang der Linie IV-IV' ist;
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5 ein äquivalentes
Schaltbild des in 1–4 dargestellten
LCD ist;
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6 eine
Grundrissansicht eines LCD gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Querschnittsansicht des in 6 dargestellten
LCD entlang der Linie VII-VII' ist;
und
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8 eine
Querschnittsansicht des in 3 dargestellten
LCD entlang der Linie IV-IV' gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden soll die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind, vollständiger beschrieben werden.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen
ausgeführt
werden und sollte nicht so ausgelegt werden, als sei sie auf die
hier beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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In
den Zeichnungen ist die Dicke von Schichten, Filmen und Bereichen
aus Gründen
der Klarheit übertrieben
dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen durchgehend auf gleiche
Elemente. Es versteht sich von selbst, dass sich, wenn ein Element wie
z. B. eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat als „auf einem
anderen Element befindlich beschrieben wird, dieses direkt auf dem
anderen Element befinden kann oder dass auch dazwischen liegende
Elemente vorhanden sein können.
Wenn ein Element hingegen als „direkt
auf" einem anderen
Element befindlich beschrieben wird, so sind keine dazwischen liegenden
Elemente vorhanden.
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Ein
LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 im
Einzelnen beschrieben.
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1 ist
eine Grundrissansicht einer Platte mit Dünnschichttransistoranordnung
(TFT) eines LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine
Grundrissansicht einer gemeinsamen Elektrodenplatte eines LCD gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 3 ist eine
Grundrissansicht eines LCD einschließlich der in 1 dargestellten
Platte mit TFT-Anordnung und der in 2 dargestellten
gemeinsamen Elektrodenplatte, 4 ist eine
Querschnittsansicht des in 3 dargestellten
LCD entlang der Linie IV-IV',
und 5 ist ein äquivalentes
Schaltbild des in 1–4 dargestellten
LCD.
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Gemäß 4 umfasst
ein LCD nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Platte mit TFT-Anordnung 100 (siehe 1),
eine gemeinsame Elektrodenplatte 200 (siehe 2)
und eine LC-Schicht 3, die zwischen den Platten 100 und 200 angeordnet
ist.
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Die
Platte mit TFT-Anordnung 100 wird nun unter Bezugnahme
auf 1, 3 und 4 im Einzelnen
beschrieben.
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Eine
Vielzahl von Gateleitern mit einer Vielzahl von Gateleitungen 121,
einer Vielzahl von Speicherelektrodenleitungen 131 und
einer Vielzahl von kapazitiven Elektroden 136 sind auf
einem isolierenden Substrat 110 wie z. B. einem transparenten
Glas oder Kunststoff gebildet.
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Die
Gateleitungen 121 übertragen
Gatesignale und erstrecken sich im Wesentlichen in einer Querrichtung
auf dem Substrat. Jede Gateleitung 121 umfasst eine Vielzahl
von Gate-Elektroden 124, die sich nach oben erstrecken, und
einen Endabschnitt 129 mit einem Bereich zum Kontakt mit
einer anderen Schicht oder einer externen Treiberschaltung. Eine
Gate-Treiberschaltung (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Gatesignale
kann auf einem Film für
flexible gedruckte Schaltungen (FPC) (nicht dargestellt) montiert
sein, der mit dem Substrat 110 gekoppelt sein kann, direkt
auf dem Substrat 110 montiert sein kann oder auf dem Substrat 110 integriert
sein kann. Die Gateleitungen 121 können mit einer Treiberschaltung
verbunden sein, die auf dem Substrat 110 integriert sein
kann.
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Die
Speicherelektrodenleitungen 131 werden mit einer vorbestimmten
Spannung gespeist und erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu
den Gateleitungen 121. Jede der Speicherelektrodenleitungen 131 ist
zwischen zwei Gateleitungen 121 angeordnet, wobei sie sich
näher an
einer niedrigeren der beiden benachbarten Gateleitungen 121 befindet.
Jede der Speicherelektrodenleitungen 131 umfasst eine Vielzahl
von Speicherelektroden 137, die sich nach oben und unten
erstrecken, wie dies aus der Perspektive von 1 ersichtlich
ist.
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Jede
kapazitive Elektrode 136, die von den Speicherelektrodenleitungen 131 getrennt
ist, umfasst einen breiten quer verlaufenden Abschnitt und einen
schmalen schrägen
Abschnitt. Der quer verlaufende Abschnitt ist ein langgestrecktes
Rechteck, das im Wesentlichen parallel zu den Gateleitungen 121 ist
und im Wesentlichen gleich weit von zwei benachbarten Gateleitungen 121 entfernt
ist. Der schräge
Abschnitt erstreckt sich von einem rechten Ende des quer verlaufenden
Abschnitts in Richtung auf eine Speicherelektrodenleitung 131,
wobei mit den Gateleitungen 121 ein Winkel von etwa 45
Grad gebildet wird.
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Die
Gateleiter 121, 131 und 136 sind vorzugsweise
hergestellt aus einem Metall, das Aluminium (Al) enthält, wie
Al und Al-Legierung, aus einem Metall, das Silber (Ag) enthält, wie
Ag und Ag-Legierung, aus einem Metall, das Kupfer (Cu) enthält, wie Cu
und Cu-Legierung, aus einem Metall, das Molybdän (Mo) enthält, wie Mo und Mo-Legierung,
aus Chrom (Cr), aus Tantal (Ta) oder aus Titan (Ti). Die Gateleitungen 121 können eine
vielschichtige Struktur aufweisen, die zwei leitende Filme (nicht
dargestellt) mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften
umfasst. Einer der zwei Filme ist vorzugsweise aus einem Metall
mit niedrigem Leitungswiderstand gebildet, so z. B. aus einem Al-haltigen
Metall, einem Ag-haltigen Metall oder einem Cu-haltigen Metall.
Ein solcher Film kann eine Signalverzögerung oder einen Spannungsabfall
reduzieren. Der andere Film ist vorzugsweise aus einem Material
wie z. B. einem Mo-haltigen Metall, Cr, Ta oder Ti hergestellt.
Ein solcher Film weist wünschenswerte
physikalische und chemische Eigenschaften sowie wünschenswerte
Eigenschaften hinsichtlich des elektrischen Kontakts mit anderen
Materialien wie z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid
(IZO) auf. Beispielsweise umfasst die mehrschichtige Struktur eine
unteren Cr-Film und einen oberen Al-(Legierungs)-Film bzw. einen
unteren Al-(Legierungs)-Film und einen oberen Mo-(Legierungs)-Film.
Die Gateleiter 121, 131 und 136 können aus
verschiedenen Metallen oder Leitern hergestellt sein.
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Die
Seitenflächen
der Gateleiter 121, 131 und 136 sind
in Bezug auf eine Oberfläche
des Substrats 110 geneigt, wobei sich der Neigungswinkel
in einem Bereich von etwa 30–80
Grad bewegt.
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Eine
Gate-Isolierschicht 140, die vorzugsweise aus Siliciumnitrid
(SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt ist, ist auf den Gateleitern 121, 131 und 136 gebildet.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterinseln 154, die vorzugsweise aus
wasserstoffgesättigtem
amorphem Silicium (abgekürzt
zu „a-Si") oder Polysilicium hergestellt
sind, sind auf der Gate-Isolierschicht 140 gebildet. Die
Halbleiterinseln 154 sind auf den Gate-Elektroden 124 gebildet
und umfassen Verlängerungen,
die die Ränder
der Gateleitungen 121 bedecken. Eine Vielzahl anderer Halbleiterinseln
(nicht dargestellt) kann auf den Speicherelektrodenleitungen 131 angeordnet
sein.
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Eine
Vielzahl von ohmschen Kontaktinseln 163 und 165 ist
auf den Halbleiterinseln 154 gebildet. Die ohmschen Kontakte 163 und 165 bestehen
vorzugsweise aus einer n+-Schicht aus wasserstoffgesättigtem
a-Si, das mit einer Verunreinigung vom n-Typ wie zum Beispiel Phosphor
hoch dotiert ist, oder sie können
aus einem Silicid hergestellt sein. Die ohmschen Kontakte 163 und 165 sind
paarweise auf den Halbleiterinseln 154 angeordnet.
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Die
Seitenflächen
der Halbleiterinseln 154 und der ohmschen Kontakte 163 und 165 sind
relativ zur Oberfläche
des Substrats 110 geneigt, wobei sich ihre Neigungswinkel
vorzugsweise in einem Bereich von etwa 30–80 Grad bewegen.
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Eine
Vielzahl von Datenleitern mit einer Vielzahl von Datenleitungen 171 und
eine Vielzahl von Drainelektroden 175 sind auf den ohmschen
Kontakten 163 und 165 und der Gate-Isolierschicht 140 gebildet.
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Die
Datenleitungen 171 übertragen
Datensignale und erstrecken sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung,
um die Gateleitungen 121 und die Speicherelektrodenleitungen 131 zu
kreuzen. Jede Datenleitung 171 umfasst eine Vielzahl von
Source-Elektroden 173, die zu den Gate-Elektroden 124 hin
vorspringen, und einen Endabschnitt 179 mit einem Bereich
zum Kontakt mit einer anderen Schicht oder einer externen Treiberschaltung.
Eine Datentreiberschaltung (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Datensignale
kann auf einem FPC-Film (nicht dargestellt) montiert sein, der mit
dem Substrat 110 gekoppelt sein kann, direkt auf dem Substrat 110 montiert sein
kann oder auf dem Substrat 110 integriert sein kann. Die
Datenleitungen 171 können
mit einer Treiberschaltung verbunden sein, die auf dem Substrat 110 integriert
sein kann.
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Jede
der Drainelektroden 175 ist von den Datenleitungen 171 getrennt
und umfasst einen schmalen Endabschnitt, der in Bezug auf die Gate-Elektroden 124 gegenüber von
den Source-Elektroden 173 angeordnet ist. Der Endabschnitt jeder
Drainelektrode 175 wird teilweise von einer jeweiligen
Source-Elektrode 173 umgeben, die wie der Buchstabe U gekrümmt ist.
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Jede
Drainelektrode 175 umfasst darüber hinaus eine Verlängerung 177 und
eine damit verbundene Kopplungselektrode 176.
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Die
Verlängerung 177 überlappt
eine Speicherelektrode 137 und weist annähernd die
gleiche Form wie die Speicherelektrode 137 auf.
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Die
Kopplungselektrode 176 ist über einer kapazitiven Elektrode 136 angeordnet
und weist im Wesentlichen die gleiche Form wie die kapazitive Elektrode 136 auf.
Im Detail umfasst die Kopplungselektrode 176 einen breiten
quer verlaufenden Abschnitt und einen schrägen Abschnitt, der mit dem quer
verlaufenden Abschnitt der Verlängerung 177 verbunden
ist. Der quer verlaufende Abschnitt der Kopplungselektrode 176 weist
eine Durchgangsbohrung 176H auf, die die Gate-Isolierschicht 140 freilegt.
Die Durchgangsbohrung 176H ist vorzugsweise innerhalb der
Grenze des quer verlaufenden Abschnitts der Kopplungselektrode 176 angeordnet
und ist vorzugsweise gleich weit von den unteren und oberen Rändern des
quer verlaufenden Abschnitts entfernt, wie dies aus der Perspektive
von 1 ersichtlich ist. Obwohl die Durchgangsbohrung 176H als
quadratisch dargestellt wird, kann sie kreisförmig, achteckig usw. sein.
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Eine
Gate-Elektrode 124, eine Source-Elektrode 173 und
eine Drainelektrode 175 bilden zusammen mit einer Halbleiterinsel 154 einen
TFT, wobei in der Halbleiterinsel 154, zwischen der Source-Elektrode 173 und
der Drainelektrode 175 angeordnet, ein elektrischer Kanal
gebildet ist.
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Die
Datenleiter 171 und 175 sind vorzugsweise aus
einem feuerfesten Metall wie z. B. Cr, Mo, Ta, Ti oder Legierungen
daraus hergestellt. Die Datenleiter 171 und 175 können eine
mehrschichtige Struktur mit einem Film aus einem feuerfesten Metall (nicht
dargestellt) und einem Film mit niedrigem Leitungswiderstand (nicht
dargestellt) umfassen. Beispiele für die mehrschichtige Struktur
sind eine doppelschichtige Struktur mit einem unteren Cr/Mo-(Legierungs)-Film
und einem oberen Al-(Legierungs)-Film und eine dreischichtige Struktur
aus einem unteren Mo-(Legierungs)-Film, einem mittleren Al-(Legierungs)-Film
und einem oberen Mo-(Legierungs)-Film. die Datenleiter 171 und 175 können aus verschiedenen
Metallen oder Leitern hergestellt sein.
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Die
Datenleiter 171 und 175 weisen geneigte Randprofile
auf, wobei sich ihre Neigungswinkel in einem Bereich von etwa 30–80 Grad
bewegen.
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Die
ohmschen Kontakte 163 und 165 sind nur zwischen
den darunterliegenden Halbleiterinseln 154 und den darüberliegenden
Datenleitern 171 und 175 angeordnet und reduzieren
den Durchgangswiderstand dazwischen. Verlängerungen der Halbleiterinseln 154,
die an den Rändern
der Gateleitungen 121 angeordnet sind, glätten das
Profil der Oberfläche,
um im Wesentlichen eine Trennung der Datenleitungen 171 zu
verhindern. Die Halbleiterinseln 154 umfassen freigelegte
Abschnitte, die nicht von den Datenleitern 171 und 175 bedeckt
sind, wie z. B. die zwischen den Source-Elektroden 173 und
den Drainelektroden 175 angeordneten Abschnitte.
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Eine
Passivierungsschicht 180 ist auf den Datenleitern 171 und 175 und
auf den freigelegten Abschnitten der Halbleiterinseln 154 gebildet.
Die Passivierungsschicht 180 ist vorzugsweise aus einem
anorganischen oder organischen Isolator hergestellt und kann eine
ebene Oberfläche
aufweisen. Beispiele für
den anorganischen Isolator umfassen Siliciumnitrid und Siliciumoxid.
Der organische Isolator kann lichtempfindlich sein und weist vorzugsweise
eine dielektrische Konstante von weniger als etwa 4,0 auf. Die Passivierungsschicht 180 kann
einen unteren Film aus einem anorganischen Isolator und einen oberen
Film aus einem organischen Isolator umfassen, so dass die Passivierungsschicht 180 die
Isolierungseigenschaften des organischen Isolators besitzt, während die
freigelegten Abschnitte der Halbleiterinseln 154 im Wesentlichen
davor bewahrt werden, durch den organischen Isolator beschädigt zu werden.
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Die
Passivierungsschicht 180 umfasst eine Vielzahl von Kontaktöffnungen 182,
die die Endabschnitte 179 der Datenleitungen 171 freilegen, und
eine Vielzahl von Kontaktöffnungen 185,
die die Verlängerungen 177 der
Drainelektroden 175 freilegen. Die Passivierungsschicht 180 und
die Gate-Isolierschicht 140 umfassen eine Vielzahl von
Kontaktöffnungen 181,
die die Endabschnitte 129 der Gateleitungen 121 freilegen,
und eine Vielzahl von Kontaktöffnungen 186,
die durch die Durchgangsbohrungen 176H gehen, ohne die
Kopplungselektroden 176 freizulegen, wobei sie Teile der
kapazitiven Elektroden 136 freilegen. Die Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 weisen
geneigte oder stufenförmige
Seitenwände
auf, die durch die Verwendung von organischem Material hergestellt
werden können.
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Es
wird vorgezogen, dass die Seitenwände der Kontaktöffnungen 186 glatte
Profile aufweisen. Das glatte Profil, das eine variierende Dicke
aufweist, kann zu einer Lichtleckage führen. Die Kontaktöffnungen 186 sind
an den Kopplungselektroden 176 und den kapazitiven Elektroden 136 angeordnet,
die lichtundurchlässig
sind. Der durch die Kopplungselektroden 176 und die kapazitiven
Elektroden 136 gebildete Bereich blockiert im Wesentlichen
die Lichtleckage. Es wird ein Randbereich in der Kopplungselektrode 176 benötigt, um
die Durchgangsbohrungen 176H auf die Kontaktöffnungen 186 auszurichten, wobei
der Randbereich im Vergleich zu dem lichtundurchlässigen Bereich
zum Blockieren der Lichtleckage relativ klein ist. Daher kann das Öffnungsverhältnis vergrößert werden.
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Der
Rand einer Kontaktöffnung 186 ist
ausreichend von einer Kopplungselektrode 176 oder einer
kapazitiven Elektrode 136 beabstandet, um die Lichtleckage
im Wesentlichen zu blockieren, wobei der Abstand zwischen den Rändern vorzugsweise größer als
etwa 3,0 Mikron ist.
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Eine
Vielzahl von Pixelelektroden 190, eine Abschirmelektrode 88 und
eine Vielzahl von Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 sind
auf der Passivierungsschicht 180 gebildet. Sie sind vorzugsweise
aus einem lichtdurchlässigen
Leiter wie z. B. ITO oder IZO oder einem reflektierenden Leiter
wie z. B. Ag, Al, Cr oder Legierungen mit diesen hergestellt.
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Jede
Pixelelektrode 190 ist annähernd ein Rechteck mit abgeschrägten Ecken.
Die abgeschrägten
Ecken der Pixelelektrode 190 bilden mit den Gateleitungen 121 einen
Winkel von etwa 45 Grad. Die Pixelelektroden 190 überlappen
die Gateleitungen 121, um das Öffnungsverhältnis zu erhöhen.
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Jede
der Pixelelektroden 190 weist einen Spalt 93 auf,
der die Pixelelektrode 190 in eine äußere Subpixelelektrode 190a und
eine innere Subpixelelektrode 190b unterteilt.
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Der
Spalt 93 umfasst untere und obere Abschnitte 93a bzw. 93b und
einen längs
verlaufenden Abschnitt 93c, der sie verbindet. Die unteren
und oberen Abschnitte 93a und 93b des Spalts 93 erstrecken
sich von einem linken Rand bis zu einem rechten Rand der Pixelelektrode 190,
wobei ausgehend von den und in Richtung auf die Gateleitungen 121 ein
Winkel von jeweils etwa 45 Grad gebildet wird. Der längs verlaufende
Abschnitt 93a des Spalts 93 verbindet die rechten
Enden der unteren und der oberen Abschnitte 93a und 93b.
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Die
innere Subpixelelektrode 190b ist ein um einen rechten
Winkel gedrehtes gleichschenkeliges Trapezoid. Die äußere Subpixelelektrode 190a umfasst
ein Paar um einen rechten Winkel gedrehter rechtwinkliger Trapezoide
und eine langgestreckte Verbindung, die die rechtwinkligen Trapezoide
verbindet.
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Die äußere Subpixelelektrode 190a ist
durch eine Kontaktöffnung 185 mit
einer Verlängerung 177 einer
Drainelektrode 175 verbunden.
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Die
innere Subpixelelektrode 190b ist durch eine Kontaktöffnung 186 mit
einer kapazitiven Elektrode 136 verbunden und überlappt
eine Kopplungselektrode 176. Die innere Subpixelelektrode 190b, die
kapazitive Elektrode 136 und die Kopplungselektrode 176 bilden
einen Kopplungskondensator.
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Die
innere Subpixelelektrode 190b umfasst mittige Ausschnitte 91 und 92.
Eine untere Hälfte
der äußeren Subpixelelektrode 190a umfasst
untere Ausschnitte 94a und 95a, und eine obere
Hälfte
der äußeren Subpixelelektrode 190a umfasst
obere Ausschnitte 94b und 95b. Die Ausschnitte 91, 92 und 94a–95b unterteilen
die Subpixelelektroden 190b und 190a in eine Vielzahl
von Unterteilungen. Die Pixelelektrode 190 mit den Ausschnitten 91, 92 und 94a–95b und
dem Spalt 93 besitzt im Wesentlichen eine Inversionssymmetrie
durch die kapazitive Elektrode 136. Die einzelnen Abschnitte 93a–93c des Spalts 93 werden
im Folgenden ebenfalls als Ausschnitte bezeichnet.
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Jeder
der unteren und oberen Ausschnitte 94a–95b erstreckt sich
schräg
annähernd
ausgehend von einer linken Ecke, einem unteren Rand oder einem oberen
Rand der Pixelelektrode 190 annähernd bis zu einem rechten
Rand der Pixelelektrode 190. Die oberen und unteren Ausschnitte 94a–95b bilden
mit den Gateleitungen 121 einen Winkel von etwa 45 Grad,
wobei sie sich im Wesentlichen senkrecht zueinander erstrecken.
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Jeder
der mittigen Ausschnitte 91 und 92 umfasst einen
quer verlaufenden Abschnitt und ein Paar damit verbundener schräger Abschnitte.
Der quer verlaufende Abschnitt erstreckt sich entlang der kapazitiven
Elektrode 136, und die schrägen Abschnitte erstrecken sich
schräg
ausgehend vom quer verlaufenden Abschnitt hin zum linken Rand der
Pixelelektrode 190 parallel zu den unteren bzw. oberen Ausschnitten 94a–95b.
Der quer verlaufende Abschnitt des mittigen Ausschnitts 92 ist
mit dem längs verlaufenden
Abschnitt 93c des Spalts 93 verbunden.
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Die
Anzahl der Ausschnitte oder die Anzahl der Unterteilungen kann variieren,
und zwar in Abhängigkeit
von Konzeptionsfaktoren wie z. B. von der Größe der Pixelelektrode 190,
vom Verhältnis
der quer verlaufenden Ränder
der Pixelelektrode 190 zu den längs verlaufenden Rändern, von
der Art und den Eigenschaften der Flüssigkristallschicht 3 usw.
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Die
Abschirmelektrode 88 wird mit der gemeinsamen Spannung
gespeist, und sie umfasst längs
verlaufende Abschnitte, die sich entlang den Datenleitungen 171 erstrecken,
und quer verlaufende Abschnitte, die sich entlang den Gateleitungen 121 erstrecken,
um benachbarte längs
verlaufende Abschnitte zu verbinden. Die längs verlaufenden Abschnitte
bedecken die Datenleitungen 171 vollständig, während jeder der quer verlaufenden
Abschnitte innerhalb der Grenze einer Gateleitung 121 liegt.
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Die
Abschirmelektrode 88 blockiert im Wesentlichen die elektromagnetische
Interferenz zwischen den Datenleitungen 171 und den Pixelelektroden 190 sowie
zwischen den Datenleitungen 171 und einer gemeinsamen Elektrode 270,
um die Verzerrung der Spannung der Pixelelektroden 190 und
eine Signalverzögerung
der durch die Datenleitungen 171 transportierten Datenspannungen
zu reduzieren.
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Die
Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 sind
durch die Kontaktöffnungen 181 bzw. 182 mit
den Endabschnitten 129 der Gateleitungen 121 und
den Endabschnitten 179 der Datenleitungen 171 verbunden.
Die Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 schützen die
Endabschnitte 129 bzw. 179 und verstärken die
Haftung zwischen den Endabschnitten 129 und 179 sowie
externen Vorrichtungen.
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Es
folgt eine Beschreibung der gemeinsamen Elektrodenplatte 200 unter
Bezugnahme auf 2–4.
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Ein
als schwarze Matrix bezeichnetes Lichtblockierelement 220 zur
Verhinderung der Lichtleckage ist auf einem isolierenden Substrat 210 wie
z. B. einem lichtdurchlässigen
Glas oder Kunststoff angeordnet. Das Lichtblockierelement 220 umfasst
eine Vielzahl geradliniger Abschnitte, die den Datenleitungen 171 auf
der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegen, und eine Vielzahl
erweiterter Abschnitte, die den TFTs auf der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegen.
Alternativ kann das Lichtblockierelement 220 eine Vielzahl
von Durchgangsbohrungen umfassen, die den Pixelelektroden 190 gegenüberliegen, wobei
das Lichtblockierelement 220 im Wesentlichen die gleiche
ebene Form wie die Pixelelektroden 190 aufweist.
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Eine
Vielzahl von Farbfiltern 230 ist ebenfalls an dem Substrat 210 gebildet,
wobei sie im Wesentlichen in den Bereichen zwischen den Lichtblockerelementen 220 angeordnet
sind. Die Farbfilter 230 können sich im Wesentlichen in
Längsrichtung
entlang den Pixelelektroden 190 erstrecken. Die Farbfilter 230 können eine
der Grundfarben wie z. B. Rot, Grün oder Blau repräsentieren.
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Ein Überzug 250 ist
auf einer der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegenden
Fläche
des Farbfilters 230 und des Lichtblockierelements 220 gebildet.
Der Überzug 250 ist
vorzugsweise aus einem (organischen) Isolator hergestellt, wobei
er im Wesentlichen verhindert, dass die Farbfilter 230 belichtet
werden, und wobei er eine ebene Fläche schafft.
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Eine
gemeinsame Elektrode 270 ist auf einer der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegenden
Fläche
des Überzugs 250 gebildet.
Die gemeinsame Elektrode 270 ist vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen leitenden
Material wie z. B. ITO und IZO gebildet und umfasst eine Vielzahl
von Reihen von Ausschnitten 71, 72, 73, 74a, 74b, 75a, 75b, 76a und 76b.
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Eine
Reihe von Ausschnitten 71–76b liegt einer Pixelelektrode 190 gegenüber und
umfasst mittige Ausschnitte 71, 72 und 73,
untere Ausschnitte 74a, 75a und 76a sowie
obere Ausschnitte 74b, 75b und 76b. Der
Ausschnitt 71 ist nahe der Kontaktöffnung 186 angeordnet,
wobei jeder der Ausschnitte 72–76b zwischen benachbarten
Ausschnitten 91–95b der
Pixelelektrode 190 oder zwischen einem Ausschnitt 95a oder 95b und
einem abgeschrägten Rand
der Pixelelektrode 190 angeordnet ist. Jeder der Ausschnitte 71–76b weist
mindestens einen schrägen
Abschnitt auf, der sich im Wesentlichen parallel zum unteren Ausschnitt 93a–95a oder
zum oberen Ausschnitt 93b–95b der Pixelelektrode 190 erstreckt.
Die Ausschnitte 71–76b besitzen
im Wesentlichen Inversionssymmetrie durch die kapazitive Elektrode 136.
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Jeder
der unteren und oberen Ausschnitte 74a–76b umfasst einen
schrägen
Abschnitt, einen quer verlaufenden Abschnitt und einen längs verlaufenden
Abschnitt oder einen schrägen
Abschnitt und ein Paar längs
verlaufender Abschnitte. Der schräge Abschnitt erstreckt sich
annähernd
ausgehend von einem linken Rand, einem unteren Rand oder einem oberen
Rand der Pixelelektrode 190 annähernd bis zu einem rechten
Rand der Pixelelektrode 190. Die quer und längs verlaufenden
Abschnitte erstrecken sich von jeweiligen Enden des schrägen Abschnitts entlang
von Rändern
der Pixelelektrode 190, wobei sie die Ränder der Pixelelektrode 190 überlappen und
mit dem schrägen
Abschnitt stumpfe Winkel bilden.
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Jeder
der mittigen Ausschnitte 71 und 72 umfasst einen
mittleren quer verlaufenden Abschnitt, ein Paar schräger Abschnitte
und ein Paar abschließender
längs verlaufender
Abschnitte. Der mittige Ausschnitt 73 umfasst ein Paar
schräger
Abschnitte und ein Paar abschließender längs verlaufender Abschnitte.
Die mittleren quer verlaufenden Abschnitte der Ausschnitte 71 und 72 sind
nahe dem linken Rand oder der Mitte der Pixelelektrode 190 angeordnet
und erstrecken sind entlang der kapazitiven Elektrode 136.
Die schrägen
Abschnitte erstrecken sich von einem Ende des mittleren quer verlaufenden
Abschnitts oder annähernd
von der Mitte des rechten Randes der Pixelelektrode 190 annähernd zum
linken Rand der Pixelelektrode. Die schrägen Abschnitte der Ausschnitte 71 und 72 bilden
schiefe Winkel mit dem jeweiligen mittleren quer verlaufenden Abschnitt,
und ein schräger
Abschnitt des Ausschnitts 73 überlappt einen schrägen Abschnitt
einer kapazitiven Elektrode 136 oder einer Kopplungselektrode 176.
Die abschließenden
längs verlaufenden
Abschnitte erstrecken sich von den Enden der jeweiligen schrägen Abschnitte
entlang dem linken Rand der Pixelelektrode 190, wobei sie
den linken Rand der Pixelelektrode 190 überlappen und stumpfe Winkel
mit den jeweiligen schrägen
Abschnitten bilden.
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Die
Anzahl der Ausschnitte 71–76b kann ebenfalls
in Abhängigkeit
von Konzeptionsfaktoren variieren. Das Lichtblockierelement 220 kann
die Ausschnitte 71–76b überlappen,
um die Lichtleckage durch die Ausschnitte 71–76b zu
blockieren.
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Ausrichtungsschichten 11 und 21,
die homöotrop
sein können,
sind an den Innenflächen
der Platten 100 und 200 aufgetragen, und Polarisatoren 12 und 22 mit
gekreuzten Polarisationsachsen sind an den Außenflächen der Platten 100 und 200 vorgesehen,
wobei eine der Polarisationsachsen parallel zu den Gateleitungen 121 sein
kann. Einer der Polarisatoren 12 und 22 kann weggelassen
werden, wenn das LCD ein reflektierendes LCD ist.
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Das
LCD kann darüber
hinaus mindestens einen Verzögerungsfilm
(nicht dargestellt) zur Kompensation einer Verzögerung der LC-Schicht 3 umfassen.
Der Verzögerungsfilm
weist Doppelbrechung auf und erzeugt eine Verzögerung, die jener entgegengesetzt
ist, die durch die LC-Schicht 3 hervorgerufen wird.
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Das
LCD kann darüber
hinaus eine Rücklichteinheit
(nicht dargestellt) umfassen, die durch die Polarisatoren 12 und 22,
den Verzögerungsfilm
und die Platten 100 und 200 Licht zur LC-Schicht 3 liefert.
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Es
wird vorgezogen, dass die LC-Schicht 3 eine negative dielektrische
Anisotropie aufweist und einer vertikalen Ausrichtung unterworfen
wird, wobei die LC-Moleküle
in der LC-Schicht 3 derart ausgerichtet sind, dass ihre
Längsachsen
in Abwesenheit eines elektrischen Felds im Wesentlichen vertikal
zu den Oberflächen
der Platten 100 und 200 sind. Daher kann einfallendes
Licht nicht durch das gekreuzte Polarisationssystem 12 und 22 gelangen.
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Das
in 1–4 dargestellte
LCD ist als eine äquivalente
Schaltung dargestellt, die in 5 gezeigt
wird.
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Gemäß 5 umfasst
ein Pixel des LCD einen TFT Q, ein erstes Subpixel mit einem ersten LC-Kondensator
Clca und einem Speicherkondensator Csta, ein zweites Subpixel mit
einem zweiten LC-Kondensator Clcb und einen Kopplungskondensator
Ccp.
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Der
erste LC-Kondensator Clca umfasst eine äußere Subpixelelektrode 190a als
einen Anschluss, einen entsprechenden Teil der gemeinsamen Elektrode 270 als
zweiten Anschluss und einen Teil der dazwischen angeordneten LC-Schicht 3 als
Dielektrikum. Auf ähnliche
Weise umfasst der zweite LC-Kondensator Clcb eine innere Subpixelelektrode 190b als
einen Anschluss, einen entsprechenden Teil der gemeinsamen Elektrode 270 als
zweiten Anschluss und einen Teil der dazwischen angeordneten LC-Schicht 3 als
Dielektrikum.
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Der
Speicherkondensator Csta umfasst eine Verlängerung 177 einer
Drainelektrode 175 als einen Anschluss, eine Speicherelektrode 137 als
zweiten Anschluss und einen Teil der dazwischen angeordneten Gate-Isolierschicht 140 als
Dielektrikum.
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Der
Kopplungskondensator Ccp umfasst eine innere Subpixelelektrode 190b und
eine kapazitive Elektrode 136 als einen Anschluss, eine
Kopplungselektrode 176 als zweiten Anschluss und Teile der
dazwischen angeordneten Passivierungsschicht 180 und der
Gate-Isolierschicht 140 als Dielektrikum.
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Der
erste LC-Kondensator Clca und der Speicherkondensator Csta sind
mit einem Drain des TFT Q parallel verbunden. Der Kopplungskondensator
Ccp ist zwischen den Drain des TFT Q und den zweiten LC-Kondensator
Clcb geschaltet. Die gemeinsame Elektrode 270 wird mit
einer gemeinsamen Spannung Vcom gespeist, und die Speicherelektrodenleitungen 131 können mit
der gemeinsamen Spannung Vcom gespeist werden.
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Der
TFT Q liefert als Reaktion auf ein Gatesignal von einer Gateleitung 121 Datenspannungen von
einer Datenleitung 171 zum ersten LC-Kondensator Clca und
zum Kopplungskondensator Ccp. Der Koppplungskondensator Ccp überträgt die Datenspannung
mit einer veränderten
Größe zum zweiten LC-Kondensator
Clcb.
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Wenn
die Speicherelektrodenleitung 131 mit der gemeinsamen Spannung
Vcom gespeist wird und jeder der Kondensatoren Clca, Csta, Clcb
und Ccp sowie deren Kapazität
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden, so kann die durch
den zweiten Kondensator Clcb gesandte Spannung Vb wie folgt angegeben
werden: Vb = Va × [Ccp/(Ccp + Clcb)],wobei
Va die Spannung des ersten LC-Kondensators Clca bezeichnet.
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Da
der Term Ccp/(Ccp + Clcb) kleiner als eins ist, ist die Spannung
Vb des zweiten LC-Kondensators Clcb größer als jene des ersten LC-Kondensators
Clca. Diese Ungleichung kann wahr sein in einem Fall, dass die Spannung
der Speicherelektrodenleitung 131 nicht gleich der gemeinsamen
Spannung Vcom ist.
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Wenn
die Potenzialdifferenz durch den ersten LC-Kondensator Clca oder
den zweiten LC-Kondensator Clcb erzeugt wird, so wird in der LC-Schicht 3 ein
elektrisches Feld erzeugt, das im Wesentlichen senkrecht zu den
Oberflächen
der Platten 100 und 200 ist. Die Pixelelektrode 190 und
die gemeinsame Elektrode 270 werden im Folgenden gemeinsam
als felderzeugende Elektroden bezeichnet. Die LC-Moleküle in der
LC-Schicht 3 kippen als Reaktion auf das elektrische Feld,
so dass ihre Längsachsen
im Wesentlichen senkrecht zur Feldrichtung sind. Der Neigungsgrad
der LC-Moleküle
bestimmt die Veränderung
der Polarisierung des auf die LC-Schicht 3 einfallenden
Lichts. Die Veränderung
der Lichtpolarisierung wird durch die Polarisatoren 12 und 22 in
eine Veränderung
der Lichtdurchlässigkeit
umgewandelt. Auf diese Weise zeigt das LCD Bilder an.
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Der
Neigungswinkel der LC-Moleküle
hängt von
der Stärke
des elektrischen Felds ab. Da sich die Spannung Va des ersten LC-Kondensators
Clca und die Spannung Va des zweiten LC-Kondensators Clcb voneinander
unterscheiden, unterscheidet sich die Neigungsrichtung der LC-Moleküle im ersten
Subpixel von jener im zweiten Subpixel, womit die Leuchtdichten
der beiden Subpixel unterschiedlich sind. Um die mittlere Leuchtdichte
der beiden Subpixel in einem angestrebten Leuchtdichtenbereich zu
halten, können
die Spannungen Va und Vb der ersten und zweiten Subpixel angepasst
werden, so dass ein von der Seite betrachtetes Bild im Wesentlichen
gleich jenem Bild ist, das von vorne zu sehen ist, womit die seitliche
Sichtbarkeit verbessert wird.
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Das
Verhältnis
der Spannungen Va und Vb kann eingestellt werden, indem die Kapazität des Kopplungskondensators
Ccp verändert
wird. Die Kopplungskapazität
Ccp kann verändert
werden, indem der Überlappungsbereich
und der Abstand zwischen der Kopplungselektrode 176 und
der inneren Subpixelelektrode 190b (und der kapazitiven
Elektrode 136) verändert
wird. So nimmt zum Beispiel der Abstand zwischen der Kopplungselektrode 176 und der
inneren Subpixelelektrode 190b zu, wenn die Kopplungselektrode 136 entfernt
wird und die Kopplungselektrode 176 an die Position der
kapazitiven Elektrode 136 gebracht wird. Vorzugsweise ist
die Spannung Vb des zweiten LC-Kondensators
Clcb etwa 0,6 bis 0,8 Mal die Spannung Va des ersten LC-Kondensators Clca.
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Die
in den zweiten LC-Kondensator Clcb geladene Spannung Vb kann größer sein
als die Spannung Va des ersten LC-Kondensators Clca. Dies kann erzielt
werden, indem der zweite LC-Kondensator Clcb mit einer vorbestimmten
Spannung wie z. B. der gemeinsamen Spannung Vcom vorgeladen wird.
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Das
Verhältnis
zwischen der äußeren Subpixelelektrode 190a des
ersten Subpixels und der inneren Subpixelelektrode 190b des
zweiten Subpixels beträgt
vorzugsweise etwa 1:0,85 bis etwa 1:1,15. Darüber hinaus kann die Anzahl
der Subpixelelektroden in jedem der LC-Kondensatoren Clca und Clcb verändert werden.
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Die
Neigungsrichtung der LC-Moleküle
wird durch eine horizontale Komponente bestimmt, die durch die Ausschnitte 91–95b und 71–76b der
felderzeugenden Elektroden 190 und 270 erzeugt
wird, wobei die schrägen
Ränder
der Pixelelektroden 190 das elektrische Feld verzerren,
das im Wesentlichen senkrecht zu den Rändern der Ausschnitte 91–95b und 71–76b und
den schrägen
Rändern
der Pixelelektroden 190 ist. Gemäß 3 unterteilt
eine Reihe von Ausschnitten 91–95b und 71–76b eine
Pixelelektrode 190 in eine Vielzahl von Teilbereichen,
wobei jeder Teilbereich zwei Hauptränder umfasst. Da die LC-Moleküle in jedem
Teilbereich im Wesentlichen senkrecht zu den Haupträndern geneigt
sind, ist die azimutale Verteilung der Neigungsrichtungen im Wesentlichen
auf vier Richtungen lokalisiert, wodurch der Referenz-Sichtwinkel
des LCD vergrößert wird.
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Die
Formen und Anordnungen der Ausschnitte 91–95b und 71–76b zur
Bestimmung der Neigungsrichtungen der LC-Moleküle können verändert werden, wobei mindestens
einer der Ausschnitte 91–95b und 71–76b durch
Vorsprünge
(nicht dargestellt) oder Vertiefungen (nicht dargestellt) ersetzt werden
kann. Die Vorsprünge
sind vorzugsweise aus organischem oder anorganischem Material gebildet und
auf oder unter den felderzeugenden Elektroden 190 oder 270 angeordnet.
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Da
zwischen der Abschirmelektrode 88 und der gemeinsamen Elektrode 270 im
Wesentlichen kein elektrisches Feld existiert, bleiben die LC-Moleküle auf der
Abschirmelektrode 88 in einer ursprünglichen Ausrichtung, wodurch
das darauf einfallende Licht blockiert wird. Daher kann die Abschirmelektrode 88 als
Lichtblockierelement dienen.
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Nun
soll ein Verfahren zur Herstellung einer in 1–4 dargestellten
Platte mit TFT-Anordnung im Einzelnen beschrieben werden.
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Eine
vorzugsweise aus Metall hergestellte leitende Schicht wird zum Beispiel
durch Kathodenzerstäubung
usw. auf einem isolierenden Substrat 110 aufgebracht. Die
leitende Schicht wird einem Lithographie- und Ätzverfahren unterzogen, um
eine Vielzahl von Gateleitungen 121 mit Gate-Elektroden 124 und
Endabschnitten 129, eine Vielzahl von Speicherelektrodenleitungen 131 mit
Speicherelektroden 137 und eine Vielzahl von kapazitiven
Elektroden 136 zu bilden.
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Eine
Gate-Isolierschicht 140 mit einer Dicke von etwa 1.500–5.000 Å, eine
intrinsische amorphe Siliciumschicht mit einer Dicke von etwa 500–2.000 Å und eine
extrinsische amorphe Siliciumschicht mit einer Dicke von etwa 300–600 Å werden
nacheinander abgelagert. Die extrinsische amorphe Siliciumschicht und
die intrinsische amorphe Siliciumschicht werden durch Lithographie
und Ätzen
mit einem Muster versehen, um eine Vielzahl von extrinsischen Halbleiterinseln
und eine Vielzahl von intrinsischen Halbleiterinseln 154 zu
bilden.
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Eine
leitende Schicht mit einer Dicke von etwa 1.500–3.000 Å wird zum Beispiel durch Kathodenzerstäubung usw.
abgelagert und durch Lithographie und Ätzen mit einem Muster versehen,
um eine Vielzahl von Datenleitungen 171 mit Source-Elektroden 173 und
Endabschnitten 179, eine Vielzahl von Drainelektroden 175 mit
Verlängerungen 177 sowie Kopplungselektroden 176 mit
Durchgangsbohrungen 176H zu bilden.
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Freiliegende
Teile der extrinsischen Halbleiterinseln, die nicht durch die Datenleitungen 171 und die
Drainelektroden 175 bedeckt sind, werden entfernt, um eine
Vielzahl von ohmschen Kontaktinseln 163 und 165 zu
bilden und Teile der intrinsischen Halbleiterinseln 154 freizulegen.
Vorzugsweise folgt eine Sauerstoffplasmabehandlung, um die freiliegenden
Oberflächen
der Halbleiterinseln 154 zu stabilisieren.
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Ein
anorganischer isolierender Film mit positiver Lichtempfindlichkeit
wird aufgetragen, durch eine Maske (nicht dargestellt) belichtet
und entwickelt, um eine Passivierungsschicht 180 mit einer Vielzahl
von Kontaktöffnungen 181 und 185 sowie den
oberen Abschnitten einer Vielzahl von Kontaktöffnungen 181 und 186 zu
bilden. Die zur Bildung der Passivierungsschicht 180 verwendete
Maske umfasst lichtblockierende Bereiche, lichtdurchlässige Bereiche
und durchscheinende Bereiche. Wenn die Maske auf das Substrat 110 ausgerichtet
wird, liegen die lichtdurchlässigen
Bereiche der Mitte der Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 gegenüber, und die
durchscheinenden Bereiche umgeben die lichtdurchlässigen Bereiche.
Die Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 weisen
glatte oder stufenförmige Seitenwandprofile
auf. Die Durchgangsbohrungen 176H werden unter Bedachtnahme
auf die Größe der Kontaktöffnungen 186 gestaltet.
Wenn der organische isolierende Film eine negative Lichtempfindlichkeit
aufweist, wird der Durchlassgrad der Bereiche in der Maske im Vergleich
zur positiven Empfindlichkeit vertauscht.
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Die
Bereiche der Gate-Isolierschicht 140, die durch die oberen
Abschnitte der Kontaktöffnungen 181 und 186 freigelegt
werden, werden entfernt, um die Kontaktöffnungen 181 und 186 zu
vervollständigen.
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Wenn
die Datenleitungen 171, die Drainelektroden 175,
die Gateleitungen 121 oder die kapazitiven Elektroden 136 obere
Filme aus Al aufweisen, werden die durch die Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 freigelegten
Abschnitte der oberen Al-Filme durch flächiges Ätzen entfernt.
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Eine
ITO- oder IZO-Schicht mit einer Dicke von etwa 400–500 Å wird zum
Beispiel durch Kathodenzerstäubung
usw. aufgetragen und durch Lithographie und Ätzen mit einem Muster versehen,
um eine Vielzahl von Pixelelektrode 190, eine Abschirmelektrode 88 und
eine Vielzahl von Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 zu
bilden.
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Ein
LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf 6 und 7 im
Einzelnen beschrieben werden.
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6 ist
eine Grundrissansicht eines LCD gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 7 ist eine
Querschnittsansicht des in 6 dargestellten
LCD entlang der Linie VII-VII'.
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Gemäß 6 und 7 umfasst
ein LCD eine Platte mit TFT-Anordnung 100, eine gemeinsame
Elektrodenplatte 200, eine zwischen den Platten 100 und 200 befindliche
LC-Schicht 3 und ein Paar von Polarisatoren 12 und 22,
die an den Außenflächen der
Platten 100 und 200 befestigt sind.
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Die
Schichtstrukturen der Platten 100 und 200 sind
im Wesentlichen die gleichen wie jene, die in 1–4 dargestellt
sind.
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Was
die Platte mit TFT-Anordnung 100 betrifft, so sind eine
Vielzahl von Gateleitungen 121 mit Gate-Elektroden 124 und
Endabschnitten 129, eine Vielzahl von Speicherelektrodenleitungen 131 mit Speicherelektroden 137 und
eine Vielzahl von kapazitiven Elektroden 136 auf einem
Substrat 110 gebildet. Eine Gate-Isolierschicht 140,
eine Vielzahl von Halbleitern 154 und eine Vielzahl von
ohmschen Kontakten 163 und 165 werden nacheinander
auf den Gateleitungen 121 und den Speicherelektrodenleitungen 131 gebildet.
Eine Vielzahl von Datenleitungen 171 mit Source-Elektroden 173 und
Endabschnitten 179 und eine Vielzahl von Drainelektroden 175 mit
Verlängerungen 177 sowie
Kopplungselektroden 176 werden auf den ohmschen Kontakten 163 und 165 gebildet.
Eine Passivierungsschicht 180 wird auf den Datenleitungen 171,
den Drainelektroden 175 und den freiliegenden Abschnitten
der Halbleiter 154 gebildet. Eine Vielzahl von Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 werden
durch die Passivierungsschicht 180 hindurch vorgesehen.
Die Gate-Isolierschicht 140 und die Kontaktöffnungen 186 passieren
die Durchgangsbohrungen 176H, die an den Kopplungselektroden 176 vorgesehen
sind. Eine Vielzahl von Pixelelektroden 190, die Subpixelelektroden 190a und 190b umfassen
und Ausschnitte 91–95b aufweisen,
eine Abschirmelektrode 88 und eine Vielzahl von Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 werden
auf der Passivierungsschicht 180 gebildet, und darauf wird
eine Ausrichtungsschicht 11 aufgetragen.
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Was
die gemeinsame Elektrodenplatte 200 betrifft, so werden
ein Lichtblockierelement 220, eine Vielzahl von Farbfiltern 230,
ein Überzug 250,
eine gemeinsame Elektrode 270 mit Ausschnitten 71–76b und
eine Ausrichtungsschicht 21 auf einem isolierenden Substrat 210,
der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegend,
gebildet.
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Im
Unterschied zu dem in 1–4 dargestellten
LCD erstrecken sich die Halbleiterinseln 154 und die ohmschen
Kontakte 163 und 165 der Platte mit TFT-Anordnung 100 entlang
den Datenleitungen 171, um eine Halbleiterinsel 151 und
einen ohmschen Kontakt 161 zu bilden. Im Übrigen weisen die
Halbleiterinseln 154 im Wesentlichen die gleichen ebenen
Formen wie die Datenleitungen 171 und die Drainelektrode 175 sowie
die darunterliegenden ohmschen Kontakte 163 und 165 auf.
Die Halbleiterinseln 154 umfassen einige freiliegende Teile,
die nicht durch die Datenleitungen 171 und die Drainelektroden 175 bedeckt
sind, wie z. B. die zwischen den Source-Elektroden 173 und
den Drainelektroden 175 angeordneten Abschnitte.
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Darüber hinaus
weisen die kapazitiven Elektroden 136 keinen schrägen Abschnitt
auf, und jede der Drainelektroden 175 umfasst eine Verbindung 178,
die sich im Wesentlichen parallel zu den Datenleitungen 171 erstreckt
und die die Verlängerung 177 und
die Kopplungselektrode 176 in der Nähe von deren linken Seiten
verbindet.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung der Platte mit TFT-Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Datenleitungen 171,
die Drainelektroden 175, die Halbleiterinseln 151 und
die ohmschen Kontakte 161 und 165 gleichzeitig
gebildet, indem ein Photolithographieschritt durchgeführt wird.
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Ein
Photolack-Maskierungsmuster für
den Photolithographieprozess weist eine positionsabhängige Dicke
auf, wobei es insbesondere dickere Abschnitte und dünnere Abschnitte
umfasst. Die dickeren Abschnitte sind in Drahtbereichen angeordnet, die
durch die Datenleitungen 171 und die Drainelektroden 175 eingenommen
werden, und die dünneren Abschnitte
sind in Kanalbereichen der TFTs angeordnet.
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Die
positionsabhängige
Dicke des Photolacks wird durch verschiedene Techniken erzielt,
zum Beispiel indem durchscheinende Bereiche sowie lichtdurchlässige Bereiche
und lichtblockierende, undurchsichtige Bereiche auf der Belichtungsmaske vorgesehen
werden. Die durchscheinenden Bereich können ein Schlitzmuster, ein
Gittermuster oder einen dünnen
Film (dünne
Filme) mit mittlerem Durchlassgrad oder mittlerer Dicke aufweisen.
Wenn ein Schlitzmuster verwendet wird, wird vorgezogen, dass die
Breite der Schlitze oder der Abstand zwischen den Schlitzen kleiner
als die Auflösung
des für
die Lithographie verwendeten Gelichters ist. Ein anderes Beispiel
besteht darin, einen wiederaufschmelzbaren Photolack zu verwenden.
Im Einzelnen wird dabei wie folgt vorgegangen: Nachdem ein Photolack-Muster
aus wiederaufschmelzbarem Material gebildet wurde, indem eine Belichtungsmaske
mit lichtdurchlässigen
Bereichen und lichtundurchlässigen
Bereichen gebildet wurde, wird dieses einem Wiederaufschmelzvorgang
unterzogen, um in Bereiche ohne Photolack zu fließen, wodurch
dünne Abschnitte
gebildet werden.
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Als
Ergebnis wird der Herstellungsvorgang vereinfacht, indem ein Photolithographieschritt
weggelassen wird.
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Viele
der oben beschriebenen Merkmale des in 1–4 dargestellten
LCD können
für das
in 6 und 7 dargestellte LCD geeignet
sein.
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Ein
LCD gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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8 ist
eine Querschnittsansicht des in 3 dargestellten
LCD entlang der Linie IV-IV'.
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Gemäß 8 umfasst
ein LCD eine Platte mit TFT-Anordnung 100, eine gemeinsame
Elektrodenplatte 200, eine zwischen den Platten 100 und 200 befindliche
LC-Schicht 3 und ein Paar von Polarisatoren 12 und 22,
die an den Außenflächen der Platten 100 und 200 befestigt
sind.
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Die
Schichtstrukturen der Platten 100 und 200 sind
im Wesentlichen die gleichen wie jene, die in 1–4 dargestellt
sind.
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Was
die Platte mit TFT-Anordnung 100 betrifft, so werden eine
Vielzahl von Gateleitungen 121 mit Gate-Elektroden 124 und
Endabschnitten 129, eine Vielzahl von Speicherelektrodenleitungen 131 mit
Speicherelektroden 137 und eine Vielzahl von kapazitiven
Elektroden 136 auf einem Substrat 110 gebildet.
Eine Gate-Isolierschicht 140, eine Vielzahl von Halbleiterinseln 154 und
eine Vielzahl von ohmschen Kontakten 163 und 165 werden
nacheinander auf den Gateleitungen 121 und den Speicherelektrodenleitungen 131 gebildet.
Eine Vielzahl von Datenleitungen 171 mit Source-Elektroden 173 und
Endabschnitten 179 und eine Vielzahl von Drainelektroden 175 mit
Verlängerungen 177 sowie
Kopplungselektroden 176 werden auf den ohmschen Kontakten 163 und 165 und
der Gate-Isolierschicht 140 gebildet. Eine Passivierungsschicht 180 wird
auf den Datenleitungen 171, den Drainelektroden 175 und
den freiliegenden Abschnitten der Halbleiter 154 gebildet. Eine
Vielzahl von Kontaktöffnungen 181, 182, 185 und 186 werden
durch die Passivierungsschicht 180 und die Gate-Isolierschicht 140 hindurch
vorgesehen. Die Kontaktöffnungen 186 passieren
die Durchgangsbohrungen 176H, die an den Kopplungselektroden 176 vorgesehen
sind. Eine Vielzahl von Pixelelektroden 190, die Subpixelelektroden 190a und 190b umfassen
und Ausschnitte 91–95b aufweisen, eine
Abschirmelektrode 88 und eine Vielzahl von Kontaktunterstützungsvorrichtungen 81 und 82 werden
auf der Passivierungsschicht 180 gebildet, und darauf wird
eine Ausrichtungsschicht 11 aufgetragen.
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Was
die gemeinsame Elektrodenplatte 200 betrifft, so werden
ein Lichtblockierelement 220, ein Überzug 250, eine gemeinsame
Elektrode 270 mit Ausschnitten 71–76b und
eine Ausrichtungsschicht 21 auf einer Oberfläche des
isolierenden Substrats 210, der Platte mit TFT-Anordnung 100 gegenüberliegend,
gebildet.
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Im
Unterschied zu dem in 1–4 dargestellten
LCD umfasst die Platte mit TFT-Anordnung 100 eine Vielzahl
von Farbfiltern 230, die unter der Passivierungsschicht 180 vorgesehen
sind, während die
gemeinsame Elektrodenplatte 200 keinen Farbfilter aufweist.
In diesem Fall kann der Überzug 250 von
der gemeinsamen Elektrodenplatte entfernt werden.
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Die
Farbfilter 230 sind zwischen zwei benachbarten Datenleitungen 171 angeordnet
und weisen eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 235 und 236 auf,
durch die die Kontaktöffnungen 185 bzw. 186 hindurchgehen.
Die Farbfilter 230 sind nicht an Umfangsbereichen vorgesehen,
die mit den Endabschnitten 129 und 179 der Signalleitungen 121 und 171 versehen
sind.
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Die
Farbfilter 230 können
sich in Längsrichtung
erstrecken, um Streifen zu bilden, wobei die Ränder zweier benachbarter Farbfilter 230 an
den Datenleitungen 171 aneinandergefügt sein können. Die Farbfilter 230 können einander überlappen,
um die Lichtleckage zwischen den Pixelelektroden 190 zu
blockieren, oder sie können
voneinander beabstandet sein. Wenn die Farbfilter 230 einander überlappen,
können
die geradlinigen Abschnitte des Lichtblockierelements 220 weggelassen
werden, und die Abschirmelektrode 88 kann die Ränder der
Farbfilter 230 bedecken. Die überlappenden Abschnitte der
Farbfilter 230 können
eine reduzierte Dicke aufweisen, um den Höhenunterschied zu vermindern.
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Die
Farbfilter 230 können
auf der Passivierungsschicht 180 angeordnet sein, oder
die Passivierungsschicht 180 kann weggelassen werden.
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Viele
der oben beschriebenen Merkmale des in 1–4 dargestellten
LCD können
für das
in 8 dargestellte LCD geeignet sein.