DE68920200T2

DE68920200T2 - Anzeigetafel mit aktiver Matrix.

Info

Publication number: DE68920200T2
Application number: DE68920200T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Misawa; Hiroyuki Oshima
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-17
Also published as: US5754158A; US6486497B2; DE68929091T2; US5341012B1; JPH11237643A; EP0806700A1; SG63566A1; US5591990A; EP0610969B1; KR890017560A; EP0617309B1; EP1227469B1; EP0609919B1; JPH01289917A; KR910005446A; EP0806702A1; US20020053673A1; EP0609919A3; JPH11237647A; SG81859A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktivmatrixtafel.
Eine herkömmliche Aktivmatrix-Flüssigkristalltafel, wie sie in "SID-83 digest pp. 156-157 B/W and color LC video displays addressed by polysilicon TFTs" (Morozumi et al.) offenbart ist, ist in Fig. 19 dargestellt. Eine derartige Aktivmatrixtafel 1 umfaßt eine Bildelementmatrix 2, die Dünnfilm-Transistoren benutzt und auf einem transparenten Substrat gebildet ist. Gate-Leitungs-Steuerschaltungen und Source-Leitungs-Steuerschaltungen 4 in Form aus monokristallinem Silizium aufgebauter integrierter MOS-Schaltungen sind an den Rändern der Aktivmatrixtafel 1, wie gezeigt, angebracht, wobei jede Steuerschaltung 4 jeweils auf einem flexiblen Substrat 3 angebracht und an Anschlußflächen 5 mit der Bildelementmatrix 2 der Aktivmatrixtafel 1 verbunden ist. Ein Montagesubstrat 6 sorgt sowohl für eine mechanische Abstützung der flexiblen Substrate 3 und der Aktivmatrixtafel 1 als auch für eine elektrische Verbindung zwischen den Steuerschaltungen 4 und einer externen Schaltungsanordnung (nicht gezeigt).
Diese herkömmliche Anordnung hat die folgenden Nachteile:
(1) Eine hohe Auflösung wird verhindert.
Beim Stand der Technik ist jede Source- oder Gate- Leitung der Aktivmatrixtafel 1 mit der zugeordneten Steuerschaltung 4 an einer jeweiligen Anschlußfläche 5 verbunden, so daß eine nahe Positionierung der Bildelemente durch den zur Herstellung der Verbindungen während der Montage erforderlichen Anschlußflächenzwischenraum begrenzt ist. Daher ist eine Massenfertigung der Aktivmatrixtafel mit einem Bildelementabstand von 100 um oder weniger sehr schwierig; eine hohe Auflösung kann so nicht erreicht werden.
(2) Eine Miniaturisierung der Anzeigevorrichtung wird verhindert.
Bei der in Fig. 19 gezeigten herkömmlichen Anordnung ist jede Steuerschaltung 4 außerhalb der Aktivmatrixtafel 1 angebracht, so daß die Außenabmessungen des Montagesubstrats 6 vier- oder fünfmal so groß wie die Abmessungen der Bildelementmatrix 2 sein müssen. Daher müssen die Abmessungen der die Aktivmatrixtafel 1 verwendenden Anzeigevorrichtung unvermeidbar größer sein als die Abmessungen der Bildelementmatrix 2, welche denjenigen Abschnitt darstellt, der zur Anzeige beiträgt; dies beschränkt die Anwendung der Aktivmatrixtafel in einem Mikromonitor, wie einem Sucher für eine Videokamera.
(3) Die Herstellungskosten sind hoch.
Die Herstellung einer die in Fig. 19 gezeigte Anordnung verwendenden Anzeigevorrichtung beinhaltet den Vorgang der Verbindung der flexiblen Substrate 3 mit der Aktivmatrixtafel 1, den Vorgang der Verbindung der Steuerschaltungen 4 mit den flexiblen Substraten 3 sowie den Vorgang der Anbringung der flexiblen Substrate 3 und der Aktivmatrixtafel 1 auf dem Montagesubstrat 6, was die Herstellung teuer macht.
(4) Die Zuverlässigkeit ist gering.
Aufgrund der vielen Verbindungen, beispielsweise zwischen der Aktivmatrixtafel 1 und den flexiblen Substraten 3 sowie zwischen den Steuerschaltungen 4 und den flexiblen Substraten 3, und den im Gebrauch auf die Verbindungsabschnitte ausgeübten Belastungen hat sich die Festigkeit der Verbindungen als unzureichend herausgestellt. Damit ist die Zuverlässigkeit der gesamten Anzeigevorrichtung inhärent gering, wogegen der Aufwand zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit groß ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die obigen Probleme zu überwinden und eine verbesserte Aktivmatrixtafel zu schaffen, welche preiswert ist, eine geringe Größe aufweist und sowohl einer hohen Auflösung als auch einer hohen Zuverlässigkeit fähig ist.
Die EP-A-239 958 zeigt einen N-Kanal-TFT und einen P- Kanal-TFT in einer komplementären TFT-Vorrichtung mit stark verschiedenen Strukturen. Die Source- und Drain- Bereiche des N-Kanal-TFT sind aus polykristallinem Silizium vom n&spplus;-Typ gebildet, wobei eine Platinsilizid-Schicht sandwichartig zwischen den Source-/Drain-Bereichen und den Source-/Drain-Elektroden angeordnet ist. Die Source- und Drain-Bereiche des P-Kanal-TFT sind aus Metall (Platinsilizid) gebildet, das als Schottky-Kontakt wirkt, wobei die Source-/Drain-Bereiche mit den Source-/Drain- Elektroden in direktem Kontakt stehen.
Die GB-A-20 70 857 offenbart keine komplementären TFTs einer Steuerschaltung, die im wesentlichen die gleiche Querschnittsstruktur wie die Bildelement-TFTs haben. Es gibt ein oder zwei Sätze, die erwähnen, daß es moglich ist, einen Teil der Steuerschaltung direkt auf dem Anzeigetafelsubstrat zu bilden; es wird jedoch nicht beschrieben, wie dies geschieht. An einer Stelle wird vorgeschlagen, daß auf dem gleichen Substrat gleichzeitig die periphere Schaltungsanordnung gebildet sein kann.
Erfindungsgemäß ist eine Aktivmatrixtafel vorgesehen, umfassend eine Bildelementmatrix, welche auf einem transparenten Substrat angebracht ist und eine Mehrzahl von Gate-Leitungen, eine Mehrzahl von Source-Leitungen sowie eine Mehrzahl von Bildelementen umfaßt, wobei jedes der Bildelemente einen Dünnfilm-Transistor umfaßt, wobei die Aktivmatrixtafel ferner eine Gate-Leitungs-Steuerschaltung sowie eine Source-Leitungs-Steuerschaltung umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gate-Leitungs- Steuerschaltung und/oder die Source-Leitungs-Steuerschaltung eine Mehrzahl auf dem transparenten Substrat vorgesehener komplementärer Dünnfilm-Transistoren umfaßt und daß die Dünnfilm-Transistoren der Bildelemente im wesentlichen die gleiche Querschnittsstruktur wie zumindest gewisse der Dünnfilm-Transistoren der Gate-Leitungs- Steuerschaltung und/oder der Source-Leitungs-Steuerschaltung aufweisen.
Die Dünnfilm-Transistoren der Bildelementmatrix können aus den gleichen Schichten wie zumindest gewisse der Dünnfilm-Transistoren der Gate-Leitungs-Steuerschaltung und/oder der Source-Leitungs-Steuerschaltung gebildet sein.
Eine derartige Aktivmatrixtafel kann in vorteilhafter Weise in einem elektrischen Sucher für eine Videokamera, einem Monitor für einen tragbaren VTR und dergleichen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Aktivmatrixtafel ist,
Fig. 2(a) bis 2(f) Beispiele des detaillierten Aufbaus einer in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung zeigen;
Fig. 3(a) und 3(b) Querschnitte durch Teile der in Fig. 1 gezeigten Aktivmatrixtafel sind;
Fig. 4(a) bis 4(d) Schritte bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aktivmatrixtafel illustrieren;
Fig. 5 ein grafisches Schaubild ist, das die Kennlinie eines bei der Erfindung verwendeten Dünnfilm-Transistors im Vergleich mit derjenigen eines MOSFET aus monokristallinem Silizium zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Terme "Gate- Länge" und "Gate-Weite" ist;
Fig. 7 eine die Verarmungszonenweite und die Filmdicke bei einer Schicht aus Silizium-Dünnfilm zeigende Querschnittsansicht durch einen bei der Erfindung verwendeten Dünnfilm-Transistor ist;
Fig. 8, 9, 10(a) und 10(b) eine erste Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellen;
Fig. 11(a) und 11(b) eine zweite Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellen;
Fig. 12 eine dritte Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellt;
Fig. 13(a) und 13(b) eine vierte Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellen;
Fig. 14 eine fünfte Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellt;
Fig. 15(a) und 15(b) eine sechste Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellen;
Fig. 16(a) und 16(b) eine siebte Modifikation der Aktivmatrixtafel darstellen;
Fig. 17 ein einen ersten Anwendungsfall der Aktivmatrixtafel darstellendes Diagramm ist;
Fig. 18 ein einen zweiten Anwendungsfall der Aktivmatrixtafel darstellendes Diagramm ist; und
Fig. 19 ein Schaltungsdiagramm einer bekannten Aktivmatrixtafel ist.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Aktivmatrixtafel 11 eine Source-Leitungs-Steuer- bzw.-Treiberschaltung 12, eine Gate-Leitungs-Steuerschaltung 21 sowie eine Bildelementmatrix 22 umfaßt, die alle eine aus Silizium-Dünnfilm gefertigte komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur (nachfolgend CMOS-Struktur genannt) aufweisen und auf dem gleichen transparenten Substrat gebildet sind. Die Source-Leitungs-Steuerschaltung 12 umfaßt ein Schieberegister 13, eine Abtast- und Halteschaltung mit Dünnfilm-Transistoren 17, 18 und 19 (nachfolgend TFTs genannt) sowie Videosignalbusse 14, 15 und 16. Die Gate-Leitungs-Steuerschaltung 21 umfaßt ein Schieberegister 20 und kann gewünschtenfalls auch einen Puffer 23 umfassen. Die Bildelementmatrix 22 umfaßt eine Mehrzahl mit der Source-Leitungs-Steuerschaltung 12 verbundener Source-Leitungen 26, 27 und 28, eine Mehrzahl mit der Gate-Leitungs-Steuerschaltung 21 verbundener Gate-Leitungen 24 und 25 sowie eine Mehrzahl von Bildelementen 32 und 33, welche an Kreuzungspunkten der Source- und Gate-Leitungen gebildet sind. Jedes Bildelement 32, 33 umfaßt einen TFT 29, eine Flüssigkristallzelle 30, welche eine Bildelementelektrode umfaßt, und eine Gegenelektrode 31 sowie zwischen den Elektroden eine Schicht aus Flüssigkristallmaterial. Es ist möglich, die Schieberegister 13 und 20 durch andere Schaltungen, wie einen Zähler oder einen Dekoder mit der Funktion der Auswahl der Source-Leitungen und der Gate-Leitungen der Reihe nach, zu ersetzen. Ein Taktsignal CLX, ein Startsignal DX und Videosignale V1, V2 und V3 werden im Gebrauch Eingangsanschlüssen 34, 35 bzw. 36 der Source-Leitungs- Steuerschaltung 12 zugeführt. Ein Taktsignal CLY und ein Startsignal DY werden Eingangsanschlüssen 37 bzw. 38 der Gate-Leitungs-Steuerschaltung 21 zugeführt.
Die in Fig. 1 gezeigten Schieberegister 13 und 20 können aus komplementären TFTs, welche aus TFTs vom P-Typ und N- Typ bestehen, aufgebaute statische oder dynamische Schaltungen sein, oder sie können aus monoleitfähigen TFTs aufgebaute dynamische oder statische Schaltungen sein. Ausgehend von dem Verhalten eines TFT als Bauelement ist eine aus komplementären TFTs aufgebaute Schaltung vom statischen Typ die optimale. Da ein TFT für eine Aktivmatrixtafel im allgemeinen auf einem isolierenden Substrat mit polykristallinem oder amorphem Silizium gebildet wird, werden ein kleinerer EIN-Strom und ein größerer AUS-Strom hervorgerufen, als es der Fall bei einem Metall- Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (nachfolgend MOSFET genannt) ist. Der Grund hierfür ist, daß die in einem Silizium-Dünnfilm bestehende Trap-Dichte im Vergleich mit derjenigen in monokristallinem Silizium sehr hoch ist, weshalb die Trägerbeweglichkeit gering ist und eine Rekombination von Trägern an einem in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang häufig vorkommt. Angesichts dieser Eigenschaften des TFT als Bauelement wird ein aus komplementären TFTs aufgebautes statisches Schieberegister allgemein bevorzugt; ein solches Schieberegister wird auch aus den folgenden Gründen bevorzugt:
(1) Da ein TFT einen großen AUS-Strom aufweist, sind der Betriebsspannungsbereich, der Betriebsfrequenzbereich sowie der Betriebstemperaturbereich einer aus TFTs bestehenden dynamischen Schaltung sehr klein.
(2) Eine Steuerschaltung braucht eine CMOS-Struktur mit niedrigem Stromverbrauch, um den Vorteil der Aktivmatrix-Flüssigkristalltafel, der deren niedriger Stromverbrauch ist, am besten auszunutzen.
(3) Der EIN-Stromwert kann kleiner sein als derjenige in einem monoleitfähigen dynamischen MOS-Schieberegister.
Fig. 2(a) zeigt eine geeignete Schaltungsstruktur für jedes der Schieberegister 13 und 20 in Fig. 1. Inverter 41 und 42 in Fig. 2(a) bestehen aus einem TFT vom P-Typ 47 und einem TFT vom N-Typ 48, wie in Fig. 2(b) gezeigt. Ferner bestehen getaktete Inverter 43 und 46 in Fig. 2(a) aus TFTs vom P-Typ 49, 50 und aus TFTs vom N-Typ 51, 52, wie in Fig. 2(c) gezeigt. Dem Gate des TFT vom N-Typ 52 wird ein Taktsignal CL eingegeben, dem Gate des TFT vom P-Typ 49 wird ein invertiertes Taktsignal eingegeben. Gleichermaßen bestehen getaktete Inverter 44 und 45 in Fig. 2(a) aus TFTs vom P-Typ 53, 54 und TFTs vom N-Typ 55, 56, wie in Fig. 2(d) gezeigt. Dem Gate des TFT vom N- Typ 56 wird das invertierte Taktsignal eingegeben, dem Gate des TFT vom P-Typ 53 wird das Taktsignal CL eingegeben. Eine alternative Möglichkeit besteht in einer die getakteten Inverter 43 und 46 ersetzenden Schaltung, welche aus einem Analogschalter aufgebaut ist, der aus einem Inverter 57, einem TFT vom N-Typ 58 sowie einem TFT vom P-Typ 59 besteht, wie in Fig. 2(e) gezeigt, und in einer die getakteten Inverter 44 und 45 ersetzenden Schaltung, welche aus einem Analogschalter aufgebaut ist, der aus einem Inverter 60, einem TFT vom N-Typ 61 sowie einem TFT vom P-Typ 62 besteht, wie in Fig. 2(f) gezeigt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es sehr vorteilhaft, eine Steuerschaltung für eine Aktivmatrixtafel aus TFTs mit einer CMOS-Struktur aufzubauen. Die bloße Anwendung einer integrierten Schaltung mit komplementären TFTs beim Stand der Technik hat jedoch Nachteile, wie unten beschrieben:
(1) Ein Herstellungsverfahren zum Integrieren sowohl eines TFT vom P-Typ als auch eines TFT vom N-Typ auf dem gleichen Substrat ist kompliziert und macht die Gesamtschaltung teuer.
(2) Es ist schwierig, einen TFT vom P-Typ und einen TFT vom N-Typ mit symmetrischen bzw. ausgeglichenen Eigenschaften zu bilden, was für die Bildung einer integrierten Schaltung mit komplementären TFTs wesentlich ist.
(3) Ein TFT vom P-Typ und ein TFT vom N-Typ haben keine ausreichende Treiberfähigkeit zur Realisierung einer Steuerschaltung.
Derartige Nachteile werden im vorliegenden Fall durch Anwendung eines Fertigungsverfahrens und einer Struktur beseitigt, welche Abmessungen aufweist und Materialien verwendet, wie sie nachstehend beschrieben sind.
Fig. 3(a) ist ein Schnitt durch ein Paar komplementärer TFTs zur Bildung entweder der Source-Leitungs-Steuerschaltung 12 oder der Gate-Leitungs-Steuerschaltung 21, die in Fig. 1 gezeigt sind, und Fig. 3(b) ist ein Schnitt durch das entsprechende Bildelement 32 der Fig. 1, das eine Flüssigkristallzelle umfaßt.
In Fig. 3(a) sind ein TFT vom P-Typ 99 und ein TFT vom N- Typ 100 auf einem isolierenden Substrat 71 gebildet, das aus Glas, Quarzkristall oder dergleichen hergestellt ist. Silizium-Dünnfilmbereiche 73, 76 sind Kanalregionen der TFTs 99, 100, Silizium-Dünnfilmbereiche 72, 74, 75, 77 sind Source- und Drain-Regionen. Die Silizium-Dünnfilmbereiche 72 und 74 sind mit Störstellen so dotiert, daß sie vom P-Typ sind; die Silizium-Dünnfilmbereiche 75 und 77 sind so mit Störstellen dotiert, daß sie vom N-Typ sind. Gate-Isolierfilmbereiche 78 und 79 sind aus Siliziumoxid (beispielsweise SiO&sub2;), Siliziumnitrid oder dergleichen hergestellt und Gate-Elektroden 80 und 81 aus polykristallinern Silizium, Metall, Metallsilizid oder dergleichen hergestellt. Die TFTs umfassen ferner eine aus Siliziumoxid (beispielsweise SiO&sub2;), Siliziumnitrid oder dergleichen hergestellte Isolierfilmschicht 82, eine aus Metall oder dergleichen hergestellte Leitungsschicht 83, eine aus Siliziumoxid (beispielsweise SiO&sub2;), Siliziumnitrid oder dergleichen hergestellte Isolierfilmschicht 84 sowie eine Passivierungsfilmschicht 85.
In Fig. 3(b) bezeichnet die Bezugsziffer 86 das gleiche isolierende Substrat 71 wie in Fig. 3(a), wobei eine Bildelementelektrode 94 aus transparentem leitfähigen Film besteht, der aus ITO (Indiumzinnoxid) oder dergleichen hergestellt ist, und wobei ein Bildelement-TFT 101 darauf ausgebildet ist. Die Bezugsziffern 87, 88 und 89 bezeichnen Silizium-Dünnfilmbereiche, welche aus den gleichen Schichten wie die Bereiche 72, 73, 74 und 75, 76, 77 gebildet sind, wobei der Silizium-Dünnfilmbereich 88 eine Kanalregion bildet und die Silizium-Dünnfilmbereiche 87 und 89 Source- bzw. Drain-Regionen des TFT 101 bilden. Die Bereiche 87 und 89 sind so mit Störstellen dotiert, daß sie vom P-Typ oder N-Typ sind, wobei die Störstellen in diesen Bereichen die gleichen sind, wie jene in den Bereichen 72 und 74 oder den Bereichen 75 und 77 eingeschlossenen. Die Bezugsziffer 90 bezeichnet einen Gate-Isolierfilmbereich, der aus der gleichen Schicht wie die Gate-Isolierfilmbereiche 78 und 79 gebildet ist, und die Bezugsziffer 91 bezeichnet eine Gate-Elektrode, die aus der gleichen Schicht wie die Gate-Elektroden 80 und 81 gebildet ist. Die Bezugsziffer 92 bezeichnet einen Isolierfilmbereich, der aus der gleichen Schicht wie der Isolierfilmbereich 82 gebildet ist, die Bezugsziffer 93 bezeichnet eine Leitungsschicht, die aus der gleichen Schicht wie die Leitungsschicht 83 gebildet ist, und die Bezugsziffer 95 bezeichnet eine Isolierfilmschicht, die aus der gleichen Schicht wie die Isolierfilmschicht 84 gebildet ist. Eine Schicht 96 aus Flüssigkristall ist zwischen der Isolierfilmschicht 95 und einer Gegenelektrode 97 vorgesehen, welche eine transparente leitfähige Filmschicht umfaßt und auf einem transparenten Substrat 98 vorgesehen ist.
Dementsprechend werden die Source-/Drain-Region, die Kanalregion, der Gate-Isolierfilmbereich sowie die Gate- Elektrode jedes der TFTs 99 und 100, welche die Steuerschaltung bilden, durch die gleichen Dünnfilmschichten wie die entsprechenden Regionen bzw. Bereiche des Bildelement-TFTs 101 bereitgestellt. Ferner sind die TFTs in der Source-Leitungs-Steuerschaltung und der Gate-Leitungs- Steuerschaltung durch die Leitungsschicht 83 miteinander verbunden, welche so ausgelegt ist, daß sie einen niedrigen Flächenwiderstand aufweist (wobei sie beispielsweise aus einem Metall, wie Aluminium, gebildet ist), und die aus der gleichen Schicht wie die Leitungsschicht 83 bestehende Leitungsschicht 93 sieht eine Source-Leitung in der Bildelementmatrix vor. Eine Bildelementelektrode 94 ist aus einer transparenten leitfähigen Filmschicht, wie beispielsweise ITO, hergestellt. Im Fall, daß die Leitungsschicht 93 aus Aluminium oder Alumosilizid hergestellt ist und die transparente leitfähige Filmschicht aus ITO hergestellt ist und keine Isolierfilmschicht dazwischen angeordnet ist, können gleichzeitig geöffnete Durchgangslöcher 102 und 103 zur Verbindung der Leitungsschicht 93 und der Elektrode 94 und der Silizium-Dünnfilmbereiche 87, 89 verwendet werden, wodurch der Herstellungsprozeß vereinfacht werden kann. In diesem Fall werden das Aluminium und das ITO in jeweiligen Ätzlösungen behandelt; das ITO wird zur Musterbildung im Schritt vor dem Aluminium gebildet, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß das ITO in der Ätzlösung für Aluminium nicht aufgeweicht wird.
In Fig. 3(b) sieht die Isolierfilmschicht 95 eine Kapazität zur Verhinderung des Anlegens einer Gleichspannung an die Flüssigkristallschicht 96 vor; ihr Kapazitätswert sollte zu diesem Zweck im Vergleich mit demjenigen des Bildelements groß genug sein. Die Dicke der Schicht 95 sollte daher einen vorbestimmten Wert (beispielsweise ungefähr 300 nm, 3000 Angström) oder weniger aufweisen. Andererseits müssen die in Fig. 3(a) gezeigten TFTs 99, 100 der Steuerschaltung von der Passivierungsfilmschicht 85 bedeckt sein, welche so ausgelegt ist, daß sie zur Sicherstellung der Feuchtigkeitsundurchlässigkeit eine Dicke aufweist, die größer als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise ungefähr 1 um) ist. Zur Bildung der Passivierungsfilmschicht 85 ist es am günstigsten, einen Film über dem gesamten Aktivmatrixsubstrat zu bilden und dann den Film außer im Bereich der Steuerschaltungen zu entfernen. Die Passivierungsfilmschicht 85 wird daher aus einem Material, wie Polyimid oder dergleichen, hergestellt, das mit einer Ätzlösung behandelt wird, in der die Isolierfilmschicht 84 nicht aufgeweicht wird.
Nachfolgend werden das Herstellungsverfahren für eine derartige Struktur sowie die Eigenschaften der daraus erhaltenen komplementären TFTs beschrieben. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer integrierten CMOS-Schaltung unter Verwendung herkömmlichen monokristallinen Siliziums werden im Vergleich mit einem Verfahren zur Herstellung einer integrierten MOSFET-Schaltung vom N-Typ wenigstens vier Fotoprozesse benötigt (ein Prozeß zur Bildung einer P-Wanne niedriger Konzentration, ein Prozeß zur Bildung einer Stoppschicht vom P-Typ, ein Prozeß zur Bildung der Source-/Drain-Regionen jedes MOSFET vom P-Typ sowie ein Prozeß zur Bildung der Source-/Drain-Regionen jedes MOSFET vom N-Typ). Im Gegensatz hierzu kann eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung mit komplementären TFTs durch Hinzufügen von nicht mehr als einem Fotoprozeß, verglichen mit einem Herstellungsverfahren für eine integrierte Schaltung mit monoleitfähigen TFTs, realisiert werden.
Die Fig. 4(a) bis 4(d) illustrieren ein Beispiel der Hauptschritte in einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Aktivmatrixtafel. Wie in Fig. 4(a) gezeigt, wird nach Anhäufung einer Schicht aus Silizium- Dünnfilm über einem transparenten isolierenden Substrat 110 zuerst ein gewünschtes Muster gebildet und dabei eine Kanalregion 111 eines TFT vorn P-Typ sowie Kanalregionen 112 und 113 von TFTs vom N-Typ gebildet. Als nächstes werden Gate-Isolierfilmbereiche 114, 115 und 116 mittels thermischer Oxidation oder chemischer Bedampfung gebildet und dann Gate-Elektroden 117, 118 und 119 gebildet.
Als nächstes werden, wie in Fig. 4(b) gezeigt, Akzeptorstörstellen 120, beispielsweise Bor, unter Verwendung von Ionenimplantationsverfahren auf der gesamten Oberfläche implantiert. In Bereichen 121, 122 implantierte Akzeptorstörstellen werden durch nachfolgende Wärmebehandlung unter Bildung eines Halbleiters vom P-Typ aktiviert. Akzeptorstörstellen werden auch Bereichen 123, 124, 125 und 126 zugegeben, welche die Source-/Drain-Regionen von TFTs vom N-Typ sein sollen.
Wie in Fig. 4(c) gezeigt, werden hiernach die TFTs vom P- Typ mit einem Maskenmaterial, wie beispielsweise Fotolack 128, abgedeckt und überall anders Donatorstörstellen 127, wie beispielsweise Phosphor oder Arsen, mit einer höheren Konzentration als derjenigen der Akzeptorstörstellen 120 implantiert. In den Bereichen 123 bis 126 implantierte Donatorstörstellen werden durch nachfolgende Wärmebehandlung aktiviert. Wenn die Implantatdosis der Akzeptorionen 1 x 10¹&sup5; cm&supmin;² beträgt und die Implantatdosis der Donatorionen 3 x 10¹&sup5; cm&supmin;² beträgt, enthalten die Bereiche 123 bis 126 das Äquivalent einer Implantatdosis der Donatorionen mit einer Konzentration von 2 x 10&supmin;¹&sup5; cm&supmin;². Auf diese Weise werden Source-/Drain-Regionen 123 bis 126 der TFTs vom N-Typ gebildet.
Anschließend wird, wie in Fig. 4(d) gezeigt, eine Isolierfilmschicht 129 nach Entfernung des Maskenmaterials 128 angehäuft, Durchgangslöcher geöffnet, eine aus transparentem leitfähigen Film hergestellte Bildelementelektrode 131 gebildet und eine aus Metall oder dergleichen hergestellte Leitung 130 gebildet.
Wie beschrieben, werden auf diese Weise ein TFT vom P-Typ 132 und ein TFT vom N-Typ 133 zur Bildung der Steuerschaltung und ein TFT vom N-Typ 134 zur Bildung eines Bildelement-TFTs der Matrixtafel hergestellt. Es ist eine Selbstverständlichkeit, daß für die Matrixtafel auch ein TFT vom P-Typ hergestellt werden kann. Die so erhaltenen TFTs umfassen einen TFT vom P-Typ mit Akzeptorstörstellen in seiner Source-/Drain-Region und TFTs vom N-Typ mit sowohl Akzeptorstörstellen als auch Donatorstörstellen in ihren Source-/Drain-Regionen, wobei die letzteren jedoch eine höhere Konzentration als die ersteren haben.
Bei dem obigen Herstellungsprozeß werden, wenn in Fig. 4(b) Akzeptorstörstellen 120 durch Donatorstörstellen 127 ersetzt werden und in Fig. 4(c) die Donatorstörstellen 127 durch Akzeptorstörstellen 129 ersetzt werden, stattdessen ein TFT vom N-Typ 132 und TFTs vom P-Typ 133, 134 erhalten, wie in Fig. 4(d) gezeigt. Die so erhaltenen TFTs umfassen einen TFT vom N-Typ mit Donatorstörstellen in seiner Source-/Drain-Region und TFTs vom P-Typ mit sowohl Donatorstörstellen als auch Akzeptorstörstellen in ihren Source-/Drain-Regionen, wobei jedoch die letzteren eine höhere Konzentration als die ersteren haben.
Eine integrierte Schaltung mit komplementären TFTs kann damit, verglichen mit dem Herstellungsverfahren für eine integrierte Schaltung mit monoleitfähigen TFTs, durch Hinzufügen des zur Bildung des Maskenmusters 128 in Fig. 4(c) erforderlichen einzelnen Fotoprozesses gebildet werden. Folglich kann eine Aktivmatrixtafel mit einer eingebauten Steuerschaltung realisiert werden. Von einem wirtschaftlichen Blickpunkt aus stellt das obige Herstellungsverfahren eine Verbesserung dar, und es ist mit keiner Unannehmlichkeit verbunden, ein Maskenmuster unabhängig für die Ionenimplantation von Akzeptorstörstellen und Donatorstörstellen zu bilden. Ferner ist bei der nach dem obigen Verfahren hergestellten integrierten Schaltung mit komplementären TFTs jeder TFT in Form einer Insel auf dem isolierenden Substrat 110 separiert, so daß kein spezieller Prozeß zur Elementseparierung erforderlich ist. Weiterhin wird im Unterschied zu einer aus monokristallinem Silizium hergestellten integrierten Schaltung kein parasitärer MOSFET erzeugt, so daß kein Kanalstopper gebildet werden muß.
Als nächstes wird ein Mittel zur Realisierung eines TFT vom P-Typ und eines TFT vom N-Typ mit symmetrischen Eigenschaften beschrieben, wie sie für eine komplementäre integrierte Schaltung erforderlich sind. Von den Halbleiterverbindungen der Gruppen II bis VI Verwendung machende TFTs sind seit langer Zeit bekannt. Ein von einem Verbindungshalbleiter Verwendung machender komplementärer TFT wurde jedoch aus den folgenden zwei Gründen nicht realisiert:
(1) Es ist tatsächlich unmöglich, in der Halbleiterverbindung Halbleiter sowohl vom P-Typ als auch vom N- Typ zu steuern und zu realisieren.
(2) Es ist sehr schwierig, die Schnittstelle zwischen der Halbleiterverbindung und dem Isolierfilm für einen MOS-Aufbau zu kontrollieren.
Dementsprechend werden Source-/Drain-Regionen und eine Kanalregion aus Silizium-Dünnfilmen hergestellt. Die Trägerbeweglichkeiten von Dünnfilmen aus amorphem Silizium und Dünnfilmen aus polykristallinem Silizium sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie in dieser Tabelle gezeigt, ist der polykristalline Dünnfilm der bessere zur Realisierung einer integrierten Schaltung mit komplementären TFTs, da die Eigenschaften von Halbleitern vom P-Typ und vom N- Typ leicht gutausgeglichen gemacht werden können und die Stromversorgungskapazität des TFT größer gemacht werden kann. TABELLE 1 Trägerbeweglichkeit (cm²/V sek) N-Typ P-Typ amorphes Silizium polykristallines Silizium
Als nächstes wird ein Mittel zur Erhöhung der Stromversorgungskapazität eines TFT beschrieben, insbesondere TFTs vom P-Typ und N-Typ zur Bildung einer Steuerschaltung wie bei der vorliegenden Erfindung. Wie oben beschrieben, ist die Trap-Dichte in einem TFT hoch, der aus Silizium-Dünnfilm hergestellt ist, das kein monokristallines Silizium ist, so daß der EIN-Strom klein und der AUS-Strom groß ist, verglichen mit einem MOSFET aus monokristallinem Silizium. Fig. 5 ist ein grafisches Schaubild, das eine Kennlinie 140 eines MOSFET aus monokristallinem Silizium und eine Kennlinie 141 eines aus Silizium- Dünnfilm hergestellten TFT in dem Fall zeigt, in dem die Gate-Länge, die Gate-Weite und die Source-/Drain-Spannung VDS gleich sind. Die Abszisse stellt die auf Source als Referenz bezogene Spannung VGS dar und die Ordinate den Strom IDS zwischen Source und Drain. Da das EIN/AUS-Verhältnis des TFT klein ist, wie von dem grafischen Schaubild dargestellt, sollten der TFT 29 für die Bildelementmatrix und die die Steuerschaltung 12 und 21 in Fig. 1 bildenden TFTs jeweils mit den optimalen Abmessungen ausgebildet sein. Wenn beispielsweise ein Bild unter Verwendung eines NTSC-Videosignals angezeigt werden soll, sollte der TFT 29 für die Bildelementmatrix den folgenden Gleichungen innerhalb des gesamten Temperaturbereichs genügen, in dem die Aktivmatrixtafel verwendet wird.
0,1 x C&sub1; x R OFF1 ≥ 1/60 (sek) . . . . (1)
5 x C&sub1; x R ON1 ≤ 10 (u sek) .... (2)
wobei C&sub1; die Gesamtkapazität eines Bildelements darstellt und R ON1 und R OFF1 einen EIN-Widerstand bzw. einen AUS- Widerstand des TFT darstellen. Gleichung (1) ist eine Bedingung, die während eines Haltevorgangs von allen Bildelementen in der Matrix zu erfüllen ist (Haltebedingung), und 90 % und mehr der elektrischen Ladung, die in ein Bildelement geschrieben wird, kann für ein Feld gehalten werden, falls sie erfüllt ist. Gleichung (2) ist eine während eines Schreibvorgangs von allen Bildelementen in der Matrixtafel zu erfüllende Schreibbedingung (Schreibbedingung), und 99 % und mehr eines Videosignals kann in ein Bildelement geschrieben werden, falls sie erfüllt ist.
Andererseits sollte ein TFT zur Bildung einer Steuerschaltung innerhalb des gesamten Temperaturbereichs, in dem die Aktivmatrixtafel verwendet wird, der folgenden Gleichung genügen:
K x (C2RON2 x C3RON3) ≤ 1/2 f .... (3),
wobei C2 und C3 die Kapazitäten der Verzweigungen 142 und 143 in Fig. 2(a) dargestellen, RON2 und RON3 die Ausgangswiderstände des getakteten Inverters 43 bzw. des Inverters 41 der Fig. 2(a) sind, f die Taktfrequenz des Schieberegisters 13 oder 20 ist und K eine Konstante ist (erfahrungsgemäß beträgt K ungefähr 1,0 bis 2,0). Gemäß der durchgeführten aktuellen Untersuchung oder Simulation sollten RON2 und RON3 des TFT zur Bildung der Steuerschaltung ein Zehntel oder weniger von RON1 eines Bildelement-TFT sein, um ein Schieberegister mit einer Taktfrequenz f von annähernd 2 MHZ zu realisieren.
Zur Realisierung derart niedriger Ausgangswiderstände kann die Gate-Länge des TFT für die Steuerschaltung innerhalb der Grenzen der erlaubten Durchbruchspannung so kurz wie möglich ausgebildet werden. Weiterhin lassen TFTs für die in Fig. 1 gezeigte Abtast- und Halteschaltung 17, 18 und 19 eine niedrigere Durchbruchspannung als die TFTs für das Schieberegister 13 zu, so daß die Gate- Längen der ersteren kürzer als die der letzteren sein können. Fig. 6 illustriert die Definition der Gate-Länge L, und Tabelle 2 zeigt ein Beispiel der Gate-Längen für jeden der TFTs. In Fig. 6 definieren eine Gate-Elektrode 142 und ein Silizium-Dünnfilm 143, welche eine Kanalregion bilden, zusammen eine Gate-Länge 144 und eine Gate- Weite 145. TABELLE 2 Gate-Länge L (um) TFT vom P-Typ TFT vom N-Typ TFT für Bildelementmatrix TFT für Schieberegister TFT für Abtast- und Halteschaltung
Es ist ebenso möglich, die Stromversorgungskapazität eines TFT vom P-Typ und eines TFT vom N-Typ zu erhöhen, indem der TFT derart aufgebaut wird, daß die Dicke des die Kanalregion bildenden Silizium-Dünnfilms kleiner als die maximale Weite der sich über die Oberfläche des Silizium-Dünnfilms erstreckenden Verarmungszone ist.
Die maximale Weite XPMAX der Verarmungszone eines aus Silizium-Dünnfilm hergestellten TFT vom P-Typ und die maximale Weite XNMAX der Verarmungszone eines TFT vom N- Typ sind durch die folgenden Gleichungen dargestellt.
XPMAX = (2&epsi; x 2 ∅ FP)1/2 x (q x ND) -1/2 .... (4)
XNMAX = (2&epsi; x 2 ∅ FN)1/2 x (q x NA)-1/2 .... (5)
wobei q eine elektrische Einheitsladung darstellt, &epsi; eine dielektrische Konstante des Silizium-Dünnfilms ist, ∅ FP eine Fermi-Funktion für einen TFT vom P-Typ darstellt, ∅ FN eine Fermi-Funktion für einen TFT vorn N-Typ darstellt und ND und NA äquivalente Donator- bzw. Akzeptordichten für die Kanalregionen darstellen. Weiterhin werden die äquivalenten Donator- und Akzeptordichten durch die Dichte der in der Region existierenden Donatorstörstellen, die Dichte der Akzeptorstörstellen sowie die Dichte der als Donator und Akzeptor wirkenden Traps bestimmt. Erfindungsgemäß ist der Silizium-Dünnfilm der Kanalregion in einem TFT vom P-Typ und einem TFT vom N- Typ so ausgebildet, daß seine Dicke kleiner als entweder XPMAX oder XNMAX ist. Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht eines TFT, bei dem eine Verarmungszone gebildet ist. Ein isolierendes Substrat 146 trägt einen eine Kanalregion bildenden Silizium-Dünnfilmbereich 147 sowie Source/Drain-Regionen bildende Silizium-Dünnfilmbereiche 148, 149. Eine Gate-Isolierfilmschicht 150 ist auf den Bereichen 147, 148 und 149 ausgebildet und eine Gate-Elektrode 151 auf der Schicht 150 vorgesehen. Die Dicke des Silizium-Dünnfilms ist durch tsi angegeben, die Weite der an der Oberfläche des Silizium-Dünnfilms gebildeten Verarmungszone durch x angegeben.
Die grundlegenden Kriterien zur Vorsehung der bevorzugten Steuerschaltung für eine Aktivmatrixtafel sind damit wie folgt gegeben:
(1) Jeder Steuerschaltung wird eine aus komplementären TFTs aufgebaute statische Form gegeben.
(2) Ein Herstellungsverfahren und eine Struktur für eine integrierte Schaltung mit komplementären TFTs werden bereitgestellt.
(3) Es wird dafür gesorgt, daß die Eigenschaften der Halbleiter vom P-Typ und vom N-Typ gutausgeglichen sind.
(4) Das TFT-Design wird verbessert, um so die Kapazität zum Treiben der Last zu erhöhen.
Verschiedene weitere Verbesserungen werden nun beschrieben.
Eine erste Modifikation in Form eines Layouts für eine Aktivmatrixtafel ist in Fig. 8 gezeigt, welche eine das Layout jedes der Schaltungsblöcke zeigende Draufsicht auf eine Aktivmatrixtafel 160 ist. Eine Source-Leitungs- Steuerschaltung 161 (und/oder 162) ist, wie dargestellt, oben (und/oder unten) am Rand der Aktivmatrixtafel 160 ausgebildet, um ein normales Bild zu bilden; ein Schieberegister 163, ein Puffer 164, ein Videosignalbus 165 sowie eine Abtasthalteschaltung 166 sind in der Source- Leitungs-Steuerschaltung 161 relativ zum Rand nach innen hin nacheinander angeordnet. Eine Gate-Leitungs-Steuerschaltung 167 (und/oder 170) ist am linksseitigen (und/oder rechtsseitigen) Rand der Aktivmatrixtafel 160 ausgebildet, und ein Schieberegister 168 sowie ein Puffer 169 sind innerhalb der Gate-Leitungs-Steuerschaltung der Reihe nach vom Rand nach innen hin angeordnet. Eine Bildelementmatrix 171 ist in der Mitte der Aktivmatrixtafel 160 zur Verbindung mit der Source-Leitungs-Steuerschaltung 161 (162) und der Gate-Leitungs-Steuerschaltung 167 (170) ausgebildet, und Eingangsanschlüsse 172, 173, 174 und 175 sind an den Ecken der Tafel angeordnet. Im Gebrauch werden Signale in der Tafel in den durch Pfeile 176 bis 180 angedeuteten Richtungen übertragen. Mittels des vorbeschriebenen Layouts kann ein begrenzter Platz am wirkungsvollsten praktisch genutzt werden.
Weiterhin wird in der Source-Leitungs-Steuerschaltung und/oder der Gate-Leitungs-Steuerschaltung ein Layout, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, benutzt, um innerhalb eines zum Abstand zwischen Bildelementen (oder dem Zweifachem dieses Abstands) äquivalenten Abmaßes Einheitszellen zu bilden. In Fig. 9 haben die Zellen 196 bis 198 eine dem Abstand zwischen Bildelementen (oder dem Zweifachen dieses Abstands) entsprechende Breite D. Eine Anordnung der Steuerschaltung in sich wiederholenden Zellen mit einer Zellenbreite D bei gleichzeitiger Verwendung des Layouts in Fig. 8 nutzt den verfügbaren Gesamtraum wirkungsvoll aus. In Fig. 9 sind die Zellen 196 bis 198 von Strichlinien umgeben dargestellt. Eine positive Energiequellenleitung 184 und eine negative Energiequellenleitung 185 sind mit Bereichen 186 bis 191 aus Silizium-Dünnfilm, welche die Source-/Drain- und Kanalregionen eines TFT vom P-Typ bilden, und mit Bereichen 192 bis 195 aus Silizium- Dünnfilm verbunden, welche die Source-/Drain- und Kanalregionen eines TFT vom N-Typ bilden. Die Elemente jedes TFT können durch Ätzen des Silizium-Dünnfilms unter Bildung isolierter Flächenbereiche separiert werden, ungeachtet einer Homopolarität und Heteropolarität. Daher können beispielsweise eine Distanz a zwischen dem Bereich 192 aus Silizium-Dünnfilm des TFT vom N-Typ und dem Bereich 187 aus Silizium-Dünnfilm des TFT vom P-Typ sowie eine Distanz b zwischen den zwei Bereichen 187 und 188 aus Silizium-Dünnfilm des TFT vom P-Typ zueinander im wesentlichen gleich geschaffen werden. Erfindungsgemäß kann die Anzahl von Elementen in derjenigen Richtung, in welcher eine Einheitszelle wiederholt wird, erhöht werden, indem abwechselnd ein isolierter Flächenbereich aus Silizium-Dünnfilm des TFT vom P-Typ und ein isolierter Flächenbereich aus Silizium-Dünnfilm des TFT vom N-Typ angeordnet werden, wobei die obigen Merkmale in positiver Weise genutzt werden.
Um die Anzahl von Elementen weiter zu erhöhen, kann auch das folgende Mittel eingesetzt werden. Die Fig. 10(a) und 10(b) stellen einen aus komplementären TFTs zusammengesetzten und zwischen einer positiven Energiequellenleitung 199 und einer negativen Energiequellenleitung 200 gebildeten Inverter. In den Fig. 10(a) und 10(b) sind Durchgangslöcher 201 und 202 zur Herstellung eines Kontakts zwischen einer Source-Region und einer Gate-Elektrode 203 vorgesehen. Als erstes werden in einem isolierten Flächenbereich aus Silizium-Dünnfilm eine P-Region 204 sowie eine N-Region 205 mit einer Grenze 208 vorgesehen. Als nächstes wird mittels eines Durchgangslochs 206 ein Kontakt mit der Drain-Region hergestellt und eine Ausgangsleitung 207 für den Inverter hinzugefügt.
Eine zweite Modifikation der Erfindung betrifft die Verminderung des Taktrauschens in der Source-Leitungs-Steuerschaltung. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Source-Leitungs-Steuerschaltung 12 mit Videosignalbussen 14 bis 16 und einer Leitung (angeschlossen an den Anschluß 34) für die Übertragung zumindest eines Paars relativ invertierter Taktsignale CL und zur Ansteuerung des Schieberegisters 13 versehen. Die an den Anschluß 34 angeschlossen gezeigte Leitung ist tatsächlich ein Leitungspaar, und falls eine Differenz zwischen der Steuerkapazität, welche zwischen einem Videosignalbus und der CL-Leitung gebildet ist, und derjenigen, die zwischen dem gleichen Videosignalbus und der -Leitung gebildet ist, besteht, wird Rauschen in Form eines mit dem Taktsignal synchronisierten Zackens oder Nadelimpulses zum Videosignal addiert. Als Folge tritt in der Anzeige eine Unregelmäßigkeit in Form einer Linie in dem von den Aktivmatrixtafeln erzeugten Bild auf.
Wie in Fig. 11(a) gezeigt, kann das oben beschriebene Taktrauschen mittels einer verdrillten Anordnung der CL- und -Leitungen vermindert werden. Fig. 11(a) stellt eine Source-Leitungs-Steuerschaltung, welche ein Schieberegister mit Einheitszellen 210 bis 213 umfaßt, eine Abtasthalteschaltung mit TFTs 214, 215, eine Bildelementmatrix 216 sowie einen Videosignalbus 217 dar. CL- und -Leitungen 218 und 219 kreuzen einander (d.h. sie sind verdreht) annähernd an ihren Mitten. Damit sind der Durchschnittsabstand zwischen der CL-Leitung 218 und dem Videosignalbus 217 und der Durchschnittsabstand zwischen der -Leitung 219 und dem Videosignalbus 217 zueinander annähernd gleich gemacht. Folglich ist der Wert für die Streukapazität (CS1 + CS3), welche zwischen der CL-Leitung 218 und dem Videosignalbus 217 gebildet ist, dem Wert für die Streukapazität (CS2 + CS4), welche zwischen der -Leitung 219 und dem Videosignalbus 217 gebildet ist, gleich gemacht. Wie ferner in Fig. 11(b) gezeigt, entspricht die ansteigende Flanke des Taktsignals CL der abfallenden Flanke des Taktsignals und umgekehrt. Folglicherweise kann zum Videosignal addiertes Taktrauschen deutlich vermindert werden, um eine klare Anzeige im Bild zu realisieren. Ferner können die CL- und - Leitungen mehrmals verdreht (überkreuzt) werden.
Eine dritte Modifikation der Erfindung versucht, den Widerstand der Verbindungen mit der Abtasthalteschaltung einheitlich zu machen. Fig. 12 illustriert die Teile einer Source-Leitungs-Steuerschaltung, wie beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten, welche ein Schieberegister 230, Videosignalbusse 231 bis 233 sowie eine Abtasthalteschaltung mit TFTs 234 bis 236 umfaßt, und eine Bildelementmatrix 240. Bildelementsignale, die beispielsweise den Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) entsprechen, werden zu den drei Videosignalbussen 231 bis 233 geleitet, und die Kombination wird dann durch eine einzelne horizontale Abtastung verändert. Da die drei Videosignalbusse einen niedrigen Widerstand erfordern, wird für jede Leitung vorzugsweise ein Metall, wie beispielsweise Aluminium, verwendet. Wenn andererseits die Struktur der Fig. 3(a) oder 3(b) übernommen wird, die von einem ökonomischen Blickpunkt aus als die günstigste betrachtet wird, wird für Leitungen 237 bis 239 von den Videosignalbussen zu der Abtasthalteschaltung das gleiche Material verwendet, wie dasjenige, das für die Gate-Elektroden 80 und 81 benutzt wird, wie beispielsweise polykristalliner Dünnfilm. In diesem Fall ist der Flächenwiderstand des polykristallinen Dünnfilms viel höher als der Widerstand der Videosignalbusse, und falls die Leitungen 237, 238 und 239 gerade sind, können die Längen der Leitungen zueinander nicht gleich sein, weshalb auch der Widerstand der Leitungen 237 bis 239 zueinander nicht gleich sein wird. Als Folge kann das angezeigte Bild ungleichmäßig sein und Linien enthalten. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Leitungen 237, 238 und 239 jedoch derart ausgebildet, daß ihre Widerstände zueinander gleich gemacht sind. Beispielsweise kann die Leitungsbreite W konstant gehalten und die Leitungslänge L jeder Leitung 237 bis 239 gleich gemacht sein, oder es kann die Leitungslänge L jeder Leitung differieren und die Leitungsbreite W entsprechend zwischen den Leitungen 237 bis 239 unterschiedlich sein.
Eine vierte Modifikation der Erfindung ist auf die Erhöhung der geringen Geschwindigkeit einer aus TFTs zusammengesetzten Steuerschaltung gerichtet. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Geschwindigkeit eines aus TFTs hergestellten Schieberegisters zur Ansteuerung einer Aktivmatrixtafel nicht schnell genug, da das Verhalten eines TFT schlechter ist als das Verhalten eines monokristallinen Silizium-MOSFET. Um für diese geringe Geschwindigkeit aufzukommen, kann die Schaltungsstruktur, wie sie in Fig. 13(a) gezeigt ist, und die Betriebsweise, wie sie in Fig. 13(b) gezeigt ist, benutzt werden.
In Fig. 13(a) werden ein Startsignal DX und Taktsignale CL x 1 und an ein in einer Source-Leitungs-Steuerschaltung enthaltenes erstes Schieberegister 250 angelegt, um Abtastimpulse 252, 254 usw. zu erzeugen. Weiterhin werden ein Startsignal DX und Taktsignale CL x 2 und an ein in der Source-Leitungs-Steuerschaltung enthaltenes zweites Schieberegister 251 angelegt, um Abtastimpulse 253, 255 zu erzeugen, usw. Ein Videosignalbus 265 ist mittels TFTs 256 bis 259 einer Abtasthalteschaltung und Source-Leitungen 261 bis 264 mit einer Bildelementmatrix 260 verbunden. Die Signale V, DX, CL x 1, , CL x 2, sowie die von den Schieberegistern 250 und 251 ausgegebenen Impulse 252 bis 255 sind in Fig. 13(b) gezeigt.
Die in Fig. 13(a) gezeigte Source-Leitungs-Steuerschaltung ist mit den zwei Schieberegistern 250 und 251 versehen, welche durch Taktsignale CL x 1 ( ) und CL x 2 ( ) angesteuert werden, welche annähernd 90º außer Phase sind. Wenn die Source-Leitungs-Steuerschaltung mit einer Anzahl N von Schieberegistern versehen ist, sollte jedes Schieberegister von einem jeweiligen Taktsignal und dem invertierten Taktsignal angesteuert werden, wobei die Phasen um annähernd 180º/N nacheilen. Wenn die Frequenz von CL x 1 und CL x 2 als f angenommen ist, werden die Abtastimpulse 252 bis 255 sequentiell in Intervallen von 1/4f Stunden erzeugt. Das Videosignal V wird mit den abfallenden Flanken 266 bis 269 der Abtastimpulse abgetastet und auf den Source-Leitungen 261 bis 264 gehalten. Folglich wird eine Abtastung mit einer Frequenz 4f mittels Schieberegistern realisiert, welche von einem Taktsignal der Frequenz f angesteuert werden, was zu einem wirksamen Ausgleich der geringen Geschwindigkeit eines ausTFTs aufgebauten Schieberegisters führt. Wenn die vorbeschriebene Source-Leitungs-Steuerschaltung mit einer Anzahl von N Schieberegistern versehen ist, kann eine Abtastung mit einer Frequenz 2Nf mittels Schieberegistern realisiert werden, welche von einem Taktsignal der Frequenz f angesteuert werden.
Eine fünfte Modifikation der Erfindung sieht Mittel zum Testen jedes Ausgangs der Source-Leitungs- und Gate-Leitungs-Steuerschaltung vor. Fig. 14 illustriert diese Modifikation, die ein Schieberegister 280 als Teil der Source-Leitungs-Steuerschaltung, einen Videosignalbusanschluß 281, eine Abtast- und Halteschaltung mit einem TFT 282, eine Source-Leitungs-Steuerungstestschaltung 283, einen Steueranschluß für die Testschaltung 283, einen Testsignalausgangsanschluß 285 sowie eine Source-Leitung 286 umfaßt. Jeder Source-Leitung 286 ist eine jeweilige Testschaltung 283 beigefügt. Zugleich ist ein Schieberegister 287, welches einen Teil einer Gate-Leitungs-Steuerschaltung bildet, mit einer Gate-Leitungs-Testschaltung 288 verbunden, welche einen Testsignaleingangsanschluß 289 sowie einen Testsignalausgangsanschluß 290 aufweist. Eine Gate-Leitung 291 führt von der Gate-Leitungs-Steuerschaltung zu einer Bildelementmatrix 292. Jeder Gate- Leitung 291 ist eine jeweilige Testschaltung 288 beigefügt.
Die Testschaltungen arbeiten wie folgt: Die Testschaltung 283 wird zum Testbetrieb der Source-Leitungs-Steuerschaltung mittels des Anschlusses 284 EIN-geschaltet. In diesem Zustand wird das Schieberegister 280 abgetastet, nachdem ein vorbestimmtes Testsignal dem Videosignalbusanschluß 281 zugeführt wird. Wenn zu diesem Moment an dem Testausgangsanschluß 285 ein Standarderfordernisse erfüllendes Signal seriell ausgegeben wird, wird das Ergebnis als "Gut" betrachtet, und falls nicht, wird es als "Schlecht" betrachtet. Zum Testen der Gate-Leitungs-Steuerschaltung wird das Schieberegister 287 in gleicher Weise abgetastet, wenn ein vorbestimmtes Testsignal eingegeben wird. Wenn zu diesem Moment am Testausgangsanschluß 290 ein Standarderfordernisse erfüllendes Signal seriell ausgegeben wird, wird die Gate-Leitungs-Steuerschaltung als "Gut" betrachtet, und falls nicht, wird sie als "Schlecht" betrachtet. Auf diese Weise kann das elektrische Testen einer Aktivmatrixtafel automatisch vonstatten gehen, wogegen beim Stand der Technik das Testen durch visuelle Beobachtung eines angezeigten Testmusters geschah.
Eine sechste Modifikation der Erfindung beinhaltet die Vorsehung eines Speicherkondensators in einem Bildelement ohne einen zusätzlichen Prozeß während der Herstellung. Fig. 15(a) stellt die Schaltung eines solchen Bildelements dar, Fig. 15(b) ist ein Querschnitt durch das Bildelement. Wie in Fig. 15(a) gezeigt, umfaßt das Bildelement einen TFT 302, der als Schalter wirkt und mit einer Source-Leitung 300 und einer Gate-Leitung 301 verbunden ist, eine Flüssigkristallzelle 303, einen Gegenelektrodenanschluß 304, einen Metall-Oxid-Halbleiter-Kondensator 305 (nachfolgend MOS-Kondensator genannt) mit einer Gate- Elektrode 306. Wenn man sich Fig. 15(b) zuwendet, weisen transparente isolierende Substrate 310 und 324 sandwichartig zwischen sich angeordnet Silizium-Dünnfilmbereiche 311 bis 315, Gate-Isolierfilmbereiche 316 und 317, Gate- Elektroden 318 und 319, eine Isolierfilmschicht 320, eine Leitungsschicht 321, welche eine Source-Leitung bildet, eine transparente leitfähige Filmschicht 322, welche eine Bildelementelektrode bildet, eine Gegenelektrode 323, welche eine transparente leitfähige Filmschicht umfaßt, sowie eine Schicht aus Flüssigkristallmaterial 325 auf.
Der TFT 302 ist von dem Abschnitt gebildet, welcher durch die Bezugsziffer 326 bezeichnet ist, wobei die Bereiche 311 und 313 seine Source-/Drain-Regionen vorsehen und der Bereich 312 die Kanalregion bildet. Der MOS-Kondensator 305 ist von dem Abschnitt gebildet, welcher durch die Bezugsziffer 327 bezeichnet ist, wobei die Bereiche 313 und 315 seine Source-/Drain-Regionen vorsehen und der Bereich 314 seine Kanalregion bildet.
Wie deutlich in Fig. 15(b) gezeigt, ist es nicht notwendig, einen speziellen Extra-Herstellungsprozeß hinzuzufügen, um den MOS-Kondensator 305 zu bilden, da der MOS- Kondensator 305 die völlig gleiche Querschnittsstruktur wie der TFT 302 hat. Wenn jedoch der MOS-Kondensator 305 als Speicherkondensator verwendet werden soll, ist es nötig, einen Zustand aufrechtzuerhalten, bei dem ein Kanal, d.h. eine Inversionsschicht, im Bereich 314 gebildet ist. Ein vorbestimmtes Spannungspotential wird an die Gate-Elektrode 306 (319) des MOS-Kondensators 305 angelegt, um so den letzteren zur Aufrechterhaltung dieses Zustands einzuschalten. Beispielsweise ist im Fall eines MOS-Kondensators vom N-Typ ein positives Potential oder im Fall eines MOS-Kondensators vom P-Typ ein negatives Potential hierfür geeignet. Da ein Gate-Isolierfilm normalerweise extrem dünn ausgebildet wird, kann ein wie vorstehend hergestellter Speicherkondensator fünf- bis zehnmal so groß wie ein Speicherkondensator sein, der von einer herkömmlichen Isolierfilmschicht Verwendung macht. Dies ist sehr günstig, um bei der vom Speicherkondensator eingenommenen Fläche zu sparen. Es ist daher möglich, das Apertur- bzw. Öffnungsverhältnis der Aktivmatrixtafel zu vergroßern.
Eine letzte Modifikation der Erfindung betrifft die Montage einer Aktivmatrixtafel mit eingebauter Steuerschaltung. Fig. 16(a) ist ein Querschnitt durch eine Anordnung für die Montage, welche ein transparentes Substrat 330, in dem eine Bildelementmatrix sowie eine aus TFTs aufgebaute Steuerschaltung ausgebildet sind, ein transparentes Substrat 331, in dem eine Gegenelektrode ausgebildet ist, ein Dichtelement 334, eine Füllung aus Flüssigkristallmaterial 333, ein Montagesubstrat 335 mit einer Öffnung 340, einen aus Metall, wie beispielsweise Gold oder Aluminium, gefertigten Draht 338 sowie ein Schutzelement 339 als Merkmale besitzt. Eine der Öffnung 340 benachbarte Aussparung 336 im Montagesubstrat 335 dient der Sicherstellung einer festen Verbindung durch den Draht 338. Vorteilhafterweise ist ein Abschattungselement 337 über dem gesamten Montagesubstrat 335 oder einem Teil hiervon vorgesehen und ein weiteres Abschattungselement 332 in Form eines einen Abschnitt der Bildelementmatrix umgebenden Streifens auf dem transparenten Substrat 330 vorgesehen, um das äußere Erscheinungsbild der Aktivmatrixtafel beim Gebrauch als Anzeigevorrichtung zu verbessern. Fig. 16(b) ist eine Draufsicht auf die Anordnung, die die von dem Montagesubstrat 335 über der Öffnung getragene Bildelementmatrix 341 zeigt, welche Öffnung durch die gestrichelte Linie 342 angedeutet ist.
Da bei dieser Anordnung der Draht 338 gleichmäßig belastet ist, ist die Festigkeit bzw. Stärke der Verbindung verbessert. Wenn ferner die dieser Ausführungsform gemäße Aktivmatrixtafel als Anzeigevorrichtung vom Transmissions-Typ verwendet und an ihrer Rückseite eine Lichtquelle vorgesehen wird, kann die leckartige Abstrahlung nicht benötigten Lichts vom Rand der Bildelementmatrix verhindert und ein verbessertes äußeres Aussehen erreicht werden.
Zwei Anwendungen der Erfindung werden nun beschrieben.
Eine erste Anwendung der Erfindung liegt in einem elektrischen Sucher (nachfolgend EVF genannt) einer Videokamera oder dergleichen. Durch Integrierung einer aus komplementären TFTs hergestellten Steuerschaltung mit der Bildelementmatrix wie vorstehend beschrieben, kann eine kleine, preiswerte und zuverlässige Aktivmatrixtafel mit niedrigem Energieverbrauch und hoher Auflösungsdichte erhalten werden. Als ein Resultat kann ein EVF mit der in Fig. 17 gezeigten Struktur realisiert werden. Dieser EVF 353 ist mit einer Bildwahrnehmungsvorrichtung 350, einem Aufzeichnungsgerät 352 sowie einer Videosignalverarbeitungsschaltung 351 verbunden, welche dazu ausgeführt ist, ein zusammengesetztes Videosignal auf einer Leitung 362 zu liefern. Der EVF 353 umfaßt eine Steuerschaltung 354, welche eine Chroma-Schaltung, eine Schaltung zur Bildung eines synchronisierten Taktsignals, eine Schaltung zur Bildung eines Flüssigkristalltafel-Steuersignals, eine Energiequelle sowie eine Hintergrundlicht-Steuerschaltung umfaßt. Der EVF umfaßt ferner eine Lichtquelle 356 zur Bereitstellung des Hintergrundlichts, einen Reflektor 355, einem Diffusor 357, Polarisierer 358 und 360, eine erfindungsgemäße Aktivmatrixtafel 359 sowie eine Linse 361.
Eine derartige Struktur bildet die folgenden Vorteile, die mit einem eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre verwendenden EVF nicht erzielt wurden.
(1) Es kann ein Farb-EVF mit extrem hoher Auflösung mit einem Bildelementabstand von 50 um und weniger hergestellt werden, wenn die Aktivmatrixtafel mit einem Farbfilter versehen wird. Auch ein niedriger Energieverbrauch wird unterstützt.
(2) Es kann ein extrem kleines, leichtgewichtiges, platzsparendes Design des EVF realisiert werden.
(3) Die Gestalt des EVF kann freier gewählt werden; sogar ein neues Design, bei dem der EVF flach ist, ist möglich.
Eine weitere Anwendung liegt in einem Farbanzeigeprojektor, bei dem die Aktivmatrixtafel als Flüssigkristall- Lichtventil verwendet wird. Fig. 18 ist eine Draufsicht auf einen derartigen Farbanzeigeprojektor. Von einer Lichtquelle 370, wie beispielsweise einer Halogenlampe, emittiertes weißes Licht wird durch einen Parabolspiegel 371 konzentriert und durch Wärmestrahlungstrennfilter 372 gefiltert, um Wärmestrahlen im Infrarotbereich herauszutrennen, so daß nur Lichtstrahlen im sichtbaren Spektralbereich in das dichroitische Spiegelsystem des Projektors gelangen. Zuerst wird blaues Licht (Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 500 nm) von einem blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 373 reflektiert, wobei anderes Licht (zum Beispiel gelbes Licht) durchgelassen wird. Das reflektierte blaue Licht wird durch einen Reflexionsspiegel 374 in ein blaues Licht modulierendes Flüssigkristall-Lichtventil 378 gerichtet. Das durch den blaues Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 373 durchgelassene Licht trifft einen grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 375, und grünes Licht (Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 500 nm bis 600 nm) wird reflektiert, während das andere Licht, d.h. rotes Licht (Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 600 mm oder länger), durchgelassen wird. Das reflektierte grüne Licht gelangt zu einem grünes Licht modulierenden Flüssigkristall-Lichtventil 379. Das durch den grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 375 durchgelassene rote Licht wird durch Reflexionsspiegel 376 und 377 in ein rotes Licht modulierendes Flüssigkristall-Ventil 380 gerichtet.
Das blaue Licht, grüne Licht und rote Licht werden durch die Flüssigkristall-Lichtventile 378, 379 und 380, von denen jedes eine von einem Primärfarbsignal, wie Blau, Grün und Rot, angesteuerte erfindungsgemäße Aktivmatrixtafel umfaßt, moduliert und dann mittels eines dichroitischen Prismas 383 synthetisiert. Das dichroitische Prisma 383 ist so konstruiert, daß eine blaues Licht reflektierende Oberfläche 381 und eine rotes Licht reflektierende Oberfläche 382 einander rechtwinklig schneiden. Das so synthetisierte Farbbild wird vergrößert und mittels einer Abbildungslinse 384 auf einen Bildschirm projiziert.
Eine derartige Struktur bietet die folgenden Vorteile, die mit einem eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre als Abbildungsröhre verwendenden Farbanzeigeprojektor nicht erzielt wurden.
(1) Für die Abbildungslinse 384 kann eine Abbildungslinse mit kleiner Apertur verwendet werden, da das Flüssigkristall-Lichtventil kleiner und mit höherer Auflösung hergestellt werden kann, als dies mit einer Kathodenstrahlröhre möglich ist. Daher kann ein kleiner, leichtgewichtiger und preiswerter Projektor realisiert werden.
(2) Mit einem hohen Aperturverhältnis läßt die Aktivmatrixtafel der Erfindung eine helle Anzeige selbst dann zu, wenn eine Abbildungslinse mit kleiner Apertur benutzt wird.
(3) Es kann eine gute Farbdeckung der drei Farben erreicht werden, weil die optischen Achsen der roten, grünen und blauen Lichtventile durch die dichroitischen Spiegel und dichroitischen Prismen relativ zueinander völlig ausgerichtet werden.
Die vorliegende Erfindung sieht daher eine Reihe von Nutzen und Vorteilen vor.
Erstens können durch die erfindungsgemäße Ausbildung der aus komplementären TFTs gefertigten Gate-Leitungs-/Source- Leitungs-Steuerschaltung auf dem gleichen transparenten Substrat wie die Bildelementmatrix die folgenden Vorteile erreicht werden.
(1) Beim Stand der Technik ist der Auflösungsgrad durch die Montage der integrierten Steuerschaltung begrenzt. Diese Begrenzung wird durch die eingebaute integrierte Steuerschaltung der Erfindung beseitigt. Als Folge kann erfindungsgemäß eine Flüssigkristalltafel mit einem Bildelementabstand von 500 um und weniger erhalten werden.
(2) Die Außenabmessung des Montagesubstrats der Matrixtafel kann miniaturisiert werden, so daß eine eine erfindungsgemäße Flüssigkristalltafel verwendende Anzeigevorrichtung kleiner, dünner und leichter hergestellt werden kann.
(3) Da der Schritt der Anbringung einer externen integrierten Steuerschaltung nicht notwendig ist, kann eine billige Anzeigevorrichtung erhalten werden.
(4) Da kein Anschluß einer externen integrierten Steuerschaltung erforderlich ist, kann die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung verbessert werden.
(5) Der geringe Stromverbrauch, der ein inhärentes Merkmal der vorliegenden Aktivmatrixtafel ist und durch Bildung der Steuerschaltung mit komplementären TFTs erhalten wird, führt zu einem geringen Stromverbrauch in der gesamten Anzeigevorrichtung. Dies ist ein bedeutsames Merkmal, das die Anwendung der Erfindung in einem EVF für eine Videokamera und einen tragbaren Bildmonitor leicht macht.
Zweitens wird nicht nur ein niedriger Energieverbrauch erzielt, sondern können auch der Spannungsbereich und der Betriebsfrequenzbereich durch die Verwendung komplementärer TFTs und einer Schaltungsstruktur mit einem statischen Typ von Schieberegister erweitert werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, hat ein TFT eine hohe AUS-Strom-Kennlinie, und die Temperaturabhängigkeit des AUS-Stroms ist ebenfalls groß. Dieser Mangel des TFT wird durch einen statischen Typ von Schieberegister ausgeglichen; der Spannungsbereich und der Frequenzbereich können so ausgeweitet werden.
Drittens kann aufgrund der Struktur, bei der in der Source-/Drain-Region des Erstpol-TFT Erstpolstörstellen eingeschlossen und in der Source-/Drain-Region des Zweitpol-TFT sowohl Erstpol- als auch Zweitpolstörstellen eingeschlossen werden, wobei die letzteren eine höhere Dichte als die ersteren haben, durch die Hinzufügung eines einzelnen Fotoprozesses zu dem herkömmlichen Prozeß der Herstellung eines bekannten monoleitfähigen TFT eine preiswerte integrierte Schaltung mit komplementären TFTs erhalten werden. Ferner können auf diese Weise TFTs vom P-Typ und vom N-Typ mit gut ausgeglichenem Verhalten erhalten werden.
Viertens ist das die Steuerschaltung bildende Gate kürzer als dasjenige des die Bildelementmatrix bildenden TFTs ausgebildet, so daß die Betätigungsgeschwindigkeit der Steuerschaltung verbessert werden kann und das Schreiben und Halten elektrischer Ladung in jedes(m)Bildelement im optimalen Zustand gehalten werden kann.
Ferner sehen die vorbeschriebenen verschiedenen Modifikationen der Erfindung die folgenden nützlichen Effekte vor:
Erstens verbessert das Muster-Layout, wie es in den Fig. 8, 9, 10(a) und 10(b) gezeigt ist, die Anordnung innerhalb der Steuerschaltung(en), so daß innerhalb eines definierten, dem Abstand der Bildelemente entsprechenden Zwischenraums Einheitszellen gebildet werden können.
Zweitens kann Taktrauschen in den Videosignalen bis zu dem Punkt beseitigt werden, an dem jede entsprechende Ungleichmäßigkeit oder ungewollte Linie im angezeigten Bild unterhalb des Sichtbarkeitspegels liegt.
Drittens sind die Widerstände der Verbindungen mit der Abtast- und Halteschaltung längs jeder Source-Leitung einheitlich gemacht, so daß der Schreibpegel des Anzeigesignals an alle Source-Leitungen einheitlich gemacht ist, was eine Ungleichmäßigkeit in Form einer Linie in der Bildanzeige vermeidet.
Viertens erlaubt die in Fig. 13(a) gezeigte und von den in Fig. 13(b) gezeigten Signalen angesteuerte Source- Leitungs-Steuerschaltung die Abtastung des Videosignals mit einer Frequenz 2Nf mittels eines Systems von N Schieberegistern, welche von einem Taktsignal mit einer Frequenz f angesteuert werden. Daher kann eine Aktivmatrixtafel mit eingebauter Steuerschaltung hoher Auflösung selbst dann erhalten werden, wenn TFTs, deren EIN-Strom nicht notwendigerweise groß genug ist, verwendet werden.
Fünftens kann durch Vorsehung einer Testschaltung für den Ausgang jeder Steuerschaltung die Überprüfung der Aktivmatrixtafel, die vorher durch visuelle Untersuchung eines Anzeigetestmusters durchgeführt worden ist, elektrisch und automatisch vorgenommen werden.
Sechstens kann in jedem Bildelement die Struktur für einen Speicherkondensator, wie sie in den Fig. 15(a) und 15(b) gezeigt ist, verwendet werden, um die elektrische Ladung in jedem Bildelement beständiger zu halten, ohne jedoch entweder die Herstellungskosten zu erhöhen oder das Öffnungsverhältnis zu vermindern.
Siebtens verbessert die in den Fig. 16(a) und 16(b) gezeigte Montagestruktur nicht nur die Verbindungsfestigkeit und die Zuverlässigkeit der Tafel, sondern verhindert auch die leckageartige Abstrahlung nicht notwendigen Lichts an der Peripherie der Bildelementmatrix in dem Fall, daß eine Hintergrundbeleuchtung zusammen mit der erfindungsgemäßen Aktivmatrixtafel verwendet wird, um eine transparente Anzeigevorrichtung zu konstruieren.
Schließlich hat die Anwendung der Erfindung bei den speziellen beschriebenen Anzeigesystemen die folgenden Vorteile.
Erstens können durch die Anwendung der Erfindung bei einem EVF einer Videokamera Effekte erhalten werden, die bei Verwendung einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre in dem EVF nicht erhalten werden können.
(1) Durch Verwendung einer mit einem Farbfilter versehenen Aktivmatrixtafel kann ein extrem hochauflösender Farb-EVF mit einem Bildelementabstand von 50 um oder weniger realisiert werden. Weiterhin ergibt sich ein geringer Energieverbrauch.
(2) In platzsparender Weise kann ein extrem kleiner und leichtgewichtiger EVF realisiert werden.
(3) Die Gestalt des EVF kann freier gewählt werden, so daß ein neues Design, beispielsweise ein flacher EVF, bereitgestellt werden kann.
Zweitens können durch die Anwendung der Erfindung bei einem Farbanzeigeprojektor Effekte erhalten werden, die bei Verwendung einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre nicht erhalten werden können.
(1) Da das Flüssigkristall-Ventil kleiner und höherauflösend als im Fall der Kathodenstrahlröhre gemacht werden kann, kann eine Abbildungslinse mit kleiner Apertur verwendet werden. Daher kann ein kleiner, leichtgewichtiger und preiswerter Farbanzeigeprojektor realisiert werden.
(2) Aufgrund des hohen Aperturverhältnisses der Aktivmatrixtafel kann eine helle Anzeige selbst bei einer Abbildungslinse mit kleiner Apertur erhalten werden.
(3) Im Gegensatz zu der eine Kathodenstrahlröhre verwendenden Abbildungsröhre können mittels der dichroitischen Spiegel und dichroitischen Prismen die optischen Achsen der Lichtventile für jede Farbe, nämlich Rot, Grün und Blau, koinzidierend gemacht werden, so daß die Farbdeckung der drei Farben zufriedenstellend erreicht werden kann.

Claims

1. Aktivmatrixtafel, umfassend eine Bildelementmatrix (22), welche auf einem transparenten Substrat (71, 86) angebracht ist und eine Mehrzahl von Gate-Leitungen (24, 25), eine Mehrzahl von Source-Leitungen (26, 27, 28) sowie eine Mehrzahl von Bildelementen (32, 33) umfaßt, wobei jedes der Bildelemente einen Dünnfilm- Transistor (29, 101) umfaßt, wobei die Aktivmatrixtafel ferner eine Gate-Leitungs-Steuerschaltung (21) sowie eine Source-Leitungs-Steuerschaltung (12) umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gate-Leitungs- Steuerschaltung und/oder die Source-Leitungs-Steuerschaltung eine Mehrzahl auf dem transparenten Substrat vorgesehener komplementärer Dünnfilm-Transistoren (47 bis 56; 58, 59; 99, 100) umfaßt und daß die Dünnfilm- Transistoren der Bildelemente im wesentlichen die gleiche Querschnittsstruktur wie zumindest gewisse der Dünnfilm-Transistoren der Gate-Leitungs-Steuerschaltung und/oder der Source-Leitungs-Steuerschaltung aufweisen.

2. Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilm-Transistoren der Bildelementmatrix aus den gleichen Schichten wie zumindest gewisse der Dünnfilm- Transistoren der Gate-Leitungs-Steuerschaltung und/oder der Source-Leitungs-Steuerschaltung gebildet sind.

3. Tafel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren in einer CMOS-Konfiguration vorliegen.

4. Tafel nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilm-Transistoren Transistoren vom P-Typ und vom N-Typ umfassen und die Gate- Länge eines Dünnfilm-Transistors vom P-Kanal-Typ kleiner als die Gate-Länge eines Dünnfilm-Transistors vom N-Kanal-Typ ist.

5. Tafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Leitungs-Steuerschaltung (161) ein Schieberegister (163), einen Puffer (164) sowie eine Abtast- und Halteschaltung (166) umfaßt, welche in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wobei die Abtast- und Halteschaltung der Bildelementmatrix am nächsten ist.

6. Tafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Leitungs-Steuerschaltung und/oder die Source-Leitungs-Steuerschaltung aus Einheitszellen gebildet sind, welche derart angeordnet sind, daß jede einzelne Einheitszelle und die benachbarte Einheitszelle symmetrisch um eine dazwischenliegende Energiequellenleitung (184, 185) liegen.

7. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Leitungs-Steuerschaltung einen Videosignalbus (231 bis 233), eine Abtast- und Halteschaltung (234 bis 236) und den Videosignalbus mit der Abtast- und Halteschaltung verbindende Leitungen (237 bis 239) umfaßt und daß die Widerstände der Verbindungsleitungen gleich sind.

8. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Leitungs-Steuerschaltung eine Anzahl N von Schieberegistern (250, 251) umfaßt, von denen jedes so ausgeführt ist, daß es jeweils von einem Taktsignal und einem invertierten Taktsignal angesteuert wird, und daß die Phasen der einzelnen Taktsignale einander um ungefähr 180ºC/N nachlaufen.

9. Tafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat (330) in einer Aussparung (336) eines Montagesubstrats (335) angebracht ist.

10. Tafel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über zumindest einem Teil einer Oberfläche des Montagesubstrats ein erstes Abschattungselement (337) ausgebildet ist und daß ein weiteres Abschattungselement (332) in Form eines einen Abschnitt der Bildelementmatrix umgebenden Streifens auf dem transparenten Substrat vorgesehen ist.

11. Tafel nach Anspruch 3 oder einem von Anspruch 3 abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilm-Transistoren des Schieberegisters der Gate- Leitungs-Steuerschaltung und/oder der Source-Leitungs- Steuerschaltung in der CMOS-Konfiguration eine Abmessung haben, die von der entsprechenden Abmessung der Dünnfilm-Transistoren der Anzeigeregion abweicht, um einen gewünschten Betriebszustand fur ein Steuermittel für eine Aktivmatrixvorrichtung vorzusehen.