DE69126000T2

DE69126000T2 - Flachtafelanzeige

Info

Publication number: DE69126000T2
Application number: DE69126000T
Authority: DE
Inventors: Scott H Holmberg
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1991-11-04
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2011-11-05
Also published as: EP0484842A3; DE69126000D1; CA2054935A1; CA2054935C; EP0484842A2; JP3243617B2; US5162931A; EP0484842B1; JPH0519298A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Flachtafelanzeige-Rückwandplatinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der auf der EP-A-269 123 basiert. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf den Erhalt der Anzeigefläche und die Verbesserung der Betriebseigenschaften gerichtet.
In den letzten Jahren gab es ein wachsendes Interesse an Flachtafelanzeigen, wie solche, die Flüssigkristalle, elektrochrome Anzeigen oder Elektrolumineszenz als Ersatz für konventionelle Kathodenstrahlröhren (CRT) einsetzen. Flachtafelanzeigen bieten ein geringeres Gewicht, weniger Volumen und wesentlich geringeren Energieverbrauch als Kathodenstrahlröhren. Als Folge ihrer Betriebsweise leiden Kathodenstrahlröhren auch fast immer unter einer gewissen Verzerrung. Die Kathodenstrahlröhre funktioniert durch Projizieren eines Elektronenstrahls auf einen phosphorbeschichteten Bildschirm. Der Strahl bewirkt, daß der Punkt, auf den er fokussiert ist, mit einer Intensität proportional zu der Intensität des Strahls leuchtet. Das Bild wird durch den fortlaufend bewegten Strahl erzeugt, der unterschiedliche Punkte auf dem Bildschirm mit unterschiedlichen Intensitäten leuchten läßt. Da der Elektronenstrahl von seiner stationären Quelle zum Rand des Bildschirms eine weitere Strecke zurücklegt als er zur Mitte zurücklegen muß, trifft der Strahl in unterschiedlichen Winkeln auf verschiedene Punkte des Bildschirms, was zu einer Schwankung in der Punktgröße und -form führt (d. h. Verzerrung).
Flachtafelanzeigen werden hergestellt, um von solchen Verzerrungen im wesentlichen frei zu sein. Bei der Herstellung von Flachtafelanzeigen werden die Schaltungselemente auf einem Substrat, wie etwa Glas, im allgemeinen durch Photolithografie aufgeschichtet und mit einem Muster versehen. Die Elemente werden aufgeschichtet und in Stufen geätzt, um eine Vorrichtung zu bilden, die eine Matrix aus senkrechten Reihen und Spalten von Schaltungssteuerleitungen mit einen Pixelkontakt und einem Steuerelement zwischen den Reihen und Spalten der Steuerleitungen aufweist. Der Pixelkontakt trägt ein Medium, welches eine Substanz ist, die entweder (aktiv) glimmt oder (passiv) ihre Reaktion auf Umgebungslicht hin ändert, wenn eine Schwellspannung über das Medium-Steuerelement angelegt wird. Das Medium kann ein Flüssigkristall, elektrolumineszentes oder elektrochromes Material wie etwa Zinksulfid, ein Gasplasma aus z. B. Neon und Argon, ein dichroitischer Farbstoff oder ein derartiges anderes geeignetes Material oder eine Vorrichtung sein, die selbst leuchtet oder in anderer Weise optische Eigenschaften, wie etwa Lichtreflexion oder Lichtdurchlässigkeit, in Abhängigkeit einer daran angelegten Spannung ändert. Licht wird erzeugt oder andere optische Änderungen treten in dem Medium in Reaktion auf eine korrekte, daran angelegte Spannung auf. Jedes optisch aktive Medium wird allgemein als Bildelement oder "Pixel" bezeichnet.
Die Schalttechnik für eine Flachtafelanzeige ist im allgemeinen so gestaltet, daß die Flachtafel digitale Schaltungen zeitlich verzahnt (time sharing) oder mehrfach (multiplexing) nutzt, um Signale gleichzeitig zu einer Reihe und einer Spalte einer Steuerleitung der Pixel zuzuführen. Im allgemeinen wird ein Treiberkreis für jede Reihen- oder Spaltensteuerleitung verwendet. Auf diese Weise kann einer ganzen Reihe, die Hunderttausende von Pixeln enthält, eine Teilschwellenspannung zugeführt werden, welche alle Pixel dunkel oder inaktiv hält. Danach kann eine kleine Zusatzspannung bestimmten Spalten selektiv zugeführt werden, um ausgewählte Pixel aufleuchten oder ihre optischen Eigenschaften ändern zu lassen. Die Pixel können durch Anwendung einer größeren Spannung oder eines größeren Stroms eines längeren Spannungspulses oder Strompulses veranlaßt werden, heller zu glimmen. Bei Verwendung von Flüssigkristallen (LCD's) mit verdrehtem nematisch aktivem Material ist die Anzeige, wenn sie nicht aktiviert wird, im wesentlichen transparent, und wird, wenn sie aktiviert wird, lichtabsorbierend. Auf diese Weise wird auf der Anzeige durch aufeinanderfolgendes Aktivieren der Pixel, Reihe für Reihe über die Anzeige das Bild erzeugt. Die oben mit Bezug auf Kathodenstrahlröhren beschriebene geometrische Verzerrung spielt bei Flachtafelanzeigen keine Rolle, da jedes Pixel im wesentlichen die gleiche Spannung oder den gleichen Strom erfährt.
Eines der Hauptprobleme, das in bezug auf die bekannten Herstellungsverfahren von Rückwandplatinen für Aktivmatrixanzeigen (z. B. solche, die dünne Folientransistoren bei jedem Pixel anwenden) auftritt, besteht darin, daß sie im allgemeinen unter Problemen des Produkionsausbringens ähnlich denjenigen von integrierten Schaltungen leiden. Das heißt, die Ausbeuten von produzierten Rückwandplatinen sind im allgemeinen nicht 100% und die Ausbeute (Prozentsatz von fehlerfreien Rückwandplatinen) kann im schlechtesten Fall 0% sein. Hochqualitätsanzeigen dulden keinen defekten Pixeltransistor oder andere defekte Komponenten. Auch sind im allgemeinen größere Anzeigenformate wünschenswerter als kleinere Anzeigenformate. Somit ist ein Hersteller mit dem Dilemma konfrontiert, die Herstellung größerer Anzeigen zu bevorzugen, jedoch das gesamte Produkt wegwerfen zu müssen, wenn bereits ein Pixel fehlerhaft ist. Mit anderen Worten leidet der Hersteller unter radikal zunehmenden Herstellungskosten pro Einheit, die aus der abnehmenden brauchbaren Produktausbeute resultieren.
Eine Lösung für das Problem der geringen Ausbeute ist in dem US-Patent Nr. 4 820 222 mit dem Titel "Method of Manufacturing Flat Panel Backplanes Induding Improved Testing and Yields Thereof and Displays Made Thereby" offenbart, welches Teilpixel offenbart.
Diese Probleme zunehmender Kosten und abnehmender Ausbeute sind in der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen von Verfahren zur Herstellung von Anzeige-Rückwandplatinen und den resultierenden Anzeigen mit redundanten Gate-Leitungen verbessert, die eine weitgehend reduzierte Anzahl fataler Fehlstellen liefern, während sie die aktive Anzeigefläche beibehalten und die Anzeigefunktion verbessern. Die Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
Jede der Rückwandplatinen und somit jedes der Anzeigepixel kann auch in zwei oder mehr Teilpixel unterteilt werden. Jedes Teilpixel kann mit seiner eigenen Spaltenbusleitung (Source Bus Line) ausgebildet werden, jedoch eine verbundene Reihenleitung (Gate Line) einschließen. Jedes Teilpixelpaar von Busspaltenleitungen kann an den gegenüberliegenden Seiten der Anzeige angeschlossen sein, um, falls erwünscht, redundante Busspaltenleitungen zu schaffen. Ein Bruch in der Spaltenbusleitung wird daher auch nicht die Funktion der Anzeige beeinträchtigen, da das Pixel Strom von dem anderen zwischengeschalteten Ende der Spaltenbusleitung empfangen wird. Durch das Vorsehen von Teilpixeln ergibt sich ferner, daß eine an einem Teilpixel defekte aktive Vorrichtung in weniger als einem gesamten Pixel fehlerhaft ist, und somit kann ein akzeptabler, nicht fataler Fehler die Ausbeuten an Anzeigen erhöhen. Falls gewünscht, können Teilpixel auch mit einer gemeinsamen Spaltenbusleitung gebildet werden. Bei der redundanten Leitung kann es sich auch um die Spaltenbusleitung handeln, falls die Struktur so gebildet wird, daß anstelle der Reihenleitung zuerst die Spaltenbusleitung angelegt wird.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Aktivmatrixanzeige-Rückwandplatine, die nach einem Verfahren des Standes der Technik hergestellt ist;
Figur 2 ist ein Querschnitt eines Transistors der Rückwandplatine des Standes der Technik, der mit einer darauf zuerst ausgebildeten Passivierungsschicht bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnte;
Figur 3 ist ein Querschnitt eines Transistors, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnte;
Figur 4 ist eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Teilpixelmatrixanzeige des Standes der Technik;
Figur 5 ist eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Teilpixelmatrixanzeige der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Ausführungsform einer Teilpixelmatrixanzeige, die die Teilpixel-Reihen- und -Spaltenbusleitungen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Figur 7 ist ein Querschnitt eines Transistors, der die redundanten Reihenbusleitungen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
Figuren 8A-8F sind Draufsichten auf die Elemente eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Teilpixelmatrixanzeige der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun insbesondere auf Figur 1 bezug genommen, in der eine schematische Darstellung einer Aktivmatrix- Flachtafelanzeigevorrichtung 10 gezeigt ist, die gemäß herkömmlichen photolitografischen Techniken hergestellt ist. Eine solche Vorrichtung 10 und deren Herstellung sind genauer in "Application of Amorphous Silicon Field Effect Transistors in Addressable Liquid Crystal Display Panels" durch A. J. Snell et al., Angewandte Physik, Nr. 24, S. 357, 1981 beschrieben. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein Substrat 12, Gruppen von Kontakt- Anschlußflächen 14 und 16, Gruppen von Steuer- oder Busleitungen 18 und 20, und, in diesem besonderen Beispiel des Standes der Technik, Transistoren 22 und Pixel-Ruhekontakte 24.
Das in diesen Vorrichtungen gewöhnlich verwendete Substrat 12 ist aus Glas gebildet. Die Steuerleitungen 18 und 20 sind in einer Matrix aus Reihen 18 und Spalten 20 angeordnet. Die Steuerleitungsreihen 18 dienen in dieser Vorrichtung 10 als Gate-Elektroden und die Steuerleitungsspalten 20 als Sourde- Verbindungen. Eine Kontaktanschlußfläche 14 ist an einem Ende jeder der Reihensteuerleitungen 18 angeschlossen. Eine Kontaktanschlußfläche 16 ist an einem Ende jeder der Spaltensteuerleitungen 20 angeschlossen. Der Steuertreiber (nicht gezeigt) der Anzeige ist an den Gruppen der Anschlußflächen 14 und 16 angeschlossen.
An jedem Matrix-Kreuzungspunkt 26, an welchem sich eine Reihenleitung 18 und eine Spaltenleitung 20 kreuzen, ist ein Schaltelement bzw. Transistor 22 ausgebildet, um die Reihenleitung 18 und die Spaltenleitung 20 mit den Pixel- Ruhekontakten 24 zu verbinden. Das aktive Medium, welches optische Eigenschaften in Abhängigkeit von den kombinierten Spannungen oder Strömen in dem jeweiligen, durch die Reihe 18 und die Spalte 20 gebildeten Kreuzungspunkt 26 ändern wird, überdeckt zumindest die Kontakte 24. Das aktive Medium an einem gegebenen Kreuzungspunkt 26 wird als Quadrat oder Punkt in der schachbrettartigen Gesamtmatrix der Anzeige 10 erscheinen. Die tatsächliche Größe der Transistoren 22 und der Kontakte 24 ist nicht maßstabsgerecht gezeichnet, sondern nur zur Veranschaulichung schematisch dargestellt.
Es sei bemerkt, daß es theoretisch keine Grenze hinsichtlich der Anzahl der einsetzbaren Reihen 18 und Spalten 20 gibt, von denen in Figur 1 lediglich ein Teil dargestellt ist. Es gibt daher ebenfalls keine theoretische Grenze hinsichtlich der Außenabmessungen einer solchen Vorrichtung 10. Jedoch setzt der gegenwärtige Stand der lithografischen Technik eine praktische Grenze hinsichtlich der Außenabmessungen dieser Vorrichtungen. Die gegenwärtigen Ausrichtungstechniken erlauben allgemein die Herstellung von hochauflösenden Anzeigevorrichtungen mit ungefähr 5 Zoll auf einer Seite, gleichwohl wurden verbesserte Techniken von bis zu 14 Zoll auf einer Seite vorgeführt.
Das Problem, dem man beim Herstellungsverfahren des Standes der Technik begegnet, besteht darin, daß die Anordnung einer Vorrichtung 10 weggeworfen werden muß, falls sie irgendwelche fehlerhaften Pixel-Transistoren 22 oder andere eine Funktionsunfähigkeit eines Pixels bewirkende Schaltungselemente beinhaltet.
Unter näherer Bezugnahme auf Figur 2 treten mehrere Probleme auf, wenn das Schaltelement bzw. der Transistor 22 hergestellt wird. Das Substrat 12 stellt einen wesentlichen Kostenanteil der Rückwandplatine dar, und somit wird im allgemeinen ein kostengünstiges Natron-Kalk-Glas verwendet. Es wurde durch Hersteller von Flüssigkristallanzeigen nachgewiesen, daß die hohe Natriumkonzentration das Flüssigkristallmaterial durch Diffusion durch die überdeckende Indium-Zinnoxid-Schicht vergiften kann, und daher wird im allgemeinen auf dem Substrat 12 eine SiO&sub2;-Sperrschicht 30 ausgebildet. Es sind einige hochqualitative Substratarten mit geringem Natriumgehalt erhältlich, die keine Sperrschicht 30 benötigen würden. Es wird eine Indium-Zinnoxid-Schicht 32, d. h. eine im wesentlichen transparente Metallschicht ausgebildet und geätzt, um einen Indium-Zinnoxid-freien Bereich zu schaffen, auf welchem das Gate 18 ausgebildet wird. Nach der Bildung des Gates 18 wird eine Gate-Isolierschicht 34 aufgetragen. Obwohl eine glatte, gleichmäßige Abdeckung des Gates 18 durch den Isolator 34 dargestellt ist, hat oder kann das Gate 18 in der Produktion scharfe Kanten aufweisen, welche zu Nadellöchern oder einer Verdünnung des Isolators 34 an den Kanten des Gates führen können. Das Source-Metall und das Drain-Metall können mit dem Gate 18 kurzschließen. Die Verdünnung oder Nadellöcher erzeugen Transistoren 22, welche, falls sie betrieben werden, keine einheitlichen Funktionseigenschaften aufweisen, so daß die Rückwandplatine unbrauchbar ist.
Ein Versuch zur Lösung dieses Problems besteht darin, das Gate 18 sehr dünn zu gestalten, jedoch ist dann der Widerstand zu hoch, um die großen Anordnungen herzustellen, die für Rückwandplatinen erforderlich sind. Ein zweiter Versuch zur Lösung des Problems besteht darin, den Gate-Isolator 34 sehr dick zu gestalten, jedoch verringert dies den Verstärkungsfaktor des Transistors 22 und ist ebenfalls unzweckmäßig.
Anschließend wird eine amorphe Siliziumschicht 36 aufgetragen, wobei die Source-Elektrode 20 und eine Drain-Elektrode 38 darüber aufgetragen werden. Eine Passivierungsschicht (nicht gezeigt) würde über der kompletten Struktur aufgetragen werden, um den Transistor 22 zu vervollständigen. Während des Betriebs koppelt die Aktivierung der Source-Elektrode 20 und der Gate- Elektrode 18 die Leistung durch die Siliziumlegierung 36 zu der Drain-Elektrode und damit zu der durch die Indium-Zinnoxid- Schicht 32 gebildeten Kontakt-Anschlußfläche 24.
Bezugnehmend nun auf Figur 3 ist ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Transistors 40 gezeigt, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Transistor ist umfassender in den US-Patenten Nr. 4 545 112 und 4 736 229 offenbart.
Ein Glassubstrat 42 trägt eine SiO&sub2;-Sperrschicht 44. Wie oben erwähnt, könnte ein Glassubstrat mit geringem Natriumgehalt, wie z. B. Corning 7059 Glas verwendet werden, und somit kann die Sperrschicht 44 eliminiert werden. Die genauen Schichtungsverfahrensschritte sind in den vorgenannten Patenten beschrieben. Es wird eine Indium-Zinnoxid-Schicht 46 aufgetragen und danach auf die Indium-Zinnoxid-Schicht 46 eine hochschmelzende Metallschicht 48 aufgetragen.
Die Schichten 46 und 48 werden geätzt, um eine Gate-Elektrode 50 zu bilden. Anschließend werden über dem Gate 50 ein Gate- Isolator 52 und ein Halbleitermaterial 54 angelagert. Das Material 54 ist vorzugsweise eine amorphe Siliziumlegierung. Um an den Kanten 56 des Gates die Möglichkeit irgendeines Kurzschlusses von der Gate-Elektrode zu der Source-Elektrode oder der Drain-Elektrode zu vermeiden, ist über der Gate- Elektrode 50, dem Gate-Isolator 52 und dem Halbleiter 54 ein Dielektrikum 58 aufgetragen. Das Dielektrikum 58 ist mit einer ausreichenden Dicke aufgetragen, um sicherzustellen, daß keine Kurzschlüsse oder schmalen Anschlußflächen zwischen den Kanten 56 der Gate-Elektrode 50 und einer darüber aufgetragenen Source-Elektrode 60 und einer Drain-Elektrode 62 gebildet werden.
Das Dielektrikum 58 wird lediglich auf einem im wesentlichen ebenen Mittelbereich 64 der Halbleiterschicht 54 weggeätzt. Dies stellt einheitliche Funktionseigenschaften für den Transistor 40 in der Rückwandplatinenanordnung sicher. Eine Passivierungsschicht 66 ist über der gesamten Struktur aufgetragen, um den Aufbau des Transistors 40 zu vervollständigen.
Während aller Fertigungsstufen des Transistors bleibt die hochschmelzende Metallschicht 48 über einer Pixel-Kontaktfläche 68, auf welcher das aktive Medium des Pixels ausgebildet werden wird. Als letzter Schritt, bevor das aktive Medium (nicht gezeigt) der Rückwandplatine hinzugefügt wird, um die Anzeige zu vervollständigen, wird das hochschmelzende Metall von der Pixel-Anschlußfläche 68 weggeätzt, so daß die Indium-Zinnoxid- Schicht 46 freigelegt bleibt, nachdem die gesamte Fertigung abschlossen wurde.
Bezugnehmend nun auf Figur 4 ist eine Teilpixelmatrixanzeige des vorerwähnten US-Patents Nr. 4 820 222 allgemein mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet. Die Teilpixelmatrixanzeige 70 ist so dargestellt, daß jedes Pixel in vier Teilpixel unterteilt ist, jedoch könnten die Pixel in zahlreiche andere Konfigurationen, wie etwa zwei Teilpixel, zwei mal vier oder sechs Teilpixel oder in drei Teilpixel für Farbanwendungen unterteilt werden. Jedes Pixel 72 ist in vier Teilpixel 74, 76, 78 und 80 unterteilt (lediglich ein Pixel 72 ist zur Veranschaulichung so numeriert). Wie zuvor ausgeführt, ist die Anzahl der Pixel lediglich zu Darstellungszwecken gezeigt, und die Anzeige 70 könnte jede gewünschte Anzahl und Konfiguration, quadratisch oder rechteckig, beinhalten. Eine Spaltenleitung (Source-Leitung) oder Busleitung 82 verbindet die Teilpixel 74 und 78 und alle anderen Spalten-Teilpixelpaare in einer Hälfte jedes Pixels mit einer Spalten- oder Source- Kontaktanschlußfläche 84 an einer Kante der Anzeige 70. Eine zweite Spaltenleitung (Source-Leitung) oder Busleitung 86 verbindet die Teilpixel 76 und 80 und alle anderen Spalten- Teilpixelpaare in der zweiten Hälfte jedes Pixels mit der Spalten- oder Source-Kontaktanschlußfläche 84. Die Busleitungen 82 und 86 sind an oder vor der Anschlußfläche 84 und durch eine Leitung oder einen Kurzschluß 88 an den gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden (kurzgeschlossen).
Eine Reihenleitung (Gate-Leiturig) oder Busleitung 90 verbindet die Teilpixel 74 und 76 und alle anderen Reihen-Teilpixelpaare in einer Hälfte jedes Pixels nit einer Reihenanschlußfläche (Gate-Anschlußfläche) 92. Eine zweite Reihenleitung (Gate- Leitung) oder ein Bus 94 verbindet die Teilpixel 78 und 80 und alle anderen Reihen-Teilpixelpaare in einer Hälfte jedes Pixels mit der Reihenanschlußfläche 92. Die Busleitungen 90 und 94 sind an oder vor der Anschlußfläche 92 und durch eine Leitung oder einen Kurzschluß 96 an den gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden (kurzgeschlossen).
In gleicher Weise ist jedes der anderen Teilpixelpaare in Spalten mit zugehörigen Spaltenanschlußflächen (Source- Anschlußflächen) 98 und 100, usw. verbunden. Die Anschlußflächen 84, 98 und 100 sind so dargestellt, daß sie sich auf gegenüberliegenden Seiten der Anzeige befinden, um zusätzlichen Anschlußraum für die Anschlußflächen zu schaffen, jedoch könnten sie sich. auch alle wie bei der Anzeige 10 auf einer Seite befinden. Jedes der anderen Teilpixelpaare ist ferner in Reihen mit zugehörigen Reihenanschlußflächen (Gate- Anschlußflächen) 102 und 104, usw. verbunden.
Das Pixel 72 wird dann in vier Teilpixel 74, 76, 78 und 80 unterteilt, was es einen der Teilpixel gestattet, fehlerhaft zu sein, wie etwa dem Teilpixel 74, ohne einen fatalen Fehler zu bewirken, da die verbleibenden drei Teilpixel 76, 78 und 80 funktionsfähig bleiben. In älteren Vorrichtungen wäre das Pixel 72 vollständig fehlerhaft und damit die Anzeige 70 funktionsunfähig.
Ein häufiger fataler Anzeigefehler wird ferner durch einen Fehler oder Durchschlag in einer der Reihen- oder Spaltenbusleitungen verursacht, was bewirken würde, daß die gesamte Reihe oder Spalte ausfällt und wiederum eine funktionsunfähige Anzeige 70 zum Ergebnis hat. Mit den miteinander verbundenen jeweiligen Teilpixelpaaren oder Reihen- oder Spaltenbusleitungen wird ein Durchschlag in einer Busleitung jedoch allenfalls bewirken, daß ein Teilpixel funktionsunfähig ist. Ein Durchschlag in einer oder mehreren der Busleitungen zwischen den Teilpixeln wird zu keinen Fehlern führen, da der Strom von dem gegenüberliegenden, kurzgeschlossenen Ende der Reihen- oder Spaltenbusleitungen zugeführt wird. Auf diese Weise besitzt die Anzeige 70 in der Tat redundante Reihen- und Spaltenbusleitungen.
Um den fatalen Fehler mehrfach durchtrennter Leitungen zu vermeiden, wie ebenfalls in dem US-Patent Nr. 4 820 222 offenbart ist, können die redundanten Reihen- und Spaltenbusleitungen weiter an jedem Teilpixel miteinander verbunden sein. Jedes Paar der Spaltenbusleitungen 82 und 86 ist durch jeweilige Leitungen oder Kurzschlüsse zusätzlich zwischen jedem der Teilpixel 74, 78 usw. miteinander verbunden. In gleicher Weise ist jedes Paar der Reihenbusleitungen 90 und 94 durch jeweilige Leitungen oder Kurzschlüsse zwischen jedem der Teilpixel 74, 76, usw. miteinander verbunden. Obgleich sowohl die Reihenbusleitungen als auch die Spaltenbusleitungen zwischen jedem Teilpixel miteinander verbunden sein können, kann ferner lediglich eine der Reihen- oder Spaltenbusleitungsgruppen kurzgeschlossen sein, um den Verlust an aktiver Pixelanzeigefläche zu begrenzen.
Bezug nehmend nun auf Figur 5 ist eine Teilpixelmatrixanzeige der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet. Die Teilpixelmatrixanzeige 110 ist wiederum so dargestellt, daß jedes Pixel 112 in vier Teilpixel 114, 116, 118 und 120 unterteilt ist (nur ein Pixel 112 und ein Teil des Pixels 112' sind zur Veranschaulichung entsprechend numeriert) Die Pixel können jedoch in zahlreiche andere Konfigurationen wie etwa zwei Teilpixel, zwei mal vier oder sechs Teilpixel oder in drei Teilpixel für Farbanzeigeanwendungen unterteilt werden. Auch kann, wie zuvor hinsichtlich der Teilpixelmatrixanzeige 70 ausgeführt wurde, die Zahl der Pixel jede Anzahl und Konfiguration, quadratisch oder rechteckig, aufweisen. Eine Spaltenleitung (Source-Leitung) oder eine Busleitung 122 verbindet die Teilpixel 114 und 118 und alle weiteren des gleichen Spaltenteilpixelpaares an einer Kante der Anzeige 110 mit einer Spalten- oder Source-Kontaktleitung 124. Eine zweite Spaltenleitung (Source-Leitung) oder ein Bus 126 verbindet die Teilpixel 116 und 120 und alle weiteren des gleichen Spaltenteilpixelpaares mit der Leitung 124. Die Busleitungen 122 und 126 sind an oder vor der Leitung 124 und durch eine Leitung oder einen Kurzschluß 128 an den gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden (kurzgeschlossen), um redundante Spaltenleitungen zu schaffen.
Die Teilpixelmatrixanzeige 110 ist wiederum mit einer redundanten Struktur für eine Reihenleitung (Gate-Leitung) 130 versehen, welche in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung alle vier Teilpixel 114, 116, 118 und 120 und alle weiteren Teilpixel der gleichen Reihenteilpixel mit der Leitung 130 verbindet. Diese Ausführungsform vermeidet die Inanspruchnahme von so viel aktiver Sichtfläche der Teilpixelmatrixanzeige 110, wie sie durch die seitlich beabstandete Doppelreihenleitungs- Teilpixelmatrixanzeige 70 in Anspruch genommen wird. Die redundante Gate-Leitungsstruktur ist durch eine aufliegende Lichtabschirmung 132 geschaffen, die vertikal über der Gate- Leitung 130 ausgebildet, in Figur 5 schematisch dargestellt und in den Figuren 6 und 7 am besten dargestellt ist.
Die Lichtabschirmung oder redundante Gate-Leitung 132 umfaßt eine Verbindung oder einen Kurzschluß 134 an mindestens zwei Stellen an der Leitung 130 sowie in passender Weise an jedem Pixel 112. Wie dargestellt, können die Kurzschlüsse 134, falls erwünscht, an jedem Transistor 136 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Leitung 132 aus einer Aluminiumlegierung gebildet, welche den Widerstand der Gate-Leitung sehr herabsetzt. Die Gate-Leitung 130 ist typischerweise aus einer NiCr-Legierung gebildet, die einen hohen Widerstand in der Größenordnung von 20-30000 Ohm aufweist. Die Hinzufügung der Aluminiumlegierungsleitung reduziert den Widerstand bis zu einer Größenordnung von 1000 Ohm.
Um jedes der Teilpixel 114, 116, 118 und 120 anzutreiben, umfaßt jeder einer Vielzahl von Transistoren 136 eine zweite Drain-Leitungsverbindung 138, die z. B. zusätzlich, wie das Teilpixel 118, das Teilpixel 114 mit dem gleichen Transistor 136 verbindet. Diese Anordnung verbindet somit ein Paar von Teilpixeln 114, 118 und 116, 120 an gegenüberliegenden Seiten der Leitung 130 mit jedem Transistor 136. Die Teilpixel 114 und 116 werden für zusätzliche Transistorstrukturen in ihrer Größe nicht reduziert. Ferner weisen die benachbarten Pixel 112 und 112' zwischen benachbarten Teilpixeln 118, 114' und 120, 116' keine Gate-Leitung auf. Somit schafft diese Gate- Leitungsstruktur die gewünschte Redundanz, nimmt nicht mehr aktive Fläche in Anspruch als eine einzelne Gate- Leitungsanzeige, verbessert die Anzeigenfunktion und schafft ferner eine Lichtblende für die aktiven Bereiche des Transistors, wie am besten in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Auch kann, wie zuvor dargelegt, die Redundanz in der Source- Leitung mit einer umgekehrten Struktur geschaffen werden.
Bezug nehmend zuerst auf Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Gesamtplanauslegung des Pixels 112 bzw. der Teilpixel 114, 116, 118 und 120 am besten veranschaulicht. Die Gate- Leitung 130 ist breiter als die Lichtabschirmung 132 zwischen den Transistoren 136, während die Lichtabschirmung 132 breiter ist als die Gate-Leitung 130 über der Struktur jedes Transistors 136, um sicherzustellen, daß die lichtempfindlichen, amorphes Silizium aufweisenden, aktiven Bereiche vor jeglichem einfallenden Licht abgeschirmt sind. Die Transistoren 136 beinhalten eine Drain-Leitung, die mit einem Paar Teilpixeln, z. B. 114 und 118, verbunden ist. Die Verbindungsstellen oder Kurzschlüsse 134 sind durch vertikales Schneiden oder Ätzen durch das Dielektrikum 66 des Transistors 136 ausgebildet, wie am besten in Figur 7 dargestellt ist.
Der Transistor 136 ist im wesentlichen identisch mit dem Transistor 40, wobei die gleichen Bezugszeichen für identische Elemente verwendet sind. Der Transistor 136 umfaßt kein Dielektrikum 58, kann jedoch, falls erwünscht, entsprechend konstruiert sein. Die Passivierungsschicht oder das Dielektrikum 66 ist in einem Bereich 140 bis zum Gate 130 (50) durchgeätzt, und die Lichtabschirmung 132 danach aufgebracht, wobei der Abschnitt im Bereich 140 den Kurzschluß 134 bildet.
Wie in Figur 7 dargestellt, überlappt die Lichtabschirmung bzw. die aufliegende redundante Gate-Leitung 132 sowohl das Gate 130 als auch den aktiven Halbleiterbereich 54. Dies ordnet effektiv das gleiche Feld auf beiden Seiten des Halbleiterbereichs 54 an, was die Stromübertragung erhöht, wenn der Transistor 136 eingeschaltet wird, und eine mögliche Kriechverlustleitung herabsetzt, wenn der Transistor 136 abgeschaltet wird. Da das amorphe Siliziummaterial lichtempfindlich ist und die Transistoreinschalt- und -ausschalteigenschaften verbessert, verbessert die redundante Gate-Leitung 132 durch Vorsehen einer Lichtabschirmung somit auch die Funktion der resultierenden Anzeige.
Es ist wünschenswert, eine so hohe Herstellungsausbeute wie möglich zu schaffen, und daher ist eine weiter verbesserte redundante Gate-Leitungsstruktur 142 bestmöglich in den Figuren 8A-8F dargestellt. Jeder der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Transistoren 136 enthält die zweite Drain-Leitung 138, um aus jedem der Transistoren zwei Teilpixel, beispielsweise 114 und 118, zu betreiben. Ein Herstellungsfehler, der korrigiert werden kann, ist ein Kurzschluß zwischen einer Source-Leitung 122 und einer Gate- Leitung 130. In der Transistorstruktur 136 werden beide Teilpixel 114 und 118 ausgeschaltet, wenn der Transistor 136 beispielsweise durch Durchtrennen der Leitungen 130 und 132 mit einem Laser auf beiden Seiten des Transistors 136 ausgeschaltet wird. Es kann daher erwünscht sein, eine Transistorstruktur zu bilden, derart, daß lediglich ein Teilpixel verlorengeht, falls ein Kurzschluß zwischen einer Gate-Elektrode und einer Source- Elektrode auftritt.
Bezug nehmend auf die Figur 8A umfaßt die Struktur 142 die untere Gate-Leitung 130, welche durch die Indium-Zinnoxid- Schicht 46 und die NiCr-Legierungsschicht 48 gebildet werden kann. Die Leitung 130 ist nur für ein Pixel gezeigt, würde sich jedoch über die Breite der Anzeige fortsetzen. Das die Unterschicht oder die Anschlußfläche der Teilpixel 114, 116, 118 und 120 bildende Metall ist ebenfalls mit dem Gate- Leitungsmetall ausgebildet. Die Gate-Isolatorschicht 52, die beispielsweise aus Siliziumnitrit gebildet ist, und die aus einer Legierung aus amorphern Silizium bestehende Schicht 54 werden dann über der Gate-Leitung 130 ausgebildet, wie in Figur 88 dargestellt. Die Öffnung 144 ist geätzt oder auf andere Weise durch die Schichten 52 und 54 hindurch ausgebildet, um den Kontaktbereich zu der Gate-Elektrode 130 zu schaffen.
Wie in Figur 8C dargestellt, wird als nächstes die Nichtleiterschicht 58 aufgetragen, beispielsweise ein Siliziumdioxid, welches wiederum geätzt wird, um eine Zugangsöffnung 146 zu der Gate-Elektrode 130 auszubilden. Vier aktive Transistorbereiche 148 werden durch die Schicht 58 zu der Halbleiterschicht 54 durchgeätzt. Die Teilpixel 114, 116, 118 und 120 werden ebenfalls zu ihren Metallunterschichten geätzt.
Bezug nehmend auf Figur 8D werden das Source-Metall und das Drain-Metall 122' und 138' aufgelegt, um die aktiven Bereiche 54 zu kontaktieren. Jede Source-Leitung 122' und jede Drain- Leitung 138' ist mit getrennten Bereichen 54 für jedes der vier Teilpixel 114, 116, 118 und 120 verbunden. In diesem Fall werden an den aktiven Bereichen 54 vier separate Transistoren 136' gebildet. Diese Struktur schafft den Vorteil, daß jeder Transistor oder jedes Teilpixel im Falle von Kurzschlüssen zwischen der Source-Elektrode und der Gate-Elektrode ausgeschaltet wird, ohne daß eines der anderen Teilpixel deaktiviert wird.
Bezug nehmend auf die Figur 8E wird die Passivierungsschicht 66 auf der Struktur ausgebildet und danach eine andere Zugangsöffnung 150 zu der Gate-Leitung 130 geöffnet. Wie in Figur 8F dargestellt, wird schließlich die überdeckende Lichtabschirmung/Gate-Leitung 132 gebildet, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung mit geringem Widerstand, wie etwa 98% Aluminium mit 2% Kupfer. Die Leitung 132 enthält vorzugsweise einen schmalen Bereich 152, um die Kapazität zwischen der Gate- Leitung 132 und der Source-Leitung 122 zu minimieren.
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der oben angegebenen Lehre möglich. Die Transistoren 22 oder andere Typen von Schaltvorrichtungen mit zwei oder drei Anschlußklemmen können bei der Erfindung verwendet werden. Das Halbleitermaterial 54 aus einer Legierung aus amorphem Silizium kann irgendeines aus den zahlreichen Arten von Materialien, wie etwa CdSe- oder GaAs-Materialien sein. Die Gate-Leitungen 130 und 132 sind an jedem Pixel oder jedem Teilpixel miteinander verbunden oder kurzgeschlossen dargestellt, können jedoch auch ganz an den Enden der Anzeige oder mit einem anderen Muster, beispielsweise jedem anderen Pixel, verbunden werden.

Claims

1. Flachtafelanzeige-Rückwandplatine, umfassend:

a) ein Substrat (42),

b) ein auf dem Substrat ausgebildetes Pixelmuster (112),

c) eine Vielzahl auf dem Substrat ausgebildeter, sich kreuzender Aktivierungsreihenbusleitungen (130) und Aktivierungsspaltenbusleitungen (122),

d) wobei jede der Aktivierungsreihenbusleitungen und/oder Aktivierungsspaltenbusleitungen aus einem redundanten Paar (130,132) erster und zweiter elektrisch miteinander verbundener Busleitungen besteht und

e) die erste Busleitung (130) auf besagtem Substrat (42) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die redundante zweite Busleitung (132) überlagernd, jedoch beabstandet von der ersten Busleitung (130) vorgesehen ist und gleichzeitig eine Lichtabschirmung für eine aktive Schaltvorrichtung (136) bildet, welche die Pixel (112) mit den sich kreuzenden Busleitungen (122, 130) verbindet,

g) jedes der Pixel (112, 112') in mindestens zwei Teilpixel (114, 116, 118, 120, 114', 116') unterteilt ist, und

h) die Teilpixel zu Paaren aus mindestens einer der sich kreuzenden Reihenbusleitungen (130, 132) und Spaltenbusleitungen (122, 126) derart gekoppelt sind, daß benachbarte Teilpixel (114, 118; 116, 120) eines Pixels (112) mit mindestens einer Busleitung (130) mittels der gleichen Schaltvorrichtung (136) gekoppelt sind.

2. Rückwandplatine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) besagte erste Busleitung (130) in den Bereichen zwischen benachbarten Schaltvorrichtungen breiter ist als besagte redundante zweite Busleitung (132), jedoch

b) besagte zweite Busleitung (132) in den Bereichen über besagten Schaltvorrichtungen breiter ist als besagte redundante erste Busleitung (130).

3. Rückwandplatine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes besagte redundante Aktivierungsbusleitungspaar (122, 126; 130, 132) mindestens an jedem der besagten Pixel (112) oder der Teilpixel (114, 116, 118, 120) miteinander verbunden ist.

4. Rückwandplatine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte überlagernde Aktivierungsbusleitungen (132) aus einer einen geringen Widerstand aufweisenden Aluminiumlegierung gebildet sind.