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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft eine durchscheinende
Anzeigevorrichtung mit einer aktiven Matrixstruktur, die ein Treibersubstrat,
ein Gegensubstrat und einen dazwischen gehaltenen Flüssigkristall
aufweist. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine so genannte
chipintegrierte "schwarze
Struktur", bei der sowohl
eine schwarze Matrix zur Lichtabschirmung als auch Pixelelektroden
und Schaltvorrichtungen auf einem Treibersubstrat ausgebildet sind.
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BESCHREIBUNG
DER VERWANDTEN TECHNIK
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Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
finden eine breite Anwendung in Fernsehgeräten, graphischen Ausgabegeräten usw.
Darunter gibt es insbesondere eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
vom aktiven Matrix-Typ mit einem Antwortverhalten sehr großer Schnelligkeit,
die eine größere Pixelanzahl aufweisen
kann und konzipiert und entwickelt worden ist, um einen qualitativ
hochwertigeren Bildschirm, größere Abmessungen
des Schirms, eine mehrfarbige Anzeige usw. zu erzielen, wobei bereits
ein praktisches Beispiel verwirklicht worden ist. Wie in 5 gezeigt ist, besitzt diese
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
vom aktiven Matrixtyp ein Treibersubstrat, auf dem senkrecht zueinander
ein Abtastbus-Leitungsmuster und ein Signalbus-Leitungsmuster ausgebildet
sind. An den Kreuzungsstellen der beiden Muster sind jeweils Schaltvorrichtungen 102 und
Pixelelektroden 103 ausgebildet. Zum anderen sind auf einem
Gegensubstrat 104 wie gewöhnlich eine schwarze Matrix 106 sowie
eine Gegenelektrode 105 ausgebildet. Diese schwarze Matrix
schirmt einfallendes Licht von dem Gegensubstrat 104 ab,
um Funktionsstörungen
der Schaltvorrichtungen 102 durch photoelektrische Ströme zu vermeiden;
sie hindert Streustrahlung daran, zwischen die in einer Matrix angeordneten
Pixelelektroden 103 zu gelangen, um eine Verschlechterung
des Kontrasts zu vermeiden. Zwischen dem Treibersubstrat 101 und
dem Gegensubstrat 104 ist ein Flüssigkristall vorgesehen. Jedoch
erfordert das Bereitstellen der schwarzen Matrix 106 auf
dem Gegensubstrat 104 eine tadellose Ausrichtung zu dem
Treibersubstrat 101, was folglich Schwierigkeiten bei der
Montage bereitet. Um einer derartigen Abweichung der Ausrichtung
entgegenzuwirken, wird im Allgemeinen ein Verfahren verwendet, bei
dem eine schwarze Matrix so beschaffen ist, dass sie die entsprechenden
Pixelelektroden 103 mit einer gewissen Ausdehnung überlappt.
Dadurch ist es möglich,
einen Ausrichtungsfehler, der beim Zusammenfügen des Treibersubstrats 101 und
des Gegensubstrats 101 verursacht wird, auf die Größe eines überlappenden
Abschnitts zu begrenzen. Das Vorsehen eines überlappenden Abschnitts bewirkt
jedoch eine Verkleinerung der Öffnungsfläche der schwarzen
Matrix 106 im Vergleich zur Pixelelektrode 103 um
den Betrag einer solchen Überlappung,
so dass sich das Öffnungsverhältnis verschlechtert
und die Helligkeit des Pixels verringert. Die schwarze Matrix 106 ist
z. B. aus einer metallischen Lage mit Licht abschirmenden Eigenschaften
gebildet, die in gewissem Maße
einfallendes Licht reflektiert. Das reflektierte Licht wird auf
dem Gegensubstrat 104 wiederholt reflektiert und so fort,
wobei ein Teil davon in den Flüssigkristall 107 gelangt.
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Wie weiter oben beschrieben worden
ist, verursacht eine schwarze Matrix, die auf einer Gegenelektrode
vorgesehen ist, ein Problem, das darin besteht, dass eine Abweichung
der Ausrichtung auftreten könnte,
wenn ein Treibersubstrat und ein Gegensubstrat zusammengefügt werden.
Deshalb ist eine so genannte chipintegrierte schwarze Struktur vorgeschlagen
worden, die dadurch gebildet wird, dass die schwarze Matrix auf
dem Treibersubstrat vorgesehen wird. Es ist möglich, auf demselben Substrat
eine Genauigkeit der Ausrichtung zwischen der Pixelelektrode und
einer schwarzen Matrix von bis zu ungefähr 1 μm zu erzielen. Beispielsweise
ist in der japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 5-181 159 eine
derartige chipintegrierte schwarze Struktur offenbart, die in 6 schematisch dargestellt
ist. Teile, die jenen in der in 5 gezeigten
Ausführungsform
entsprechen, sind einer leichten Verständlichkeit wegen mit den entsprechenden
Bezugszeichen bezeichnet. Da jedoch die chipintegrierte Struktur
eine schwarze Matrix 10b aufweist, die z. B. durch eine
metallische Lage auf einem Substrat 101 der Matrixanordnung ausgebildet
ist, und keine Licht abschirmende Schicht auf einem Gegensubstrat 104 besitzt,
entsteht das Problem, dass Mehrfachreflexionen auftreten, so dass
sich der Kontrast verschlechtert. Wie oben beschrieben worden ist,
reflektiert die schwarze Matrix 106, da sie durch eine
metallische Lage gebildet ist, einfallendes Licht in einem bestimmten
Verhältnis.
Eine auf der Matrixanordnung 101 vorgesehene Refle xionsschicht
erzeugt Lichtkomponenten, die wiederholt in den Flüssigkristall 107 reflektiert werden.
Das mehrfach reflektierte Licht in dem Flüssigkristall 107 weist
eine Polarisationsebene auf, die sich von jener normalen Lichts,
das nur einmal den Flüssigkristall
durchquert, unterscheidet; dies hat zur Folge, dass selbst im Fall
einer Anzeige von Schwarz eine Streustrahlung auftritt, so dass
sich der Kontrast verschlechtert. Insbesondere in einer Region,
in der es einen Rückwärtsschwenkbereich
gibt, der durch ein elektrisches Feld in Querrichtung verursacht
ist, bewirkt die Mehrfachreflexion eine starke Streustrahlung. Eine
Mehrfachreflexion tritt nicht nur im Zusammenhang mit dem vom Gegensubstrat 104 einfallenden
Licht, sondern auch mit von der Matrixanordnung 101 einfallendem
Licht auf, das folglich den Kontrast beeinflusst.
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Die durchscheinende Anzeigevorrichtung von
JP-A 05-181 159 verwendet keine Überlagerungsstruktur
wie im Oberbegriff des Anspruchs 1, offenbart aber all die Merkmale,
die im Oberbegriff des Anspruchs 1 eingeschlossen sind. EP-A 0 569
601 enthält
eine frühere
Offenbarung einer weiteren Anzeigevorrichtung mit einer schwarzen
Matrix. Dieses Dokument offenbart jedoch nicht eine erste und eine zweite
Lage, die ein "Reflexionsvermögen" aufweisen, wie im
Anspruch 1, sondern es zeigt auf, dass bekannt war, dass eine metallische
Lage, wie etwa Titan oder Aluminium für eine schwarze Matrix verwendet
werden könnte.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine durchscheinende Anzeigevorrichtung mit einer aktiven
Matrixstruktur zu schaffen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung
des Kontrasts, die durch Mehrfachreflexionen in dem Flüssigkristall
hervorgerufen wird, zu vermeiden.
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Um diese Aufgabe zu lösen wird
gemäß der Erfindung
eine durchscheinende Anzeigevorrichtung geschaffen mit: einem ersten
lichtdurchlässigen
Substrat, das auf der Einfallseite angeordnet ist, um auftreffendes
Licht zu empfangen, und eine Gegenelektrode besitzt; einem zweiten
lichtdurchlässigen
Substrat, das Pixel, die in einer Matrix ausgebildet sind, sowie
eine schwarze Matrix, die verhindert, dass Licht von der Einfallsseite
nicht offene Abschnitt der Pixel erreicht, besitzt; und einem elektrooptischen Material,
das zwischen dem ersten und dem zweiten lichtdurchlässigen Substrat
vorgesehen ist, wobei die jeweili gen Pixel jeweils eine Pixelelektrode
und eine Schaltvorrichtung enthalten und die schwarze Matrix eine Überlagerungsstruktur
besitzt, die gebildet ist durch Übereinanderlegen
einer ersten reflektierenden metallischen Lage mit einem ersten
Reflexionsvermögen
und einer zweiten reflektierenden metallischen Lage mit einem zweiten
Reflexionsvermögen, das
höher als
das erste Reflexionsvermögen
ist, wobei dazwischen ein Isolierfilm vorgesehen ist, wobei die
beiden metallischen Lagen in der Weise gebildet sind, dass sie bemustert
sind und teilweise überlappen,
um sich bei der Abschirmung des auftreffenden Lichts gegenseitig
zu ergänzen.
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Vorzugsweise ist die erste reflektierende
metallische Lage näher
bei der Einfallsseite als die zweite reflektierende metallische
Lage angeordnet und das Muster der ersten reflektierenden metallischen Lage
ist über
das Muster der zweiten reflektierenden metallischen Lage ausgedehnt.
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Die erste reflektierende metallische
Lage könnte
ein Lichtabschirmungsmuster aufweisen, das in Zeilenrichtung der
matrixförmig
angeordneten Pixel angeordnet ist, während die zweite reflektierende metallische
Lage ein Verdrahtungsmuster enthalten könnte, das in Spaltenrichtung
angeordnet ist.
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Vorzugsweise enthält diese erste reflektierende
metallische Lage ein ausgedehntes Lichtabschirmungsmuster mit einem
schwebenden Potenzial, das von dem Lichtabschirmungsmuster, dessen Potenzial
fest ist, getrennt und isoliert ist, wobei das ausgedehnte Lichtabschirmungsmuster über dem Verdrahtungsmuster
angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die zweite reflektierende metallische
Lage näher
bei der Einfallsseite als die erste reflektierende metallische Lage
angeordnet und das Muster der zweiten reflektierenden metallischen
Lage, die auf das Muster der ersten reflektierenden metallischen
Lage gelegt ist, ist selektiv entfernt worden.
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Das elektrooptische Material könnte einen Flüssigkristall
umfassen.
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Die Schaltvorrichtung könnte einen
Dünnschichttransistor
umfassen.
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Die erste reflektierende metallische
Lage könnte
Ti umfassen.
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Die zweite reflektierende metallische
Lage könnte
Al umfassen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1A ist
eine schematische Teilschnittansicht zur Veranschaulichung einer
durchscheinenden Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung;
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1B ist
eine schematische, zweidimensionale Teilansicht zur Veranschaulichung
der durchscheinenden Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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2A ist
eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation
der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform;
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2B ist
eine zweidimensionale Teilansicht zur Veranschaulichung der Modifikation
der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform;
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3A ist
eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung einer weiteren Modifikation
der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform;
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3B ist
eine zweidimensionale Teilansicht zur Veranschaulichung einer weiteren
Modifikation der in 3A gezeigten
Ausführungsform;
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4 ist
eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung eine Modifikation
der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform;
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5 ist
eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform
einer durchscheinenden Anzeigevorrichtung;
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6 ist
eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung einer Ausführungsform
einer durchscheinenden Anzeigevorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird eine Ausführungsform
einer durchscheinenden Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
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In 1A ist
eine schematische Struktur der durchscheinenden Anzeigevorrichtung
im Schnitt gezeigt. Die durchscheinende Anzeigevorrichtung weist eine
Plattenstruktur auf, bei der zwei lichtdurchlässige Substrate mit einem vorgegebenen
Abstand zusammengefügt
sind, wobei dazwischen ein elektrooptisches Material vorgesehen
ist. In dieser Ausführungsform
umfassen die beiden lichtdurchlässigen Substrate
ein Substrat 1, auf dem eine Matrix angeordnet ist, und
ein Gegensubstrat 2, wobei dazwischen Flüssigkristall 3 als
elektrooptisches Material vorgesehen ist. Das Gegensubstrat 2 ist
auf der Einfallsseite angeordnet und weist wenigstens eine Gegenelektrode 5 auf.
Das auf der Austrittsseite angeordnete Treibersubstrat 1 weist
eine Gruppe von Pixeln 4 auf, die jeweils als Elementareinheiten
eine Pixelelektrode 6 und eine Schaltvorrichtung 7 haben, und
weist eine schwarze Matrix auf, die Licht von der Einfallsseite
davon abhält,
außerhalb
der Apertur der entsprechenden Pixel liegende Abschnitte zu erreichen.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Pixel 4 gezeigt.
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Die schwarze Matrix schließt eine Überlagerungsstruktur
ein, bei der eine schwach reflektierende metallische Lage mit einem
verhältnismäßig geringen
Reflexionsvermögen
(16M, 16P) über
eine stark reflektierende metallische Lage mit einem verhältnismäßig großen Reflexionsvermögen (9, 11, 12) gelegt
ist, wobei dazwischen in einem Abstand angeordnet eine dünne isolierende
Zwischenschicht 17 eingefügt ist. Beide Lagen sind bemustert
und überlappen
sich teilweise, so dass sie sich gegenseitig bei der Abschirmung
einfallenden Lichts ergänzen.
In einer Draufsicht, von der Einfallsseite aus betrachtet, ist die
bestrahlte Fläche
der schwach reflektierenden metallischen Lage (16M, 16P)
erweitert, während
die bestrahlte Fläche
der stark reflektierenden Lage (9, 11, 12)
reduziert ist, so dass die Oberflächenreflexion auf der schwarzen
Matrix verringert ist. Die schwarze Matrix ist so ausgebildet, dass
sich die schwach reflektierende metallische Lage (16M, 16P)
näher bei der
Einfallsseite als die stark reflektierende Lage (9, 11, 12)
befindet; folglich erstreckt sich das Muster der Ersteren über dem
Muster der Letzteren, wodurch die Oberflächenreflexion der schwarzen
Matrix herabgesetzt wird. Die schwach reflektierende metallische Lage
(16M, 16P) ist beispielsweise aus Ti hergestellt, wobei
ihre Dicke auf 250 nm eingestellt ist. In diesem Fall hat die schwach
reflektierende metallische Lage eine optische Dichte von ungefähr 4 und
damit ein äußerst starkes
Lichtabschirmungsvermögen
bei einem Reflexionsvermögen
von ungefähr
25%.
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Zum anderen ist die stark reflektierende Lage
(9, 11, 12) beispielsweise aus Al hergestellt, wobei
ihre Dicke ungefähr
600 nm beträgt.
Die stark reflektierende Lage hat eine optische Dichte von etwas
weniger als ungefähr 5 und
damit äußerst starkes
Lichtabschirmungsvermögen.
Ferner beträgt
ihr Reflexionsvermögen
ungefähr
95%. Innerhalb des Übertragungsbereiches
von Wirkungen einer kapazitiven Kopplung zwischen der stark reflektierenden metallischen
Lage, die aus Al hergestellt ist, und der schwach reflektierenden
metallischen Lage, die aus Ti hergestellt ist, könnte die stark reflektierende
metallische Lage (Ti) über
der schwach reflektierenden metallischen Lage (Al) vorgesehen sein.
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Diese Anordnung der beiden Schichten
ermöglicht
eine Verringerung des Oberflächenreflexionsvermögens des
Treibersubstrats 1, um beispielsweise einen Kontrast zu erzielen,
der nicht geringer als 150 ist. Eine Anordnung, die nicht
von einer derartigen Gegenmaßnahme
Gebrauch macht, hat einen Kontrast von nicht mehr als 100 zur
Folge. Als Materialien für
die metallischen Lagen zur Bildung der schwarzen Matrix können übliche Verdrahtungsmaterialien
wie etwa Ti, Cr, Mo, Ta, W, Al, Cu, TiN, und CrO eingesetzt werden.
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Wie in 1B gezeigt
ist, schließt
die schwach reflektierende metallische Lage ein Licht abschirmendes
Maskierungsmuster 16M ein, das in Zeilenrichtung der in
einer Matrix angeordneten Pixelelektroden vorgesehen ist, während die
stark reflektierende metallische Lage ein Signalbus-Leitungsmuster 9 einschließt, das
in Spaltenrichtung der Pixelelektroden angeordnet ist. Das Licht
abschirmende Maskierungsmuster 16M und das Signalbus-Leitungsmuster 9 ergänzen einander
bei der Bildung einer gitterartigen schwarzen Matrix. Die schwach
reflektierende metallische Lage schließt nicht nur das Licht abschirmende
Maskierungsmuster 16M, das in der Zeilenrichtung angeordnet
ist, sondern auch ein sich von diesem erstreckendes, ununterbrochenes
Licht abschirmendes Muster 16F ein. Dieses erweiterte Licht
abschirmende Muster 16F ist über dem Signalbus-Leitungsmuster 9 in Spaltenrichtung
vorgesehen. Folglich kann das Oberflächenreflexionsvermögen der
schwarzen Matrix herabgesetzt werden.
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Mit Bezug auf 1A wird nun die Struktur des Treibersubstrats 1 ausführlich beschrieben.
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Das Treibersubstrat 1 ist
so ausgebildet, dass es in eine obere Lage, eine mitt lere Lage und eine
untere Lage unterteilt ist. Die obere Lage enthält die Pixelelektroden 6,
die für
die entsprechenden Pixel 4 ausgebildet sind. Die untere
Lage enthält
die Schaltvorrichtungen 7, die den Betrieb der Pixelelektroden
freigeben, ein (nicht gezeigtes) Abtastbus-Leitungsmuster, das die
Zeilen von Dünnschichttransistoren
abtastet, die jeweils Zeilen von Pixeln 4 entsprechen,
und das Signalbus-Leitungsmuster 9, um vorgegebene Bildsignale
an die Spalten von Schaltvorrichtungen 7 zu liefern, die
den entsprechenden Spalten von Pixeln 4 entsprechen. Die
Schaltvorrichtung 7 ist aus einem Dünnschichttransistor gebildet, der
als aktive Schicht eine dünne
Halbleiterschicht 10 aus polykristallinem Silicium aufweist,
wobei eine dünne
Gate-Isolierschicht G in einem Muster darauf ausgebildet ist. Die
isolierte Gate-Elektrode G ist mit dem Abtastbus-Leitungsmuster
zusammenhängend. Der
Dünnschichttransistor
hat auf den beiden Seiten einer Gate-Elektrode G eine Source-Region
S und eine Drain-Region D. Die Source-Region S ist mit einer Anschlusselektrode 11 verbunden,
so dass sie mit dem Signalbus-Leitungsmuster 9 zusammenhängend ist.
Die Drain-Region D ist mit der anderen Anschlusselektrode 12 verbunden.
Die Anschlusselektroden 11 und 12 sowie das Signalbus-Leitungsmuster 9 bilden
die untere, schwach reflektierende metallische Lage. Die dünne Halbleiterschicht 10 weist eine
Zusatzkapazität 13 auf,
die ebenso wie die Dünnschichttransistoren
auf dieser ausgebildet sind. Diese Zusatzkapazität 13 nutzt als eine
Elektrode die dünne
Halbleiterschicht 10 und als andere Elektrode ein Hilfsverdrahtungsmuster 14.
Zwischen den beiden Elektroden sind die dünne Gate-Isolierschicht sowie
eine dielektrische dünne
Schicht, die in derselben Lage wie die Erstere eingeschlossen ist,
vorgesehen. Die Gate-Elektrode G, die Abtastungsverdrahtung und
die Hilfsverdrahtung 14 sind in derselben Lage eingeschlossen,
wobei sie durch eine erste dünne
isolierende Zwischenschicht 15 von den Anschlusselektroden 11 und 12 elektrisch
isoliert sind.
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In der Zwischenlage zwischen der
oberen und der unteren Lage ist die metallische Lage mit hohem Reflexionsvermögen vorgesehen.
Die metallische Lage mit hohem Reflexionsvermögen lässt sich in das Licht abschirmende
Maskierungsmuster 16M und das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P unterteilen.
Das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M ist in Zeilenrichtung
der Pixel ohne Unterbrechung bemustert, wodurch zumindest teilweise verhindert
wird, dass Licht die Schaltvorrichtung 7 erreicht. Das
Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M ist zwischen einer
zweiten dünnen
isolierenden Zwischenschicht 17 und einer dünnen Glättungsschicht 18 angeordnet
und von der un teren sowie der oberen Lage isoliert. Das Potenzial
des Licht abschirmenden Maskierungsmusters 16M ist fest
eingestellt. Dieses feste Potenzial ist beispielsweise dem Potenzial
der Gegenelektrode 5 gleich. Andererseits ist das Licht
reflektierende Unterbaumuster 16P den jeweiligen Pixeln 4 entsprechend
mit Zwischenräumen
bemustert. Das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P ist
in einem Kontaktbereich C vorgesehen, der sich zwischen der Pixelelektrode 6 und
der dieser entsprechenden Schaltvorrichtung 7 befindet,
und wird sowohl als elektrischer Kontakt als auch als Lichtabschirmung
wirksam. Mit anderen Worten: Das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P ist
zwischen der Pixelelektrode 6 und der Anschlusselektrode 12 angeordnet
und ermöglicht
einen besseren elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden. Die Anschlusselektrode 12 ist
in derselben Lage wie das Signalbus-Leitungsmuster 9 eingeschlossen,
wie weiter oben beschrieben worden ist, und ist auf direkte Weise
mit der Drain-Region D des Dünnschichttransistors
elektrisch verbunden. Die Anschlusselektrode 12 hält Licht
ab, zwischen dem Licht abschirmenden Unterbaumuster 16P und
dem Licht abschirmenden Maskierungsmuster hindurchzutreten,
die beide in der stark reflektierenden metallischen Schicht enthalten
sind, welche die schwarze Matrix mit Licht abschirmenden Eigenschaften
bildet, wobei sie voneinander getrennt sind.
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Mit Bezug auf 1B wird die detaillierte Struktur näher beschrieben.
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Das Licht abschirmende Maskierungsmuster ist
parallel zum Abtastbus-Leitungsmuster 8 ausgebildet.
Folglich ist das Licht abschirmende Maskierungsmuster senkrecht
zu dem Signalbus-Leitungsmuster 9 angeordnet, das ein Lichtabschirmungsvermögen aufweist,
so dass die gitterförmige
schwarze Matrix entsteht. Die schwarze Matrix hält Licht davon ab, die Außenfläche jeder
Pixelelektrode 6 zu erreichen, wodurch die Apertur jedes
Pixels definiert ist. Die Anschlusselektrode 12 des Dünnschichttransistors
ist in derselben Lage wie das Signalbus-Leitungsmuster 9 eingeschlossen
und ist in direktem Kontakt mit der Drain-Region D. Die Anschlusselektrode 12 ist
durch das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P hindurch
mit der weiter oben angeordneten Pixelelektrode 6 elektrisch
verbunden. Mit anderen Worten: Das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P ist
im Kontaktbereich C zwischen der Pixelelektrode 6 und dem
Dünnschichttransistor
vorgesehen. Die Anschlusselektrode 12 besitzt ebenfalls
ein Lichtabschirmungsvermögen.
Folglich hält
sie Licht davon ab, zwischen dem Licht abschirmenden Markierungsmuster 16M und
dem Licht abschirmenden Unterbaumuster 16P hindurchzutreten.
Das in 1A gezeigte Hilfsverdrahtungsmuster 14 ist
parallel zu dem Abtast-Verdrahtungsmuster 8 ausgebildet.
Das Hilfsverdrahtungsmuster 14 liegt teilweise über der
dünnen
Halbleiterschicht 10, so dass der obenbeschriebene Hilfskondensator
gebildet wird.
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Wie weiter oben beschrieben sind
die Licht abschirmenden Muster 16M und 16P über der Schaltvorrichtung 7,
dem Signal-Verdrahtungsmuster 9, dem Abtastbus-Leitungsmuster 8 usw.
und unter der Pixelelektrode 6 ausgebildet. Das Licht abschirmende
Maskierungsmuster 16M ist sowohl von dem Signalbus-Leitungsmuster 9,
dem Abtastbus-Leitungsmuster 8 als auch von der Pixelelektrode 6 isoliert,
so dass Licht, das einen Bereich erreicht, der maskiert sein soll,
durch kleinste Flächen
völlig
abgeschirmt wird. Folglich ist es möglich, nur auf dem Treibersubstrat 1 Licht
völlig
daran zu hindern, eine Anzeigeregion zu erreichen, und auf diese
Weise den Lichtdurchlassgrad einer Anzeigevorrichtung vom aktiven
Matrixtyp zu maximieren. Ferner braucht auf dem Gegensubstrat 2 nur
die Gegenelektrode 5 ausgebildet zu werden, so dass die
Material- und Montagekosten verringert werden können. Da das Potenzial des
Licht abschirmenden Maskierungsmusters 16M fest eingestellt
ist, wirkt Letzteres als eine Abschirmung in Bezug auf jede Pixelelektrode 6.
Andererseits ist das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P zwischen
der Pixelelektrode 6 und der Anschlusselektrode 12 angeordnet
und ermöglicht
einen besseren elektrischen Kontakt zwischen beiden Elektroden.
Ferner ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, dass das erweiterte
Licht abschirmende Muster 16F in Spaltenrichtung vorgesehen
ist und über das
Licht abschirmende Muster 16M hinaus ausgedehnt ist, um das Signal-Verdrahtungsmuster 9 zu überdecken,
das weiter unten angeordnet ist. Wie weiter oben beschrieben worden
ist, ist das erweiterte Licht abschirmende Muster 16F aus
der schwach reflektierenden metallischen Lage gebildet, während das
Signalbus-Leitungsmuster 9 aus der stark reflektierenden
metallischen Lage gebildet ist. Das Bedecken des Signalbus-Leitungsmusters 9 mit
dem erweiterten Licht abschirmenden Muster 16F ermöglicht,
die Oberflächenreflexion
der gesamten schwarzen Matrix zu vermindern, wodurch die durch Mehrfachreflexionen
innerhalb des Flüssigkristalls 3 hervorgerufene
Verschlechterung des Kontrasts verringert wird.
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Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung der
durchscheinenden Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben,
wobei sich weiterhin auf die 1A und 1B bezogen wird.
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Auf dem aus Glas, Quarz oder dergleichen hergestellten
Treibersubstrat 1 wird unter Anwendung von Verfahren zur
chemischen Abscheidung aus der Dampfphase bei vermindertem Druck
die dünne
Halbleiterschicht 10 ausgebildet. Die dünne Halbleiterschicht 10,
die als aktive Schicht des Dünnschichttransistors
Anwendung findet, wird aus abgelagertem polykristallinem Silicium
mit einer Dicke von ungefähr
50 nm gebildet. Nachdem die dünne
Halbleiterschicht 10 ausgebildet worden ist, wird sie inselförmig bemustert.
Auf der dünnen
Halbleiterschicht 10 wird eine Gate-Isolierschicht beispielsweise
aus SiO2 ausgebildet. In diesem Fall könnte zusätzlich zu dem
polykristallinen Silicium amorphes Silicium oder dergleichen als
Material für
die dünne
Halbleiterschicht 10 verwendet werden. Auch könnte zusätzlich zu
dem SiO2 als Material für die dünne Gate-Isolierschicht SiN,
Tantaloxid oder eine laminierte Lage dieser Materialien verwendet
werden.
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Anschließend werden auf dem Treibersubstrat 1 das
Abtast-Verdrahtungsmuster 8, die Gate-Elektrode G, das
Hilfsverdrahtungsmuster 14 usw. gleichzeitig ausgebildet.
Beispielsweise wird, nachdem polykristallines Silicium mit einer
Dicke von 350 nm unter Verwendung von Verfahren zur chemischen Abscheidung
aus der Dampfphase bei verminderten Druck abgelagert worden ist,
die aufgebrachte Lage mit Fremdatomen dotiert, um ihren Widerstand zu
verringern, und die resultierende Lage wird in einer vorgegebenen
Form bemustert. Als Materialien für das Abtast-Busleitungsmuster 8,
die Gate-Elektrode G und das Hilfsverdrahtungsmuster 14 können Metalle
wie etwa Ta, Mo, Al, Cr und ihre Silicide und Polyside verwendet
werden. Auf diese Weise wird der Dünnschichttransistor gebildet,
der die dünne Halbleiterschicht 10,
die dünne
Gate-Isolierschicht und die Gate-Elektrode G umfasst. In dieser
Ausführungsform
ist der Dünnschichttransistor
vom Planartyp, wobei jedoch auch ein normal gestaffelter oder ein
umgekehrt gestaffelter Typ verwendet werden könnten. Gleichzeitig wird auf
der dünnen
Halbleiterschicht 10 der Hilfskondensator 13 ausgebildet.
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Anschließend wird unter Verwendung
von Verfahren zur chemischen Abscheidung aus der Dampfphase bei
Atmosphärendruck
PSG (Phosphorsilikatglas) usw. mit einer Dicke von ungefähr 600 nm
abgelagert, um die erste dünne
isolierende Zwischenschicht 15 zu bilden. Die erste dünne isolierende
Zwi schenschicht 15 bedeckt das Abtast-Verdrahtungsmuster 8,
die Gate-Elektrode, das Hilfsverdrahtungsmuster 14 usw.
In der ersten dünnen
isolierenden Zwischenschicht 15 ist ein Kontaktloch vorgesehen,
das die Source-Region S und die Drain-Region D des Dünnschichttransistors
erreicht. Auf der ersten dünnen
isolierenden Zwischenschicht 15 werden in Form von Mustern
das Signalbus-Leitungsmuster 9 und die Anschlusselektroden 11 und 12 geschaffen,
wenn die stark reflektierende metallische Lage weiter unten angeordnet
ist, um die schwarze Matrix zu bilden. Beispielsweise wird die stark
reflektierende metallische Schicht durch Ablagern von Aluminium
mit einer Dicke von ungefähr
600 nm mittels Zerstäubungsverfahren
gebildet. Diese stark reflektierende metallische Lage wird in einer
vorgegebenen Form bemustert, um das Signalbus-Leitungsmuster 9 und
die Anschlusselektroden 11 und 12 zu bilden. Auf
der einen Seite ist die Anschlusselektrode 11 durch das
Kontaktloch mit der Source-Region S des Dünnschichttransistors verbunden,
auf der anderen Seite ist die Anschlusselektrode mit der Drain-Region
D des Dünnschichttransistors
verbunden.
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Auf dem Signalbus-Leitungsmuster 9 und auf
den Anschlusselektroden 11 und 12 wird die zweite
dünne isolierende
Zwischenschicht 17 ausgebildet, um sie zu bedecken. Die
zweite dünne
isolierende Zwischenschicht 17 wird beispielsweise durch Ablagern
von PSG mit einer Dicke von ungefähr 600 nm mit Verfahren zur
chemische Abscheidung aus der Dampfphase bei Atmosphärendruck
gebildet. In dieser zweiten dünnen
isolierenden Zwischenschicht 17 ist ein Kontaktloch C vorgesehen,
das bis zur Anschlusselektrode 12 reicht. Auf der zweiten
dünnen isolierenden
Zwischenschicht 17 werden das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M,
das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P und das erweiterte
Licht abschirmende Muster 16F geschaffen, wenn die schwach
reflektierende metallische Lage weiter oben angeordnet ist, um die
schwarze Matrix zu bilden. Beispielsweise wird die schwach reflektierende
metallische Lage durch Ablagern von Ti mit einer Dicke von ungefähr 250 nm
mittels Zerstäubungsverfahren
gebildet. Diese schwach reflektierende metallische Lage wird bemustert,
um das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M, das Licht abschirmende
Unterbaumuster 16P und das erweiterte Licht abschirmende
Muster 16F zu bilden. Das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M ist
mit einer Region außerhalb
des Anzeigepixels auf festem Potenzial in Kontakt. Andererseits
ist das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P durch das
Kontaktloch C mit der Anschlusselektrode 12 in Kontakt. Ferner
erstreckt sich das erweiterte Licht abschirmende Muster 16F über das
Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M hinaus und bedeckt
folglich das weiter unten angeordnete Signalbus-Leitungsmuster 9.
In dieser Ausführungsform
sind das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M und das
erweiterte Licht abschirmende Muster 16F über alle
Anzeigepixelregionen miteinander verbunden.
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Die dünne Glättungsschicht wird so ausgebildet,
dass sie das Licht abschirmende Maskierungsmuster 16M,
das Licht abschirmende Unterbaumuster 16P und das erweiterte
Licht abschirmende Muster 16F bedeckt. In dieser dünnen Glättungsschicht 18 ist
ein Kontaktloch vorgesehen, das bis zum Licht abschirmenden Unterbaumuster 16P reicht.
Auf der dünnen
Glättungsschicht 18 wird
die Pixelelektrode 6 ausgebildet. Beispielsweise wird eine
lichtdurchlässige,
leitfähige
Lage etwa aus Indium-Zinnoxid mit einer Dicke von ungefähr 150 nm unter
Verwendung von Zerstäubungsverfahren
hergestellt und in einer vorgegebenen Form bemustert, um die Pixelelektrode 6 zu
bilden. Anschließend
wird das Gegensubstrat 2, auf dem die Gegenelektrode vollständig ausgebildet
ist und das beispielsweise aus Glas hergestellt ist, an das Treibersubstrat 1 angefügt. Zwischen
den beiden Elektroden 1 und 2 wird der Flüssigkristall
eingebracht. Dieser Flüssigkristall 3 weist
z. B. eine gedrehte nematische Orientierung auf.
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In den 2A und 2B ist eine Modifikation der
in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform
gezeigt. Diese Modifikation hat im Wesentlichen die gleiche Struktur,
und die entsprechenden Teile sind einer leichten Verständlichkeit
wegen mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied
besteht darin, dass ein erweitertes Licht abschirmendes Muster 16F von
einem Licht abschirmenden Maskierungsmuster 16M, dessen
Potenzial fest ist, getrennt ist und ein schwebendes Potenzial besitzt.
Wie weiter oben beschrieben ist dieses erweiterte Licht abschirmende
Muster 16F über
einem Signalbus-Leitungsmuster 9 angeordnet.
Um eine Erhöhung
der Belastungskapazität
des Signalbus-Leitungsmuster 9 zu unterbinden ist in dieser Ausführungsform
das erweiterte Licht abschirmende Muster 16F, das über dem
Signal-Verdrahtungsmuster 9 angeordnet ist, getrennt, so
dass es sich in einem nicht geerdeten Zustand befindet.
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In den 3A und 3B ist eine Modifikation der
in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform
dargestellt. Diese Modifikation hat im Wesentlichen die glei chen
Strukturen, und die entsprechenden Teile sind einer leichten Verständlichkeit
wegen mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied
besteht darin, dass eine weiter oben angeordnete metallische Lage
nur ein einziges Licht abschirmendes Muster 16 aufweist.
Eine Pixelelektrode 6 ist an eine Drain-Region D eines
Dünnschichttransistors
elektrisch angeschlossen, der eine Schaltvorrichtung 7 durch
dieses Licht abschirmende Muster 16 hindurch bildet. Folglich
hat das Licht abschirmende Muster 16 das gleiche Potenzial
wie die Pixelelektrode 6. Da eine solche Beziehung besteht, ist
dementsprechend das Licht abschirmende Muster 16 von den
entsprechenden Pixeln getrennt. Mit anderen Worten: Es könnte sein,
dass das in 1 gezeigte
Licht abschirmende Untergrundmuster 16P so erweitert ist,
das es zum Licht abschirmenden Muster 16 wird. Das Licht
abschirmende Muster 16 weist eine Erweiterung auf, die
auf einem Signalbus-Leitungsmuster 9 vorgesehen ist. Gegebenfalls
könnte diese
Erweiterung so abgetrennt sein, dass sie sich ähnlich wie in dem in 2 gezeigten Beispiel in
einem nicht geerdeten Zustand befindet.
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Ferner ist in 4 eine weitere Modifikation der in 1 gezeigten Ausführungsform
gezeigt. Der Unterschied besteht darin, dass ein Dünnschichttransistor
vom Typ mit auf der Unterseite angeordnetem Gate anstelle des Dünnschichttransistortyps
mit auf der Oberseite angeordnetem Gate als Schaltvorrichtung 7 verwendet
wird. Mit anderen Worten: Auf einem Treibersubstrat 1 wird
eine Gate-Elektrode G als ein Muster ausgebildet, das mit einer
das Gate isolierenden Dünnschicht 20 bedeckt
wird. Auf dieser das Gate isolierenden Dünnschicht 20 wird
eine dünne Halbleiterschicht 10 vorgesehen,
die inselförmig
bemustert wird. Der Dünnschichttransistor
vom Typ mit auf der Unterseite angeordnetem Gate mit einer solchen
Konfiguration weist eine Source-Region S auf, die über dotiertes
Silicium 11S mit einem Signalbus-Leitungsmuster 9 verbunden
ist. Außerdem
ist seine Drain-Region D gleichermaßen über dotiertes Silicium 12D mit
einer Anschlusselektrode 12 verbunden. Das andere Ende
dieser Anschlusselektrode 12 ist mit einer Pixelelektrode 6 verbunden.
Das Signalbus-Leitungsmuster 9 und die Anschlusselektrode 12 sind
durch eine Ätzsperre 21 elektrisch
voneinander getrennt. Das Signalbus-Leitungsmuster 9 und
die Anschlusselektrode 12 werden mit einer dünnen isolierenden
Zwischenschicht 17 bedeckt, auf welcher ein Licht abschirmendes
Muster 12 durch Bemustern ausgebildet wird. Das Licht abschirmende
Muster 16, das nach oben und nach unten durch die dünne isolierende
Zwischenschicht 17 abgetrennt ist, das Signalbus-Leitungsmuster 9 und
die Anschlusselektrode 12 bilden eine schwarze Matrix. Dieses
Licht abschirmende Muster 16 besitzt ein schwebendes Potenzial. Übrigens
werden die Materialien für
die zwei metallischen Lagen, die eine schwarze Matrix bilden, auf
der Grundlage der Eigenschaften bestimmt, die entsprechend der Schaltungsentwicklung
und Prozessentwicklung erforderlich sind; folglich hat die Matrix
nicht immer ein niedrigeres Reflexionsvermögen in der oberen Schicht. Den
Umständen
entsprechend könnte
eine metallische Lage mit hohem Reflexionsvermögen näher bei der Einfallsseite als
eine metallische Lage mit geringem Reflexionsvermögen sein.
In diesem Fall wird durch selektives Entfernen des Musters der Ersteren, das
auf dem Muster der Letzteren liegt, vorzugsweise die obere metallische
Lage mit hohem Reflexionsvermögen
so ausgebildet, dass sie die Oberfläche der metallischen Lage mit
geringem Reflexionsvermögen nicht
bedeckt. Dadurch ist es möglich,
die Oberflächenreflexion
auf der schwarzen Matrix zu verringern. Die Modifikation in 4 stellt ein Beispiel für eine solche
Struktur dar.
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Wie bisher beschrieben ist gemäß der Erfindung,
bei Betrachtung in der Draufsicht von der Einfallsseite aus, die
der Strahlung ausgesetzte Fläche der
metallischen Lage mit geringem Reflexionsvermögen weiter ausgedehnt, während die
der Strahlung ausgesetzte Fläche
der metallischen Lage mit hohem Reflexionsvermögen reduziert ist, so dass das
Oberflächenreflexionsvermögen der
gesamten schwarzen Matrix verringert ist. Dadurch wird eine durch
Mehrfachreflexionen im Flüssigkristall
verursachte Kontrastverschlechterung wirksam verhindert.
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Die Erfindung ist zwar in Verbindung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben worden, es ist jedoch selbstverständlich, dass Fachleuten viele
Alternativen, Modifikationen und Variationen offensichtlich sein
werden. Dementsprechend sollen alle derartigen Alternativen, Modifikationen
und Variationen, die der Idee entsprechen und in den weiten Geltungsbereich
der beigefügten
Ansprüche
fallen, eingeschlossen sein.