FR2738359A1 - Dispositif d'affichage a cristaux liquides et procede pour sa fabrication - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant: - un substrat présentant une première surface; - une pluralité de lignes de bus de grille et une pluralité de lignes de bus de données disposées sous forme de matrice sur la première surface du substrat; - une pluralité de transistors en couche mince formés sur la première surface du substrat, - une couche sensiblement opaque (45) formée sur lesdites lignes de bus de grille et sur lesdites lignes de bus de données, et protégeant lesdites lignes de bus de grille et lesdites lignes de bus de données de la lumière; - une couche protectrice (46) formée sur ladite couche sensiblement opaque (45) et - une pluralité d'électrodes de pixel (48) formées sur ladite première surface dudit substrat. L'invention concerne aussi un procédé pour la fabrication d'un tel dispositif.
Description
DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES
ET PROCEDE POUR SA FABRICATION
La présente invention concerne la structure d'un dispositif d'affichage à cris-
taux liquides et une méthode de fabrication correspondante. De façon générale, un dispositif d'affichage à cristaux liquides à transistors en couche mince (TFT) comprend: - une plaque inférieure sur laquelle sont disposées des transistors en couche mince et des électrodes de pixel; une plaque supérieure sur laquelle sont disposés des filtres de couleur et des électrodes communes pour l'affichage des couleurs; - un matériau à cristaux liquides injecté entre la plaque inférieure et la plaque supérieure; - et des plaques de polarisation fixées sur les deux faces extérieures des deux
plaques inférieure et supérieure, pour polariser de façon linéaire la lumière vi-
sible. Une certaine quantité de lumière traverse les électrodes de pixel et les filtres de couleur, tandis qu'une partie de la lumière est bloquée par un motif ou structure de
matrice opaque, qui est formée sur la plaque supérieure qui porte les filtres de cou-
leur.
De façon récente, il a toutefois été proposé de disposer la matrice opaque non pas sur la plaque supérieure mais sur la plaque inférieure. Dans ce cas, on forme un motif ou une structure de matrice opaque en utilisant une résine opaque à pigment de dispersion, comme représenté sur les figures lA et lB. (La figure lA est une vue en plan d'une partie de la matrice opaque, tandis que la figure IB est une vue en coupe
selon la ligne I-I de la figure lA).
Une méthode classique pour former un motif ou structure de matrice opaque
sur la plaque inférieure est maintenant décrite.
Tout d'abord, des motifs d'électrodes de grille 6 et une ligne formant le bus de grille 7 sont réalisés sur une plaque de verre 1. Simultanément, une électrode de condensateur auxiliaire 20, constituée du même matériau que l'électrode de grille 6, est formée sur les bords d'une région dans laquelle une électrode de pixel doit être formée. Cette électrode de condensateur auxiliaire n'est pas seulement utilisée pour un condensateur auxiliaire, mais sert aussi de conducteur métallique pour le blocage
des rayons lumineux.
On forme ensuite une couche isolante de grille 9 sur toute la surface, ce après
quoi on dépose une couche semi-conductrice. On enlève ensuite la couche semi-
R \13S00\1;3S06 DOC - 28 ma 1996 - I1/16 conductrice, en laissant une région dans laquelle on doit former un transistor en
couche mince. On forme ensuite un motif de matériau semi-conducteur 10.
On dépose ensuite un matériau conducteur, et on forme des électrodes de source 12, de drain 12', et une ligne de données 13. On dépose une couche transparente conductrice et on crée ensuite des motifs destinés à former une électrode de pixel 18 dans chaque région de pixel. Lorsqu'on forme les électrodes de source et de drain, une électrode de condensateur auxiliaire, qui est reliée à l'électrode de drain 12', est formée sous la région d'électrode de pixel, au voisinage de la région du transistor en couche mince. En conséquence, cette électrode ne sert pas seulement en tant qu'électrode pour un condensateur auxiliaire, mais assure aussi un blocage de la lumière. Une couche protectrice 16 est ensuite disposée de façon sélective sur la plaque de verre 5, et un motif ou structure de matrice opaque 15 est ensuite formé en utilisant un matériau organique opaque. c'est-à-dire une résine noire, dans la région dans laquelle les rayons lumineux ne peuvent pas être bloqués par les conducteurs métalliques qui bloquent les rayons lumineux. On constitue ainsi une structure hybride. Les rayons lumineux émis par un dispositif de retroéclairage situé derrière le dispositif d'affichage, sont bloqués par les conducteurs 20 et 21 en métal qui bloquent les rayons lumineux, et par la matrice opaque constituée par le matériau organique noir. Il en résulte que la lumière ne passe qu'à travers les régions
d'électrodes de pixel.
Selon la technique décrite ci-dessus, on forme une matrice opaque constituée d'une résine noire sur un réseau de transistors en couche mince, et en conséquence, le taux de réflexion est inférieur à celui d'une matrice noire au chrome. En outre, cette résine noire est non conductrice, ce qui est très souhaitable. Toutefois, afin d'améliorer le niveau de blocage, la couche de résine doit présenter une épaisseur de 1, 5 micron ou moins. Dans ce cas, il existe un pas ou saut important aux bords de la
couche de résine, ce qui gêne l'orientation des cristaux liquides.
En outre, la résine noire ou opaque est disposée au-dessus de la couche protec-
trice, et en conséquence, elle se trouve au voisinage des cristaux liquides simplement dans une zone qui recouvre le film d'orientation. En outre, la résine contient des
impuretés telles que des métaux alcalins, qui peuvent contaminer les cristaux li-
quides et détériorer la qualité de l'image.
La présente invention a pour objet de surmonter les inconvénients décrits ci-
dessus de la technique habituelle.
L'un des objets de la présente invention est donc de fournir une structure d'affichage à cristaux liquides présentant une excellente qualité d'image, et un R\13500\13506 DOC -28 mars 1996 - 2/16 procédé de fabrication pour une telle structure, dans laquelle le taux d'ouverture soit augmenté et dans lequel on obtient une réflexion totale, avec des effets minimaux sur
les cristaux liquides.
Selon la présente invention, on forme une matrice noire sur un réseau de tran-
sistors en couche mince en utilisant une résine non conductrice noire pour améliorer l'ouverture de passage des rayons lumineux. En conséquence, on diminue la consommation d'énergie, et on obtient une réflexion totale qui améliore le taux de contraste. En outre, on empêche les défauts d'alignement entre la plaque inférieure et
la plaque supérieure, et on augmente le rendement de fabrication.
Pendant la fabrication du dispositif d'affichage à cristaux liquides à matrice
active selon la présente invention, on forme une matrice active sur un réseau de tran-
sistors en couche mince en utilisant une résine noire, ou opaque, dans une région
autre que celle des régions de pixel devant laisser passer les rayons lumineux.
Ensuite, on forme au moins une couche d'un film intermédiaire, sur lequel on forme la couche d'orientation. Le film intermédiaire améliore la couverture des marches ou variations de hauteur, et empêche la diffusion des impuretés depuis la matrice noire vers les cristaux liquides. En outre, du fait de ce film intermédiaire, on diminue l'influence sur l'orientation des cristaux liquides de l'épaisseur de la matrice noire et
opaque et il en résulte une amélioration de la qualité d'image de l'affichage.
La plaque inférieure du dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention comprend: - un substrat présentant une première surface; - une pluralité de lignes de bus de grille et une pluralité de lignes de bus de données disposées sous forme de matrice sur la première surface du substrat; - une pluralité de transistors en couche mince formés sur la première surface du substrat, présentant chacun une électrode de grille, une électrode de source, et une électrode de drain, chacun desdits transistors en couche mince étant disposé à une intersection d'une desdites lignes de bus de grille et d'une desdites lignes de bus de données; - une couche sensiblement opaque formée sur lesdites lignes de bus de lignes et
sur lesdites lignes de bus de données, ladite couche sensiblement opaque pro-
tégeant lesdites lignes de bus de grille et lesdites lignes de bus de données de la lumière;
- une couche protectrice formée sur ladite couche sensiblement opaque et pré-
sentant une pluralité de trous de contact disposés en correspondance auxdites électrodes de drain de chacun desdits transistors en couche mince; et R \13S00\13506 DOC - 28 mas 1996 - 3/16 - une pluralité d'électrodes de pixel formées sur ladite première surface dudit substrat et couplées aux électrodes de drain correspondantes à travers lesdits
trous de contact.
Dans un mode de réalisation, la couche sensiblement opaque constitue une structure de matrice noire. La couche sensiblement opaque peut avantageusement recouvrir toute la surface dudit substrat à l'exception des parties dudit substrat correspondant auxdites électrodes de pixel. Alternativement, la couche sensiblement opaque recouvre certaines zones de ladite première surface dudit substrat, à l'exception de régions
correspondant auxdites électrodes de pixel.
La matrice opaque est de préférence structurée de telle sorte que les régions
autres que les électrodes de pixel soient protégées de la lumière ou bloquent la lu-
mière. De façon alternative, la matrice noire et la région d'électrodes de pixel peuvent se chevaucher. En outre, on peut la disposer de telle sorte à bloquer une région autre que la région d'électrodes de pixel, la région de transistor en couche
mince ou la région du canal de transistor en couche mince.
Dans un autre mode de réalisation, la couche sensiblement opaque recouvre des régions de ladite première surface dudit substrat correspondant à des premières parties desdites électrodes de pixel et ne recouvre pas des régions de ladite surface
dudit substrat correspondant à des secondes parties desdites électrodes de pixel.
Alternativement, la couche sensiblement opaque recouvre des régions de la première surface dudit substrat autres que les régions correspondant à ladite pluralité
d'électrodes de pixel et à ladite pluralité de transistors en couche mince.
Dans un mode de réalisation, l'électrode de grille de chacun desdits transistors en couche mince est formée sur ledit substrat, chacun desdits transistors en couche mince comprenant en outre une couche isolante formée sur ladite électrode de grille, une couche semi- conductrice formée sur ladite couche isolante; une couche de contact ohmique formée sur ladite couche semi-conductrice; ladite électrode de source et ladite électrode de drain de chacun desdits transistors en couche mince
étant disposées sur ladite couche semi-conductrice.
La couche sensiblement opaque peut comprendre une résine noire organique.
Dans un mode de réalisation, la couche sensiblement opaque a une largeur su-
périeure à la largeur des lignes de bus de données.
On forme en outre une couche d'orientation sur la couche protectrice et les
électrodes de pixel.
Les motifs ou la structure de matrice noire sont formés avec une épaisseur de 1,5 micromètre ou moins et de préférence ils doivent présenter une résistance à la R \1300\13506 DOC - 2S8 ma rs1996 - 4/16 chaleur jusqu'à 260 C, et un coefficient de transmission des rayons lumineux de
% au moins.
Dans un mode de réalisation, chacun des transistors en couche mince comprend en outre une région de canal disposée entre ladite électrode de source et ladite électrode de drain, une partie de ladite résine noire organique étant enlevée au
voisinage de ladite région de canal de chacun desdits transistors en couche mince.
Dans un autre mode de réalisation, chacun desdits transistors en couche mince comprend en outre une région de canal entre ladite électrode de source et ladite électrode de drain, ledit dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant en outre
une couche isolante inorganique au-dessus de ladite région de canal.
Dans encore un autre mode de réalisation, la couche protectrice est formée sur ladite couche sensiblement opaque et comprend au moins une couche isolante inorganique.
En outre, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un dis-
positif d'affichage à cristaux liquides, comprenant les étapes de:
- formation d'une matrice de lignes de bus de grille et de lignes de bus de don-
nées sur une première surface d'un substrat; - formation d'une pluralité de transistors en couche mince aux intersections respectives desdites lignes de bus de grille et de données, chacun desdits transistors en couche mince présentant une électrode de source, une électrode de drain, et une électrode de grille; - formation d'une couche sensiblement opaque au-dessus desdites lignes de bus de grille et desdites lignes de bus de données; - formation d'une couche protectrice sur ladite couche sensiblement opaque; - formation de trous de contact dans ladite couche protectrice au-dessus d'une partie de ladite électrode de drain de chacun desdits transistors en couche mince; - formation d'une pluralité d'électrodes de pixel sur ladite première surface dudit substrat; et
- liaison électrique de chacune desdites électrodes de pixel à l'une desdites élec-
trodes de drain à travers lesdits trous de contact.
Dans un mode de mise en oeuvre de ce procédé, la couche sensiblement opaque recouvre des régions de ladite première surface dudit substrat, à l'exception
de régions correspondantes auxdites électrodes de pixel.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de ce procédé, la couche sensiblement opaque recouvre des régions de ladite première surface dudit substrat, comprenant des premières parties desdites électrodes de pixel et ne recouvre pas des secondes
parties desdites électrodes de pixel.
R \ I S OO\ I 3 6 DOC - 28 mars 1996 - 5/16 De préférence, l'étape de formation des transistors en couche mince comprend en outre les étapes de: - formation d'électrodes de grille sur ledit substrat; - formation d'une couche isolante sur lesdites électrodes de grille; - formation d'une couche semi-conductrice sur lesdites électrodes de grille;
- formation d'une couche de contact ohmique sur ladite couche semi-
conductrice; - délimitation de ladite couche semi-conductrice et de ladite couche de contact ohmique de telle sorte que ladite couche semiconductrice et ladite couche de contact ohmique ne recouvrent que des parties de la première surface desdits substrats correspondant auxdits transistors en couche mince;
- formation desdites électrodes de source et desdites électrodes de drain sur la-
dite couche semi-conductrice.
Il est aussi possible de prévoir en outre une étape de formation d'une couche d'orientation sur ladite couche sensiblement opaque, après les étapes de formation de
ladite couche protectrice, et une étape de formation de l'électrode de pixel.
La couche sensiblement opaque peut comprendre une résine noire.
Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, la largeur de ladite couche
sensiblement opaque est supérieure à la largeur desdites lignes de bus de données.
Dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé, la couche sensiblement opaque présente une épaisseur de 1,5 micron, et est sensiblement résistante à la chaleur jusqu'à environ 260 C, et présente une transmittance des rayons lumineux
inférieure ou égale à 50 %.
Il est encore possible que chacun des transistors en couche mince comprenne une région de canal disposée entre l'électrode de source, ledit procédé comprenant une étape d'enlèvement d'une partie de la résine noire organique au voisinage de
ladite région de canal de chacun des transistors en couche mince.
Chacun des transistors en couche mince peut comprendre en outre une région de canal entre ladite électrode de source et ladite électrode de drain, ledit procédé comprenant une étape de formation d'une couche isolante inorganique entre ladite électrode de source et ladite électrode de drain de chacun desdits transistors en
couche mince.
Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, l'étape de formation d'une couche sensiblement opaque comprend une étape consistant à recouvrir des régions
autres que les électrodes de pixel et les transistors en couche mince.
Enfin, l'invention a pour objet un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant: - un substrat, R\13500\13S06 DOC -28 mar 1996 - 6/16 - une couche non conductrice sensiblement opaque disposée sur ledit substrat,
- une couche protectrice disposée sur ladite couche non conductrice sensible-
ment opaque, et - une couche comprenant un matériau de cristaux liquides disposé sur ladite couche protectrice. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de
la description détaillée des modes de réalisation de la présente invention, faite en ré-
férence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1A montre une structure de pixel comprenant des motifs de blocage classiques utilisant une résine noire; - la figure lB est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure lA; - la figure 2 montre une structure de pixel selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; - les figures 3A à 3H sont des vues en coupe selon la ligne II-II de la figure 2; - les figures 4A à 4H sont des vues en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; les figures 5A et 5B sont des vue en coupe selon les lignes II-11 et III-III de la
figure 2, montrant la couche d'orientation 300.
La figure 2 montre la structure d'un pixel 100, qui comprend une ligne formant le bus de grille 37 sur un côté de l'électrode de pixel 48, et qui s'étend perpendiculairement à une ligne de bus de données 43, ou ligne de données 43, disposée le long d'un côté adjacent de l'électrode de pixel 48. Un transistor en couche mince 110 est disposé à proximité de l'intersection entre la ligne de données 43 et la ligne formant le bus de grille 37. Le transistor en couche mince 110 comprend une électrode de grille 38 reliée à la ligne formant le bus de grille 37, et une électrode de source reliée à la ligne de données 43. Le transistor en couche mince 110 comprend une couche active 40 et une électrode de drain reliée à l'électrode de pixel 48 à
travers le trou de contact 47.
On va décrire maintenant la méthode de fabrication du pixel représenté sur la
figure 2 en référence aux figures 3 et 4, les figures 3A à 3H, les figures 4A à 4H il-
lustrant en section des étapes de fabrication au niveau des lignes II-II et III-III, respectivement. Tout d'abord, comme représenté sur les figures 3A et 4A, une première couche de métal, comprenant de préférence du chrome, de l'aluminium ou du molybdène est déposée sur un substrat transparent 31, et est structurée en utilisant un procédé de photogravure de sorte à former une électrode de grille 38 sur la figure 4A, et une
ligne formant le bus de grille.
Ensuite, comme représenté sur les figures 3B et 4B, on procède à une oxydation anodique sur la surface de l'électrode de grille 38 de sorte à former une R\1300\1\i3O6 DOC.28 ma 1996 - 7/16 couche d'oxydation anodique. Si la première couche de métal comprend de l'aluminium, un alliage d'aluminium et de molybdène ou un alliage de molybdène, le traitement d'oxydation anodique forme une couche isolante d'oxyde 38' sur la figure 4B qui est un oxyde de ces métaux. L'anodisation empêche la formation de bosses ou excroissances sur la surface de l'électrode de grille 38. Ensuite, comme représenté sur les figures 3C et 4C, on forme une couche d'oxyde de silicium (SiOx) ou une couche de nitrure de silicium (SiNx) sur toute la surface du substrat, de sorte à former une première couche isolante unique 39. De façon alternative, on peut déposer à la place une couche isolante double. On dépose ensuite successivement sur la première couche isolante une couche semi- conductrice non cristalline hydrogénée (a-Si: H) et une couche semi- conductrice non cristalline dopée. On procède ensuite
à des étapes de photogravure et de gravure sèche de sorte à former une couche semi-
conductrice non cristalline structurée 40, et une couche non cristalline dopée et structurée 41 sur l'électrode de grille 38 et sur une partie du substrat correspondant à l'emplacement de l'intersection de la ligne formant le bus de grille et de la ligne formant le bus de données. La couche non cristalline dopée 41 sert comme couche de
contact ohmique pour les électrodes de source et de drain dans le dispositif terminé.
Ensuite, un dispositif de pulvérisation (non représenté) est utilisé pour déposer une seconde couche de métal (de préférence choisie parmi AI, Cr, Cr/AI ou Cr/Al/Au) et ensuite, comme représenté sur les figures 3D et 4D, on procède à des étapes de photogravure et de gravure humide pour former une électrode de source 42-2, une électrode de drain 42-1 et une ligne de données 43, dans le même matériau. Ensuite, en utilisant les électrodes de source et de drain 42-2 et 42-1 en tant que masque, on procède à une gravure sèche pour enlever la couche de matériau semi- conducteur non cristallin qui s'étend entre l'électrode de source et l'électrode de drain et qui recouvre une partie de la couche semi- conductrice 40; cette couche
deviendra ensuite la région de canal 44 du transistor en couche mince terminé 110.
Ainsi, l'électrode de source, l'électrode de drain et l'électrode de grille sont formées,
ce qui complète la formation du transistor en couche mince.
Ensuite, comme représenté sur les figures 3E et 4E. une couche sensiblement opaque, et de préférence une résine noire, est déposée sur toute la surface du substrat
sur lequel les transistors en couche mince et les lignes de données ont été formés.
Des étapes d'exposition et de développement sont ensuite réalisées pour former un motif de matrice noire 45 qui empêche les rayons lumineux de passer, entre les transistors à films fins, les lignes de données et les pixels. La résine noire est de préférence formée en dispersant un pigment organique dans une résine photosensible négative ultrasensible. Par exemple, la résine noire peut comprendre un matériau organique noir non conducteur, sous la forme d'un pigment dispersé, qui est résistant R \13500\13506 DOC - 28 mars 1996 - 8/16 à la chaleur jusqu'à 260 C. En outre, la transmittance au rayons lumineux de la résine noire est de préférence inférieure ou égale à 50 %, et l'épaisseur de revêtement de la résine noire est de préférence d'environ 1,5 micron ou moins. La résine noire est utilisée pour protéger les différents composants de la lumière du système de retroéclairage du dispositif d'affichage à cristaux liquides. Après la formation du motif de matrice noire sur la couche de résine noire on utilise un dispositif de pulvérisation (non représenté) pour déposer une couche de protection (SiO2) ou une couche de nitrure de silicium 46 comme représenté sur les figures 3F et 4F, pour protéger le réseau de transistors en couche mince. La couche protectrice 46 est ensuite structurée, et un trou de contact 47 est formé par gravure sèche ou humide, de sorte que l'électrode de drain puisse être reliée à chaque
électrode de pixel.
Ensuite, comme représenté sur les figures 3G et 4G, on forme une couche
conductrice transparente sur toute la surface, et cette couche est structurée pour for-
mer une électrode de pixel 48. Ainsi, comme représenté sur la figure 2, il existe une
zone (a) o le motif de matrice noire et l'électrode de pixel se chevauchent.
Le dispositif d'affichage à cristaux liquides est ensuite terminé en utilisant des étapes de fabrication classiques. C'est-à-dire que l'on forme une couche d'orientation
300 (voir figures 5A et 5B) puis on scelle les cristaux liquides.
Les figures 3H et 4H illustrent un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, les étapes de procédé jusqu'au figures 3D et 4D sont réalisées de la même façon que dans le premier mode de réalisation. On dépose ensuite une couche isolante inorganique, qui est attaquée pour laisser une partie 50 qui ne recouvre que la région de canal. Ensuite, on procède aux
étapes de procédé de la même façon que dans le premier mode de réalisation.
Comme décrit ci-dessus, la résine noire est enlevée au-dessus de la région de canal du transistor, ce qui empêche la contamination de la région de canal par les impuretés provenant de la résine noire. De façon alternative, on peut enlever les parties de la résine noire qui recouvrent le transistor en couche mince et les électrodes de pixel, de sorte à structurer la résine noire. En outre, comme représenté sur les figures 3G et 3H, lorsqu'on crée le motif destiné à former l'électrode de pixel, la portion de bord de l'électrode de pixel 48 recouvre partiellement la structure de
matrice noire 45.
Le dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la présente invention com-
prend une pluralité de lignes de bus de grille, et de lignes de bus de données, formées en matrice sur le substrat 31; une pluralité de transistors en couche mince présentant chacun une électrode de grille 38, une électrode de source 42-2 et une électrode de drain 42-1 qui sont formées respectivement aux intersections des lignes de bus de R\13SOO\1306 DOC - 28 mars 1996 - 9/16 grille et de données; une structure de matrice noire formée sur les lignes de bus de grille, sur les lignes de bus de données et sur les transistors en couche mince de sorte à bloquer la lumière; une couche protectrice 46 formée sur la structure de matrice noire pour la recouvrir; et une pluralité d'électrodes de pixel 48 qui sont reliées par des trous de contact à des électrodes de drain correspondantes. Selon la présente invention qui est décrite ci-dessus, la structure de matrice noire peut protéger des régions autres que la région d'électrode de pixel. En outre, la couche protectrice peut être disposée sur toute la surface, et ainsi on empêche la contamination des cristaux liquides par des impuretés provenant de la structure de
matrice noire (qui est formée en une résine organique noire).
En outre, du fait que la matrice noire est formée sur le réseau de transistors en couche mince, on peut empêcher la détérioration de la qualité d'image du fait de la réflexion des rayons lumineux par la surface du dispositif d'affichage. En outre, on améliore le contraste, et on évite des erreurs d'alignement pendant l'accouplement de
la plaque supérieure. En conséquence, les étapes de fabrication peuvent être facile-
ment réalisées de sorte qu'on peut augmenter le rendement de fabrication.
Enfin, du fait que la matrice noire est formée sur le réseau de transistors en couche mince, le taux d'ouverture du réseau de transistors en couche mince est amélioré permettant de diminuer la consommation d'énergie et d'améliorer la qualité
d'image.
R\13500\13506DOC-28 mars 1996- 10/16 1l
Claims (19)
1.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant: - un substrat présentant une première surface; - une pluralité de lignes de bus de grille (37) et une pluralité de lignes de bus de données (43) disposées sous forme de matrice sur la première surface du sub- strat; - une pluralité de transistors en couche mince (110) formés sur la première surface du substrat, présentant chacun une électrode de grille (38), une électrode de source (42-2), et une électrode de drain (42-1), chacun desdits transistors en couche mince (110) étant disposé à une intersection d'une desdites lignes de bus de grille (37) et d'une desdites lignes de bus de données (43); - une couche sensiblement opaque (45) formée sur lesdites lignes de bus de
grille (37) et sur lesdites lignes de bus de données (43), ladite couche sensi-
blement opaque (45) protégeant lesdites lignes de bus de grille et lesdites lignes de bus de données de la lumière; - une couche protectrice (46) formée sur ladite couche sensiblement opaque (45) et présentant une pluralité de trous de contact (47) disposés en correspondance auxdites électrodes de drain (42-1) de chacun desdits transistors en couche mince (110); et
- une pluralité d'électrodes de pixel (48) formées sur ladite première surface du-
dit substrat et couplées aux électrodes de drain correspondantes (42-1) à travers
lesdits trous de contact (47).
2.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, dans
lequel ladite couche sensiblement opaque constitue une structure de matrice noire.
3.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1 ou 2,
dans lequel ladite couche sensiblement opaque recouvre toute la surface dudit sub-
strat à l'exception des parties dudit substrat correspondant auxdites électrodes de pixel. 4.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite couche sensiblement opaque recouvre certaines zones de ladite
première surface dudit substrat, à l'exception de régions correspondant auxdites élec-
trodes de pixel (48).
R \13500 13;06 DOC - 28 mars 1996 -11/16 5.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1 ou 2,
dans lequel ladite couche sensiblement opaque recouvre des régions de ladite pre-
mière surface dudit substrat correspondant à des premières parties desdites électrodes de pixel et ne recouvre pas des régions de ladite surface dudit substrat correspondant à des secondes parties desdites électrodes de pixel. 6.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite couche sensiblement opaque recouvre des régions de la première surface dudit substrat autres que les régions correspondant à ladite pluralité
d'électrodes de pixel et à ladite pluralité de transistors en couche mince.
7.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une des revendication 1 à 6, dans lequel ladite électrode de grille (38) de chacun desdits transistors en couche mince ( 110) est formée sur ledit substrat, chacun desdits transistors en couche mince (110) comprenant en outre une couche isolante (39) formée sur ladite électrode de grille, une couche semi-conductrice (40) formée sur ladite couche isolante (39); une couche de contact ohmique (41) formée sur ladite couche semi- conductrice (40); ladite électrode de source (42-2) et ladite électrode de drain (42-1) de chacun desdits transistors en couche mince (110) étant disposées sur ladite couche semi-conductrice
(40).
8.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 7, dans lequel ladite couche sensiblement opaque comprend une ré-
sine noire organique.
9.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 8, dans lequel ladite couche sensiblement opaque a une largeur su-
périeure à la largeur desdites lignes de bus de données (43).
10.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 9, dans lequel ladite couche sensiblement opaque a une épaisseur de 1,5 micron et est sensiblement résistante à la chaleur jusqu'à une température
d'environ 260 C.
1l.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 10, dans lequel chacun des transistors en couche mince (110) comprend en outre une région de canal disposée entre ladite électrode de source (42) et ladite électrode de drain (42-1), une partie de ladite résine noire organique étant R\13500\13506DOC-28 man 1996- 1216 enlevée au voisinage de ladite région de canal de chacun desdits transistors en
couche mince.
12.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 10, dans lequel chacun desdits transistors en couche mince comprend en outre une région de canal entre ladite électrode de source (42-2) et ladite électrode de drain (42-1), ledit dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant en outre une couche isolante inorganique (50) au-dessus de ladite région
de canal.
13.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon l'une quelconque des re-
vendications 1 à 12, dans lequel ladite couche protectrice est formée sur ladite
couche sensiblement opaque et comprend au moins une couche isolante inorganique.
14.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides, comprenant les étapes de: - formation d'une matrice de lignes de bus de grille (37) et de lignes de bus de données (43) sur une première surface d'un substrat; - formation d'une pluralité de transistors en couche mince aux intersections respectives desdites lignes de bus de grille et de données, chacun desdits transistors en couche mince (110) présentant une électrode de source (42- 1), une électrode de drain (42-1), et une électrode de grille (38); - formation d'une couche sensiblement opaque (45) au-dessus desdites lignes de bus de grille (37) et desdites lignes de bus de données (43); - formation d'une couche protectrice sur ladite couche sensiblement opaque; - formation de trous de contact (47) dans ladite couche protectrice au-dessus d'une partie de ladite électrode de drain (42-1) de chacun desdits transistors en couche mince (110); formation d'une pluralité d'électrodes de pixel (48) sur ladite première surface dudit substrat; et
- liaison électrique de chacune desdites électrodes de pixel à l'une desdites élec-
trodes de drain (42-1) à travers lesdits trous de contact (47).
15.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
la revendication 14, dans lequel ladite couche sensiblement opaque recouvre des ré-
gions de ladite première surface dudit substrat, à l'exception de régions correspon-
dantes auxdites électrodes de pixel (48).
R \13500\13506 DOC - 28 mar 1996 - 13/16 16.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 14, dans lequel ladite couche sensiblement opaque (45) recouvre des régions de ladite première surface dudit substrat, comprenant des premières parties desdites électrodes de pixel (48) et ne recouvre pas des secondes parties desdites électrodes de pixel (48). 17.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 à 16, dans lequel l'étape de formation des transistors en
couche mince (110) comprend en outre les étapes de: - formation d'électrodes de grille (38) sur ledit substrat; - formation d'une couche isolante (39) sur lesdites électrodes de grille (38); - formation d'une couche semi-conductrice (40) sur lesdites électrodes de grille (38);
- formation d'une couche de contact ohmique (41) sur ladite couche semi-
conductrice (40); - délimitation de ladite couche semi-conductrice (40) et de ladite couche de contact ohmique (41) de telle sorte que ladite couche semi-conductrice et ladite
couche de contact ohmique ne recouvrent que des parties de la première sur-
face desdits substrats correspondant auxdits transistors en couche mince (110);
- formation desdites électrodes de source et desdites électrodes de drain sur la-
dite couche semi-conductrice.
18.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 à 17, comprenant en outre une étape de formation d'une
couche d'orientation sur ladite couche sensiblement opaque, après les étapes de for-
mation de ladite couche protectrice, et une étape de formation de l'électrode de pixel.
19.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 à 18, dans lequel ladite couche sensiblement opaque
comprend une résine noire.
20.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 à 19, dans lequel la largeur de ladite couche sensiblement
opaque est supérieure à la largeur desdites lignes de bus de données.
21. Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 à 20, dans lequel ladite couche sensiblement opaque pré-
sente une épaisseur de 1,5 micron, et est sensiblement résistante à la chaleur jusqu'à R\13500\13506DOC -28 mars 1996-14/16 environ 260 C, et présente une transmittance des rayons lumineux inférieure ou
égale à 50 %.
22.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 19 à 21, dans lequel chacun des transistors en couche mince
(110) comprend une région de canal disposée entre l'électrode de source (42-2 et l'électrode de drain (42-1), ledit procédé comprenant une étape d'enlèvement d'une partie de la résine noire organique au voisinage de ladite région de canal de chacun
des transistors en couche mince (110).
23.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 19 à 22, dans lequel chacun desdits transistors en couche
mince comprend en outre une région de canal entre ladite électrode de source (42-2) et ladite électrode de drain (42-1), ledit procédé comprenant une étape de formation d'une couche isolante inorganique entre ladite électrode de source et ladite électrode
de drain de chacun desdits transistors en couche mince.
24.- Procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides selon
l'une des revendications 14 ou 17 à 23, dans lequel l'étape de formation d'une couche
sensiblement opaque comprend une étape consistant à recouvrir des régions autres
que les électrodes de pixel et les transistors en couche mince.
25.- Dispositif d'affichage à cristaux liquides comprenant: - un substrat, - une couche non conductrice sensiblement opaque disposée sur ledit substrat,
- une couche protectrice disposée sur ladite couche non conductrice sensible-
ment opaque, et - une couche comprenant un matériau de cristaux liquides disposé sur ladite
couche protectrice.
R \13500\13506DOC-28 ma. 1996- 15/16
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