FR2799869A1 - Dispositif d'affichage a cristal liquide et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant :- une ligne de données (52);- une ligne de grille (54);- un transistor en couche mince (60) formé à une intersection entre la ligne de grille et la ligne de données;- un film d'isolation organique (48) formé sur le transistor en couche mince, la ligne de grille et la ligne de données d'une épaisseur de 0, 8 à 1, 5 m; et- une électrode de pixel (50) formée sur le film d'isolation organique et reliée à l'électrode de source (46) du transistor en couche mince, ladite électrode de pixel chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données. L'invention propose aussi un procédé de fabrication correspondant.
Description
DISPOSI i*IF D<U>'AFFICHAGE A CRISTAL</U> LIQUIDE <U>ET</U> PROLrnE <U>DE FABRICATION</U> La présente invention se rapporte à un dispo@tif d'affichage à cristal liquide, et plus particulièrement à un dispositif' d'affichage à cristal liquide à grand taux d'ouverture présentant des électrodes de pixel chevauchant le câblage signal qui est susceptible d'accélérer le temps de chargement des données des cellules pixel en cristal liquide. La présente invention vise également un procédé de fabrication d'un tel dispositif d'affichage à cristal liquide.
Un système de pilotage d'un afficheur à cristal liquide (LCD) à matrice active présente en géneral une image animée naturelle grâce à l'utilisation de transistors en couche mince (TFT, acronyme anglais pour thin film transistor ) comme dispositifs de commutation. Un tel dispositif d'affichage à cristal liquide est disponible dans le commerce dans des applications telles que le moniteur pour télévision portable et micro-ordinateur portable, en raison de la simplicité de fabriquer un moniteur à échelle réduite comparé au tube cathodique ou tube de Brown.
Le LCD à matrice active affiche une image correspondant à des signaux vidéo tels que des signaux de télévision sur une matrice de pixels (ou élément d'image) comportant des pixels agencés à chaque intersection entre des lignes de grille des lignes de données. Chacun des pixels comporte une cellule à cristal liquide destinée à contrôler la quantité de lumière transmise selon le niveau de tension signal de donnée provenant de la ligne de donnée. Le TFT est formé à une intersection entre la ligne de grille la ligne de donnée et répond à un signal de balayage (ou impulsion de grille) provenant de la ligne de grille pour commuter un signal de donnée pour transmission vers la cellule à cristal liquide.
Comme montre la figure 1, le LCD a typiquement un TFT 30 forme à une intersection entre une ligne de données 22 et une ligne de grille 24 et présente entre la ligne de données 22 et la ligne de grille 24 des électrodes de pixel 20 agencées en matrice. Le TFT 30 est formé sur un substrat transparent 2 comme le montre figure 2. Le TFT 30 comprend une électrode de grille 4 reliée à la ligne de grille 24, une électrode de drain 14 reliée à la ligne de donnée 22, et une électrode de source 16 reliée à une électrode de pixel 20. Un film d'isolation de grille 6 composé d'un matériau inorganique diélectrique tel que du SiN, est déposé sur l'ensemble du substrat transparent 2 structuré par l'électrode de grille 4. Sur le film d'isolation de grille 6 sont formés successivement une couche semiconductrice 8 en silicium amorphe, désignée ci-après comme a-Si , et une couche de contact ohmique 10 composée de a-Si dopé aux ions n+ afin de recouvrir le film d'isolation de grille 6 sur l'électrode dé grille 4. L'électrode de drain 14 et l'électrode de source 16, respectivement e.: métal, sont formées sur la couche de contact ohmique 10. L'électrode de drain 14 et :'électrode de source 16 sont structurées de manière être espacées par une largeur de canai 'prédéterminée. Ensuite, la couche de contact ohmique 10 est enlevée le long d'un canal formé entre la source de drain 14 et l'électrode de source 16 afin d'exposer la couche semiconductrice 8. Un film de protection 18 en SiNX ou SiOX est déposé sur l'ensemble du substrat transparent 2 afin de recouvrir le TFT. Le film de protection 18 sur l'électrode de source 16 est retiré gravure afin de ménager un trou de contact 12: L'électrode de pixel 20 en oxyde d'indium et d'étain (ITO) est déposée de façon à être relié à l'électrode de source 16 à travers le trou de contact 12.
Dans le LCD tel qu'illustré dans la figure 1, l'électrode de pixel 20 est structurée pour être espacée d'environ 5 à 10 pm de la ligne de grille 24. En plus, une matrice noire (non illustrée) est chevauchée d'environ 5 à 10 fi par l'électrode de place/20,ainsi, le LCD présente un taux d'ouverture d'environ 50%. Par conséquent, le LCD présente une faible luminosité de l'image et une consommation élevée de puissance par le rétroéclairage.
Afin d'améliorer le taux d'ouverture du LCD, un schéma permettant le chevauchement de l'électrode de pixel par une ligne de grille et une ligne de données a été décrite dans le brevet US-A- 5.055.899. Le LCD dans le brevet mentionné utilise un film organique isolant comme film de protection 28 tel que montré dans la figure Le film de protection organique 28 est déposé par voie de dépôt par centrifugation en une épaisseur uniforme de 2000 à 8000 Angstroem (ou 0,2 0.8 pm). Cependant, le film de protection organique 28 présente un inconvénient en ce qu'en raison de sa faible épaisseur, il génère une capacité parasite élevée à la surface de chevauchement entre l'électrode de pixel 20 et l'électrode de données 22 ou entre l'électrode de pixel 20 et l'électrode de grille 24. De tels problèmes seront décrits plus en détail en relation avec la formule (1) suivante
dans laquelle s représente la constante diélectrique du film de protection organique, et so 8,85.10-" F/cm. A représente une surface de chevauchement entre l'électrode de pixel 20 et la ligne de données 22 ou entre l'électrode de pixel 20 et la ligne de grille 24. d désigne l' épaisseur du film de protection organique 28. Comme l'épaisseur du film de protection organique 28 est très faible, à savoir entre 0.2 et 0.8 um comme décrit ci-dessus, capacité parasite créée par la surface de chevauchement de l'électrode de pixel 20 d'autant plus augmentée. Plus la valeur de capacité parasite due à la surface de chevauchement de l'électrode de pixel 20 augmente comme décrit c--dessus, plus la valeur de la capacité de la ligne de donnée 22 ou la ligne de grille 24 est augmentée. grandes valeurs de capacité parasite augmentent la valeur du retard du signal en provenance de la ligne de données 22 ou la ligne de grille 24, la cellule à cristal liquide ne parvient pas à charger les signaux vidéo dans un temps de chargement limité. II en résulte que l'image est déformée, de manière à ce qu'un signal de couleur souhaité ne puisse pas être exprimé.
dans laquelle s représente la constante diélectrique du film de protection organique, et so 8,85.10-" F/cm. A représente une surface de chevauchement entre l'électrode de pixel 20 et la ligne de données 22 ou entre l'électrode de pixel 20 et la ligne de grille 24. d désigne l' épaisseur du film de protection organique 28. Comme l'épaisseur du film de protection organique 28 est très faible, à savoir entre 0.2 et 0.8 um comme décrit ci-dessus, capacité parasite créée par la surface de chevauchement de l'électrode de pixel 20 d'autant plus augmentée. Plus la valeur de capacité parasite due à la surface de chevauchement de l'électrode de pixel 20 augmente comme décrit c--dessus, plus la valeur de la capacité de la ligne de donnée 22 ou la ligne de grille 24 est augmentée. grandes valeurs de capacité parasite augmentent la valeur du retard du signal en provenance de la ligne de données 22 ou la ligne de grille 24, la cellule à cristal liquide ne parvient pas à charger les signaux vidéo dans un temps de chargement limité. II en résulte que l'image est déformée, de manière à ce qu'un signal de couleur souhaité ne puisse pas être exprimé.
Cependant, puisque le film de protection 18 dans le LCD tel qu'illustré dans la figure 1 est composé d'un matériau inorganique tel que le SIN,, ayant une constante diélectrique (s) d'environ 6,7, ou le Si02 ayant une constante diélectrique (s) d'environ 3,9, etc, il créé une capacité parasite très importante lorsque l'électrode de pixel 20 chevauche la ligne de données 22 et la ligne de grille 24, le film de protection 18 se trouvant entre celles-ci. Il s'ensuit que dans un LCD utilisant un matériau inorganique pour le film de protection 18, on ne peut pas faire chevaucher la ligne de données 22 ou la ligne de grille 24 par l'électrode de pixel 20.
Afin de limiter une capacité parasite due à la surface de chevauchement, le brevet US-A- 5.920.084 suggère une épaisseur et une constante diélectrique appropriée pour le film de protection. Dans le brevet mentionné ci-dessus, l'épaisseur du film de protection organique 28 est fixée à une valeur supérieure à 1,5 ptm (de préférence 2 à 3 p.m). Une constante diélectrique du film de protection organique 28 est fixée à une valeur inférieure à 3,0. Si le film de protection organique 28 est conçu avec une épaisseur importante et une faible constante diélectrique, alors la capacité parasite due à la surface de chevauchement est diminuée comme le prévoit la formule (1) ci- dessus.
Toutefois, la vitesse de rotation (tpm, tours par minute) au moment du dépôt par centrifugation est plus faible lorsque l'épaisseur du film de protection organique 28 est augmentée, et l'uniformité du depôt et sa planéité sont dégradées. Par conséquent, non seulement l'épaisseur du film de recouvrement du film de protection organique 28 est diminuée, mais en outre résidu du film de protection organique 28 peut se déposer dans le trou de contact 32 pour le contact de l'électrode de pixel 20 avec l'électrode de source 16 lors de la gravure sèche, ou l'électrode de source 16 peut être endommagée ou coupée suite à une surgravure. Il en résulte une résistance de contact augmentée ou un défaut de coupure entre l'électrode de pixel 20 et l'électrode de source 16. De même, lorsque l'épaisseur du film de protection organique 28 devient élevé, une couche de l'épargne de gravure (photorésist) déposée sur le film de protection organique 28 est rendue plus épaisse de manière à protéger le film de protection organique 28 pendant la gravure sèche et le défaut d'uniformité de l'épaisseur de l'épargne de gravure est augmenté. Par exeMple, lorsque l'épaisseur d'un film de protection organique 28 formé de benzocyclobutène (BCB) est de 1,5 pm et l'épaisseur de film d'isolation de grille 6 est de 0,6 pm, l'épaisseur de l'épargne de gravure est d'environ 2,4 pm. L'uniformité de l'épaisseur de l'épargne de gravure peut être assurée lorsque l'épaisseur de l'épargne de gravure est inférieure à 2,5 pm, mais il est difficile d'obtenir une épaisseur de l'épargne de gravure uniforme lorsque l'épaisseur de l'épargne de gravure est supérieure à 2,5 pm. Par ailleurs, lorsque l'épaisseur de l'épargne de gravure est élevée, le temps nécessaire pour la gravure, l'exposition et développement pendant la gravure sèche augmente, réduisant ainsi la productivité.
Donc, la présente invention vise dispositif d'affichage à cristal liquide et un procédé de fabrication de celui-ci qui surmonte sensiblement un ou plusieurs des problèmes dus aux limitations et inconvénients de l'art antérieur.
Un objet de la présente invention de fournir un dispositif d'affichage à cristal liquide à taux d'ouverture élevé ayant des électrodes de pixel chevauchant le câble de signal qui est susceptible d'accélérer le temps de chargement des données de cellules à cristal liquide.
Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquide à taux d'ouverture élevé présentant des électrodes de pixel chevauchant le câblage de signal qui permet d'accélérer le temps de chargement de cellules à cristal liquide.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés.
Afin d'obtenir ces avantages et d'autres encore et en accord avec le but de la présente invention telle que décrite et exemplifiée, l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'isolation organique sont fixées de manière à réduire le retard de signal à la ligne de grille et à la ligne de données.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'épaisseur du film d'isolation organique est fixée de façon à pouvoir éviter une coupure et un mauvais contact entre l'électrode de source du transistor en couche mince et l'électrode de pixel.
Selon encore un autre aspect de présente invention, l'épaisseur du film d'isolation organique est fixée dans une fourchette de 0,8 à 1,5 pm, de façon à pouvoir éviter une coupure et un mauvais contact entre l'électrode de source du transistor en couche mince et l'électrode pixel et à réduire le retard de signal à la ligne de grille et à la ligne de données. Selon un autre aspect de la présente invent:::., encore, un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristal liquide comprend les étapes de formation d'un transisttor en couche mince, de la ligne de grille et de la -ligne de données sur un substrat transparent ; formation d'un film d'isolation organique es; fixée dans une fourchette de 0,8 à 1,5 pm, de façon à pouvoir éviter une coupure et un mauvais contact entre l'électrode de source du transistor en couche mince et l'électrode de pixel et à réduire le retard de signal à la ligne de grille et à la ligne données.
Selon un autre aspect de la présente invention encore, un procédé fabrication d'un dispositif d'affichage à cristal liquide comprend les étapes de formation d'un transistor en couche mince, de la ligne de grille et de la ligne de données sur un substrat transparent ; formation d'un film d'isolation organique d'une epaisseur de 0,8 à 1,5 pm sur le substrat transparent de façon à pouvoir éviter une coupure et un mauvais contact entre l'électrode de source du transistor en couche mince et l'électrode de pixel et à réduire. le retard de signal à la ligne de grille et à ligne de données ; et formation de l'électrode de pixel sur le film d'isolation organique de manière à chevaucher, d'une surface prédéterminée, au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données.
Ainsi, selon un premier aspect, l'invention propose : un procédé de fabrication dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant un transistor en couche mince 60 formé à une intersection entre une ligne de grille 54 et une ligne de données 52, et une électrode de pixel 50 reliée à une électrode de source 46 du transistor en couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données entre lesquelles se trouve un film d'isolation organique 48, ledit procédé comprenant étapes de formation du transistor en couche mince, de la ligne de grille et de la ligne données sur un substrat transparent 2 ; formation du film d'isolation organique sur le substrat transparent d'une épaisseur de 0,8 à 1,5 pm ; et formation de l'électrode de pixel sur le film d'isolation organique de maniere à ce que celui-ci chevauche, sur une zone prédéterminée, au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données.
Selon un mode réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne données est inférieure à 1,3 pm.
Selon un autre mode de réalisation préféré, la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0. Selon encore un autre mode de réalisatiw- préféré, le film d'isolation organique est formé de benzocyclobutène.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, la capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 0,0003 pF.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, la largeur de la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille la ligne de données est supérieure à 1,5 gm.
Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant - une ligne de données; - une ligne de grille; - un transistor en couche mince formé à une intersection entre ligne de grille et la ligne de données ; - un film d'isolation organique formé sur le transistor en couche mince, la ligne grille et la ligne de données, d'une épaisseur de 0,8 à 5 pm ; et - une électrode de pixel formée sur le film d'isolation organique et reliée à l'électrode de source du transistor en couche mince, ladite électrode de pixel chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne données.
Selon un mode de réalisation préféré, la constante diélectrique du film d'isolation organique inférieure à 3,0.
Selon un mode de réalisation préféré, le film d'isolation organique est formé de benzocyclobutene.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique est inférieure ' 1,3 p.m.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre 1,25 pm et 1,27 pm.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, la capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 0,0003 pF.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant un transistor en couche mince formé à une intersection entre une ligne de grille et une ligne de données, et une électrode de pixel reliée à une électrode de source du transistor en couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données entre lesquelles se trouve un film d'isolation organique, dans lequel l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'isolation organique sont choisies de manière à ce que le retard du signal soit inférieur à 10 ps pour chacune de la ligne de grille et la ligne de données. Selon un mode de réalisation<B>p</B>éroré, l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'isolation organique sont choisies de @r@ ::iPre à ce qu'une cellule de pixel à cristal liquide pilotée par l'électrode de pixel se charge à une tension de plus de 95% de la tension de donnée vidéo en l'espace de la moitié d'un intervalle de validation d'un signal de contrôle pour former un canal du transistor en couche mince.
Selon un mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique est inferieure à 1,5 pm.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre 0,8 pm et 1,5 pm.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et au moins l'une parmi la ligne de grille et ligne de données est inférieure à 1,3 pm.
Selon encore un autre -mode de réalisation préféré, l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et au moins l'une parmi ligne de grille et ligne de données est comprise entre 1,25 pm et 1,27 pm.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0.
Selon un mode de réalisation préféré, le film d'isolation organique est formé de benzocyclobutène.
Selon encore un dernier mode de réalisation préféré, la capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 0,0003 pF.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant un transistor en couche mince 60 formé à une intersection entre une ligne de grille 54 et une ligne de données 52, et une électrode de pixel 50 reliée à une électrode de source 46 du transistor en couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données entre lesquelles trouve un film d'isolation organique 48 dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre 0,8 #im et 1,5 pm.
Selon un mode de réalisation préféré, la constante diélectrique film d'isolation organique est inférieure à 3,0.
Les dessins en annexe, qui sont inclus dans le but de permettre une compréhension plus profonde de l'invention et qui sont incorporés dans la demande et en constituent une partie, illustrent des modes de réalisation de l'invention et servent à expliquer les principes de l'invention. Les figurçs montrent Fig.1 une vue c:: plan montrant la structure d'un dispositif d'affichage à cristal liquide conventionnel dans lequel l'électrode de pixel ne chevauche pas le câblage de signal ; Fig. une en coupe d'un transistor en couche mince long de la ligne A-A' de la fig. 1 Fig.3 une section représentant la structure du transistor en couche mince dans un dispositif d',affichage à cristal liquide conventionnel utilisant un film d'isolation organique comme film de protection ; Fig.4 une vue en plan représentant la structure d'un dispositif d'affichage à cristal liquide selon un mode de réalisation préféré ; Fig.5 une section d'un transistor en couche mince le long de la ligne B-B' de la fig.4 ; Fig.6 une section d'une surface de chevauchement entre l'électrode de pixel et la ligne de données le long de la ligne C-C' de la Fig.4 ; Fig.7 une section d'une surface de chevauchement entre l'électrode de pixel et la ligne de grille le long de la ligne D-D' de la Fig.4 ; Fig un diagramme d'onde représentant un chargement de données vidéo dans un pixel de cellule à cristal liquide lors de l'application d'une impulsion de grille ; Fig une vue en plan représentant les configurations panneau à cristal liquide à résolution de classe XGA auquel est appliqué le film de protection organique de la Fig.4, et son piloteur ; Fig.10 un diagramme caractéristique représentant un temps de déchargement de données dans un pixel de cellule à cristal liquide en fonction de l'épaisseur et la constante diélectrique du film de protection organique représenté à la fig. 4.
Il sera fait dans ce qui suit référence en détail aux modes de réalisation préférés de présente invention, un exemple desquels est illustré dans les dessins en annexe.
En 'férence à la figure 4, il est représenté un dispositif d'affichage à cristal liquide avec une fonction de réparation selon un mode de réalisation préféré. Dans le dispositif d'affichage à cristal liquide, un TFT 60 est formé à l'intersection entre une ligne de données 52 et une ligne de grille 54, et des électrodes de pixel 50 qui chevauchent la ligne de données 52 et la ligne de grille 54 sont agencées en matrice. La ligne de données 52 applique un signal vidéo à chacune des cellules de pixels à cristal liquide. La ligne de grille 54 applique une impulsion de grille synchronisée au signal vidéo à une électrode de grille 34 du TFT 60. Chacune des cellules de pixels à cristal liquide comprend une couche de cristal liquide injecté entre l'électrode de pixel 50 et une électrode commune (non représentée). La couche cristal liquide est pilotée par un clamp électrique régnant entre l'électrode de pixel 50 et l'électrode commune afin de contrôler la quantité de lumière transmise à partir d'une lumière incidente reçue à travers un subs,at transparent. Ainsi, la cellule de pixel à cristal liquide charge un signal vidéo en un intervalle lorsque l'impulsion grille reste à un niveau éleve, affichant ainsi une image.
Le bord de l'électrode de pixel 50 chevauche un câblage signal, à savoir les côtés la ligne de données 52 et de ligne de grille 54. Par conséquent, le taux d'ouverture des pixels de cellules à cristal liquide est élargi par distance entre l'électrode pixel et le câblage de signal, comparé à un dispositif d'affichage à cristal liquide conventionnel dans lequel l'électrode de pixel ne chevauche pas le câblage de signal. Aux lignes de chevauchement 56a et 56b qui existent dans les zones de chevauchement entre l'électrode de pixel 50 et le câblage signal 52 et 54, la lumière reçue par le rétroéclairage (non représenté) est bloqué par un moyen du câblage de signal 52 et 54 réalisé en métal. Grâce aux lignes de chevauchement 56a et 56b, on creé une capacité parasite aux lignes de données 52 et aux lignes de grille 54. Dans le présent dispositif d'affichage à cristal liquide, le retard dû à la ligne de chevauchement est minimisé, par limitation de l'épaisseur et de la constante diélectrique du film de protection organique composé film d'isolation organique, de façon à ce que la cellule de pixel à cristal liquide puisse charger plus de 95% de la valeur du signal vidéo en l'espace d'environ la moitié de l'intervalle de l'impulsion de grille. En outre, le film de protection organique doit être déposé et gravé de façon uniforme sur l'ensemble du panneau. Ceci sera decrit plus en détail en référence à fil. 5 à 7, qui représentent la structure détaillée du TFT et des lignes de chevauchement 56a et 56b.
En reférence à la Fig.5 à 7, le TFT 60 comprend une électrode de grille 34 reliée à une ligne de grille 54, une électrode de drain 44 reliée à une ligne de donnée 52 et une électrode de source reliée à l'électrode de pixel Afin de former l'électrode de grille 34 et la ligne de grille 54, on dépose une couche de métal d'une épaisseur d'environ 2500 Angstroem (250nm) sur un substrat par pulvérisation cathodique et évaporation sous vide. La couche de métal est structurée par gravure pas réactif après formation d'un masque photo. Après la formation de l'électrode de grille 34 et de la ligne de grille 54 sur le substrat transparent 2, on forme un film d'isolation de grille 36 par dépôt d'un matériau diélectrique tel que le SiNX sur le substrat transparent 2 par dépôt par évaporation chimique assistée au plasma afin de recouvrir l'électrode de grille 34 et la ligne de grille 45. Ce film d'isolation de grille 36 a une épaisseur d'environ 2000 à 3000 Angstroem(200 à 300nm). Une couche semiconductrice 38 en a-Si est déposée avec une épaisseur d'environ 2000 Angstroem(200nm) sur le film d'isolation de grille 36, et une couche de contact ohn,ipe 40, comprenant du silicium amorphe (a-S<B>1</B> ") dopé aux ions n+ est déposée avec une épaisseur d'environ 500 Angstroem(50nm) sur celle-ci. La couche semiconductrice 38 et :,-, couche de contact ohmique 40 recouvrent le film d'isolation de grille 36 sur l'électrode de grille 34. L'électrode de drain 44 et l'électrode de source 46, chacune métallique, sont déposées en une épaisseur d'environ 500 à 2000 Angstroem(50 à 200nm)sur la couche de contact ohmique 40. L'électrode de drain 44 et l'electrode de source 46 sont structurées de manière telle qu'elles soient espacées par une largeur de canal prédéterminée. Ensuite, la couche de contact ohmique 40 est gravée le long d'un canal défini entre l'électrode de drain et l'électrode de source 36 afin d'exposer la couche semiconductrice 38.
le substrat transparent 2 et le TFT 60, la ligne de données 52 et la ligne de grille 54 ainsi formés, le film de protection organique 48 formé d'un film isolant organique ayant une constante diélectrique inférieure à 3,0 (par exemple à partir de BCB ayant une constante diélectrique de 2,7) est déposée par centrifugation en une épaisseur d'environ 0,8 à 1,5 pm. A cet instant, le film de protection organique 48 sur la ligne de données 52 et la ligne de grille 54, à savoir le film de protection organique 48 à l'intérieur des lignes de chevauchement 56a et 56b a de préférence une épaisseur d'environ<B>1,25</B> à 1,27 pm. Le film de protection organique 48 recouvre l'ensemble du substrat transparent 2 de manière uniforme, étant donné qu'il a été déposé par la technique de dépôt par centrifugation. Après durcissement du film de protection organique 48 dans une atmosphère d'azote, une portion du film de protection organique 48 recouvrant chacune des électrodes de source 46 est gravée. La portion exposée de l'électrode de source 46 forme un trou de contact 42 pour relier l'électrode de source 46 à l'électrode de pixel 50. Sur le film de protection organique 48 muni du trou de contact 42, l'électrode de pixel 50 en oxyde d'indium et d'étain (ITO) est déposée dans son ensemble en une épaisseur d'environ 1200 à 3000Angstroem(120 à 300nm). Le matériau ITO composant l'électrode de pixel 50 est également déposé dans le trou de contact 42 afin d'être relié à l'électrode de source 46.
Enfin, l'électrode de pixel 50 déposée sur le film de protection organique 48 est structurée par gravure après masquage photo de manière à ce que son bord chevauche les cotés de la ligne de données 52 et de la ligne de grille 54 comme le montrent les fig.6 et fig.7.
La largeur (W) des lignes de chevauchement 56a et 56b dans lesquellesl'électrode de pixel chevauche la ligne de données 52 et la ligne de grille 54 est fixée pour être supérieure à 1,5 pm, comme le montre la fig.6 et la fig.7, de manière à prévenir une fuite de lumière entre le câblage: de signal 52 et 54 et l'électrode de pixel 50.
Dans le dispositif d'affichage à cristal liquide tel que décrit ci-dessus, la celluie ul pixel à cristal liquide doit être susceptible de se charger à plus de 95% de la valeur du signal vidéo en l'espace d'environ la moitié de l'intervalle de l'impulsion de grille afin d'éviter la déformation de l'image. Plus particulièrement, la cellule à cristal liquide doit charger plus 95% de la différence de tension entre un signal vidéo VD et une tension commune Vcom pendant un intervalle de logique haute de l'impulsion de grille GP appliquée à l'électrode de grille 34, c'est-à-dire approximativement la moitié de l'intervalle lorsqu'un canal est défini entre l'électrode de drain 44 et l'électrode de source 46 tel qu'illustré dans la ftg.8. Après que la cellule de pixel à cristal liquide chargé la différence de tension restante entre le signal vidéo VD et la tension commune Vcom dans le restant de l'intervalle pendant lequel l'impulsion de grille GP reste au niveau haut, il maintient la tension chargée jusqu'à ce que l'impulsion de grille GP soit changée de nouveau au niveau haut dans la trame suivante. En cas de panneau à résolution de classe XGA (à savoir 768 lignes de grille x 1024 lignes de données x 3 rouge vert et bleu), le temps pendant lequel l'impulsion de grille GP reste au niveau haut est de<B>21,7</B> ils, puisque la fréquence de trame est d'environ 60 Hz. Considérant la marge de temps entre les impulsions de grille, le temps pendant lequel l'impulsion de grille GP est au niveau haut est fixé à environ 18 us. La cellule cristal liquide doit donc atteindre plus de 95% du signal vidéo (VD) en environ 10 ps (de préférence 9 #ts).Un tel temps de charge dans la cellule à cristal liquide varie selon la valeur de la capacité parasite dans les lignes de chevauchement 56a et 56b, laquelle à son tour dépend de l'épaisseur (d) et la constance diélectrique (s) du film de protection organique 48.
En référence à la fig.9, celle-ci montre un panneau à cristal liquide 70 ayant des cellules à cristal liquide 71 agencées en matrice entre 768 lignes de grille 54 et 3072 lignes de données 52. Les lignes de grille 54 dans le panneau à cristal liquide 70 sont reliées à un piloteur de grille 74 pour l'application de l'impulsion de grille GP provenant du piloteur de grille 74. Les lignes de données 52 sont reliées à un piloteur de grille 74 pour fournir les données pour une ligne de manière synchronisée simultanément à l'impulsion de grille GP provenant du piloteur de données 72. Dans un tel panneau à cristal liquide 70, le pixel avec le retard de signal le plus élevé est celui qui est situé le plus loin du piloteur de données 72 et du piloteur de grille 74. Un pixel avec le retard de signal le plus élevé est situé entre la ligne de grille 54 numérotée 768 et la ligne de données 52 numérotée 3072.
Comme on voit à partir du tableau 1 ci-après et la Fig.10, une condition pour laquelle plus de 95% du signal vidéo VD peut être chargé pour ce pixel (PIX(768,3072)) en l'espace d'un temps de charger-#nt d'environ 10 ps est satisfaite lorsque le film de protection organique 48 a une épaisseur (d) de 0,8 pm ou moins une constante diélectrique (E) inférieure à 2,0 et lorsque le film -de protection organique 48 aune épaisseur (d) de 1,3 pm ou 1,5 pm et une constante diétecirique (s) inférieure 4,0.
Tableau <SEP> 1
<tb> E <SEP> d <SEP> 0,5 <SEP> pm <SEP> 0,7pm <SEP> 0,8 <SEP> pm <SEP> 0,9 <SEP> pm <SEP> 1,1 <SEP> pm <SEP> 1,3 <SEP> pm <SEP> 1,5 <SEP> pm
<tb> 2 <SEP> 10,5 <SEP> ps <SEP> 9,1 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps <SEP> 8,6 <SEP> ps <SEP> 8,3 <SEP> ps <SEP> 8,1 <SEP> ps <SEP> 7,9 <SEP> ps
<tb> 3 <SEP> 12,2 <SEP> ps <SEP> 10,1 <SEP> ps <SEP> 9,6 <SEP> pis <SEP> 9,3 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps <SEP> 8,5 <SEP> <U>pis</U> <SEP> 8,3 <SEP> ps
<tb> 4 <SEP> 13,9 <SEP> ps <SEP> 11,1 <SEP> ps <SEP> 10,5 <SEP> ps <SEP> 10,0 <SEP> ps <SEP> 9,4 <SEP> ps <SEP> 9,0 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps
<tb> 5 <SEP> 15, <SEP> ps <SEP> 12,0 <SEP> ps <SEP> 11,3 <SEP> ps <SEP> 10,7 <SEP> ps <SEP> 10,0 <SEP> ps <SEP> 9,5 <SEP> ps <SEP> 9,2 <SEP> ps De même, le signal vidéo VD peut être chargé de manière suffisamment rapide pendant le temps de charge (c'est à dire 9,3 vs) lorsque le film de protection organique 48 une épaisseur (d) de 0,9 pm et sa constante diélectrique (s) est de 3,0, en accord avec la marge de temps entre les impulsions de grille. L'épaisseur du film de protection organique 48 est limitée à au plus 1,5 pm en considérant l'uniformité du dépôt et de la gravure du film de protection organique 48 comme mentionné ci- dessus. Dans ce cas, la capacité parasite dans les lignes de chevauchement 56a et dans lesquelles l'électrode de pixel 50 chevauche la ligne de données 52 est indiqué dans le tableau 2 ci-après.
<tb> E <SEP> d <SEP> 0,5 <SEP> pm <SEP> 0,7pm <SEP> 0,8 <SEP> pm <SEP> 0,9 <SEP> pm <SEP> 1,1 <SEP> pm <SEP> 1,3 <SEP> pm <SEP> 1,5 <SEP> pm
<tb> 2 <SEP> 10,5 <SEP> ps <SEP> 9,1 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps <SEP> 8,6 <SEP> ps <SEP> 8,3 <SEP> ps <SEP> 8,1 <SEP> ps <SEP> 7,9 <SEP> ps
<tb> 3 <SEP> 12,2 <SEP> ps <SEP> 10,1 <SEP> ps <SEP> 9,6 <SEP> pis <SEP> 9,3 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps <SEP> 8,5 <SEP> <U>pis</U> <SEP> 8,3 <SEP> ps
<tb> 4 <SEP> 13,9 <SEP> ps <SEP> 11,1 <SEP> ps <SEP> 10,5 <SEP> ps <SEP> 10,0 <SEP> ps <SEP> 9,4 <SEP> ps <SEP> 9,0 <SEP> ps <SEP> 8,8 <SEP> ps
<tb> 5 <SEP> 15, <SEP> ps <SEP> 12,0 <SEP> ps <SEP> 11,3 <SEP> ps <SEP> 10,7 <SEP> ps <SEP> 10,0 <SEP> ps <SEP> 9,5 <SEP> ps <SEP> 9,2 <SEP> ps De même, le signal vidéo VD peut être chargé de manière suffisamment rapide pendant le temps de charge (c'est à dire 9,3 vs) lorsque le film de protection organique 48 une épaisseur (d) de 0,9 pm et sa constante diélectrique (s) est de 3,0, en accord avec la marge de temps entre les impulsions de grille. L'épaisseur du film de protection organique 48 est limitée à au plus 1,5 pm en considérant l'uniformité du dépôt et de la gravure du film de protection organique 48 comme mentionné ci- dessus. Dans ce cas, la capacité parasite dans les lignes de chevauchement 56a et dans lesquelles l'électrode de pixel 50 chevauche la ligne de données 52 est indiqué dans le tableau 2 ci-après.
Dans le tableau 2, les valeurs de capacité parasite sont les valeurs mesurées lorsque l'épaisseur du film de protection organique 48 déposé sur la ligne de données 52 est de 1,25 pm et la surface (A) de la ligne de chevauchement 56a sur laquelle l'électrode de pixel 50 chevauche la ligne de données 52 est de 837 pm2. Cette surface (A) est obtenue avec une longueur du coté longitudinal de la cellule de pixel (PIX(768,3072)) de 279 pm et une largeur de la ligne de chevauchement 56a sur laquelle l'électrode de pixel 50 chevauche la ligne de données 52 de 3 pm. D'autre part, la capacité parasite de la ligne de chevauchement 56b dans laquelle l'électrode de pixel 50 chevauche la ligne de grille 54 est inférieure à celle due à la ligne de chevauchement 56a parce que l'épaisseur du film de protection organique 48 est plus importante qu'entre l'électrode de pixel 50 et la ligne de données 52.
Tableau <SEP> 2
<tb> s <SEP> d <SEP> 0,5 <SEP> pm <SEP> 0,7pm <SEP> 0,8 <SEP> pm <SEP> 0,9 <SEP> pm <SEP> 1,1 <SEP> pm <SEP> 1,3 <SEP> pm <SEP> 1,5 <SEP> pm
<tb> 2 <SEP> 0,000305 <SEP> 0,000201 <SEP> 0,000l77 <SEP> 0,000l59 <SEP> 0,000135 <SEP> 0,0001l9 <SEP> 0,000107
<tb> pF <SEP> _ <SEP> pF <SEP> pF <SEP> PF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF
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<tb> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF
<tb> 4 <SEP> 0,000533 <SEP> 0,00034l <SEP> 0,000297 <SEP> 0,000265 <SEP> 0,000223 <SEP> 0,000194 <SEP> 0,000174
<tb> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF
<tb> 5 <SEP> 0,000644 <SEP> 0,000409 <SEP> 0,000355 <SEP> 0,000316 <SEP> 0,000264 <SEP> 0,000231 <SEP> 0,000206
<tb> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF Comme décrit ci-dessus, le dispositif d'affichage à cristal liquide et son procédé de fabrication tel que décrit réduit le retard de signal dans un dispositif d'affichage à cristal liquide à taux d'ouverture élevé dans lequel l'électrode de pixel chevauche le câblage de signal en fournissant un film de protection organique ayant constante diélectrique inférieure à 3,0 et une épaisseur de 0,8 ' 1,5 pm entre au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données et l'électrode de pixel, accélérant ainsi le temps de chargement de données dans une cellule de pixel à cristal liquide. De même, le dispositif d'affichage à cristal liquide son procédé de fabrication décrit peut non seulement assurer un dépôt d'une uniformité suffisante du film de protection organique grâce à un dépôt du film de protection organique d'une epaisseur inférieure à 1,5 pm, mais peut également minimiser possibilité d'une coupure de circuit ou d'un mauvais contact entre le transistor et l'électrode de pixel grâce à une réalisation uniforme de la gravure du trou de contact pour relier l'électrode de pixel à l'électrode de source du TFT.
<tb> s <SEP> d <SEP> 0,5 <SEP> pm <SEP> 0,7pm <SEP> 0,8 <SEP> pm <SEP> 0,9 <SEP> pm <SEP> 1,1 <SEP> pm <SEP> 1,3 <SEP> pm <SEP> 1,5 <SEP> pm
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<tb> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF <SEP> pF Comme décrit ci-dessus, le dispositif d'affichage à cristal liquide et son procédé de fabrication tel que décrit réduit le retard de signal dans un dispositif d'affichage à cristal liquide à taux d'ouverture élevé dans lequel l'électrode de pixel chevauche le câblage de signal en fournissant un film de protection organique ayant constante diélectrique inférieure à 3,0 et une épaisseur de 0,8 ' 1,5 pm entre au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données et l'électrode de pixel, accélérant ainsi le temps de chargement de données dans une cellule de pixel à cristal liquide. De même, le dispositif d'affichage à cristal liquide son procédé de fabrication décrit peut non seulement assurer un dépôt d'une uniformité suffisante du film de protection organique grâce à un dépôt du film de protection organique d'une epaisseur inférieure à 1,5 pm, mais peut également minimiser possibilité d'une coupure de circuit ou d'un mauvais contact entre le transistor et l'électrode de pixel grâce à une réalisation uniforme de la gravure du trou de contact pour relier l'électrode de pixel à l'électrode de source du TFT.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.
Claims (1)
- REVENDICATIONS 1.- Un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant un,transistor en couche mince (60) formé à une intersection entre une ligne de grille (54) et une ligne de données (52), et une électrode de pixel (50) reliée à une électrode de source (46) du transistor en couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données entre lesquelles se trouve un film d'isolation organique (48), ledit procédé comprenant les étapes de - formation du transistor en couche mince, de la ligne de grille et de la ligne de données sur un substrat transparent (2) ; - formation du film d'isolation organique sur le substrat transparent d'une épaisseur de 0,8 à 1,5 um ; et - formation de l'électrode de pixel sur le film d'isolation organique de manière à ce que celui-ci chevauche, sur une zone prédéterminée au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données. 2.- Le procédé selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 1,3 gym. - Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0. - Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel film d'isolation organique est formé de benzocyclobutène. - Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 0,0003 pF. 6.- Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la largeur de la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est supérieure à 1,5 pm. 7.- Un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant - une ligne de données (52) ; - une ligne de grille (54) ; - un transiatar en couche mince (60) formé à une intersection entre la ligne de grille et la ligne ü:Mnnées ; - un film d'isolation organique (48) formé sur le transistor en couche mince, la ligne de grille et la ligne de données, d'une épaisseur de 8 à 1,5 pm ; et - électrode de pixel (50) formée sur le film d'isolation organique et reliée à l'electrode de source (46) du transistor en couche mince ladite électrode de pixel chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données. 8.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 7, dans lequel la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0. 9.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le film d'isolation organique est formé de benzocyclobutène. 10.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est inférieure à 1,3 p.m. <B>11.-</B> Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre<B>1,25</B> pm et 1,27 p.m. 12.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 7 à 11, dans lequel la capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi la ligne grille et la ligne de données est inférieure à 0,0003 pF. 13.- Un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant transistor en couche mince (60) formé à une intersection entre une ligne de grille (54) et une ligne de données (52), et une électrode de pixel (50) reliée à une électrode de source (46) du transistor couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne données entre lesquelles se trouve un film d'isolation organique (48), dans lequel l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'isolation organique sont choisies de manière à ce que le retard du signal soit inférieur à 10 pis pour chacune de la ligne de grille et la ligne de données. 14.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 13, dans lequel l'épaisseur et la constante diélectrique du film d'isolation organique sont choisies de te.qnière à ce qu'une cellule de pixel à cristal liquide pilotée par l'électrode pixel se charge à une tension de plus de 95% de la tension de donnée vidéo en l'espace de la moitié d'un intervu'le de validation d'un signal de contrôle pour former canal du transistor en couche mince. 15.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 13 ou 14, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est inférieure à 1,5 pm. 16.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 13 ou 14, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre 0,8 pm et 1,5 plll. 17.- dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 13 à 16, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est inférieure à 1,3 lira. 18.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 13 à 17, dans lequel l'épaisseur du film d'isolation organique fourni entre l'électrode de pixel et au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données est comprise entre 1,25 pm et<B>1,27</B> pm. 19.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 13 à 18, dans lequel la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0. 20.- dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 13 à 19, dans lequel le film d'isolation organique est formé de benzocyclobutène. 21.- dispositif d'affichage à cristal liquide selon l'une des revendications 13 à 20, dans lequel la capacité parasite dans la zone de chevauchement dans laquelle l'électrode de pixel chevauche au moins l'une parmi 1a ligne de grille et la ligne de donnees est inférieure à 0,0003 pF. 22.- Un dispositif d'affichage à cristal liquide comprenant un transistor en couche mince (60) formé à une intersection entre, une ligne de grille (54) et une ligne de données (52), et une électrode de pixel (50) reliée à une électrode de source (46) du transistor en couche mince et chevauchant au moins l'une parmi la ligne de grille et la ligne de données entre lesquelles se trouve un film d'isolation organique ( 48), dans , lequel l'épaisseur du film d'isolation organique est comprise entre 0,8 pm et 1,5 pm. 23.- Le dispositif d'affichage à cristal liquide selon la revendication 22, dans lequel la constante diélectrique du film d'isolation organique est inférieure à 3,0.
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