DE69835888T2

DE69835888T2 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69835888T2
Application number: DE69835888T
Authority: DE
Inventors: Masuyuki Mobara-shi Ohta; Masahiro Mobara-shi ISHII; Nobuyuki Mobara-shi SUZUKI; Kikuo Mobara-shi ONO
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: US20030147021A1; WO1998047044A1; KR100697903B1; KR100646903B1; US20030156232A1; EP1008896A4; US20050253141A1; JP3674953B2; US7821607B2; US20080174729A1; US20010009447A1; US6693687B2; US6388725B2; US20040201809A1; US6924865B2; US6738108B2; DE69835888D1; EP1008896A1; US6522369B2; US6512567B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere auf eine Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ, die Dünnschichttransistorelemente aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Eine Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem sogenannten querverlaufenden elektrischen Feldsystem ist so aufgebaut, dass transparente Substrate einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei eine Flüssigkristallschicht dazwischengeschaltet ist, und Pixelelektroden und Gegenelektroden auf den flüssigkristallseitigen Oberflächen der Bereiche eines der transparenten Substrate oder beider transparenter Substrate, die den betreffenden Einheitspixeln entsprechen, vorgesehen sind und elektrische Felder zwischen diesen Pixelelektroden und den Gegenelektroden parallel zu den Oberflächen der transparenten Substrate erzeugt werden, um so durch die Flüssigkristallschicht hindurchgehendes Licht zu modulieren. Es ist bekannt, dass solche Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen einen ausgezeichneten breiten Gesichtsfeldwinkel aufweisen, der es erlaubt, dass ein Betrachter ein klares Bild auch dann erkennt, wenn er den Anzeigebildschirm aus einer Position betrachtet, die einen großen Winkel in Bezug auf den Anzeigebildschirm bildet.
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit einem solchen Aufbau sind im Detail zum Beispiel beschrieben in der internationalen Patentanmeldung WO 9110936, der japanischen Patentveröffentlichung JP 63021907 und der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 6160878 .
JP 04 318522 offenbart eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom TFT-Typ, bei der eine Abschirmelektrode auf der Drain-Leitung eines TFT ausgebildet und eine Isolierschicht dazwischen vorgesehen ist. Die Abschirmelektrode ist elektrisch mit der Gegenelektrode verbunden. Bei diesem Dokument des Standes der Technik ist das Material für die Isolierschicht nicht offenbart. Dieser Stand der Technik ist mit dem Problem verbunden, dass die Kapazität zwischen der Abschirmelektrode und der Drain-Leitung groß ist und ihre Ladung und Entladung beeinträchtigt.
Das Flüssigkristallanzeigeelement mit dem oben erwähnten Aufbau ist allerdings noch mit dem Problem verbunden, dass ein unnötiges elektrisches Feld, dass durch Drain-Leitungen erzeugt wird, zwischen den Pixelelektroden und den Gegenelektroden fluktuiert und eine schlechte Bildqualität vorliegt, da Streifen in einer Richtung längs der Drain-Leitungen auftreten oder sogenannte Längsschlieren (Übersprechen) auftritt. Mittel zur Lösung dieses Problems sind in der offengelegten japanischen Patentpublikation JP 06 202127 beschrieben. Das Flüssigkristallanzeigeelement ist im dort offenbarten Aufbau allerdings mit Abschirmelektroden versehen, und ein elektrisches Potential wird von außen zugeführt; daher bestehen nach wie vor Probleme dahingehend, dass die Ladung und Entladung von elektrischem Strom zu der Kapazität zwischen den Abschirmelektroden und den Signalelektroden groß ist, die Last für die Treiberschaltung groß ist und somit auch der Stromverbrauch hoch ist und die Treiberschaltung groß dimensioniert sein muß; ferner sind Anschlussmittel zum Anlegen des elektrischen Potentials an die Abschirmelektroden erforderlich, was die Anzahl der Herstellungsschritte vergrößert und Fehler bei Verbindungen hervorrufen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Gegebenheiten gemacht; der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung anzugeben, mit der das Auftreten von Längsschlieren unterdrückt werden kann, bei der eine erhöhte Produktivität möglich ist und die es erlaubt, einen geringeren Stromverbrauch zu erzielen.
Offenbarung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Tiefmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ gelöst, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
Die Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ der vorliegenden Erfindung weist auf:
ein erstes Substrat und ein zweites Substrat;
eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat eingeschaltet ist,
eine Vielzahl von Drain-Leitungen und eine Vielzahl von Abtastleitungen, die auf dem ersten Substrat ausgebildet sind,
eine Vielzahl von Dünnschichttransistorelementen, die auf dem ersten Substrat ausgebildet sind, wobei jedes dieser Dünnschichttransistorelemente mit einer der Drain-Leitungen elektrisch verbunden und über eine der Gate-Leitungen gesteuert ist,
eine Vielzahl von Pixelelektroden, die auf dem ersten Substrat ausgebildet und elektrisch mit einem entsprechenden Dünnschichttransistorelement verbunden sind,
und
eine Gegenelektrode, die auf dem ersten Substrat ausgebildet ist,
wobei die Pixelelektroden und die Gegenelektrode so ausgebildet sind, dass ein zu den Oberflächen der Substrate ungefähr paralleles elektrisches Feld erzeugt wird;
sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine organische Isolierschicht zwischen der Gegenelektrode und den Drain-Leitungen ausgebildet ist und die Gegenelektrode zumindest einen Bereich der Drain-Leitungen überdeckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind die Pixelelektroden auf der Isolierschicht ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist eine anorganische Passivierungsschicht auf den Dünnschichttransistorelementen ausgebildet, um die Dünnschichttransistorelemente zu schützen, und die organische Isolierschicht und die Gate-Isolierschicht und/oder die Passivierungsschicht der Dünnschichttransistorelemente sind im gleichen Muster ausgebildet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung Lichtsperrschichten auf, die sich in Form von Streifen horizontal erstrecken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt die Isolierschicht eine Schichtdicke, die nicht kleiner als 1 μm und nicht größer als 3 μm ist.
Die Isolierschicht ist vorzugsweise aus einem lichtempfindlichen Harz hergestellt.
Die anorganische Passivierungsschicht, welche das Dünnschichttransistorelement schützt, weist eine Schichtdicke von nicht weniger als 0,05 μm und nicht mehr als 0,3 μm auf.
Die Flüssigkristallanzeigeelemente mit dem oben erwähnten Aufbau werden durch die nachstehenden drei Arbeitsgänge hergestellt.
Arbeitsgang 1
Gegenelektroden werden auf einer organischen Isolierschicht in der Weise erzeugt, dass die Gegenelektroden die Drain-Leitungen, die auf einer Seite des transparenten Substrats ausgebildet sind, in der Draufsicht überlappen, weshalb nahezu sämtliche unnötigen elektrischen Kraftlinien, die durch die Drain-Leitungen erzeugt werden, an den Gegenelektroden enden. Dementsprechend kann das Übersprechen aufgrund des elektrischen Streufelds, das für ein Anzeigesystem wie etwa das Anzeigesystem der vorliegenden Erfindung typisch ist, bei dem das querverlaufende elektrische Feld angewandt wird, vermieden werden. Auf diese Weise wird das elektrische Streufeld vollständiger abgeschirmt als mit Abschirmelektroden, die herkömmlicherweise auf beiden Seiten der Drain-Leitung oder am Gegensubstrat vorgesehen wurden; daher kann die horizontale Richtung der Pixel von den Pixelelektroden, den Gegenelektroden und Öffnungsbereichen eingenommen werden. Darüber hinaus ist es ferner unnötig, den Zwischenraum zwischen den Drain-Leitungen und den Gegenelektroden abzudecken, weshalb eine Lichtsperrschicht (Schwarzmatrix) in der vertikalen Richtung längs der Drain-Leitungen weggelassen werden kann. Daher kann ein niedriges Öffnungsverhältnis, das einen großen Mangel herkömmlicher Anzeigesysteme, bei denen das querverlaufende elektrische Feld angewandt wird, darstellt, vermieden werden, und das Öffnungsverhältnis kann drastisch auf Werte über 50 % erhöht werden. Dies bedeutet, dass gemäß der vorliegenden Erfindung das hohe Öffnungsverhältnis und geringe Schlierenbildung kompatibel sind.
Arbeitsgang 2
Die spezifische Dielektrizitätskonstante der organischen Isolierschicht beträgt etwa die Hälfte (die spezifische Dielektrizitätskonstante εr ist etwa gleich 3) der spezifischen Dielektrizitätskonstante der anorganischen Passivierungsschicht. Da ferner die Dicke der organischen Isolierschicht im Vergleich zur anorganischen Passivierungsschicht leicht erhöht werden kann, wird der Abstand zwischen der Drain-Leitung und der Gegenelektrode vergrößert. Selbst wenn diese Drain-Leitungen vollständig durch die Gegenelektroden abgedeckt sind, kann die Kapazität, die zwischen den Drain-Leitungen und den Gegenelektroden gebildet wird, außerordentlich klein gemacht werden. Dementsprechend ist die Belastung bezüglich der Drain-Leitungen verringert, so dass die verdrahtungsbedingte Ausbreitungsverzögerung des Bildsignals klein wird, die Anzeigeelektroden ausreichend mit der Signalspannung beaufschlagt werden und die Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der Drain-Leitungen minimiert werden kann.
Arbeitsgang 3
Die organische Isolierschicht besitzt ausgezeichnete Flachheit, so dass, wenn die organische Isolierschicht auf die oberste Schicht des Substrats, die ein aktives Element darstellt, durch Beschichten aufgebracht wird, die Flachheit des Substrats mit dem aktiven Element erhöht wird. Dementsprechend können die Unregelmäßigkeiten der Helligkeits(Transmissionsfaktor)-Spannungs-Kennlinien, die durch Unregelmäßigkeiten des Abstands zwischen den Substraten hervorgerufen werden, eliminiert werden, wodurch die Gleichmäßigkeit der Helligkeit verbessert wird.
Kurze Erläuterung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht auf einen wesentlichen Teil einer Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Pixel und den umgebenden Bereich des Flüssigkristallanzeigebereichs zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht des Pixels längs der Linie 6–6 von 1.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Dünnschichttransistorelements TFT längs der Line 7–7 von 1.
4 ist eine Querschnittsansicht einer akkumulierten Kapazität Cstg längs der Linie 8–8 von 1.
5 ist eine Draufsicht zur Erläuterung des Aufbaus des peripheren Bereichs der Matrix eines Anzeigefeldes.
6 ist eine Querschnittsansicht des Randbereichs eines Feldes ohne Abtastsignalanschlüsse auf der linken Seite und äußere Anschlüsse an der rechten Seite.
Die 7A und 7B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche die Nachbarschaft des Verbindungsbereichs zwischen einem Gateanschluß GTM und einer Gate-Leitung GL zeigen.
Die 8A und 8B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche die Nachbarschaft des Verbindungsbereichs zwischen einem Drainanschluß DTM und einer Drain-Leitung DL zeigen.
Die 9A und 9B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche die Nachbarschaft des Verbindungsbereichs zwischen einem gemeinsamen Elektrodenanschluß CTM1, einer gemeinsamen Busleitung CB1 und einer gemeinsamen Spannungssignalleitung CL zeigen.
Die 10A und 10B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche die Nachbarschaft des Verbindungsbereichs zwischen einem gemeinsamen Elektrodenanschluß CTM2, einer gemeinsamen Busleitung CB2 und einer gemeinsamen Spannungssignalleitung CL zeigen.
11 ist ein Blockschaltbild des Matrixbereichs und seiner Peripherie der Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Darstellung, welche die Ansteuerungs-Signalform der ersten Ausführungsform der Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Ablaufschema zu einem Pixel-Bereich und einem Gateanschlußbereich im Querschnitt, das die Herstellungsschritte A–C auf der Seite des Substrats SUB1 zeigt.
14 ist ein Ablaufschema zu einem Pixel-Bereich und einem Gateanschlußbereich im Querschnitt, das die Herstellungsschritte D–E auf der Seite des Substrats SUB1 zeigt.
15 ist ein Ablaufschema zu einem Pixel-Bereich und einem Gateanschlußbereich im Querschnitt, das die Herstellungsschritte F–G auf der Seite des Substrats SUB1 zeigt.
16 ist eine Ansicht von oben, die den Zustand zeigt, in dem die peripheren Ansteuerschaltungen an einem Flüssigkristall-Anzeigefeld angebracht sind.
17 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines TCP-Packages im Querschnitt zeigt, bei dem ein integrierter Schaltungschip CH1, der eine Ansteuerschaltung darstellt, auf einem flexiblen Verdrahtungssubstrat montiert ist.
18 ist eine Querschnittsansicht wesentlicher Teile eines Flüssigkristall-Anzeigefeldes PNL in dem Zustand, bei dem das TCP-Package mit einem Anschluß GTM einer Abtastsignalschaltung verbunden ist.
19 ist eine Explosionsdarstellung eines Flüssigkristall-Anzeigemoduls in perspektivischer Ansicht.
20 ist eine Draufsicht auf wesentliche Teile einer Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Pixel des Flüssigkristallanzeigebereichs und die Peripherie des Pixels zeigt.
21 ist eine Querschnittsansicht des kammförmigen Elektrodenbereichs der Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 ist eine Querschnittsansicht des kammförmigen Elektrodenbereichs der Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine Draufsicht auf wesentliche Teile einer Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Pixel des Flüssigkristallanzeigebereichs und die Peripherie des Pixels zeigt.
24 ist eine Draufsicht auf wesentliche Teile einer Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Pixel des Flüssigkristallanzeigebereichs und die Peripherie des Pixels zeigt.
25 ist eine Querschnittsansicht des kammförmigen Elektrodenbereichs der Aktivmatrix-Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Ausführungsweise der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Ausführungsform 1
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform erläutert, bei der die vorliegende Erfindung auf eine Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Aktivmatrix angewandt ist. In den im Folgenden erläuterten Zeichnungen sind Elemente, welche die gleiche Funktion aufweisen, mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und eine wiederholte Erläuterung dieser Elemente wird weggelassen.
Planarer Aufbau des Matrixbereichs (Pixel-Bereichs)
1 ist eine Draufsicht, die ein Pixel und seine Peripherie der Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Aktivmatrix der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 dargestellt ist, ist jedes Pixel in einem Überkreuzungsbereich (durch vier Signalleitungen eingeschlossener Bereich) angeordnet, der durch eine Gate-Leitung (Abtastsignalleitung oder horizontale Signalleitung) GL, eine Gegenelektroden-Leitung (Gegenspannungssignalleitung) CL und zwei benachbarte Drain-Leitungen (Bildsignalleitungen oder vertikale Signalleitungen) DL definiert ist. Jedes Pixel umfaßt einen Dünnschichttransistor TFT, eine Speicherkapazität Cstg, eine Pixelelektrode PX (d. h., eine Anzeigeelektrode) und eine Gegenelektrode CT (d. h., eine Bezugselektrode). Die Gate-Leitungen GL und die Gegenelektroden-Leitungen CL erstrecken sich in der Zeichnung nach links und nach rechts und sind in Richtung nach oben und nach unten verteilt mehrfach angeordnet. Die Drain-Leitungen DL erstrecken sich in der Zeichnung in Richtung nach oben und nach unten und sind in Richtung nach links und nach rechts mehrfach angeordnet. Die Pixelelektroden PX sind über Sourceelektroden SD1 elektrisch mit dem Dünnschichttransistor TFT verbunden, und die Gegenelektroden CT sind ferner elektrisch mit den Gegenelektroden-Leitungen CL verbunden.
Die Pixelelektrode PX und die Gegenelektrode CT liegen einander gegenüber, und der optische Zustand der Flüssigkristallzusammensetzung LC wird durch ein elektrisches Feld kontrolliert, das etwa parallel zur Oberfläche des Substrats verläuft und zwischen jeder Pixelelektrode PX und der Gegenelektrode CT erzeugt wird, wodurch die Anzeige gesteuert wird. Die Pixelelektroden PX und die Gegenelektroden CT sind kammartig aufgebaut und werden durch dünne Elektroden gebildet, die in der Zeichnung in Richtung nach oben bzw. nach unten länglich ausgebildet sind.
Die Elektrodenbreite der Pixelelektroden PX und der Gegenelektroden CT beträgt 6 μm. Dies bedeutet, dass zum Anlegen eines ausreichenden elektrischen Feldes an die gesamte Flüssigkristallschicht gegen die Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht die Elektrodenbreite auf Werte eingestellt ist, die ausreichend größer sind als 3,9 μm, wobei dieser Wert der Schichtdicke der Flüssigkristallzusammensetzung entspricht, was später erläutert wird. Die Elektrodenbreite kann vorzugsweise 1,5-fach größer festgelegt werden als die Schichtdicke der Flüssigkristallzusammensetzung. Zur Erhöhung des Öffnungsverhältnisses werden sie ferner so dünn wie möglich gemacht. Die Drain-Leitungen DL werden ebenfalls auf 6 μm festgelegt. Zur Verhinderung von Unterbrechungen kann die Elektrodenbreite der Drain-Leitung DL im Vergleich mit der Breite der Pixelelektroden PX und der Gegenelektroden CT etwas größer sein.
Die Breite der Gate-Leitungen GL wird so festgelegt, dass sie einen Widerstandswert ergeben, der ausreichend ist, um die Abtastspannung zur Gateelektrode GT des Pixels an der Endabschnittsseite (den Gateelektrodenanschlüssen GTM gegenüberliegende Seite, wie später erläutert wird) hinzuleiten. Die Breite der Gegenelektroden-Leitungen CL ist ferner so festgelegt, dass sie einen Widerstandswert ergeben, der ausreichend ist, um die Gegenspannung an die Gegenelektrode CT des Pixels an der Endabschnittsseite anzulegen (d. h., an das am weitesten von den gemeinsamen Busleitungen CB1, CB2 entfernt liegende Pixel, also das zwischen CB1 und CB2 eingeschaltete Pixel).
Auf der anderen Seite variiert der Elektrodenabstand zwischen der Pixelelektrode PX und der Gegenelektrode CT in Abhängigkeit von dem verwendeten Flüssigkristallmaterial. Da die elektrische Feldstärke, bei der maximales Durchlassvermögen erzielt wird, vom Flüssigkristallmaterial abhängt, bedeutet dies, dass der Elektrodenabstand in Abhängigkeit vom Flüssigkristallmaterial festgelegt wird, und der Elektrodenabstand wird so festgelegt, dass im Bereich maximaler Amplitude der entsprechend der Druckfestigkeit der verwendeten Drain-Treiberschaltung (signalseitiger Treiber) festgelegten Signalspannung maximales Durchlassvermögen erzielt wird. Wenn das später erläuterte Flüssigkristallmaterial verwendet wird, beträgt der Abstand zwischen den Elektroden etwa 15 μm.
Querschnittsaufbau des Matrixbereichs (Pixelbereich)
2 ist eine Darstellung, die den Querschnitt längs der Linie 6–6 von 1 zeigt; 3 ist eine Querschnittsansicht des Dünnschichttransistors TFT längs der Linie 7–7 von 1, und 4 ist eine Darstellung, die den Querschnitt der Speicherkapazität Cstg längs der Linie 8–8 von 1 zeigt. Wie in 5 bis 7 dargestellt ist, sind der Dünnschichttransistor TFT, die Speicherkapazität Cstg und eine Gruppe von Elektroden, bezogen auf die Schicht einer Flüssigkristallzusammensetzung LC, am unterseitigen transparenten Glassubstrat SUB1 ausgebildet, während ein Farbfilter FIL und eine Lichtsperrschicht (Schwarzmatrix) BM am oberseitigen transparenten Glassubstrat SUB2 ausgebildet sind.
Ferner sind auf den entsprechenden Oberflächen der inneren Seiten (Seiten zum Flüssigkristall LC) der transparenten Glassubstrate SUB1, SUB2 Orientierungsschichten ORI1, ORI2 vorgesehen, welche die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls kontrollieren, und auf den entsprechenden Oberflächen der Außenseiten (vom Flüssigkristall LC abliegende Seiten) der transparenten Glassubstrate SUB1, SUB2 sind Polarisatorplatten angebracht.
TFT-Substrat
Zunächst wird der Aufbau des unterseitigen transparenten Glassubstrats SUB1 (TFT-Substrat) im Einzelnen erläutert.
Dünnschichttransistor TFT
Der Dünnschichttransistor TFT wird so betrieben, dass beim Anlegen einer positiven Vorspannung an die Gateelektrode GT der Widerstand des Kanals zwischen Source und Drain verringert und der Kanalwiderstand erhöht wird, wenn die Vorspannung gleich Null wird.
Wie in 3 dargestellt ist, umfaßt der Dünnschichttransistor TFT eine Gateelektrode GT, eine Isolierschicht GI, eine Halbleiterschicht AS vom i-Typ, die aus einem amorphen Silicium (Si) vom i-Typ (eigenleitend oder nicht, dotiert mit den Leitungstyp bestimmenden Verunreinigungen) hergestellt ist, eine Sourceelektrode SD1 und eine Drainelektrode SD2. Source und Drain sind ursprünglich bestimmt auf der Basis der Polarität der Vorspannung zwischen ihnen, und diese Polarität wird während des Betriebs dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung umgekehrt; es sollte daher klar sein, dass Source und Drain während des Betriebs umgeschaltet werden. In der nachfolgenden Erläuterung ist jedoch der Einfachheit halber eine Elektrode als Sourceelektrode festgelegt, während die andere in der Erläuterung immer als Drainelektrode bezeichnet ist.
Gateelektrode GT
Die Gateelektrode GT ist so aufgebaut, dass sie in Nachbarschaft zur Gate-Leitung GL ausgebildet ist und ein Teilbereich der Gate-Leitung GL die Gateelektrode GT darstellt. Die Gateelektrode GT ist der Bereich, der sich über den aktiven Bereich des Dünnschichttransistors TFT erstreckt. Bei dieser Ausführungsform besteht die Gateelektrode GT aus einer leitenden Schicht g3 mit Einzelschichtaufbau. Obgleich beispielsweise eine durch Sputtern erzeugte Schicht aus einer Chrom-Molybdän-Legierung (Cr-Mo) als leitende Schicht g3 verwendet werden kann, ist diese Schicht nicht auf ein solches Material beschränkt.
Gate-Leitung GL
Die Gate-Leitung GL besteht aus der leitenden Schicht g3. Die leitende Schicht g3 dieser Gate-Leitung GL wird im gleichen Herstellungsschritt wie die leitende Schicht g3 der Gateelektrode GT erzeugt und wird integral mit der leitenden Schicht g3 der Gateelektrode GT ausgebildet. Mit Hilfe dieser Gateleitung GL wird eine Gatespannung (Abtastspannung) VG von einer äußeren Schaltung an die Gateelektrode GT geliefert. Bei dieser Ausführungsform kann eine durch Sputtern erzeugte Schicht aus einer Chrom-Molybdän-Legierung (Cr-Mo) zum Beispiel als leitende Schicht g3 verwendet werden. Die Gate-Leitung GL und die Gateelektrode GT sind aber nicht auf die Chrom-Molybdän-Legierung beschränkt; sie können auch einen Zweischichtaufbau aufweisen, bei dem Aluminium oder eine Aluminiumlegierung zur Verringerung des Widerstands durch eine Chrom-Molybdän-Legierung umhüllt ist. Des weiteren kann der Abschnitt, wo sich die Drain-Leitung DL und die Gate-Leitung GL überkreuzen, schmal gemacht werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses mit der Drain-Leitung DL zu minimieren. Alternativ kann der Bereich auch gegabelt ausgebildet sein, so dass er auch dann, wenn ein Kurzschluß auftritt, durch Laser-Trimmen ausgeschnitten werden kann.
Gegenelektroden-Leitung CL
Die Gegenelektroden-Leitung CL besteht aus der leitenden Schicht g3. Die leitende Schicht g3 dieser Gegenelektrodenleitung CL wird im gleichen Schritt erzeugt wie die leitenden Schichten g3 der Gateelektrode GT, der Gate-Leitung GL und der Gegenelektrode CT und ist so ausgebildet, dass sie elektrisch mit der Gegenelektrode CT verbunden ist. Mit Hilfe dieser Gegenelektroden-Leitung CL wird eine Gegenspannung Vcom von außerhalb an die Gegenelektrode CT angelegt. Die Gegenelektroden-Leitung CL ist ferner nicht auf die Chrom-Molybdän-Legierung beschränkt und kann auch eine Zweischichtstruktur aufweisen, bei der Aluminium oder eine Aluminiumlegierung von Chrom-Molybdän umhüllt ist, um den Widerstand zu verringern. Der Abschnitt, wo sich die Drain-Leitung DL und die Gegenelektroden-Leitung CL kreuzen, wird ferner schmal gemacht, um die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses mit der Drain-Leitung DL zu minimieren. Alternativ kann der Bereich gegabelt ausgebildet sein, so dass er auch dann, wenn ein Kurzschluß auftritt, durch Laser-Trimmen ausgeschnitten werden kann.
Gate-Isolierschicht GI
Beim Dünnschichttransistor TFT dient die Gate-Isolierschicht GI zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Halbleiterschicht AS zusammen mit der Gateelektrode GT. Die Gate-Isolierschicht GI ist auf der Gateelektrode GT und der oberen Schicht der Gate-Leitung GL ausgebildet. Als Gate-Isolierschicht GI kann eine beispielsweise durch Plasma-CVD erzeugte Siliciumnitridschicht ausgewählt werden, wobei die gebildete Schicht eine Dicke von 200 bis 450 nm (2000 bis 4500 Å) (etwa 350 nm (3500 Å)) aufweist. Die Isolierschicht GI dient ferner als Zwischenisolierschicht unter der Gateleitung GL, der Gegenelektrodenleitung CL und der Drain-Leitung DL und trägt so zu deren elektrischer Isolierung bei.
Halbleiterschicht AS vom i-Typ
Die Halbleiterschicht AS vom i-Typ besteht aus amorphem Silicium und ist in einer Dicke von 15–250 nm (150–2500 Å) ausgebildet (bei der vorliegenden Ausführungsform etwa 120 nm (1200 Å)). Die Schicht d0 ist eine Halbleiterschicht aus amorphem Silicium vom N(+)-Typ, die zum ohmschen Kontakt mit Phosphor (P) dotiert und lediglich an den Stellen verblieben ist, wo die Halbleiterschicht AS vom i-Typ darunterliegt und die leitende Schicht d3 darüberliegt.
Die Halbleiterschichten AS vom i-Typ und die Schicht d0 sind auch zwischen den Überschneidungsbereichen (Überkreuzungsbereichen) der Gate-Leitung GL und der Gegenelektroden-Leitung CL mit der Drain-Leitung vorgesehen. Die Halbleiterschichten AS vom i-Typ verringern Kurzschlüsse der Gate-Leitung GL und der Gegenelektroden-Leitung CL mit der Drain-Leitung DL an diesen Überkreuzungsbereichen.
Sourceelektrode SD1, Drainelektrode SD2
Die Sourceelektrode SD1 und die Drainelektrode SD2 sind aus entsprechenden leitenden Schichten d3 ausgebildet, die mit der Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ in Kontakt gebracht sind.
Eine durch Sputtern erzeugte Schicht aus Chrom-Molybdän-Legierung (Cr-Mo) wird als leitende Schicht d3 verwendet, und die Schicht wird in einer Dicke von 50–300 nm (500–3000 Å) (bei dieser Ausführungsform etwa 250 nm (2500 Å)) ausgebildet. Da die Cr-Mo-Schicht nur geringe Spannung aufweist, kann sie in einer relativ großen Dicke ausgebildet werden, wodurch sie zur Verringerung des Verdrahtungswiderstands beiträgt. Darüber hinaus zeigt die Cr-Mo-Schicht eine günstige Haftung an der Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ. Als leitende Schicht d3 kann, neben der Schicht aus Cr-Mo, eine Schicht aus einem hochschmelzenden Metall (Mo, Ti, Ta, W) oder ein Silicid eines hochschmelzenden Metalls (MoSi₂, TiSi₂, TaSi₂, WSi₂) verwendet werden, oder die leitende Schicht d3 kann eine Laminatstruktur mit Aluminium oder dergleichen aufweisen.
Drain-Leitung DL
Die Drain-Leitung DL besteht aus einer leitenden Schicht d3, bei der es sich um die gleiche Schicht wie bei der Sourceelektrode SD1 und der Drainelektrode SD2 handelt. Die Drain-Leitung DL ist ferner integral zusammen mit der Drainelektrode SD2 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird als leitende Schicht d3 eine durch Sputtern erzeugte Schicht aus einer Chrom-Molybdän-Legierung (Cr-Mo) verwendet, und die Schicht wird in einer Dicke von 50–300 nm (500–3000 Å) (bei der vorliegenden Ausführungsform etwa 250 nm (2500 Å)) ausgebildet. Da die Cr-Mo-Schicht geringe Spannung aufweist, kann sie relativ dick ausgebildet werden und trägt so zur Verringerung des Verdrahtungswiderstands bei. Darüber hinaus zeigt die Cr-Mo-Schicht eine günstige Haftung an der Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ. Als leitende Schicht d3 kann, neben der Schicht aus Cr-Mo, eine Schicht aus einem hochschmelzenden Metall (Mo, Ti, Ta, W) oder einem Silicid eines hochschmelzenden Metalls (MoSi₂, TiSi₂, TaSi₂, WSi₂) verwendet werden, oder die leitende Schicht d3 kann eine Laminatstruktur mit Aluminium oder dergleichen aufweisen, um Unterbrechungen zu verhindern.
Speicherkapazität Cstg
Die leitende Schicht d3 ist so ausgebildet, daß sie die Gegenelektroden-Leitung CL an der Sourceelektrode SD2 des Dünnschichttransistors TFT überlappt oder darüber liegt. Wie aus 1 hervorgeht, stellt diese Überlappung die Speicherkapazität (elektrostatisches Kapazitätselement) Cstg dar, wobei die Sourceelektrode SD2-d3 eine Elektrode und die Gegenelektrodenleitung CL die andere Elektrode vorgeben. Die dielektrische Schicht dieser Speicherkapazität Cstg besteht aus der Gate-Isolierschicht GI, die als Gate-Isolierschicht des Dünnschichttransistors TFT verwendet wird.
Wie in 1 in der Draufsicht dargestellt ist, wird die Speicherkapazität Cstg in einem Bereich der Gegenelektroden-Leitung CL gebildet.
Passivierungsschicht PSV1
Die Passivierungsschicht PSV1 ist auf dem Dünnschichttransistor TFT vorgesehen. Die Passivierungsschicht PSV1 wird hauptsächlich zum Schutz des Dünnschichttransistors TFT vor Feuchtigkeit oder dergleichen erzeugt, wobei eine Schicht mit hoher Transparenz und günstiger Feuchtigkeitsbeständigkeit verwendet wird. Die Passivierungsschicht PSV1 besteht aus einer Siliciumoxidschicht oder einer Siliciumnitridschicht, die mit einer Plasma-CVD-Vorrichtung erzeugt wurde, und die ausgebildete Schicht besitzt eine Dicke von etwa 0,05–0,3 μm. Da der Hauptzweck für das Vorsehen der Passivierungsschicht PSV1 darin besteht, den rückseitigen Kanalabschnitt des Dünnschichttransistorelements TFT zu schützen, das heißt, die Schwellenspannung Vth zu stabilisieren, ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Passivierungsschicht PSV1 wie eine Insel lediglich im Bereich des Dünnschichttransistors TFT ausgebildet. Aufgrund eines solchen Aufbaus kann das Verwerfen des Substrats, das durch die Spannung der Passivierungsschicht PSV1 hervorgerufen wird, verringert werden.
Die Passivierungsschicht PSV1 wird so entfernt, daß äußere Verbindungsanschlüsse DTM, GTM freigelegt werden. Was die Dickenbeziehung der Passivierungsschicht PSV1 und der Gate-Isolierschicht G1 anlangt, ist erstere im Hinblick auf die Schutzwirkung dick und letztere im Hinblick auf die Leitfähigkeit gm des Transistors dünn ausgebildet.
Organische Isolierschicht PSV2
Die organische Isolierschicht PSV2 wird auf der Passivierungsschicht PSV1 vorgesehen. Die organische Isolierschicht PSV2 wird für den nachstehend angegebenen Zweck vorgesehen, und es kann eine Schicht mit hoher Transparenz und kleiner spezifischer Dielektrizitätskonstante von etwa 3 verwendet werden. Die organische Isolierschicht PSV2 besteht beispielsweise aus einer Photolackschicht, die mit einer Beschichtungsvorrichtung erzeugt wurde, und die Schichtdicke beträgt etwa 1–3 μm. Aufgrund eines solchen Aufbaus kann die Kapazität zwischen der Drain-Leitung und der die Drain-Leitung überlappenden Gegenelektrode drastisch verringert werden. Dementsprechend wird die Last auf der Drain-Leitung drastisch verringert, und der Raumbedarf einer LSI-Treiberschaltung zur Erzeugung des Drainsignals kann drastisch minimiert werden. Darüber hinaus ist die organische Isolierschicht, wie oben unter "Arbeitsgang" erläutert wurde, günstig für eine Erhöhung der Flachheit des Dünnschichttransistorsubstrats. Aus diesem Grund kann die organische Isolierschicht im Vergleich zur anorganischen Passivierungsschicht eine verbesserte Flachheit ergeben.
Die organische Isolierschicht PSV2 wird so entfernt, daß äußere Verbindungsanschlüsse DTM, GTM freigelegt werden. Ferner werden im Pixelbereich zur Gewährleistung der elektrischen Verbindung zwischen der Gegenelektroden-Leitung CL und der Gegenelektrode CT, die später erläutert wird, und zur Gewährleistung der elektrischen Verbindung zwischen der Sourceelektrode SD2 und der Pixelelektrode PX durchgehende Löcher TH2 und TH1 erzeugt. Beim durchgehenden Loch TH2 werden die organische Isolierschicht PSV2 und die Isolierschicht GI gleichzeitig so bearbeitet, daß das durchgehende Loch TH2 die Schicht g3 erreicht, während das durchgehende Loch TH1 durch die Schicht d3 blockiert ist, so daß das durchgehende Loch TH1 die Schicht d3 erreicht.
Obgleich bei der vorliegenden Ausführungsform die verwendete organische Isolierschicht eine spezifische Dielektrizitätskonstante von etwa 3 aufweist, ist die spezifische Dielektrizitätskonstante vorzugsweise nicht größer als 4, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Pixelelektrode PX
Die Pixelelektrode PX besteht aus einer transparenten leitenden Schicht i1 und ist auf der organischen Isolierschicht PSV2 ausgebildet. Diese transparente leitende Schicht i1 besteht aus einer ITO-Schicht (Indium-Zinn-Oxid-Schicht: Nesa-Film), die durch Sputtern erzeugt ist, und die gebildete Schicht weist eine Dicke von 10–200 nm (100–2000 Å) auf (bei der vorliegenden Ausführungsform etwa 140 nm (1400 Å)). Die Pixelelektrode PX ist ferner über das durchgehende Loch TH1 mit der Sourceelektrode SD2 verbunden.
Da die Pixelelektrode bei dieser Ausführungsform transparent ist, ist die maximale Dielektrizitätskonstante bei der Erzeugung einer weißen Anzeige aufgrund des durch diesen Bereich durchgelassenen Lichts erhöht, weshalb solche Pixelelektroden eine hellere Anzeige als opake Pixelelektroden ergeben können. Wie später erläutert wird, behalten hier die Flüssigkristallmoleküle, wenn keine Spannung anliegt, ihren anfänglichen Orientierungszustand, und da die Polarisatorplatte so aufgebaut ist, daß in diesem Zustand eine dunkle Anzeige erzeugt wird (Wechsel in den normalerweise dunklen Modus), wird auch dann, wenn die Pixelelektrode transparent gemacht ist, durch diesen Bereich kein Licht hindurchgelassen, weshalb ein Schwarz hoher Qualität angezeigt werden kann. Dementsprechend kann die maximale Dielektrizitätskonstante erhöht werden, und ein ausreichender Kontrast kann erzielt werden.
Gegenelektrode CT
Die Gegenelektrode CT besteht aus einer transparenten leitenden Schicht i1 und ist auf der organischen Isolierschicht PSV2 ausgebildet. Diese transparente leitende Schicht i1 besteht aus einer ITO-Schicht (Indium-Zinn-Oxid-Schicht: Nesa-Film), die durch Sputtern erzeugt ist, und die erzeugte Schicht besitzt eine Dicke von 10–200 nm (100–2000 Å) (bei der vorliegenden Ausführungsform etwa 140 nm (1400 Å)). Die Gegenelektrode CT ist ferner über das durchgehende Loch TH2 mit der Gegenelektroden-Leitung CL verbunden. Wie im Fall der Pixelelektrode PX kann das maximale Durchlassvermögen bei einer weißen Anzeige dadurch erhöht werden, daß die Gegenelektrode transparent gemacht wird. Der Aufbau ist ferner so, daß die Drain-Leitung DL vollkommen von der Gegenelektrode CT überdeckt ist, und die meisten elektrischen Kraftlinien enden an der Gegenelektrode CT. Aufgrund eines solchen Aufbaus kann das elektrische Streufeld von der Drain-Leitung, das für das System mit querverlaufendem elektrischem Feld typisch ist, vollkommen eliminiert werden, wodurch Übersprechen vollständig verhindert wird. Dies ist ein spezieller Effekt bei Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, bei denen das System mit querverlaufendem elektrischem Feld angewandt wird.
Der Aufbau ist ferner so, daß die Gegenspannung Vcom an die Gegenelektrode CT angelegt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Gegenspannung Vcom auf ein Potential festgesetzt, das kleiner ist als das intermediäre Gleichspannungspotential zwischen dem Minimalpegel Vdmin der Ansteuerspannung und dem Maximalpegel Vdmax der Ansteuerspannung, die an der Drain-Leitung DL durch ein Feld durch eine Spannungsdifferenz ΔVs anliegt, die erzeugt wird, wenn das Dünnschichttransistorelement TFT eingeschaltet wird.
Farbfiltersubstrat
Im Folgenden wird der Aufbau des oberseitigen transparenten Glassubstrats SUB2 (Farbfiltersubstrat) im Einzelnen erläutert, wobei wieder auf die 1 und 2 Bezug genommen wird.
Lichtsperrschicht BM
Auf der Oberseite des transparenten Glassubstrats SUB2 ist eine Lichtsperrschicht BM (sogenannte Schwarzmatrix) ausgebildet, um eine Verringerung des Kontrastverhältnisses zu verhindern, die durch Emission von Licht, das von unnötigen Zwischenraumbereichen (Zwischenräume, die nicht die Zwischenräume zwischen der Pixelelektrode PX und der Gegenelektrode CT sind) durchgelassen wurde, auf die Oberflächenseite der Anzeige hervorgerufen sein könnte. Die Lichtsperrschicht BM wirkt ferner dahingehend, sie verhindert, daß Tageslicht von außen und rückwärtiges Licht in die Halbleiterschicht AS vom i-Typ eintritt. Die Halbleiterschicht AS vom i-Typ des Dünnschichttransistors TFT ist zwischen der Lichtsperrschicht BM und der relativ größeren Gateelektrode GT, die oberhalb und unterhalb der Schicht angeordnet sind, eingeschaltet, wodurch verhindert wird, daß natürliches Licht von außen eintritt und rückwärtiges Licht emittiert wird.
1 zeigt ein Beispiel des Musters der Lichtsperrschicht BM.
Bei dieser Ausführungsform ist das Muster ein matrixartiges Muster, das Öffnungen an den Anzeigebereichen der Pixel bildet. Bei dieser Ausführungsform besteht die Lichtsperrschicht BM aus einer dünnen Chromschicht. Auf der Glasoberflächenseite der dünnen Chromschicht ist Chromoxid oder Chromnitrid erzeugt. Dies dient zur Verringerung des Reflexionsvermögens, wodurch die Anzeigeoberfläche der Flüssigkristallanzeigevorrichtung geringes Reflexionsvermögen erhält.
Darüber hinaus sind die entsprechenden wirksamen Anzeigebereiche, die durch entsprechende Zeilen und Spalten vorgegeben sind, durch diese Lichtsperrschicht BM unterteilt. Dementsprechend kann das Pixelprofil der entsprechenden Spalte durch die Lichtsperrschicht BM besser vorgegeben werden.
Die Lichtsperrschicht BM ist ferner wie ein Rahmen im Umfangsbereich ausgebildet, und das Bildmuster ist angrenzend an das Bildmuster des in 1 dargestellten Matrixbereichs ausgebildet. Die Lichtsperrschicht BM des Umfangsbereichs erstreckt sich außerhalb des Versiegelungsbereichs SL und verhindert so, daß austretendes Licht, wie etwa reflektiertes Licht oder dergleichen, das durch Vorrichtungen einschließlich Personalcomputer hervorgerufen wird, an denen die Flüssigkristallanzeigevorrichtung angebracht ist, in den Matrixbereich eintritt, und verhindert, dass Licht, wie etwa das rückseitige Licht oder dergleichen, aus dem Anzeigebereich heraus austritt. Auf der anderen Seite wird diese Lichtsperrschicht BM etwa 0,3–1,0 mm innerhalb des Randes des Substrats SUB2 gehalten und ist so ausgebildet, daß der Ausschnittbereich des Substrats SUB2 ausgeschlossen ist.
Obgleich bei dieser Ausführungsform eine Metallschicht verwendet ist, die unabhängig von ihrer geringen Dicke einen Lichtsperreffekt aufweist, kann auch eine isolierende Lichtsperrschicht verwendet werden, sofern sie ausreichende Lichtsperrwirkung besitzt.
Farbfilter FIL
Farbfilter FIL werden in Streifen an den Pixeln gegenüberliegenden Positionen ausgebildet, wobei die Farbfilter in Wiederholung rot, grün und blau ausgebildet sind. Die Farbfilter FIL sind so erzeugt, daß sie die Randbereiche der Lichtsperrschicht BM überlappen.
Die Farbfilter FIL können wie folgt erzeugt werden. Zunächst wird ein Farbgrundmaterial wie etwa ein Harz auf Acrylbasis auf der Oberfläche des oberen transparenten Glassubstrats SUB2 erzeugt. Das Farbgrundmaterial in dem Bereich, der nicht der Bereich zur Erzeugung des Rotfilters ist, wird durch Photolithographie entfernt. Danach wird das Farbgrundmaterial mit einem roten Pigment gefärbt, worauf eine Fixierbehandlung angewandt wird, um das Rotfilter R zu erzeugen. Anschließend werden durch Anwendung gleicher Verfahren ein Grünfilter G und ein Blaufilter B nacheinander erzeugt. Zum Färben kann ein Farbstoff verwendet werden.
Überzugsschicht OC
Die Überzugsschicht OC wird vorgesehen, um ein Austreten des Farbstoffs des Farbfilters FIL in die Schicht der Flüssigkristallzusammensetzung LC zu verhindern, und zur Abflachung der Stufe, die durch das Farbfilter FIL und die Lichtsperrschicht BM hervorgerufen wird. Die Überzugsschicht OC wird aus einem transparenten Harzmaterial, wie etwa einem Acrylharz, einem Epoxyharz oder dergleichen, erzeugt. Ferner kann eine organische Passivierungsschicht, wie etwa eine Polyimidschicht oder dergleichen, die aus einem Material mit günstiger Fließfähigkeit erzeugt ist, als Überzugsschicht OC verwendet werden.
Flüssigkristallschicht und Polarisatorplatte
Im Folgenden werden die Flüssigkristallschicht, die Orientierungsschicht und die Polarisatorplatten und dergleichen erläutert.
Flüssigkristallschicht
Als Flüssigkristallmaterial LC wird ein nematischer Flüssigkristall mit einer positiven Anisotropie Δε der Dielektrizitätskonstante von 13,2 und mit einer Anisotropie des Brechungsindex Δn von 0,081 (589 nm, 20°C) verwendet. Die Flüssigkristallschicht besitzt eine Dicke (Spalt) von 3,9 μm und einen Gangunterschied Δn·d von 0,316. Bei einem solchen Wert des Gangunterschieds Δn·d kann, wenn die Orientierungsschicht, die später erläutert wird, und die Polarisatorscheibe kombiniert werden und die Flüssigkristallmoleküle von der Reibrichtung zur Richtung des elektrischen Feldes um 45° gedreht werden, die maximale Dielektrizitätskonstante erzielt werden, weshalb ein durchgehendes Licht erzielt werden kann, das innerhalb des Bereichs des sichtbaren Lichts keine Wellenlängenabhängigkeit besitzt. Der Gangunterschied liegt bevorzugt im Bereich von 0,25–0,32 μm, um eine ausreichende Transmission zu erzielen. Die Dicke (Spalt) der Flüssigkristallschicht wird durch Polymerkügelchen kontrolliert.
Das Flüssigkristallmaterial LC unterliegt keiner besonderen Einschränkung; seine Anisotropie der Dielektrizitätskonstante, Δε, kann negativ sein. Bei einem größeren Wert der Anisotropie der Dielektrizitätskonstante, Δε, kann die Ansteuerspannung verringert werden. Bei einer kleineren Anisotropie Δn des Brechungsindex kann ferner die Dicke (Spalt) der Flüssigkristallschicht größer gemacht werden, wodurch die Einfüllzeit des Flüssigkristalls verkürzt werden kann und Unregelmäßigkeiten des Zellenspalts minimiert werden können.
Als spezifischer Widerstand der Flüssigkristallzusammensetzung wird ein Wert von 10⁹ Ω·cm oder mehr, aber nicht größer als 10¹⁴ Ω·cm verwendet, bevorzugt ein Wert gleich 10¹¹ Ω·cm oder mehr und nicht größer als 10¹³ Ω·cm. Nach diesem Verfahren kann die zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode angelegte Spannung auch dann, wenn der spezifische Widerstand der Flüssigkristallzusammensetzung gering ist, auf einem ausreichenden Wert gehalten werden, wobei die Untergrenze 10⁹ Ω·cm und bevorzugt 10¹¹ Ω·cm beträgt. Dies wird dadurch erzielt, daß die Pixelelektrode und die Gegenelektrode auf dem gleichen Substrat vorgesehen sind. Wenn ferner der spezifische Widerstand zu hoch ist, ist es schwierig, die statische Elektrizität zu verringern, die beim Herstellungsprozeß eingeführt wurde, weshalb der spezifische Widerstand nicht größer als 10¹⁴ Ω·cm und bevorzugt nicht größer als 10¹³ Ω·cm sein sollte.
Die Elastizitätskonstante K2 der Verdrillung des Flüssigkristallmaterials sollte ferner vorzugsweise klein sein; sie sollte insbesondere nicht kleiner als 2 pN sein.
Orientierungsschicht
Für die Orientierungsschicht ORI wird Polyimid verwendet. Die Reibrichtungen sind beim oberen und beim unteren Substrat parallel zueinander, und der Winkel, den die Orientierungsschicht ORI mit der Richtung des angelegten Feldes bildet, wird auf 75° eingestellt.
Der Winkel zwischen der Reibrichtung und der Richtung des angelegten elektrischen Feldes ist gleich 45° oder größer und weniger als 90°, wenn die Anisotropie der Dielektrizitätskonstante, Δε, des Flüssigkristallmaterials positiv ist, während der Winkel nicht kleiner als 0° und größer als 45° ist, wenn die Anisotropie der Dielektrizitätskonstante, Δε, negativ ist.
Polarisatorplatte
Als Polarisatorplatte POL wird G 1220DU, Hersteller Nitto Denko Ltd., verwendet, und die Durchlaßachse MAX1 der unteren Polarisatorplatte POL1 für das polarisierte Licht ist zur Reibrichtung RDR ausgerichtet, während die Durchlaßachse MAX2 der oberen Polarisatorplatte POL2 für das polarisierte Licht senkrecht zur Reibrichtung RDR angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung können die optischen Eigenschaften "im Normalzustand geschlossen" erzielt werden, bei denen entsprechend der Erhöhung der an die Pixel der vorliegenden Erfindung angelegten Spannung (Spannung zwischen Pixelelektrode PX und Gegenelektrode CT) die Dielektrizitätskonstante erhöht ist. Wenn ferner am Pixel keine Spannung anliegt, kann eine qualitativ hochwertige schwarze Anzeige erzielt werden. Die Beziehung zwischen der oberen Polarisatorplatte und der unteren Polarisatorplatte kann umgekehrt werden, wobei durch eine solche Umkehrung keine wesentliche Änderung in den Eigenschaften eintritt.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Polarisatorplatten leitfähig gemacht, so daß die Polarisatorplatten eine schlechte Anzeige oder EMI aufgrund von statischer Aufladung von außen verhindern. Hinsichtlich der Leitfähigkeit gilt Folgendes: Wenn es genügt, daß die Polarisatorplatten lediglich die statische Elektrizität abhalten, beträgt der Schichtwiderstand vorzugsweise nicht mehr als 108 Ω/⎕, während der Schichtwiderstand, wenn die Polarisatorplatten auch EMI abzuhalten zu haben, bevorzugt nicht mehr als 104 Ω/⎕ beträgt. Ferner kann eine leitende Schicht auf der rückseitigen Oberfläche (Oberfläche, an der die Polarisatorplatte angebracht ist), die der Oberfläche des Glassubstrats, an der die Flüssigkristallzusammensetzung eingeschaltet ist, entgegengesetzt ist, vorgesehen werden.
Aufbau um die Matrix herum
5 ist eine Draufsicht, welche die wesentlichen Bereiche um die Matrix (AR) des Anzeigepanels PNL einschließlich des oberen Glassubstrats SUB1 und des unteren Glassubstrats SUB2 zeigt. 6 ist ferner eine Ansicht, die den Querschnitt in der Nachbarschaft der äußeren Verbindungsanschlüsse GTM, an denen die Abtastschaltung angeschlossen wird, auf der linken Seite und den Querschnitt in der Nähe des versiegelten Bereichs, wo keine äußeren Verbindungsanschlüsse vorgesehen sind, auf der rechten Seite zeigt.
Bei der Herstellung dieses Panels werden, wenn die Größe des Panels klein ist, zur Erhöhung des Produktionsdurchsatzes mehrere Vorrichtungen zugleich auf einem einzigen Glassubstrat verarbeitet, die anschließend auseinandergeteilt werden, während dann, wenn die Größe des Panels groß ist, zur Erleichterung der gemeinschaftlichen Verwendung der Herstellungseinrichtung für beliebige Arten von Panels ein Glassubstrat mit einer standardisierten Größe verarbeitet und auf die der betreffenden Panelart entsprechende Größe verkleinert wird. In beiden Fällen wird das Glassubstrat geschnitten, nachdem das Glassubstrat einer Reihe von Herstellungsschritten unterzogen wurde. Die 5 und 6 zeigen das letztgenannte Beispiel. Sowohl 5 wie auch 6 zeigen das obere und das untere Substrat SUB1, SUB2 nach dem Schneiden, wobei LN den Rand der beiden Substrate vor dem Schneiden anzeigt. In beiden Fällen ist, beim fertiggestellten Produkt, in Bereichen, in denen eine Gruppe von äußeren Verbindungsanschlüssen Tg, Td und ein Anschluß COT (Suffix weggelassen) vorliegen (obere Seite und linke Seite in der Zeichnung) die Größe des oberen Substrats SUB2 so eingeschränkt, daß es kleiner ist als das untere Substrat SUB1. Die Gruppe von Anschlüssen Tg, Td bildet eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen GTM für Abtastschaltungen, Verbindungsanschlüssen DTM für Bildsignalschaltungen sowie herausgeführten Verdrahtungsabschnitten, die später für eine Einheit eines Tape-Carrier-Package TCP erläutert werden (vgl. 16, 17), auf der integrierte Schaltungschips CHI montiert sind. Die herausgeführten Verdrahtungen jeder Gruppe, die aus dem Matrixbereich bis zum äußeren Verbindungsanschlußbereich herausstehen, sind zu beiden Enden hin geneigt. Diese Anordnung ist so vorgesehen, daß die Anschlüsse DTM, GTM des Anzeigepanels PNL mit dem vorgesehenen Abstand des Tape-Carrier-Packages TCP und dem Abstand der Verbindungsanschlüsse an dem betreffenden Tape-Carrier-Package TCP übereinstimmen. Die Gegenelektrodenanschlüsse COT sind ferner zum Anlegen einer Gegenspannung an die Gegenelektroden CT von der äußeren Schaltung vorgesehen. Die Gegenelektroden-Leitungen CL des Matrixbereichs sind zu der Seite (rechte Seite in der Zeichnung) herausgeführt, die den Anschlüssen GTM für die Abtastschaltung gegenüberliegt, und die entsprechenden Gegenelektroden-Leitungen sind an der gemeinsamen Busleitung CB gebündelt und mit den Gegenelektroden COT verbunden.
Zwischen den transparenten Glassubstraten SUB1, SUB2 ist an ihren Rändern ein Versiegelungsfeld SL ausgebildet, in dem der Flüssigkristall LC eingesiegelt ist, mit Ausnahme eines Einlasses INJ zum Einfüllen eines Flüssigkristalls. Das Versiegelungselement kann zum Beispiel aus einem Epoxyharz bestehen.
Schichten, welche die Orientierungsschichten ORI1, ORI2 bilden, sind im Inneren des Versiegelungsfeldes SL ausgebildet. Die Polarisatorscheiben POL1, POL2 sind an den entsprechenden äußeren Oberflächen des unteren transparenten Glassubstrats SUB1 bzw. des oberen transparenten Glassubstrats SUB2 vorgesehen. Der Flüssigkristall LC ist in dem durch das Versiegelungsfeld SL zwischen der unteren Orientierungsschicht ORI1 und der oberen Orientierungsschicht ORI2 vorgegebenen Bereich eingefüllt, welche die Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle bestimmen. Die untere Orientierungsschicht ORI1 ist auf dem oberen Bereich der anorganischen Passivierungsschicht PSV1 auf der Seite des unteren transparenten Glassubstrats SUB1 ausgebildet.
Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird so aufgebaut, daß verschiedene Arten von Schichten auf der Seite des unteren transparenten Glassubstrats SUB1 bzw. der Seite des oberen transparenten Glassubstrats SUB2 übereinander angeordnet werden, das Versiegelungsfeld SL auf der Seite des Substrats SUB2 ausgebildet wird, das untere transparente Glassubstrat SUB1 und das obere transparente Glassubstrat SUB2 überlappen, der Flüssigkristall LC durch den Öffnungsbereich INJ des Versiegelungsfeldes SL eingefüllt wird, der Einfülleinlaß INJ durch ein Epoxyharz oder dergleichen verschlossen wird und das obere und das obere und das untere Substrat geschnitten werden.
Gateanschlußbereich
7 ist eine Darstellung, die den Verbindungsaufbau der Anzeigematrix von der Gate-Leitung GL zu den äußeren Verbindungsanschlüssen GTM zeigt, wobei 7A eine Draufsicht und 7B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B von 7 darstellen. Diese Zeichnungen entsprechen dem unteren Bereich oder einem Abschnitt um den unteren Bereich von 5, und der schraffierte Verdrahtungsabschnitt ist zur Vereinfachung durch eine einzige gerade Linie dargestellt.
In der Zeichnung ist zum erleichterten Verständnis die Cr-Mo-Schicht g3 schraffiert dargestellt.
Der Gateanschluß GTM besteht aus der Cr-Mo-Schicht g3 und der transparenten leitenden Schicht i1, welche die Oberfläche der Cr-Mo-Schicht g3 schützt und die Zuverlässigkeit seiner Verbindung mit dem TCP erhöht. Diese transparente leitende Schicht i1 weist die transparente leitende ITO-Schicht auf, die durch den gleichen Schritt wie die Schicht der Pixelelektrode PX erzeugt wurde.
Wie die Draufsicht zeigt, sind eine Isolierschicht GI und die anorganische Passivierungsschicht PSV1 auf der rechten Seite der Grenzlinie erzeugt, während der Anschlußbereich GTM, der auf der Seite des linken Endes angeordnet ist, daraus freiliegt, so daß er mit einer äußeren Schaltung elektrisch in Kontakt gebracht werden kann. Obgleich in der Zeichnung lediglich eine Gate-Leitung GL und der Gateanschluß dargestellt sind, ist der Aufbau bei der praktischen Anwendung so, daß diese beiden Leitungen in vielfacher Anzahl in Richtung nach oben und nach unten angeordnet sind und so die Gruppe von Anschlüssen Tg (vgl. 5) bilden; ferner erstrecken sich während des Herstellungsprozesses die linken Enden der Gateanschlüsse über den Schneidbereich der Substrate hinaus und sind durch eine Verdrahtung SHg (in den Zeichnungen nicht dargestellt) kurzgeschlossen. Sie dienen zur Verhinderung eines elektrischen Ausfalls beim Reiben der Orientierungsschicht ORI1 während des Herstellungsprozesses.
Drainanschluß DTM
8 ist eine Ansicht, welche die Verbindung von der Drain-Leitung DL zu den äußeren Verbindungsanschlüssen DTM zeigt, wobei 8A eine Draufsicht und 8B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B von 8A darstellen. Diese Zeichnungen entsprechen dem rechten oberen Bereich und dem Gebiet um den rechten oberen Bereich von 5, wobei die Richtung am rechten Ende dem Bereich des oberen Endes des Substrats SUB1 entspricht, obgleich die Richtung der Zeichnung zur Vereinfachung geändert ist.
TSTd bezeichnet Testanschlüsse. Obgleich hier keine äußere Schaltung damit in Verbindung gebracht ist, ist die Breite der Anschlüsse größer als der Verdrahtungsbereich, damit eine Sondennadel mit dem Testanschluß in Kontakt gebracht werden kann. In gleicher Weise ist die Breite des Drainanschlusses DTM ebenfalls breiter als der Verdrahtungsbereich, damit die Drainanschlüsse DTM mit der äußeren Schaltung in Kontakt gebracht werden können. Die Drainanschlüsse DTM zur äußeren Verbindung sind in Richtung nach oben und nach unten angeordnet. Die Drainanschlüsse DTM bilden, wie in 5 dargestellt ist, eine Gruppe von Anschlüssen Td (Suffix weggelassen), und sie erstrecken sich über die Schneidlinie des Substrats SUB1. Die Drainanschlüsse DTM sind alle durch die Verdrahtung SHd (in der Zeichnung nicht dargestellt) kurzgeschlossen, um eine elektrostatische Beschädigung während des Herstellungsprozesses zu verhindern. Die Testanschlüsse TSTd sind in den Drain-Leitungen DL ausgebildet, von denen jede zweite in ihrer Anordnung in 8 dargestellt ist.
Die Drain-Verbindungsanschlüsse DTM bestehen aus transparenten leitenden Schichten i1, und ihre Abschnitte, in denen die Passivierungsschichten PSV1 entfernt sind, sind mit den Drain-Leitungen DL verbunden. Diese transparente leitende Schicht i1 stellt die transparente leitende ITO-Schicht dar, die nach dem gleichen Verfahren wie die Schicht der Pixelelektrode PX erzeugt wurde, wie im Fall der Gateanschlüsse GTM.
Die Matrixbereich zum Drainanschlußbereich DTM herausgeführte Leitung wird durch die Schicht d3 des gleichen Niveaus wie bei der Drain-Leitung DL vermittelt.
Gegenelektrodenanschluß CTM
9 ist eine Ansicht, welche die Verbindung von der Gegenelektrodenleitungen CL zu den äußeren Verbindungsanschlüssen CTM zeigt, wobei 9A eine Draufsicht und 9B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B von 9A darstellen. Diese Zeichnungen entsprechen dem linken oberen Bereich und dem Gebiet um den linken oberen Bereich von 5.
Die entsprechenden Gegenelektrodenleitungen CL sind an der gemeinsamen Busleitung CB1 gebündelt und zu den Gegenelektrodenanschlüssen CTM herausgeführt. Die gemeinsame Busleitung CB1 ist so aufgebaut, daß die leitende Schicht 3 auf der leitenden Schicht g3 laminiert ist, wobei sie durch die transparente leitende Schicht i1 elektrisch miteinander verbunden sind. Der Grund hierfür ist, daß der Widerstand der gemeinsamen Busleitung CB1 verringert ist und daher die Gegenspannung von der äußeren Schaltung in ausreichender Weise zu den entsprechenden Gegenelektrodenleitungen CL geliefert wird. Dieser Aufbau ist dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des gemeinsamen Bus verringert werden kann, ohne speziell eine neue leitende Schicht vorzusehen.
Der Gegenelektrodenanschluß CTM weist einen solchen Aufbau auf, daß die transparente leitende Schicht i1 auf der leitenden Schicht g3 laminiert ist. Diese transparente leitende Schicht i1 entspricht der transparenten leitenden ITO-Schicht, die im gleichen Schritt wie die Pixelelektrode PX wie im Fall der anderen Anschlüsse ausgebildet wurde. Die Oberfläche des Gegenelektrodenanschlusses CTM ist durch die transparente leitende Schicht i1 abgedeckt, und die leitende Schicht g3 ist durch die transparente leitende Schicht i1 abgedeckt, die so beständig ist, daß eine Elektrolytkorrosion verhindert wird. Die Verbindung der transparenten leitenden Schicht i1 mit der leitenden Schicht g3 und der leitenden Schicht d3 ist ferner so erzeugt, daß eine Verbindung durch Ausbildung der durchgehenden Löcher durch die Passivierungsschicht PSV1 und die Isolierschicht GI hindurch gewährleistet ist.
10 ist andererseits eine Ansicht, welche die Verbindung des anderen Endes der Gegenelektroden-Leitung CL mit den äußeren Verbindungsanschlüssen CTM2 zeigt, wobei 10A eine Draufsicht und 10B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B von 10A darstellen. Diese Zeichnungen entsprechen dem rechten oberen Bereich und dem Gebiet um den rechten oberen Bereich von 5. Bei dieser Darstellung sind die entsprechenden anderen Enden der Gegenelektrodenleitungen CL (Seite des Gateanschlußes GTM) bei der gemeinsamen Busleitung CB2 gebündelt und zu den Gegenelektrodenanschlüssen CTM2 herausgeführt. Die gemeinsame Busleitung CB2 unterscheidet sich von der gemeinsamen Busleitung CB1 darin, daß sie aus der leitenden Schicht d3 und der transparenten leitenden Schicht i1 besteht und so von der Gate-Leitung GL isoliert ist. Die Isolierung gegenüber der Gate-Leitung GL wird ferner durch die Gate-Isolierschicht GI sichergestellt.
Ersatzschaltbild der gesamten Anzeigevorrichtung
Das Ersatzschaltbild des Anzeigematrixbereichs und eine Ansicht der Verdrahtung der peripheren Schaltung sind in 11 dargestellt. Obgleich die Zeichnung ein Schaltbild darstellt, wird sie entsprechend einer realen geometrischen Anordnung beschrieben.
AR ist eine Matrixanordnung, bei der eine Vielzahl von Pixeln zweidimensional angeordnet sind.
In den Darstellungen bezeichnet X eine Drain-Leitung DL, und die Suffixe G, B und R sind hinzugefügt und entsprechen den grünen, blauen bzw. roten Pixeln. Y bezeichnet eine Gate-Leitung GL, und die Suffixe 1, 2, 3..., end sind entsprechend der Abfolge des Abtastzeittakts hinzugefügt.
Die Gate-Leitungen Y (Suffixe weggelassen) sind mit einem Gate-Treiber V verbunden, und die Drain-Leitungen X (Suffixe weggelassen) sind mit einem Drain-Treiber H verbunden.
SUP ist eine Schaltung, die eine Stromversorgungsschaltung umfaßt, um eine Vielzahl von Partialdruck-stabilisierten Spannungsquellen aus einer Spannungsquelle zu erzielen, sowie eine Schaltung, die Information für eine CRT (Kathodenstrahlröhre) von einem Host (übergeordnete arithmetische Einheit) in Information für eine TFT-Flüssigkristallanzeigevorrichtung umwandelt.
Ansteuerverfahren
In 12 sind Ansteuersignalformen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform dargestellt. Eine Gegenspannung Vc ist auf einen konstanten Spannungswert eingestellt. Ein Abtastsignal Vg nimmt bei jeder Abtastperiode den Pegel EIN und in der verbleibenden Periode den Pegel AUS an. Eine Bildsignalspannung wird so angelegt, daß ihre Amplitude zweimal größer ist als die der an die Flüssigkristallschicht anzulegenden Spannung, wobei der positive Pol und der negative Pol bei jedem Frame wechselnd umgekehrt werden, um ein Pixel anzusteuern. Die Bildsignalspannung V_D wechselt ihre Polarität bei jeder Spalte, und die Polarität wird auch bei jeder Zeile umgekehrt. Dementsprechend sind die Pixel so angeordnet, daß die Pixel, die einem Pixel in Richtung nach oben und nach unten sowie in Richtung nach links und nach rechts benachbart sind, umgekehrte Polarität aufweisen, wodurch Flimmern und Übersprechen (Schlieren in Richtung nach links und nach rechts) praktisch nicht auftreten. Die Gegenspannung Vc wird ferner auf einen Spannungswert eingestellt, der um einen gegebenen Betrag niedriger ist als die Mittenspannung der Bildsignalspannung mit umgekehrter Polarität. Dies wird vorgenommen, um das Feld über die Spannung zu korrigieren, die zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn das Dünnschichttransistorelement vom Zustand EIN in den Zustand AUS geschaltet wird, und ferner auch, um eine Wechselspannung mit kleiner Gleichspannungskomponente an den Flüssigkristall anzulegen (da der Flüssigkristall oft ein Restbild erzeugt oder eine Bildverschlechterung eintritt, wenn ein Gleichstrom an den Flüssigkristall angelegt wird).
Arbeitsweise der Speicherkapazität Cstg
Die Speicherkapazität Cstg ist vorgesehen, um in die Pixel eingeschriebene Bildinformation für lange Zeit zu speichern (nach dem Abschalten des Dünnschichttransistors TFT). Gemäß dem System der vorliegenden Erfindung, bei dem ein elektrisches Feld parallel zur Oberfläche eines Substrats angelegt wird, und im Unterschied zu dem System, bei dem das elektrische Feld senkrecht zur Substratoberfläche angelegt wird, besteht praktisch keine Kapazität, die durch das Pixel und die Gegenelektrode erzeugt wird (sogenannte Flüssigkristall-Kapazität), weshalb die Speicherkapazität Cstg keine Bildinformation im Pixel speichert. Dementsprechend stellt die Speicherkapazität Cstg in dem In-Plane-Switching-System, bei dem das elektrische Feld parallel zur Oberfläche des Substrats angelegt wird, ein unvermeidliches Konstruktionselement dar.
Wenn ferner der Dünnschichttransistor TFT geschaltet wird, wirkt die Speicherkapazität Cstg auch so, daß der Einfluß der Änderung des Gatepotentials ΔVg auf das Potential der Pixelelektrode Vs verringert wird. Diese Situation kann durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt werden. ΔVs = {Cgs/(Cgs + Cstg + Cpix)} × ΔVg
Hier bezeichnen Cgs die parasitäre Kapazität, die zwischen der Gateelektrode GT und der Sourceelektrode SD1 des Dünnschichttransistors TFT erzeugt wird, Cpix die Kapazität, die zwischen der Pixelelektrode PX und der Gegenelektrode CT erzeugt wird, und ΔVs den Betrag der Änderung des Pixelelektrodenpotentials, die durch ΔVg hervorgerufen wird, oder die sogenannte Durchgriffsspannung. Obgleich dieser Betrag der Änderung ΔVs die Ursache dafür wird, daß eine Gleichstromkomponente am Flüssigkristall LC anliegt, die der Erhöhung der Haltekapazität Cstg entspricht, kann dieser Wert kleiner gemacht werden. Wenn die Gleichspannungskomponente, die am Flüssigkristall LC anliegt, verringert ist, ist die Lebensdauer des Flüssigkristalls LC verlängert, und das sogenannte "Sticking", also das scheinbare "Einbrennen", aufgrund dessen ein vorheriges Bild beim Schalten des Flüssigkristallanzeigebildschirms bestehenbleibt, kann verringert werden.
Wie zuvor erwähnt, ist die Gateelektrode GT größer ausgelegt, so daß die Halbleiterschicht AS vom i-Typ vollständig überdeckt wird und der Überlappungsbereich bei der Sourceelektrode SD1 und der Drainelektrode SD2 um einen Betrag vergrößert ist, der relativ zur Halbleiterschicht AS vom i-Typ erhöht ist. Dementsprechend ist die parasitäre Kapazität Cgs erhöht, und die nachteilige Wirkung tritt ein, daß das Potential Vs der Pixelelektrode durch das Gatesignal (Abtastsignal) Vg beeinflußt werden kann. Durch das Vorsehen der Speicherkapazität Cstg kann dieser Nachteil überwunden werden.
Herstellungsverfahren
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung auf der Seite des Substrats SUB1 der oben erwähnten Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Verbindung mit 13 bis 15 erläutert. In diesen Zeichnungen sind die Angaben in der Mitte Abkürzungen der Schritte; die linke Seite zeigt den Ablauf der Bearbeitungen, die an einem Bereich des Dünnschichttransistors TFT, der in 3 im Querschnitt dargestellt ist, durchgeführt werden, und die rechte Seite zeigt den Ablauf der Bearbeitungen, die an den Bereich um den Gateanschluß herum vorgenommen werden, der in 7 im Querschnitt dargestellt ist. Mit Ausnahme von Stufe B und Stufe D sind die Stufen A–G entsprechend der jeweiligen photolithographischen Behandlung unterteilt, und die betreffenden Querschnittsansichten der entsprechenden Stufen zeigen Stadien, in denen die Bearbeitung nach der photolithographischen Behandlung beendet ist und der Photolack entfernt ist. Hierbei bedeutet photolithographische Behandlung eine Reihe von Arbeitsschritten vom Aufbringen des Photolacks bis zur Entwicklung mit selektiver Belichtung unter Verwendung einer Maske, wobei eine wiederholte Erläuterung weggelassen ist. Das Verfahren wird im Folgenden im Hinblick auf die unterteilten Stufen erläutert.
Stufe A, 13
Die aus Cr-Mo oder dergleichen hergestellte leitende Schicht g3, die eine Schichtdicke von 200 nm (2000 Å) besitzt, wird auf dem unteren transparenten Glassubstrat SUB1, das aus AN635-Glas (Produktbezeichnung) besteht, durch Sputtern erzeugt. Nach der photolithographischen Behandlung wird die leitende Schicht g3 unter Verwendung von sekundärem Cer-ammoniumnitrat selektiv geätzt, wodurch erzeugt werden: die Gateelektroden GT, die Gate-Leitungen GL, die Gegenelektroden-Leitungen CL, die Gateanschlüsse GTM, die erste leitende Schicht der gemeinsamen Busleitung CB1, die ersten leitenden Schichten der Gegenelektrodenanschlüsse CTM1 und die Busleitung SHg (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die mit den Gateanschlüssen GTM verbunden ist.
Stufe B, 13
Zur Erzeugung einer Siliciumnitridschicht einer Schichtdicke von 350 nm (3500 Å) werden Ammoniakgas, Silangas und Stickstoffgas in die Plasma-CVD-Vorrichtung eingeführt, während Silangas und Wasserstoffgas in die Plasma-CVD-Vorrichtung eingeführt werden, um die amorphe Si-Schicht vom i-Typ in einer Dicke von 120 nm (1200 Å) zu erzeugen; danach werden Wasserstoffgas und Phosphingas in die Plasma-CVD-Vorrichtung eingeleitet, um eine amorphe Si-Schicht vom N(+)-Typ in einer Schichtdicke von 30 nm (300 Å) zu erzeugen.
Stufe C, 13
Nach der photolithographischen Behandlung wird die amorphe Si-Schicht vom N(+)-Typ oder die amorphe Si-Schicht vom i-Typ unter Verwendung von SF₆ oder CCl₄ als Trockenätzgas selektiv geätzt, um so die Insel der Halbleiterschicht AS vom i-Typ zu erzeugen.
Stufe D, 14
Die aus Cr bestehende leitende Schicht d3 wird mit einer Schichtdicke von 30 nm (300 Å) durch Sputtern erzeugt. Nach der photolithographischen Behandlung wird die leitende Schicht d3 mit einer Flüssigkeit ähnlich der von Stufe A geätzt, um die Drain- Leitung DL, die Sourceelektrode SD1, die Drainelektrode SD2, die erste leitende Schicht der gemeinsamen Busleitung CB2 und die Busleitung SHd (in den Zeichnungen nicht dargestellt), welche die Drainanschlüsse DTM kurzschließt, erzeugt. Anschließend werden CCl₄, SF₆ in eine Trockenätzvorrichtung eingeführt, um die amorphe Si-Schicht vom N(+)-Typ zu ätzen und so die Halbleiterschicht d0, die zwischen Source und Drain vorgesehen ist, selektiv zu entfernen. Nach der bildmustergemäßen Erzeugung der leitenden Schicht d3 durch das Maskenbildmuster ist die Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ durch die Maske der leitenden Schicht d3 ausgenommen. Dies bedeutet, daß die auf der Halbleiterschicht AS vom i-Typ verbleibende Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ unter Selbstausrichtung entfernt wird mit Ausnahme der leitenden Schicht d1 und der leitenden Schicht d2. In einem solchen Fall wird die Halbleiterschicht d0 vom N(+)-Typ in ihrer ganzen Dicke vollständig durch Ätzen entfernt, so daß die Halbleiterschicht AS vom i-Typ durch Ätzen etwas entfernt wird. Das Ausmaß einer solchen Ätzung kann allerdings über die Ätzdauer kontrolliert werden.
Stufe E, 14
Zur Erzeugung einer Siliciumnitridschicht einer Dicke von 0,3 μm wurden Ammoniakgas, Silangas und Stickstoffgas in die Plasma-CVD-Vorrichtung eingeleitet. Nach einer photolithographischen Behandlung wird die Bildmustererzeugung der Passivierungsschicht PSV1 durch selektive Ätzung der Siliciumnitridschicht mit SF₆ als Trockenätzgas vorgenommen.
Stufe F, 15
Nach Aufbeschichten einer lichtempfindlichen organischen Isolierschicht PSV2 wird diese unter Verwendung einer Photomaske belichtet und die Bildmustererzeugung vorgenommen. Unter Verwendung des Bildmusters als Maske wird die Isolierschicht GI in gleicher Weise wie die von Schritt E einem Trockenätzen unterworfen. Dementsprechend werden die organische Isolierschicht PSV2 und die Gate-Isolierschicht GI gemeinsam einer Bearbeitung einschließlich der Bildmustererzeugung unterzogen, wobei die gleiche Photomaske verwendet wird.
Stufe G, 15
Die transparente leitende Schicht i1, die aus einer ITO-Schicht besteht und eine Schichtdicke von 140 nm (1400 Å) aufweist, wird durch Sputtern erzeugt. Nach der photolithographischen Behandlung wird die transparente leitende Schicht i1 mit einer gemischten Säure aus Salzsäure und Salpetersäure als Ätzmittel selektiv geätzt, um so die oberste Schicht der Gateanschlüsse GTM, die Drainanschlüsse DTM und die Gegenelektrodenanschlüsse CTM1 sowie die zweite leitende Schicht CTM2 zu erzeugen.
Anzeigepanel PNL und Ansteuerschaltungsplatte PCB1
16 zeigt eine Ansicht von oben, die den Zustand zeigt, in dem der Drain-Treiber H und der Gate-Treiber V mit dem Anzeigepanel PNL verbunden sind, das zum Beispiel in 5 dargestellt ist.
CHI bezeichnet Treiber-IC-Chips zur Ansteuerung des Anzeigepanels PNL (die 5 Chips an der unteren Seite sind Treiber-IC-Chips der Gatetreiberseite, und die 10 Chips auf der linken Seite sind Treiber-IC-Chips der Draintreiberseite). TCP ist ein Tape-Carrier-Package, auf dem, wie später unter Bezug auf 17 und 18 erläutert wird, durch das Tape-Automated-Bonding-Verfahren (TAB) Treiber-IC-Chips CHI montiert sind, während PCB1 eine Ansteuerschaltungsplatte ist, auf der die oben erwähnten TCP und Kondensatoren und dergleichen angebracht sind und die für den Drain-Treiber und für den Gate-Treiber in zwei Bereiche aufgeteilt ist. FGP bezeichnet ein großes Framepad und wird durch Löten von federförmigen Stücken erzeugt, die durch Schneiden in einem Abschirmgehäuse SHD ausgebildet werden. FC bezeichnet ein Flachkabel zum elektrischen Anschluß der unterseitigen Ansteuerschaltungsplatte PCB1 an der Ansteuerschaltungsplatte PCB1 auf der linken Seite. Als ein derartiges Flachkabel FC, wie es in 16 dargestellt ist, wird ein Kabel verwendet, bei dem eine Vielzahl von Leitungsdrähten (Sn-Plattierung auf Phosphorbronze als Rohmaterial) mittels Lagen aus Polyethylen und Polyvinylalkohol in Streifenform gesandwiched und gehaltert sind.
Anschlußaufbau des TCP
17 zeigt den Aufbau des Tape-Carrier-Packages TCP im Querschnitt, aus dem der Gate-Treiber V und der Drain-Treiber H bestehen und worin integrierte Schaltungschips CHI auf einer flexiblen Leiterplatte montiert sind. 18 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Abschnitts, in dem das Tape-Carrier-Package TCP mit den Abtastsignalschaltungsanschlüssen GTM des Flüssigkristallanzeigepanels bei diesem Beispiel verbunden sind.
In diesen Zeichnungen bedeutet TTB einen Eingangsanschluß und den Verdrahtungsbereich der integrierten Schaltung CHI, während TTM einen Ausgangsanschluß und den Verdrahtungsbereich bezeichnet. Sie bestehen zum Beispiel aus Cu, und die Bondierungspads PAD der integrierten Schaltungen CHI sind mit ihren entsprechenden inneren distalen Enden (üblicherweise als innere Leitungen bezeichnet) durch sogenanntes Face-Down-Bondieren verbunden. Die äußeren distalen Endbereiche (üblicherweise äußere Leitungen genannt) der Anschlüsse TTB, TTM entsprechen den Eingängen bzw. den Ausgängen der integrierten Halbleiterschaltungschips CHI und sind durch Löten oder dergleichen mit einer CRT/TFT-Wandlerschaltung/Stromquellenschaltung SUP verbunden und mittels eines anisotropen leitenden Films ACF mit dem Flüssigkristallanzeigepanel PNL verbunden. Ein Tape-Carrier-Package TCP ist so mit dem Panel verbunden, daß sein distales Ende die Passivierungsschicht PSV1 überdeckt, deren Verbindungsanschlüsse GTM an der PNL-Seite des Panels freiliegen. Dementsprechend sind die äußeren Verbindungsanschlüsse GTM (DTM) durch die Passivierungsschicht PSV1 und/oder das TCP abgedeckt, wodurch ausreichende Beständigkeit gegen Elektrolytkorrosion vorliegt.
BF1 ist eine Grundschicht aus Polyimid oder dergleichen, und SRS ist eine Lötschutzschicht mit Maskenfunktion, um zu verhindern, daß Lot während des Lötens an unnötigen Bereichen anhaftet. Der zwischen dem oberen Glassubstrat und dem unteren Glassubstrat vorgegebene Spalt außerhalb des Versiegelungsfeldes SL wird nach dem Reinigen durch ein Epoxyharz EPX oder dergleichen geschützt; ferner ist ein Siliconharz SIL zwischen dem TCP und dem oberen Substrat SUB2 eingebracht, um so einen Mehrfachschutz zu erzielen.
Ansteuerschaltungsplatte PCB2 16
Auf der Ansteuerschaltungsplatte PCB2 sind elektronische Komponenten wie ICs, Kondensatoren und Widerstände und dergleichen montiert. Auf dieser Ansteuerschaltungsplatte PCB2 sind eine Stromversorgungsschaltung zur Erzeugung mehrerer Partialdruck-stabilisierter Spannungsquellen und die Schaltung SUP einschließlich einer Schaltung zur Umwandlung von Information für CRT (Kathodenstrahlröhre), die von einem Host geliefert wird (übergeordnete arithmetische Einheit), in Information für eine TFT-Flüssigkristallanzeigevorrichtung montiert. CJ ist ein Steckeranschlußbereich, mit dem ein Stecker (in der Zeichnung nicht dargestellt) zur Verbindung nach außen verbunden werden kann.
Die Ansteuerschaltungsplatte PCB1 und die Ansteuerschaltungsplatte PCB2 sind mittels des Flachkabels FC elektrisch miteinander verbunden.
Gesamtaufbau des Flüssigkristallanzeigemoduls
19 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der entsprechenden Komponenten des Flüssigkristallanzeigemoduls MDL.
Es bezeichnen: SHD ein rahmenartiges Abschirmgehäuse (Metallrahmen) aus einer Metallplatte, LCW ein Anzeigefenster, PNL ein Flüssigkristallanzeigepanel, SPB eine Lichtstreuplatte, LCB einen Lichtleitkörper, RM eine reflektierende Platte, BL eine Leuchtstoffröhre der Hintergrundbeleuchtung und LCA ein Gehäuse der Hintergrundbeleuchtung. Die entsprechenden Elemente werden zum Zusammenbau des Moduls MDL übereinander angeordnet, wobei die in der Zeichnung dargestellte Beziehung der vertikalen Anordnung beibehalten ist.
Der Modul MDL ist mit seinem ganzen Körper mit Hilfe von Klinken und Haken, die am Abschirmgehäuse SHD montiert sind, fest zusammengebaut.
Das Gehäuse LCA der Hintergrundbeleuchtung weist eine Form auf, die zur Aufnahme der Hintergrundbeleuchtungslampe BL, der Lichtstreuplatte SPB, des Lichtleitkörpers LCB und der Reflexionsplatte RM geeignet ist. Licht von der Lampe der Hintergrundbeleuchtung BL, die an der Seitenfläche des Lichtleitkörpers LCB angeordnet ist, wird durch den Lichtleitkörper LCB, die reflektierende Platte RM und die Lichtstreuplatte SPB in ein Hintergrundlicht umgewandelt, das über die Anzeigefläche gleichmäßig ist und zur Seite des Flüssigkristallanzeigepanels PNL abgestrahlt wird.
Eine Inverterschaltungsplatte PC3 ist mit der Hintergrundbeleuchtungslampe BL verbunden und stellt die Stromquelle für die Hintergrundbeleuchtungslampe BL dar. Die Wirkung des in der obigen Weise aufgebauten Flüssigkristallanzeigeelements wird durch die nachstehenden drei Arbeitsgänge erzeugt.
Arbeitsgang 1
Gegen die auf einer Seite des transparenten Substrats ausgebildete Drain-Leitung wird in der Draufsicht von der auf der organischen Isolierschicht ausgebildeten Gegenelektrode völlig überdeckt, wodurch nahezu sämtliche unnötigen elektrischen Feldlinien, die durch die Drain-Leitung erzeugt werden, an der Gegenelektrode enden. Dementsprechend kann das Übersprechen, das durch streuendes elektrisches Feld hervorgerufen wird, was für Anzeigesysteme wie etwa das In-Plane-Switching-System der vorliegenden Erfindung typisch ist, bei dem das querverlaufende elektrische Feld angewandt wird, eliminiert werden. Daher kann das elektrische Streufeld im Vergleich zu den Abschirmelektroden, die herkömmlicherweise zu beiden Seiten der Drain-Leitung oder auf dem Gegensubstrat zur Verringerung des Übersprechens vorgesehen wurden, vollständiger abgeschirmt werden, wodurch die Horizontalrichtung der Pixel durch die Pixelelektrode, die Gegenelektrode und die Öffnung eingenommen werden kann. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, den Spalt zwischen der Drain-Leitung und der Gegenelektrode abzudecken, weshalb eine Lichtsperrschicht (Schwarzmatrix) in der vertikalen Richtung längs der Drain-Leitungen entfallen kann. Aufgrund eines solchen Aufbaus wird ein kleines Öffnungsverhältnis, das einen großen Mangel herkömmlicher Anzeigesysteme darstellt, bei denen das querverlaufende elektrische Feld angewandt wird, vermieden, und das Öffnungsverhältnis kann drastisch verbessert werden, so daß es über 50% beträgt. Dies bedeutet, daß gemäß der vorliegenden Erfindung das hohe Öffnungsverhältnis und eine geringe Schlierenbildung miteinander kompatibel sind.
Arbeitsgang 2
Im Vergleich zur anorganischen Passivierungsschicht ist die spezifische Dielektrizitätskonstante der organischen Isolierschicht etwa halb so groß wie die der anorganischen Isolierschicht (wobei die spezifische Dielektrizitätskonstante εr etwa 3 beträgt). Da ferner die Dicke der organischen Isolierschicht im Vergleich zur anorganischen Passivierungsschicht leicht vergrößert werden kann, ist der Abstand zwischen der Drain-Leitung und der Gegenelektrode größer. Selbst wenn die Drain-Leitung vollständig von der Gegenelektrode überlappt wird, kann die zwischen der Drain-Leitung und der Gegenelektrode erzeugte Kapazität außerordentlich klein gemacht werden. Dementsprechend wird die Last hinsichtlich der Drain-Leitung klein, so daß die verdrahtungsbedingte Ausbreitungsverzögerung des Bildsignals klein wird, die Signalspannung in ausreichender Weise an der Anzeigeelektrode angelegt wird und die Treiberschaltung zur Ansteuerung der Drain-Leitung minimiert werden kann.
Arbeitsgang 3
Die organische Isolierschicht besitzt eine ausgezeichnete Flachheit, so daß durch Aufbeschichten der organischen Isolierschicht auf die obere Schicht des Substrats, die das aktive Element darstellt, die Flachheit des Substrats, welches das aktive Element darstellt, vergrößert wird. Dementsprechend werden Unregelmäßigkeiten der Helligkeits(Durchlassvermögens)-Spannungs-Charakteristiken, die durch Unregelmäßigkeiten des Spalts zwischen den Substraten hervorgerufen werden, eliminiert werden, wodurch die Gleichmäßigkeit der Helligkeit verbessert werden kann.
Wie aus der obigen Erläuterung klar hervorgeht, kann gemäß der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die sogenannte Längsschlierenbildung, die ein grundlegendes Problem von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit extrem breitem Winkel des Gesichtsfeldes darstellt, bei denen das System mit querverlaufendem elektrischem Feld angewandt wird, verringert werden. Dementsprechend werden gleichzeitig eine Verringerung des Stromverbrauchs und eine Verringerung der Größe der peripheren Schaltungen erzielt. Darüber hinaus kann die Gleichmäßigkeit der Helligkeit verbessert werden.
Ausführungsform 2
Die vorliegende Ausführungsform ist die gleiche wie Ausführungsform 1 mit den nachstehenden Unterschieden. 20 ist eine Draufsicht auf ein Pixel, und 21 ist eine Querschnittsansicht eines kammförmigen Elektrodenbereichs.
Pixelelektrode PX
Bei dieser Ausführungsform besteht die Pixelelektrode PX aus einer Sourceelektrode SD1, einer Drainelektrode SD2 und einer leitenden Schicht d3 in der gleichen Schicht wie die Drainelektrode SD2. Die Pixelelektrode PX ist ferner mit der Sourceelektrode SD1 integriert ausgebildet.
Entsprechend dieser Ausführungsform kann zusätzlich zu den mit der ersten Ausführungsform erzielten Wirkungen ein Kontaktfehler bei der Pixelelektrode PX vermieden werden, obgleich das Transmissionsvermögen dadurch aufzugeben ist. Da ferner die Pixelelektrode PX mit der anorganischen Passivierungsschicht PSV1 überdeckt ist, wird die Möglichkeit, daß ein Gleichstrom durch den Flüssigkristall fließt, wenn ein Orientierungsfehler vorliegt, verringert, wodurch eine Verschlechterung und dergleichen des Flüssigkristalls vermieden wird und die Zuverlässigkeit gegenüber Ausführungsform 1 weiter verbessert wird.
Ausführungsform 3
Die vorliegende Ausführungsform ist gleich wie Ausführungsform 1 mit den nachstehenden Unterschieden. 22 ist eine Querschnittsansicht des Pixels dieser Ausführungsform.
Anorganische Passivierungsschicht PSV1, organische Isolierschicht PSV2
Bei dieser Ausführungsform werden die Passivierungsschicht PSV1 und die organische Isolierschicht PSV2 gemeinsam in der Weise entfernt, daß die äußeren Verbindungsanschlüsse DTM, GTM freigelegt werden. Dementsprechend wird, im Unterschied zu Ausführungsform 1, die anorganische Passivierungsschicht PSV1 über dem meisten Bereich des Pixels ausgebildet. Ferner werden im Pixelbereich zur Sicherstellung der elektrischen Verbindung zwischen der Gegenelektroden-Leitung CL und der Gegenelektrode CT, was später erläutert wird, und der elektrischen Verbindung zwischen der Sourceelektrode SD2 und der Pixelelektrode PX durchgehende Löcher TH2 und TH1 erzeugt. Bei dem durchgehenden Loch TH2 werden die organische Isolierschicht PSV2, die anorganische Passivierungsschicht PSV1 und die Isolierschicht GI gemeinsam bearbeitet, und ein Loch, das die Schicht g3 erreicht, wird erzeugt, während beim durchgehenden Loch TH1 die organische Isolierschicht PSV2 und die anorganische Passivierungsschicht PSV1 gemeinsam bearbeitet werden und das Loch durch die Schicht d3 blockiert wird, wodurch ein Loch gebildet wird, das die Schicht d3 erreicht.
Bei dieser Ausführungsform wird Photolackmaterial für die organische Isolierschicht PSV2 verwendet. Zunächst wird das Photolackmaterial durch Photolithographie entwickelt, das Photolackmaterial im Bereich des durchgehenden Lochs entfernt und das Bildmuster des Photolackmaterials erzeugt. Mit einer Maske für dieses Bildmuster aus dem Photolackmaterial werden die Passivierungsschicht PSV1 und die Isolierschicht GI gemeinsam unter Bildung des Bildmusters der Passivierungsschicht PSV1 und der Isolierschicht GI geätzt. Diese Stufe ist gleich wie die Stufe zur Erzeugung eines TFTs von Ausführungsform 1. Obgleich dieses Photolackmaterial üblicherweise entfernt wird, wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Photolackmaterial belassen und als organische Isolierschicht PSV2 verwendet.
Bei dieser Ausführungsform wird ferner durch Festlegung der Dicke der anorganischen Passivierungsschicht PSV1 auf 0,1 μm, was einen extrem kleinen Wert darstellt, die Ätzzeit der anorganischen Passivierungsschicht PSV1 kurz gehalten, wodurch der Durchsatz erhöht wird. Die anorganische Passivierungsschicht PSV1 wird zum Schutz des rückwärtigen Kanalbereichs des Dünnschichttransistorelements TFT vorgesehen, das heißt, zur Stabilisierung der Schwellenspannung Vth des Dünnschichttransistors, wobei es ausreichend ist, wenn eine Dicke von 0,05 bis 0,3 μm gewährleistet ist.
Obgleich bei der Ausführungsform 1 die anorganische Passivierungsschicht PSV1, die organische Isolierschicht PSV2 und die Gate-Isolierschicht GI durch individuelle photolithographische Stufen unter Verwendung individueller Photomasken jeweils unabhängig erzeugt werden, können sie bei der vorliegenden Ausführungsform in dieser Weise gemeinsam unter Verwendung einer einzigen Maske erzeugt werden, wodurch der Durchsatz zur Erzeugung des TFT-Substrats im Vergleich zur ersten Ausführungsform erheblich erhöht wird und im Ergebnis die Produktivität bei der Massenherstellung erheblich vergrößert wird.
Die gemeinsame Bearbeitung der organischen Isolierschicht PSV2 und der Gate-Isolierschicht GI und die gemeinsame Bearbeitung der organischen Isolierschicht PSV2 und der anorganischen Passivierungsschicht PSV1 können bei dieser Ausführungsform in gleicher Weise vorgenommen werden, was zum Konzept oder Umfang der vorliegenden Erfindung gehört.
Bei dieser Ausführungsform wird entsprechend, zusätzlich zu den Wirkungen von Ausführungsform 1, die Produktivität bei der Massenerzeugung erheblich erhöht.
Ausführungsform 4
Diese Ausführungsform ist ähnlich wie Ausführungsform 1 mit folgenden Unterschieden.
Planarer Aufbau des Matrixbereichs (Pixelbereich)
23 ist eine Draufsicht, die ein Pixel und seine Peripherie der Farb-Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Aktivmatrix der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Lichtsperrschicht BM
Bei dieser Ausführungsform werden Lichtsperrschichten BM in Form von Streifen lediglich in der horizontalen Richtung des Pixel-Bildmusters erzeugt. Hierdurch kann eine Verringerung des Öffnungsverhältnisses aufgrund einer Fehlausrichtung des Farbfiltersubstrats und des TFT-Substrats verhindert werden. Wenn das Bildmuster der Lichtsperrschichten in der vertikalen Richtung des Pixel-Bildmusters in horizontale Richtung verschoben wird, wird das Öffnungsverhältnis drastisch verringert. Da bei dieser Ausführungsform das Bildmuster der Lichtsperrschichten in der vertikalen Richtung entfallen ist, tritt auch dann im Wesentlichen keine Änderung des Öffnungsverhältnisses auf, wenn eine solche Fehlausrichtung auftritt. Dies wird durch einen solchen Aufbau möglich, bei dem die Gegenelektrode CT die Drain-Leitung DL vollständig überdeckt, so daß, gesehen von der Flüssigkristallschicht her, nichts vorliegt außer dem wiederholten Bildmuster der Pixelelektroden und der Gegenelektroden.
Dementsprechend ist es bei dieser Ausführungsform ausreichend, lediglich eine Lichtabschirmung am TFT und eine Lichtabschirmung am Lichtaustrittsbereich zwischen der Gegenelektrode und der Gate-Leitung vorzunehmen. Auf diese Weise kann bei dieser Ausführungsform mit der Lichtsperrschicht BM in Form von Streifen lediglich in horizontaler Richtung das Öffnungsverhältnis erheblich vergrößert werden, wodurch bei dieser Ausführungsform die Helligkeit zusätzlich zu den mit Ausführungsform 1 erzielten Effekten erhöht werden kann.
Ausführungsform 5
Diese Ausführungsform ist gleich wie die Ausführungsform 2 mit den nachstehenden Unterschieden. 24 ist eine Draufsicht auf das Pixel, und 25 ist eine Querschnittsansicht des kammförmigen Elektrodenbereichs.
Gegenelektrode CT
Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Gegenelektrode CT einen Bereich, der von der Gate-Leitung GL, der Gateelektrode GT und der Gegenelektroden-Leitung CL herausragt, die durch die leitende Schicht g3 auf der gleichen Schicht wie die Gegenelektrodenleitung CL und einen Bereich aufgebaut wird, der aus der leitenden Schicht i1 auf der organischen Isolierschicht PSV2 gebildet wird, wie dies bei Ausführungsform 2 der Fall ist. Darüber hinaus sind durchgehende Löcher in dem Bereich ausgebildet, der aus der Gegenelektroden-Leitung CL aus der leitenden Schicht g3 und dem durch die leitende Schicht i1 gebildeten Bereich auf der organischen Isolierschicht PSV2 herausragt, wobei diese Schichten elektrisch miteinander verbunden sind und so aufgebaut sind, daß sie die Drain-Leitung umfassen.
Durch einen solchen Aufbau kann bei dieser Ausführungsform das elektrische Streufeld, das für ein System mit querverlaufendem elektrischem Feld typisch ist, in wirksamerer Weise als bei Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 verringert werden, so daß ein Übersprechen verringert werden kann.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, kann gemäß der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung die sogenannte Längsschlierenbildung, die ein immanentes Problem bei Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit einem superbreiten Gesichtsfeldwinkel und bei Anwendung des Systems mit querverlaufendem elektrischem Feld darstellt, verringert werden, wodurch eine Verbesserung der Helligkeit, eine Verringerung des Stromverbrauchs, eine Verringerung der Größe der peripheren Schaltung sowie eine Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Helligkeit erzielt werden können.

Claims

Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ, die aufweist: ein erstes Substrat (SUB1) und ein zweites Substrat (SUB2), eine Flüssigkristallschicht (LC), die zwischen dem ersten Substrat (SUB1) und dem zweiten Substrat (SUB2) eingeschaltet ist, eine Vielzahl von Drain-Leitungen (DL) und eine Vielzahl von Abtastleitungen (GL), die auf dem ersten Substrat (SUB1) ausgebildet sind, eine Vielzahl von Dünnschichttransistorelementen (TFT), die auf dem ersten Substrat (SUB1) ausgebildet sind, wobei jedes dieser Dünnschichttransistorelemente mit einer der Drain-Leitungen (DL) elektrisch verbunden und über eine der Gate-Leitungen (GL) gesteuert ist, eine Vielzahl von Pixel-Elektroden (PX), die auf dem ersten Substrat ausgebildet und elektrisch mit einem entsprechenden Dünnschichttransistorelement (TFT) verbunden sind, und eine Gegenelektrode (CT), die auf dem ersten Substrat (SUB1) ausgebildet ist, wobei die Pixelelektroden (PX) und die Gegenelektrode (CT) so ausgebildet sind, dass ein zu den Oberflächen der Substrate (SUB, SUB2) ungefähr paralleles elektrisches Feld erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine organische Isolierschicht (PSV2) zwischen der Gegenelektrode (CT) und den Drain-Leitungen (DL) ausgebildet ist und die Gegenelektrode (CT) zumindest einen Bereich der Drain-Leitungen (DL) überdeckt.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Isolierschicht (PSV2) eine spezifische Dielektrizitätskonstante von nicht mehr als 4 aufweist.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelelektroden (PX) auf der organischen Isolierschicht (PSV2) ausgebildet sind.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelelektroden (PX) und die Gegenelektrode (CT) kammartig ausgebildet sind und durch längliche, schmale Elektroden gebildet werden.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (CT) über ein Durchgangsloch (TH2) mit einer Gegenelektrodenleitung (CL) verbunden ist, das durch die organische Isolierschicht (PSV2) und die Gate-Isolierschicht (GI) des entsprechenden Dünnschichttransistorelements (TFT) hindurchgeht.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine anorganische Passivierungsschicht (PSV1) auf den Dünnschichttransistorelementen (TFT) ausgebildet ist, um die Dünnschichttransistorelemente (TFT) zu schützen, und die organische Isolierschicht (PSV2) und die Gate-Isolierschicht (GI) und/oder die Passivierungsschicht (GSV1) der Dünnschichttransistorelemente (TFT) im gleichen Muster ausgebildet sind.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zweiten Substrat (SUB2) eine Lichtsperrschicht (BM, Schwarzmatrix) ausgebildet ist.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsperrschicht (BM) in Form von Streifen ausgebildet ist, die sich in der gleichen Richtung wie die Gate-Leitungen (GL) erstrecken.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der organischen Isolierschicht (PSV2) gleich oder größer als 1 μm und nicht größer als 3 μm ist.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der anorganischen Passivierungsschicht (PSV1), die das Dünnschichttransistorelement (TFT) schützt, gleich oder größer als 0,05 μm, jedoch nicht größer als 0,3 μm ist.
Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom In-Plane-Switching-Typ nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Isolierschicht (PSV2) aus einem lichtempfindlichen Harz hergestellt ist.