CH643368A5

CH643368A5 - Liquid-crystal display panel in a matrix arrangement

Info

Publication number: CH643368A5
Application number: CH913978A
Authority: CH
Inventors: Keisaku Nonomura; Keiichiro Shimizu; Kohhei Kishi; Tomio Wada
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1984-05-30
Also published as: JPS5919339B2; JPS5437697A; DE2837431A1; DE2837431C2

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeigen und betrifft eine Anzeigetafel dieser Gattung in Matrixanordnung.

Als Entwicklung der Westinghouse Electric Co. sind Flüssigkristall-Anzeigetafeln in Matrixanordnung bekannt geworden, bei denen im Verlauf des Herstellprozesses ein dünner Film aus der Dampfphase niedergeschlagen wird, über den Feldeffekttransistoren und parasitäre Kondensatoren in die Fläche der Anzeigetafel eingebaut werden; vgl. insbesondere den Fachaufsatz von T.P. Brody et al «A 6 « x 6» 20 lines per inch Liquid Crystal Display Panel» in IEEE Trans, on Electron Devices ED-20 P995,1973. In dieser Veröffentlichung ist erwähnt, dass die die Dünnfilm-Transistoren tragende Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung den verdreht-nematischen Feldeffektmodus (TN-FEM) aufwies. Nun hat sich aber gezeigt, dass diese bekannte Flüssigkristall-Anzeigetafel vom TN-FEM-Typ nur relativ kompliziert herstellbar und schwierig auf ein höheres Kontrastverhältnis zu bringen war.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flüssigkristall-Anzeigetafel der genannten Gattung vorzuschlagen, welche die Nachteile, welche die bekannte Anzeigetafel besitzt, nicht aufweist.

Die erfmdungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die sandwichartig zwischen dem Transistor einerseits und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film andererseits angeordnete Schicht mit einem Gast/Wirteffekt behaftet ist und ein mehrfarbiges Farbmaterial enthält.

Nachstehend werden einige, die Merkmale der Erfindung enthaltende Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 (a) und 1 (b) schematische Darstellungen erfin-dungsgemässer Flüssigkristall-Anzeigezellen mit Gast/Wirteffekt,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Zellenansteuer-schaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung,

Fig. 3 ein Diagramm mit drei verschiedenen Spannungs-5 Verläufen aus der Ansteuerschaltung von Fig. 2,

Fig. 4 (a) bis 4 (c) abgebrochene Darstellungen von während der Fabrikation der erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung benutzten Masken, Fig. 5 (a) bis 5 (d) perspektivische Darstellungen von io Elektrodenmustern während der Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel,

Fig. 6 (a) bis 6 (d) schematische Schnittdarstellungen zum Fertigungsablauf der Flüssigkristall-Anzeigetafel und

Fig. 7 einen abgebrochenen Querschnitt durch die fertige ls Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung.

Wie in der Beschreibungseinleitung bereits kurz angedeutet, nützt die Erfindung bei der Flüssigkristall-Anzeige den sogenannten Gast/Wirteffekt aus, es wird nämlich dem als dienenden Flüssigkristallmaterial als Gast ein mehrfarbiges 2oFarbmaterial zugesetzt und darin gelöst.

Solche Gast/Wirteffekte werden bei Flüssigkristallmaterialien in der Weise angeregt, dass man an ein solches System mit einem mehrfarbigen Farbmaterial als Gast und einem Flüssigkristallmaterial als Wirt ein elektrisches Feld anlegt, 2sund daraufhin treten sogenannte elektrische Feldmodifikationseffekte auf, die Flüssigkristallmoleküle werden zu einer Rotation um die Längsachsen des mehrfarbigen Farbmaterials veranlasst und modulieren die Lichtabsorption für Anzeigezwecke. Siehe hierzu beispielsweise die Fachdruck-3oschrift Appi. Phys. Lett. 13 91 (1968). Die entsprechende Zellenstruktur und das optische System sind in den Fig. l(a) und l(b) dargestellt.

In Fig. l(a) ist schematisch dargestellt der grundsätzliche Aufbau einer Gast/Wirteffekt-Flüssigkristallzelle vom reflek-35 tierenden Typ, es gehören hierzu eine Flüssigkristallmaterialschicht 20 mit zugesetztem mehrfarbigem Farbmaterial, ein Paar Elektroden 19 und 19', ein Paar transparenter Unterlagen 18 und 18', ein Polarisator 17 und eine an der Rückseite der Zelle angeordnete Lichtzerstreuungsplatte 21. In Ab-40 Wandlung dieser Ausführung kann gemäss Fig. 1 (b) die eine der beiden Elektroden 19 bzw. 19' als Lichtzerstreuungseinrichtung ausgebildet sein, die hier durch eine auf eine polierte Glasplatte 24 aufgebrachte AI-Elektrode 23 gebildet ist und für ein höheres Kontrastverhältnis sorgt. 45 Die Ausführung von Fig. 1 (b) bildet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Flüssigkristall-Anzeigezelle mit Gast/Wirteffekt. Eine Alternativmöglichkeit zur Bildung einer lichtzerstreuenden Elektrode besteht beispielsweise darin, dass man eine Glasplatte zunächst mit einem 5ophotoresistenten Film bestreicht, der dann durch eine geeignete Maske partiell mit Licht bestrahlt und partiell mittels Flusssäure (HF) oder dergleichen aufgelöst wird, so dass darauf eine zerklüftete Oberfläche gebildet wird. Dann wird eine Schicht AI auf der zerklüfteten Glasplattenoberfläche abgela-55gert. Dieser Alternativweg ist dann zu empfehlen, wenn nur eine Anzeigezone mit Ausnahme einer Dünnschicht-Transistor-Anordnung und X- und Y-Elektroden zu polieren ist.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung mit Gast/Wirteffekt, 6obei der jeder Matrix-Kreuzungspunkt durch einen Dünnfilm-Transistor 6 und einen parasitären Kondensator 8 angesteuert wird. Diese Tafel enthält ferner eine Drainelektrode 5, eine Flüssigkristallzelle 7, eine Gateelektrode 3, eine Sourceelektrode 1 sowie X-Leitungen n, n +1 und Y-Leitungen m, 65m+1.

In Fig. 3 ist schematisch der Verlauf der Ansteuerspannungen für die Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung von Fig. 2 dargestellt, wobei der obere Linienzug der

Sourcespannung, der mittlere Linienzug der Gatespannung und der untere Linienzug der Drainspannung zugeordnet ist. Wenn sich auch die Darstellung in Fig. 2 und 3 nur auf eine Zelle oder ein Element einer Anzeigematrix beschränkt, so sei daraufhingewiesen, dass viele solcher Zellen in der X- und Y-Richtung hintereinanderliegen und so die Anzeigematrix bilden.

Nachstehend werden einige Maskenformen (Auftra-gungs- oder Photo-Masken) sowie Fabrikationsschritte bei der Herstellung des erfindungsgemässen Dünnfilm-Transi-storanordnungs-Substrates beschrieben.

Schritt 1 : Mit Hilfe einer in Fig. 4 (a) dargestellten Maske werden gleichzeitig eine Elektrode 25 des Kondensators 8 und die Gateelektrode 3 auf das Substrat aufgebracht, das Elektrodenmaterial ist AI oder dergleichen. Perspektivisch ist dieser Schritt in Fig. 5 (a) und geschnitten in Fig. 6 (a) dargestellt.

Schritt 2: Ein beispielsweise aus Si02 bestehender Isolierfilm 26 wird ganz aufgebracht, siehe hierzu die Perspektivdarstellung des Films in Fig. 5 (b) sowie den Querschnitt in Fig. 6 (b). Dieser Isolierfilm 26 hat folgende Funktionen:

1) die Gateelektrode 3 wird im Kreuzungsbereich gegenüber einer in Schritt 4 aufgebrachten Sourceelektrode 40 elektrisch getrennt;

2) der Isolierfilm 26 dient als Isolierschicht für die Gateelektrode des Thin-Film-Transistor-Elements (TFT-Ele-ment); und

3) der Isolierfilm 26 bildet eine dielektrische Schicht für den Kondensator 8.

Schritt 3: Ein Halbleiterfilm 27 aus Tellur wird so auf den Isolierfilm 26 aufgetragen, dass er über der Gateelektrode 3 liegt; hierbei wird die Maske von Fig. 5 (b) verwendet. Per-

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spektivisch ist dieser Film in Fig. 5 (c) und im Querschnitt in Fig. 6 (c) dargestellt.

Schritt 4: Mittels einer Maske, die in Fig. 4 (c) dargestellt ist, wird eine Sourceelektrode 40, eine Drain- und eine Bild-5 elementelektrode 41 der Flüssigkristallzelle auf der Seite des TFT-Substrates gebildet. Diese Elemente bestehen aus AI, Au oder dergleichen. Perspektivisch sind diese Elektroden in Fig. 5 (d) und geschnitten in Fig. 6 (d) dargestellt.

Mit den bisher beschriebenen Schritten wird das eine Sub-lo strat bzw. die eine Unterlage 18 der erfindungsgemässen Ma-trix-Flüssigkristall-Anzeigetafel gefertigt, und sie besitzt, wie die Schnittdarstellung der fertigen Matrix-Anzeige gemäss Fig. 7 zeigt, ausserdem eine zweite Unterlage 18', die einen transparenten und elektrisch leitfahigen Film 23 trägt, der i5 sämtlichen Bildelementen gemeinsam zugeordnet ist. Anschliessend wird ein transparenter Isolierfilm a30 aus SiO, Si02 oder dergleichen über beiden Elektroden aufgetragen und mittels schräger Bedampfung oder einer Reibtechnik auf verdrehtnematische Ausrichtung behandelt. Beide Unterla-20 gen 18,18' werden durch ein Abdichtungselement 32 miteinander fest verbunden. Danach wird das Flüssigkristallmaterial 20 zusammen mit dem Farbmaterial injiziert. Zur Vervollständigung der Anzeigetafel in Matrixanordnung wird ein einziger Polarisator 17 ausserhalb dieser Flüssigkristall-An-25 zeigezelle installiert.

Es ist möglich, die Kondensator-Elektrode 25, die Gateelektrode 3 sowie die X-Leitungselektroden gleichzeitig und aus dem gleichen Material (AI) aufzutragen. Ferner ist es möglich, die Bildelement-Elektroden 41 der Flüssigkristall-30 zelle und die Source- und Drainelektroden des Dünnfilm-Transistors (TFT) zur gleichen Zeit mit dem gleichen Material (AI oder Au) aufzubringen. Dadurch wird die Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel wesentlich vereinfacht.

C

4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung, gekennzeichnet durch ein Paar Unterlagen (18,18'), von denen die eine mehrere Gateleitungen (3), mehrere dazu senkrechte Sourceleitungen(40) sowie an jedem Gate- und Sourcelei-tungskreuzungspunkt je einen durch eine Halbleiterschicht (27) aus Tellur gebildeten Dünnschicht-Feldeffekttransistor, und die andere einen transparenten und elektrisch leitfahigen Film (23) trägt; und durch eine sandwichartig zwischen dem Transistor und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film angeordnete Schicht (20) eines Flüssigkristallmaterials mit Gast/Wirteffekt.
2. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnschicht-Feldeffekttransistor eine Gateelektrode (3), eine Isolierschicht (26), eine Halbleiterschicht (27), eine Sourceelektrode (40) und eine Drainelektrode aufweist; und dass der sandwichartig zwischen der Transistoranordnung und dem transparenten und elektrisch leitfahigen Film (23) angeordneten Schicht (20) aus dem Flüssigkristallmaterial ein mehrfarbiges Farbmaterial zugesetzt ist. ■
3. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Source- und Drain-Elektroden des Dünnschicht-Tranistors und die eine Elektrode der Flüssigkristallzelle aus dem gleichen Material hergestellt sind.
4. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine Unterlage aus einem Keramikmaterial hergestellt ist.