DE19648083B4 - Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung Download PDF

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Abstract

Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einem Speicherkondensator (41a, 42, 44), mit einer Kondensatorelektrode zum Speichern einer an eine Bildelementelektrode (44) angelegten Spannung über eine konstante Zeitdauer, wobei die Einrichtung aufweist:
a) ein Isolationssubstrat (40);
b) mehrere Datenleitungen (43), die parallel über dem Isolationssubstrat (40) angeordnet sind;
c) mehrere Gateleitungen (47), die parallel über dem Isolationssubstrat (40) angeordnet sind, wobei die Gateleitungen (47) durch die Datenleitungen (43) überkreuzt und/oder überschnitten werden, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen;
d) mehrere Bildelementelektroden (44), die jeweils bei den Bildelementbereichen ausgebildet sind;
e) mehrere TFTs, die an den Kreuzungspunkten der Datenleitungen (43) und der Gateleitungen (47) ausgebildet sind, wobei jeder TFT an eine Datenleitung (43) und an eine Bildelementelektrode (44) angeschlossen ist; und
f) mehrere lichtundurchlässige Schichten (41), die auf dem Isolationssubstrat (40) ausgebildet sind, wobei jede lichtundurchlässige Schicht (41) einen Körper (41a) und mehrere Fortsätze (41b) aufweist, wobei der Körper (41a) jeweils entlang...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1, und insbesondere auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung ("TFT-LCD") mit einem Dünnschichttransistor, die eine lichtabschirmende Schicht als eine Kondensatorelektrode zum Speichern der an eine Bildelementelektrode angelegten Spannung verwendet. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Anspruch 6, um eine derartige Einrichtung herzustellen.
  • Allgemein können ein versetzter bzw. gestaffelter TFT und ein invertierter gestaffelter TFT als eine Schaltungseinrichtung in einer LCD verwendet werden. Der gestaffelte bzw. versetzte TFT hat einen Vorteil, indem durch den niedrigen Widerstand eine Gateverdrahtung möglich wird und die Anzahl der Masken beim Herstellungsverfahren im Vergleich mit dem invertierten gestaffelten TFT verringert ist. Jedoch ist eine getrennte lichtabschirmende Schicht nötig, um die Verschlechterung des TFT durch Hintergrundlicht bzw. zurückkommendes Licht zu verhindern.
  • In einer LCD mit einer aktiven Matrix, die eine TFT-Anordnung als eine Schalteinrichtung verwendet, um ein konstantes Spannungssignal an eine Bildelementelektrode anzulegen, sind von den Herstellungsverfahren für die TFT-Anordnung, die einen gestaffelten Aufbau haben, die Techniken, die die Muster bzw. Struktur mit drei Masken verwenden, die ein Maskenmuster bzw. eine Maskenstruktur für eine Gateleitung, eine Maskenstruktur für eine Datenleitung und eine Maskenstruktur für eine lichtabschirmende Schicht umfassen, besonders verwendet worden.
  • Ein Layout bzw. ein Schaltplan von Maskenmustern, die bei der Herstellung einer herkömmlichen TFT-LCD verwendet werden, wird in 3 gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt wird, gibt es eine Maskenstruktur bzw. ein Maskenmuster 1 für eine lichtabschirmende Schicht, eine Maskenstruktur 2 für eine Datenleitung und eine Bildelementelektrode bzw. ein Maskenmuster 3 für eine Gateleitung. Das Maskenmuster bzw. die Maskenstruktur 2 besteht aus einem Muster 2a für eine Datenleitung und einem Muster 2b für eine Bildelementelektrode.
  • Bezugnehmend auf 4 wird eine vereinfachte querschnittliche Struktur einer gestuften TFT-LCD, das unter Verwendung der herkömmlichen Maskenmuster nach 3 hergestellt ist, gezeigt. Zunächst wird eine undurchsichtige Metallschicht, z. B. Cr oder Al, bis zu einer Dicke von ungefähr 1000 A auf einem transparenten Isoliersubstrat 10 ausgebildet und dann unter Verwendung des Maskenmusters bzw. der Maskenstruktur 1 für eine Lichtabschirmschicht nach 3 geätzt, um eine Lichtabschirmschicht 11 auszubilden.
  • Über dem Isolationssubstrat 10 einschließlich der lichtabschirmenden Schicht 11 wird eine Zwischenisolationslage 12 ausgebildet. Ein ITO (Indium-Zinn-Oxid) einer transparenten Leitungslage wird bis zu einer Dicke von ungefähr 1000 A auf der Zwischenisolationslage 12 ausgebildet und dann unter Verwendung des Maskenmusters 2 für eine Datenleitung und eine Bildelementelektrode geätzt, um eine Datenleitung 13 und eine Bildelementelektrode 14 auszubilden. Zu dieser Zeit werden Source/Drainelektroden eines TFT (nicht gezeigt) bei dem Herstellungsschritt für die Datenleitung und die Bildelementelektrode ausgebildet.
  • Über dem Glassubstrat 10 werden eine amorphe Si-Schicht, eine Isolierlage, wie etwa eine Siliziumoxidlage, und eine Al-Schicht für eine Gateelektrode in Folge mit einer Dicke von ungefähr 1000 A, 3000 A bzw. 5000 A ausgebildet.
  • Sie werden dann unter Verwendung der Maskenstruktur bzw. des Maskenmusters 3 für eine Gateleitung geätzt, um eine Halbleiterschicht 15, eine Gateisolationslage 16 und eine Gateelektrode 17 auszubilden, wodurch ein gestaffeltes TFT-LCD ausgebildet wird.
  • Gemäß dem herkömmlichen Verfahren wird ein gestaffeltes TFT-LCD mit einem vereinfachten Verfahren unter Verwendung von drei Maskenmustern zu Zwecken der Kostenreduktion hergestellt. Jedoch hält die TFT-LCD die an eine Bildelementelektrode angelegte Spannung nicht über den TFT für eine konstante Zeitdauer aufrecht, wodurch Probleme verursacht werden, wie etwa ein Restbild bzw. Schattenbild.
  • Um das Problem eines Restbildes zu lösen, ist eine TFT-LCD vorgeschlagen worden, die einen Speicherkondensator hat, der die an eine Bildelementelektrode angelegte Spannung über den TFT über eine konstante Zeitdauer aufrecht erhält. Da jedoch das Verfahren, das drei Maskenstrukturen bzw. -muster oder mehr verwendet, ausgeführt werden sollte, um die TFT-LCD, die den Speicherkondensator anpasst, herzustellen, hat es den Nachteil, dass das Verfahren kompliziert ist und die Herstellungskosten hoch sind.
  • EP 0 660 160 A1 offenbart eine Aktivmatrixanzeige, bei der eine lichtundurchlässige Schicht anstelle einer Elektrode unter der Bildelementelektrode angeordnet ist, und zwar bei einem Glassubstrat. Demzufolge ist eine zusätzliche Elektrode erforderlich, die als zusätzliche Speicherkapazität dient.
  • JP 7-230104 A offenbart eine Aktivmatrixanzeige, bei der ein Kurzschluss zwischen Elektroden verhindert und der Einfluss einer parasitären Kapazität verkleinert werden soll. Hierzu wird eine sich erstreckende Elektrode so angeordnet, dass elektrisch eine kapazitive Kopplung zwischen der Bildelementelektrode und der Signalelektrode verringert wird. Hierzu werden lediglich Maßnahmen offenbart, um eine kapazitive Kopplung zu verringern.
  • JP 5-249492 A offenbart ein Verfahren mit einer geringeren Anzahl von Verfahrensschritten zur Ausbildung einer LCD-Vorrichtung. Dabei wird das Material der Source- bzw. Drainelektroden als das Bildelementelektrodenmaterial verwendet. Eine lichtabschirmende Schicht unter einer Bildelementelektrode zur Bildung einer Kapazität ist nicht offenbart.
  • JP 5-281574 A offenbart einen TFT, wobei eine Bildelementelektrode, welche mit einer Sourceelektrode kontaktiert ist, auf einer isolierenden Schicht ausgebildet ist. Eine Passivierungsschicht ist über dem Substrat ausgebildet und eine Speicherkapazitätselektrode, hergestellt aus einem lichtabschirmenden Material, ist über dem TFT und dem Gate sowie den Datenbusleitungen angeordnet. Eine lichtundurchlässige Schicht zusammen mit einer Bildelementelektrode zur Ausbildung eines Kondensators ist nicht offenbart.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die einfacher herzustellen und zuverlässiger im Einsatz ist. Ferner soll ein Verfahren zu deren Herstellung geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung einen Speicherkondensator mit einer Kondensatorelektrode zum Speichern einer Spannung, die an eine Bildelementelektrode angelegt ist, über eine konstante Zeitdauer, mit den folgenden Merkmalen: mehreren Datenleitungen, die parallel über einem Isolationssubstrat angeordnet sind; mehreren Gateleitungen, die parallel über dem Isolationssubstrat angeordnet sind, wobei sich die Gateleitungen mit den Datenleitungen überschneiden bzw. sich mit diesen kreuzen, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen; mehrere Bildelementelektroden, die jeweils an den Bildelementbereichen ausgebildet sind; mehrere TFTs, die an den Überschneidungs- bzw. Kreuzungspunkten der Datenleitungen und der Gateleitungen ausgebildet sind, wobei jeder TFT an eine Datenleitung und an eine Bildelementelektrode angeschlossen ist; und mehreren lichtundurchlässigen Schichten, die auf dem Isolationssubstrat ausgebildet sind, wobei jede lichtundurchlässige Schicht einen Körper und mehrere Fortsätze aufweist, wobei der Körper jeweils entlang einer Datenleitung längserstreckt ist und mit Abschnitten der Bildelementelektroden überlappt, und wobei jeder Fortsatz sich von dem Körper zu einem jeweiligen TFT erstreckt, wobei die Fortsätze der lichtundurchlässigen Schicht als lichtabschirmende Schicht der TFTs dienen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die einen Speicherkondensator umfasst, der eine Kondensatorelektrode zum Speichern einer Spannung, die an eine Bildelementelektrode angelegt ist, über eine konstante Zeitdauer enthält, umfasst insbesondere die folgenden Schritte: Ausbilden einer lichtabschirmenden Schicht, die aus einem über einem Isolationssubstrat längserstreckten Körper und mehreren Fortsätzen besteht, die sich von dem Körper erstrecken; Ausbilden einer Zwischenisolationsschicht über dem Isolationssubstrat und der lichtabschirmenden Schicht; Ausbilden einer Datenleitung, die sich entlang des Körpers der lichtabschirmenden Schicht erstreckt, einer Gateleitung und einer Bildelementelektrode, die mit dem Körper der lichtabschirmenden Schicht überlappt, wobei die Datenleitung die Gateleitung kreuzt und an einem Kreuzungspunkt von Datenleitung und Gateleitung ein TFT ausgebildet ist; und Ausbilden einer Halbleiterschicht und einer Gateisolationslage über der Zwischenisolationsschicht über dem Fortsatz; wobei sich der Fortsatz zu dem TFT erstreckt.
  • Die Aufgaben und Merkmale der Erfindung können unter Bezugnahme auf die folgende im einzelnen dargelegte Beschreibung, die beigefügten Ansprüche und die begleitenden Darstellungen besser verstanden werden, in denen:
  • 1 ein Layout von Maskenmustern bzw. -strukturen ist, die bei der Herstellung eines TFT-LCD verwendet werden, wobei ein Speicherkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst wird;
  • 2 eine vereinfachte querschnittliche Ansicht einer TFT-LCD ist, die einen Speicherkondensator anpasst, der unter Verwendung von Maskenmustern bzw. – strukturen nach 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 3 ein Layout von Maskenmustern bzw. -strukturen ist, die bei der Herstellung einer herkömmlichen TFT-LCD verwendet werden; und
  • 4 eine vereinfachte querschnittliche Ansicht einer herkömmlichen TFT-LCD ist, die unter Verwendung der Maskenmuster bzw. -strukturen nach 3 hergestellt worden ist.
  • Bezugnehmend auf 1 werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung drei Maskenmuster vorgesehen, nämlich ein erstes Maskenmuster 31 für eine Licht abschirmende Schicht, ein zweites Maskenmuster 32 für eine Gateleitung und eine Bildelementelektrode, und ein drittes Maskenmuster 33 für eine Datenleitung, die bei der Herstellung einer TFT-LCD verwendet werden, die einen Speicherkondensator aufweist.
  • Die zweite Maske 32 weist eine Datenleitungsstruktur 32a auf, die sich als eine Spalte erstreckt, und eine Bildelementelektrodenstruktur 32b, die bei dem Bildelementbereich angeordnet ist, der/durch die dritte Maskenstruktur 33 und die Datenleitungsstruktur 32a festgelegt ist. Die dritte Maskenstruktur 33 erstreckt sich in einer Zeile, die sich mit der Datenlei tungsstruktur der zweiten Maskenstruktur 32 überkreuzt bzw. schneidet. An dem Abschnitt, wo die Datenleitungsstruktur 32a der zweiten Maskenstruktur und der dritten Maskenstruktur 33 geschnitten werden, wird ein TFT (nicht gezeigt) ausgebildet.
  • Die erste Maskenstruktur 31 für eine Licht abschirmende Schicht weist einen Körper 31a auf, der eine vorbestimmte Breite und mehrere Erstreckungen bzw. Fortsätze 31b hat. Der Körper 31a ist entlang der Datenleitungsstruktur 32a der zweiten Maskenstruktur 32 längs erstreckt, wobei er sich mit dem Abschnitt des Bildelementelektrodenmusters 32b der zweiten Maskenstruktur 32 für eine Bildelementelektrode überlappt. Die Breite des Körpers 31a der ersten Maskenstruktur 31 ist größer, als die des Datenleitungsmusters 32a der zweiten Maskenstruktur 32. Jeder Fortsatz 31b der ersten Maskenstruktur 31 setzt sich von dem Körper 31a des Kreuzungspunktes der Datenleitungsstruktur 32a der zweiten Maskenstruktur 32 und der dritten Maskenstrukturen 33 fort.
  • Bezugnehmend auf 2 wird eine lichtundurchlässige Metallschicht, z. B. Cr oder Ta, usw., bis zu einer Dicke von etwa bis zu 1000 A, insbesondere 800 bis 1000 A auf einem transparenten Isolationssubstrat 40, z. B. einem Glassubstrat, ausgebildet und dann unter Verwendung der ersten Maskenstruktur 31 nach 1 geätzt, um eine Licht abschirmende Schicht 41 herzustellen.
  • Über dem Glassubstrat 40, das die Licht abschirmende Schicht 41 umfasst, wird eine Zwischenisolationslage 42, wie etwa eine Siliziumoxidlage, bis zu einer Dicke von etwa 4500 A, insbesondere 3500 bis 4500 A ausgebildet. Über bzw. auf der Zwischenisolationsschicht 42 wird ein ITO einer durchsichtigen bzw. transparenten Leitungsschicht bis zu einer Dicke von bis zu etwa 1000 A, insbesondere 800 bis 1000 A, mittels eines Sputterverfahrens bzw. Zerstäubungsverfahren ausgebildet, und dann unter Verwendung der zweiten Maskenstruktur 32 geätzt, um eine Datenleitung 43 und eine Bildelementelektrode 44 auszubilden. Zu dieser Zeit werden Source/Drainelektroden eines TFT (nicht gezeigt) bei dem Herstellungsschritt für die Datenleitung und die Bildelementelektrode ausgebildet. Die Sourceelektrode wird an eine Datenleitung 43 angeschlossen, und die Drainelektrode wird an eine Bildelementelektrode 44 angeschlossen.
  • Über dem Glassubstrat 40 werden eine amorphe Si-Schicht, eine Isolationslage, wie etwa eine Siliziumoxidlage, und eine Al-Schicht für eine Gateelektrode der Reihe nach bis zu einer Dicke von etwa 800 bis 1200 A, ca. 2000 bis 4000 A bzw. etwa 3000 bis 5000 A ausgebildet und dann unter Verwendung der dritten Maskenstruktur 33 geätzt, um in Folge eine Halbleiterschicht 45, eine Gateisolationslage 46 und eine Gateleitung 47 zu bilden, wodurch eine versetzte bzw. gestaffelte TFT-LCD ausgebildet wird. Zu dieser Zeit wird eine Gateelektrode bei dem Herstellungsschritt für die Gateleitung ausgebildet und an die Gateleitung 47 angeschlossen.
  • Entsprechend dem Layout der TFT-LCD, die einen Speicher anpasst, der unter Verwendung der Maskenstrukturen nach 1 hergestellt ist, werden mehrere Datenleitungen 43 parallel auf bzw. über dem Glasisolationssubstrat 40 angeordnet, wobei jede Datenleitung 43 eine vorbestimmte Breite hat. Mehrere Gateleitungen 47 sind parallel über bzw. auf der Glasisolation 40 angeordnet und werden mit den Datenleitungen 43 überschnitten bzw. überkreuzt, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen.
  • Mehrere der Bildelementelektroden 44 sind jeweils an den Bildelementbereichen und an den Kreuzungspunkten der Datenleitungen 43 und der Gateleitungen 47 ausgebildet, wobei mehrere TFTs ausgebildet werden und die Source/Drainelektroden von jedem TFT an jede Datenleitung bzw. jede Bildelementelektrode angeschlossen werden.
  • Mehrere Licht abschirmende Schichten 41, die aus einer lichtundurchlässigen Schicht hergestellt sind, sind auf bzw. über den Glasisolationssubstrat 40 ausgebildet, und jede Lichtabschirmschicht weist einen Körper und mehrere Erstreckungen bzw. Fortsätze auf, bzw. besteht daraus. Der Körper jeder Licht abschirmenden Schicht 41 erstreckt sich entlang jeder Datenleitung 43 und wird durch Abschnitte der Bildelementelektroden 44 überlappt, und jede Erstreckung 31b setzt sich von dem Körper 41 zu jedem TFT fort.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine TFT-LCD hergestellt werden, die einen Speicherkondensator unter Verwendung von drei Maskenstrukturen in einer herkömmlichen Weise anpasst. Folglich kann die vorliegende Erfindung das Problem eines Restbildes beseitigen, und kann auch die Ausbeute verbessern und die Herstellungskosten durch einen vereinfachten Prozess verringern.
  • Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf darstellerische Ausführungsformen beschrieben worden ist, bezweckt es diese Beschreibung nicht, in einem einschränkenden Sinne ausgelegt zu werden. Verschiedene Modifikationen bzw. Abwandlungen der darstellerischen Ausführungsformen wie auch andere Ausführungsformen der Erfindung werden den Fachleuten im Stand der Technik durch Bezugnahme auf diese Beschreibung deutlich werden. Es wird deshalb bezweckt, dass die beigefügten Ansprüche beliebige derartige Abwandlungen oder Ausführungsformen umfassen, so dass diese in den tatsächlichen Bereich der Erfindung hineinfallen.

Claims (9)

  1. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einem Speicherkondensator (41a, 42, 44), mit einer Kondensatorelektrode zum Speichern einer an eine Bildelementelektrode (44) angelegten Spannung über eine konstante Zeitdauer, wobei die Einrichtung aufweist: a) ein Isolationssubstrat (40); b) mehrere Datenleitungen (43), die parallel über dem Isolationssubstrat (40) angeordnet sind; c) mehrere Gateleitungen (47), die parallel über dem Isolationssubstrat (40) angeordnet sind, wobei die Gateleitungen (47) durch die Datenleitungen (43) überkreuzt und/oder überschnitten werden, um mehrere Bildelementbereiche festzulegen; d) mehrere Bildelementelektroden (44), die jeweils bei den Bildelementbereichen ausgebildet sind; e) mehrere TFTs, die an den Kreuzungspunkten der Datenleitungen (43) und der Gateleitungen (47) ausgebildet sind, wobei jeder TFT an eine Datenleitung (43) und an eine Bildelementelektrode (44) angeschlossen ist; und f) mehrere lichtundurchlässige Schichten (41), die auf dem Isolationssubstrat (40) ausgebildet sind, wobei jede lichtundurchlässige Schicht (41) einen Körper (41a) und mehrere Fortsätze (41b) aufweist, wobei der Körper (41a) jeweils entlang einer Datenleitung (43) längserstreckt ist und mit Abschnitten der Bildelementelektroden (44) überlappt, und wobei jeder Fortsatz (41b) sich von dem Körper (41a) zu einem jeweiligen TFT erstreckt, wobei g) die Fortsätze (41b) der lichtundurchlässigen Schicht (41) als lichtabschirmende Schicht der TFTs dienen.
  2. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, in der die lichtundurchlässige Schicht A1 aufweist.
  3. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in der der Körper (41a) der lichtundurchlässigen Schicht als eine Kondensatorelektrode des Speicherkondensators dient.
  4. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, in der die Datenleitung das gleiche Material aufweist, aus dem die Bildelementelektrode besteht.
  5. Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der die Datenleitung einen transparenten Leiterfilm aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die einen Speicherkondensator umfasst, der eine Kondensatorelektrode hat, um eine an die Bildelementelektrode angelegte Spannung über eine konstante Zeitdauer zu speichern, das die folgenden Schritte aufweist: a) Ausbilden einer lichtabschirmenden Schicht (41), die einen über einem Isolationssubstrat (40) längserstreckten Körper (41a) und mehrere Fortsätze (41b) enthält, die von dem Körper (41a) abstehen; b) Ausbilden einer Zwischenisolationsschicht (42) über dem Isolationssubstrat (40) und der lichtabschirmenden Schicht (41); c) Ausbilden einer Datenleitung (43), die sich entlang des Körpers (41a) der lichtabschirmenden Schicht (41) erstreckt, einer Gateleitung (47) und einer Bildelementelektrode (44), die mit dem Körper (41a) der lichtabschirmenden Schicht (41) überlappt, wobei die Datenleitung die Gateleitung kreuzt und an einem Kreuzungspunkt von Datenleitung und Gateleitung ein TFT ausgebildet ist; und d) Ausbilden einer Halbleiterschicht (45) und einer Gateisolationslage (46) über der Zwischenisolationsschicht (42) über dem Fortsatz (41b); wobei e) sich der Fortsatz zu dem TFT erstreckt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, in dem der Körper der lichtabschirmenden Schicht als eine Kondensatorelektrode dient.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, in dem die Datenleitung aus dem gleichen Material hergestellt wird, wie die Bildelementelektrode (44).
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, in dem die Datenleitung mit einer durchsichtigen bzw. transparenten Leiterlage ausgebildet wird.
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