Die
Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 insbesondere auf eine
solche mit aktiver Matrix, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.The
The invention relates to a liquid crystal display device
according to the preamble of claim 11 in particular to a
those with active matrix, as well as a process for their preparation.
Die
Erfindung stellt eine Weiterentwicklung früherer Erfindungen dar, die
Gegenstand der US 5
339 181 A sowie sind, auf deren Inhalt hier verwiesen wird,
soweit er nicht nachstehend dargelegt ist. Diese früheren Erfindungen
sind auch Gegenstand der auf die vorliegende Anmelderin zurückgehenden
Offenlegungsschriften DE
42 19 665 A1 und DE
43 18 028 A1 .The invention is a further development of prior inventions, the subject of the US 5 339 181 A as well as the contents of which are referred to here unless otherwise stated below. These prior inventions are also the subject of the present application to the present disclosure DE 42 19 665 A1 and DE 43 18 028 A1 ,
Zur
Deckung eines Bedarfs an benutzerorientierten, platzsparenden Anzeigeeinrichtungen,
die als Schnittstelle zwischen Mensch und Computer (und anderen
Arten von rechnerbetriebenen Geräten)
dienen, sind verschiedene Arten von Anzeigeeinrichtunqen mit flachem
Bildschirm oder flachem Anzeigefeld entwickelt worden, z.B. die
Flüssigkristallanzeige
(nachfolgend LCD bezeichnet), das Plasma-Anzeigefeld (PDP), die
Elektrolumineszenzanzeige (EL) etc., um herkömmliche Anzeigegeräte zu ersetzen,
speziell die Kathodenstrahlröhre
(CRT), die verhältnismäßig groß und sperrig
ist. Von diesen Anzeigetypen mit flachem Bildschirm findet die Weiterentwicklung
der LCD-Technologie das meiste Interesse. In einigen Ausführungen
erreicht oder übertrifft
die Farbbildqualität
der LCDs diejenige von CRTs.to
Meeting a need for user-oriented, space-saving displays,
as an interface between humans and computers (and others
Types of computer-operated devices)
serve are different types of display devices with flat
Screen or flat display panel, e.g. the
liquid-crystal display
(hereinafter referred to as LCD), the plasma display panel (PDP), the
Electroluminescent display (EL) etc. to replace conventional display devices,
especially the cathode ray tube
(CRT), which are relatively large and bulky
is. From these types of displays with flat screen finds the further development
the LCD technology most interest. In some versions
reaches or exceeds
the color image quality
LCDs are those of CRTs.
Flüssigkristallanzeigen
können
in Form einer einfachen Matrix oder einer aktiven Matrix realisiert
sein, wobei elektrooptische Eigenschaften des Flüssigkristalls ausgenutzt werden,
dessen molekulare Anordnung sich in Abhängigkeit von einem elektrischen
Feld ändert.
Speziell wird für
die LCD in der Form mit aktiver Matrix eine Kombination von Flüssigkristall-
und Halbleitertechnologie verwendet, wobei diese LCD als den CRT-Anzeigen überlegen
anzusehen ist.liquid crystal displays
can
realized in the form of a simple matrix or an active matrix
be, wherein electro-optical properties of the liquid crystal are exploited,
its molecular arrangement is dependent on an electrical
Field changes.
Especially for
the LCD in the active matrix form a combination of liquid crystal
and semiconductor technology, these being superior to the CRT displays
is to be considered.
Die
LCDs mit aktiver Matrix weisen innerhalb eines jeden einer Mehrzahl
von in einer Matrixkonfiguration angeordneten Bildpunkten ein aktives
Bauelement mit nichtlinearer Kennlinie auf, wobei die Schaltcharakteristik
des Bauelements ausgenutzt wird, um den jeweiligen Bildpunkt anzusteuern.
Ein LCD-Typ mit aktiver Matrix beinhaltet eine Speicherfunktion
mittels eines elektrooptischen Effekts des Flüssigkristalls. Als aktives
Bauelement werden üblicherweise
ein Dünnschichttransistor
(nachfolgend TFT bezeichnet) mit drei Anschlüssen oder eine Dünnschichtdiode
(TFD), z.B. vom Metall/Isolator/Metall-Typ (MIM) mit zwei Anschlüssen, verwendet.
In einer LCD mit aktiver Matrix, die derartige aktive Bauelemente
verwendet, sind Millionen oder sogar Milliarden von Bildpunkten
auf einem Glasträger
zusammen mit einer Bildpunktadressenverdrahtung integriert, um dadurch
eine Matrixtreiberschaltung zu bilden, wobei die TFTs als Schaltelemente
dienen.The
Active matrix LCDs are within each of a plurality
of pixels arranged in a matrix configuration, an active one
Component with non-linear characteristic, wherein the switching characteristic
of the device is exploited to control the respective pixel.
An active matrix LCD type includes a memory function
by means of an electro-optical effect of the liquid crystal. As active
Component are usually
a thin film transistor
(hereinafter TFT) with three terminals or a thin-film diode
(TFD), e.g. of metal / insulator / metal type (MIM) with two terminals, used.
In an active matrix LCD, such active devices
used are millions or even billions of pixels
on a glass slide
integrated with a pixel address wiring to thereby
form a matrix drive circuit, wherein the TFTs as switching elements
serve.
Für LCDs mit
aktiver Matrix, deren Anzeige für
einen großflächigen Bildschirm
dienen und eine hohe Auflösung
bereitstellen soll, wächst
jedoch die Bildpunktanzahl weiter an. Dementsprechend verringert
sich das Öffnungsverhältnis der
einzelnen Bildpunkte, was eine Helligkeitsreduktion für die LCD
zur Folge hat.For LCDs with
active matrix whose display is for
a large screen
serve and a high resolution
to provide, grows
however, the number of pixels continues. Accordingly reduced
the opening ratio of
single pixels, which is a brightness reduction for the LCD
entails.
Bei
der obigen LCD mit aktiver Matrix entsteht außerdem eine Kapazität (Cgd)
zwischen der Gate- und der Drain-Elektrode des TFTs. Wenn das Signal
des Gate-Impulses vom 1-Pegel auf 0-Pegel wechselt, erniedrigt sich
das Potential der Bildpunktelektrode aufgrund der Wirkung der obigen
Kapazität
Cgd. Diese potentialverringernde Änderung wird üblicherweise
als "Offsetspannung" bezeichnet. Wenn
die Offsetspannung den Flüssigkristall
als direkte Spannung beaufschlagt, treten unerwünschte Effekte auf, wie festgehaltenes
Bild, Erzeugung von Flimmern und ähnliches. Die Reduzierung einer
derartigen Offsetspannung ist daher notwendig, wie z.B. durch Anordnen
eines Hilfskondensators parallel zu der Flüssigkristallzelle.at
the above active matrix LCD also has a capacitance (Cgd)
between the gate and drain electrodes of the TFT. If the signal
of the gate pulse changes from 1-level to 0-level, it lowers
the potential of the pixel electrode due to the effect of the above
capacity
Cgd. This potential-reducing change usually becomes
referred to as "offset voltage". If
the offset voltage the liquid crystal
When applied as a direct voltage, undesirable effects occur as noted
Picture, generation of flicker and the like. The reduction of a
such offset voltage is therefore necessary, e.g. by arranging
an auxiliary capacitor in parallel with the liquid crystal cell.
Um
ferner die Gleichmäßigkeit
eines auf einer LCD mit aktiver Matrix angezeigten Bildes zu erhalten, ist
es notwendig, die Spannung eines ersten, über eine Datenleitung während eines
Schreibvorgangs geführten
Signals für
eine bestimmte Zeitdauer konstantzuhalten, bis ein zweites Signal
empfangen wird. Außerdem ist
wie gesagt parallel zur jeweiligen Flüssigkristallzelle ein Hilfskondensator
angeordnet, um die Bildqualität der
Anzeige zu verbessern. Wenn der Schreibvorgang in die LCD bei einer
Frequenz von 60 Hz durchgeführt wird,
beträgt
die Haltedauer 16,7 Millisekunden. Die Zeitkonstante, die durch
den Widerstand des Flüssigkristalls
und dessen Dielektrizitätskonstante
festgelegt ist, muß unter
Berücksichtigung
dieser obigen Werte ausreichend groß sein.Around
furthermore, the uniformity
of an image displayed on an active matrix LCD is
it is necessary, the voltage of a first, over a data line during one
Led writing process
Signal for
constant for a certain period of time until a second signal
Will be received. Besides that is
as mentioned parallel to the respective liquid crystal cell, an auxiliary capacitor
arranged the picture quality of the
Improve display. When writing to the LCD at a
Frequency of 60 Hz is performed,
is
the holding period is 16.7 milliseconds. The time constant, by
the resistance of the liquid crystal
and its dielectric constant
must be set under
consideration
these values above are sufficiently large.
Der
parallel zur Flüssigkristallzelle
liegende Hilfskondensator kann auf zwei Weisen gebildet werden, nämlich durch
eine Zelle vom Zusatzkapazitätstyp
(Ca-Typ) oder vom Speicherkapazitätstyp (Cs-Typ).Of the
parallel to the liquid crystal cell
lying auxiliary capacitor can be formed in two ways, namely by
a cell of additional capacity type
(Ca type) or of the storage capacity type (Cs type).
1 zeigt eine Bildpunktanordnung
einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeige,
bei der der Kondensator vom Zusatzkapazitätstyp ausgebildet ist, und 2 zeigt eine Querschnittsansicht
entlang der Linie II-II von 1. 1 shows a pixel arrangement of a conventional liquid crystal display in which the capacitor of the additional capacitance type is formed, and 2 shows a cross-sectional view taken along the line II-II of 1 ,
In 1 sind ein einzelner Bildpunktbereich
und Teile von diesen umgebenden Bildpunktbereichen dargestellt.
In der gesamten LCD-Anzeige sind Zeilen einer Anzahl von Gate-Leitungen
(1) und dazu orthogonale Spalten einer Anzahl von Datenleitungen
(5a) in einer Matrixkonfiguration angeordnet. Ein Bildpunkt
ist daher jeweils in einem der durch diese zwei Arten von Leitungen
begrenzten Bereiche gebildet. In jedem Bildpunktbereich befinden
sich ein Kondensator (Ca) vom Zusatzkapazitätstyp, ein Dünnschichttransistor
(TFT) als Schaltelement, ein lichtdurchlässiger Bereich (Öffnungsfläche), eine
transparente Bildpunktelektrode (4) sowie eine Farbfilterschicht
(21). Die Gate-Leitung (1) und die Datenleitung
(5a) werden nachfolgend als Abtastsignalleitung bzw. Anzeigesignalleitung
bezeichnet.In 1 are a single pixel area and parts of these surrounding pixel areas shown. Throughout the LCD display are rows of a number of gate lines ( 1 ) and orthogonal columns of a number of data lines ( 5a ) arranged in a matrix configuration. One pixel is therefore formed in each case in one of the areas bounded by these two types of lines. In each pixel area, an additional capacitance type capacitor (Ca), a thin film transistor (TFT) as a switching element, a transparent area (opening area), a transparent pixel electrode (FIGS. 4 ) as well as a color filter layer ( 21 ). The gate line ( 1 ) and the data line ( 5a ) are hereinafter referred to as a scanning signal line or display signal line.
Wie
in 1 zu erkennen ist,
ist eine erste Elektrode (10) jedes Kondensators (Ca) vom
Zusatzkondensatortyp als ein lappenförmiger, in einen Teil eines
jeweiligen Bildpunktes hineinragender Abschnitt der Abtastsignalleitungen
(1) gebildet. In ähnlicher
Weise ist die Gate-Elektrode (G) jedes TFT ebenso als ein integraler,
lappenförmiger,
in einen Teil eines zugehörigen
Bildpunktes hineinragender (in entgegengesetzter Richtung wie die
entsprechende erste Elektrode des Kondensators) Abschnitt einer
jeweiligen Abtastsignalleitung (1) gebildet. Jedes TFT-System beinhaltet
eine über
der Gate-Elektrode (G) gebildete Halbleiterschicht (3),
einen lappenförmigen,
senkrecht vorstehenden Abschnitt einer jeweiligen Anzeigesignalleitung
(5a) als Drain-Elektrode, die an den linken Rand der Halbleiterschicht
(3) angrenzt, eine Source-Elektrode (5b), die
an den rechten Rand der Halbleiterschicht (3) angrenzt,
sowie eine transparente Bildpunktelektrode (4). Die transparente
Bildpunktelektrode (4) besteht aus einem lichtdurchlässigen,
leitfähigen
Material, wie z.B. Indium-Zinn-Oxid (ITO).As in 1 can be seen, is a first electrode ( 10 ) of each capacitor (Ca) of the additional capacitor type as a ragged, in a part of a respective pixel projecting portion of the Abtastsignalleitungen ( 1 ) educated. Similarly, the gate electrode (G) of each TFT is also as an integral, ragged, protruding into a part of an associated pixel (in the opposite direction as the corresponding first electrode of the capacitor) portion of a respective Abtastsignalleitung ( 1 ) educated. Each TFT system includes a semiconductor layer formed over the gate electrode (G) ( 3 ), a tab-shaped, vertically protruding portion of a respective display signal line (FIG. 5a ) as a drain electrode which is connected to the left edge of the semiconductor layer ( 3 ), a source electrode ( 5b ) attached to the right edge of the semiconductor layer ( 3 ) and a transparent pixel electrode ( 4 ). The transparent pixel electrode ( 4 ) consists of a translucent, conductive material, such as indium tin oxide (ITO).
Sämtliche
Abtastsignalleitungen (1), Anzeigesignalleitungen (5a),
Kondensatoren (Ca), TFTs und Bildpunktelektroden (4) sind
als Teile einer Mehrschichtstruktur ausgebildet, welche, wie aus 2 zu erkennen, an der Innenseite
eines rückseitigen
Glasträgers
(100) angeordnet ist.All scanning signal lines ( 1 ), Indication signal lines ( 5a ), Capacitors (Ca), TFTs and pixel electrodes ( 4 ) are formed as parts of a multi-layered structure, which, as shown 2 on the inside of a back glass carrier ( 100 ) is arranged.
Im
folgenden wird der Herstellungsvorgang für die LCD mit den Kondensatoren
(Ca) vom Zusatzkapazitätstyp
näher erläutert. Die
ersten Elektroden (10) der Hilfskondensatoren (Ca) und
die Abtastsignalleitungen (1) werden gleichzeitig durch
geeignete Strukturierung eines lichtundurchlässigen, leitfähigen Materials (z.B.
bestehend aus Aluminium, Chrom, Molybdän oder Tantal), das an der
Innenseite des rückseitigen
Glasträgers
(100) unter Verwendung eines üblichen Photolithographieprozesses
abgeschieden wird, gebildet. Daraufhin wird eine Isolationsschicht
(2) über
den Abtastsignalleitungen (1), den ersten Elektroden (10)
der Kondensatoren (Ca) und den freiliegenden Bereichen der Innenseite
des rückseitigen
Glasträgers
(100) erzeugt, wie in 2 gezeigt
ist. Als nächstes
werden die Anzeigesignalleitungen (5a) und die transparenten
Bildpunktelektroden (4) getrennt gebildet, z.B. durch aufeinanderfolgende
photolithographische Prozesse. Dann wird eine Schutzschicht (6) über die
Bildpunktelektroden (4), die Anzeigesignalleitungen (5a)
und die freiliegenden Bereiche der Isolationsschicht (2)
aufgebracht, wonach die an der Innenseite des rückseitigen Glasträgers (100)
vorgesehene Mehrschichtstruktur vervollständigt ist.In the following, the manufacturing process of the LCD with the capacitance-type capacitors (Ca) will be explained in more detail. The first electrodes ( 10 ) of the auxiliary capacitors (Ca) and the scanning signal lines ( 1 ) are at the same time by suitable structuring of an opaque, conductive material (eg consisting of aluminum, chromium, molybdenum or tantalum), which on the inside of the back glass carrier ( 100 ) is deposited using a conventional photolithography process. Then an insulation layer ( 2 ) over the scanning signal lines ( 1 ), the first electrodes ( 10 ) of the capacitors (Ca) and the exposed areas of the inside of the rear glass carrier ( 100 ), as in 2 is shown. Next, the display signal lines ( 5a ) and the transparent pixel electrodes ( 4 ) formed separately, for example by successive photolithographic processes. Then a protective layer ( 6 ) via the pixel electrodes ( 4 ), the display signal lines ( 5a ) and the exposed areas of the insulation layer ( 2 ), after which the on the inside of the back glass carrier ( 100 ) provided multilayer structure is completed.
Wie
in 2 dargestellt, enthält die herkömmliche
LCD mit aktiver Matrix des weiteren einen frontseitigen Glasträger (101),
der parallel zum rückseitgen
Glasträger
(100) orientiert ist und an dessen Innenseite ebenfalls
eine Mehrschichtstruktur ausgebildet ist. Beispielsweise ist auf
der Innenseite des frontseitigen Glasträgers (101) eine (schwarze)
Matrix (20) aus einer lichtabschirmenden Schicht zur Lichtabschirmung
angeordnet. Die Lichtabschirmschicht-Matrix (20) wird durch
geeignete Strukturierung einer Lichtabschirmschicht mittels eines
herkömmlichen
photolithographischen Prozesses erzeugt, um Öffnungsflächen zu definieren, die sich über jeweils
beinahe die ganze zugehörige,
auf dem rückseitigen
Glasträger
(100) angeordnete Bildpunktelektrode (4) erstrecken.
Daraufhin wird eine Farbfilterschicht (21) über der
Lichtabschirmschicht-Matrix (20) und den freiliegenden
Flächen
der Innenseite des frontseitigen Glasträgers (101) erzeugt.
Die Farbfilterschicht (21) enthält lichttransmittierende Abschnitte
(21a), die sich innerhalb der öffnungsflächen befinden. Als nächstes wird
eine Schutzschicht (22) über der Farbfilterschicht (21)
angeordnet. Dann wird eine transparente Elektrode (23) über der
Schutzschicht (22) gebildet, wodurch die an der Innenseite
des frontseitigen Glasträgers (101)
vorgesehene Mehrschichtstruktur vervollständigt ist.As in 2 1, the conventional active matrix LCD further includes a front glass substrate (FIG. 101 ) parallel to the rear glass slide ( 100 ) is oriented and on the inside thereof also a multi-layer structure is formed. For example, on the inside of the front glass carrier ( 101 ) a (black) matrix ( 20 ) is arranged from a light-shielding layer for light shielding. The light shielding layer matrix ( 20 ) is formed by appropriately patterning a light-shielding layer by means of a conventional photolithographic process to define aperture areas that extend over nearly each of the associated ones on the backside glass substrate (FIG. 100 ) arranged pixel electrode ( 4 ). Then a color filter layer ( 21 ) over the light shielding layer matrix ( 20 ) and the exposed surfaces of the inside of the front glass carrier ( 101 ) generated. The color filter layer ( 21 ) contains light-transmitting sections ( 21a ), which are located inside the opening areas. Next, a protective layer ( 22 ) over the color filter layer ( 21 ) arranged. Then a transparent electrode ( 23 ) over the protective layer ( 22 ), whereby the on the inside of the front glass carrier ( 101 ) provided multilayer structure is completed.
Es
sei angemerkt, daß diese
herkömmliche
LCD mit aktiver Matrix des weiteren eine zwischen den frontseitigen
(101) und den rückseitigen
Glasträger
(100) geschichtete Flüssigkristall-Dünnschicht enthält, die in
Kontakt mit der transparenten Elektrode (23) und der Schutzschicht
(6) angeordnet ist. Hierzu werden nachfolgende, dem auf
diesem Gebiet tätigen
Fachmann geläufige
Prozeßschritte
zur Fixierung des frontseitigen (101) und des rückseitigen
Glasträgers
(100) unter Verwendung einer herkömmlichen (nicht gezeigten)
Dichtungsmasse ausgeführt,
wobei das Flüssigkristallmaterial
in den dazwischen gebildeten Hohlraum eingeführt und dort dicht verschlossen
gehalten wird.It should be noted that this conventional active matrix LCD further includes one between the front ( 101 ) and the rear glass carrier ( 100 Layered liquid crystal thin film, which in contact with the transparent electrode ( 23 ) and the protective layer ( 6 ) is arranged. For this purpose, subsequent process steps which are familiar to the expert in this area are known for fixing the front side ( 101 ) and the back glass carrier ( 100 ) using a conventional sealant (not shown), wherein the liquid crystal material is introduced into the cavity formed therebetween and kept sealed there.
In
dieser LCD mit aktiver Matrix vom Zusatzkapazitätstyp ist kein zusätzlicher
Prozeßschritt
notwendig, da die ersten Elektroden (10) der Kondensatoren
vom Zusatzkapazitätstyp
und die Abtastsignalleitungen (1) gleichzeitig unter Verwendung desselben
Materials strukturiert werden. Dementsprechend einfach ist der Herstellungsvorgang
für diese
LCD mit aktiver Matrix.In this auxiliary matrix type active matrix LCD no additional process step is necessary since the first electrodes ( 10 ) of the additional capacitance type capacitors and the sampling signal lines ( 1 ) are patterned simultaneously using the same material. Accordingly, the manufacturing process for this active matrix LCD is correspondingly simple.
Basierend
auf der vorstehenden Beschreibung der herkömmlichen LCD mit aktiver Matrix
ist jedoch zu bemerken, daß diese
bekannte Anordnung gewisse, nachfolgend angegebene Schwierigkeiten
mit sich bringt. Da die erste Elektrode (10) jedes Kondensators
(Ca) aus einem lichtundurchlässigen
Metall besteht und ferner mit einem beträchtlichen Teil ihrer zugeordneten
Bildpunktelektrode (4) überlappt,
wird die Öffnungsfläche jedes
Bildpunkts durch die entsprechende Überlappfläche merklich reduziert, so
daß sich
das diesbezügliche Öffnungsverhältnis verringert.
Da außerdem
die Anzeigesignalleitungen (5a) und die Bildpunktelektroden (4)
zusammen auf der gleichen Isolationsschicht (2) gebildet
werden, müssen
sie um einen vorgewählten
Abstand voneinander separiert sein, um die elektrische Isolation
zwischen ihnen sicherzustellen. Dies reduziert ebenfalls die Öffnungsfläche der
LCD und verringert so das Kontrastverhältnis und die Leuchtdichte
der LCD. Außerdem
wird, da die erste Elektrode (10) jeder Zusatzkapazität mit der
Abtastsignalleitung (1), d.h. der Gate-Leitung, verbunden
ist, die Verdrahtungskapazität
der Abtastsignalleitung stark erhöht. Deshalb erhöht sich
die Last bei Betrieb der Abtastsignalleitung, wodurch die Verzögerungszeit
des Gate-Impulssignals, d.h. die Gate-Verzögerung, anwächst.However, based on the above description of the conventional active matrix LCD, it is to be noted that this known arrangement involves certain problems as mentioned below. Because the first electrode ( 10 ) of each capacitor (Ca) consists of an opaque metal and also with a considerable part of its associated pixel electrode ( 4 ) overlaps, the opening area of each pixel is remarkably reduced by the corresponding overlap area, so that the related aperture ratio decreases. In addition, since the display signal lines ( 5a ) and the pixel electrodes ( 4 ) together on the same isolation layer ( 2 ), they must be separated by a preselected distance to ensure electrical isolation between them. This also reduces the aperture area of the LCD and thus reduces the contrast ratio and luminance of the LCD. In addition, since the first electrode ( 10 ) of each additional capacity with the scanning signal line ( 1 ), ie, the gate line, greatly increases the wiring capacity of the scanning signal line. Therefore, the load increases upon operation of the scanning signal line, whereby the delay time of the gate pulse signal, that is, the gate delay, increases.
3 stellt das Ersatzschaltbild
des LCD-Bauelementes vom herkömmlichen
Zusatzkapazitätstyp, wie
es in den 1 und 2 gezeigt ist, dar. In der
durch die Abtastsignalleitung (1) und die Anzeigesignalleitung (5a)
festgelegten Bildpunkt-Einheitsfläche sind folgende Kapazitäten vorhanden:
eine im Kreuzungsbereich der Abtastsignalleitung (1) und
der Anzeigesignalleitung (5a) gebildete Kapazität (Ccr);
eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und der ersten
Elektrode (10) des Kondensators (Ca) vom Zusatzkapazitätstyp gebildete Kapazität (Cadd); eine
zwischen der Bildpunktelektrode (4) und dem Flüssigkristall
gebildete Kapazität
(Clc); eine zwischen der Source- und der Drain-Elektrode des Dünnschichttransistors
gebildete Kapazität
(Cds); eine zwischen der Gate- und der Source-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgs); und eine zwischen der Gate- und der Drain-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgd). 3 provides the equivalent circuit of the LCD device from the conventional additional capacity type, as it in the 1 and 2 In which by the Abtastsignalleitung ( 1 ) and the indication signal line ( 5a ) are provided with the following capacitances: one in the crossing region of the scanning signal line ( 1 ) and the indication signal line ( 5a ) formed capacity (Ccr); one between the pixel electrode ( 4 ) and the first electrode ( 10 ) of the capacitor (Ca) of the additional capacitance type capacitance (Cadd); one between the pixel electrode ( 4 ) and the liquid crystal formed capacity (Clc); a capacitance (Cds) formed between the source and the drain of the thin film transistor; a capacitance (Cgs) formed between the gate and source electrodes; and a capacitance (Cgd) formed between the gate and drain electrodes.
4 zeigt eine Bildpunktanordnung
einer Flüssigkristallanzeige
mit Kondensatoren (Cs) vom Speicherkapazitätstyp mit eigener Verdrahtung,
die jeweils parallel zur Flüssigkristallzelle
gebildet sind, als eine weitere herkömmliche Methode zur Hilfskondensatoranordnung. 5 zeigt eine Querschnittsansicht
entlang der Linie IV-IV von 4 und
enthält
lediglich den unteren, d.h. rückseitigen,
Teil des Flüssigkristallanzeigefeldes.
Hierbei bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den 1 und 2 die
gleichen Elemente. 4 Fig. 12 shows a pixel array of a liquid crystal display with self-wiring type capacitance type capacitors (Cs) each formed in parallel with the liquid crystal cell as another conventional auxiliary capacitor array method. 5 shows a cross-sectional view taken along the line IV-IV of 4 and contains only the lower, ie back, part of the liquid crystal display panel. Here, the same reference numerals as in the 1 and 2 the same elements.
Zur
Verbesserung der Eigenschaften einer Anzeigeeinrichtung ist bereits
eine LCD mit aktiver Matrix vom Speicherkapazitätstyp vorgeschlagen worden,
die eine zusätzliche
Lichtabschirmschicht, die das Streulicht reduziert, und Speicherkondensatoren
mit eigener Verdrahtung aufweist (siehe "High-Resolution 10.3-in Diagonal Multicolor
TFT-LCD", M. Tsumura,
M. Kitajima, K. Funahata et al., SID 91 DIGEST, S. 215-218).to
Improving the properties of a display device is already
an active matrix LCD of the storage capacity type has been proposed,
the one additional
Light shielding layer, which reduces the stray light, and storage capacitors
with its own wiring (see "High Resolution 10.3 in Diagonal Multicolor
TFT-LCD ", M. Tsumura,
Kitajima, K. Funahata et al., SID 91 DIGEST, pp. 215-218).
In
der in obiger Veröffentlichung
offenbarten LCD mit aktiver Matrix ist, um eine hohes Kontrastverhältnis und
ein hohes Öffnungsverhältnis zu
erzielen, eine doppelte Lichtabschirmschichtstruktur angeordnet
und jeder Speicherkondensator ist durch eine eigene Verdrahtung
getrennt von der Gate-Leitung separat gebildet, um so die Eigenschaften
der LCD zu verbessern. In der Struktur der obigen doppelten lichtabschirmenden Schichtanordnung
sind eine erste Lichtabschirmschicht auf einem frontseitigen Glasträger, auf
dem wie bei den herkömmlichen
Anordnungen ein Farbfilter vorgesehen ist, sowie eine zweite Lichtabschirmschicht
auf einem rückseitigen
Glasträger,
auf dem die TFTs vorgesehen sind, gebildet. Die mit einer solchen
doppelten Lichtabschirmschichtstruktur versehene LCD besitzt ein
gegenüber
der herkömmlichen
LCD mit lediglich der ersten Lichtabschirmschicht um 6% bis 20%
verbessertes Öffnungsverhältnis. Außerdem benutzen
die Speicherkondensatoren eine gemeinsame Elektrode, wobei diese
Gate-Elektrode aus Aluminium besteht, dessen Widerstand lediglich
ein Zehntel desjenigen von Chrom (Cr) beträgt. Dadurch verbessern sich
die Verzögerungszeitcharakteristika
entlang der Abtastsignalleitung.In
in the above publication
disclosed active matrix LCD is to provide a high contrast ratio and
a high aperture ratio too
achieve a double Lichtabschirmschichtstruktur arranged
and each storage capacitor is through its own wiring
separated from the gate line separately, so the properties
to improve the LCD. In the structure of the above double light-shielding laminate
are a first Lichtabschirmschicht on a front glass slide, on
like in the conventional ones
Arrangements a color filter is provided, and a second Lichtabschirmschicht
on a back
Glass slide,
on which the TFTs are provided formed. The one with such
Double light shielding layer structure provided LCD has
across from
the conventional one
LCD with only the first light shielding layer by 6% to 20%
improved aperture ratio. Also use
the storage capacitors a common electrode, these
Gate electrode is made of aluminum whose resistance is only
one tenth of that of chromium (Cr). This will improve
the delay time characteristics
along the scanning signal line.
Die
LCD mit der doppelten Lichtabschirmschichtstruktur und der gemeinsamen
Aluminiumelektrode erfordert weitere Verbesserungen. Außerdem liegt
unerwünschterweise
eine Verringerung des Öffnungsverhältnisses
wegen der Verwendung eines lichtundurchlässigen Metalls (Aluminium)
zur Erzeugung der Elektroden des zu jedem Bildpunkt gehörigen Speicherkondensators
vor. Zudem macht der Herstellungsvorgang für die zweite Lichtabschirmschicht
die Erzeugung einer Lichtabschirmschicht vor der Bildung einer Isolationsschicht
erforderlich, nur um das Licht während
der Herstellung der TFTs abzuschirmen, so daß zusätzliche Prozeßschritte
benötigt
werden, die Kostenaufwand und Komplexität des Herstellungsprozesses
für das
LCD beträchtlich
erhöhen.The LCD having the double light-shielding layer structure and the common aluminum electrode requires further improvements. In addition, undesirably, there is a reduction in the aperture ratio due to the use of an opaque metal (aluminum) to produce the electro that of the storage capacitor associated with each pixel. In addition, the fabrication process for the second light-shielding layer requires the formation of a light-shielding layer prior to the formation of an insulating layer only to shield the light during fabrication of the TFTs, thus requiring additional process steps that significantly increase the cost and complexity of the LCD manufacturing process.
Der
in 4 gezeigte Kondensator
(Cs) vom Speicherkapazitätstyp
mit eigener, unabhängiger
Verdrahtung stellt eine Struktur dar, in welcher ein lichtdurchlässiges leitfähiges Material,
wie z.B. Indium-Zinn-Oxid (ITO) das lichtundurchlässige Metall,
z.B. Aluminium, in der oben erwähnten
herkömmlichen TFT-LCD
ersetzt. Die um die lichtdurchlässige
Bildpunktelektrode (4) herum angeordnete Lichtabschirmschichtstruktur
ist, da nicht wichtig, in 4 nicht
dargestellt. 4 zeigt
lediglich einen Teil einer großen
Anzahl von Bildpunktbereichen, die durch eine hohe Anzahl von Abtastsignalleitungen
(1) und Anzeigesignalleitungen (5a) festgelegt
sind, wie in 1 gezeigt.
Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten
Kondensator (Ca) vom Zusatzkapazitätstyp ist der Kondensator (Cs)
vom Speicherkapazitätstyp
mit eigener Verdrahtung von den Abtastsignalleitungen (1)
getrennt und durch die unabhängige,
als eine eigene leitfähige
Schicht gebildete Verdrahtung (11) mit dem Kondensator
(Cs) im benachbarten Bildpunktbereich verbunden.The in 4 The capacitor-type capacitor (Cs) of the present independent wiring type shown is a structure in which a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) replaces the opaque metal such as aluminum in the above-mentioned conventional TFT-LCD , The around the translucent pixel electrode ( 4 The light shielding layer structure arranged around is not important in FIG 4 not shown. 4 shows only a part of a large number of pixel areas, which are characterized by a high number of scanning signal lines (FIG. 1 ) and display signal lines ( 5a ), as in 1 shown. Unlike the in 1 The capacitance type capacitor (Cs) of the additional capacitance type shown is the capacitance type capacitor (Cs) having its own wiring from the scanning signal lines (FIG. 1 ) and by the independent wiring formed as a separate conductive layer ( 11 ) is connected to the capacitor (Cs) in the adjacent pixel area.
Wie
in 4 dargestellt, verwendet
die LCD mit den Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp mit unabhängiger Verdrahtung
invers gestufte TFTs als Schaltelemente. Bei Betrachtung des Herstellungsprozesses
ist zu erkennnen, daß jede
Gate-Elektrode (G), die als lappenförmiger, in den jeweiligen Bildpunktbereich hineinragender
Teil einer Abtastsignalleitung (1) gestaltet ist, jede
erste Elektrode (10a) eines jeweiligen Speicherkondensators
(Cs) und jede unabhängige
Verdrahtung (11), die eine Fortsetzung der ersten Elektrode (10a)
darstellt, so gebildet werden, daß sie parallel zum rückseitigen
Glasträger
des Flüssigkristallanzeigefeldes
liegen. Nachdem eine Isolationsschicht (2), z.B. bestehend
aus einer Siliziumnitrid(SiN)-Schicht,
auf die Vorderseite aufgebracht wurde, werden nacheinander eine
Halbleiterschicht (3) und die lichtdurchlässigen Bildpunktelektroden
(4) in einem vorgewählten
Muster erzeugt, wonach darauf die Anzeigesignalleitungen (5a) und
die Source-Elektroden
(5b) gebildet werden. Nachfolgende Prozeßschritte
werden durch eine üblicherweise
in der LCD-Technik verwendete Methode durchgeführt.As in 4 As shown, the LCD with the independent-capacitance-type capacitors uses inverse-stepped TFTs as switching elements. When considering the manufacturing process, it can be seen that each gate electrode (G), which acts as a flap-shaped part of a scanning signal line projecting into the respective pixel area (FIG. 1 ), each first electrode ( 10a ) of a respective storage capacitor (Cs) and each independent wiring ( 11 ), which is a continuation of the first electrode ( 10a ) are formed so that they are parallel to the rear glass substrate of the liquid crystal display panel. After an insulation layer ( 2 ), for example consisting of a silicon nitride (SiN) layer, has been applied to the front side, a semiconductor layer ( 3 ) and the translucent pixel electrodes ( 4 ) in a preselected pattern, after which the display signal lines ( 5a ) and the source electrodes ( 5b ) are formed. Subsequent process steps are performed by a method commonly used in the LCD art.
Da
die Flüssigkristallanzeige
mit dem Kondensator vom Speicherkapazitätstyp mit unabhängiger Verdrahtung,
wie in den 4 und 5 dargestellt, eine lichtdurchlässige ITO-Schicht
zur Erzeugung der ersten Elektroden (10a) der Speicherkondensatoren
(Cs) verwendet, verringert sich die Öffnungsfläche nicht so stark wie im Fall
des Typs mit lichtundurchlässiger
Elektrode. Da jedoch keine Lichtabschirmschicht auf dem rückseitigen
Glasträger
des Flüssigkristallanzeigefeldes
entlang der Bildpunktelektrode exisiert, ist das Kontrastverhältnis dieser
LCD be trächtlich
reduziert, und es wird ein zusätzlicher
Prozeß zur
Bildung der ersten Eletkroden (10a) der Speicherkondensatoren
(Cs) benötigt
(dieser Prozeß wird
durch Abscheidung eines zusätzlichen
lichtdurchlässigen,
leitfähigen
Materials, z.B. ITO, das von dem lichtundurchlässigen, leitfähigen Material
der Abtastsignalleitungen verschieden ist, sowie durch Ätzen des
lichtdurchlässigen,
leitfähigen
Materials durchgeführt).
Darüber
hinaus ist die Herstellungsausbeute in diesem Fall nicht zufriedenstellend,
da die Kreuzungsbereiche der Verdrahtungen verglichen mit der in 1 gezeigten LCD mehr werden.Since the liquid crystal display with the capacitor of the storage capacity type with independent wiring, as in the 4 and 5 a translucent ITO layer for producing the first electrodes ( 10a ) of the storage capacitors (Cs), the opening area does not decrease as much as in the case of the opaque type electrode. However, since there is no light-shielding layer on the backside glass substrate of the liquid crystal display panel along the pixel electrode, the contrast ratio of this LCD is considerably reduced, and an additional process for forming the first electrode electrodes (FIG. 10a ) of the storage capacitors (Cs) is required (this process is performed by depositing an additional transparent conductive material, eg ITO, other than the opaque conductive material of the scanning signal lines, and by etching the transparent, conductive material). In addition, the manufacturing yield in this case is unsatisfactory because the crossing portions of the wirings are compared with those in FIG 1 shown LCD more.
6 zeigt ein Ersatzschaltbild
des in den 4 und 5 dargestellten LCD-Bauelementes
vom herkömmlichen
Hilfskondensatortyp. In der durch die Abtastsignalleitung (1)
und die Anzeigesignalleitung (5a) festgelegten Bildpunkt-Einheitsfläche treten
folgende Kapazitäten
auf: eine im Kreuzungsbereich der Abtastsignalleitung (1)
und der Anzeigesignalleitung (5a) gebildete Kapazität (Ccr);
eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und der ersten
Elektrode (10a) des gegenüberliegenden Speicherkondensators
(Cs) gebildete Kapazität
(Cst); eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und dem
Flüssigkristall
gebildete Kapazität
(Clc); eine zwischen der Source- und der Drain-Elektrode des Dünnschichttransistors
gebildete Kapazität
(Cds); eine zwischen der Gate- und der Source-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgs); und eine zwischen der Gate- und der Drain-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgd). 6 shows an equivalent circuit diagram of the in 4 and 5 represented LCD device of the conventional auxiliary capacitor type. In through the scanning signal line ( 1 ) and the indication signal line ( 5a ) have the following capacities: one in the crossing region of the scanning signal line ( 1 ) and the indication signal line ( 5a ) formed capacity (Ccr); one between the pixel electrode ( 4 ) and the first electrode ( 10a ) of the opposite storage capacitor (Cs) formed capacitance (Cst); one between the pixel electrode ( 4 ) and the liquid crystal formed capacity (Clc); a capacitance (Cds) formed between the source and the drain of the thin film transistor; a capacitance (Cgs) formed between the gate and source electrodes; and a capacitance (Cgd) formed between the gate and drain electrodes.
Für die in
den 4 bis 6 gezeigte LCD vom Speicherkapazitätstyp mit
unabhängiger
Verdrahtung kann die Kapazität
der Gate-Verdrahtung (Cin) durch die folgende Gleichung (1) bestimmt
werden: Cin = Ccr
+ Cgs + 1/((1/Cgd) + (1/(Clc + Cst))) (1) For those in the 4 to 6 In the case of the independent-wiring-type memory LCD shown, the capacity of the gate wiring (Cin) can be determined by the following equation (1): Cin = Ccr + Cgs + 1 / ((1 / Cgd) + (1 / (Clc + Cst))) (1)
Für die in
den 1 bis 3 dargestellte LCD vom Zusatzkapazitätstyp kann
hingegen die Kapazität
der Gate-Verdrahtung (Cad) durch die folgende Gleichung (2) erhalten
werden: Cad = Cin
+ 1/((1/Cst) + (1/(Clc + Cgs))) (2) For those in the 1 to 3 On the other hand, the auxiliary capacitance-type LCD shown can obtain the capacitance of the gate wiring (Cad) by the following equation (2). Cad = Cin + 1 / ((1 / Cst) + (1 / (Clc + Cgs))) (2)
Ein
Vergleich der obigen Gleichungen (1) und (2) ergibt, daß die Gate-Leitungskapazität für eine LCD vom
Zusatzkapazitätstyp
um ein Mehrfaches größer ist
als diejenige einer LCD vom Speicherkapazitätstyp. Folglich wird beim Betrieb
der Gate-Leitung der LCD vom Zusatzkapazitätstyp deren Last erhöht, was
die Gate-Verzögerung
vergrößert.One
Comparison of the above equations (1) and (2) reveals that the gate line capacitance for an LCD of
Additional capacity Type
is several times larger
as that of a memory-type LCD. Consequently, during operation
the gate line of the auxiliary capacity type LCD increases its load, which
the gate delay
increased.
Aus
obigem folgt, daß es,
obleich der Herstellungsprozeß bei
der LCD vom Zusatzkapazitätstyp
vereinfacht ist, aufgrund der Gate-Verzögerung, da ja die Gate-Verdrahtungskapazität groß ist, schwierig
ist, ein gleichmäßiges Bild
zu erzielen. Demgegenüber
ist zwar die Gate-Verdrahtungskapazität der LCD vom Speicherkondensatortyp
gering. Jedoch verringert die Bildung der ersten Elektrode des Speicherkondensators
unter Verwendung eines lichtundurchlässigen Metalls, was den Herstellungsvorgang
derselben vereinfacht, das Öffnungsverhältnis beträchtlich.
Die Verwendung eines transparenten Materials bei der Erzeugung der
ersten Elektrode des Speicherkondensators verbessert zwar das Öffnungsverhältnis, macht
jedoch einen zusätzlichen
Prozeßschritt
notwendig. Beide LCDs vom Hilfskondensatortyp weisen zudem zahlreiche
Kreuzungspunkte der Verdrahtungsschichten auf, was die Gefahr für Unterbrechungsdefekte
oder Kurzschlüsse
der Verdrahtung erhöht.Out
above it follows that
same as the manufacturing process at
the additional capacity type LCD
is simplified, because of the gate delay, since the gate wiring capacity is large, difficult
is, a uniform picture
to achieve. In contrast,
Although the gate wiring capacity of the storage capacitor type LCD is
low. However, formation of the first electrode of the storage capacitor decreases
using an opaque metal, what the manufacturing process
same simplified, the aperture ratio considerably.
The use of a transparent material in the production of
Although the first electrode of the storage capacitor improves the aperture ratio, makes
however, an additional
process step
necessary. Both auxiliary capacitor type LCDs also have many
Crossing points of the wiring layers, which is the danger for interruption defects
or short circuits
the wiring increases.
Um
eine Verbesserung hinsichtlich der Probleme zu erreichen, die sich
für die
oben erwähnte
Flüssigkristallanzeige
vom Zusatzkapazitätstyp
(1 bis 3) sowie für diejenige vom Speicherkapazitätstyp mit
unabhängiger
Verdrahtung (4 bis 6) auftreten, haben S. S.
Kim et al. (einschließlich
einer der jetzigen Erfinder) eine Erfindung angegeben, bei der die
LCD- Kondensatoren
eines Speicherkapazitätstyps
beinhaltet, die mit einer Ringelektrode gestaltet sind, die einer
zugehörigen
transparenten Bildpunktelektrode gegenüberliegt und selbige ringförmig umgibt,
siehe die US-Patentanmeldung Nr. 07/934.396 bzw. DE 42 19 665 A1 . Die dort offenbarte
LCD wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 erläutert. Hierbei
bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Komponenten wie in
den 1, 2, 4 und 5.In order to achieve an improvement in the problems associated with the above-mentioned additional capacity type liquid crystal display (FIG. 1 to 3 ) as well as for the storage capacity type with independent wiring ( 4 to 6 ), SS Kim et al. (including one of the present inventors) discloses an invention in which the LCD capacitors include a memory capacitance type designed with a ring electrode facing and surrounding an associated transparent pixel electrode, see US Patent Application No. 07 / 934,396 or US Pat , DE 42 19 665 A1 , The LCD disclosed therein will be described below with reference to FIGS 7 and 8th explained. Here, like reference numerals designate the same components as in FIGS 1 . 2 . 4 and 5 ,
Wie
aus einem Vergleich der 7 mit
den 1 und 4 ersichtlich ist, wird die
in 7 gezeigte LCD mit
aktiver Matrix nach der herkömmlichen
Methode hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Anordnung der ersten
Elektroden (10) der zu jeweiligen Bildpunktelektroden (4)
gehörigen
Speicherkondensatoren (Cs), d.h. Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp, derart
geändert
ist, daß jede
erste Elektrode (10) im Randbereich der Bildpunktelektrode
(4) angeordnet ist, um das Öffnungsverhältnis und das Kontrastverhältnis der
LCD verglichen mit der herkömmlichen
LCD zu erhöhen.
Genauer gesagt ist die lichtundurchlässige Metallschicht, aus der
die Anzeigesignalleitungen (5a) und die ersten Elektroden
(10) der Speicherkondensatoren (Cs) gebildet sind, derart
strukturiert, daß die
ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren (Cs) im
wesentlichen ihre jeweils zugeordneten Bildpunktelektroden (4)
umgeben und bevorzugt nur mit einem randseitigen Bereich derselben überlappen
(d.h. darunterliegen). Wie deutlicher in 8 (ein Schnitt entlang der Linie VI-VI
der 7) zu erkennen ist,
ist die erste Elektrode (10) des Kondensators (Cs) im wesentlichen
unterhalb der auf der Innenseite des frontseitigen Glasträgers (101)
vorgesehenen Lichtabschirmschicht-Matrix (20) angeordnet
und erstreckt sich nicht bis zur Umrandung der Öffnungsfläche, wodurch das Öffnungsverhältnis verglichen
mit demjenigen der herkömmlichen
LCD mit aktiver Matrix beträchtlich
erhöht
ist.As if from a comparison of 7 with the 1 and 4 is apparent, the in 7 shown active matrix LCD manufactured according to the conventional method, with the exception that the arrangement of the first electrode ( 10 ) to respective pixel electrodes ( 4 ) storage capacitors (Cs), ie capacitors of the storage capacity type, is changed such that each first electrode ( 10 ) in the edge region of the pixel electrode ( 4 ) is arranged to increase the aperture ratio and contrast ratio of the LCD as compared with the conventional LCD. More specifically, the opaque metal layer from which the display signal lines (FIG. 5a ) and the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors (Cs) are formed, structured such that the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors (Cs) essentially their respective associated pixel electrodes ( 4 ) and preferably only overlap (ie lie underneath) with a marginal area thereof. How clearer in 8th (a section along the line VI-VI of 7 ), the first electrode ( 10 ) of the capacitor (Cs) substantially below that on the inside of the front glass carrier ( 101 ) provided light shielding layer matrix ( 20 ) and does not extend to the periphery of the opening area, whereby the aperture ratio is considerably increased as compared with that of the conventional active matrix LCD.
Zusätzlich dient
die entlang des Randbereiches jeder zugehörigen Bildpunktelektrode (4)
gebildete erste Elektrode (10) jedes Kondensators (Cs)
als eine zusätzliche
Lichtabschirmschicht, wie in 8 illustriert ist.
Das bedeutet, daß die
erste Elektrode (10) die Menge an Streulicht minimiert,
das aus dem außerhalb
der Umrandung der Öffnungsfläche gelegenen
Flüssigkristallbereich
kommend durch die Öffnungsfläche des frontseitigen
Glasträgers
(101) hindurchtritt.In addition, along the edge region of each associated pixel electrode ( 4 ) formed first electrode ( 10 ) of each capacitor (Cs) as an additional light shielding layer, as in 8th is illustrated. This means that the first electrode ( 10 ) minimizes the amount of stray light coming from the liquid crystal region located outside the border of the opening surface, through the opening surface of the front glass carrier ( 101 ) passes.
Im
Fall der in 2 dargestellten
herkömmlichen
LCD mit aktiver Matrix ist ersichtlich, daß jedwedes Fremdlicht, das
den frontseitigen Glasträger
(101) mit einem Einfallswinkel größer als θ1 erreicht,
durch die Öffnungsfläche des
frontseitigen Glasträgers
(101) hundurchtritt. Im Fall der LCD nach der US-Patentanmeldung Nr.
071934.396 tritt hingegen nur Fremdlicht durch die Öffnungsfläche des
frontseitigen Glasträgers
hindurch, das auf den frontseitigen Glasträger mit einem Einfallswinkel
größer als θ2 einfällt,
wie in 8 illustriert
ist. Zusätzliches
Licht (oder Streulicht), welches unter einem Winkel kleiner als θ2 zum frontseitigen Glasträger einfällt, wird
durch die erste Elektrode (10) des benachbarten Speicherkondensators
abgefangen. Verglichen mit der zuvor erwähnten, bekannten LCD mit aktiver
Matrix reduziert daher die LCD nach der US-Patentanmeldung Nr. 07/934.396
die Menge an durch die Öffnungsfläche des
frontseitigen Glasträgers
(101) hindurchtretendem Streulicht um einen Betrag, der
proportional zur Differenz zwischen θ2 und θ1 ist, was das Kontrastverhältnis beträchtlich
erhöht.In the case of in 2 In the conventional active matrix LCD shown, it can be seen that any extraneous light illuminating the front glass substrate (FIG. 101 ) is reached with an angle of incidence greater than θ 1 , through the opening surface of the front glass carrier ( 101 ) Dog passing. In contrast, in the case of the LCD according to US patent application no. 071934396, only extraneous light passes through the opening surface of the front glass substrate, which is incident on the front glass substrate with an angle of incidence greater than θ 2 , as in FIG 8th is illustrated. Additional light (or scattered light) incident at an angle smaller than θ 2 to the front glass substrate is transmitted through the first electrode (FIG. 10 ) of the adjacent storage capacitor intercepted. Compared with the aforementioned known active matrix LCD, therefore, the LCD according to US Patent Application No. 07 / 934,396 reduces the amount of light passing through the opening area of the front glass substrate (US Pat. 101 ) by an amount proportional to the difference between θ 2 and θ 1 , which considerably increases the contrast ratio.
Zwar
stellt die Flüssigkristallanzeige
mit den Speicherkondensatoren mit ringförmiger Elektrode eine Verbesserung
hinsichtlich der Anzeigeeigenschaften dar, d.h. ein besseres Öffnungsverhältnis, ein
vergrößertes Kontrastverhältnis etc..
Jedoch können
aufgrund des Auftretens von Verunreinigungen oder eines schwach isolierenden
Films an Verdrahtungskreuzungen (Kreuzungspunkte der Abtastsignalleitungen
(1) und der Anzeigesignalleitungen (5a)) Leiterbahnunterbrechungen
in den Abtastsignalleitungen (1) und/oder Kurzschlüsse zwischen
den Abtastsig nalleitungen (1) und den Anzeigesignalleitungen
(5a) entstehen, was die Ausbeute der hergestellten Flüssigkristallanzeigen
beträchtlich
verringert.Although the liquid crystal display with the annular electrode storage capacitors is an improvement in display characteristics, ie, a better opening ratio, an enlargement However, due to the occurrence of impurities or a weakly insulating film at wiring intersections (crossing points of the scanning signal lines (FIG. 1 ) and the display signal lines ( 5a )) Trace breaks in the scan signal lines ( 1 ) and / or short circuits between the sampling lines ( 1 ) and the display signal lines ( 5a ), which considerably reduces the yield of the produced liquid crystal displays.
Um
die Schwierigkeiten von Leiterbahnunterbrechungen in Abtastsignalleitungen
(1) und/oder Kurzschlüssen
zwischen Abtastsignalleitungen (1) und Anzeigesignalleitungen
(5a) ohne Verringerung des Öffnungsverhältnisses und des Kontrastverhältnisses
zu überwinden,
wird in der US-Patentanmeldung Nr. 08/070.717 und entsprechend in DE 43 18 028 A1 eine
Erfindung angegeben, bei der in jeder Zeile benachbarte erste Elektroden
der Kondensatoren unter Verwendung von Redundanz-Verbindungsleitern
elektrisch miteinander verbunden sind oder bei der die LCD für jeden
Bildpunkt verdoppelte Abtastsignalleitungen aufweist, die mit diesen
ersten Elektroden der Kondensatoren elektrisch verbunden sind.To overcome the difficulties of trace breaks in scan signal lines ( 1 ) and / or short circuits between scanning signal lines ( 1 ) and display signal lines ( 5a ) with no reduction in aperture ratio and contrast ratio is disclosed in U.S. Patent Application No. 08 / 070,717, and correspondingly US Pat DE 43 18 028 A1 discloses an invention in which adjacent first electrodes of the capacitors are electrically interconnected in each row using redundancy interconnecting conductors, or wherein the LCD has for each pixel doubled scanning signal leads electrically connected to these first electrodes of the capacitors.
9 zeigt eine Bildpunktanordnung
einer Flüssigkristallanzeige
gemäß einer
Ausführungsform
der dort offenbarten Erfindung, wobei die gleichen Bezugszeichen
wie diejenigen in den 1 bis 8 die gleichen Komponenten
bezeichnen. 9 shows a pixel arrangement of a liquid crystal display according to an embodiment of the invention disclosed therein, wherein the same reference numerals as those in the 1 to 8th denote the same components.
Bezugnehmend
auf 9 entspricht die
Flüssigkristallanzeige
derjenigen von 7 mit
einer ringförmig
strukturierten Kondensatorelektrode, mit der Ausnahme, daß zwischen
den ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren, die
in jedem Bildpunktbereich derart gebildet sind, daß die ersten
Elektroden (10) der Speicherkondensatoren (Cs) im wesentlichen
ihre zugehörigen
Bildpunktelektroden (4) umgeben, ein Redundanz-Verbindungsbereich
(12) angeordnet ist. Die Redundanz-Verbindungsbereiche
(12), die zwischen den ersten Elektroden (10)
aller Speicherkondensatoren verbindend vorgesehen sind, werden gleichzeitig
mit dem Muster für
die ersten Elektroden (10) gebildet und überschneiden
sich mit den Anzeigesignalleitungen (5a), wobei eine dielektrische
Schicht dazwischengefügt
ist.Referring to 9 the liquid crystal display corresponds to that of 7 with a ring-structured capacitor electrode, with the exception that between the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors formed in each pixel area such that the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors (Cs) essentially their associated pixel electrodes ( 4 ), a redundancy connection area ( 12 ) is arranged. The redundancy connection areas ( 12 ) between the first electrodes ( 10 ) of all the storage capacitors are provided, are connected simultaneously with the pattern for the first electrodes ( 10 ) and overlap with the display signal lines ( 5a ) with a dielectric layer interposed therebetween.
10 zeigt eine Bildpunktanordnung
einer Flüssigkristallanzeige
gemäß der anderen
Ausführungsform
der dortigen Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen wie diejenige
in den 1 bis 8 gleiche Komponenten bezeichnen. 10 shows a pixel arrangement of a liquid crystal display according to the other embodiment of the present invention, wherein like reference numerals as those in the 1 to 8th designate the same components.
Unter
Bezugnahme auf 10 entspricht
diese Flüssigkristallanzeige
weitgehend der in 7 gezeigten
mit ringförmig
strukturierter Kondensatorelektrode. Die in 10 dargestellte Flüssigkristallanzeige ist dadurch
charakterisiert, daß ihre
Abtastsignalleitungen verdoppelt sind und erste Abtastsignalleitungen
(1a) sowie zweite Abtastsignalleitungen (1b) enthält, im Gegensatz
zu der Bildpunktanordnung der in 7 gezeigten,
oben beschriebenen Flüssigkristallanzeige.
Eine Mehrzahl von Abtastsignalleitungen, die jeweils aus einem Elektrodenpaar
einer ersten Abtastsignalleitung (1a) und einer zweiten
Abtastsignalleitung (1b) bestehen, sind in vorbestimmten
Abständen
angeordnet. Die Bildpunktbereiche sind hierbei innerhalb jeweils
einer ersten und einer zweiten Abtastsignalleitung (1a, 1b)
sowie zwei Anzeigesignalleitungen (5a) festgelegt.With reference to 10 corresponds to this liquid crystal display largely in 7 shown with annular structured capacitor electrode. In the 10 The illustrated liquid crystal display is characterized in that its scanning signal lines are doubled and first scanning signal lines ( 1a ) as well as second scanning signal lines ( 1b ) contains, in contrast to the pixel arrangement of 7 shown, liquid crystal display described above. A plurality of scanning signal lines, each of a pair of electrodes of a first Abtastsignalleitung ( 1a ) and a second scanning signal line ( 1b ) are arranged at predetermined intervals. The pixel areas are in each case within a first and a second Abtastsignalleitung ( 1a . 1b ) and two display signal lines ( 5a ).
Darüber hinaus
ist verglichen mit 7 der
als Schaltelement verwendete Dünnschichttransistor
TFT nicht auf einem integralen, lappenförmigen, vorstehenden Abschnitt
einer zugehörigen
Abtastsignalleitung (1), sondern auf der ersten Abtastsignalleitung
(1a) gebildet. Um zu der ersten Abtastsignalleitung (1a)
zu passen und dadurch das Öffnungsverhältnis der
Flüssigkristallanzeige
zu maximieren, ist die Gate-Elektrode des Dünnschichttransistors um 90° gedreht
angeordnet.In addition, compared with 7 the thin-film transistor TFT used as a switching element does not rest on an integral, flap-shaped, protruding section of an associated scanning signal line (FIG. 1 ), but on the first scanning signal line ( 1a ) educated. To go to the first scanning signal line ( 1a ) and thereby maximize the aperture ratio of the liquid crystal display, the gate of the thin film transistor is rotated by 90 °.
In
der obigen, in den 9 und 10 gezeigten Flüssigkristallanzeige
sind die Redundanz-Verbindungsbereiche zum Verbinden der ersten
Elektroden der Kondensatoren oder die zweifachen Abtastsignalleitungen durch
eine einfache Änderung
der Strukturauslegung gebildet, ohne daß ein zusätzlicher Prozeßschritt
erforderlich ist. Die erste Elektrode ist als Ringtyp gestaltet,
was die Benutzung einer maximalen Bildpunktfläche ermög licht und somit das Öffnungsverhältnis der
LCD erhöht.
Da die erste Elektrode des Spicherkondensators als eine zusätzliche
Lichtabschirmschicht fungiert, wird außerdem das Kontrastverhältnis beträchtlich
gesteigert.In the above, in the 9 and 10 In the liquid crystal display shown, the redundant connection portions for connecting the first electrodes of the capacitors or the dual scanning signal lines are formed by a simple change in the structural design, without requiring an additional process step. The first electrode is designed as a ring type, which allows the use of a maximum pixel area light and thus increases the aperture ratio of the LCD. In addition, since the first electrode of the memory capacitor functions as an additional light-shielding layer, the contrast ratio is considerably increased.
Zusätzlich ist
ein Redundanz-Verbindungsbereich zur Verbindung der ersten Elektroden
der Kondensatoren untereinander gebildet oder die Abtastsignalleitungen
sind verdoppelt, so daß Unterbrechungs-
und Kurzschlußdefekte
der Abtastsignalleitung in den Kreuzungsbereichen der Verdrahtungen
vermindert bzw. repariert werden können. Bezugnehmend auf 10 tritt beispielsweise
ein Unterbrechungsdefekt bezüglich
einer Anzeigesignalelektrode (5a) auf, wenn Unterbrechungen
in den Kreuzungsbereichen mit der ersten und der zweiten Abtastsignalelektrode
(1a, 1b) auftreten, jedoch nicht, wenn eine Unterbrechung
entweder nur mit der ersten Abtastsignalelektrode (1a)
oder nur mit der zweiten Abtastsignalelektrode (1b) auftritt.
Wenn andererseits ein Kurzschluß zwischen
einer der beiden Abtastsignalelektroden (1a, 1b)
und der Anzeigesignalelektrode (5a) auftritt, kann ein
solcher Kurzschlußdefekt
mittels Durchtrennen der Signalleitung beidseits des Kreuzungsbereiches,
in welchem der Kurzschluß aufgetreten
ist, repariert werden. Da die Abtastsignalelektrode doppelt vorhanden
ist, kann ein derartiger Kurzschlußdefekt auf einfache Weise
behoben werden.In addition, a redundancy connection area for connecting the first electrodes of the capacitors to each other is formed, or the scanning signal lines are doubled, so that interruption and short-circuit defects of the scanning signal line in the crossing areas of the wirings can be reduced or repaired. Referring to 10 For example, a breakage defect occurs with respect to a display signal electrode (FIG. 5a ) when intersections in the intersection areas with the first and second scanning signal electrodes ( 1a . 1b ), but not when an interrupt is either only with the first scanning signal electrode ( 1a ) or only with the second scanning signal electrode ( 1b ) occurs. On the other hand, if a short circuit between one of the two scanning signal electrodes ( 1a . 1b ) and the indicator signal electrode ( 5a ) occurs, such a short circuit defect can be repaired by severing the signal line on both sides of the crossing region in which the short circuit has occurred. Since the scanning signal electrode is duplicated, such short-circuit defect can be easily eliminated.
In
der EP 0 592 063 A2 ,
der JP 04-090513 A und der JP 03-232274
A sind als technologischer Hintergrund ebenfalls Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen
beschrieben.In the EP 0 592 063 A2 , JP 04-090513 A and JP 03-232274 A are also described as a technological background liquid crystal display devices.
Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer
Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, die
ein hohes Öffnungsverhältnis und
ein hohes Kontrastverhältnis
aufweist, ein helles und gleichmäßiges Bild liefert
und mit hoher Ausbeute herstellbar ist, sowie eines Verfahrens zu
deren Herstellung zugrunde.Of the
Invention is the technical problem of providing a
Liquid crystal display device, the
a high aperture ratio and
a high contrast ratio
has a bright and even image
and can be produced in high yield, as well as a method to
based on their preparation.
Dieses
Problem wird durch eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 25 oder 26 gelöst.This
Problem is solved by a liquid crystal display device
with the features of claim 1 and by a manufacturing method
solved with the features of claim 25 or 26.
Bei
der ersten Lösungsvariante
gemäß Anspruch
1 ist die erste Elektrode eines Speicherkondensators ringförmig gestaltet
und besitzt eine von den Abtastsignalleitungen unabhängige Ansteuerungsverdrahtung, was
Defekte aufgrund von Leiterbahnunterbrechungen und/oder -kurzschlüssen reduziert.at
the first solution variant
according to claim
1, the first electrode of a storage capacitor is ring-shaped
and has a driving wiring independent of the scanning signal lines, which
Defects due to trace breaks and / or short circuits reduced.
Zur
Herstellung können
die ersten Elektroden der Kondensatoren jeweils durch eine geeignete,
einfache Veränderung
des Strukturierungsmusters während
der Bildung der Abtastsignalleitungen oder von Bondinseln erzeugt
werden, ohne daß ein
zusätzlicher
Prozeßschritt
erforderlich ist, was den Herstellungsvorgang vereinfacht. Die Bildung
der ersten Elektroden mit ringförmiger
Gestalt erlaubt die Ausnutzung eines maximalen Bildpunktbereiches,
was das Öffnungsverhältnis für die LCD
erhöht.
In den Fällen,
in denen die erste Elektrode der Speicherkondensatoren als zusätzliche
Lichtabschirmschicht dient, werden das Kontrastverhältnis und
die Effektivität
der Lichtausbeute beträchtlich
erhöht.
Die Ausbildung der ersten Elektroden der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp vom
Typ mit unabhängiger
Verdrahtung verbessert zudem den Freiraum hinsichtlich der Wahl
des ansteuernden Impulssignals für
die Flüssigkristallanzeige
und reduziert die RC-Verzögerung.
Die Duplizierung der Verbindungsbereiche zum Verbinden der ersten
Kondensatorelektroden untereinander kann die Anzahl von Unterbrechungs-
und Kurzschlußdefekten
auf den Ansteuerleitungen für
die ersten Elektroden, wie sie in den Kreuzungsbereichen der Leiterbahnen
auftreten können,
verringern und deren Reparatur ermöglichen, was die Ausbeute für die hergestellten
LCDs beträchtlich
er höht.
Des weiteren wird bei der Flüssigkristallanzeige,
die erste Elektroden sowohl vom Zusatzkapazitätstyp als auch vom Speicherkapazitätstyp aufweist,
die Gate-Verdrahtungskapazität
verglichen mit einer Flüssigkristallanzeige,
die lediglich Kondensatoren vom Zusatzkapazitätstyp aufweist, herabgesetzt,
was wiederum die RC-Zeitkonstante verringert.to
Can manufacture
each of the first electrodes of the capacitors by a suitable,
simple change
of patterning pattern during
the formation of the scanning signal lines or of bonding islands generated
be without one
additional
process step
is required, which simplifies the manufacturing process. The education
the first electrode with annular
Shape allows the utilization of a maximum pixel area,
what the aperture ratio for the LCD
elevated.
In cases,
in which the first electrode of the storage capacitors as additional
Light shielding layer is used, the contrast ratio and
the effectiveness
the luminous efficiency considerably
elevated.
The formation of the first electrodes of the storage capacitance type capacitors
Type with independent
Wiring also improves the freedom of choice
the driving pulse signal for
the liquid crystal display
and reduces the RC delay.
The duplication of the connection areas to connect the first
Capacitor electrodes with each other, the number of interruption
and short circuit defects
on the control lines for
the first electrodes, as in the crossing areas of the tracks
may occur,
reduce and enable their repair, resulting in the yield of the produced
LCDs considerably
elevated.
Furthermore, in the liquid crystal display,
having the first electrodes of both the additional capacity type and the storage capacity type,
the gate wiring capacity
compared with a liquid crystal display,
which only has capacitors of the additional capacitance type, reduced,
which in turn reduces the RC time constant.
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbespiele.
Bevorzugte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung
sowie die zu deren besserem Verständnis eingangs beschriebenen,
herkömmlichen
Ausführungsformen
sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Further
Advantages and features of the invention will become apparent from the dependent claims and
in conjunction with the following description of exemplary embodiments according to the invention.
Preferred embodiments of the invention described below
as well as those described at the outset for their better understanding,
usual
embodiments
are shown in the drawings. Show it:
1 eine
Bildpunktanordnung einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeige
mit Kondensatoren vom Zusatzkapazitätstyp, 1 a pixel array of a conventional liquid crystal display with capacitance-type capacitors,
2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der 1, 2 a cross-sectional view taken along the line II-II of 1 .
3 ein
Ersatzschaltbild des in den 1 und 2 gezeigten
LCD-Bauelementes des herkömmlichen
Typs mit Kondensatoren vom Zusatzkapazitätstyp, 3 an equivalent circuit diagram in the 1 and 2 shown LCD device of the conventional type with capacitors of the additional capacitance type,
4 eine
Bildpunktanordnung einer herkömmlichen
Flüssigkristallanzeige
mit parallel zu den Flüssigkristallzellen
gebildeten Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp mit unabhängiger Verdrahtung, 4 a pixel array of a conventional liquid crystal display having capacitance-type capacitors with independent wiring formed in parallel with the liquid crystal cells;
5 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der 4, 5 a cross-sectional view taken along the line IV-IV of 4 .
6 ein
Ersatzschaltbild des in den 4 und 5 gezeig ten
LCD-Bauelementes des herkömmlichen
Typs mit Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp, 6 an equivalent circuit diagram in the 4 and 5 shown LCD device of the conventional type with capacitors of the storage capacity type,
7 eine
Bildpunktanordnung einer herkömmlichen,
in DE 42 19 665 A1 offenbarten
Flüssigkristallanzeige, 7 a pixel arrangement of a conventional, in DE 42 19 665 A1 disclosed liquid crystal display,
8 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der 7, 8th a cross-sectional view along the line VI-VI of 7 .
9 eine
Bildpunktanordnung einer herkömmlichen,
in DE 43 18 028 A1 offenbarten
Flüssigkristallanzeige, 9 a pixel arrangement of a conventional, in DE 43 18 028 A1 disclosed liquid crystal display,
10 eine
Bildpunktanordnung einer herkömmlichen,
ebenfalls in DE 43
18 028 A1 offenbarten Flüssigkristallanzeige, 10 a pixel arrangement of a conventional, also in DE 43 18 028 A1 disclosed liquid crystal display,
11 eine
Bildpunktanordnung einer ersten erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige, 11 a pixel arrangement of a first liquid crystal display according to the invention,
12 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie D-D' der 11, 12 a cross-sectional view along the line DD 'of 11 .
13 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie E-E' der 11, 13 a cross-sectional view along the line EE 'of 11 .
14 eine
Bildpunktanordnung einer zweiten erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige, 14 a pixel arrangement of a second liquid crystal display according to the invention,
15 eine
schematische Funktionsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der
zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, 15 a schematic functional representation for explaining the operation of the second embodiment of the invention,
16 eine
Bildpunktanordnung einer dritten erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige, 16 a pixel arrangement of a third liquid crystal display according to the invention,
17 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie F-F' der 16, 17 a cross-sectional view along the line FF 'of 16 .
18 ein
Ersatzschaltbild der in den 16 und 17 gezeigten
Flüssigkristallenzeige, 18 an equivalent circuit in the 16 and 17 shown liquid crystal display,
19 eine
Bildpunktanordnung einer dritten erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige und 19 a pixel arrangement of a third inventive liquid crystal display and
20 eine
Bildpunktanordnung einer fünften
erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige. 20 a pixel arrangement of a fifth inventive liquid crystal display.
Nachfolgend
werden die erfindungsgemäßen Ausführungsformen
im Detail unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben,
wobei funktionsgleiche Elemente der verschiedenen herkömmlichen und
erfindungsgemäßen Ausführungsformen
jeweils mit demselben Bezugszeichen versehen sind.following
become the embodiments of the invention
described in detail with reference to the accompanying drawings,
where functionally identical elements of the various conventional and
Embodiments of the invention
are each provided with the same reference numeral.
Bezugnehmend
auf das erste erfindungsgemäße Beispiel
sind in 11 ein einzelner Bildpunktbereich
sowie Teile von den diesen umgebenden, benachbarten Bildpunkten
dargestellt. In der kompletten LCD sind Zeilen einer Anzahl von
Abtastsignalleitungen (1) und dazu orthogonale Spalten
einer Anzahl von Anzeigesignalleitungen (5a) in einer Matrixkonfiguration
angeordnet. Ein Bildpunkt ist folglich durch jeweils einen der von
diesen zwei Arten von Leitungen begrenzten Bereiche gegeben. In
jedem Bildpunktbereich sind ein Speicherkondensator (Cs), ein Dünnschichttransistor
(TFT) als Schaltelement, ein lichtdurchlässiger Bereich (Öffnungsfläche), eine
transparente Bildpunktelektrode (4) sowie eine Farbfilterschicht
(21) vorgesehen. Wie aus 11 hervorgeht,
ist die erste Elektrode (10) des Speicherkondensators (Cs)
(als ein Kondensator vom Speicherkapazitätstyp) ohne mit den Abtastsignalleitungen
(5a) verbunden zu sein, eigenständig derart ausgebildet, daß sie in
jedem Bildpunktbereich die Bildpunktelektrode (4) umgibt.
Des weiteren sind benachbarte erste Elektroden (10) in
benachbarten Bildpunktbereichen miteinander über Verbindungsabschnitte (14)
ge mäß dem Typ
mit unabhängiger
Verdrahtung verbunden, wobei sie von einer anderen Treiberschaltung
angesteuert werden als die Abtastsignalleitungen (1). Die
Anzeigesignalleitung (5a) ist hierbei innerhalb eines Leiterbahnkreuzungsbereiches
(16), in welchem die Anzeigesignalleitung (5a)
den verdrahtenden Verbindungsbereich (14) zwischen benachbarten
ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren kreuzt,
von dem verdrahtenden Verbindungsbereich (14) durch Zwischenfügung einer
Isolationsschicht elektrisch isoliert.Referring to the first example of the invention, FIGS 11 a single pixel area and parts of the surrounding, adjacent pixels shown. In the complete LCD are lines of a number of scanning signal lines ( 1 ) and orthogonal columns of a number of display signal lines ( 5a ) arranged in a matrix configuration. A pixel is thus given by each one of the limited by these two types of lines areas. In each pixel region, a storage capacitor (Cs), a thin film transistor (TFT) as a switching element, a transparent region (opening surface), a transparent pixel electrode ( 4 ) as well as a color filter layer ( 21 ) intended. How out 11 shows that the first electrode ( 10 ) of the storage capacitor (Cs) (as a capacitor of the storage capacity type) without being connected to the scanning signal lines (Cs). 5a ) are independently designed so that they in each pixel area the pixel electrode ( 4 ) surrounds. Furthermore, adjacent first electrodes ( 10 ) in adjacent pixel areas with each other via connecting sections ( 14 ) are connected to the independent wiring type, being driven by a driver circuit other than the sense signal lines (FIG. 1 ). The indication signal line ( 5a ) is in this case within a conductor crossing region ( 16 ), in which the display signal line ( 5a ) the wiring connection area ( 14 ) between adjacent first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors crosses from the wiring connection area ( 14 ) electrically insulated by interposition of an insulating layer.
Auf
der Abtastsignalleitung (1) ist ein invers gestufter TFT
als Schaltelement unter Verwendung der Abtastsignalleitung (1)
als Gate-Elektrode gebildet, um über
die Anzeigesignalleitung (5a) ein elektrisches Signal an
die Bildpunktelektrode (4) anzulegen, wobei diese TFT-Anordnung
die Bildpunktfläche
so groß wie möglich hält. Anstelle
des invers gestuften TFT kann auch eine Dünnschichtdiode (TFD), beispielsweise
bestehend aus einer Metall/Isolator/Metall-Beschichtung (MIM) mit
zwei Anschlüssen,
verwendet werden.On the scanning signal line ( 1 ) is an inversely stepped TFT as a switching element using the Abtastsignalleitung ( 1 ) is formed as a gate electrode to be connected via the display signal line ( 5a ) an electrical signal to the pixel electrode ( 4 ), this TFT array keeping the pixel area as large as possible. Instead of the inversely stepped TFT can also be a thin-film diode (TFD), for example be standing out of a metal / insulator / metal coating (MIM) with two terminals, can be used.
Unter
Einbeziehung von 12 wird nun das Verfahren zur
Herstellung dieser Flüssigkristallanzeige näher erläutert.Including 12 Now, the method for producing this liquid crystal display will be explained in more detail.
Als
erstes wird nach Bereitstellung eines (nicht gezeigten) rückseitigen
Glasträgers
für die
Flüssigkristallanzeige
eine Kontaktmetallschicht gebildet und anschließend strukturiert, um (nicht
gezeigte) Bondinseln zum Kontaktieren der Anzeigesignalleitungen
(5a) und der Abtastsignalleitungen (1) mit einer
Treiberschaltung zu erzeugen. Die Kontaktmetallschicht wird hierbei
durch Abscheiden von Chrom in einer Dicke von ungefähr 200 nm
gebildet. Danach wird Aluminium auf die Vorderseite des rückseitigen
Glasträgers
in einer Dicke von nicht mehr als 400 nm aufgebracht, um eine Metallschicht
zu bilden, die so strukturiert wird, daß gleichzeitig die Abtastsignalleitungen
(1) und die ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren
entstehen. Wie in 11 zu erkennen, ist die erste
Elektrode (10) jedes Speicherkondensators mit einer ringförmigen Struktur gebildet,
wobei sich die erste Elektrode ausreichend nahe des Randes des Bildpunktbereiches
erstreckt, um einen maximalen Bildpunktbereich zur Verfügung zu
haben. Gleichzeitig werden auch die verdrahtenden Verbindungsbereiche
(14) zur Verbindung zwischen den ersten Elektroden (10)
benachbarter Kondensatoren erzeugt. Hierbei kann jeder verdrahtende
Verbindungsbereich (14) in einem mittleren Bereich der
ersten Elektrode (10), wie in 11 gezeigt,
oder in einem Seitenbereich derselben angeordnet sein.First, after providing a backside glass substrate (not shown) for the liquid crystal display, a contact metal layer is formed and then patterned to form bonding pads (not shown) for contacting the display signal lines (FIG. 5a ) and the scanning signal lines ( 1 ) with a driver circuit. The contact metal layer is formed by depositing chromium in a thickness of approximately 200 nm. Thereafter, aluminum is deposited on the front surface of the back glass substrate to a thickness of not more than 400 nm to form a metal layer which is patterned to simultaneously scan the scanning signal lines (FIG. 1 ) and the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors arise. As in 11 to recognize, is the first electrode ( 10 ) of each storage capacitor is formed with an annular structure, wherein the first electrode extends sufficiently close to the edge of the pixel region to have a maximum pixel area available. At the same time, the wiring connection areas ( 14 ) for connection between the first electrodes ( 10 ) of adjacent capacitors. In this case, each wiring connection area ( 14 ) in a middle region of the first electrode ( 10 ), as in 11 shown, or be arranged in a side region thereof.
Zur
Vereinfachung des Herstellungsvorgangs können die ersten Elektroden
(10) der Speicherkondensatoren unter Verwendung desselben
Materials wie für
die Kontakte gebildet werden. Die ersten Elektroden (10)
werden dann nach Aufbringen der Kontaktmetallschicht gleichzeitig
mit der Strukturierung der Kontaktmetallschicht erzeugt. Alternativ
können
die ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren mittels
eines von demjenigen zur Erzeugung der Abtastsignalleitungen (1)
verschiedenen Schritt gebildet werden, indem ein von demjenigen,
das für
die Abtastsignalleitungen (1) verwendet wird, verschiedenes
Metall benutzt wird. Da die erste Elektrode (10) des Kondensators,
wie weiter unter beschrieben, als eine Lichtabschirmschicht dient,
ist sie aus einem lichtundurchlässigen
leitfähigen
Material aufzubauen. Die erste Elektrode (10) kann aus
einer Mehrschichtstruktur oder durch Verwendung einer Legierung
gebildet werden, solange diese ein lichtundurchlässiges, leitfähiges Material
enthalten.To simplify the manufacturing process, the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors are formed using the same material as for the contacts. The first electrodes ( 10 ) are then produced simultaneously with the structuring of the contact metal layer after application of the contact metal layer. Alternatively, the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors by means of one of the one for generating the Abtastsignalleitungen ( 1 ) are formed by a step different from that used for the scanning signal lines ( 1 ) is used, different metal is used. Because the first electrode ( 10 ) of the capacitor, as further described below, serves as a light shielding layer, it is constructed of an opaque conductive material. The first electrode ( 10 ) may be formed of a multilayer structure or by using an alloy as long as they contain an opaque conductive material.
Wenn
die Abtastsignalleitungen (1) oder die ersten Elektroden
(10) aus Aluminium bestehen, können die Oberflächen der
Elektroden anschließend
unter Verwendung eines Anodenoxidprozesses mit einem Aluminiumoxidfilm
(Al2O3) bedeckt
werden, dessen Dicke nicht mehr als 200 nm beträgt, um die elektrischen Eigenschaften
in der Bildpunktelektrode (4), im Kreuzungsbereich (16)
und im TFT zu verbessern.If the scanning signal lines ( 1 ) or the first electrodes ( 10 ) are made of aluminum, the surfaces of the electrodes can then be covered with an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) using an anode oxide process, the thickness of which is not more than 200 nm, in order to control the electrical properties in the pixel electrode ( 4 ), in the crossing area ( 16 ) and in the TFT.
Anschließend werden
unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens (CVD)
eine Isolationsschicht (2) aus Siliziumnitrid (SiNx) und eine Halbleiterschicht (3)
aus amorphem, hydrogenisiertem Silizium (a-Si:H) in einer Dicke
von ungefähr
300 nm oder weniger bzw. 200 nm oder weniger gebildet. Auf das zuvor
abgeschiedene a-Si:H wird n-dotiertes a-Si:H (n+a-Si:H)
aufgebracht, um eine ohmsche Schicht mit einer Dicke von ungefähr 50 nm
zu bilden. Daraufhin wird, wie in 11 gezeigt,
die Halbleiterschicht (3) strukturiert, um einen Flächenbereich
festzulegen, in welchem die Schaltelemente auf den Abtastsignalleitungen
(1) oder auf diesen naheliegenden Bereichen anzuordnen
sind.Subsequently, using a chemical vapor deposition (CVD) method, an insulating layer ( 2 ) of silicon nitride (SiN x ) and a semiconductor layer ( 3 ) of amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) in a thickness of about 300 nm or less and 200 nm or less, respectively. On the previously deposited a-Si: H, n-doped a-Si: H (n + a-Si: H) is deposited to form an ohmic layer having a thickness of about 50 nm. Then, as in 11 shown, the semiconductor layer ( 3 ) to define a surface area in which the switching elements on the scanning signal lines ( 1 ) or on these obvious areas.
Die
Isolationsschicht (2) auf den (nicht gezeigten) Bondinseln
wird nachfolgend beseitigt, und ein transparentes leitfähiges Material,
z.B. ITO, wird in einer Dicke von ungefähr 50 nm oder weniger mittels
eines Sputterverfahrens abgeschieden und zur Bildung der Bildpunktelektroden
(4) strukturiert. Jede Bildpunktelektrode (4)
wird hierbei so strukturiert, daß sie mit der im vorangegangenen
Schritt gebildeten ersten Elektrode (10) des Speicherkondensators
in einer vorgegebenen Breite überlappt,
wobei die Isolationsschicht (2) zwischen diesen liegt.
Durch die Zwischenfügung
der Isolationsschicht (2) als ein dielektrisches Material
zwischen die erste Elektrode (10) des Speicherkondensators
und die Bildpunktelektrode (4) entsteht ein Kondensator, so
daß ein über die
Anzeigesignalleitung (5a) eingegebenes Spannungssignal
für eine
vorbestimmte Zeitdauer gehalten wird, bis das nachfolgende Eingabesignal
eintrifft.The insulation layer ( 2 ) on the bonding pads (not shown) is subsequently removed, and a transparent conductive material, eg, ITO, is deposited to a thickness of about 50 nm or less by a sputtering method and used to form the pixel electrodes (Figs. 4 ) structured. Each pixel electrode ( 4 ) is hereby structured such that it matches the first electrode formed in the previous step ( 10 ) of the storage capacitor overlaps in a predetermined width, wherein the insulating layer ( 2 ) lies between them. Due to the interposition of the insulation layer ( 2 ) as a dielectric material between the first electrode ( 10 ) of the storage capacitor and the pixel electrode ( 4 ), a capacitor is formed, so that via the display signal line ( 5a ) is held for a predetermined period of time until the subsequent input signal arrives.
Daraufhin
werden nacheinander Chrom und Aluminium ganzflächig auf dem Substrat in einer
Dicke von ungefähr
50 nm oder weniger bzw. 500 nm oder weniger mittels eines Sputterverfahrens
abgeschieden und dann zur Bildung der Anzeigesignalleitungen (5a),
der Source-Elektroden (5b) und der Drain-Elektroden des
TFTs strukturiert. Anschließend
wird eine Schutzschicht (6) aus Siliziumnitrid ganzflächig auf
das Substrat in einer Dicke von ungefähr 400 nm mittels eines CVD-Verfahrens
aufgebracht, wodurch die Herstellung des unteren Substrats der LCD
vervollständigt
ist.Then, chromium and aluminum are sequentially deposited on the substrate over the entire surface in a thickness of about 50 nm or less or 500 nm or less by means of a sputtering process, and then to form the display signal lines. 5a ), the source electrodes ( 5b ) and the drain electrodes of the TFT. Subsequently, a protective layer ( 6 ) of silicon nitride is applied over the entire surface of the substrate to a thickness of about 400 nm by a CVD method, thereby completing the fabrication of the lower substrate of the LCD.
Dieses
untere LCD-Feld beinhaltet, wie aus 13 zu
erkennen, auf einem rückseitigen
Glasträger (100)
in derselben horizontalen Ebene angeordnete Abtastsignalleitungen
(1) und erste Elektroden (10) der Speicherkondensatoren,
eine auf dem mit den Abtastsignalleitungen (1) und den
ersten Elektroden (10) versehenen rückseitigen Glasträger (100)
aufgebrachte, transparente Isolationsschicht (2), eine
in jedem Bildpunktbereich derart ausgebildete Bildpunktelektrode
(4), daß sie
in einem vorgegebenen Maß teilweise
mit der ersten Elektrode (10) des zugehörigen Kondensators überlappt,
sowie eine darauf aufgebrachte Schutzschicht (6). Selbstverständlich wird
auf die Schutzschicht (6), wie in der LCD-Technik üblich, in
einem nachfolgenden Schritt eine (nicht gezeigte) Orientierungsschicht
zur Orientierung des Flüssigkristalls
aufgebracht.This lower LCD panel includes, as shown 13 to recognize, on a back glass carrier ( 100 ) arranged in the same horizontal plane scanning signal lines ( 1 ) and first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors, one on which with the scanning signal lines ( 1 ) and the first electrodes ( 10 ) back glass carrier ( 100 ) applied, transparent insulating layer ( 2 ), a pixel electrode formed in each pixel region (US Pat. 4 ) in that they are partially connected with the first electrode to a predetermined extent ( 10 ) of the associated capacitor overlaps, as well as a protective layer applied thereon ( 6 ). Of course, the protective layer ( 6 ), as usual in the LCD technique, applied in a subsequent step, an orientation layer (not shown) for orientation of the liquid crystal.
Das
obere LCD-Feld wird dadurch gebildet, daß zunächst durch Erzeugung einer
Lichtabschirmschicht (20) auf der Innenseite des transparenten
vorderseitigen Glasträgers
(101) als Matrizen entlang des Randes jeder Bildpunktfläche die Öffnungsfläche der
LCD festgelegt wird und daraufhin die Lichtabschirmschicht (20)
und die freiliegende Öffnungsfläche mit
einer Farbfilterschicht (21) bedeckt sowie dann nacheinander
eine herkömmliche
Schutzschicht (22) und eine transparente, obere, gemeinsame
Elektrode (23) aufgebracht werden, was die Mehrschichtstruktur
vervollständigt.The upper LCD panel is formed by first forming a light shielding layer (FIG. 20 ) on the inside of the transparent front glass carrier ( 101 ) as the matrices along the edge of each pixel area the opening area of the LCD is set and then the light-shielding layer ( 20 ) and the exposed opening area with a color filter layer ( 21 ) and then successively a conventional protective layer ( 22 ) and a transparent, upper, common electrode ( 23 ), which completes the multilayer structure.
Das
untere und das obere LCD-Feld, wie oben beschrieben, werden durch
geeignete Tragstifte gehalten, und der Flüssigkristall wird zwischen
die Felder eingebracht. Die Felder werden dann abgedichtet, wonach die
LCD vervollständigt
ist.The
Lower and upper LCD panels, as described above, are through
held suitable support pins, and the liquid crystal is between
the fields introduced. The fields are then sealed, after which the
LCD completes
is.
Wie
aus den 11 bis 13 zu
erkennen ist, spielen bei dieser LCD die ersten Elektroden (10)
der Kondensatoren, die auf dem rückseitigen
Glasträger
gebildet sind, die Rolle einer zweiten Lichtabschirmschicht in Verbindung
mit der ersten Lichtabschirmschicht (20), die auf dem frontseitigen
Glasträger
(101) angeordnet ist. Folglich wird das Streulicht reduziert
und damit das Kontrastverhältnis
erhöht,
was im Ergebnis die Anzeigecharakteristika der LCD verbessert.Like from the 11 to 13 can be seen, the first electrodes ( 10 ) of the capacitors formed on the rear glass substrate, the role of a second Lichtabschirmschicht in conjunction with the first Lichtabschirmschicht ( 20 ) on the front glass carrier ( 101 ) is arranged. As a result, the stray light is reduced, thereby increasing the contrast ratio, which, as a result, improves the display characteristics of the LCD.
Das
in 14 dargestellte zweite erfindungsgemäße Beispiel
einer Flüssigkristallanzeige
entspricht dem in den 11 bis 13 dargestellten
mit der Ausnahme, daß der
Verbindungsbereich zwischen den ersten Elektroden (10)
benachbarter Kondensatoren in einen ersten und einen zweiten Verbindungsbereich
(14a, 14b) aufgeteilt und damit im Vergleich zu
der in den 11 bis 13 gezeigten
LCD verdoppelt ist.This in 14 illustrated second example of a liquid crystal display according to the invention corresponds to that in the 11 to 13 with the exception that the connection area between the first electrodes ( 10 ) of adjacent capacitors in a first and a second connection region ( 14a . 14b ) and thus compared to the in the 11 to 13 shown LCD is doubled.
Bezugnehmend
auf 11 kann es bei dem dortigen Beispiel vorkommen,
daß eine
Unterbrechung im Leiterbahnkreuzungsberich (16), wo sich
der verdrahtende Verbindungsbereich (14) zur Verbindung
der ersten Elektroden (10) benachbarter Speicherkondensatoren
mit der Anzeigesignalleitung (5a) kreuzt, oder ein Kurzschluß des verdrahtenden
Verbindungsbereichs (14) mit der Anzeigesignalleitung (5a)
aufgrund von Verunreinigungseinschlüssen in der zwischenliegenden
Isolationsschicht (2) oder aufgrund einer unzureichenden Stufenbedeckung
der diese Schichten bildenden Metallschicht auftritt, was die Herstellungsausbeute
herabsetzt. Die Flüssigkristallanzeige
gemäß 14 zielt
darauf ab, diese Schwierigkeit zu überwinden.Referring to 11 it may occur in the example there that an interruption in the conductor crossover ( 16 ), where the wiring connection area ( 14 ) for connecting the first electrodes ( 10 ) of adjacent storage capacitors with the display signal line ( 5a ) or a short circuit of the wiring connection area ( 14 ) with the display signal line ( 5a ) due to contamination inclusions in the intermediate insulation layer ( 2 ) or due to insufficient step coverage of the metal layer forming these layers, which lowers the manufacturing yield. The liquid crystal display according to 14 aims to overcome this difficulty.
Aufgrund
der Verdoppelung der verdrahtenden Verbindungsbereiche (14a, 14b)
erhöht
sich bei der Flüssigkristallanzeige
nach 14 entsprechend die Anzahl der Leiterbahnkreuzungsbereiche
(16a, 16b), was den Verdrahtungswiderstand und
die parasitäre
Kapazität
erhöht.
Dieses Problem kann dadurch gelöst werden,
daß die
gesamte Linienbreite (die Summe der Linienbreiten) der ersten und
der zweiten verdrahtenden Verbindungsbereiche (14a, 14b)
so groß gewählt wird
wie die Linienbreite des einzelnen verdrahtenden Verbindungsbereichs
(14) in 11.Due to the doubling of the wiring connection areas ( 14a . 14b ) increases in the liquid crystal display 14 according to the number of conductor crossover areas ( 16a . 16b ), which increases the wiring resistance and the parasitic capacitance. This problem can be solved by the total line width (the sum of the line widths) of the first and second wiring connection areas ( 14a . 14b ) is chosen to be as large as the line width of the individual wiring connection area ( 14 ) in 11 ,
Die
in 14 gezeigte Flüssigkristallanzeige
kann auf dieselbe Weise hergestellt werden, wie dies in Verbindung
mit den 11 bis 13 erläutert wurde,
mit der Ausnahme, daß bei
der Erzeugung der ersten Elektroden (10) der Speicherkondensatoren
mit der ringförmigen
Struktur die ersten und zweiten verdrahtenden Verbindungsbereiche
(14a, 14b) erzeugt werden, indem sie zwischen
die ersten Elektroden (10) benachbarter Kondensatoren eingeschleift
sind.In the 14 The liquid crystal display shown can be prepared in the same manner as described in connection with the 11 to 13 with the exception that in the production of the first electrodes ( 10 ) of the storage capacitors having the annular structure, the first and second wiring connecting regions ( 14a . 14b ) are generated by placing them between the first electrodes ( 10 ) of adjacent capacitors are looped.
Anhand
der schematischen Funktionsskizze von 15 läßt sich
veranschaulichen, wie bei diesem Ausführungsbeispiel die doppelten
Verdrahtungsverbindungsbereiche (14a, 14b) Defekte
wie Unterbrechungen und Kurzschlüsse
zu reparieren vermögen,
die in den Kreuzungsbereichen der ersten und zweiten verdrahtenden
Verbindungsberiche (14a, 14b) mit den Anzeigesignalleitungen
(5a) auftreten können.Based on the schematic function sketch of 15 can be illustrated, as in this embodiment, the double wiring connection areas ( 14a . 14b ) To repair defects such as breaks and short circuits occurring in the intersection areas of the first and second wiring connection registers ( 14a . 14b ) with the display signal lines ( 5a ) may occur.
Das
Bezugszeichen (18) bezeichnet hierbei eine einzelne Leiterbahn
zum Anschluß der
ersten Elektroden der Speicherkondensatoren an die (nicht gezeigte)
IC-Treiberschaltung. Die Bezugszeichen (14a') und (14b') bezeichnen die Doppellinien zur
Ansteuerung der durch die ersten und zweiten verdrahtenden Verbindungsbereiche
(14a, 14b) verbundenen ersten Elektroden der Speicherkondensatoren.
Mit Pfeilen ist der Signalstromfluß markiert, wie er sich ergibt,
wenn lediglich einer der ersten und zweiten Verdrahtungsverbindungsbereiche
(14a, 14b) unterbrochen oder kurzgeschlossen ist,
und das Bezugszeichen (5a) markiert die Anzeigesignalleitungen.
In einem Bereich (A) ist der Fall demonstriert, daß der erste
Verdrahtungsverbindungsbereich (14a) an einem Kreuzungspunkt
desselben mit einer Anzeigesignalleitung (5a) unterbrochen
ist. In einem Bereich (B) ist der Fall dargestellt, daß sowohl
der erste als auch der zweite Ver drahtungsverbindungsbereich (14a, 14b)
unterbrochen ist. In einem Bereich (C) ist der Zustand gezeigt,
bei dem ein Kurzschluß zwischen
dem zweiten verdrahtenden Verbindungsbereich (14b) und
einer Anzeigesignalleitung (5a) vorliegt. Ein Bereich (D)
zeigt den reparierten Zustand eines Kurzschlusses der im Bereich
(C) gezeigten Art.The reference number ( 18 ) here denotes a single trace for connecting the first electrodes of the storage capacitors to the IC driver circuit (not shown). The reference numbers ( 14a ' ) and ( 14b ' ) denote the double lines for driving the through the first and second wiring Verbin sectors ( 14a . 14b ) connected first electrodes of the storage capacitors. Arrows indicate the signal current flow that results when only one of the first and second wiring connection areas ( 14a . 14b ) is interrupted or short-circuited, and the reference numeral ( 5a ) marks the indication signal lines. In one area (A), the case is demonstrated that the first wiring connection area (FIG. 14a ) at a crossing point thereof with a display signal line ( 5a ) is interrupted. In a region (B), the case is shown that both the first and second wiring connection regions (FIG. 14a . 14b ) is interrupted. In a region (C), there is shown the state where a short circuit between the second wiring connection region (FIG. 14b ) and an indication signal line ( 5a ) is present. A region (D) shows the repaired state of a short circuit of the kind shown in the region (C).
Es
ergibt sich daraus, daß lediglich
im Fall des Bereichs (B) ein endgültiger Ausfall vorliegt, indem
sowohl der erste als auch der zweite Verdrahtungsverbindungsbereich
unterbrochen ist. Die Gesamtwahrscheinlichkeit eines derartigen
endgültigen
Unterbrechungsdefektes ist folglich verringert. Außerdem können aufgrund
der Verdoppelung der Verdrahtungsverbindungsbereiche die Kurzschlüsse repariert
werden, indem die betreffende Ansteuerleitung für den Kondensator beidseits
des Kreuzungsbereichs der Leiterbahnen im Bereich (C) mittels eines
Laserstrahls durchtrennt wird.It
it follows that only
in the case of area (B), there is a definitive failure by:
both the first and the second wiring connection area
is interrupted. The overall probability of such
final
Breakage defect is consequently reduced. Besides, due to
Doubling the wiring connection areas repaired the shorts
be by the respective control line for the capacitor on both sides
of the crossing region of the interconnects in region (C) by means of a
Laser beam is severed.
In
der in den 11 bis 14 gezeigten
Flüssigkristallanzeige
sind die ersten Elektroden der Speicherkondensatoren in jedem Bildpunktbereich
in Zeilenrichtung miteinander verbunden, d.h. die Verdrahtungsverbindungsbereiche
verlaufen parallel zu den Abtastsignalleitungen unter Kreuzung der
Anzeigesignalleitungen. Die ersten Elektroden der Speicherkondensatoren
und die Abtastsignalleitungen können
unter Verwendung desselben Materials und Strukturierung einer leitfähigen Schicht
gleichzeitig hergestellt werden, was den Herstellungsvorgang vereinfacht.
Die ersten Elektroden der Speicherkondensatoren in jedem Bildpunktbereich können jedoch
auch so gebildet sein, daß sie
in Spaltenrichtung miteinander verbunden sind. Die Verdrahtungsverbindungsbereiche
kreuzen dann die Abtastsignalleitungen und verlaufen parallel zu
den Anzeigesignalleitungen. Die Verdrahtungsverbindungsbereiche
sollten jedoch von den Abtastsignalleitungen elektrisch isoliert
sein. Die Abtastsignalleitungen und die ersten Elektroden der Speicherkondensatoren
sind daher durch zwei getrennte Prozesse herzustellen. Es sei jedoch
angemerkt, daß auch
dies zum Umfang dieser Erfindung gehört.In the in the 11 to 14 As shown, the first electrodes of the storage capacitors in each pixel area are connected in the row direction, that is, the wiring connection areas are parallel to the scanning signal lines while intersecting the display signal lines. The first electrodes of the storage capacitors and the scanning signal lines can be simultaneously manufactured using the same material and patterning a conductive layer, which simplifies the manufacturing process. However, the first electrodes of the storage capacitors in each pixel area may also be formed so as to be connected to each other in the column direction. The wiring connection portions then cross the scanning signal lines and run in parallel with the display signal lines. However, the wiring connection areas should be electrically isolated from the scanning signal lines. The scanning signal lines and the first electrodes of the storage capacitors are therefore to be produced by two separate processes. It should be noted, however, that this is also within the scope of this invention.
Bei
den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen können die
ersten Elektroden der Kondensatoren durch eine einfache Änderung
des Musters bei der Erzeugung der Abtastsignalleitungen oder bei
der Erzeugng der Bondinseln gefertigt werden, ohne zusätzliche
Prozeßschritte
zu benötigen,
so daß sich
die Herstellung vereinfacht. Zudem wird die erste Elektrode ringförmig ausgebildet,
wodurch eine maximale Bildpunktfläche verfügbar ist, so daß sich das Öffnungsverhältnis der
LCD erhöht.
Da die erste Elektrode der Speicherkondensatoren als zusätzliche
Lichtabschirmschicht dient, vergrößern sich zudem das Kontrastverhältnis und
die Effektivität
der Lichtausnutzung beträchtlich.
Weiterhin erhöht
die Bildung der ersten Elektroden der Speicherkondensatoren vom
Typ mit unabhängiger
Verdrahtung den Freiraum bezüglich
der Wahl des ansteuernden Impulssignals für die Flüssigkristallanzeige, und sie
reduziert die RC-Verzögerung. Aufgrund
der Reduktion der Verzögerung
kann die Flüssigkristallanzeige
für ein
großflächiges Bauelement
verwendet werden, in welchem aufgrund der Verzögerung ein gleichmäßiges Bild
nicht in einfacher Weise erreichbar ist, sowie auch für eine TV-Bildschirmfläche für vollen
Farbbetrieb durch ein Analogsignal. Außerdem vermag die Verdoppelung
der Verbindungsbereiche zum Verbinden der ersten Elektroden der
Kondensatoren untereinander Defekte aufgrund von Unterbrechungen
und Kurzschlüssen
der Ansteuerleitungen für
die ersten Elektroden, die in den Leiterbahnkreuzungsbereichen der
Verdrahtungen auftreten können,
zu vermindern und zu beheben, wodurch eine beträchtliche Erhöhung der
Ausbeute der gefertigten LCDs ermöglicht ist.at
The embodiments of the invention described above, the
first electrodes of the capacitors by a simple change
the pattern in the generation of the scanning signal lines or at
the production of the bond islands are made without additional
process steps
to need
so that
simplifies the production. In addition, the first electrode is annular,
whereby a maximum pixel area is available, so that the aperture ratio of
LCD increased.
Because the first electrode of the storage capacitors as additional
Lichtabschirmschicht serves, also increase the contrast ratio and
the effectiveness
the light utilization considerably.
Continue to increase
the formation of the first electrodes of the storage capacitors from
Type with independent
Wiring the clearance with respect
the selection of the driving pulse signal for the liquid crystal display, and they
reduces the RC delay. by virtue of
the reduction of the delay
can the liquid crystal display
for a
large-scale component
in which due to the delay, a uniform image
is not easily accessible, as well as for a TV screen area for full
Color operation by an analog signal. In addition, the doubling
the connection areas for connecting the first electrodes of
Capacitors with each other defects due to interruptions
and short circuits
the control lines for
the first electrodes in the interconnect regions of the
Wiring can occur
to reduce and remedy, thereby significantly increasing the
Yield of the manufactured LCDs is possible.
Nunmehr
bezugnehmend auf ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in 16 ein
einzelner Bildpunktbereich desselben gezeigt. In der zugehörigen vollständigen LCD
sind Zeilen einer Anzahl von Abtastsignalleitungen (1)
und dazu orthogonale Spalten von Anzeigesignalleitungen (5a)
auf einem transparenten Träger
in einer Matrixkonfiguration angeordnet. Die Bildpunkte sind folglich
durch die von diesen beiden Arten von Leitungen begrenzten Bereiche
festgelegt. Für
jeden Bildpunktbereich ist eine transparente Bildpunktelektrode
(4) vorgesehen. Wie aus 16 zu
erkennen ist, überlappt
die Abtastsignalleitung (1) teilweise mit der Bildpunktelektrode
(4) zur Bildung eines Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp. Das
Bezugszeichen (10c) markiert den Überlappungsbereich einer Abtastsignalleitung
(1), die eine erste Elektrode des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp bildet,
die nachfolgend auch als zweite Elektrode bezeichnet wird. Des weiteren ist
eine unabhängige
Verdrahtung (11a) dergestalt vorgesehen, daß sie den
mittleren Teil des Bildpunktbereiches in Form einer einzelnen Leiterbahn
kreuzt, wobei dazwischen eine Isolationsschicht angeordnet ist.
Der Überlappungsbereich
der unabhängigen
Verdrahtung (11a) mit der Bildpunktelektrode (4)
bildet einen Kondensator vom Speicherkapazitätstyp. Das Bezugszeichen (10d)
markiert den Überlappungsbereich
der unabhängigen
Verdrahtung (11a), der die erste Elektrode dieses Kondensators
bildet.Referring now to a third embodiment according to the invention is in 16 a single pixel area thereof is shown. In the associated complete LCD are lines of a number of scanning signal lines ( 1 ) and orthogonal columns of display signal lines ( 5a ) are arranged on a transparent support in a matrix configuration. The pixels are thus defined by the areas bounded by these two types of lines. For each pixel area, a transparent pixel electrode ( 4 ) intended. How out 16 can be seen overlaps the scanning signal line ( 1 ) partially with the pixel electrode ( 4 ) to form an additional capacitance type capacitor. The reference number ( 10c ) marks the overlapping area of a scanning signal line ( 1 ), which forms a first electrode of the capacitor of the additional capacitance type, which is also referred to below as the second electrode. Furthermore, an independent wiring ( 11a ) is provided so as to cross the central part of the pixel area in the form of a single trace, with an insulating layer interposed therebetween. The overlap area of the independent wiring ( 11a ) with the pixel electrode ( 4 ) forms a capacitor of the storage capacity type. The reference number ( 10d ) marks the overlap area of the independent suitable wiring ( 11a ), which forms the first electrode of this capacitor.
In
dieser Flüssigkristallanzeige
wird ein TFT unter Verwendung eines vorspringenden Abschnitts der Abtastsignalleitung
(1) als Gate-Elektrode sowie eines vorspringenden Bereiches
der Anzeigesignalleitung (5a) als Drain-Elektrode in der
Nähe des
Kreuzungsbereiches von Abtastsignalleitung (1) und Anzeigesignalleitung
(5a) als ein Schaltelement gebildet, um die Bildpunktelektrode
(4) über
die Anzeigesignalleitung (5a) mit einem elektrischen Signal
zu beaufschlagen. Anstelle des TFTs kann, wie oben erwähnt, auch
eine Dünnschichtdiode
(TFD), z.B. ein Bauelement mit Metall/Isolator/Metall-Schichtung
(MIM) mit zwei Anschlüssen, verwendet
werden. Die durch die gestrichelte Linie in der Bildpunktelektrode
(4) definierte Fläche
bezeichnet eine durch die Lichtabschirmschicht (Schwarz-Matrix)
auf dem oberen Träger
des Flüssigkristallanzeigefeldes definierte Öffnungsfläche.In this liquid crystal display, a TFT is used by using a projecting portion of the scanning signal line (FIG. 1 ) as a gate electrode and a projecting portion of the display signal line (FIG. 5a ) as a drain electrode in the vicinity of the crossing region of scanning signal line ( 1 ) and display signal line ( 5a ) as a switching element to the pixel electrode ( 4 ) via the display signal line ( 5a ) to apply an electrical signal. As mentioned above, instead of the TFT, a thin-film diode (TFD), for example, a metal / insulator / metal-clad (MIM) device having two terminals, may also be used. The dashed line in the pixel electrode (FIG. 4 ) defines an opening area defined by the light shielding layer (black matrix) on the upper substrate of the liquid crystal display panel.
Nachfolgend
wird in Verbindung mit 17, welche den unteren Träger des
Flüssigkristallenzeigefeldes
im Querschnitt zeigt, ein Verfahren zur Herstellung dieser Flüssigkristallanzeige
erläutert.The following will be in connection with 17 , which shows the lower carrier of the liquid crystal display panel in cross section, explains a method of manufacturing this liquid crystal display.
Nach
Bereitstellung eines rückseitigen
Glasträgers
(100) der Flüssigkristallanzeige
wird darauf zunächst
eine Kontaktmetallschicht aufgebracht, die dann zur Erzeugung von
(nicht gezeigten) Bondinseln zur Kontaktierung der Anzeigesignalleitungen
(5a) und der Abtastsignalleitungen (1) mit einer
externen Treiberschaltung strukturiert wird. Die Kontaktmetallschicht
wird hierbei durch Abscheiden von Chrom in einer Dicke von ungefähr 200 nm
erzeugt. Danach wird Aluminium in einer Dicke von nicht mehr als
400 nm auf der Vorderseite des rückseitigen
Glasträgers
abgeschieden, um eine Metallschicht zu bilden, durch deren Strukturierung
gleichzeitig die Abtastsignalleitungen (1) und die ersten
Elektroden (10d) der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp gebildet
werden. Jede Abtastsignalleitung (1) wird dabei so gestaltet,
daß sie
mit dem in einen jeweiligen Bildpunktbereich hineinragenden Abschnitt
versehen ist. Diese vorstehenden Abschnitte werden als Gate-Elektroden
der Dünnschichttransistoren
verwendet. Gleichzeitig entstehen damit auch die ersten Elektroden
(10c) der Kondensatoren vom Zusatzkapazitätstyp, die
jeweils von einem der zugehörigen
Bildpunktelektrode (4) (die in einem späteren Schritt erzeugt wird)
gegenüberliegenden
Bereich einer Abtastsignalleitung (1) gebildet werden.After provision of a back glass carrier ( 100 ) of the liquid crystal display is first applied thereto a contact metal layer, which is then used to produce (not shown) bonding pads for contacting the display signal lines ( 5a ) and the scanning signal lines ( 1 ) is structured with an external driver circuit. The contact metal layer is thereby formed by depositing chromium in a thickness of approximately 200 nm. Thereafter, aluminum is deposited in a thickness of not more than 400 nm on the front side of the rear glass substrate to form a metal layer, by structuring of which the scanning signal lines (FIG. 1 ) and the first electrodes ( 10d ) of the capacitors of the storage capacity type are formed. Each scanning signal line ( 1 ) is designed so that it is provided with the projecting into a respective pixel area section. These protruding portions are used as gate electrodes of the thin film transistors. At the same time, the first electrodes ( 10c ) of the capacitors of the additional capacitance type, each of one of the associated pixel electrode ( 4 ) (which is generated in a later step) opposite to a scanning signal line (FIG. 1 ) are formed.
Zur
Vereinfachung des Herstellungsvorgangs können die ersten Elektroden
(10d) der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp unter
Verwendung desselben Material wie das Kontaktmaterial gebildet werden. Dies
bedeutet, daß nach
Aufbringen der Kontaktmetallschicht die ersten Elektroden (10d)
gleichzeitig mit der Strukturierung der Kontaktmetallschicht erzeugt
werden. Alternativ können
die ersten Elektroden (10d) der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp durch
einen von demjenigen zur Bildung der Abtastsignalleitungen (1)
verschiedenen Schritt unter Verwendung eines von demjenigen für die Abtastsignalleitungen
(1) verschiedenen Metalls hergestellt werden. Wenn die
ersten Elektroden (10d) der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp unter
Verwendung eines lichtundurchlässigen
Metalls gefertigt werden, wird die Öffnungsfläche um die von den ersten Elektroden
(10d) belegte Fläche
reduziert. Es ist daher bevorzugt, die ersten Elektroden (10d)
unter Verwendung eines transparenten leitfähigen Materials, wie ITO, herzustellen,
selbst wenn in diesem Fall die ersten Elektroden (10d)
durch einen zusätzlichen
Prozeßschritt
zu erzeugen sind.To simplify the manufacturing process, the first electrodes ( 10d ) of the capacitance type capacitors are formed using the same material as the contact material. This means that after application of the contact metal layer, the first electrodes ( 10d ) are generated simultaneously with the structuring of the contact metal layer. Alternatively, the first electrodes ( 10d ) of the capacitors of the capacitance type by one of that for forming the Abtastsignalleitungen ( 1 ) various step using one of the one for the scanning signal lines ( 1 ) of various metals. When the first electrodes ( 10d ) of the capacitors of the capacitance type are made using an opaque metal, the opening area around that of the first electrodes ( 10d ) occupied area reduced. It is therefore preferable to use the first electrodes ( 10d ) using a transparent conductive material such as ITO, even if in this case the first electrodes ( 10d ) are to be generated by an additional process step.
Wenn
die Abtastsignalleitungen (1) oder die ersten Elektroden
(10c, 10d) aus Aluminium bestehen, können die
Oberflächen
der Leitungen oder Elektroden mittels eines Anodenoxidverfahrens
mit einem Aluminiumoxidfilm (Al2O3) bedeckt werden, dessen Dicke nicht mehr
als 200 nm beträgt,
um die elektrischen Eigenschaften der Bildpunktelektroden (4),
der Kreuzungsbereiche (16) sowie der TFTs zu verbessern.If the scanning signal lines ( 1 ) or the first electrodes ( 10c . 10d ) are made of aluminum, the surfaces of the leads or electrodes can be covered by means of an anode oxide method with an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) whose thickness is not more than 200 nm in order to control the electrical properties of the pixel electrodes ( 4 ), the crossing areas ( 16 ) as well as the TFTs.
Anschließend werden
unter Verwendung eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens (CVD)
eine Isolationsschicht (2) aus Siliziumnitrid (SiNx) sowie eine Halbleiterschicht (3)
aus amorphem hydrogenisiertem Silizium (s-Si:H) in einer Dicke von
ungefähr
300 nm oder weniger bzw. 200 nm oder weniger aufgebracht. Auf das
zuvor abgeschiedene a-Si:H wird n-dotiertes a-Si:H (n+a-Si:H)
zur Bildung einer ohmschen Schicht in einer Dicke von ungefähr 50 nm
aufgebracht. Ferner kann, wenn der TFT unter Verwendung einer Ätzstoppschicht
erzeugt wird, auf der Halbleiterschicht eine Siliziumnitridschicht
als Ätzstoppschicht
aufgebracht werden. Danach wird die Halbleiterschicht (3)
zur Festlegung von Flächen
strukturiert, in denen die Schaltelemente in der Nähe der Bereiche,
wo sich die Abtastsignalleitungen (1) und die Anzeigesignalleitungen
(5a) gegenseitig überkreuzen,
angeordnet werden.Subsequently, using a chemical vapor deposition (CVD) method, an insulating layer ( 2 ) of silicon nitride (SiN x ) and a semiconductor layer ( 3 ) of amorphous hydrogenated silicon (s-Si: H) in a thickness of about 300 nm or less and 200 nm or less, respectively. On the previously deposited a-Si: H n-doped a-Si: applied in a thickness of about 50 nm to form an ohmic layer: H (H n + a-Si). Further, when the TFT is formed using an etching stopper layer, a silicon nitride film may be deposited on the semiconductor film as an etching stopper layer. Thereafter, the semiconductor layer ( 3 ) for defining areas in which the switching elements in the vicinity of the areas where the scanning signal lines ( 1 ) and the display signal lines ( 5a ) cross each other, are arranged.
Anschließend wird
die Isolationsschicht (2) auf den (nicht gezeigten) Bondinseln
entfernt, und ein transparentes leitfähiges Material, z.B. ITO, wird
in einer Dicke von ungefähr
50 nm oder weniger durch ein Sputterverfahren abgeschieden und anschließend strukturiert,
um die Bildpunktelektroden (4) auf der Isolationsschicht
(2) (d.h. auf derselben Ebene wie die Halbleiterschicht
(3)) zur erzeugen. Jede Bildpunktelektrode (4)
wird hierbei so strukturiert, daß sie teilweise mit ihrer zugehörigen, im
vorangegangenen Schritt gebildeten ersten Elektrode (10c)
des Speicherkondensators in einer vorgegebenen Breite überlappt,
wobei sich dazwischen die Isolationsschicht (2) befindet.
Damit werden ein Kondensator vom Zusatzkapazitätstyp zwischen der ersten Elektrode
(10c) und der Bildpunktelektrode (4) in jedem
Bildpunktbereich unter Zwischenfügung
der Isolationsschicht (2) als dielektrisches Material sowie
ein Kondensator vom Speicherkapazitätstyp zwischen der ersten Elektrode
(10d) und der Bildpunktelektrode (4) in jedem
Bildpunktbereich gebildet, so daß ein über die Anzeigesignalleitung
(5a) eingegebenes Spannungssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer
gehalten wird, bis das nachfolgende Eingabesignal ankommt.Then the insulation layer ( 2 ) is removed on the bonding pads (not shown), and a transparent conductive material, eg, ITO, is deposited to a thickness of about 50 nm or less by a sputtering process, and then patterned to form the pixel electrodes. 4 ) on the insulation layer ( 2 ) (ie at the same level as the semiconductor layer ( 3 )). Each pixel electrode ( 4 ) is in this case structured in such a way that it partially with its associated, formed in the previous step, the first electrode ( 10c ) overlaps the storage capacitor in a predetermined width, with the insulating layer (between them) ( 2 ) is located. Thus, an additional capacitor type capacitor between the first electrode (FIG. 10c ) and the pixel electrode ( 4 ) in each pixel area with interposition of the insulating layer ( 2 ) as a dielectric material and a capacitor of the storage capacity type between the first electrode (FIG. 10d ) and the pixel electrode ( 4 ) is formed in each pixel area, so that a via the display signal line ( 5a ) is held for a predetermined period of time until the subsequent input signal arrives.
Daraufhin
werden nacheinander Chrom und Aluminium ganzflächig auf dem Substrat in einer
Dicke von ungefähr
50 nm oder weniger bzw. 500 nm oder weniger mittels eines Sputterverfahrens
aufgebracht und dann strukturiert, um die Anzeigesignalleitungen
(5a), die Source-Elektroden (5b) und die Drain-Elektroden
der TFTs zu bilden. Anschließend
wird eine Schutzschicht aus Siliziumnitrid ganzflächig auf
das Substrat in einer Dicke von ungefähr 400 nm mittels eines CVD-Verfahrens
aufgebracht. Das untere Feld der LCD ist damit vervollständigt. Selbstverständlich kann
auf der Schutzschicht (6), wie in der LCD-Technik üblich, eine
(nicht gezeigte) Orientierungsschicht zur Orientierung des Flüssigkristalls
in einem nachfolgenden Schritt aufgebracht werden.Subsequently, chromium and aluminum are sequentially deposited on the substrate in a thickness of about 50 nm or less or 500 nm or less by a sputtering method, and then patterned to form the display signal lines (FIG. 5a ), the source electrodes ( 5b ) and the drain electrodes of the TFTs. Subsequently, a protective layer of silicon nitride is applied over the entire surface of the substrate in a thickness of about 400 nm by means of a CVD method. The bottom panel of the LCD is completed. Of course, on the protective layer ( 6 ), as usual in the LCD technique, an orientation layer (not shown) for orientation of the liquid crystal can be applied in a subsequent step.
Das
obere Feld der LCD wird dadurch hergestellt, daß, nachdem die Öffnungsfläche der
LCD durch Erzeugung einer Lichtabschirmschicht an der Innenseite
des transparenten, frontseitigen Glasträgers als Matrizen entlang des
Randes jeder Bildpunktfläche
festgelegt worden ist, die Lichtabschirmschicht und die freiliegende Öffnungsfläche mit
einer Farbfilterschicht bedeckt und darauf nacheinander eine übliche Schutzschicht und
eine transparente, obere, gemeinsame Elektrode gebildet werden,
was die Mehrschichtstruktur vervollständigt. Das untere sowie das
obere Feld der LCD, wie oben beschrieben, werden von geeigneten
Tragstiften gehalten, und der Flüssigkristall
wird zwischen sie eingebracht. Die Felder werden daraufhin abgedichtet,
wodurch die LCD vervollständigt
ist.The
upper field of the LCD is made by that after the opening area of the
LCD by forming a light shielding layer on the inside
of the transparent, front glass carrier as matrices along the
Edge of each pixel area
has been set, the light shielding layer and the exposed opening area with
a color filter layer covered and successively a conventional protective layer and
a transparent, upper, common electrode are formed,
which completes the multi-layered structure. The lower and the
top panel of the LCD, as described above, are suitable
Support pins held, and the liquid crystal
is introduced between them. The fields are then sealed,
which completes the LCD
is.
18 zeigt
das Ersatzschaltbild der Flüssigkristallanzeige
der 16 und 17. In
den durch die Abtastsignalleitungen (1) und die Anzeigesignalleitungen
(5a) festgelegten einzelnen Bildpunkten existieren folgende
Kapazitäten:
eine im Kreuzungsbereich einer Abtastsignalleitung (1)
und einer Anzeigesignalleitung (5a) gebildete Kapazität (Ccr);
eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und der ersten
Elektrode (10d) des gegenüberliegenden Kondensators vom
Speicherkapazitätstyp
gebildete Kapazität
(Cst2); eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und dem
Flüssigkristall
gebildete Kapazität
(Clc); eine zwischen der Bildpunktelektrode (4) und der
ersten Elektrode (10c) des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp gebildete
Kapazität
(Cadd2); eine zwischen der Source- und der Drain-Elektrode des Dünnschichttransistors
gebildete Kapazität
(Cds); eine zwischen der Gate- und der Source-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgs); sowie eine zwischen der Gate- und der Drain-Elektrode gebildete
Kapazität
(Cgd). 18 shows the equivalent circuit diagram of the liquid crystal display of 16 and 17 , In through the scanning signal lines ( 1 ) and the display signal lines ( 5a ) have the following capacities: one in the crossing region of a scanning signal line ( 1 ) and an indication signal line ( 5a ) formed capacity (Ccr); one between the pixel electrode ( 4 ) and the first electrode ( 10d ) capacitance (Cst2) formed by the opposite capacitance type capacitor; one between the pixel electrode ( 4 ) and the liquid crystal formed capacity (Clc); one between the pixel electrode ( 4 ) and the first electrode ( 10c ) of the capacitor of the additional capacitance type capacitance (Cadd2); a capacitance (Cds) formed between the source and the drain of the thin film transistor; a capacitance (Cgs) formed between the gate and source electrodes; and a capacitance (Cgd) formed between the gate and drain electrodes.
Im
allgemeinen sollte, um die Gleichmäßigkeit des Bildes in einer
Flüssigkristallanzeige
vom aktiven Matrixtyp sicherzustellen, die Spannung eines ersten, über eine
Datenleitung bei einem Schreibvorgang übertragenen Signals für eine bestimmte Zeitdauer
konstant gehalten werden, bis ein zweites Signal empfangen wird.
Wenn ein Speicherkondensator mit einer vorbestimmten Kapazität parallel
zu einer Flüssigkristallzelle angeordnet
ist, läßt sich
aus den Schaltungen der 3, 6 und 18 folgende
Gleichung erhalten: Ca
= Cs = Cadd2 + Cst2 (3) In general, in order to ensure the uniformity of the image in an active matrix type liquid crystal display, the voltage of a first signal transmitted through a data line in a write operation should be kept constant for a certain period of time until a second signal is received. When a storage capacitor having a predetermined capacitance is arranged in parallel with a liquid crystal cell, the circuits of Figs 3 . 6 and 18 get the following equation: Ca = Cs = Cadd2 + Cst2 (3)
Des
weiteren ergibt sich für
die Kapazität
der Abtastsignalleitung (Cssl) für
dieses dritte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel: Cssl = Cin + 1/((1/Cadd2)
+ (1/(Clc + Cgd + Cst2))) (4) Furthermore, for the capacitance of the scanning signal line (Cssl) for this third embodiment according to the invention: Cssl = Cin + 1 / ((1 / Cadd2) + (1 / (Clc + Cgd + Cst2))) (4)
Wie
aus der obigen Gleichung hervorgeht, ist die Gate-Verdrahtungskapazität beim vorliegenden
Beispiel geringer als diejenige einer LCD, die, wie in 4,
nur einen Kondensator vom Zusatzkapazitätstyp aufweist.As is apparent from the above equation, the gate wiring capacity in the present example is smaller than that of an LCD which, as in FIG 4 , only one capacitor of the additional capacity type.
Um
das Verhältnis
der Gate-Verdrahtungskapazität
(Cadd2) aufgrund des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp zur
Gate-Verdrahtungskapazität
(Cst2) aufgrund des Kondensators vom Speicherkapazitätstyp zu
optimieren, wird unter Betrachtung der Verbesserung des Öffnungsverhältnisses,
wie sie durch Anwendung des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp erzielbar
ist, und der Reduktion der Gate-Verdrahtungskapazität, wie sie
durch Anwendung des Kondensators vom Speicherkapazitätstyp erzielbar
ist, ein Kompromiß geschlossen.In order to optimize the ratio of the gate wiring capacitance (Cadd2) due to the capacitance type capacitor to the gate wiring capacitance (Cst2) due to the storage capacitance type capacitor, consideration will be given to improving the opening ratio as achievable by using the auxiliary capacitance type capacitor, and the reduction of the gate wiring capacity, as can be achieved by using the capacitor of the storage capacity type, a compromise ge closed.
Ein
Beispiel eines solchen Kompromisses sei nachfolgend erläutert. Für ein Flüssigkristallanzeigefeld nach
Arbeitsplatzorginationsstandard mit einer Größe von 15 Inch und 1280 × 1024 Bildpunkten,
d.h. einer Bildpunktgröße von 80μm × 240μm, betragen
der Gate-Verdrahtungswiderstand (R) 3,41 kΩ, die Kapazität (Ccr)
des Leiterbahnkreuzungsbereichs von Abtastsignalleitung und Anzeigesignalleitung
0,04pF, die Kapazität
des Flüssigkri stalls
(Clc) 0,16pF, die Summe aus Zusatzkapazität (Cadd2) und Speicherkapazität (Cst2) 0,3pF,
die Kapazität
(Cgd) zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode 0,02pF
und die Kapazität (Cgs)
zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode 0,02 pF. Die
RC-Zeitkonstante ergibt sich aus dem Verhältnis von Zusatzkapazität (Cadd2)
zu Speicherkapazität
(Cst2) aus folgender Tabelle.One
Example of such a compromise will be explained below. For a liquid crystal display panel according to
Workplace organzation standard with a size of 15 inches and 1280 × 1024 pixels,
i.e. a pixel size of 80μm × 240μm
the gate wiring resistance (R) is 3.41 kΩ, the capacitance (Ccr)
the trace intersection region of sense signal line and indication signal line
0.04pF, the capacity
the liquid crystal stalls
(Clc) 0.16pF, the sum of additional capacity (Cadd2) and storage capacity (Cst2) 0.3pF,
the capacity
(Cgd) between the gate electrode and the drain electrode is 0.02pF
and the capacity (Cgs)
between the gate electrode and the source electrode is 0.02 pF. The
RC time constant results from the ratio of additional capacity (Cadd2)
to storage capacity
(Cst2) from the following table.
Tabelle
1 Table 1
In
der obigen Tabelle 1 kann das Verhältnis von Cst2 zu Cadd2 als
Verhältnis
der von der ersten Elektrode des Kondensators vom Speicherkapazitätstzyp eingenommenen
Fläche
zu der von der ersten Elektrode des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp ein genommenen
Fläche
definiert werden. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, ist festzustellen,
daß, wenn
das Verhältnis
von Speicherkapazität
zu Zusatzkapazität
größer als
80 : 20 ist, eine RC-Zeitkonstante
von weniger als dem 1,66-fachen derjenigen der Flüssigkristallanzeige
vom herkömmlichen
Speichertyp resultiert, was effizient und ausreichend ist.In
Table 1 above shows the ratio of Cst2 to Cadd2 as
relationship
that occupied by the first electrode of the capacitor of the Speicherkapazitätstzyp
area
to that taken by the first electrode of the capacitor of the additional capacitance type
area
To be defined. As can be seen from Table 1, it should be noted that
that if
The relationship
of storage capacity
to additional capacity
greater than
80:20 is an RC time constant
of less than 1.66 times that of the liquid crystal display
from the conventional one
Storage type results, which is efficient and sufficient.
Es
versteht sich, daß zahlreiche
Varianten hinsichtlich des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp und
des Speicherkondensators bezüglich
dieses dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
möglich sind.
Zum Beispiel kann die erste Elektrode des Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp als
ringförmige
Elektrode, wie in 7 gezeigt, gebildet sein.It is understood that numerous variants are possible with respect to the capacitor of the additional capacitance type and the storage capacitor with respect to this third embodiment according to the invention. For example, the first electrode of the auxiliary capacitance type capacitor may be a ring-shaped electrode as shown in FIG 7 shown to be formed.
Unter
Bezugnahme auf 19 wird nun ein viertes erfindungsgemäßes Beispiel
einer Flüssigkristallanzeige
beschrieben. Diese Flüssigkristallanzeige
ist dadurch charakterisiert, daß die
erste Elektrode (10c) der Zusatzkapazität ringförmig gebildet ist, so daß sie teilweise
entlang des Randes der Bildpunktelektrode (4) mit dieser überlappt.
Die erste Elektrode (10c) ist mit ringförmiger Gestalt in dem Bildpunktbereich
zwischen der ersten Elektrode (10d) des Kondensators vom
Speicherkapazitätstyp
und der Abtastsignalleitung (1) zum Betrieb der benachbarten
Bildpunktelektrode angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel spiegelt die
Verbesserung des Öffnungsverhältnisses
wieder, die durch die ringförmige
erste Elektrode der in 7 gezeigten LCD erhalten werden
kann. Die durch die gestrichelte Linie markierte Fläche in der
Bildpunktelektrode (4) bezeichnet eine durch die Lichtabschirmschicht
(Schwarz-Matrix), die auf dem oberen Feld der Flüssigkristallanzeige gebildet
ist, definierte Öffnungsfläche. Des
weiteren unterscheidet sich dieses Beispiel einer Flüssigkristallanzeige
von der Flüssigkristallanzeige
gemäß 16 lediglich
darin, daß die
erste Elektrode (10c) des Zusatzkondensators als ringförmige Elektrode
zwischen der ersten Elektrode (10d) des Speicherkondensators
und der Abtastsignalleitung (1) zum Betrieb der benachbarten
Bildpunktelek trode gebildet ist. Die in 19 gezeigte
Flüssigkristallanzeige
kann auf dieselbe Weise hergestellt werden wie die Flüssigkristallanzeige
nach 16, mit der Ausnahme, daß für die Erzeugung der ersten
Elektrode (10c) des Zusatzkondensators eine Maske mit der
entsprechenden Anordnung, wie sie in 19 gezeigt
ist, verwendet wird. Wie im Zusammenhang mit der obigen Tabelle
1 erwähnt,
wird auch in diesem Fall eine Optimierung des Verhältnisses
zwischen Zusatzkapazität
und Speicherkapazität
durchgeführt.With reference to 19 Now, a fourth example of a liquid crystal display according to the present invention will be described. This liquid crystal display is characterized in that the first electrode ( 10c ) of the additional capacitance is annular, so that it is partially along the edge of the pixel electrode ( 4 ) overlaps with this. The first electrode ( 10c ) is of annular shape in the pixel area between the first electrode (FIG. 10d ) of the capacitor of the storage capacity type and the scanning signal line ( 1 ) for operating the adjacent pixel electrode. This embodiment reflects the improvements tion of the opening ratio, through the annular first electrode of in 7 shown LCD can be obtained. The area marked by the dashed line in the pixel electrode (FIG. 4 ) denotes an opening area defined by the light-shielding layer (black matrix) formed on the upper panel of the liquid-crystal display. Further, this example differs from a liquid crystal display according to the liquid crystal display 16 only in that the first electrode ( 10c ) of the additional capacitor as an annular electrode between the first electrode ( 10d ) of the storage capacitor and the scanning signal line ( 1 ) is formed to operate the adjacent Bildpunktelek electrode. In the 19 The liquid crystal display shown can be produced in the same manner as the liquid crystal display 16 with the exception that for the generation of the first electrode ( 10c ) of the auxiliary capacitor, a mask with the appropriate arrangement, as shown in 19 shown is used. As mentioned in connection with the above Table 1, an optimization of the ratio between additional capacity and storage capacity is also performed in this case.
Zwar
zeigt die 19 eine Bildpunktanordnung,
bei der die erste Elektrode des Zusatzkondensators als ringförmige Elektrode
gebildet ist, jedoch kann alternativ die erste Elektrode (10d)
des Speicherkondensators anstelle der ersten Elektrode (10c)
des Zusatzkondensators als ringförmige
Elektrode gestaltet sein, wie in 11 gezeigt.
In einem solchen Fall entspricht der Herstellungsprozeß demjenigen
der Herstellung der in 16 gezeigten Flüssigkristallanzeige
mit der Ausnahme, daß bei
der Erzeugung der ersten Elektrode (10d) des Speicherkondensators
eine die erste Elektrode (10d) des Speicherkondensators
bildende Maske verwendet wird, welche die die Bildpunktelektrode
(4) entlang deren Umrandung umgebende Anordnung aufweist. Ebenso
wie unter Bezugnahme auf die obige Tabelle 1 erwähnt, wird auch hier eine Optimierung
des Verhältnisses
zwischen der Zusatzkapazität
und der Speicherkapazität
durchgeführt.Although the shows 19 a pixel arrangement in which the first electrode of the additional capacitor is formed as an annular electrode, however, alternatively, the first electrode ( 10d ) of the storage capacitor instead of the first electrode ( 10c ) of the auxiliary capacitor be designed as an annular electrode, as in 11 shown. In such a case, the manufacturing process corresponds to that of the production of 16 shown liquid crystal display with the exception that in the production of the first electrode ( 10d ) of the storage capacitor a the first electrode ( 10d ) of the storage capacitor forming mask is used, which the the pixel electrode ( 4 ) has surrounding arrangement along its border. As mentioned above with reference to the above Table 1, an optimization of the ratio between the additional capacity and the storage capacity is also performed here.
Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Variante
können
sowohl die erste Elektrode (10c) des Zusatzkondensators
als auch die erste Elektrode (10d) des Speicherkondensators
als ringförmige,
die Bildpunktelektrode (4) entlang eines Randbereiches
derselben umgebende Elektrode gestaltet sein.According to a further variant of the invention, both the first electrode ( 10c ) of the additional capacitor as well as the first electrode ( 10d ) of the storage capacitor as an annular, the pixel electrode ( 4 ) along an edge region of the same surrounding electrode.
Die
Flüssigkristallanzeigen
gemäß des dritten
und vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung stellen zwar eine Verbesserung hinsichtlich der Anzeigecharakteristika,
d.h. höheres Öffnungs verhältnis, größeres Kontrastverhältnis etc.
dar. Aufgrund des Vorhandenseins von Verunreinigungen oder aufgrund
eines schwachen Isolationsfilms in den Leiterbahnkreuzungen (den Überschneidungen
der Abtastsignalleitungen (1) mit den Anzeigesignalleitungen
(5a) oder den Überschneidungen
der Anzeigesignalleitungen (5a) mit den unabhängigen Verdrahtungen
(11a) zur Verbindung der ersten Elektroden (10d)
der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp untereinander) können jedoch
Leiterbahnunterbrechungen in den Abtastsignalleitungen (1) und/oder
Kurzschlüsse
zwischen den Abtastsignalleitungen (1) und den Anzeigesignalleitungen
(5a) oder zwischen den Anzeigesignalleitungen (5a)
und den unabhängigen
Verdrahtungen (11a) zur Verbindung der ersten Elektroden
(10d) der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp untereinander
auftreten, wodurch die Ausbeute der hergestellten Flüssigkristallanzeigen
beträchtlich
herabgesetzt wird.Although the liquid crystal displays according to the third and fourth embodiments of the invention, an improvement in the display characteristics, ie higher opening ratio, greater contrast ratio, etc. Due to the presence of impurities or due to a weak insulating film in the conductor crossings (the intersections of the scanning signal lines ( 1 ) with the display signal lines ( 5a ) or the intersections of the display signal lines ( 5a ) with the independent wirings ( 11a ) for connecting the first electrodes ( 10d ) of the capacitors of the storage capacitor type with each other), however, track breaks in the Abtastsignalleitungen ( 1 ) and / or short circuits between the scanning signal lines ( 1 ) and the display signal lines ( 5a ) or between the display signal lines ( 5a ) and the independent wiring ( 11a ) for connecting the first electrodes ( 10d ) of the capacitors of the storage capacity type with each other, whereby the yield of the liquid crystal displays produced is considerably reduced.
Um
die Schwierigkeiten hinsichtlich Leiterbahnbrüchen in Abtastsignalleitungen
(1) und/oder Kurzschlüssen
zwischen den Abtastsignalleitungen (1) und den Anzeigesignalleitungen
(5a) ohne Verringerung des Öffnungsverhältnisses und des Kontrastverhältnisses
zu überwinden,
können
die Abtastsignalleitungen und/oder die unabhängigen Verdrahtungen zur Ansteuerung
der ersten Elektrode (10d) der Speicherkondensatoren verdoppelt
werden, wie in den 9, 10 und 14 dargestellt.To overcome the difficulties of trace breaks in scan signal lines ( 1 ) and / or short circuits between the scanning signal lines ( 1 ) and the display signal lines ( 5a ) without reducing the aperture ratio and the contrast ratio, the scanning signal lines and / or the independent wirings for driving the first electrode ( 10d ) of the storage capacitors are doubled, as in the 9 . 10 and 14 shown.
Die 20 zeigt
ein fünftes
Beispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige,
bei dem sowohl die Abtastsignalleitungen als auch die unabhängigen Verdrahtungen
zur Ansteuerung der ersten Elektroden der Speicherkondensatoren
verdoppelt sind. Wie aus der Bildpunktanordnung von 20,
die einen einzelnen Bildpunktbereich wiedergibt, zu ersehen, ist
jede Abtastsignalleitung in Form einer ersten Abtastsignalleitung (1a)
und einer zweiten Abtastsignalleitung (1b) verdoppelt.
Die erste Elektrode (10c) des mit der Abtastsignalleitung
elektrisch verbundenen Kondensators vom Zusatzkapazitätstyp ist
so gestaltet, daß sie
die Bildpunktelektrode (4) in deren Randbereich zwischen
der zweiten Abtastsignalleitung (1b) und einer ersten Abtastsignalleitung
(1a) zur Ansteuerung einer benachbarten Bildpunktelektrode
umgibt. Ebenso ist jede unabhängige Leiterbahn
zur Ansteuerung der ersten Elektrode der Kondensatoren vom Speicherkapazitätstyp in
Form einer ersten unabhängigen
Leiterbahn (1c) und einer zweiten unabhängigen Leiterbahn (1d)
doppelt ausgeführt.
Die erste Elektrode des Kondensators vom Speicherkapazitätstyp ist
so gestaltet, daß sie
die Bildpunktelektrode (4) in deren Randbereich zwischen
der ersten und der zweiten unabhängigen
Leiterbahn (1c, 1d) randseitig umgibt.The 20 shows a fifth example of a liquid crystal display according to the invention, in which both the scanning signal lines and the independent wiring for driving the first electrodes of the storage capacitors are doubled. As from the pixel arrangement of 20 , which represents a single pixel area, is each scanning signal line in the form of a first scanning signal line ( 1a ) and a second scanning signal line ( 1b ) doubled. The first electrode ( 10c ) of the auxiliary capacitance type capacitor electrically connected to the scanning signal line is designed to connect the pixel electrode (FIG. 4 ) in its edge region between the second scanning signal line ( 1b ) and a first scanning signal line ( 1a ) for driving an adjacent pixel electrode. Likewise, each independent trace for driving the first electrode of the capacitors of the storage capacity type in the form of a first independent conductor track ( 1c ) and a second independent track ( 1d ) performed twice. The first electrode of the storage capacitor type capacitor is configured to receive the pixel electrode (FIG. 4 ) in the edge region between the first and the second independent conductor track ( 1c . 1d ) surrounds the edge.
Bei
der in 20 gezeigten Flüssigkristallanzeige
können
Unterbrechungen und/oder Kurzschlüsse, die in Leiterbahnkreuzungsbereichen
auftreten können,
auf einfache Weise behoben werden. Die Flüssigkristallanzeige nach 20 kann
auf dieselbe Weise hergestellt werden, wie diejenigen in den 16 und 19,
wobei lediglich die Strukturauslegung zur Erzeugung der ersten Elektroden
der Zusatzkondensatoren und der ersten Elektroden der Speicherkondensatoren
entsprechend in einfacher Weise zu ändern ist. Außerdem kann
wiederum eine Optimierung des Verhältnisses zwischen Zusatzkapazität und Speicherkapazität vorgenommen
werden, wie sie oben in Zusammenhang mit der Tabelle 1 erläutert wurde.At the in 20 shown liquid crystal display can interruptions and / or short circuits, which can occur in trace crossover areas can be easily remedied. The liquid crystal display after 20 can be made in the same way as those in the 16 and 19 wherein only the structural design for generating the first electrodes of the auxiliary capacitors and the first electrodes of the storage capacitors is to be changed in a simple manner. In addition, an optimization of the ratio between additional capacity and storage capacity can again be carried out, as has been explained above in connection with Table 1.
Das
Verhältnis
der Speicherkapazität
zur Zusatzkapazität
kann verändert
werden, um das Öffnungsverhältnis zu
erhöhen
und/oder die Kapazität
der Abtastsignalleitungen zu reduzieren. Weiterhin können die ersten
Elektroden der Kondensatoren vom Zusatzkapazitätstyp und der Kondensatoren
vom Speicherkapazitätstyp
in unterschiedlicher Weise gestaltet sein. Zusätzlich kann das Herstellungsverfahren
für die
oben beschriebene Flüssigkristallanzeige
in Abhängigkeit
von der Wahl des Materials zur Erzeugung der ersten Elektroden der
Kondensatoren vom Speicher kapazitätstyp sowie der Kondensatoren
vom Zusatzkapazitätstyp
abgeändert
werden.The
relationship
the storage capacity
to additional capacity
can change
be to the aperture ratio
increase
and / or the capacity
to reduce the sampling signal lines. Furthermore, the first
Electrodes of the capacitors of the additional capacitance type and of the capacitors
of the storage capacity type
be designed in different ways. In addition, the manufacturing process
for the
above-described liquid crystal display
dependent on
from the choice of the material for the production of the first electrodes
Capacitors of the storage capacity type and the capacitors
of additional capacity type
amended
become.
Bei
den dritten bis fünften
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
läßt sich
die Gate-Verdrahtungskapazität
im Vergleich zu der Flüssigkristallanzeige
mit Kondensatoren nur vom Zusatzkapazitätstyp verringern, so daß die RC-Zeitkonstante
reduziert wird. Auf diese Weise wird eine Flüssigkristallanzeige bereitgestellt,
die ein gleichmäßiges Bild
liefert. Des weiteren ist das Öffnungsverhältnis verglichen
mit einer Flüssigkristallanzeige,
welche nur die Hilfskondensatoren vom Speicherkapazitätstyp besitzt,
erhöht,
so daß ein
Flüssigkristallanzeigebauelement
mit verbesserter Helligkeit und/oder verbessertem Kontrastverhältnis realisiert ist.at
the third to fifth
inventive embodiments
let yourself
the gate wiring capacity
in comparison to the liquid crystal display
with capacitors only of the additional capacitance type, so that the RC time constant
is reduced. In this way, a liquid crystal display is provided,
the one uniform picture
supplies. Furthermore, the aperture ratio is compared
with a liquid crystal display,
which has only the storage capacitor type auxiliary capacitors,
elevated,
so that one
Liquid crystal display component
is realized with improved brightness and / or improved contrast ratio.
Bei
dem oben beschriebenen fünften
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
werden die redundanten Verbindungsbereiche zur Verbindung der ersten
Elektroden der Speicherkondensatoren bzw. die verdoppelten Abtastsignalleitungen
durch eine einfache Änderung
des zugrundeliegenden Strukturierungsmusters gebildet, ohne daß ein zusätzlicher
Prozeß benötigt wird,
was die Herstellung vereinfacht. Da die redundanten Verbindungsbereiche
zur Verbindung der ersten Elektroden der Kondensatoren untereinander
vorgesehen bzw. die Abtastsignalleitungen verdoppelt sind, können die
Unterbrechungs- und Kurzschlußdefekte
in den Abtastsignalleitungen, die in Kreuzungsbereichen der Leiterbahnen
auftreten können,
verringert und repariert werden, was es ermöglicht, die Ausbeute der hergestellten
LCDs beträchtlich
zu erhöhen.at
the fifth described above
inventive embodiment
the redundant connection areas become the connection of the first
Electrodes of the storage capacitors or the doubled Abtastsignalleitungen
by a simple change
of the underlying structuring pattern formed without an additional
Process is needed
which simplifies the production. Because the redundant connection areas
for connecting the first electrodes of the capacitors with each other
provided or the Abtastsignalleitungen are doubled, the
Interruption and short circuit defects
in the Abtastsignalleitungen, in crossing areas of the tracks
may occur,
be reduced and repaired, which allows the yield of the produced
LCDs considerably
to increase.
Es
versteht sich, daß der
Fachmann verschiedene Modifikationen in der Gestaltung und bezüglich der Details
der oben beschriebenen Ausführungsformen
im Umfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt
ist, vorzunehmen vermag.It
understands that the
Professional various modifications in the design and in the details
the embodiments described above
within the scope of the invention as defined by the appended claims
is able to make.