DE2837431A1

DE2837431A1 - Fluessigkristall-anzeigetafel in matrixanordnung

Info

Publication number: DE2837431A1
Application number: DE19782837431
Authority: DE
Inventors: Kohhei Kishi; Keisaku Nonomura; Keiichiro Shimizu; Tomio Wada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2837431C2; CH643368A5; JPS5437697A; JPS5919339B2

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeigen und betrifft insbesondere eine Anzeigetafel dieser Gattung in Matrixanordnung.
Als Entwicklung der Westinghouse Electric Co. sind Flüssigkristall-Anzeigetafeln in Matrixanordnung bekannt geworden, bei denen im Verlauf des Herstellprozesses ein dünner Film aus der Dampfphase niedergeschlagen wird, über den Feldeffekttransistoren und parasitäre Kondensatoren in die Fläche der Anzeigetafel eingebaut werden; vgl. insbesondere den Fachaufsatz von T.P. Brody et al "A 6"x6" 20 l/inch Liquid Crystal Display Panel" in IEEE Trans. on Electron Devices ED-20 P995, 1973. In dieser Veröffentlichung ist erwähnt, daß die die Dünnfilm-Transistoren tragende Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung den verdreht-nematischen Feldeffektmodus (TN-FEM) aufwies. Nun hat sich aber gezeigt, daß diese bekannte Flüssigkristall-Anzeigetafel vom TN-FEM-Typ nur relativ kompliziert herstellbar und schwierig auf ein höheres Kontrastverhältnis zu bringen war.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flüssigkristall-Anzeigetafel der genannten Gattung vorzuschlagen, welche die Nachteile, welche die bekannte Anzeigetafel besitzt, nicht aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die sandwichartig zwischen dem Transistor einerseits und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film andererseits angeord- nete Schicht mit einem Gast/Wirteffekt behaftet ist und ein mehrfarbiges Farbmaterial enthält.
Nachstehend werden einige, die Merkmale der Erfindung enthaltende Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. l(a) und laub) schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Flüssigkristall-Anzeigezellen mit Gast/Wirteffekt, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Zellenansteuerschaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung, Fig. 3 ein Diagramm mit drei verschiedenen Spannungsverläufen aus der Ansteuerschaltung von Fig. 2, Fig. 4(a) bis 4(c) abgebrochene Darstellungen von während der Fabrikation der erfindunsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung benutzten Masken, Fig. 5(a) bis 5(d) perspektivische Darstellungen von Elektrodenmustern während der Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel, Fig. 6(a) bis 6(d) schematische Schnittdarstellungen zum Fertigungsablauf der Flüssigkristall-Anzeigetafel und Fig. 7 einen abgebrochenen Querschnitt durch die fertige Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung.
Wie in der Beschreibungseinleitung bereits kurz angedeutet, nützt die Erfindung bei der Flüssigkristall-Anzeige den sogenannten Gast/Wirteffekt aus, es wird nämlich dem als Wirt dienenden Flüssigkristallmaterial als Gast ein mehrfarbiges Farbmaterial zugesetzt und darin gelöst.
Solche Gast/Wirteffekte werden bei Flüssigkristallmaterialien in der Weise angeregt, daß man an ein solches System mit einem mehrfarbigen Farbmaterial als Gast und einem Flüssigkristallmaterial als Wirt ein elektrisches Feld anlegt, und daraufhin treten sogenannte elektrische Feldmodifikationseffekte auf, die Flüssigkristallmoleküle werden zu einer Rotation um die Längsachsen des mehrfarbigen Farbmaterials veranlaßt und modulieren die Lichtabsorption für Anzeigezwecke.Siehe hierzu beispielsweise die Fachdruckschrift Appl. Phys. Lett. 13 91 (1968). Die entsprechende Zellenstruktur und das optische System sind in den Fig. l(a) und l(b) dargestellt.
In Fig. l(a) ist schematisch dargestellt der grundsätzliche Aufbau einer Gast/Wirteffekt-Flüssigkristallzelle vom reflektierenden Typ, es gehören hierzu eine Flüssigkristallmaterialschicht 20 mit zugesetztem mehrfarbigem Farbmaterial, ein Paar Elektroden 19 und 19', ein Paar Unterlagen 18 und 18', ein Polarisator 17 und eine an der Rückseite der Zelle angeordnete Lichtzerstreuungsplatte 21. In Abwandlung dieser Ausführung kann gemäß Fig. l(b) die eine der beiden Elektroden 19 bzw. 19' als Lichtzerstreuungseinrichtung ausgebildet sein, die hier durch eine auf eine polierte Glasplatte 24 aufgebrachte Al-Elektrode 23 gebildet ist und für ein höheres Kontrastverhältnis sorgt.
Die Ausführung von Fig. l(b) bildet ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Flüssigkristall-Anzeigezelle mit Gast/Wirteffekt. Eine Alternativmöglichkeit zur Bildung einer lichtzerstreuenden Elektrode besteht beispielsweise darin, daß man eine Glasplatte zunächst mit einem photoresistenten Film bestreicht, der dann durch eine geeignete Maske partiell mit Licht bestrahlt und partiell mittels Flußsäure (HF) oder dergleichen aufgelöst wird, so daß darauf eine zerklüftete Oberfläche gebildet wird. Dann wird eine Schicht Al auf der zerklüfteten Glasplattenoberfläche abgelagert.
Dieser Alternativweg ist dann zu empfehlen, wenn nur eine Anzeigezone mit Ausnahme einer Dünnfilm-Transistor-(TFT)-Anordnung und X- und Y-Elektroden zu polieren ist.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung mit Gast/Wirteffekt, bei der jeder Matrix-Kreuzungspunkt durch einen Dünnfilm-Transistor 6 und einen parasitären Kondensator 8 angesteuert wird. Diese Tafel enthält ferner eine Drainelektrode 5, eine Flüssigkristallzelle 7, eine Gateelektrode 3, eine Sourceelektrode 1 sowie X-Leitungen n, n+l und Y-Leitungen m, m+1.
In Fig. 3 ist schematisch der Verlauf der Ansteuerspannungen für die Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung von Fig. 2 dargestellt, wobei der obere Linienzug der Sourcespannung, der mittlere Linienzug der Gatespannung und der untere Linienzug der Drainspannung zugeordnet ist. Wenn sich die Darstellung in Fig. 2 und 3 nur auf eine Zelle oder ein Element einer Anzeigematrix beschränkt, so sei darauf hingewiesen, daß viele solcher Zellen in der X- und Y-Richtung hintereinanderliegen und so die Anzeigematrix bilden.
Nachstehend werden einige Maskenformen (Auftragungs- oder Photo-Masken) sowie Fabrikationsschritte bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Dünnfilm-Transistoranordnungs-Substrates beschrieben.
Schritt 1: Mit Hilfe einer in Fig. 4(a) dargestellten Maske werden gleichzeitiy eine Elektrode 25 des Kondensators 8 und die Gateelektrode 3 auf das Substrat aufgebracht, das Elektrodenmaterial ist Al oder dergleichen.
Perspektivisch ist dieser Schritt in Fig. 5(a) und geschnitten in Fig. 6(a) dargestellt.
Schritt 2: Ein beispielsweise aus SiO2 bestehender Isolierfilm 26 wird ganz aufgebracht, siehe hierzu die Perspektivdarstellung des Films in Fig. 5(b) sowie den Querschnitt in Fig. 6(b). Dieser Isolierfilm 26 hat folgende Funktionen: 1) die Gateelektrode 3 wird im Kreuzungsbereich gegenüber einer in Schritt 4 aufgebrachten Sourceelektrode 40 elektrisch getrennt; 2) der Isolierfilm 26 dient als Isolierschicht für die Gateelektrode des TFT-Elements; und 3) der Isolierfilm 26 bildet eine dielektrische Schicht für den Kondensator 8.
Schritt 3: Ein Halbleiterfilm 27 (beispielsweise CdS, CdSe, Te) wird so auf den Isolierfilm 26 aufgetragen, daß er über der Gateelektrode 3 liegt; hierbei wird die Maske von Fig. 5(b) verwendet. Perspektivisch ist dieser Film in Fig. 5(c) und im Querschnitt in Fig. 6(c) dargestellt.
Schritt 4: Mittels einer Maske, die in Fig. 4(c) dargestellt ist, wird eine Sourceelektrode 40, eine Drainelektrode und eine Bildelementelektrode 41 der Flüssigkristallzelle auf der Seite des TFT-Substrates gebildet. Diese Elemente bestehen aus Al, Au oder dergleichen. Perspektivisch sind diese Elektroden in Fig. 5(d) und geschnitten in Fig. 6(d) dargestellt.
Mit den bisher beschriebenen Schritten wird das eine Substrat bzw. die eine Unterlage der erfindungsgemäßen Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel gefertigt, und sie besitzt noch außerdem eine zweite Unterlage, die einen transparenten und elektrisch leitfähigen Film 31 trägt, der sämtlichen Bildelementen gemeinsam zugeordnet ist.
Anschließend wird ein transparenter Isolierfilm 30 aus SiO, SiO2 oder dergleichen auf beide Elektroden aufgetragen und mittels schräger Verdampfung oder einer Reibtechnik auf verdreht-nematische Ausrichtung behandelt.
Beide Unterlagen werden durch ein Abdichtungselement 32 miteinander fest verbunden. Danach wird das Flüssigkristallmaterial 20 zusammen mit dem mehrfarbigen Farbmaterial injiziert. Ein einziger Polarisator 17 wird außerhalb dieser Flüssigkristall-Anzeigezelle mit Gast/Wirteffekt installiert und auf diese Weise die Fertigung der Anzeigetafel in Matrixanordnung vervollständigt.
Es ist erfindungsgemäß möglich, die transparente Elektrode, die Gateelektrode sowie die X-Leitungselektroden gleichzeitig und aus dem gleichen Material (Al) aufzutragen. Ferner ist es möglich, die eine Elektrode der Flüssigkristallzelle und die Source- und Drainelektroden des Dünnfilm-Transistors (TFT) zur gleichen Zeit und mit dem gleichen Material (Al oder Au) aufzubringen. Dadurch wird die Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung wesentlich vereinfacht.
Der in Fig. 7 dargestellte Schnitt zeigt die fertige Matrix-Anzeigetafel unter Anwendung der oben erwähnten Alternativmöglichkeit. Hier ist mit 38 die Gateelektrode des TFT und die aus dem gleichen Material, beispielsweise aus Al hergestellte eine Elektrode des Kondensators 8 bezeichnet, während die Bezugszahl 39 hier für die Sourceelektrode, die Drainelektrode und die Elektrode der Flüssigkristallzelle auf der Seite der TFT-Anordnungsunterlage gilt. Es wird ferner auf die Möglichkeit hingewiesen, eine lichtundurchlässige Keramikunterlage anstelle einer Glasunterlage zu verwenden, um so das Risiko auszuschließen, daß Na-Ionen des Glasmaterials die Betriebscharakteristiken des TFT verschlechtern.
Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, vielmehr sind im Rahmen des beanspruchten Schutzumfangs zahlreiche Abwandlungen möglich.

Claims

Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung Priorität: 30. August 1977, Japan, No. 105549/1977 PATENTANS PRÜCHE Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Paar Unterlagen (z.B. 18, 18'), von denen die eine mehrere Gateleitungen, mehrere dazu senkrechte Sourceleitungen sowie an jedem Gate- und Sourceleitungskreuzungspunkt je einen durch eine Halbleiterschicht ausTellur (Te) gebildeten Dünnfilm-Feldeffekttransistor (TFT = Thin Film Field Effect Transistor), und die andere eine transparenten und elektrisch leitfähigen Film trägt; und durch eine sandwichartig zwischen dem Transistor und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film angeordnete Schicht (20) eines Flüssigkristallmaterials mit Gast/Wirteffekt.
2. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dünnfilm-Feldeffekttransistor (TFT) eine Gateelektrode (z.B.
3), eine Isolierschicht (z.B. 26), eine Halbleiterschicht (27),eine Sourceelektrode(z.B. 39) und eine Drainelektrode aufweist; und daß der sandwichartig zwischen der Transistoranordnung und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film (z.B. 31) angeordneten Schicht (20) aus dem Flüssigkristallmaterial ein mehrfarbiges Farbmaterial zugesetzt ist.

3. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Source-und Drain-Elektroden des Dünnfilm-Transistors (TFT) und die eine Elektrode der Flüssigkristallzelle aus dem gleichen Material hergestellt sind.
4. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens die eine Unterlage aus einem Keramikmaterial hergestellt ist.