DE2837431C2

DE2837431C2 - Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung

Info

Publication number: DE2837431C2
Application number: DE19782837431
Authority: DE
Inventors: Kohhei Tenri Nara Kishi; Keisaku Nara Nonomura; Keiichiro Yamatokoriyama Nara Shimizu; Tomio Nara Wada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1984-09-06
Also published as: JPS5919339B2; JPS5437697A; DE2837431A1; CH643368A5

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeigen und betrifft eine Anzeigetafel in Matrixanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Anzeigetafel ist durch IEEE Trans. Electron. Devices, Bd. ED-20, 1973, S. 995-1001 bekannt. Bei dieser bekannten Entwicklung wird im Verlauf des Herstellprozesses ein dünner Film aus Al oder Au aus der Dampfphase niedergeschlagen, über den Feldeffekttransistoren und parasitäre Kondensatoren in die Fläche der Anzeigetafel eingebaut werden. In dieser genannten Veröffentlichung ist erwähnt, daß die die Dünnfilmtransistoren 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 Flüssigkristall-Anzeigetafel der genannten Gattung mit verbessertem Kontrast vorzuschlagen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht demnach darin, daß die sandwichartig zwischen dem Transistor einerseits und dem transparenten und elektrisch leitfähigen Film andererseits angeordnete Schicht mit einem Gast/Wirt-Effekt behaftet ist und ein mehrfarbiges Farbmaterial enthält. Der Gast/Wirt-Effekt an sich ist allgemein bekannt (z. B. Appl. Phys. Letters, Bd. 13, 1968, S. 91 -92). Auch die Verwendung diffuser Reflektoren im Zelleninneren ist gebräuchlich (Tobias: Int. Handbook of Liquid Crystal Displays, 1975/76. London, Ovum Ltd., S. 64/65).

Nachstehend werden einige, einzelne bzw. alle Merkmale der Erfindung enthaltende Ausführungsbeispielc in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. l(a) und l(b) schematische Darstellungen von Flüssigkristall-Anzeigezellen mit Gast/Wirt-Effekt,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Zellenan-

steuerschaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung,

F i g. 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 erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung benutzten Masken,

F i g. 5(a) bis 5(d) perspektivische Darstellungen von to Elektrodenmustern während der Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel,

F i g. 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/Wirt-Effekt aus, es wird nämlich dem als Wirt dienenden Flüssigkristallmaterial als Gast ein mehrfarbiges Farbmaterial zugesetzt und darin gelöst

Solche Gast/Wirt-Effekte 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 Fcldmodifikationseffekte auf, die Flüssigkristallmoleküle werden zu einer Rotation um die Längsachsen des mehrfarbigen Farbmaterials veranlaßt und modulieren die Lichtabsorption für Anzeigezwecke. Siehe hierzu beispielsweise die Fachzeitschrift Appl. Phys. Lett. 13,91 (1968). Die entsprechende Zellenstruktur und das optische System sind in den Fig. l(a) und i(b)dargestellt.

In F i g. l(a) ist schematisch dargestellt der grundsätzliche Aufbau einer Gast/Wirt-Effekt-FIüssigkristallzelle vom reflektierenden Typ, es gehören hierzu eine Flüssigkristailmaterialschicht 20 mit zugesetztem mehrfarbigem Farbmaterial, ein Paar Elektroden 19 und 19', ein Paar Unterlagen 18 und 18', ein Polerisator 17 und eine an der Rückseite der Zelle angeordnete Lichtzerstreuungsplatte 21. In Abwandlung dieser Ausführung kann gemäß einem Merkmal der Erfindung nach Fig. l(b)die eine der beiden Elektroden 19 bzw. 19' als Lichtzerstreuungseinrichtung ausgebildet sein, die hier durch eine auf eine durch Schleifen aufgerauhte Glasplatte 24 aufgebrachte Al-Elektrode 23 gebildet ist und für ein höheres Kontrastverhältnis sorgt.

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 dar auf 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 V-Elektroden aufzurauhen ist.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung einer Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung mit Gast/ Wirt-Effekt, bei der jeder Matrix-Kreuzungspunkt durch einen Dünnfilmtransistor 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 η, η + 1 und V-Leitungen /π, m + 1.

In F i g. 3 ist schematisch der Verlauf der Ansteuerspannungen für die Flüssigkristall-Anze'getafel in Matrixanordnung von Fig. 2 dargestellt, wot ei der obere Linienzug der Sourcespannung, der mittlere Linienzug der Gatespannung und der untere Linienzug der Drainspannung zugeordnet ist Wenn sich die Darstellung in F i g. 2 und 3 nur auf eine Zelle oder ein Element e>ner Anzeigematrix beschränkt, so sei darauf hingewiesen, daß viele solcher Zellen in der X- und V-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 gleichzeitig eine Elektrode 25 des Kondensators 8 und die Gateelektrode 3 auf das Substrat aufgebracht, das Elektrodenmaterial ist A¹. Perspektivisch ist dieser Schritt in Fig.5{a) und geschnitten in Fig. 6(a) dargestellt.

Schritt 2: Ein beispielsweise aus S1O2 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- Elementes; 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 F i g. 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 F i g. 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. Perspektivisch sind diese Elektroden in F i g. 5(d) und geschnitten in F i g. b(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 Deckplatte 30, die einen transparenten und elektrisch leitfähigen Film 31 trägt, der sämtlichen Bildelementen gemeinsam zugeordnet ist. Anschließend wird ein transparenter Isolierfilm 33 aus SiO, S1O2 oder dergleichen auf beide Elektroden aufgetragen und mittels schräger Verdampfung oder einer Reibtechnik auf verdreht-nematische Ausrichtung behandelt. Unterlage und Deckplatte 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/Wirt-Effekt installiert und auf diese Weise die Fertigung der Anzeigetafel in Malrixanordnung vervollständigt.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, die transparente Elektrode, die Gateelektrode sowie die A"-Leitungselcktroden gleichzeitig und aus dem gleichen Material (Al) aufzutragen. Ferner ist es vorgesehen, die eine Elektrode der Flussigkristallzelle und die Source- und Drainelektroden des Dünnfilmtransistors (TFT) zur gleichen Zeit und mit dem gleichen Material (Al) aufzubringen. Dadurch wird die Fabrikation der Flüssigkristall-Anzeigetafel in Mairixanordnung wesentlich vereinfacht.

Der in Fig.7 dargestellte Schnitt zeigt die fertige Matrix-Anzeigetafel unter Anwendung der obenerwähnten Alternativmöglichkeit. Hier ist mit 3 die Galeelektrode des TFT und die aus dem gleichen Material (Al) hergestellte eine Elektrode des Kondensators 8 bezeichnet, während die Bezugszahl 40 hier für die Sourceelektrode und 41 für die Drainelektrode und die Elektrode der Flüssigkristallzelle auf der Seite der TFT-Anordnungsunterlage gilt. Es wird ferner auf die Möglichkeil hingewiesen, eine lichtundurchlässige Keramikunterlage anstelle einer Glasunterlage zu verwenden, um so das Risiko auszuschließen, daß Na-lonen des Glasmaterials die Betriebscharakteristiken des TFT verschlechtern.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung

— mit einer Unterlage mit auf dieser aufgebrachten Kondensator-Elektroden und Gate-Elektroden,

— mit einer diese Elektroden abdeckenden Isolierschicht, auf der Drainelektroden aufgebracht sind, sowie mit Halbleiterfilmen und Source-Elektroden zur Bildung eines Dünnfilmtransisiors und eines Kondensators je Matrixpunkt, wobei alle Elektroden Aluminiumfilme sind,

— mit einer Deckplatte, die einen durchsichtigen leitenden Film trägt, und

— mit einer zwischen der Unterlage und der Deckplatte angeordneten Flüssigkristallschicht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (24) mit Ausnahme der Bereiche, auf denen die Dünnfilmtransistoren (1,3,5) aufgebracht sind, aufgerauht ist, und daß die Flüssigkristallschicht zugesetzte Farbstoffe enthält und den Gast/Wirt-Effekt aufweist.