NL1012470C2

NL1012470C2 - Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix.

Info

Publication number: NL1012470C2
Application number: NL1012470A
Authority: NL
Inventors: Makoto Watanabe; Takahiko Watanabe
Original assignee: Nec Lcd Technologies
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2005-02-07
Also published as: CN1103062C; KR20000011930A; US6404474B1; JP2000039626A; KR100313726B1; TW557384B; JP3127894B2; CN1246639A; NL1012470A1

Description

Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix.

De uitvinding heeft betrekking op een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix in een horizontaal elektrisch-veldaan-stuurschema.

5 Traditioneel waren gebruikelijke weergave-inrich tingen met vloeibare kristallen van een type, waarin een in. een richting loodrecht op een substraatoppervlak werkend elektrisch veld de oriëntatie van de richter (moleculaire as) van vloeibaar-kristalmoleculen veran-10 dert teneinde daardoor de lichtdoorlaat te besturen om de weergave van een beeld op een paneel te verkrijgen (hierna als verticaal elektrisch-veldaanstuurtype aangeduid) . Een TN-modus (getwist nematisch) is een modus die representatief is voor het verticaal elektrisch-veldaan-15 stuurtype.

In weergave-inrichtingen met vloeibare kristallen van het verticaal elektrisch-veldaanstuurtype wordt de richter bij het aanleggen van een elektrisch veld echter loodrecht op het substraatoppervlak georiënteerd. Een 20 brekingsindex varieert derhalve in afhankelijkheid van een waarnemingsrichting, hetgeen een grote afhankelijkheid van een waarnemingshoek veroorzaakt, zodat weergave -inrichtingen van dit type ongeschikt zijn voor toepassingen die een brede waarnemingshoek vereisen.

25 Om dit probleem aan te pakken werd in recente jaren onderzoek en ontwikkeling bevorderd voor weergave-in-richtingen met vloeibare kristallen van een type, waarin de richter van de vloeibaar-kristalmoleculen evenwijdig is georiënteerd aan een substraatoppervlak en een elek-30 trisch veld werkzaam is in een richting evenwijdig aan het substraatoppervlak om de richter in een vlak evenwijdig aan het substraat te roteren, teneinde daardoor de lichtdoorlaat te besturen om de weergave van een beeld te verkrijgen (hierna als horizontaal elektrisch-35 veldaanstuurtype aangeduid). Aangezien weergave-inrich- 1 012470 Η

2 I

tingen met vloeibare kristallen van het horizontaal I

elektrisch-veldaanstuurtype aanzienlijk verminderde. I

variaties in een brekingsindex afhankelijk van een waar- I

nemingsrichting bezitten, kunnen weergaveprestaties I

5 worden verkregen met een hoge beeldkwaliteit en een I

breed waarnemingsveld. I

Hierna zal een bekende weergave-inrichting met I

vloeibare kristallen van het type met actieve matrix, I

welke inrichting van het horizontaal elektrisch-veldaan- I

10 stuurtype is, worden beschreven onder verwijzing naar I

fig. 1 tot en met fig. 9. I

Er wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin een weer- I

gavepixel is weergegeven, welk pixel een aftastlijn 502 I

voor verbinding met een externe aanstuurketen, een sig- I

15 naallijn 103, een gemeenschappelijke elektrode 106, een I

als èen schakelement dienende dunne-filmtransistor 503 I

en een pixelelektrode 104 omvat. I

Zoals is weergegeven in fig. 2 is op het TFT-zijde I

glassubstraat 102 de gemeenschappelijke elektrode 106 I

20 gevormd, waarop onder tussenkomst van een isolerende I

tussenlaagfilm 130 de pixelektrode 104 en de signaallijn I

103 zijn gevormd. Bij de vorming worden de pixelelektro- I

de en de gemeenschappelijke elektrode 106 afwisselend I

aangebracht. Deze elektroden zijn bedekt met een isole- I

25 rende beschermingsfilm 110, waarop een TFT-zijde uitlij- I

ningsfilm 120, die vereist is voor het uitlijnen van I

vloeibare kristallen 107, is aangebracht en die wordt I

onderworpen aan een wrijvingsbehandeling. Op deze wijze I

is het TFT-zijde substraat 100 gevormd. I

30 Op het glassubstraat 101 aan de tegenovergestelde I

zijde is een lichtafschermfilm 203 in matrixvorm ver- I

schaft, waarop een voor het weergeven van kleuren ver- I

eiste kleurlaag 142 is gevormd. Op de kleurlaag 142 is I

bovendien een planarisatiefilm 202 verschaft voor het I

35 planariseren van het oppervlak van het substraat aan de I

tegenovergestelde zijde, waarop een voor het uitlijnen

van de vloeibare kristallen 107 vereiste uitlijnfilm 122 I

is aangebracht, die is onderworpen aan de wrijvingsbe- I

I handeling. De richting van de wrijvingsbehandeling is I

1012470 I

3 tegengesteld aan die van het TFT-zij de substraat 100. Op deze wijze is het substraat 200 aan de tegenovergestelde zijde gevormd.

De ruimte tussen het TFT-zijde substraat 100 en het 5 substraat 200 aan de tegenovergestelde zijde is opgevuld met vloeibare kristallen 107 en afstandhouders 302. De ruimte tussen beide substraten wordt bepaald door de diameter van de afstandhouders 302. Ten slotte wordt een TFT-zijde polarisator 145 op het oppervlak van het TFT-10 zijde glassubstraat 102, waarop geen elektrisch patroon is gevormd, zodat de doorlaatas daarvan loodrecht staat op de wrijvingsrichting, vastgehecht. Aan de tegenovergestelde zijde is eveneens een polarisator 143 op het oppervlak van het glassubstraat 101, waarop geen patro-15 nen zijn gevormd, zodat de doorlaatas daarvan loodrecht staat op de. doorlaatasrichting van de TFT-zijde polari-satielaag 145, vastgehecht. Met het hiervoor vermelde proces is .een weergavepaneel 300 met vloeibare kristallen verkregen.

20 Vervolgens wordt het weergavepaneel 300 met vloei bare kristallen aangebracht op een achterzijdeverlich-ting 400 en verbonden met een aanstuurkéten 500, zoals is weergegeven in fig. 3.

Hierna zal de werking van de weergave-inrichting 25 met vloeibare kristallen worden beschreven onder verwijzing naar fig. 4 en fig. 5. Fig. 4 is een ketendiagram dat een equivalente keten van de bekende weergave-in-richting met vloeibare kristallen toont, terwijl fig. 5 een grafiek is, die golfvormen van op een aftastlijn, 30 een signaallijn en een gemeenschappelijke elektrode aangelegde spanningen en een golfvorm van een pixelelek-trodespanning toont. Opgemerkt dient te worden dat Vfd in fig. 5 wordt aangeduid als een doorvoerspanning. De op de gemeenschappelijke elektrode aangelegde spanning 35 wordt zodanig ingesteld dat Δν+ en AV-, die amplituden in positieve en negatieve frames van de pixelelektrode-spanning weergeven, wanneer een amplitude van een videosignaal overeenkomt met een halftoon, gelijk aan elkaar zijn.

1012470

4 I

Een beschrijving wordt gegeven van de stroming van I

elektrische lading in een eenheidselement en lichtscha- I

keling van de vloeibare kristallen. Een AAN/UIT-signaal I

op een aftastlijn 502, die in dezelfde laag als de ge- I

5 meenschappelijke elektrode 106 in fig. 1 is verschaft, I

doet een dunne-filmtransistor 503 schakelen. Wanneer de I

dunne-filmtransistor 503 AAN is, stroomt er elektrische I

lading vanaf de signaallijn 103 in de pixelelektrode I

104. Op de gemeenschappelijke elektrode 106 is altijd I

10 een constante gelijkstroomspanning aangelegd, zoals I

beschreven wordt onder verwijzing naar fig. 5. In termen I

van een elektrische keten vormen de pixelelektrode 104 I

en de gemeenschappelijke elektrode 106 capaciteiten CI Cql en Csc over respectievelijk de vloeibare kristallen I

15 107, het TFT-zijde glassubstraat 102 en de isolerende I

tussenlaagfilm 130, zoals is weergegeven in fig. 4. I

Daarna wordt de lading vastgehouden door de capaci- I

teiten, zelfs nadat de dunne-filmtransistor 503 is UIT I

geschakeld. De vastgehouden lading legt een spannings- I

20 verschil aan tussen de pixelelektrode 104 en de gemeen- I

schappelijke elektrode 106 om een horizontaal elektrisch I

veld evenwijdig aan het glassubstraat te bewerkstelli- I

gen, welk veld de richter van de vloeibare kristallen I

107 roteert om de retardering voor het weergavepaneel I

25 300 met vloeibare kristallen te veranderen. De verander- I

de retardering veroorzaakt een verandering in de paneel- I

doorlaat van door de in fig. 3 weergegeven achterzijde- I

verlichting 400 uitgezonden invallend licht, in gedeel- I

ten die niet zijn voorzien van de lichtafschermfilm 203, I

30 de pixelelektrode 104, de gemeenschappelijke elektrode I

106, de aftastlijn 502 en de dunne-f ilmtransistor 503. I

Pig. 6 toont een relatie tussen een spanningsverschil I

tussen de gemeenschappelijke elektrode en de pixelelek- I

trode en het doorlaatvermogen van het paneel. I

35 De hiervoorgenoemde bekende weergave-inrichting met I

vloeibare kristallen heeft te lijden aan twee nadelen I

die hieronder worden beschreven. I

Een eerste nadeel is dat het doorlaatvermogen van I

het paneel wordt verlaagd en een ongelijkmatige weergave I

1012470 I

5 wordt opgewekt wanneer een ladingvasthoudtijd wordt verminderd. De reden daarvan zal in het hiernavolgende worden beschreven.

Hoewel het wenselijk is dat de door de capaciteiten 5 Cci./ cgl en Csc in hiervoorgenoemde bekende weergave-inrichting met vloeibare kristallen vastgehouden lading volledig wordt vastgehouden wanneer de dunne-filmtran-sistor 503 UIT schakelt, wordt de ladingshoeveelheid in werkelijkheid met een bepaalde tijdconstante in termen 10 van een elektrische keten verminderd. De tijdconstante τ wordt bij benadering door vergelijking (1) weergegeven: TUit S RuitfChC + ^GL· + Csc + Cgg) (l) waarin R^,. een weerstand van de dunne-filmtransistor 503 in UIT-toestand weergeeft en een gatè-source capaci-15 teit van de in fig. 7 weergegeven dunne-filmtransistor 503 weergeeft. In een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het horizontale elektrisch-veldtype, zijn Cu: en CG1) kleiner dan die in een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het verticaal elektrisch-veld-20 type, aangezien deze capaciteiten randcapaciteiten zijn. Ruit is een constante waarde, die wordt bepaald door een procesgrens van de dunne-filmtransistor en Cqs wordt bepaald door de omvang van de dunne-filmtransistor, welke beide een lage mate van flexibiliteit hebben. 25 Aangezien Csc correspondeert met een overlappingsgedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 105, leidt een toegenomen oppervlakte van het overlappingsgebied bovendien tot een verminderde aper-tuurverhouding.

30 Wanneer voor de achterzijdeverlichting een grote lichtintensiteit wordt ingesteld, wordt een lichtlek-stroom vergroot, hetgeen het gevolg is van op een ach-terzijdekanaal van de dunne-filmtransistor invallend licht en de vorming van gaten in n-i-n parasitaire weer-35 standsgedeelten, zoals is weergegeven in fig. 7. De lek van de pixellading veroorzaakt een vermindering van het spanningsverschil tussen de gemeenschappelijke elektrode en de pixelelektrode, hetgeen derhalve het doorlaatver-mogen van het paneel in overeenstemming met de kromme in 1012470

fig. 6 verlaagt. Aangezien de hoeveelheid lichtlekstroom I

varieert in afhankelijkheid van vervaardigingsvariaties I

in de dunne-filmtransistor, is het bovendien waarschijn- I

lijk dat er een ongelijkmatige lichtsterkte optreedt als I

5 gevolg van variaties in de lichtlekstroom over een weer- I

gaveoppervlak. I

Wanneer in aanvulling op het geval, waarin elektri- I

sche lading via de dunne-filmtransistor weglekt, een I

vloeibare-kristallenmateriaal met een laag weerstands- I

10 vermogen wordt gebruikt, d.w.z. wanneer een meervoudige I

ionen-bevattend vloeibare-kristallenmateriaal wordt I

gebruikt, vormen de ionen in de vloeibare kristallen een I

elektrische dubbellaag enige tijd na het schrijven van I

lading in de pixelelektrode om Clc duidelijk te vergro- I

15 ten. Aangezien de in de pixelelektrode vastgehouden I

lading constant als beschouwd kan worden nadat de dunne- I

filmtransistor is UIT geschakeld, leidt de vermindering I

tot een daling van de spanning tussen de pixelelektrode I

en de gemeenschappelijke elektrode. De spanningsdaling I

20 is bij benadering evenredig aan de volgende parameter x, I

die als een pixelcapaciteitsverhouding wordt aangeduid: I

Clc I

Spanningsdaling oc x « - (2)

Cgg + + CGL + Csc I

25 Wanneer een voldoend hoge Csc niet kan worden inge- I

steld, wordt er verwacht dat de spanningsdaling in dit I

model wordt vergroot, in welk geval het doorlaatvermogen I

van het paneel eveneens wordt verminderd. I

Op deze wijze veroorzaakt een weergave-inrichting I

30 met vloeibare kristallen vah het type met actieve matrix I

in het horizontaal elektrisch-veldschema een nadeel, dat I

het moeilijk is om een vasthoudkarakteristiek gelijk aan I

die van een weergave-inrichting met vloeibare kristallen I

van het type met actieve matrix in het verticaal elek- I

35 trisch-veldschema met de apertuurverhouding gehandhaafd I

te verkrijgen, hetgeen het moeilijk maakt om een vermin- I

dering van het doorlaatvermogen van het paneel en de op- I

wekking van een ongelijkmatige weergave te onderdrukken. I

1 0 12470 I

7

Een tweede nadeel is dat verglazing en vlekkerige beelden worden opgewekt na langdurig continu gebruik. De reden daarvan zal in het hiernavolgende worden beschreven.

5 In het bijzonder wordt de doorvoerspanning van de dunne-filmtransistor bij benadering weergegeven door vergelijking (3) . Aangezien dè noemer in vergelijking (3) klein is in een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het horizontale elektrisch-veldtype wordt 10 een toegenomen Vfd ondervonden. Bovendien is het aandeel van Clc in de totale capaciteit groter dan die voor het verticaal elektrisch-veldtype. Wanneer een gradatieni-veau wordt gewijzigd, d.w.z. wanneer wordt gewijzigd, varieert om deze reden Vfd sterk in vergelijking met het 15 verticaal elektrisch-veldtype. De toegenomen Vfd betekent dat een verschil optreedt in Vfd in rechter- en linkerdelen van een weergave-eenheid, wanneer een af-tastsignaalgolfvorm wordt vertraagd in een groot paneel of dergelijke.

20 r

'-GS

Vfd = x (Vg-aan ~ Ve-σιτ) (3)

+ Cjjc + Csc + CGL

Aangezien een uniforme en constante gelijkstroom-spanning wordt aangelegd op de gemeenschappelijke elek-25 trode over het weergaveoppervlak, veroorzaakt het hier-voorgenoemde verschijnsel versterkte variaties in ge-lijkstroomcomponenten van de spanning tussen de pixel-elektrode en de gemeenschappelijke elektrode, beide in het oppervlak en tussen gradatieniveaus, zoals hierboven 30 is vermeld. Dit resulteert in een probleem van het opwekken van verglazing en vlekkerige beelden als gevolg van door een op een vloeibare-kristallenmateriaal aangelegde gelijkstroomspanning veroorzaakte materiaalver-slechtering en ongelijkmatige helderheid in het weerga-35 veoppervlak als gevolg van een verschil in op de vloeibare kristallen in het weergaveoppervlak aangelegde effectieve spanningen.

Fig. 8 is een aanzicht dat een eenheidspixe.1 volgens een andere stand van de techniek toont, terwijl 1012470

I 8 I

I fig. 9 een doorsnedeaanzicht volgens de b-b' lijn in I

I fig. 8 is. I

I Het in fig. 8 en fig. 9 weergegeven eenheidspixel I

I is gelijk aan dat van de weergave-inrichting met vloei- I

5 bare kristallen van het type met actieve matrix in fig. I

I 1 en fig. 2, behoudens dat een eindgedeelte van de I

I pixelelektrode 104 is verlengd om de gemeenschappelijke I

I elektrode 106 te overlappen. I

De uitvinding werd gedaan in het licht van de hier- I

I 10 voorgenoemde nadelen en het ie een hoofddoel daarvan om I

een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het I

type met actieve matrix te verschaffen, welke inrichting I

I een geschikte vasthoudkarakteristiek en een verminderde I

doorvoerspanning verschaft, alsmede een bevredigende I

15 gelijkmatigheid en betrouwbaarheid van de weergave, met I

I een gehandhaafde apertuurverhoudïng. I

I De weergave-inrichting met vloeibare kristallen van I

het type met actieve matrix volgens de uitvinding heeft I

I twee tegenover elkaar liggende transparante isolerende I

I 20 substraten en vloeibare kristallen tussen de tegenover- I

liggende substraten. Op het eerste substraat is een I

I aantal aftastlijnen en een aantal signaallijnen, die I

I loodrecht op elkaar staan, dunne-filmtransistoren, een I

gemeenschappelijke elektrode, pixelelektroden en een I

I 25 eerste uitlijnfilm verschaft. I

I Een dunne-filmtransistor is gevormd nabij elk I

kruispunt van een aftastlijn en een signaallijn. De I

I gemeenschappelijke elektroden strekken zich in hoofdzaak I

I evenwijdig aan de aftastlijnen uit en hebben elk een I

30 aantal zich naar de aftastlijnen uitstrekkende kamtand- I

uitsteeksels. De pixelelektroden zijn in hoofdzaak even- I

I wijdig aan de kamtanduitsteeksels in de ruimten tussen I

de aan elkaar grenzende kamtanduitsteeksels van een I

I gemeenschappelijke elektrode gevormd, wanneer het sub- I

I 35 straat vanaf de normaalrichting wordt bekeken en een I

gedeelte van een pixelelektrode ligt tegenover een ge- I

I meenschappelijke elektrode onder tussenkomst van een I

I isolerende tussenlaagfilm. De eerste uitlijnfilm is op I

I 1012470 9 de gemeenschappelijke elektroden onder tussenkomst van de beschermende isolatielaag gevormd.

Op het tweede substraat zijn een zwartmatrix, die voorzien is van openingen in gebieden tegenover de 5 pixelelektroden, en een tweede uitlijnfilm verschaft.

De vloeibare kristallen worden bestuurd door het opwekken van een elektrisch veld dat in hoofdzaak evenwijdig ligt aan de laag van vloeibare kristallen met een tussen de pixelelektroden en de gemeenschappelijke elek-10 troden aangelegde spanning.

De weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens de uitvinding omvat verder geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen voor het verkrijgen van een geaccumuleerde capaciteit tussen 15 de pixelelektroden en de gemeenschappelijke elektroden, welke geaccumuleerde capaciteit groter is dan een geaccumuleerde capaciteit, die wordt opgewekt in een geval waarin de isolerende tussenlaagfilm een gelijkmatige dikte en een vlakke structuur heeft.

20 Volgens de uitvinding kunnen de geaccumuleerde- capaciteitvergrotingsmiddelen ten minste een of meer van de volgende structuren hebben: (1) een structuur waarin een diëlektricum met een voorafbepaalde diëlektrische constante is aangebracht in het 25 gebied van het eerste substraat, dat tussen de kamtand-uitsteeksels van een gemeenschappelijke elektrode en een pixelelektrode is gelegen, wanneer het substraat uit de normaalrichting wordt bekeken; (2) een structuur waarin een uitsparing is gevormd in 30 ten minste een gedeelte van het bovenoppervlaktegebied van het eerste substraat, waar een gemeenschappelijke elektrode en een pixelelektrode elkaar overlappen, wanneer het substraat vanuit de normaalrichting wordt bekeken, en een isolerende tussenlaagfilm tussen de gemeen-35 schappelijke elektrode en de pixelelektrode op een wand-oppervlak van de uitsparing is aangebracht; (3) een structuur, waarin een tussen de gemeenschappelijke elektrode en de pixelelektroden aangebrachte isolerende tussenlaagfilm in ten minste een gedeelte van 1 012470

10 I

een gebied, waarin een gemeenschappelijke elektrode en I

een pixelelektrode elkaar overlappen, dunner is uitge- I

voerd dan in andere gebieden; en I

(4) een structuur waarin de tussen de gemeenschappelij- I

5 ke elektrode en de pixelelektroden aangebrachte isole- I

rende tussenlaagfilm is gevormd van een diëlektricum met I

een voorafbepaalde diëlektrische constante in ten minste I

een gedeelte van een gebied, waarin een gemeenschappe- I

lijke elektrode en een pixelelektrode elkaar overlappen. I

10 Verder kan volgens de uitvinding de isolerende I

tussenlaagfilm of het diëlektricum met een voorafbepaal- I

de diëlektrische constante zijn gevormd van een transpa- I

rant diëlektricum, bij voorkeur titaniumoxide, met een I

diëlektrische constante groter dan die van het eerste I

15 substraat en de andere op het eerste substraat gevormde I

isolerende filmen. I

De bovengenoemde en andere doelen, kenmerken en I

voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit I

de volgende beschrijvingen, die zijn gebaseerd op de I

20 bijgevoegde tekening, welke tekening voorbeelden van I

voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding toont. I

Fig. 1 is een aanzicht, dat een eenheidspixel van I

een bekende weergave-inrichting met vloeibare kristallen I

toont; I

I 25 fig. 2 is een doorsnedeaanzicht, dat een eenheids- I

I pixel van de bekende weergave-inrichting met vloeibare I

I kristallen toont; I

I fig. 3 is een schematisch aanzicht, dat een confi- I

I guratie van een bekende weergave-inrichting met vloeiba- I

I 30 re kristallen van het doorlaattype toont; I

I fig. 4 is een ketendiagram dat een equivalente I

I keten van een bekend weergavepaneel met vloeibare kris- I

I tallen in een horizontaal elektrisch-veldschema toont; I

I fig. 5 is een tijdsdiagram, dat signaalgolfvormen I

I 35 van een bekende weergave-inrichting met vloeibare kris- I

I tallen van het type met actieve matrix toont; I

I fig. 6 is een grafiek, die een spanning-helder- I

I heidskarakteristiek van de bekende weergave-inrichting I

I met vloeibare kristallen toont; I

I 1012A70 I

11 fig. 7 is een doorsnedeaanzicht, dat een structuur van een bekende dunne-filmtransistor met geïnverteerde getrapte structuur toont; fig. 8 is een aanzicht, dat een ander bekend een-5 heidspixel toont; fig. 9 is een doorsnedeaanzicht, dat het andere bekende eenheidspixel toont; fig. 10 is een aanzicht, dat een eenheidspixel van een weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens 10 een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; fig. 11 is een doorsnedeaanzicht, dat het eenheids-pixel van de weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens de lijn c-c' in fig. 10 toont; fig. 12 is een grafiek, die een vasthoudkarakteris-15 tiek van de weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; fig. 13 is een grafiek, die de verdeling van een doorvoerspanning in een weergaveoppervlak van de weerga-20 ve-inrichting met vloeibare kristallen volgens de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; fig. 14 is een grafiek, die de afhankelijkheid van de doorvoerspanning van een signaalspanningsamplitude van de weergave-inrichting met vloeibare kristallen 25 volgens de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; . fig. 15 is een aanzicht, dat eeri eenheidspixel van een weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; 30 fig. 16 is een doorsnedeaanzicht, dat het eenheids pixel van de weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens de lijn d-d' in fig. 15 toont; fig. 17 is een aanzicht, dat een eenheidspixel van een weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens 35 een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; fig. 18 is een doorsnedeaanzicht, dat de eenheidspixel van de weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens de lijn d-d' in fig. 17 toont; 1012470 I 12 I fig. 19 is een aanzicht, dat een eenheidspixel van I een weergave-inrichting met vloeibare kristallen volgens I een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding toont; en I fig. 20 is een doorsnedeaanzicht, dat het eenheids- I 5 pixel van de weergave-inrichting met vloeibare kristal- I len volgens de lijn d-d' in fig. 19 toont.

Een eerste uitvoeringsvorm van een weergave-inrich- I ting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens de uitvinding zal worden beschreven onder I 10 verwijzing naar fig. 10. De weergave-inrichting met I vloeibare kristallen van het type met actieve matrix I volgens de uitvinding past het horizontaal elektrisch- I veldschema toe en heeft, twee tegenover elkaar liggende I transparante isolerende substraten.

15 Het eerste substraat is voorzien van een aantal I aftastlijnen 502 en een aantal signaallijnen 103, welke I lijnen loodrecht op elkaar staan, een dunne-filmtransis- tor 503, een gemeenschappelijke elektrode 106, een I pixelelektrode 104, een isolerende tussenlaagfilm 130, I 20 die de gemeenschappelijke elektrode 106 en de pixelelek- I trode 104 van elkaar scheidt, waarop onder tussenkomst van een beschermende isolatiefilm 110 een eerste uit- lijnfilm (niet weergegeven) is gevormd. De dunne-film- transistor 503 is gevormd nabij elk kruispunt van een 25 aftastlijn 502 en een signaallijn 103. De gemeenschappe- lijke elektrode 106 strekt zich in hoofdzaak evenwijdig uit aan de aftastlijn 502 en heeft een aantal kamtand- uitsteeksels. De pixelelektrode 104 is gevormd in de ruimtes tussen de aan elkaar grenzende kamtanduitsteek- 30 seis van de gemeenschappelijke elektrode 106.

Het tweede substraat is voorzien van een lichtaf- scherrafilm, die een zwartmatrix vormt, welke matrix ope- ningen in gebieden tegenover de pixelelektroden, een planarisatiefilm en een tweede uitlijnfilm heeft, zoals 35 is beschreven in fig. 2 voor de bekende inrichting.

De weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix en met het horizontaal elek- trisch-veldschema volgens de uitvinding is bovendien voorzien van isolatiefilmen 230 met een grote diêlektri- I 1012470 13 sche constante, welke filmen een transparant diêlektri-cum met een voorafbepaalde diëlektrische constante in de gebieden van het TFT-zijde glassubstraat (het eerste substraat), die zich tussen de kamtanduitsteeksels van 5 de gemeenschappelijke elektrode 106 en de pixelelektrode 104 bevinden, gezien vanuit de richting van de normaal op het substraat, omvatten.

De eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding zal onder verwijzing naar fig. 10 tot en met fig. 14 in 10 detail worden beschreven.

Er wordt nu verwezen naar fig. 11, waarin de gebieden van het TFT-zijde glassubstraat 100, welke gebieden liggen tussen de gemeenschappelijke elektroden 106 en de pixelel ekt roden 104, zijn weggeëtst om groeven te vor-15 men.

Daarna worden transparante diëlektrische filmen met een grote relatieve diëlektrische constante, bijvoorbeeld titaniumoxide (Ti02, relatieve diëlektrische constante ε~85) in de groeven worden aangebracht. De isole-20 rende filmen worden aangeduid als isolerende filmen 230 met een grote diëlektrische constante. Voor een gate-isolatiefilm van de dunne-filmtransistor wordt een isolerende tussenlaagfilm 130 aangebracht op dezelfde wijze als bij de bekende inrichting om dezelfde kruiscapaci-25 teit tussen onderste bedrading (aftastlijn 502, gemeenschappelijke elektrode 106) en bovenste bedrading (signaallijn 103) en dezelfde elektrische karakteristieken van de dunne-f ilmtransistor als die van de bekende inrichting te verkrijgen. Andere vervaardigingsstappen en 30 configuraties zijn gelijk aan die van de bekende inrichting.

In een weergave-inrichting met vloeibare kristallen, gevormd zoals hierboven beschreven, wordt de aper-tuurverhouding niet verminderd, zosils is weergegeven in 35 fig. 10, en de vanaf de signaallijn 103 via de dunne-filmtransistor 503 in de pixelelektrode 104 vloeiende elektrische lading wordt vastgehouden met een met de pixelelektrode 104, de gemeenschappelijke elektrode 106 en de isolerende laag gevormde geaccumuleerde capaci- 1 0 1 ? ά 7 o '· é t-w - «. ï, : I 14 I teit. De geaccumuleerde capaciteit is vergroot in verge- I lijking met de stand van de techniek als gevolg van de I in de groef gevormde isolatiefilm 230 met grote diêlek- I trische constante. Derhalve is de vasthoudkarakteristiek I 5 verbeterd en is de doorvoerspanning verlaagd in overeen- I stemming volgens het in de stand van de techniek be- schreven mechanisme.

I Effecten van de hiervoorgenoemde eerste uitvoe- I ringsvorm zullen worden beschreven onder verwijzing naar I 10 fig. 12 tot en met fig. 14. Fig. 12 is een grafiek, die I een resultaat van het meten van het doorlaatvermogen van I het paneel toont, wanneer een frametijd, d.w.z. een I vasthoudtijd, wordt veranderd. Fig. 13 is een grafiek, die variaties in de doorvoerspanning in een weergaveop- I 15 pervlak toont. Fig. 14 is een grafiek, die de afhanke- lijkheid van de doorvoerspanning van een signaalspanning toont. Fig. 12 toont het resultaat, aannemende dat het doorlaatvermogen van het paneel 100% is, wanneer de dunne-filmtransistor altijd AAN-geschakeld is.

20 Zoals is weergegeven in fig. 12 kan er worden opge- merkt, dat de helderheid nauwelijks wordt verminderd zelfs niet met een langere vasthoudtijd in de uitvoe- I ringsvorm volgens de uitvinding in vergelijking met de I stand van de techniek. Zoals is weergegeven in fig. 13 I 25 en 14 vertoont de doorvoerspanning kleinere maten van variaties zowel in het weergaveoppervlak als voor ver- schillende signaal spanningen dan die in de stand van de techniek. Met andere woorden zijn in de betreffende H uitvoeringsvorm volgens de uitvinding gelijkstroomspan- 30 ningscomponenten tussen de pixelelektrode 104 en de I gemeenschappelijke elektrode 106 verwaarloosbaar in alle I posities op het weergaveoppervlak en voor alle gradatie- I niveaus. Om deze reden kan de betreffende uitvoerings- I vorm het nadeel van aanvankelijke weergavekarakteristie- I 35 ken, zoals ongelijkmatigheid van de helderheid in het weergaveoppervlak en het betrouwbaarheidsnadeel, zoals een ongelijkmatige weergave of vlekkerig beeld, verwij- deren. In de betreffende uitvoeringsvorm wordt de hel- I derheid van de weergave-inrichting met vloeibare kris- I 1012470 15 tallen bovendien niet verminderd aangezien de apertuur-verhouding niet wordt verminderd.

Zoals hierboven is beschreven, kan in de eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding dé vorming van het 5 transparante diëlektricum met een grote relatieve di-elektrische spanning op het TFT-zijde glassubstraat 100 de met de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106 gevormde geaccumuleerde capaciteit vergroten. Daardoor kan een weergavepaneel met vloeibare kris-10 tallen, dat een geschikte vasthoudkarakteristiek en een lage doorvoerspannihg heeft, worden verkregen. Bovendien kan de uitvoeringsvorm een weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix verschaffen, welke inrichting een bevredigende weergave-15 gelijkmatigheid en -betrouwbaarheid met een gehandhaafde gebruikelijke apertuurverhouding heeft.

Hierna zal een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding onder verwijzing naar fig. 15 en fig. 16 worden beschreven.

20 Anders dan in de hiervoorgenoemde eerste uitvoe ringsvorm heeft de pixelelektrode 104 in de tweede uitvoeringsvorm een verlengd eindgedeelte om de gemeenschappelijke elektrode 106 te overlappen. Wanneer de isolerende tussenlaagfilm 130 is gevormd, wordt een 25 sleuf in de isolerende tussenlaagfilm 130 binnen een overlappend gedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106, gezien vanuit de richting van de normaal op het TFT-zijde glassubstraat 100, gemaakt. Gelijktijdig met het aanbrengen van een halfge-30 leiderfilm voor de dunne-filmtransistor .503 wordt ook een patroonvormingsbewerking uitgevoerd om een halfge-leiderfilm 504 in het sleufgedeelte achter te laten. Het restant van de configuratie is gelijk aan die van de hiervoorgenoemde eerste uitvoeringsvorm.

35 In de tweede uitvoeringsvorm kan de vorming van a-Si met een relatief grote diëlektrische constante (diêlektrische constante ε*»12) tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106 de geaccumuleerde capaciteit in vergelijking met die van de stand 1012470

I 16 I

I van de techniek vergroten. Het a-Si kan worden vervaar- I I digd met hetzelfde aantal belichtingen als in de stand I I van de techniek tijdens de patroonvormingsbewerking van I I het TFT-zijde substraat. Dit maakt een vloeibaar-kris- I I 5 tallenpaneel zonder een significante vermindering van de I I apertuurverhouding; een gunstige vasthoudkarakteristiek I I en een lage doorvoerspanning alsmede een weergave-in- I I richting met vloeibare kristallen van het type met ac- I I tieve matrix met een grote helderheid en een bevredigen- I I 10 de weergavegelijkmatigheid en -betrouwbaarheid mogelijk. I I Hoewel in de betreffende uitvoeringsvorm de halfge- I I . leiderfilm 504 in het sleufgedeelte van de isolerende I

tussenlaagfilm 130 wordt gevormd, is de uitvinding niet I I tot de hiervoorgenoemde structuur beperkt.. In plaats van I I 15 de halfgeleiderfilm 504 kan een transparant diêlektricum I

met een relatieve diêlektrische constante op gelijke I I wijze als in de hiervoorgenoemde eerste uitvoeringsvorm I I worden gevormd. I I Onder verwijzing naar fig. 17 en fig. 18 zal nu een I

20 derde uitvoeringsvorm van de uitvinding worden beschre- I I ven. I I Anders dan de hiervoorgenoemde tweede uitvoerings- I I vorm wordt de betreffende uitvoeringsvorm gekenmerkt I

doordat een groef 505 in sleufvorm is gevormd door mid- I I 25 del van het wegetsen van een gedeelte van het TFT-zijde I I glassubstraat 100 beneden een overlappend gedeelte tus- I I sen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elek- I I trode 106 voordat de gemeenschappelijke elektrode 106 I I wordt gevormd. Andere stappen zijn gelijk aan die van de I I 30 stand van de techniek. I I In de betreffende uitvoeringsvorm met de hiervoor- I I genoemde structuur kunnen de pixelelektrode 104, de I I isolerende tussenlaagfilm 130 en de gemeenschappelijke I I 106 worden gevormd op wandoppervlakken van de groef 505, I I 35 zoals is weergegeven in fig. 18. Dit veroorzaakt een I I toename van het oppervlak van het overlappende gedeelte I I tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke I I elektrode 106, waardoor het mogelijk is om een met de I I pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode I

I 1012470 I

17 106 gevormde vasthoudcapaciteit te vergroten. Daardoor kunnen soortgelijke effecten als die van de hiervoorge-noetnde eerste uitvoeringsvorm worden verkregen.

Hoewel in de betreffende uitvoeringsvorm de groef 5 505 in sleufvorm is gevormd in het gedeelte van het TFT-zijde glassubstraat 100 onder het overlappende gedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106, is de uitvinding niet tot de hiervoorge-noemde structuur beperkt. De uitvinding kan echter ge-10 bruikmaken van een structuur met hobbels en dalen in het TFT-zijde glassubstraat 100, zodat de oppervlakte van het overlappende gedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106 is vergroot.

Onder verwijzing naar fig. 19 en fig. 20 zal nu een 15 vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding worden beschreven.

In deze uitvoeringsvorm zijn twee typen films met een grote etssnelheidsverhouding, d.w.z. een eerste isolerende tussenlaagfilm 601 en een tweede isolerende 20 tussenlaagfilm 602 gelamineerd om als een isolerende tussenlaagfilm te dienén, zoals is weergegeven in fig.

20. In een overlappend gedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106 wordt slechts de tweede isolerende tussenlaagfilm 602 weggeêtst om de 25 isolerende tussenlaagfilm dunner te maken dan in andere gebieden.

Aangezien de hiervoorgenoemde structuur de filmdik-te van de isolerende tussenlaagfilm in het overlappende gedeelte tussen de pixelelektrode 104 en de gemeenschap-30 pelijke elektrode 106 in vergelijking met de stand van de techniek kan verminderen, kan een met de pixelelektrode 104 en de gemeenschappelijke elektrode 106 gevormde vasthoudcapaciteit worden vergroot om soortgelijke effecten als die van de hiervoorgenoemde eerste uitvoe-35 ringsvorm te verkrijgen.

Hoewel in de betreffende uitvoeringsvorm de isolerende tussenlaagfilm een van een eerste isolerende tussenlaagfilm 601 en een tweede isolerende tussenlaagfilm 602, die verschillende etssnelheden hebben, gevormde 1812 v70

I 18 I

I tweelaagsstructuur heeft, is de uitvinding niet tot de I

I hiervoorgenoemde structuur beperkt. Elke structuur kan I

I worden gebruikt zolang deze de filmdikte van de isole- I

I rende tussenlaagfilm in het overlappende gedeelte tussen I

5 de pixelelektrode en de gemeenschappelijke elektrode 106 I

I kan verminderen en een gelamineerde structuur met bij- I

I voorbeeld drie of meerdere lagen kan worden gebruikt. I

I Zoals hierboven is beschreven kan volgens de uit- I

vinding de vasthoudkarakteristiek van in de pixelelek- I

I 10 trode geschreven elektrische lading worden verbeterd en I

I de doorvoerspanning kan worden verminderd zonder signi- I

I ficante vermindering van de apertuurverhouding, resulte- I

I rend in een effect dat de weergavekarakteristieken en I

I -betrouwbaarheid kunnen worden verbeterd. I

15 De redén hiervoor is dat elk van de hiervoorgenoem- I

I de schema's of een combinatie van de schema's wordt I

I gebruikt om een gemeenschappelijke elektrode, een pixel- I

I elektrode en een isolerende laag te vormen teneinde het I

I daardoor mogelijk te maken om een geaccumuleerde capaci- I

I 20 teit te vergroten onafhankelijk van de diëlektrische I

I constante van de vloeibare kristallen. I

I 1012470

Claims

1. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix omvattende twee tegenover elkaar liggende transparante isolerende substraten en daartussen aangebrachte vloeibare kristallen-,, waarbij de 5 vloeibare kristallen worden bestuurd door het opwekken van een elektrisch veld dat in hoofdzaak evenwijdig aan de vloeibare-kristallenlaag is, met een tussen pixel-elektroden en gemeenschappelijke elektroden, die beide zijn aangebracht op het eerste van de substraten, aange-10 legde . spanning, Waarbij de weergave-inrichting verder omvat: op het eerste substraat: een aantal aftastlijnen en een aantal signaallijnen, welke lijnen loodrecht op elkaar staan; 15 een nabij elk kruispunt van een aftastlijn en een signaallijn verschafte dunne-filmtransistor; gemeenschappelijke elektroden die zich in hoofdzaak evenwijdig aan de aftastlijnen uitstrekken en die een aantal, zich naar de aftastlijnen uitstrekkende kamtand-20 uitsteeksels hebben; pixelelektroden, die in hoofdzaak evenwijdig aan de kamtanduitsteeksels in ruimten tussen de aan elkaar grenzende kamtanduitsteeksels van de gemeenschappelijke elektroden zijn gevormd, wanneer het substraat vanuit de 25 normaalrichting wordt bekeken, waarbij ten minste een gedeelte van elke pixelelektrode tegenover een gemeenschappelijke elektrode ligt onder tussenkomst van een isolerende tussenlaagfilm; een tussen de gemeenschappelijke elektroden en de 30 pixelelektroden aangebrachte isolerende tussenlaagfilm; en een onder tussenkomst van een beschermende isola-tiefilm op de pixelelektrode gevormde eerste uitlijnfilm; 35 op het tweede substraat: een zwartmatrix, die voorzien is van openingen in gebieden tegenover elk van de pixelelektroden; en 1012 — 0

20 I een tweede uitlijnfilm; en I waarbij de weergave-inrichting met vloeibare kris- I tallen van het type met actieve matrix wordt gekenmerkt, I doordat deze omvat: I 5 geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen voor I het verkrijgen van een grotere geaccumuleerde capaciteit I tussen de pixelelektrode en de gemeenschappelijke elek- I troden dan de opgewekte geaccumuleerde capaciteit wan- I neer de isolerende tussenlaagfilm een gelijkmatige dikte I 10 en vlakke structuur heeft. I

2. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van I het type met actieve matrix volgens conclusie 1, waarbij I de geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen een I diëlektricum met een voorafbepaalde diëlektrische con- I 15 stante is, welk diëlektricum is verschaft in de gebieden I van het eerste substraat tussen de kamtanduitsteeksels I van de gemeenschappelijke elektroden en de pixelelektro- I den, gezien vanuit de normaalrichting. I

3. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van I 20 het type met actieve matrix volgens conclusie 1, waarbij I een uitsparing is gevormd in ten minste de gedeelten van I het bovenoppervlak van het eerste substraat waarin de I gemeenschappelijke elektroden en de pixelelektroden I elkaar overlappen, gezien vanuit de normaalrichting, en I 25 de geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen een I tussen de gemeenschappelijke elektroden en de pixelelek- I troden op een wandoppervlak van de uitsparing aange- I brachte isolerende tussenlaagfilm is. I

4. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van I 30 het type met actieve matrix volgens conclusie 1, waarbij I de geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen de de I gemeenschappelijke elektroden en de pixelelektroden van I elkaar scheidende isolerende tussenlaagfilm is, die in I ten minste een gedeelte van een gebied, waarin een ge- I 35 meenschappelijke elektrode en een pixelelektrode elkaar overlappen, gezien vanuit de normaalrichting, dunner is I gemaakt. I

5. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van I het type met actieve matrix volgens conclusie 1, waarin I 1012410 I de geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen de de gemeenschappelijke elektroden en de pixelelektroden van elkaar scheidende isolerende tussenlaagfilm is, die is gevormd van een diêlektricum met een voorafbepaalde 5 diëlektrische constante in ten minste een gedeelte van een gebied, waarin een gemeenschappelijke elektrode en een pixelelektrode elkaar overlappen, gezien vanuit de normaalrichting.

6. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van 10 het type met actieve matrix volgens conclusie 4, waarin de isolerende tussenlaagfilm een structuur van ten minste twee .lagen is, welke film dunner , is-gemaakt dan in andere gebieden door middel van het verwijderen van een of meer van de lagen.

7. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens een van de conclusies 2 tot en met 4, waarbij de isolerende tussenlaagfilm is gevormd van een transparant diêlektricum met een diëlektrische constante, die groter is dan die van de 20 beschermende isolatiefilms en het eerste substraat.

8. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens conclusie 5, waarbij het diêlektricum met een voorafbepaalde diëlektrische constante is gevormd van een transparant diêlektricum 25 met een diëlektrische constante die groter is dan die van de isolerende tussenlaagfilm, de beschermende isolatief ilm en het eerste substraat.

9. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens conclusie 7 of 8, 30 waarbij het transparante diêlektricum van titaniumoxide is gevormd.

10. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens conclusie 8, waarbij het transparante diêlektricum is gevormd van een 35 halfgeleiderlaag voor het vormen van de dunne-filmtran-sistoren.

11. Weergave-inrichting met vloeibare kristallen van het type met actieve matrix volgens conclusie 1, waarbij de geaccumuleerde-capaciteitvergrotingsmiddelen 1012470 I 22 I I ten minste twee van de geaccumuleerde-capaciteitvergro- I I tingsmiddelen volgens conclusie 2 tot en met 5 zijn. I 101? 'TC I