DE3153620C2

DE3153620C2 -

Info

Publication number: DE3153620C2
Application number: DE3153620A
Authority: DE
Inventors: Yukitoshi Yokohama Kanagawa Jp Okubo; Yoshiyuki Yokosuka Kanagawa Jp Osada; Masao Kawasaki Kanagawa Jp Sugata; Katsunori Yokohama Kanagawa Jp Hatanaka; Takashi Tokio/Tokyo Jp Nakagiri
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1992-01-23
Anticipated expiration: 2001-04-02
Also published as: USRE36161E; USRE35275E; US4470667A; DE3113041C2; US4761058A; DE3113041A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige als Flüssigkristallanzeige ausgebildete Anzeigevorrichtung ist beispielsweise aus der US 38 24 003 und der DE 25 53 739 A1 bekannt. Ein Nachteil dieser bekannten Anzeigevorrichtungen besteht darin, daß aufgrund der jeweils gewählten Struktur die Gegenelektroden des Kondensators im Einflußbereich der Steuerleitungen sowie der weiteren Elektroden verlaufen. Das heißt, die an die Gegenelektroden der Kondensatoren angelegten Vorspannungen zur Steuerung der elektrooptischen Schicht werden in unerwünschter Weise beeinflußt durch die Signale auf den Steuerleitungen und den weiteren Elektroden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Ansteuerung der elektrooptischen Schicht unbeeinflußt von Störsignalen erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Isolation der Kondensatorgegenelektroden von sämtlichen anderen Elektroden sowie von den Steuerleitungen wird erreicht, daß die über die Kondensatoren vorgenommene Ansteuerung der elektrooptischen Schicht unbeeinflußt von Signalen auf den genannten Leitungen und Elektroden erfolgt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ausgewählten Ausschnittes aus der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild der Anzeigevorrichtung von Fig. 1; und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist der Aufbau einer Anzeigevorrichtung veranschaulicht. Mit dem Bezugszeichen S ist ein elektrisch isolierendes Substrat aus einem lichtdurchlässigen Material wie beispielsweise Glas bezeichnet. Auf dem Substrat S ist eine Vielzahl von Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . parallel zueinander ausgebildet, die durch einen vorbestimmten Spalt voneinander getrennt sind. Des weiteren sind auf dem Substrat S elektrisch leitende Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . parallel zueinander ausgebildet. Die elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . sind gegenüber den Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . durch vorbestimmte Spalte 1c, 1c′, 1c′′, 1c′′′ . . . getrennt. Auf den Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . und den elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . ist eine Isolierschicht I ausgebildet. Auf dieser Isolierschicht I befinden sich an vorbestimmten Stellen dünne Halbleiterschichten 2, die aus CdS, CdSe und dergleichen hergestellt sind. Die dünnen Halbleiterschichten 2 bilden eine flächenartige Dünnschicht- Transistoranordnung, welche ein steuerndes Schaltelement darstellt. Die Halbleiterschichten 2 sind in einer Matrix unter Abständen vorgegebener Breite oberhalb der Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . regelmäßig angeordnet. An einem Ende, im Falle von Fig. 1 am linken Ende der Halbleiterschichten 2 sind in ohmschen Kontakt Source-Leitungen 3, 3′ . . . angebracht. Die Source-Leitungen 3, 3′ . . . sind zusammen mit den Halbleiterschichten 2 ausgerichtet. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Source-Leitungen 3, 3′ parallel zueinander in Richtung senkrecht zu den Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . verlaufen. Die Halbleiterschichten 2 sind dabei an den Kreuzungsstellen der Source-Leitungen 3, 3′ . . . und Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . angeordnet. An den von den Source-Leitungen 3, 3′ . . . und Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . umgebenen Bereichen sind rechteckförmige Drain-Elektroden 4, 4′, 4′′ angebracht. Ein Teil jeder Drain-Elektrode ist verlängert, um einen ohmschen Kontakt mit dem anderen Ende, im Falle von Fig. 1 mit dem rechten Ende der jeweils zugeordneten Halbleiterschicht 2 zu bilden. Die Drain-Elektroden 4, 4′, 4′′ stellen die Drain-Abschnitte der von den Halbleiterschichten 2 gebildeten Dünnschicht- Transistoren dar und werden als Anzeigeelektroden verwendet. Für die Konstruktion einer Anzeigevorrichtung vom Lichtübertragungstyp werden daher die Drain-Elektroden in Form einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Dünnschicht aus In₂O₃, SnO₂ und dergleichen hergestellt. Für eine Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp werden die Drain-Elektroden in Form einer metallischen Dünnschicht aus Gold, Aluminium, Palladium und dergleichen hergestellt.

Bei einem auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebauten Anzeigeelektrodensubstrat sind die Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ . . . und die davon getrennten elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . bezüglich der Drain-Elektroden 4, 4′, 4′′ . . . gegenüberliegend angeordnet, und zwar durch die Isolierschicht I getrennt. Auf diese Weise werden Kondensatoren zur Speicherung von Ladungen gebildet, welche Steuersignale darstellen. Fig. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild einer Anzeigevorrichtung, die unter Verwendung von vorstehend beschriebenen Anzeigeelektrodensubstraten und unter Zwischenschaltung eines Flüssigkristalles zwischen Gegenelektrodensubstraten aufgebaut ist. In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen T 1 ein Feldeffekttransistor bezeichnet, welcher an der Kreuzungsstelle einer Steuerleitung 1a und einer Source-Leitung 3 gebildet ist. Das Anzeigemedium LC 1, im betrachteten Beispielsfalle ein Flüssigkristall, ist zwischen der Drain-Elektrode 4 des Transistors T 1 und der geerdeten Gegenelektrode 8 angeordnet.

Des weiteren ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen C 1 ein Kondensator bezeichnet, der von den Drain-Elektroden 4 und den elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b gebildet wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Kondensator C 1 unabhängig von den Steuerleitungen 1a und 1a′. Dies bedeutet, daß die als Gegenelektroden der Kondensatoren verwendeten elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . unabhängig von den Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ elektrisch betrieben werden können. Hierdurch kann die an der Gegenelektrode des Kondensators C 1 angelegte Spannung ohne Rücksicht bzgl. des Signals auf der Steuerleitung gewählt werden. In diesem Punkt unterscheidet sich die vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung von herkömmlichen Anzeigevorrichtungen. Der einfachste Fall für die Wahl einer Spannung für die Gegenelektrode des Kondensators C 1 besteht darin, die Gegenlelektrode des Kondensators C 1 auf Erdpotential zu legen. In diesem Falle ist die Klemme V_B des elektrisch leitenden Dünnschichtstreifens 1b mit dem niedrigeren Erdpotential verbunden. Bei der Durchführung einer derartigen Verbindung wird die in dem Kondensator C 1 gespeicherte Ladung von dem Spannungszustand auf den Steuerleitungen 1a und 1a′ nicht beeinflußt. Damit lassen sich auf einfache Weise die Betriebsspannung genau steuern sowie eine stets stabile Anzeige unabhängig vom Spannungszustand auf den Steuerleitungen 1a und 1a′ erzielen.

Eine weitere Möglichkeit zum Anlegen von Potential an die Gegenelektrode des Kondensators C 1 besteht darin, eine vorbestimmte Vorspannung an die Klemme V_B anzulegen. Auch in diesem Falle wird die in dem Kondensator C 1 gespeicherte Ladung durch den Spannungszustand auf den Steuerleitungen 1a und 1a′ nicht beeinflußt. Damit läßt sich auch in diesem Falle die gleiche Wirkung wie vorstehend erwähnt erzielen. Wenn ferner in dem zuletzt betrachteten Falle ein elektrooptisches Element, wie beispielsweise ein Flüssigkristall, mit konstanten Schwellwerteigenschaften verwendet wird, kann die Spannung eines eingangsseitigen Schreibsignals auf den der Vorspannung entsprechenden Wert durch Anlegen einer Vorspannung an das elektrooptische Element gesetzt werden, welcher geringfügig niedriger als die Schwellenwertspannung ist. Wenn des weiteren die Anzeigevorrichtung derart aufgebaut ist, daß die Vorspannung durch einen Eingriff von außen wahlweise geändert werden kann, kann der Spannungs-Arbeitspunkt der elektrooptischen Kennlinien des Flüssigkristalls auf den gleichen Wert wie das eingangsseitige Schreibsignal geändert werden. Dies bedeutet, daß sich die Helligkeit in einem Bereich steuern läßt, in dem sich der Arbeitspunkt linear ändert und daß sich die Kontrast-Kennlinien in einem anderen Bereich steuern lassen, in dem sich der Arbeitspunkt nicht-linear ändert. Wenn des weiteren eine Anzeigevorrichtung wie beispielsweise ein Flüssigkristall verwendet wird, bei welchem sich die elektrooptischen Eigenschaften in Abhängigkeit von Temperaturänderungen verändern, kann eine gegenüber Temperaturänderungen stabile Anzeige stets dadurch erreicht werden, daß als Vorspannung eine Temperaturkompensationsspannung angelegt wird.

Wie vorstehend bereits erläutert wurde, besitzt die vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung in der Praxis äußerst günstige Wirkungen für den Betrieb der Steuerschaltung. Diese Anzeigevorrichtung besitzt ferner den Vorteil, daß im Vergleich zu den Herstellungsverfahren für herkömmliche Anzeigevorrichtungen das Herstellungsverfahren problemlos ist, da die als Gegenelektroden für die Kondensatoren verwendeten Dünnschichtstreifen 1b, 1b′ . . . auf dem gleichen isolierenden Substrat S wie die Steuerleitungen 1a, 1a′, 1a′′ hergestellt werden. Damit lassen sich die Gegenelektroden gleichzeitig mit den Steuerleitungen herstellen. Zunächst wird eine dünne Isolierschicht auf der gesamten Anzeigefläche der Oberfläche eines isolierenden Substrates S aus Glas oder dgl. hergestellt. Im Falle einer Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp wird die dünne Isolierschicht aus Metall wie beispielsweise Aluminium und dgl. hergestellt. Im Falle einer Anzeigevorrichtung vom Lichtübertragungstyp wird die dünne Isolierschicht aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material wie beispielsweise In₂O₃ und dergleichen hergestellt. Anschließend werden die zur elektrischen Trennung erforderlichen Spalte 1c, 1c′, 1c′′, 1c′′′ . . . in vorbestimmter Breite mit Hilfe eines fotolithographischen Verfahrens oder dergleichen aus der dünnen Isolierschicht entfernt. Die anschließenden Verfahrensschritte sind dann die gleichen wie bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für Anzeigevorrichtungen. Dies bedeutet, daß eine Isolierschicht I aus SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄ oder dergleichen auf der gesamten Oberfläche der Steuerleitungen, der Gegenelektroden und der Spalte hergestellt wird. Ferner werden Halbleiterschichten 2 an bestimmten Stellen auf der Isolierschicht ausgebildet. Im folgenden werden Source-Leitungen 3, 3′ in ohmschen Kontakt mit den einen Enden der Halbleiterschichten 2 hergestellt, während die anderen Enden der Halbleiterschichten mit Drain-Elektroden 4, 4′, 4′′ . . . verbunden werden. Im Falle einer Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp werden die Source-Leitungen 3, 3′ . . . und die Drain-Elektroden 4, 4′, 4′′ . . . aus einer dünnen Metallschicht aus Aluminium und dergleichen auf die gleiche Weise wie die Isolierschicht hergestellt. Bei Verwendung von Halbleitermaterialien wie SC, CdS, CdSe, Te, amorphem Silizium und dergleichen kann gegebenenfalls eine nichtaktive Dünnschicht bzw. eine Abschirmschicht für einen Halbleiterbereich auf den Halbleiterschichten 2 in geeigneter Weise ausgebildet werden. Zwischen das auf diese Weise hergestellte Anzeigeelektrodensubstrat und ein Gegenelektrodensubstrat wird mit Hilfe eines Abstandhalters ein Flüssigkristall angebracht, worauf die Umfangsfläche des Flüssigkristalls abgedichtet wird und die Anzeigevorrichtung fertig ist.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung wird jeder als Gegenelektrode von Kondensatoren verwendeter, elektrisch leitender Dünnschichtstreifen 1b und 1b′ bezüglich jeder Drain-Elektrode 4, 4′ oder 4′′ so angeschlossen, daß er unterhalb der gesamten zugeordneten Drain-Elektroden verläuft, wobei die Streifen 1b und 1b′ miteinander elektrisch nicht verbunden sind. Zum Anlegen einer Spannung an die Gegenelektroden der Kondensatoren ist es daher erforderlich, die elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b und 1b′ getrennt voneinander an der Außenseite der Anzeigevorrichtung anzuschließen. Alternativ läßt sich auch ein Aufbau vorsehen, wie er anhand von Fig. 4 erläutert ist. Hierbei ist ein gemeinsamer Verbindungsbereich b in Richtung senkrecht zu den elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b und 1b′ in einem Bereich jenseits einer Anzeigezone auf dem vorstehend erwähnten Substrat S ausgebildet, um die elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b′ und 1b′′ gemeinsam zu verbinden. Bei dieser Ausbildung ist es nicht erforderlich, jeden elektrisch leitenden Dünnschichtstreifen 1b′ und 1b′′ auf der Außenseite der Anzeigevorrichtung anzuschließen, womit sich die Anzahl der Klemmen für die Anschlußschaltung an der Außenseite der Anzeigevorrichtung verringern läßt.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung ist für jeden Transistor der flächenhaften Dünnschicht-Transistoranordnung eine gesonderte Halbleiterschicht 2 vorgesehen. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, eine für sämtliche Transistoren gemeinsame Halbleiterschicht in integrierter Schaltkreistechnik vorzusehen. In diesem Falle muß jedoch wegen der zwischen den Drain-Elektroden und den Gegenelektroden der Kondensatoren vorhandenen Halbleiterschicht den Auswirkungen auf die Kondensatoren hinreichend Rechnung getragen werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung wird als Anzeigemedium für die elektrooptischen Übergänge ein Flüssigkristall verwendet, da für ein solches Anzeigemedium ein Flüssigkristall am gebräuchlichsten ist. Alternativ hierzu kann die vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung auch unter Verwendung eines Elektro- Chromismus-Anzeigemediums aufgebaut werden. Die üblichen Anzeigemedien sind nach dem derzeitigen Stand der Technik durch die Eigenschaften von Dünnschicht-Transistoren beschränkt. Mit der Verbesserung der Eigenschaften von Dünnschicht- Transistoren kann erwartet werden, daß die Typenanzahl verwendbarer Anzeigemedien in Zukunft größer wird. Dies bedeutet, daß generell ein Anzeigemedium verwendet werden kann, welches in der Lage ist, eine elektrischen Übergang in einen chemischen Übergang umzuwandeln.

Die durch die vorstehend beschriebene Anordnung erzielten Wirkungen sollen nachstehend nochmals zusammengefaßt werden:

1. Die Schreib-Steuerspannung kann ohne Rücksicht auf Spannungsänderungen an den Steuerleitungen gewählt werden, da die Gegenelektroden der Kondensatoren unabhängig von den Steuerleitungen hergestellt werden. Damit läßt sich die Betriebsspannung auf einfache Weise ganau steuern.
2. Eine stabile Anzeige läßt sich ohne Änderung des Anzeigezustandes durch Spannungsänderung an den Steuerleitungen erreichen. Da die Spannung der Gegenelektroden der Kondensatoren frei wählbar ist, läßt sich die Steuerung der Treiberspannung, der Helligkeit, des Kontrastes und dergleichen durch geeignete Wahl und Steuerung der Spannung an den Gegenelektroden der als Anzeigevorrichtung verwendeten Kondensatoren erreichen.
3. Die in Rede stehende Anzeigevorrichtung besitzt günstige Wirkungen bezüglich des Betriebs der Steuerschaltung, da sie aufgrund ihres sehr einfachen Aufbaues ohne Vergrößerung der Anzahl der Herstellungsschritte hergestellt werden kann.

Claims

1. Anzeigevorrichtung mit

- einer Substratschicht,
- einer Mehrzahl in Gestalt einer Matrix auf dem Substrat angeordneten Dünnschichttransistoren, die jeweils aus einer Gate-, einer Source- und einer Drain-Elektrode und einer Halbleiterschicht bestehen,
- Kondensatoren, die jeweils von einer Drain-Elektrode, einer leitenden Schicht und einer zwischen Drain-Elektrode und leitender Schicht liegenden Isolierschicht gebildet sind,
- einer elektrooptischen Schicht zwischen der Dünnschichtanordnung und der darüberliegenden Substratschicht,
- Mittel zum Zuführen einer Vorspannung, die kleiner ist als die Schwellenspannung der elektrooptischen Schicht, an die die Kondensatorgegenelektroden bildende leitende Schicht
- und auf der Substratschicht angeordneten Steuerleitungen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorgegenelektroden (1b) von sämtlichen anderen Elektroden (3, 4) sowie von den Steuerleitungen (1a) isoliert sind.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerung der an die Kondensatorgegenelektroden (1b) angelegten Vorspannung V_(B) zur Einstellung des Arbeitspunktes der elektrooptischen Schicht.

3. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kondensatorgegenelektroden bildende leitende Schicht (1b) innerhalb derselben Ebene parallel zur jeweiligen Gate-Elektrode (4) verläuft.