DE3348002C2

DE3348002C2 -

Info

Publication number: DE3348002C2
Application number: DE3348002A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Habikino Osaka Jp Aoki; Junichi Tamamura; Yasuhiro Yao Osaka Jp Ukai
Original assignee: HOSIDEN ELECTRONICS CO Ltd OSAKA JP
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1989-04-27
Also published as: US4654117A; US4644338A; DE3325134A1; JPS5910988A; FR2530057A1; FR2530057B1; GB8519597D0; GB8318316D0; GB2161971A; GB2161971B; GB2126401A; GB2126401B; US4740782A; DE3325134C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeige mit Punktmatrixaufbau, mit einer Flüssigkristallzelle, die eine Vielzahl von selektiv ansteuerbaren Matrixelementen enthält, um eine Vielzahl verschiedener Muster wie Buchstaben, graphische Bilder oder dergleichen anzeigen zu können.

Es sind Flüssigkristall-Anzeigen mit Punktmatrixaufbau vorgeschlagen worden, die Dünnfilmtransistoren enthalten, welche als Treiber oder Ansteuerglieder in einer Flüssigkristallzelle von kleinen Abmessungen zusammengefügt sind, um die einzelnen Matrixelemente selektiv anzusteuern. Um diese Transistoren zu erregen, sind sehr viele Anschlüsse aus der Flüssigkristallzelle herausgeführt. Es ist sehr mühsam und zeitaufwendig, derartige Anschlüsse mit einer Ansteuer- oder Treiberschaltung zu verbinden.

Dünnfilmtransistoren sind in herkömmlichen Flüssigkristallzellen folgendermaßen zusammengefügt: Gate und Matrixelementelektroden sind unmittelbar auf einer inneren Oberfläche eines Substrats einer Flüssigkristallzelle formiert, und über die gesamte innere Oberfläche des Substrats einschließlich dieser Elektroden wird dann ein Gateisolationsfilm niedergeschlagen oder abgelagert. Eine Halbleiterschicht wird daraufhin auf dem Gate-Isolationsfilm in Gegenüberstellung zu den Gate-Elektroden ausgebildet. Auf der Halbleiterschicht werden, teilweise in Überlappung zu den einander gegenüberstehenden Seiten der Gate-Elektroden Drain- und Source-Elektroden aufgebracht, wobei die Halbleiterschicht und der Gate-Isolationsfilm dazwischenliegen.

Für den elektrischen Anschluß der Drain-Elektroden an die Matrix-Elementelektroden mußten dann durch den Gate-Isolationsfilm Löcher hergestellt werden, damit zwischen den Elektroden ein elektrischer Kontakt entsteht. Außerdem war es nötig, einen Schutzfilm über die Dünnfilmtransistoren zu breiten, damit letztere nicht der Atmosphäre ausgesetzt sind, da dadurch die Oberflächenhalbleiterschicht verschlechtert wurde, bevor die Dünnfilmtransistoren in der Flüssigkristallzelle eingeschlossen werden. Der Herstellungsvorgang von Dünnfilmtransistoren in bisher üblichen Flüssigkristallzellen erfordert also zahlreiche Fertigungsschritte wegen des nötigen Schrittes der Kontaktlöcherherstellung und des Ausbreitens eines Schutzfilms. Bei Flüssigkristallzellen von großer Anzeigefläche müssen bisher viele Dünnfilmtransistoren hergestellt werden. Je größer die Zahl der Herstellungsschritte ist, desto schwieriger wird es, Dünnfilmtransistoren mit gleichen Eigenschaften zu erzeugen, und noch schwieriger ist es, die hergestellten Dünnfilmtransistoren fehlerfrei zu produzieren oder zu halten.

Flüssigkristall-Anzeigen aus amorphem Silizium sind aus der Zeitschrift "ELECTRONICS", 1982, Heft 10, Seiten 94-96 bekannt. Der dort beschriebene Dünnfilmtransistor wird zum Aufbau der Punktmatrix der Flüssigkristallanzeige verwendet. Auf einem Glassubstrat ist aus Aluminium die Source- und die Drain-Elektrode ausgebildet, wobei eine Lücke durch einen Dreischichtaufbau aus amorphem Silizium, Siliziumdioxyd und einem Aluminiumgate abgedeckt wird.

Aus "APPLIED PHYSICS", Heft 24, 1981 Seiten 357-362 ist die Anwendung amorpher Siliziumfeldeffekttransistoren im Bereich der Flüssigkristall-Anzeigen bekannt. Der Schichtaufbau der beschriebenen Dünnfilmtransistoren bedingt jedoch, daß zur Kontaktierung der auf der Glasplatte aufgebrachten Elektrode der Silizium-Isolierfilm an einer Kontaktstelle aufgeätzt werden muß, um eine Kontaktierung der darunter liegenden Elektrodenschicht zu ermöglichen. Der Aufbau der Dünnfilmtransistoren dieser Flüssigkristall-Anzeige ist in Fig. 4 und der Aufbau der Punktmatrix in Fig. 2 wiedergegeben.

Aus Seiten 39 bis 42 "EURODISPLAY 81", PROCEEDINGS OF THE FIRST EUROPEAN DISPLAY RESEARCH CONFERENCE, VDE-Verlag GmbH Berlin, ist bekannt, daß zur Erzeugung mehrfarbiger Matrixelemente jeweils drei einzelne Matrix-Elektroden zu einem Matrix-Elektrodensatz zusammengefaßt werden und mit einem Farbfilter in einer der Grundfarben versehen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeige mit Punktmatrixaufbau zu schaffen, die mit einer geringeren Zahl von Herstellungsschritten und somit einfacher, kostengünstiger und mit geringerer Ausschußrate hergestellt werden kann, und die sich auch für große Anzeigeflächen eignet.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Flüssigkristall-Anzeigetafel gemäß dem Oberbegriff durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren nahe beieinander über die Oberfläche eines Substrats in einer Flüssigkristallzelle verteilt, wobei die Transistoren Teil eines Punktmatrixanzeigeelementes bilden und Ausgangselektroden oder Drainelektroden haben, die mit Matrixelementen verbunden sind. In einer Flüssigkristall-Anzeigetafel für farbige Darstellung sind auf den Matrixelementen oder einem anderen Substrat, das den Matrixelementen räumlich gegenübersteht, Farbfilter ausgebildet. Diese Farbfilter besitzen wenigstens zwei Farben, und eine Gruppe einander benachbarter Farbfilter bildet ein einziges Matrixelement. Eine Treiber- oder Ansteuerschaltung zum selektiven Ansteuern der Dünnfilmtransistoren ist wenigstens in seinem als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildeten Abschnitt auf dem Substrat formiert, auf dem die Dünnfilmtransistoren sitzen. Die Flüssigkristall-Anzeigetafel mit Punktmatrixaufbau ist über Anschlüsse der Treiberschaltung mit Außenanschlußpunkten verbunden, wodurch es möglich ist, die Zahl der Punkte für äußere Anschlüsse herabzusetzen, was die Herstellung äußerer Anschlußverbindungen erleichtert. Die Farbfilter sollten vorzugsweise mit einer Farbflüssigkeit hergestellt werden, die in einem Druckvorgang aufgebracht werden kann. Nach einer weiteren Ausbildung besitzen die Dünnfilmtransistoren in der Flüssigkristallzelle eine Drain- und eine Source-Elektrode, die auf der inneren Oberfläche des Substrats formiert sind. Zwischen Drain- und Source-Elektrode ist eine Halbleiterschicht ausgebildet, über die ein Gate-Isolationsfilm gebreitet ist. Auf dem Gate-Isolationsfilm werden Gate-Elektroden erzeugt. Wegen der auf der inneren Substratoberfläche ausgebildeten Drain-Elektroden können diese und die Matrixelementelektroden gleichzeitig untereinander verbunden hergestellt werden. Der früher erforderliche Herstellungsschritt der Bildung von Kontaktlöchern für die Verbindung dieser Elektroden ist nicht mehr erforderlich. Da die Halbleiterschicht vollständig durch den Gate-Isolationsfilm überdeckt ist, ist es auch nicht nötig, sie mit einem Schutzfilm abzudecken.

Aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen gehen deren Einzelheiten und Vorteile nochmals deutlich hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine herkömmliche Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel;

Fig. 2 die Schaltungsverbindung der Transistoren zum Ansteuern der Matrixelemente in einer Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel;

Fig. 3 einen Ausschnitt der Draufsicht auf einen Dünnfilmtransistor einer herkömmlichen Flüssigkristallzelle;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 100-100 in Fig. 3:

Fig. 5 die perspektivische Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigetafel mit Punktmatrixaufbau gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Anordnung der Farbanzeigeelemente in der Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Fig. 5 wiedergibt;

Fig. 7 eine Ausschnittsvergrößerung aus der Fig. 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 101-101 in Fig. 7;

Fig. 9 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus der Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel nach der Erfindung;

Fig. 10 einen Ausschnitt aus der Draufsicht eines Dünnfilmtransistors in der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigetafel;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 102-102 in Fig. 10; und

Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Wiedergabe eines Ausschnittes aus einem Schnitt durch eine Flüssigkristall-Anzeigetafel.

Anhand der Fig.1 und 2 wird eine herkömmliche Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel erläutert.

Eine Flüssigkristallzelle 11 weist ein Paar transparenter Substratplatten 12, 13 in Gestalt von Glasplatten auf, die mit geringem Abstand einander gegenübergestellt sind und zwischen denen ein Flüssigkristall 14 eingesiegelt ist. Eine Anordnung 15 von Dünnfilmtransistoren ist auf einer inneren Oberfläche des einen transparenten Substrats 12 ausgebildet, und eine transparente gemeinsame Elektrode 16 ist im wesentlichen über die gesamte innere Oberfläche des anderen transparenten Substrats 13 abgelagert. Eine Orientierungsbehandlungsschicht 17 befindet sich auf der Anordnung 15 der Dünnfilmtransistoren, und eine weitere Orientierungsbehandlungsschicht 21 überzieht die gemeinsame Elektrode 16, wobei dort ein dünner Isolationsfilm 19 zwischengefügt ist.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung 15 der Dünnfilmtransistoren, die aus Spaltenleitern 8₁, 8₂, 8₃, . . . und Zeilenleitern 9₁, 9₂, 9₃, . . . aufgebaut ist, wobei erstere mit gleichen Abständen in Querrichtung und letztere mit gleichen Abständen senkrecht zu den Spaltenleitern verlaufen. Die Dünnfilmtransistoren sind dort angeordnet, wo die Spalten- und Zeilenleiter einander schneiden. Jeder Transistor 6 weist ein mit einer Zeilenleitung 9 verbundenes Gate und eine mit einer Spaltenleitung 8 verbundene Source-Elektrode auf. Innerhalb der rechteckigen Begrenzungen, die durch die Zeilen- und Spaltenleiter hervorgerufen sind, befindet sich eine Matrixelementelektrode (Drain-Elektrode) 2, mit der der Drain-Anschluß eines zugehörigen Transistors 6 verbunden ist.

Zum Ansteuern des Transistors 6 an einer bestimmten Position, wo sich ein ausgewählter Spaltenleiter mit einem ausgewählten Zeilenleiter schneidet, wird eben diesen Spalten- und Zeilenleitern 8₁, 8₂, 8₃, . . ., 9₁, 9₂, 9₃, . . . eine Spannung zugeführt. Die dann dadurch an der Matrixelementelektrode 2 des gespeisten Transistors 6 gegenüber der gemeinsamen Elektrode 16 auftretende Spannung sorgt dafür, daß das Erscheinungsbild der Flüssigkristallzelle 11 im Bereich dieser Matrixelementelektrode 2 sich vom übrigen Bereich unterscheidet. Alle Matrixelemente der Flüssigkristallzelle 11 können auf diese Weise selektiv zur Anzeige gebracht werden.

Bei dieser herkömmlichen Anordnung sind auf einer Verdrahtungsbasisplatte 18, auf der die Flüssigkristallzelle 11 befestigt ist, eine Spaltentreiberschaltung 26 für die Spaltenleiter 8₁, 8₂, 8₃, . . . und eine Zeilentreiberschaltung (nicht gezeigt) für die Zeilenleiter 9₁, 9₂, 9₃, . . . angebracht. Die Spaltenleiter 8₁, 8₂, 8₃, . . . und die Zeilenleiter 9₁, 9₂, 9₃, . . . besitzen jeweils Anschlüsse, die mit zugehörigen Anschlüssen der Spaltentreiberschaltung 26 und der Zeilentreiberschaltung verbunden werden müssen. Bei einer Matrix mit 100 × 100 = 10 000 Matrixelementen müssen 100 + 100 = 200 Treiberschaltungsanschlüsse hergestellt werden, was eine langwierige Arbeit ist. Für eine farbige Flüssigkristallzellen-Anzeigevorrichtung muß jedes Matrixelement im allgemeinen aus drei Punkten aufgebaut sein, nämlich rot, grün und blau, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind. Sind dann auf der Tafel 100 × 100 = 10 000 Matrixelemente vorhanden, so ist die Gesamtzahl der Punkte 3-mal so groß, nämlich 30 000, und es werden dafür 100 + 3 × 100 = 400 Anschlüsse benötigt. Eine derart große Zahl von Anschlüssen macht das Verbinden der Treiberschaltungen mit der farbigen Flüssigkristall-Anzeigetafel noch komplizierter und zeitaufwendiger.

Die in herkömmlichen Vorrichtungen verwendeten Dünnfilmtransistoren 6 haben einen Aufbau gemäß den Fig. 3 und 4. Die Gate-Elektroden 5 (zugehörige Zeilenleiter 9) sind auf einem Substrat 12 ausgebildet, indem zuerst eine Metallschicht wie Chrom vollständig über das Substrat 12 gebreitet und die Metallschicht dann in einem vorgeschriebenen Muster ausgeätzt wird. Danach werden auf dem Substrat 12 die Matrixelementelektroden (Drain-Elektroden) 2 in Gestalt eines transparenten Metallfilms in gleicher Weise durch Niederschlagen einer Metallschicht auf dem Substrat und anschließendes selektives Ausätzen der Metallschicht erzeugt. Anschließend wird auf die gesamte Oberfläche des Substrats 12 ein Gate-Isolationsfilm 22 aus Siliziumnitrid abgelagert, in welchem Löcher 23 vorgesehen sind, damit mit den Matrixelementelektroden 2 ein Kontakt hergestellt werden kann. Eine Halbleiterschicht 24 von amorphem Silizium wird über jeder Gate-Elektrode 5 und mit Dazwischenlage des Gate-Isolationsfilms 22 abgelagert. Schließlich werden eine Drain-Elektrode 25 und eine Source-Elektrode 3 (mit Verbindung zu einem Spaltenleiter 8) aus Aluminium auf jeder Halbleiterschicht 24 bei teilweiser Überlappung der einander gegenüberstehenden Ränder der Gate-Elektrode 5 und der Halbleiterschicht 24 gebildet, wobei der Gate-Isolationsfilm 22 dazwischenliegt. Die Drain-Elektrode 25 ist über das Kontaktloch 23 mit der Matrixelementelektrode 2 verbunden.

Die Herstellung eines herkömmlichen Dünnfilmtransistors 6 erfordert eine relativ große Zahl von Einzelschritten. Es ist deshalb schwierig, eine Vielzahl von Dünnfilmtransistoren 6 ohne Fehler und mit untereinander gleichen Eigenschaften auf einer großen Anzeigetafelfläche herzustellen. Da zwischen Drain- und Source-Elektrode 25, 3 ein Stück der Halbleiterschicht 24 freiliegt, hat dort Feuchtigkeit und Luft Zutritt, wodurch die Eigenschaften des Transistors 6 verschlechtert werden können, nachdem die Transistoranordnung 15 auf dem Substrat 12 hergestellt worden ist und bevor dann daraus die Flüssigkristallzelle 11 aufgebaut wird. Um dies zu verhindern, muß nach der Aufbringung der Elektroden 25 und 3 über die Halbleiterschicht 24 ein Schutzfilm gebreitet werden, was einen weiteren Fabrikationsschritt bedeutet.

Als nächstes wird eine farbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung beschrieben, in der die Grundgedanken der Erfindung verwirklicht sind. Fig. 5 zeigt das äußere Erscheinungsbild einer solchen Flüssigkristall-Anzeigetafel. Diese weist eine Flüssigkristallzelle 11 auf, die aus einem Paar transparenter Substratplatten 12, 13 besteht, welche einander gegenüberstehen und zwischen denen der Flüssigkristall eingesiegelt ist. Auf der Oberfläche einer Substratplatte in der Flüssigkristallzelle 11 sind zahlreiche Farbanzeigeelemente ausgebildet.

Fig. 6 zeigt, daß drei verschiedene Arten derartiger Farbanzeigeelemente in Gruppen angeordnet sind, nämlich rote Anzeigeelemente 1 R, grüne Anzeigeelemente 1 G und blaue Anzeigeelemente 1 B, die auf dem Substrat gleichmäßig verteilt sind. Die Farbanzeigeelemente sind länglich und liegen parallel zueinander, und jeweils drei verschiedene Farbanzeige-Matrixelemente nehmen eine Quadratfläche 10 ein, die als ein Matrixelement bezeichnet ist. Die Matrixelemente 10 sind in Zeilenspalten angeordnet. Um die Matrixelemente 10 auf einfache Weise ansteuern zu können, sind die roten, grünen und blauen Anzeigeelemente 1 R, 1 G, 1 B geradlinig in ihrer Längsrichtung und parallel zueinander angeordnet.

Gemäß der Erfindung setzt sich jedes Farbanzeigeelement 1 R, 1 G, 1 B aus einem Halbleitertreiber- oder -dünnfilmtransistor und einem Farbfilter auf seiner Ausgangselektrode zusammen. Genauer ist dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt, wonach eine der Substratplatten 12 der Flüssigkristallzelle 11 eine transparente Glasplatte ist. Rechteckige Drain-Elektroden (Matrixelementelektroden) 2 R, 2 G, 2 B, die ungefähr so breit wie die Farbanzeigeelemente sind, sind auf dem Substrat 12 ausgebildet, und schmälere Source-Elektroden 3 R, 3 G, 3 B sind nahe bei den Drain-Elektroden 2 R, 2 G, 2 B und parallel zu diesen auf dem Substrat 12 abgelagert. Filme 4 R, 4 G, 4 B aus amorphem Silizium werden zwischen den Drain- und Source-Elektroden 2 R, 3 R, den Drain- und Source-Elektroden 2 G, 3 G und den Drain- und Source-Elektroden 2 B, 3 B formiert. Die Elektroden und das Substrat werden dann mit einem Gate-Isolationsfilm 22 aus Siliziumnitrid überdeckt, auf dem dann Gate-Elektroden 5 R, 5 G, 5 B in Gegenüberstellung zu den amorphen Siliziumfilmen 4 R, 4 G, 4 B abgelagert werden. Die Drain- und Source-Elektroden 2 R, 2 G, 2 B und 3 R, 3 G, 3 B sind vorzugsweise transparent und können aus Indiumoxid oder Zinnoxid bestehen. Die Gate-Elektroden 5 R, 5 G, 5 B können aus Aluminium hergestellt sein. Die Source-Elektroden 3 R, 3 G, 3 B, die Drain-Elektroden (Matrixelementelektroden) 2 R, 2 G, 2 B, die amorphen Siliziumfilme 4 R, 4 G, 4 B, der Gate-Isolationsfilm 22 und die Gate-Elektroden 5 R, 5 G, 5 B stellen gemeinsam Dünnfilmtransistoren 6 R, 6 G, 6 B dar. Über den Drain-Elektroden (Ausgangselektroden) 2 R, 2 G, 2 B dieser Dünnfilmtransistoren 6 R, 6 G, 6 B werden Farbfilter 7 R, 7 G, 7 B in rot, grün und blau angebracht, wobei dazwischen sich der Gate-Isolationsfilm 22 befindet. Das Anbringen der Farbfilter kann im Sieb- oder Offset-Druck-Verfahren geschehen.

Wie in Fig. 9 gezeigt, ist auf den Farbanzeigeelementen, die sich auf dem Substrat 12 befinden, eine Orientierungsbehandlungsschicht 17 aus Polyvinylalkohol angebracht. Das Substrat 13, welches dem Substrat 12 gegenübersteht, besteht beispielsweise aus einer transparenten Glasplatte. Die gesamte innere Oberfläche des Substrats 13 ist mit einer gemeinsamen transparenten Elektrode 16 überzogen, die ihrerseits von einem Isolationsfilm 19 aus beispielsweise Siliziumnitrid und einer weiteren Orientierungsbehandlungsschicht 21 abgedeckt ist. Zwischen den Orientierungsbehandlungsschichten 17 und 21 befindet sich dann der eingeschlossene Flüssigkristall 14. Für die Flüssigkristallzelle 11 des beschriebenen Aufbaus kann eine schwarze "Guesthost"-Flüssigkristallzelle oder eine schwarze und weiße, mit drehender nematischer Flüssigkristallzelle verwendet werden. Auf der Außenfläche des Substrats 13 ist ein Polarisationsfilter 27 angebracht.

Wie in Fig. 6 gezeigt, sind Spaltenleiter 8₁, 8₂, 8₃, . . . auf dem Substrat 12 entlang der Spalten der Farbanzeigeelemente angeordnet, und die Source-Elektroden 3 R, 3 G, 3 B jeweils benachbarter Farbanzeigeelemente sind mit jedem Spaltenleiter verbunden. Entlang der Reihen der Farbanzeigeelemente sind Zeilenleiter 9₁, 9₂, 9₃, . . . angeordnet, die mit den Gate-Elektroden 5 R, 5 G oder 5 B der benachbarten Farbanzeigeelemente jeder Zeile verbunden sind. Die Farbanzeigeelemente können durch eine Treiberschaltung selektiv angeregt werden.

Für den Fall, daß die gesamte Zahl der Gateleiter 120 ist, wird für die Sourceleiter das Dreifache der Anzahl der Gateleiter benötigt, also 360. Es ist sehr mühsam und zeitaufwendig, alle diese Leiter aus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung herauszuführen und sie mit externen Treiberschaltungen zu verbinden.

Aus diesem Grunde werden erfindungsgemäß die zugehörigen peripheren Schaltungen zum Erregen der Halbleitertreiberelemente auf der Oberfläche des Substrats hergestellt, auf dem die Dünnfilmtransistoren 6 R, 6 G, 6 B für das Erregen des Flüssigkristalls hergestellt sind. Die Verriegelungsschaltung 26, die als Spaltentreiberschaltung dient, sowie das Schieberegister 29 werden folglich als integrierte Schaltungen auf dem Substrat 12 hergestellt, und auch die Gateleiterauswahl- und -treiberschaltung 32 wird auf dem Substrat als integrierte Schaltung hergestellt, wie in Fig. 5 angedeutet. Die Gate- und Sourceleiter, welche von der Flüssigkristallzelle 11 ausgehen, sind direkt mit diesen Schaltungen 26, 29, 32 auf dem Substrat 12 verbunden, und auch die sonstigen Leitungsverbindungen befinden sich direkt auf dem Substrat 12. Wenn die Verriegelungsschaltung 26, das Schieberegister 27 und die Gateleiterauswahl- und -treiberschaltung 32 als integrierte Schaltungen auf dem Substrat 12 ausgebildet sind, empfiehlt es sich, sie als Dünnfilmtransistoren in der Art herzustellen, wie es auch für die Farbanzeigeelemente geschieht. Es ist dann möglich, die zugehörigen peripheren Schaltungen 26, 29, 32 gleichzeitig mit den Dünnfilmtransistoren 6 R, 6 G, 6 B auf dem Substrat herzustellen, ohne daß zusätzliche Fabrikationsschritte nötig werden.

Da Dünnfilmtransistoren relativ langsam arbeiten, sollten die amorphen Siliziumfilme 4 R, 4 G, 4 B für eine Erhöhung der Beweglichkeit im Elektronenstrahl- oder Laser-Anlaßverfahren behandelt werden, damit die Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltungen 26, 29 und 32 erhöht wird. Ein derartiger Behandlungsvorgang zur Erhöhung der Mobilität läßt sich in einer relativ kurzen Behandlungszeitspanne durchführen, da die Dünnfilmtransistoren, die die Farbanzeigeelemente bilden, diese Behandlung nicht benötigen. Es ist auch nicht erforderlich, sämtliche Schaltungen 26, 29, 32 auf dem Substrat 12 anzuordnen, sondern nur einige, beispielsweise die Schaltungen 26 und 29 oder nur die Schaltung 32. Die Schaltungen 26, 29, 32 können, wenn sie auf dem Substrat 12 angebracht sind, in Form gewöhnlicher bipolarer oder unipolarer integrierter Schaltungen aufgebaut sein. Die aus amorphem Silizium bestehenden Dünnfilmtransistoren können durch polykristalline Dünnfilmtransistoren ersetzt werden.

Die peripheren Schaltungen wie die Auswahl- und Treiberschaltungen für die Treiberelemente zum Erregen der Anzeigeelemente oder Matrixelemene in der Flüssigkristallzelle sind bei der vorangehend beschriebenen Anordnung auf dem Substrat 12 angebracht, so daß die Anschlüsse für äußere Verbindungen, z. B. auf die Hälfte derer bei herkömmlichen Konstruktionen verringert werden können, was das Verbinden mit äußeren Zuführungen vereinfacht.

Werden die Farbfilter durch Aufdrucken erzeugt, läßt sich dies ohne teuere Apparaturen für Aufdampfverfahren oder Ionendotierung erreichen, wobei der Vorgang in der Atmosphäre durchgeführt werden kann, so daß eine relativ große Fläche bedeckt wird. Die Farbfilter können Farben sehr gut wiedergeben, lassen sich billig herstellen, sind ausreichend dünn im Vergleich zum Flüssigkristall 14 und besitzen hinreichende Farbdichte. Farbfilter in den Farben rot, grün und blau in abwechselnder Anordnung können leicht angebracht werden. Von den Farbfiltern tritt auch keine Farbe in den Flüssigkristall 14 über, da die Orientierungsbehandlungsschicht 17 aus Polyvinylalkohol gegenüber dem Flüssigkristall 14 stabil ist. Damit ist auch ein gleichbleibender Betrieb der Flüssigkristall-Anzeigetafel gewährleistet. Die Farbfilter stören auch nicht die steuernde Orientierung der Moleküle des Flüssigkristalls 14 mit Hilfe der Orientierungsbehandlungsschicht. Um eine höhere Genauigkeit zu erzielen, lassen sich die Farbfilter statt mit dem Siebdruckverfahren auch im Offsetdruckverfahren aufbringen. Wenn die Substrate eine geringe Dicke haben können, lassen sich die ausgewählten Matrixelemente auch bei schrägem Aufblick genau erkennen. Die Farbfilter dürfen dann aber nicht auf den Dünnfilmtransistoren, sondern müssen am Substrat 13 angebracht sein (wie in Fig. 8 gezeigt), und zwar in Gegenüberstellung zu den Drain-Elektroden. Die Substrate 12, 13 können aus Hochpolymeren wie Polyamid oder Fluorplastikstoffen hergestellt sein. Die Darstellung der Farbanzeigeelemente erfolgte bei dem Beispiel in Spalten und Zeilen für die verschiedenen Farben, doch kann die Anordnung auch derart in Kreisen vorgenommen werden, daß jeweils drei benachbarte Anzeigeelemente rote, grüne und blaue Anzeigeelemente enthalten. Auch kann für die Farbanzeige statt des additiven Verfahrens das subtraktive Verfahren angewendet werden.

Die Dünnfilmtransistoren 6 R, 6 G, 6 B in den Fig. 5 und 6 können so aufgebaut sein, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Erfindung ist nicht nur für farbige Flüssigkristall-Anzeigen sondern auch für solche in Schwarz-Weiß-Wiedergabe brauchbar.

Eine derartige Schwarz-Weiß-Flüssigkristall-Anzeigetafel soll nun in Verbindung mit den Fig. 10 und 11 erläutert werden. Die Matrixelemente 2, die Drain-Elektroden 25 und die Source-Elektroden (Source-Leiter 8) 3 sind auf einem Substrat 12 angeordnet. Jedes der quadratförmigen Matrixelemente 2 besitzt eine Kante, die zu einem Teil mit der Kante der Drain-Elektroden 25 zusammenfällt. Diese Matrixelemente 2, die Drain-Elektroden 25, die Source-Elektrode 3 und die Source-Leiter 8 können durch selektives Ätzen einer transparenten Metallschicht, welche auf der Gesamtfläche des Substrats 12 abgelagert ist, gleichzeitig hergestellt werden. Die Source-Elektroden 3 können aus einem nicht durchsichtigen Metall bestehen.

Eine Halbleiterschicht 24 aus amorphem Silizium ist auf dem Substrat 12 zwischen Drain-Elektrode 25 und Source-Elektrode 3 ausgebildet. Die Halbleiterschicht 24 kann aber auch aus polykristallinem Silizium, monokristallinem Silizium, Tellur, Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid bestehen. Ein Gate-Isolationsfilm 22 wird über die gesamte Fläche einschließlich der Halbleiterschichten 25 ausgebreitet. Der Gate-Isolationsfilm 22 kann aus Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid bestehen. Er kann auch nur auf den Halbleiterschichten 24 ausgebildet sein. Die Gate-Elektroden (Gate-Leiter 9) 5 werden auf dem Gate-Isolationsfilm 22 geformt. Sie sind so abgelagert, daß sie den Drain-Elektroden 25 und den Source-Elektroden 3 gegenüberstehen und daß sich dazwischen die Halbleiterschicht 24 und der Gate-Isolationsfilm 22 befinden. Die Gate-Elektroden 5 und die Gate-Leiter 9 können aus Aluminium oder polykristallinem Silizium bestehen und in Gestalt eines transparenten, elektrisch leitenden Films hergestellt sein.

In Fig. 8 sind die Farbfilter 7 R, 7 G, 7 B auf dem Gate-Isolationsfilm 22 in Gegenüberstellung zu den Matrixelektroden 2 R, 2 G, 2 B und mit dazwischengefügtem Gate-Isolationsfilm 22 hergestellt. Die Farbfilter 7 R, 7 G, 7 B können aber auch auf der gemeinsamen Elektrode 19 auf dem Substrat 13 angebracht sein, wie in der Fig. 12 gezeigt, in der ansonsten die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 benutzt sind. Die Farbfilter 7 R, 7 G, 7 B sind überlappend zu den Matrixelementelektroden 2 R, 2 G, 2 B in senkrechter Richtung zu den Substraten 12 und 13 angeordnet. Sie sind leicht durch Aufdrucken auf das Substrat 13 herzustellen, auf dem keine Dünnfilmtransistoren hergestellt werden müssen.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeige mit Punktmatrixaufbau, mit

- einem transparenten Substrat (12) aus einem isolierenden Material,
- transparenten Matrixelement-Elektroden (2), die in Zeilen und Spalten direkt auf dem transparenten Substrat (12) angeordnet sind und Anzeigeelemente bilden;
- Zeilen- und Spalten-Elektroden (8, 9),
- in Zeilen und Spalten angeordneten Dünnfilm-Transistoren (6) zum Betreiben der Matrixelemente,
- unmittelbar auf dem Substrat (12) ausgebildeten Source- und Drain-Elektroden (3, 25),
- einer auf dem Substrat (12) ausgebildeten Halbleiter-Schicht (24) aus mit Wasserstoff behandeltem amorphem Silizium, die sich jeweils zwischen der Source- und Drain-Elektrode (3, 25) erstreckt,
- einem Gate-Isolierfilm (22), der diese Halbleiter-Schicht (24) überdeckt, und
- einer Gate-Elektrode (5), die auf dem Gate-Isolierfilm (22) aufgebracht ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Source- und Drain-Elektroden (3, 25), die Zeilen-Elektroden (8) und die Matrixelement-Elektroden (2) transparente leitende Schichten aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) sind, die gleichzeitig und direkt auf das Substrat (12) so aufgebracht sind, daß die Source-Elektroden (3) einstückig mit den Zeilen-Elektroden (8) und die Drain-Elektroden (25) einstückig mit den Matrixelement-Elektroden (2) ausgebildet sind,
- daß der Gate-Isolierfilm (22) als fortlaufender Film die Source- und Drain-Elektroden (3, 25), die Halbleiter-Schichten (24), die Matrixelement-Elektroden (2) und die freiliegenden Bereiche des Substrats (12) zusammenhängend überdeckt, und
- daß die Spalten-Elektroden (9) gleichzeitig und einstückig mit den Gate-Elektroden (5) auf dem Gate-Isolierfilm (22) aufgebracht sind.

2. Flüssigkeitskristall-Anzeige mit Punktmatrixaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Elektroden (3) vollständig von der Halbleiterschicht (24) überdeckt werden.

3. Flüssigkeitskristall-Anzeige mit Punktmatrixaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einzelne Matrix-Elementelektroden (2) zu einem ein farbiges Matrix-Element bildenden Satz zusammengesetzt sind und daß verschiedenfarbige Farbfilter für die Matrix-Elementelektroden (2) eines Satzes auf dem Gate-Isolierfilm (22) aufgebracht sind.

4. Flüssigkristall-Anzeige mit Punktmatrixaufbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einzelne Matrix-Elementelektroden (2) zu einem ein farbiges Matrix-Element bildenden Satz zusammengesetzt sind und daß verschiedenfarbige Farbfilter für die Matrix-Elementelektroden (2) auf der gemeinsamen Elektrode (12) aufgebracht sind.