Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine aktive Matrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
die zusammengesetzt ist aus einem aktiven Matrix-Flüssigkristallelement, in dem
Bildelementelektroden in Matrixform in einer Flüssigkristallzelle angeordnet sind und die
Bildelementelektroden durch Dünnfilmtransistoren mit elektrischen Ladungen geladen und
entladen werden um eine Anzeige zu schaffen, und einem Treiber, um das Flüssigkristall-
Anzeigeelement anzusteuern.
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Ein konventionelles Flüssigkristall-Anzeigeelement dieser Art hat eine solche Struktur, wie sie in
Fig. 1 dargestellt ist, in der ein Paar transparenter Substrate 11 und 12, z.B. aus Glas, gegenüber,
aber benachbart angeordnet ist, mit einem Abstandhalter 13 zwischengesetzt zwischen die Ränder
und ein Flüssigkristall ist versiegelt zwischen den transparenten Substraten 11 und 12, eine
Flüssigkristallzelle 10 bildend. Auf der inneren Oberfläche des transparenten Substrates 11 ist eine
Vielzahl von Bildelementelektroden 15 vorgesehen und ein Dünnfilmtransistor 16 ist als
Schaltelement benachbart zu jeder Bildelementelektrode 15 angeordnet, wobei der
Dünnfilmtransistor mit seiner Drain an die Bildelementelektrode 15 angeschlossen ist. Auf der
inneren Oberfläche des anderen transparenten Substrates 12 ist in gegenüberliegender Beziehung
zu der Vielzahl von Bildelementelektroden 15 eine transparente gemeinsame Elektrode 17
angeordnet.
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Wie in Fig. 2 gezeigt sind die quadratischen Bildelementelektroden in einer Matrixform auf dem
transparenten Substrat 11 angeordnet; ein Gate-Bus 18 ist benachbart und entlang einer jeden
Zeilenanordnung von Bildelementelektroden angeordnet; und ähnlich ist ein Source-Bus 19
benachbart und entlang einer jeden Spaltenanordnung der Bildelementelektroden 15 angeordnet.
An jeder Kreuzung dieser Gate- und Source Busse 18 und 19 ist der Dünnfilmtransistor 16
vorgesehen, dessen Gate an den Gate Bus 18 angeschlossen ist , dessen Source angeschlossen ist
an den Source Bus 19 und dessen Drain mit der entsprechneden Bildelementelektrode 15
verbunden ist.
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Beim Anlegen von Spannung über ausgewählte Gate und Source Busse 18 und 19 wird nur
derjenige der Dünnfilmtransistoren 16, an dem die Spannung angelegt ist, leitend, wobei die
Bildelementelektrode 15, die mit Drain des leitenden Dünnfilmtransistors 16 verbunden ist,
aufgeladen wird. Als eine Folge wird eine Spannung über dem Flüssigkristall 14 nur zwischen der
geladenen Bildelementelektrode 15 und der gemeinsamen Elektrode 17 angeiegt, wodurch nur
dieser Teil des Flüssigkristalls lichtdurchlässig oder undurchlässig wird, somit eine selektive
Anzeige liefernd. Die Anzeige kann einfach gelöscht werden durch Entladen der gespeicherten
Ladungen von der leitenden Bildelementelektrode 15.
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Für eine solche selektive Steuerung der Dünnfilmtransistoren 16 ist eine Vielzahl der Ausgänge
eines Gate Treibers 21, der die Gate Busse 18 einzeln ansteuern kann, mit ihm verbunden und die
Ausgänge eines Source Treibers 22 sind jeweils mit den Source Bussen 19 verbunden.
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Ein Source Treiber vom Ein-Latch Typ, der typischerweise als Source Treiber 22 verwendet wird,
ist einfach strukturiert, aber falls das Produkt des Wertes der Source Eingangskapazität und dem
Wert des Widerstandes zwischen benachbarten Source Bussen klein ist, wird Nebensprechen
zwischen Source Bussen 19 erzeugt werden, was zu einer Verschlechterung der
Anzeigecharakteristik fiihrt, wie zum Beispiel einer Verringerung des Kontrastes einer Anzeige.
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Die US-A-4 581 619 beschreibt eine Flüssigkristall-Vorrichtung, die eine erste Elektrode, die mit
einem Terminal eines TFT verbunden ist, eine zweite Elektrode, die eine gemeinsame Elektrode
bildet und einen dazwischenangeordneten Flüssigkristall autweist. Auf der ersten Elektrode ist des
weiteren ein durch einen Isolierfilm von ihr getrennter Leiterfilm vorgesehen, wodurch eine
Ladungsspeicherkapazität gebildet wird. Aufgrund der Ladungsspeicherkapazität wird eine über
dem Flüssigkristall angelegte effektive Spannung auf hohem Niveau gehalten, wodurch ein
optisches Signal mit gutem Kontrast an das bildtragende Teil gegeben wird.
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In dieser Vorrichtung ist eine Kapazität zwischen der Bildelementelektrode und dem
gegenüberliegenden Leiterfilm vorgesehen.
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Die EP-A-0 181 598 beschreibt eine aktive Matrixtyp-Anzeigevorrichtung, die
Dünnfilmtransistoren als Schaltelemente aufweist, die in der Form eines Matrix-Arrays auf einem
Substrat, wie zum Beispiel einer Glasplatte, angeordnet sind und benutzt werden, einen
Flüssigkristall an entsprechenden Bildelementen direkt anzusteuern. Kapazitäten sind vorgesehen,
die zwischen den Source-Leitungen zu den TFT's und Masse angeschlossen sind, um das Signal,
das an die jeweilige Source Bahn angelegt wurde, zu halten. Die Kapazitäten sind in einem
separaten Source-Treiber-Schaltkreis entfernt von der Anzeigetafel versehen.
Zusammenfassung der Erfindung:
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu
schaffen, die frei ist von dem oben erwähnten Nachteil des Standes der Technik.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine aktive Matrix Flüssigkristallanzeige Vorrichtung
gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist.
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Wie oben erwähnt, wird gemäss der vorliegenden Erfindung die gewünschte elektrostatische
Kapazität durch Vorsehen der kapazitiven Elektroden in gegenüberliegender Beziehung zu den
Source Bussen in der Flüssigkristallzelle gebildet und die Source Eingangskapazität wird
demzufolge groß. Demzufolge wird das Produkt aus dem Wert der Source Eingangskapazität und
dem Wert des Widerstandes zwischen benachbarten Source Bussen ebenfalls groß, wobei
Nebensprechen erschwert wird, das zwischen den Source Bussen erzeugt wird. Da zusätzlich die
die Source Eingangskapazität vergrössernden kapazitiven Elektroden den Source Bussen
gegenüberliegend angeordnet sind, können sogar relativ grosse Kapazitätswerte einfach erzeugt
werden, ohne die besondere Notwendigkeit, die Fläche der Flüssigkristallzelle zu vergrößern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist ein Schnittbild, das eine Teil einer Flüssigkristallzelle des Standes der Technik zeigt;
Fig. 2 ist ein entsprechndes Schaltbild der Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung des Standes der
Technik;
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Fig. 3A ist eine Draufsicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung die in die Vorrichtung
eingesetzten kapazitiven Elektroden 31 zeigt;
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Fig. 3B ist ein Schnittbild von Fig. 3A;
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Fig. 4 ist ein Schnittbild, das eine Isolierschicht 33 zeigt, die über der kapazitiven Elektrode 31
gebildet ist;
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Fig. 5A ist eine Draufsicht, die die Source Busse 19 zeigt, die auf der Isolierschicht 33 gebildet
sind;
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Fig. 5B zeigt ein Schnittbild von Fig.5A;
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Fig. 6 ist ein entsprechendes Schaltbild des Hauptteiles der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung; und
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Fig. 7A bis Fig. 7C sind schematische Diagramme, die ein weiteres Beispiel des wesentlichen Teils
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei Fig. 7A dessen Draufsicht, Fig. 7B die
Seitennsicht von rechts und Fig. 7C dessen Schnittbild ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Figs. 3A, 3B bis 5A, 5B zeigen eine Abfolge von Schritten, die in die Herstellung des
Hauptstückes eines Beispiels einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung einbezogen sind. In den Fig. 3A und Fig. 3B ist das transparente Substrat 11 dasjenige
der Substrate der Flüssigkristallzelle 10, das in Fig. 1 dargestellt ist. Das transparente Substrat 11
trägt die Bildelementelektroden 15, die Dünnfilmtransistoren 16, die Gate Busse 18 und die
Source Busse 19, obwohl nicht dargestellt.
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In diesem Ausführungsbeispiel werden solche kapazitiven Elektroden 31, wie sie in Fig. 3A und
Fig. 3B gezeigt sind, auf dem Substrat 11 jeweils gebildet in gegenüberliegender Beziehung zu
einem Endteiles jedes Source Busses 19 (zum Beispiel auf der einen Seite eines
Verbindungsanschlusses). Die kapazitiven Elektroden 31 sind mit einem gemeinsamen
Potentialpunkt über eine gemeinsame Potentialpunkt-Verbindungsleitung 32 verbunden, die in
Richtung der Anordnung der kapazitiven Elektroden 31 verläuft, um sie miteinander zu verbinden.
Die gemeinsame Potentialpunkt-Verbindungsleitung 32 wird gleichzeitig mit der Bildung der
kapazitiven Elektroden 31 gebildet.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, wird eine SiO&sub2;, SiNx oder ähnliche Isolierschicht 33 auf der gesamten
Oberfläche des Substrates 11 aufgebracht und bedeckt die kapazitiven Elektroden 31 und die
gemeinsame Potentialpunkt-Verbindungsleitung 32. Als nächstes werden die Source Busse 19 auf
der Isolierschicht 33 in gegenüberliegender Beziehung zu den kapazitiven Elektroden 31 gebildet,
beziehungsweise, wie in Fig. 5A und Fig. 5B dargestellt. Gewöhnlich werden die
Bildelementelektroden 15, die Dünnfilmtransistor 16 und die Gate Busse 18 in dieser Reihenfolge
auf der Isolierschicht 33 gebildet, obwohl nicht dargestellt.
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So ist eine elektrostatische Kapazität zwischen jeder kapazitiven Elektrode 31 und dem
korrespondierenden Source Bus 19 vorgesehen; und die elektrostatische Kapazität ist über die
gemeinsame Potentialpunkt-Verbindungsleitung 32 mit dem gemeinsamen Potentialpunkt-
Verbunden; und zwar so, daß die elektrostatische Kapazität jedes Source Busses entsprechend
zunimmt. Mit anderen Worten ist, wie in Fig. 6 dargestellt, ein elektrostatisches kapazitives
Element 34 zwischen dem gemeinsamen Potentialpunkt und jeder Verbindungsieitung verbunden,
die die Flüssigkristallzelle 10 und den Source Treiber 22 verbindet; und das elektrostatische
kapazitive Element 34 wird durch den Source Bus 19 und die kapazitive Elektrode 31 in der
Flüssigkristallzelle 10 gebildet.
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Im Falle, in dem der Dünnfilmtransistor 16 eine Halbleiterschicht enthält, die aus Material gebildet
ist, das eine fotoleitende Charakteristik hat, wie zum Beispiel amorphes Silizium, wird die
Halbleiterschicht vor externem Licht geschützt durch Ablagern einer lichtabschirmenden Schicht,
aus Chrom oder ähnlichem Metall, auf dem Substrat 11; und dann werden in aufeinanderfolgender
Reihenfolge eine Isolierschicht, die Bildelementelektroden, die Dünnfilmtransistoren, etc gebildet.
Die lichtabweisende Schicht und die kapazitiven Elektroden 31 können gleichzeitig gebildet
werden. Durch gleichzeitiges Bilden der Isolierschicht 33 mit der Schaffting der Isolierschicht für
die lichtabschirmende Schicht verlangt die Herstellung der die Source-Eingangskapazität
vergrößernden Struktur hierfür keine zusätzlichen Herstellungsschritte.
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Fig. 7A bis Fig. 7C zeigen das Hauptteil eines anderes Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung. Die gezeigte Struktur wird hergestellt durch die Schritte, die Source Busse 19 auf dem
Substrat 11 zu bilden, eine Isolierschicht 35 über der gesamten Obertläche des Substrates 11 und
der Source Busse 19 zu schaffen und die kapazitiven Elektroden 31 auf der Isolierschicht 35 in
teilweise gegenüberliegegender Beziehung zu den Source Bussen 19 zu bilden, längs der
gemeinsamen Potentialpunkt-Verbindungsleitung 32, um die kapazitiven Elektroden 31 mit dem
gemeinsamen Potentialpunkt zu verbinden.
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Allgemein werden die Bildelementelektroden 15 und die Source Busse 19 gleichzeitig gebildet,
gefolgt von der Bildung des Dünnfilmtransistors 19, um sie miteinander zu verbinden. Die
Dünnfilmtransistoren 16 werden durch Bilden einer Halbleiterschicht, eines Gate Isolierfilmes und
einer Gate Elektrode in dieser Reihenfolge jeweils hergestellt. Demzufolge spart die gleichzeitige
Bildung des Gate Isolationsfilms und der Isolationsschicht 35, und die gleichzeitige Bildung der
Gate-Elektrode und der kapazitiven Elektroden 31 die Notwendigkeit, irgendwelche speziellen
Herstellungsschritte für die Schaffung der die Source Bus Eingangskapazität vergrößernden
elektrostatischen Kapazität einzubeziehen.
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In dem Fall, wo eine Zeitkonstante für genügende Verringerung des Nebensprechens zwischen
benachbarten Source Bussen (dem Produkt aus dem Wert der Source-Eingangskapazität und dem
Widerstandswert zwischen benachbarten Source Bussen), zum Beispiel 600us oder mehr ist, und
der Isolationswiderstand zwischen den Source Bussen den zusammengestellten
Anzeigevorrichtungen aus irgendeinem Grund so klein wie 20MΩ ist, ist es notwendig, daß die
Source Eingangskapazität auf 30pF oder mehr dimensioniert wird. Da jedoch die Source
Eingangskapazität normalerweise in der Größenordnung von 10 pF liegt muß nur eine
elektrostatische Kapazität von 20 pF als elektrostatische Kapazität zwischen dem Source Bus 19
und der kapazitiven Elektrode 31 vorgesehen werden. Wenn zum Beispiel in konkreten Zahlen das
schmalere Paar des gegenüberliegenden Source Busses 19 und der kapazitiv Elektrode 31 0.11
mm breit ist, die kapazitive Elektrode 31 2.2mm lang ist und die Isolationsschicht 33 (in diesem
Beispiel eine SiO Schicht) 0,4 um dick ist, wird eine Kapazität von etwa 20 pF erhalten. Die
kapazitive Elektrode 31, 1.1 mm lang, kann ebenfalls an jedem Ende eines jeden Source Busses 19
in gegenüberliegender Beziehung dazu geschaffen werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie oben beschrieben, eine kapazitive Elektrode
gegenüberliegend zu jedem Source Bus angeordnet, um dazwischen eine elektrostatische
Kapazität zu bilden, durch die die Source Eingangskapazität groß gemacht werden kann. Dies
vermindert das Nebensprechen zwischen benachbarten Source Bussen und bietet so eine aktive
Matrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von hervorragender Anzeigecharakteristik. Zusätzlich
ist die elektrostatische Kapazität in die Flüssigkristallzelle einbezogen und es muß die Fläche der
Flüssigkristallzelle dafür nicht vergrößert werden. Nebenbei ist der Einschluß dieser
elektrostatischen Kapazität als ein IC in den Source Treiber 22 begleitet von dem Fehler einer
bemerkenswerten Vergrößerung im Bereich des Source Treibers 22. Des weiteren werden keine
besonderen Herstellungsschritte benötigt um die elektrostatische Kapazität zu erhalten, mit der
die Source Eingangskapazität vergrößert werden soll, wie vorhergehend beschrieben.
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Es wird offensichtlich sein, daß viele Modifikationen und Variationen bewirkt werden können,
ohne den Umfang der neuartigen Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verlassen.