DE69021513T2

DE69021513T2 - Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix.

Info

Publication number: DE69021513T2
Application number: DE69021513T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Matsushima; Takayuki Shimada; Yutaka Takafuji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2010-11-23
Also published as: JPH03163529A; EP0430592A2; DE69021513D1; US5159477A; EP0430592A3; EP0430592B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung mit Schaltelementen wie Dünnfilmtransistoren (nachfolgend als "TFT" bezeichnet), die Flüssigkristalle als Anzeigemedium verwendet.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In jüngerer Zeit wurde auf rege Weise Forschung hinsichtlich Aktivmatrix-Anzeigevorrichtungen betrieben, die Flüssigkristalle oder dergleichen als Anzeigemedium verwenden. Genauer gesagt, errreichten Forschungsanstrengungen, die auf die Entwicklung von Flüssigkristallanzeigen (nachfolgend als "LCD" bezeichnet), die als flache Anzeigeeinrichtungen bekannt sind, gerichtet waren, konstant gute Ergebnisse. Es existieren derzeit zwei Forschungsrichtungen, die auf die Entwicklung eines Aktivmatrix-LCD hinzielen. Eine ist auf die Entwicklung eines besonders großen Anzeigeschirms gerichtet, der zur Realisierung des sogenannten "Wandfernsehens" vorgesehen ist. Die andere ist auf die Entwicklung eines Anzeigeschirms mit hoher Genauigkeit gerichtet. Aktivmatrix-LCDS, die kleine Größe aufweisen und Anzeigefunktionen mit hoher Genauigkeit ausführen können, sind insbesondere sehr vielversprechend, da für ein derartiges LCD zur Verwendung als Farbvideokamera-Sucher große Nachfrage erwartet werden kann.
Ein IC-chip zum Ansteuern eines TFT-Arrays ist auf einem Aktivmatrix-LCD angebracht. In einem Aktivmatrix-LCD mit kleiner Größe, das so konzipiert ist, daß es eine Anzeige mit hoher Genauigkeit ausführt, ist der Abstand zwischen benachbarten Verbindungsanschlüssen sehr beschränkt und daher ist die Montage dieses IC-Chips schwierig. Im Hinblick auf ein Überwinden dieser Schwierigkeit wird bei einem kleinen, hochgenauen Aktivmatrix-LCD eine Treiberschaltung auf einem Substrat ausgebildet, auf dem ein TFT-Array ausgebildet ist.
Eine Grundanordnung einer Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung, bei der eine Treiberschaltung und ein TFT-Array auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet sind, ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. In dieser Anzeigevorrichtung sind eine Gatetreiberschaltung 54, eine Sourcetreiberschaltung 55 und ein TFT-Arraybereich 53 auf einem Substrat 50 ausgebildet. Im TFT-Arraybereich 53 sind mehrere parallele Gatebusleitungen 51 angeordnet, die sich von der Gatetreiberschaltung 54 aus erstrecken. Mehrere Sourcebusleitungen 52, die sich ausgehend von der Sourcetreiberschaltung 55 erstrecken, sind so angeordnet, daß sie die Gatebusleitungen 51 schneiden. Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 59 sind parallel zu den Gatebusleitungen 51 angeordnet.
Ein TFT 56, ein Bildelement 57 und ein Zusatzkondensator 58 sind in einem rechteckigen Bereich angeordnet, wie er durch jeweils zwei benachbarte Sourcebusleitungen 52 und jeweils zwei benachbarte Gatebusleitungen 51 festgelegt wird. Eine Gateelektrode des TFT 56 ist mit einer Gatebusleitung 51 verbunden, und eine Sourceelektrode desselben ist mit einer Sourcebusleitung 52 verbunden. Eine Flüssigkristallschicht ist zwischen einer mit einer Drainelektrode verbundenen Pixelelektrode und einer Gegenelektrode auf einem zugewandten Träger enthalten, um ein Bildelement 57 zu bilden. Der Zusatzkondensator 58 ist zwischen dem TFT 56 und einer Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 59 ausgebildet. Die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 59 ist mit einer Elektrode verbunden, die dasselbe Potential hat wie die Gegenelektroden, die das Bildelement 57 aufbauen.
In dieser Anzeigevorrichtung werden die mit der Gatebusleitung 51 verbundenen TFTs 56 durch ein Signal von der Gatetreiberschaltung 54 eingeschaltet. Ein Videosignal wird über die Sourcebusleitungen 52 von der Sourcetreiberschaltung 55 an Bildelemente 57 gegeben. Jedes Videosignal wird zwischen einer Pixelelektrode und der Gegenelektrode, die jedes Bildelement 57 bilden, eingespeichert, nachdem der relevante TFT 56 ausgeschaltet wurde. bei einem kleinen, hochgenauen Aktivmatrix-LCD ist die Fläche jedes Bildelements sehr klein, weswegen die Kapazität eines Kondensators, der zwischen jeder Pixelelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode ausgebildet ist, klein ist. Dies führt zur Schwierigkeit, daß ein Videosignal nicht für die erforderliche Zeitspanne eingespeichert werden kann. Die Potentialschwankung der Bildelemente aufgrund der Potentialschwankung der Busleitung ist ein anderes mögliches Problem. Daher sind, um Kondensatormängel des Kondensators zwischen jeder Pixelelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode zu kompensieren, Zusatzkondensatoren 58 parallel zu den einzelnen Bildelementen 57 vorhanden. Eine Elektrode jedes Zusatzkondensators 58 ist mit der Drainelektrode des betreffenden TFT 56 verbunden. Die andere Elektrode des Zusatzkondensators 58 muß auf demselben Potential wie die entsprechende Gegenelektrode liegen. Daher ist diese Elektrode über die Zusatzkondensator- Grundpotentialleitung 59 mit einer Elektrode verbunden, die dasselbe Potential wie die Gegenelektrode führt.
In vielen derartigen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtungen vom Typ mit Treiberschaltungen, die integral in ihnen ausgebildet sind, ist polykristallines Silicium für die TFT-Halbleiterschichten verwendet. Ein Grund dafür ist der, daß in polykristallinem Silicium die Elektronen- und Lochbeweglichkeit hoch ist. Ein anderer Grund ist der, daß das Material zum Herstellen von n- und p-TFTs geeignet ist und daher in vorteilhafter Weise beim Aufbauen von CMOS-Strukturen verwendet werden kann.
Ein Aktivmatrixsubstrat, wie es in der Anzeigevorrichtung von Fig. 7 verwendet ist, ist beispielhaft in Draufsicht in Fig. 4 dargestellt. Schnitte entlang der Linie V-V und der Linie VI-VI in Fig. 4 sind jeweils in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Eine Halbleiterschicht 33 und eine untere Kondensatorelektrode 46, die eine Elektrode eines Zusatzkondensators 32 (Fig. 6) ist, sind integral mit Mustern auf einem Glassubstrat 30 ausgebildet. Die Halbleiterschicht 33 und die untere Kondensatorelektrode 46 bestehen beide aus polykristallinem Silicium, und die untere Kondensatorelektrode wurde durch ein Ionenimplantationsverfahren oder auf andere Weise einem Dotiervorgang unterzogen. Daher ist der Widerstand der unteren Kondensatorelektrode 46 klein. Ein Gateisolierfilm 49 liegt sowohl über der Halbleiterschicht 33 als auch der unteren Kondensatorelektrode 46.
Wie in Fig. 4 dargestellt, liegen eine Gatebusleitung 40 und eine Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 44 parallel zur Halbleiterschicht 33. Wie es aus Fig. 6 erkennbar ist, sind die Gatebusleitung 40 wie auch die Halbleiterschicht 33 auf dem Substrat 30 ausgebildet, während die Zusatzkondensator- Grundpotentialleitung 44 auf dem Gateisolierfilm 49 ausgebildet ist. Ein Teil der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 44 arbeitet als obere Kondensatorelektrode des Zusatzkondensators 32. Eine Gatebusleitung 40 und eine Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 44 sind aus polykristallinem n&spplus;- oder p&spplus;-Silicium hergestellt und zwar wegen der thermischen Stabilität in einem anschließenden Wärmebehandlunsstadium. Gateelektroden 42a und 42b Zweigen von der Gatebusleitung 40 zu zwei TFTs 31a bzw. 31b ab. Bei diesem Beispiel sind zwei TFTS in Reihe geschaltet. Mit der vorstehenden Anordnung ist es möglich, Leckströme aus den TFTs zu verringern.
Auf und über dem Substrat 30 ist ein Zwischenschicht-Isolierfilm 47 ausgebildet. An entgegengesetzten Endbereichen der Halbleiterschicht 33 sind Kontaktlöcher 43a und 43b ausgebildet, die sich sowohl durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 47 als auch den Gateisolierfilm 49 erstrecken. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Kontaktlöcher 43a auf solche Weise vorhanden, daß jede sich über die Gatebusleitungen 40 erstreckende Sourcebusleitung 41 über die Oberseite eines zugehörigen Kontaktlochs 43 läuft. Jede Sourcebusleitung 41 ist in jedem Bereich derselben, der über einem Kontaktloch 43a liegt, mit größerer Breite ausgebildet. Eine Pixelelektrode 45 erstreckt sich auf jedem Kontaktloch 43b. Jede Sourcebusleitung 41 ist aus einem Metall mit niedrigem Widerstand, wie Al, hergestellt, und jede Pixelelektrode 45 ist aus ITO (Indiumzinnoxid) hergestellt. Auf diese Weise sind die Sourcebusleitung 41 und die Halbleiterschicht 33 elektrisch am Kontaktloch 43a miteinander verbunden. Auf ähnliche Weise sind die Pixelelektrode 45 und die Halbleiterschicht 33 am Kontaktloch 43b elektrisch miteinander verbunden. Es ist ein das Substrat 30 bedeckender Schutzfilm 48 ausgebildet. Ferner sind auf diesem Aktivmatrixsubstrat eine Gatetreiberschaltung und eine Sourcetreiberschaltung (die beide nicht dargestellt sind), die den in Fig. 7 dargestellten ähnlich sind, ausgebildet.
Eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines solchen Aktivmatrixsubstrats wird auf die folgende Weise betrieben. Anfangs wird ein Gate-EIN-Signal von der Gatetreiberschaltung sequentiell an die einzelnen Gatebusleitungen 40 ausgegeben. Daraufhin werden die mit den Gatebusleitungen 40, an die das EIN-Signal angelegt wird, verbundenen TFTs 31a und 31b gleichzeitig eingeschaltet. In der (nicht dargestellten) Sourcetreiberschaltung sind TFTS vorhanden, die jeweils einzelnen Sourcebusleitungen 41 entsprechen, wobei jeder dieser TFTS einen Schaltvorgang zwischen jeder Sourcebusleitung 41 und einer zugehörigen Videosignalleitung ausführt. Ein derartiger, als "Analogschalter" bekannter TFT hat die Funktion, die Sourcebusleitung 41 und die zugehörige Videoleitung nur dann miteinander zu verbinden, wenn ein Videosignal für zugehörige Bildelemente geliefert wird. Nachdem das Videosignal über den Analogschalter in die Sourcebusleitung 41 eingeschrieben ist, wird der Analogschalter abgeschaltet, und daraufhin wird ein weiteres Videosignal in eine andere Sourcebusleitung 41 eingeschrieben usw.
Jedes eingeschriebene Videosignal wird unter Verwendung der parasitären Kapazität der Sourcebusleitung 41 gespeichert. Dieses System ist als "Anzeigetafel-Abtast/Halte-System" bekannt. Falls erforderlich, kann eine Kapazität zum Unterstützen dieser parasitären Kapazität vorhanden sein. Das Anzeigetafel-Abtast/Halte-System hat den Vorteil, daß es zu einer Verringerung der Fläche der Treiberschaltungen führt. Jedes von der Sourcebusleitung 41 gespeicherte Videosignal wird über die TFTS 31a und 31b in eine zugehörige Pixelelektrode 45 und eine Zusatzkondensatorelektrode 46 eingeschrieben. In diesem Fall fließt der Strom zum Zuführen einer dem Videosignal entsprechenden Ladung in der Zusatzkondensator- Grundpotentialleitung 44, die der Zusatzkondensatorelektrode 46 gegenübersteht, in die das Videosignal eingeschrieben wird. Nachdem Videosignale in alle Sourcebusleitungen 41 eingeschrieben sind, die eine Gatebusleitung 40 im eingeschalteten Zustand schneiden, wird die Gatebusleitung 40 abgeschaltet.
Bei einem derartigen Aktivmatrixsubstrat vergeht eine ziemlich lange Zeit, nachdem die Gatebusleitungen 40 eingeschaltet wurden und bevor eine Gatebusleitung 40 ausgeschaltet wird, weswegen bei einer anfänglich eingeschalteten Sourcebusleitung 41 ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um Videosignale in die Pixelelektroden 45 und die Zusatzkondensatorelektroden 46 einzuschreiben. Jedoch ist bei einer Sourcebusleitung 41, die abschließend eingeschaltet wird, die Zeit, die zur Verfügung steht, bevor die Gatebusleitung 40 abgeschaltet wird, so kurz, daß die Zeit zum Einschreiben von Videosignalen beträchtlich beschränkt ist. Darüber hinaus bestehen bei dem in Fig. 4 dargestellten Aktivmatrixsubstrat die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 44 aus polykristallinem n&spplus;- oder p&spplus;-Silicium, weswegen nicht gesagt werden kann, daß ihr Widerstand ziemlich klein wäre. Dies führt zur Schwierigkeit, daß auf der Zusatzkondensator- Grundpotentialleitung 44 eine Signalverzögerung auftreten kann, mit dein Ergebnis, daß Videosignale innerhalb der begrenzten Zeit nicht geschrieben werden können, was seinerseits zu Schwankungen des Potentials der in die Pixelelektroden 45 eingeschriebenen Signale führen kann.
Die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung der Fig. 4 bis 7 ist in JP-A-64-9375 offenbart.
Um das Problem einer Signalverzögerung auf der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung zu erläutern, ist in Fig. 8 ein Ersatzschaltbild dargestellt, das einen Pixelbereich repräsentiert. Eine eine Flüssigkristallschicht einschließende Kapazität CLC ist zwischen einer mit einer Drainelektrode eines TFT verbundenen Pixelelektrode und einer mit einer Gegenelektrode verbundenen Gegenelektrodenleitung angeordnet. Die Drainelektrode des TFT ist über einen Zusatzkondensator CS mit einer Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung verbunden. Zwischen einer Gateelektrode des TFT und der Drainelektrode ist eine Kapazität Cgd ausgebildet. Wenn an eine Gatebusleitung für den TFT ein Gate-EIN-Signal geliefert wird, wird der TFT eingeschaltet und eine Videosignalspannung Vd wird in eine Sourcebusleitung eingeschrieben. Wenn die Zeitkonstante für die Signalübertragung auf der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung Tcs ist und die Zeit zum Einschreiben eines Signals in die Pixelelektrode TEIN ist, ist der Ladevorgang für den Zusatzkondensator unzureichend, wenn die Bedingung τcs « TEIN nicht erfüllt ist, mit dem Ergebnis, daß das Potential der Pixelelektrode schwankt. Das Potential Vd' der Pixelelektrode, das dem tatsächlichen Anzeigezustand entspricht, in dem der TFT abgeschaltet wurde, kann, wenn eine ziemlich längere Zeit als τcs danach verstrichen ist, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:
Vd' = Vd - [Vg Cgd / (Cgd + CLC + CS)] - a (1),
wobei Vg die Differenz zwischen dem Gatepotential zum Zeitpunkt, zu dem der TFT eingeschaltet ist und dem Gatepotential zum Zeitpunkt, zu dem der TFT ausgeschaltet ist, repräsentiert; und wobei a durch die folgende Beziehung ausgedrückt ist und die Potentialschwankung repräsentiert, wie sie durch die Tatsache hervorgerufen wird, daß der Zusatzkondensator während der Schreibzeit nicht ausreichend geladen werden kann:
a = Vd exp(-TEIN/τcs) CS/(Cgd + CLC + CS) (2).
In Gleichung (1) repräsentiert der zweite Term die Schwankung der Spannung an der Pixelelektrode aufgrund der Spannungsschwankung auf der Gatebusleitung, die vom Ausschalten des TFT herrührt. Um eine gute Anzeigetreue gemäß dem eingeschriebenen Videosignal zu erzielen, müssen die Werte des zweiten Terms in der Gleichung (1) und von a in Gleichung (2) kleiner gemacht-werden. Um den Wert des zweiten Terms in der Gleichung (1) zu verringern, ist es erforderlich, daß die folgende Beziehung gilt:
Cgd « CLC + CS (3).
Bei einem hochgenauen Aktivmatrixsubstrat sind die Pixelelektroden sehr klein, weswegen CLC klein ist. Daher ist zum Erfüllen der Bedingungen der Gleichung (3) ein Zusatzkondensator CS mit einem bestimmten Pegel oder darüber erforderlich. Da ein solcher höherer Pegel für den Zusatzkondensator CS erforderlich ist, ist es erforderlich, um den Wert des dritten Terms in der Gleichung (1), d.h. des Werts a in der Gleichung (2) zu erniedrigen, daß die folgende Beziehung gilt:
TEIN » τcs (4).
Insbesondere bei einem kleinen, hochgenauen Aktivmatrixsubstrat, in dem Treiberschaltungen und ein TFT-Array auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet sind, ist es schwierig, die Bedingungen der Gleichung (4) zu erfüllen. Die Gründe können die folgenden sein:
(1) Es ist eine größere Anzahl von Gatebusleitungen betroffen, so daß die jeder Gatebusleitung zuordenbare Zeit kürzer ist.
(2) Während bei einem Treiber-IC-Montagesystem Videosignale gleichzeitig an alle Sourcebusleitungen ausgegeben werden, ist ein Anzeigetafel-Abtast/Halte-System dergestalt, daß Videosignale sequentiell an einzelne Sourcebusleitungen ausgegeben werden, mit dem Ergebnis, daß die Zeit, die zum Einschreiben in eine Sourcebusleitung, in die der Einschreibvorgang zuletzt erfolgt, zur Verfügung steht, viel kürzer ist.
(3) Um eine mögliche Verringerung des Öffnungsverhältnisses aufgrund der Verwendung eines hochgenauen Anzeigesystems zu vermeiden, ist es erforderlich, die Breite der einzelnen Leitungen zu verringern, was zu erhöhtem Widerstand der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen führt, wodurch dies nicht praxisgerecht zum Verringern des Werts von τcs ist.
(4) Wenn die Anzahl von Bildelementen erhöht wird, kann dabei die Größe der Zusatzkondensatorelektrode für jedes Bildelement nicht verringert werden. Im Ergebnis wird die Summe der mit der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung verbundenen Zusatzkapazitäten größer, wodurch dies nicht praxisgerecht zum Verringern des Werts von τcs ist.
Als Lösung für diese Schwierigkeiten ist es denkbar, z.B. jede Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung in ihren beiden Endbereichen mit einer Elektrode zu verbinden, die dasselbe Potential wie eine Gegenelektrode aufweist. Dies kann jedoch nicht als gute Lösung bezeichnet werden. Häufig wird bei Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen eine redundante Struktur verwendet, jedoch ist die Schwierigkeit hier, daß die redundante Struktur nicht gut verwendet werden kann, solange nicht der Wert von τcs ziemlich kleiner als TEIN ist.
Aktivmatrix-Anzeigevorrichtungen, bei denen eine Elektrode des Zusatzkondensators durch eine transparente Pixelelektrode gebildet wird, sind in JP-A-1-277217, JP-A-1-283518, JP-A-1-241527 und JP-A-1-255831 offenbart. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß der elektrische Widerstand der Elektrode ein schnelles Laden des Zusatzkondensators und eine Verringerung der Zeit zum Einschreiben von Videosignalen in die Bildelemente verhindert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie durch den Anspruch 1 definiert ist, schafft eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung mit:
- einem isolierenden Substrat;
- Pixelelektroden, die matrixförmig auf dem Substrat angeordnet sind;
- mehreren Schaltelementen, von denen jedes mit einer jeweiligen der Pixelelektroden verbunden ist;
- Signalleitungen, die mit den Schaltelementen verbunden sind, um diesen ein Videosignal zuzuführen;
- mehreren ersten Kondensatorelektroden, von denen jede einer der Pixelelektroden entspricht; und
- Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen, die mit den ersten Kondensatorelektroden verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, daß
- mehrere zweite Kondensatorelektroden vorhanden sind, von denen jede mit einem jeweiligen der Schaltelemente verbunden ist und aus einem anderen Material als dem der Pixelelektroden besteht, wobei die zweiten Kondensatorelektroden zusammen mit den ersten Kondensatorelektroden Zusatzkondensatoren zum Beibehalten von Ladung auf den jeweiligen Pixelelektroden bilden; und
- die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen aus demselben Material wie die Signalleitungen bestehen.
Die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind aus JP-A-1-255831 bekannt.
Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein TFT-Array in einem Aktivmatrixsubstrat zeigt, wie es bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung verwendet wird;
Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm in Draufsicht, das eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung des Substrats von Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ist eine Teilansicht in Draufsicht, die ein herkömmliches Aktivmatrixsubstrat zeigt;
Fig. 5 und 6 sind Schnitte entlang der Linie V-V bzw. der Linie VI-VI in Fig. 4;
Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm in Draufsicht, das eine bekannte Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung zeigt; und
Fig. 8 ist ein Ersatzschaltbild, das einen Bildelementbereich repräsentiert.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bei einer erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung besteht keine Möglichkeit einer Signalverzögerung auf Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen, da diese Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen aus einem metallischen Material hergestellt werden können, das denselben Widerstandswert wie die Signalleitungen aufweist. Z.B. hat Metall einen kleinen Flächenwiderstand von 0,33 Ohm bei einer Filmdicke von 300 nm, wohingegen polykristallines n&spplus;-Silicium, wie es bei der bekannten Anordnung verwendet wird, einen Flächenwiderstand von 50 Ohm bei einer Filmdicke von 500 nm hat. Aufgrund der Tatsache, daß der Widerstand der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen einen derartig kleinen Wert hat, ist die mögliche Signalverzögerung auf den Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen um mehr als zwei Größenordnungen verringert und kann praktisch vernachlässigt werden.
Bei einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen parallel zu Signal leitungen angeordnet. Wegen dieser Anordnung der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen können diese einfach aus demselben Material wie die Signalleitungen hergestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben. Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm in Draufsicht, das die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung des Ausführungsbeispiels zeigt. Eine Gatetreiberschaltung 23, eine Sourcetreiberschaltung 24 und ein TFT-Arraybereich 22 sind auf einem Glassubstrat 11 ausgebildet. Mehrere parallele Gatebusleitungen 1, die sich von der Gatetreiberschaltung 23 aus erstrecken, sind im TFT-Arraybereich 22 angeordnet. Mehrere von der Sourcetreiberschaltung 24 ausgehende Sourcebusleitungen 2 sind so angeordnet, daß sie sich mit den Busleitungen 1 schneiden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 8 parallel zu den Sourcebusleitungen 2 angeordnet.
Zwei TFTS 25a und 25b, die in Reihe geschaltet sind, ein Bildelement 26 sowie ein Zusatzkondensator 27 sind in einem rechteckigen Bereich angeordnet, der durch zwei Gatebusleitungen 1, eine Sourcebusleitung 2 und eine Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 8 festgelegt wird. In Fig. 3 sind der Einfachheit halber zwei TFTS 25a und 25b als ein TFT 25 dargestellt. Eine Gäteelektrode des TFT 25 ist mit einer Gatebusleitung 1 verbunden, und eine Sourceelektrode desselben ist mit einer Sourcebusleitung 2 verbunden. Eine Flüssigkristallschicht ist zwischen eine mit einer Drainelektrode des TFT 25 verbundene Pixelelektrode und eine Gegenelektrode auf einem Gegensubstrat eingebettet, um ein Bildelement 26 zu bilden. Ein Zusatzkondensator 27 ist zwischen dem TFT 25 und einer Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 8 angeordnet. Die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 8 sind elektrisch mit einer Elektrode verbunden, die dasselbe Potential wie die Gegenelektrode aufweist.
Der in Fig. 3 dargestellte TFT-Arraybereich 22 ist in Fig. 1 in Teildraufsicht dargestellt. Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Das Ausführungsbeispiel wird entsprechend seinem Herstellprozeß unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Ein Dünnfilm aus polykristallinem Silicium, der später zu einer Halbleiterschicht 12 und einer unteren Kondensatorelektrode 5 ausgebildet wird, wird unter Verwendung einer CVD-Technik auf der gesamten Oberfläche des vorstehend genannten Glassubstrats 11 hergestellt. Danach wird ein Isolierfilm, der später zu einem Gateisolierfilm 13 ausgebildet wird, durch eine CVD- oder Sputtertechnik oder durch thermische Oxidation der Oberfläche des Dünnfilms aus polykristallinem Silicium hergestellt. Die Dicke des Gateisolierfilms 13 beträgt 100 nm. Dann werden der Dünnfilm aus polykristallinem Silicium und der Isolierfilm einem Musterungsvorgang unterzogen, um die Halbleiterschicht 12 und die untere Kondensatorelektrode 5 mit solcher Konfiguration auszubilden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Ausbildung des Gateisolierfilms 13 kann erfolgen, nachdem die Halbleiterschicht 12 und die untere Kondensatorelektrode 5 ausgebildet wurden. Um die Kristallinität des Dünnfilms aus po- lykristallinem Silicium zu verbessern, ist es möglich, den Siliciumdünnfilm einer Lasertemperung oder einer Temperung in Stickstoffatmosphäre zu unterziehen oder eine ähnliche Behandlung vor der Ausbildung des Isolierfilms vorzunehmen. Danach wird Ionenimplantation für den Bereich der unteren Kondensatorelektrode 5 ausgeführt, wodurch eine untere Kondensatorelektrode 5 mit kleinerem Widerstand erhalten wird.
Danach wird unter Verwendung einer CVD-Technik die Herstellung eines Dünnfilms aus polykristallinem Silicium, der später zu Gatebusleitungen 1, Gateelektroden 3a und 3b sowie oberen Kondensatorelektroden 6 ausgebildet wird, ausgeführt und der erhaltene Dünnfilm wird einem Dotiervorgang unterzogen. So wird ein Dünnfilm aus polykristallinem Silicium mit niedrigem Widerstand erhalten. Der Dünnfilm aus polykristallinem Silicium mit niedrigem Widerstand wird dann einem Musterungsvorgang unterzogen, um Gatebusleitungen 1, zwei Gateelektroden 3a und 3b sowie obere Kondensatorelektroden 6 mit der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration auszubilden. Zwischen jeder oberen Kondensatorelektrode 6 und jeder unteren Kondensatorelektrode 5 (Fig. 2) ist ein Zusatzkondensator 27 ausgebildet. Für die Halbleiterschicht wird Ionenimplantation mit Ausnahme derjenigen Bereiche ausgeführt, die unter den Gateelektroden 3a und 3b liegen, wobei diese Gateelektroden 3a und 3b als Masken verwendet werden und auch ein durch Photolithographie hergestellter Resist als Maske verwendet wird.
Danach wird ein Zwischenschicht-Isolierfilm 14 auf dem gesamten Substrat mit einer Dicke von 700 nm hergestellt. Drei Kontaktlöcher 7a, 7b und 7c werden so ausgebildet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Kontaktlöcher 7a und 7b werden auf der Halbleiterschicht 12 auf solche Weise ausgebildet, daß sie den Zwischenschicht-Isolierfilm 14 und auch den Gateisolierfilm 13 durchdringen. Das Kontaktloch 7 wird im Endbereich der oberen Kondensatorelektrode 6 auf solche Weise ausgebildet, daß es durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 14 dringt.
Danach wird ein Metallfilm aus A1 oder einem ähnlichen Material mit niedrigem Widerstand auf dem gesamten Substrat hergestellt. Der Metallfilm wird so gemustert, daß gleichzeitig Sourcebusleitungen 2 und Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 8 ausgebildet werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist jede Sourcebusleitung 2 so geformt, daß sie auf dem Kontaktloch 7a größere Breite aufweist. Auf ähnliche Weise ist jede Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung 8 so geformt, daß sie auf dem Kontaktloch 7c größere Breite aufweist. Jede Sourcebusleitung 2 ist über das Kontaktloch 7a mit der Halbleiterschicht 12 verbunden, und jede Zusatzkondensator- Grundpotentialleitung 8 ist durch das Kontaktloch 7c mit der oberen Kondensatorelektrode 6 verbunden. Die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen 8 sind jeweils mit einer Elektrode verbunden, die nach der Fertigstellung der Anzeigevorrichtung dasselbe Potential wie die Gegenelektrode auf dem Gegensubstrat aufweist.
Dann werden die Muster der Pixelelektroden 4 aus ITO ausgebildet. Wie es aus Fig. 1 erkennbar ist, erstreckt sich jede Pixelelektrode 4 teilweise zu einem Ort über einem Kontakt loch 7b. Daher ist die Pixelelektrode 4 über das Kontaktloch 7b mit der Halbleiterschicht 12 verbunden. Ferner wird ein Schutzfilm 15 auf dem gesamten Substrat ausgebildet.
Die Anzeigevorrichtung beim vorliegenden Beispiel wird nun mit einer bekannten Anzeigevorrichtung verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Zum Vergleich verwendete Aktivmatrixsubstrate hatten alle in diagonaler Richtung ihrer Anzeigebereiche eine Länge von ungefähr 5 cm (2 Zoll), und sie waren so konzipiert, daß sie Erfordernissen für deutliche Erkennbarkeit genügten. Zusatz-Grundpotentialleitungen wiesen jeweils eine Leitungsbreite von 4 um auf. Es ist jedoch zu beachten, daß beim bekannten Substrat jede Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung an beiden Enden mit einer Elektrode verbunden ist, die dasselbe Potential wie die Gegenelektrode aufweist. In Tabelle 1 repräsentiert der Begriff "Einschreibzeit" einen Wert, wie er für ein Bildelement gemessen wurde, für das die Einschreibzeit am kürzesten ist. Wie es aus Tabelle 1 deutlich erkennbar ist, ist, insoweit es eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung betrifft, die Signalverzögerung, wenn eine solche überhaupt vorliegt, auf den Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen von völlig vernachlässigbarer Größenordnung. (Tabelle l) Erfindung Stand der Technik Zusatzkapazität für ein Pixel Widerstand der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung Kapazität der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung Zeitkonstante der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitung Einschreibzeit
Beim vorliegenden Beispiel hat der Zusatzkondensator 27, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, derartige Konfiguration, daß er, zusammen mit dem Gateisolierfilm 13, durch die untere Kondensatorelektrode 5, die gleichzeitig und integral mit der Halbleiterschicht 12 ausgebildet wurde, und die obere Kondensatorelektrode 6, die gleichzeitig mit der Gatebusleitung 1 und den Gateelektroden 3a und 3b ausgebildet wurde, eingeschlossen wird. Wie bereits festgestellt, hat der Gateisolierfilm 13 nur die geringe Dicke von 100 nm, was in schlagendem Gegensatz zum Zwischenschicht-Isolierfilm 14 steht, der die große Dicke von 700 nm hat. Wegen dieser Differenz schafft die Erfindung einen Vorteil dahingehend, daß die Fläche der die Zusatzkapazitäten bildenden Elektroden sehr klein im Vergleich zum Fall bei Zusatzkapazitäten ist, die mit einem dazwischenliegenden Zwischenschicht-Isolierfilm ausgebildet sind. Daher ist es durch die Anordnung gemäß der Erfindung möglich, das Öffnungsverhältnis der Anzeigevorrichtung zu erhöhen.
Es ist ersichtlich, daß dem Fachmann verschiedene andere Modifizierungen erkennbar sind und von diesem leicht ausgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich und Grundgedanken dieser Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht auf die hier dargelegte Beschreibung beschränkt sein, sondern vielmehr sollen die Ansprüche so ausgelegt werden, daß sie alle Merkmale mit patentierbarer Neuigkeit umfassen, wie sie bei der Erfindung vorliegen, einschließlich aller Merkmale, die vom Fachmann für den Bereich dieser Erfindung als Äquivalente angesehen werden.

Claims

1. Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung mit:

- einem isolierenden Substrat (ll);

- Pixelelektroden (4), die matrixförmig auf dem Substrat (11) angeordnet sind;

- mehreren Schaltelementen (25a, 25b), von denen jedes mit einer jeweiligen der Pixelelektroden (4) verbunden ist;

- Signalleitungen (2), die mit den Schaltelementen (25a, 25b) verbunden sind, um diesen ein Videosignal zuzuführen;

- mehreren ersten Kondensatorelektroden (6), von denen jede einer der Pixelelektroden (4) entspricht; und

- Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen (8), die mit den ersten Kondensatorelektroden (6) verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, daß

- mehrere zweite Kondensatorelektroden (5) vorhanden sind, von denen jede mit einem jeweiligen der Schaltelemente verbunden ist und aus einem anderen Material als dem der Pixelelektroden besteht, wobei die zweiten Kondensatorelektroden (5) zusammen mit den ersten Kondensatorelektroden (6) Zusatzkondensatoren (27) zum Beibehalten von Ladung auf den jeweiligen Pixelelektroden (4) bilden; und

- die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen (8) aus demselben Material wie die Signalleitungen (2) bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Treiberschaltung (55) zum Zuführen eines Videosignals zu den Signalleitungen (2) auf dem Substrat (11) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Videosignal durch die Kapazität der Signalleitungen (2) aufrechterhalten bleibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen (8) parallel zu den Signalleitungen (2) verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Signalleitungen (2) und die Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen (8) gleichzeitig gemustert wurden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jedes der Schaltelemente einen Dünnfilmtransistor (25a, 25b) aufweist, wobei der Source- und der Drainbereich dieses Dünnfilmtransistors sowie die zweite Kondensatorelektrode (5) aus einer Halbleiterschicht (12) bestehen, die auf der Innenseite des Substrats (11) vorhanden ist, und wobei die Gateelektrode (3a, 3b) des Dünnfilmtransistors sowie die erste Kondensatorelektrode (6) gleichzeitig auf einem Gateisolierfilm (13) hergestellt wurden, der die Halbleiterschicht (12) bedeckt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jeder der Zusatzkondensatoren (27) unter einer jeweiligen der Pixelelektroden (4) liegt, wobei die Innenseite des Substrats (11) mit einer Halbleiterschicht (12) versehen ist, die von einem Gateisolierfilm (13) und einer Isolierschicht (14) bedeckt wird, die für jede Pixelelektrode (4) ein erstes Kontaktloch (7b) zum Verbinden der jeweiligen Pixelelektrode (4) mit der Halbleiterschicht (12), ein zweites Kontaktloch (7a) zum Verbinden einer der Signalleitungen (2) mit der Halbleiterschicht (12) sowie ein drittes Kontaktloch (7c) zum Verbinden des jeweiligen Zusatzkondensators mit einer der Zusatzkondensator-Grundpotentialleitungen (8) mit niedrigem Widerstand aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der jedes der Schaltelemente einen Dünnfilmtransistor (25a, 25b) aufweist, wobei der Source- und der Drainbereich dieses Dünnfilmtransistors sowie die zweite Kondensatorelektrode (5) aus einer Halbleiterschicht (12) bestehen, die auf der Innenseite des Substrats (11) vorhanden ist, und wobei die Gateelektrode (3a, 3b) des Dünnfilmtransistors sowie die erste Kondensatorelektrode (6) gleichzeitig auf einem Gateisolierfilm (13) hergestellt wurden, der die Halbleiterschicht (12) bedeckt.