DE3687488T2 - Redundante leiterstrukturen fuer duennfilm-fet-angesteuerte fluessigkristallanzeigevorrichtungen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf den Aufbau von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf redundante Leiterstrukturen, die für x- und y-Adreßleitungen in Flüssigkristall(LC)-Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind.
• Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (vergleiche EP-A- 0 086 349 und 0 143 039) weist typisch zwei ebene Platten auf, die abgedichtet eine Menge von Flüssigkristallmaterial aufweist. Diese Flüssigkristallmaterialien fallen typisch in zwei Kategorien: zweifarbige (dichroische) Farbstoffe in einem Gast/Host-System und verdrehte nematische Materialien. Die ebenen Platten enthalten im allgemeinen lichtdurchlässiges (transparentes) Elektrodenmaterial, das auf ihren Innenflächen in vorbestimmten Mustern angeordnet ist. Die eine Platte ist häufig vollständig von einer einzelnen transparenten "Groundebenen"-Elektrode überdeckt. Die gegenüberliegende Platte ist mit einer Array von transparenten Elektroden versehen, die hier als "Pixel"(Bildelement)-Elektroden bezeichnet werden. Somit enthält die typische Zelle in einem Flüssigkristalldisplay (LCD) Flüssigkristallmaterial, das zwischen einer Pixelelektrode und einer Groundelektrode angeordnet ist und somit in der Wirkung eine Kondensator-ähnliche Struktur bildet, die zwischen transparenten Front- und Rückplatten angeordnet ist. Im allgemeinen ist jedoch Transparenz nur für die eine der zwei Platten und die darauf angeordneten Elektroden erforderlich.
• Im Betrieb wird die Orientierung des Flüssigkristallmaterials durch Spannungen beeinflußt, die an die Elektroden auf beiden Seiten des Flüssigkristallmaterials angelegt werden. Typisch bewirkt eine an die Pixelelektrode angelegte Spannung eine Änderung in den optischen Eigenschaften des Flüssigkristall-materials. Diese optische Änderung bewirkt die Anzeige von Information auf dem Flüssigkristalldisplay(LCD)-Schirm. Bei üblichen Digitaluhrenanzeigen und in neueren LCD-Schirmen, die bei Miniatur-Fernsehempfängern verwendet werden, wird der visuelle Effekt typisch durch Änderungen in dem reflektierten Licht erzeugt. Jedoch gestattet auch die Anwendung von transparenten Front- und Rückplatten und transparenten Elektroden, daß die visuellen Effekte durch durchleuchtende (transmissive) Effekte erzeugt werden. Diese transmissiven Effekte können durch getrennt gespeiste Lichtquellen für die Anzeige (Display) erleichtert werden, zu denen Fluorescenz-Lichtvorrichtungen gehören. LC Anzeigeschirme können auch verwendet werden, um Farbbilder zu erzeugen durch die Einfügung von Farbfiltermosaiks in Übereinstimmung mit der Pixelelektrodenarray. Einige dieser Strukturen können polarisierende Filter verwenden, um den gewünschten visuellen Effekt herbeizuführen oder zu verbessern.
• Es werden verschiedene elektrische Mechanismen verwendet, um die einzelnen Pixelelemente in einer LC-Anzeige der Reihe nach ein- und auszuschalten. Beispielsweise sind für diesen Zweck Metalloxid-Varistorvorrichtungen verwendet worden. Jedoch ist die Verwendung von Dünnfilm- Halbleiterschalterelementen hier besonders relevant. Ein bevorzugtes Schaltelement weist einen Dünnfilm- Feldeffekttransistor (FET) auf. Diese Vorrichtungen sind in LC-Anzeigevorrichtungen bevorzugt aufgrund ihrer potentiell kleinen Größe, des geringen Stromverbrauchs, den Schaltgeschwindigkeiten, der einfachen Fertigung und der Kompatibilität mit üblichen LCD-Strukturen.
• Die Pixelelemente in einer LCD sind typisch in einer rechteckigen Array von Reihen und Spalten angeordnet. Jeder Pixelelektrode ist ihre eigene FET-Schaltvorrichtung zugeordnet. Jede Schaltvorrichtung ist mit einer Datenleitung und einer Steuerleitung verbunden. Elektrische Signale, die jeder dieser Leitungen gleichzeitig zugeführt werden, gestatten, daß jedes Pixel unabhängig adressiert werden kann. Demzufolge ist die LCD typisch mit einem Satz von parallelen Datenleitungen versehen, die Adreßzellen in einer horizontalen oder x-Richtung adressieren können. In gleicher Weise sind Steuerleitungen zum Adressieren von Zellen in einer vertikalen oder y-Richtung vorgesehen. Im Betrieb kann das Bild auf der LC-Anzeigevorrichtung mit einer Geschwindigkeit aufgefrischt werden, die typisch etwa 60 Hz beträgt.
• Insbesondere stellen FET-adressierte Flüssigkristall- Matrixanzeigen aus amorphen Silizium eine attraktive Lösung dar für einen hohen Kontrast und ebene Platten aufweisende Anzeigen des Fernsehtyps. Idealerweise lädt sich in einer FET-adressierte LCD-Vorrichtung, wenn der FET durchgeschaltet ist, der "Flüssigkristall-Kondensator" auf die Spannung der Daten- oder Sourceleitung auf. Wenn der FET sperrt, wird die Datenspannung auf dem Flüssigkristall- Kondensator gespeichert.
• Es wird nun besondere Aufmerksamkeit gewissen Problemen gewidmet, die in LC-Anzeigevorrichtungen auftreten, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Insbesondere müssen in FET-angesteuerten Dünnfilm-Flüssigkristallanzeigen die horizontalen und vertikalen Adreßleitungen (d. h. die Steuerleitungen und Datenleitungen) alle zusammenhängend sein. Beispielsweise beträgt in einem Display mit einer Matrix von 400 · 400 Pixelzellen mit einer Auflösung von 4 Leitungen pro Millimeter (100 Leitungen pro Zoll) die gesamte Länge der Adreßleitungen etwa 100.000 mm. Die Breite der Leitungen sollte kleiner als etwa 10 um sein, um einen hohen relativen Prozentsatz von aktiver Zellenfläche in dem Display beizubehalten. Bei der Fertigung dieser Vorrichtungen können Defekte in vielen der Verarbeitungsstufen auftreten. Diese Defekte können als eine Folge von Staub oder Schmutz, die die Metallabscheidung oder -anhaftung stören, Rissen in Photolackmustern, die zum Ätzen der Metalleitungen verwendet werden, Kratzern, usw. auftreten. Zusätzlich können Defekte in diesen Leitungen aus einer unbefriedigenden Stufenüberdeckung resultieren. Dies tritt in solchen Situationen auf, wo Metalleitungen eine vertikale oder nahezu vertikale Seitenwandstruktur kreuzen müssen, beispielsweise in einer geätzten Isolierschicht. Diese Stufen treten typisch an Punkten in der Vorrichtung auf, an denen sich die horizontalen und vertikalen Leitungen kreuzen. Bei der Fertigung integrierter Schaltungen liegen die Wahrscheinlichkeiten für typische Leitungsunterbrechungsdefekte für Leitungen dieser Breite in der Größenordnung von 10&supmin;&sup5; pro mm. Es wird deshalb deutlich, daß Verfahren zum Verkleinern der Wahrscheinlichkeit von unterbrochenen x- und y-Adreßleitungen und Verfahren zum Verbessern der Ausbeute der LCD-Vorrichtung wünschenswert sind.
• Eine Flüssigkristallanzeige gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Eine andere derartige Anzeige gemäß der Erfindung ist in Anspruch 19 angegeben.
• Genauer gesagt, weist eine Flüssigkristallanzeige zwei ebene Substrate auf, von denen wenigstens eines transparent ist. Eine Menge an Flüssigkristallmaterial ist zwischen den Substraten angeordnet und enthalten. Eine Array von Pixelelektroden ist auf wenigstens einem der Substrate angeordnet. Wenigstens eine Groundebenen-Elektrode ist auf dem anderen der Substrate angeordnet, so daß Flüssigkristallmaterial zwischen den Pixelelektroden und einer der Groundebenen-Elektroden angeordnet ist. Entweder die Array von Pixelelektroden weist transparentes Material auf oder die Groundebenen-Elektrode oder die -Elektroden weisen transparentes Material auf. In einem Durchsicht- Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen beide Substrate, die Groundebenen-Elektrode und die Array von Pixelelektroden, transparentes, leitfähiges Material auf, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO). Jeder Pixelelektrode ist eine Array von Halbleiter- Schalterelementen zugeordnet. Es sind ein Satz von elektrisch leitfähigen Datenleitungen und ein Satz von elektrisch leitfähigen Steuerleitungen vorgesehen und mit den Schaltelementen so aufgebaut, daß die an der Datenleitung auftretenden Spannungen zum Selektieren von Pixelelektroden angelegt werden.
• Eine besondere Relevanz in Bezug auf die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die Halbleiter-Schalterelemente vorzugsweise Dünnfilm-Feldeffekttransistoren aufweisen. Weiterhin haben die Datenleitungen eine Vielschichtstruktur, die sich über wenigstens einen Teil ihrer Länge erstreckt, wobei wenigstens zwei dieser Schichten leitfähiges Material in elektrischem Kontakt entlang einem Teil ihrer Länge aufweisen. Diese Struktur sorgt für eine Redundanz von bis zu 90 Prozent entlang der Datenleitungslänge. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Datenleitungen eine Dreischichtstruktur auf, wobei die Zwischenschicht das gleiche Isoliermaterial aufweist, wie die Gate-Isolation für den FET. Die erste Schicht des Datenleitungsmetalls wird vorzugsweise zur gleichen Zeit abgeschieden wie das Gate-Metall. Demzufolge ist dieses Metallmuster in dem Gate-Metallmaskenmuster inkorporiert. Die zweite oder obere leitfähige Schicht weist Metall auf, das zur gleichen Zeit wie das Source- und Drain-Metall für die FET-Schalter abgeschieden wird. Das Vorhandensein der Isolierschicht und ihrer Konfiguration gestattet, daß die obere Datenleitungsschicht ohne steile Stufenkreuzungen an den Schnittpunkten der Gate-Leitung aufgebracht wird. Ein elektrischer Kontakt wird zwischen den leitfähigen Schichten in den Datenleitungen auf beiden Seiten eines schmaleren Bandes in der Isolierschicht ausgebildet. Zwar wird ein Kontakt entlang einer Stufenstruktur hergestellt, aber die Länge dieser Stufe ist viel länger, wodurch ein Kontakt wenigstens irgendwo entlang ihrer Länge sichergestellt wird. Auf diese Weise wird eine redundante Datenleitungsstruktur ausgebildet. In ähnlicher Weise wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auch für eine Redundanz in der Gate-Leitungsschicht gesorgt. In dieser Situation ist es jedoch nicht notwendig, eine dazwischenliegende Isolierschicht zu verwenden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Rollen der Datenleitungen und Gate- Leitungen umgekehrt werden können, indem die elektrischen Verbindungen mit dem Schaltelement geändert werden.
• Es ist demzufolge eine Aufgabe der Erfindung, einen Mechanismus und eine Struktur für redundante Steuer- und Datenleitungen in Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen zu schaffen.
• Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, LC-Anzeigevorrichtungen mit einer größeren Betriebssicherheit zu schaffen.
• Zuletzt, ohne aber darauf beschränkt zu sein, ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte LCD-Vorrichtungsstruktur zu schaffen, die auf einfache Weise gefertigt werden kann und für eine verbesserte Produktausbeute sorgt.
• Fig. 1 ist ein Seitenschnitt und stellt einen Dünnfilm-FET dar.
• Fig. 2 ist eine Querschnitt-Endansicht und stellt einen Teil von einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in dem eine teilweise redundante Dreischicht- Datenleitungsstruktur verwendet ist.
• Fig. 3A ist eine Draufsicht und stellt ein Gate- Metallmuster dar, das in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ist.
• Fig. 3B ist eine Draufsicht und stellt ein Muster für eine Gate-Isolation und aktives Silizium als Teil eines Dünnfilm-FETs dar.
• Fig. 3C ist eine Draufsicht und stellt ein Metallmuster für Source- und Drain-Elektroden und Datenleitungen dar.
• Fig. 3D ist eine Draufsicht und stellt ein Muster von Pixelelektrodenmaterial in der Nachbarschaft einer Dünnfilm-Halbleiterschaltvorrichtung dar.
• Fig. 4 ist eine Draufsicht und stellt einen Abschnitt von einer LCD-Vorrichtung dar, die gemäß der Erfindung hergestellt ist.
• Fig. 5 ist eine Draufsicht und zeigt einen vergrößerten Abschnitt von Fig. 5.
• Fig. 6 ist eine schematische Darstellung von einem elektrischen Ersatzschaltbild für die Halbleiter- Schaltvorrichtungen, die jeder Pixelelektrode zugeordnet sind.
• Fig. 1 zeigt im Schnitt einen üblichen Dünnfilm-FET, der in LCD-Vorrichtungen verwendet wird. Genauer gesagt, weist ein Substrat 20 typisch ein durchsichtiges (transparentes) Material auf, wie beispielsweise Glas. Gemäß konventionellen Photomusterbildungsverfahren wird eine Gate- Elektrode 21 aus Metall auf diesem Substrat befestigt. Eine gemusterte Schicht aus Isoliermaterial, wie beispielsweise Siliziumnitrid, wird dann typisch abgeschieden, um die Gate-Elektrode 21 zu überdecken und sich auf einer gewissen Strecke auf beiden Seiten davon zu erstrecken. Eine aktive Schicht aus amorphen Silizium (α-Silizium) wird dann typisch abgeschieden und mit Dotierungsmitteln geeigneter Polarität dotiert, um einen Kanalbereich zu erzeugen, wobei der Stromfluß durch elektrische Signale gesteuert wird, die an die Gate-Elektrode angelegt werden. In ähnlicher Weise werden Source- und Drain-Elektroden 22 bzw. 23 abgeschieden, wobei Photomusterbildungsverfahren benutzt werden, um die Herstellung einer Dünnfilm-FET-Vorrichtung zu vervollständigen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Lichtundurchlässigkeit des Gate-Materials 21 keine signifikante Sichteinschränkung ist, da die Gate-Elektrode nur etwa 10 um breit und deshalb für den Benutzer im wesentlichen unsichtbar ist. Im Gegensatz dazu sind die Pixelelektroden die bei weitem größeren Elemente in einer Zelle einer LCD-Vorrichtung. Die Pixelelektroden sind typisch etwa 0,01 Zoll² (6,46 mm²).
• Fig. 2 ist besonders relevant für ein Verständnis der Erfindung. Fig. 2 ist ein Schnittbild von einem Teil von Fig. 5, die nachfolgend näher erläutert wird. Der obere Abschnitt von Fig. 2 ist gestrichelt dargestellt, denn diese Strukturen werden, streng genommen, nicht durch die Maskenmuster in den Fig. 3A-3D erzeugt. Diese Maskenmuster werden typisch verwendet, um nur die eine Seite der Substrate oder Platten zu erzeugen, die die Hauptbestandteile in einer LCD-Vorrichtung bilden. Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, können die Substrate 20 und 30 typisch transparentes Material aufweisen. Wie ebenfalls bereits ausgeführt wurde, sind Groundebenen-Elektroden 38 und Pixelelektroden 39 auf den Substraten 30 bzw. 20 angeordnet. Diese Elektroden können transparentes leitfähiges Material aufweisen. Besonders relevant für die Erfindung ist jedoch die Datenleitungsstruktur, die Datenleitungen 32 und Isoliermaterial 34 aufweist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die erste leitfähige Schicht und die dritte leitfähige Schicht, die beide mit der Bezugszahl 32 bezeichnet sind, entlang beiden Seiten des schmalen Isolierstreifens 34 in elektrischem Kontakt sind. Die erste leitfähige Datenleitungsschicht wird vorzugsweise in der gleichen Verfahrensstufe wie die Gate-Elektroden der FET-Schaltelemente hergestellt. Die zweite, isolierende Schicht 34 wird vorzugsweise in der gleichen Verfahrensstufe hergestellt wie das Gate-Isoliermaterial. Die dritte, leitfähige Schicht in der Datenleitungsstruktur wird vorzugsweise in der gleichen Verfahrensstufe gefertigt wie die Herstellung der Source- und Drain-Metallisierung. Das Vorhandensein der Isolierschicht 34 gestattet, daß die dritte oder obere leitfähige Datenleitungsschicht Gate- Leitungen kreuzt, von denen sie isoliert ist, ohne daß stufenförmige Diskontinuitäten gebildet werden, die die Tendenz haben, die Betriebssicherheit der Schaltungsanordnung zu verkleinern. Weiterhin ist die erste oder unterste leitfähige Leitung in Kontakt mit der oberen leitfähigen Leitung und sorgt für eine redundante Schaltungsverbindung entlang etwa 90 Prozent der Länge von jeder Datenleitung. Die unterste Datenleitung 32 ist jedoch mit Lücken bzw. Unterbrechungen versehen, um die Durchführung von Leitern der Gate-Leitung aufzunehmen. Es hat zwar den Anschein, daß nun ein Sprung auf einem längeren Schritt erforderlich ist für einen Kontakt zwischen den leitfähigen Schichten in der Datenleitung, aber dies ist kein Problem, da der Streifen 34 aus Isoliermaterial in Fig. 2 relativ schmal ist und da ein elektrischer Kontakt nun entlang der gesamten Länge des unteren Datenleitungsleiters möglich ist.
• Fig. 3A-3D sind Layout-Muster, die bei der Fertigung gemäß der Erfindung verwendbar sind. Fig. 3A stellt ein Muster für Gate-Metall und zugeordnete horizontale Gate- Steuerleitungen 31 dar. Ein Maßstab ist als Bezugsgröße angegeben. Zusätzlich stellt Fig. 3A das Vorhandensein der redundanten Datenleitung 32 dar. Diese Leitungen sind in dem Sinne redundant, daß sie keinen vollständigen elektrischen Stromkreis in der gezeigten Schicht bilden, sondern statt dessen teilweise Datenleitungspfade duplizieren, die in einer anderen Schicht vervollständigt werden, wie es in Fig. 3C gezeigt ist. Nichtsdestoweniger wird eine Verbindung geschaffen, um den Datenleitungs- Stromkreis zu schließen, wie es in Fig. 3C gezeigt ist. Die in Fig. 3A gezeigte Metallisierungsschicht ist vorzugsweise lichtundurchlässig, um zu verhindern, daß Licht die Kanalbereiche von der einen Seite der Anzeige erreicht. Die Kanalbereiche sind oberhalb der großen rechteckigen Fläche ausgebildet, die in Fig. 3A gezeigt ist. Ein metallischer Streifen 36 ist ebenfalls in der Schicht gezeigt, die in Fig. 3A dargestellt ist. Der Streifen 36 erleichtert eine elektrische Verbindung zwischen dem Drain-Anschluß der Vorrichtung und der Pixelelektrode.
• Nachdem die Metallisierungsschicht gemäß Fig. 3A auf einem lichtundurchlässigen Substrat oder auf einem lichtdurchlässigen (transparenten) Substrat, wie beispielsweise Glas, ausgebildet ist, wird das Muster gemäß Fig. 3B bei der Abscheidung von isolierenden und halbleitenden Schichten verwendet. Insbesondere wird eine Schicht aus Siliziumnitrid oder einem anderen Isoliermaterial in dem Muster abgeschieden, das in Fig. 3B gezeigt ist. Das in Fig. 3B gezeigte Muster des Isoliermaterials dient mehreren Zwecken. Erstens bildet dieses Muster ein Gate-Isoliermaterial für Dünnfilm-FET-Vorrichtungen. Zweitens wird diese Isolierschicht so angeordnet, daß sie die Gate- Leitungen elektrisch von der Datenleitungen isoliert. Schließlich wird daraufhingewiesen, daß die vertikalen Abschnitte, die sich von dem zentralen Fleckenabschnitt gemäß Fig. 3B nach oben und unten erstrecken, über Datenleitungen 32 liegen, die in Fig. 3A gezeigt sind. Es sei jedoch bemerkt, daß die Isolierschicht in Fig. 3B schmaler ist als die Datenleitung 32 in Fig. 3A. Dies gestattet die Bildung einer teilweise redundanten Datenleitung, wie es in Fig. 3C gezeigt ist. Da die Breite der Isolierschicht 34 in Fig. 3B schmaler ist, wird dadurch ein elektrischer Kontakt zwischen den in Fig. 3A gezeigten Datenleitungsleitern und den vollständigen Datenleitungsleitern gestattet, die in Fig. 3C gezeigt sind, die beide durch die Bezugszahl 32 bezeichnet sind. Fig. 2 zeigt einen Schnitt der so entstandenen Struktur.
• Wie bereits ausgeführt wurde, wird das Muster gemäß Fig. 3B dazu verwendet, eine zusätzliche Funktion auszuüben.
• Insbesondere dient es als ein Muster für die Abscheidung von einer Schicht oder mehreren Schichten aus Halbleitermaterial. Dabei wird vorzugsweise eine Dreifachschicht mit dem Muster verwendet, das in Fig. 3B gezeigt ist. In diesem Fall enthält die unterste (d. h. erste) Schicht Siliziumnitrid, die nächste Schicht weist a-Silizium auf und die nächste Schicht weist α-Silizium auf, das mit einem Material dotiert ist, um so die Schicht mit einer N&spplus; Polarität zu versehen. Diese Schichten werden unter Verwendung üblicher Dünnfilm-FET-Verarbeitungstechniken hergestellt.
• Die nächste Schicht, die auf das Substrat aufgebracht wird, ist eine Metallisierungsschicht mit der in Fig. 3C dargestellten Konfiguration. Wie dort näher gezeigt ist, gehen von der Datenleitung 32 fingerartige Vorsprünge 32a und 32b aus. Diese Vorsprünge bilden Source-Elektroden für einen FET. Das Metallisierungsmuster 33 bildet eine gemeinsame Drain-Elektrode für den gebildeten FET. Diese Drain-Elektrode wird schließlich mit einer Pixelelektrode 39 verbunden, die in den Fig. 2, 6 und 3D gezeigt ist. Sie ist auch in elektrischem Kontakt mit dem Kissen 36 in Fig. 3A. Die Datenleitung 32 ist mit Source-Elektroden 32a und 32b verbunden und zusätzlich, aufgrund der schmaleren Breite der Isolierschicht in Fig. 3B, ist die Datenleitung 32 in Kontakt mit der teilweise redundanten Datenleitung, die in der Schicht gemäß Fig. 3A die gleiche Bezugszahl hat. Dies bildet eine redundante Struktur für eine erhöhte Betriebssicherheit der Anzeigevorrichtung. Es sei weiterhin daraufhingewiesen, daß die Gate-Leitung 31 mit einer verstärkten Metallisierung aus der Schicht gemäß der Fig. 3C ausgebildet ist, um wiederum für eine verbesserte Betriebssicherheit der Anzeigevorrichtung zu sorgen.
• Die nächste Schicht, die aufzubringen ist, ist die Schicht von Pixelelektrodenmustern. Die Pixelelektroden müssen notwendigerweise elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Jedoch kann in Abhängigkeit von der speziellen Natur der LCD-Vorrichtung das elektrisch leitfähige Material lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig sein. Für diesen Zweck wird jedoch vorzugsweise wegen der Lichtdurchlässigkeit Indiumzinnoxid verwendet. So weisen zwar die Pixelelektroden 39 elektrisch leitfähiges Material auf, sie sind aber in den hier gezeigten Figuren als Glas schraffiert, um ihre möglicherweise lichtdurchlässige Natur anzudeuten. Es ist selbstverständlich notwendig, daß entweder die Groundebenen-Elektroden oder die Pixelelektroden oder beide transparentes Material aufweisen. Wenn sie beide lichtundurchlässig sind, ist der Zweck der Anzeige (Display) verfehlt. Bezüglich der Pixelelektroden sei weiterhin darauf hingewiesen, daß Fig. 3D das Vorhandensein von vier derartigen Pixelelektroden darstellt. Tatsächlich ist jedoch der Halbleiterschalter der Pixelelektrode in der unteren rechten Ecke von Fig. 3D zugeordnet. Diese Pixelelektrode ist in elektrischem Kontakt mit dem Metall (Drain) streifen 33 in Fig. 3C.
• Fig. 4 stellt in einer vergrößerten Ansicht eine einzelne Pixelzelle und Abschnitte der Zellen dar, die sie umgeben. Die den Zellen zugeordneten Gate-Leitungen verlaufen in Fig. 4 in horizontaler Richtung. Die den Zellen zugeordneten Datenleitungen sind so gezeigt, daß sie sich in vertikaler Richtung erstrecken. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die relativen Richtungen dieser Leitungen nicht festgelegt sind und daß andere Konfigurationen verwendet werden können, in denen die horizontalen und vertikalen Rollen umgekehrt sind. Weiterhin ist aus Fig. 4 zu ersehen, daß jeder Pixelzelle eindeutig eine bestimmte Datenleitung und Gate-Leitung zugeordnet ist. Ferner ist zu sehen, daß jede Pixelzelle eine Pixelelektrode und ihre zugeordnete Halbleiter-Schaltvorrichtung aufweist. Die in Fig. 4 gezeigte Struktur bildet typisch die eine Seite von einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. Die andere Seite weist typisch eine Groundebenen-Elektrode auf, die auf einem transparenten Substrat angeordnet ist. Zwischen den Pixelelektroden und der Groundebenen-Elektrode oder -Elektroden ist Flüssigkristallmaterial angeordnet. Zwar sind die in Fig. 4 gezeigten Pixelelektroden quadratisch, es ist jedoch aber auch möglich, Zellen mit anderen Formen oder unterschiedlichen Größen zu verwenden. In gleicher Weise sind zwar die Datenleitungen und Gate-Leitungen so gezeigt, daß sie in horizontalen und vertikalen Richtungen verlaufen, es ist aber auch möglich, Datenleitungen zu verwenden, die so angeordnet ist, daß sie mehr schrägen Koordinatensystemen gleichen.
• Fig. 5 stellt eine Detailansicht der Struktur dar, die aus den Fertigungsschritten resultiert, die unter Verwendung der in den Fig. 3A-3D gezeigten Muster ausgeführt werden. Fig. 5 bildet eine Übersicht über die entstehende Struktur und dient dazu, die strukturellen Zwischenschicht- Relationen genauer zu beschreiben. Fig. 5 zeigt auch die Schnittlinie 2, die sich auf Fig. 2 bezieht, die den Schnitt von einer typischen Datenleitung zeigt.
• Fig. 6 stellt ein schematisches elektrisches Schaltbild für eine einzelne Pixelzelle dar. Insbesondere wird ein Kondensatorsymbol mit der oberen Platte 39 und der unteren Platte 38 verwendet, um den Kondensatorabschnitt der Zelle darzustellen und anschaulich zu machen. Die untere Platte 38 bildet typisch die Groundebenen-Elektrode und die obere Platte 39 bildet typisch die einzelnen Pixelelektroden. Die Pixelelektroden sind elektrisch mit dem Drain-Anschluß 33 des FET verbunden, der Gate- und Source-Elektroden 31 bzw. 32a und 32b aufweist. Die Gate-Leitungen und Datenleitungen sind in Fig. 6 gezeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die hier verwendeten Bezugnahmen auf die Source- und Drain-Elektroden nur als Beispiele zu verstehen sind. Bekanntlich weisen FET-Vorrichtungen häufig Symmetrien auf, in denen Source- und Drain-Bezeichnungen nur aus Zweckmäßigkeitsgründen oder als eine Folge externer Verbindungen mit der Vorrichtung bestehen.
• Es ist weiterhin möglich, Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen zu fertigen, die farbige Bilder anstatt monochrome Bilder darstellen. In derartigen Vorrichtungen wird typisch ein mosaikartiger Farbfilter verwendet. Dieser Farbfilter ist vorzugsweise über der Groundebenen-Elektrode angeordnet. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, ein Abstandsmaterial auf diesem Filter anzuordnen. Dies ist jedoch eine weniger wünschenswerte Anordnung aus dem Grunde, weil die Farbfilterschicht in Bezug auf die Dünnfilm-Transistorarray und die zugeordneten Pixelelektroden genau in Übereinstimmung gebracht und ausgerichtet werden muß.
• Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, können unterschiedliche Formen von Flüssigkristallmaterial bei der Erfindung verwendet werden. Für den Fall, daß verdrehte (twisted) nematische Materialien verwendet werden, sind auch zwei Polarisierer erforderlich. Diese Polarisierer sind typisch außerhalb der Wände der LCD-Vorrichtung angeordnet, die das Flüssigkristallmaterial enthalten. In LCD-Vorrichtungen, die dichroische Farbstoffe (Gast/Host- Systeme) verwenden, sind keine Polarisatorpaare erforderlich. In diesen Ausführungsbeispielen können Systeme mit entweder einem einzelnen Polarisator oder überhaupt keinen Polarisatoren verwendet werden.
• Zusammenfassend wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung für eine verbesserte Display-Performance und Fertigungsausbeute sorgt und mit üblicherweise verwendeten Fertigungsmethoden für LCD-Vorrichtungen kompatibel ist. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Erfindung die Erzeugung vollständiger Bilder mit hoher Qualität und hohem Kontrast und sogar von farbigen Bildern erleichtert.

Claims (25)

1. Flüssigkristallanzeige enthaltend:

zwei ebene Substrate (20, 30) von denen wenigstens eines (20) tansparent ist,

eine Menge an Flüssigkristallmaterial (50), das zwischen den Substraten angeordnet und enthalten ist,

eine Array von Pixelelektroden (39), die auf dem wenigstens einen Substrat (20) angeordnet sind, wenigstens eine Groundebenen-Elektrode (38), die auf dem anderen der Substrate angeordnet ist, so daß das Flüssigkristallmaterial zwischen den Pixelelektroden und einer der Groundebenen-Elektroden angeordnet ist, wobei wenigstens die Groundebenen-Elektroden oder die Array von Pixelelektroden transparent sind,

eine Array von Dünnfilm-Feldeffekt- Transistorschalterelementen (21 bis 25), die den Pixelelektroden zugeordnet sind,

einen Satz von elektrisch leitenden Datenleitungen (32) und

einen Satz von elektrisch leitenden Steuerleitungen (31), wobei die Schalterelemente, die Datenleitungen und die Steuerleitungen elektrisch verbunden sind, damit auf den Datenleitungen auftretende Spannungen an gewählte Pixelelektroden gemäß auf den Steuerleitungen vorhandenen Signalen angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

die Datenleitungen (32) eine Vielschichtstruktur haben, die zwei leitfähige Schichten (32) aufweist, die durch eine Isolierschicht (34) getrennt sind, wobei beide leitfähigen Schichten in elektrischem Kontakt sind, die Vielschichtstruktur sich über wenigstens einen Teil der Länge der Datenleitungen erstreckt, wobei die Steuerleitungen (31) und die Datenleitungen voneinander isoliert sind durch die Isolierschicht (34) in den Vielschicht-Datenleitungen, wobei sich die Isolierschicht über die Steuerleitungen erstreckt, so daß die Datenleitungen die Steuerleitungen kreuzen, ohne im wesentlichen vertikale Stufen-Diskontinuitäten zu überqueren.

2. Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Transistor- Schalterelemente Source- und Drain-Elektroden (32a, 32b, 33) aufweisen, wobei wenigstens eine der Elektroden (32a, 32b) zahlreiche Fingervorsprünge aufweist.

3. Anzeige nach Anspruch 1 und 2, wobei wenigstens zwei Schichten (32) der Datenleitungen leitfähiges Material in elektrischem Kontakt entlang einem Teil der Längen der Datenleitungen aufweisen.

4. Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schalterelemente eine Gate-Metallschicht (21), eine Gate- Isolierschicht (24) und ausgeprägte Source- und Drain- Muster (22, 23) in einer Metallschicht aufweisen, die über der Gate-Isolierschicht liegt.

5. Anzeige nach Anspruch 1 oder 4, wobei die Vielschichtstruktur drei Schichten aufweist.

6. Anzeige nach Anspruch 5, wobei die Datenleitungen eine erste leitfähige Schicht (32) koplanar mit dem Gate-Metall (31) aufweisen.

7. Anzeige nach Anspruch 6, wobei die erste Datenleitungsschicht (32) Spalte aufweist, durch die die Gate-Leitungen (31) hindurchführen.

8. Display nach Anspruch 7, wobei die Datenleitungen eine zweite Isolierschicht (34) koplanar mit der Gate-Isolierung aufweisen.

9. Display nach Anspruch 8, wobei sich die zweite Isolierschicht über die Gate-Leitungen erstreckt, wodurch zusätzliche Datenleitungsleiter die Gate-Leitungen kreuzen, ohne vertikale Stufensprünge zu überqueren.

10. Anzeige nach Anspruch 9, wobei die Datenleitungen eine dritte, im wesentlichen kontinuierliche, leitfähige Schicht (32) in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht (32) aufweisen.

11. Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Datenleitungen eine dritte, im wesentlichen kontinuierliche, leitfähige Schicht (32) aufweisen, die über der Isolierschicht (34) angeordnet ist.

12. Anzeige nach Anspruch 8, wobei die Datenleitungen eine dritte, im wesentlichen kontinuierliche, leitfähige Schicht (32) aufweisen, die koplanar mit den Source- und Drain- Metallmustern ist.

13. Anzeige nach Anspruch 1 oder 10, wobei der elektrische Kontakt auf jeder Seite der Isolierschicht (34) hergestellt ist.

14. Anzeige nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Gate- Leitungen erste und zweite leitfähige Schichten aufweisen.

15. Anzeige nach Anspruch 4 oder 14, wobei die Gate- Leitungen leitfähiges Material in ihrer ersten Schicht koplanar mit dem Gate-Metall aufweisen und das leitfähige Material der zweiten Schicht koplanar mit den Source- und Drain-Mustern ist.

16. Anzeige nach Anspruch 15, wobei die zweite Schicht der Gate-Leitungen Spalte aufweist, durch die die Datenleitungen hindurchführen.

17. Anzeige nach Anspruch 15, wobei die erste Schicht der Gate-Leitungen im wesentlichen kontinuierlich ist.

18. Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schalterelemente amorphes Silizium aufweisende Feldeffekt- Transistoren sind.

19. Flüssigkristallanzeige, enthaltend:

mehrere Pixelzellen (38, 50, 39), die im wesentlichen in Reihen und Spalten angeordnet sind,

mehrere Schalterelementmittel (21 bis 25) zum Ein- und Ausschalten einzelner Pixelzellen,

mehrere elektrisch leitfähige Datenleitungen (32) und

mehrere elektrisch leitfähige Gate-Leitungen (31),

wobei die Schalterelementmittel, die Datenleitungen und die Gate-Leitungen derart elektrisch verbunden sind, daß auf den Datenleitungen erscheinende Spannungen an gewählte Pixelzellen gemäß Signalen, die auf den Gate- Leitungen vorhanden sind, angelegt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Schalterelementmittel (21 bis 25) eine ineinander verschachtelte Elektrodenstruktur (32a, 32b, 33) hat und jedes mit einer anderen der mehreren Pixelzellen verbunden ist,

und daß jede der Datenleitungen (32) eine vielschichtige Struktur (32, 34, 32) hat, die zwei leitfähige Schichten (32) aufweist, die durch eine Isolierschicht (34) getrennt sind, wobei beide leitfähige Schichten in elektrischem Kontakt sind.

20. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 19, wobei jedes Schaltelementmittel ein Dünnfilm-Feldeffekt-Transistor mit wenigstens einer Schicht (25) aus Halbleitermaterial ist.

21. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 20, wobei die wenigstens eine Schicht (25) aus Halbleitermaterial amorphes Silizium ist.

22. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 21, wobei jeder der Feldeffekt-Transistoren aufweist:

eine Gate-Elektrode, die mit wenigstens einer Gate- Leitung von den mehreren Gate-Leitungen (31) verbunden ist,

eine Source-Elektrode (32a, 32b), die mit wenigstens einer Datenleitung der mehreren Datenleitungen (32) verbunden ist, und

eine Drain-Elektrode (33), die mit einer der mehreren Pixelzellen (38, 39) verbunden ist,

wobei wenigstens eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode zahlreiche Fingervorsprünge (32a, 32b) aufweist, die neben wenigstens einem Fingervorsprung (33) von einer anderen der Source- und Drain-Elektroden angeordnet sind, um die ineinander verschachtelte Elektrodenstruktur zu bilden.

23. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 19, wobei jede der mehreren Datenleitungen aufweist:

eine erste Schicht (32) aus leitfähigem Material, die in der gleichen Schicht wie die Gate-Leitungen (31) mit Spalten angeordnet ist,

eine Schicht aus Isoliermaterial (34), die über der ersten Schicht angeordnet ist, und

eine zweite Schicht (32) aus leitfähigem Material, die über der Isolierschicht und in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht entlang wenigstens einem Teil der Datenleitung angeordnet ist, wobei sich jede Datenleitung der zweiten Schicht über jede Gate-Leitung erstreckt und durch die Isolierschicht im Abstand davon angeordnet ist, ohne im wesentlichen vertikale Stufen-Diskontinuitäten zu überqueren.

24. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 19, wobei jede der Datenleitungen (32) und der Gate-Leitungen (31) eine Vielschichtstruktur aufweist.

25. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 19, wobei jede der mehreren Gate-Leitungen aufweist:

eine erste Schicht aus leitfähigem Material,

eine Schicht aus Isoliermaterial, die über der ersten Schicht angeordnet ist, und

eine zweite Schicht aus leitfähigem Material, die über der Isolierschicht und im Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht entlang wenigstens einem Teil der Gate- Leitung angeordnet ist, wobei jede Gate-Leitung der zweiten leitfähigen Schicht Spalte darin aufweist, durch die die Datenleitungen hindurchführen.