JP2775354B2

JP2775354B2 - 液晶電気光学装置

Info

Publication number: JP2775354B2
Application number: JP3060933A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH05173113A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来２枚の基板より構
成されていた液晶電気光学装置を、１枚のみの基板で構
成し、薄型で軽量化された新しい液晶電気光学装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶電気光学装置はネマティック
液晶を使用したＴＮ型やＳＴＮ型のものが広く実用化さ
れている。また、最近では強誘電性液晶を使用したもの
も知られている。これら液晶電気光学装置は、基板上に
電極およびリードを有する第一の基板と、基板上に電極
およびリードを有する第二の基板によって、液晶組成物
を挟持しており、前記基板上の電極によって、液晶組成
物に電界を加え、液晶の誘電率の異方性によって、液晶
分子を動作させてその結果液晶分子の持つ光学異方性を
利用する装置である。

【０００３】具体的には、ＴＮ（ツィストネマチック）
液晶電気光学装置の場合、図２に示すように、第一の基
板２０１のＩＴＯ（インジュウム酸化錫）２０２上にポ
リイミドを主体とする配向膜２０３を設け、ラビング法
によって液晶分子２０４の方向を一定にそろえる手段を
もたせる。同様にして第二の基板を設け、第一の基板と
第二の基板のラビング方向が９０°をなす様に対向さ
せ、ネマチック液晶組成物２０５を挟持するものであ
る。

【０００４】液晶分子は、液晶層の両基板接触面ではラ
ビングの規制力につられて、ラビング方向に並ぶ。液晶
層の中間付近では、９０°に位置する上下の分子の間
を、エネルギーが一番小さくなる様に、螺旋を描いて並
ぶことになる。

【０００５】これらの装置はいずれも偏光板を要し、か
つ液晶を装置内で一定の方向に規則正しく配向させる必
要があった。その為、装置の構造は一対の基板によっ
て、液晶材料を保持する容器を構成して、その容器中に
液晶を注入し、液晶を配向させてその光学的な効果を利
用していた。

【０００６】一方、これらの偏光板や配向を必要とせ
ず、画面の明るい、コントラストのよい分散型液晶が知
られている。この分散型液晶とは透光性の固相ポリマー
がネマティク、コレステリックあるいはスメクティクの
液晶を粒状または海綿状に保持しているものである。こ
の液晶装置の作成方法としては、液晶のカプセル化によ
りポリマー中に液晶を分散させ、そのポリマーをフィル
ムあるいは基板上に薄膜として形成されているものが知
られている。ここで、カプセル化物質としてはゼラチ
ン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案され
ている。

【０００７】これらの技術ではポリビニルアルコールで
カプセル化された液晶分子は、それらが薄膜中で正の誘
電異方性を有するものであれば、電界の存在下でその液
晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率とポリマー
の屈折率とが等しい場合には透明性が発現する。一方電
界が無い場合には液晶は特定の方向に配列せず様々な方
向をむいているので、液晶の屈折率がポリマーの屈折率
とずれることになり、光は散乱され光の透過をさまた
げ、白濁状態となる。この様にカプセル化された液晶を
分散して内部に有するポリマーをフィルムあるいは薄膜
化したものとしては、前述の例以外に、いくつか知られ
ている。例えば、液晶材料がエポキシ樹脂中に分散した
もの、また、液晶と光硬化物質との相分離を利用したも
の、３次元につながったポリマー中に液晶を含侵させた
ものなどが知られている。本発明においてはこれらの液
晶電気光学装置を総称して分散型液晶と言う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の様な大型の液晶
電気光学装置の実用化において、特に液晶表示装置にお
いては、安価で、容易に大型装置を作製する技術が必要
とされている。

【０００９】大型化する際の問題点としては、ＴＮ型、
ＳＴＮ型、ＦＬＣ型等は液晶分子を一定の方向に配向さ
せる必要があるため、液晶材料を一対の基板で囲まれた
容器内に注入しなければならい。

【００１０】これらの液晶を注入するには、図３に示す
ように、予め作成した一対の基板から構成される液晶セ
ル３０１を液晶注入装置の容器内に配置し、この容器を
真空排気して、液晶セルの内部の空気を除去した後に、
セルの注入口３０２に液晶３０３を接触させた後、窒素
３０４等で注入装置の容器内の圧力を上昇させて、液晶
セル内の圧力と容器の圧力との圧力差を利用して注入し
なければならない。

【００１１】液晶装置が大型化した場合、例えばＡ４サ
イズの液晶セルの場合、注入口３０２から液晶セルの端
まで距離にして２００ｍｍ以上となる。また一対の基板
間隔は最大２０μｍ程度でこの間隔の部分を２００ｍｍ
以上も液晶材料は移動する必要があり、注入時間は非常
に長時間を必要とした。

【００１２】また、注入工程に真空雰囲気または減圧雰
囲気を必要とするために、価格の高い製造装置が必要で
あり、液晶セルの製造価格は高いものとなっていた。

【００１３】さらに、液晶組成物は数種類の単体液晶分
子の集合体であり、各液晶物質毎に転移温度、蒸気圧点
が異なるために、真空下に曝すことで、転移点の低いも
のは蒸気化し、液晶組成物の組成比が変化してしまい、
仕込み材料の液晶組成物の電気光学特性と注入後の液晶
組成物の電気光学特性とが大きく変化するという問題が
生じていた。

【００１４】さらにまた、大型基板にて基板間隔を均一
に保持する為に基板の厚みを増してゆく必要が生じ、基
板が２枚必要なこともあり、その重量が重くなり、世の
中が必要とする軽薄短小の大型液晶パネルと矛盾が生じ
て来ている。

【００１５】これら、液晶電気光学装置は上下の基板上
の配向膜のラビング処理という、規制力を必要とするた
めに、上下２枚の基板は必要不可欠なものであった。

【００１６】しかしながら、近年コンピューター、ワー
ドプロセッサーは、機動性重視から軽量化が目指され
て、１グラムでも軽い構成部品が求められていた。

【００１７】例えば、Ａ４サイズのガラス基板を２枚使
用した場合、ガラス基板だけで、３５０〜４００グラム
の重量になってしまう。周辺回路等を設置した場合、８
００グラムを越えることもあり、とても軽量化にはほど
遠い状況であった。軽量化のために、液晶電気光学装置
の寸法を小さくするようなこともされている始末であ
る。

【００１８】

【問題を解決するための手段】そこで、本発明では１枚
の基板上に設けた電極上に、液晶を分散させた有機樹脂
層を設けて固体化し、この有機樹脂上にブロッキング層
を設け、さらにその上に電極を設けることで、対向の基
板を必要としない事を特徴とした液晶電気光学装置であ
る。

【００１９】すなわち、１枚の基板上に設けた第一の電
極上に、液晶材料を分散させた調光層をスクリーン方法
またはオフセット方法等の印刷方法またはスピン法によ
って塗布した後に、熱または紫外線のエネルギーによっ
て固体化し、この調光層上に調光層からの不純物やガス
の拡散をブロックするブロッキング層を設け、さらにそ
の上に第二の電極を積層して設けることで、対向の基板
を必要としないただ１枚の基板で構成される液晶電気光
学装置である。

【００２０】具体的には、すなわち、所定のパターニン
グが施された第一の電極を有する１枚の基板上に、透明
固体物質である有機樹脂と液晶の混合物よりなる２０μ
ｍ以下の調光層薄膜を作製するために、オフセット法に
よって転写印刷、またはスクリーン法によって印刷、ス
ピンナーによって高速回転をさせて塗布した後に有機樹
脂の硬化手段（熱または紫外線）によって硬化させた
後、この調光層上に例えば酸化珪素膜を２００〜１００
０Åの厚さに形成して、さらにこの上に１本以上の本数
よりなる第二の電極およびリード、および保護膜を順に
設けることにより、一枚のみの基板で液晶電気光学装置
を実現するものであります。

【００２１】ここで、調光層とは透明固体物質（透光性
の固相ポリマーまたは高分子形成性のモノマー）とネマ
ティック、コレステリックあるいはスメクティックの液
晶を含み、これらの液晶は粒状または海綿状にて、保持
されているものであります。この透光性の固相ポリマー
はポリエチレン、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリビ
ニルアルコール、ポリエステル、ポリアミド樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹
脂等の単独または混合物が用いられる。

【００２２】調光層構成材料物は高分子形成性のモノマ
ーと液晶材料あるいは前記固相ポリマーと液晶材料とを
共通の溶媒に溶解したものが使用される。前者の場合は
その混合物を塗布法で基板上に塗布したのちに熱または
光を照射して、調光層を形成する。一方、後者は溶解し
た液状物を塗布して液状媒体層を形成し、その後この溶
媒を除去して、調光層を形成する。

【００２３】溶媒としては、ケトン類、アルコール類、
ベンゼン、トルエン等の不飽和炭化水素や水等が使用で
きる。これらは塗布の方法により適宜選択して、単独あ
るいは混合して使用される。

【００２４】塗布の方法は液晶材料の形状、特性に応じ
て、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコータ
ー、ナイフコーター、スプレー塗布、スピンコート、ス
クリーン印刷、オフセット印刷等の方法を採用できる。

【００２５】本発明のブロッキング層とは調光層上に設
けられて、調光層からの不純物や脱ガスをブロックする
機能を持つ部分のことをいう、即ち、調光層を構成する
有機樹脂中には水分やガスが多数含有、吸着されてお
り、この調光層の上に第二の電極を形成する際にこれら
が樹脂中より拡散、放散する。その結果第二の電極の導
電性が悪くなったり、透明でなくなったりすることがあ
るが、このブロッキング層により、第二の電極形成時に
これら不純物やガスをブロックするので、透明で電気特
性の良い電極を再現性良く形成することができる。

【００２６】その為、このブロッキング層としては、透
明で緻密な材料が使用される、例えば酸化珪素膜、窒化
珪素膜、フッ化マグネシウム膜、ダイヤモンドライクカ
ーボン（炭素膜）またはダイヤモンド膜等が使用でき、
単層膜あるいは複数の膜の積層膜が使用できる。是以外
の材料でも、有機樹脂の上に容易に形成でき、ブロッキ
ングの効果を持つ材料であれば他の材料でも当然使用で
きる。

【００２７】このブロッキング層の形成方法は特に限定
されないが、スパッタ法や蒸着法等一度調光層を真空雰
囲気下に曝す形成方法の場合、真空雰囲気下で調光層か
ら一部の吸着ガスが脱ガスされるため、よりブロッキン
グの効果が高くなり、第二の電極の特性が長期に渡り安
定で良い特性を得ることができた。

【００２８】また、使用する基板としては多数の電極を
マトリクス構成にして使用する場合、基板上にマトリッ
クス構成を有する信号線とそれぞれの画素電極にＰチャ
ンネル型薄膜トランジスタとＮチャンネル型薄膜トラン
ジスタとを相補型に構成した相補型薄膜トランジスタを
設け、該相補型薄膜トランジスタの入出力側の一方を前
記画素電極へ、他の一方を前記マトリックス構成を有す
る一対の信号線の第一の信号線へ接続し、かつ前記相補
型薄膜トランジスタのゲートを前記マトリックス構成を
有する信号線の第二の信号線へ接続した電気回路を設け
たものを基板としても良い。

【００２９】また、基板上にマトリックス構成を有する
信号線とそれぞれの画素電極にＮチャンネル型薄膜トラ
ンジスタを設け、該薄膜トランジスタの入出力側の一方
を前記画素電極へ、他の一方を前記マトリックス構成を
有する一対の信号線の第一の信号線へ接続し、かつ前記
薄膜トランジスタのゲートを前記マトリックス構成を有
する信号線の第二の信号線へ接続した電気回路を設けた
ものを基板としても良い。

【００３０】また、基板上にマトリクス構成を有する液
晶装置において、それぞれの画素に繋がる配線に電気的
非線型素子を設け、該電気的非線型素子の出力を前記画
素に連結せしめた構成を設けたものを基板としても良
い。

【００３１】

【実施例】

『実施例１』図１に本実施例の液晶電気光学装置の作
製方法の工程図を示す。図１においては、説明の為の概
略図である為実際の寸法とは異なって描かれている。使
用する基板としては通常の青板ガラス１００上に透光性
の画素電極１０１として厚さ２０００ÅのＩＴＯを所定
のパターンに形成したものを使用した。この電極１０１
は所定のパターンにエッチング形成されており、画素電
極１０１と同時に第二の電極の端子部１０２を形成す
る。（図１（Ａ））

【００３２】但しこの端子部は特に金属で形成した場合
に有効で第二の電極の取り出し部の抵抗をさげる役目を
果たす。

【００３３】次に、プレポリマーとネマティック液晶の
混合均一溶液をスクリーン印刷法にて厚さ約１５μｍに
形成した。このプレポリマーとして、トリメチロールプ
ロパントリアクリレートを用い、重合開始剤とともに通
常のネマティク液晶材料に対して約２５％の割合で混合
した均一溶液を使用した。この後、印刷した混合溶液を
暫く放置して、十分にレベリングした後に基板全面に紫
外光を照射して、基板間に形成されたモノマーを硬化
（高分子化）させ、調光層１０３を２５μｍの厚さに形
成した。（図１（Ｂ））

【００３４】本実施例の場合、調光層塗布の後、溶媒を
除去する必要が無く、レベリングの際に溶媒が蒸発する
ことにより、調光層表面が乱れることが無く平坦な調光
層表面を得ることができ均一な液晶電気光学特性を実現
するのに都合が良かった。

【００３５】さらに、この調光層１０３上にブロッキン
グ機能を持つ膜として酸化珪素膜１０４を２００〜２０
００Å本実施例では８００Åの厚さに、公知のスパッタ
リング法に加熱することなくより形成した。この酸化珪
素膜の屈折率は１．７程度であり、屈折率１．５程度の
調光層と屈折率１．９の第二の電極の間で丁度反射防止
膜の機能を同時に有しており、この不部分での反射光を
抑え透過する光を増すことができた。

【００３６】次にこの酸化珪素膜１０４上に第二の電極
１０５として、ＩＴＯを２０００Å形成し、所定のパタ
ーンにエッチング除去する。この時、調光層にダメージ
を与える可能性が高いので、ＩＴＯ膜をスパッタ法で形
成する際に加熱温度を通常より下げ、更に酸素雰囲気濃
度を下げた状態で低級酸化物の状態のＩＴＯ膜を形成す
る。そして、所定のマスクパターンを使用して、フォト
レジストにてマスクを形成し四塩化炭素を含むエッチン
グ気体にてドライエッチングを行いＩＴＯ膜をパターニ
ングした後に２５０℃程度の温度で酸化性雰囲気下で酸
化処理を行いＩＴＯ膜を酸化して、透過率を向上させ、
電気抵抗を下げることにより第二の電極を形成できる。

【００３７】もちろん、通常の酸溶液を使用したウェッ
トエッチングにてＩＴＯをパターニングできるが、その
際には使用する酸溶液に耐性のある調光層並びにブロッ
キング層を選ばねば成らない。

【００３８】次に、この第二の電極上に透光性の保護
膜、シリコーン樹脂を塗布法にて形成し、保護膜１０６
を完成して、１枚の基板だけで、液晶電気光学装置を完
成することができた。（図１（Ｃ））

【００３９】『実施例２』本実施例では図４に示すよ
うな回路構成すなわちインバータ型の回路構成を用いた
液晶表示装置を用いて、液晶表示装置の説明を行う。こ
の回路構成に対応する実際の電極等の配置構成を図５に
示している。これらは説明を簡単にする為２×２に相当
する部分のみ記載されている。

【００４０】まず、本実施例で使用するスイッチング素
子の作製方法を図６を使用して説明する。図６（Ａ）に
おいて、石英ガラス等の高価でない７００℃以下、例え
ば約６００℃の熱処理に耐え得るガラス５０上にマグネ
トロンＲＦ（高周波) スパッタ法を用いて下地層５１と
しての酸化珪素膜を１０００〜３０００Åの厚さに作製
する。プロセス条件は酸素１００％雰囲気、成膜温度１
５℃、出力４００〜８００Ｗ、圧力０．５Ｐａとした。
ターゲットに石英または単結晶シリコンを用いた成膜速
度は３０〜１００Å／分であった。

【００４１】この上にシリコン膜をＬＰＣＶＤ（減圧気
相）法、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも１
００〜２００℃低い４５０〜５５０℃、例えば５３０℃
でジシラン(Si₂H₆) またはトリシラン(Si₃H₈) をＣＶＤ
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は３０〜３００
Ｐａとした。成膜速度は５０〜２５０Å／分であった。
ＮＴＦＴとＰＴＦＴとのスレッシュホールド電圧（Ｖt
h）に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて１×10¹⁵〜１×10¹⁸cm^-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。

【００４２】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を１×10^-5Ｐａ以下とし、単結晶シリコンをターゲット
として、アルゴンに水素を２０〜８０％混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン２０％、水素８０％とした。
成膜温度は１５０℃、周波数は１３．５６ＭＨｚ、スパ
ッタ出力は４００〜８００Ｗ、圧力は０．５Ｐａであっ
た。

【００４３】プラズマＣＶＤ法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば３００℃とし、モノシラン(SiH₄)ま
たはジシラン(Si₂H₆) を用いた。これらをＰＣＶＤ装置
内に導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を加えて成
膜した。

【００４４】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が５×10²¹cm^-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニール温度を
高くまたは熱アニール時間を長くしなければならない。
また少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリー
ク電流が増加してしまう。そのため４×10¹⁹〜４×10²¹
cm^-3の範囲とした。水素は４×10²⁰cm^-3であり、珪素４
×10²²cm^-3として比較すると１原子％であった。また、
ソース、ドレインに対してより結晶化を助長させるた
め、酸素濃度を７×10¹⁹cm^-3以下、好ましくは１×10¹⁹
cm^-3以下とし、ピクセル構成するＴＦＴのチャネル形成
領域のみに酸素をイオン注入法により５×10²⁰〜５×10
²¹cm^-3となるように添加してもよい。その時周辺回路を
構成するＴＦＴには光照射がなされないため、この酸素
の混入をより少なくし、より大きいキャリア移動度を有
せしめることは、高周波動作をさせるためる有効であ
る。

【００４５】次に、アモルファス状態の珪素膜を５００
〜５０００Å、例えば１５００Åの厚さに作製の後、４
５０〜７００℃の温度にて１２〜７０時間非酸化物雰囲
気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気下にて６００
℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表面にアモルフ
ァス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱処
理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニールさ
れる。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水
素は単に混入しているのみである。

【００４６】アニールにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レーザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク５２２
cm^-1より低周波側にシフトしたピークが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、５０〜５
００Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合（アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。

【００４７】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ（以下ＧＢという）がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホール移動度（μｈ）＝１０〜２００cm²／
ＶＳｅｃ、電子移動度（μe ）＝１５〜３００cm²／Ｖ
Ｓｅｃが得られる。

【００４８】他方、上記の如き中温でのアニールではな
く、９００〜１２００℃の高温アニールにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純物
の偏析がおきて、ＧＢには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、ＧＢでのバリ
ア（障壁）を作ってそこでのキャリアの移動を阻害して
しまう。結果として１０cm²/Vsec以上の移動度がなかな
か得られないのが実情である。即ち、本実施例ではかく
の如き理由により、セミアモルファスまたはセミクリス
タル構造を有するシリコン半導体を用いている。

【００４９】この上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として
５００〜２０００Å例えば９００Åの厚さに形成した。
これは下地層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とし
た。この成膜中に弗素を少量添加し、ナトリウムイオン
の固定化をさせてもよい。

【００５０】この後、この上側にリンが１〜５×10²¹cm
^-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）,MoSi₂
またはWSi₂との多層膜を形成した。これを第２のフォト
マスクにてパタ−ニングして図６（Ｂ）を得た。ＰＴ
ＦＴ用のゲイト電極９、ＮＴＦＴ用のゲイト電極１９を
形成した。例えばチャネル長１０μｍ、ゲイト電極とし
てリンド−プ珪素を０．２μｍ、その上にモリブデンを
０．３μｍの厚さに形成した。図６（Ｃ）において、
フォトレジスト５７をフォトマスクを用いて形成し、
ＰＴＦＴ用のソース１０、ドレイン１２に対し、ホウ素
を１〜５×１０¹⁵cm^-2のドーズ量でイオン注入法により
添加した。次に図６（Ｄ）の如く、ＮＴＦＴをフォト
マスクを用いて形成した。ＮＴＦＴ用のソース２０、
ドレイン１８としてリンを１〜５×１０¹⁵cm^-2のドーズ
量でイオン注入法により添加した。

【００５１】これらはゲイト絶縁膜５４を通じて行っ
た。しかし図６（Ｂ）において、ゲイト電極５５、５６
をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、その
後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入してもよ
い。

【００５２】次に、６００℃にて１０〜５０時間再び加
熱アニールを行った。ＰＴＦＴのソース１０、ドレイン
１２、ＮＴＦＴのソ−ス２０、ドレイン１８を不純物を
活性化してＰ⁺、Ｎ⁺として作製した。またゲイト電極
９、１９下にはチャネル形成領域２１、１１がセミアモ
ルファス半導体として形成されている。

【００５３】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、７００℃以上にすべての工程で温度を加えるこ
とがなくＣ／ＴＦＴを作ることができる。そのため、基
板材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよ
く、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプ
ロセスである。

【００５４】本実施例では熱アニールは図６（Ａ）、
（Ｄ）で２回行った。しかし図６（Ａ）のアニールは求
める特性により省略し、双方を図６（Ｄ）のアニールに
より兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図６（Ｅ）に
おいて、層間絶縁物６５を前記したスパッタ法により酸
化珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜の形成は
ＬＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法を用いてもよ
い。例えば０．２〜０．６μｍの厚さに形成し、その
後、フォトマスクを用いて電極用の窓６６を形成し
た。さらに、これら全体にアルミニウムをスパッタ法に
より形成し、リード７１、７２およびコンタクト６７、
６８をフォトマスクを用いて作製した後、表面を平坦
化用有機樹脂６９例えば透光性ポリイミド樹脂を塗布形
成し、再度の電極穴あけをフォトマスクにて行った。

【００５５】図６（Ｆ）に示す如く２つのＴＦＴを相補
型構成とし、かつその出力端を液晶装置の一方の画素の
電極を透明電極としてそれに連結するため、スパッタ法
によりＩＴＯ（インジューム・スズ酸化膜）を形成し
た。それをフォトマスクによりエッチングし、画素電
極１７を構成させた。このＩＴＯは室温〜１５０℃で成
膜し、２００〜４００℃の酸素または大気中のアニール
により成就した。

【００５６】かくの如くにしてＰＴＦＴ２２とＮＴＦＴ
１３と画素電極である透明導電膜の電極７０とを同一ガ
ラス基板５０上に作製した。得られたＴＦＴの特性はＰ
ＴＦＴで移動度は２０（cm²/Vs）、Ｖthは−５．９
（Ｖ）で、ＮＴＦＴで移動度は４０（cm²/Vs）、Ｖthは
５．０（Ｖ）であった。

【００５７】上記の作製法は、インバータ型であるが、
バッファ型であっても全く同じであることは、いうまで
もない。この様にして、基板を得た。

【００５８】前記基板を使用して液晶電気光学装置を図
１の作製工程の順に従い作製する。図７は本実施例の液
晶装置の概略断面図であるが、前述のアクティブ素子の
部分を外した断面の様子を示している。また本実施例で
はアクティブ素子を使用しているのでブロッキング層上
の第二の電極はパターニングせず、ほぼ全面に形成され
ている。図７に示す様に、前記基板２３０上に、紫外線
硬化特性を有する、エポキシ変成アクリル樹脂中に５０
重量％のネマチック液晶を分散させた樹脂を、スクリー
ン法を用いて形成した。

【００５９】使用したスクリーンのメッシュ密度は１イ
ンチ当り１２５メシュとし、エマルジョン厚は１５μｍ
とした。またスキージー圧は１．５ｋｇ／ｃｍ²とし
た。

【００６０】次に１０分間のレベリングの後２３６ｎｍ
を中心とした発光波長を有する高圧水銀ランプにて、１
０００ｍＪのエネルギーを与え、樹脂を硬化させ、１２
μｍ厚の調光層２３１を形成した。

【００６１】この調光層上に公知のスパッタリング法に
より窒化珪素膜を５００Å形成し、ブロッキング層２３
２とした。本実施例の場合、第二の電極は金属であるた
め、調光層からの脱ガスによる電極の黒化ではなく、脱
ガスにより第二の電極にピンホールができることを防止
できた。

【００６２】その後、直流スパッタ法を用いて、Ｍｏ
（モリブデン）を２５００Å成膜し、第二の電極２３３
とした。

【００６３】その後、黒色のエポキシ樹脂を、スクリー
ン法を用いて印刷を行い、５０℃で３０分仮焼成の後、
１８０℃で３０分本焼成を行い、５０μｍの保護膜（２
３４）を形成した。

【００６４】基板上のリードにＴＡＢ形状の駆動ＩＣを
接続し、ただひとつの基板で構成される反射型の液晶表
示装置を完成させた。

【００６５】本実施例ではアクティブ素子として相補型
構成のＴＦＴを各画素に１組づつ設けたが、特にこの構
成に限定されることはなく、複数組の相補型構成のＴＦ
Ｔを設けてもよく、さらに複数組の相補型構成のＴＦＴ
を複数に分割された画素電極に設けてもよい。

【００６６】また、相補型構成ではなく通常のＴＦＴ素
子を設けた基板を使用してよいことは言うまでもない。

【００６７】本実施例ではマクティブ素子として、ＴＦ
Ｔを使用したので、ブロッキング層上の第２の電極をパ
ターニングせず、全面に形成するだけでよいので作製方
法が非常に簡単であった。

【００６８】『実施例３』本実施例では、アクティブ
素子として、電気的に非線型特性を有するＭＩＭ型素子
を使用した例を示す。図８に示す様に、まず０．７ｍｍ
のポリカーボネイト２４０に、ＲＦスパッタで酸化珪素
膜２４１を１０００〜３０００Å設けた後に、ＤＣスパ
ッタ法によって、ＩＴＯ膜を1000Å成膜し、その後、フ
ォトリソ法を用いて、表示画素電極の一方の辺と、概略
同一寸法とする幅のストライプ状に、パターニングをし
て、第一の電極２４２とした。

【００６９】その後、下記条件の下にグロー放電を行
い、Ｓｉ_XＣ_Y（Ｘ＋Ｙ＝１）膜２４３を１０００Å成
膜した。成膜条件は、ガス混合比Ｃ₂Ｈ₄が２ＳＣＣ
Ｍ、ＳｉＨ₄が１ＳＣＣＭ、ＰＨ₃（５重量％）／Ｓｉ
Ｈ₄が１ＳＣＣＭ、Ｈ₂が１０ＳＣＣＭであり、反応圧
力が５０Ｐａ、ＲＦパワーが１００Ｗである。

【００７０】本実施例においてＰＨ₃を添加するのは、
膜２４３の導電率を変化させ、非線型特性を制御するた
めであり、３０体積％以下の割合で添加すると効果があ
る。この非線型性を制御する方法としては、熱アニール
を加える方法がある。これは、ＭＩＭ型素子のＩ（insu
lator)部分に相当する薄膜２４３の脱水素化を計ること
によって膜中の水素含有量をコントロールし、ＭＩＭ型
素子の非線型性を制御するものである。本実施例では、
この熱アニールの処理条件は、温度が３８０℃、圧力が
１００Ｐａ、処理雰囲気がＡｒ、処理時間が１時間とし
た。

【００７１】また、本発明においてはこのＳｉ_XＣ
_Y（Ｘ＋Ｙ＝１）で示される組成物を含む薄膜２４３の
厚さを２０００Å以下、好ましくは１０００Å以下にす
ることによって、その光透過性を高めることができた。
図９に本実施例にて使用したＳｉ_XＣ_Y（Ｘ＋Ｙ＝１）
で示される組成物を含む薄膜の１０００Å時の分光透過
率を示す。

【００７２】従来はＭＩＭ型素子のinsulator 部分に絶
縁性材料、例えばＴａＯ５（５酸化タンタル) 膜を用い
ようとする場合、その光透過性が問題となるので、なる
べくその面積を小さくする等の工程上の制約があった
が、このように光透過率の高い薄膜を使用すると図９に
示すように素子をパターニングする必要もなく開口率を
大きくすることができる。その後，再びＤＣスパッタ法
によって、膜２４３上にＩＴＯを１０００Å成膜し、フ
ォトリソ法を用いて、画素の電極２４４を得た。この場
合、マグネトロン型ＲＦスパッタ法を用いてもよい。

【００７３】画素電極の一方である電極の寸法は、一辺
が２５０μｍの正方形とし、画素間のギャップは、２５
μｍとした。この画素の電極２４４は表示の際、単位画
素となる大きさを有するものであり、薄膜２４３に加わ
る電界が各画素において均一になるように作用するもの
である。この様にして、基板２４５を得た。

【００７４】前記基板上に、紫外線硬化特性を有する、
エポキシ変成アクリル樹脂中に６０重量％のコレステリ
ック液晶を分散させた樹脂を、スピン法を用いて塗布を
行った。その時の条件は、３５００ｒｐｍ、６０秒間と
した。レベリングの後２３６ｎｍを中心とした発光波長
を有する高圧水銀ランプにて、１０００ｍＪのエネルギ
ーを与え、樹脂を硬化させ、１２μｍ厚の調光層２４６
を形成した。

【００７５】この調光層上に公知の真空蒸着法によりフ
ッ化マグネシウム膜を８００Å形成し、ブロッキング層
２４７とした。本実施例の場合、第二の電極はＩＴＯで
あるため、調光層からの脱ガスによる電極の黒化と、脱
ガスにより第二の電極にピンホールができることを防止
できた。

【００７６】その後、直流スパッタ法を用いて、ＩＴＯ
を１２００Å成膜し、その後フォトリソ法を用いてパタ
ーニングをし、第二の電極２４８とした。

【００７７】その後、透光性のシリコン樹脂を、スクリ
ーン法を用いて印刷を行い、５０℃で３０分仮焼成の
後、１２０℃で３０分本焼成を行い、５０μｍの保護膜
２４９を形成し、基板上のリードにＴＡＢ形状の駆動Ｉ
Ｃを接続し、反射型の液晶電気光学装置を得た。

【００７８】以上の実施例において、調光層の塗布には
他の塗布法を必要に応じて採用することができる。その
際には使用する溶液の成分、粘度、特性によって適当に
選択することができる。

【００７９】本発明において、基板として使用できるも
のは、ガラス，エンプラに限定されず、有機フィルム，
紙など、薄膜状の電極，調光層を支持できるものであれ
ば巾広い応用が可能である。

【００８０】

【発明の効果】本発明の構成により、基板が１枚しか必
要としないため、約５０％の軽量化ができ、軽くて薄い
液晶電気光学装置を安価で実現することができた。

【００８１】また、第二の電極形成時に調光層からの水
分および吸着、吸収気体の拡散、放散を防止できるの
で、第二の電極の信頼性向上とピンホール化、黒化の防
止さらに導電性の向上を実現できた。

【００８２】偏向板を使用せず、配向膜も必要とせず、
一枚のみの基板で液晶電気光学効果を実現できるので、
非常に明るい液晶電気光学装置を実現できた。

【００８３】反射型の液晶表示装置では、調光層に反射
層が接しているため、従来のようにガラス基板を挟んで
反射板を設けた時と比べて、屈折率の差による反射光の
損失が少なくなり、コントラストの向上が見られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶電気光学装置の作製工程概略図

【図２】ＴＮ液晶表示装置の構造図

【図３】従来例による液晶組成物の注入方法

【図４】本実施例によるインバーター型相補型薄膜トラ
ンジスタのマトリクス回路図

【図５】本実施例によるデバイス配置図

【図６】本実施例による液晶表示装置の作成方法

【図７】本実施例による液晶表示装置の断面図

【図８】本実施例による液晶表示装置の断面図

【図９】本実施例によるＳｉＣ膜の分光透過率

【符号の説明】

１００・・・基板１０１・・・第一の電極１０３・・・調光層１０４・・・ブロッキング層１０５・・・第二の電極

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/1333 500 - 505 G02F 1/1343 G02F 1/13 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一枚のみの基板と、該基板上の第一の電極と、前記第一の電極上の調光層と、前記調光層上のブロッキング層と、前記ブロッキング層上の第二の電極とを有することを特
徴とする液晶電気光学装置。