JP2990233B2 - 液晶電気光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタを用
い、高速応答性と高コントラスト性、さらには印加電圧
に対する応答の急峻性に優れた性質を有するネマティッ
ク液晶を用いた電気光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、時計，電卓等の表示素子とし
てＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶電気光学装置が用い
られてきた。このＴＮ型液晶電気光学装置の構成を簡単
に説明する。

【０００３】誘電率の異方性が正のネマティック液晶
を、互いに90°の角度で配向処理された基板の間に注入
することにより、液晶分子のツイスト配向が生じる。そ
してこの液晶に電界を加えると、電界と誘電率異方性の
相互作用により液晶分子の長軸が基板と直角に配向す
る。そして液晶に電圧を印加しない時の液晶分子の状態
（ツイスト）と印加した時の状態とを偏光板を用いて識
別していた。或いは、逆に誘電率の異方性が負のネマテ
ィック液晶を、垂直配向処理を行った一方の基板間に介
在せしめる方法もあった。

【０００４】また、最近になって強誘電性液晶の研究が
非常に進んできた。強誘電性液晶を用いた光学装置の構
成は、２μｍ程度とＴＮ型液晶装置に比較してかなり薄
い間隔を持たせて液晶配向処理を施した基板を貼りあわ
せ、その基板の間に液晶を注入する。強誘電性液晶分子
は、電界を印加しない状態で安定状態を２つ有してお
り、電界を印加することによって一方の安定状態に分子
が配向する。そして逆向きの電界を印加することによっ
て他の安定状態に分子が配向する。そしてこの２つの液
晶の状態を偏光板を用いて識別することにより、明暗を
表示していた。

【０００５】この強誘電性液晶を用いた光学装置の場
合、応答時間が概ね数十μ秒と非常に速いため、各方面
への応用が期待されていた。

【０００６】或いは、ＴＦＴ、ＭＩＭ等のスイッチング
素子を各画素に配置したアクティブタイプもある。

【０００７】さらには、ネマティック液晶のツイスト角
度を180 °〜270 °としたＳＴＮ型液晶もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｔ
Ｎ型液晶電気光学装置は、一対の基板の両方に液晶配向
膜を形成しなければならず、さらにはその一対の基板上
の配向膜を互いに90°になるようにラビング処理を施さ
なければならなかった。さらにＴＮ型液晶電気光学装置
は、応答時間が数十ｍ秒と非常に遅く、印加電圧に対す
る応答の急峻性も悪いため、時計，電卓等の小面積の表
示以外への応用範囲がせばめられていた。そして、応答
速度をもっと速くするためには、基板間隔を短くする方
法が考えられるが、基板間隔を短くすると、一方の基板
と他方の基板の間で液晶を90°のツイスト配向させるこ
とができなくなる。

【０００９】また、強誘電性液晶を用いた電気光学装置
においては応答時間は確かに速いが、問題点も数多く存
在する。

【００１０】まず第１の問題点として、液晶の配向制御
が非常に難しいことがあげられる。従来よりラビング処
理の他、酸化珪素の斜方蒸着，または磁場を印加する方
法，さらには温度勾配法等行われているが、どの方法を
用いても現状では均一な配向を得ることができない。そ
のため、高いコントラストを得ることができない。

【００１１】第２に、強誘電性液晶として用いることが
できるのは、スメクチック相を示す液晶である。従って
強誘電性液晶はスメクチック液晶特有の層構造を有す
る。この層構造は一度外力によってくずされると、外力
を取り去っても元に戻らない。これを元に戻すために
は、加熱して一度等方相に相転移させる必要があるた
め、外部からの微小な衝撃で崩れてしまう層構造を有す
る強誘電性液晶は、実用的ではない。

【００１２】第３に強誘電性液晶は液晶自身の持つ自発
分極のために配向膜との界面に電荷が蓄積し、液晶の分
極と逆向きの電界が形成されるため、長時間同じ画面を
表示しておくと、次に違う画面を表示しようとしても、
前の表示が残ってしまう（「やけ」と称する）という問
題点を有する。

【００１３】第４に強誘電性液晶を用いた電気光学装置
のコントラスト比は、液晶のティルト角（またはコーン
角）に大きく依存するが、最も大きいコントラスト比を
得られるティルト角（コーン角）の値は22.5°（45°）
であることが知られている。しかし、ティルト角（コー
ン角）が22.5°（45°）という条件のみを満たす液晶
は、既に合成されているが、他の重要な条件，例えば液
晶が強誘電性を示す温度範囲の問題や、交流パルスに対
する応答性の問題などをも同時に十分満足できる強誘電
性液晶はまだ開発されていない。そのため、現状ではテ
ィルト角よりも前記温度範囲の問題等が重要視されてい
る。そのため現在研究段階にある強誘電性液晶を用いた
電気光学装置のコントラスト比はあまり大きくない。以
上に示した問題点により強誘電性液晶を表示装置として
応用することは現状では非常に困難である。

【００１４】

【発明の構成】上記問題点を解決するため本発明は、一
対の基板間に誘電率の異方性が正のネマティック液晶を
介在せしめた液晶電気光学装置であって、前記一対の基
板のうち一方の基板の液晶に接する面には有機物質がラ
ビング処理された液晶配向層を有し、かつ前記一対の基
板のうち一方の基板には、チャネル長がゲート電極のチ
ャネル方向の長さよりも長いＴＦＴが液晶のスイッチン
グ素子として設けられていることを特徴とする。

【００１５】本発明において液晶配向層は、一対の基板
の両方の液晶に接する面に液晶配向膜が形成されていて
も良く、その場合ラビング処理は一方の基板だけに施さ
れていても良く、両方の基板に施されていても良い。た
だし、両方の基板に施されている場合には、方向がほぼ
平行になるようにする。ここで「平行」とは、互いの基
板のラビング方向が０°or180 °（反平行）になってい
るものとする。

【００１６】また、本発明に用いる液晶はコレステリッ
ク（カイラルネマティック）液晶でも良いが、ネマティ
ック液晶の方が好ましい。本発明においては、従来のＴ
Ｎ型液晶電気光学装置の基板間隔が概ね８μｍ程度であ
るのに対し、本発明は概ね５μｍ以下好ましくは 3.5μ
ｍ以下という薄い基板間隔を用いるため、たとえ一方の
基板のみラビング処理を行った場合でもラビングの影響
を液晶全体に与えることができ、液晶層全体においてほ
ぼラビング方向に液晶分子を配向させることができる。

【００１７】本発明においては、従来のように液晶を90
°のツイスト配向を生じせしめないため、従来のような
施光性を利用した表示は行うことができない。従って、
本発明においては液晶の屈折率異方性を利用した表示を
行う。また、本発明において用いられるゲイト電極は主
としてチタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），タンタ
ル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）単独、或いはそれらの合金
を用いることができる。

【００１８】本発明に用いることのできるＴＦＴの基本
的な構成（１例）を図１に示す。絶縁基板２５上にブロ
ッキング層２４があり、その上に半導体層としてソース
領域２０、ドレイン領域２１、およびチャネル領域１９
を設ける。チャネル領域１９上にはゲート絶縁膜１７と
その上に陽極酸化可能な材料を陽極酸化して絶縁層であ
る酸化物層１６を形成したゲート電極１５が形成されて
いる。ソース領域、ドレイン領域にそれぞれ接してソー
ス電極２２、ドレイン電極２３を設ける。

【００１９】図１に示す様に、ゲート電極１５と酸化物
層１６となるゲート電極部に陽極酸化が可能な材料を選
び、その表面部分を陽極酸化して酸化物層１６を形成す
ることで、イオン打ち込みの領域であるソース領域２０
とドレイン領域２１の間の距離すなわちチャネル長２８
は、実質的なゲート電極１５のチャネル長方向の長さよ
りも酸化物層１６の厚みの概略２倍程度長くなる。ゲー
ト電極部の材料としては、主としてチタン（Ｔｉ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃ
ｒ）、シリコン（Ｓｉ）単体、あるいはそれらの合金が
適している。

【００２０】その結果、ゲート電極両側面に形成された
る酸化物層１６にゲート絶縁膜１７を介して向かい合う
チャネル領域１９中の部分２６および２７には、ゲート
電極による電界が全くかからないあるいはゲート電極の
垂直下の部分と比較して非常に弱くなる。

【００２１】このＴＦＴの作製方法は、ソース、ドレイ
ン、チャネル領域となる半導体層およびゲート絶縁膜層
１７を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲート電極
部を形成した後に、前記半導体層にｐ型化またはｎ型化
せしめる不純物イオンを注入してソース領域２０および
ドレイン領域２１を形成し、その後ゲート電極部表面部
分を陽極酸化してゲート電極１５と酸化物層１６を形成
し、熱処理工程等を施す、というものである。

【００２２】または、前記半導体層およびゲート絶縁膜
層１７を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲート電
極部を形成した後に、ゲート電極部表面部分を陽極酸化
してゲート電極１５と酸化物層１６を形成して、その後
前記半導体層にｐ型化またはｎ型化せしめる不純物イオ
ンを注入してソース領域２０およびドレイン領域２１を
形成してから熱処理工程を施す工程でも良い。

【００２３】以上のような工程をとることで、チャネル
長がゲート電極のチャネル長方向の長さより長い絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタを、マスクずれ等による性
能のばらつきなどを発生することなく容易かつ確実に作
製することが可能となる。

【００２４】

【作用】本発明においては誘電率の異方性が正のネマテ
ィック液晶を用いるため、液晶の配向制御が非常に容易
であり、スメクティック液晶のように層を形成しないの
で、外力により一度配向を乱されても外力が取り除かれ
た後は、すみやかに配向がもとにもどるので等方相やネ
マティック相まで加熱する必要がない。

【００２５】さらにネマティック液晶を用いているにも
かかわらず、配向層は基板の一方だけで良いし、両方に
形成しても良い。両方に形成した場合は、一方の基板の
みでラビング処理しても良く、両方の基板に平行に処理
しても良い。

【００２６】一方の基板のみ配向層を形成した場合に
は、従来に比較して工程数が削減でき、両方の基板に配
向層を形成した場合には、一般には凹凸の激しいＩＴＯ
等の透明電極表面の液晶の配向に与える悪影響を取り除
くことができ、両方の基板に配向層を形成し、平行にラ
ビング処理を行った場合、液晶分子に対する基板の配向
規制力が強くなるため、液晶に電界を加えて液晶分子の
長軸が基板に直角になった状態から電界を取り除いた状
態に変化した時の液晶の応答時間（立ち下がり時間と称
する）を短くすることができる。

【００２７】ネマティック液晶をツイストさせずに配向
させた場合、通常では、これを駆動させるためにはかな
り大きな電圧（１０Ｖ以上）を必要とするが、本発明の
ように活性化されたチャネル領域を有するＴＦＴを用い
ることにより、大きな電圧を印加することが可能にな
る。

【００２８】さらに本発明は、従来の多結晶等の活性化
されたチャネル部を有するＴＦＴでは、ＯＦＦ電流（ゲ
イト電極がＯＦＦの時のドレイン電流）が大きくなって
しまうところを、チャネル長がゲート電極のチャネル長
方向の長さよりも長いＴＦＴを用いることによってこれ
をカバーし、ＯＦＦ電流を下げ、素子の電圧保持率を高
めることにより、鮮明な表示を可能にしたものである。

【００２９】加うるに、本発明のどの場合においても液
晶の応答時間は、従来のＴＮ型液晶に比較して非常に速
く、電界を印加した時の立ち上がり時間は概ね数十μ秒
であって、この値はほぼ強誘電性液晶の応答時間に相当
する。そのうえ、本発明においてはＴＦＴ素子を用いて
いるため、液晶の電圧−透過曲線が急峻である，ないに
関わらず、大画面表示ができる。以下に実施例を示す。

【００３０】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例では、対角１インチを有する液晶
電気光学装置を用いた、ビデオカメラ用ビューファイン
ダーを作製し、本発明を実施したので説明を加える。本
実施例では画素数が３８７×１２８の構成にして、本発
明の構成を有した低温プロセスによる高移動度ＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）を用いた素子を形成し、ビューフ
ァインダーを構成した。本実施例で使用する液晶表示装
置の基板上のアクティブ素子の配置の様子を図３に示
し、図２に本実施例の回路図を示す。図３のＡ−Ａ’断
面およびＢ−Ｂ’断面を示す作製プロセスを図４に描
く。Ａ−Ａ’断面はＮＴＦＴを示し、Ｂ−Ｂ’断面はＰ
ＴＦＴを示す。

【００３１】図４（Ａ）において、安価な、７００℃以
下、例えば約６００℃の熱処理に耐え得るガラス基板５
１上にマグネトロンＲＦ（高周波) スパッタ法を用いて
ブロッキング層５２としての酸化珪素膜を１０００〜３
０００Å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１５０℃、出力４００〜８００Ｗ、
圧力０．５Ｐａとした。タ−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。

【００３２】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。
ＰＴＦＴとＮＴＦＴとのスレッシュホ−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。

【００３３】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−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。

【００３４】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。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−ル温度を高く
または熱アニ−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−ク電
流が増加してしまう。そのため４×10¹⁹〜４×10²¹cm^-3
の範囲とした。水素は４×10²⁰cm^-3であり、珪素４×10
²²cm^-3として比較すると１原子％であった。

【００３５】上記方法によって、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、４５０〜７００℃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−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。

【００３６】アニ−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−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−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。

【００３７】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−ル移動度（μｈ）＝１０〜２００cm²／
ＶＳｅｃ、電子移動度（μe ）＝１５〜３００cm² ／Ｖ
Ｓｅｃが得られる。他方、上記の如き中温でのアニ−ル
ではなく、９００〜１２００℃の高温アニ−ルにより被
膜を多結晶化してもよい、しかしその場合は核からの固
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１０cm
²/Vsec以上の移動度がなかなか得られないのが実情であ
る。そのために酸素、炭素、窒素等の不純物濃度をセミ
アモルファスのものよりも数分の１から数十分の１にす
る必要がある。その様にした場合、５０〜１００cm² ／
Ｖｓｅｃが得られた。

【００３８】このようにして形成した珪素膜にフォトエ
ッチングを施し、ＮＴＦＴ用の半導体層５３（チャネル
巾２０μm)、ＰＴＦＴ用の半導体層５４を作製した。こ
の上にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜を５００〜２００
０Å例えば１０００Åの厚さに形成した。これはブロッ
キング層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とした。
これを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。

【００３９】この後、この上側にアルミニウム膜を形成
した。これをフォトマスクにてパタ−ニングして図４
（Ｂ）を得た。ＮＴＦＴ用のゲート絶縁膜５５、ゲート
電極部５６を形成し、両者のチャネル長方向の長さは１
０μｍすなわちチャネル長を１０μｍとした。同様に、
ＰＴＦＴ用のゲート絶縁膜５７、ゲート電極部５８を形
成し、両者のチャネル長方向の長さは７μｍすなわちチ
ャネル長を７μｍとした。また双方のゲート電極部５
６、５８の厚さは共に０．８μｍとした。図４（Ｃ）に
おいて、ＰＴＦＴ用のソ−ス５９、ドレイン６０に対
し、ホウ素（Ｂ）を１〜５×１０¹⁵cm^-2のド−ズ量でイ
オン注入法により添加した。次に図４（Ｄ）の如く、フ
ォトレジスト６１をフォトマスクを用いて形成した。Ｎ
ＴＦＴ用のソ−ス６２、ドレイン６３としてリン（Ｐ）
を１〜５×１０¹⁵cm^-2のドーズ量でイオン注入法により
添加した。

【００４０】その後、ゲート電極部に陽極酸化を施し
た。Ｌ−酒石酸をエチレングリコールに５％の濃度で希
釈し、アンモニアを用いてｐＨを７．０±０．２に調整
した。その溶液中に基板を浸し、定電流源の＋側を接続
し、−側には白金の電極を接続して２０ｍＡの定電流状
態で電圧を印加し、１５０Ｖに到達するまで酸化を継続
した。さらに、１５０Ｖで定電圧状態で加え０．１ｍＡ
以下になるまで酸化を継続した。このようにして、ゲー
ト電極部５６、５８の表面にバリヤー型の陽極酸化物で
ある酸化アルミニウム層６４を形成し、ＮＴＦＴ用のゲ
ート電極６５、ＰＴＦＴ用のゲート電極６６を得た。酸
化アルミニウム層６４は０．３μｍの厚さに形成した。

【００４１】次に、６００℃にて１０〜５０時間再び加
熱アニ−ルを行った。ＮＴＦＴのソ−ス６２、ドレイン
６３、ＰＴＦＴのソ−ス５９、ドレイン６０を不純物を
活性化してＮ⁺ 、Ｐ⁺ として作製した。またゲイト絶縁
膜５５、５７下にはチャネル形成領域６７、６８がセミ
アモルファス半導体として形成されている。このＴＦＴ
の作製においては、不純物のイオン注入とゲート電極周
囲の陽極酸化の順序を入れ換えても良い。

【００４２】この様に、ゲート電極の周囲に酸化金属か
らなる絶縁層を形成したことで、ゲート電極の実質長さ
は、チャネル長さよりも絶縁膜の厚さの２倍分、この場
合は０．６μｍだけ短くなることになり、電界のかから
ないオフセット領域を設けることで、逆バイアス時のリ
ーク電流を減少させることが出来た。本実施例では熱ア
ニ−ルは図４（Ａ）、（Ｅ）で２回行った。しかし図４
（Ａ）のアニ−ルは求める特性により省略し、双方を図
４（Ｅ）のアニ−ルにより兼ね製造時間の短縮を図って
もよい。図４（Ｅ）において、層間絶縁物６９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。層間絶縁物は０．２〜０．６
μｍたとえば０．３μｍ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７０を形成した。さらに、
図４（Ｆ）に示す如く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、７３、およびコンタ
クト７２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７４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。

【００４３】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−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、電極７５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−ルにより成就した。かくの如くにし
てＮＴＦＴ７６とＰＴＦＴ７７と透明導電膜の電極７５
とを同一ガラス基板５１上に作製した。得られたＴＦＴ
の電気的な特性はＰＴＦＴで移動度は２０（cm²/Vs）、
Ｖthは−５．９（Ｖ）で、ＮＴＦＴで移動度は４０（cm
²/Vs）、Ｖthは５．０（Ｖ）であった。

【００４４】上記の様な方法に従って液晶装置用の一方
の基板を作製した。この液晶表示装置の電極等の配置は
図３に示している。ＮＴＦＴ７６およびＰＴＦＴ７７を
第１の信号線４０と第２の信号線４１との交差部に設け
た。このようなＣ／ＴＦＴを用いたマトリクス構成を有
せしめた。ＮＴＦＴ７６は、ドレイン６３の入力端のリ
ード７１を介し第２の信号線４１に連結され、ゲート５
６は多層配線形成がなされた信号線４０に連結されてい
る。ソ−ス６２の出力端はコンタクト７２を介して画素
の電極７５に連結している。

【００４５】他方、ＰＴＦＴ７７はドレイン６０の入力
端がリード７３を介して第２の信号線４１に連結され、
ゲート５８は信号線４０に、ソ−ス５９の出力端はコン
タクト７２を介してＮＴＦＴと同様に画素電極７５に連
結している。かかる構造を左右、上下に繰り返すことに
より、本実施例は構成されている。

【００４６】次に第二の基板として、青板ガラス上にス
パッタ法を用いて、酸化珪素膜を２０００Å積層した基
板上に、やはりスパッタ法によりＩＴＯ（インジュ−ム
・スズ酸化膜）を形成した。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−ルにより成就した。また、この基板上にカラーフィ
ルターを形成して、第二の基板とした。その後、前記第
一の基板と第二の基板上にポリアミック酸をオフセット
印刷法により塗布し、２５０℃で３時間加熱を行なうこ
とによって液晶配向膜としてのポリイミド膜を得る。そ
して綿布を用いてラビングを行なった後、スクリーン印
刷法を用いてシール印刷を行なった。

【００４７】そしてＴＦＴ作製基板上に直径２．８ミク
ロンのＳｉＯ₂ 粒子をスペーサーとして散布し、シール
印刷済の基板と貼り合わせた。この時、二枚の基板のラ
ビング方向を平行になるようにする。基板間隔を干渉セ
ル厚計により５か所測定したところ２．７〜２．８ミク
ロンであった。液晶注入後、偏光顕微鏡を用いて観察を
行なった結果、液晶分子が液晶層全体でほぼラビング方
向に配向していることが判明した。そして、偏光板をク
ロスニコルになるように液晶セルに貼付けた。この時、
光が入射する側の偏光板の偏光軸がラビング方向と４５
°になるようにした。そしてＴＦＴ素子に電圧を印加す
ることにより、液晶の応答速度をオシロスコープを用い
て観察した。この時用いたドレイン電圧は５Ｖ〜２０
Ｖ，周波数は７５Ｈｚである。用いた液晶はＺＬＩ−４
７９２（メルク社製）であり、配向膜はＬＰ（東レ製）
である。その結果１０ｍ秒〜５０マイクロ秒の応答速度
が得られた。これは従来のＴＮ型液晶電気光学装置と比
較して立ち上がり速度が約１０倍〜約１０００倍速くほ
ぼ強誘電性液晶の応答時間に相当した。そして、液晶ド
ライバーをＣＯＧ法により接続した。こうして透過型の
液晶表示装置を得た。本実施例においては、相補型のＴ
ＦＴの場合を示したが、Ｎ型のみでも良いし、Ｐ型のみ
でも良い。

【００４８】〔実施例２〕実施例１では透過型のパネル
を作製した場合について述べたが、本実施例では反射型
について述べる。この場合、透過型と同じように偏光板
を２枚用いても良いが、１枚でも表示が可能になり、通
常の反射型表示と比較して明るい画面が得られる。実施
例１と同様にＴＦＴを作製した基板上にＩＴＯ電極を作
製した後、２枚の基板の電極作製面に、やはり実施例１
と同様な方法でポリイミド薄膜を得た。そして一方の基
板のポリイミド作製面に綿布を用いて、ラビング処理を
行った。１．４ミクロンのＳｉＯ₂ 粒子をスペーサーと
して散布した。シール印刷済の対向基板と貼りあわせた
セルの間隔を公知の干渉法により測定した後、ネマティ
ック液晶を真空注入法により注入した。なお、基板間隔
については、５ヶ所測定したが１．３〜１．４ミクロン
であった。

【００４９】そして、液晶注入口の封止を行った後、パ
ネルの表面に偏光板を、裏面に反射板を貼付した。この
時の偏光板の偏光軸の角度はラビング軸に対し、４５°
の角度とする。こうして、液晶を駆動するための回路を
接続し、反射型の液晶パネルが完成した。

【００５０】〔実施例３〕本実施例では本発明をカラー
プロジェクターに応用した場合について図５を使って説
明する。本実施例によるプロジェクターではカラーフィ
ルターを使用しないため、従来のものに比較して透過率
の高い、明るいプロジェクターが作製できる。

【００５１】図５において赤の光源８１として波長６３
３ｎｍ付近にピークを持つＨｅ−Ｎｅレーザー，緑の光
源８２として波長５１５ｎｍ付近にピークを持つＡｒレ
ーザー，さらに青の光源８３としては波長４７７ｎｍ付
近にピークを持つＡｒレーザーを使用してこれらレーザ
ー光を光学系８４にて外形や光の密度を必要な光の条件
に加工し、実施例１にて作製した液晶パネル８５，８
６，８７（カラーフィルターは除く）に照射する。この
液晶パネルを通過した光は液晶パネルのシャッター機能
により、ＯＮ，ＯＦＦあるいはグレースケールとして透
過光量が制限された光学系８８により合成され、さらに
表示画面８９上に拡大表示される。

【００５２】本実施例では光源が単一波長のため液晶パ
ネルを通過する際の光学的条件を各液晶パネルにて合わ
せることが可能なため、パネル通過後の散乱光が少な
く、拡大投影した表示画面のぼけがなくなりシャープな
表示を行える。本実施例に用いられるレーザー光として
は、前述のガスレーザの他にカドミウムや亜鉛の金属蒸
気を使用したレーザー光やルビー等を使用した固体レー
ザーやその他の種類のレーザー光で可視光領域にピーク
波長を有するものが使用できる。また、通常の発光波長
以外の波長でも特殊な光学系を通過することにより、可
視光領域の発光が得られるもの、例えばＹＡＧレーザー
の第二高調波等でも使用可能である。

【００５３】通常は赤、青、緑の各波長に近い発光波長
を持つ３つのレーザー光を使用するが、波長の種類の異
なる４つ以上のレーザー光を使用して、色を合成し、カ
ラー表示を行うことも可能である。

【００５４】

【効果】今まで述べたように本発明は従来の液晶電気光
学装置にはまったくなかった新しいモードで表示を行う
ことができるものであって、本発明を用いることにより
液晶の配向制御が非常に容易で、なおかつ応答速度の非
常に速い液晶電気光学装置が得られる。さらに本発明は
大画面の表示も容易に得られる。従って本発明は例えば
大画面の液晶ディスプレイなど多くの分野に応用が期待
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にに用いることのできるＴＦＴの基本
的な構成を示す。

【図２】 実施例の回路図を示す。

【図３】 実施例におけるアクティブ素子の配置の様子
を示す。

【図４】 実施例におけるＴＦＴの作製プロセスの断面
図を示す。

【図５】 実施例におけるカラープロジェクターの基本
的な構成を示す。

【符号の説明】

15, 66 ゲート電極 28 チャネル長 25，51 基板 81，82，83 レーザー光 84，88 光学系 85，86，87 液晶パネル 89 表示画面

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に設けられたネマティック
   液晶材料をツイスト配向させずに屈折率異方性を用いて
   表示を行う液晶電気光学装置であって、 前記一対の基板のうち一方の基板には、画素電極に接続
   された薄膜トランジスタが設けられ、 前記薄膜トランジスタは、前記一方の基板上に形成され
   たソース領域、ドレイン領域及びこれらの領域に挟まれ
   たチャネル形成領域を含む結晶性を有する珪素膜からな
   る半導体層と、前記チャネル形成領域上にゲイト絶縁膜
   を介して形成され上面と側面とがバリヤー型の陽極酸化
   物で覆われた、金属からなるゲイト電極とを有し、 前記ソース領域及びドレイン領域は、前記陽極酸化物を
   マスクとして不純物が導入されたものである ことを特徴
   とする液晶電気光学装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記金属はアルミニ
   ウムまたはタンタルであること特徴とする液晶電気光学
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記液
   晶材料は、誘電率の異方性が正であり、前記液晶材料中
   の液晶分子は、前記基板面に対してその分子長軸が平行
   になるように揃っていることを特徴とする液晶電気光学
   装置。
4. 【請求項４】 光入射面側にのみ偏光板が配置された反
   射型であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記
   載の液晶電気光学装置。
5. 【請求項５】 プロジェクタに用いられたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項３に記載の液晶電気光学装置。