JP3109956B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP3109956B2 JP13732094A JP13732094A JP3109956B2 JP 3109956 B2 JP3109956 B2 JP 3109956B2 JP 13732094 A JP13732094 A JP 13732094A JP 13732094 A JP13732094 A JP 13732094A JP 3109956 B2 JP3109956 B2 JP 3109956B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いた表示装
置、とりわけ非透光性の半導体基板の一部を除去して透
光性とした半導体基板を用いた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶を用いた表示装置について
は、より高精細な表示画像が求められてきている。こう
した中、本発明者らは先に特開平5−273591号公
報において新規な液晶画像表示装置を提案した。特開平
5−273591号公報において本発明者らが提案した
液晶画像表示装置は、可視光領域の光に関して非透光性
の基板上に作成された液晶画像表示装置であって、前記
基板における液晶画素部の下方の部分が除去されてお
り、前記液晶画素部に光を透過可能にしたことを特徴と
するものである。特開平5−273591号公報で提案
した液晶画像表示装置においては、優れた能動素子を単
結晶基板に作り込むことができるため、品質の高い表示
画像が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−273591号公報において、提案した液晶画像表
示装置については、基板の一部を除去して画素部に光を
透過可能としていることから、強度的に必ずしも最適な
ものとはいえず、また、一部が除去された基板は、薄層
で液晶層を保持することから、液晶層のたわみ等につい
ても改善の余地が残されていた。
【0004】本発明の主たる目的は、高画素、高精細な
画像表示が可能な表示装置を提供することにある。本発
明の別の目的は、強固なメンブレン構造を有する表示装
置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上述
した課題を解決するために鋭意検討を行って成されたも
のであり、下述する構成のものである。即ち、本発明の
表示装置は、複数の信号線と複数の走査線の交点に対応
して画素電極を配した表示領域と、該画素電極を駆動す
るための駆動回路を前記表示領域の周辺部に設けると共
に、前記表示領域の下方の部分が除去されて前記表示領
域に光を透過可能とした半導体基板と、該半導体基板に
対向する対向基板と、の間に液晶を挟持した表示装置に
おいて、前記半導体基板には、該基板の表面を酸化する
ことよって、少なくとも前記表示領域の半導体基板上に
形成されたフィールド酸化膜が設けられていて、該フィ
ールド酸化膜の終端する位置よりも前記除去された部分
が内側に位置し、前記フィールド酸化膜上には引っ張り
応力を有する膜が設けられていることを特徴とする。
【0006】本発明によれば、液晶を保持する半導体基
板を構成する積層膜の応力が緩和され、その結果、機械
的強度に優れると共に、高品質な画像を表示できる表示
装置を提供できる。
【0007】本発明の表示装置は、透過型、投射型ある
いは眼鏡型等の種々の液晶表示装置に適用可能である。
【0008】
【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳細
に説明するが、本発明はこれら実施例により限定される
ものではない。
【0009】(実施例1)本発明の表示装置のパネル構
成の1例についてまず説明する。本例の液晶表示パネル
の模式図は、図3に示すとおりである。マトリクス状に
配置されたp−SiTFTをスイッチング素子とするパ
ネル表示回路305には垂直シフトレジスタ303及
び、水平シフトレジスタ304が接続され、ビデオ信号
回路301より送られるTV画像信号が垂直シフトレジ
スタ303及び、水平シフトレジスタ304を介して表
示回路305中の画素に書き込まれる。302は2つの
シフトレジスタ303、304のタイミングをとるため
の同期回路である。
【0010】この液晶パネルの等価回路は図4に示すと
おりである。複数の信号線401a〜401dと複数の
走査線402a〜402dの交点に対応して画素電極4
06が配され、該画素電極にはTFT403のドレイン
が接続されている。TFT403のソースには信号線4
01a〜401dが接続され、ゲートには走査線402
a〜402dがそれぞれ接続されている。画素電極10
6には信号線401a〜401dからのビデオ信号が書
き込まれる。TFT403のドレインは、書き込んだ電
荷を十分長い間保持するための保持容量404にも接続
され、容量の電極のもう一端405は全画素、または1
行方向ずつの画素について共通の電位に接続される。こ
こでは、TFTを用いた所謂アクティブマトリクス型の
液晶表示装置を例に説明しているが、本発明は、これに
限定されるものではない。本発明は、単純マトリックス
型、例えば信号線と走査線との交点に対応してMIM素
子やPN接合素子等を設けたものにも適用可能である。
【0011】図5は、画素部の平面構造を示した模式図
である。1つの画素は隣接する2本の信号線501a,
501b、及び、2本の走査線502a,502bに囲
まれている。多結晶シリコン膜503で形成されたTF
Tのソースはコンタクトホール504により信号線50
1aと接続され、2枚のゲートを介してドレインに信号
電荷を書き込む。505はTFTと金属電極506を結
ぶコンタクトであり、この金属電極506はスルーホー
ル507を介して、透明な画素電極508と結ばれてい
る。図で509は遮光膜の開口部分であり、TFTに不
要な光が当たるのを防止する。
【0012】図6は図5中のAA’線に添った断面図で
ある。図6においては、シリコン基板、または石英基板
101上にシリコン窒化膜102が配されている。シリ
コン窒化膜102上には10〜100nmのシリコン酸
化膜202が設けられており、TFTとシリコン窒化膜
102とを隔てている。TFTは電界緩和のための低濃
度n型層107、および高濃度ソース・ドレイン103
を有しており、これらはゲート酸化膜105を介して2
枚のポリシリコン電極106と対峙している。ソース電
極、ドレイン電極108はAl膜108aとTi膜10
8bの積層膜よりなり、画素電極603とのオーミック
接続を容易にしている。遮光膜602は、例えばTiN
膜で構成され、ソース・ドレイン電極とは、例えばPS
G膜601により隔てられ、TFTとは例えばBPSG
膜106により隔てられている。610は液晶配向のた
めの配向膜であり、例えばPIQ膜を用いる。図6に示
した基板101乃至配向膜610をもってアクティブマ
トリクス基板が構成されている。TN液晶611ををは
さんで対向基板621側には配向膜626、保護膜62
5透明電極624が設けられている。遮光膜602が開
口している部分に対応して例えば顔料を用いたカラーフ
ィルター623が設けられ、遮光部に対応してCrなど
のブラックマトリクス622が設けられている。
【0013】本例の液晶表示パネルの画素表示領域と周
辺駆動回路部を含めた断面図を図2に示す。図2におい
て、701はシリコン基板、702は素子分離のための
厚い酸化膜(フィールド酸化膜)、703aはNMOS
トランジスタの低濃度ソースドレインであり、703b
はNMOSトランジスタ高濃度のソースドレインであ
る。704はNMOSトランジスタのp型ウエル、70
6はポリシリコンゲート電極である。720は基板シリ
コンを有する支持体、721は基板シリコンが除去され
た透明な領域で、パネルの表示部となる部分(画素表示
領域)である。図2に示したTFT基板(半導体基板)
は、対向基板621と平行に設置され、両者の間には液
晶物質611が封入されている。液晶の光学特性を考慮
して設計される液晶611の厚みを維持するためにスペ
ーサ724が置かれている。画素電極603に対抗する
位置には全部の画素に共通あるいは多数の画素に共通な
透明共通電極625があり、液晶に電圧を印加する。本
例ではフルカラーの表示パネルの例を示しているので、
対向基板621上には染料または顔料を用いたカラーフ
ィルター623が配置され、画素間及び周辺の駆動回路
上はCrなどのブラックマトリクス622で遮光されて
いる。液晶物質611としては主にTN(ツイストネマ
チック)型の液晶が有効であるが、構造上はSTN(S
uper Twist−Nematic)型やFLC
(Ferroelectric Liquid Cry
stal:強誘電液晶)、PDLC(Polymer-Diffused
Liquid Crystal:高分子分散型液晶) を用いることもで
きる。TN、STN、FLCを用いる場合には表示装置
の上下に直交ニコルの偏光版を設ける必要がある。表示
に必要なバックライトは図の上方法から照射しても下方
法から照射しても良い。
【0014】次に、図2におけるTFT基板(半導体基
板)のシリコンが除去された領域近傍の模式図を図1に
示す。図1において、1はSi基板、2は減圧CVD法
で形成したSiN膜、3はフィールド酸化膜、4はTF
T基板(半導体基板)に透明化された画素表示領域を形
成するためにSi基板1を部分的にエッチング除去した
後の端部の位置である。5はフィールド酸化膜3の終端
部であり、図1に示すようにLOCOS工程により形成
した場合にはバーズビーク形状となる。6は減圧CVD
法で形成したSiN膜2の端部であり、7は薄い酸化膜
である。一般にフィールド酸化膜3は、圧縮応力を有す
る膜であり、引っ張り応力を有する膜と積層しない場合
にはたわんでしまう。そこで本発明においては、図1に
示すように引っ張り応力を有する膜、即ち、減圧CVD
法で形成したSiN膜2をフィールド酸化膜3に隣接し
て設け、膜に加わるモーメントを緩和しているのであ
る。一方、圧縮応力を有するフィールド酸化膜3につい
ては、周辺部に回路を形成する都合により、どこかに終
端部を設ける必要がある。そこで、図1に示すように減
圧CVD法で形成したSiN膜2の端部6をSi基板1
を部分的にエッチング除去した後の端部の位置4よりも
外側に設けている。ここで、不図示であるが端部6の下
部には周辺駆動回路が設けられている。逆にSiN膜2
の端部6がSi基板1の端部の位置4よりも内側になっ
ていると、圧縮応力を有するフィールド酸化膜3を介し
て引っ張り応力が働くために、積層膜は張りにくくなっ
てしまう。ここでは図1に示したようにSiN膜2の端
部6がSi基板1のなるべく近くになるように、フィー
ルド酸化膜3の終端部5よりもSiN膜2の端部6を外
側に配した。このような半導体基板を用いて作製した液
晶表示パネルは、積層膜が好適な張りあいをみせ、機械
的強度に優れていた。さらに、高品質な画像を長期間に
わたって安定して表示できた。
【0015】(実施例2)図7及び図8を用いて説明す
る。図7は半導体基板の一部を示す模式図である。図7
においては、図1と同様に1はSi基板、2は減圧CV
D法で形成したSiN膜、3はフィールド酸化膜、4は
TFT基板(半導体基板)に透明化された画素表示領域
を形成するためにSi基板1を部分的にエッチング除去
した後の端部の位置である。5はフィールド酸化膜3の
終端部である。6は減圧CVD法で形成したSiN膜2
の端部であり、7は薄い酸化膜である。さらに、3’は
フィールド酸化膜であり、8はフィールド酸化膜3’の
エッヂ部である。図8は、図7を上方より見た平面図で
あり、符号は図7に示したものに対応している。本例に
おいては、引っ張り応力を有する膜、即ち、減圧CVD
法で形成したSiN膜2の端部6を、薄い酸化膜7を越
えてフィールド酸化膜3’上に設けた。これによりSi
基板1と、2つの膜とをエッヂダメージを生ずることな
く隣接させて配することができた。その結果、フィール
ド酸化膜3、3’とSiN膜2とは好適な張りあい安定
して示した。こうして得られた半導体基板を用いて実施
例1に示したのと同様にして液晶表示パネルを作製し
た。得られた表示パネルは高品質な画像を長期間にわた
って安定して表示できる優れたものであった。
【0016】(実施例3)図9を用いて説明する。図9
は半導体基板の一部を示す模式図である。図9は、図7
に示した半導体基板基板の上に形成した薄膜トランジス
タ(TFT)、画素電極、配線等の構成について示した
模式図である。図9において、901はTFTのチャネ
ル部、902は層間絶縁層、903は画素電極(IT
O)である。904はソースドレインのゲート端低濃度
層、906はゲート、907はソースドレインである。
908aはAlSi配線層、908bはTi,TiN層
であり、909、910は層間絶縁層である。911は
TFTの遮光用及びITOとの間で容量形成用に配され
た金属層である。その他、図7と同一の符号を付した部
位については図7のものと同じである。本例において
は、TFTの上部に引っ張り応力を有するSiN膜2を
設けている。本例の場合、SiN膜2がより広い面積に
わたって設けられていおり、周辺駆動回路領域でSiN
膜2を固定しやすくなった。こうして得られた半導体基
板を用いて実施例1に示したのと同様にして液晶表示パ
ネルを作製した。得られた表示パネルは高品質な画像を
長期間にわたって安定して表示できる優れたものであっ
た。本例で示した技術は、液晶表示装置のみならず、S
i基体を部分的に除去して作製するデバイス、即ち、圧
力センサー、加速度センサー等を作製する際にも応用で
きるものである。
【0017】(実施例4)図10を用いて説明する。図
10は半導体基板の一部を示す模式図であるが、画素電
極、配線等は省略してある。図10においては、図7あ
るいは図9に示したのと同一の符号を付した部位につい
ては図7、図9のものと同一のものを示している。本例
では減圧CVD法で形成したSiN膜2をTFTの下方
に設けているが、フィールド酸化膜3上には減圧CVD
法で形成したSiN膜1002を残している。SiN膜
2の端部6は、図10で示した位置で切れているように
見えるが、他の断面領域についてはSiN膜2は網の目
を張りめぐらしたように広がっており、応力が緩和され
安定度が増している。さらに、1001に示すように周
辺回路のゲートは、フィールド酸化膜3とSiN膜2の
上に形成されている。このことより実効的なフィールド
MOSのしきい値が高くなり、1003の領域には通常
チャネルストップ層の高濃度不純物層を設けるが、その
必要がなくなった。つまり高耐圧のものを簡略な製造工
程のもとで作製できた。こうして得られた半導体基板を
用いて実施例1に示したのと同様にして液晶表示パネル
を作製した。得られた表示パネルは高品質な画像を長期
間にわたって安定して表示できる優れたものであった。
【0018】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば機
械的強度に優れ、高品質な画像を安定して表示できる表
示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表示装置に適用可能な半導体基板の1
例を示す模式図である。
【図2】本発明の表示装置の1例を示す模式図である。
【図3】本発明の表示装置の1例を示す模式図である。
【図4】本発明の表示装置の等価回路図の1例である。
【図5】本発明の表示装置における画素部の1例を示す
模式図である。
【図6】本発明の表示装置に適用可能な半導体基板の1
例を示す模式図である。
【図7】本発明の表示装置に適用可能な半導体基板の1
例を示す模式図である。
【図8】図7を上方より見た平面図である。
【図9】本発明の表示装置に適用可能な半導体基板の1
例を示す模式図である。
【図10】本発明の表示装置に適用可能な半導体基板の
1例を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮脇 守 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−299317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 500 G02F 1/1368

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の信号線と複数の走査線の交点に対
    応して画素電極を配した表示領域と、該画素電極を駆動
    するための駆動回路を前記表示領域の周辺部に設けると
    共に、前記表示領域の下方の部分が除去されて前記表示
    領域に光を透過可能とした半導体基板と、該半導体基板
    に対向する対向基板と、の間に液晶を挟持した表示装置
    において、 前記半導体基板には、該基板の表面を酸化することよっ
    て、少なくとも前記表示領域の半導体基板上に形成され
    フィールド酸化膜が設けられていて、該フィールド酸
    化膜の終端する位置よりも前記除去された部分が内側に
    位置し、前記フィールド酸化膜上には引っ張り応力を有
    する膜が設けられていることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記引っ張り応力を有する膜の終端部が
    前記フィールド酸化膜の終端部よりも外側に設けられた
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 【請求項3】 前記引っ張り応力を有する膜は、減圧C
    VD法により形成されたSiNを含む膜である請求項1
    に記載の表示装置。
  4. 【請求項4】前記引っ張り応力を有する膜は、薄い酸化
    膜上にも配されている請求項1に記載の表示装置。
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