JPH04116623A - 半導体単結晶薄膜基板液晶光弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体薄膜基板を用いたアクティブマトリック
ス型の液晶光弁装置に関し、特に液晶の配向技術に関す
る。

［従来の技術〕 アクティブマトリックス型の光弁装置の原理は比較的簡
単である。各画素を構成する画素電極に対応じてスイッ
チ素子を設け、特定の画素を選択する場合にはスイッチ
素子を導通させ、非選択時においてはスイッチ素子を非
導通状態にしてお（ものである。半導体薄膜基板を用い
たアクティブマトリックス型の液晶光弁装置においては
、スイッチ素子は液晶パネルを構成するガラス基板の表
面に堆積された半導体薄膜に形成されている。

このスイッチ素子は通常薄膜型の絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタから構成されている。

従来、アクティブマトリックス型の光弁装置においては
、薄膜トランジスタはガラス基板上に堆積された非晶質
シリコン薄膜あるいは多結晶ンリコン薄膜の表面に形成
されていた。これら非晶質シリコン薄膜及び多結晶シリ
コン薄膜は真空蒸着法、スパッタリング法あるいは化学
気相成長法を用いてガラス基板上に容易に形成できるの
で比較的大画面のアクティブマトリックス装置を製造す
るのに適している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の非晶質シリコン薄膜あるいは多結
晶シリコン薄膜を用いたアクティブマトリックス型の光
弁装置は画素の微細化及び高密度化に必ずしも適してい
ない。最近、微細化された高密度の画素を有する光弁装
置に対する要求が高まってきている。かかる超小型光弁
装置は例えば投影型画像装置の一次画像形成面として利
用され、投影型のハイビジョンテレビとして応用可能で
ある。ＬＳＩ製造技術あるいは微細半導体製造技術を用
いる事ができれば１ミクロンメートルオーダの画素寸法
を有し全体としても数口程度の寸法を有する超小型光弁
装置が実現できると考えられている。

しかしながら、従来の非晶質あるいは多結晶シリコン薄
膜を用いた場合には、ＬＳＩ製造技術を直接適用してサ
ブミクロンオーダ又はミクロンオーダのスイッチ素子を
形成する事は極めて困難である。例えば、非晶質シリコ
ン薄膜の場合にはその成膜温度が３００℃程度である為
、微細化技術あるいはＬＳＩ製造技術に必要な高温処理
を実施する事ができない。又、多結晶シリコン薄膜の場
合には結晶粒子の大きさが数μｓ程度である為、必然的
にスイッチ素子の微細化が制限される。加えて、多結晶
シリコン薄膜の成膜温度は６００℃程度であり、１００
０℃以上の高温処理を要するＬＳＩ製造技術を十分に活
用する事は困難である。以上に述べた様に、従来の非晶
質又は多結晶シリコン薄膜を用いたアクティブマトリッ
クス型の光弁装置においては、通常の半導体集積回路素
子と同程度の集積密度及びチップ寸法を実現する事は現
実に困難であるという問題点があった。

上述した従来の技術の問題点に鑑み、本発明は微細化さ
れた高密度のスイッチ素子群及び画素電極群を有するア
クティブマトリックス型の光弁装置を提供する事を一般
的な目的とする。

ところで、従来から光弁装置に用いられる電気光学変調
物質としては液晶が一般に使われている。

液晶は所定の間隙を介して対向配置された一対の基板の
間に封入されているとともに、液晶分子は所定の方向に
整列されている。液晶分子の整列状態を実現する為に基
板の内側表面にはいわゆる配向処理か施こされている。

この配向処理は一般に綿布等を用いて基板表面を一方向
にラビングする事によって行なわれている。

しかしながら、前述した本発明の一般的な目的に従って
素子の高密度集積化を行なった場合には、画素寸法に対
して半導体薄膜基板表面の凹凸が相対的に顕著となり、
従来のラビングによる配向処理が実施できないという問
題点がある。即ち、基板表面の凹凸により均一なラビン
グ処理が困難となり表示画像品質か低下するという問題
点がある。

又、ラビング処理によりサブミクロンオーダまで微細化
されたスイッチ素子を破壊してしまうという問題点があ
る。さらに、ラビング処理により生じた汚れや塵は画素
寸法より大きいものが存在し画素の光透過率を低下させ
てしまうという問題点かある。

上述した従来のラビング処理の問題点に鑑み、本発明は
微細化されたスイッチ素子及び画素電極に対しても悪影
響を与える事のない液晶配向構造を有するアクティブマ
トリックス型の液晶光弁装置を提供する事を特徴的な目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述した従来の技術に鑑み、本発明の一般的目的及び特
徴的目的を達成する為に、半導体単結晶薄膜基板液晶光
弁装置は電気絶縁性の担体層と半導体単結晶薄膜層とか
らなる複合基板を用いている。該半導体単結晶薄膜層に
対してＬＳＩ製造技術を直接適用し画素アレイを高密度
集積形成している。画素アレイは画素領域を規定する画
素電極群と各画素電極に対して選択給電する為のスイッ
チ素子群とから構成されている。画素アレイの形成され
た複合基板に対して所定の間隙を介して対向基板が配置
されている。側基板の間の間隙には液晶層か充填されて
いる。この液晶層は所定の配向状態に維持されていると
ともに、各画素電極に対する選択給電量に応じて配向状
態が変化し光学変調を行なう。さらに、画素領域には規
則的な凹凸が選択的に形成されており、液晶層を所定の
配向状態に保持する為の配向手段を構成している。

この規則的凹凸は個々の画素電極の表面に形成する事か
できる。あるいは、画素電極を被覆する保護膜の表面に
規則的な凹凸バタンを形成しても良い。さらには、画素
電極の下に配置されたスイッチ素子分離用フィールド酸
化膜の表面に規則的凹凸バタンを形成しても良い。又は
、画素電極の下に位置する複合基板担体層表面に規則的
凹凸バタンを形成しても良い。

該規則的凹凸バタンは、例えば一方向に整列し且つ一定
の間隔で配列された溝からなり液晶層の一軸配向状態を
保持する機能を有する。さらには、該溝の幅寸法が一方
向に沿って周期的に変化しており、液晶層の一軸ティル
ト配向状態を保持する機能を有していても良い。

上述した半導体単結晶薄膜基板液晶光弁装置は以下に述
べる工程によって製造する事ができる。

即ち、電気絶縁性の担体層例えば石英ガラス基板に対し
て、半導体単結晶基板例えば高品質のシリコンウェハを
接合した後、このシリコンウェハを研摩しシリコン単結
晶薄膜層を形成する。このシリコン単結晶薄膜層はシリ
コンウェハの高品質をそのまま保存しておりＬＳＩ製造
技術を直接適用する事が可能である。次に、シリコン単
結晶薄膜層に対してＬＳＩ製造技術を用いて画素アレイ
を高密度に集積形成する。この画素アレイは、画素領域
を規定する画素電極群と各画素電極群に対して選択給電
する為のスイッチ素子群を含んでいる。

個々のスイッチ素子はシリコン単結晶薄膜層に形成され
た絶縁ゲート電界効果トランジスタからなる。次に、個
々の画素領域に対して規則的凹凸バタンを選択的に形成
し、複合基板表面に配向手段を設ける。続いて、所定の
間隙を介して対向基板を複合基板に重ね合わせる。この
時、対向基板の内側表面も配向処理が施こされている。

最後に、一対の基板の間に形成された間隙に液晶物質を
充填し配向手段に従って配向された液晶層を設ける。

上述した規則的凹凸バタンは例えばフォトリソエツチン
グにより高精度で均一に画素領域に形成する事ができる
。あるいは、高エネルギービームを画素領域に対して掃
引照射して規則的凹凸バタンを形成する事もできる。

〔発明の作用〕

上述した様に、本発明によれば電気絶縁性の担体層及び
その上に形成された半導体単結晶薄膜層とからなる二層
構造を有する複合基板を用いており、且つ該半導体単結
晶薄膜層は例えばシリコン単結晶バルクからなるシリコ
ンウェハと同等の品質を有している。従って、かかる半
導体単結晶薄膜層にＬＳＩ製造技術あるいは微細化技術
を駆使してスイッチ素子群及び画素電極群を高密度で集
積的に形成する事ができる。この結果得られる集積回路
チップは極めて高い画素密度及び極めて小さい画素寸法
を何しており超小型高精細のアクティブマトリックス型
液晶光弁装置を構成できる。

加えて、液晶分子を整列させる為の配向手段は画素領域
に選択的に形成された規則的な凹凸バタンから構成され
る。従って、複合基板表面の起伏の悪影響を受ける事な
く均一な液晶配向状態を得る事ができる。又、この規則
的凹凸バタンはフォトリソエツチングあるいは高エネル
ギービームの掃引照射により画素領域に対して選択的に
形成する事ができるので、画素領域近傍に配置されるス
イッチ素子に損傷を与える事がない。加えて、これら規
則的凹凸バタンの形成方法は半導体製造プロセスを用い
る事になるので基板表面の清浄状態を維持する事ができ
る。

〔実　施　例〕

以下図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明
する。第１図は本発明にかかる液晶光弁装置の一実施例
を示す模式的分解斜視図である。

図示する様に、液晶光弁装置は複合基板１と、該複合基
板１に所定の間隙を配して対向配置された対向基板２と
、該間隙に充填された液晶層３とから構成されている。

複合基板１には画素を規定する画素電極４とこれに対し
て選択給電する為の対応するスイッチ素子５とが形成さ
れている。

Ｆ７を合基板ｌは石英ガラスからなる担体層６と単結晶
シリコン薄膜層７とからなる二層構造を有する。加えて
、石英ガラス担体層６の裏面側には偏光板８が接着され
ている。そして、前述したスイッチ素子５はＬＳＩ製造
技術を用いてこの単結晶シリコン薄膜層７に高密度で集
積形成されている。スイッチ素子５は絶縁ゲート電界効
果トランジスタからなる。トランジスタのソース電極は
対応する画素電極４に接続されており、同じくゲート電
極は走査線９に接続されており、同じくドレイン電極は
信号線１０に接続されている。画素電極４の群及びスイ
ッチ素子５の群からなる画素アレイの周辺にはＸドライ
バ１１が形成されており、列状の信号線１０に接続され
ている。さらに、Ｙドライバ１２も形成されており、行
状の走査線９に接続されている。かかる構成により、個
々のスイッチ素子５は走査線９を介してＹドライバ１２
により線順次で選択されるとともに、選択されたスイッ
チ素子うには信号線１０を介してＹドライバ１１により
選択給電が行なわれる。

図示する様に、個々の画素電極４によって規定される画
素領域には周期的凹凸バタンからなる配向手段１３が形
成されている。この配向手段１３は画素領域に対して選
択的に形成されるので近傍に存在するスイッチ素子５に
悪影響を及ぼす事がない。

対向基板２はガラス担体１４と、ガラス担体１４の外側
面に接着された偏光板Ｉ５と、ガラス担体１４の内側面
に形成された共通電極１６とから構成されている。共通
電極１６の表面には全面に配向膜１７が被覆されている
。

液晶層３は一対の複合基板１と対向基板２との間に挟持
されている。さらに液晶層３の上下表面は配向手段１３
と配向膜１７に面接触している。これら配向手段Ｉ３及
び配向膜】７の作用によって液晶層３は所定の配向状態
を呈する。画素電極４と共通電極１６との間に印加され
る電圧に応答して液晶層３は光学変調を行なう。液晶層
３の配向状態は少くとも画素領域において確立されてい
れば良い。

従って、配向手段１３は少くとも画素電極４によって規
定される画素領域に対して選択的に形成されている。

第２図は第１図に示す液晶光弁装置の一画素領域部分を
切り取って示した部分拡大模式図である。

この例においては、液晶層としてネマチック液晶材料か
用いられている。ネマチック液晶分子】８はその長軸方
向が容易に配向されるという性質がある。複合基板１の
画素領域には配向手段１３が形成されている。この配向
手段１３は縦方向に整列し且つ一定の間隔で配列された
溝からなり液晶分子１８の縦方向−軸配向状態を確立す
る。即ち、複合基板１の表面近傍に存在する液晶分子１
８は溝に沿って整列される。前述した様に、本発明によ
ればＬＳＩ製造技術を用いて画素寸法を微細化する事か
でき、例えば画素領域の寸法は１０訊角に設定している
。この場合、整列された溝の配置間隔あるいはピッチは
ｌｕｍ程度にする事か好ましい。この様に微細なピッチ
バタンは例えばフォトリソグラフィ及びエツチングによ
り形成する事ができる。

即ち、画素領域に対してフォトレジストを被覆した後所
定のマスクバタンを用いて露光現像を行なう。未硬化の
部分のフォトレジストを除去した後異方性エツチングに
より画素領域表面に満を形成する事ができる。高精度の
パタニングを行なう為には露光源として紫外線あるいは
Ｘ線を用いる事か好ましい。

対向基板２の内側表面にも配向層１７か形成されている
。本例においては、この配向層１７も一定のピッチで配
列された溝からなる。たたし、溝は横方向に整列してい
る。従って、対向基板２の表面近傍に存在する液晶分子
１８は横方向に配向される。

図示する様に、上下の基板間て配向方向か９０°異なる
ので、液晶分子】８もそれに倣って９０°回転する。い
わゆるネマチック液晶のツイスト配向か確立される。こ
の結果、ツイストネマチック液晶層を通過する光の偏光
軸は９０°回転する事になる。

一方、画素電極と共通電極の間に電界を印加すると液晶
分子１８は電界方向、即ち基板に対して垂直方向に配列
し入射光に対する旋光性は失なわれる。この遷移は液晶
層の上下に配置された一対の偏光板によって光学的に検
出される。即ち、画素領域を通過する入射光は電圧印加
の有無によって透過もしくは遮断される。この様にして
、ツイストネマチック液晶層は画素領域毎に電気光学変
調を行なう。

第３図は配向手段のさらに改良された一変形を示す模式
図であり、複合基板１の一画素分を切り取って拡大図示
したものである。本例においても、配向手段１３は画素
領域表面に形成された溝からなる。この溝は一方向に整
列し且つ一定の［５隔で配列されている。従って、液晶
分子１８はこの溝の延設方向に従って〜軸的に整列され
る。溝間隔は例えば１μｓに設定される。図から明らか
な様に、個々の溝の幅寸法は溝の延設方向即ち液晶分子
１８の整列方向に沿って周期的に変化している。この周
期は例えば３ｕｎ程度である。この様に、溝幅を周期的
に変える事により、液晶分子１８は基板１の表面に対し
て所定の傾斜角即ちティルト角θを以って配向される。

即ち、液晶分子の一軸ティルト配向状態を実現する事か
できる。第３図に示す配向手段１３のバタン形状は微細
フォトリソグラフィ及びエツチングを用いて形成する事
かできる。

あるいは、満に沿ってエネルギービームを照射するとと
もにそのエネルギービームの強度を周期的に変える事に
より形成する事もてきる。実際には、配向手段１３は画
素領域の表面に存在する膜に対して形成される。この膜
は例えばポリイミドフィルムを塗布して形成される。あ
るいはシリコン窒化膜やシリコン酸化膜からなる保護膜
の上に配向手段１３を形成しても良い。又は、画素領域
を規定する画素電極を構成するＩＴＯフィルムの表面に
形成しても良い。

上述した液晶分子のティルト配向は、液晶分子か電界に
応答して立上る方向を一定にする為ｔめ液晶分子を若干
立たせておく条件を設定する為のものである。通常のツ
イストネマチック液晶ではこのティルト角θをおよそ数
度に設定しておけば良い。しかしなから、いわゆるスー
パーツイストネマチック液晶の様にツイスト角を大きく
していくと、このティルト角も５°以上に設定する必要
がある。液晶分子のティルト角θは配向手段１３を構成
する溝のピッチ間隔及び溝幅の変化周期を適宜設定する
事により所望の値を得る事ができる。

従って、第３図に示す例は特にスーパーツイストネマチ
ック液晶を用いた光弁装置に有効である。

次に第４図ないし第７図を参照して本発明にがかる配向
手段の具体的構成例を示す。第４図は、画素電極表面に
規則的凹凸を形成した例であって、複合基板の一画素領
域を切り取って示した模式的断面図である。図示する様
に、石英ガラス基板４１の表面にはシリコン単結晶薄膜
層４２が被覆されている。このシリコン単結晶薄膜層４
２は選択的に熱酸化されており一部分はフィールド酸化
膜４３に変換されている。シリコン単結晶薄膜層４２の
残された部分が素子領域を規定しスイッチ素子４４が形
成されている。スイッチ素子４４は、島状に残されたシ
リコン単結晶薄膜層４２の上にゲート絶縁膜４５を介し
て配置されたゲート電極４６を有する。シリコン単結晶
薄膜層４２の右側部分は不純物拡散によりソース領域４
７を構成している。又、左側部分も同様に不純物拡散に
よりドレイン領域４８を構成している。これらゲート電
極４６、ソース領域４７及びドレイン領域４８により絶
縁ゲート電界効果型のトランジスタからなるスイッチ素
子４４か構成される。

フィールド絶縁膜４３の表面にはＩＴＯ等からなる透明
な画素電極４９か形成されている。画素電極４９の一端
はトランジスタのソース領域４７に電気的に接続してい
る。又ドレイン領域４８に接続してドレイン電極５０も
形成されている。

第４図に示す例においては、配向手段５１は画素電極４
９の表面に形成された規則的な凹凸からなる。

この規則的凹凸は一方向に整列し且つ一定の間隔で配列
された溝である。溝間隔は１μｓないし２ｍ＠に設定さ
れており、溝の深さは２００人ないし２０００人である
。かかる溝パタンはフォトリソグラフィ及び異方性エツ
チングを用いて容易に形成する事ができる。

次に、第５図に変形例を示す。第４図に示す構成要素と
同一の部分には同一の参照番号を付してその説明を省略
する。第４図に示す例と異なる点は、配向手段５１が画
素電極４９の表面ではなく保護膜５２の表面に形成され
ている事である。この保護膜５２はシリコン窒化膜ある
いはシリコン酸化膜からなり、本来スイッチ素子４４の
保護を行なうものである。この例においては、この保護
膜５２が画素電極４９により規定される画素領域にも延
設されている。この保護膜５２に対してフォトリソグラ
フィ及び異方性エツチングを行ない複数の溝からなる配
向手段５１を形成している。

第６図に他の変形例を示す。第４図に示す例と同一の構
成要素に対しては同一の参照番号を付しその説明を省略
する。第４図に示す例と異なる点は、配向手段５１がフ
ィールド酸化膜４３の表面に形成された規則的な凹凸か
らなる事である。即ち、画素電極４９を形成する前に、
予めフィールド酸化膜４３の表面に所定の間隔を介して
配列された溝を掘っておく。この満の形成されたフィー
ルド酸化膜４３に画素電極４９を重ねる事により、画素
電極４９の表面にも対応する溝が形成されるのである。

第７図はさらに他の変形例を示す。第４図に示す例と同
一の構成要素に対しては同様に同一の参照番号を付しそ
の説明を省略する。第４図に示す例と異なる点は、配向
手段５１が石英ガラス基板４１の表面に予め形成されて
いる点である。図示する様に、溝の形成された石英ガラ
ス担体層４１の表面にフィールド酸化膜４３を重ねると
このフィールド酸化膜４３も対応する凹凸を有する事と
なる。さらに、この凹凸に沿って画素電極４９を重ねる
とその表面にも対応する凹凸が現われる。この凹凸によ
って実際には液晶分子が整列されるのである。

この様に、石英ガラス基板４１の表面に予め溝を掘って
おけば中間工程で配向手段形成の為の特別な加工を行な
う事なく自動的に配向手段５１が形成できる。

最後に、第８図（＾）ないし第８図（Ｇ）を参照して、
本発明にかかる液晶光弁装置の製造方法を説明する。第
８図（Ａ）に示す工程において、石英ガラス基板６１と
ＩＩ結晶シリコン基板６２とが用意される。単結晶シリ
コン基板６２はＬＳＩ製造に用いられる高品質のシリコ
ンウニ／％を用いる事が好ましく、その結晶方位は＜　
１００　＞　０．０±１．０の範囲の一様性を有し、そ
の単結晶格子欠陥密度は５００個／　ｃｄ以下である。

用意された石英ガラス基板６１の表面及びシリコンウェ
ハ６２の表面を先ず精密に平滑仕上げする。続いて、平
滑仕上げされた両面を重ね合わせ加熱する事により石英
ガラス基板及びシリコンウェハを互いに熱圧着する。こ
の熱圧着処理により、石英ガラス基板６１とシリコンウ
ェハ６２は互いに強固に固着される。

続いて第８図（Ｂ）に示す工程において、シリコンウェ
ハの表面を研摩する。この結果、石英ガラス基板６１の
表面には所望の厚さ（例えば数虜）まで研摩されたシリ
コン単結晶薄膜６３が形成される。なお、シリコンウェ
ハを薄膜化する為に研摩処理に代えてエツチング処理を
用いても良い。この様にして得られたシリコン単結晶薄
膜６３はシリコンウェハの品質が実質的にそのまま保存
されるので結晶方位の一様性や格子欠陥密度に関して極
めて優れｔ：半導体基板材料を得る事ができる。

ところで従来から電気的絶縁担体層とシリコン単結晶薄
膜層からなる積層構造を有する種々の半導体装置用基板
か知られている。いわゆるＳＯＪ基板と呼ばれているも
のである。Ｓｏｌ基板は例えば絶縁物質からなる担体基
板表面に化学気相成長法等を用いてシリコン多結晶薄膜
を堆積させた後、レーザビーム照射等により加熱処理を
施こし多結晶薄膜を再結晶化して単結晶構造に転換する
事により得ていた。しかしながら、一般に多結晶の再結
晶化により得られた単結晶は必ずしも−様な結晶方位を
有しておらず又格子欠陥密度か大きかった。これらの理
由により、従来の方法により製造されたＳＯＩ基板に対
して高品質の単結晶シリコンウェハと同様にＬＳＩ製造
技術を適用する事は困難である。

次に第８図（Ｃ）に示す工程において、シリコン単結晶
薄膜６３の選択的熱酸化か行なわれる。この熱酸化はス
イッチ素子トランジスタの形成されるへき素子領域のみ
を被覆するマスクを介して行なわれ、素子領域を囲む様
にフィールド酸化膜６４が形成される。このフィールド
酸化膜６４はシリコン単結晶薄膜６３の層厚を完全に熱
酸化して得られ光学的に透明であるとともに理想的な素
子分離領域を形成する。

続いて第８図（Ｄ）に示す工程において、素子領域にの
み残されたシリコン単結晶薄膜６３の表面を再び熱酸化
処理する。この結果、シリコン単結晶薄膜の表面には極
めて薄い膜厚を有するゲート絶縁膜６５か形成される。

さらに、基板表面に対して、例えば化学気相成長法を用
いてシリコン多結晶薄膜を堆積する。この多結晶薄膜を
所望のバタンに加工されたマスクを介してエツチングし
ゲート電極６６を形成する。

さらに第８図（Ｅ）に示す工程において、不純物の導入
処理が行なわれる。例えば、イオン注入法か用いられ、
ゲート電極６６をマスクとして、ゲート絶縁膜６５を介
してイオン化された不純物のシリコンｔｉｔ結晶薄膜６
３に対する打ち込みが行なわれる。この結果、図示する
様にソース領域６７及びドレイン領域領域６８か形成さ
れる。

第８図（Ｆ）に示す工程において、フィールド酸化膜６
４の表面に画素電極６９が積層される。その−端はゲー
ト絶縁膜６５の一部に形成されたコンタクトホール７０
ａを介してソース領域６７に電気的に接続されている。

又、信号線７１も形成され、コンタクトホール７０ｂを
介してドレイン領域６８に電気的に接続している。続い
て、基板の表面をＰＳＧなどからなる透明保護膜７２て
被覆する。これによりスイッチ素子トランジスタが完成
する。たたし、画素電極６９の表面は、透明保護膜７２
で被覆せず露出させておく。この露出表面に規則的な凹
凸即ち６定ピッチを有する線状溝を形成して配向手段７
３を設ける。

この線状溝の形成方法を第９図を参照して説明する。こ
の例においては、エネルギービームの掃引照射を用いた
表面加工を利用している。エネルギービームとしてはレ
ーザビーム、イオンビームあるいは電子ビームか用いら
れる。このエネルギービームをマスクスキャンさせて画
素′ｉ＋！、極６９表面を照射する。これにより、画素
電極表面は加工されエネルギービームの掃引軌跡に沿っ
て線状溝が形成される。例えば、レーザビームを用いた
場合には照射部分か加熱され溶融等により熱変形を受は
溝が形成できる。あるいは、さらに高エネルギーのレー
ザビームを照射して画素電極表面に存在する原子を蒸発
させ雰囲気ガスとの化学反応を促進させて溝を形成して
も良い。又、イオンビームを用いた場合には、画素電極
６９の表面は照射軌跡に沿って選択的にスパッタエッチ
され溝が形成される。あるいは、レーザビームと同様に
熱変形を起こし溝ができる場合もある。この他の例とし
ては、画素電極６９の表面をポリイミドフィルムで被覆
した後電子ビームを掃引照射して溝を形成しても良い。

ポリイミドは特に液晶配向材料として優れたものである
。この様に、エネルギービームの照射により溝を形成す
れば、画素領域に対して選択的に表面加工を行なえるの
で近傍のスイッチ素子に損傷を与える事がない。又、エ
ネルギービーム照射は真空チャンバ内に収納された基板
に対して行なわれるので塵やケバの付着がなく基板表面
の清浄状態を維持する事ができる。勿論、エネルギービ
ーム照射に代えて前述した様にフォトリソグラフィ及び
異方性エツチングの組み合わせを用いて線状溝を形成し
ても良い。

第８図（Ｇ）に戻って最後に液晶パネル組み立て工程を
説明する。完成された複合基板とは別に、対向基板７４
を用意する。この対向基板７４はガラス担体７５とその
表面に形成された共通電極７６とその表面を被覆する配
向膜７７とから構成されている。

この配向膜７７は例えば５０ｎａ程度のポリイミド膜を
塗り、その後ラビング処理を施こして得られる。

あるいは、配向手段７３と同様に微細表面加工を用いて
共通電極７６の表面に直接規則的なピッチを有する線状
溝を形成しても良い。規則的な線状溝を用いた方が均一
な配向状態を得る事ができ欠陥防止に効果的である。次
に、複合基板６１と対向基板７４を所定の間隙を介して
互いに接着固定する。基板周辺で互いに貼り合わせる為
、エポキン樹脂のシール材（図示せず）を一方の基板周
囲に印刷する。ただし、後で液晶を封入する為の開口部
を予め作っておく。このシール材の中には一対の基板間
のギャップを制御する為にスペーサ粒子が混入されてい
る。さらにこのギャップを均一にする為、スペーサ粒子
が基板表面に散布されている。このスペーサ粒子は画素
領域を避けて散布する事が好ましい。そして一対の基板
をシール材により熱圧着した後、液晶７８を基板間隙内
に封入する。この液晶封入は真空チャンバの中で液晶パ
ネルの封入孔に液晶を浸す事により行なわれる。次いで
真空チャンバを大気圧に戻すと液晶は外圧によりパネル
内に浸入する。その後パネルを液晶のクリアリングポイ
ント以上に加熱し次いで冷却すれば液晶分子は配向手段
７３及び配向膜７７により所定の配向状態を呈する。最
後に一対の偏光板７９及び８ｏが液晶パネルの外側表面
に接着され光弁装置が完成する。

〔発明の効果〕

上述した様に、本発明によれば担体層の上に形成された
高品質の半導体単結晶薄膜層に対してＬＳＩ製造技術を
直接適用して画素電極群及びスイッチ素子群を集積的に
形成して得られる集積回路チップ基板を用いて液晶光弁
装置を構成している。この為、極めて高い画素密度を有
する光弁装置を得る事ができるという効果がある。

本発明によれば、さらに微細化された画素電極によって
規定される画素領域に対して選択的に形成された規則的
凹凸面を用いて液晶層の配向制御を行なっている。この
為、従来のラビング処理の様に画素領域近傍に配置され
たスイッチ素子を損傷するという惧れかない。又、素子
の形成された＋′、導体基板の起伏の影響を受ける事な
く、配向制御を行なう事ができるという効果がある。本
発明によれば、規則的な凹凸面はフォトリソエツチング
あるいはエネルギービーム照射により形成されるので従
来のラビング方法の様に塵、ケバが発生せず配向欠陥が
実質的に生じないという効果がある。精度的に優れた表
面加工により配向膜を形成するので均−性及び再現性に
優れた液晶配向制御を行なう事ができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体単結晶薄膜基板液晶光弁装置の全体的構
成を示す模式的分解斜視図、第２図は液晶光弁装置の一
画素部分を切り出して拡大表示した模式的部分拡大図、
第３図は配向手段の表面構造例を示す模式図、第４図は
配向手段の具体例を示す模式的部分断面図、第５図は配
向手段の一変形例を示す模式的断面図、第６図は配向手
段の他の変形例を示す模式的断面図、第７図は配向手段
のさらに他の変形例を示す模式的断面図、第８図（＾）
ないし第８図（Ｇ）は半導体単結晶薄膜基板液晶光弁装
置の製造方法を示す工程図、及び第９図は配向手段を構
成する線状溝の形成方法を説明する為の模式図である。 １・・複合基板 ３・・・液晶層 ５・・・スイッチ素子 ７・・・単結晶シリコン薄膜層 ９・・走査線 １１・・Ｘドライバ ２・・対向基板 ４・・・画素電極 ６・・・担体層 ８・・偏光板 ｌＯ・・信号線 １２・・・Ｙドライバ １３・・・配向手段 】５・偏光板 １７　　配向膜 出 願 人 代 理 人 １４・・ガラス担体 １６・・共通電極 １８・・・液晶分子 セイコー電子工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気絶縁性の担体層と半導体単結晶薄膜層とからな
   る複合基板と、 画素領域を規定する画素電極の群と各画素電極に対して
   選択給電する為のスイッチ素子群とを含み該半導体単結
   晶薄膜層に集積形成された画素アレイと、 所定の間隙を介して該複合基板に対向配置された対向基
   板と、 該間隙に充填され各画素電極に対する選択給電量に応じ
   て所定の配向状態が変化し光学変調を行なう液晶層と、 画素領域に選択形成された規則的凹凸を有し液晶層を該
   所定の配向状態に保持する為の配向手段とからなる液晶
   光弁装置。 ２、該配向手段は、個々の画素電極の表面に形成された
   規則的凹凸を有する請求項１に記載の液晶光弁装置。 ３、該配向手段は、画素電極を被覆する保護膜の表面に
   形成された規則的凹凸を有する請求項１に記載の液晶光
   弁装置。 ４、該配向手段は、画素電極の下に配置されたスイッチ
   素子分離用フィールド酸化膜の表面に形成された規則的
   凹凸を有する請求項１に記載の液晶光弁装置。 ５、該配向手段は、画素電極の下に位置する該担体層表
   面に形成された規則的凹凸を有する請求項１に記載の液
   晶光弁装置。 ６、該規則的凹凸は、一方向に整列し且つ一定の間隔で
   配列された溝からなり液晶層の一軸配向状態を保持する
   請求項１に記載の液晶光弁装置。 ７、該溝の幅寸法が一方向に沿って周期的に変化してお
   り液晶層の一軸ティルト配向状態を保持する請求項６に
   記載の液晶光弁装置。 ８、電気絶縁性の担体層に対して半導体単結晶基板を接
   合した後、該半導体単結晶基板を研摩し半導体単結晶薄
   膜層を形成して複合基板を準備する第１工程と、 該半導体単結晶薄膜層に対して画素アレイを集積形成し
   、画素領域を規定する画素電極の群と各画素電極に対し
   て選択給電する為のスイッチ素子群を設ける第２工程と
   、 画素領域に対して規則的凹凸を選択的に形成し、複合基
   板表面に配向手段を設ける第３工程と、所定の間隙を介
   して対向基板を複合基板に重ね合わせる第４工程と、 該間隙に液晶物質を充填し配向手段に従って配向された
   液晶層を設ける第５工程とからなる液晶光弁装置の製造
   方法。 ９、該第３工程はフォトリソエッチングにより規則的凹
   凸を形成する工程を含む請求項８に記載の製造方法。 １０、該第３工程はエネルギービームの照射により規則
   的凹凸を形成する工程を含む請求項８に記載の製造方法
   。