JPH07181464A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH07181464A
JPH07181464A JP34594093A JP34594093A JPH07181464A JP H07181464 A JPH07181464 A JP H07181464A JP 34594093 A JP34594093 A JP 34594093A JP 34594093 A JP34594093 A JP 34594093A JP H07181464 A JPH07181464 A JP H07181464A
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JP
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liquid crystal
substrate
layer
transparent
driving element
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JP34594093A
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English (en)
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Osamu Hamamoto
修 浜本
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置において環境変化による液晶層
のギャップ変化や駆動素子の変形を防止する。 【構成】 Si基板1の裏面側に封口ガラス基板5を対
向配置し、弾性枠材4を介して変形可能なポッティング
材6を充填してなる液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンやビデオ
カメラのビュウファインダー等に用いられる液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、CRTに変わる画像表示装置とし
て、薄型化、軽量化が可能な液晶表示装置が着目されて
いる。
【0003】液晶表示装置においては、高精細な表示を
行なうためアクティブマトリクス駆動方式が広く用いら
れている。また、液晶表示装置には反射型と透過型が有
るが、いずれも光が画像表示部を透過しうることが必須
条件であるため、駆動回路基板としては一般に石英基板
が用いられ、該基板上に多結晶Si層を形成して駆動素
子を構成していた。
【0004】しかしながら、液晶ビューアー等へのより
高品質な画像要求に応じて画面を高精細化し、高速駆動
するためには、多結晶Siからなる素子では限界があ
り、単結晶Siからなる素子を搭載した液晶表示装置が
提案されている。
【0005】単結晶Siからなる駆動回路を構成するに
は、半導体又は導電体基板上に絶縁層を介して単結晶S
i薄膜が形成される。上記半導体や導電体からなる基板
は不透明であるから、画像表示部のみ該基板をくり抜き
除去して透明化している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記単結晶Si基板に
おいて、基板をくり抜き除去した画像表示部は薄膜化し
ており、物理的強度が低いため、透明充填材を上記くり
抜き部に充填して補強しているが、さらに該透明充填材
表面を液晶セルを構成する基板とは異なる第3の透明封
止基板にて封止及び補強する手段も開示されている。し
かしながら、温度、圧力等液晶パネルの使用環境変化の
影響で液晶層のギャップ変化や駆動素子の変形が生じ、
画質の劣化、さらには信頼性の低下を引き起こしてい
た。
【0007】本発明の目的はこのような問題点に鑑み、
環境変化による液晶層のギャップ変化や駆動素子の変形
を防止した液晶表示装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、不透
明基板上に透明絶縁層を介して液晶駆動素子層を有する
液晶駆動素子基板と、透明基板上に透明電極を有する透
明対向基板との間に液晶を挟持してなる液晶パネルの、
表示領域に相当する上記不透明基板を上記透明絶縁層ま
でくり抜き、該くり抜き部に変形可能な透明充填材を配
し、弾性シール材を介して透明封止基板で封止してなる
ことを特徴とする液晶表示装置であり、本発明において
は、前記単結晶Siからなる駆動素子を搭載した液晶表
示装置において優れた効果を奏するが、単結晶Siを用
いた液晶表示装置に限らず、従来の多結晶Siやアモル
ファスSi或いは他の半導体を用いた液晶表示装置にお
いても本発明を利用することができる。
【0009】本発明において、透明充填材の体積変化
は、該透明充填材の封止に用いられているシール材の弾
性によって吸収され、液晶層や駆動素子への影響が防止
される。
【0010】
【実施例】
[実施例1]図1に本発明第1の実施例を示す。図1
(a)は概略平面図、(b)はそのA−A’断面図であ
る。
【0011】本発明の液晶表示装置は、画像表示用液晶
セル部と、ポッティング材(透明充填材)を注入して液
晶セル部の補強を行なうポッティングセル部よりなる。
液晶セル部は対向基板2と液晶駆動素子層3、及び枠材
6によって囲まれた部分に注入された液晶7から構成さ
れる。
【0012】上記対向基板2にはカラーフィルターとカ
ラーフィルター間を遮光する遮光層と、液晶に電圧を印
加するための透明電極、及び液晶を一定方向に配向させ
るための配向制御膜が設けられている。また、液晶駆動
素子層3は、画素部には画素電極、上記電極へ信号を印
加するための薄膜トランジスタ(TFT)、TFTへ信
号を送る信号線、TFT駆動用駆動線、画素TFTを駆
動する水平、垂直シフトレジスタからなる。
【0013】液晶駆動素子層3は図4に示す方法により
製造された単結晶Si層により形成される。該単結晶S
i層は経済性に優れ、大面積に渡り欠陥が著しく少な
く、均一で平坦な極めて優れた結晶性を有している。従
って該単結晶Si層により構成した半導体アクティブ素
子は浮遊容量が低減し、高速動作が可能でラッチアップ
現象がなく、耐放射線性に優れ、駆動回路を表示画素と
同一基板上に集積した高性能な液晶表示装置が提供でき
る。以下に図4に従って、本発明に係る単結晶Si層の
製造方法の一例を説明する。
【0014】先ず300μmの厚みを持ったP型(10
0)単結晶Si基板にHF溶液中において陽極化成処理
を施し、多孔質Si基板101を形成した。陽極化成処
理条件は以下の通りであった。
【0015】印加電圧: 2.6V 電流密度: 30mA・cm-2 陽極化成溶液: HF:H2 O:C25 OH=1:
1:1 時間: 2.4時間 多孔質Siの厚み: 300μm Porosity: 56%
【0016】こうして得られたP型(100)多孔質S
i基板101上に減圧CVD法によりSiエピタキシャ
ル層102を1.0μmの層厚で成長させる。堆積条件
は以下の通りである。
【0017】ソースガス: SiH4 キャリアガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3nm/sec
【0018】次にこのエピタキシャル層102の表面に
1000ÅのSiO2 層103を形成し(a)、そのS
iO2 層表面に5000ÅのSiO2 層104、100
0ÅのSi34 層105を形成したもう一方のSi基
板107を重ね合わせ、窒素雰囲気中で800℃、0.
5時間加熱することにより、2つのSi基板を強固に貼
り合わせた(b)。
【0019】その後、貼り合わせ基板を49%弗酸とア
ルコール、30%過酸化水素水との混合液(10:6:
50)中で攪拌することなく選択エッチングした。65
分後には図4(c)に示すように、単結晶Siをエッチ
ング・ストップ材として、多孔質Si基板101は選択
エッチングされ、完全に除去された。
【0020】非多孔質単結晶Siの上記エッチング液に
対するエッチング速度は極めて低く、65分後でもエッ
チング深さは50Å以下であり、多孔質層のエッチング
速度との選択比は105 にも達し、非多孔質層における
エッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度のもの
である。
【0021】このように、200μmの厚みを持った多
孔質化Si基板101は除去され、SiO2 層103上
に1.0μmの厚みを有する単結晶Si層102が形成
される。ソースガスとしてSiH2 Clを用いた場合に
は、成長温度を数十℃上昇させる必要があるが、多孔質
Si基板に特有な増速エッチング特性は維持される。
【0022】上記単結晶Si層102にTFTを形成
し、図1の液晶駆動素子層6を構成するが、液晶駆動素
子層6はSi基板1(図4のSi基板107に相当)上
に形成されるため、可視光不透明である。そこで次に可
視光透過可能にするために、表示開口部をエッチングに
よってくり抜く。
【0023】エッチング液としてはテトラメチルアンモ
ニウムハイドライド(TMAH)水溶液を用いた。エッ
チング条件はTMAH22%水溶液、90℃、10時間
である。尚、Si基板1としてSi基板上に薄いSiO
2 層が存在し、さらにその上部に単結晶Si層が重なっ
た構造(Silicon On Insulater,
SOI構造)のSi基板を用いると、上記SiO2 層が
エッチングストップ層となり均一なエッチングに有効で
あり、望ましい(例えば、図4においてSiO2 層10
4とSi34 層105を省いた構造)。ここでエッチ
ング液としてKOH等SiとSiO2 との選択比が十分
とれるものであれば特に限定されない。
【0024】次にポッティングセル部の作製方法につい
て述べる。本工程は、ポッティング材充填領域作製工
程、ポッティング材注入工程、注入口封止工程の3工程
に大きく分けることができる。以下、上記工程順に説明
する。
【0025】図2にポッティング材充填領域作製工程を
示す。Si基板1のくり抜かれた開口部8の、ポッティ
ング材注入口25を除く周囲に非流動性弾性接着剤から
なる枠材4を塗布する。本実施例においてはシリコーン
接着剤(東レシリコーンSE9150)を使用した。塗
布にはディスペンサーを使用し、厚みが0.5mm程度
になる様に調整し、更にその上に封口ガラス基板5を載
せ、所望のギャップにするため加圧した後、枠材4を硬
化させた。
【0026】本実施例において上記封口ガラス基板5と
してはソーダガラスを用い、ギャップ厚はスペーサ(S
US,t=0.3mm)を封口ガラス基板5とSi基板
1間の枠材4の外側に挟み込み、ギャップ厚を定め、後
でこれを抜き取った。
【0027】次に、ポッティング材注入工程について説
明する。
【0028】ポッティング材は注入前に真空脱泡(10
-3Torr、12時間)を行ない、気泡の混入がない状
態にした。枠の形成が終了している液晶表示装置(液晶
セル)とシャーレ等に入れたポッティング材を真空装置
内にセットし、10-3Torr程度の真空度まで真空引
きする。真空引きの時間は10-3Torrに到達後1〜
24時間の間とした。その後、真空状態のまま、液晶セ
ルをポッティング材の入ったシャーレ中に挿入し、ポッ
ティング材に浸す。毛細管現象による注入が平衡状態に
達した後、20分〜1時間かけてゆっくり真空装置のリ
ークを行ない、ポッティング材を枠内に十分に注入し
た。
【0029】ポッティング材は上記のように10-3To
rr程度の真空中で注入する。そのため、蒸気圧が低
く、しかも透明、−20℃〜80℃の温度範囲で固化及
び気化しない液体である必要がある。具体的には、液
晶、ポリエチレングリコール(関東化学株式会社製:ポ
リエチレングリコール#200)、シリコーンオイル
(信越化学工業株式会社製:信越シリコーン)を用い
た。
【0030】注入口封止工程は次の様にして行なう。
【0031】真空装置中から液晶セルを取り出し、注入
口25をアセトン等で良く拭き脱脂する。注入口25に
封口材22を盛り、封口を行なう。本実施例では封口材
としてシリコーン接着剤(東レシリコーンSE915
0)を使用し、硬化は常温で24時間行なった。
【0032】本発明の液晶表示装置は、液晶駆動素子層
3に作り込まれた液晶駆動素子によって開口部8の液晶
7を駆動し、開口部8にて表示が行なわれる。枠材6に
よって規定された対向基板2と液晶駆動素子層3との距
離(セルギャップ)は光の透過率に影響を与えるため、
全面に均一な表示を行なうためには開口部8全面にわた
ってセルギャップが均一であることが望まれる。
【0033】本実施例において液晶駆動素子層3の厚さ
は、開口部8に対して1/1000以下と非常に薄く、
変形が起こり易く、更には割れ易い。そのため、本発明
に示す様なポッティング材による補強を行なうと、耐久
性、信頼性が向上するばかりでなく、画質向上に非常に
有効である。
【0034】また、本発明の液晶表示装置は温度或いは
気圧等によるポッティング材の体積変化を弾性枠材の変
形により吸収する構造であるため、環境の変化にも強い
ものとなっている。
【0035】[実施例2]本発明第2の実施例を図3に
示す。図3(a)は平面該略図、(b)は(a)におけ
るB−B’断面図である。
【0036】本実施例の特徴は、膨張率の大きなポッテ
ィング材(例えばポリエチレングリコール)を用い、更
に液体に比べて低膨張であるガラスを封口ガラス基板5
の内側に配したことにある。その結果必要なポッティン
グ液の体積が減少し、よってポッティング液の体積変化
量が小さくなり、枠材4のギャップ厚を薄くすることが
できる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、環境変化による液晶層
のギャップ変化や駆動素子の変形を防止し、高画質で信
頼性の高い液晶表示装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1の実施例を示す図である。
【図2】本発明第1の実施例のポッティング材充填領域
作製工程を示す図である。
【図3】本発明第2の実施例を示す図である。
【図4】本発明に係る単結晶Si層の形成工程を示す図
である。
【符号の説明】
1 Si基板 2 対向基板 3 液晶駆動素子層 4 弾性枠材 5 封口ガラス基板 6 枠材 7 液晶 8 開口部 22 封口 25 注入口 101 多孔質Si基板 102 単結晶Siエピタキシャル層 103 SiO2 層 104 SiO2 層 105 Si34 層 107 Si基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不透明基板上に透明絶縁層を介して液晶
    駆動素子層を有する液晶駆動素子基板と、透明基板上に
    透明電極を有する透明対向基板との間に液晶を挟持して
    なる液晶パネルの、表示領域に相当する上記不透明基板
    を上記透明絶縁層までくり抜き、該くり抜き部に変形可
    能な透明充填材を配し、弾性シール材を介して透明封止
    基板で封止してなることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 液晶駆動素子層が、単結晶Siで形成さ
    れていることを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表
    示装置。
JP34594093A 1993-02-01 1993-12-24 液晶表示装置 Withdrawn JPH07181464A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34594093A JPH07181464A (ja) 1993-12-24 1993-12-24 液晶表示装置
US08/189,169 US5691794A (en) 1993-02-01 1994-01-31 Liquid crystal display device
DE69427882T DE69427882T2 (de) 1993-02-01 1994-01-31 Flüssigkristallanzeige
EP94101398A EP0609809B8 (en) 1993-02-01 1994-01-31 Liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

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JP34594093A JPH07181464A (ja) 1993-12-24 1993-12-24 液晶表示装置

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JPH07181464A true JPH07181464A (ja) 1995-07-21

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JP34594093A Withdrawn JPH07181464A (ja) 1993-02-01 1993-12-24 液晶表示装置

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010306