JPH07191306A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH07191306A
JPH07191306A JP34690093A JP34690093A JPH07191306A JP H07191306 A JPH07191306 A JP H07191306A JP 34690093 A JP34690093 A JP 34690093A JP 34690093 A JP34690093 A JP 34690093A JP H07191306 A JPH07191306 A JP H07191306A
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JP
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liquid crystal
transparent
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layer
display device
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JP34690093A
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Moriyuki Okamura
守之 岡村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶セルの変形を防止して、均一なセルギャ
ップを保ち、画像劣化を防止する。 【構成】 単結晶Siを用いた液晶駆動素子基板1の裏
面のくり抜き部に、両面に電極9、9’を設けた圧電フ
ィルム8を接着し、くり抜き部に透明充填材10を充填
して透明封止基板3及び弾性封止材11で封止してなる
液晶パネルにおいて、液晶セルの変形量に応じて圧電フ
ィルムに生じる起電力により該変形量を検知し、本体部
品14に設けた締付リング13を調整することにより押
え環12から枠材15への圧力を調整し、液晶セルに生
じた変形を矯正する液晶表示装置。

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】現在、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。
【0003】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。
【0004】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。基板を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。
【0005】またさらに、液晶パネルの使用環境変化等
による影響で周囲構成部材から上記表示部に変形力が加
わった場合に、液晶層のギャップ変化や駆動素子の変形
による画質劣化を防止するために、充填材の熱膨張率を
上記透明封止基板のシール部材とほぼ等しくしたり、或
いは充填材の体積変化を吸収するための領域を画像表示
部外に設けるなどして温度、圧力等の環境変化に耐久性
を付与する手段も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案されている手段では、環境変化に応じた充填材の体積
変化による表示部の変形防止は可能であるが、例えば表
示部の反対面に接する液晶層やその他のパネル構成部材
のアセンブリ全体から生じる表示部変形力に対しては効
果がなく、画質劣化防止手段としては限界がある。ま
た、例えば環境変化による充填材体積変化の吸収領域を
画像表示部外に設置する手段では、パネルユニット部が
大型化してしまい、ビューファインダー等小型化が必須
な液晶表示装置に対しては適用できないという問題があ
った。
【0007】本発明の目的は上記問題点に鑑み、液晶表
示部の変形を防止して安定した表示特性を実現すること
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
して透明封止基板で封止してなる液晶表示装置におい
て、上記くり抜き部に露出した透明絶縁層に一対の透明
電極で挟持した可視光透過性の圧電フィルムを設置し、
液晶駆動素子層の変形量に応じて透明封止基板を表示面
に対して垂直方向に移動させる機構を設けたことを特徴
とする液晶表示装置である。
【0009】また本発明は、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
き部に相当する形状に形成した透明封止基板を積畳して
なる液晶表示装置において、上記くり抜き部に露出した
透明絶縁層に一対の透明電極で挟持した可視光透過性の
圧電フィルムを設置し、液晶駆動素子層の変形量に応じ
て透明封止基板を表示面に対して垂直方向に移動させる
機構を設けたことを特徴とする液晶表示装置である。
【0010】本発明は、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。
【0011】本発明は、液晶駆動素子基板側に配置した
圧電フィルムが、表示部の変形に伴って変形する事で該
変形量に応じた電気信号を発生し、該信号の大小に応じ
て表示部保護用の透明封止基板を了め別個に設けた移動
機構を用いて表示パネル面に垂直方向に移動させること
により、該透明封止基板と液晶駆動素子基板との間に位
置する透明充填材を介して上記変形を矯正することで適
正な液晶層厚を維持し、環境変化による画質劣化を防止
するものである。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図1に本発明第1の実施例の概略断面図を
示す。同図において1はSi基板でその液晶層に対向す
る表面に絶縁層7、さらにその上に液晶駆動素子層6及
び配向層(不図示)が設置されている。2は透明対向基
板であり、その液晶層対向側表面には画素分割用のブラ
ックマトリクス層(不図示)、共通透明電極(不図
示)、配向層(不図示)等が設けられ、Si基板1及び
透明対向基板2の間に液晶4が挟持され、シール材5に
より封止され液晶セルが構成されている。3はSi基板
1のくり抜き部に充填された透明充填材10を弾性封止
材11により封止した透明封止基板であり、8はSi基
板1のくり抜き側表面に接着等の手段により設置された
透明圧電フィルムで、その表面には圧電フィルム変形時
に発生する電流を集めるための電極9、9’を有する。
15は液晶セルを表示装置本体部品に組み込む時の押え
枠で表示開口部を有しており、透明封止基板3の一方の
表面に接して配置されている。
【0013】12は表示部の変形量に応じて液晶セルを
パネル面に垂直方向に微動させるための押え環で、外周
部にネジ溝が切ってあり、パネル組み込み本体部品14
の締付リング部品13を回転することで枠材15を移動
させる機構となっている。16は液晶セルの透明対向基
板2を表示有効部外周で固定する本体部品14の突起部
で、押え環12を締付リング13を回転させて移動させ
た時に表示部の変形を矯正するような液晶セルの固定枠
となっている。
【0014】ここで、液晶駆動素子層6は画素部には画
素電極、該画素電極へ信号を印加するための薄膜トラン
ジスタ(TFT)、該TFTへ信号を送る信号線、TF
T駆動用駆動線、画素TFTを駆動する水平及び垂直シ
フトレジスタからなる。
【0015】液晶駆動素子層6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。
【0016】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。
【0017】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% こうして得られたP型(100)多孔質Si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。
【0018】ソースガス: H2SiCl2 キャリアガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3nm/sec 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)プライムウエハーを作
成する。そして、表面に5000ÅのSiO2層10
4、1000Å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80
0℃、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、300μm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。
【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層及びSi34層からなる積層部を有し、さらにその
上部に単結晶Si層が重なった構造(SOI構造)のS
i基板を用いると、SiO2層がエッチングストップ層
となり、なをかつ、エッチングによりメンブレン構造を
とる際にSi34層による応力緩和効果が得られ、メン
ブレン変形を減少出来るので望ましい。(但し、絶縁層
7及び液晶素子駆動層6の応力が比較的小さい場合に
は、図4のSi34層105を省いた構造でも良い。)
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Si基板くり抜き部側表示部表面への
透明圧電フィルムの固定方法について説明する。露出し
た表示部のほぼ全面積に相当する大きさに切断した両面
にITOが被覆してあるポリフッ化ビニリデンのフィル
ムを透明紫外線硬化型接着剤(商品名:スリーボンドT
B3021)にて常温で60秒間UV照射して接着し
た。また、Si基板くり抜き空間への透明充填材の注入
方法は、シリコーン系弾性接着剤を、Si基板1の非く
り抜き部の土手上に、ディスペンサーにて所定の充填領
域形状に封口部を残して吐出した後、透明封止基板3を
液晶セルに平行になるように位置出しをしながら貼り合
わせ、上記接着剤を硬化させて充填領域を形成する。次
に予め十分真空脱泡したポリエチレングリコールを注入
口より注入し、注入口をアセトンにて良く拭いて脱脂し
た後、UV硬化型弾性接着剤(商品名:スリーボンド3
080,スリーボンド3081)にて封口した。
【0025】本実施例で用いた透明圧電フィルムの他、
例えばポリフッ化ビニルフィルムなどの透明圧電フィル
ムも適用可能であり、また、単層のみでなく複数層から
なる積層フィルムも用いることができる。また、充填領
域部の作製方法としては、上記ディスペンサー方式以外
にも、印刷等により行なうことができる。
【0026】また、Si基板1のくり抜き部へ注入する
透明充填材10としては、可視光透過性の固体、液体、
気体のいずれもが使用可能であり、固体の場合は例えば
ガラス、PMMA、PC、シリコーンレジン、フッ素レ
ジン、その他注型性、成形性を有する透明材料を用いる
ことができる。透明充填材が液体の場合には、前記ポリ
エチレングリコールの他、グリセリン等の多価アルコー
ル類、シリコーンオイル、フッ素系オイル、液晶材料等
の透明液体が使用可能であり、気体の場合には乾燥した
大気、N2 、O2 ガス等の他、He、Ar等の不活性気
体が使用可能である。
【0027】次に透明充填材10を封止する透明封止基
板3においては、可視光透過性のガラス、プラスチッ
ク、無機塩類結晶体(例えばNaCl)等の剛性体が適
用可能である。また、弾性封止材11及び接着剤として
は上記シリコーン系弾性接着剤及びUV硬化型弾性接着
剤の他、変形可能なあらゆる素材が適用可能である。
【0028】次に透明封止基板3の移動方法は、手動の
鏡筒締付リング方式以外も超音波モータ、ボールネジ、
カム等による自動駆動の他、あらゆる移動機構を用いる
ことができる。
【0029】本実施例の液晶表示装置において、周囲温
度、圧力変化等により表示部が変形した場合には、表示
部に固定してある圧電フィルム8が変形してその変形量
に応じた起電流が発生する。該電流は圧電フィルム8上
の電極9、9’を通って電流計(不図示)に集められ、
電流の大小が信号化され、ビジュアルな形で表示装置内
の何れか(不図示)に表示されるように作用する。
【0030】観察者は上記のようにして表示された表示
部変形情報に応じた角度だけ締付リング13を手動で回
転させ、押え環12を所定の距離移動させて枠材15の
透明封止基板3への押し当て又は引き離しの圧力を加減
することにより、表示部変形を矯正して液晶セルギャッ
プ変化を元に戻すことにより画質劣化を防止できる。
【0031】本発明の液晶表示装置は、液晶駆動素子層
6に作り込まれた液晶駆動素子によって開口部(表示
部)の液晶を駆動し、表示を行なう。液晶セルのシール
材5によて規定された透明対向基板2と液晶駆動素子層
6との隔たり(セルギャップ)は光の透過率、及び画質
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、表示部全面においてセルギャップが均一であること
が必要である。
【0032】本実施例において液晶駆動素子層6の厚さ
は表示部の大きさに対して1/1000以下と非常に薄
く、変形し易く、さらには割れ易い。そのため本発明に
示すような液晶駆動素子層6の補強及び変形、矯正を行
なう構造の液晶表示装置では、耐久性、信頼性が向上す
るばかりでなく、画質の向上が図れる。
【0033】(実施例2)本発明第2の実施例を図2に
示す。本実施例の特徴は、表示部の変形量に応じて透明
封止基板3を垂直方向に微動させるための押え環12’
を締付リング13’のネジ溝に組み合わせて回転させる
動作を、表示部変形信号量に従って、押え環12’に接
触している超音波モータのステータ部品17を変形駆動
させることで行なう構成と、Si基板1のくり抜き部の
透明充填材10の外部シールをポリエチレンフィルム成
形蛇腹部品18をSi基板1の外周端部と透明封止基板
3の外周端部にエポキシ系接着剤にて固定した構成にし
たものである。当該特徴以外の構成は実施例1と同様で
あり、本実施例においても実施例1同様に、耐久性、信
頼性が高く、画質が向上する。
【0034】(実施例3)本発明第3の実施例を図3に
示す。本実施例の特徴は、Si基板1のくり抜き形状に
透明封止基板3’を形成して透明充填材を兼ねたもので
あり、表示部変形の矯正を透明封止基板23を直接表示
部に押し当てて行なうようにしたものである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置においては、圧電フィルムを用いて表示部に生じた変
形を矯正することにより、液晶セルに加わる変形力が常
に解消され、装置としての耐久性、信頼性が向上し、さ
らにセルギャップが常に一定に保たれるため、画質も向
上し、小型で高画質な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の実施例の概略断面図である。
【図2】本発明第2の実施例の概略断面図である。
【図3】本発明第3の実施例の概略断面図である。
【図4】本発明に係る単結晶Si層の形成工程図であ
る。
【符号の説明】
1 Si基板 2 透明対向基板 3、3’ 透明封止基板 4 液晶層 5 シール材 6 液晶駆動素子層 7 絶縁層 8 圧電フィルム 9、9’ 電極 10 透明充填材 11 弾性封止材 12、12’ 押え環 13、13’ 締付リング 14 本体部品 15 枠材 16 突起部 17 ステータ 19 接着剤 18 蛇腹部品 20 空隙 101 P型(100)多孔質Si基板 102 Siエピタキシャル層 103、104 SiO2 層 105 Si34 層 107 Si基板

Claims (3)

    【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て透明封止基板で封止してなる液
    晶表示装置において、上記くり抜き部に露出した透明絶
    縁層に一対の透明電極で挟持した可視光透過性の圧電フ
    ィルムを設置し、液晶駆動素子層の変形量に応じて透明
    封止基板を表示面に対して垂直方向に移動させる機構を
    設けたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 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、該くり抜き部に相当す
    る形状に形成した透明封止基板を積畳してなる液晶表示
    装置において、上記くり抜き部に露出した透明絶縁層に
    一対の透明電極で挟持した可視光透過性の圧電フィルム
    を設置し、液晶駆動素子層の変形量に応じて透明封止基
    板を表示面に対して垂直方向に移動させる機構を設けた
    ことを特徴とする液晶表示装置
  3. 【請求項3】 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。
JP34690093A 1993-12-27 1993-12-27 液晶表示装置 Withdrawn JPH07191306A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1550900A1 (en) * 2003-12-15 2005-07-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal on silicon (LCOS) display device having a uniform cell gap
JP2012032660A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Sharp Corp 画像表示装置

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