JPH09297316A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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JPH09297316A
JPH09297316A JP11336396A JP11336396A JPH09297316A JP H09297316 A JPH09297316 A JP H09297316A JP 11336396 A JP11336396 A JP 11336396A JP 11336396 A JP11336396 A JP 11336396A JP H09297316 A JPH09297316 A JP H09297316A
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JP
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liquid crystal
crystal device
glass substrate
flexible
tft
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Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 敷き詰め型が可能な縁無しの液晶装置を得
る。従来の液晶装置では、ドライバICが液晶パネルの
周辺に平面状に搭載していたため、敷き詰め型の大型液
晶ディスプレイを得ることができなかった。 【解決手段】 上面ガラス板11および偏光板12と、
スペーサ13を介して基板ガラス17との間に液晶10
が充填された液晶パネルにおいて、ガラス基板17の側
面に、薄型のフレキシブルチップで構成したドライバL
SI15を接着する。ドライバ15と駆動ライン16と
は接続メタル14により接続する。 【効果】 敷き詰め型の高精細大型液晶ディスプレイを
製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置に係り、特
に大画面表示および高精細表示を可能にする液晶装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】液晶装置の従来技術については、例えば
電子情報通信ハンドブック(オーム社発行1990年4
月30日第1版第2刷)の第295〜296頁に示され
ているように、液晶パネルの周辺にドライバLSIを平
面状に搭載して、マトリクス状に配置された画素を駆動
する方法が一般的に用いられている。また、従来の液晶
パネルは、上記ハンドブックに記載されるようにスペー
サを介して所定間隔に保持された2枚の平面ガラス基板
間の間隙に液晶が充填された構造を有している。アクテ
ィブマトリクス方式では、信号電極と走査電極の各交点
にMOSトランジスタによるTFT(Thin Film Transi
stor)が平面ガラス基板上に形成されている。液晶パネ
ルの周辺に配置されたドライバLSIによって駆動され
るTFTがオンしてコンデンサに信号電圧がチャージさ
れ、このチャージされた信号電圧が液晶に印加されるよ
うに構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
従来の液晶装置によれば、液晶パネルの周辺にドライバ
LSIを平面状に搭載するため、複数の液晶パネルを用
いて大画面化しようとする場合に、すきま無く液晶パネ
ルを敷き詰めることができなかった。また、平面ガラス
基板上に形成した液晶パネルであるため、わん曲するこ
とができなかった。さらに、アモルファスまたはポリシ
リコンを用いたTFTでオン/オフさせる液晶パネル
(以下、TFT液晶パネルと称する)であるため周辺回
路が遅い、といった難点があった。
【0004】また、図2は、従来のTFT液晶パネルを
4面並列に配置した場合を模式的に示した斜視図であ
る。ガラス基板23上に周辺ドライバLSI21とTF
T液晶パネル22が搭載されている。ここで、複数のT
FT液晶パネル22を並べて大型画面にしようとして
も、図2に示したように周辺ドライバLSI21が邪魔
をして境界に画面がない部分が生じてしまい好ましくな
い。なお、大型画面化した例としては、日経マイクロデ
バイスの1995年11月号の第122〜123頁に2
面を並べて28型の大きさにした例がある。
【0005】図5は、従来のTFT液晶パネルの断面構
造を模式的に示す概略図である。TFT層52がガラス
基板51上に形成されているが、ガラス基板51が厚い
ときは蛍光灯の光53が反射して人間の目54に入り、
映像効果を低減する問題点がある。しかし、ポリシリコ
ンまたは単結晶を用いたTFT液晶パネルでは、ガラス
基板51を簡便に薄くしたものは未だ提案されていな
い。この反射の問題に関しては、TFT液晶パネルでは
ないが、例えば月間セミコンダクタワールドの1995
年2月号の第116頁に記載されている。
【0006】図8は、TFT液晶パネル83が搭載され
ているプリント基板82に周辺ドライバLSI81を配
置したヘッドマウントディスプレイ(HMD)用の従来
例を模式的に示した斜視図である。このように構成する
と例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の3色を1画素
として、960(縦)×1280(横)画素の高精細な
表示装置をオーバヘッドマウントデバイスに搭載するこ
とは、端子ネックとなって不可能となる。なお、このH
MD関連の液晶装置については、ドライバ処理装置が一
体ではないが、例えば日経エレクトロニクスの1994
年8月22日号の第13頁に記載されている。
【0007】そこで、本発明の目的は、複数の液晶パネ
ルを縦及び/又は横に敷き詰めて大型画面化を図っても
境界が目立たない液晶装置を提供することにある。
【0008】また、本発明の他の目的は、明るい人工照
明下でも反射像が写ること無く美しい映像を楽しむこと
ができる液晶装置を提供することにある。
【0009】更に、端子ネックとならずにプリント基板
上に高精細HMD用に好適な周辺ドライバ一体型の液晶
装置を提供することも目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶装置
は、ガラス基板上に設けた液晶により表示を行うように
構成された液晶装置において、液晶を駆動するLSIを
前記ガラス基板の側壁に設けたことを特徴とするもので
ある。この場合、前記液晶を駆動するLSIは、厚さが
1μm以上200μm以下からなるフレキシブルLSI
であれば好適である。このようにガラス基板の側壁に駆
動LSIを設けることにより、縁無しの液晶パネルを得
ることができる。
【0011】また、本発明に係る液晶装置は、上記液晶
装置を、更に縦および/または横に複数並列配置して表
示画面を構成することができる。これにより、境界領域
が目立たない、より大きな表示装置を形成することがで
きる。
【0012】さらに、本発明に係る液晶装置は、ガラス
基板上に設けた液晶により表示を行うように構成された
液晶装置において、前記ガラス基板としてわん曲したガ
ラス基板を用い、マトリクス状に配置された画素ごとに
設けたフレキシブル薄型トランジスタをわん曲面に沿っ
て形成したことを特徴とする。このようにわん曲したガ
ラス基板上に液晶画面を形成できることにより、明るい
人工照明下でも反射像が写ること無く美しい画像を得る
ことができる。
【0013】また更に、本発明に係る液晶装置は、ガラ
ス基板上に設けた液晶により表示を行うように構成され
た液晶装置において、液晶層上に絶縁物を介して、マト
リクス状に配置された画素ごとに設けたフレキシブル薄
型トランジスタと周辺のドライバLSIとを一体化して
形成したことを特徴とするものである。このようにフレ
キシブル薄型トランジスタと周辺のドライバLSIとを
一体化して構成することにより、端子ネックが解消され
高精細なヘッドマウントディスプレイを得ることが可能
となる。
【0014】また、前記フレキシブル薄型トランジスタ
は、厚さが0.1μm以上10μm以下であれば好適で
ある。
【0015】更に、前記フレキシブル薄型トランジスタ
は、貼りあわせによるシリコンオンインシュレータウエ
ハ上に作製されていれば好適である。シリコンオンイン
シュレータウエハはウエハ中に絶縁膜を有しているの
で、このウエハを用いることにより、主面側にトランジ
スタ等を形成した後、裏面のシリコンを自己整合的に除
去でき、容易に薄型シリコントランジスタチップを得る
ことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明に係る液晶装置の好適な実
施の形態は、ガラス基板上に設けた液晶により表示を行
うように構成された液晶装置において、液晶駆動用の薄
型のLSIチップすなわちフレキシブルチップをガラス
基板の側壁に接着したものである。この液晶装置を縦お
よび/または横に配置してより大きな表示装置を形成し
た液晶装置を容易にかつ経済的に実現することができ
る。この薄型のLSIチップは厚さが200μm以下で
ある。高精度の大画面を得るためには、この薄型LSI
を1〜5μm程度まで薄くすることにより、実質的に境
界が認識できない程度の良好な大画面を得ることができ
る。
【0017】ここで、フレキシブルチップとは、単結晶
シリコンからなる下地の凹凸に応じて曲げが可能な厚さ
0.1μm〜200μm程度の半導体チップを云う。2
00μmより厚いと曲げるのが困難になり割れてしまう
ので、200μmより薄くするのが好ましい。また、フ
レキシブルチップの厚さを0.1μm以下に過度に薄く
すると、半導体チップ中に素子を形成することが困難に
なるので避けた方がよい。フレキシブルチップの厚さが
200μmの時の曲率半径は300mmであって実用は
可能であるが、厚さを薄くして20μmにすれば曲率半
径は0.3mmとなる。
【0018】
【実施例】次に、本発明に係る液晶装置の更に具体的な
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
【0019】<実施例1>図1は、本発明に係る液晶装
置の一実施例を示す概略断面構造図である。図1におい
て参照符号17はガラス基板を示し、このガラス基板1
7の上にはTFT用の駆動ライン16が走っている。液
晶10は、スペーサ13を介して基板ガラス17と上面
ガラス板11および偏光板12によって囲まれた領域に
充填されている。TFT駆動ライン16は、接続メタル
14によってガラス基板17の側壁に設けた厚さ1μm
〜200μmのフレキシブルチップ15で構成したドラ
イバLSIと接続されている。このようにガラス基板1
7の側壁にフレキシブルチップ15を設けることによ
り、図2に示した液晶パネルのまわりに駆動用ドライバ
LSIを配置する従来例の場合と異なり、液晶パネルの
間があいてしまうことがない。従って図3の(a)の平
面図に示すように、小さな縁無しTFT液晶パネル31
を複数組み合わせて大画面の液晶ディスプレイを実現す
ることができる。図3の(b)は、図3の(a)中に円
形領域30で示した部分の拡大図であり、TFT液晶パ
ネル31を構成するTFTアレイ基板32の側壁33に
フレキシブルチップ構成のドライバLSI(以下、フレ
キシブル周辺ドライバLSIと称する)34を搭載した
縁無し液晶ディスプレイを示している。すなわち、フレ
キシブル周辺ドライバLSI34をTFTアレイ基板3
2の側壁33に接続して、縁無しTFT液晶パネル31
を形成することができる。TFTアレイ基板32は大面
積になると指数関数的に歩留まりを落してしまうので、
経済的に大画面の液晶ディスプレイ装置を製造すること
は現実的とはいえない。従って、極めて薄いLSI(以
下、フレキシブルLSIと称する)にしてかつ側壁にフ
レキシブルLSIを接続することは、図3に示したよう
に4面の縁無し液晶パネル31をすきま無く敷き詰めて
大画面化を図る上で極めて重要な要素である。
【0020】なお、駆動ラインへの接続の方法として
は、薄いフレキシブルLSIを側壁に接着後、導電性ペ
ーストで接続する方法と、薄いフレキシブルLSIを異
方導電性接着剤でフェースダウンにより接続する方法な
どが考えられ、いずれの方法を用いてもよい。薄いフレ
キシブルLSIの製造法は、ダイヤモンド粒子の研磨に
よる方法、水酸化カリウムによるSiエッチングや、フ
ッ酸と硝酸の混合液によりSiをエッチッグする方法な
どを用いることができる。また、ケミカルメカニカルポ
リッシング(以下、CMPと称する)による方法も使用
可能である。加工精度0.1μmのデバイス技術を用い
た場合には、フレキシブルLSIの厚さは1μm以上、
200μm以下が好ましい実用的な範囲である。また、
このときフレキシブルチップ上に形成するトランジスタ
の厚さは、0.1μm以上が好ましく、フレキシブルチ
ップの厚さが200μm近い厚さの場合でも10μm以
下とするのがよい。
【0021】前記フレキシブルLSIは、Siウエハの
貼りあわせによるシリコンオンインシュレータ(以下、
SOIと称する)ウエハを用いて作製すれば好適であ
る。貼りあわせによるSOIウエハは中に絶縁膜を保持
しているので、主面側にアクティブな層を形成してから
絶縁膜とSiとの選択比の大きい水酸化カリウムなどの
エッチング液を用いて裏面のSiエッチングを行えば、
自己整合的に裏面のSiを除去できるからである。この
ため、極めて容易に所要な薄さのLSIを効率よく形成
することが可能となる。
【0022】<実施例2>図4は、本発明に係る液晶装
置の別の実施例を示す概略断面構造図である。本実施例
は、フレキシブルTFT層を有するわん曲可能な液晶装
置の例である。
【0023】図4において参照符号42はフレキシブル
TFT層を示し、このフレキシブルTFT層42は厚さ
が1μm〜200μmと薄いシリコン単結晶から構成さ
れている。このフレキシブルTFT層42の厚さは、適
用する用途に必要な曲率半径によって変わり、例えば曲
率半径として300mmが要求される場合は厚さを20
0μmとすればよく、曲率半径として0.3mmが要求
される場合には厚さを20μmと薄くすればよい。な
お、TFT素子の動作速度がある程度遅くても問題無い
用途であれば、フレキシブルTFT層42にポリシリコ
ンを用いてもよい。従来、この種のわん曲したフレキシ
ブルTFT層としては、薄いガラス上にポリシリコンを
蒸着して形成する方法を用いて薄膜化し曲げに強い液晶
を形成した例(例えば、第2回液晶ディスプレイセミナ
ーのB−4、講演番号(2)「携帯型情報端末向け薄型
・軽量パネル技術と今後の展開」1994年9月29
日、テキスト第1〜7頁(主催:日経BP社)に記載さ
れている)があるが、ガラス基板が薄いために安定して
特性を出すことが困難であった。これに対して、本実施
例のフレキシブルTFT層42は、TFT層を形成した
シリコン基板或いはSOI基板を、実施例1で述べた研
磨法やCMP法、或いは水酸化カリウムなどのエッチン
グ法を用いて薄膜化することにより得られ、容易にわん
曲可能な特性の安定したフレキシブルTFT層を実現す
ることができる。
【0024】図4に示すようにガラス基板44上には液
晶43があり、この液晶43上にフレキシブルTFT層
42が形成されている。このようなポリシリコンまたは
単結晶シリコンを用いたフレキシブルTFT層42を形
成したわん曲面を持った液晶装置を、図6に示すように
構成する。図6において参照符号61はわん曲したガラ
ス基板61を示し、このわん曲したガラス基板61の厚
さは厚くてもよい。これにフレキシブルTFT層62を
貼付ける。このように構成すると蛍光灯の光63が入っ
ても乱反射してしまい、人間の目64に入って焦点を結
ぶことはないので、明るい人工照明の下で美しい映像を
楽しむことができる。
【0025】薄いフレキシブルTFT層62の製造方法
は、前述したように、シリコン基板の上にTFT層を形
成後にダイヤモンド粒子を用いた研磨による方法、シリ
コンをエッチッグする水酸化カリウムやフッ酸と硝酸の
混合液によるエッチング方法などが使用できる。また、
CMPによる方法なども使用可能である。ここでは、前
記のフレキシブルな薄いTFT層62は貼りあわせによ
るSOIウエハによって作製されたものを用いる。貼り
あわせによるSOIウエハは中に絶縁膜を保持している
ので、主面側にTFTのアクティブな層を形成してから
裏面のシリコンを自己整合的に除去できる。このため、
極めて容易に所要な薄さのフレキシブルTFT層62を
効率よく形成することが可能となる。TFT層を形成す
る部分が単結晶シリコンであれば、周辺のドライバ回路
をすべてTFT層の中に組み込むことが可能となって、
例えば、R,G,Bの3色を1画素として、960×1
280画素の高精細なTVを経済的に形成することが可
能となる。
【0026】<実施例3>図7は、本発明に係る液晶装
置のまた別の実施例を示す概略縦断面構造図である。本
実施例は、フレキシブルLSIの光透過性を利用して高
精細なヘッドマウントディスプレイ用液晶装置に適用す
る場合の例である。なお、図7はR,GまたはBの単色
の1画素分の断面を示している。
【0027】図7において参照符号73はフレキシブル
TFTを示し、このフレキシブルTFT73とフレキシ
ブルTFTドライブ回路76が同じ絶縁膜77上に形成
されていて、その間は酸化膜74で分離されている。フ
レキシブルTFT73とフレキシブルTFTドライブ回
路76は、ドライブライン75で接続されている。この
液晶装置は、液晶78によって光の透過量を調整して画
像を形成させる。なお、参照符号71はガラス基板、7
2は透明電極である。
【0028】このような構成の液晶装置を、図9に示す
ようなヘッドマウントディスプレイ(HMD)に適用す
る。図9において参照符号91は周辺ドライバ一体型液
晶91を示し、この周辺ドライバ一体型液晶91が眼鏡
92に取り付けられている。この眼鏡92をかけて見る
と、大画面スクリーンがあたかも目の前にあるように見
える。すなわち、映像を表示する大画面のバーチャルス
クリーン93を目の前に形成することができる。バーチ
ャルな画像を形成するには適当な光学系を必要とする
が、本発明では高精細な画像装置を提供する点に主眼を
置くので光学系についての説明は省略する。この高精細
でかつ微小な高速の画像素子が提供できれば、光学系を
含めて所望のバーチャルスクリーン93を設計すること
が可能となるからである。
【0029】前述したフレキシブルTFT73と周辺の
ドライバLSIとを一体化することにより従来の端子ネ
ックが解消され、高精細なバーチャル画像用液晶装置を
実現することができる。フレキシブルTFT73の厚さ
は、光透過性を利用するために10μm以下であること
が望ましい。単結晶シリコンによるフレキシブルTFT
を用いた高速回路を液晶の周辺に集積することにより、
HMD用3次元高精細液晶装置も可能になる。
【0030】周辺ドライバ回路とフレキシブルTFT7
3とを一体化した製造方法は、シリコン基板の上にTF
T73とドライバ回路76を形成後にダイヤモンド粒子
の研磨による方法、水酸化カリウムによるSiエッチッ
グやフッ酸と硝酸の混合液によるSiエッチングによる
方法などを用いることができる。また、CMPによる方
法なども使用可能である。周辺ドライバ回路とTFTと
を一体化したフレキシブルLSIは、貼りあわせによる
SOIウエハを用いて作製すれば好適である。貼りあわ
せによるSOIウエハは中に絶縁膜を保持しているの
で、主面側にTFTのアクティブな層を形成してから絶
縁膜とSiとの選択比の大きい水酸化カリウムなどのエ
ッチング液を用いて裏面にSiエッチングを行えば、裏
面のSiを自己整合的に除去でき、極めて容易に所要な
薄さのフレキシブルなTFT層を効率よく形成すること
ができるからである。単結晶シリコンであれば周辺のド
ライバ回路をすべてTFT層の中に組み込むことが可能
となるので、高精細のHMDを経済的に形成することが
可能となる。周辺ドライバLSIを組み込んでしまう
と、液晶装置がコンパクトにできるのはもちろんのこと
多数の微細な配線を半導体技術で形成できるので大変精
細な画像素子が経済的に製造可能となる。
【0031】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】フレキシブルLSIは1〜200μm
(好適には、1〜10μm)ときわめて薄いので液晶の
ガラス基板のサイドに貼付ても人間には厚さを感じさせ
ない。大画面の高精細TVが低コストで実現できる。大
画面でわん曲したポリSiまたは単結晶SiによるTF
T液晶が実現できるので、迫力のある高精細TVが楽し
める。また、蛍光灯の反射がなく明るくきれいな画面が
楽しめる。単結晶でデバイスを形成するので小さいトラ
ンジスタ面積ですみ、開口率が向上する。さらに、周辺
回路を高速化して液晶パネルと一体化することができ
る。また、現状の方式では液晶パネルの周辺にドライバ
LSIを平面状に搭載するため液晶パネルの敷き詰めが
できないが、本発明により縁無し液晶パネルを敷き詰め
が可能となるので大画面化が実現できる。現状では平面
ガラスプレート上のTFT液晶のためわん曲できない
が、本発明によりフレキシブルTFT層を形成できるの
でわん曲が可能となる。また更に、現状ではアモルファ
スまたはポリSiによるTFT液晶であるため周辺回路
が遅いが、本発明により単結晶Siを用いた周辺回路と
一体化したフレキシブルTFT層が使用できるので周辺
回路の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶装置の一実施例を示す概略断
面構造図である。
【図2】従来のTFT液晶パネルを4面並列に配置した
場合を模式的に示した斜視図である。
【図3】図1に示した液晶装置を4面並列に配置した場
合を模式的に示した図であり、(a)は平面図、(b)
は(a)中に示した円形領域の拡大斜視図である。
【図4】本発明に係る液晶装置の別の実施例を示す概略
断面構造図である。
【図5】従来のTFT液晶パネルの断面構造を模式的に
示す概略図である。
【図6】図4に示した液晶装置をわん曲した液晶パネル
に適用した実施例を示す説明図である。
【図7】本発明に係る液晶装置のまた別の実施例を示す
概略断面構造図である。
【図8】従来のHMD用液晶パネルを模式的に示す概略
斜視図である。
【図9】図7に示した液晶装置をHMDに適用した実施
例を示す説明図である。
【符号の説明】
10…液晶、11…上面ガラス板、12…偏光板、13
…スペーサ、14…接続メタル、15…フレキシブルチ
ップ、16…TFT駆動ライン、17…ガラス基板、2
1…周辺ドライバLSI、22…TFT液晶パネル、2
3…ガラス基板、30…円形領域、31…縁なしTFT
液晶パネル、32…TFTアレイ基板、33…側壁、3
4…フレキシブル周辺ドライバLSI、42…フレキシ
ブルTFT層、43…液晶、44…ガラス基板、51…
ガラス基板、52…TFT層、53…蛍光灯の光、54
…人間の目、61…わん曲したガラス基板、62…フレ
キシブルTFT層、63…蛍光灯の光、64…人間の
目、71…ガラス基板、72…透明電極、73…フレキ
シブルTFT、74…酸化膜、75…ドライブライン、
76…TFTドライブ回路、77…絶縁膜、78…液
晶、81…周辺ドライバLSI、82…プリント基板、
83…TFTパネル、91…周辺ドライバ一体型液晶、
92…眼鏡、93…バーチャルスクリーン。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に設けた液晶により表示を行
    うように構成された液晶装置において、液晶を駆動する
    LSIを前記ガラス基板の側壁に設けたことを特徴とす
    る液晶装置。
  2. 【請求項2】前記液晶を駆動するLSIは、厚さが1μ
    m以上200μm以下からなるフレキシブルLSIであ
    る請求項1記載の液晶装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の液晶装置
    を、更に縦および/または横に複数並列配置して表示画
    面を構成したことを特徴とする液晶装置。
  4. 【請求項4】ガラス基板上に設けた液晶により表示を行
    うように構成された液晶装置において、前記ガラス基板
    としてわん曲したガラス基板を用い、マトリクス状に配
    置された画素ごとに設けたフレキシブル薄型トランジス
    タをわん曲面に沿って形成したことを特徴とする液晶装
    置。
  5. 【請求項5】ガラス基板上に設けた液晶により表示を行
    うように構成された液晶装置において、液晶層上に絶縁
    物を介して、マトリクス状に配置された画素ごとに設け
    たフレキシブル薄型トランジスタと周辺のドライバLS
    Iとを一体化して形成したことを特徴とする液晶装置。
  6. 【請求項6】前記フレキシブル薄型トランジスタは、厚
    さが0.1μm以上10μm以下である請求項4または
    請求項5に記載の液晶装置。
  7. 【請求項7】前記フレキシブル薄型トランジスタは、貼
    りあわせによるシリコンオンインシュレータウエハ上に
    作製されてなる請求項4または請求項5に記載の液晶装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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