JPS5846023B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶と半導体装置を組み合わせて構成される画
像表示装置に関するものであり、平担な表面を有する金
属反射電極を形成することにより画像のコントラスト比
を上げることを目的とする。

本発明の別の目的は動作モードの変更を可能ならしめ、
さらには半導体集積回路の集積題を向上させることにあ
る。

液晶とＭＯ８型トランジスタを組み合わせて構成される
画像表示装置の従来例を第１図に示す。

単位絵素を構成するのはＭＯ８型トランジスタ１、蓄積
用コンデンサ２、そして液晶セル３であり、画像表示装
置としての動作原理は次のようなものである。

例えば、いまＸｉ端子にゲート信号が加えられて横方向
のＭＯＳトランジスタ群がオンとなると映像信号はｙ、
端子からトランジスタ１を通ってコンデンサ２を充電す
る。

ゲート信号が消滅してもコンデンサ２に貯えられた電荷
が液晶セル３に電圧を与え続ける間は、液晶セル３はそ
の電圧に応じて動的散乱の大きさを変化させるので、液
晶セル３中を通過する光は映像信号電圧によって変調を
受は続けることが可能である。

コンデンサ２に貯えられた電荷は次なるゲート信号が印
加されるまではトランジスタ１のオフ抵抗および液晶セ
ル３の抵抗弁を通してリークしていく。

第１図に示したように単位絵素をマトリクス状に配列し
、Ｘおよびｙ方向に走査することによりテレビジョンを
構成することが可能で、先述したように横方向に一斎に
トランジスタ群をオンさせて映像信号群をコンデンサ群
に書き込ませるようにし、縦方向に順次ゲート信号群を
走査する。

いわゆる線走査によってＣＲＴ（陰極線管）と同等の作
用が得られる。

第２図には第１図に示される単位絵素を集積回路化した
場合の平面図を示す。

単位絵素ユニット２００×１５０（μｍ）２の面積であ
る。

ＭＯ８型トランジスタ１はドレインまたはソース４、ソ
ースまたはドレイン５およびポリシリコンゲート６より
成り、７はアルミニウムで薄い酸化膜を介してシリコン
基板９とコンデンサを形成している。

第２図のＩ−１線上の断面図を第３図に示す。

８は基板９の表面をおおっている酸化シリコン膜でトラ
ンジスタ１およびコンデンサ２を形成する領域は１００
０人と薄くなっている。

もちろんポリシリコンゲート６は横方向の配線も兼ねる
ため不純物がドープされて導電性が与えられている。

アルミニウム電極７は酸化シリコン膜８の開口部を通し
てソースまたはドレイン５とオーミック接触をしている
。

集積回路の形成されたシリコン基板９と、一生面上に透
明電極１１が被着形成されたカラス板１２との間に動的
散乱モードを生じる液晶１０を充填することにより、透
明電極１１とアルミ電極７より成る前記液晶セルが構成
される。

ガラス板１２上方より入射した光１３は液晶セル内で適
当な散乱を受け、さらにアルミ電極７によって反則され
て観測者の目に届くことになる。

すなわち反射型の画像表示装置が得られたことになる。

したがって金属電極７はその表面が平担であることが望
ましく、好ましくは鏡面状態が要求される。

金属電極７の材質は一般的に言ってもシリコン系の集積
回路ではアルミニウムが最適であろう。

蒸着直後のアルミニウムはほぼ完全な鏡面状態であるが
、アルミニウム電極７と前記ソースまたはドレイン５と
がオーミック接触を形成するように４００〜５００℃の
熱処理を加えてシリコン−アルミの合金を得るアルミン
タ処理に際してアルミ自身が再結晶化して結晶粒界を形
成するために、アルミ電極７の表面は凹凸状に荒れてし
まう。

したがって液晶セル内からの散乱光が生じない状態、す
なわち無信号状態でも荒れたアルミ電極７表面からの散
乱光が観測者の目に届くことになり、ダークレベルが高
くなってしまう。

ダークレベルが高いと画像としてのコントラスト（白黒
）比は当然低下してしまう。

またアルミニウム電極７の下地、すなわちシリコン基板
９自身の表面も平担でないと例えば第３図のパターンエ
ツジ１４からの散乱光も観測者の見る方向によってはず
い分大きな量になる。

要するに反射電極であるアルミ電極７はミクロな意味で
もマクロな意味でも平担であることが望ましい。

本発明は以上の観点に基づき、 蜆な構造によって平坦
な反射電極を用いることかでき、さらには集積回路の集
積度を向上せしめ得る画像表示装置を提供するものであ
る。

以下本発明を図面とともに実施例に基き説明する。

第４図は本発明の一実施例を示す断面図である。

まず、例えばガラス板やポリイミド樹脂が最適であるが
、絶縁板１５に開口部１６を設け、ついで無電解メッキ
などにより導電性物質１７ａを被着したスルーホール１
７を設ケる。

スルーホール１７の形成された絶縁板１５の一生面上に
は導電性物質１７ａと接触するように金属より成るバン
ブ電極１８がメッキ工程により形成される。

バンブ電極１８の形成された絶縁板１５は、バンブ電極
１８と接触するアルミ電極７が形成されたシリコン基板
９に熱圧着され固定される。

絶縁板１５の他の主面上には蒸着と適当なパターン出し
によって導電性物質１７ａと接触する金属電極１９が形
成される。

しかる後に一生面上に透明電極１１を被着形成されたガ
ラス板１２と該絶縁板１５との間に液晶を充填して本発
明の画像表示装置が完成する。

以上の説明から分るように、反射電極１９はスルーホー
ル１７、バンブ電極１８、金属電極７を通じてソースま
たはドレイン５に接続されて透明電極１１とともに液晶
セルを構成しているので、この反射電極１９は平担な絶
縁板１５の表面に蒸着で形成され、かつ熱処理を受けな
いので、その表面はあらゆる意味で平担である。

さらには金属の材質を問われないという特徴も併せて有
することが容易に理解されよう。

第５図は本発明の他の実施例を示す断面図である。

透明絶縁板９、例えばガラス板の一生面上に上述したよ
うにバンブ電極１８を形成する。

バンブ電極１８と接触しないように開口部を設けた第１
の偏光板２０と金属反別板２１が透明絶縁板１５に重ね
て固定される。

バンブ電極１８とアルミ電極７との熱圧着を経て透明絶
縁基板１５の他の主面上に透明電極２２を形成する。

しかる後に一生面上に透明電極１１が被着形成されたガ
ラス板１２と該ガラス板１５との間にネマチック系の液
晶１０′を充填しガラス板１２の他の主面上に第２の偏
光板２０を設置することによって画像表示装置が完成す
る。

この実施例でも透明電極２２はスルーホール１７、バン
プ電極１８、金属電極７を通じてソースまたはドレイン
５に接続されているので透明電極１１とともに液晶セル
３を構成している。

しかしながら本実施例では第１の実施例とは全く異なっ
た動作モードで液晶を使用できる。

すなわちガラス板１２上方より人別した光は第２の偏光
板２０を通って液晶１０′を通って液晶１０′中を相回
転を受けつつ進光し、ガラス板１５、第１の偏光板２０
を通って金属反則板２１に到達し、そこで反則されて逆
の経路をたどって観測者の目に届くわけである。

ネマチック液晶中を進光する光は液晶分子の回転に引き
づられて位相面が回転するので、偏光板でネマチック液
晶をはさみ、偏光板を互いに９０°回転させておけば通
過光をオン・オフできることば電子腕時計などに用いら
れている液晶パネルなどで公知である。

本発明ではネマチック液晶に加わる電圧は半導体集積回
路で制御されているので、光の回転角を連続的に変化さ
せることが可能であり、したがってテレビと同じように
中間調を実現できるのである。

第５図ではバンプ電極１８がずい分大きく表現されてい
るが、実際は第２図に示すように反則電極となるアルミ
電極７が単位絵素の大部分を占めるので第１の偏光板２
０と金属反則板２１に設けられた開口の透明電極２２へ
の影響は少ない。

第２の実施例ではネマチック液晶を用い、相回転に伴う
電界効果型モードを使用するため第１の実施例と比べて
、液晶セルに印加する電圧が低くてもよい長所がある。

このことは液晶の寿命が長くなることや半導体集積回路
の製造が容易となるなど極めて重要なことである。

以上の他にも半導体集積回路にとって重要な効果が期待
できる。

例えば第１の実施例では第４図に示すように金属電極１
９をソース・ドレインである拡散層４および５上にまで
拡大することによって、また第２の実施例では金属反則
膜２１によって拡散層４および５を外光から遮断できる
ので光伝導現象に伴なう影響が全くなくなる。

さらにはコンデンサを構成する広い領域内にスイッチン
グ機能以外の例えばメモリやシフトレジスタなどの機能
を有する集積回路を設けることも可能である。

コンデンサはＭＯ８型トランジスタのケート容量を使っ
た回路で代行できるからである。

このような効果は結局、液晶セルの透明電極の一方を直
接シリコン基板に形成せず、バンプ電極を介してシリコ
ン基板より離した点に負うところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶と半導体集積回路より成る画像表示装置の
等価回路図、第２図は従来の同表示装置の単位絵素の平
面図、第３図は同じく断面図、第４図は本発明の一実施
例を示す断面図、第５図は同じく他の実施例の断面図で
ある。 １・・・・・・ＭＯ８型トランジスタ、２・・・・・・
蓄積用コンデンサ、３・・・・・・液晶セル ７・・・
・・・金属反則電極、９・・・・・・シリコン基板、１
０・・・・・・液晶、１１・・・・・・透明電極、１３
・・・・・・光、１５・・・・・・絶縁板、１７・・・
・・・スルーホール、１８・・・・・・パン７’ｌ、１
９・・・・・・金属反則電極、２０・・・・・・偏光板
、２１・・・・・・金属反則板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁板の一生面上に金属バンプ電極を、前記絶縁板
   の他の主面上に金属電極をおのおの設け、前記金属バン
   プ電極と金属電極とを前記絶縁板に設けた貫通孔を介し
   て接続し、コンデンサを含む半導体集積回路上の金属電
   極と前記絶縁板のバンプ電極とを接続し、−主面上に透
   明電極が被着された透光板と前記絶縁板とを透明電極、
   金属電極が相対向するように配置するとともに、この透
   光板と絶縁板との間に液晶を充填してなる画像表示装置
   。 ２ 絶縁板の他の主面上に設けられた金属電極が反射体
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   画像表示装置。 ３ 絶縁板が透明体でありその一生面上の金属バンプ電
   極を除く領域に第１の偏光板を介して反射板が形成され
   、透光板の他の主面上に第２の偏光板が形成され、液晶
   が電界効果型モードを有する液晶材料からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像表示装置。