JPS6090379A - 固体表示装置 - 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】 本発明は固体表示装置に関する。

この発明は絵素の一方の電極の一面が液晶用の電極とな
り、他の一面をストーレイジキャパシタの電極として設
けた積層構造の固体表示装置に関する。

この発明は絵素の外周辺を絶縁物で囲むことにより、こ
の絶縁物をスペーサとし、さらにコントラストを増加す
る枠として用いるとともに、制御部を覆い隠し、高信頼
性化を成就することを目的とする。

本発明は絵素の制御に非単結晶半導体を用いた縦チヤネ
ル型の積層型の絶縁ゲイト型半導体装置（以下ＩＧＦと
いう）を用いたことを特徴とする特この発明は固体表示
装置において、絵素の一方の電極の外周辺に絶縁物を設
け、絵素の面積を精密に制御するに加えて、この絶縁物
の厚さの精密な制御により絵素の表示に必要な液晶の充
填されている厚さを大面積例えば２０ｃｍ　Ｘ　３０ｃ
ｍにわたって例えば５μ±１μと精密に制御すること、
さらにストーレインキャパシタの一方の電極をして絵素
を構成するキャパシタの一方の電極を併用せしめること
により、固体表示装置としての高精度の空間の有効利用
を目的としたものである。

本発明はさらにこの外周辺の絶縁物により、絵素の明暗
を制御する制御部、すなわち縦チャネルＩＧＦを覆い、
このＩＧＦが液晶によりショート等の劣化がしないよう
にした高信頼性を有せしめたことを特長とする。

従来、平面型の固体表示装置を設ける場合、平行な透光
性基板例えばガラス、プラスチック板肉に一対の電極を
設けてこの電極間に液晶を注入した液晶の固体表示装置
が知られている。

しかしこの表示パネルの一方を圧迫すると、オフの状態
のはずの表示部がオンになり、有色化してしまう。さら
にその絵素の大きさの制御が十分できない。また５００
　Ｘ５００のごとき大絵素化をした時、そのマトリック
スのデコーダ等の周辺回路を向−基板に配設することが
できない等の多くの欠点を有している。

本発明はこれらの多くの表示装置としての実用化を図る
ための問題を解決したものである。

即ち、この表示部を複数の絵素とし、それをマトリック
ス構成させ、任意の絵素をその周辺部に設けられたデコ
ーダ、ドライバの論理回路により制御してオンまたはオ
フ状態にするには、その絵素に対応したＩＧＦおよびイ
ンパーク等を同一プロセス、同一構造で作ることを必要
としていた。そしてこのＩＧＦに制御信号を与えて、そ
れに対応した絵素をオンまたはオフさせたものである。

この液晶表示またはエレクトロクロミック表示素子はそ
の等価回路としてキャパシタ（以下Ｃという）にて示す
ことができる。このためＩＧＦとＣとを例えば２×２の
マトリックス構成−μしめたものを第１図（Ａ）に示す
。

第１図（Ａ）において、マトリックス（４０）の１　（
ＩＩの番地は１個のＩＧＦ　（１０）と２個のＣ（３１
）（即ち表示部としてのＣとストーレイジ用のＣ）によ
り１個の絵素を構成させている。

本発明はこの固体表示装置におけるストーレイジ用のキ
ャパシタを基板側に設け、さらにその一方の電極は絵素
の一方の電極を併用させたものであるに加えて、この絵
素の面積制御を精密に行うため、この電極を絶縁物で囲
んだこと、さらにこの絶縁物の厚さを制御することによ
り、絵素の他の電極との間の電極間距離を大面債にわた
って精密に例えば５μ±１μに決めることができるとい
う特長を有する。

加えてこの絶縁物はＩＧＦを覆い、黒色等の非透光性と
することによりコントラスト しめるいわゆるブラノクマトリョクス構成をさυること
ができるという他の特長を有する。

この１つのＩＧＦの制御部と２つのキャパシタを行に（
５１　）、（　５　２　）としてビ・７ト線に連結し、
他力、ゲイトを連結して列（４１）、（４２Ｘワ−１′
）を設けたものである。

すると、例えば（５１＞、＜４１）を「１」とし、（５
２）、（４２）を「０」とすると、ＩＧＦ　（１０）は
オンとなり、ＩＧＦ　（１０’）等の他のＩＧＦはオフ
となる。そして（２．１）番地のみを選択してオンとし
、電気的にＣ　（３１）として等測的に示される表示部
を選択的にオン状態にすることができる。

本発明は第１図＜　Ｂ　）、（　ｃ　）、＜　Ｄ　）に
示すごとく、同一基板上にデコーダ、［ライバを構成−
ｌしめるため、他の絶縁ゲイト型半導体装置（Ｂ）およ
び他のインバータ（Ｃ）、抵抗（１〕）を同・基板上に
同一プロセスで設けることができることを特長としてい
る。

かくすることにより、本発明をその設ｄ］仕様に基づい
て組の合わ一Ｕるごとにより、ソシウン管に代わる平面
テレビ用のマトリックス構成の固体表示装置を作ること
ができた。

本発明はこの７トリノクス構成を例えば２つのＩＧＦを
対構成ゼしめて、表示部以外のＩＧ］；配線に必要な面
積を少なくさせたことを特長としている。

さらに縦チャネル型とすることにより、チャネル形成領
域を構成する半導体は、水素または弗素が添加された珪
素を主成分とする非単結晶半導体を用いている。さらに
キャリア移動度が小さいという欠点を自するため、第２
の半導体または絶縁体の膜厚を１μまたはそれ以下とし
、その結果、第４の半導体に形成されるチャネルを短チ
ャネルとし、１０ＭＩＩｚ以上のカットオフ周波数を有
せしめた。

第２図は本発明の固体表示装置の縦断面図を示し、その
等価回路は第１図（八）の表示パネルに対立させている
。

第２図（Ａ）は２つのＩＧＦ　（１０）、＜１０’）が
ペア構成で設けられている。さらにその一方の電極（１
２）、（１２’）より延在しζ酸化スズを主成分とする
透光性導電膜の電極（３２）、（３２’）は、液晶キャ
パシタ（３１）、ストーレッジキャパシタ（３４）の電
極（第２図では下側に設けられている）を構成している
。

他方の電極は、液晶（３１）の第２の配向処理がなされ
た透光性の電極（３０）、スト−レッジキャパシタ（３
４）の透光性導電膜よりなる電極（３３）が設けられて
いる。

即ち、図面において、基板（１）の下側の発光体例えば
螢光灯の光を第２の透光性導電；１央（３３）、第１の
透光性導電膜を経て液晶（３１）に至る。この液晶が「
明」ならば第２の透光性導電膜（３０）を経て、対抗電
極（１゛〉より上方に表示される。

「暗」ならばここで遮蔽される。かくして制御部のＩＧ
Ｆ　（１０）、＜１０’）で制御された表示を行うこと
ができた。

第２図（Δ）の平面図の八−△’、＋３−１３’の縦断
面図を（Ｂ　）、（Ｃ）に示す。

第２図の製造」−程を略記する。

第３の導電膜（３３）−にに酸化珪素、窒化硅素のごと
き透光体を１０００〜２００１μの厚さに＋’ｃｖｏ法
で第１の透光性導電膜を形成した。この第１の導電膜を
所定のパターンに公知の塩酸、硝酸等の液体にてエツチ
ングをし、第１の電極を構成さＵている。

さらに縦チャネルのＩＧＦ　（ｔｏ）、＜ｔｏ゛＞を作
製し、オーバコートの絶縁物（２６）を１口等の有機樹
脂で充填し、絵素の部分をエツチングをした。このエツ
チングをして空穴（３１）に液晶を充填して固体表示装
置とした。

積層体（６０）に対し、下側電極は２っ（１２）、Ｇ２
’）が設けられている。上側電極（１６）は、さらにそ
れにコンタクト（１９）をへてＸ方向のり−１”　（５
１）を連設している。ゲイト電極（２０＞、（２０’）
は２つのＩＧＦ　（１０）＃（１０’）　ｆｌｔ域（第
３図（Ａ）での破線で囲まれた領域（１０）、（１０’
））を除き、リード（４１）、＜４２）をＹ方向に構成
している。

かくしてＸ方向、Ｙ方向にマトリックス構成を有し、Ｉ
Ｔｒ／絵素構造を有せしめることができた。

このＩＧＦのオーハコ−１−用有機樹脂例えばポリイミ
ド樹脂（２６）により、絵素の部分のめに液晶（３１）
が充填さ（ている。またこの絵素（７０＞、＜　７０つ
の周辺部は２つの電極（３０）、（３２）間のスページ
゛（厚さ１〜ｌＯμ）をも兼ね、加え゛ζ絵素周辺部を
黒色化（無反射）してブラックマトリックスとして、こ
の絵素のコントラストを向上さ−Ｉ−（ることができた
。さらに（３１）の領域に表示体である例えば液晶が充
填され、ごの絵素をＩＧＦ　（１０）、＜１０’＞のオ
ン、オフにより制御を行なわしめた。

さらに第２図より明らかなどと（、このディスプレイの
ＩＧＦの必要な面積は全体の１％以上である。表示部は
９１％、リード部８％となる。このことは、対を為すＩ
ＧＦを用いるに加え、チャネル長の短いＩＧＦであるた
め、基板上における必要な面積を少なくできた。かつツ
メ］・リソグラフィの粘度が動作周波数の上限を限定し
ないという他の１〒長を有する。

さらにこれらの絵素を高周波で動作さ−Ｕるため、ＩＧ
Ｆの周波数特性がきわめて重要であるが、本発明のＩＧ
ＦはνＨ−５Ｖ＋Ｖ特−５ｖにおいてカットオフ周波数
１０Ｍ１ｌｚ以上（１５，５ＭＩＩｚ　）（Ｎチャネル
ＩＧＦ　＞を有ゼしめることができた。Ｖ、１ｌ−０，
２〜２νにすることがＳ４　（２５）への添加不純物の
濃度制御でｉＩＪ能となった。

周辺部のデコーダ、ドライバに必要なＪＪ（抗インバー
タにつき本発明のＩＧＦを以下に記す。

第１図（Ｃ）のインバータの縦断面図を第３図に示す。

第３図（Ａ）および（１３）においてＩＧＦ　（６１）
、（６４）は第２図とその番号を対応させている。ドラ
イバ（６１）は左側のＩＧＦを、ロードは右側のＩＧＦ
を用いた。第３図の（Ａ）ではロードのゲ「１〜電極（
２０）とｖ、、（６５）とを連続させるエン−、ンスメ
ント型を示す。第３図（Ｂ）は出力（６２）とゲイト電
極（２０）とを連続させたディプレッション型のＩＧＰ
を示す。

さらにこのインバータの出力は（６２）よりなり、この
基板上の２つのＩＧＦ　（６１）、＜６４）を互いに離
間することなく同一半導体積層体（６０）に複合化して
設けたことを特長としている。

この第３図（Ａ）のインバータは上側電極を２つのＩＧ
Ｆとして独立せしめ（１Ｇ）、＜１６’）とした。かく
すると１つのＩＧＦ　（６４）（ＬＪ　−ド）を電極（
１９）。

ドレイン（１５）、チャネル（９）、ソース（１３）、
電極（１２）即ち出力（６２）かつ他の■ｃ、ｐ　（６
１Ｘ　Ｉライバ）の電極（１２）、ドレイン（１３）、
チャネル（９′）、ソース（１５’）、電極（６６）と
して設りることが可能となった。その結果、２つのＩＧ
Ｆを１つの５１〜Ｓ３のブロック゛と一体化してインパ
ークとすることができた。

また第３図（Ｂ）は下側電極を２つに分割したものであ
る。即５１つのＩＧＦロー＋（（ｉ４）でＶｂ。

（６５）、下側電極（１２）、ドレイン（１３）、チャ
ネル（９）、ソース（５）、電極（６２）即ち出力（６
２）、他のｒｃｒ　（ドライバ＞＜６１）でのドレイン
（１５）、チャネル（９′）、ソース（１３入電極（１
２’）、νｚｓ　（６６）よりなり、入力（６３）をゲ
イト電極（２０’）に、また出力（６２）を５３　（１
５）より引き出さ−Ｕた。

本発明における第２図のディスプレイは１つの電極（３
２）が１つの絵素の大きさを決′）ｊｌ−Ｊる。第１図
のごとき走査型の方式において、１０μ０〜５ｍｍの７
トリックス状の絵素とし′ζ５００　Ｘ　５００とした
。しかし債ＩＨ体とし′ζは列構成０川叶のため１ｆ；
１・用のブロックはその半分でよく、積層の横チー１ネ
ルＩＧＦに比べてきわめて製造しやずか−２た。

さらに液晶（３１）用の配向処理がされた２つの電極（
３０）、（３２）間を１〜１０μとし、その間隙に例え
ばネマチック型の液晶を注入して設けた。

またこのディスプレイをカラー表示してもよい。

さらに例えばこれらの絵素を三重に重あわせて作製して
もよい。そして赤緑黄の３つの要素を交互に配列せしめ
ればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による絶縁ゲイト型半導体装置、インバ
ータ、絶縁ゲイ１−型半導体装置とキャパシタとを絵素
としたマトリックス構造の等価回路を示す。 第２図は本発明の縦チヤネル型絶縁ゲイト型半導体装置
とキャパシタまた表示部とを一体化した平面ディスプレ
イを示す固体表示装置の縦断面図である。 第３図は本発明の固体表示装置を駆動させるための積層
型絶縁ゲイト半導体装置のインバータ構造を示す。 特許出願人 （１，２）　（２，２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性導電膜よりなる第１の電極と、該電極字 ■誘電体膜と、該膜下の絶縁基板上に設けられた透光性
   導電膜の第３の電極とによりストーレイジ用キャパシタ
   を構成せしめ、前記第１の電極と、該電極上の液晶と、
   該液晶上の透光性導電膜の第２の電極とよりなる表示部
   を有して設けられたことを特徴とする固体表示装置。 ２、透光性基板上の第１の電極と、該電極上の液晶と、
   該液晶上の透光性導電膜の第２の電極よりなる表示部を
   有する絵素の外周辺は、前記絵素の明暗を制御する制御
   部を覆う絶縁物により囲まれて設けられたことを特徴と
   する固体表示装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、系の外周辺の絶縁
   膜は、絵素の明暗を制御する制御部を覆い、かつ黒色の
   非透光性を有することを特徴とする固体表示装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、絵素を制御する制
   御部は縦チヤネル型絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に
   より設けられたことを特徴とする固体表示装置。