JPS6146835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶と半導体装置とコンデンサを組み
合わせて構成される画像表示装置に関するもので
あり、特にコントラスト比を改善しかつ信頼性の
高い装置を得ることを目的としたものである。

液晶とMOS（絶縁ゲート）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回路構成
を第１図に示す。単位絵素を構成するのはMOS
型トランジスタ１、蓄積用コンデンサ２、液晶セ
ル３であり、コンデンサ２はMOSトランジスタ
１のたとえばソースと接地間に接続されている。
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ｘ_i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_j端子からトランジスタ１を
通つてコンデンサ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中を通
過する光は映像信号電圧によつて変調を受け続け
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の抵抗分を通してリークし
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
テレビジヨ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
わゆる線走査によつてCRT（陰極線管）と同等
の作用が得られる。

第２図に、第１図に示される単位絵素を集積回
路化した本出願人が提案した反射型の１単位絵素
の断面図を示す。

トランジスタ１はドレイン４、ソース５、ゲー
ト６より成り、７は表面を酸化された多結晶シリ
コンで金属電極８とともに前記コンデンサ２を形
成している。第２図からも分るように金属電極８
はトランジスタ１の表面をおおつている絶縁層９
に設けられた開口部１０ｂを通してソース５とオ
ーミツク接触を形成しており、また金属電極１１
は先述した映像信号配線路ｙ_jで、前記絶縁層９
の開口部１０ａを通してドレイン４とオーミツク
接触を形成している。ここではサフアイヤ基板１
２上に画像表示用集積回路が形成されているが、
本例と相似の構造であれば通常のシリコン基板が
使用される場合もある。集積回路基板１２と一主
面上に透明電極１３が被着形成された透明ガラス
板１４との間に動的散乱を生ずる液晶１５を充填
することによつて透明電極１３と金属電極８より
成る前記液晶セルが構成される。

ガラス板１４上方より入射した光１６は液晶セ
ルによつて映像信号に応じた適当な散乱を受け、
さらに金属電極８によつて反射されて反射型の画
像表示装置が得られる。したがつて反射電極８は
その表面が平坦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。

しかしながら、従来のものでは金属電極８は基
板１２の内主面に厚さ１μｍ程度のアルミニウム
薄膜として蒸着により被着形成されるが、その表
面には多数のピツト状の凹凸が形成される。これ
はアルミニウムとソース５、ドレイン４とがオー
ミツク接触を形成するように通常400〜500℃の熱
処理を加えてシリコン―アルミニウムの合金を得
る、言わゆるアルミシンタ処理等に際して、アル
ミニウム自身が再結晶化してグレイン（結晶粒
界）を形成するためであり、シンタ温度が高くか
つシンタ時間が長い程アルミニウム表面の荒れが
ひどくなることはよく知られている。アルミニウ
ムの被着形成は抵抗加熱蒸着で行つてもやはりあ
る程度の表面の荒れは避けられない。また、抵抗
加熱蒸着ではボートからの不純物汚染が避けがた
く、最近では電子ビーム蒸着によつてアルミニウ
ムを被着形成するのが一般的であり、その場合に
は先述した損傷を回復させるためにもシンタ温度
は高く設定されるので、アルミニウムの蒸着方法
の如何を問わず表面の荒れは避けられない。

反射型画像表示装置では、金属電極８を液晶セ
ルの反射板として作用させるのでその表面が荒れ
ていると、表面での散乱光成分が増大して液晶セ
ル内からの散乱光と混同して変調レベルに異状を
きたし、また液晶セルからの散乱光がない状態、
すなわち無信号状態では荒れた表面からの散乱光
がダークレベルとして観測者の目に届くことにな
る。前記ダークレベルが大きいと画像としてのコ
ントラスト比（白黒比）は当然低下してしまうの
で、金属電極８の表面はできるだけ滑らかである
ことが望ましい。

以上の説明からも明らかなように本発明者らの
検討によれば、第２図の構造では電極形成時アル
ミシンタ処理が必要となるため金属電極の表面の
荒れを防止することが困難であつた。

したがつて本発明においては、透明絶縁基板、
MOSトランジスタ、電界効果型モードで動作す
る例えばネマチツク液晶ならびに映像信号電圧蓄
積用として特有のコンデンサを液晶セルに用い、
さらに反射電極を外部偏光板に設置することによ
つてコントラスト比の改善を図り、コンデンサの
形成が容易で低電圧で高効率の駆動を可能とし、
耐圧もすぐれた画像表示装置を提供するものであ
る。

本発明の実施例の断面図を第３図に示し、これ
を用いて本発明について説明する。

透明性絶縁基板１２上に島状のMOSトランジ
スタが第２図と同様に配置されている。第２図の
例ではコンデンサは透明性絶縁基板１２上に堆積
されその表面が酸化された多結晶シリコン７とそ
の上部に被着形成された金属電極８とから成つて
いたが、本発明ではこれと全く異なり透明性絶縁
基板１２上に酸化シリコン膜１７よりなる透明絶
縁層をはさんだ透明電極１８，１８′を被着形成
することにより映像信号蓄積用コンデンサを構成
している。透明電極の一端１８は金属電極８′を
介してソース５に接続され、他端１８′は第１図
の回路から明らかなごとく接地される。すなわ
ち、１８′は接地線として基板１２上では同一電
位になるように接続されている。さらに、第３図
では、透明電極１８が被着されたガラス板１４と
集積回路基板１２との間隙には電界効果型モード
を持つネマチツク液晶１９が充填されており、コ
ンデンサの電圧をこのネマチツク液晶１９に印加
するとともに、この透明性絶縁基板１２とへだて
て偏光板２０と反射板２１が配置されており、ま
た透明電極１３の外部にも偏光板２２が配置され
液晶セルを構成している。

このように、まず、電界効果型モードの液晶、
MOSトランジスタおよび映像信号蓄積用コンデ
ンサの使用により、液晶セルにかかる実効電圧が
より増して明るいコントラストを得ることができ
る。

偏光板２２上方より入射した光１６は偏光板２
２によつて偏波面のそろつた光となり、液晶１９
中を通る間に映像信号に対応したリターデーシヨ
ン（位相の変化）を受け、偏光板２０を通過する
ことにより強度変化を受け、さらに金属反射板２
１で反射されて前記と同様の過程をたどることに
より反射型の画像表示装置が得られる。金属反射
板２１は第２図の反射電極８に比べて極めて凹凸
の少ない良質のものとしたり、反射性能向上用の
処理を独立に施すことができるため、ダークレベ
ルの低い、コントラストの極めて良好な画像を得
ることができる。すなわち、本発明は、反射板
を、透明絶縁基板内面にMOSトランジスタ等と
一体に作り込む必要はなく、最適な反射板を形成
することができる。なお、反射板としてはアルミ
ニウムが好ましいが、これに限られるものではな
い。

さらに、本発明は、MOSトランジスタ、電界
効果型液晶を用い、かつ透明絶縁基板上に、透明
電極と透明絶縁層にて占有面積が大きくなる映像
信号蓄積用のコンデンサを形成しているため、外
部からの光はコンデンサの形状に何ら影響される
ことがない。

また、本発明のコンデンサは、MOSトランジ
スタとは分離形成できるとともに、電極および絶
縁層のパターン設計のみで所望のものを形成する
ことが可能となり、コンデンサの形成がMOSト
ランジスタに何ら悪影響を及ぼすこともない。

以上のように、本発明によれば、従来みられな
い特有の構成により、コントラスト比のすぐれた
テレビ映像の高性能な画像表示装置を、容易かつ
信頼性高く実現することができるというすぐれた
作用効果を発揮することができ、コンパクトで高
解像度を有する映像表示装置に大きく寄与するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶と半導体集積回路よりなる画像表
示装置の等価回路図、第２図は本発明者らが作成
した画像表示用半導体集積回路の単位絵素の一例
の断面図、第３図は本発明の一実施例である画像
表示装置の断面図である。 １…MOSトランジスタ、２…映像信号電圧蓄
積用コンデンサ、１３…透明電極、１５…液晶、
８′…開口を通して拡散層とオーミツク接触を形
成する金属層、１８，１８′…透明電極、１９…
液晶、２０，２２…偏光板、２１…反射板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の透明絶縁基板の一主面上に、島状の絶
   縁ゲート型トランジスタと一端を接地され他端を
   前記トランジスタのソースまたはドレインに接続
   され透明絶縁層のはさまれた透明電極を電極とす
   るコンデンサよりなる単位絵素が２次元のマトリ
   クスに配列され、一主面上に透明電極を被着され
   た第２の透明絶縁基板と前記第１の透明絶縁基板
   との間に電界効果型モードで動作する液晶が充填
   され、前記第１および第２の透明絶縁基板の他の
   主面上に偏光板が配置され、前記透明絶縁基板に
   設置された偏光板に反射板が設置され、前記
   MOSトランジスタを通じて映像信号電圧を前記
   コンデンサに蓄積し、前記コンデンサの電圧を前
   記電界効果型モードの液晶に印加することを特徴
   とする画像表示装置。