JPS5893031A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS5893031A
JPS5893031A JP56190820A JP19082081A JPS5893031A JP S5893031 A JPS5893031 A JP S5893031A JP 56190820 A JP56190820 A JP 56190820A JP 19082081 A JP19082081 A JP 19082081A JP S5893031 A JPS5893031 A JP S5893031A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
display device
insulating film
semiconductor substrate
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JP56190820A
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English (en)
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Masafumi Oki
大木 雅史
Nobuaki Kabuto
展明 甲
Masaharu Ishigaki
正治 石垣
Kunio Ando
久仁夫 安藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345Insulating layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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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、コントラストが充分に得られるようにしたア
クティブマトリクス方式の液晶表示装置に関する。
近年、ブラウン管などに比して小形で低消費電力の画像
表示装置に対する要望が強まり、これに応じて薄形、低
電圧駆動、低電力消費などの特長含有する液晶表示装置
を用いた画像表示装置が種々実用化されるようになって
き九〇 ところで、現在、この液晶表示装置による画像表示装置
の駆動方式としては、時分割駆動方式(単純マトリクス
方式とも呼ばれる)と、アクティブマトリクス、方式の
2つの方式が知られているが、このうち、時分割駆動方
式においては、画素数の増加に限界が4あり、分解能を
上げることが難かしい。しかして、アクティブマトリク
ス方式においては、各画素ごとにスイッチング素子を有
するので原理的には画素数に限界がなく、充分な分解能
を得ることができるため画像表示用の液晶表示装置とし
て広く採用されるようになってきた0そこで、このアク
ティブマトリクス方式による液晶表示装置の一例を第1
IIK示す0第1IIは全体構成含水した側面図で、1
はスイツチーンダ用トランジスタなど管マトリクス状に
配置した半導体基板、2は液晶、3は透明電極管設けた
ガラス板、4はスペーサである。
この第1図から明らかなように1このアクティブマトリ
クス方式め液晶表示装置では、従来の2枚のガラス基板
を用いる方式のものとは異なシ、一方の基板が不透明な
半導体基板となるため、表示形式を透過形とすることが
できず反射形に限られてしまう。
このため、このアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置に使用可能な液晶としては、ダイナミック スイッチ
ング(dynami e 5catt@ring )y
#筐晶と、ゲスト・ホスト(guest−heat)y
#箪晶02種があるが、このうち、広い視野角を肴し、
電力消費が少ないなどの点からはゲスト−ホスト形筐晶
を用いたものが優れたものということがでする。
このような画像表示用に適し九アクティブマトリクス方
式のゲスト・ホスト形液晶表示装置の一例を第2図ない
し第4図について説明すると、まず第2図はその等価回
路で、5はスイッチング用MO8)jンジスタ、6は蓄
積用コンデンサ、7は液晶セルを表わすもの、8は走査
電極、9は信号電極である。
液晶表示装置の単位画素はトランジスタ5、コンデンサ
6、それに液晶セルフで構成され、その駆動は線順次、
又は点順次で行なわれる。
いま、選択された走査電極8にノ(ルスが印加されると
、横方向のトランジスタ群がONになり、これに同期し
て映像信号で振幅変調され九)くルスが信号電極9から
選択されたトランジスタ5を通ってコンデン、す6と液
晶セルフに印加され、表示が行なわれる。
このとき、走査パルスが消滅してMOS)ランジスタ5
がOFF lc力っても、コンデンサ6に蓄積され光電
荷が液諷セルフに電圧を与え続ける間は、その電圧に応
じて液晶セルフは表示を続けることが可能である。そし
て、コンデンサ6に蓄積され光電荷は、次の走査パルス
が印加されるまではMOS)ランジスタ5のOFF抵抗
と液晶セルフの抵抗分を通して放電していく。
従って、第2図に示すように多数の単位画素をマトリク
ス状に配置し、上述したように横方向のMOS)ツンジ
スタ群tONさせて映像信□号をコンデンサに書き込み
、縦方向に順次走査するととKより画像を表示すること
ができる。
第3図は第2図に示す単位画素をシリコン基板に集積回
路化して構成し九半導体基板1の断面構造図で、MOS
)ランジスタ5は、ソース拡散層10、  ドレイン拡
散層11、ゲート酸化膜12、およびゲート電極13 
(ポリシリコン電極)から構成され、コンデンサ6Fi
コンデンサ用拡散層14、コンデンサ用酸化膜15、お
よびコンデンサ電極16 (ポリシリコン電極)から構
成されている。iた、ゲート電極13Fi走査電極8も
兼ねてい為。17は1層目のアルミニウム配線であり、
ドレイン拡散層11とコンデンサ電極1−の配線、およ
び信号電極9に用いられている。18t!2層目のアル
ミニウム配線で、液晶セルフの一方の画素電極を形成し
ている。また、19は810.等の眉間絶縁膜、20は
シリコン基板、21#i液晶分子を配向させゐための配
向制御膜である。
次に、このような集積回路が形成されたシリコン基板2
01第4図に示すように、透明電極22の付いたガラス
板23と千行く対向させ、その間にゲスト−ホスト形液
晶を封入することにより、画素電極18と透明電極22
からなる前記液晶セルフが構成される。
ここで、第4図(a)、(b)によりゲスト・ホスト形
液晶セルの勲作原理を示す。
まず、同図(a) K示す液晶セルに電圧が印加されな
い、いわゆ4るOFF状態においては、平行配向処理が
行なわれた配向制御膜21によって液晶分子24はシリ
コン基板20、ガラス板23と平行に配向され、色素分
子25も液晶分子24と同じ方向を向くのでこれらの分
子24.25は共にシリコン基板20、ガラス板23と
平行になってる〇一方、ガラス板23の上方から入射し
九光27は、偏光板26’を通過して色素分子25の長
軸方向に偏向されているため、色素分子25によって吸
収され、従って、このときには液晶セルは着色して見え
る。
次に1第4図(b)K示す電圧が印加された、いわゆる
ON状態においては、液晶分子24は電界方向(シリコ
ン基板20、ガラス基板23に垂直)を向き、色素分子
25%同じ方向を向くので入射し九光27は色素分子f
5に吸収されず、結局、こOときKは液晶セルは着色し
ない。
従って、アクティブマトリクス方式ゲスト・ホスト形液
晶表示装置において、電圧を印加し念場合には、シリコ
ン基板20の表面(主として画素電極180表面)が見
えていることになり、このため、画素電極18の表面の
反射特性と色素の吸収特性によ)明るさおよびコントラ
ストが決定されてしまうととKなる。
そこで、このようなアクティ侵iトリクス方式ゲスト・
ホスト形液晶表示装置においては、高いコントラストお
よび広い視野角を得るためには、シリコン基板20の画
素電極18の表面を拡散反射面のような明るい白色とす
る仁とが要求される。
従来、このような拡散反射Wit得る方法としては、画
素電極(2層目のアルミニウム配線)1gの形成条件(
例えば、基板温度、堆積速度、真空度等)を制御するか
、後の熱処理を制御して画素電極18の表面を凹凸状(
いわゆるミルキー)とすることが考えられていた。
しかしながら、このような凹凸状の表面の拡散反射特性
は、凹凸の深さh1ピッチpに関係し、h<p  の場
合には鏡面となり、h>pの場合には多重反射による吸
収のため黒色となるので、明るい白色を得るためにはh
およびpt−最適な値とするための厳、密な制御が必要
である。しかして、上記した画素電極18の形成条件や
熱処理を制御して凹凸状の表面を得る方法では、hおよ
びpを最適な値とすることが非常に難しく、明るい白色
11 を得ることができないため、十分なコントラストが見ら
れないという欠点があった。
ま九、第3図から明らかなように1半導体基板1O表面
には、回路ノ(ターン形成などに起因する段差が多数存
在するが、上記した従来の方法ではこれらの段差がその
tt残存してしまうため、これらの段差部分での多重反
射が多くなplさらにコントラストが低下してしまうと
いう欠点があった0 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、半導
体基板の表mt容易に明るい白色を呈するようにでき、
十分なコントラストの向上が得られるようにしたアクテ
ィブマトリクス方式ゲスト・ホスト形液晶表示装置管提
供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、画素電極が形成さ
れた半導体基板の層間絶縁膜としてポリイイドなどの耐
熱性有機絶縁膜として用い、これKよ〕回路パターンな
どに起因する段差を収吸すゐと共に、その表面形状の制
御が容易に行なえるようkした点t41徴とする〇 以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図画につい
て説明する。
115図は本発明の液晶表示装置における半導体基板の
一実施例で、第3図の従来例と同一もしくは同等の部分
には同じ符号を付し、その詳しい説明は省略する。
第5図の実施例において、28はポリイミドなどからな
る耐熱性有機絶縁膜で、第3図の従来例における810
2層間絶縁膜19の代シに設けられたもので、その他は
第3図の従来例と同じである。
なお、この実施例においても、液晶表示装置としての全
体構造や等価回路、それに動作原理などllltlcl
図、第2図及び第4図に示し念従来例と同じであるから
、これらについての詳しい説明は省略する。
さて、第5図の実施例において、耐熱性有機絶縁膜28
は、・1層目のアルミニウム配線17の形成が完了後に
形成される。
その大め、まず、所定の成分からなるポリイミド塗布液
を用意し、これをスピニング法などKよりアルミニウム
配線17までの形成が完了したシリコン基板20に比較
的厚く塗布し、ついで所定の熱処理により硬化させて耐
熱性有機絶縁膜28管形成する。
ついで、この耐熱性有機絶縁膜280表面28′tホト
エツチングして所定のピッチp′と深さh′を有する多
数の凹部29を形成し、ついで従来例と同じように画素
電極18となるアルミニウム配線と配向制御膜21?設
ければ、画素電極18の表面に所定の寸法のピッチpと
深さhの多数の凹部18′をもった半導体基板1t−得
ることができる。
この実施例によれば、1層目のアルミニウム配線17の
表面にポリイミドなどの耐熱性絶縁膜28が比較的厚く
塗布される次め、回路パターンなどに起因するシリコン
基板2oの表面の段差が吸収され平均化されてし壕うの
で、この膜28の表w2魯′はほぼ平担になる。
また、その表面2″8′に対する凹部29の形成には、
ホトエツチング技法の適用が可能なため、こO凹部29
のピッチp′や深さh′得どの、寸法制御が極めて容易
になり、正確な寸法精度を簡単に得ることができ、この
結果、その表面に形成された画素電極18 (2層目の
アルζニウム配Im)の表面に形成されるべき凹部18
′のピッチpや深さhの寸法精度も充分に高く保九れる
ので、半導体基板10表Wt明るい白色の拡散反射面と
することができ、液晶表示装置のコントラス)1充分に
向上させることができる。
次に1第6図に本発明の他の実施例を示す。
第6図において、30は2層目のアルミニウム配線18
を設ける前に、耐熱性有機絶縁膜28の表直に設けたア
ルミニウム配線であシ、30′はアルミニウム配線30
をエツチングなどによって分離させて形成した凸部であ
る。
即ち、この実施例では、1層目のアルミニウム配線17
の上にポリイミドなどの耐熱性有機絶縁1128に設け
、た後、その表面形状のエツチングによゐ整形は行なわ
典ずにアル1=ウム配線30に直ちKその表面に設け、
ついでホトエツチングなどにより多数の凸部□30’を
分離して形成させる。
そして、その上に2層目のアルミニウム配線18を設け
、凸部30′の存在によ〕このアルミニウム配線18の
表面に所定のピッチpと深さht−有する凹[118’
が形成されるようKしたものである。
従って、この実施例によっても、アルミニウム配−纏3
0から凸部30′七分離して形成するのにフォトエツチ
ング技法が適用できるため、凹部18′のピッチpと深
さhの寸法精度を容易く制御することができ、明るい白
色の拡散反射面を与えてコントラストが向上した液晶表
示装置を得ることがで龜る上、この実施例によれば、耐
熱性有機絶縁膜280表面形状は平賀状のままKするこ
とがで暑ゐから、1層目のアル1=ウム配線17と2層
10アルミニウム配線18とが耐熱性有機絶縁膜28の
薄くなった部分で不要に短絡を生じたりする慮れかなく
なシ、信頼性の優れ九液晶表示装置を得ることができる
以上説明したように1本発明によれば、半導体基板の層
間絶縁膜として耐熱性有機絶縁膜を使用するという簡単
な構成で、半導体基板の画素電極面の段差をなくシ、明
るい白色の拡散反射特性を与えること示できるから、従
来技術の欠点を除き、画像のコントラストを充分に改善
すゐことができ、しかも信頼性の高いアクティブマトリ
クス方式の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の概
要を示す側面図、第2図は同じくその等価回路図〜第3
図はアクティブマトリクス方式の液晶表示装置における
半導体基板の従来例を示す一部拡大断面図、第4図(a
)、(b)はゲスト−ホスト形液晶表示装置の動作説明
図、第5図は本発明の液晶表示装置における半導体基板
の一実施例を示す断面図、第6図は同じく他の一実施例
を示す断面図である。 10・・・・・・ソース拡散層、11・・・・・・ドレ
イン拡散層、12・・・・・−ゲート酸化膜、13・・
・・・・ゲート電極、14・・・・・・コンデンサ用拡
散層、16・・・・・・コンデンサ電極、17・・・・
・・1層目のアルミニウム配線、18・・・・・・2層
目のアルミニウム配線、18′・・・・・・凹部、20
・・・・・・シリコン基板、21・・・・・・配向制御
膜、28・・・・・・耐熱性有機絶縁膜、28′・・・
・・・表面、29・・・・・・凹部、30・・・・・・
アル1=ウム配線、30′・・・・・・凸部。 第2図 第3図 第4図 U 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  画素単位ごとのスイッチング素子がマ) I
    Jクス状に配置された半導体基板を一方の電極面とする
    アクティブマトリクス方式の液晶表示装置において、上
    記半導体基板の眉間絶縁膜を耐熱性有機絶縁膜で形成す
    ることにより上記半導体基板の電極面の光反射特性の制
    御を可能に構成したことt特徴とする液晶表示装置。 (2、特許請求の範囲第1項において、上記耐熱性有機
    絶縁膜の画形状を整形することにより上記電極面に拡散
    反射特性管与えるように構成したことを特徴とする液晶
    表示装置。 (3)  特許請求01[8第1項において、上記耐熱
    性有機絶縁膜の真夏に多数の凸起を付加するととにより
    上記電極面に拡散反射特性管与えるように構成したこと
    t4I黴とする液晶表示装置。
JP56190820A 1981-11-30 1981-11-30 液晶表示装置 Pending JPS5893031A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5031026A (en) * 1986-03-17 1991-07-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thin semiconductor card
JPH06194690A (ja) * 1992-10-08 1994-07-15 Hitachi Ltd 液晶ライトバルブ及びそれを用いた投射型ディスプレイ
JPH0954318A (ja) * 1995-08-16 1997-02-25 Nec Corp 反射型液晶表示装置及びその製造方法

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