JPH0618935A - Liquid crystal electro-optical device - Google Patents

Liquid crystal electro-optical device

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JPH0618935A
JPH0618935A JP20032092A JP20032092A JPH0618935A JP H0618935 A JPH0618935 A JP H0618935A JP 20032092 A JP20032092 A JP 20032092A JP 20032092 A JP20032092 A JP 20032092A JP H0618935 A JPH0618935 A JP H0618935A
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liquid crystal
gate electrode
substrates
optical device
channel
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Toshimitsu Konuma
利光 小沼
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the orientation control of a liquid crystal and to speed up a response speed by providing a TFT which is longer in channel length than the length in the channel direction of a gate electrode as a switching element for a liquid crystal. CONSTITUTION:A material which can be anodically oxidized is selected for the gate electrode part constituting the gate electrode 15 and an oxide layer 16 and the surface part thereof is anodically oxidized to form the oxide layer 16. The distance between a source region 20 and drain region 21 which are regions to be implanted with ions, i.e., channel length 28, is made longer by about nearly twice the thickness of the oxide layer 16 than the substantial length in the channel length direction of the gate electrode 15. Consequently, the electric fields by the gate electrode 15 are not applied at all in the parts 26 and 27 in the channel region 19 which face each other via the gate insulating film 17 on the oxide layer 16 formed on both flanks of the gate electrodes 15 or the electric fields are extremely weaker than in the parts perpendicularly under the gate electrode. Since the nematic liquid crystal having the positive anisotropy of a dielectric constant is used, the orientation control of the liquid crystal is extremely easy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタを用
い、高速応答性と高コントラスト性、さらには印加電圧
に対する応答の急峻性に優れた性質を有するネマティッ
ク液晶を用いた電気光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electro-optical device using a nematic liquid crystal which uses a thin film transistor and has excellent characteristics such as high speed response and high contrast and a steep response to an applied voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、時計,電卓等の表示素子とし
てTN(Twisted Nematic )型液晶電気光学装置が用い
られてきた。このTN型液晶電気光学装置の構成を簡単
に説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal electro-optical device has been used as a display element for a timepiece, a calculator and the like. The configuration of this TN type liquid crystal electro-optical device will be briefly described.

【0003】誘電率の異方性が正のネマティック液晶
を、互いに90°の角度で配向処理された基板の間に注入
することにより、液晶分子のツイスト配向が生じる。そ
してこの液晶に電界を加えると、電界と誘電率異方性の
相互作用により液晶分子の長軸が基板と直角に配向す
る。そして液晶に電圧を印加しない時の液晶分子の状態
(ツイスト)と印加した時の状態とを偏光板を用いて識
別していた。或いは、逆に誘電率の異方性が負のネマテ
ィック液晶を、垂直配向処理を行った一方の基板間に介
在せしめる方法もあった。
By injecting nematic liquid crystals having a positive dielectric constant anisotropy between substrates which are oriented at an angle of 90 ° to each other, twist orientation of liquid crystal molecules occurs. When an electric field is applied to this liquid crystal, the long axis of the liquid crystal molecules is aligned at right angles to the substrate due to the interaction between the electric field and the dielectric anisotropy. Then, the state of the liquid crystal molecules when no voltage is applied to the liquid crystal (twist) and the state when a voltage is applied are distinguished by using a polarizing plate. Alternatively, on the contrary, there is also a method of interposing a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy between one of the substrates subjected to the vertical alignment treatment.

【0004】また、最近になって強誘電性液晶の研究が
非常に進んできた。強誘電性液晶を用いた光学装置の構
成は、2μm程度とTN型液晶装置に比較してかなり薄
い間隔を持たせて液晶配向処理を施した基板を貼りあわ
せ、その基板の間に液晶を注入する。強誘電性液晶分子
は、電界を印加しない状態で安定状態を2つ有してお
り、電界を印加することによって一方の安定状態に分子
が配向する。そして逆向きの電界を印加することによっ
て他の安定状態に分子が配向する。そしてこの2つの液
晶の状態を偏光板を用いて識別することにより、明暗を
表示していた。
Further, recently, research on ferroelectric liquid crystals has made great progress. The configuration of the optical device using the ferroelectric liquid crystal is about 2 μm, which is considerably thinner than that of the TN type liquid crystal device, and the substrates subjected to the liquid crystal alignment treatment are bonded to each other, and the liquid crystal is injected between the substrates. To do. Ferroelectric liquid crystal molecules have two stable states when no electric field is applied, and the molecules are aligned in one stable state when an electric field is applied. Then, by applying an electric field in the opposite direction, the molecules are oriented in another stable state. Brightness and darkness are displayed by distinguishing the states of these two liquid crystals using a polarizing plate.

【0005】この強誘電性液晶を用いた光学装置の場
合、応答時間が概ね数十μ秒と非常に速いため、各方面
への応用が期待されていた。
In the case of an optical device using this ferroelectric liquid crystal, the response time is very fast, about several tens of microseconds, so that it has been expected to be applied to various fields.

【0006】或いは、TFT、MIM等のスイッチング
素子を各画素に配置したアクティブタイプもある。
Alternatively, there is also an active type in which switching elements such as TFT and MIM are arranged in each pixel.

【0007】さらには、ネマティック液晶のツイスト角
度を180 °〜270 °としたSTN型液晶もある。
Further, there is STN type liquid crystal in which the twist angle of the nematic liquid crystal is 180 ° to 270 °.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記T
N型液晶電気光学装置は、一対の基板の両方に液晶配向
膜を形成しなければならず、さらにはその一対の基板上
の配向膜を互いに90°になるようにラビング処理を施さ
なければならなかった。さらにTN型液晶電気光学装置
は、応答時間が数十m秒と非常に遅く、印加電圧に対す
る応答の急峻性も悪いため、時計,電卓等の小面積の表
示以外への応用範囲がせばめられていた。そして、応答
速度をもっと速くするためには、基板間隔を短くする方
法が考えられるが、基板間隔を短くすると、一方の基板
と他方の基板の間で液晶を90°のツイスト配向させるこ
とができなくなる。
However, the above-mentioned T
In the N-type liquid crystal electro-optical device, a liquid crystal alignment film must be formed on both of the pair of substrates, and further, the alignment films on the pair of substrates must be subjected to a rubbing treatment so that they are at 90 ° to each other. There wasn't. Furthermore, since the response time of the TN type liquid crystal electro-optical device is very slow, such as several tens of milliseconds, and the steepness of the response to the applied voltage is poor, the application range other than the display of a small area such as a clock and a calculator is narrowed down. It was Then, in order to further improve the response speed, a method of shortening the substrate interval can be considered, but if the substrate interval is shortened, the liquid crystal can be twisted by 90 ° between one substrate and the other substrate. Disappear.

【0009】また、強誘電性液晶を用いた電気光学装置
においては応答時間は確かに速いが、問題点も数多く存
在する。
Although the response time is certainly fast in the electro-optical device using the ferroelectric liquid crystal, there are many problems.

【0010】まず第1の問題点として、液晶の配向制御
が非常に難しいことがあげられる。従来よりラビング処
理の他、酸化珪素の斜方蒸着,または磁場を印加する方
法,さらには温度勾配法等行われているが、どの方法を
用いても現状では均一な配向を得ることができない。そ
のため、高いコントラストを得ることができない。
The first problem is that it is very difficult to control the alignment of the liquid crystal. Conventionally, in addition to the rubbing treatment, a method of oblique vapor deposition of silicon oxide, a method of applying a magnetic field, a temperature gradient method, or the like has been performed. However, even if any method is used, uniform alignment cannot be obtained at present. Therefore, high contrast cannot be obtained.

【0011】第2に、強誘電性液晶として用いることが
できるのは、スメクチック相を示す液晶である。従って
強誘電性液晶はスメクチック液晶特有の層構造を有す
る。この層構造は一度外力によってくずされると、外力
を取り去っても元に戻らない。これを元に戻すために
は、加熱して一度等方相に相転移させる必要があるた
め、外部からの微小な衝撃で崩れてしまう層構造を有す
る強誘電性液晶は、実用的ではない。
Secondly, a liquid crystal exhibiting a smectic phase can be used as the ferroelectric liquid crystal. Therefore, the ferroelectric liquid crystal has a layer structure peculiar to the smectic liquid crystal. Once this layer structure is destroyed by an external force, it cannot be restored even if the external force is removed. In order to restore this, it is necessary to heat it to cause it to undergo a phase transition to an isotropic phase once, so a ferroelectric liquid crystal having a layer structure that is destroyed by a small external impact is not practical.

【0012】第3に強誘電性液晶は液晶自身の持つ自発
分極のために配向膜との界面に電荷が蓄積し、液晶の分
極と逆向きの電界が形成されるため、長時間同じ画面を
表示しておくと、次に違う画面を表示しようとしても、
前の表示が残ってしまう(「やけ」と称する)という問
題点を有する。
Thirdly, in the ferroelectric liquid crystal, charges are accumulated at the interface with the alignment film due to the spontaneous polarization of the liquid crystal itself, and an electric field opposite to the polarization of the liquid crystal is formed. If you display it, the next time you try to display a different screen,
There is a problem that the previous display remains (called “burn”).

【0013】第4に強誘電性液晶を用いた電気光学装置
のコントラスト比は、液晶のティルト角(またはコーン
角)に大きく依存するが、最も大きいコントラスト比を
得られるティルト角(コーン角)の値は22.5°(45°)
であることが知られている。しかし、ティルト角(コー
ン角)が22.5°(45°)という条件のみを満たす液晶
は、既に合成されているが、他の重要な条件,例えば液
晶が強誘電性を示す温度範囲の問題や、交流パルスに対
する応答性の問題などをも同時に十分満足できる強誘電
性液晶はまだ開発されていない。そのため、現状ではテ
ィルト角よりも前記温度範囲の問題等が重要視されてい
る。そのため現在研究段階にある強誘電性液晶を用いた
電気光学装置のコントラスト比はあまり大きくない。以
上に示した問題点により強誘電性液晶を表示装置として
応用することは現状では非常に困難である。
Fourthly, the contrast ratio of the electro-optical device using the ferroelectric liquid crystal largely depends on the tilt angle (or cone angle) of the liquid crystal, but the tilt angle (cone angle) of the maximum contrast ratio can be obtained. Value is 22.5 ° (45 °)
Is known to be. However, a liquid crystal satisfying only the condition that the tilt angle (cone angle) is 22.5 ° (45 °) has already been synthesized, but there are other important conditions, such as the problem of the temperature range in which the liquid crystal exhibits ferroelectricity, Ferroelectric liquid crystals have not yet been developed that can satisfy the problem of responsiveness to AC pulses at the same time. Therefore, at present, the problem of the temperature range is emphasized rather than the tilt angle. Therefore, the contrast ratio of the electro-optical device using the ferroelectric liquid crystal, which is currently in the research stage, is not so large. Due to the above-mentioned problems, it is very difficult at present to apply the ferroelectric liquid crystal as a display device.

【0014】[0014]

【発明の構成】上記問題点を解決するため本発明は、一
対の基板間に誘電率の異方性が正のネマティック液晶を
介在せしめた液晶電気光学装置であって、前記一対の基
板のうち一方の基板の液晶に接する面には有機物質がラ
ビング処理された液晶配向層を有し、かつ前記一対の基
板のうち一方の基板には、チャネル長がゲート電極のチ
ャネル方向の長さよりも長いTFTが液晶のスイッチン
グ素子として設けられていることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention is a liquid crystal electro-optical device in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is interposed between a pair of substrates. A liquid crystal alignment layer in which an organic substance is rubbed is provided on a surface of one of the substrates which is in contact with the liquid crystal, and one of the pair of substrates has a channel length longer than a length of the gate electrode in the channel direction. The TFT is provided as a liquid crystal switching element.

【0015】本発明において液晶配向層は、一対の基板
の両方の液晶に接する面に液晶配向膜が形成されていて
も良く、その場合ラビング処理は一方の基板だけに施さ
れていても良く、両方の基板に施されていても良い。た
だし、両方の基板に施されている場合には、方向がほぼ
平行になるようにする。ここで「平行」とは、互いの基
板のラビング方向が0°or180 °(反平行)になってい
るものとする。
In the present invention, the liquid crystal alignment layer may have a liquid crystal alignment film formed on the surfaces of a pair of substrates which are in contact with both liquid crystals, and in that case, the rubbing treatment may be applied to only one substrate, It may be applied to both substrates. However, when applied to both substrates, the directions should be substantially parallel. Here, “parallel” means that the rubbing directions of the substrates are 0 ° or 180 ° (antiparallel).

【0016】また、本発明に用いる液晶はコレステリッ
ク(カイラルネマティック)液晶でも良いが、ネマティ
ック液晶の方が好ましい。本発明においては、従来のT
N型液晶電気光学装置の基板間隔が概ね8μm程度であ
るのに対し、本発明は概ね5μm以下好ましくは 3.5μ
m以下という薄い基板間隔を用いるため、たとえ一方の
基板のみラビング処理を行った場合でもラビングの影響
を液晶全体に与えることができ、液晶層全体においてほ
ぼラビング方向に液晶分子を配向させることができる。
The liquid crystal used in the present invention may be cholesteric (chiral nematic) liquid crystal, but nematic liquid crystal is preferred. In the present invention, the conventional T
The substrate spacing of the N-type liquid crystal electro-optical device is approximately 8 μm, whereas the present invention is approximately 5 μm or less, preferably 3.5 μm.
Since a thin substrate distance of m or less is used, the rubbing effect can be exerted on the entire liquid crystal even if only one of the substrates is rubbed, and liquid crystal molecules can be aligned almost in the rubbing direction in the entire liquid crystal layer. .

【0017】本発明においては、従来のように液晶を90
°のツイスト配向を生じせしめないため、従来のような
施光性を利用した表示は行うことができない。従って、
本発明においては液晶の屈折率異方性を利用した表示を
行う。また、本発明において用いられるゲイト電極は主
としてチタン(Ti),アルミニウム(Al),タンタ
ル(Ta),クロム(Cr)単独、或いはそれらの合金
を用いることができる。
In the present invention, the liquid crystal 90
Since a twisted orientation of 0 ° is not generated, it is not possible to perform conventional display utilizing the light-transmittance. Therefore,
In the present invention, a display utilizing the refractive index anisotropy of liquid crystal is performed. Further, the gate electrode used in the present invention can be mainly titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (Cr) alone, or an alloy thereof.

【0018】本発明に用いることのできるTFTの基本
的な構成(1例)を図1に示す。絶縁基板25上にブロ
ッキング層24があり、その上に半導体層としてソース
領域20、ドレイン領域21、およびチャネル領域19
を設ける。チャネル領域19上にはゲート絶縁膜17と
その上に陽極酸化可能な材料を陽極酸化して絶縁層であ
る酸化物層16を形成したゲート電極15が形成されて
いる。ソース領域、ドレイン領域にそれぞれ接してソー
ス電極22、ドレイン電極23を設ける。
FIG. 1 shows a basic structure (one example) of a TFT that can be used in the present invention. A blocking layer 24 is provided on an insulating substrate 25, and a source region 20, a drain region 21, and a channel region 19 are provided as semiconductor layers on the blocking layer 24.
To provide. On the channel region 19, a gate insulating film 17 and a gate electrode 15 on which an anodizable material is anodized to form an oxide layer 16 which is an insulating layer are formed. A source electrode 22 and a drain electrode 23 are provided in contact with the source region and the drain region, respectively.

【0019】図1に示す様に、ゲート電極15と酸化物
層16となるゲート電極部に陽極酸化が可能な材料を選
び、その表面部分を陽極酸化して酸化物層16を形成す
ることで、イオン打ち込みの領域であるソース領域20
とドレイン領域21の間の距離すなわちチャネル長28
は、実質的なゲート電極15のチャネル長方向の長さよ
りも酸化物層16の厚みの概略2倍程度長くなる。ゲー
ト電極部の材料としては、主としてチタン(Ti)、ア
ルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、クロム(C
r)、シリコン(Si)単体、あるいはそれらの合金が
適している。
As shown in FIG. 1, a material that can be anodized is selected for the gate electrode portion to be the gate electrode 15 and the oxide layer 16, and the surface portion thereof is anodized to form the oxide layer 16. Source region 20 which is the region of ion implantation
Between the drain region 21 and the drain region 21, that is, the channel length 28
Is about twice as long as the thickness of the oxide layer 16 than the substantial length of the gate electrode 15 in the channel length direction. The material of the gate electrode portion is mainly titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (C).
r), silicon (Si) simple substance, or alloys thereof are suitable.

【0020】その結果、ゲート電極両側面に形成された
る酸化物層16にゲート絶縁膜17を介して向かい合う
チャネル領域19中の部分26および27には、ゲート
電極による電界が全くかからないあるいはゲート電極の
垂直下の部分と比較して非常に弱くなる。
As a result, no electric field due to the gate electrode is applied to the portions 26 and 27 in the channel region 19 facing the oxide layer 16 formed on both side surfaces of the gate electrode with the gate insulating film 17 interposed therebetween, or It is much weaker than the vertical bottom.

【0021】このTFTの作製方法は、ソース、ドレイ
ン、チャネル領域となる半導体層およびゲート絶縁膜層
17を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲート電極
部を形成した後に、前記半導体層にp型化またはn型化
せしめる不純物イオンを注入してソース領域20および
ドレイン領域21を形成し、その後ゲート電極部表面部
分を陽極酸化してゲート電極15と酸化物層16を形成
し、熱処理工程等を施す、というものである。
In this TFT manufacturing method, a gate electrode portion is formed of a material that can be anodized after forming a semiconductor layer to be a source, a drain, a channel region and a gate insulating film layer 17, and then the semiconductor layer is made to be p-type. Alternatively, impurity ions for making it n-type are implanted to form the source region 20 and the drain region 21, and then the surface portion of the gate electrode portion is anodized to form the gate electrode 15 and the oxide layer 16, and a heat treatment process or the like is performed. , Is.

【0022】または、前記半導体層およびゲート絶縁膜
層17を形成後に陽極酸化可能な材料によってゲート電
極部を形成した後に、ゲート電極部表面部分を陽極酸化
してゲート電極15と酸化物層16を形成して、その後
前記半導体層にp型化またはn型化せしめる不純物イオ
ンを注入してソース領域20およびドレイン領域21を
形成してから熱処理工程を施す工程でも良い。
Alternatively, after forming the semiconductor layer and the gate insulating film layer 17 and forming a gate electrode portion with a material that can be anodized, the surface portion of the gate electrode portion is anodized to form the gate electrode 15 and the oxide layer 16. Alternatively, a step of forming the source region 20 and the drain region 21 by implanting impurity ions for making the semiconductor layer p-type or n-type and then performing a heat treatment step may be performed.

【0023】以上のような工程をとることで、チャネル
長がゲート電極のチャネル長方向の長さより長い絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタを、マスクずれ等による性
能のばらつきなどを発生することなく容易かつ確実に作
製することが可能となる。
By taking the above steps, an insulated gate field effect transistor whose channel length is longer than the length of the gate electrode in the channel length direction can be easily and surely produced without causing performance variations due to mask misalignment. It becomes possible to manufacture it.

【0024】[0024]

【作用】本発明においては誘電率の異方性が正のネマテ
ィック液晶を用いるため、液晶の配向制御が非常に容易
であり、スメクティック液晶のように層を形成しないの
で、外力により一度配向を乱されても外力が取り除かれ
た後は、すみやかに配向がもとにもどるので等方相やネ
マティック相まで加熱する必要がない。
In the present invention, since nematic liquid crystal having a positive dielectric constant anisotropy is used, it is very easy to control the alignment of the liquid crystal, and since a layer is not formed unlike smectic liquid crystal, the alignment is once disturbed by an external force. Even after the removal of the external force, it is not necessary to heat the isotropic phase or the nematic phase because the orientation is immediately restored after the external force is removed.

【0025】さらにネマティック液晶を用いているにも
かかわらず、配向層は基板の一方だけで良いし、両方に
形成しても良い。両方に形成した場合は、一方の基板の
みでラビング処理しても良く、両方の基板に平行に処理
しても良い。
Further, although the nematic liquid crystal is used, the alignment layer may be formed on only one side of the substrate or may be formed on both sides. When formed on both substrates, the rubbing treatment may be performed on only one substrate, or both substrates may be treated in parallel.

【0026】一方の基板のみ配向層を形成した場合に
は、従来に比較して工程数が削減でき、両方の基板に配
向層を形成した場合には、一般には凹凸の激しいITO
等の透明電極表面の液晶の配向に与える悪影響を取り除
くことができ、両方の基板に配向層を形成し、平行にラ
ビング処理を行った場合、液晶分子に対する基板の配向
規制力が強くなるため、液晶に電界を加えて液晶分子の
長軸が基板に直角になった状態から電界を取り除いた状
態に変化した時の液晶の応答時間(立ち下がり時間と称
する)を短くすることができる。
When the alignment layer is formed only on one of the substrates, the number of steps can be reduced as compared with the conventional method, and when the alignment layers are formed on both substrates, ITO having a large unevenness is generally used.
It is possible to remove the adverse effect on the alignment of the liquid crystal on the surface of the transparent electrode such as, when the alignment layer is formed on both substrates and the rubbing treatment is performed in parallel, the alignment regulating force of the substrate on the liquid crystal molecules becomes strong, It is possible to shorten the response time (referred to as the fall time) of the liquid crystal when the electric field is applied to the liquid crystal and the long axis of the liquid crystal molecule is changed from the state in which the electric field is removed to the state in which the electric field is removed.

【0027】ネマティック液晶をツイストさせずに配向
させた場合、通常では、これを駆動させるためにはかな
り大きな電圧(10V以上)を必要とするが、本発明の
ように活性化されたチャネル領域を有するTFTを用い
ることにより、大きな電圧を印加することが可能にな
る。
When the nematic liquid crystal is aligned without twisting, a considerably large voltage (10 V or more) is usually required to drive the nematic liquid crystal, but the activated channel region as in the present invention is not required. A large voltage can be applied by using the TFT provided.

【0028】さらに本発明は、従来の多結晶等の活性化
されたチャネル部を有するTFTでは、OFF電流(ゲ
イト電極がOFFの時のドレイン電流)が大きくなって
しまうところを、チャネル長がゲート電極のチャネル長
方向の長さよりも長いTFTを用いることによってこれ
をカバーし、OFF電流を下げ、素子の電圧保持率を高
めることにより、鮮明な表示を可能にしたものである。
Further, according to the present invention, in a conventional TFT having an activated channel portion such as polycrystal, the channel length becomes the gate when the OFF current (the drain current when the gate electrode is OFF) becomes large. By using a TFT longer than the length of the electrode in the channel length direction, this is covered, the OFF current is lowered, and the voltage holding ratio of the element is increased to enable clear display.

【0029】加うるに、本発明のどの場合においても液
晶の応答時間は、従来のTN型液晶に比較して非常に速
く、電界を印加した時の立ち上がり時間は概ね数十μ秒
であって、この値はほぼ強誘電性液晶の応答時間に相当
する。そのうえ、本発明においてはTFT素子を用いて
いるため、液晶の電圧−透過曲線が急峻である,ないに
関わらず、大画面表示ができる。以下に実施例を示す。
In addition, in any case of the present invention, the response time of the liquid crystal is much faster than that of the conventional TN type liquid crystal, and the rise time when an electric field is applied is about several tens of microseconds. , This value almost corresponds to the response time of the ferroelectric liquid crystal. Moreover, since the TFT element is used in the present invention, a large screen display can be performed regardless of whether the voltage-transmission curve of the liquid crystal is steep or not. Examples will be shown below.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕本実施例では、対角1インチを有する液晶
電気光学装置を用いた、ビデオカメラ用ビューファイン
ダーを作製し、本発明を実施したので説明を加える。本
実施例では画素数が387×128の構成にして、本発
明の構成を有した低温プロセスによる高移動度TFT
(薄膜トランジスタ)を用いた素子を形成し、ビューフ
ァインダーを構成した。本実施例で使用する液晶表示装
置の基板上のアクティブ素子の配置の様子を図3に示
し、図2に本実施例の回路図を示す。図3のA−A’断
面およびB−B’断面を示す作製プロセスを図4に描
く。A−A’断面はNTFTを示し、B−B’断面はP
TFTを示す。
[Embodiment 1] In this embodiment, a viewfinder for a video camera using a liquid crystal electro-optical device having a diagonal of 1 inch was manufactured and the present invention was carried out. In this embodiment, the number of pixels is 387 × 128, and the high mobility TFT by the low temperature process having the structure of the present invention is used.
An element using (thin film transistor) was formed to form a viewfinder. FIG. 3 shows how the active elements are arranged on the substrate of the liquid crystal display device used in this embodiment, and FIG. 2 shows a circuit diagram of this embodiment. A manufacturing process showing the AA ′ cross section and the BB ′ cross section of FIG. 3 is drawn in FIG. AA 'cross section shows NTFT, BB' cross section shows P
A TFT is shown.

【0031】図4(A)において、安価な、700℃以
下、例えば約600℃の熱処理に耐え得るガラス基板5
1上にマグネトロンRF(高周波) スパッタ法を用いて
ブロッキング層52としての酸化珪素膜を1000〜3
000Åの厚さに作製する。プロセス条件は酸素100
%雰囲気、成膜温度150℃、出力400〜800W、
圧力0.5Paとした。タ−ゲットに石英または単結晶
シリコンを用いた成膜速度は30〜100Å/分であっ
た。
In FIG. 4A, an inexpensive glass substrate 5 that can withstand a heat treatment at 700 ° C. or lower, for example, about 600 ° C.
1. A silicon oxide film as the blocking layer 52 is formed on the substrate 1 by using a magnetron RF (radio frequency) sputtering method in an amount of 1000 to 3
It is made to a thickness of 000Å. Process condition is oxygen 100
% Atmosphere, film forming temperature 150 ° C., output 400 to 800 W,
The pressure was 0.5 Pa. The film formation rate using quartz or single crystal silicon for the target was 30 to 100 Å / min.

【0032】この上にシリコン膜をLPCVD(減圧気
相)法、スパッタ法またはプラズマCVD法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも1
00〜200℃低い450〜550℃、例えば530℃
でジシラン(Si2H6) またはトリシラン(Si3H8) をCVD
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は30〜300
Paとした。成膜速度は50〜250Å/ 分であった。
PTFTとNTFTとのスレッシュホ−ルド電圧(Vt
h)に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて1×1015〜1×1018cm-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。
A silicon film was formed thereon by LPCVD (Low Pressure Vapor Phase) method, sputtering method or plasma CVD method. When forming by the reduced pressure vapor phase method, it is 1 more than the crystallization temperature.
450-550 ° C, which is low by 00-200 ° C, for example, 530 ° C
CVD of disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 )
The film was supplied to the apparatus to form a film. The reactor pressure is 30-300
It was Pa. The film forming rate was 50 to 250 Å / min.
Threshold voltage (Vt) between PTFT and NTFT
In order to control the concentration to be substantially the same as that of h), boron may be added during the film formation with diborane at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm −3 .

【0033】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10-5Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とした。
成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、スパ
ッタ出力は400〜800W、圧力は0.5Paであっ
た。
When the sputtering method is used, the back pressure before sputtering is set to 1 × 10 -5 Pa or less, the single crystal silicon is used as the target, and the atmosphere is mixed with 20-80% of hydrogen in argon. For example, argon is 20% and hydrogen is 80%.
The film forming temperature was 150 ° C., the frequency was 13.56 MHz, the sputter output was 400 to 800 W, and the pressure was 0.5 Pa.

【0034】プラズマCVD法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン(SiH4)ま
たはジシラン(Si2H6) を用いた。これらをPCVD装置
内に導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成
膜した。これらの方法によって形成された被膜は、酸素
が5×1021cm-3以下であることが好ましい。この酸素濃
度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ−ル温度を高く
または熱アニ−ル時間を長くしなければならない。また
少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリ−ク電
流が増加してしまう。そのため4×1019〜4×1021cm-3
の範囲とした。水素は4×1020cm-3であり、珪素4×10
22cm-3として比較すると1原子%であった。
When a silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used. These were introduced into a PCVD apparatus, and high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film. The film formed by these methods preferably has oxygen of 5 × 10 21 cm −3 or less. If this oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize and the thermal annealing temperature must be high or the thermal annealing time must be long. On the other hand, if the amount is too small, the leak current in the off state increases due to the backlight. Therefore, 4 × 10 19 to 4 × 10 21 cm -3
And the range. Hydrogen is 4 × 10 20 cm -3 and silicon is 4 × 10
It was 1 atom% when compared with 22 cm -3 .

【0035】上記方法によって、アモルファス状態の珪
素膜を500〜5000Å、例えば1500Åの厚さに
作製の後、450〜700℃の温度にて12〜70時間
非酸化物雰囲気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気
下にて600℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表
面にアモルファス構造の酸化珪素膜が形成されているた
め、この熱処理で特定の核が存在せず、全体が均一に加
熱アニ−ルされる。即ち、成膜時はアモルファス構造を
有し、また水素は単に混入しているのみである。
By the above method, a silicon film in an amorphous state is formed to a thickness of 500 to 5000Å, for example 1500Å, and then a heat treatment at a medium temperature in a non-oxide atmosphere at a temperature of 450 to 700 ° C. for 12 to 70 hours, For example, it was held at a temperature of 600 ° C. in a hydrogen atmosphere. Since the amorphous silicon oxide film is formed on the surface of the substrate below the silicon film, no specific nuclei are present in this heat treatment, and the whole is uniformly annealed. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein.

【0036】アニ−ルにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク522
cm-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、50〜5
00Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合(アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。
The annealing causes the silicon film to shift from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part of the silicon film assumes a crystalline state. In particular, a region having a relatively high degree of ordering after the film formation of silicon tends to be crystallized and become a crystalline state. However, since silicon existing between these regions is bonded to each other, the silicon members pull each other. Peak 522 of single crystal silicon as measured by laser Raman spectroscopy
Peaks shifted to lower frequencies than cm -1 are observed. The apparent particle size is 50 to 5 when calculated from the full width at half maximum.
Although it is a microcrystal like 00Å, in reality there are many highly crystalline regions with a cluster structure, and each cluster has a semi-amorphous structure in which silicon is bonded (anchoring) with each other. Could be formed.

【0037】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ(以下GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホ−ル移動度(μh)=10〜200cm2
VSec、電子移動度(μe )=15〜300cm2 /V
Secが得られる。他方、上記の如き中温でのアニ−ル
ではなく、900〜1200℃の高温アニ−ルにより被
膜を多結晶化してもよい、しかしその場合は核からの固
相成長により被膜中の不純物の偏析がおきて、GBには
酸素、炭素、窒素等の不純物が多くなり、結晶中の移動
度は大きいが、GBでのバリア(障壁)を作ってそこで
のキャリアの移動を阻害してしまう。結果として10cm
2/Vsec以上の移動度がなかなか得られないのが実情であ
る。そのために酸素、炭素、窒素等の不純物濃度をセミ
アモルファスのものよりも数分の1から数十分の1にす
る必要がある。その様にした場合、50〜100cm2
Vsecが得られた。
As a result, the coating is in a state in which it may be said that there is substantially no grain boundary (hereinafter referred to as GB). Since the carriers can easily move between the clusters through the anchored portions, the carrier mobility is higher than that of polycrystalline silicon in which so-called GB is clearly present. That is, hole mobility (μh) = 10 to 200 cm 2 /
VSec, electron mobility (μe) = 15 to 300 cm 2 / V
Sec is obtained. On the other hand, the film may be polycrystallized by a high temperature anneal at 900 to 1200 ° C. instead of the anneal at a medium temperature as described above, but in that case, segregation of impurities in the film by solid phase growth from nuclei. As a result, impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen increase in GB, and the mobility in the crystal is large, but a barrier is created in GB and the movement of carriers there is hindered. 10 cm as a result
The reality is that it is difficult to obtain a mobility of 2 / Vsec or higher. Therefore, it is necessary to set the concentration of impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen to one-several to several tenths of that of semi-amorphous ones. If you do so, 50-100 cm 2 /
Vsec was obtained.

【0038】このようにして形成した珪素膜にフォトエ
ッチングを施し、NTFT用の半導体層53(チャネル
巾20μm)、PTFT用の半導体層54を作製した。こ
の上にゲート絶縁膜となる酸化珪素膜を500〜200
0Å例えば1000Åの厚さに形成した。これはブロッ
キング層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とした。
これを成膜中に弗素を少量添加し、ナトリウムイオンの
固定化をさせてもよい。
The silicon film thus formed was photoetched to form a semiconductor layer 53 for NTFT (channel width 20 μm) and a semiconductor layer 54 for PTFT. A silicon oxide film to be a gate insulating film is formed on the surface of the film by 500 to 200
It was formed to a thickness of 0Å, for example, 1000Å. This was performed under the same conditions as the production of the silicon oxide film as the blocking layer.
A small amount of fluorine may be added during film formation to immobilize sodium ions.

【0039】この後、この上側にアルミニウム膜を形成
した。これをフォトマスクにてパタ−ニングして図4
(B)を得た。NTFT用のゲート絶縁膜55、ゲート
電極部56を形成し、両者のチャネル長方向の長さは1
0μmすなわちチャネル長を10μmとした。同様に、
PTFT用のゲート絶縁膜57、ゲート電極部58を形
成し、両者のチャネル長方向の長さは7μmすなわちチ
ャネル長を7μmとした。また双方のゲート電極部5
6、58の厚さは共に0.8μmとした。図4(C)に
おいて、PTFT用のソ−ス59、ドレイン60に対
し、ホウ素(B)を1〜5×1015cm-2のド−ズ量でイ
オン注入法により添加した。次に図4(D)の如く、フ
ォトレジスト61をフォトマスクを用いて形成した。N
TFT用のソ−ス62、ドレイン63としてリン(P)
を1〜5×1015cm-2のドーズ量でイオン注入法により
添加した。
After that, an aluminum film was formed on the upper side. This is patterned with a photomask and shown in FIG.
(B) was obtained. The gate insulating film 55 for the NTFT and the gate electrode portion 56 are formed, and the length in the channel length direction of both is 1
0 μm, that is, the channel length was 10 μm. Similarly,
A gate insulating film 57 for PTFT and a gate electrode portion 58 were formed, and the length of both of them was 7 μm, that is, the channel length was 7 μm. In addition, both gate electrode portions 5
The thicknesses of 6 and 58 were both 0.8 μm. In FIG. 4C, boron (B) was added to the source 59 and the drain 60 for the PTFT by an ion implantation method in a dose amount of 1 to 5 × 10 15 cm −2 . Next, as shown in FIG. 4D, a photoresist 61 was formed using a photomask. N
Phosphorus (P) is used as the source 62 and the drain 63 for the TFT.
Was added by an ion implantation method at a dose amount of 1 to 5 × 10 15 cm -2 .

【0040】その後、ゲート電極部に陽極酸化を施し
た。L−酒石酸をエチレングリコールに5%の濃度で希
釈し、アンモニアを用いてpHを7.0±0.2に調整
した。その溶液中に基板を浸し、定電流源の+側を接続
し、−側には白金の電極を接続して20mAの定電流状
態で電圧を印加し、150Vに到達するまで酸化を継続
した。さらに、150Vで定電圧状態で加え0.1mA
以下になるまで酸化を継続した。このようにして、ゲー
ト電極部56、58の表面に酸化アルミニウム層64を
形成し、NTFT用のゲート電極65、PTFT用のゲ
ート電極66を得た。酸化アルミニウム層64は0.3
μmの厚さに形成した。
Then, the gate electrode portion was anodized. L-tartaric acid was diluted with ethylene glycol at a concentration of 5% and the pH was adjusted to 7.0 ± 0.2 with ammonia. The substrate was dipped in the solution, the + side of the constant current source was connected, the platinum electrode was connected to the − side, a voltage was applied in a constant current state of 20 mA, and oxidation was continued until reaching 150 V. Furthermore, at constant voltage at 150V, add 0.1mA
Oxidation was continued until: In this way, the aluminum oxide layer 64 was formed on the surfaces of the gate electrode portions 56 and 58 to obtain the gate electrode 65 for NTFT and the gate electrode 66 for PTFT. Aluminum oxide layer 64 is 0.3
It was formed to a thickness of μm.

【0041】次に、600℃にて10〜50時間再び加
熱アニ−ルを行った。NTFTのソ−ス62、ドレイン
63、PTFTのソ−ス59、ドレイン60を不純物を
活性化してN+ 、P+ として作製した。またゲイト絶縁
膜55、57下にはチャネル形成領域67、68がセミ
アモルファス半導体として形成されている。このTFT
の作製においては、不純物のイオン注入とゲート電極周
囲の陽極酸化の順序を入れ換えても良い。
Next, heating anneal was performed again at 600 ° C. for 10 to 50 hours. The source 62 and the drain 63 of the NTFT, the source 59 and the drain 60 of the PTFT are produced as N + and P + by activating impurities. Channel forming regions 67 and 68 are formed as semi-amorphous semiconductors under the gate insulating films 55 and 57. This TFT
In the production of, the order of ion implantation of impurities and anodic oxidation around the gate electrode may be exchanged.

【0042】この様に、ゲート電極の周囲に酸化金属か
らなる絶縁層を形成したことで、ゲート電極の実質長さ
は、チャネル長さよりも絶縁膜の厚さの2倍分、この場
合は0.6μmだけ短くなることになり、電界のかから
ないオフセット領域を設けることで、逆バイアス時のリ
ーク電流を減少させることが出来た。本実施例では熱ア
ニ−ルは図4(A)、(E)で2回行った。しかし図4
(A)のアニ−ルは求める特性により省略し、双方を図
4(E)のアニ−ルにより兼ね製造時間の短縮を図って
もよい。図4(E)において、層間絶縁物69を前記し
たスパッタ法により酸化珪素膜の形成として行った。こ
の酸化珪素膜の形成はLPCVD法、光CVD法、常圧
CVD法を用いてもよい。層間絶縁物は0.2〜0.6
μmたとえば0.3μmの厚さに形成し、その後、フォ
トマスクを用いて電極用の窓70を形成した。さらに、
図4(F)に示す如くこれら全体にアルミニウムをスパ
ッタ法により形成し、リード71、73、およびコンタ
クト72をフォトマスクを用いて作製した後、表面を平
坦化用有機樹脂74例えば透光性ポリイミド樹脂を塗布
形成し、再度の電極穴あけをフォトマスクにて行った。
Since the insulating layer made of metal oxide is formed around the gate electrode in this manner, the substantial length of the gate electrode is twice the thickness of the insulating film rather than the channel length, in this case 0. It was shortened by 0.6 μm, and the leak current at the time of reverse bias could be reduced by providing the offset region where no electric field is applied. In this embodiment, thermal annealing was performed twice in FIGS. 4 (A) and 4 (E). But Figure 4
The anneal of (A) may be omitted depending on the desired characteristics, and both may be combined with the anneal of FIG. 4 (E) to reduce the manufacturing time. In FIG. 4E, an interlayer insulator 69 was formed as a silicon oxide film by the above-described sputtering method. The silicon oxide film may be formed by using the LPCVD method, the photo CVD method, or the atmospheric pressure CVD method. Interlayer insulation is 0.2-0.6
It was formed to a thickness of μm, for example 0.3 μm, and then a window 70 for an electrode was formed using a photomask. further,
As shown in FIG. 4 (F), aluminum is formed on all of them by a sputtering method, and leads 71, 73 and contacts 72 are formed using a photomask, and then the surface is planarized with an organic resin 74 such as a translucent polyimide. A resin was applied and formed, and electrode holes were formed again using a photomask.

【0043】2つのTFTを相補型構成とし、かつその
出力端を液晶装置の一方の画素の電極を透明電極として
それに連結するため、スパッタ法によりITO(インジ
ュ−ムスズ酸化膜)を形成した。それをフォトマスクに
よりエッチングし、電極75を構成させた。このITO
は室温〜150℃で成膜し、200〜400℃の酸素ま
たは大気中のアニ−ルにより成就した。かくの如くにし
てNTFT76とPTFT77と透明導電膜の電極75
とを同一ガラス基板51上に作製した。得られたTFT
の電気的な特性はPTFTで移動度は20(cm2/Vs)、
Vthは−5.9(V)で、NTFTで移動度は40(cm
2/Vs)、Vthは5.0(V)であった。
ITO (indium tin oxide film) was formed by the sputtering method so that the two TFTs have a complementary structure and the output terminal thereof is connected to the electrode of one pixel of the liquid crystal device as a transparent electrode. It was etched with a photomask to form the electrode 75. This ITO
Was formed at room temperature to 150 ° C. and was accomplished by oxygen at 200 to 400 ° C. or anneal in the atmosphere. In this way, the NTFT 76, the PTFT 77, and the transparent conductive film electrode 75 are formed.
And were manufactured on the same glass substrate 51. TFT obtained
The electrical characteristics of PTFT are mobility 20 (cm 2 / Vs),
Vth is -5.9 (V), and mobility is 40 (cm) with NTFT.
2 / Vs) and Vth were 5.0 (V).

【0044】上記の様な方法に従って液晶装置用の一方
の基板を作製した。この液晶表示装置の電極等の配置は
図3に示している。NTFT76およびPTFT77を
第1の信号線40と第2の信号線41との交差部に設け
た。このようなC/TFTを用いたマトリクス構成を有
せしめた。NTFT76は、ドレイン63の入力端のリ
ード71を介し第2の信号線41に連結され、ゲート5
6は多層配線形成がなされた信号線40に連結されてい
る。ソ−ス62の出力端はコンタクト72を介して画素
の電極75に連結している。
One substrate for a liquid crystal device was manufactured according to the method as described above. The arrangement of electrodes and the like of this liquid crystal display device is shown in FIG. The NTFT 76 and the PTFT 77 are provided at the intersection of the first signal line 40 and the second signal line 41. A matrix structure using such C / TFT is provided. The NTFT 76 is connected to the second signal line 41 via the lead 71 at the input end of the drain 63, and is connected to the gate 5
Reference numeral 6 is connected to the signal line 40 on which the multilayer wiring is formed. The output end of the source 62 is connected to a pixel electrode 75 via a contact 72.

【0045】他方、PTFT77はドレイン60の入力
端がリード73を介して第2の信号線41に連結され、
ゲート58は信号線40に、ソ−ス59の出力端はコン
タクト72を介してNTFTと同様に画素電極75に連
結している。かかる構造を左右、上下に繰り返すことに
より、本実施例は構成されている。
On the other hand, in the PTFT 77, the input end of the drain 60 is connected to the second signal line 41 via the lead 73,
The gate 58 is connected to the signal line 40, and the output end of the source 59 is connected to the pixel electrode 75 via the contact 72 like the NTFT. This embodiment is constructed by repeating such a structure horizontally and vertically.

【0046】次に第二の基板として、青板ガラス上にス
パッタ法を用いて、酸化珪素膜を2000Å積層した基
板上に、やはりスパッタ法によりITO(インジュ−ム
・スズ酸化膜)を形成した。このITOは室温〜150
℃で成膜し、200〜400℃の酸素または大気中のア
ニ−ルにより成就した。また、この基板上にカラーフィ
ルターを形成して、第二の基板とした。その後、前記第
一の基板と第二の基板上にポリアミック酸をオフセット
印刷法により塗布し、250℃で3時間加熱を行なうこ
とによって液晶配向膜としてのポリイミド膜を得る。そ
して綿布を用いてラビングを行なった後、スクリーン印
刷法を用いてシール印刷を行なった。
Next, as a second substrate, ITO (indium tin oxide film) was also formed by sputtering on a substrate in which a silicon oxide film was laminated in 2000 liters on a soda lime glass by sputtering. This ITO is room temperature to 150
The film was formed at a temperature of 200 ° C., and was achieved by oxygen at 200 to 400 ° C. or an anneal in the atmosphere. Further, a color filter was formed on this substrate to obtain a second substrate. Then, a polyamic acid is applied on the first substrate and the second substrate by an offset printing method and heated at 250 ° C. for 3 hours to obtain a polyimide film as a liquid crystal alignment film. Then, after rubbing with a cotton cloth, seal printing was performed with a screen printing method.

【0047】そしてTFT作製基板上に直径2.8ミク
ロンのSiO2 粒子をスペーサーとして散布し、シール
印刷済の基板と貼り合わせた。この時、二枚の基板のラ
ビング方向を平行になるようにする。基板間隔を干渉セ
ル厚計により5か所測定したところ2.7〜2.8ミク
ロンであった。液晶注入後、偏光顕微鏡を用いて観察を
行なった結果、液晶分子が液晶層全体でほぼラビング方
向に配向していることが判明した。そして、偏光板をク
ロスニコルになるように液晶セルに貼付けた。この時、
光が入射する側の偏光板の偏光軸がラビング方向と45
°になるようにした。そしてTFT素子に電圧を印加す
ることにより、液晶の応答速度をオシロスコープを用い
て観察した。この時用いたドレイン電圧は5V〜20
V,周波数は75Hzである。用いた液晶はZLI−4
792(メルク社製)であり、配向膜はLP(東レ製)
である。その結果10m秒〜50マイクロ秒の応答速度
が得られた。これは従来のTN型液晶電気光学装置と比
較して立ち上がり速度が約10倍〜約1000倍速くほ
ぼ強誘電性液晶の応答時間に相当した。そして、液晶ド
ライバーをCOG法により接続した。こうして透過型の
液晶表示装置を得た。本実施例においては、相補型のT
FTの場合を示したが、N型のみでも良いし、P型のみ
でも良い。
Then, SiO 2 particles having a diameter of 2.8 μm were dispersed as spacers on the TFT fabrication substrate and bonded to the substrate on which the seal was printed. At this time, the rubbing directions of the two substrates are made parallel to each other. The distance between the substrates was measured by an interference cell thickness gauge at five points, and it was 2.7 to 2.8 microns. After injecting the liquid crystal, observation with a polarization microscope revealed that the liquid crystal molecules were aligned in the rubbing direction in the entire liquid crystal layer. Then, the polarizing plate was attached to the liquid crystal cell so as to form a crossed Nicols. At this time,
The polarization axis of the polarizing plate on the side where the light is incident is 45 with respect to the rubbing direction.
It was set to °. Then, by applying a voltage to the TFT element, the response speed of the liquid crystal was observed using an oscilloscope. The drain voltage used at this time is 5V to 20
V, the frequency is 75 Hz. The liquid crystal used is ZLI-4.
792 (manufactured by Merck) and the alignment film is LP (manufactured by Toray)
Is. As a result, a response speed of 10 msec to 50 μsec was obtained. This is about 10 to 1000 times faster in rising speed than the conventional TN type liquid crystal electro-optical device, and almost corresponds to the response time of the ferroelectric liquid crystal. Then, the liquid crystal driver was connected by the COG method. Thus, a transmissive liquid crystal display device was obtained. In this embodiment, the complementary T
Although the case of FT is shown, only N type or P type may be used.

【0048】〔実施例2〕実施例1では透過型のパネル
を作製した場合について述べたが、本実施例では反射型
について述べる。この場合、透過型と同じように偏光板
を2枚用いても良いが、1枚でも表示が可能になり、通
常の反射型表示と比較して明るい画面が得られる。実施
例1と同様にTFTを作製した基板上にITO電極を作
製した後、2枚の基板の電極作製面に、やはり実施例1
と同様な方法でポリイミド薄膜を得た。そして一方の基
板のポリイミド作製面に綿布を用いて、ラビング処理を
行った。1.4ミクロンのSiO2 粒子をスペーサーと
して散布した。シール印刷済の対向基板と貼りあわせた
セルの間隔を公知の干渉法により測定した後、ネマティ
ック液晶を真空注入法により注入した。なお、基板間隔
については、5ヶ所測定したが1.3〜1.4ミクロン
であった。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, the case where a transmissive panel was manufactured was described, but in this embodiment, a reflective type is described. In this case, two polarizing plates may be used as in the transmissive type, but even one sheet can be displayed, and a bright screen can be obtained as compared with a normal reflective type display. After the ITO electrode was formed on the substrate on which the TFT was formed in the same manner as in Example 1, the electrodes were formed on the electrode formation surfaces of the two substrates.
A polyimide thin film was obtained in the same manner as in. Then, a rubbing treatment was performed using a cotton cloth on the polyimide production surface of one of the substrates. 1.4 micron SiO 2 particles were sprinkled as spacers. The distance between the seal printed printed counter substrate and the bonded cell was measured by a known interference method, and then nematic liquid crystal was injected by a vacuum injection method. In addition, about the board | substrate space | interval, although it measured at 5 places, it was 1.3-1.4 micrometers.

【0049】そして、液晶注入口の封止を行った後、パ
ネルの表面に偏光板を、裏面に反射板を貼付した。この
時の偏光板の偏光軸の角度はラビング軸に対し、45°
の角度とする。こうして、液晶を駆動するための回路を
接続し、反射型の液晶パネルが完成した。
After the liquid crystal injection port was sealed, a polarizing plate was attached to the front surface of the panel and a reflection plate was attached to the back surface. At this time, the angle of the polarization axis of the polarizing plate is 45 ° with respect to the rubbing axis.
Angle. In this way, a circuit for driving the liquid crystal was connected to complete a reflective liquid crystal panel.

【0050】〔実施例3〕本実施例では本発明をカラー
プロジェクターに応用した場合について図5を使って説
明する。本実施例によるプロジェクターではカラーフィ
ルターを使用しないため、従来のものに比較して透過率
の高い、明るいプロジェクターが作製できる。
[Embodiment 3] In this embodiment, a case where the present invention is applied to a color projector will be described with reference to FIG. Since the projector according to this embodiment does not use a color filter, it is possible to manufacture a bright projector having higher transmittance than the conventional one.

【0051】図5において赤の光源81として波長63
3nm付近にピークを持つHe−Neレーザー,緑の光
源82として波長515nm付近にピークを持つArレ
ーザー,さらに青の光源83としては波長477nm付
近にピークを持つArレーザーを使用してこれらレーザ
ー光を光学系84にて外形や光の密度を必要な光の条件
に加工し、実施例1にて作製した液晶パネル85,8
6,87(カラーフィルターは除く)に照射する。この
液晶パネルを通過した光は液晶パネルのシャッター機能
により、ON,OFFあるいはグレースケールとして透
過光量が制限された光学系88により合成され、さらに
表示画面89上に拡大表示される。
In FIG. 5, the wavelength 63 is set as the red light source 81.
A He-Ne laser having a peak near 3 nm, an Ar laser having a peak near a wavelength of 515 nm as a green light source 82, and an Ar laser having a peak near a wavelength of 477 nm as a blue light source 83 are used to emit these laser lights. The liquid crystal panels 85 and 8 manufactured in Example 1 were processed by the optical system 84 so that the outer shape and the light density were adjusted to the necessary light conditions.
Irradiate 6,87 (excluding color filter). The light passing through the liquid crystal panel is combined by the optical system 88, which is ON, OFF, or grayscale, and the amount of transmitted light is limited, by the shutter function of the liquid crystal panel, and is further displayed on the display screen 89 in an enlarged manner.

【0052】本実施例では光源が単一波長のため液晶パ
ネルを通過する際の光学的条件を各液晶パネルにて合わ
せることが可能なため、パネル通過後の散乱光が少な
く、拡大投影した表示画面のぼけがなくなりシャープな
表示を行える。本実施例に用いられるレーザー光として
は、前述のガスレーザの他にカドミウムや亜鉛の金属蒸
気を使用したレーザー光やルビー等を使用した固体レー
ザーやその他の種類のレーザー光で可視光領域にピーク
波長を有するものが使用できる。また、通常の発光波長
以外の波長でも特殊な光学系を通過することにより、可
視光領域の発光が得られるもの、例えばYAGレーザー
の第二高調波等でも使用可能である。
In this embodiment, since the light source has a single wavelength, the optical conditions for passing through the liquid crystal panel can be adjusted in each liquid crystal panel, so that the scattered light after passing through the panel is small, and the enlarged projection display is performed. There is no blur on the screen, and a sharp display can be performed. As the laser light used in this example, in addition to the gas laser described above, a laser light using a metal vapor of cadmium or zinc, a solid-state laser using a ruby or the like, or a laser light of another type has a peak wavelength in the visible light region. Can be used. Further, it is also possible to use a device that can emit light in the visible light region by passing through a special optical system even at a wavelength other than the normal emission wavelength, such as the second harmonic of a YAG laser.

【0053】通常は赤、青、緑の各波長に近い発光波長
を持つ3つのレーザー光を使用するが、波長の種類の異
なる4つ以上のレーザー光を使用して、色を合成し、カ
ラー表示を行うことも可能である。
Normally, three laser lights having emission wavelengths close to red, blue and green wavelengths are used, but four or more laser lights having different wavelengths are used to combine colors to obtain a color. It is also possible to display.

【0054】[0054]

【効果】今まで述べたように本発明は従来の液晶電気光
学装置にはまったくなかった新しいモードで表示を行う
ことができるものであって、本発明を用いることにより
液晶の配向制御が非常に容易で、なおかつ応答速度の非
常に速い液晶電気光学装置が得られる。さらに本発明は
大画面の表示も容易に得られる。従って本発明は例えば
大画面の液晶ディスプレイなど多くの分野に応用が期待
できる。
As described above, the present invention is capable of displaying in a new mode which has never been present in the conventional liquid crystal electro-optical device, and by using the present invention, the alignment control of liquid crystal can be greatly improved. A liquid crystal electro-optical device that is easy and has a very fast response speed can be obtained. Further, the present invention can easily obtain a large screen display. Therefore, the present invention can be expected to be applied to many fields such as a large-screen liquid crystal display.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明にに用いることのできるTFTの基本
的な構成を示す。
FIG. 1 shows a basic structure of a TFT that can be used in the present invention.

【図2】 実施例の回路図を示す。FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment.

【図3】 実施例におけるアクティブ素子の配置の様子
を示す。
FIG. 3 shows how active elements are arranged in an example.

【図4】 実施例におけるTFTの作製プロセスの断面
図を示す。
4A to 4D are cross-sectional views showing a manufacturing process of a TFT in an example.

【図5】 実施例におけるカラープロジェクターの基本
的な構成を示す。
FIG. 5 shows a basic configuration of a color projector according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15, 66 ゲート電極 28 チャネル長 25,51 基板 81,82,83 レーザー光 84,88 光学系 85,86,87 液晶パネル 89 表示画面 15, 66 Gate electrode 28 Channel length 25, 51 Substrate 81, 82, 83 Laser light 84, 88 Optical system 85, 86, 87 Liquid crystal panel 89 Display screen

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板間に誘電率の異方性が正のネ
マティック液晶を介在せしめた液晶電気光学装置であっ
て、前記一対の基板のうち一方の基板の液晶に接する面
には有機物質がラビング処理された液晶配向層を有し、
かつ前記一対の基板のうち一方の基板には、チャネル長
がゲート電極のチャネル方向の長さよりも長いTFT
(薄膜トランジスタ)が液晶のスイッチング素子として
設けられていることを特徴とする液晶電気光学装置。
1. A liquid crystal electro-optical device in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is interposed between a pair of substrates, wherein one of the pair of substrates has a surface which is in contact with the liquid crystal. The material has a rubbing-treated liquid crystal alignment layer,
In addition, one of the pair of substrates has a TFT whose channel length is longer than the length of the gate electrode in the channel direction.
A liquid crystal electro-optical device in which a (thin film transistor) is provided as a liquid crystal switching element.
【請求項2】 請求項1において、チャネル部は活性化
されていることを特徴とする液晶電気光学装置。
2. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the channel portion is activated.
【請求項3】 一対の基板間に誘電率の異方性が正のネ
マティック液晶を介在せしめた液晶電気光学装置であっ
て、前記一対の基板の液晶に接する面には、有機物質か
らなる液晶配向層を有し、一方の液晶配向層はラビング
処理されていて、かつ前記一対の基板のうち一方の基板
には、チャネル長がゲート電極のチャネル方向の長さよ
りも長いTFTが液晶のスイッチング素子として設けら
れていることを特徴とする液晶電気光学装置。
3. A liquid crystal electro-optical device in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric constant anisotropy is interposed between a pair of substrates, wherein a surface of the pair of substrates in contact with the liquid crystal is made of an organic material. A liquid crystal switching element having an alignment layer, one of the liquid crystal alignment layers being subjected to rubbing treatment, and one of the pair of substrates being a liquid crystal TFT having a channel length longer than the length of the gate electrode in the channel direction. A liquid crystal electro-optical device characterized by being provided as.
【請求項4】 請求項3において、チャネル部は活性化
されていることを特徴とする液晶電気光学装置。
4. The liquid crystal electro-optical device according to claim 3, wherein the channel portion is activated.
【請求項5】 一対の基板間に誘電率の異方性が正のネ
マティック液晶を介在せしめた液晶電気光学装置であっ
て、前記一対の基板の液晶に接する面は有機物質よりな
る液晶配向層を有し、一方の基板に形成された液晶配向
層と他方の基板に形成された液晶配向層とは互いに平行
にラビング処理をされていて、かつ前記一対の基板のう
ち一方の基板には、チャネル長がゲート電極のチャネル
方向の長さよりも長いTFTが液晶のスイッチング素子
として設けられていることを特徴とする液晶電気光学装
置。
5. A liquid crystal electro-optical device in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric constant anisotropy is interposed between a pair of substrates, wherein a surface of the pair of substrates in contact with the liquid crystal is a liquid crystal alignment layer made of an organic material. Having a liquid crystal alignment layer formed on one substrate and a liquid crystal alignment layer formed on the other substrate are rubbed in parallel with each other, and one of the pair of substrates, A liquid crystal electro-optical device characterized in that a TFT having a channel length longer than a length of a gate electrode in a channel direction is provided as a liquid crystal switching element.
【請求項6】 請求項5において、チャネル部は活性化
されていることを特徴とする液晶電気光学装置。
6. The liquid crystal electro-optical device according to claim 5, wherein the channel portion is activated.
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