JPH06230403A

JPH06230403A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06230403A
Application number: JP3396393A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Sugawa; 成利須川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】画像表示部の透光性と裏面電位の制御可能性
とを確保する実装構造の液晶画像表示装置を提供するこ
とにある。【構成】シリコン基板１上の透光性絶縁膜２上の単結
晶Ｓｉ薄膜３にスイッチ素子４等を形成し、該基板の画
像表示部Ａに対応する部分を絶縁膜２までくり抜き除去
した液晶パネル１０を、実装基板２０に取り付けるに際
し、実装基板２０に画像表示部Ａに対応する開口２１を
形成すると共にその周囲に導電物層２２を設け、シリコ
ン基板１のくり抜き除去されなかった基板裏面に設けた
電極１１を、実装基板２０上の導電物層２２と導電性接
着剤２５で電気的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置、特にそ
の裏面電位の取り方に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、反射型、透明型何れも
光が画像表示部を通過し得ることが必須条件である。従
って、従来は一枚の石英板が用いられている。

【０００３】一方、トランジスタの活性層としてはＳｉ
が一般的にも良く知られているが、活性層として最も望
ましい単結晶Ｓｉはその製造が極めて困難であり、石英
上に形成することが事実上できなかった。そのため、画
像表示部を構成している個々の画素部にトランジスタを
形成する場合、及び周辺の駆動回路と共に集積化する場
合には石英上でも形成可能な多結晶Ｓｉが用いられてき
た。

【０００４】しかしながら、より高品質な画像要求に応
じて、画面をより高精細化し、高速駆動するためには多
結晶Ｓｉでは限界があり、単結晶Ｓｉを用いた半導体装
置を有する液晶表示装置の構成が望まれていた。

【０００５】そこで、本発明者等は、先願の発明とし
て、半導体又は導電体を基板とし、絶縁層を介して単結
晶Ｓｉ薄膜を形成した後、画像表示部となるべき部分の
透明化を図るため、上記基板の画像表示部に対応する部
分を除去してくり抜き面部を形成し、且つ、周辺駆動回
路部の基板には裏面電位の制御手段を設けて基板電位を
制御することにより、半導体装置の性能を高めて高速化
を実現した液晶表示装置を提案中である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記液晶表
示装置は、その液晶パネルを実装基板に取付けることが
必要となる。従来、Ｓｉチップや、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐ
ａｒａｔｉｏｎｂｙＩｍｐｌａｎｔｅｄＯｘｉｇｅ
ｎ）法で得たＳＯＩ基板については、その実装技術とし
て、図１０に示すように、金コート４１を有するセラミ
ックパッケージ４０に銀ペースト４２でＳｉチップ４３
等を接着する技術が知られている。

【０００７】しかし、これは光を透過させないＳｉチッ
プ等を前提とする実装技術であり、光が画像表示部を通
過し得ることが必須条件である液晶表示装置には、直接
には利用できない。特に、上記した先願の液晶表示装置
は、Ｓｉ基板の画像表示部に対応する部分をくり抜き面
部として除去することで透明化を図り、以てＳｉ基板上
に単結晶Ｓｉ薄膜から成る活性層の存するＳＯＩ構造を
実現して、半導体装置を多結晶ＴＦＴで作成した場合の
５〜１００倍の高速動作を可能としたものである。従っ
て、このようなＳＯＩ基板については、画像表示部の透
光性のみならず、その基板電位を取ることにより裏寄生
素子の動作を抑制することも重要である。要するに、画
像表示部の透光性と裏面電位の制御可能性とが確保され
る実装技術であることが要求される。

【０００８】尚、ガラスや石英基板上にアモルファスＳ
ｉやポリＳｉの半導体回路を設けた液晶パネルにあって
は、その導電性故に、基板電位を取る必要性は生じな
い。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするとするところは、画像表示部の透光
性と裏面電位の制御可能性とを確保する実装構造の液晶
画像表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シリコン基板上の絶縁膜上の半導体層に
素子を形成し、該基板の画像表示部に対応する部分を絶
縁膜まで除去して薄膜面部を形成した液晶パネルを有す
る液晶表示装置において、前記液晶パネルのシリコン基
板における薄膜面部として除去されなかった基板裏面
を、実装基板の導電物層が設けられている基板部分と導
電性接着剤で電気的に接続した構成のものである（請求
項１）。

【００１１】前記実装基板は、液晶パネルの画像表示部
に対応する部分に開口の設けられた絶縁基板又は導電性
基板であることができる（請求項２、３）。また、必要
に応じて実装基板は透明基板で構成することができる
（請求項４）。

【００１２】

【作用】Ｓｉ基板上に単結晶Ｓｉ薄膜から成る活性層の
存するＳＯＩ構造を実現した場合、「裏寄生素子」の動
作を抑制することが重要となる。例えば、この基板を用
いて、ＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタを
有するＣＭＯＳインバータを構成した場合、このＣＭＯ
Ｓインバータの基板側には、支持基板をゲート電極、支
持基板と活性層間の絶縁層をゲート絶縁層とする寄生Ｍ
ＯＳトランジスタが発生する。この寄生ＭＯＳトランジ
スタのしきい値電圧の絶対値を大きくすることは困難で
あり、通常、寄生ＮＭＯＸ又はＰＭＯＸトランジスタが
動作してリーク電流が流れてしまう。このため、基板裏
面の電位を固定して、周辺回路内のデバイス特性（例え
ばＭＯＳのリーク電流量など）が、周辺回路裏面の電位
の影響を受けないよう配慮することが必要となる。

【００１３】本発明においては、液晶パネルのシリコン
基板におけるくり抜き面部として除去されなかった基板
裏面を、実装基板の導電物層が設けられている基板部分
と導電性接着剤で電気的に接続するため、基板の裏面電
位が制御可能となる（請求項１）。この場合、基板が非
透明である場合には、基板に画像表示部に対応する開口
の設けて透光性を確保することになる（請求項２、３、
４）。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１５】図１（ａ）において、１０は液晶表示装置
本体を構成する液晶パネル、２０はその実装基板であ
る。

【００１６】ここで対象としている液晶パネル１０は上
述した先願の液晶表示装置に対応するものであり、図３
（ｄ）に示す基本的構成を有する。即ち、シリコン基板
１上に透光性絶縁膜２を介して単結晶Ｓｉ薄膜３を設け
たＳＯＩ構造を有し、該単結晶Ｓｉ薄膜３には薄膜トラ
ンジスタＴＦＴから成るスイッチ素子４や駆動回路５や
その周辺回路６等が形成され、またカバーガラスを含む
カラーフィルタ基板７との間に液晶８が封入されて液晶
画素部Ａが形成され、更にＳｉ基板１の画像表示部Ａに
対応する部分はくり抜き面部９として除去されて透明化
されており、半導体装置を多結晶ＴＦＴで作成した場合
の５〜１００倍の高速動作が可能となっている。

【００１７】製造方法は、まず図３（ａ）に示すＳＯＩ
形構造の基板を得る。これは、２枚の半導体基板を絶縁
物層を介して貼り合わせ、片方の基板を薄層化すること
により得られる。得られたＳＯＩ基板に対し、公知の集
積回路プロセス技術を用いて、図３（ｂ）に示すよう
に、画素スイッチ素子４や駆動回路５、更には周辺回路
６を作成する。その後に、図３（ｃ）にあるように、カ
ラーフィルタ基板７と封止材を用いて、液晶８を封入し
液晶画素部Ａを形成する。このカラーフィルタ基板７の
部分には、配向膜、対向電極、フィルター、偏光板等が
設けられるが、図では省略されている。次に、Ｓｉ単結
晶基板１は非透光性であり、このままでは投射型液晶画
像表示装置として使用できないので、図１（ｄ）に示し
たように、基板１における液晶表示部Ａの下方に対応し
て位置する部分９を、裏面より透光性絶縁層２までエッ
チング除去してくり抜き、このくり抜き面部９により基
板７を実質的に光透過性とする。最後に、このエッチン
グ除去されなかった基板裏面に、アルミニウム等の金属
材料から成る電位制御用の裏面電極１１を設ける。これ
は液晶画素部Ａの周囲に位置する駆動回路５や周辺回路
６等の基板の電位を制御することにより、寄生ＭＯＳト
ランジスタの動作によるリーク電流を減少させ、駆動回
路等に用いた半導体装置のチャンネル電位を安定させる
ためである。

【００１８】尚、このくり抜き面部９は強度が充分であ
ればそのままでも構わないが、補強するためにＳｉ系樹
脂等の光透過性の充填材で充填しても良い。

【００１９】一方、上記の如く構成された液晶パネル１
０を取付けるための実装基板２０は、図１の実施例の場
合、ガラスエポキシ基板から成る。この基板は透光性に
欠けるため、図１（ａ）に示すように、実装基板２０に
は、液晶パネル１０の画像表示部Ａに対応する大きさの
長方形の開口２１が形成されている。更に、実装基板２
０には、開口２１の周囲縁に開口２１を囲繞する形でＡ
ｕ、Ａｌ、Ｃｒなどから成る導電物層２２がメッキ或い
は蒸着により形成されている。この環状の導電物層２２
は、液晶パネル１０の下面と対応する規模で形成されて
おり、液晶パネル１０をその画像表示部Ａの中心を開口
２１の中心に合わせて重ねたとき、導電物層２２の環状
帯幅が上記裏面電極１１の幅に一致するようになってい
る。また、この導電物層２２の環状エリアから半径方向
外側に延在する形で引出部２３が形成され、更にこれに
並ぶ形でＣＭＯＳインバータ等を含む駆動回路部５上の
パッド２４が複数個形成されている。

【００２０】かかる実装基板２０に対し上記液晶パネル
１０が導電性接着剤２５により固定される。即ち、液晶
パネル１０は、その画像表示部Ａの中心を開口２１の中
心に合わせて実装基板２０上に重ねられ、その際、液晶
パネル１０の裏面電極１１と実装基板２０の導電物層２
２との間に、銀ペーストからなる導電性接着剤２５が介
設され、固定される。これにより、液晶パネル１０の裏
面電極１１は、導電性接着剤２５を介して導電物層２２
の引出部２３から液晶パネル領域外に引出される。その
後、液晶パネル１０のカラーフィルタ基板７からパッド
２４へのボンディングワイヤー２７が施され、これらの
引出部２３及びパッド２４に対して接続用フレキシブル
基板２６が圧着２８やバンプ等で接続される。

【００２１】本発明において、制御する裏面電極の電位
は、支持基板をゲート電極、下地絶縁層をゲート絶縁膜
とする寄生トランジスタのオフ領域であり、例えば、Ｃ
ＭＯＳインバータをＰＭＯＳトランジスタとＮＭＯＳト
ランジスタを併用して構築する場合には、両寄生トラン
ジスタのオフ領域が重なる部分を採用する。このように
周辺駆動回路に対応する基板裏面の電位を制御すること
により、寄生ＭＯＳトランジスタの動作によるリーク電
流が減少し、該駆動回路に用いた半導体装置のチャンネ
ル電位が安定する。勿論、活性層が単結晶Ｓｉ薄膜から
なるため、半導体装置を多結晶ＴＦＴで作成した場合の
５〜１００倍高速で動作することができる。

【００２２】また、上記のように電極の取り出しを実装
基板２０の上側から取り出すと、パッケージ側での配線
が容易となるため、小型化及び組み立て歩留の向上に寄
与する利点が得られる。

【００２３】図４に他の実施例を示す。これは、液晶パ
ネル１０の基板１と実装基板２０との高さを同一にする
ために、ガラスエポキシ基板から成る実装基板２０に落
し込穴２９を明け、これに液晶パネル１０の下部が嵌入
するようにしたものである。即ち、落し込穴２９は上記
開口２１と同心的に且つほぼ液晶パネル１０の基板１の
厚さと同じ深さで設けられている。また、上記図１の基
板２０における開口２１の周囲に存在していた導電物層
２２は、ここでは落し込穴２９の底面及び該底面から立
ち上る周囲側面にかけて延在する導電物層３０として設
けられており、この導電物層３０と裏面電極１１との間
に導電性接着剤２５を介在させて取り付けている。

【００２４】図５の実施例は、図４の導電物層３０を延
在部３１により実装基板２０の上にまで延在させ、予め
実装基板２０上に設けてあるパッド３２に接続した例で
あり、他の構成は図４と同じである。

【００２５】図６は、くり抜き面部９上のメンブレン部
１２の強度をより大きくするため、図５の構成におい
て、くり抜き面部９内をＳｉ系樹脂や液晶等の光透過性
充填材１３で充填して補強し、更に開口２１内にガラス
１４を設けたものである。

【００２６】図７は、実装基板２０として、ステンレス
板の如き導電性基板３３にＳｉＯ₂，ＳｉＣや樹脂から
成る絶縁層３４を設けた基板を用い、これに図５の場合
と同じく落し込穴２９を設けた実施例である。落し込穴
２９の底面には特には導電物層３０は設けられておら
ず、落し込穴２９の底面と裏面電極１１との間に導電性
接着剤２５を介在させて液晶パネル１０を導電性基板３
３に取り付けている。この導電性接着剤２５は基板３３
上の絶縁層３４上に設けたパッド３２まで延在され、電
気的な接続が行われている。

【００２７】図８は、実装基板２０として、ガラス、石
英等の透明基板３５を用いている点でこれまでの実施例
と異なる。図１の場合と同様に実装基板２０上に液晶パ
ネル１０を載置する形で取り付けるものであるが、実装
基板３５が透明であるため、図１の実施例の如き開口２
１は設けられていない。

【００２８】図９は、実装基板２０を透明なものとし、
落し込穴２９内に液晶パネル１０の基板１を嵌め込むよ
うにした実施例である。但し、基板２０が１枚のガラス
等である場合、これに落し込穴２９を形成することは実
際には困難であるため、２枚のガラス板３６、３７を上
下に貼り合わせ、上側ガラス板３６に形成した穴内に液
晶パネル１０の基板１を嵌め込んでいる。

【００２９】以上の実施例によれば、光を透過させる必
要のあるＳＯＩチップの裏面電位を基板表面側から取る
ことができる。

【００３０】本実施例の液晶表示装置は、単結晶Ｓｉ薄
膜を半導体装置の活性層に用いることで、従来の多結晶
ＴＦＴのものよりも５〜１００倍高速駆動させることが
できることを前提としており、この高速動作において、
更に裏面電位を制御することにより周辺駆動回路に用い
た半導体装置の寄生素子のリーク電流を十分小さくし、
回路の性能を高めることができる。このため、３２階調
以上の高精細で、画素数が数万以上の高画質な画像表示
を安定して行うことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、液
晶パネルのシリコン基板におけるくり抜き面部として除
去されなかった基板裏面を、実装基板の導電物層が設け
られている基板部分と導電性接着剤で電気的に接続する
ため、基板の裏面電位が制御可能となる。また、基板が
非透明である場合には、基板に画像表示部に対応する開
口により透光性も確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の実装手
順を示す略図である。

【図２】図１の液晶表示装置の構造を示す断面図であ
る。

【図３】同じく本発明の一実施例に係る液晶表示装置本
体の製造工程を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図９】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の断面
図である。

【図１０】従来のＳｉチップの実装形態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１シリコン基板２透光性絶縁膜３単結晶Ｓｉ薄膜４スイッチ素子５駆動回路６周辺回路７カラーフィルタ基板８液晶９くり抜き面部１０液晶パネル１１裏面電極１２メンブレン部１３光透過性充填材１４ガラス２０実装基板２１開口２２導電物層２３引出部２４パッド２５導電性接着剤２６接続用フレキシブル基板２７ボンディングワイヤー２８圧着部２９落し込穴３０導電物層３１延在部３２パッド３３導電性基板３４絶縁層３５透明基板３６、３７ガラス板Ａ画像表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板上の絶縁膜上の半導体層に
素子を形成し、該基板の画像表示部に対応する部分を絶
縁膜まで除去して薄膜面部を形成した液晶パネルを有す
る液晶表示装置において、前記液晶パネルのシリコン基
板における薄膜面部として除去されなかった基板裏面
を、実装基板の導電物層が設けられている基板部分と導
電性接着剤で電気的に接続したことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】前記実装基板は、液晶パネルの画像表示
部に対応する部分に開口の設けられた絶縁基板であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記実装基板は、液晶パネルの画像表示
部に対応する部分に開口の設けられた導電性基板である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記実装基板が透明基板であることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。