JPS648334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、個々にアドレスできる電極アレイを
具備する半導体基板を用いた液晶表示素子に関す
る。

（従来の技術） 液晶表示素子は、近年、ツイステド・ネマチツ
ク形表示素子を中心として、注目され、電卓、時
計あるいは計測器等の表示部分に用いられてい
る。最近、新しいタイプの液晶表示素子として、
個々にアドレスできる電極アレイを具備する半導
体基板を有する液晶表示素子が注目されている。

第１図に、個々にアドレスできる電極アレイを
具備する半導体基板を用いた液晶表示素子の一例
を示す。半導体基板を用いた液晶表示素子は、通
常入力信号を制御するMOSトランジスター１１
と、入力信号を蓄積するMOSコンデンサー１２、
表示電極１３を有する半導体基板１４と、対向す
る側に透明電極１５を有する透明基板１６を対向
させ、両基板間にスペーサ１７を介在して形成し
た間隙に液晶１８を挾持し、対向する両電極１
３，１５間に電気信号を加えることにより、外部
から照射される光を散乱あるいは変調し、情報を
表示するものである。

しかしながら、伝統的なMOSIC製造プロセス
で必然的に生じる表面の凹凸のために、入射光の
乱反射を防ぐことはできない。ｎ形ネマチツク液
晶を用いた動的散乱モードあるいは、コレステリ
ツク相液晶を用いた緩和時間の比較的長い蓄積形
液晶表示の様に、液晶の光散乱を利用した表示方
法では、上記IC表面の凹凸による光散乱がある
ため、両基板間の印加電圧のON・OFFによる光
散乱のコントラスト比が十分とれなかつた。これ
を解決するために特開昭53−72647号公報に示さ
れる様な表面平滑化絶縁物を用いる方法が考案さ
れている。この公報に記述されている実施例によ
れば、表示電極はコンデンサーのひとつの電極を
兼ね、該光反射電極の下の絶縁膜を平滑なガラス
あるいは、ポリイミド平滑層に置き換えてコンデ
ンサーの絶縁膜とすることにより、表示電極表面
を滑かにして入射光の乱反射を防ぎ、コントラス
トの向上を計つている。しかし、平滑なガラスを
絶縁層に用いた場合には、表示電極形成後に通常
行なわれるシンター熱処理により、表示電極に
は、ヒロツクと呼ばれる小さな突起が多数形成さ
れる。その結果、表示電極は、入射光を乱反射
し、液晶表示素子のコントラストを低下させる問
題点がある。

また、ポリイミドを絶縁層として用いる場合に
は、ピンホールの無い膜にするためにポリイミド
膜厚を十分厚くせねばならず、コンデンサー容量
が小さいものになつてしまう。その結果、コンデ
ンサーに蓄積しうる電荷量は少なく、液晶及びト
ランジスタを通じて流れるリーク電流のため信号
電圧を長時間維持できず、液晶に印加される実効
電圧が低くなり、十分な光散乱を起こせずコント
ラストが低下し、また液晶の応答速度も遅くなつ
てしまう。

第２図は例えば特開昭55−32026号公報に記載
されているものと同様の構造を有する液晶表示素
子の一例を示す図である。

同図において、MOS FET２５に隣接してい
る信号電荷蓄積コンデンサーの両電極２１，２１
の間の絶縁膜２３は、ピンホールの無い様に注意
深く作られたシリコンの熱酸化膜であり、厚さは
1000Åである。該絶縁膜２３としてポリイミド樹
脂を用いる場合、ピンホールのない絶縁膜にする
ためには、1μｍ厚程度にする必要がある。該絶
縁膜を1000Åのシリコン熱酸化膜に置き換えたこ
とにより、コンデンサー容量は１桁大きくでき
た。また、コンデンサーの一方の電極２２と表示
電極２４の間には、ポリイミド樹脂絶縁層２６を
2μｍの厚さで配置し、更に、スルーホール２７
を設け、コンデンサー電極２２と表示電極２４の
電気的導通をとつてある。ポリイミド膜が1μｍ
未満の厚さのときには、下地の凹凸が十分ならさ
れていないが、1μｍ以上の厚さでは、かなりな
めらかとなり2μｍ厚程度では、十分なめらかな
表面になる。

上記ポリイミド樹脂絶縁層上に、Alを2μｍ蒸
着した結果、極めてなめらかな鏡面状のAl表面
を得た。上記条件で作成した半導体基板と、透明
電極導電膜を有する透明基板を用いて、液晶表示
素子を作成し、表示実験を行なつた結果、電気光
学的応答時間が50ｍｓと速く、またコントラスト
も20：１という実用に供しうる表示性能を持つこ
とがわかつた。なおコンデンサー電極と表示電極
と表示電極との電気的接触は図示したような、中
央部のみでなく、対向した位置であればいずれで
も良い。

この例によれば、表示電極とコンデンサー電極
を分離配置することにより、上記両電極間の絶縁
膜膜厚を十分に厚くできるため、欠陥のない絶縁
膜を作ることができ、また高分子樹脂層も膜厚を
厚くできるため、下地の凹凸を満たし、十分に平
滑な面を作ることができる。更にまた、コンデン
サーの両電極間の絶縁膜層としては、高分子樹脂
よりもち密な、従つてより薄くてもピンホールの
ない、例えばシリコンの熱酸化膜を使えるため、
コンデンサーの容量も十分に大きくすることがで
きる。従つてコンデンサーに蓄え得る電荷量が十
分大きいためリーク電荷量は問題とならず、液晶
を駆動する実効電圧も大きくなり、コントラスト
や応答時間が向上する。従つて、表示品位の良
い。個々にアドレスできる電極アレイを具備する
半導体基板を有する液晶表示素子を製作すること
ができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この例においては、対向基板の
表面を平滑化する絶縁物層が単個の層であるた
め、１個の絶縁物層に発生したピンホールが、表
示電極と基板との間の不所望な短絡の直接の原因
となる。そして、この例では、上述のピンホール
の発生が減少するように上述の絶縁物層をなるべ
く厚くする必要があり、これは個々の画素が単位
面積当たりに蓄積できる電荷容量の低下につなが
り、表示の高精細化を妨げる要因になることがあ
る。

本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなされた
ものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、透明電極を有する基板と、入力信号
を制御するMOS形トランジスタと入力信号を蓄
積するコンデンサを持つ集積回路を有する対向基
板と、メルト処理を施した層及び高分子樹脂層を
順次積層した複数個の層からなり且つ対向基板の
表面を平滑化する絶縁物層と、この絶縁物層上に
形成され且つ絶縁物層の一部に設けられたスルー
ホールを介してコンデンサと電気的導通をとつて
なる表示電極と、透明電極を有する基板と対向基
板との間に挾持された液晶とを備えてなる。

（作用） 本発明は第２図に示した例と比較して、対向基
板の表面を平滑化する絶縁物層がメルト処理を施
した層及び高分子樹脂層を順次積層した複数個の
層から構成されるため、絶縁物層のうち１個の層
にピンホールが発生しても、他の層全部の同じ位
置に相当する部分にピンホールが存在しなけれ
ば、表示電極が対向基板上の関係のない部分と電
気的に接続されることはない。そして、複数個の
層の同じ位置に相当する部分にピンホールが発生
することは非常に少なく、本発明により良好な表
示特性をする液晶表示素子が得られる。

（実施例） 以下図面を参照しながら本発明の実施例を具体
的に説明する。

第３図は、本発明の一実施例を示す図である。
MOS FET３５に隣接している信号電荷蓄積用
コンデンサー３４の両電極３１，３２間の絶縁膜
３３は、1000Åのシリコン熱酸化膜であり、該コ
ンデンサーの一方の電極３２の上には、メルト処
理を施し、表面をなめらかにしたPSG層３７と
更にその上にポリイミド層３８を設けてある。表
示電極３９とコンデンサー電極３２とは、スルー
ホール３６により、電気的導通が取れている。

この実施例では、対向基板の表面を平滑化する
絶縁物層がPSG層３７及びポリイミド層３８を
順次積層した２個の層から構成されるため、絶縁
物層のうちPSG層３７にピンホールが発生して
も、ポリイミド層３８の同じ位置に相当する部分
にピンホールが存在しなければ、表示電極３９が
対向基板上の関係のない部分と電気的に接続され
ることはない。そして、２個の層の同じ位置に相
当する部分にピンホールが発生することは非常に
少なく、メルト処理を施したPSG層３７の表面
が、極めてなめらかなことは、良く知られてい
る。また、ポリイミド樹脂層の下に、このメルト
処理PSG層を設けることにより、ポリイミド樹
脂層の表面はメルト処理PSG層を設けない場合
より一層なめらかになり、上に蒸着したAlの表
示電極３９の表面は極めて滑らかな鏡面状とな
る。この半導体基板と、透明電極を有する透明基
板を用いて液晶表示素子を作製し、表示実験を行
なつたところ、コントラストは25：１と極めて良
好な結果を得た。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、滑らか
な表示電極を持つ半導体基板が得られ、従つて、
応答速度が速く、コントラスト比が大きく、信頼
性の高い、個々にアドレスできる電極アレイを具
備する半導体基板を用いた液晶表示素子をつくる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、半導体基板を用いた液晶表
示素子の説明図、第３図は、本発明による一実施
例を示す図である。 ３１……一方のコンデンサー電極、３２……他
方のコンデンサー電極、３３……コンデンサ両電
極間の絶縁物、３５……MOS FET、３６……
スルーホール、３７……メルト処理を施した
PSG層、３８……ポリイミド層、３９……表示
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明電極を有する基板と、入力信号を制御す
   るMOS形トランジスタと入力信号を蓄積するコ
   ンデンサを持つ集積回路を有する対向基板と、メ
   ルト処理を施した層及び高分子樹脂層を順次積層
   した複数個の層からなり且つ前記対向基板の表面
   を平滑化する絶縁物層と、この絶縁物層上に形成
   され且つ前記絶縁物層の一部に設けられたスル
   ー・ホールを介して前記コンデンサとの電気的導
   通をとつてなる表示電極と、前記透明電極を有す
   る基板と前記対向基板との間に挾持された液晶と
   を備えたことを特徴とする液晶表示素子。