JP2860226B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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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およびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は電卓からポータブルテレ
ビまで幅広く実用化が進んでいる。この内、特に鮮明な
表示が要求される装置には表示部の各画素毎にスイッチ
ング素子を備えたアクティブマトリクス方式がよく用い
られている。
【０００３】アクティブマトリクス方式の表示装置に設
けられるスイッチング素子にはアモルファスシリコンや
ポリシリコン等の薄膜を用いた薄膜トランジスタ（Ｔhi
n Ｆilm Ｔransistor、以下ＴＦＴと略称する）が用い
られている。ＴＦＴの特性はそれを構成する薄膜の材料
で決まるが、ＴＦＴの薄膜の材料は大きく分けて以下の
三種類に分類される。
【０００４】アモルファスシリコン 低温ポリシリコン 高温ポリシリコン 以下、それぞれのシリコンを用いた薄膜について説明す
る。
【０００５】アモルファスシリコン薄膜は３５０℃程
度の低温で形成できるので、この薄膜を形成する基板材
料に通常の安価なガラス、例えばコーニング社製のＣｏ
ｒｎｉｎｇ７０５９等が利用できる。対角１５インチの
比較的大きな液晶表示装置も実現され、アクティブマト
リクス方式の液晶表示装置の主流となっている。しかし
ながら、通常の安価なガラス基板は６００℃以上で処理
することができないので、これを用いた基板上には絶縁
耐圧に優れ、ピンホールの発生しにくい熱酸化膜を得る
ことができない。また、アモルファスシリコン自体、そ
の薄膜中には多数の捕獲準位が存在し、その電界効果易
動度μe（電子易動度）は０.１〜０.５ｃｍ2Ｖ-1Ｓ-1程
度である。従って、アモルファスシリコン薄膜を用いた
ＴＦＴはＯＮ抵抗が大きく、ドライバー回路等、複雑で
性能の優れたトランジスタが必要な回路を表示部と同一
の基板内に作ることができない。このためドライバーＩ
Ｃはフィルム等を用いて接続する必要がある。
【０００６】しかし、ここでまた新たな問題が生ずる。
投射型ＬＣＤとして２インチ程度のＬＣＤを考えるとそ
の表示部の画素のピッチは縦２１ミクロン、横２３ミク
ロンである。カラーフィルタでカラー表示をするとピッ
チはさらに小さくなり、縦２１ミクロン、横８ミクロン
程度となる。このピッチで画素に配線を接続することは
現状では不可能であり、ドライバーＩＣを実装できない
という問題が生ずる。 低温ポリシリコンは長時間のアニール処理またはレー
ザーアニール処理によってシリコンの結晶化を行う。低
温ポリシリコンの薄膜を形成する基板には耐熱ガラスを
用い、その場合の最高処理温度は５５０〜６００℃であ
る。このため低温ポリシリコンの電界効果易動度μeは
５０ｃｍ2Ｖ-1Ｓ-1程度、μh（正孔易動度）は１５ｃｍ
2Ｖ-1Ｓ-1程度になるので低温ポリシリコンＴＦＴはア
モルファスシリコンＴＦＴよりも一般にトランジスタ特
性が優れている。 高温ポリシリコンは耐熱性の優れた石英基板を利用し
てポリシリコンを形成する。石英基板は１０００℃程度
の高温処理が可能であるのでＩＣの作製プロセスを適用
できる。三つの方式の内では最も良好な特性のＴＦＴを
形成できる。高温ポリシリコンの電界効果易動度μeは
１００ｃｍ2Ｖ-1Ｓ-1程度である。
【０００７】このようにポリシリコンはアモルファスシ
リコンよりも良好なトランジスタが得られるためガラス
基板上にＴＦＴと一部の駆動回路を一緒に形成できる利
点がある。
【０００８】しかし、低温ポリシリコンで作製したＴＦ
Ｔは動作速度が遅い。例えば、低温ポリシリコンＴＦＴ
でＣＭＯＳシフトレジスタを形成した時の最大動作周波
数を測定すると５ＭＨｚ程度である。
【０００９】高温ポリシリコンの電界効果易動度μeは
上記二種の材料に比べて大きいので、高温ポリシリコン
を用いて作製したＴＦＴは特性も優れ、最大動作周波数
は１５ＭＨｚ程度のものが得られている。
【００１０】ところで、高精細のＨＤＴＶ（Ｈigh Ｄef
inition ＴＶ：ハイヴィジョンテレビ）は次世代の視覚
メディアとしてその開発が急務である。
【００１１】ＨＤＴＶ用ディスプレイの走査線数は１１
２５本、データ線数は１８７５本、これに相当する画素
数は約２１０万画素である。カラーディスプレイの場合
はこの３倍となり、約６３０万画素である。
【００１２】ノンインターレス駆動を考えるとフィール
ド周波数は６０Ｈｚ、走査線一本当りの駆動時間は約１
５マイクロ秒であり、その周波数は６７.５ＫＨｚとな
る。データー線一本当りの駆動時間はカラーフィルター
を取り付けない場合で０.００８マイクロ秒程度であ
り、その周波数は約１３０ＭＨｚとなる。カラー表示を
行う場合は３９０ＭＨｚとなる。
【００１３】インターレス駆動を考えるとフィールド周
波数は６０Ｈｚ、走査線数は５６０本で、走査線一本当
りの駆動周波数は３３.７５ＫＨｚである。データー線
一本当りの駆動周波数はカラーフィルターを取り付けな
い場合で約６３ＭＨｚ、カラー表示を行う場合は１９０
ＭＨｚとなる。
【００１４】これらの駆動周波数には上記のポリシリコ
ンＴＦＴの動作速度では対応できない。ＨＤＴＶに必要
な駆動周波数に対処するためには時間軸伸張等のデータ
処理が必要となり周辺回路システムが複雑となる。
【００１５】また、ポリシリコンＴＦＴはリーク電流が
大きいので、オン電流とオフ電流との比を大きくとるこ
とができない。ポリシリコンＴＦＴのオン電流とオフ電
流の比は１０7程度である。ＨＤＴＶに対応するために
は１０8程度の電流のオン／オフ比が必要である。この
電流のオン／オフ比を改善するにはＴＦＴのサイズを大
きくするかＴＦＴを直列に接続する等の工夫が必要であ
るが、このようにするとＬＣＤが小型化できないという
新たな問題が生ずる。
【００１６】このような課題に対処する方法として単結
晶シリコン基板にＴＦＴを搭載する方法が開示されてい
る。単結晶シリコン中に形成した場合のトランジスタ特
性は以下のようである。
【００１７】易動度 ：１５０
０ｃｍ2Ｖ-1Ｓ-1 トランジスタの電流のオンオフ比：１０9以上 トランジスタの最大動作周波数 ：数ＧＨｚ このように単結晶シリコンを表示装置の基板に用い、こ
の単結晶シリコン中にトランジスタを形成する方法を用
いるとＨＤＴＶ用の表示装置で要求されるトランジスタ
の動作速度が実現できる。
【００１８】図５に、単結晶シリコンを基板に用い、こ
の単結晶シリコン中にＴＦＴを形成した液晶表示装置の
従来例を示す。この液晶表示装置は図に示すように単結
晶シリコンからなるベース基板５７の表面上全面にフィ
ールドシリコン酸化膜５６が形成されている。フィール
ドシリコン酸化膜５６には一部に、この図示例では二箇
所に貫通孔５６ａ、５６ｂが開口されている。これらの
貫通孔５６ａ、５６ｂの内部と貫通孔５６ａ、５６ｂの
上縁部周りのフィールドシリコン酸化膜５６の上表面部
分にはそれぞれアルミニウム電極５４ａ、５４ｂが形成
されている。このアルミニウム電極５４ａ、５４ｂの下
のベース基板５７の部分はそれぞれソース領域５８、ド
レイン領域５９となっている。
【００１９】上記貫通孔５６ａと５６ｂの間にはゲート
電極６０とこのゲート電極６０を取り囲むゲート絶縁膜
６１が配設されている。ゲート電極６０はポリシリコン
で、ゲート絶縁膜６１はシリコン酸化膜でそれぞれ形成
されている。フィールドシリコン酸化膜５６の上には上
記アルミニウム電極５４ａ、５４ｂおよびゲート電極６
０を覆って保護膜５５がベース基板５７表面全面に形成
されている。保護膜５５にはアルミニウム電極５４ｂが
フィールドシリコン酸化膜５６上にせりだして形成され
ている位置に貫通孔５５ｂが開口されている。保護膜５
５の表面上には基板全面にわたって画素電極（兼反射電
極）５４が形成されている。この画素電極５４は貫通孔
５５ｂに侵入してアルミニウム電極５４ｂに達してい
る。
【００２０】ベース基板５７に対向配置されるガラス基
板５１の対向面には全面に透明な対向電極５２が形成さ
れている。この対向電極５２を覆って図示しない配向膜
が形成されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
シリコンは不透明であり、これを基板に用いた表示装置
は反射型となるので透過型にない問題が発生する。
【００２２】投射型の表示システムに用いる反射型液晶
表示装置には以下のことが要求される。
【００２３】（１）反射型液晶表示装置では一方の基板
に反射電極（兼画素電極）を形成するが、この反射電極
はその表面が鏡面状態でなければならない。
【００２４】（２）反射電極は各画素毎に分離して設け
なければならないが、液晶の配向を均一にするため、反
射電極間の開口部の表面を反射電極の表面と面一にしな
ければならない。
【００２５】上記の要求に対応して特開昭５６−８３７
８１号公報で以下のような発明が開示されている。図６
にこの発明に係る液晶表示装置の基板断面を示す。
【００２６】この発明においては基板表面を平坦化する
ためにポリイミド１８を塗布し、必要な部分を開口後、
開口部１９にのみ選択的に金属２０のメッキを施す。こ
のことにより画素電極２１の表面を平坦化する方法をと
る。しかし、この方法では画素電極２１の表面は鏡面と
はならず、投射型液晶表示装置としては不十分な結果を
もたらしている。
【００２７】また、特開昭５３−７２６４７号公報では
以下の三つの方法が開示されている。図７にこの発明に
係る液晶表示装置の基板断面を示す。
【００２８】基板７０の表面全面に平坦化膜７１を形
成後、先に基板７０上に形成したトランジスタの一方の
電極への接触孔を開口し、基板７０の表面全面に反射電
極７４を蒸着により形成する方法。
【００２９】基板７０の表面全面に平坦化膜７１を形
成後、先に基板７０上に形成したトランジスタの一方の
電極への接触孔を開口し、開口部７２に選択的に金属７
３をメッキし、しかる後、画素電極７４を蒸着により形
成する方法。
【００３０】基板７０の表面にホトレジストを塗布
し、先に基板７０上に形成したトランジスタの一方の電
極への接触孔を開口し、開口部７２に選択的に金属７３
をメッキする。しかる後、レジストを除去して平坦化膜
７１を塗布し、全面研磨後に反射電極７４を形成する方
法。
【００３１】これらの方法では何れの場合も画素電極と
して用いる金属を形成した後、金属表面の鏡面化処理を
行っていない。従って、金属表面に生じた微小な凹凸
（ヒロック）により光の散乱を生じ、投射型液晶表示装
置としては不十分なものである。
【００３２】また、画素を分離する間隙の充填材の表面
と画素電極表面の平滑化処理を行っていないので液晶の
配向不良が発生する。
【００３３】これらの方法はそもそも基板表面の平滑化
および画素電極の鏡面化についての要求が投射型ディス
プレイ程厳しくない直視型ディスプレイへの応用を意図
して行われたものである。
【００３４】図８に特開昭５７−１２２４７９号公報で
開示された液晶表示装置の基板断面を示す。この基板で
は基板上の駆動トランジスタ部分上に多結晶シリコン２
２を形成し、全面を研磨によって平坦化後、画素電極３
０を形成している。従って、多結晶シリコン２２の表面
は平坦となるが、その上に形成する金属の画素電極３０
の表面の鏡面化処理を行っていないため、ヒロックによ
る光の散乱が生じ、投射型液晶表示装置としては不十分
なものである。画素電極３０間を分離する間隙２７の充
填材２９の表面と画素電極３０表面の平滑化処理を行っ
ていないので液晶の配向不良が発生する。
【００３５】本発明はこれらの課題を解決するためにな
されたものであり、反射型液晶表示装置について、反射
面が従来より平滑な基板とその製造方法を提供し、ＨＤ
ＴＶ対応の投射型液晶表示装置の実現に寄与することを
目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置は
表面にシリコン層を有する第１の基板と、該第１の基板
の該シリコン層側に対向配置された透明な第２の基板
と、両基板に挟持された液晶層とを有し、該第１の基板
の上に、該シリコン層中に形成された複数のスイッチン
グ素子と、該スイッチング素子を覆って該第１の基板表
面上に形成された保護膜と、該保護膜上に間隙を介して
マトリクス状に形成され、該スイッチング素子に電気的
に接続され、鏡面化処理された反射面を有する複数の画
素電極と、該間隙に充填された充填物とを有し、該充填
物の表面と該画素電極の表面とが面一に形成された液晶
表示装置であって、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００３７】また、本発明の液晶表示装置は表面にシリ
コン層を有する第１の基板と、該第１の基板の該シリコ
ン層側に対向配置された透明な第２の基板と、両基板に
挟持された液晶層とを有し、該第１の基板の上に、該シ
リコン層中に形成された複数のスイッチング素子と、該
スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に形成さ
れた保護膜と、該保護膜上に間隙を介してマトリクス状
に形成され、該スイッチング素子に電気的に接続され、
鏡面化処理された反射面を有する複数の画素電極と、該
間隙に充填されるとともに該画素電極を覆って該第１の
基板表面全面に形成された充填物とを有し、該充填物の
表面が平坦である液晶表示装置であって、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００３８】ある実施例では前記画素電極がアルミニウ
ムを主成分とする金属である。
【００３９】ある実施例では前記充填物が有機物又は無
機物のいずれか一方である。
【００４０】ある実施例では前記有機物がポリイミドで
ある。
【００４１】
【００４２】ある実施例では前記画素電極および前記充
填物のそれぞれの表面の凹凸が０.２μｍ以下である。
【００４３】本発明の液晶表示装置の製造方法は表面に
シリコン層を有する第１の基板と、該第１の基板の該シ
リコン層側に対向配置された透明な第２の基板と、両基
板に挟持された液晶層とを有し、該第１の基板の上に、
該シリコン層中に形成された複数のスイッチング素子
と、該スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に
形成された保護膜と、該保護膜上に間隙を介してマトリ
クス状に形成され、該スイッチング素子に電気的に接続
され、鏡面化処理された反射面を有する複数の画素電極
と、該間隙に充填された充填物とを有し、該充填物の表
面と該画素電極の表面とが面一に形成された液晶表示装
置の製造方法において、該保護膜上に導電膜を形成する
工程と、該導電膜に間隙を形成して複数の画素電極をマ
トリクス状に形成する工程と、該間隙を充填しつつ該画
素電極を覆って該第１の基板表面全面に該充填物を塗布
する工程と、該画素電極の表面が鏡面となり、且つ該画
素電極の表面と該充填物の表面とが面一になるように、
該画素電極および該充填物を研磨する工程とを包含する
液晶表示装置の製造方法であって、そのことにより上記
目的が達成される。
【００４４】また、本発明の液晶表示装置の製造方法は
表面にシリコン層を有する第１の基板と、該第１の基板
の該シリコン層側に対向配置された透明な第２の基板
と、両基板に挟持された液晶層とを有し、該第１の基板
の上に、該シリコン層中に形成された複数のスイッチン
グ素子と、該スイッチング素子を覆って該第１の基板表
面上に形成された保護膜と、該保護膜上に間隙を介して
マトリクス状に形成され、該スイッチング素子に電気的
に接続され、鏡面化処理された反射面を有する複数の画
素電極と、該間隙に充填されるとともに該画素電極を覆
って該第１の基板表面全面に形成された充填物とを有
し、該充填物の表面が平坦である液晶表示装置の製造方
法において、該保護膜上に導電膜を形成する工程と、該
導電膜を研磨して該導電膜の表面を鏡面化する工程と、
該導電膜に間隙を形成して複数の画素電極をマトリクス
状に形成する工程と、該間隙を充填しつつ該画素電極を
覆って該第１の基板表面全面に該充填物を塗布する工程
と、該充填物に平坦化処理と配向処理とを同時に施す工
程とを包含する液晶表示装置の製造方法であって、その
ことにより上記目的が達成される。
【００４５】
【作用】本発明の液晶表示装置は基板表面の表示領域に
マトリクス状に形成された複数の画素電極の各画素電極
同士を仕切る間隙が充填物で充填され、かつ、この充填
物の表面と画素電極の表面とが面一に形成されてなる。
また、画素電極の表面が鏡面をなす。
【００４６】本発明の液晶表示装置の製造方法は導電膜
に間隙を形成して画素電極をマトリクス状に形成し、画
素電極間の間隙に充填した充填物と画素電極の表面とを
同時に研磨する工程を包含する。従って、画素電極表面
が鏡面化されるとともに、充填物の表面と画素電極の表
面とが面一になる。
【００４７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００４８】（実施例１）図１に本発明に係る液晶表示
装置の単位画素領域の断面を示す。本実施例１の液晶表
示装置は駆動側基板上にシリコンゲートＮＭＯＳのスイ
ッチング回路を搭載している。本装置は図に示すように
単結晶シリコンからなるベース基板７の表面上全面にフ
ィールドシリコン酸化膜６が形成されている。フィール
ドシリコン酸化膜６には一部、この図示例では二箇所に
貫通孔６ａ、６ｂが開口されている。これらの貫通孔６
ａ、６ｂの内部と貫通孔６ａ、６ｂの上縁部周りのフィ
ールドシリコン酸化膜６の上表面部分にはそれぞれアル
ミニウム電極４ａ、４ｂが形成されている。このアルミ
ニウム電極４ａ、４ｂの下のベース基板７の部分はそれ
ぞれソース領域８、ドレイン領域９となっている。
【００４９】上記貫通孔６ａと６ｂとの間にはゲート電
極１０とこのゲート電極１０を取り囲むゲート絶縁膜１
１とが配設されている。本実施例１ではゲート電極１０
にポリシリコンを用い、ゲート絶縁膜１１にはシリコン
酸化膜を用いた。フィールドシリコン酸化膜６の上には
上記アルミニウム電極４ａ、４ｂ及びゲート電極１０を
覆って保護膜５がベース基板７表面全面に形成されてい
る。この保護膜５はベース基板７上に形成したスイッチ
ング用ＭＯＳ回路を保護するためのものである。この保
護膜５にはアルミニウム電極４ｂがフィールドシリコン
酸化膜６上にせりだして形成されている位置に貫通孔５
ｂが開口されている。保護膜５の表面上にはベース基板
７全面にわたって画素電極（兼反射電極）４が間隙５ａ
で仕切られてマトリクス状に形成されている。この画素
電極４は貫通孔５ｂに侵入してアルミニウム電極４ｂに
達している。本実施例１ではこの画素電極４に反射率の
高いアルミニウムを用いている。
【００５０】画素電極４は下部電極４ｂとのコンタクト
抵抗を小さくするため画素電極４の形成後に熱処理を必
要とするが、この熱処理の際、画素電極４の表面に凹凸
が生じるので反射率の低下を招く。これに対処するため
本実施例１では保護膜５の形成後と画素電極４の形成後
のそれぞれに行う熱処理の後、表面を研磨した。この画
素電極４の上には図示しない配向膜が形成されている。
【００５１】ベース基板７に対向配置されるガラス基板
（対向基板）１の対向面には全面に透明な対向電極２が
形成されている。この対向電極２を覆って図示しない配
向膜が形成されている。
【００５２】このようなガラス基板１とベース基板７と
の間にＴＮ（Ｔwisted Ｎematic）型液晶層３が封止さ
れている。透明なガラス基板１は光入射側として使用さ
れる。
【００５３】このような液晶表示装置は以下のようにし
て作製される。単結晶シリコン基板上にＩＣ回路を形成
する工程については従来技術によるものであり説明は省
略する。以下に、ＩＣ回路形成後、ベース基板７表面上
の平坦化と画素電極４表面の鏡面化の工程を図２（ａ）
〜（ｇ）に従って説明する。
【００５４】図２（ａ）にベース基板７表面上にＩＣ回
路を形成した状態の断面を示す。ＩＣ回路が形成された
ベース基板７の表面上には約２μｍ程度の凹凸が存在す
る。この凹凸を下記の工程に従って平坦化する。
【００５５】先ず、ベース基板７表面の画素電極４とＩ
Ｃ回路の電極とを接続する開口部５ｂを所定の位置に開
口する。開口部５ｂの大きさは約５μｍ角で開口はドラ
イエッチングで行った。この結果が図２（ｂ）の状態で
ある。
【００５６】次に、ベース基板７表面全面に平坦化膜５
ｃとして感光性ポリイミドをスピンナーにて３μｍの厚
さで塗布した。これが図２（ｃ）の状態である。
【００５７】続いて、露光・現像を行いＩＣ回路部のト
ランジスタ出力電極と画素電極４との電気的接続のた
め、再度５μｍ角の開口部５ｂを形成し、３５０℃にて
約１時間焼成した。この結果、開口部５ｂ以外の領域の
凹凸は０.５μｍ以下になった。この時、同時に次工程
のマスク合わせのためのマーカー（図示せず）を形成し
ておいた。
【００５８】次に、画素電極４としてアルミニウムを２
μｍの膜厚で蒸着形成し、エッチングにより画素電極４
同士の間の間隙５ａを形成した。これが図２（ｄ）の状
態である。なお、間隙５ａの位置合わせは前記平坦化膜
５ｃの開口部５ｂ形成時に同時に形成したマーカーに合
わせて行った。この位置合わせについては蒸着時にあら
かじめ位置合わせ用マーカー周辺にアルミニウムが蒸着
されないようにマスクし、マーカー部分がアルミニウム
で覆われないようにしてもよい。また、蒸着されたアル
ミニウムをエッチングによってマーカー部を除いてもよ
い。平坦化膜５ｃ形成後にマーカー周辺の平坦化膜５ｃ
を除去し、アルミニウム蒸着後も表面からマーカーが見
えるようにしてもよい。この段階では開口部５ｂに平坦
化膜５ｃが形成されていないので開口部５ｂには１μｍ
程度の凹凸が存在する。
【００５９】次に、画素電極４同士の間の間隙５ａを埋
める充填材５ｄとしてポリイミド樹脂（チッソ社：ＰＳ
Ｉ−Ｇ−４６３０等）を膜厚が３μｍとなるようにスピ
ンナーを用いて塗布し、３００℃にて焼成して成膜し
た。これが図２（ｅ）の状態である。
【００６０】この後、ベース基板７表面上全面をＬＳＩ
ウエハ等の研磨をする装置により研磨して平坦化した。
この際、画素電極４の間の間隙５ａに充填した充填材５
ｄと画素電極４表面の鏡面化処理を同時に行うので、ベ
ース基板７表面全面にわたって一様に平坦となる。充填
材５ｄの表面、および画素電極４の表面の凹凸は０.２
μｍ以下であった。これが図２（ｆ）の状態である。
【００６１】一方、対向基板のガラス基板１にはコーニ
ング社製７０５９のガラスを用いた。このガラス基板１
の表面全面に透明な対向電極２としてＩＴＯ等の透明導
電膜を約２００ｎｍの厚さで蒸着し、フォトリソグラフ
ィーにより所定の形状にパターニングした。パターニン
グ法として蒸着時にマスクをかけるマスク蒸着を用いて
もよい。
【００６２】このガラス基板１およびベース基板７（シ
リコン基板）ともそれぞれの対向面上全面に配向膜を形
成する。この配向膜は日本合成ゴム製のオプトマーＡＬ
−１０５１を用い、フレキソ印刷にて約１２０ｎｍの厚
さで形成した。成膜後、ラビング法により液晶分子が４
５゜にねじれるよう配向処理を施した。
【００６３】そして、両基板１、７の少なくとも一方に
スクリーン印刷にてシール樹脂を形成し、両基板１、７
のギャップが５μｍとなるように貼り合わせた。シール
樹脂には熱硬化型、ＵＶ硬化型、二液混合エポキシ樹脂
等がある。
【００６４】以上のようにして作製したパネルに液晶材
３としてメルク社製のＺＬＩ−１５６５を真空注入法に
より充填し、注入口をＵＶ硬化樹脂にて封止した。これ
が図２（ｇ）の状態である。
【００６５】本実施例１においては平坦化膜５ｃとして
感光性ポリイミドを用いたが、平坦化できるものであれ
ば、感光性のないポリイミドあるいはアクリル系樹脂等
を用いてもよい。
【００６６】画素電極４同士の間の間隙５ａを埋める充
填材５ｄとしてポリイミド樹脂を用いたが、間隙５ａを
埋めることができ、画素電極４と同時に研磨ができ、表
面の平坦性に優れた材料であれば、他の材料、例えば、
アクリル樹脂等を用いてもよい。
【００６７】画素電極４としてアルミニウムを用いた
が、反射率が優れ、研磨の可能な材料であれば、他の材
料を用いてもよい。
【００６８】液晶材３として一般的なＴＮ型液晶を用い
たが、強誘電性液晶、高分子分散型液晶、ゲストホスト
型液晶、ＥＣＢ型液晶等、他の液晶材料を用いてもよ
い。
【００６９】以上、本実施例１に係る液晶表示装置およ
びその製造方法においては、画素電極４の反射面（表
面）が鏡面で従来より反射効率が特に優れた基板を有す
る反射型の液晶表示装置を得ることができる。また、画
素電極４同士の間の間隙５ａが充填材５ｄで充填され、
かつ、画素電極４の表面と充填材５ｄの表面とがほぼ面
一であるので、液晶の配向の均一性が従来より優れてい
る。
【００７０】（実施例２）本実施例２に係る表示装置の
構造は実施例１と同様であり説明は省略する。
【００７１】以下、単結晶シリコン基板上にＩＣ回路を
形成した後の基板の平坦化の工程と画素電極４表面の鏡
面化の工程について図３（ａ）〜（ｄ）に従って説明す
る。図３（ａ）にＩＣ回路を形成した後のベース基板７
の状態を示す。ＩＣ回路が形成されたベース基板７の表
面には約２μｍ程度の凹凸が存在する。この凹凸を下記
の工程に従って平坦化する。
【００７２】先ず、ベース基板７表面の画素電極４とＩ
Ｃ回路の電極とを接続する開口部５ｂを所定の位置に開
口する。開口部５ｂの大きさは約５ミクロン角で開口は
ドライエッチングで行った。
【００７３】次に、画素電極４の材料としてアルミニウ
ムを４μｍの膜厚で蒸着形成し、エッチングにより画素
電極４同士の間の間隙５ａを形成した。これが図３
（ｂ）の状態である。
【００７４】次に、この間隙５ａを埋める充填材５ｄと
してポリイミド樹脂（チッソ社：ＰＳＩ−Ｇ−４６３０
等）を膜厚が５μｍとなるようにスピンナーを用いて塗
布し、３００℃にて焼成して成膜した。これが図３
（ｃ）の状態である。
【００７５】この後、充填材５ｄ表面をベース基板７全
面にわたってＬＳＩウエハ等の研磨をする装置により研
磨した。この研磨は画素電極４上の充填材５ｄを取り除
いて画素電極４表面をむき出しにした後もさらにしばら
く研磨した。この作業により画素電極４の表面と間隙５
ａ部の充填材５ｄの表面との面一化および画素電極４表
面の鏡面化処理が同時に行え、ベース基板７表面が全面
にわたって一様に平坦となった。これが図３（ｄ）の状
態である。間隙５ａ部の充填材５ｄ表面、および画素電
極４表面の凹凸は０.２μｍ以下であった。
【００７６】ガラス基板１上に素子を作製した後、ガラ
ス基板１とベース基板７との貼り合わせ、および液晶材
３の封止の工程については実施例１と同様であるので説
明は省略する。
【００７７】本実施例２に係る液晶表示装置およびその
製造方法においても画素電極４の反射面（表面）が鏡面
で、従来より反射効率が特に優れた基板を有する反射型
の液晶表示装置を得ることができる。また、画素電極４
同士の間の間隙５ａが充填材５ｄで充填され、かつ、画
素電極４の表面と間隙部５ａの充填材５ｄの表面とが面
一であるので、液晶の配向の均一性が従来より優れてい
る。
【００７８】（実施例３）本実施例３に係る表示装置の
構造は実施例１と同様であり説明は省略する。
【００７９】以下、単結晶シリコン基板上にＩＣ回路を
形成した後の基板の平坦化の工程と画素電極４表面の鏡
面化の工程について説明する。
【００８０】本実施例３では実施例１において画素電極
４用のアルミニウムを蒸着するまでの工程は前記実施例
１と同様であるので、アルミニウム蒸着後の工程につい
て図４に従って説明する。
【００８１】本実施例３においてはこのアルミニウム蒸
着時に、次工程のマスク合わせのためのマーカー（図示
せず）周辺にアルミニウムが蒸着されないようあらかじ
めマーカーにマスクし、マーカー部分がアルミニウムで
覆われないようにした。マーカーはシリコンウエハーの
周辺部に二箇所形成したが、必要に応じて位置や個数を
変更してもよい。
【００８２】続いて、このアルミニウム膜の表面をベー
ス基板７全面にわたってＬＳＩウエハ等の研磨をする装
置により研磨し、アルミニウム膜の鏡面化（平坦化）し
た。これが図４（ａ）の状態である。
【００８３】次に、エッチングにより画素電極４同士間
の間隙５ａを形成した。本実施例３においては、アルミ
ニウム蒸着時にマーカー部分をマスクしたが、マスクを
せず蒸着後にエッチングによりマーカー部のアルミニウ
ムを除いてもよい。また、研磨後に除いてもよい。
【００８４】続いて、画素電極４同士の間の間隙５ａを
埋めるための充填材５ｄとしてポリイミド樹脂（チッソ
社：ＰＳＩ−Ｇ−４６３０等）を膜厚が１μｍとなるよ
うにスピンナーを用いて塗布し、３００℃にて焼成し
た。これが図４（ｂ）の状態である。
【００８５】充填材５ｄの塗布、焼成後、充填材５ｄの
表面にラビングを行って配向処理を施した。充填材５ｄ
（ポリイミド）で覆われたベース基板７表面の凹凸の差
は０.２μｍ以下となった。これが図４（ｃ）の状態で
ある。充填材５ｄとして使用したポリイミド膜がそのま
ま配向膜として利用できるので充填材５ｄ表面の平坦化
と配向処理とが同一工程で行える。従って、工程が簡略
化できる。
【００８６】ガラス基板１上に素子を作製した後、ベー
ス基板７との貼り合わせ、および液晶材３の封止の工程
については、実施例１と同様であるので説明は省略す
る。
【００８７】本実施例３に係る液晶表示装置およびその
製造方法においても、画素電極４の反射面（表面）が鏡
面で、従来より反射効率が特に優れた基板を有する反射
型液晶表示装置を得ることができる。また、この表面が
鏡面の画素電極４が全て充填材５ｄで覆われ、この充填
材５ｄの表面が平坦で配向処理もされるので液晶の配向
の均一性が従来より優れている。また、充填材５ｄの平
坦化と配向処理とを同時に行うので上述のように工程が
簡略化できる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、画素電
極の反射面（表面）が鏡面で従来より反射効率が特に優
れた基板を有する液晶表示装置を得ることができる。ま
た、この基板は画素電極間の間隙が充填物で充填され、
画素電極の表面と充填物の表面とが面一であるので液晶
の配向の均一性が従来より優れている。従って、本発明
によればＨＤＴＶ対応の液晶表示装置の実現に寄与でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施例を示す図。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の製造方法の実施例
１を示す図。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の製造方法の実施例
２を示す図。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の製造方法の実施例
３を示す図。
【図５】第１の従来例を示す図。
【図６】第２の従来例を示す図。
【図７】第３の従来例を示す図。
【図８】第４の従来例を示す図。
【符号の説明】
１ ガラス基板（対向基板） ２ 対向電極 ３ 液晶材 ４ 画素電極（兼反射電極） ４ａ、４ｂ アルミニウム電極 ５ 保護膜 ５ａ 間隙 ５ｂ 開口部 ５ｃ 平坦化膜 ５ｄ 充填材 ６ａ、６ｂ 貫通孔 ７ ベース基板（単結晶シリコン基板） ８ ソース領域 ９ ドレイン領域 １０ ゲート電極 １１ ゲート絶縁膜
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/136 500

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面にシリコン層を有する第１の基板と、 該第１の基板の該シリコン層側に対向配置された透明な
    第２の基板と、 両基板に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板の上に、該シリコン層中に形成された複数
    のスイッチング素子と、 該スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に形成
    された保護膜と、 該保護膜上に間隙を介してマトリクス状に形成され、該
    スイッチング素子に電気的に接続され、鏡面化処理され
    た反射面を有する複数の画素電極と、 該間隙に充填された充填物とを有し、 該充填物の表面と該画素電極の表面とが面一に形成され
    た液晶表示装置。
  2. 【請求項２】表面にシリコン層を有する第１の基板と、 該第１の基板の該シリコン層側に対向配置された透明な
    第２の基板と、 両基板に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板の上に、該シリコン層中に形成された複数
    のスイッチング素子と、 該スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に形成
    された保護膜と、 該保護膜上に間隙を介してマトリクス状に形成され、該
    スイッチング素子に電気的に接続され、鏡面化処理され
    た反射面を有する複数の画素電極と、 該間隙に充填されるとともに該画素電極を覆って該第１
    の基板表面全面に形成された充填物とを有し、 該充填物の表面が平坦である液晶表示装置。
  3. 【請求項３】前記画素電極がアルミニウムを主成分とす
    る金属である請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】前記充填物が有機物又は無機物のいずれか
    一方である請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】前記有機物がポリイミドである請求項４に
    記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記画素電極および前記充填物のそれぞれ
    の表面の凹凸が０.２μｍ以下である請求項１から５の
    いずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 表面にシリコン層を有する第１の基板と、 該第１の基板の該シリコン層側に対向配置された透明な
    第２の基板と、 両基板に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板の上に、該シリコン層中に形成された複数
    のスイッチング素子と、 該スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に形成
    された保護膜と、 該保護膜上に間隙を介してマトリクス状に形成され、該
    スイッチング素子に電気的に接続され、鏡面化処理され
    た反射面を有する複数の画素電極と、 該間隙に充填された充填物とを有し、 該充填物の表面と該画素電極の表面とが面一に形成され
    た液晶表示装置の製造方法において、 該保護膜上に導電膜を形成する工程と、 該導電膜に間隙を形成して複数の画素電極をマトリクス
    状に形成する工程と、 該間隙を充填しつつ該画素電極を覆って該第１の基板表
    面全面に該充填物を塗布する工程と、 該画素電極の表面が鏡面となり、且つ該画素電極の表面
    と該充填物の表面とが面一になるように、該画素電極お
    よび該充填物を研磨する工程とを包含する液晶表示装置
    の製造方法。
  8. 【請求項８】 表面にシリコン層を有する第１の基板と、 該第１の基板の該シリコン層側に対向配置された透明な
    第２の基板と、 両基板に挟持された液晶層とを有し、 該第１の基板の上に、該シリコン層中に形成された複数
    のスイッチング素子と、 該スイッチング素子を覆って該第１の基板表面上に形成
    された保護膜と、 該保護膜上に間隙を介してマトリクス状に形成され、該
    スイッチング素子に電気的に接続され、鏡面化処理され
    た反射面を有する複数の画素電極と、 該間隙に充填されるとともに該画素電極を覆って該第１
    の基板表面全面に形成された充填物とを有し、 該充填物の表面が平坦である液晶表示装置の製造方法に
    おいて、 該保護膜上に導電膜を形成する工程と、 該導電膜を研磨して該導電膜の表面を鏡面化する工程
    と、 該導電膜に間隙を形成して複数の画素電極をマトリクス
    状に形成する工程と、 該間隙を充填しつつ該画素電極を覆って該第１の基板表
    面全面に該充填物を塗布する工程と、 該充填物に平坦化処理と配向処理とを同時に施す工程と
    を包含する液晶表示装置の製造方法。
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