JP3437944B2 - 液晶ライトバルブおよび投射型液晶表示装置 - Google Patents
液晶ライトバルブおよび投射型液晶表示装置Info
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Description
その製造方法に関し、詳しくは、投射(「投写」と表記
する場合もある)型液晶表示装置に用いられる反射型液
晶ライトバルブに関する。
Tにかわるものとして、投射型アクティブマトリックス
型液晶表示装置が、大画面表示を可能とし、ハイビジョ
ン用にも用い得ることから、注目されている。一般に、
アクティブマトリックス型液晶表示装置は、スイッチン
グ素子及びスイッチング素子に電気的に接続されている
表示電極が形成された半導体基板と、半導体基板と所定
の間隔を隔てて設けられた対向電極が形成された対向基
板とからなり、半導体基板と対向基板との間の領域(セ
ルギャップ)に液晶が封入されている。
ブ、スクリーン、及び光学フィルタ、投射レンズ等から
構成される。また、ライトバルブには、液晶表示パネル
が用いられ、光源からの光を透過させてスクリーンに画
像を投射する方式の透過型液晶ライトバルブや、光源か
らの光を反射させてスクリーンに画像を映しだす反射型
液晶ライトバルブがある。
の1例の概略断面模式図である。同図で示すように、反
射型液晶ライトバルブ200は、半導体基板202内に
形成されたトランジスタ204と、光入射側に設けられ
た対向基板206と、相互に間隙部208を設けて形成
され半導体基板と電気的に接続されている複数の光反射
膜210と、光反射膜と対向基板との間に封止された液
晶212とを有する。トランジスタ204の上部に層間
絶縁体層214等を介して反射電極である光反射膜21
0が形成されている。この反射電極である光反射膜21
0と、対向電極216とガラス保護基板218等からな
る対向基板206との間に、液晶212が封入されてい
る。反射電極である光反射膜210は、各トランジスタ
204を含む各ピクセル領域に対応している。隣接する
光反射膜210相互間には、間隙部208が形成されて
いる。このような、液晶ライトバルブにおいては、トラ
ンジスタ204と対向電極216との間の電圧が表示信
号に対応して制御され、その間の液晶212の結晶配列
が制御される機構となっている。
ては、電圧が印加された液晶内では、入射光は液晶内で
散乱せず、トランジスタに対向設定された反射電極で正
反射され、対向基板を通過し外部に導出される。しか
し、液晶層に電圧が印加されていない場合は、反射電極
で入射光が正反射することができないために液晶内で入
射光が散乱することとなる。この光は、反射電極相互間
の間隙部を通過して層間絶縁体層に進入し、層間絶縁体
層中を多重反射しながら伝播する。そして、トランジス
タ近傍まで到達すると、光導電効果によってリーク電流
が発生し、液晶表示におけるコントラストを低下させる
という問題がある。この光の影響は、ピクセルの微細化
が進むほどに顕著である。従って、通常、液晶ライトバ
ルブは、上記光の影響を防止するため、図11に示す液
晶ライトバルブ200のように、遮光層220を設けさ
らにその上に絶縁体層222を設けて、入射光を遮蔽す
る構造となっている。
々の形成工程において、例えば、CVD(chemical vap
or deposition )などの成膜操作に伴う反応生成物残渣
のほか、装置機構の作動による金属粉および有機物片な
どの異物が生じ、いずれも装置中に残留・堆積して基板
面に付着する可能性がある。例えば、フォトリソグラフ
ィ工程中に異物が生成し、レジスト層や金属層の表面に
付着する場合がある。図12(a)は、液晶ライトバル
ブ製造工程において、絶縁体層214形成後に異物23
0が付着した場合を示す図である。絶縁体層214に異
物230が付着したまま遮光層220を積層すると、図
12(b)のように、表面の平滑性を損ない、遮光層2
20表面に凸部が形成される。その結果、遮光層220
の上部に絶縁対層222を形成しても、遮光層222が
反射電極210と接触して反射電極210との間の絶縁
性が保持されない場合がある。
うに、遮光層220を形成後、CMP(chemical mecha
nical polish)等の物理的方法を用いて異物を含む凸部
を除去し遮光層220表面を平坦化した後に、絶縁体層
222を製膜する方法がある。
光層そのものもなくなってしまうために、その箇所から
光が漏れ下層に配したトランジスタが誤動作し、ピクセ
ルの不良の原因となる。つまり、遮光層を形成する工程
前後の異物は、遮光層と反射電極が、機能上必然的に半
導体基板全面にわたって配置されるため、遮光層と反射
電極との間でショートが引き起こされ、あるいは光の漏
れによるトランジスタの誤動作を引き起こし、その発生
した位置のピクセルを不良とする問題があった。
を抑制するため、特開平8−328034号は、複数の
遮光層を形成した液晶ライトバルブ300を開示してい
る。例えば、図13に示すように、電気回路302に対
する反射電極210の間隙部208からの光の進入か
ら、半導体基板の表面を遮蔽するように、それぞれ絶縁
体層212を介し2層の金属層304,306が相互に
重畳されて配置されている。これらの金属層304,3
06にはスリット308が形成されている。これらスリ
ット308はオーバラップすることなく、相互にずらし
て形成されているため、入射した光は、金属層304,
306のいずれかで反射されて半導体基板には到達しな
い構造となっている。
のような遮光層が多層となるほど、入射する光の反射・
吸収効果が高まり、遮蔽効果が良好となる。しかし、一
方において、金属層304,306を形成するための工
程を繰り返すこととなり、工程が複雑となる。また、増
加した工程のための装置設備に費用がかさみ、コスト高
となる。
52号は、図14に示す液晶ライトバルブ400を開示
する。この液晶ライトバルブ400は、反射電極である
光反射膜210の間隙部402に赤、青、緑から選択さ
れる2色のカラーレジストからなる遮光性絶縁層404
が埋め込まれている。この遮光性絶縁層404により、
光反射膜210の相互間間隙部402を通過する特定波
長領域の光が、MOS(metal oxide semicoductor) ト
ランジスタ部近傍に至るまでに確実に遮断されて、光導
電効果によるリーク電流の発生が抑制される。しかし、
上記文献においては、カラーレジストを2層に均一に配
置するためには、光反射膜210に一定以上の厚さが必
要であり、薄層化の観点より問題がある場合があった。
の製造工程において、高精細化、生産効率の高度化等の
要求に伴い、工程の簡略化および、ピクセルの低消費電
力化、動作速度の高速化が常に要求されている。
は、投射型液晶装置における反射型液晶ライトバルブに
おいて、光源からの入射光の漏れにより下層のトランジ
スタの誤動作を防止し得る液晶ライトバルブを提供する
ことにある。
と反射電極との間のショートを防止し得る液晶ライトバ
ルブを提供することにある。
成により得られる電気容量により、液晶ライトバルブの
半導体基板製造工程の簡略化、低消費電力化、動作速度
の高速化を実現することにある。
を達成するために鋭意研究開発を重ねた結果、本発明を
想到するに至ったのである。
トバルブは、半導体基板と、入射側に設けられた対向基
板と、相互に間隙部を設けて形成されている複数の光反
射膜と、光反射膜と対向基板との間に封入された液晶
と、光反射膜と電気的に接続されている半導体基板とを
有する液晶ライトバルブであって、光反射膜と対向基板
に形成された対向電極との間に電圧を印加するために、
半導体基板中に光反射膜に対応して形成される電気回路
と、光反射膜の下層に配置された光吸収体層と、光吸収
体層と電気回路との間に形成された第1の絶縁体層と、
光反射膜と光吸収体層との間に形成された第2の絶縁体
層と、光吸収体層と電気的に絶縁され、かつ電気回路と
光反射膜とを接続するスタッドと、光反射膜と光吸収体
層との間に位置して、光吸収体層の上に第2の絶縁体層
を貫通して光反射膜の端部下部領域の周辺を取り囲むよ
うに設けられ、光反射膜の間隙部からの入射光を遮蔽す
る遮光体と、遮光体と光反射膜の間に形成された第3の
絶縁体層と、を含む。
は、遮光体により光反射膜の間隙部から進入する光を反
射・吸収し、光吸収体層によりさらに反射・吸収して、
効果的に遮光することが可能である。
膜との絶縁性を確保すると共に、遮光体と光反射膜との
間で電荷が蓄積し、キャパシタンスとしても機能するこ
とが可能である。従って、ピクセルに必要な蓄積容量の
一部または全部をこのギャップで担保することが可能と
なる。
の製造方法を開示する。この液晶ライトバルブの製造方
法において、スタッドを形成する工程において同時に遮
光体を形成することが可能であり、従来の液晶表示装置
の製造工程に何ら複雑な工程を追加することなく、顕著
な遮光性を得ることができる。
用いた投射型液晶表示装置を開示する。
バルブ及びその製造方法について、実施の形態を図面に
基づいて、説明する。
構造の一例10を示している。また、図2は、図1で示
す発明にかかる液晶ライトバルブの半導体基板の構造を
示した斜視図である。液晶ライトバルブは、基本的に
は、半導体基板と、光入射側に設けられた対向基板と、
相互に間隙部を設けて形成され半導体基板と電気的に接
続されている複数の光反射膜と、光反射膜と対向基板と
の間に封止された液晶を有する。本実施の形態の液晶ラ
イトバルブ10の構造について、以下詳述する。
れ、複数のトランジスタ14と、蓄積容量16を含み、
トランジスタ14と電気的に接続するゲート線やデータ
線の相互接続層とで構成される。電気回路の上には、第
1の絶縁体層18であるシリコン酸化膜、第1の絶縁体
層18上には光吸収体層20が形成されている。光吸収
体層20上には、第2の絶縁体層22であるシリコン窒
化膜が形成されている。その上に個々のトランジスタ1
4に対応して複数の光反射膜24が、互いに間隙部26
で隔てられ形成されている。ガラス保護基板28と光反
射膜24との間にスペーサ30が設置され、これにより
形成されたセルギャップ32に液晶が封入され液晶層3
4が形成されている。ガラス保護基板28の光反射膜2
4側には、対向電極36が全面に形成されて対向基板を
構成している。スペーサ30は、図2で示されているよ
うに、光反射膜24上に設けられている。
は、遮光体38が、上記光反射膜24の端部の下部に設
けられている。トランジスタ14のオン時に表示電極で
ある光反射膜24と対向電極36と間に印加される電圧
に応じて、液晶層34にある液晶分子の配向を変化させ
光透過率を変化させることにより、ガラス保護基板28
側から入射した光源の光を光反射膜24まで透過させた
り、あるいは透過させないことによって液晶ライトバル
ブの表示が行われる。
ト電極、ソース電極、ドレイン電極を構成した三端子ス
イッチであるFET(field effect transistor )であ
る。電圧オンーオフ比が大きいこと等の良好で安定であ
る特性を得ることができるMOS−FET方式が好まし
い。
−ドレイン領域42は、ゲート電極44に電圧が印加さ
れると、液晶層34および蓄積容量16に駆動電圧を加
える。ゲート電極44は、ゲート線からの信号によりオ
ン/オフ制御される。ゲート電極44がオン状態となる
と、データ線40からの表示信号により印加された信号
電圧は、ソースードレイン領域42を経て表示電極であ
る光反射膜24に印加される。表示電極電圧と対向電極
36に供給される電圧との電位差が、液晶を動作させる
駆動電圧となる。同様に、蓄積容量16にも電圧が加わ
り、ゲート電極44がオフ状態となると、液晶層34と
蓄積容量16に加えられた電圧が保持される。蓄積容量
16は、図1では、隣接するゲート線に接続されるCs
オンゲート構造であるが、独立構造をとってもよい。
電気的に絶縁されており、一つの光反射膜24で1つの
ピクセルを構成している。光反射膜24は、第1の絶縁
体層18であるシリコン酸化膜及び第2の絶縁体層22
であるシリコン窒化膜を貫通して形成された溝に埋め込
まれたスタッド46により、各トランジスタ14に電気
的に接続されている。光反射膜24は、ガラス保護基板
28側から入射した光を反射させる機能、及びFETか
ら液晶層34に電圧が印加された場合の表示電極として
の機能を有する。
と光吸収体層20との間を充填する。第1の絶縁体層1
8を構成する材質は、SiO2 またSiO2 を主成分と
するガラス,Si3 N4 ,TaOX ,ZrOX ,ダイア
モンド状炭素、Al2 O3 ,PSG、及びポリアミド等
の化合物が例示される。例えば、シリコン酸化膜は、T
EOS(tetraetyl ortho silicate)を前駆ガスとして
使用しCVDにより形成される。
吸収する機能を有し、光吸収体層20に入射する光の反
射を防止するとともに、後に形成される遮光体38のエ
ッチング・ストッパの役割をもはたす。従って、FET
側への光の進入防止が可能であり、絶縁体層のエッチン
グ剤に反応せず、さらにはエレクトロマイグレーション
を防止し得る材質が好ましく用いられる。例えば、A
l,Cr−CrX Oy ,Ti,TiN,およびTiNX
Cy からなる群から選択される1以上の金属を積層して
構成されることが好ましい。具体的には、例えば、厚さ
10nmのTi層、厚さ100nmのAl(Cu)層、
及び厚さ500nmのTiN層が、スパッタ付着され、
それを反応性イオン・エッチング(RIE)によるパタ
ーニングにより形成され得る。
光反射膜24の表面の欠陥を補填しつつ光吸収体層20
と光反射膜24との絶縁性を確保する機能を有する。さ
らに、光反射膜24と光吸収体層20との間で電気容量
を蓄積し、光反射膜24に電圧を保持させる機能を有す
る。従って、その厚さは、電気容量を大きくする観点お
よび光吸収体層20と光反射膜24との短絡防止の観点
より選択される。第2の絶縁体層22は、第1の絶縁体
層18と、同一の材料であっても、異なる材料であって
もよいが、SiO2 またSiO2 を主成分とするガラ
ス,Si3 N4 ,TaOX ,ZrOX ,ダイアモンド状
炭素、Al2 O3 ,PSG、及びポリアミド等の化合物
が選択され得る。Si3 N4 は、SiO2 より誘電率が
高く、電気容量を大きく保持することが可能であるた
め、第2の絶縁体層22の材料としてより好ましい。第
2の絶縁体層22は、例えば、シリコン窒化膜とする場
合、SiH4 ,NH3 を前駆ガスとして使用しCVD法
により形成され得る。
晶との電気的接続のために、設置される。スタッド46
に求められる特性としては、機能上からは、良導電体で
あること、低反射率を有すること、また、プロセス上の
観点からは、高アスペクト比での埋め込みが良好である
こと、CMPによる除去が可能であること、半導体素子
に影響を与えない材質であること等が求められ、このよ
うな観点より、例えば、Ti,W,Mo,Cu,Alな
どの金属単体、これらの合金、またはこれらと珪素など
との化合物が用いられ得る。
20との間に構成されており、図2で示すように、光反
射膜24の端部周辺を取り囲むように構成されている。
遮光体38は、光線の乱反射を防止し遮光性のある材質
であれば、基本的には特に限定されない。上記スタッド
46と同一の材質であってもよい。同一である場合、こ
れらを設置するステップを同時に行うことが可能である
ことより、製造工程上好ましい。具体的には、例えば、
Ti,W,Mo,Cu,Alなどの金属単体、これらの
合金、またはこれらと珪素などとの化合物が用いられ得
る。
は、第3の絶縁体層50であるシリコン窒化膜で光反射
膜24から電気的に絶縁されている。光反射膜24の間
隙部26から入射した光は、遮光体38と光吸収体層2
0により大部分遮蔽される。残りの進入光が遮光体38
と光反射膜24との間の第3の絶縁体層50であるシリ
コン窒化膜に回りこんだ場合、光反射膜24により反射
され、一方で遮光体38の上面により反射されつつ進行
し、第2の絶縁体22であるシリコン窒化膜に到達し、
光吸収体層20により吸収される。従って、光反射膜2
4の間隙部26に進入した光はほぼ完全に遮蔽されて下
部のトランジスタには到達せず、ピクセルの欠陥を生じ
ない。
が位置する距離は、吸収体層20、光反射膜24の間の
光の反射がこれらの材質の有する反射率や入射光の強度
等により変化するため、これらを考慮して選択され得
る。下層に漏れる光の許容量、及びフォトリソグラフィ
工程でのアライメント精度の観点より、少なくとも光反
射膜24の端部から0.2μm内側であることが好まし
い。例えば、第3の絶縁体層50の膜厚が400Åであ
り、光吸収体層20及び光反射膜24の反射率を60
%、入射光角度を80度とした場合、内部に進入する光
の許容量を考慮すると、遮光体38の位置する光反射膜
24の端部から内側への距離は、約0.4μmが好まし
い。
と第2の絶縁体層22上部を薄く被覆して構成される。
第3の絶縁体層50は、第2の絶縁体層22上に密着す
ることにより第2の絶縁体層22表面のピン・ホール等
を補修する役割をはたす。また、薄層で平坦な表面を得
ることが可能であり、上層の光反射膜24を平坦に形成
することができる。さらに、第3の絶縁体層50は、遮
光体38が導電体である場合の電気的絶縁の役割を負う
と共に、電気容量を保持することが可能である。第3の
絶縁体層50の材質としては、上記第1の絶縁体層、第
2の絶縁体層と基本的には同様の材質であってもよい。
イトバルブは、蓄積容量16のほか、光吸収体層20と
光反射膜24とが電極を形成してその間の第2の絶縁体
層22がキャパシタンスとして機能する。さらに遮光体
38と光反射膜24との間で第3の絶縁体層50が、キ
ャパシタンスとして機能し得る。より詳しくは、遮光体
38と光反射膜24がそれぞれ電極を形成し、第3の絶
縁体層50に電気容量が蓄積し、各ピクセルの液晶駆動
に必要な蓄積容量の一部を担保する効果を有する。これ
らが蓄積容量に付加され、ゲート電極44がオフ状態の
場合に、液晶を駆動するための電圧を保持する役割をは
たす。従って、第3の絶縁体層50の材質としては、上
記第1及び第2の絶縁体層と同様の材質であってもよい
が、電気容量を大きく保持するためには、特に、Si3
N4 ,TaOX ,またはZrOXが好ましく用いられ得
る。
圧の大きさ及び絶縁体層の材質により選択され得るが、
電気容量は電極間の距離が狭い程大きいため、1000
Å以下、好ましくは500Å以下、さらに好ましくは、
400Å以下である。また、電気容量として機能する場
合の真性耐圧の観点、及び絶縁性保持の観点より、50
Å以上であることが好ましい。具体的には、例えば、信
号電圧が最大5Vであり、第3の絶縁体層50が層厚4
00Åのシリコン窒化膜であり、遮光体38が光反射膜
24の端部から1μm内側に設置されている場合、通常
の大きさのピクセルに必要な電気容量を保持することが
可能である。
柱状のスペーサで表されているが、スペーサの形状、材
質、設置個所、設定方法は本発明において特に限定され
ず、当業者の通常行い得る技術によりなされ得る。ま
た、透明保護基板であるガラス保護基板28は、ガラス
に限定されず、耐熱性、耐薬品性、量産性等を満たす他
の材料であってもよい。
製造方法一例について、図3,4に基づいて説明する。
まず、シリコン基板12にトランジスタ14および相互
接続層からなる電気回路が形成され、この電気回路上に
第1の絶縁体層18が形成される。CMP等の方法によ
り異物を取り除き、第1の絶縁体層18の表面が平滑化
された後、光吸収体層20が形成される。後にスタッド
46が形成されるべき領域から絶縁するため光吸収体層
20の一定の領域にスルーホールが設けられた後、光吸
収体層20の上部に第2の絶縁体層22が形成される
(図3(a))。
ポジ型フォトレジストを塗布してレジスト層52が形成
される。このレジスト層52を上面から露光し現像する
ことにより、遮光体38及びスタッド46が形成される
べき領域上部を除いた第2の絶縁体層22の領域に、前
記レジスト層を残してマスクが形成される。さらに、第
2の絶縁体層22及び第1の絶縁体層18のエッチング
により、後に遮光体38及びスタッド46を形成するべ
き領域に溝54,56が形成される(図3(b))。こ
の場合、エッチングは、遮光体38のための溝56を形
成後、光吸収体層20に到達して停止し、その後第1の
絶縁体層16におけるスタッド46のための溝54のエ
ッチングのみ進行し、電気回路に至って停止する。この
ように、遮光体38及びスタッド46のための溝54,
56の形成は、同一工程において行うことができる。エ
ッチングには、異方性エッチング、例えばRIE法が好
ましく用いられ得る。
CVD法を用いタングステン単体を材料として、遮光体
38及びスタッド46が形成される。この遮光体及びス
タッド形成ステップも同一工程で行うことができる。そ
の後遮光体38及びスタッド46の表面がCMP等の方
法により平滑化される(図3(c))。遮光体38は、
光反射膜24からの入射光を遮蔽するために前記第1の
絶縁体層18を貫いて光吸収体層20上に形成されてい
る。スタッド46は、電気回路と後に形成される光反射
膜24との電気的接続のために、前記第1の絶縁体層1
8及び第2の絶縁体層22を貫通して構成されている。
(図4(d))。形成方法は、例えば、第3の絶縁体層
50であるシリコン窒化膜は、CVD法等により形成さ
れ得る。次に、スタッド46上の第3の絶縁体層50を
除去する。除去する方法は、例えば、第3の絶縁体層5
0上全面にポジ型フォトレジストを塗布して、レジスト
層を形成し、レジスト層を上面から露光し現像する。こ
れにより、第3の絶縁体層50上にスタッド46の上部
を除いた領域にレジスト層を残しマスクが形成される。
より、スタッド46上の絶縁体層を除去する(図4
(e))。残存している第3の絶縁体層50上のレジス
トを除去する。
パターン化された複数の光反射膜24を、第3の絶縁体
層50とスタッド46の上部に形成する(図4
(f))。光反射膜24は、Al単体であっても良い
が、例えば、10nmのTi層を形成した後、100n
mのAl,Al(Cu)、その他の金属とAlの合金を
蒸着またはスパッタリングして形成され得る。反射光の
強度をなるべく大きくとるために反射膜の間隙部は間隔
が小さいことが望ましい。従って、RIEにより光反射
膜をパターニングすることが好ましい。光反射膜24相
互の間隙部26は、エッチングにより形成される。
トバルブの半導体基板が、製造される。
サ30が形成され、上記製造した半導体基板と、ガラス
保護基板28に対向電極36が形成された対向基板とが
貼り合される。その後、スペーサ30で形成される半導
体基板と対向基板との間のセルギャップ32中に液晶が
封止される。
て、各層の表面をCMP等により平坦化する処理を用い
得る。平坦化は、微細化、高密度化に伴い、配線の容易
性、絶縁性の確保、薄層の均一形成等の観点から、重要
な処理である。以上のようにして、本発明の液晶ライト
バルブの一例が得られるが、本発明の膜形成方法等の実
施の態様は、これらの実施例に限定されるものではな
い。
構造における、電気容量の相互の関係を示した等価回路
図を図5に示す。図5中、Sはデータ線、Gはゲート線
を示す。60は、FETである。62は対向電極36に
相当し、64は光吸収体層20の電極に相当する。C
1,C2,C3,C4は、電気容量を示し、C1は、遮
光体38と光反射膜24との間の電気容量,C2は、光
吸収体層20と光反射膜24との間の電気容量を示し、
C3は、光反射膜24と対向電極36との間の電気容量
を示す。C4は、電気回路に設置されている蓄積容量1
6を示す。このように、各ピクセル内で、電気容量を複
数の電極で保持することが可能となり、蓄積容量のみに
大きな電気容量を負荷させることなく、また寄生容量を
少なく保持することが可能である。
イトバルブの実施例80を、図6により説明する。本実
施例は、図1に示す上記の実施例と、遮光体の設置位置
が相違する他は、同様の構成をなす。すなわち、本実施
例における液晶ライトバルブにおける遮光体82は、光
反射膜24の間隙部26の下部および隣接する光反射膜
24の端部から一定距離内側の下部にわたって位置す
る。この構造の場合は、光源からの入射光は、遮光体8
2により反射され、反射された光の一部のみが、スタッ
ド82と光反射膜24との間の薄層の第3の絶縁体層5
0に回り込むことになる。従って、この実施例において
は、光の回り込みが少ないため、より大きな遮光効果を
得ることができる。
の形成ステップにおいて、光反射膜24の間隙部26の
位置合わせの際遮光体82の上部で位置ずれを起こして
も、光反射膜24の間隙部26を完全にカバーすること
ができる。さらに、光反射膜24下の遮光体部分は、隣
同士の光反射膜24の端部からの幅の過少により調整さ
れ得る。このように、遮光体82と光反射膜24との間
の電気容量が自己整合的に各ピクセルごとに同一の容量
を安定して確保できる点好ましい。
さらに他の実施例90について、図7に示して説明す
る。本実施例の液晶ライトバルブ90は、光吸収体層9
2が遮光体94の下部にのみ構成されることが異なる他
は、上記の実施例の構造と同様である。遮光体94の形
状は、図1に示したように、遮光体が、光反射膜の端部
領域の下部のみ、または、図6で示したように光反射膜
の端部領域および光反射膜の間隙部の下部に設置されて
いてもよい。光反射膜の間隙部から入射した光は、遮光
体によりほぼ遮蔽され得る。従って、第1の絶縁体層と
第2の絶縁体層間の光吸収体層が存在しなくても、トラ
ンジスタに影響を及ぼさないので、光吸収体層と光反射
膜との間の電気容量の付加を考慮しなければ、このよう
な構成も可能である。
ブは、遮光体と光反射膜との間の電気容量C1でピクセ
ルに必要な電気容量をすべて確保するように設計するこ
とも可能である。この場合、C4を設置することが不要
となる。従って、図8に示すように、前述した実施態様
における蓄積容量16を別途設けない構造を有する液晶
ライトバルブ96も可能となる。この実施例にかかる液
晶ライトバルブ96における電気容量の等価回路図を図
9に示す。なお、遮光体は、図1に示したように、光反
射膜の端部領域の下部のみ、または図6に示したよう
に、前記光反射膜の端部領域および光反射膜の間隙部の
下部に形成されていてもよい。さらに、光吸収体層の構
造は、図1のように、第1の絶縁体層上にほぼ全面設け
られる構造であっても、図7に示したように、遮光体の
下部にのみ形成される態様であり得る。本実施例の構造
によれば、半導体基板の製造工程の簡略化が可能とな
り、さらにゲート線の容量削減、液晶の応答速度の向
上、また低消費電力化を実現することができる。
記説明した本発明にかかる液晶ライトバルブを用いたも
のである。具体的には、例えば、図10に示すように、
本発明にかかる投射型液晶表示装置100は、光源10
2、ライトバルブ104、スクリーン106、及び光学
フィルタ108、投射レンズ110等から構成される。
光源102から発せられた光は、偏光ビームスプリッタ
112により反射されてカラーセパレーションプリズム
108に入射し、赤、青、緑の三原色に分離されて、
赤、緑、青用の反射型液晶ライトバルブ104にそれぞ
れ入射する。各反射型液晶ライトバルブ104で各ピク
セルに対する輝度変調が行われた光は反射して再度カラ
ーセパレーションプリズム108に入射し、もとの偏光
と90度ずれた直線偏光となって偏光ビームスプリッタ
112を通過し、投射レンズ110に入射し、拡大され
てスクリーン106に画像として映しだされる。なお、
図中、矢印は光路を示す。
びその製造方法並びにこれを用いた投射型液晶表示装置
について、実施の形態を図示して説明したが、本発明は
これらの実施の形態に限定されるものではない。その
他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の
知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で
実施し得るものである。
ば、特に投射型液晶表示装置における反射型液晶ライト
バルブにおいて、光反射膜の間隙部から入射する光源か
らの入射光から下層のトランジスタを保護するための遮
光構造が、従来技術と異なる。すなわち、スタッド形状
をした遮光体が、光反射膜の端部から一定領域の下部に
形成され、液晶への電気的接続のためのスタッドを取り
囲むように光反射膜の端部周辺に配置されている。この
ため、光反射膜の間隙部からの入射光を効果的に遮蔽す
ることが可能である。従って、光が漏れて下層に配した
トランジスタが誤動作して、ピクセルの不良の原因とな
ることがなく、歩留まりが良好となり生産効率が向上す
る。
体層が、キャパシタンスとしても機能するため、蓄積容
量の一部をこの部分で担保することにより、液晶に安定
した電圧を保持することが可能である。
の製造方法において、複雑な工程を付加することなく、
従来と同様の工程において、上記構造を得ることができ
る。
容量で、ピクセルに要する電気容量を全面担保させるこ
とも可能である。この場合、電気回路に蓄積容量を別途
設けない構造が可能となり、製造工程を大幅に簡略化す
ることができる。
側面模式図である。
の半導体基板の斜視図である。
の製造工程の一部を示す。
の製造工程の一部を示す。
互の関係を示した等価回路図である。
の側面模式図である。
の側面模式図である。
実施例の側面模式図である。る。
ルブの電気容量相互の関係を示した等価回路図である。
側面模式図である。
図である。
面模式図である。(a)は、絶縁体層に、異物がある場
合、(b)は、異物の上に金属層を形成した場合、
(c)は、(b)の状態にCMP処理をした場合を示
す。
側面模式図である。
側面模式図である。
ルブ 12;シリコン基板 14;トランジスタ 16;蓄積容量 18;第1の絶縁体層 20,92;光吸収体層 22;第2の絶縁体層 24;光反射膜(表示電極) 26;光反射膜の間隙部 28;ガラス保護基板 30;スペーサ 32;セルギャップ 34;液晶層 36;対向電極 38,82,94;遮光体 40;データ線 42;ソース・ドレイン領域 44;ゲート電極 46;スタッド 50;第3の絶縁体層 52;レジスト層 54,56;溝 60;TFT 100;本発明にかかる投射型液晶表示装置 102;光源 104;本発明にかかる液晶ライトバルブ 106;スクリーン 108;光学フィルタ(カラーセパレーションプリズ
ム) 110;投射レンズ 112:偏光ビームスプリッタ 200;従来技術にかかる液晶ライトバルブ 202;半導体基板 204;トランジスタ 206;対向基板 208;光反射膜の間隙部 210;光反射膜 212;液晶 214;層間絶縁体層 216;対向電極 218;ガラス保護基板 220;遮光層 222;絶縁体層 230;異物 300;他の従来技術にかかる液晶ライトバルブ 302;電気回路 304,306;金属層 400;さらに他の従来技術にかかる液晶ライトバルブ 402;反射電極の間隙部 404;2色のカラーレジストからなる遮光性絶縁層
Claims (14)
- 【請求項1】 半導体基板と、光入射側に設けられた対
向基板と、相互に間隙部を設けて形成され、半導体基板
と電気的に接続されている、複数の光反射膜と、光反射
膜と対向基板との間に封止された液晶とを有する液晶ラ
イトバルブであって、 該光反射膜と該対向基板に形成された対向電極との間に
電圧を印加するために、該半導体基板に光反射膜に対応
して形成される電気回路と、 該光反射膜の下層に配置され、電気回路を光反射膜の間
隙部からの入射光を遮蔽する光吸収体層と、 該光吸収体層と該電気回路との間に形成された第1の絶
縁体層と、 該光反射膜と該光吸収体層との間に形成された第2の絶
縁体層と、 該第1の絶縁体層と該第2の絶縁体層を貫通して形成さ
れた、該電気回路と該光反射膜とを電気的に接続するス
タッドと、 該光反射膜と該光吸収体層との間に位置して、該光吸収
体層の上に該第2の絶縁体層を貫通して該光反射膜の端
部下部領域の周辺を取り囲むように設けられ、該光反射
膜の間隙部からの入射光を遮蔽する遮光体と、 該遮光体と該光反射膜との間に形成される厚さ50Å〜
1000Åである第3の絶縁体層と、を含む、液晶ライ
トバルブ。 - 【請求項2】 前記遮光体が、前記光反射膜の端部領域
の下部に設けられる、請求項1に記載する液晶ライトバ
ルブ。 - 【請求項3】 前記遮光体が、前記光反射膜の端部領域
および光反射膜の間隙部の下部に設けられる、請求項1
に記載する液晶ライトバルブ。 - 【請求項4】 前記光吸収体層が、前記遮光体の下部に
のみ形成される、請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載される液晶ライトバルブ。 - 【請求項5】 前記第1の絶縁体層、第2の絶縁体層、
及び第3の絶縁体層が、SiO2 ,Si3 N4 ,TaO
X ,ZrOX ,ダイアモンド状炭素、及びポリアミドか
らなる群から選択される1以上の物質を含む、請求項1
乃至請求項4のいずれかに記載される液晶ライトバル
ブ。 - 【請求項6】 前記第1の絶縁体層および第2の絶縁体
層が、SiO2 ,Si3 N4 ,TaOX ,またはZrO
X のいずれかから選択される、請求項1乃至請求項5の
いずれかに記載する液晶ライトバルブ。 - 【請求項7】 前記第3の絶縁体層が、Si3 N4 ,T
aOX ,またはZrOX のいずれかから選択される、請
求項1乃至請求項6のいずれかに記載する液晶ライトバ
ルブ。 - 【請求項8】 前記スタッド及び遮光体が、Ti,W,
Mo,Cu,Alの金属単体、合金、またはこれらの珪
素化合物からなる群より選択される、請求項1乃至請求
項7のいずれかに記載する液晶ライトバルブ。 - 【請求項9】 前記光吸収体層が、Al,Cr−CrX
Oy ,Ti,TiN,及びTiNX Cy からなる群より
選択される1以上の金属を積層して構成される、請求項
1乃至請求項8のいずれかに記載する液晶ライトバル
ブ。 - 【請求項10】 前記第3の絶縁体層の厚さが、400
Åである、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載する
液晶ライトバルブ。 - 【請求項11】 前記遮光体が、前記光反射膜の端部か
ら少なくとも、0.2μm内側の領域の下部に設けられ
ている、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載する液
晶ライトバルブ。 - 【請求項12】 前記半導体基板の電気回路に蓄積容量
が設置して構成されている、請求項1乃至請求項11の
いずれかに記載する液晶ライトバルブ。 - 【請求項13】 前記半導体基板の電気回路に蓄積容量
が設置されずに構成されている、請求項1乃至請求項1
1のいずれかに記載する液晶ライトバルブ。 - 【請求項14】 請求項1乃至請求項13のいずれかに
記載する液晶ライトバルブを有する、投射型液晶表示装
置。
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---|---|---|---|
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