JP5153088B2 - Active matrix substrate, liquid crystal display device, and method of manufacturing active matrix substrate - Google Patents
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Description
本発明は負の誘電異方性を有する液晶を用いて画像、文字等を表示する液晶表示装置、その液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板、その液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置とリアプロジェクション装置及びアクティブマトリクス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that displays images, characters, etc. using a liquid crystal having negative dielectric anisotropy, an active matrix substrate used in the liquid crystal display device, a liquid crystal projector device and a rear projection device using the liquid crystal display device And a method of manufacturing an active matrix substrate.
今日、世の中はマルチメディア時代に入り、画像情報でコミュニケーションを図る機器の重要性がますます高まりつつある。なかでも、液晶表示装置は、薄型で消費電力が小さいため注目され、半導体にならぶ基幹産業にまで成長している。 Today, the world has entered the multimedia era, and the importance of devices that communicate using image information is increasing. Among them, liquid crystal display devices are attracting attention because they are thin and have low power consumption, and have grown to become a key industry similar to semiconductors.
液晶表示装置は、現在、画面サイズの大型化にともない、製造装置が高価になるばかりでなく、大画面を駆動するためには、電気的に厳しい特性が要求される。このため、小型の液晶表示パネルを作製し、光学的に像を拡大して表示するプロジェクション（投影）方式が注目されている。これは、半導体の微細化にともない、性能やコストが良くなるスケーリング則と同様に、サイズを小さくして、特性を向上させ、同時に、低コスト化も図ることができるからである。 The liquid crystal display device is not only expensive as a manufacturing apparatus becomes expensive with the increase in screen size, but also requires electrically severe characteristics in order to drive a large screen. For this reason, attention has been paid to a projection method in which a small liquid crystal display panel is manufactured and an image is optically enlarged and displayed. This is because the size can be reduced, the characteristics can be improved, and the cost can be reduced at the same time as the scaling rule that improves the performance and cost as the semiconductor becomes finer.
近年、コントラストが高く、応答速度も速いということから負の誘電異方性を持つ液晶が注目されている。これは印加電圧が小さい時には液晶が垂直に立っている状態であり、垂直配向液晶と呼ばれている。この液晶は光の偏光方向に対して影響を及ぼさず、黒の表示ができる特性をもつ。 In recent years, liquid crystals having negative dielectric anisotropy have attracted attention because of their high contrast and fast response speed. This is a state in which the liquid crystal stands vertically when the applied voltage is low, which is called vertical alignment liquid crystal. This liquid crystal has a characteristic capable of displaying black without affecting the polarization direction of light.
一方、プロジェクターにおいては、輝度特性を重視し年々パネルに対して強い光を当てる方向で進んでおり、従来使用されていたポリイミドに代表される有機系配向膜では光による劣化に耐えることが困難である。そこで、無機配向膜が検討されており、斜方蒸着膜が用いられるようになってきた。ここでは、斜方蒸着膜はパネルに対して斜めに膜を蒸着することで作成される。図１１は液晶変調用電極となる画素電極上及び画素電極間に斜方蒸着膜を形成する方法を示す断面図である。 On the other hand, in projectors, brightness characteristics are emphasized, and the panel is progressively exposed to strong light year by year. Conventionally, organic alignment films represented by polyimide are difficult to withstand deterioration due to light. is there. Therefore, inorganic alignment films have been studied, and obliquely deposited films have been used. Here, the oblique deposition film is formed by depositing the film obliquely with respect to the panel. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method for forming an oblique vapor deposition film on and between pixel electrodes to be liquid crystal modulation electrodes.
ところで斜方蒸着法においては画素電極に凹凸があると、図１１の矢印５００で示すように斜め方向からの蒸着であるために、隣接する画素電極５０１間のへこみ部分（溝部）５０２に斜方蒸着膜５０３がつかない領域が生じるという問題点が生じてくる。 By the way, in the oblique deposition method, if the pixel electrode has irregularities, the deposition is performed from an oblique direction as indicated by an arrow 500 in FIG. 11, and therefore, the depression (groove) 502 between the adjacent pixel electrodes 501 is oblique. There arises a problem that a region where the vapor deposition film 503 is not formed occurs.
図１２は垂直配向液晶５０４を挟み込んだ液晶パネルの断面図である。５０５はガラス基板、５０６は透明電極となる透明導電膜、５０７はガラス基板側の斜方蒸着膜を表す。図１２で示すように斜方蒸着膜がつかない部分５０２では液晶５０４の配向規制力が弱まるために液晶の配向が乱れる配向不良が生じる。そして、この配向不良が、コントラスト低下や輝度ムラ等の画質の劣化につながることになる。そのために、例えば、特許文献１や特許文献２もしくは特許文献３においては、２回の蒸着を行うことで画素電極間にも斜方蒸着膜を堆積させ、配向不良を抑制するという提案がなされている。
しかしながら、特許文献１では、１回目と２回目の斜方蒸着膜の角度が９０°異なる方向に設定して斜方蒸着膜を堆積するため、液晶のプレチルトの方位角が部分部分で異なるという現象が生じる。 However, in Patent Document 1, since the obliquely deposited film is deposited by setting the angle of the first and second obliquely deposited films to be different from each other by 90 °, the azimuth angle of the pretilt of the liquid crystal is different in a partial portion. Occurs.
一方、特許文献２もしくは特許文献３においては、１回目の蒸着は角度を持たせず、垂直方向に斜方蒸着膜を堆積させる。したがって、１回目の膜のみ形成される部分では液晶にプレチルトは生じないという現象がおこる。
（発明の目的）
本発明の目的は、コントラストが高く、応答速度が速い液晶を用いて、配向ムラが生じない液晶表示装置を実現することにある。
On the other hand, in Patent Document 2 or Patent Document 3, the first vapor deposition does not have an angle, and the oblique vapor deposition film is deposited in the vertical direction. Accordingly, a phenomenon occurs in which no pretilt occurs in the liquid crystal in the portion where only the first film is formed.
(Object of invention)
An object of the present invention is to realize a liquid crystal display device in which alignment unevenness does not occur using a liquid crystal having a high contrast and a fast response speed.
上記課題を解決するための本発明のアクティブマトリクス基板は、基板の上に配置された複数の画素電極と、前記複数の画素電極の上の表面、及び、前記複数の画素電極の間で前記複数の画素電極の厚さ分前記複数の画素電極の上の表面より下に位置する画素電極間の表面に蒸着によって配置された第１の層と、前記第１の層の上に斜方蒸着によって配置された第２の層と、を有する配向膜と、を有し、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板において、前記第１の層は、その蒸着角度が前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記第２の層の蒸着角度よりも小さくなるような角度であり、その斜方蒸着方向が前記第２の層の斜方蒸着方向と略同じ方向であり、前記画素電極間の表面のうち４０％以上１００％未満の領域に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an active matrix substrate of the present invention includes a plurality of pixel electrodes arranged on the substrate, a surface on the plurality of pixel electrodes, and the plurality of pixel electrodes between the plurality of pixel electrodes. A first layer disposed by vapor deposition on the surface between the pixel electrodes located below the surface above the plurality of pixel electrodes by a thickness of the pixel electrode, and oblique deposition on the first layer and a second layer disposed, and an alignment film having a, in an active matrix substrate that is used in a liquid crystal display device using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, the first layer, deposition angle of that is an angle smaller than the deposition angle of the liquid crystal causes a pretilt and the second layer, substantially the same its oblique evaporation direction with oblique evaporation direction of the second layer 4 of the surfaces between the pixel electrodes. Wherein the% is disposed less than 100% of area or more.
また本発明のアクティブマトリクス基板は、前記画素電極間の表面の上に位置する前記配向膜は、蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成されていることを特徴とする。 In the active matrix substrate of the present invention, the alignment film located on the surface between the pixel electrodes is formed so that the surface is inclined by controlling the deposition angle .
また本発明のアクティブマトリクス基板は、前記画素電極と前記配向膜との間に厚さが２０ｎｍ以下の絶縁膜を有し、前記画素電極の上の表面は前記画素電極の上に配置された前記絶縁膜の表面であり、前記画素電極間の表面は前記複数の画素電極の間に配置された前記絶縁膜の表面であることを特徴とする。 The active matrix substrate of the present invention includes an insulating film having a thickness of 20 nm or less between the pixel electrode and the alignment film, and a surface on the pixel electrode is disposed on the pixel electrode. It is a surface of an insulating film, and a surface between the pixel electrodes is a surface of the insulating film disposed between the plurality of pixel electrodes .
本発明の液晶表示装置は上記本発明のアクティブマトリクス基板を用いたものである。また本発明の液晶プロジェクター装置、及びリアプロジェクション装置は上記液晶表示装置を用いたものである。 The liquid crystal display device of the present invention uses the active matrix substrate of the present invention. The liquid crystal projector device and the rear projection device of the present invention use the above liquid crystal display device.
本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の製造方法において、基板の上に配置された複数の画素電極の上の表面、及び、前記複数の画素電極の間で前記複数の画素電極の厚さ分前記複数の画素電極の上の表面より下に位置する画素電極間の表面に、蒸着によって第１の層を形成する第１の工程と、前記第１の層の上に斜方蒸着によって第２の層を形成して配向膜を形成する第２の工程と、を有し、前記第１の工程は、蒸着角度が前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記第２の層の蒸着角度よりも小さくなるような角度で、斜方蒸着方向が前記第２の層の斜方蒸着方向と略同じ方向で、前記画素電極間の表面のうち４０％以上１００％未満の領域に、蒸着によって前記第１の層を形成することを特徴とする。 Method for manufacturing an active matrix substrate of the present invention is the manufacturing method of the active matrix substrate that is used in a liquid crystal display device using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, a plurality of pixel electrodes disposed on the substrate The first layer is formed by vapor deposition on the upper surface and the surface between the pixel electrodes positioned below the surface above the plurality of pixel electrodes by the thickness of the plurality of pixel electrodes between the plurality of pixel electrodes. And a second step of forming an alignment film by forming a second layer by oblique deposition on the first layer, the first step comprising: The oblique deposition direction is substantially the same as the oblique deposition direction of the second layer, such that the deposition angle causes the pretilt of the liquid crystal and becomes smaller than the deposition angle of the second layer. 40% or more and less than 100% of the surface between the pixel electrodes In the region, and forming the first layer by vapor deposition.
また本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、前記画素電極間の表面の上に位置する前記配向膜は、蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成されていることを特徴とする。 In the method for manufacturing an active matrix substrate according to the present invention, the alignment film positioned on the surface between the pixel electrodes is formed so that the surface is inclined by controlling the deposition angle .
本願において、「蒸着角度」とは、アクティブマトリクス基板の法線方向と蒸着粒子の入射方向とがなす角度をいう。また「斜方蒸着方向」とはアクティブマトリクス基板面上から見たときに蒸着粒子が入射する方向をいう。 In the present application, the “evaporation angle” refers to an angle formed by the normal direction of the active matrix substrate and the incident direction of the vapor deposition particles. The “oblique vapor deposition direction” refers to a direction in which vapor deposition particles are incident when viewed from the surface of the active matrix substrate.
また、斜方蒸着層で斜方蒸着方向は完全に同一でなくてよく、本願において「斜方蒸着方向が略同じ方向である」とは完全に同一を意味するものではない。すなわち、「略同一」とは斜方蒸着方向がずれた場合（斜方蒸着方向のずれは好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°である）も含む意味である。 Further, the oblique vapor deposition direction in the oblique vapor deposition layer may not be completely the same, and in the present application, “the oblique vapor deposition direction is substantially the same direction” does not mean completely the same. That is, “substantially the same” also includes a case where the oblique deposition direction is deviated (the deviation of the oblique vapor deposition direction is preferably within 45 °, more preferably within 20 °, and even more preferably within 5 °). is there.
本発明によれば、液晶変調用電極間の溝にも充分に配向膜となる斜方蒸着膜が堆積し、且つそのプレチルト方向も画素電極上のプレチルト方向と略同じであることから、電圧をかけた場合にも液晶は同じ方向にしか倒れず、配向ムラは生じない。このため、この液晶パネルを用いた液晶プロジェクターシステムは、信頼性の高い、良質の液晶表示装置を得ることができる。 According to the present invention, an obliquely evaporated film that sufficiently becomes an alignment film is deposited in the groove between the liquid crystal modulation electrodes, and the pretilt direction is substantially the same as the pretilt direction on the pixel electrode. Even when applied, the liquid crystal falls only in the same direction, and alignment unevenness does not occur. For this reason, the liquid crystal projector system using this liquid crystal panel can obtain a reliable and high-quality liquid crystal display device.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［実施形態１］
本発明の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図１は本実施形態による反射型液晶表示装置を説明するための等価回路図の一例である。ここで反射型の例で説明するが、透過型であっても隣接する画素構造をとるものであれば同様な効果が得られるのはいうまでもない。図１において、簡易化のために２×２の画素を示している。 FIG. 1 is an example of an equivalent circuit diagram for explaining the reflective liquid crystal display device according to the present embodiment. Here, a reflection type example will be described, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if the transmission type has an adjacent pixel structure. In FIG. 1, 2 × 2 pixels are shown for simplification.
図１において、１，２は信号線、３〜６は画素部のスイッチングトランジスタ、７〜１０は液晶、１１〜１４は保持容量、１５，１６は駆動線（走査線）、１７は信号線１，２を走査する水平シフトレジスタである。また、１８は駆動線１５，１６を走査する垂直シフトレジスタ、１９はビデオ線、２０，２１はビデオ線１９から信号線１，２へのサンプリングスイッチを表す。水平シフトレジスタ１７、垂直シフトレジスタ１８、スイッチングトランジスタ３〜６、保持容量１１〜１４及びサンプリングスイッチ２０，２１は、シリコン基板等の半導体基板に形成される。 In FIG. 1, 1 and 2 are signal lines, 3 to 6 are switching transistors of the pixel portion, 7 to 10 are liquid crystals, 11 to 14 are storage capacitors, 15 and 16 are drive lines (scanning lines), and 17 is a signal line 1. , 2 is a horizontal shift register. Reference numeral 18 denotes a vertical shift register that scans the drive lines 15 and 16, reference numeral 19 denotes a video line, and reference numerals 20 and 21 denote sampling switches from the video line 19 to the signal lines 1 and 2, respectively. The horizontal shift register 17, the vertical shift register 18, the switching transistors 3 to 6, the holding capacitors 11 to 14, and the sampling switches 20 and 21 are formed on a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
本実施形態の反射型液晶表示装置の動作を簡単に説明する。図1では画素は２×２で表示し、説明しているが、これは説明の簡易化のためで、マトリクス状にX画素×Y画素（Ｘ，Ｙは２以上の自然数、例えばＳＸＧＡ＋の場合１４００画素×１０５０画素）存在する。 The operation of the reflective liquid crystal display device of this embodiment will be briefly described. In FIG. 1, the pixels are displayed in 2 × 2 for explanation, but this is for simplification of description, in the form of a matrix of X pixels × Y pixels (X and Y are natural numbers of 2 or more, for example, SXGA + 1400 pixels × 1050 pixels).
まず図１において、垂直シフトレジスタ１８により駆動線１５に、画素のスイッチトランジスタ３，４をオン状態にするべく信号が入力される。このオン状態時に、水平シフトレジスタ１７により順次サンプリングスイッチ２０，２１がオンし、ビデオ線１９から信号線１，２に信号を伝達する。具体的には、サンプリングスイッチ２０が開いて、信号線１にビデオ線１９の信号が書き込まれる。すると画素のスイッチトランジスタ３を通して保持容量１１に電荷が蓄積され、液晶７に電圧を印加する。次いでサンプリングスイッチ２０が閉じた後にサンプリングスイッチ２１が開いてビデオ線１９の信号を信号線２に書き込み、画素のスイッチトランジスタ４を通して保持容量１２に電荷が蓄積され、液晶８に電圧を印加する。このシーケンスで駆動線１５に接続された画素に順次に信号が書き込まれていく（順次保持容量に電荷が蓄積され、信号が書き込まれていく）。駆動線１５に接続された全ての画素に信号が書き込まれた後に、駆動線１５がオフし、今度は駆動線１６に、画素スイッチトランジスタ５，６をオン状態にするべく信号が入力される。後は駆動線１５に接続される画素と同様の動作で駆動線１６に接続される画素に信号が書き込まれていく。パネルの全画素の書き込みが終了した後、再びこの動作が繰り返される。 First, in FIG. 1, a signal is input to the drive line 15 by the vertical shift register 18 to turn on the switch transistors 3 and 4 of the pixel. In this ON state, the sampling switches 20 and 21 are sequentially turned on by the horizontal shift register 17, and a signal is transmitted from the video line 19 to the signal lines 1 and 2. Specifically, the sampling switch 20 is opened and the signal of the video line 19 is written to the signal line 1. Then, charges are accumulated in the storage capacitor 11 through the switch transistor 3 of the pixel, and a voltage is applied to the liquid crystal 7. Next, after the sampling switch 20 is closed, the sampling switch 21 is opened to write the signal of the video line 19 to the signal line 2, charges are accumulated in the storage capacitor 12 through the pixel switch transistor 4, and a voltage is applied to the liquid crystal 8. In this sequence, signals are sequentially written to the pixels connected to the drive line 15 (charges are sequentially accumulated in the storage capacitor and signals are written). After the signal is written to all the pixels connected to the drive line 15, the drive line 15 is turned off, and this time, a signal is input to the drive line 16 to turn on the pixel switch transistors 5 and 6. Thereafter, signals are written to the pixels connected to the drive lines 16 in the same manner as the pixels connected to the drive lines 15. After the writing of all the pixels on the panel is completed, this operation is repeated again.
図２は本発明を用いた反射型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の画素電極付近の断面図、図３はその平面図を表す。本実施形態では３０が液晶変調用電極となる画素電極である。画素電極は反射型液晶表示装置においては反射電極となりアルミニウム等の反射率の高い導電性材料が用いられる。画素電極３０の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.５μｍである。３１が第１の斜方蒸着層で、蒸着角度は４５°（矢印35の一点鎖線と基板法線方向との角度θ２）で行った。蒸着角度を垂直に近くしたために、画素電極段差による影の部分は抑制され、図２の領域３２は０．３５μｍであり、画素電極間隔の０．５μｍのうちで斜方蒸着膜が堆積しない部分は０．１５μｍに限られる。ここで図３の平面図で示すように、実際の斜方蒸着方向は画素電極の並び方向に対して斜め４５°の方向（図３に示すように角度θ３＝４５°）である。これは後ほど詳細にのべる光学システムとの関連で決定される方向で、本実施形態の入射偏光方向は画素の並び方向に対して直角もしくは水平方向としている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a pixel electrode of an active matrix substrate used in a reflective liquid crystal display device using the present invention, and FIG. 3 is a plan view thereof. In the present embodiment, reference numeral 30 denotes a pixel electrode serving as a liquid crystal modulation electrode. In the reflective liquid crystal display device, the pixel electrode becomes a reflective electrode, and a conductive material having a high reflectance such as aluminum is used. The pixel electrode 30 has a thickness of 200 nm, and the interval between the pixel electrodes is 0.5 μm. 31 is the first oblique deposition layer, and the deposition angle was 45 ° (the angle θ2 between the alternate long and short dash line of the arrow 35 and the substrate normal direction). Since the deposition angle is close to vertical, the shadow portion due to the pixel electrode step is suppressed, and the region 32 in FIG. 2 is 0.35 μm, and the portion where the oblique deposition film is not deposited within the pixel electrode interval of 0.5 μm. Is limited to 0.15 μm. Here, as shown in the plan view of FIG. 3, the actual oblique deposition direction is a direction of 45 ° oblique to the arrangement direction of the pixel electrodes (angle θ3 = 45 ° as shown in FIG. 3). This is a direction determined in connection with an optical system to be described in detail later, and the incident polarization direction of this embodiment is set to be perpendicular or horizontal to the pixel arrangement direction.
３３は第２の斜方蒸着層であり、蒸着角度は６８°（矢印３６の実線と基板法線方向との角度θ１）である。なお、第１の斜方蒸着層３１と第２の斜方蒸着層とで斜方蒸着膜を構成する。平面上の蒸着方向は図３で示す第１の斜方蒸着方向と同じ方向である。つまり、斜方蒸着方向は画素電極の並び方向（画素電極が四角の場合には画素電極の辺）に対して斜め４５°の方向（図３に示すように角度θ３＝４５°）である。この蒸着角度θ１による斜方蒸着層により、垂直配向液晶のプレチルトはおよそ７°に設定される。第１の斜方蒸着（蒸着角度θ２）で決定されるプレチルトはおよそ２°である。 Reference numeral 33 denotes a second oblique deposition layer, and the deposition angle is 68 ° (angle θ1 between the solid line of the arrow 36 and the substrate normal direction). The first obliquely deposited layer 31 and the second obliquely deposited layer constitute an obliquely deposited film. The vapor deposition direction on the plane is the same as the first oblique vapor deposition direction shown in FIG. In other words, the oblique vapor deposition direction is a 45 ° oblique direction (angle θ3 = 45 ° as shown in FIG. 3) with respect to the pixel electrode arrangement direction (the side of the pixel electrode when the pixel electrode is square). With the oblique vapor deposition layer having the vapor deposition angle θ1, the pretilt of the vertically aligned liquid crystal is set to about 7 °. The pretilt determined by the first oblique deposition (deposition angle θ2) is about 2 °.
したがって、領域３４には他の部分と異なる液晶配向になるが、電圧が加わらない状況においては基本的に垂直に立っている方向なので、他の部分よりも黒表示であり、コントラストの低下は起こりにくい。さらに、画素電極に電圧が加わった場合においても、他の部分と同じ方向のプレチルトであるために、 配向乱れを起こしにくく、周りの画素部分に影響を及ぼすことが無い。なお、第１の斜方蒸着の蒸着角度は液晶のプレチルトが生ずるような角度に設定される。本実施形態では４５°に設定されているが、垂直配向液晶の材料、斜方蒸着膜の材質等を考慮して適宜設定される。第２の斜方蒸着の蒸着角度は第１の斜方蒸着の蒸着角度よりも大きい角度に設定される。それにより、本実施形態では、第１の斜方蒸着で形成される斜方蒸着層によって付与される垂直配向液晶のプレチルトより、第２の斜方蒸着で形成される斜方蒸着層によって付与される垂直配向液晶のプレチルトが大きい角度に設定される。 Accordingly, the liquid crystal alignment in the region 34 is different from that in the other portions, but in a situation where no voltage is applied, the region 34 is basically in the vertical standing direction. Hateful. Further, even when a voltage is applied to the pixel electrode, since the pretilt is in the same direction as the other portions, the alignment is not easily disturbed and the surrounding pixel portions are not affected. Note that the deposition angle of the first oblique deposition is set to an angle that causes a pretilt of the liquid crystal. In this embodiment, the angle is set to 45 °, but is set as appropriate in consideration of the material of the vertical alignment liquid crystal, the material of the oblique deposition film, and the like. The deposition angle of the second oblique deposition is set to be larger than the deposition angle of the first oblique deposition. Thereby, in this embodiment, the pre-tilt of the vertically aligned liquid crystal provided by the oblique deposition layer formed by the first oblique deposition is applied by the oblique deposition layer formed by the second oblique deposition. The pretilt of the vertically aligned liquid crystal is set at a large angle.
図１３はアクティブマトリクス基板の画素構成を示す概略的断面図である。 FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a pixel configuration of an active matrix substrate.
なお、図１３において、各層間の絶縁層は絶縁膜１３２を除き簡易化のために省略されている。 In FIG. 13, the insulating layers between the layers are omitted for the sake of simplicity except for the insulating film 132.
図１３において、１３０は反射電極となる画素電極（画素電極３０に対応する）、１３１は画素電極１３０下に設けられた遮光膜、１３２は画素電極１３０の間の絶縁膜、１３３はポリシリコンのゲート電極である。スルーホール１３８は画素電極１３０と下地配線１３７さらに下地層１５１と接続するプラグである。１３４は画素のスイッチトランジスタのドレイン領域で、画素電極１３０と接続されている。１３５は画素のスイッチトランジスタのソース領域で信号線１４０と接続されている。信号線１４０からの電荷がゲート電極１３３の制御によりドレイン領域１３４に転送される。反射電極電位である電極１３９と、それに対向して存在する拡散領域１３６とで容量（図１の保持容量１１−１４に対応する）が形成される。画素電極１３０としてはＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＣｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ag，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ａｕ，TiN等の金属膜、或いはこれら金属の化合物膜を用いるが特にこれらの材料に限定されない。どの金属を用いる場合も研磨することにより反射率を向上させることができる。ここでは、半導体基板のウエル領域１４２内に容量の電極が設けられているが、容量の電極は別途半導体基板上に設けてもよい。１４３、１４４は選択酸化膜である。 In FIG. 13, reference numeral 130 denotes a pixel electrode (corresponding to the pixel electrode 30) serving as a reflective electrode, 131 denotes a light shielding film provided below the pixel electrode 130, 132 denotes an insulating film between the pixel electrodes 130, and 133 denotes polysilicon. It is a gate electrode. The through hole 138 is a plug that connects the pixel electrode 130, the base wiring 137, and the base layer 151. A drain region 134 of the pixel switch transistor is connected to the pixel electrode 130. Reference numeral 135 denotes a source region of the switch transistor of the pixel and is connected to the signal line 140. The charge from the signal line 140 is transferred to the drain region 134 under the control of the gate electrode 133. A capacitor (corresponding to the storage capacitor 11-14 in FIG. 1) is formed by the electrode 139 which is the reflection electrode potential and the diffusion region 136 which faces the electrode 139. As the pixel electrode 130, a metal film such as Al, AlSi, AlCu, Ti, Ta, W, Ag, Pt, Ru, Ni, Au, and TiN or a compound film of these metals is used, but the material is not particularly limited to these materials. When any metal is used, the reflectance can be improved by polishing. Here, a capacitor electrode is provided in the well region 142 of the semiconductor substrate. However, the capacitor electrode may be separately provided on the semiconductor substrate. Reference numerals 143 and 144 denote selective oxide films.
図４は対向電極を介して液晶を挟み込んだ反射型液晶表示装置の断面図である。図１２と比較して、配向乱れを抑制することが可能である。図２及び図１３に示したアクティブマトリクス基板は、ＩＴＯ等の透明電極３９、配向膜となる斜方蒸着膜３８（斜方蒸着層３３と同様な斜方蒸着が行われる）が設けられたガラス基板等の光透過性基板４１と、垂直配向液晶３７を挟んで対向配置される。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between counter electrodes. Compared with FIG. 12, it is possible to suppress alignment disorder. The active matrix substrate shown in FIGS. 2 and 13 is a glass provided with a transparent electrode 39 such as ITO and an oblique vapor deposition film 38 serving as an alignment film (an oblique vapor deposition similar to the oblique vapor deposition layer 33 is performed). The light-transmitting substrate 41 such as a substrate is disposed to face the vertically aligned liquid crystal 37.
斜方蒸着層３１，３３は異なる材料でも同じ材料でも良く、特に限定はされないが、基本的に同じチャンバー内で同じ材料で連続的に堆積させることが好ましい。斜方蒸着層３３を別装置で堆積させると１度大気にさらすといった工程が加わり、水分汚染やパーティクル汚染等に対して好ましくないとともに、効率的ではない。また別材料の場合、ターゲット交換等複雑なプロセスになってしまうために好ましいプロセスとはいえない。 The oblique vapor deposition layers 31 and 33 may be made of different materials or the same material, and are not particularly limited. However, it is preferable that the oblique deposition layers 31 and 33 are basically continuously deposited with the same material in the same chamber. When the oblique vapor deposition layer 33 is deposited by another apparatus, a step of once exposing to the atmosphere is added, which is not preferable for moisture contamination and particle contamination, and is not efficient. In the case of another material, it is not a preferable process because it becomes a complicated process such as target exchange.
本実施形態ではこの斜方蒸着膜はシリコン酸化膜で形成しており、垂直配向液晶との屈折率差はほとんど無く、液晶-斜方蒸着膜の界面で反射率のロスがほとんど無い構造を形成している。したがって反射型液晶表示装置として反射率を大きくすることが可能となっている。 In this embodiment, this obliquely deposited film is formed of a silicon oxide film, and there is almost no difference in refractive index from the vertically aligned liquid crystal, and a structure with almost no loss of reflectance at the interface between the liquid crystal and the obliquely deposited film is formed. doing. Therefore, it is possible to increase the reflectivity of the reflective liquid crystal display device.
図５を用いて、上述した本実施形態の液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置について説明する。 A liquid crystal projector apparatus using the liquid crystal display device of the present embodiment described above will be described with reference to FIG.
図５は液晶プロジェクター装置の一例である。１０１はランプ、１０２はリフレクター、１０３はロッドインテグレーター、１０４はコリメーターレンズ、１０５は偏光変換系、１０６はリレーレンズ、１０７はダイクロイックミラーである。また、１０８は偏光ビームスプリッター、１０９はクロスプリズム、１１０は液晶パネル、１１１は投影レンズ、１１２は全反射ミラーである。１１０の液晶パネルは図１、図４及び図１３に示した液晶表示装置を用いたものである。 FIG. 5 shows an example of a liquid crystal projector device. Reference numeral 101 denotes a lamp, 102 a reflector, 103 a rod integrator, 104 a collimator lens, 105 a polarization conversion system, 106 a relay lens, and 107 a dichroic mirror. Reference numeral 108 denotes a polarizing beam splitter, 109 denotes a cross prism, 110 denotes a liquid crystal panel, 111 denotes a projection lens, and 112 denotes a total reflection mirror. The liquid crystal panel 110 uses the liquid crystal display device shown in FIGS.
ランプ１０１から出た光束はリフレクター１０２で反射し、インテグレーター１０３の入り口に集光する。このリフレクター１０３は楕円リフレクターであり、発光部及びインテグレーター入り口にその焦点が存在する。インテグレーター１０３に入った光束はインテグレーター内部で0〜数回反射を繰り返し、インテグレーター出口で２次光源像を形成する。２次光源形成法としてはフライアイを用いた方法も有るが、ここでは省略する。２次光源からの光束はコリメーターレンズ１０４を通して、おおむね平行光とされ、偏光変換系の偏光ビームスプリッター１０５に入射する。P波は偏光ビームスプリッター１０５で反射し、λ/2板を通りS波となり、全てがS波となりリレーレンズ１０６に入射する。光束はリレーレンズ１０６により、パネルに集光される。パネルに集光される間に、色分解ダイクロイックミラー１０７、偏光板(不図示)、偏光ビームスプリッター１０８、クロスプリズム１０９等で色分解系が構成され、S波がそれぞれ３枚の液晶パネル１１０に入射する。液晶パネル１１０では液晶シャッターが、映像に合わせて画素ごとに電圧を制御する。液晶の作用によりS波を楕円偏光（もしくは直線偏光）に変調し、偏光ビームスプリッター１０８でP波成分を透過させ、クロスプリズム１０９で色合成した後投影レンズ１１１から投影する形態が一般的である。 The light beam emitted from the lamp 101 is reflected by the reflector 102 and condensed at the entrance of the integrator 103. The reflector 103 is an elliptical reflector, and its focal point exists at the light emitting portion and the integrator entrance. The light beam entering the integrator 103 is reflected 0 to several times inside the integrator, and forms a secondary light source image at the integrator outlet. As a secondary light source formation method, there is a method using a fly eye, but it is omitted here. The light beam from the secondary light source is substantially collimated through the collimator lens 104 and enters the polarization beam splitter 105 of the polarization conversion system. The P wave is reflected by the polarization beam splitter 105, passes through the λ / 2 plate and becomes an S wave, and all of the P wave becomes an S wave and enters the relay lens 106. The luminous flux is condensed on the panel by the relay lens 106. While the light is focused on the panel, a color separation dichroic mirror 107, a polarizing plate (not shown), a polarizing beam splitter 108, a cross prism 109, etc. constitute a color separation system, and S waves are respectively transmitted to three liquid crystal panels 110. Incident. In the liquid crystal panel 110, the liquid crystal shutter controls the voltage for each pixel in accordance with the image. In general, the S wave is modulated into elliptically polarized light (or linearly polarized light) by the action of the liquid crystal, the P wave component is transmitted by the polarizing beam splitter 108, color-combined by the cross prism 109, and then projected from the projection lens 111. .
本実施形態の液晶プロジェクター装置は、筐体内に設置され、壁や専用スクリーンに投射される液晶プロジェクターを構成することができる。 The liquid crystal projector device of the present embodiment can be configured in a liquid crystal projector that is installed in a housing and projected onto a wall or a dedicated screen.
また本実施形態の液晶プロジェクター装置はリアプロジェクションテレビ等のリアプロジェクション装置に用いることができる。すなわち、図６に示すように、本実施形態の液晶プロジェクター装置を（ここでは投影レンズのみを示している）、反射ミラー３１０、スクリーンとなるフレネルレンズ３１１，レンチキュラーレンズ３１２とともに筐体内に配置することで、リアプロジェクションテレビ等のリアプロジェクション装置を構成することができる。 Further, the liquid crystal projector device of this embodiment can be used for a rear projection device such as a rear projection television. That is, as shown in FIG. 6, the liquid crystal projector device of the present embodiment (only the projection lens is shown here) is disposed in the housing together with the reflection mirror 310, the Fresnel lens 311 serving as the screen, and the lenticular lens 312. Thus, a rear projection apparatus such as a rear projection television can be configured.
図６に示すように、液晶プロジェクター装置の投影レンズ１１１からの光を反射ミラー３１０で反射させスクリーンの背面に投射し（反射ミラーを介さず投射してもよい）、フレネルレンズ３１１で平行光とする。その後、レンチキュラーレンズ３１２を通して光を広角度に散乱させる。 As shown in FIG. 6, the light from the projection lens 111 of the liquid crystal projector device is reflected by the reflection mirror 310 and projected onto the back of the screen (may be projected without passing through the reflection mirror), and the Fresnel lens 311 converts the light into parallel light. To do. Thereafter, the light is scattered through a lenticular lens 312 at a wide angle.
したがって本実施形態の液晶プロジェクター装置は、フロントプロジェクション方式（壁や専用スクリーン等に画像光を投射する方式）、リアプロジェクション方式（スクリーンの背面に画像光を投射してスクリーンの透過光を見る方式）のいずれにも用いられる。 Therefore, the liquid crystal projector device of this embodiment has a front projection method (a method of projecting image light on a wall or a dedicated screen), a rear projection method (a method of projecting image light on the back of the screen and viewing the transmitted light on the screen). It is used for both.
次に反射型液晶表示装置の作製方法について簡単に述べる。なお、構造は図１３に示したものと同様であるが、以下の工程では、下地層、遮光膜の製造工程は省かれている。 Next, a method for manufacturing a reflective liquid crystal display device will be briefly described. Although the structure is the same as that shown in FIG. 13, the manufacturing process of the base layer and the light shielding film is omitted in the following steps.
ｎ形シリコン半導体基板を部分熱酸化し、ＬＯＣＯＳ（Local Oxdation of silicon） 酸化膜（選択酸化膜）を形成する。ついでＬＯＣＯＳをマスクとしてボロンをドーズ量１０12ｃｍ-2程度イオン注入し、ｐ形不純物領域であるＰ型ウエルを形成する。この基板を再度熱酸化し、酸化膜厚６００オングストロームのゲート酸化膜を形成する。 The n-type silicon semiconductor substrate is partially thermally oxidized to form a LOCOS (Local Oxdation of silicon) oxide film (selective oxide film). Next, boron is ion-implanted with a dose of about 10 12 cm −2 using LOCOS as a mask to form a P-type well which is a p-type impurity region. This substrate is thermally oxidized again to form a gate oxide film having an oxide thickness of 600 angstroms.
リンを１０20ｃｍ-3程度ドープしたｎ形ポリシリコンからなるゲート電極を形成した後、基板全面にリンをドーズ量１０12ｃｍ-2程度イオン注入し、不純物濃度１０16ｃｍ-3程度のｎ形不純物領域であるｎ型低濃度ドレインを形成した。引き続き、パターニングされたフォトレジストをマスクとして、リンをドーズ量１０15ｃｍ-2程度イオン注入し、不純物濃度１０19ｃｍ-3程度のソース、ドレイン領域を形成し、ｎMOSトランジスタを形成する。同様にｐMOSトランジスタを形成する。その後、基板全面に層間膜を形成した。層間膜はＰＳＧ（Phospho-silicate Glass）やＮＳＧ（Nondope Silicate Glass）／ＢＰＳＧ（Boro-Phospho-Silicate Glass）や、ＴＥＯＳ（Tetraetoxy-Silane）等可能である。ソース、ドレイン領域の直上にコンタクトホールをパターニングし、スパッタリング等によりＡｌを蒸着した後パターニングし、Ａｌ電極を形成する。このＡｌ電極と、ソース、ドレイン領域とのオーミックコンタクト特性を向上させるために、Ｔｉ／ＴｉＮ等のバリアメタルを、Ａｌ電極とソース、ドレイン領域との間に形成するのが望ましい。その後さらに層間絶縁膜を形成し、画素電極となる金属膜を形成する。金属膜は例えばＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ等の金属もしくはそれらの積層膜であり特に限定されない。パターニング後、斜方蒸着装置により、液晶配向のための第１のシリコン酸化膜を角度０°、４５°、５５°、６０°、６５°、６８°でおよそ５０nmのものをそれぞれ形成した。ついで方向は変えず、角度のみを６８°に変更して、第２のシリコン酸化膜をおよそ５０nm形成した。 After forming a gate electrode made of n-type polysilicon doped with phosphorus of about 10 20 cm −3 , phosphorus is ion-implanted into the entire surface of the substrate at a dose of about 10 12 cm −2 and an impurity concentration of about 10 16 cm −3 An n-type low-concentration drain that is a shaped impurity region was formed. Subsequently, using the patterned photoresist as a mask, phosphorus is ion-implanted at a dose of about 10 15 cm −2 to form source and drain regions having an impurity concentration of about 10 19 cm −3 , thereby forming an nMOS transistor. Similarly, a pMOS transistor is formed. Thereafter, an interlayer film was formed on the entire surface of the substrate. The interlayer film can be PSG (Phospho-silicate Glass), NSG (Nondope Silicate Glass) / BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass), TEOS (Tetraetoxy-Silane), or the like. A contact hole is patterned immediately above the source and drain regions, Al is deposited by sputtering or the like, and then patterned to form an Al electrode. In order to improve the ohmic contact characteristics between the Al electrode and the source / drain regions, it is desirable to form a barrier metal such as Ti / TiN between the Al electrode and the source / drain regions. Thereafter, an interlayer insulating film is further formed, and a metal film to be a pixel electrode is formed. The metal film is, for example, a metal such as Ti, TiN, Al, or a laminated film thereof, and is not particularly limited. After patterning, a first silicon oxide film for liquid crystal alignment having an angle of 0 °, 45 °, 55 °, 60 °, 65 °, and 68 ° was formed by an oblique deposition apparatus at approximately 50 nm. Then, the direction was not changed, and only the angle was changed to 68 °, and a second silicon oxide film was formed with a thickness of about 50 nm.
透明電極が形成されたガラス基板上にも同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜をおよそ１００nm形成し、その後前記シリコン基板と、ガラス基板を貼り合せた後に、垂直液晶を注入した。ワイアボンディングで電極を取り出し反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶装置を３枚用いて、液晶プロジェクターシステムを作製したところ以下の結果を得た。 Similarly, a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm was formed on the glass substrate on which the transparent electrode was formed by using an oblique vapor deposition apparatus. After the silicon substrate and the glass substrate were bonded together, vertical liquid crystal was injected. A reflective liquid crystal display device was manufactured by taking out the electrodes by wire bonding. A liquid crystal projector system was manufactured using three of the reflection type liquid crystal devices, and the following results were obtained.
SEM観察により図１の領域３２の幅と画素電極間隔0.5μｍとの比及び配向ムラの結果を図７に示す。第１斜方蒸着層が６５°,６８°では大きな配向ムラが確認されたが、第１斜方蒸着層が４５°から６０°の時の特性は０°の時に比べて非常に良好であり、良質な画像の信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。すなわち、画素電極間隔に対して、40％以上100％未満の領域に第１の配向膜が堆積されていることが配向不良を抑制し、良質の画像を得るための重要な要素であることがわかる。 FIG. 7 shows the ratio of the width of the region 32 in FIG. 1 to the pixel electrode interval of 0.5 μm and the results of alignment unevenness by SEM observation. Large alignment unevenness was confirmed when the first oblique deposition layer was 65 ° and 68 °, but the characteristics when the first oblique deposition layer was 45 ° to 60 ° were much better than when the first oblique deposition layer was 0 °. A liquid crystal projector with high image quality and high reliability could be produced. That is, the fact that the first alignment film is deposited in a region of 40% or more and less than 100% with respect to the pixel electrode interval is an important factor for suppressing poor alignment and obtaining a high-quality image. Recognize.
本実施形態では斜方蒸着層３１，３３は図３に示すように同じ方向（図中、矢印の方向）から斜方蒸着されているが、斜方蒸着層３１，３３で斜方蒸着の方向は完全に同一でなくてよい。斜方蒸着層３１の斜方蒸着方向に対する、斜方蒸着層３３の斜方蒸着方向のずれは、基板面上から見たときに角度が、好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°である。例えば４５°以内の場合は、図３に示す斜方蒸着層３１の斜方蒸着方向（図中の矢印の方向）から、斜方蒸着層３３の斜方蒸着方向は±４５°の範囲内となる。斜方蒸着方向のずれは配向不良の出やすさに影響を与え、ずれが４５°以内の場合はやや配向不良が生ずるものの用途によっては許容されるレベルである。ずれが２０°以内の場合は若干配向不良が生ずるもののずれが４５°以内の場合よりも改善され、高解像度品でなければ許容されるレベルである。さらに、ずれが５°以内の場合、ほとんど配向不良が生じない。 In the present embodiment, the oblique deposition layers 31 and 33 are obliquely deposited from the same direction (in the direction of the arrow in the figure) as shown in FIG. May not be completely identical. The deviation of the oblique vapor deposition direction of the oblique vapor deposition layer 33 with respect to the oblique vapor deposition direction of the oblique vapor deposition layer 31 is such that the angle is preferably within 45 °, more preferably within 20 ° when viewed from above the substrate surface. More preferably, it is within 5 °. For example, in the case of 45 ° or less, the oblique vapor deposition direction of the oblique vapor deposition layer 33 is within a range of ± 45 ° from the oblique vapor deposition direction of the oblique vapor deposition layer 31 shown in FIG. Become. The deviation in the oblique deposition direction affects the likelihood of orientation failure. If the displacement is within 45 °, the orientation is somewhat acceptable, but it is acceptable depending on the application. When the deviation is within 20 °, although a slight alignment failure occurs, the deviation is improved as compared with the case within 45 °, and it is an acceptable level if it is not a high resolution product. Further, when the deviation is within 5 °, alignment failure hardly occurs.
このように、斜方蒸着層で斜方蒸着の方向は完全に同一でなくてよく、本願において「斜方蒸着方向が略同じ方向である」とは完全に同一を意味するものではない。すなわち、上記のように斜方蒸着方向がずれた場合（斜方蒸着方向のずれは好ましくは４５°以内、より好ましくは２０°以内、さらに好ましくは５以内°）も含む意味である。
［実施形態２］
本発明の第２の実施形態を図８に基づいて詳細に説明する。
Thus, the direction of the oblique vapor deposition in the oblique vapor deposition layer may not be completely the same, and in the present application, “the oblique vapor deposition direction is substantially the same direction” does not mean completely the same. That is, it also includes the case where the oblique vapor deposition direction is deviated as described above (the deviation of the oblique vapor deposition direction is preferably within 45 °, more preferably within 20 °, still more preferably within 5 °).
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図８は本実施形態による反射型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板の画素電極付近の断面図を表す。本実施形態では３０が液晶変調用電極となる画素電極である。画素電極は反射型液晶表示装置においては反射電極となりアルミニウム等の反射率の高い導電性材料が用いられる。画素電極の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.５μｍである。ここで、実施形態１と異なり画素電極３０上に金属電極の保護膜（絶縁膜となる）としてシリコン酸化膜４０をプラズマCVD法にて堆積した。プラズマCVD等で成膜した膜は、蒸着膜と異なり、緻密な膜であるため、液晶が画素電極である金属電極と接することが無く、化学的に安定となる。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the pixel electrode of the active matrix substrate used in the reflective liquid crystal display device according to the present embodiment. In the present embodiment, reference numeral 30 denotes a pixel electrode serving as a liquid crystal modulation electrode. In the reflective liquid crystal display device, the pixel electrode becomes a reflective electrode, and a conductive material having a high reflectance such as aluminum is used. The thickness of the pixel electrodes is 200 nm, and the distance between the pixel electrodes is 0.5 μm. Here, unlike the first embodiment, a silicon oxide film 40 was deposited on the pixel electrode 30 as a protective film (to be an insulating film) of a metal electrode by a plasma CVD method. Since a film formed by plasma CVD or the like is a dense film unlike a vapor deposition film, the liquid crystal is not in contact with a metal electrode that is a pixel electrode and is chemically stable.
しかしながら、この保護膜はあまり厚いと液晶内に存在するイオン成分の偏りによる焼きつきが生じる場合がある。よって好ましくは30nm以下、より好ましくは２０nm以下にすることがよい。保護膜の厚さは、化学的に安定化させる効果が保てる程度まで薄くできる。またこの保護膜はシリコン酸化膜に限られずシリコン窒化膜やアルミナ酸化膜のような膜でもよいし、単層である限定は無く、積層構造でもよい。ただし、欠陥の少ない緻密な膜であるほうが好ましいといえる。 However, if this protective film is too thick, burn-in may occur due to the bias of ionic components present in the liquid crystal. Therefore, it is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less. The thickness of the protective film can be reduced to such an extent that the chemical stabilization effect can be maintained. Further, the protective film is not limited to the silicon oxide film, and may be a film such as a silicon nitride film or an alumina oxide film, or is not limited to a single layer, and may have a laminated structure. However, it can be said that a dense film with few defects is preferable.
透明電極を有するガラス基板上にも同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜をおよそ１００nm形成し、その後前記シリコン基板と、ガラス基板を貼り合せた後に、垂直配向液晶を注入した。ワイアボンディングで電極を取り出し反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶装置を３枚用いて、液晶プロジェクターシステムを作製したところ、実施形態１と同等の画質を得ることができ、且つさらに信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
［実施形態３］
本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。
Similarly, a silicon oxide film having a thickness of about 100 nm was formed on a glass substrate having a transparent electrode by an oblique vapor deposition apparatus, and then the silicon substrate and the glass substrate were bonded together, and then vertically aligned liquid crystal was injected. A reflective liquid crystal display device was manufactured by taking out the electrodes by wire bonding. When a liquid crystal projector system was manufactured using three reflection type liquid crystal devices, an image quality equivalent to that of the first embodiment could be obtained, and a liquid crystal projector with higher reliability could be manufactured.
[Embodiment 3]
The third embodiment of the present invention will be described in detail.
本実施形態では画素電極の厚みは２００nm、画素電極間の間隔は０.２μｍである。画素ピッチは９μｍであり、画素電極の開口率は９５%以上とし、高輝度を実現した。 In this embodiment, the thickness of the pixel electrodes is 200 nm, and the interval between the pixel electrodes is 0.2 μm. The pixel pitch was 9 μm, the aperture ratio of the pixel electrode was 95% or higher, and high luminance was realized.
液晶のプレチルトの狙いどおりに設計するには斜方蒸着膜の蒸着角度は画素電極間に斜方蒸着が可能なできるだけ大きい値に設定、例えば68°程度であることが好ましい。しかし、本実施形態では画素電極間の距離は実施形態１、２に比べて小さく、68°程度に設定すると画素電極間には斜方蒸着膜はつかないため配向不良を起こす。またプレチルトを生じさせるのに必要な最低の角度はこの構成の場合、４１°程度である。この場合、画素電極の厚さが２００nm以上であると、画素間距離が0.2μｍ以下になると、画素電極間の領域に対して堆積膜（斜方蒸着膜）領域の比率が４０％より低くなり配向不良を避けることは難しい。 In order to design the liquid crystal according to the purpose of pretilt, the deposition angle of the oblique deposition film is preferably set as large as possible so that oblique deposition can be performed between the pixel electrodes, for example, about 68 °. However, in the present embodiment, the distance between the pixel electrodes is smaller than that in the first and second embodiments. If the distance is set to about 68 °, an oblique deposition film is not formed between the pixel electrodes. In this configuration, the minimum angle required to cause the pretilt is about 41 °. In this case, if the pixel electrode thickness is 200 nm or more, and the inter-pixel distance is 0.2 μm or less, the ratio of the deposited film (obliquely deposited film) region to the region between the pixel electrodes is lower than 40%. It is difficult to avoid poor alignment.
画素電極の厚さをＨ、画素電極間距離をＬ、プレチルトが生じる最低の角度をＸ（°）とすると、斜方蒸着角度は、
1-（H/L）tan(X)）≧0.4
すなわち、tan(X)≦0.6L/H
を満たすことが求められる。角度Ｘがある値以上の場合、画素電極の厚さＨを薄くし、幅Ｌをおおきくすることが求められる。しかし、幅Ｌが大きいと開口率が低下し、画素電極の厚さＨを薄くすると反射率の低下が生じるため、画素サイズが小さくなるにつれて、輝度との両立が難しくなってくる。その場合、本実施形態のように、斜方蒸着層を３層以上の多層構造にして、少しずつ画素間にプレチルトの異なる斜方蒸着層を堆積することで、配向ムラを抑制することができる。本実施形態では、仮に斜方蒸着膜の最上層の画素電極間の保護層４０上を覆う領域が少なくても、下層で液晶のプレチルトが形成され配向ムラを抑制することができる。
If the thickness of the pixel electrodes is H, the distance between the pixel electrodes is L, and the minimum angle at which pretilt occurs is X (°), the oblique deposition angle is
1- (H / L) tan (X)) ≧ 0.4
That is, tan (X) ≦ 0.6L / H
It is required to satisfy. When the angle X is greater than a certain value, it is required to reduce the thickness H of the pixel electrode and increase the width L. However, when the width L is large, the aperture ratio is decreased, and when the thickness H of the pixel electrode is decreased, the reflectivity is decreased. Therefore, as the pixel size is decreased, it is difficult to achieve both luminance. In this case, as in this embodiment, the oblique deposition layer has a multi-layer structure of three or more layers, and the oblique deposition layer having different pretilts between the pixels is deposited little by little, thereby suppressing uneven orientation. . In the present embodiment, even if there is a small area covering the protective layer 40 between the uppermost pixel electrodes of the oblique deposition film, a pretilt of the liquid crystal is formed in the lower layer, and alignment unevenness can be suppressed.
図９のように、例えば保護膜４０の上に斜方蒸着層５０，５１，５２の順に角度を大きくして蒸着させるとよい。また上述した各実施形態のようにデジタル的（段階的）に角度を変えるほか、図１０の斜方蒸着膜６０のように連続的に垂直方向から斜方の方向に変えることでも同様な効果を得ることができる。すなわち、半導体基板上に液晶変調用電極となる画素電極を形成した後に斜方蒸着膜を形成するときに、まず蒸着角度を液晶のプレチルトを生じさせる所定の角度に設定して斜方蒸着を行う。そして、蒸着角度をこの所定の角度より連続的に大きくして斜方蒸着を行うことにより図１０の構成を得ることができる。図１０の構成では、画素電極間の基板面上の斜方蒸着膜は蒸着角度制御により表面が傾斜するように形成される。 As shown in FIG. 9, for example, the oblique deposition layers 50, 51, and 52 may be deposited on the protective film 40 with increasing angles in order. In addition to changing the angle digitally (stepwise) as in each of the above-described embodiments, the same effect can be obtained by continuously changing from the vertical direction to the oblique direction as in the obliquely deposited film 60 of FIG. Can be obtained. That is, when forming an oblique vapor deposition film after forming a pixel electrode to be a liquid crystal modulation electrode on a semiconductor substrate, oblique vapor deposition is first performed by setting the vapor deposition angle to a predetermined angle that causes liquid crystal pretilt. . Then, the oblique deposition is performed with the deposition angle continuously larger than the predetermined angle, whereby the configuration of FIG. 10 can be obtained. In the configuration of FIG. 10, the obliquely deposited film on the substrate surface between the pixel electrodes is formed so that the surface is inclined by controlling the deposition angle.
なお、図９と図１０とは区別して示したが、図１０の例は図９の構成において非常に薄い層が連続的に積層された構成ととらえることもできる。 Although FIG. 9 and FIG. 10 are distinguished from each other, the example of FIG. 10 can also be regarded as a configuration in which very thin layers are continuously stacked in the configuration of FIG.
また、以上説明した各実施形態では反射型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置について説明したが、本発明は透過型液晶表示装置及び透過型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター装置についても適用可能である。 In each of the embodiments described above, the reflective liquid crystal display device and the liquid crystal projector device using the reflective liquid crystal display device have been described. However, the present invention is a transmissive liquid crystal display device and a liquid crystal projector using the transmissive liquid crystal display device. It can also be applied to devices.
本発明は液晶を用いて画像、文字等を表示する液晶表示装置、液晶プロジェクター装置及びリアプロジェクション装置、液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板とその製造方法に用いることができ、特に投影型の液晶表示装置、液晶プロジェクター装置、フロントプロジェクション装置及びリアプロジェクション装置に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a liquid crystal display device that displays images, characters, etc. using liquid crystal, a liquid crystal projector device and a rear projection device, an active matrix substrate used in a liquid crystal display device, and a method of manufacturing the same. It can be used for a device, a liquid crystal projector device, a front projection device, and a rear projection device.
１，２ 信号線
３-６ 画素部のスイッチングトランジスタ
７-１０ 液晶
１１-１４ 保持容量
１５,１６ 駆動線
１７ 水平のシフトレジスタ
１８ 垂直のシフトレジスタ
１９ ビデオ線
２０,２１ サンプリングスイッチ
３０、５０１ 反射電極
３１、３３、５０，５１，５２、６０、５０３ 斜方蒸着膜（斜方蒸着層）
３２ 画素間の溝部で配向膜が堆積している領域
３４ 画素間の溝部で配向膜が堆積していない領域
３５、３６、５００ 斜方蒸着時の角度
３７、５０４ 液晶
３８、５０７ 配向膜
３９、５０６ ＩＴＯ
４０ 保護膜
１０１ ランプ
１０２ リフレクター
１０３ ロッドインテグレーター
１０４ コリメーターレンズ
１０５ 偏光変換
１０６ リレーレンズ
１０７ ダイクロイックミラー
１０８ 偏光ビームスプリッター
１０9 クロスプリズム
１１０ 液晶パネル
１１１ 投影レンズ
１1２ 全反射ミラー
５０２ 画素の間のへこみ部分
５０５ ガラス
1, 2 Signal line 3-6 Switching transistor 7-10 in the pixel portion Liquid crystal 11-14 Retention capacitor 15, 16 Drive line 17 Horizontal shift register 18 Vertical shift register 19 Video line 20, 21 Sampling switch 30, 501 Reflective electrode 31, 33, 50, 51, 52, 60, 503 Obliquely deposited film (obliquely deposited layer)
32 Region where the alignment film is deposited in the groove portion between the pixels 34 Region 35, 36, 500 where the alignment film is not deposited in the groove portion between the pixels Angle 37, 504 during oblique vapor deposition Liquid crystal 38, 507 Alignment film 39, 506 ITO
40 Protective film 101 Lamp 102 Reflector 103 Rod integrator 104 Collimator lens 105 Polarization conversion 106 Relay lens 107 Dichroic mirror 108 Polarizing beam splitter 10 9 Cross prism 110 Liquid crystal panel 111 Projection lens 11 12 Total reflection mirror 502 Recessed portion 505 between pixels
Claims (11)
前記複数の画素電極の上の表面、及び、前記複数の画素電極の間で前記複数の画素電極の厚さ分前記複数の画素電極の上の表面より下に位置する画素電極間の表面に蒸着によって配置された第１の層と、前記第１の層の上に斜方蒸着によって配置された第２の層と、を有する配向膜と、
を有し、負の誘電異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板において、
前記第１の層は、その蒸着角度が前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記第２の層の蒸着角度よりも小さくなるような角度であり、その斜方蒸着方向が前記第２の層の斜方蒸着方向と略同じ方向であり、前記画素電極間の表面のうち４０％以上１００％未満の領域に配置されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。 A plurality of pixel electrodes disposed on the substrate;
Evaporation is performed on the surface above the plurality of pixel electrodes and on the surface between the plurality of pixel electrodes by the thickness of the plurality of pixel electrodes below the surface above the plurality of pixel electrodes. An alignment film comprising: a first layer disposed by: and a second layer disposed by oblique vapor deposition on the first layer;
In an active matrix substrate used in a liquid crystal display device using a liquid crystal having negative dielectric anisotropy,
The first layer has an angle of vapor deposition that causes a pretilt of the liquid crystal and is smaller than the vapor deposition angle of the second layer, and the oblique vapor deposition direction is oblique to the second layer. An active matrix substrate characterized by being disposed in a region of 40% or more and less than 100% of the surface between the pixel electrodes in a direction substantially the same as the direction of vapor deposition.
基板の上に配置された複数の画素電極の上の表面、及び、前記複数の画素電極の間で前記複数の画素電極の厚さ分前記複数の画素電極の上の表面より下に位置する画素電極間の表面に、蒸着によって第１の層を形成する第１の工程と、
前記第１の層の上に斜方蒸着によって第２の層を形成して配向膜を形成する第２の工程と、
を有し、
前記第１の工程は、蒸着角度が前記液晶のプレチルトを生じさせ且つ前記第２の層の蒸着角度よりも小さくなるような角度で、斜方蒸着方向が前記第２の層の斜方蒸着方向と略同じ方向で、前記画素電極間の表面のうち４０％以上１００％未満の領域に、蒸着によって前記第１の層を形成することを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。 In a method for manufacturing an active matrix substrate used in a liquid crystal display device using a liquid crystal having negative dielectric anisotropy,
A surface located above the plurality of pixel electrodes disposed on the substrate, and a pixel positioned below the surface above the plurality of pixel electrodes by the thickness of the plurality of pixel electrodes between the plurality of pixel electrodes A first step of forming a first layer on the surface between the electrodes by vapor deposition;
A second step of forming an alignment layer by forming a second layer on the first layer by oblique deposition;
Have
In the first step, the vapor deposition angle causes the pretilt of the liquid crystal and is smaller than the vapor deposition angle of the second layer, and the oblique vapor deposition direction is the oblique vapor deposition direction of the second layer. And forming the first layer by vapor deposition in a region of 40% or more and less than 100% of the surface between the pixel electrodes in substantially the same direction.
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