(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、この第１の基板に対向配置した透明な第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止した液晶層と、前記第１の基板上に画素に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記絶縁膜上に、前記スイッチング素子と電気的に接続する第１の金属膜を形成し、前記第１の金属膜上の所定の前記画素に対応する所定領域にフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとしてエッチングし、所定領域以外の前記第１の金属膜を除去し、しかる後、第２の金属膜を形成して、所定のエッチングを行うことにより前記画素に対応する反射電極を形成し、前記所定領域の反射電極と前記所定領域以外の反射電極との高さを異ならせたことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置の製造方法に係り、特に画素間の混色を抑制し、コントラストを向上することができるとともに、光利用率を向上することができる画素反射電極の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、屋外公衆用や管制業務用のディスプレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディスプレイ等用に、映像を大画面に表示するための投射型表示装置の要望が高まっている。
その投射型表示装置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、双方の方式とも、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルを用いた空間光変調部を用い、ＬＣＤパネルに読出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて画素単位で変調することにより投射光を得るようになっている。
【０００３】
ここに、ＬＣＤパネルは、半導体基板に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子とそのスイッチング素子によって電位が制御される画素電極を配列形成したアクティブマトリクス基板と、透明基板（ガラス基板等）に被膜形成された共通電極膜と、前記のアクティブマトリクス基板と共通電極膜の間に封止された液晶層からなり、共通電極膜と各画素電極の間の電位差を映像信号に対応させて画素電極毎に変化させ、液晶の配向を制御することで読出し光を変調するものである。
【０００４】
透過方式と反射方式の相違は、前者がアクティブマトリクス基板を透明に構成してＬＣＤパネルの透過光を投射光とするのに対し、後者がアクティブマトリクス基板の画素電極を反射電極又は誘電体ミラー膜等を介して液晶の配向を制御するための電極として構成し、ＬＣＤパネルでの反射光を投射光とする点にある。一般に、反射方式は、透過方式と比較して、液晶層にブラックストライプを設ける必要がないために液晶セル部分の開口率が大きく、また読出し光の吸収による発熱が非常に少ないことから、発光出力が大きい読出し光を照射して、より明るい映像が得られる。
【０００５】
ところで、従来、反射型カラー画像表示装置では、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応した３枚の透過型ＬＣＤパネルとその各透過光を合成する３色合成光学系を用いてカラー画像を得ていたが、装置が大型化すると共に製造コストも高くなるため、ＬＣＤパネルの各色に係る各透明画素電極をストライプ配列、モザイク配列、又はデルタ配列とし、その配列に対応させて各色のフィルタ要素を配列させた単板のカラーフィルタを設けることにより一つの光学系でカラー投射光を得られるようにした装置が提案されている。
【０００６】
以下、添付図面を参照して、反射型液晶表示装置の概略構成を説明する。
図１は、従来の反射型液晶表示装置の概略ブロック構成図である。
液晶表示装置１の空間光変調部を構成するＬＣＤ２には、画素３がマトリクス状に配置されており、画素３はＭＯＳから構成されるスイッチングトランジスタ４と保持容量５から構成されている。図１には、１画素３の等価回路（スイッチングトランジスタ４’と保持容量５’）も表示してある。
垂直アドレス回路７のゲート線１０からの信号と、水平アドレス回路６の信号により、特定の１画素３が選択され，ビデオ線８から入力された映像信号が信号線９を通し、電荷の形で保持容量５（５’）に書き込まれる。
【０００７】
図２は、図１に示される１画素分のＬＣＤパネルの概略断面構成図である。
ＬＣＤ２は、シリコン基板１１上に構成されたアクティブマトリクス回路３０（ここでは、１画素３のみ表示）と液晶２７及び対向電極２８を有している。
アクティブマトリクス回路３０には、ソース１３、ゲート１４、ドレイン１５からなるスイッチングトランジスタ４と、ポリシリコン電極１７と拡散領域６５からなる保持容量５が含まれている。ソース１３に接続するコンタクト１９は、信号線９に接続されており、ドレイン１５に接続するコンタクト１９は保持容量５の電極１７及び第１ビア２２、第２金属膜２３及び第２ビアを介して反射電極６０に接続されている。反射電極６０と対向電極２８の間には、液晶２７が封入されている。
【０００８】
動作時においては、反射電極６０と対向電極２８間には、映像信号に応じて電位差が発生し、液晶２７の光学特性を変調する。この結果、読出し光５０は、画素３毎に変調されて反射電極６０で反射されて、投射光５５となる。ここでは、光を１００％近く利用できる構造となっている。
図３は、従来のホログラムカラーフィルターを用いた反射型液晶表示装置の概略断面構成図である。
図４は、図３における反射電極部の拡大部分断面図である。
【０００９】
ここでは、反射型液晶表示装置を模式的に表示してある。図３において、読出し光５０は、ガラス基板３１に所定の角度で入射し、ホログラムカラーフィルタ４０（ここでは、各色に対応する、赤（以下、単にＲともいう）用ホログラム４１、緑（以下、単にＧともいう）用ホログラム４２、青（以下単に、Ｂともいう）用ホログラム４３より構成されている）で、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が選択的に回折され、各Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光となって、対向電極２８、液晶２７を通過し、基板１１上に形成されているアクティブマトリクス回路部３０の各ＲＧＢ画素に対応する反射電極２６に入射し反射され、投射光５５となる。
【００１０】
図４に模式的に示すように、シリコン基板１１上に形成された、スイッチングトランジスタはＲ画素用、Ｇ画素用、Ｂ画素用のスイッチングトランジスタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとなり、層間絶縁膜２４上に形成された、これらに対応するＲ画素用、Ｇ画素用、Ｂ画素用の各反射電極２６Ｒ，２６Ｇ、２６Ｂがコンタクト７０を通して接続されている。
Ｒの読出し光５０ＲはＲ画素用反射電極２６Ｒに、Ｇの読出し光５０ＧはＧ画素用反射電極２６Ｇに、Ｂの読出し光５０ＢはＢ画素用反射電極２６Ｂに、それぞれ入射する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、ホログラムカラーフィルタは、入射光を波長帯域が異なる複数の光に回折・分光し、その回折・分光された各波長帯域の光を対応した色画素位置へ選択的に集光させるカラーフィルタである。しかしながら、３層構成のホログラムカラーフィルタでは、Ｒ・Ｇ・Ｂに分けられた色成分光の集光位置を、同一平面上とすることは難しい。
【００１２】
そのため、従来の反射型液晶表示装置では、第４図に示すようにホログラムカラーフィルタからの光は、Ｇ光５０Ｇが最適になるように、反射電極２６とホログラムカラーフィルタ４０の間隔を調整する。このとき、Ｒ光５０Ｒはその集光位置より遠い位置で、Ｂ光５０Ｂはその集光位置より近い位置で、それぞれ反射電極２６Ｒ，２６Ｂに集光するが、Ｂ光５０Ｂの場合、画素の反射電極２６Ｂをはみ出して光が入射するので、隣接する画素５０Ｒ，５０Ｇにおいて、Ｂ光５０Ｂが入射するため混色をおこすという課題があった。
【００１３】
また、従来の反射型液晶表示装置のデバイス構造においては、上述の混色を抑制するためには、基板に垂直方向から見たとき、隣接する反射電極間には、所定の間隔が必要であり、その分反射電極の面積を小さくする必要があり、画素の開口率が小さくなるという課題があった。
【００１４】
そこで本発明は、上記課題を解決し、反射型液晶表示装置において、反射電極に入射する光の成分を均等にできるようにし、これにより、投射光における混色を抑制し、コントラストを良好にすると共に、画素開口率の良好な反射型液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、第１の基板と、この第１の基板に対向配置した透明な第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止した液晶層と、前記第１の基板上に画素に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記絶縁膜上に、前記スイッチング素子と電気的に接続する第１の金属膜を形成し、前記第１の金属膜上の所定の前記画素に対応する所定領域にフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとしてエッチングし、所定領域以外の前記第１の金属膜を除去し、しかる後、第２の金属膜を形成して、所定のエッチングを行うことにより前記画素に対応する反射電極を形成し、前記所定領域の反射電極と前記所定領域以外の反射電極との高さを異ならせたことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、添付図面を参照して説明する。
なお、構成要素には参照符号を付してあるが、従来例におけるものと同一のものには、同一の符号を付し、説明の煩雑さを避けて、その説明を省略している。
【００１９】
＜実施例１＞
図５は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例における反射電極部近傍を示す部分断面図である。
図５には示されていない、読出し光５０、投射光５５、対向電極２８、ホログラムカラーフィルター４０、ガラス基板３１などは、図３に示されるものと同様であるので説明を省略する。
【００２０】
図５に示すように、例えばシリコン基板１１上には、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチングトランジスタ４Ｒ，４Ｇ、４Ｂ（以下、単にＭＯＳＦＥＴ、スイッチング素子ともいう）が形成されている。スイッチング素子４ＲはＲ光に、スイッチング素子４ＧはＧ光に、スイッチング素子４ＢはＢ光にそれぞれ対応するものである。
【００２１】
これらのスイッチング素子を蔽って、層間絶縁膜が形成されているが、この膜の厚さは、各色に対応して異なっており、すなわち、スイッチング素子４Ｒに対応する層間絶縁膜１５０Ｒは厚く、スイッチング素子４Ｇに対応する層間絶縁膜１５０Ｇは中間の厚さであり、スイッチング素子４Ｂに対応する層間絶縁膜１５０Ｂは、薄く形成されており、これらの厚さは、それぞれの層間絶縁膜１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂ上に形成される反射電極１５３Ｒ，１５３Ｇ，１５３Ｂに集光する各Ｒ光５０Ｒ，Ｇ光５０Ｇ，Ｂ光５０Ｂが最適に集光するように設定されている。従って、各反射電極に入射する光が反射電極よりはみ出して隣の反射電極に入射することが無く、投射光の混色を防止することができる。
【００２２】
なお、ここで、各層間絶縁膜１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂの中には、読出し光がスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ、４Ｂに到達しないように第２金属膜（遮光層）２３が形成されている。各反射電極１５３Ｒ，１５３Ｇ，１５３Ｂは、各コンタクト１５２Ｒ，１５２Ｇ，１５２Ｂを介してそれぞれスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのドレインに接続されている。反射電極１５３Ｒ，１５３Ｇ，１５３Ｂ上には、保護絶縁膜１５１が形成されており、その上面は平坦に研磨されている。この保護絶縁膜１５１と対向電極２８の間に、液晶２７が封入されている。
【００２３】
図６は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例における画素部の部分上面図である。
ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する画素が、周期的に配列されており、対応する反射型電極１５３Ｒ，１５３Ｇ，１５３Ｂは、入射する光が最適になるようにその高さを変えて配置されている。
【００２４】
次に、上記に説明した本発明の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。
（第１の製造方法）
図７は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第１例を示す概略工程図である。
まず、公知の方法により、図７の（ａ）に示すように、シリコン基板１１上にスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを作成し、アルミからなる第２金属膜２３までを公知のように作成し、さらにＳｉＯ２からなる５００ｎｍ程度の厚さを有する第３層間絶縁膜７１を作成する。このとき、ＣＭＰ等を用いて第３層間絶縁膜７１の表面を研磨して、平坦にしておく。
【００２５】
次に、図７の（ｂ）に示すように、ホログラムカラーフィルターの集光焦点が一番長い色に対応する画素（この場合、Ｂ光に対応する画素）の第３ビア７２とアルミからなる５００ｎｍ程度の厚さを有する所定形状の反射電極７３を形成する。このときＲとＧに対応する画素の反射電極までを接続するための金属配線も一緒に形成しておく。このとき、Ｂ用の反射電極１５３Ｂの幅は、後に作成する隣接のＧ用とＲ用の反射電極と、基板１１の垂直方向から見たときオーバラップするような寸法で配置する。また、Ｇ用及びＲ用の金属配線は遮光膜を兼ねるように配置する。
【００２６】
次に、図７の（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２からなる例えば３００ｎｍ程度の厚さを有する第４層間絶縁膜７４を形成する。このときの第４層間絶縁膜７４の膜厚は、ホログラムカラーフィルターの集光焦点距離の１番目と２番目に長い距離の差（すなわち、Ｇ光とＢ光に対する集光焦点距離の差）に設定する。このとき、ＣＭＰ等を用いて第４層間絶縁膜７４の表面を研磨し、平坦にしておく。その後、ホログラムカラーフィルターの集光焦点が２番目と３番目に長い色に対応する画素（この場合、ＲとＧに対応する画素）の第４ビア７５とアルミからなる５００ｎｍ程度の厚さを有する所定形状の第４金属膜（Ｇ用は反射電極となる）７６を形成する。
【００２７】
次に、図７の（ｄ）に示すように、例えば３００ｎｍ程度の厚さを有する第５層間絶縁膜７７を形成する。このときの第５層間絶縁膜７７の膜厚は、ホログラムカラーフィルターの集光焦点距離の２番目と３番目に長い距離の差（すなわち、Ｒ光とＧ光に対する集光焦点距離の差）に設定する。このとき、ＣＭＰ等を用いて第５層間絶縁膜７７の表面を研磨し、平坦にしておく。
【００２８】
その後、ホログラムカラーフィルターの集光焦点が１番短い色に対応する画素（この場合、Ｒに対応する画素）の第５ビアとアルミからなる５００ｎｍ程度の厚さを有する所定形状の第５金属膜（反射電極）７９を形成する。このとき、Ｒ用の反射電極７９の幅は、隣接のＧ用の反射電極７６とＢ用の反射電極７３と、基板の垂直方向から見たときオーバラップするような寸法で配置する。
最後にＳｉＯ２からなる３００ｎｍ程度の厚さを有する保護絶縁膜８０を形成し、この表面をＣＭＰ等で研磨して平坦にし、液晶封止前のデバイス構造を得る。
【００２９】
なお、最終的に、ＲＩＥエッチングなどの異方性エッチングにより、各反射電極上の酸化膜をエッチングして除去してもよい。この場合、基板に水平方向に各反射電極のアルミがオーバラップしているため、酸化膜の異方性エッチングを行えば、各色の反射電極上の酸化膜のみ除去できる。このような構造の場合、各色に対応した反射電極により、液晶に直接電圧を印加することができる。
【００３０】
以上のように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する反射電極７９，７６，７３の高さ方向の位置を、それぞれ変えることにより、各色に対するホログラムカラーフィルターの集光焦点に合わせることができる。
なお、本製造方法の場合、ＧとＢに対応する画素の反射電極上には酸化膜（ＳｉＯ２）である層間絶縁膜が形成されるがＳｉＯ２は透明膜であるため、入射光が遮光されることはない。又、反射電極上に保護絶縁膜を形成し、この表面をＣＭＰなどで平坦にする場合は、液晶側のデバイス表面を、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する各画素に対して平坦にすることができるため、液晶のディスクリネーションなどを防ぐことが出来るメリットがある。
【００３１】
なお、従来のデバイス構造の場合を図８、図１０に示す。
図８は、従来例の反射型液晶表示装置のにおける反射電極近傍を示す部分断面図である。図１０は、従来例の反射型液晶表示装置における反射電極部の部分上面図である。
従来においては、図８、図１０に示すように、反射電極２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ間には、間隔ｄが必要であり、このためこの間隔ｄの分だけ、画素の開口率（すなわち、反射電極の占める割合）を低下させる必要があった。
【００３２】
一方、本発明のデバイス構造の場合を、図９、図１１に示す。
図９、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例の応用例における反射電極近傍を示す部分断面図である。図１１は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例における反射電極部の部分上面図である。
しかるに、上述の本実施例における第１の製造法によれば、反射電極１５７Ｒ，１５７Ｇ，１５７Ｂを、基板１１に垂直な方向から見たときオーバラップして配置しているので、反射電極１５７Ｒ，１５７Ｇ，１５７Ｂ間の間隔をなくすことができ、画素開口率（すなわち、反射電極の占める割合）を１００％にすることができる。
【００３３】
（第２の製造方法）
図１２は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第２例を示す概略工程図である。
まず、図１２の（ａ）に示すように、図７の（ａ）に示したのと同様に、シリコン基板１１上にスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを作成し、第２金属膜（遮光層になる）２３までを形成する。ここで、スイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ間はフィールド酸化膜１６で分離絶縁されている。スイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを蔽って、ＳｉＯ２からなる第１層間絶縁膜１８が形成されており、この第１層間絶縁膜１８の所定の位置に、導電性のコンタクト１９が形成されており、コンタクト１９はスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのソース及びドレインと接続されている。
【００３４】
この第１層間絶縁膜１８上に、所定形状の第１金属膜２０が形成されている。さらに、この第１金属膜２０を覆ってＳｉＯ２からなる第２層間絶縁膜２１が形成されており、この第２層間絶縁膜２１の所定位置に、第１金属膜２０と接続する導電性の第１ビア２２が形成されている。さらに、この第２層間絶縁膜２１上には、所定形状の第２金属膜２３が形成されており、この第２金属膜２３を蔽って、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２９Ｒを例えば１μｍの厚さで形成する。このとき、ＣＭＰ等を用いて層間絶縁膜２９Ｒの表面を研磨して平坦にしておく。
【００３５】
次に、図１２の（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２９上に、フォトレジストを塗布する。所定の処理を行い、ホログラムカラーフィルターを構成するホログラムの集光焦点が短い色に対応する画素（この場合、Ｒ光に対応する画素）の部分にフォトレジスト３２を形成し、これをマスクとして、層間絶縁膜２９Ｒを所定の深さ例えば０．３μｍ程度エッチングする。その後、フォトレジスト３２を除去する。これにより、ホログラムの集光焦点の長い色に対応する画素（この場合、Ｇ光とＢ光に対応する各画素）の部分の層間絶縁膜２９Ｒが薄くされ、層間絶縁膜２９Ｇが得られる。
【００３６】
次に、図１２の（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２９Ｒ、２９Ｇ上にフォトレジストを塗布し、所定の処理を行い、ホログラムカラーフィルターを構成するホログラムの集光焦点が短い色及び次に長い色に対応する画素（この場合、Ｒ光及びＧ光に対応する画素）の部分にフォトレジスト３３を形成し、これをマスクとして、層間絶縁膜２９Ｇを所定の深さ例えば０．３μｍ程度エッチングする。その後、フォトレジスト３３を除去する。これにより、ホログラムの集光焦点の長い色に対応する画素（この場合、Ｂ光に対応する各画素）の部分の層間絶縁膜２９Ｇが薄くされ、層間絶縁膜２９Ｂが得られる。
【００３７】
次に、図１２の（ｄ）に示すように、このあとは、公知の通常のプロセスと同様に、第２ビア７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂをフォトリソグラフィ、エッチングにより形成する。この上に、５００ｎｍ程度の厚さのアルミ膜を形成し、所定形状に加工して、反射電極６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂを形成し、液晶封止前のデバイス構造を得る。
【００３８】
以上のように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する反射電極６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂの高さ位置を、それぞれ変えることにより、各色に対するホログラムの集光焦点に合わせることができる。
なお、このデバイス構造のまま用いても良いし、反射電極の上にさらにＳｉＯ２からなる保護膜を形成し、その表面を研磨して平坦としたものを用いても良い。
【００３９】
（第３の製造方法）
図１３は、本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第３例を示す概略工程図である。
まず、図１３（ａ）に示すように、図７の（ａ）及び図１２の（ａ）に示したのと同様に、シリコン基板１１上にスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを作成し、アルミからなる第２金属膜２３までを公知のように作成し、さらにＳｉＯ2からなる５００ｎｍ程度の厚さを有する第３層間絶縁膜８１を作成する。このとき、ＣＭＰ等を用いて第３層間絶縁膜８１の表面を研磨して、平坦にしておく。
次に、図１３の（ｂ）に示すように、第３ビアを例えばプラグ工程を用いて、埋め込みを行う。
【００４０】
次に、図１３の（ｃ）のように、例えばアルミニウムからなる３００ｎｍ程度の厚さの金属膜を成膜し、これにフォトレジストを塗布し、ホログラムカラーフィルターの集光焦点が１番短い色に対応する画素（この場合、Ｒ光に対応する画素）の部分のフォトレジスト３４をマスクとして、フォトリソグラフィを用いて所定形状の第３金属膜８３を形成する。その後、フォトレジスト３４を除去する。ここで、第３金属膜８３の厚さは、ホログラムカラーフィルターの集光焦点距離の２番目と３番目に長い距離の差（すなわち、Ｒ光とＧ光に対する集光焦点距離の差）に設定した。
【００４１】
次に、図１３の（ｄ）に示すように、例えばアルミニウムからなる３００ｎｍ程度の厚さの金属膜を成膜し、これにフォトレジストを塗布し、ホログラムカラーフィルターの集光焦点が１番目と２番目に長い光に対応する画素（この場合、Ｇ光及びＢ光に対応する画素）の部分のフォトレジスト３５をマスクとして、フォトリソグラフィを用いて所定形状の第４金属膜８４を形成する。その後、フォトレジスト３５を除去する。ここで、第４金属膜８４の厚さは、ホログラムレンズの集光焦点距離の１番目と２番目に長い距離の差（すなわち、Ｇ光とＢ光に対する集光焦点距離の差）に設定した。
【００４２】
次に、図１３の（ｅ）に示すように、例えばアルミニウムからなる３００ｎｍ程度の厚さの金属膜を形成し、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィを用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の反射電極を形成すべき部分以外の金属膜を除去し、Ｒ用の反射電極８６、Ｇ用の反射電極８７、およびＢ用の反射電極８５を形成する。これにより、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用に対応する画素の反射電極８６、８７、８５は、それぞれ３００ｎｍの高さの違いをもって形成され、液晶封止前のデバイス構造を得る。
【００４３】
以上のように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する反射電極８６，８７，８５の厚さを、それぞれ変えることにより、各色に対するホログラムカラーフィルターの集光焦点に合わせることができる。
なお、この封止前のデバイス構造のまま用いても良いし、反射電極の上にさらにＳｉＯ２膜からなる保護膜を形成し、その表面を研磨して平坦としたものを用いても良い。
【００４４】
＜実施例２＞
図１４は、本発明による反射型液晶表示装置の第２実施例を示す概略断面構成図である。
図１５は、図１４における反射電極部の拡大部分断面図である。
ホログラムカラーフィルターを使用した反射型液晶表示装置として、１枚のホログラムからなるホログラムカラーフィルター４５を使用して、読み出し光５１を対応波長帯域成分に分けて入射し、それぞれの入射角度をＲ、Ｇ、Ｂ用に変えて、色成分光を対応する各画素に集光させる反射型液晶表示装置も一般的に知られている。
このような反射型液晶表示装置においても、３層構成のホログラムカラーフィルタの時と同様にＲ、Ｇ、Ｂの各色成分光を同一平面上の各画素に集光させることは難しい。
【００４５】
これに対して、本実施例においては、ある特定の画素に対応する反射電極のみの高さ位置を低くして、ホログラムカラーフィルタ４５で回折・集光された光に対して画素の反射電極高さが最適になるように設定することが出来る。
ここでは、例えばシリコン基板１１上には、スイッチング素子４Ｒ，４Ｇ、４Ｂが形成されている。スイッチング素子４ＲはＲ光に、スイッチング素子４ＧはＧ光に、スイッチング素子４ＢはＢ光にそれぞれ対応するものである。
【００４６】
これらのスイッチング素子を蔽って、層間絶縁膜が形成されているが、この膜の厚さは、Ｒ光とＢ光に対応する層間絶縁膜９１Ｒ，９１Ｂと、Ｇ光に対応する層間絶縁膜９１Ｇとでは、異なるものとなっている。これらの厚さは、それぞれの層間絶縁膜９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂ上に形成される反射電極９２Ｒ，９２Ｇ，９２Ｂに集光する各Ｒ光５１Ｒ，Ｇ光５１Ｇ，Ｂ光５１Ｂが最適に集光するように設定されている。従って、各反射電極に入射する光が反射電極よりはみ出して隣接する反射電極に入射することが無く、投射光の混色を防止することができる。
【００４７】
なお、ここで、各層間絶縁膜９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂの中には、読出し光がスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに到達しないように第２金属（遮光層）２３が形成されている。各反射電極９２Ｒ，９２Ｇ，９２Ｂは、各コンタクト９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂを介してそれぞれスイッチング素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのドレインに接続されている。反射電極９２Ｒ，９２Ｇ，９２Ｂ上には液晶３７が封入されている。
【００４８】
この場合においても、図９、図１１に示すように、反射電極を基板垂直方向から見たときにオーバラップして配置することにより、反射電極間の間隔をなくすことができ、画素開口率（すなわち、反射電極の占める割合）を１００％にすることができる。
【００４９】
＜実施例３＞
図１６は、反射型液晶表示装置における液晶ギャップが変化した場合の影響を説明するための液晶表示装置の概略断面構成図である。
基板１１上に形成されたアクティブマトリクス回路部９５と各Ｒ、Ｇ、Ｂ光に対応する画素の反射電極９６が形成されており、この反射電極９６と対向電極９８間には液晶９７が封入されており、対向電極９８にはカラーフィルター９９及びガラス基板１００が積層されている。このとき、図１６に図示するように、例えば、左端の液晶の厚さｌ１と右端の液晶の厚さｌ２が異なると（空間的には、反射電極９６と対向電極９８が平行に配置されていない状態である）、入射光５２によるガラス面反射光５７と反射電極反射光５８の光路差が左端と右端で異なってくる（どの場所でも異なる）ので、これにより、ガラス面反射光５７と反射電極反射光５８干渉し合う場所ができるため、フリンジ（干渉縞）が発生する。
【００５０】
図１７は、本発明による反射型液晶表示装置の第３実施例を示す概略断面構成図である。
図１８は、本発明による反射型液晶表示装置の第３実施例における画素配列の例を示す上面図である。
上述のフリンジの対策としては、図１７に示すように、反射電極１０１は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する画素の組を１単位として、交互に反射電極の高さを変えることにより、フリンジを解消できる。このとき、組単位の反射電極の高さの違いは、例えば液晶中でのグリーン光の往復で半波長分の光路差（片側１／４波長）（９０ｎｍ）に設定する。
さらに、反射電極間の高さを変える距離は、例えば、（グリーン光の液晶中での波長の倍数）＋（液晶中でのグリーン光の往復で半波長分の光路差（片側１／４波長））であれば、隣接する反射電極の高さは任意に設定することができる。
【００５１】
図１８には、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する画素の組を１単位として、交互に反射電極の高さを変える場合の配列の例を示してある。ここで、反射電極の高さが高い画素の組単位と反射電極の高さが低い画素の組単位は、全画素の単位数で１：１の割合で設定することが重要である。
図１８の（ａ）に示すように、横方向のストライプパターン、（ｂ）に示すような縦方向のストライプパターン、（ｃ）に示すような千鳥パターン、（ｄ）に示すような１画素の反射電極の半分で高低をつけるパターンなどが適用される。
【００５２】
なお、反射電極の高さが高い画素の組単位と反射電極の高さが低い画素の組単位は、Ｒ、Ｇ，Ｂの各々が全画素の単位数で１：１の割合で設定すれば、Ｒ，Ｇ、Ｂに対応する画素の組を１単位としなくてもよい。この場合、図９、図１１に示すように高さの異なる反射電極を、基板に垂直な方向から見たときオーバラップするように、すなわち、基板に水平方向にオーバラップさせて、反射電極間隔をなくし、画素開口率を拡大することと組み合わせることができる。
【００５３】
以上のことは、Ｒ専用ＬＣＤパネル、Ｇ専用ＬＣＤパネル、Ｂ専用ＬＣＤパネルの３枚を使用して、色合成プリズムによって合成し、レンズを通してスクリーンに投射する３板方式にも応用できる。
図２１は、３板方式による反射型液晶表示装置の投射光学系を示す構成図である。
光源１６１からの光を、特定波長領域の光だけを反射するダイクロイックミラー１６３、１６４で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光に分離し、３枚の反射型液晶パネル１６２Ｒ，１６２Ｇ，１６２Ｂにそれぞれ入射する。各反射型液晶パネル１６２Ｒ，１６２Ｇ，１６２Ｂで反射された光は、色合成プリズム１６６で合成された後、投射レンズ１６９を通してスクリーン１７０に投射される。
【００５４】
図２１に示す３板方式の反射型液晶表示装置の場合においても、各色の反射型液晶パネル１６２Ｒ，１６２Ｇ，１６２Ｂでは、上述したように、液晶ギャップが変化してしまうと、フリンジが発生してしまう。
図２２は、３板方式による反射型液晶表示装置中のＲ用反射型液晶表示装置における反射電極部近傍を示す部分断面図である。
図２２に示すように、例えば、反射電極１８０の高さと隣接の反射電極１８０’の高さを交互に変えることによって、フリンジの発生を防止できる。これを、各色に対応する液晶パネルに適応することができる。
【００５５】
この３板方式の場合、各色パネルの反射電極の高さと隣接の反射電極の高さを、液晶中における各色の光の往復で半波長分の光路差（片側１／４波長）に設定することにより、単一光の波長のみでなく、各々のパネルに適応したフリンジ抑制にも対応することができる。
【００５６】
さらに、各色パネルの反射電極の高さと隣接の反射電極の高さの差は、（各色パネルに対応して入射する光の液晶中での波長の倍数）＋（液晶中での各色光の往復で半波長分の光路差（片側１／４波長））であれば、隣接する反射電極の高さは任意に設定することができる。
この場合も、反射電極の高さが高い画素の組単位と反射電極の高さが低い画素の組単位は、全画素の単位数で１：１の割合に設定することが重要である。
【００５７】
図２３は、３板方式による反射型液晶表示装置中のＲ用反射型液晶表示装置における反射電極部の部分上面図である。
図２３に示すように、反射電極１８０，１８０’を、基板１１に垂直方向から見たときにオーバラップするように、すなわち基板１１と水平方向に反射電極間隔をなくすことと組み合わせることができる。こうすることにより、画素開口率をほぼ１００％にして、フリンジを解消することができる。
【００５８】
＜実施例４＞
図１９は、本発明による反射型液晶表示装置の第４実施例を示す概略断面構成図である。
反射型液晶表示装置において、カラーフィルタアレイ１０９に対しマイクロレンズアレイ１１０を適用した場合を説明する。反射型液晶表示装置は、ガラス基板１１１上にＲ・Ｇ・Ｂのカラーフィルタアレイ１０９を有し、カラーフィルタアレイ１０９上には光利用効率を向上させるためにマイクロレンズアレイ１１０が形成されている。ここで、マイクロレンズアレイ１１０は、入射する平行光５３が反射電極１０６上でほぼ焦点を結ぶ曲率に成形されている。また画素間の迷光を遮断するためのブラックマトリクス１１２がカラーフィルタアレイ１０９の各色間に形成してある。
【００５９】
なお、基板１１上にはアクティブマトリクス回路部１０５と反射電極１０６が積層されており、反射電極１０６と対向電極１０８間には液晶１０７が封入されており、対向電極１０８上にはカラーフィルタアレイ１０９、マイクロレンズアレイ１１０、及びガラス基板１１１が順次配置されている。
このような反射型液晶表示装置においても、上述したホログラムカラーフィルタの時と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分光を同一平面上の対応する各画素の反射電極に均一に集光させることは難しい。
【００６０】
そこで、上述した第５図、第１５図に示したように、ある特定の光に対応する画素の反射電極の高さ位置を低くしたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ光に対応する画素の反射電極の高さ位置を変えて、マイクロレンズアレイ１１０で集光された光に対して画素の反射電極高さが最適になるように設定する。
【００６１】
＜実施例５＞
図２０は、本発明による反射型液晶表示装置の第５実施例を示す概略断面構成図である。
反射型液晶表示装置において、マイクロレンズアレイを適用した場合について説明する。
ガラス基板１２１上にマイクロレンズアレイ１１９を有し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の入射光をそれぞれ変化させ、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の入射光をそれぞれに対応する画素に集光させる反射型液晶表示装置が一般的に知られている。
【００６２】
なお、基板１１上にはアクティブマトリクス回路部１１５と反射電極１１６が積層されており、反射電極１１６と対向電極１１８間には液晶１１７が封入されており、対向電極１１８上にはカラーフィルタアレイ１１９とガラス基板１２１が順次配置されている。
このような反射型液晶表示装置においても、上述のホログラムカラーフィルタの時と同様にＲ、Ｇ、Ｂの各色成分光を同一平面上の対応する画素の反射電極に均一に集光させることは難しい。
【００６３】
そこで、上述した第５図、第１５図に示したように、ある特定の光に対応する画素の反射電極の高さ位置を低くしたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ光に対応する画素の反射電極の高さ位置を変えて、マイクロレンズアレイ１１９で集光された光に対して画素の反射電極高さが最適になるように設定する。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の反射型液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と、この第１の基板に対向配置した透明な第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止した液晶層と、前記第１の基板上に画素に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、前記絶縁膜上に、前記スイッチング素子と電気的に接続する第１の金属膜を形成し、前記第１の金属膜上の所定の前記画素に対応する所定領域にフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクとしてエッチングし、所定領域以外の前記第１の金属膜を除去し、しかる後、第２の金属膜を形成して、所定のエッチングを行うことにより前記画素に対応する反射電極を形成し、前記所定領域の反射電極と前記所定領域以外の反射電極との高さを異ならせたことにより、反射電極に入射する光の成分を均等にできるようにし、これにより、投射光における混色を抑制し、コントラストを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反射型液晶表示装置の概略ブロック構成図である。
【図２】図１に示される１画素分のＬＣＤパネルの概略断面構成図である。
【図３】従来のホログラムカラーフィルターを用いた反射型液晶表示装置の概略断面構成図である。
【図４】図３における反射電極部の拡大部分断面図である。
【図５】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例における反射電極部近傍を示す部分断面図である。
【図６】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例における画素部の部分上面図である。
【図７】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第１例を示す概略工程図である。
【図８】従来例の反射型液晶表示装置のにおける反射電極近傍を示す部分断面図である。
【図９】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例の応用例における反射電極近傍を示す部分断面図である。
【図１０】従来例の反射型液晶表示装置における反射電極部の部分上面図である。
【図１１】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例の応用例における反射電極部の部分上面図である。
【図１２】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第２例を示す概略工程図である。
【図１３】本発明による反射型液晶表示装置の第１実施例を得るための製造工程の第３例を示す概略工程図である。
【図１４】本発明による反射型液晶表示装置の第２実施例を示す概略断面構成図である。
【図１５】図１４における反射電極部の拡大部分断面図である。
【図１６】反射型液晶表示装置における液晶ギャップが変化した場合の影響を説明するための液晶表示装置の概略断面構成図である。
【図１７】本発明による反射型液晶表示装置の第３実施例を示す概略断面構成図である。
【図１８】本発明による反射型液晶表示装置の第３実施例における画素配列の例を示す上面図である。
【図１９】本発明による反射型液晶表示装置の第４実施例を示す概略断面構成図である。
【図２０】本発明による反射型液晶表示装置の第５実施例を示す概略断面構成図である。
【図２１】３板方式による反射型液晶表示装置の投射光学系を示す構成図である。
【図２２】３板方式による反射型液晶表示装置中のＲ用反射型液晶表示装置における反射電極部近傍を示す部分断面図である。
【図２３】３板方式による反射型液晶表示装置中のＲ用反射型液晶表示装置における反射電極部の部分上面図である。
【符号の説明】
１…液晶表示装置、２…ＬＣＤパネル、３…画素、４…スイッチングトランジスタ、５…保持容量、６…水平アドレス回路、７…垂直アドレス回路、８…ビデオ線、９…信号線、１０…ゲート線、１１…基板、１２…ウエル、１３…ソース、１４…ゲート、１５…ドレイン、１６…フィールド酸化膜、１７…ポリシリコン電極、１８…第１層間絶縁膜、１９…コンタクト、２０…第１金属膜、２１…第２層間絶縁膜、２２…第１ビア、２３…第２金属膜（遮光層）、２４…第３層間絶縁膜、２５…第２ビア、２６…第３金属膜（反射電極）、２７…液晶、２８…対向電極、２９…層間絶縁膜、２９Ｒ…層間絶縁膜、２９Ｇ…層間絶縁膜、２９Ｂ…層間絶縁膜、３０…アクティブマトリクス回路部、３１…ガラス基板、３２…フォトレジスト、３３…フォトレジスト、３４…フォトレジスト、３５…フォトレジスト、３７…液晶、３８…対向電極、４０…ホログラムカラーフィルター、４１…Ｒ用ホログラム、４２…Ｇ用ホログラム、４３…Ｂ用ホログラム、４５…ホログラムカラーフィルター、５０…読出し光、５０Ｒ…読出し光、５０Ｇ…読出し光、５０Ｂ…読出し光、５１…読出し光、５２…読出し光、５３…読出し光、５４…読出し光、５５…投射光、５５Ｒ…投射光、５５Ｇ…投射光、５５Ｂ…投射光、５６…投射光、５７…ガラス面反射光、５８…反射電極反射光、６０Ｒ…反射電極、６０Ｇ…反射電極、６０Ｂ…反射電極、６１…ガラス基板、７０Ｒ…第２ビア、７０Ｇ…第２ビア、７０Ｂ…第２ビア、７１…第３層間絶縁膜、７２…第３ビア、７３…第３金属膜（Ｂ反射電極）、７４…第４層間絶縁膜、７５…第４ビア、７６…第４金属膜（Ｇ反射電極）、７７…第５層間絶縁膜、７８…第５ビア、７９…第５金属膜（Ｒ反射電極）、８０…保護絶縁膜、８１…第３層間絶縁膜、８２…第３ビア、８３…第３金属膜、８４…第４金属膜、８５…第５金属膜（Ｂ反射電極）、８６…Ｒ反射電極、８７…Ｇ反射電極、９０…アクティブマトリクス回路部、９１Ｒ…層間絶縁膜、９１Ｇ…層間絶縁膜、９１Ｂ…層間絶縁膜、９２…反射電極、９３…ビア、９５…アクティブマトリクス回路部、９６…反射電極、９７…液晶、９８…対向電極、９９…ホログラムカラーフィルター、１００…ガラス基板、１０１…反射電極、１０５…アクティブマトリクス回路部、１０６…反射電極、１０７…液晶、１０８…対向電極、１０９…カラーフィルタアレイ、１１０…マイクロレンズアレー、１１１…ガラス基板、１１２…ブラックマトリクス、１１５…アクティブマトリクス回路部、１１６…反射電極、１１７…液晶、１１８…対向電極、１１９…マイクロレンズアレー、１２１…ガラス基板、１５０Ｒ…層間絶縁膜、１５０Ｇ…層間絶縁膜、１５０Ｂ…層間絶縁膜、１５１…保護絶縁膜、１５２Ｒ…コンタクト、１５２Ｇ…コンタクト、１５２Ｂ…コンタクト、１５３Ｒ…反射電極、１５３Ｇ…反射電極、１５３Ｂ…反射電極ア、１５４…層間絶縁膜、１５５…層間絶縁膜、１５６Ｒ…コンタクト、１５６Ｇ…コンタクト、１５６Ｂ…コンタクト、１５７Ｒ…コンタクト、１５７Ｇ…コンタクト、１５７Ｂ…コンタクト、１６０…３板式反射型液晶表示装置、１６１…光源、１６２Ｒ…液晶表示パネル、１６２Ｇ…液晶表示パネル、１６２Ｂ…液晶表示パネル、１６３…ダイクロイックミラー、１６４…ダイクロイックミラー、１６５Ｒ…ＰＢＳ、１６５Ｇ…ＰＢＳ、１６５Ｂ…ＰＢＳ、１６６…色合成プリズム、１６７…ミラー、１６８…ミラー、１６９…投射レンズ、１７０…スクリーン、１８０…反射電極、１８０’…反射電極、１８１…層間絶縁膜、１８２…層間絶縁膜。
【図１】
0003550656.tif 000002
【図２】
0003550656.tif 000003
【図３】
0003550656.tif 000004
【図４】
0003550656.tif 000005
【図５】
0003550656.tif 000006
【図６】
0003550656.tif 000007
【図７】
0003550656.tif 000008
【図８】
0003550656.tif 000009
【図９】
0003550656.tif 000010
【図１０】
0003550656.tif 000011
【図１１】
0003550656.tif 000012
【図１２】
0003550656.tif 000013
【図１３】
0003550656.tif 000014
【図１４】
0003550656.tif 000015
【図１５】
0003550656.tif 000016
【図１６】
0003550656.tif 000017
【図１７】
0003550656.tif 000018
【図１８】
0003550656.tif 000019
【図１９】
0003550656.tif 000020
【図２０】
0003550656.tif 000021
【図２１】
0003550656.tif 000022
【図２２】
0003550656.tif 000023
【図２３】
0003550656.tif 000024