(57)【要約】【課題】  光リークを低減してフリッカや焼き付きを低減することができると共に、画素電極間の段差を少なくして配向膜を均一に成膜することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  所定の厚さの反射型の画素電極４と該画素電極に接続されたスイッチング素子Ｔｒとを有する複数の画素を半導体基板上にマトリクス状に配列してなる第１の基板３７と、共通になされた対向電極３８が形成された透明な第２の基板４０と、前記第１及び第２の基板とを前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に封止される液晶ＬＣと、を備えた液晶表示装置において、前記画素電極は、所定の間隙を隔てて縦横にアレイ状に配列されており、前記間隙には絶縁膜５０を介して間隙用遮光膜５２が設けられている。【選択図】  図１
2006330526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さの反射型の画素電極と該画素電極に接続されたスイッチング素子とを有する複数の画素を半導体基板上にマトリクス状に配列してなる第１の基板と、
共通になされた対向電極が形成された透明な第２の基板と、
前記第１及び第２の基板とを前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に封止される液晶と、
を備えた液晶表示装置において、
前記画素電極は、所定の間隙を隔てて縦横にアレイ状に配列されており、前記間隙には絶縁膜を介して間隙用遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記間隙用遮光膜は、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの金属の窒化物よりなる群より選択される１以上よりなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
所定の厚さの反射型の画素電極と該画素電極に接続されたスイッチング素子とを有する複数の画素を半導体基板上にマトリクス状に配列してなる第１の基板と、
共通になされた対向電極が形成された透明な第２の基板と、
前記第１及び第２の基板とを前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に封止される液晶と、
を備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記スイッチング素子が形成された前記半導体基板上に縦横に所定の間隙を隔てて所定の厚さの反射型の複数の画素電極を形成する工程と、
前記半導体基板の表面全体に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の全面に間隙用遮光膜を形成する工程と、
前記間隙を埋め込むように前記間隙用遮光膜の全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記間隙内に前記間隙用遮光膜を残留させるように前記画素電極上の、第２の絶縁膜及び間隙用遮光膜を除去して第１の基板を形成する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に液晶を封止する工程と、
よりなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の液晶表示装置とその製造方法に係り、特に、光リークを低減させてフリッカや焼き付きを防止すると共に、配向膜を均一に成膜できるためにコントラストを向上させることができる反射型の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、或いは投射プロジェクタ等のように、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）、すなわち液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置に読み出し光を入射させ、その入射光を画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。ここに液晶表示装置は、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、光透過性基板（ガラス基板等）に被膜形成された対向電極と、前記のアクティブマトリクス基板と共通電極との間に封止された液晶からなり、対向電極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み出し光を変調するものである。
【０００３】
ところで、液晶表示装置には、透過型と反射型のものが知られているが、透過型の液晶表示装置と異なって、反射型の液晶表示装置は読み出し光を１００％近く利用できることから、高輝度と高解像度（高精細）が得られる構造となっている。ここで反射型の液晶表示装置を例にとって説明する。
図５は一般的な反射型の液晶表示装置を示すブロック構成図、図６は反射型の液晶表示装置の１つの画素の部分を示す回路構成図、図７は従来の反射型の液晶表示装置の１つの画素を示す断面図、図８は画素電極間の間隙における配向膜の成膜分布状態を説明するための拡大図であり、図７中のＡ部を拡大して示している。
【０００４】
図５に示すように、この液晶表示装置は、半導体基板２上に、複数の列信号電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄｉが並行して配置されており、これら各列信号電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄｉと直交する方向に複数の行走査電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…Ｇｊが配置されている。尚、以降、符号Ｄ１〜Ｄｉをまとめて符号Ｄと表し、符号Ｇ１〜Ｇｊをまとめて符号Ｇと表す場合がある。各列信号電極Ｄと行走査電極Ｇの交差部は画素Ｐｘとなり、この画素Ｐｘは、図６に示すように反射型の画素電極４と、これに接続される例えばＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子Ｔｒと、保持容量Ｃとを含み、マトリクス状に配置されることになる。
【０００５】
列信号電極駆動回路１００は水平シフトレジスタ１０１及び複数のビデオスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…Ｓｉからなるスイッチ群により構成されている。各ビデオスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…Ｓｉの入力側は、画像信号Ｖｉｄｅｏが供給される画像信号供給配線Ｌに共通に接続され、出力側は、各々対応する列信号電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄｉに接続されている。また、各ビデオスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…Ｓｉの制御信号には、水平シフトレジスタ１０１の出力が接続されている。
このような構成の列信号電極駆動回路１００では、図示しない駆動タイミングパルス発生回路より供給される水平スタート信号及び水平クロックにより水平シフトレジスタ１０１が駆動され、水平シフトレジスタ１０１からの出力パルスにて各アナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…Ｓｉを順次オン状態にすることにより、１水平期間の画像信号Ｖｉｄｅｏを順次列信号電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄｉにサンプリングする。
【０００６】
一方、行走査電極駆動回路１０２は、全表示行数に相当する段数を有する垂直シフトレジスタを含んで構成されている。この垂直シフトレジスタは、図示しない駆動タイミングパルス発生回路より供給される垂直スタート信号及び水平期間に同期した垂直シフトクロックにより駆動され、各行走査電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…Ｇｊに対して１水平期間毎（行毎）に順次走査パルスを出力する。
その結果、各行走査電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…Ｇｊに接続したスイッチング素子Ｔｒが１行ずつ順次オンとなり、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄｉにサンプリングした画像信号Ｖｉｄｅｏの電圧が図６に示すように隣接する画素の保持容量Ｃに電荷情報として蓄積保持される。
【０００７】
これにより、各画素Ｐｘに対応した液晶ＬＣには、画素電極４を介して各保持容量Ｃに蓄積した信号電圧が印加され、それに応じて液晶の光変調度が変化する。これにより、画像信号Ｖｉｄｅｏに対応した画像が表示されることになる。
図７は上記した１つの画素Ｐｘの断面図を示しており、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板２の表面には、上記ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｔｒと上記保持容量Ｃとが設けられている。上記スイッチング素子Ｔｒと保持容量Ｃとは、例えばＳｉＯ２ よりなるフィールド酸化膜１２により電気的に区画されており、また、スイッチング素子Ｔｒ自体は例えばＮ型のウエル１４上に形成されている。上記画素スイッチングトランジスタＴｒは、例えばＰ型の不純物の高濃度層であるドレイン１６と、ソース１８と、これらドレイン１６とソース１８との間にゲート酸化膜を介して位置されるゲート２０とよりなってＭＯＳＦＥＴを形成している。従って、上記ウエル１４とドレイン１６、或いはソース１８とでＰＮ接合となっている。また、上記保持容量Ｃは、不純物の高濃度層である下部電極２２と、この上方に絶縁膜を介して形成された上部電極２４とよりなり、ここに必要に応じて電荷を貯め得るようになっている。
【０００８】
そして、上記画素スイッチングトランジスタＴｒ及び保持容量Ｃを含んでこの全体を覆うようにして例えばＳｉＯ２ よりなる第１層間絶縁層２６が形成されている。この第１層間絶縁層２６の上面には、例えばアルミニウムよりなる配線層２８がパターン化されて形成されている。また、この配線層２８の上面には例えばＳｉＯ２ よりなる第２層間絶縁層３０が形成されている。更に、この第２層間絶縁層３０の上面には例えばアルミニウム等よりなる金属製の遮光層３２がパターン化して形成されており、後述するようにこの遮光層３２により読み出し光を遮断することにより、この読み出し光がこの下方へできるだけ侵入することを阻止するようになっている。
【０００９】
そして、この遮光層３２の上面には例えばＳｉＯ２ よりなる第３層間絶縁層３４が形成されている。そして、この第３層間絶縁層３４の上面に、例えば四角形状になされたアルミニウム製の画素電極４が形成されている。この画素電極４は、上記遮光層３２を介してソース１８及び保持容量Ｃの上部電極２４に接続されている。そして、この画素電極４は、隣接する画素電極との間で所定の間隙３６を介して液晶パネル略全面に亘ってマトリクス状に配列されている。そして、この画素電極４や間隙３６の上面全体を覆って配向膜（図示せず）が設けられる。以上のようにしてアクティブマトリクス基板となる第１の基板３７が形成されることになる。
そして、この配列された多数の画素電極４に対向させて共通になされた透明な対向電極３８がその表面に形成されたガラス板のような光透過性の第２の基板４０が配置される。また、この対向電極３８の表面にも配向膜（図示せず）が全面に設けられる。そして、この第２の基板４０の対向電極３８と上記多数の画素電極４との間に液晶ＬＣが封入される。上記対向電極３８は、各画素Ｐｘに共通に広がるようにして設けられている。
【００１０】
ところで、読み出し光ＬＴが第１の基板４０側から入射されると、その一部は、画素電極４同士間の僅かな間隙３６から、図７に示すように侵入光ＬＴｉとしてアクティブマトリクス基板内に入ってくることは避けられない。この侵入光ＬＴｉが図７に示すように画素電極４と遮光層３２との間及びこの遮光層３２と配線層２８との間を多重に反射しながら構造的にＰＮ接合のフォトダイオードになっているドレイン１６やソース１８に侵入し、これがために光キャリアが発生してリーク電流を引き起こし、フリッカーや焼き付きを起こす原因となる画素電極の電位変動が生じてしまう。
【００１１】
この対策として、上記遮光層３２や配線層２８の上面に、反射防止層４２を直接的に形成して、侵入光ＬＴｉを減衰させる試みが行われている（例えば特許文献１を参照）。この反射防止層４２としては、ＴｉＮ（窒化チタン）膜を単独で用いたり、或いはＴｉＮ膜上に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成して２層構造にしたりすることが行われている。
また、特許文献２に開示されているように、画素電極の直下の絶縁層を使用して、ここに遮光層用溝を形成した後、この遮光層用溝内に画素電極兼遮光層となる導電膜（アルミニウム）を成膜し、セルフアラインにて画素電極を作成する方法が提案されており、このように画素電極の間隙の下方に金属アルミニウムの遮光層が形成されるために、この遮光層によって光の入射が抑えられ、光リークを低減するようになっている。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記特許文献１のように絶縁層等の表面に反射防止膜４２を形成したり、或いは特許文献２のように遮光層用溝に金属アルミニウムの遮光層を設けることにより、ある程度の侵入光を防止する効果は期待できた。しかしながら、上述のような対策を行っても侵入光防止対策は十分ではなく、特に高輝度の表示画面を得る必要から読み出し光の強度も大きくなる傾向にあり、この点より侵入光防止のための更なる対応が求められている。この場合、画素電極４間の間隙３６の幅を小さくして素子内部への光の入射量を少なくさせることも考えられる。
【００１４】
しかしながら、画素電極４のパターニングはフォトリソグラフィを用いるのが一般的であり、画素電極４間の間隙３６は０．４〜０．５μｍ程度が下限値になってしまう。その理由は、画素電極４は反射膜であるために反射率が高く、パターン形成に光を使用するフォトリソグラフィでは光によるハレーションや光の干渉などが発生してしまうために、上記した下限値よりも更に微細な微細フォトグラフィを実現することが難しいためである。
また、反射型の液晶表示装置の場合、通常、画素電極４の材料はアルミニウムを使用しており、このアルミニウムは光を反射すると同時に液晶に電圧を印加するという両方の機能を有している。そのため、画素電極４は光を反射することが重要であるから、これを光が透過しない膜厚に設定する必要がある。
【００１５】
この膜厚は、アルミニウムの場合において２５０ｎｍ程度が限界であり、２５０ｎｍ以下の膜厚に設定すると光が透過して反射率が低下するので、２５０ｎｍ以上の膜厚に設定されている。すると、画素電極４の膜厚が厚いことによって画素電極４間の間隙３６に表面の段差があると、画素電極４上に形成される配向膜４４が、画素電極４の端部４６において陰になることにより均一に成膜されないという不具合が生じていた。このため画素電極４の端部４６において液晶の配向が乱れてしまって偏光が十分制御できず、コントラストが低下するという問題があった。
【００１６】
この点に関して、特許文献２の場合では、従来方法よりも画素電極間の間隙の表面段差が大きくなってしまうために、更にコントラストが著しく低下してしまうという問題がある。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、画素電極間の間隙から進入する光を減少させることにより、光リークを低減してフリッカや焼き付きを低減することができると共に、画素電極間の段差を少なくすることができるので、配向膜を均一に成膜することができ、その結果としてコントラストを向上することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に係る発明は、所定の厚さの反射型の画素電極と該画素電極に接続されたスイッチング素子とを有する複数の画素を半導体基板上にマトリクス状に配列してなる第１の基板と、共通になされた対向電極が形成された透明な第２の基板と、前記第１及び第２の基板とを前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に封止される液晶と、を備えた液晶表示装置において、前記画素電極は、所定の間隙を隔てて縦横にアレイ状に配列されており、前記間隙には絶縁膜を介して間隙用遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
この場合、請求項２に規定するように、前記間隙用遮光膜は、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの金属の窒化物よりなる群より選択される１以上よりなる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、所定の厚さの反射型の画素電極と該画素電極に接続されたスイッチング素子とを有する複数の画素を半導体基板上にマトリクス状に配列してなる第１の基板と、共通になされた対向電極が形成された透明な第２の基板と、前記第１及び第２の基板とを前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に封止される液晶と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、前記スイッチング素子が形成された前記半導体基板上に縦横に所定の間隙を隔てて所定の厚さの反射型の複数の画素電極を形成する工程と、前記半導体基板の表面全体に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜の全面に間隙用遮光膜を形成する工程と、前記間隙を埋め込むように前記間隙用遮光膜の全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記間隙内に前記間隙用遮光膜を残留させるように前記画素電極上の、第２の絶縁膜及び間隙用遮光膜を除去して第１の基板を形成する工程と、前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記画素電極と前記対向電極とが対向するように配置して間に液晶を封止する工程と、よりなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
画素電極間の間隙に、絶縁膜を介して間隙用遮光膜を設けるようにしたので、画素電極間の間隙から進入する光を減少させることにより、光リークを低減してフリッカや焼き付きを低減することができると共に、画素電極間の段差を少なくすることができるので、配向膜を均一に成膜することができ、その結果としてコントラストを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の液晶表示装置の１つの画素の部分を示す断面図、図２は本発明装置の画素電極間の間隙における配向膜の成膜分布状態を説明するための拡大図であり、図１中のＡ部を拡大して示す。図３は本発明装置の主要部の製造工程を示すフローチャートである。尚、この液晶表示装置のブロック構成図、回路構成図はそれぞれ図５及び図６にて説明した場合と同様なので、ここではその説明を省略する。また、従来装置と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
また、本発明の特徴は、画素電極間の間隙に絶縁膜を介して間隙用遮光膜を設けた点である。
【００２２】
すなわち、図１に示すように、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板１０の表面には、上記ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｔｒと上記保持容量Ｃとが設けられている。上記スイッチング素子Ｔｒと保持容量Ｃとは、例えばＳｉＯ２ よりなるフィールド酸化膜１２により電気的に区画されており、また、スイッチング素子Ｔｒ自体は例えばＮ型のウエル１４上に形成されている。上記画素スイッチングトランジスタＴｒは、例えばＰ型の不純物の高濃度層であるドレイン１６と、ソース１８と、これらドレイン１６とソース１８との間にゲート酸化膜を介して位置されるゲート２０とよりなってＭＯＳＦＥＴを形成している。従って、上記ウエル１４とドレイン１６、或いはソース１８とでＰＮ接合となっている。また、上記保持容量Ｃは、不純物の高濃度層である下部電極２２と、この上方に絶縁膜を介して形成された上部電極２４とよりなり、ここに必要に応じて電荷を貯め得るようになっている。
【００２３】
そして、上記画素スイッチングトランジスタＴｒ及び保持容量Ｃを含んでこの全体を覆うようにして例えばＳｉＯ２ よりなる第１層間絶縁層２６が形成されている。この第１層間絶縁層２６の上面には、例えばアルミニウムよりなる配線層２８がパターン化されて形成されている。また、この配線層２８の上面には例えばＳｉＯ２ よりなる第２層間絶縁層３０が形成されている。更に、この第２層間絶縁層３０の上面には例えばアルミニウム等よりなる金属製の遮光層３２がパターン化して形成されており、後述するようにこの遮光層３２により読み出し光を遮断することにより、この読み出し光がこの下方へできるだけ侵入することを阻止するようになっている。
【００２４】
そして、この遮光層３２の上面には例えばＳｉＯ２ よりなる第３層間絶縁層３４が形成されている。そして、この第３層間絶縁層３４の上面に、例えば四角形状になされたアルミニウム製の画素電極４が形成されている。この画素電極４は、上記遮光層３２を介してソース１８及び保持容量Ｃの上部電極２４に接続されている。そして、この画素電極４は、隣接する画素電極との間で所定の間隙３６を介して液晶パネル略全面に亘ってマトリクス状に配列されている。そして、本発明においては、図２にも示すように上記間隙３６に、絶縁膜５０を介して間隙用遮光膜５２が埋め込むようにして設けられており、これより侵入する侵入光（光リーク）を抑制すると共に、この間隙３６上を画素電極４上と略同一レベルになるように平坦化している。
【００２５】
この場合、間隙３６の大部分を覆うようにして上記間隙用遮光膜５２が設けられる。この間隙用遮光膜５２としては、チタン、タンタル、タングステン及びこれらの金属の窒化物よりなる群より選択される１以上を用いることができる。例えばＴｉＮ膜（窒化チタン膜）またはＴｉ膜（チタン膜）、或いは両者の積層構造を用いることができる。または、Ｔａ膜またはＴａＮ膜、或いは両者の積層構造を用いることができ、更にはＷ（タングステン）膜またはＷＮ膜、或いは両者の積層構造を用いることができる。上記積層構造の場合は、積層の順序は問わず、どちらの膜を最初に形成してもよい。そして、この画素電極４や上記間隙用遮光膜５２が埋め込むように形成された間隙３６の上面全体を覆って配向膜（図示せず）が設けられる。以上のようにしてアクティブマトリクス基板となる第１の基板３７が形成されることになる。
【００２６】
そして、この配列された多数の画素電極４に対向させて共通になされた透明な対向電極３８がその表面に形成されたガラス板のような光透過性の第２の基板４０が配置される。また、この対向電極３８の表面にも配向膜（図示せず）が全面に設けられる。そして、この第２の基板４０の対向電極３８と上記多数の画素電極４との間に液晶ＬＣが封入される。上記対向電極３８は、各画素Ｐｘに共通に広がるようにして設けられている。
上述のように、本発明では画素電極４間の間隙３６に間隙用遮光膜５２を配置したので、第２の基板４０の上部から入射した読み出し光ＬＴは画素電極４の間隙３６から侵入する光を反射、及び減衰させることができ、スイッチング素子Ｔｒのリーク電流を低減することができる。
【００２７】
この場合、上記間隙用遮光膜５２は、その厚さＴ１（図２（Ａ）参照）が３０ｎｍより小さいと透過率が大きくなって間隙用遮光膜５２を設けた効果が減少する。また、厚さＴ１が厚くなるほど、成膜時間が長くなるため、生産性は悪化する。従って、間隙用遮光膜５２の厚さＴ１は、３０〜７０ｎｍの範囲が好ましい。
また上記間隙用遮光膜５２と隣り合う画素電極４との間の距離Ｔ２は、可視光領域の最小波長である４００ｎｍ（青色光）以下であることが好ましい。
本実施例では、画素電極４間の間隙３６の幅は５００ｎｍに設定し、間隙用遮光膜５２の厚さＴ１は５０ｎｍに設定し、画素電極４の側壁と間隙用遮光膜５２との間の距離Ｔ２を１００ｎｍに設定した。
【００２８】
上述したように、画素電極４の側壁と上記間隙用遮光膜５２との間の距離Ｔ２、すなわち絶縁膜５０の厚さは、プロジェクターで使用する光の可視光領域の最小波長（青色の４００ｎｍ）以下に設定することが重要である。この画素間隙３６に入射する光は、光の偏光方向と水平方向以外の光は、画素電極４或いは間隙用遮光膜５２によって反射及び吸収される。そのため、画素間隙３６から進入する光は間隙用遮光膜５２の透過光となる。この間隙用遮光膜５２によって減衰されて画素間隙３６から進入する光は、従来の装置構造と同じように、画素電極４の下方にアルミニウム配線で作成した遮光層３４（図１参照）を配置しており、この遮光層３４によって光のパス（光路長）を大きくとって光を吸収させることによって、スイッチング素子Ｔｒに光が混入しないような構造になっている。
この遮光層３４の最上層にはＴｉＮで形成された反射防止膜４２が形成されており、画素電極４の間隙３６から入射した光は遮光層３２の反射防止膜４２によって光が減衰するようになっている。また、遮光層３４から反射した光の一部は、画素電極４の下面と遮光層３４との間で反射を繰り返し、光が次第に減衰してスイッチング素子Ｔｒに光が侵入しないようになっている。
【００２９】
さらに、画素電極４間の間隙３６に配置された間隙用遮光膜５２は、ＴｉＮ膜、またはＴｉ膜、或いはＴｉＮ膜とＴｉ膜との積層膜であるために光の吸収が大きいので、本発明の液晶表示装置を使用したプロジェクターの投影画像の画素間隙は黒く表示されるため、画素１つ１つがはっきりと表示され、精細感のある画像で投影することができる。
図２（Ａ）に画素電極４の端部５４における配向膜４４の成膜分布の拡大図を示す。
本発明の実施例によれば、画素電極間の間隙３６は、間隙用遮光膜５２と絶縁膜５０、５６によって段差が緩和されており、配向膜４４が均一に成膜されて液晶の配向が画素電極端部においても乱れることがない。
【００３０】
次に、図３を参照して本発明の主要部である上記間隙用遮光膜５２の形成工程について説明する。
まず、従来装置構造と同じ作成方法にて、第３層間絶縁膜３４上に所定の間隙３６を隔てて画素電極４を形成する（図３（Ａ））。
次に、上記間隙３６内も含めて画素電極４の上部に、ＣＶＤにて絶縁膜（ＳｉＯ２ ）５０を０．１μｍ程度の厚さで成膜する（図３（Ｂ））。
更に上記絶縁膜５０の上部に、間隙用遮光膜５２を０．０５μｍ程度の厚さでスパッタにて成膜する（図３（Ｃ））。
この間隙用遮光膜５２は、ＴｉＮ、またはＴｉ、或いはＴｉＮとＴｉとの積層膜などで成膜する。
また、画素電極４と間隙用遮光膜５２との間の絶縁膜５０は、ＣＶＤで成膜するために公知のようにシリコン基板の面内ばらつきに優れている。従って、本発明方法では、画素電極４と間隙用遮光膜５２との間の絶縁膜５０の膜厚は比較的均一に設定可能である。
従って、本発明の構造によれば、遮光効果のばらつきも少なくすることができる。
【００３１】
次に、図３（Ｄ）に示すように、上記間隙用遮光膜５２の上面に、厚さ０．６μｍ程度の絶縁膜（ＳｉＯ２ ）５６をＣＶＤにて成膜する。この場合、上記間隙３６は絶縁膜５６によって埋め込まれる。
さらに成膜した絶縁膜５６をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて平坦化する。
次に、図３（Ｅ）に示すように、上記ＣＭＰ処理した絶縁膜５６を、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）にて全面エッチバックする。
このとき、酸化膜エッチング装置を用いて、間隙用遮光膜５２上の絶縁膜５６をエッチングするのは勿論のこと、画素電極４の上部に成膜された間隙用遮光膜５２に対してもエッチングを行って除去する。
【００３２】
通常、酸化膜エッチング装置は、酸化膜だけをエッチングすることを目的としているためＡｌのエッチレートは低く、選択性エッチングすることを目的とした装置である。しかし、間隙用遮光膜５２に用いるＴｉＮやＴｉは酸化膜エッチング装置でエッチングすることが容易に行えるため、間隙用遮光膜５２上の絶縁膜５６のエッチングと同時に間隙用遮光膜５２もエッチングすることが可能である。またここでは、画素電極４上の下層の絶縁層５０もエッチングにより除去する。なお、間隙用遮光膜５２上の絶縁膜５６やＴｉＮ膜のエッチングには、真空雰囲気にてＣＨＦ３ とＣＦ４ のガスを導入し、ＲＦプラズマを生成して行う。
間隙用遮光膜５２であるＴｉＮ膜は０．０５μｍ程度の膜厚であり、絶縁膜５０、５６についても略ＴｉＮ膜と同じエッチングレートであるので、画素電極４上のＴｉＮ膜のみが除去されると共に、画素電極４上の絶縁膜５０、５６も除去される。なお、画素電極４の間隙３６における間隙用遮光膜５２については、画素電極間のくぼみ（凹部）に形成されているため、除去されずにそのまま残る。またここには絶縁膜５６の一部も残る。
【００３３】
画素電極間隙における間隙用遮光膜の上部の絶縁膜５６については、酸化膜エッチング時のオーバーエッチによって少々エッチングされ、電極間隙の中央部分が少しくぼむが、サイドウォールのように形成されるために電極間隙に作成した間隙用遮光膜５２は消失しない。つまり、セルフアラインにて電極間隙のみに間隙用遮光膜５２が形成されることになる。以上で第１の基板の完成形となる。
【００３４】
尚、画素電極４上の間隙用遮光膜５２のエッチングは、絶縁膜のエッチングと同時でなくてもかまわない。つまり、画素電極４上の間隙用遮光膜５２まで絶縁膜５６がエッチングされた時点で、アルミエッチング装置に変更し、画素電極４上の間隙用遮光膜５２を除去するようにしてもかまわない。
この場合、エッチングガスはＢＣｌ３ やＣｌ２ 、ＣＨＦ３ などを使用することによって、酸化膜とのエッチング選択性を大きく取ることが出来るため、画素電極４上の間隙用遮光膜５２のみを効果的に除去することが出来る。つまり、電極間隙の間隙用遮光膜５２上には絶縁膜５６が形成されているために、電極間隙に形成された間隙用遮光膜５２は消失しない。
このとき、図２（Ｂ）に示すように、画素電極４上の間隙用遮光膜５２のみをアルミエッチング装置によって除去した後、下地の絶縁層５０を残したそのままの構成でもかまわない。この場合、画素電極４上の絶縁膜５０は誘電体膜であるので、液晶への電圧は絶縁膜を介して印加されることになるが、液晶には電圧を印加する作用しか働かないため、なんら問題は発生しない。勿論、再度、酸化膜エッチング装置で画素電極４上の絶縁膜５０のみを除去して、画素電極表面までエッチングして完成でもかまわない。
【００３５】
次に、図４（Ａ）に間隙用遮光膜５２における光の透過率を示す。
なお、入射する光の波長はプロジェクターで使用する可視光領域における４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲においての透過率を示している。膜厚については、ＴｉＮ５０ｎｍ、Ｔｉ５０ｎｍ及びＴｉＮ２５ｎｍ／Ｔｉ２５ｎｍの積層膜について行っている。
光の透過率については、ＴｉＮよりもＴｉなどの、より金属的な物質のほうが光を透過しないことが判明する。また、光の透過率については、間隙用遮光膜５２を厚くすれば厚くなるほど、透過しにくくなることが判明する。
【００３６】
しかしながら、ＴｉＮにおいて０．０５μｍの厚さがあれば、従来構造と比較しても入射光の波長が７００ｎｍにおいても３０％以下まで減衰するので、ＴｉＮが０．０５μｍでも通常は問題ないレベルまで、光リークを抑制できることが判明する。
さらに光リークを抑制したい場合には、Ｔｉや、ＴｉＮとＴｉとの積層膜などを使用すれば、７％以下まで入射光を抑制できることが判明する。
さらには、間隙用遮光膜５２の膜厚を増加すれば、電極間隙からの入射光を更に減少できることは言うまでもない。
【００３７】
次に、図４（Ｂ）に間隙用遮光膜における光の反射率を示す。
なお、入射する光の波長はプロジェクターで使用する可視光領域における４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲においての反射率を示している。光の反射率については、透過率とは逆にＴｉよりもＴｉＮのほうが光を反射しないことが判明する。
つまり、電極間隙において光を反射させたくない場合には、ＴｉよりもＴｉＮを採用し、間隙用遮光膜５２がＴｉＮでは遮光が不充分な場合においては、ＴｉＮよりもＴｉを採用し、上記の２項目について両方両立させたい場合においては、ＴｉＮとＴｉとの積層膜を採用すればよいことが判明する。
【００３８】
上記したように、本発明によれば、従来装置に比べて電極間隙から進入する光を抑制することができ、光リーク電流を抑制することが出来るため、フリッカーや焼き付きを防止することが出来る。
この場合、画素サイズが小さくなっても従来の装置構造よりも光リークを著しく抑制することができるので、小画素化による高解像度パネルや、低コスト化を実現することが出来るようになる。
また電極間隙における表面段差を緩和することが出来るため、画素電極の端部において配向膜の成膜分布を良くすることができる。その結果、プロジェクターシステムとして投影した場合のコントラストを著しく向上することが出来る。このコントラスト向上は、例えば黒の再現性が向上し、暗部の階調が良くなるため投射型プロジェクターの欠点である黒浮きが著しく改善し、例えば映画などの暗いシーンにおいても視認性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の液晶表示装置の１つの画素の部分を示す断面図である。
【図２】本発明装置の画素電極間の間隙における配向膜の成膜分布状態を説明するための拡大図である。
【図３】本発明装置の主要部の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】間隙用遮光膜における光の透過率と反射率を示すグラフである。
【図５】一般的な反射型の液晶表示装置を示すブロック構成図である。
【図６】反射型の液晶表示装置の１つの画素の部分を示す回路構成図である。
【図７】従来の反射型の液晶表示装置の１つの画素を示す断面図である。
【図８】画素電極間の間隙における配向膜の成膜分布状態を説明するための拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
２…半導体基板、４…画素電極、２６…第１層間絶縁層、２８…配線層、３０…第２絶縁層、３２…遮光層、３４…第３層間絶縁層、３６…所定の間隙、３７…第１の基板、３８…対向電極、４０…第２の基板、５０…絶縁膜、５２…間隙用遮光膜、５６…絶縁膜、Ｃ…保持容量、ＬＣ…液晶、ＬＴ…読み出し光、ＬＴｉ…侵入光、Ｐｘ…画素、Ｔｒ…スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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