(57)【要約】【課題】  線幅の設計ルールがより小さい最先端の微細加工装置を用いることなく画素領域の開口率を１００％近くまで向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】  画素電極１２と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板１４と、対向電極１６が形成された透明基板３４とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶ＬＣを挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記各画素電極上に、前記画素電極と同じ形状の金属反射膜を前記画素電極の配列方向に対して横軸及び縦軸方向それぞれに画素間幅Ｌ１より小さい距離だけ位置ずれさせて形成する。【選択図】  図４
2006309038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、
前記各画素電極上に、前記画素電極と同じ形状の金属反射膜を前記画素電極の配列方向に対して横軸及び縦軸方向それぞれに画素間幅より小さい距離だけ位置ずれさせて形成するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記金属反射膜上には、該金属反射膜と同じ形状の保護膜が形成されてい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】
前記金属反射膜は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金よりなるグループより選択される１以上の材料よりなり、前記保護膜は透明な絶縁膜、或いは透明な導電膜よりなることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記駆動基板の画素電極上に、金属反射膜材料を全面に亘って形成する工程と、
前記金属反射膜材料をエッチングすることにより前記画素電極の配列方向に対して横軸及び縦軸方向それぞれに画素間幅より小さい距離だけ位置ずれして配列されたような状態で前記画素電極と同じ形状の金属反射膜を形成する工程と、
前記金属反射膜の形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、
を有す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、ビデオプロジェクタ等の大画面ディスプレイに用いる反射型の液晶表示装置に関する。
【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（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
ここで反射型の液晶表示装置を用いた一般的な投射プロジェクタの一例を説明する。図９は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図１０は１つの画素の等価回路図、図１１は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。図９において、このプロジェクタは、読み出し光Ｌを発生する光源２と、内部に液晶が封入されて画像信号に応じて読み出し光Ｌを変調させて反射する液晶表示装置４と、上記光源２からの読み出し光Ｌを偏光させて上記液晶表示装置４に向けて反射させると共に、上記液晶表示装置４からの変調された反射光を透過する偏光ビームスプリッタ６と、この偏光ビームスプリッタ６を透過した光を投射する投射レンズ８とよりなり、この投射レンズ８からの光をスクリーン１０上に投射することにより、このスクリーン１０に画像を表示するようになっている。
【０００４】
上記液晶表示装置４は、表面にマトリックス状に反射型の複数の画素電極（反射電極）１２が設けられた駆動基板１４と、共通になされた透明な対向電極１６との間に液晶ＬＣを封入して構成されており、結果的に複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。従って、上記各画素電極１２は、所定の画素間幅だけ離間させて縦横方向へマトリックス状に配列される。
図１０は１つの画素の等価回路図を示しており、１つの画素は例えばＣＭＯＳトランジスタよりなるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジスタＴｒのドレインＤに接続される保持容量Ｃとを有し、上記ドレインＤは画素電極１２にも接続されている。
【０００５】
そして、上記スイッチングトランジスタＴｒのソースＳは、画像信号が伝送される信号線１８に接続され、ゲートＧはゲート線２０に接続される。これにより、信号線１８に画像信号を印加した状態で、ゲート線２０によりゲートＧをオンしてこの画素を周期的に選択することにより、上記画像信号は保持容量Ｃに蓄積され、ゲートＧをオフしても所定の時間はこの保持容量Ｃに蓄積された電荷が画素電極１２に供給されて、この画素の液晶ＬＣを駆動表示することになる。
【０００６】
ここで図１１を参照して液晶表示装置４の断面構造について説明する。前述したように、この液晶表示装置４は、駆動基板１４と、対向電極１６と、これらの間に封入された液晶ＬＣとを有している。具体的には、上記駆動基板１４は、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板２２を有しており、この表面にソースＳ、ドレインＤ、ゲートＧよりなるスイッチングトランジスタＴｒが形成され、このトランジスタＴｒに隣接して保持容量Ｃを形成し、これにより上記画素電極１２を駆動する駆動回路を構成している。
また、上記駆動基板１４の表面（上面）には、複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、隣り合う画素電極２同士間には僅かな隙間２４が設けられており、互いに絶縁状態になされている。この隙間２４の幅が画素間幅となる。そして、この画素電極２の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ａを介して配線も兼ねる遮光層２６が設けられており、上記隙間２４を介して半導体基板２２側へ入ってくる侵入光をできるだけ遮断するようになっている。この遮光層２６は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により形成される。
【０００７】
また上記遮光層２６の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ｂを介して配線層３０が形成されている。当然のこととして、上記配線層３０は複数に分割されており、一部は信号線１８（図１０参照）としてソースＳに接続され、他の一部はドレインＤと保持容量Ｃとを接続すると共に、上記遮光層２６を介して画素電極１２へも接続している。そして、上記画素電極２の上面には配向膜３２が形成されている。
【０００８】
一方、上記対向電極１６は、例えば透明なガラス板よりなる透明基板３４の表面に形成されており、この対向電極１６の表面（図中下側）にも配向膜３６が形成されている。そして、上述のように形成された画素電極１２はこの駆動基板１４と対向電極１６付きの透明基板３４との間にスペーサ（図示せず）を介して液晶ＬＣを封入して液晶表示装置を形成している。
ところで、上記反射方式の液晶表示装置は、スイッチングトランジスタＴｒや保持容量Ｃ等の駆動回路を画素電極１２の下に形成できるため透過方式の液晶表示装置と比較して開口率（表示領域全面に対する光変調に係わる画素領域の占める割合）を大きくとることができ、この効果は画素の大きさが小さくなる程、顕著になる。しかし、この反射型の液晶表示装置でも画素電極同士は互いに隙間２４を隔てて形成しなればならず、原理的にも開口率を１００％にすることはできない。例えば、実際の液晶表示装置では画素電極１２同士間の隙間２４の間隔（画素間幅）Ｌ１は０．５〜１μｍ程度であり、画素ピッチが１０μｍ程度になると、単純に開口率を計算しても８１〜９０％程度となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、プロジェクタなどでは、その表示性能として明るさが非常に重要である。明るさを向上する方法としては、光源や光学系の効率が高いことが必要であると同時に、用いられる反射型の液晶表示装置では画素電極の反射率が高いことが基本的に重要である。そして開口率もできるだけ高いことが重要である。反射型の液晶表示装置は画素電極の面積そのものが開口率を決定する。従って、開口率を上げるには、単純に画素電極間の幅である画素間幅を小さくすればよい。しかし、例えば高歩留りに０．１μｍ幅で電極間を加工するには、０．０５μｍ程度の微細加工技術が必要となる。ところが、駆動回路の加工にはそのような最先端の技術は不要であり、画素加工のためにこのような微細加工が可能な高性能の加工装置を導入することは大きなコストアップにつながる、という問題がある。
【００１１】
この点をより詳しく説明すると、図１２は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を拡大したものを示し、図１１中のＡ部の拡大図を示している。ここで、図１２（Ａ）に示すように、画素電極１２はパターンニングにより形成されたものであり、画素間に高さＨ１が２００〜３００ｎｍ程度の段差がある。そして配向膜３２を形成して、このまま基板として用いて液晶表示装置を組み立てても良いが、段差が大きいとそこで配向乱れが生じ、画像品質を悪化させる場合がある。そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１２（Ｂ）に示すように段差をＳｉＯ２ 等の絶縁材料４０で埋め込んで平坦化処理してから使用される場合が多い。平坦化はＬＳＩプロセスでは通常用いられている手法である。
【００１２】
それに対し、画素間幅Ｌ１を０．１μｍなどと更に狭くした場合には、上述したように線幅が０．０５μｍ以下に対応した最先端の加工装置を導入しなければ量産できず、コスト高を招来してしまう。
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、線幅の設計ルールがより小さい最先端の微細加工装置を用いることなく画素領域の開口率を１００％近くまで向上させ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】
【００１３】
請求項１に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記各画素電極上に、前記画素電極と同じ形状の金属反射膜を前記画素電極の配列方向に対して横軸及び縦軸方向それぞれに画素間幅より小さい距離だけ位置ずれさせて形成するようにしたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記金属反射膜上には、該金属反射膜と同じ形状の保護膜が形成されている。
また例えば請求項３に規定するように、前記金属反射膜は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金よりなるグループより選択される１以上の材料よりなり、前記保護膜は透明な絶縁膜、或いは透明な導電膜よりなる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリックス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、前記駆動基板の画素電極上に、金属反射膜材料を全面に亘って形成する工程と、前記金属反射膜材料をエッチングすることにより前記画素電極の配列方向に対して横軸及び縦軸方向それぞれに画素間幅より小さい距離だけ位置ずれして配列されたような状態で前記画素電極と同じ形状の金属反射膜を形成する工程と、前記金属反射膜の形成された前記駆動基板と前記透明基板とを、間に前記液晶を封入して接合する工程と、を有す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】
【００１６】
本発明の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。
線幅の設計ルールがより小さい最先端の微細加工装置を用いることなく画素領域の開口率を１００％近くまで向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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は本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図、図２は本発明の液晶表示装置の画素電極と金属反射膜との配列状態を示す平面図、図３は従来の液晶表示装置と本発明の液晶表示装置の開口率を説明するための説明図、図４は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。尚、図９〜図１２に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に金属反射膜等を積層した点を除き、図９〜図１２を参照して説明した従来の液晶表示装置と全く同様に構成されているので、その説明を省略し、ここでは画素電極１２上の金属反射膜等の形成について詳しく説明する。
すなわち、本発明の液晶表示装置においては、図１及び図２に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ａ上に形成された方形状の画素電極１２同士の隙間２４（図１１参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全面が平坦化されている。
そして、この平坦化された面上に、金属反射膜５０を所定の間隔で形成している。ここで、この金属反射膜５０は、上記画素電極１２上に、この画素電極１２と同じ形状（方形状）及び寸法になされており、しかも画素電極１２の配列方向（縦横方向）に対して斜め方向（横軸方向及び縦軸方向）に、画素間幅Ｌ１より小さい距離だけ位置ずれさせて形成している。図示例の場合には、図２に示すように斜め４５度の方向に位置ずれさせている。
【００１９】
図２中では画素電極１２は実線で示され、金属反射膜５０は一点鎖線で示されている。ここでは代表として４つの画素電極及び金属反射膜が記載されている。上記金属反射膜５０は上記画素電極１２上に直に積層されるので、両者は電気的に接続され、結果的に全体が一体化されて画素電極としての機能を有すことになる。従って、図３（Ｂ）に示すように、画素電極間の隙間、実際には画素電極１２と隣り合う金属反射膜５０との間の隙間が図３（Ａ）に示す従来装置の場合よりも非常に狭くなり、その分、開口率を向上させることができる。
この場合、画素電極１２と金属反射膜５０とは互いに同じ材料を用いてもよいし、或いは異なる材料を用いてもよい。例えば画素電極１２をアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金よりなるグループより選択される１以上の材料で形成し、金属反射膜５０も同じアルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金よりなるグループより選択される１以上の材料で形成する。例えばここでは両者は、共にアルミニウム合金で形成されている。そして、この表面全体に、すなわち、画素電極１２と金属反射膜５０の全体を含む表面全体に配向膜３２（図１２（Ｂ）参照）が形成されることになる。
【００２０】
次に、図４を参照して上記した主要部分の製造方法について説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、従来方法と同様にして、画素電極１２間の隙間に絶縁材料４０を埋め込み、全面に亘って平坦化する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、上記平坦化された面の全体に亘って、例えばスパッタリング法により金属反射膜５０の材料を所定の厚さで形成する。この金属反射膜５０の厚さは、ここでは例えば３０ｎｍのもの９０ｎｍのものを２種類作成した。この金属反射膜５０としては、例えば画素電極１２と同じ材料であるアルミニウム合金を用いる。この場合、平坦化された基板表面には、図１２（Ａ）に示すように凹部がある場合と異なって、上記したような膜を形成することは非常に容易である。換言すれば、画素電極１２上にこの画素電極と同じパターンの膜を追加して形成することは、新たな技術や装置を導入することなく、簡単に行うことができる。
【００２１】
次に、図４（Ｃ）に示すように、上記金属反射膜５０にパターン化されたマスク５８を形成する。このマスク５８としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このマスク５８は、画素電極１２の配列方向に対して４５度斜め方向へ位置ずれさせて設け、隣接する画素電極１２との間隔Ｌ２が０．１μｍとなる隙間を残して配置した。この場合、画素電極自体の画素間幅を０．１μｍに狭くした状態で画素電極１２を形成するには、設計ルールが０．０５μｍ以下の最先端の高価な加工装置を導入しなければならないが、例えば０．２μｍの設計ルールの旧来の加工装置を用いた場合でも、十分な歩留りを考えた量産では画素間幅は０．４μｍ以上としているのが現状であり、しかもその一方、装置のアライメント精度は設計ルールの半分以下の能力を有しているのが普通である。ここではこのアライメント精度に着目し、画素電極と同じパターンを隣接する画素電極とショートしない範囲で４５度方向にシフトして追加するようにしている。そして、エッチングを施して露出している金属反射膜を除去し、更にマスク６を取り除くことにより、図４（Ｄ）に示すようにパターン化された金属反射膜５０を完成させる。このようにして、高開口率の第１実施例の駆動基板を作成することができる。
【００２２】
このようにして作製した駆動基板と比較例として従来の駆動基板（図４（Ａ）に対応）とを、ＩＴＯ電極膜（共通電極）付きガラス基板を対向の透明基板として、それぞれの電極面に斜方蒸着法によりＳｉＯ２ の配向膜を形成し、スペーサを介して張り合わせ、液晶を注入して液晶表示装置を作製した。作製された液晶表示装置は図５に示す光学系の緑色チャンネルを用いて明るさを評価した。
【００２３】
その結果、アルミニウム合金膜よりなる金属反射膜５０の厚みを３０ｎｍとしたものは明るさが１４％向上した。一方、開口率を実測した結果、従来の駆動基板は９０％、作製した本発明の駆動基板は９７％であった。開口率の比較からは計算上の明るさ向上は約８％なるはずであるが、実際は１４％もの向上となり、良好な特性を示した。これは画素間隙による回折ロスも本実施例により減少したためであると考えられる。
【００２４】
一方、アルミニウム合金膜よりなる金属反射膜５０の厚みを９０ｎｍにしたものは、反射率の向上がほとんど見られなかった。この原因は追加した金属反射膜５０と下地の膜の段差ｄにあると考えられる。ここで段差ｄに充填される配向膜または液晶の屈折率ｎは１．５〜１．６である。段差ｄが９０ｎｍのとき入射光の往復の光路長差は１／２λ（λ：波長）に近くなる。この段差ｄも周期構造を有するため回折光を増加させることになる。したがって、これが開口率の上昇分をキャンセルしたものと考えられる。この回折ロスは原理的に２ｎｄの値が０、１λ、２λ・・・で最小に、１／２λ、３／２λ・・・で最大になる。１λでは段差ｄが大きくなりすぎ再平坦化が必要になる可能性がある。また加工の容易さからもゼロに近いほうがよいことがわかる。このアルミニウム合金よりなる金属反射膜５０は１０ｎｍ程度の厚みでも厚膜の６０％程度の反射率があり、厚みが５０ｎｍあれば厚膜とほぼ同等の反射率が得られる。したがって、アルミニウム合金よりなる金属反射膜５０は、１０〜５０ｎｍが最も適切な厚みと考えられる。
【００２５】
＜評価光学系の説明＞
図５に評価に用いた光学系を示す。プロジェクタは赤色緑色青色の三原色光を発する光源（図示せず）と、表示デバイスを含む色分解合成系（光学系２０）と、プロジェクションレンズ、駆動回路等を有する。上記光学系６０は、何れも赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第１の偏光板６１と、緑色光を透過し、赤色光及び青色光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ６２と、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射された赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第２の偏光板６３と、を有している。
また、光学系６０は、赤色光を変調する赤色光用反射型液晶表示素子６４と、青色光を変調する青色光用反射型液晶表示素子６５と、第２の偏光板６３からの赤色光及び青色光の内、赤色光を透過して青色光を反射し、赤色用反射型液晶表示素子６４で変調された赤色光を反射し、青色用反射型液晶表示素子６５で変調された青色光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ６６と、を有している。
【００２６】
さらに、光学系６０は、緑色光を変調する緑色光用反射型液晶表示素子６８と、第１の偏光ビームスプリッタ６２を透過した緑色光を透過し、緑色光用反射型液晶表示素子６８で変調された緑色光を反射する第３の偏光ビームスプリッタ６７と、を有している。
さらにまた、光学系６０は、第２の偏光ビームスプリッタ６６からの赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第３の偏光板６９と、第３の偏光板６９からの赤色光及び青色光を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射された緑色光を反射する第４の偏光ビームスプリッタ７０と、第４の偏光ビームスプリッタ７０からの赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第４の偏光板７１と、を有している。
【００２７】
光学系６０に入射したＳ波の赤色光は、第１の変調板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３でＰ波に変換され、第２の偏光ビームスプリッタ６６を透過し、赤色光用変調素子６４で変調されＳ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、第３の偏光板６９でＰ波に変換され、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
光学系６０に入射したＳ波の緑色光は、第１の変調板６１でＰ波に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ６２及び第３の偏光ビームスプリッタ６７を透過し、赤色用液晶表示素子６８で変調されＳ波となり、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ７０で反射され、第４の偏光板７１でＰ波に変換される。
【００２８】
光学系６０に入射したＳ波の青色光は、第１の偏光板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３を透過し、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、青色光用液晶表示素子６５で変調されてＰ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６、第３の偏光板６９、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
第４の偏光板７１を透過した３原色の光はプロジェクションレンズを通してスクリーンに投影される。また、光源のランプはたとえば発光効率の高い超高圧水銀ランプが使用される。
【００２９】
反射型の光学系６０は、図５に示されるように偏光ビームスプリッタと色合成系が直列につながるため、光路長が長くなってＦ値の小さい光学系の設計がむずかしい。そのため、デバイス表面で発生する回折光のすべてを投射レンズに取り込むことができず、残りは捨ててしまう。これが回折ロスであるが、反射型の光学系ではそれが無視できない値となる。したがって、明るさ向上には回折光の減少も非常に重要である。
このように、本発明の第１実施例によれば、最先端の加工装置を導入しなくとも開口率が高く回折ロスの少ない反射型の液晶表示装置を作製することができる。したがって、明るい液晶表示装置をローコストで提供できる。
【００３０】
次に、本発明装置の第２実施例について説明する。
先の第１実施例においては、画素電極１２に対して位置ずれさせて設けた金属反射膜５０上に、直接的に配向膜３２を形成するようにしたが、この第２実施例においては、上記金属反射膜５０上に保護膜を形成し、その後、この上に配向膜３２を形成するようにしている。この場合、この保護膜は、上記金属反射膜５０と同じ形状及び寸法であり、金属反射膜５０に完全に重なるような状態で形成される。ここで上記保護膜としては、透明な絶縁膜、例えばＳｉＯ２ （石英）や透明な導電膜、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等を用いることができる。
このような保護膜を設ける理由は、以下の通りである。
すなわち、前述したように、画素電極１２の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等を用いることができるが、一般的には、画素電極１２の材料としては安価なことから、ＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕなどのアルミニウム合金膜が用いられる。この場合、この画素電極１２の液晶中での反射率は８５〜８９％程度であり、かならずしも十分とはいえない。
【００３１】
この画素電極１２の反射率を向上させるためには、アルミニウム画素電極の上に誘電体多層膜による増反射膜を付与する方法がもっとも容易に思いつく方法であるが、この方法では、誘電体多層膜による電荷の蓄積に起因する残像や焼き付き、駆動電圧の上昇による信頼性低下などの問題が発生する。また画素電極１２そのものをより反射率の高い銀や銀合金に置き変える方法も考えられる。しかしこの場合、ＬＳＩプロセスでの微細加工が難しくなるし、またＬＳＩ技術と異なるメッキを用いるにはその製造設備が別途必要になり、更にはプロジェクタの光源のような強い光では銀や銀合金の反射率が低下するなどの問題がある。
【００３２】
そこで、この第２実施例では、上記金属反射膜５０上に上記した保護膜を形成することにより、反射率の低下を防止して、これを改善するようにしている。具体的には、従来の方法により作製されたアルミニウム、或いはアルミニウム合金よりなる画素電極１２上に、この画素電極１２と同じ形状の銀膜または銀合金膜と保護膜との積層パターンを斜め４５度方向におよそ画素間幅より僅かに小さい距離だけずらして形成することにより、最先端の微細加工装置を導入することなく、反射率を向上させることができるとともに開口率を１００％に近くすることが可能になるものである。
【００３３】
図６は上記したような本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程図である。
図６（Ａ）は図４（Ａ）と同じであり、例えばアルミニウム、或いはアルミニウム合金製の画素電極１２間の隙間が絶縁材料４０で埋め込まれて全体が平坦化されており、この平坦化された面上に、図６（Ｂ）に示すように、金属反射膜５０の材料と保護膜５１とがそれぞれ所定の厚みで順次積層されている。ここで上記金属反射膜５０としては銀、或いは銀合金等が用いられ、アルミニウムやアルミニウム合金よりも反射率の高い材料が用いられる。また上記保護膜５１としては、例えば透明なＳｉＯ２ 膜を用いる。そして、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示す場合と同様に、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように、マスク５８を用いてパターンエッチングすることにより、上記金属反射膜５０と保護膜５１のパターン化された積層構造を作製した。上記間隔Ｌ１や隙間Ｌ２の寸法は、それぞれ第１実施例の場合と同じである。
【００３４】
上記したように製造した駆動基板を用いて、第１実施例の場合と同様に液晶表示装置を作製し、図５に示した光学系により明るさを評価した。その結果、金属反射膜５０として銀合金を用い、その厚みを４０ｎｍに設定したサンプルは明るさが２０％向上した。一方、開口率を実測した結果、従来の駆動基板は９０％であるのに対して、この第２実施例の駆動基板は９７％であった。
図７には別に作製したアルミニウム合金膜よりなる画素電極、銀合金膜よりなる金属反射膜、ＳｉＯ２ 膜よりなる保護膜の積層膜の反射率のグラフを示す。ここでは銀合金膜の厚さを０〜１００ｎｍまで変化させている。この図７に示すグラフによれば緑色波長における反射率は、アルミニウム合金膜のみ（銀合金膜厚＝０）に対して７％程度向上するはずである。
したがって、計算上の明るさは約１５％上がるはずであるが、実際は２０％も向上した。これは画素電極間の間隙による回折ロスも本発明により減少したためであると考えられる。
【００３５】
一方、追加した銀合金膜よりなる金属反射膜５０の厚みを例えば９０ｎｍにしたものは、反射率の向上は６％程度であって非常に少なかった。この原因は追加した膜と下地の膜の段差ｄにあると考えられ、この点は第１実施例で説明した理由と同じである。ここで銀合金よりなる金属反射膜５０の厚みを種々変更した結果、２０ｎｍ程度の厚みでも厚膜の６０％程度の反射率があり、厚みが６０ｎｍあれば厚膜とほぼ同等の反射率が得られる。したがって、銀合金よりなる金属反射膜５０の厚みは、２０〜６０ｎｍの範囲が最も適切な厚みであることが判明する。
【００３６】
この第２実施例によれば、下地の画素電極１２は従来のアルミニウム合金で良く、追加する銀合金よりなる金属反射膜５０は２０〜６０ｎｍの厚さでよいことから、通常のスパッタリング法が可能である。また銀合金よりなる金属反射膜５０の膜厚が薄くて済むことから、特殊なガスを用いることなくエッチングができる。そして追加した保護膜５１を光劣化防止膜としてだけでなく加工時の保護膜として機能させることにより、アッシングによるレジスト除去も可能である。そのため、従来の装置では適用が困難であったフォトリソ法で微細化工を行うことができるようになる。したがって、平坦化した基板にフォトリソ工程を追加するだけで銀合金による高反射率化を達成することができる。
尚、上記第２実施例では、保護膜５１として例えばＳｉＯ２ 膜よりなる透明な絶縁膜を用いたが、これに代えて、例えば透明な対向電極１６と同じ材料であるＩＴＯ等の透明な導電膜を用いてもよい。このように、保護膜５１として透明な導電膜を用いる理由は次の通りである。
【００３７】
すなわち、一般的には液晶表示装置では、液晶には駆動時に交流の電界がかかる。このとき画素電極１２と対向電極１６の２つの電極の仕事関数（イオン化のエネルギーに相当）が異なっていると液晶に非対称な電界がかかることになる。そのような状態が続くとフリッカーが発生したり、同一パターンを長時間表示していると焼き付きを起こすなどの不具合が生じる。実際、一般に使われている透明電極材料のＩＴＯの仕事関数が４．９〜５．１ｅＶであるのに対し、アルミニウムは３．２ｅＶ程度である。通常駆動時に外部から補正（オフセット電圧）をかけて非対称性を改善するが、温度や経時変化でバランスが崩れることがある。
【００３８】
この問題を改善するには画素電極１２の仕事関数を対向電極（ＩＴＯ）１６に近いものにし、理想的には画素電極１２を対向電極１６と同じにすることである。当然、透明な画素を電極だけでは光をほとんど反射しないため、アルミニウム合金電極に付与することになる。ところがそのようにすると、通常でも満足でない反射率がさらに低下してしまう。この点に関して、画素電極を仕事関数が透明な対向電極に近い他の材料に置き換える方法については、例えば特開２００４−１２７９４号公報に開示されているが、この方法では反射率を維持するには銀を主成分とする材料が必要であり、その場合、従来のＬＳＩ製造プロセスが使えないとか、貴金属を用いるため材料コストが高くなるなどの問題が発生する。
【００３９】
そこで、上述したように、上記保護膜５１として例えばＩＴＯを用いるようにする。このように、保護膜５１として、対向電極１６と同じ透明なＩＴＯを用いた場合には、銀合金よりなる金属反射膜５０の膜厚が、例えば２５ｎｍのサンプルは明るさが１９％向上した。また１０００時間以上の連続動作においても反射率の低下はなかった。さらに格子パターンを２４時間表示して、その後全面１０％の明るさで観察したが、オフセット電圧の調整の必要も無くて、従って焼きつきの発生は見られなかった。一方、開口率を実測した結果、従来の駆動基板は９０％であったのに対して、上記駆動基板は９７％であり、良好な結果を示した。
【００４０】
図８には別に作製したアルミニウム合金膜よりなる画素電極、銀合金膜よりなる金属反射膜、ＩＴＯ膜よりなる保護膜の積層膜の反射率のグラフを示す。ここではＩＴＯの膜厚を種々変更している。この図８に示すグラフによれば緑色波長における反射率は、アルミニウム合金膜のみに対し６％程度向上するはずである。
したがって、計算上の明るさは約１４％上がるはずであるが、実際は１９％も向上した。これは画素電極間の間隙による回折ロスも本発明により減少したためであると考えられる。
【００４１】
一方、追加した銀合金膜よりなる金属反射膜５０の厚みを例えば９０ｎｍにしたものは、反射率の向上は６％程度であって非常に少なかった。この原因は追加した膜と下地の膜の段差ｄにあると考えられ、この点は第１実施例で説明した理由と同じである。また銀合金よりなる金属反射膜５０の膜厚は、先に第２実施例において説明したように２０〜６０ｎｍが最も好ましい。
上記ＩＴＯ膜よりなる保護膜５１に関しては、図８示すようにＩＴＯ膜が厚くなると反射率が低下することがわかる。膜厚が４０ｎｍでは反射率は２〜４％も低下してしまい、銀合金を使用する効果が小さくなる。また、加工に際しても薄いほうが当然好ましい。上述の実施例では、パターンニングプロセスにより２０％程度の膜厚減少が見られたが、保護膜５１として有効に働き反射率の光劣化もなく、したがって８ｎｍ程度の厚さでも十分効果があることがわかった。一方、これ以下の厚さでは反射率劣化が認められた。従って、実際のＩＴＯの膜厚としては８〜３０ｎｍ程度の範囲が好ましいことが判る。
【００４２】
このように、保護膜５１として、対向電極１６に使用している材料と同一のＩＴＯを使用することにより、駆動時の電圧の非対称性を軽減することができ、これによりオフセット電圧の変動がほとんどなくなることから、フリッカーや焼き付きの問題も改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の画素電極と金属反射膜との配列状態を示す平面図である。
【図３】従来の液晶表示装置と本発明の液晶表示装置の開口率を説明するための説明図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図５】液晶表示装置を評価した光学系を示す図である。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程図である。
【図７】アルミニウム合金膜よりなる画素電極、銀合金膜よりなる金属反射膜、ＳｉＯ２ 膜よりなる保護膜の積層膜の反射率を示すグラフである。
【図８】アルミニウム合金膜よりなる画素電極、銀合金膜よりなる金属反射膜、ＩＴＯ膜よりなる保護膜の積層膜の反射率を示すグラフである。
【図９】液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図である。
【図１０】１つの画素の等価回路図である。
【図１１】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１２】従来の液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
２…光源、４…液晶表示装置、６…偏光ビームスプリッタ、８…投射レンズ、１０…スクリーン、１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、３４…透明基板、５０…金属反射膜、５１…保護膜、Ｌ１…画素間幅、ＬＣ…液晶。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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