(57)【要約】反射式液晶表示（ＬＣＤ）装置は、この装置の周辺領域において、第１の金属層（２２０）内にパターン化されその下の絶縁層（２１２）を露出する複数の孔（２２０ｃ）と、第１の金属層に開けた前記孔の下方の複数の光遮蔽用の島（２２４ｃ）と、これら島上に形成され、前記孔を囲み、ほぼ前記島及前記第１の金属層間に延在する複数の壁部（２２６）とを具える。周辺領域において、複数のスペーサ（２３４）を絶縁層の露出部分上に配置してその上の透明（例えば、ガラス）層（２１８）を支持するとともに液晶材料に対するスペースを形成する。この構成によれば、周辺領域に形成されたスペーサを装置の画素領域に形成されたスペーサに、より一層一致させることにより装置の均一性を高める。しかも、この構成によれば、光が装置の周辺領域において基板に到達しないようにするとともに、装置の周辺領域に形成された第２の金属層の一部を、信号を導くために用いうるようにする。
2004521387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置であって、
‐シリコン基板と、
‐このシリコン基板上の絶縁層と、
‐この絶縁層上の第１の金属層であって、前記画素領域中の画素電極のアレイと、前記絶縁層の一部を露出させる複数の孔を開けた、前記周辺領域における周辺部分とを有する当該第１の金属層と、
‐前記周辺領域における絶縁層の露出部分上に設けた複数のスペーサと、
‐前記第１の金属層と前記基板との間に設けた第２の金属層であって、前記第１の金属層の前記周辺部分に開けた前記孔の下方に位置する複数の光遮蔽体と、前記周辺領域における複数の信号経路ラインとを有する当該第２の金属層と、
‐ほぼ前記第２の金属層及び前記第１の金属層間に延在し、各々が前記複数の孔の各１つにそれぞれ対応する複数の壁部と
を具える液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、各壁部が、対応する孔を囲んでほぼ連続している液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置において、壁部が不透明な材料を有している液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記複数の光遮蔽体の各々が島である液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記複数の壁部の各々が光遮蔽体の対応する１つの上にある液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第２の金属層と前記基板との間に、更に第３の金属層と第４の金属層とがあり、これら第３の金属層及び第４の金属層の各々が前記周辺領域に複数の追加の信号経路ラインを有している液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液晶表示装置において、更に、前記画素領域内の画素電極間で前記絶縁層上に複数のスペーサが存在している液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液晶表示装置において、更に、前記画素領域中の画素電極間に少なくとも１つのスペーサが有り、このスペーサの高さが前記周辺領域における複数のスペーサのうちの少なくとも１つと同じである液晶表示装置。
【請求項９】
画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置であって、
‐基板と、
‐この基板上の絶縁層と、
‐この絶縁層上の第１の金属層であって、前記画素領域中の画素電極のアレイと、孔を開けた、前記周辺領域における周辺部分とを有する当該第１の金属層と、
‐前記周辺領域における第１の金属層に開けた孔内のスペーサと、
‐前記第１の金属層と前記基板との間に設けた第２の金属層と、
‐ほぼ前記第２の金属層及び前記第１の金属層間に延在し、周辺領域における第１の金属層に開けた孔の下側の壁部と
を具える液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記壁部が前記孔をほぼ連続的に囲んでいる液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記第２の金属層が前記第１の金属層の周辺部分における前記孔の下方の光遮蔽体を有し、前記壁部はほぼこの光遮蔽体と前記第１の金属層との間に延在している液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記周辺領域における前記スペーサと同じ高さの少なくとも１つのスペーサが画素領域内に設けられている液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の液晶表示装置において、前記孔が絶縁層の一部を露出し、前記スペーサが絶縁層のこの露出部分の上にある液晶表示装置。
【請求項１４】
画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置であって、
‐基板と、
‐この基板上の絶縁層と、
‐この基板の上方の第１の金属層であって、前記画素領域中の画素電極のアレイと、孔を開けた、前記周辺領域における周辺部分とを有する当該第１の金属層と、
‐前記周辺領域における第１の金属層に開けた孔内のスペーサと、
‐前記第１の金属層と前記基板との間に設けた第２の金属層であって、前記第１の金属層の周辺部分に開けた孔の下方の光遮蔽体と、前記周辺領域における複数の信号経路ラインとを有する当該第２の金属層と、
‐前記第２の金属層及び前記基板間に存在し、前記周辺領域内に複数の追加の信号経路ラインをそれぞれ有する第３及び第４の金属層と
を具える液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、前記第３及び第４の金属層が液晶表示装置に対する互いに直交する行及び列ラインを形成している液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、前記光遮蔽体が島である液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、前記周辺領域における前記スペーサと同じ高さの少なくとも１つのスペーサが画素領域内に設けられている液晶表示装置。
【請求項１８】
画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造方法であって、
‐基板上に絶縁層を形成する工程と、
‐基板の上方に第１の金属層を形成する工程と、
‐この第１の金属層の上方に画素金属層を形成する工程であって、この画素金属層が、前記画素領域中の画素電極のアレイと、前記周辺領域中の周辺部分とを有し、この周辺部分に、絶縁層の一部分を露出させる複数の孔を開けるようにする工程と、
‐複数の壁部を形成する工程であって、各壁部が前記複数の孔の１つにそれぞれ対応するとともに、ほぼ前記第１の金属層と前記画素金属層の前記周辺部分との間に延在させる工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法において、第１の金属層を形成する前記工程が、
‐画素金属層の周辺部分に開けた孔の直下に複数の光遮蔽体を形成する工程と、
‐前記周辺領域内に複数の信号経路ラインを形成する工程と
を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法において、各壁部を、対応の孔をほぼ連続的に囲むように形成する液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法において、壁部を不透明材料から形成する液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置であって、
‐基板と、
‐この基板上の絶縁層と、
‐この絶縁層上の第１の金属層であって、前記画素領域中の画素電極のアレイ及びこれら画素電極間の第１の複数の孔と、前記周辺領域において第２の複数の孔が開けられた周辺部分とを有する当該第１の金属層と、
‐前記第１の複数の孔及び前記第２の複数の孔内の複数のスペーサであって、前記第１の複数の孔内の少なくとも１つのスペーサと前記第２の複数の孔内の少なくとも１つのスペーサとが同じ高さを有するようにした当該スペーサと
を具える液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon ）装置のような液晶表示（ＬＣＤ）装置の分野、特にこのような装置に対しスペーサを均一にする構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射式のＬＣＤ装置は周知である。このような装置の例、特にアクティブマトリックス装置は米国特許第 6,023,309号及び第 6,052,165号明細書に開示されている。このような装置の通常の特徴は精通されている為、以下の説明においては、本発明に関連する特徴のみを説明する。
【０００３】
図１は、代表的な従来の反射式ＬＣＤ装置１００の一部を示す。この反射式ＬＣＤ装置１００は一般に、画素領域（アクティブ領域）１００ａと周辺領域１００ｂとに分けることができる。画素領域１００ａは画素のアレイを有し、周辺領域１００ｂは、画素の各々に駆動信号を供給する駆動回路１０５を有している。
【０００４】
ＬＣＤ装置１００は、関連部分に、シリコン基板１１０と、絶縁層１１２と、液晶層１１４と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような透明電極１１６と、透明層（例えば、ガラス層）１１８とを有する。絶縁層１１２上の液晶層１１４の下側には反射性のミラー（画素）金属層１２０を設ける。このミラー金属層１２０は、ＬＣＤ装置１００の画素領域１００ａに複数の個々の反射性画素電極１２０ａを有するとともに、このＬＣＤ装置１００の周辺領域１００ｂ内に形成したほぼ連続的な周辺部分１２０ｂを有する。画素電極１２０ａ間には光透過領域１２２が位置している。
【０００５】
ミラー金属層１２０と基板１１０との間で、絶縁層１１２内には、光遮蔽金属層１２４と、経路金属層１２８及び１３０とが設けられている。画素領域１００ａ内では、金属層１２８及び１３０が互いに直交する行及び列ラインを形成し、これらは下側の基板１１０内に形成される画素に対するＭＯＳトランジスタのゲート及びソース電極（図１に図示せず）に接続しうる。周辺領域１００ｂ内では、金属層１２８及び１３０が駆動回路の種々の信号に対して用いられる信号経路ラインを形成する。光遮蔽金属層１２４や、第３及び第４の金属層１２８及び１３０の種々の部分を互いに接続する金属プラグ、すなわち金属通路１３２も設けられている。
【０００６】
金属層１２４は、装置に入射される光、例えば、画素電極１２０ａ間の光透過領域１２２を通る光が基板１１０に到達するのを阻止するために設けられている。さもないと、光は基板に到達し、この基板において装置の適切な動作を阻害する漏洩電流が誘起されるおそれがある。金属層１２８又は１３０の一部は装置に入射される光のわずかな部分を偶然に阻止しうるが、図１の構造では周辺領域１００ｂにおいて阻止する光の量を必要な程度にするのに専用とすべき別個の金属層１２４が必要となる。
【０００７】
透明層１１８を支持するのに、しかも液晶層１１４に対するギャップを設けるのに複数のスペーサ、すなわち柱状体が設けられている。画素領域１００ａでは、スペーサ１３４ａが絶縁層１１２上に直接配置されている。周辺領域１００ｂでは、スペーサ１３４ｂがミラー金属層１２０の周辺部分１２０ｂ上に設けられている。
【０００８】
液晶セルのギャップを均一に保つには、周辺領域１００ｂにおけるスペーサが画素領域１００ａにおけるスペーサと同じ高さを有するようにする必要がある。しかし、周辺領域１００ｂにおけるミラー金属層１２０上に形成されるスペーサ１３４ｂは、金属層１２０の高さが追加される為に、画素領域１００ａにおいて絶縁層１１２上に形成されるスペーサ１３４ａよりも高くなり、従って、液晶セルのギャップが不均一な表示装置が得られてしまう。
【０００９】
従って、反射式ＬＣＤ装置の画素領域及び周辺領域の双方においてより均一な高さのスペーサを有する液晶表示装置を得るのが望ましい。その他の目的及び利点は後に明らかとなるであろう。
【００１０】
発明の概要
本発明の目的は、スペーサ構造をより均一にした液晶表示（ＬＣＤ）装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の一観点によれば、画素領域と、この画素領域に隣接する周辺領域とを有する液晶表示装置であって、
‐シリコン基板と、
‐このシリコン基板上の絶縁層と、
‐この絶縁層上の第１の金属層であって、前記画素領域中の画素電極のアレイと、複数の孔を開けた、前記周辺領域における周辺部分とを有する当該第１の金属層と、
‐前記複数の孔内の複数のスペーサと、
‐前記第１の金属層と前記基板との間に設けた第２の金属層と、
‐ほぼ前記第２の金属層及び前記第１の金属層間に延在し、各々が前記複数の孔の各１つにそれぞれ対応する複数の壁部と
を具える液晶表示装置を提供する。
【実施例】
【００１２】
図２は、本発明の１つ以上の観点に応じた反射式ＬＣＤ装置２００の一部を簡単化して示す断面図である。図面を簡単化するために、本発明に関連する装置の部分のみを図示する。反射式ＬＣＤ装置２００は一般に、画素領域（アクティブ領域）２００ａと周辺領域２００ｂとに分けることができる。画素領域２００ａは画素のアレイを有し、周辺領域２００ｂは、画素の各々に駆動信号を供給する駆動回路２０５を有している。
【００１３】
ＬＣＤ装置２００はその関連部分にシリコン基板２１０を有し、この基板上に順次に、絶縁層２１２と、液晶層２１４と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような透明電極２１６と、透明（例えば、ガラス）層２１８とが設けられている。液晶層２１４の下側の絶縁層２１２上には第１の金属層２２０が設けられている。この第１の金属層２２０はＬＣＤ装置２００の画素領域２００ａに形成した複数の個々の反射性画素電極２２０ａを有するとともに、このＬＣＤ装置２００の周辺領域２００ｂ内に形成した周辺部分２２０ｂを有する。画素電極２２０ａ間には光透過領域２２２が位置している。第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂ内には複数の孔２２０ｃが形成されている。
【００１４】
第１の金属層２２０と基板２１０との間には、第２の金属層２２４が設けられている。この第２の金属層２２４は、画素領域２００ａ内に光遮蔽部分２２４ａを有するとともに、周辺領域２００ｂ内に複数の信号経路ライン２２４ｂ及び光遮蔽体２２４ｃを有する。光遮蔽体２２４ｃの各々には、ほぼ当該光遮蔽体２２４ｃと第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂとの間に延在する光阻止用の隔壁（壁部）２２６が設けられている。第２の金属層２２４と基板２１０との間には、第３の金属層２２８及び第４の金属層２３０が設けられている。第２、第３及び第４の金属層の種々の部分を互いに接続する金属プラグ、すなわち金属通路２３２も設けられている。
【００１５】
透明電極２１６及び透明層２１８を支持するとともに、液晶層２１４に対するギャップを形成するために、複数個の一体化したスペーサ、すなわち柱状体２３４が設けられている。画素領域２００ａにおいては、スペーサ２３４が画素電極２２０ａ間の光透過領域２２２内の絶縁層２１２上に直接配置されている。周辺領域内では、スペーサ２３４が第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂに開けた孔２２０ｃに位置している。スペーサ２３４は、被膜（例えば、Si3 Ｎ4 又はSiＯ2 ）を第１の金属層２２０及び露出した絶縁層２１２上に所望の高さまで均一に被着して被着材料をエッチングすることにより形成するのが好ましい。スペーサ２３４の高さ及び直径は、液晶層２１４に対する所望のギャップ及び透明層２１８を支持するのに必要な強度が得られるように選択する。一実施例では、スペーサ２３４の高さを１〜２μｍとし、その直径は０．４μｍとしうる。製造処理を簡単化する、より大きなスペーサを採用することもできる。
【００１６】
この実施例の種々の関連素子の動作を以下に説明する。
【００１７】
第１の金属層２２０はミラー（画素）金属層として、これに直接当る光を基板２１０に到達しないように阻止するのが有利である。しかも、周辺領域２００ｂにおける第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂには孔２２０ｃが開けられている為、周辺領域２００ｂにおけるスペーサ２３４は画素領域２００ａにおけるスペーサ２３４と同じ均一な高さとすることができる。従って、孔２２０ｃに当る光が基板２１０に到達しないようにする必要がある。
【００１８】
この目的のために、周辺部分２２０ｂの全体を覆うほぼ連続的な専用の光遮蔽領域として第２の金属層２２４を用いることができる。この場合、第１の金属層２２０に開けた孔２２０ｃを通過するいかなる光も、第２の金属層２２４により周辺領域２００ｂにおいて基板２１０に到達しないように阻止される。
【００１９】
しかも、金属層２２４を光阻止の為のみの専用としないで、周辺領域２００ｂにおいて駆動回路信号を導くためにも用いるようにすれば、駆動回路２０５に必要とする領域を減少させることができる。
【００２０】
従って、好適実施例では、第２の金属層２２４には、周辺領域２００ｂにおいて孔２２０ｃの各々の下方に配置した光遮蔽体２２４ｃを設ける。好ましくは、各光遮蔽体２２４ｃを、その他の部分の第２の金属層２２４からほぼ分離された島とする。更に、各光遮蔽体２２４ｃ上には、ほぼ当該光遮蔽体２２４ｃと第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂとの間に延在する光阻止用の隔壁２２６が設けられている。隔壁２２６は孔２２０ｃの全体を囲んで連続的に形成するのが好ましい。更に、隔壁２２６は、光遮蔽体２２４ｃを第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂに連結するように垂直に延在させるのも好ましい。
【００２１】
図３は、第１の金属層２２０に開けた孔２２０ｃの１つの付近における、ＬＣＤ装置２００の周辺領域２００ｂの一部を上方から見た平面図である。この図３に示すように、一実施例では、第１の金属層２２０の周辺部分２２０ｂに開けた孔２２０ｃを十字状とし、スペーサ２３４はこの十字の交差部の中央に位置させる。一実施例では、“ｘ”及び“ｙ”方向における交差部の端から端までの長さを１．２μｍとする。これにより、周辺部分２２０ｂにおいてスペーサ２３４が位置する領域は、画素領域２００ａにおいてスペーサ２３４が位置する画素電極２２０ａ間の領域に類似するようになり、スペーサ構造が均一な表示装置が得られる。
【００２２】
一方、光遮蔽体２２４ｃは、これが少なくとも孔２２０ｃと同じ大きさである限り、適切ないかなる寸法又は形状にもすることができる島である。一実施例では、“ｘ”及び“ｙ”方向の各々における光遮蔽体の長さは３．５μｍである。隔壁２２６も、これがほぼ孔２２０ｃを囲むとともに光遮蔽体２２４ｃよりも大きくない限り、適切ないかなる寸法又は形状にもすることができる。
【００２３】
隔壁２２６は、絶縁層２１２内で垂直に延在する溝をパターニングし、第１の金属層２２０を堆積する前にこの溝内に光阻止材料を堆積することにより形成するのが好ましい。この隔壁２２６は、画素電極２２０ａに接続される金属プラグ２３２の形成と同じ工程で形成しうる。又、この隔壁２２６はタングステンから形成するのが好ましい。この場合、隔壁２２６は絶縁層２１２中の金属通路２３２と同じ材料から形成し、これにより追加の処理工程を不必要とする。しかし、他の光阻止材料や他の製造方法をも用いることができる。一実施例では、隔壁２２６の高さを約１μｍとし、隔壁２２６が第１の金属層２２０と第２の金属層２２４との間で垂直に延在し、これらの金属層を連結するようにする。この場合、隔壁２２６の厚さはほぼ０．４μｍとすることができる。
【００２４】
上述したところでは、本発明を好適実施例につき図示して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、幾多の変形が可能であること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の液晶表示（ＬＣＤ）装置の一部を簡単化して示す断面図である。
【図２】本発明の１つ以上の観点に応じて一体化したスペーサを有するＬＣＤ装置の一実施例の一部を簡単化して示す断面図である。
【図３】図２のＬＣＤ装置の一部を上方から見た平面図である。
【国際公開パンフレット】
2004521387.tif 000003
2004521387.tif 000004
2004521387.tif 000005
2004521387.tif 000006
2004521387.tif 000007
2004521387.tif 000008
2004521387.tif 000009
2004521387.tif 000010
2004521387.tif 000011
2004521387.tif 000012
2004521387.tif 000013
2004521387.tif 000014
2004521387.tif 000015
2004521387.tif 000016
【国際調査報告】
2004521387.tif 000017
2004521387.tif 000018
2004521387.tif 000019
2004521387.tif 000020