(57)【要約】【課題】信頼性の高い、かつ凹凸に起因する乱反射を防止することで反射率が高く輝度が高い反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】反射型液晶表示装置は、画素スイッチが配置されるアクティブマトリクス基板６１と、その対向基板６２と、両基板６１、６２の間に挟持される垂直配向型の液晶層３９とを有する。アクティブマトリクス基板６１は、表面が平坦化された反射電極３０と、反射電極３０上に配置され且つ表面が平坦化された第２の絶縁膜３２と、第２の絶縁膜３２上に配置され且つ斜方蒸着膜からなる配向膜３３とを有する。反射電極３０は、基板上の画素スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）の電極に接続された配線層３５にプラグ３４を介して接続される。反射電極３０上の第２の絶縁膜３２と配向膜３３とは、シリコン酸化膜で構成される。【選択図】図２
2007206212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板と、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に挟持される垂直配向型の液晶層とを有する反射型液晶表示装置において、
前記アクティブマトリクス基板は、前記基板上の前記対向基板側に配置され且つ表面が平坦化された反射電極と、前記反射電極上に配置され且つ表面が平坦化された絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置され且つ斜方蒸着膜からなる配向膜とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】
前記斜方蒸着膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射電極は、ＩＴＯ（インジウムすず酸化膜）の仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】
前記膜は、ＴｉもしくはＴｉＮであることを特徴とする請求項４に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】
基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、
対向基板を形成する工程と、
前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、
前記基板上に反射電極を形成する工程と、
前記反射電極を平坦化する工程と、
平坦化された前記反射電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を平坦化する工程と、
平坦化された前記絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記反射電極を平坦化する工程と、前記絶縁膜を平坦化する工程とは、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）法を用いた研磨により行うことを特徴とする請求項６に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項６又は７に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記斜方蒸着膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記反射電極を平坦化する工程の後に、平坦化された前記反射電極上に、ＩＴＯの仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を堆積させる工程をさらに有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、
対向基板を形成する工程と、
前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、
前記基板上に反射電極を形成する工程と、
前記反射電極上に第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜を平坦化する工程と、
前記第一の絶縁膜の平坦化に連続して前記反射電極を平坦化する工程と、
平坦化された前記反射電極上に第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第一の絶縁膜を平坦化する工程と、前記反射電極を平坦化する工程とは、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）法を用いた研磨により行うことを特徴とする請求項１１に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第二の絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記斜方蒸着膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第二の絶縁膜及び前記配向膜の合計膜厚が２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１又は１４のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、
対向基板を形成する工程と、
前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、
前記基板上に反射電極を形成する工程と、
前記反射電極を平坦化する工程と、
平坦化された前記反射電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記反射電極を平坦化する工程の後に、平坦化された前記反射電極上に、ＩＴＯの仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を堆積させる工程をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記反射電極上の前記絶縁膜及び前記配向膜の合計膜厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置を１個以上使用したことを特徴とする投影型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示装置及びそれを用いた投影型表示装置に関するものであり、特に液晶材料として誘電率異方性が負の分子からなる垂直配向型の液晶材料を用いた反射型液晶表示装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置は、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電気的に厳しい特性が要求されている。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。小型の液晶表示装置としては、画素電極として反射電極を用いた反射型液晶表示装置が知られている。また、反射型液晶表示装置としては、ガラス基板などの絶縁基板を用いたものに限らず、単結晶シリコン基板などの単結晶半導体基板を素子基板としたＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）と呼ばれる反射型液晶表示装置が知られている。
【０００３】
従来の液晶表示装置の特性向上の手法としては、特許文献１に開示されている。特許文献１では、導電性部材の端部に、該導電性部材の実質的に平坦な面に連続し、シリコン原子を含有して構成される絶縁性部材を配したことを特徴とする表示装置が開示されている。また、特許文献１では、導電性部材である反射型の画素電極の反射率を向上させるために、画素電極をケミカルメカニカルポリッシング（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」と記す）により研磨している。このＣＭＰにより、画素電極の凹凸に起因する乱反射が防止され、また液晶分子の配向不良が防止され、高画質な表示を行うことが可能となっている。
【０００４】
また、特許文献２には、反射電極間の隙間に埋め込まれて表面の平坦性を確保する絶縁膜を有する反射型液晶表示装置用モジュールが提案されている。この特許文献２では、反射電極２１の上に、ＣＭＰ研磨時のストッパとしてＳｉＮ又はＳｉＯＮからなるカバー膜を設けることが開示されている。
【特許文献１】特開平０９−０７３１０３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、液晶との反応による信頼性の劣化の課題が存在すると共に、厚い金属層にＣＭＰを行って画素電極を形成するためにスループットが悪いという課題がある。一方、特許文献２では、金属層の反射率が研磨表面に比べて低い上に反射電極上のＳｉＯＮやＳｉＮと配向膜との界面での屈折率の違いから生じる干渉による反射率の低下という課題が生じる。
【０００６】
本発明は、信頼性が高く、かつ凹凸に起因する乱反射を防止することで反射率が高く輝度が高い反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の反射型液晶表示装置は、基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板と、これに対向して配置される対向基板と、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に挟持される垂直配向型の液晶層とを有する。前記アクティブマトリクス基板は、前記基板上の前記対向基板側に配置され且つ表面が平坦化された反射電極と、前記反射電極上に配置され且つ表面が平坦化された絶縁膜と、前記絶縁膜上に配置され且つ斜方蒸着膜からなる配向膜とを有する。
【０００８】
本発明において、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であってもよい。前記斜方蒸着膜はシリコン酸化膜であってもよい。前記反射電極は、ＩＴＯ（インジウムすず酸化膜）の仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を有してもよい。前記膜は、ＴｉもしくはＴｉＮであってもよい。
【０００９】
本発明に係る反射型液晶表示装置の製造方法は、基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、対向基板を形成する工程と、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する。前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、前記基板上に反射電極を形成する工程と、前記反射電極を平坦化する工程と、平坦化された前記反射電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を平坦化する工程と、平坦化された前記絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程とを有する。
【００１０】
本発明において、前記反射電極を平坦化する工程と、前記絶縁膜を平坦化する工程とは、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）法を用いた研磨により行うことが好ましい。前記絶縁膜は、シリコン酸化膜であってもよい。前記斜方蒸着膜は、シリコン酸化膜であってもよい。前記反射電極を平坦化する工程の後に、平坦化された前記反射電極上に、ＩＴＯの仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を堆積させる工程をさらに有してもよい。
【００１１】
本発明に係る反射型液晶表示装置の製造方法は、基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、対向基板を形成する工程と、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する。前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、前記基板上に反射電極を形成する工程と、前記反射電極上に第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜を平坦化する工程と、前記第一の絶縁膜の平坦化に連続して前記反射電極を平坦化する工程と、平坦化された前記反射電極上に第二の絶縁膜を形成する工程と、前記第二の絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程を有する。
【００１２】
本発明において、前記第一の絶縁膜を平坦化する工程と、前記反射電極を平坦化する工程とは、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）法を用いた研磨により行うことが好ましい。前記第二の絶縁膜は、シリコン酸化膜であってもよい。前記斜方蒸着膜は、シリコン酸化膜であってもよい。前記第二の絶縁膜及び前記配向膜の合計膜厚が２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る反射型液晶表示装置の製造方法は、基板に画素スイッチを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、対向基板を形成する工程と、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板の間に垂直配向型の液晶層を配置する工程とを有する。前記アクティブマトリクス基板を形成する工程は、前記基板上に反射電極を形成する工程と、前記反射電極を平坦化する工程と、平坦化された前記反射電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に斜方蒸着膜からなる配向膜を形成する工程とを有する。
【００１４】
本発明において、前記反射電極を平坦化する工程の後に、平坦化された前記反射電極上に、ＩＴＯの仕事関数と実質的に等しい仕事関数をもつ膜からなる表面層を堆積させる工程をさらに有することが好ましい。前記反射電極上の前記絶縁膜及び前記配向膜の合計膜厚が１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る投影型表示装置は、上記いずれかに記載の反射型液晶表示装置を１個以上使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、信頼性が高く、かつ凹凸に起因する乱反射を防止することで反射率が高く輝度が高い反射型液晶表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１の実施形態〕
以下に図１を用いて本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明を用いた反射型液晶表示装置を説明するための等価回路図である。
【００１８】
図１において、１、２は信号線、３から６はＭＯＳ(Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタからなる画素スイッチ、７から１０は液晶素子、１１から１４は保持容量、１５、１６は駆動線（走査線）である。これら画素スイッチ、液晶素子、保持容量により反射型液晶表示装置の有効画素領域内の行及び列方向に沿って二次元マトリクス状に配置される画素の単位を構成している。１７は水平シフトレジスタ、１８は垂直シフトレジスタ、１９はビデオ線、２０、２１はＭＯＳトランジスタからなるサンプリングスイッチである。
【００１９】
以下に図１を用いて本発明の第１の実施形態における反射型液晶表示装置の動作を簡単に説明する。図1では、２行２列の複数の画素を用いた等価回路で説明している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、行及び列方向に多数の画素が存在して有効画素領域を構成している。
【００２０】
まず、駆動線１５に画素スイッチ３、４をオン状態にするべくオン信号が入力される。このオン状態時に、水平シフトレジスタ１７が順次動作し、ビデオ線１９から信号線１、２に画像信号を伝達する。すなわち、まず、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の信号が伝達される。すると、画素スイッチ３を通して保持容量１１に画像信号に応じた電荷が蓄積され、液晶素子７の電極の一方（画素電極を成す反射電極）に画像信号に応じた電圧を印加する。
【００２１】
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の画像信号が信号線２に伝達され、画素スイッチ４を通して保持容量１２に画像信号に応じた電荷が蓄積される。このシーケンスで行方向に順次画像信号が画素に書き込まれていく。１行全ての画素に画像信号が与えられた後に、駆動線１５にオフ信号が入力されて画素スイッチ３、４がオフされる。その後、駆動線１６に画素スイッチ５、６をオン状態にするべくオン信号が入力され、その後は駆動線１５の行と同様に順次画像信号が画素に与えられる。全画素に画像信号が与えられた後、再び１行目に戻りこの動作が繰り返される。
【００２２】
図２は、本実施形態の反射型液晶表示装置に用いられる画素の反射電極付近の断面図である。図２の例では、アクティブマトリクス基板側のスイッチング素子（図１参照）付近の断面構造については割愛している。
【００２３】
図２において、３０は画素の反射電極、３１はある画素の反射電極３０と隣接する画素の反射電極３０との間に配置された第１の絶縁膜、３２は反射電極３０上に配置された第２の絶縁膜である。また、３３は液晶の配向を制御するための配向膜である。本実施形態では、液晶材料として配向膜と略垂直方向に配向する負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む垂直配向型の液晶材料を用いるため、配向膜３３には無機材料、例えば酸化シリコンなどを斜方から蒸着して形成した斜方蒸着膜を用いることが好ましい。３４は反射電極３０と配線層３５とを接続するプラグであり、３５が画素スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）の電極（下部電極）に接続される配線層である。また、５０は反射電極３０と配線層３５との間でプラグ３４のビアホールが形成される層間絶縁膜、５１は遮光膜である。
【００２４】
反射電極３０は、表面をＣＭＰなどで研磨された研磨面を有しているため、反射電極３０の表面の凹凸による乱反射が抑制され、高反射率を示す。そのため、白の効率が高く、明るい反射型液晶表示装置となる。反射電極３０に用いられる材料としては、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ａｕ、ＴｉＮなど、金属膜、或いはこれら金属の化合物膜を用いるが特に限定されない。どの金属を用いる場合も反射電極３０の表面を研磨することにより反射率を向上させることができる。
【００２５】
第１の絶縁膜３１と第２の絶縁膜３２は、異なる材料でも同じ材料でも良く、限定はされない。最も重要なことは、斜方蒸着膜からなる配向膜３３が配置される面が略平坦な状態であることである。斜方蒸着膜からなる配向膜３３は、液晶の配向を決定するための重要な機能を持ち、特に垂直配向型の液晶材料を用いた場合には、斜方蒸着膜の形状、特に角度がばらつくと液晶の表示特性が大きく劣化する。そのため、斜方蒸着膜の下部は、斜方蒸着膜が均一に成膜されるように充分平坦化させる必要がある。
【００２６】
本発明では、ＣＭＰ法を用いて斜方蒸着膜が配置される第２の絶縁膜３２の表面を略均一に平坦化している。その作製方法は、後ほど詳細に述べる。これら構成要素３０から３５が画素スイッチを有する基板（非図示）上に設けられてアクティブマトリクス基板６１を構成する。ここで、画素スイッチを有する基板としては、ガラス基板などの絶縁性基板を用いてもよく、また単結晶シリコン基板などの単結晶半導体基板を用いてもよい。絶縁性基板を用いたアクティブマトリクス基板６１は、アモルファスシリコンなどの非単結晶半導体によって形成された画素スイッチが配置される。また、単結晶半導体基板を用いたアクティブマトリクス基板６１は、単結晶半導体を用いて形成された画素スイッチが配置される。
【００２７】
３６は対向基板６２を構成するガラス基板などの光透過性の基板、３７は酸化インジウム（以下ＩＴＯと記す）等の透明電極からなる対向電極、３８は対向基板６２に設けられた斜方蒸着膜からなる配向膜である。光透過性の基板３６、対向電極３７、及び配向膜３８により対向基板６２が構成される。３９は液晶層であり、本実施形態では垂直配向型の液晶材料を用いた。
【００２８】
本実施形態では、第２の絶縁膜３２及び斜方蒸着膜からなる配向膜３３は共にシリコン酸化膜で形成しており、本実施形態で用いている垂直配向型の液晶材料との屈折率差はほとんど無い。そのため、液晶層３９と配向膜３３の界面、また配向膜３３と第２の絶縁膜３２の界面で反射率のロスがほとんど無い積層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。
【００２９】
さらに、本実施形態の構造では、液晶層３９と反射電極３０を構成する金属材料は、第１の絶縁層３１及び／又は第２の絶縁層３２を間に有しているため、接することが無い。したがって、反射電極３０に用いられる金属材料が溶出し、イオン化することによる焼きつき等の信頼性の低下を抑制することが可能となる。これらの特性から本発明の反射型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクター（投影型表示装置）では、強い光を受けるような使用においても反射率が高いため反射型液晶装置の熱吸収も少なく、また信頼性も高いため良好な表示特性を得ることができる。
【００３０】
次に、図３を用いて液晶プロジェクターシステムについて説明する。図３は液晶プロジェクター用の光学システムの一例を示す概略図である。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は偏光ビームスプリッター及びλ／２板を有する偏光変換部、１０６はリレーレンズ、１０７はダイクロイックミラーである。１０８は偏光ビームスプリッター、１０９はクロスプリズム、１１０は反射型液晶表示装置、１１１は投影レンズ、１１２は全反射ミラーである。
【００３１】
この構成において、ランプ１０１から出た光束は、リフレクター１０２で反射しロッドインテグレーター１０３の入口に集光する。このリフレクター１０２は楕円リフレクターであり、ランプ１０１の発光部及びロッドインテグレーター１０３の入口にその焦点が存在する。ロッドインテグレーター１０３に入射された光束は、ロッドインテグレーター１０３の内部で０から数回反射を繰り返し、ロッドインテグレーター１０３の出口で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。
【００３２】
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、偏光変換部１０５の偏光ビームスプリッターに入射する。この入射光のうちＰ波は偏光変換部１０５の偏光ビームスプリッターで反射し、λ／２板を通りＳ波となる。これにより偏光変換部１０５の出射側で全ての光がＳ波となり、リレーレンズ１０６に入射する。リレーレンズ１０６を通過した光束は、全反射ミラー１１２、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等で構成された色分解系を通過し、それぞれ３枚の反射型液晶表示装置１０７に入射する。
【００３３】
反射型液晶表示装置１０７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し、液晶の作用によりS波を楕円偏光（もしくは直線偏光）に変調する。変調された光は、偏光ビームスプリッター１０８でP波成分が透過され、クロスプリズム１０９で色合成した後、投影レンズ１１１から投影される。
【００３４】
次に、図２を用いて本実施形態における反射型液晶表示装置の作製方法について説明する。本実施形態では単結晶半導体基板であるｎ型シリコン基板をアクティブマトリクス基板として用いたＬＣＯＳによって構成された反射型液晶表示装置を例に説明する。
【００３５】
まず、単結晶半導体基板であるｎ形シリコン基板を部分熱酸化し、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）酸化膜を形成する。次にＬＯＣＯＳ酸化膜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ｎ形シリコン基板を再度熱酸化してゲート酸化膜を形成する。
【００３６】
次に、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する。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。これらのＭＯＳトランジスタ素子が図１に示す反射型液晶表示装置内の画素スイッチやサンプリングスイッチ等のスイッチング素子を構成する。
【００３７】
その後、基板全面に層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜として、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）やＮＳＧ（Ｎｏｎｄｏｐｅ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）／ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）や、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｏｘｙ−ｓｉｌａｎｅ）等を用いることが可能である。
【００３８】
次に、ソース、ドレイン領域の直上の層間絶縁膜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、パターニングして配線層３５を形成する。この配線層３５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、配線層３５とソース、ドレイン領域との間に形成するのが望ましい。
【００３９】
その後、さらに層間絶縁膜５０を形成し、遮光膜５１を形成する。遮光膜５１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、さらに層間絶縁膜５０を形成し、ビアホールを開ける。ついで、ビアホールにタングステンを堆積した後にＣＭＰ法により平坦化してプラグ３６を形成する。
【００４０】
その後、プラグ３６上に反射電極３０をスパッタ法により堆積する。その後、ＣＭＰ法により反射電極３０の表面を研磨し、反射率を増加させた。この画素電極として用いられる反射電極３０としては、前述したように、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ことができる。
【００４１】
次に、第１の絶縁膜３１及び第２の絶縁膜３２としてのシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。その後、反射電極３０上の第２の絶縁膜３２が略平坦となるようにＣＭＰ法により表面を平坦化処理した。ついで、略平坦化された第２の絶縁膜３２の表面に、斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜を斜方蒸着し、斜方蒸着膜からなる配向膜３３を形成した。以上のようにしてアクティブマトリクス基板６１を形成した。
【００４２】
次に、ガラス基板からなる光透過性の基板３６、ＩＴＯなどの透明電極からなる対向電極３７上にも、同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜を斜方蒸着して斜方蒸着膜からなる配向膜３８を形成して対向基板６２を形成する。
【００４３】
その後、アクティブマトリクス基板６１と、対向基板６２とを貼り合せ、その間に垂直配向型の液晶材料を注入して配向させ、液晶層３９を形成した。そして、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。この反射型液晶表示装置を３枚用いて、前述の図３に示す液晶プロジェクターシステムを作製したところ、高輝度で、信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、反射電極３０の表面を研磨して平坦化したため、反射電極３０の表面の凹凸による乱反射が抑制され、反射率を増加させることができる。また、反射電極３０上の第２の絶縁膜３２及び配向膜３８（斜方蒸着膜）は共にシリコン酸化膜で形成したため、垂直配向型の液晶材料との屈折率差はほとんど無くなり、このような屈折率整合により反射率の減少を抑制でき、高輝度化を実現することができる。さらに、斜方蒸着膜下の第２の絶縁膜３２の表面を平坦化したため、液晶配向特性が向上し、反射電極３０と液晶層３９との間の反応が抑制され、信頼性を大幅に向上させることができる。
〔第２の実施形態〕
図４を用いて本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。
【００４５】
図４は本発明の第２の実施形態における反射型液晶表示装置に用いられる画素の反射電極付近の断面図である。本実施形態において、第１の実施形態における第１の絶縁膜３１の代わりに、第２の絶縁膜３２とは異なる工程において形成された第１の絶縁膜４０を用いた。第１の絶縁膜４０以外の構成要素は第１の実施形態と同じであり、同一の構成要素は同一の番号を付与して説明は割愛する。
【００４６】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、第２の絶縁膜３２及び斜方蒸着膜からなる配向膜３３は共にシリコン酸化膜で形成しており、本実施形態で用いている垂直配向型の液晶材料との屈折率差はほとんど無い。そのため、液晶層３９と配向膜３３の界面、また配向膜３３と第２の絶縁膜３２の界面で反射率のロスがほとんど無い積層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。
【００４７】
次に、図４を用いて本実施形態における反射型液晶表示装置の作製方法について説明する。遮光膜を形成するまでのプロセスは第１の実施形態と同様であるため割愛する。遮光膜パターニング後、層間絶縁膜５０を形成し、ビアホールを開ける。ついで、ビアホールにタングステンを堆積した後にＣＭＰ法により平坦化してプラグ３６を形成する。その後、反射電極３０をスパッタ法により堆積する。その後、ＣＭＰ法により反射電極３０の表面を研磨し反射率を増加させた。この画素電極として用いられる反射電極３０としては、前述したように、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ことができる。
【００４８】
反射電極３０をパターニング後、隣接する画素の反射電極３０の間を埋めるためにシリコン酸化膜を堆積し、ＣＭＰ法により反射電極３０上のシリコン酸化膜を除去して第１の絶縁膜４０を形成した。その後、連続して反射電極３０を研磨し反射率を増加させた。ついで、反射電極３０及び第１の絶縁膜４０上にシリコン酸化膜を形成した。この方法によると、反射電極３０及び第１の絶縁膜４０上に成膜によってシリコン酸化膜を形成するため、第１の実施形態のようなＣＭＰ法よりは第２の絶縁膜３２の厚さの制御が容易であるメリットがある。
【００４９】
反射電極３０及び第１の絶縁膜４０上に成膜されたシリコン酸化膜をＣＭＰ法によって平坦化し、第２の絶縁層３２を形成した。その後、第１の実施形態と同様に斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜を斜方蒸着し、斜方蒸着膜からなる配向膜３３を形成した。このとき、反射電極３０上の第２の絶縁層３２及び配向膜３３の合計膜厚は可視光波長領域の半分以下（２００ｎｍ以下）とした。本実施の形態では、一例として、第２の絶縁層３２の膜厚は１００ｎｍとし、配向膜３３の膜厚は１００ｎｍとし、両者の合計膜厚を２００ｎｍとした。これにより、反射電極３０上の第２の絶縁層３２と配向膜３３との界面でのわずかに残る屈折率差による干渉成分を生じさせず、その干渉による反射率の低下を抑制し、効率的な反射を利用することが可能になった。
【００５０】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板６１を形成した。その後、対向基板６２及び液晶層３９は、第１の実施形態と同様の方法により形成し、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、前述の図３に示す液晶プロジェクターシステムを作製したところ、高輝度で、信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
〔第３の実施形態〕
図５を用いて本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。
【００５１】
図５は本発明の第３の実施形態における反射型液晶表示装置に用いられる画素の反射電極付近の断面図である。本実施形態において、第１の実施形態と相違して反射電極３０上に対向電極３７と略同等の仕事関数の金属材料を用いて形成された金属膜４１を有している。金属膜４１以外の構成要素は第１の実施形態と同じであり、同一の構成要素は同一の番号を付与して説明は割愛する。
【００５２】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に光利用効率を大きくすることが可能であり、更にＩＴＯからなる対向電極３７とほぼ同じ仕事関数の金属膜４１が反射電極３０の表面に堆積されており、信頼性を向上することができる。
【００５３】
次に、図５を用いて本実施形態における反射型液晶表示装置の作製方法について説明する。反射電極３０を形成するまでのプロセスは、第１の実施形態と同様であるため割愛する。反射電極３０を形成後、仕事関数がＩＴＯからなる対向電極３７とほぼ等しい材料、例えばＴｉもしくはＴｉＮからなる金属膜を表面に成膜した。この場合、反射率を極力下げないように金属膜を薄膜化することが好ましい。
【００５４】
その後、パターニングして金属膜４１を形成する。次に、第１の絶縁膜３１及び第２の絶縁膜としてのシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。その後、反射電極３０上の第２の絶縁膜３２が略平坦となるようにＣＭＰ法により表面を平坦化処理した。ついで略平坦化された第２の絶縁膜３２の表面に、斜方蒸着装置によりシリコン酸化膜を斜方蒸着し、斜方蒸着膜からなる配向膜３３を形成した。
【００５５】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板を形成した。その後、対向基板６２及び液晶層３９は第１の実施形態と同様の方法により形成し、反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶表示装置を３枚用いて、前述の図３に示す液晶プロジェクターシステムを作製したところ、高輝度で信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
〔第４の実施形態〕
図５を用いて本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５６】
図５は本発明の第４の実施形態における反射型液晶表示装置に用いられる画素の反射電極付近の断面図である。本実施形態では、第２の絶縁膜３２及び斜方蒸着膜からなる配向膜３３の絶縁膜部分を薄膜化している以外は第３の実施形態と同じであり、同一の構成要素は同一の番号を付与して説明は割愛する。
【００５７】
本実施形態では、第３の実施形態と同様にＩＴＯからなる対向電極３７とほぼ同じ仕事関数の金属膜４１が反射電極３０の表面に堆積されているため、信頼性を向上することができる。これに加え、本実施形態では、反射電極３０上の第２の絶縁膜３２及び斜方蒸着膜からなる配向膜３３の絶縁膜部分を薄膜化している。これにより、反射電極３０上の第２の絶縁膜３２と配向膜３３との界面でのわずかに残る屈折率差による干渉成分を生じさせない設計が可能となる。
【００５８】
次に、図５を用いて本実施形態における反射型液晶表示装置の作製方法について説明する。反射電極３０の表面に金属膜４１を形成するまでのプロセスは、第３の実施形態と同様であるため割愛する。
【００５９】
金属膜４１を形成後、第１の絶縁膜３１及び第２の絶縁膜３２としてのシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。ついで、斜方蒸着装置により、シリコン酸化膜を斜方蒸着し、斜方蒸着膜からなる配向膜３３を形成した。このとき、反射電極３０上の第２の絶縁層３２及び配向膜３３の合計膜厚は可視光波長領域の１／４以下（１００ｎｍ以下）とした。本実施の形態では、一例として、第２の絶縁層３２の膜厚は４０ｎｍとし、配向膜３３の膜厚は５０ｎｍとし、両者の合計膜厚を９０ｎｍとした。これにより、反射電極３０上の第２の絶縁層３２及び配向膜３３との界面でのわずかに残る屈折率差による干渉成分を全く生じさせず、その干渉による反射率の低下を大幅に抑制し、より効率的な反射を利用することが可能になった。
【００６０】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板６１を形成した。その後、対向基板６２及び液晶層３９は第１の実施形態と同様の方法により形成し、反射型液晶表示装置を作製した。この反射型液晶表示装置を３枚用いて、前述の図３に示す液晶プロジェクターシステムを作製したところ、高輝度で信頼性の高い液晶プロジェクターが作製できた。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、反射型液晶表示装置及びそれを用いた投影型表示装置に利用可能であり、特に液晶材料として誘電率異方性が負の分子からなる垂直配向型の液晶材料を用いた反射型液晶表示装置及びそれを用いた投影型表示装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置を用いた液晶プロジェクターの全体構成を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第３及び第４の実施形態に係る反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２  信号線
３〜６  画素スイッチ
７〜１０  液晶素子
１１〜１４  保持容量
１５、１６  駆動線
１７  水平シフトレジスタ
１８  垂直シフトレジスタ
１９  ビデオ線
２０、２１  サンプリングスイッチ
３０  反射電極
３１、４０  第１の絶縁膜
３２  第２の絶縁膜
３３、３８  配向膜
３４  プラグ
３５  配線層
３６  光透過性の基板
３７  対向電極
３９  液晶層
４１  金属膜
５０  層間絶縁膜
５１  遮光膜
６１  アクティブマトリクス基板
６２  対向基板
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  偏光変換部
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  反射型液晶表示装置
１１１  投影レンズ
１１２  全反射ミラー
【図１】
2007206212.tif 000003
【図２】
2007206212.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007206212.tif 000006
【図５】
2007206212.tif 000007