JP2006330526A

JP2006330526A - Liquid crystal display device and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2006330526A
Application number: JP2005156512A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Iwasa; 隆行岩佐
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of reducing flickering or burning by reducing light leakage and uniformly forming an alignment film by reducing a level difference between pixel electrodes. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with: a first substrate 37 made by matrically arranging a plurality of pixels having reflective pixel electrodes 4 of a prescribed thickness and switching elements Tr connected with the pixel electrodes, on a semiconductor substrate; a second transparent substrate 40 on which a counter electrode 38 made in common is formed; and liquid crystal LC sealed between the first and the second substrates by arranging both substrates so that the pixel electrode and the counter electrode may be confronted with each other, wherein the pixel electrodes are arranged in an array shape longitudinally and latitudinally at an prescribed gap, and a light shielding film 52 is disposed via an insulating film 50 within the gap. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and in particular, can reduce light leakage to prevent flicker and image sticking, and can improve the contrast because an alignment film can be formed uniformly. The present invention relates to a reflective liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.

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（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、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。 Recently, there has been an increasing demand for projection display devices for displaying images on a large screen, such as displays for outdoor public use and control operations, displays for high-definition images such as high-definition images, or projection projectors. Yes. The projection type display device is roughly classified into a transmission type and a reflection type, and both types use an LCD (Liquid Crystal Display), that is, a liquid crystal display device. Read light is incident on the liquid crystal display device. Then, the incident light is modulated in units of pixels in correspondence with the image signal to obtain projection light. Here, the liquid crystal display device is formed on an active matrix substrate in which switching elements such as thin film transistors and pixel electrodes whose potentials are controlled by the switching elements are arrayed on a semiconductor substrate, and a film is formed on a light-transmitting substrate (such as a glass substrate). The liquid crystal is sealed between the counter electrode and the active matrix substrate and the common electrode, and the potential difference between the counter electrode and each pixel electrode is changed for each pixel electrode corresponding to the video signal. The readout light is modulated by controlling the orientation.

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。 By the way, transmissive and reflective liquid crystal display devices are known, but unlike transmissive liquid crystal display devices, reflective liquid crystal display devices can use nearly 100% of readout light. It has a structure capable of obtaining brightness and high resolution (high definition). Here, a reflection type liquid crystal display device will be described as an example.
FIG. 5 is a block diagram showing a general reflective liquid crystal display device, FIG. 6 is a circuit diagram showing one pixel portion of the reflective liquid crystal display device, and FIG. 7 is a conventional reflective liquid crystal display device. FIG. 8 is an enlarged view for explaining the film formation distribution state of the alignment film in the gap between the pixel electrodes, and shows an A portion in FIG. 7 in an enlarged manner.

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。 As shown in FIG. 5, in this liquid crystal display device, a plurality of column signal electrodes D1, D2, D3,... Di are arranged in parallel on a semiconductor substrate 2, and each of these column signal electrodes D1, D2,. A plurality of row scanning electrodes G1, G2, G3,... Gj are arranged in a direction orthogonal to D3,. Hereinafter, the symbols D1 to Di may be collectively represented as a symbol D, and the symbols G1 to Gj may be collectively denoted as a symbol G. The intersection of each column signal electrode D and the row scanning electrode G becomes a pixel Px. The pixel Px includes a reflective pixel electrode 4 and a switching element Tr such as a MOSFET connected thereto as shown in FIG. And the storage capacitor C are arranged in a matrix.

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。 The column signal electrode driving circuit 100 includes a horizontal shift register 101 and a switch group including a plurality of video switches S1, S2, S3,. The input side of each video switch S1, S2, S3,... Si is connected in common to the image signal supply line L to which the image signal Video is supplied, and the output side is respectively corresponding column signal electrodes D1, D2, D3,. ... connected to Di. Also, the output of the horizontal shift register 101 is connected to the control signals of the video switches S1, S2, S3,.
In the column signal electrode drive circuit 100 having such a configuration, the horizontal shift register 101 is driven by a horizontal start signal and a horizontal clock supplied from a drive timing pulse generating circuit (not shown), and each output pulse from the horizontal shift register 101 is used for each output pulse. By sequentially turning on the analog switches S1, S2, S3,..., Si, the image signal Video for one horizontal period is sequentially sampled to the column signal electrodes D1, D2, D3,.

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。 On the other hand, the row scanning electrode driving circuit 102 includes a vertical shift register having a number of stages corresponding to the total number of display rows. This vertical shift register is driven by a vertical start signal supplied from a drive timing pulse generating circuit (not shown) and a vertical shift clock synchronized with the horizontal period, and one horizontal period for each row scanning electrode G1, G2, G3,. Sequential scan pulses are output every time (each row).
As a result, the switching elements Tr connected to the row scanning electrodes G1, G2, G3,... Gj are sequentially turned on one row at a time, and the voltage of the image signal Video sampled at D1, D2, D3,. Is stored and held as charge information in a storage capacitor C of a pixel adjacent to the pixel.

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ＳｉＯ_２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。 As a result, the signal voltage accumulated in each holding capacitor C is applied to the liquid crystal LC corresponding to each pixel Px via the pixel electrode 4, and the light modulation degree of the liquid crystal changes accordingly. As a result, an image corresponding to the image signal Video is displayed.
FIG. 7 shows a cross-sectional view of one pixel Px described above. For example, the switching element Tr made of the MOSFET and the holding capacitor C are provided on the surface of the semiconductor substrate 2 made of a P-type silicon substrate. . The switching element Tr and the storage capacitor C are electrically separated by a field oxide film 12 made of, for example, SiO ₂ , and the switching element Tr itself is formed on the N-type well 14, for example. The pixel switching transistor Tr includes, for example, a drain 16 that is a high concentration layer of P-type impurities, a source 18, and a gate 20 that is located between the drain 16 and the source 18 via a gate oxide film. MOSFET is formed. Therefore, the well 14 and the drain 16 or the source 18 form a PN junction. The storage capacitor C includes a lower electrode 22 which is a high concentration layer of impurities and an upper electrode 24 which is formed thereabove via an insulating film so that charges can be stored therein as necessary. It has become.

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ＳｉＯ_２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ＳｉＯ_２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。 Then, a first interlayer insulating layer 26 made of, for example, SiO ₂ is formed so as to cover the entire pixel including the pixel switching transistor Tr and the storage capacitor C. A wiring layer 28 made of, for example, aluminum is patterned on the upper surface of the first interlayer insulating layer 26. A second interlayer insulating layer 30 made of, for example, SiO ₂ is formed on the upper surface of the wiring layer 28. Further, a metal light shielding layer 32 made of, for example, aluminum or the like is formed on the upper surface of the second interlayer insulating layer 30 by patterning. By blocking the readout light by the light shielding layer 32 as described later, The readout light is prevented from entering the lower part as much as possible.

そして、この遮光層３２の上面には例えばＳｉＯ_２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。 A third interlayer insulating layer 34 made of, for example, SiO ₂ is formed on the upper surface of the light shielding layer 32. On the upper surface of the third interlayer insulating layer 34, for example, a square pixel electrode 4 made of aluminum is formed. The pixel electrode 4 is connected to the source 18 and the upper electrode 24 of the storage capacitor C through the light shielding layer 32. The pixel electrodes 4 are arranged in a matrix over substantially the entire surface of the liquid crystal panel with a predetermined gap 36 between adjacent pixel electrodes. An alignment film (not shown) is provided to cover the entire upper surface of the pixel electrode 4 and the gap 36. As described above, the first substrate 37 serving as an active matrix substrate is formed.
Then, a light-transmissive second substrate 40 such as a glass plate having a transparent counter electrode 38 formed in common on the surface thereof is disposed so as to face the arrayed pixel electrodes 4. An alignment film (not shown) is also provided on the entire surface of the counter electrode 38. A liquid crystal LC is sealed between the counter electrode 38 of the second substrate 40 and the large number of pixel electrodes 4. The counter electrode 38 is provided so as to spread in common to each pixel Px.

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。 By the way, when the readout light LT is incident from the first substrate 40 side, a part of the readout light LT enters the active matrix substrate as intrusion light LTi from the slight gap 36 between the pixel electrodes 4 as shown in FIG. Incoming is inevitable. As shown in FIG. 7, the intrusion light LTi becomes a PN junction photodiode while reflecting multiple times between the pixel electrode 4 and the light shielding layer 32 and between the light shielding layer 32 and the wiring layer 28. As a result, light carriers are generated and leak current is generated, thereby causing fluctuations in the potential of the pixel electrode that causes flicker and image sticking.

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。 As a countermeasure, an attempt has been made to attenuate the intrusion light LTi by directly forming the antireflection layer 42 on the upper surface of the light shielding layer 32 or the wiring layer 28 (see, for example, Patent Document 1). As the antireflection layer 42, a TiN (titanium nitride) film is used alone, or a silicon nitride (SiN) film is formed on the TiN film to form a two-layer structure.
Further, as disclosed in Patent Document 2, an insulating layer immediately below the pixel electrode is used to form a light shielding layer groove, and then the pixel electrode / light shielding layer is formed in the light shielding layer groove. A method for forming a pixel electrode by self-alignment by forming a conductive film (aluminum) has been proposed. Since a light shielding layer of metal aluminum is formed below the gap between the pixel electrodes, the light shielding is performed. The layer suppresses the incidence of light and reduces light leakage.

特開２０００−１９３９９４号公報JP 2000-193994 A 特開平１０−３２５９４９号公報JP-A-10-325949

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。 By the way, a certain amount of intrusion light can be obtained by forming the antireflection film 42 on the surface of the insulating layer or the like as in Patent Document 1 or by providing a light shielding layer of metal aluminum in the groove for the light shielding layer as in Patent Document 2. We were able to expect the effect to prevent. However, even if the measures described above are taken, the measures for preventing intrusion light are not sufficient, and the intensity of the readout light tends to increase due to the necessity of obtaining a display screen with particularly high brightness. Further action is required. In this case, it is conceivable to reduce the amount of light entering the element by reducing the width of the gap 36 between the pixel electrodes 4.

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。 However, photolithography is generally used for patterning the pixel electrodes 4, and the lower limit of the gap 36 between the pixel electrodes 4 is about 0.4 to 0.5 μm. The reason is that since the pixel electrode 4 is a reflective film, the reflectance is high, and in photolithography using light for pattern formation, halation due to light, interference of light, and the like occur. This is because it is difficult to realize finer fine photography.
In the case of a reflective liquid crystal display device, the material of the pixel electrode 4 usually uses aluminum, and this aluminum has both functions of reflecting light and simultaneously applying a voltage to the liquid crystal. Therefore, since it is important for the pixel electrode 4 to reflect light, it is necessary to set the pixel electrode 4 to a thickness that does not transmit light.

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。 In the case of aluminum, this film thickness is limited to about 250 nm. If the film thickness is set to 250 nm or less, light is transmitted and the reflectance is lowered. Therefore, the film thickness is set to 250 nm or more. Then, if there is a surface step in the gap 36 between the pixel electrodes 4 due to the thick film thickness of the pixel electrode 4, the alignment film 44 formed on the pixel electrode 4 is hidden in the end 46 of the pixel electrode 4. As a result, there has been a problem that a uniform film cannot be formed. For this reason, the orientation of the liquid crystal is disturbed at the end portion 46 of the pixel electrode 4, so that the polarization cannot be sufficiently controlled and the contrast is lowered.

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。 With respect to this point, the case of Patent Document 2 has a problem in that the contrast is significantly lowered because the surface step of the gap between the pixel electrodes is larger than in the conventional method.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The object of the present invention is to reduce light entering from the gap between the pixel electrodes, thereby reducing light leakage and reducing flicker and image sticking, and reducing the level difference between the pixel electrodes. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of forming an alignment film uniformly and, as a result, improving the contrast, and a method for manufacturing the same.

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。 The invention according to claim 1 is a first substrate in which a plurality of pixels each having a reflective pixel electrode having a predetermined thickness and a switching element connected to the pixel electrode are arranged in a matrix on a semiconductor substrate. A transparent second substrate on which a common counter electrode is formed, and the first and second substrates are arranged so that the pixel electrode and the counter electrode face each other and sealed between them The pixel electrodes are arranged in an array in the vertical and horizontal directions with a predetermined gap, and a gap light-shielding film is provided in the gap via an insulating film. It is the liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.

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。 In this case, as defined in claim 2, the light shielding film for gaps is made of one or more selected from the group consisting of titanium, tantalum, tungsten, and nitrides of these metals.

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。 The invention according to claim 3 is a first substrate in which a plurality of pixels each having a reflective pixel electrode having a predetermined thickness and a switching element connected to the pixel electrode are arranged in a matrix on a semiconductor substrate. A transparent second substrate on which a common counter electrode is formed, and the first and second substrates are arranged so that the pixel electrode and the counter electrode face each other and sealed between them A plurality of reflective pixel electrodes having a predetermined thickness on the semiconductor substrate on which the switching elements are formed with a predetermined gap in the vertical and horizontal directions. A step of forming a first insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, a step of forming a light-shielding film for the gap over the entire surface of the first insulating film, and a step for filling the gap so as to fill the gap A second insulating film is formed on the entire surface of the light shielding film. Forming a first substrate by removing the second insulating film and the gap light-shielding film on the pixel electrode so as to leave the gap light-shielding film in the gap; and And a step of sealing the liquid crystal between the substrate and the second substrate so that the pixel electrode and the counter electrode face each other, and a method of manufacturing a liquid crystal display device It is.

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。 According to the liquid crystal display device and the method for manufacturing the same according to the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
Since a gap light-shielding film is provided in the gap between the pixel electrodes via an insulating film, the light entering from the gap between the pixel electrodes is reduced, thereby reducing light leakage and reducing flicker and burn-in. In addition, since the step between the pixel electrodes can be reduced, the alignment film can be formed uniformly, and as a result, the contrast can be improved.

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。 Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a portion of one pixel of a liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view for explaining a film formation distribution state of an alignment film in a gap between pixel electrodes of the device of the present invention. The A section in FIG. 1 is enlarged and shown. FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing process of the main part of the apparatus of the present invention. The block configuration diagram and circuit configuration diagram of this liquid crystal display device are the same as those described with reference to FIGS. Further, the same components as those of the conventional apparatus will be described with the same reference numerals.
A feature of the present invention is that a gap light-shielding film is provided in the gap between the pixel electrodes via an insulating film.

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ＳｉＯ_２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。 That is, as shown in FIG. 1, the switching element Tr made of the MOSFET and the holding capacitor C are provided on the surface of the semiconductor substrate 10 made of, for example, a P-type silicon substrate. The switching element Tr and the storage capacitor C are electrically separated by a field oxide film 12 made of, for example, SiO ₂ , and the switching element Tr itself is formed on the N-type well 14, for example. The pixel switching transistor Tr includes, for example, a drain 16 that is a high concentration layer of P-type impurities, a source 18, and a gate 20 that is located between the drain 16 and the source 18 via a gate oxide film. MOSFET is formed. Therefore, the well 14 and the drain 16 or the source 18 form a PN junction. The storage capacitor C includes a lower electrode 22 which is a high concentration layer of impurities and an upper electrode 24 which is formed thereabove via an insulating film so that charges can be stored therein as necessary. It has become.

そして、この遮光層３２の上面には例えばＳｉＯ_２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。 A third interlayer insulating layer 34 made of, for example, SiO ₂ is formed on the upper surface of the light shielding layer 32. On the upper surface of the third interlayer insulating layer 34, for example, a square pixel electrode 4 made of aluminum is formed. The pixel electrode 4 is connected to the source 18 and the upper electrode 24 of the storage capacitor C through the light shielding layer 32. The pixel electrodes 4 are arranged in a matrix over substantially the entire surface of the liquid crystal panel with a predetermined gap 36 between adjacent pixel electrodes. In the present invention, as shown in FIG. 2, a gap light-shielding film 52 is provided in the gap 36 with an insulating film 50 interposed therebetween. In addition, the gap 36 is flattened so as to be substantially at the same level as the pixel electrode 4.

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。 In this case, the gap light shielding film 52 is provided so as to cover most of the gap 36. As the gap light shielding film 52, one or more selected from the group consisting of titanium, tantalum, tungsten, and nitrides of these metals can be used. For example, a TiN film (titanium nitride film), a Ti film (titanium film), or a laminated structure of both can be used. Alternatively, a Ta film, a TaN film, or a laminated structure of both can be used, and further, a W (tungsten) film, a WN film, or a laminated structure of both can be used. In the case of the above laminated structure, any film may be formed first regardless of the order of lamination. An alignment film (not shown) is provided so as to cover the entire upper surface of the gap 36 formed so as to embed the pixel electrode 4 and the gap light shielding film 52. As described above, the first substrate 37 serving as an active matrix substrate is formed.

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。 Then, a light-transmissive second substrate 40 such as a glass plate having a transparent counter electrode 38 formed in common on the surface thereof is disposed so as to face the arrayed pixel electrodes 4. An alignment film (not shown) is also provided on the entire surface of the counter electrode 38. A liquid crystal LC is sealed between the counter electrode 38 of the second substrate 40 and the large number of pixel electrodes 4. The counter electrode 38 is provided so as to spread in common to each pixel Px.
As described above, since the gap light-shielding film 52 is disposed in the gap 36 between the pixel electrodes 4 in the present invention, the readout light LT that has entered from the upper part of the second substrate 40 is light that enters from the gap 36 of the pixel electrode 4. Can be reflected and attenuated, and the leakage current of the switching element Tr can be reduced.

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。 In this case, if the thickness T1 (see FIG. 2A) of the gap light shielding film 52 is smaller than 30 nm, the transmittance increases and the effect of providing the gap light shielding film 52 decreases. Further, as the thickness T1 is increased, the film formation time is increased, and thus the productivity is deteriorated. Therefore, the thickness T1 of the gap light shielding film 52 is preferably in the range of 30 to 70 nm.
The distance T2 between the gap light shielding film 52 and the adjacent pixel electrode 4 is preferably 400 nm (blue light) or less, which is the minimum wavelength in the visible light region.
In this embodiment, the width of the gap 36 between the pixel electrodes 4 is set to 500 nm, the thickness T1 of the gap light shielding film 52 is set to 50 nm, and the gap between the sidewall of the pixel electrode 4 and the gap light shielding film 52 is set. The distance T2 was set to 100 nm.

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。 As described above, the distance T2 between the side wall of the pixel electrode 4 and the gap light-shielding film 52, that is, the thickness of the insulating film 50 is the minimum wavelength (blue 400 nm) in the visible light region of light used in the projector. It is important to set the following: The light incident on the pixel gap 36 is reflected and absorbed by the pixel electrode 4 or the gap light shielding film 52 except for the polarization direction of the light and the horizontal direction. Therefore, the light entering from the pixel gap 36 becomes the transmitted light of the gap light shielding film 52. Light entering the pixel gap 36 after being attenuated by the gap light-shielding film 52 is provided with a light-shielding layer 34 (see FIG. 1) made of aluminum wiring below the pixel electrode 4 as in the conventional device structure. In this structure, the light shielding layer 34 increases the light path (optical path length) and absorbs the light, so that the light is not mixed into the switching element Tr.
An antireflection film 42 made of TiN is formed on the uppermost layer of the light shielding layer 34 so that light incident from the gap 36 of the pixel electrode 4 is attenuated by the antireflection film 42 of the light shielding layer 32. It has become. Further, part of the light reflected from the light shielding layer 34 is repeatedly reflected between the lower surface of the pixel electrode 4 and the light shielding layer 34 so that the light gradually attenuates so that the light does not enter the switching element Tr. .

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。 Further, since the gap light-shielding film 52 disposed in the gap 36 between the pixel electrodes 4 is a TiN film, a Ti film, or a laminated film of a TiN film and a Ti film, the light absorption is large. The pixel gap of the projected image of the projector using the liquid crystal display device is displayed in black, so that each pixel is clearly displayed and can be projected with a fine image.
FIG. 2A shows an enlarged view of the deposition distribution of the alignment film 44 at the end 54 of the pixel electrode 4.
According to the embodiment of the present invention, the gap 36 between the pixel electrodes is relaxed by the gap light-shielding film 52 and the insulating films 50 and 56, and the alignment film 44 is uniformly formed to align the liquid crystal. There is no disturbance even at the end of the pixel electrode.

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（ＳｉＯ_２）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。 Next, the step of forming the gap light shielding film 52, which is the main part of the present invention, will be described with reference to FIG.
First, the pixel electrode 4 is formed on the third interlayer insulating film 34 with a predetermined gap 36 therebetween by the same production method as in the conventional device structure (FIG. 3A).
Next, an insulating film (SiO ₂ ) 50 is formed to a thickness of about 0.1 μm by CVD on the pixel electrode 4 including the gap 36 (FIG. 3B).
Further, a gap light shielding film 52 is formed on the insulating film 50 by sputtering to a thickness of about 0.05 μm (FIG. 3C).
The gap light shielding film 52 is formed of TiN, Ti, or a laminated film of TiN and Ti.
Further, since the insulating film 50 between the pixel electrode 4 and the gap light shielding film 52 is formed by CVD, it is excellent in in-plane variation of the silicon substrate as is well known. Therefore, in the method of the present invention, the film thickness of the insulating film 50 between the pixel electrode 4 and the gap light shielding film 52 can be set relatively uniformly.
Therefore, according to the structure of the present invention, the variation in the light shielding effect can be reduced.

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（ＳｉＯ_２）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−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）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。 Next, as shown in FIG. 3D, an insulating film (SiO ₂ ) 56 having a thickness of about 0.6 μm is formed on the upper surface of the gap light shielding film 52 by CVD. In this case, the gap 36 is filled with the insulating film 56.
Further, the formed insulating film 56 is planarized by CMP (Chemical-Mechanical Polishing).
Next, as shown in FIG. 3E, the entire surface of the insulating film 56 subjected to the CMP process is etched back by RIE (reactive ion etching).
At this time, the insulating film 56 on the gap light-shielding film 52 is etched using the oxide film etching apparatus, and the gap light-shielding film 52 formed on the pixel electrode 4 is also etched. To remove.

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ＣＨＦ_３とＣＦ_４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。 In general, an oxide film etching apparatus is intended to etch only an oxide film, so that the etching rate of Al is low, and is an apparatus intended to perform selective etching. However, since TiN and Ti used for the gap light-shielding film 52 can be easily etched with an oxide film etching apparatus, the gap light-shielding film 52 is etched simultaneously with the etching of the insulating film 56 on the gap light-shielding film 52. Is possible. Here, the lower insulating layer 50 on the pixel electrode 4 is also removed by etching. Note that the etching of the insulating film 56 and the TiN film on the gap light shielding film 52 is performed by introducing RF gas by introducing CHF ₃ and CF ₄ gases in a vacuum atmosphere.
Since the TiN film as the gap light-shielding film 52 has a thickness of about 0.05 μm, and the insulating films 50 and 56 have substantially the same etching rate as the TiN film, only the TiN film on the pixel electrode 4 is removed. At the same time, the insulating films 50 and 56 on the pixel electrode 4 are also removed. The gap light-shielding film 52 in the gap 36 of the pixel electrode 4 is not removed and remains as it is because it is formed in the depression (recess) between the pixel electrodes. Also, a part of the insulating film 56 remains here.

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。 The insulating film 56 above the light shielding film for the gap in the pixel electrode gap is slightly etched by overetching during the oxide film etching, and the central portion of the electrode gap is slightly recessed, but is formed like a sidewall. The gap light shielding film 52 formed in the electrode gap does not disappear. That is, the gap light shielding film 52 is formed only in the electrode gap by self-alignment. This completes the first substrate.

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ＢＣｌ_３やＣｌ_２、ＣＨＦ_３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。 Note that the etching of the gap light shielding film 52 on the pixel electrode 4 may not be performed simultaneously with the etching of the insulating film. That is, when the insulating film 56 is etched to the gap light shielding film 52 on the pixel electrode 4, the gap light shielding film 52 on the pixel electrode 4 may be removed by changing to an aluminum etching apparatus.
In this case, by using BCl ₃ , Cl ₂ , CHF ₃ or the like as the etching gas, the etching selectivity with respect to the oxide film can be increased, so that only the gap light-shielding film 52 on the pixel electrode 4 is effective. Can be removed. That is, since the insulating film 56 is formed on the gap light shielding film 52 in the electrode gap, the gap light shielding film 52 formed in the electrode gap does not disappear.
At this time, as shown in FIG. 2B, after removing only the gap light-shielding film 52 on the pixel electrode 4 by the aluminum etching apparatus, the base insulating layer 50 may be left as it is. In this case, since the insulating film 50 on the pixel electrode 4 is a dielectric film, the voltage to the liquid crystal is applied through the insulating film, but only the action of applying a voltage to the liquid crystal works. No problem occurs. Of course, only the insulating film 50 on the pixel electrode 4 may be removed again by the oxide film etching apparatus, and the etching may be completed up to the surface of the pixel electrode.

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。 Next, FIG. 4A shows the light transmittance in the gap light-shielding film 52.
The wavelength of the incident light indicates the transmittance in the range of 400 nm to 700 nm in the visible light region used in the projector. Regarding the film thickness, a laminated film of TiN 50 nm, Ti 50 nm, and TiN 25 nm / Ti 25 nm is used.
Regarding the light transmittance, it is found that a metal material such as Ti does not transmit light than TiN. As for the light transmittance, it is found that the thicker the light shielding film 52 for the gap, the harder it is to transmit.

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。 However, if the thickness of TiN is 0.05 μm, the wavelength of incident light is attenuated to 30% or less even at 700 nm even when compared with the conventional structure. It turns out that light leakage can be suppressed.
Further, when it is desired to suppress light leakage, it is found that incident light can be suppressed to 7% or less by using Ti, a laminated film of TiN and Ti, or the like.
Furthermore, it goes without saying that the incident light from the electrode gap can be further reduced by increasing the thickness of the gap light-shielding film 52.

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。 Next, FIG. 4B shows the reflectance of light in the light shielding film for gaps.
The wavelength of the incident light indicates the reflectance in the range of 400 nm to 700 nm in the visible light region used in the projector. Regarding light reflectance, it is found that TiN does not reflect light rather than Ti, contrary to transmittance.
That is, when it is not desired to reflect light in the electrode gap, TiN is used rather than Ti, and when the gap light shielding film 52 is not sufficiently shielded by TiN, Ti is used rather than TiN. When it is desired to achieve both of the two items, it becomes clear that a laminated film of TiN and Ti may be adopted.

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。 As described above, according to the present invention, light entering from the electrode gap can be suppressed and light leakage current can be suppressed as compared with the conventional device, so that flicker and burn-in can be prevented.
In this case, even if the pixel size is reduced, light leakage can be significantly suppressed as compared with the conventional device structure, so that it is possible to realize a high-resolution panel by reducing the pixel size and cost reduction.
In addition, since the surface step in the electrode gap can be relaxed, the orientation distribution of the alignment film can be improved at the end of the pixel electrode. As a result, the contrast when projected as a projector system can be significantly improved. This improvement in contrast, for example, improves black reproducibility and improves the dark gradation, so that the black floating that is a drawback of the projection type projector is remarkably improved, and the visibility is improved even in a dark scene such as a movie.

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。It is sectional drawing which shows the part of one pixel of the liquid crystal display device of this invention. 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。It is an enlarged view for demonstrating the film-formation distribution state of the alignment film in the gap | interval between the pixel electrodes of this invention apparatus. 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。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the principal part of this invention apparatus. 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。It is a graph which shows the light transmittance and reflectance in the light shielding film for gaps. 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。It is a block block diagram which shows a general reflection type liquid crystal display device. 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。It is a circuit block diagram which shows the part of one pixel of a reflection type liquid crystal display device. 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。It is sectional drawing which shows one pixel of the conventional reflection type liquid crystal display device. 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。It is an enlarged view for explaining the film formation distribution state of the alignment film in the gap between the pixel electrodes.

Explanation of symbols

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。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Semiconductor substrate, 4 ... Pixel electrode, 26 ... 1st interlayer insulation layer, 28 ... Wiring layer, 30 ... 2nd insulation layer, 32 ... Light shielding layer, 34 ... 3rd interlayer insulation layer, 36 ... Predetermined gap | interval, 37 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... 1st board | substrate, 38 ... Counter electrode, 40 ... 2nd board | substrate, 50 ... Insulating film, 52 ... Light shielding film for gaps, 56 ... Insulating film, C ... Retention capacity, LC ... Liquid crystal, LT ... Reading light, LTi ... Intrusion light, Px ... Pixel, Tr ... Switching element.

Claims

A first substrate in which a plurality of pixels each having a reflective pixel electrode having a predetermined thickness and a switching element connected to the pixel electrode are arranged in a matrix on a semiconductor substrate;
A transparent second substrate on which a common counter electrode is formed;
Liquid crystal sealed between the first and second substrates disposed so that the pixel electrode and the counter electrode face each other;
In a liquid crystal display device comprising:
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pixel electrodes are arrayed vertically and horizontally with a predetermined gap therebetween, and a gap light-shielding film is provided in the gap via an insulating film.

2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light shielding film for the gap is made of one or more selected from the group consisting of titanium, tantalum, tungsten, and nitrides of these metals.

A first substrate in which a plurality of pixels each having a reflective pixel electrode having a predetermined thickness and a switching element connected to the pixel electrode are arranged in a matrix on a semiconductor substrate;
A transparent second substrate on which a common counter electrode is formed;
Liquid crystal sealed between the first and second substrates disposed so that the pixel electrode and the counter electrode face each other;
In a method for manufacturing a liquid crystal display device comprising:
Forming a plurality of reflective pixel electrodes having a predetermined thickness on the semiconductor substrate on which the switching element is formed, with a predetermined gap vertically and horizontally;
Forming a first insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate;
Forming a gap light-shielding film on the entire surface of the first insulating film;
Forming a second insulating film on the entire surface of the gap light-shielding film so as to fill the gap;
Removing the second insulating film and the gap light-shielding film on the pixel electrode so as to leave the gap light-shielding film in the gap, and forming a first substrate;
Disposing the first substrate and the second substrate so that the pixel electrode and the counter electrode face each other and sealing the liquid crystal therebetween,
A method for producing a liquid crystal display device comprising the steps of: