JP2007206212A - Reflective liquid crystal display device and method for manufacturing same - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display device and a projection display device using the same, and in particular, a reflective liquid crystal using a vertically aligned liquid crystal material composed of molecules having negative dielectric anisotropy as a liquid crystal material. The present invention relates to a display device and a projection display device using the same.
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。 At present, liquid crystal display devices are required not only to have expensive manufacturing apparatuses as the screen size increases, but also to have electrically severe characteristics in order to drive large screens. For this reason, attention has been paid to a projection method in which a small liquid crystal display panel is manufactured and an image is optically enlarged and displayed. This is because the size can be reduced, the characteristics can be improved, and the cost can be reduced at the same time as the scaling rule that improves the performance and cost as the semiconductor becomes finer. As a small liquid crystal display device, a reflection type liquid crystal display device using a reflection electrode as a pixel electrode is known. Further, the reflective liquid crystal display device is not limited to the one using an insulating substrate such as a glass substrate, but is a reflective type called LCOS (Liquid Crystal On Silicon) using a single crystal semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate as an element substrate. Liquid crystal display devices are known.
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。 A technique for improving the characteristics of a conventional liquid crystal display device is disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, a display device is characterized in that an insulating member configured to contain silicon atoms is disposed at an end portion of a conductive member so as to be continuous with a substantially flat surface of the conductive member. Is disclosed. In Patent Document 1, the pixel electrode is polished by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) in order to improve the reflectance of the reflective pixel electrode which is a conductive member. By this CMP, irregular reflection due to the unevenness of the pixel electrode is prevented, and alignment failure of liquid crystal molecules is prevented, and high-quality display can be performed.
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。
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。 However, Patent Document 1 has a problem of reliability degradation due to a reaction with liquid crystal, and a problem of low throughput because a pixel electrode is formed by performing CMP on a thick metal layer. On the other hand, in Patent Document 2, the reflectance of the metal layer is lower than that of the polished surface, and the reflectance is reduced due to interference caused by the difference in refractive index at the interface between SiON or SiN on the reflective electrode and the alignment film. Occurs.
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。 It is an object of the present invention to provide a reflective liquid crystal display device that has high reliability and high brightness by preventing irregular reflection caused by unevenness.
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。 In order to solve the above problems, a reflective liquid crystal display device according to the present invention includes an active matrix substrate having a pixel switch on a substrate, a counter substrate disposed opposite to the active matrix substrate, and a space between the active matrix substrate and the counter substrate. A vertically aligned liquid crystal layer sandwiched between the two. The active matrix substrate includes a reflective electrode disposed on the opposite substrate side of the substrate and having a planarized surface, an insulating film disposed on the reflective electrode and having a planarized surface, and the insulating film And an alignment film made of an obliquely deposited film.
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。 In the present invention, the insulating film may be a silicon oxide film. The oblique deposition film may be a silicon oxide film. The reflective electrode may have a surface layer made of a film having a work function substantially equal to that of ITO (indium tin oxide film). The film may be Ti or TiN.
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。 The manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to the present invention includes a step of forming an active matrix substrate having a pixel switch on a substrate, a step of forming a counter substrate, and vertical alignment between the active matrix substrate and the counter substrate. Disposing a liquid crystal layer of the mold. The step of forming the active matrix substrate includes a step of forming a reflective electrode on the substrate, a step of flattening the reflective electrode, a step of forming an insulating film on the flattened reflective electrode, A step of planarizing the insulating film; and a step of forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the planarized insulating film.
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。 In the present invention, the step of planarizing the reflective electrode and the step of planarizing the insulating film are preferably performed by polishing using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. The insulating film may be a silicon oxide film. The oblique deposition film may be a silicon oxide film. After the step of planarizing the reflective electrode, the method may further comprise depositing a surface layer made of a film having a work function substantially equal to that of ITO on the planarized reflective electrode. .
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。 The manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to the present invention includes a step of forming an active matrix substrate having a pixel switch on a substrate, a step of forming a counter substrate, and vertical alignment between the active matrix substrate and the counter substrate. Disposing a liquid crystal layer of the mold. The step of forming the active matrix substrate includes a step of forming a reflective electrode on the substrate, a step of forming a first insulating film on the reflective electrode, and a step of planarizing the first insulating film. A step of flattening the reflective electrode in succession to the flattening of the first insulating film, a step of forming a second insulating film on the flattened reflective electrode, and the second insulating film A step of forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the top;
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。 In the present invention, the step of planarizing the first insulating film and the step of planarizing the reflective electrode are preferably performed by polishing using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. The second insulating film may be a silicon oxide film. The oblique deposition film may be a silicon oxide film. The total thickness of the second insulating film and the alignment film is preferably 200 nm or less.
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。 The manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to the present invention includes a step of forming an active matrix substrate having a pixel switch on a substrate, a step of forming a counter substrate, and vertical alignment between the active matrix substrate and the counter substrate. Disposing a liquid crystal layer of the mold. The step of forming the active matrix substrate includes a step of forming a reflective electrode on the substrate, a step of flattening the reflective electrode, a step of forming an insulating film on the flattened reflective electrode, Forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the insulating film.
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。 In the present invention, after the step of planarizing the reflective electrode, the method further includes the step of depositing a surface layer made of a film having a work function substantially equal to the work function of ITO on the planarized reflective electrode. It is preferable. The total thickness of the insulating film and the alignment film on the reflective electrode is preferably 100 nm or less.
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。 The projection display device according to the present invention is characterized by using one or more of the reflection type liquid crystal display devices described above.
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。 According to the present invention, a reflective liquid crystal display device with high reliability and high luminance can be obtained by preventing irregular reflection caused by unevenness and having high reliability.
〔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。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram for explaining a reflective liquid crystal display device using the present invention.
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。 In FIG. 1, 1 and 2 are signal lines, 3 to 6 are pixel switches made of MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, 7 to 10 are liquid crystal elements, 11 to 14 are storage capacitors, and 15 and 16 are drive lines (scan lines). ). These pixel switches, liquid crystal elements, and storage capacitors constitute units of pixels arranged in a two-dimensional matrix along the row and column directions in the effective pixel region of the reflective liquid crystal display device. Reference numeral 17 is a horizontal shift register, 18 is a vertical shift register, 19 is a video line, and 20 and 21 are sampling switches made of MOS transistors.
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。 The operation of the reflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be briefly described below with reference to FIG. In FIG. 1, an equivalent circuit using a plurality of pixels in 2 rows and 2 columns is described. However, the present invention is not limited to this, and an effective pixel region is formed by a large number of pixels in the row and column directions.
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。 First, an on signal is input to the drive line 15 to turn on the pixel switches 3 and 4. In this on state, the horizontal shift register 17 sequentially operates to transmit an image signal from the video line 19 to the signal lines 1 and 2. That is, first, the sampling switch 20 is opened, and the signal of the video line 19 is transmitted to the signal line 1. Then, charges corresponding to the image signal are accumulated in the storage capacitor 11 through the pixel switch 3, and a voltage corresponding to the image signal is applied to one of the electrodes of the liquid crystal element 7 (a reflective electrode forming the pixel electrode).
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。 Next, after the sampling switch 20 is closed, the sampling switch 21 is opened and the image signal of the video line 19 is transmitted to the signal line 2, and charges corresponding to the image signal are accumulated in the storage capacitor 12 through the pixel switch 4. In this sequence, image signals are sequentially written to the pixels in the row direction. After an image signal is applied to all the pixels in one row, an off signal is input to the drive line 15 and the pixel switches 3 and 4 are turned off. Thereafter, an ON signal is input to the drive line 16 to turn on the pixel switches 5 and 6, and thereafter, image signals are sequentially given to the pixels in the same manner as the rows of the drive lines 15. After image signals are given to all the pixels, the operation returns to the first row and this operation is repeated.
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。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a reflective electrode of a pixel used in the reflective liquid crystal display device of this embodiment. In the example of FIG. 2, the cross-sectional structure near the switching element (see FIG. 1) on the active matrix substrate side is omitted.
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。 In FIG. 2, 30 is a reflective electrode of a pixel, 31 is a first insulating film disposed between the reflective electrode 30 of a certain pixel and the reflective electrode 30 of an adjacent pixel, and 32 is disposed on the reflective electrode 30. This is the second insulating film. Reference numeral 33 denotes an alignment film for controlling the alignment of the liquid crystal. In this embodiment, a vertical alignment type liquid crystal material including liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy that is aligned in a direction substantially perpendicular to the alignment film is used as the liquid crystal material. It is preferable to use an oblique vapor deposition film formed by vapor-depositing silicon or the like from an oblique direction. Reference numeral 34 denotes a plug for connecting the reflective electrode 30 and the wiring layer 35. Reference numeral 35 denotes a wiring layer connected to the electrode (lower electrode) of the pixel switch (MOS transistor). Reference numeral 50 denotes an interlayer insulating film in which a via hole of the plug 34 is formed between the reflective electrode 30 and the wiring layer 35, and reference numeral 51 denotes a light shielding film.
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。 Since the reflective electrode 30 has a polished surface whose surface is polished by CMP or the like, irregular reflection due to irregularities on the surface of the reflective electrode 30 is suppressed, and high reflectivity is exhibited. Therefore, a white reflective liquid crystal display device with high efficiency is obtained. As the material used for the reflective electrode 30, a metal film or a compound film of these metals such as Al, AlSi, AlCu, Ti, Ta, W, Ag, Pt, Ru, Ni, Au, and TiN is used, but is not particularly limited. . In any case, the reflectance can be improved by polishing the surface of the reflective electrode 30.
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。 The first insulating film 31 and the second insulating film 32 may be different materials or the same material, and are not limited. The most important thing is that the surface on which the alignment film 33 made of the obliquely deposited film is disposed is substantially flat. The alignment film 33 made of the obliquely deposited film has an important function for determining the alignment of the liquid crystal. In particular, when a vertical alignment type liquid crystal material is used, the shape of the obliquely deposited film, in particular, the angle varies. The display characteristics of the liquid crystal are greatly degraded. Therefore, it is necessary to sufficiently flatten the lower portion of the oblique vapor deposition film so that the oblique vapor deposition film is uniformly formed.
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。 In the present invention, the surface of the second insulating film 32 on which the obliquely deposited film is disposed is planarized substantially uniformly using the CMP method. The manufacturing method will be described in detail later. These components 30 to 35 are provided on a substrate (not shown) having a pixel switch to constitute an active matrix substrate 61. Here, as a substrate having a pixel switch, an insulating substrate such as a glass substrate may be used, or a single crystal semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate may be used. An active matrix substrate 61 using an insulating substrate is provided with a pixel switch formed of a non-single crystal semiconductor such as amorphous silicon. In addition, the active matrix substrate 61 using a single crystal semiconductor substrate is provided with a pixel switch formed using a single crystal semiconductor.
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。 36 is a light transmissive substrate such as a glass substrate constituting the counter substrate 62, 37 is a counter electrode made of a transparent electrode such as indium oxide (hereinafter referred to as ITO), and 38 is an obliquely deposited film provided on the counter substrate 62. An alignment film made of A counter substrate 62 is configured by the light-transmitting substrate 36, the counter electrode 37, and the alignment film 38. Reference numeral 39 denotes a liquid crystal layer, and in this embodiment, a vertical alignment type liquid crystal material is used.
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。 In this embodiment, both the second insulating film 32 and the alignment film 33 made of the obliquely deposited film are formed of a silicon oxide film, and the difference in refractive index from the vertical alignment type liquid crystal material used in this embodiment. There is almost no. Therefore, a laminated structure with almost no loss of reflectance is formed at the interface between the liquid crystal layer 39 and the alignment film 33 and at the interface between the alignment film 33 and the second insulating film 32. Therefore, it is possible to increase the reflectivity of the reflective liquid crystal display device.
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。 Furthermore, in the structure of the present embodiment, the metal material constituting the liquid crystal layer 39 and the reflective electrode 30 has the first insulating layer 31 and / or the second insulating layer 32 therebetween, and thus can be in contact with each other. No. Therefore, it is possible to suppress a decrease in reliability such as image sticking due to elution and ionization of the metal material used for the reflective electrode 30. From these characteristics, the liquid crystal projector (projection type display device) using the reflective liquid crystal display device of the present invention has a high reflectivity even when used for receiving strong light, and therefore the reflective liquid crystal device has little heat absorption. Since the reliability is also high, good display characteristics can be obtained.
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。 Next, the liquid crystal projector system will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an optical system for a liquid crystal projector. 101 is a lamp, 102 is a reflector, 103 is a rod integrator, 104 is a collimator lens, 105 is a polarization converter having a polarization beam splitter and a λ / 2 plate, 106 is a relay lens, and 107 is a dichroic mirror. Reference numeral 108 denotes a polarizing beam splitter, 109 denotes a cross prism, 110 denotes a reflective liquid crystal display device, 111 denotes a projection lens, and 112 denotes a total reflection mirror.
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。 In this configuration, the light beam emitted from the lamp 101 is reflected by the reflector 102 and collected at the entrance of the rod integrator 103. The reflector 102 is an elliptical reflector, and its focal point exists at the light emitting portion of the lamp 101 and the entrance of the rod integrator 103. The light beam incident on the rod integrator 103 is reflected from 0 to several times inside the rod integrator 103 and forms a secondary light source image at the exit of the rod integrator 103. As a secondary light source formation method, there is a method using a fly eye, but it is omitted here.
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。 The light beam from the secondary light source is generally converted into parallel light through the collimator lens 104 and enters the polarization beam splitter of the polarization conversion unit 105. Of this incident light, the P wave is reflected by the polarization beam splitter of the polarization converter 105 and passes through the λ / 2 plate to become an S wave. As a result, all the light becomes an S wave on the exit side of the polarization converter 105 and enters the relay lens 106. The light beam that has passed through the relay lens 106 passes through a color separation system including a total reflection mirror 112, a dichroic mirror 107, a polarizing plate (not shown), a polarization beam splitter 108, a cross prism 109, and the like, and each of the three reflections. Is incident on the liquid crystal display device 107.
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。 In the reflective liquid crystal display device 107, the liquid crystal shutter controls the voltage for each pixel in accordance with the image, and modulates the S wave into elliptically polarized light (or linearly polarized light) by the action of the liquid crystal. The P-wave component of the modulated light is transmitted by the polarization beam splitter 108, color-combined by the cross prism 109, and then projected from the projection lens 111.
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。 Next, a manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a reflective liquid crystal display device constituted by LCOS using an n-type silicon substrate which is a single crystal semiconductor substrate as an active matrix substrate will be described as an example.
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。 First, an n-type silicon substrate which is a single crystal semiconductor substrate is partially thermally oxidized to form a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) oxide film. Next, boron is ion-implanted with a dose of about 10 12 cm −2 using the LOCOS oxide film as a mask to form a P-type well which is a p-type impurity region. This n-type silicon substrate is thermally oxidized again to form a gate oxide film.
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。 Then, after forming a gate electrode consisting of phosphorus 10 20 cm -3 approximately doped n-type polysilicon, phosphorus dose of 10 12 cm -2 order of ion implantation into the entire surface of the substrate, the impurity concentration of 10 16 cm -3 An n-type low-concentration drain that is an n-type impurity region is formed. Subsequently, using the patterned photoresist as a mask, phosphorus is ion-implanted at a dose of about 10 15 cm −2 to form source and drain regions having an impurity concentration of about 10 19 cm −3 , thereby forming an nMOS transistor. Similarly, a pMOS transistor is formed. These MOS transistor elements constitute switching elements such as pixel switches and sampling switches in the reflective liquid crystal display device shown in FIG.
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。 Thereafter, an interlayer insulating film is formed on the entire surface of the substrate. As the interlayer insulating film, it is possible to use PSG (Phospho-silicate Glass), NSG (Nonope Silicate Glass) / BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass), TEOS (Tetraoxy-Silane), or the like.
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。 Next, a contact hole is patterned in the interlayer insulating film immediately above the source and drain regions, Al is deposited by sputtering or the like, and then patterned to form a wiring layer 35. In order to improve ohmic contact characteristics between the wiring layer 35 and the source / drain regions, it is desirable to form a barrier metal such as Ti / TiN between the wiring layer 35 and the source / drain regions.
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。 Thereafter, an interlayer insulating film 50 is further formed, and a light shielding film 51 is formed. The light shielding film 51 is, for example, a metal such as Ti, TiN, Al, or a laminated film thereof, and is not particularly limited. After the patterning, an interlayer insulating film 50 is further formed and a via hole is opened. Next, after depositing tungsten in the via hole, the plug 36 is formed by planarization by CMP.
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。 Thereafter, the reflective electrode 30 is deposited on the plug 36 by sputtering. Thereafter, the surface of the reflective electrode 30 was polished by CMP to increase the reflectance. As described above, the reflective electrode 30 used as the pixel electrode includes a metal film such as Al, AlSi, AlCu, Ti, Ta, W, Ag, Pt, Ru, Ni, Au, TiN, or a compound of these metals. A membrane can be used.
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。 Next, a silicon oxide film as the first insulating film 31 and the second insulating film 32 was formed by a plasma CVD method. Thereafter, the surface was flattened by CMP so that the second insulating film 32 on the reflective electrode 30 became substantially flat. Next, a silicon oxide film was obliquely deposited on the surface of the substantially flattened second insulating film 32 by an oblique vapor deposition apparatus to form an alignment film 33 made of the oblique vapor deposition film. The active matrix substrate 61 was formed as described above.
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。 Next, a silicon oxide film is obliquely deposited on the light-transmitting substrate 36 made of a glass substrate and the counter electrode 37 made of a transparent electrode such as ITO by the oblique deposition apparatus, and the oblique deposition film is formed. The counter substrate 62 is formed by forming the alignment film 38.
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。 Thereafter, the active matrix substrate 61 and the counter substrate 62 were bonded together, and a vertical alignment type liquid crystal material was injected and aligned between them to form a liquid crystal layer 39. Then, the electrode was taken out by wire bonding to produce a reflective liquid crystal display device. When the liquid crystal projector system shown in FIG. 3 described above was manufactured using three reflection type liquid crystal display devices, a liquid crystal projector with high luminance and high reliability could be manufactured.
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。
As described above, according to the present embodiment, since the surface of the reflective electrode 30 is polished and flattened, irregular reflection due to irregularities on the surface of the reflective electrode 30 is suppressed, and the reflectance can be increased. In addition, since the second insulating film 32 and the alignment film 38 (obliquely deposited film) on the reflective electrode 30 are both formed of a silicon oxide film, there is almost no difference in refractive index from the vertical alignment type liquid crystal material. Refractive index reduction can be suppressed by refractive index matching, and high brightness can be realized. Further, since the surface of the second insulating film 32 under the oblique deposition film is flattened, the liquid crystal alignment characteristics are improved, the reaction between the reflective electrode 30 and the liquid crystal layer 39 is suppressed, and the reliability is greatly improved. Can be made.
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
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。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the reflective electrode of the pixel used in the reflective liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the first insulating film 40 formed in a different process from the second insulating film 32 is used instead of the first insulating film 31 in the first embodiment. The constituent elements other than the first insulating film 40 are the same as those in the first embodiment, and the same constituent elements are assigned the same numbers and the description thereof is omitted.
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。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the second insulating film 32 and the alignment film 33 made of the oblique vapor deposition film are both formed of a silicon oxide film, and the vertical alignment used in the present embodiment. There is almost no difference in refractive index from the liquid crystal material of the mold. Therefore, a laminated structure with almost no loss of reflectance is formed at the interface between the liquid crystal layer 39 and the alignment film 33 and at the interface between the alignment film 33 and the second insulating film 32. Therefore, it is possible to increase the reflectivity of the reflective liquid crystal display device.
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。 Next, a manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Since the process until the formation of the light shielding film is the same as that of the first embodiment, it is omitted. After patterning the light shielding film, an interlayer insulating film 50 is formed and a via hole is opened. Next, after depositing tungsten in the via hole, the plug 36 is formed by planarization by CMP. Thereafter, the reflective electrode 30 is deposited by sputtering. Thereafter, the surface of the reflective electrode 30 was polished by CMP to increase the reflectance. As described above, the reflective electrode 30 used as the pixel electrode includes a metal film such as Al, AlSi, AlCu, Ti, Ta, W, Ag, Pt, Ru, Ni, Au, TiN, or a compound of these metals. A membrane can be used.
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。 After patterning the reflective electrode 30, a silicon oxide film is deposited to fill the space between the reflective electrodes 30 of adjacent pixels, and the first insulating film 40 is formed by removing the silicon oxide film on the reflective electrode 30 by CMP. did. Thereafter, the reflective electrode 30 was continuously polished to increase the reflectance. Next, a silicon oxide film was formed on the reflective electrode 30 and the first insulating film 40. According to this method, since the silicon oxide film is formed on the reflective electrode 30 and the first insulating film 40, the thickness of the second insulating film 32 is larger than that in the CMP method as in the first embodiment. There is an advantage that control is easy.
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。 The silicon oxide film formed on the reflective electrode 30 and the first insulating film 40 was planarized by CMP to form the second insulating layer 32. Thereafter, as in the first embodiment, a silicon oxide film was obliquely vapor-deposited by an oblique vapor deposition apparatus, and an alignment film 33 made of the oblique vapor-deposited film was formed. At this time, the total film thickness of the second insulating layer 32 and the alignment film 33 on the reflective electrode 30 was set to half or less (200 nm or less) of the visible light wavelength region. In this embodiment, as an example, the thickness of the second insulating layer 32 is 100 nm, the thickness of the alignment film 33 is 100 nm, and the total thickness of both is 200 nm. As a result, an interference component due to a slight difference in refractive index at the interface between the second insulating layer 32 and the alignment film 33 on the reflective electrode 30 is not generated, and a reduction in reflectance due to the interference is suppressed and efficient. It is now possible to use simple reflections.
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。
The active matrix substrate 61 was formed as described above. Thereafter, the counter substrate 62 and the liquid crystal layer 39 were formed by the same method as in the first embodiment, and a reflective liquid crystal display device was manufactured. When the liquid crystal projector system shown in FIG. 3 described above was manufactured using the three reflection type liquid crystal devices, a liquid crystal projector with high luminance and high reliability could be manufactured.
[Third Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
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。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of a reflective electrode of a pixel used in a reflective liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, unlike the first embodiment, a metal film 41 is formed on the reflective electrode 30 using a metal material having a work function substantially equivalent to that of the counter electrode 37. The constituent elements other than the metal film 41 are the same as those in the first embodiment, and the same constituent elements are assigned the same numbers and the description thereof is omitted.
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。 In this embodiment, it is possible to increase the light utilization efficiency as in the first embodiment, and a metal film 41 having substantially the same work function as the counter electrode 37 made of ITO is deposited on the surface of the reflective electrode 30. And reliability can be improved.
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。 Next, a manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Since the process until the reflective electrode 30 is formed is the same as that in the first embodiment, it is omitted. After forming the reflective electrode 30, a material having a work function substantially equal to the counter electrode 37 made of ITO, for example, a metal film made of Ti or TiN was formed on the surface. In this case, it is preferable to reduce the thickness of the metal film so as not to reduce the reflectance as much as possible.
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。 Thereafter, the metal film 41 is formed by patterning. Next, a first insulating film 31 and a silicon oxide film as a second insulating film were formed by a plasma CVD method. Thereafter, the surface was flattened by CMP so that the second insulating film 32 on the reflective electrode 30 became substantially flat. Next, a silicon oxide film was obliquely deposited on the surface of the substantially flattened second insulating film 32 by an oblique deposition apparatus, and an alignment film 33 made of the obliquely deposited film was formed.
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。
An active matrix substrate was formed as described above. Thereafter, the counter substrate 62 and the liquid crystal layer 39 were formed by the same method as in the first embodiment, and a reflective liquid crystal display device was manufactured. When the liquid crystal projector system shown in FIG. 3 described above was manufactured using three reflection type liquid crystal display devices, a liquid crystal projector with high luminance and high reliability could be manufactured.
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
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。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of a reflective electrode of a pixel used in a reflective liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the third embodiment except that the insulating film portion of the alignment film 33 made of the second insulating film 32 and the obliquely deposited film is thinned, and the same constituent elements have the same numbers. The explanation is omitted.
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。 In the present embodiment, since the metal film 41 having the same work function as that of the counter electrode 37 made of ITO is deposited on the surface of the reflective electrode 30 as in the third embodiment, the reliability can be improved. In addition to this, in this embodiment, the insulating film portion of the alignment film 33 made of the second insulating film 32 and the obliquely deposited film on the reflective electrode 30 is thinned. As a result, a design that does not cause an interference component due to a slight difference in refractive index at the interface between the second insulating film 32 and the alignment film 33 on the reflective electrode 30 is possible.
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。 Next, a manufacturing method of the reflective liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Since the process until the metal film 41 is formed on the surface of the reflective electrode 30 is the same as that in the third embodiment, it is omitted.
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。 After forming the metal film 41, a silicon oxide film as the first insulating film 31 and the second insulating film 32 was formed by a plasma CVD method. Subsequently, the silicon oxide film was obliquely vapor-deposited by an oblique vapor deposition apparatus, and an alignment film 33 made of the oblique vapor-deposited film was formed. At this time, the total film thickness of the second insulating layer 32 and the alignment film 33 on the reflective electrode 30 was set to 1/4 or less (100 nm or less) of the visible light wavelength region. In the present embodiment, as an example, the thickness of the second insulating layer 32 is 40 nm, the thickness of the alignment film 33 is 50 nm, and the total thickness of both is 90 nm. As a result, no interference component due to a slight difference in refractive index at the interface between the second insulating layer 32 and the alignment film 33 on the reflective electrode 30 is generated, and a decrease in reflectance due to the interference is greatly suppressed. It became possible to utilize more efficient reflection.
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。 The active matrix substrate 61 was formed as described above. Thereafter, the counter substrate 62 and the liquid crystal layer 39 were formed by the same method as in the first embodiment, and a reflective liquid crystal display device was manufactured. When the liquid crystal projector system shown in FIG. 3 described above was manufactured using three reflection type liquid crystal display devices, a liquid crystal projector with high luminance and high reliability could be manufactured.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a reflective liquid crystal display device and a projection display device using the same, and in particular, a reflective type using a vertically aligned liquid crystal material composed of molecules having a negative dielectric anisotropy as a liquid crystal material. The present invention can be used for a liquid crystal display device and a projection display device using the same.
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
1, 2 Signal lines 3 to 6 Pixel switches 7 to 10 Liquid crystal elements 11 to 14 Retention capacitors 15 and 16 Drive lines 17 Horizontal shift registers 18 Vertical shift registers 19 Video lines 20 and 21 Sampling switches 30 Reflective electrodes 31 and 40 First Insulating film 32 Second insulating film 33, 38 Alignment film 34 Plug 35 Wiring layer 36 Light transmissive substrate 37 Counter electrode 39 Liquid crystal layer 41 Metal film 50 Interlayer insulating film 51 Light shielding film 61 Active matrix substrate 62 Counter substrate 101 Lamp 102 Reflector 103 Rod integrator 104 Collimator lens 105 Polarization converter 106 Relay lens 107 Dichroic mirror 108 Polarizing beam splitter 109 Cross prism 110 Reflective liquid crystal display device 111 Projection lens 112 Total reflection mirror
Claims (19)
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。 A reflection having an active matrix substrate having a pixel switch on the substrate, a counter substrate disposed opposite to the active matrix substrate, and a vertical alignment type liquid crystal layer sandwiched between the active matrix substrate and the counter substrate Type liquid crystal display device,
The active matrix substrate includes a reflective electrode disposed on the opposite substrate side of the substrate and having a planarized surface, an insulating film disposed on the reflective electrode and having a planarized surface, and the insulating film And a reflective liquid crystal display device comprising an alignment film made of an obliquely deposited film.
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。 Forming an active matrix substrate having pixel switches on the substrate;
Forming a counter substrate;
A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device comprising a step of disposing a vertically aligned liquid crystal layer between the active matrix substrate and the counter substrate;
The step of forming the active matrix substrate includes:
Forming a reflective electrode on the substrate;
Planarizing the reflective electrode;
Forming an insulating film on the planarized reflective electrode;
Planarizing the insulating film;
And a step of forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the planarized insulating film.
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。 Forming an active matrix substrate having pixel switches on the substrate;
Forming a counter substrate;
A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device comprising a step of disposing a vertically aligned liquid crystal layer between the active matrix substrate and the counter substrate;
The step of forming the active matrix substrate includes:
Forming a reflective electrode on the substrate;
Forming a first insulating film on the reflective electrode;
Planarizing the first insulating film;
Flattening the reflective electrode in succession to the flattening of the first insulating film;
Forming a second insulating film on the planarized reflective electrode;
And a step of forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the second insulating film.
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。 Forming an active matrix substrate having pixel switches on the substrate;
Forming a counter substrate;
A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device comprising a step of disposing a vertically aligned liquid crystal layer between the active matrix substrate and the counter substrate;
The step of forming the active matrix substrate includes:
Forming a reflective electrode on the substrate;
Planarizing the reflective electrode;
Forming an insulating film on the planarized reflective electrode;
And a step of forming an alignment film made of an obliquely deposited film on the insulating film.
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