JP2000075277A

JP2000075277A - カラー表示用基板，電気光学装置用基板，電子機器，投写型表示装置及びカラー表示用基板の製造方法

Info

Publication number: JP2000075277A
Application number: JP10245519A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yasukawa; 昌宏安川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光学多層膜や異質透明物質膜で形成される色
相の異なる干渉膜フィルタを具備する基板において、実
用化に適した構造のカラー表示用基板の提供。【解決手段】青色用選択反射の干渉フィルタＦ_Bと赤
色用選択反射の干渉フィルタＦ_Rの下層にはアルミナ又
は酸化マグネシウムから成る第１の透明エッチングスト
ッパ層５４Ｂと第２の透明エッチングストッパ層５４Ｂ
が挟まれている。最初に完成された干渉フィルタＦ_Rを
第１の透明エッチングストッパ層５４で覆うことができ
るため、次に完成すべき干渉フィルタＦ_Bのパターニン
グの際に完成済み干渉フィルタＦ_Rを損傷せず、異なる
色相の干渉フィルタを順に形成できる。このため、各色
相の干渉フィルタを光学多層膜や異質透明物質膜で構成
でき、リップルを抑制した色相帯域のシャープカットオ
フ特性のカラーフルタを実用的に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル等の電
気光学装置に用いられるカラー表示用基板に関し、特
に、基板上に異なる色相の選択透過又は選択反射の干渉
膜フィルタを配置したカラー表示用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、１９９６年１０月２２日付
出願に係る特願平８−２７９３８８号を以て、以下に述
べる液晶パネル用基板，液晶パネル及び投写型表示装置
の構成を開示した。反射型液晶パネルをライトバルブと
して用いた投写型表示装置（液晶プロジェクタ）は、図
５に示すように、システム光軸Ｌ₀に沿って配置した光
源部１１０、インテグレータレンズ１２０、及び偏光変
換素子１３０から概略構成される偏光照明装置１００
と、偏光照明装置１００から射出されたＳ偏光束をＳ偏
光束反射面２０１により反射させる偏光ビームスプリッ
タ２００と、偏光ビームスプリッタ２００のＳ偏光束反
射面２０１から反射された光のうち青色光（Ｂ）の成分
を分離するダイクロイックミラー４１２と、分離された
青色光（Ｂ）を変調する反射型液晶ライトバルブ３００
Ｂと、ダイクロイックミラー４１２によって青色光が分
離された後の光束のうち赤色光（Ｒ）の成分を反射させ
て分離するダイクロイックミラー４１３と、分離された
赤色光（Ｒ）を変調する反射型液晶ライトバルブ３００
Ｒと、ダイクロイックミラー４１３を透過する残りの緑
色光（Ｇ）を変調する反射型液晶ライトバルブ３００Ｇ
と、３つの反射型液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂにて変調された光を光路逆進させてダイク
ロイックミラー４１３，４１２，偏光ビームスプリッタ
２００にて合成し、この合成光をスクリーン６００へ投
写する投写レンズからなる投写光学系５００とから構成
されている。各反射型液晶ライトバルブ３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂには、それぞれ図６の断面図に示すよう
な反射型液晶パネル３０が用いられている。

【０００３】この反射型液晶パネル３０は、ガラス又は
セラミック等からなる支持基板３２上に接着剤で固着さ
れた反射型液晶パネル用基板３１と、この反射型液晶パ
ネル用基板３１上をシール材３６で枠形状に囲み、間隔
をおいて対向配置した透明導電膜（ＩＴＯ）からなる対
向電極（共通電極）３３を持つ光入射（透過）側のガラ
ス基板３５と、反射型液晶パネル用基板３１とガラス基
板３５との間のシール材３６で封止された隙間内におい
て充填されたＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶又は電圧
無印加状態で液晶分子が略垂直配向するＳＨ（Super Ho
meotropic ）型液晶３７とを有している。

【０００４】この反射型液晶パネル３０に用いられる反
射型液晶パネル用基板３１の拡大した平面レイアウトを
図７に示す。反射型液晶パネル用基板３１は、図８に示
す多数の画素電極１４がマトリクス状に配置された矩形
の画素領域（表示領域）２０と、画素領域２０の左右辺
の外側に位置し、ゲート線（走査電極，行電極）を走査
するゲート線駆動回路（Ｙドライバ）２２Ｒ，２２Ｌ
と、画素電極１４の上辺の外側に位置し、データ線（信
号電極，列電極）についてのプリチャージ及びテスト回
路２３と、画素電極１４の下辺の外側に位置し、データ
線に画像データに応じた画像信号を供給する画像信号サ
ンプリング回路２４と、ゲート線駆動回路２２Ｒ，２２
Ｌ，プリチャージ及びテスト回路２３，及び画像信号サ
ンプリング回路２４の外側には前述したシール材３７が
位置決めされる枠形状のシール領域２７と、下側端に沿
って配列されており、異方性導電膜（ＡＣＦ）３８を介
してフレキシブルテープ配線３９に固着接続される複数
の端子パッド２６と、この端子パッド２６の列とシール
領域２７との間に位置し、サンプリング回路２４に対し
て画像信号をサンプリングさせるサンプリング信号を供
給するデータ線駆動回路（Ｘドライバ）２１と、そのデ
ータ線駆動回路２１の両脇に位置し、ガラス基板３５の
対向電極３３に給電するための中継端子パッド（いわゆ
る銀点）２９Ｒ，２９Ｌとから構成されている。

【０００５】なお、シール領域２７の内側に位置する周
辺回路（ゲート線駆動回路２２Ｒ，２２Ｌ，プリチャー
ジ及びテスト回路２３，及び画像信号サンプリング回路
２４）には光が入射するのを防止するため、最上層の
画素電極１４と同層の遮光膜２５（図６参照）が設けら
れている。

【０００６】図８は反射型液晶パネル用基板３１の画素
領域２０の一部を拡大して示す平面図で、図９は図８中
のＡ−Ａ′に沿って切断した状態を示す切断図である。
図８において、１は単結晶シリコンのＰ^--型半導体基板
（Ｎ^--型半導体基板でも良い）で、例えば２０mm角の大
形サイズである。２はこの半導体基板１のうち素子（Ｍ
ＯＳＦＥＴなど）形成領域の表面（主面）側に形成され
たＰ型ウェル領域、３は半導体基板１の素子非形成領域
における素子分離用に形成されたフィールド酸化膜（い
わゆるＬＯＣＯＳ）である。図９に示すＰ型ウェル領域
２は、例えば画素数７６８×１０２４というような画素
がマトリクス状に配置された画素領域２０の共通ウェル
領域として形成されており、周辺回路（ゲート線駆動回
路２２Ｒ，２２Ｌ，プリチャージ及びテスト回路２３，
画像信号サンプリング回路２４，及びデータ駆動回路２
１）を構成する素子を作り込む部分のＰ型ウェル領域
（図示せず）とは分離されている。

【０００７】フィールド酸化膜３には１画素毎の区画領
域に２つの開口部が形成されている。一方の開口部の内
側中央にゲート絶縁膜４ｂを介して形成されたポリシリ
コン又はメタルシリサイド等からなるゲート電極４ａ
と、このゲート電極４ａの両側のＰ型ウェル領域２の表
面に形成されたＮ⁺型ソース領域５ａ，Ｎ⁺型ドレイン
領域５ｂとは画素選択用のＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ
（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）を構成してい
る。行方向に隣接する複数の画素の各ゲート電極４ａは
走査線方向（画素行方向）に延在してゲート線４を構成
している。

【０００８】また、他方の開口部の内側のＰ型ウェル領
域２の表面に形成された行方向共通のＰ型容量電極領域
８と、このＰ型容量電極領域８の上に絶縁膜（誘電膜）
９ｂを介して形成されたポリシリコン又はメタルシリサ
イド等からなる容量電極９ａとは画素選択用ＭＯＳＦＥ
Ｔで選択された信号を保持するための保持容量Ｃを構成
している。

【０００９】ゲート電極４ａ及び容量電極９ａの上には
第１の層間絶縁膜６が形成され、この絶縁膜６上にはア
ルミニウムを主体とする第１のメタル層が形成されてい
る。

【００１０】第１のメタル層には、列方向に延在するデ
ータ線７（図８参照），データ線７から櫛歯状に突出し
てコンタクトホール６ａを介してソース領域４ｂに導電
接触するソース電極配線７ａ，コンタクトホール６ｂを
介してドレイン領域５ｂに導電接触すると共にコンタク
トホール６ｃを介して容量電極９ａに導電接触する中継
配線１０とが含まれる。

【００１１】データ線７，ソース電極配線７ａ及び中継
配線１０を構成する第１のメタル層の上には第２の層間
絶縁膜１１が形成され、この第２の層間絶縁膜１１上に
はアルミニウムを主体とする第２のメタル層が形成され
ている。この第２のメタル層は画素領域２０の一面を覆
う遮光膜１２が含まれる。なお、この遮光膜１２を構成
する第２のメタル層は、画素領域２０の周囲に形成され
る周辺回路（ゲート線駆動回路２２Ｒ，２２Ｌ，プリチ
ャージ及びテスト回路２３，画像信号サンプリング回路
２４，及びデータ駆動回路２１）において素子間の接続
用配線を構成する。

【００１２】遮光膜１２の中継配線１０に対応する位置
にはプラグ貫通用開口部１２ａが開けられている。遮光
膜１２の上には第３の層間絶縁膜１３が形成され、この
第３の層間絶縁膜１３の上に略１画素分に対応した矩形
状の反射電極としての画素電極１４が形成されている。
遮光膜１２の開口部１２ａに対応してその内側に位置す
るように、第３，第２の層間絶縁膜１３，１１を貫通す
るコンタクトホール１６が設けられている。このコンタ
クトホール１６内にはタングステン等の高融点金属をＣ
ＶＤ法により埋め込んだ後、第３の層間絶縁膜１３の上
に堆積した高融点金属層と第３の層間絶縁膜１３の表面
側をＣＭＰ（化学的機械研磨）法で削り込んで鏡面様に
平坦化する。次いで、例えば低温スパッタ法によりアル
ミニウム層を成膜し、パターニングにより一辺が１５〜
２０μｍ程度の矩形状の画素電極１４を形成する。中継
配線１０と画素電極１４とは柱状の接続プラグ（層間導
電部）１５で電気的に接続されている。そして、画素電
極１４の上にはパッシベーション膜１７が全面的に形成
されている。なお、接続プラグ１５の形成方法として
は、ＣＭＰ法で第３の層間絶縁膜１３を平坦化した後、
コンタクトホールを開口し、その中にタングステン等の
高融点金属を埋め込む方法もある。

【００１３】ところで、図５に示す投写型表示装置にお
いては、青色光（Ｂ）の成分を選択反射するダイクロイ
ックミラー４１２と赤色光（Ｒ）の成分を選択反射する
ダイクロイックミラー４１３とを用いて色相分解し後、
各色相光を各色相専用の反射型液晶ライトバルブ３００
Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂにそれぞれ入射させてから反射
させ、最後に各色相光を合成している。このため、色相
分解と合成が必要で、装置構成の複雑さなどを招いてい
る。ここで、３原色カラーフィルタを備えた反射型液晶
パネルを用いると、色相分解と合成を排除できるもので
あるが、ガラス基板３５側に染色カラーフィルタを設け
た場合、光は入射時と出射時の２回透過するので、出射
する光の光量が染色カラーフィルタだけで４０〜６０％
に減衰し、また褪色が起こり易い。

【００１４】他方、特開平８−２５４６９６号公報には
３原色のカラーフィルタを干渉膜フィルタとして反射側
基板に形成した反射型液晶表示装置が開示されている。
その干渉膜フィルタは各色相で膜厚の異なる単層の透明
物質膜であり、Ｔａ酸化物やＡｌ酸化物で形成される。
その単層の３原色干渉膜フィルタの形成法は、まず、画
素電極の上に透明物質膜を膜厚ｄ₁だけ成膜し、パター
ニングにより最大膜厚ｄ_Rとなる赤色干渉膜フィルタの
部分だけを残す。次に、透明物質膜を膜厚ｄ₂だけ成膜
し、パターニングにより最大膜厚ｄ_Rとなる赤色干渉膜
フィルタの部分と中間膜厚ｄ_Gとなる緑色干渉膜フィル
タの部分を残す。最後に、透明物質膜を膜厚ｄ₃だけ成
膜し、パターニングにより各干渉膜フィルタの部分を残
す。ここで、青色フィルタの膜厚ｄ_Bはｄ₃に等しく、
緑色フィルタの膜厚ｄ_Gは（ｄ₂＋ｄ₃）＝（ｄ₂＋ｄ
_B）であり、赤色フィルタの膜厚ｄ_Rは（ｄ₁＋ｄ₂＋
ｄ₃）＝（ｄ₁＋ｄ_G）である。即ち、第１回目の透明
物質膜の成膜は最大膜厚と中間膜厚の差（ｄ₁）だけ成
膜し、第２回目の透明物質膜の成膜は中間膜厚と最小膜
厚の差（ｄ₂）だけ成膜し、最後の透明物質膜の成膜は
最小膜厚（ｄ₃）だけ成膜し、同質の透明物質膜を積み
増しすることにより各色の最終膜厚を一挙に合わせ込む
ものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、干渉フ
ィルタが各色相で膜厚の異なる単層の同質透明物質膜で
ある場合、唯一の屈折率と膜厚の相違で分光フィルタ特
性（選択反射又は選択透過特性）が一義的に決まるた
め、リップルを抑制した色相帯域のシャープカットオフ
特性は期待できない。このため、光学多層膜や異質透明
物質膜で各色相の干渉フィルタを構成する必要が要請さ
れているものの、その製造方法は確立していない。

【００１６】ところで、特開平２−１４９８８１号公報
には、透過基板側においてＳｉＯ₂膜とＴｉＯ₂膜を交
互に積層して成る干渉フィルタを設けた液晶表示装置が
開示されている。しかしながら、各色相の干渉フィルタ
毎では光学多層膜を構成する光学薄膜の膜厚や層数が異
なるものであるが、その形成方法は開示されておらず、
実用化が困難である。

【００１７】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、光学多層膜や異質透明物質膜で形成される色相の異
なる干渉膜フィルタを具備する基板において、実用化に
適した構造のカラー表示用基板及びその製造方法を提供
することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、基板上の異なる部位に異なる色相の干渉
フィルタを配置して成るカラー表示用基板において、少
なくともいずれか一の色相の干渉フィルタの下層膜とし
て透明エッチングストッパ層を含むことを特徴とする。
このように、干渉フィルタの下層膜として透明エッチン
グストッパ層を含む構成においては、光学多層膜や異質
透明物質膜で形成される色相の異なる干渉膜フィルタを
具備するカラー表示用基板を支障なく確実に得ることが
できる。

【００１９】まず、基板上に第１の色相のフィルタ用干
渉膜を成膜する。次に、その第１の色相のフィルタ用干
渉膜の上にエッチングマスクを被覆してエッチングし、
第１の色相の干渉フィルタを形成する。次に、基板上に
第１の色相の干渉フィルタを被覆する第１の透明エッチ
ングストッパ層を成膜する。次に、基板上に第２の色相
のフィルタ用干渉膜を成膜する。次に、第１の色相の干
渉フィルタとは異なる部位で第２の色相のフィルタ用干
渉膜の上にエッチングマスクを被覆してエッチングし、
第２の色相の干渉フィルタを形成する。この第２の色相
のフィルタ用干渉膜のエッチング工程の際には、第２の
色相のフィルタ用干渉膜の下層の透明エッチングストッ
パ層がパターニングされて完成した第１の色相の干渉フ
ィルタの上に被覆されているため、完成された第１の色
相の干渉フィルタがその後にパターニングすべき第２の
色相の干渉フィルタのエッチング工程においてはエッチ
ングされ難くなる。即ち、同一基板上の異なる色相の干
渉フィルタを順に形成できる。このため、各色相の干渉
フィルタを光学多層膜や異質透明物質膜で構成でき、リ
ップルを抑制した色相帯域のシャープカットオフ特性を
得ることができる。

【００２０】単層の干渉フィルタの場合、透明エッチン
グストッパ層は、干渉フィルタの膜厚程度の薄膜になる
ため、透明エッチングストッパ層も光学薄膜としても機
能させることができ、実質的に複層の干渉フィルタを構
成できる。勿論、透明エッチングストッパ層自身が光学
薄膜として機能しないように、厚く形成しても良い。

【００２１】また、光学多層膜の干渉フィルタの場合、
膜数が増えれば増えるほど、透明エッチングストッパ層
も厚くしなければならいため、光学薄膜として機能し難
くなるが、適度な膜数の場合は、透明エッチングストッ
パ層も光学薄膜となるため、干渉フィルタの膜数の低減
に寄与する。

【００２２】エッチングストッパ層は第２の色相のフィ
ルタ用干渉膜の下層に必ず挟まれているものの、エッチ
ング工程後に第１の色相の干渉フィルタの上に残る場合
がある。このため、エッチングストッパ層の成膜厚が光
学薄膜よりも厚いものであっても、第１の色相の干渉フ
ィルタの上に残ったエッチングストッパ層は光学薄膜と
して機能する場合もある。なお、エッチング工程後に同
質のエッチングストッパ層を成膜して積み増し、光学薄
膜の機能を失わせると共に保護膜として役割を持たせて
も良い。

【００２３】干渉フィルタが光学多層膜である場合、そ
の光学多層膜は高屈折率の光学薄膜と低屈折率の光学薄
膜とを交互に積層した繰り返し積層膜であることが好ま
しい。２種類の硝材だけで多層膜を得ることができ、製
造の容易化を実現できる。例えば、高屈折率の光学薄膜
としてはチタン酸化膜（ＴｉＯ₂：屈折率は2.2 〜2.7
(550nm)、使用波長域は350nm 〜12μm ），タンタル酸
化膜（Ｔａ₂Ｏ₅：屈折率2.1(550nm)、使用波長域0.35
〜10μm ）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ：屈折率1.9 〜
2.1 ）のいずれかを、また低屈折率の光学薄膜としては
シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂：屈折率は1.46(500nm) 、使
用波長域は200nm 〜８μm ）を選定することができる。

【００２４】エッチングストッパ層としては高屈折率と
低屈折率の中間屈折率の光学薄膜とするのが良い。アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）層又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）
層を用いることが好ましい。アルミナ層は透明絶縁膜で
あり、屈折率は1.62(600nm)、使用波長域は無制限であ
る。アルミナ層のシリコン酸化膜やチタン酸化膜に対す
るエッチングの選択比は非常に大きく１０倍以上である
ため、充分なエッチングストッパ層として機能する。ま
た、酸化マグネシウム層も透明絶縁膜であり、屈折率は
1.75(500nm) 、使用波長域は無制限である。選択比も５
〜１０倍以上である。

【００２５】このような異なる色相の干渉膜フィルタ
は、電気絶縁性の基板の上に導電層を介して形成された
３原色カラーフィルタとすることができる。即ち、３原
色カラーフィルタは、導電層の上に形成された第１の色
相の干渉フィルタと、導電層の上に第１の透明エッチン
グストッパ層を介して形成された第２の色相の干渉フィ
ルタと、導電層の上に第１の透明エッチングストッパ層
及び第２の透明エッチングストッパ層を介して形成され
た第３の色相の干渉フィルタとを有している。

【００２６】このような３原色フィルタの製造方法は、
上記工程に引き続き、基板上に第１及び第２の色相の干
渉膜フィルタを被覆する第２の透明エッチングストッパ
層を成膜する。次に、基板上に第３の色相のフィルタ用
干渉膜を成膜する。次に、基板上の第１及び第２の色相
の干渉膜フィルタとは異なる部位で前記第３の色相のフ
ィルタ用干渉膜の上にエッチングマスクを被覆してエッ
チングし、前記第３の色相の干渉膜フィルタを形成す
る。

【００２７】この第３の色相のフィルタ用干渉膜のエッ
チング工程の際には、第３の色相のフィルタ用干渉膜の
下層の第２の透明エッチングストッパ層がパターニング
されて完成した第１及び第２の色相の干渉フィルタの上
に被覆されているため、完成された第１及び第２の色相
の干渉フィルタがその後にパターニングすべき第３の色
相の干渉フィルタのエッチング工程においてはエッチン
グされ難くなる。即ち、同一基板上の３原色の色相の干
渉フィルタを順に形成できる。このため、各色相の干渉
フィルタを光学多層膜や異質透明物質膜で構成でき、リ
ップルを抑制した色相帯域のシャープカットオフ特性を
得ることができる。

【００２８】緑色の干渉フィルタは長波長域（赤色：60
0 〜700nm ）と短波長域（青色：400 〜500nm ）とに挟
まれた中波長域（緑色：500 〜600nm ）の光を選択透過
又は選択反射させるものであるから、赤色（Ｒ）フィル
タや青色（Ｂ）フィルタの光学多層膜に比べて、緑色
（Ｇ）の干渉フィルタの光学多層膜の膜数は多くなり、
総膜厚も厚くなる。このため、緑色の干渉フィルタを形
成する場合、その下層の透明エッチングストッパ層の膜
厚は他の透明エッチングストッパ層の膜厚よりも厚くす
ることが好ましい。

【００２９】Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタをどのような順序で
形成するかと言うことも重要な問題である。最初に形成
されるフィルタの上には第１と第２の透明エッチングス
トッパ層が積み足される。次に形成されるフィルタの最
下層には第１の透明エッチングストッパ層が挟み込まれ
ており、その最上層には第２の透明エッチングストッパ
層が積み足されている。そして、最後のフィルタの下層
には第１と第２の透明エッチングストッパ層が順に挟み
込まれている。いずれの透明エッチングストッパ層も光
学薄膜以上に厚い場合、Ｇフィルタが最後に形成される
と、フィルタの最上表面のレベルが他の色相のフィルタ
よりも一段と高くなり、表面のレベルが揃わず不都合を
生じる場合がある。ここで、Ｇフィルタを最初に形成す
ると、その上の第１及び第２のエッチングストッパ層が
エッチングにより薄膜化することにより、色違いのフィ
ルタの表面レベルをできるだけ揃えることができる。

【００３０】しかし、Ｇフィルタの上に光学薄膜程度の
エッチングストッパ層が残ると、シャープカットオフ特
性が悪化するため、最終工程で同質のエッチングストッ
パ層を成膜して積み増し、光学薄膜の機能を失わせると
共に保護膜として役割を持たせても良い。なお、Ｇフィ
ルタの孤立高を許容し、Ｇフィルタを最後に形成してＧ
フィルタの上にエッチングストッパ層を形成させないよ
うにしても良い。Ｇフィルタのフィルター特性が最良に
できる。

【００３１】上記導電層は基板上にマトリクス状に配列
された画素電極とした場合、上記３原色カラーフィルタ
は基板の上に画素電極を被覆した透明絶縁層を最下層と
して有することが好ましい。画素電極の上に干渉膜を直
接成膜する場合、その干渉膜が導電性であるときには、
画素電極間がショートする危険性がある。このため、透
明絶縁層を形成した後、干渉膜を成膜する場合は、画素
電極間のショートを防止することができる。この透明絶
縁層を干渉膜の一部として利用すると、実質上、干渉膜
の膜数を減らすことができる。勿論、この透明絶縁層を
光学薄膜よりも厚く形成し、干渉膜と一部に組みしない
ようにしても良い。

【００３２】そして、エッチングストッパ層自身も絶縁
層としても良い。またエッチングストッパ層は上記透明
絶縁層と同一材料で成膜しても良い。かかる場合には、
干渉フィルタの下層のエッチングストッパ層とその下層
の透明絶縁層とが単層膜を形成する。

【００３３】上記画素電極が反射電極である場合には、
反射型液晶パネル等の反射側基板を構成する。また、基
板が透明基板であり、上記導電層が透明導電層である場
合には、反射型液晶パネル等の透過側基板を構成する。

【００３４】上記の如きカラー表示用基板は、選択反射
又は選択透過の干渉フィルタを具備するものであるか
ら、光量減衰率が低く、褪色の問題が起こらない点で、
電気光学装置に用いるに適している。特に、反射型液晶
パネル等の反射側基板に利用した場合は、組立上、画素
電極との位置合わせ精度の管理を無くすことができるた
め、歩留りの向上に寄与する。

【００３５】このような電気光学装置は電子機器の表示
部に用いるに適しているが、特に、ライトバルブに用い
た投写型表示装置にあっては、色分解と合成の光学系を
排除できる利益があり、低コスト化を実現できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した反射型
液晶パネル用基板を示す断面図、図２乃至図図４は図１
の反射型液晶パネル用基板の製造方法を示す工程断面図
である。

【００３７】図１に示す本例の反射型液晶パネル用基板
５０は反射側基板であり、画素選択用のスイッチング素
子が主面に形成されたガラス，石英，半導体基板等を用
い少なくとも表面を絶縁性とした基板５１と、基板５１
上にマトリクス状に配列された画素電極（反射電極）５
２（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）と、基板５１上に画素電
極５２を被覆して成膜された透明絶縁層５３と、赤色用
画素電極５２Ｒの上に透明絶縁層５３を介して形成され
た赤色用選択反射の干渉フィルタＦ_Rと、基板上５１上
に赤色用選択反射の干渉フィルタＦ_Rを被覆して成膜さ
れた第１のエッチングストッパ層５４と、青色用画素電
極５２Ｂの上に透明絶縁層５３及び第１のエッチングス
トッパ層５４Ｂを介して形成された青色用選択反射の干
渉フィルタＦ_Bと、基板上５１上に赤色用選択反射の干
渉フィルタＦ_R及び青色用選択反射の干渉フィルタＦ_B
を被覆して成膜された第２のエッチングストッパ層５５
と、緑色用画素電極５２Ｇの上に透明絶縁層５３，第１
のエッチングストッパ層５４及び第２のエッチングスト
ッパ層５５Ｇを介して形成された緑色用選択反射の干渉
フィルタＦ_Gと有している。

【００３８】赤色用選択反射の干渉フィルタＦ_R，緑色
用選択反射の干渉フィルタＦ_G及び青色用選択反射の干
渉フィルタＦ_Bは３原色カラーフィルタを構成してお
り、各干渉フィルタＦ_B，Ｆ_G，Ｆ_Bはマトリクス状に
配列された画素電極５２の群においてカラードット配列
で形成されている。そのカラードット配列としては、デ
ルタ配列，ストライプ配列又はモザイク配列のような１
ドットを１画素に対応させた配列や、スクエア配列のよ
うな多ドットを１画素に対応させた配列である。

【００３９】本例の干渉フィルタＦ_B，Ｆ_G，Ｆ_Bは光
学多層膜で構成されている。この光学多層膜は高屈折率
の光学薄膜ｎ_Hと低屈折率の光学薄膜ｎ_Lとを交互に積
層した繰り返し積層膜であり、高屈折率の光学薄膜ｎ_H
としてはチタン酸化膜（ＴｉＯ₂），タンタル酸化膜
（Ｔａ₂Ｏ₅））又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用
い、低屈折率の光学薄膜ｎ_Lとしてはシリコン酸化膜
（ＳｉＯ₂）を用いている。

【００４０】チタン酸化膜の屈折率は2.2 〜2.7(550nm)
で、その使用波長域は350nm 〜12μmである。タンタル
酸化膜の屈折率は2.1 で、その使用波長域は0.35〜10μ
m である。シリコン窒化膜の屈折率は1.9 〜2.1 であ
る。シリコン酸化膜の屈折率は1.46(500nm) で、その使
用波長域は200nm 〜８μm である。

【００４１】そして、透明絶縁層５３，第１のエッチン
グストッパ層５４及び第２のエッチングストッパ層５５
はいずれも例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）膜又は酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）膜で構成されている。アルミナの
屈折率は1.62(600nm) であり、使用波長域は無制限であ
る。光学多層膜を構成するチタン酸化膜（ＴｉＯ₂）は
導電膜であるが、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）膜は絶縁膜で
ある。酸化マグネシウムの屈折率は1.75（500nm)で、使
用波長域は無制限である。

【００４２】上記の３原色カラーフィルタの製造法を説
明すると、まず、図２（ａ）に示す如く、真空蒸着法で
基板５１上に画素電極５２を被覆してアルミナ又は酸化
マグネシウムの透明絶縁層５３を成膜する。次に、図２
（ｂ）に示す如く、真空蒸着法により透明絶縁層５３の
上に高屈折率の光学薄膜ｎ_Hと低屈折率の光学薄膜ｎ_L
とを交互に繰り返し成膜し赤色フィルタ用干渉膜５６を
形成する。次に、赤色フィルタ用干渉膜５６のうち赤色
用画素電極５２Ｒの真上部分に限定してエッチングマス
クを被覆し、ドライエッチングにより赤色用干渉フィル
タＦ_Rを完成した後、そのエッチングマスクを除去する
（図２（ｃ）参照）。このパターニングにおいては、ア
ルミナ又は酸化マグネシウムの透明絶縁層５３のエッチ
ング選択比が高屈折率光学薄膜ｎ_Hや低屈折率光学薄膜
ｎ_Lに比して１０倍以上であることから、鏡面様の画素
電極５２の表面を蝕刻損傷するおそれがない。また、赤
色フィルタ用干渉膜５６の最下層の導電性の高屈折率光
学薄膜ｎ_Hを基板５１上に直接成膜した場合は、エッチ
ングで高屈折率光学薄膜ｎ_Hが残ると、画素電極間のシ
ョートが生じるものの、赤色画素電極５２Ｒ上の非蝕刻
透明絶縁層５３Ｒやその余のアルミナ又は酸化マグネシ
ウムの透明絶縁層５３の残膜厚が存在するまでエッチン
グできるため、導電性の高屈折率光学薄膜ｎ_Hが画素電
極５２Ｂ，５２Ｇ上や画素電極間に残らず、画素電極間
のショートを防止できる。

【００４３】次に、図２（ｄ）に示す如く、真空蒸着法
により基板５１上にアナミナ又は酸化マグネシウムの第
１の透明エッチングストッパ層５４を成膜する。次に、
図３（ａ）に示す如く、真空蒸着法により第１の透明エ
ッチングストッパ層５４の上に高屈折率光学薄膜ｎ_Hと
低屈折率光学薄膜ｎ_Lとを交互に繰り返し成膜し青色用
干渉膜５７を形成する。次に、青色フィルタ用干渉膜５
７のうち青色用画素電極５２Ｂの真上部分に限定してエ
ッチングマスクを被覆し、ドライエッチングにより青色
用干渉フィルタＦ_Bを完成した後、そのエッチングマス
クを除去する（図３（ｂ）参照）。このパターニングに
おいては、赤色用干渉フィルタＦ_Rの上を被覆するアル
ミナ又は酸化マグネシウムの第１の透明エッチングスト
ッパ層５４のエッチング選択比が高屈折率光学薄膜ｎ_H
や低屈折率光学薄膜ｎ_Lに比して１０倍以上であること
から、完成済み赤色用干渉フィルタＦ_Rの表面を蝕刻損
傷するおそれがない。また、青色フィルタ用干渉膜５７
の最下層の導電性の高屈折率光学薄膜ｎ_Hを第１の透明
エッチングストッパ層５４を介在させずに直接成膜した
場合は、エッチングでその高屈折率光学薄膜ｎ_Hが残る
と、画素電極間のショートやクロストークが生じるもの
の、青色画素電極５２Ｂ上の非蝕刻の第１の透明エッチ
ングストッパ層５４Ｂやその余の第１の透明エッチング
ストッパ層５４の残膜厚が存在するため、青色フィルタ
用干渉膜５７の導電性の高屈折率光学薄膜ｎ_Hが画素電
極５２Ｇと赤色用干渉フィルタＦ_Rの上や画素電極間に
残らず、画素電極間のショート及びクロストークを防止
できる。

【００４４】次に、図３（ｃ）に示す如く、真空蒸着法
により基板５１上にアナミナ又は酸化マグネシウムの第
２の透明エッチングストッパ層５５を成膜する。次に、
図４（ａ）に示す如く、真空蒸着法により第２の透明エ
ッチングストッパ層５４の上に高屈折率光学薄膜ｎ_Hと
低屈折率光学薄膜ｎ_Lとを交互に繰り返し成膜し緑色用
干渉膜５８を形成する。次に、緑色フィルタ用干渉膜５
８のうち緑色用画素電極５２Ｇの真上部分に限定してエ
ッチングマスクを被覆し、ドライエッチングにより緑色
用干渉フィルタＦ_Gを完成した後、そのエッチングマス
クを除去する（図４（ｂ）参照）。このパターニングに
おいては、赤色用干渉フィルタＦ_Rと青色用干渉フィル
タＦ_bの上を被覆するアルミナ又は酸化マグネシウムの
第２の透明エッチングストッパ層５５のエッチング選択
比が高屈折率光学薄膜ｎ_Hや低屈折率光学薄膜ｎ_Lに比
して１０倍以上であることから、完成済み赤色用干渉フ
ィルタＦ_Rと青色用干渉フィルタＦ_Bの表面を蝕刻損傷
するおそれがない。また、緑色フィルタ用干渉膜５８の
最下層の導電性の高屈折率光学薄膜ｎ_Hを第２の透明エ
ッチングストッパ層５４を介在させずに直接成膜した場
合は、エッチングでその高屈折率光学薄膜ｎ_Hが残る
と、クロストークが生じるものの、緑色画素電極５２Ｇ
上の非蝕刻の第２の透明エッチングストッパ層５５Ｇや
その余の第２の透明エッチングストッパ層５５の残膜厚
が存在するため、緑色フィルタ用干渉膜５８の導電性の
高屈折率光学薄膜ｎ_Hが赤色用干渉フィルタＦ_R及び青
色用干渉フィルタＦ_bの上や画素電極間に残らず、画素
電極間のクロストークを防止できる。

【００４５】このように、本例の３原色フィルタは、干
渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_Gの下層にそれぞれ透明絶縁
層５３，第１の透明エッチングストッパ層５４及び第２
の透明エッチングストッパ層５５を予め挟み込んだ構造
であることから、完成済みフィルタを阻害せずに色相別
の干渉フィルタを順に形成できる。このため、本例の３
原色フィルタはリップルを抑制した色相帯域のシャープ
カットオフ特性を発揮する。

【００４６】干渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_Gは光学多層
膜ではなく、単層で形成しても良い。かかる場合、透明
エッチングストッパ層５４，５５は光学薄膜の膜厚程度
になるため、光学薄膜としても機能させることができ、
実質的に複層の干渉フィルタを構成できる。ここで、干
渉フィルタＦ_R，Ｆ_Bの上に載る透明エッチングストッ
パ層５４，５５は蝕刻済み膜であることから、膜厚不均
一，界面の凹凸が問題となる。しかし、透明エッチング
ストッパ層５４，５５の残膜厚が波長オーダであれば、
平行平面膜と見做しても構わない。干渉フィルタＦ_R上
の透明エッチングストッパ層５４，５５の総厚は干渉フ
ィルタＦ_Bの透明エッチングストッパ層５５の膜厚より
も厚い。丁度うまく、選択反射の波長オーダに対応して
いる。ただ、光学薄膜の膜厚をエッチングで高精度に制
御するのは難しい。そこで、むしろ、図４（ｂ）の工程
の後に、更に、アルミナ層又は酸化マグネシウム層を成
膜して積み増し、蝕刻済みのエッチングストッパ層５
４，５５の光学薄膜の機能を失わせると共に保護膜とし
て役割を持たせてることが好ましい。なお、画素電極間
にブラックマトリクス層を形成しても良い。ブラックマ
トリクス層の形成工程は干渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_G
の形成前でも形成後でも構わない。

【００４７】本例は反射型液晶表示パネルの反射側基板
に干渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_Gを設けたものである
が、透過側基板に干渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_Gを設け
ても構わない。透明側基板に干渉フィルタを設ける場合
は、導電層５２は画素電極と対向して各画素に共通の画
素電極（共通電極）３３となる。かかる場合、基板１と
しては透明基板を用いる必要があるが、透明電極は透明
基板と干渉フィルタＦ_R,F_B，Ｆ_Gとの間に形成しても
良く、また干渉フィルタＦ_R，Ｆ_B，Ｆ_G上に形成して
も良い。

【００４８】なお、上記実施形態は３端子型アクティブ
マトリクスパネルの場合であるが、、単純マトリクスパ
ネルやＭＩＭ等の２端子型素子を用いた２端子型アクテ
ィブマトリクスパネルでは導電層はストライプ状導電層
となる。また、本発明は、液晶パネルだけでなく、プラ
ズマディスプレイ（ＰＤＰ）やフィールドエフェクトデ
バイス（ＦＥＤ）等の電気光学装置のカラーフィルタに
も適用できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
ともいずれか一の色相の干渉フィルタの下層膜として透
明エッチングストッパ層を含むことを特徴としている。
従って、次のような効果を奏する。

【００５０】（１）基板上に完成済み干渉フィルタを
この透明エッチングストッパ層で覆うことができるた
め、次に完成すべき別の色相の干渉フィルタのパターニ
ングの際に完成済み干渉フィルタが損傷せず、異なる色
相の干渉フィルタを順に形成できる。このため、各色相
の干渉フィルタを光学多層膜や異質透明物質膜で構成で
き、リップルを抑制した色相帯域のシャープカットオフ
特性のカラーフルタを実用的に得ることができる。

【００５１】（２）透明エッチングストッパ層も光学
薄膜とすることができるため、干渉フィルタを光学多層
膜で構成する場合はその膜数を低減させることができ
る。

【００５２】（３）特に、エッチングストッパ層とし
てアルミナ層や酸化マグネシウム層を用いた場合、干渉
フィルタを光学多層膜よりも選択比が大きいので、エッ
チングストッパとして有用である。また透明絶縁膜であ
るため、干渉フィルタに導電性の光学薄膜を用いるとき
には、画素電極間のショートやクロストークを効果的に
防止できる。

【００５３】（４）３原色の干渉フィルタを順に形成
する場合、緑色の干渉フィルタを最初に形成すると、色
違いの干渉フィルタの表面レベルをできるだけ揃えるこ
とができる。

【００５４】（５）緑色の干渉フィルタを最後に形成
すると、エッチングストッパ層を緑色の干渉フィルタの
上に形成せずに済むため、緑色の干渉フィルタのフィル
ター特性が最良にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した反射型液晶パネル用基板を示
す断面図である。

【図２】（ａ）乃至（ｄ）は図１の反射型液晶パネル用
基板の製造方法の工程を順に示す工程断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｃ）は図２の（ｄ）の工程に続く
工程を順に示す工程断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は図３の（ｃ）の工程に続く
工程を順に示す工程断面図である。

【図５】反射型液晶パネルをライトバルブとして用いた
投写型表示装置の一例としてビデオプロジェクタを示す
概略構成図である。

【図６】反射型液晶パネルを示す断面図である。

【図７】従来の反射型液晶パネルに用いる反射型液晶パ
ネル用基板を示す平面図である。

【図８】図７の反射型液晶パネル用基板の画素領域を示
す部分平面図である。

【図９】図８中のＡ−Ａ′線に沿って切断した状態を示
す切断図である。

【符号の説明】

１…Ｐ^--型半導体基板２…Ｐ型ウェル領域３…フィールド酸化膜４…ゲート線４ａ…ゲート電極４ｂ…ゲート絶縁膜５ｂ…Ｎ⁺型ドレイン領域６…第１の層間絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃ，１６…コンタクトホール７…データ線７ａ…ソース電極配線８…Ｐ型容量電極領域９ａ…容量電極９ｂ…絶縁膜（誘電膜）１０…中継配線１１…第２の層間絶縁膜１２…遮光膜１２ａ…プラグ貫通用開口部１２ｂ…接続用配線１３…第３の層間絶縁膜１４…画素電極１５…接続プラグ（層間導電部）１７…パッシベーション膜２０…画素領域（表示領域）２１…データ線駆動回路（Ｘドライバ）２２Ｒ，２２Ｌ…ゲート線駆動回路（Ｙドライバ）２３…プリチャージ及びテスト回路２４…画像信号サンプリング回路２５…遮光膜２６…入力端子パッド２７…シール領域２９Ｒ，２９Ｌ…中継端子パッド（銀点）３０…反射型液晶パネル３１，５０…反射型液晶パネル用基板３２…支持基板３３…対向電極（共通電極）３５…ガラス基板３７…液晶３８…異方性導電膜（ＡＣＦ）３９…フレキシブルテープ配線５１…基板５２…画素電極（反射電極）５２Ｒ…赤色用画素電極５２Ｂ…青色用画素電極５２Ｇ…緑色用画素電極Ｆ_R…赤色用選択反射の干渉フィルタＦ_G…緑色用選択反射の干渉フィルタＦ_B…青色用選択反射の干渉フィルタ５３…透明絶縁層５３Ｒ…赤色用選択反射の干渉フィルタの下層の透明絶
縁層５４…第１のエッチングストッパ層５４Ｂ…青色用選択反射の干渉フィルタの下層の第１の
エッチングストッパ層５５…第２のエッチングストッパ層ｎ_H…高屈折率の光学薄膜ｎ_H…低屈折率の光学薄膜１００…偏光照明装置１１０…インテグレートレンズ１３０…偏光変換素子２００…偏光ビームスプリッタ２０１…Ｓ偏光束反射面４１２，４１３…ダイクロイックミラー３００Ｂ，３００Ｒ，３００Ｇ…反射型液晶ライトバル
ブ５００…投写光学系６００…スクリーンＬ₀…システム光軸。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の異なる部位に異なる色相の干渉
フィルタを配置して成るカラー表示用基板において、少
なくともいずれか一の色相の干渉フィルタの下層膜とし
て透明エッチングストッパ層を含むことを特徴とするカ
ラー表示用基板。
【請求項２】請求項１において、前記干渉フィルタは
光学多層膜であることを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項３】請求項２おいて、前記光学多層膜は高屈
折率の光学薄膜と低屈折率の光学薄膜とを交互に積層し
た繰り返し積層膜であることを特徴とするカラー表示用
基板。
【請求項４】請求項３において、前記高屈折率の光学
薄膜はチタン酸化膜，タンタル酸化膜，及びシリコン窒
化膜のいずれかであり、前記低屈折率の光学薄膜はシリ
コン酸化膜であることを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項５】請求項３又は請求項４において、前記エ
ッチングストッパ層は、前記高屈折率と前記低屈折率の
中間屈折率の光学薄膜であることを特徴とするカラー表
示用基板。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
おいて、前記エッチングストッパ層はアルミナ層又は酸
化マグネシウムであることを特徴とするカラー表示用基
板。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
おいて、前記異なる色相の干渉フィルタは、電気絶縁性
の前記基板の上に導電層を介して形成された３原色カラ
ーフィルタであることを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項８】請求項７において、前記３原色カラーフ
ィルタは、前記導電層の上に形成された第１の色相の前
記干渉フィルタと、前記導電層の上に第１の前記透明エ
ッチングストッパ層を介して形成された第２の色相の前
記干渉フィルタと、前記導電層の上に前記第１の透明エ
ッチングストッパ層及び第２の前記透明エッチングスト
ッパ層を介して形成された第３の色相の前記干渉フィル
タとを有していることを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項９】請求項７又は請求項８において、前記導
電層は前記基板上にマトリクス状に配列された画素電極
であり、前記３原色カラーフィルタは前記基板の上に前
記画素電極を被覆した透明絶縁層を最下層として有する
ことを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか一項
において、前記エッチングストッパ層は絶縁層であるこ
と特徴とするカラー表示用基板。
【請求項１１】請求項１０において、前記エッチング
ストッパ層は前記透明絶縁層と同一材料で成膜されてい
ることを特徴とするカラー表示用基板。
【請求項１２】請求項９乃至請求項１０のいずれか一
項において、前記画素電極は反射電極であることを特徴
とするカラー表示用基板。
【請求項１３】請求項７又は請求項８において、前記
基板は透明基板であり、前記導電層は透明導電層である
ことを特徴とする特徴とするカラー表示用基板。
【請求項１４】請求項１乃至請求項１３のいずれか一
項に規定するカラー表示用基板を用いて成る電気光学装
置。
【請求項１５】請求項１４に規定する電気光学装置を
表示部に用いて成ることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】請求項１４に規定する電気光学装置を
ライトバルブに用いて成ることを特徴とする投写型表示
装置。
【請求項１７】基板上の異なる部位に異なる色相の干
渉フィルタを配置して成るカラー表示用基板の製造方法
において、前記基板上に第１の色相のフィルタ用干渉膜
を成膜する工程と、前記第１の色相のフィルタ用干渉膜
の上にエッチングマスクを被覆してエッチングし、前記
第１の色相の干渉フィルタを形成する工程と、前記基板
上に前記第１の色相の干渉フィルタを被覆する第１の透
明エッチングストッパ層を成膜する工程と、前記基板上
に第２の色相のフィルタ用干渉膜を成膜する工程と、前
記第１の色相の干渉フィルタとは異なる部位で前記第２
の色相のフィルタ用干渉膜の上にエッチングマスクを被
覆してエッチングし、前記第２の色相の干渉フィルタを
形成する工程と、を有して成ることを特徴とするカラー
表示用基板の製造方法。
【請求項１８】請求項１７において、前記第２の色相
の干渉フィルタの形成工程の後に、前記基板上に前記第
１及び第２の色相の干渉フィルタを被覆する第２の透明
エッチングストッパ層を成膜する工程と、前記基板上に
第３の色相のフィルタ用干渉膜を成膜する工程と、前記
基板上の前記第１及び第２の色相の干渉フィルタとは異
なる部位で前記第３の色相のフィルタ用干渉膜の上にエ
ッチングマスクを被覆してエッチングし、前記第３の色
相の干渉フィルタを形成する工程と、を有して成ること
を特徴とするカラー表示用基板の製造方法。
【請求項１９】請求項１７又は請求項１８において、
前記１の色相の干渉フィルタは緑色の干渉フィルタであ
ることを特徴とするカラー表示用基板の製造方法。
【請求項２０】請求項１７又は請求項１８において、
前記３の色相の干渉フィルタは緑色の干渉フィルタであ
ることを特徴とするカラー表示用基板の製造方法。
【請求項２１】請求項１７乃至請求項２０のいずれか
一項において、前記第１の色相のフィルタ用干渉膜の成
膜工程の前に、前記基板上に導電層を形成し、前記導電
層の上に透明透明絶縁層を成膜する工程を含むことを特
徴とするカラー表示用基板の製造方法。
【請求項２２】請求項１７乃至請求項２１のいずれか
一項において、前記第１及び第２の透明エッチングスト
ッパ層と前記透明透明絶縁層とはアルミナ層又は酸化マ
グネシウムであることを特徴とするカラー表示用基板の
製造方法。