JP2001337324A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

反射型液晶表示装置及びその製造方法

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JP2001337324A JP2000159801A JP2000159801A JP2001337324A JP 2001337324 A JP2001337324 A JP 2001337324A JP 2000159801 A JP2000159801 A JP 2000159801A JP 2000159801 A JP2000159801 A JP 2000159801A JP 2001337324 A JP2001337324 A JP 2001337324A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射電極に入射する光の成分を均等にできる
ようにし、これにより、投射光における混色を抑制し、
コントラストを良好にすると共に、画素開口率の良好な
反射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 第1の基板11と、第1の基板11に対
向配置した透明な第2の基板28と、第1の基板11と
第2の基板28の間に封止した液晶層27と、第1の基
板11上に画素に対応してマトリクス状に形成した複数
のスイッチング素子4R、4G,4Bと、スイッチング
素子4R,4G,4Bに対応して、スイッチング素子4
R,4G,4B上に絶縁膜29Rを介して形成し、スイ
ッチング素子4R,4G,4Bと電気的に接続する反射
電極60R,60G,60Bとを有する反射型液晶表示
装置であり、反射電極60R,60G,60Bのスイッ
チング素子4R,4G,4Bからの高さをそれぞれ異な
らせ、反射電極60R,60G,60Bの水平方向の間
隔を縮小して形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置及びその製造方法に係り、特に画素間の混色を抑制
し、コントラストを向上することのできるとともに、光
利用率を向上することのできる画素反射電極の構造に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】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
スプレイ等用に、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(Liquid Crystal
Display)パネルを用いた空間光変調部を用い、
LCDパネルに読出し光を入射させ、その入射光を映像
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。
【0003】ここに、LCDパネルは、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、透明基板(ガラス基板
等)に被膜形成された共通電極膜と、前記のアクティブ
マトリクス基板と共通電極膜の間に封止された液晶層か
らなり、共通電極膜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
御することで読出し光を変調するものである。
【0004】透過方式と反射方式の相違は、前者がアク
ティブマトリクス基板を透明に構成してLCDパネルの
透過光を投射光とするのに対し、後者がアクティブマト
リクス基板の画素電極を反射電極又は誘電体ミラー膜等
を介して液晶の配向を制御するための電極として構成
し、LCDパネルでの反射光を投射光とする点にある。
一般に、反射方式は、透過方式と比較して、液晶層にブ
ラックストライプを設ける必要がないために液晶セル部
分の開口率が大きく、また読出し光の吸収による発熱が
非常に少ないことから、発光出力が大きい読出し光を照
射して、より明るい映像が得られる。
【0005】ところで、従来、反射型カラー画像表示装
置では、3原色(R,G,B)に対応した3枚の透過型LC
Dパネルとその各透過光を合成する3色合成光学系を用
いてカラー画像を得ていたが、装置が大型化すると共に
製造コストも高くなるため、LCDパネルの各色に係る
各透明画素電極をストライプ配列、モザイク配列、又は
デルタ配列とし、その配列に対応させて各色のフィルタ
要素を配列させた単板のカラーフィルタを設けることに
より一つの光学系でカラー投射光を得られるようにした
装置が提案されている。
【0006】以下、添付図面を参照して、反射型液晶表
示装置の概略構成を説明する。図1は、従来の反射型液
晶表示装置の概略ブロック構成図である。液晶表示装置
1の空間光変調部を構成するLCD2には、画素3がマ
トリクス状に配置されており、画素3はMOSから構成
されるスイッチングトランジスタ4と保持容量5から構
成されている。図1には、1画素3の等価回路(スイッ
チングトランジスタ4’と保持容量5’)も表示してあ
る。垂直アドレス回路7のゲート線10からの信号と、
水平アドレス回路6の信号により、特定の1画素3が選
択され,ビデオ線8から入力された映像信号が信号線9
を通し、電荷の形で保持容量5(5’)に書き込まれ
る。
【0007】図2は、図1に示される1画素分のLCD
パネルの概略断面構成図である。LCD2は、シリコン
基板11上に構成されたアクティブマトリクス回路30
(ここでは、1画素3のみ表示)と液晶27及び対向電
極28を有している。アクティブマトリクス回路30に
は、ソース13、ゲート14、ドレイン15からなるス
イッチングトランジスタ4と、ポリシリコン電極17と
拡散領域65からなる保持容量5が含まれている。ソー
ス13に接続するコンタクト19は、信号線9に接続さ
れており、ドレイン15に接続するコンタクト19は保
持容量5の電極17及び第1ビア22、第2金属膜23
及び第2ビアを介して反射電極60に接続されている。
反射電極60と対向電極28の間には、液晶27が封入
されている。
【0008】動作時においては、反射電極60と対向電
極28間には、映像信号に応じて電位差が発生し、液晶
27の光学特性を変調する。この結果、読出し光50
は、画素3毎に変調されて反射電極60で反射されて、
投射光55となる。ここでは、光を100%近く利用で
きる構造となっている。図3は、従来のホログラムカラ
ーフィルターを用いた反射型液晶表示装置の概略断面構
成図である。図4は、図3における反射電極部の拡大部
分断面図である。
【0009】ここでは、反射型液晶表示装置を模式的に
表示してある。図3において、読出し光50は、ガラス
基板31に所定の角度で入射し、ホログラムカラーフィ
ルタ40(ここでは、各色に対応する、赤(以下、単に
Rともいう)用ホログラム41、緑(以下、単にGとも
いう)用ホログラム42、青(以下単に、Bともいう)
用ホログラム43より構成されている)で、R光、G
光、B光が選択的に回折され、各R光、G光、B光とな
って、対向電極28、液晶27を通過し、基板11上に
形成されているアクティブマトリクス回路部30の各R
GB画素に対応する反射電極26に入射し反射され、投
射光55となる。
【0010】図4に模式的に示すように、シリコン基板
11上に形成された、スイッチングトランジスタはR画
素用、G画素用、B画素用のスイッチングトランジスタ
4R,4G,4Bとなり、層間絶縁膜24上に形成され
た、これらに対応するR画素用、G画素用、B画素用の
各反射電極26R,26G、26Bがコンタクト70を
通して接続されている。Rの読出し光50RはR画素用
反射電極26Rに、Gの読出し光50GはG画素用反射
電極26Gに、Bの読出し光50BはB画素用反射電極
26Bに、それぞれ入射する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、ホログラムカラーフィルタは、入射光を波長帯域が
異なる複数の光に回折・分光し、その回折・分光された
各波長帯域の光を対応した色画素位置へ選択的に集光さ
せるカラーフィルタである。しかしながら、3層構成の
ホログラムカラーフィルタでは、R・G・Bに分けられ
た色成分光の集光位置を、同一平面上とすることは難し
い。
【0012】そのため、従来の反射型液晶表示装置で
は、第4図に示すようにホログラムカラーフィルタから
の光は、G光50Gが最適になるように、反射電極26
とホログラムカラーフィルタ40の間隔を調整する。こ
のとき、R光50Rはその集光位置より遠い位置で、B
光50Bはその集光位置より近い位置で、それぞれ反射
電極26R,26Bに集光するが、B光50Bの場合、
画素の反射電極26Bをはみ出して光が入射するので、
隣接する画素50R,50Gにおいて、B光50Bが入
射するため混色をおこすという課題があった。
【0013】また、従来の反射型液晶表示装置のデバイ
ス構造においては、上述の混色を抑制するためには、基
板に垂直方向から見たとき、隣接する反射電極間には、
所定の間隔が必要であり、その分反射電極の面積を小さ
くする必要があり、画素の開口率が小さくなるという課
題があった。
【0014】そこで本発明は、上記課題を解決し、反射
型液晶表示装置において、反射電極に入射する光の成分
を均等にできるようにし、これにより、投射光における
混色を抑制し、コントラストを良好にすると共に、画素
開口率の良好な反射型液晶表示装置及びその製造方法を
提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、請求項1に記載の本発明の反射型液晶表
示装置は、第1の基板と、この第1の基板に対向配置し
た透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基
板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素に
対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素
子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記ス
イッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッ
チング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射
型液晶表示装置において、前記反射電極の前記スイッチ
ング素子からの高さをそれぞれ異ならせて形成したこと
を特徴とするものである。
【0016】また、上記目的を達成するための手段とし
て、請求項4に記載の本発明の反射型液晶表示装置の製
造方法は、第1の基板と、この第1の基板に対向配置し
た透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基
板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素に
対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素
子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記ス
イッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッ
チング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射
型液晶表示装置の製造方法において、前記絶縁膜上の所
定領域にフォトレジストを形成し、このフォトレジスト
をマスクとしてエッチングすることにより、前記絶縁膜
の厚さを前記画素毎に変化させたことを特徴とするもの
である。
【0017】また、上記目的を達成するための手段とし
て、請求項5に記載の本発明の反射型液晶表示装置の製
造方法は、第1の基板と、この第1の基板に対向配置し
た透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基
板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素に
対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング素
子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記ス
イッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイッ
チング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反射
型液晶表示装置の製造方法において、前記絶縁膜上に、
前記スイッチング素子と電気的に接続する第1の金属膜
を形成し、前記第1の金属膜上の所定の前記画素に対応
する所定領域にフォトレジストを形成し、このフォトレ
ジストをマスクとしてエッチングし、所定領域以外の前
記第1の金属膜を除去し、しかる後、第2の金属膜を形
成して、所定のエッチングを行うことにより前記画素に
対応する反射電極を形成し、前記所定領域の反射電極と
前記所定領域以外の反射電極との高さを異ならせたこと
を特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、添付図面を参照して説明す
る。なお、構成要素には参照符号を付してあるが、従来
例におけるものと同一のものには、同一の符号を付し、
説明の煩雑さを避けて、その説明を省略している。
【0019】<実施例1>図5は、本発明による反射型
液晶表示装置の第1実施例における反射電極部近傍を示
す部分断面図である。図5には示されていない、読出し
光50、投射光55、対向電極28、ホログラムカラー
フィルター40、ガラス基板31などは、図3に示され
るものと同様であるので説明を省略する。
【0020】図5に示すように、例えばシリコン基板1
1上には、MOSFETからなるスイッチングトランジ
スタ4R,4G、4B(以下、単にMOSFET、スイ
ッチング素子ともいう)が形成されている。スイッチン
グ素子4RはR光に、スイッチング素子4GはG光に、
スイッチング素子4BはB光にそれぞれ対応するもので
ある。
【0021】これらのスイッチング素子を蔽って、層間
絶縁膜が形成されているが、この膜の厚さは、各色に対
応して異なっており、すなわち、スイッチング素子4R
に対応する層間絶縁膜150Rは厚く、スイッチング素
子4Gに対応する層間絶縁膜150Gは中間の厚さであ
り、スイッチング素子4Bに対応する層間絶縁膜150
Bは、薄く形成されており、これらの厚さは、それぞれ
の層間絶縁膜4R,4G,4B上に形成される反射電極
153R,153G,153Bに集光する各R光50
R,G光50G,B光50Bが最適に集光するように設
定されている。従って、各反射電極に入射する光が反射
電極よりはみ出して隣の反射電極に入射することが無
く、投射光の混色を防止することができる。
【0022】なお、ここで、各層間絶縁膜150R,1
50G,150Bの中には、読出し光がスイッチング素
子4R,4G、4Bに到達しないように第2金属膜(遮
光層)23が形成されている。各反射電極153R,1
53G,153Bは、各コンタクト152R,152
G,152Bを介してそれぞれスイッチング素子4R,
4G,4Bのドレインに接続されている。反射電極15
3R,153G,153B上には、保護絶縁膜151が
形成されており、その上面は平坦に研磨されている。こ
の保護絶縁膜151と対向電極28の間に、液晶27が
封入されている。
【0023】図6は、本発明による反射型液晶表示装置
の第1実施例における画素部の部分上面図である。ここ
では、R,G,Bに対応する画素が、周期的に配列され
ており、対応する反射型電極153R,153G,15
3Bは、入射する光が最適になるようにその高さを変え
て配置されている。
【0024】次に、上記に説明した本発明の反射型液晶
表示装置の製造方法について説明する。 (第1の製造方法)図7は、本発明による反射型液晶表
示装置の第1実施例を得るための製造工程の第1例を示
す概略工程図である。まず、公知の方法により、図7の
(a)に示すように、シリコン基板11上にスイッチン
グ素子4R,4G,4Bを作成し、アルミからなる第2
金属膜23までを公知のように作成し、さらにSiO2
からなる500nm程度の厚さを有する第3層間絶縁膜
71を作成する。このとき、CMP等を用いて第3層間
絶縁膜71の表面を研磨して、平坦にしておく。
【0025】次に、図7の(b)に示すように、ホログ
ラムカラーフィルターの集光焦点が一番長い色に対応す
る画素(この場合、B光に対応する画素)の第3ビア7
2とアルミからなる500nm程度の厚さを有する所定
形状の反射電極73を形成する。このときRとGに対応
する画素の反射電極までを接続するための金属配線も一
緒に形成しておく。このとき、B用の反射電極77の幅
は、後に作成する隣接のG用とR用の反射電極と、基板
11の垂直方向から見たときオーバラップするような寸
法で配置する。また、G用及びR用の金属配線は遮光膜
を兼ねるように配置する。
【0026】次に、図7の(c)に示すように、SiO
2からなる例えば300nm程度の厚さを有する第4層
間絶縁膜74を形成する。このときの第4層間絶縁膜7
4の膜厚は、ホログラムカラーフィルターの集光焦点距
離の1番目と2番目に長い距離の差(すなわち、G光と
B光に対する集光焦点距離の差)に設定する。このと
き、CMP等を用いて第4層間絶縁膜74の表面を研磨
し、平坦にしておく。その後、ホログラムカラーフィル
ターの集光焦点が2番目と3番目に長い色に対応する画
素(この場合、RとGに対応する画素)の第4ビア75
とアルミからなる500nm程度の厚さを有する所定形
状の第4金属膜(G用は反射電極となる)76を形成す
る。
【0027】次に、図7の(d)に示すように、例えば
300nm程度の厚さを有する第5層間絶縁膜77を形
成する。このときの第5層間絶縁膜77の膜厚は、ホロ
グラムカラーフィルターの集光焦点距離の2番目と3番
目に長い距離の差(すなわち、R光とG光に対する集光
焦点距離の差)に設定する。このとき、CMP等を用い
て第5層間絶縁膜77の表面を研磨し、平坦にしてお
く。
【0028】その後、ホログラムカラーフィルターの集
光焦点が1番短い色に対応する画素(この場合、Rに対
応する画素)の第5ビアとアルミからなる500nm程
度の厚さを有する所定形状の第5金属膜(反射電極)7
9を形成する。このとき、R用の反射電極79の幅は、
隣接のG用の反射電極76とB用の反射電極73と、基
板の垂直方向から見たときオーバラップするような寸法
で配置する。最後にSiO2からなる300nm程度の
厚さを有する保護絶縁膜80を形成し、この表面をCM
P等で研磨して平坦にし、液晶封止前のデバイス構造を
得る。
【0029】なお、最終的に、RIEエッチングなどの
異方性エッチングにより、各反射電極上の酸化膜をエッ
チングして除去してもよい。この場合、基板に水平方向
に各反射電極のアルミがオーバラップしているため、酸
化膜の異方性エッチングを行えば、各色の反射電極上の
酸化膜のみ除去できる。このような構造の場合、各色に
対応した反射電極により、液晶に直接電圧を印加するこ
とができる。
【0030】以上のように、R光、G光、B光に対応す
る反射電極79,76,73の高さ方向の位置を、それ
ぞれ変えることにより、各色に対するホログラムカラー
フィルターの集光焦点に合わせることができる。なお、
本製造方法の場合、GとBに対応する画素の反射電極上
には酸化膜(SiO2)である層間絶縁膜が形成される
がSiO2は透明膜であるため、入射光が遮光されるこ
とはない。又、反射電極上に保護絶縁膜を形成し、この
表面をCMPなどで平坦にする場合は、液晶側のデバイ
ス表面を、R、G、Bに対応する各画素に対して平坦に
することができるため、液晶のディスクリネーションな
どを防ぐことが出来るメリットがある。
【0031】なお、従来のデバイス構造の場合を図8、
図10に示す。図8は、従来例の反射型液晶表示装置の
における反射電極近傍を示す部分断面図である。図10
は、従来例の反射型液晶表示装置における反射電極部の
部分上面図である。従来においては、図8、図10に示
すように、反射電極26R,26G,26B間には、間
隔dが必要であり、このためこの間隔dの分だけ、画素
の開口率(すなわち、反射電極の占める割合)を低下さ
せる必要があった。
【0032】一方、本発明のデバイス構造の場合を、図
9、図11に示す。図9、本発明による反射型液晶表示
装置の第1実施例の応用例における反射電極近傍を示す
部分断面図である。図11は、本発明による反射型液晶
表示装置の第1実施例における反射電極部の部分上面図
である。しかるに、上述の本実施例における第1の製造
法によれば、反射電極157R,157G,157B
を、基板11に垂直な方向から見たときオーバラップし
て配置しているので、反射電極157R,157G,1
57B間の間隔をなくすことができ、画素開口率(すな
わち、反射電極の占める割合)を100%にすることが
できる。
【0033】(第2の製造方法)図12は、本発明によ
る反射型液晶表示装置の第1実施例を得るための製造工
程の第2例を示す概略工程図である。まず、図12の
(a)に示すように、図7の(a)に示したのと同様
に、シリコン基板11上にスイッチング素子4R,4
G,4Bを作成し、第2金属膜(遮光層になる)23ま
でを形成する。ここで、スイッチング素子4R,4G,
4B間はフィールド酸化膜16で分離絶縁されている。
スイッチング素子4R,4G,4Bを蔽って、SiO2
からなる第1層間絶縁膜18が形成されており、この第
1層間絶縁膜18の所定の位置に、導電性のコンタクト
19が形成されており、コンタクト19はスイッチング
素子4R,4G,4Bのソース及びドレインと接続され
ている。
【0034】この第1層間絶縁膜18上に、所定形状の
第1金属膜20が形成されている。さらに、この第1金
属膜20を覆ってSiO2からなる第2層間絶縁膜21
が形成されており、この第2層間絶縁膜21の所定位置
に、第1金属膜20と接続する導電性の第1ビア22が
形成されている。さらに、この第2層間絶縁膜21上に
は、所定形状の第2金属膜23が形成されており、この
第2金属膜23を蔽って、SiO2からなる層間絶縁膜
29Rを例えば1μmの厚さで形成する。このとき、C
MP等を用いて層間絶縁膜29Rの表面を研磨して平坦
にしておく。
【0035】次に、図12の(b)に示すように、層間
絶縁膜29上に、フォトレジストを塗布する。所定の処
理を行い、ホログラムカラーフィルターを構成するホロ
グラムの集光焦点が短い色に対応する画素(この場合、
R光に対応する画素)の部分にフォトレジスト32を形
成し、これをマスクとして、層間絶縁膜29Rを所定の
深さ例えば0.3μm程度エッチングする。その後、フォ
トレジスト32を除去する。これにより、ホログラムの
集光焦点の長い色に対応する画素(この場合、G光とB
光に対応する各画素)の部分の層間絶縁膜29Rが薄く
され、層間絶縁膜29Gが得られる。
【0036】次に、図12の(c)に示すように、層間
絶縁膜29R、29G上にフォトレジストを塗布し、所
定の処理を行い、ホログラムカラーフィルターを構成す
るホログラムの集光焦点が短い色及び次に長い色に対応
する画素(この場合、R光及びG光に対応する画素)の
部分にフォトレジスト33を形成し、これをマスクとし
て、層間絶縁膜29Gを所定の深さ例えば0.3μm程度
エッチングする。その後、フォトレジスト33を除去す
る。これにより、ホログラムの集光焦点の長い色に対応
する画素(この場合、B光に対応する各画素)の部分の
層間絶縁膜29Gが薄くされ、層間絶縁膜29Bが得ら
れる。
【0037】次に、図12の(d)に示すように、この
あとは、公知の通常のプロセスと同様に、第2ビア70
R,70G,70Bをフォトリソグラフィ、エッチング
により形成する。この上に、500nm程度の厚さのア
ルミ膜を形成し、所定形状に加工して、反射電極60
R,60G,60Bを形成し、液晶封止前のデバイス構
造を得る。
【0038】以上のように、R光、G光、B光に対応す
る反射電極60R,60G,60Bの高さ位置を、それ
ぞれ変えることにより、各色に対するホログラムの集光
焦点に合わせることができる。なお、このデバイス構造
のまま用いても良いし、反射電極の上にさらにSiO 2
からなる保護膜を形成し、その表面を研磨して平坦とし
たものを用いても良い。
【0039】(第3の製造方法)図13は、本発明によ
る反射型液晶表示装置の第1実施例を得るための製造工
程の第3例を示す概略工程図である。まず、図132
(a)に示すように、図7の(a)及び図12の(a)
に示したのと同様に、シリコン基板11上にスイッチン
グ素子4R,4G,4Bを作成し、アルミからなる第2
金属膜23までを公知のように作成し、さらにSiO2
からなる500nm程度の厚さを有する第3層間絶縁膜
81を作成する。このとき、CMP等を用いて第3層間
絶縁膜71の表面を研磨して、平坦にしておく。次に、
図13の(b)に示すように、第3ビアを例えばプラグ
工程を用いて、埋め込みを行う。
【0040】次に、図13の(c)のように、例えばア
ルミニウムからなる300nm程度の厚さの金属膜を成
膜し、これにフォトレジストを塗布し、ホログラムカラ
ーフィルターの集光焦点が1番短い色に対応する画素
(この場合、R光に対応する画素)の部分のフォトレジ
スト34をマスクとして、フォトリソグラフィを用いて
所定形状の第3金属膜83を形成する。その後、フォト
レジスト34を除去する。ここで、第3金属膜83の厚
さは、ホログラムカラーフィルターの集光焦点距離の2
番目と3番目に長い距離の差(すなわち、R光とG光に
対する集光焦点距離の差)に設定した。
【0041】次に、図13の(d)に示すように、例え
ばアルミニウムからなる300nm程度の厚さの金属膜
を成膜し、これにフォトレジストを塗布し、ホログラム
カラーフィルターの集光焦点が1番目と2番目に長い光
に対応する画素(この場合、G光及びB光に対応する画
素)の部分のフォトレジスト35をマスクとして、フォ
トリソグラフィを用いて所定形状の第4金属膜84を形
成する。その後、フォトレジスト35を除去する。ここ
で、第4金属膜84の厚さは、ホログラムレンズの集光
焦点距離の1番目と2番目に長い距離の差(すなわち、
G光とB光に対する集光焦点距離の差)に設定した。
【0042】次に、図13の(e)に示すように、例え
ばアルミニウムからなる300nm程度の厚さの金属膜
を形成し、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフ
ィを用いて、R、G、B用の反射電極を形成すべき部分
以外の金属膜を除去し、R用の反射電極86、G用の反
射電極87、およびB用の反射電極85を形成する。こ
れにより、R用、G用、B用に対応する画素の反射電極
86、87、85は、それぞれ300nmの高さの違い
をもって形成され、液晶封止前のデバイス構造を得る。
【0043】以上のように、R光、G光、B光に対応す
る反射電極86,87,85の厚さを、それぞれ変える
ことにより、各色に対するホログラムカラーフィルター
の集光焦点に合わせることができる。なお、この封止前
のデバイス構造のまま用いても良いし、反射電極の上に
さらにSiO2膜からなる保護膜を形成し、その表面を
研磨して平坦としたものを用いても良い。
【0044】<実施例2>図14は、本発明による反射
型液晶表示装置の第2実施例を示す概略断面構成図であ
る。図15は、図14における反射電極部の拡大部分断
面図である。ホログラムカラーフィルターを使用した反
射型液晶表示装置として、1枚のホログラムからなるホ
ログラムカラーフィルター45を使用して、読み出し光
51を対応波長帯域成分に分けて入射し、それぞれの入
射角度をR、G、B用に変えて、色成分光を対応する各
画素に集光させる反射型液晶表示装置も一般的に知られ
ている。このような反射型液晶表示装置においても、3
層構成のホログラムカラーフィルタの時と同様にR、
G、Bの各色成分光を同一平面上の各画素に集光させる
ことは難しい。
【0045】これに対して、本実施例においては、ある
特定の画素に対応する反射電極のみの高さ位置を低くし
て、ホログラムカラーフィルタ45で回折・集光された
光に対して画素の反射電極高さが最適になるように設定
することが出来る。ここでは、例えばシリコン基板11
上には、スイッチング素子4R,4G、4Bが形成され
ている。スイッチング素子4RはR光に、スイッチング
素子4GはG光に、スイッチング素子4BはB光にそれ
ぞれ対応するものである。
【0046】これらのスイッチング素子を蔽って、層間
絶縁膜が形成されているが、この膜の厚さは、R光とB
光に対応する層間絶縁膜91R,91Bと、G光に対応
する層間絶縁膜91Gとでは、異なるものとなってい
る。これらの厚さは、それぞれの層間絶縁膜91R,9
1G,91B上に形成される反射電極92R,92G,
92Bに集光する各R光51R,G光51G,B光51
Bが最適に集光するように設定されている。従って、各
反射電極に入射する光が反射電極よりはみ出して隣接す
る反射電極に入射することが無く、投射光の混色を防止
することができる。
【0047】なお、ここで、各層間絶縁膜29R,29
G,29Bの中には、読出し光がスイッチング素子4
R,4G、4Bに到達しないように第2金属膜(遮光
層)23が形成されている。各反射電極92R,92
G,92Bは、各コンタクト93R,93G,93Bを
介してそれぞれスイッチング素子4R,4G,4Bのド
レインに接続されている。反射電極92R,92G,9
2B上には液晶37が封入されている。
【0048】この場合においても、図9、図11に示す
ように、反射電極を基板垂直方向から見たときにオーバ
ラップして配置することにより、反射電極間の間隔をな
くすことができ、画素開口率(すなわち、反射電極の占
める割合)を100%にすることができる。
【0049】<実施例3>図16は、反射型液晶表示装
置における液晶ギャップが変化した場合の影響を説明す
るための液晶表示装置の概略断面構成図である。基板1
1上に形成されたアクティブマトリクス回路部95と各
R、G、B光に対応する画素の反射電極96が形成され
ており、この反射電極96と対向電極98間には液晶9
7が封入されており、対向電極98にはカラーフィルタ
ー99及びガラス基板100が積層されている。このと
き、図16に図示するように、例えば、左端の液晶の厚
さl1と右端の液晶の厚さl2が異なると(空間的に
は、反射電極96と対向電極98が平行に配置されてい
ない状態である)、入射光52によるガラス面反射光5
7と反射電極反射光58の光路差が左端と右端で異なっ
てくる(どの場所でも異なる)ので、これにより、ガラ
ス面反射光57と反射電極反射光58干渉し合う場所が
できるため、フリンジ(干渉縞)が発生する。
【0050】図17は、本発明による反射型液晶表示装
置の第3実施例を示す概略断面構成図である。図18
は、本発明による反射型液晶表示装置の第3実施例にお
ける画素配列の例を示す上面図である。上述のフリンジ
の対策としては、図17に示すように、反射電極101
は、R、G、Bに対応する画素の組を1単位として、交
互に反射電極の高さを変えることにより、フリンジを解
消できる。このとき、組単位の反射電極の高さの違い
は、例えば液晶中でのグリーン光の往復で半波長分の光
路差(片側1/4波長)(90nm)に設定する。さら
に、反射電極間の高さを変える距離は、例えば、(グリ
ーン光の液晶中での波長の倍数)+(液晶中でのグリー
ン光の往復で半波長分の光路差(片側1/4波長))で
あれば、隣接する反射電極の高さは任意に設定すること
ができる。
【0051】図18には、R,G,Bに対応する画素の
組を1単位として、交互に反射電極の高さを変える場合
の配列の例を示してある。ここで、反射電極の高さが高
い画素の組単位と反射電極の高さが低い画素の組単位
は、全画素の単位数で1:1の割合で設定することが重
要である。図18の(a)に示すように、横方向のスト
ライプパターン、(b)に示すような縦方向のストライ
プパターン、(c)に示すような千鳥パターン、(d)
に示すような1画素の反射電極の半分で高低つけるパタ
ーンなどが適用される。
【0052】なお、反射電極の高さが高い画素の組単位
と反射電極の高さが低い画素の組単位は、R、G,Bの
各々が全画素の単位数で1:1の割合で設定すれば、
R,G、Bに対応する画素の組を1単位としなくてもよ
い。この場合、図9、図11に示すように高さの異なる
反射電極を、基板に垂直な方向から見たときオーバラッ
プするように、すなわち、基板に水平方向にオーバラッ
プさせて、反射電極間隔をなくし、画素開口率を拡大す
ることと組み合わせることができる。
【0053】以上のことは、R専用LCDパネル、G専
用LCDパネル、B専用LCDパネルの3枚を使用し
て、色合成プリズムによって合成し、レンズを通してス
クリーンに投射する3板方式にも応用できる。図21
は、3板方式による反射型液晶表示装置の投射光学系を
示す構成図である。光源161からの光を、特定波長領
域の光だけを反射するダイクロイックミラー163、1
64で、R(赤)、G(緑)、B(青)の光に分離し、
3枚の反射型液晶パネル162R,162G,162B
にそれぞれ入射する。各反射型液晶パネル162R,1
62G,162Bで反射された光は、色合成プリズム1
66で合成された後、投射レンズ169を通してスクリ
ーン170に投射される。
【0054】図21に示す3板方式の反射型液晶表示装
置の場合においても、各色の反射型液晶パネル162
R,162G,162Bでは、上述したように、液晶ギ
ャップが変化してしまうと、フリンジが発生してしま
う。図22は、3板方式による反射型液晶表示装置中の
R用反射型液晶表示装置における反射電極部近傍を示す
部分断面図である。図22に示すように、例えば、反射
電極180の高さと隣接の反射電極180’の高さを交
互に変えることによって、フリンジの発生を防止でき
る。これを、各色に対応する液晶パネルに適応すること
ができる。
【0055】この3板方式の場合、各色パネルの反射電
極の高さと隣接の反射電極の高さを、液晶中における各
色の光の往復で半波長分の光路差(片側1/4波長)に
設定することにより、単一光の波長のみでなく、各々の
パネルに適応したフリンジ抑制にも対応することができ
る。
【0056】さらに、各色パネルの反射電極の高さと隣
接の反射電極の高さの差は、(各色パネルに対応して入
射する光の液晶中での波長の倍数)+(液晶中での各色
光の往復で半波長分の光路差(片側1/4波長))であ
れば、隣接する反射電極の高さは任意に設定することが
できる。この場合も、反射電極の高さが高い画素の組単
位と反射電極の高さが低い画素の組単位は、全画素の単
位数で1:1の割合に設定することが重要である。
【0057】図23は、3板方式による反射型液晶表示
装置中のR用反射型液晶表示装置における反射電極部の
部分上面図である。図23に示すように、反射電極18
0,180’を、基板11に垂直方向から見たときにオ
ーバラップするように、すなわち基板11と水平方向に
反射電極間隔をなくすことと組み合わせることができ
る。こうすることにより、画素開口率をほぼ100%に
して、フリンジを解消することができる。
【0058】<実施例4>図19は、本発明による反射
型液晶表示装置の第4実施例を示す概略断面構成図であ
る。反射型液晶表示装置において、カラーフィルタアレ
イ109に対しマイクロレンズアレイ110を適用した
場合を説明する。反射型液晶表示装置は、ガラス基板1
11上にR・G・Bのカラーフィルタアレイ109を有
し、カラーフィルタアレイ109上には光利用効率を向
上させるためにマイクロレンズアレイ110が形成され
ている。ここで、マイクロレンズアレイ110は、入射
する平行光53が反射電極106上でほぼ焦点を結ぶ曲
率に成形されている。また画素間の迷光を遮断するため
のブラックマトリクス112がカラーフィルタアレイ1
09の各色間に形成してある。
【0059】なお、基板11上にはアクティブマトリク
ス回路部105と反射電極106が積層されており、反
射電極106と対向電極108間には液晶107が封入
されており、対向電極108上にはカラーフィルタアレ
イ109、マイクロレンズアレイ110、及びガラス基
板111が順次配置されている。このような反射型液晶
表示装置においても、上述したホログラムカラーフィル
タの時と同様に、R、G、Bの各色成分光を同一平面上
の対応する各画素の反射電極に均一に集光させることは
難しい。
【0060】そこで、上述した第5図、第15図に示し
たように、ある特定の光に対応する画素の反射電極の高
さ位置を低くしたり、R、G、B光に対応する画素の反
射電極の高さ位置を変えて、マイクロレンズアレイ11
0で集光された光に対して画素の反射電極高さが最適に
なるように設定する。
【0061】<実施例5>図20は、本発明による反射
型液晶表示装置の第5実施例を示す概略断面構成図であ
る。反射型液晶表示装置において、マイクロレンズアレ
イを適用した場合について説明する。ガラス基板211
上にマイクロレンズアレイ119を有し、R光、G光、
B光の入射光をそれぞれ変化させ、R光、G光、B光の
入射光をそれぞれに対応する画素に集光させる反射型液
晶表示装置が一般的に知られている。
【0062】なお、基板11上にはアクティブマトリク
ス回路部115と反射電極116が積層されており、反
射電極116と対向電極118間には液晶117が封入
されており、対向電極118上にはカラーフィルタアレ
イ119とガラス基板121が順次配置されている。こ
のような反射型液晶表示装置においても、上述のホログ
ラムカラーフィルタの時と同様にR、G、Bの各色成分
光を同一平面上の対応する画素の反射電極に均一に集光
させることは難しい。
【0063】そこで、上述した第5図、第15図に示し
たように、ある特定の光に対応する画素の反射電極の高
さ位置を低くしたり、R、G、B光に対応する画素の反
射電極の高さ位置を変えて、マイクロレンズアレイ11
9で集光された光に対して画素の反射電極高さが最適に
なるように設定する。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
本発明の反射型液晶表示装置は、第1の基板と、この第
1の基板に対向配置した透明な第2の基板と、前記第1
の基板と前記第2の基板の間に封止した液晶層と、前記
第1の基板上に画素に対応してマトリクス状に形成した
複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素
子に対応して、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介し
て形成し、前記スイッチング素子と電気的に接続する反
射電極とを有する反射型液晶表示装置において、前記反
射電極の前記スイッチング素子からの高さをそれぞれ異
ならせて形成したことにより、反射電極に入射する光の
成分を均等にできるようにし、これにより、投射光にお
ける混色を抑制し、コントラストを良好にすると共に、
画素開口率の良好な反射型液晶表示装置を提供できると
いう効果がある。
【0065】また、請求項4に記載の本発明の液晶表示
装置の製造方法は、第1の基板と、この第1の基板に対
向配置した透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記
第2の基板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上
に画素に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッ
チング素子と、前記複数のスイッチング素子に対応し
て、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、
前記スイッチング素子と電気的に接続する反射電極とを
有する反射型液晶表示装置の製造方法において、前記絶
縁膜上の所定領域にフォトレジストを形成し、このフォ
トレジストをマスクとしてエッチングすることにより、
前記絶縁膜の厚さを前記画素毎に変化させたことによ
り、反射電極に入射する光の成分を均等にできるように
し、これにより、投射光における混色を抑制し、コント
ラストの良好な反射型液晶表示装置の製造方法を提供す
ることができるという効果がある。
【0066】また、請求項5に記載の本発明の液晶表示
装置の製造方法は、第1の基板と、この第1の基板に対
向配置した透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記
第2の基板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上
に画素に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッ
チング素子と、前記複数のスイッチング素子に対応し
て、前記スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、
前記スイッチング素子と電気的に接続する反射電極とを
有する反射型液晶表示装置の製造方法において、前記絶
縁膜上に、前記スイッチング素子と電気的に接続する第
1の金属膜を形成し、前記第1の金属膜上の所定の前記
画素に対応する所定領域にフォトレジストを形成し、こ
のフォトレジストをマスクとしてエッチングし、所定領
域以外の前記第1の金属膜を除去し、しかる後、第2の
金属膜を形成して、所定のエッチングを行うことにより
前記画素に対応する反射電極を形成し、前記所定領域の
反射電極と前記所定領域以外の反射電極との高さを異な
らせたことにより、反射電極に入射する光の成分を均等
にできるようにし、これにより、投射光における混色を
抑制し、コントラストの良好な反射型液晶表示装置の製
造方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の反射型液晶表示装置の概略ブロック構成
図である。
【図2】図1に示される1画素分のLCDパネルの概略
断面構成図である。
【図3】従来のホログラムカラーフィルターを用いた反
射型液晶表示装置の概略断面構成図である。
【図4】図3における反射電極部の拡大部分断面図であ
る。
【図5】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施例
における反射電極部近傍を示す部分断面図である。
【図6】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施例
における画素部の部分上面図である。
【図7】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施例
を得るための製造工程の第1例を示す概略工程図であ
る。
【図8】従来例の反射型液晶表示装置のにおける反射電
極近傍を示す部分断面図である。
【図9】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施例
の応用例における反射電極近傍を示す部分断面図であ
る。
【図10】従来例の反射型液晶表示装置における反射電
極部の部分上面図である。
【図11】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施
例の応用例における反射電極部の部分上面図である。
【図12】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施
例を得るための製造工程の第2例を示す概略工程図であ
る。
【図13】本発明による反射型液晶表示装置の第1実施
例を得るための製造工程の第3例を示す概略工程図であ
る。
【図14】本発明による反射型液晶表示装置の第2実施
例を示す概略断面構成図である。
【図15】図14における反射電極部の拡大部分断面図
である。
【図16】反射型液晶表示装置における液晶ギャップが
変化した場合の影響を説明するための液晶表示装置の概
略断面構成図である。
【図17】本発明による反射型液晶表示装置の第3実施
例を示す概略断面構成図である。
【図18】本発明による反射型液晶表示装置の第3実施
例における画素配列の例を示す上面図である。
【図19】本発明による反射型液晶表示装置の第4実施
例を示す概略断面構成図である。
【図20】本発明による反射型液晶表示装置の第5実施
例を示す概略断面構成図である。
【図21】3板方式による反射型液晶表示装置の投射光
学系を示す構成図である。
【図22】3板方式による反射型液晶表示装置中のR用
反射型液晶表示装置における反射電極部近傍を示す部分
断面図である。
【図23】3板方式による反射型液晶表示装置中のR用
反射型液晶表示装置における反射電極部の部分上面図で
ある。
【符号の説明】
1…液晶表示装置、2…LCDパネル、3…画素、4…
スイッチングトランジスタ、5…保持容量、6…水平ア
ドレス回路、7…垂直アドレス回路、8…ビデオ線、9
…信号線、10…ゲート線、11…基板、12…ウエ
ル、13…ソース、14…ゲート、15…ドレイン、1
6…フィールド酸化膜、17…ポリシリコン電極、18
…第1層間絶縁膜、19…コンタクト、20…第1金属
膜、21…第2層間絶縁膜、22…第1ビア、23…第
2金属膜(遮光層)、24…第3層間絶縁膜、25…第
2ビア、26…第3金属膜(反射電極)、27…液晶、
28…対向電極、29…層間絶縁膜、29R…層間絶縁
膜、29G…層間絶縁膜、29B…層間絶縁膜、30…
アクティブマトリクス回路部、31…ガラス基板、32
…フォトレジスト、33…フォトレジスト、34…フォ
トレジスト、35…フォトレジスト、37…液晶、38
…対向電極、40…ホログラムカラーフィルター、41
…R用ホログラム、42…G用ホログラム、43…B用
ホログラム、45…ホログラムカラーフィルター、50
…読出し光、50R…読出し光、50G…読出し光、5
0B…読出し光、51…読出し光、52…読出し光、5
3…読出し光、54…読出し光、55…投射光、55R
…投射光、55G…投射光、55B…投射光、56…投
射光、57…ガラス面反射光、58…反射電極反射光、
60R…反射電極、60G…反射電極、60B…反射電
極、61…ガラス基板、70R…第2ビア、70G…第
2ビア、70B…第2ビア、71…第3層間絶縁膜、7
2…第3ビア、73…第3金属膜(B反射電極)、74
…第4層間絶縁膜、75…第4ビア、76…第4金属膜
(G反射電極)、77…第5層間絶縁膜、78…第5ビ
ア、79…第5金属膜(R反射電極)、80…保護絶縁
膜、81…第3層間絶縁膜、82…第3ビア、83…第
3金属膜、84…第4金属膜、85…第5金属膜(B反
射電極)、86…R反射電極、87…G反射電極、90
…アクティブマトリクス回路部、91R…層間絶縁膜、
91G…層間絶縁膜、91B…層間絶縁膜、92…反射
電極、93…ビア、95…アクティブマトリクス回路
部、96…反射電極、97…液晶、98…対向電極、9
9…ホログラムカラーフィルター、100…ガラス基
板、101…反射電極、105…アクティブマトリクス
回路部、106…反射電極、107…液晶、108…対
向電極、109…カラーフィルタアレイ、110…マイ
クロレンズアレー、111…ガラス基板、112…ブラ
ックマトリクス、115…アクティブマトリクス回路
部、116…反射電極、117…液晶、118…対向電
極、119…マイクロレンズアレー、121…ガラス基
板、150R…層間絶縁膜、150G…層間絶縁膜、1
50B…層間絶縁膜、151…保護絶縁膜、152R…
コンタクト、152G…コンタクト、152B…コンタ
クト、153R…反射電極、153G…反射電極、15
3B…反射電極ア、154…層間絶縁膜、155…層間
絶縁膜、156R…コンタクト、156G…コンタク
ト、156B…コンタクト、157R…コンタクト、1
57G…コンタクト、157B…コンタクト、160…
3板式反射型液晶表示装置、161…光源、162R…
液晶表示パネル、162G…液晶表示パネル、162B
…液晶表示パネル、163…ダイクロイックミラー、1
64…ダイクロイックミラー、165R…PBS、16
5G…PBS、165B…PBS、166…色合成プリ
ズム、167…ミラー、168…ミラー、169…投射
レンズ、170…スクリーン、180…反射電極、18
0’…反射電極、181…層間絶縁膜、182…層間絶
縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/30 338 G09F 9/30 339Z 5C094 339 G02F 1/136 500 Fターム(参考) 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA01 BA43 BA48 BB01 BB02 BB42 2H049 CA01 CA05 CA15 CA17 CA22 2H091 FA14Y FA19X FA41X FC15 FC26 LA15 LA16 MA07 2H092 GA13 GA23 GA29 HA05 JA24 JA46 JB07 KB25 MA17 NA01 PA08 RA05 5C094 AA06 BA03 BA43 CA19 CA24 EA04 EA06 EB02 ED03 HA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の基板と、この第1の基板に対向配置
    した透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の
    基板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素
    に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング
    素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記
    スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイ
    ッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反
    射型液晶表示装置において、 前記反射電極の前記スイッチング素子からの高さをそれ
    ぞれ異ならせて形成したことを特徴とする反射型液晶表
    示装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の反射型液晶表示装置にお
    いて、前記反射電極を、前記第1の基板に垂直な光入射
    方向から見たとき、電極間間隙を小さく、または電極間
    間隙が無いように構成したことを特徴とする反射型液晶
    表示装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の反射型液晶表示装置にお
    いて、さらに、入射光を選択的に回折しR光,G光,B
    光の各色成分を対応する前記画素の反射電極にそれぞ
    れ、それぞれの集光焦点で集光するホログラムカラーフ
    ィルターを、前記第2の基板と前記液晶層との間に配置
    し、前記反射電極の前記スイッチング素子からの高さを
    前記各色成分の集光焦点の位置に形成したことを特徴と
    する反射型液晶表示装置。
  4. 【請求項4】第1の基板と、この第1の基板に対向配置
    した透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の
    基板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素
    に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング
    素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記
    スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイ
    ッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反
    射型液晶表示装置の製造方法において、 前記絶縁膜上の所定領域にフォトレジストを形成し、こ
    のフォトレジストをマスクとしてエッチングすることに
    より、前記絶縁膜の厚さを前記画素毎に変化させたこと
    を特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
  5. 【請求項5】第1の基板と、この第1の基板に対向配置
    した透明な第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の
    基板の間に封止した液晶層と、前記第1の基板上に画素
    に対応してマトリクス状に形成した複数のスイッチング
    素子と、前記複数のスイッチング素子に対応して、前記
    スイッチング素子上に絶縁膜を介して形成し、前記スイ
    ッチング素子と電気的に接続する反射電極とを有する反
    射型液晶表示装置の製造方法において、 前記絶縁膜上に、前記スイッチング素子と電気的に接続
    する第1の金属膜を形成し、前記第1の金属膜上の所定
    の前記画素に対応する所定領域にフォトレジストを形成
    し、このフォトレジストをマスクとしてエッチングし、
    所定領域以外の前記第1の金属膜を除去し、しかる後、
    第2の金属膜を形成して、所定のエッチングを行うこと
    により前記画素に対応する反射電極を形成し、前記所定
    領域の反射電極と前記所定領域以外の反射電極との高さ
    を異ならせたことを特徴とする反射型液晶表示装置の製
    造方法。
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