JP2011164249A - 液晶装置、液晶装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の成膜や研磨を行なわなくても、凹部の上層側を平坦化することのできる液晶装置、該液晶装置の製造方法、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００の素子基板１０において、シリコン酸化膜からなる絶縁膜１６０によって絶縁膜１６０の下層側に形成された凹部５ａを埋めて平坦化するにあたって、まず、成膜工程では、絶縁膜１６０をＣＶＤ法により成膜中に凹部５ａと重なる領域に発生する空洞１６０ｖが絶縁膜１６０によって密閉されるまで絶縁膜１６０を成膜する。次に、研磨工程では、空洞１６０ｖが絶縁膜１６０の表面で露出しない範囲で絶縁膜１６０の表面を研磨する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置、該液晶装置の製造方法、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。

液晶装置は、画素電極が形成された素子基板と、素子基板との間に液晶層を保持する対向基板とを有しており、素子基板上には、例えば、画素トランジスター、画素電極、絶縁膜、配向膜がこの順に積層されている。ここで、素子基板の最表層は、平坦であることが好ましい。このため、コンタクトホールや画素電極が原因で下層側に発生している凹部については、金属膜や絶縁膜で埋めて平坦化することが考えられる。例えば、下層側の導電層と画素電極とを層間絶縁膜のコンタクトホールを介して電気的に接続する構造を採用した場合、配向膜の下層側にはコンタクトホールに起因する凹部が発生することから、コンタクトホール（凹部）の内部にモリブデンやタングステン等の金属膜をプラグとして充填することにより、コンタクトホールに起因する凹部を平坦化している。

特開平１０−３９３３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成のように、凹部内をプラグで埋めるには、凹部を完全に埋める厚さ以上にまで金属膜を成膜した後、金属膜の表面を研磨する必要があるため、特許文献１に記載の構成では、成膜および研磨に長い時間を必要とする等、生産性が低いという問題点がある。また、段差被覆性の良い金属成膜装置と金属研磨装置が必要であり、高価な装置を導入しなければならない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、長時間の成膜や研磨を行なわなくても、凹部の上層側を平坦化することのできる液晶装置、該液晶装置の製造方法、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、素子基板と、前記素子基板上に配置された画素トランジスターと、前記画素トランジスターに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極により形成された凹部と、前記凹部を含む前記画素電極の上層側に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の前記凹部と重なる領域に形成され、当該絶縁膜により密閉された空洞と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、素子基板上に、画素トランジスターと、該画素トランジスターに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極の上層側に設けられた絶縁膜と、を有する液晶装置の製造方法であって、前記画素電極を形成するとともに、当該画素電極によって凹部を形成する画素電極形成工程と、前記凹部を含む前記画素電極の上層に前記絶縁膜を成膜するとともに、当該絶縁膜の成膜中に前記凹部と重なる領域に発生する空洞が当該絶縁膜によって密閉されるまで前記絶縁膜を成膜する成膜工程と、該成膜工程の後、前記空洞が当該絶縁膜の表面で露出しない範囲で当該絶縁膜の表面を研磨する研磨工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、絶縁膜の下層側に凹部があっても、かかる凹部は絶縁膜により埋められて平坦化されているため、素子基板の最表面を平坦な面とすることができる。また、本発明では、凹部を絶縁膜で埋めるという構成を採用している。絶縁膜の段差被覆性を低くしておけば、凹部と重なる領域に大きな凹みが発生し、さらに成膜を続けると、凹部の内壁に堆積した絶縁膜が内側に張り出して凹部の上方が絶縁膜で塞がれ、絶縁膜で密閉された空洞が発生する。しかるに本発明では、成膜工程の後、絶縁膜の表面で空洞が露出しない範囲で絶縁膜の表面を研磨するため、絶縁膜の内部に空洞が存在しても、絶縁膜の表面を平坦面とすることができる。また、凹部を絶縁膜で埋めるという構成によれば、凹部の内壁に堆積した絶縁膜が内側に張り出して凹部の上方が絶縁膜で塞がれればよいので、凹部の内部を絶縁膜で完全に埋めた構成に比して、絶縁膜の成膜厚さが薄くて済む。従って、成膜時間が短くて済むという利点がある。このことは、絶縁膜を形成する材料の使用量を削減することに繋がり、環境にも配慮した構成となっている。また、絶縁膜の厚さが薄い分、絶縁膜を研磨する厚さが薄くてよいので、研磨時間が短くて済むという利点がある。それ故、本発明によれば、長時間の成膜や研磨を行なわなくても、凹部の上層側を平坦化することができる。また、平坦化の為に成膜すべき絶縁膜厚が薄く、絶縁膜の研磨量も少ないので、研磨後の絶縁膜厚ばらつきを小さくすることができる。よって、液晶セルギャップや液晶への実効的な印加電圧の均一性が向上し、液晶装置の表示特性が良好になる。さらに、絶縁膜であれば、層間絶縁膜などでも用いられているため、新たな成膜装置と研磨装置を準備する必要がないという利点もある。

本発明に係る液晶装置において、前記絶縁膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜することが好ましい。本発明では、絶縁膜の段差被覆性が低いことを利用していることから、絶縁膜をＣＶＤ法により段差被覆性の低い条件で成膜することが好ましい。

本発明において、前記空洞の少なくとも一部は前記凹部内に位置していることが好ましい。絶縁膜を成膜する際、段差被覆性が低いと、凹部の開口縁付近で塞がれるので、空洞の少なくとも一部が凹部の内部に位置することになる。このような構成によれば、空洞が比較的短時間のうちに塞がれるので、成膜時間が短く済む。その結果、研磨時間も短くて済む。それ故、本発明によれば、成膜や研磨が短い時間で済むので、生産性が向上する。さらに、絶縁膜の厚さばらつきを小さくすることができる。

本発明において、前記画素電極の下層側に、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の下層側で前記コンタクトホールの底部で前記画素電極と接続された導電層と、を有し、前記コンタクトホールによって前記凹部が形成されている構成を採用することができる。コンタクトホールにより発生する凹部は、深さ寸法が大で、かつ、アスペクト比が大きいので、本発明を適用した場合の効果が大きい。

本発明において、隣り合う前記画素電極の間には、当該画素電極の厚さ寸法に相当する深さ寸法をもった前記凹部が形成されている構成を採用してもよい。

本発明において、前記絶縁膜の上層には配向膜が積層されている構成を採用することができる。このように構成すると、表面が平坦な配向膜を形成されるので、液晶の配向制御をより好適に行なうことができる。

本発明において、前記画素電極は、反射性画素電極である構成を採用することができる。

本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター等の電子機器として用いることができる。また、本発明を適用した液晶装置は、電子機器としての投射型表示装置にも用いることができ、かかる投射型表示装置は、前記液晶装置に光を供給する光源部と、前記液晶装置によって光変調された光を投射する投射光学系と、を備えている。

本発明の実施の形態１に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶装置の具体的構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置の画素構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶装置の製造方法を示す説明図である。 本発明を適用した液晶装置の製造方法において、絶縁膜によって凹部を平坦化した場合の利点を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶装置の説明図である。 本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、画素トランジスターを流れる電流の方向が反転する場合、ソースとドレインとが入れ替わるが、以下の説明では、便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとし、データ線が接続されている側をソースとして説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の具体的構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は各々、液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。

図１に示すように、液晶装置１００は、反射型の液晶パネル１００ｐを有しており、液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター３０、および後述する画素電極９ａが形成されている。画素トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のドレインには、画素電極９ａが電気的に接続されている。

素子基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。

各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶層を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、複数の画素１００ａに跨って走査線３ａと並行して延びた容量線３ｂが形成されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶装置１００の液晶パネル１００ｐでは、素子基板１０と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態において、素子基板１０の基板本体１０ｄは透光性基板であり、対向基板２０の基板本体２０ｄも透光性基板である。なお、素子基板１０の基板本体１０ｄとしては、単結晶シリコン基板等、不透明な基板を用いてもよい。

素子基板１０において、シール材１０７の外側領域では、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、アルミニウムやアルミニウム合金等といったアルミニウム系材料や、銀や銀合金等といった銀系材料からなる反射性の画素電極９ａ（反射層）がマトリクス状に形成されている。本形態では、画素電極９ａには、上記の金属材料のうち、アルミニウムやアルミニウム合金等といったアルミニウム系材料が用いられている。

これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。対向基板２０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２１（透光性電極）が形成されている。なお、対向基板２０には画素電極９ａ間と対向する位置にブラックマトリクスあるいはブラックストライプと称せられる遮光膜（図示せず）が形成されることがある。なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８等と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。

かかる反射型の液晶装置１００においては、対向基板２０の側から入射した光が画素電極９ａで反射して再び、対向基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって画素毎に光変調される結果、画像が表示される。対向基板２０の光入射側の面には、使用する液晶層５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板等が所定の向きに配置される。ここで、液晶装置１００は、図７を参照して後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）のライトバルブとして用いられる場合、各色の光が入射することになるので、カラーフィルターは形成されない。これに対して、液晶装置１００を、図７を参照して後述するモバイルコンピューターや携帯電話機等といった電子機器において直視型のカラー表示装置として用いる場合、対向基板２０には、カラーフィルター（図示せず）や保護膜が形成される。

（各画素の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係る反射型の液晶装置１００の画素構成を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、反射型の液晶装置１００に用いた素子基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図３（ａ）において、データ線６ａは一点鎖線で示し、走査線３ａおよび容量線３ｂは実線で示し、半導体層１ａは細い点線で示し、画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０には、石英基板やガラス基板等からなる基板本体１０ｄの第１面１０ｘおよび第２面１０ｙのうち、対向基板２０と対向する第１面１０ｘにシリコン酸化膜等からなる透光性の下地絶縁層１５０が形成されているとともに、その上層側において、画素電極９ａと重なる位置にＮチャネル型の画素トランジスター３０が形成されている。画素トランジスター３０は、島状のポリシリコン膜、あるいは島状の単結晶半導体層からなる半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。半導体層１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の表面には、金属膜やドープトシリコン膜からなるゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。また、半導体層１ａにおける高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分には、ゲート絶縁層２を介して容量線３ｂが対向し、保持容量６０が形成されている。

本形態において、画素トランジスター３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えているが、高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域が走査線３ａに自己整合的に形成されている構造を採用してもよい。また、本形態では、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなるが、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることもできる。さらに、ゲート絶縁層２には、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との多層膜を用いることもできる。

画素トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性絶縁膜からなる層間絶縁膜７１、７２が形成されている。層間絶縁膜７１の表面には金属膜やドープトシリコン膜からなるデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。

本形態において、層間絶縁膜７２は、ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜である。層間絶縁膜７２の表面は平坦化されており、かかる層間絶縁膜７２の表面には、複数の画素１００ａの各々に反射性の画素電極９ａ（反射層）が島状に形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂの底部でドレイン電極６ｂ（下層側の導電膜）に電気的に接続されている。

ここで、コンタクトホール７２ｂは、その内部に画素電極９ａが形成されているが、画素電極９ａは、コンタクトホール７２ｂの底部および内壁に沿って薄く形成されているだけであるため、層間絶縁膜７２の表面側（画素電極９ａの表面側）にはコンタクトホール７２ｂに起因する凹部５ａが形成されている。かかる凹部５ａは、層間絶縁膜７２の厚さ寸法に相当する深さ寸法を有している。

また、層間絶縁膜７２の表面側には、隣り合う画素電極９ａで挟まれた境界領域９ｓに凹部５ｂが形成されており、かかる凹部５ｂは、画素電極９ａの厚さ寸法に相当する深さ寸法を有している。

画素電極９ａの表面側には、絶縁膜１６０および配向膜１６がこの順に積層されている。ここで、配向膜１６は斜方蒸着膜からなる無機配向膜であり、絶縁膜１６０は、配向膜１６に対する下地膜として機能している。また、絶縁膜１６０は、表面が平坦面であるとともに、絶縁膜１６０の下層側で、層間絶縁膜７２のコンタクトホール７２ｂに起因して発生した凹部５ａ、および隣り合う画素電極９ａの間に発生した凹部５ｂを埋める平坦化膜として機能している。従って、斜方蒸着によって配向膜１６を適正に形成することができるので、液晶層５０の配向制御を好適に行なうことができる。

対向基板２０では、基板本体２０ｄにおいて素子基板１０と対向する面全体にＩＴＯ膜からなる共通電極２１がベタ状に形成され、共通電極２１の表面側には、シリコン酸化膜からなる下地膜２６０、および斜方蒸着膜からなる配向膜２６がこの順に形成されている。ここで、共通電極２１は、対向基板２０の略全面に形成されていることから、共通電極２１の表面は平坦面である。従って、下地膜２６０の表面も平坦面である。従って、斜方蒸着によって配向膜２６を適正に形成することができるので、液晶層５０の配向制御を好適に行なうことができる。

このように構成した素子基板１０と対向基板２０は、画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように対向配置され、かつ、これらの基板間には、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、素子基板１０および対向基板２０に形成された素子基板側配向膜１６および対向基板側配向膜２６により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したもの等からなる。

（凹部５ａに対する平坦化構造）
このように構成した液晶装置１００の素子基板１０において、絶縁膜１６０は、層間絶縁膜７２のコンタクトホール７２ｂに起因して発生した凹部５ａ、および隣り合う画素電極９ａで挟まれた境界領域９ｓに発生した凹部５ｂを埋める平坦化膜として機能している。ここで、凹部５ｂは、アスペクト比が比較的小さいため、凹部５ｂ全体が絶縁膜１６０で埋められている。本形態において、凹部５ｂのアスペクト比は０．７未満である。

これに対して、層間絶縁膜７２のコンタクトホール７２ｂに起因して発生した凹部５ａは、アスペクト比が大きい。より具体的には、凹部５ｂのアスペクト比は０．７以上である。例えば、コンタクトホール７２ｂの深さが０．６μｍで直径が０．７５μｍの場合、アスペクト比は０．８である。アスペクト比が大きいため、絶縁膜１６０は、凹部５ａと重なる位置に絶縁膜１６０で密閉された空洞１６０ｖを備えており、かかる空洞１６０ｖの略全体が凹部５ａ内部（コンタクトホール７２ｂの内部）に位置している。但し、空洞１６０ｖは、絶縁膜１６０の表面には露出しておらず、絶縁膜１６０の表面は平坦面になっている。かかる空洞１６０ｖは、図４を参照して説明する製造工程において、絶縁膜１６０の成膜中に発生したものであり、本形態では、かかる空洞１６０ｖを積極的に利用している。

（液晶装置１００の製造方法）
以下、図４を参照して、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法を説明しながら、液晶装置１００の構成を詳述する。図４は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の製造方法を示す説明図であり、コンタクトホール７２ｂを備えた層間絶縁膜７２を形成した後、絶縁膜１６０を平坦化するまでの工程を示してある。

まず、本発明を適用した液晶装置１００の製造工程のうち、素子基板１０の製造工程では、図４（ａ）に示すように、コンタクトホール７２ｂを備えた層間絶縁膜７２を形成する。より具体的には、ＣＶＤ法等によって、シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜７２を形成した後、層間絶縁膜７２の表面を研磨して平坦化し、その後、フォトリソグラフィ技術を利用して、層間絶縁膜７２にコンタクトホール７２ｂを形成する。

次に、図４（ｂ）に示す画素電極形成工程において、画素電極９ａを島状に形成する。より具体的には、スパッタ法により、アルミニウムやアルミニウム合金等といった反射性金属層を２００ｎｍ程度の厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、反射性金属層をパターニングし、画素電極９ａを島状に形成する。その結果、画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂの底部でドレイン電極６ｂ（下層側の導電膜）に電気的に接続される。ここで、コンタクトホール７２ｂは、その内部に画素電極９ａが形成されているが、画素電極９ａは、コンタクトホール７２ｂの底部および内壁に沿って薄く形成されているだけであるため、層間絶縁膜７２の表面側（画素電極９ａの表面側）にはコンタクトホール７２ｂに起因する凹部５ａが形成される。また、層間絶縁膜７２の表面側には、隣り合う画素電極９ａの間（境界領域９ｓ)に凹部５ｂが形成される。

次に、図４（ｃ）に示す絶縁膜形成工程において、画素電極９ａの上層側にプラズマＣＶＤ法により絶縁膜１６０をシリコン酸化膜によって形成した後、図４（ｄ）に示す研磨工程において、絶縁膜１６０の表面を研磨し、画素電極９ａ上の絶縁膜１６０の厚さが５００ｎｍ以下、例えば、２００ｎｍ〜４００ｎｍになるまで絶縁膜１６０の表面を平坦化する。かかる研磨工程では、化学機械研磨を利用でき、化学機械研磨では、研磨液に含まれる化学成分の作用と、研磨剤と素子基板１０との相対移動によって、高速で平滑な研磨面を得ることができる。より具体的には、研磨装置において、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等からなる研磨布（パッド）を貼り付けた定盤と、素子基板１０を保持するホルダーとを相対回転させながら、研磨を行なう。その際、例えば、平均粒径が０．０１〜２０μｍの酸化セリウム粒子、分散剤としてのアクリル酸エステル誘導体、および水を含む研磨剤を研磨布と素子基板１０との間に供給する。絶縁膜１６０を化学機械研磨して平坦化した後、絶縁膜１６０をエッチングして、絶縁膜１６０を更に薄膜化しても良い。但し、この場合も、空洞１６０ｖは絶縁膜１６０の表面には露出しない。

しかる後には、図３（ｂ）に示すように、絶縁膜１６０の表面に対して斜方蒸着により、配向膜１６を形成する。

（絶縁膜１６０の成膜工程および研磨工程の詳細説明）
図５は、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法において、絶縁膜１６０によって凹部５ａを平坦化した場合の利点を示す説明図である。なお、図５において、図５（ａ１）〜（ａ３）には、本発明を適用した平坦化方法を示してあり、図５（ｂ１）〜（ｂ３）には、本発明に対する比較例に係る平坦化方法を示してある。

図４を参照して説明したように、素子基板１０を製造するにあたって、本形態では、図４（ｃ）に示す絶縁膜形成工程と、図４（ｄ）に示す研磨工程とを行ない、凹部５ａを平坦化する。ここで、絶縁膜１６０の形成には、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法や、ＣＶＤ法等を利用できるが、本形態では、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を利用する。すなわち、プラズマＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜の段差被覆性が低いという性質を積極的に利用する。

より具体的には、図５（ａ１）に示すように、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（絶縁膜１６０）を形成すると、凹部５ａと重なる領域に大きな凹みが発生し、さらに成膜を続けると、凹部５ａの内壁に堆積した絶縁膜１６０が内側に張り出して凹部５ａの上方が絶縁膜１６０で塞がれ、図５（ａ２）に示すように、絶縁膜１６０中には、絶縁膜１６０で密閉された空洞１６０ｖが発生する。しかるに本形態では、成膜工程の後、図５（ａ３）に示すように、絶縁膜１６０の表面で空洞１６０ｖが露出しない範囲で絶縁膜１６０の表面を研磨するため、絶縁膜１６０の内部に空洞１６０ｖが存在しても、絶縁膜１６０の表面を平坦面とすることができる。また、プラズマＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜（絶縁膜１６０）で凹部５ａを平坦化するという構成によれば、凹部５ａの内壁に堆積した絶縁膜１６０が内側に張り出して凹部５ａの上方が絶縁膜１６０で塞がれればよいので、図５（ｂ１）〜図５（ｂ３）に示す比較例と違って、絶縁膜１６０の成膜厚さｔ０については、凹部５ａの深さ以下でもよく、絶縁膜１６０の成膜厚さｔ０が薄くて済む。従って、成膜時間が短くて済むという利点がある。また、絶縁膜１６０の成膜厚さが薄い分、絶縁膜１６０を研磨する厚さｔ１が薄くてよいので、研磨時間が短くて済むという利点がある。さらに、堆積すべきシリコン酸化膜（絶縁膜１６０）の厚さが薄くてよい分、絶縁膜の研磨量を少なくすることができるので、研磨後の絶縁膜１６０の膜厚ばらつきを小さくすることができる。

これに対して、図５（ｂ１）〜（ｂ３）に示す比較例の場合、図５（ｂ１）および図５（ｂ２）に示す成膜工程において、凹部５ａの内部を絶縁膜１６１で完全に埋めた構成とする場合、絶縁膜１６１については、厚さｔ１０に絶縁膜１６１を形成する必要があり、本形態に比較して、成膜時間が長くかかる。また、凹部５ａの外側には、厚さｔ１０の絶縁膜１６１が形成されてしまうので、図５（ｂ３）に示す研磨工程では、絶縁膜１６１を研磨する厚さｔ１１が厚い分、本形態に比較して、研磨時間が長くかかる。また、研磨量が多いので、研磨後の絶縁膜１６０の膜厚ばらつきが大きくなる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００では、絶縁膜１６０の下層側に、アスペクト比が大きな凹部５ａがあっても、かかる凹部５ａは、ＣＶＤ法により成膜された絶縁膜１６０により埋められて平坦化されているため、配向膜１６の下地面（絶縁膜１６０の表面）および素子基板１０の最表面（配向膜１６の表面）を平坦な面とすることができる。従って、配向膜１６を好適に形成することができるとともに、液晶層５０の層厚が一定である。それ故、本形態によれば、液晶層５０を好適に配向制御することができる。

また、本形態では、凹部５ａを段差被覆性の低いプラズマＣＶＤ法により成膜されたシリコン酸化膜（絶縁膜１６０）で埋めるという構成を採用している。このため、絶縁膜１６０中には、絶縁膜１６０で密閉された空洞１６０ｖが減圧状態で残る。しかるに本形態では、成膜工程の後、絶縁膜１６０の表面で空洞１６０ｖが露出しない範囲で絶縁膜１６０の表面を研磨するため、絶縁膜１６０の内部に空洞１６０ｖが存在しても、絶縁膜１６０の表面を平坦面とすることができる。かかる構成によれば、凹部５ａの内壁に堆積した絶縁膜１６０が内側に張り出して凹部５ａの上方が絶縁膜１６０で塞がれればよいので、凹部５ａの内部を絶縁膜で完全に埋めた構成に比して、絶縁膜１６０の成膜厚さが薄くて済む。しかも、本形態では、空洞１６０ｖの少なくとも一部は凹部５ａ内に位置している。絶縁膜１６０を成膜する際、段差被覆性が低いと、凹部５ａの開口縁付近で塞がれるので、空洞１６０ｖの少なくとも一部が凹部５ａの内部に位置することになる。すなわち、成膜工程の比較的、初期の段階で空洞１６０ｖが塞がれる。従って、成膜時間が短くて済むという利点がある。また、絶縁膜１６０の厚さが薄い分、絶縁膜１６０を研磨する厚さが薄くてよい分、研磨時間が短くて済むという利点がある。それ故、本形態によれば、長時間の成膜や研磨を行なわなくても、凹部５ａの上層側を平坦化することができる。また、絶縁膜１６０の膜厚ばらつきが小さいので、液晶セルギャップや液晶層５０への実効的な印加電圧の均一性が向上する。よって、液晶装置１００の表示特性を良好にすることができる。

さらに、シリコン酸化膜（絶縁膜１６０）であれば、層間絶縁膜などでも用いられているため、新たな成膜装置を準備する必要がないという利点もある。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置１００の説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、素子基板１０において相隣接する画素の平面図、そのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図、および凹部５ａ、５ｂ付近を拡大して示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本形態の液晶装置１００に用いた素子基板１０でも、実施の形態１と同様、層間絶縁膜７２は、ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜である。層間絶縁膜７２の表面は平坦化されており、かかる層間絶縁膜７２の表面には、複数の画素１００ａの各々に反射性の画素電極９ａ（反射層）が島状に形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂの底部でドレイン電極６ｂ（下層側の導電膜）に電気的に接続されている。ここで、コンタクトホール７２ｂは、その内部に画素電極９ａが形成されているが、画素電極９ａは、コンタクトホール７２ｂの底部および内壁に沿って薄く形成されているだけであるため、層間絶縁膜７２の表面側（画素電極９ａの表面側）にはコンタクトホール７２ｂに起因する凹部５ａが形成されている。かかる凹部５ａは、層間絶縁膜７２の厚さ寸法に相当する深さ寸法を有している。また、層間絶縁膜７２の表面側には、隣り合う画素電極９ａの間（境界領域９ｓ）に凹部５ｂが形成されており、かかる凹部５ｂは、画素電極９ａの厚さ寸法に相当する深さ寸法を有している。本形態では、層間絶縁膜７２のコンタクトホール７２ｂに起因して発生した凹部５ａは、アスペクト比が大きい。より具体的には、凹部５ａのアスペクト比は０．７以上である。このため、絶縁膜１６０は、実施の形態１と同様、凹部５ａと重なる位置に絶縁膜１６０で密閉された空洞１６０ｖを備えており、かかる空洞１６０ｖの略全体が凹部５ａ内部（コンタクトホール７２ｂの内部）に位置している。但し、空洞１６０ｖは、絶縁膜１６０の表面には露出しておらず、絶縁膜１６０の表面は平坦面になっている。かかる空洞１６０ｖは、図４および図５を参照して説明した製造工程において、絶縁膜１６０の成膜中に発生したものである。

また、本形態では、表示特性を高めることを目的に、隣り合う画素電極９ａの隙間９ｓが狭い等の構造を備えており、凹部５ｂのアスペクト比は０．７以上である。このため、絶縁膜１６０は、凹部５ａと重なる部分と同様、凹部５ｂと重なる位置にも絶縁膜１６０で密閉された空洞１６０ｗを備えており、かかる空洞１６０ｗの略全体が凹部５ｂ内部に位置している。但し、空洞１６０ｗは、絶縁膜１６０の表面には露出しておらず、絶縁膜１６０の表面は平坦面になっている。かかる空洞１６０ｗは、空洞１６０ｖと同様、図４および図５を参照して説明した製造工程において、絶縁膜１６０の成膜中に発生したものであり、図６（ａ）に模式的に示すように、隣り合う画素電極９ａの間（境界領域９ｓ）に沿って延在している。

このように構成した場合も、実施の形態１と同様、絶縁膜１６０の下層側に、アスペクト比が大きな凹部５ａ、５ｂがあっても、かかる凹部５ａ、５ｂは、ＣＶＤ法により成膜された絶縁膜１６０により埋められて平坦化されている。このため、配向膜１６の下地面（絶縁膜１６０の表面）および素子基板１０の最表面（配向膜１６の表面）を平坦な面とすることができる。従って、配向膜１６を好適に形成することができるとともに、液晶層５０の層厚が一定である。それ故、本形態によれば、液晶層５０を好適に配向制御することができる。

また、本形態でも、実施の形態１と同様、凹部５ａ、５ｂをＣＶＤ法により成膜された絶縁膜１６０で埋めるという構成を採用しているため、絶縁膜１６０の成膜厚さが薄くてよい分、絶縁膜１６０の成膜時間が短く済むという利点がある。また、絶縁膜１６０の成膜厚さが薄いので、絶縁膜１６０を研磨する厚さが薄くてよい分、研磨時間が短くて済むという利点がある。また、絶縁膜１６０の膜厚ばらつきが小さいので、液晶セルギャップや液晶層５０への実効的な印加電圧の均一性が向上する。よって、液晶装置１００の表示特性を良好にすることができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態１、２では、反射型の液晶装置１００に本発明を適用した例を示したが、透過型の液晶装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
本発明に係る反射型の液晶装置１００は、図７（ａ）に示す投射型表示装置（液晶プロジェクター／電子機器）や、図７（ｂ）、（ｃ）に示す携帯用の電子機器に用いることができる。

図７（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って光源部８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッター８４０と、偏光ビームスプリッター８４０のＳ偏光光束反射面８４１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８４２と、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８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３枚の液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を備えている。かかる投射型表示装置１０００は、３つの液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッター８４０にて合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０に投射する。

次に、図７（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｃ）に示す情報携帯端末４０００（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

さらに、対向基板２０等にカラーフィルターを形成すれば、カラー表示可能な液晶装置１００を形成することができる。また、カラーフィルターを形成した液晶装置１００を用いれば、単板式の投射型表示装置を構成することもできる。

また、本発明を適用した液晶装置１００が搭載される電子機器としては、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すものの他、ヘッドマウンティトディスプレイ、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー、レコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。

５ａ、５ｂ・・凹部、９ａ・・画素電極、１０・・素子基板、１６、２６・・配向膜、２０・・対向基板、２１・・共通電極、３０・・画素トランジスター、５０・・液晶層、７２・・層間絶縁膜、１００・・液晶装置、１００ａ・・画素、１６０・・絶縁膜、１６０ｖ、１６０ｗ・・空洞

Claims (9)

1. 素子基板と、
   前記素子基板上に配置された画素トランジスターと、
   前記画素トランジスターに対応して設けられた画素電極と、
   前記画素電極により形成された凹部と、
   前記凹部を含む前記画素電極の上層側に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜の前記凹部と重なる領域に形成され、当該絶縁膜により密閉された空洞と、を有することを特徴とする液晶装置。
2. 前記空洞の少なくとも一部は前記凹部内に位置していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記画素電極の下層側に、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜の下層側で前記コンタクトホールの底部で前記画素電極と接続された導電層と、を有し、
   前記コンタクトホールによって前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 隣り合う前記画素電極の間には、当該画素電極の厚さ寸法に相当する深さ寸法をもった前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
5. 前記絶縁膜の上層には配向膜が積層されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置。
6. 前記画素電極は、反射性画素電極であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の液晶装置。
7. 素子基板上に、画素トランジスターと、該画素トランジスターに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極の上層側に設けられた絶縁膜と、を有する液晶装置の製造方法であって、
   前記画素電極を形成するとともに、当該画素電極によって凹部を形成する画素電極形成工程と、
   前記凹部を含む前記画素電極の上層に前記絶縁膜を成膜するとともに、当該絶縁膜の成膜中に前記凹部と重なる領域に発生する空洞が当該絶縁膜によって密閉されるまで前記絶縁膜を成膜する成膜工程と、
   該成膜工程の後、前記空洞が当該絶縁膜の表面で露出しない範囲で当該絶縁膜の表面を研磨する研磨工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 前記絶縁膜をＣＶＤ法により成膜することを特徴とする請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
9. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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