JP2918875B1 - 反射型液晶素子、製造方法およびプロジェクション表示装置 - Google Patents
反射型液晶素子、製造方法およびプロジェクション表示装置Info
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Abstract
【要約】
【課題】 平坦な光反射面を有し、回折による反射光の
ロスが少ない反射型液晶素子、その製造方法およびこの
ような液晶素子を用いたプロジェクション表示装置を提
供する。 【解決手段】 アクテイブ・マトリクス型の反射型液晶
素子は、画素対応に設けられたスイッチング素子および
スイッチング素子に接続された画素電極３２の配列を有
するアレイ基板と、液晶層を挟んで画素電極３２の配列
と対向する透明電極を有する対向基板とを有する。各画
素電極３２は電極スタッド、即ち分割電極６８の配列を
持つように形成される。スタッド６８間の領域は絶縁材
６４で埋められている。スタッド配列の表面は、化学機
械的な研磨処理により平坦にされる。スタッド配列の平
坦な表面上に誘電体光反射膜が設けられ、その上に液晶
分子配向膜が設けられる。
ロスが少ない反射型液晶素子、その製造方法およびこの
ような液晶素子を用いたプロジェクション表示装置を提
供する。 【解決手段】 アクテイブ・マトリクス型の反射型液晶
素子は、画素対応に設けられたスイッチング素子および
スイッチング素子に接続された画素電極３２の配列を有
するアレイ基板と、液晶層を挟んで画素電極３２の配列
と対向する透明電極を有する対向基板とを有する。各画
素電極３２は電極スタッド、即ち分割電極６８の配列を
持つように形成される。スタッド６８間の領域は絶縁材
６４で埋められている。スタッド配列の表面は、化学機
械的な研磨処理により平坦にされる。スタッド配列の平
坦な表面上に誘電体光反射膜が設けられ、その上に液晶
分子配向膜が設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクション表示
装置におけるライト・バルブまたは光変調素子として用
いるのに適した反射型液晶素子、その製造方法、および
このような液晶素子を用いたプロジェクション表示装置
に関する。
装置におけるライト・バルブまたは光変調素子として用
いるのに適した反射型液晶素子、その製造方法、および
このような液晶素子を用いたプロジェクション表示装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近は、アクテイブ・マトリクス型の反
射型液晶素子をライト・バルブまたは光変調素子として
用いたプロジェクション表示装置が１つのタイプの高画
質表示装置として注目されている。このようなプロジェ
クション表示装置は、例えば、特開平８−２４８４２５
号、特開平７−２０９６２１号および特開平８−３２８
０３４号に示されている。
射型液晶素子をライト・バルブまたは光変調素子として
用いたプロジェクション表示装置が１つのタイプの高画
質表示装置として注目されている。このようなプロジェ
クション表示装置は、例えば、特開平８−２４８４２５
号、特開平７−２０９６２１号および特開平８−３２８
０３４号に示されている。
【０００３】このような反射型液晶素子を用いたプロジ
ェクション表示装置においては、光源からの光が赤、青
及び緑の３原色の光に分離され、各色の光は、それぞれ
の色と対応して設けられた反射型液晶素子に入力され、
光変調される。各液晶素子で反射された光は再び合成さ
れ、光学レンズ系によりスクリーンに拡大投射されてカ
ラー・イメージを表示する。
ェクション表示装置においては、光源からの光が赤、青
及び緑の３原色の光に分離され、各色の光は、それぞれ
の色と対応して設けられた反射型液晶素子に入力され、
光変調される。各液晶素子で反射された光は再び合成さ
れ、光学レンズ系によりスクリーンに拡大投射されてカ
ラー・イメージを表示する。
【０００４】アクテイブ・マトリクス型の反射型液晶素
子は、アレイ基板と、アレイ基板から所定の間隔で対向
配置された対向基板とを有する。アレイ基板は、画素対
応にマトリクス状に設けられた電界効果トランジスタＦ
ＥＴからなるスイッチング素子と、スイッチング素子に
接続され、マトリクス状に配列された画素電極と、画素
電極に接続され、画素電極の電荷を保持するためのスト
レージ・キャパシタとを含む。対向基板には、透明な対
向電極が設けられる。アレイ基板と対向基板との間の隙
間には、液晶材料の層が封入される。光は、対向電極の
側から入射される。液晶は、画素電極への印加電圧に応
答して偏光の状態を選択的に変化する。入射された光
は、光反射体を兼ねる画素電極により反射され、透明な
対向電極を通って液晶素子から出射する。
子は、アレイ基板と、アレイ基板から所定の間隔で対向
配置された対向基板とを有する。アレイ基板は、画素対
応にマトリクス状に設けられた電界効果トランジスタＦ
ＥＴからなるスイッチング素子と、スイッチング素子に
接続され、マトリクス状に配列された画素電極と、画素
電極に接続され、画素電極の電荷を保持するためのスト
レージ・キャパシタとを含む。対向基板には、透明な対
向電極が設けられる。アレイ基板と対向基板との間の隙
間には、液晶材料の層が封入される。光は、対向電極の
側から入射される。液晶は、画素電極への印加電圧に応
答して偏光の状態を選択的に変化する。入射された光
は、光反射体を兼ねる画素電極により反射され、透明な
対向電極を通って液晶素子から出射する。
【０００５】図１および図２は、上記特開平８−２４８
４２５号公報の図１および図２に示されている反射型液
晶素子と同様の従来のアクテイブ・マトリクス型の反射
型液晶素子を示している。アレイ基板はシリコン基板１
を含み、シリコン基板１には、フィールド酸化物分離領
域１２によって画定された複数の領域に電界効果トラン
ジスタＦＥＴが形成されている。ＦＥＴは画素対応に設
けられる。ＦＥＴは、例えばシリコン酸化物からなるゲ
ート絶縁膜２、例えばポリシリコンからなるゲート電極
４、ドレイン領域６、ソース領域８、およびドレイン領
域６とソース領域８の間に延びるチャネル領域１０を有
する。
４２５号公報の図１および図２に示されている反射型液
晶素子と同様の従来のアクテイブ・マトリクス型の反射
型液晶素子を示している。アレイ基板はシリコン基板１
を含み、シリコン基板１には、フィールド酸化物分離領
域１２によって画定された複数の領域に電界効果トラン
ジスタＦＥＴが形成されている。ＦＥＴは画素対応に設
けられる。ＦＥＴは、例えばシリコン酸化物からなるゲ
ート絶縁膜２、例えばポリシリコンからなるゲート電極
４、ドレイン領域６、ソース領域８、およびドレイン領
域６とソース領域８の間に延びるチャネル領域１０を有
する。
【０００６】シリコン酸化膜１４上に、電荷保持用のス
トレージ・キャパシタ１６が形成されている。ストレー
ジ・キャパシタ１６は、キャパシタ電極として働く２つ
のポリシリコン層と、これらのポリシリコン層の間に挟
まれた、シリコン酸化膜からなる誘電体層とで形成され
ている。シリコン酸化膜１４およびキャパシタ１６を覆
うようにシリコン酸化膜１８が形成されている。シリコ
ン酸化膜１４および１８の開孔を介して、例えばアルミ
ニウムからなるドレイン電極２０およびソース電極２２
が形成されている。ドレイン電極２０は図１の紙面に垂
直な方向に延びるデータ線２１に接続され、ゲート電極
４はデータ線と直交するゲート線５（図２）に接続され
る。ソース電極２２は、キャパシタ１６と重なるように
シリコン酸化膜１８上に延びた延長部２３を有する。上
側のキャパシタ電極はシリコン酸化膜１８を通る、例え
ばタングステンからなるバイア１９によりソース電極延
長部２３に接続されている。
トレージ・キャパシタ１６が形成されている。ストレー
ジ・キャパシタ１６は、キャパシタ電極として働く２つ
のポリシリコン層と、これらのポリシリコン層の間に挟
まれた、シリコン酸化膜からなる誘電体層とで形成され
ている。シリコン酸化膜１４およびキャパシタ１６を覆
うようにシリコン酸化膜１８が形成されている。シリコ
ン酸化膜１４および１８の開孔を介して、例えばアルミ
ニウムからなるドレイン電極２０およびソース電極２２
が形成されている。ドレイン電極２０は図１の紙面に垂
直な方向に延びるデータ線２１に接続され、ゲート電極
４はデータ線と直交するゲート線５（図２）に接続され
る。ソース電極２２は、キャパシタ１６と重なるように
シリコン酸化膜１８上に延びた延長部２３を有する。上
側のキャパシタ電極はシリコン酸化膜１８を通る、例え
ばタングステンからなるバイア１９によりソース電極延
長部２３に接続されている。
【０００７】ドレイン電極２０およびソース電極２２上
には、シリコン酸化膜２４が形成されている。シリコン
酸化膜２４上には、光吸収層２６が形成されている。光
吸収層２６は、例えば、チタンの下層、アルミニウムの
中間層、および窒化チタンの上層を含む複合層である。
光吸収層２６は、不要な反射を防止すると共に、ＦＥＴ
への光の透過を防止する。
には、シリコン酸化膜２４が形成されている。シリコン
酸化膜２４上には、光吸収層２６が形成されている。光
吸収層２６は、例えば、チタンの下層、アルミニウムの
中間層、および窒化チタンの上層を含む複合層である。
光吸収層２６は、不要な反射を防止すると共に、ＦＥＴ
への光の透過を防止する。
【０００８】光吸収層２６には、バイア３０が通るため
の開孔が形成されている。光吸収層２６上には、例えば
厚さ４０００〜５０００Åのシリコン窒化膜２８が形成
され、その上に、厚さ１５００Åのアルミニウムからな
る画素電極３２が１μｍ程度の間隔で形成される。画素
電極３２は光反射体（反射ミラー）としても兼用され、
画素電極３２の配列が光反射面を形成する。シリコン酸
化膜２４、光吸収層２６およびシリコン窒化膜２８を貫
通して例えばタングステンのバイア３０が形成されてお
り、ＦＥＴのソース電極２２と画素電極３２はバイア３
０により接続されている。画素電極３２の配列上には、
液晶分子配向膜３３が設けられている。
の開孔が形成されている。光吸収層２６上には、例えば
厚さ４０００〜５０００Åのシリコン窒化膜２８が形成
され、その上に、厚さ１５００Åのアルミニウムからな
る画素電極３２が１μｍ程度の間隔で形成される。画素
電極３２は光反射体（反射ミラー）としても兼用され、
画素電極３２の配列が光反射面を形成する。シリコン酸
化膜２４、光吸収層２６およびシリコン窒化膜２８を貫
通して例えばタングステンのバイア３０が形成されてお
り、ＦＥＴのソース電極２２と画素電極３２はバイア３
０により接続されている。画素電極３２の配列上には、
液晶分子配向膜３３が設けられている。
【０００９】図２に示されるように、画素電極３２は画
素対応にマトリクス状に配列されている。画素電極３２
間の選択された位置には、例えばシリコン酸化物からな
る高さ２〜３μｍ程度の柱状のスペーサ３４が形成され
ている。
素対応にマトリクス状に配列されている。画素電極３２
間の選択された位置には、例えばシリコン酸化物からな
る高さ２〜３μｍ程度の柱状のスペーサ３４が形成され
ている。
【００１０】柱状スペーサ３４上には、液晶分子配向膜
３７で覆われた透明な対向電極または共通電極３８を有
するガラス基板４０からなる対向基板が配置されてい
る。透明電極は、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ酸化
物）からなる。アレイ基板と対向基板との間には、液晶
材料の層３６が封入されている。
３７で覆われた透明な対向電極または共通電極３８を有
するガラス基板４０からなる対向基板が配置されてい
る。透明電極は、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ酸化
物）からなる。アレイ基板と対向基板との間には、液晶
材料の層３６が封入されている。
【００１１】画素電極３２がアルミニウムからなる場
合、画素電極３２は、シリコン酸化膜２８上にアルミニ
ウムを全面付着し、フォトリソグラフィ・プロセスを用
いてアルミニウム層をエッチングすることにより形成さ
れる。その後、画素電極の配列を覆うようにポリイミド
のような液晶分子配向膜が形成され、配向膜のラビング
が行われる。
合、画素電極３２は、シリコン酸化膜２８上にアルミニ
ウムを全面付着し、フォトリソグラフィ・プロセスを用
いてアルミニウム層をエッチングすることにより形成さ
れる。その後、画素電極の配列を覆うようにポリイミド
のような液晶分子配向膜が形成され、配向膜のラビング
が行われる。
【００１２】図３に示すように、画素電極３２間の領域
には、段差または溝が存在する。図３は図２の円で囲ま
れた部分Ａの拡大断面図である。アルミニウムのエッチ
ングに用いられるＲＩＥ（リアクテイブ・イオン・エッ
チング）は、シリコン窒化物に対する選択性がゼロでは
ないから、アルミニウムのエッチングの期間にシリコン
窒化膜もある多少エッチングされる。結果として、画素
電極間の領域には、画素電極の厚さとシリコン窒化膜の
エッチングされた深さとの和に等しい深さの溝または段
差が生じる。
には、段差または溝が存在する。図３は図２の円で囲ま
れた部分Ａの拡大断面図である。アルミニウムのエッチ
ングに用いられるＲＩＥ（リアクテイブ・イオン・エッ
チング）は、シリコン窒化物に対する選択性がゼロでは
ないから、アルミニウムのエッチングの期間にシリコン
窒化膜もある多少エッチングされる。結果として、画素
電極間の領域には、画素電極の厚さとシリコン窒化膜の
エッチングされた深さとの和に等しい深さの溝または段
差が生じる。
【００１３】このような従来の構造はいくつかの問題を
含む。先ず、画素電極のエッジに入射した光が散乱す
る。散乱した光は、画素を構成する光として有効に働か
ず、反射光のロスを生じる。また、画素電極間の領域を
有効な反射体として使用することができない。隣接する
画素電極が同時に駆動された場合は、画素電極間の液晶
にも画素電極上の液晶にかかる電界と同様の電界がかか
り、画素電極間の液晶も、光学的には、画素電極上の液
晶と同様の挙動をする。すなわち、隣接する画素電極に
おける液晶は、あたかも１つの連続した領域であるかの
ように振る舞う。したがって、もし反射体が連続してい
れば、画素電極間の領域からの反射光も光出力を高める
のに寄与しうる。ところが、画素電極間の領域は有効な
反射体として働くことができないから、光の利用効率が
低下する。さらに、画素電極の配列によって与えられる
光反射面が平坦でないから、画素電極上に設けられる配
向膜の平坦性が損なわれる。結果として、配向膜ラビン
グ時に、ラビング・ムラが生じ、配向不良を招く虞れが
ある。
含む。先ず、画素電極のエッジに入射した光が散乱す
る。散乱した光は、画素を構成する光として有効に働か
ず、反射光のロスを生じる。また、画素電極間の領域を
有効な反射体として使用することができない。隣接する
画素電極が同時に駆動された場合は、画素電極間の液晶
にも画素電極上の液晶にかかる電界と同様の電界がかか
り、画素電極間の液晶も、光学的には、画素電極上の液
晶と同様の挙動をする。すなわち、隣接する画素電極に
おける液晶は、あたかも１つの連続した領域であるかの
ように振る舞う。したがって、もし反射体が連続してい
れば、画素電極間の領域からの反射光も光出力を高める
のに寄与しうる。ところが、画素電極間の領域は有効な
反射体として働くことができないから、光の利用効率が
低下する。さらに、画素電極の配列によって与えられる
光反射面が平坦でないから、画素電極上に設けられる配
向膜の平坦性が損なわれる。結果として、配向膜ラビン
グ時に、ラビング・ムラが生じ、配向不良を招く虞れが
ある。
【００１４】上述の問題を解決する１つの方法として、
画素電極間のギャップ領域を絶縁材で充填し、化学機械
的研磨処理により平坦化する方法が考えられる。しか
し、化学機械的研磨処理を用いた場合は、比較的大きな
寸法を有する画素電極の中央部分が皿状にへこむ、いわ
ゆるディッシングが生じ、反射率が低下するので、この
方法は好ましくない。もし画素電極を覆うように誘電体
光反射膜を設けたとしても、段差の影響を完全になくす
ことはむずかしい。
画素電極間のギャップ領域を絶縁材で充填し、化学機械
的研磨処理により平坦化する方法が考えられる。しか
し、化学機械的研磨処理を用いた場合は、比較的大きな
寸法を有する画素電極の中央部分が皿状にへこむ、いわ
ゆるディッシングが生じ、反射率が低下するので、この
方法は好ましくない。もし画素電極を覆うように誘電体
光反射膜を設けたとしても、段差の影響を完全になくす
ことはむずかしい。
【００１５】したがって本発明の目的は、光反射面が平
坦で光学的不連続性を含まない、反射光ロスの少ない反
射型液晶素子を提供することである。
坦で光学的不連続性を含まない、反射光ロスの少ない反
射型液晶素子を提供することである。
【００１６】本発明の他の目的は、このような反射型液
晶素子を製造する方法を提供することである。
晶素子を製造する方法を提供することである。
【００１７】本発明のさらに他の目的は、このような反
射型液晶素子をライト・バルブとして用いたプロジェク
ション表示装置を提供することである。
射型液晶素子をライト・バルブとして用いたプロジェク
ション表示装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶素子
は、各画素電極が小さな寸法の電極スタッドの配列、即
ち分割電極の配列を持つように形成される。スタッド
は、一様な寸法を有し且つ一様な間隔で画素電極上に配
列される。スタッド間の領域は、スタッド上面と同平面
になるように絶縁材で充填される。スタッドの配列は、
半導体ダマシン・プロセスで用いられる化学機械的研磨
処理を利用することにより、実質的に完全に平坦な表面
を持つように形成される。同平面のスタッドおよび絶縁
材によって与えられる平坦な表面上に、誘電体光反射膜
が形成される。
は、各画素電極が小さな寸法の電極スタッドの配列、即
ち分割電極の配列を持つように形成される。スタッド
は、一様な寸法を有し且つ一様な間隔で画素電極上に配
列される。スタッド間の領域は、スタッド上面と同平面
になるように絶縁材で充填される。スタッドの配列は、
半導体ダマシン・プロセスで用いられる化学機械的研磨
処理を利用することにより、実質的に完全に平坦な表面
を持つように形成される。同平面のスタッドおよび絶縁
材によって与えられる平坦な表面上に、誘電体光反射膜
が形成される。
【００１９】本発明は、このような反射型液晶素子を形
成する方法およびこのような液晶素子を用いたプロジェ
クション表示装置をも提供する。
成する方法およびこのような液晶素子を用いたプロジェ
クション表示装置をも提供する。
【００２０】本発明によれば、反射膜およびその上に付
着される配向膜は完全に平坦となり、且つ画素電極間に
光学的不連続性が存在しない。したがって、上述した画
素電極のエッジでの散乱を防止し、また、画素電極間か
らの反射光を有効に利用することができる。さらに、ラ
ビング・ムラによる配向不良を防止することができる。
したがって、反射効率および表示イメージの品質を高め
ることができる。また、反射膜が全面に存在するから、
反射膜を通る光透過が無視しうる場合は、光吸収層を省
略することが可能となる。
着される配向膜は完全に平坦となり、且つ画素電極間に
光学的不連続性が存在しない。したがって、上述した画
素電極のエッジでの散乱を防止し、また、画素電極間か
らの反射光を有効に利用することができる。さらに、ラ
ビング・ムラによる配向不良を防止することができる。
したがって、反射効率および表示イメージの品質を高め
ることができる。また、反射膜が全面に存在するから、
反射膜を通る光透過が無視しうる場合は、光吸収層を省
略することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、図４〜図６を参照して本発
明の反射型液晶素子およびその製造方法について説明す
る。なお、図は正確な寸法比で示されているわけではな
いことに留意されたい。本発明の液晶素子の特徴は、画
素電極の構造にある。その他の部分の構造は図１に関し
て述べた従来の液晶素子の構造と同様でよい。本発明に
おいて、各画素電極３２は、図４に示すように、小さな
柱状電極スタッド、即ち、分割電極６８の配列を持つよ
うに形成される。この例では、各画素電極のスタッド６
８は、８×８のアレイに配列されている。スタッド６８
は一様な寸法を有し且つ一様な間隔で配置されている。
この例では、画素電極３２の寸法は２０μｍ×２０μｍ
であり、０．８μｍの間隔で配列されている。例えば、
スタッドの上面の寸法は１．５μｍ×１．５μｍ、高さ
は０．６μｍであり、スタッドの間隔は１．０μｍであ
る。例えば、画素電極３２はアルミニウムからなり、電
極スタッド６８はタングステンからなる。スタッド６８
間の領域は、シリコン酸化物６４で埋められている。ス
タッド６８およびシリコン酸化物６４は、化学機械的研
磨により平坦にされる。
明の反射型液晶素子およびその製造方法について説明す
る。なお、図は正確な寸法比で示されているわけではな
いことに留意されたい。本発明の液晶素子の特徴は、画
素電極の構造にある。その他の部分の構造は図１に関し
て述べた従来の液晶素子の構造と同様でよい。本発明に
おいて、各画素電極３２は、図４に示すように、小さな
柱状電極スタッド、即ち、分割電極６８の配列を持つよ
うに形成される。この例では、各画素電極のスタッド６
８は、８×８のアレイに配列されている。スタッド６８
は一様な寸法を有し且つ一様な間隔で配置されている。
この例では、画素電極３２の寸法は２０μｍ×２０μｍ
であり、０．８μｍの間隔で配列されている。例えば、
スタッドの上面の寸法は１．５μｍ×１．５μｍ、高さ
は０．６μｍであり、スタッドの間隔は１．０μｍであ
る。例えば、画素電極３２はアルミニウムからなり、電
極スタッド６８はタングステンからなる。スタッド６８
間の領域は、シリコン酸化物６４で埋められている。ス
タッド６８およびシリコン酸化物６４は、化学機械的研
磨により平坦にされる。
【００２２】図５は本発明にしたがって画素電極３２上
に金属電極スタッド６８の配列を形成するプロセスを示
している。図５の（Ａ）において、光吸収層２６、シリ
コン窒化層２８および相互接続スタッド３０は、図１の
ものと対応する。画素電極３２を形成するまでのステッ
プは従来と同様である。画素電極３２は例えば、厚さ１
５００Åのアルミニウムからなる。アルミニウム層をＲ
ＩＥによりエッチングして画素電極３２の配列を形成し
た後、（Ｂ）に示すように、画素電極３２上に２酸化シ
リコン層６０をＣＶＤ付着する。２酸化シリコン層６０
は、画素電極３２間の溝またはくぼみ領域を完全に埋め
且つ画素電極３２の表面レベルを越える部分の厚さがス
タッド６８の所望の高さ以上になるように付着される。
に金属電極スタッド６８の配列を形成するプロセスを示
している。図５の（Ａ）において、光吸収層２６、シリ
コン窒化層２８および相互接続スタッド３０は、図１の
ものと対応する。画素電極３２を形成するまでのステッ
プは従来と同様である。画素電極３２は例えば、厚さ１
５００Åのアルミニウムからなる。アルミニウム層をＲ
ＩＥによりエッチングして画素電極３２の配列を形成し
た後、（Ｂ）に示すように、画素電極３２上に２酸化シ
リコン層６０をＣＶＤ付着する。２酸化シリコン層６０
は、画素電極３２間の溝またはくぼみ領域を完全に埋め
且つ画素電極３２の表面レベルを越える部分の厚さがス
タッド６８の所望の高さ以上になるように付着される。
【００２３】次に、（Ｃ）に示すように、画素電極３２
の表面レベルを越える部分の厚さがスタッド６８の所望
の高さになるまで、２酸化シリコン層６０を化学機械的
研磨により研磨し、平面化する。この化学機械的研磨
は、例えば、シリカ粒子および水酸化カリウム水溶液
（ｐＨ約１１〜１１．５）を含む塩基性の研磨スラリー
を用いて行うことができる。
の表面レベルを越える部分の厚さがスタッド６８の所望
の高さになるまで、２酸化シリコン層６０を化学機械的
研磨により研磨し、平面化する。この化学機械的研磨
は、例えば、シリカ粒子および水酸化カリウム水溶液
（ｐＨ約１１〜１１．５）を含む塩基性の研磨スラリー
を用いて行うことができる。
【００２４】次に、（Ｄ）に示すように、フォトリソグ
ラフィック・マスキングおよびＲＩＥエッチングによっ
て、２酸化シリコン層６０に開口６２の配列を形成す
る。開口６２は、スタッド６８が形成されるべき位置に
形成される。開口６２を除く領域には、シリコン酸化物
６４が存在する。
ラフィック・マスキングおよびＲＩＥエッチングによっ
て、２酸化シリコン層６０に開口６２の配列を形成す
る。開口６２は、スタッド６８が形成されるべき位置に
形成される。開口６２を除く領域には、シリコン酸化物
６４が存在する。
【００２５】次に、（Ｅ）に示すように、開口６２を埋
めるのに十分な厚さにタングステン層６６をＣＶＤ付着
する。この場合、チタン（Ｔｉ）からなる下地層および
その上の窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリア層を付着
し、その上に、タングステン層６６を付着するのが好ま
しい。例えば、下地層の厚さは１６００Åであり、バリ
ア層の厚さは４００Åであり、タングステン層６６の厚
さは１．１μｍである。下地層はシリコン酸化物に対す
る密着性を改善すると共に、アルミニウム層３２に対し
てオーミック接点を形成する働きをする。バリア層はタ
ングステンＣＶＤ期間にＷＦ６（材料ガス）やＨＦ（生
成ガス）からチタンおよびアルミニウムを保護すると共
に、タングステンの密着性を高める。
めるのに十分な厚さにタングステン層６６をＣＶＤ付着
する。この場合、チタン（Ｔｉ）からなる下地層および
その上の窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリア層を付着
し、その上に、タングステン層６６を付着するのが好ま
しい。例えば、下地層の厚さは１６００Åであり、バリ
ア層の厚さは４００Åであり、タングステン層６６の厚
さは１．１μｍである。下地層はシリコン酸化物に対す
る密着性を改善すると共に、アルミニウム層３２に対し
てオーミック接点を形成する働きをする。バリア層はタ
ングステンＣＶＤ期間にＷＦ６（材料ガス）やＨＦ（生
成ガス）からチタンおよびアルミニウムを保護すると共
に、タングステンの密着性を高める。
【００２６】次に、（Ｆ）に示すように、タングステン
層６６を化学機械的研磨により平面化する。これによ
り、画素電極３２と接続され且つシリコン酸化物６４と
同平面にされたスタッド６８の配列が形成される。タン
グステンの化学機械的研磨は、例えば、アルミナ粒子お
よび硝酸第２鉄水溶液（ｐＨ約３〜４）を含む酸性の研
磨スラリーを用いて行うことができる。シリコン酸化物
６４はスタッド６８間の領域を完全に埋めている。
層６６を化学機械的研磨により平面化する。これによ
り、画素電極３２と接続され且つシリコン酸化物６４と
同平面にされたスタッド６８の配列が形成される。タン
グステンの化学機械的研磨は、例えば、アルミナ粒子お
よび硝酸第２鉄水溶液（ｐＨ約３〜４）を含む酸性の研
磨スラリーを用いて行うことができる。シリコン酸化物
６４はスタッド６８間の領域を完全に埋めている。
【００２７】スタッド６８の高さは、平坦な表面が形成
されるならば任意でよく、０．３〜２μｍ程度でよい
が、この例では、０．６μｍにされている。スタッドの
数が減少すると、画素電極上の液晶にまたがる電界分布
が不均一になりやすく、またスタッド上面の面積が大き
くなると、およびスタッドが密になると、化学機械的研
磨の期間に、スタッド上面にへこみ（ディッシング）が
発生しやすくなる。一般に、スタッドの上面の面積は、
４μｍ2（２．０μｍ×２．０μｍ）以下であるのが好
ましく、１画素電極当たりのスタッドの上面の面積の総
和と１画素電極の上面の面積との割合によって与えられ
るスタッド密度は５０％以下であるのが好ましい。
されるならば任意でよく、０．３〜２μｍ程度でよい
が、この例では、０．６μｍにされている。スタッドの
数が減少すると、画素電極上の液晶にまたがる電界分布
が不均一になりやすく、またスタッド上面の面積が大き
くなると、およびスタッドが密になると、化学機械的研
磨の期間に、スタッド上面にへこみ（ディッシング）が
発生しやすくなる。一般に、スタッドの上面の面積は、
４μｍ2（２．０μｍ×２．０μｍ）以下であるのが好
ましく、１画素電極当たりのスタッドの上面の面積の総
和と１画素電極の上面の面積との割合によって与えられ
るスタッド密度は５０％以下であるのが好ましい。
【００２８】その後、平面化されたスタッド配列上に誘
電体光反射膜７０を形成する、誘電体反射膜７０として
は、公知の任意の材料を使用することができる。この例
では、シリコン酸化物層（屈折率１．４６５）とシリコ
ン窒化物層（屈折率１．９８３）を交互に６層に積層し
た反射膜を使用した。１層目のシリコン酸化物層の厚さ
は８０２．５Å、２層目のシリコン窒化物層の厚さは６
４６．２Å、３層目のシリコン酸化物層の厚さは９４
７．３Å、４層目のシリコン窒化物層の厚さは６１７．
４Å、５層目のシリコン酸化物層の厚さは２０６３．０
Å、６層目のシリコン窒化物層の厚さは３２６．６Åで
ある。その後は、公知のプロセスに従って、反射膜７０
上にポリイミドなどの液晶分子配向層（図示せず）を形
成し、液晶分子配向のためのラビング処理を行う。
電体光反射膜７０を形成する、誘電体反射膜７０として
は、公知の任意の材料を使用することができる。この例
では、シリコン酸化物層（屈折率１．４６５）とシリコ
ン窒化物層（屈折率１．９８３）を交互に６層に積層し
た反射膜を使用した。１層目のシリコン酸化物層の厚さ
は８０２．５Å、２層目のシリコン窒化物層の厚さは６
４６．２Å、３層目のシリコン酸化物層の厚さは９４
７．３Å、４層目のシリコン窒化物層の厚さは６１７．
４Å、５層目のシリコン酸化物層の厚さは２０６３．０
Å、６層目のシリコン窒化物層の厚さは３２６．６Åで
ある。その後は、公知のプロセスに従って、反射膜７０
上にポリイミドなどの液晶分子配向層（図示せず）を形
成し、液晶分子配向のためのラビング処理を行う。
【００２９】図６は、画素電極にスタッドの配列を設け
る代替方法を示している。この例では、画素電極それ自
体をエッチングして、画素電極と一体になった電極スタ
ッドを形成している。画素電極３２'は例えばアルミニ
ウムからなり、（Ａ）に示すように、厚く形成される。
フォトリソグラフィック・マスキングおよびＲＩＥエッ
チングにより、画素電極３２'をスタッドの高さに相当
する深さにエッチングし、スタッド６８'を形成する。
次に、画素電極間の領域およびスタッド間の領域を完全
に埋めるように画素電極上にシリコン酸化物層７４をＣ
ＶＤ付着する。次に、シリカ粒子および水酸化カリウム
水溶液（ｐＨ約１１〜１１．５）を含む塩基性の研磨ス
ラリーを用いてシリコン酸化物層７４を化学機械的に研
磨し、平面化する。したがって、スタッド間の領域がス
タッド６８'と同平面のシリコン酸化物６４'によって完
全に埋められた平坦な表面のスタッド配列を得ることが
できる。
る代替方法を示している。この例では、画素電極それ自
体をエッチングして、画素電極と一体になった電極スタ
ッドを形成している。画素電極３２'は例えばアルミニ
ウムからなり、（Ａ）に示すように、厚く形成される。
フォトリソグラフィック・マスキングおよびＲＩＥエッ
チングにより、画素電極３２'をスタッドの高さに相当
する深さにエッチングし、スタッド６８'を形成する。
次に、画素電極間の領域およびスタッド間の領域を完全
に埋めるように画素電極上にシリコン酸化物層７４をＣ
ＶＤ付着する。次に、シリカ粒子および水酸化カリウム
水溶液（ｐＨ約１１〜１１．５）を含む塩基性の研磨ス
ラリーを用いてシリコン酸化物層７４を化学機械的に研
磨し、平面化する。したがって、スタッド間の領域がス
タッド６８'と同平面のシリコン酸化物６４'によって完
全に埋められた平坦な表面のスタッド配列を得ることが
できる。
【００３０】図５では、液晶素子が光吸収層２６を含む
ものとして説明した。しかし本発明では、誘電体光反射
膜７０が全面に連続して存在する。したがって、反射層
７０を通る光透過が無視しうる程度であれば、吸収層２
６を省略することが可能であり、工程および構造を簡単
にすることができよう。
ものとして説明した。しかし本発明では、誘電体光反射
膜７０が全面に連続して存在する。したがって、反射層
７０を通る光透過が無視しうる程度であれば、吸収層２
６を省略することが可能であり、工程および構造を簡単
にすることができよう。
【００３１】図７は、本発明の反射型液晶素子をライト
バルブまたは光変調素子として用いたプロジェクション
表示装置を示している。光源４２からの直線偏光された
光は、偏光方向に応じて光の透過または反射を行う偏光
ビーム・スプリッタ４４により反射され、ダイクロイッ
ク・プリズム４６に与えられる。光はプリズム４６で
赤、青および緑の３原色の光に分離される。各色の光
は、色対応に設けられた反射型液晶素子４８、５０およ
び５２に入射され、液晶素子において選択的に光変調お
よび偏光方向の回転を受ける。偏光方向が９０度回転し
た３つの直線偏光の光はダイクロイック・プリズム４６
で合成され、偏光ビーム・スプリッタ４４に入射する。
このとき、光は偏光ビーム・スプリッタ４４を透過し、
投影レンズ系５４によりスクリーン５８に拡大表示され
る。
バルブまたは光変調素子として用いたプロジェクション
表示装置を示している。光源４２からの直線偏光された
光は、偏光方向に応じて光の透過または反射を行う偏光
ビーム・スプリッタ４４により反射され、ダイクロイッ
ク・プリズム４６に与えられる。光はプリズム４６で
赤、青および緑の３原色の光に分離される。各色の光
は、色対応に設けられた反射型液晶素子４８、５０およ
び５２に入射され、液晶素子において選択的に光変調お
よび偏光方向の回転を受ける。偏光方向が９０度回転し
た３つの直線偏光の光はダイクロイック・プリズム４６
で合成され、偏光ビーム・スプリッタ４４に入射する。
このとき、光は偏光ビーム・スプリッタ４４を透過し、
投影レンズ系５４によりスクリーン５８に拡大表示され
る。
【００３２】図７では、光を３原色に分離し合成する手
段としてダイクロイック・プリズム４６を用いている。
ダイクロイック・プリズム４６に代えて、他の知られて
いる光学手段、例えば、ダイクロイック・ミラーを使用
しうることは明らかであろう。
段としてダイクロイック・プリズム４６を用いている。
ダイクロイック・プリズム４６に代えて、他の知られて
いる光学手段、例えば、ダイクロイック・ミラーを使用
しうることは明らかであろう。
【００３３】以上、特定の例について説明したが、本発
明の範囲内で種々変更可能であることは当業者に明らか
であろう。例えば、上記の例では、画素電極としてアル
ミニウムを用いたが、銅やタングステンのような他の金
属を使用することもできる。また、図４および図５の実
施例ではスタッドとしてタングステンを用いたが、銅の
ような他の金属を使用することもできよう。
明の範囲内で種々変更可能であることは当業者に明らか
であろう。例えば、上記の例では、画素電極としてアル
ミニウムを用いたが、銅やタングステンのような他の金
属を使用することもできる。また、図４および図５の実
施例ではスタッドとしてタングステンを用いたが、銅の
ような他の金属を使用することもできよう。
【図１】従来の反射型液晶素子の断面図である。
【図２】従来の反射型液晶素子の構造を示す図である。
【図３】図２の円で囲まれた部分Ａの拡大図である。
【図４】本発明の画素電極構造を示す図である。
【図５】本発明の画素電極構造を製造する工程を示す図
である。
である。
【図６】画素電極構造の代替例を示す図である。
【図７】本発明の反射型液晶素子を用いたプロジェクシ
ョン表示装置の構成を示す図である。
ョン表示装置の構成を示す図である。
１ 半導体基板 ２ ゲート絶縁幕 ４ ゲート電極 ５ ゲート線 ６ ドレイン領域 ８ ソーズ領域 １０ チャネル領域 １２ フィールド酸化物分離領域 １４ シリコン酸化膜 １６ ストレージ・キャパシタ １８ シリコン酸化膜 ２０ ドレイン電極 ２１ データ線 ２２ ソース電極 ２３ ソース電極延長部 ２４ シリコン酸化膜 ２６ 光吸収層 ２８ シリコン窒化膜 ３２ 画素電極 ３３ 配向膜 ３４ スペーサ ３６ 液晶層 ３７ 配向膜 ３８ 対向電極 ４０ 対向基板 ４２ 光源 ４４ 偏光ビーム・スプリッタ ４６ ダイクロイック・プリズム ４８、５０、５２ 反射型液晶素子 ６０ シリコン酸化膜 ６２ 開口 ６６ タングステン層 ６８ 電極スタッド ７０ 誘電体光反射膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇田 満 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲 事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/136 500 G02F 1/1343
Claims (11)
- 【請求項１】画素電極の配列および前記画素電極の配列
上に設けられた光反射膜を有するアレイ基板と、前記画
素電極の配列と対向する電極を有する対向基板と、前記
アレイ基板と前記対向基板との間に封入された液晶層と
を備える反射型液晶素子であって、 各前記画素電極が電極スタッドの配列を有し、 前記スタッドは一様な高さを有し、 前記スタッド間の領域は前記スタッドの上面と同平面に
なるように絶縁材で充填されており、且つ前記光反射膜
が前記スタッドおよび前記絶縁材によって形成される平
坦な表面上に設けられた誘電体光反射膜であることを特
徴とする反射型液晶素子。 - 【請求項２】前記スタッドが一様な寸法を有し且つ一様
な間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の反射型液晶素子。 - 【請求項３】１画素電極に対するスタッドの上面の面積
の総和が１画素電極の面積の５０％以下であることを特
徴とする請求項２に記載の反射型液晶素子。 - 【請求項４】各前記スタッドの上面の面積が４．０μｍ
2以下であることを特徴とする請求項２または３に記載
の反射型液晶素子。 - 【請求項５】前記画素電極およびスタッドが異なる金属
からなり、前記スタッドがタングステンからなることを
特徴とする請求項１に記載の反射型液晶素子。 - 【請求項６】前記スタッドが前記画素電極と一体に形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の反射型液
晶素子。 - 【請求項７】前記誘電体光反射膜上に液晶分子配向膜が
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の反射
型液晶素子。 - 【請求項８】画素電極の配列および前記画素電極の配列
上に設けられた光反射膜を有するアレイ基板と、前記画
素電極の配列と対向する電極を有する対向基板と、前記
アレイ基板と前記対向基板との間に封入された液晶層と
を備える反射型液晶素子の製造方法であって、 画素対応に形成されたトランジスタを含む基板上に、前
記トランジスタに接続された画素電極の配列を形成する
工程と、 前記画素電極の配列上に平坦な上面を有する絶縁層を形
成する工程と、 前記画素電極上の前記絶縁層の領域に、一様な寸法を有
し且つ一様な間隔で配置された、前記画素電極の表面を
露出させる開口の配列を形成する工程と、 前記開口を完全に埋めるように前記絶縁層上に金属層を
付着する工程と、 前記金属層を化学機械的に研磨して、前記絶縁層と同平
面の電極スタッドを前記開口に形成する工程と、 前記絶縁層および前記スタッド上に誘電体光反射膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする反射型液晶素子の
製造方法。 - 【請求項９】前記平坦な上面を有する絶縁層を形成する
工程が、 前記画素電極の配列上に、前記画素電極の表面レベルを
越える部分の厚さが上記スタッドの高さ以上になるよう
に前記絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層を、前記スタッドの高さに相当する厚さまで
化学機械的に研磨して平坦化する工程とを含むことを特
徴とする請求項７に記載の製造方法。 - 【請求項１０】画素電極の配列および前記画素電極の配
列上に設けられた光反射膜を有するアレイ基板と、前記
画素電極の配列と対向する電極を有する対向基板と、前
記アレイ基板と前記対向基板との間に封入された液晶層
とを備える反射型液晶素子の製造方法であって、 画素対応に形成されたトランジスタを含む基板上に、前
記トランジスタに接続された画素電極の配列を形成する
工程と、 各前記画素電極を前記画素電極の厚さよりも小さい所定
の深さまでエッチングし、一様な寸法を有し且つ一様な
間隔で配置された電極スタッドの配列を形成する工程
と、 前記スタッドの上面を越える高さまで、前記スタッド間
の領域に絶縁材を充填する工程と、 前記スタッドの上面と同平面になるように前記絶縁材を
化学機械的に研磨し、平坦な表面を形成する工程と、 前記平坦な表面上に誘電体光反射膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする反射型液晶素子の製造方法。 - 【請求項１１】光源と、前記光源からの光を赤、青およ
び緑の３色の光に分離する分光手段と、前記３色の光と
対応して設けられ、それぞれ対応する光を受け取って反
射する反射型液晶素子と、前記液晶素子から反射された
前記３色の光を合成する光学手段と、前記合成された光
をスクリ−ンに投影する投影手段とを備え、 前記液晶素子は、画素電極の配列および前記画素電極の
配列上に設けられた光反射膜を有するアレイ基板と、前
記画素電極の配列と対向する対向電極を有する対向基板
と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に封入された
液晶層とを備えるプロジェクション表示装置において、 各前記画素電極が電極スタッドの配列を有し、 前記スタッドは一様な高さを有し、 前記スタッド間の領域は前記スタッドの上面と同平面に
なるように形成された絶縁材で充填されており、且つ前
記光反射膜が前記スタッドおよび前記絶縁材によって形
成される平坦な表面上に設けられた誘電体光反射膜であ
ることを特徴とするプロジェクション表示装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10049870A JP2918875B1 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 反射型液晶素子、製造方法およびプロジェクション表示装置 |
| KR1019990004328A KR100314717B1 (ko) | 1998-03-02 | 1999-02-08 | 반사형 액정 소자, 그의 제조 방법 및 프로젝션 표시 장치 |
| TW088101963A TW436750B (en) | 1998-03-02 | 1999-02-09 | Reflection type liquid crystal device, manufacturing method therefor, and projection display system |
| US09/256,292 US6292246B1 (en) | 1998-03-02 | 1999-02-24 | Reflection type liquid crystal device, manufacturing method therefor, and projection display system |
| EP99301455A EP0940708B1 (en) | 1998-03-02 | 1999-02-26 | Reflection type liquid crystal device |
| DE69942261T DE69942261D1 (de) | 1998-03-02 | 1999-02-26 | Flüssigkristallvorrichtung vom Reflektionstyp |
| US09/824,674 US6614502B2 (en) | 1998-03-02 | 2001-04-04 | Reflection type liquid crystal device, manufacturing method therefor, and projection display system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10049870A JP2918875B1 (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 反射型液晶素子、製造方法およびプロジェクション表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2918875B1 true JP2918875B1 (ja) | 1999-07-12 |
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Family
ID=12843090
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