JP4021053B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えばパソコン、ワープロ等の電気機器の構成に関し、特に、電気機器に備えられている液晶表示装置(LCD)および液晶表示装置における反射膜の作製方法に関するものである。また、本発明は液晶表示装置を具備した電気光学装置に適用することが可能である。
【0002】
なお、本明細書において「半導体装置」とは、半導体を利用することで機能する装置全てを指している。従って、上記液晶表示装置および電気光学装置も半導体装置の範疇に含まれる。ただし、明細書中では、区別しやすいように液晶表示装置や電気光学装置といった言葉を使いわける。
【0003】
【従来の技術】
一般に反射型の液晶表示装置が知られている。反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と比較して、バックライトを使用しないため消費電力が少ないといった長所を有している。なお、反射型の液晶表示装置は、モバイルコンピュータやビデオカメラ用の直視型表示ディスプレイとしての需要が高まっている。
【0004】
図11は従来の構成の一例を示した模式図である。図11において、基板10と対向基板17の間には、基板10の上面から薄膜トランジスタ等のスイッチング素子11、層間絶縁膜12、画素電極13、配向膜14、液晶層15、配向膜14、対向電極16の順に形成されている。また、入射光20は、画素電極で反射され、反射光21が生じる。なお、図11は模式図であるため、全体が示されていないが、基板10の表面には、多数のスイッチング素子および多数の画素電極がマトリクス状に形成されている。
【0005】
反射型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、入射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれを組み合わせることで、画像表示を行うものである。なお、画素電極は、アルミニウム等の光反射率の高い金属材料からなり、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子に電気的に接続している。
【0006】
このような従来の構成、即ち、反射率の高い金属材料からなる画素電極を反射膜として用いる構成とした場合、光の反射率に限界(例えばアルミニウム電極で92%未満)があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の反射膜(金属材料からなる画素電極)は、光の反射及び乱反射が十分でなく、液晶表示装置(特に、直視型の反射型液晶パネル)としての明るさに問題があった。
【0008】
また、従来では、反射膜(金属材料からなる画素電極)上に高い屈折率を有する配向膜を形成することで反射率が低下する問題が生じていた。例えば、蒸着アルミニウム膜(反射率91.6%)上に配向膜(屈折率1.6)を設けた場合、計算値では87.4%、実際の実験結果では、反射率が85〜86%程度にまで低下していた。また、金属材料として銀を用いた場合、銀電極の反射率は97.6%と高いが、酸化しやすく、プロセス上用いることは困難であった。
【0009】
そこで、本明細書で開示する発明は、上記問題を解決し、従来と比較して入射光がより効率よく反射するような反射膜を備えた新規な液晶表示装置の構成およびその作製方法を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本明細書中で開示する本発明の第1の構成は、
基板上にスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と接続された透明性導電膜からなる画素電極と、
前記画素電極と接して設けられた誘電体多層膜からなる反射膜とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
【0011】
さらに、第2の構成は、
基板上に画素電極と、前記画素電極に接続されているスイッチング素子と、反射膜とを備えた液晶表示装置であって、
前記画素電極は、透明性導電膜で構成され、
前記画素電極の下方には、誘電体多層膜からなる前記反射膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置である。
【0012】
さらに、第3の構成は、
基板上に画素電極と、前記画素電極に接続されているスイッチング素子と、反射膜とを備えた液晶表示装置であって、
前記スイッチング素子には、容量が接続され、
前記容量は、透明性導電膜からなる共通電極と、前記共通電極上の誘電体膜と、前記誘電体膜上の透明性導電膜からなる前記画素電極とで構成され、
前記共通電極の下方には、誘電体多層膜からなる前記反射膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置である。
【0013】
上記第3の構成において、前記誘電体膜は、低屈折率誘電体材料で構成され、
前記共通電極及び前記画素電極は、高屈折率を有する導電材料で構成されていることを特徴としている。
【0014】
上記各構成において、前記液晶表示装置は、一対の基板間に液晶が封入され、一方の基板上にマトリクス状に配置された前記画素電極と、前記画素電極に接続されている薄膜トランジスタと、反射膜とを備えた液晶表示装置であることを特徴としている。
【0015】
さらに、第4の構成は、
基板上にスイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子の上方に誘電体多層膜からなる反射膜を形成する工程と、前記反射膜上に透明性導電膜からなる画素電極を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
【0016】
さらに、第5の構成は、
基板上にスイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子を覆って層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に透明性導電膜からなる共通電極を形成する工程と、
前記共通電極上に誘電体多層膜からなる反射膜を形成する工程と、
前記反射膜上に透明性導電膜からなる画素電極を形成し、前記画素電極と前記誘電体多層膜と前記共通電極とからなる補助容量を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
【0017】
上記第4の構成または第5の構成において、前記誘電体多層膜を形成する工程は、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて形成する工程であることを特徴としている。
【0018】
さらに、第6の構成は、
一対の基板間に液晶が封入され、一方の基板上に第1の透明電極と、
もう一方の基板上に第2の透明電極と、誘電体多層膜からなる反射膜とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
【0019】
前記第6の構成において、前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極は、ストライプ状に配置され、
前記第2の透明電極の下方に誘電体多層膜からなる反射膜とを有する単純マトリクス型駆動方式の液晶表示装置である。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は本願発明の構成の一例を簡略化して示した断面図である。
【0021】
本発明の液晶表示パネルは、基板110と対向基板119の間で、基板110の上に、スイッチング素子111、層間絶縁膜112、誘電体多層膜(114、115)、画素電極113、配向膜116、液晶層117、配向膜116、対向電極118がそれぞれ順次設けられている。
【0022】
本発明の第1の特徴は、入射光を反射する反射膜を誘電体多層膜で構成する点である。この誘電体多層膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜を交互に数層〜数十層積層して構成する。なお、本発明の反射膜として用いる誘電体多層膜は、光による劣化を防ぐ保護膜としての機能をも果たしている。加えて、本発明の反射膜、即ち、誘電体多層膜は絶縁性を有するので、層間絶縁膜としての機能をも果たす。
【0023】
上記反射膜に用いる材料は、低屈折率誘電体膜114としてSiO2 、MgF2 、Na3 AlF6 等を用いることができる。なお、それ以外の低屈折率誘電体材料として配向膜、アクリル、ポリイミド(屈折率1.5〜1.6)を用いることもできる。また、高屈折率誘電体膜115としてTiO2 、ZrO2 、Ta25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y23 、Al23 等を用いることができる。また、それ以外の高屈折率を有する材料としてITO(屈折率1.98)等の透明導電体膜を用いることもできる。
【0024】
ただし、本発明においては、誘電体多層膜を反射膜として用いるために、必要とする反射波長帯の中心波長でλ/4膜となるように誘電体多層膜の膜厚を調節する必要がある。本明細書中で、λ/4膜とは、屈折率をn、膜厚d、中心波長をλとした時、nd=λ/4の関係を満たす膜のことを指している。
【0025】
例えば、本発明の反射膜として低屈折率誘電体膜(SiO2 :屈折率1.43)を用いる場合、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となる膜厚範囲は、70nm〜122nmとなる。
【0026】
また、本発明の反射膜として高屈折率誘電体膜(TiO2 :屈折率2.2)を用いる場合、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となる膜厚範囲は、45.5nm〜79.5nmとなる。
【0027】
このように低屈折率誘電体膜及び高屈折率誘電体膜の膜厚を調節し、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜を交互に数層積層した誘電体多層膜は、反射光が干渉効果によって強め合い、効率よく反射率を向上させることができ、反射率の高い波長域を得ることができる。
【0028】
また、誘電体多層膜の層数に関して、各誘電体多層膜をλ/4膜とした場合、誘電体多層膜の層数と最大反射率の関係を表1として示した。本明細書中では、下層を低屈折率誘電体膜とし、上層を高屈折率誘電体膜とした2層を1組と呼ぶ。
【0029】
【表1】

Figure 0004021053
【0030】
表1から、誘電体多層膜の層数が多い程、反射率は高くなることが読み取れる。従って、反射率の高さを優先する場合は3組(6層)、好ましくは4組(8層)以上積層することが好ましい。
【0031】
一方、製造コスト、歩留まりを優先する場合は、層数を可能な限り少なくすることが好ましい。また、誘電体多層膜を成膜後、コンタクトホールを形成するため、プロセス上、誘電体多層膜の総膜厚を薄くすることが望ましい。
【0032】
また、層間絶縁膜112に低屈折率誘電体材料を用いた場合、層間絶縁膜112上に接して設けられた低屈折率誘電体膜114の有無に関係なく、反射率はほとんど変化しないという実験結果も得られた。従って、図2(A)に一例を示したように、スイッチング素子を覆う層間絶縁膜201に低屈折率誘電体膜(SiO2 、アクリル、ポリイミド等)を用いて、低屈折率誘電体膜202を一層省略し、層数を少なくする構成とすることが好ましい。
【0033】
なお、本発明においては、反射膜に誘電体多層膜を用いる構成であれば、図1の構成に限定されない。例えば、透明性及び導電性を有する材料を用いて画素電極を設け、その上に誘電体多層膜を形成する構成としてもよいが、その場合、誘電体多層膜の膜厚を考慮する必要がある。なぜなら、誘電体多層膜の厚さ(総膜厚2μm以上)によっては、電圧損失が生じ、液晶のしきい値特性、応答速度等に影響を与えてしまう。従って、図1に示したように、入射光を反射する反射膜を誘電体多層膜で構成し、その上に透明性及び導電性を有する材料を用いて画素電極を設ける構成とすることが好ましい。なお、誘電体多層膜上に画素電極を設けた構成とした場合、多層、例えば12層以上としても液晶のしきい値特性、応答速度等には全く影響がない。
【0034】
上記画素電極113は、層間絶縁膜112及び誘電体多層膜を介してマトリクス状に配置され、且つ、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子111に接続されている。画素電極は、透明性及び導電性を十分有する材料、例えばITO(インディウム錫酸化物)やSnO2 (酸化スズ)等で構成する。従って、図2(B)に示すように、画素電極215(ITO:屈折率1.98)を、入射光を反射する反射膜の一部とする構成とすると、層数を少なくすることができるため、好ましい。この場合、画素電極215の膜厚もλ/4膜となるように50.5nm〜88.4nmの範囲で調節する。
【0035】
また、本発明において、それぞれの誘電体膜の膜厚や材料を適宜変更して、選択的に反射波長を設定する構成とすることは容易である。
【0036】
また、従来では、画素電極の隙間にブラックマスク等の遮光膜を形成し、スイッチング素子の光劣化を防止する必要があったが、本発明においては、画素電極の隙間の下方に設けられた誘電体多層膜が、斜め方向からの光に対して確実な遮光機能を果たす。
【0037】
また、上記誘電体多層膜を形成する方法としては、スパッタリング法または真空蒸着法等が挙げられるが、本発明は特に限定されない。本発明においては、層間絶縁膜上または画素電極上に設ける誘電体多層膜の膜厚が均一に成膜されることが望ましい。
【0038】
図1には、誘電体多層膜を4組、計8層で構成した例を示した。図1の構成では、従来の金属材料からなる反射電極と同程度の反射率が得られた。従って、誘電体多層膜の材料、膜厚、層数等を適宜変更すれば、例えば、5組(10層)以上の誘電体多層膜を形成する構成とすれば、配向膜を積層した構成としても反射損失が少なく、容易に90%以上の反射率が得られる。
【0039】
本発明は、上記誘電体多層膜からなる反射膜を設けることにより、従来の構成(金属材料からなる画素電極を反射膜とする)と比較して、光の利用効率を向上させることができ、且つ、従来問題となっていた配向膜による反射率の低下を抑えることができる。本発明を用いると、90%以上の反射率を得ることが可能となった。
【0040】
【実施例】
〔実施例1〕
本実施例では本発明を利用して反射型LCDの画素マトリクス回路を作製する工程例を図3、4を用いて説明する。なお、本発明は反射膜に関する技術であるため、スイッチング素子構造、例えばTFT構造自体は本実施例に限定されるものではない。
【0041】
まず、絶縁表面を有する基板301を用意する。基板としては、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、半導体基板を用いることができる。本実施例においてはガラス基板を用いた。次に、基板上に下地膜(図示しない)を設ける。下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜を100〜300nmの膜厚で利用することができる。本実施例では、TEOSを原料に用い、酸化珪素膜を200nmの膜厚に形成する。なお、石英基板のように十分平坦性を有しているなら、下地膜は特に設けなくともよい。
【0042】
次に、基板または下地膜の上に活性層を形成する。活性層は膜厚が20〜100 nm(好ましくは25〜70nm)の結晶性半導体膜(代表的には結晶性珪素膜)で構成すれば良い。結晶性珪素膜の形成方法は公知の如何なる手段、例えば、レーザー結晶化、熱結晶化等を用いても良いが、本実施例では結晶化の際に結晶化を助長する触媒元素(ニッケル)を添加している。この技術については特開平7-130652号公報、特願平8-335152号等に詳細に記載されている。そして、その結晶性珪素膜を通常のフォトリソ工程でパターニングして膜厚50nmの活性層302〜304を得た。なお、本実施例では3つのTFTのみ記載することになるが実際には100万個以上のTFTが画素マトリクス回路内に形成される。
【0043】
次に、ゲイト絶縁膜305として150 nmの厚さの酸化珪素膜を形成した。ゲート絶縁膜305としては酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜またはこれらの積層膜を100〜300nmの膜厚で用いることができる。その後、ゲイト絶縁膜上に0.2wt%のスカンジウムを含有させたターゲットを用いてアルミニウムを主成分とする膜(図示せず)を成膜し、パターニングによりゲイト電極の原型となる島状パターンを形成した。
【0044】
本実施例では、ここで特開平7-135318号公報に記載された技術を利用した。なお、詳細は同公報を参考にすると良い。
【0045】
まず、上記島状パターン上にパターニングで使用したレジストマスクを残したまま、3%のシュウ酸水溶液中で陽極酸化を行った。この時、白金電極を陰極として2〜3mVの化成電流を流し、到達電圧は8Vとする。こうして、多孔質状の陽極酸化膜306〜308が形成された。
【0046】
その後、レジストマスクを除去した後に3%の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和した溶液中で陽極酸化を行った。この時、化成電流は5〜6mVとし、到達電圧は100Vとすれば良い。こうして、緻密な陽極酸化膜309〜311が形成された。
【0047】
そして、上記工程によってゲイト電極312〜314が画定した。なお、画素マトリクス回路ではゲイト電極の形成と同時に1ライン毎に各ゲイト電極を接続するゲイト線も形成されている。(図3(A))
【0048】
次に、陽極酸化膜306〜311及びゲイト電極312〜314をマスクとしてゲイト絶縁膜305をエッチングする。エッチングはCF4 ガスを用いたドライエッチング法により行った。これにより315〜317で示される様な形状のゲイト絶縁膜が形成された。
【0049】
そして、陽極酸化膜306〜308をエッチングにより除去し、この状態で一導電性を付与する不純物イオンをイオン注入法またはプラズマドーピング法により添加する。この場合、画素マトリクス回路をN型TFTで構成するならばP(リン)イオンを、P型TFTで構成するならばB(ボロン)イオンを添加すれば良い。
【0050】
なお、上記不純物イオンの添加工程は2度に分けて行う。1度目は80keV程度の高加速電圧で行い、ゲイト絶縁膜315〜317の端部(突出部)の下に不純物イオンのピークがくる様に調節する。そして、2度目は5keV程度の低加速電圧で行い、ゲイト絶縁膜315〜317の端部(突出部)の下には不純物イオンが添加されない様に調節する。
【0051】
こうしてTFTのソース領域318〜320、ドレイン領域321〜323、低濃度不純物領域(LDD領域とも呼ばれる)324〜326、チャネル形成領域327〜329が形成された。(図3(B))
【0052】
この時、ソース/ドレイン領域は 300〜500 Ω/□のシート抵抗が得られる程度に不純物イオンを添加することが好ましい。また、低濃度不純物領域はTFTの性能に合わせて最適化を行う必要がある。また、不純物イオンの添加工程が終了したら熱処理を行い、不純物イオンの活性化を行った。
【0053】
次に、第1の層間絶縁膜330として酸化珪素膜を 400nmの厚さに形成し、その上にソース電極331〜333、ドレイン電極334〜336を形成した。(図3(C))また、第1の層間絶縁膜としては酸化珪素膜の他に酸化窒化珪素あるいは他の絶縁材料を使用することが可能である。
【0054】
なお、本明細書では、図3(C)において、343で示される領域内に構成された素子をスイッチング素子(代表的にはTFT、MIM素子でも良い)と呼ぶ。なお、本明細書中では、この後で形成される層間絶縁膜337や画素電極をスイッチング素子の構成には含まないものとする。
【0055】
次に、第2の層間絶縁膜337として酸化珪素膜を 0.5〜1 μmの厚さに形成する。また、第2の層間絶縁膜337として、酸化窒化珪素膜、有機性樹脂膜等を用いることも可能である。有機性樹脂膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等を用いることができる。本実施例では、アクリル膜を1 μmの厚さに成膜した。(図3(D))
【0056】
なお、第2の層間絶縁膜337を形成した後、CMP研磨等の平坦化処理を施す工程としてもよい。平坦化処理する際は、残存する凹凸部の高さ(山の頂上と谷の底の間の鉛直方向の距離)が後に形成される画素電極の厚さの10%以内となる条件で行うことが好ましい。平坦化処理をすることで、後に形成する誘電体多層膜の膜厚を均一なものとすることができる。
【0057】
そして、第2の層間絶縁膜337上に誘電体多層膜からなる反射膜を形成する。誘電体多層膜344は、低屈折率誘電体膜341と高屈折率誘電体膜342を、交互に数層〜数十層積層して形成する。なお、それぞれの膜厚は、必要とする反射波長帯の中心波長でλ/4膜となるように調節する必要がある。
【0058】
上記誘電体多層膜344に用いる材料は、低屈折率誘電体膜341としてSiO2 、MgF2 、Na3 AlF6 等を、また、高屈折率誘電体膜342としてTiO2 、ZrO2 、Ta25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y23 、Al23 等を用いることができる。なお、それ以外の低屈折率誘電体材料として配向膜、アクリル、ポリイミド(屈折率1.5〜1.6)を用いることもできる。また、ITO(屈折率1.98)等の透明導電体膜を用いることもできる。
【0059】
本実施例では、低屈折率誘電体膜341として、SiO2 (屈折率1.43)、高屈折率誘電体膜342としてTiO2 (屈折率2.2)を用いた。
【0060】
可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、誘電体多層膜の膜厚を調節する。上記可視光領域でλ/4膜となるような低屈折率誘電体膜(SiO2 )の膜厚の範囲は、70nm〜122nmである。また、上記可視光領域でλ/4膜となるような高屈折率誘電体膜(TiO2 )の膜厚の範囲は、45.5nm〜79.5nmである。このような膜厚に調節すると、必要とする反射波長帯の光が干渉効果によって強め合い効率よく反射させることができる。本実施例では、誘電体多層膜は、膜厚70nmの低屈折率誘電体膜341と、膜厚50nmの高屈折率誘電体膜342の2層を1組とした時、4組、計8層(960nm)で構成した。(図4(A))
【0061】
なお、上記各誘電体膜の材料や膜厚に限定されないことは言うまでもなく、それぞれの誘電体膜の膜厚や材料を適宜変更して、選択的に反射波長を設定する構成とするもできる。
【0062】
なお、本実施例においては、層間絶縁膜上に設ける誘電体多層膜の膜厚が均一に成膜されることが望ましいため、公知の方法である真空蒸着法を用いた。誘電体多層膜を形成する方法としては、本実施例に限定されることはなく、他の方法としては、スパッタリング法等が挙げられる。
【0063】
次に、誘電体多層膜341、342および層間絶縁膜337をエッチングし、コンタクトホールの形成を行う。本実施例においては、酸溶液である1/100に希釈したフッ化水素溶液を用いて誘電体多層膜をウェットエッチングした。(図4(B))
【0064】
そして、透明性を有する導電性膜、本実施例ではITO膜を 120nmの厚さに成膜し、パターニングにより画素電極338〜340を形成した。こうして図4(C)に示す状態が得られた。なお、従来では、画素電極の隙間にブラックマスク等の遮光膜を形成する必要があったが、本実施例においては、その必要はなく、画素電極の隙間の下方に設けられている誘電体多層膜が、斜め方向からの光に対しても確実な遮光機能を果たし、スイッチング素子の光劣化を防ぐ。
【0065】
次に、配向膜を公知の方法、本実施例では、塗布法によって形成した。
【0066】
以上の様にして、画素マトリクス回路が完成した。実際には画素TFTを駆動する駆動回路等も同一基板上に同時形成される。この様な基板は通常TFT側基板またはアクティブマトリクス基板と呼ばれる。本明細書中ではアクティブマトリクス基板のことを第1の基板と呼ぶことにする。
【0067】
第1の基板が完成したら、透明性基板に対向電極を形成した対向基板(本明細書中ではこの基板を第2の基板と呼ぶことにする)を貼り合わせ、それらの間に液晶層を挟持する。こうして、反射型LCDが完成する。
【0068】
なお、このセル組み工程は公知の方法に従って行えば良い。また、液晶層に二色性色素を分散させたり、対向基板にカラーフィルターを設けたりすることも可能である。その様な液晶層の種類、カラーフィルターの有無等はどの様なモードで液晶を駆動するかによって変化するので実施者が適宜決定すれば良い。
【0069】
上記作製工程によって得られた反射型LCDを図1に示す。図1は本実施例の簡略断面図である。
【0070】
本実施例で作製された液晶表示パネルは、基板110と対向基板119の間で、基板110の上に、スイッチング素子111、層間絶縁膜112、画素電極113、低屈折率誘電体膜114、高屈折率誘電体膜115、配向膜116、液晶層117、配向膜116、対向電極118がそれぞれ順次設けられている。
【0071】
なお、図1は、図3及び図4と対応しており、図1中の層間絶縁膜は図3中の第2の層間絶縁膜337と対応し、図1中の画素電極113は図3中の画素電極338〜340と対応し、図1中の低屈折率誘電体膜114は、図3中の341と対応し、図1中の高屈折率誘電体膜115は、図3中の342と対応している。
【0072】
本実施例(誘電体多層膜+配向膜)における反射率は、従来(金属薄膜+配向膜)と同程度の反射率(80〜90%未満)が得られた。このように本実施例は、金属薄膜に代えて、誘電体多層膜が反射膜として十分使用可能であることを示した。従って、本実施例における誘電多層膜の層数、材料、膜厚等を適宜変更すれば、従来と比較して反射率を向上させることができる。例えば、誘電多層膜を5組(10層)とすると計算上、93.6%(表1参照)が得られ、6組(12層)とすると計算上、97.1%が得られる。なお、本実施例の構成において誘電多層膜の層数を増加させることは容易である。
【0073】
また、本実施例では示さなかったが、対向基板と対向電極の間にカラーフィルターを配置した構成としてもよい。
【0074】
〔実施例2〕
実施例1で示した作製工程では、8層からなる誘電体多層膜を形成した例を示した。本実施例では、第2の層間絶縁膜337として、低屈折率誘電体材料を用い、7層からなる誘電体多層膜を形成した例を以下に図2(A)を用いて説明する。なお、途中(図3(C))までは実施例1に示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみについて説明する。
【0075】
まず、実施例1の作製工程と同一の方法を用いて、図3(C)の構成を得る。次に、ただし、第2の層間絶縁膜337として、低屈折率誘電体材料を用いる。本実施例では、層間絶縁膜201として、膜厚1μmのアクリル膜を形成した。
【0076】
なお、後に形成する誘電体多層膜を絶縁体として用いることが可能であるなら、CMP等の平坦化処理を施し、層間絶縁膜201の膜厚を薄くする構成は、プロセス上、特にコンタクトホールを容易に形成しやすくなるため好ましい。
【0077】
そして、本実施例では、層間絶縁膜201上に高屈折率誘電体膜(ZrO2 :膜厚50nm)を形成した。その後、低屈折率誘電体膜(SiO2 :膜厚70nm)202と高屈折率誘電体膜203(ZrO2 :膜厚50nm)の組を3組、計6層(720nm)形成した。可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、それぞれ誘電体膜の膜厚を調節する。
【0078】
本実施例では、低屈折率誘電体膜202として、SiO2 (屈折率1.43、膜厚範囲は、70nm〜122nm)、高屈折率誘電体膜201としてZrO2 (屈折率2.04、膜厚範囲は、49nm〜85.8nm)を用いた。
【0079】
本実施例(SiO2 )以外の低屈折率誘電体材料として、MgF2 、Na3 AlF6 、配向膜、アクリル、またはポリイミド(屈折率1.5〜1.6)を用いることもできる。また、本実施例(ZrO2 )以外の高屈折率誘電体材料として、TiO2 、Ta25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y23 、Al23 等を用いることができる。
【0080】
そして、実施例1と同様にコンタクトホールを形成し、透明性導電膜からなる画素電極205を形成した。本実施例における層間絶縁膜201は、低屈折率を有している。従って、実質的には、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜の組を4組形成した場合(実施例1)と同程度の反射率を得ることができる。
【0081】
その後、実施例1と同様に、配向膜206を形成し、第1の基板を作製した。(図2(A))
【0082】
このような構成とすることで、誘電体多層膜の層数及び総膜厚を削減し、実施例1と比較して容易にコンタクトホールの形成を行うことができた。
【0083】
〔実施例3〕
実施例1で示した作製工程では、8層からなる誘電体多層膜を形成した例を示した。本実施例では、7層の誘電体多層膜を形成し、その上に高屈折率を有する材料として、画素電極を形成した例を以下に図2(B)を用いて説明する。なお、途中(図3(C))までは実施例1に示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみについて説明する。
【0084】
まず、実施例1の作製工程と同一の方法を用いて、図3(C)の構成を得る。
【0085】
次に、第2の層間絶縁膜337上に低屈折率誘電体膜212と高屈折率誘電体膜213の組を3組、計6層成膜し、その上に低屈折率誘電体膜を1層成膜して誘電体多層膜214(7層)を形成した。
【0086】
本実施例では、低屈折率誘電体膜(SiO2 :膜厚70nm)と高屈折率誘電体膜(TiO2 :膜厚50nm)の組を3組、計6層形成したが、本実施例の材料、膜厚、層数等に限定されないことは言うまでもない。ただし、効率よく反射率を得るためには、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、それぞれ誘電体膜の膜厚を調節することが好ましい。
【0087】
そして、実施例1と同様にコンタクトホールを形成し、高屈折率を有した透明性導電膜からなる画素電極215(膜厚60nm)を形成した。本実施例における透明性導電膜は、反射膜の一部として用いるため、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、画素電極の膜厚を50.5nm〜88.4nmの範囲で調節することが好ましい。このような膜厚とすることで、実質的には、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜の組を4組形成した場合(実施例1)と同程度の反射率を得ることができる。
【0088】
その後、実施例1と同様に、配向膜216を形成し、第1の基板を作製した。(図2(B))
【0089】
このような構成とすることで、誘電体多層膜の層数及び総膜厚を削減し、実施例1と比較して容易にコンタクトホールの形成を行うことができた。
【0090】
なお、本実施例と実施例2と組合わせて、さらに層数を削減する構成とすることは容易である。この場合、層間絶縁膜と、6層の誘電体多層膜214と、画素電極215とで、実施例1と同程度の反射率を得ることができる。
【0091】
〔実施例4〕
実施例1で示した作製工程では、8層からなる誘電体多層膜を形成した例を示した。本実施例では、画素電極と誘電体多層膜を用いて補助容量を形成する例を図5を用いて以下に説明する。なお、途中(図3(C))までは実施例1に示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみについて説明する。
【0092】
まず、実施例1の作製工程と同一の方法を用いて、図3(C)の構成を得る。
【0093】
次に、層間絶縁膜上に低屈折率誘電体膜501と高屈折率誘電体膜502の組を3組、計6層成膜し、その上に低屈折率誘電体膜を1層成膜し、誘電体多層膜500を形成した。
【0094】
本実施例においては、次に、高屈折率を有する材料からなる共通電極503(第1の透明性導電膜)を形成し、パターニングを施す。さらに、低屈折率誘電体膜を1層形成する。そして、コンタクトホールを形成し、再度、高屈折率を有する材料からなる第2の透明性導電膜を形成し、パターニングを施して、画素電極504を形成した。なお、第1の透明性導電膜からなる共通電極503は、共通配線と接続する。
【0095】
ただし、共通電極503(第1の透明性導電膜)の膜厚と、画素電極(第2の透明性導電膜)504の膜厚は、反射膜の一部として用いるため、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、50.5〜88.4nmの範囲で調節することが好ましい。このような膜厚とすることで、実質的には、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜の組を5組形成した場合と同程度の反射率93.6%(計算上)を得ることができる。
【0096】
その後、実施例1と同様に、配向膜506を形成し、第1の基板を作製した。(図5)
【0097】
図5に示す構成とすることで、共通電極(第1の透明性導電膜)503と、低屈折率誘電体膜501と、画素電極(第2の透明性導電膜)504とで補助容量505を形成することができた。この補助容量は、実用上、十分な容量を得ることができた。
【0098】
なお、本実施例と実施例2または実施例3と組み合わせることは容易である。
【0099】
〔実施例5〕
実施例4で示した作製工程では、画素電極と誘電体多層膜を用いて補助容量を形成する例を示した。本実施例では、画素電極604と、低屈折率誘電体膜601と、透明性導電膜からなる共通電極602とを用いて補助容量605を形成する例(図6(A)容量構成1)を以下に説明する。なお、途中(図3(C))までは実施例1に示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみについて説明する。
【0100】
まず、実施例1の作製工程と同一の方法を用いて、図3(C)の構成を得る。
【0101】
次に、第1の透明性導電膜からなる膜、例えばITO膜を成膜し、パターニングして共通電極602を得た後、前記共通電極を覆って、低屈折率誘電体膜601を形成する。この工程を2回繰り返し、反射膜を形成する。
【0102】
次に、コンタクトホールを形成した。本実施例の構成において、コンタクトホール形成領域には層間絶縁膜と低屈折率誘電体膜601のみが積層されており、低屈折率誘電体膜を同一材料で構成した場合、エッチングを比較的容易に行うことができる。
【0103】
次に、高屈折率を有する材料からなる第2の透明性導電膜を成膜し、パターニングを施して、画素電極604を形成した。なお、共通電極602は、共通配線と接続する。
【0104】
ただし、共通電極602(第1の透明性導電膜)の膜厚と、画素電極(第2の透明性導電膜)604の膜厚は、反射膜の一部として用いるため、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように50.5〜88.4nmの範囲で調節することが好ましい。
【0105】
その後、実施例1と同様に、配向膜606を形成し、第1の基板を作製した。(図6(A))
【0106】
図6(A)に示す構成とすることで、共通電極602と、低屈折率誘電体膜601と、画素電極604とで補助容量605を形成することができた。なお、共通電極602は、フロ─ティング状態であっても容量が形成される。従って、低屈折率誘電体膜601を間に挟む共通電極602の間にも容量が形成される。なお、材料、膜の厚さ、積層数等を適宜変更することによって、補助容量605を自由に設計することができる。
【0107】
なお、本実施例と実施例2または実施例3と組み合わせることは容易である。
【0108】
〔実施例6〕
実施例5で示した作製工程では、画素電極と、低屈折率誘電体膜と、透明性導電膜からなる共通電極とを用いて補助容量を形成する例を示した。本実施例では、さらに大きな補助容量を形成する例(図6(B)容量構成2)を以下に説明する。なお、途中(図3(C))までは実施例1に示した反射型LCDの作製工程と同一であるので、ここでは異なる点のみについて説明する。
【0109】
まず、実施例1の作製工程と同一の方法を用いて、図3(C)の構成を得る。
【0110】
次に、第1の透明性導電膜からなる膜、例えばITO膜を成膜し、パターニングして共通電極612を得た後、前記共通電極612を覆って、低屈折率誘電体膜611を形成する。
【0111】
次に、第1のコンタクトホールの形成を行い、透明性導電膜からなる容量電極613を形成し、スイッチング素子のドレイン電極と接続する。
【0112】
その後、前記容量電極613を覆って、低屈折率誘電体膜611を形成する。そして、再度、第1の透明性導電膜からなる膜、例えばITO膜を成膜し、パターニングして共通電極612を得た後、前記共通電極を覆って、低屈折率誘電体膜611を形成する。
【0113】
次に、第2のコンタクトホールの形成を行い、透明性導電膜からなる画素電極614をパターニングによって形成し、容量電極613と接続する。
【0114】
なお、共通電極612は、共通配線と接続した。ただし、全ての共通電極を接続する必要はなく、適宜接続することが望ましい。
【0115】
上記工程とすることで得られる構成は、画素電極614と、低屈折率誘電体膜611と、共通電極612とで構成される補助容量と、容量電極613と、低屈折率誘電体膜611と、共通電極612とで構成される補助容量を形成することができる。
【0116】
このように、開口率を下げることなく補助容量を大きくとれるため、本実施例は、特に、小さな高精細パネルを用いるプロジェクタ装置に有効である。
【0117】
〔実施例7〕
本実施例では、アクティブマトリクス駆動を行うための半導体素子として、実施例1で示したTFTとは異なる構造のTFTを利用する場合の例について説明する。なお、本実施例で説明する構造のTFTは実施例2〜6に対しても容易に適用することができる。
【0118】
実施例1〜6では代表的なトップゲイト型TFTであるコプレナー型TFTを一例として記載したが、ボトムゲイト型TFTであっても構わない。図7に示すのはボトムゲイト型TFTの代表例である逆スタガ型TFTを用いた例である。
【0119】
図7において、701はガラス基板、702、703はゲイト電極、704はゲイト絶縁膜、705、706は活性層である。活性層705、706は意図的に不純物を添加しない珪素膜で構成される。
【0120】
また、707、708はソース電極、709、710はドレイン電極であり、711、712はチャネルストッパー(またはエッチングストッパー)となる窒化珪素膜である。即ち、活性層705、706のうち、チャネルストッパー711、712の下に位置する領域が実質的にチャネル形成領域として機能する。
【0121】
以上までが逆スタガ型TFTの基本構造である。
【0122】
本実施例では、この様な逆スタガ型を有機性樹脂膜でなる層間絶縁膜713で覆って平坦化し、層間絶縁膜上に本発明の誘電体多層膜716(低屈折率誘電体膜717、高屈折率誘電体膜718)を形成し、その上に画素電極714、715を形成し、配向膜719を成膜する構成とする。
【0123】
また、次に本発明の半導体素子として絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ(IGFET)を形成した場合の例について説明する。なお、IGFETはMOSFETとも呼ばれ、シリコンウェハー上に形成されたトランジスタを指す。
【0124】
図8において、801はガラス基板、802、803はソース領域、804、805はドレイン領域である。ソース/ドレイン領域はイオン注入で不純物を添加し、熱拡散させることで形成できる。なお、806は素子分離用の酸化物であり、通常のLOCOS技術を用いて形成できる。
【0125】
次に、807はゲイト絶縁膜、808、809はゲイト電極、810は第1の層間絶縁膜、811、812はソース電極、813、814はドレイン電極である。その上を第2の層間絶縁膜815で平坦化し、その平坦面上に本発明の誘電体多層膜818(低屈折率誘電体膜819、高屈折率誘電体膜820)を形成し、画素電極816、817を形成する。そして、配向膜821を成膜する。
【0126】
なお、本実施例で示したIGFET、トップゲイト型またはボトムゲイト型TFT以外にも、薄膜ダイオード、MIM素子、バリスタ素子等を用いたアクティブマトリクスディスプレイに対しても本発明は適用できる。
【0127】
以上、本実施例に示した様に、本発明はあらゆる構造の半導体素子を用いた反射型LCDに対して適用可能である。
【0128】
〔実施例8〕 実施例1〜7に示した構成を含む第1の基板(素子形成側基板)を用いてAMLCDを構成した場合の例について説明する。ここで本実施例のAMLCDの外観を図9に示す。
【0129】
図9(A)において、901はアクティブマトリクス基板であり、画素マトリクス回路902、ソース側駆動回路903、ゲート側駆動回路904が形成されている。駆動回路はN型TFTとP型TFTとを相補的に組み合わせたCMOS回路で構成することが好ましい。また、905は対向基板である。
【0130】
図9(A)に示すAMLCDはアクティブマトリクス基板901と対向基板905とが端面を揃えて貼り合わされている。ただし、ある一部だけは対向基板905を取り除き、露出したアクティブマトリクス基板に対してFPC(フレキシブル・プリント・サーキット)906を接続してある。このFPC906によって外部信号を回路内部へと伝達する。
【0131】
また、FPC906を取り付ける面を利用してICチップ907、908が取り付けられている。これらのICチップはビデオ信号の処理回路、タイミングパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路など、様々な回路をシリコン基板上に形成して構成される。図9(A)では2個取り付けられているが、1個でも良いし、さらに複数個であっても良い。
【0132】
また、図9(B)の様な構成もとりうる。図9(B)において図9(A)と同一の部分は同じ符号を付してある。ここでは図9(A)でICチップが行っていた信号処理を、同一基板上にTFTでもって形成されたロジック回路909によって行う例を示している。この場合、ロジック回路909も駆動回路903、904と同様にCMOS回路を基本として構成される。
【0133】
また、カラーフィルターを用いてカラー表示を行っても良いし、ECB(電界制御複屈折)モード、GH(ゲストホスト)モードなどで液晶を駆動し、カラーフィルターを用いない構成としても良い。
【0134】
〔実施例10〕
本願発明の構成は、AMLCD以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適用することができ、上記AMLCD以外の電気光学装置として、単純マトリクス型駆動方式の液晶表示装置やEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置やイメージセンサ等が挙げられる。
【0135】
本実施例では、単純マトリクス型駆動方式の液晶表示装置に適用した場合の例を以下に示す。
【0136】
なお、一般的な単純マトリクス型液晶表示装置は、X方向のストライプ状電極を有する基板と、Y方向のストライプ状電極を有する基板とが、液晶層を挟んでいる構造となっている。また、単純マトリクスでは、対向するX−Y電極によって直接液晶に電圧を印加している。
【0137】
本実施例では、本発明をSTN反射型液晶パネルに応用した例を示す。ガラス基板(第1の基板)上には、誘電体多層膜からなる光反射膜、X方向のストライプ状の第1の透明電極、配向膜が設けられている。本実施例では、誘電体多層膜からなる光反射膜を透明電極の下方に設ける構成としたが特に限定されない。もう一方のガラス基板(第2の基板)上には、Y方向のストライプ状の第2の透明電極、配向膜が設けられている。ガラス基板の配向膜が設けられた面を内側にして2枚のガラス基板を対向し、ガラス基板の間隔はセルギャップ保持部材によって確保して、この基板の隙間にSTN液晶が封止している。
【0138】
以下、本実施例の反射型液晶パネルの作製方法を説明する。まず、第1のガラス基板上に、誘電体多層膜からなる光反射膜を形成する。
【0139】
上記反射膜に用いる材料は、低屈折率誘電体膜としてSiO2 、MgF2 、Na3 AlF6 等を用いることができる。なお、それ以外の低屈折率誘電体材料として配向膜、アクリル、ポリイミド(屈折率1.5〜1.6)を用いることもできる。また、高屈折率誘電体膜としてTiO2 、ZrO2 、Ta25 、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y23 、Al23 等を用いることができる。また、それ以外の高屈折率を有する材料としてITO(屈折率1.98)等の透明導電体膜を用いることもできる。
【0140】
本実施例では、低屈折率誘電体膜として、SiO2 (屈折率1.43)、高屈折率誘電体膜としてTiO2 (屈折率2.2)を用いた。
【0141】
ただし、可視光領域(400nm<λ<700nm)でλ/4膜となるように、誘電体多層膜の膜厚を調節する。上記可視光領域でλ/4膜となるような低屈折率誘電体膜(SiO2 )の膜厚の範囲は、70nm〜122nmである。また、上記可視光領域でλ/4膜となるような高屈折率誘電体膜(TiO2 )の膜厚の範囲は、45.5nm〜79.5nmである。このような膜厚に調節すると、必要とする反射波長帯の光が干渉効果によって強め合い効率よく反射させることができる。本実施例では、誘電体多層膜は、膜厚70nmの低屈折率誘電体膜と、膜厚50nmの高屈折率誘電体膜の2層を1組とした時、4組、計8層(960nm)で構成した。
【0142】
次に、第1の透明電極を形成する。本実施例では、ITO膜を100nm膜厚に成膜し、パターニングして、ストライプ状の透明電極を形成する。透明電極は紙面に垂直な方向に延在する構造となっている。
【0143】
次に、配向膜を形成する。配向膜材料にはポリイミド系の垂直配向膜を用いる。このポリイミド系の垂直配向膜をスピンコート法、フレキソ印刷法もしくはスクリーン印刷法によって第1の基板上に形成する。
【0144】
そして、もう一方のガラス基板(第2の基板)に対する処理を説明する。第2の基板上にカラーフィルタを形成し、次にカラーフィルタをアクリル樹脂、エポキシ樹脂からなる保護膜を形成する。本実施例では、保護膜を厚さ1μmのアクリル樹脂で形成する。
【0145】
次に、ITO(インディウム錫酸化物)やSnO2(酸化スズ)等の透明導電膜でなる第2の透明電極を形成する。本実施例では、スパッタリング法によってITO膜を成膜しパターニングして、ストライプ状の第2の透明電極を形成した。そして、ポリイミド系の垂直配向膜でなる配向膜を形成する。
【0146】
次に、第1の基板および第2の基板に設けられた配向膜それぞれにラビング処理を施す。ラビング方向は、基板の一つの対角線方向とし、かつ第1の基板と第2の基板を対向した状態で配向膜のラビング方向が直交するようにする。
【0147】
次に、一対の基板の一方に、セルギャップ材を形成し、基板を貼り合わせるためのシール材を塗布する。本実施例では、第2の基板側の周縁部に、紫外線硬化型樹脂でなるシール材を液晶注入口を残して塗布した。そして第1の基板と第2の基板を対向させて、セルギャップが一定にプレスし、この状態で紫外線を照射して、シール材を硬化させる。
【0148】
次に、液晶を液晶注入口より注入する。その後、液晶注入口に封止剤を塗布し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、液晶をセル内に完全に封止する。そして、第2の基板の背面に位相差板、偏光子、前方散乱板をそれぞれ設けた。以上の工程を経て、フルカラーSTN液晶パネルが完成した。
【0149】
なお、少なくとも誘電体多層膜からなる反射膜を有し、透明電極を有する単純マトリクス型駆動方式の液晶表示装置であれば、本実施例の構造及び作製工程に限定されないことはいうまでもない。
【0150】
〔実施例10〕
実施例8に示したAMLCDは、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。なお、本実施例に挙げる電子機器とは、アクティブマトリクス型液晶表示装置を搭載した製品と定義する。
【0151】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションTV、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ(ノート型を含む)、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話等)などが挙げられる。それらの一例を図10に示す。
【0152】
図10(A)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2001、カメラ部2002、受像部2003、操作スイッチ2004、表示装置2005で構成される。本願発明は受像部2003、表示装置2005等に適用できる。
【0153】
図10(B)はヘッドマウントディスプレイであり、本体2101、表示装置2102、バンド部2103で構成される。本発明は表示装置2102に適用することができる。
【0154】
図10(C)は携帯電話であり、本体2201、音声出力部2202、音声入力部2203、表示装置2204、操作スイッチ2205、アンテナ2206で構成される。本願発明は音声出力部2202、音声入力部2203、表示装置2204等に適用することができる。
【0155】
図10(D)はビデオカメラであり、本体2301、表示装置2302、音声入力部2303、操作スイッチ2304、バッテリー2305、受像部2306で構成される。本願発明は表示装置2302、音声入力部2303、受像部2306に適用することができる。
【0156】
図10(E)はリア型プロジェクターであり、本体2401、光源2402、表示装置2403、ミラー(偏光ビームスプリッタ等)2404、2405、スクリーン2406で構成される。本発明は表示装置2403に適用することができる。
【0157】
図10(F)はフロント型プロジェクターであり、本体2501、光源2502、表示装置2503、光学系2504、スクリーン2505で構成される。本発明は表示装置2503に適用することができる。
【0158】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。
【0159】
【発明の効果】
本発明は、反射膜として誘電体多層膜を用い、材料、膜の厚さ、積層数等を適宜変更することによって、容易に反射率を90%以上とすることができ、広い範囲の電子機器の液晶表示パネルとして適用できる。また、本発明の構成を用いることで、配向膜を積層した状態であっても90〜100%未満の反射率を得ることができる。
【0160】
特に、本発明の反射型液晶LCDは、誘電体多層膜を反射膜として、その上に透明性導電膜からなる画素電極を備えた構成とすることで、高い開口率を実現することができる。
【0161】
また、反射膜である誘電体多層膜を誘電体として、透明性導電膜からなる画素電極と透明性導電膜からなる共通電極とで容易に補助容量を形成することができる。
【0162】
本発明により、従来にない明るく、視認性の良い表示の液晶パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成の一例を示す図(実施例1)
【図2】 本発明の構成の一例を示す図(実施例2、3)
【図3】 本実施例の作製工程の一例を示す図(実施例1)
【図4】 本実施例の作製工程の一例を示す図(実施例1)
【図5】 本発明の構成の一例を示す図(実施例4)
【図6】 本発明の構成の一例を示す図(実施例5)
【図7】 本発明の構成の一例を示す図(実施例7)
【図8】 本発明の構成の一例を示す図(実施例7)
【図9】 液晶パネルの外観図を示す図(実施例8)
【図10】 本発明の応用製品の一例を説明するための図
【図11】 従来例を示す図
【符号の説明】
110 基板
111 スイッチング素子(TFT)
112 層間絶縁膜
113 画素電極(透明性導電膜)
114 低屈折率誘電体膜
115 高屈折率誘電体膜
116 配向膜
117 液晶層
118 対向電極
119 対向基板
120 入射光
121 反射光[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a configuration of an electric device such as a personal computer or a word processor, and more particularly to a liquid crystal display device (LCD) provided in the electric device and a method for manufacturing a reflective film in the liquid crystal display device. Further, the present invention can be applied to an electro-optical device having a liquid crystal display device.
[0002]
In this specification, “semiconductor device” refers to all devices that function by using a semiconductor. Therefore, the liquid crystal display device and the electro-optical device are also included in the category of the semiconductor device. However, in the specification, terms such as a liquid crystal display device and an electro-optical device are used differently for easy distinction.
[0003]
[Prior art]
A reflection type liquid crystal display device is generally known. The reflective liquid crystal display device has an advantage that it consumes less power than a transmissive liquid crystal display device because it does not use a backlight. Note that the demand for reflective liquid crystal display devices is increasing as a direct-view display for mobile computers and video cameras.
[0004]
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a conventional configuration. In FIG. 11, between the substrate 10 and the counter substrate 17, a switching element 11 such as a thin film transistor, an interlayer insulating film 12, a pixel electrode 13, an alignment film 14, a liquid crystal layer 15, an alignment film 14, a counter electrode are arranged from the upper surface of the substrate 10. It is formed in the order of 16. Further, the incident light 20 is reflected by the pixel electrode, and reflected light 21 is generated. Since FIG. 11 is a schematic diagram, the entire structure is not shown, but a large number of switching elements and a large number of pixel electrodes are formed in a matrix on the surface of the substrate 10.
[0005]
The reflection-type liquid crystal display device uses an optical modulation action of liquid crystal to select a state in which incident light is reflected by the pixel electrode and output to the outside of the device, and a state in which incident light is not output to the outside of the device, By displaying bright and dark colors and combining them, image display is performed. Note that the pixel electrode is made of a metal material having high light reflectance such as aluminum and is electrically connected to a switching element such as a thin film transistor.
[0006]
When such a conventional configuration, that is, a configuration in which a pixel electrode made of a metal material having a high reflectance is used as a reflective film, the reflectance of light has a limit (for example, less than 92% with an aluminum electrode).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional reflective films (pixel electrodes made of a metal material) have insufficient light reflection and irregular reflection, and have a problem in brightness as a liquid crystal display device (particularly, a direct-view reflective liquid crystal panel).
[0008]
Further, conventionally, there has been a problem that the reflectance is lowered by forming an alignment film having a high refractive index on the reflective film (pixel electrode made of a metal material). For example, when an alignment film (refractive index 1.6) is provided on a vapor-deposited aluminum film (reflectance 91.6%), the calculated value is 87.4%, and the actual experimental result shows that the reflectivity is 85-86%. It had fallen to the extent. In addition, when silver is used as the metal material, the reflectance of the silver electrode is as high as 97.6%, but it is easily oxidized and difficult to use in the process.
[0009]
Accordingly, the invention disclosed in this specification solves the above problems and provides a structure of a novel liquid crystal display device including a reflective film that reflects incident light more efficiently than a conventional method and a manufacturing method thereof. The task is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The first configuration of the present invention disclosed in this specification is as follows.
A switching element on the substrate;
A pixel electrode made of a transparent conductive film connected to the switching element;
A liquid crystal display device having a reflective film made of a dielectric multilayer film provided in contact with the pixel electrode.
[0011]
Furthermore, the second configuration is:
A liquid crystal display device comprising a pixel electrode on a substrate, a switching element connected to the pixel electrode, and a reflective film,
The pixel electrode is composed of a transparent conductive film,
The liquid crystal display device is characterized in that the reflective film made of a dielectric multilayer film is provided below the pixel electrode.
[0012]
Furthermore, the third configuration is
A liquid crystal display device comprising a pixel electrode on a substrate, a switching element connected to the pixel electrode, and a reflective film,
A capacitor is connected to the switching element,
The capacitor includes a common electrode made of a transparent conductive film, a dielectric film on the common electrode, and the pixel electrode made of a transparent conductive film on the dielectric film,
The liquid crystal display device is characterized in that the reflective film made of a dielectric multilayer film is provided below the common electrode.
[0013]
In the third configuration, the dielectric film is made of a low refractive index dielectric material,
The common electrode and the pixel electrode are made of a conductive material having a high refractive index.
[0014]
In each of the above structures, the liquid crystal display device includes a pixel electrode in which liquid crystal is sealed between a pair of substrates and arranged in a matrix on one substrate, a thin film transistor connected to the pixel electrode, and a reflective film It is characterized by being a liquid crystal display device provided with.
[0015]
Furthermore, the fourth configuration is
Forming a switching element on the substrate;
A liquid crystal display device comprising: a step of forming a reflective film made of a dielectric multilayer film above the switching element; and a step of forming a pixel electrode made of a transparent conductive film on the reflective film. Is the method.
[0016]
Furthermore, the fifth configuration is
Forming a switching element on the substrate;
Forming an interlayer insulating film covering the switching element;
Forming a common electrode made of a transparent conductive film on the interlayer insulating film;
Forming a reflective film made of a dielectric multilayer film on the common electrode;
Forming a pixel electrode made of a transparent conductive film on the reflective film, and forming an auxiliary capacitor made of the pixel electrode, the dielectric multilayer film, and the common electrode. This is a manufacturing method.
[0017]
In the fourth configuration or the fifth configuration, the step of forming the dielectric multilayer film is a step of forming using a sputtering method or a vacuum evaporation method.
[0018]
Furthermore, the sixth configuration is
Liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a first transparent electrode on one substrate,
A liquid crystal display device comprising a second transparent electrode and a reflective film made of a dielectric multilayer film on the other substrate.
[0019]
In the sixth configuration, the first transparent electrode and the second transparent electrode are arranged in a stripe shape,
It is a liquid crystal display device of a simple matrix type drive system having a reflective film made of a dielectric multilayer film below the second transparent electrode.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the present invention.
[0021]
The liquid crystal display panel of the present invention includes a switching element 111, an interlayer insulating film 112, a dielectric multilayer film (114, 115), a pixel electrode 113, and an alignment film 116 on the substrate 110 between the substrate 110 and the counter substrate 119. A liquid crystal layer 117, an alignment film 116, and a counter electrode 118 are sequentially provided.
[0022]
The first feature of the present invention is that the reflective film for reflecting incident light is formed of a dielectric multilayer film. This dielectric multilayer film is formed by alternately laminating several to several tens of low refractive index dielectric films and high refractive index dielectric films. The dielectric multilayer film used as the reflective film of the present invention also functions as a protective film that prevents deterioration due to light. In addition, since the reflective film of the present invention, that is, the dielectric multilayer film, has an insulating property, it also functions as an interlayer insulating film.
[0023]
The material used for the reflective film is SiO as the low refractive index dielectric film 114. 2 , MgF 2 , Na Three AlF 6 Etc. can be used. An alignment film, acrylic, polyimide (refractive index: 1.5 to 1.6) can also be used as other low refractive index dielectric materials. Further, as the high refractive index dielectric film 115, TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O Five , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O Three , Al 2 O Three Etc. can be used. In addition, a transparent conductor film such as ITO (refractive index 1.98) can be used as another material having a high refractive index.
[0024]
However, in the present invention, since the dielectric multilayer film is used as the reflection film, it is necessary to adjust the film thickness of the dielectric multilayer film so as to be a λ / 4 film at the center wavelength of the required reflection wavelength band. . In this specification, the λ / 4 film refers to a film that satisfies the relationship of nd = λ / 4, where n is the refractive index, d is the film thickness, and λ is the center wavelength.
[0025]
For example, as a reflective film of the present invention, a low refractive index dielectric film (SiO 2 When the refractive index is 1.43), the film thickness range of the λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm) is 70 nm to 122 nm.
[0026]
In addition, as a reflective film of the present invention, a high refractive index dielectric film (TiO 2 When the refractive index is 2.2), the film thickness range of the λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm) is 45.5 nm to 79.5 nm.
[0027]
The dielectric multilayer film in which several layers of the low refractive index dielectric film and the high refractive index dielectric film are alternately laminated by adjusting the film thickness of the low refractive index dielectric film and the high refractive index dielectric film is Light is strengthened by the interference effect, the reflectance can be improved efficiently, and a wavelength region with a high reflectance can be obtained.
[0028]
As for the number of dielectric multilayer films, Table 1 shows the relationship between the number of dielectric multilayer films and the maximum reflectance when each dielectric multilayer film is a λ / 4 film. In the present specification, two layers having a lower refractive index dielectric film as a lower layer and a high refractive index dielectric film as an upper layer are referred to as one set.
[0029]
[Table 1]
Figure 0004021053
[0030]
From Table 1, it can be seen that the reflectance increases as the number of layers of the dielectric multilayer film increases. Therefore, when priority is given to the high reflectance, it is preferable to stack 3 sets (6 layers), preferably 4 sets (8 layers) or more.
[0031]
On the other hand, when giving priority to manufacturing cost and yield, it is preferable to reduce the number of layers as much as possible. In addition, in order to form a contact hole after forming the dielectric multilayer film, it is desirable to reduce the total thickness of the dielectric multilayer film in the process.
[0032]
Further, when a low refractive index dielectric material is used for the interlayer insulating film 112, the reflectance hardly changes regardless of the presence or absence of the low refractive index dielectric film 114 provided in contact with the interlayer insulating film 112. Results were also obtained. Therefore, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 201 covering the switching element is formed on the low refractive index dielectric film (SiO 2). 2 , Acrylic, polyimide, or the like), and the low-refractive-index dielectric film 202 is preferably omitted to reduce the number of layers.
[0033]
Note that the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1 as long as it uses a dielectric multilayer film as the reflective film. For example, a pixel electrode may be provided using a material having transparency and conductivity, and a dielectric multilayer film may be formed thereon. In that case, it is necessary to consider the film thickness of the dielectric multilayer film. . This is because voltage loss occurs depending on the thickness of the dielectric multilayer film (total film thickness of 2 μm or more), which affects the threshold characteristics, response speed, etc. of the liquid crystal. Therefore, as shown in FIG. 1, it is preferable that the reflective film that reflects incident light is formed of a dielectric multilayer film, and a pixel electrode is provided thereon using a material having transparency and conductivity. . In the case where the pixel electrode is provided on the dielectric multilayer film, there is no influence on the threshold characteristics, response speed, etc. of the liquid crystal even when the number of layers is, for example, 12 or more.
[0034]
The pixel electrodes 113 are arranged in a matrix via an interlayer insulating film 112 and a dielectric multilayer film, and are connected to a switching element 111 such as a thin film transistor. The pixel electrode is made of a material having sufficient transparency and conductivity, such as ITO (indium tin oxide) or SnO. 2 (Tin oxide) etc. Therefore, as shown in FIG. 2B, the number of layers can be reduced if the pixel electrode 215 (ITO: refractive index 1.98) is part of a reflective film that reflects incident light. Therefore, it is preferable. In this case, the thickness of the pixel electrode 215 is also adjusted in the range of 50.5 nm to 88.4 nm so as to be a λ / 4 film.
[0035]
In the present invention, it is easy to selectively set the reflection wavelength by appropriately changing the thickness and material of each dielectric film.
[0036]
Further, conventionally, it has been necessary to form a light-shielding film such as a black mask in the gap between the pixel electrodes to prevent light deterioration of the switching element. In the present invention, however, the dielectric provided below the gap between the pixel electrodes. The body multilayer film performs a reliable light shielding function against light from an oblique direction.
[0037]
Examples of the method for forming the dielectric multilayer film include a sputtering method and a vacuum deposition method, but the present invention is not particularly limited. In the present invention, it is desirable that the dielectric multilayer film provided on the interlayer insulating film or the pixel electrode is formed uniformly.
[0038]
FIG. 1 shows an example in which four sets of dielectric multilayer films are configured with a total of eight layers. In the configuration of FIG. 1, the same degree of reflectivity as that of a reflective electrode made of a conventional metal material was obtained. Therefore, if the material, film thickness, number of layers, etc. of the dielectric multilayer film are appropriately changed, for example, if a structure in which five or more sets (10 layers) of dielectric multilayer films are formed, a structure in which alignment films are stacked is used. In addition, there is little reflection loss, and a reflectance of 90% or more can be easily obtained.
[0039]
In the present invention, by providing the reflective film composed of the dielectric multilayer film, the light use efficiency can be improved as compared with the conventional configuration (the pixel electrode made of a metal material is a reflective film). In addition, it is possible to suppress a decrease in reflectance due to the alignment film, which has been a problem in the past. Using the present invention, a reflectance of 90% or more can be obtained.
[0040]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, an example of a process for manufacturing a pixel matrix circuit of a reflective LCD using the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, since this invention is a technique regarding a reflecting film, a switching element structure, for example, TFT structure itself is not limited to a present Example.
[0041]
First, a substrate 301 having an insulating surface is prepared. As the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or a semiconductor substrate can be used. In this example, a glass substrate was used. Next, a base film (not shown) is provided on the substrate. As the base film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film can be used with a thickness of 100 to 300 nm. In this embodiment, TEOS is used as a raw material, and a silicon oxide film is formed to a thickness of 200 nm. Note that the base film is not necessarily provided as long as the quartz substrate has sufficient flatness.
[0042]
Next, an active layer is formed on the substrate or the base film. The active layer may be formed of a crystalline semiconductor film (typically a crystalline silicon film) having a thickness of 20 to 100 nm (preferably 25 to 70 nm). The crystalline silicon film may be formed by any known means, for example, laser crystallization, thermal crystallization, etc. In this embodiment, a catalyst element (nickel) that promotes crystallization is used in the crystallization. It is added. This technique is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130652 and Japanese Patent Application No. 8-335152. Then, the crystalline silicon film was patterned by a normal photolithography process to obtain active layers 302 to 304 having a thickness of 50 nm. Although only three TFTs are described in this embodiment, in reality, one million or more TFTs are formed in the pixel matrix circuit.
[0043]
Next, a 150 nm thick silicon oxide film was formed as the gate insulating film 305. As the gate insulating film 305, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a stacked film thereof can be used with a thickness of 100 to 300 nm. After that, a film (not shown) containing aluminum as a main component is formed on the gate insulating film using a target containing 0.2 wt% scandium, and an island-shaped pattern that becomes a prototype of the gate electrode is formed by patterning. did.
[0044]
In this embodiment, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-13518 is used here. For details, refer to the publication.
[0045]
First, anodic oxidation was performed in a 3% oxalic acid aqueous solution while leaving the resist mask used for patterning on the island pattern. At this time, a formation current of 2 to 3 mV is passed using the platinum electrode as a cathode, and the ultimate voltage is 8V. Thus, porous anodic oxide films 306 to 308 were formed.
[0046]
Then, after removing the resist mask, anodization was performed in a solution obtained by neutralizing an ethylene glycol solution of 3% tartaric acid with aqueous ammonia. At this time, the formation current may be 5 to 6 mV, and the ultimate voltage may be 100V. Thus, dense anodic oxide films 309 to 311 were formed.
[0047]
The gate electrodes 312 to 314 are defined by the above process. In the pixel matrix circuit, gate lines for connecting the gate electrodes are formed for each line simultaneously with the formation of the gate electrodes. (Fig. 3 (A))
[0048]
Next, the gate insulating film 305 is etched using the anodic oxide films 306 to 311 and the gate electrodes 312 to 314 as masks. Etching is CF Four This was performed by a dry etching method using a gas. As a result, a gate insulating film having a shape as indicated by 315 to 317 was formed.
[0049]
Then, the anodic oxide films 306 to 308 are removed by etching, and impurity ions imparting one conductivity in this state are added by ion implantation or plasma doping. In this case, P (phosphorus) ions may be added if the pixel matrix circuit is composed of N-type TFTs, and B (boron) ions may be added if it is composed of P-type TFTs.
[0050]
Note that the impurity ion addition step is performed in two steps. The first is performed at a high acceleration voltage of about 80 keV, and is adjusted so that the peak of impurity ions comes under the end portions (protruding portions) of the gate insulating films 315 to 317. The second time is performed with a low acceleration voltage of about 5 keV, and adjustment is made so that impurity ions are not added under the end portions (protruding portions) of the gate insulating films 315 to 317.
[0051]
Thus, TFT source regions 318 to 320, drain regions 321 to 323, low-concentration impurity regions (also referred to as LDD regions) 324 to 326, and channel formation regions 327 to 329 were formed. (Fig. 3 (B))
[0052]
At this time, it is preferable to add impurity ions to the source / drain region to such an extent that a sheet resistance of 300 to 500 Ω / □ can be obtained. Further, the low concentration impurity region needs to be optimized in accordance with the performance of the TFT. Further, after the impurity ion addition step was completed, heat treatment was performed to activate the impurity ions.
[0053]
Next, a silicon oxide film having a thickness of 400 nm was formed as the first interlayer insulating film 330, and source electrodes 331 to 333 and drain electrodes 334 to 336 were formed thereon. (FIG. 3C) In addition to the silicon oxide film, silicon oxynitride or another insulating material can be used as the first interlayer insulating film.
[0054]
Note that in this specification, an element formed in the region indicated by 343 in FIG. 3C is referred to as a switching element (typically a TFT or an MIM element). Note that in this specification, the interlayer insulating film 337 and the pixel electrode formed later are not included in the configuration of the switching element.
[0055]
Next, a silicon oxide film is formed to a thickness of 0.5 to 1 μm as the second interlayer insulating film 337. In addition, as the second interlayer insulating film 337, a silicon oxynitride film, an organic resin film, or the like can be used. As the organic resin film, polyimide, polyamide, polyimide amide, acrylic, or the like can be used. In this example, an acrylic film was formed to a thickness of 1 μm. (Fig. 3 (D))
[0056]
Note that after the second interlayer insulating film 337 is formed, a planarization process such as CMP polishing may be performed. When performing the flattening process, the height of the remaining uneven part (the vertical distance between the top of the mountain and the bottom of the valley) should be within 10% of the thickness of the pixel electrode to be formed later. Is preferred. By performing the planarization treatment, the thickness of the dielectric multilayer film to be formed later can be made uniform.
[0057]
Then, a reflective film made of a dielectric multilayer film is formed on the second interlayer insulating film 337. The dielectric multilayer film 344 is formed by alternately stacking several to several tens of low refractive index dielectric films 341 and high refractive index dielectric films 342. Each film thickness must be adjusted so as to be a λ / 4 film at the center wavelength of the required reflection wavelength band.
[0058]
The material used for the dielectric multilayer film 344 is SiO as the low refractive index dielectric film 341. 2 , MgF 2 , Na Three AlF 6 Etc., and TiO as a high refractive index dielectric film 342 2 , ZrO 2 , Ta 2 O Five , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O Three , Al 2 O Three Etc. can be used. An alignment film, acrylic, polyimide (refractive index: 1.5 to 1.6) can also be used as other low refractive index dielectric materials. A transparent conductor film such as ITO (refractive index 1.98) can also be used.
[0059]
In this embodiment, the low refractive index dielectric film 341 is made of SiO. 2 (Refractive index 1.43), high refractive index dielectric film 342 as TiO 2 (Refractive index 2.2) was used.
[0060]
The film thickness of the dielectric multilayer film is adjusted so as to be a λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm). Low refractive index dielectric film (SiO2) that becomes a λ / 4 film in the visible light region 2 ) Is in the range of 70 nm to 122 nm. In addition, a high refractive index dielectric film (TiO2) that becomes a λ / 4 film in the visible light region. 2 ) Is in the range of 45.5 nm to 79.5 nm. By adjusting to such a film thickness, light in the required reflection wavelength band can be strengthened by the interference effect and reflected efficiently. In this embodiment, when the dielectric multilayer film is composed of two layers of a low-refractive index dielectric film 341 having a thickness of 70 nm and a high-refractive index dielectric film 342 having a thickness of 50 nm, a total of four sets are provided. It was composed of layers (960 nm). (Fig. 4 (A))
[0061]
Needless to say, it is not limited to the material and film thickness of each dielectric film, and the reflection wavelength can be selectively set by appropriately changing the film thickness and material of each dielectric film.
[0062]
In this example, since it is desirable that the dielectric multilayer film provided on the interlayer insulating film has a uniform film thickness, a vacuum deposition method which is a known method is used. The method for forming the dielectric multilayer film is not limited to this example, and other methods include sputtering.
[0063]
Next, the dielectric multilayer films 341 and 342 and the interlayer insulating film 337 are etched to form contact holes. In this example, the dielectric multilayer film was wet etched using a hydrogen fluoride solution diluted to 1/100 which is an acid solution. (Fig. 4 (B))
[0064]
A transparent conductive film, in this embodiment, an ITO film was formed to a thickness of 120 nm, and pixel electrodes 338 to 340 were formed by patterning. In this way, the state shown in FIG. 4C was obtained. Conventionally, it has been necessary to form a light-shielding film such as a black mask in the gap between the pixel electrodes. However, in this embodiment, this is not necessary, and a dielectric multilayer provided below the gap between the pixel electrodes. The film performs a reliable light shielding function against light from an oblique direction, and prevents light deterioration of the switching element.
[0065]
Next, the alignment film was formed by a known method, in this example, a coating method.
[0066]
The pixel matrix circuit was completed as described above. Actually, a drive circuit for driving the pixel TFT and the like are simultaneously formed on the same substrate. Such a substrate is usually called a TFT side substrate or an active matrix substrate. In this specification, the active matrix substrate is referred to as a first substrate.
[0067]
When the first substrate is completed, a counter substrate in which a counter electrode is formed on a transparent substrate (this substrate is referred to as a second substrate in this specification) is bonded, and a liquid crystal layer is sandwiched between them. To do. Thus, a reflective LCD is completed.
[0068]
This cell assembling step may be performed according to a known method. It is also possible to disperse a dichroic dye in the liquid crystal layer or provide a color filter on the counter substrate. The type of the liquid crystal layer, the presence / absence of the color filter, and the like vary depending on the mode in which the liquid crystal is driven, so that the practitioner may determine as appropriate.
[0069]
A reflective LCD obtained by the above manufacturing process is shown in FIG. FIG. 1 is a simplified cross-sectional view of this embodiment.
[0070]
The liquid crystal display panel manufactured in this example includes a switching element 111, an interlayer insulating film 112, a pixel electrode 113, a low refractive index dielectric film 114, a high height on the substrate 110 between the substrate 110 and the counter substrate 119. A refractive index dielectric film 115, an alignment film 116, a liquid crystal layer 117, an alignment film 116, and a counter electrode 118 are sequentially provided.
[0071]
1 corresponds to FIGS. 3 and 4, the interlayer insulating film in FIG. 1 corresponds to the second interlayer insulating film 337 in FIG. 3, and the pixel electrode 113 in FIG. 1 corresponds to the pixel electrodes 338 to 340 in FIG. 1, and the low refractive index dielectric film 114 in FIG. 1 corresponds to 341 in FIG. 3, and the high refractive index dielectric film 115 in FIG. 342.
[0072]
In this example (dielectric multilayer film + alignment film), the same reflectivity (80 to 90%) as that of the conventional (metal thin film + alignment film) was obtained. As described above, this example shows that a dielectric multilayer film can be sufficiently used as a reflective film instead of a metal thin film. Therefore, if the number of layers, material, film thickness, etc. of the dielectric multilayer film in this embodiment are appropriately changed, the reflectance can be improved as compared with the conventional case. For example, if the number of dielectric multilayer films is 5 sets (10 layers), 93.6% (see Table 1) is calculated, and if 6 sets (12 layers) are calculated, 97.1% is calculated. It should be noted that it is easy to increase the number of layers of the dielectric multilayer film in the configuration of this embodiment.
[0073]
Although not shown in this embodiment, a color filter may be arranged between the counter substrate and the counter electrode.
[0074]
[Example 2]
In the manufacturing process shown in Example 1, an example in which a dielectric multilayer film composed of eight layers was formed was shown. In this embodiment, an example in which a dielectric multilayer film composed of seven layers is formed as the second interlayer insulating film 337 using a low refractive index dielectric material will be described below with reference to FIG. Since the process up to the middle (FIG. 3C) is the same as the manufacturing process of the reflective LCD shown in Embodiment 1, only different points will be described here.
[0075]
First, the structure shown in FIG. 3C is obtained using the same method as the manufacturing process of Example 1. Next, however, a low refractive index dielectric material is used as the second interlayer insulating film 337. In this embodiment, an acrylic film having a thickness of 1 μm is formed as the interlayer insulating film 201.
[0076]
If a dielectric multilayer film to be formed later can be used as an insulator, a structure in which planarization processing such as CMP is performed and the film thickness of the interlayer insulating film 201 is thinned is particularly in contact holes. This is preferable because it can be easily formed.
[0077]
In this embodiment, a high refractive index dielectric film (ZrO) is formed on the interlayer insulating film 201. 2 : Film thickness 50 nm). Then, a low refractive index dielectric film (SiO 2 : Film thickness 70 nm) 202 and high refractive index dielectric film 203 (ZrO 2 : Film thickness 50 nm), a total of 6 layers (720 nm) were formed. The thickness of each dielectric film is adjusted so that a λ / 4 film is obtained in the visible light region (400 nm <λ <700 nm).
[0078]
In this embodiment, the low refractive index dielectric film 202 is made of SiO. 2 (Refractive index 1.43, film thickness range is 70 nm to 122 nm), high refractive index dielectric film 201 as ZrO 2 (Refractive index 2.04, film thickness range 49 nm to 85.8 nm) was used.
[0079]
This example (SiO 2 MgF as a low refractive index dielectric material other than 2 , Na Three AlF 6 , Alignment film, acrylic, or polyimide (refractive index: 1.5 to 1.6) can also be used. In addition, this example (ZrO 2 ) As a high refractive index dielectric material other than 2 , Ta 2 O Five , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O Three , Al 2 O Three Etc. can be used.
[0080]
Then, contact holes were formed in the same manner as in Example 1 to form pixel electrodes 205 made of a transparent conductive film. The interlayer insulating film 201 in this embodiment has a low refractive index. Accordingly, substantially the same reflectivity as in the case where four pairs of low refractive index dielectric films and high refractive index dielectric films are formed (Example 1) can be obtained.
[0081]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, an alignment film 206 was formed, and a first substrate was manufactured. (Fig. 2 (A))
[0082]
By adopting such a configuration, the number of dielectric multilayer films and the total film thickness were reduced, and contact holes could be easily formed as compared with Example 1.
[0083]
Example 3
In the manufacturing process shown in Example 1, an example in which a dielectric multilayer film composed of eight layers was formed was shown. In this embodiment, an example in which a seven-layer dielectric multilayer film is formed and a pixel electrode is formed thereon as a material having a high refractive index will be described below with reference to FIG. Since the process up to the middle (FIG. 3C) is the same as the manufacturing process of the reflective LCD shown in Embodiment 1, only different points will be described here.
[0084]
First, the structure shown in FIG. 3C is obtained using the same method as the manufacturing process of Example 1.
[0085]
Next, three pairs of a low refractive index dielectric film 212 and a high refractive index dielectric film 213 are formed on the second interlayer insulating film 337, for a total of six layers, and a low refractive index dielectric film is formed thereon. One layer was formed to form a dielectric multilayer film 214 (seven layers).
[0086]
In this embodiment, a low refractive index dielectric film (SiO 2 : 70 nm film thickness) and high refractive index dielectric film (TiO) 2 : Film thickness 50 nm), a total of 6 layers were formed, but it goes without saying that the present invention is not limited to the material, film thickness, number of layers, etc. However, in order to obtain the reflectance efficiently, it is preferable to adjust the thickness of each dielectric film so that the film becomes a λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm).
[0087]
Then, contact holes were formed in the same manner as in Example 1 to form pixel electrodes 215 (film thickness 60 nm) made of a transparent conductive film having a high refractive index. Since the transparent conductive film in this example is used as a part of the reflective film, the film thickness of the pixel electrode is 50.5 nm to 88 so that the film becomes a λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm). It is preferable to adjust within a range of 4 nm. With such a film thickness, substantially the same reflectivity as that obtained when four pairs of low refractive index dielectric films and high refractive index dielectric films are formed (Example 1) can be obtained. Can do.
[0088]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, an alignment film 216 was formed, and a first substrate was manufactured. (Fig. 2 (B))
[0089]
By adopting such a configuration, the number of dielectric multilayer films and the total film thickness were reduced, and contact holes could be easily formed as compared with Example 1.
[0090]
It should be noted that it is easy to combine the present embodiment with the second embodiment to further reduce the number of layers. In this case, the interlayer insulating film, the six-layer dielectric multilayer film 214, and the pixel electrode 215 can obtain the same reflectance as that of the first embodiment.
[0091]
Example 4
In the manufacturing process shown in Example 1, an example in which a dielectric multilayer film composed of eight layers was formed was shown. In this embodiment, an example in which an auxiliary capacitor is formed using a pixel electrode and a dielectric multilayer film will be described below with reference to FIG. Since the process up to the middle (FIG. 3C) is the same as the manufacturing process of the reflective LCD shown in Embodiment 1, only different points will be described here.
[0092]
First, the structure shown in FIG. 3C is obtained using the same method as the manufacturing process of Example 1.
[0093]
Next, three pairs of low refractive index dielectric film 501 and high refractive index dielectric film 502 are formed on the interlayer insulating film, for a total of six layers, and one low refractive index dielectric film is formed thereon. Then, the dielectric multilayer film 500 was formed.
[0094]
In this embodiment, next, a common electrode 503 (first transparent conductive film) made of a material having a high refractive index is formed and patterned. Further, one layer of a low refractive index dielectric film is formed. Then, a contact hole was formed, a second transparent conductive film made of a material having a high refractive index was formed again, and patterning was performed to form a pixel electrode 504. Note that the common electrode 503 made of the first transparent conductive film is connected to a common wiring.
[0095]
However, the film thickness of the common electrode 503 (first transparent conductive film) and the film thickness of the pixel electrode (second transparent conductive film) 504 are used as part of the reflective film, so that the visible light region (400 nm) is used. It is preferable to adjust in the range of 50.5 to 88.4 nm so as to be a λ / 4 film at <λ <700 nm). By setting such a film thickness, the reflectivity is substantially 93.6% (calculated) which is substantially the same as the case where five sets of low refractive index dielectric films and high refractive index dielectric films are formed. Can be obtained.
[0096]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, an alignment film 506 was formed, and a first substrate was manufactured. (Fig. 5)
[0097]
With the configuration illustrated in FIG. 5, the auxiliary capacitor 505 includes the common electrode (first transparent conductive film) 503, the low refractive index dielectric film 501, and the pixel electrode (second transparent conductive film) 504. Could be formed. As this auxiliary capacity, a practically sufficient capacity could be obtained.
[0098]
It is easy to combine the present embodiment with the second embodiment or the third embodiment.
[0099]
Example 5
In the manufacturing process shown in Example 4, an example in which an auxiliary capacitor is formed using a pixel electrode and a dielectric multilayer film is shown. In this embodiment, an example in which the auxiliary capacitor 605 is formed using the pixel electrode 604, the low refractive index dielectric film 601 and the common electrode 602 made of a transparent conductive film (capacitor configuration 1 in FIG. 6A). This will be described below. Since the process up to the middle (FIG. 3C) is the same as the manufacturing process of the reflective LCD shown in Embodiment 1, only different points will be described here.
[0100]
First, the structure shown in FIG. 3C is obtained using the same method as the manufacturing process of Example 1.
[0101]
Next, a film made of a first transparent conductive film, for example, an ITO film is formed and patterned to obtain the common electrode 602, and then the low refractive index dielectric film 601 is formed to cover the common electrode. . This process is repeated twice to form a reflective film.
[0102]
Next, contact holes were formed. In the configuration of this embodiment, only the interlayer insulating film and the low-refractive index dielectric film 601 are laminated in the contact hole forming region. When the low-refractive index dielectric film is made of the same material, etching is relatively easy. Can be done.
[0103]
Next, a second transparent conductive film made of a material having a high refractive index was formed and patterned to form a pixel electrode 604. Note that the common electrode 602 is connected to a common wiring.
[0104]
However, the thickness of the common electrode 602 (first transparent conductive film) and the thickness of the pixel electrode (second transparent conductive film) 604 are used as part of the reflective film, so that the visible light region (400 nm) is used. It is preferable to adjust in the range of 50.5 to 88.4 nm so as to be a λ / 4 film at <λ <700 nm.
[0105]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, an alignment film 606 was formed, and a first substrate was manufactured. (Fig. 6 (A))
[0106]
With the configuration illustrated in FIG. 6A, the auxiliary capacitor 605 can be formed using the common electrode 602, the low refractive index dielectric film 601, and the pixel electrode 604. Note that the common electrode 602 forms a capacitance even in the floating state. Accordingly, a capacitance is also formed between the common electrodes 602 sandwiching the low refractive index dielectric film 601 therebetween. Note that the auxiliary capacitor 605 can be freely designed by appropriately changing the material, the thickness of the film, the number of stacked layers, and the like.
[0107]
It is easy to combine the present embodiment with the second embodiment or the third embodiment.
[0108]
Example 6
In the manufacturing process shown in Example 5, an example in which an auxiliary capacitor is formed using a pixel electrode, a low refractive index dielectric film, and a common electrode made of a transparent conductive film is shown. In this embodiment, an example in which a larger auxiliary capacitor is formed (capacitor configuration 2 in FIG. 6B) will be described below. Since the process up to the middle (FIG. 3C) is the same as the manufacturing process of the reflective LCD shown in Embodiment 1, only different points will be described here.
[0109]
First, the structure shown in FIG. 3C is obtained using the same method as the manufacturing process of Example 1.
[0110]
Next, a film made of the first transparent conductive film, for example, an ITO film is formed and patterned to obtain the common electrode 612, and then the low-refractive-index dielectric film 611 is formed to cover the common electrode 612. To do.
[0111]
Next, a first contact hole is formed, a capacitor electrode 613 made of a transparent conductive film is formed, and connected to the drain electrode of the switching element.
[0112]
Thereafter, a low refractive index dielectric film 611 is formed to cover the capacitor electrode 613. Then, a film made of the first transparent conductive film, for example, an ITO film is formed again and patterned to obtain the common electrode 612. Then, the low refractive index dielectric film 611 is formed to cover the common electrode. To do.
[0113]
Next, a second contact hole is formed, and a pixel electrode 614 made of a transparent conductive film is formed by patterning and connected to the capacitor electrode 613.
[0114]
Note that the common electrode 612 was connected to a common wiring. However, it is not necessary to connect all the common electrodes, and it is desirable to connect as appropriate.
[0115]
The structure obtained by the above steps is that an auxiliary capacitor including a pixel electrode 614, a low refractive index dielectric film 611, and a common electrode 612, a capacitive electrode 613, and a low refractive index dielectric film 611 A storage capacitor composed of the common electrode 612 can be formed.
[0116]
As described above, since the auxiliary capacity can be increased without reducing the aperture ratio, this embodiment is particularly effective for a projector apparatus using a small high-definition panel.
[0117]
Example 7
In this embodiment, an example in which a TFT having a structure different from the TFT shown in Embodiment 1 is used as a semiconductor element for performing active matrix driving will be described. The TFT having the structure described in this embodiment can be easily applied to Embodiments 2 to 6.
[0118]
In Examples 1 to 6, a typical top gate type TFT, which is a coplanar type TFT, is described as an example, but a bottom gate type TFT may be used. FIG. 7 shows an example using an inverted staggered TFT, which is a typical example of a bottom gate TFT.
[0119]
In FIG. 7, reference numeral 701 denotes a glass substrate, 702 and 703 are gate electrodes, 704 is a gate insulating film, and 705 and 706 are active layers. The active layers 705 and 706 are composed of silicon films to which impurities are not intentionally added.
[0120]
Reference numerals 707 and 708 denote source electrodes, reference numerals 709 and 710 denote drain electrodes, and reference numerals 711 and 712 denote silicon nitride films serving as channel stoppers (or etching stoppers). That is, in the active layers 705 and 706, a region located under the channel stoppers 711 and 712 substantially functions as a channel formation region.
[0121]
The above is the basic structure of the inverted staggered TFT.
[0122]
In this embodiment, such an inverted stagger type is covered and flattened with an interlayer insulating film 713 made of an organic resin film, and a dielectric multilayer film 716 (low refractive index dielectric film 717, of the present invention is formed on the interlayer insulating film. A high refractive index dielectric film 718) is formed, pixel electrodes 714 and 715 are formed thereon, and an alignment film 719 is formed.
[0123]
Next, an example in which an insulated gate field effect transistor (IGFET) is formed as the semiconductor element of the present invention will be described. The IGFET is also called a MOSFET and refers to a transistor formed on a silicon wafer.
[0124]
In FIG. 8, 801 is a glass substrate, 802 and 803 are source regions, and 804 and 805 are drain regions. The source / drain regions can be formed by adding impurities by ion implantation and thermally diffusing. Note that reference numeral 806 denotes an element isolation oxide, which can be formed using a normal LOCOS technique.
[0125]
Next, 807 is a gate insulating film, 808 and 809 are gate electrodes, 810 is a first interlayer insulating film, 811 and 812 are source electrodes, and 813 and 814 are drain electrodes. A dielectric interlayer film 818 (low refractive index dielectric film 819, high refractive index dielectric film 820) of the present invention is formed on the flat surface with a second interlayer insulating film 815, and a pixel electrode is formed. 816 and 817 are formed. Then, an alignment film 821 is formed.
[0126]
In addition to the IGFET, top gate type, or bottom gate type TFT shown in this embodiment, the present invention can be applied to an active matrix display using a thin film diode, an MIM element, a varistor element, or the like.
[0127]
As described above, as shown in this embodiment, the present invention can be applied to a reflection type LCD using semiconductor elements having any structure.
[0128]
[Example 8] An example in which an AMLCD is configured using a first substrate (element formation side substrate) including the configuration shown in Examples 1 to 7 will be described. Here, the appearance of the AMLCD of this embodiment is shown in FIG.
[0129]
In FIG. 9A, reference numeral 901 denotes an active matrix substrate, on which a pixel matrix circuit 902, a source side driver circuit 903, and a gate side driver circuit 904 are formed. The drive circuit is preferably composed of a CMOS circuit in which an N-type TFT and a P-type TFT are complementarily combined. Reference numeral 905 denotes a counter substrate.
[0130]
In the AMLCD shown in FIG. 9A, an active matrix substrate 901 and a counter substrate 905 are bonded with their end surfaces aligned. However, a part of the counter substrate 905 is removed, and an FPC (flexible printed circuit) 906 is connected to the exposed active matrix substrate. The FPC 906 transmits an external signal into the circuit.
[0131]
Further, IC chips 907 and 908 are attached using a surface to which the FPC 906 is attached. These IC chips are configured by forming various circuits on a silicon substrate, such as a video signal processing circuit, a timing pulse generation circuit, a γ correction circuit, a memory circuit, and an arithmetic circuit. Although two pieces are attached in FIG. 9A, one piece or a plurality of pieces may be provided.
[0132]
Further, a configuration as shown in FIG. 9B, the same portions as those in FIG. 9A are denoted by the same reference numerals. Here, an example is shown in which the signal processing performed by the IC chip in FIG. 9A is performed by a logic circuit 909 formed of TFTs on the same substrate. In this case, the logic circuit 909 is also configured based on a CMOS circuit in the same manner as the drive circuits 903 and 904.
[0133]
Further, color display may be performed using a color filter, or the liquid crystal may be driven in an ECB (electric field control birefringence) mode, a GH (guest host) mode, or the like, and the color filter may be used.
[0134]
Example 10
The configuration of the present invention can be applied to various other electro-optical devices and semiconductor circuits in addition to AMLCDs. As electro-optical devices other than the above AMLCDs, simple matrix type liquid crystal display devices and EL (electroluminescence) devices can be used. ) Display devices, image sensors, etc.
[0135]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal display device will be described below.
[0136]
Note that a general simple matrix liquid crystal display device has a structure in which a substrate having an X-direction stripe electrode and a substrate having a Y-direction stripe electrode sandwich a liquid crystal layer. In the simple matrix, the voltage is directly applied to the liquid crystal by the opposing XY electrodes.
[0137]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an STN reflective liquid crystal panel is shown. On the glass substrate (first substrate), a light reflection film made of a dielectric multilayer film, a first transparent electrode in the X-direction stripe shape, and an alignment film are provided. In this embodiment, the light reflecting film made of a dielectric multilayer film is provided below the transparent electrode, but is not particularly limited. On the other glass substrate (second substrate), a second transparent electrode in the Y direction and an alignment film are provided. The two glass substrates face each other with the surface on which the alignment film of the glass substrate is provided facing each other, and the gap between the glass substrates is secured by a cell gap holding member, and STN liquid crystal is sealed in the gap between the substrates. .
[0138]
Hereinafter, a method for manufacturing the reflective liquid crystal panel of this example will be described. First, a light reflecting film made of a dielectric multilayer film is formed on a first glass substrate.
[0139]
The material used for the reflective film is SiO as a low refractive index dielectric film. 2 , MgF 2 , Na Three AlF 6 Etc. can be used. An alignment film, acrylic, polyimide (refractive index: 1.5 to 1.6) can also be used as other low refractive index dielectric materials. Also, TiO as a high refractive index dielectric film 2 , ZrO 2 , Ta 2 O Five , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O Three , Al 2 O Three Etc. can be used. In addition, a transparent conductor film such as ITO (refractive index 1.98) can be used as another material having a high refractive index.
[0140]
In this embodiment, as the low refractive index dielectric film, SiO 2 (Refractive index 1.43), TiO as a high refractive index dielectric film 2 (Refractive index 2.2) was used.
[0141]
However, the film thickness of the dielectric multilayer film is adjusted so as to be a λ / 4 film in the visible light region (400 nm <λ <700 nm). Low refractive index dielectric film (SiO2) that becomes a λ / 4 film in the visible light region 2 ) Is in the range of 70 nm to 122 nm. In addition, a high refractive index dielectric film (TiO2) that becomes a λ / 4 film in the visible light region. 2 ) Is in the range of 45.5 nm to 79.5 nm. By adjusting to such a film thickness, light in the required reflection wavelength band can be strengthened by the interference effect and reflected efficiently. In this example, when the dielectric multilayer film is composed of two layers of a low-refractive index dielectric film having a film thickness of 70 nm and a high-refractive index dielectric film having a film thickness of 50 nm, four groups, a total of eight layers ( 960 nm).
[0142]
Next, a first transparent electrode is formed. In this embodiment, an ITO film is formed to a thickness of 100 nm and patterned to form a striped transparent electrode. The transparent electrode has a structure extending in a direction perpendicular to the paper surface.
[0143]
Next, an alignment film is formed. A polyimide-based vertical alignment film is used as the alignment film material. This polyimide vertical alignment film is formed on the first substrate by spin coating, flexographic printing, or screen printing.
[0144]
Then, processing for the other glass substrate (second substrate) will be described. A color filter is formed on the second substrate, and then a protective film made of an acrylic resin or an epoxy resin is formed on the color filter. In this embodiment, the protective film is formed of an acrylic resin having a thickness of 1 μm.
[0145]
Next, ITO (Indium Tin Oxide) and SnO 2 A second transparent electrode made of a transparent conductive film such as (tin oxide) is formed. In this example, an ITO film was formed by sputtering and patterned to form a striped second transparent electrode. Then, an alignment film made of a polyimide-based vertical alignment film is formed.
[0146]
Next, a rubbing process is performed on each of the alignment films provided on the first substrate and the second substrate. The rubbing direction is one diagonal direction of the substrate, and the rubbing direction of the alignment film is orthogonal to the first substrate and the second substrate facing each other.
[0147]
Next, a cell gap material is formed on one of the pair of substrates, and a sealing material for bonding the substrates is applied. In this example, a sealing material made of an ultraviolet curable resin was applied to the peripheral portion on the second substrate side leaving the liquid crystal injection port. Then, the first substrate and the second substrate are made to face each other, the cell gap is pressed constant, and in this state, ultraviolet rays are irradiated to cure the sealing material.
[0148]
Next, liquid crystal is injected from the liquid crystal injection port. Thereafter, a sealant is applied to the liquid crystal injection port, and the sealant is cured by irradiating with ultraviolet rays to completely seal the liquid crystal in the cell. A retardation plate, a polarizer, and a forward scattering plate were provided on the back surface of the second substrate. Through the above steps, a full color STN liquid crystal panel was completed.
[0149]
Note that it is needless to say that the structure and the manufacturing process of this embodiment are not limited as long as the liquid crystal display device is a simple matrix type drive system having at least a reflective film made of a dielectric multilayer film and having a transparent electrode.
[0150]
Example 10
The AMLCD shown in the eighth embodiment is used as a display for various electronic devices. Note that the electronic device described in this embodiment is defined as a product on which an active matrix liquid crystal display device is mounted.
[0151]
Examples of such electronic devices include a video camera, a still camera, a projector, a projection TV, a head mounted display, a car navigation, a personal computer (including a notebook type), a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, etc.). . An example of them is shown in FIG.
[0152]
FIG. 10A illustrates a mobile computer, which includes a main body 2001, a camera unit 2002, an image receiving unit 2003, an operation switch 2004, and a display device 2005. The present invention can be applied to the image receiving unit 2003, the display device 2005, and the like.
[0153]
FIG. 10B illustrates a head mounted display, which includes a main body 2101, a display device 2102, and a band portion 2103. The present invention can be applied to the display device 2102.
[0154]
FIG. 10C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2201, an audio output unit 2202, an audio input unit 2203, a display device 2204, operation switches 2205, and an antenna 2206. The present invention can be applied to the audio output unit 2202, the audio input unit 2203, the display device 2204, and the like.
[0155]
FIG. 10D illustrates a video camera, which includes a main body 2301, a display device 2302, an audio input portion 2303, operation switches 2304, a battery 2305, and an image receiving portion 2306. The present invention can be applied to the display device 2302, the audio input unit 2303, and the image receiving unit 2306.
[0156]
FIG. 10E illustrates a rear projector, which includes a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403, mirrors (such as a polarizing beam splitter) 2404 and 2405, and a screen 2406. The present invention can be applied to the display device 2403.
[0157]
FIG. 10F illustrates a front projector, which includes a main body 2501, a light source 2502, a display device 2503, an optical system 2504, and a screen 2505. The present invention can be applied to the display device 2503.
[0158]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. In addition, it can also be used for electric billboards, advertising announcement displays, and the like.
[0159]
【The invention's effect】
In the present invention, a dielectric multilayer film is used as a reflective film, and the reflectivity can be easily increased to 90% or more by appropriately changing the material, the thickness of the film, the number of stacked layers, etc. It can be applied as a liquid crystal display panel. Further, by using the structure of the present invention, a reflectance of 90 to less than 100% can be obtained even in a state where alignment films are stacked.
[0160]
In particular, the reflective liquid crystal LCD of the present invention can achieve a high aperture ratio by using a dielectric multilayer film as a reflective film and a pixel electrode made of a transparent conductive film thereon.
[0161]
Further, an auxiliary capacitor can be easily formed with a pixel electrode made of a transparent conductive film and a common electrode made of a transparent conductive film, using the dielectric multilayer film as a reflective film as a dielectric.
[0162]
According to the present invention, an unprecedented bright liquid crystal panel with good visibility can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Example 1).
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Examples 2 and 3).
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing process of this example (Example 1).
FIG. 4 is a diagram showing an example of a manufacturing process of this example (Example 1).
FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Example 4).
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Example 5).
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Example 7).
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention (Example 7).
FIG. 9 is a diagram showing an external view of a liquid crystal panel (Example 8)
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of an applied product of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional example
[Explanation of symbols]
110 substrates
111 Switching element (TFT)
112 Interlayer insulation film
113 Pixel electrode (transparent conductive film)
114 Low Refractive Index Dielectric Film
115 High Refractive Index Dielectric Film
116 Alignment film
117 Liquid crystal layer
118 Counter electrode
119 Counter substrate
120 Incident light
121 Reflected light

Claims (12)

基板上に形成されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子上の誘電体多層膜からなる反射膜と、
前記反射膜上に形成され、前記スイッチング素子に電気的に接続された透明性導電膜からなる画素電極とを有し、
前記反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜を交互に積層し、かつ、前記画素電極に前記低屈折率誘電体膜が接するように構成され
前記低屈折率誘電体膜と前記高屈折率誘電体膜のそれぞれの屈折率n、膜厚dは、可視光の波長帯の中心波長をλとすると、nd=λ/4を満たし、
前記画素電極は、前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有するITOであり、前記画素電極の膜厚は50.5nm〜88.4nmであることを特徴とする半導体装置。
A switching element formed on the substrate;
A reflective film comprising a dielectric multilayer film on the switching element ;
A pixel electrode made of a transparent conductive film formed on the reflective film and electrically connected to the switching element ;
The reflective film is configured such that a low refractive index dielectric film and a high refractive index dielectric film are alternately stacked , and the low refractive index dielectric film is in contact with the pixel electrode ,
The refractive index n and film thickness d of the low refractive index dielectric film and the high refractive index dielectric film satisfy nd = λ / 4, where λ is the center wavelength of the visible light wavelength band,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pixel electrode is made of ITO having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the film thickness of the pixel electrode is 50.5 to 88.4 nm .
基板上に形成されたスイッチング素子と、A switching element formed on the substrate;
前記スイッチング素子上の誘電体多層膜からなる反射膜と、A reflective film comprising a dielectric multilayer film on the switching element;
前記反射膜上に形成された透明性導電膜からなる共通電極と、A common electrode made of a transparent conductive film formed on the reflective film;
前記共通電極上に形成された低屈折率誘電体膜と、A low refractive index dielectric film formed on the common electrode;
前記低屈折率誘電体膜上に接して形成され、前記スイッチング素子に電気的に接続された透明性導電膜からなる画素電極とを有し、A pixel electrode made of a transparent conductive film formed on and in contact with the low refractive index dielectric film and electrically connected to the switching element;
前記反射膜は、前記低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とを交互に積層して構成され、  The reflective film is configured by alternately laminating the low refractive index dielectric film and the high refractive index dielectric film,
前記低屈折率誘電体膜と前記高屈折率誘電体膜のそれぞれの屈折率n、膜厚dは、可視光の波長帯の中心波長をλとすると、nd=λ/4を満たし、The refractive index n and film thickness d of the low refractive index dielectric film and the high refractive index dielectric film satisfy nd = λ / 4, where λ is the center wavelength of the visible light wavelength band,
前記共通電極及び前記画素電極は、前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有するITOであり、前記画素電極の膜厚は50.5nm〜88.4nmであることを特徴とする半導体装置。The common electrode and the pixel electrode are made of ITO having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the film thickness of the pixel electrode is 50.5 nm to 88.4 nm. .
請求項1又は2において、前記低屈折率誘電体膜として、SiO、MgF、NaAlF、アクリル、ポリイミドから選ばれた材料が用いられ、
前記高屈折率誘電体膜として、TiO、ZrO、Ta、ZnS、ZnSe、ZnTe、Si、Ge、Y、Alから選ばれた材料が用いられていることを特徴とする半導体装置。
In Claim 1 or 2, a material selected from SiO 2 , MgF 2 , Na 3 AlF 6 , acrylic and polyimide is used as the low refractive index dielectric film,
As the high refractive index dielectric film, a material selected from TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , ZnS, ZnSe, ZnTe, Si, Ge, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 is used . A semiconductor device characterized by the above.
基板上に形成されたスイッチング素子と、A switching element formed on the substrate;
前記スイッチング素子上の誘電体多層膜からなる反射膜と、A reflective film comprising a dielectric multilayer film on the switching element;
前記反射膜上に形成され、前記スイッチング素子に電気的に接続された透明性導電膜からなる画素電極とを有し、A pixel electrode made of a transparent conductive film formed on the reflective film and electrically connected to the switching element;
前記反射膜は、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜を交互に積層し、かつ、前記画素電極に低屈折率誘電体膜が接するように構成され、The reflective film is configured such that a low refractive index dielectric film and a high refractive index dielectric film are alternately stacked, and the low refractive index dielectric film is in contact with the pixel electrode,
前記低屈折率誘電体膜の膜厚は70nm〜122nmであり、前記高屈折率誘電体膜の膜厚は45.5nm〜79.5nmであり、前記低屈折率誘電体膜はSiOThe low refractive index dielectric film has a thickness of 70 nm to 122 nm, the high refractive index dielectric film has a thickness of 45.5 nm to 79.5 nm, and the low refractive index dielectric film is made of SiO. 2 であり、前記高屈折率誘電体膜はTiOThe high refractive index dielectric film is TiO. 2 であり、And
前記画素電極は、前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有するITOであり、前記画素電極の膜厚は50.5nm〜88.4nmであることを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pixel electrode is made of ITO having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the film thickness of the pixel electrode is 50.5 to 88.4 nm.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、前記誘電体多層膜は、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて形成されることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the dielectric multilayer film is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method. 基板上に形成されたスイッチング素子と、A switching element formed on the substrate;
前記スイッチング素子上の多層膜からなる反射膜と、A reflective film composed of a multilayer film on the switching element;
前記反射膜上に形成され、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1の透明性導電膜からなる画素電極とを有し、A pixel electrode made of a first transparent conductive film formed on the reflective film and electrically connected to the switching element;
前記反射膜は、低屈折率誘電体膜と前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有する第2の透明性導電膜とを交互に積層し、かつ、前記画素電極に前記低屈折率誘電体膜が接するように構成され、The reflective film is formed by alternately laminating a low refractive index dielectric film and a second transparent conductive film having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the pixel electrode has the low refractive index. The dielectric film is configured to contact,
前記低屈折率誘電体膜と、前記第2の透明性導電膜のそれぞれの屈折率n、膜厚dは、可視光の波長帯の中心波長をλとすると、nd=λ/4を満たし、The refractive index n and film thickness d of the low refractive index dielectric film and the second transparent conductive film satisfy nd = λ / 4, where λ is the center wavelength of the visible light wavelength band,
前記画素電極は、前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有するITOであり、前記画素電極の膜厚は50.5nm〜88.4nmであることを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pixel electrode is made of ITO having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the film thickness of the pixel electrode is 50.5 to 88.4 nm.
基板上に形成されたスイッチング素子と、A switching element formed on the substrate;
前記スイッチング素子上の多層膜からなる反射膜と、A reflective film composed of a multilayer film on the switching element;
前記反射膜上に形成され、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1の透明性導電膜からなる画素電極とを有し、A pixel electrode made of a first transparent conductive film formed on the reflective film and electrically connected to the switching element;
前記反射膜は、低屈折率誘電体膜と前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有する第2の透明性導電膜とを交互に積層し、かつ、前記画素電極に前記低屈折率誘電体膜が接するように構成され、  The reflective film is formed by alternately laminating a low refractive index dielectric film and a second transparent conductive film having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the pixel electrode has the low refractive index. The dielectric film is configured to contact,
前記低屈折率誘電体膜の屈折率n、膜厚dは、可視光の波長帯の中心波長をλとすると、nd=λ/4を満たし、The refractive index n and film thickness d of the low refractive index dielectric film satisfy nd = λ / 4, where λ is the center wavelength of the visible light wavelength band,
前記画素電極は、前記低屈折率誘電体膜よりも高屈折率を有するITOであり、前記画素電極及び前記第2の透明性導電膜の膜厚は50.5nm〜88.4nmであることを特徴とする半導体装置。The pixel electrode is made of ITO having a higher refractive index than the low refractive index dielectric film, and the film thickness of the pixel electrode and the second transparent conductive film is 50.5 nm to 88.4 nm. A featured semiconductor device.
請求項6又は7において、前記スイッチング素子と、前記画素電極とを接続するコンタクトホールは、前記低屈折率誘電体膜のみが積層されている領域に形成されていることを特徴とする半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the contact hole connecting the switching element and the pixel electrode is formed in a region where only the low refractive index dielectric film is laminated. 請求項6乃至8のいずれか一において、前記低屈折率誘電体膜と、前記第2の透明性導電膜と、前記画素電極とを用いて容量を形成することを特徴とする半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 6, wherein a capacitor is formed using the low refractive index dielectric film, the second transparent conductive film, and the pixel electrode. 請求項1乃至請求項のいずれか一において、前記半導体装置は、第2の基板と、前記基板と前記第2の基板の間に封入された液晶を有し、前記画素電極は前記基板上にマトリクス状に配置されていることを特徴とする半導体装置。In any one of claims 1 to 9, wherein the semiconductor device includes a second substrate, a liquid crystal sealed between said substrate and said second substrate, said pixel electrode is on the substrate The semiconductor device is arranged in a matrix. 請求項1乃至請求項10のいずれか一において、前記スイッチング素子として、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、MIM素子、またはバリスタ素子を用いることを特徴とする半導体装置。In any one of claims 1 to 10, as the switching element, a thin film transistor, a thin film diode, a semiconductor device which is characterized by using an MIM element or a varistor element. 請求項1乃至請求項11のいずれか一において、前記基板として、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、または半導体基板を用いることを特徴とする半導体装置。In any one of claims 1 to 11, as the substrate, a semiconductor device which is characterized by using a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate or a semiconductor substrate.
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