JPH0933952A

JPH0933952A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH0933952A
Application number: JP18908695A
Authority: JP
Inventors: Takuya Sasaya; 卓也笹谷; Eiji Kawasaki; 栄嗣川崎; Shoichi Onda; 正一恩田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、ＭＯＳトランジスタ部近傍におけ
る光導電効果によるリーク電流の発生を抑制し、品質の
優れた画像表示が実現できる液晶プロジェクタを構成で
きる画像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】半導体基板11の一主面上に、それぞれソー
ス領域18およびドレイン領域を有するそれぞれ画素を構
成するＭＯＳトランジスタを配列し、このＭＯＳトラン
ジスタの上に層間絶縁膜23を介して、トランジスタそれ
ぞれに電気的に接続される反射電極241 、242 、…を形
成する。この反射電極241 、242 、…はそれぞれ画素に
対応し、画素単位に間隙によって区分されているもの
で、この間隙それぞれに対応して層間絶縁膜23に至る溝
251 、252 、…が形成されていて、この溝251 、252 、
…内部に遮光性絶縁膜26、27の層が埋め込み形成され
て、前記間隙を通過する入射光を遮断するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射型液晶プロ
ジェクトを構成する液晶表示装置に係るものであり、特
に半導体基板の一主面上に多数のＭＯＳトランジスタを
マトリッス状に配列形成してそれぞれ表示画素が形成さ
れるようにした画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を用いた画像表示装置として、半導
体基板上にマトリクス状に多数のＭＯＳトランジスタを
配列形成し、これらＭＯＳトランジスタをそれぞれ表示
画素それぞれに対応する液晶駆動用素子として構成する
ことが知られている。

【０００３】この種の画像表示装置は、シリコン基板の
一主面に対して液晶駆動用の素子として、表示画素それ
ぞれに対応するようにＭＯＳトランジスタが形成され、
このシリコン基板の一主面上に小間隙を介して透明電極
の形成された例えばガラスによる対向基板が設定され
る。そして、シリコン基板のＭＯＳトランジスタと対向
基板との間の間隙部に液晶を充填し、液晶パネルが構成
される。

【０００４】ここで、反射型液晶プロジェクトを構成す
るために、多数のＭＯＳトランジスタが形成されたシリ
コン基板の一主面上に、層間絶縁層を介して反射電極が
形成されるもので、この反射電極は各ＭＯＳトランジス
タそれぞれに対応する各画素領域に対応して多数に区分
されている。そして、この多数の区分された反射電極の
隣接する相互間には、層間絶縁層に至る間隙が形成され
ている。

【０００５】この様な画像表示装置において、ＭＯＳト
ランジスタと透明電極との間の電圧が表示信号に対応し
て制御され、その間の液晶の結晶配列が制御されるもの
で、液晶に電圧が印加されて液晶内で光の散乱を受けな
い場合には、入射光がＭＯＳトランジスタに対向設定さ
れた反射電極で正反射されて、対向基板面から外部に導
出される。しかし、液晶に対して電圧が印加されずに液
晶内で入射光が散乱されると、反射電極で入射光が正反
射されない。

【０００６】反射型液晶プロジェクトを構成する場合、
この様に透明電極部を介して反射電極面に光源からの光
が入射されるもので、この光は画素単位の反射電極相互
間の間隙を介して層間絶縁層部に入射される。そしてこ
の間隙部分からの入射光は、層間絶縁層を伝搬してＭＯ
Ｓトランジスタ近傍のｐｎ接合部に到達し、光導電効果
によってリーク電流が発生されるようになり、表示像の
コントラストを低下させる問題がある。

【０００７】この様な問題に対処して光導電効果による
リーク電流の発生を抑制するため、例えば特開昭５７−
２０７７９号にあっては金属反射電極によりトランジス
タを覆う遮光構造を構成することが考えられ、また特開
昭５７−２０７７８号にあっては層間絶縁層中に遮光層
を形成することが考えられている。

【０００８】しかし、この様な遮光構造にあって、層間
絶縁層は近赤外領域から可視領域にかけて透明膜とされ
るＳｉＯ₂ やＳｉＮによって構成されるものであるた
め、反射電極の間隙部を通過した光は層間絶縁層中を多
重反射しながら伝搬し、ＭＯＳトランジスタ近傍まで到
達する光を完全に遮断することができない。そして、画
素の微細化が進むほどにこの光の影響が顕著となる。

【０００９】ここで、層間絶縁層として着色樹脂等の遮
光性絶縁膜を用いることが考えられるが、着色樹脂は一
般的に熱的な安定性に乏しく、ホトエッチング工程等に
おいて、パターンの転写性が悪くなる。このため、画素
単位の反射電極とトランジスタをそれぞれ電気的に接続
するための微細なヴィアホールの形成が困難となり、ま
た反射電極の形成後において熱プロセスを行えなくなる
等の製造上の問題が生ずる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、層間絶縁層としてＳｉＯ₂
等の耐熱性に優れた絶縁膜を用いることができて、微細
化した画素が容易且つ確実に製造できるようにすると共
に、反射電極の相互間間隙部を通過する光が、ＭＯＳト
ランジスタ部近傍に至るまでに確実に遮断されて、光導
電効果によるリーク電流の発生を確実に抑制し、コント
ラストに富む等に品質の優れた画像表示が実現できるよ
うにした、反射型液晶プロジェクタの構成できる画像表
示装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像表示
装置は、半導体基板の一主面上に、それぞれ表示画素に
対応する多数のＭＯＳトランジスタをマトリクッス状に
配列形成し、これらのＭＯＳトランジスタを覆うように
層間絶縁膜を形成するもので、この絶縁膜上にＭＯＳト
ランジスタそれぞれの画素領域に対応して、それぞれ対
応するＭＯＳトランジスタに接続されて、このＭＯＳト
ランジスタそれぞれと反対側の面に反射面が設定される
ようにした反射電極を形成する。この反射電極は、それ
ぞれ隣り合う部分で前記層間絶縁膜に至る間隙部による
溝で区画されて画素それぞれに対応するように構成され
るもので、この溝部分に近赤外から可視領域の特定波長
領域の光を吸収する少なくともの１層の遮光性絶縁層を
埋設する。

【００１２】この様に構成することにより、反射電極の
反射面に入射され、この反射電極相互間の間隙部から層
間絶縁層中に到達しようとする光は確実に遮断され、Ｍ
ＯＳトランジスタそれぞれの近傍のｐｎ接合部に到達す
ることが効果的に阻止され、不要なリーク電流の発生が
阻止されて、良質なコントラストの画像が再生表示され
るようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の一形態を説明する。図１は画像表示装置を構成す
るトランジスタ側基板をその製造工程にしたがって説明
するもので、まず（Ａ）図で示すように、シリコン等の
半導体基板11の一主面上の特定される領域に、Ｐチャネ
ルのストッパ領域131 〜133 、さらに局所酸化膜121 〜
123 を形成する。その後、この半導体基板11の面上にゲ
ート酸化膜14を形成し、さらにポリシリコンによるゲー
ト電極15と共にゲート引き回し配線（走査線）16を形成
し、さらに補助容量用電極17を形成する。

【００１４】ゲート電極15が形成されたならば、このゲ
ート電極15と図示しないレジストをマスクとして低濃度
のｎ型不純物を注入拡散し、ソース領域18およびドレイ
ン領域19を形成する。この低濃度のソース領域18および
ドレイン領域19それぞれの特定領域にコンタクトのため
の高濃度のｎ領域を形成した後、その表面に全体を絶縁
膜20で覆う。そして、この絶縁膜20に対してソース領域
18とドレイン領域19、さらに補助容量用電極17の表面上
の一部を除去するように開口を形成する。

【００１５】この様にして絶縁膜20の所定位置に開口が
形成されたならば、その上にアルミニウムによる配線層
を形成し、所定のパターニングによってエッチングして
ソース配線（信号線）21並びにドレイン電極を兼ねる補
助容量用電極の配線22が形成されるようにする。

【００１６】次に、その上にＳｉＯ₂ 等でなる層間絶縁
膜23を形成し、この層間絶縁膜23のドレイン電極を兼ね
る配線22部に対応する一部を除去して開口を形成した
後、アルミニウム等の高反射率の金属材料による反射電
極24を形成する。この反射電極24が形成されたならば、
酸化膜による層間絶縁膜23中の蓄積電荷を除去するため
に約４５０℃でアニールする。ここで、この反射電極24
の表面は、アニール工程とその下のＭＯＳトランジスタ
の凹凸形状のために多数の凹凸が存在する。

【００１７】次に、（Ｂ）図で示すように反射率を高め
るために、ＣＭＰを用いて反射電極24の表面を平坦化す
る。その後反射電極24のパターニングを行い、画素単位
に分離する。すなわち、画素毎のＭＯＳトランジスタ単
位で領域区分された画素単位の反射電極241 、242 、…
とされ、それぞれ対応するＭＯＳトランジスタに接続さ
れるようになるもので、反射電極241 、242 、…それぞ
れの隣接する部分の相互間には、層間絶縁層23に至る隙
間による溝251 、252 、…が形成される。

【００１８】この様に反射電極24のパターニングによっ
て生じた画素単位の反射電極241 、242 、…それぞれの
相互間に形成された間隙による溝251 、252 、…部分
が、反射電極241 、242 、…の反射面に向けて入射され
た光の侵入経路となるもので、この溝251 、252 、…そ
れぞれからの侵入光は、層間絶縁膜23中を折り返し多重
反射して伝搬し、形成されたＭＯＳトランジスタのｐｎ
接合部に到達して、リーク電流の増加を招く。

【００１９】このため、反射電極241 、242 、…それぞ
れの隣接部分に形成された間隙による溝251 、252 、…
部分からの侵入光を阻止するもので、（Ｃ）図で示すよ
うに反射電極241 、242 、…の表面の全体を、まず第１
の遮光性絶縁膜26で覆う。この第１の遮光性絶縁膜26
は、例えば溝251 、252 、…それぞれの約半分の深さま
で充填される膜厚とし、この第１の遮光性絶縁膜26の上
には、さらに第２の遮光性絶縁膜27を積層形成する。こ
の第１および第２の遮光性絶縁膜26および27は、共に近
赤外領域から可視領域の特定波長領域の光を遮光する性
質を有するカラーレジストによって構成される。

【００２０】その後、（Ｄ）図で示すように反射電極24
1 、242 、…の表面部の遮光性絶縁膜26および27を、反
射電極241 、242 、…の表面が露出されるまで、アッシ
ングで均一に除去する。遮光性絶縁膜であるカラーレジ
ストを塗布するに際して、その表面を平坦にしておくこ
とで、反射電極241 、242 、…の表面が露出されるまで
均一に除去すると、反射電極241 、242 、…の隣接部分
の間隙部に形成される溝151 、252 、…それぞれの内部
に、第１の遮光性絶縁膜26の層と第２の遮光性絶縁膜27
の層とが積層された状態で残る。ここで、カラーレジス
トの塗布後にその表面を平坦化するに際しては、２層目
に相当する遮光性絶縁膜27の膜厚を大きく設定すると容
易である。

【００２１】この様にして液晶による反射型表示パネル
を構成する半導体側基板30が形成されるもので、図２で
示すようにこの半導体側基板30の表面に小間隙を介し
て、透明電極を全面に形成したガラス基板31を配設し、
このガラス基板31と基板30の面の反射電極241 、242 、
…それぞとの間に高分子分散液晶32を充填し、液晶を用
いた反射型プロジェクタを構成する液晶パネルが完成さ
れる。

【００２２】ここで、遮光性絶縁膜26および27としてカ
ラーレジストを用いるようにした例について説明する。
カラーレジストは、光の３原色である赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ対応する波長の光を作るた
めに、一般に図３で示すような光透過特性を有する。

【００２３】液晶による画像表示装置を用いて反射型プ
ロジェクタを構成する場合、図４で示すように光源41か
らの光はＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応するダイクロイックミ
ラー42B 42G 、42R にそれぞれ照射される。これらの３
原色それぞれに対応するダイクロイックミラー42B 、42
G 、42R では、それぞれ各色それぞれの特定波長領域の
光に分けられて反射され、それぞれ独立的に配置された
図２で示したように構成される液晶パネル43B 、43G 、
43R に照射される。そして、この各液晶パネル43B 、43
G 、43R でそれぞれ反射された光は、ハーフミラー44で
合成されてスクリーンに投射され、カラー映像として表
示される。

【００２４】ここで、例えば赤（Ｒ）の波長領域のダイ
クロイックミラー42R からの反射光が照射される液晶パ
ネル43R においては、その反射電極241 、242 、…それ
ぞれを区画する溝251 、252 、…に２層で埋設される遮
光性絶縁膜26および27は、対応する赤（Ｒ）の他の緑
（Ｇ）および青（Ｂ）の波長領域のカラーレジストを用
いて構成され、赤（Ｒ）の入射光が効果的に遮光される
ようにする。

【００２５】同様に、他の緑（Ｇ）および青（Ｂ）の波
長領域の光が照射される液晶パネル43G 、43B に形成さ
れた溝251 、252 、…内には、それぞれ２層にして青
（Ｂ）と赤（Ｒ）、および緑（Ｇ）と赤（Ｒ）のカラー
レジストの層が形成される。当然ながら、その各溝251
、252 、…の内部に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各色の波長領域のカラーレジストを３層にして形成す
るようにしてもよい。図５は、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤
（Ｒ）それぞれの波長領域を示す。

【００２６】一般的に、カラーレジストは図３の透過特
性からも理解できるように、近赤外領域（＞７００ｎ
ｍ）および紫外領域（＜４００ｎｍ）において光透過率
の増加する領域が存在し、これらの領域の光もＭＯＳト
ランジスタの近傍に達すれば、光導電効果によってリー
ク電流が増加される。これを抑制するためには、例えば
光源41の直後にこれらの光を遮断する適当なフィルタを
設置すれば、この種のリーク電流の増加は容易に抑制で
きる。

【００２７】この様に構成される画像表示装置におい
て、反射電極241 、242 、…それぞれの間隙部に充填さ
れるカラーレジスト（遮光性絶縁膜）を厚く形成し、遮
光効果が充分に発揮されるようにするためには、反射電
極241 、242 、…の隣接部相互間の間隙によって構成さ
れる溝251 、252 、…それぞれの深さを充分にする必要
がある。このためには、反射電極241 、242 、…の厚さ
を溝251 、252 、…の要求される深さに対応して厚く形
成する必要がある。

【００２８】例えば、反射電極241 、242 、…の厚さを
２μｍとし、２層にしたカラーレジスト（遮光性絶縁膜
26、27）を１μｍづつの厚さで形成した場合、図３で示
した光透過特性からみて、反射電極241 、242 、…それ
ぞれの隣接部の間隙部から入射される光の９５％以上
が、溝251 、252 、…部の遮光性絶縁膜26および27で取
り除くことができる。そして、この溝251 、252 、…部
の遮光性絶縁膜26、27を通過した光は、トランジスタの
ｐｎ接合部に到達するのまでに、さらに層間絶縁膜26中
で多重反射を繰り返すものにであるため、さらに減衰さ
れて実用上で問題とされることはない。

【００２９】この様に構成される液晶パネルにおいて、
反射電極241 、242 、…で要求される膜厚が、２μｍと
一般的な製造プロセスにおいて適用可能なものであって
も、充分に大きな遮光効果が発揮されるものであり、ト
ランジスタ部のｐｎ接合部におけるリーク電流を抑制す
る効果が容易且つ確実に発揮されるようにすることが容
易である。

【００３０】実施の形態で示した製造プロセスにあって
は、近赤外領域から可視領域の特定波長領域の光を吸収
するカラーレジストを全面に塗布する前までに、製造工
程中における熱プロセスが終了しているものであり、ま
た溝251 、252 、…における遮光層の作用をするカラー
レジスト層の形成がセルフアライで行われ、したがって
カラーレシストの熱的な安定性やエッチング特性におい
て問題が生ずることがない。

【００３１】さらに、それぞれ画素を構成する反射電極
241 、242 、…それぞれの隣り合う部分の間隙部分が、
近赤外領域から可視領域の特定波長領域の光を吸収する
カラーレジストで埋められているものであるため、画素
それぞれに対応する反射電極241 、242 、…それぞれの
境界部において散乱光が抑制され、いわゆるブラックマ
トリックス化するものであり、同時に反射電極241 、24
2 、…それぞれとのオーバラップが存在しないため、光
の利用効率を効果的に向上させて、品質の良好なカラー
映像の再生ができる。

【００３２】そして、すでに述べたように遮光層の形成
後において高温の熱工程が存在しないものであり、さら
に遮光層の埋込がセルフアライで行われる。このため、
遮光層に用いられるカラーレジストの材料の耐熱性やエ
ッチング特性に対する制限が少なく、このため遮光層を
形成する材料としてカラーレジストに限らず、可視領域
の光透過率が低く且つ絶縁性の高い材料であれば、広く
採用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る画像表示装
置によれば、各画素にそれぞれ対応して形成される反射
電極の隣接部の間隙部のみに遮光性絶縁層を形成するこ
とで、ＭＯＳトランジスタのｐｎ接合部に至る入射光を
効果的に抑制できると共に、この遮光性絶縁層を形成す
るために用いる材料の耐熱性やエッチング特性等の制約
が少なく、製造プロセスの繁雑化を伴わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれこの発明の一実施形
態に係る画像表示装置の特に基板側の製造工程を順次説
明する断面構成図。

【図２】図１の工程で製造されたトランジスタ側の基板
を用いて構成される一実施形態の画像表示装置の断面構
成図。

【図３】上記画像表示装置で用いられる遮光性絶縁膜の
光透過特性を説明する図。

【図４】上記画像表示装置による液晶パネルを用いた液
晶プロジェクタを説明する図。

【図５】３原色それぞれのカラーレジストの波長領域を
説明する図。

【符号の説明】

11…半導体基板、121 〜123 …局所酸化膜、131 〜133
…ストッパ領域、14…ゲート酸化膜、15…ゲート電極、
16…ゲート配線、17…補助容量用電極、18…ソース領
域、19…ドレイン領域、20…絶縁膜、21…ソース配線、
22…ドレイン電極を兼ねる配線、23…層間絶縁膜、24、
241 、242 、…反射電極、251 、252 、…溝、26、27…
遮光性絶縁膜、30…半導体側基板、31…ガラス基板、32
…高分子分散液晶。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一主面上にそれぞれ表示画素に対応する
多数のＭＯＳトランジスタをマトリクッス状に配列形成
した半導体基板と、この半導体基板の前記一主面上の前記配列されたＭＯＳ
トランジスタを覆うように形成された層間絶縁膜と、この絶縁膜上に前記多数のＭＯＳトランジスタそれぞれ
の画素領域に対応して形成され、それぞれ対応するＭＯ
Ｓトランジスタに接続されてこのＭＯＳトランジスタそ
れぞれと反対側の面に反射面が設定されるようにして、
それぞれ隣り合う部分で前記層間絶縁膜に至る間隙部に
よる溝で区画された前記画素それぞれに対応する多数の
反射電極と、前記多数の画素それぞれに対応する反射電極を区画する
前記溝部分に埋設された近赤外から可視領域の特定波長
領域の光を吸収する少なくともの１層の遮光性絶縁層
と、を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記遮光性絶縁層は、可視領域の光透過
率が低く且つ絶縁性の高い材料で構成されるようにした
請求項１記載の画像表示装置
【請求項３】前記遮光性絶縁層は、３原色である赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）のそれぞれの色彩に
相当するカラーレジストの少なくとも１つの層で構成さ
れるようにした請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】反射型液晶プロジェクタを構成するため
の光源からの３原色それぞれの光通路に設定される液晶
パネルを構成するようにされ、前記遮光性絶縁層は対応
する原色の光を透過する色彩光を遮蔽する光透過特性を
有する少なくとも１層以上のカラーレジスト層を含み構
成されるようにした請求項１記載の画像表示装置。