TWI258620B - Liquid crystal light valve, method for producing the same, and projection-type liquid crystal display device - Google Patents

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1258620 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 發明領域： 本發明乃有關於一液晶顯示裝置及其製造方法。更明 確地說，乃關於一用於投影式液晶顯示裝置之反射式液晶 光閥門。 發明背景： 最近，由於可以滿足顯示器高解析度與大尺寸之需求 以及可能取代陰極射像管，超高解析度投影式主動矩陣液 晶顯示器引起廣泛注意。一般而言，一主動矩陣液晶顯示 器包含：一半導體基板，其上形成切換單元及接至切換單 元之顯示電極；一相對基板，其上形成相對電極；以及填 充半導體基板與相對基板間（穴間隙）之液晶。 一投影式液晶顯示裝置包含一光源，一光閥門，一榮 幕，一光學濾波器以及一投影透鏡。有兩種光閥門可用於 液晶顯示裝置。一種為穿透式液晶光閥門，藉由讓光源產 生之光線通過，將影像投射至螢幕，另一種為反射式液晶 光閥門，藉由使光源產生之光線反射，將影像投射至勞 幕。 第1 1圖為一種為反射式液晶光閥門範例之剖面示意 圖。如第11圖所示，反射式液晶光閥門200具有：一電 晶體204形成於半導體基板202; —位於入射光側之相對 基板206;與半導體基板電氣導通之多數之反光鏡21〇, 其間有間距208 ;填充反光鏡與相對基板之間穴間隙之液 晶212。於電晶體204上方，一作為反光電極之反光鏡21〇 第2頁 *lllllil — ΙΪ I · I — I I I I I — 1 Ik (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1258620

形成於層間絕緣層214與類似物 3曰、A '^上。液晶212充滿於作 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 為反光電極之反光鏡210與含有相對電極216及玻璃蓋板 218之相對基板2G6間之穴間隙。每_畫素區包括每—電 晶體皆形成作為反光電極之反光鏡川。在相互鄰 近之反光鏡⑴間形成間距2G8。對於此種液晶光闕門， 反光鏡21G與相對電& 216間之電壓由顯示信號加以控 制，因而正確地控制位於其間之液晶212矩陣。 對於反射式液晶光閥門，入射光穿過反光電極間之空 隙並且進入層間絕緣層，以多重反射方式傳播於層間絕緣 層。當光線傳播至電晶體附近，由於光導效應 (Ph〇toconductive effect)之作用，會引起漏電流並因而造 成液晶顯示器明暗比之降低。當畫素圖案更加精細時，光 導效應（影響更為顯著。因此，如第丨丨圖所示液晶顯示 益光閥門200，液晶光閥門一般具有一光阻礙層22〇及形 成於光阻礙層220之絕緣層222以避免上述之光導效應並 遮蔽入射光。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在形成上述半導體基板不同步驟中，沉積製程例如 CVD(化學氣相沉積）所產生之殘留反應性副產品及操作裝 置時產生例如金屬粉末或有機碎屑等異物可能會留下並 堆積於裝置上，而沾附到基板表面。例如，異物可能在微 影製程中產生並沾附至光阻層或金屬層。第12(a)圖顯示 一種情況，一異物2 3 0沾附到液晶光閥門之絕緣層2 1 4。 若光阻礙層220形成於上面有異物之絕緣層214，在其表 面將形成一突起如第12(b)圖所示，並破壞表面之平坦 第3頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1258620 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 性。結果，形成於光阻礙層220之絕緣層222與反光電極 2 1 0直接接觸，而光阻礙層22〇與反光電極2 1 〇間之絕緣 將無法確保。 然而，有一方法可以保持絕緣。該方法中，於形成光 阻礙層220之後’含有異物之突起可用物理方式例如 CMP(化學機械研磨）予以去除以平坦化光阻礙層22〇之表 面’然後形成絕緣層222於光阻礙層22〇，如第12(c)圖所 示。 由於光阻礙層本身也被此方法除去，底下之電晶體由 於漏光而無法正常工作，並導致畫素失效。更明確第說， 由於光屏蔽與反光電極幾乎形成於整個半導體基板，異物 造成光阻礙層與反光電極間短路，或者漏光造成電晶體異 常工作而導致畫素失效。 曰本專利特開平第8-328034號揭示一液晶光閥門包 含多數之光阻礙層以抑制光導效應引起漏電流。例如，如 第1 3圖所示’兩金屬層3 〇4及3 〇6以三明治包夾絕緣層 222於其間而形成’故此兩金屬層可屏蔽半導體基板表面 免於來自反光電極210間空隙208之光線。金屬層304及 3 0 6上各有狹缝3 0 8。由於狹缝3 0 8錯開排列，入射光線 不是被金屬層304就是被金屬層306所反射，而無法到達 半導體基板。 "當光阻礙層例如金屬層304及306數目增加時，產生 更多屏蔽效果。然而，因為形成金屬層3 〇4或306之步驟 必須重複，使得製程更複雜且需要更多步驟，導致更高之 第4頁 本紙張尺度_巾國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱）， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — ^-----線· 1258620 A7 ----B7 五、發明說明（） 生產成本。 日本專利特開平第9-33952號揭示一液晶光閥門400 如第1 4圖所示，可以解決上述問題。在此液晶光閥門4〇〇 中’反光鏡2 1 〇(反光電極）間之空隙4〇2充滿一光遮蔽絕 緣層4 0 4 ’該光遮蔽絕緣層包括由紅藍綠中選出之兩彩色 光阻。特定波長區域之光線可通過反光層2 1 0間之空隙 402，然而，光線在抵達M〇S(金氧半導體）電晶體之前將 被光屏蔽絕緣層404完全遮擋，因此可防止漏電流。上述 專利申請中之液晶光閥門之反光鏡2 1 〇應有足夠厚度以形 成兩厚度均勻之彩色光阻，然而，形成較薄膜厚時常造成 問題。 ’此外，當更高解析度及更高生產效率之需求增加時， 對於簡化形成液晶光閥門製程，降低每畫素功率消耗及高 速操作之需求也持續存在。 述 概 及 的 目 明 發 丨丨 I — i If - I f ·丨丨丨丨丨 — —^— — -- (請先閱讀背面之注意事項存填窵本頁) 中 置 裝 示 顯 晶 液 式 影 投 於 用 1 供 提 乃 的 目 之 明 發 本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 髏 晶 電 之 下 底 免 避 可。 門作 閥工 光常 晶異 液而 該光 , 漏 門線 閥光 光之 晶源 液光 式自 光來 反為 之因 門 閥 光 晶 液 之 路 短 成 目造 一而 另物 之異 明因 發間 本極 電 光 供 提 乃 的 反 與 層 礙 阻 光 免 避 以 可 形之 由作 藉操 並速 一 ，高 另程及 又製率 之單功 明簡耗 發之消 本板低 基到 體達 製 供 提 乃 的 光的 成 0 導而 半容 之 電 門之 閥到 光得 晶所 液層 造礙 貰 5 第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1258620 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 本發明之液晶光閥門中，特別是在用於投影式液晶顯 示裝置之反射式液晶光閥門中，屏蔽下面電晶體避免來自 反光鏡間空隙之光線所用之光屏蔽結構與傳統式使用者 不同。本發明中，類似柱狀之光屏蔽各自形成於反光層與 光阻礙鏡間並且形成於沿著反光層内部週邊部份。由於來 自反光鏡間之光線被有效阻擋，下方電晶體之功能失效及 晝素失效從未發生，而可增加良率及生產效率。 由於光屏蔽與反光鏡間之絕緣層亦可作為電容器，藉 由儲存部份之電荷至此絕緣層，可有穩定電壓供給至液 依據本發明產生液晶光閥門之方法不包含額外之複 雜氣私，但上述結構之液晶光閥門可以由與傳統方式幾乎 相同之步騾生產。 亦或，光屏蔽與反光鏡間之電容器可以當作一個畫素 所需之所有儲存電容。在這種情況下，不需要額外之儲存 電容，使製造過程大幅簡化。 依據本發明之液晶光閥門具有中間有空隙之多數反 光鏡，一與反光鏡電氣導通之半導體基板，一位於入射光 側之相對基板，充滿反光鏡與相對基板間穴間隙之液晶， 該液晶光閥門包含： 提供電壓至反光鏡及相對基板上所形成相對電極之 電子線路，該電子線路形成於半導體基板； 形成於反光鏡下之光阻礙層； 形成於光阻礙層與電子線路間之第一絕緣層； 第6頁 ^3"尺度適用情國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱了 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------^------^. 1258620 A7 B7 五、發明說明（ 形成於反光鏡與光阻礙層間之第二絕緣層； 作為電子線路與反光鏡間電氣導通之間柱，該間柱與 光阻礙層間絕緣； 以3、 位於形成於反光鏡下面光阻礙層之光屏蔽以阻擋來 自電子線路之光線；以及 形成於光屏蔽與反光鏡間之第三絕緣層。 二光屏蔽阻揚了來自反光鏡空隙^線而光阻礙 曰’阻擋光線，上述之依據本發明之液晶光n 有效阻擋光線。 “先閥門可以 更且’第三絕緣層可以確保光屏蔽與 並可作為儲户♦ -、& 先鏡間 < 絕緣 作為緒存电何〈電容器。因為此因素 以保存驅動每一書去由、，g π ☆ 弟一、、·巴，，彖層可 期母畫素中硬晶所需之電容量。 本發明並揭示-產生上述液晶光間門之方法 ，先屏蔽可以在形成間柱之同— / 到如a、， 鄉形成，因此可以诖 相κ光阻礙效果而不增加任何 "達 液晶光閥門之方法。 雖步驟至產生傳統 此外，本發明並揭示一使用上 液晶顯示裝置。 咬曰曰光閥門之投影式 說明i =圖為㈣本發明之液晶光閥n〜實施例示意圖； 圖為第1圖所示液晶光閥門立體圖. 第3U)至3(C)圖為製造第1圖所 ^ 叮$硬晶光閥門一部分製 程； ;張尺度(CI^^ 格（21〇 第7頁 X 297公釐）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------,·--r-------線φ—‘. A7 1258620 B7_ 五、發明說明（） 第4(d)至4(f)圖為製造第1圖所示液晶光閥門一部分製 程； 第5圖為一等效電路圖顯示依據本發明之液晶光閥門其電 容間之關係； 第6圖為依據本發明之液晶光閥門另一實施例之剖面示意 圖； 第7圖為依據本發明之液晶光閥門又另一實施例之剖面示 意圖； 第8圖為依據本發明之液晶光閥門又另一實施例之剖面示 意圖； 第9圖為一等效電路圖顯示第8圖所示之液晶光閥門其電 容間之關係； 第1 0圖為依據本發明之投影式液晶顯示裝置剖面示意 圖； 第1 1圖為傳統之液晶光閥門一實施例之剖面示意圖； 第12(a)至12(c)圖為一上面有異物之液晶光閥門剖面示意 圖。第12(a)圖顯示異物在絕緣層之例子，第12(b) 圖顯示一金屬層形成於異物上之例子，第12(c)圖 顯示第1 2(b)圖之液晶光閥門以化學機械研磨法處 理過之例子； 第1 3圖為傳統之液晶光閥門另一實施例之剖面示意圖； 策1 4圖為傳統之液晶光閥門又另一實施例之剖面示意 圖。 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------------訂 d---7-----線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258620 A7 B7 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號對照說明： 10 本發明之液晶光閥門 12 矽基板 14 電晶體 16 儲存電容 18 第一絕緣層 20 光阻礙層 22 第二絕緣層 24 反光鏡（顯示電極） 26 反光鏡間之空隙 28 玻璃蓋板 30 間隙子 32 穴間隙 34 液晶層 36 相對電極 38 光屏蔽 40 資料線 42 源極-沒極區域 44 閘極 46 間柱 50 第三絕緣層 52 光阻層 54 凹槽 56 凹槽 60 薄膜電晶體 80 本發明之液晶光閥門 82 光屏蔽 92 光阻礙層 94 光屏蔽 96 本發明之液晶光閥門 100 本發明之投影式液晶顯示裝置 102 光源 104 本發明之液晶光閥 106 螢幕 108 光學濾波器（色彩分離棱鏡） 110 投影透鏡 112 極化分光鏡 200 傳統之液晶光閥門 202 半導體基板 204 電晶體 206 相對基板 208 反光鏡間之空隙 第9頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1258620 A7

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1258620 A7 B7 五、發明說明（ 在第二絕緣層2 2上每一電晶體1 4有多數個反光於 反光鏡以空隙26分隔。玻璃蓋板28與反光鏡） 每 、 〜4之間有 間隙子3 0，且液晶層3 4由將液晶充滿間隙子3 〇 & U 厂、μ 間隙所形成。在玻璃蓋片面對反光鏡側，形成 、 巧相對電極 3 6之相對基板。間隙子3 0形成於反光鏡上，如〜 又弟2圖所 示0 本發明之液晶光閥門1 〇中，光屏蔽3 8形 %於反光鏡 24基座部份底下。液晶分子之排列方向隨施加於相對電極 36與反光鏡24(當電晶體導通後該反光鏡作為電極）間之 電塵而變，因而改變光線穿透。％此，藉由允許來自坡= 盖板側光線穿透液晶層3 4與否而構成勞幕顯示。 電晶體14為三端子場效電晶體FET包含一閘極，一 源極及一汲極形成於一薄膜半導體上。較佳使用金氧半- 場效電晶體M〇S-FET，因其有很好且穩定之特性如高開關 電壓比。 當電壓加到閘極44時，以電氣連到資料線4〇之源極 -汲極區域供應驅動電壓至液晶層34及儲存電容16。閘電 極44由來自閘接線之訊號開啟及關閉。當閘極44開啟 時，由資料線40傳送之顯示訊號經由源極-汲極區域42 供應訊號電壓至反光鏡24(顯示電極）。施於顯示電極之電 壓與施於相對電極36之電壓間電壓差作為驅動液晶之驅 動電壓。另一方面，當電壓施於儲存電容ι6且閘極44關 閉時，施於液晶層3 4與施於儲存電容1 6之電壓被維持 住。如第1圖所示，儲存電容16可為一接至鄰近閘極接 第11頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 訂！-----4. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258620 A7 B7 五、發明說明（） 線之閘極電容結構，或者為一獨立結構。 反光鏡24以空隙26分隔，故其彼此電氣絕緣。一個 反光鏡24構成一個畫素。每一反光鏡24以間柱46做電 氣連接至一電晶體1 4，該間柱填塞於第一絕緣層丨8 (氧化 矽層）及第二絕緣層22(氮化矽層）上開出之凹槽。反光鏡 24反射自玻璃蓋板侧入射之光線，當場效電晶體施加電壓 於液晶層3 4時又可作為顯示電極。 第一絕緣層18形成於電晶體14與光阻礙層2〇之間。 第一絕緣層之材質可為Si〇2或者是主要含有si〇2， Si3N4，TaOx，ZrOx，鑽石碳，Al2〇3，PSG或如聚醯胺化 合物之玻璃。作為第一絕緣層之氧化碎膜可以用Τ Ε Ο S為 前驅物用化學氣相法沉積。 光阻礙層20阻擋來自光源之光線。光阻礙層20防止 透過至光阻礙層20之光線反射並且作為後面形成之光屏 蔽3 8之蚀刻阻擔。因此，此光阻礙層2 0可防止光線進入 場效電晶體側。至於光阻礙層20之材料，較佳可以使用 不會與絕緣層中蝕刻劑反應並且可以防止電子遷移者。例 如，光阻礙層20較佳由包括Al，Cr-CrxOy，Ti，TiN及 TiNxCy組成之群組中選取一或更多金屬所成膜。特別是， 光阻礙層20可以由錢鐘1〇奈米尽之Ti層，1〇〇奈米厚之 Al(Cu)層及5 00奈米厚之TiN層，然後以反應性離子蝕刻 (RIE)方式做成圖案而成。 第二絕緣層22將光阻礙層20與反光層24做電氣隔 離。更且，第二絕緣層儲存電容於光阻礙層20與反光層 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '— --------訂··--------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1258620 A7 B7 智 慧 財 員 工 消 費 五、發明說明（ 24間足區域並保持高反射層24之電壓。因此，第二絕緣 曰—底有足狗厚度以增加電容並防止光阻礙層20與反光 鏡24間短路。第二絕緣層之材質可與第一絕緣層相同或 相異，可由Si〇2或者是主要含有Si〇2, Si3N4, Ta〇x, ΖΓ〇χ , 鑽石反AhOyPSG或如聚醯胺化合物之玻璃。由於 有較南《介電常數，Si3N4可較相同厚度之Si02儲存更多 電容量。與Si〇2相較，ShN4為較佳之第二絕緣層22材 料。例如，若氮化矽膜用於第二絕緣層22，第二絕緣層 22可用SiH4與以化學相沉積法沉積。 間柱46乃將電晶體做電氣連接至反光鏡。從實用功 能角度來看，間柱46應具有絕佳之電傳導性及低反射率。 從製程角度來看，間柱46應有平順外形，可以由化學機 械研磨法去除，並以不會影響半導體之材料構成。從以上 觀點，Ti，w，Mo, Cu，A1或以上金屬之合金，或與矽 或類似材料之化合物可以作為間柱46之材料。 如第2圖所示，光屏蔽38個別於反光層24與光阻礙 鏡2〇之間並沿反光層24内側周圍部分形成。光屏蔽38 之材料並採特別限制，只要為不透光並且可 則反射。因此，光屏…材料可與間柱46之=: 或相/、然而，光屏蔽3 8之材料較佳與間柱46之材料相 同，因為如此光屏蔽38及間柱46可以在同一步驟形成。 特別疋’ ΤΊ ’ W ’ M〇 ’ Cu ’ A1或以上金屬之合金，或盥 碎或=似材料之化合物可以作為光屏蔽38之材料。，、 第1圖所示液晶光閥門之光屏蔽38經由第三絕緣層

I 1 -— 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標格⑽χ㈤ 1258620 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 之氮化矽膜與反光層24電氣絕緣。來自反光層24間空 隙之射光大°卩伤被光屏蔽38及光阻礙層2〇所阻擔。當 光、，泉穿透進入光屏蔽38及反光層24間之第三絕緣層 50(氮化矽膜），會被反光層24與光屏蔽38之上表面所反 射。然後傳播至第二絕緣層22(氮化矽層）並被光阻礙層 阻擋。如此，由於大部份入射光被阻擋且不會抵達電晶 體，可以避免畫素失效發生。 光阻礙層20與反光鏡24間之反射光線隨著光阻礙層 20與反光鏡24之反射率不同以及入射光強度而變。因 此，反光層24末端與光屏蔽38間之距離可以考慮反射率 及亮度強度而決定。由進入下方層之可容許漏光程度及微 影步驟之對位準確度考慮，光屏蔽38較佳形成於反光鏡 24週邊部份0.2微米以内之下方。例如，如果第三絕緣層 具有厚度400A，光阻礙層20與反光鏡24各有反射率60% 以及入射角度80度，考慮下方層之可容許漏光程度時光 屏蔽38較佳形成於反光鏡24週邊部份〇·4微米以内。 第三絕緣層50為蓋在光屏蔽38及第二絕緣層22之 薄膜層。與第二絕緣層22緊密接觸，第三絕緣層5〇可彌 補第二絕緣層22上之孔隙及類似者。第三絕緣層5〇可以 為薄而平坦’以使絕緣層50上之反光鏡24平坦形成。即 使光屏蔽J 8為導電性’第三絕緣層5 〇使反光鏡2 4與光 阻礙層20電氣隔離並可維持固定電容。第三絕緣層之 材料可與第一絕緣層5 0及第二絕緣層5 0相同。 雖然上述依據本發明之液晶光閥門有儲存電容器 第14頁 ------^---f I -----------·.------^ .. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1258620

五、發明說明（ 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 1 6，但因光阻礙屏？ Λ， ^ ，、反光鏡24作為電極，第二絕緣層 22亦可當作一電宏哭 口口。此外’位於光屏蔽3 8與反光鏡24 間之第三絕緣層5〇十：a 1 '、可作為一電容器。由於電極由光屏 蔽38與反光鏡24所· π + _ ^ /成’且通荷儲存於第三絕緣層5〇， 一部份之驅動每— • 一素所而包谷可由第三絕緣層50提 供田閘私極44關閉時這些額外電容並可保持驅動液晶 之电壓目*，第二絕緣層之材質可與第一絕緣層及第二 絕緣層相同。較佳地，由於第三絕㈣5〇之大電容量， 可用SisN4 ’ Ta〇x，ΖΓ〇χ作為第三絕緣層5〇之材料。 第一浥緣層5 0之厚度依訊號電壓大小及絕緣層5 0之 材料不同而改吏。由於當電極間距離減少時電容增加，第 三絕·緣層50之厚度可為1 000A或更薄，較佳為500A或更 薄，更加為400A或更薄。若第三絕緣層被作為電容，厚 度較佳為50A或更厚，視崩潰電壓及絕緣度而定。例如， 右最大訊號電壓為5伏特，第三絕緣層5〇之厚度4〇〇人之 氮化矽膜’且光屏蔽3 8位於反光鏡24週邊部份1微米以 内’第二絕緣層5 〇可保持驅動正常大小液晶所需電壓。 弟圖中間隙卞3 0以一間隙柱表示。然而，間隙 子足形狀，材質及間隙子位置，形成間隙子之方式在本發 明中並典特別限制，可以用熟悉此方面者常用之技術。透 明蓋板28料並不限於玻璃，但是必須具有耐熱，耐化學 性及南生產性。 生產本發明液晶光閥門方法之實施例將參考第^(a) 至3(c)圖及第4(d)至4(f)圖說明於下。包含電晶體I*及連 第15頁 本紙張尺度適財_家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） I I, Γ I --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1258620 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（） 接層之電子線路形成於硬基板12，然後第一絕緣層“形 成於見子、’泉路上。在第一絕緣層i 8《表面以化學機械研 磨加以平坦化後，光阻礙層20形成於其上。-穿透孔形 成於光阻礙層20特定區域以使該區域與形成間柱46之區 域隔離，然後第二絕緣層22形成於光阻礙層2Q，如第3 圖所示。 然後正光阻被施加於第二絶緣層22整個上表面以形 成光阻層52。該光阻層52由上方曝光並且顯影，以於第 二絕緣層22區域内形成一遮罩，除了後來將形成光屏蔽 38及間柱46處。然後蝕刻第二絕緣層22及第一絕緣層 18以形成凹槽54與56於後來將形成光屏蔽38及間柱46 處’如第3(b)圖所示Q在此蝕刻步驟中，用以形成凹槽％ 之姓刻碰到光阻礙層即停止，而用以形成凹槽$ 4之姓刻 直到抵達下方接線才停止。如此，用於凹槽5 4之間柱4 6 與用於凹槽46之光屏蔽38可以於同一步驟完成。蝕刻步 驟較佳以非等方向性蝕刻例如反應性離子蝕刻法進行。 在凹槽54與56中，光屏蔽38及間柱46用化學氣相 沉積法以鶴形成。光屏蔽3 8及間柱46可於同一步驟形 成。然後光屏蔽38及間柱46之表面以化學機械研磨法平 i一化’如第j(c)圖所示。光屏蔽38形成於光阻礙層2〇並 穿過第二絕緣層22以阻擋來自反光鏡24之光線。間柱46 穸過第一絕緣層1 8以及第二絕緣層22，第二絕緣層將與 後來形成之反光鏡24做電氣連接。 接下來，形成第三絕緣層5〇，·如第4(d)圖所示。作為 -------^----,·----------訂---------緯 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第16頁

A7 1258620 ____________B7____ 五、發明說明（） 第二絕緣層5 0之氮化矽可用化學氣相沉積法形成。為移 除間柱46上之第三絕緣層5〇，正光阻被施加於第二絕緣 層22上表面以形成光阻層52並由上方曝光並且顯影。如 此於第二絕緣層22區域内形成一遮罩，除了後來將形成 光屏蔽38及間柱46處。 藉由此遮罩，間柱46上所形成之絕緣層以蝕刻移除， 如第4(e)圖所示。 接下來’多數之反光鏡24形成於第三絕緣層50與間 枉46上。對每一電子線路皆形成一反光鏡。反光鏡24可 單獨由A1形成’或以蒸鍍或濺鍍1〇奈米厚之丁丨層，一 100奈米厚之A1(Cu)* A1及其他金屬之合金所形成。 為了得到最多之反射強度，反光鏡間之空隙越小越好。因 此，反光鏡較佳以反應性離子蝕刻法形成。反光鏡24間 之空隙26以蝕刻法形成。 如此，形成依據本發明液晶光閥門之半導體基板。 於上述半導體基板之反光鏡24，.形成間隙子並 對位半導體基板與上有相對電極36形成於玻璃蓋板28之 相對基板。然後，將液晶灌注於半導體基板與相對基板所 形成之穴間隙32之中。 每一層之形成過程中’有需要時每一層之表面可以用 化學機械研磨法予以平坦化。由於液晶光閥門要求高精細 結構與高密度，表面之平坦化對於接線方便，絕緣性足 夠’及形成均勾薄膜相當重要。如此，可得到依據本發明 液晶光閥門一具體實施例，但形成依據本發明之具體實施

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X — — — — — —ri ! I Γ I - — — — I. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂；--------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第17頁 1258620

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例之薄膜及類似物之女 …… 於上數具體實施例。 弟）圖為一等效泰 間之關係。在第5圖；m述液晶光闕門之電容器 數字60指-場效應電^日數mG指—閘板線， ^ 包極。Cl，C2，C3，C4 久 a 表-電容：C"旨光屏蔽38與反光鏡24間之一電 指光阻礙層2G與反光鏡24間之—電容；C3指反 與相對電極36間之一 ♦六·二以1 包备，而C4扣儲存電容1 6。如此， 儲存電容可由每一全本+、^ . 母旦素中<多數個電極所維持，大量電 不只由儲存電容累積，且可以減少寄生電容。 下面將說月顯不於第6圖之本發明液晶光閥門8 〇 -具體實施例。液晶“門8G基本上與第丨圖所顯示 液晶光閥門相同，除了光屏蔽乃位於不同位置。在此實 例中，光屏蔽82形成於包含反光鏡24之邊緣部份（每 邊緣部份離末端有相同寬度）以及反光鏡間空隙26之 方。此種結構之液晶光閥門中，來自光源之光線被光屏 8 2反射’只有部份之反射光進入第三絕緣層薄膜$ 〇與 光鏡24之間。 此外，根據此種結構之液晶光閥門，即使在形成反 鏡步驟中發生光屏蔽82上方部份之空隙26對位不準， 過反光鏡間空隙26之光線可被光屏蔽82完全阻擋。 外’光屏蔽82之區域可依據形成於反光鏡24下方之光 蔽寬度而調整。因此，對於每一畫素，儲存電容較佳可 自我對準方式儲存均等量之電荷於光屏蔽82與反光鏡 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 荷 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另 下 反 光 通 此 屏 由 24 -------I ^--------- 1258620 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 之間 下面將說明顯示於第7圖之本發明另一具體實施例。 液晶光閥門9 0基本上與上述之液晶光閥門相同，除了光 阻礙層92正好位於光屏蔽94下方。光屏蔽94可以形成 於反光鏡週邊部份之内側正下方如第1圖所示，或者可以 形成於包括反光鏡内側週邊部份及反光鏡間空隙之區域 下方，如第6圖所示。幾乎所有通過反光鏡間空隙之光線 都可被光屏蔽94阻擋。因此，由於第一與第二絕緣層間 沒有光阻礙層對電晶體沒有影響，除非考慮光屏蔽與反光 鏡間之電容’液晶光閥門可以使用此種構造。 此外，依據本發明之液晶光閥門亦可設計成使光屏蔽 與反光鏡間之電容器C1儲存一個畫素所需之全部電容。 在此情況下’電容器C 4變成不需要。因此如 吊5圏所示， 亦可作成不含儲存電容器之液晶光閥門％。液晶光闊門 96之等效電路圖如第9圖所示。光屏蔽阳 * 蚊了於反光鏡周圍内 側部份正下方形成如第1圖所示，戎去出p — Ή先屏蔽可於包含反 光鏡周圍内側部份及反光鏡間空隙之區 、 " 场1下方形成，如第 6圖所示。此外，光阻礙層基本上可形 巧成於整個第— 層上如第1圖所示，或者可形成於光屝 " 正下方士12第 7 ΒΙ 所示。此種實施例之液晶光閥門結構〜 耳現簡化產生车填 體基板之製程，降低閘極線之儲存雷交 、 以及液日％ _ +哭 之快速反應與低消耗功率。 〜不益 依據本發明所揭示之投影式液# 、’尺阳顯不裝置包本 所述之液晶光閥門液晶光閥門。更明 匕〇上面 文月確地說，如第1〇圖 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------ 訂·——；------線 1258620 A7 ____B7_________ 五、發明說明（） 所示，依據本發明所揭示之投影式液晶顯示裝置1 〇〇包 含：光源102 ;光閥Η 1〇4 ;螢幕1〇6 ;光學滤波器108 ·’ 及投影透鏡11G。來自光源M2之光線被極化分光鏡112 反射並且傳遞至光學濾波器（色彩分離棱鏡）1 〇8。然後光線 被分為三原色紅，藍，綠，而此分離之光線傳遞至紅，藍， 綠個別之反射式液晶光閥門1 〇4。每一畫素之党度被紅， 藍，綠個別之反射式液晶光閥門調變以後’光線再經過光 學濾波器（色彩分離棱鏡）108且其極化方向已經旋轉90 度。然後，光線經過極化分光鏡1 1 2傳遞至投影透鏡1 1 〇， 並且被放大至螢幕106上形成影像。在第10圖，—箭號 指出光學路徑。 儘管本發明之液晶光閥門具體實施例及其製造方、去 已於前面藉參考圖示加以詳細說明，然而，應瞭解本發明 並不限於圖示中之實施例。只要符合本發明專利申請範圍 之範疇及精神，本發明各種修改及變化皆有可能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂-----------续， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. BS ^ T258620_—_發 第巧，。炎號蔚喋矜年卜月修正 六、申請專利範圍 9ami 一 "一^--------------------------------·”··：.,.一一 一- i 修正 _ 補充丨 1 · 一種液晶光閥門，其具有其間有空隙之多數反光鏡，一 I I — — I11IIII — — I I I 1 I I 1 ^ «1 — — — — — — I 1^^^— (請先-Μ讀背面之注意事項再填窝本頁) 與反光鏡電氣導通之半導體基板，一位於入射光側之相 對基板’充滿反光鏡與相對基板間穴間隙之液晶，該液 晶光闊門至少包含： 一電子線路，係形成於半導體基板，用以提供電壓 至反光鏡及形成於相對基板上之相對電極； 一光阻礙層，係形成於反光鏡下方，用以遮擋來自 電子線路之入射光線； 一第一絕緣層，係形成於光阻礙層與電子線路間； 一第二絕緣層，係形成於反光鏡與光阻礙層間； 一間柱’用以電連接電子線路與反光鏡； 光屏蔽，係位於形成於反光鏡下面之光阻礙層上， 用以阻擋來自電子線路之光線； 一第三絕緣層，係形成於光屏蔽與反光鏡間； 其中位於半導體基板之電子線路可具有一儲存電 容’或可不具有一儲存電容；以及 其中該第三絕緣層厚度為50埃至1000埃。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶光閥門，其中之光阻 礙層只形成於光屏蔽下方。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶光閥門，其中第一， 第一及第^矣巴緣層含有自Si〇2’ SigNj，TaOx，Zr〇x， 鑽石碳及聚醯胺其中所選出之一或更多材料。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 爱）

   六、申請專利範圍 4·如申請專利範圍第3項所述之液晶光閥門，其中第一及 第二絕緣層由自Si02，Si3N4，TaOx及ZrOx選出之材料 所形成。 5 ·如申請專利範圍第3項所述之液晶光闊門，其中第三絕 緣層由自Si#4，TaOx及ZrOx選出之材料所形成。 6.如申請專利範圍第1項所述之液晶光閥門，其中之間柱 及光屏蔽由Ti，W，Mo，Cu，A1或以上金屬之合金， 或與矽形成之化合物其中選出之材料所形成。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶光閥門，其中光阻礙 層由Al，Cr-CrxOy，Ti，TiN及TiNxCy組成之群組中選 取一或更多金屬所成膜。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶光閥門，其中光屏蔽 形成於反光鏡週邊部份〇·2微米以内之下方。 9 · 一種液晶光閥門，其具有其間有空隙之多數反光鏡，一 與反光鏡電氣導通之半導體基板，一位於入射光側之相 對基板，充滿反光鏡與相對基板間穴間隙之液晶，該液 晶光閥門至少包含： 一電子線路，係形成於半導體基板，用以提供電壓 --------------— (請先·Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -2Γδ ·- -線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製

   六、申請專利範圍 至反光鏡及形成於相對基板上之相對電極； 一光阻礙層，係形成於反光鏡下方，用以遮擋來 電子線路之入射光線； 一第一絕緣層，係形成於光阻礙層與電子線路間； 一第二絕緣層，係形成於反光鏡與光阻礙層間； 一間柱，用以電連接電子線路與反光鏡； 光屏蔽，係位於形成於反光鏡内侧周圍部份下面 光阻礙層上，用以阻擋來自電子線路之光線； 一第三絕緣層，係形成於光屏蔽與反光鏡間； 其中位於半導體基板之電子線路可具有一彳諸存 容’或可不具有一儲存電容；以及 其中該第三絕緣層厚度為50埃至1〇〇〇埃。 之 電 1 〇 ·如申睛專利範圍第9項所述之液晶光閥門，其中 Ν τ <尤阻 礙層只形成於光屏蔽下方。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 ·如申請專利範圍第9項所述之液晶光閥門，其中之間 及光屏蔽由Ti，W，Mo，Cu，Al或以上金屬之合金 或與石夕形成之化合物其中選出之材料所形成。 12.如申請專利範圍第9項所述之液晶光閥門，其中光阻 層由A卜Cr-Ci:x〇y，Ti，TiN及TiNxCy組成之群組中 取一或更多金屬所成膜。 桎 選 lull----! ί t ---I I -- (請先·«讀背面之注意事項再填窝本頁} 本纸張尺度適帛t @目家標準（CNS)A4規格（21Q X齋操）

   經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 3，如申請專利範圍第9項所述之液晶光閥門，其中光屏蔽 形成於反光鏡週邊部份〇·2微米以内之下方。 14,如申請專利範圍第9項所述之液晶光閥門，其中第一， 第二及第三絕緣層含有自Si〇2，Si3N4，Ta〇x，ΖιΌχ， 鑽石碳及聚醯胺其中所選出之一或更多材料。 1 5 ·如申請專利範圍第14項所述之液晶光閥門’其中第一 及第二絕緣層由自Si02，Si3N4，TaOx及ZrOx選出之材 料所形成。 1 6 ·如申請專利範圍第1 4項所述之液晶光閥門，其中第三 絕緣層‘由自Si#4，TaOx及Zr〇x選出之材料所形成。 i / · 一種液晶光閥門 與反光鏡電氣導通之半導體基板，一位於入射光側之相 對基板’充滿反光鏡與相對基板間穴間隙之液晶，該液 晶光閥門至少包含： 一電子線路，係形成於半導體基板，用以提供電壓 至反光鏡及形成於相對基板上之相對電極； 一光阻礙層，係形成於反光鏡下方，用以遮擔來自 電子線路之入射光線； 一第一絕緣層’係形成於光阻礙層與電子線路間； 一第二絕緣層，係形成於反光鏡與光阻礙層間； 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X薄科^ ) -------------#------丨訂· (請先·Η讀背面之注意事項再填窝本頁) C8 D8 六、申請專利範圍 一間柱，用以電連接電子線路與反光鏡； 光屏蔽，係形成於包括反光鏡内側周圍部份與反光 鏡間空隙之區域的下方； 一第三絕緣層，係形成於光屏蔽與反光鏡間； 其中位於半導體基板之電子線路可具有一儲存電 容’或可不具有一儲存電容；以及 其中該第三絕緣層厚度為50埃至1 000埃。 18.如申請專利範圍第17項所述之液晶光閥門，其中之光 阻礙層只形成於光屏蔽下方。 1 9 ·如申請專利範圍第1 7項所述之液晶光閥門，其中之間 柱及光屏蔽由Ti，W，Mo，Cu，Α1或以上金屬之合金， 或與矽形成之化合物其中選出之材料所形成。 20·如申請專利範圍第1 7項所述之液晶光閥門，其中光阻 礙層由Al，Cr-CrxOy，Ti，TiN及TiNxCy組成之群組中 選取一或更多金屬所成膜。 21·如申請專利範圍第17項所述之液晶光閥門，其中光屏 蔽形成於反光鏡週邊部份〇 · 2微米以内之下方。 22.如申請專利範圍第17項所述之液晶光閥門，其中第 一 ’第二及第三絕緣層含有自Si〇2, si3N4, TaOx，ZrOx， 11 (CNS)A4 ^ (210 x ) ~ " (請先·Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 il .線 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C3 D8 六、申請專利範圍 鑽石碳及聚醯胺其中所選出之一或更多材料。 23·如申請專利範圍第22項所述之液晶光閥門，其中第一 及第二絕緣層由自Si〇2 ’ Si3N4，TaOx及ZrOx選出之材 料所形成。 24.如申請專利範圍第22項所述之液晶光閥門，其中第三 絕緣層由自Si3N4，TaOx及ZrOx選出之材料所形成。 25 · —種包含申請專利範圍第1項、第9項或第1 7項任一 項所述液晶光閥門之投影式液晶顯示裝置。 26· —種製造液晶光閥門之方法，該液晶光閥門具有其間有 空隙之多數反光鏡，一與反光鏡電氣導通之半導體基 板，一位於入射光側之相對基板，充滿反光鏡與相對基 板間穴間隙之液晶，該方法至少包含下列步驟·· 形成半導體基板之步驟，該步驟包含子步驟： 於半導體基板上形成用於多數反光鏡之電子線 路； 於電子線路上形成一第一絕緣層； 於第一絕緣層上形成一光阻礙層； 於光阻礙層上開一孔洞以供形成間柱； 於光阻礙層上形成一第二絕緣層，其中該第二絕 緣層具有一上表面； ^纸張國國家標準(CNS)A4i袼（21Q x) --------------#. !!! •訂---------線！ (請先·Μ讀背面之注意事項再填窝本頁)

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於第一絕緣層與第二絕緣層上形成凹槽以供形成 間柱； 於第二絕緣層上形成凹槽以供形成光屏蔽； 形成間柱於該光阻礙層之孔洞與該第一絕緣層與 第二絕緣層上之數凹槽中，用以電連接反光鏡與電子線 路’其中該間柱具有一上表面； 於光阻礙層上形成光屏蔽以阻擋來自反光鏡間空 隙之入射光線，其中該光屏蔽具有一上表面； 於第二絕緣層、間柱及光屏蔽之整個上表面上形 成第三絕緣層； 由間柱之上表面除去第三絕緣層；及 對第三絕緣層上之每一電子線路形成多數之反光 鏡圖案；以及 形成液晶面板之步驟，該步驟包含子步驟： 對準半導體基板與具有相對電極之相對基板；及 以液晶填充間隙子形成之穴間隙，其中該穴間隙 形成於該等反光鏡與該等相對電極之間。 27.如申請專利範圍第26項所述之製造液晶光閥門之方 法，其中於第二絕緣層與第一絕緣層形成凹槽以供形成 間柱及於第二絕緣層形成凹槽以供形成光屏蔽乃於同 一子步驟完成，而電氣連接光阻礙層與電子線路之間柱 及阻擋來自反光鏡間空隙入射光線之光阻礙層乃於同 一子步驟所形成。 ΐ紙張尺度適闬t國Ϊ家標準（CNSM4規袼（210 X iff®) I I I Illmlm — I I I I I I I ^ « — — — —ιιί I —Aw. (琦先-Mt»背面之ii意事項再填寫本頁}