TWI283784B - Reflection type liquid crystal display element, its manufacturing method and liquid crystal display unit - Google Patents

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I283784 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有反射型像素電極之反射型液晶顯 示元件及其製造方法、以及利用該反射型液晶顯示元件以 進行影像顯示之反射型液晶投影機等的液晶顯示裝置。 【先前技術】 近年來隨著投影顯示器之高精細化、小型化及高亮度化 的進展’作為其顯示裝置’以能小型化、高精細化且可期 待較高之光利用效率的反射型裝置為人所注目而已實用 化。作為反射型裝置，為人周知者有在相對向配置之一對 基板間注入液晶之主動型的反射型液晶顯示元件。該情 况’作為一對基板，係一方面採用於玻璃基板上疊層形成 有透明電極之相對向基板，而另一方面採用例如活用一包 含 CMOS(Complementary_Metal Oxide Semiconductor :互補 式金氧半）型之半導體電路之矽（Si)基板的驅動元件基板。 在驅動元件基板上配置有進行光之反射與施加電壓之液晶 用的金屬反射型像素電極，藉此全體構成像素電極基板。 反射型像素電極，係由一般以在LSI(Large Scale Integmed : 大型積體電路）製程中所用之鋁為主成份的金屬材料所構 成。 該種反射型液晶顯示元件中，藉由對設於相對向基板上 之透明電極與設於驅動元件基板上之反射型像素電極加上 電壓，即可對液晶施加電壓。此時，液晶會按照該等電極 間之電位差而產生光學特性變化，並使所入射之光作調 95215.doc 1283784 變。依該調變可進行灰階表現，並進行影像顯示。 該種反射型液晶顯示元件中，尤其是，注入垂直配向液 曰曰之主動型的反射型液晶顯示裝置，由於其對比高、響應 速度亦快，所以近年來以投影裝置為人所注目。在此所謂 垂直配向液晶材料’係指具有負介電異向性（平行於液晶分 子之長軸的介電係數ε( || )與垂直於液晶分子之長軸的介電 係數ε(丄）之差△ ε(=ε( || )-ε(丄））為負）的液晶材料，其在施 加電壓為零時液晶分子與基板面大致配向成垂直，並提供 正常黑模式之顯示者。 作為注入該種垂直配向液晶之主動型的反射型液晶顯示 裝置之習知例，有例如以下之文獻記載者。 [專利文獻1] 曰本專利特開2003-57674號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，一般而言垂直配向液晶材料難以進行配向控制， 在驅動元件基板側具有依反射型像素電極而產生之階差構 造的情況，起因於該階差形狀之配向缺陷就會在像素電極 周邊產生。该配向缺陷將誘發顯示面内之特性均一性的降 低、黑位準之上升（黑色浮現）及向錯缺陷產生之晝質劣化 等。尤其是在使用矽驅動元件之反射型液晶顯示元件中， 一般由於像素間距小至丨〇微米以下，所以與數十微米以上 之像素間距大的直視型液晶裝置相較，因像素周邊之缺陷 區域容易影響晝質、且如同透過型之液晶顯示元件般無法 95215.doc 1283784 利用黑矩陣隱藏，故而極力減低或完全消除該配向不良區 域’為貫用上被要求之基本要件。 有關以上之配向缺陷，參照圖式具體說明。首先，參照 圖9(A)、（B)，說明以往之反射型液晶顯示元件中之像素電 極的構造。如圖所示，反射型像素電極丨丨丨呈矩陣狀地配置 於矽驅動元件基板11〇上。反射型像素電極lu在半導體製 程中，於矽驅動元件基板110上形成例如鋁膜之後，藉由使 用光微影術加工，以形成正方形之電極。該情況，為了以 電氣獨立驅動各自之像素，而在像素面内切斷俾使各反射 型像素電極111完全不會電氣短路。因此，各反射型像素電 極111之側面形狀一般如同圖9(B)般地垂直切斷立於厚度 方向上。 所鄰接之反射型像素電極lu間之寬，即像素間（像素溝） 之寬W1，雖依微影之解像度與設計法則而定，但是通常為 〇·4〜1微米左右。但是，依製造技術之提高亦可充分地加工 至〇·3微米。因而，當像素間距貿2為1〇微米時，反射型像素 電極111可取9.7〜9.0微米角之正方電極由0 34微米寬之溝 所包圍住的形狀。從反射率之觀點來看，由於顯示像素面 積佔有率（開口率）越大則反射率就變得越高，所以反射率特 性以像素溝之寬W1儘量窄者較優。 圖10(A)、（Β)係顯示垂直配向液晶材料配向於圖9(α)、（Β) 所示之像素構造上的狀態模型。在像素平面之上方（反射型 像素電極111及像素溝之表面），全面疊層有配向膜112，依 其配向膜底層，大致垂直配向成液晶分子之長軸與前傾角 95215.doc 1283784 向致另一方面’在像素溝之側面，由於配向膜112 形成於反射型像素電極i i i之側面，且液晶分子與之垂直配 向，所以此次可利用測定來觀測到像素溝周邊有呈水平配 σ傾斜的清形。在像素溝寬至例如1微米之情況（圖 10(A))，由於因形成於像素溝之底部的配向膜所產生之垂 ^配向勢力的面積比較大，且其變成較優勢，戶斤以側面之 影像可獲得緩和而全體成為大致垂直配向之形狀，在像素 周邊不會發生缺陷。然而，如圖1〇⑻所示，當像素溝寬Μ 變成0.7微米以下時，像素側面之影響力就會變大，結果， 可觀察到像素溝内包含較多之水平配向成分。 該像素溝内之水平配向成分，亦對像素周邊造成影響， 結果像素面内雖呈垂直配向，但是從像素周邊至像素溝為 止將呈摻雜水平配向之不均一的配向狀態。尤其是可看到 在像素内之端部分（圖10(Β)之區域12〇)染上配向不良，此特 別帶來畫質之劣化。測定之結果，該傾向隨著像素溝之寬 W1越窄、且溝部分之深度越深，就變得越激烈。在該種狀 態下，無法在顯示區域全體上獲得均一之配向，且招致諸 特性之劣化。若充分取像素溝之寬％1，雖不會發生問題， 但是由於反射率會因開口率之降低而下降所以並非實用。 上述之現象為垂直配向液晶材料特有之問題。 上述之現象，依經驗，傾向於使用如氧化矽之無機材料 的傾斜蒸錢膜作為配向膜112，就特別容易發生，且液曰声 之厚度越薄就越容易出現。作為防止此現象之方法，^ 口曰 考慮加大前傾角，但是一般要穩定形成較大之前傾角报Ζ 95215.doc 1283784 且有限度，更有伴隨前傾角之增加，黑位準會上升且使對 比降低的問題。因而，在將前傾角保持於適度範圍且維持 良好之對比的狀態下’ #需要不產生像素周邊區域之配向 不良的技術。 本發明係有鑒於該種問題點而開發完成者，其目的在於 提供一種能穩定製造之反射型液晶顯示元件及其製造方 法、以及液晶顯示裝置，其可消除或極力減低起因於像素 溝之構造而產生之垂直配向液晶特有的配向不良發生，可 實現較高之對比及良好之晝質。 [解決問題之手段] 本發明之反射型液晶顯示元件之製造方法，其特徵在於 該反射型液晶顯示元件具備：像素電極基板，其具有複數 個反射型像素電極；相對向基板，其具有設置成與像素電 極相對向之透明電極，·及垂直配向液晶，其注入於像素電 極基板與相對向基板之間；且該製造方法包括··成膜步驟， 其於像素電極基板上形成金屬膜；加工步驟，其將所成膜 之金屬膜切斷成像素單位，並加工形成複數個與像素電極 基板面呈垂直之側面的像素電極；及蝕刻步驟，其於加工 步驟之後，將像素電極之側面蝕刻成歪斜地傾斜之形狀。 更具體而言，其係藉由照射氬離子以將像素電極之側 面，例如在其電極寬度較厚方向之剖面内傾斜成隨著從上 側朝下側逐漸變大之形狀，並使其電極之剖面形狀蝕刻成 例如梯形狀者。 又，本發明之液晶顯示元件，其係利用上述本發明之製 95215.doc 1283784 造方法所製造，且注入有垂直配向液晶之液晶層的厚度較 佳為1.0微米〜2·5微米之範圍内者。 又，本發明之液晶顯示裝置，其係利用上述本發明之製 造方法所製造之反射型液晶顯示元件所調變之光來進行影 像顯示者。 本發明之反射型液晶顯示元件之製造方法中，可利用餘 刻步驟形成側面穩定歪斜地傾斜之像素電極。又，本發明 之反射型液晶顯示元件及液晶顯示裝置中，藉由使像素電 極之側面成為歪斜地傾斜之形狀，則與如同以往之像素電 極般使側面在剖面内成為垂直形狀之情況相較，可消除像 素溝部分中極端地配向於水平方向之液晶分子。即使局部 之配向在水平方向有些許散亂，亦可利用與其周圍作垂直 配向之液晶分子間的相互作用在像素溝之部分上保持充分 的垂直性。結果，即使在像素溝寬較窄之情況或液晶層較 薄之情況，均可實現液晶分子全體大致呈垂直配向之狀 態。藉此，可消除或極力減低起因於像素溝之構造而產生 之垂直配向液晶特有的配向不良發生，可實現較高之對比 及良好之晝質。 【實施方式】 以下，參照圖式詳細說明本發明之實施方式。 <反射型液晶顯示元件之構成> 圖1係顯示本發明—實施方式之反射型液晶顯示元件的 全體構成。錢射型液晶顯示元件包含互為相對向配置之 -對相對向基板30及像素電極基板4〇、以及注入於該等基 95215.doc •10- 1283784 板間之垂直配向液晶45。 相對向基板30包含玻璃基板3 1及疊層於該玻璃基板3 1上 之透明電極32。在與透明電極32之垂直配向液晶45相接的 面側進一步全面性地疊層有配向膜33。透明電極32可採用 具有光透過作用之電極材料，一般為氧化錫（Sn〇2)與氧化 鋼（1〜〇3)之固溶體物質的IT〇(Indium Tin 0xide ··氧化銦錫 膜）。在透明電極32上施加有全像素區域所共通之電位（例如 接地電位）。 像素電極基板40，係於例如單晶之矽基板4丨上，配置形 成呈矩陣狀之反射型像素電極42者。在矽基板41上，形成 有包含CMOS或NMOS等之電晶體丁丨與電容器（輔助電 谷）C1的主動型區動電路。在與像素電極基板4〇之垂直配向 液曰曰45相接的面側進一步全面性地疊層有配向膜。 反射型像素電極42係由以鋁（A1)或銀（Ag)為代表之金屬 膜所構成。在使用鋁電極等作為反射型像素電極42之情 況，雖兼做發揮光反射膜之功能與施加電壓至液晶之電極 之功能的雙方功能，但是為了進一步提高反射率亦可將如 介電質鏡面之多層膜所構成的反射膜形成於鋁電極之上 方。另外’本實施方式之特徵部分，在於該反射型像素電 極42之形狀，關於此將於後述。 在該反射型液晶顯示元件所採用之垂直配向液晶45，其 分子長軸’當施加電Μ為零時則相對於各基板面大致配向 於垂直方向’而當施加電壓時則藉由朝面内傾斜以使透過 率產生變化。驅動時當液晶分子傾斜之方向並非一樣時由 95215.doc 1283784 於會產生明暗之不均，所以為了避開此現象，而有必要事 先提供些微之前傾角於一定方向（一般為裝置之對角方向） 使之作垂直配向。當前傾角太大時垂直配向性會劣化，黑位 準^上升而使對比降低。因而，一般將前傾角控制在1。〜7。 左右之間。 作為配向膜33、43例如可採用以二氧化矽（Si〇2)為代表之 氧化矽膜的傾斜蒸鍍膜。該情況，藉由改變傾斜蒸鍍時之 蒸鍍角度，即可控制上述垂直配向液晶45之前傾角。作為 配向膜33、43，又例如可採用摩擦（配向）處理聚醯亞胺系之 ⑩ 有機化合物的膜。該情況，藉由改變摩擦之條件及可控制 前傾角。 圖2係顯不該反射型液晶顯示元件之驅動部的構成。驅動 · 部包含形成於各像素内之像素驅動電路61 ;以及配置於顯 - 不區域60之周邊的資料驅動器62及掃描驅動器〇等之邏輯 口p。在資料驅動器62上介以信號線64而輸入有始自外部之 影像信號D。像素驅動電路61係形成於各反射型像素電極42 之下層’般其構成包含開關電晶體T i與供給電壓至液曰曰曰 _ 之辅助電容C1。對電晶體以要求可承受對應垂直配向液晶 45之驅動電壓的耐壓，一般係以比邏輯部高之耐壓製程來 製作。 在像素驅動電路61中，於行方向上配置有複數條資料線 71於列方向上配置有掃描線72。各資料線71與各掃描線 72之交又點對應1像素。各電晶體^之源極電極連接在資料 線71上’間極連接在掃描線72上。各電晶體丁！之沒極電極 95215.doc 12 1283784 連接在各反射型像素電極42與輔助電容Cl上。各資料線71 連接在資料驅動器62上，且自該資料驅動器62供給影像信 號。各掃描線72連接在掃描驅動器63，且自掃描驅動器63 依次供給掃描信號。 其次，詳細說明本實施方式之特徵部分的反射型像素電 極42之構造。如圖3(A)、（B)所示，反射型像素電極42呈外 周傾斜之形狀。亦即，其側面50從厚度方向之剖面（圖3(B)) 來看呈歪斜形狀。藉此，反射型像素電極42之電極寬，形 成如隨著從上侧（液晶侧）朝向下側（基板側）逐漸變大之末 端變寬的梯形狀。另外，配向膜43由於係沿著反射型像素 電極42之形狀而疊層，所以亦包含配向膜43之反射型像素 電極42的全體成為梯形狀。在該反射型像素電極42中，不 僅最上面，就連歪斜形狀之側面（傾斜面）5〇亦發揮像素電極 之功旎。亦即，側面5〇亦具有光之反射功能與施加電壓至 垂直配向液晶45之電壓施加功能。 反射型像素電極42之厚度，從成膜上之觀點來看較佳為 至5 0 nm以上，更佳者係為了獲得良好之反射率而設為 120 nm以上。一般而言，為15〇 nm左右。又，所鄰接之反 射型像素電極42間的寬，即像素間（像素溝）之寬W1，雖依 微影之解像度與設計法則而定，但是一般為〇·々〜〖微米左 右但疋’依製造技術之提高亦可充分加工至〇 · 3微米。因 而，當像素間距W2為1〇微米時，若從平面看，反射型像素 電極42可取9·7〜9·0微米角之正方電極由〇·3〜1微米寬之溝 包圍住的形狀。從反射率之觀點來看，由於顯示像素面積 95215.doc 1283784 佔有率（開口率）越大則反射率變得越高，所以反射率特性以 像素溝之寬W1窄者較優。 將反射型像素電極42之側面50形成歪斜形狀的理由，係 如同後述般’為了抑制垂直配向液晶特有之配向不良發生 之故。在此，如圖5所示，將反射型像素電極42之厚度設為 A ’將從側面50之上側端部5丨至下側端部52之水平方向的距 離設為B，並以B/A表示側面50之傾斜情形時，則如同後述 般’車父佳者係考量抑制配向不良發生之效果與反射率之關 係’而滿足 1/4$ B/AS 3 之條件。另外，側面50之歪斜形狀，並沒有必要使其剖 面一定為完全的直線，而只要以大致呈歪斜之程度即具有 足夠的效果。 圖11係顯示本實施方式之液晶顯示元件之製造方法中之 步驟全體的流程圖。如圖U所示，本實施方式之液晶顯示 元件之製造步驟，大致區分包含四個步驟（步驟 S101〜S104)。亦即，基板形成步驟（步驟S101)、圖案形成 步驟（步驟S 102)、顯示面板組裝步驟（步驟s103)及模組組裝 步驟（步驟S104)。 基板形成步驟（步驟S101)，係形成液晶顯示元件之主要 部分的像素電極基板40中之矽基板41與相對向基板3〇的步 驟。像素電極基板40係從例如矽之單結晶晶棒中，利用切 割切出特定厚度之矽晶圓之後，利用研磨裝置等研磨而獲 得鏡面。相對向基板3〇係在例如利用浮區法加工之玻璃基 95215.doc -14- 1283784 板31上，將ITO進行真空蒸鍍等並藉由形成透明電極32膜所 形成。 接著，圖案形成步驟（步驟S1〇2)，係關於本發明之主要 特徵部分的步驟’為於基板形成步驟（sl〇1)中所準備的像 素電極基板40之石夕基板41上，形成包含CMOS或NMOS等之 電晶體T1與電容器（辅助電容）ci之主動型的驅動電路以及 將側面50形成歪斜形狀的反射型像素電極42之步驟。 接著，顯示面板組裝步驟（步驟S103)，係組裝液晶顯示 元件（顯示面板）之步驟。於該步驟中，作為一例係在一片石夕 晶圓上一次形成複數個液晶顯示元件。 最後之模組組裝步驟（步驟S104)，係在上述顯示面板組 裝步驟（步驟S 103)中所組裝的液晶顯示元件上，安裝使顯 示裝置動作用之驅動零件等，且加工精製成完成品之步驟。 在此，就製造將上述圖案形成步驟（步驟Si〇2)之側面50 形成歪斜形狀的反射型像素電極42之步驟加以敘述。首 先’與以往同樣，在半導體製程中，於矽基板41上形成例 如銘等之金屬膜之後，使用光微影術將溝形成於像素間， 且側面電極加工成垂直切斷立於厚度方向的正方狀。之 後’例如藉由導入在像素面上照射氬離子而姓刻之製程， 以形成歪斜形狀之側面50。可利用該蝕刻步驟穩定地形成 側面50呈歪斜傾斜的反射型像素電極42。另外，側面5〇之 加工方法，並非特別限定於此。 其次，說明如以上所構成之反射型液晶顯示元件的作 用、動作。 95215.doc •15- 1283784 在該反射型液晶顯示元件中，從相對向基板3〇側入射， 使通過垂直配向液晶45之入射光L1，依反射型像素電極42 之反射功能而反射。在反射型像素電極42中反射之光L1， 朝與入射時相反之方向，通過垂直配向液晶45及相對向基 板30而出射。此時，垂直配向液晶45，其光學特性按照相 對向之電極間的電位差而變化，並使通過之光L1調變。可 利用該光調變來進行灰階表現，且該經調變之光L2可利用 於影像顯示。 對垂直配向液晶45之電壓施加，可依圖2所示之像素驅動 電路62而進行。資料驅動器62係按照始自介以信號線64而 輸入之外部的影像信號D，供給影像信號至資料線71。掃描 驅動器63係以特定時序依次供給掃描信號至各掃描線72。 藉此’可依始自掃描線72之掃描信號而掃描，且選擇性地 驅動施加有始自資料線71之影像信號之部分的像素。 在此，如同已在（發明所欲解決之問題）之項中敘述般， 在使用其側面於厚度方向之剖面内呈垂直形狀之習知反射 型像素電極111(圖9(A)、（B))的情況，尤其是如圖1〇(B)所 示，當像素溝寬W1變成〇·7微米以下時，可觀測到在像素溝 内包含較多的水平配向成分。該情況，尤其是可看到在像 素内之端部分（圖10(B)之區域120)染上配向不良之現象，此 特別會帶來晝質之劣化。 另一方面，在本實施方式之反射型液晶顯示元件中，藉 由將反射型像素電極42之側面5〇形成歪斜形狀，則如圖4 所示’可輕易地解決配向不良之問題。亦即，#由將側面 95215.doc 1283784 50形成歪斜形狀而消除剖面内之垂直性，即^ 即可在像素溝部

像素溝之寬W1窄至0.4微米的情況，可實現液晶分子全體大 致呈垂直配向的狀態。該效果，可認為即使在像素溝寬wi 窄至0.3微米的情況亦為同樣。又，在以往之構造中，雖然 液晶層之厚度越薄，越容易產生配向不良，但是在本實施 方式之情況，即使液晶層之厚度為例如薄至2·5微米以下的 情況，亦可抑制配向不良。另外，液晶層之厚度，較佳為工 从米以上。當比1微米更薄時，則很難製造均一的厚度。 抑制該配向不良之發生的效果，係可從1/4左右中了解側 面50之傾斜程度B/A(參照圖5)。當像素面内之傾斜面所佔 的比例變多時，由於會招致光反射率之漏失，所以在b/a 上有實用上最適的範圍。反射率之降低雖可利用像素溝寬 W1之減低（開口率提南）來抵銷，但是當考慮〇·3〜〇·4左右為 反射率之界限時，結果，從後述之實施例中所示的測定結 果來看，B/A=l/4〜3之範圍，為滿足各種特性之範圍。 然而，一般如同本反射型液晶顯示元件般，在使用矽驅 動元件之反射型裝置中，為了保護反射型像素電極42等， 如圖6所示，在其表面過敷如氧化矽（Si〇)或氮化矽（SiN)之 鈍化膜（保護膜）44。配向膜43形成於鈍化膜44上。該鈍化膜 44·在 LSI製程中，由於可利用 CVD (Chemical Vapor Deposition : 95215.doc 17 1283784 化學氣相沉積）等之成膜技術來製作，所以如圖所示，遍及 於反射型像素電極42暨像素溝之側面及底邊，全體過敷成 大致均等。在本實施方式之反射型像素電極42的構造中， 即使於配向膜43與反射型像素電極42之間過敷有鈍化膜44 等之其他膜的情況，亦可反映成為該膜之底層的像素形 狀，成為包含該膜之全體具有同樣歪斜形狀的構造。因此， 即使在過敷有純化膜44等之其他膜的情況，亦可同樣獲得 抑制配向不良之發生的效果。 如以上說明，依據本實施方式之反射型液晶顯示元件， 由於將反射型像素電極42之側面形成歪斜形狀，所以即使 縮窄像素溝及像素間距，且減薄液晶層之厚度，亦可在保 持適度之刖傾角的狀悲下，消除或極力減低起因於垂直配 向液晶特有之像素溝的配向不良，而關於對比等之特性或 畫質，可貫現良好之特性。尤其是，由於可實現將像素間 距形成比以往更窄之構造，所以可提高全部的反射率。更 特別的是，藉由可比以往更減薄液晶層，而可提高液晶響 應之速度。 <液晶顯示裝置之說明> 其次，就使用圖i所示構成之反射型液晶顯示元件的液晶 頁丁 #置之例加以6兒明。在此，如圖7所示，就使用反射型 液晶顯示元件作為光閥的反射型液晶投影機之例加以說 明。 圖7所示之反射型液晶投影機係所謂的三板方式者’其使 用三片紅、藍及綠之各色用的液晶光閥2ir、2ig、2ib進 95215.doc -18 - 1283784 行彩色影像顯示。該反射型液晶投影機，沿著光軸1 0包含 光源11、二分向光鏡12、13及全反射鏡14。該反射型液晶 投影機又包含偏光光束分離器15、16、17、合成棱鏡18、 投射透鏡19及螢幕20。 光源11係發出包含彩色影像顯示所需之紅色光（R)、藍色 光（B)及綠色光（G)的白色光者，例如由鹵素燈、金屬函化 物燈或氙燈等所構成。 二分向光鏡12具有將始自光源11之光分離成藍色光與其 他色光的功能。二分向光鏡13具有將通過二分向光鏡12之 光，分離成紅色光與綠色光的功能。全反射鏡14係將由二 分向光鏡12分離之藍色光，朝向偏光光束分離器π而反射。 偏光光束分離器15、16、17分別沿著紅色光、綠色光及 藍色光之光路而設置。該等之偏光光束分離器15、16、17 分別具有偏光分離面15A、16A、17A，在該偏光分離面15A、 16A、17A中，具有將所入射之各色光分離成互為正交之二 個偏光成分。偏光分離面15A、16A、17A，係反射一方之 偏光成份（例如S偏光成份），而另一方之偏光成份（例如p偏 光成份）則會透過。 液晶光閥21R、21G、21B係由上述構成之反射型液晶顯 示元件（圖1)所構成。在該等之液晶光閥21R、21G、21B上， 入射有由偏光光束分離器15、16、17之偏光分離面15A、 16A、17A所分離之特定的偏光成份（例如S偏光成份）之色 光。液晶光閥21R、21G、21B具有按照基於影像信號所提 供之驅動電壓而驅動，且使入射光調變之同時，將該經調 95215.doc -19- 1283784 變之光朝向偏光光束分離器15、16、17反射的功能。 合成稜鏡18具有將從液晶光閥21R、21G、21B出射，且 通過偏光光束分離器15、16、17之特定的偏光成份（例如P 偏光成份）之色光予以合成的功能。投射透鏡1 9具有作為將 從合成稜鏡18出射之合成光朝向螢幕20投射之投射手段的 功能。 在以上所構成之反射型液晶投影機中，從光源11出射之 白色光，首先依二分向光鏡12之功能而分離成藍色光與其 他色光（紅色光或綠色光）。其中之藍色光可依全反射鏡14 之功能而朝向偏光光束分離器17而反射。另一方面，紅色 光及綠色光可依二分向光鏡13之功能而進一步地分離成紅 色光與綠色光。經分離之紅色光及綠色光分別入射至偏光 光束分離器15、16。 偏光光束分離器15、16、17，將所入射之各色光，在偏 光分離面15A、16A、17A中，分離成互為正交之二個偏光 成份。此時，偏光分離面15A、16A、17A將一方之偏光成 份（例如S偏光成份）朝向液晶光閥21R、21G、21B而反射。 液晶光閥21R、21G、21B，按照基於影像信號所提供之 驅動電壓而驅動，並使所入射之特定的偏光成份之色光以 像素單位調變。此時，液晶光閥2 1R、21G、21B，，由於 可由圖1所示之反射型液晶顯示元件所構成，所以關於對比 等之特性或畫質，可實現良好之特性。 液晶光閥21R、21G、21B，將經調變之各色光朝向偏光 光束分離器15、16、17而反射。偏光光束分離器15、16、 95215.doc -20- 1283784 17只使始自液晶光閥21R、21G、21B之反射光（調變光）中所 特定的偏光成份（例如P偏光成份）通過，並朝向合成稜鏡18 而出射。合成稜鏡18，將通過偏光光束分離器15、16、17 之特定的偏光成份之色光予以合成，並朝向投射透鏡丨9而 出射。投射透鏡19將從合成稜鏡18出射之合成光，朝向螢 幕20而投射。藉此，在螢幕20上，投影與由液晶光閥21R、 21G、21B所調變之光相應的影像，完成所期望之影像顯示。 如以上說明，依據本實施方式之反射型液晶投影機，則 由於使用具有側面50呈歪斜形狀之反射型像素電極42(圖3) 所構成的反射型液晶顯示元件（圖1 )，作為液晶光閥2丨r、 21G、21B，所以可以較高之對比與良好之晝質來實現影像 顯示。 [實施例] 其次’顯示本實施方式之反射型液晶顯示元件的具體特 性作為實施例。以下，在說明實施例之前，首先顯示以往 之反射型液晶顯示元件的特性作為比較例。 [比較例] 製作成為比較例之反射型液晶顯示元件的試料如下。首 先’在洗淨形成有透明電極膜之玻璃基板與形成有鋁電極 作為反射型像素電極之石夕驅動基板之後，導入蒸鍍裝置 中’以蒸鍍角度45〜55。之範圍歪斜蒸鍍形成Si〇2膜作為配 向膜。配向膜之膜厚設為5 0 nm。液晶之前傾角配向控制成 為約2_5 °。之後，將形成有配向膜之各基板進行相對向配 置’並於其間散佈有適當數目之2 μιη直徑的玻璃珠並使之 95215.doc -21 - 1283784 互相黏在一起，進一步注入默克（Merck)公司製之介電異向 性Δε為負、折射率異向性△!!=〇· 1之垂直液晶材料，藉此製 作成反射型液晶顯示元件之試料。矽驅動基板上之鋁電極 的像素間距W2為9微米，將像素間之寬W1製作成以〇·4、 0·5、0.6、0.7、0.8微米來改變者（圖8之試料No. 1〜5)。又， 關於在銘電極上，以45 nm之厚度過敷用以保護顯示像素區 域之Si〇2系的鈍化膜者亦以同樣之方法來製作（圖$之試料

No· 6〜10)。該比較例之反射型液晶顯示元件中的電極構

k，與圖9(A)、（B)所示者同樣，鋁電極之側面在剖面内呈 垂直之形狀。 製作後，將以顯微鏡觀察黑位準之液晶配向之狀 ----〜7Ϊ八啦 果，與後述之實施例i、2的結果，同時歸_示於圖8中 在沒有純化膜之情況，像素溝寬W1為0.7微米以下時（試 N〇· 2〜5)，且有純化膜時，全部的試料（試料No. 6〜10)， 反射型像素電極之端、㈣邊或像素溝料，

像素部分提高，且明⑽有與其周邊不同之不均等、的^ -配向區域。在使偏向顯微鏡之偏光軸而㈣該部分之 :分子的排列時，可明白在有效像素内進行完全 像素周邊及像素溝内之液晶含有較多。 :望的垂直成份以外的成份(以沿著溝之方向 傾斜某程度的成份為中心之隨機的配向成份卜又 ° 電屢至各試料而驅動液晶時，像素上 广 射率會隨著電叙大小而增加變成白 般，及 素溝附近雖然只要施加相當 ’相對於此，像 田的電壓即可到達白位準，但是 95215.doc -22- 1283784 可明白在中間調電壓方面之反應較遲鈍，因此在中間調顯 不下，可觀測到像素周邊與像素内有不同亮度之不均等。 [實施例1] 基本上以與上述比較例相同之方法及規格製作反射型液 曰…員卞元件之5式料。亦即，在洗淨形成有透明電極膜之玻 璃基板與形成有鋁電極作為反射型像素電極的矽驅動基板 之後’蒸鍍形成Si〇2膜作為配向膜，之後，於該等一對之 基板間，製作注入有默克（Merck)公司製之介電異向性△ ε 為負、折射率異向性Δη為0」之垂直液晶材料的反射型液晶 顯示元件。矽驅動基板上之規格亦與上述比較例相同，像 素間距W2為9微米，將像素間之寬（像素溝寬）贾丨製作成以 〇·4、0·5、〇·6、〇·7、0.8微米來改變者（圖8之試料No. 11〜15)。 在紹電極上，同樣製作設有鈍化膜者（圖8之試料Ν〇· 16〜20) 〇 但是’本實施例中，與上述比較例不同，藉由在形成像 素電極時導入如下步驟，以將像素電極形成圖3所示之構 造。亦即，作為像素電極形成步驟，係導入在利用光微影 於石夕驅動基板上形成正方形狀之像素電極之後，進一步在 氣氣之放電環境中，導入矽驅動基板，且將氬離子暴露於 像素電極表面上30秒的製程。當進行此製程時，電場集中 之像素周圍四邊之角部分的蝕刻會比像素電極表面更深 入，結果，可知角部分會被削除。藉此，結果可對厚度工5〇 麵(相當於圖5之A=150 nm)之鋁像素電極，形成端緣部分 (外周部分）削成大致只歪斜37.5 nm(相當於圖5之B=37.5 95215.doc -23- 1283784 nm)的構造。此相當於Β/Α=ι/4。在設置鈍化膜之情況，亦 反映底層之像素電極的形狀，而全體可實現大致同樣之梯 形狀的構造。使用具有該像素構造之試料，並以與上述比 較例同樣之方法’來觀測黑位準下之液晶配向的狀態。 圖8顯示該觀察結果。本實施例中，依如比較例之像素溝 周邊的配向不良所造成的不均一性，在全部的試料中完全 未被觀測到。又，即使在施加電壓時之中間調顯示中，亦 完全未被發現不均等。反射率在本實施例之試料中與比較 例之試料幾乎沒有變化。亦即，可知該程度之構造變化並 _ 不影響反射率。 該等之結果，作為配向膜，即使在使用聚醯亞胺膜取代 氧化矽膜（Si〇2膜）並利用摩擦製作配向控制之試料來觀察 的情況時亦為相同。 · [實施例2] 以與實施例1同樣之方法，製作反射型液晶顯示元件之試 料（圖8之試料Νο·21〜25)。但是，關於像素形狀，作為像素 電極形成步驟，係導入將氬離子暴露於像素電極表面上且 暴露比實施例1更長之時間（100秒）的製程。結果，可對15〇 nm之紹電極的厚度（相#於圖5之Α==15〇聰），形成外周部分 削成大致歪斜約2〇〇nm(相當於圖52B==2〇〇nm)的構造。此 相當於Β/Α=1·33。使用具有該像素構造之試料，並以與上 述比較例及實施例i同樣之方法，來觀察黑位準下之液晶配 向的狀態。 圖8顯示該觀察結果。即使在本實施例中，依如比較例之 952I5.doc -24- 1283784 像素溝周邊的配向不良所造成的不均一性，在全部的試料 中亦完全未被觀測到。又，即使在施加電壓時之中間調顯 示中，亦完全未被發現不均等。 另一方面，在測定反射率時，與未進行歪斜切削像素周 邊之處理的情況相較，雖未被觀測到1 %〜2%之減低，但是 在該情況下藉由更縮窄像素溝寬W1，例如將〇·6微米縮窄成 〇·5微米般地縮窄〇.1微米，即可抵銷該反射率漏失。 另外，雖藉由進一步延長氬離子之照射時間，可減緩（加 長傾斜部分之寬度Β)像素電極側面之歪斜形狀的傾斜，但 是當Β/Α超過3時，反射率之降低就會超過5%，而當不將像 素溝寬W1縮窄成小於〇·3微米時，由於無法抵銷反射漏失， 所以在實用上並不佳。因而，從以上之實施例的結果來看， 較佳為滿足 1/4^Β/Α^3 之條件。 另外，雖未列舉作為實施例，但是即使在將像素溝寬wi 設為0.35微米之情況，亦可獲得與上述同樣之效果。若考 慮製造技術之提高，即使在將像素溝寬W1縮窄至〇3微米左 右之情況，亦可輕易類推可獲得上述同樣之效果。 另外，本發明並未被限定於以上之實施方式，亦可進一 步作各種的變化實施。例如，上述實施方式中，雖投影機 係舉三片式投影機之例加以說明，但是本發明亦可廣泛適 用於單板式等其他方式的投影機中。又，反射型像素電極 42之平面形狀，並不限於四角形，亦可為多角形等之其他 95215.doc -25- 1283784 形狀。 [發明效果] 如以上說明，依據本發明之反射型液晶顯示元件，則由 於使像素電極之側面形狀作歪斜傾斜，所以即使在像素溝 覓車父窄之情況或液晶層較薄之情況，亦可實現液晶分子八 體大致呈垂直配向的狀態。藉此，可消除或極力減低起= 於像素溝之構造而產生之垂直配向液晶特有的配向不良發 生’且可實現較高之對比與良好之畫質。 又，依據本發明之液晶顯示裝置，由於使用本發明之反 射型液晶顯示元件進行影像顯示，所以可以較高之對比與 良好之畫質實現影像顯示。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明一實施方式之反射型液晶顯示元件之 驅動電路全體構成的剖面圖。 圖2係顯示本發明一實施方式之反射型液晶顯示元件之 驅動電路構成的說明圖。 圖3係顯示本發明一實施方式之反射型液晶顯示元件中 之像素電極構造的平面圖（A)及剖面圖（B)。 圖4係本發明一實施方式之反射型液晶顯示元件中之液 晶配向狀態的示意圖。 圖5係像素電極之厚度與歪斜形狀之部分之關係用的説 明圖。。 圖6係顯示像素電極基板之其他構成例的剖面圖。 圖7係顯示使用圖丨所示之反射型液晶顯示元件所構成之 95215.doc -26- 1283784 液晶顯示裝置之一例的構成圖。 圖8係本發明一實施方式之反射型液晶顯示元件與以往 之反射型液晶顯示元件中觀察配向發生不良狀況之結果的 不意圖。 圖9係顯示以往之反射型液晶顯示元件中之像素電極基 板側之構成的平面圖（A)及剖面圖（B)。 圖10(A)、（B)係就在以往之反射型液晶顯示元件中產生 配向不良之問題點加以說明用的剖面圖。 圖11係顯示本實施方式之液晶顯示元件之製造方法中之 步驟全體的流程圖。 【主要元件符號說明】 11 光源 12、13 二分向光鏡 14 全反射鏡 15 、 16 、 17 偏光光束分離器 15A、16A、17A 偏光分離面 18 合成棱鏡 19 投射透鏡 20 螢幕 21 反射型液晶顯示 21R、21G、21B 液晶光閥 30 相對向電極 31 玻璃基板 32 透明電極 95215.doc •27· 1283784 33 、 43 、 112 40 41 42 、 111 44 45 50 51 60 61 62 63 64 71 72 110 Cl T1 W1 配向膜 像素電極基板 矽基板 反射型像素電極 鈍化膜 垂直配向液晶 側面（傾斜面） 端部 顯示區域 像素驅動電路 資料驅動器 掃描驅動 信號線 資料線 掃描線 矽驅動元件基板 電容器（輔助電容） 電晶體 像素溝寬 95215.doc -28-

Claims (1)

1. 4 m 申請專利範圍： 一種反射型液晶顯示元件之製造方法，其特徵在於其所 製造之反射型液晶顯示元件具備： 像素電極基板，其具有複數個反射型像素電極； 相對向基板，其具有設置成與上述像素電極相對向之 透明電極；及 垂直配向液晶，其注入於上述像素電極基板與上述相 對向基板之間；且 該製造方法包括： 成臈步驟，其於上述像素電極基板上形成金屬膜； 加工步驟，其將所成膜之上述金屬膜切斷成像素單 位，並加工形成複數個與上述像素電極基板面呈垂直之 側面的上述像素電極；及 蝕刻步驟，其於上述加工步驟之後，將上述像素電極 之側面钱刻成歪斜地傾斜之形狀。 2.如請求項1之反射型液晶顯示元件之製造方法，其中於上 述蝕刻步驟中 藉由照射氬離子以將上述像素電極之侧 傾斜成隨著從上侧 之剖面形狀姓刻成 面’在其電極寬度較厚方向之剖面内 朝下側逐漸變大之形狀，並使其電極 梯形狀。 3·如請求们之反射型液晶顯示元件之製造方法，"於上 述钱刻步财，當將上述像素電極之厚度設為A，將從上 述歪斜地傾斜之側面部分的上側 _ , % °卩至下側端部之水平 方向的距離設為B時，蝕刻成為滿足 95215.doc 1283784 1/4S B/A$ 3 〇 4.如請求項1之反射型液晶顯示元件之製造方法，其中於上 述加工步驟中，將上述金屬膜加工使其所鄰接之上述像 素電極間的寬度成為0·3微米〜0.7微米之範圍内。 5 ·如請求項1之反射型液晶顯示元件之製造方法，其進一步 包含如下步驟： 在將上述像素電極之側面蝕刻成為歪斜地傾斜之形狀 之後，於上述像素電極之上述垂直配向液晶側的面上， 將至少一個膜傾斜疊層於上述像素電極之側面，以反映 上述像素電極之形狀。 6. —種反射型液晶顯示元件，其特徵在於利用請求項1項之 製造方法所製造，且注入有上述垂直配向液晶之液晶層 的厚度為 1.0微米〜2.5微米之範圍内。 7 · —種液晶顯示裝置，其特徵在於具備利用請求項1項之製 造方法所製造之反射型液晶顯示元件，並利用依該反射 型液晶顯示元件所調變之光來進行影像顯示。 8·如請求項7之液晶顯示裝置，其包括： 光源；及 投射手段，其自上述，光源發出，並將依上述反射型液 晶顯示元件所調變之光投射在螢幕上；且 該裝置構成作為反射型液晶投影機。 95215.doc