WO2016163165A1 - 表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置 - Google Patents

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卓 坂入
浩一 甘利
千帆 荒木
一人 谷川
勝巳 河野
前田 圭一
孝佳 正木
誠也 原口
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ソニー株式会社
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    • G03B33/12Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device, a display device manufacturing method, and a projection display device.
  • a material having a high reflectivity for example, aluminum (Al) is often used as a material for the pixel electrode.
  • Al processing a method is employed in which Al is formed by sputtering, a pattern is formed by resist application and exposure in a lithography process, and then processing is performed by dry etching. For this reason, a step is generated between the portion serving as the pixel electrode and the space between the pixel electrodes due to the film thickness of the underlying film due to overetching in addition to the Al film thickness.
  • silicon oxide (SiO) and silicon nitride (SiN) serving as dielectric films are formed on the pixel electrodes in order to drive the voltage.
  • SiO silicon oxide
  • SiN silicon nitride
  • This unoriented region may vary from pixel to pixel. In that case, the reflectance of light changes from pixel to pixel, resulting in a rough image quality degradation (so-called image quality roughness).
  • an object of the present disclosure is to provide a display device, a display device manufacturing method, and a projection display device that can suppress deterioration in image quality due to a drop in space between pixel electrodes.
  • a display device of the present disclosure is provided.
  • Pixel electrodes provided in pixel units; An insulating film that insulates between pixel electrodes; Have The insulating film is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes.
  • a manufacturing method of the display device of the present disclosure for achieving the above object Pixel electrodes provided in pixel units; An insulating film that insulates between pixel electrodes; In manufacturing a display device having The insulating film is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes.
  • a projection display device of the present disclosure for achieving the above object is A light source; A light modulator for modulating light from the light source; A projection unit that projects light modulated by the light modulation unit; With The light modulator is Pixel electrodes provided in pixel units; An insulating film that insulates between pixel electrodes; Have The insulating film is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes. It consists of a display device.
  • the method for manufacturing the display device, or the projection display device the insulating film that insulates between the pixel electrodes is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes.
  • the alignment film is formed on the insulating film, a region where the alignment film is not formed cannot be formed as in the case where the space between the pixel electrodes is formed in a concave shape.
  • the liquid crystal is driven, an unaligned region of the liquid crystal is not generated, so that the light reflectance is not partially reduced.
  • the reflectance of light changes for each pixel due to a drop in the space between the pixel electrodes, and the image quality can be suppressed from being rough, the deterioration of the image quality due to the drop in the space between the pixel electrodes is suppressed. be able to.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a system configuration of a liquid crystal display device to which the technology of the present disclosure is applied.
  • FIG. 2A is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of a unit pixel
  • FIG. 2B is a waveform diagram illustrating a liquid crystal driving operation of a frame inversion driving method.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an example of a panel structure of a reflective liquid crystal display device
  • FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an example of a basic pixel structure of a unit pixel.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a pixel structure in a state where an alignment film non-film formation region is generated between pixel electrodes
  • FIG. 4B is a schematic diagram illustrating a state in which the reflectance is reduced by a change in the thickness of the dielectric film.
  • FIG. 4C is a schematic diagram illustrating a state in which dark pixels and bright pixels are randomly generated due to partial reduction in reflectance.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a pixel structure according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5B is a cross-sectional view for describing details of a convex portion of the dielectric film.
  • FIG. 6 is a process diagram (part 1) illustrating the procedure of the manufacturing method for manufacturing the pixel structure according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a process diagram (part 2) illustrating the procedure of the manufacturing method for manufacturing the pixel structure according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a process diagram (part 3) illustrating the procedure of the manufacturing method for manufacturing the pixel structure according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of the optical system of the three-plate projection type liquid crystal display device.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of an optical system of a single-plate projection type liquid crystal display device.
  • the convex portion between the pixel electrodes of the insulating film is inclined from the center between the pixel electrodes toward the end portion of the pixel electrode. It can be set as the structure which has a taper surface.
  • the convex portion is preferably formed on the center side between the pixel electrodes rather than the end face of the pixel electrode.
  • the height of the protrusion is preferably set to a height at which no change occurs in the film thickness of the insulating film on the pixel electrode.
  • the insulating film may be a dielectric film made of a silicon nitride film.
  • the pixel electrode may be a reflective electrode.
  • the tapered surface is inclined from the center between the pixel electrodes toward the end of the pixel electrode at the convex portion between the pixel electrodes of the insulating film. It can be set as the structure which forms. Further, after the interlayer film remains in a convex shape between the pixel electrodes, an insulating film can be formed on the convex interlayer film using high-density plasma.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a system configuration of a display device to which the technology of the present disclosure is applied.
  • a case where the present invention is applied to an active matrix liquid crystal display device that displays an image by modulating light using liquid crystal (optical rotation shown by molecules) that is an organic substance will be described as an example.
  • an active matrix liquid crystal display device 10 includes a display panel (liquid crystal panel) 20 that displays an image, and a display drive unit 30 that drives the display panel 20. It has become.
  • a first substrate 11 and a second substrate 12 are arranged to face each other with a predetermined gap, and a liquid crystal material is sealed in the predetermined gap. It has been stopped.
  • a pixel array unit 21 in which unit pixels (hereinafter may be simply referred to as “pixels”) 40 are two-dimensionally arranged in a matrix is formed.
  • the pixel array unit 21 is provided with scanning lines 22 (22 ⁇ 1 to 22 ⁇ m ) for each pixel row with respect to the m-row / n-column pixel array, and the signal lines 23 (23 ⁇ 1 to 23) for each pixel column. -n ) is wired.
  • the display panel (first glass substrate) 20 in addition to the pixel array unit 21, for example, two vertical drive units 24 and 25 and a horizontal drive unit 26 are mounted as peripheral drive circuits.
  • the vertical drive units 24 and 25 are arranged on both the left and right sides with the pixel array unit 21 in between.
  • the configuration in which the vertical driving units 24 and 25 are arranged on both the left and right sides of the pixel array unit 21 is illustrated, but one vertical driving unit 24 (25) is arranged only on one of the left and right sides of the pixel array unit 21. It is also possible to adopt a configuration to do so.
  • the vertical drive units 24 and 25 are configured by, for example, a shift register, a buffer circuit, or the like, and select each pixel 40 in units of rows by sequentially scanning each pixel row in the pixel array unit 21.
  • the horizontal drive unit 26 includes, for example, a shift register, a sampling circuit, a buffer circuit, and the like, and is input from the external display drive unit 30 to each pixel 40 in the pixel row selected by the vertical drive units 24 and 25. Image data to be written in units of pixels.
  • FIG. 2A is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the unit pixel 40.
  • the pixel 40 includes a pixel transistor 41, a liquid crystal capacitor 42 having a pixel electrode connected to the drain electrode of the pixel transistor 41, and a holding capacitor 43 having one electrode connected to the drain electrode of the TFT 41. It has the composition which has.
  • the liquid crystal capacitance 42 means a capacitance generated between the pixel electrode 44 and a counter electrode 45 formed opposite to the pixel electrode 44.
  • the pixel transistor 41 for example, an N-channel TFT (Thin Film Transistor) is used as the pixel transistor 41.
  • the pixel transistor 41 has a gate electrode connected to the scanning line 22 and a source electrode connected to the signal line 23. Further, for example, the counter electrode 45 of the liquid crystal capacitor 42 and the other electrode of the storage capacitor 43 are connected to the common line 24 in common for each pixel.
  • the common voltage (counter electrode voltage) V com is applied to the common electrode 24 via the common line 24 to the counter electrode 45 of the liquid crystal capacitor 42 and the other electrode of the storage capacitor 43.
  • an AC driving method is employed in which the polarity of the display signal is periodically inverted with reference to the common voltage Vcom .
  • the AC driving method it is possible to prevent the liquid crystal from being deteriorated or the alignment film from being burned by applying a DC voltage having the same polarity to the liquid crystal.
  • a frame inversion driving method is employed in which the polarity of the display signal is inverted at the frame period.
  • the pixel electrode 44 may be a transmissive electrode that transmits light from a light source (backlight) disposed on the back of the screen, or a reflective electrode that reflects external light using external light as a light source. You can also When the pixel electrode 44 is a transmissive electrode, the liquid crystal display device 10 is a transmissive liquid crystal display device. When the pixel electrode 44 is a reflective electrode, the liquid crystal display device 10 is a reflective type ( This is a light reflection type liquid crystal display device.
  • the pixel electrode 44 is a reflective liquid crystal display device having a reflective electrode.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an example of a panel structure of a reflective liquid crystal display device.
  • the first substrate 11 is made of, for example, a silicon substrate
  • the second substrate 12 is made of, for example, a glass substrate.
  • a pixel circuit including the pixel transistor 41 and the storage capacitor 43 illustrated in FIG. 2A is formed on the silicon substrate that is the first substrate 11.
  • the pixel electrode 44 is a reflective electrode made of aluminum or the like
  • the counter electrode 45 is a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide) or the like.
  • a liquid crystal material is injected between the pixel electrode 44 and the counter electrode 45 to form, for example, a normally black and vertically aligned liquid crystal layer 46.
  • An alignment film 47 is disposed between the pixel electrode 44 and the liquid crystal layer 46
  • an alignment film 48 is disposed between the counter electrode 45 and the liquid crystal layer 46.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an example of a basic pixel structure of the unit pixel 40.
  • a dielectric film 50 is formed between the pixel electrode 44 and the pixel electrodes 44, 44 via an interlayer film 49 for voltage drive.
  • An alignment film 47 is formed on the dielectric film 50 through the interlayer film 51 over the entire surface.
  • an ideal shape is that there is no step between the upper surface of the pixel electrode 44 and the space between the pixel electrodes 44 and 44. If there is no step between the upper surface of the pixel electrode 44 and the space between the pixel electrodes 44, 44, the alignment film 47 can be formed uniformly and the film thickness of the dielectric film 50 can be made uniform on the pixel electrode 44. It is.
  • a material having high reflectivity for example, aluminum (Al) is often used as the material of the pixel electrode 44.
  • the material of the pixel electrode 44 is not limited to aluminum, and silver (Ag) or the like can also be used.
  • Al processing a method is employed in which Al is formed by sputtering, a pattern is formed by resist application and exposure in a lithography process, and then processing is performed by dry etching. For this reason, a step is generated between the portion to be the pixel electrode 44 and the space between the pixel electrodes 44 and 44 due to the film thickness of the underlying film due to overetching in addition to the Al film thickness.
  • a portion where the alignment film 47 is not formed when the alignment film 47 is formed on the dielectric film 50 (an undeposited region). Occurs. Due to the occurrence of the non-film formation region, when the liquid crystal is driven, an unaligned region of the liquid crystal is generated, and the responsiveness of the liquid crystal is deteriorated, so that the light reflectance is partially lowered. Specifically, as the film thickness of the dielectric film 50 changes at the end of the pixel electrode 44, the light that should be normally reflected is irregularly reflected as shown in FIG. To do.
  • the unaligned region of the alignment film 47 may be different for each pixel 40. In this case, the reflectivity of light changes for each pixel 40, and as shown in FIG. 4C, dark pixels and bright pixels are randomly generated, and the image quality is deteriorated (rough image quality).
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a pixel structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • a dielectric film 50 is formed between the pixel electrode 44 and the pixel electrodes 44 and 44 via an interlayer film 49.
  • the interlayer film 49 is made of a silicon oxide (SiO) film or the like.
  • the dielectric film 50 is made of a silicon nitride (SiN) film or the like.
  • the dielectric film 50 functions as an insulating film that insulates between the pixel electrodes 44 and 44.
  • the dielectric film 50 is provided for voltage driving.
  • an alignment film 47 is formed over the entire surface of the substrate via an interlayer film 51.
  • a liquid crystal layer 46 is formed by injecting a liquid crystal material between the alignment film 47 on the pixel electrode 44 side and the alignment film 48 on the counter electrode 45 side.
  • the dielectric film 50 which is an example of an insulating film, is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes 44 and 44.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view for explaining details of the convex portion 52 of the dielectric film 50.
  • the convex portions 52 of the dielectric film 50 are tapered surfaces 52A, 52B inclined at a predetermined angle ⁇ from the center O between the pixel electrodes 44, 44 toward the ends of the pixel electrodes 44, 44.
  • the convex portion 52 of the dielectric film 50 is formed outside the end surfaces of the pixel electrodes 44 and 44, that is, on the center O side between the pixel electrodes 44 and 44 than the end surfaces of the pixel electrodes 44 and 44.
  • the convex portion 52 of the dielectric film 50 is formed so that the lower ends of the tapered surfaces 52A and 52B are positioned on the center O side by a distance d from the end surfaces of the pixel electrodes 44 and 44, respectively.
  • the top of the convex portion 52 of the dielectric film 50 is preferably formed on a flat surface.
  • the inclination angle ⁇ of the tapered surfaces 52A and 52B and the height (convex amount) h of the convex portion 52 are generated when the liquid crystal is driven, while the liquid crystal is not aligned. Not set to angle and height. Further, the height h of the convex portion 52 is set to a height at which the film thickness of the dielectric film 50 does not change on the pixel electrode 44.
  • the dielectric film 50 is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes 44 and 44, so that the gap between the pixel electrodes 44 and 44 is formed. Even when the interval is made narrow (small), the space between the pixel electrodes 44 and 44 does not drop when silicon nitride is etched back. As a result, when the alignment film 47 is formed on the dielectric film 50, a region where the alignment film 47 is not formed cannot be formed as in the case where the space between the pixel electrodes 44 and 44 is lowered. Accordingly, when the liquid crystal is driven, an unaligned region of the liquid crystal is not generated, so that the light reflectance is not partially reduced.
  • the convex portion 52 of the dielectric film 50 has tapered surfaces 52A and 52B, and the lower ends of the tapered surfaces 52A and 52B are closer to the center O side between the pixel electrodes 44 and 44 than the end surfaces of the pixel electrodes 44 and 44. Therefore, the film thickness of the dielectric film 50 does not change at the end portions of the pixel electrodes 44 and 44. As a result, light is not irregularly reflected at the ends of the pixel electrodes 44, 44, and the reflectance is not lowered. As a result, it is possible to suppress the occurrence of roughness in image quality due to a change in the light reflectance for each pixel 40.
  • the pixel structure according to the present embodiment even when the interval between the pixel electrodes 44 and 44 is narrowed, deterioration in image quality due to a drop in the space between the pixel electrodes 44 and 44 can be suppressed. Therefore, the interval between the pixel electrodes 44 can be positively reduced. Then, by reducing the interval between the pixel electrodes 44 and 44 (the width of the space between the pixel electrodes 44 and 44), the area of the pixel electrode 44 can be increased by the amount that the interval can be reduced. The reflectance can be increased. As a result, a high-quality display image can be obtained, which can contribute to improving the display quality of the liquid crystal display device 10.
  • Al aluminum
  • SiN silicon nitride film
  • a resist 63 is applied and patterned by lithography in the lithography process (step 3 in FIG. 6), and then the plasma silicon nitride film 62 and the Al electrode 61 are simultaneously processed by dry etching (step 4 in FIG. 6). ).
  • a silicon oxide film (SiO) 64 is formed as the interlayer film 49 (step 5 in FIG. 7), and then a portion 64A is formed in the silicon oxide film 64 on the center of the plasma silicon nitride film 62 by reversal mask processing. (Step 6 in FIG. 7), and then the silicon oxide film 64 is planarized by polishing or the like by CMP (Chemical Mechanical Polishing) (Step 7 in FIG. 8).
  • the sacrificial film formed on the Al electrode 61 is not limited to the silicon nitride film 62.
  • the sacrificial film is desirably a film that can have a selectivity with respect to the silicon oxide film 64 during polishing.
  • the silicon nitride film 62 which is a sacrificial film is removed (step 8 in FIG. 8).
  • the silicon oxide film 64 as the interlayer film 49 remains in a convex state between the Al electrodes 61 and 61 (that is, between the pixel electrodes 44 and 44).
  • a dielectric film 65 (corresponding to the dielectric film 50 in FIG. 5A) is formed on the silicon oxide film 64 remaining in a convex shape by using high density plasma (High Density Plasma: HDP) (FIG. 8). Step 9).
  • the dielectric film 65 By forming the dielectric film 65 using high-density plasma, the angle of the convex silicon oxide film 64 remaining between the Al electrodes 61 and 61 drops due to the sputter component. Thereby, the silicon oxide film 64 which is the interlayer film 49 can be tapered. As a result, a tapered surface is formed in the dielectric film 65, and becomes tapered surfaces 52A and 52B of the convex portion 52 of the dielectric film 50 of FIG. 5A.
  • the silicon oxide film 64 is tapered by using high-density plasma for forming the dielectric film 65.
  • the silicon oxide film 64 is tapered by reverse sputtering or the like. be able to.
  • the taper of the silicon oxide film 64 before the dielectric film 65 is formed is adjusted to such a height that the film thickness does not change on the end portion of the Al electrode 61 when the dielectric film 65 is formed.
  • the reflectivity of the electrode 44 can be kept high.
  • the pixel structure according to the present embodiment that is, the dielectric film 50 as an example of the insulating film, is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes 44 and 44. Can be formed. Further, the tapered surfaces 52A and 52B can be formed on the convex portion 52 of the dielectric film 50.
  • the pixel electrode 44 is applied to a reflective liquid crystal display device having a reflective electrode.
  • the technique of the present disclosure is limited to application to a reflective liquid crystal display device.
  • the present invention can be applied to a transmissive liquid crystal display device in which the pixel electrode 44 is a transmissive electrode.
  • the image quality may be deteriorated due to a drop in the space between the pixel electrodes 44 and 44 as in the case of the reflective liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device can be used as a liquid crystal light valve that is a light modulation unit in the projection display device.
  • Projection type liquid crystal display devices using a liquid crystal display device (liquid crystal panel) as a liquid crystal light valve include a three-plate projection type liquid crystal display device and a single-plate projection type liquid crystal display device. The outline of the configuration of the three-plate projection liquid crystal display device and the single-plate projection liquid crystal display device will be described below.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of the optical system of the three-plate projection type liquid crystal display device.
  • a three-plate projection type liquid crystal display device 70 includes a light source 71, a UV (Ultraviolet) / IR (Infrared) cut filter 72, a first fly-eye lens 73, and a second fly-eye lens 74.
  • the light source 71 emits white light including red light, green light, and blue light required for color image display.
  • the light emitted from the light source 71 enters the first fly-eye lens 73 through the UV / IR cut filter 72 as substantially parallel light.
  • the first fly-eye lens 73 and the second fly-eye lens 74 have a plurality of microlenses that are two-dimensionally arranged and are opposed to each other, and uniformize the illumination distribution of light incident from the light source 71. It has a function.
  • the PS combining element 75 has a function of separating incident light into two types of polarization components, a P polarization component and an S polarization component.
  • the light emitted from the PS combining element 75 is condensed by the condenser lens 76 and enters the cross dichroic mirror 77.
  • the cross dichroic mirror 77 transmits the red light LR and the green light LG out of the light collected by the condenser lens 76, reflects the blue light LB, and transmits the blue light LB, and transmits the red light LR.
  • a dichroic mirror 77b that reflects the green light LG.
  • the dichroic mirror 77a and the dichroic mirror 77b are coupled so as to intersect at 90 °.
  • the projection-type liquid crystal display device 70 includes a mirror 78a, a field lens 80, a trimming filter 81, and a polarization beam splitter 82 along the optical path of the blue light LB separated by the cross dichroic mirror 77.
  • the mirror 78 a reflects the blue light LB separated by the cross dichroic mirror 77 toward the polarization beam splitter 82.
  • the polarization beam splitter 82 transmits one of the two polarization components (in this case, the S polarization component) and reflects the other polarization component (in this case, the P polarization component).
  • the blue light LB reflected by the mirror 78a is reflected by the polarization beam splitter 82 and is reflected by the reflective liquid crystal display via the quarter wavelength plate 83. Incident on device 84B.
  • the reflective liquid crystal display device 84B receives a video signal of the blue light LB incident from the polarization beam splitter 92 via the quarter wavelength plate 83, controls the light transmittance of the two-dimensionally distributed pixels, and Outputs image light.
  • the reflective liquid crystal display device 84B optically modulates the blue light LB incident through the quarter-wave plate 83 spatially according to an image signal (image data) input from a control unit (not shown). It has a function as a part.
  • the reflective liquid crystal display device 84B functions as a liquid crystal display device that modulates the blue light LB.
  • the quarter wavelength plate 83 has a function of shifting the phase of incident light by a quarter wavelength.
  • the blue light LB that is one polarization component (in this case, the P polarization component) before light modulation passes through the quarter-wave plate 83 twice to be converted into another polarization component (in this case, the S polarization component). Is done. Therefore, the blue light LB before light modulation is reflected by the polarization beam splitter 82, but the blue light LB after light modulation passes through the polarization beam splitter 82 and enters the cross prism 85.
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a mirror 78b and a dichroic mirror 79 along the optical paths of the red light LR and the green light LG separated by the cross dichroic mirror 77.
  • the mirror 78 b reflects the red light LR and the green light LG separated by the cross dichroic mirror 77 toward the dichroic mirror 79.
  • the dichroic mirror 79 separates the incident light into the red light LR and the green light LG, for example, by reflecting the green light LG of the incident light and transmitting the red light LR.
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a field lens 80, a trimming filter 81, and a polarization beam splitter 82 along the optical path of the green light LG separated by the dichroic mirror 79.
  • the polarization beam splitter 82 transmits one of the two polarization components (in this case, the S polarization component) and reflects the other polarization component (in this case, the P polarization component). Since the light emitted from the PS combining element 75 is a polarization component of P-polarized light, the green light LG is reflected by the polarization beam splitter 82 and enters the reflective liquid crystal display device 84G via the quarter-wave plate 83.
  • the reflective liquid crystal display device 84G receives the video signal from the green light LG that has entered from the polarizing beam splitter 82 via the quarter-wave plate 83, and controls the light transmittance of the two-dimensionally distributed pixels. Outputs image light. That is, the reflective liquid crystal display device 84G spatially modulates the green light LG incident through the quarter-wave plate 83 according to an image signal (image data) input from a control unit (not shown). It has a function as a part.
  • the reflective liquid crystal display device 84G functions as a liquid crystal display device that modulates the green light LG.
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a quarter wavelength plate 83 between the polarization beam splitter 92 and the reflection type liquid crystal display device 84G. Therefore, the green light LG, which is one polarization component (in this case, the P polarization component) before the light modulation, passes through the quarter wavelength plate 83 twice so that the other polarization component (in this case, the S polarization component). Is converted to The green light LG before light modulation is reflected by the polarization beam splitter 82, but the green light LG after light modulation passes through the polarization beam splitter 82 and enters the cross prism 85.
  • the green light LG which is one polarization component (in this case, the P polarization component) before the light modulation
  • the quarter wavelength plate 83 twice so that the other polarization component (in this case, the S polarization component). Is converted to The green light LG before light modulation is reflected by the polarization beam splitter 82, but the green light LG after light modulation passes through the polarization
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a field lens 80, a trimming filter 81, and a polarization beam splitter 82 along the optical path of the red light LR separated by the dichroic mirror 79.
  • the polarization beam splitter 82 transmits one of the two polarization components (in this case, the S polarization component) and reflects the other polarization component (in this case, the P polarization component). Since the light emitted from the PS combining element 75 is a polarization component of P-polarized light, the red light LR is reflected by the polarization beam splitter 82 and enters the reflective liquid crystal display device 84R via the quarter-wave plate 83.
  • the reflective liquid crystal display device 84R receives the video signal of the red light LR incident from the polarization beam splitter 82 via the quarter-wave plate 83, controls the light transmittance of the two-dimensionally distributed pixels, and Outputs image light. That is, the reflective liquid crystal display device 84R optically modulates the red light LR incident through the quarter-wave plate 83 spatially according to an image signal (image data) input from a control unit (not shown). It has a function as a part.
  • the reflective liquid crystal display device 84R functions as a liquid crystal display device that modulates the red light LR.
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a quarter wavelength plate 83 between the polarization beam splitter 82 and the reflection type liquid crystal display device 84R. Therefore, the red light LR, which is one polarization component (in this case, the P polarization component) before the light modulation, passes through the quarter wavelength plate 83 twice, so that the other polarization component (in this case, the S polarization component). Is converted to The red light LR before light modulation is reflected by the polarization beam splitter 82, but the red light LR after light modulation passes through the polarization beam splitter 82 and enters the cross prism 85.
  • the red light LR which is one polarization component (in this case, the P polarization component) before the light modulation
  • the projection type liquid crystal display device 70 includes a cross prism 85 at a position where the optical paths of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB intersect.
  • the cross prism 85 has a function of combining three colors of light, that is, red light LR, green light LG, and blue light LB.
  • the cross prism 85 emits combined light obtained by combining the incident red light LR, green light LG, and blue light LB to the projection lens 86 constituting the projection unit.
  • the projection lens 86 enlarges and projects the combined light emitted from the cross prism 85 toward a screen (not shown).
  • the reflective liquid crystal display device according to the above-described embodiment can be used. Since the reflective liquid crystal display device according to the above-described embodiment can reduce the interval between the pixel electrodes, the area of the pixel electrode can be increased by the amount that the interval can be reduced, and the reflectance of the pixel electrode can be increased. There is an advantage that you can.
  • a high-quality display image can be obtained by using the reflection type liquid crystal display device according to the above-described embodiment as a liquid crystal light valve. This can contribute to improving the display quality of the display device 70.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a configuration of an optical system of a single-plate projection type liquid crystal display device.
  • a single-plate projection liquid crystal display device 90 includes a light source 91, a collimator lens 92, a dichroic mirror 93, a polarization beam splitter 94, a reflective liquid crystal display device 95, and a projection lens 96.
  • the light source 91 emits white light including red light, green light, and blue light required for color image display.
  • the collimator lens 92 converts white light emitted from the light source 91 into parallel light.
  • the dichroic mirror 93 separates the white parallel light emitted from the collimator lens 92 into three primary color lights of red, green, and blue.
  • the polarization beam splitter 94 passes only the P-polarized component of the incident light and reflects the S-polarized component.
  • the reflective liquid crystal display device 95 reflects light after selectively modulating each color light incident through the polarizing beam splitter 94.
  • the projection lens 96 condenses and combines the S-polarized components of each color reflected by the polarization beam splitter 94 out of the reflected light from the reflective liquid crystal display device 95, and expands the combined light toward a screen (not shown). Project.
  • the P-polarized light component means that the vibration direction of the electric vector of light incident on the polarization separation surface 94a of the polarization beam splitter 94 is the incidence surface (the normal of the polarization separation surface 94a and the wavefront normal (light traveling direction)).
  • the S-polarized component is linearly polarized light in which the vibration direction of the electric vector of light incident on the polarization separation surface 94a of the polarization beam splitter 94 is orthogonal to the incident surface.
  • the dichroic mirrors 93G and 93B for separating the G light and the B light are shown as the dichroic mirror 93, and the illustration of the dichroic mirror for separating the R light is omitted.
  • the dichroic mirror 93B for separating the B light is arranged so as to form a minute angle (here, ⁇ / 2) in a direction parallel to the paper surface of the drawing with respect to the dichroic mirror 93G for separating the G light.
  • a dichroic mirror for separating R light (not shown) is arranged so as to form a minute angle (here, ⁇ / 2) in a direction orthogonal to the paper surface with respect to the dichroic mirror 93G.
  • white light emitted from the light source 91 is transmitted by the dichroic mirror 93 to the three primary colors of R light, G light, and B light (here, G light 97G and G light 97G). Only the B light 97B is shown) and reflected in different directions.
  • the B light and the R light respectively have an angle of ⁇ in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal thereto.
  • the light of these three primary colors passes through the polarization beam splitter 94, becomes only the P-polarized component, and enters the reflective liquid crystal display device 95.
  • the parallel G light perpendicularly incident on the reflection type liquid crystal display device 95 is reflected as it is, becomes parallel light and enters the polarization beam splitter 94 through the original optical path.
  • the parallel B light incident on the reflective liquid crystal display device 95 at the incident angle ⁇ is reflected at the reflection angle ⁇ and emitted as parallel light. Therefore, the angle formed between the incident light and the reflected light is 2 ⁇ .
  • the S-polarized component is selectively reflected by the polarization beam splitter 94 and proceeds in a direction that forms an angle ⁇ with the reflection direction of the G light in the drawing.
  • the S-polarized light component is selectively reflected by the polarizing beam splitter 94. It proceeds in a direction that makes an angle ⁇ with the reflection direction of the G light in a plane perpendicular to the paper surface.
  • the reflective liquid crystal display device according to the above-described embodiment can be used as the reflective liquid crystal display device 95. Since the reflective liquid crystal display device according to the above-described embodiment can reduce the interval between the pixel electrodes, the area of the pixel electrode can be increased by the amount that the interval can be reduced, and the reflectance of the pixel electrode can be increased. There is an advantage that you can. Accordingly, in the single-plate projection type liquid crystal display device 90, a high-quality display image can be obtained by using the reflection type liquid crystal display device according to the above-described embodiment as a liquid crystal light valve. This can contribute to improving the display quality of the display device 90.
  • the single-plate projection type liquid crystal display device 90 has pixel information that is 1/3 that of the three-plate projection type liquid crystal display device 70, but the reflective liquid crystal display device only requires 1/3, and the optical system can be downsized. Compared to the three-plate projection type liquid crystal display device 70, there is an advantage that the cost can be reduced.
  • this indication can also take the following structures.
  • the convex portion between the pixel electrodes of the insulating film has a tapered surface inclined from the center between the pixel electrodes toward the end of the pixel electrode.
  • the convex portion between the pixel electrodes of the insulating film is formed closer to the center side between the pixel electrodes than the end surface of the pixel electrode.
  • the height of the convex portion is set to a height at which no change occurs in the film thickness of the insulating film on the pixel electrode.
  • the display device according to any one of [1] to [3].
  • the insulating film is a dielectric film made of a silicon nitride film.
  • the display device according to any one of [1] to [4].
  • the pixel electrode is a reflective electrode.
  • a tapered surface that is inclined from the center between the pixel electrodes toward the end of the pixel electrode is formed on the convex portion between the pixel electrodes of the insulating film.
  • an insulating film is formed on the convex interlayer film using high-density plasma. The method for manufacturing a display device according to the above [8].
  • a light source A light modulator for modulating light from the light source; A projection unit that projects light modulated by the light modulation unit; With The light modulator is Pixel electrodes provided in pixel units; An insulating film that insulates between pixel electrodes; Have The insulating film is formed in a convex shape protruding from the electrode surface between the pixel electrodes. Consisting of a display device, Projection display device.
  • SYMBOLS 10 Liquid crystal display device, 11 ... 1st board
  • Interlayer film 50, 65 ... Dielectric film, 52 ... Convex part of dielectric film, 52A, 52B ... ⁇ Taper surface of convex part, 70... Three-plate projection type liquid crystal display device, 84R... Reflection type liquid crystal display device for red light, 84G. ..Reflective liquid crystal display device for green light, 84B ... Reflective liquid crystal display device for blue light, 90 ... Single-plate projection type liquid crystal display device, 95 ... Reflective liquid crystal display device

Abstract

本開示の表示装置は、画素単位で設けられた画素電極と、画素電極間を絶縁する絶縁膜と、を有し、絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている。本開示の投射型表示装置は、光源からの光を変調する光変調部として、本開示の表示装置を用いる。本開示の表示装置の製造方法は、画素単位で設けられた画素電極と、画素電極間を絶縁する絶縁膜と、を有する表示装置の製造に当たって、絶縁膜を画素電極間において凸状に形成する。

Description

表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置
 本開示は、表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置に関する。
 表示装置、例えば、反射型液晶表示装置では、より効率良く光を集めるために、画素電極の材料として反射率の高い材料、例えばアルミニウム(Al)を用いることが多い。Al加工では、Alをスパッタリングにより成膜し、リソグラフィー工程でレジストの塗布と感光によってパターンを形成した後、ドライエッチングで加工をする手法が採られる。そのため、画素電極となる部分と画素電極間のスペースとの間では、Alの膜厚分に加えて、オーバーエッチングによる下地の膜べりによって段差が発生する。
 反射型液晶表示装置の場合、電圧駆動を行うために、誘電膜となる酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)を画素電極上に成膜することになる。このとき、画素電極間のスペースが落ち込んでいると、誘電膜上に成膜する配向膜に未成膜領域が発生し、液晶を駆動しようとしたときに、液晶の未配向領域が発生する。この未配向領域は、画素毎に違いが生じることがある。その場合、画素毎に光の反射率が変化し、ザラザラしたような画質の劣化(所謂、画質のザラつき)が生じる。
 これに対して、従来は、画素電極を形成した後、窒化シリコンを用いたストッパー膜を形成し、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)での平坦化とエッチバックにより、画素電極間のスペースの落ち込みを抑えるようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2009-175493号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の従来技術では、画素電極間の間隔(画素電極間のスペースの幅)を狭く(小さく)する場合に、画素電極間で窒化シリコンを成膜できない領域ができる。また、窒化シリコンをエッチバックをした際に、画素電極横の窒化シリコンが同時にエッチングされるために、画素電極横に新たな凹み(スペースの落ち込み)を作ることになる。
 そこで、本開示は、画素電極間のスペースの落ち込みに起因する画質の劣化を抑えることを可能にした表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
 画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有し、
 絶縁膜が、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている。
 また、上記の目的を達成するための本開示の表示装置の製造方法は、
 画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有する表示装置の製造に当たって、
 絶縁膜を画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成する。
 また、上記の目的を達成するための本開示の投射型表示装置は、
 光源と、
 光源からの光を変調する光変調部と、
 記光変調部により変調された光を投射する投射部と、
 を備え、
 光変調部は、
 画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有し、
 絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている、
 表示装置から成る。
 上記の構成の表示装置、表示装置の製造方法、あるいは、投射型表示装置において、画素電極間を絶縁する絶縁膜が、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されていることで、絶縁膜上に配向膜を成膜する際に、画素電極間が凹状に形成されている場合のような、配向膜の未成膜領域ができない。これにより、液晶を駆動する際に、液晶の未配向領域が発生しないため、光の反射率が部分的に低下することもない。その結果、画素毎に光の反射率が変化することによる画質のザラつきの発生を抑えることができる。
 本開示によれば、画素電極間のスペースの落ち込みによって画素毎に光の反射率が変化し、画質がザラつくのを抑制できるため、画素電極間のスペースの落ち込みに起因する画質の劣化を抑えることができる。
 尚、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
図1は、本開示の技術が適用される液晶表示装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。 図2Aは、単位画素の回路構成の一例を示す回路図であり、図2Bは、フレーム反転駆動方式の液晶駆動動作を示す波形図である。 図3Aは、反射型液晶表示装置のパネル構造の一例を示す断面図であり、図3Bは、単位画素の基本的な画素構造の一例を示す断面図である。 図4Aは、画素電極間に配向膜の未成膜領域が発生した状態の画素構造を示す断面図であり、図4Bは、誘電膜の膜厚変化によって反射率が低下する様子を示す模式図であり、図4Cは、反射率が部分的に低下することによって暗い画素と明るい画素とがランダムに発生する様子を示す模式図である。 図5Aは、本開示の一実施形態に係る画素構造を示す断面図であり、図5Bは、誘電膜の凸部の詳細について説明するための断面図である。 図6は、本実施形態に係る画素構造を製造する製造方法の手順を示す工程図(その1)である。 図7は、本実施形態に係る画素構造を製造する製造方法の手順を示す工程図(その2)である。 図8は、本実施形態に係る画素構造を製造する製造方法の手順を示す工程図(その3)である。 図9は、3板式投射型液晶表示装置の光学系の構成の一例を示す概略構成図である。 図10は、単板式投射型液晶表示装置の光学系の構成の一例を示す概略構成図である。
 以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本開示の表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置、全般に関する説明
2.本開示の技術が適用される表示装置
 2-1.システム構成
 2-2.画素回路
 2-3.反射型液晶表示装置のパネル構造
 2-4.基本的な画素構造
 2-5.従来例に係る画素構造の問題点
3.本開示の一実施形態
 3-1.本実施形態に係る画素構造
 3-2.本実施形態に係る画素構造の製造方法
4.投射型表示装置
 4-1.3板式投射型表示装置
 4-2.単板式投射型表示装置
<本開示の表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置、全般に関する説明>
 本開示の表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置にあっては、絶縁膜の画素電極間における凸部について、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を有する構成とすることができる。また、凸部については、画素電極の端面よりも画素電極間の中心側に形成されていることが好ましい。凸部の高さについては、画素電極上に絶縁膜の膜厚に変化が生じないる高さに設定されることが好ましい。
 上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の製造方法、及び、投射型表示装置にあっては、絶縁膜について、窒化シリコン膜から成る誘電膜である構成とすることができる。また、画素電極について、反射電極である構成とすることができる。
 また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置の製造方法にあっては、絶縁膜の画素電極間における凸部に、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を形成する構成とすることができる。また、画素電極間に層間膜を凸状に残存させた後、凸状の層間膜の上に高密度プラズマを用いて絶縁膜を形成する構成とすることができる。
<本開示の技術が適用される表示装置>
 図1は、本開示の技術が適用される表示装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。ここでは、有機物質である液晶(分子が示す旋光性)を利用して光を変調することによって画像を表示するアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明するものとする。
[システム構成]
 図1に示すように、本適用例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置10は、画像を表示する表示パネル(液晶パネル)20と、当該表示パネル20を駆動する表示駆動部30と、を有する構成となっている。
 表示パネル20は、少なくとも一方が透明絶縁基板から成る第1基板11と第2基板12(共に図3A参照)とが所定の間隙を持って対向配置され、当該所定の間隙内に液晶材料が封止された構成となっている。第1基板11上には、単位画素(以下、単に「画素」と記述する場合もある)40が行列状に2次元配置されて成る画素アレイ部21が形成さている。
 画素アレイ部21には、m行n列の画素配列に対して画素行毎に走査線22(22-1~22-m)が配線され、画素列毎に信号線23(23-1~23-n)が配線されている。表示パネル(第1のガラス基板)20上には、画素アレイ部21に加えて、その周辺駆動回路として例えば2つの垂直駆動部24,25及び水平駆動部26等が搭載されている。
 垂直駆動部24,25は、画素アレイ部21を挟んで左右両側に配置されている。尚、ここでは、画素アレイ部21の左右両側に垂直駆動部24,25を配置する構成を例示したが、1つの垂直駆動部24(25)を画素アレイ部21の左右の一方側にのみ配置する構成を採ることも可能である。
 垂直駆動部24,25は、例えば、シフトレジスタやバッファ回路等によって構成され、画素アレイ部21の各画素行を順次走査することにより、各画素40を行単位で選択する。水平駆動部26は、例えば、シフトレジスタ、サンプリング回路、バッファ回路等によって構成され、垂直駆動部24,25によって選択された画素行の各画素40に対して、外部の表示駆動部30から入力される画像データを画素単位で書き込む。
[画素回路]
 図2Aは、単位画素40の回路構成の一例を示す回路図である。図2Aに示すように、画素40は、画素トランジスタ41と、この画素トランジスタ41のドレイン電極に画素電極が接続された液晶容量42と、TFT41のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量43と、を有する構成となっている。ここで、液晶容量42は、画素電極44とこれに対向して形成される対向電極45との間で発生する容量を意味する。また、画素トランジスタ41として、例えば、Nチャネル型のTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)が用いられている。
 画素トランジスタ41は、ゲート電極が走査線22に接続され、ソース電極が信号線23に接続されている。また、例えば、液晶容量42の対向電極45と保持容量43の他方の電極がコモン線24に対して各画素共通に接続されている。そして、液晶容量42の対向電極45および保持容量43の他方の電極には、コモン線24を介してコモン電圧(対向電極電圧)Vcomが各画素共通に与えられる。
 アクティブマトリクス型液晶表示装置10では、図2Bに示すように、コモン電圧Vcomを基準として、表示信号の極性を周期的に反転させる交流駆動方式が採られている。交流駆動方式を採用することにより、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶が劣化したり、配向膜に焼き付けが生じたりすることを防止することができる。本例では、フレーム周期で表示信号の極性を反転させるフレーム反転駆動方式を採用している。
 ここで、画素電極44については、画面背面に配置した光源(バックライト)からの光を透過する透過電極とすることもできるし、外光を光源として,その外光を反射する反射電極とすることもできる。画素電極44が透過電極の場合には、本液晶表示装置10は、透過型液晶表示装置ということになるし、画素電極44が反射電極の場合には、本液晶表示装置10は、反射型(光反射型)液晶表示装置ということになる。
 以下では、画素電極44が反射電極の反射型液晶表示装置の場合を例に挙げて説明するものとする。
[反射型液晶表示装置のパネル構造]
 まず、反射型液晶表示装置のパネル構造(表示パネル(液晶パネル)20の構造)について図3Aを用いて説明する。図3Aは、反射型液晶表示装置のパネル構造の一例を示す断面図である。
 図3Aに示す反射型液晶表示装置のパネル構造において、第1基板11は例えばシリコン基板から成り、第2基板12は例えばガラス基板から成る。第1基板11であるシリコン基板には、図2Aに示した画素トランジスタ41及び保持容量43を含む画素回路が形成されている。
 また、画素電極44はアルミニウム等から成る反射電極であり、対向電極45はITO(酸化インジウムスズ)等から成る透明電極である。そして、画素電極44と対向電極45との間に液晶材料が注入されて、例えば、ノーマリブラックで垂直配向の液晶層46を形成している。また、画素電極44と液晶層46との間には配向膜47が配され、対向電極45と液晶層46との間には配向膜48が配されている。
[基本的な画素構造]
 次に、単位画素40の基本的な画素構造について図3Bを用いて説明する。図3Bは、単位画素40の基本的な画素構造の一例を示す断面図である。
 図3Bに示す画素構造において、画素電極44及び画素電極44,44間には、電圧駆動を行うために、層間膜49を介して誘電膜50が成膜されている。また、誘電膜50の上には、全面に亘って層間膜51を介して配向膜47が成膜されている。
 上記の構成の画素構造においては、画素電極44の上面と画素電極44,44間のスペースとの間に段差が無いことが理想的な形状とされている。画素電極44の上面と画素電極44,44間のスペースとの間に段差が無いと、配向膜47を均一に成膜できるし、誘電膜50の膜厚を画素電極44上で均一にできるからである。
[従来例に係る画素構造の問題点]
 反射型液晶表示装置では、画素電極44の材料として、反射率の高い材料、例えばアルミニウム(Al)が用いられることが多い。但し、画素電極44の材料としては、アルミニウムに限られるものではなく、銀(Ag)などを用いることもできる。Al加工では、Alをスパッタリングにより成膜し、リソグラフィー工程でレジストの塗布と感光によってパターンを形成した後、ドライエッチングで加工をする手法が採られる。そのため、画素電極44となる部分と画素電極44,44間のスペースとの間では、Alの膜厚分に加えて、オーバーエッチングによる下地の膜べりによって段差が発生する。
 そして、画素電極44,44間のスペースが落ち込んでいると、図4Aに示すように、誘電膜50上に配向膜47を成膜する際に配向膜47が成膜されない箇所(未成膜領域)が発生する。この未成膜領域の発生により、液晶を駆動しようとしたときに、液晶の未配向領域が発生し、液晶の応答性が悪化するために、光の反射率が部分的に低下する。具体的には、画素電極44の端部で誘電膜50の膜厚が変化することにより、図4Bに示すように、本来正反射すべき光が乱反射するために、反射率が部分的に低下する。配向膜47の未配向領域については、画素40毎に違いが生じることがある。この場合、画素40毎に光の反射率が変化し、図4Cに示すように、暗い画素と明るい画素とがランダムに発生し、ザラザラしたような画質の劣化(画質のザラつき)が生じる。
<本開示の一実施形態>
 本開示の一実施形態は、従来例に係る画素構造のような、画素電極44,44間のスペースの落ち込みによって画素40毎に光の反射率が変化し、これに伴って画質がザラつくことによる画質の劣化を解消すべくなされたものである。以下に、本開示の一実施形態について説明する。図5Aは、本開示の一実施形態に係る画素構造を示す断面図である。
[本実施形態に係る画素構造]
 図5Aに示すように、画素電極44及び画素電極44,44間には、層間膜49を介して誘電膜50が成膜されている。層間膜49は、酸化シリコン(SiO)膜等から成る。誘電膜50は、窒化シリコン(SiN)膜等から成る。誘電膜50は、画素電極44,44間を絶縁する絶縁膜として機能する。また、誘電膜50は、電圧駆動を行うために設けられている。
 誘電膜50の上には、基板全面に亘って、層間膜51を介して配向膜47が成膜されている。そして、画素電極44側の配向膜47と対向電極45側の配向膜48との間に液晶材料が注入されることによって液晶層46が形成されている。そして、本実施形態では、絶縁膜の一例である誘電膜50が、画素電極44,44間において電極面よりも突出した凸状に形成されていることを特徴とする。
 ここで、誘電膜50の画素電極44,44間における凸部52(以下、単に「誘電膜50の凸部52」と記述する)について、図5Bを用いて詳細に説明する。図5Bは、誘電膜50の凸部52の詳細について説明するための断面図である。
 図5Bから明らかなように、誘電膜50の凸部52は、画素電極44,44間の中心Oから画素電極44,44の端部に向けて所定の角度θで傾斜するテーパー面52A,52Bを有する。そして、誘電膜50の凸部52は、画素電極44,44の端面よりも外側、即ち、画素電極44,44の端面よりも画素電極44,44間の中心O側に形成されている。具体的には、テーパー面52A,52Bの各下端が、画素電極44,44の端面よりも距離dだけ中心O側に位置するように、誘電膜50の凸部52が形成されている。誘電膜50の凸部52の頂部については、平坦面に形成されることが好ましい。
 ここで、誘電膜50の凸部52において、テーパー面52A,52Bの傾斜角度θ及び凸部52の高さ(凸量)hについては、液晶を駆動する際に、液晶の未配向領域が発生しない角度及び高さに設定される。また、凸部52の高さhについては、画素電極44上に誘電膜50の膜厚に変化が生じない高さに設定される。
 上述したように、本実施形態に係る画素構造によれば、誘電膜50が、画素電極44,44間において電極面よりも突出した凸状に形成されていることで、画素電極44,44間の間隔を狭く(小さく)する場合であっても、窒化シリコンをエッチバックをした際に、画素電極44,44間のスペースが落ち込むことはない。これにより、誘電膜50上に配向膜47を成膜する際に、画素電極44,44間のスペースが落ち込んでいる場合のような、配向膜47の未成膜領域ができない。従って、液晶を駆動する際に、液晶の未配向領域が発生しないため、光の反射率が部分的に低下することもない。
 特に、誘電膜50の凸部52がテーパー面52A,52Bを有し、テーパー面52A,52Bの各下端が、画素電極44,44の端面よりも、画素電極44,44間の中心O側に位置するように形成されているため、画素電極44,44の端部において誘電膜50の膜厚が変化することもない。これにより、画素電極44,44の端部で光が乱反射することがないため、反射率が低下することがない。その結果、画素40毎に光の反射率が変化することによる画質のザラつきの発生を抑えることができる。
 換言すれば、本実施形態に係る画素構造によれば、画素電極44,44間の間隔を狭くしても、画素電極44,44間のスペースの落ち込みに起因する画質の劣化を抑えることができるため、積極的に画素電極44,44間の間隔を狭くすることができる。そして、画素電極44,44間の間隔(画素電極44,44間のスペースの幅)を狭くすることで、間隔を狭くできる分だけ画素電極44の面積を拡大することができるため、画素電極44の反射率を上げることができる。その結果、高品質の表示画像を得ることができるため、本液晶表示装置10の表示品位の向上に寄与できる。
[製造方法]
 続いて、本実施形態に係る画素構造の製造方法(本開示の表示装置の製造方法)の処理について、図6の工程図(その1)、図7の工程図(その2)、及び、図8の工程図(その3)を用いて説明する。
 まず、画素電極44の材料として、例えばアルミニウム(Al)を用いてスパッタリングによりAl電極61を成膜し(図6の工程1)、次いで、Al電極61上に犠牲膜としてプラズマシリコン窒化膜(P-SiN)62を成膜する(図6の工程2)。次に、リソグラフィー工程でレジスト63の塗布と感光によってパターニングし(図6の工程3)、次いで、ドライエッチング加工にてプラズマシリコン窒化膜62とAl電極61とを同時に加工する(図6の工程4)。
 次に、層間膜49としてシリコン酸化膜(SiO)64を成膜し(図7の工程5)、次いで、反転マスク加工によってプラズマシリコン窒化膜62の中央部上のシリコン酸化膜64に抜き部分64Aを形成し(図7の工程6)、次いで、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械研磨)での研磨等でシリコン酸化膜64を平坦化する(図8の工程7)。ここで、Al電極61上に成膜する犠牲膜は、シリコン窒化膜62に限られるものではない。具体的には、犠牲膜としては、研磨時にシリコン酸化膜64と選択比がとれる膜であることが望ましい。
 次に、犠牲膜であるシリコン窒化膜62を除去する(図8の工程8)。シリコン窒化膜62を除去すると、Al電極61,61間(即ち、画素電極44,44間)には層間膜49であるシリコン酸化膜64が凸の状態で残存する。次に、凸状に残存したシリコン酸化膜64の上に、高密度プラズマ(High Density Plasma:HDP)を用いて、誘電膜65(図5Aの誘電膜50に相当)を形成する(図8の工程9)。
 高密度プラズマを用いて誘電膜65を形成することで、Al電極61,61間に残存した凸状のシリコン酸化膜64は、スパッタ成分によって角が落ちる。これにより、層間膜49であるシリコン酸化膜64にテーパーを付けることができる。その結果、誘電膜65にテーパー面が形成され、図5Aの誘電膜50の凸部52のテーパー面52A,52Bとなる。
 ここでは、誘電膜65の成膜に高密度プラズマを用いることによってシリコン酸化膜64にテーパーを付けるとしたが、高密度プラズマを用いない場合は、逆スパッタリングなどによってシリコン酸化膜64にテーパーを付けることができる。また、誘電膜65を成膜する前のシリコン酸化膜64のテーパーについては、誘電膜65を成膜したときにAl電極61の端部上で膜厚が変化しない程度の高さまで調整すると、画素電極44の反射率を高い状態に保つことができる。
 上述した工程1乃至工程9の一連の処理により、本実施形態に係る画素構造、即ち、絶縁膜の一例である誘電膜50を、画素電極44,44間において電極面よりも突出した凸状に形成することができる。また、誘電膜50の凸部52にテーパー面52A,52Bを形成することができる。
 尚、上記の実施形態では、画素電極44が反射電極の反射型液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、反射型液晶表示装置への適用に限られるものではなく、画素電極44が透過電極の透過型液晶表示装置に対しても同様に適用可能である。透過型液晶表示装置の場合にも、反射型液晶表示装置の場合と同様に、画素電極44,44間のスペースの落ち込みに起因して画質が劣化する場合がある。
<投射型表示装置>
 上記の実施形態に係る液晶表示装置は、投射型表示装置において、その光変調部である液晶ライトバルブとして用いることができる。液晶表示装置(液晶パネル)を液晶ライトバルブとして用いる投射型液晶表示装置には、3板式投射型液晶表示装置と、単板式投射型液晶表示装置とがある。以下に、3板式投射型液晶表示装置及び単板式投射型液晶表示装置の構成の概略について説明する。
[3板式投射型液晶表示装置]
 図9は、3板式投射型液晶表示装置の光学系の構成の一例を示す概略構成図である。図9に示すように、本例に係る3板式投射型液晶表示装置70は、光源71、UV(Ultraviolet)/IR(Infrared)カットフィルタ72、第1フライアイレンズ73、第2フライアイレンズ74、PS合成素子75、コンデンサレンズ76、及び、クロスダイクロイックミラー77を備える。
 光源71は、カラー画像表示に必要とされる赤色光、緑色光、及び、青色光を含む白色光を発する。光源71から発せられた光は略平行光として、UV/IRカットフィルタ72を介して第1フライアイレンズ73に入射される。第1フライアイレンズ73及び第2フライアイレンズ74は、それぞれ二次元的に配列される複数のマイクロレンズを有して互いに対向配置されており、光源71から入射される光照度分布を均一化させる機能を有する。
 PS合成素子75は、入射した光をP偏光成分及びS偏光成分の2種類の偏光成分に分離する機能を有する。PS合成素子75から出射した光は、コンデンサレンズ76によって集光されて、クロスダイクロイックミラー77に入射する。クロスダイクロイックミラー77は、コンデンサレンズ76によって集光された光のうち、赤色光LR及び緑色光LGを透過し、青色光LBを反射するダイクロイックミラー77aと、青色光LBを透過し、赤色光LR及び緑色光LGを反射するダイクロイックミラー77bとを有する。ダイクロイックミラー77aとダイクロイックミラー77bとは、90°で交差した状態で結合されている。
 投射型液晶表示装置70は、クロスダイクロイックミラー77によって分離された青色光LBの光路に沿ってミラー78aと、フィールドレンズ80と、トリミングフィルター81と、偏光ビームスプリッタ82と、を備える。ミラー78aは、クロスダイクロイックミラー77によって分離された青色光LBを、偏光ビームスプリッタ82に向けて反射させる。偏光ビームスプリッタ82は、2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分(この場合、S偏光成分)を透過させ、他方の偏光成分(この場合、P偏光成分)を反射させる。PS合成素子75から出射した光はP偏光成分の偏光であるため、ミラー78aで反射された青色光LBは、偏光ビームスプリッタ82で反射され、1/4波長板83を介して反射型液晶表示装置84Bに入射する。
 反射型液晶表示装置84Bは、偏光ビームスプリッタ92から1/4波長板83を介して入射した青色光LBによる映像信号を受けて、二次元に分布する画素の光透過率を制御し、青色の映像光を出力する。つまり、反射型液晶表示装置84Bは、1/4波長板83を介して入射した青色光LBを、図示しない制御部から入力される画像信号(画像データ)に応じて空間的に変調する光変調部としての機能を有する。そして、反射型液晶表示装置84Bは、青色光LBを光変調する液晶表示装置として機能する。
 1/4波長板83は、入射した光の位相を1/4波長ずらす機能を有する。青色光LBは、反射型液晶表示装置84Bに入射する前と反射した後の2回、1/4波長板83を透過する。つまり、光変調後の青色光LBは、光変調前の青色光LBより位相が1/2(=1/4+1/4)波長ずれた光となる。光変調前は一方の偏光成分(この場合、P偏光成分)である青色光LBは、1/4波長板83を2回通過することで他の偏光成分(この場合、S偏光成分)に変換される。従って、光変調前の青色光LBは、偏光ビームスプリッタ82で反射されるが、光変調後の青色光LBは、偏光ビームスプリッタ82を通過しクロスプリズム85に入射する。
 投射型液晶表示装置70は、クロスダイクロイックミラー77によって分離された赤色光LR及び緑色光LGの光路に沿ってミラー78bと、ダイクロイックミラー79とを備える。ミラー78bは、クロスダイクロイックミラー77によって分離された赤色光LR及び緑色光LGを、ダイクロイックミラー79に向けて反射させる。ダイクロイックミラー79は、例えば、入射した光のうち、緑色光LGを反射し、赤色光LRを透過させることで、入射光を赤色光LRと緑色光LGとに分離する。
 投射型液晶表示装置70は、ダイクロイックミラー79によって分離された緑色光LGの光路に沿ってフィールドレンズ80と、トリミングフィルター81と、偏光ビームスプリッタ82と、を備える。偏光ビームスプリッタ82は、2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分(この場合、S偏光成分)を透過させ、他方の偏光成分(この場合、P偏光成分)を反射させる。PS合成素子75から出射した光はP偏光の偏光成分であるため、緑色光LGは偏光ビームスプリッタ82で反射され、1/4波長板83を介して反射型液晶表示装置84Gに入射する。
 反射型液晶表示装置84Gは、偏光ビームスプリッタ82から1/4波長板83を介して入射した緑色光LGによる映像信号を受けて、二次元に分布する画素の光透過率を制御し、緑色の映像光を出力する。つまり、反射型液晶表示装置84Gは、1/4波長板83を介して入射した緑色光LGを、図示しない制御部から入力される画像信号(画像データ)に応じて空間的に変調する光変調部としての機能を有する。そして、反射型液晶表示装置84Gは、緑色光LGを光変調する液晶表示装置として機能する。
 また、投射型液晶表示装置70は、偏光ビームスプリッタ92と反射型液晶表示装置84Gとの間に1/4波長板83を備えている。従って、光変調前は一方の偏光成分(この場合、P偏光成分)である緑色光LGは、1/4波長板83を2回通過することで他の偏光成分(この場合、S偏光成分)に変換される。光変調前の緑色光LGは、偏光ビームスプリッタ82で反射されるが、光変調後の緑色光LGは、偏光ビームスプリッタ82を通過しクロスプリズム85に入射する。
 投射型液晶表示装置70は、ダイクロイックミラー79で分離された赤色光LRの光路に沿ってフィールドレンズ80と、トリミングフィルター81と、偏光ビームスプリッタ82と、を備える。偏光ビームスプリッタ82は、2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分(この場合、S偏光成分)を透過させ、他方の偏光成分(この場合、P偏光成分)を反射させる。PS合成素子75から出射した光はP偏光の偏光成分であるため、赤色光LRは偏光ビームスプリッタ82で反射され、1/4波長板83を介して反射型液晶表示装置84Rに入射する。
 反射型液晶表示装置84Rは、偏光ビームスプリッタ82から1/4波長板83を介して入射した赤色光LRによる映像信号を受けて、二次元に分布する画素の光透過率を制御し、赤色の映像光を出力する。つまり、反射型液晶表示装置84Rは、1/4波長板83を介して入射した赤色光LRを、図示しない制御部から入力される画像信号(画像データ)に応じて空間的に変調する光変調部としての機能を有する。反射型液晶表示装置84Rは、赤色光LRを光変調する液晶表示装置として機能する。
 また、投射型液晶表示装置70は、偏光ビームスプリッタ82と反射型液晶表示装置84Rとの間に1/4波長板83を備えている。従って、光変調前は一方の偏光成分(この場合、P偏光成分)である赤色光LRは、1/4波長板83を2回通過することで他の偏光成分(この場合、S偏光成分)に変換される。光変調前の赤色光LRは、偏光ビームスプリッタ82で反射されるが、光変調後の赤色光LRは、偏光ビームスプリッタ82を通過しクロスプリズム85に入射する。
 投射型液晶表示装置70は、赤色光LR、緑色光LG、及び、青色光LBの光路が交わる位置にクロスプリズム85を備える。クロスプリズム85は、赤色光LR、緑色光LG、及び、青色光LBの3色の光を合成する機能を有する。クロスプリズム85は、入射された赤色光LR、緑色光LG、及び、青色光LBを合成した合成光を、投射部を構成する投射レンズ86に出射する。投射レンズ86は、クロスプリズム85から出射された合成光をスクリーン(図示せず)に向けて拡大投射する。
 上記の構成の3板式投射型液晶表示装置70において、赤色光用の反射型液晶表示装置84R、緑色光用の反射型液晶表示装置84G、及び、青色光用の反射型液晶表示装置84Bとして、先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置を用いることができる。先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置は、画素電極間の間隔を狭くすることができるために、間隔を狭くできる分だけ画素電極の面積を拡大し、画素電極の反射率を上げることができるという利点がある。従って、3板式投射型液晶表示装置70において、液晶ライトバルブとして、先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置を用いることで、高品質の表示画像を得ることができるため、3板式投射型液晶表示装置70の表示品位の向上に寄与できる。
[単板式投射型液晶表示装置]
 図10は、単板式投射型液晶表示装置の光学系の構成の一例を示す概略構成図である。図10に示すように、本例に係る単板式投射型液晶表示装置90は、光源91、コリメータレンズ92、ダイクロイックミラー93、偏光ビームスプリッタ94、反射型液晶表示装置95、及び、投射レンズ96を備える。
 光源91は、カラー画像表示に必要とされる赤色光、緑色光、及び、青色光を含む白色光を発する。コリメータレンズ92は、光源91から発せられた白色光を平行光に変換する。ダイクロイックミラー93は、コリメータレンズ92から出射される白色平行光を赤色、緑色、及び、青色の3原色光に色分離する。偏光ビームスプリッタ94は、入射する光のうちのP偏光成分のみを通過させ、S偏光成分を反射させる。
 反射型液晶表示装置95は、偏光ビームスプリッタ94を通過して入射してきた各色光に対して選択的に変調を行った上で反射する。投射レンズ96は、反射型液晶表示装置95からの反射光のうち、偏光ビームスプリッタ94で反射された各色のS偏光成分を集光合成し、その合成光をスクリーン(図示せず)に向けて拡大投射する。
 ここで、P偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ94の偏光分離面94aに入射する光の電気ベクトルの振動方向が入射面(偏光分離面94aの法線と波面法線(光の進行方向)とを含む面)内に含まれる直線偏光をいう。また、S偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ94の偏光分離面94aに入射する光の電気ベクトルの振動方向が入射面と直交する直線偏光をいう。
 尚、図10では、ダイクロイックミラー93として、G光およびB光分離用のダイクロイックミラー93G,93Bのみを図示し、R光分離用のダイクロイックミラーについては図示を省略している。ここで、B光分離用のダイクロイックミラー93Bは、G光分離用のダイクロイックミラー93Gに対して、図の紙面と平行な方向に微小角度(ここでは、θ/2)をなすように配置されている。また、図示しないR光分離用のダイクロイックミラーは、ダイクロイックミラー93Gに対して、紙面と直交する方向に微小角度(ここでは、θ/2)をなすように配置されている。
 上記の構成の単板式投射型液晶表示装置90において、光源91から発せられた白色光は、ダイクロイックミラー93により、R光、G光、及び、B光の3原色(ここでは、G光97GとB光97Bのみを図示)に分離され、互いに異なる方向に反射される。このとき、G光に対し、B光及びR光はそれぞれX軸方向及びこれに直交するY軸方向にそれぞれθの角度をなしている。これらの3原色の光は、偏光ビームスプリッタ94を通過してP偏光成分のみとなり、反射型液晶表示装置95へ入射する。
 ここで、X軸方向について見ると、反射型液晶表示装置95に垂直入射した平行なG光はそのまま垂直に反射し、平行光となって元の光路を経て偏光ビームスプリッタ94に入射し、ここでS偏光成分のみが選択的に直角方向に反射される。一方、反射型液晶表示装置95に入射角θで入射した平行なB光は、反射角θで反射され、平行光として出射される。従って、入射光と反射光とのなす角度は2θとなる。この反射したB光は偏光ビームスプリッタ94によってS偏光成分のみが選択的に反射され、紙面内においてG光の反射方向と角度θをなす方向に進む。尚、図示は省略するがR光についても同様であり、反射型液晶表示装置95によってY軸方向に角度θで反射された後、偏光ビームスプリッタ94によってS偏光成分のみが選択的に反射され、紙面と垂直な面内においてG光の反射方向と角度θをなす方向に進む。
 上記の構成の単板式投射型液晶表示装置90において、反射型液晶表示装置95として、先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置を用いることができる。先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置は、画素電極間の間隔を狭くすることができるために、間隔を狭くできる分だけ画素電極の面積を拡大し、画素電極の反射率を上げることができるという利点がある。従って、単板式投射型液晶表示装置90において、液晶ライトバルブとして、先述した実施形態に係る反射型液晶表示装置を用いることで、高品質の表示画像を得ることができるため、単板式投射型液晶表示装置90の表示品位の向上に寄与できる。
 また、単板式投射型液晶表示装置90は、画素情報が3板式投射型液晶表示装置70の1/3になるものの、反射型液晶表示装置が1/3で済み、光学系を小型化できるため、3板式投射型液晶表示装置70に比べて低コスト化を図ることができる利点がある。
 尚、本開示は以下のような構成をとることもできる。
[1]画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有し、
 絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている、
 表示装置。
[2]絶縁膜の画素電極間における凸部は、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を有する、
 上記[1]に記載の表示装置。
[3]絶縁膜の画素電極間における凸部は、画素電極の端面よりも画素電極間の中心側に形成されている、
 上記[2]に記載の表示装置。
[4]凸部の高さは、画素電極上に絶縁膜の膜厚に変化が生じないる高さに設定される、
 上記[1]から[3]のいずれかに記載の表示装置。
[5]絶縁膜は、窒化シリコン膜から成る誘電膜である、
 上記[1]から[4]のいずれかに記載の表示装置。
[6]画素電極は、反射電極である、
 上記[1]から[5]のいずれかに記載の表示装置。
[7]画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有する表示装置の製造に当たって、
 絶縁膜を画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成する、
 表示装置の製造方法。
[8]絶縁膜の画素電極間における凸部に、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を形成する、
 上記[7]に記載の表示装置の製造方法。
[9]画素電極間に層間膜を凸状に残存させた後、凸状の層間膜の上に高密度プラズマを用いて絶縁膜を形成する、
 上記[8]に記載の表示装置の製造方法。
[10]光源と、
 光源からの光を変調する光変調部と、
 光変調部により変調された光を投射する投射部と、
 を備え、
 光変調部は、
 画素単位で設けられた画素電極と、
 画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
 を有し、
 絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている、
 表示装置から成る、
 投射型表示装置。
 10・・・液晶表示装置、11・・・第1基板(シリコン基板)、12・・・第2基板(ガラス基板)、20・・・表示パネル(液晶パネル)、21・・・画素アレイ部、22(22-1~22-m)・・・走査線、23(23-1~23-n)・・・信号線、24,25・・・垂直駆動部、26・・・水平駆動部、30・・・表示駆動部、40・・・単位画素、41・・・画素トランジスタ、42・・・液晶容量、43・・・保持容量、44・・・画素電極、45・・・対向電極、46・・・液晶層、47,48・・・配向膜、49,51・・・層間膜、50,65・・・誘電膜、52・・・誘電膜の凸部、52A,52B・・・凸部のテーパー面、70・・・3板式投射型液晶表示装置、84R・・・赤色光用の反射型液晶表示装置、84G・・・緑色光用の反射型液晶表示装置、84B・・・青色光用の反射型液晶表示装置、90・・・単板式投射型液晶表示装置、95・・・反射型液晶表示装置

Claims (10)

  1.  画素単位で設けられた画素電極と、
     画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
     を有し、
     絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている、
     表示装置。
  2.  絶縁膜の画素電極間における凸部は、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を有する、
     請求項1に記載の表示装置。
  3.  絶縁膜の画素電極間における凸部は、画素電極の端面よりも画素電極間の中心側に形成されている、
     請求項2に記載の表示装置。
  4.  凸部の高さは、画素電極上に絶縁膜の膜厚に変化が生じないる高さに設定される、
     請求項1に記載の表示装置。
  5.  絶縁膜は、窒化シリコン膜から成る誘電膜である、
     請求項1に記載の表示装置。
  6.  画素電極は、反射電極である、
     請求項1に記載の表示装置。
  7.  画素単位で設けられた画素電極と、
     画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
     を有する表示装置の製造に当たって、
     絶縁膜を画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成する、
     表示装置の製造方法。
  8.  絶縁膜の画素電極間における凸部に、画素電極間の中心から画素電極の端部に向けて傾斜するテーパー面を形成する、
     請求項7に記載の表示装置の製造方法。
  9.  画素電極間に層間膜を凸状に残存させた後、凸状の層間膜の上に高密度プラズマを用いて絶縁膜を形成する、
     請求項8に記載の表示装置の製造方法。
  10.  光源と、
     光源からの光を変調する光変調部と、
     光変調部により変調された光を投射する投射部と、
     を備え、
     光変調部は、
     画素単位で設けられた画素電極と、
     画素電極間を絶縁する絶縁膜と、
     を有し、
     絶縁膜は、画素電極間において電極面よりも突出した凸状に形成されている、
     表示装置から成る、
     投射型表示装置。
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