液晶表示装置及びその製造方法
【課題】 画素電極の反射率を向上できるのみならず、液晶駆動電圧の上昇を防止して、チャージアップによる焼き付きの発生を防止することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 反射型の画素電極１２と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板１４と、対向電極１６が形成された透明基板３４とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶ＬＣを挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜５０と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜５２とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成する。
【解決手段】 反射型の画素電極１２と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板１４と、対向電極１６が形成された透明基板３４とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶ＬＣを挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜５０と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜５２とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプロジェクタ等の大画面ディスプレイに用いる反射型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、屋外公衆用や管制業務用のディスプレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディスプレイ、或いは投射プロジェクタ等のように、映像を大画面に表示するための投射型表示装置の要望が高まっている。その投射型表示装置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、双方の方式とも、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、すなわち、液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置に読み出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて画素単位で変調することにより投射光を得るようになっている（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
ここで反射型の液晶表示装置を用いた一般的な投射プロジェクタの一例を説明する。図６は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図７は１つの画素の等価回路図、図８は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。図６において、このプロジェクタは、読み出し光Ｌを発生する光源２と、内部に液晶が封入されて画像信号に応じて読み出し光Ｌを変調させて反射する液晶表示装置４と、上記光源２からの読み出し光Ｌを偏光させて上記液晶表示装置４に向けて反射させると共に、上記液晶表示装置４からの変調された反射光を透過する偏光ビームスプリッタ６と、この偏光ビームスプリッタ６を透過した光を投射する投射レンズ８とよりなり、この投射レンズ８からの光をスクリーン１０上に投射することにより、このスクリーン１０に画像を表示するようになっている。
【０００４】
上記液晶表示装置４は、表面にマトリックス状に反射型の複数の画素電極（反射電極）１２が設けられた駆動基板１４と、共通になされた透明な対向電極１６との間に液晶ＬＣを封入して構成されており、結果的に複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。従って、上記各画素電極１２は、所定の画素間幅だけ離間させて縦横方向へマトリックス状に配列される。
図７は１つの画素の等価回路図を示しており、１つの画素は例えばＣＭＯＳトランジスタよりなるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジスタＴｒのドレインＤに接続される保持容量Ｃとを有し、上記ドレインＤは画素電極１２にも接続されている。
【０００５】
そして、上記スイッチングトランジスタＴｒのソースＳは、画像信号が伝送される信号線１８に接続され、ゲートＧはゲート線２０に接続される。これにより、信号線１８に画像信号を印加した状態で、ゲート線２０によりゲートＧをオンしてこの画素を周期的に選択することにより、上記画像信号は保持容量Ｃに蓄積され、ゲートＧをオフしても所定の時間はこの保持容量Ｃに蓄積された電荷が画素電極１２に供給されて、この画素の液晶ＬＣを駆動表示することになる。
【０００６】
ここで図８を参照して液晶表示装置４の断面構造について説明する。前述したように、この液晶表示装置４は、駆動基板１４と、対向電極１６と、これらの間に封入された液晶ＬＣとを有している。具体的には、上記駆動基板１４は、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板２２を有しており、この表面にソースＳ、ドレインＤ、ゲートＧよりなるスイッチングトランジスタＴｒが形成され、このトランジスタＴｒに隣接して保持容量Ｃを形成し、これにより上記画素電極１２を駆動する駆動回路を構成している。
【０００７】
また、上記駆動基板１４の表面（上面）には、複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、隣り合う画素電極２同士間には僅かな隙間２４が設けられており、互いに絶縁状態になされている。この隙間２４の幅が画素間幅となる。そして、この画素電極２の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ａを介して配線も兼ねる遮光層２６が設けられており、上記隙間２４を介して半導体基板２２側へ入ってくる侵入光をできるだけ遮断するようになっている。この遮光層２６は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により形成される。そして、この遮光層２６の一部と上記画素電極１２とは、絶縁層２８Ａを貫通するスルホールを埋め込んでなるコンタクト電極２７により電気的に接続されている。
【０００８】
また上記遮光層２６の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ｂを介して配線層３０が形成されている。当然のこととして、上記配線層３０は複数に分割されており、一部は信号線１８（図７参照）としてソースＳに接続され、他の一部はドレインＤと保持容量Ｃとを接続すると共に、上記遮光層２６及びコンタクト電極２７を介して画素電極１２へも接続している。そして、上記画素電極１２の上面には配向膜３２が形成されている。
【０００９】
一方、上記対向電極１６は、例えば透明なガラス板よりなる透明基板３４の表面に形成されており、この対向電極１６の表面（図中下側）にも配向膜３６が形成されている。そして、上述のように形成された画素電極１２はこの駆動基板１４と対向電極１６付きの透明基板３４との間にスペーサ（図示せず）を介して液晶ＬＣを封入して液晶表示装置を形成している。そして、上記反射方式の液晶表示装置は、スイッチングトランジスタＴｒや保持容量Ｃ等の駆動回路を画素電極１２の下に形成できるため透過方式の液晶表示装置と比較して開口率（表示領域全面に対する光変調に係わる画素領域の占める割合）を大きくとることができ、この効果は画素の大きさが小さくなる程、顕著になる。しかし、この反射型の液晶表示装置でも画素電極同士は互いに隙間２４を隔てて形成しなればならず、原理的にも開口率を１００％にすることはできない。例えば、実際の液晶表示装置では画素電極１２同士間の隙間２４の間隔（画素間幅）Ｌ１は０．５〜１μｍ程度であり、画素ピッチが１０μｍ程度になると、単純に開口率を計算しても８１〜９０％程度となる。
【００１０】
また、このような液晶表示装置では、画像品質の向上を目的として、次のような平坦化処理が行われる場合が多い。すなわち、図９は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を模式的に拡大したものを示し、図８中のＡ部とそれに隣接するコンタクト電極を含む遮光層の部分の拡大図を模式的に示している。図９及びこれに関連する図においては、遮光層２６より下方のコンタクト電極の記載は省略している。ここで、図９（Ａ）に示すように、画素電極１２はパターンニングにより形成されたものであり、画素間に高さが２００〜３００ｎｍ程度の段差がある。そして配向膜３２を形成して、このまま基板として用いて液晶表示装置を組み立てても良いが、段差が大きいとそこで配向乱れが生じ、画像品質を悪化させる場合がある。
【００１１】
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図９（Ｂ）に示すように段差をＳｉＯ２ 等の絶縁材料４０で埋め込んで平坦化処理してから使用される場合が多い。この平坦化処理はＬＳＩプロセスでは通常用いられている手法である。具体的には、この平坦化処理は、画素電極の形成後、例えば４５０℃の温度で有機金属ガス（ＴＥＯＳ）と酸素ガスを原料としたＣＶＤ法で厚くＳｉＯ２ 膜を成膜し、その後、機械化学研磨とエッチバックにより電極面と画素間を平坦にするものである。
【００１２】
ところで、プロジェクタなどでは、その表示性能として明るさが非常に重要である。明るさを向上する方法としては、光源や光学系の効率が高いことが必要であると同時に、用いられる反射型の液晶表示装置では画素電極の反射率が高いことが基本的に重要である。一般に画素電極１２としてはＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕなどのアルミニウム合金膜で作られているが、液晶中でのこの画素電極１２の反射率は８５〜８９％程度であってかならずしも十分とはいえない。
【００１３】
そこで、画素電極の反射率を向上させるために以下のような方法が提案されている。まず、反射率を向上する第１の方法としては、画素電極１２の材料として、銀や銀合金のような高反射率材料を用いる方法が考えられている。純銀は一般に用いられる金属材料の中では最も反射率が高い。しかし、銀は製法によりその反射率がばらついたり、他の元素と反応して酸化物やハロゲン化物を作り易いため、安定した高い反射率を得るのが困難であり、また高い反射率を維持できないのが現状である。これらの問題を解決する方法としては銀に微量の貴金属などを添加して化学的に安定化させる方法（特許文献３、４）や画素電極の表面にＳｉＯ２ 膜のような保護膜を付与することで耐湿性を改善する方法（特許文献５）も開示されているが十分なものではない。
【００１４】
また画素電極の反射率を向上する第２の方法としては、低屈折率と高屈折率の誘電体を積層した増反射膜を付与することが考えられる。図１０は画素電極の反射率を向上する第２の方法を採用した時の画素電極の近傍の拡大図を示しており、図１０に示すように画素電極１２及び絶縁材料４０の上面全体に亘って、例えばＳｉＯ２ 膜等よりなる低屈折率誘電体膜４２と、例えばＴｉＯ２ 膜等よりなる高屈折率誘電体膜４４とを積層して多重干渉作用を利用した増反射層を形成するようになっている。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７９７１５号公報
【特許文献４】特開２００３−２９３０５５号公報
【特許文献５】特許第３４９８７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述のように、銀や銀合金よりなる画素電極１２の表面に保護膜として例えばＳｉＯ２ 膜を成膜した場合、上述した平坦化処理（図９参照）を行う時に、エッチバックによりこの保護膜が除去されてしまうので、保護膜として機能しないばかりか、銀や銀合金の酸化やハロゲン化を防止することができない、といった問題があった。
【００１７】
また、図１０に示すように、画素電極１２の上面側に、低屈折率誘電体膜４２と高屈折率誘電体膜４４とを積層して増反射層を形成した場合には、以下のような問題点がある。すなわち図１１に示す分光反射率特性に示すように、Ａｇ合金の画素電極上にＳｉＯ２ 膜とＴｉＯ２ 膜よりなる増反射層を設けた場合には、Ａｌ合金のみの画素電極やＡｇ合金（６０ｎｍ）のみの画素電極よりも、約４％程度の反射率増加となって良好な結果となる。しかしながら、この場合には、上記２層の誘電体膜４２、４２の合計厚さが約１００ｎｍ程度になり、その結果、液晶駆動電圧を高くせざるを得ないのみならず、これに起因してチャージアップによる画像焼き付きが発生する、といった問題があった。
【００１８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、画素電極の反射率を向上できるのみならず、液晶駆動電圧の上昇を防止して、チャージアップによる焼き付きの発生を防止することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に係る発明は、反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２０】
請求項２に係る発明は、反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、前記駆動基板の表面に前記画素電極となる反射型金属層を形成する工程と、前記反射型金属層の表面に、第１の屈折率を有する誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜と前記反射型金属層とを貫通して前記駆動回路に電気的に接続されるコンタクト電極を形成する工程と、前記コンタクト電極の上面を含めて前記誘電体膜上に透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜を形成する工程と、前記導電膜と前記誘電体膜と前記反射型金属層とを電極パターンにエッチングすることにより前記画素電極を形成する工程と、前記画素電極間の隙間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、前記駆動基板と前記透明基板とを、間に液晶を封入して接合する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するようにしたので、画素電極の反射率を向上できるのみならず、液晶駆動電圧の上昇を防止して、チャージアップによる焼き付きの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図、図２及び図３は本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。尚、図６〜図１１に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に第１の屈折率を有する誘電体膜（以下、単に「低屈折率誘電体膜」とも称す）と透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜（以下、単に「高屈折率導電膜」とも称す）とを積層してこの高屈折率導電膜を画素電極側に電気的に接続した点を除き、図６〜図１１を参照して説明した従来の液晶表示装置と略同様に構成されているので、その説明を省略し、ここでは画素電極１２上の積層膜の形成について詳しく説明する。
すなわち、本発明の液晶表示装置においては、図１に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ｂ上に形成された遮光層２６上には絶縁層２８Ａを介して方形状の反射型の画素電極１２が相互に所定の隙間を隔てて形成されている。
【００２４】
上記画素電極１２は、ここでは下層のアルミニウム合金膜１２Ａと上層の銀合金膜１２Ｂとの２層構造となるように形成されている。ここで上記アルミニウム合金に代えてアルミニウムを用いてもよいし、また銀合金に代えて純銀を用いてもよい。更には、この画素電極１２を上記のような２層構造に形成するのではなく、図９等で示したように、純銀や銀合金やアルミニウムやアルミニウム合金等よりなる単層構造としてもよい。上記のように、アルミニウム、またはアルミニウム合金を用いる場合には、その分、銀または銀合金の使用量を削減できるので、コスト削減に寄与することができる。
【００２５】
上記画素電極１２に対応させて、この上に第１の屈折率を有する低屈折率誘電体膜５０と、この低屈折率誘電体膜５０よりも大きな第２の屈折率を有する透明な高屈折率導電膜５２とを、この順序で順次積層している。
ここで第１の屈折率は１．３〜１．５程度の大きさであり、第２の屈折率は１．９〜２．２程度の大きさである。この場合、この低屈折率誘電体膜５０と高屈折率導電膜５２の寸法は、下層の画素電極１２と同一寸法になるように設定されており、画素電極１２における反射率を向上し得るようになっている。このような低屈折率誘電体膜５０の厚さは、例えば５０〜５５ｎｍ程度であって非常に薄く、その材料としては、例えばＳｉＯ２ 、ＭｇＦ２ 等を用いることができる。また高屈折率導電膜５２としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等を用いることができる。この高屈折率導電膜５２の厚さは、例えば５０〜５５ｎｍ程度である。
【００２６】
また、ここでは上記画素電極１２のみならず、上記高屈折率導電膜５２も、駆動回路、すなわちスイッチングトランジスタＴｒ（図８参照）のドレインＤ側へコンタクト電極５４を介して電気的に接続されている。図１に示す場合には、上記画素電極１２及び高屈折率導電膜５２は、コンタクト電極５４を介して配線層の機能を有する遮光層２６へ接続されている。
そして、上記方形状になされた画素電極１２（低屈折率誘電体膜５０及び高屈折率導電膜５２を含む）同士の隙間（図８参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全体が平坦化されている。尚、この平坦化面上に配向膜３２（図８参照）が形成されることになる。
【００２７】
上記構成によれば、画素電極１２上に、低屈折率誘電体膜５０と透明な高屈折率導電膜５２を積層したので反射率を向上でき、液晶駆動電圧の給電は高屈折率導電膜５２から行うことで、液晶駆動電圧の上昇や焼付きを防止できる。
また平坦化処理におけるエッチバックでは、最表面を透明な高屈折率導電膜５２とすることで極微小なエッチング量に抑えられ、従って増反射効果への影響も軽微である。
【００２８】
次に図２及び図３を参照して上記した主要部分の製造方法について説明する。
まず、スイッチングトランジスタＴｒのドレインＤ（図８参照）に電気的に接続された遮光層２６を絶縁層２８Ａにより埋め込んだ駆動基板１４（図２（Ａ））上に、アルミニウム合金１２Ａと銀合金１２Ｂとを、例えばスパッタ法により順次積層して画素電極となる反射型金属層７４を形成する（図２（Ｂ））。この場合、アルミニウム合金１２Ａの膜厚は例えば１００ｎｍに設定し、銀合金（フルヤ金属（株）製：ＡＰＣ−ＴＲ）１２Ｂの膜厚は例えば３０ｎｍに設定する。尚、前述したように、この反射型金属層７４として銀合金を例えば２００ｎｍの厚さで単層構造に形成してもよい。
【００２９】
次に、図２（Ｃ）に示すように、上記銀合金１２Ｂ上に低屈折率誘電体膜５０をスパッタ法により形成する。この低屈折率誘電体膜５０としては例えばＳｉＯ２ 膜を用い、この厚さを例えば５３ｎｍに設定する。ここでスパッタ法によりＳｉＯ２ 膜を形成することにより、この厚さを精度良く制御することができる。
次に、図２（Ｄ）に示すように、上記低屈折率誘電体膜５０上に感光性レジストを塗布し、これをフォトリソグラフ法によりパターン化してコンタクト用レジストパターン７６を形成する。
次に、図２（Ｅ）に示すように、上記コンタクト用レジストパターン７６をマスクとしてドライエッチング処理を行うことにより、上記遮光層２６まで貫通するコンタクトホール７８を形成する。
【００３０】
次に、図２（Ｆ）に示すように、コンタクト用レジストパターン７６を除去した後に、プラズマＣＶＤを施すことにより上記コンタクトホール７８を例えばタングステンシリサイド（ＷＳｉ）で埋め込み、コンタクト電極５４を形成する。これにより、画素電極となる上記反射型金属層７４と遮光層２６とが電気的に接続されることになる。
次に、図３（Ａ）に示すように、上記低屈折率誘電体膜５０上に透明な高屈折率導電膜５２をスパッタ法により形成する。この高屈折率導電膜５２としては、例えばＩＴＯを用い、この厚さを例えば５１ｎｍに設定する。これにより、上記高屈折率導電膜５２と上記コンタクト電極５４とが電気的に接続されることになる。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、上記高屈折率導電膜５２上に感光性レジストを塗布し、これをフォトリソグラフ法によりパターン化して電極用レジストパターン８０を形成する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、上記電極用レジストパターン８０をマスクとしてドライエッチング処理を行うことにより、上記絶縁層２８Ａの上面まで届くようにエッチングして隙間２４を形成し、上層の反射型金属層７４、低屈折率誘電体膜５０及び高屈折率導電膜５２を、それぞれ一体的に電極パターンとなるように分離して画素電極１２を形成する。
次に、図３（Ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２ よりなる絶縁材料４０で上記隙間２４を埋め込むと共に、表面全面に上記絶縁材料４０を形成する。
【００３２】
次に、ＣＭＰ法（機械化学研磨法）および、フッ素系ガスによる反応性イオンエッチングで表面上の絶縁材料４０を除去して平坦化して駆動基板を得る（図３（Ｅ））。この時、銀合金の保護膜としてのＳｉＯ２ はＣＶＤによるＳｉＯ２ 膜と同一材料であるためエッチング除去され銀合金の反射率低下を招くが、本発明のプロセスではＩＴＯ透明導電膜であることからフッ素系ガスによる反応性イオンエッチングでのエッチング速度の選択比が約９と大きく（図４）、従ってＩＴＯ透明導電膜の膜厚変化は微小であり増反射効果への影響は軽微である。
【００３３】
この場合、従来装置のように、画素電極を銀合金で形成してその上に保護膜としてＳｉＯ２ 膜を形成した場合には、上記した平坦化処理時にＣＶＤにより形成したＳｉＯ２ 絶縁材料４０と保護膜であるＳｉＯ２ 膜とが同じ材料なので共にこれらの膜がエッチング除去されて画素電極である銀合金の反射率低下を招いてしまうが、本発明の構造では、図４に示すように、保護膜として機能するＩＴＯよりなる高屈折率導電膜５２は、フッ素ガス（例えばＣＨＦ３ ）による反応性イオンエッチングでのエッチングレートがＳｉＯ２ （絶縁材料４０）よりも遥かに小さく、例えば選択比が約９となっている。従って、エッチング時におけるＩＴＯよりなる高屈折率導電膜５２に対する膜厚の変化は微小であり、この反射率をほとんど劣化させることはなく、反射率を高く維持することができる。
【００３４】
このようにして作製した駆動基板１４とＩＴＯの対向電極１６の付いた透明基板３４のそれぞれの電極面に斜方蒸着法によりＳｉＯ２ の配向膜を形成し、スペーサを介して両基板を張り合わせ、基板間に液晶ＬＣを注入して液晶表示装置を作製する。このように製作した液晶表示装置を図５に示す光学系を用いて評価した。
【００３５】
＜評価光学系の説明＞
図５に評価に用いた光学系を示す。プロジェクタは赤色緑色青色の三原色光を発する光源（図示せず）と、表示デバイスを含む色分解合成系（光学系６０）と、プロジェクションレンズ、駆動回路等を有する。上記光学系６０は、何れも赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第１の偏光板６１と、緑色光を透過し、赤色光及び青色光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ６２と、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射された赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第２の偏光板６３と、を有している。
【００３６】
また、光学系６０は、赤色光を変調する赤色光用反射型液晶表示素子６４と、青色光を変調する青色光用反射型液晶表示素子６５と、第２の偏光板６３からの赤色光及び青色光の内、赤色光を透過して青色光を反射し、赤色用反射型液晶表示素子６４で変調された赤色光を反射し、青色用反射型液晶表示素子６５で変調された青色光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ６６と、を有している。
【００３７】
さらに、光学系６０は、緑色光を変調する緑色光用反射型液晶表示素子６８と、第１の偏光ビームスプリッタ６２を透過した緑色光を透過し、緑色光用反射型液晶表示素子６８で変調された緑色光を反射する第３の偏光ビームスプリッタ６７と、を有している。
さらにまた、光学系６０は、第２の偏光ビームスプリッタ６６からの赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第３の偏光板６９と、第３の偏光板６９からの赤色光及び青色光を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射された緑色光を反射する第４の偏光ビームスプリッタ７０と、第４の偏光ビームスプリッタ７０からの赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第４の偏光板７１と、を有している。
【００３８】
光学系６０に入射したＳ波の赤色光は、第１の変調板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３でＰ波に変換され、第２の偏光ビームスプリッタ６６を透過し、赤色光用変調素子６４で変調されＳ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、第３の偏光板６９でＰ波に変換され、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
光学系６０に入射したＳ波の緑色光は、第１の変調板６１でＰ波に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ６２及び第３の偏光ビームスプリッタ６７を透過し、赤色用液晶表示素子６８で変調されＳ波となり、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ７０で反射され、第４の偏光板７１でＰ波に変換される。
【００３９】
光学系６０に入射したＳ波の青色光は、第１の偏光板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３を透過し、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、青色光用液晶表示素子６５で変調されてＰ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６、第３の偏光板６９、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
第４の偏光板７１を透過した３原色の光はプロジェクションレンズを通してスクリーンに投影される。また、光源のランプはたとえば発光効率の高い超高圧水銀ランプが使用される。
【００４０】
上記した評価用の光学系を用いて白色を表示して明るさを比較したところ、銀合金の画素電極は従来のアルミニウム合金の画素電極の場合に比べて可視域平均で９％の輝度アップが確認できた。また、本発明のＳｉＯ２ よりなる低屈折率誘電体膜５０と高屈折率導電膜５２とを用いた増反射層の構成では従来のアルミニウム合金の場合に比べて可視域平均で１２％の輝度アップが確認できた。
反射率の加速劣化試験として、１０Ｗ／ｃｍ２ の光強度で２００Ｈｒの照射後の明るさにも変化がなく安定した輝度であった。
【００４１】
このように、本発明によれば、液晶表示装置の反射率を向上させることができる。また、増反射層構成でも最表面が高屈折率導電膜であることから液晶駆動電圧の上昇や、チャージアップによる焼き付きの発生を防ぐ効果がある。
また画素電極１２の反射率を高くできることから、液晶表示装置の吸収熱量が少なく温度上昇も小さくでき、従ってより高出力の光源が使用できる。そして耐光性も高いことから長期にわたって、明るい画像が表示できる効果がある。
また本発明の製造方法によれば、例えば銀合金よりなる画素電極を低屈折率誘電体膜５０で保護した状態を継続できるので、高反射率特性を損なうことがない。
また従来の課題であった、液晶を挟んで対峙する画素電極と対向電極の材料の仕事関数の違いによる液晶動作の非対称性も、本発明では同一材料であることから解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図４】保護膜として機能するＩＴＯ膜とＳｉＯ２ （絶縁材料）なる高屈折率導電膜のフッ素ガスによる反応性イオンエッチングでのエッチングレートを示すグラフである。
【図５】液晶表示装置を評価する時に用いる光学系を示す図である。
【図６】液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図である。
【図７】１つの画素を示す等価回路図である。
【図８】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の画素電極の一部を模式的に示す拡大図である。
【図１０】画素電極の反射率を向上する第２の製造方法を採用した時の画素電極の近傍を示す拡大図である。
【図１１】各種の画素電極の分光反射率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２…光源、４…液晶表示装置、６…偏光ビームスプリッタ、８…投射レンズ、１０…スクリーン、１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、３４…透明基板、５０…第１の屈折率を有する誘電体膜（低屈折率誘電体膜）、５２…第２の屈折率を有する導電膜（高屈折率導電膜）、ＬＣ…液晶。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオプロジェクタ等の大画面ディスプレイに用いる反射型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、屋外公衆用や管制業務用のディスプレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディスプレイ、或いは投射プロジェクタ等のように、映像を大画面に表示するための投射型表示装置の要望が高まっている。その投射型表示装置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、双方の方式とも、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、すなわち、液晶表示装置が用いられ、この液晶表示装置に読み出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて画素単位で変調することにより投射光を得るようになっている（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
ここで反射型の液晶表示装置を用いた一般的な投射プロジェクタの一例を説明する。図６は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図７は１つの画素の等価回路図、図８は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。図６において、このプロジェクタは、読み出し光Ｌを発生する光源２と、内部に液晶が封入されて画像信号に応じて読み出し光Ｌを変調させて反射する液晶表示装置４と、上記光源２からの読み出し光Ｌを偏光させて上記液晶表示装置４に向けて反射させると共に、上記液晶表示装置４からの変調された反射光を透過する偏光ビームスプリッタ６と、この偏光ビームスプリッタ６を透過した光を投射する投射レンズ８とよりなり、この投射レンズ８からの光をスクリーン１０上に投射することにより、このスクリーン１０に画像を表示するようになっている。
【０００４】
上記液晶表示装置４は、表面にマトリックス状に反射型の複数の画素電極（反射電極）１２が設けられた駆動基板１４と、共通になされた透明な対向電極１６との間に液晶ＬＣを封入して構成されており、結果的に複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。従って、上記各画素電極１２は、所定の画素間幅だけ離間させて縦横方向へマトリックス状に配列される。
図７は１つの画素の等価回路図を示しており、１つの画素は例えばＣＭＯＳトランジスタよりなるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジスタＴｒのドレインＤに接続される保持容量Ｃとを有し、上記ドレインＤは画素電極１２にも接続されている。
【０００５】
そして、上記スイッチングトランジスタＴｒのソースＳは、画像信号が伝送される信号線１８に接続され、ゲートＧはゲート線２０に接続される。これにより、信号線１８に画像信号を印加した状態で、ゲート線２０によりゲートＧをオンしてこの画素を周期的に選択することにより、上記画像信号は保持容量Ｃに蓄積され、ゲートＧをオフしても所定の時間はこの保持容量Ｃに蓄積された電荷が画素電極１２に供給されて、この画素の液晶ＬＣを駆動表示することになる。
【０００６】
ここで図８を参照して液晶表示装置４の断面構造について説明する。前述したように、この液晶表示装置４は、駆動基板１４と、対向電極１６と、これらの間に封入された液晶ＬＣとを有している。具体的には、上記駆動基板１４は、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板２２を有しており、この表面にソースＳ、ドレインＤ、ゲートＧよりなるスイッチングトランジスタＴｒが形成され、このトランジスタＴｒに隣接して保持容量Ｃを形成し、これにより上記画素電極１２を駆動する駆動回路を構成している。
【０００７】
また、上記駆動基板１４の表面（上面）には、複数の画素電極１２がマトリックス状に配置されており、隣り合う画素電極２同士間には僅かな隙間２４が設けられており、互いに絶縁状態になされている。この隙間２４の幅が画素間幅となる。そして、この画素電極２の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ａを介して配線も兼ねる遮光層２６が設けられており、上記隙間２４を介して半導体基板２２側へ入ってくる侵入光をできるだけ遮断するようになっている。この遮光層２６は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により形成される。そして、この遮光層２６の一部と上記画素電極１２とは、絶縁層２８Ａを貫通するスルホールを埋め込んでなるコンタクト電極２７により電気的に接続されている。
【０００８】
また上記遮光層２６の下方には、例えばＳｉＯ２ よりなる絶縁層２８Ｂを介して配線層３０が形成されている。当然のこととして、上記配線層３０は複数に分割されており、一部は信号線１８（図７参照）としてソースＳに接続され、他の一部はドレインＤと保持容量Ｃとを接続すると共に、上記遮光層２６及びコンタクト電極２７を介して画素電極１２へも接続している。そして、上記画素電極１２の上面には配向膜３２が形成されている。
【０００９】
一方、上記対向電極１６は、例えば透明なガラス板よりなる透明基板３４の表面に形成されており、この対向電極１６の表面（図中下側）にも配向膜３６が形成されている。そして、上述のように形成された画素電極１２はこの駆動基板１４と対向電極１６付きの透明基板３４との間にスペーサ（図示せず）を介して液晶ＬＣを封入して液晶表示装置を形成している。そして、上記反射方式の液晶表示装置は、スイッチングトランジスタＴｒや保持容量Ｃ等の駆動回路を画素電極１２の下に形成できるため透過方式の液晶表示装置と比較して開口率（表示領域全面に対する光変調に係わる画素領域の占める割合）を大きくとることができ、この効果は画素の大きさが小さくなる程、顕著になる。しかし、この反射型の液晶表示装置でも画素電極同士は互いに隙間２４を隔てて形成しなればならず、原理的にも開口率を１００％にすることはできない。例えば、実際の液晶表示装置では画素電極１２同士間の隙間２４の間隔（画素間幅）Ｌ１は０．５〜１μｍ程度であり、画素ピッチが１０μｍ程度になると、単純に開口率を計算しても８１〜９０％程度となる。
【００１０】
また、このような液晶表示装置では、画像品質の向上を目的として、次のような平坦化処理が行われる場合が多い。すなわち、図９は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を模式的に拡大したものを示し、図８中のＡ部とそれに隣接するコンタクト電極を含む遮光層の部分の拡大図を模式的に示している。図９及びこれに関連する図においては、遮光層２６より下方のコンタクト電極の記載は省略している。ここで、図９（Ａ）に示すように、画素電極１２はパターンニングにより形成されたものであり、画素間に高さが２００〜３００ｎｍ程度の段差がある。そして配向膜３２を形成して、このまま基板として用いて液晶表示装置を組み立てても良いが、段差が大きいとそこで配向乱れが生じ、画像品質を悪化させる場合がある。
【００１１】
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図９（Ｂ）に示すように段差をＳｉＯ２ 等の絶縁材料４０で埋め込んで平坦化処理してから使用される場合が多い。この平坦化処理はＬＳＩプロセスでは通常用いられている手法である。具体的には、この平坦化処理は、画素電極の形成後、例えば４５０℃の温度で有機金属ガス（ＴＥＯＳ）と酸素ガスを原料としたＣＶＤ法で厚くＳｉＯ２ 膜を成膜し、その後、機械化学研磨とエッチバックにより電極面と画素間を平坦にするものである。
【００１２】
ところで、プロジェクタなどでは、その表示性能として明るさが非常に重要である。明るさを向上する方法としては、光源や光学系の効率が高いことが必要であると同時に、用いられる反射型の液晶表示装置では画素電極の反射率が高いことが基本的に重要である。一般に画素電極１２としてはＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕなどのアルミニウム合金膜で作られているが、液晶中でのこの画素電極１２の反射率は８５〜８９％程度であってかならずしも十分とはいえない。
【００１３】
そこで、画素電極の反射率を向上させるために以下のような方法が提案されている。まず、反射率を向上する第１の方法としては、画素電極１２の材料として、銀や銀合金のような高反射率材料を用いる方法が考えられている。純銀は一般に用いられる金属材料の中では最も反射率が高い。しかし、銀は製法によりその反射率がばらついたり、他の元素と反応して酸化物やハロゲン化物を作り易いため、安定した高い反射率を得るのが困難であり、また高い反射率を維持できないのが現状である。これらの問題を解決する方法としては銀に微量の貴金属などを添加して化学的に安定化させる方法（特許文献３、４）や画素電極の表面にＳｉＯ２ 膜のような保護膜を付与することで耐湿性を改善する方法（特許文献５）も開示されているが十分なものではない。
【００１４】
また画素電極の反射率を向上する第２の方法としては、低屈折率と高屈折率の誘電体を積層した増反射膜を付与することが考えられる。図１０は画素電極の反射率を向上する第２の方法を採用した時の画素電極の近傍の拡大図を示しており、図１０に示すように画素電極１２及び絶縁材料４０の上面全体に亘って、例えばＳｉＯ２ 膜等よりなる低屈折率誘電体膜４２と、例えばＴｉＯ２ 膜等よりなる高屈折率誘電体膜４４とを積層して多重干渉作用を利用した増反射層を形成するようになっている。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７９７１５号公報
【特許文献４】特開２００３−２９３０５５号公報
【特許文献５】特許第３４９８７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述のように、銀や銀合金よりなる画素電極１２の表面に保護膜として例えばＳｉＯ２ 膜を成膜した場合、上述した平坦化処理（図９参照）を行う時に、エッチバックによりこの保護膜が除去されてしまうので、保護膜として機能しないばかりか、銀や銀合金の酸化やハロゲン化を防止することができない、といった問題があった。
【００１７】
また、図１０に示すように、画素電極１２の上面側に、低屈折率誘電体膜４２と高屈折率誘電体膜４４とを積層して増反射層を形成した場合には、以下のような問題点がある。すなわち図１１に示す分光反射率特性に示すように、Ａｇ合金の画素電極上にＳｉＯ２ 膜とＴｉＯ２ 膜よりなる増反射層を設けた場合には、Ａｌ合金のみの画素電極やＡｇ合金（６０ｎｍ）のみの画素電極よりも、約４％程度の反射率増加となって良好な結果となる。しかしながら、この場合には、上記２層の誘電体膜４２、４２の合計厚さが約１００ｎｍ程度になり、その結果、液晶駆動電圧を高くせざるを得ないのみならず、これに起因してチャージアップによる画像焼き付きが発生する、といった問題があった。
【００１８】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、画素電極の反射率を向上できるのみならず、液晶駆動電圧の上昇を防止して、チャージアップによる焼き付きの発生を防止することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に係る発明は、反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２０】
請求項２に係る発明は、反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、前記駆動基板の表面に前記画素電極となる反射型金属層を形成する工程と、前記反射型金属層の表面に、第１の屈折率を有する誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜と前記反射型金属層とを貫通して前記駆動回路に電気的に接続されるコンタクト電極を形成する工程と、前記コンタクト電極の上面を含めて前記誘電体膜上に透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜を形成する工程と、前記導電膜と前記誘電体膜と前記反射型金属層とを電極パターンにエッチングすることにより前記画素電極を形成する工程と、前記画素電極間の隙間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、前記駆動基板と前記透明基板とを、間に液晶を封入して接合する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するようにしたので、画素電極の反射率を向上できるのみならず、液晶駆動電圧の上昇を防止して、チャージアップによる焼き付きの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図、図２及び図３は本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。尚、図６〜図１１に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に第１の屈折率を有する誘電体膜（以下、単に「低屈折率誘電体膜」とも称す）と透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜（以下、単に「高屈折率導電膜」とも称す）とを積層してこの高屈折率導電膜を画素電極側に電気的に接続した点を除き、図６〜図１１を参照して説明した従来の液晶表示装置と略同様に構成されているので、その説明を省略し、ここでは画素電極１２上の積層膜の形成について詳しく説明する。
すなわち、本発明の液晶表示装置においては、図１に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ｂ上に形成された遮光層２６上には絶縁層２８Ａを介して方形状の反射型の画素電極１２が相互に所定の隙間を隔てて形成されている。
【００２４】
上記画素電極１２は、ここでは下層のアルミニウム合金膜１２Ａと上層の銀合金膜１２Ｂとの２層構造となるように形成されている。ここで上記アルミニウム合金に代えてアルミニウムを用いてもよいし、また銀合金に代えて純銀を用いてもよい。更には、この画素電極１２を上記のような２層構造に形成するのではなく、図９等で示したように、純銀や銀合金やアルミニウムやアルミニウム合金等よりなる単層構造としてもよい。上記のように、アルミニウム、またはアルミニウム合金を用いる場合には、その分、銀または銀合金の使用量を削減できるので、コスト削減に寄与することができる。
【００２５】
上記画素電極１２に対応させて、この上に第１の屈折率を有する低屈折率誘電体膜５０と、この低屈折率誘電体膜５０よりも大きな第２の屈折率を有する透明な高屈折率導電膜５２とを、この順序で順次積層している。
ここで第１の屈折率は１．３〜１．５程度の大きさであり、第２の屈折率は１．９〜２．２程度の大きさである。この場合、この低屈折率誘電体膜５０と高屈折率導電膜５２の寸法は、下層の画素電極１２と同一寸法になるように設定されており、画素電極１２における反射率を向上し得るようになっている。このような低屈折率誘電体膜５０の厚さは、例えば５０〜５５ｎｍ程度であって非常に薄く、その材料としては、例えばＳｉＯ２ 、ＭｇＦ２ 等を用いることができる。また高屈折率導電膜５２としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等を用いることができる。この高屈折率導電膜５２の厚さは、例えば５０〜５５ｎｍ程度である。
【００２６】
また、ここでは上記画素電極１２のみならず、上記高屈折率導電膜５２も、駆動回路、すなわちスイッチングトランジスタＴｒ（図８参照）のドレインＤ側へコンタクト電極５４を介して電気的に接続されている。図１に示す場合には、上記画素電極１２及び高屈折率導電膜５２は、コンタクト電極５４を介して配線層の機能を有する遮光層２６へ接続されている。
そして、上記方形状になされた画素電極１２（低屈折率誘電体膜５０及び高屈折率導電膜５２を含む）同士の隙間（図８参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全体が平坦化されている。尚、この平坦化面上に配向膜３２（図８参照）が形成されることになる。
【００２７】
上記構成によれば、画素電極１２上に、低屈折率誘電体膜５０と透明な高屈折率導電膜５２を積層したので反射率を向上でき、液晶駆動電圧の給電は高屈折率導電膜５２から行うことで、液晶駆動電圧の上昇や焼付きを防止できる。
また平坦化処理におけるエッチバックでは、最表面を透明な高屈折率導電膜５２とすることで極微小なエッチング量に抑えられ、従って増反射効果への影響も軽微である。
【００２８】
次に図２及び図３を参照して上記した主要部分の製造方法について説明する。
まず、スイッチングトランジスタＴｒのドレインＤ（図８参照）に電気的に接続された遮光層２６を絶縁層２８Ａにより埋め込んだ駆動基板１４（図２（Ａ））上に、アルミニウム合金１２Ａと銀合金１２Ｂとを、例えばスパッタ法により順次積層して画素電極となる反射型金属層７４を形成する（図２（Ｂ））。この場合、アルミニウム合金１２Ａの膜厚は例えば１００ｎｍに設定し、銀合金（フルヤ金属（株）製：ＡＰＣ−ＴＲ）１２Ｂの膜厚は例えば３０ｎｍに設定する。尚、前述したように、この反射型金属層７４として銀合金を例えば２００ｎｍの厚さで単層構造に形成してもよい。
【００２９】
次に、図２（Ｃ）に示すように、上記銀合金１２Ｂ上に低屈折率誘電体膜５０をスパッタ法により形成する。この低屈折率誘電体膜５０としては例えばＳｉＯ２ 膜を用い、この厚さを例えば５３ｎｍに設定する。ここでスパッタ法によりＳｉＯ２ 膜を形成することにより、この厚さを精度良く制御することができる。
次に、図２（Ｄ）に示すように、上記低屈折率誘電体膜５０上に感光性レジストを塗布し、これをフォトリソグラフ法によりパターン化してコンタクト用レジストパターン７６を形成する。
次に、図２（Ｅ）に示すように、上記コンタクト用レジストパターン７６をマスクとしてドライエッチング処理を行うことにより、上記遮光層２６まで貫通するコンタクトホール７８を形成する。
【００３０】
次に、図２（Ｆ）に示すように、コンタクト用レジストパターン７６を除去した後に、プラズマＣＶＤを施すことにより上記コンタクトホール７８を例えばタングステンシリサイド（ＷＳｉ）で埋め込み、コンタクト電極５４を形成する。これにより、画素電極となる上記反射型金属層７４と遮光層２６とが電気的に接続されることになる。
次に、図３（Ａ）に示すように、上記低屈折率誘電体膜５０上に透明な高屈折率導電膜５２をスパッタ法により形成する。この高屈折率導電膜５２としては、例えばＩＴＯを用い、この厚さを例えば５１ｎｍに設定する。これにより、上記高屈折率導電膜５２と上記コンタクト電極５４とが電気的に接続されることになる。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、上記高屈折率導電膜５２上に感光性レジストを塗布し、これをフォトリソグラフ法によりパターン化して電極用レジストパターン８０を形成する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、上記電極用レジストパターン８０をマスクとしてドライエッチング処理を行うことにより、上記絶縁層２８Ａの上面まで届くようにエッチングして隙間２４を形成し、上層の反射型金属層７４、低屈折率誘電体膜５０及び高屈折率導電膜５２を、それぞれ一体的に電極パターンとなるように分離して画素電極１２を形成する。
次に、図３（Ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２ よりなる絶縁材料４０で上記隙間２４を埋め込むと共に、表面全面に上記絶縁材料４０を形成する。
【００３２】
次に、ＣＭＰ法（機械化学研磨法）および、フッ素系ガスによる反応性イオンエッチングで表面上の絶縁材料４０を除去して平坦化して駆動基板を得る（図３（Ｅ））。この時、銀合金の保護膜としてのＳｉＯ２ はＣＶＤによるＳｉＯ２ 膜と同一材料であるためエッチング除去され銀合金の反射率低下を招くが、本発明のプロセスではＩＴＯ透明導電膜であることからフッ素系ガスによる反応性イオンエッチングでのエッチング速度の選択比が約９と大きく（図４）、従ってＩＴＯ透明導電膜の膜厚変化は微小であり増反射効果への影響は軽微である。
【００３３】
この場合、従来装置のように、画素電極を銀合金で形成してその上に保護膜としてＳｉＯ２ 膜を形成した場合には、上記した平坦化処理時にＣＶＤにより形成したＳｉＯ２ 絶縁材料４０と保護膜であるＳｉＯ２ 膜とが同じ材料なので共にこれらの膜がエッチング除去されて画素電極である銀合金の反射率低下を招いてしまうが、本発明の構造では、図４に示すように、保護膜として機能するＩＴＯよりなる高屈折率導電膜５２は、フッ素ガス（例えばＣＨＦ３ ）による反応性イオンエッチングでのエッチングレートがＳｉＯ２ （絶縁材料４０）よりも遥かに小さく、例えば選択比が約９となっている。従って、エッチング時におけるＩＴＯよりなる高屈折率導電膜５２に対する膜厚の変化は微小であり、この反射率をほとんど劣化させることはなく、反射率を高く維持することができる。
【００３４】
このようにして作製した駆動基板１４とＩＴＯの対向電極１６の付いた透明基板３４のそれぞれの電極面に斜方蒸着法によりＳｉＯ２ の配向膜を形成し、スペーサを介して両基板を張り合わせ、基板間に液晶ＬＣを注入して液晶表示装置を作製する。このように製作した液晶表示装置を図５に示す光学系を用いて評価した。
【００３５】
＜評価光学系の説明＞
図５に評価に用いた光学系を示す。プロジェクタは赤色緑色青色の三原色光を発する光源（図示せず）と、表示デバイスを含む色分解合成系（光学系６０）と、プロジェクションレンズ、駆動回路等を有する。上記光学系６０は、何れも赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第１の偏光板６１と、緑色光を透過し、赤色光及び青色光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ６２と、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射された赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第２の偏光板６３と、を有している。
【００３６】
また、光学系６０は、赤色光を変調する赤色光用反射型液晶表示素子６４と、青色光を変調する青色光用反射型液晶表示素子６５と、第２の偏光板６３からの赤色光及び青色光の内、赤色光を透過して青色光を反射し、赤色用反射型液晶表示素子６４で変調された赤色光を反射し、青色用反射型液晶表示素子６５で変調された青色光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ６６と、を有している。
【００３７】
さらに、光学系６０は、緑色光を変調する緑色光用反射型液晶表示素子６８と、第１の偏光ビームスプリッタ６２を透過した緑色光を透過し、緑色光用反射型液晶表示素子６８で変調された緑色光を反射する第３の偏光ビームスプリッタ６７と、を有している。
さらにまた、光学系６０は、第２の偏光ビームスプリッタ６６からの赤色光及び青色光の内、赤色光の偏光面を９０度回転させる第３の偏光板６９と、第３の偏光板６９からの赤色光及び青色光を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射された緑色光を反射する第４の偏光ビームスプリッタ７０と、第４の偏光ビームスプリッタ７０からの赤色光、緑色光及び青色光の内、緑色光の偏光面を９０度回転させる第４の偏光板７１と、を有している。
【００３８】
光学系６０に入射したＳ波の赤色光は、第１の変調板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３でＰ波に変換され、第２の偏光ビームスプリッタ６６を透過し、赤色光用変調素子６４で変調されＳ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、第３の偏光板６９でＰ波に変換され、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
光学系６０に入射したＳ波の緑色光は、第１の変調板６１でＰ波に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ６２及び第３の偏光ビームスプリッタ６７を透過し、赤色用液晶表示素子６８で変調されＳ波となり、第３の偏光ビームスプリッタ６７で反射され、第４の偏光ビームスプリッタ７０で反射され、第４の偏光板７１でＰ波に変換される。
【００３９】
光学系６０に入射したＳ波の青色光は、第１の偏光板６１を透過し、第１の偏光ビームスプリッタ６２で反射され、第２の偏光板６３を透過し、第２の偏光ビームスプリッタ６６で反射され、青色光用液晶表示素子６５で変調されてＰ波となり、第２の偏光ビームスプリッタ６６、第３の偏光板６９、第４の偏光ビームスプリッタ７０及び第４の偏光板７１を透過する。
第４の偏光板７１を透過した３原色の光はプロジェクションレンズを通してスクリーンに投影される。また、光源のランプはたとえば発光効率の高い超高圧水銀ランプが使用される。
【００４０】
上記した評価用の光学系を用いて白色を表示して明るさを比較したところ、銀合金の画素電極は従来のアルミニウム合金の画素電極の場合に比べて可視域平均で９％の輝度アップが確認できた。また、本発明のＳｉＯ２ よりなる低屈折率誘電体膜５０と高屈折率導電膜５２とを用いた増反射層の構成では従来のアルミニウム合金の場合に比べて可視域平均で１２％の輝度アップが確認できた。
反射率の加速劣化試験として、１０Ｗ／ｃｍ２ の光強度で２００Ｈｒの照射後の明るさにも変化がなく安定した輝度であった。
【００４１】
このように、本発明によれば、液晶表示装置の反射率を向上させることができる。また、増反射層構成でも最表面が高屈折率導電膜であることから液晶駆動電圧の上昇や、チャージアップによる焼き付きの発生を防ぐ効果がある。
また画素電極１２の反射率を高くできることから、液晶表示装置の吸収熱量が少なく温度上昇も小さくでき、従ってより高出力の光源が使用できる。そして耐光性も高いことから長期にわたって、明るい画像が表示できる効果がある。
また本発明の製造方法によれば、例えば銀合金よりなる画素電極を低屈折率誘電体膜５０で保護した状態を継続できるので、高反射率特性を損なうことがない。
また従来の課題であった、液晶を挟んで対峙する画素電極と対向電極の材料の仕事関数の違いによる液晶動作の非対称性も、本発明では同一材料であることから解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の画素電極の一部を拡大した拡大図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の主要部を製造するための工程を説明する工程図である。
【図４】保護膜として機能するＩＴＯ膜とＳｉＯ２ （絶縁材料）なる高屈折率導電膜のフッ素ガスによる反応性イオンエッチングでのエッチングレートを示すグラフである。
【図５】液晶表示装置を評価する時に用いる光学系を示す図である。
【図６】液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図である。
【図７】１つの画素を示す等価回路図である。
【図８】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図９】従来の液晶表示装置の画素電極の一部を模式的に示す拡大図である。
【図１０】画素電極の反射率を向上する第２の製造方法を採用した時の画素電極の近傍を示す拡大図である。
【図１１】各種の画素電極の分光反射率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２…光源、４…液晶表示装置、６…偏光ビームスプリッタ、８…投射レンズ、１０…スクリーン、１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、３４…透明基板、５０…第１の屈折率を有する誘電体膜（低屈折率誘電体膜）、５２…第２の屈折率を有する導電膜（高屈折率導電膜）、ＬＣ…液晶。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、
前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記駆動基板の表面に前記画素電極となる反射型金属層を形成する工程と、
前記反射型金属層の表面に、第１の屈折率を有する誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜と前記反射型金属層とを貫通して前記駆動回路に電気的に接続されるコンタクト電極を形成する工程と、
前記コンタクト電極の上面を含めて前記誘電体膜上に透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜を形成する工程と、
前記導電膜と前記誘電体膜と前記反射型金属層とを電極パターンにエッチングすることにより前記画素電極を形成する工程と、
前記画素電極間の隙間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、
前記駆動基板と前記透明基板とを、間に液晶を封入して接合する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】
反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置において、
前記画素電極上に、第１の屈折率を有する誘電体膜と、透明であり前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜とをこの順序で順次積層すると共に、前記画素電極と前記導電膜とを前記駆動回路に電気的に接続するように構成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
反射型の画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリクス状に配列された駆動基板と、対向電極が形成された透明基板とを、前記画素電極と対向電極とが対向するように間に液晶を挟んで接合してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記駆動基板の表面に前記画素電極となる反射型金属層を形成する工程と、
前記反射型金属層の表面に、第１の屈折率を有する誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜と前記反射型金属層とを貫通して前記駆動回路に電気的に接続されるコンタクト電極を形成する工程と、
前記コンタクト電極の上面を含めて前記誘電体膜上に透明な前記第１の屈折率よりも大なる第２の屈折率を有する導電膜を形成する工程と、
前記導電膜と前記誘電体膜と前記反射型金属層とを電極パターンにエッチングすることにより前記画素電極を形成する工程と、
前記画素電極間の隙間に絶縁材料を埋め込んで表面全体を平坦化する工程と、
前記駆動基板と前記透明基板とを、間に液晶を封入して接合する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３５０１４８（Ｐ２００６−３５０１４８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７８７３３（Ｐ２００５−１７８７３３）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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