液晶表示装置及びその製造方法
【課題】 低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電対膜による増反射効果を十分に発揮させることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 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ッ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、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３示装置において、前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層する。これにより、使用波長において増反射効果を生ぜしめる。
【解決手段】 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ッ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、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３示装置において、前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層する。これにより、使用波長において増反射効果を生ぜしめる。
【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及びその製造方法に関する。
【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、３、４、５）。
【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１１は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図１２は１つの画素の等価回路図、図１３は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
図１１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１２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ＭＯＳ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１３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１２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。
【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１２参照）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２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間隙（画素間隙）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同士間の間隙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１４は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を拡大したものを示し、図１３中のＡ部の拡大図を示している。図１５は画素間隙を埋め込む時の従来の工程を示す工程図である。
ここで、図１４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Ｈ１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。
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１５に示すように段差の原因となる画素間隙２４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。
【００１１】
具体的には、上記平坦化処理は、まず、図１５（Ａ）に示すように、駆動基板１４上に複数の画素電極１２がマトリクス状に配列された状態で、図１５（Ｂ）に示すように、画素間隙２４を十分に埋め尽くす厚さでＳｉＯ２ 等よりなる絶縁材料４０を形成する。この成膜方法は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。
【００１２】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて上記絶縁材料４０を平坦にしながら適当な厚さまで研磨する。
更に、図１５（Ｄ）に示すように、絶縁材料４０のみを選択的にエッチングするエッチングガス等を用いてエッチバックを行い、これにより画素電極１２上に残ったＳｉＯ２ 膜よりなる絶縁材料４０を除去する。そして、この後に、必要に応じて増反射膜を形成し、最後に配向膜を形成することになる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４７２６号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献４】特表２００２−５３３７７３号公報
【特許文献５】特開２００４−０１２６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。そして、開口率もできるだけ高いことが重要である。
【００１５】
ここで、反射型の液晶表示装置では画素電極の面積そのものが開口率を決定するので開口率を上げるには、単純に画素間幅Ｌ１を小さくすればよい。しかし、例えば０．３μｍの画素間幅で電極間を高歩留まりに加工するには、０．１５μｍ以下の微細加工技術が必要となる。
ところが、基板の駆動回路の加工にはそこまで微細な加工技術は不要であり、画素加工のためだけにこのような高価な微細加工装置を導入することは大きなコストアップにつながってしまう。
【００１６】
また反射率に関しては、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％程度でかならずしも十分とはいえない。
そこで、アルミニウム合金の代わりに反射率の高い銀合金を電極にする方法が考えられる。ただし、銀合金は加工が難しいため、また、コストも高いため実用化しにくい。この問題を改善する方法として、特許文献５に開示されている銀合金薄膜をアルミニウム合金電極上に積層する方法がある。この方法により、画素電極の反射率は向上される。
図１７は、アルミニウム合金膜に銀合金膜を付与した時の分光反射率を示す。ここでは銀合金膜の厚さを０〜１００ｎｍまで変化させている。ただし、このような方法で表示装置を作製しても実際の表示システムでは必ずしも数値通りに明るさが向上しない場合があった。この原因を調べた結果、画素電極の反射率は上がっているが同時に回折ロスも増加しているためであることがわかった。
【００１７】
さらに、反射率を向上させる別の方法として、特許文献２に開示されているように、画素電極１２の上に誘電体多層膜による増反射膜を付与することが提案されている。この方法は、画素電極１２上に低屈折率材料膜と高屈折率材料膜を光学膜厚でおよそλ／４の厚さ（λは波長）でそれぞれ積層する方法である。
【００１８】
上記増反射膜による増反射効果は、原理的には確実に画素電極の反射率を増加させることができる。
しかしながら、図１５（Ｄ）に示すエッチバック工程では、画素電極１２上に残ったＳｉＯ２ よりなる絶縁材料４０の部分的なバラツキを吸収するため、過剰にエッチングするのが普通であり、そのため実際には高さＨ２が５０〜９０ｎｍの段差が生ずる場合がある。そして、このような段差が生じた状態で、この段差の上に上記したような増反射膜を形成すると、反射率は増加するものの回折も増加し、この回折による反射率の損失の方が大きくなって、結果的に、表示システムとしての明るさが低下してしまうことがわかった。
この場合、各プロセスを厳密に制御して、段差がほとんどないデバイスを作ることは不可能ではないが、これでは生産性は著しく低下してコストアップにつながってしまうので現実的ではない。従来はこのような制御は不要であり、特に問題はないと考えられていた。
【００１９】
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、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御するもことなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる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】
【００２０】
本発明者等は、増反射膜の増反射効果について鋭意研究した結果、増反射膜は原理的には確実に画素電極の反射率が増加するはずであるが、画素ピッチが１０数μｍ以下の高微細表示デバイスに適用すると必ずしも効果があるわけではないことが本発明者等の実験により判った。
それは表示デバイスがある一定の画素間隙を有する画素電極で構成されている場合に回折光が発生し、それが無視できない量になるためである。そして、回折強度は画素電極の部分と画素間隙の部分の反射率及び位相差で変わり、例えば、画素電極と画素間隙の部分が 平坦であれば位相差は無い。
しかし、実際の表示デバイスでは加工上の理由から必ず段差が存在し、画素間にも反射膜が付くことにより、かえって回折を増加させていることが判った。
【００２１】
図１６は、画素間の段差と画素間部（画素間隙）の反射率で回折ロスがどのように変化するかをシミュレーションしたグラフである。
図１６において、段差無し（位相差がゼロ）で画素間反射率が１００％（画素がない状態）を１００％として、段差による位相差と０次光反射率の関係を、画素間反射率をパラメータとして示している。なお、画素ピッチは９．５μｍ、画素間幅（画素間隙）は０．６３μｍである。
位相差がゼロなら画素間の反射率が増加した分だけ全体の反射率が上がるのは当然である。しかし、位相差が大きくなると、例えば、画素間反射率が３０％もある場合であっても、０．２５λ以上になると単純に開口率で決まる反射率８７％より小さくなってしまうことが分かる。
【００２２】
このような表示装置を、後述する図１０に示すような光学系に用いた場合、投射レンズまでの光路長が長いため、高次の回折光が利用出来なくなり、反射光を有効にスクリーンに映し出すことができない。すなわち、結果的に暗くなるのである。
ところで、実際の表示装置はどのようになっているかというと、図１４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Ｈ１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。
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１５に示すように、段差の原因となる画素間隙２４をＳｉＯ２ 等の絶縁材料（誘電体）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。そして、反射率を上げるためには、特許文献４に開示されているように、平坦化後に誘電体膜を付加して、増反射構造とする。
【００２３】
しかし、平坦化されたといっても実際には小さな段差やうねりがあるものである。ＬＳＩプロセスでは歩留りを考慮して、図１５（Ｄ）のように、必ずオーバエッチングされて、段差Ｈ２を生ずる。
また、ＣＭＰ法を用いても、図１５（Ｂ）のうねり形状が、ある程度継承されて、図１５（Ｃ）のような理想的な平坦にはならない。十分に厚い平坦化膜を形成して研磨すれば平坦性は良くなるが、研磨に時間がかかるだけでなく、今度は膜厚分布が悪くなる問題が生ずる。これに対処するためにはオーバエッチングをさらに多くしなければならない。
【００２４】
特許文献４などに開示された発明には理想的な平坦な図が掲載されているが、これは真に平坦を意味するものではない。平坦化の目的が配向不良を無くし画質を向上するためなので、多少の凹凸があっても目的は達せられ、十分平坦であると表現しても間違いではない。
特許文献４中の図５は、本発明との目的の違いを明確に示しており、このような形状は画質向上には効果があり、画素の反射率は確かに向上するが、プロジェクタとしての明るさ向上には逆効果になる場合がある。
本発明者等は、以上のような知見を得ることにより、本発明に至ったものである。
【００２５】
請求項１に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２６】
請求項２に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記誘電体層と前記画素電極に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件で少なくとも前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００２７】
請求項３に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極上および画素間隙に誘電体を設けて第１の誘電体膜を形成し、該第１の誘電体膜の画素電極上と前記画素間隙における表面の高低差による位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、前記第１の誘電体膜上に前記第１の誘電体膜よりも高屈折率な第２の誘電体膜を積層したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２８】
請求項４に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を所定の厚さになるまで平坦化して前記第１の誘電体膜とする平坦化工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備える。
【００２９】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記画素電極がアルミニウム合金電極上に２０〜５０ｎｍの厚さの銀合金膜が積層されたものである。
請求項６に係る発明は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定した。
請求項７に係る発明は、請求項３記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定した。
【００３０】
請求項８に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、前記画素電極のみをエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００３１】
請求項９に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極上に所定の厚さを有するカバー層を形成するカバー層形成工程と、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記カバー層を備えた画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記カバー層が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、前記カバー層のみをエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えた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】
【００３２】
本発明に係る液晶表示装置及び製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、画素電極上と画素電極同士の間である画素間隙上とを含んでその表面が平坦になるように形成された第１の誘電体膜と、第１の誘電体膜上に形成されて第１の誘電体膜よりも高い屈折率を有する第２の誘電体膜とを形成し、また、第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、読み出し光の波長（使用波長）λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したので、増反射効果を生ずることになり、この結果、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御することなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる。
更にまた、画素電極に銀含有膜を用いることにより反射率を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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第１及び第２実施例の複数の画素電極の部分を拡大した拡大図、図２は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図３は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図４は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図５は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図６は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図７は図６に示す本発明装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図、図８は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図９は図８に示す本発明装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
尚、図１１〜図１５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。
【００３４】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に第１の誘電体膜を平坦状態で形成し、この上に屈折率の大きな第２の誘電体膜を積層した点を除き、図１１〜図１５を参照して説明した従来の液晶表示装置と全く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上の増反射率膜の積層構造について詳しく説明する。
図１（Ａ）は本発明の液晶表示装置の第１実施例を示し、図１（Ｂ）は本発明の液晶表示装置の第２実施例を示している。
すなわち、本発明の液晶表示装置の第１実施例においては、図１（Ａ）に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ａ上に形成された方形状の画素電極１２同士の間である画素間隙２４（図１５参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全面が画素電極１２の上面も含んで平坦化されている。
【００３５】
そして、この平坦化された面上に、第１の誘電体膜４２を平坦に形成し、更に、この第１の誘電体膜４２上に、第１の誘電体膜４２の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２の誘電体膜４４を形成する。そして、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２が形成される。ここで、上記第１の誘電体膜４２は、低屈折率材料である例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）よりなり、第２の誘電体膜は、シリコン酸化膜よりも屈折率の大きな高屈折率材料である例えばタンタル酸化膜（Ｔａ２ Ｏ５ ）よりなる。
【００３６】
そして、第１及び第２の両誘電体膜４２、４４の膜厚は、ここでの読み出し光の波長（以下「使用波長」とも称す）λの略１／４（＝λ／４）に設定されており、増反射効果を生ずるように設定されている。
ここでは、上記画素電極１２の上面と画素間隙２４を埋め込む絶縁材料４０の上面とが同一水平レベルとなるようにするために、後述するように、画素電極１２と絶縁材料４０に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件になるようにエッチングを行うようにしている。従って、絶縁材料４０と第１の誘電体膜４２とは、互いに同じ材料で形成してもよい。
【００３７】
図１（Ｂ）に示す第２実施例の場合には、全体の構成は上記第１実施例の場合と同じであるが、上記絶縁材料４０と誘電体膜４２とを同じ材料、例えば、シリコン酸化膜で形成し、且つ後述するように同一の工程で、画素間隙２４の埋め込みと第１の誘電体膜４２の形成を行うようにしている。この場合、第１の誘電体膜４２の表面に凹凸が残るので、これを平坦化すると共に、一定の膜厚が残るようにエッチングが行われている。
【００３８】
このように、画素電極１２上と画素電極同士の間である画素間隙２４上とを含んでその表面が平坦になるように形成された第１の誘電体膜４２と、この第１の誘電体膜４２上に形成されて第１の誘電体膜４２よりも高い屈折率を有する第２の誘電体膜４４とを形成し、第１及び第２の誘電体膜４２、４４を、使用波長λにおいて増反射効果を生ずるような厚さ（略λ／４）にそれぞれ設定したので、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御することなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる。
【００３９】
＜第１実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第１実施例の主要部の製造方法について説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、駆動基板１４上に複数の画素電極１２がマトリクス状に配列された状態で、図２（Ｂ）に示すように画素間隙２４を十分に埋め尽くす厚さで誘電体であるＳｉＯ２ 等よりなる絶縁材料４０を形成し、埋め込み工程を行う。この結果、画素電極１２上にも絶縁材料４０が厚く堆積して絶縁体層が形成され、その表面には画素間隙２４に対応した凹凸が発生することになる。ここでの成膜方法は、例えば、ＣＶＤ法を用いる。
【００４０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、この誘電体層である絶縁材料４０をＣＭＰ法により表面の凹凸を平坦にしながら研磨を行うことによって平坦化処理を行い、画素電極１２が露出する直前の適度な膜厚にする。
ここで残存する絶縁材料４０の膜厚が厚過ぎると、後続して行うエッチング工程での時間が長くなり過ぎるので好ましくなく、残存する膜厚Ｈ３は１００ｎｍ程度に設定するのが好ましい。
【００４１】
このように、平坦化工程が終了したならば、次に、図２（Ｄ）に示すように、誘電体層である絶縁材料４０と画素電極１２に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件（エッチングレートが同じ）で、少なくとも画素電極１２の表面が露出するまで上記絶縁材料４０をエッチング（エッチバック）するエッチング工程を行う。
この場合、実際には、画素電極１２の表面が露出しても、しばらくはエッチングを続行するが、両部材に対するエッチング選択比が同じなので、画素電極１２の表面が露出した後でも、上面の平坦性が保持されたまま画素電極１２と絶縁材料４０とが同時にエッチングされて行く。従って、画素電極１２の上面が削られて、その高さは僅かに低くなる。
【００４２】
上述したような条件を満たすには、例えば、エッチングガスとしてＡｒ＋Ｈ２ 等を用い、プラズマのパワーや入射角度等を最適にするようにすればよい。
このようにしてエッチング工程が終了したならば、次に図２（Ｅ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００４３】
次に、図２（Ｆ）に示すように蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここでは第１の誘電体膜４２の材料として、例えば、シリコン酸化膜を用い、その厚さを、例えば、９０ｎｍに設定している。また、第２の誘電体膜４４の材料として例えばタンタル酸化膜を用い、その厚さを６０ｎｍに設定している。このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００４４】
＜第２実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第２実施例の主要部の製造方法について図３を参照して説明する。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す各工程は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
ただし、ここでは絶縁材料４０として第１の誘電体膜４２と同じ材料のものを用いており、しかもＣＭＰ処理を図２（Ｃ）の場合よりも膜厚が薄くなるまで行っている。ここで注 意することは第１の誘電体を膜厚分布ができるだけ小さくなる条件で成膜すること、表面のうねりが出来るだけ小さくなる条件で研磨することである。
すなわち、図３（Ｃ）に示すようにＣＭＰ法により絶縁材料４０の表面を平坦化しつつ、厚さ（高さ）Ｈ４が所定の厚さになるまで削る。これにより、表面が平坦に維持された状態で第１の誘電体膜４２が形成されることになる。この場合、この第１の誘電体膜４２の厚さＨ４は、図２に示す場合と同様に、例えば、９０ｎｍである。
【００４５】
次に、図３（Ｄ）に示すように蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２上に高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。図２に示した場合と同様に、この高屈折率材料としては、例えば、タンタル酸化膜を用いることができ、その厚さを６０ｎｍに設定している。このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００４６】
＜第２実施例の変形例１の製造方法＞
更に、上記第２実施例の変形例１の方法を説明する。
図４は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１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（Ｂ）の絶縁膜４０は、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｒａｓｓ）を用いて作成する。ＳＯＧは薄くても良好に平坦化できる粘度の低いもので、例えば触媒化成工業のセラメートＬＮＴを用いて行い、電極上の厚みを１５０ｎｍとする。更に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて所定の厚さＨ４になるように上記絶縁膜４０をエッチングして第１の誘電体膜４２を得る（図４（Ｃ）参照）。
このようにして得られた第１の誘電体膜４２の厚さＨ４は、図２に示す場合と同様に、例えば９０ｎｍである。
次に、図４（Ｄ）に示すように蒸着法により、Ｔａ２ Ｏ５ 膜を６０ｎｍの厚さでそれぞれ形成して増反射膜を設けた。
【００４７】
＜第２実施例の変形例２の製造方法＞
更に、上記第２実施例の変形例２を説明する。
図５は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２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５（Ａ）の駆動基板１４の画素電極１２は電極加工前に銀合金膜を３０ｎｍの膜厚で形成したもので、アルミニウム合金電極上に同厚みの銀合金膜５０が積層されている。
後は上述の図４に示した第２実施例の変形例１と同様なプロセスを行なうことにより駆動基板ができあがる。
【００４８】
＜第３実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第３実施例の主要部の製造方法について図６を参照して説明する。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示す各工程は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
【００４９】
このように、図６（Ｃ）に示すようにＣＭＰ法による平坦化工程が終了したならば、次に、図６（Ｄ）に示すように、誘電体層である絶縁材料４０を少なくとも画素電極１２の表面が露出するまでエッチング（エッチバック）するエッチング工程を行う。実際には、画素電極１２の表面が露出してもしばらくはエッチングを続行され、この時に画像電極１２と絶縁材料４０との間のエッチングレートの差より、絶縁材料４０が多くエッチングされ、画素電極１２と絶縁材料４０との段差ができることになる。
この段差量は、エッチングの初期のうちは誘電体のエッチング速度が早いため段差は増加するが、深さが大きくなると、凹部にエッチングガスが入り難くなるため、エッチングレートが減少する。そして、最後にはほとんどエッチングされなくなる。
従って、エッチング前の膜厚分布が大きな基板であっても、エッチング時間を長めにすることにより、基板全面に亘って深さの比較的均一な段差を形成することができる。
【００５０】
次に、図６（Ｅ）に示すように、画素電極１２と絶縁材料４０との段差をとり除くため、画素電極１２のみをＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
上述したような条件を満たすには、例えばエッチングガスとしてＣｌ２などの 塩素系ガスを用いるようにするとよい。
このようにして画素電極１２のエッチング工程が終了したならば、次に図６（Ｆ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００５１】
次に、図６（Ｇ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここでは、第１の誘電体膜４２の材料として、例えば、シリコン酸化膜を用い、その厚さを、例えば、９０ｎｍに設定している。また、第２の誘電体膜４４の材料として、例えば、タンタル酸化膜を用い、その厚さを６０ｎｍに設定している。
このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００５２】
ここで、上記第３実施例の主要部の製造方法において、図６（Ｅ）〜図６（Ｇ）に示す各工程について、図７を参照して更に詳しく説明する。
図６（Ｅ）に示す画素電極１２のみをエッチングする工程に対応して、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、画素電極１２と絶縁材料４０との段差を取り除くため、画素電極１２のみをＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
【００５３】
このとき段差は、例えば８０ｎｍ程度とわずかなため、容易にエッチングできる。但し、実際には段差量の分布や、エッチング速度の分布が存在する。そのため、ジャストエッチング条件にしても僅かに段差は存在することになる。
例えば、図７（Ａ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が凹むことになる。あるいは、図７（Ｂ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が出っ張ることになる。但し、この段差（高低差）は、画素電極１２のみのエッチング工程により、位相差が０．２λ以下となっており、増反射効果を十分に発揮できるものである。
このようにエッチング工程が終了したならば、次に図７（Ｃ）あるいは図７（Ｄ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００５４】
ここで、図７（Ｃ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。また、図７（Ｄ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。
次に、図７（Ｅ）あるいは図７（Ｆ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここで、図７（Ｅ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。また、図７（Ｆ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。
【００５５】
＜第３実施例の変形例の製造方法＞
次に、上記第３実施例の変形例の製造方法を説明する。
図８は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例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８は上記第３実施例の図６（Ｅ）のエッチング後の表面の段差やうねりを出来るだけ小さくするため、画素電極１２上にカバー層５１を成膜する工程を追加したものである。
図８（Ａ）は、駆動基板１４上に電極用導電膜（画素電極１２）を形成し、その上にカバー層５１として、例えばＴｉＮ膜などの金属窒化膜を所定の厚さに形成する。その後、マトリクス上に配列するように画素電極１２を形成するためのフォトリソグラフィ法を行い、電極加工する工程である。
図８（Ｂ）〜図８（Ｄ）に示す各工程は、画素電極１２上にカバー層５１が形成されているが、図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略するが、図８（Ｄ）に示すエッチング工程においては、誘電体層である絶縁材料４０を少なくとも画素電極１２上のカバー層５１の表面が露出するまでエッチング（エッチバック）する。
【００５６】
次に、図８（Ｅ）に示すように、画素電極１２上のカバー層５１のみをＲＩＥ法を用いてエッチングする。上述したような条件を満たすには、例えば、エッチングガスとしてＣｌ２などの塩素系ガスを用いるようにするとよい。
カバー層５１であるＴｉＮ膜は、画素電極１２よりエッチングレートが数倍早いため、画素電極１２がほとんど削れないうちに、カバー層５１を取り除くことができる。すなわち、図６（Ｄ）の段差分に相当する厚さにＴｉＮ膜を形成しておけば、図８（Ｅ）に示すような平坦な面ができる。
【００５７】
この後の図８（Ｆ）〜図８（Ｇ）に示す各工程は、図６（Ｆ）〜図６（Ｇ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
ここで、上記第３実施例の変形例の製造方法において、図８（Ｅ）〜図８（Ｇ）に示す各工程について、図９を参照して更に詳しく説明する。
【００５８】
図８（Ｅ）に示す画素電極１２上のカバー層５１を取り除く工程に対応して、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、画素電極１２上のカバー層５１を取り除くため、ＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
このときに、実際には、エッチングの分布をもっているため、画素電極１２を均等にエッチングすることはできない。そのため、画素電極１２の上面と絶縁材料４０の上面との段差が存在し、図９（Ａ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が凹むことになる。あるいは、図９（Ｂ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が出っ張ることになる。但し、この段差（高低差）は、画素電極１２上の誘電膜４８と画素電極１２のみのエッチング工程により、位相差が０．２λ以下となっており、増反射効果を十分に発揮できるものである。
【００５９】
このようにエッチング工程が終了したならば、次に図９（Ｃ）あるいは図９（Ｄ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
ここで、図９（Ｃ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。また、図９（Ｄ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。
次に、図９（Ｅ）あるいは図９（Ｆ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
【００６０】
ここで、図９（Ｅ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。また、図９（Ｆ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。
【００６１】
このようにして作製した各駆動基板と、ＩＴＯ電極膜付きガラス基板を対向の透明基板として、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、スペーサを介して張り合わせ、液晶を注入して液晶表示装置を作製した。
作製された液晶表示装置は図１０に示す光学系の緑色チャンネルを用いて明るさを評価した。
【００６２】
その結果、本実施例のサンプルはどちらも従来基板のサンプルに対して明るさが１２％向上した。しかし従来基板に増反射膜を付けたサンプルはほとんど反射率の増加がみられなかった。このような増反射膜による反射率の増加量はシミュレーションから予想すると８％程度になるはずであった。この原因は以下のように考えられる。すなわち、画素電極間の段差を計測すると従来基板は７０ｎｍ、第１実施例と第３実施例の変形例１のサンプルは２０ｎｍであった。
【００６３】
また、第２実施例のサンプルは、僅かなうねりはあるものの高低差は２０ｎｍ以下であった。
また、第３実施例ではサンプルは、僅かなうねりはあるものの高低差は２０ｎｍ以下であり、従来基板のサンプルに対して明るさが１１％向上した。第３実施例の変形例１との明るさ１％ダウンの差は表面のうねりであると考えられる。
【００６４】
ここで、画素電極は回折格子と考えることができる。そのため画素ピッチのほかに段差量Ｈ２（図１５（Ｄ）参照）が重要なパラメータとなる。この段差量は上に誘電体膜を積層してもほとんど変わらない。回折強度は２ｎｄ／λ＝０、１、２…の時に最小になり、１／２、３／２…の時に最大になる。ｄ＝Ｈ２、λ＝５５０ｎｍとすると、液晶の屈折率が１．５〜１．６であることから、従来基板の場合には、このような段差は位相差がおよそ0.４λとなり、最大に近い回折強度になったものと考えられる。そのため増反射効果が回折ロスにより打ち消され、本来なら向上するはずの明るさが結果的に増加しなかったものと考えられる。
【００６５】
一方、本実施例のサンプルにおける段差２０ｎｍは位相差としては０．１１λにすぎず、図１６における位相差からみても十分効果のある位置である。さらに、本実施例サンプルは、どちらも予想以上の明るさの向上があった。それは、従来基板のサンプルがもともとかなりの回折ロスを含んでいたのに対し、本実施例の両サンプルは、その分の回折ロスも軽減したためと考えられる。
なお、画素間部（画素間隙）の反射率は実測できないが、シミュレーションによると１２％と見積もられた。
さらに、画素電極に銀合金膜を積層したサンプル（図５参照）では、従来基板のサンプルに対して１５％の反射率向上があった。ちなみに従来基板の電極に銀合金膜を積層しただけのサンプルでは、その効果はほとんど見られなかった。
【００６６】
＜評価光学系の説明＞
図１０に評価に用いた光学系を示す。
図１０において、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（いずれも図示せず）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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
反射型の光学系６０は、図１０に示されるように偏光ビームスプリッタと色合成系が直列につながるため、光路長が長くなってＦ値の小さい光学系の設計がむずかしい。そのため、デバイス表面で発生する回折光のすべてを投射レンズに取り込むことができず、残りは捨ててしまう。これが回折ロスであるが、Ｆ値の大きい反射型の光学系ではそれが無視できない程大きくなる。従って、明るさを向上させるには回折光を減少させることが非常に重要である。
【００７３】
本実験の評価装置によれば画素電極間の段差が２０ｎｍであれば増反射膜（第１及び第２の誘電体膜４２、４４）を付与しても回折の増加はほとんど認められない。これはシミュレーションの結果とも矛盾がなく、段差による位相差が０．２λ以下であれば効果のあることも予想出来るものである。
本実施例の増反射膜は２層だけであるが、４層以上の増反射膜においても同様なことが言える。
【００７４】
尚、上記実施例では、第１の誘電体膜４２としてＳＯＧやシリコン酸化膜を用いたが、これに限定されず、ＭｇＦ２ やＡｌ２ Ｏ３ 等を用いることができる。また、上記実施例では、第２の誘電体膜４４としてタンタル酸化膜を用いたが、これに限定されず、シリコン窒化膜やＺｒＯ２ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２ Ｏ５ 等を含む金属酸化物の膜等を用いることができる。さらに本実施例の画素電極に用いた銀合金薄膜の厚さは３０ｎｍとしたが、これに限定されず、２０〜５０ｎｍ程度の範囲内が材料の使用量も少なくて効果的である。もちろん画素電極が銀合金単体でもよい。
またカバー層５１に用いる材料は、上記した第３実施例の変形例では、ＴｉＮ膜を用いたが、ＳｉＯ２などの絶縁膜をエッチングするときのエッチングレート が小さく、カバー層５１のエッチング時には絶縁膜や画素電極膜よりエッチングレートの高い材料であれば、他の金属材料を用いることができる。例えば、金属ＴｉやＴｉ合金でも良い。
【００７５】
以上のように、本発明によれば画素電極を含むエリア上に平坦な増反射膜が容易に形成できるため、回折ロスの少ない明るい液晶表示装置を歩留まりよく作製できる。従って、より明るい液晶表示装置をローコストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１及び第２実施例の複数の画素電極の部分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第１実施例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第２実施例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】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１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５】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２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６】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例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７】図６に示す本発明装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
【図８】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例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９】図８に示す本発明装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
【図１０】液晶表示装置の評価を行うための光学系を示す図である。
【図１１】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１２】１つの画素を示す等価回路図である。
【図１３】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１４】従来の液晶表示装置の画素電極の一部を示す拡大図である。
【図１５】画素間隙を埋め込む時の従来の工程を示す工程図である。
【図１６】０次光反射率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】銀合金薄膜の増反射効果を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、２２…半導体基板、２４…画素間隙、３２…配向膜、３４…透明基板、４０…絶縁材料（第１の誘電体膜）、４２…第１の誘電体膜、４４…第２の誘電体膜、４８…誘電膜、５０…銀合金薄膜、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及びその製造方法に関する。
【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、３、４、５）。
【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１１は液晶表示装置を用いたプロジェクタを示す原理図、図１２は１つの画素の等価回路図、図１３は液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
図１１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１２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ＭＯＳ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１３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１２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。
【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１２参照）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２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間隙（画素間隙）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同士間の間隙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１４は、従来の液晶表示装置の画素電極の一部を拡大したものを示し、図１３中のＡ部の拡大図を示している。図１５は画素間隙を埋め込む時の従来の工程を示す工程図である。
ここで、図１４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Ｈ１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。
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１５に示すように段差の原因となる画素間隙２４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。
【００１１】
具体的には、上記平坦化処理は、まず、図１５（Ａ）に示すように、駆動基板１４上に複数の画素電極１２がマトリクス状に配列された状態で、図１５（Ｂ）に示すように、画素間隙２４を十分に埋め尽くす厚さでＳｉＯ２ 等よりなる絶縁材料４０を形成する。この成膜方法は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いることができる。
【００１２】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて上記絶縁材料４０を平坦にしながら適当な厚さまで研磨する。
更に、図１５（Ｄ）に示すように、絶縁材料４０のみを選択的にエッチングするエッチングガス等を用いてエッチバックを行い、これにより画素電極１２上に残ったＳｉＯ２ 膜よりなる絶縁材料４０を除去する。そして、この後に、必要に応じて増反射膜を形成し、最後に配向膜を形成することになる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１３５４７９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４７２６号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３９９４号公報
【特許文献４】特表２００２−５３３７７３号公報
【特許文献５】特開２００４−０１２６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。そして、開口率もできるだけ高いことが重要である。
【００１５】
ここで、反射型の液晶表示装置では画素電極の面積そのものが開口率を決定するので開口率を上げるには、単純に画素間幅Ｌ１を小さくすればよい。しかし、例えば０．３μｍの画素間幅で電極間を高歩留まりに加工するには、０．１５μｍ以下の微細加工技術が必要となる。
ところが、基板の駆動回路の加工にはそこまで微細な加工技術は不要であり、画素加工のためだけにこのような高価な微細加工装置を導入することは大きなコストアップにつながってしまう。
【００１６】
また反射率に関しては、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％程度でかならずしも十分とはいえない。
そこで、アルミニウム合金の代わりに反射率の高い銀合金を電極にする方法が考えられる。ただし、銀合金は加工が難しいため、また、コストも高いため実用化しにくい。この問題を改善する方法として、特許文献５に開示されている銀合金薄膜をアルミニウム合金電極上に積層する方法がある。この方法により、画素電極の反射率は向上される。
図１７は、アルミニウム合金膜に銀合金膜を付与した時の分光反射率を示す。ここでは銀合金膜の厚さを０〜１００ｎｍまで変化させている。ただし、このような方法で表示装置を作製しても実際の表示システムでは必ずしも数値通りに明るさが向上しない場合があった。この原因を調べた結果、画素電極の反射率は上がっているが同時に回折ロスも増加しているためであることがわかった。
【００１７】
さらに、反射率を向上させる別の方法として、特許文献２に開示されているように、画素電極１２の上に誘電体多層膜による増反射膜を付与することが提案されている。この方法は、画素電極１２上に低屈折率材料膜と高屈折率材料膜を光学膜厚でおよそλ／４の厚さ（λは波長）でそれぞれ積層する方法である。
【００１８】
上記増反射膜による増反射効果は、原理的には確実に画素電極の反射率を増加させることができる。
しかしながら、図１５（Ｄ）に示すエッチバック工程では、画素電極１２上に残ったＳｉＯ２ よりなる絶縁材料４０の部分的なバラツキを吸収するため、過剰にエッチングするのが普通であり、そのため実際には高さＨ２が５０〜９０ｎｍの段差が生ずる場合がある。そして、このような段差が生じた状態で、この段差の上に上記したような増反射膜を形成すると、反射率は増加するものの回折も増加し、この回折による反射率の損失の方が大きくなって、結果的に、表示システムとしての明るさが低下してしまうことがわかった。
この場合、各プロセスを厳密に制御して、段差がほとんどないデバイスを作ることは不可能ではないが、これでは生産性は著しく低下してコストアップにつながってしまうので現実的ではない。従来はこのような制御は不要であり、特に問題はないと考えられていた。
【００１９】
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、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御するもことなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる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】
【００２０】
本発明者等は、増反射膜の増反射効果について鋭意研究した結果、増反射膜は原理的には確実に画素電極の反射率が増加するはずであるが、画素ピッチが１０数μｍ以下の高微細表示デバイスに適用すると必ずしも効果があるわけではないことが本発明者等の実験により判った。
それは表示デバイスがある一定の画素間隙を有する画素電極で構成されている場合に回折光が発生し、それが無視できない量になるためである。そして、回折強度は画素電極の部分と画素間隙の部分の反射率及び位相差で変わり、例えば、画素電極と画素間隙の部分が 平坦であれば位相差は無い。
しかし、実際の表示デバイスでは加工上の理由から必ず段差が存在し、画素間にも反射膜が付くことにより、かえって回折を増加させていることが判った。
【００２１】
図１６は、画素間の段差と画素間部（画素間隙）の反射率で回折ロスがどのように変化するかをシミュレーションしたグラフである。
図１６において、段差無し（位相差がゼロ）で画素間反射率が１００％（画素がない状態）を１００％として、段差による位相差と０次光反射率の関係を、画素間反射率をパラメータとして示している。なお、画素ピッチは９．５μｍ、画素間幅（画素間隙）は０．６３μｍである。
位相差がゼロなら画素間の反射率が増加した分だけ全体の反射率が上がるのは当然である。しかし、位相差が大きくなると、例えば、画素間反射率が３０％もある場合であっても、０．２５λ以上になると単純に開口率で決まる反射率８７％より小さくなってしまうことが分かる。
【００２２】
このような表示装置を、後述する図１０に示すような光学系に用いた場合、投射レンズまでの光路長が長いため、高次の回折光が利用出来なくなり、反射光を有効にスクリーンに映し出すことができない。すなわち、結果的に暗くなるのである。
ところで、実際の表示装置はどのようになっているかというと、図１４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Ｈ１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。
そこで、一般には画質劣化を防止するため、図１５に示すように、段差の原因となる画素間隙２４をＳｉＯ２ 等の絶縁材料（誘電体）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。そして、反射率を上げるためには、特許文献４に開示されているように、平坦化後に誘電体膜を付加して、増反射構造とする。
【００２３】
しかし、平坦化されたといっても実際には小さな段差やうねりがあるものである。ＬＳＩプロセスでは歩留りを考慮して、図１５（Ｄ）のように、必ずオーバエッチングされて、段差Ｈ２を生ずる。
また、ＣＭＰ法を用いても、図１５（Ｂ）のうねり形状が、ある程度継承されて、図１５（Ｃ）のような理想的な平坦にはならない。十分に厚い平坦化膜を形成して研磨すれば平坦性は良くなるが、研磨に時間がかかるだけでなく、今度は膜厚分布が悪くなる問題が生ずる。これに対処するためにはオーバエッチングをさらに多くしなければならない。
【００２４】
特許文献４などに開示された発明には理想的な平坦な図が掲載されているが、これは真に平坦を意味するものではない。平坦化の目的が配向不良を無くし画質を向上するためなので、多少の凹凸があっても目的は達せられ、十分平坦であると表現しても間違いではない。
特許文献４中の図５は、本発明との目的の違いを明確に示しており、このような形状は画質向上には効果があり、画素の反射率は確かに向上するが、プロジェクタとしての明るさ向上には逆効果になる場合がある。
本発明者等は、以上のような知見を得ることにより、本発明に至ったものである。
【００２５】
請求項１に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２６】
請求項２に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記誘電体層と前記画素電極に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件で少なくとも前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００２７】
請求項３に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極上および画素間隙に誘電体を設けて第１の誘電体膜を形成し、該第１の誘電体膜の画素電極上と前記画素間隙における表面の高低差による位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、前記第１の誘電体膜上に前記第１の誘電体膜よりも高屈折率な第２の誘電体膜を積層したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２８】
請求項４に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を所定の厚さになるまで平坦化して前記第１の誘電体膜とする平坦化工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備える。
【００２９】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記画素電極がアルミニウム合金電極上に２０〜５０ｎｍの厚さの銀合金膜が積層されたものである。
請求項６に係る発明は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定した。
請求項７に係る発明は、請求項３記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定した。
【００３０】
請求項８に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、前記画素電極のみをエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００３１】
請求項９に係る発明は、画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、前記画素電極上に所定の厚さを有するカバー層を形成するカバー層形成工程と、前記画素間隙を埋め込むと同時に前記カバー層を備えた画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、前記カバー層が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、前記カバー層のみをエッチングするエッチング工程と、表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えた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】
【００３２】
本発明に係る液晶表示装置及び製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、画素電極上と画素電極同士の間である画素間隙上とを含んでその表面が平坦になるように形成された第１の誘電体膜と、第１の誘電体膜上に形成されて第１の誘電体膜よりも高い屈折率を有する第２の誘電体膜とを形成し、また、第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、読み出し光の波長（使用波長）λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したので、増反射効果を生ずることになり、この結果、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御することなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる。
更にまた、画素電極に銀含有膜を用いることにより反射率を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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第１及び第２実施例の複数の画素電極の部分を拡大した拡大図、図２は本発明に係る液晶表示装置の第１実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図３は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図４は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図５は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図６は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図７は図６に示す本発明装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図、図８は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を説明する工程図、図９は図８に示す本発明装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
尚、図１１〜図１５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。
【００３４】
本発明に係る液晶表示装置は、画素電極１２上に第１の誘電体膜を平坦状態で形成し、この上に屈折率の大きな第２の誘電体膜を積層した点を除き、図１１〜図１５を参照して説明した従来の液晶表示装置と全く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上の増反射率膜の積層構造について詳しく説明する。
図１（Ａ）は本発明の液晶表示装置の第１実施例を示し、図１（Ｂ）は本発明の液晶表示装置の第２実施例を示している。
すなわち、本発明の液晶表示装置の第１実施例においては、図１（Ａ）に示すように、駆動基板１４の絶縁層２８Ａ上に形成された方形状の画素電極１２同士の間である画素間隙２４（図１５参照）は絶縁材料４０で埋め込まれて、その表面全面が画素電極１２の上面も含んで平坦化されている。
【００３５】
そして、この平坦化された面上に、第１の誘電体膜４２を平坦に形成し、更に、この第１の誘電体膜４２上に、第１の誘電体膜４２の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２の誘電体膜４４を形成する。そして、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２が形成される。ここで、上記第１の誘電体膜４２は、低屈折率材料である例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）よりなり、第２の誘電体膜は、シリコン酸化膜よりも屈折率の大きな高屈折率材料である例えばタンタル酸化膜（Ｔａ２ Ｏ５ ）よりなる。
【００３６】
そして、第１及び第２の両誘電体膜４２、４４の膜厚は、ここでの読み出し光の波長（以下「使用波長」とも称す）λの略１／４（＝λ／４）に設定されており、増反射効果を生ずるように設定されている。
ここでは、上記画素電極１２の上面と画素間隙２４を埋め込む絶縁材料４０の上面とが同一水平レベルとなるようにするために、後述するように、画素電極１２と絶縁材料４０に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件になるようにエッチングを行うようにしている。従って、絶縁材料４０と第１の誘電体膜４２とは、互いに同じ材料で形成してもよい。
【００３７】
図１（Ｂ）に示す第２実施例の場合には、全体の構成は上記第１実施例の場合と同じであるが、上記絶縁材料４０と誘電体膜４２とを同じ材料、例えば、シリコン酸化膜で形成し、且つ後述するように同一の工程で、画素間隙２４の埋め込みと第１の誘電体膜４２の形成を行うようにしている。この場合、第１の誘電体膜４２の表面に凹凸が残るので、これを平坦化すると共に、一定の膜厚が残るようにエッチングが行われている。
【００３８】
このように、画素電極１２上と画素電極同士の間である画素間隙２４上とを含んでその表面が平坦になるように形成された第１の誘電体膜４２と、この第１の誘電体膜４２上に形成されて第１の誘電体膜４２よりも高い屈折率を有する第２の誘電体膜４４とを形成し、第１及び第２の誘電体膜４２、４４を、使用波長λにおいて増反射効果を生ずるような厚さ（略λ／４）にそれぞれ設定したので、最新の微細加工装置を導入したり、プロセスを厳密に制御することなく、画素間隙において段差が生じなくて全面的に平坦化でき、もって、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜による増反射効果を十分に発揮させることができる。
【００３９】
＜第１実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第１実施例の主要部の製造方法について説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、駆動基板１４上に複数の画素電極１２がマトリクス状に配列された状態で、図２（Ｂ）に示すように画素間隙２４を十分に埋め尽くす厚さで誘電体であるＳｉＯ２ 等よりなる絶縁材料４０を形成し、埋め込み工程を行う。この結果、画素電極１２上にも絶縁材料４０が厚く堆積して絶縁体層が形成され、その表面には画素間隙２４に対応した凹凸が発生することになる。ここでの成膜方法は、例えば、ＣＶＤ法を用いる。
【００４０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、この誘電体層である絶縁材料４０をＣＭＰ法により表面の凹凸を平坦にしながら研磨を行うことによって平坦化処理を行い、画素電極１２が露出する直前の適度な膜厚にする。
ここで残存する絶縁材料４０の膜厚が厚過ぎると、後続して行うエッチング工程での時間が長くなり過ぎるので好ましくなく、残存する膜厚Ｈ３は１００ｎｍ程度に設定するのが好ましい。
【００４１】
このように、平坦化工程が終了したならば、次に、図２（Ｄ）に示すように、誘電体層である絶縁材料４０と画素電極１２に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件（エッチングレートが同じ）で、少なくとも画素電極１２の表面が露出するまで上記絶縁材料４０をエッチング（エッチバック）するエッチング工程を行う。
この場合、実際には、画素電極１２の表面が露出しても、しばらくはエッチングを続行するが、両部材に対するエッチング選択比が同じなので、画素電極１２の表面が露出した後でも、上面の平坦性が保持されたまま画素電極１２と絶縁材料４０とが同時にエッチングされて行く。従って、画素電極１２の上面が削られて、その高さは僅かに低くなる。
【００４２】
上述したような条件を満たすには、例えば、エッチングガスとしてＡｒ＋Ｈ２ 等を用い、プラズマのパワーや入射角度等を最適にするようにすればよい。
このようにしてエッチング工程が終了したならば、次に図２（Ｅ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００４３】
次に、図２（Ｆ）に示すように蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここでは第１の誘電体膜４２の材料として、例えば、シリコン酸化膜を用い、その厚さを、例えば、９０ｎｍに設定している。また、第２の誘電体膜４４の材料として例えばタンタル酸化膜を用い、その厚さを６０ｎｍに設定している。このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００４４】
＜第２実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第２実施例の主要部の製造方法について図３を参照して説明する。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す各工程は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
ただし、ここでは絶縁材料４０として第１の誘電体膜４２と同じ材料のものを用いており、しかもＣＭＰ処理を図２（Ｃ）の場合よりも膜厚が薄くなるまで行っている。ここで注 意することは第１の誘電体を膜厚分布ができるだけ小さくなる条件で成膜すること、表面のうねりが出来るだけ小さくなる条件で研磨することである。
すなわち、図３（Ｃ）に示すようにＣＭＰ法により絶縁材料４０の表面を平坦化しつつ、厚さ（高さ）Ｈ４が所定の厚さになるまで削る。これにより、表面が平坦に維持された状態で第１の誘電体膜４２が形成されることになる。この場合、この第１の誘電体膜４２の厚さＨ４は、図２に示す場合と同様に、例えば、９０ｎｍである。
【００４５】
次に、図３（Ｄ）に示すように蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２上に高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。図２に示した場合と同様に、この高屈折率材料としては、例えば、タンタル酸化膜を用いることができ、その厚さを６０ｎｍに設定している。このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００４６】
＜第２実施例の変形例１の製造方法＞
更に、上記第２実施例の変形例１の方法を説明する。
図４は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１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（Ｂ）の絶縁膜４０は、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｒａｓｓ）を用いて作成する。ＳＯＧは薄くても良好に平坦化できる粘度の低いもので、例えば触媒化成工業のセラメートＬＮＴを用いて行い、電極上の厚みを１５０ｎｍとする。更に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて所定の厚さＨ４になるように上記絶縁膜４０をエッチングして第１の誘電体膜４２を得る（図４（Ｃ）参照）。
このようにして得られた第１の誘電体膜４２の厚さＨ４は、図２に示す場合と同様に、例えば９０ｎｍである。
次に、図４（Ｄ）に示すように蒸着法により、Ｔａ２ Ｏ５ 膜を６０ｎｍの厚さでそれぞれ形成して増反射膜を設けた。
【００４７】
＜第２実施例の変形例２の製造方法＞
更に、上記第２実施例の変形例２を説明する。
図５は本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２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５（Ａ）の駆動基板１４の画素電極１２は電極加工前に銀合金膜を３０ｎｍの膜厚で形成したもので、アルミニウム合金電極上に同厚みの銀合金膜５０が積層されている。
後は上述の図４に示した第２実施例の変形例１と同様なプロセスを行なうことにより駆動基板ができあがる。
【００４８】
＜第３実施例の製造方法＞
次に、本発明の液晶表示装置の第３実施例の主要部の製造方法について図６を参照して説明する。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示す各工程は、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
【００４９】
このように、図６（Ｃ）に示すようにＣＭＰ法による平坦化工程が終了したならば、次に、図６（Ｄ）に示すように、誘電体層である絶縁材料４０を少なくとも画素電極１２の表面が露出するまでエッチング（エッチバック）するエッチング工程を行う。実際には、画素電極１２の表面が露出してもしばらくはエッチングを続行され、この時に画像電極１２と絶縁材料４０との間のエッチングレートの差より、絶縁材料４０が多くエッチングされ、画素電極１２と絶縁材料４０との段差ができることになる。
この段差量は、エッチングの初期のうちは誘電体のエッチング速度が早いため段差は増加するが、深さが大きくなると、凹部にエッチングガスが入り難くなるため、エッチングレートが減少する。そして、最後にはほとんどエッチングされなくなる。
従って、エッチング前の膜厚分布が大きな基板であっても、エッチング時間を長めにすることにより、基板全面に亘って深さの比較的均一な段差を形成することができる。
【００５０】
次に、図６（Ｅ）に示すように、画素電極１２と絶縁材料４０との段差をとり除くため、画素電極１２のみをＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
上述したような条件を満たすには、例えばエッチングガスとしてＣｌ２などの 塩素系ガスを用いるようにするとよい。
このようにして画素電極１２のエッチング工程が終了したならば、次に図６（Ｆ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００５１】
次に、図６（Ｇ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここでは、第１の誘電体膜４２の材料として、例えば、シリコン酸化膜を用い、その厚さを、例えば、９０ｎｍに設定している。また、第２の誘電体膜４４の材料として、例えば、タンタル酸化膜を用い、その厚さを６０ｎｍに設定している。
このようにして第１及び第２の誘電体膜４２、４４を形成することによって増反射効果を発揮するようにしている。
尚、最終的には、この第２の誘電体膜４４上に配向膜３２（図１（Ａ）参照）が形成される。
【００５２】
ここで、上記第３実施例の主要部の製造方法において、図６（Ｅ）〜図６（Ｇ）に示す各工程について、図７を参照して更に詳しく説明する。
図６（Ｅ）に示す画素電極１２のみをエッチングする工程に対応して、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、画素電極１２と絶縁材料４０との段差を取り除くため、画素電極１２のみをＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
【００５３】
このとき段差は、例えば８０ｎｍ程度とわずかなため、容易にエッチングできる。但し、実際には段差量の分布や、エッチング速度の分布が存在する。そのため、ジャストエッチング条件にしても僅かに段差は存在することになる。
例えば、図７（Ａ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が凹むことになる。あるいは、図７（Ｂ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が出っ張ることになる。但し、この段差（高低差）は、画素電極１２のみのエッチング工程により、位相差が０．２λ以下となっており、増反射効果を十分に発揮できるものである。
このようにエッチング工程が終了したならば、次に図７（Ｃ）あるいは図７（Ｄ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
【００５４】
ここで、図７（Ｃ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。また、図７（Ｄ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。
次に、図７（Ｅ）あるいは図７（Ｆ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
ここで、図７（Ｅ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。また、図７（Ｆ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。
【００５５】
＜第３実施例の変形例の製造方法＞
次に、上記第３実施例の変形例の製造方法を説明する。
図８は本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例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８は上記第３実施例の図６（Ｅ）のエッチング後の表面の段差やうねりを出来るだけ小さくするため、画素電極１２上にカバー層５１を成膜する工程を追加したものである。
図８（Ａ）は、駆動基板１４上に電極用導電膜（画素電極１２）を形成し、その上にカバー層５１として、例えばＴｉＮ膜などの金属窒化膜を所定の厚さに形成する。その後、マトリクス上に配列するように画素電極１２を形成するためのフォトリソグラフィ法を行い、電極加工する工程である。
図８（Ｂ）〜図８（Ｄ）に示す各工程は、画素電極１２上にカバー層５１が形成されているが、図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略するが、図８（Ｄ）に示すエッチング工程においては、誘電体層である絶縁材料４０を少なくとも画素電極１２上のカバー層５１の表面が露出するまでエッチング（エッチバック）する。
【００５６】
次に、図８（Ｅ）に示すように、画素電極１２上のカバー層５１のみをＲＩＥ法を用いてエッチングする。上述したような条件を満たすには、例えば、エッチングガスとしてＣｌ２などの塩素系ガスを用いるようにするとよい。
カバー層５１であるＴｉＮ膜は、画素電極１２よりエッチングレートが数倍早いため、画素電極１２がほとんど削れないうちに、カバー層５１を取り除くことができる。すなわち、図６（Ｄ）の段差分に相当する厚さにＴｉＮ膜を形成しておけば、図８（Ｅ）に示すような平坦な面ができる。
【００５７】
この後の図８（Ｆ）〜図８（Ｇ）に示す各工程は、図６（Ｆ）〜図６（Ｇ）に示す各工程とそれぞれ同じであり、その説明は省略する。
ここで、上記第３実施例の変形例の製造方法において、図８（Ｅ）〜図８（Ｇ）に示す各工程について、図９を参照して更に詳しく説明する。
【００５８】
図８（Ｅ）に示す画素電極１２上のカバー層５１を取り除く工程に対応して、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、画素電極１２上のカバー層５１を取り除くため、ＲＩＥ法を用いてエッチングし、平坦化する。
このときに、実際には、エッチングの分布をもっているため、画素電極１２を均等にエッチングすることはできない。そのため、画素電極１２の上面と絶縁材料４０の上面との段差が存在し、図９（Ａ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が凹むことになる。あるいは、図９（Ｂ）に示すように、画素電極１２の上面に対して、絶縁材料４０の上面が出っ張ることになる。但し、この段差（高低差）は、画素電極１２上の誘電膜４８と画素電極１２のみのエッチング工程により、位相差が０．２λ以下となっており、増反射効果を十分に発揮できるものである。
【００５９】
このようにエッチング工程が終了したならば、次に図９（Ｃ）あるいは図９（Ｄ）に示すように蒸着法により低屈折率材料で第１の誘電体膜４２を所定の厚さで形成する。
ここで、図９（Ｃ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。また、図９（Ｄ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第１の誘電体膜４２を形成した後の様子を示している。
次に、図９（Ｅ）あるいは図９（Ｆ）に示すように、蒸着法により、上記第１の誘電体膜４２より屈折率の大きな高屈折率材料で第２の誘電体膜４４を所定の厚さで形成する。
【００６０】
ここで、図９（Ｅ）は、エッチング工程において絶縁材料４０の上面が凹んだときに、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。また、図９（Ｆ）は、同様に絶縁材料４０の上面が出っ張ったとき、第２の誘電体膜４４を形成した後の様子を示している。
【００６１】
このようにして作製した各駆動基板と、ＩＴＯ電極膜付きガラス基板を対向の透明基板として、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、スペーサを介して張り合わせ、液晶を注入して液晶表示装置を作製した。
作製された液晶表示装置は図１０に示す光学系の緑色チャンネルを用いて明るさを評価した。
【００６２】
その結果、本実施例のサンプルはどちらも従来基板のサンプルに対して明るさが１２％向上した。しかし従来基板に増反射膜を付けたサンプルはほとんど反射率の増加がみられなかった。このような増反射膜による反射率の増加量はシミュレーションから予想すると８％程度になるはずであった。この原因は以下のように考えられる。すなわち、画素電極間の段差を計測すると従来基板は７０ｎｍ、第１実施例と第３実施例の変形例１のサンプルは２０ｎｍであった。
【００６３】
また、第２実施例のサンプルは、僅かなうねりはあるものの高低差は２０ｎｍ以下であった。
また、第３実施例ではサンプルは、僅かなうねりはあるものの高低差は２０ｎｍ以下であり、従来基板のサンプルに対して明るさが１１％向上した。第３実施例の変形例１との明るさ１％ダウンの差は表面のうねりであると考えられる。
【００６４】
ここで、画素電極は回折格子と考えることができる。そのため画素ピッチのほかに段差量Ｈ２（図１５（Ｄ）参照）が重要なパラメータとなる。この段差量は上に誘電体膜を積層してもほとんど変わらない。回折強度は２ｎｄ／λ＝０、１、２…の時に最小になり、１／２、３／２…の時に最大になる。ｄ＝Ｈ２、λ＝５５０ｎｍとすると、液晶の屈折率が１．５〜１．６であることから、従来基板の場合には、このような段差は位相差がおよそ0.４λとなり、最大に近い回折強度になったものと考えられる。そのため増反射効果が回折ロスにより打ち消され、本来なら向上するはずの明るさが結果的に増加しなかったものと考えられる。
【００６５】
一方、本実施例のサンプルにおける段差２０ｎｍは位相差としては０．１１λにすぎず、図１６における位相差からみても十分効果のある位置である。さらに、本実施例サンプルは、どちらも予想以上の明るさの向上があった。それは、従来基板のサンプルがもともとかなりの回折ロスを含んでいたのに対し、本実施例の両サンプルは、その分の回折ロスも軽減したためと考えられる。
なお、画素間部（画素間隙）の反射率は実測できないが、シミュレーションによると１２％と見積もられた。
さらに、画素電極に銀合金膜を積層したサンプル（図５参照）では、従来基板のサンプルに対して１５％の反射率向上があった。ちなみに従来基板の電極に銀合金膜を積層しただけのサンプルでは、その効果はほとんど見られなかった。
【００６６】
＜評価光学系の説明＞
図１０に評価に用いた光学系を示す。
図１０において、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（いずれも図示せず）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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
反射型の光学系６０は、図１０に示されるように偏光ビームスプリッタと色合成系が直列につながるため、光路長が長くなってＦ値の小さい光学系の設計がむずかしい。そのため、デバイス表面で発生する回折光のすべてを投射レンズに取り込むことができず、残りは捨ててしまう。これが回折ロスであるが、Ｆ値の大きい反射型の光学系ではそれが無視できない程大きくなる。従って、明るさを向上させるには回折光を減少させることが非常に重要である。
【００７３】
本実験の評価装置によれば画素電極間の段差が２０ｎｍであれば増反射膜（第１及び第２の誘電体膜４２、４４）を付与しても回折の増加はほとんど認められない。これはシミュレーションの結果とも矛盾がなく、段差による位相差が０．２λ以下であれば効果のあることも予想出来るものである。
本実施例の増反射膜は２層だけであるが、４層以上の増反射膜においても同様なことが言える。
【００７４】
尚、上記実施例では、第１の誘電体膜４２としてＳＯＧやシリコン酸化膜を用いたが、これに限定されず、ＭｇＦ２ やＡｌ２ Ｏ３ 等を用いることができる。また、上記実施例では、第２の誘電体膜４４としてタンタル酸化膜を用いたが、これに限定されず、シリコン窒化膜やＺｒＯ２ 、ＴｉＯ２ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｔａ２ Ｏ５ 等を含む金属酸化物の膜等を用いることができる。さらに本実施例の画素電極に用いた銀合金薄膜の厚さは３０ｎｍとしたが、これに限定されず、２０〜５０ｎｍ程度の範囲内が材料の使用量も少なくて効果的である。もちろん画素電極が銀合金単体でもよい。
またカバー層５１に用いる材料は、上記した第３実施例の変形例では、ＴｉＮ膜を用いたが、ＳｉＯ２などの絶縁膜をエッチングするときのエッチングレート が小さく、カバー層５１のエッチング時には絶縁膜や画素電極膜よりエッチングレートの高い材料であれば、他の金属材料を用いることができる。例えば、金属ＴｉやＴｉ合金でも良い。
【００７５】
以上のように、本発明によれば画素電極を含むエリア上に平坦な増反射膜が容易に形成できるため、回折ロスの少ない明るい液晶表示装置を歩留まりよく作製できる。従って、より明るい液晶表示装置をローコストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１及び第２実施例の複数の画素電極の部分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第１実施例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第２実施例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】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例１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５】本発明に係る液晶表示装置の第２実施例の変形例２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６】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例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７】図６に示す本発明装置の第３実施例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
【図８】本発明に係る液晶表示装置の第３実施例の変形例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９】図８に示す本発明装置の第３実施例の変形例の主要部を製造するための工程を更に詳しく説明する工程図である。
【図１０】液晶表示装置の評価を行うための光学系を示す図である。
【図１１】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１２】１つの画素を示す等価回路図である。
【図１３】液晶表示装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図１４】従来の液晶表示装置の画素電極の一部を示す拡大図である。
【図１５】画素間隙を埋め込む時の従来の工程を示す工程図である。
【図１６】０次光反射率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】銀合金薄膜の増反射効果を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１２…画素電極、１４…駆動基板、１６…対向電極、２２…半導体基板、２４…画素間隙、３２…配向膜、３４…透明基板、４０…絶縁材料（第１の誘電体膜）、４２…第１の誘電体膜、４４…第２の誘電体膜、４８…誘電膜、５０…銀合金薄膜、ＬＣ…液晶。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記誘電体層と前記画素電極に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件で少なくとも前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極上および画素間隙に誘電体を設けて第１の誘電体膜を形成し、該第１の誘電体膜の画素電極上と前記画素間隙における表面の高低差による位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、前記第１の誘電体膜上に前記第１の誘電体膜よりも高屈折率な第２の誘電体膜を積層したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を所定の厚さになるまで平坦化して前記第１の誘電体膜とする平坦化工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の液晶表示装置において、前記画素電極がアルミニウム合金電極上に２０〜５０ｎｍの厚さの銀合金膜が積層されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項３記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
前記画素電極のみをエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極上に所定の厚さを有するカバー層を形成するカバー層形成工程と、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記カバー層を備えた画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記カバー層が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
前記カバー層のみをエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極の画素間隙に誘電体を設け、該誘電体と前記画素電極との間の高低差の位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、更に前記画素電極の形成された画素エリア全体に第１の誘電体膜と、該第１の誘電体膜より高屈折率な第２の誘電体膜とを積層したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記誘電体層と前記画素電極に対するエッチング選択比が実質的に同じ条件で少なくとも前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極上および画素間隙に誘電体を設けて第１の誘電体膜を形成し、該第１の誘電体膜の画素電極上と前記画素間隙における表面の高低差による位相差が０．２λ（λ：読み出し光の波長）以下とし、前記第１の誘電体膜上に前記第１の誘電体膜よりも高屈折率な第２の誘電体膜を積層したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を所定の厚さになるまで平坦化して前記第１の誘電体膜とする平坦化工程と、該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の液晶表示装置において、前記画素電極がアルミニウム合金電極上に２０〜５０ｎｍの厚さの銀合金膜が積層されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項３記載の液晶表示装置において、前記前記第１及び第２の誘電体膜の膜厚を、前記読み出し光の波長λにおいて略λ／４にそれぞれ設定したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記画素電極が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
前記画素電極のみをエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
画素電極と該画素電極を駆動する駆動回路とがマトリッ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、
前記画素電極上に所定の厚さを有するカバー層を形成するカバー層形成工程と、
前記画素間隙を埋め込むと同時に前記カバー層を備えた画素電極上に埋め込み用の誘電体層を形成する埋め込み工程と、
前記誘電体層の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記カバー層が露出するまで前記誘電体層をエッチングするエッチング工程と、
前記カバー層のみをエッチングするエッチング工程と、
表面全体に第１の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
該第１の誘電体膜上に第２の誘電体膜を所定の厚さで形成する工程と、
を備えた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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−２９３２４３（Ｐ２００７−２９３２４３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７４８８（Ｐ２００６−２０７４８８）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【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１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【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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