液晶光阀、生产液晶光阀的方法以及投影型液晶显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于有效地阻挡液晶显示装置的液晶光阀中来自光反射镜之间的间隙的入射光，尤其是在投影型显示装置的反射型液晶光阀中。液晶光阀具有半导体基质、反基质、光反射镜、以及包括光阻挡层和形成于光阻挡层和光反射镜之间的遮光板。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示装置及其制造方法。具体地说，本专利技术涉及用于投影型液晶显示装置的光反射型液晶光阀。近年来，超高分辨率的投影型有源矩阵LCD(液晶显示器)引起广泛的注意，因为它能够满足高分辨率和大屏幕显示器要求以及它替代CRT(阴极射线管)的潜力。通常有源矩阵LCD包括半导体基质，上面形成有切换元件和连接到切换元件上的显示电极；和反基质，上面形成有位于半导体基质上方的反电极，以及填充在半导体基质与反基质之间区域(单元间隙)的液晶。投影型LCD装置包括光源、光阀、屏幕、光学滤波器和投影透镜。用于LCD装置中的光阀有两种类型。一种是透射型液晶光阀，通过使得来自光源的光透过把图象投影在屏幕上；另一种类型是反射型液晶光阀，通过反射来自光源的光把图象投影在屏幕上。附图说明图11是反射型液晶光阀的一个例子的截面示意图。如图11所示，反射型液晶光阀200具有形成在半导体基质202内的晶体管204；设置在入射光一侧的反基质206；多个电连接到半导体基质上的光反射镜210，它们之间具有间隙208；以及填充在光反射镜与反基质之间单元间隙内的液晶212。在晶体管204上方，作为反射电极的光反射镜210形成在层间绝缘层214或类似层上。液晶212填充在作为反射电极的所述光反射镜210与反基质206之间单元间隙内，所述反基质206由反电极216和玻璃盖板218组成。作为反射电极的光反射镜210为每个象素区形成，每个象素区包括每个晶体管204。在彼此相邻的光反射镜210之间，形成间隙208。在这种液晶光阀中，根据显示信号控制光反射镜210与反电极216之间的电压，从而正确地控制位于它们之间的液晶212的阵列。在反射型液晶光阀的情况下，入射光通过反射电极之间的间隙并透射到间层绝缘层内，通过多路反射传播通过间层绝缘层。当它到达晶体管附近时，由于光电导效应产生泄漏电流，从而导致LCD的对比度降低。随着象素图案变得更加精细，光电导效应变得更加显著。因此，象图11所示的LCD液晶光阀200一样，液晶光阀通常提供有光阻挡层220和形成在光阻挡层220上的绝缘层222，以便避免上述光电导效应和阻挡入射光。在形成上述半导体基质的不同步骤中，沉积过程例如CVD(化学蒸汽沉积)产生的剩余反应物和外来粒子例如装置操作过程中产生的金属粉末和有机碎片都可能遗留并沉积在装置上，粘附在基质的表面上。例如，在光刻处理过程中可能产生外部粒子并粘附到抗蚀层或金属层表面上。图12(a)示出外部粒子230粘附到液晶光阀中的绝缘层214上的情况。如果光阻挡层220形成在上面具有外部粒子的绝缘层214上，在它的表面上将形成突起，如图12(b)所示，从而损坏表面光滑度。结果，形成在光阻挡层220上的绝缘层222与反射电极210不直接接触，不能确保光阻挡层220与反射电极210之间绝缘。然而有一种方法保证绝缘。在该方法中，在形成光阻挡层220之后，利用物理方法例如CMP(化学机械抛光)去掉包括外部粒子的突起以便平整光阻挡层220的表面，然后把绝缘层222形成在光阻挡层220上，如图12(c)所示。然而，因为利用这种方法光阻挡层本身也被去掉，由于入射光下面的晶体管不能正常工作，从而发生象素故障。更具体地说，由于遮光板和光反射电极形成为几乎在整个半导体基质的上方，外部粒子导致光阻挡层与反射电极之间短路或光泄漏导致晶体管失灵，这样导致象素故障。公开的日本专利申请8-328034公开了一种液晶光阀，包括多个光阻挡层，以便防止由于光电导效应产生的泄漏电流。例如，如图13所示，形成两个金属层304和306，绝缘层222夹在它们之间，以便它们可以遮挡来自反射电极210之间的间隙208的入射光到达半导体基质表面。这些金属层304和306每个提供有狭缝308。因为这些狭缝308是错开的，所以入射光被金属层304或306反射，以便它不能到达半导体基质。随着阻挡层诸如金属层304和306数目的增加，所产生的遮挡作用也越大。然而，因为必须重复形成金属膜304或306的步骤，过程变得更加复杂而且数目增加，这样导致制造成本较高。公开的日本专利申请9-33952公开了一种液晶光阀400，如图14所示，该光阀能够解决上述问题。在该液晶光阀400中，光反射镜210(反射电极)之间的间隙402用光阻绝缘层404填充，所述光阻绝缘层404由选自红色、蓝色和绿色的两种颜色抗蚀剂构成。特定波长范围内的光可以通过光反射镜210之间的间隙402，然而，所述光在到达MOS(金属氧化物半导体)晶体管之前被光阻绝缘层404完成阻挡，从而可以防止泄漏电流。上述专利申请中描述的液晶光阀的光反射镜210应该足够厚，以便形成厚度均匀的两个彩色抗蚀层，然而，就形成较薄层而言它通常可能产生问题。而且，随着高分辨率和高生产效率要求的提高，在形成液晶光阀过程中总是要求过程简化、象素能量损耗降低、而且操作迅速。因此，本专利技术的目的在于提供一种用于投影型液晶显示装置中的光反射型液晶光阀，该液晶光阀能够防止由于来自光源的入射光泄漏引起下面的晶体管失灵。本专利技术的另一个目的在于提供一种液晶光阀，能够防止光阻挡层与反射电极之间短路，所述短路是由外部粒子引起的。本专利技术的再一个目的在于通过利用形成光阻挡层获得的电容，实现一种制造液晶光阀的半导体基质的简单方法，实现低功率损耗，以及快速操作。为实现上述目的而进行创造性研究的结果是专利技术人获得了本专利技术。根据本专利技术的液晶光阀，具有多个光反射镜，它们之间具有间隙，电连接到光反射镜上的半导体基质，设置在入射光一侧的反基质，以及填充在光反射镜与反基质之间单元间隙内的液晶，该液晶光阀包括形成在半导体基质内的电路，用于向光反射镜和形成在反基质上的反电极提供电压；形成在光反射镜下面的光阻挡层；形成在光阻挡层和电路之间的第一绝缘层；形成在光反射镜与光阻挡层之间的第二绝缘层；用于电连接电路与光反射镜的支柱，与光阻挡层绝缘；设置在形成于光反射镜下方的光阻挡层上的遮光板，用于阻止光入射到电路；以及形成在遮光板与光反射镜之间的第三绝缘层。因为遮光板阻止光从光反射镜之间的间隙入射，而且光阻挡层进一步阻挡光，所以根据本专利技术的上述液晶光阀能够有效地阻挡光。而且，第三绝缘层能够确保遮光板与光反射镜之间的绝缘，而且还作为电容器用于存储电荷。为此，第三绝缘层能够存储驱动每个象素中的液晶所需要的部分或全部电容。本专利技术还公开了制造上述液晶光阀的方法。在该制造液晶光阀的方法中，遮光板可以与形成支柱在同一步骤中形成，以便可以获得显著的遮光效果，而不需要在液晶显示装置传统的制造步骤中增加任何复杂步骤。此外，本专利技术还公开了使用上述液晶光阀的投影型液晶显示装置。附图简要说明图1是根据本专利技术的液晶光阀的例子的截面示意图；图2是图1中所示的液晶光阀的半导体基质的透视图；图3(a)至(c)每个示出制造图1所示的液晶光阀的过程的一部分；图4(d)至(f)每个示出制造图1所示的液晶光阀的过程的一部分；图5是示出根据本专利技术的液晶光阀的电容器之间相互关系的等效电路图；图6是根据本专利技术的液晶光阀的另一个例子的截面示意图；图7是根据本专利技术的液晶光阀的又一个例子的截面示意图；图8是根据本专利技术的液晶光阀的又一个例子的截面示意图；图9是示出图8所示的液晶光阀的电容器之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶光阀，具有多个光反射镜，它们之间具有间隙，电连接到光反射镜上的半导体基质，设置在入射光一侧的反基质，以及填充在光反射镜与反基质之间单元间隙内的液晶，该液晶光阀包括： 形成在半导体基质内的电路，用于向光反射镜和形成在反基质上的反电极提供电压； 形成在光反射镜下面的光阻挡层，用于阻挡来自电路的入射光； 形成在光阻挡层和电路之间的第一绝缘层； 形成在光反射镜与光阻挡层之间的第二绝缘层； 用于电连接所说电路与光反射镜的支柱； 设置在形成于光反射镜下方的光阻挡层上的遮光板，用于遮挡来自电路的入射光；以及 形成在遮光板与光反射镜之间的第三绝缘层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：筱原昌己，宇田满，EG科尔干，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]