專利名稱：液晶光閥、生產(chǎn)液晶光閥的方法以及投影型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置及其制造方法。具體地說，本發(fā)明涉及用于投影型液晶顯示裝置的光反射型液晶光閥。
近年來，超高分辨率的投影型有源矩陣LCD(液晶顯示器)引起廣泛的注意，因為它能夠滿足高分辨率和大屏幕顯示器要求以及它替代CRT(陰極射線管)的潛力。通常有源矩陣LCD包括半導(dǎo)體基質(zhì)，上面形成有切換元件和連接到切換元件上的顯示電極；和反基質(zhì)，上面形成有位于半導(dǎo)體基質(zhì)上方的反電極，以及填充在半導(dǎo)體基質(zhì)與反基質(zhì)之間區(qū)域(單元間隙)的液晶。
投影型LCD裝置包括光源、光閥、屏幕、光學(xué)濾波器和投影透鏡。用于LCD裝置中的光閥有兩種類型。一種是透射型液晶光閥，通過使得來自光源的光透過把圖象投影在屏幕上；另一種類型是反射型液晶光閥，通過反射來自光源的光把圖象投影在屏幕上。


圖11是反射型液晶光閥的一個例子的截面示意圖。如圖11所示，反射型液晶光閥200具有形成在半導(dǎo)體基質(zhì)202內(nèi)的晶體管204；設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)206；多個電連接到半導(dǎo)體基質(zhì)上的光反射鏡210，它們之間具有間隙208；以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶212。在晶體管204上方，作為反射電極的光反射鏡210形成在層間絕緣層214或類似層上。液晶212填充在作為反射電極的所述光反射鏡210與反基質(zhì)206之間單元間隙內(nèi)，所述反基質(zhì)206由反電極216和玻璃蓋板218組成。作為反射電極的光反射鏡210為每個象素區(qū)形成，每個象素區(qū)包括每個晶體管204。在彼此相鄰的光反射鏡210之間，形成間隙208。在這種液晶光閥中，根據(jù)顯示信號控制光反射鏡210與反電極216之間的電壓，從而正確地控制位于它們之間的液晶212的陣列。
在反射型液晶光閥的情況下，入射光通過反射電極之間的間隙并透射到間層絕緣層內(nèi)，通過多路反射傳播通過間層絕緣層。當(dāng)它到達晶體管附近時，由于光電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生泄漏電流，從而導(dǎo)致LCD的對比度降低。隨著象素圖案變得更加精細，光電導(dǎo)效應(yīng)變得更加顯著。因此，象圖11所示的LCD液晶光閥200一樣，液晶光閥通常提供有光阻擋層220和形成在光阻擋層220上的絕緣層222，以便避免上述光電導(dǎo)效應(yīng)和阻擋入射光。
在形成上述半導(dǎo)體基質(zhì)的不同步驟中，沉積過程例如CVD(化學(xué)蒸汽沉積)產(chǎn)生的剩余反應(yīng)物和外來粒子例如裝置操作過程中產(chǎn)生的金屬粉末和有機碎片都可能遺留并沉積在裝置上，粘附在基質(zhì)的表面上。例如，在光刻處理過程中可能產(chǎn)生外部粒子并粘附到抗蝕層或金屬層表面上。圖12(a)示出外部粒子230粘附到液晶光閥中的絕緣層214上的情況。如果光阻擋層220形成在上面具有外部粒子的絕緣層214上，在它的表面上將形成突起，如圖12(b)所示，從而損壞表面光滑度。結(jié)果，形成在光阻擋層220上的絕緣層222與反射電極210不直接接觸，不能確保光阻擋層220與反射電極210之間絕緣。
然而有一種方法保證絕緣。在該方法中，在形成光阻擋層220之后，利用物理方法例如CMP(化學(xué)機械拋光)去掉包括外部粒子的突起以便平整光阻擋層220的表面，然后把絕緣層222形成在光阻擋層220上，如圖12(c)所示。
然而，因為利用這種方法光阻擋層本身也被去掉，由于入射光下面的晶體管不能正常工作，從而發(fā)生象素故障。更具體地說，由于遮光板和光反射電極形成為幾乎在整個半導(dǎo)體基質(zhì)的上方，外部粒子導(dǎo)致光阻擋層與反射電極之間短路或光泄漏導(dǎo)致晶體管失靈，這樣導(dǎo)致象素故障。
公開的日本專利申請8-328034公開了一種液晶光閥，包括多個光阻擋層，以便防止由于光電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的泄漏電流。例如，如圖13所示，形成兩個金屬層304和306，絕緣層222夾在它們之間，以便它們可以遮擋來自反射電極210之間的間隙208的入射光到達半導(dǎo)體基質(zhì)表面。這些金屬層304和306每個提供有狹縫308。因為這些狹縫308是錯開的，所以入射光被金屬層304或306反射，以便它不能到達半導(dǎo)體基質(zhì)。
隨著阻擋層諸如金屬層304和306數(shù)目的增加，所產(chǎn)生的遮擋作用也越大。然而，因為必須重復(fù)形成金屬膜304或306的步驟，過程變得更加復(fù)雜而且數(shù)目增加，這樣導(dǎo)致制造成本較高。
公開的日本專利申請9-33952公開了一種液晶光閥400，如圖14所示，該光閥能夠解決上述問題。在該液晶光閥400中，光反射鏡210(反射電極)之間的間隙402用光阻絕緣層404填充，所述光阻絕緣層404由選自紅色、藍色和綠色的兩種顏色抗蝕劑構(gòu)成。特定波長范圍內(nèi)的光可以通過光反射鏡210之間的間隙402，然而，所述光在到達MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管之前被光阻絕緣層404完成阻擋，從而可以防止泄漏電流。上述專利申請中描述的液晶光閥的光反射鏡210應(yīng)該足夠厚，以便形成厚度均勻的兩個彩色抗蝕層，然而，就形成較薄層而言它通?？赡墚a(chǎn)生問題。
而且，隨著高分辨率和高生產(chǎn)效率要求的提高，在形成液晶光閥過程中總是要求過程簡化、象素能量損耗降低、而且操作迅速。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于投影型液晶顯示裝置中的光反射型液晶光閥，該液晶光閥能夠防止由于來自光源的入射光泄漏引起下面的晶體管失靈。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種液晶光閥，能夠防止光阻擋層與反射電極之間短路，所述短路是由外部粒子引起的。
本發(fā)明的再一個目的在于通過利用形成光阻擋層獲得的電容，實現(xiàn)一種制造液晶光閥的半導(dǎo)體基質(zhì)的簡單方法，實現(xiàn)低功率損耗，以及快速操作。
為實現(xiàn)上述目的而進行創(chuàng)造性研究的結(jié)果是發(fā)明人獲得了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥，具有多個光反射鏡，它們之間具有間隙，電連接到光反射鏡上的半導(dǎo)體基質(zhì)，設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶，該液晶光閥包括形成在半導(dǎo)體基質(zhì)內(nèi)的電路，用于向光反射鏡和形成在反基質(zhì)上的反電極提供電壓；形成在光反射鏡下面的光阻擋層；形成在光阻擋層和電路之間的第一絕緣層；形成在光反射鏡與光阻擋層之間的第二絕緣層；用于電連接電路與光反射鏡的支柱，與光阻擋層絕緣；設(shè)置在形成于光反射鏡下方的光阻擋層上的遮光板，用于阻止光入射到電路；以及形成在遮光板與光反射鏡之間的第三絕緣層。
因為遮光板阻止光從光反射鏡之間的間隙入射，而且光阻擋層進一步阻擋光，所以根據(jù)本發(fā)明的上述液晶光閥能夠有效地阻擋光。
而且，第三絕緣層能夠確保遮光板與光反射鏡之間的絕緣，而且還作為電容器用于存儲電荷。為此，第三絕緣層能夠存儲驅(qū)動每個象素中的液晶所需要的部分或全部電容。
本發(fā)明還公開了制造上述液晶光閥的方法。在該制造液晶光閥的方法中，遮光板可以與形成支柱在同一步驟中形成，以便可以獲得顯著的遮光效果，而不需要在液晶顯示裝置傳統(tǒng)的制造步驟中增加任何復(fù)雜步驟。
此外，本發(fā)明還公開了使用上述液晶光閥的投影型液晶顯示裝置。
附圖簡要說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的例子的截面示意圖；圖2是圖1中所示的液晶光閥的半導(dǎo)體基質(zhì)的透視圖；圖3(a)至(c)每個示出制造圖1所示的液晶光閥的過程的一部分；圖4(d)至(f)每個示出制造圖1所示的液晶光閥的過程的一部分；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的電容器之間相互關(guān)系的等效電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的另一個例子的截面示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的又一個例子的截面示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的又一個例子的截面示意圖；圖9是示出圖8所示的液晶光閥的電容器之間相互關(guān)系的等效電路圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的投影型液晶顯示裝置的例子的截面示意圖；圖11是傳統(tǒng)液晶光閥的一個例子的截面示意圖；圖12(a)至(c)每個是上面具有外部粒子的液晶光閥的截面示意圖。圖12(a)示出外部粒子位于絕緣層上的情況，圖12(b)示出金屬層形成在外部粒子上的情況，而圖12(c)示出利用CMP方法處理圖12(b)所示的液晶光閥的情況；圖13是傳統(tǒng)液晶光閥的另一個例子的截面示意圖；圖14是傳統(tǒng)液晶光閥的又一個例子的截面示意圖。
下面將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的實施例及其制造方法。
圖1是本發(fā)明的液晶光閥的例子10的截面示意圖，圖2是圖1中所示的液晶光閥的半導(dǎo)體基質(zhì)的透視圖。基本上，液晶光閥包括半導(dǎo)體基質(zhì)，形成在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，多個電連接到所述半導(dǎo)體基質(zhì)上的光反射鏡，它們之間具有間隙，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶。本發(fā)明的液晶光閥10的結(jié)構(gòu)將在下面詳細描述。
電路形成在硅基質(zhì)12上并包括多個晶體管14，存儲電容器16，以及具有電連接到晶體管14上的選通線和數(shù)據(jù)線的連接層。氧化硅層(第一絕緣層18)形成在電路上，而光阻擋層20形成在第一絕緣層18上。在光阻擋層20上，形成氮化硅層(第二絕緣層22)，而在第二絕緣層22上，為每個晶體管14提供多個光反射鏡24，它們中的每個利用間隙26分開。在玻璃蓋板28與光反射鏡24之間具有隔離器30，而且通過把液晶填充在隔離器30形成的單元間隙內(nèi)形成液晶層34。在玻璃蓋板對著光反射鏡的一面，形成具有反電極36的反基質(zhì)。隔離器30形成在光反射鏡上，如圖2所示。
在本發(fā)明的液晶光閥10中，遮光板38形成在光反射鏡24的端部的下方。液晶分子的排列根據(jù)施加到反電極36與光反射鏡24(當(dāng)晶體管導(dǎo)通時它作為電極)上的電壓而變化，從而光透射率變化。以這種方式，通過允許光從玻璃蓋板一側(cè)入射以便通過液晶層34或不允許光從玻璃蓋板一側(cè)入射以便通過液晶層34，產(chǎn)生屏幕顯示。
晶體管14是三端子開關(guān)FET(場效應(yīng)管)，包括柵極、源極和漏極，它們形成在薄膜半導(dǎo)體上。最好，使用MOS-FET晶體管，因為它的性能優(yōu)良而且穩(wěn)定，例如具有高接通-斷開電壓比。
當(dāng)電壓施加到柵極44上時，電連接到數(shù)據(jù)線40上的源-漏區(qū)向液晶層34和存儲電容器16施加驅(qū)動電壓。通過來自選通線的信號柵極44被接通和斷開。當(dāng)柵極44接通時，由來自數(shù)據(jù)線40的顯示信號施加的信號電壓通過源漏區(qū)42被施加到光反射鏡24(顯示電極)。施加到顯示電極上的電壓與施加到反電極36上的電壓之間的電位差作為驅(qū)動電壓驅(qū)動液晶。另一方面，當(dāng)電壓被施加到存儲電容器16上而且柵極44斷開時，施加到液晶層34上的電壓和施加到存儲電容器16上的電壓被保持。如圖1所示，存儲電容器16可以是連接到相鄰選通線上的銫選通結(jié)構(gòu)，然而，它可以是任何獨立結(jié)構(gòu)。
光反射鏡24被間隙26分開，以便它們彼此之間電絕緣。光反射鏡24構(gòu)成一個象素。每個光反射鏡24通過支柱46電連接到每個晶體管14上，所述支柱46填充到在第一絕緣層18(氧化硅層)和第二絕緣層22(氮化硅層)上所鉆的槽內(nèi)。光反射鏡24反射從玻璃蓋板28一側(cè)入射的光，而且當(dāng)電壓被FET施加到液晶層34上時作為顯示電極。
第一絕緣層18形成在晶體管14和光阻擋層20之間。第一絕緣層的材料可以是SiO2或者是主要包括SiO2、Si3N4、TaOx、ZrOx、金剛碳、AL2O3、PSG的玻璃、或化合物，例如聚酰胺。用作第一絕緣層18的氧化硅膜可以例如通過化學(xué)蒸汽沉積法(CVD)沉積，用四乙基正硅酸鹽(TEOS)作為母氣體。
光阻擋層20遮擋來自光源的光。所述層20防止透過光阻擋層20的光反射并作為遮光板38的蝕刻阻止器，所述遮光板38將在后面形成。因此，該光阻擋層20能夠防止光透射到FET(場效應(yīng)管)一側(cè)。關(guān)于光阻擋層20的材料，可以最好使用不與包含在絕緣層中的蝕刻劑反應(yīng)而且能夠防止電移的材料。例如，光阻擋層20可以最好通過層壓選自包括Al、Cr-CrxOy、Ti、TiN和TiNxCy一組中的一種或多種金屬形成。具體地說，光阻擋層20可以通過濺射沉積10nm厚的Ti層、100nm厚的Al(Cu)層、和500nm厚的TiN層，然后通過活性離子蝕刻(RIE)對它們形成圖案而形成。
第二絕緣層22把光阻擋層20與光反射層24電絕緣。而且，它還在光阻擋層20與光反射鏡24之間的區(qū)域內(nèi)存儲電容量，并保持光反射鏡24中的電壓。為此，第二絕緣層22應(yīng)該足夠厚以便提高電容量和防止光阻擋層20與光反射鏡24之間短路。第二絕緣層22的材料可以與第一絕緣層18的材料相同或不同，但是它可以選自SiO2或者是主要包括SiO2、Si3N4、TaOx、ZrOx、金剛碳、AL2O3、PSG的玻璃、或化合物，例如聚酰胺。因為Si3N4具有較高的介電常數(shù)，Si3N4可以比相同厚度的SiO2存儲更高的電容量。Si3N4比SiO2更優(yōu)選用作第二絕緣層22的材料。例如如果氮化硅膜用作第二絕緣層22，第二絕緣層22可以通過化學(xué)蒸汽沉積法(CVD)沉積，利用SiH4、NH3氣體。
提供支柱46以便把晶體管電連接到光反射鏡上。從功能角度看，支柱46應(yīng)該具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和低反射率。從工藝角度看，支柱46應(yīng)該保持高縱橫比，能夠利用化學(xué)-機械剖光方法(CMP)去掉，而且應(yīng)該由這樣的材料即對半導(dǎo)體元件影響小的材料制成。從上面的角度來看，諸如Ti、W、Mo、Cu或Al的金屬以及它們的合金或者它們與硅的金屬化合物或類似物質(zhì)可以用作支柱46的材料。
如圖2所示，每個遮光板38形成在光反射鏡24與光阻擋層20之間，而且沿著光反射鏡24的內(nèi)邊緣部分。遮光板38的材料不特別限定，只要它是不透光的材料，而且防止光束不規(guī)則反射。因此，遮光板38的材料可以與支柱46的材料相同或不同。然而，最好遮光板38的材料與支柱46的材料相同，因為如果這樣，遮光板38可以與支柱46在同一步驟中形成。具體地說，諸如Ti、W、Mo、Cu或Al金屬以及它們的合金或者它們與硅的化合物或類似物質(zhì)可以用作遮光板38的材料。
如圖1所示的液晶光閥的遮光板38通過第三氮化硅膜絕緣層與光反射鏡24電絕緣。從光反射鏡24之間的間隙入射的大部分光被遮光板38和光阻擋層20遮擋。當(dāng)光透射到形成在遮光板38與光反射鏡24之間的第三絕緣層50(氮化硅膜)內(nèi)時，該光被光反射鏡24和遮光板38的上表面反射。然后它到達第二絕緣層22(氮化硅層)并被光阻擋層20遮擋。以這種方式，因為幾乎所有的入射光都被遮擋而不能到達晶體管，所以可以防止象素故障發(fā)生。
光阻擋層20與光反射鏡24之間的光反射根據(jù)光阻擋層20和光反射鏡24的反射率以及入射光的光強度而不同。因此，可以考慮反射率和光強度確定光反射鏡24端部與遮光板38之間的距離。就下層的泄漏光允許量和光刻步驟中的對準精度而言，遮光板38最好形成在光反射鏡24內(nèi)邊緣部分下方0.2μm。例如，如果第三絕緣層的厚度為400，光阻擋層20和光反射鏡24的反射率都為60％，而且入射角為80°，考慮到下層的泄漏光允許量，遮光板38最好形成在光反射鏡24內(nèi)邊緣部分下方0.4μm。
第三絕緣層50是用于覆蓋遮光板38和第二絕緣層22的薄層。由于使得它與第二絕緣層22緊密接觸，第三絕緣層50蓋住第二絕緣層22表面上的小孔等。第三絕緣層50應(yīng)該是薄而且平坦的，使得層50上的光反射鏡24可以平坦形成。即使遮光板38是導(dǎo)電的，第三絕緣層50把光反射鏡24與光阻擋層20電絕緣，而且能夠保持恒定電容量。第三絕緣層50的材料可以與第一絕緣層和第二絕緣層的材料相同。
雖然上述根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥具有存儲電容器16，第二絕緣層22也作為電容器，因為光阻擋層20和光反射鏡24作為電極。而且，第三絕緣層50存在于遮光板38和光反射鏡24之間，它也可以作為電容器。因為電極由遮光板38和光反射鏡24形成，而且電荷存儲在第三絕緣層50中，因此驅(qū)動每個液晶象素所需要的部分存儲電容可以由第三絕緣層50提供。這些附加電容器在柵極44斷開時也保持驅(qū)動液晶的電壓。因此，第三絕緣層50的材料可以與第一絕緣層和第二絕緣層的材料相同。最好，Si3N4、TaOx或ZrOx可以用作第三絕緣層50的材料，因為它具有大電容量。
第三絕緣層50的厚度可以根據(jù)信號電壓的幅值和層50的材料而不同。因為電容隨著電極之間距離的減小而增加，第三絕緣層50的厚度可以是1000?；蚋。^好是500?；蚋?，最好是400?；蚋　Ｈ绻谌^緣層作為電容器，就固有擊穿電壓和絕緣而言，厚度最好是50?；蚋?。例如，如果最大信號電壓為5V，第三絕緣層50是厚度為400的氮化硅膜，而且遮光板38位于光反射鏡24內(nèi)邊緣部分下方1μm，第三絕緣層50可以保持驅(qū)動通常大小象素的液晶所需要的電容量。
在圖2中，隔離器30表示為隔離柱。然而，隔離器的形狀、材料、以及隔離器的位置和形成方法在本發(fā)明中并不具體限定，隔離器可以使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)方法形成。透明蓋板28的材料并不限于玻璃，它可以是任何耐熱、抗化學(xué)腐蝕而且高產(chǎn)量的材料。
生產(chǎn)本發(fā)明的液晶光閥的方法的一個例子將在下面參考圖3(a)至(c)和圖4(d)至(f)描述。包括晶體管14和間層的電路被形成在硅基質(zhì)12上，然后第一絕緣層18形成在電路上。在使用化學(xué)-機械剖光方法(CMP)平滑第一絕緣層18的表面之后，在上面形成光阻擋層20。在光阻擋層20的某一區(qū)域鉆通孔以便把該區(qū)域與形成支柱46的區(qū)域絕緣，然后在光阻擋層20上形成第二絕緣層22，如圖3(a)所示。
然后把合理的光致抗蝕劑施加到第二絕緣層22的整個上表面以便形成抗蝕層52。這些抗蝕層52暴露于來自上部的光，然后它們被顯影形成掩膜，該掩膜位于第二絕緣層22的除了以后將形成遮光板38和支柱46的區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)。然后第二絕緣層22和第一絕緣層18被蝕刻，在后面將形成遮光板38和支柱46的區(qū)域內(nèi)形成槽54和56，如圖3(b)所示。在該蝕刻步驟，當(dāng)蝕刻到達光阻擋層20時就停止形成槽56的蝕刻，而形成槽54的蝕刻繼續(xù)到蝕刻到達下面的線路為止。以這種方式，可以在同一步驟中形成用于支柱46的槽54和用于遮光板38的槽56。蝕刻步驟最好可以通過非均勻蝕刻完成，諸如活性離子蝕刻。
在槽54和56中，通過化學(xué)蒸汽沉積(CVD)用鎢形成遮光板38和支柱46。遮光板38和支柱46可以在同一步驟中形成。然后通過化學(xué)-機械剖光方法(CMP)平滑遮光板38和支柱46的表面，如圖3(c)所示。遮光板38形成在光阻擋層20上，并鉆通第二絕緣層22以便阻擋來自光反射鏡24的入射光。支柱46鉆通第一絕緣層18和第二絕緣層22以便與將在后面形成的光反射鏡24電連接。
下面，形成第三絕緣層50，如圖4(d)所示。將用作第三絕緣層50的氮化硅膜可以通過化學(xué)蒸汽沉積(CVD)沉積。為了去掉支柱46上的第三絕緣層50，通過向第二絕緣層22的上表面施加合理的光致抗蝕劑形成抗蝕層52，然后它們經(jīng)過來自上部的光暴光和顯影。這樣，在第二絕緣層22的除了以后將形成遮光板38和支柱46的區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)形成掩膜。
通過使用該掩膜，形成在支柱46上的絕緣層通過蝕刻去掉，如圖4(e)所示。
然后，多個光反射鏡24被形成在第三絕緣層50和支柱46上，如圖4(f)所示。為每個電路形成一個光反射鏡。光反射鏡24可以只由鋁形成，或通過蒸發(fā)或濺射10nm厚的Ti膜、100nm厚的Al、Al(Cu)、以及Al和其他金屬的合金形成。為了使得反射光的光強度最大，反射鏡之間的間隙應(yīng)該盡可能地小。因此，光反射鏡最好使用RIE方法圖案形成。光反射鏡24之間的間隙26通過通過蝕刻形成。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的半導(dǎo)體基質(zhì)就制成了。
在上述半導(dǎo)體基質(zhì)的光反射鏡24上，形成隔離器30，然后半導(dǎo)體基質(zhì)與形成在玻璃蓋板28上的具有反電極36的反基質(zhì)被對準。然后，液晶被填充到半導(dǎo)體基質(zhì)與反電極之間由隔離器30形成的單元間隙32內(nèi)。
在形成每個層的每個步驟，每個層的表面可以通過CMP(化學(xué)-機械剖光方法)平滑，如果需要的話。因為液晶光閥要求精細結(jié)構(gòu)和高密度，平滑化表面對于容易布線、足夠絕緣和均勻形成薄膜都是重要的。這樣，可以獲得根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的一個例子，但是包括形成薄膜和類似結(jié)構(gòu)的方法的本發(fā)明實施例并不限于上述這些。
圖5是示出上面獲得的液晶光閥的電容器之間的相互關(guān)系的等效電路圖。在圖5中，S表示數(shù)據(jù)線，G表示選通線，標號60表示FET，標號62表示反電極36，以及標號64表示光阻擋層20的電極。C1、C2、C3和C4每個表示一個電容器C1表示遮光板38與光反射鏡24之間的電容器；C2表示光阻擋層20與光反射鏡24之間的電容器；C3表示光反射鏡24與反電極36之間的電容器；而C4表示存儲電容器16。這樣在每個象素中存儲電容量可以由多個電極保存，大量電荷不是僅由存儲電容器積累，而且可以降低寄生電容。
下面，將參考圖6描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的液晶光閥80。液晶光閥80基本上與圖1所示的液晶光閥相同，除了遮光板形成在不同位置上。在該實施例中，遮光板82形成在包括光反射鏡24的邊緣部分(每個距離端部具有恒定寬度)和光反射鏡24之間的間隙26的區(qū)域的下方。在該結(jié)構(gòu)的液晶光閥中，來自光源的入射光被遮光板82反射，而且只有部分反射光透射到支柱82與光反射鏡24之間的薄的第三絕緣層59內(nèi)。
而且，根據(jù)這一結(jié)構(gòu)的液晶光閥，即使在形成光反射鏡24的步驟中在遮光板82上部發(fā)生間隙26不對齊，通過光反射鏡24之間的間隙26的光也能夠被遮光板82完全遮擋。此外，可以根據(jù)形成在光反射鏡24下方的遮光板的寬度調(diào)整遮光板82的面積。因此，在自對準方式中對于每個象素，最好存儲電容能夠在遮光板82與光反射鏡24之間存儲相同量的電荷。
下面，將參考圖7描述本發(fā)明的另一個實施例。液晶光閥90與上面實施例中所描述的相同，除了光阻擋層92剛好形成在遮光板92的下方。遮光板94可以剛好形成早光反射鏡的內(nèi)邊緣部分下方，如圖1所示，或者它可以形成在包括光反射鏡的內(nèi)邊緣部分和光反射鏡之間的間隙的區(qū)域的下方，如圖6所示。幾乎所有通過光反射鏡之間的間隙的光能夠被遮光板94遮擋。因此，由于沒有位于第一和第二絕緣層之間的光阻擋層并不影響晶體管，所以液晶光閥可以是這樣的結(jié)構(gòu)，除非考慮遮光板與光反射鏡之間的電容。
而且，根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥也可以如下設(shè)計，即遮光板與光反射鏡之間的電容器C1能夠保存一個象素所需要的所有存儲電容。在這種情況下，電容器C4變得不必要了。因此，如圖8所示，也可以提供這樣的不包括存儲電容器16的液晶光閥96。液晶光閥96的等效電路示于圖9中。遮光板可以剛好形成在光反射鏡的內(nèi)邊緣部分下方，如圖1所示，或者它可以形成在包括光反射鏡的內(nèi)邊緣部分和光反射鏡之間的間隙的區(qū)域的下方，如圖6所示。而且，光阻擋層可以形成為基本上完全覆蓋第一絕緣層，如圖1所示，或者可以形成為剛好位于遮光板的下方，如圖7所示。該實施例中所述結(jié)構(gòu)的液晶光閥可以實現(xiàn)制造半導(dǎo)體基質(zhì)的過程簡化，降低選通線的存儲電容，以及LCD響應(yīng)迅速和功耗低。
一種根據(jù)本發(fā)明的投影型液晶顯示裝置包括上面描述的液晶光閥。具體地說，如圖10所示，根據(jù)本發(fā)明的投影型液晶顯示裝置100包括光源102；光閥104；屏幕106；光學(xué)濾波器108；以及投影透鏡110。來自光源102的光被偏振分光鏡112反射并透過光學(xué)濾波器(彩色分光棱鏡)108。然后光被分成紅、藍和綠三基色，然后分離的光被傳播到分別用于紅、藍和綠光的反射型液晶光閥104。在每個象素的亮度被在反射型液晶光閥中調(diào)制之后，光再次透過光學(xué)濾波器(彩色分光棱鏡)108，而且它的線偏振方向旋轉(zhuǎn)90度。然后，光通過偏振分光鏡112傳播到投影透鏡110，并被在屏幕106上放大成為圖象。在圖10中，箭頭指示光路方向。
雖然參考附圖描述了本發(fā)明的液晶光閥及其制造方法的實施例，應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于附圖所示的實施例。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識可以作出各種改進、變形和變化，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
在本發(fā)明的液晶光閥中，尤其是在用于投影型液晶顯示裝置的反射型液晶光閥中，用于遮擋來自光反射鏡之間的間隙的光入射到下面的晶體管的遮光板的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)技術(shù)的遮光板不同。在本發(fā)明中，每個支柱型的遮光板形成在光反射鏡與光阻擋層之間而且沿著光反射鏡的內(nèi)邊緣部分。因為能夠有效地遮擋來自光反射鏡之間的間隙的入射光，不再發(fā)生下面的晶體管失靈和象素故障，而且能夠提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。
因為遮光板與光反射鏡之間的絕緣層也作為電容器，通過在該絕緣層中存儲部分電荷，可以把穩(wěn)定的電壓施加到液晶上。
制造根據(jù)本發(fā)明的液晶光閥的方法不包括附加的復(fù)雜過程，而是上述結(jié)構(gòu)的液晶光閥可以通過幾乎與傳統(tǒng)步驟相同的步驟制造。
或者，遮光板與光反射鏡之間的電容器可以保存每個象素的所有存儲電容。在這種情況下，不需要附加存儲電容器，以便實質(zhì)上簡化制造過程。
附圖中的參考標號10、80、90、96本發(fā)明的液晶光閥12硅基質(zhì)14晶體管16存儲電容器18第一絕緣層20、92光阻擋層22第二絕緣層24光反射鏡(顯示電極)26光反射鏡之間的間隙28玻璃蓋板30隔離器32單元間隙34液晶層36反電極38、82、94遮光板40數(shù)據(jù)線42源漏區(qū)44柵極46支柱50第三絕緣層52抗蝕層54、56槽60TFT(薄膜晶體管)100本發(fā)明的投影型液晶顯示裝置102光源104本發(fā)明的液晶光閥106屏幕108光學(xué)濾波器(彩色分光棱鏡)110投影透鏡112偏振分光鏡200傳統(tǒng)液晶光閥202半導(dǎo)體基質(zhì)204晶體管206反電極208光反射鏡之間的間隙210光反射鏡212液晶214間層絕緣層216反電極218玻璃蓋板220光阻擋層222絕緣層230外部粒子300另一傳統(tǒng)液晶光閥302電路304、306金屬層400又一傳統(tǒng)液晶光閥402反射電極之間的間隙404包括兩種顏色抗蝕光阻絕緣層。
權(quán)利要求
1.一種液晶光閥，具有多個光反射鏡，它們之間具有間隙，電連接到光反射鏡上的半導(dǎo)體基質(zhì)，設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶，該液晶光閥包括形成在半導(dǎo)體基質(zhì)內(nèi)的電路，用于向光反射鏡和形成在反基質(zhì)上的反電極提供電壓；形成在光反射鏡下面的光阻擋層，用于阻擋來自電路的入射光；形成在光阻擋層和電路之間的第一絕緣層；形成在光反射鏡與光阻擋層之間的第二絕緣層；用于電連接所說電路與光反射鏡的支柱；設(shè)置在形成于光反射鏡下方的光阻擋層上的遮光板，用于遮擋來自電路的入射光；以及形成在遮光板與光反射鏡之間的第三絕緣層。
2.一種液晶光閥，具有多個光反射鏡，它們之間具有間隙，電連接到光反射鏡上的半導(dǎo)體基質(zhì)，設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶，該液晶光閥包括形成在半導(dǎo)體基質(zhì)內(nèi)的電路，用于向光反射鏡和形成在反基質(zhì)上的反電極提供電壓；形成在光反射鏡下面的光阻擋層，用于遮擋來自電路的入射光；形成在光阻擋層和電路之間的第一絕緣層；形成在光反射鏡與光阻擋層之間的第二絕緣層；用于電連接電路與光反射鏡的支柱；設(shè)置在形成于光反射鏡內(nèi)邊緣部分下方的光阻擋層上的遮光板，用于遮擋來自電路的入射光；以及形成在遮光板與光反射鏡之間的第三絕緣層。
3.一種液晶光閥，具有多個光反射鏡，它們之間具有間隙，電連接到光反射鏡上的半導(dǎo)體基質(zhì)，設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶，該液晶光閥包括形成在半導(dǎo)體基質(zhì)內(nèi)的電路，用于向光反射鏡和形成在反基質(zhì)上的反電極提供電壓；形成在光反射鏡下面的光阻擋層，用于阻擋來自電路的入射光；形成在光阻擋層和電路之間的第一絕緣層；形成在光反射鏡與光阻擋層之間的第二絕緣層；用于電連接所述電路與光反射鏡的支柱；設(shè)置在形成于包括光反射鏡內(nèi)邊緣部分以及光反射鏡之間的間隙的區(qū)域下方的遮光板；以及形成在遮光板與光反射鏡之間的第三絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述光阻擋層剛好形成在遮光板的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述半導(dǎo)體基質(zhì)中的電路具有存儲電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述半導(dǎo)體基質(zhì)中的電路不具有存儲電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述第一、第二和第三絕緣層含有選自包括SiO2、Si3N4、TaOx、ZrOx、金剛碳、和聚酰胺的一組的一種或多種物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶光閥，其中所述第一和第二絕緣層由選自包括SiO2、Si3N4、TaOx和ZrOx一組的一種物質(zhì)形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶光閥，其中所述第三絕緣層由選自包括Si3N4、TaOx和ZrOx一組的一種物質(zhì)形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述支柱和遮光板由選自包括Ti、W、Mo、Cu和Al以及它們的合金或者它們與硅的化合物一組的一種物質(zhì)形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述光阻擋層通過層壓選自包括Al、Cr-CrxOy、Ti、TiN和TiNxCy一組中的一種或多種金屬形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述第三絕緣層厚度為50至1000。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥，其中所述遮光板形成在光反射鏡內(nèi)邊緣部分下方至少0.2μm。
14.一種投影型液晶顯示裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的液晶光閥。
15.一種制造液晶光閥的方法，該液晶光閥具有多個光反射鏡，它們之間具有間隙，電連接到光反射鏡上的半導(dǎo)體基質(zhì)，設(shè)置在入射光一側(cè)的反基質(zhì)，以及填充在光反射鏡與反基質(zhì)之間單元間隙內(nèi)的液晶，該方法包括形成半導(dǎo)體基質(zhì)的步驟，該步驟包括下列分步驟在半導(dǎo)體基質(zhì)內(nèi)形成用于光反射鏡的電路；在電路上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成光阻擋層；在光阻擋層上鉆孔用于支柱；在光阻擋層上形成第二絕緣層；在第二絕緣層和第一絕緣層上開槽，用于支柱；在第二絕緣層上開槽用于遮光板；形成支柱，用于電連接光反射鏡與電路；在光阻擋層上形成遮光板，用于遮擋來自光反射鏡之間的間隙的入射光；形成第三絕緣層完全覆蓋第二絕緣層支柱和遮光板的整個上表面；從支柱的上表面去掉第三絕緣層；以及在第三絕緣層上為每個電路形成多個具有圖案的光反射鏡；和形成液晶板的步驟，該步驟包括如下分步驟對準半導(dǎo)體基質(zhì)和具有反電極的反基質(zhì)；以及在隔離器形成的單元間隙內(nèi)填充液晶。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造液晶光閥的方法，其中在第二絕緣層和第一絕緣層上開槽用于支柱和在第二絕緣層上開槽用于遮光板在同一分步驟中完成，而形成用于電連接光反射鏡與電路的支柱和在光阻擋層上形成用于阻止來自光反射鏡之間的間隙的入射光的遮光板在同一分步驟中完成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于有效地阻擋液晶顯示裝置的液晶光閥中來自光反射鏡之間的間隙的入射光,尤其是在投影型顯示裝置的反射型液晶光閥中。液晶光閥具有半導(dǎo)體基質(zhì)、反基質(zhì)、光反射鏡、以及包括光阻擋層和形成于光阻擋層和光反射鏡之間的遮光板。
文檔編號G02F1/1333GK1289063SQ00127029
公開日2001年3月28日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者筱原昌己, 宇田滿, E·G·科爾干 申請人:國際商業(yè)機器公司