液晶屏用基板、液晶屏及使用它的电子装置的制作方法

专利名称：液晶屏用基板、液晶屏及使用它的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及构成反射型液晶屏的反射电极侧基板的结构，及使用该基板构成的液晶屏和使用该液晶屏的电子装置。
以往，作为适用于投影器的光阀等用途中的超小型高清晰有源矩阵液晶屏，其结构是在石英基板上形成使用多晶硅的薄膜晶体管(TFT)，并且在其上方形成成为象素电极构成的透明电极的透射型液晶屏已实用化。在使用上述TFT的透射型液晶屏中，各象素中设置的TFT的区域和构成驱动所述TFT用的栅电极、源和漏电极的布线区，由于不是使光透过的透射区，所以存在随着屏的分辨率与XGA、SXGA提高，一象素区域的尺寸变小，从而使开口率变小的致命缺陷。
因此，提出了一种反射型有源矩阵液晶屏，与透射型有源矩阵液晶屏相比，作为容易高开口率化的有源矩阵液晶屏，把象素电极作为反射电极，以在其下方构成晶体管。
在上述以往的反射型有源矩阵液晶屏中，与晶体管同样，保持反射电极上外加电压的保持电容也配置在反射电极的下方的、与晶体管配置区域平面分离的不同区域上。因此，在以往的反射型有源矩阵液晶屏中，由于设置在各象素上的晶体管配置区域内不能形成保持电容，所以如果象素尺寸(象素区域的大小)变小，那么与之对应的能够配置保持电容的面积也就变小，其结果，存在不能确保充分的保持电容(30～100fF以上，最好在50～100fF以上)的缺点。如果不能确保保持电容，那么在晶体管导通选择期间，通过晶体管加在反射电极上的电压一旦积蓄到保持电容上，积蓄的电荷在随后的非选择期间会因液晶层的电阻成分和晶体管的OFF泄漏而放电，使保持的电压降低，在整个非选择期间不能在反射电极上连续外加稳定的电压。在一个垂直扫描期间(场和帧)中，相对于反射电极，在不能施加稳定的电压时，灰度显示就变得不充分，对比度劣化，显示质量下降。
图2(A)表示在使用半导体基板的现有反射型液晶屏中，在反射电极侧基板上形成的象素区域的一象素部分的剖面图。图2(A)是表示示出在反射电极侧基板上形成的象素区域的一象素部分的平面图的图2(B)中的虚线A-A’的剖面图。在图2(A)中，201是半导体基板，202是阱区，203是场氧化膜，204a是栅极绝缘膜，204b是成为构成保存电容的介质膜的绝缘膜，205a是外加扫描信号的栅电极，205b是构成电容电极并由与栅电极同一层构成的多晶硅或金属硅化物层，206a、206b是源区和漏区，207a、207b是成为源电极和漏电极的第一导电层，213是BPSG(Boron Phosphorus SilicaGrass)膜那样的第一层间绝缘膜，208是由SiO2构成的第二层间绝缘膜，209是第二导电层，210是由SiO2构成的第三层间绝缘膜，212是成为反射型象素电极的第三导电层，211是连接漏电极207b和象素电极212的连接插头。
如图2(A)所示，在现有的保持电容结构中，在基板表面未形成场氧化膜203的区域，形成p型杂质的掺杂区206c，同时在该P型杂质掺杂区206c的表面上，通过绝缘膜204b形成由多晶硅或金属硅化物等构成的电容电极205b。通过夹在该电容电极205b和上述P型杂质掺杂区206c两者之间的绝缘膜204b，构成保持电容。
图2(B)表示现有反射型液晶屏的反射电极侧基板中一象素区域的平面图。图中的符号与图2(A)相同。栅电极205a向象素行方向(扫描方向)延伸，在扫描方向的各象素晶体管的栅电极上构成传送扫描信号的扫描线，并且，与栅电极205a同一层的电容电极205b通过漏电极207b与晶体管的漏区206b连接。此外，源电极207a在象素列方向延伸，在象素列方向的各象素晶体管的源极上构成依次供给数据信号的数据线。由与源电极(数据线)207a连接的源区206a、漏区206b、在源区和漏区之间的基板表面上形成的沟道区、栅极绝缘膜204a、栅电极205a构成晶体管。漏电极207b在布线中途通过连接插头211与象素电极212(图2(B)中未示出)连接。在电容电极205b的底下配置绝缘膜204b，形成在其下的基板表面的P型杂质掺杂区206c，由此形成保持电容。因此，保持电容通过晶体管能够在图示的区域积蓄外加的数据信号电压。
但是，如图2(B)所示，在现有例中，由于栅电极205a与保持电容的上侧电极205b由同一层构成，所以不得不从平面上分离两者。也就是说，由于在各象素中设置的晶体管的形成区域内不能形成保持电容，所以不能确保充分的保持电容值。
本发明的目的在于提供在反射型有源矩阵液晶屏中即使象素尺寸较小也能够获得足够的保持电容的技术。
为了实现本发明的上述目的，按照本发明的第一方案，液晶屏用基板，有在基板上按矩阵状形成反射电极和对应于所述各反射电极形成晶体管的结构，以便通过该晶体管，在所述反射电极上施加电压，和具有在各象素与所述反射电极进行电连接并积蓄电荷的保持电容；其特征在于，在所述反射电极的下方形成所述晶体管，在该晶体管的源电极或漏电极与所述反射电极之间形成中间导电层，所述保持电容由把所述反射电极和在所述反射电极下方通过绝缘膜配置的所述中间导电层作为一对电极来构成，在该中间导电层上外加预定的电位。利用具有以上的结构，保持电容能够按较大的面积设置在各象素区域的，除了反射电极与源或与漏电极的连接场所外的剩下的区域上，对于各象素，能够确保充分的保持电容值。也就是说，由于能够把大致靠近象素区域的面积用于保持电容，可获得较大的保持电容，所以能够在反射电极上外加稳定的电压。
按照本发明的第二方案，其特征在于，在方案1中，布线层与所述中间导电层电连接，该布线层提供以夹住液晶的形式与所述反射电极对置配置的共用电极的电位或其附近的电位、或在所述反射电极上外加的电压振幅的中心电位或其附近的电位、或上述两种电位的中间电位的任一个。在构成保持电容的一对电极的另一方，外加液晶屏上使用的电压作为用于电荷积蓄的基准电压。也就是说，由于在反射电极侧基板上进行布线，使用供给驱动电路等的电压，作为保持电容的基准电压，所以可以不接受从外部供给的专用电压。
按照本发明的第三方案，其特征在于，在方案1中，所述中间导电层是在所述各反射电极的下方和相互邻接配置的所述反射电极的间隙的下方连续配置的金属层。中间导电层具有对从邻近反射电极的间隙入射的光进行遮光的遮光层的功能。如果入射光进入构成晶体管的半导体层，那么光电流流动，即使晶体管处于OFF状态也会造成光泄漏，但在本发明中，能够利用中间导电层对该光进行遮光。
按照本发明的第四方案，其特征在于，在方案3中，所述中间导电层与在该液晶屏用基板的象素区域的周边区域提供所述预定电位的布线层连接，作为构成各象素的所述保持电容的另一电极被共用化。中间导电层能够作为在各象素的保持电容中共用的导电层。因此，既能够充分确保作为导电层的面积，也使布线电容变大。中间导电层上外加的预定电压因各象素的保持电容变动而受到影响，容易产生电位变动，但按照本发明，由于布线电容较大，所以电位稳定。
按照本发明的第五方案，其特征在于，在方案1中，在所述中间导电层的表面进行平坦化处理，在该平坦化的表面上形成所述绝缘膜。由于使保持电容的一对电极间的距离均匀化，所以平坦化处理作为下侧电极的中间导电层的表面，在其表面形成成为介质膜的绝缘膜，在其上形成反射电极。由此，使保持电容的电荷积蓄和对反射电极的外加电压均匀化。此外，在平坦化的中间导电层上，由于形成所述反射电极，所以反射电极还能够平坦化从而提高反射率。
按照本发明的第六方案，其特征在于，在方案1至方案5中任何一个方案中，所述晶体管的源和漏电极的一方与所述反射电极直接电连接。再有，在本发明的情况下，在中间导电层的上层和下层的绝缘膜中，由于可形成连续的接触孔，所以上层和下层的绝缘膜最好由同一材料形成。如果用同一腐蚀气体或腐蚀剂在不同的绝缘膜上进行连接用接触孔的腐蚀，那么利用各个绝缘膜的腐蚀率不同，对一方的绝缘膜进行侧腐蚀，容易变为房檐状的加工形状，但通过同一绝缘膜，有能够获得良好腐蚀形状的效果。
按照本发明的第七方案，其特征在于，在方案1至方案5中任何一个方案中，所述晶体管的源和漏电极的一方和所述反射电极通过与所述中间导电层为同一层但电绝缘的连接部分进行电连接。因此，中间导电层在其连接场所被开口，在其它部分不形成保持电容。特别地，通过与中间导电层同一层构成的连接部分，把反射电极与源和漏电极的一方进行电连接，中间导电层的上层和下层的绝缘膜，例如在用SiN和SiO2及TaOx和SiO2等不同的膜构成的情况下，如果用同一腐蚀气体或腐蚀剂进行源·漏电极与反射极连接用接触孔的腐蚀，那么由于各个绝缘膜的腐蚀率不同，对一方的绝缘膜进行侧腐蚀，容易变为房檐状的加工形状。按照本发明的结构，由于能够用适合各绝缘膜的腐蚀气体或腐蚀剂进行腐蚀，所以不会进行侧腐蚀，有能够获得具有良好腐蚀形状的效果。
按照本发明的第八方案，其特征在于，在方案1至方案7中任何一个方案中，介于所述保持电容的一对电极之间的所述绝缘膜为二氧化硅。由于二氧化硅具有良好的粘合性，所以在与上层的反射电极接合中不易发生裂纹。
按照本发明的第九方案，其特征在于，在方案8中，所述绝缘膜的膜厚在6500以下。在以二氧化硅作为绝缘膜的情况下，为了得到能够在反射电极上外加稳定电压的最低保持电容值在30fP以上，6500以下的膜厚是必要的。
按照本发明的第十方案，其特征在于，在方案1至方案7中，介于所述保持电容的一对电极之间的所述绝缘膜由比二氧化硅的介电常数高的材料构成。不仅二氧化硅，而且可以用其它高介电常数的材料作为保持电容的介质膜。
按照本发明的第十一方案，其特征在于，在方案10中，所述绝缘膜为氮化硅。氮化硅的介电常数ε为ε＝6.5，高于二氧化硅(ε＝3.9)的介电常数。由于氮化硅具有高于二氧化硅的介电常数，所以即使保持电容的面积较小，也能够确保电容值，作为高清晰液晶屏即使象素尺寸较小，也容易获得保持电容。
按照本发明的第十二方案，其特征在于，在方案11中，所述绝缘膜的膜厚在10800以下。由于有高于二氧化硅的介电常数，所以能够使作为介质膜的绝缘膜厚较厚。如果膜厚较薄，那么制造会较难，但由于有较厚的膜厚，所以使按照CVD法等形成绝缘膜变得容易。
按照本发明的第十三方案，其特征在于，在方案12中，所述绝缘膜为氧化钽。氧化钽的介电常数ε为ε＝27.6，高于二氧化硅(ε＝3.9)的介电常数。由于氧化钽具有高于二氧化硅的介电常数，所以即使保持电容的面积较小，也能够确保电容值，作为高清晰液晶屏即使象素尺寸较小，即使绝缘膜较薄，也容易获得保持电容。
按照本发明的第十四方案，其特征在于，在方案13中，所述绝缘膜的膜厚在46000以下。由于有高于二氧化硅和氮化硅的介电常数，所以能够使作为介质膜的绝缘膜厚较厚。如果膜厚较薄，那么制造会较难，但由于有较厚的膜厚，所以使通过所述中间导电层的阳极氧化等形成绝缘膜变得容易。
按照本发明的第十五方案，其特征在于，在方案13或方案14中，由钽形成所述中间导电层，对该钽进行阳极氧化，形成所述绝缘膜。由于能够用电阻率较低的钽形成中间导电层，容易获得保持电容的其它电极电位的象素区域中的均匀性，同时，氧化中间导电层的表面，形成绝缘膜，所以使绝缘膜的粘合性提高。
按照本发明的第十六方案，其结构是有如方案1至方案15中任一项所述的液晶屏用基板和与其对置的透明基板有间隙地配置，同时在所述液晶屏用基板与所述透明电极的间隙内夹持液晶。由于在各象素中能够充分确保保持电容，所以即使液晶屏进行高清晰化，各象素的尺寸变得更小，也可在非选择期间由保持电容保持选择期间在象素上外加的电压，使在一个垂直扫描期间(帧或场)外加稳定的电压成为可能。
按照本发明的第十七方案，其特征在于，提供使用方案16所述液晶屏的电子装置。如果用于把反射型液晶屏作为显示装置使用的由内装电池提供电源的便携式电子装置(计算机、移动电话、液晶电视、电子钟表、便携式终端机等)中，那么由于变为消耗功率较小的显示装置，所以能够延长电池的寿命。此外，如果把反射型液晶屏用于作为光阀的投影式显示装置，那么可高清晰化液晶屏，获得高质量的图象。
图1(A)是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域的第一实施例的剖面图，图1(B)表示采用本发明的反射型液晶屏的等效电路结构图。
图2(A)是表示现有的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域的剖面图，图2(B)是表示现有的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域的平面图。
图3是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域第一实施例的平面图。
图4是表示随现有反射型液晶屏的象素尺寸变化的保持电容变动的曲线图。
图5是表示随现有反射型液晶屏的象素尺寸变化的保持电容变动的曲线图。
图6是表示保持电容的绝缘膜为SiO2(ε＝3.9)时随采用本发明的反射型液晶屏的象素尺寸变化的保持电容变动的曲线图。
图7是表示保持电容的绝缘膜为SiN(ε＝6.5)时随采用本发明的反射型液晶屏的象素尺寸变化的保持电容变动的曲线图。
图8是表示保持电容的绝缘膜为TaOx(ε＝27.6)时随采用本发明反射型液晶屏的象素尺寸变化的保持电容变动的曲线图。
图9是表示保持电容的绝缘膜为SiO2(ε＝3.9)时，保持电容相对于采用本发明反射型液晶屏的各象素尺寸中的绝缘膜膜厚变动的曲线图。
图10是表示保持电容的绝缘膜为SiN(ε＝6.5)时，保持电容相对于采用本发明反射型液晶屏的各象素尺寸中的绝缘膜膜厚变动的曲线图。
图11是表示保持电容的绝缘膜为TaOx(ε＝27.6)时，保持电容相对于采用本发明反射型液晶屏的各象素尺寸中的绝缘膜膜厚变动的曲线图。
图12是表示在采用本发明的成为反射型液晶屏的各象素的开关元件的FET栅电极上外加的扫描信号波形和在数据线上外加的数据信号波形例的波形图。
图13是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域第二实施例的剖面图。
图14是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域第二实施例的平面图。
图15(A)是表示实施例的反射型液晶屏的反射电极基板的布局结构例的平面图；图15(B)是表示采用实施例的液晶屏用基板的反射型液晶屏一例的剖面图。
图16是表示把实施例的反射型液晶屏作为光阀使用的投影式显示装置的示意性结构图。
图17是表示使用实施例的反射型液晶屏的移动电话(a)、手表型电视机(b)、个人计算机(c)的外观图。
图18是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域的第三实施例的剖面图。
下面，参照


本发明的优选实施例。
(液晶屏的整体结构和本发明的液晶屏用基板结构的说明)图1(A)和图3是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板中象素区域的一象素部分结构的第一实施例的剖面图和平面图。图15(A)表示本发明反射型液晶屏的平面图(A)和剖面图(B)。
本发明的反射电极侧基板使用如图1(A)所示的半导体基板101。首先，说明本发明反射型液晶屏整体结构的主要部分。
如图15(A)、(B)所示，在反射电极侧基板801(图15(B)中932)的中央部分设有象素区域820，在象素区域按矩阵状配置扫描线和数据线。在相应于扫描线与数据线的交点处配置各象素，各象素如后所述，设有反射电极912和开关元件。在象素区域820的周边区域，配置向扫描线供给扫描信号的扫描线驱动电路822，向数据线供给数据信号的数据线驱动电路821，通过焊盘区826(在图15(B)中是926)取入从外部输入的图象数据的输入电路823，控制这些电路的定时控制电路824等电路。通过把反射电极侧基板801(931)和在内表面形成共用电极933的由透明玻璃构成的对置基板935用密封材料936粘接固定在区域(用实线和锁线夹住的区域)836上，在其间隙中封入液晶937来构成液晶屏。再有，用虚线夹住的区域825(图15(B)中是925)表示对象素区域周边进行遮光的遮光膜。
下面，根据图1(A)详细说明反射电极侧基板(801、931)的剖面结构。在图1(A)中，101是单晶硅那样的P型半导体基板(N型半导体基板也可以)，102是形成在该半导体基板101表面上的比基板杂质浓度高的P型阱区。阱区102并未特别限定，例如在有768×1024个象素的高清晰的液晶屏的情况下，形成这些象素的阱区作为共用阱区，也可以与形成构成图11(A)的液晶屏平面图所示的数据线驱动电路821和扫描线驱动电路822、输入电路823、定时控制电路824等周边电路的元件的部分的阱区分开形成。
103是形成于半导体基板1的表面上的元件分离用场氧化膜(称为LOCOS)。通过选择热氧化形成场氧化膜103。在场氧化膜103上形成开口部分，在该开口部分内侧中央，通过由硅基板表面的热氧化形成由的栅极氧化膜114，形成由多晶硅或金属硅化物等构成的栅电极105a和扫描线105，在该栅电极105a的两侧基板表面上，形成由比阱区102杂质浓度高的N型杂质层(以下称为掺杂层)构成的源、漏区106a、106b，由此构成场效应晶体管(以下称为FET)。而且，在上述源、漏区106a、106b的上方，通过BPSG(Boron PhosphorusSilica Grass)膜这样的第一层间绝缘膜104，形成由第一层铝层构成的第一导电层107a、107b，该第一导电层107a通过形成于上述绝缘膜104上的接触孔与源区106a电连接，构成把数据信号的电压供给源区106a的源电极(与数据线相当)。此外，第一导电层107b利用形成于上述绝缘膜104上的接触孔与漏区106b电连接，构成漏电极。
此外，在上述第一导电层107a、107b的上方，形成由二氧化硅这样的绝缘膜构成的第二层间绝缘膜108，并且在其上方形成由铝层或金属层构成的第二导电层109(与本发明的中间导电层相当)。如下所述，为了构成象素的保持电容113，期望该第二导电层109的表面平坦化。
为此，在形成第二层间绝缘膜108后，用CMP(化学机械研磨)法等使其表面平坦化，在平坦化的第二层间绝缘膜108的表面上形成第二导电层109。作为其它方法，也可以在顺序叠层形成第二层间绝缘膜108、第二导电层109之后，用CMP法等进行第二导电层109表面的平坦化。
在该第二导电层109上，通过后面详细说明的绝缘膜110形成作为象素电极的反射电极112。反射电极112通过形成于绝缘膜108、110上的接触孔与漏电极107b电连接。该反射电极112由铝构成，其表面用CMP法进行平坦化。通过用CVD法等在开口于绝缘膜108、110中的接触孔内埋入形成连接插头111来实现漏电极107b与反射电极112的连接。
布线电连接在第二导电层109上，该布线提供液晶屏中共用电位VCOM或其附近的电位、或在上述反射电极112上外加的电压(即供给数据线的数据信号电压)的振幅中心电位或其附近的电位、或上述共用电极电位与上述电压振幅中心电位的中间电位的其中之一的预定电位Vref。再有，上述共用电位VCOM是图15(B)所示的共用电极933的电位，提供给共用电极933，共用电极933形成在以夹持液晶937的方式与象素电极921相对的对置基板935上，该电位与反极性驱动各象素液晶层时的反向中心电位相当。
该预定电位Vref兼用在配置于反射电极侧基板上的周边电路中使用的电压也可以。如果这样，即使特意不设置向第二导电层109的外加电位Vref专用的焊盘也行。在象素区域的周边区进行第二导电层109与上述布线的连接。
在所述第二导电层109的上方，形成由二氧化硅SiO2(ε＝3.9)、氮化硅SiN(ε＝6.5)、或氧化钽TaOx(ε＝27.6)等比SiO2的介电常数高的材料构成的第三层间绝缘膜110后，用CMP(化学机械研磨)法进行平坦化。在平坦化后，为了使漏电极107b与反射电极112电连接，在层间绝缘膜的接触孔内用CVD法等埋入形成由钨等高熔点金属构成的连接插头111。形成上述连接插头111之后，例如用低温溅射法形成反射电极112。其中，第二导电层109和反射电极112成为中间夹有第二层间绝缘膜110的一对电极，如图所示构成各象素的保持电容113。
第三层间绝缘膜110的形成，在二氧化硅和氮化硅的情况下由CVD法等堆积成膜，随后进行平坦化处理，而在氧化钽的情况下，则是用钽形成第二层间导电层，随后对钽表面进行阳极氧化，在形成氧化钽后进行平坦化处理。再有，平坦化第二导电层109表面，形成于其表面的绝缘膜110表面的凹凸在形成保持电容中，如果能够达到忽略不计的程度，那么不进行第三层间绝缘膜的平坦化也可以。
在以上的制造方法说明中，用CMP法平坦化第二导电层109的表面、和/或第三层间绝缘膜110的表面，但这些并不是制造方法中的必要条件。本发明中的重要之处在于，使第二导电层109上形成的第三层间绝缘膜110的膜厚均匀化，能够充分确保保持电容113。因此，在第二导电层109的表面上即使稍微有些凹凸，仍可利用CVD法和阳极氧化以均匀的膜厚在其上形成第三层间绝缘膜110，即使在第三层间绝缘膜110凹凸的某些表面上较厚地形成反射电极材料，用CMP法研磨其表面，形成反射电极112那样的制造工序中，也能够形成保持电容113。这种情况下，反射电极112的下表面有沿下层凹凸的凹凸，但上表面能够达到平坦化的镜面。
此外，第二导电层109还有对邻接的反射电极112间的间隙进行遮光的功能，以便入射到按矩阵状配置的反射电极112的间隙的光进入基板的半导体层侧，使FET没有光泄漏。此外，第二导电层109在整个象素区域，能够共用作为各象素的保持电容的电极。因此，构成第二导电层109，以便在象素区域中，仅对连接FET和反射电极之处的周边开口，大致覆盖整个象素区域。由此，第二导电层109不仅具有在整个象素区域中作为入射光的遮光膜的功能，而且由于有较宽的布线面积使布线电容较大，所以具有能够防止在该导电层上外加的所述预定电位Vref的变动，稳定保持电容的电荷保持功能等效果。
再有，在本实施例中，在导电层109的上层和下层的绝缘膜(110、108)中，由于要形成连续的接触孔，所以上层和下层的绝缘膜由同一材料形成就可以。由于用同一腐蚀气体或腐蚀剂在不同的绝缘膜上进行连接用接触孔的腐蚀，利用各个绝缘膜的腐蚀率不同，对一方的绝缘膜进行侧腐蚀，所以容易变为房檐状的加工形状，但利用同一绝缘膜，有能够获得良好腐蚀形状的效果。
下面，图1(B)表示使用上述反射电极侧基板构成液晶屏情况下的等效电路。此外，图12(A)表示该等效电路的工作波形图。
按矩阵状配置扫描线105和数据线107a，各象素由FET300、显示要素(构成液晶容量CLC)以及保持电容113构成，所说的FET300其栅极与扫描线105连接，其源区与数据线107a连接，所说的显示要素由夹在与FET300的漏区连接的反射电极112和与其对置的共用电极933之间的液晶层937构成。如上所述，构成液晶电容CLC的一方电极的共用电极933接共用电极电位VCOM。此外，构成保持电容113的另一个电极109接如上所述的预定电位Verf。
VG表示在各扫描线105上顺序外加的扫描信号波形，VD表示在数据线107a上外加的数据信号电压波形。共用电极电位VCOM是在共用电极(图11(B)是933)上外加的电压，共用电极以夹持液晶的方式与所述第三导电层112相对，考虑到在液晶驱动中成为问题的所谓叠加(受FET的栅-漏电容的影响，对液晶实际写入电压向负侧移动电压ΔV部分的现象)，是相对于数据信号VD振幅的中心电位Vc，仅预先移动其ΔV部分的电压。此外，数据信号的振幅中心电位Vc正好是数据信号VD最大振幅的中间电位。
在一帧期间中的选择期间(VG的高电压期间)，象素的FET导通，此时供给数据线107a的数据信号电压VD通过FET300供给反射电极112。保持电容113按照加在反射电极上的电位与预定电位Vref的电位差积蓄电荷，在非选择期间(VG的低电压期间)，即使FET变为截止状态，也保持其电压，并且该保持电容113为了在作为象素电极的反射电极112上连续外加保持电压而存在。
保持电容113，通过使一方的电极(第二导电层109)接共用电极电位VCOM，能够使保持的电压与加在反射电极112与共用电极933间的液晶层937上的电压相同。在这种情况下，由于构成得使液晶电容CLC与保持电容113并联电连接在反射电极112与共用电极电位VCOM之间，所以在FET300变为非导通的非选择期间，能够使对液晶的外加电压稳定。再有，如上所述，在第二导电层109上外加的电位不是共用电极电位VCOM，即使替换成其附近的电位、数据信号的中心电位Vc或其附近的电位、共用电极电位VCOM与数据信号的中心电位Vc的中间电位，也能够保持电荷。
下面，参照图3，说明图1(A)所示的在液晶屏反射电极侧基板中的象素区域的平面结构。
图中，扫描线105沿矩阵配置的象素的行方向(扫描方向)延伸。另一方面，源电极(数据线)107a沿象素的列方向延伸。源电极107a与FET的源106a连接，漏电极107b与以夹着沟道的方式与源106a对置的漏106b电连接，并从中引出。漏电极107b通过连接插头111与象素电极112连接。在象素电极112的下方，通过绝缘膜110形成第二导电层109。仅除了形成各象素中连接插头111的接触孔周围外，在多个象素区域的所有区域、以及遍及整个象素区域上，连续地形成该第二导电层109。因此，大致与象素电极112接近的面积可用于保持电容。再有，如上所述由于仅除了接触孔的周围，都连续地形成上述第二导电层109，所以有能够作为反射电极间的间隙遮光层的功能。
如该图所示，上述保持电容部分除了上述反射电极112与漏电极107b的连接部分外，还能利用反射电极面积的大部分作为构成保持电容113的另一个电极。
再有，在以上说明中，说明了以106a和107a作为源区和源电极，以106b和107b作为漏区和漏电极的情况，但源和漏的称呼能够进行替换，能够以106a和107a作为漏区和漏电极，以106b和107b作为源区和源电极。
(成为保持电容介质膜的绝缘膜膜厚的说明)下面，使用表示按照象素尺寸的大小而变动的保持电容值的图4～图8的曲线图，说明在保持电容中使用的绝缘膜材料及其膜厚。
图4和图5表示在图2所示的现有结构中，构成保持电容的绝缘膜为SiO2(ε＝3.9)时的曲线图。在图4和图5所示的现有结构的曲线图中，构成保持电容的栅极绝缘膜204为SiO2(ε＝3.9)，此外，使象素尺寸变动，算出FET的尺寸和布线规则不变的保持电容。
另一方面，图6～图8表示在采用本发明的结构中，构成保持电容113的绝缘膜分别为二氧化硅SiO2(ε＝3.9)、氮化硅SiN(ε＝6.5)、氧化钽TaOx(ε＝27.6)时的保持电容的曲线图。在本发明的结构中，如图1和图3所示，在反射电极112与第二导电层109重叠的区域内，把除了与漏电极107b的连接部分(将连接插头111周围的第二导电层109开口的区域)外的区域作为保持电容113的一对电极。再有，在图6～图8中，形成保持电容113的绝缘膜112分别为SiO2(ε＝3.9)、SiN(ε＝6.5)、TaOx(ε＝27.6)，使象素尺寸变动，算出FET的尺寸和布线规则不变的保持电容。
此外，图4和图6～图8分别表示特别在象素尺寸(假设象素区域为正方形的情况下的一个边的长度)为10μm的情况下，对于SiO2、SiN、TaOx分别算出为获得30fF、50fF、100fF的保持电容所必需的绝缘膜110的膜厚，并且对于得到的各膜厚，使象素尺寸变化(由此使保持电容的电极面积变化)时所得到的保持电容值的曲线图。同样地，图5分别表示上述象素尺寸为15μm的情况下，对于SiO2、SiN、TaOx分别算出为获得30fF、50fF、100fF的保持电容所必需的膜厚，并且对于得到的各膜厚，使象素尺寸变化(由此使保持电容的电极面积变化)时所得到的保持电容值的曲线图。
再有，以下说明的象素尺寸也可以是根据原来的象素反射电极的面积进行的说明，但为便于说明，专指把象素区域中一象素占据的区域定义为正方形情况下的象素节距。也就是说，本发明中的象素尺寸意味着一象素区域的纵横长度。在本发明中，除了邻接象素间的界限边缘外，由于一象素区域基本上作为反射电极，并且其反射电极能够基本用作保持电容的电极，所以一定把象素节距作为象素尺寸理解。再有，在把象素尺寸作为象素面积理解的情况下，最好把以下所示的象素尺寸平方，象素尺寸10μm的象素面积为100μm2、象素尺寸15μm的象素面积为225μm2、象素尺寸20μm的象素面积为400μm2、象素尺寸25μm的象素面积为625μm2，也可以考虑进行置换。
再有，如上所述，保持电容在FET处于非导通的非选择期间具有保持在象素电极上外加的电压的功能。因此，在非选择期间，也有FET的截止泄漏和因液晶层的电流泄漏导致的电荷放电，为了使保持的电压值变动较小，不依赖象素尺寸，最低也必须有大体30fF的电容值。
在如图4所示的现有结构中，象素尺寸为10μm时，要形成30～100fF的保持电容，SiO2(如图2所示，与栅极绝缘膜同一层)必须有80～270的膜厚。此外，如图5所示，象素尺寸为15μm时，要形成30～100fF的保持电容，SiO2(栅极绝缘膜)必须有330～1110的膜厚。也就是说，在现有的保持电容结构中，必须形成非常薄的膜厚的SiO2，制造是不容易的。
另一方面，在本发明中，如图6～图8所示，象素尺寸为10μm时，要形成30～100fF的保持电容，在SiO2(ε＝3.9)的情况下膜厚为250～850，在SiN(ε＝6.5)的情况下膜厚为420～1400，在TaOx(ε＝27.6)的情况下膜厚为1800～6000就可以。与以往结构的绝缘膜厚相比，这意味着该膜厚即使为较厚的膜厚，也能够获得与以往相等的保持电容。因此，能够简单地制作保持电容的绝缘膜。
下面，图9～图11表示在使本发明中的SiO2(ε＝3.9)、SiN(ε＝6.5)、TaOx(ε＝27.6)的各绝缘膜的膜厚变化的情况下保持电容的变动。在各图中，在象素尺寸为10μm、15μm、25μm的情况下，对于每种绝缘膜的构成材料示出相对于绝缘膜110的膜厚变化的保持电容的变化特性。图9表示绝缘膜为SiO2(ε＝3.9)的情况，图10表示绝缘膜为SiN(ε＝6.5)的情况，图11表示绝缘膜为TaOx(ε＝27.6)的情况。
在本发明中，可得到以下结果。
(a)象素尺寸为10μm时①假设最低限的必要的保持电容为30fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在850以下；在SiN(ε＝6.5)时在1400以下；在TaOx(ε＝27.6)时在6000以下就可以。
②假设最低限的必要的保持电容为50fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在500以下；在SiN(ε＝6.5)时在850以下；在TaOx(ε＝27.6)时在3600以下就可以。
③假设最低限的必要的保持电容为100fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在250以下；在SiN(ε＝6.5)时在420以下；在TaOx(ε＝27.6)时在1800以下就可以。
(b)象素尺寸为15μm时①假设最低限的必要的保持电容为30fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在2100以下；在SiN(ε＝6.5)时在3600以下；在TaOx(ε＝27.6)时在15000以下就可以。
②假设最低限的必要的保持电容为50fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在1260以下；在SiN(ε＝6.5)时在2160以下；在TaOx(ε＝27.6)时在9000以下就可以。
③假设最低限的必要的保持电容为100fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在630以下；在SiN(ε＝6.5)时在1080以下；在TaOx(ε＝27.6)时在4500以下就可以。
(c)象素尺寸为20μm时①假设最低限的必要的保持电容为30fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在4000以下；在SiN(ε＝6.5)时在6700以下；在TaOx(ε＝27.6)时在28000以下就可以。
②假设最低限的必要的保持电容为50fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在2000以下；在SiN(ε＝6.5)时在3350以下；在TaOx(ε＝27.6)时在14000以下就可以。
③假设最低限的必要的保持电容为100fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在1000以下；在SiN(ε＝6.5)时在1680以下；在TaOx(ε＝27.6)时在7000以下就可以。
(d)象素尺寸为25μm时①假设最低限的必要的保持电容为30fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在6500以下；在SiN(ε＝6.5)时在10800以下；在TaOx(ε＝27.6)时在46000以下就可以。
②假设最低限的必要的保持电容为50fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在3900以下；在SiN(ε＝6.5)时在6480以下；在TaOx(ε＝27.6)时在27600以下就可以。
③假设最低限的必要的保持电容为100fF的情况下，绝缘膜的膜厚在SiO2(ε＝3.9)时在1950以下；在SiN(ε＝6.5)时在3240以下；在TaOx(ε＝27.6)时在13800以下就可以。
从以上情况可以明白，象素尺寸(象素节距)为25μm以下(象素面积为625μm2)的高清晰液晶屏用基板，如果作为保持电容的绝缘膜在使用二氧化硅的情况下为6500以下，在使用氮化硅的情况下为10800以下，在使用氧化钽的情况下为46000以下，那么就能够获得30fF以上的电容值。因此，按照本发明，即使液晶屏高清晰化，不仅能够良好地保持象素中的电荷保持特性，而且由于不必较薄地形成绝缘膜厚也可以，所以制造容易，还能够提高成品率。
再有，如上所述，作为上述保持电容的绝缘膜，如果采用比SiO2(ε＝3.9)的介电常数高的绝缘膜例如SiN(ε＝6.5)和TaOx(ε＝27.6)，那么即使是10000以上的厚绝缘膜，也能够确保充分的保持电容，即使把象素尺寸精细化到10μm，也能够充分确保保持电容。因此，采用SiN和TaOx作为保持电容的绝缘膜的一方，能够形成较厚的膜厚，使绝缘膜的制作变得容易。
再有，在用SiN构成保持电容的绝缘膜110的情况下，还能够提高抗湿性。也就是说，作为在反射电极112的上方的钝化膜，在使用常规用的等离子体CVD法形成的SiN的情况下，即使SiN的膜厚只有10％左右的离散，但可见光区域的反射率有随着其膜厚的离散较大地变化的缺点。因此，难以使用SiN作为反射电极上的钝化膜。因此，在本发明中，使用SiO2作为在反射电极上面的钝化膜，或不形成钝化膜。在这种情况下，如果用SiO2构成绝缘膜110，那么相对于基板和元件的水分遮蔽而言，会变得不十分充分。因此，如果以SiN作上述绝缘膜，那么由于该绝缘膜110还能有作为钝化膜的功能，所以与在绝缘膜中使用相对于水分的遮蔽功能劣化的SiO2的情况相比，能够提高抗湿性。
此外，把象素尺寸微细化到10μm，例如在以SiO2作为绝缘膜110的情况下，如图5所示由于要确保保持电容为50fF，有必要使绝缘膜110的膜厚在500以下，所以有所述第二导电层109与反射电极112短路或不能确保充分的绝缘耐压的可能性。在这种情况下，图中虽未特别示出，但把根据本发明构成于每个象素中的第二导电层109和通过绝缘膜110形成的反射电极112作为一对电极的保持电容作为第一保持电容，此外，也可以并列形成例如将由图2所示的多晶硅或金属硅化物等构成的电容电极205b和掺杂区206c作为一对电极的第二保持电容。此时，象素尺寸为10μm，为了确保保持电容为50fF，由于能够确保上述第二保持电容的产量值为15fF(SiO2的膜厚为600)，所以如果所述第一保持电容确保35fF就可以，绝缘膜110的膜厚为850就行。
此外，在硅基板上未形成所述第二保持电容，只有保持电容113的情况下，仅其电容部分的基板表面上产生面积的余量。在这种情况下，例如，也能够由FET(按照需要的阻抗元件)相对于各象素形成SRAM(静态随机存取存储器)等存储元件。
此外，本发明的第二导电层109不仅作为保持电容的一个电极，而且由于在反射电极112的下方遍及象素区域的整个区域连通地形成，所以也形成在反射电极112的间隙中，还具有遮蔽到该间隙部分的入射光，不使其进入半导体基板内的功能。
(本发明的反射电极侧基板的象素区域的其它结构例)图13表示采用本发明的反射电极侧基板的象素区域的第二实施例的剖面图。在本实施例中，反射电极侧基板的剖面结构与第一实施例不同，但其等效电路和其动作、液晶屏的结构等则与第一实施例相同。再有，与第一实施例一样对象素配置N沟道晶体管。
601是P型半导体基板(N型半导体基板也行)，602是比基板杂质浓度高的P型阱区，603是场氧化膜，605的栅电极，606a、606b是由比阱区602杂质浓度高的N型掺杂层构成的源和漏区，607a、607b是成为源和漏电极的第一导电层，604是由BPSG膜那样的绝缘膜构成的第一层间绝缘膜，608是SiO2那样的第二层间绝缘膜，609a、609b是第二导电层，610是第三层间绝缘膜，611是连接插头，612是由铝等金属的反射电极构成的成为象素电极的第三导电层。第三层间绝缘膜610由SiO2(ε＝3.9)形成，或由比SiO2的介电常数高的例如SiN(ε＝6.5)和TaOx(ε＝27.6)那样的绝缘膜形成。
如图13所示，本实施例中，第一导电层607的一部分607b通过设置于第二层间绝缘膜608中的接触孔与第二导电层609b连接，该第二导电层609b通过设置于第三层间绝缘膜610中的接触孔与反射电极612连接。在设置于第三层间绝缘膜610中的接触孔中，与第一实施例同样地埋入形成由钨等高熔点金属构成的连接插头611，由此使第二导电层609b与象素电极612电连接。再有，由于设置于绝缘膜610中的接触孔的深度较浅，所以不用由高熔点金属构成的连接插头611，可以通过接触孔将第三导电层612直接连接在第二导电层609b中。
在本实施例中，在象素电极612和第二导电层609a通过第一层间绝缘膜610相对的部分中形成保持电容613。
如上所述在本实施例的结构中，对第三层间绝缘膜610和第二导电层609b及第二层间绝缘膜608分别进行不同的腐蚀。第三层间绝缘膜610和第二层间绝缘膜608，在例如由SiN和SiO2及TaOx和SiO2那样的不同膜构成的情况下，在用同一腐蚀气体或腐蚀剂腐蚀两个绝缘膜并形成接触孔时，因各个绝缘膜的腐蚀率不同，一方绝缘膜容易被侧腐蚀，所以容易变为房檐状的加工形状。另一方面，按照本实施例的结构，由于能够用适合各个绝缘膜的腐蚀气体或腐蚀剂进行腐蚀，而不会侧腐蚀，所以能够获得良好腐蚀形状。因此，在用不同膜形成第三层间绝缘膜610和第二层间绝缘膜608的情况下，本实施例特别有效。
图14是表示图13所示的液晶屏的反射侧基板的象素区域的平面图。图中，扫描线(与栅电极同一层)605在矩阵配置的象素行方向上延伸。另一方面，源电极(数据线)607a沿象素的列方向延伸。源电极607a与FET的源606a连接，漏电极607b与漏606b连接，漏606b与源对置，其间夹置沟道，并从中引出。漏电极607b通过连接插头611与象素电极612连接。在象素电极612的下方，通过绝缘膜610形成第二导电层609a。仅除了各象素中由第二导电层609b产生的连接区域外，多个象素区域的整个区域、以及遍及整个象素区域，连续地形成该第二导电层609a。因此，大致与象素电极612接近的面积可作为保持电容使用。
再有，构成保持电容613的第三层间绝缘膜610，与第一实施例一样，由SiO2、SiN、或TaOx等绝缘膜构成，其膜厚按图6～图11的说明的厚度设定。
此外，本发明的第二导电层609a不仅成为保持电容的一个电极，而且由于在反射电极612的下方遍及整个象素区域共同地形成，所以也形成在反射电极612的间隙中，还具有遮蔽入射于该间隙部分的入射光，使其不进入半导体基板内的功能。
再有，在本实施例中，也可以考虑调换FET的源和漏。
(本发明的反射电极侧基板的象素区域的其它结构例)图18是表示采用本发明的反射型液晶屏的反射电极侧基板的象素区域的第三实施例的剖面图。在本实施例中，作为象素开关用的晶体管，采用N沟道TFT。在实施例中，反射电极侧基板的剖面结构与第一实施例不同，但其等效电路和其动作、液晶屏的结构等与第一实施例相同。
1301是由石英和无碱性玻璃构成的绝缘基板，在该绝缘基板上形成单晶硅或多晶或非晶质的硅膜(1306a、1306b的形成层)，在该硅膜上形成由经过热氧化形成的氧化硅膜和用CVD法堆积的氮化硅膜的两层结构构成的绝缘膜1304b。再有，在绝缘膜1304b上层的氮化硅膜形成前，在硅膜的1306a、1306b的区域进行N型杂质掺杂，形成TFT的源区1306a、漏区1306b。并且，在绝缘膜1304b的上方，形成TFT的栅电极以及成为扫描线的多晶硅或金属硅化物等的布线层1305。
此外，在布线层1305上，形成由氮化硅膜或由氧化硅膜形成的绝缘膜1303，通过形成于该绝缘膜1303中的接触孔，与源区1306a连接的源电极(数据线)1307a由由铝层构成的金属层形成。在所述金属层上，还形成由氮化硅膜、或由氧化硅膜和氮化硅膜的两层结构形成的绝缘膜1308。该层间绝缘膜1308的结构以两层结构的层间绝缘膜构成就可以。由此，能够获得抗湿性等效果。在该绝缘膜1308上形成中间导电层1309，在该中间导电层1309上形成绝缘膜1310，在该绝缘膜1310上对各象素形成由铝构成的成为反射电极的象素电极1312。
再有，硅膜的漏区1306b和象素电极1312通过接触孔进行电连接。通过埋入形成由钨等高熔点金属构成的连接插头1311进行该连接。
此外，在图18中栅电极是位于沟道上方的上栅极型，但它可以先形成栅电极，做成在通过栅极绝缘膜的上方配置成为沟道的硅膜的下栅极型。
除了各象素中漏区1306b与象素电极1312的连接区域外，多个象素区域的整个区域、进而遍及整个象素区域连续地形成该中间导电层1309。因此，大致与象素电极1309接近的面积可用于保持电容1313。
再有，构成保持电容1313的绝缘膜1310，与第一实施例一样，由SiO2、SiN、或TaOx等绝缘膜构成，其膜厚按图6～图11说明的厚度设定。
此外，本发明的中间导电层1309不仅成为保持电容的一个电极，而且由于在反射电极1312的下方遍及整个象素区域共同形成，所以也形成在反射电极1312的间隙中，还具有遮蔽入射到该间隙部分的入射光，使其不进入硅层内的功能。
再有，本实施例中，也可以考虑调换FET的源和漏。
(本发明液晶屏结构的说明)图15(A)表示采用上述第一、第二或第三实施例的液晶屏用基板801(反射电极侧基板)的整体平面图。
如图15(A)所示，在本实施例中，设有防止光入射到设置于基板周边部分的周边电路的遮光膜825。在按矩阵状配置由反射电极构成的上述象素电极的象素区域820的周边设置周边电路，该周边电路由向上述数据线107a、607a提供与图象数据对应的图象信号的数据线驱动电路821，使扫描线105、605顺序扫描的扫描线驱动电路822，通过焊盘区826从外部取入输入的图象数据的输入电路823，控制这些电路的定时控制电路824等电路构成。通过组合电阻和电容等负荷元件，构成作为象素开关元件的这些电路。再有，836是进行与对置的玻璃基板粘接固定的密封材料形成的区域。
在本实施例中，用与图1(A)所示的象素电极112和图9所示的象素电极612相同的工序形成的第三导电层构成所述遮光膜825，使其可外加电源电压和图象信号的中心电位或共用电极电位等预定电位。利用在遮光膜825上外加预定电位，与处于浮动和其它电位的情况相比，能够使反射较少。826是为了供给电源电压使用的焊盘或形成端子的焊盘区。
图15(B)表示采用上述液晶屏用基板(图15(A)的801)的反射型液晶屏的剖面结构。如图15(B)所示，液晶屏基板931(801)在其里面用粘接剂粘接着由玻璃或陶瓷等构成的支撑基板932。同时，把入射侧的玻璃基板935以适当间隔配置，该入射侧的玻璃基板935在其表面侧有由外加共用电极电位VOCM的透明导电膜(ITO)构成的对置电极(也称为共用电极)933，在用在图15(A)的密封材料形成区域836中形成的密封材料936粘接周围的间隙内，填充公知的TN(Twisted Nematic)型液晶或未外加电压状态下液晶分子大致垂直取向的SH(Super Homeotropic)型液晶937等，构成液晶屏930。再有，输入外部信号，同时设定设置密封材料的位置，使焊盘区926(826)位于上述密封材料936的外侧。
构成周边电路上的遮光膜925(825)，使其通过液晶937与对置电极933对置。而且，如果在遮光膜925上外加共用电极电位VCOM，那么由于在对置电极933上外加共用电极电位VCOM，所以夹在其间的液晶上未外加直流电压。因此，如果是TN型液晶，那么一般地液晶分子大致变成90°弯曲；如果是SH型液晶，那么液晶分子一般维持在垂直取向的状态下。
在本实施例中，由半导体基板构成的上述液晶屏基板931，由于在其里面由粘接剂接合由玻璃或陶瓷等构成的支撑基板932，所以其强度显著提高。其结果，在液晶屏基板931上接合支撑基板932进行与对置基板的贴合时，有使遍及整个屏的液晶层的间隙变得均匀的优点。
在上述第一、第二或第三实施例中，在与象素电极对置地形成保持电容的导电层(第一实施例是109、第二实施例是609a、第三实施例是1309)中，在图15的周边电路区域上外加预定电位Vref(包括共用电极电位VCOM)。该预定电位Vref是从焊盘区826输入的电位。
(使用本发明液晶屏的电子装置的说明)下面，说明采用本发明的反射型液晶屏作为显示装置的电子装置例。
图16是表示采用本发明液晶屏的电子装置的一例，表示从平面观察采用本发明反射型液晶屏作为光阀的投影器(投影型显示装置)主要部分的示意结构图。图16是穿过光学元件750中心的XZ平面上的剖面图。本例的投影器这样构成，即包括沿系统光轴L配置的光源部分700；集成透镜720；由偏光转换元件730简单地构成的偏光照明装置700；用S偏光光束反射面741反射从偏光照明装置700发射的S偏光光束的偏光分光镜740；从偏光分光镜740的S偏光反射面741反射的光内分离蓝色光(B)分量的分光镜742；把分离的蓝色光(B)调制成蓝色光的反射型液晶光阀745B；在分离蓝色光后的光束中反射并分离红色光(R)分量的分光镜743；调制分离的红色光(R)的反射型液晶光阀745R；调制穿过分光镜743的残留绿色光(G)的反射型液晶光阀745G；和将用三个反射型液晶光阀745R、745G、745B调制的光用分光镜743、742和偏光分光镜740合成，并把该合成光投射到荧光屏760上的投影透镜构成的投影光学系统750。在上述三个反射型液晶光阀745R、745G、745B中，分别使用上述图15所示的液晶屏。
从光源部分710发射的随机偏光光束由集成透镜720分离成多个中间光束后，利用光入射侧具有第二集成透镜的偏光转换元件730，转换成偏光方向大致一致的一种偏光光束(S偏光光束)，达到偏光分光镜740。从偏光转换元件730发射的S偏光光束由偏光分光镜740的S偏光光束反射面741反射，在被反射的光束中，蓝色光(B)的光束由分光镜742的蓝色光反射层反射，用反射型液晶光阀745B调制。此外，在透过分光镜742的蓝色光反射层的光束中，红色光(R)的光束由分光镜743的红色光反射层反射，用反射型液晶光阀745R调制。另一方面透过分光镜743的红色光反射层的绿色光(G)的光束由反射型液晶光阀745G调制。这样，利用各个反射型液晶光阀745R、745G、745B完成色光的调制。
成为反射型液晶光阀745R、745G、745B的反射型液晶屏，可采用TN型液晶(液晶分子的长轴在未外加电压时与屏基板大致并行取向的液晶)，或SH型液晶(液晶分子的长轴在未外加电压时与屏基板大致垂直取向的液晶)。
在采用TN型液晶的情况下，在象素的反射电极与对置的基板上的共用电极之间夹持的液晶层的外加电压为液晶的阈值电压以下的象素(OFF象素)中，入射的色光由液晶层变成椭圆偏光，由反射电极反射，并通过液晶层，反射和发射作为与入射色光的偏光轴大致错位90°的偏光轴分量的多个接近椭圆偏光状态的光。另一方面，在液晶层上外加电压的象素(ON象素)中，入射的色光按原样到达反射电极，经过反射，按与入射时相同的偏光轴原样反射和发射。由于按照反射电极上外加的电压来变化TN型液晶的液晶分子的排列角度，所以通过象素的FET按照反射电极上外加的电压就可变化相对入射光的反射光的偏光轴的角度。
此外，在采用SH型液晶的情况下，在液晶层的外加电压为液晶的阈值电压以下的象素(OFF象素)中，入射的色光按原样到达反射电极，经过反射，按与入射时相同的偏光轴原样反射和发射。另一方面，在液晶层上外加电压的象素(ON象素)中，入射的色光由液晶层作椭圆偏光，由反射电极反射，通过液晶层，反射和发射作为与入射色光的偏光轴大致错位90度的偏光轴分量的多个椭圆偏振光。与TN型液晶的情况同样，由于按照反射电极上外加的电压来变化TN型液晶的液晶分子的排列角度，所以通过象素的FET按照反射电极上外加的电压就可变化相对入射光的反射光的偏光轴角度。
在从这些液晶屏象素反射的色光中，S偏光分量不透射反射S偏振光的偏振光分光镜740，但另一方面，透射P偏振光分量。利用透射该偏光分光镜740的光形成图象。因此，在液晶屏中使用TN型液晶的情况下，由于OFF象素的反射光达到投影光学系统750，ON象素的反射光未到达透镜，所以被投影的图象变成正常白色显示；在使用SH液晶的情况下，由于OFF象素的反射光未达到投影光学系统，ON象素的反射光到达投影光学系统750，所以被投影的图象变成正常黑色显示。
与在玻璃基板上形成TFT阵列的有源矩阵型液晶屏相比，由于反射型液晶屏利用半导体技术来形成象素，能够更多地形成象素数，并且屏尺寸也较小，所以在能够投影高清晰图象的同时，还能够使投影器小型化。
如图15(A)的说明所述，用遮光膜覆盖液晶屏的周边电路部分，由于外加在与对置基板对置的位置上形成的共用电极相同的电位(例如，共用电极电位。但是，在没有共用电极单位的情况下，由于变为与象素部分的共用电极不同的电位，所以在该情况下成为与象素部分的共用电极分离的周边对置电极)，所以在两者之间的液晶上外加大致0V，使液晶变为同样的OFF状态。因此，在TN型液晶的液晶屏中，与正常白色显示一致，象素区域的周边能够全部用白色显示，而在SH型液晶的液晶屏中，与正常白色显示一致，象素区域的周边能够全部用黑色显示。
按照上述实施例，在充分地保持在反射型液晶屏745R、745G、745B的各象素电极中外加电压的同时，由于象素电极的反射率非常高，所以可获得鲜明的图象。
图17是表示分别使用本发明反射型液晶屏的电子装置例的外观图。再有，在这些电子装置中，不可同时使用偏光分光镜作为光阀，而且由于可使用直观式的反射型液晶屏，所以不必使反射电极是完全的镜面，为了使视野角展宽，最好宁可附加适当的凹凸，但除此以外的结构要件与光阀的情况基本相同。
图17(a)是表示移动电话的透视图。1000表示移动电话主体，其中，1001是使用本发明的反射型液晶屏的液晶显示部分。
图17(b)是表示手表式电子装置的图。1100是表示手表主体的透视图。1101是使用本发明的反射型液晶屏的液晶显示部分。与以往的手表显示部分相比，由于有高清晰的象素，所以该液晶屏还能够进行电视图象显示，能够实现手表式电视。
图17(c)是表示文字处理机、个人计算机等便携式信息处理装置的图。1200表示信息处理装置，1202是键盘等输入部分，1206是使用本发明的反射型液晶屏的显示部分，1204表示信息处理装置主体。由于各电子装置是由电池驱动的电子装置，如果使用不带光源灯的反射型液晶屏，能够延长电池寿命。此外，按照本发明，由于能够把周边电路内装在屏基板内，所以能够大幅度地减少零件数，能够更轻和更小型化。
按照本发明，由于具有以上的结构，在各象素区域中，除反射电极与源或漏电极的连接场所外，能够在剩余的较宽面积中设置在反射型液晶屏的各象素中设置的保持电容，对各象素能够确保充分的保持电容的值。也就是说，由于能够把大致与象素区域接近的面积用于保持电容，获得较大的保持电容，所以能够在反射电极上外加稳定的电压。
权利要求
1.一种液晶屏用基板，有在基板上按矩阵状形成反射电极和对应于所述各反射电极形成晶体管的结构，以便通过该晶体管，在所述反射电极上外加电压，并具有与各象素的所述反射电极进行电连接并积蓄电荷的保持电容；其特征在于，在所述反射电极的下方形成所述晶体管，在该晶体管的源电极或漏电极与所述反射电极之间形成中间导电层，所述保持电容由所述反射电极和通过在所述反射电极下方的绝缘膜配置的所述中间导电层作为一对电极来构成，在该中间导电层上外加预定的电位。
2.如权利要求1所述的液晶屏用基板，其特征在于，布线层与所述中间导电层电连接，该布线层提供以夹住液晶的形式与所述反射电极对置配置的共用电极的电位或其附近的电位、或在所述反射电极上外加的电压振幅的中心电位或其附近的电位、或上述两种电位的中间电位的任一个。
3.如权利要求1所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述中间导电层是在所述各反射电极的下方和邻接配置的所述反射电极的间隙的下方连续配置的金属层。
4.如权利要求3所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述中间导电层与在该液晶屏用基板的象素区域的周边区域提供所述预定电位的布线层连接，作为构成各象素的所述保持电容的另一电极被共用化。
5.如权利要求1所述的液晶屏用基板，其特征在于，在所述中间导电层的表面进行平坦化处理，在该平坦化的表面上形成所述绝缘膜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述晶体管的源和漏电极的一方与所述反射电极直接电连接。
7.如权利要求1至5中任一项所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述晶体管的源和漏电极的一方和所述反射电极通过与所述中间导电层为同一层但电绝缘的连接部分进行电连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的液晶屏用基板，其特征在于，介于所述保持电容的一对电极之间的所述绝缘膜为二氧化硅。
9.如权利要求8所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述绝缘膜的膜厚在6500以下。
10.如权利要求1至7中任一项所述的液晶屏用基板，其特征在于，介于所述保持电容的一对电极之间的所述绝缘膜由比二氧化硅的介电常数高的材料构成。
11.如权利要求10所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述绝缘膜为氮化硅。
12.如权利要求11所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述绝缘膜的膜厚在10800以下。
13.如权利要求12所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述绝缘膜为氧化钽。
14.如权利要求13所述的液晶屏用基板，其特征在于，所述绝缘膜的膜厚在46000以下。
15.如权利要求13或14所述的液晶屏用基板，其特征在于，由钽形成所述中间导电层，对该钽进行阳极氧化，形成所述绝缘膜。
16.一种液晶屏，其特征在于，其结构是有如权利要求1至15中任一项所述的液晶屏用基板和与其对置的透明基板有间隙地配置，同时在所述液晶屏用基板与所述透明电极的间隙内夹持液晶。
17.一种电子装置，其特征在于，使用权利要求16所述的液晶屏。
全文摘要
在使用半导体基板的常规反射型液晶屏中,由于在基板的表面形成保持电容,所以随着象素尺寸变小,不能确保充分的保持电容(50至100fF),不能保持驱动液晶所必需的电压。各象素的反射电极用作构成保持电容的一对电极之一的导电层,在反射电极之下通过绝缘膜形成保持电容的另一导电层,使该另一导电层固定于预定电位。
文档编号G09F9/30GK1202682SQ9810961
公开日1998年12月23日 申请日期1998年6月4日 优先权日1997年6月5日
发明者片山茂宪 申请人:精工爱普生株式会社