[發明專利]反射型液晶顯示裝置及其半導體基板和液晶投影系統

有效

• 申請號: 201010150722.7
• 申請日: 2007-04-27
• 公開（公告）號: CN101799606A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 大村昌伸
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02F1/1362
• 分類號: G02F1/1362;G02F1/133
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 屠長存

本申請是申請號為200710102313.8、申請日為2007年4月27日、發明名稱為“反射型液晶顯示裝置以及用于反射型液晶顯示器的基板”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種使用有源矩陣型驅動系統的反射型液晶顯示裝置、一種用于反射型液晶的基板以及一種液晶投影系統。尤其是，本發明涉及一種包括半導體基板和透光基板的反射型液晶顯示裝置、一種用于使用半導體基板的反射型液晶顯示裝置的基板以及一種液晶投影系統，該半導體基板具有多個以矩陣形式位于其上的像素，每個像素包括開關元件、電容器以及反射電極，該透光基板具有形成于其上的透光電極，反射電極面對該透光電極。

背景技術

近年來，在從小型顯示裝置到所謂的OA設備(自動化辦公設備)的終端的應用中，廣泛地普及了液晶顯示裝置，特別是，在辦公設備中，積極地使用投影型液晶顯示裝置，其中在大屏幕上投影圖像。

就這種投影型液晶顯示裝置而言，存在兩種主要的類型：透射型液晶顯示裝置和反射型液晶顯示裝置。在前面的透射型液晶顯示裝置中，存在一個問題，即由于開關元件(晶體管)、電容器和提供給每個像素的布線，導致像素的用于透射光的透射區域降低了孔徑比。

在反射型液晶顯示裝置中，可以將除了絕緣和隔離每個像素的用于反射的像素電極(以下稱為“反射電極”)的區域之外的任何區域制作為反射電極。此外，由于可以在反射電極之下設置開關元件、電容器和驅動有源矩陣所需的布線，所以反射型液晶顯示裝置與透射型液晶顯示裝置相比，在液晶顯示板小型化、高清晰度以及高亮度方面具有許多優點。

通常，在上述反射型液晶顯示裝置中，與諸如MOS晶體管這樣的開關元件相連的多個反射電極以矩陣形式設置在半導體基板(Si基板)上。而且，反射型液晶顯示裝置的結構為：設置了面對多個反射電極并且為所有像素所共用的透光公共電極，而且在半導體基板的反射電極和該公共電極之間注入了液晶。在這種反射型液晶顯示裝置中，通過從公共電極一側入射光，使在公共電極和反射電極之間的電位差對應于圖像信號，并控制每個像素中的液晶的取向，來調節反射光。

近年來，由于需要液晶顯示裝置的高清晰度，并且反射型液晶顯示裝置在大屏幕上投影和顯示圖像，因此對于高清晰度像素的需求就很大。因而，如果以隨便考慮的方式制造高清晰度液晶顯示裝置，則半導體基板的芯片尺寸趨向于越來越大。但是，大芯片尺寸直接導致成本增加。因此，希望芯片尺寸盡可能地小，并且為此目的，需要像素尺寸小型化。

通常，考慮到諸如捕捉(seizure)的可靠性，對施加到液晶顯示裝置中的液晶上的電壓進行所謂的反轉驅動，其中將施加到液晶顯示裝置的電壓例如對每一幀反轉。因此，要求驅動液晶顯示裝置所需要的電源電壓約為15V(或更高)。換句話說，這意味著，要求在半導體基板和構成外圍驅動電路的元件(晶體管和電容器)上所形成的像素的耐受電壓約為15V(或更高)。

但是，為了確保每個元件的耐受電壓，需要一定量的元件尺寸和元件隔離空間。換句話說，盡管需要較小的像素尺寸，但是從元件形成的設計規則(諸如在形成器件時所需要的像素尺寸和元件隔離空間這樣的尺寸定義)來看，未能使得尺寸變小。因而，為了使元件尺寸變小，每個像素的電容器趨向于變小。

但是，由于如果使電容器變小，則由于從電容器端部的泄漏所導致的電壓降，圖像質量降低，并且圖像易受來自信號線的串擾的影響，所以會降低輸出圖像的質量。因而，希望電容器盡可能地大。

為了使得像素的電容器變大，像素中的電容器電極的尺寸應該盡可能地大。

圖9是傳統像素布局的例子，圖10是沿圖9的線10-10的截面圖。這種結構在日本專利申請公開No.2004-309681中公開。

作為要成為基底的半導體基板，使用p型單晶硅基板(以下稱為“p型Si基板”)，并且在該基板上用多晶硅形成的柵極線201沿水平方向布線。然后，柵極布線的一部分被分離并且充當作為開關元件的NMOS晶體管的柵極。作為開關元件的開關晶體管的源極區202經由源極觸點203連接到由第一金屬層形成的信號線204。開關晶體管的漏極區205經由漏極觸點206連接到由第一金屬層形成的漏極布線207。漏極布線207經由觸點208連接到由多晶硅形成的電容器電極209上。

電容器電極209的對電極充當借助離子注入而形成在硅基板上的N⁺型擴散層，該擴散層充當為所有像素所共用的公共電極210。而且，通過與形成NMOS晶體管的柵極氧化物膜的工藝相同的工藝，在電容器電極209和公共電極210之間通常形成絕緣膜。