[发明专利]反射型液晶显示装置以及用于反射型液晶显示器的基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用有源矩阵型驱动系统的反射型液晶显示装置、一种用于反射型液晶的基板以及一种液晶投影系统。尤其是，本发明涉及一种包括半导体基板和透光基板的反射型液晶显示装置、一种用于使用半导体基板的反射型液晶显示装置的基板以及一种液晶投影系统，该半导体基板具有多个以矩阵形式位于其上的像素，每个像素包括开关元件、电容器以及反射电极，该透光基板具有形成于其上的透光电极，反射电极面对该透光电极。

背景技术

近年来，在从小型显示装置到所谓的OA设备(自动化办公设备)的终端的应用中，广泛地普及了液晶显示装置，特别是，在办公设备中，积极地使用投影型液晶显示装置，其中在大屏幕上投影图像。

就这种投影型液晶显示装置而言，存在两种主要的类型：透射型液晶显示装置和反射型液晶显示装置。在前面的透射型液晶显示装置中，存在一个问题，即由于开关元件(晶体管)、电容器和提供给每个像素的布线，导致像素的用于透射光的透射区域降低了孔径比。

在反射型液晶显示装置中，可以将除了绝缘和隔离每个像素的用于反射的像素电极(以下称为“反射电极”)的区域之外的任何区域制作为反射电极。此外，由于可以在反射电极之下设置开关元件、电容器和驱动有源矩阵所需的布线，所以反射型液晶显示装置与透射型液晶显示装置相比，在液晶显示板小型化、高清晰度以及高亮度方面具有许多优点。

通常，在上述反射型液晶显示装置中，与诸如MOS晶体管这样的开关元件相连的多个反射电极以矩阵形式设置在半导体基板(Si基板)上。而且，反射型液晶显示装置的结构为：设置了面对多个反射电极并且为所有像素所共用的透光公共电极，而且在半导体基板的反射电极和该公共电极之间注入了液晶。在这种反射型液晶显示装置中，通过从公共电极一侧入射光，使在公共电极和反射电极之间的电位差对应于图像信号，并控制每个像素中的液晶的取向，来调节反射光。

近年来，由于需要液晶显示装置的高清晰度，并且反射型液晶显示装置在大屏幕上投影和显示图像，因此对于高清晰度像素的需求就很大。因而，如果以随便考虑的方式制造高清晰度液晶显示装置，则半导体基板的芯片尺寸趋向于越来越大。但是，大芯片尺寸直接导致成本增加。因此，希望芯片尺寸尽可能地小，并且为此目的，需要像素尺寸小型化。

通常，考虑到诸如捕捉(seizure)的可靠性，对施加到液晶显示装置中的液晶上的电压进行所谓的反转驱动，其中将施加到液晶显示装置的电压例如对每一帧反转。因此，要求驱动液晶显示装置所需要的电源电压约为15V(或更高)。换句话说，这意味着，要求在半导体基板和构成外围驱动电路的元件(晶体管和电容器)上所形成的像素的耐受电压约为15V(或更高)。

但是，为了确保每个元件的耐受电压，需要一定量的元件尺寸和元件隔离空间。换句话说，尽管需要较小的像素尺寸，但是从元件形成的设计规则(诸如在形成器件时所需要的像素尺寸和元件隔离空间这样的尺寸定义)来看，未能使得尺寸变小。因而，为了使元件尺寸变小，每个像素的电容器趋向于变小。

但是，由于如果使电容器变小，则由于从电容器端部的泄漏所导致的电压降，图像质量降低，并且图像易受来自信号线的串扰的影响，所以会降低输出图像的质量。因而，希望电容器尽可能地大。

为了使得像素的电容器变大，像素中的电容器电极的尺寸应该尽可能地大。

图9是传统像素布局的例子，图10是沿图9的线10-10的截面图。这种结构在日本专利申请公开No.2004-309681中公开。

作为要成为基底的半导体基板，使用p型单晶硅基板(以下称为“p型Si基板”)，并且在该基板上用多晶硅形成的栅极线201沿水平方向布线。然后，栅极布线的一部分被分离并且充当作为开关元件的NMOS晶体管的栅极。作为开关元件的开关晶体管的源极区202经由源极触点203连接到由第一金属层形成的信号线204。开关晶体管的漏极区205经由漏极触点206连接到由第一金属层形成的漏极布线207。漏极布线207经由触点208连接到由多晶硅形成的电容器电极209上。

电容器电极209的对电极充当借助离子注入而形成在硅基板上的N⁺型扩散层，该扩散层充当为所有像素所共用的公共电极210。而且，通过与形成NMOS晶体管的栅极氧化物膜的工艺相同的工艺，在电容器电极209和公共电极210之间通常形成绝缘膜。