JP2007102181A - 電気光学装置、電気光学装置用基板、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置用基板、及び電気光学装置の製造方法、並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】電気光学装置において、画素電極等の剥がれ等を防止しつつ、コンタクト特性を向上させる。
【解決手段】基板上において、小穴が開孔された有機樹脂膜と、有機樹脂膜より下層側に形成され、導電層の表面を小穴内に露出させるための第1の穴が開孔された第1無機絶縁膜と、有機樹脂膜より上層側に、小穴の側壁を覆い、小穴内から小穴外に連続的に形成されると共に、第1の穴に対して連続的に、小穴内に形成される第2の穴の側壁を形成する第2無機絶縁膜とを備えており、画素電極は、第1の穴及び第2の穴により形成されるコンタクトホール内からコンタクトホール外に連続的に形成されることにより、第1の穴内に露出した導電層と電気的に接続されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、例えば有機EL(Electro-Luminescence)装置、或いは液晶装置等の電気光学装置などに用いられる、電気光学装置用基板、該電気光学装置用基板を備えてなる電気光学装置及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置では、例えばアクティブマトリクス駆動方式により、各画素部において、画素スイッチング素子によって画素電極がスイッチング制御されることにより画像表示が行われる。
基板上において、画素電極は、例えば、画素スイッチング素子と異なる層に形成されると共に、画素電極と画素スイッチング素子とを電気的に接続させるための導電層、或いは中継層又は中継電極が形成される。そして、表面において良好な平坦性を得ることが可能な有機樹脂膜を形成し、画素スイッチング素子及び導電層と、画素電極とが有機樹脂膜によって層間絶縁される。このような有機樹脂膜より上層側に、画素電極が形成されることにより、画素電極の表面において良好な平坦性を確保する。
有機樹脂膜が、電気光学装置の製造時や使用時において、その吸水性に起因して膨潤することにより、画素電極の膜剥がれやクラックが生じるのを防止するために、有機樹脂膜より上層側であって画素電極より下層側に、例えば窒素を含む材料からなる無機絶縁膜を形成する技術が、特許文献1又は2に開示されている。
より具体的には特許文献1又は特許文献2によれば、有機樹脂膜には、導電層の表面を露出させるため小穴が開孔され、この小穴の側壁を覆うように、小穴内から小穴外に連続的に無機絶縁膜が形成される。この場合、小穴内に形成された無機絶縁膜によって側壁が形成されるコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介して、画素電極は有機樹脂膜と接触しないで、導電層と電気的に接続される。
また、基板上において、画素スイッチング素子及び導電層より上層側であって、有機樹脂膜より下層側には、画素スイッチング素子を保護するため、例えば窒素を含む材料からなる、他の無機絶縁膜が形成される。基板上に平面的に見て、他の無機絶縁膜における導電層と重畳する部分において、導電層の、画素電極と電気的に接続される部分の表面が、当該他の無機絶縁膜から露出するように、予め、有機樹脂膜の形成前にパターニングが施される。
加えて、特許文献3には、上述したように有機樹脂膜の小穴内に形成されたコンタクトホールを介して、画素電極と画素スイッチング素子とを直接電気的に接続する構成が開示されている。
また、非特許文献1によれば、電気光学装置の一例として、電気光学物質として有機ELを用いてなる有機EL装置における、所謂マイクロキャビティ構造が開示されている。このようなマイクロキャビティ構造によれば、有機ELは白色に相当する光を発光可能な材料により形成されると共に、画素部において、画素電極より下層側に反射膜が形成される。また、基板上において、赤、緑、及び青の3種類について、夫々、画素部において画素電極と有機ELを介して対向するように、着色層が形成される。
特開平10−39334号公報 特開平4−163528号公報 特開2003−308027号公報 「ソサイエティ・フォア・インフォメーション・ディスプレイ(Society for Information Display) 2004 ダイジェスト(DIGEST)」、2004年、p.1017−1019
しかしながら、特許文献1又は2に開示されたような技術によれば、有機樹脂膜は、それよりも下層側に形成された他の無機絶縁膜より露出した導電層の表面と接触して形成される。よって、小穴を開孔後、有機樹脂膜の有機物が導電層の表面に残留すると、コンタクトホール内において、画素電極及び導電層の電気的接続に係る抵抗、即ちコンタクト抵抗が上昇すると共に、コンタクトホール毎にコンタクト抵抗もばらついて、コンタクト特性が劣化する、という問題点が生じる。
また、特許文献3に開示されたような構成によれば、画素電極と同一の層に、画素スイッチング素子に電気的に接続される信号線或いは電極が形成されることなり、開口率の低下を招くこととなる。このような事態を回避するためには、画素部を構成する配線等について設計上の変更を加える等の煩雑な手間を要し、電気光学装置の製造に要するコストが増大する恐れがある。
更に、非特許文献1に開示されたマイクロキャビティ構造によれば、反射膜と画素電極とが直接接触する構成となるため、画素電極の形成時に、反射膜の表面におけるピンホールや、付着した埃等に起因して、反射膜が剥がれるのを防止する必要がある。
本発明は、上記問題点に鑑み成されたものであり、例えば画素電極等の剥がれやクラックを防止しつつ、画素電極と導電層との電気的に接続係るコンタクト特性を向上させて、高品質な画像表示を行うことが可能な電気光学装置、電気光学装置用基板、及び該電気光学装置の製造方法、並びに該電気光学装置を備えた各種電子機器を提供することを課題とする。
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に複数の画素部を備える電気光学装置であって、前記画素部の各々には、画素電極と、前記画素電極を能動制御するための能動素子と、前記画素電極より下層側に形成され、前記能動素子と前記画素電極とを接続する導電層と、を具備し、前記能動素子及び前記導電層と前記画素電極とを相互に層間絶縁するように形成されると共に、平面的に見て前記導電層の一部に重畳する小穴が開孔された有機樹脂膜と、平面的に見て前記導電層及び前記能動素子に対して重畳するように前記有機樹脂膜と前記導電層及び前記能動素子との間に設けられると共に、平面的に見て前記小穴内に位置し且つ前記小穴の底の縁における径以下の径を有する第1の穴が開孔された第1無機絶縁膜と、前記有機樹脂膜と前記画素電極との間に形成され、前記第1の穴に対して連続的に開孔する第2の穴を有する第2無機絶縁膜とを有し、前記画素電極は、前記第1の穴及び前記第2の穴により形成されるコンタクトホール内から該コンタクトホール外に連続的に形成されることにより、前記第1の穴内に露出した前記導電層と電気的に接続されている。
本発明の電気光学装置によれば、その駆動時、例えばアクティブマトリクス駆動方式により、基板上の画像表示領域に所定パターンで配列された画素部において、能動素子によって、例えば透明性導電膜により形成される画素電極は、スイッチング制御やオンオフ制御される。或いは、能動素子によって、画素電極に通電される電流が制御されたり、画素電極に印加される電圧が制御されたりする。各画素部において、能動素子は、導電層を介して画素電極と電気的に接続される。例えば能動素子の一例としてのTFTのドレインと画素電極とが、導電層を中継して接続される。尚、基板は、石英やガラス、半導体基板等の透明部材、或いはプラスチック等の透明なシート状の部材により形成される。または、基板は、透明部材に限定されず、遮光性の部材によって形成されるようにしてもよい。
ここで、導電層は、例えば、能動素子の一例としてのTFTのソース電極若しくはドレイン電極として形成されるか、或いは、例えば、能動素子と画素電極との間の電気的な経路に配置され、能動素子及び画素電極の電気的接続を中継する中継配線又は中継電極として形成される。
よって、本発明の電気光学装置では、画素部を、画素電極や画素スイッチング素子などの能動素子、電極等を、夫々異なる層に作りこむ多層構造により形成することが可能となる。その結果、例えば、上述した特許文献3に開示された画素部の構成と比較して、開口率を向上させることができる。尚、本発明では、各画素或いは各画素部において発光可能な領域や光が透過可能な領域を「開口領域」と称し、各画素の全領域(即ち、開口領域及びそれ以外の非開口領域)に占める開口領域の面積割合を「開口率」と称して説明する。
基板上において、画素電極は、それよりも下層側に形成された能動素子及び導電層と、例えばアクリル等の感光性樹脂膜により形成される有機樹脂膜によって層間絶縁される。また、有機樹脂膜より下層側であって、能動素子及び導電層より上層側には、例えば窒素を含む材料により第1無機絶縁膜が形成される。第1無機絶縁膜は、有機樹脂膜の吸水性に起因して、有機樹脂膜に浸入した水分が、能動素子や導電層に対して更に拡散するのを防止するための保護膜として、基板上に平面的に見て、能動素子及び導電層に重畳するように形成される。よって、導電層の表面は、画素電極との電気的接続を確保するための一部を除いて、概ね全体的に第1無機絶縁膜によって覆われているため、概ね全体的に有機樹脂膜と直接接触しない。また、第1無機絶縁膜は、有機樹脂膜へ、その下層側から水分が浸入するのを防止可能なように、有機樹脂膜の下地として形成されるのが好ましい。
ここで、有機樹脂膜には、導電層の表面を、有機樹脂膜より露出するための小穴が、有機樹脂膜を貫通して開孔される。また、この小穴の底から第1無機絶縁膜を貫通して、基板上に平面的に見て小穴内に配置されて、第1の穴が開孔される。これにより、導電層の表面は、第1の穴内に露出する。
また、第2無機絶縁膜が、有機樹脂膜より上層側に、例えば窒素を含む材料により形成される。第2無機絶縁膜は、小穴の側壁を覆うように、小穴内から小穴外に連続して形成される。そして、小穴内において、第2無機絶縁膜によって側壁が形成される第2の穴が、第1の穴と連続して形成されることにより、小穴内にコンタクトホールが形成される。
そして、このコンタクトホール内に露出した導電層の表面から、コンタクトホール外に連続的に画素電極が形成される。これにより、小穴内から小穴外に連続して、有機樹脂膜と画素電極との間に、第2無機絶縁膜が介在することとなり、画素電極が、概ね全体的に有機樹脂膜に接触しない構成が得られる。
ここで、第2無機絶縁膜は、好ましくは、有機樹脂膜の表面を概ね全体的に覆うように形成される。これにより、有機樹脂膜へ、その上層側から水分が浸入するか、或いは有機樹脂膜より、それよりも上層側へ水分が拡散するのを防止することが可能となる。よって、本発明の電気光学装置では、有機樹脂膜に、その上層側に加えて下層側から水分が浸入するのを防止することが可能となるために、有機樹脂膜の膨潤を防止することができる。よって、有機樹脂膜の膨潤により、画素電極の剥がれやクラックが生じるのを防止することが可能となる。
本発明の電気光学装置では、その製造時、第1無機絶縁膜によって、導電層の表面を覆って保護した状態で、有機樹脂膜を形成して小穴を開孔する。そして、小穴を開孔した後、第1の穴が開孔されることにより、上述したように、導電層の表面が、有機樹脂膜と概ね全体的に接触しないような構成を得ることができる。
よって、小穴を開孔後、小穴内に有機樹脂膜の有機物が残留したとしても、例えばエッチングによって、第1の穴を開孔することで、このような残留物をコンタクトホール内から除去することができる。即ち、第1の穴が開孔される際に、残留物も、まとめてエッチング等によって除去されるのである。更に、これに加えて又は代えて、第2の穴が開孔される際に、残留物も、まとめてエッチング等によって除去されるのである。従って、本発明の電気光学装置では、コンタクトホール内に残存する有機物に起因して、コンタクトホールにおけるコンタクト抵抗が上昇するのを防止すると共に、各コンタクトホールでコンタクト抵抗を概ね均一にすることが可能となる。その結果、コンタクトホールにおいて、コンタクト特性を向上させることが可能となる。
よって、以上説明したような本発明の電気光学装置では、画素電極等の膜剥がれやクラックを防止しつつ、上述したようにコンタクトホールにおけるコンタクト特性を向上させることにより、高品質な画像表示を行うと共に、高信頼性を確保することができる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記有機樹脂膜は、感光性樹脂膜により形成されている。
この態様によれば、例えばスピンコート法により、有機樹脂膜として、感光性樹脂膜を形成することにより、有機樹脂膜の表面において良好な平坦性を得ることができる。よって、このような有機樹脂膜上に画素電極が形成されることにより、画素電極の表面において良好な平坦性を確保することが可能となる。
また、有機樹脂膜に対して、例えば露光及び現像を施すことにより、容易に小穴を開孔することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1無機絶縁膜及び前記第2無機絶縁膜の少なくとも一方は、窒素を含む材料により形成されている。
この態様によれば、第1無機絶縁膜及び第2無機絶縁膜の両方、若しくはいずれか一方を、例えばシリコン窒化(SiN)膜により形成することにより、防水性を確保することが可能となる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記画素電極と対向するように形成された対向電極と、該対向電極及び前記画素電極間に挟持される電気光学物質とを更に備える。
この態様によれば、電気光学物質を例えば液晶により形成する場合、電気光学装置を液晶装置として構成することができる。この場合、各画素部において、能動素子の一例としての画素スイッチング素子によって画素電極が駆動されることにより、画素電極及び対向電極の各々の電位によって規定される印加電位が、電気光学物質に印加される。これにより、例えば光源から供給され、対向電極が形成された他の基板の側から電気光学物質に入射された光が変調される。
或いは、電気光学物質を例えば有機EL等の発光材料により形成することにより、電気光学装置を有機EL装置等として形成することも可能である。この場合、各画素部には、能動素子は、電流駆動用に複数設けられると共に、これらの能動素子によって、画素電極が駆動されることにより、電気光学物質である、例えば有機ELは、印加電流が印加されることにより発光する。
そして、本発明の電気光学装置では、第2無機絶縁膜により、有機樹脂膜から画素電極を経て電気光学物質へ水分が拡散するのを防止することができるため、電気光学装置において、信頼性を向上させることが可能となる。
尚、液晶装置等の場合に、対向電極が形成される他の基板(即ち、対向電極)は、基板と同様に、透明部材により形成されてもよいし、遮光性の部材によって形成されてもよい。但し、有機EL装置等の場合には、対向電極は、画素電極が形成されたのと同一の基板上に更に、電気光学物質を挟持する形で形成されてよい。
この、電気光学物質を更に備える態様では、前記電気光学物質は、有機ELにより形成されているように構成してもよい。
このように構成すれば、電気光学装置を有機EL装置として形成することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板上において、前記有機樹脂膜より上層側であって、前記第2無機絶縁膜より下層側に、平面的に見て、前記第2無機絶縁膜及び前記画素電極の一部に重畳する反射膜を更に備える。
この態様によれば、電気光学装置において、電気光学物質が例えば液晶により形成される場合に、各画素部において、電気光学物質において変調された光を、画素電極を通過させて反射膜によって反射させることにより、当該電気光学装置を反射型液晶装置とすることが可能となる。
或いは、電気光学装置において、電気光学物質が例えば有機ELにより形成される場合に、有機ELによって発光され、画素電極を通過した光を反射膜によって反射させることにより、出射させることができる。即ち、トップエミッション型有機EL装置として電気光学装置を構成することが可能となる。
ここで、この態様では、第2無機絶縁膜は、画素電極より下層側において、反射膜の表面を覆うように形成され、画素電極と反射膜との間に介在する。よって、反射膜の表面におけるピンホールや、付着した埃等によって、画素電極の形成時に、反射膜が剥がれるのを防止することができる。
この、反射膜を更に備える態様では、前記画素電極と対向するように形成された対向電極と、該対向電極及び前記画素電極間に挟持される電気光学物質と、前記基板上において、赤、緑、及び青の3種類の各々について、前記画素部において、前記画素電極と前記電気光学物質を挟んで対向するように形成された着色層とを更に備えており、前記3種類の着色層に対応する前記画素電極の各々の厚さは、互いに異なる値として形成されているように構成してもよい。
このように構成すれば、電気光学装置において、電気光学物質が例えば有機ELにより形成される場合に、各画素部において、マイクロキャビティ構造を形成することが可能となる。
本発明の電気光学装置用基板は上記課題を解決するために、基板上に複数の画素部を備える電気光学装置用基板であって、前記画素部の各々には、画素電極と、前記画素電極を能動制御するための能動素子と、前記画素電極より下層側に形成され、前記能動素子と前記画素電極とを接続する導電層と、を具備し、前記能動素子及び前記導電層と前記画素電極とを相互に層間絶縁するように形成されると共に、平面的に見て前記導電層の一部に重畳する小穴が開孔された有機樹脂膜と、平面的に見て前記導電層及び前記能動素子に対して重畳するように前記有機樹脂膜と前記導電層及び前記能動素子との間に設けられると共に、平面的に見て前記小穴内に位置し且つ前記小穴の底の縁における径以下の径を有する第1の穴が開孔された第1無機絶縁膜と、前記有機樹脂膜と前記画素電極との間に形成され、前記第1の穴に対して連続的に開孔する第2の穴を有する第2無機絶縁膜とを有し、前記画素電極は、前記第1の穴及び前記第2の穴により形成されるコンタクトホール内から該コンタクトホール外に連続的に形成されることにより、前記第1の穴内に露出した前記導電層と電気的に接続されている。
本発明の電気光学装置用基板によれば、上述した本発明の電気光学装置と同様に、画素電極等の膜剥がれやクラックを防止しつつ、上述したようにコンタクトホールにおけるコンタクト特性を向上させることが可能となる。
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の有機EL装置(但し、その各種態様も含む)を具備する。
本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高信頼性を確保しつつ、高品質な画像表示を行うことが可能なテレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。更にはプリンタ、コピー、ファクシミリなどの画像形成装置における露光用ヘッド等に適用することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、基板上に、画素部毎に能動素子を形成する第1工程と、前記基板上に、前記能動素子に電気的に接続して導電層を形成する第2工程と、前記基板上において、前記導電層及び前記能動素子より上層側に、平面的に見て、前記能動素子及び前記導電層に対して重畳する第1無機絶縁膜を形成する第3工程と、前記基板上において前記第1無機絶縁膜より上層側に、有機樹脂膜を形成する第4工程と、前記有機樹脂膜に、前記基板上に平面的に見て前記導電層の一部に重畳しており、前記有機樹脂膜を貫通して前記第1無機絶縁膜の表面に至る小穴を開孔する第5工程と、前記有機樹脂膜より上層側に、前記小穴の側壁を覆うように、前記小穴内から前記小穴外に連続して、第2無機絶縁膜を形成する第6工程と、前記小穴内に露出した前記第1無機絶縁膜の表面から、前記第1無機絶縁膜を貫通して前記導電層の表面に至る第1の穴を開孔する第7工程と、前記小穴内に形成された前記第2無機絶縁膜の表面から前記第2無機絶縁膜を貫通して、前記第1の穴に対して連続的に第2の穴を開孔することにより、コンタクトホールを形成する第8工程と、前記第2無機絶縁膜より上層側に、前記コンタクトホールの前記第1の穴内に露出した前記導電層の表面から、前記コンタクトホール外に連続して、画素電極を形成する第9工程とを備える。
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、第3工程において、第1無機絶縁膜を、導電層の表面を概ね全体的に覆うように形成した後、第4工程において、有機樹脂膜を形成する。よって、導電層の表面が、有機樹脂膜と直接接触するのを防止することができる。
その後、第5工程では、有機樹脂膜を貫通させて小穴を開孔した後、第7工程において、小穴の底から第1無機絶縁膜を貫通させて第1の穴を開孔する。
また、第5工程に続いて、第6工程を行って、小穴内から小穴外に連続して第2無機絶縁膜を形成し、その後、第7工程及び第8工程を連続して行って、第1の穴に連続して第2の穴を開孔することで、コンタクトホールを形成する。或いは、第5工程の後に、第7工程を行って第1の穴を開孔した後、第6工程を行って、第1の穴を埋め込んで、小穴内から小穴外に連続して第2無機絶縁膜を形成するようにしてもよい。この場合、第8工程において、第1の穴より第2無機絶縁膜が除去されて、第1の穴及び第2の穴が開孔されることにより、コンタクトホールが形成される。
よって、本発明の電気光学装置の製造方法では、コンタクトホールにおいて小穴の側壁は第2無機絶縁膜によって覆われており、第9工程で画素電極を形成した後は、小穴内から小穴外に連続して、有機樹脂膜と画素電極との間に、第2無機絶縁膜が介在することとなり、画素電極が、概ね全体的に有機樹脂膜に接触しない構成が得られる。
また、第5工程において、有機樹脂膜の有機物が小穴内に残留したとしても、第7工程により第1の穴を開孔する際に、このような残留物をコンタクトホール内から除去することができる。
よって、以上説明したような本発明の電気光学装置の製造方法によれば、上述した本発明の電気光学装置と同様に、画素電極等の膜剥がれやクラックを防止しつつ、コンタクトホールにおけるコンタクト特性を向上させることができる。よって、電気光学装置に製造時における歩留りを向上させると共に、電気光学装置において、高品質な画像表示を実現し且つ高信頼性を確保することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記第7工程と前記第8工程とを、一括して行う。
この態様によれば、コンタクトホールの形成に係る工程数を削減し、電気光学装置の製造プロセスを短縮することが可能となる。
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記第4工程において、前記有機樹脂膜を感光性樹脂膜により形成すると共に、前記第5工程において、前記有機樹脂膜に対して、露光に加えて現像を施すことにより、前記小穴を形成する。
この態様によれば、有機樹脂膜の表面において良好な平坦性を得ることが可能となり、加えて、有機樹脂膜において容易に小穴を開孔することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記第4工程の後であって、前記第6工程より前に、前記基板上において、前記有機樹脂膜より上層側に、前記画素部毎に、前記画素電極の一部に重畳する反射膜を形成する工程を更に備えると共に、前記第6工程において、前記第2無機絶縁膜を、前記反射膜より上層側に、前記反射膜に重畳するように形成する。
この態様によれば、画素電極の形成時に、反射膜が剥がれるのを防止することができる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
<1:第1実施形態>
本発明の電気光学装置に係る第1実施形態について、図1から図11を参照して説明する。本実施形態は、本発明の電気光学装置を、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶装置に適用したものである。
<1−1:液晶装置の全体構成>
先ず、本実施形態における液晶装置の全体構成について、図1から図3を参照して説明する。図1は、対向基板側から見た液晶装置の平面図であり、図2は、図1のH−H'断面図である。
図2に示すように、液晶装置において、本発明に係る「基板」の一例に相当するTFTアレイ基板10と、対向基板20とが、互いに対向配置されており、これらTFTアレイ基板10と対向基板20との間には液晶層50が封入されている。
TFTアレイ基板10と対向基板20とは、液晶層50が形成された画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、図1及び図2中において、ギャップ材については図示を省略してある。
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
TFTアレイ基板10上における、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域では、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102が、TFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。また、TFTアレイ基板10上に、画像表示領域10aの4隅に対して配置され、対向基板20との電気的導通を確保するための上下導通端子106が配置されている。
図2において、TFTアレイ基板10上には、本発明に係る「能動素子」の一例としての画素スイッチング素子であるTFTや各種配線等が作りこまれた積層構造上に画素電極9aが形成され、更にそれよりも上層側に配向膜(図1又は図2中には図示しない)が形成されている。他方、対向基板20においてTFTアレイ基板10と対向する側には、液晶層50を介して複数の画素電極9aと対向する対向電極21が形成されている。より具体的には、対向電極21は、画素電極9aと対向配置され、典型的には、対向基板20上の画像表示領域10aの概ね全体にベタ一面に、即ちベタ状に、形成されるか、これに限らず、ストライプ状或いは画素電極9aに対応する島状、セグメント状のパターンとして形成されてもよい。
即ち、画素電極9a及び対向電極21に、夫々印加電圧が印加されることで、画素電極9aと対向電極21との間には液晶保持容量が形成される。この対向電極21より下層側には(図2中、対向基板20のTFTアレイ基板10と対向する側において、対向電極21より上側に)、格子状又はストライプ状の遮光膜23が形成され、更に対向電極21上を、図1又は図2中には図示しない配向膜が覆っている。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
尚、ここでは図示しないが、TFTアレイ基板10上には、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104の他に、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。また、対向基板20の投射光が入射する側及びTFTアレイ基板10の出射光が出射する側には各々、例えば、TN(ツイステッドネマティック)モード、STN(スーパーTN)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
次に、以上の如く構成された電気光学装置における回路構成及び動作について、図3を参照して説明する。図3は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
図3において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素或いは画素部には、それぞれ、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。尚、能動素子の一例たる画素スイッチング素子は、TFTのほか、各種トランジスタ或いはTFD等により構成されてもよい。
また、TFT30のゲートにゲート電極3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線11a及びゲート電極3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、画素スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板20に形成された対向電極21との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
即ち、本実施形態における透過型液晶装置では、例えば光源より対向基板20に入射される投射光等の光は、各画素部の開口領域において液晶に入射され、液晶において変調される。そして、変調された光は、画素電極9aを通過して表示光としてTFTアレイ基板10より出射される。
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加する。この蓄積容量70は、走査線11aに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極300を含んでいる。
<1−2:画素部の構成>
続いて、本実施形態の電気光学装置における画素部の構成について説明する。以下では、本発明において特徴的なTFTアレイ基板10側の構成について、図4及び図5を参照して説明する。
図4は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の任意の画素部の平面図であり、図5は図4に示す画素部のA−A'断面図である。
図5において、TFTアレイ基板10は、ガラス基板や半導体基板等の絶縁性の透明基板を用いて構成されている。TFTアレイ基板10上に、例えばシリコン酸化膜(SiO2)が下地絶縁膜12として形成されている。下地絶縁膜12上に、TFT30及び蓄積容量70が形成されている。
図4及び図5において、TFT30は、下地絶縁膜12上に、例えばポリシリコン膜として形成された半導体膜3、該半導体膜3を埋め込んで形成された、例えばシリコン酸化膜(SiO2)よりなるゲート酸化膜2、更には該ゲート酸化膜2上に、半導体膜3に対応して、例えばアルミニウム(Al)、タングステン(Ta)、並びにモリブデン(Mo)等を主成分とする導電性の材料を用いて形成されたゲート電極3aを含む。半導体膜3には、TFT30のチャネル領域を挟んでその両側に不純物の低濃度領域1bが形成されており、更には該低濃度領域1bに隣接して不純物の高濃度領域1aが形成されている。即ち、図5には、TFT30の一例として、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有するものを示してある。
また、図4及び図5において、蓄積容量70は、半導体膜3の不純物の高濃度領域1aの一部によって形成される下部電極、及びゲート酸化膜2上に形成された、固定電位側容量電極としての容量電極300を含む。そして、ゲート電極3aと好ましくは同一の導電膜によって、容量電極300及び走査線11aが形成される。
図5において、ゲート電極3a、並びに図示しない走査線11a及び容量電極300を埋め込んで、例えばシリコン酸化膜(SiO2)よりなる第1層間絶縁膜40が形成されている。第1層間絶縁膜40には、該第1層間絶縁膜40の表面から、第1層間絶縁膜40及びゲート酸化膜2を貫通して、半導体層3における不純物の高濃度領域1aの表面に至るコンタクトホール501及び502が形成されている。そして、コンタクトホール501及び502に、例えばアルミニウム(Al)を主成分とする導電性材料を埋め込んで、第1層間絶縁膜40上にTFT30のソースに電気的に接続するデータ線6aが形成されていると共に、本発明に係る「導電層」の一例に相当するドレイン電極510が形成されている。
また、第1層間絶縁膜40上には、TFTアレイ基板10上に平面的に見て、ドレイン電極510、データ線6a、及びTFT30に重畳するように、例えばシリコン窒化(SiN)膜よりなる第1無機絶縁膜60aが形成されている。また、第1無機絶縁膜60a上には、更に、有機樹脂膜80が例えばアクリル膜等の感光性の有機樹脂材料を用いて形成されている。図5に示すように、第1無機絶縁膜60aは、例えば、有機樹脂膜80の下地として形成され、有機樹脂膜80に浸入した水分が、TFT30やデータ線6a、或いはドレイン電極510に対して更に拡散するのを防止するための保護膜として機能する。また、このように第1無機絶縁膜60aが形成されることにより、有機樹脂膜80へ、その下層側から水分が浸入するのを防止することができる。
有機樹脂膜80には、有機樹脂膜80を貫通して小穴520が開孔されている。そして、この小穴520内において、小穴520の底から第1無機絶縁膜60aを貫通して、小穴520の底の縁と同等かそれよりも小径の第1の穴522aが開孔されている。ドレイン電極510の表面は第1の穴522a内に露出される。
また、有機樹脂膜80上には、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化(SiN)膜よりなる第2無機絶縁膜60bが形成される。第2無機絶縁膜60bは、小穴520の側壁を覆うように小穴520内から小穴520外に連続して形成されている。そして、小穴520内には、第2無機絶縁膜60bによって側壁が形成される第2の穴522bが、第1の穴522aに連続して形成されることにより、第1の穴522a及び第2の穴522bよりなるコンタクトホール522が開孔される。
そして、図4及び図5に示すように、コンタクトホール522内に露出したドレイン電極510の表面からコンタクトホール522外の開口領域に連続して、例えば、透明導電性材料であるITO(Indium Tin Oxide)等により、画素電極9aが形成される。よって、小穴520内から小穴520外に連続して、有機樹脂膜80と画素電極9aとの間に、第2無機絶縁膜60bが介在することにより、画素電極9aは、概ね全体的に有機樹脂膜80に接触しないように形成される。また、好ましくは、第2無機絶縁膜60bを、小穴520内から小穴520に連続的に、有機樹脂膜80の表面を概ね全体的に覆うように形成することにより、有機樹脂膜80に水分がその上層側から浸入するか、それよりも上層側へ水分が拡散するのを防止することができる。
よって、本実施形態では、画素部は、画素電極9aやTFT30、ドレイン電極510等を、夫々異なる層に作りこむ多層構造により形成されるため、開口率を向上させることができる。また、有機樹脂膜80に、その上層側に加えて下層側から水分が浸入するのを防止することが可能となるために、有機樹脂膜80の膨潤を防止することができる。よって、有機樹脂膜80の膨潤により、画素電極9aの剥がれやクラックが生じるのを防止することが可能となる。また、有機樹脂膜80から画素電極9aを経て液晶へ水分が拡散するのを防止することができるため、電気光学装置において、信頼性を向上させることが可能となる。
<1−3:電気光学装置の製造方法>
上述した電気光学装置の製造方法について、図4及び図5に加えて図6及び図7を参照して、以下に説明する。ここに、図6及び図7は、夫々、本発明に係る主要部の構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図である。
先ず、図4及び図5を参照して、TFTアレイ基板10側において、第1無機絶縁膜60aより下層側の製造プロセスについて説明する。
先ず、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって、TFTアレイ基板10上に下地絶縁膜12を成膜後、半導体膜3を形成する。半導体膜3は、下地絶縁膜12上に成膜され、例えばレーザーにより活性化された後、微細加工法によってパターニングされる。
その後、ゲート酸化膜2を例えばプラズマCVD法によって成膜する。続いて、半導体膜3におけるチャネル領域及び低濃度領域1bの表面を覆うレジストを、ゲート酸化膜2上に形成して、イオンドーピング法により、ゲート酸化膜2を介して半導体膜3の高濃度領域1aに、不純物として例えばリン(P)イオンを例えば1×1015[ions/cm2]から1×1016[ions/cm2]の範囲内の注入量で注入する。
その後、レジストを除去して、例えばスパッタ法により成膜された導電膜に微細加工法を施してパターニングすることにより、ゲート電極3a、走査線11a並びに容量電極300を形成する。続いて、これらゲート電極3a等をマスクとして、ゲート酸化膜2を介して半導体膜3に、イオンドーピング法により、不純物として例えばリン(P)イオンを例えば1×1013[ions/cm2]から1×1014[ions/cm2]の範囲内の注入量で注入する。これにより、半導体膜3に低濃度領域1bが形成される。
その後、例えばプラズマCVD法により第1層間絶縁膜40を成膜し、微細加工法によりパターニングを施した後、例えばドライエッチング法によりコンタクトホール501及び502を開孔する。続いて、例えばスパッタ法によりコンタクトホール501及び502を埋め込んで導電膜を成膜し、該導電膜に微細加工法を施すことにより、データ線6a及びドレイン電極510を形成する。
続いて、図6及び図7を参照して、データ線6a、ドレイン電極510より上層側の製造プロセスについて、特に、図4及び図5のコンタクトホール522付近の構成に着目して、説明する。
図6(a)において、例えばプラズマCVD法により、データ線6a、ドレイン電極510上に第1無機絶縁膜60aを成膜し、その後、図6(b)において、例えばスピンコート法により有機樹脂膜80を形成する。これにより、有機樹脂膜80の表面において良好な平坦性を得ることが可能となる。図6(b)に示すように、第1無機絶縁膜60aは、ドレイン電極510の表面が、有機樹脂膜80に直接接触しないように、これらドレイン電極510及び有機樹脂膜80の間に介在している。
この状態で、図6(c)において、有機樹脂膜80に対して、例えばフォトリソグラフィ法により露光及び現像を施して、小穴520を開孔する。この際、小穴520の底に露出した第1無機絶縁膜60aの表面には、有機樹脂膜80の、例えばカーボン等の有機物(図6(c)中、黒塗りの丸によって示される)が残留することがある。
その後、図6(d)において、有機樹脂膜80上に、例えばプラズマCVD法により、小穴520内から小穴520外に連続して、第2無機絶縁膜60bを成膜する。
その後、図7(a)において、第1及び第2無機絶縁膜60a及び60bに対して例えばドライエッチング法を施すことにより、小穴520内において、一括して第1の穴522a及び第2の穴522bを開孔して、コンタクトホール522を形成する。この際、第1の穴522a及び第2の穴522bが開孔されることにより、これらのうち特に第1の穴522aが開孔されることにより、コンタクトホール522内から、小穴520開孔時の残留物が除去される。また、第1の穴522a及び第2の穴522bを一括して開孔することにより、コンタクトホール522の形成に係る工程数を削減し、液晶装置の製造プロセスを短縮することができる。
その後、図7(b)において、例えばスパッタ法により、コンタクトホール522内からコンタクトホール522外に連続して透明導電膜を成膜し、この透明導電膜を、例えばウエットエッチング法によりパターニングすることにより画素電極9aを形成する。
尚、本実施形態では、コンタクトホール522の形成は、次のように行ってもよい。即ち、小穴520を開孔した後、第1の穴522aを開孔する。そして、第1の穴522aを埋めこんで、小穴520内から小穴520外に連続して、第2無機絶縁膜60bを形成し、第1の穴522aから第2無機絶縁膜60bを除去して、第2の穴522bを開孔する。
次に、図6及び図7を参照して説明した製造プロセスに係る比較例について、図8から図10を参照して説明する。ここに、図8は、本発明に係る主要部について、比較例の構成を示す図であって、図9及び図10は、図8に示す構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図である。
先ず、図8を参照して、図6及び図7を参照して説明した、本発明に係る主要部について、比較例の、本実施形態と異なる構成のみについて詳細に説明する。図8に示すように、第1無機絶縁膜60aは、小穴520に対応する位置に、小穴520内から小穴520外にかけてドレイン電極510の表面が露出するように、パターニングが施されている。また、第1無機絶縁膜60aから露出したドレイン電極510の表面には、有機樹脂膜80が接触すると共に、有機樹脂膜80においてドレイン電極510に接触する部分には小穴520が開孔されている。そして、小穴520の側壁を覆うように第2無機絶縁膜60bが、小穴520内から小穴520外に連続的に形成される。これにより、小穴520内において、その側壁が第2無機絶縁膜60bによって形成されるコンタクトホール522が形成される。そして、コンタクトホール522内に露出したドレイン電極510の表面から、コンタクトホール522外に連続して、画素電極9aが形成される。
図8に示す構成によれば、コンタクトホール522内において、ドレイン電極510の表面には、後述する製造プロセスにより有機物(図8中、黒塗りの丸によって示される)が残留する。
次に、図8に示す構成に係る製造プロセスについて、本実施形態と異なる点のみ、図9及び図10を参照して説明する。
先ず、図9(a)において、第1無機絶縁膜60aを形成した後、図9(b)において、第1無機絶縁膜60aを、例えばドライエッチング法により、パターニングして、小穴520に対応する位置においてドレイン電極510の表面を露出させる。この際、第1無機絶縁膜60aのエッチング時に表面荒れが発生する可能性が高くなる。
その後、図9(c)において、有機樹脂膜80を形成する。この際、第1無機絶縁膜60aより露出したドレイン電極510の表面と有機樹脂膜80とが接触した状態となる。
その後、図9(d)において、有機樹脂膜80に小穴520を開孔して、ドレイン電極510の表面を小穴520内に露出させる。この際、小穴520内において、特に表面荒れしたドレイン電極510の表面に有機樹脂膜80の有機物(図9(d)中、黒塗りの丸によって示される)が残留することがある。
その後、図10(a)において、有機樹脂膜80上に、小穴520内から小穴520外に連続して、第2無機絶縁膜60bを成膜する。続いて、図10(b)において、第2無機絶縁膜60bに対して例えばドライエッチング法を施すことにより、小穴520内にコンタクトホール522を形成する。コンタクトホール522内には、有機物が残留したドレイン電極510の表面が露出する。その後、コンタクトホール522内からコンタクトホール522外に、連続的に画素電極9aが形成される。
図11には、本実施形態及び比較例の各々において、画素電極及びドレイン電極の電気的接続に係るコンタクト抵抗の測定結果を示すグラフを表してある。図11には、液晶装置において、120個のコンタクトホール522におけるコンタクト抵抗値の分布について、横軸にコンタクト抵抗Rc[Ω]とり、縦軸に各々のコンタクト抵抗値におけるコンタクトホール522の個数を「頻度」としてとり、表したグラフを示してある。また、図11において、本実施形態に係るグラフを「一括エッチング」として、直線によって表し、比較例に係るグラフを「2回エッチング」として、点線によって表してある。
比較例に係るグラフによれば、コンタクトホール522におけるコンタクト抵抗の値は、比較的大きい値となると共に、ばらつきも大きくなっている。これは、コンタクトホール522内に有機物が残留することに起因する。
他方、本実施形態では、既に説明したように、コンタクトホール522内より有機物は除去されているため、本実施形態に係るグラフによれば、コンタクトホール522におけるコンタクト抵抗を低減すると共に、各コンタクトホール522でコンタクト抵抗の値を概ね均一にすることができる。よって、コンタクトホール522において、コンタクト特性を向上させることが可能となる。尚、コンタクト抵抗値の平均値は、具体的には、比較例によれば200[Ω]程度であるが、本実施形態によれば、200[Ω]よりも50[Ω]程度低下させることができる。
更に、比較例によれば、図8に示すように、第1無機絶縁膜60aから露出したドレイン電極510の表面において、有機樹脂膜80と直接接触する部分が存在する。よって、この部分より、有機樹脂膜80から水分が拡散するか、或いは水分が浸入する恐れがある。その結果、例えば、有機樹脂膜80が膨潤することにより、それよりも上層側の第2無機絶縁膜60b、画素電極9aの膜剥がれやクラックが生じる恐れがある。
よって、以上説明したような本実施形態によれば、液晶装置において、画素電極9a等の膜剥がれ等を防止し、製造プロセスの歩留りを向上させると共に、高品質な画像表示を実現し且つ高信頼性を確保することができる。
<2:第2実施形態>
本発明の電気光学装置に係る第2実施形態について、図12及び図13を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態と比較して、反射膜を備える点が異なっている。よって、第1実施形態と異なる点についてのみ、図12及び図13を参照して説明し、第1実施形態と同様の構成については、図1から図7を参照して説明すると共に重複する説明を省略することもある。尚、以下では、電気光学装置を、反射型液晶装置とした例について説明する。
図12は、第2実施形態において、任意の画素部について、図5に対応する断面部分の構成を示す断面図である。
図12において、有機絶縁膜80上に、反射膜85が、例えばアルミニウム(Al)を含む材料や銀(Ag)により、小穴520外に形成される。各画素部において、反射膜85は、TFTアレイ基板10上に平面的に見て、画素電極9aの一部に重畳される。即ち、反射膜85は、画素電極9aのうち、ほぼ画素の開口領域に配置された部分と重畳的に配置される。そして、反射膜85の表面を概ね全体的に覆うように、第2無機絶縁膜60bが反射膜85上に形成される。ここで、第2無機絶縁膜60bは、窒素原子を少なくとも含み、窒素原子濃度が5原子%以下である酸窒化シリコン膜であることが好ましい。このようにすると、第2無機絶縁膜60bの反射膜85にかかる応力を低減させることができる。
よって、第2実施形態では、電気光学装置における画像表示時、各画素部において、液晶で変調された光は、画素電極9aを通過して反射膜85に照射し、反射膜85によって反射されて、対向基板20側より表示光として出射される。
次に、図13を参照して、第2実施形態における電気光学装置の製造方法について説明する。図13は、図12に示す断面の構成のうち、本発明に係る主要部の構成について、第2実施形態における製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図である。
尚、以下では、電気光学装置の製造方法について、第1実施形態と異なる点についてのみ、図13を参照して詳細に説明する。
図13(a)において、TFTアレイ基板10上に、まず、TFT30、データ線6a、ドレイン電極510、走査線11a、蓄積容量70などが形成される。これらの上に、第1無機絶縁膜60a及び有機樹脂膜80を形成される。ここで、ドレイン電極510は、後述の画素電極9aと接続される部分であり、画素電極9aと接続される部分は画素電極9aとオーミックコンタクトする材料が選ばれる。例えば、画素電極9aがITOにより構成されるのであれば、ドレイン電極510の画素電極9aと接続される部分は、Tiを含む金属又はTiを含む金属化合物であることが好ましい。
その後、図6(c)と同様に、有機樹脂膜80に小穴520が開孔される。次に、反射膜85を形成する材料が、有機樹脂膜80及び小穴520により露出した第1無機絶縁膜60a上に形成され、図12及び図13(a)に示されるようにパターニングされ、小穴520を除く領域に反射膜85形成される。反射膜85を構成する材料は、反射性を確保するため、上記のようにアルミニウム(Al)を含む材料や銀(Ag)などからなる。
その後、図13(b)において、有機樹脂膜80、小穴520により露出した第1無機絶縁膜60a、及び反射膜85の上に第2無機絶縁膜60bを形成し、その後、ドレイン電極510の一部が露出するように第1及び第2無機絶縁膜の一部を取り除き、コンタクトホール522を形成する。そして、反射膜85の表面が第2無機絶縁膜60bによって覆われた状態で、画素電極9aを形成する。この際、反射膜85の表面におけるピンホールや、付着した埃等によって、反射膜85が剥がれるのを防止することができる。
上記の工程によれば、有機樹脂膜80による残留物だけでなく、反射膜85をパターニングする際のフォトレジストなどの残留物がドレイン電極510に付着するのを防止することができる。
また、上記の工程では、反射膜85を形成した後に、ドレイン電極510の一部が露出するように第1及び第2無機絶縁膜の一部を取り除き、コンタクトホール522を形成する。その後、画素電極9aが形成され、画素電極9aとドレイン電極510とが接続される。このようにすることにより、画素電極9aとドレイン電極510との電気的接続を良好にすることができる。
上記のように、ドレイン電極510を構成する材料は画素電極9aとオーミックコンタクトが可能な材料が選ばれ、反射膜85は光を反射する機能により選ばれる。上記の工程において、仮に、第1無機絶縁膜又は第2無機絶縁膜をパターニングしドレイン電極510を露出した後反射膜85を形成した場合には、反射膜85を構成する材料が露出したドレイン電極510上に付着し、ドレイン電極510と画素電極9aとのオーミックコンタクトを阻害する虞があるが。しかしながら、本発明の工程を採用することにより、このような課題を解決することができる。
よって、以上説明したような第2実施形態によれば、電気光学装置の製造における歩留りをより確実に向上させることが可能となる。また、上記の工程を採用することにより、ドレイン電極510又は画素電極9aと反射膜85とを独立して材料を選択できるため、反射膜85として反射特性の優れた材料を選択でき、電気光学装置の光学特性を向上させることができる。
<3:第3実施形態>
次に、本発明の電気光学装置に係る第3実施形態について、図14から図17を参照して説明する。第3実施形態は、本発明の電気光学装置を、アクティブマトリクス駆動方式の有機EL装置に適用したものである。尚、以下では、第1又は第2実施形態と同様の構成については、図1から図13と同一の符号を付して示し、これらの各図を参照して説明すると共に、重複する説明を省略することもある。
<3−1;有機ELの全体構成>
先ず、図14を参照して、有機EL装置の全体構成について説明する。図14は、第3実施形態に係る有機EL装置の全体構成を示すブロック図である。
有機EL装置における画像表示領域110には、縦横に配線されたデータ線114及び走査線112が設けられており、それらの交点に対応する各画素部700はマトリクス状に配列される。更に、画像表示領域110には各データ線114に対して配列された画素部700に対応する電源供給線117が設けられている。尚、本実施形態では、カラー表示を行うために、画像表示領域110には例えば、R用、G用、及びB用の3種の画素部700が設けられると共に、3種の画素部700に対応する3種のデータ線114及び3種の電源供給線117が設けられる。
また、画像表示領域110の周辺に位置する周辺領域には、走査線駆動回路130及びデータ線駆動回路150が設けられている。走査線駆動回路130は複数の走査線112に走査信号を順次供給する。また、データ線駆動回路150は、画像表示領域110に配線された3種のデータ線114に、R用、G用、及びB用の3種の画像信号を供給する。尚、2種の走査線駆動回路130の動作と、データ線駆動回路150の動作とは、外部回路から供給される同期信号160によって相互に同期が図られる。また、電源供給線117には、外部回路から画素駆動用電源が供給される。
ここで、図1中、一つの画素部700に着目すれば、画素部700には、有機EL素子72が設けられると共に、例えばTFTを用いて構成されるスイッチング用トランジスタ76及び駆動用トランジスタ74、並びに保持容量78が設けられている。
スイッチング用トランジスタ76のゲート電極には走査線112が電気的に接続されており、スイッチング用トランジスタ76のソース電極にはデータ線114が電気的に接続され、スイッチング用トランジスタ76のドレイン電極には駆動用トランジスタ74のゲート電極が電気的に接続されている。また、駆動用トランジスタ74のソース電極には、電源供給線117が電気的に接続されており、駆動用トランジスタ74のドレイン電極には有機EL素子72の陽極が電気的に接続されている。
尚、図1に例示した画素回路の構成の他にも、電流プログラム方式の画素回路、電圧プログラム方式の画素回路、電圧比較方式の画素回路、サブフレーム方式の画素回路等の各種方式の画素回路を採用することが可能である。
<3−2:画素部の構成>
次に、図15及び図16を参照して、画素部700の更に詳細な構成について説明する。図15は、任意の画素部700の平面図であり、図16は図15に示す画素部のB−B'断面図である。
例えば透明樹脂やガラス基板等の透明部材により構成される、TFTアレイ基板10上には、スイッチング用トランジスタ76及び駆動用トランジスタ74の半導体層3が形成されている。半導体層3は例えば低温ポリシリコン技術を用いて形成される。また、半導体層3上には、半導体層3を埋め込んで、スイッチング用トランジスタ76及び駆動用トランジスタ74のゲート絶縁層2が形成されている。更には、ゲート絶縁層2上に、駆動用トランジスタ74のゲート電極3a及び走査線112が形成されている。走査線112の一部は、スイッチング用トランジスタ76のゲート電極として形成されている。ゲート電極3a及び走査線112は、Al(アルミニウム)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、銅(Cu)等のうち少なくとも一つを含む金属材料を用いて形成されている。
また、走査線112や駆動用トランジスタ74のゲート電極3aを埋め込んで、ゲート絶縁層2上には層間絶縁層41が形成されている。層間絶縁層41及びゲート絶縁層2は例えばシリコン酸化膜から構成されている。
層間絶縁層41上には、例えばアルミニウム(Al)又はITO(Indium Tin Oxide)を含む導電材料から夫々構成される、データ線114及び電源供給線117、更には駆動用トランジスタ74のドレイン電極42が形成されている。尚、ドレイン電極42は、本発明に係る「導電層」の一例に相当する。
層間絶縁層41には、層間絶縁層41の表面から層間絶縁層41及びゲート絶縁層2を貫通して、駆動用トランジスタ74の半導体層3に至るコンタクトホール501及び502が形成されている。図16に示すように、電源供給線117及びドレイン電極42を構成する導電膜は、コンタクトホール501及び502の各々の内壁に沿って半導体層3の表面に至るように連続的に形成されている。
ここで、保持容量78の下部容量電極は、走査線112と同一の層に、例えば同様の材料を用いて形成され、電源供給線117の一部が保持容量78の上部容量電極として形成されている。層間絶縁層41は誘電体膜として形成されており、層間絶縁層41の一部分が下部容量電極及び上部容量電極の間に挟持される。
層間絶縁層41上には、電源供給線117及びドレイン電極42を埋め込んで、第1無機絶縁膜60aが形成されている。また、第1無機絶縁膜60a上には、更に、有機樹脂膜80が形成されている。有機樹脂膜80には、有機樹脂膜80を貫通して小穴520が開孔されている。そして、この小穴520内において、小穴520の底から第1無機絶縁膜60aを貫通して第1の穴522aが開孔されている。
また、有機絶縁膜80上に、反射膜85が、小穴520外において開口領域に、TFTアレイ基板10上に平面的に見て、陽極34に重畳的に配置されて、形成される。更に、第2無機絶縁膜60bが、有機樹脂膜80上に、反射膜85の表面を概ね全体的に覆うように、形成される。そして、小穴520内には、第2無機絶縁膜60bによって側壁が形成される第2の穴522bが、第1の穴522aに連続して形成されることにより、コンタクトホール522が開孔される。
図16に示すように、コンタクトホール522内に露出したドレイン電極42の表面からコンタクトホール522外の開口領域に連続して、例えば、透明導電性材料であるITO(Indium Tin Oxide)等により、本発明に係る「画素電極」の一例に相当する陽極34が形成される。ここで、第2実施形態と同様、反射膜85及びドレイン電極42を構成する材料は選定される。さらに、本実施形態では、有機EL素子72の陽極として機能させるため、陽極34(画素電極)には、正孔を有機EL層50に注入する材料が選ばれる。
さらに、第2無機絶縁膜60b上には、例えばシリコン酸化膜よりなる第1隔壁層47aが形成され、更に第1隔壁層47a上に第2隔壁層47bが形成されている。第1隔壁層47a及び第2隔壁層47bよりなる隔壁47によって、画素部700における、有機EL層50の形成領域である開口領域が規定されている。ここで、第1隔壁層47a及び第2無機絶縁膜60bは、窒素原子を少なくとも含み、窒素原子濃度が5原子%以下である酸窒化シリコン膜であることが好ましい。このようにすると、第1隔壁層47aの陽極34にかかる応力を低減させることができる。
開口領域において、隔壁47より露出した陽極34の表面上には有機EL層50が形成される。有機EL層50は、その具体的な構成については図示を省略するが、例えば、発光層、或いは発光層に加えて正孔注入層又は正孔輸送層等を含む。
また、本発明に係る「対向電極」の一例である陰極49が、各画素部700において、陽極34との間で有機EL層50を挟持するように、例えばITO等により形成される。より具体的には、陰極49は、陽極34と対向配置され、典型的には、TFTアレイ基板10上において、有機EL層50よりも上層側に、画像表示領域110の概ね全体にベタ一面に、即ちベタ状に、形成されるか、これに限らず、ストライプ状或いは島状、セグメント状のパターンとして形成されてもよい。陰極49がITOにより構成される場合には、有機EL層50と陰極49との間に、有機EL層に電子を注入する電子注入層が形成されることが好ましい。電子注入層としては、MgAgなどのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含む合金、LiFなどのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含む酸化物あるいはフッ化物が好ましい。
有機EL素子72は、陽極34及び陰極49と、陽極34及び陰極49間に挟持される有機EL層50を含む。尚、図16には、TFTアレイ基板10と対向して配置される、封止基板である第2基板について、図示を省略してある。
上記の構造のように、反射膜85は有機樹脂膜80と第2無機絶縁膜60bとの間に形成されているため、反射膜85が有機樹脂膜80から剥離するのを防止することができる。さらに、上記の構造では、陽極34、特に、陽極34とドレイン電極42とを接続する部分、換言すれば、陽極34のコンタクトホール522における部分は、無機材料からなる第2無機絶縁膜60bと無機材料からなる第1隔壁層47aとの間に形成されている。このようにすることにより、陽極34の破損を防止することができる。
有機EL装置の駆動時、走査線112を介して走査信号が供給されることにより、スイッチング用トランジスタ76がオン状態になる。スイッチング用トランジスタ76がオン状態となると、データ線114より画像信号が保持容量78に書き込まれる。この保持容量78に書き込まれた画像信号の電流に応じて、駆動用トランジスタ74の電気的な導通状態が決まる。そして、駆動用トランジスタ74のチャネルを介して電源供給線117より、保持容量78に書き込まれた画像信号に応じた電流が有機EL素子72の陽極34に供給されると、供給された電流に応じて有機EL層50が発光する。
そして、本実施形態では、有機EL層50から発光された光を、陽極34を通過させて、反射膜85によって反射させることにより、第2基板側から表示光として有機EL素子72の発光を出射させる。これにより、本実施形態では、有機EL装置は、トップエミッション型として構成されている。
尚、第3実施形態では、例えば、反射膜85を設けずに、陽極34を金属材料により形成することで、有機EL装置をトップエミッション型として構成してもよい。或いは、陰極49を金属材料により形成し、有機EL素子72からの発光をTFTアレイ基板10側から表示光として出射させるボトムエミッション型として、有機EL装置を構成してもよい。
第3実施形態では、各画素部700は、マイクロキャビティ構造を有する。このマイクロキャビティ構造について、図17を参照して、詳細に説明する。図17は、R用、G用、及びB用の3種の画素部700の各々について、反射膜85より上層側の構成を示す断面図である。図17においては、R用、G用、及びB用の3種の画素部700R、700G、及び700B(700)の各々について、図15及び図16を参照して説明した構成のうち、反射膜85より上層側の構成について簡略化して示すと共に、対向基板側の構成についても簡略化して示してある。
マイクロキャビティ構造においては、R用、G用、及びB用の画素部700R、700G、及び700Bにおいて夫々、有機EL層50は、例えば、白色に相当する光を発光可能な材料により形成される。また、R用、G用、及びB用の画素部700R、700G、及び700Bにおいて、陽極34の厚さdR、dG及びdBは夫々互いに異なる値として形成される。尚、有機EL素子72において、陰極49の厚さ及び有機EL層50の厚さについては、夫々、R用、G用、及びB用の画素部700R、700G、及び700Bで、同等の値として形成される。
よって、図17中、両方向の白抜きの矢印で示すように、有機EL層50において発光された光の光路長は、R用、G用、及びB用の画素部700R、700G、及び700Bの各々において、異なる値となる。そして、このように光路長を変化させで干渉効果を利用することにより、R用、G用、及びB用の画素部700R、700G、及び700Bの各々において、対応する色に相当する波長の光の強度を強めることができる。図17中、特定波長の強度が強められた光は、図17中、矢印XR、XG、及びXBに示すように、対向基板20側に向かって出射される。
ここで、対向基板20上において、TFTアレイ基板10と対向する側には、R、G、Bの3種の着色層CFR、CFG、及びCFBが、夫々、開口領域に配置されて形成されている。TFTアレイ基板10側から出射された光は、対応する色の着色層を通過して、表示光として出射される。
よって、このように、各画素部700においてマイクロキャビティ構造が適用される有機EL装置においても、第1又は第2実施形態と同様に、陽極34や反射膜85の剥がれを防止し、製造プロセスの歩留りを向上させると共に、高品質な画像表示を実現し且つ高信頼性を確保することができる。
<4:電子機器>
次に、上述した、第1から第3実施形態に係る電気光学装置が各種の電子機器に適用される場合について説明する。
<4−1:モバイル型コンピュータ>
先ず、この有機EL装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図18は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、電気光学装置を用いて構成された表示ユニット1206とを備えている。
<4−2;携帯電話>
さらに、この有機EL装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図19は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話1300は、複数の操作ボタン1302とともに電気光学装置を備えるものである。
この他にも、電気光学装置は、ノート型のパーソナルコンピュータ、PDA、テレビ、ビューファインダ、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、POS端末、タッチパネルなど、更には電気光学装置を露光用ヘッドとして用いたプリンタ、コピー、ファクシミリ等の画像形成装置などの装置等に適用することができる。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置用基板、該電気光学装置用基板を備えた電気光学装置及びその製造方法、該電気光学装置を備えた各種電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
電気光学装置の全体構成を示す平面図。 図1のH−H'断面図。 複数の画素における各種素子、配線等の等価回路。 TFTアレイ基板の任意の画素部の平面図。 図4に示す画素部のA−A'断面図。 本発明に係る主要部の構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図(その1)。 本発明に係る主要部の構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図(その2)。 本発明に係る主要部について、比較例の構成を示す図。 図8に示す構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図(その1)。 図8に示す構成について、製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図(その2)。 コンタクト抵抗の測定結果を示すグラフを表す図。 第2実施形態において、任意の画素部について、図5に対応する断面部分の構成を示す断面図。 本発明に係る主要部の構成について、第2実施形態における製造プロセスの各工程について順を追って示す工程図。 第3実施形態に係る有機EL装置の全体構成を示すブロック図。 第3実施形態に係る、任意の画素部の平面図。 図15に示す画素部のB−B'断面図。 画素部について、反射膜より上層側の構成を示す断面図。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図。
符号の説明
9a…画素電極、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、30…TFT、60a…第1無機絶縁膜、60b…第2無機絶縁膜、80…有機樹脂膜、510…ドレイン電極、520…小穴、522a…第1の穴、522b…第2の穴、522…コンタクトホール。

Claims (11)

  1. 基板上に複数の画素部を備える電気光学装置であって、
    前記画素部の各々には、
    画素電極と、
    前記画素電極を能動制御するための能動素子と、
    前記画素電極より下層側に形成され、前記能動素子と前記画素電極とを接続する導電層と、を具備し、
    前記能動素子及び前記導電層と前記画素電極とを相互に層間絶縁するように形成されると共に、平面的に見て前記導電層の一部に重畳する小穴が開孔された有機樹脂膜と、
    平面的に見て前記導電層及び前記能動素子に対して重畳するように前記有機樹脂膜と前記導電層及び前記能動素子との間に設けられると共に、平面的に見て前記小穴内に位置し且つ前記小穴の底の縁における径以下の径を有する第1の穴が開孔された第1無機絶縁膜と、
    前記有機樹脂膜と前記画素電極との間に形成され、前記第1の穴に対して連続的に開孔する第2の穴を有する第2無機絶縁膜と
    を有し、
    前記画素電極は、前記第1の穴及び前記第2の穴により形成されるコンタクトホール内から該コンタクトホール外に連続的に形成されることにより、前記第1の穴内に露出した前記導電層と電気的に接続されていること
    を特徴とする電気光学装置。
  2. 前記有機樹脂膜は、感光性樹脂膜により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記第1無機絶縁膜及び前記第2無機絶縁膜の少なくとも一方は、窒素を含む材料により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。
  4. 前記画素電極と対向するように形成された対向電極と、
    該対向電極及び前記画素電極間に挟持される電気光学物質と
    を更に備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記電気光学物質は、有機ELにより形成されていることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。
  6. 前記基板上において、前記有機樹脂膜より上層側であって、前記第2無機絶縁膜より下層側に、平面的に見て、前記第2無機絶縁膜及び前記画素電極の一部に重畳する反射膜を更に備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  7. 基板上に複数の画素部を備える電気光学装置用基板であって、
    前記画素部の各々には、
    画素電極と、
    前記画素電極を能動制御するための能動素子と、
    前記画素電極より下層側に形成され、前記能動素子と前記画素電極とを接続する導電層と、を具備し、
    前記能動素子及び前記導電層と前記画素電極とを相互に層間絶縁するように形成されると共に、平面的に見て前記導電層の一部に重畳する小穴が開孔された有機樹脂膜と、
    平面的に見て前記導電層及び前記能動素子に対して重畳するように前記有機樹脂膜と前記導電層及び前記能動素子との間に設けられると共に、平面的に見て前記小穴内に位置し且つ前記小穴の底の縁における径以下の径を有する第1の穴が開孔された第1無機絶縁膜と、
    前記有機樹脂膜と前記画素電極との間に形成され、前記第1の穴に対して連続的に開孔する第2の穴を有する第2無機絶縁膜と
    を有し、
    前記画素電極は、前記第1の穴及び前記第2の穴により形成されるコンタクトホール内から該コンタクトホール外に連続的に形成されることにより、前記第1の穴内に露出した前記導電層と電気的に接続されていること
    を特徴とする電気光学装置用基板。
  8. 請求項1から6のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
  9. 基板上の画素部毎に能動素子を形成する第1工程と、
    前記能動素子に電気的に接続して導電層を形成する第2工程と、
    前記導電層及び前記能動素子の上方に、平面的に見て、前記能動素子及び前記導電層に対して重畳する第1無機絶縁膜を形成する第3工程と、
    前記第1無機絶縁膜の上に、有機樹脂膜を形成する第4工程と、
    前記有機樹脂膜における前記導電層の一部と平面的に見て重なる部分に、前記有機樹脂膜を貫通して前記第1無機絶縁膜の表面に至る小穴を開孔する第5工程と、
    前記有機樹脂膜の上に、前記小穴の側壁を覆うように、第2無機絶縁膜を形成する第6工程と、
    前記小穴内において、前記第1及び第2無機絶縁膜を貫通して前記導電層の表面に至る第1の穴を開孔する第7工程と、
    前記第2無機絶縁膜及び前記第1の穴により露出した前記導電層の上に、画素電極を形成する第8工程と
    を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  10. 前記第4工程において、前記有機樹脂膜を感光性樹脂膜により形成すると共に、
    前記第5工程において、前記有機樹脂膜に対して、露光に加えて現像を施すことにより、前記小穴を形成すること
    を特徴とする請求項9に記載の電気光学装置の製造方法。
  11. 前記第4工程の後であって、前記第6工程より前に、前記有機樹脂膜上に、前記画素電極の一部に重畳する反射膜を形成する工程を更に備えると共に、
    前記第6工程において、前記第2無機絶縁膜を、前記反射膜上に形成すること
    を特徴とする請求項9又は10に記載の電気光学装置の製造方法。
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