JP2008026766A - 電気光学装置、及びこれを備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気光学装置において、コンタクトホールを形成する工程を低減でき、製造プロセスの単純化を可能とする。
【解決手段】電気光学装置は、基板(10)上に、複数の画素電極(9a)と、画素電極(9a)を駆動するための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、互いに同一の導電膜から形成された複数の第1導電部(6a、93)と、画素電極を駆動するための他の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、複数の第1導電部と絶縁膜を介して異なる層に夫々配置された複数の導電膜から夫々形成された複数の第2導電部(11a、1a、3b、71、75)とを備える。複数の第2導電部は夫々、複数の第1導電部の少なくともいずれかと絶縁膜に形成されたコンタクトホール(84、81、810、813、814)を介して電気的に接続される。
【選択図】図12
【解決手段】電気光学装置は、基板(10)上に、複数の画素電極(9a)と、画素電極(9a)を駆動するための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、互いに同一の導電膜から形成された複数の第1導電部(6a、93)と、画素電極を駆動するための他の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、複数の第1導電部と絶縁膜を介して異なる層に夫々配置された複数の導電膜から夫々形成された複数の第2導電部(11a、1a、3b、71、75)とを備える。複数の第2導電部は夫々、複数の第1導電部の少なくともいずれかと絶縁膜に形成されたコンタクトホール(84、81、810、813、814)を介して電気的に接続される。
【選択図】図12
Description
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置は、基板上に、画素電極と、該画素電極の選択的な駆動を行うための走査線、データ線、及び画素スイッチング用素子としてのTFT(Thin Film Transistor)とを備え、アクティブマトリクス駆動可能に構成される。また、高コントラスト化等を目的として、TFTと画素電極との間に蓄積容量が設けられることがある。更に、例えば、TFTの半導体層に光が入射すると、光リーク電流が発生し、表示品質が低下してしまうことから、該半導体層の周囲に遮光層が設けられることがある。以上の構成要素は基板上に高密度で作り込まれ、画素開口率の向上や装置の小型化が図られる。
各構成要素間には、これらの間で電気的な短絡等が生じないようにするため、例えばシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜が形成される。この際、各構成要素間のうち特定の構成要素間では電気的な接続を図るためのコンタクトホールが層間絶縁膜に設けられる。コンタクトホールは、一般に、層間絶縁膜に対してエッチングを施すことにより形成される。例えば、特許文献1及び2では、このようなコンタクトホールに起因した光漏れをなくし、高品質な画像を表示するため技術が開示されている。
しかしながら、上述した従来の各種技術によれば、高機能化或いは高性能化に伴って、基板上における積層構造が、基本的に複雑高度化している。このため、製造方法の複雑高度化、製造歩留まりの低下等を招きかねない。特に、積層構造が複雑化された各構成要素間を電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する工程の増加を招きかねないという技術的問題点がある。
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、コンタクトホールを形成する工程を低減するのに適しており、信頼性の高い電気光学装置及び該電気光学装置を具備してなる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、複数の画素電極と、前記複数の画素電極を駆動するための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、互いに同一の導電膜から形成された複数の第1導電部と、前記複数の画素電極を駆動するための他の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、前記複数の第1導電部と絶縁膜を介して異なる層に夫々配置された複数の導電膜から夫々形成された複数の第2導電部とを備え、前記複数の第2導電部は夫々、前記複数の第1導電部の少なくともいずれかと前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続される。
本発明の電気光学装置によれば、基板上に、例えば、走査線、データ線等の配線や、蓄積容量等を構成する一対の容量電極等の電極、或いは画素スイッチング用のTFT等の電子素子が、絶縁膜を介して相互に絶縁されつつ必要に応じて積層されることで画素電極を駆動するための回路が構成され、その上層側に画像電極が形成される。その動作時には、例えば、走査線を通じて、画素電極に電気的に接続された画素スイッチング用のTFTのスイッチング動作が制御されると共に、データ線を通じて画像信号が供給されることで、該TFTを介して画素電極に対し、画像信号に応じた電圧が印加される。これにより、複数の画素電極が配列された表示領域における画像表示が可能となる。
本発明では、複数の第1導電部は、複数の画素電極を駆動するための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成する。複数の第1導電部は、互いに同一の導電膜から形成される。言い換えれば、複数の第1導電部は、互いに同一の層に配置され、1つの層として形成される。ここで、本発明に係る「互いに同一の導電膜から形成される」とは、製造工程における同一機会に成膜される同一種類の導電膜を意味し、一枚の膜として連続していることまでも要求する趣旨ではなく、基本的に、同一の導電膜のうち相互に分断されている膜部分であれば足りる趣旨である。複数の第1導電部は、例えば、データ線、該データ線と同一の導電膜から形成された中継層(即ち、当該中継層よりも上層側の導電膜及び下層側の導電膜の両方と電気的に接続されており、上層側の導電膜と下層側の導電膜との電気的な接続を中継する機能を有する導電層)、表示領域の周辺に位置する周辺領域にデータ線と同一の導電膜から形成された配線等から構成される。
複数の第2導電部は、複数の画素電極を駆動するための他の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成する。複数の第2導電部は、複数の第1導電部と絶縁膜を介して異なる層に夫々配置される。言い換えれば、複数の第2の導電部は、複数の第1導電部と異なる層に且つ相互に異なる層に配置され、複数の層として形成される。複数の第2導電部は、例えば、画素スイッチング用のTFTを構成する半導体層、該半導体層よりも上層側に配置された画素スイッチング用のTFTのゲート電極を含む走査線、画素スイッチング用のTFTよりも上層側に配置された蓄積容量を構成する一対の容量電極(即ち、上部容量電極及び該上部容量電極よりも誘電体膜を介して下層側に配置された下部容量電極)、前述の半導体層よりも下層側に配置されると共に画素毎の開口領域を規定する下側遮光膜等から構成される。
本発明では特に、複数の第2導電部は夫々、複数の第1導電部の少なくともいずれかと絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続される。言い換えれば、1つの層として形成された複数の第1導電部から、該複数の第1導電部と異なる複数の層として形成された複数の第2導電部の各々に対してコンタクトホールによって電気的な接続がなされる。よって、例えば、複数の第2導電部のうち第1導電部よりも下層側に設けられた一の第2導電部が、積層構造において該一の第2導電部と第1導電部との間に配置された他の第2導電部を介して、第1導電部と電気的に接続される場合と比較して、複数の第2導電部と複数の第1導電部とを接続するコンタクトホールを形成する工程を低減することができる。従って、製造プロセスの単純化、歩留まりの向上を実現可能であり、信頼性の高い電気光学装置を提供することができる。尚、製造プロセスの単純化、歩留まりの向上は、製造コストの低減にもつながる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記複数の画素電極と前記複数の第1導電部とは絶縁膜を介して互いに異なる層に配置されると共に該絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに電気的に接続される。
この態様によれば、第2導電部を、当該第2導電部と電気的に接続された第1導電部を介して、画素電極と電気的に接続することができる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記複数の第1導電部は、互いに同一の金属膜から形成される。
この態様によれば、複数の第2導電部の各々は、金属膜からなる第1導電部と電気的に接続される。よって、複数の第2導電部を、例えば、金属膜からなる第1導電部として形成された配線を介して例えば周辺回路或いは外部回路と電気的に接続することができる。従って、複数の第2導電部に各種信号を、減衰等を殆ど発生させることなく確実に供給できる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板上に、前記第2導電部として、前記画素電極と電気的に接続された蓄積容量を構成する一対の画素電位側電極及び固定電位側電極と、前記蓄積容量よりも下層側に設けられており、前記画素電極と電気的に接続された薄膜トランジスタを構成する半導体層と、前記半導体層よりも上層側に設けられており、前記薄膜トランジスタのゲート電極を含む走査線と、前記半導体層よりも下層側に設けられており、画素毎の開口領域を規定する下側遮光膜と、前記第1導電部として、前記蓄積容量よりも上層側に設けられており、前記複数の画素電極に画像信号を供給するデータ線と、前記画素電極と前記画素電位側電極とを電気的に中継接続する中継層と、前記複数の画素電極が設けられた表示領域の周辺に位置する周辺領域に配線された周辺配線とを備える。
この態様では、データ線、中継層及び周辺配線は、第1導電部として形成される。即ち、データ線、中継層及び周辺配線は、互いに同一の導電膜から形成される。画素電位側電極及び固定電位側電極、半導体層、走査線、並びに下側遮光膜は、第2導電部として形成される。即ち、画素電位側電極及び固定電位側電極、半導体層、走査線、並びに下側遮光膜は、第1導電部であるデータ線とは異なる層(より具体的には下層側の層)に形成され、下側遮光膜、半導体層、走査線、画素電位側電極及び固定電位側電極の順に下層側から積層される。更に、画素電位側電極及び固定電位側電極、半導体層、走査線、並びに下側遮光膜の各々は、データ線、中継層及び周辺配線のいずれかとコンタクトホールを介して電気的に接続される。よって、例えば、データ線と半導体層とを接続するための第1のコンタクトホールを開孔する工程におけるエッチング処理と、中継層と画素電位側電極とを接続するための第2のコンタクトホールを形成する工程におけるエッチング処理とを、周辺領域における所定位置にも施すことにより、周辺配線と下側遮光膜とを接続するための、第1及び第2のコンタクトホールよりも深い第3のコンタクトホールを形成することができる。従って、第3のコンタクトホールを形成する工程を、第1及び第2のコンタクトホールを形成する工程とは別の工程として行う必要がなく、コンタクトホールを形成する工程を確実に低減できる。
尚、画素電極と電気的に接続された蓄積容量によって、画素電極における電位保持性が向上される。画素電位側電極は、画素電極と電気的に接続されており、画素電位とされる。固定電位側電極は、定電位とされた定電位配線と電気的に接続されており、固定電位とされる。ここに「定電位」とは、画像データの内容によらずに少なくとも所定期間ずつ固定された電位を意味する。例えば、接地電位或いはグランド電位の如く、時間軸に対して完全に一定電位に固定された定電位であってもよい。或いは、対向電極電位(或いは共通電極電位)の如く、例えば画像信号に係る奇数フィールド期間で第1の定電位に固定されると共に偶数フィールド期間で第2の定電位に固定されるというように、時間軸に対して一定期間ずつ一定電位に固定された定電位であってもよい。
上述した蓄積容量を構成する一対の画素電位側電極及び固定電位側電極を備えた態様では、前記固定電位側電極は、金属膜から形成され、前記画素電位側電極は、前記固定電位側電極よりも誘電体膜を介して下層側に設けられており、半導体膜から形成されるようにしてもよい。
この場合には、蓄積容量は、金属膜−誘電体膜(絶縁膜)−半導体膜が積層されてなる、所謂MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)構造を有する。よって、半導体膜からなる画素電位側電極を、金属膜からなる第1導電部として形成された中継層を介して画素電極に接続することができる。
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様も含む)を具備する。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、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。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置(Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display)、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る液晶装置について、図1から図12を参照して説明する。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る液晶装置について、図1から図12を参照して説明する。
先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに図1は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、図2は、図1のH−H´線断面図である。
図1及び図2において、本実施形態に係る液晶装置100では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、本発明に係る「表示領域」の一例としての画像表示領域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。
図1において、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。周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、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。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路7が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。TFTアレイ基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
TFTアレイ基板10上には、外部回路接続端子102と、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、上下導通端子106等とを電気的に接続するための引回配線90が形成されている。
図2において、TFTアレイ基板10上には、駆動素子である画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域10aには、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極9aがマトリクス状に設けられている。画素電極9a上には、配向膜が形成されている。他方、対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上に、遮光膜23が形成されている。遮光膜23は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板20上の画像表示領域10a内で、例えば格子状等にパターニングされている。そして、遮光膜23上に、ITO等の透明材料からなる対向電極21が複数の画素電極9aと対向してベタ状に形成されている。対向電極21上には配向膜が形成されている。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、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域には、後述する下側遮光膜11aに定電位を供給する定電位配線910や、容量配線300に定電位を供給する定電位配線930が形成されている。また、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、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、検査用パターン等が形成されていてもよい。
次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部の電気的な構成について、図3を参照して説明する。ここに図3は、本実施形態に係る液晶装置の複数の画素部の各種素子、配線等の等価回路図である。
図3において、液晶装置100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VS1、VS2、…、VSnは、この順に線順次に供給してもよいし、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。
また、TFT30のゲートに走査線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、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VS1、VS2、…、VSnを所定のタイミングで書き込む。
画素電極9aを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号VS1、VS2、…、VSnは、対向基板20(図2参照)に形成された対向電極21(図2参照)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、全体として液晶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。
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が付加されている。蓄積容量70の一方の電極は、画素電極9aと並列してTFT30のドレインに接続され、他方の電極は、定電位となるように、電位固定の容量配線300に接続されている。
次に、上述の動作を実現する画素部の具体的な構成、及び該画素部と周辺領域に設けられた配線との接続構成について、図4から図8を参照して説明する。ここに図4は、相隣接する複数の画素部の平面図である。図5は、図4のA−A´線断面図である。図6は、走査線と走査線駆動回路の出力線との接続を示す断面図である。図7は、下側遮光膜と周辺領域に設けられた定電位配線との接続を示す断面図である。図8は、容量配線と周辺領域に設けられた定電位配線との接続を示す断面図である。尚、図4から図8では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。図4から図8では、説明の便宜上、画素電極9aより上側に位置する部分の図示を省略している。
図4において、画素電極9aは、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に複数設けられている。画素電極9aの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線6a及び走査線3aが設けられている。即ち、走査線3aは、X方向に沿って延びており、データ線6aは、走査線3aと交差するように、Y方向に沿って延びている。走査線3a及びデータ線6aが互いに交差する個所の夫々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。
走査線3a、データ線6a、蓄積容量70、下側遮光膜11a、中継層93及びTFT30は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、画素電極9aに対応する各画素の開口領域(即ち、各画素において、表示に実際に寄与する光が透過又は反射される領域)を囲む非開口領域内に配置されている。即ち、これらの走査線3a、蓄積容量70、データ線6a、下側遮光膜11a、及びTFT30は、表示の妨げとならないように、各画素の開口領域ではなく、非開口領域内に配置されている。
尚、データ線6a、中継層93、後述する定電位配線910及び930、並びに後述する出力線920は、本発明に係る「複数の第1導電部」を構成し、下側遮光膜11a、半導体層1a、走査線3a(ゲート電極3bを含む)、下部容量電極71、上部容量電極300a(言い換えれば容量配線300)は、本発明に係る「複数の第2導電部」を構成する。
図4及び図5において、TFT30は、半導体層1a、及び走査線3aの一部として形成されたゲート電極3bを含んで構成されている。
半導体層1aは、例えばポリシリコンからなり、チャネル領域1a´、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eからなる。即ち、TFT30はLDD構造を有している。低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eは、例えばイオンプランテーション法等の不純物打ち込みによって半導体層1aに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。このような不純物領域によれば、TFT30の非動作時において、ソース領域及びドレイン領域に流れるオフ電流を低減し、且つTFT30の動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。尚、TFT30は、LDD構造を有することが好ましいが、低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1cに不純物打ち込みを行わないオフセット構造であってもよいし、ゲート電極3bをマスクとして不純物を高濃度に打ち込んで高濃度ソース領域及び高濃度ドレイン領域を形成する自己整合型であってもよい。
図4に示すように、ゲート電極3bは、走査線3aの一部として形成されており、例えば導電性ポリシリコンから形成されている。走査線3aは、X方向に沿って延びる本線部分と共に、TFT30のチャネル領域1a´のうち該本線部分が重ならない領域と重なるようにY方向に沿って延在する部分を有している。このような走査線3aのうちチャネル領域1a´と重なる部分がゲート電極3bとして機能する。ゲート電極3b及び半導体層1a間は、ゲート絶縁膜2(より具体的には、2層の絶縁膜2a及び2b)によって絶縁されている。
図6に示すように、走査線3aは、周辺領域において走査線駆動回路104の出力線920と電気的に接続されている。出力線920は、本発明に係る「周辺配線」の一例であり、走査線駆動回路104を構成する図示しない出力バッファ回路の出力端子と電気的に接続されている。出力線920には、出力バッファ回路の出力信号(即ち、走査信号)が出力される。即ち、走査線3aには、走査線駆動回路104から出力線920を介して走査信号が供給される。出力線920は、データ線6aと同一膜から形成されている。出力線920は、層間絶縁膜42、絶縁膜61及び層間絶縁膜41を貫通して開孔されたコンタクトホール813を介して走査線3aと電気的に接続されている。
尚、走査線駆動回路104は、シフトレジスタと上述した出力バッファ回路を含んで構成されている。出力バッファ回路は、例えば直列接続された複数段のインバータから構成されており、シフトレジスタの出力端子に電気的に接続されている。出力バッファ回路の入力端子には、シフトレジスタからの転送信号が入力される。出力バッファ回路は、シフトレジスタから転送された転送信号を、駆動能力増大、波形整形及びタイミング調整した後に、走査信号として出力する機能を有する。
再び図4及び図5において、TFT30の下側に下地絶縁膜12を介して格子状に設けられた下側遮光膜11aは、TFTアレイ基板10側から装置内に入射する戻り光からTFT30のチャネル領域1a´及びその周辺を遮光する。下側遮光膜11aは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、Pd等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。
図7に示すように、下側遮光膜11aは、画像表示領域10aにおいて格子状に設けられた部分から周辺領域へ延びるように形成されており、定電位配線910と電気的に接続されている。定電位配線910は、本発明に係る「周辺配線」の一例であり、外部回路接続端子102(図1参照)を介して外部電源と電気的に接続されている。下側遮光膜11aには、外部電源から外部回路接続端子102及び定電位配線910を介して、定電位が供給される。これにより、下側遮光膜11aを、TFT30の動作に悪影響を殆ど或いは実践上全く及ぼさないようにしつつ、TFT30のチャネル領域1a´に近接して配置することができる(図4及び図5参照)。定電位配線910は、データ線6aと同一膜から形成されている。定電位配線910は、層間絶縁膜42、絶縁膜61、層間絶縁膜41、絶縁膜2a及び下地絶縁膜12を貫通して形成されたコンタクトホール810を介して下側遮光膜11aと電気的に接続されている。尚、コンタクトホール810は、後述するように、開孔部811及び812から構成されている。
尚、定電位配線910は、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に電源電位を供給する電源線、或いは、対向電極電位を供給する対向電極電位線と電気的に接続されていてもよい。或いは、定電位配線910は、電源線或いは対向電極電位線と兼用されていてもよい。
再び図5において、下地絶縁膜12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能の他、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。
図5において、TFTアレイ基板10上のTFT30よりも層間絶縁膜41を介して上層側には、蓄積容量70が設けられている。
蓄積容量70は、下部容量電極71と上部容量電極300aが誘電体膜75を介して対向配置されることにより形成されている。尚、下部容量電極71は、本発明に係る「画素電位側電極」であり、上部容量電極300aは、本発明に係る「固定電位側容量電極」である。
上部容量電極300aは、容量配線300の一部として形成されている。容量配線300は、画素電極9aが配置された画像表示領域10aからその周囲に延設されている。上部容量電極300aは、容量配線300を介して定電位源と電気的に接続され、固定電位に維持された固定電位側容量電極である。上部容量電極300aは、例えばAl(アルミニウム)、Ag(銀)等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30を遮光する上側遮光膜(内蔵遮光膜)としても機能する。上部容量電極300aは、例えば、Ti(チタン)、Cr(クロム)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)、Pd(パラジウム)等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等から構成されていてもよい。
図8に示すように、容量配線300は、周辺領域において定電位配線930と電気的に接続されている。定電位配線930は、本発明に係る「周辺配線」の一例であり、外部回路接続端子102(図1参照)を介して外部電源と電気的に接続されている。容量配線300には、外部電源から外部回路接続端子102及び定電位配線930を介して、定電位が供給される。これにより、上部容量電極300aを、定電位とすることができ、蓄積容量70の固定電位側電極として機能させることができる。定電位配線930は、データ線6aと同一膜から形成されている。定電位配線930は、層間絶縁膜42に開孔されたコンタクトホール814を介して定電位配線930と電気的に接続されている。尚、定電位配線930は、定電位配線910と同様に、電源線或いは対向電極電位線と電気的に接続されていてもよい。或いは、定電位配線930は、定電位配線910と同様に、電源線或いは対向電極電位線と兼用されていてもよい。或いは、定電位配線930は、定電位配線910と電気的に接続されていてもよいし、兼用されていてもよい。
再び図4及び図5において、下部容量電極71は、TFT30の高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに電気的に接続された画素電位側容量電極である。より具体的には、下部容量電極71は、コンタクトホール83を介して高濃度ドレイン領域1eと電気的に接続されると共に、コンタクトホール84を介して中継層93に電気的に接続されている。更に、中継層93は、コンタクトホール85を介して画素電極9aに電気的に接続されている。即ち、下部容量電極71は、中継層93と共に高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9a間の電気的な接続を中継する。下部容量電極71は、導電性のポリシリコンから形成されている。よって、蓄積容量70は、所謂MIS構造を有している。尚、下部容量電極71は、画素電位側容量電極としての機能の他、上側遮光膜としての上部容量電極300aとTFT30との間に配置される、光吸収層或いは遮光膜としての機能も有する。
誘電体膜75は、例えばHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜、或いは窒化シリコン膜等から構成された単層構造、或いは多層構造を有している。
尚、下部容量電極71を、上部容量電極300aと同様に金属膜から形成してもよい。即ち、蓄積容量70を、金属膜−誘電体膜(絶縁膜)−金属膜の3層構造を有する、所謂MIM(Metal−Insulator−Metal)構造を有するように形成してもよい。この場合には、ポリシリコン等を用いて下部容量電極71を構成する場合に比べて、液晶装置の駆動時に、当該液晶装置全体で消費される消費電力を低減でき、且つ各画素部における素子の高速動作が可能になる。
図5において、TFTアレイ基板10上の蓄積容量70よりも層間絶縁膜42を介して上層側には、データ線6a及び中継層93が設けられている。層間絶縁膜41及び42間には、部分的に絶縁膜61が介在している。
データ線6aは、半導体層1aの高濃度ソース領域1dに、層間絶縁膜41、絶縁膜61及び層間絶縁膜42を貫通するコンタクトホール81を介して電気的に接続されている。データ線6a及びコンタクトホール81内部は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl(アルミニウム)含有材料、又はAl単体、若しくはAl層とTiN層等との多層膜からなる。データ線6aは、TFT30を遮光する機能も有している。
中継層93は、層間絶縁膜42上においてデータ線6aと同層に形成されている。データ線6a及び中継層93は、例えば金属膜等の導電材料で構成される薄膜を層間絶縁膜42上に薄膜形成法を用いて形成しておき、当該薄膜を部分的に除去、即ちパターニングすることによって相互に離間させた状態で形成される。従って、データ線6a及び中継層93を同一工程で形成できるため、装置の製造プロセスを簡便にできる。
図5において、画素電極9aは、データ線6aよりも層間絶縁膜43を介して上層側に形成されている。画素電極9aは、下部容量電極71、コンタクトホール83、84及び85、並びに中継層93を介して半導体層1aの高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続されている。コンタクトホール85は、層間絶縁層43を貫通するように形成された孔部の内壁にITO等の画素電極9aを構成する導電材料が成膜されることによって形成されている。画素電極9aの上側表面には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。
以上に説明した画素部の構成は、図4に示すように、各画素部に共通である。画像表示領域10a(図1参照)には、かかる画素部が周期的に形成されていることになる。他方、液晶装置100では、画像表示領域10aの周囲に位置する周辺領域に、図1及び図2を参照して説明したように、走査線駆動回路104及びデータ線駆動回路101等の駆動回路が形成されている。
図4から図8に示すように、本実施形態では特に、データ線6a、中継層93及び出力線920、定電位配線910及び930は、互いに同一の導電膜から形成されている。更に、下側遮光膜11a、半導体層1a、走査線3a(ゲート電極3bを含む)、下部容量電極71、上部容量電極300a(言い換えれば、容量配線300)及び画素電極9aは、データ線6aとは異なる層(より具体的には下層側の層)に形成されている。加えて、下側遮光膜11a、半導体層1a、走査線3a(ゲート電極3bを含む)、下部容量電極71、上部容量電極300a(言い換えれば、容量配線300)及び画素電極9aの各々は、データ線6a、中継層93及び出力線920、定電位配線910及び930のいずれかとコンタクトホールを介して電気的に接続されている。より具体的には、下側遮光膜11aはコンタクトホール810を介して定電位配線910と電気的に接続され(図7参照)、半導体層1aはコンタクトホール81を介してデータ線6aと電気的に接続され(図5参照)、走査線3a(ゲート電極3bを含む)はコンタクトホール813を介して定電位配線920と電気的に接続され(図6参照)、下部容量電極71はコンタクトホール84を介して中継層93と電気的に接続され(図5参照)、上部容量電極300aはコンタクトホール814を介して定電位配線930と電気的に接続されている。画素電極9aはコンタクトホール85を介して中継層93と電気的に接続されている。言い換えれば、1つの層として形成された、データ線6a、中継層93及び出力線920、定電位配線910及び930から、データ線6a、中継層93及び出力線920、定電位配線910及び定電位配線930とは異なる複数の層として形成された、下側遮光膜11a、半導体層1a、走査線3a(ゲート電極3bを含む)、下部容量電極71、上部容量電極300a(言い換えれば、容量配線300)及び画素電極9aの各々に対してコンタクトホールを介して電気的な接続がなされている。このように構成されていることによって、例えば、後述するように、深さが互いに異なるコンタクトホール81及び84をそれぞれ形成するためのエッチング処理を用いて、コンタクトホール81及び84よりも深いコンタクトホール810(図7参照)を形成することが可能となる。よって、例えば、図7において、仮にデータ線6aと同一の導電膜からなる定電位配線910よりも下層側に設けられた下側遮光膜11aが、積層構造において下側遮光膜11aと定電位配線910との間に配置された中継層を介して、定電位配線910と電気的に接続される場合と比較して、下側遮光膜11aと定電位配線910とを接続するコンタクトホールを形成する工程を低減することができる。
次に、本実施形態に係る液晶装置の製造方法について、図9から図12を参照して説明する。ここに図9から図12は、本実施形態に係る液晶装置の製造プロセスの各工程を順に示す工程図であり、各図における(a)から(d)はそれぞれ、図5から図8に示した断面図に対応して示してある。尚、以下では、本実施形態に係る液晶装置のコンタクトホールを形成する工程について主に説明することとする。
先ず、図9に示す工程において、画像表示領域10aにおいて、TFTアレイ基板10上に下側遮光膜11aから層間絶縁膜41までの各層構造を形成する(図9(a)参照)。この際、下側遮光膜11aは、画像表示領域10aにおいて格子状に設けられた部分から周辺領域へ延びるように形成される(図9(c)参照)。走査線3a(ゲート電極3bを含む)は、画像表示領域10aにおいてX方向に沿って延びる部分(図4参照)から周辺領域へ延びるように形成される(図9(b)参照)。下地絶縁膜12及び層間絶縁膜41は、TFTアレイ基板10の全面に形成される(図9(a)から図9(d)参照)。TFT30は、走査線3a及び後に形成されるデータ線6aの交差に対応する領域に形成される。尚、各工程には、通常の半導体集積化技術を用いることができる。また、層間絶縁膜41の形成後、その表面を、CMP処理等によって平坦化しておいてもよい。
続いて、画像表示領域10aにおける層間絶縁膜41の表面の所定位置に第1のエッチング処理を施し、高濃度ドレイン領域1eに達する深さのコンタクトホール83を開孔する(図9参照)。
次に、図10に示す工程において、所定のパターンで下部容量電極71、絶縁膜61、誘電体膜75及び上部容量電極300aを順に積層して蓄積容量70を形成する(図10(a)参照)。この際、上部容量電極300aは容量配線300の一部として形成される。容量配線300は、画像表示領域10aにおいてX方向に沿って延びる部分(図4参照)から周辺領域へ延びるように形成される(図10(d)参照)。続いて、層間絶縁膜42をTFTアレイ基板10の全面に形成する(図10(a)から図10(d)参照)。
続いて、画像表示領域10a及び周辺領域における層間絶縁膜42の表面の所定位置に第2のエッチング処理を施す。これにより、画像表示領域10aにおいて、下部容量電極71に達する深さのコンタクトホール84を開孔する(図10(a)参照)と共に、周辺領域において、開孔部811(図10(c)参照)及びコンタクトホール814(図10(d)参照)を開孔する。ここで、開孔部811及びコンタクトホール814は、第2のエッチング処理によってコンタクトホール84と同一機会に形成されるので、開孔部811は、コンタクトホール84と同程度の深さを有するように形成され、コンタクトホール814は、容量配線300に達するように形成される。
次に、図11に示す工程において、画像表示領域10a及び周辺領域における層間絶縁膜42の表面の所定位置、及び上述した開孔部811の内部の所定位置の各々に第3のエッチング処理を施す。これにより、画像表示領域10aにおいて、半導体層1aの高濃度ソース領域1dに達する深さのコンタクトホール81を開孔する(図11(a)参照)と共に、周辺領域において、コンタクトホール813(図11(b)参照)及び開孔部812(図11(c)参照)を開孔する。ここで、コンタクトホール813及び開孔部812は、第3のエッチング処理と同一機会に形成されるので、コンタクトホール813は、走査線3aに達するように形成され、開孔部812は、下側遮光膜11aに達するように形成される。
本実施形態では、第3のエッチング処理によって開孔部811の内部に開孔部812が形成されることにより、層間絶縁膜42、絶縁膜61、層間絶縁膜41、絶縁膜2a及び下地絶縁膜12を貫通して開孔されたコンタクトホール810が形成される。言い換えれば、コンタクトホール84を形成するための第2のエッチング処理によって開孔部811を形成すると共に、コンタクトホール81を形成するための第3のエッチング処理によって開孔部812を形成することによって、コンタクトホール810が形成される。よって、コンタクトホール84及び81よりも深いコンタクトホール810を形成するために、第2及び第3のエッチング処理とは別のエッチング処理を施す必要がない。従って、コンタクトホールを形成する工程を低減することができる。この結果、製造プロセスの単純化、歩留まりの向上を実現可能である。
次に、図12に示す工程において、所定パターンで例えばAlを含む金属膜を積層し、画像表示領域10aにおいて、データ線6a及び中継層93を形成し(図12(a)参照)、周辺領域において、出力線920、定電位配線910及び930を形成する(図12(b)から(d)参照)。この際、データ線6aは、コンタクトホール81を介して半導体層1aの高濃度ソース領域1dに接続される。中継層93は、コンタクトホール84を介して下部容量電極71に接続される。出力線920は、コンタクトホール813を介して走査線3aに接続される。定電位配線910は、コンタクトホール810を介して下側遮光膜11aに接続される。定電位配線930は、コンタクトホール814を介して容量配線300に接続される。続いて、層間絶縁膜43をTFTアレイ基板10の全面に形成する(図12(a)から図12(d)参照)。
続いて、画像表示領域10aにおける層間絶縁膜43の表面の所定位置に第4のエッチング処理を施す。これにより、画像表示領域10aにおいて、中継層93に達する深さのコンタクトホール85を開孔する(図12(a)参照)。続いて、所定パターンでITO等の透明導電膜を積層し、画像表示領域10aにおいて、画素電極9aを形成する。この際、画素電極9aは、コンタクトホール85を介して下部容量電極71に接続される。
以上説明した液晶装置の製造方法によれば、4つのエッチング処理(即ち、コンタクトホール83を形成するための第1のエッチング処理、コンタクトホール84等を形成するための第2のエッチング処理、コンタクトホール81等を形成するための第3のエッチング処理、及びコンタクトホール85を形成するための第4のエッチング処理)によって、TFTアレイ基板10上の7つの導電層(即ち、下側遮光膜11aを含む第1層、半導体層1aを含む第2層、走査線3a(ゲート電極3bを含む)を含む第3層、下部容量電極71を含む第4層、上部容量電極300a(言い換えれば、容量配線300)を含む第5層、データ線6aを含む第6層及び画素電極9aを含む第7層)を互いに接続するためのコンタクトホールを形成することができる。言い換えれば、本実施形態の液晶装置は、上述したように、下側遮光膜11a、半導体層1a、走査線3a(ゲート電極3bを含む)、下部容量電極71及び上部容量電極300a(言い換えれば、容量配線300)及び画素電極9aの各々が、データ線6a、中継層93及び出力線92、定電位配線910及び930のいずれかとコンタクトホールを介して電気的に接続される構成であるために、上述した如き液晶装置の製造方法を採ることができる。よって、本実施形態に係る液晶装置100によれば、コンタクトホールを形成する工程を低減することができる。従って、製造プロセスの単純化、歩留まりの向上を実現可能であり、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。尚、製造プロセスの単純化、歩留まりの向上は、製造コストの低減にもつながる。
<電子機器>
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図13は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
<電子機器>
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図13は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
図13に示されるように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド1104内に配置された4枚のミラー1106及び2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル1110R、1110B及び1110Gに入射される。
液晶パネル1110R、1110B及び1110Gの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるR、G、Bの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム1112に3方向から入射される。このダイクロイックプリズム1112においては、R及びBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ1114を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
ここで、各液晶パネル1110R、1110B及び1110Gによる表示像について着目すると、液晶パネル1110Gによる表示像は、液晶パネル1110R、1110Bによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
尚、液晶パネル1110R、1110B及び1110Gには、ダイクロイックミラー1108によって、R、G、Bの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
尚、図13を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビ、ビューファインダ型、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、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
また本発明は、上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、シリコン基板上に素子を形成する反射型液晶装置(LCOS)、プラズマディスプレイ(PDP)、電界放出型ディスプレイ(FED、SED)、有機ELディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、電気泳動装置等にも適用可能である。
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或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、及び該電気光学装置を備えてなる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。
1a…半導体層、2、2a、2b…ゲート絶縁膜、3a…走査線、3b…ゲート電極、6a…データ線、9a…画素電極、7…サンプリング回路、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、11a…下側遮光膜、12…下地絶縁膜、20…対向基板、21…対向電極、23…遮光膜、30…TFT、41、42、43…層間絶縁膜、50…液晶層、52…シール材、53…額縁遮光膜、61…絶縁膜、70…蓄積容量、71…下部容量電極、101…データ線駆動回路、102…外部回路接続端子、104…走査線駆動回路、106…上下導通端子、107…上下導通材、300a…上部容量電極、300…容量配線、810、813…コンタクトホール、811、812…開孔部、910、930…定電位配線、920…出力線
Claims (6)
- 基板上に、
複数の画素電極と、
前記複数の画素電極を駆動するための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、互いに同一の導電膜から形成された複数の第1導電部と、
前記複数の画素電極を駆動するための他の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を夫々構成すると共に、前記複数の第1導電部と絶縁膜を介して異なる層に夫々配置された複数の導電膜から夫々形成された複数の第2導電部と
を備え、
前記複数の第2導電部は夫々、前記複数の第1導電部の少なくともいずれかと前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続される
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記複数の画素電極と前記複数の第1導電部とは絶縁膜を介して互いに異なる層に配置されると共に該絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記複数の第1導電部は、互いに同一の金属膜から形成され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。
- 前記基板上に、
前記第2導電部として、
前記画素電極と電気的に接続された蓄積容量を構成する一対の画素電位側電極及び固定電位側電極と、
前記蓄積容量よりも下層側に設けられており、前記画素電極と電気的に接続された薄膜トランジスタを構成する半導体層と、
前記半導体層よりも上層側に設けられており、前記薄膜トランジスタのゲート電極を含む走査線と、
前記半導体層よりも下層側に設けられており、画素毎の開口領域を規定する下側遮光膜と、
前記第1導電部として、
前記蓄積容量よりも上層側に設けられており、前記複数の画素電極に画像信号を供給するデータ線と、
前記画素電極と前記画素電位側電極とを電気的に中継接続する中継層と、
前記複数の画素電極が設けられた表示領域の周辺に位置する周辺領域に配線された周辺配線と
を備えた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。 - 前記固定電位側電極は、金属膜から形成され、
前記画素電位側電極は、前記固定電位側電極よりも誘電体膜を介して下層側に設けられており、半導体膜から形成される
ことを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなる電子機器。
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CN105259723A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-01-20 | 武汉华星光电技术有限公司 | 用于液晶面板的阵列基板及其制作方法 |
-
2006
- 2006-07-25 JP JP2006201637A patent/JP2008026766A/ja active Pending
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WO2017088219A1 (zh) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 武汉华星光电技术有限公司 | 用于液晶面板的阵列基板及其制作方法 |
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