JP2008203593A - 反射型液晶装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレキシブル基板やICが実装される実装パッドの形成に光反射性導電層を利用した場合でも、実装パッドにマイグレーションなどの不具合が発生しない反射型液晶装置およびそれを用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】反射型液晶装置の素子基板では、画像表示領域において最上層に形成されている導電膜はアルミニウムやアルミニウム合金からなる画素電極であるが、画素電極と同時形成されたアルミニウムやアルミニウム合金については、中継端子9bとして利用するだけ、中継端子9bより上層に別の上層側導電層13aを形成し、この上層側導電層13aを実装パッド102として利用する。このため、実装パッド102の狭ピッチ化に伴って、実装パッド102が小さくなった場合でも、マイグレーションなどが発生しない。
【選択図】図4

Description

本発明は、反射型液晶装置および電子機器に関するものである。
液晶装置では、対向配置された素子基板および対向基板の間に液晶が保持されている。また、液晶装置のうち、反射型の液晶装置の場合、素子基板には複数の画素の各々に画素スイッチング素子が形成されているとともに、スイッチング素子の上層側に、アルミニウムやアルミニウム合金からなる光反射性導電層が形成される。この場合、光反射性導電層は、素子基板の最も上層側に形成されることが多い。そこで、素子基板に実装パッドを形成するにあたって、アルミニウムやアルミニウム合金からなる光反射性導電層を実装パッドとして利用した構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−244151号公報
しかしながら、アルミニウムやアルミニウム合金などにより実装パッドを形成した場合において、実装パッドを狭ピッチ化すると、実装パッドが小さくなる分、COF(Chip On Film)実装やCOG(Chip On Glass)実装した際にマイグレーションが発生するという問題点がある。かといって、素子基板の上層側に形成されている光反射性導電層を実装パッドの形成に利用しない場合には、アスペクト比が極めて大きなコンタクトホールを介して、画素スイッチング素子のゲート電極やソース電極と同時形成した導電膜に電気的な接続を行なう必要があり、生産性や信頼性が低下する。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、フレキシブル基板やICが実装される実装パッドの形成に光反射性導電層を利用した場合でも、実装パッドにマイグレーションなどの不具合が発生しない反射型液晶装置およびそれを用いた電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、複数の画素の各々に形成された画素スイッチング素子、および該画素スイッチング素子の上層側に形成された光反射性導電層を備えた素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを備え、前記素子基板には、フレキシブル基板またはICが実装される実装パッドが形成された反射型液晶装置において、前記光反射性導電層は、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなり、前記実装パッドは、前記光反射性導電膜からなる下層側導電層に対して、該下層側導電層を覆う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する上層側導電層により構成されていることを特徴とする。
本発明では、最上層にアルミニウムやアルミニウム合金からなる光反射性導電層が形成されている場合でも、かかる光反射性導電層については、実装パッドに対する中継用の下層側導電層として利用するだけで、下層側導電層より上層に形成した別の上層側導電層を実装パッドとして利用する。このため、実装パッドの狭ピッチ化に伴って、実装パッドが小さくなった場合でも、アルミニウムやアルミニウム合金からなる実装パッドと違って、実装パッドにマイグレーションなどが発生しない。
本発明は、例えば、前記素子基板において画素電極が前記光反射性導電膜により形成されている場合に適用される。
本発明において、前記上層側導電層は、チタン膜、窒化チタン膜またはそれらの積層膜からなることが好ましい。
本発明において、前記実装パッドの形成領域では、前記下層側導電層の表面、および前記上層側導電層の表面のうちの少なくとも一方が、プラズマ処理により粗面化されていることが好ましい。このように構成すると接続抵抗の低減を図ることができる。
本発明を適用した反射型液晶装置は、投射型表示装置や、携帯電話機などのモバイル機器といった電子機器に用いられる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
(全体構成)
図1(a)、(b)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。図2は、本発明を適用した反射型液晶装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。
図1(a)、(b)に示す反射型液晶装置100は、素子基板10と、この素子基板10に対向する対向基板20とを備えており、素子基板10と対向基板20とは、シール材52を介して貼り合わされて対向している。シール材52の内側領域にはTN(Twisted Nematic)液晶などからなる液晶層50が保持されている。シール材52には、液晶注入口52aが形成されており、この液晶注入口52aは、液晶を注入した後、封止材25により封止されている。対向基板20には、シール材52の内側に並行して額縁としての遮光膜53が形成されており、その内側領域が画像表示装置10aとして利用される。対向基板20の内面(液晶層50側)には略全面に共通電極21が形成されている。
素子基板10において、シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路101および実装パッド102が素子基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿っては、走査線駆動回路104が形成されている。実装パッド102からデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104に向けては複数の配線109が延びている。また、素子基板10には、実装パッド102を利用して、IC107が実装されたフレキシブル基板108が接続されている。素子基板10の残る一辺には、画像表示領域10aの両側に設けられた走査線駆動回路104間を接続するための複数の配線105が形成されている。対向基板20の四隅には、素子基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための上下導通材106が形成されている。また、素子基板10において、画素表示領域10aには複数の画素電極9aがマトリクス状に形成されている。
図2に示すように、反射型液晶装置100の素子基板10において、画像表示領域10aを構成するマトリクス状の複数の画素100aの各々に、画素電極9aと、画素電極9aをスイッチング制御するための画素スイッチング素子としてのMOS型の電界効果型トランジスタ30とが形成されている。また、画像表示領域10aには、画像信号を供給するための複数のデータ線6aと、走査信号を供給するための複数の走査線3aとが互いに交差する方向に延びており、データ線6aはデータ線駆動回路101に接続され、走査線3aは走査線駆動回路104に接続されている。電界効果型トランジスタ30のソースにはデータ線6aが接続し、電界効果型トランジスタ30のゲートには走査線3aが接続されている。画素電極9aは、電界効果型トランジスタ30のドレインに電気的に接続されており、電界効果型トランジスタ30を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線6aから供給されるデータ信号を各画素100aに所定のタイミングで書き込む。そして、図1(b)に示す画素電極9a、液晶層50、および共通電極21により構成された液晶容量50aに書き込まれた所定レベルの画素信号は一定期間保持される。
ここで、液晶容量50aに並列に蓄積容量70が形成されており、蓄積容量70によって、画素電極9aの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる反射型液晶装置100を実現できる。本形態では、蓄積容量70を構成するために、走査線3aと並列するように容量線5bが形成されており、かかる容量線5
bは共通電位線(COM)に接続され、所定の電位に保持されている。なお、蓄積容量70は前段の走査線3aとの間に形成される場合もある。
なお、反射型液晶装置100は、電源回路201、画像処理回路202およびタイミング発生回路203を備えており、これらの回路は、図1(a)、(b)に示すIC107などに構成されている。タイミング発生回路203では、各画素100aを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号VCK、HCK、反転クロック信号VCKB、HCKB、転送開始パルスHSP、VSPが生成され、素子基板10に供給される。画像処理回路202は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、素子基板10に供給する。電源回路201は、複数の電源VDD、VSS、VHH、VLLを生成して素子基板10に供給する。
(画素の具体的構成)
図3(a)、(b)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置の素子基板において相隣接する画素の平面図、および図3(a)のA−A′線に相当する位置で反射型液晶装置100を切断したときの断面図である。なお、図3(a)では、半導体層は細くて短い点線で示し、走査線3aは太い実線で示し、データ線6aおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、容量線5bは二点鎖線で示し、画素電極9aおよびそれと同時形成された薄膜は太くて長い点線で示し、中継電極は細い実線で示してある。
図3(a)に示すように、素子基板10上には、複数の画素100aの各々に矩形状の画素電極9aが形成されており、各画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6aおよび走査線3aが形成されている。走査線3aに並列して容量線5bが形成され、データ線6aと走査線3aとが交差する領域に電界効果型トランジスタ30が形成されている。
図3(b)に示すように、素子基板10は、石英基板やガラ基板などの透光性材料からなる基板本体10d、その液晶層50側の表面に形成された画素電極9a、画素スイッチング用の電界効果型トランジスタ30、および配向膜16を主体として構成されており、対向基板20は、基板本体20d、その液晶層50側表面に形成された共通電極21、および配向膜22を主体として構成されている。
素子基板10において、画素電極9aに隣接する位置には電界効果型トランジスタ30が形成されている。電界効果型トランジスタ30は、例えば、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、半導体層1aには、走査線3aに対してゲート絶縁層2を介して対向するチャネル領域1a′、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および高濃度ドレイン領域1eが形成されている。
半導体層1aは、例えば、石英基板からなる基板本体10d上に下地絶縁膜12を介して形成された単結晶シリコン層によって構成され、このような構成の素子基板10は、石英基板と単結晶シリコン基板とが絶縁層を介して貼り合わされたSOI(Silicon On Insulator)基板を用いることにより実現することができる。このようなSOI基板は、例えば、単結晶シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成した上で石英基板と貼り合わせる方法、あるいは石英基板と単結晶シリコン基板の双方にシリコン酸化膜を形成した上でシリコン酸化膜同士を接触させて貼り合わせる方法が採用できる。この場合、ゲート絶縁層2は、半導体層1aに対する熱酸化膜により形成できる。走査線3aには、ポリシリコンやアモルファスシリコン、単結晶シリコン膜などのシリコン膜や、これらのポリサイドやシリサイド,さらには金属膜が用いられる。
走査線3aの上層側には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール82、および高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール83を備えたシリコン酸化膜などからなる第1層間絶縁膜41が形成されている。第1層間絶縁膜41の上層には中継電極4a、4bが形成されている。中継電極4aは、走査線3aとデータ線6aとの交差する位置を基点として走査線3aおよびデータ線6aに沿って延出する略L字型に形成されており、中継電極4bは、中継電極4bと離間した位置において、データ線6aに沿うように形成されている。中継電極4aは、コンタクトホール83を介して高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続され、中継電極4bは、コンタクトホール82を介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続されている。
中継電極4a、4bの上層側には、シリコン窒化膜などからなる誘電体膜42が形成されており、この誘電体膜42を介して、中継電極4aと対向するように容量線5bが形成され、蓄積容量70が形成されている。中継電極4a、4bは導電性のポリシリコン膜や金属膜等からなり、容量線5bは、導電性のポリシリコン膜、高融点金属を含む金属シリサイド膜、それらの積層膜、金属膜からなる。
容量線5bの上層側には、中継電極4aへ通じるコンタクトホール87、および中継電極4bへ通じるコンタクトホール81を備えたシリコン酸化膜などからなる第2層間絶縁膜43が形成されている。第2層間絶縁膜43の上層にはデータ線6aおよびドレイン電極6bが形成されている。データ線6aはコンタクトホール81を介して中継電極4bに電気的に接続し、中継電極4bを介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続している。ドレイン電極6bはコンタクトホール87を介して中継電極4aに電気的に接続し、中継電極4aを介して、高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続している。データ線6aおよびドレイン電極6bは、導電性のポリシリコン膜、高融点金属を含む金属シリサイド膜、それらの積層膜、金属膜からなる。
データ線6aおよびドレイン電極6bの上層側には、ドレイン電極6bへ通じるコンタクトホール86を備えたシリコン酸化膜などからなる第3層間絶縁膜44が形成されている。第3層間絶縁膜44の上層には画素電極9aが形成されており、画素電極9aは、コンタクトホール86を介してドレイン電極6bに電気的に接続されている。
ここで、画素電極9aは、厚さが150nm程度のアルミニウムやアルミニウム合金(光反射性導電膜)によって形成されており、対向基板20の側から入射した光を対向基板20側に向けて反射する光反射層として機能する。
画素電極9aの上層には、厚さが150nm程度のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜あるいはそれらの積層膜からなる保護膜45(絶縁膜)が形成されている。また、保護膜45の表面には配向膜16が形成されている。
(実装パッドの構成)
図4(a)、(b)は各々、本形態の反射型液晶装置100に形成した実装パッド102の平面図およびそのC−C′断面図である。
図3(b)を参照して説明したように、本形態の素子基板10には、下地絶縁膜12、第1層間絶縁膜41、ゲート絶縁層2、誘電体膜42、第2層間絶縁膜43、第3層間絶縁膜44、保護膜45がこの順に積層され、かつ、これらの絶縁膜の層間には、半導体層1a、走査線3a、中継電極4a、4b、容量線5b、データ線6a(ドレイン電極6b)、画素電極9aが形成されている。
従って、図4(a)、(b)に示すように、実装パッド102からデータ線駆動回路101や走査線駆動回路104に向けては、上記の導電膜を用いて配線109を形成することができる。本形態では、データ線6a(ドレイン電極6b)と同時形成された導電膜によって配線109を形成した構成を例示してある。また、素子基板10の画像表示領域10aには、最上層の導電膜として画素電極9aが形成されているので、画素電極9aを用いれば、実装パッド102を形成することができる。但し、本形態では、画素電極9aがアルミニウムやアルミニウム合金(光反射性導電膜)によって形成されており、かかる導電膜を実装パッド102として用いると、マイグレーションなどが発生する原因となる。
そこで、本形態では、まず、第3層間絶間膜44において、配線109と重なる位置に2つのコンタクトホール88を形成するとともに、画素電極9aと同時形成したアルミニウムやアルミニウム合金によって中継端子9b(下側導電層)を形成する。この状態で、中継端子9bは、2つのコンタクトホール88を介して配線109に電気的に接続する。
また、本形態では、保護膜45において、中継端子9bと重なる領域のうち、例えば、2つのコンタクトホール88の間の領域にコンタクトホール89を形成するとともに、厚さが100nm程度のチタン膜、あるいは厚さが2nm程度の窒化チタン膜と、厚さが100nm程度のチタン膜との積層膜を形成し、コンタクトホール89を介して中継端子9bに電気的に接続する上層側導電層13aを形成する。そして、本形態では、上層側導電層13aのうち、コンタクトホール88、89と重なる位置を避けた領域を実装パッド102として利用する。すなわち、実装パッド102に対してフレキシブル基板108の端子を異方性導電膜などを介して接続する。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、画像表示領域10aにおいて最上層に形成されている導電膜は画素電極9aであるが、画素電極9aはアルミニウムやアルミニウム合金かなる。このため、実装パッド102を画素電極9aと同時形成すると、マイグレーションなどの問題点が発生するが、本形態では、画素電極9aと同時形成されたアルミニウムやアルミニウム合金については、中継端子9bとして利用するだけで、中継端子9bより上層に別の上層側導電層13aを形成し、この上層側導電層13aを実装パッド102として利用する。このため、実装パッド102の狭ピッチ化に伴って、実装パッド102が小さくなった場合でも、マイグレーションなどが発生しない。それ故、反射型液晶装置100の信頼性を向上することができる。
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、データ線6a(ドレイン電極6b)と同時形成された導電膜などによって配線109を形成したが、走査線3aや容量線5bと同時形成された導電膜を配線として用いた場合に本発明を適用してもよい。
また、上記形態では、画像表示領域10aにおいて最上層に形成されている導電膜がアルミニウムやアルミニウム合金からなる画素電極9aであったが、アルミニウムやアルミニウム合金からなるベタの光反射層の上層に絶縁膜を介してITO(Indium Tin Oxide)膜からなる画素電極が形成されている場合には、アルミニウムやアルミニウム合金を下層側導電層として用い、ITO膜からなる画素電極を形成する際、上層側導電層を同時形成して実装パッド102を構成してもよい。
また、実装パッド102の形成領域では、中継端子9b(下側導電層)の表面が、アルゴンガスなどといった不活性ガスを用いたプラズマ処理により粗面化されていることが好ましい。このように構成すると、中継端子9b(下側導電層)と、上層側導電層13aとの接続抵抗を低減することができる。また、実装パッド102の形成領域では、上層側導電層13aの表面が、アルゴンガスなどといった不活性ガスを用いたプラズマ処理により粗面化されていることが好ましい。このように構成すると、上層側導電層13aとフレキシブル基板108との接続抵抗を低減することができる。
また、上記形態では、IC107が実装されたフレキシブル基板108に対する実装パッド102に本発明を適用したが、IC107を素子基板10に実装する場合の実装パッドや、データ線駆動回路101や走査線駆動回路104が素子基板10上ではなく、駆動用IC内に構成されている場合において、駆動用ICを素子基板10に実装するための実装パッドに本発明を適用してもよい。
さらに、上記形態では、半導体層1aが単結晶シリコン層からなる場合を例に説明したが、半導体層1aとしては、低温プロセスでアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化したポリシリコン膜を用いた反射型液晶装置に本発明を適用してもよい。この場合、基板本体10dとしては安価なガラス基板を用いることができる。このような場合、ゲート絶縁層2は、CVD法などにより形成したシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜により構成される。
[電子機器への搭載例]
本発明に係る反射型液晶装置100は、図5(a)に示す投射型表示装置や(液晶プロジェクタ/電子機器)や、図5(b)、(c)に示す携帯用電子機器に用いることができる。
図5(a)に示す投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置した光源部810、インテグレータレンズ820および偏光変換素子830を備えた偏光照明装置800と、この偏光照明装置800から出射されたS偏光光束をS偏光光束反射面841により反射させる偏光ビームスプリッタ840と、偏光ビームスプリッタ840のS偏光光束反射面841から反射された光のうち、青色光(B)の成分を分離するダイクロックミラー843と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光(R)の成分を反射させて分離するダイクロックミラー844とを有している。また、投射型表示装置1000は、各色光が入射する3枚の反射型液晶装置100(反射型液晶装置100R、100G、100B)を備えている。さらに、投射型表示装置1000は、3つの反射型液晶装置100R、100G、100Bにて変調された光をダイクロックミラー844、843、および偏光ビームスプリッタ840にて合成した後、この合成光をスクリーン860に投写する
また、図5(b)に示す携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001、スクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての反射型液晶装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、反射型液晶装置100に表示される画面がスクロールされる。図5(c)に示す情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)は、複数の操作ボタン4001、電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての反射型液晶装置100を備えており、電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が反射型液晶装置100に表示される。
さらに、対向基板20などにカラーフィルタを形成すれば、カラー表示可能な反射型液晶装置100を形成することができる。また、カラーフィルタを形成した反射型液晶装置100を用いれば、単板式の投射型表示装置を構成することもできる。
(a)、(b)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。 本発明を適用した反射型液晶装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。 (a)、(b)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置の素子基板において相隣接する画素の平面図、およびA−A′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。 (a)、(b)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置に形成した実装パッドの平面図およびそのC−C′断面図である。 (a)、(b)、(c)は各々、本発明を適用した反射型液晶装置を用いた電子機器の説明図である。
符号の説明
1a・・半導体層、2・・ゲート絶縁層、3a・・走査線(ゲート電極)、4a、4b・・中継電極、5b・・容量線、6a・・データ線、6b・・ドレイン電極、9a・・画素電極、9b・・中継端子(下側導電層)、10・・素子基板、13a・・上層側導電層、20・・対向基板、30・・電界効果型トランジスタ(画素スイッチング素子)、41・・第1層間絶縁膜、42・・誘電体膜、43・・第2層間絶縁膜、44・・第3層間絶縁膜、45・・保護膜(絶縁膜)、100・・反射型液晶装置、109・・配線

Claims (5)

  1. 複数の画素の各々に形成された画素スイッチング素子、および該画素スイッチング素子の上層側に形成された光反射性導電層を備えた素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを備え、前記素子基板には、フレキシブル基板またはICが実装される実装パッドが形成された反射型液晶装置において、
    前記光反射性導電層は、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなり、
    前記実装パッドは、前記光反射性導電膜からなる下層側導電層に対して、該下層側導電層を覆う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する上層側導電層により構成されていることを特徴とする反射型液晶装置。
  2. 前記素子基板には、前記光反射性導電膜により画素電極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の反射型液晶装置。
  3. 前記上層側導電層は、チタン膜、あるいは窒化チタン膜とチタン膜との積層膜からなることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型液晶装置。
  4. 前記実装パッドの形成領域において、前記下層側導電層の表面、および前記上層側導電層の表面のうちの少なくとも一方は、プラズマ処理により粗面化されていることを特徴とする反射型液晶装置。
  5. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の反射型液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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