JP2008203711A - Active matrix substrate, electro-optical device and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器に関する。 The present invention relates to an active matrix substrate, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
プロジェクタ等の電子機器に用いられる電気光学装置としての液晶装置では、たとえば当該液晶装置の一方の面から光が入射される。そして、当該液晶装置の光透過性を電気的に制御する薄膜トランジスタを駆動し、液晶領域に電位を与えることで、入射された光を空間的に変調する。そして光を、当該液晶装置の他方の面から出射させることで画像や文字のパターンを形成させている。ここで、当該光が薄膜トランジスタのチャネル領域に入射することで発生する光リーク電流を抑えるため、薄膜トランジスタと前記光の光源との間に遮光層を設ける構造が用いられている。 In a liquid crystal device as an electro-optical device used in an electronic apparatus such as a projector, light enters from one surface of the liquid crystal device, for example. Then, a thin film transistor that electrically controls light transmittance of the liquid crystal device is driven to apply a potential to the liquid crystal region, thereby spatially modulating incident light. Then, an image or a character pattern is formed by emitting light from the other surface of the liquid crystal device. Here, in order to suppress light leakage current generated when the light enters the channel region of the thin film transistor, a structure in which a light shielding layer is provided between the thin film transistor and the light source of the light is used.
また、表面から入射した光がアクティブマトリクス基板の他方の面からの反射などにより、光がトランジスタのチャネル部に入射されることがある。このような光が薄膜トランジスタに入射されるのを防ぐため、薄膜トランジスタとアクティブマトリクス基板の第2面との間に別の遮光層を設ける構造が用いられている。この別の遮光層によって薄膜トランジスタのチャネル部に反射光が直接入射するのを防いでいる。 In addition, light incident from the surface may be incident on the channel portion of the transistor due to reflection from the other surface of the active matrix substrate or the like. In order to prevent such light from entering the thin film transistor, a structure in which another light shielding layer is provided between the thin film transistor and the second surface of the active matrix substrate is used. This separate light shielding layer prevents reflected light from directly entering the channel portion of the thin film transistor.
また、近年では表示装置の多画素化に伴う1画素あたりの書き込み時間の短縮化や、高コントラスト化の要請に伴い、SOI技術が検討されてきている。SOI技術を用いることで多結晶の薄膜トランジスタに代えて単結晶の薄膜トランジスタを用いることができるため、高速スイッチングが可能となる。SOI技術を用いて基板に近い側の遮光層を得る製造方法はたとえば特許文献1に記載されている。この製造方法は、光透過性基板表面に遮光層を形成し、その上を酸化シリコン層で覆って研磨により平坦化し、その平坦面に単結晶シリコン基板を貼り合わせ、単結晶シリコン薄層を残して単結晶シリコン基板を除きSOIを有する基板を形成するものである。
In recent years, SOI technology has been studied in response to the demand for shortening the writing time per pixel accompanying the increase in the number of pixels of a display device and increasing the contrast. By using the SOI technology, a single crystal thin film transistor can be used instead of a polycrystalline thin film transistor, so that high-speed switching is possible. A manufacturing method for obtaining a light shielding layer on the side close to the substrate using the SOI technology is described in, for example,
液晶装置を使った表示装置の内部では、多くの光学部品や構成部材などからの乱反射光が存在し、薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス基板に対して垂直に入射する光以外に、迷光として斜めに入射してくる光の成分が生じている。特に近年ではより明るい映像を得るために光源の明るさが上昇してきており、薄膜トランジスタ中へ侵入する迷光強度が増加する傾向にある。迷光によるキャリア発生に伴う表示画質の低下を防ぐためには、この斜めに入射する光に対しても十分な遮光性能を有するアクティブマトリクス基板が必要である。 Inside a display device using a liquid crystal device, there is irregularly reflected light from many optical components and components, and it is incident obliquely as stray light in addition to light that is incident perpendicular to the active matrix substrate on which the thin film transistor is formed. An incoming light component is generated. Particularly in recent years, the brightness of the light source has been increased to obtain a brighter image, and the intensity of stray light entering the thin film transistor tends to increase. In order to prevent deterioration in display image quality due to generation of carriers due to stray light, an active matrix substrate having sufficient light shielding performance against this obliquely incident light is required.
また薄膜トランジスタを構成する半導体として結晶性に優れた単結晶シリコン層を用いた場合、光の入射による励起によって発生した電子や正孔などのキャリアは殆ど再結合しない。そのため光の入射による半導体素子のソース・ドレイン間を通過する光リーク電流を抑制するには多結晶シリコン層を用いる場合と比べ、より高い遮光性を必要とする。本願発明者の調査によると、結晶欠陥の多い多結晶シリコン層を用いた場合に比べて、単結晶シリコン層の場合では約10倍程度光リーク電流は増加し、表示画質の低下を招くという課題がある。
よって本発明は、表示画質を向上させるアクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。
In addition, when a single crystal silicon layer having excellent crystallinity is used as a semiconductor included in the thin film transistor, carriers such as electrons and holes generated by excitation due to incidence of light hardly recombine. Therefore, in order to suppress the light leakage current that passes between the source and drain of the semiconductor element due to the incidence of light, higher light shielding properties are required than in the case of using a polycrystalline silicon layer. According to the inventor's investigation, the light leakage current increases about 10 times in the case of the single crystal silicon layer compared with the case of using the polycrystalline silicon layer with many crystal defects, and the display image quality is deteriorated. There is.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an active matrix substrate, an electro-optical device, and an electronic apparatus that improve display image quality.
本出願では、「上」とは基板の第1面を介して、当該基板を構成する物体から離れて行く方向と定義する。また、「開口部」とは、画素電極と重なる領域のうち、表示に寄与する部分と定義する。 In the present application, “upper” is defined as a direction away from an object constituting the substrate through the first surface of the substrate. An “opening” is defined as a portion that contributes to display in a region overlapping with a pixel electrode.
上記課題を解決するために、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、第1遮光層と、第2遮光層と、前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に位置する酸化シリコン層と、前記酸化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する半導体層と、前記半導体層と前記第2遮光層との間に位置するゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層と前記第2遮光層との間に位置するゲート電極と、を有し、前記第1遮光層に含まれる物質の屈折率をn、前記第1遮光層の層厚をt(nm)としたとき、t≧1000/(n2−2.25)0.5(nm)・・・(関係式1)の関係を満たす、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an active matrix substrate according to the present invention includes a first light shielding layer, a second light shielding layer, a silicon oxide layer positioned between the first light shielding layer and the second light shielding layer, A semiconductor layer located between the silicon oxide layer and the second light shielding layer, a gate insulating layer located between the semiconductor layer and the second light shielding layer, the gate insulating layer and the second light shielding. T ≧ 1000, where n is the refractive index of the substance contained in the first light-shielding layer and t (nm) is the thickness of the first light-shielding layer. / (N 2 −2.25) 0.5 (nm) (Relational formula 1) is satisfied.
この構成によれば、酸化シリコン基板と酸化シリコン層に挟まれる、第1遮光層をコア層として、スラブ型の導波路が形成される。酸化シリコンに挟まれたスラブ型導波路の光伝播条件は、コア層となる第1遮光層の層厚をt(nm)、第1遮光層の屈折率をn、光の波長をλ、酸化シリコンの屈折率を1.5、導波モードをmとした場合に、t≧λ×m/(2×(n2−2.25)0.5)(nm)・・・(関係式2)を満たす層厚を有する第1遮光層を用いることで、一旦第1遮光層に入射した迷光は第1遮光層中を伝播しながら減衰する。そのためチャネル領域を含む半導体層への迷光の侵入を抑制することができ、光キャリアの発生を抑制することができる。ここで、λを可視光の波長下限である400nm、導波モードを、第1遮光層の側面に対して浅い角度で侵入した迷光を捕獲できるようm=5として数値計算すると、t≧1000/(n2−2.25)0.5(nm)・・・(関係式1)が導かれる。この関係を満たすように第1遮光層の層厚をとることで、迷光のチャネル領域を含む半導体層への侵入を抑制することができる。 According to this configuration, a slab type waveguide is formed using the first light shielding layer sandwiched between the silicon oxide substrate and the silicon oxide layer as the core layer. The light propagation conditions of the slab waveguide sandwiched between silicon oxides are as follows: the thickness of the first light shielding layer as the core layer is t (nm), the refractive index of the first light shielding layer is n, the wavelength of light is λ, and the oxidation When the refractive index of silicon is 1.5 and the waveguide mode is m, t ≧ λ × m / (2 × (n 2 −2.25) 0.5 ) (nm) (Relational Expression 2) By using the first light shielding layer having a layer thickness that satisfies, stray light once incident on the first light shielding layer is attenuated while propagating through the first light shielding layer. Therefore, stray light can be prevented from entering the semiconductor layer including the channel region, and generation of optical carriers can be suppressed. Here, when λ is 400 nm, which is the lower limit of the wavelength of visible light, and the waveguide mode is m = 5 so that stray light entering at a shallow angle with respect to the side surface of the first light shielding layer can be captured, t ≧ 1000 / (N 2 -2.25) 0.5 (nm) (Relational Expression 1) is derived. By taking the thickness of the first light-shielding layer so as to satisfy this relationship, stray light can be prevented from entering the semiconductor layer including the channel region.
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、第1遮光層と、第2遮光層と、前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に位置する窒化シリコン層と、前記窒化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する酸化シリコン層と、前記酸化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する半導体層と、前記半導体層と前記第2遮光層との間に位置するゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層と前記第2遮光層との間に位置するゲート電極と、を有し、前記第1遮光層がシリコンを含み、前記第1遮光層の膜厚をt(nm)としたとき、t≧333(nm)の関係を満たす、ことを特徴とする。 The active matrix substrate according to the present invention includes a first light shielding layer, a second light shielding layer, a silicon nitride layer positioned between the first light shielding layer and the second light shielding layer, and the silicon nitride layer. A silicon oxide layer located between the second light shielding layer, a semiconductor layer located between the silicon oxide layer and the second light shielding layer, and located between the semiconductor layer and the second light shielding layer. And a gate electrode positioned between the gate insulating layer and the second light shielding layer, wherein the first light shielding layer contains silicon, and the thickness of the first light shielding layer is t (Nm), the relation of t ≧ 333 (nm) is satisfied.
この構成によれば、酸化シリコン基板と、窒化シリコン層に挟まれる、シリコンを用いた第1遮光層をコア層として、スラブ型の導波路が形成される。スラブ型導波路の光伝播条件は、コア層となる第1遮光層の層厚をt(nm)、第1遮光層の屈折率をn、光の波長をλ、酸化シリコン基板の屈折率を1.5、窒化シリコン層の屈折率を2.1、導波モードをmとした場合に、t≧λ×m/(2×(n2−3.15)0.5)(nm)・・・(関係式3)を満たす層厚を有する第1遮光層を用いることで、一旦第1遮光層に入射した迷光は第1遮光層中を伝播しながら減衰する。そのためチャネル領域を含む半導体層への迷光の侵入を抑制することができ、光キャリアの発生を抑制することができる。ここで、λを可視光の波長下限である400nm、導波モードを、第1遮光層の側面に対して浅い角度で侵入した迷光を捕獲できるようm=5とし、シリコンの屈折率を3.5として数値計算すると、t≧333(nm)が導かれる。この関係を満たすようにシリコンを用いた第1遮光層の層厚をとることで、迷光のチャネル領域を含む半導体層への侵入を抑制することができる。 According to this configuration, a slab type waveguide is formed using the silicon oxide substrate and the first light-shielding layer using silicon sandwiched between the silicon nitride layers as the core layer. The light propagation conditions of the slab waveguide are as follows: the thickness of the first light shielding layer as the core layer is t (nm), the refractive index of the first light shielding layer is n, the wavelength of light is λ, and the refractive index of the silicon oxide substrate is When 1.5, the refractive index of the silicon nitride layer is 2.1, and the waveguide mode is m, t ≧ λ × m / (2 × (n 2 −3.15) 0.5 ) (nm). By using the first light shielding layer having a layer thickness that satisfies (Relational Expression 3), stray light once incident on the first light shielding layer is attenuated while propagating through the first light shielding layer. Therefore, stray light can be prevented from entering the semiconductor layer including the channel region, and generation of optical carriers can be suppressed. Here, λ is 400 nm which is the lower limit of the wavelength of visible light, the waveguide mode is m = 5 so that stray light entering at a shallow angle with respect to the side surface of the first light shielding layer can be captured, and the refractive index of silicon is 3. Numerical calculation as 5 leads to t ≧ 333 (nm). By taking the layer thickness of the first light-shielding layer using silicon so as to satisfy this relationship, intrusion of stray light into the semiconductor layer including the channel region can be suppressed.
また、シリコンを含む第1遮光層の少なくとも側面を窒化シリコン層で覆うため、屈折率1.5の酸化シリコンと、屈折率3.5のシリコンを用いた第1遮光層側面との間に屈折率2.1の窒化シリコンが挟まれるため、屈折率3.5のシリコンを用いた第1遮光層側面での光の反射が抑えられ、入射された迷光の乱反射を抑制し、減衰させることが可能となる。 In addition, since at least the side surface of the first light-shielding layer containing silicon is covered with the silicon nitride layer, it is refracted between silicon oxide having a refractive index of 1.5 and the first light-shielding layer side surface using silicon having a refractive index of 3.5. Since silicon nitride having a refractive index of 2.1 is sandwiched, reflection of light on the side of the first light shielding layer using silicon having a refractive index of 3.5 is suppressed, and irregular reflection of incident stray light can be suppressed and attenuated. It becomes possible.
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、平面視において、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層と重なり、かつ、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層内に位置する、ことを特徴とする。 The active matrix substrate according to the present invention is characterized in that the first light-shielding layer overlaps the silicon nitride layer and the first light-shielding layer is located in the silicon nitride layer in plan view. .
この構成によれば、屈折率の高い第1遮光層の側面部に屈折率が第1遮光層よりも小さい窒化シリコン層が挿入されることでの光の反射が抑えられ、入射された迷光の乱反射を抑制し、減衰させることが可能になることに加え、第1遮光層の層厚を薄くし、段差の少ない構造を得ることが可能となる。 According to this configuration, the reflection of light due to the silicon nitride layer having a refractive index smaller than that of the first light shielding layer being inserted into the side surface portion of the first light shielding layer having a high refractive index is suppressed, and the incident stray light is prevented from being reflected. In addition to suppressing and attenuating irregular reflection, it is possible to reduce the thickness of the first light shielding layer and obtain a structure with few steps.
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、平面視において、前記第1遮光層と、前記窒化シリコン層と、前記第2遮光層と、が重なり、かつ、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層内に位置し、前記窒化シリコン層が前記第2遮光層内に位置する、ことを特徴とする。 In addition, the active matrix substrate according to the present invention includes the first light-shielding layer, the silicon nitride layer, and the second light-shielding layer overlapping in plan view, and the first light-shielding layer serving as the silicon nitride layer. The silicon nitride layer is located in the second light shielding layer.
この構成によれば、屈折率の高い第1遮光層の側面部に屈折率が第1遮光層よりも小さい窒化シリコン層が挿入されることでの光の反射が抑えられ、入射された迷光の乱反射を抑制し、減衰させることが可能になる。さらに窒化シリコン層が第2遮光層内に位置するため、窒化シリコン層が有する色分散による透過光への着色を防止できる。 According to this configuration, the reflection of light due to the silicon nitride layer having a refractive index smaller than that of the first light shielding layer being inserted into the side surface portion of the first light shielding layer having a high refractive index is suppressed, and the incident stray light is prevented from being reflected. The diffuse reflection can be suppressed and attenuated. Further, since the silicon nitride layer is located in the second light shielding layer, it is possible to prevent the transmitted light from being colored due to the chromatic dispersion of the silicon nitride layer.
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、さらに、酸化シリコン基板を有し、前記第1遮光層が前記酸化シリコン基板と前記窒化シリコン層との間に位置し、平面視において前記第1遮光層の外周の少なくとも一部が前記窒化シリコン層の一部に囲まれ、前記窒化シリコン層の前記一部が前記第1遮光層と前記酸化シリコン基板とに接する、ことを特徴とする。 The active matrix substrate according to the present invention further includes a silicon oxide substrate, the first light shielding layer is located between the silicon oxide substrate and the silicon nitride layer, and the first light shielding layer in a plan view. At least a part of the outer periphery of the silicon nitride layer is surrounded by a part of the silicon nitride layer, and the part of the silicon nitride layer is in contact with the first light shielding layer and the silicon oxide substrate.
この構成によれば、屈折率の低い酸化シリコン層と、屈折率の高い第1遮光層の側面部に屈折率が酸化シリコン層と第1遮光層との間の屈折率を有する窒化シリコン層が挿入されることで光の反射が抑えられ、入射された迷光の乱反射を抑制し、減衰させることが可能になることに加え、第1遮光層の層厚を薄くし、段差の少ない構造を得ることが可能となる。 According to this configuration, the silicon oxide layer having a low refractive index and the silicon nitride layer having a refractive index between the silicon oxide layer and the first light blocking layer on the side surface of the first light blocking layer having a high refractive index. By inserting, the reflection of light is suppressed, and the irregular reflection of incident stray light can be suppressed and attenuated. In addition, the thickness of the first light shielding layer is reduced, and a structure with few steps is obtained. It becomes possible.
また、本発明に係るアクティブマトリクス基板は、平面視において、前記窒化シリコン層が光を透過する開口部と重ならない領域に位置する、ことを特徴とする。 In addition, the active matrix substrate according to the present invention is characterized in that the silicon nitride layer is located in a region that does not overlap with an opening that transmits light in a plan view.
この構成によれば、平面視にて窒化シリコン層は第2遮光領域内にのみ配置されているため、窒化シリコン層が有する色分散による透過光への影響は抑制され、開口部を通過する光に対する着色を防止できる。そのため、画質の高いアクティブマトリクス基板を得ることができる。 According to this configuration, since the silicon nitride layer is disposed only in the second light-shielding region in plan view, the influence of the chromatic dispersion of the silicon nitride layer on the transmitted light is suppressed, and light passing through the opening The coloring with respect to can be prevented. Therefore, an active matrix substrate with high image quality can be obtained.
また、本発明に係る電気光学装置は、上記記載のアクティブマトリクス基板を含むことを特徴とする。 An electro-optical device according to the invention includes the active matrix substrate described above.
この構成によれば、迷光キャリアの発生が抑制されたアクティブマトリクス基板を含むため、高輝度で表示可能な電気光学装置を提供することが可能となる。 According to this configuration, since the active matrix substrate in which the generation of stray light carriers is suppressed is included, it is possible to provide an electro-optical device that can display with high luminance.
また、本発明に係る電子機器は、上記記載の電気光学装置を含むことを特徴とする。 According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the electro-optical device described above.
この構成によれば、高輝度で表示可能な電気光学装置を含むため、視認性に優れた表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。 According to this configuration, since the electro-optical device capable of displaying with high luminance is included, it is possible to provide an electronic apparatus having a display unit with excellent visibility.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態について図面を用いて説明する。図1は、薄膜トランジスタを含むアクティブマトリクス基板の平面図である。薄膜トランジスタ205は信号配線12とゲート配線6を介して駆動される。そしてドレイン電極8はたとえばITOを用いた画素電極19と接続され、画素電極19の電位を制御している。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an active matrix substrate including thin film transistors. The
図2は、図1のA−A方向に切断した場合の薄膜トランジスタを含むアクティブマトリクス基板の断面図である。酸化シリコン基板1には、ポリシリコンを用いた第1遮光層4が配置されている。ここで、第1遮光層4の材質としてタングステンシリサイドに代えてモリブデン、タングステン、タンタルなど、アクティブマトリクス基板220を形成する最大温度に耐える金属や、多結晶シリコン、モリブデンシリサイドなどを用いることができる。
2 is a cross-sectional view of an active matrix substrate including a thin film transistor when cut in the AA direction of FIG. A first
そして、第1遮光層4を覆うように酸化シリコン層としての第1絶縁層5が配置されている。薄膜トランジスタ205は、第1絶縁層5の一部を覆い、平面視にて第1遮光層4の内側に位置するチャネル領域200を含むよう配置されている。
And the 1st insulating
薄膜トランジスタ205はシリコン層2を用いたチャネル領域200、及びチャネル領域200の両脇に配置されたLDD領域201、ソース/ドレイン領域202をそれぞれ有している。そしてゲート絶縁層14を介してゲート電極3が配置されている。ゲート電極3の材質としてここではポリシリコンを用いている。ここでゲート電極3の材質としてポリシリコンに代えて、タングステンシリサイドや、モリブデン、タングステン、タンタル、モリブデンシリサイドなどアクティブマトリクス基板220を形成するゲート電極3を形成した後の工程での最大温度に耐える導電性を有する物質を用いることができる。そしてゲート絶縁層14として酸化シリコンを用いている。ここで、ゲート絶縁層14として窒化酸化シリコンや酸化ハフニウムなどを含む高誘電率を有する材質を用いても良い。
The
そして、薄膜トランジスタ205のチャネル領域200、LDD領域201、ソース/ドレイン領域202、ゲート電極3を覆う位置に酸化シリコンを用いた第1層間絶縁層15が配置されている。そして、第1層間絶縁層15及びゲート絶縁層14を貫通し、ソース/ドレイン領域202と接続するドレイン電極8とソース電極9とが配置されている。信号配線12はソース電極9と接続され、信号配線12から印加される電気信号を薄膜トランジスタ205に伝達する。そして、第1層間絶縁層15を覆うように第2層間絶縁層10が位置している。
A first
第2層間絶縁層10のドレイン電極8が位置する領域では、ドレイン電極8と画素電極19とが電気的に導通するよう配置されている。そして、薄膜トランジスタ205の少なくともチャネル領域200を覆うよう、たとえば黒色ポリイミド樹脂を用いた第2遮光層20が配置されている。ここで、シリコン層2を構成する部材としてはアモルファスシリコンや、アモルファスシリコンを改質したポリシリコンを用いることができる。また、張り合わせ法などを用いた単結晶シリコンを用いても良い。
In the region where the
また、黒色ポリイミド樹脂を用いた第2遮光層20に代えて、ドレイン配線11を用いて薄膜トランジスタ205の、少なくともチャネル領域200を遮光する構成を用いても良い。この場合、黒色ポリイミド樹脂を用いた場合と比べ、精密に遮光領域を形成できるため、より高い開口率を得ることが可能となる。
Further, instead of the second
ここで、図2を再度用い、遮光機構について説明する。上記した第1遮光層4に用いられる材質は、第1遮光層4を挟む材質に対し高い屈折率を有しているため、第1遮光層4をコア層としてスラブ型の導波路が配置される。スラブ型導波路の光伝播条件は、コア層となる第1遮光層4の層厚をt(nm)、第1遮光層4の屈折率をn、光の波長をλ、導波モードをm、酸化シリコンの屈折率を1.5とした場合に、t≧λ×m/(2×(n2−1.52)0.5)(nm)(関係式2)で表される。一旦第1遮光層4に入射した迷光は第1遮光層4中を伝播しながら減衰する。そのためチャネル領域200を含むシリコン層2への迷光の侵入を抑制することができ、光キャリアの発生を抑制することができる。ここで、λを可視光の波長下限である400nm、導波モードを、第1遮光層の側面に対して浅い角度で侵入した迷光を捕獲できるようm=5として数値計算すると、t≧1000/(n2−2.25)0.5(nm)(関係式1)が導かれる。この関係を満たすように第1遮光層4の層厚をとることで、迷光のチャネル領域を含む半導体層への侵入を抑制することができる。ここで、第1遮光層4の材質にポリシリコンを用いた場合には、t≧316(nm)とすることで関係式1を満たし、第1遮光層4の側面から入射された迷光を減衰させることができる。
Here, the light shielding mechanism will be described with reference to FIG. 2 again. Since the material used for the first light-
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について図面を用いて説明する。第1の実施形態との主な相違は、第1遮光層の少なくとも側面に窒化シリコン層25を含んでいることにある。
図3は、薄膜トランジスタを含むアクティブマトリクス基板の平面図である。薄膜トランジスタ205は信号配線12とゲート配線6を介して駆動される。そしてドレイン電極8はたとえばITOを用いた画素電極19と接続され、画素電極19の電位を制御している。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. The main difference from the first embodiment is that a
FIG. 3 is a plan view of an active matrix substrate including thin film transistors. The
図4は、図3のA−A方向に切断した場合の薄膜トランジスタを含むアクティブマトリクス基板の断面図である。酸化シリコン基板1には、ポリシリコンを用いた第1遮光層4が配置されている。そして、第1遮光層4を覆うように窒化シリコン層25が配置され、窒化シリコン層25を覆うように酸化シリコンを用いた第1絶縁層5が配置されている。薄膜トランジスタ205は、第1絶縁層5の一部を覆い、平面視にて第1遮光層4の内側に位置するチャネル領域200を含むよう配置されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an active matrix substrate including thin film transistors when cut in the AA direction of FIG. A first
薄膜トランジスタ205はシリコン層2を用いたチャネル領域200、及びチャネル領域200の両脇に配置されたLDD領域201、ソース/ドレイン領域202をそれぞれ有している。そしてゲート絶縁層14を介してゲート電極3が配置されている。ゲート電極3の材質としてここではポリシリコンを用いている。ここでゲート電極3の材質としてポリシリコンに代えて、タングステンシリサイドや、モリブデン、タングステン、タンタル、モリブデンシリサイドなどアクティブマトリクス基板220を形成するゲート電極3を形成した後の工程での最大温度に耐える導電性を有する物質を用いることができる。ゲート絶縁層14として酸化シリコンを用いている。ここで、ゲート絶縁層14として窒化酸化シリコンや酸化ハフニウムなどを含む高誘電率を有する材質を用いても良い。
The
そして、薄膜トランジスタ205のチャネル領域200、LDD領域201、ソース/ドレイン領域202、ゲート電極3を覆う位置に酸化シリコン層を用いた第1絶縁層としての第1層間絶縁層15が配置されている。そして、第1層間絶縁層15及びゲート絶縁層14を貫通し、ソース/ドレイン領域202と接続するドレイン電極8とソース電極9とが配置されている。信号配線12はソース電極9と接続され、信号配線12から印加される電気信号を薄膜トランジスタ205に伝達する。そして、第1層間絶縁層15を覆うように第2層間絶縁層10が位置している。
A first
第2層間絶縁層10のドレイン電極8が位置する領域では、ドレイン電極8と画素電極19とが電気的に導通するよう配置されている。そして、薄膜トランジスタ205の少なくともチャネル領域200を覆うよう、たとえば黒色ポリイミド樹脂を用いた第2遮光層20が配置されている。ここで、シリコン層2を構成する部材としてはアモルファスシリコンや、アモルファスシリコンを改質したポリシリコンを用いることができる。また、張り合わせ法などを用いた単結晶シリコンを用いても良い。
また、黒色ポリイミド樹脂を用いた第2遮光層20に代えて、ドレイン配線11を用いて薄膜トランジスタ205の、少なくともチャネル領域200を遮光する構成を用いても良い。この場合、黒色ポリイミド樹脂を用いた場合と比べ、精密に遮光領域を形成できるため、より高い開口率を得ることが可能となる。
In the region where the
Further, instead of the second
ここで、図4を再度用い、遮光機構について説明する。上記した第1遮光層4に用いられるポリシリコンは、第1遮光層4を挟む酸化シリコンや窒化シリコン材質に比べ高い屈折率を有しているため、第1遮光層4をコア層としてスラブ型の導波路が配置される。スラブ型導波路の光伝播条件は、コア層となる第1遮光層4の層厚をt(nm)、第1遮光層4を構成するポリシリコンの屈折率を3.5、光の波長をλ、導波モードをm、酸化シリコンの屈折率を1.5、窒化シリコンの屈折率を2.1とした場合に、t≧λ×m/(2×(3.52−1.5×2.1)0.5)(nm)(関係式3)で表される。一旦第1遮光層4に入射した迷光は第1遮光層4中を伝播しながら減衰する。そのためチャネル領域200を含むシリコン層2への迷光の侵入を抑制することができ、光キャリアの発生を抑制することができる。ここで、λを可視光の波長下限である400(nm)、導波モードを、第1遮光層の側面に対して浅い角度で侵入した迷光を捕獲できるようm=5として数値計算すると、t≧333(nm)の関係が導かれる。この関係を満たすように第1遮光層4の層厚をとることで、迷光のシリコン層2への侵入を抑制することができる。
Here, the light shielding mechanism will be described with reference to FIG. 4 again. Since the polysilicon used for the first
ここで、第1遮光層4を覆うように窒化シリコン層25が配置され、窒化シリコン層25を覆うように酸化シリコンを用いた第1絶縁層5が配置されている。各層の屈折率はそれぞれ酸化シリコンで1.5、窒化シリコンで2.1、ポリシリコンで3.5であり、窒化シリコン層25の屈折率は酸化シリコンを用いた第1絶縁層5と第1遮光層4を構成するポリシリコンとの間の値を有する屈折率を有している。窒化シリコン層25を挟むことで、第1遮光層4の側面から入射する迷光に対する反射率を低減することができる。そのため、迷光の再反射を抑制し、第1遮光層4内部で吸収することができる。
Here, the
また、窒化シリコン層25は第1遮光層4を全て覆う必要はなく、たとえば第1遮光層4の側面にのみ配置しても良い。この場合においても、窒化シリコン層25を第1遮光層4の側面に配置することで、第1遮光層4の側面から入射する迷光に対する反射率を低減することができる。さらに、この場合、ポリシリコンを用いた第1遮光層4をコア層とし、酸化シリコンで挟まれたスラブ型の導波路が配置されるため、第1遮光層4の層厚t(nm)は、t≧316(nm)を満たすことで迷光を導波減衰させることができるため、窒化シリコン層25で第1遮光層4を覆う場合と比べ、第1遮光層4を薄くすることができる。
Further, the
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態として、上記したアクティブマトリクス基板を含む電気光学装置として、液晶パネルについて説明する。図5に示すように、酸化シリコン基板1上には複数の画素電極19がマトリクス状に配置される表示画素領域27があり、表示画素領域27の周辺には、表示信号を処理する駆動回路領域が配置されている。駆動回路領域では、ゲート線駆動回路21がゲート信号配線(図示せず)を順次走査し、データ線駆動回路22がソース信号配線(図示せず)に画像データに応じた画像信号を供給する。またパッド領域26を介して外部から入力される画像データを取り込む入力回路23や、これらの回路を制御するタイミング制御回路24などの回路が設けられている。
(Third embodiment)
Hereinafter, as a third embodiment, a liquid crystal panel will be described as an electro-optical device including the above-described active matrix substrate. As shown in FIG. 5, there is a
図6は図5で述べた液晶パネルのA−A断面図である。液晶パネルは、酸化シリコン基板1上に表示画素領域と駆動回路領域を配置した素子基板31と、LCコモン電位が印加される透明導電膜として、たとえばITOを含む対向電極33を有する対向基板32が一定間隔をおいて配置されている。そして、周辺をシール材35で封止した隙間内にTN(Twisted_Nematic)型液晶34又は電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直に配向されたSH(Super_Homeotropic)型液晶などが充填されている。電気光学装置としての液晶パネル30には上記した構成が用いられている。なお、外部から信号を入力できるように、パッド領域26は上記シール材35の外側に来るようにシール材35を設ける位置が設定されている。液晶パネル30は、上記したように斜め方向からの迷光が薄膜トランジスタ205の少なくともチャネル領域200への侵入が防止されているため、高輝度光源を用いる(迷光強度が強い)場合の応用に好適な電気光学装置としての液晶パネル30を提供することができる。
6 is a cross-sectional view taken along the line AA of the liquid crystal panel described in FIG. The liquid crystal panel includes an
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態として、上記した電気光学装置としての液晶パネルを用いた電子機器について説明する。図7は電子機器として上記した電気光学装置としての液晶パネルを搭載したリア型プロジェクタの模式図である。リア型プロジェクタ230は、上記した液晶パネル30をライトバルブとして用いている。光源231より供給される光は液晶パネル30により画像情報が与えられる。そして、光学系232により光束を制御する。そして、反射鏡233と反射鏡234によりスクリーン235に画像が表示される。リア型プロジェクタ230に用いられる液晶パネル30に入射する光強度は極めて高く、また高画質が要求される。光強度が極めて高いことから、その迷光の強度は高い。上記した構成を有する液晶パネル30はこの迷光の影響を抑制することができる。そのため、液晶パネル30を含む電子機器としてのリア型プロジェクタ230は迷光に由来する影響を抑えることができ、出力画像の高画質化を実現することができる。また、リア型プロジェクタ230以外の応用分野として、フロント型プロジェクタ、携帯電話、ビデオカメラ、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示板、宣伝公告用ディスプレイ、ICカードなどの電子機器にも適用することができる。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, as a fourth embodiment, an electronic apparatus using a liquid crystal panel as the above-described electro-optical device will be described. FIG. 7 is a schematic diagram of a rear projector equipped with a liquid crystal panel as the electro-optical device described above as an electronic apparatus. The
(変形例)
第1の実施形態及び第2の実施形態では、トップゲート型の薄膜トランジスタを用いた例について説明したが、これはボトムゲート型の薄膜トランジスタを用いても良い。
(Modification)
In the first embodiment and the second embodiment, the example using the top gate type thin film transistor has been described, but a bottom gate type thin film transistor may be used.
1…酸化シリコン基板、2…シリコン層、3…ゲート電極、4…第1遮光層、5…第1絶縁層、6…ゲート配線、8…ドレイン電極、9…ソース電極、10…第2層間絶縁層、11…ドレイン配線、12…信号配線、14…ゲート絶縁層、15…第1層間絶縁層、19…画素電極、20…第2遮光層、21…ゲート線駆動回路、22…データ線駆動回路、23…入力回路、24…タイミング制御回路、26…パッド領域、27…表示画素領域、30…液晶パネル、31…素子基板、32…対向基板、33…対向電極、34…TN型液晶、35…シール材、200…チャネル領域、201…LDD領域、202…ソース/ドレイン領域、205…薄膜トランジスタ、220…アクティブマトリクス基板、230…リア型プロジェクタ、231…光源、232…光学系、233…反射鏡、234…反射鏡、235…スクリーン。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第2遮光層と、
前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に位置する酸化シリコン層と、
前記酸化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する半導体層と、
前記半導体層と前記第2遮光層との間に位置するゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層と前記第2遮光層との間に位置するゲート電極と、を有し、
前記第1遮光層に含まれる物質の屈折率をn、前記第1遮光層の層厚をt(nm)としたとき、
t≧1000/(n2−2.25)0.5(nm)・・・(関係式1)
の関係を満たす、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 A first light shielding layer;
A second light shielding layer;
A silicon oxide layer located between the first light shielding layer and the second light shielding layer;
A semiconductor layer located between the silicon oxide layer and the second light shielding layer;
A gate insulating layer located between the semiconductor layer and the second light shielding layer;
A gate electrode positioned between the gate insulating layer and the second light shielding layer,
When the refractive index of the substance contained in the first light shielding layer is n and the layer thickness of the first light shielding layer is t (nm),
t ≧ 1000 / (n 2 −2.25) 0.5 (nm) (Relational formula 1)
An active matrix substrate characterized by satisfying the above relationship.
第2遮光層と、
前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に位置する窒化シリコン層と、
前記窒化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する酸化シリコン層と、
前記酸化シリコン層と前記第2遮光層との間に位置する半導体層と、
前記半導体層と前記第2遮光層との間に位置するゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層と前記第2遮光層との間に位置するゲート電極と、を有し、
前記第1遮光層がシリコンを含み、前記第1遮光層の膜厚をt(nm)としたとき、t≧333(nm)の関係を満たす、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 A first light shielding layer;
A second light shielding layer;
A silicon nitride layer located between the first light shielding layer and the second light shielding layer;
A silicon oxide layer located between the silicon nitride layer and the second light shielding layer;
A semiconductor layer located between the silicon oxide layer and the second light shielding layer;
A gate insulating layer located between the semiconductor layer and the second light shielding layer;
A gate electrode positioned between the gate insulating layer and the second light shielding layer,
An active matrix substrate, wherein the first light-shielding layer contains silicon, and satisfies a relationship of t ≧ 333 (nm) when the thickness of the first light-shielding layer is t (nm).
平面視において、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層と重なり、かつ、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層内に位置する、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 The active matrix substrate according to claim 2,
An active matrix substrate, wherein the first light-shielding layer overlaps with the silicon nitride layer and the first light-shielding layer is located in the silicon nitride layer in plan view.
平面視において、前記第1遮光層と、前記窒化シリコン層と、前記第2遮光層と、が重なり、かつ、前記第1遮光層が前記窒化シリコン層内に位置し、前記窒化シリコン層が前記第2遮光層内に位置する、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 The active matrix substrate according to claim 2,
In plan view, the first light shielding layer, the silicon nitride layer, and the second light shielding layer overlap each other, the first light shielding layer is located in the silicon nitride layer, and the silicon nitride layer is An active matrix substrate, which is located in the second light shielding layer.
さらに、酸化シリコン基板を有し、前記第1遮光層が前記酸化シリコン基板と前記窒化シリコン層との間に位置し、平面視において前記第1遮光層の外周の少なくとも一部が前記窒化シリコン層の一部に囲まれ、前記窒化シリコン層の前記一部が前記第1遮光層と前記酸化シリコン基板とに接する、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 The active matrix substrate according to any one of claims 2 to 4,
And a silicon oxide substrate, wherein the first light shielding layer is located between the silicon oxide substrate and the silicon nitride layer, and at least a part of an outer periphery of the first light shielding layer in the plan view is the silicon nitride layer. An active matrix substrate, wherein the part of the silicon nitride layer is in contact with the first light shielding layer and the silicon oxide substrate.
平面視において、前記窒化シリコン層が光を透過する開口部と重ならない領域に位置する、ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 The active matrix substrate according to any one of claims 2 to 5,
An active matrix substrate, wherein the silicon nitride layer is located in a region that does not overlap with an opening that transmits light in plan view.
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---|---|---|---|
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- 2007-02-22 JP JP2007041847A patent/JP2008203711A/en not_active Withdrawn
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