JP2008233872A - 電気光学基板、電気光学装置、電気光学基板の設計方法及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め方向からの迷光が、薄膜トランジスタのチャネル部に入ることで光リーク電流を発生させる場合がある。この現象は特に高輝度の光学系を用いる場合に顕著となり、画質の低下を招いている。
【解決手段】光導波路に侵入しうる迷光の侵入深さは、第１絶縁層５の層厚をｔ（ｎｍ）、屈折率をｎ、迷光の侵入角をθとした場合、以下の式で表される。ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ_c2）。λを可視光波長の下限４００（ｎｍ）とし、遮光層端部とチャネル領域端部との距離Ｌ_c2（ｎｍ）として式変形すると、ｎｔ²＜２４４Ｌ_c2となる。この式を満たすように第１絶縁層５の層厚と遮光層端部とチャネル領域端部との距離を制御することで斜め方向からの迷光の侵入による画質の低下を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気光学基板、電気光学装置、電気光学基板の設計方法及び電子機器に関する。

プロジェクタなどの電子機器に用いられる電気光学装置としての液晶パネルは、例えば当該液晶パネルの一方の面から光の入射を受け、この光を空間的に変調する。そして空間的に変調された光を、当該液晶パネル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、この光が当該液晶パネルを駆動する薄膜トランジスタのチャネル領域に侵入することで発生する光リーク電流の発生を抑えるため、薄膜トランジスタと当該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。

また、例えば液晶パネルの一方の面から入射した光が、当該液晶パネルの他方の面からの反射などにより迷光が発生し、この迷光が薄膜トランジスタの半導体層に侵入する場合がある。このような迷光が薄膜トランジスタに侵入するのを防ぐため、薄膜トランジスタと電気光学基板の第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直接薄膜トランジスタの半導体層に迷光が侵入するのを防いでいる。

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移動度が高い単結晶の薄膜トランジスタを用いることができ、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例えば特許文献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。

特開平１０−２９３３２０号公報

液晶パネル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、薄膜トランジスタが形成された電気光学基板に対して、垂直に入射する光以外に、迷光として斜めに侵入する光の強度が上昇してきている。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も増加する傾向にある。迷光による光リーク電流の発生に伴う表示画質の低下を防ぐためには、この斜めに侵入する迷光に対しても十分な遮光性能を有する電気光学基板が必要である。

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（例えばＳＯＩ構造）、迷光の侵入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。そのため迷光の侵入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の発生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の発生量は増加し、表示画質の低下を招くという課題がある。

上記したこのような問題点を解決するため、本発明は、光リーク電流の発生が抑制された薄膜トランジスタを有する電気光学基板、電気光学装置、電気光学基板の設計方法及び電子機器を提供することを目的とする。

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。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学基板は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含み、かつ前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_c（ｎｍ）が、ｎｔ²＜２４４Ｌ_c・・・（関係式１）を満たす半導体層と、前記チャネル領域を覆うゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層を挟み、前記チャネル領域と対向する領域に配置されるゲート電極と、少なくとも前記ゲート電極を覆う位置に配置される第２絶縁層と、少なくとも前記チャネル領域を覆うよう、前記第２絶縁層を挟み前記半導体層と対向する位置に設けられた第２遮光層と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、迷光の侵入深さは、迷光の波長をλ（ｎｍ）、第１絶縁層（導光層に相当）の層厚をｔ（ｎｍ）、第１絶縁層の屈折率をｎ、迷光の侵入角をθとした場合には、レイリーの回折限界の関係に従い、以下の式で表される。
ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ）・・・（関係式５）。
この場合、λが小さい方がｔに対して厳しい条件となるので、λを可視光の最短波長となる４００ｎｍとする。そしてｓｉｎθ（対辺／斜辺）を第１遮光層端部とチャネル領域端部との距離Ｌ_c（ｎｍ）を用いて表すとＬ_cが斜辺の長さ、導光層の層厚がｔと対応するため、ｓｉｎθ＝ｔ／Ｌ_cとなる。この対応関係を関係式５に代入するとｎｔ²＜２４４Ｌ_c（関係式１）が導かれる。

関係式１を満たすようにチャネル領域の位置関係をとることで、チャネル領域端部を迷光の侵入限界を超えた位置に配置することができる。そのため、チャネル領域への迷光に由来する光リーク電流の発生を抑制することができる。迷光に由来する光リーク電流の発生が抑えられることで、迷光に由来するノイズの発生を抑制することが可能となり、画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本発明に係る電気光学基板は、前記薄膜トランジスタはＬＤＤ領域を含み、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_cが前記関係式１を満たし、かつ前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部との距離Ｌ_l（ｎｍ）とがｎｔ²＜２４４Ｌ_l・・・（関係式２）を満たす半導体層を含むことを特徴とする。

この構成によれば、迷光の侵入深さを超えた位置にチャネル領域及びＬＤＤ領域が配置される。ｎｔ²＜２４４Ｌ_c（関係式１）及びｎｔ²＜２４４Ｌ_l（関係式２）を満たすようにチャネル領域の位置関係を与えることで、チャネル領域及びＬＤＤ領域を迷光の侵入限界を超えた位置に配置することができる。そのため、チャネル領域への迷光の侵入に由来する光リーク電流の発生とＬＤＤ領域への迷光の侵入に由来する光リーク電流の発生とを抑制することができる。迷光に由来する光リーク電流の発生がＬＤＤ領域でも抑えられることで、迷光に由来するノイズの発生を抑制することが可能となり、更に画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本発明に係る電気光学基板は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）を有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含み、かつ前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）を満たす半導体層と、前記チャネル領域を覆うゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層を挟み、前記チャネル領域と対向する領域に配置されるゲート電極と、少なくとも前記ゲート電極を覆う位置に配置される第２絶縁層と、少なくとも前記チャネル領域を覆うよう、前記第２絶縁層を挟み前記半導体層と対向する位置に設けられた第２遮光層と、を含むことを特徴とする。

この構成では、迷光の侵入深さは、迷光の波長をλ（ｎｍ）、第１絶縁層（導光層に相当）の層厚をｔ（ｎｍ）、第１絶縁層の屈折率をｎ、迷光の侵入角をθとした場合、以下の式で表される。

ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ）・・・（関係式５）。この場合、λを基板に入射される最短波長とする。そしてｓｉｎθ（対辺／斜辺）を第１遮光層端部とチャネル領域端部から第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）で表すと（Ｘ_c ²＋ｔ²）^0.5が斜辺、対辺が導光層の層厚がｔ（ｎｍ）と対応する。そのため、ｓｉｎθ＝ｔ／（Ｘ_c ²＋ｔ²）^0.5となる。この対応関係を関係式５に代入すると、以下に示す関係式が得られる。
ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）。

関係式３を満たすようにチャネル領域を配置することで、チャネル領域端部を迷光の侵入限界を超えた位置に配置することができる。そのため、チャネル領域への迷光に由来する光リーク電流の発生を抑制することができる。迷光に由来するノイズが抑制されることで、画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本発明に係る電気光学基板は、前記薄膜トランジスタはＬＤＤ領域を含み、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_cが前記関係式３を満たし、かつ前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）を満たす半導体層を含むことを特徴とする。

この構成では、迷光の侵入深さは、迷光の波長をλ（ｎｍ）、第１絶縁層（導光層に相当）の層厚をｔ（ｎｍ）、第１絶縁層の屈折率をｎ、迷光の侵入角をθとした場合、以下の式で表される。
ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ）・・・（関係式５）。
この場合、λを基板に入射される最短波長とする。そしてｓｉｎθ（対辺／斜辺）を第１遮光層端部とＬＤＤ領域端部から第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）で表すと（Ｘ_l ²＋ｔ²）^0.5が斜辺、対辺が導光層の層厚がｔ（ｎｍ）と対応するため、ｓｉｎθ＝ｔ／（Ｘ_l ²＋ｔ²）^0.5となる。この対応関係を用いることで以下の式が得られる。
ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）。
関係式３及び関係式４を満たすようにチャネル領域及びＬＤＤ領域の位置を配置することで、チャネル領域端部及びＬＤＤ領域端部を迷光の侵入限界を超えた位置に配置することができる。そのため、チャネル領域及びＬＤＤ領域への迷光の進入に由来する光リーク電流の発生を抑制することができる。迷光に由来するノイズが抑制されることで、画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本発明に係る電気光学基板の設計方法は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタを含む電気光学基板の設計方法であって、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_c（ｎｍ）が、ｎｔ²＜２４４Ｌ_c・・・（関係式１）を満たすよう設計することを特徴とする。

この設計方法を用いることで、迷光の侵入深さを超えた位置にチャネル領域が配置されるよう設計することができる。更に第１遮光層とチャネル領域との距離の関数であるＬ_c等を上記関係式を満たすよう設計することで光リーク電流を効果的に低減することができる。

また、本発明に係る電気光学基板の設計方法は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含む電気光学基板の設計方法であって、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）を満たすよう設計することを特徴とする。

この設計方法を用いることで、入射する光の最短波長に応じ、迷光の侵入深さを超えた位置にチャネル領域が配置されるよう設計することができる。更に第１遮光層端部とチャネル領域端部から第１遮光層に下ろした垂線との距離Ｘ_cの関数である上記関係式を満たすよう設計することで光リーク電流を効果的に低減することができる。

また、本発明に係る電気光学基板の設計方法は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、ＬＤＤ領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタを含む電気光学基板の設計方法であって、前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部との距離Ｌ_l（ｎｍ）が、ｎｔ²＜２４４Ｌ_l・・・（関係式２）を満たすよう設計することを特徴とする。

この設計方法を用いることで、迷光の侵入深さを超えた位置にＬＤＤ領域が配置されるよう設計することができる。更に第１遮光層とＬＤＤ領域との距離の関数であるＬ_l等を上記関係式を満たすよう設計することで光リーク電流を効果的に低減することができる。

また、本発明に係る電気光学基板の設計方法は、透明基板と、前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、ＬＤＤ領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含む電気光学基板の設計方法であって、前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）を満たすよう設計することを特徴とする。

この設計方法を用いることで、入射する光の最短波長に応じ、迷光の侵入深さを超えた位置にＬＤＤ領域が配置されるよう設計することができる。更に第１遮光層端部とチャネル領域端部から第１遮光層に下ろした垂線との距離Ｘ_lの関数である上記関係式を満たすよう設計することで光リーク電流を効果的に低減することができる。

また、本発明に係る電気光学装置は、上記記載の電気光学基板を含むことを特徴とする。

この構成によれば、迷光に起因する光リーク電流の発生が抑制された電気光学基板を含むため、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。

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。

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。

（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２０５を含む電気光学基板２２０の平面図である。信号配線１２とゲート配線６を通して薄膜トランジスタ２０５は駆動される。そしてドレイン電極８は例えば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。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。透明基板としての石英基板１には、タングステンシリサイドを用いた第１遮光層４が形成されている。第１遮光層４の層厚としては、例えば１００〜１０００ｎｍ程度の層厚を用いることができる。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、電気光学基板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。

そして、第１遮光層４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。第１絶縁層５の層厚はｔ（ｎｍ）、屈折率はｎであり、第１絶縁層５に酸化シリコンを用いた場合には、典型的にはｎは１．５である。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。

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、薄膜トランジスタ２０５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。具体的にはタングステンシリサイド、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の物質を用いることができる。ゲート絶縁層１４としては例えば酸化シリコンを用いることができる。

そして、酸化シリコンを用いた第２絶縁体層としての第１層間絶縁層１５が薄膜トランジスタ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とが形成されている。更に、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。

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ドレイン電極８と画素電極１９との一部が重な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、例えば黒色ポリイミド樹脂を用いた第１遮光層４が配置されている。ここで、シリコン層２はアモルファスシリコンを改質したポリシリコン層を用いることができる。また、貼り合わせ法などを用いた単結晶シリコン層を用いても良い。

また、黒色ポリイミド樹脂を用いた第１遮光層４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。

次に、図３を用いて、薄膜トランジスタ２０５のチャネル領域２００に侵入角θ_c2、で迷光が侵入される場合における光導波機構について説明する。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図３では、迷光の伝播に関わらない部分については省略している。図３に示すように、薄膜トランジスタ２０５に侵入角θ_c2で迷光が侵入される場合、第１遮光層４と、第１絶縁層５と、チャネル領域２００（シリコン層２）により光導波路が形成された状態となる。光導波路に侵入しうる迷光の侵入深さは、第１絶縁層５の層厚をｔ（ｎｍ）、屈折率をｎ、迷光の侵入角をθ_c2とした場合、以下の式で表される。
ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθc₂）・・・（関係式５ａ）。
関係式５ａで、ｓｉｎθ_c2は対辺／斜辺となる。そしてこの関係は（層厚ｔ（ｎｍ））／（距離Ｌ_c2（ｎｍ）、と記述できる。そしてλを可視光の最短波長となる４００ｎｍ、層厚をｔ（ｎｍ））、距離をＬ_c2（ｎｍ）とすると、Ｌ_c2が満たすべき条件は関係式１と同様の式となり、ｎｔ²＜２４４Ｌ_c2で表すことができる。

典型的な値として、第１絶縁層５が屈折率１．５の酸化シリコンであり、チャネル領域２００への距離Ｌ_c2（ｎｍ）を例えば５００ｎｍ未満に抑える場合には、関係式１から第１絶縁層５の許容層厚を算出することができる。この場合、第１絶縁層５を２８５ｎｍ未満の層厚に設定することでチャネル領域２００への迷光の侵入を抑制することができる。そして、図２に示した距離Ｌ_c1（ｎｍ）についても同様の関係を満たすことで薄膜トランジスタ２０５の長さ方向からの迷光の侵入を抑制することができる。なお、図２で示したように、ここでは薄膜トランジスタ２０５がＬＤＤ領域２０１を有する場合での構造について説明したが、この構成をとる場合にはＬＤＤ領域２０１は必須の構成要素ではなく省略可能である。

暗電流を更に抑制する場合には、チャネル領域２００の端部と第１遮光層４の端部との距離をＬ_c1（ｎｍ）、Ｌ_c2（ｎｍ）に抑える条件に加えて、図２に示すＬＤＤ領域２０１の端部についても同様に迷光の侵入を抑える方法を用いることができる。上記した機構と同様に、図２に示すようにＬＤＤ領域２０１の端部と第１遮光層４の端部との距離Ｌ_l1（ｎｍ）がｎｔ²＜２４４Ｌ_l1を満たし、かつ図１のＣ−Ｃ断面図である、図１０に示されるＬ_l2（ｎｍ）も同様にｎｔ²＜２４４Ｌ_l2を満たすようＬＤＤ領域２０１を配置することでＬＤＤ領域２０１への迷光の侵入を抑えることができ、更に暗電流の低減が可能となる。

（第２の実施形態：積層構造の例）
以下、第２の実施形態について図面を用いて説明する。図４は、薄膜トランジスタ２０５を含む電気光学基板２２０の平面図である。第１の実施形態との相違は、第１絶縁層５にバッファ層と緻密層との積層構造を用いていることである。ここでは、２層の積層構造について説明しているが、これは更に多数の積層構造を用いる場合にも同様に展開することが可能である。すなわち、積層構造を構成する各層の屈折率と層厚を考慮することによって、第１の実施形態と同様に、迷光の侵入深さを超えた位置にチャネル領域２００を配置することができる。以下に具体的な積層構造の例を述べる。

図４に示すように、信号配線１２とゲート配線６を通して薄膜トランジスタ２０５は駆動される。そしてドレイン電極８は例えば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。そして薄膜トランジスタ２０５を含む領域に例えば窒化シリコンを含む緻密層２１０が配置されている。

図５は図４のＡ−Ａ断面図である。また図６は図４のＢ−Ｂ断面図である。透明基板としての石英基板１には、タングステンシリサイドを用いた第１遮光層４が形成されている。第１遮光層４の層厚としては、例えば１００〜１０００ｎｍ程度の層厚を用いることができる。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、電気光学基板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。

そして、第１遮光層４を覆うように例えば酸化シリコンを用いたバッファ層２０６が配置されている。バッファ層２０６に酸化シリコンを用いた場合には、屈折率は典型的には１．５である。そして、バッファ層２０６と第１遮光層４との間には、緻密な性質を有する緻密層２１０が配置されている。緻密層２１０は例えば窒化シリコンを用いて形成することができる。ここで、緻密層２１０に用いることができる窒化シリコンの屈折率は典型的には２．１である。また窒化シリコンは可視光波長域で光透過率に分布を持つため、緻密層２１０として窒化シリコンを用いる場合には、開口部にかからぬよう第１遮光層４又は後述する第１遮光層４に覆われる領域にのみ配置されることが望ましい。ここで、バッファ層２０６と緻密層２１０とを合わせて第１絶縁層５と定義する。ここで、緻密層２１０の材質として窒化シリコンに代えて窒化シリコンと酸化シリコンの多層膜や、酸化ハフニウムなど屈折率の異なる物質を含む多層膜を用いても良い。本実施形態では、バッファ層２０６に酸化シリコン、緻密層２１０として窒化シリコンを用いる例について説明している。窒化シリコンは不純物の拡散係数が低いため、図５に示すシリコン層２への、石英基板１に含まれる不純物や第１遮光層４に含まれる金属成分などの拡散汚染を抑制する機能に優れている。

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を含む薄膜トランジスタ２０５が配置されている。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、そして同じシリコン層２を用いてチャネル領域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電気光学基板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。また、ゲート絶縁層１４として酸化シリコンを用いている。

そして、酸化シリコンを材料として第１層間絶縁層１５が薄膜トランジスタ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とが形成されている。更に、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。第２層間絶縁層１０はドレイン電極８が露出するよう開口されている。そして、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、例えば黒色ポリイミド樹脂を用いた第１遮光層４が配置されている。ここで、シリコン層２はアモルファスシリコンを改質したポリシリコン層を用いることができる。また、貼り合わせ法などを用いた単結晶シリコン層を用いても良い。ここで、図６に示す第１遮光層４の端部とチャネル領域２００の端部との距離Ｌ_c4を、第１の実施形態と同様の関係となるよう設定することで迷光の侵入を抑えることができる。そして、同様に、図５に示すＬ_c3についても同様に設定することで迷光の侵入を抑えることができる。

暗電流を更に抑制する場合には、ＬＤＤ領域２０１への迷光侵入を抑えることが好適である。その場合、図５に示すチャネル領域２００の端部と第１遮光層４の端部との距離をＬ_c3に抑える条件に加えて、ＬＤＤ領域２０１の端部と第１遮光層４との距離Ｌ_l3（ｎｍ）についても、第１の実施形態と同様の関係となるよう設定することで、迷光の侵入を抑えることができる。そして、図４のＣ−Ｃ断面図である図１１に示す距離Ｌ_l4（ｎｍ）についても第１の実施形態と同様の関係となるよう設定することで、ＬＤＤ領域２０１への迷光の侵入を抑えることができ、さらなる暗電流の低減が可能となる。

（第３の実施形態）
本実施形態においては、第１絶縁層５の屈折率ｎと層厚ｔ（ｎｍ）に対し、第１遮光層４の端部とチャネル領域２００端部から第１遮光層４に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）と、透明基板（電気光学基板）に入射される光の最短波長λ（ｎｍ）との設計について説明する。

図１２は、図３と同様に薄膜トランジスタ２０５のチャネル領域２００に侵入角θ_c、で迷光が侵入する状態を示す図であり、チャネル領域２００に迷光が到達しないようにするためには、レイリーの回折限界の式から、以下に示す式を満たせば良い。
ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ_c）・・・（関係式５ｂ）。
関係式５ｂで、ｓｉｎθ_cは対辺／斜辺となり、この関係は（層厚ｔ（ｎｍ））／（距離（Ｘ_c ²＋ｔ²）^0.5（ｎｍ）と記述できる。これを関係式５ｂに代入し、整理することで以下の式を得ることができる。ここで関係式１は、波長λを４００ｎｍとした場合の式である。
ｎｔ²＜２４４Ｌ_c・・・（関係式１）
ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）。

このように、入射される光の最短波長λと第１絶縁層５の屈折率ｎに対して、上記関係式を満たすように第１絶縁層５の層厚ｔと、第１遮光層４の端部とチャネル領域２００端部から前記第１遮光層４に下ろした垂線との距離Ｘ_cを制御することで、迷光のチャネル領域２００への侵入を防ぎ、迷光に由来するノイズが抑制されることで、画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本実施形態の薄膜トランジスタの設計に際して、上記関係式１及び関係式３の関係を満たすようにｔ，Ｌ_c，Ｘ_cを選ぶことが好適である。例えば電気光学基板の高精細化に伴い１画素当りの面積の縮小が進み、Ｌ_c、又はＸ_cが小さくなる場合には、第１絶縁層５の層厚ｔを関係式１又は関係式３の関係を満たす範囲になるように小さくすることによって、遮光性を維持することができる。

（第４の実施形態）
本実施の形態においては、第１絶縁層５の屈折率ｎと層厚ｔ（ｎｍ）に対し、第１遮光層４の端部とＬＤＤ領域２０１端部から第１遮光層４に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）と、透明基板（電気光学基板）に入射される光の最短波長λ（ｎｍ）との設定について説明する。

図１３は、図１０と同様に薄膜トランジスタのＬＤＤ領域２０１に侵入角θ_l、で迷光が侵入する状態を示す図であり、ＬＤＤ領域２０１に迷光が到達しないようにするためには、レイリーの回折限界の式から、以下に示す式を満たせば良い。
ｔ＜（０．６１×λ）／（ｎ×ｓｉｎθ_l）・・・（関係式５ｃ）。
関係式５ｃで、ｓｉｎθ_lは対辺／斜辺となり、この関係は（層厚ｔ（ｎｍ））／（距離（Ｘ_l ²＋ｔ²）^0.5（ｎｍ）と記述できる。これを関係式５ｃに代入し、整理すると、以下の式が得られる。ここで関係式２は、波長λを４００ｎｍとした場合の式である。
ｎｔ²＜２４４Ｌ_l・・・（関係式２）
ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）。
このように、入射される光の最短波長λと第１絶縁層５の屈折率ｎに対して、上記関係式を満たすように第１絶縁層５の層厚ｔと、第１遮光層４の端部とＬＤＤ領域２０１端部から第１遮光層４に下ろした垂線との距離Ｘ_lを制御することで、迷光のＬＤＤ領域２０１への侵入を防ぎ、迷光に由来するノイズが抑制されることで、画質の高い電気光学基板を提供することができる。

また、本実施形態の薄膜トランジスタの設計に際して、上記関係式２及び関係式４の関係を満たすようにｔ，Ｌ_l，Ｘ_lを選ぶことが好適である。例えば電気光学基板の高精細化に伴い１画素当りの面積の縮小が進み、Ｌ_l、又はＸ_lが小さくなる場合には、第１絶縁層５の層厚ｔを関係式２又は関係式４の関係を満たす範囲になるように小さくすることによって、遮光性を維持することができる。関係式２及び関係式４は、絶縁層の層厚ｔの上限を示しているとも言える。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態として、上記した電気光学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７に示すように、透明基板としての石英基板１上には表示画素領域２７があり、画素電極１９がマトリクス状に配置される液晶パネル３０が用いられている。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が形成されている。ゲート線駆動回路２１はゲート信号配線（図示せず）を順次走査し、データ線駆動回路２２はソース信号配線（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。

図８は図７で述べた液晶パネルのＡ−Ａ断面図である。液晶パネル３０は、表示画素と駆動回路を形成した基板３１と、透明導電層として、例えばＩＴＯを含む対向電極３３を有する透明基板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。

（第６の実施形態）
以下、第６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９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に侵入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、電光掲示盤、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。

（変形例）
上記した実施形態では、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。

薄膜トランジスタを含む電気光学基板の平面図。 チャネルの長さ方向に沿うＡ−Ａ断面図。 チャネルの幅方向に沿うＢ−Ｂ断面図。 薄膜トランジスタを含む電気光学基板の平面図。 チャネルの長さ方向に沿うＡ−Ａ断面図。 チャネルの幅方向に沿うＢ−Ｂ断面図。 電気光学装置としての、液晶パネルの平面図。 電気光学装置としての、液晶パネルのＡ−Ａ断面図。 液晶パネルを搭載したリア型プロジェクタの模式図。 図１のチャネル幅方向に沿うＬＤＤ領域のＣ−Ｃ断面図。 図４のチャネル幅方向に沿うＬＤＤ領域のＣ−Ｃ断面図。 図１のチャネルの幅方向に沿うＢ−Ｂ断面図。 図１のチャネル幅方向に沿うＬＤＤ領域のＣ−Ｃ断面図。

符号の説明

１…石英基板、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…基板、３２…透明基板、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、２０６…バッファ層、２１０…緻密層、２２０…電気光学基板、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。

Claims (10)

1. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含み、かつ前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_c（ｎｍ）が、
   ｎｔ²＜２４４Ｌ_c・・・（関係式１）
   を満たす半導体層と、
   前記チャネル領域を覆うゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層を挟み、前記チャネル領域と対向する領域に配置されるゲート電極と、
   少なくとも前記ゲート電極を覆う位置に配置される第２絶縁層と、
   少なくとも前記チャネル領域を覆うよう、前記第２絶縁層を挟み前記半導体層と対向する位置に設けられた第２遮光層と、
   を含むことを特徴とする電気光学基板。
2. 前記薄膜トランジスタはＬＤＤ領域を含み、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_cが前記関係式１を満たし、かつ前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部との距離Ｌ_l（ｎｍ）とが、
   ｎｔ²＜２４４Ｌ_l・・・（関係式２）
   を満たす半導体層を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気光学基板。
3. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含み、かつ前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、
   ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）
   を満たす半導体層と、
   前記チャネル領域を覆うゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層を挟み、前記チャネル領域と対向する領域に配置されるゲート電極と、
   少なくとも前記ゲート電極を覆う位置に配置される第２絶縁層と、
   少なくとも前記チャネル領域を覆うよう、前記第２絶縁層を挟み前記半導体層と対向する位置に設けられた第２遮光層と、
   を含むことを特徴とする電気光学基板。
4. 前記薄膜トランジスタはＬＤＤ領域を含み、前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_cが前記関係式３を満たし、かつ前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、
   ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）
   を満たす半導体層を含むことを特徴とする請求項３に記載の電気光学基板。
5. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタを含む電気光学基板の設計方法であって、
   前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部との距離Ｌ_c（ｎｍ）が、
   ｎｔ²＜２４４Ｌ_c・・・（関係式１）
   を満たすよう設計することを特徴とする電気光学基板の設計方法。
6. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、チャネル領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含む電気光学基板の設計方法であって、
   前記第１遮光層端部と前記チャネル領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_c（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、
   ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_c ²・・・（関係式３）
   を満たすよう設計することを特徴とする電気光学基板の設計方法。
7. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、ＬＤＤ領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタを含む電気光学基板の設計方法であって、
   前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部との距離Ｌ_l（ｎｍ）が、
   ｎｔ²＜２４４Ｌ_l・・・（関係式２）
   を満たすよう設計することを特徴とする電気光学基板の設計方法。
8. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面側に、平面視にて開口部を囲う領域の少なくとも一部に配置される第１遮光層と、
   平面視にて前記第１遮光層の少なくとも一部を覆い、前記第１遮光層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置される、屈折率ｎ、層厚ｔ（ｎｍ）とを有する第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層を挟み前記透明基板と対向する位置に配置され、ＬＤＤ領域が平面視にて前記第１遮光層の内側に位置する薄膜トランジスタの一部を含む電気光学基板の設計方法であって、
   前記第１遮光層端部と前記ＬＤＤ領域端部から前記第１遮光層に下ろした垂線との距離をＸ_l（ｎｍ）とし、前記透明基板に入射される光の最短波長をλ（ｎｍ）とした場合、
   ｔ（ｎ²ｔ²−０．３７２１λ²）^0.5＜０．６１λＸ_l ²・・・（関係式４）
   を満たすよう設計することを特徴とする電気光学基板の設計方法。
9. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学基板を含むことを特徴とする電気光学装置。
10. 請求項９に記載の電気光学装置を含むことを特徴とする電子機器。

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