JP2011158753A - Electrooptical device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
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ー等の電子機器の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of an electro-optical device such as a liquid crystal device and an electronic apparatus such as a liquid crystal projector including the electro-optical device.
この種の電気光学装置として、画素電極に電気的に接続された蓄積容量を有するものがある。蓄積容量は、例えば容量電極間に誘電体膜(言い換えれば、容量絶縁膜)を配置することで形成される(例えば、特許文献1参照)。 Some electro-optical devices of this type have a storage capacitor electrically connected to the pixel electrode. The storage capacitor is formed, for example, by disposing a dielectric film (in other words, a capacitor insulating film) between the capacitor electrodes (see, for example, Patent Document 1).
蓄積容量を構成する容量絶縁膜は、その性能を高めるために複数の層が積層された構造とされる場合がある。例えば特許文献2では、第1の強誘電体膜を結晶化させ、その上に第2の強誘電体膜を形成することで、分極反転量を高く維持しながらリーク電流を低減し、なおかつ絶縁破壊耐性及びインプリント耐性に優れる蓄積容量を実現しようとする技術が提案されている。
The capacitor insulating film constituting the storage capacitor may have a structure in which a plurality of layers are stacked in order to improve the performance. For example, in
しかしながら、上述したように複数の層が積層された容量絶縁膜を用いる場合には、容量絶縁膜を構成する層の数が増加するため、各層を構成する誘電体膜の膜厚制御に高い精度が求められてしまう。膜厚制御が正確になされなければ、容量絶縁膜としての機能を十分に発揮できない他、装置を構成する他の部分への悪影響も生じてしまうおそれがある。 However, as described above, when a capacitive insulating film in which a plurality of layers are stacked is used, the number of layers constituting the capacitive insulating film is increased, so that the film thickness control of the dielectric film constituting each layer is highly accurate. Is required. If the film thickness control is not performed accurately, the function as a capacitive insulating film cannot be fully exhibited, and other parts constituting the device may be adversely affected.
ここで特に、容量絶縁膜の膜厚は、例えば容量絶縁膜の上層側に位置する容量電極のパターニングや容量電極との化学的反応によって比較的簡単に変化してしまうおそれがあり、何ら対策を施さずに高い精度で膜厚制御をすることは極めて難しい。 Here, in particular, the thickness of the capacitive insulating film may change relatively easily due to, for example, the patterning of the capacitive electrode located on the upper side of the capacitive insulating film or the chemical reaction with the capacitive electrode. It is extremely difficult to control the film thickness with high accuracy without applying it.
以上のように、上述した技術には、容量絶縁膜を積層構造とすることで有益な効果が得られたとしても、膜厚制御を極めて高い精度で行わなければならないため、製造工程が高度複雑化してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。 As described above, even if a beneficial effect is obtained by using a laminated structure of the capacitive insulating film, the above-described technique has a highly complicated manufacturing process because the film thickness must be controlled with extremely high accuracy. There is a technical problem that there is a possibility of becoming.
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、容易に容量絶縁膜の膜厚制御が可能である電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an electro-optical device and an electronic apparatus that can easily control the film thickness of a capacitive insulating film.
本発明の第1の電気光学装置は上記課題を解決するために、画素毎に設けられたトランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極に電気的に接続されており、第1容量電極、前記第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び前記第1容量電極及び前記第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる蓄積容量とを備え、前記容量絶縁膜は、酸化ハフニウムを含む第1層と、前記第1層の上層に形成されており、アルミナを含む第2層と、前記第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、前記第2層の上層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層とを有する。 In order to solve the above problems, a first electro-optical device of the present invention includes a transistor provided for each pixel, a pixel electrode provided corresponding to the transistor, and a pixel electrode electrically connected to the pixel electrode. And a storage capacitor comprising a first capacitor electrode, a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode from the upper layer side, and a capacitor insulating film formed between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode; The capacitor insulating film is formed in a first layer containing hafnium oxide, a second layer containing alumina, a second layer containing alumina, and a lower layer of the first layer; A third layer containing alumina and a fourth layer formed on the second layer and containing hafnium oxide are included.
本発明の第1の電気光学装置は、例えば、画素電極及び該画素電極に電気的に接続された画素スイッチング用TFT(Thin Film Transistor)等であるトランジスタが設けられた素子基板と、画素電極に対向する対向電極が設けられた対向基板との間に、液晶等の電気光学物質を挟持してなる。当該電気光学装置の動作時には、画像信号が画素電極へ選択的に供給されることで、複数の画素電極が配列された画素領域(或いは画像表示領域)における画像表示が行われる。尚、画像信号は、例えばデータ線及び画素電極間に電気的に接続されたトランジスタがオンオフされることによって、所定のタイミングでデータ線から画素電極に供給される。 The first electro-optical device of the present invention includes, for example, an element substrate provided with a pixel electrode and a transistor such as a pixel switching TFT (Thin Film Transistor) electrically connected to the pixel electrode, and a pixel electrode. An electro-optical material such as liquid crystal is sandwiched between a counter substrate provided with counter electrodes facing each other. During the operation of the electro-optical device, an image signal is selectively supplied to the pixel electrode, whereby image display is performed in a pixel region (or image display region) in which a plurality of pixel electrodes are arranged. The image signal is supplied from the data line to the pixel electrode at a predetermined timing, for example, when a transistor electrically connected between the data line and the pixel electrode is turned on / off.
本発明の第1の電気光学装置によれば、画素電極には蓄積容量が電気的に接続されている。蓄積容量は、第1容量電極、第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び第1容量電極及び第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる。例えば、第1容量電極は、画素電極及びトランジスタ間に電気的に接続された電極として構成され、第2容量電極は、定電位源と電気的に接続されることで固定電位に維持された固定電位側容量電極として構成される。 According to the first electro-optical device of the present invention, the storage capacitor is electrically connected to the pixel electrode. The storage capacitor is composed of a first capacitor electrode, a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode from the upper layer side, and a capacitor insulating film formed between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode. For example, the first capacitor electrode is configured as an electrode electrically connected between the pixel electrode and the transistor, and the second capacitor electrode is fixed at a fixed potential by being electrically connected to a constant potential source. It is configured as a potential side capacitive electrode.
ここで本発明では特に、上述した蓄積容量を構成する容量絶縁膜は、酸化ハフニウム(HfO2)を含む第1層と、第1層の上層に形成されており、アルミナ(Al2O3)を含む第2層と、第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、第2層の上層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層とを有するように構成されている。即ち、本発明に係る容量絶縁膜は、下層側から順にアルミナを含む第3層、酸化ハフニウムを含む第1層、アルミナを含む第2層、酸化ハフニウムを含む第4層が積層された4層構造となっている。 Here, in the present invention, in particular, the capacitor insulating film constituting the above-described storage capacitor is formed in a first layer containing hafnium oxide (HfO 2 ) and an upper layer of the first layer, and alumina (Al 2 O 3 ). And a third layer including alumina, a third layer including alumina, and a fourth layer including hafnium oxide. Has been. That is, the capacitive insulating film according to the present invention is a four-layer structure in which a third layer containing alumina, a first layer containing hafnium oxide, a second layer containing alumina, and a fourth layer containing hafnium oxide are stacked in order from the lower layer side. It has a structure.
ここで仮に、容量絶縁膜が第1層、第2層及び第3層の3層構造である場合(即ち、第4層が形成されない場合)を考えると、容量絶縁膜を構成する層のうち最も上側の第2層が第2容量電極(即ち、上層側の容量電極)と接するような構成となる。第2層は比較的反応を起こし易いアルミナを含んでいるため、第2容量電極と反応し異層膜を形成してしまうおそれがある。また、第2容量電極がアルミ等で構成されている場合、第2容量電極をエッチング等によってパターニングする際に、パターニングする必要のない第2層までもが一緒に削られてしまうおそれがある。 Here, if the case where the capacitor insulating film has a three-layer structure of the first layer, the second layer, and the third layer (that is, the case where the fourth layer is not formed), among the layers constituting the capacitor insulating film, The uppermost second layer is in contact with the second capacitor electrode (that is, the upper capacitor electrode). Since the second layer contains alumina, which is relatively susceptible to reaction, there is a risk that it will react with the second capacitor electrode to form a different layer film. Further, when the second capacitor electrode is made of aluminum or the like, when the second capacitor electrode is patterned by etching or the like, even the second layer that does not need to be patterned may be cut together.
しかるに本発明では特に、第2層の上層に第4層が形成されている。よって、第2容量電極と接するのは酸化ハフニウムを含む第4層となる。酸化ハフニウムは、アルミナと比べると、異層膜を形成してしまうような反応を起こし難く、また第2容量電極のエッチングの際にも削られ難い。従って、容量絶縁膜の膜厚が、上述した異層膜の形成やエッチング等によって変化してしまうことを防止できる。即ち、膜厚が比較的変化してしまい易い第2層を、膜厚が変化し難い第4層が保護するような構成となっているため、容量絶縁膜の膜厚制御を好適に行える。これにより、蓄積容量の容量値を高い精度で設定することが可能となる。 However, in the present invention, in particular, the fourth layer is formed on the second layer. Therefore, the fourth layer containing hafnium oxide is in contact with the second capacitor electrode. Compared with alumina, hafnium oxide is less likely to cause a reaction that forms a different layer film, and is less likely to be removed when the second capacitor electrode is etched. Therefore, it is possible to prevent the film thickness of the capacitive insulating film from changing due to the above-described formation of the different layer film, etching, or the like. That is, since the second layer whose thickness is likely to change is protected by the fourth layer whose thickness is difficult to change, the thickness of the capacitor insulating film can be controlled suitably. Thereby, it is possible to set the capacity value of the storage capacitor with high accuracy.
加えて、本願発明者の研究によれば、容量絶縁膜を4層構造とすることで、3層構造とした場合(即ち、第4層が形成されない場合)よりも耐圧性能が向上することが判明している。よって本発明では、装置の信頼性を向上させることも可能である。 In addition, according to the research of the present inventor, with the capacitive insulating film having a four-layer structure, the withstand voltage performance is improved as compared with the case of the three-layer structure (that is, when the fourth layer is not formed). It turns out. Therefore, in the present invention, the reliability of the apparatus can be improved.
以上説明したように、本発明の第1の電気光学装置によれば、高い精度での容量値の設定及び装置の信頼性を向上させること可能である。 As described above, according to the first electro-optical device of the present invention, the capacitance value can be set with high accuracy and the reliability of the device can be improved.
本発明の第1の電気光学装置の一態様では、前記容量絶縁膜は、前記第3層の下層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第5層を有する。 In one aspect of the first electro-optical device of the present invention, the capacitive insulating film is formed in a lower layer of the third layer, and has a fifth layer containing hafnium oxide.
この態様によれば、アルミナを含む第3層の下層には、酸化ハフニウムを含む第5層が形成されている。即ち、本態様に係る容量絶縁膜は、下層側から順に酸化ハフニウムを含む第5層、アルミナを含む第3層、酸化ハフニウムを含む第1層、アルミナを含む第2層、酸化ハフニウムを含む第4層が積層された5層構造となっている。 According to this aspect, the fifth layer containing hafnium oxide is formed below the third layer containing alumina. That is, the capacitive insulating film according to this aspect includes, in order from the lower layer side, the fifth layer containing hafnium oxide, the third layer containing alumina, the first layer containing hafnium oxide, the second layer containing alumina, and the second layer containing hafnium oxide. It has a five-layer structure in which four layers are laminated.
5層構造によれば、第1容量電極(即ち、下層側の容量電極)と接するのは、アルミナを含む第3層ではなく、酸化ハフニウムを含む第5層となる。酸化ハフニウムは、上述したように、アルミナと比べると、異層膜を形成してしまうような反応を起こし難く、また第2容量電極のエッチングの際にも削られ難い。従って、容量絶縁膜の膜厚が、上述した異層膜の形成やエッチング等によって変化してしまうことを防止できる。 According to the five-layer structure, the first capacitor electrode (that is, the capacitor electrode on the lower layer side) is in contact with the fifth layer containing hafnium oxide, not the third layer containing alumina. As described above, hafnium oxide is less likely to cause a reaction that forms a heterogeneous film than alumina, and is less likely to be removed during etching of the second capacitor electrode. Therefore, it is possible to prevent the film thickness of the capacitive insulating film from changing due to the formation of the different layer film or the etching described above.
本態様では、上層側において第2層を第4層が保護するのと同様に、下層側において膜厚が比較的変化してしまい易い第3層を、膜厚が変化し難い第5層が保護するような構成となっているため、容量絶縁膜の膜厚制御を好適に行える。これにより、蓄積容量の容量値を更に高い精度で設定することが可能となる。また本願発明者の研究によれば、容量絶縁膜を5層構造とすることで、4層構造とした場合(即ち、第5層が形成されない場合)よりも耐圧性能が向上することが判明している。よって本態様では、装置の信頼性を更に向上させることも可能である。 In this embodiment, the fourth layer protects the second layer on the upper layer side, and the fifth layer on which the film thickness hardly changes on the lower layer side is the fifth layer on which the film thickness is less likely to change. Since it is configured to protect, the film thickness of the capacitive insulating film can be suitably controlled. As a result, the capacity value of the storage capacitor can be set with higher accuracy. In addition, according to the research of the present inventor, it has been found that the withstand voltage performance is improved by making the capacitive insulating film have a five-layer structure as compared with the case of the four-layer structure (that is, when the fifth layer is not formed). ing. Therefore, in this aspect, the reliability of the apparatus can be further improved.
本発明の第1の電気光学装置の他の態様では、前記第2容量電極は、チタンナイトライドを含んでいる。 In another aspect of the first electro-optical device of the present invention, the second capacitor electrode includes titanium nitride.
この態様によれば、第2容量電極がチタンナイトライドを含む材料によって好適に形成される。ここで、チタンナイトライドは、アルミナと反応することによって異層膜を形成し易いという性質を有している。これに対し本態様では、第2層の上層に第4層が形成されている。よって、チタンナイトライドを含む第2容量電極と接するのは酸化ハフニウムを含む第4層となる。従って、容量絶縁膜の膜厚が、異層膜の形成によって変化してしまうことを確実に防止できる。 According to this aspect, the second capacitor electrode is preferably formed of the material containing titanium nitride. Here, titanium nitride has a property that a different layer film is easily formed by reacting with alumina. On the other hand, in this aspect, the fourth layer is formed on the second layer. Therefore, the fourth layer containing hafnium oxide is in contact with the second capacitor electrode containing titanium nitride. Therefore, it is possible to reliably prevent the thickness of the capacitive insulating film from changing due to the formation of the different layer film.
本発明の第1の電気光学装置の他の態様では、前記第2容量電極は、アルミニウムを含んでいる。 In another aspect of the first electro-optical device of the present invention, the second capacitor electrode contains aluminum.
この態様によれば、第2容量電極がアルミニウムを含む材料によって好適に形成される。ここで、アルミニウムは、例えばフッ素(F)等を用いてエッチングされる場合があるが、この場合アルミナも同様にエッチングされてしまい易い。即ち、アルミニウムを含む第2容量電極パターニングしようとすると、パターニングが不要であるアルミナを含む層までも削られてしまうおそれがある。これに対し本態様では、第2層の上層に第4層が形成されている。よって、アルミニウムを含む第2容量電極と接するのは酸化ハフニウムを含む第4層となる。従って、容量絶縁膜の膜厚が、エッチング等のパターニングによって変化してしまうことを確実に防止できる。 According to this aspect, the second capacitor electrode is preferably formed of the material containing aluminum. Here, aluminum may be etched using, for example, fluorine (F). In this case, alumina is likely to be etched as well. That is, when patterning the second capacitor electrode containing aluminum, there is a possibility that even the layer containing alumina that does not require patterning may be removed. On the other hand, in this aspect, the fourth layer is formed on the second layer. Therefore, the fourth layer containing hafnium oxide is in contact with the second capacitor electrode containing aluminum. Therefore, it is possible to reliably prevent the thickness of the capacitor insulating film from being changed by patterning such as etching.
本発明の第2の電気光学装置は上記課題を解決するために、画素毎に設けられたトランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極に電気的に接続されており、第1容量電極、前記第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び前記第1容量電極及び前記第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる蓄積容量とを備え、前記容量絶縁膜は、酸化ハフニウムを含む第1層と、前記第1層の上層に形成されており、アルミナを含む第2層と、前記第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、前記第3層の下層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層とを有する。 In order to solve the above problems, a second electro-optical device according to the present invention includes a transistor provided for each pixel, a pixel electrode corresponding to the transistor, and a pixel electrode electrically connected to the pixel electrode. And a storage capacitor comprising a first capacitor electrode, a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode from the upper layer side, and a capacitor insulating film formed between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode; The capacitor insulating film is formed in a first layer containing hafnium oxide, a second layer containing alumina, a second layer containing alumina, and a lower layer of the first layer; A third layer containing alumina and a fourth layer formed under the third layer and containing hafnium oxide are included.
本発明の第2の電気光学装置は、例えば、画素電極及び該画素電極に電気的に接続された画素スイッチング用TFT等であるトランジスタが設けられた素子基板と、画素電極に対向する対向電極が設けられた対向基板との間に、液晶等の電気光学物質を挟持してなる。当該電気光学装置の動作時には、画像信号が画素電極へ選択的に供給されることで、複数の画素電極が配列された画素領域(或いは画像表示領域)における画像表示が行われる。尚、画像信号は、例えばデータ線及び画素電極間に電気的に接続されたトランジスタがオンオフされることによって、所定のタイミングでデータ線から画素電極に供給される。 The second electro-optical device according to the present invention includes, for example, an element substrate provided with a pixel electrode and a transistor such as a pixel switching TFT electrically connected to the pixel electrode, and a counter electrode facing the pixel electrode. An electro-optical material such as liquid crystal is sandwiched between the counter substrate provided. During the operation of the electro-optical device, an image signal is selectively supplied to the pixel electrode, whereby image display is performed in a pixel region (or image display region) in which a plurality of pixel electrodes are arranged. The image signal is supplied from the data line to the pixel electrode at a predetermined timing, for example, when a transistor electrically connected between the data line and the pixel electrode is turned on / off.
本発明の第2の電気光学装置によれば、画素電極には蓄積容量が電気的に接続されている。蓄積容量は、第1容量電極、第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び第1容量電極及び第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる。例えば、第1容量電極は、画素電極及びトランジスタ間に電気的に接続された電極として構成され、第2容量電極は、定電位源と電気的に接続されることで固定電位に維持された固定電位側容量電極として構成される。 According to the second electro-optical device of the present invention, the storage capacitor is electrically connected to the pixel electrode. The storage capacitor is composed of a first capacitor electrode, a second capacitor electrode disposed opposite to the first capacitor electrode from the upper layer side, and a capacitor insulating film formed between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode. For example, the first capacitor electrode is configured as an electrode electrically connected between the pixel electrode and the transistor, and the second capacitor electrode is fixed at a fixed potential by being electrically connected to a constant potential source. It is configured as a potential side capacitive electrode.
ここで本発明では特に、上述した蓄積容量を構成する容量絶縁膜は、酸化ハフニウム(HfO2)を含む第1層と、第1層の上層に形成されており、アルミナ(Al2O3)を含む第2層と、第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、第1層の下層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層とを有するように構成されている。即ち、本発明に係る容量絶縁膜は、下層側から順に酸化ハフニウムを含む第4層、アルミナを含む第3層、酸化ハフニウムを含む第1層、アルミナを含む第2層が積層された4層構造となっている。 Here, in the present invention, in particular, the capacitor insulating film constituting the above-described storage capacitor is formed in a first layer containing hafnium oxide (HfO 2 ) and an upper layer of the first layer, and alumina (Al 2 O 3 ). And a second layer including alumina, a third layer including alumina, and a fourth layer including hafnium oxide formed under the first layer. Has been. That is, the capacitive insulating film according to the present invention is a four-layer structure in which a fourth layer containing hafnium oxide, a third layer containing alumina, a first layer containing hafnium oxide, and a second layer containing alumina are stacked in order from the lower layer side. It has a structure.
ここで仮に、容量絶縁膜が第1層、第2層及び第3層の3層構造である場合(即ち、第4層が形成されない場合)を考えると、容量絶縁膜を構成する層のうち最も下側の第1層が第1容量電極(即ち、下層側の容量電極)と接するような構成となる。第1層は比較的反応を起こし易いアルミナを含んでいるため、第1容量電極と反応し異層膜を形成してしまうおそれがある。 Here, if the case where the capacitor insulating film has a three-layer structure of the first layer, the second layer, and the third layer (that is, the case where the fourth layer is not formed), among the layers constituting the capacitor insulating film, The lowermost first layer is in contact with the first capacitor electrode (that is, the lower layer capacitor electrode). Since the first layer contains alumina that is relatively susceptible to reaction, there is a risk that it will react with the first capacitor electrode to form a heterogeneous film.
しかるに本発明では特に、第1層の下層に第4層が形成されている。よって、第1容量電極と接するのは酸化ハフニウムを含む第4層となる。酸化ハフニウムは、アルミナと比べると、異層膜を形成してしまうような反応を起こし難い。従って、容量絶縁膜の膜厚が、上述した異層膜の形成によって変化してしまうことを防止できる。即ち、膜厚が比較的変化してしまい易い第1層を、膜厚が変化し難い第4層が保護するような構成となっているため、容量絶縁膜の膜厚制御を好適に行える。これにより、蓄積容量の容量値を高い精度で設定することが可能となる。 However, in the present invention, in particular, the fourth layer is formed below the first layer. Therefore, the fourth layer containing hafnium oxide is in contact with the first capacitor electrode. Hafnium oxide is less likely to cause a reaction that forms a heterogeneous film than alumina. Therefore, it is possible to prevent the thickness of the capacitor insulating film from changing due to the formation of the above-described different layer film. That is, since the first layer whose film thickness is likely to change is protected by the fourth layer whose film thickness is difficult to change, the film thickness of the capacitive insulating film can be controlled suitably. Thereby, it is possible to set the capacity value of the storage capacitor with high accuracy.
加えて、本願発明者の研究によれば、容量絶縁膜を4層構造とすることで、3層構造とした場合(即ち、第4層が形成されない場合)よりも耐圧性能が向上することが判明している。よって本発明では、装置の信頼性を向上させることも可能である。 In addition, according to the research of the present inventor, with the capacitive insulating film having a four-layer structure, the withstand voltage performance is improved as compared with the case of the three-layer structure (that is, when the fourth layer is not formed). It turns out. Therefore, in the present invention, the reliability of the apparatus can be improved.
以上説明したように、本発明の第2の電気光学装置によれば、高い精度での容量値の設定及び装置の信頼性を向上させること可能である。 As described above, according to the second electro-optical device of the present invention, the capacitance value can be set with high accuracy and the reliability of the device can be improved.
本発明の第2の電気光学装置の一態様では、前記第1容量電極は、チタンナイトライドを含んでいる。 In one aspect of the second electro-optical device of the present invention, the first capacitor electrode contains titanium nitride.
この態様によれば、第1容量電極がチタンナイトライドを含む材料によって好適に形成される。ここで、チタンナイトライドは、アルミナと反応することによって異層膜を形成し易いという性質を有している。これに対し本態様では、第1層の下層に第4層が形成されている。よって、チタンナイトライドを含む第1容量電極と接するのは酸化ハフニウムを含む第4層となる。従って、容量絶縁膜の膜厚が、異層膜の形成によって変化してしまうことを確実に防止できる。 According to this aspect, the first capacitor electrode is preferably formed of the material containing titanium nitride. Here, titanium nitride has a property that a different layer film is easily formed by reacting with alumina. On the other hand, in this aspect, the fourth layer is formed below the first layer. Therefore, the fourth layer containing hafnium oxide is in contact with the first capacitor electrode containing titanium nitride. Therefore, it is possible to reliably prevent the thickness of the capacitive insulating film from changing due to the formation of the different layer film.
本発明の第1及び第2の電気光学装置の他の態様では、前記第1層は、前記第2層及び前記第3層より薄く形成されている。 In another aspect of the first and second electro-optical devices of the present invention, the first layer is formed thinner than the second layer and the third layer.
この態様によれば、容量絶縁膜を構成する各層のうち、酸化ハフニウムを含む第1層は、第1層の上層及び下層に夫々位置しており、アルミナを含む第2層及び第3層より薄く形成される。本願発明者の研究によれば、第1層を第2層及び第3層を薄くすることで、耐圧性能が飛躍的に向上することが判明している。従って、本態様によれば、蓄積容量の耐圧性能を効果的に向上させることができる。より好ましくは、酸化ハフニウム及びアルミナの比率が1:2となるように容量絶縁膜の各層を形成すれば、更に効果的に耐圧性能を向上させることができる。 According to this aspect, among the layers constituting the capacitive insulating film, the first layer containing hafnium oxide is located in the upper layer and the lower layer of the first layer, respectively, than the second layer and the third layer containing alumina. Thinly formed. According to the research of the present inventor, it has been found that the withstand voltage performance is dramatically improved by making the first layer the second layer and the third layer thin. Therefore, according to this aspect, it is possible to effectively improve the breakdown voltage performance of the storage capacitor. More preferably, if each layer of the capacitive insulating film is formed so that the ratio of hafnium oxide and alumina is 1: 2, the pressure resistance performance can be further effectively improved.
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)を備える。 In order to solve the above problems, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described electro-optical device according to the present invention (including various aspects thereof).
本発明の電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、信頼性が高く且つ高品質な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、ワードプロセッサー、ビューファインダー型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダー、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、例えば電子ペーパーなどの電気泳動装置等も実現することも可能である。 According to the electronic apparatus of the present invention, since the electro-optical device according to the present invention described above is provided, a projection display device, a television set, and a mobile phone that can display with high reliability and high quality. Various electronic devices such as electronic notebooks, word processors, viewfinder type or monitor direct view type video tape recorders, workstations, videophones, POS terminals and touch panels can be realized. In addition, as an electronic apparatus of the present invention, for example, an electrophoretic device such as electronic paper can be realized.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing invention demonstrated below.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<電気光学装置>
本実施形態に係る電気光学装置について、図1から図11を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例として駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を挙げて説明する。
<Electro-optical device>
The electro-optical device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. In the following embodiments, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit will be described as an example of the electro-optical device of the present invention.
<第1実施形態>
先ず、第1実施形態に係る電気光学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、本実施形態に係る電気光学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。
<First Embodiment>
First, the overall configuration of the electro-optical device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the electro-optical device according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
図1及び図2において、本実施形態に係る電気光学装置では、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は、本発明の「基板」の一例であり例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板20は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。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。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、一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。
1 and 2, in the electro-optical device according to the present embodiment, a
TFTアレイ基板10と対向基板20とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域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。
The
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。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(即ち、基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバー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、ギャップ材を、シール材52に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域10a又は画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
The sealing
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。尚、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。
A light-shielding frame light-shielding
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。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。
A data
TFTアレイ基板10上における対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域には、両基板間を上下導通材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。
In a region facing the four corners of the
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る。この積層構造の詳細な構成については図2では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明材料からなる画素電極9が、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。
In FIG. 2, on the
画素電極9は、対向電極21に対向するように、TFTアレイ基板10上の画像表示領域10aに形成されている。TFTアレイ基板10における液晶層50の面する側の表面、即ち画素電極9上には、配向膜16が画素電極9を覆うように形成されている。
The pixel electrode 9 is formed in the
対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上には、遮光膜23が形成されている。遮光膜23は、例えば対向基板20における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板20において、遮光膜23によって非開口領域が規定され、遮光膜23によって区切られた領域が、例えばプロジェクター用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜23をストライプ状に形成し、該遮光膜23と、TFTアレイ基板10側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
A
遮光膜23上には、ITO等の透明材料からなる対向電極21が複数の画素電極9と対向するように形成されている。また遮光膜23上には、画像表示領域10aにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図2には図示しないカラーフィルターが形成されるようにしてもよい。対向基板20の対向面上における、対向電極21上には、配向膜22が形成されている。
On the
尚、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、上述したデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、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電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
In addition to the above-described drive circuits such as the data
次に、本実施形態に係る電気光学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、配線等の等価回路図である。 Next, an electrical configuration of the pixel portion of the electro-optical device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix forming the image display area of the electro-optical device according to this embodiment.
図3において、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の各々には、画素電極9及びTFT30が形成されている。TFT30は、画素電極9に電気的に接続されており、本実施形態に係る電気光学装置の動作時に画素電極9をスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線6は、TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6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6同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
In FIG. 3, a pixel electrode 9 and a
TFT30のゲートには、走査線11が電気的に接続されており、本実施形態に係る電気光学装置は、所定のタイミングで、走査線11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9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6から供給される画像信号S1、S2、・・・、Snが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極9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、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
The
液晶層50(図2参照)を構成する液晶は、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。例えば、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される。 The liquid crystal constituting the liquid crystal layer 50 (see FIG. 2) modulates light and enables gradation display by changing the orientation and order of the molecular assembly depending on the applied voltage level. For example, in the normally white mode, the transmittance for incident light is reduced according to the voltage applied in units of each pixel. In the normally black mode, the transmittance is applied in units of each pixel. As a result, the transmittance for incident light is increased, and light having a contrast corresponding to an image signal is emitted from the electro-optical device as a whole.
ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極9と対向電極21(図2参照)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は、画像信号の供給に応じて各画素電極9の電位を一時的に保持する保持容量として機能する容量素子である。蓄積容量70の具体的な構成については、後に詳述する。
In order to prevent the image signal held here from leaking, a
次に、上述の動作を実現する画素部の具体的な構成について、図4及び図5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。また図5は、図4のA−A’線断面図である。尚、図4及び図5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。また図4及び図5では、説明の便宜上、画素電極9より上側に位置する部分の図示を省略している。 Next, a specific configuration of the pixel portion that realizes the above-described operation will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view of a plurality of adjacent pixel portions. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 4. In FIGS. 4 and 5, the scale of each layer / member is different for each layer / member to have a size that can be recognized on the drawing. 4 and 5, for convenience of explanation, illustration of a portion located above the pixel electrode 9 is omitted.
図4において、TFTアレイ基板10上には、走査線11及びデータ線6が、夫々X方向及びY方向に沿って配置されている。走査線11及びデータ線6が互いに交差する個所の各々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。尚、図4での図示は省略しているが、走査線11及びデータ線6等によって規定される非開口領域を除く開口領域を覆うように、画素電極9がマトリクス状に複数設けられる。
In FIG. 4, on the
図4及び図5において、TFT30は、互いに対向配置された半導体層30a及びゲート電極30bを含んで構成されている。
4 and 5, the
半導体層30aは、例えばポリシリコンからなり、ソース領域30a1、チャネル領域30a2、ドレイン領域30a3を備えて構成されている。尚、 チャネル領域30a2及びソース領域30a1、又はチャネル領域30a2及びドレイン領域30a3の界面にはLDD(Lightly Doped Drain)領域が形成されていてもよい。
The
ゲート電極30bは、例えば導電性ポリシリコンから形成されており、図示しないコンタクトホールによって走査線11と電気的に接続されている。ゲート電極30b及び半導体層30a間は、ゲート絶縁膜13によって絶縁されている。
The
図5において、TFTアレイ基板10上のTFT30よりも下地絶縁膜12を介して下層側には、走査線11が設けられている。走査線11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の遮光性材料からなる。走査線11は、TFTアレイ基板10における裏面反射や、複板式のプロジェクター等で他の液晶装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などである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30a2及びその周辺を遮光する下側遮光膜としても機能する。
In FIG. 5, the
下地絶縁膜12は、走査線11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。
In addition to the function of insulating the
図5において、TFTアレイ基板10上のTFT30よりも第1層間絶縁膜14を介して上層側には、データ線6及び中継層1が設けられている。
In FIG. 5, the
データ線6は、半導体層30aのソース領域30a1に、第1層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜13を貫通するコンタクトホール31を介して電気的に接続されている。データ線6及びコンタクトホール31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。またデータ線6は、TFT30を遮光する機能も有している。
The
中継層1は、第1層間絶縁膜14上においてデータ線6と同層に形成されており、コンタクトホール32を介して、半導体層30aのドレイン領域30a3に電気的に接続されている。データ線6及び中継層1は、例えば金属膜等の導電材料で構成される薄膜を第1層間絶縁膜14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6及び中継層1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。
The
TFTアレイ基板10上のデータ線6及び中継層1よりも第2層間絶縁膜15を介して上層側には、シールド層4が設けられている。シールド層4は、コモン電位(即ち、一定電圧又は所定周期で反転する矩形電位)が供給されることにより、後述する第1容量電極2とデータ線6との電位差に起因して発生する電界を遮断する。
A
TFTアレイ基板10上のシールド層4よりも第3層間絶縁膜16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、第1容量電極2と第2容量電極5が容量絶縁膜7を介して対向配置されることにより形成されている。
A
第1容量電極2は、例えばチタンナイトライドを含んで構成されており、TFT30のドレイン領域30a3及び画素電極9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、第1容量電極2は、下層側においてコンタクトホール33、中継層1、コンタクトホール32を介してドレイン領域30a3と電気的に接続されると共に、上層側においてコンタクトホール34を介して画素電極9に電気的に接続されている。尚、第1容量電極2は、画素電位側容量電極としての機能の他、遮光膜としての機能も有する。
The
第2容量電極5は、容量線300(図3参照)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。第2容量電極5は、例えばアルミニウム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を遮光する遮光膜としても機能する。
The
容量絶縁膜7は、例えば酸化ハフニウム及びアルミナの層が積層された多層構造を有している。この容量絶縁膜7の具体的な構成については、後に詳述する。 The capacitor insulating film 7 has a multilayer structure in which, for example, hafnium oxide and alumina layers are stacked. A specific configuration of the capacitive insulating film 7 will be described in detail later.
上述した蓄積容量70によれば、画素電極9における電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカーの低減といった表示特性の向上が可能となる。
According to the
図5において、画素電極9は、蓄積容量70よりも層間絶縁膜17、18及び19を介して上層側に形成されている。画素電極9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。
In FIG. 5, the pixel electrode 9 is formed on the upper layer side of the
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。
The configuration of the pixel portion described above is common to each pixel portion as shown in FIG. Such pixel portions are periodically formed in the
次に、上述した蓄積容量70における容量絶縁膜7の具体的な構成及びその効果について、図6から図9を参照して説明する。ここに図6は、第1実施形態に係る電気光学装置の容量絶縁膜の構成を示す拡大断面図であり、図7は、比較例に係る電気光学装置の容量絶縁膜の構成を示す拡大断面図である。また、図8及び図9は夫々、耐圧試験において破壊された画素数を示す表である。尚、図6及び図7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。
Next, a specific configuration and effect of the capacitor insulating film 7 in the above-described
図6において、本実施形態に係る電気光学装置に設けられた蓄積容量70では、容量絶縁膜7が、酸化ハフニウムを含む第1層7aと、アルミナを含む第2層7bと、アルミナを含む第3層7cと、酸化ハフニウムを含む第4層7dと、酸化ハフニウムを含む第5層7eとを備えて構成されている。具体的には、下層側から順に、第5層7e、第3層7c、第1層7a、第2層7b、第4層7dが積層された5層構造とされている。
6, in the
ここで図7に示すような、容量絶縁膜7が第1層7a、第2層7b及び第3層7cの3層構造である比較例(即ち、第4層7d及び第5層7eが形成されない場合)を考える。
Here, as shown in FIG. 7, a comparative example in which the capacitive insulating film 7 has a three-layer structure of the
図7に示す容量絶縁膜7では、最も下側の層である第3層7cが第1容量電極2と接するような構成となる。第1容量電極2は、上述したようにチタンナイトライドを含んで構成されるが、このチタンナイトライドは、第3層7cに含まれるアルミナと反応し、図中に示すような異層膜200を形成してしまうおそれがある。
In the capacitor insulating film 7 shown in FIG. 7, the
これに対し、図6に示す本実施形態に係る容量絶縁膜7では、酸化ハフニウムを含む第5層7eが第3層7cの下層に形成されているため、上述したような異層膜200の形成を防止することができる。即ち、異層膜200が形成されることで、容量絶縁膜7の膜厚が変化してしまうことを防止することができる。
On the other hand, in the capacitive insulating film 7 according to this embodiment shown in FIG. 6, the fifth layer 7e containing hafnium oxide is formed in the lower layer of the
また、図7に示す容量絶縁膜では、最も上側の層である第2層7bが第2容量電極5と接するような構成となる。第2容量電極5は、上述したようにアルミニウムを含んで構成されるが、このアルミニウムをエッチングする際に用いるフッ素は、第2層7bに含まれるアルミナをも削ってしまう。即ち、第2容量電極5をエッチングによってパターニングする際に、エッチングする必要のない第2層7bまでもが一緒に削られてしまうおそれがある。
Further, the capacitor insulating film shown in FIG. 7 has a configuration in which the
これに対し、図6に示す本実施形態に係る容量絶縁膜7では、酸化ハフニウムを含む第4層7dが第2層7bの上層に形成されているため、上述したようなエッチング時の不具合を抑制することができる。即ち、第4層7dがエッチストッパーのような機能を果たすことで、第2層7bまでもがエッチングされて容量絶縁膜7の膜厚が変化してしまうことを防止することができる。
On the other hand, in the capacitive insulating film 7 according to the present embodiment shown in FIG. 6, the
加えて、本願発明者の研究によれば、容量絶縁膜7を5層構造とすることで、図7に示すような3層構造とした場合よりも耐圧性能が向上することが判明している。 In addition, according to the inventor's research, it has been found that with the capacitor insulating film 7 having a five-layer structure, the withstand voltage performance is improved as compared with the case of a three-layer structure as shown in FIG. .
図8において、本願発明者が行った耐圧試験によれば、5層構造(即ち、図6示す本実施形態に係る構造)のものは、各画素に印加する電圧を13Vから20Vまで高めていった場合に、破壊されてしまった画素は“0”であった。即ち、何ら問題は起こらなかった。 In FIG. 8, according to the withstand voltage test conducted by the inventor of the present invention, the five-layer structure (that is, the structure according to this embodiment shown in FIG. 6) increases the voltage applied to each pixel from 13V to 20V. In this case, the pixel that has been destroyed is “0”. That is, no problem occurred.
一方で、3層構造(即ち、図7示す比較例に係る構造)のものは、各画素に印加する電圧が17Vになった時点で1個の画素が破壊され、19Vでは更に2個の画素が破壊され、20Vでは3866個の画素が破壊された。即ち、5層構造と比べて、極めて多くの画素が破壊されてしまった。 On the other hand, in the case of the three-layer structure (that is, the structure according to the comparative example shown in FIG. 7), one pixel is destroyed when the voltage applied to each pixel becomes 17V, and two pixels further at 19V. Was destroyed, and 3866 pixels were destroyed at 20V. That is, an extremely large number of pixels have been destroyed as compared with the five-layer structure.
以上の結果から、本実施形態に係る5層構造の容量絶縁膜7は、極めて高い耐圧性能を有することが分かる。よって、装置の信頼性を高めることが可能である。 From the above results, it can be seen that the capacitive insulating film 7 having a five-layer structure according to the present embodiment has extremely high breakdown voltage performance. Therefore, it is possible to improve the reliability of the apparatus.
また本願発明者の研究によれば、容量絶縁膜7における酸化ハフニウムを含む層(即ち、第1層7a)の厚さを、アルミナを含む層(即ち、第2層7b及び第3層7c)の厚さより薄くすることで、より耐圧性能が向上することが判明している。
Further, according to the research of the present inventor, the thickness of the layer containing hafnium oxide (that is, the
図9において、本願発明者が行った耐圧試験によれば、酸化ハフニウムを含む層の厚さとアルミナを含む層の厚さの比が1:2とされた容量絶縁膜7を有する装置では、各画素に印加する電圧を13Vから20Vまで高めていった場合に、破壊されてしまった画素は“0”であった。即ち、何ら問題は起こらなかった。 In FIG. 9, according to the pressure resistance test conducted by the present inventor, in the apparatus having the capacitive insulating film 7 in which the ratio of the thickness of the layer containing hafnium oxide to the thickness of the layer containing alumina is 1: 2, When the voltage applied to the pixel was increased from 13 V to 20 V, the pixel that was destroyed was “0”. That is, no problem occurred.
一方で、酸化ハフニウムを含む層の厚さとアルミナを含む層の厚さの比が2:1とされた容量絶縁膜7を有する装置では、各画素に印加する電圧が17Vになった時点で1個の画素が破壊され、18Vでは更に91個の画素が破壊され、19Vでは4455個の画素が破壊され、20Vでは7330個の画素が破壊された。即ち、酸化ハフニウムを含む層の方が薄い場合と比べて、極めて多くの画素が破壊されてしまった。 On the other hand, in the device having the capacitive insulating film 7 in which the ratio of the thickness of the layer containing hafnium oxide to the thickness of the layer containing alumina is 2: 1, the voltage applied to each pixel becomes 1V. The pixels were destroyed, 91 pixels were destroyed at 18V, 4455 pixels were destroyed at 19V, and 7330 pixels were destroyed at 20V. That is, an extremely large number of pixels were destroyed as compared with the case where the layer containing hafnium oxide was thinner.
以上の結果から、酸化ハフニウムを含む層の厚さを、アルミナを含む層の厚さより薄くすることで、より耐圧性能が向上することが分かる。 From the above results, it can be seen that the pressure resistance performance is further improved by making the thickness of the layer containing hafnium oxide thinner than the thickness of the layer containing alumina.
以上説明したように、本実施形態に係る電気光学装置によれば、容量絶縁膜7の膜厚変化を防止することができるため、高い精度での容量値の設定が可能である。また、耐圧性能を高めることもできるため、装置の信頼性を向上させること可能である。 As described above, according to the electro-optical device according to the present embodiment, a change in film thickness of the capacitive insulating film 7 can be prevented, so that the capacitance value can be set with high accuracy. In addition, since the pressure resistance performance can be improved, the reliability of the device can be improved.
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る電気光学装置について、図10を参照して説明する。ここに図10は、第2実施形態に係る電気光学装置の容量絶縁膜の構成を示す拡大断面図である。尚、第2実施形態は、上述の第1実施形態と比べて、容量絶縁膜7の一部の構成が異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an electro-optical device according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the capacitive insulating film of the electro-optical device according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment described above in a part of the configuration of the capacitive insulating film 7, and the other configurations are substantially the same. Therefore, in the second embodiment, portions different from the first embodiment will be described in detail, and descriptions of other overlapping portions will be omitted as appropriate.
図10において、第2実施形態に係る電気光学装置の蓄積容量70では、容量絶縁膜7が酸化ハフニウムを含む第1層7aと、アルミナを含む第2層7bと、アルミナを含む第3層7cと、酸化ハフニウムを含む第4層7dとを備えて構成されている。即ち、第1実施形態において形成されていた第5層7eが存在しない4層構造とされている。
10, in the
上述した4層構造の容量絶縁膜7によれば、第1実施形態と同様に、第4層7dが存在することによって、第2層7bが第2容量電極5と反応して異層膜200(図7参照)を形成してしまったり、第2層7bが第2容量電極5のパターニングの際に一緒に削られてしまったりすることを防止できる。従って、上層側において容量絶縁膜7の膜厚が変化してしまうことを防止できる。
According to the capacitive insulating film 7 having the four-layer structure described above, the
また、下層側においては、第5層7eが存在しないため、第3層7cと第1容量電極2とが接するような構成となる。しかしながら、例えば第1容量電極2がチタンナイトライドのようなアルミナと反応し易い材料ではなく、反応し難い材料で形成されていれば、何ら問題は起こらない。よって、第1容量電極2を構成する材料次第では、容量絶縁膜7を図10に示すような4層構造としても、第1実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
Further, since the fifth layer 7e does not exist on the lower layer side, the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係る電気光学装置について、図11を参照して説明する。ここに図11は、第3実施形態に係る電気光学装置の容量絶縁膜の構成を示す拡大断面図である。尚、第3実施形態は、上述の第1及び第2実施形態と比べて、容量絶縁膜7の一部の構成が異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第3実施形態では、第1及び第2実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, an electro-optical device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the capacitive insulating film of the electro-optical device according to the third embodiment. Note that the third embodiment differs from the first and second embodiments described above in a part of the configuration of the capacitive insulating film 7, and the other configurations are substantially the same. Therefore, in the third embodiment, portions different from those in the first and second embodiments will be described in detail, and description of other overlapping portions will be omitted as appropriate.
図11において、第3実施形態に係る電気光学装置の蓄積容量70では、容量絶縁膜7が酸化ハフニウムを含む第1層7aと、アルミナを含む第2層7bと、アルミナを含む第3層7cと、酸化ハフニウムを含む第5層7eとを備えて構成されている。即ち、第1実施形態において形成されていた第4層7dが存在しない4層構造とされている。
11, in the
上述した4層構造の容量絶縁膜7によれば、第1実施形態と同様に、第5層7eが存在することによって、第3層7cが第1容量電極2と反応して異層膜200(図7参照)を形成してしまうことを防止できる。従って、下層側において容量絶縁膜7の膜厚が変化してしまうことを防止できる。
According to the capacitor insulating film 7 having the four-layer structure described above, the
また、上層側においては、第4層7dが存在しないため、第2層7bと第2容量電極5とが接するような構成となる。しかしながら、例えば第2容量電極5がアルミニウムのようなアルミナと同様にエッチングされるような材料であったり、チタンナイトライドのようなアルミナと反応し易い材料であったりしなければ、何ら問題は起こらない。よって、第2容量電極5を構成する材料次第では、容量絶縁膜7を図11に示すような4層構造としても、第1実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
On the upper layer side, since the
<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12は、プロジェクター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ーについて説明する。
<Electronic equipment>
Next, the case where the liquid crystal device which is the above-described electro-optical device is applied to various electronic devices will be described. FIG. 12 is a plan view showing a configuration example of the projector. Hereinafter, a projector using the liquid crystal device as a light valve will be described.
図12に示されるように、プロジェクター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。
As shown in FIG. 12, a
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。
The configurations of the
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。
Here, paying attention to the display images by the
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、カラーフィルターを設ける必要はない。
Since light corresponding to the primary colors R, G, and B is incident on the
尚、図12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、液晶テレビや、ビューファインダー型、モニタ直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、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。 In addition to the electronic device described with reference to FIG. 12, a mobile personal computer, a mobile phone, a liquid crystal television, a viewfinder type, a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic device Examples include notebooks, calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, and devices with touch panels. Needless to say, the present invention can be applied to these various electronic devices.
また、本発明は上述の各実施形態で説明した液晶装置以外にも反射型液晶装置(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。 In addition to the liquid crystal devices described in the above embodiments, the present invention includes a reflective liquid crystal device (LCOS), a plasma display (PDP), a field emission display (FED, SED), an organic EL display, and a digital micromirror device. (DMD), electrophoresis apparatus and the like are also applicable.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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た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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an electro-optical device with such a change. In addition, an electronic apparatus including the electro-optical device is also included in the technical scope of the present invention.
2…第1容量電極、5…第2容量電極、6…データ線、7…容量絶縁膜、7a…第1層、7b…第2層、7c…第3層、7d…第4層、7e…第5層、9…画素電極、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、11…走査線、20…対向基板、30…TFT、50…液晶層、200…異層膜
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
前記画素電極に電気的に接続されており、第1容量電極、前記第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び前記第1容量電極及び前記第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる蓄積容量と
を備え、
前記容量絶縁膜は、
酸化ハフニウムを含む第1層と、
前記第1層の上層に形成されており、アルミナを含む第2層と、
前記第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、
前記第2層の上層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層と
を有することを特徴とする電気光学装置。 A transistor provided for each pixel;
A pixel electrode provided corresponding to the transistor;
Electrically connected to the pixel electrode, formed between a first capacitor electrode, a second capacitor electrode opposed to the first capacitor electrode from the upper layer side, and between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode A storage capacitor made of a capacitive insulating film,
The capacitive insulating film is
A first layer comprising hafnium oxide;
A second layer formed on the first layer and containing alumina;
A third layer formed under the first layer, comprising alumina;
An electro-optical device comprising: a fourth layer formed on an upper layer of the second layer and containing hafnium oxide.
前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
前記画素電極に電気的に接続されており、第1容量電極、前記第1容量電極に上層側から対向配置された第2容量電極、及び前記第1容量電極及び前記第2容量電極間に形成された容量絶縁膜からなる蓄積容量と
を備え、
前記容量絶縁膜は、
酸化ハフニウムを含む第1層と、
前記第1層の上層に形成されており、アルミナを含む第2層と、
前記第1層の下層に形成されており、アルミナを含む第3層と、
前記第3層の下層に形成されており、酸化ハフニウムを含む第4層と
を有することを特徴とする電気光学装置。 A transistor provided for each pixel;
A pixel electrode provided corresponding to the transistor;
Electrically connected to the pixel electrode, formed between a first capacitor electrode, a second capacitor electrode opposed to the first capacitor electrode from the upper layer side, and between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode And a storage capacitor made of a capacitive insulating film,
The capacitive insulating film is
A first layer comprising hafnium oxide;
A second layer formed on the first layer and containing alumina;
A third layer formed under the first layer, comprising alumina;
An electro-optical device comprising: a fourth layer formed under the third layer and containing hafnium oxide.
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