JP2012194423A - 電気光学装置、電子機器、電気光学装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本適用例の液晶装置100は、第1導電層としての第1容量電極16aおよび第2導電層としての画素電極15と、第1容量電極16aと画素電極15との間に設けられ、第1容量電極16aと画素電極15とを電気的に接続させるコンタクトホールCNT4を有する絶縁膜と、を備え、コンタクトホールCNT4は、絶縁膜を貫通して形成され底部で第1容量電極16aと画素電極15とが接する第1開口部としての開口部14aと、開口部14aに連続し且つ底部で第1容量電極16aが露出しないように開口部14aよりも浅く形成された第2開口部としての開口部14bとを有し、平面視におけるコンタクトホールCNT4の周縁は、開口部14aの周縁の一部と開口部14bの周縁の一部とを含む。
【選択図】図3
Description
しかしながら、画素が精細になると、コンタクトホールを設ける領域が制約され、上記配線パターンの長手方向に広がった開口部を設けることが困難になるという課題がある。
これによれば、コンタクトホールが設けられた部分において隣り合う画素電極をより近づけた状態で配置することができる。言い換えれば、隣り合う画素電極間においてコンタクトホールを設けることに起因する短絡を防止することができる。
これによれば、コンタクトホールを設けることに伴う光漏れなどの光学的な変化を上記第1開口部及び上記第2開口部と平面的に重なった遮光部を設けることで目立ち難くできる。
これらによれば、半導体層の延在方向において半導体層同士をより近づけて配置することができる。すなわち、トランジスターを有する画素が高精細に配置された電気光学装置を実現できる。
これによれば、コンタクトホールの開口面積が拡大し、第1導電層と第2導電層との接続における電気抵抗をより低減できる。
これによれば、第1開口部の深さが第1開口部の最小幅よりも小さい場合に比べて、第1開口部の最小幅側において、第2導電層を構成する導電膜の付き廻り性すなわちステップカバレージが改善され、第1導電層と第2導電層とをコンタクトホールを介して確実に接続させることができる。
この構成によれば、高密度な導電層あるいは高精細な画素を有する電気光学装置を備えた電子機器を実現できる。
本実施形態では、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;TFT)を画素のスイッチング素子として備えた電気光学装置としてのアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
まず、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置について、図1および図2を参照して説明する。図1(a)は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図(b)は同図(a)のH−H’線で切った概略断面図、図2は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
以降、該1辺部に沿った方向をX方向とし、該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿った方向をY方向として説明する。
なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101と表示領域Eとの間のシール材40の内側に沿った位置に設けてもよい。
また、TFT30における半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。当該遮光構造については後述する。
走査線3aが延在する方向がX方向であり、データ線6aが延在する方向がY方向である。
データ線6aはデータ線駆動回路101(図1参照)に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号D1,D2,…,Dnを画素Pに供給する。走査線3aは走査線駆動回路102(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路102から供給される走査信号SC1,SC2,…,SCmを各画素Pに供給する。データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路102は、走査線3aに対して、走査信号SC1〜SCmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
保持された画像信号D1〜Dnがリークするのを防止するため、画素電極15と共通電極23との間に形成される液晶容量と並列に保持容量16が接続されている。保持容量16は、TFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。詳しくは、後述するが、保持容量16は、遮光性の第1容量電極および第2容量電極との間に誘電体層を有するものであって、上記第2容量電極が上記容量線3bを構成している。容量線3bは、固定電位に接続されている。
図3(a)は画素における各構成要素の配置を示す概略平面図、同図(b)は保持容量の配置を示す概略平面図、図4は図3(a)のA−A’線で切った画素の構造を示す概略断面図である。詳しくは、図3および図4は、画素Pの素子基板10側における構成や構造を示すものである。
なお、以降に述べる本発明における第1開口部の定義は、第1導電層側に開口する部分を言い、第2開口部の定義は、第2導電層側に開口する部分のうち平面視で第1開口部を除く部分を言うものとする。
第1容量電極16aは、走査線3aの拡張部と重なる部分と、該拡張部と重なった部分から走査線3aの延在方向(X方向)に延出された部分16axと、データ線6aの延在方向(Y方向)に延出された部分16ayとを有している。
また、第1容量電極16aは、画素Pごとに独立して島状に設けられている。1つの画素Pを囲むようにして当該画素Pの第1容量電極16aと隣り合う画素Pの第1容量電極16aとが配置され、遮光性の非開口領域を構成している。
これに対して、第2容量電極16bは、第1容量電極16aと平面的に重なると共に、Y方向において複数の画素Pに跨って設けられた本線部16byと本線部16byからX方向に突出した突出部16bxとを有している。本線部16byおよび突出部16bxは第1容量電極16aおよびデータ線6aや走査線3aとほぼ同等の幅で設けられている。第2容量電極16bは、コンタクトホールCNT4と重ならないように切り欠かれた切り欠き部16dを有している。つまり、第2容量電極16bは、画素電極15が第1容量電極16aと電気的に接続されるコンタクトホールCNT4を含む領域を除いて、第1容量電極16aと重なるように設けられている。
図4に示すように、素子基板10上には、まず走査線3aが形成される。走査線3aは、例えばAl、Ti、Cr、W、Ta、Moなどの金属のうちの少なくとも1つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性を有している。
上記遮光性の導電膜としては、Al(アルミニウム)、TiN(窒化チタン)などからなる単層膜あるいはこれらが積層された多層膜を用いることができる。
次に、電気光学装置としての液晶装置100の製造方法、とりわけ、本発明におけるコンタクトホールの形成方法について、上記コンタクトホールCNT4を例に挙げて図5を参照して説明する。図5(a)〜(e)は液晶装置の製造方法を示す概略図である。詳しくは、コンタクトホールCNT4の形成における左側が断面図、右側が平面図である。
これにより、図5(b)に示すように、第1導電層としての第1容量電極16aと平面的に重なる位置に感光性レジスト膜70が除かれた第1領域70aと、第1領域70aに対して平面的に連続し感光性レジスト膜70が減膜された第2領域70bとが形成される。第1領域70aは露光マスク80の領域80aを介して露光光が透過した領域である。第2領域70bは露光マスク80の領域80bを介して露光光が一部透過した領域である。言い換えれば、後述する開口部14a,14bを形成するにあたり、平面視におけるコンタクトホールCNT4の周縁が、開口部14aの周縁の一部と開口部14bの周縁の一部とを含むようにパターニングされる露光マスク80を用いてハーフトーン露光と現像とを行う。
また、上記コンタクトホールCNT4の形成方法は、他のコンタクトホールCNT1,CNT3にも適用することができる。
(1)画素電極15と第1容量電極16aとを電気的に接続させるコンタクトホールCNT4は、底部に第1容量電極16aが露出する開口部14aと、開口部14aに連続すると共に底部に第1容量電極16aが露出しないように開口部14aよりも浅く設けられた開口部14bとを有している。開口部14a,14bは、走査線3aとデータ線6aとの交差部においてデータ線6aの延在方向(Y方向)に隣り合う画素電極15に近づかないように、当該画素電極15の角部からはみ出さずに、当該角部と重なるように配置されている。つまり、開口部14bはY方向に隣り合う画素電極15側にはみ出さないように設けられているので、Y方向において画素電極15同士を近づけて配置することができる。したがって、コンタクトホールCNT4を設けることに起因してY方向に隣り合う画素電極15同士が短絡することが防止される。言い換えれば、画素電極15をY方向においてより高精細に配置することが可能となる。
次に、コンタクトホールに係る他の実施形態について、図6および図7を参照して説明する。図6(a)〜(c)は第2実施形態における画素の構成を示す概略平面図、図7は図6のB−B’線で切った画素の構造を示す概略断面図である。
第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、素子基板10上におけるTFT30における半導体層30aの配置や配線構造を異ならせたものであり、上記第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
第1容量電極16aは、データ線6aの拡張部と重なる部分と、該拡張部と重なった部分から走査線3aの延在方向(X方向)に延出された部分16axと、データ線6aの延在方向(Y方向)に延出された部分16ayとを有している。
また、第1容量電極16aは、画素Pごとに独立して島状に設けられている。1つの画素Pを囲むようにして当該画素Pの第1容量電極16aと隣り合う画素Pの第1容量電極16aとが配置され、遮光性の非開口領域を構成している。
また、第1容量電極16aは、コンタクトホールCNT13の開口部13aと平面的に重なる部分において突出した突出部16adを有している。
これに対して、第2容量電極16bは、第1容量電極16aと平面的に重なると共に、Y方向において複数の画素Pに跨って設けられた本線部16byと本線部16byからX方向に突出した突出部16bxとを有している。本線部16byおよび突出部16bxは第1容量電極16aおよびデータ線6aや走査線3aとほぼ同等の幅で設けられている。第2容量電極16bは、コンタクトホールCNT13と重ならないように切り欠かれた切り欠き部16bdを有している。つまり、画素電極15が第1容量電極16aと電気的に接続されるコンタクトホールCNT13を含む領域を除いて、第1容量電極16aと重なるように設けられている。
開口部32aを埋めると共に第3絶縁膜11dを覆うようにAl(アルミニウム)などの遮光性の導電部材料を用いて導電膜を成膜し、これをパターニングすることによって、後に画素電極15との接続を図る中継部分を含む第1容量電極16aとコンタクトホールCNT12とが形成される。つまり、コンタクトホールCNT12は、ドレイン電極32を兼ねることになる。
また、コンタクトホールCNT11は、第1絶縁膜11b、第2絶縁膜11c、第3絶縁膜11d、保護層11e、層間絶縁膜12を形成した後に、これらを貫通する開口部31a,12bと、開口部12cとを形成するとしてもよい。
(1)第1容量電極16aと画素電極15とを接続させるコンタクトホールCNT13は、画素電極15の縁部に重なる開口部12a,13aと、開口部13aに連続すると共に、Y方向に隣り合う画素電極15側にはみ出ないように形成された開口部13bとを有している。したがって、コンタクトホールCNT13を設けても、Y方向において隣り合う画素電極15同士をより近づけて配置することができる。つまり、Y方向において、画素Pをより高精細に配置が可能である。
言い換えれば、開口部12a,13aの最小幅L12を0.5μmよりも小さくして、その一部が透明性を有する画素電極15と平面的に重なることによる画素Pの開口率の低下を抑えることができる。
また、コンタクトホールCNT11の深さは、第1絶縁膜11b、第2絶縁膜11c、第3絶縁膜11d、保護層11e、層間絶縁膜12の厚みに相当するものであり、上記第1実施形態のコタクトホールCNT1に比べて相当に深くなる。したがって、上記第1実施形態に比べて開口部31a,12bの最小幅を小さくしてもステップカバレージを確保し易いので、コンタクトホールCNT11を設けてもY方向つまりデータ線6aの延在方向における画素Pの高精細な配置を実現し易くなる。
<電子機器>
図8は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。図8に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
Claims (9)
- 第1導電層および第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられ、前記第1導電層と前記第2導電層とを電気的に接続させるコンタクトホールを有する絶縁膜と、を備え、
前記コンタクトホールは、前記絶縁膜を貫通して形成され底部で前記第1導電層と前記第2導電層とが接する第1開口部と、前記第1開口部に連続し且つ底部で前記第1導電層が露出しないように前記第1開口部よりも浅く形成された第2開口部とを有し、
平面視における前記コンタクトホールの周縁は、前記第1開口部の周縁の一部と前記第2開口部の周縁の一部とを含むことを特徴とする電気光学装置。 - 前記第1導電層は画素ごとに設けられたトランジスターの半導体層におけるドレイン領域に電気的に接続された配線であり、
前記第2導電層は前記トランジスターに対応して設けられた画素電極であることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第1開口部及び前記第2開口部と平面的に重なった遮光部を有することを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記第1導電層は画素ごとに設けられたトランジスターの半導体層におけるドレイン領域であり、
前記第2導電層は前記トランジスターごとに対応して設けられた画素電極に電気的に接続される中継層であって、
前記第2開口部は、前記第1開口部に対して前記半導体層の前記ドレイン領域からチャネル領域に向かう方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第1導電層は画素ごとに設けられたトランジスターの半導体層におけるソース領域であり、
前記第2導電層はデータ線であって、
前記第2開口部は、前記第1開口部に対して前記半導体層の前記ソース領域からチャネル領域に向かう方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記第2開口部の平面的な開口面積は、前記第1開口部よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記第1開口部の最小幅に対する前記第1開口部の深さの比が1.0以上であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 基板上において、絶縁膜を介して配置された第1導電層と第2導電層とを電気的に接続させるコンタクトホールを有する電気光学装置の製造方法であって、
前記第1導電層上の前記絶縁膜を覆う感光性レジスト膜を形成する工程と、
前記感光性レジスト膜をハーフトーン露光して現像し、前記第1導電層と平面的に重なる位置に前記感光性レジスト膜が除かれた第1領域と、前記第1領域に対して平面的に連続し前記感光性レジスト膜が減膜された第2領域とを形成する工程と、
前記第1領域に重なる前記絶縁膜をエッチングして前記第1導電層に通ずる第1開口部を形成すると共に、前記第2領域の前記感光性レジスト膜と前記第2領域に重なる前記絶縁膜をエッチングして前記第1開口部に連続し且つ底部で前記第1導電層が露出しないように前記第1開口部よりも浅い第2開口部を形成する工程と、
前記第1開口部と前記第2開口部とに跨って前記第2導電層を形成する工程とを備え、
平面視における前記コンタクトホールの周縁が、前記第1開口部の周縁の一部と前記第2開口部の周縁の一部とを含むようにパターニングされる露光マスクを用いて前記ハーフトーン露光を行うことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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