JP2016080956A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記特許文献2のように、遮光膜の傾斜面で入射光の一部を反射させる方法は、該傾斜面による反射光を効率よく画素開口領域に導くように、該遮光膜を形成することが技術的に難しいという課題がある。
この構成によれば、側壁は、第3層間絶縁膜から基板近くまで設けられているため、入射光の利用効率をより高められる。
この構成によれば、第2の側壁に入射した光の一部が、トランジスターの半導体層側に屈折したとしても、第1の側壁に入射することになる。第1の側壁が設けられた第2層間絶縁膜の屈折率n2は、第2の側壁が設けられた第3層間絶縁膜の屈折率n3よりも小さいので、第1の側壁に入射した光は、反射されて画素の開口領域に導かれる。すなわち、入射光の利用効率をさらに高めることが可能な電気光学装置を提供できる。
この構成によれば、基板に対して第4層間絶縁膜側から入射した光のうち、最も幅が大きい第3遮光層の端部で生じた回折光は、側壁に入射して反射され、画素の開口領域に導かれる。したがって、トランジスターにおける光リーク電流の発生を抑制しつつ、入射した光をより効率的に利用可能な電気光学装置を提供できる。
前記第3層間絶縁膜上であって、平面的に前記第2遮光層と重なる部分に第3遮光層を形成する工程と、少なくとも前記第3層間絶縁膜のうち平面的に前記第3遮光層と重ならない部分をエッチングして凹部を形成する工程と、前記凹部を埋めると共に、前記第3遮光層を覆う第4層間絶縁膜を形成する工程と、を備え、前記第3層間絶縁膜の屈折率をn3とし、前記第4層間絶縁膜の屈折率をn4とすると、n3<n4の関係を満たすように、前記第3層間絶縁膜及び前記第4層間絶縁膜を形成することを特徴とする。
この方法によれば、第2層間絶縁膜の屈折率n2が第3層間絶縁膜の屈折率n3より小さくなるように第2層間絶縁膜が形成され、第1層間絶縁膜の屈折率n1が第2層間絶縁膜の屈折率n2と等しいか、または小さくなるように第1層間絶縁膜が形成される。したがって、第3層間絶縁膜から第2層間絶縁膜に亘って凹部を形成することにより、凹部の側壁の面積が拡大し、入射した光をより効率的に利用可能な電気光学装置を製造することができる。
この方法によれば、深さがより深い凹部が形成され、凹部の側壁の面積がより拡大するので、入射した光をさらに効率的に利用可能な電気光学装置を製造することができる。
この方法によれば、基板に対して第4層間絶縁膜側から入射した光のうち、最も幅が大きい第3遮光層の端部で生じた回折光は、第2の凹部の側壁に入射して反射され、画素の開口領域に導かれる。したがって、トランジスターにおける光リーク電流の発生を抑制しつつ、入射した光をより効率的に利用可能な電気光学装置を製造することができる。
<電気光学装置>
まず、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置の構成について、図1及び図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、図1(b)は図1(a)に示す液晶装置のH−H’線に沿った概略断面図である。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。
図3に示すように、液晶装置100における画素Pは、例えば平面視で略四角形(略正方形)の開口領域を有する。開口領域は、X方向とY方向とに延在し格子状に設けられた遮光性の非開口領域により囲まれている。
素子基板10における遮光構造について、図4〜図7を参照して説明する。図4は画素における薄膜トランジスター、薄膜トランジスターに関連する電極や走査線などの配置を示す概略平面図、図5は画素におけるデータ線、保持容量などの配置を示す概略平面図である。図6は図5のA−A’線で切った素子基板の構造を示す概略断面図、図7は図5のB−B’線で切った素子基板の構造を示す概略断面図である。
続いて、第2層として、第1層間絶縁膜11a上に半導体層30aが形成される。半導体層30aは例えばポリシリコンからなり、不純物イオンが選択的に注入されて、第1ソース・ドレイン領域30s、接合領域30e、チャネル領域30c、接合領域30f、第2ソース・ドレイン領域30dを含むLDD(Lightly Doped Drain)構造が構築されている。半導体層30aの膜厚は例えばおよそ40nmである。
そして、ゲート電極30g、ゲート絶縁膜11bを覆う第2層間絶縁膜11cが形成される。第2層間絶縁膜11cは例えば酸化シリコンを用いて形成され、膜厚は例えばおよそ300nmである。
次に、本実施形態の電気光学装置の製造方法として、液晶装置100の素子基板10の製造方法について図7、図8及び図9を参照して説明する。図8(a)〜(d)及び図9(e)〜(g)は素子基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図7に対応する概略断面図である。
(1)液晶装置100における素子基板10の基材10s上において、TFT30の半導体層30aは、第1遮光層(走査線)3と第2遮光層(中継層)4との間の第1層間絶縁膜11a上に配置される。また、平面的に第2遮光層(中継層)4と重なる第3遮光層(データ線)6aで覆われていない第3層間絶縁膜12にドライエッチングを施すことにより、第3層間絶縁膜12から第1層間絶縁膜11aに掛けて側壁12aを有する凹部(トレンチ)12tが形成される。凹部(トレンチ)12tを埋める第4層間絶縁膜13の屈折率n4(1.55〜1.60)に対して、第3層間絶縁膜12の屈折率n3(1.50〜1.54)、第2層間絶縁膜11cの屈折率n2(1.46〜1.48)、第1層間絶縁膜11aの屈折率n1(1.46〜1.48)は、n1≦n2<n3<n4の関係を満たしていることから、第4層間絶縁膜13との界面となる側壁12aに入射した光は側壁12aで反射され、画素Pの開口領域に導かれる。加えて、第3遮光層6aの端部で生じた回折光もまた側壁12aに入射して反射され画素Pの開口領域に導かれる。さらに、第3遮光層6aの端部で生じた回折光が下層の第2遮光層4に向かい難くなることから、第2遮光層4の端部で回折して半導体層30aに入射する光が生じ難くなり、TFT30の光リーク電流の発生がより抑制される。すなわち、本実施形態の素子基板10とその製造方法によれば、TFT30の光リーク電流の発生がより抑制されることにより、画素Pの安定したスイッチング動作が実現され、且つ対向基板20側から入射する光のロスを低減して光の利用効率を向上させ、明るい表示品質が得られる液晶装置100を提供あるいは製造することができる。
(2)画素電極15の配列方向における、第1遮光層3の幅d1、第2遮光層4の幅d2、第3遮光層6aの幅d3が、d1<d2<d3の関係を満たすように、第1遮光層3、第2遮光層4、第3遮光層6aが形成されている。したがって、第4層間絶縁膜13側から入射する光は、第3遮光層6aの下層に位置する第2遮光層4や第1遮光層3により届き難くなるので、遮光層の端部で生じた回折光に起因するTFT30の光リーク電流の発生をさらに抑制することができる。
次に、第2実施形態の液晶装置における素子基板について、図10を参照して説明する。図10は第2実施形態の液晶装置における素子基板の構造を示す概略断面図である。図10は、第1実施形態の液晶装置100における素子基板10の構造を示す概略断面図である図7に対応させたものである。
第2実施形態の液晶装置は、上記第1実施形態の液晶装置100における素子基板10の構造を異ならせたものである。したがって、液晶装置100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ものとする。
<電子機器>
次に、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置100が適用された電子機器としての投写型表示装置について、図11を参照して説明する。図11は投写型表示装置の構成を示す概略図である。
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。
例えば、図12(a)に示すように、変形例の素子基板10Cは、隣り合う第3遮光層6aの間において、第3層間絶縁膜12から第1層間絶縁膜11aに掛けて形成された側壁12cを有する。基材10sの表面には、第1層間絶縁膜11aの一部11eが残っている。第1実施形態で説明したように凹部形成工程(ステップS8)では第3層間絶縁膜12にドライエッチングを施して凹部を形成するが、基材10sの表面に到達するまでドライエッチングを行わなくてもよい。各層間絶縁膜の膜厚はばらつくことがある。したがって、ドライエッチング後に表示領域Eのすべての画素Pあるいは部分的な画素Pにおいて、図12(a)に示すような遮光構造となっていてもよい。
また、図12(b)に示すように、変形例の素子基板10Dは、隣り合う第3遮光層6aの間において、第3層間絶縁膜12から第2層間絶縁膜11cに掛けて形成された側壁12dを有する。基材10sの表面には、第1層間絶縁膜11aと第2層間絶縁膜11cの一部11fが残っている。これによれば、ドライエッチングして取り除く層間絶縁膜の量が少なくなるため、凹部形成工程(ステップS8)後に、傾斜角度がより90度に近く、第3遮光層6aとの間でオーバーハングが生じ難い側壁12dを形成することができる。言い換えれば、入射光を反射させる側壁は、第3遮光層6aの下層にある少なくとも第3層間絶縁膜12に形成されていれば、入射光の利用効率を改善でき、その場合、n3<n4の関係を満たすように、第3層間絶縁膜12と第4層間絶縁膜13とが形成されていればよい。
Claims (11)
- 基板上において、画素電極と、前記画素電極をスイッチング制御するトランジスターとを有する電気光学装置であって、
前記基板と前記トランジスターとの間に配置された第1遮光層と、
前記トランジスターと前記画素電極との間に配置された第2遮光層と、
前記第2遮光層と前記画素電極との間に配置された第3遮光層と、
前記第1遮光層と前記トランジスターとの間に配置された第1層間絶縁膜と、
前記トランジスターと前記第2遮光層との間に配置された第2層間絶縁膜と、
前記第2遮光層と前記第3遮光層との間に配置された第3層間絶縁膜と、
前記第3遮光層及び前記第3層間絶縁膜を覆う第4層間絶縁膜と、を備え、
前記第3層間絶縁膜は、前記画素電極が配列する一の方向において前記第2遮光層を挟む第1の側壁を有し、
前記第3層間絶縁膜の屈折率をn3とし、前記第4層間絶縁膜の屈折率をn4とすると、
n3<n4の関係を満たすことを特徴とする電気光学装置。 - 前記側壁は、前記第3層間絶縁膜から前記第1層間絶縁膜に亘って設けられ、
前記第1層間絶縁膜の屈折率をn1とし、前記第2層間絶縁膜の屈折率をn2とすると、
n1≦n2<n3<n4の関係を満たす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層間絶縁膜は、平面的に前記トランジスターの少なくとも半導体層を覆うと共に、前記一の方向において、前記半導体層を挟む第1の側壁を有し、
前記第1の側壁は、前記第2層間絶縁膜から前記第1層間絶縁膜に亘って設けられ、
前記第3層間絶縁膜は、前記一の方向において前記第2遮光層と前記第1の側壁とを挟む第2の側壁を有し、
前記第1層間絶縁膜の屈折率をn1とし、前記第2層間絶縁膜の屈折率をn2とすると、
n1≦n2<n3<n4の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記一の方向における、前記第1遮光層の幅をd1とし、前記第2遮光層の幅をd2とし、前記第3遮光層の幅をd3とすると、
d1<d2<d3の関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 基板上において、画素電極をスイッチング制御するトランジスターを有する電気光学装置の製造方法であって、
前記基板上に第1遮光層を形成する工程と、
前記第1遮光層を覆う第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上であって、平面的に前記第1遮光層と重なる部分に前記トランジスターの半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を覆う第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜上であって、平面的に前記第1遮光層と重なる部分に第2遮光層を形成する工程と、
前記第2遮光層を覆う第3層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第3層間絶縁膜上であって、平面的に前記第2遮光層と重なる部分に第3遮光層を形成する工程と、
少なくとも前記第3層間絶縁膜のうち平面的に前記第3遮光層と重ならない部分をエッチングして凹部を形成する工程と、
前記凹部を埋めると共に、前記第3遮光層を覆う第4層間絶縁膜を形成する工程と、を備え、
前記第3層間絶縁膜の屈折率をn3とし、前記第4層間絶縁膜の屈折率をn4とすると、n3<n4の関係を満たすように、前記第3層間絶縁膜及び前記第4層間絶縁膜を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記凹部を形成する工程では、前記第3層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜をエッチングして前記凹部を形成し、前記第1層間絶縁膜の屈折率をn1とし、前記第2層間絶縁膜の屈折率をn2とすると、
n1≦n2<n3<n4となるように前記第1層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記凹部を形成する工程では、前記第3層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜並びに第1層間絶縁膜をエッチングして前記凹部を形成し、前記第1層間絶縁膜の屈折率をn1とし、前記第2層間絶縁膜の屈折率をn2とすると、
n1≦n2<n3<n4となるように前記第1層間絶縁膜及び前記第2層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置の製造方法。 - 基板上において、画素電極をスイッチング制御するトランジスターを有する電気光学装置の製造方法であって、
前記基板上に第1遮光層を形成する工程と、
前記第1遮光層を覆う第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上であって、平面的に前記第1遮光層と重なる部分に前記トランジスターの半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を覆う第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜上であって、平面的に前記第1遮光層と重なる部分に第2遮光層を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜のうち平面的に前記第2遮光層と重ならない部分をエッチングして前記第2層間絶縁膜から前記第1層間絶縁膜に亘る第1の凹部を形成する工程と、
前記第1の凹部を埋めると共に、前記第2遮光層を覆う第3層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第3層間絶縁膜上であって、平面的に前記第2遮光層と重なる部分に第3遮光層を形成する工程と、
前記第3層間絶縁膜のうち平面的に前記第3遮光層と重ならない部分をエッチングして、前記第1の凹部の内側に第2の凹部を形成する工程と、
前記第2の凹部を埋めると共に、前記第3遮光層を覆う第4層間絶縁膜を形成する工程と、を備え、
前記第1層間絶縁膜の屈折率をn1とし、前記第2層間絶縁膜の屈折率をn2とし、前記第3層間絶縁膜の屈折率をn3とし、前記第4層間絶縁膜の屈折率をn4とすると、
n1≦n2<n3<n4の関係を満たすように、前記第1層間絶縁膜から前記第4層間絶縁膜のそれぞれを形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記画素電極が配列する一の方向において、前記第1遮光層の幅をd1とし、前記第2遮光層の幅をd2とし、前記第3遮光層の幅をd3とすると、
d1<d2<d3の関係を満たすように、前記第1遮光層、前記第2遮光層、前記第3遮光層のそれぞれを形成することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項1乃至4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。
- 請求項5乃至9のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法を用いて製造された電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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