JP2018101067A - 電気光学装置、電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】画素の薄膜トランジスターにおける光リーク電流の発生を確実に抑制可能な電気光学装置、該電気光学装置を備えた電子機器を提供すること。【解決手段】電気光学装置は、画素ごとに設けられた薄膜トランジスター30と、薄膜トランジスター30の半導体層30aの少なくとも一方の端部を遮光する遮光膜と、を備えている。当該遮光膜は、半導体層30aの第1ソース・ドレイン領域30s及び第2ソース・ドレイン領域30dの端部とその側面とに接するソース電極31及びドレイン電極32であり、これらの電極は、半導体層30aの下層において中間層33に接している。【選択図】図7

Description

本発明は、電気光学装置、及び電気光学装置を備えた電子機器に関する。
電気光学装置として、投射型表示装置であるプロジェクターの光変調手段として用いられるアクティブ駆動型の液晶表示装置が知られている。アクティブ駆動型の液晶表示装置は、画素ごとに、画素電極と、画素電極のスイッチング素子であるトランジスターとを有している。
光変調手段として用いられる液晶表示装置は、光源から強い光が入射するため直視型の液晶表示装置に比べて、画素に入射した光によってトランジスターに光リーク電流が流れ、動作が不安定となるおそれがあるので、トランジスターに対して遮光構造が適用されている。
このような遮光構造として、例えば、特許文献1には、トランジスターと画素電極との間に積層された遮光膜の平面投影した幅をトランジスター近傍で幅広にして、画素電極の隅部を遮蔽するようにした電気光学装置が開示されている。また、遮光膜が容量線や信号線である例が示されている。
また、例えば、特許文献2には、トランジスターの半導体層の少なくとも一部を平面視した状態で覆う遮光性の絶縁膜がトランジスターに積層された電気光学装置が開示されている。また、遮光性の絶縁膜として酸化ハフニウムや酸化ジルコニウムなどが挙げられている。
特開2002−90721号公報 特開2008−96970号公報
しかしながら、上記特許文献1では、平面視でトランジスターと重なるように遮光膜として容量線や信号線を配置する例を示しており、トランジスターの半導体層における端部から入射する光を十分に遮光できるとは限らない。
また、上記特許文献2では、トランジスターの半導体層に接続されるソース電極、ドレイン電極の部分を除いて、トランジスターの表面を遮光性の絶縁膜で覆う例が示されているが、遮光性の絶縁膜はゲート絶縁膜の透過率よりも低いものであればよいとしている。ところが遮光性の絶縁膜として例示された酸化ハフニウムや酸化ジルコニウムの可視光の透過率は70%〜80%であり、十分な遮光性を有しているとは言えない。
つまり、上記特許文献1または特許文献2に示された遮光構造では、トランジスターの半導体層における端部から入射する光によって生ずる光リーク電流の発生を防ぐことが難しいという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例]本適用例に係る電気光学装置は、画素ごとに設けられた薄膜トランジスターと、前記薄膜トランジスターの半導体層の少なくとも一方の端部を遮光する遮光膜と、を備えた。
本適用例によれば、遮光膜によって半導体層の少なくとも一方の端部に入射する光が遮光されるため、半導体層の少なくとも一方の端部から入射する光による光リーク電流の発生を防止し、画素ごとに安定した動作が実現される薄膜トランジスターを備えた電気光学装置を提供することができる。
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記遮光膜は、前記半導体層の第1ソース・ドレイン領域及び第2ソース・ドレイン領域のうち少なくとも一方の端部とその側面とに接する電極であることが好ましい。
この構成によれば、遮光膜を半導体層の第1ソース・ドレイン領域及び第2ソース・ドレイン領域のうち少なくとも一方の端部と当該端部の側面とに接する電極、つまり、ソース電極あるいはドレイン電極とすることで、遮光膜を新たに設けるプロセスを必要とすることなく、半導体層の少なくとも一方の端部に入射する光を遮光することができる。
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記半導体層は基板上に設けられ、前記基板と前記半導体層との間に、平面視で前記半導体層の少なくとも一方の端部と重なる中間層を有し、前記少なくとも一方の端部側において、前記電極と前記中間層とが接していることが好ましい。
この構成によれば、遮光膜として機能する電極を形成する際に、中間層をエッチングストッパーとして利用できる。言い換えれば、半導体層の少なくとも一方の端部に入射する光を遮光する遮光膜として機能する電極を確実に構成できる。
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記中間層は、遮光性部材からなることが好ましい。
この構成によれば、基板側から半導体層の少なくとも一方の端部に入射する光を中間層によっても遮光することができる。すなわち、半導体層の少なくとも一方の端部に入射する光をより確実に遮光することができる。
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記半導体層が高温ポリシリコンからなり、前記中間層は、ポリシリコン、合金、金属シリサイドの中から選ばれることが好ましい。
この構成によれば、中間層を設けた後に、高温ポリシリコンからなる半導体層を設けたとしても、熱によって中間層が変質することを防ぐことができる。
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記遮光膜は、前記半導体層の第1ソース・ドレイン領域及び第2ソース・ドレイン領域のうち少なくとも一方の端部に接する電極と、前記電極に接し前記少なくとも一方の端部の側面に対向した部分とを有し、前記電極と前記少なくとも一方の端部の側面に対向した部分とは、異なる材料からなるとしてもよい。
この構成によれば、半導体層の少なくとも一方の端部の側面を遮光する部材の選択の幅が広がるため、工程設計が容易となる。
[適用例]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、入射光に対して安定した動作が得られる電気光学装置を備えているため、安定した表示品質が実現された電子機器を提供することができる。
第1実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図。 図1に示す第1実施形態の液晶装置のH−H’線に沿った概略断面図。 第1実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 第1実施形態の画素の配置を示す概略平面図。 第1実施形態の画素の構造を示す概略断面図。 第1実施形態の液晶装置におけるTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図。 図6のA−A’線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図。 図6のB−B’線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図。 第2実施形態の液晶装置におけるTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図。 図9のC−C’線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図。 第3実施形態の電子機器の一例としての投射型表示装置の構成を示す概略図。 変形例のTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
本実施形態では、電気光学装置として画素ごとに薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降、TFTと称す)を備えたアクティブ駆動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)の光変調手段(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。
(第1実施形態)
<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〜図3を参照して説明する。図1は液晶装置の構成を示す概略平面図、図2は図1に示す液晶装置のH−H’線に沿った概略断面図、図3は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態の液晶装置100は、互いに対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。素子基板10の基材10s及び対向基板20の基材20sは、透光性を有する例えば石英基板やガラス基板などが用いられる。なお、本明細書における透光性とは、可視光波長領域の光を少なくとも85%以上透過可能な性質を言う。また、本明細書における遮光性とは、可視光波長領域の光を少なくとも95%以上遮光可能な性質を言う。
素子基板10は、対向基板20よりも一回り大きい。素子基板10と対向基板20とは、対向基板20の外縁部に沿って額縁状に配置されたシール材40を介して貼り合わされ、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて、液晶層50が構成されている。シール材40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
シール材40の内側には、複数の画素Pがマトリックス状に配列した表示領域Eが設けられている。また、対向基板20には、シール材40と表示領域Eとの間に表示領域Eを取り囲む見切り部21が設けられている。見切り部21は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで構成されている。なお、表示領域Eは、表示に寄与する複数の画素Pに加えて、複数の画素Pを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。
素子基板10には、複数の外部接続端子104が配列した端子部が設けられている。素子基板10の上記端子部に沿った第1の辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3の辺部及び第4の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール材40と検査回路103との間には、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。
これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1の辺部に沿って配置された複数の外部接続端子104に接続されている。以降、第1の辺部に沿った方向をX方向とし、第3の辺部及び第4の辺部に沿った方向をY方向として説明する。また、本明細書では、X方向およびY方向と直交し、対向基板20の法線方向から見ることを「平面視」あるいは「平面的」という。
図2に示すように、素子基板10は、基材10s、並びに基材10sの液晶層50側の面に形成されたTFT30や画素電極15、及び画素電極15を覆う配向膜18などを有している。TFT30や画素電極15は、画素Pの構成要素である。画素Pの詳細は後述する。
対向基板20は、基材20s、並びに基材20sの液晶層50側の面に順に積層された見切り部21、平坦化層22、共通電極23、及び配向膜24などを有している。
見切り部21は、図1に示すように表示領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮り、周辺回路が光によって誤動作することを防止する役割を有している。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮光して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
平坦化層22は、例えばシリコン酸化物などの無機材料からなり、透光性を有して見切り部21を覆うように設けられている。このような平坦化層22は、例えばプラズマCVD法などを用いて形成されたシリコン酸化膜であり、平坦化層22上に形成される共通電極23の表面凹凸を緩和可能な程度の膜厚を有している。
共通電極23は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層22を覆うと共に、図1に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線に電気的に接続されている。
画素電極15を覆う配向膜18及び共通電極23を覆う配向膜24は、液晶装置100の光学設計に基づいて設定されており、シリコン酸化物などの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)が採用されている。配向膜18,24は、無機配向膜の他にポリイミドなどの有機配向膜を採用してもよい。
このような液晶装置100は透過型であって、画素Pが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
次に、図3を参照して、液晶装置100の電気的な構成について説明する。液晶装置100は、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線3及び複数のデータ線6と、容量線7とを有する。
走査線3とデータ線6とで区分された領域には、画素電極15と、TFT30と、保持容量16とが設けられ、これらが画素Pの画素回路を構成している。
走査線3はTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6はTFT30のソースに電気的に接続され、画素電極15はTFT30のドレインに電気的に接続されている。
データ線6は、データ線駆動回路101(図1参照)に接続されている。画像信号D1,D2,…,Dnは、データ線駆動回路101からデータ線6を経由して各画素Pに供給される。走査線3は、走査線駆動回路102(図1参照)に接続されている。走査信号SC1,SC2,…,SCmは、走査線駆動回路102から走査線3を経由して各画素Pに供給される。
データ線駆動回路101から供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次でデータ線6に供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6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3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。
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号SC1〜SCmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6から供給される画像信号D1〜Dnが所定のタイミングで画素電極15に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極15を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極15と共通電極23との間で一定期間保持される。
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7との間に設けられている。
なお、図1に示した検査回路103には、データ線6が接続されており、液晶装置100の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置100の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図3の等価回路では省略している。
また、検査回路103は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線6に供給するサンプリング回路、データ線6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供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
次に、液晶装置100における画素Pの構成について、図4を参照して説明する。図4は画素の配置を示す概略平面図である。
図4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。
X方向に延在する非開口領域には、図3に示した走査線3が設けられている。走査線3は遮光性の導電部材が用いられており、走査線3によって非開口領域の一部が構成されている。
同じく、Y方向に延在する非開口領域には、図3に示したデータ線6や容量線7が設けられている。データ線6や容量線7も遮光性の導電部材が用いられており、これらによって非開口領域の一部が構成されている。
非開口領域の交差部付近には、図3に示したTFT30や保持容量16が設けられている。遮光性を有する非開口領域の交差部付近にTFT30や保持容量16を設けることにより、TFT30の光リーク電流の発生を抑制すると共に、開口領域における開口率を確保している。詳しい画素Pの構造については後述するが、交差部付近にTFT30や保持容量16を設ける関係上、交差部付近の非開口領域の幅は、他の部分に比べて広くなっている。
画素Pごとに画素電極15が設けられている。画素電極15は平面視で略正方形であり、画素電極15の外縁が非開口領域と重なるようにして開口領域に設けられている。
本実施形態の液晶装置100は、透過型であって、対向基板20側から光が入射することを前提として、素子基板10には、画素Pに入射した光をTFT30に入射させないようにする遮光構造が導入されている。以降、素子基板10の構造について説明する。
<素子基板の構造>
液晶装置100における画素Pの構造と、素子基板10の構造とについて、その概略を図5を参照して説明する。図5は画素の構造を示す概略断面図である。
図5に示すように、素子基板10の基材10s上には、まず走査線3が形成される。走査線3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)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。本実施形態の基材10sは本発明の基板の一例であり、例えば石英基板が用いられている。
走査線3を覆うように第1絶縁膜11aが形成され、第1絶縁膜11a上に中間層33が形成される。中間層33は、この後に形成される半導体層30aに対して平面視で半導体層30aの端部と重なるように形成される。中間層33は、走査線3に用いられる上記材料を適用して形成することが、中間層33に遮光性を付与する点で好ましい。
中間層33を覆うように第2絶縁膜11bが形成され、第2絶縁膜11b上に島状に半導体層30aが形成される。
半導体層30aを覆うように第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11cが形成される。さらに第3絶縁膜11cを挟んで半導体層30aに対向する位置にゲート電極30gが形成される。ゲート電極30gは導電性の例えばポリシリコンなどを用いて形成される。
ゲート電極30gと第3絶縁膜11cとを覆うようにして第4絶縁膜11dが形成され、半導体層30aのそれぞれの端部と重なる位置において、第2絶縁膜11b、第3絶縁膜11c、第4絶縁膜11dを貫通して中間層33に至る2つのコンタクトホールCNT1,CNT2が形成される。
なお、第1絶縁膜11a、第2絶縁膜11b、第3絶縁膜11c、第4絶縁膜11dは、例えば酸化シリコンなどからなり、被覆性に優れた例えばプラズマCVD法によって形成される。第2絶縁膜11b、第3絶縁膜11c、第4絶縁膜11dを貫通するコンタクトホールCNT1,CNT2を例えばドライエッチングして形成する際に、中間層33はエッチングストッパーとして機能する。
そして、2つのコンタクトホールCNT1,CNT2を埋めると共に第4絶縁膜11dを覆うようにAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の低抵抗導電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り、コンタクトホールCNT1を介して半導体層30aに繋がるソース電極31及びデータ線6が形成される。同時にコンタクトホールCNT2を介して半導体層30aに繋がるドレイン電極32(第1中継電極6c)が形成される。
次に、データ線6及び第1中継電極6cと第4絶縁膜11dを覆って第1層間絶縁膜12が形成される。第1層間絶縁膜12は、例えばシリコンの酸化物や窒化物からなる。そして、TFT30が設けられた領域を覆うことによって生ずる表面の凹凸を平坦化する平坦化処理が施される。平坦化処理の方法としては、例えば化学的機械的研磨処理(Chemical Mechanical Polishing:CMP処理)やスピンコート処理などが挙げられる。
第1中継電極6cと重なる位置に第1層間絶縁膜12を貫通するコンタクトホールCNT5が形成される。このコンタクトホールCNT5を被覆すると共に第1層間絶縁膜12を覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の金属からなる導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、配線7aと、コンタクトホールCNT5を介して第1中継電極6cに電気的に接続される第2中継電極7bとが形成される。配線7aは、平面的にTFT30の半導体層30aやデータ線6と重なるように形成され、容量線7として機能するものである。
配線7aと第2中継電極7bとを覆うように第2層間絶縁膜13aが形成される。第2層間絶縁膜13aも、例えばシリコンの酸化物や窒化物あるいは酸窒化物を用いて形成することができる。
第2層間絶縁膜13aの第2中継電極7bと重なる位置にコンタクトホールCNT6が形成される。このコンタクトホールCNT6を被覆すると共に第2層間絶縁膜13aを覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金などの遮光性の金属からなる導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第1容量電極16aと第3中継電極16dとが形成される。
第1容量電極16aのうち、後に形成される誘電体層16bを介して第2容量電極16cと対向する部分の外縁を覆うように絶縁性の保護膜13bがパターニング形成される。また、第3中継電極16dのうちコンタクトホールCNT5と重なる部分を除いた外縁を覆うように保護膜13bがパターニング形成される。保護膜13bは、第2容量電極16cのパターニング時に誘電体層16bがエッチングされて、第1容量電極16aと第2容量電極16cとが短絡することを防ぐために、第1容量電極16aの外縁を覆うように形成されるものである。
保護膜13bと第1容量電極16aを覆って誘電体層16bが成膜される。誘電体層16bとしては、シリコン窒化膜や、酸化ハフニュウム(HfO2)、アルミナ(Al23)、酸化タンタル(Ta25)などの単層膜、又はこれらの単層膜のうち少なくとも2種の単層膜を積層した多層膜を用いてもよい。平面的に第3中継電極16dと重なる部分の誘電体層16bはエッチング等により除かれる。誘電体層16bを覆うように例えばTiN(窒化チタン)などの導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第1容量電極16aに対向配置され、第3中継電極16dに繋がる第2容量電極16cが形成される。誘電体層16bと、誘電体層16bを挟んで対向配置された第1容量電極16aと第2容量電極16cとにより保持容量16が構成される。
次に、第2容量電極16cと誘電体層16bとを覆う第3層間絶縁膜14が形成される。第3層間絶縁膜14も例えばシリコンの酸化物や窒化物からなり、CMP処理などの平坦化処理が施される。第2容量電極16cのうち第3中継電極16dと接する部分に至るように第3層間絶縁膜14を貫通するコンタクトホールCNT7が形成される。
このコンタクトホールCNT7を被覆し、第3層間絶縁膜14を覆うようにITOなどの透明導電膜(電極膜)が成膜される。この透明導電膜(電極膜)をパターニングしてコンタクトホールCNT7を介して第2容量電極16c及び第3中継電極16dと電気的に繋がる画素電極15が形成される。
第2容量電極16cは第3中継電極16d、コンタクトホールCNT6、第2中継電極7b、コンタクトホールCNT5、第1中継電極6cを介してTFT30のドレイン電極32と電気的に接続すると共に、コンタクトホールCNT7を介して画素電極15と電気的に接続している。
第1容量電極16aは第2層間絶縁膜13aに設けられたコンタクトホール(図5には図示していない)を介して配線7aに接続される。前述したように、配線7aは複数の画素Pに跨るように形成され、等価回路(図3参照)における容量線7として機能している。配線7a(容量線7)には固定電位が与えられる。これにより、TFT30のドレイン電極32を介して画素電極15に与えられた電位を第1容量電極16aと第2容量電極16cとの間において保持することができる。なお、素子基板10における配線構造はこれに限定されない。例えば、保持容量16を構成する第1容量電極16aを容量線7として機能するように配置してもよい。
画素電極15を覆うように配向膜18が形成され、液晶層50を介して素子基板10に対向配置される対向基板20の共通電極23を覆うように配向膜24が形成される。配向膜18,24は無機配向膜であって、酸化シリコンなどの無機材料を所定の方向から例えば斜め蒸着して柱状に堆積させたカラム(柱状体)18a,24aの集合体からなる。このような配向膜18,24に対して負の誘電異方性を有する液晶分子LCは、配向膜面の法線方向に対してカラム18a,24aの傾斜方向に3度〜5度のプレチルト角度θpを有して略垂直配向(VA;Vertical Alignment)する。画素電極15と共通電極23との間に交流電圧(駆動信号)を印加して液晶層50を駆動することによって液晶分子LCは画素電極15と共通電極23との間に生ずる電界方向に傾くように挙動する。
<TFTの遮光構造>
次に、TFT30の遮光構造について図6〜図8を参照して説明する。図6はTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図、図7は図6のA−A‘線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図、図8は図6のB−B’線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図である。
図6に示すように、TFT30の半導体層30aは、X方向に延在する走査線3とY方向に延在するデータ線6の交差部において、走査線3に沿うようにX方向に配置されている。半導体層30aは、例えば多結晶シリコン膜からなり、不純物イオンが注入されて、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を有するLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成されている。走査線3とデータ線6との交差部は、TFT30の配置に対応して他の部分に比べて拡張されている。具体的には、走査線3はX方向に延在する本線部がY方向に拡張された拡張部3aを有している。データ線6はY方向に延在する本線部がX方向に拡張された拡張部6aと拡張部6aからX方向に突出して走査線3の本線部と重なる突出部6bとを有している。走査線3の拡張部3aとデータ線6の拡張部6aとが重なった部分が交差部であって、平面視における交差部の形状は四角形である。
半導体層30aの第1ソース・ドレイン領域30sは、図面上において上記交差部からX方向の左側に延び、データ線6の突出部6bと重なる位置においてコンタクトホールCNT1を介して突出部6bと電気的に接続している。つまり、第1ソース・ドレイン領域30sとデータ線6との接続を図るコンタクトホールCNT1は、ソース電極31として機能している。
図面上において、データ線6の拡張部6aからX方向の右側に離間した位置に島状に第1中継電極6cが設けられている。半導体層30aの第2ソース・ドレイン領域30dは、上記交差部からX方向の右側に延び、第1中継電極6cと重なる位置においてコンタクトホールCNT2を介して第1中継電極6cと電気的に接続している。つまり、第2ソース・ドレイン領域30dと第1中継電極6cとの接続を図るコンタクトホールCNT2は、ドレイン電極32として機能している。コンタクトホールCNT2よりもさらに右側に第1中継電極6cと前述した第2中継電極7bとの接続を図るコンタクトホールCNT5が設けられている。
第1ソース・ドレイン領域30sの端部及び第2ソース・ドレイン領域30dの端部は、それぞれコンタクトホールCNT1,CNT2との接続を考慮して拡張されている。平面視において、コンタクトホールCNT1(ソース電極31)は第1ソース・ドレイン領域30sの端部と重なると共に当該端部からはみ出すように一回り大きく形成されている。同様に、コンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)は第2ソース・ドレイン領域30dの端部と重なると共に当該端部からはみ出すように一回り大きく形成されている。
TFT30のゲート電極30gは、平面視で上記交差部の内側に設けられており、半導体層30aを挟んでX方向に延びる部分と、チャネル領域30cと重なってY方向に延び上記X方向に延びる部分に繋がる部分とを有している。ゲート電極30gのX方向に延びる部分に走査線3との電気的な接続を図る2つのコンタクトホールCNT3,CNT4が設けられている。
図6において、A−A’線は、半導体層30aをX方向に横切る線分である。図7に示すように、ソース電極31は、データ線6と一体に形成されている。データ線6の拡張部6aは、平面視で半導体層30aの第1ソース・ドレイン領域30s、接合領域30e、チャネル領域30c(ゲート電極30g)、接合領域30f、そして第2ソース・ドレイン領域30dの一部と重なるように形成されている(図6参照)。また、ソース電極31は、第1ソース・ドレイン領域30sに接すると共に、第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11c、第2絶縁膜11bを貫通して下層に設けられた中間層33に接している。ドレイン電極32は、第1中継電極6cと一体に形成されている。ドレイン電極32は、第2ソース・ドレイン領域30dに接すると共に、第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11c、第2絶縁膜11bを貫通して下層に設けられた中間層33に接している。
中間層33は、走査線3と同様な材料を用いて形成することが好ましく、前述したように、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)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。
本実施形態では、中間層33を導電性を有する上記材料を用いて形成したことから、ソース電極31とドレイン電極32との短絡を防止するため、第1ソース・ドレイン領域30sと第2ソース・ドレイン領域30dとに平面視で重なる位置に分離して2つの中間層33を設けた。なお、中間層33は導電性を有する上記材料を用いて形成することに限定されず、半導体層30aを形成する際の高温処理で変質しない材料であれば導電性を有しない材料を用いて形成してもよい。
本実施形態において、ソース電極31及びドレイン電極32は、本発明の遮光膜に相当するものである。つまり、ソース電極31と中間層33とにより、第1ソース・ドレイン領域30sの端部に入射する光は遮光される。同様に、ドレイン電極32と中間層33とにより、第2ソース・ドレイン領域30dの端部に入射する光は遮光される。また、半導体層30aに真上から入射する光の大部分はデータ線6の拡張部6aによって遮光される。
図6において、B−B’線は、半導体層30aをY方向に横切る線分である。図8に示すように、Y方向に半導体層30aを挟むようにして、ゲート電極30gと走査線3との接続を図る2つのコンタクトホールCNT3,CNT4が、第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11c、第2絶縁膜11b、第1絶縁膜11aを貫通して設けられている。したがって、半導体層30aに真下から入射する光は走査線3によって遮光される。半導体層30aに対してY方向から入射する光の大部分は、コンタクトホールCNT3,CNT4によって遮光される。つまり、TFT30の半導体層30aは上下左右から入射する光が遮光されると共に、X方向に延在する半導体層30aの端部から入射する光も遮光される遮光構造が採用されている。
本実施形態のTFT30の遮光構造によれば、TFT30の半導体層30aに対して上下左右から入射される光が遮光されるだけでなく、X方向に延在する半導体層30aの端部から入射する光も遮光されるので、従来の遮光構造よりも画素Pに入射した光によって半導体層30aに光リーク電流が流れ難くなっている。それゆえに、画素Pに強い光が入射しても安定した動作が得られる液晶装置100を提供することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の液晶装置について、図9及び図10を参照して説明する。図9は第2実施形態の液晶装置におけるTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図、図10は図9のC−C’線に沿ったTFTの遮光構造を示す概略断面図である。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に対して、コンタクトホールCNT1,CNT2やこれに関連する部分の構成を異ならせたものである。したがって、上記第1実施形態の液晶装置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。
図9に示すように、本実施形態の液晶装置200において、画素Pごとに設けられるTFT30は、走査線3とデータ線6の交差部に設けられ、LDD構造を有する半導体層30aは走査線3に沿って配置されている。
半導体層30aの第1ソース・ドレイン領域30sの端部からX方向の左側に離間して島状の遮光部34が設けられている。同様に、半導体層30aの第2ソース・ドレイン領域30dの端部からX方向の右側に離間して島状の遮光部34が設けられている。本実施形態における遮光部34は、本発明の半導体層の少なくとも一方の端部の側面に対向した部分としての一例である。
第1ソース・ドレイン領域30sとデータ線6の突出部6bとの接続を図るコンタクトホールCNT1(ソース電極31)は、平面視で第1ソース・ドレイン領域30sの拡張された端部から遮光部34に跨るように設けられている。同様に、第2ソース・ドレイン領域30dと第1中継電極6cとの接続を図るコンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)は、平面視で第2ソース・ドレイン領域30dの拡張された端部から遮光部34に跨るように設けられている。
図9において、C−C’線は半導体層30aをX方向に横切る線分である。図10に示すように、基材10s上には、走査線3が形成され、走査線3を覆うように第1絶縁膜11aが形成される。第1絶縁膜11a上に高温ポリシリコンからなりLDD構造を有する半導体層30aが形成される。半導体層30aを覆うように第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11cが形成される。第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11c上において、半導体層30aのチャネル領域30cと対向する位置にゲート電極30gが形成される。また、ゲート電極30gを形成する際に、同じ導電性材料を用いて第1ソース・ドレイン領域30sの端部側と第2ソース・ドレイン領域30dの端部側とに遮光部34が形成される。一方の遮光部34は、第1ソース・ドレイン領域30sの端部における側面と第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11cを介して対向するように配置され、他方の遮光部34は、第2ソース・ドレイン領域30dの端部における側面と第3絶縁膜(ゲート絶縁膜)11cを介して対向するように配置される。
ゲート電極30g、第3絶縁膜11c、遮光部34、第1絶縁膜11aを覆う第4絶縁膜11dが形成される。第4絶縁膜11dを貫通して第1ソース・ドレイン領域30sの端部と遮光部34とに至るコンタクトホールCNT1が形成される。また、第4絶縁膜11dを貫通して第2ソース・ドレイン領域30dの端部と遮光部34とに至るコンタクトホールCNT2が形成される。これらのコンタクトホールCNT1,CNT2を埋めて第4絶縁膜11dを覆う例えばアルミニウムなどの導電膜が成膜され、これをパターニングして、ソース電極31及びデータ線6(拡張部6aと突出部6bとを含む)と、ドレイン電極32及び第1中継電極6cとが形成される。
本実施形態において、ソース電極31及びドレイン電極32並びに遮光部34は、本発明の遮光膜に相当するものである。ソース電極31及びドレイン電極32は、例えばアルミニウムなどの低抵抗導電材料からなり、遮光部34は、ゲート電極30gと同じ材料の例えば導電性のポリシリコンなどからなる。つまり、ソース電極31及びドレイン電極32と遮光部34とは異なる材料を用いて形成され、いずれも遮光性を有している。
本実施形態のTFT30の遮光構造によれば、TFT30の半導体層30aに対して真上から入射する光の大部分はデータ線6の拡張部6aにより遮光される。TFT30の半導体層30aに対して真下から入射する光は走査線3により遮光される。半導体層30aの左右から入射する光の大部分はコンタクトホールCNT3,CNT4によって遮光される。さらに、半導体層30aの端部に入射する光は、ソース電極31及びドレイン電極32と遮光部34とにより遮光される。したがって、本実施形態によれば、画素Pに入射した光によって光リーク電流が流れ難いTFT30を備え、安定した動作状態が得られる液晶装置200を提供することができる。
また、本実施形態は、上記第1実施形態の液晶装置100に対して、中間層33やこれを覆う第2絶縁膜11bを形成する必要がないので、TFT30の遮光状態を確保しつつ、素子基板の構造を簡素化することができる。
なお、上記第2実施形態では、半導体層30aの端部と遮光部34との間に、第3絶縁膜11cを残した形態としたが、これに限定されない。半導体層30aの端部と遮光部34との間の第3絶縁膜11cを無くして、半導体層30aの端部と遮光部34とが接する構成としてもよい。
(第3実施形態)
<電子機器>
次に、上記各実施形態の液晶装置が適用された電子機器として、投射型表示装置を例に挙げて図11を参照して説明する。図11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11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、を備えている。また、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、を備えている。さらに、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。
偏光照明装置1100は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
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。
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
液晶ライトバルブ1210は、上記第1実施形態の液晶装置100(図1参照)が適用されたものである。液晶装置100の色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。
このような投射型表示装置1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第1実施形態の液晶装置100が用いられているので、明るい表示を投射可能であると共に、TFT30における光リーク電流の発生が抑制され、安定した駆動状態が得られる投射型表示装置1000を提供することができる。なお、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記第2実施形態の液晶装置200を採用しても同様な効果が得られる。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨ある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適用する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。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記各実施形態の液晶装置100,200において、TFT30の半導体層30aは、走査線3に沿ってX方向に配置されることに限定されない。図12は変形例のTFT及び信号配線の配置を示す概略平面図である。図12に示すように、変形例のTFT30は、走査線3とデータ線6の交差部において、データ線6に沿ってY方向に配置されている。また、Y方向に隣り合う画素Pの2つのTFT30は、コンタクトホールCNT1(ソース電極31)を共有しており、2つの半導体層30aは第1ソース・ドレイン領域30s同士が繋がっている。
繋がった2つの半導体層30aのY方向における両端には、コンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)が設けられている。コンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)は、第2ソース・ドレイン領域30dの拡張された端部よりも一回り大きく形成されており、図12には図示していないが、上記第1実施形態の液晶装置100と同様に、半導体層30aの下層に設けられた中間層33と接続している。つまり、ドレイン電極32と中間層33とにより第2ソース・ドレイン領域30dの端部に入射する光が遮光される構成となっている。この場合、繋がった2つの半導体層30aのY方向の両端と重なる位置に設けられる中間層33は電気的に分離する必要はなく、2つの半導体層30aと平面視で重なるように配置してもよい。
走査線3は、データ線6との交差部において拡張された拡張部3aと、拡張部3aからY方向に突出して平面視でコンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)と重なる突出部3bとを有している。
ゲート電極30gは、半導体層30aのチャネル領域30cと平面視で重なってX方向に延在する部分と、X方向に半導体層30aを挟んでY方向に延在する部分とを有している。ゲート電極30gのY方向に延在する部分に走査線3との電気的な接続を図る2つのコンタクトホールCNT3,CNT4が設けられている。
変形例のTFT30の配置によれば、半導体層30aに真上から入射する光はデータ線6と拡張部6aとにより遮光される。また、半導体層30aに真下から入射する光の大部分は走査線3によって遮光される。さらに、半導体層30aの第2ソース・ドレイン領域30dの端部に入射する光は、ドレイン電極32と中間層33とによって遮光される。変形例では、特に画素電極15に印加される電位に影響を及ぼす第2ソース・ドレイン領域30d側の光リーク電流の発生によるTFT30の誤動作を抑制する構成となっている。このように、光リーク電流の発生を抑制する遮光膜及び中間層33は、半導体層30aの両端のうち一方の端部に対応させて配置してもよい。
(変形例2)上記各実施形態では、平面視で半導体層30aの端部と重なるように配置された中間層33を遮光性部材で形成したが、これに限定されない。半導体層30aの端部を遮光する遮光膜としてのコンタクトホールCNT1(ソース電極31)及びコンタクトホールCNT2(ドレイン電極32)を形成する際に、エッチングストッパーとして機能させることができれば、中間層33を例えばSiN(窒化シリコン)やポリシリコンなどの透光性部材を用いて形成してもよい。
(変形例3)上記各実施形態のTFT30の遮光構造が適用される電気光学装置は、透過型の液晶装置100(あるいは液晶装置200)に限定されず、反射型の液晶装置にも適用可能である。また、電気光学装置は液晶装置に限定されず、例えば、画素ごとに有機EL素子などの発光素子を有し、当該発光素子の発光をスイッチング制御するトランジスターに対して適用してもよい。
(変形例4)上記各実施形態の液晶装置が適用される電子機器は、上記第3実施形態の投射型表示装置1000に限定されない。例えば、液晶装置100の対向基板20において、少なくとも赤(R)、緑(G)、青(B)に対応するカラーフィルターを有し、投射型表示装置を単板構成としてもよい。また、例えば、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として上記各実施形態の液晶装置を好適に用いることができる。
10…素子基板、10s…基板としての基材、15…画素電極、30…薄膜トランジスター、30a…半導体層、30d…第2ソース・ドレイン領域、30s…第1ソース・ドレイン領域、31…遮光膜としてのソース電極、32…遮光膜としてのドレイン電極、33…中間層、34…半導体層の少なくとも一方の端部の側面に対向した部分としての遮光部、100,200…液晶装置、1000…電子機器としての投射型表示装置、P…画素。

Claims (7)

  1. 画素ごとに設けられた薄膜トランジスターと、
    前記薄膜トランジスターの半導体層の少なくとも一方の端部を遮光する遮光膜と、を備えた、電気光学装置。
  2. 前記遮光膜は、前記半導体層の第1ソース・ドレイン領域及び第2ソース・ドレイン領域のうち少なくとも一方の端部とその側面とに接する電極である、請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記半導体層は基板上に設けられ、
    前記基板と前記半導体層との間に、平面視で前記半導体層の少なくとも一方の端部と重なる中間層を有し、
    前記少なくとも一方の端部側において、前記電極と前記中間層とが接している、請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記中間層は、遮光性部材からなる、請求項3に記載の電気光学装置。
  5. 前記半導体層が高温ポリシリコンからなり、
    前記中間層は、ポリシリコン、合金、金属シリサイドの中から選ばれる、請求項3に記載の電気光学装置。
  6. 前記遮光膜は、前記半導体層の第1ソース・ドレイン領域及び第2ソース・ドレイン領域のうち少なくとも一方の端部に接する電極と、前記電極に接し前記少なくとも一方の端部の側面に対向した部分とを有し、
    前記電極と前記少なくとも一方の端部の側面に対向した部分とは、異なる材料からなる、請求項1に記載の電気光学装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えた、電子機器。
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