JP2022079973A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法および電子機器に関する。
プロジェクター等の電子機器には、例えば、画素ごとに光学的特性を変更可能な液晶表示装置等の装置が用いられる。
特許文献1に記載の装置は、下層配線と、下層配線を覆う層間絶縁膜と、層間絶縁膜上に形成された中層配線と、下層配線と中層配線とを接続するプラグと、を有する。当該プラグは、層間絶縁膜に形成されたスルーホール内を埋めるように形成される。そうすると、プラグの内部には、空洞が形成される可能性が高く、また、当該プラグの表面には凹部が生じる。
プラグの表面に凹部による段差があると、プラグ上の配線に悪影響を及ぼすおそれがある。この結果、配線の成膜不良および配線とプラグの接続不良による表示品位の低下が生じるおそれがある。
本発明の電気光学装置の一態様は、電気光学装置は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層と、を備え、前記第1基板および前記第2基板の一方または両方は、第1導電部と、第2導電部と、前記第1導電部と前記第2導電部との間に配置される絶縁膜と、前記絶縁膜に配置され、前記第1導電部と前記第2導電部とを電気的に接続し、前記第2導電部側の面の中央に凹部を有するプラグと、前記凹部内を埋める埋め込み部と、を有する。
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様は、第1基板を形成する工程と、第2基板を形成する工程と、前記第1基板と前記第2基板との間に、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層を配置する工程と、を有する電気光学装置の製造方法であって、前記第1基板を形成する工程および前記第2基板を形成する工程の一方または両方は、第1導電部を形成する工程と、前記第1導電部上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜内に、前記第2導電部側の面の中央に凹部を有するプラグを形成する工程と、前記凹部内に埋め込み部を形成する工程と、前記絶縁膜上に第2導電部を形成する工程と、を含む。
本発明の電子機器の一態様は、前述の電気光学装置と、前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有する。
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
1.電気光学装置
1A.第1実施形態
1Aa.基本構成
図1は、第1実施形態に係る電気光学装置100の平面図である。図2は、図1に示す電気光学装置100のA-A線における断面図である。なお、図1では、第2基板3の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を適宜用いて説明する。また、X軸に沿う一方向をX1方向と表記し、X1方向とは反対の方向をX2方向と表記する。同様に、Y軸に沿う一方向をY1方向と表記し、Y1方向とは反対の方向をY2方向と表記する。Z軸に沿う一方向をZ1方向と表記し、Z1方向とは反対の方向をZ2方向と表記する。また、以下では、Z1方向またはZ2方向に見ることを「平面視」とする。
1A.第1実施形態
1Aa.基本構成
図1は、第1実施形態に係る電気光学装置100の平面図である。図2は、図1に示す電気光学装置100のA-A線における断面図である。なお、図1では、第2基板3の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を適宜用いて説明する。また、X軸に沿う一方向をX1方向と表記し、X1方向とは反対の方向をX2方向と表記する。同様に、Y軸に沿う一方向をY1方向と表記し、Y1方向とは反対の方向をY2方向と表記する。Z軸に沿う一方向をZ1方向と表記し、Z1方向とは反対の方向をZ2方向と表記する。また、以下では、Z1方向またはZ2方向に見ることを「平面視」とする。
図1および図2に示す電気光学装置100は、アクティブマトリクス駆動方式の透過型の液晶装置である。図2に示すように、電気光学装置100は、透光性を有する第1基板2と、透光性を有する第2基板3と、枠状のシール部材4と、液晶層5とを有する。第1基板2、液晶層5および第2基板3は、この順にZ1方向に並ぶ。また、図1に示す電気光学装置100の平面視での形状は四角形であるが、例えば円形であってもよい。なお、「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が50%以上であることをいう。
図2に示す第1基板2は、後述の複数のTFT(Thin Film Transistor)を有する透光性の素子基板である。第1基板2は、液晶層5に向かってこの順に配置された第1基体21と配線部20と複数の画素電極24と第1配向膜29とを有する。第1基体21は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。第1基体21は、例えばガラスまたは石英で形成される。配線部20は、複数の電極および複数の配線を含む。複数の画素電極24は、液晶層5に電界を印加するための電極である。各画素電極24は、例えばITO(Indium Tin Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電材料で構成される。第1配向膜29は、液晶層5の液晶分子を配向させる。第1配向膜29の材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。また、図示はしないが、第1基板2は、複数の画素電極24を平面視で囲む複数のダミー画素電極を有する。なお、第1基板2については後で詳述する。
第2基板3は、第1基板2に対向して配置される透光性の対向基板である。第2基板3は、液晶層5に向かってこの順に配置された第2基体31と絶縁膜32と共通電極33と第2配向膜34とを有する。第2基体31は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。第2基体31は、例えばガラスまたは石英で形成される。絶縁膜32は、例えば、例えば酸化ケイ素等の透光性および絶縁性を有するケイ素系の無機材料で形成される。共通電極33は、複数の画素電極24に対して液晶層5を介して配置される対向電極である。共通電極33は、液晶層5に電界を印加するための電極である。共通電極33は、例えばITOまたはIZO等の透明導電材料で形成される。第2配向膜34は、液晶層5の液晶分子を配向させる。第2配向膜34の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。
また、図示はしないが、第2基板3は、平面視で複数の画素電極24を囲む遮光性の見切りを有する。「遮光性」とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは可視光の透過率が50%未満であることをいい、より好ましくは10%以下であることをいう。
シール部材4は、第1基板2と第2基板3との間に配置される。シール部材4は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等で形成される。シール部材4は、第1基板2と第2基板3との間の距離を制御するために、ガラス等の無機材料で構成されるギャップ材を含む。なお、シール部材4とは別部材のスペーサーを配置することにより、第1基板2と第2基板3との間の距離を制御してもよい。
液晶層5は、第1基板2、第2基板3およびシール部材4によって囲まれる領域内に配置される。液晶層5は、第1基板2と第2基板3との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層である。液晶層5は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶分子の配向は、液晶層5に印加される電圧に応じて変化する。
図1に示すように、第1基板2には、複数の走査線駆動回路11と信号線駆動回路12と複数の外部端子13とが配置される。複数の外部端子13の一部は、図示しないが、走査線駆動回路11または信号線駆動回路12から引き回される配線に接続される。また、複数の外部端子13は、共通電位が印加される端子を含む。当該端子は、図示しない配線および導通材を介して、第2基板3の共通電極33に電極的に接続される。
かかる電気光学装置100は、画像を表示する表示領域A10と、平面視で表示領域A10の外側に位置する周辺領域A20とを有する。表示領域A10には、行列状に配列される複数の画素Pが設けられる。複数の画素Pに対して複数の画素電極24が1対1で配置される。前述の共通電極33は、複数の画素Pで共通に設けられる。また、周辺領域A20は、平面視で表示領域A10を囲む。周辺領域A20には、走査線駆動回路11および信号線駆動回路12が配置される。また、図示はしないが、周辺領域A20は、複数のダミー画素電極が配置されるダミー画素領域を含む。
本実施形態では、電気光学装置100は透過型である。本実施形態では、第2基板3に入射した光が第1基板2から出射される間に変調することにより、画像が表示される。なお、第1基板2に入射した光が第2基板3から出射される間に変調することにより、画像が表示されてもよい。また、電気光学装置100は、反射型であってもよい。この場合、例えば、共通電極33が透光性を有し、かつ画素電極24が反射性を有する。反射型の場合、第2基板3に入射した光が画素電極24で反射し、再び第2基板3から出射される間で変調されることにより、画像が表示される。さらに、反射型の場合、第1基板2は透光性を有しなくてよく、例えば、素子等を作り込めることが可能なシリコン基板であってもよい。
また、電気光学装置100は、例えば、後述するパーソナルコンピューターおよびスマートフォン等のカラー表示を行う表示装置に適用される。当該表示装置に適用される場合、電気光学装置100に対してカラーフィルターが適宜用いられる。また、電気光学装置100は、例えば、後述する投射型のプロジェクターに適用される。この場合、電気光学装置100は、ライトバルブとして機能する。なお、この場合、電気光学装置100に対してカラーフィルターが省略される。
1Ab.第1基板2の電気的な構成
図3は、図1の第1基板2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、第1基板2は、複数のトランジスター23とn本の走査線244とm本の信号線242とn本の第1定電位線245とを有する。nおよびmはそれぞれ2以上の整数である。n本の走査線244とm本の信号線242との各交差に対応してトランジスター23が配置される。各トランジスター23は、例えばスイッチング素子として機能するTFTである。各トランジスター23は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。
図3は、図1の第1基板2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、第1基板2は、複数のトランジスター23とn本の走査線244とm本の信号線242とn本の第1定電位線245とを有する。nおよびmはそれぞれ2以上の整数である。n本の走査線244とm本の信号線242との各交差に対応してトランジスター23が配置される。各トランジスター23は、例えばスイッチング素子として機能するTFTである。各トランジスター23は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。
n本の走査線244のそれぞれはX1方向に延在し、n本の走査線244はY2方向に等間隔で並ぶ。n本の走査線244のそれぞれは、対応する複数のトランジスター23のゲートに電気的に接続される。n本の走査線244は、図1に示す走査線駆動回路11に電気的に接続される。1~n本の走査線244には、走査線駆動回路11から走査信号G1、G2、…、およびGnが線順次で供給される。
図3に示すm本の信号線242のそれぞれはY2方向に延在し、m本の信号線242はX1方向に等間隔で並ぶ。m本の信号線242のそれぞれは、対応する複数のトランジスター23のソースに電気的に接続される。m本の信号線242は、図1に示す信号線駆動回路12に電気的に接続される。1~m本の信号線242には、信号線駆動回路12から画像信号S1、S2、…、およびSmが並行に供給される。
図3に示すn本の走査線244とm本の信号線242とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視で格子状に配置される。隣り合う2つの走査線244と隣り合う2つの信号線242とで囲まれる領域が画素Pに対応する。各画素電極24は、対応するトランジスター23のドレインに電気的に接続される。
n本の第1定電位線245のそれぞれはX1方向に延在し、n本の第1定電位線245はY2方向に等間隔で並ぶ。また、n本の第1定電位線245は、m本の信号線242およびn本の走査線244に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔をもって配置される。各第1定電位線245には、グランド電位等の固定電位が印加される。n本の第1定電位線245のそれぞれは、対応する複数の蓄積容量25に電気的に接続される。各蓄積容量25は、画素電極24の電位を保持するための容量素子である。なお、複数の蓄積容量25は、複数の画素電極24に1対1で電気的に接続される。複数の蓄積容量25は、複数のトランジスター23のドレインに1対1で電気的に接続される。
走査信号G1、G2、…、およびGnが順次アクティブとなり、n本の走査線244が順次選択されると、選択される走査線244に接続されるトランジスター23がオン状態となる。すると、m本の信号線242を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号S1、S2、…、およびSmが、選択される走査線244に対応する画素Pに取り込まれ、画素電極24に印加される。これにより、画素電極24と図2に共通電極33との間に形成される液晶容量に、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量25によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光が変調され階調表示が可能となる。
1Ac.第1基板2
図4は、図2の第1基板2を模式的に示す断面図である。なお、図4は、1つの画素Pに着目した図である。なお、図4に示す配線部20の構成は例示である。したがって、配線部20の構成は図4に示す例以外の任意の構成でよい。
図4は、図2の第1基板2を模式的に示す断面図である。なお、図4は、1つの画素Pに着目した図である。なお、図4に示す配線部20の構成は例示である。したがって、配線部20の構成は図4に示す例以外の任意の構成でよい。
図4に示すように、第1基体21は、遮光性および導電性を有する遮光体241が配置される遮光体用凹部を有する。遮光体用凹部は、例えばダマシン法により形成される。また、遮光体241の材料としては、例えば、タングステン(W)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、鉄(Fe)およびアルミニウム(Al)等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等が挙げられる。これらの中でも、タングステンが好ましい。タングステンは、各種金属の中でも、耐熱性に優れ、かつ、例えば製造時の熱処理によってもOD(Optical Density)値が低下し難い。よって、遮光体241がタングステンを含むことで、遮光体241によってトランジスター23への光の入射を特に効果的に防ぐことができる。
配線部20は、第1基体21と画素電極24との間に配置される。配線部20は、絶縁性を有する積層体22と、図2に示す各種電極および各種配線を有する。各積層体22は、画素電極24に向かってこの順に配置された絶縁層221、222、223、224、225、226、227、228および229を有する。これらの層は、それぞれ、例えば、熱酸化またはCVD(chemical vapor deposition)法等で成膜される酸化ケイ素膜である。
積層体22に配置される各種電極および各種配線としては、図2に示す、トランジスター23、走査線244、信号線242および第1定電位線245の他、ドレイン配線243、ソース配線246、第2定電位線248および接続配線247が挙げられる。また、積層体22内には、コンタクト部271、272、273、274、275、276、277、278、279、281、282および283が配置される。
絶縁層221と絶縁層222との間には、トランジスター23が有する半導体層231が配置される。絶縁層222と絶縁層223との間には、トランジスター23が有するゲート電極232が配置される。絶縁層223と絶縁層224との間には、ソース配線246、ドレイン配線243および走査線244が配置される。絶縁層224と絶縁層225との間には、第1定電位線245が配置される。絶縁層225と絶縁層226との間には、蓄積容量25が有する第1容量251が配置される。絶縁層226と絶縁層227との間には、蓄積容量25が有する第2容量252が配置される。絶縁層227と絶縁層228との間には、信号線242が配置される。絶縁層228と絶縁層229との間には、第2定電位線248および接続配線247が配置される。
トランジスター23は、半導体層231と、ゲート電極232と、ゲート絶縁膜233と、を有する。半導体層231は、ソース領域231a、ドレイン領域231b、チャネル領域231c、第1LDD(Lightly Doped Drain)領域231dおよび第2LDD領域231eを有する。半導体層231は、例えば、ポリシリコンを成膜して形成され、チャネル領域231cを除く領域には、導電性を高める不純物がドープされる。第1LDD領域231dおよび第2LDD領域231e中の不純物濃度は、ソース領域231aおよびドレイン領域231b中の不純物濃度よりも低い。なお、第1LDD領域231dおよび第2LDD領域231eのうちの少なくとも一方、特に、第1LDD領域231dは、省略してもよい。
ゲート電極232は、平面視で半導体層231のチャネル領域231cに重なる。ゲート電極232は、例えば、ポリシリコンに導電性を高める不純物がドープされることにより形成される。なお、ゲート電極232は、金属、金属シリサイドおよび金属化合物の導電性を有する材料を用いて形成されてもよい。また、ゲート電極232とチャネル領域231cとの間には、ゲート絶縁膜233が介在する。ゲート絶縁膜233は、例えば、熱酸化またはCVD法等で成膜される酸化ケイ素で構成される。
トランジスター23のソース領域231aは、絶縁層222および絶縁層223を貫通するコンタクト部271を介して、ソース配線246に接続される。ソース配線246は、絶縁層224、225、226および227を貫通するコンタクト部275を介して、信号線242に接続される。ドレイン領域231bは、絶縁層222および223を貫通するコンタクト部272を介して、ドレイン配線243に接続される。ドレイン配線243は、絶縁層224、225および226を貫通するコンタクト部276を介して、蓄積容量25の第2容量252に接続される。ゲート電極232は、絶縁層223を貫通するコンタクト部273を介して、走査線244に接続される。また、走査線244は、絶縁層221、222および223を貫通するコンタクト部274を介して、前述の遮光体241に接続される。なお、前述の遮光体241は、トランジスター23が有するゲート電極232とともにゲート電極として機能してもよい。
第1定電位線245には、シールド部270が接続される。シールド部270には、第1定電位線245から固定電位が供給される。シールド部270は、走査線244からの漏れ電界がトランジスター23およびドレイン配線243に影響することを抑制するシールド、および半導体層231の遮光部として機能する。そのために、シールド部270は、第1定電位線245から走査線244とドレイン配線243との間を通り、絶縁層223の厚さ方向の途中まで延びている。また、シールド部270は、平面視で第2LDD領域231eと重なる。
蓄積容量25は、第1容量251および第2容量252を有する。第1容量251は、一対の容量電極2511および2512と、誘電体層2513とを有する。誘電体層2513は、容量電極2511と容量電極2512との間に配置される。容量電極2511は、絶縁層225を貫通するコンタクト部277を介して、第1定電位線245に接続される。容量電極2512は、絶縁層226、227および228を貫通するコンタクト部279を介して、接続配線247に接続される。接続配線247は、絶縁層229を貫通するコンタクト部283を介して、画素電極24に接続される。
第2容量252は、平面視で第1容量251と重なる部分を有する。第2容量252は、一対の容量電極2521および2522と、誘電体層2523とを有する。誘電体層2523は、容量電極2521と容量電極2522との間に配置される。容量電極2521は、絶縁層226を貫通するコンタクト部278を介して、第1容量251の容量電極2512に接続される。容量電極2522は、絶縁層225および226を貫通するコンタクト部281を介して、第1定電位線245に接続される。また、容量電極2522は、絶縁層227および228を貫通するコンタクト部282を介して第2定電位線248に接続される。
第2定電位線248には、第1定電位線245と同様に、例えばグランド電位等の固定電位が印加される。第1定電位線245に供給される固定電位と、第2定電位線248に供給される固定電位とは、同電位である。また、接続配線247は、第2定電位線248と同層に配置され、信号線242とは異なる層に配置される。信号線242と接続配線247とが同層に配置されないことで、これらの間の隣接間カップリングが抑制される。
前述のソース配線246、ドレイン配線243、走査線244、第1定電位線245、信号線242、接続配線247、第2定電位線248、容量電極2511、容量電極2512、容量電極2521および容量電極2522の各材料としては、タングステン、チタン、クロム、鉄およびアルミニウム等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等が挙げられる。具体的には例えば、容量電極2511、容量電極2512、容量電極2521および容量電極2522のそれぞれは、窒化チタン膜で構成される。また、例えば、ソース配線246、ドレイン配線243、走査線244、第1定電位線245、信号線242、接続配線247および第2定電位線248のそれぞれは、例えば、窒化チタン膜、アルミニウム膜および窒化チタン膜の積層体で構成される。アルミニウム膜が含まれることで、窒化チタン膜のみで構成される場合に比べ、低抵抗化を図ることができる。
また、コンタクト部271~279、281~283およびシールド部270の各材料としては、例えば、タングステン、コバルト(Co)および銅等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料が挙げられる。これらの中でも、タングステンを主として含むことが好ましい。タングステンを含むことで高精細な柱状のコンタクト部を容易に形成することができる。また、コンタクト部271~279、281~283およびシールド部270の各形状が柱状であることで、所謂トレンチ状である場合に比べ、コンタクト部271~279、281~283およびシールド部270の各配置スペースを小さくすることができる。したがって、開口率の低下を抑制することができる。
また、各コンタクト部271~279、281~283およびシールド部270は、単層でもよいが、複数層であってもよい。例えば、各コンタクト部271~279、281~283およびシールド部270は、タングステンを主とする層と、タングステンナイトライドを含む層との積層構造であってもよい。
1Ad.コンタクト部275およびその近傍の構成
図5は、図4に示すコンタクト部275を示す断面図である。以下では、コンタクト部275が「プラグ」の例示である場合について説明する。この場合、ソース配線246は「第1導電部」の例示であり、信号線242は「第2導電部」の例示である。また、この場合、絶縁層224~227は、ソース配線246と信号線242との間に配置される「絶縁膜」の例示である。
図5は、図4に示すコンタクト部275を示す断面図である。以下では、コンタクト部275が「プラグ」の例示である場合について説明する。この場合、ソース配線246は「第1導電部」の例示であり、信号線242は「第2導電部」の例示である。また、この場合、絶縁層224~227は、ソース配線246と信号線242との間に配置される「絶縁膜」の例示である。
図5に示すように、コンタクト部275は、絶縁層224~227に配置される。具体的には、コンタクト部275は、絶縁層224~227を貫通する。より具体的には、絶縁層224~227には、これらを貫通する貫通孔であるコンタクトホールH1が形成されており、コンタクトホールH1にコンタクト部275が配置される。
コンタクト部275は、ソース配線246と信号線242とを電気的に接続する。図示の例では、コンタクト部275は、ソース配線246と信号線242とのそれぞれに直接的に接続される。コンタクト部275は、ソース配線246側の面2752と、信号線242側の面2751とを有する。面2752は、ソース配線246との接触面であり、面2751は、信号線242との接触面である。
コンタクト部275の面2751は、その中央に凹部2750を有する。凹部2750は、面2751に形成される窪みである。また、コンタクト部275の内部には、ボイドV1が形成される。図示の例では、ボイドV1は、凹部2750内に連通していないが、凹部2750内に連通している場合もある。
コンタクト部275をコンタクトホールH1内に埋めるように形成すると、コンタクト部275の内部には、ボイドV1が形成される可能性が高い。加えて、コンタクト部275の面2751には、凹部2750が形成される。かかる凹部2750が存在すると、面2751に過度に大きな段差が生じる。当該段差の影響により、コンタクト部275上に配置される信号線242に悪影響を与えてしまうおそれがある。具体的には例えば、信号線242の成膜不良が発生するおそれがある。この結果、コンタクト部275と信号線242との接続不良が発生するおそれがある。
かかる悪影響の発生を抑制するため、本実施形態では、凹部2750内に埋め込み部261が配置される。具体的には、埋め込み部261は、凹部2750内を埋める。埋め込み部261が設けられていることで、埋め込み部261が設けられていない場合に比べ、コンタクト部275の面2751の段差による信号線242への影響を小さくすることができる。このため、コンタクト部275の凹部2750による信号線242への悪影響を抑制することができる。具体的には、信号線242の成膜不良およびコンタクト部275と信号線242との接続不良の発生を抑制することができる。それゆえ、表示品位の低下を抑制することができる。
なお、例えば、コンタクト部275にボイドV1および凹部2750が形成されないように、コンタクトホールH1の幅を小さくする方法が考えられる。しかし、コンタクトホールH1を形成する装置によっては、コンタクトホールH1の幅を充分に小さくことが難しい。また、例えば、コンタクト部275にボイドV1および凹部2750が形成されないように、コンタクト部275の厚さを厚くする方法が考えらえる。しかし、コンタクト部275の厚さが厚くなるほど、コンタクト部275が破損し易いという問題がある。したがって、本実施形態のように、埋め込み部261を用いることで、コンタクト部275の凹部2750による配線への悪影響を簡単に抑制することができる。
埋め込み部261およびコンタクト部275のそれぞれは、信号線242に接触している。埋め込み部261の信号線242側の面2611と、コンタクト部275の面2751とのそれぞれは、信号線242に接触する接触面である。埋め込み部261が信号線242に接触するよう設けられることで、埋め込み部261が信号線242に接触しない場合に比べ、コンタクト部275の面2751の段差による信号線242への影響を小さくすることができる。
なお、図示はしないが、平面視で、コンタクト部275の面2751のうち凹部2750以外の部分は、埋め込み部261の面2611を囲む。埋め込み部261は、平面視でコンタクト部275の中央に位置する。
埋め込み部261の信号線242との接触面である面2611と、コンタクト部275の信号線242との接触面である面2751と、絶縁層227の信号線242との接触面である面2271とは、段差がなく連続している。すなわち、面2751と面2611と面2271とで、平坦面が形成される。面2751と面2611と面2271とで平坦面が形成されることで、面2751と面2611と面2271とで段差面が形成される場合に比べ、コンタクト部275の面2751の段差による信号線242への影響を小さくすることができる。なお、当該平坦面とは、実質的に段差を有さないことを意味する。
また、埋め込み部261の材料は、例えば、絶縁性を有する無機材料である。具体的には、埋め込み部261の材料は、例えば酸化ケイ素および酸窒化ケイ素等のケイ素系の無機材料である。埋め込み部261が当該材料であることで、例えば信号線242を形成する前に、所謂タッチアップCMP(chemical mechanical polishing)法を用いることで、凹部2750を埋める埋め込み部261を簡単に形成することができる。タッチアップCMP法は、信号線242を形成する前に、埋め込み部261となる膜を形成し、当該膜の一部をCMP法により除去することにより凹部2750内を埋める埋め込み部261を形成する方法である。
埋め込み部261が絶縁性を有する場合、図5に示すように、埋め込み部261は、絶縁層227に接触していない。具体的には、埋め込み部261は、絶縁層227と信号線242との間に配置されていない。よって、埋め込み部261は、コンタクト部275の面2751のうち凹部2750を除く部分と、信号線242との間に配置されていない。なお、埋め込み部261がコンタクト部275の面2751上の全域に設けられている場合、コンタクト部275と信号線242とが電気的に接続されない。このため、埋め込み部261が絶縁性を有する場合、埋め込み部261は、絶縁層227と信号線242との間に配置されていないことが好ましい。
また、例えば、埋め込み部261は絶縁性を有さず、導電性を有してもよい。埋め込み部261が導電性を有することで、信号線242とコンタクト部275との直接的な導通に加え、埋め込み部261を介した信号線242とコンタクト部275との導通が可能になる。よって、埋め込み部261が導電性を有することで、絶縁性を有する場合に比べ、コンタクト部275と信号線242との接続不良の発生をより効果的に抑制することができる。
埋め込み部261が導電性を有する場合、埋め込み部261の材料としては、例えば、タングステン、コバルトおよび銅等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料が挙げられる。これらの中でも、埋め込み部261は、タングステンを含むことが好ましい。タングステンを含むことで凹部2750を簡単にかつ高精細に埋め込むことができる。また、コンタクト部275の材料がタングステンを含む場合、埋め込み部261の材料がタングステンまたはチタンナイトライドであることで、埋め込み部261とコンタクト部275との密着性を高めることができる。
なお、埋め込み部261が導電性を有する場合、埋め込み部261の一部は、絶縁層227と信号線242との間に配置されてもよい。
以上、コンタクト部275が「プラグ」である場合を例に説明したが、他のコンタクト部271~279、281、282および283のいずれかが「プラグ」に相当してもよい。この場合、当該「プラグ」に接続される2つの配線または電極の一方が、「第1導電部」に相当し、他方が「第2導電部」に相当する。また、当該「プラグ」が配置される積層体22が有する層が「絶縁膜」に相当する。また、当該「プラグ」は「凹部」有し、「凹部」を埋める「埋め込み部」が形成される。
1Ae.コンタクト部281、282およびその近傍の構成
図6は、図4に示す他のコンタクト部281および282を示す断面図である。以下では、コンタクト部281が「第1プラグ」の例示である場合について説明する。この場合、コンタクト部282が「第2プラグ」の例示である。また、第1定電位線245は「第1導電部」の例示であり、第2容量252の容量電極2522は「第2導電部」の例示である。また、この場合、絶縁層225および226は、ソース配線246と信号線242との間に配置される「絶縁膜」の例示である。
図6は、図4に示す他のコンタクト部281および282を示す断面図である。以下では、コンタクト部281が「第1プラグ」の例示である場合について説明する。この場合、コンタクト部282が「第2プラグ」の例示である。また、第1定電位線245は「第1導電部」の例示であり、第2容量252の容量電極2522は「第2導電部」の例示である。また、この場合、絶縁層225および226は、ソース配線246と信号線242との間に配置される「絶縁膜」の例示である。
図6に示すように、コンタクト部281は、絶縁層225および226内に配置される。具体的には、コンタクト部281は、絶縁層225および226を貫通する。より具体的には、絶縁層225および226には、これらを貫通する貫通孔であるコンタクトホールH2が形成されており、コンタクトホールH2にはコンタクト部281が配置される。
また、コンタクト部281は、第1定電位線245と容量電極2522とを電気的に接続する。また、コンタクト部281は、第1定電位線245側の面2812と、容量電極2522側の面2811とを有する。面2812は、第1定電位線245との接触面であり、面2811は、容量電極2522との接触面である。
コンタクト部281の面2811は、その中央に凹部2810を有する。凹部2810は、面2811に形成される窪みである。また、コンタクト部281の内部には、ボイドV2が形成される。図示の例では、ボイドV2は、凹部2810内に連通していないが、凹部2810内に連通している場合もある。
また、凹部2810内には、埋め込み部262が配置される。具体的には、埋め込み部262は、凹部2810内を埋める。埋め込み部262が設けられていることで、埋め込み部262が設けられていない場合に比べ、コンタクト部281の面2811の段差による容量電極2522への悪影響を小さくすることができる。具体的には、容量電極2522の成膜不良およびコンタクト部281と容量電極2522との接続不良の発生を抑制することができる。それゆえ、表示品位の低下を抑制することができる。
図6に示すように、コンタクト部282は、絶縁層227および228内に配置される。具体的には、コンタクト部282は、絶縁層227および228を貫通する。より具体的には、絶縁層227および228には、これらを貫通する貫通孔であるコンタクトホールH3が形成されており、コンタクトホールH3にコンタクト部282が配置される。
コンタクト部282は、第2容量252の容量電極2522と第2定電位線248とを電気的に接続する。また、コンタクト部282は、容量電極2522側の面2822と、第2定電位線248側の面2821とを有する。面2822は、容量電極2522との接触面であり、面2821は、第2定電位線248との接触面である。
コンタクト部282の面2821は、その中央に凹部2820を有する。凹部2820は、面2821に形成される窪みである。また、コンタクト部282の内部には、ボイドV3が形成される。図示の例では、ボイドV3は、凹部2820内に連通していないが、凹部2820内に連通している場合もある。
また、凹部2820には、埋め込み部263が配置される。具体的には、埋め込み部263は、凹部2820内を埋める。埋め込み部263が設けられていることで、埋め込み部263が設けられていない場合に比べ、コンタクト部282の面2821の段差による第2定電位線248への悪影響を小さくすることができる。具体的には、第2定電位線248の成膜不良およびコンタクト部282と第2定電位線248との接続不良の発生を抑制することができる。それゆえ、表示品位の低下を抑制することができる。
なお、コンタクト部282は、凹部2820およびボイドV3を有していなくてもよい。この場合、埋め込み部263は省略される。
また、コンタクト部282は、コンタクト部281に直接的に接続される。したがって、コンタクト部282の一部は、コンタクト部281の一部に接触する。つまり、コンタクト部282は、その一部がコンタクト部281に重なる所謂ハーフスタックである。また、図示の例では、具体的には、コンタクト部282の一部は、コンタクト部281の一部および埋め込み部262の一部に接触する。
図6に示すように2つのコンタクト部281および282が直接的に積み重ねられる場合、埋め込み部262が設けられることで、コンタクト部281の凹部2810によるコンタクト部282への影響を小さくすることができる。具体的には、コンタクト部281とコンタクト部282との接続不良を抑制することができる。
なお、コンタクト部282は、その面2822の全域がコンタクト部281に重なる所謂フルスタックでもよい。この場合、コンタクト部282の面2822は、コンタクト部281および埋め込み部262に接触する。コンタクト部282が所謂フルスタックである場合、埋め込み部262を有することで、コンタクト部281とコンタクト部282との接続不良を抑制する効果を特に顕著に発揮することができる。
1Af.電気光学装置100の製造方法
図7は、第1実施形態に係る電気光学装置100の製造方法の流れを示す図である。図7では、電気光学装置100の製造工程のうち、コンタクト部275およびその近傍の製造工程が代表的に示される。
図7は、第1実施形態に係る電気光学装置100の製造方法の流れを示す図である。図7では、電気光学装置100の製造工程のうち、コンタクト部275およびその近傍の製造工程が代表的に示される。
図7に示すように、電気光学装置100の製造方法は、第1導電部形成工程S11と、絶縁膜形成工程S12と、プラグ形成工程S13と、埋め込み部形成工程S14と、第2導電部形成工程S15と、を有する。また、以下では、「プラグ」の例示がコンタクト部275である場合を代表して説明する。
図示しないが、第1導電部形成工程S11では、「第1導電部」としてのソース配線246が形成される。ソース配線246は、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜が形成された後、当該金属膜に対してレジストマスクを用いたエッチングが行なわれることにより形成される。また、絶縁膜形成工程S12では、「絶縁膜」としての絶縁層224~227が形成される。絶縁層224~227は、例えば、熱酸化、またはCVD法等の蒸着法で形成される。また、図示はしないが、絶縁膜形成工程S12では、絶縁層224~227を貫通するコンタクトホールH1が例えばエッチングにより形成される。
図8および図9のそれぞれは、プラグ形成工程S13を説明するための図である。プラグ形成工程S13では、例えば図8に示すように、導電材料層275xを形成した後、図9に示すように、導電材料層275xから「プラグ」としてのコンタクト部275が形成される。コンタクト部275は、絶縁層224~227を貫通するコンタクトホールH1内を埋めるように形成される。コンタクト部275は、例えば、スパッタ法、またはCVD法等の蒸着法により金属材料をコンタクトホールH1内に堆積させることで形成される。具体的には、図8に示すように、コンタクトホールH1内および絶縁層227上にタングステン等で形成される導電材料層275xが形成される。その後、CMP法等により導電材料層275xが研磨されることにより、導電材料層275xのうちの絶縁層227上の部分が除去される。これにより、図9に示すように、コンタクトホールH1内を埋めるコンタクト部275が形成される。なお、コンタクト部275の形成では、適宜アニール処理が行われる。
コンタクトホールH1内を埋めるようにコンタクト部275が柱状に形成されると、図8に示すように、コンタクト部275の内部にはボイドV1が形成され、かつコンタクト部275上には凹部2750が形成される。凹部2750は、コンタクト部275の面2751の中央に形成される。
図10および図11のそれぞれは、埋め込み部形成工程S14を説明するための図である。埋め込み部形成工程S14では、埋め込み部261が形成される。まず、図10に示すように、コンタクト部275上および絶縁層228上に、例えばCVD法(chemical vapor deposition)等により埋め込み部261の材料層261aが形成される。
次いで、所謂タッチアップCMP法により材料層261aの一部を除去することにより、図11に示すように、凹部2750を埋める埋め込み部261を形成する。具体的には、信号線242を形成するよりも前に、絶縁層227上に材料層261aを形成し、材料層261aの一部をCMP法により除去することにより凹部2750内を埋める埋め込み部261を形成する。かかるタッチアップCMP法を行うことで、埋め込み部261を簡単かつ確実に形成することができる。導電材料層275xを単に厚くするだけでは、凹部2750を埋めることが難しくても、材料層261aで凹部2750を埋める埋め込み部261を形成することで、凹部2750内を簡単かつ確実に埋めることができる。また、タッチアップCMP法を行うことで、埋め込み部261の面2611、コンタクト部275の面2751および絶縁層227の面2271で平坦面を形成することができる。また、タッチアップCMP法を用いることで、材料層261a上に形成され得る不要な酸化層および異物を効率良く除去することができる。タッチアップCMP法を用いることで、コンタクト部275と信号線242との接続抵抗の低減を図ることができる。すなわち、タッチアップCMP法を用いることで、コンタクト部275と信号線242との良好な抵抗を得ることができる。
次に、図示はしないが、第2導電部形成工程S15では、信号線242が形成される。信号線242は、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜が形成された後、当該金属膜に対してレジストマスクを用いたエッチングが行なわれることにより形成される。
前述のように、電気光学装置100の製造方法は、第1導電部形成工程S11と、絶縁膜形成工程S12と、プラグ形成工程S13と、埋め込み部形成工程S14と、第2導電部形成工程S15と、を有する。かかる方法により、ソース配線246、コンタクト部275、埋め込み部261および信号線242が得られる。そして、コンタクト部275が有する凹部2750を埋める埋め込み部261が形成されることで、コンタクト部275上に形成される信号線242の成膜不良を抑制することができる。それゆえ、表示品位の低下が抑制された電気光学装置100を得ることができる。
1B.第2実施形態
第2実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第2実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図12は、第2実施形態における埋め込み部261Aを示す断面図である。本実施形態では、埋め込み部261の代わりに埋め込み部261Aが用いられる。なお、以下では、埋め込み部261Aについて、第1実施形態の埋め込み部261と異なる事項を説明し、同様の事項の説明は適宜省略する。
図12に示すように、埋め込み部261Aの一部は、絶縁層227と信号線242との間に配置される。具体的には、埋め込み部261Aは、第1部分2615Aと第2部分2616Aとを有する。第1部分2615Aは、凹部2750内に配置させる部分である。第2部分2616Aは、面2751の凹部2750を除く部分と信号線242との間に配置される平板状の部分である。また、埋め込み部261Aの信号線242側の面2611Aは、信号線242に接触する。なお、コンタクト部275の面2751および絶縁層227の面2271は、信号線242に接触していない。
また、埋め込み部261Aは、導電性を有する。そして、埋め込み部261Aは、信号線242の一部を兼ねる。埋め込み部261Aが導電性を有することで、埋め込み部261Aが第2部分2616Aを有していても、埋め込み部261Aを介した信号線242とコンタクト部275との導通が可能になる。よって、コンタクト部275と信号線242との接続不良の発生をより抑制することができる。
また、埋め込み部261Aは以下のように形成される。本実施形態では、埋め込み部形成工程S14の一部および第2導電部形成工程S15の一部は、互いに並行して行われる。
図13は、埋め込み部形成工程S14および第2導電部形成工程S15を説明するための図である。例えばCVD法等の蒸着法により埋め込み部261Aとなる材料層261Aaを形成する。その後、CMP法により材料層261Aaの表面を平坦化する。信号線242を形成する前に、導電性を有する材料層261aを形成することで、凹部2750を埋める埋め込み部261Aを簡単かつ確実に形成することができる。
次いで、図13に示すように、CMP法が施された材料層261Aa上に、スパッタリング法または蒸着法により信号線242となる金属膜242aが形成される。つまり、材料層261Aaに対してCMP法をした後に、信号線242が成膜される。その後、金属膜242aおよび材料層261aに対してレジストマスクを用いたエッチングが行なわれることにより、図12に示す信号線242および埋め込み部261Aが形成される。
以上の第2実施形態によっても、第1実施形態と同様に、従来よりも、表示品位の低下が抑制される。
2.変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
前述の各実施形態では、トランジスター23は、TFTであったが、例えば、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)であってもよい。
前述の各実施形態では、アクティブマトリクス方式の電気光学装置100が例示されるが、これに限定されず、電気光学装置100の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス方式等でもよい。
「電気光学装置」の駆動方式は、縦電界方式に限定されず、横電界方式でもよい。第1実施形態では、第1基板2に画素電極24が設けられ、第2基板3に共通電極33が設けられているが、第1基板2または第2基板3のいずれか一方のみに、液晶層5に電界を印加するための電極が設けられてもよい。なお、横電界方式としては、例えばIPS(In Plane Switching)モードが挙げられる。また、縦電界方式としては、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Virtical Alignment)、PVAモードおよびOCB(Optically Compensated Bend)モードが挙げられる。
前述の各実施形態では、第1基板2が「プラグ」を有する場合を例に説明したが、第2基板3が「プラグ」を有してもよい。
3.電子機器
電気光学装置100は、各種電子機器に用いることができる。
電気光学装置100は、各種電子機器に用いることができる。
図14は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター2000を示す斜視図である。パーソナルコンピューター2000は、各種の画像を表示する電気光学装置100と、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設置される本体部2010と、制御部2003と、を有する。制御部2003は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置100の動作を制御する。
図15は、電子機器の一例であるスマートフォン3000を示す平面図である。スマートフォン3000は、操作ボタン3001と、各種の画像を表示する電気光学装置100と、制御部3002と、を有する。操作ボタン3001の操作に応じて電気光学装置100に表示される画面内容が変更される。制御部3002は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置100の動作を制御する。
図16は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置4000は、例えば、3板式のプロジェクターである。電気光学装置1rは、赤色の表示色に対応する電気光学装置100であり、電気光学装置1gは、緑の表示色に対応する電気光学装置100であり、電気光学装置1bは、青色の表示色に対応する電気光学装置100である。すなわち、投射型表示装置4000は、赤、緑および青の表示色に各々対応する3個の電気光学装置1r、1g、1bを有する。制御部4005は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置100の動作を制御する。
照明光学系4001は、光源である照明装置4002からの出射光のうち赤色成分rを電気光学装置1rに供給し、緑色成分gを電気光学装置1gに供給し、青色成分bを電気光学装置1bに供給する。各電気光学装置1r、1g、1bは、照明光学系4001から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系4003は、各電気光学装置1r、1g、1bからの出射光を合成して投射面4004に投射する。
以上の電子機器は、前述の電気光学装置100と、制御部2003、3002または4005と、を備える。電気光学装置100は表示品位の低下が抑制されている。したがって、電気光学装置100を備えることで、パーソナルコンピューター2000、スマートフォン3000または投射型表示装置4000の表示品位を高めることができる。
なお、本発明の電気光学装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、PDA(Personal Digital Assistants)、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、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、およびPOS(Point of sale)端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。
また、前述した説明では、本発明の電気光学装置の一例として液晶装置について説明したが、本発明の電気光学装置はこれに限定されない。例えば、本発明の電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。また、例えば、有機EL(electro luminescence)、無機ELまたは発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを用いた電気泳動表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。
2…第1基板、3…第2基板、4…シール部材、5…液晶層、11…走査線駆動回路、12…信号線駆動回路、13…外部端子、20…配線部、21…第1基体、22…積層体、23…トランジスター、24…画素電極、25…蓄積容量、29…第1配向膜、31…第2基体、32…絶縁膜、33…共通電極、34…第2配向膜、100…電気光学装置、221~119…絶縁層、231…半導体層、231a…ソース領域、231b…ドレイン領域、231c…チャネル領域、231d…第1LDD領域、231e…第2LDD領域、232…ゲート電極、233…ゲート絶縁膜、241…遮光体、242…信号線、242a…金属膜、243…ドレイン配線、244…走査線、245…第1定電位線、246…ソース配線、247…接続配線、248…第2定電位線、251…第1容量、252…第2容量、261…埋め込み部、270…シールド部、271~279、281~283…コンタクト部、2511…容量電極、2512…容量電極、2513…誘電体層、2521…容量電極、2522…容量電極、2523…誘電体層、A10…表示領域、A20…周辺領域、H1、H2、H3…コンタクトホール、V1、V2、V3…ボイド。
Claims (11)
- 第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層と、を備え、
前記第1基板および前記第2基板の一方または両方は、
第1導電部と、
第2導電部と、
前記第1導電部と前記第2導電部との間に配置される絶縁膜と、
前記絶縁膜に配置され、前記第1導電部と前記第2導電部とを電気的に接続し、前記第2導電部側の面の中央に凹部を有するプラグと、
前記凹部内を埋める埋め込み部と、を有することを特徴とする電気光学装置。 - 前記プラグおよび前記埋め込み部のそれぞれは、前記第2導電部に接触する請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記埋め込み部の前記第2導電部との接触面と、前記プラグの前記第2導電部との接触面と、前記絶縁膜の前記第2導電部との接触面とは、連続している請求項2に記載の電気光学装置。
- 前記埋め込み部の材料は、絶縁性を有する無機材料である請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記埋め込み部は、前記絶縁膜に接触していない請求項4に記載の電気光学装置。
- 前記埋め込み部は、導電性を有する請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記埋め込み部は、前記第2導電部の一部を兼ねる請求項6に記載の電気光学装置。
- 前記プラグ、第1プラグであり、
前記第1基板および第2基板の一方または両方は、前記第1プラグに直接的に接続される第2プラグをさらに有する請求項1から7のいずれか1項に記載の電気光学装置。 - 第1基板を形成する工程と、第2基板を形成する工程と、前記第1基板と前記第2基板との間に、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層を配置する工程と、を有する電気光学装置の製造方法であって、
前記第1基板を形成する工程および前記第2基板を形成する工程の一方または両方は、
第1導電部を形成する工程と、
前記第1導電部上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜内に、前記第2導電部側の面の中央に凹部を有するプラグを形成する工程と、
前記凹部内に埋め込み部を形成する工程と、
前記絶縁膜上に第2導電部を形成する工程と、を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記埋め込み部を形成する工程では、
前記絶縁膜上に材料層を形成し、前記材料層の一部をCMP法により除去することにより、前記埋め込み部が形成される請求項9に記載の電気光学装置の製造方法。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の電気光学装置と、
前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
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