JP3932783B2

JP3932783B2 - 電気光学装置及びプロジェクタ

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Publication number: JP3932783B2
Application number: JP2000236196A
Authority: JP
Inventors: 正夫村出
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP2002049048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属し、特に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下適宜、ＴＦＴと称す）によるアクティブマトリクス駆動型の液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
一般にこの種の電気光学装置は、基板上における各画素に画素スイッチング用のＴＦＴを備え、そのドレイン電極が各画素電極に接続されている。ＴＦＴのゲート電極には、行方向（横方向）に夫々伸びると共に列方向（縦方向）に複数配列されたストライプ状の走査線が接続されており、ＴＦＴのソース電極には、列方向に夫々伸びると共に行方向に複数配列されたストライプ状のデータ線が接続されている。このように相交差する走査線及びデータ線が形成される画素電極の間隙に沿った格子状の領域には、遮光膜が設けられ、各画素の非開口領域とされる。即ち、遮光膜が設けられない各画素の領域が、表示光の透過或いは反射により画像表示に実際に寄与する各画素の開口領域とされる。この際、画素電極により液晶等が良好に駆動されない各画素の非開口領域については、上記遮光膜により光抜けが阻止され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【０００３】
ここで特に、画素電極に書き込まれる画像信号の電位保持特性を向上させるために、各画素電極には蓄積容量が付加される（即ち、画素電極を一方の電極とする液晶容量に並列に容量が付加される）。このため、上述の非開口領域のうち走査線に沿った部分に、平面的に見て走査線に横並びに且つ走査線と同一の導電膜から容量線が形成されるのが一般的である。そして、この容量線の一部が固定電位側容量電極として誘電体膜を介して、画素電極或いはＴＦＴのドレイン領域に接続された画素電位側容量電極（例えば、ＴＦＴのドレイン領域を構成する半導体層から延設されてなる電極）と対向配置されることにより蓄積容量が構築される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように走査線に横並びに容量線を配線すると、先ず走査線に沿った非開口領域の幅が基本的に広くなるという問題点があり、或いはこのような非開口領域の幅を狭くするのでは、容量線の幅を狭くせざるを得ず、結果として蓄積容量を作り込む面積が小さくなる（即ち、面積に概ね比例する容量の増大を図れない）という問題点がある。更に、走査線及び容量線が横並びに形成されていると、走査線に対してその上下に位置する相隣接する画素の開口領域を線対称に構成することが困難となる。特に、これらの走査線や容量線と、他の配線や電極等とを接続するためのコンタクトホールを開孔する必要もあるので、十分な基板上領域を容量線に割り当てつつ、このように画素の開口領域を線対称に構成することは一層困難となる。加えて、走査線に沿った容量線の本線部分からデータ線に沿って伸びる突出部を容量線から延設して、データ線が配置された各画素の非開口領域に蓄積容量を作り込む場合もあるが、この場合には、データ線に対してその左右に位置する相隣接する画素の開口領域を線対称に構成することも困難となってしまう。
【０００５】
そして、このように走査線或いはデータ線に対して線対称でない開口領域の場合には、例えば液晶を所定方向に配向させる配向膜に対するラビング処理にむらが生じて液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が基本的に生じ易くなり、最終的に表示むらの生じ易い構成となってしまうという問題点がある。或いは、十分に大きな蓄積容量を作り込むことができないと、画素電極における画像信号の電位保持特性の低下により、最終的にコントラスト比の低下を招くという問題点がある。他方、上述の遮光膜の幅を広げて非開口領域を広げることにより各画素の開口領域を走査線やデータ線に対して線対称にすることや蓄積容量を作りこむ領域を確保することは可能であるが、これでは画素開口率（即ち、各画素について非開口領域及び開口領域を含めた全面積に対する開口領域の面積比率）の低下により表示画像が暗くなってしまい、明るく高品位の画像を表示するという当該技術分野における一般的要請に沿うことは殆ど不可能である。
【０００６】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、画素開口率を高め且つ蓄積容量を増大させつつ、走査線やデータ線に対して線対称な画素の開口領域を構築でき、高コントラスト比で明るく高品位の画像表示を行う液晶装置等の電気光学装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、マトリクス状に配列された複数の画素電極と、該画素電極に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続され且つ前記画素電極の間隙に対応する各画素の非開口領域に形成された相交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、該走査線上に層間絶縁膜を介して積層され且つ前記データ線及び前記走査線とは異なる導電層から形成された前記画素電極に蓄積容量を付加するための容量線とを備えており、前記データ線は、前記走査線に沿った第１方向に相隣接する画素電極の間隙に対応し且つ前記データ線に沿った第２方向に伸びる非開口領域の中央に配置され、前記第１方向に相隣接する画素電極は、それらの間に配置された前記データ線に対して線対称な平面形状を有し、前記走査線は、前記第２方向に相隣接する画素電極の間隙に対応し且つ前記第１方向に伸びる非開口領域の中央に配置され、前記第２方向に相隣接する画素電極は、それらの間に配置された前記走査線に対して線対称な平面形状を有する。
【０００８】
本発明の電気光学装置によれば、基板上の非開口領域に、相交差する複数のデータ線及び複数の走査線が配線されている。そして、容量線は、走査線上に層間絶縁膜を介して積層され且つデータ線及び走査線とは異なる導電層から形成されている。従って、容量線の形成領域と殆ど無関係に、データ線を、第２方向に伸びる非開口領域の中央に配置でき、第１方向に相隣接する画素電極を、データ線に対して線対称な平面形状を有するように形成できる。そして、容量線の形成領域と殆ど無関係に、走査線を、第１方向に伸びる非開口領域の中央に配置でき、第２方向に相隣接する画素電極を、走査線に対して線対称な平面形状を有するように形成できる。これらの結果、走査線及びデータ線に夫々沿った領域に各画素の非開口領域を規定するための遮光膜を設けることにより或いは容量線やデータ線を当該遮光膜としても機能させることにより、対向基板には比較的幅の狭い遮光膜を採用することができる。これによって、画素開口率を高めつつ、走査線に対してその両側（例えば上下）にある相隣接する画素の開口領域を線対称とでき、他方、データ線に対してその両側（例えば左右）にある相隣接する画素の開口領域を線対称とできる。しかも、平面的に見て走査線に重なる各画素の非開口領域を利用して容量線を一方の電極とする蓄積容量を作り込むことが可能となり、更に、平面的に見てデータ線と重なる各画素の非開口領域を利用して、容量線を一方の電極とする蓄積容量を作り込むことも可能となる。
【０００９】
従って、走査線やデータ線に対して線対称である開口領域により、液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が低減され、最終的に表示むらの少ない画像表示が可能となる。同時に、大きな蓄積容量を作り込むことによる画素電極における画像信号の電位保持特性の向上により、最終的にコントラスト比の高い画像表示が可能となる。更に、容量線が走査線やデータ線と横並びにない分だけ各画素の非開口領域の幅を狭くすることができ、明るい画像表示が可能となる。
【００１０】
以上の結果、本発明の電気光学装置により、高コントラスト比で明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００１１】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記容量線は、平面的に見て前記非開口領域のうち少なくとも前記走査線に沿った部分を規定する遮光膜としても機能する。
【００１２】
この態様では、走査線に積層形成される容量線は、少なくとも走査線に沿った非開口領域部分を規定する遮光膜としても機能するので、比較的幅の狭い遮光膜たる容量線によって画素開口率を高めつつ、走査線に対してその両側（例えば上下）に位置する相隣接する画素の開口領域を線対称とできる。しかも、走査線に沿った画素開口領域を規定するために専用の遮光膜を別途形成しないで済むので、装置構成及び製造工程を簡略化する上でも有利である。加えて、平面的に見て走査線に重なる各画素の非開口領域を利用して容量線を一方の電極とする蓄積容量を作り込むことが可能となる。
【００１３】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記容量線は、前記走査線と前記データ線との間に積層される。
【００１４】
この態様によれば、平面的に見て走査線やデータ線に重なる各画素の非開口領域を利用して、走査線とデータ線との間に積層された容量線を一方の電極とする蓄積容量を作り込むことが可能となる。特に、容量線を遮光膜としても機能させれば、走査線をゲート電極とする薄膜トランジスタに、基板に垂直な方向に比較的近接した位置にて遮光を行なえるので、当該容量線における斜めの入射光に対する遮光性能を向上できる。
【００１５】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記データ線は、平面的に見て前記非開口領域のうち少なくとも前記データ線に沿った部分を規定する遮光膜としても機能する。
【００１６】
この態様によれば、データ線は、例えばＡｌ（アルミニウム）膜等の導電性の遮光膜から形成されて、少なくともデータ線に沿った非開口領域部分を規定する遮光膜としても機能するので、比較的幅の狭い遮光膜たるデータ線によって画素開口率を高めつつ、データ線に対してその両側（例えば左右）に位置する相隣接する画素の開口領域を線対称とできる。しかも、データ線に沿った画素開口領域を規定するために専用の遮光膜を別途形成しないで済むので、装置構成及び製造工程を簡略化する上でも有利である。
【００１７】
尚、上述の如く容量線やデータ線を遮光膜としても機能させるのに加えて又は代えて、本発明では、基板上における薄膜トランジスタの下側や上側或いは基板に対向配置される対向基板に遮光膜を設けてもよい。或いは、容量線やデータ線に対して層間絶縁膜を介して遮光膜を別途積層形成することも可能である。いずれにせよ、各画素の非開口領域は、遮光膜により遮光されて光抜けが阻止され、高コントラスト比の画像表示が可能となる。
【００１８】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層は夫々、平面的に見て前記走査線に対して線対称に形成されている。
【００１９】
この態様によれば、走査線の一部をゲート電極として有する或いは走査線に接続されたゲート電極を有する薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層は、平面的に見て走査線に対して線対称に形成されている。従って、走査線に対してその両側（例えば上下）に位置する画素電極及びこれに接続された薄膜トランジスタを線対称にできるので、平面的に見て画素の非開口領域内に薄膜トランジスタを配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線に対して線対称にできる。
【００２０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、前記半導体層のソース領域と前記データ線とを接続する第１コンタクトホールと、前記ドレイン領域と前記中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て前記走査線に対して線対称な位置に開孔される。
【００２１】
この態様によれば、半導体層のドレイン領域と画素電極とは、中間導電層により中継接続される。従って、半導体層と画素電極との層間距離が大きい場合にも、一つのコンタクトホールで両者間を直接接続する技術的な困難性を回避して、当該中間導電層を間に介して二つのコンタクトホールで両者間を比較的容易に接続可能となる。そして特に、ソース領域とデータ線とを接続する第１コンタクトホールと、ドレイン領域と中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て走査線に対して線対称な位置に開孔されている。従って、走査線に対してその両側（例えば上下）に位置する画素電極並びにこれをスイッチング制御する薄膜トランジスタに係る電気的接続用の二つのコンタクトホールを線対称にできるので、平面的に見て画素の非開口領域内に薄膜トランジスタを配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線に対して線対称にできる。
【００２２】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、前記半導体層のソース領域と前記データ線とを接続する第１コンタクトホールと、前記ドレイン領域と前記中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て相互に前記走査線の逆側に開孔されており、前記走査線に対する前記第１コンタクトホールが開孔される側と前記第２コンタクトホールが開孔される側とが、前記第１方向に配列された薄膜トランジスタ毎に交互に入れ替えられる。
【００２３】
この態様によれば、半導体層のドレイン領域と画素電極とは、中間導電層により中継接続されるので、両者間を比較的容易に接続可能となる。そして、ソース領域とデータ線とを接続する第１コンタクトホールと、ドレイン領域と中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て相互に前記走査線の逆側に開孔されている。例えば、任意の薄膜トランジスタについて、第１コンタクトホールが走査線の上側に開孔されていれば、第２コンタクトホールは走査線の下側に開孔されている。ここで特に、走査線に対する第１コンタクトホールが開孔される側と第２コンタクトホールが開孔される側とは、第１方向に配列された薄膜トランジスタ毎に交互に入れ替えられる。例えば、第１方向にｎ（但し、ｎは自然数）番目の薄膜トランジスタで、第１コンタクトホールが走査線の上側で且つ第２コンタクトホールが走査線の下側であるとき、ｎ＋１番目の薄膜トランジスタでは、第１コンタクトホールが走査線の下側で且つ第２コンタクトホールが走査線の上側とされる。従って、走査線に対してその両側（例えば上下）に位置する画素電極並びにこれをスイッチング制御する薄膜トランジスタに係る電気的接続用の二つのコンタクトホールを線対称にできるので、平面的に見て画素の非開口領域内に薄膜トランジスタを配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線に対して線対称にできる。
【００２４】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、前記中間導電層と前記画素電極とを接続する第３コンタクトホールが開孔される前記走査線に対する側が、前記第１方向に沿って画素毎に交互に逆になり、前記走査線に対して前記第３コンタクトホールが開孔された側にある画素電極と前記中間導電層とが、前記第３コンタクトホールを介して接続される。
【００２５】
この態様によれば、半導体層のドレイン領域と画素電極とは、中間導電層により中継接続されるので、両者間を比較的容易に接続することができる。そして、中間導電層と画素電極とを接続する第３コンタクトホールが開孔される走査線に対する側（例えば上下）が、前記第１方向に沿って画素毎に交互に逆になる。例えば、第１方向にｎ（但し、ｎは自然数）番目の画素で、第３コンタクトホールが走査線の上側であるとき、ｎ＋１番目の画素では、第３コンタクトホールが走査線の下側とされる。そして、走査線に対して第３コンタクトホールが開孔された側にある画素電極と中間導電層とが、第３コンタクトホールを介して接続される。従って、走査線に対してその両側（例えば上下）に位置する画素電極並びに画素電極と中間導電層を電気的に接続する第３コンタクトホールを線対称にできるので、平面的に見て画素の非開口領域内に薄膜トランジスタを配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線に対して線対称にできる。
【００２６】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、前記画素電極と前記中間導電層とを接続する第３コンタクトホールは、前記第１方向に相隣接するデータ線間の中央に開孔される。
【００２７】
この態様によれば、半導体層のドレイン領域と画素電極とは、中間導電層により中継接続されるので、両者間を比較的容易に接続可能となる。そして、中間導電層と画素電極とを接続する第３コンタクトホールは、第１方向に相隣接するデータ線間の中央に開孔される。従って、第１方向に伸びる画素電極の辺の中央に第３コンタクトホールが開孔されることとなり、各画素の開口領域の対称性は、第３コンタクトホールを含めても良好に維持されるので、平面的に見て画素の非開口領域内に薄膜トランジスタを配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線に対して線対称にできる。
【００２８】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、前記中間導電層を画素電位側容量電極とし且つ該画素電位側容量電極に誘電体膜を介して対向配置される前記容量線の一部を固定電位側容量電極として前記蓄積容量が構築される。
【００２９】
この態様によれば、半導体層のドレイン領域と画素電極とは、中間導電層により中継接続されるので、両者間を比較的容易に接続可能となる。そして、係る中間導電層を画素電位側容量電極としても利用して蓄積容量を構築するので、画素電位側容量電極を別途形成する場合と比較して、装置構成及び製造工程の簡略化を図ることができる。また、係る中間導電層を走査線やデータ線とは別層とすることで、このような蓄積容量を平面的に見て走査線やデータ線に重なる領域に構築できる。
【００３０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のソース領域及びドレイン領域が、前記第１方向に奇数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタと偶数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタとで、平面的に見て前記走査線に対して正反対に形成されている。
【００３１】
この態様によれば、例えば、奇数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタでは、ドレイン領域が走査線の上側にあり且つソース領域が走査線の下側にあり、逆に偶数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタでは、ドレイン領域が走査線の下側にあり且つソース領域が走査線の上側にあるというように、ソース領域及びドレイン領域は、走査線に対して正反対に形成されている。本発明では特に前述の如く走査線は、第２方向（例えば上下方向）に相隣接する画素電極間の非開口領域の中央に位置するため、このようにソース領域とドレイン領域とを順次正反対に形成しても、各画素における対称性を維持できる。
【００３２】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第１方向に配列された画素電極には、同一電位極性の画像信号が供給される。
【００３３】
この態様によれば、第１方向（即ち、走査線に沿った方向）に配列された画素電極には、同一電位極性の画像信号が供給され、例えば、走査線に沿った画素電極群毎に画像信号の電位極性を反転させる所謂１Ｈ反転駆動が当該電気光学装置において行われる。
【００３４】
この第１方向に配列された画素電極に同一電位極性の画像信号が供給される態様では、前記基板に電気光学物質を介して対向配置された対向基板を更に備えており、前記第１方向に相隣接する画素電極の一方は、前記第２方向に第ｎ（但し、ｎは自然数）番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されており、前記第１方向に相隣接する画素電極の他方は、前記第２方向に第ｎ＋１番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されてもよい。
【００３５】
このように構成すれば、第１方向（例えば左右）に相隣接する画素電極のうち一方は、第ｎ番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されており、他方は、第ｎ＋１番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されている。即ち、走査線に沿って配列された画素電極は、一つおきに同一の走査線を介して駆動され、相隣接する画素電極同士は、別の走査線（相隣接する走査線の夫々）を介して駆動される。
【００３６】
ここで、第１方向に（即ち走査線に沿って）配列された複数の画素電極には、同一電位極性の画像信号が供給されるため、各画素電極により電気光学物質に印加される電位極性が第１方向に相隣接する画素電極間で同一となるので、これらの間で横電界が生じることは殆どなくなる。従って、画素電極及び対向電極間で生じる縦電界が印加されることが想定されている電気光学物質に対して、液晶の配向不良等の如き動作不良を引き起こす横電界（即ち、基板面に平行な電界或いはそのような成分を含む電界）の発生を、第１方向に相隣接する画素電極間で殆ど発生しないようにできる。そして、横電界の発生は、第２方向に相隣接する画素電極間での発生に止めることができ、全体として横電界による電気光学物質の動作不良を実践上問題のない程度にまで抑えることが可能となる。このように、従来の１Ｈ反転駆動における、横電界の発生領域を抑制すると共に電気光学物質が直流電圧印加により劣化することを防ぐという主要な長所を本発明によって十分に享受できる。
【００３７】
しかも、第１方向に（即ち走査線に沿って）配列された薄膜トランジスタを介して、これらに接続された（走査線を中心線として千鳥足状に配列された）画素電極に対し、相互に電位極性が逆となる画像信号が印加されることになる。ここで一般には、各容量線の電位は、走査線による薄膜トランジスタのスイッチング制御のタイミング毎に画像信号の電位に引っ張られる。このため、容量線の抵抗が高いと、各容量線の電位が画像信号の電位に引っ張られた状態で対応する画素電極への書き込み期間が終わってしまい、その結果、画像信号を画素電極に十分に書き込めない事態が発生する。これに対して、上述の如き本発明の構成によれば、容量線の抵抗が高くても一本の容量線の電位は画素毎に＋及び−方向に交互に引っ張られるため常にほぼ平均化されており、これら＋及び−方向のどちらか一方の電位に引っ張られた状態で画素電極への書き込み期間が終わってしまう事態の発生を非常に効果的に阻止できる。このように、従来のドット反転駆動における、容量線の時定数に応じて画像信号の書き込みが十分に行なわれないことに起因する横クロストーク（即ち、同一容量線に接続されており通常は走査線に沿って横方向に配列された画素電極間で発生するクロストーク）を低減するという主要な長所を本発明によっても十分に享受できる。
【００３８】
以上の結果、本発明のよれば、１Ｈ反転駆動と同様に横電界の発生を低減し、同時にドット反転駆動と同様に容量線の電位変動による横クロストークの発生を低減できるので大変有利である。
【００３９】
更に上述した第１方向に配列された画素電極に同一電位極性の画像信号が供給される態様では、前記対向基板上に、前記画素電極に対向配置された対向電極を更に備えており、前記基板上で前記データ線、前記走査線、前記容量線及び前記薄膜トランジスタに対向する領域に設けられた溝内に、前記データ線、前記走査線、前記容量線及び前記薄膜トランジスタが少なくとも部分的に埋め込まれることにより、前記画素電極の下地面が平坦化されており、前記走査線に沿った領域において少なくとも部分的に前記溝が設けられないことにより、前記画素電極の下地面が前記画素電極の縁部が位置する領域において前記走査線に沿った盛上り部を形成してもよい。
【００４０】
このように構成すれば、横電界が発生する領域である第２方向に相隣接する画素電極間の間隙領域において、画素電極の下地面が走査線に沿った盛上り部で盛り上げられた分だけ、この領域に位置する画素電極の縁部が局所的に対向電極に近づく。即ち、係る横電界が発生する領域において、対向基板と画素電極との間の距離が局所的に小さくなるため、これに応じて縦電界が局所的に強まることになる。この結果、横電界による悪影響（即ち、横電界に起因する液晶の配向不良の如き電気光学物質の動作不良）を低減できる。加えて、このように盛上り部の領域を除いては、データ線、走査線、容量線及び薄膜トランジスタは少なくとも溝内に部分的に埋め込まれることにより、画素電極の下地面が平坦化されている。このため、電気光学物質の層厚の面内変化による電気光学物質の動作不良（例えば、段差に起因する液晶の配向不良）を低減できる。尚、このような溝は、基板に直接掘ってもよいし、これに加えて或いは代えて、基板上の層間絶縁膜に掘ってもよい。
【００４１】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記容量線は、少なくともアルミニウムを含有する合金膜からなる。
【００４２】
この態様によれば、アルミニウムを含有する合金膜から、低抵抗な容量線を形成できる。このため、容量線の電位変動を抑制することにより、画素電極に対する画像信号の書き込みを良好に行なうことが可能となり、前述の横クロストークを低減できる。同時に、係る合金膜を所定膜厚とすることで、当該容量線を遮光膜として機能させることも可能となる。
【００４３】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の各実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
【００４５】
（第１実施形態）
先ず本発明の第１実施形態における電気光学装置の構成について、図１から図３を参照して説明する。図１は、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、配線等の等価回路である。図２は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。尚、図３においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００４６】
図１において、本実施形態におけ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は夫々、画素電極９ａと当該画素電極９aをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａ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６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａ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９ａ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６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９ａ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（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。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、階調表示を可能にする。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持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。走査線３ａに平行して、蓄積容量７０の固定電位側容量電極を含むと共に定電位に固定された容量線３００が設けられている。
【００４７】
図２において、電気光学装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。
【００４８】
また、半導体層１ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する（特に、本実施形態では、走査線３ａは、当該ゲート電極となる部分において幅広に形成されている）。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００４９】
図２及び図３に示すように、蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ（及び画素電極９ａ）に接続された画素電位側容量電極としての中継層７１と、固定電位側容量電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。
【００５０】
中継層７１は、蓄積容量７０の画素電位側容量電極としての機能の他、コンタクトホール８３及び８５を介して、画素電極９ａとＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを中継接続する中間導電層としての機能を持つ。
【００５１】
容量線３００は平面的に見て、走査線３ａに沿ってストライプ状に伸びており、ＴＦＴ３０に重なる個所が図２中上下に突出している。このような容量線３００は好ましくは、少なくともアルミニウムを含有する合金膜からなる。このように構成すれば、アルミニウムを含有する合金膜から、低抵抗な容量線３００を形成でき、同時に、係る合金膜を数十〜数百ｎｍ程度に比較的厚く積むことで、容量線３００を遮光膜として良好に機能させられる。或いは、このような容量線３００は、膜厚５０ｎｍ程度の導電性のポリシリコン膜等からなる第１膜と、膜厚１５０ｎｍ程度の高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる第２膜とが積層された多層構造を持つように構成されてもよい。このように構成すれば、第２膜は、容量線３００或いは蓄積容量７０の固定電位側容量電極としての機能の他、ＴＦＴ３０の上側において入射光からＴＦＴ３０を遮光する遮光層としての機能を持つ。
【００５２】
また図３において、容量電極としての中継層７１と容量線３００との間に配置される誘電体膜７５は、例えば膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄いＨＴＯ膜、ＬＴＯ膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量７０を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜７５は薄い程良い。
【００５３】
他方、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の下側には、下側遮光膜１１ａが格子状に設けられている。下側遮光膜１１ａ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）、Ｐｂ（鉛）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からなる。
【００５４】
そして、図２中縦方向に夫々伸びるデータ線６ａと図２中横方向に夫々伸びる容量線３００とが相交差して形成されること及び格子状に形成された下側遮光膜１１ａにより、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の上側及び下側には夫々、平面的に見て格子状の遮光層が構成されており、各画素の開口領域を規定している。
【００５５】
本実施形態では特に図２に示すように、データ線６ａは、走査線３ａに沿った横方向に相隣接する画素電極９ａの間隙に対応し且つデータ線６ａに沿った縦方向に伸びる非開口領域の中央に配置されている。横方向に相隣接する画素電極９ａは、それらの間に配置されたデータ線６ａに対して線対称な平面形状を有する。他方、走査線３ａは、縦方向に相隣接する画素電極９ａの間隙に対応し且つ横方向に伸びる非開口領域の中央に配置される。そして、縦方向に相隣接する画素電極９ａは、それらの間に配置された走査線３ａに対して線対称な平面形状を有する。
【００５６】
図２及び図３に示すように、データ線６ａは、コンタクトホール８１を介して、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。尚、上述した中継層７１と同一膜からなる中継層を形成して、当該中継層及び２つのコンタクトホールを介してデータ線６ａと高濃度ソース領域１ｄとを電気的に接続してもよい。
【００５７】
また容量線３００は、画素電極９ａが配置された画像表示領域からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。このような定電位源としては、ＴＦＴ３０を駆動するための走査信号を走査線３ａに供給するための走査線駆動回路（後述する）や画像信号をデータ線６ａに供給するサンプリング回路を制御するデータ線駆動回路（後述する）に供給される正電源や負電源の定電位源でもよいし、対向基板２０の対向電極２１に供給される定電位でも構わない。更に、ＴＦＴ３０の下側に設けられる下側遮光膜１１ａについても、その電位変動がＴＦＴ３０に対して悪影響を及ぼすことを避けるために、容量線３００と同様に、画像表示領域からその周囲に延設して定電位源に接続するとよい。
【００５８】
画素電極９ａは、中継層７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。このように中継層７１を中間導電層として利用すれば、層間距離が例えば１０００ｎｍ程度に長くても、両者間を一つのコンタクトホールで接続する技術的困難性を回避しつつ比較的小径の二つ以上の直列なコンタクトホールで両者間を良好に接続でき、画素開口率を高めることが可能となり、コンタクトホール開孔時におけるエッチングの突き抜け防止にも役立つ。
【００５９】
図２及び図３において、電気光学装置は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
【００６０】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６１】
他方、対向基板２０には、その全面に渡って対向電極２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６２】
対向基板２０には、格子状又はストライプ状の遮光膜を設けるようにしてもよい。このような構成を採ることで、前述の如く遮光層を構成する容量線３００及びデータ線６ａと共に当該対向基板２０上の遮光膜により、対向基板２０側からの入射光がチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに侵入するのを、より確実に阻止できる。更に、このような対向基板２０上の遮光膜は、少なくとも入射光が照射される面を高反射な膜で形成することにより、電気光学装置の温度上昇を防ぐ働きをする。
【００６３】
このように構成された、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、後述のシール材５２により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２により所定の配向状態をとる。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る。シール材５２は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離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混入されている。
【００６４】
更に、画素スイッチング用のＴＦＴ３０の下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、下側遮光膜１１ａ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のＴＦＴ３０の特性の変化を防止する機能を有する。
【００６５】
図３において、画素スイッチング用のＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁薄膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００６６】
本実施形態では特に、このような積層構造を持つＴＦＴ３０の半導体層１ａは、図２に示すように平面的に見て走査線３ａに対して線対称に形成されており、そのコンタクトホール８１とコンタクトホール８３とは走査線３ａに対して線対称な位置に開孔されている。更に、コンタクトホール８５は、横方向に相隣接するデータ線６ａ間の中央に開孔されている。
【００６７】
再び図３において、走査線３ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３が各々開孔された第１層間絶縁膜４１が形成されている。
【００６８】
第１層間絶縁膜４１上には中継層７１及び容量線３００が形成されており、これらの上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び中継層７１へ通じるコンタクトホール８５が各々開孔された第２層間絶縁膜４２が形成されている。
【００６９】
尚、本実施形態では、第１層間絶縁膜４１に対しては、１０００℃の焼成を行うことにより、半導体層１ａや走査線３ａを構成するポリシリコン膜に注入したイオンの活性化を図ってもよい。他方、第２層間絶縁膜４２に対しては、このような焼成を行わないことにより、容量線３００の界面付近に生じるストレスの緩和を図るようにしてもよい。
【００７０】
第２層間絶縁膜４２上にはデータ線６ａが形成されており、これらの上には、中継層７１へ通じるコンタクトホール８５が形成された第３層間絶縁膜４３が形成されている。画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜４３の上面に設けられている。
【００７１】
本実施形態では、第３層間絶縁膜４３の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）処理等により平坦化されており、その下方に存在する各種配線や素子による段差に起因する液晶層５０における液晶の配向不良を低減する。
【００７２】
以上のように構成された本実施形態によれば、対向基板２０側からＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’及びその付近に入射光が入射しようとすると、データ線６ａ及び容量線３００からなる格子状の遮光層で遮光を行う。他方、ＴＦＴアレイ基板１０側から、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’及びその付近に戻り光が入射しようとすると、下側遮光膜１１ａで遮光を行う（特に、複板式のカラー表示用のプロジェクタ等で複数の電気光学装置をプリズム等を介して組み合わせて一つの光学系を構成する場合には、他の電気光学装置からプリズム等を突き抜けて来る投射光部分からなる戻り光は強力であるので、有効である。）。これらの結果、ＴＦＴ３０の特性が光リークにより変化することは殆ど無くなり、当該電気光学装置では、非常に高い耐光性が得られる。
【００７３】
そして特に本実施形態の電気光学装置によれば、データ線６ａ及び走査線３ａは、各画素の非開口領域に配線され、容量線３００は、走査線３ａ上に第１層間絶縁膜４１及び誘電体膜７５を介して積層され且つデータ線６ａ及び走査線３ａとは異なる導電膜から形成されている。従って、容量線３００の形成領域と殆ど無関係に、データ線６ａを縦方向に伸びる非開口領域の中央に配置でき、横方向に相隣接する画素電極９ａをデータ線６ａに対して線対称な平面形状を有するように形成できる。そして、容量線３００の形成領域と殆ど無関係に、走査線３ａを横方向に伸びる非開口領域の中央に配置でき、縦方向に相隣接する画素電極９ａを走査線３ａに対して線対称な平面形状を有するように形成できる。これらの結果、走査線３ａ及びデータ線６ａに夫々沿った領域において容量線３００やデータ線６ａを遮光膜としても機能させることにより、当該遮光膜を幅狭に形成可能となり、画素開口率を高めつつ、走査線３ａに対してその上下にある画素の開口領域を線対称とでき、同時にデータ線６ａに対してその左右にある画素の開口領域を線対称とできる。しかも、平面的に見て走査線３ａ及びデータ線６ａに重なる各画素の非開口領域を利用して容量線３００を一方の電極とする蓄積容量７０を作り込むことが可能となる。
【００７４】
更に本実施形態によれば、図２に示したようにＴＦＴ３０の半導体層１ａは平面的に見て走査線３ａに対して線対称に形成されており、更にそのコンタクトホール８１及び８３も走査線３ａに対して線対称な位置に開孔されており、加えて、コンタクトホール８５は、横方向に相隣接するデータ線６ａ間の中央に開孔されているので、画素の非開口領域内にＴＦＴ３０を配置しつつ各画素の開口領域を広く且つ走査線３ａに対して線対称にできる。
【００７５】
このように各画素の開口領域を走査線３ａ及びデータ線６ａに対して線対称にすることにより、配向膜１６に対するラビング処理にむらが生じ難くなり、液晶の配向不良が生じ難くなる。この結果、最終的に表示むらの少ない画像表示を行なえる。そして、各画素の開口領域を広げつつ比較的小面積の非開口領域を最大限に利用して比較的大きな蓄積容量７０を作り込むことにより、画素電極９ａにおける画像信号の電位保持特性を向上できるので、最終的に表示画像におけるコントラスト比を向上できる。
【００７６】
尚、以上説明した実施形態では、図３に示したように多数の導電層を積層することにより、画素電極９ａの下地面（即ち、第３層間絶縁膜４３の表面）におけるデータ線６ａや走査線３ａに沿った領域に段差が生じるのを、第３層間絶縁膜４３の表面を平坦化することで緩和しているが、これに代えて或いは加えて、ＴＦＴアレイ基板１０、下地絶縁膜１２、第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２或いは第３層間絶縁膜４３に溝を掘って、データ線６ａ等の配線やＴＦＴ３０等を埋め込むことにより平坦化処理を行ってもよいし、第２層間絶縁膜４２の上面の段差をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等で研磨することにより、或いは有機ＳＯＧを用いて平らに形成することにより、当該平坦化処理を行ってもよい。
【００７７】
（第２実施形態）
次に本発明の電気光学装置の第２実施形態について図４から図７を参照して説明する。
【００７８】
先ず第２実施形態の構成について図４を参照して説明する。ここに、図４は、第２実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。なお図４のＡ−Ａ’断面図は、図３に示した図２のＡ−Ａ’断面と同様である。また図４において、図２に示した第１実施形態における構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【００７９】
図４に示すように、第２実施形態では、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを接続するコンタクトホール８１及び８１ｉと、高濃度ドレイン領域１ｅと中継層７１とを接続するコンタクトホール８３及び８３ｉとは、平面的に見て相互に走査線３ａの逆側に開孔されている。そして、走査線３ａに対するコンタクトホール８１及び８１ｉが開孔される側と、コンタクトホール８３及び８３ｉが開孔される側とが、横方向に配列されたＴＦＴ３０毎に交互に入れ替えられている。より具体的には、図２に示した第１実施形態の場合と同様に一のＴＦＴ３０について、コンタクトホール８１が走査線３ａの下側に開孔されていれば、コンタクトホール８３は走査線の上側に開孔されている。そしてこの場合、当該一のＴＦＴ３０の左隣又は右隣にある他のＴＦＴ３０については、図２に示した第１実施形態の場合とは逆に、コンタクトホール８１ｉが走査線３ａの上側に開孔され、コンタクトホール８３ｉは走査線の下側に開孔されている。更に、中継層７１及び７１ｉと画素電極９ａとを夫々接続するコンタクトホール８５及び８５ｉが開孔される走査線３ａに対する側が、横方向に沿って画素毎に交互に逆になっている。そして、走査線３ａに対してコンタクトホール８５又は８５ｉが開孔された側にある画素電極９ａと中継層７１又は７１ｉとが、当該コンタクトホール８５又は８５ｉを介して接続されている。
【００８０】
容量線３００Ｉは、平面的に見て、このように開孔されたコンタクトホール８１又は８１ｉ、コンタクトホール８３又は８３ｉ若しくはコンタクトホール８５又は８５ｉを避け、横方向に画素毎に上下が逆転しながら横方向に連続して伸びる平面パターンを有する。これに対応して、中継層７１及び７１ｉも、横方向に画素毎に上下が逆転する平面パターンを有する。
【００８１】
更に、ＴＦＴ３０の半導体層１ａのソース領域及びドレイン領域が、横方向に奇数番目のデータ線６ａに接続されるＴＦＴ３０と偶数番目のデータ線に接続されるＴＦＴ３０とで、平面的に見て走査線３ａに対して上下正反対に形成されている。
【００８２】
以上の如く第２実施形態では、第１実施形態と比べて、走査線３ａに沿って画素毎にＴＦＴ３０に係る構成が上下逆転する（特に、同一の走査線３ａにＴＦＴ３０を介して接続される画素電極９ａも、走査線３ａに沿って画素毎に上下逆転して、千鳥足状に配列されている）点が異なり、その他の構成については、第１実施形態の場合と同様である。そして、第２実施形態では、このように走査線３ａに沿って画素毎にＴＦＴ３０に係る構成が上下逆転するものの、走査線３ａ及びデータ線６ａに対する各画素の開口領域の対称性は第１実施形態の場合と同程度に極めて良好に維持されている。
【００８３】
次に、このように構成された第２実施形態の電気光学装置の駆動方式について、図５から図７を参照して説明を加える。ここに、図５は、本実施形態における複数の画素電極９ａとこれらに接続される走査線３ａ及びデータ線６ａとの対応関係を図式的に（ＴＦＴ３０等を省略して）示す平面図であり、図６は、伝統的な１Ｈ反転駆動方式における複数の画素電極９ａとこれらに接続される走査線３ａ及びデータ線６ａとの対応関係を図式的に示す平面図であり、図７は、伝統的なドット反転駆動方式における複数の画素電極９ａとこれらに接続される走査線３ａ及びデータ線６ａとの対応関係を図式的に示す平面図である。また、図５から図７では夫々、各画素電極９ａに示された“＋”又は“−”は、各画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性を示している。
【００８４】
図５に示すように、第２実施形態では好ましくは、横方向に配列された画素電極９ａには、同一電位極性の画像信号が印加され、走査線３ａに沿った画素電極群毎に画像信号の電位極性を反転させる駆動が行なわれる。但し、走査線３ａと画素電極９ａとの接続については、前述の如く走査線３ａに沿って画素毎に上下に逆転されている。
【００８５】
図６に示すように、伝統的な１Ｈ反転駆動方式では、横方向に配列された画素電極９ａには、同一電位極性の画像信号が印加され、走査線３ａに沿った画素電極群毎に画像信号の電位極性を反転させる駆動が行なわれる。但し、走査線３ａと画素電極９ａとの接続については、図５に示した本実施形態の場合と異なり、走査線３ａに沿って画素毎に上下に逆転されていない。即ち図中、各走査線３ａは、常に上側にある画素電極９ａに（不図示のＴＦＴを介して）接続されている。
【００８６】
図７に示すように、伝統的なドット反転駆動方式では、縦方向及び横方向の両方について相隣接する画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性が逆になるように駆動が行なわれる。但し、走査線３ａと画素電極９ａとの接続については、図５に示した本実施形態の場合と異なり、走査線３ａに沿って画素毎に上下に逆転されていない。即ち図中、各走査線３ａは、常に上側にある画素電極９ａに（不図示のＴＦＴを介して）接続されている。
【００８７】
従って、図５に示した本実施形態では、横方向に配列された画素電極群に同一電位極性の画像信号が印加される点で、図６に示した１Ｈ反転駆動方式と同様である。そして、図５に示した本実施形態では、１本の走査線３ａに対応する画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性が、走査線３ａに沿って画素毎に反転されている点で、図７に示したドット反転駆動方式と同様である。
【００８８】
本願発明者の研究によれば、図６に示した如き伝統的な１Ｈ反転駆動方式の場合、横方向に配列された画素電極群には、同一電位極性の画像信号が印加されるので、各画素電極９ａにより液晶に印加される電位極性が横方向に相隣接する画素電極９ａ間で同一となる。このため、液晶の配向不良を引き起こす横電界の発生を、これらの横方向に相隣接する画素電極９ａ間では殆ど発生しないようにできることが判明している。逆に、図７に示した如き伝統的なドット反転駆動方式の場合、横方向及び縦方向の両方で相隣接する画素電極９ａに逆電位極性の画像信号が印加されるので、縦横を問わずにどの画素電極間の間隙にも、液晶の配向不良を引き起こす横電界が発生してしまう。この結果、図７に示した如きドット反転駆動方式の場合、横電界の発生により液晶の配向不良が顕著に発生し、例えばコントラスト比が図６に示した１Ｈ反転駆動方式の場合と比べて半分程度にまで低下してしまう。これに対して、１Ｈ反転駆動方式によれば、横電界の発生は縦方向に相隣接する画素電極９ａ間での発生に止めることができるため、全体として横電界による液晶の配向不良を実践上問題のない程度にまで抑えることが可能となるのである。ここで特に、図５に示した本実施形態によれば、最終的に画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性に着目すれば、これは図６に示した伝統的な１Ｈ反転駆動方式と同様になっているので、横方向に配列された画素電極９ａ間で発生する横電界を低減できる。即ち、横電界の発生については、図５に示した本実施形態は、図６に示した１Ｈ反転駆動方式の場合と同等に有利である。
【００８９】
他方、本願発明者の研究によれば、図７に示した伝統的なドット反転駆動方式の場合、１本の走査線３ａに対応する画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性が、走査線３ａに沿って画素毎に反転されているので、容量線３００の抵抗がある程度高くても或いは時定数がある程度大きくても、一本の容量線３００の電位は画素毎に＋及び−方向に交互に引っ張られるため常にほぼ平均化される。このため、容量線３００の電位が＋及び−方向のどちらか一方の電位に引っ張られた状態で画素電極９ａへの書き込み期間が終わってしまう事態の発生を効果的に阻止できることが判明している。逆に、図６に示した１Ｈ反転駆動方式の場合、容量線３００の抵抗が高い或いは時定数が大きいと、各容量線３００の電位が画像信号の電位に引っ張られた状態で（即ち、定電位になる以前の状態で）、対応する画素電極９ａへの書き込み期間が終わってしまい、画像信号を画素電極９ａに十分に書き込めない事態が発生してしまう。ここで特に、図５に示した本実施形態によれば、１本の走査線３ａに対応する画素電極９ａに印加される画像信号の電位極性が、走査線３ａに沿って画素毎に反転されている点に着目すれば、これは図７に示した伝統的なドット反転駆動方式と同様になっているので、伝統的なドット反転駆動方式と同様に、容量電極の電位変動により発生する画素電極９ａへの画像信号の書き込み不足を低減できる。即ち、画素電極９ａへの書き込みについては、図５に示した本実施形態は、図７に示したドット反転駆動方式の場合と同等に有利である。
【００９０】
以上の結果、本実施形態によれば、１Ｈ反転駆動方式の長所とドット反転駆動方式の長所との両方を享受でき、横電界の発生を低減できると共に容量線の電位変動による横クロストークの発生を低減できるので大変有利である。そして、このように極めて有利な図５に示した反転駆動方式は、図４に示した如き第２実施形態に独自の構成があって初めて可能となるのである。例えば、従来の如く容量線が走査線に横並びに形成されているのでは、図５に示したような走査線に係る平面レイアウトは、容量線が邪魔となり困難或いは実践上不可能となってしまう。
【００９１】
（第３実施形態）
次に本発明の電気光学装置の第３実施形態について図８及び図９を参照して説明する。図８は、第３実施形態における、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。尚、図９においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、図８及び図９において、図２及び図３に示した第１実施形態における構成要素或いは図４に示した第２実施形態における構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【００９２】
図８及び図９において、第３実施形態の電気光学装置では、第１又は第２実施形態で第３層間絶縁膜４３がＣＭＰ処理等により平坦化されているのに代えて、ＴＦＴアレイ基板１０に溝１０ｃｖが掘られており、この溝１０ｃｖ内に、データ線６ａ、走査線３ａ、容量線３００及びＴＦＴ３０が少なくとも部分的に埋め込まれることにより、第３層間絶縁膜４３の表面が概ね平坦化されている。また、この溝１０ｃｖが走査線３ａに沿った領域において局所的に設けられないことにより、溝１０ｃｖ内に走査線３ａに沿った盛上り部３１０が形成されている。この盛上り部３１０に対応して、その上方に位置する各層も土手状に盛り上がっており、最終的には画素電極９ａの縁部が盛り上げられている。その他の構成については、第２実施形態の場合と同様である。
【００９３】
このように構成された第３実施形態の電気光学装置は好ましくは、図５に示した第２実施形態の場合と同様の反転駆動方式により駆動される。そして、第３実施形態では特に、盛上り部３１０が、横電界が発生する領域である縦方向に相隣接する画素電極９ａ間の間隙領域に設けられているので（図８参照）、この盛上り部３１０の高さに応じて画素電極９ａの縁部が局所的に対向電極２１に近づいている（図９参照）。従って、横電界の発生領域で縦電界を強めることにより、横電界による悪影響（即ち、横電界に起因する液晶の配向不良）を低減できる。このように、縦方向に伸びる非開口領域における横電界は、図５に示した駆動方式により未然防止し、横方向に伸びる非開口領域における横電界は、盛上り部３１０により低減するので、全体として横電界による悪影響を極めて小さくできる。
【００９４】
加えて、盛上り部３１０で盛り上げられた領域を除いては、データ線６ａ、走査線３ａ、容量線３００及びＴＦＴ３０は溝１０ｃｖ内に部分的に埋め込まれることにより、画素電極９ａの下地面が平坦化されているので、液晶層５０の層厚の面内変化による液晶の配向不良を低減できる。尚、このような溝１０ｃｖ及び盛上り部３１０は、ＴＦＴアレイ基板１０に対するエッチングにより同時に形成できるので製造工程及び装置構成を簡化する上で有利であるが、溝１０ｃｖとは別個に、盛上り部形成用の専用膜を局所的に積層することにより、横電界が発生する領域で画素電極９ａの縁部が位置する下地面を土手状に盛り上げても、縦電界を強める効果は同様に得られる。或いは、対向基板２０の側で、横電界が発生する領域に対向する対向電極２１部分を局所的に土手状に盛り上げても、縦電界を強める効果は同様に得られる。
【００９５】
（電気光学装置の全体構成）
以上のように構成された各実施形態における電気光学装置の全体構成を図１０及び図１１を参照して説明する。尚、図１０は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図１１は、図１０のＨ−Ｈ’断面図である。
【００９６】
図１１において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、画像表示領域１０ａの周辺を規定する額縁としての遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、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おり、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号の遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域１０ａの辺に沿って両側に配列してもよい。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的に導通をとるための上下導通材１０６が設けられている。そして、図１１に示すように、図１０に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００９７】
尚、ＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、データ線駆動回路からのサンプリング回路駆動信号に応じて画像信号線上の画像信号をサンプリングするサンプリング回路、複数のデータ線６ａ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。
【００９８】
以上図１から図１１を参照して説明した実施形態では、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ(Twisted Nematic)モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００９９】
以上説明した実施形態における電気光学装置は、プロジェクタに適用されるため、３枚の電気光学装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバルブには各々ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、各実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー電気光学装置について、各実施形態における電気光学装置を適用できる。また、対向基板２０上に１画素１個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。あるいは、ＴＦＴアレイ基板１０上のＲＧＢに対向する画素電極９ａ下にカラーレジスト等でカラーフィルタ層を形成することも可能である。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい電気光学装置が実現できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー電気光学装置が実現できる。
【０１００】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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なう電気光学装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電気光学装置における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路である。
【図２】第１実施形態の電気光学装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】第２実施形態の電気光学装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図５】本実施形態における複数の画素電極とこれらに接続される走査線及びデータ線との対応関係を図式的に示す平面図である。
【図６】１Ｈ反転駆動方式における複数の画素電極とこれらに接続される走査線及びデータ線との対応関係を図式的に示す平面図である。
【図７】ドット反転駆動方式における複数の画素電極とこれらに接続される走査線及びデータ線との対応関係を図式的に示す平面図である。
【図８】第３実施形態の電気光学装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】実施形態の電気光学装置におけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図１１】図１０のＨ−Ｈ’断面図である。
【符号の説明】
１ａ…半導体層
１ａ’…チャネル領域
１ｂ…低濃度ソース領域
１ｃ…低濃度ドレイン領域
１ｄ…高濃度ソース領域
１ｅ…高濃度ドレイン領域
２…絶縁薄膜
３ａ…走査線
６ａ…データ線
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
１０ｃｖ…溝
１１ａ…下側遮光膜
１２…下地絶縁膜
１６…配向膜
２０…対向基板
２１…対向電極
２２…配向膜
３０…ＴＦＴ
５０…液晶層
７０…蓄積容量
７１…中継層
７５…誘電体膜
８１、８３、８５…コンタクトホール
１０１…データ線駆動回路
１０４…走査線駆動回路
３００…容量線
３１０…盛上り部

Claims

基板上に、マトリクス状に配列された複数の画素電極と、該画素電極に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続され且つ前記画素電極の間隙に対応する各画素の非開口領域に形成された相交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、該走査線上に層間絶縁膜を介して積層され且つ前記データ線及び前記走査線とは異なる導電層から形成された前記画素電極に蓄積容量を付加するための容量線とを備えており、
前記データ線は、前記走査線に沿った第１方向に相隣接する画素電極の間隙に対応し且つ前記データ線に沿った第２方向に伸びる非開口領域の中央に配置され、
前記第１方向に相隣接する画素電極は、それらの間に配置された前記データ線に対して線対称な平面形状を有し、
前記走査線は、前記第２方向に相隣接する画素電極の間隙に対応し且つ前記第１方向に伸びる非開口領域の中央に配置され、
前記第２方向に相隣接する画素電極は、それらの間に配置された前記走査線に対して線対称な平面形状を有することを特徴とする電気光学装置。
前記容量線は、平面的に見て前記非開口領域のうち少なくとも前記走査線に沿った部分を規定する遮光膜としても機能することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記容量線は、前記走査線と前記データ線との間に積層されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
前記データ線は、平面的に見て前記非開口領域のうち少なくとも前記データ線に沿った部分を規定する遮光膜としても機能することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層は夫々、平面的に見て前記走査線に対して線対称に形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、
前記半導体層のソース領域と前記データ線とを接続する第１コンタクトホールと、前記ドレイン領域と前記中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て前記走査線に対して線対称な位置に開孔されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、
前記半導体層のソース領域と前記データ線とを接続する第１コンタクトホールと、前記ドレイン領域と前記中間導電層とを接続する第２コンタクトホールとは、平面的に見て相互に前記走査線の逆側に開孔されており、
前記走査線に対する前記第１コンタクトホールが開孔される側と前記第２コンタクトホールが開孔される側とが、前記第１方向に配列された薄膜トランジスタ毎に交互に入れ替えられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、
前記中間導電層と前記画素電極とを接続する第３コンタクトホールが開孔される前記走査線に対する側が、前記第１方向に沿って画素毎に交互に逆になり、
前記走査線に対して前記第３コンタクトホールが開孔された側にある画素電極と前記中間導電層とが、前記第３コンタクトホールを介して接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、
前記画素電極と前記中間導電層とを接続する第３コンタクトホールは、前記第１方向に相隣接するデータ線間の中央に開孔されたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のドレイン領域と前記画素電極とを中継接続する中間導電層を更に備えており、
前記中間導電層を画素電位側容量電極とし且つ該画素電位側容量電極に誘電体膜を介して対向配置される前記容量線の一部を固定電位側容量電極として前記蓄積容量が構築されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を含む半導体層のソース領域及びドレイン領域が、前記第１方向に奇数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタと偶数番目のデータ線に接続される薄膜トランジスタとで、平面的に見て前記走査線に対して正反対に形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記第１方向に配列された画素電極には、同一電位極性の画像信号が供給されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記基板に電気光学物質を介して対向配置された対向基板を更に備えており、
前記第１方向に相隣接する画素電極の一方は、前記第２方向に第ｎ（但し、ｎは自然数）番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されており、前記第１方向に相隣接する画素電極の他方は、前記第２方向に第ｎ＋１番目の走査線に接続された薄膜トランジスタに接続されたことを特徴とする請求項１２に記載の電気光学装置。
前記対向基板上に、前記画素電極に対向配置された対向電極を更に備えており、
前記基板上で前記データ線、前記走査線、前記容量線及び前記薄膜トランジスタに対向する領域に設けられた溝内に、前記データ線、前記走査線、前記容量線及び前記薄膜トランジスタが少なくとも部分的に埋め込まれることにより、前記画素電極の下地面が平坦化されており、
前記走査線に沿った領域において少なくとも部分的に前記溝が設けられないことにより、前記画素電極の下地面が前記画素電極の縁部が位置する領域において前記走査線に沿った盛上り部が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の電気光学装置。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の電気光学装置をライトバルブとして用いたことを特徴とするプロジェクタ。