JP4063260B2 - 電気光学装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブマトリクス駆動方式の電気光学装置の技術分野に属し、特に画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下適宜、ＴＦＴと称す）を、基板上の積層構造中に備えた形式の電気光学装置の技術分野に属する。

ＴＦＴアクティブマトリクス駆動形式の電気光学装置では、各画素に設けられた画素スイッチング用ＴＦＴのチャネル領域に入射光が照射されると光による励起で電流が発生してＴＦＴの特性が変化する。特に、プロジェクタのライトバルブ用の電気光学装置の場合には、入射光の強度が高いため、ＴＦＴのチャネル領域やその周辺領域に対する入射光の遮光を行うことは重要となる。そこで従来は、対向基板に設けられた各画素の開口領域を規定する遮光膜により、或いはＴＦＴの上を通過すると共にＡｌ（アルミニウム）等の金属膜からなるデータ線により、係るチャネル領域やその周辺領域を遮光するように構成されている。

また特開平９−３３９４４号公報には、屈折率が大きいａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）から形成された遮光膜で、チャネル領域に入射する光を減少させる技術が開示されている。

しかしながら、対向基板上やＴＦＴアレイ基板上に遮光膜を形成する技術によれば、一般に０．１〜０．０１％程度の光透過率を持つ遮光膜が、Ｔｉ（チタン）やＷＳｉ（タングステンシリサイド）から形成される。或いは、ＴＦＴアレイ基板上のデータ線で遮光膜を兼ねる技術によれば、一般に０．０１％程度の光透過率を持つ遮光膜が、Ａｌから形成される。これに対して、プロジェクタ用途の光源の光は、およそ１０Ｍ（メガ）ルクスである。ここで本願発明者の研究によれば、ＴＦＴでは、１０００ルクス程度で、５Ｅ−１１［Ａ］程度の光リーク電流が生じる。従って、特に近年の表示画像の高品位化という一般的要請に沿うべく電気光学装置の高精細化或いは画素ピッチの微細化を図るに連れて、上述の如き遮光膜ではこれを透過する僅かな光に起因する光リーク電流の発生、即ちトランジスタ特性の変化が表示画面上における画質の劣化として視認可能な程度まで顕在化しまうという問題点がある。

この対策として、遮光膜やデータ線を厚くして遮光性能を高めることが考えられるが、これらを厚くしたのでは、基板上の積層構造内にストレスが極度に発生し、基板の反り、その成膜やエッチング処理の処理時間の増大等、実践上は様々な問題が生じる。

また特開平９−３３９４４号公報に記載の技術によれば、ａ−Ｓｉの透過率は上記Ｔｉ、ＷＳｉ、Ａｌ等と比べても遥かに高い。このため、このようなａ−Ｓｉから形成された遮光膜では、電気光学装置の高精細化或いは画素ピッチの微細化を図る中で、特にプロジェクタ用途の光源の光を十分に遮光することは一層困難になるという問題点がある。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、遮光膜の膜厚増加を抑えつつ、耐光性に優れており高品位の画像表示が可能な電気光学装置を提供することを課題とする。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の基板と、前記一対の基板で挟持された電気光学物質と、前記一方の基板に、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対向し、誘電体膜とこの誘電体膜を挟む一対の光吸収性の容量電極とでなる保持容量とを備えることを特徴とする。

本発明の電気光学装置によれば、一対の光吸収性の容量電極により、基板側から薄膜トランジスタの脇を抜けて遮光層の内面に至る光（即ち、当該電気光学装置の裏面反射光や、複数の電気光学装置をライトバルブとして構成した複板式のプロジェクタにおいて他の電気光学装置から出射され合成光学系を突き抜けてくる光等の戻り光）は、吸収される。従って、薄膜トランジスタのチャネル領域に到達する光を低減できる。

この結果、遮光膜の膜厚増加を抑えつつ、高い耐光性により薄膜トランジスタの光リークによる特性劣化が低減されており、しかもコントラスト比が高く高品位の画像表示が可能な電気光学装置が実現される。

本発明の電気光学装置の一の態様では、前記画素電極と前記保持容量との間に前記薄膜トランジスタに対向し、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される遮光性のデータ線を備える。

この態様によれば、薄膜トランジスタは、データ線により覆われるので、高い遮光性能が得られる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、データ線の前記薄膜トランジスタ側の面に光吸収層が積層されていてもよい。

この態様では、電気光学装置内の内面反射や多重反射の光をデータ線の光吸収層で吸収するので、薄膜トランジスタの光リークによる特性劣化が低減することができる。

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前記保持容量と反対側に、前記薄膜トランジスタに対向する下側遮光膜を備える。

このように構成すれば、下側遮光膜により、薄膜トランジスタの下側から来る戻り光に対する遮光を行うことができ、薄膜トランジスタの上下から遮光を行うことができる。尚、下側遮光層は例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｂ等の高融点金属のうち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から構成すればよく、下側遮光膜も周辺領域で定電位に落としてもよい。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記下側遮光膜の前記薄膜トランジスタ側の面に光吸収層が積層されているとよい。

このように構成すれば、光吸収層により、内面反射を低減できる。

光吸収層としては、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコンのいずれでもよい。特に、薄膜トランジスタのチャネル領域をシリコン膜から構成すれば、当チャネル領域に吸収されやすい周波数成分の光を光吸収層が吸収することになるので好都合である。

本発明の投射型表示装置は上記課題を解決するために、光源と、本発明の電気光学装置でなるライトバルブと、前記光源から発生した光を前記ライトバルブに導光する導光部材と、前記ライトバルブで変調された光を投射する投射光学部材とを備えることを特徴とする。

この態様によれば、電気光学装置内の薄膜トランジスタの光リークの発生を防止できるので、高品位の画像を投射することができる。

尚、本発明に係る薄膜トランジスタとしては、走査線の一部からなるゲート電極がチャネル領域の上側に位置する所謂トップゲート型でもよいし、走査線の一部からなるゲート電極がチャネル領域の下側に位置する所謂ボトムゲート型でもよい。また、画素電極の層間位置も、基板上で走査線の上方でも下方でもよい。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。尚、走査線３ａはポリシリコンやアモルファスシリコン、単結晶シリコン膜等のシリコン膜や、ポリサイドやシリサイドを用いてもよい。

図２及び図３に示すように、本実施形態では特に、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７１ａ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。画素電位側容量電極としての中継層７１ａは導電性のポリシリコン膜等からなる。固定電位側容量電極としての容量線３００は導電性のポリシリコン膜や非晶質、単結晶からなるシリコン膜等からなる第１膜７２と、高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる第２膜７３とが積層形成された多層膜からなる。

この蓄積容量は遮光膜として機能している。ポリシリコン膜等からなる中継層７１ａは第２膜７３と比較して光吸収性が高く、第２膜７３とＴＦＴ３０との間に配置された光吸収層として機能を持つ。また、容量線３００は、それ自体で遮光膜として機能し、ポリシリコン膜等からなる第１膜７２は第２膜７３とＴＦＴ３０との間に配置された光吸収層として機能を持ち、高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる第２膜７３は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機能を持つ。すなわち、入射光側からの光は第２膜７３で遮光され、第２膜７３とＴＦＴ３０との間に入った光は中継層７１ａと第１膜７２で吸収される。

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る本線部分を含み、この本線部分からＴＦＴ３０に重なる個所が図２中上下に突出している。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とが交差する領域に、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０が配置されている。即ち、ＴＦＴ３０は、対向基板側から見て、データ線６ａと内蔵遮光膜の一例たる容量線３００とにより二重に覆われている。そして、このように相交差するデータ線６ａと容量線３００とにより、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。

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。

本実施形態では特に、格子状の下側遮光膜１１ａの形成領域は、同じく格子状の上側の遮光層（即ち、容量電極３００及びデータ線６ａ）の形成領域内に位置する（即ち、一回り小さく形成され、下側遮光膜１１ａは、容量線３００及びデータ線６ａの幅より狭く形成されている）。そして、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａは、その低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ（即ち、ＬＤＤ領域）との接合部を含めて、このような格子状の下側遮光膜１１ａの交差領域内に（従って、格子状の上側遮光膜の交差領域内に）位置する。

これらの遮光層の一例を構成する第２膜７３及び下側遮光膜１１ａは夫々、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｂ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。あるいはＡｌ等の高融点金属でない金属を用いても良い。

また、このような第２膜７３を含んでなる内蔵遮光膜の一例たる容量線３００は、多層構造を有し、その第１膜７２が導電性のポリシリコン膜であるため、係る第２膜７３については、導電性材料から形成する必要はないが、第１膜７２だけでなく第２膜７３をも導電膜から形成すれば、容量線３００をより低抵抗化できる。

また図３において、容量電極としての中継層７１ａ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、窒化シリコン膜、窒化酸化膜等や、それらの積層膜から構成される。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。

光吸収層として機能するのみならず容量線３００の一部を構成する第１膜７２は、例えば膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度のポリシリコン膜又は非晶質、単結晶からなるシリコン膜からなる。また、遮光層として機能するのみならず容量線３００の他の一部を構成する第２膜７３は、例えば膜厚１５０ｎｍ程度のタングステンシリサイド膜からなる。このように誘電体膜７５に接する側に配置される第１膜７２をポリシリコン膜から構成し、誘電体膜７５に接する中継層７１ａをポリシリコン膜から構成することにより、誘電体膜７５の劣化を阻止できる。例えば、仮に金属シリサイド膜を誘電体膜７５に接触させる構成を採ると、誘電体膜７５に重金属等の金属が入り込んで、誘電体膜７５の性能を劣化させてしまう。更に、このような容量線３００を誘電体膜７５上に形成する際に、誘電体膜７５の形成後にフォトレジスト工程を入れることなく、連続で容量線３００を形成すれば、誘電体膜７５の品質を高められるので、当該誘電体膜７５を薄く成膜することが可能となり、最終的に蓄積容量７０を増大できる。

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を介して中継接続用の中継層７１ｂに接続されており、更に中継層７１ｂは、コンタクトホール８２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、中継層７１ｂは、前述した諸機能を持つ中継層７１ａと同一膜から同時形成される。

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。係る定電位源としては、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、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。

画素電極９ａは、中継層７１ａ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。即ち、本実施形態では、中継層７１ａは、蓄積容量７０の画素電位側容量電極としての機能及び光吸収層としての機能に加えて、画素電極９ａをＴＦＴ３０へ中継接続する機能を果たす。このように中継層７１ａ及び７１ｂを中継層として利用すれば、層間距離が例えば１０００ｎｍ〜２０００ｎｍ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。

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。

ＴＦＴアレイ基板１０には、平面的に見て格子状の溝１０ｃｖが掘られている（図２中右下がりの斜線領域で示されている）。走査線３ａ、データ線６ａ、ＴＦＴ３０等の配線や素子等は、この溝１０ｃｖ内に埋め込まれている。これにより、配線、素子等が存在する領域と存在しない領域との間における段差が緩和されており、最終的には段差に起因した液晶の配向不良等の画像不良を低減できる。

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、ポリイミド膜などの有機膜からなる。

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、ポリイミド膜などの有機膜からなる。

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。尚、このように対向基板２０上の遮光膜は好ましくは、平面的に見て容量線３００とデータ線６ａとからなる遮光層の内側に位置するように形成する。これにより、対向基板２０上の遮光膜により、各画素の開口率を低めることなく、このような遮光及び温度上昇防止の効果が得られる。

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。

更に、画素スイッチング用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ＴＦＴ３０の特性の変化を防止する機能を有する。

図３において、画素スイッチング用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。

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８２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。

第１層間絶縁膜４１上には中継層７１ａ及び７１ｂ並びに容量線３００が形成されており、これらの上には、中継層７１ａ及び７１ｂへ夫々通じるコンタクトホール８１及びコンタクトホール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。

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（又は非晶質シリコン、単結晶シリコンからなるシリコン層）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。

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７１ａ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。

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及び内蔵遮光膜の一例たる容量線３００（特に、その第２膜７３）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。）。

例えば、対向基板２０上の遮光膜のように、斜めの入射光や、高反射率のＡｌ膜からなるデータ線６ａや反射率の比較的高い高融点金属からなる第２膜の内面、すなわち、ＴＦＴ３０に面する側の表面に、斜めの戻り光が入射することにより発生する内面反射光、多重反射光などをＴＦＴ３０から層間距離を隔てて遮光するのでは、遮光効果は低い。

これに比べて第１実施形態では、半導体層１ａに対する層間距離が比較的小さくなるように配置可能な容量線３００及びデータ線６ａ並びに下側遮光膜１１ａによりＴＦＴ３０を遮光することができる。また、内面反射光、多重反射光などは、光吸収層としての第１膜７２及び中継層７１ａにより吸収除去される。これらの結果、ＴＦＴ３０の特性が光リークにより劣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。

特に本実施形態では、光吸収層としての第１膜７２及び中継層７１ａは、導体化したポリシリコン膜（又はアモルファスシリコン等のシリコン膜）からなり、チャネル領域も閾値電圧Ｖｔｈ制御のためにＰ、Ｂ、Ａｓ等をドープした又はノンドープのポリシリコン膜（又はアモルファスシリコン等のシリコン膜）からなるので、チャネル領域における光吸収特性（周波数依存性等）と類似或いは同一の光吸収特性を、当該光吸収層が有する。従って、チャネル領域１ａ’で吸収されることにより光リークの原因となる周波数成分を中心として、第１膜７２及び中継層７１ａにより光を吸収除去できるので好都合である。すなわち、ＴＦＴチャネルと光吸収層を同一の主材料で形成することにより光吸収性効果を高めている。

以上説明したように第１実施形態の電気光学装置によれば、ＴＦＴ３０の上方で、データ線６ａと内蔵遮光膜の一例たる容量線３００とが交差しているので、これらによりＴＦＴ３０は二重に遮光される。従って、例えば０．１％程度の透過率を持つＡｌ膜からなるデータ線と、例えば０．１％程度の透過率を持つ高融点金属膜からなる第２膜７３を含む容量線３００とを用いても、両者が二重に遮光することにより、例えば、０．００００１〜０．０００００１％程度の極めて高い透過率が得られる。しかも、このように単独では十分な遮光性能が得られない程度に薄いデータ線６ａと容量線３００とを二重に重ねて必要な遮光性能を得、更に遮光以外の諸機能を有するデータ線６ａ及び容量線３００を遮光膜として用いるので、ＴＦＴアレイ基板１０上の積層構造を厚くせず、且つその構造を単純化する上で、大変有利である。更に、基板面に垂直な光ではなく、データ線６ａに沿った方向（図２で縦方向）に傾斜して斜めにＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’に向かう光を、データ線６ａで遮光でき、容量線３００の本線部分に沿った方向（図２で横方向）に傾斜して斜めにＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’に向かう光は、当該本線部分で遮光できる。

本実施形態では特に、内蔵遮光膜の一例たる容量線３００は、データ線６ａよりも下側に積層されている。即ち、データ線６ａとチャネル領域１ａ’との間には定電位とされる容量線３００が介在するので、データ線６ａとチャネル領域１ａ’との間における容量カップリングの悪影響を低減できる。

次に、図４及び図６を参照して、本実施形態における遮光及び光吸収について更に説明を加える。ここに、図４は、画像表示領域におけるデータ線６ａ及び容量線３００からなる格子状の上側遮光膜、並びに単独で格子状の下側遮光膜１１ａを抽出し且つ拡大して示す図式的な平面図であり、図５及び図６は、図４のＢ−Ｂ’断面における、遮光及び光吸収の様子を示す図式的な断面図である。

図４に示すように、本実施形態では各画素の非開口領域は、主に容量線３００と、（コンタクトホール８１及び８２の形成用に容量線３００が途切れている個所における）データ線６ａとからなる遮光層により格子状に規定される。従ってこれらの容量線３００及びデータ線６ａにより、光抜けが生じてコントラス比が低下するのを効果的に防止できる。

ここでＴＦＴ３０の上側には、これらの容量線３００及びデータ線６ａが格子状に存在し、ＴＦＴ３０の下側には、格子状に配置された下側遮光膜１１ａが存在し、下側遮光膜１１ａの形成領域は、容量線３００及びデータ線６ａからなる格子状の遮光層の形成領域内に位置している。

従って図５に示すように、当該電気光学装置における上側（即ち、入射光の入射側）から入射する入射光Ｌ１に対しては、容量線３００の第２膜７３及びデータ線６ａが、遮光層として機能する。従って、このような入射光Ｌ１がＴＦＴ３０に到達することを防止できる。更に、下側遮光膜１１ａは、上側にある遮光層（即ち、容量線３００の第２膜７３及びデータ線６ａ）よりも一回り小さく形成されているので、入射光Ｌ１に含まれる斜めの成分が、上側の遮光層（容量線３００及びデータ線６ａ）の脇を抜けて、下側遮光膜１１ａの内面で反射することによる内面反射光や多重反射光の発生も低減されている。

他方、図６に示すように、当該電気光学装置における下側（即ち、入射光の出射側）から入射する戻り光Ｌ２に対しては、下側遮光膜１１ａが遮光層として機能する。従って、このような戻り光Ｌ２がＴＦＴ３０に到達することを防止できる。ここで、下側遮光膜１１ａは、上側にある遮光層（即ち、容量線３００の第２膜７３及びデータ線６ａ）よりも一回り小さく形成されているので、戻り光Ｌ２に含まれる斜めの成分の一部が、下側遮光層１１ａの脇を抜けて、上側にある遮光層の内面（特に、容量線３００の内面）に向かって進む。しかしながら、上側にある遮光層（即ち、容量線３００の第２膜７３及びデータ線６ａ）とＴＦＴ３０との間には、光吸収層（即ち、容量線３００の第１膜７２及び中継層７１ａ）が存在するので、このように戻り光Ｌ２に含まれる斜めの成分並びに、係る成分が上側の遮光層（即ち、容量線３００の第２膜７３及びデータ線６ａ）の内面で反射することによる内面反射光Ｌ３及び多重反射光Ｌ４は、光吸収層により吸収除去される。

尚、下側遮光膜１１ａの内面にも光吸収層を設けてもよい。このように構成すれば、下側遮光膜１１ａの内面に到達する斜めの入射光や、これに起因する内面反射光或いは多重反射光を、当該光吸収層で吸収除去可能となる。

以上の結果、本実施形態により、ＴＦＴ３０を遮光するための遮光膜の膜厚増大を極力抑えつつ、耐光性を高めることにより画素スイッチング用ＴＦＴ３０の光リークによる特性変化を低減でき、最終的にコントラスト比が高く且つ明るく高品位の画像表示が可能となる。

以上説明した実施形態では、蓄積容量７０の固定電位側電極を含む容量線３００を、内蔵遮光膜とする構成を採用しているが、蓄積容量７０の画素電位側電極を内蔵遮光膜として構成することも可能であり、或いは画素電極９ａとＴＦＴ３０とを中継接続する中継層を内蔵遮光膜として構成することも可能である。いずれの場合にも、高融点金属膜等の導電性の遮光膜から画素電位側容量電極或いは中継層を形成すればよい。

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、ＴＦＴアレイ基板１０に溝１０ｃｖを掘ることで緩和しているが、これに変えて又は加えて、下地絶縁膜１２、第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２、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３層間絶縁膜４３や第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。

更に以上説明した実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好ましくは図３に示したようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部の光リーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について第７図を参照して説明する。ここに図７は、第２実施形態における、図２のＡ−Ａ’断面に対応する個所の断面図である。また、図７に示す第２実施形態では、図３に示した第１実施形態と同様の構成要素には同様の参照符号を付し、その説明は省略する。

図７において、第２実施形態の電気光学装置では、データ線６ａ’の積層位置が、容量線３００’、画素電位側電極を兼ねる中継層７１ａ’及び誘電体膜７５’からなる蓄積容量７０’の積層位置よりも下側にある。これに伴いコンタクトホール８２’によりデータ線６ａ’と高濃度ソース領域１ｄとが接続されており、コンタクトホール８３’により中継層７１ａ’と高濃度ドレイン領域とが接続されている。そして、図４から図６を参照して説明したのと同様に、データ線６ａ’による内面反射を低減するように光吸収層１７２がデータ線６ａ’の内面側に形成されている。その他の構成については、図１から図３を参照して説明した第１実施形態と同様である。

従って第２実施形態によれば、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’は、その上方から先ずデータ線６ａにより覆われ、更にその上方から内蔵遮光膜の一例たる容量線３００’により覆われるので、高い遮光性能が得られる。しかも、データ線６ａ’の内面に至る光は、光吸収層１７２により吸収されるので、データ線６ａ’或いは容量線３００’に入射する入射光に対する遮光性能を高めつつ、データ線６ａ’の内面で発生する内面反射光を低減できる。

（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８及び図９を参照して説明する。尚、図８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９は、図８のＨ−Ｈ’断面図である。

図９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６ａに画像信号を所定タイミングで供給することによりデータ線６ａを駆動するデータ線駆動回路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３ａに走査信号を所定タイミングで供給することにより走査線３ａを駆動する走査線駆動回路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導通材１０６が設けられている。そして、図９に示すように、図８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。

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、複数のデータ線６ａに画像信号を所定のタイミングで印加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。

以上図１から図９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。

（電気光学装置の応用例）
以上説明した各実施形態における電気光学装置は、プロジェクタに適用できる。上述した電気光学装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図１０は、このプロジェクタの構成を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した実施形態に係る電気光学装置と同様であり、画像信号を入力する処理回路（図示省略）から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。また、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。

さて、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム１１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。したがって、各色の画像が合成された後、スクリーン１１２０には、投射レンズ１１１４によってカラー画像が投射されることとなる。

なお、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、上述したようにカラーフィルタを設ける必要はない。また、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂの透過像はダイクロイックミラー１１１２により反射した後に投射されるのに対し、ライトバルブ１００Ｇの透過像はそのまま投射されるので、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｂによる表示像を、ライトバルブ１００Ｇによる表示像に対して左右反転させる構成となっている。

尚、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。

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。

本発明の第１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。 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２のＡ−Ａ’断面図である。 第１実施形態における上層遮光膜及び下層遮光膜を抽出して示すＴＦＴアレイ基板の画素の平面図である。 図４のＢ−Ｂ’断面における遮光及び光吸収の様子を示す図式的な断面図（その１）である。 図４のＢ−Ｂ’断面における遮光及び光吸収の様子を示す図式的な断面図（その２）である。 第２実施形態における図２のＡ−Ａ’断面に対応する個所の断面図である。 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８のＨ−Ｈ’断面図である。 プロジェクタの構成図である。

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
７１ａ…中継層
７１ｂ…中継層
７２…容量線の第１膜
７３…容量線の第２膜
７５…誘電体膜
８１、８２、８３、８５…コンタクトホール
３００…容量線

Claims (6)

1. 一対の基板と、
   前記一対の基板で挟持された電気光学物質と、
   前記一方の基板に、マトリクス状に配置された画素電極と、
   前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに対向し、一対の光吸収性の容量電極を含む保持容量と、
   前記画素電極と前記保持容量との間に、前記薄膜トランジスタに対向し、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される遮光性のデータ線と、を備え、
   前記薄膜トランジスタのチャネル領域は、前記保持容量と前記データ線が重なる領域内に配置されることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記データ線の前記薄膜トランジスタ側の面に光吸収層が積層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。
3. 前記薄膜トランジスタの前記保持容量と反対側に、前記薄膜トランジスタに対向する下側遮光膜を備える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。
4. 前記下側遮光膜の前記薄膜トランジスタ側の面に光吸収層が積層されていることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
5. 前記容量電極は、一対の導電性ポリシリコンからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 光源と、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気光学装置でなるライトバルブと、
   前記光源から発生した光を前記ライトバルブに導光する導光部材と、
   前記ライトバルブで変調された光を投射する投射光学部材とを備えることを特徴とする投射型表示装置。

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