JP4144183B2 - Electro-optical device, manufacturing method thereof, and projection display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器の技術分野に属し、特に基板上の画像表示領域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)等のトランジスタと蓄積容量とを備えた形式であって、且つ基板上の周辺領域に駆動回路等の周辺回路を備えた形式の電気光学装置及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器の技術分野に属する。
【0002】
【背景技術】
TFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置では、画像表示領域に平面配列された多数の画素電極に対して夫々TFTが作り込まれ、各TFTに走査線及びデータ線が接続されるのが一般的である。そして動作時には、TFTのゲート電極に走査線を介して走査信号が供給されると、TFTはオン状態とされ、半導体層のソース領域にデータ線を介して供給される画像信号が当該TFTのソース−ドレイン間を介して画素電極に供給される。このような画像信号の供給は、各TFTを介して画素電極毎に極めて短時間しか行われないので、TFTを介して供給される画像信号の電圧を、このオン状態とされた時間よりも遥かに長時間に亘って保持するために、各画素電極には(液晶容量等と並列に)蓄積容量が付加されるのが一般的である。即ち、画像表示領域における積層構造中には、各画素に対してTFT及び蓄積容量が作り込まれるのが一般的である。
【0003】
他方、この種の電気光学装置では、データ線を駆動するデータ線駆動回路、走査線を駆動する走査線駆動回路、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等の周辺回路が基板に対して外付けされた所謂外付け型のものの他、このような周辺回路が基板上の周辺領域における積層構造中に作り込まれた所謂周辺回路内蔵型或いは駆動回路内蔵型のものも一般化している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電気光学装置においては、表示画像の高品位化という一般的な要請が強く、このためには、画素ピッチを微細化しつつ、各画素において、表示光が透過しない各画素における非開口領域に対して、表示光が透過する開口領域を広げ画素開口率化を高めることが重要となる。加えて、同一サイズの基板上に画像表示領域を如何に広げるかも重要となる。更に、装置構成や製造プロセスの単純化といった一般的要請も強い。
【0005】
しかしながら、画像表示領域内において画素毎にTFTや蓄積容量を作り込むと、これらが占める面積が増加してしまい、各画素における非開口領域の増加を招き、画素開口率を高めるのが困難になるという問題点がある。
【0006】
更に、周辺回路の複雑高度化は、一般に周辺回路を構成する電子素子数の増加に繋がり、結果として、限られた基板上における周辺領域が広がると共に画像表示領域が狭くなってしまうという問題点がある。
【0007】
加えて、同一基板上で、画像表示領域ではTFTや蓄積容量を作り込み、周辺領域では周辺回路を作り込むのでは、基板上における導電膜数、半導体膜数、絶縁膜数等の増加と共に積層構造の複雑化を招き、同時に製造プロセスの複雑化を招いてしまうという問題点がある。
【0008】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、画素開口率を高めつつ、装置構成や製造プロセスの単純化を図ることができ、高品位の画像表示が可能な電気光学装置及びその製造方法、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【0009】
【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、基板上の画像表示領域に、マトリクス状に配置された配線と、前記配線の交差部に対応して配置される薄膜トランジスタ及び画素電極と、前記画素電極に接続されていると共に前記トランジスタに対して積層形成された蓄積容量とを備えており、
前記基板上の周辺領域に、前記トランジスタを構成する半導体膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含む第1電子素子と、該第1電子素子に対して積層形成されており且つ前記蓄積容量を構成する導電膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含む第2電子素子とを含んでなり、前記配線及び前記トランジスタを介して前記画素電極を動作させるための周辺回路を備える。
【0010】
本発明の電気光学装置によれば、周辺領域に備えられた周辺回路による駆動制御下で、画素電極をこれに接続されたトランジスタによりスイッチング制御することにより、アクティブマトリクス駆動方式による駆動を行なえる。この際、蓄積容量により、画素電極における良好な電位保持特性が得られる。ここで特に、画像表示領域では、蓄積容量は、トランジスタに対して積層形成されており、周辺領域では、第2電子素子は、第1電子素子に対して積層形成されている。従って、立体的な配置により、画像表示領域では蓄積容量とトランジスタとを作り込むための面積が小さくて済むので、十分な蓄積容量を確保しつつ画素開口率を高めることができる。他方、周辺領域では、第1及び第2電子素子を作り込むための面積が少なくて済むので、限られた基板上領域に占める周辺領域を狭めることができると同時に、画素ピッチの微細化に対応させて周辺回路における電子素子の回路ピッチを微細化することも可能となる。しかも、第1電子素子は、画像表示領域におけるトランジスタを構成する半導体膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含み、第2電子素子は、画像表示領域における蓄積容量を構成する導電膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含むので、全体として必要となる半導体膜数、絶縁膜数及び導電膜数を抑えることができる。そして、画像表示領域と周辺領域とで、トランジスタと第1電子素子とを少なくとも部分的に同時形成すること及び蓄積容量と第2電子素子とを少なくとも部分的に同時形成することも可能となる。これらにより、基板上における積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。
【0011】
以上の結果、本発明の電気光学装置によれば、画素開口率を高めつつ装置構成や製造プロセスの単純化を図ることができ、高品位の画像表示が可能となる。
【0012】
尚、本発明におけるトランジスタは、ガラス基板、シリコン基板上に形成した薄膜トランジスタでもよい。ガラス基板の場合には、基板を透明にできるので、透過型又は反射型の電気光学装置を構築できる。他方、シリコン基板の場合には、基板が不透明であるので、反射型の電気光学装置となる。
【0013】
或いは、本発明におけるトランジスタは、半導体基板上に作り込んでもよい。即ち、単結晶シリコン基板或いはN型又はP型の単結晶シリコン基板にP層又はN層の島や埋め込み層を設けることにより、該単結晶シリコン基板の表面付近にトランジスタを作り込んでもよい。この場合には、基板は不透明であり、反射型の電気光学装置を構築できる。
【0014】
更に、本発明におけるトランジスタは、所謂SOI(Silicon On Insulator)技術やSOS(Silicon On Sapphire)技術等を用いて、基板上に作ってもよい。より具体的には、サファイア基板等の絶縁性基板上にシリコン単結晶膜を成長させることにより、或いはサファイア基板等の絶縁性基板上に単結晶シリコン基板を貼り合わせアニール処理を行なった後に分離して単結晶シリコン膜を絶縁性基板上に残すことにより、当該単結晶シリコン膜からトランジスタを構築してもよい。
【0015】
更にまた、本発明におけるトランジスタは、シリコン基板に酸素イオン注入や熱処理を行ってシリコン基板上に酸化膜を介して単結晶シリコンを形成する、所謂Silicon Implanted Oxide基板上に形成してもよい。
【0016】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記配線は、相交差する走査線及びデータ線を含み、前記周辺回路は、前記走査線を駆動する走査線駆動回路及び前記データ線を駆動するデータ線駆動回路を含む。
【0017】
この態様によれば、周辺領域に備えられた走査線駆動回路及びデータ線駆動回路により走査線及びデータ線を夫々駆動しつつ、アクティブマトリクス駆動方式による駆動を行なえる。ここで、走査線駆動回路やデータ線駆動回路を構成する、例えばシフトレジスタ、DAC(Digital to Analog Convertor)、レベルシフタ、インバータ等の第1及び第2電子素子は、立体的に配置されているので、特に画素ピッチの微細化に対応させて第1及び第2電子素子の回路ピッチを微細化することも可能となる。
【0018】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記配線は、相交差する走査線及びデータ線を含み、前記周辺回路は、画像信号線上の画像信号をサンプリングして前記データ線に供給するサンプリング回路を含む。
【0019】
この態様によれば、周辺領域に備えられたサンプリング回路により画像信号をサンプリングしつつ、アクティブマトリクス駆動方式による駆動を行なえる。ここで、サンプリング回路を構成する、例えばTFT等の第1及び第2電子素子は、立体的に配置されているので、特に画素ピッチの微細化に対応させてサンプリング回路の回路ピッチを微細化することも可能となる。
【0020】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子の少なくとも一方は、トランジスタからなる。
【0021】
この態様によれば、トランジスタからなる第1電子素子や第2電子素子は、画像表示領域におけるトランジスタや蓄積容量と同一又は類似の積層構造を有するので、基板上の積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。
【0022】
尚、第1電子素子及び第2電子素子の少なくとも一方を構成するトランジスタは、画素部におけるトランジスタの場合と同様に、ポリシリコン型の薄膜トランジスタでもよいし、SOI型の薄膜トランジスタでもよいし、シリコン基板上の薄膜トランジスタからなってもよい。更に、トップゲート型でもよいし、ボトムゲート型でもよく、nチャネル形でもよいし、pチャネル形でもよい。特に、下側に位置するトランジスタの場合には、シリコン基板上に作りこんだトランジスタでもよい。
【0023】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子は、CMOS型のトランジスタとして構成される。
【0024】
この態様によれば、CMOS型のトランジスタとして構成される第1電子素子及び第2電子素子によって、小さい面積で周辺回路を構成でき、また、周辺回路におけるリーク電流の削減や消費電流の削減を図ることができる。
【0025】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子の少なくとも一方は、容量からなる。
【0026】
この態様によれば、容量からなる第1電子素子や第2電子素子は、画像表示領域におけるトランジスタや蓄積容量と同一又は類似の積層構造を有するので、基板上の積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。また、スイッチドキャパシタ型のDAC等、高密度の集積、大きな面積を要する場合に有利である。
【0027】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子の少なくとも一方は、抵抗からなる。
【0028】
この態様によれば、抵抗からなる第1電子素子や第2電子素子は、画像表示領域におけるトランジスタや蓄積容量の一部と同一層を元に形成されるので、基板上の積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。例えば、半導体層又は導体層の配線抵抗を使用する。特に、真性ポリシリコン成膜後、イオン注入で抵抗値を制御すると、所望の抵抗値を持つ抵抗を構築できる。このような抵抗は、例えば一般に大きな面積が必要とされる抵抗分割型のDACを作りこむ際に、立体構造により当該面積の増加を抑える観点から大変有利である。
【0029】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子と前記第2電子素子とは、高融点金属のプラグを介して相互に電気的に接続される。
【0030】
この態様によれば、第1電子素子と第2電子素子とは、高融点金属のプラグを介して相互に電気的に接続されるので、相互に積層形成されたこれら電子素子が高信頼性で電気的に接続された構成が周辺回路内に得られる。
【0031】
或いは本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子と前記第2電子素子とは、前記第1電子素子及び前記第2電子素子のうち上側に積層された方の更に上側に積層された他の導電膜を介して、相互に電気的に接続される。
【0032】
この態様によれば、第1電子素子と第2電子素子とは、これらの上側に積層された他の導電膜を介して相互に電気的に接続されるので、相互に積層形成されたこれら電子素子が高信頼性で且つ比較的簡単に電気的に接続された構成が周辺回路内に得られる。
【0033】
この態様では、前記他の導電膜と前記第1電子素子及び前記第2電子素子のうち下側に位置する方とは、中継層を介して相互に電気的に接続されてもよい。
【0034】
このように構成すれば、下側に位置する電子素子と、上側に積層された他の導電膜との層間距離が長くても、例えば長く且つ大径の一つのコンタクトホールによって両者間を接続する技術的な困難性や不利益を回避しつつ、中継層を介して比較的短く且つ小径の二つのコンタクトホールによって両者間を接続可能となる。
【0035】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子に対して、更に1つ以上の電子素子が積層形成されている。
【0036】
この態様によれば、相互に積層形成された第1電子素子及び第2電子素子に対して、更に1つ以上の電子素子が積層形成されているので、3つの電子素子が立体的に配置された構造が得られる。このため、基板上において電子素子が占める面積を低減しつつ多くの電子素子を用いて、より複雑或いは大規模の周辺回路を作り込める。
【0037】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1電子素子及び前記第2電子素子間の積層位置に、固定電位に落とされた導電膜が更に積層されている。
【0038】
この態様によれば、相互に積層形成された第1電子素子及び第2電子素子間には、固定電位に落とされた導電膜が介在しており、電磁シールドとして機能する。このため、両者間で一方の電位変動が他方の電位に悪影響を及ぼすことを効果的に防止できる。尚、このような固定電位に落とされる導電膜を、周辺回路や画像表示領域における固定電位配線等として他の用途に利用することも可能である。
【0039】
この態様では、前記固定電位に落とされた導電膜は、内蔵遮光膜としても機能するように構成してもよい。
【0040】
このように構成すれば、導電膜を電磁シールド或いは固定電位配線としてのみならず、内蔵遮光膜としても機能させるので、内蔵遮光膜を必要とするような積層構造を採用する場合に、全体として積層構造及び製造プロセスの単純化を図ることができる。例えば、TFTのチャネル領域に入射して光電効果により当該TFTのトランジスタ特性を変化させてしまうような光を遮光する目的で、このような内蔵遮光膜が作り込まれる。
【0041】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記画像表示領域において、前記蓄積容量に代えて又は加えて、前記トランジスタに積層形成された他のトランジスタを更に備える。
【0042】
この態様によれば、画像表示領域には、画素スイッチング用のトランジスタに対して、他のトランジスタが積層形成されるので、各画素において立体的に配置された二つのトランジスタや蓄積容量により、画素開口率を低下させることなく、各画素における高機能化を図ることが可能となる。
【0043】
この態様では、前記画像表示領域において、前記トランジスタ及び前記他のトランジスタは、CMOS型のトランジスタとして構成されてもよい。
【0044】
このように構成すれば、CMOS型のトランジスタによって、各画素におけるリーク電流の削減や消費電流の削減を図ることができる。
【0045】
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様も含む)を製造する電気光学装置の製造方法であって、前記画像表示領域において前記トランジスタを形成する工程と並行して前記周辺領域において前記第1電子素子を形成する工程を行ない、前記画像表示領域において前記蓄積容量を形成する工程と並行して前記周辺領域において前記第2電子素子を形成する工程を行なう。
【0046】
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、画像表示領域と周辺領域とで、トランジスタと第1電子素子とを少なくとも部分的に同時形成し、蓄積容量と第2電子素子とを少なくとも部分的に同時形成するので、製造プロセスの単純化を図れる。
【0047】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記同一膜はポリシリコン膜からなり、前記画像表示領域及び前記周辺領域のいずれか一方にマスクしつつ前記ポリシリコン膜に対して不純物注入することにより、マスクした方の領域における前記ポリシリコン膜を半導体膜として維持しつつマスクしない方の領域における前記ポリシリコン膜を導電膜とする工程を含む。
【0048】
この態様によれば、マスクの有無により同一ポリシリコン膜に対して選択的に不純物注入することにより、画像表示領域及び周辺領域の一方では、このポリシリコン膜を半導体膜として利用し、他方では、導電膜として利用できる。即ち、同一膜を元にして、最終的には電気的性質の異なる膜として利用するので、全体として基板上における積層構造中の層数を減らすことができ、積層構造の複雑化を避ける観点から大変有利である。尚、このような不純物注入は、イオンインプラ、イオンドープ等の公知技術を用いて行われる。
【0049】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記画像表示領域及び前記周辺領域で、前記同一膜を元に構成するトランジスタの極性を統一する。
【0050】
この態様によれば、画像表示領域及び周辺領域で、同一膜を元にして同一極性のトランジスタを製造するので、比較的容易に同一工程により両領域に、Pチャネル型又はNチャネル型のトランジスタを作り込める。
【0051】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様も含む)のうちいずれか一つからなるライトバルブと、該ライトバルブに投射光を照射する光源と、前記ライトバルブから出射される投射光を投射する光学系とを備える。
【0052】
本発明の電子機器によれば、光源から投射光がライトバルブに照射され、ライトバルブから出射される投射光は、光学系により、スクリーン等に投射される。この際、当該ライトバルブは、上述した本発明の電気光学装置からなるので、最終的には明るく高品位の画像を表示可能となる。
【0053】
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。
【0054】
【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。
【0055】
(電気光学装置の全体構成)
先ず、本発明の実施形態における電気光学装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【0056】
図1は、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り、図2は、図1のH−H’断面図である。
【0057】
図1及び図2において、本実施形態に係る電気光学装置では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。シール材52は、両基板を貼り合わせるために、例えば熱硬化樹脂、熱及び光硬化樹脂、光硬化樹脂、紫外線硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、加熱、加熱及び光照射、光照射、紫外線照射等により硬化させられたものである。
【0058】
このようなシール材52中には、両基板間の間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が混合されている。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。但し、当該電気光学装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層50中に含まれてもよい。
【0059】
対向基板20の4隅には、上下導通材106が設けられており、TFTアレイ基板10に設けられた上下導通端子と対向基板20に設けられた対向電極21との間で電気的な導通をとる。
【0060】
図1及び図2において、シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aを規定する遮光性の額縁53が対向基板20側に設けられている。額縁53はTFTアレイ基板10側に設けても良いことは言うまでもない。画像表示領域の周辺に広がる周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側部分には、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。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。
【0061】
図2において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21の他、最上層部分に配向膜が形成されている。また、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り、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【0062】
本実施形態では、額縁53下にあるTFTアレイ基板10上の領域に、サンプリング回路118が設けられている。サンプリング回路118は、画像信号線上の画像信号をデータ線駆動回路101から供給されるサンプリング回路駆動信号に応じてサンプリングしてデータ線に供給するように構成されている。
【0063】
(電気光学装置の回路構成及び動作)
次に以上の如く構成された電気光学装置における回路構成及び動作について図3を参照して説明する。図3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、配線等の等価回路と周辺回路とを示すブロック図である。
【0064】
図3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。
【0065】
画像表示領域10a外である周辺領域には、データ線6aの一端(図3中で下端)が、サンプリング回路118の例えばTFTからなる各スイッチング素子のドレインに接続されている。他方、画像信号線115は、引き出し配線116を介してサンプリング回路118のTFTのソースに接続されている。データ線駆動回路101に接続されたサンプリング回路駆動信号線114は、サンプリング回路118のTFTのゲートに接続されている。そして、画像信号線115上の画像信号S1、S2、…、Snは、データ線駆動回路101からサンプリング回路駆動信号線114を介してサンプリング回路駆動信号が供給されるのに応じて、サンプリング回路118によりサンプリングされて各データ線6aに供給されるように構成されている。
【0066】
このようにデータ線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。
【0067】
また、画素スイッチング用の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、走査線駆動回路104により、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、対向基板に形成された対向電極21との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電位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21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。蓄積容量70は、後述する画素スイッチング用のTFT30の高濃度ドレイン領域1eと定電位の容量線300の間に誘電体膜である絶縁膜301を介して形成される。
【0068】
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、サンプリング回路118等に加えて、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。
【0069】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態における電気光学装置の画素部及び周辺回路部における構成について、図4から図6を参照して説明する。図4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り、図5は、図4のA−A’断面図である。また、図6は、走査線駆動回路、データ線駆動回路、サンプリング回路等の周辺回路を構成するCMOS型TFTの断面図である。尚、図5及び図6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。
【0070】
図4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、走査線3aが設けられている。
【0071】
また、半導体層1aのうち図中右下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。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TFT30が設けられている。
【0072】
本実施形態では、容量線300が、図中太線で示したように走査線3aの形成領域に重ねて形成されている。より具体的には容量線300は、走査線3aに沿って延びる本線部と、図4中、データ線6aと交差する各個所からデータ線6aに沿って上方に夫々突出した突出部と、コンタクトホール84に対応する個所が僅かに括れた括れ部とを備えている。容量線300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、ポリサイド、これらを積層したもの等からなる。
【0073】
図4及び図5に示すように、データ線6aは、中継層303を中継することにより、コンタクトホール81及び高融点金属等でプラグされたコンタクトホール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。他方、画素電極9aは、中継層303と同一膜からなる容量電極302を中継層として利用して中継することにより、高融点金属等でプラグされたコンタクトホール83及びコンタクトホール84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。
【0074】
半導体層1aは、例えば、TFTアレイ基板10としてのガラス基板やシリコン基板上に形成されたポリシリコン膜或いはアモルファスシリコン膜からなってもよい。TFTアレイ基板10としてサファイア基板等の絶縁性基板上に成長させたシリコン単結晶膜からなってもよい。或いは、TFTアレイ基板10としてサファイア基板等の絶縁性基板上に単結晶シリコン基板を貼り合わせアニール処理を行なった後に分離することにより、絶縁性基板上に残した単結晶シリコン膜からなってもよい。
【0075】
このように容量電極302を中継層として用いることにより、画素電極9aとTFT30を構成する半導体層1aとの間の層間距離が例えば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の直列なコンタクトホール83及び84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る。特にこのような中継層を用いれば、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。同様に、中継層303を用いることにより、データ線6aとTFT30を構成する半導体層1aとの間の層間距離が長くても、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の直列なコンタクトホール81及び82で両者間を良好に接続できる。このような容量電極302及び中継層303は、導電性のポリシリコン膜から構成する。容量電極302及び中継層303の膜厚は、例えば50〜500nm程度とされる。
【0076】
図4及び図5に示すように、容量電極302と容量線300とが誘電体膜301を介して対向配置されることにより、平面的に見て走査線3aに重なる領域及びデータ線6aに重なる領域に、蓄積容量70(図3参照)の一例たる蓄積容量70-1が構築されている。
【0077】
即ち、容量線300は、走査線3aを覆うように延びると共に、データ線6aの領域下で、容量電極302を覆うように突き出す突出部を有し櫛歯状に形成している。容量電極302は、走査線3aとデータ線6aの交差部から、一方がデータ線6aの領域下にある容量線300の突出部に沿って延び、他方が走査線3aの領域上にある容量線300に沿って隣接するデータ線6a近傍まで延びるL字状の島状容量電極を形成している。そして、誘電体膜301を介して容量線300にL字状の容量電極302が重なる領域で蓄積容量70-1が形成される。
【0078】
蓄積容量70-1の一方の容量電極である容量電極302は、コンタクトホール84で画素電極9aと接続されており且つコンタクトホール83で高濃度ドレイン領域1eと接続されており、画素電極電位とされる。
【0079】
蓄積容量70-1の他方の容量電極を含む容量線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。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に供給される正電源や負電源の定電位源でも良いし、対向基板に供給される定電位でも構わない。
【0080】
蓄積容量70-1の誘電体膜301は、例えば膜厚5〜200nm程度の比較的薄いHTO膜(高温酸化膜)、LTO膜(低温酸化膜)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。誘電体膜301は、容量電極302の表面を酸化することによって得た熱酸化膜でもよい。蓄積容量70-1を増大させる観点からは、膜厚の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜301は薄い程良い。
【0081】
図5に示すように、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、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。
【0082】
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。
【0083】
TFTアレイ基板10には、各画素電極9aに隣接する位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素スイッチング用TFT30が設けられている。
【0084】
対向基板20には、更に図5に示すように、第2遮光膜23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、対向基板20側から入射光が画素スイッチング用TFT30の半導体層1aのチャネル領域1a’や低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに侵入するのを抑制できる。更に、第2遮光膜23は、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。
【0085】
尚、本実施形態では、Al膜等からなる遮光性のデータ線6aで、各画素の遮光領域のうちデータ線6aに沿った部分を遮光してもよいし、容量線300を遮光性の膜で形成することにより、コンタクトホール81,82の形成領域を除いたデータ線6a下方において遮光することができる。
【0086】
このように構成され、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、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。
【0087】
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、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の特性の劣化を防止する機能を有する。なお、TFTアレイ基板10がシリコン基板であって、かつ半導体層1aがSOIの場合、下地絶縁膜12は埋め込み酸化膜となる。
【0088】
図5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膜2、データ線6a、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。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極9aのうちの対応する一つが、コンタクトホール83及び84を介して容量電極302により中継接続されている。また、走査線3aの上には、高濃度ソース領域1dと中継層303とを通じるコンタクトホール82及び高濃度ドレイン領域1eと容量電極302とを通じるコンタクトホール83が各々形成された第1層間絶縁膜311が形成されている。
【0089】
容量線300上には、中継層303とデータ線6aとを通じるコンタクトホール81及び容量電極302と画素電極9aとを通じるコンタクトホール84が各々形成された第2層間絶縁膜312が形成されている。
【0090】
第2層間絶縁膜312上には、データ線6aが形成されており、これらの上には更に、容量電極302へのコンタクトホール84が形成された第3層間絶縁膜7が形成されている。前述の画素電極9aは、このように構成された第3層間絶縁膜7の上面に設けられている。
【0091】
次に、図6に示すように、周辺回路部におけるCMOS型TFTは、LDD構造を夫々有するTFT131とTFT141とが積層形成されて構成されている。このようなTFT131やTFT141は、走査線駆動回路、データ線駆動回路、サンプリング回路等の周辺回路における、例えばシフトレジスタ、DAC、インバータ、レベルシフタ等の一部を構成するものである。
【0092】
より具体的には、TFT131は、画素部における半導体層1aと同一膜からなる半導体層132と、画素部における絶縁膜2と同一膜からなるゲート絶縁膜133と、画素部における走査線3aと同一膜からなると共に例えば入力配線に接続されたゲート電極134とから構成されている。
【0093】
他方、TFT141は、画素部における容量電極302と同一膜を元にしてなる半導体層142と、画素部における絶縁膜301と同一膜からなるゲート絶縁膜143と、画素部における容量線300と同一膜からなると共に例えば入力配線に接続されたゲート電極144とから構成されている。
【0094】
そして、TFT141は、半導体層142から延設されると共に例えば出力配線である配線147に接続されており、TFT131は、第1層間絶縁膜311に開孔され金属プラグされたコンタクトホール135を介して同じく配線147に接続されている。
【0095】
TFT141は、第2層間絶縁膜312に開孔されたコンタクトホール145を介して、画素部におけるデータ線6aと同一膜からなると共に例えば高電位配線である配線146に接続されている。TFT131は、第1層間絶縁膜311に開孔され金属プラグされたコンタクトホール136及び第2層間絶縁膜312に開孔されたコンタクトホール137を介して、画素部におけるデータ線6aと同一膜からなると共に例えば低電位配線である配線138に接続されている。
【0096】
このように第1実施形態では、周辺回路を構成する第1電子素子の一例たるTFT131が、画素部におけるTFT30と同一膜を元に構成されており、周辺回路を構成する第2電子素子の一例たるTFT141が、画素部における蓄積容量70−1と同一膜を元に構成されている。従って、装置全体として必要となる半導体層数、絶縁膜数及び導電層数を抑えることができる。しかも、画像表示領域と周辺領域とで、TFTや蓄積容量を同時形成できるので、基板上における積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。
【0097】
加えて、画素部では、TFT30と蓄積容量70−1とは積層形成されているので、立体的な配置により、これらの電子素子を作り込むための面積が小さくて済むので、十分な蓄積容量を確保しつつ画素開口率を高めることができる。他方、周辺領域では、TFT131とTFT141とは、積層形成されているので、これらの電子素子を作り込むための面積が少なくて済むので、限られた基板上領域に占める周辺領域を狭めることができる。そして、画素ピッチの微細化に対応させて周辺回路における電子素子の回路ピッチを微細化できる。
【0098】
尚、第1電子素子及び第2電子素子の少なくとも一方を構成する薄膜トランジスタは、ポリシリコン型の薄膜トランジスタでもよいし、SOI型の薄膜トランジスタでもよいし、シリコン基板上の薄膜トランジスタからなってもよい。更に、トップゲート型でもよいし、ボトムゲート型でもよく、nチャネル型でもよいし、pチャネル型でもよい。
【0099】
更に、周辺回路を構成するTFT131及びTFT141の一方又は両方に代えて、少なくとも部分的に画素部におけるTFT30及び蓄積容量70−1と同一膜を元に、容量、薄膜ダイオード、抵抗等の他の電子素子を形成することも可能である。
【0100】
尚、本実施形態では、省略しているが、TFT30をTFTアレイ基板10側(図5中、下側)から覆う部分を含む下層遮光膜を走査線3aに沿ってストライプ状に或いは走査線3a及びデータ線6aに沿ってマトリクス状に形成してもよい。このような下層遮光膜は、TFTアレイ基板の裏面や投射光学系からの戻り光を遮光し、この光に基づく光励起によりTFT30のオフ時のリーク電流が原因でTFT30の特性が変化するのを有効に防止する。このような下層遮光層は、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、金属シリサイド等やポリシリコン膜からなる。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、このようにTFT30の下側に下層遮光膜を設けることは大変有効である。このような下層遮光膜についても、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。更に、このような下層遮光膜を周辺回路部におけるTFT131の下側に形成してもよい。
【0101】
以上説明した実施形態では、多数の導電層を積層することにより、データ線6aや走査線3aに沿った領域に段差が生じるが、TFTアレイ基板10、下地絶縁膜12、第1層間絶縁膜311、第2層間絶縁膜312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7や第2層間絶縁膜312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。
【0102】
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5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。そして、このようなTFT30と同一膜を元に形成され周辺回路を構成するTFT131についても同様に各種のTFTとして構築可能であり、更にTFT141についても各種のTFTとして構築可能である。
【0103】
(第1実施形態の製造方法)
次に、上述の如き構成を有する第1実施形態の電気光学装置における特にTFTアレイ基板10側の製造方法について、画素部におけるTFT30及び蓄積容量70−1並びに周辺回路部におけるTFT131及びTFT141を並行して形成する工程を中心に、図7を参照して説明する。ここに図7は、第1実施形態の製造プロセスのうち、これらの電子素子を形成する工程におけるTFTアレイ基板10側の各層を、画素部に係る図5及び周辺回路部に係る図6に対応する断面にて示す工程図である。
【0104】
先ず図7の工程(1)において、画素部では、石英基板、ハードガラス、シリコン基板等のTFTアレイ基板10を用意し、この上にスパッタリング、蒸着、フォトリソグラフィ、エッチング等により、所定パターンを夫々有する半導体層1a、走査線3a、容量電極302及び中継層303を順次形成すると共に、これらの間に下地絶縁膜12、絶縁膜2、第1層間絶縁膜311及び絶縁膜301を順次形成する。これらと同時に、周辺回路部では、半導体層1aと同一膜から半導体層132を形成し、走査線3aと同一膜からゲート電極134を形成し、容量電極302と同一膜を元に半導体層142を形成すると共に、これらの間に下地絶縁膜12、絶縁膜133、第1層間絶縁膜311及び絶縁膜143を順次形成する。
【0105】
より具体的には、半導体層1a及び半導体層132については例えば、約450〜550℃、好ましくは約500℃の比較的低温環境中で、流量約400〜600cc/minのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、アモルファスシリコン膜を形成し、窒素雰囲気中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好ましくは、4〜6時間の熱処理を施すことにより、ポリシリコン膜を約50〜200nmの粒径、好ましくは約100nmの粒径となるまで固相成長させた後、パターニングする。
【0106】
TFT30の絶縁膜2及びTFT131の絶縁膜133については例えば、半導体層を約700〜1300℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化して下層ゲート絶縁膜を形成し、続けて減圧CVD法等により、HTO膜や酸化シリコン膜を形成する。これにより、多層の高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなる絶縁膜2、絶縁膜133を形成する。この結果、半導体層1aの厚さは、約30〜150nmの厚さ、好ましくは約35〜50nmの厚さとなり、絶縁膜2の厚さは、約20〜150nmの厚さ、好ましくは約30〜100nmの厚さとなる。
【0107】
走査線3a及びゲート電極134については例えば、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積し、更にリン(P)を熱拡散すること等により、このポリシリコン膜を導電化した後、パターニングする。その膜厚は、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約350nm程度である。
【0108】
半導体層1aに対しては、LDD構造を構築すべく走査線3a及びゲート電極134を形成後に、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eに対し選択的に、TFT30の仕様に応じて所定量だけPイオン等をドープする。また、半導体層132についても同様にドープを行なってLDD構造を構築する。
【0109】
この際特に、半導体層1aと半導体層131とを同一極性の薄膜トランジスタ、即ち両方ともpチャネル型又はnチャネル型の薄膜トランジスタとして製造するのが製造プロセスを単純化する上で好ましい。
【0110】
また下地絶縁膜12及び第1層間絶縁膜311については、例えば、常圧、減圧CVD法、プラズマCVD法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用いて、NSG(ノンドープト・シリケート・ガラス)、PSG(リン・シリケート・ガラス)、BSG(ボロン・シリケート・ガラス)、BPSG(ボロン・リン・シリケート・ガラス)などを積層した或いは単層のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等から形成する。それらの膜厚は夫々、例えば約500〜2000nm程度とする。
【0111】
尚、第1層間絶縁膜311を形成後、これに対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール82及び83並びにコンタクトホール135及び136を開孔し、高融点金属のプラグを形成する。
【0112】
容量電極302及び中継層303並びに半導体層142については、例えば、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積した後、パターニングして形成する。これらの膜厚は、約50〜500nmの厚さ、好ましくは約150nm程度である。
【0113】
絶縁膜301、絶縁膜143については例えば、減圧CVD法、プラズマCVD法等により高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜を膜厚50nm程度の比較的薄い厚さに堆積する。或いは、上述の絶縁膜2と同様に形成してもよい。
【0114】
次に、図7の工程(2)では、周辺回路部における半導体層142をマスク900によりマスクしつつ、画素部における容量電極302及び中継層303を矢印で示した方向のイオンインプラ或いはイオンドープにより導電化する。
【0115】
次に、図7の工程(3)では、画素部における容量線300と周辺回路部におけるゲート電極144とを同時に形成する。これらは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPb等をスパッタリングして100〜500nm程度の膜厚の金属膜を形成した後、或いは、CVD、イオンドープ等により導電性のポリシリコン膜を形成した後、或いは、これらポリシリコン膜と金属膜の積層した膜を形成した後、パターニングして形成する。
【0116】
次に、図7の工程(4)では、周辺回路部における半導体層142に対し、先ずゲート電極144をマスクとして自己整合的に低濃度のイオンインプラ或いはイオンドープを行なって、半導体層142に低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域を形成する。その後、マスク901でこれらの低濃度領域及びゲート電極144をマスクしつつ、矢印で示した方向のイオンインプラ或いはイオンドープにより、半導体層142に高濃度ソース領域及び高濃度ドレイン領域を形成する。これらにより、周辺回路部にLDD構造のTFT141を構築する。係るTFT141の製造工程と並行して、画素部では、マスク901で蓄積容量70−1等をマスクして、矢印で示した方向のイオンインプラ或いはイオンドープによって蓄積容量70−1を構成する各膜における抵抗値が変化しないようにする。但し、画素部においては、マスク901でマスクすることなく、矢印で示した方向のイオンインプラ或いはイオンドープを行なうことによって、蓄積容量70−1を構成する各膜における所定の抵抗値を得るように製造することも可能である。
【0117】
その後、常圧又は減圧CVD法等により酸化シリコン膜等からなる第2層間絶縁膜312を形成し、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチング等により、所定パターンのデータ線6aを形成し、更に常圧又は減圧CVD法等により酸化シリコン膜等からなる第3層間絶縁膜7を形成する(図5及び図6参照)。そして、第3層間絶縁膜7上に、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチング等により、ITO膜等の透明導電性膜からなる画素電極9aを形成する。尚、当該液晶装置を反射型の液晶装置に用いる場合には、Al等の反射率の高い不透明な材料から画素電極9aを形成してもよい。続いて、画素電極9a上にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等により、配向膜16を形成する。
【0118】
以上の結果、第1実施形態の電気光学装置のTFTアレイ基板10側が製造される。
【0119】
本実施形態によれば特に、図7の工程(2)から工程(4)において、同一のポリシリコン膜に対して、選択的にイオンインプラ或いはイオンドープを行なうので、画素部では低抵抗の容量電極302を形成すると同時に周辺回路部では半導体層143を形成できる。
【0120】
以上のように本実施形態の製造方法は、製造プロセスの単純化を図る上で大変有利であり、同一膜を元にして、最終的には電気的性質の異なる膜として利用するので、全体として基板上における積層構造中の層数を減らすこともできる。
【0121】
(第2実施形態)
次に、図8から図10を参照して本発明の電気光学装置の第2実施形態について説明する。ここに、図8は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の画素の平面図であり、図9は、図8における各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。図10は、周辺回路の一部を構成するCMOS型TFTにおける各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。尚、図9及び図10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並びにコンタクトホールによる接続関係及び積層状態を理解し易くするため、各層や各部材毎に縮尺及び相対的な平面配置を適宜異ならしめてある。また、図9及び図10において、第1実施形態に係る図5及び図6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。
【0122】
図8及び図9に示すように、第2実施形態では、第1実施形態と比べると、TFT30の上側に蓄積容量70−1が構築されるのに代えて、TFT30の下側に、容量電極502、誘電体膜として機能する絶縁膜501及び容量電極11aからなる蓄積容量70−2が構築されている点が概ね異なる。より詳細には、第2実施形態では、データ線6aは、層間絶縁膜511上に形成されており、これに開孔されたコンタクトホール551を介してTFT30の高濃度ソース領域1dに接続されている。蓄積容量70−2は、第1層間絶縁膜12に開孔されたコンタクトホール555を介して中継層510に接続されており、TFT30の高濃度ドレイン領域1eは、絶縁膜2に開孔されたコンタクトホール554を介して中継層510に接続されている。画素電極9aは、層間絶縁膜7及び層間絶縁膜511に開孔されたコンタクトホール553を介して中継層510に接続されている。
【0123】
そして、容量電極11aは、例えば画像表示領域外まで延設されて、周辺回路における定電位線等に接続されており、固定電位とされる。即ち容量電極11aは、蓄積容量70−2における固定電位側容量電極である。他方、容量電極502は、コンタクトホール555を介して画素電極9aと接続されており、画素電位とされる。即ち容量電極502は、蓄積容量70−2における画素電位側容量電極である。
【0124】
尚、容量電極11aは、遮光膜から構成してもよい。このようにすることで、TFTアレイ基板10側からの戻り光がTFT30のチャネル領域に入射するのを効果的に防止できる。
【0125】
他方、図10に示すように、周辺回路には、TFT151及びTFT161からなるCMOS型のTFTが構築されている。より具体的には、TFT151は、画素部における容量電極502と同一膜を元に形成された半導体層152と、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜501と、画素部における容量電極11aと同一膜からなるゲート電極154とから構成されている。TFT161は、画素部における半導体層1aと同一膜を元に形成された半導体層162と、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜2と、画素部における走査線3aと同一膜からなるゲート電極164とから構成されている。TFT161は、そのドレイン側で、コンタクトホール165を介して、画素部におけるデータ線6aと同一膜から形成された、例えば出力配線である配線167に接続されている。TFT151は、そのドレイン側で、金属等でプラグされたコンタクトホール155及びコンタクトホール166を介して配線167に接続されている。TFT161は、そのソース側で、コンタクトホール168を介して、画素部におけるデータ線6aと同一膜から形成された、例えば高電位配線である配線169に接続されている。TFT151は、そのソース側で、金属等でプラグされたコンタクトホール156及びコンタクトホール157を介して、画素部におけるデータ線6aと同一膜から形成された、例えば低電位配線である配線158に接続されている。
【0126】
従って、第2実施形態によれば、周辺回路を構成する第1電子素子の一例たるTFT161が、画素部におけるTFT30と同一膜を元に構成されており、周辺回路を構成する第2電子素子の一例たるTFT151が、画素部における蓄積容量70−2と同一膜を元に構成されている。従って、装置全体として必要となる半導体層数、絶縁膜数及び導電層数を抑えることができる。しかも、画像表示領域と周辺領域とで、TFTや蓄積容量を同時形成できるので、基板上における積層構造及び製造プロセスの単純化を図れる。
【0127】
加えて、画素部では、TFT30と蓄積容量70−2とは積層形成されているため、立体的な配置により、これらの電子素子を作り込むための面積が小さくて済み、十分な蓄積容量を確保しつつ画素開口率を高めることができる。他方、周辺領域では、TFT151とTFT161とは、積層形成されているため、これらの電子素子を作り込むための面積が少なくて済み、限られた基板上領域に占める周辺領域を狭めることができる。そして、画素ピッチの微細化に対応させて周辺回路における電子素子の回路ピッチを微細化できる。
【0128】
更に本実施形態では特に、TFT151とTFT161とは、上側のTFT161の更に上側に積層された配線167を中継して相接続されているので、その製造プロセスにおいて、第1実施形態の場合と比べて上側のTFTの半導体層の下側にコンタクトホールを開孔し且つプラグする工程が省ける。従って、両TFTが高信頼性で且つ比較的簡単に電気的に接続された構成が周辺回路内に得られる。
【0129】
(第3実施形態)
次に、図11及び図12を参照して本発明の電気光学装置の第3実施形態について説明する。ここに、図11は、各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。図12は、周辺回路の一部を構成するCMOS型TFTにおける各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。尚、図11及び図12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並びにコンタクトホールによる接続関係及び積層状態を理解し易くするため、各層や各部材毎に縮尺及び相対的な平面配置を適宜異ならしめてある。また、図11及び図12において、第1実施形態に係る図5及び図6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。
【0130】
図11に示すように、第3実施形態では、第1実施形態と比べると、層間絶縁膜311が二つの層間絶縁膜311a及び311bに分断されており、画素部では、この間に定電位に落とされた導電膜650が配置されており、周辺回路部では、この間に定電位に落とされた導電膜660が配置されている点が異なる。
【0131】
従って、特に第3実施形態によれば、画素部においては容量電極302の電位変動がTFT30に悪影響を及ぼすことを導電膜650により電磁シールドすることにより効果的に防止できる。周辺回路部においてはTFT174とTFT184との電位変動が相互に悪影響を及ぼすことを導電膜660により電磁シールドすることにより効果的に防止できる。
【0132】
加えて、導電膜650及び660を、高融点金属等の導電性をもつ遮光膜から構成してもよい。これにより、電磁シールドと内蔵遮光膜としての両機能を有するように構成できる。
【0133】
上述した第1から第3実施形態では、画素部及び周辺回路部で夫々、二つの電子素子が積層されているが、画素部及び周辺回路部で、3つ以上の電子素子が積層されてもよい。更に、画素部にTFTと蓄積容量とが積層されている例を説明したが、画素部において、二つのTFTが積層されてもよく、例えば、CMOS型のTFTを各画素に設けてもよい。
【0134】
以上図1から図12を参照して説明した各実施形態では、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。
【0135】
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、第2遮光膜23の形成されていない画素電極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。
【0136】
(電子機器の実施形態)
次に、以上詳細に説明した液晶装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について図13及び図14を参照して説明する。
【0137】
先ず、本実施形態の投射型カラー表示装置の回路構成について図13のブロック図を参照して説明する。尚、図13は、投射型カラー表示装置における3枚のライトバルブのうちの1枚に係る回路構成を示したものである。これら3枚のライトバルブは、基本的にどれも同じ構成を持つので、ここでは1枚の回路構成に係る部分について説明を加えるものである。但し厳密には、3枚のライトバルブでは、入力信号が夫々異なり(即ち、R用、G用、B用の信号で夫々駆動され)、更にG用のライトバルブに係る回路構成では、R用及びB用の場合と比べて、画像を反転して表示するように画像信号の順番を各フィールド又はフレーム内で逆転させるか又は水平或いは垂直走査方向を逆転させる点も異なる。
【0138】
図13において、投射型カラー表示装置は、表示情報出力源1000、表示情報処理回路1002、駆動回路1004、液晶装置100、クロック発生回路1008並びに電源回路1010を備えて構成されている。表示情報出力源1000は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、光ディスク装置などのメモリ、画像信号を同調して出力する同調回路等を含み、クロック発生回路1008からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路1002に出力する。表示情報処理回路1002は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号CLKと共に駆動回路1004に出力する。駆動回路1004は、液晶装置100を駆動する。電源回路1010は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶装置100を構成するTFTアレイ基板の上に、駆動回路1004を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路1002を搭載してもよい。
【0139】
次に図14を参照して、本実施形態の投射型カラー表示装置の全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図14は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
【0140】
図14において、本実施形態における投射型カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ1100は、上述した駆動回路1004がTFTアレイ基板上に搭載された液晶装置100を含む液晶モジュールを3個用意し、夫々RGB用のライトバルブ100R、100G及び100Bとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、3枚のミラー1106及び2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100G及び100Bに夫々導かれる。この際特にB光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123及び出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。そして、ライトバルブ100R、100G及び100Bにより夫々変調された3原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120にカラー画像として投射される。
【0141】
本発明は、上述した各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及びその製造方法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2】図1のH−H’断面図である。
【図3】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4】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5】図4のA−A’断面図である。
【図6】第1実施形態の周辺回路部におけるCMOS型TFTの図式的断面図である。
【図7】第1実施形態の製造プロセスを示す工程図である。
【図8】本発明の第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アレイ基板の画素の平面図である。
【図9】図8における各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。
【図10】第2実施形態の周辺回路部におけるCMOS型TFTの図式的断面図である。
【図11】本発明の第3実施形態の電気光学装置における各層の接続関係及び積層状態を示す図式的な断面図である。
【図12】第3実施形態の周辺回路部におけるCMOS型TFTの図式的断面図である。
【図13】本発明の電子機器の実施形態である投射型カラー表示装置におけるライトバルブに係る回路構成を示したブロック図である。
【図14】本発明の電子機器の実施形態である投射型カラー表示装置の一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。
【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
12…下地絶縁膜
16…配向膜
20…対向基板
21…対向電極
22…配向膜
23…第2遮光膜
30…TFT
50…液晶層
70…蓄積容量
70-1〜70-2…蓄積容量
81、82、83、84…コンタクトホール
300…容量線
301…絶縁膜
302…容量電極
131、141、151、161、171、181…TFT[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Background]
In an electro-optical device such as a TFT active matrix driving type liquid crystal device, a TFT is formed for each of a large number of pixel electrodes arranged in a plane in an image display area, and a scanning line and a data line are connected to each TFT. Is common. In operation, when the scanning signal is supplied to the gate electrode of the TFT via the scanning line, the TFT is turned on, and the image signal supplied to the source region of the semiconductor layer via the data line is the source of the TFT. -It is supplied to the pixel electrode through the drain. Since such an image signal is supplied only for a very short time for each pixel electrode through each TFT, the voltage of the image signal supplied through the TFT is set to be much longer than the time in which it is turned on. In general, a storage capacitor is added to each pixel electrode (in parallel with a liquid crystal capacitor or the like) so that the pixel electrode can be held for a long time. That is, in the laminated structure in the image display region, a TFT and a storage capacitor are generally formed for each pixel.
[0003]
On the other hand, in this type of electro-optical device, peripheral circuits such as a data line driving circuit for driving data lines, a scanning line driving circuit for driving scanning lines, and a sampling circuit for sampling image signals on the image signal lines are connected to the substrate. In addition to the so-called external type externally attached, the so-called peripheral circuit built-in type or drive circuit built-in type in which such a peripheral circuit is built in a laminated structure in the peripheral region on the substrate is also generalized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of electro-optical device, there is a strong general demand for high-quality display images. For this purpose, each pixel has a non-aperture area that does not transmit display light while miniaturizing the pixel pitch. On the other hand, it is important to widen the opening area through which the display light is transmitted and increase the pixel aperture ratio. In addition, how to expand the image display area on the same size substrate is also important. Furthermore, there is a strong general demand for simplifying the device configuration and manufacturing process.
[0005]
However, if a TFT or a storage capacitor is formed for each pixel in the image display area, the area occupied by these increases, resulting in an increase in the non-opening area in each pixel, making it difficult to increase the pixel aperture ratio. There is a problem.
[0006]
Furthermore, the complex sophistication of peripheral circuits generally leads to an increase in the number of electronic elements constituting the peripheral circuits, and as a result, there is a problem that the peripheral area on a limited substrate widens and the image display area becomes narrow. is there.
[0007]
In addition, on the same substrate, TFTs and storage capacitors are created in the image display area, and peripheral circuits are created in the peripheral area. The number of conductive films, the number of semiconductor films, the number of insulating films, etc. on the substrate increases. There is a problem that the structure is complicated and the manufacturing process is complicated at the same time.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can improve the pixel aperture ratio, simplify the device configuration and the manufacturing process, and can produce a high-definition image display and the manufacturing thereof. It is an object to provide a method and an electronic apparatus including such an electro-optical device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the electro-optical device of the present invention has an image display area on a substrate. Wirings arranged in a matrix, thin film transistors and pixel electrodes arranged corresponding to the intersections of the wirings, A storage capacitor connected to the pixel electrode and stacked on the transistor;
A first electronic element including a portion formed based on the same film as at least one of a semiconductor film and an insulating film constituting the transistor in a peripheral region on the substrate, and a stacked formation with respect to the first electronic element And a second electronic element including a portion formed based on the same film as at least one of the conductive film and the insulating film constituting the storage capacitor, and through the wiring and the transistor, A peripheral circuit for operating the pixel electrode is provided.
[0010]
According to the electro-optical device of the present invention, driving by an active matrix driving method can be performed by performing switching control of the pixel electrode with a transistor connected thereto under driving control by a peripheral circuit provided in the peripheral region. At this time, good potential holding characteristics in the pixel electrode can be obtained by the storage capacitor. Here, in particular, in the image display area, the storage capacitor is stacked with respect to the transistor, and in the peripheral area, the second electronic element is stacked with respect to the first electronic element. Accordingly, since the three-dimensional arrangement requires a small area for forming the storage capacitor and the transistor in the image display region, the pixel aperture ratio can be increased while ensuring a sufficient storage capacitor. On the other hand, in the peripheral region, since the area for forming the first and second electronic elements can be small, the peripheral region occupying a limited region on the substrate can be narrowed, and at the same time, the pixel pitch can be made finer. Thus, it is possible to reduce the circuit pitch of the electronic elements in the peripheral circuit. In addition, the first electronic element includes a portion formed based on the same film as at least one of the semiconductor film and the insulating film constituting the transistor in the image display area, and the second electronic element has a storage capacitor in the image display area. Therefore, the number of semiconductor films, the number of insulating films, and the number of conductive films required as a whole can be reduced. In the image display area and the peripheral area, the transistor and the first electronic element can be formed at least partially simultaneously, and the storage capacitor and the second electronic element can be formed at least partially simultaneously. As a result, the laminated structure on the substrate and the manufacturing process can be simplified.
[0011]
As a result, according to the electro-optical device of the present invention, the device configuration and the manufacturing process can be simplified while increasing the pixel aperture ratio, and high-quality image display is possible.
[0012]
The transistor in the present invention may be a thin film transistor formed on a glass substrate or a silicon substrate. In the case of a glass substrate, since the substrate can be made transparent, a transmissive or reflective electro-optical device can be constructed. On the other hand, in the case of a silicon substrate, since the substrate is opaque, a reflection type electro-optical device is obtained.
[0013]
Alternatively, the transistor in the present invention may be formed on a semiconductor substrate. That is, a transistor may be formed near the surface of a single crystal silicon substrate by providing a P-layer or N-layer island or a buried layer on a single crystal silicon substrate or an N-type or P-type single crystal silicon substrate. In this case, the substrate is opaque and a reflective electro-optical device can be constructed.
[0014]
Further, the transistor in the present invention may be formed on a substrate by using so-called SOI (Silicon On Insulator) technology, SOS (Silicon On Sapphire) technology, or the like. More specifically, a silicon single crystal film is grown on an insulating substrate such as a sapphire substrate, or a single crystal silicon substrate is bonded to an insulating substrate such as a sapphire substrate and then separated after annealing. Thus, the transistor may be constructed from the single crystal silicon film by leaving the single crystal silicon film on the insulating substrate.
[0015]
Furthermore, the transistor in the present invention may be formed on a so-called Silicon Implanted Oxide substrate in which single-crystal silicon is formed on a silicon substrate through an oxide film by performing oxygen ion implantation or heat treatment on the silicon substrate.
[0016]
In one aspect of the electro-optical device of the present invention, the wiring includes a scanning line and a data line that intersect each other, and the peripheral circuit includes a scanning line driving circuit that drives the scanning line and a data line that drives the data line. Includes a drive circuit.
[0017]
According to this aspect, the driving by the active matrix driving method can be performed while driving the scanning line and the data line by the scanning line driving circuit and the data line driving circuit provided in the peripheral region, respectively. Here, the first and second electronic elements such as a shift register, a DAC (Digital to Analog Converter), a level shifter, an inverter, and the like that constitute the scanning line driving circuit and the data line driving circuit are arranged three-dimensionally. In particular, it is possible to reduce the circuit pitch of the first and second electronic elements in accordance with the reduction in pixel pitch.
[0018]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the wiring includes a scanning line and a data line that intersect each other, and the peripheral circuit samples an image signal on the image signal line and supplies the image signal to the data line including.
[0019]
According to this aspect, it is possible to drive by the active matrix driving method while sampling the image signal by the sampling circuit provided in the peripheral region. Here, since the first and second electronic elements such as TFTs constituting the sampling circuit are arranged three-dimensionally, the circuit pitch of the sampling circuit is made finer especially in response to the finer pixel pitch. It is also possible.
[0020]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, at least one of the first electronic element and the second electronic element includes a transistor.
[0021]
According to this aspect, the first electronic element and the second electronic element made of a transistor have the same or similar laminated structure as the transistor and the storage capacitor in the image display region, so that the laminated structure on the substrate and the manufacturing process can be simplified. Can be planned.
[0022]
Note that the transistor constituting at least one of the first electronic element and the second electronic element may be a polysilicon thin film transistor, an SOI thin film transistor, or a silicon substrate as in the case of the transistor in the pixel portion. The thin film transistor may be used. Furthermore, a top gate type, a bottom gate type, an n channel type, or a p channel type may be used. In particular, in the case of a transistor located on the lower side, a transistor built on a silicon substrate may be used.
[0023]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the first electronic element and the second electronic element are configured as CMOS transistors.
[0024]
According to this aspect, the first electronic element and the second electronic element configured as CMOS transistors can form a peripheral circuit with a small area, and the leakage current and the consumption current in the peripheral circuit can be reduced. be able to.
[0025]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, at least one of the first electronic element and the second electronic element includes a capacitor.
[0026]
According to this aspect, since the first electronic element and the second electronic element made of the capacitor have the same or similar stacked structure as the transistor and the storage capacitor in the image display region, the stacked structure on the substrate and the simplification of the manufacturing process Can be planned. Moreover, it is advantageous when a high density integration and a large area are required, such as a switched capacitor type DAC.
[0027]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, at least one of the first electronic element and the second electronic element includes a resistor.
[0028]
According to this aspect, the first electronic element and the second electronic element made of the resistor are formed based on the same layer as a part of the transistor and the storage capacitor in the image display region. Can be simplified. For example, the wiring resistance of a semiconductor layer or a conductor layer is used. In particular, if the resistance value is controlled by ion implantation after the intrinsic polysilicon film is formed, a resistor having a desired resistance value can be constructed. Such a resistor is very advantageous from the viewpoint of suppressing an increase in the area due to a three-dimensional structure when, for example, a resistance division type DAC that generally requires a large area is formed.
[0029]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the first electronic element and the second electronic element are electrically connected to each other through a refractory metal plug.
[0030]
According to this aspect, since the first electronic element and the second electronic element are electrically connected to each other via the refractory metal plug, the electronic elements stacked on each other are highly reliable. An electrically connected configuration is obtained in the peripheral circuit.
[0031]
Alternatively, in another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the first electronic element and the second electronic element may be further above one of the first electronic element and the second electronic element stacked on the upper side. They are electrically connected to each other through other stacked conductive films.
[0032]
According to this aspect, the first electronic element and the second electronic element are electrically connected to each other via the other conductive film stacked on the upper side thereof, so that these electrons stacked on each other A configuration in which the elements are electrically connected with high reliability and relatively easily can be obtained in the peripheral circuit.
[0033]
In this aspect, the other conductive film and the lower one of the first electronic element and the second electronic element may be electrically connected to each other via the relay layer.
[0034]
If comprised in this way, even if the interlayer distance of the electronic element located below and the other electrically conductive film laminated | stacked on the upper side is long, both will be connected by one long and large diameter contact hole, for example While avoiding technical difficulties and disadvantages, the two can be connected to each other through two contact holes that are relatively short and have a small diameter through the relay layer.
[0035]
In another aspect of the electro-optical device of the invention, one or more electronic elements are further stacked on the first electronic element and the second electronic element.
[0036]
According to this aspect, since one or more electronic elements are further stacked on the first electronic element and the second electronic element stacked on each other, the three electronic elements are arranged three-dimensionally. The structure is obtained. For this reason, a more complex or large-scale peripheral circuit can be created using many electronic elements while reducing the area occupied by the electronic elements on the substrate.
[0037]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, a conductive film dropped to a fixed potential is further stacked at a stacking position between the first electronic element and the second electronic element.
[0038]
According to this aspect, the conductive film lowered to a fixed potential is interposed between the first electronic element and the second electronic element that are stacked on each other, and functions as an electromagnetic shield. For this reason, it is possible to effectively prevent one potential fluctuation between the two from adversely affecting the other potential. Note that the conductive film dropped to such a fixed potential can be used for other purposes as a fixed potential wiring in a peripheral circuit or an image display region.
[0039]
In this aspect, the conductive film dropped to the fixed potential may be configured to function as a built-in light shielding film.
[0040]
With this configuration, the conductive film functions not only as an electromagnetic shield or a fixed potential wiring, but also as a built-in light shielding film. Therefore, when a laminated structure that requires the built-in light shielding film is adopted, the conductive film is laminated as a whole. The structure and manufacturing process can be simplified. For example, such a built-in light shielding film is formed for the purpose of shielding light that enters the TFT channel region and changes the transistor characteristics of the TFT due to the photoelectric effect.
[0041]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the image display region further includes another transistor stacked on the transistor instead of or in addition to the storage capacitor.
[0042]
According to this aspect, in the image display region, other transistors are stacked on the pixel switching transistor, so that the pixel opening is formed by the two transistors and the storage capacitors arranged three-dimensionally in each pixel. It is possible to increase the functionality of each pixel without reducing the rate.
[0043]
In this aspect, in the image display region, the transistor and the other transistor may be configured as a CMOS transistor.
[0044]
With this configuration, it is possible to reduce leakage current and consumption current in each pixel by using a CMOS transistor.
[0045]
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention is a method for manufacturing the electro-optical device according to the present invention described above (including various aspects thereof). Performing the step of forming the first electronic element in the peripheral region in parallel with the step of forming the transistor in the display region; and in the peripheral region in parallel with the step of forming the storage capacitor in the image display region. A step of forming a second electronic element is performed.
[0046]
According to the method of manufacturing the electro-optical device of the present invention, the transistor and the first electronic element are at least partially formed simultaneously in the image display area and the peripheral area, and the storage capacitor and the second electronic element are at least partially formed. Since these are formed simultaneously, the manufacturing process can be simplified.
[0047]
In an aspect of the method for manufacturing an electro-optical device according to the aspect of the invention, the same film is formed of a polysilicon film, and impurities are implanted into the polysilicon film while masking one of the image display area and the peripheral area. Thus, the method includes the step of using the polysilicon film in the non-masked region as the conductive film while maintaining the polysilicon film in the masked region as the semiconductor film.
[0048]
According to this aspect, by selectively implanting impurities into the same polysilicon film with or without a mask, one of the image display region and the peripheral region uses the polysilicon film as a semiconductor film, and on the other hand, It can be used as a conductive film. That is, based on the same film, it is finally used as a film with different electrical properties, so that the number of layers in the multilayer structure on the substrate can be reduced as a whole, and from the viewpoint of avoiding the complexity of the multilayer structure It is very advantageous. Such impurity implantation is performed using a known technique such as ion implantation or ion doping.
[0049]
In one aspect of the method of manufacturing the electro-optical device according to the aspect of the invention, the polarities of the transistors configured based on the same film are unified in the image display region and the peripheral region.
[0050]
According to this aspect, since transistors having the same polarity are manufactured based on the same film in the image display region and the peripheral region, a P-channel type transistor or an N-channel type transistor is relatively easily formed in both regions by the same process. I can make it.
[0051]
In order to solve the above-described problems, an electronic apparatus according to the present invention includes a light valve including any one of the electro-optical devices according to the present invention described above (including various aspects thereof), and projection light to the light valve. An illuminating light source; and an optical system that projects the projection light emitted from the light valve.
[0052]
According to the electronic device of the present invention, the light beam is projected onto the light valve from the light source, and the projection light emitted from the light valve is projected onto the screen or the like by the optical system. At this time, since the light valve is composed of the above-described electro-optical device of the present invention, a bright and high-quality image can finally be displayed.
[0053]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the electro-optical device of the invention is applied to a liquid crystal device.
[0055]
(Overall configuration of electro-optical device)
First, the overall configuration of an electro-optical device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit, which is an example of an electro-optical device, is taken as an example.
[0056]
FIG. 1 is a plan view of a TFT array substrate as viewed from the counter substrate side together with the components formed thereon, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line HH ′ of FIG.
[0057]
1 and 2, in the electro-optical device according to the present embodiment, a
[0058]
In such a sealing
[0059]
[0060]
1 and 2, a light-shielding
[0061]
In FIG. 2, on the
[0062]
In the present embodiment, a
[0063]
(Circuit configuration and operation of electro-optical device)
Next, the circuit configuration and operation of the electro-optical device configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing equivalent circuits such as various elements and wirings and peripheral circuits in a plurality of pixels formed in a matrix that constitutes an image display area of the electro-optical device.
[0064]
In FIG. 3, a
[0065]
In the peripheral area outside the
[0066]
In this way, the image signals S1, S2,..., Sn written to the
[0067]
The scanning line 3a is electrically connected to the gate of the
[0068]
On the
[0069]
(First embodiment)
The configurations of the pixel unit and the peripheral circuit unit of the electro-optical device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups on the TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a CMOS TFT constituting peripheral circuits such as a scanning line driving circuit, a data line driving circuit, and a sampling circuit. In FIGS. 5 and 6, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0070]
In FIG. 4, on the TFT array substrate of the electro-optical device, a plurality of
[0071]
In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face the channel region 1a ′ indicated by the hatched region in the lower right portion of the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a functions as a gate electrode. As described above, the
[0072]
In the present embodiment, the
[0073]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0074]
The semiconductor layer 1a may be made of, for example, a polysilicon film or an amorphous silicon film formed on a glass substrate or a silicon substrate as the
[0075]
By using the
[0076]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0077]
That is, the
[0078]
The
[0079]
The
[0080]
The
[0081]
As shown in FIG. 5, the electro-optical device includes a transparent
[0082]
On the other hand, a
[0083]
The
[0084]
The
[0085]
In the present embodiment, the light-shielding
[0086]
As an example of an electro-optical material, the space between the
[0087]
Further, a
[0088]
In FIG. 5, the
[0089]
A second
[0090]
A
[0091]
Next, as shown in FIG. 6, the CMOS TFT in the peripheral circuit portion is configured by stacking a
[0092]
More specifically, the
[0093]
On the other hand, the
[0094]
The
[0095]
The
[0096]
As described above, in the first embodiment, the
[0097]
In addition, since the
[0098]
The thin film transistor constituting at least one of the first electronic element and the second electronic element may be a polysilicon thin film transistor, an SOI thin film transistor, or a thin film transistor on a silicon substrate. Furthermore, a top gate type, a bottom gate type, an n channel type, or a p channel type may be used.
[0099]
Further, instead of one or both of the
[0100]
In this embodiment, although omitted, the lower light-shielding film including a portion covering the
[0101]
In the embodiment described above, by stacking a large number of conductive layers, steps are generated in regions along the
[0102]
Further, in the embodiment described above, the
[0103]
(Manufacturing method of the first embodiment)
Next, regarding the manufacturing method of the electro-optical device according to the first embodiment having the above-described configuration, particularly on the
[0104]
First, in step (1) of FIG. 7, in the pixel portion, a
[0105]
More specifically, for the semiconductor layer 1a and the
[0106]
As for the insulating
[0107]
For the scanning line 3a and the
[0108]
For the semiconductor layer 1a, after forming the scanning line 3a and the
[0109]
In this case, in particular, it is preferable to manufacture the semiconductor layer 1a and the
[0110]
For the
[0111]
After the first
[0112]
The
[0113]
As for the insulating
[0114]
Next, in step (2) of FIG. 7, while masking the
[0115]
Next, in step (3) of FIG. 7, the
[0116]
Next, in step (4) of FIG. 7, the
[0117]
Thereafter, a second
[0118]
As a result, the
[0119]
According to the present embodiment, in particular, in the steps (2) to (4) of FIG. 7, the same polysilicon film is selectively subjected to ion implantation or ion doping. Simultaneously with the formation of the
[0120]
As described above, the manufacturing method of the present embodiment is very advantageous in simplifying the manufacturing process, and based on the same film, it is finally used as a film having different electrical properties. It is also possible to reduce the number of layers in the stacked structure on the substrate.
[0121]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the electro-optical device of the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a plan view of a pixel of the TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, etc. are formed, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a connection relationship and a stacked state of each layer in FIG. It is sectional drawing. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the connection relationship and the stacked state of each layer in a CMOS type TFT constituting a part of the peripheral circuit. In FIGS. 9 and 10, the scale of each layer and each member is reduced in order to make each layer and each member recognizable on the drawing and to facilitate understanding of the connection relationship and the laminated state by contact holes. In addition, the relative planar arrangement is appropriately changed. 9 and 10, the same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 5 and 6 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0122]
As shown in FIGS. 8 and 9, in the second embodiment, compared to the first embodiment, instead of the storage capacitor 70-1 being constructed on the upper side of the
[0123]
The
[0124]
The
[0125]
On the other hand, as shown in FIG. 10, in the peripheral circuit, a CMOS type TFT composed of
[0126]
Therefore, according to the second embodiment, the
[0127]
In addition, since the
[0128]
Further, in this embodiment, in particular, the
[0129]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the electro-optical device of the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the connection relationship and the lamination state of each layer. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a connection relationship and a stacked state of each layer in a CMOS type TFT constituting a part of the peripheral circuit. In FIGS. 11 and 12, the scale of each layer and each member is reduced in order to make each layer and each member recognizable on the drawing and to facilitate understanding of the connection relationship and the stacked state by contact holes. In addition, the relative planar arrangement is appropriately changed. In FIGS. 11 and 12, the same components as those in FIGS. 5 and 6 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0130]
As shown in FIG. 11, in the third embodiment, compared to the first embodiment, the
[0131]
Therefore, according to the third embodiment, in particular, in the pixel portion, it is possible to effectively prevent the potential fluctuation of the
[0132]
In addition, the
[0133]
In the first to third embodiments described above, two electronic elements are stacked in each of the pixel portion and the peripheral circuit portion. However, three or more electronic elements may be stacked in the pixel portion and the peripheral circuit portion. Good. Furthermore, although the example in which the TFT and the storage capacitor are stacked in the pixel portion has been described, two TFTs may be stacked in the pixel portion. For example, a CMOS type TFT may be provided in each pixel.
[0134]
In each of the embodiments described above with reference to FIGS. 1 to 12, instead of providing the data line driving
[0135]
Since the electro-optical device in each embodiment described above is applied to a projector, three electro-optical devices are respectively used as RGB light valves, and each light valve has a dichroic mirror for RGB color separation. The light of each color resolved through the light enters as projection light. Therefore, in each embodiment, the
[0136]
(Embodiment of electronic device)
Next, an embodiment of a projection color display device as an example of an electronic apparatus using the liquid crystal device described in detail above as a light valve will be described with reference to FIGS.
[0137]
First, the circuit configuration of the projection type color display device of this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. FIG. 13 shows a circuit configuration relating to one of the three light valves in the projection type color display device. Since all of these three light valves have basically the same configuration, only a part related to the circuit configuration will be described here. Strictly speaking, however, the input signals of the three light valves are different (that is, driven by signals for R, G, and B, respectively). Compared with the case of B and B, the order of the image signals is reversed within each field or frame so that the image is reversed and displayed, or the horizontal or vertical scanning direction is reversed.
[0138]
In FIG. 13, the projection color display device includes a display
[0139]
Next, with reference to FIG. 14, the overall configuration, particularly the optical configuration, of the projection type color display device of the present embodiment will be described. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the projection type color display device.
[0140]
In FIG. 14, a
[0141]
The present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. An optical device and a manufacturing method thereof are also included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a TFT array substrate in an electro-optical device according to an embodiment of the present invention, viewed from the side of a counter substrate together with each component formed thereon.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like provided in a plurality of matrix pixels that form an image display region in the electro-optical device according to the embodiment of the invention.
4 is a plan view of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed in the electro-optical device according to the first embodiment. FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a CMOS TFT in the peripheral circuit portion of the first embodiment.
FIG. 7 is a process diagram showing the manufacturing process of the first embodiment.
FIG. 8 is a plan view of a pixel of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed in an electro-optical device according to a second embodiment of the invention.
9 is a schematic cross-sectional view showing a connection relation and a laminated state of each layer in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a CMOS type TFT in the peripheral circuit portion of the second embodiment.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a connection relationship and a stacked state of layers in an electro-optical device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a CMOS type TFT in the peripheral circuit portion of the third embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a circuit configuration relating to a light valve in a projection type color display device which is an embodiment of the electronic apparatus of the invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a color liquid crystal projector as an example of a projection type color display device which is an embodiment of the electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
1a ... Semiconductor layer
1a '... channel region
1b ... low concentration source region
1c: low concentration drain region
1d ... High concentration source region
1e ... High concentration drain region
2… Insulating thin film
3a ... scan line
6a ... Data line
9a: Pixel electrode
10 ... TFT array substrate
12 ... Underlying insulating film
16 ... Alignment film
20 ... Counter substrate
21 ... Counter electrode
22 ... Alignment film
23. Second light shielding film
30 ... TFT
50 ... Liquid crystal layer
70 ... Storage capacity
70-1 to 70-2 ... Storage capacity
81, 82, 83, 84 ... contact holes
300 ... capacity line
301: Insulating film
302 ... Capacitance electrode
131, 141, 151, 161, 171, 181 ... TFT
Claims (5)
前記基板上の周辺領域に、前記トランジスタを構成する半導体膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含む第1電子素子と、該第1電子素子に対して積層形成されており且つ前記蓄積容量を構成する導電膜及び絶縁膜のうち少なくとも一つと同一膜を元に形成された部分を含む第2電子素子とを含んでなり、前記配線及び前記トランジスタを介して前記画素電極を制御するための周辺回路を備え、
前記第1電子素子及び前記第2電子素子間の積層位置に、固定電位にされた導電膜が更に積層されていることを特徴とする電気光学装置。In the image display area on the substrate, wirings arranged in a matrix, transistors and pixel electrodes arranged corresponding to intersections of the wirings, and provided corresponding to the pixel electrodes and with respect to the transistors Storage capacity formed in layers,
A first electronic element including a portion formed based on the same film as at least one of a semiconductor film and an insulating film constituting the transistor in a peripheral region on the substrate, and stacked on the first electronic element And a second electronic element including a portion formed on the basis of the same film as at least one of the conductive film and the insulating film constituting the storage capacitor, and through the wiring and the transistor, A peripheral circuit for controlling the pixel electrode is provided.
An electro-optical device, wherein a conductive film having a fixed potential is further laminated at a lamination position between the first electronic element and the second electronic element.
前記画像表示領域において前記トランジスタを形成する工程と並行して前記周辺領域において前記第1電子素子を形成する工程を行ない、
前記画像表示領域において前記蓄積容量を形成する工程と並行して前記周辺領域において前記第2電子素子を形成する工程を行なうことを特徴とする電気光学装置の製造方法。An electro-optical device manufacturing method for manufacturing the electro-optical device according to claim 1,
Performing the step of forming the first electronic element in the peripheral region in parallel with the step of forming the transistor in the image display region;
A method of manufacturing an electro-optical device, comprising performing a step of forming the second electronic element in the peripheral region in parallel with the step of forming the storage capacitor in the image display region.
該ライトバルブに投射光を照射する光源と、
前記ライトバルブから出射される投射光を投射する光学系と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。A light valve comprising the electro-optical device according to claim 1 or 2,
A light source for projecting light onto the light valve;
An optical display system for projecting projection light emitted from the light valve.
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