JP4241777B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の電気光学装置の一例である液晶装置は、例えば投射型表示装置の光変調手段（ライトバルブ）としても多用されている。特に投射型表示装置の場合、光源からの強い光が液晶ライトバルブに入射されるため、この光によって液晶ライトバルブ内の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）がリーク電流の増大や誤動作等を生じないよう、入射光を遮る遮光手段としての遮光膜が液晶ライトバルブに内蔵されている。より具体的には、このような遮光膜は、画素毎に画素電極を駆動するために、表示領域において縦横に交差して配線されたデータ線及び走査線、更には画素毎に走査線及びデータ線に電気的に接続されたＴＦＴを含む各種電子素子等を構成する導電膜の少なくとも一部により形成されるか、或いはこれに加えて若しくは代えて、別途、単に入射光を遮る遮光手段としての役割のみを担うためにデータ線及び走査線の平面的なパターン形状に対応する格子状或いはストライプ状のパターンとして形成されることもある。尚、このような遮光膜は、表示画像の品質を向上させるために、上述したようなリーク電流の発生を防止する役割の他、例えば、液晶の配向状態が不安定となり配向不良が生じるおそれのある相隣接する画素の境目において透過光が出射するのを遮ることが可能な構成で形成される。

ここで、特許文献１によれば、このような基板上における遮光膜が形成された領域、即ち基板上において光を透過させない非開口領域に、ＴＦＴと画素電極とを電気的に接続させるためのコンタクトホールが、画素電極と、それよりも下層側に形成された各種配線やＴＦＴ等の電子素子とを層間絶縁する層間絶縁膜に開孔される。

特開平９−１７１１９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたようなコンタクトホールの構成によれば、基板上で平面的に見て、遮光膜の一部が、良質な画像表示を行うという装置そのものの本質的な機能に寄与する目的とは関係無く、このコンタクトホールの配置を確保するためだけに形成される。このため、各画素で開口領域の大きさが制約され、開口率の低下を招き、画像表示の品質が劣化してしまうという技術的問題点がある。

本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、アクティブマトリクス方式で駆動される液晶装置等の電気光学装置であって、高い開口率を実現しつつ、ＴＦＴにおける光リーク電流の発生を低減可能な電気光学装置及び電子機器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、基板上に、データ線と、前記データ線と電気的に接続されたトランジスタと、前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記画素電極に対応する画素の開口領域を少なくとも部分的に規定するように、前記画素電極より層間絶縁膜を介して下層側且つ前記トランジスタより上層側に形成された遮光部とを備え、前記画素電極と前記遮光部とは、前記層間絶縁膜に開孔されたコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されており、前記トランジスタの半導体層は、チャネル領域と、前記データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域と、前記画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域と、前記チャネル領域及び前記データ線側ソースドレイン領域間に形成された第１の接合領域と、前記チャネル領域及び前記画素電極側ソースドレイン領域間に形成された第２の接合領域とを有しており、前記遮光部は、一の方向に延在する前記トランジスタの半導体層を覆うように前記一の方向に延在する重畳部分を有し、該重畳部分は、前記一の方向と交差する他の方向に延在すると共に前記チャネル領域を覆う本体部分と、該本体部分から前記一の方向に突出し前記半導体層の第１の接合領域と重なる部分と、前記一の方向とは反対側に突出し前記第１の接合領域と重なる部分よりも前記第２の接合領域と重なる部分の前記他の方向の幅が幅広に形成された幅広部分とを有しており、前記コンタクトホールは、前記基板上で平面的に見て、前記幅広部分と重なるように配置される。

本発明の電気光学装置によれば、例えば、データ線から画素電極への画像信号の供給が制御される、所謂アクティブマトリクス方式による画像表示が可能となる。より具体的には、各画素は、トランジスタのゲート電極に走査線より走査信号が供給されることにより選択状態となり、トランジスタの半導体層の一方のソースドレイン領域がデータ線と互いに電気的に接続され且つ他方のソースドレイン領域が画素電極と互いに電気的に接続されることにより、トランジスタを介して、画素電極にデータ線から画像信号が供給される。

ここで、本発明に係る「開口領域」とは、実質的に表示光を出射させる画素内の領域であり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料からなる画素電極が形成され、光が透過する領域であって、透過率の変更に応じて液晶等の電気光学物質を抜けてきた出射光の階調を変化させることが可能となる領域である。言い換えれば、「開口領域」とは、画素に集光される光が光を透過させない、或いは光透過率が透明電極に比べて相対的に小さい配線、遮光膜、及び各種素子等の遮光体で遮られることがない領域を意味する。他方、本発明に係る「非開口領域」とは、表示に寄与する光が透過しない領域を意味し、例えば画素内に非透明な配線或いは電極、若しくは各種素子等の遮光体が配設されている領域を意味する。更に、「開口率」とは、開口領域及び非開口領域を加えた画素のサイズにおける開口領域の割合を意味する。

本発明では、画素電極は、データ線及び走査線の交差に対応して、基板上において表示領域となるべき領域にマトリクス状に複数設けられている。また、各画素で、データ線及び走査線、トランジスタ、及びその他、画素電極を駆動するための各種構成要素は、非開口領域に形成される。

本発明では、トランジスタは、表示領域における一の方向に沿って形成される。本発明に係る「一の方向」とは、例えば基板上でマトリクス状に規定された複数の画素の行方向、即ち複数のデータ線が配列される配列方向或いは複数の走査線の各々が延びる方向（即ちＸ方向）、又は例えば基板上でマトリクス状に規定された複数の画素の列方向、即ち複数の走査線が配列される配列方向或いは複数のデータ線の各々が延びる方向（即ちＹ方向）を意味する。

本発明では特に、遮光部は、各画素において非開口領域を少なくとも部分的に規定するように、画素電極より層間絶縁膜を介して下層側且つトランジスタより上層側に形成される。更に、遮光部における少なくとも重畳部分は、基板上で平面的に見てトランジスタの少なくとも一部と一の方向に沿って重なる。加えて、重畳部は、トランジスタより一の方向に交わる他の方向の幅が広い。即ち、重畳部は、トランジスタの少なくとも一部を覆うように形成される。よって、基板上において、各画素で、トランジスタの少なくとも一部に入射する光を遮光部における重畳部分によって遮光することができ、トランジスタに入射される光の量を低減することが可能となる。これにより、トランジスタにおける光リーク電流の発生を低減することができる。特に、トランジスタにおける、例えば経験的に光リーク電流が発生し易い箇所に対して、重畳部分を重なるように配置し入射される光を遮光することで、より効果的に光リーク電流の発生を低減することが可能となる。

本発明では、基板上において遮光部より上層側であって画素電極より下層側に、遮光部（或いは、トランジスタ）、更にはデータ線や走査線と、画素電極とを層間絶縁する層間絶縁膜が形成される。

本発明では特に、前述した層間絶縁膜には、基板上で平面的に見て、重畳部分と重なる位置にコンタクトホールが開孔される。画素電極とトランジスタとは、該コンタクトホールを介して互いに電気的に接続される。例えば、遮光部における重畳部分は、このように開孔されたコンタクトホールを介して画素電極に電気的に接続され、トランジスタと画素電極との間の電気的接続を中継するように構成される。尚、このような構成において、層間絶縁膜は１層からなる単層膜として形成されてもよいし、２層以上の多層膜として形成されてもよい。より具体的には、画素電極がコンタクトホール内からコンタクトホール外に連続的に形成されることにより、コンタクトホール内において、該画素電極よりも下層側に配置された、遮光部の重畳部分、或いは半導体層と画素電極との間の電気的接続を中継するその他の導電膜に電気的に接続される構成により行われる。或いは、これに限定されず、例えばコンタクトホール内に導電材料が充填されることによりプラグが形成され、コンタクトホールから露出するプラグの表面に画素電極が接触するように形成されることにより、遮光部の重畳部分やその他の導電膜に電気的に接続される構成により行われる。

よって、本発明の電気光学装置によれば、非開口領域のうち、トランジスタに対する入射光を光リーク電流の発生を防止するために遮光する領域（即ち、遮光部における重畳部分が形成される領域）に、コンタクトホールが配置される。従って、コンタクトホールの配置のためのみに、別途、非開口領域の一部を不要に拡大してしまうことを防止することができ、各画素において開口領域のサイズをより大きく確保することが可能となる。

以上説明したように、本発明の電気光学装置によれば、各画素で、光リーク電流の発生を低減しつつ開口率を向上させることができ、その結果、高品質な表示が可能となる。

本発明の電気光学装置の一態様では、前記遮光部は、遮光性導電材料から形成されており、前記トランジスタと電気的に接続されると共に前記画素電極と前記コンタクトホールを介して電気的に接続される。

この態様によれば、トランジスタと画素電極との間の電気的接続を中継する中継層として遮光部の重畳部分を形成することができる。この場合、重畳部分及び画素電極間の電気的接続が、他の導電膜を中継して行われる場合と比較して、これら両者間の電気的接続に係る構成が、他の導電膜の配置や新たなコンタクトホールの開孔により複雑化するのを防止できる。よって、より効果的に電気光学装置の製造プロセスを簡略化し、且つ各画素で開口領域のサイズをより大きく確保することが可能となる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記重畳部分の一部は、前記他の方向の幅が前記重畳部分の他部より広い幅広部分として形成され、前記コンタクトホールは、前記基板上で平面的に見て、前記幅広部分と重なるように配置される。

この態様によれば、特に、遮光部の重畳部分において、幅広部分では、幅広部分以外の他部より広い範囲でトランジスタに対して入射する光を遮光することが可能となり、トランジスタに入射する光の量をより低減させることが可能となる。

また、コンタクトホールが基板上で平面的に見て重畳部分における幅広部分と重なるように配置されることにより、遮光部における重畳部分の面積が、幅広部分とは別の箇所にコンタクトホールの配置を確保するために、不要に拡大するのを防止できる。更には、例えば、電気光学装置の製造時に、重畳部分に対するコンタクトホールの位置合わせをより容易に行うことができるため、コンタクトホールの位置ずれにより歩留りが低下するのを防止するという、製造上の利益を得ることも可能となる。

上述した、重畳部分の一部が幅広部分として形成される態様では、前記トランジスタは、チャネル領域と、前記データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域と、前記画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域と、前記チャネル領域及び前記データ線側ソースドレイン領域間に形成された第１の接合領域と、前記チャネル領域及び前記画素電極側ソースドレイン領域間に形成された第２の接合領域を有する半導体層を備え、前記幅広部分は、前記基板上で平面的に見て、少なくとも前記第２の接合領域と重なるように構成してもよい。

この場合には、次に説明するような利益を得ることが可能となる。本態様では、トランジスタの半導体層において、第１の接合領域は、チャネル領域とデータ線側ソースドレイン領域との接合部に形成される領域であり、第２の接合領域は、チャネル領域と画素電極側ソースドレイン領域との接合部に形成される領域である。即ち、第１及び第２の接合領域は、例えば、トランジスタが例えばＮＰＮ型或いはＰＮＰ型トランジスタ（即ち、Ｎチャネル型或いはＰチャネル型トランジスタ）として形成された場合におけるＰＮ接合領域や、トランジスタがＬＤＤ構造を有する場合におけるＬＤＤ領域（即ち、例えばイオンプランテーション法等の不純物打ち込みによって半導体層に不純物を打ち込んでなる不純物領域）を意味する。

ここで、本願発明者の研究によれば、経験的に、トランジスタの動作時に、第２の接合領域では、第１の接合領域に比べて光リーク電流が相対的に発生しやすい傾向にある。本態様では、遮光部の重畳部分では、より広い範囲で幅広部分によって半導体層の第２の接合領域に入射する光を遮光することにより、半導体層の第２接合領域に入射する光の量をより低減することが可能となる。その結果、より効果的にトランジスタにおける光リーク電流の発生を低減することが可能となる。

上述した、幅広部分が半導体層の第２の接合領域と重なるように配置される態様では、前記第２の接合領域は、ＬＤＤ領域であるように構成してもよい。

この場合には、ＬＤＤ構造を有するトランジスタについて、トランジスタの非動作時において、データ線側ソースドレイン領域及び画素電極側ソースドレイン領域に流れるオフ電流を低減し、且つトランジスタの動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記遮光部は、前記基板上において下層側から順次に積層された下部容量電極及び上部容量電極を有すると共に前記下部容量電極及び前記上部容量電極のうち一方の電極が前記画素電極に電気的に接続された容量素子であり、前記重畳部分は、前記一方の電極の一部として形成される。

この態様によれば、各画素において、容量素子の有する上部及び下部容量電極のうち一方の電極に、画素電極に供給される画像信号が供給されることにより、容量素子を画素電極の電位を一時的に保持する保持容量として機能させることができる。これにより、各画素で画素電極を画像信号に応じた電位に保持する保持特性を向上させることが可能となる。

また、この態様では、容量素子を遮光部として兼用することが可能となり、これとは別途遮光膜を設ける場合に比べて、各画素で、データ線及び走査線や、トランジスタ等の各種構成要素の各々の配置に係る構成をより簡略化することができる。

上述した、遮光部が容量素子である態様では、前記一方の電極は、下部容量電極であるように構成してもよい。

この場合には、下部容量電極の一部によって、トランジスタに入射する光を遮光することにより、トランジスタにおける光リーク電流の発生を低減することが可能となる。そして、このように下部容量電極の一部によって規定される、トランジスタに対する入射光を光リーク電流の発生を防止するために遮光する領域に、コンタクトホールが配置されることにより、コンタクトホールの配置のためにのみ、容量素子において下部容量電極の配置面積を不要に拡大させるのを防止することができる。

上述した、遮光部が容量素子である態様では、前記上部容量電極及び前記下部容量電極の各々は、金属膜から形成されるように構成してもよい。

この場合には、容量素子は、金属膜−誘電体膜（絶縁膜）−金属膜が積層されてなる、所謂ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）構造を有する。このような容量素子によれば、一対の上部及び下部容量電極に供給される各種信号に応じて当該一対の容量電極で消費される消費電力を低減できる。加えて、一対の容量電極のいずれか一方を半導体層により形成する場合と比べて、この一方の電極における導電率を高め、容量素子の保持容量としての機能をより向上させることが可能となる。

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）を具備する。

本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高品質な表示を行うことが可能な、投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。尚、本実施形態では、電気光学装置の一例として、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挙げる。

先ず、本実施形態に係る液晶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。ここに図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液晶装置の平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、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が封入されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素（或いは画素部と称することもある）が設けられる、本発明に係る「表示領域」の一例としての画像表示領域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の、例えば紫外線硬化樹脂、熱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、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、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（図示せず）が散布されている。本実施形態に係る液晶装置は、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。

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の額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

ＴＦＴアレイ基板１０上において画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、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いる。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

対向基板２０上の４つのコーナー部には、両基板間の電気的な上下導通を行うための上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０側にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子（図示省略）が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

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（図示せず）が形成されている。尚、本実施形態では、画素スイッチング素子はＴＦＴのほか、各種トランジスタ或いはＴＦＤ等により構成されてもよい。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜（図示せず）が形成されている。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り、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

ＴＦＴアレイ基板１０は例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の透明基板である。対向基板２０もＴＦＴアレイ基板１０と同様に透明基板である。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、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が設けられている。例えば、画素電極９ａはＩＴＯ膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。

対向基板２０上には、例えば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膜などの透明導電膜からなる。配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。

対向基板２０上には、格子状又はストライプ状の遮光膜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、後述するＴＦＴアレイ基板１０側のデータ線や走査線、或いはその他、蓄積容量等の各種構成要素を構成する、遮光性の材料により形成された各種導電膜と併せ、ＴＦＴアレイ基板１０側からの入射光の、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ´ないしその周辺への侵入を、より確実に阻止することができる。

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、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により所定の配向状態をとる。

尚、図１及び図２に示した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等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線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。

次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部の電気的な接続構成について、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係る液晶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、配線等の等価回路図である。

図３において、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素の夫々には、画素電極９ａ及び本発明に係る「トランジスタ」の一例であるＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに電気的に接続されており、液晶装置の動作時に画素電極９ａをスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６ａは、後述するようにＴＦＴ３０の半導体層におけるデータ線側ソースドレイン領域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よい。

ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、液晶装置は、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、後述するようにＴＦＴ３０の画素電極側ソースドレイン領域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が所定のタイミングで書き込まれる。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２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。

液晶層５０を構成する液晶は、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、階調表示を可能とする。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、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、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、本発明に係る「遮光部」の一例である蓄積容量７０ａが電気的に接続されている。蓄積容量７０ａは、画像信号の供給に応じて各画素電極９ａの電位を一時的に保持する保持容量として機能する容量素子である。蓄積容量７０ａによれば、画素電極９ａにおける電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカの低減といった表示特性の向上が可能となる。

次に、上述の動作を実現する画素部の具体的な構成について、図３に加えて図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、相隣接する複数の画素部の平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ´線断面図である。尚、図４及び図５では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。この点については、後述する図６についても同様である。また、図４及び図５では、液晶装置において、ＴＦＴアレイ基板１０側における画素の主要な構成のみについて示してあり、以下ではこの構成について特に詳細に説明する。

図４或いは図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａは、画素電極９ａが夫々設けられた複数の画素によって構成されている。

画素電極９ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上に、マトリクス状に複数設けられている。画素電極９ａの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。走査線３ａは、図３又は図４中Ｘ方向に沿って延びており、データ線６ａは、走査線３ａと交差するように、同図中Ｙ方向に沿って延びている。走査線３ａ及びデータ線６ａが互いに交差する個所の各々には画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。

走査線３ａ、データ線６ａ、蓄積容量７０ａ、下側遮光膜１１ａ、及びＴＦＴ３０は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、画素電極９ａが配置される各画素の開口領域を規定する非開口領域内に配置されている。

図４及び図５において、ＴＦＴ３０は、半導体層１ａと、ゲート電極とされる走査線３ａの一部とを備えている。

半導体層１ａは、例えばポリシリコンからなり、図４中Ｙ方向に沿ったチャネル長を有するチャネル領域１ａ´、データ線側ＬＤＤ領域１ｂ及び画素電極側ＬＤＤ領域１ｃ、並びにデータ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極線側ソースドレイン領域１ｅからなる。即ち、ＴＦＴ３０はＬＤＤ構造を有している。尚、データ線側ＬＤＤ領域１ｂは、本発明に係る「第１の接合領域」の一例であり、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃは、本発明に係る「第２の接合領域」の一例である。

図４に示すように、データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極線側ソースドレイン領域１ｅは、チャネル領域１ａ´を基準として、Ｙ方向に沿ってほぼミラー対称に形成されている。データ線側ＬＤＤ領域１ｂは、チャネル領域１ａ´及びデータ線側ソースドレイン領域１ｄ間に形成されている。画素電極側ＬＤＤ領域１ｃは、チャネル領域１ａ´及び画素電極線側ソースドレイン領域１ｅ間に形成されている。データ線側ＬＤＤ領域１ｂ、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃ、データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極線側ソースドレイン領域１ｅは、例えばイオンプランテーション法等の不純物打ち込みによって半導体層１ａに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。データ線側ＬＤＤ領域１ｂ及び画素電極側ＬＤＤ領域１ｃはそれぞれ、データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極線側ソースドレイン領域１ｅよりも不純物の少ない低濃度な不純物領域として形成される。このような不純物領域によれば、ＴＦＴ３０の非動作時において、ソース領域及びドレイン領域に流れるオフ電流を低減し、且つＴＦＴ３０の動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。尚、ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ構造を有することが好ましいが、データ線側ＬＤＤ領域１ｂ、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃに不純物打ち込みを行わないオフセット構造であってもよいし、ゲート電極をマスクとして不純物を高濃度に打ち込んでデータ線側ソースドレイン領域及び画素電極線側ソースドレイン領域を形成する自己整合型であってもよい。

図４及び図５に示すように、ＴＦＴ３０のゲート電極は、走査線３ａの一部として形成されており、例えば導電性ポリシリコンから形成されている。走査線３ａは、Ｘ方向に沿って延びる本線部分と共に、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ´のうち該本線部分が重ならない領域と重なるようにＹ方向に沿って該本線部から延在する部分を有している。このような走査線３ａのうちチャネル領域１ａ´と重なる部分がゲート電極として機能する。ゲート電極及び半導体層１ａ間は、ゲート絶縁膜２によって電気的に絶縁されている。

ＴＦＴアレイ基板１０上において、ＴＦＴ３０より下層側に下地絶縁膜１２を介して例えば格子状のパターン形状で設けられた下側遮光膜１１ａは、ＴＦＴアレイ基板１０側から装置内に入射する戻り光からＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ´及びその周辺を遮光する。下側遮光膜１１ａは、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）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。

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の特性の劣化を防止する機能を有する。

図５において、ＴＦＴアレイ基板１０上のＴＦＴ３０よりも層間絶縁膜４１を介して上層側には、蓄積容量７０ａが設けられている。蓄積容量７０ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上において下層側から順次積層された下部容量電極７１ｍ及び上部容量電極３００が誘電体膜７５ａを介して対向配置されることにより形成されている。

下部容量電極７１ｍは、ＴＦＴ３０の画素電極線側ソースドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに電気的に接続された画素電位側容量電極である。より具体的には、下部容量電極７１ｍは、コンタクトホール８５ａを介してこのコンタクトホール８５ａ内で画素電極９ａに電気的に接続されると共に画素電極側ソースドレイン領域１ｅにコンタクトホール８３ａを介して電気的に接続されており、画素電極線側ソースドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａ間の電気的な接続を中継する。

下部容量電極７１ｍは、例えば金属又は合金を含んでＴＦＴ３０の上側に設けられた非透明な金属膜である。下部容量電極７１ｍは、後述するようにＴＦＴ３０を遮光する上側遮光膜（或いは、内蔵遮光膜）としても機能する。下部容量電極７１ｍは、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の金属を含んで形成されている。

尚、下部容量電極７１ｍ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）、Ｐｄ（パラジウム）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から構成されていてもよい。この場合には、下部容量電極７１ｍの上側遮光膜としての機能を一層高めることができる。

上部容量電極３００は、その構成について詳細な図示を省略するが、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素電極９ａが配置された画像表示領域１０ａからその周囲に延設されている。上部容量電極３００は、定電位源と電気的に接続され、固定電位に維持された固定電位側容量電極である。

上部容量電極３００も、下部容量電極７１ｍと同様に非透明な金属膜である。従って、蓄積容量７０ａは、金属膜−誘電体膜（絶縁膜）−金属膜の３層構造を有する、所謂ＭＩＭ構造を有している。よって、このような蓄積容量７０ａの構成によれば、一対の上部及び下部容量電極３００及び７１ｍに供給される各種信号に応じて当該一対の容量電極で消費される消費電力を低減できる。加えて、一対の容量電極のいずれか一方を半導体層により形成する場合と比べて、この一方の電極における導電率を高め、蓄積容量７０ａの保持容量としての機能をより向上させて、高速動作が可能となる。

ここで、上部容量電極３００は、図４又は図３に示すように、複数の画素に亘って延在され、これら複数の画素によって共用される。また、各画素において、図４に示すように、Ｙ方向に延びる、同図中走査線３ａの下側に配置された部分には、コンタクトホール８５ａの配置を回避するように、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、コンタクトホール８５ａが配置された側を凹状に切り欠いて切り欠き部が形成されている。

誘電体膜７５ａは、例えばＨＴＯ（High Temperature Oxide）膜、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜等の酸化シリコン膜、或いは窒化シリコン膜等から構成された単層構造、或いは多層構造を有している。

図５において、ＴＦＴアレイ基板１０上の蓄積容量７０ａよりも層間絶縁膜４２を介して上層側には、データ線６ａが設けられている。

データ線６ａは、半導体層１ａのデータ線側ソースドレイン領域１ｄに、層間絶縁膜４１及び４２並びにゲート絶縁膜２を貫通するコンタクトホール８１ａを介して電気的に接続されている。データ線６ａ及びコンタクトホール８１ａ内部は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ等のＡｌ（アルミニウム）含有材料、又はＡｌ単体、若しくはＡｌ層とＴｉＮ層等との多層膜からなる。データ線６ａは、ＴＦＴ３０を遮光する機能も有している。尚、図４に示すように、上部容量電極３００と同様にコンタクトホール８５ａの配置を回避するように、データ線６ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、各画素において、同図中走査線３ａの下側でＸ方向に沿う方向に折れ曲がって形成された折り曲げ部を有している。

図５において、画素電極９ａは、データ線６ａよりも層間絶縁膜４３を介して上層側に形成されている。画素電極９ａは、下部容量電極７１ｍ、コンタクトホール８３ａ及び８５ａを介して半導体層１ａの画素電極線側ソースドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。画素電極９ａは、コンタクトホール８５ａ内からコンタクトホール８５ａ外に連続的に形成されており、コンタクトホール８５ａ内で直接に、後述する下部容量電極７１ｍの重畳部分７１ｍａと電気的に接続される。よって、コンタクトホール８５ａ内における画素電極９ａに対する直接的な電気的接続について、例えば、コンタクトホール８５ａ内にプラグを形成したり、或いはコンタクトホール８５ａ内からコンタクトホール８５ａ外に連続的に導電膜を形成して中継電極とし、このようなプラグや中継電極と画素電極とを接触させる場合と比較して、より簡易な構成により行うことが可能となる。また、重畳部分７１ｍａ及び画素電極９ａ間の電気的接続が、他の導電膜を中継して行われる場合と比較して、これら両者間の電気的接続に係る構成が、他の導電膜の配置や新たなコンタクトホールの開孔により複雑化するのを防止することができる。よって、液晶装置の製造プロセスを簡略化し、且つ、画素電極９ａ及び下部容量電極７１ｍ間の電気的接続について、前述したような中継電極等の配置は不要であるため、各画素で開口領域のサイズをより大きく確保することが可能となる。

尚、画素電極９ａの上側表面には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜（図５中図示省略）が設けられている。

以上に説明した画素部の構成は、図４に示すように、各画素部に共通である。そして、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａ（図１参照）には、かかる画素部が周期的に形成されていることになる。他方、本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域に、図１及び図２を参照して説明したように、走査線駆動回路１０４及びデータ線駆動回路１０１等の駆動回路が形成されている。

次に、本実施形態に係る液晶装置の遮光部としての蓄積容量の構成について、図１から図５に加えて図６を参照して詳細に説明する。ここに図６は、本実施形態に係る液晶装置の蓄積容量を構成する一対の容量電極の平面形状を示す平面図である。尚、図６では、図４に示した画素部を構成する構成要素のうち、ＴＦＴ３０、走査線３ａ及び蓄積容量７０ａの配置関係に着目して、その構成を概略的に示してある。

本実施形態では、液晶装置において、ＴＦＴアレイ基板１０側の走査線３ａやデータ線６ａ、蓄積容量７０ａ、下側遮光膜１１ａの各種構成要素が遮光性を有する導電膜により形成されることにより、図２を参照して説明した対向基板２０側の遮光膜２３に加えて、これらＴＦＴアレイ基板１０側の各種構成要素によって、各画素において非開口領域が規定される。特に、図４又は図６において、蓄積容量７０ａの上部及び下部容量電極３００及び７１ｍは夫々、上述したように金属膜により形成されることにより遮光性を有し、これらによって各画素で非開口領域が部分的に規定される。本実施形態では、このように蓄積容量７０ａを遮光部として兼用することにより、各画素を構成する各種構成要素の配置に係る構成をより簡略化することができる。

また、図６において、蓄積容量７０ａの下部容量電極７１ｍは、平面的に見て、ＴＦＴアレイ基板１０上で、ＴＦＴ３０の半導体層１ａより上層側で、半導体層１ａの少なくとも一部とＹ方向に沿って重なるように配置される重畳部分７１ｍａを有している。より具体的には、重畳部分７１ｍａは、平面的に見て、データ線側ソースドレイン領域１ｄの一部と、図６中Ｙ方向に沿って、該一部からそれよりも同図中下側に配置された、データ線側ＬＤＤ領域１ｂ、チャネル領域１ａ’、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃ、及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅを含む半導体層１ａの一部に対して重なるように配置される。よって、本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０上において、各画素で、半導体層１ａの一部に入射する光を重畳部分７１ｍａによって遮光することにより、半導体層１ａに入射される光の量を低減することが可能となる。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａにおいて、光リーク電流の発生を低減することができる。

特に、重畳部分７１ｍａにおいて、半導体層１ａの画素電極側ＬＤＤ領域１ｃと重なる部分を含む、図６中Ｙ方向に沿って走査線３ａより下側に延在する部分は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面に沿う方向であってＸ方向に沿う幅ｄ２が、同方向における重畳部分７１ｍａの他部の幅ｄ１より大きくなるような幅広部分７１ｍｂとして形成される。ここで、本願発明者の研究によれば、経験的に、ＴＦＴ３０の動作時に、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃでは、データ線側ＬＤＤ領域１ｂに比べて光リーク電流が相対的に発生しやすい傾向にある。重畳部分７１ｍａでは、Ｘ方向に沿ってより広い範囲で幅広部分７１ｍｂによって半導体層１ａの画素電極側ＬＤＤ領域１ｃに入射する光を遮光することができ、半導体層１ａの画素電極側ＬＤＤ領域１ｃに入射する光の量をより低減することが可能となる。その結果、より効果的にＴＦＴ３０における光リーク電流の発生を低減することが可能となる。

ここに、本実施形態では、図４から図６において、層間絶縁膜４３に開孔されたコンタクトホール８５ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、下部容量電極７１ｍの重畳部分７１ｍａにおいて、幅広部分７１ｍｂと重なる位置に配置される。よって、本実施形態では、蓄積容量７０ａにおいて、下部容量電極７１ｍの重畳部分７１ｍａによって規定される非開口領域の一部以外の部分で、コンタクトホール８５ａ配置のためのみに非開口領域を不要に拡大させるのを防止することができる。特に、下部容量電極７１ｍの重畳部分７１ｍａにおいて、幅広部分７１ｍｂによって、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃにおける光リーク電流の発生を防止するため、半導体層１ａに対する入射光を遮光する領域が規定される。そして、このように規定された遮光領域内にコンタクトホール８５ａが配置されることにより、重畳部分７１ｍａの配置面積が幅広部分７１ｍｂとは別の箇所で不要に拡大するのを防止することができる。更には、例えば、液晶装置の製造時に、重畳部分７１ｍａに対するコンタクトホール８５ａの位置合わせをより容易に行うことができるため、コンタクトホール８５ａの位置ずれにより歩留りが低下するのを防止するという、製造上の利益を得ることも可能となる。

よって、以上説明したような本実施形態の液晶装置によれば、各画素で、光リーク電流の発生を防止しつつ開口領域のサイズをより大きく確保して開口率を向上させることが可能となり、その結果、高品質な表示を行うことができる。
＜電子機器＞
次に、上述した電気光学装置である液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。ここに図７は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶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７に示すように、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、ライトガイド１１０４内に配置された４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原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、Ｒ及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。

ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。

尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び１１１０Ｇ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、カラーフィルタを設ける必要はない。

尚、図７を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

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、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び該電気光学装置を具備してなる電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

液晶装置の概略的な平面図である。 図１のＨ−Ｈ´断面図である。 複数の画素部における各種素子、配線等の等価回路を示す回路図である。 相隣接する複数の画素部の平面図である。 図４のＡ−Ａ´線断面図である。 蓄積容量を構成する一対の容量電極の平面形状を示す平面図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。

符号の説明

１ａ…半導体層、１ｄ…データ線側ソースドレイン領域、１ｅ…画素電極側ソースドレイン領域、３ａ…走査線、６ａ…データ線、９ａ…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、３０…ＴＦＴ、４３…層間絶縁膜、７０ａ…蓄積容量、７１ｍａ…重畳部分、８５ａ…コンタクトホール

Claims (7)

1. 基板上に、
   データ線と、
   前記データ線と電気的に接続されたトランジスタと、
   前記トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
   前記画素電極に対応する画素の開口領域を少なくとも部分的に規定するように、前記画素電極より層間絶縁膜を介して下層側且つ前記トランジスタより上層側に形成された遮光部とを備え、
   前記画素電極と前記遮光部とは、前記層間絶縁膜に開孔されたコンタクトホールを介して互いに電気的に接続されており、
   前記トランジスタの半導体層は、チャネル領域と、前記データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域と、前記画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域と、前記チャネル領域及び前記データ線側ソースドレイン領域間に形成された第１の接合領域と、前記チャネル領域及び前記画素電極側ソースドレイン領域間に形成された第２の接合領域とを有しており、
   前記遮光部は、一の方向に延在する前記トランジスタの半導体層を覆うように前記一の方向に延在する重畳部分を有し、該重畳部分は、前記一の方向と交差する他の方向に延在すると共に前記チャネル領域を覆う本体部分と、該本体部分から前記一の方向に突出し前記半導体層の第１の接合領域と重なる部分と、前記一の方向とは反対側に突出し前記第１の接合領域と重なる部分よりも前記第２の接合領域と重なる部分の前記他の方向の幅が幅広に形成された幅広部分とを有しており、
   前記コンタクトホールは、前記基板上で平面的に見て、前記幅広部分と重なるように配置されることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記遮光部は、遮光性導電材料から形成されており、前記トランジスタと電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記第２の接合領域は、ＬＤＤ領域であることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記遮光部は、前記基板上において下層側から順次に積層された下部容量電極及び上部容量電極を有すると共に前記下部容量電極及び前記上部容量電極のうち一方の電極が前記画素電極に電気的に接続された容量素子であり、
   前記重畳部分は、前記一方の電極の一部として形成され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。
5. 前記一方の電極は、前記下部容量電極であることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 前記上部容量電極及び前記下部容量電極の各々は、金属膜から形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の電気光学装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。

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