JP5360673B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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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。
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(例えば特許文献1参照)。
特開2004−198849号公報
しかしながら、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ために、更には明るい画像を表示すべく画素の高開口率化を図るために、相互に隣接する画素間に設けられた遮光膜の幅を単純に狭めた場合、TFTへ光が入射しやすくなってしまう、即ち、TFTに対する遮光性が低下してしまうおそれがあるという技術的問題点がある。更に、このような遮光膜の幅を単純に狭めた場合、非開口領域においてコンタクトホールを設けるためのスペースを確保することが、製造プロセス上或いは設計上、困難となるという技術的問題点がある。
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、トランジスタに対する遮光性を高めつつ、開口率を向上させることができ、明るく高品位な画像を表示可能な電気光学装置、該電気光学装置を具備してなる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、データ線と、該データ線に電気的に接続されたトランジスタと、該トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記トランジスタの半導体層と重なるように設けられた遮光部と、前記遮光部と重なるように設けられ前記半導体層より上層側に形成された第1導電膜と、該第1導電膜より上層側且つ前記画素電極より下層側に、第1コンタクトホールを介して前記第1導電膜と電気的に接続されると共に、第2コンタクトホールを介して前記画素電極と電気的に接続された第2導電膜とを備え、前記遮光部は、第1画素、前記第1画素と第1方向において隣り合う第2画素、前記第1画素と前記第1方向と交差する第2方向において隣り合う第3画素及び前記第2画素と前記第2方向において隣り合うと共に前記第3画素と前記第1方向において隣り合う第4画素の各々の開口領域の隅に張り出した張出部分を有しており、前記第1コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なり、前記第2コンタクトホールは、前記第2画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なる
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。
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非開口領域を除く領域を意味する。ここに「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。
画素電極は、基板上において表示領域となるべき領域に例えばマトリクス状に複数設けられる。また、データ線、トランジスタ、第1及び第2導電膜、並びにその他、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。
トランジスタが有する半導体層は、例えば、非開口領域のうち、データ線及び走査線の交差に対応する交差領域に形成される。
第1導電膜は、画素電極より下層側且つ半導体層より上層側に形成される。第2導電膜は、第1導電膜より層間絶縁膜を介して上層側に形成される。第1及び第2導電膜は、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る。尚、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層以上の積層構造を有する多層膜として形成されてもよい。
遮光部は、トランジスタの半導体層を覆うように設けられている。即ち、遮光部は、非開口領域を少なくとも部分的に規定するように、半導体層と互いに異なる層(即ち、半導体層より上層側或いは下層側)に形成される。更に、遮光部は、基板上で平面的に見て半導体層の少なくとも一部と重なる。言い換えれば、遮光部は、半導体層の少なくとも一部を上層側或いは下層側から覆うように形成される。よって、半導体層に対して、それよりも上層側から垂直に或いは斜めに入射する入射光、或いはそれよりも下層側から入射する戻り光を遮光部によって基本的に遮ることができる。尚、「戻り光」には、例えば、基板における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の電気光学装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などが含まれる。これにより、トランジスタに対する遮光性を高めることができ、例えばトランジスタにおける光リーク電流を低減できる。
尚、遮光部は、遮光性材料を含む単層膜或いは多層膜として形成される。遮光部は、データ線として形成されてもよいし、トランジスタと電気的に接続された容量素子として形成されてもよいし、走査線として形成されてもよい。
本発明では特に、遮光部は、開口領域の隅に張り出した張り出し部分を有する。例えば、データ線及び走査線が交差する交差領域において、開口領域の隅から開口領域の中央に向かって張り出した張出部分を有する。即ち、四角形の開口領域を基準に考えれば、張出部分は、開口領域の四隅において長方形状或いは正方形状を有するように、開口領域の隅から開口領域の中央に向かって張り出している。よって、交差領域に設けられた半導体層に入射する光を、遮光部における張出部分によって有効に遮光できる。即ち、仮に、このような張出部分が存在しない場合と比べて、例えば張出部分が半導体層より上層側に形成される場合には、半導体層に対して、それよりも上層側から垂直に或いは斜めに入射する入射光やこれに基づく乱反射光及び迷光などを張出部分によってより確実に遮ることができ、例えば張出部分が半導体層より下層側に形成される場合には、半導体層に対して、それよりも下層側から垂直に或いは斜めに入射する戻り光やこれに基づく乱反射光及び迷光などを、張出部分によってより確実に遮ることができる。即ち、半導体層に対する遮光性を張出部分によって高める或いは強化することが可能となる。これにより、例えばトランジスタにおける光リーク電流をより確実に低減できる。
更に本発明では特に、コンタクトホールは、基板上で平面的に見て、張出部分と少なくとも部分的に重なる。即ち、層間絶縁膜には、基板上で平面的に見て、張出部分と少なくとも部分的に重なる位置にコンタクトホールが開孔される。典型的には、非開口領域のうち、遮光部における張出部分が形成される領域(言い換えれば、トランジスタに対する遮光性を高めるための遮光領域)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、非開口領域のうちデータ線に沿って延びる領域或いは走査線に沿って延びる領域の幅を不要に拡大してしまうことや、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でき、各画素における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。即ち、開口率を向上させることが可能となる。
加えて、コンタクトホールが、張出部分と少なくとも部分的に重なるように配置されることにより、コンタクトホールによって(即ち、コンタクトホール内に形成された第2導電膜の一部、或いはコンタクトホール内に遮光性導電材料からなるプラグとして形成された導電部によって)、半導体層に入射する光を低減できる。即ち、半導体層に対して、それよりも上層側から斜めに入射する光を、コンタクトホールによって遮光できる。
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、トランジスタに対する遮光性を高めつつ開口率を向上させることができ、最終的に明るく高品位な画像を表示できる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記張出部分は、前記開口領域の四隅の各々に形成される。
この態様によれば、張出部分は、トランジスタの半導体層の周囲に4つ設けられる。よって、トランジスタの半導体層に入射する光を、張出部分によってより確実に遮光できる。更に、コンタクトホールを、張出部分に少なくとも部分的に重なるように容易に配置できる。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第2導電膜は、金属膜を含んでなり、前記コンタクトホール内に形成された部分を有する。
この態様によれば、コンタクトホール内に金属膜を含んでなる第2導電膜の一部として形成された部分によって、トランジスタの半導体層に入射する光をより一層低減できる。
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。
更に、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。
また、前記第1導電膜は、容量素子の一方の電極として形成されると共に前記半導体層と電気的に接続されるように構成してもよい。
この場合には、第1及び第2導電膜の各々は、トランジスタの半導体層と画素電極とを電気的に中継接続する中継層として機能する。よって、トランジスタの半導体層と画素電極との間の層間距離が長くて一つのコンタクトホールで両者間を接続するのが困難となる事態を、回避できる。更に、第1導電膜は、容量素子の一方の電極から延在されてなるので、積層構造及び製造工程の複雑化を殆ど招かない。
上述した、遮光部が容量素子である態様では、前記容量素子及び前記第2導電膜より上層側に形成され、前記下部容量電極及び前記上部容量電極のうち前記一方の電極と異なる他の電極に電気的に接続された容量線を備え、前記第1導電膜は、前記他の電極として形成され、前記第2導電膜は、前記容量線と電気的に接続されるように構成してもよい。
この場合には、第2導電膜は、容量素子の他の電極(言い換えれば、第1導電膜)と容量線とを電気的に中継する中継層として機能する。よって、容量素子の他の電極と容量線との間の層間距離が長くて一つのコンタクトホールで両者間を接続するのが困難となる事態を、回避できる。
上述した、遮光部が容量素子である態様では、前記第2導電膜は、前記下部容量電極及び前記上部容量電極のうち前記一方の電極と異なる他の電極に電気的に接続された容量線として形成され、前記第1導電膜は、前記他の電極と電気的に接続されるように構成してもよい。
この場合には、第1導電膜は、容量線(言い換えれば、第2導電膜)と容量素子の他の電極とを電気的に中継する中継層として機能する。よって、容量線と容量素子の他の電極との間の層間距離が長くて一つのコンタクトホールで両者間を接続するのが困難となる事態を、回避できる。
上述した、遮光部が容量素子である態様では、前記第1導電膜は、前記半導体層と電気的に接続されており、前記第2導電膜は、前記一方の電極から延在されてなり、前記画素電極と電気的に接続されるように構成してもよい。
この場合には、第1及び第2導電膜の各々は、トランジスタの半導体層と画素電極とを電気的に中継接続する中継層として機能する。よって、トランジスタの半導体層と画素電極との間の層間距離が長くて一つのコンタクトホールで両者間を接続するのが困難となる事態を、回避できる。更に、第2導電膜は、容量素子の一方の電極から延在されてなるので、積層構造及び製造工程の複雑化を殆ど招かない。
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膜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。
また、本発明の電気光学装置は、データ線と、該データ線に電気的に接続されたトランジスタと、該トランジスタに対応して設けられた画素電極と、前記トランジスタの半導体層と重なるように設けられた遮光部と、前記遮光部と重なるように設けられ、前記半導体層より上層側に形成された第1導電膜と、該第1導電膜より上層側且つ前記画素電極より下層側に、第1コンタクトホールを介して前記第1導電膜と電気的に接続された第2導電膜と、該第2導電膜と同一層に、第2コンタクトホールを介して前記画素電極と電気的に接続された中継層とを備え、前記遮光部は、第1画素、前記第1画素と第1方向において隣り合う第2画素、前記第1画素と前記第1方向と交差する第2方向において隣り合う第3画素及び前記第2画素と前記第2方向において隣り合うと共に前記第3画素と前記第1方向において隣り合う第4画素の各々の開口領域の隅に張り出した張出部分を有しており、前記第1コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なり、前記第2コンタクトホールは、前記第2画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なる。
また、前記第1導電膜は、第3コンタクトホールを介して容量素子と電気的に接続されており、前記第3コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なる
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。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、明るく高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、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、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置(Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display)、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。
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。
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の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。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る液晶装置について、図1から図7を参照して説明する。
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、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、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。
図1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。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。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路7が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。また、TFTアレイ基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。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。
TFTアレイ基板10上には、外部回路接続端子102と、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、上下導通端子106等とを電気的に接続するための引回配線90が形成されている。
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作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域10aには、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線の上層に、ITO等の透明材料からなる画素電極9aがマトリクス状に設けられている。画素電極9a上には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が形成されている。他方、対向基板20におけるTFTアレイ基板10との対向面上に、遮光膜23が形成されている。遮光膜23は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板20上の画像表示領域10a内で、例えば格子状等にパターニングされている。遮光膜23上には、ITO等の透明材料からなる対向電極21が複数の画素電極9aと対向してベタ状に形成されている。対向電極21上には、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。
尚、本実施形態では、画像表示領域10aにおける液晶層50に対して対向基板20側から入射される入射光が、TFTアレイ基板10側から表示光として出射されることを前提としている。
尚、ここでは図示しないが、TFTアレイ基板10上には、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104の他に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。
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、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各々には、画素電極9a及び本発明に係る「トランジスタ」の一例としての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、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よい。
TFT30のゲートに走査線11が電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置は、所定のタイミングで、走査線11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を介して液晶層50(図2参照)を構成する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(図2参照)との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。蓄積容量70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70の一方の電極は、画素電極9aと並列してTFT30のドレインに電気的に接続され、他方の電極は、定電位となるように、電位固定の容量線300に電気的に接続されている。蓄積容量70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。尚、蓄積容量70は、後述するように、TFT30へ入射する光を遮る内蔵遮光膜としても機能する。
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4から図7を参照して説明する。ここに図4及び図5は、本実施形態における複数の画素部の平面図である。図4及び図5は、それぞれ、後述する積層構造のうち下層部分(図4)と上層部分(図5)とを分かって図示している。図6は、図4及び図5を重ね合わせた場合のA−A’断面図である。図7は、走査線の一部から延設されてなる張出部分を示す平面図である。
尚、図6においては、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。また、図5及び図6では、説明の便宜上、画素電極9aより上側に位置する部分の図示を省略している。
図5において、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(点線によって、その輪郭が示されている)。
図4及び図5に示すように、画素電極9aの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線6a(即ち、データ線6a1及び6a2)及び走査線11が設けられている。即ち、走査線11は、X方向に沿って延びており、データ線6aは、走査線11と交差するように、Y方向に沿って延びている。走査線11及びデータ線6aが互いに交差する交差領域の各々にはTFT30(図4参照)が設けられている。
走査線11、データ線6a、蓄積容量70、中継層91及び92並びにTFT30は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、画素電極9aに対応する各画素の開口領域(即ち、各画素において、表示に実際に寄与する光が透過又は反射される領域)を囲む非開口領域内に配置されている。即ち、これらの走査線11、蓄積容量70、データ線6a、中継層91及び92並びにTFT30は、表示の妨げとならないように、各画素の開口領域ではなく、非開口領域内に配置されている。尚、走査線11、蓄積容量70及びデータ線6aは、非開口領域の一部をそれぞれ規定している。
図6に示すように、TFTアレイ基板10上には、走査線11、TFT30、蓄積容量70、データ線6a1及び6a2、画素電極9a等の各種の構成要素が積層構造をなして設けられている。この積層構造は、下から順に、走査線11を含む第1層、ゲート電極3を有するTFT30等を含む第2層、蓄積容量70を含む第3層、データ線6a1等を含む第4層、データ線6a2等を含む第5層、画素電極9a等を含む第6層(最上層)からなる。また、第1層及び第2層間には下地絶縁膜12が、第2層及び第3層間には第1層間絶縁膜41が、第3層及び第4層間には第2層間絶縁膜42が、第4層及び第5層間には第3層間絶縁膜43が、第5層及び第6層間には第4層間絶縁膜44がそれぞれ設けられており、上述した各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜12、41、42、43及び44には、例えば、TFT30の半導体層1a中のデータ線側ソースドレイン領域1dとデータ線6aとを電気的に接続するコンタクトホール81等が形成されている。以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。尚、上述した積層構造のうち第1層から第1層間絶縁膜までが、下層部分として図4に図示されており、第3層から第6層までが上層部分として図5に図示されている。
(第1層の構成―走査線11等―)
図6において、第1層として、走査線11が設けられている。走査線11は、例えばW(タングステン)、Ti(チタン)、TiN(チタンナイトライド)等の高融点金属材料等の遮光性導電材料からなる。尚、走査線11は、本発明に係る「遮光部」の一例を構成する。
図4に示すように、走査線11は、X方向に沿うように、ストライプ状にパターニングされている。
図4に加えて図7に示すように、より詳しく見ると、走査線11は、X方向に沿うように延びる本線部分11xと、該本線部分11xからY方向に沿ってデータ線6aに重なるように延設された延設部分11yとを備えている。相隣接する走査線11の延設部分11yは相互に接続されることはなく、従って、該走査線11は1本1本分断された形となっている。走査線11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の半導体層1a(特に、チャネル領域1a’及びその周辺)を遮光する下側遮光膜として機能する。
ここで、本実施形態では特に、張出部分11tが設けられている。張出部分11tは、走査線11の本線部分11x及び延設部分11yから延設されてなり、走査線11及びデータ線6aが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出すように形成されている。よって、仮に張出部分11tが存在しない場合と比べて、TFT30の半導体層1aに入射する戻り光を、下側遮光膜としての本線部分11x及び延設部分11yに加えて、張出部分11tによって有効に遮光できる。これにより、TFT30に対する遮光性を高めることができ、例えばTFT30における光リーク電流の発生をより確実に低減できる。
更に、本実施形態では特に、張出部分11tは、各画素の開口領域の四隅の各々に形成されている。言い換えれば、張出部分11tは、交差領域に設けられた半導体層1a毎に、その周囲に4つ設けられている。よって、半導体層1aに入射する戻り光を、張出部分11tによってより確実に遮光できる。
(第2層の構成―TFT30等―)
図6において、第2層として、TFT30が設けられている。
図4及び図6に示すように、TFT30は、半導体層1a及びゲート電極3を含んで構成されている。
半導体層1aは、例えばポリシリコンからなり、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。
データ線側ソースドレイン領域1d及び画素電極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及び画素電極側ソースドレイン領域1eは、例えばイオンイ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及びオフリーク電流の上昇を抑制できる。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。
走査線11及び半導体層1a間は、下地絶縁膜12によって絶縁されている。下地絶縁層12は、走査線11から半導体層1aを絶縁する機能の他、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用のTFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。
図4及び図6に示すように、ゲート電極3は、半導体層1aよりもゲート絶縁膜2a及び2bを介して上層側に配置されている。即ち、TFT30は、トップゲート型のTFTとして形成されている。ゲート電極3は、例えばW、Ti、TiN等の高融点金属材料等の遮光性の導電材料からなる。尚、ゲート電極3は、例えば導電性ポリシリコンから形成されてもよい。
図4に示すように、ゲート電極3は、TFT30のチャネル領域1a’に重なる本体部分3aと、該本体部分3aからY方向に沿って延設される延設部分31とを有している。ゲート電極3は、ゲート絶縁膜2b及び下地絶縁膜12を貫通して開孔されたコンタクトホール82を介して、走査線11と互いに電気的に接続されている。
コンタクトホール82は、半導体層1aの両側にそれぞれ1つずつ、Y方向に沿った壁状の遮光体として形成されている。よって、半導体層1aに対して両側から斜めに入射される光を遮光できる。従って、TFT30に対する遮光性を高めることができ、例えばTFT30における光リーク電流をより確実に低減できる。
尚、本実施形態では、各TFT30のゲート電極3をそれぞれ分離して形成したが、例えば、同一の走査線11に対応するTFT30(即ち、X方向に沿って互いに隣接するTFT30)のゲート電極3を互いに繋ぐように形成してもよい。言い換えれば、同一の走査線11に対応するTFT30のゲート電極3を含む、半導体層1aに対して走査線11とは反対側の層に配置された他の走査線として形成してもよい。この場合には、走査線を二重配線として構成でき、ゲート電極3に走査信号をより確実に供給できる。
(第3層の構成―蓄積容量70等―)
図6において、第3層として蓄積容量70が設けられている。蓄積容量70は、TFT30よりも、第1層間絶縁膜41を介して上層側に設けられている。
蓄積容量70は、上部容量電極300aと下部容量電極71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。下部容量電極71、誘電体膜75及び上部容量電極300aは、下層側からこの順に積層されている。尚、下側容量電極71は、本発明に係る「第1導電膜」の一例であり、上部容量電極300aは、本発明に係る「第2導電膜」の一例である。
図5及び図6に示すように、上部容量電極300aは、容量線300の一部として形成されている。容量線300は、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300aは、容量線300を介して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300aは、例えばAl(アルミニウム)、Ag(銀)等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30を遮光する上側遮光膜(内蔵遮光膜)としても機能する。尚、上部容量電極300a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等から構成されていてもよい。
下部容量電極71は、TFT30の画素電極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71は、コンタクトホール83(図4参照)を介して画素電極側ソースドレイン領域1eと電気的に接続されると共に、第2層間絶縁膜42に開孔されたコンタクトホール84を介して、後述するデータ線6a1と同層(即ち、第4層)に配置された中継層91に電気的に接続されている。更に、中継層91は、第3層間絶縁膜43に開孔されたコンタクトホール85を介して後述するデータ線6a2と同層(即ち、第5層)に配置された中継層92に電気的に接続されている。更に、中継層92は、第4層間絶縁膜44に開孔されたコンタクトホール86を介して画素電極9aに電気的に接続されている。即ち、下部容量電極71は、中継層91及び92と共に画素電極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71は、導電性のポリシリコンから形成されている。よって、蓄積容量70は、所謂MIS構造を有している。尚、下部容量電極71は、画素電位側容量電極としての機能の他、上側遮光膜としての上部容量電極300aとTFT30との間に配置される、光吸収層或いは遮光膜としての機能も有する。
誘電体膜75は、例えばHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜若しくは窒化シリコン膜又はアルミナやハフニア等の絶縁性を有する金属酸化物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。
尚、下部容量電極71を、上部容量電極300aと同様に金属膜から形成してもよい。即ち、蓄積容量70を、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構造を有するように形成してもよい。
図5に示すように、蓄積容量70は、走査線11及びデータ線6aが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出した張出部分70tを有している。言い換えれば、上側遮光膜として機能する上部容量電極300a及び下部容量電極71の各々は、走査線11及びデータ線6aが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出すように形成されている。張出部分70tは、図4及び図7を参照して上述した張出部分11tに概ね重なると共に非開口領域の一部を規定するように形成されている。よって、仮に張出部分70tが存在しない場合と比べて、TFT30の半導体層1aに上層側から入射する光を、張出部分70tによって有効に遮光できる。これにより、TFT30に対する遮光性を高めることができ、TFT30における光リーク電流の発生をより確実に低減できる。
(第4層の構成―データ線6a1等―)
図6において、第4層としてデータ線6a1が設けられている。また、第4層には、中継層91が、データ線6a1と同一膜から形成されている。ここで、同一膜とは、同一の導電材料からなる薄膜を同時にパターニングすることを意味する。
図5及び図6に示すように、データ線6a1は、半導体層1aのデータ線側ソースドレイン領域1dに、第1層間絶縁膜41、第2層間絶縁膜42、ゲート絶縁膜2a及び2bを貫通するコンタクトホール81(図4参照)を介して電気的に接続されている。データ線6a1及びコンタクトホール81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6a1は、TFT30を遮光する機能も有している。
中継層91は、第2層間絶縁膜42上においてデータ線6a1と同層に形成されている。データ線6a1及び中継層91は、例えば金属膜等の導電材料で構成される薄膜を第2層間絶縁膜42上に薄膜形成法を用いて形成しておき、当該薄膜を部分的に除去、即ちパターニングすることによって相互に離間させた状態で形成される。従って、データ線6a1及び中継層91を同一工程で形成できるため、装置の製造プロセスを簡便にできる。
ここで、本実施形態では特に、下部容量電極71と中継層91とを電気的に接続するコンタクトホール84は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び70tと重なるように配置されている。即ち、第2層間絶縁膜42には、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11tと重なる位置にコンタクトホール84が開孔されている。よって、非開口領域のうち、TFT30に対する遮光性を高めるための遮光領域として張出部分11tが形成される領域に、コンタクトホール84が配置されている。従って、コンタクトホール84の配置のためのみに、非開口領域のうちデータ線6aに沿って延びる領域の幅d1或いは走査線11に沿って延びる領域の幅d2を不要に拡大してしまうことや、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でき、各画素における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。即ち、開口率を向上させることが可能となる。
加えて、コンタクトホール84が、張出部分11tと重なるように配置されることにより、半導体層1aに対して、それよりも上層側から斜めに入射する光を、コンタクトホール84によって(即ち、中継層91のうちコンタクトホール84内に形成された部分によって)より確実に遮光できる。
(第5層の構成―データ線6a2等―)
図6において、第5層としてデータ線6a2が設けられている。また、第5層には、中継層92が、データ線6a2と同一膜から形成されている。
図5に示すように、データ線6a2は、データ線6a1に沿って(即ちY方向に沿って)延びるように形成されており、データ線6a1と第3層間絶縁膜43に開孔されたコンタクトホール(図示省略)を介して電気的に接続されている。即ち、データ線6aは、データ線6a1及び6a2からなる二重配線として構成されている。データ線6a2は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl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6a2は、TFT30を遮光する機能も有している。
中継層92は、第3層間絶縁膜43上においてデータ線6a2と同層に形成されている。
尚、中継層91と中継層92とを電気的に接続するコンタクトホール85と下部容量電極71と中継層91とを電気的に接続するコンタクトホール84とは、TFTアレイ基板10上で平面的に見て互いに位置が入れ替わるように配置されてもよい。この場合にも、コンタクトホール84及び85の配置のためのみに、非開口領域を不要に拡大してしまうことを防止できる。
尚、本実施形態では、第5層の配線を2層目のデータ線6a2として構成しているが、固定電位を供給し、データ線6a1と画素電極9aとの間のシールド層として構成してもよい(言い換えれば、固定電位が供給される固定電位線を、データ線6a2に代えて第5層に形成し、該固定電位線を、データ線6a1と画素電極9aとの間の電磁的な干渉を低減或いは防止する電磁シールド膜として機能させてもよい)。また、後述する第2実施形態のように、容量電位を供給し、上部容量電極300aと電気的に接続してもよい。この場合、容量線が二重配線として構成される。
(第6層の構成―画素電極9a等―)
図6において、第6層として画素電極9aが設けられている。画素電極9aは、データ線6a2よりも第4層間絶縁膜44を介して上層側に形成されている。
図5及び図6に示すように、画素電極9aは、下部容量電極71、コンタクトホール83、84、85及び86、並びに中継層91及び92を介して半導体層1aの画素電極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が設けられている。
上述した画素部の構成は、図4及び図5に示すように、各画素部に共通である。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。
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、TFT30に対する遮光性を高めつつ開口率を向上させることができ、最終的に明るく高品位な画像を表示できる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る液晶装置について、図8から図10を参照して説明する。ここに図8及び図9は、本実施形態における複数の画素部の平面図である。図8及び図9は、それぞれ、後述する積層構造のうち下層部分(図8)と上層部分(図9)とを分かって図示している。図10は、図8及び図9を重ね合わせた場合のB−B’断面図である。
尚、図10においては、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。また、図9及び図10では、説明の便宜上、画素電極9aより上側に位置する部分の図示を省略している。
尚、図8から図10において、図1から図7に示した第1実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。
図8から図10において、第2実施形態に係る液晶装置は、上述した第1実施形態におけるデータ線6a、蓄積容量70及び容量線300の各々に代えてデータ線6b、蓄積容量70b及び容量線320を備える点で、上述した第1実施形態に係る液晶装置と異なり、その他の点については、上述した第1実施形態に係る液晶装置と概ね同様に構成されている。
図8及び図9に示すように、画素電極9aの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線6b及び走査線11が設けられている。走査線11及びデータ線6bが互いに交差する交差領域の各々にはTFT30が設けられている。
走査線11、データ線6b、蓄積容量70b、中継層91b、92b及び93並びにTFT30は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、画素電極9aに対応する各画素の開口領域を囲む非開口領域内に配置されている。尚、走査線11、蓄積容量70b及びデータ線6bは、非開口領域の一部をそれぞれ規定している。
図10に示すように、TFTアレイ基板10上には、走査線11、TFT30、蓄積容量70b、データ線6b、画素電極9a等の各種の構成要素が積層構造をなして設けられている。この積層構造は、下から順に、走査線11を含む第1層、ゲート電極3を有するTFT30等を含む第2層、蓄積容量70bを含む第3層、データ線6b等を含む第4層、容量線320等を含む第5層、画素電極9a等を含む第6層からなる。以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。尚、上述した積層構造のうち第1層から第1層間絶縁膜41までが、下層部分として図8に図示されており、第3層から第6層までが上層部分として図9に図示されている。
(第1層の構成―走査線11等―)
図10において、第1層として、走査線11が設けられている。走査線11は、上述した第1実施形態と同様に構成されおり、X方向に沿うように延びる本線部分11xと、該本線部分11xからY方向に沿ってデータ線6aに重なるように延設された延設部分11yとを備えている。
本実施形態では、上述した第1実施形態と同様に、張出部分11tが設けられている。よって、仮に張出部分11tが存在しない場合と比べて、TFT30の半導体層1aに入射する戻り光を、張出部分11tによって有効に遮光できる。
(第2層の構成―TFT30等―)
図10において、第2層として、TFT30が設けられている。TFT30は、上述した第1実施形態と同様に構成されおり、半導体層1a及びゲート電極3を含んで構成されている。
(第3層の構成―蓄積容量70b等―)
図10において、第3層として蓄積容量70bが設けられている。蓄積容量70bは、TFT30よりも、第1層間絶縁膜41を介して上層側に設けられている。
蓄積容量70bは、上部容量電極300bと下部容量電極71b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。下部容量電極71b、誘電体膜75及び上部容量電極300bは、下層側からこの順に積層されている。
図9及び図10に示すように、上部容量電極300bは、TFT30毎に、半導体層1aのチャネル領域1a’及びその周辺を覆うように島状に形成されている。上部容量電極300bは、後述する容量線320を介して定電位電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。より具体的には、上部容量電極300bは、第2層間絶縁膜42に開孔されたコンタクトホール87を介して、後述するデータ線6bと同層(即ち、第4層)に配置された中継層93に電気的に接続されている。更に、中継層93は、第3層間絶縁膜43に開孔されたコンタクトホール88を介して容量線320に電気的に接続されている。即ち、中継層93は、上部容量電極300b及び容量線320間の電気的な接続を中継する。上部容量電極300bは、例えばAl、Ag等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30を遮光する上側遮光膜としても機能する。尚、上部容量電極300b及び中継層93は夫々、本発明に係る「第1導電膜」及び「第2導電膜」の一例を構成すると共に、中継層93及び容量線320は夫々、本発明に係る「第1導電膜」及び「第2導電膜」の一例を構成する。
下部容量電極71bは、TFT30の画素電極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71bは、コンタクトホール83bを介して画素電極側ソースドレイン領域1eに電気的に接続されると共に、第2層間絶縁膜42に開孔されたコンタクトホール84bを介して、データ線6bと同層(即ち、第4層)に配置された中継層91bに電気的に接続されている。更に、中継層91bは、第3層間絶縁膜43に開孔されたコンタクトホール85bを介して容量線320と同層(即ち、第5層)に配置された中継層92bに電気的に接続されている。更に、中継層92bは、第4層間絶縁膜44に開孔されたコンタクトホール86bを介して画素電極9aに電気的に接続されている。即ち、下部容量電極71bは、中継層91b及び92bと共に画素電極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71は、導電性のポリシリコンから形成されている。よって、蓄積容量70bは、所謂MIS構造を有している。
図9に示すように、本実施形態では特に、蓄積容量70bは、走査線11及びデータ線6bが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出した張出部分70btを有している。言い換えれば、上側遮光膜として機能する上部容量電極300b及び下部容量電極71bの各々は、走査線11及びデータ線6bが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出すように形成されている。張出部分70btは、張出部分11t(図8或いは図7参照)に概ね重なると共に非開口領域の一部を規定するように形成されている。よって、仮に張出部分70btが存在しない場合と比べて、TFT30の半導体層1aに上層側から入射する光を、張出部分70btによって有効に遮光できる。これにより、TFT30に対する遮光性を高めることができ、例えばTFT30における光リーク電流の発生をより確実に低減できる。
更に、本実施形態では特に、張出部分70btは、各画素の開口領域の四隅の各々に形成されている。言い換えれば、張出部分70btは、交差領域に設けられた半導体層1a毎に、その周囲に4つ設けられている。よって、半導体層1aに上層側から入射する光を、張出部分70btによってより確実に遮光できる。
(第4層の構成―データ線6b等―)
図10において、第4層としてデータ線6bが設けられている。また、第4層には、中継層93及び91bが、データ線6bと同一膜から夫々形成されている。
図9及び図10に示すように、データ線6bは、半導体層1aのデータ線側ソースドレイン領域1dに、第1層間絶縁膜41、第2層間絶縁膜42、ゲート絶縁膜2a及び2bを貫通するコンタクトホール81bを介して電気的に接続されている。データ線6b及びコンタクトホール81b内部は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl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6bは、TFT30を遮光する機能も有している。
中継層91b及び93は、第2層間絶縁膜42上においてデータ線6bと同層に夫々形成されている。
ここで、本実施形態では特に、上部容量電極300bと中継層93とを電気的に接続するコンタクトホール87は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び70btと重なるように配置されている。即ち、第2層間絶縁膜42には、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び70btと重なる位置にコンタクトホール87が開孔されている。よって、データ線6b、走査線11及び蓄積容量70bによって規定される非開口領域のうち、TFT30の光リーク電流をより確実に低減するための遮光領域として張出部分11t及び70btが形成される領域に、コンタクトホール87が配置されている。従って、コンタクトホール87の配置のためのみに、非開口領域のうちデータ線6bに沿って延びる領域の幅d1或いは走査線11に沿って延びる領域の幅d2を不要に拡大してしまうことや、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でき、各画素における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。
加えて、コンタクトホール87が、張出部分11t及び70btと重なるように配置されることにより、半導体層1aに対して、それよりも上層側から斜めに入射する光を、コンタクトホール87によって(即ち、中継層93のうちコンタクトホール87内に形成された部分によって)より確実に遮光できる。
(第5層の構成―容量線320等―)
図10において、第5層として容量線320が設けられている。また、第5層には、中継層92bが、容量線320と同一膜から形成されている。
図9に示すように、容量線320は、データ線6bに沿って(即ちY方向に沿って)延びる本線部分と該本線部分からX方向に沿って延設された延設部分320xとを有している。容量線320は、延設部分320xにおいて、コンタクトホール88を介して中継層93と電気的に接続されている。容量線320は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl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。容量線320は、TFT30を遮光する機能も有している。
ここで、本実施形態では特に、容量線320と中継層93とを電気的に接続するコンタクトホール88は、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び70btと重なるように配置されている。即ち、第3層間絶縁膜43には、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び70btと重なる位置にコンタクトホール88が開孔されている。よって、データ線6b、走査線11及び蓄積容量70bによって規定される非開口領域のうち、TFT30の光リーク電流をより確実に低減するための遮光領域として張出部分11t及び70btが形成される領域に、コンタクトホール88が配置されている。従って、コンタクトホール88の配置のためのみに、非開口領域のうちデータ線6bに沿って延びる領域の幅d1或いは走査線11に沿って延びる領域の幅d2を不要に拡大してしまうことや、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でき、各画素における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。
加えて、コンタクトホール88が、張出部分11t及び70btと重なるように配置されることにより、半導体層1aに対して、それよりも上層側から斜めに入射する光を、コンタクトホール88によって(即ち、容量線320のうちコンタクトホール88内に形成された部分によって)より確実に遮光できる。
中継層92bは、第3層間絶縁膜43上において容量線320と同層に形成されている。
(第6層の構成―画素電極9a等―)
図10において、第6層として画素電極9aが設けられている。画素電極9aは、容量線320よりも第4層間絶縁膜44を介して上層側に形成されている。
図9及び図10に示すように、画素電極9aは、下部容量電極71b、コンタクトホール83b、84b、85b及び86b、並びに中継層91b及び92bを介して半導体層1aの画素電極側ソースドレイン領域1eに電気的に接続されている。
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、TFT30に対する遮光性を高めつつ開口率を向上させることができ、最終的に明るく高品位な画像を表示できる。
<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係る液晶装置について、図11から図13を参照して説明する。ここに図11及び図12は、本実施形態における複数の画素部の平面図である。図11及び図12は、それぞれ、後述する積層構造のうち下層部分(図11)と上層部分(図12)とを分かって図示している。図13は、図11及び図12を重ね合わせた場合のC−C’断面図である。
尚、図13においては、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。また、図12及び図13では、説明の便宜上、画素電極9aより上側に位置する部分の図示を省略している。
尚、図11から図13において、図1から図7に示した第1実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付し、それらの説明は適宜省略する。
図11から図13において、第3実施形態に係る液晶装置は、上述した第1実施形態におけるTFT30、データ線6a及び蓄積容量70の各々に代えてTFT30c、データ線6c及び蓄積容量70cを備える点で、上述した第1実施形態に係る液晶装置と異なり、その他の点については、上述した第1実施形態に係る液晶装置と概ね同様に構成されている。
図11に示すように、画素電極9aの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線6c及び走査線11が設けられている。即ち、走査線11は、X方向に沿って延びており、データ線6cは、走査線11と交差するように、Y方向に沿って延びている。走査線11及びデータ線6cが互いに交差する交差領域の各々には、半導体層4aを有するTFT30cが設けられている。
図11及び図12に示すように、走査線11、データ線6c、蓄積容量70c、中継層94並びにTFT30cは、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、画素電極9aに対応する各画素の開口領域を囲む非開口領域内に配置されている。尚、走査線11、蓄積容量70c及びデータ線6cは、非開口領域の一部をそれぞれ規定している。
図13に示すように、TFTアレイ基板10上には、走査線11、TFT30c、蓄積容量70c、データ線6c、画素電極9a等の各種の構成要素が積層構造をなして設けられている。この積層構造は、下から順に、走査線11を含む第1層、ゲート電極3を有するTFT30c等を含む第2層、データ線6c等を含む第3層、蓄積容量70c等を含む第4層、画素電極9a等を含む第5層(最上層)からなる。また、第1層及び第2層間には下地絶縁膜12が、第2層及び第3層間には第1層間絶縁膜41が、第3層及び第4層間には第2層間絶縁膜42が、第4層及び第5層間には第3層間絶縁膜43がそれぞれ設けられており、上述した各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜12、41、42及び43には、例えば、TFT30cの半導体層4a中のデータ線側ソースドレイン領域4dとデータ線6cとを電気的に接続するコンタクトホール81c等が形成されている。以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。尚、上述した積層構造のうち第1層から第3層までが、下層部分として図12に図示されており、第2層間絶縁膜42から第6層までが上層部分として図13に図示されている。
(第1層の構成―走査線11等―)
図13において、第1層として、走査線11が設けられている。走査線11は、上述した第1実施形態と同様に構成されており、X方向に沿うように延びる本線部分11xと、該本線部分11xからY方向に沿ってデータ線6cに重なるように延設された延設部分11yとを備えている。
本実施形態では、上述した第1実施形態と同様に、張出部分11tが設けられている。よって、仮に張出部分11tが存在しない場合と比べて、TFT30cの半導体層4aに入射する戻り光を、張出部分11tによって有効に遮光できる。
(第2層の構成―TFT30c等―)
図13において、第2層として、TFT30cが設けられている。
図11及び図13に示すように、TFT30cは、半導体層4a及びゲート電極3cを含んで構成されている。
半導体層4aは、例えばポリシリコンからなり、X方向に沿ったチャネル長を有するチャネル領域4a’、データ線側LDD領域4b及び画素電極側LDD領域4c、並びにデータ線側ソースドレイン領域4d及び画素電極側ソースドレイン領域4eからなる。即ち、TFT30cはLDD構造を有している。
データ線側ソースドレイン領域4d及び画素電極側ソースドレイン領域4eは、チャネル領域4a’を基準として、X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4bは、チャネル領域4a’及びデータ線側ソースドレイン領域4d間に形成されている。画素電極側LDD領域4cは、チャネル領域4a’及び画素電極側ソースドレイン領域4e間に形成されている。データ線側LDD領域4b、画素電極側LDD領域4c、データ線側ソースドレイン領域4d及び画素電極側ソースドレイン領域4eは、例えばイオンイ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4a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4b及び画素電極側LDD領域4cはそれぞれ、データ線側ソースドレイン領域4d及び画素電極側ソースドレイン領域4e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、TFT30c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TFT30cの動作時に流れるオン電流の低下及びオフリーク電流の上昇を抑制できる。
走査線11及び半導体層4a間は、下地絶縁膜12によって絶縁されている。
図11及び図13に示すように、ゲート電極3cは、半導体層4aよりもゲート絶縁膜2aを介して上層側に配置されている。即ち、TFT30cは、トップゲート型のTFTとして形成されている。ゲート電極3cは、例えばW、Ti、TiN等の高融点金属材料等の遮光性の導電材料からなる。尚、ゲート電極3cは、例えば導電性ポリシリコンから形成されてもよい。
図11に示すように、ゲート電極3cは、TFT30cのチャネル領域4a’に重なる本体部分3caと、該本体部分3caからX方向に沿って延設される延設部分32とを有している。ゲート電極3cは、下地絶縁膜12に開孔されたコンタクトホール82cを介して、走査線11と互いに電気的に接続されている。
コンタクトホール82cは、半導体層4aの両側にそれぞれ1つずつ、X方向に沿った壁状の遮光体として形成されている。よって、半導体層4aに対して両側から斜めに入射される光を遮光できる。従って、TFT30cにおける光リーク電流をより確実に低減できる。
尚、本実施形態では、各TFT30cのゲート電極3cをそれぞれ分離して形成したが、例えば、同一の走査線11に対応するTFT30cのゲート電極3cを互いに繋ぐように形成してもよい。言い換えれば、同一の走査線11に対応するTFT30cのゲート電極3cを含む、半導体層4aに対して走査線11とは反対側の層に配置された他の走査線として形成してもよい。この場合には、走査線を二重配線として構成でき、ゲート電極3cに走査信号をより確実に供給できる。
(第3層の構成―データ線6c等―)
図13において、第3層としてデータ線6cが設けられている。また、第3層には、中継層94が、データ線6cと同一膜から形成されている。
図11及び図13に示すように、データ線6cは、Y方向に沿って延びる本線部分と該本線部分からX方向に沿って延設された延設部分6cxとを有している。データ線6cは、延設部分6cxにおいて、半導体層4aのデータ線側ソースドレイン領域4dに、第1層間絶縁膜41及びゲート絶縁膜2aを貫通して開孔されたコンタクトホール81cを介して電気的に接続されている。データ線6c及びコンタクトホール81c内部は、例えば、Al−Si−Cu、Al−Cu等のAl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6cは、TFT30cを遮光する機能も有している。
中継層94は、第1層間絶縁膜41上においてデータ線6cと同層に形成されている。中継層94は、第1層間絶縁膜41及びゲート絶縁膜2aを貫通して開孔されたコンタクトホール83cを介して画素電極側ソースドレイン領域4eに電気的に接続される共に、第2層間絶縁膜42に開孔されたコンタクトホール84c(図12参照)を介して後述する蓄積容量70cの下部容量電極71cに電気的に接続されている。更に、下部容量電極71cは、後述する絶縁膜61及び第3層間絶縁膜43を貫通して開孔されたコンタクトホール85c(図12参照)を介して画素電極9aに電気的に接続されている。即ち、中継層94は、下部容量電極71bと共に画素電極側ソースドレイン領域4e及び画素電極9a間の電気的な接続を中継する。
尚、中継層94は、本発明に係る「第1導電膜」の一例であり、下部容量電極71は、本発明に係る「第2導電膜」の一例である。
(第4層の構成―蓄積容量70c等―)
図13において、第4層として蓄積容量70cが設けられている。蓄積容量70cは、データ線6cよりも、第2層間絶縁膜42を介して上層側に設けられている。
蓄積容量70cは、上部容量電極300cと下部容量電極71cとが誘電体膜75c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71c、誘電体膜75c及び上部容量電極300cは、下層側からこの順に積層されている。
第2層間絶縁膜42及び第3層間絶縁膜43間には、絶縁膜61が、下部容量電極71c及び上部容量電極300c間に部分的に介在するように設けられている。
図12及び図13に示すように、上部容量電極300cは、容量線300の一部として形成されている。容量線300は、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300cは、容量線300を介して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300cは、例えばAl、Ag等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30cを遮光する上側遮光膜としても機能する。尚、上部容量電極300cは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、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構成されていてもよい。
下部容量電極71cは、TFT30cの画素電極側ソースドレイン領域4e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71は、コンタクトホール84c、中継層94及びコンタクトホール83cを介して画素電極側ソースドレイン領域4eに電気的に接続されると共に、コンタクトホール85cを介して画素電極9aに電気的に接続されている。下部容量電極71cは、例えばAl、Ag等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、TFT30cを遮光する上側遮光膜としても機能する。尚、下部容量電極71cは、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo、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構成されていてもよい。
よって、蓄積容量70cは、所謂MIM構造を有している。従って、上部容量電極300c及び下部容量電極71cに供給される各種信号に応じて上部容量電極300c及び下部容量電極71cで消費される消費電力を低減できる。加えて、上部容量電極300c及び下部容量電極71cのいずれか一方を半導体膜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70cの保持容量としての機能をより向上させることができる。
誘電体膜75cは、例えばHTO膜、LTO膜等の酸化シリコン膜若しくは窒化シリコン膜又はアルミナやハフニア等の絶縁性を有する金属酸化物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12に示すように、本実施形態では特に、下部容量電極71cは、走査線11及びデータ線6aが互いに交差する交差領域において開口領域の隅から開口領域の中央へ向かって張り出した張出部分71ctを有している。張出部分71ctは、図4及び図7を参照して上述した張出部分11tに概ね重なると共に非開口領域の一部を規定するように形成されている。よって、仮に張出部分71ctが存在しない場合と比べて、TFT30cの半導体層4aに上層側から入射する光を、張出部分71ctによって有効に遮光できる。これにより、TFT30cに対する遮光性を高めることができ、例えばTFT30cにおける光リーク電流の発生をより確実に低減できる。
更に、本実施形態では特に、張出部分71ctは、各画素の開口領域の四隅の各々に形成されている。言い換えれば、張出部分71ctは、交差領域に設けられた半導体層4a毎に、その周囲に4つ設けられている。よって、半導体層4aに上層側から斜めに入射する光を、張出部分71ctによってより確実に遮光できる。
加えて、本実施形態では特に、下部容量電極71cと中継層94とを電気的に接続するコンタクトホール84cは、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び71ctと重なるように配置されている。即ち、第2層間絶縁膜42には、TFTアレイ基板10上で平面的に見て、張出部分11t及び71ctと重なる位置にコンタクトホール84cが開孔されている。よって、データ線6c、走査線11及び蓄積容量70cによって規定される非開口領域のうち、TFT30cに対する遮光性を高めるための遮光領域として張出部分11t及び71ctが形成される領域に、コンタクトホール84cが配置されている。従って、コンタクトホール84cの配置のためのみに、非開口領域のうちデータ線6cに沿って延びる領域の幅d1或いは走査線11に沿って延びる領域の幅d2を不要に拡大してしまうことや、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でき、各画素における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。即ち、開口率を向上させることが可能となる。
加えて、コンタクトホール84cが、張出部分11t及び71ctと重なるように配置されることにより、半導体層4aに対して、それよりも上層側から斜めに入射する光を、コンタクトホール84cによって(即ち、下部容量電極71cのうちコンタクトホール84c内に形成された部分によって)より確実に遮光できる。
(第5層の構成―画素電極9a等―)
図13において、第5層として画素電極9aが設けられている。画素電極9aは、蓄積容量71cよりも第3層間絶縁膜43を介して上層側に形成されている。
図12及び図13に示すように、画素電極9aは、下部容量電極71c、コンタクトホール83c、84c及び85c、並びに中継層94を介して半導体層4aの画素電極側ソースドレイン領域4eに電気的に接続されている。
以上説明したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、TFT30cに対する遮光性を高めつつ開口率を向上させることができ、最終的に明るく高品位な画像を表示できる。
<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、図14を参照して説明する。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。ここに図14は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。
図14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14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。
また本発明は、上述の実施形態で説明した液晶装置以外にも、シリコン基板上に素子を形成する反射型液晶装置(LCOS)、プラズマディスプレイ(PDP)、電界放出型ディスプレイ(FED、SED)、有機ELディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、電気泳動装置等にも適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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う電気光学装置及び該電気光学装置を備え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。
第1実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。 図1のH−H’線断面図である。 第1実施形態に係る液晶装置の複数の画素部の等価回路図である。 第1実施形態における複数の画素部(下層部分)の平面図である。 第1実施形態における複数の画素部(上層部分)の平面図である。 図4及び図5を重ね合わせた場合のA−A’断面図である。 第1実施形態における張出部分を示す平面図である。 第2実施形態における複数の画素部(下層部分)の平面図である。 第2実施形態における複数の画素部(上層部分)の平面図である。 図8及び図9を重ね合わせた場合のB−B’断面図である。 第3実施形態における複数の画素部(下層部分)の平面図である。 第3実施形態における複数の画素部(上層部分)の平面図である。 図11及び図12を重ね合わせた場合のC−C’断面図である。 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
6a…データ線、9a…画素電極、10…TFTアレイ基板、10a…画像表示領域、11…走査線、11t…張出部分、20…対向基板、21…対向電極、30…TFT、41、42、43、44…層間絶縁膜、50…液晶層、81、82、83、84、85、86…コンタクトホール、101…データ線駆動回路、104…走査線駆動回路

Claims (6)

  1. データ線と、
    該データ線に電気的に接続されたトランジスタと、
    該トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
    前記トランジスタの半導体層と重なるように設けられた遮光部と、
    前記遮光部と重なるように設けられ、前記半導体層より上層側に形成された第1導電膜と、
    該第1導電膜より上層側且つ前記画素電極より下層側に、第1コンタクトホールを介して前記第1導電膜と電気的に接続されると共に、第2コンタクトホールを介して前記画素電極と電気的に接続された第2導電膜と
    を備え、
    前記遮光部は、第1画素、前記第1画素と第1方向において隣り合う第2画素、前記第1画素と前記第1方向と交差する第2方向において隣り合う第3画素及び前記第2画素と前記第2方向において隣り合うと共に前記第3画素と前記第1方向において隣り合う第4画素の各々の開口領域の隅に張り出した張出部分を有しており、
    前記第1コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なり、前記第2コンタクトホールは、前記第2画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なる
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記第2導電膜は、金属膜を含んでなり、前記コンタクトホール内に形成された部分を有す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1導電膜は、容量素子の一方の電極として形成されると共に前記半導体層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。
  4. データ線と、
    該データ線に電気的に接続されたトランジスタと、
    該トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
    前記トランジスタの半導体層と重なるように設けられた遮光部と、
    前記遮光部と重なるように設けられ、前記半導体層より上層側に形成された第1導電膜と、
    該第1導電膜より上層側且つ前記画素電極より下層側に、第1コンタクトホールを介して前記第1導電膜と電気的に接続された第2導電膜と、
    該第2導電膜と同一層に、第2コンタクトホールを介して前記画素電極と電気的に接続された中継層と
    を備え、
    前記遮光部は、第1画素、前記第1画素と第1方向において隣り合う第2画素、前記第1画素と前記第1方向と交差する第2方向において隣り合う第3画素及び前記第2画素と前記第2方向において隣り合うと共に前記第3画素と前記第1方向において隣り合う第4画素の各々の開口領域の隅に張り出した張出部分を有しており、
    前記第1コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なり、前記第2コンタクトホールは、前記第2画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なる
    ことを特徴とする電気光学装置。
  5. 前記第1導電膜は、第3コンタクトホールを介して容量素子と電気的に接続されており、
    前記第3コンタクトホールは、前記第1画素の開口領域の隅に張り出した張出部分と少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。
  6. 請求項1から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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