JP5648437B2 - 電気光学装置および投射型表示装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る電気光学装置は、基板本体の一方面側に設けられた画素トランジスターと、該画素トランジスターを覆う層間絶縁膜と、前記画素トランジスターに対応して前記層間絶縁膜に対して前記基板本体が位置する側とは反対側に設けられ、当該層間絶縁膜と異なる熱膨張係数を有する反射性の画素電極と、前記層間絶縁膜と前記画素電極との層間に設けられ、当該層間絶縁膜に接する部分が当該層間絶縁膜と異なる熱膨張係数を有するとともに、前記画素電極と接する部分が当該画素電極と異なる熱膨張係数を有する絶縁性の応力緩和膜と、を有していることを特徴とする。
(全体構成)
図1は、本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図1において、本形態の電気光学装置100は、反射型の液晶装置であり、TN(Twisted Nematic)モードやVA(Vertical Alignment)モードの反射型の液晶パネル100pを有している。液晶パネル100pは、その中央領域に複数の画素100aがマトリクス状に配列された画素領域10a(画像表示領域)を備えている。液晶パネル100pにおいて、後述する素子基板10(図2等を参照)では、画素領域10aの内側で複数本のデータ線6aおよび複数本の走査線3aが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素100aが構成されている。複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター30、および後述する画素電極9aが形成されている。画素トランジスター30のソースにはデータ線6aが電気的に接続され、画素トランジスター30のゲートには走査線3aが電気的に接続され、画素トランジスター30のドレインには、画素電極9aが電気的に接続されている。
図2は、本発明を適用した電気光学装置100に用いた液晶パネル100pの説明図であり、図2(a)、(b)は各々、本発明を適用した電気光学装置100の液晶パネル100pを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。図2(a)、(b)に示すように、液晶パネル100pでは、素子基板10と対向基板20とが所定の隙間を介してシール材107によって貼り合わされており、シール材107は対向基板20の外縁に沿うように枠状に設けられている。シール材107は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。
図3は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の画素の説明図であり、図3(a)、(b)は各々、本発明を適用した電気光学装置100に用いた素子基板10において隣り合う画素の平面図、および図3(a)のF−F′線に相当する位置で電気光学装置100を切断したときの断面図である。なお、図3(a)では、半導体層1aは細くて短い点線で示し、走査線3aは太い実線で示し、データ線6aおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、容量線5bは二点鎖線で示し、画素電極9aは太くて長い破線で示し、下電極層4aは細い実線で示してある。
データ線6aおよびドレイン電極6bの上層側には、厚さが600nm程度のシリコン酸化膜等からなる第3層間絶縁膜44が形成されており、かかる第3層間絶縁膜44の上層側には、アルミニウム膜等の反射性導電膜からなる画素電極9aが形成されている。画素電極9aの厚さは200nm程度である。
本形態の電気光学装置100において、応力緩和膜46は、第3層間絶縁膜44と異なる熱膨張係数をもって第3層間絶縁膜44に接しているとともに、画素電極9aと異なる熱膨張係数をもって画素電極9aに接している。また、第3層間絶縁膜44、応力緩和膜46、および画素電極9aの熱膨張係数は以下の関係
熱膨張係数
第3層間絶縁膜44<応力緩和膜46<画素電極9a
を有しており、応力緩和膜46は、第3層間絶縁膜44の熱膨張係数と画素電極9aの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する単層膜である。
アルミニウム膜の熱膨張係数=23.1×10-6/℃
チタン窒化膜の熱膨張係数=9.3×10-6/℃
チタン膜の熱膨張係数=11.0×10-6/℃
である。これに対して、応力緩和膜46および第3層間絶縁膜44の熱膨張係数は以下のレベル
応力緩和膜46(ドープトシリコン酸化膜)の熱膨張係数=2〜4×10-6/℃
第3層間絶縁膜44(ノンドープシリコン酸化膜)の熱膨張係数=0.5×10-6/℃
である。
対向基板20では、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20wの液晶層50側の表面(素子基板10に対向する側の面)に、ITO膜等の透光性導電膜からなる共通電極21が形成されており、かかる共通電極21を覆うように配向膜26が形成されている。配向膜26は、配向膜16と同様、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜26は、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜(垂直配向膜)であり、配向膜26と共通電極21との層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護膜27が形成されている。保護膜27は、表面が平坦面になっており、かかる平坦面上に配向膜26が形成されている。かかる配向膜16、26は、液晶層50に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を垂直配向させ、液晶パネル100pは、ノーマリブラックのVAモードとして動作する。
図4および図5は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の製造方法の要部を示す工程断面図である。本形態の電気光学装置100を製造するにあたって、素子基板10の製造方法では、図4(a)に示すように、画素トランジスター30、保持容量55、データ線6aを形成した後、第3層間絶縁膜44を形成するためのシリコン酸化膜(ノンドープシリコン酸化膜)を減圧CVD法やプラズマCVD法等により形成する(層間絶縁膜形成工程)。かかるノンドープシリコン酸化膜を形成する際に減圧CVD法を採用する場合、成膜温度は、例えば650〜750℃であり、使用する原料ガスはSi(OC2H5)4等である。また、ノンドープシリコン酸化膜を形成する際にプラズマCVD法を採用する場合、成膜温度は、例えば250〜450℃であり、使用する原料ガスはSiH4、N2O等である。また、ノンドープシリコン酸化膜をプラズマCVD法により形成する際、使用する原料ガスがSi(OC2H5)4、O2等である場合、成膜温度は、例えば350〜450℃である。
以上説明したように、本形態の電気光学装置100においては、第3層間絶縁膜44と画素電極9aとの間には応力緩和膜46が介在しており、かかる応力緩和膜46は、第3層間絶縁膜44と異なる熱膨張係数をもって第3層間絶縁膜44に接するとともに、画素電極9aと異なる熱膨張係数をもって画素電極9aに接している。このため、平坦化絶縁膜17(絶縁膜)を形成する際、第3層間絶縁膜44の熱膨張係数と画素電極9aの熱膨張係数との差に起因する熱応力が画素電極9aに発生する場合でも、第3層間絶縁膜44と画素電極9aとが直に接している場合と比較して、熱応力の発生を軽減することができる。すなわち、本形態では、応力緩和膜46が、第3層間絶縁膜44(ノンドープシリコン酸化膜)の熱膨張係数と画素電極9a(アルミニウム膜等)の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する単層膜(ドープトシリコン酸化膜)であるため、応力緩和膜46は、第3層間絶縁膜44と画素電極9aとの間において熱膨張係数の差を緩和する。従って、熱膨張係数の差に起因する熱応力が画素電極9aに発生するのを防止することができる。それ故、本形態によれば、熱応力に起因するヒロック等の欠陥が画素電極9aの表面に発生するのを防止することができるので、画素電極9a表面の平滑度が低下して画素電極9aの反射率が低下するのを回避することができる。
図6は、本発明の実施の形態2に係る電気光学装置100で用いた応力緩和膜46の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の基本的な構成の説明にあたっては、図3(b)を参照する。
熱膨張係数
第3層間絶縁膜44>応力緩和膜46<画素電極9a
を有している。
アルミニウム膜の熱膨張係数=23.1×10-6/℃
チタン窒化膜の熱膨張係数=9.3×10-6/℃
チタン膜の熱膨張係数=11.0×10-6/℃
である。これに対して、応力緩和膜46および第3層間絶縁膜44の熱膨張係数は以下のレベル
応力緩和膜46(ノンドープシリコン酸化膜)の熱膨張係数=0.5×10-6/℃
第3層間絶縁膜44(ドープトシリコン酸化膜)の熱膨張係数=2〜4×10-6/℃
であり、応力緩和膜46を上下から熱膨張係数が大きな層(第3層間絶縁膜44および画素電極9a)で挟んだ構造になっている。
図7は、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置100の画素の断面図である。図8は、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置100で用いた応力緩和膜46の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図7に示すように、本形態の電気光学装置100においても、実施の形態1と同様、第3層間絶縁膜44と画素電極9aとの間には応力緩和膜46が形成されている。
熱膨張係数
第3層間絶縁膜44<第1応力緩和膜461>第2応力緩和膜462<画素電極9a
を有している。
アルミニウム膜の熱膨張係数=23.1×10-6/℃
チタン窒化膜の熱膨張係数=9.3×10-6/℃
チタン膜の熱膨張係数=11.0×10-6/℃
である。これに対して、応力緩和膜46(第1応力緩和膜461および第2応力緩和膜462)および第3層間絶縁膜44の熱膨張係数は以下のレベル
第2応力緩和膜462(ノンドープシリコン酸化膜)の熱膨張係数=0.5×10-6/℃
第1応力緩和膜461(ドープトシリコン酸化膜)の熱膨張係数=2〜4×10-6/℃
第3層間絶縁膜44(ノンドープシリコン酸化膜)の熱膨張係数=0.5×10-6/℃
であり、第1応力緩和膜461を上下から第3層間絶縁膜44および第2応力緩和膜462で挟み、第2応力緩和膜462を上下から第1応力緩和膜461および画素電極9aで挟んだ構造になっている。
本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、本形態の基本的な構成の説明にあたっては、図3(b)を参照する。
アルミニウム膜の熱膨張係数=23.1×10-6/℃
チタン窒化膜の熱膨張係数=9.3×10-6/℃
チタン膜の熱膨張係数=11.0×10-6/℃
である。これに対して、ドープトシリコン酸化膜およびノンドープシリコン酸化膜の熱膨張係数は以下のレベル
ドープトシリコン酸化膜170=2〜4×10-6/℃
ノンドープシリコン酸化膜の熱膨張係数=0.5×10-6/℃
である。
図9は、本発明の実施の形態5に係る電気光学装置100の画素の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図10は、本発明の実施の形態6に係る電気光学装置100の画素の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
上記実施の形態6では、第1絶縁膜17a(ドープトシリコン酸化膜)の表面については研磨せずに、第2絶縁膜17b(ノンドープシリコン酸化膜)の表面のみを研磨したが、第1絶縁膜17a(ドープトシリコン酸化膜)の表面および第2絶縁膜17b(ノンドープシリコン酸化膜)の表面の双方を研磨してもよい。
上記実施の形態では、電気光学装置100の素子基板10として、反射型の液晶装置の素子基板10に本発明を適用したが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置等、他の電気光学装置の素子基板に本発明を適用してもよい。
上述した実施形態に係る電気光学装置100を適用した電子機器について説明する。図11は、本発明を適用した電気光学装置100(反射型液晶装置)を用いた投射型表示装置の概略構成図である。
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するLED光源等を用い、かかるLED光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
本発明を適用した電気光学装置100については、上記の電子機器の他にも、携帯電話機、情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルカメラ、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等の電子機器において直視型表示装置として用いてもよい。
Claims (7)
- 基板本体の一方面側に設けられた画素トランジスターと、
該画素トランジスターを覆う層間絶縁膜と、
前記画素トランジスターに対応して前記層間絶縁膜に対して前記基板本体が位置する側とは反対側に設けられ、当該層間絶縁膜と異なる熱膨張係数を有する反射性の画素電極と、
前記層間絶縁膜と前記画素電極との間に配置され、前記画素電極と接するように配置される絶縁性の応力緩和膜と、
を有し、
前記応力緩和膜は、研磨により平坦化された前記層間絶縁膜の平坦面上に、前記画素電極の厚さよりも薄く形成されており、
前記応力緩和膜の熱膨張係数は、前記画素電極の熱膨張係数より小さく、前記層間絶縁膜の熱膨張係数より大きいことを特徴とする電気光学装置。 - 前記画素電極は、最表層がアルミニウム膜からなることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
- 前記画素電極は、アルミニウムを含む膜、及びチタンを含む膜を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 前記応力緩和膜は、前記層間絶縁膜の熱膨張係数と前記画素電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する単層膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の電気光学装置。
- 前記応力緩和膜は、前記層間絶縁膜と異なる熱膨張係数をもって当該層間絶縁膜に接する第1応力緩和膜と、該第1応力緩和膜および前記画素電極と異なる熱膨張係数をもって前記第1応力緩和膜および前記画素電極に接する第2応力緩和膜と、を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 前記画素電極を覆う絶縁膜を有し、
前記絶縁膜において少なくとも前記画素電極に接する部分が、リンおよびボロンのうちの少なくとも一方がドープされたドープトシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の電気光学装置。 - 請求項1乃至6の何れか一項に記載の電気光学装置を備えた投射型表示装置であって、
前記電気光学装置に供給される光を出射する光源部と、
前記電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系と、
を有していることを特徴とする投射型表示装置。
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