JP5754207B2

JP5754207B2 - 液晶装置および電子機器

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Publication number: JP5754207B2
Application number: JP2011073544A
Authority: JP
Inventors: 孝史江上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012208293A

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関する。

上記液晶装置として、画素ごとに薄膜トランジスターなどのスイッチング素子が設けられたアクティブ駆動型の液晶装置が知られている。アクティブ駆動型の液晶装置は、一対の電極間に液晶層を有し、画素ごとに書き込まれた画像信号は、該一対の電極と液晶層とからなる電気容量において一時的に保持される。これに加えて、該画像信号を所定の期間電気的に保持する保持容量が画素ごとに設けられている。

例えば、特許文献１には、光が透過可能な画素の開口領域に形成された透明導電膜と、該透明導電膜上に形成された誘電体膜と、上記開口領域の該誘電体膜上に形成され、トランジスター素子に電気的に接続された透明な画素電極と、を備えた電気光学装置が開示されている。
これによれば、誘電体膜を介した透明導電膜と透明な画素電極とにより蓄積容量が構成されているので、蓄積容量の容量値を大きくすると共に、開口領域のサイズを広げることの両方を実現できるとしている。

特開２０１０−１７６１１９号公報

しかしながら、上記特許文献１の電気光学装置では、蓄積容量を構成する透明導電膜を画像表示領域のほぼ全体に亘って形成しており、画素ごとに独立して形成される画素電極の間にも上記透明導電膜が平面的に存在することになる。そうすると、画素電極と、画素電極間の上記透明導電膜との間に電界が生じた場合には、本来、表示には寄与しない画素電極間において液晶分子の配向が乱れ、それが画素電極が設けられた領域にも影響を及ぼして表示品位が低下するおそれがあるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の一態様の液晶装置は、画素電極と、前記画素電極に対向して配置される容量電極と、を備え、前記画素電極の側から平面視したとき、前記画素電極から前記容量電極がはみ出ていないことを特徴とする液晶装置。

［適用例１］本適用例の液晶装置は、画素電極と、前記画素電極に対応して設けられたトランジスターと、前記画素電極と前記画素電極に誘電体層を介して対向配置された光透過性を有する容量電極とにより構成された保持容量と、前記画素電極と前記トランジスターとを電気的に接続させる第１コンタクトホールと、前記容量電極と容量配線とを電気的に接続させる第２コンタクトホールと、を備え、前記画素電極と前記容量電極は、画素ごとに独立して設けられ、前記容量電極と前記第２コンタクトホールの少なくとも一部とは平面的に前記画素電極が設けられた領域内に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、保持容量を構成する画素電極と容量電極は、画素ごとにそれぞれ独立して設けられている。また、容量電極と第２コンタクトホールの少なくとも一部とが平面的に画素電極が設けられた領域内に配置されていれば、平面的に画素電極間に容量電極を配置しなくても容量配線との接続が可能なので、画素電極間において画素電極と容量電極との間に電界が生じない。すなわち、上記従来の電気光学装置に比べて、画素電極間における液晶分子の配向の乱れが低減された液晶装置を提供できる。

［適用例２］上記適用例の液晶装置において、前記画素電極の外縁部と平面的に重なると共に、前記画素電極を囲むように設けられた遮光部を備え、前記第１および前記第２コンタクトホールは平面的に前記遮光部と重なって設けられていることが好ましい。
これによれば、第１および第２コンタクトホールを覆う配向膜の表面に凹凸が生じたとしても、該凹凸による液晶分子の配向の乱れに起因する表示むらを遮光部によって目立ち難くすることができる。

［適用例３］上記適用例の液晶装置において、前記画素電極は、前記誘電体層を介して前記容量電極を覆うように設けられ、前記画素電極の膜厚と前記容量電極の膜厚とがほぼ等しいことが好ましい。
画素電極と容量電極の膜厚が異なると、第１コンタクトホールや第２コンタクトホールが設けられた部分と他の部分とでは、それぞれの膜厚に起因する段差（凹凸）の大きさが異なることになる。
本適用例によれば、画素電極は、誘電体層を介して容量電極を覆い、画素電極の膜厚と容量電極の膜厚とがほぼ等しいので、画素電極の外縁部における段差の大きさが均一化され、該段差に起因する表示むらを目立ち難くすることができる。

［適用例４］本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置を備えたことを特徴とする
。
この構成によれば、優れた表示品位を有する電子機器を提供できる。

（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図。液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。画素の配置を示す概略平面図。（ａ）は実施例１の画素の構成を示す概略平面図、（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図。図４（ａ）のＡ−Ａ’線で切った画素の構造を示す概略断面図。図４（ａ）のＢ−Ｂ’線で切った保持容量の構造を示す概略断面図。（ａ）は実施例２の画素の構成を示す概略平面図、（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図。（ａ）は実施例３の画素の構成を示す概略平面図、（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図。（ａ）は実施例４の画素の構成を示す概略平面図、（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図。電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。変形例の画素電極のコンタクトホールの構造を示す概略断面図。変形例の容量配線の配置を示す概略平面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

（第１実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。

＜液晶装置＞
本実施形態の液晶装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１（ａ）は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図、図２は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図、図３は画素の配置を示す概略平面図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、対向配置された素子基板１０および対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。素子基板１０および対向基板２０は、透明な例えば石英などのガラス基板が用いられている。

素子基板１０は対向基板２０よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材４０を介して接合され、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層５０を構成している。シール材４０は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材４０には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。

額縁状に配置されたシール材４０の内側には、同じく額縁状に遮光膜２１が設けられている。遮光膜２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、遮光膜２１の内側が複数の画素Ｐを有する表示領域Ｅとなっている。なお、図１では図示省略したが、表示領域Ｅにおいても複数の画素Ｐを平面的に区分する遮光部が設けられている。

素子基板１０の１辺部に沿ったシール材４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、該１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４０の内側に検査回路１０３が設けられている。さらに、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４０の内側に走査線駆動回路１０２が設けられている。該１辺部と対向する他の１辺部のシール材４０の内側には、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線は、該１辺部に沿って配列した複数の外部接続端子１０４に接続されている。
以降、該１辺部に沿った方向をＸ方向とし、該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。
なお、検査回路１０３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路１０１と表示領域Ｅとの間のシール材４０の内側に沿った位置に設けてもよい。

図１（ｂ）に示すように、素子基板１０の液晶層５０側の表面には、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極１５およびスイッチング素子としての薄膜トランジスター（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）３０と、信号配線と、これらを覆う配向膜１８とが形成されている。
また、ＴＦＴ３０における半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。当該遮光構造については後述する。

対向基板２０の液晶層５０側の表面には、遮光膜２１と、これを覆うように成膜された層間膜層２２と、層間膜層２２を覆うように設けられた対向電極としての共通電極２３と、共通電極２３を覆う配向膜２４とが設けられている。層間膜層２２は、共通電極２３の表面が平坦となるように平坦化層の機能を有するものであるが、必須の構成要素ではない。例えば、遮光膜２１を直接覆うように共通電極２３を設けてもよい。

遮光膜２１は、図１（ａ）に示すように平面的にデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置において額縁状に設けられている。これにより対向基板２０側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路を含む周辺回路の光による誤動作を防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Ｅに入射しないように遮蔽して、表示領域Ｅの表示における高いコントラストを確保している。

層間膜層２２は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して遮光膜２１を覆うように設けられている。このような層間膜層２２の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて成膜する方法が挙げられる。

共通電極２３は、例えばＩＴＯなどの透明導電膜からなり、層間膜層２２を覆うと共に、図１（ａ）に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続している。

画素電極１５を覆う配向膜１８および共通電極２３を覆う配向膜２４は、液晶装置１００の光学設計に基づいて選定される。例えば、ポリイミドなどの有機材料を成膜して、その表面をラビングすることにより、液晶分子に対して略水平配向処理が施されたものや、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）などの無機材料を斜方蒸着法や斜方スパッタ法を用いて成膜して、液晶分子に対して略垂直配向させたものが挙げられる。

図２に示すように、液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線３ａおよび複数のデータ線６ａと、データ線６ａ沿って平行するように配置された容量配線３ｂとを有する。
走査線３ａが延在する方向がＸ方向であり、データ線６ａが延在する方向がＹ方向である。

走査線３ａとデータ線６ａならびに容量配線３ｂと、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極１５と、ＴＦＴ３０と、保持容量１６とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。

走査線３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。
データ線６ａはデータ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍを各画素Ｐに供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と液晶層５０を介して対向配置された共通電極２３との間で一定期間保持される。
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量１６が接続されている。保持容量１６は、ＴＦＴ３０のドレインと容量配線３ｂとの間に設けられている。詳しくは、後述するが、保持容量１６は、誘電体層１６ｂを介して光透過性を有する画素電極１５と同じく光透過性を有する容量電極１６ａとが平面的に対向配置されたものであって、上記容量電極１６ａが上記容量配線３ｂに電気的に接続している（図５参照）。容量配線３ｂは、固定電位に接続されている。

なお、図１（ａ）に示した検査回路１０３には、データ線６ａが接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図２の等価回路では省略している。また、検査回路１０３は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６ａに供給するサンプリング回路、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供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。

このような液晶装置１００は透過型であって、画素Ｐが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。

次に、画素Ｐの平面的な配置について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、液晶装置１００における画素Ｐは、例えば平面的に略四角形の開口領域を有する。開口領域は、Ｘ方向とＹ方向とに延在し格子状に設けられた遮光性の非開口領域により囲まれている。

Ｘ方向に延在する非開口領域には、図２に示した走査線３ａが設けられている。走査線３ａは遮光性の導電膜が用いられており、走査線３ａによって非開口領域の少なくとも一部が構成されている。

同じく、Ｙ方向に延在する非開口領域には、図２に示したデータ線６ａと容量配線３ｂが設けられている。データ線６ａおよび容量配線３ｂも遮光性の導電膜が用いられており、これらによって非開口領域の少なくとも一部が構成されている。

非開口領域は、素子基板１０側に設けられた上記信号線類によって構成されるだけでなく、対向基板２０側において格子状にパターニングされた遮光膜２１によっても構成することができる。

非開口領域の交差部付近には、図２に示したＴＦＴ３０が設けられている。遮光性を有する非開口領域の交差部付近にＴＦＴ３０を設けることにより、ＴＦＴ３０の光誤動作を防止すると共に、開口領域における開口率を確保している。詳しい画素Ｐの構造については後述するが、交差部付近にＴＦＴ３０を設ける関係上、交差部付近の非開口領域の幅は、他の部分に比べて広くなっている。また、保持容量１６の一方の電極である画素電極１５は、外縁部が非開口領域に重なるように開口領域に配置されている。保持容量１６の他方の電極である容量電極１６ａも、外縁部が非開口領域に重なるように開口領域に配置されている。すなわち、画素電極１５間には容量電極１６ａは存在していない。
したがって、画素電極１５間には画素電極１５との間で意図しない電界が生ずるような電極が配置されていないので、該電界による画素電極１５間の液晶分子の配向が乱されず、優れた表示品位が実現されている。

一方で、このように開口領域において対向配置され、画素Ｐごとに独立した画素電極１５と容量電極１６ａとを設けるにあたり、液晶装置１００の等価回路（図２）によれば、画素電極１５はＴＦＴ３０のドレインに接続させ、容量電極１６ａは容量配線３ｂに接続させる必要がある。以下、実施例１〜実施例４を挙げて、それぞれの電気的な接続について説明する。

（実施例１）
図４（ａ）は実施例１の画素の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図、図５は図４（ａ）のＡ−Ａ’線で切った画素の構造を示す概略断面図、図６は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線で切った保持容量の構造を示す概略断面図である。

図４（ａ）に示すように、画素Ｐは、走査線３ａとデータ線６ａの交差部に設けられたＴＦＴ３０を有している。ＴＦＴ３０は、ソース領域３０ｓと、ドレイン領域３０ｄと、チャネル領域３０ｃと、ソース領域３０ｓとチャネル領域３０ｃとの間に設けられた接合領域３０ｅと、チャネル領域３０ｃとドレイン領域３０ｄとの間に設けられた接合領域３０ｆとを有するＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造の半導体層３０ａを有している。半導体層３０ａは上記交差部を通過して、走査線３ａと重なるように配置されている。

走査線３ａはデータ線６ａとの交差部において、Ｘ，Ｙ方向に拡張された平面視で四角形の拡張部を有している。当該拡張部に平面的に重なると共に接合領域３０ｅ，３０ｆおよびドレイン領域３０ｄと重ならない開口部を有する折れ曲がった形状のゲート電極３０ｇが設けられている。

ゲート電極３０ｇは、Ｙ方向に延在した部分が平面的にチャネル領域３０ｃと重なっている。また、チャネル領域３０ｃと重なった部分から折り曲げられてＸ方向に延在し、互いに対向する部分がそれぞれ走査線３ａの拡張部との間に設けられたコンタクトホールＣＮＴ６，ＣＮＴ７によって、電気的に走査線３ａと接続している。

コンタクトホールＣＮＴ６，ＣＮＴ７は、平面視でＸ方向が長い矩形状（長方形）であって、半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃと接合領域３０ｆとに沿って接合領域３０ｆを挟むように両側に設けられている。コンタクトホールＣＮＴ６，ＣＮＴ７を埋める導電材料、つまりゲート電極３０ｇを構成する導電材料として遮光性を有するものを用いることにより、チャネル領域３０ｃや接合領域３０ｆに側面側から入射する光を遮光することができる構成となっている。

データ線６ａは、Ｙ方向に延在すると共に、走査線３ａと平面的に重なる同じく拡張部を有し、当該拡張部からＸ方向に突出した部分に設けられたコンタクトホールＣＮＴ１によってソース領域３０ｓと電気的に接続している。コンタクトホールＣＮＴ１を含む部分がソース電極３１（図５参照）となっている。一方、ドレイン領域３０ｄの端部に重なり合って接合された２つのコンタクトホールＣＮＴ２，ＣＮＴ３が設けられており、コンタクトホールＣＮＴ２を含む部分がドレイン電極３２（図５参照）となっている。

図４（ｂ）に示すように、容量配線３ｂは、データ線６ａと平面的に重なるようにＹ方向に延在している。また、データ線６ａの拡張部では、該拡張部の左下角部に設けられたコンタクトホールＣＮＴ４と半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃとに平面的に重なるように蛇行している。コンタクトホールＣＮＴ４は、本発明の第２コンタクトホールであって、容量配線３ｂと容量電極１６ａとを電気的に接続させるものである。

また、素子基板１０上における位置が容量配線３ｂと同層であって、ドレイン電極３２と電気的に接続しているコンタクトホールＣＮＴ３と、上記拡張部の右下角部に設けられたコンタクトホールＣＮＴ５とを電気的に接続させる中継層３ｃが設けられている。中継層３ｃは前述した非開口領域からはみ出ないように、折れ曲がって設けられている。

コンタクトホールＣＮＴ５は、本発明の第１コンタクトホールであって、コンタクトホールＣＮＴ３と、中継層３ｃと、コンタクトホールＣＮＴ５とを経由してＴＦＴ３０のドレイン電極３２と画素電極１５とを電気的に接続させている。

つまり、ＴＦＴ３０のドレイン電極３２と画素電極１５とを電気的に接続させる第１コンタクトホールとしてのコンタクトホールＣＮＴ５と、容量配線３ｂと容量電極１６ａとを電気的に接続させる第２コンタクトホールとしてのコンタクトホールＣＮＴ４とは、それぞれ上記拡張部と平面的に重なる画素電極１５の角部と、容量電極１６ａの角部とに設けられている。言い換えれば、平面的に画素電極１５が設けられた領域内に容量電極１６ａとコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５とが配置されている。

図５は図４（ａ）のＡ−Ａ’線で切った画素の構造を示す概略断面図であって、素子基板１０の断面構造を示すものである。
図５に示すように、まず、素子基板１０上には、まず走査線３ａが形成される。走査線３ａは、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏなどの金属のうちの少なくとも１つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性を有している。

走査線３ａを覆うように例えば酸化シリコンなどからなる下地絶縁膜１１ａが形成され、下地絶縁膜１１ａ上に島状に半導体層３０ａが形成される。半導体層３０ａは例えば多結晶シリコン膜からなり、不純物イオンが注入されて、前述したソース領域３０ｓ、接合領域３０ｅ、チャネル領域３０ｃ、接合領域３０ｆ、ドレイン領域３０ｄを有するＬＤＤ構造が形成されている（図４（ａ）参照）。

半導体層３０ａを覆うように第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１ｂが形成される。さらに第１絶縁膜１１ｂを挟んでチャネル領域３０ｃに対向する位置にゲート電極３０ｇが形成される。前述したようにゲート電極３０ｇはコンタクトホールＣＮＴ６（コンタクトホールＣＮＴ７）を介して走査線３ａと接続している。

ゲート電極３０ｇと第１絶縁膜１１ｂとを覆うようにして第１層間絶縁膜１２が形成される。第１層間絶縁膜１２は、例えばシリコンの酸化物や窒化物からなり、ＴＦＴ３０が設けられた領域を覆うことによって生ずる表面の凹凸を平坦化する平坦化処理が施される。平坦化処理の方法としては、例えば化学的研磨処理（Chamical Mechanical Polishing；ＣＭＰ処理）やスピンコート処理などが挙げられる。
第１層間絶縁膜１２の半導体層３０ａのそれぞれの端部と重なる位置に第１絶縁膜１１ｂ、第１層間絶縁膜１２を貫通する２つのコンタクトホールＣＮＴ１，ＣＮＴ２が形成される。この２つのコンタクトホールＣＮＴ１，ＣＮＴ２を埋めると共に第１層間絶縁膜１２を覆うようにＡｌ（アルミニウム）などの遮光性の導電膜を成膜し、これをパターニングすることによって、コンタクトホールＣＮＴ１を介してソース領域３０ｓに繋がるソース電極３１およびデータ線６ａが形成される。同時にコンタクトホールＣＮＴ２を介してドレイン領域３０ｄに繋がるドレイン電極３２が形成される。

データ線６ａ（ソース電極３１）とドレイン電極３２と第１層間絶縁膜１２とを覆うように第２層間絶縁膜１３が形成される。第２層間絶縁膜１３も例えばシリコンの酸化物や窒化物を用いて形成することができ、同じく平坦化処理が施される。

第２層間絶縁膜１３のドレイン電極３２と重なる位置に第２層間絶縁膜１３を貫通するコンタクトホールＣＮＴ３が形成される。このコンタクトホールＣＮＴ３を埋めると共に第２層間絶縁膜１３を覆うように例えばＡｌなどの遮光性の導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、容量配線３ｂと、コンタクトホールＣＮＴ３を介してドレイン電極３２に繋がる中継層３ｃとが形成される。

容量配線３ｂ、中継層３ｃ並びにコンタクトホールＣＮＴ３、第２層間絶縁膜１３を覆うように第３層間絶縁膜１４が形成される。第３層間絶縁膜１４も例えばシリコンの酸化物や窒化物からなり、第２層間絶縁膜１３と同様に平坦化処理を施してもよい。

第３層間絶縁膜１４の容量配線３ｂと重なる位置に第３層間絶縁膜１４を貫通するコンタクトホールＣＮＴ４が形成され、このコンタクトホールＣＮＴ４を埋めるようにして光透過性を有する導電膜が成膜される。この導電膜をパターニングしてコンタクトホールＣＮＴ４を介して容量配線３ｂに繋がる容量電極１６ａが形成される。

次に、容量電極１６ａとコンタクトホールＣＮＴ４および第３層間絶縁膜１４とを覆うように誘電体層１６ｂが成膜される。誘電体層１６ｂは、シリコン窒化膜や、酸化ハウニュウム（ＨｆＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの単層膜、またはこれらの単層膜のうち少なくとも２種の単層膜を積層した多層膜を用いてもよい。
そして、誘電体層１６ｂの中継層３ｃと重なる位置に誘電体層１６ｂおよび第３層間絶縁膜１４を貫通するコンタクトホールＣＮＴ５が形成される。このコンタクトホールＣＮＴ５を埋めるように光透過性の導電膜が成膜され、この導電膜をパターニングすることにより、容量電極１６ａと平面的に重なると共に、コンタクトホールＣＮＴ５を介して中継層３ｃに繋がる画素電極１５が形成される。
上記光透過性の導電膜としては、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜を用いることができる。また、容量電極１６ａと画素電極１５の膜厚がほぼ等しくなるように光透過性の導電膜が成膜されパターニングされている。この場合、それぞれの膜厚は例えばおよそ５０ｎｍである。また、誘電体層１６ｂの膜厚は例えばおよそ３０ｎｍである。これにより、開口領域（図３参照）における可視光波長領域の光透過性が確保されている。

保持容量１６は、上記のように形成された光透過性の容量電極１６ａおよび画素電極１５と、これらの電極に挟まれた誘電体層１６ｂとから構成されている。

保持容量１６において、上述したように容量電極１６ａはコンタクトホールＣＮＴ４を介して容量配線３ｂと接続されている。容量配線３ｂには固定電位が与えられている。これにより、ＴＦＴ３０のドレイン電極３２を介して画素電極１５に与えられた電位を容量電極１６ａとの間において保持することができる。

図６（ａ）に示すように、保持容量１６は、素子基板１０上において遮光性の導電膜からなる走査線３ａ、データ線６ａ、容量配線３ｂが平面的に重なった非開口領域によって区切られた開口領域に重なるように設けられている。前述したように可視光波長領域における光透過性が確保されているので、液晶層５０を挟んだ画素電極１５と共通電極２３との間の表示品質を低下させることはない。

また、図６（ｂ）に示すように、画素電極１５は誘電体層１６ｂを挟んで容量電極１６ａを覆うように形成され、画素電極１５および容量電極１６ａのそれぞれの外縁部は、遮光性を有する遮光部としての容量配線３ｂと重なるように形成されている。したがって、画素電極１５間には容量電極１６ａがはみ出ておらず、画素電極１５間において画素電極１５と容量電極１６ａとの間で電界が生ずるおそれがない。

さらには、平面的に容量電極１６ａを覆うように画素電極１５を形成することにより、画素電極１５の外縁部における誘電体層１６ｂとの間の段差が均一化されている。

（実施例２）
図７（ａ）は実施例２の画素の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図である。なお、実施例１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図７（ａ）に示すように、実施例２は、実施例１に対して、容量配線３ｂと容量電極１６ａとの電気的な接続を図るコンタクトホールＣＮＴ４の位置を異ならせたものである。具体的には、コンタクトホールＣＮＴ４は、コンタクトホールＣＮＴ５に対して半導体層３０ａを挟んだＹ方向の反対側に設けられ、且つ平面的に走査線３ａとデータ線６ａの拡張部の右上角部に重なるように設けられている。

図７（ｂ）に示すように、容量配線３ｂは、データ線６ａと平面的に重なるようにＹ方向に延在している。また、データ線６ａの拡張部では、該拡張部の右上角部に設けられたコンタクトホールＣＮＴ４と半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃとに平面的に重なると共に上記拡張部からはみ出ないように蛇行して形成されている。また、同層に形成される中継層３ｃ（コンタクトホールＣＮＴ３とコンタクトホールＣＮＴ５とを接続させる）と接触しないように形成されることは言うまでもない。

実施例２の画素Ｐにおける素子基板１０の断面構造は、実施例１と基本的に同じである。また、容量電極１６ａとコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５は、平面的に画素電極１５が設けられた領域内に形成され、且つ遮光性の上記拡張部と重なるように形成されている。

（実施例３）
図８（ａ）は実施例３の画素の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図である。なお、実施例１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図８（ａ）に示すように、実施例３は、実施例１に対して、容量配線３ｂと容量電極１６ａとの電気的な接続を図るコンタクトホールＣＮＴ４の位置を異ならせたものである。具体的には、コンタクトホールＣＮＴ４は、コンタクトホールＣＮＴ５に対して半導体層３０ａを挟んで対角方向の反対側に設けられ、且つ平面的に走査線３ａとデータ線６ａの拡張部の左上角部に重なるように設けられている。

図８（ｂ）に示すように、容量配線３ｂは、データ線６ａと平面的に重なるようにＹ方向に延在している。また、データ線６ａの拡張部では、該拡張部の左上角部に設けられたコンタクトホールＣＮＴ４と半導体層３０ａのチャネル領域３０ｃとに平面的に重なると共に上記拡張部からはみ出ないように蛇行して形成されている。

実施例３の画素Ｐにおける素子基板１０の断面構造は、実施例１と基本的に同じである。また、容量電極１６ａとコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５は、平面的に画素電極１５が設けられた領域内に形成され、且つ遮光性の上記拡張部と重なるように形成されている。

（実施例４）
図９（ａ）は実施例４の画素の構成を示す概略平面図、同図（ｂ）はデータ線、容量配線と各コンタクトホールとの位置関係を示す概略平面図である。なお、実施例１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図９（ａ）に示すように、実施例４は、実施例２に対して、ＴＦＴ３０のドレイン電極３２と画素電極１５とを電気的に接続させるコンタクトホールＣＮＴ５の位置を異ならせたものである。具体的には、コンタクトホールＣＮＴ５は、平面的にコンタクトホールＣＮＴ３に対して隣り合うようにＹ方向にずらして配置されている。
容量配線３ｂは、データ線６ａと平面的に重なるようにＹ方向に延在している。また、データ線６ａの拡張部では、該拡張部の右上角部に設けられたコンタクトホールＣＮＴ４と平面的に重なると共に上記拡張部と同様に幅広に形成されている。
容量配線３ｂと同層に設けられる中継層３ｄは、平面視で四角形（長方形）であり、隣り合うコンタクトホールＣＮＴ３とコンタクトホールＣＮＴ５とに跨って配置され、２つのコンタクトホールＣＮＴ３，ＣＮＴ５を電気的に接続させている。

実施例４の画素Ｐにおける素子基板１０の断面構造は、実施例１と基本的に同じである。容量電極１６ａとコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５は、平面的に画素電極１５が設けられた領域内に形成されている。また、コンタクトホールＣＮＴ４は遮光性の上記拡張部と重なるように形成され、コンタクトホールＣＮＴ５は、遮光性の導電膜からなる中継層３ｄに重なるように配置されている。

上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施例１〜実施例４によれば、保持容量１６は、誘電体層１６ｂを挟んで対向配置された光透過性の容量電極１６ａおよび画素電極１５により構成され、容量電極１６ａも画素電極１５と同様に画素Ｐごとに独立して設けられている。また、容量電極１６ａと、容量配線３ｂと容量電極１６ａとを電気的に接続させるコンタクトホールＣＮＴ４とが画素電極１５が設けられた領域内に配置されている。したがって、画素電極１５間において、容量電極１６ａを配置せずとも容量配線３ｂとの接続ができ、画素電極１５と容量電極１６ａとの間に電界が生じないので、該電界による液晶分子の配向状態が乱れることに起因する表示むらが低減される。また、画素Ｐが高精細になっても、開口領域において画素電極１５と誘電体層１６ｂを置いて対向配置された容量電極１６ａとにより保持容量１６が構成されているので、非開口領域に保持容量１６を構成する場合に比べて、画素電極１５に書き込まれた画像信号を保持可能な所望の電気容量を確保し易い。すなわち、優れた表示品位を有する液晶装置１００を実現できる。
なお、コンタクトホールＣＮＴ４の少なくとも一部が画素電極１５が設けられた領域内に位置していれば、画素電極１５間に容量電極１６ａを配置しなくても容量配線３ｂと容量電極１６ａとを電気的に接続させることができる。

（２）上記実施例１〜実施例４によれば、コンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５は、いずれも、平面的に遮光部と重なるように設けられている。したがって、コンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５を覆う配向膜の表面に凹凸が生じ、該凹凸に起因する液晶分子の配向が他の部分と比べて乱れていたとしても、液晶分子の配向の乱れに起因する表示むらは遮光部によって遮光され、目立ち難くなる。

（３）上記実施例１〜実施例４によれば、画素電極１５は、誘電体層１６ｂを介して容量電極１６ａを覆うように形成され、画素電極１５の膜厚と容量電極１６ａの膜厚がほぼ等しいので、画素電極１５が設けられた領域内にコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５を設けたとしても、当該コンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５の部分の段差の大きさと他の部分の段差の大きさとの差を小さくすることができる。また、画素電極１５の外縁部と誘電体層１６ｂとの間の段差の大きさを均一化できる。それゆえに、上記段差に起因する表示むらを抑制できる。
さらには、画素電極１５の外縁部が、遮光部としての走査線３ａやデータ線６ａと平面的に重なるように設けられているので、上記表示むらをより目立ち難くできる。

（４）上記実施例１〜実施例３によれは、コンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５がいずれも走査線３ａとデータ線６ａとの交差部における拡張部の角部と平面的に重なるように配置されている。したがって、Ｘ方向（走査線３ａの延在方向）とＹ方向（データ線６ａの延在方向）における画素Ｐの開口領域の対称性が確保されている。

（５）上記実施例４によれば、コンタクトホールＣＮＴ５は、半導体層３０ａのドレイン電極３２に繋がるコンタクトホールＣＮＴ３に隣り合うように配置され、中継層３ｄを介して電気的にコンタクトホールＣＮＴ３に接続されている。したがって、上記実施例１〜実施例３のように中継層３ｃを介して電気的にコンタクトホールＣＮＴ３に接続される場合に比べて、接続抵抗を小さくすることができる。

（第２実施形態）
＜電子機器＞
次に、上記実施形態の液晶装置を適用した電子機器について、図１０を参照して説明する。図１０は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。

図１０に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。

偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。

ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。

ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。

液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１０は、上述した液晶装置１００が適用されたものである。液晶装置１００は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。

このような投射型表示装置１０００によれば、所望の電気容量を有する保持容量１６を有し、画素電極１５間における表示むらが低減された液晶装置１００を各液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に用いているので、高い表示品位が実現されている。
また、クロスダイクロイックプリズム１２０６において、３つの色光を合成するにあたり、緑色光（Ｇ）の液晶ライトバルブ１２２０における映像を基準として、赤色光（Ｒ）の液晶ライトバルブ１２１０または青色光（Ｂ）の液晶ライトバルブ１２３０の映像を左右反転させる場合でも、上記実施例１〜実施例３の液晶装置１００を用いれば、画素Ｐの開口領域における対称性が保たれているので、合成後の映像における色むらなどの発生を低減できる。

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記実施形態における液晶装置１００において、図５に示すように、実施例１では、第３層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホールＣＮＴ５を埋めるように透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、コンタクトホールＣＮＴ５を介して中継層３ｃに接続する画素電極１５を形成したが、これに限定されない。図１１は変形例の画素電極のコンタクトホールの構造を示す概略断面図である。
図１１に示すように、第３層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホールＣＮＴ４を埋めるように透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、まず、コンタクトホールＣＮＴ４を介して容量配線３ｂに繋がる容量電極１６ａを形成すると共に、コンタクトホールＣＮＴ５を被覆する導電層１６ｃを形成する。そして、誘電体層１６ｂを成膜して、コンタクトホールＣＮＴ５と重なる部分だけ除去した後に、再び透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、画素電極１５と、上記導電層１６ｃと画素電極１５とが接触したコンタクトホールＣＮＴ５を完成させるとしてもよい。
開口領域に保持容量１６を設けるので、画素電極１５や容量電極１６ａの膜厚は、前述したように５０ｎｍと比較的に薄くなっている。
これによれば、実施例１のようにコンタクトホールＣＮＴ５を画素電極１５用の透明導電膜で埋めて形成する場合に比べて、容量電極１６ａ用と画素電極１５用の透明導電膜で埋めるので、コンタクトホールＣＮＴ５における段差（凹凸）の大きさをより小さくすることができる。すなわち、コンタクトホールＣＮＴ５の部分を覆う配向膜表面の凹凸を小さくして液晶分子の配向の乱れを抑えることができる。

（変形例２）上記実施例１〜実施例３において、容量配線３ｂは平面的にデータ線６ａの拡張部すなわち遮光性の非開口領域からはみ出ないように配置されているが、これに限定されない。図１２は変形例の容量配線の配置を示す概略平面図である。より具体的には、実施例１におけるコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５の位置を前提とした変形例である。図１２に示すように、変形例では、容量配線３ｂと容量電極１６ａとを電気的に接続させるコンタクトホールＣＮＴ４は、平面的にデータ線６ａの拡張部における左下角部に配置されている。容量配線３ｂはコンタクトホールＣＮＴ４の近傍（⇒で示した部分）において上記拡張部からはみ出るように蛇行して形成されている。したがって、上記拡張部の右下角部に配置されたコンタクトホールＣＮＴ５とドレイン電極３２に繋がるコンタクトホールＣＮＴ３とを電気的に接続させる中継層３ｃと、同層に設けられた容量配線３ｂとの間に一定の距離をおくことができる。それゆえに、実施例１に比べて中継層３ｃと短絡しないように容量配線３ｂをパターニングする精度が低くてもよい。言い換えれば、高いパターニング精度が要求されなくても容量配線３ｂを形成することができる。実施例２，３に対しても上記変形例と同様な容量配線３ｂの配置を採用することができる。

（変形例３）ＴＦＴ３０における半導体層３０ａの配置は、上記実施形態のように走査線３ａと重ねる配置に限定されず、例えば、データ線６ａと重ねる配置や、半導体層３０ａを途中で折り曲げて、走査線３ａとデータ線６ａとに重ねるように配置したとしても、本願のコンタクトホールＣＮＴ４，ＣＮＴ５の構成を適用することができる。

（変形例４）上記液晶装置１００が適用される電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。

３ｂ…容量配線、１５…画素電極、１６…保持容量、１６ａ…容量電極、１６ｂ…誘電体層、２３…対向電極としての共通電極、３０…トランジスターとしてのＴＦＴ（薄膜トランジスター）、５０…液晶層、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置、ＣＮＴ４…第２コンタクトホールとしてのコンタクトホール、ＣＮＴ５…第１コンタクトホールとしてのコンタクトホール、Ｐ…画素。

Claims

遮光性導電膜よりなる走査線と、
前記走査線に交差し、遮光性導電膜よりなるデータ線と、
前記走査線とデータ線との交差に対応して配置されたトランジスタと、
前記走査線と前記データ線との交差に対応して配置され、光透過性導電膜よりなる画素電極と、
前記画素電極に対向して配置され、光透過性導電膜よりなる容量電極と、
前記データ線と平面視で重なって配置された容量配線とを備え、
前記画素電極と前記容量電極とは、前記走査線と前記データ線とで構成された遮光性の非開口領域に囲まれた開口領域に配置され、
前記非開口領域は、前記走査線と前記データ線とが交差する４つの交差部のそれぞれにおいて、前記開口領域に平面視で同形状に拡張された拡張部を備え、
前記画素電極の角部の一つは、前記拡張部の一つと平面視で重なり、該重なった位置に配置された第１のコンタクトホールを介して前記トランジスタに電気的に接続され、
前記容量電極の角部の一つは、前記拡張部の他の一つと平面視で重なり、該重なった位置に配置された第２のコンタクトホールを介して前記容量配線に電気的に接続され、
前記画素電極の側から平面視したとき、前記画素電極から前記容量電極がはみ出していないことを特徴とする液晶装置。
遮光性導電膜よりなる走査線と、
前記走査線に交差し、遮光性導電膜よりなるデータ線と、
前記走査線とデータ線との交差に対応して配置されたトランジスタと、
前記走査線と前記データ線との交差に対応して配置され、光透過性導電膜よりなる画素電極と、
前記画素電極に対向して配置され、光透過性導電膜よりなる容量電極と、
前記データ線と平面視で重なって配置された容量配線とを備え、
前記画素電極と前記容量電極とは、前記走査線と前記データ線とで構成された遮光性の非開口領域に囲まれた開口領域に配置され、
前記非開口領域は、前記走査線と前記データ線とが交差する４つの交差部のそれぞれにおいて、前記開口領域に平面視で同形状に拡張され、前記画素電極と重なって配置された拡張部を備え、
前記画素電極の角部の一つは、前記拡張部の一つと平面視で重なり、該重なった位置に配置された第１のコンタクトホールを介して前記トランジスタに電気的に接続され、
前記容量電極の角部の一つは、前記拡張部の他の一つと平面視で重なり、該重なった位置に配置された第２のコンタクトホールを介して前記容量配線に電気的に接続され、
前記画素電極と前記画素電極に隣り合う画素電極との間には前記容量電極は存在していないことを特徴とする液晶装置。
請求項１または２に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。