JP6251955B2 - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器に関する。
上記電気光学装置の一つとして、例えば、画素電極をスイッチング制御する素子としてトランジスターを画素ごとに備えたアクティブ駆動方式の液晶装置が知られている。液晶装置は、例えば、直視型ディスプレイやプロジェクターのライトバルブなどにおいて用いられている。
このような液晶装置は、例えば、特許文献1に記載のように、コンタクトホールを介して、画素電極と、一対の電極間に誘電体膜(絶縁膜)が挟持された構造の容量電極とが、電気的に接続されている。
特開2005−128309号公報
しかしながら、上記一対の電極のうち一方の電極に接続される配線(COM電位側)の面積が、他方の電極に接続される配線(画素電極側)の面積より大きい場合、一方の電極に、製造過程において発生した静電気がより多くたまる(大きな寄生容量をもつ)。これにより、画素電極と接続するためのコンタクトホールを配線上に開けた際、一方の電極から他方の電極に過剰な静電気が流れ、容量を構成する誘電体膜(絶縁膜)が静電破壊されるという課題がある。
本発明の態様は、上記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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る電気光学装置は、第1基材と、前記第1基材の上に配置されるトランジスターと、前記トランジスターに接続される、一対の電極の間に絶縁膜が挟持された容量と、前記一対の電極のうちの一方の電極に電気的に接続される第1配線と、前記一対の電極のうちの他方の電極に電気的に接続される第2配線と、前記第1配線と画素電極とを電気的に接続するための第1コンタクトホールと、前記第2配線の上に配置される第2コンタクトホールと、前記第2配線に電位を供給するための外部接続端子と、を含み、前記第1コンタクトホールと前記第2コンタクトホールとは、前記画素電極と、前記第1配線及び前記第2配線と、の間に配置される画素絶縁膜に設けられることを特徴とする。
本適用例によれば、一方の電極に電気的に接続される第1コンタクトホールと、他方の電極に電気的に接続される第2コンタクトホールとを、同層の画素絶縁膜に開口するので、第1配線側にたまった静電気は第1コンタクトホールから抜け、第2配線側にたまった静電気は第2コンタクトホールから抜けさせることができる。言い換えれば、画素電極と電気的に接続するための第1コンタクトホールとは別に、第2コンタクトホールを設けておくことにより、例えば、配線の面積が広い第2配線側に蓄積された過剰な静電気が、第1コンタクトホールに集中して流れることを抑えることができる。つまり、過剰な静電気によって容量を破壊することを防ぐことができる。なお、一対の電極の一方または他方に電気的に接続される配線とは、一対の電極の一方または他方の電極層による配線を含むものとする。
[適用例2]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第1基材の上面から前記第2配線の上面の高さは、前記第1基材の上面から前記第1配線の上面の高さより高いことが好ましい。
本適用例によれば、第1配線より第2配線の上面の高さが高いので、その高さ関係に倣って、第1配線に接続される第1コンタクトホールより先に、第2配線に接続される第2コンタクトホールを貫通させることが可能となる。よって、第2配線側に過剰な静電気が蓄積された場合(大きな寄生容量をもった場合)でも、容量を介すことなく、第2コンタクトホールから静電気を逃がすことができる。よって、容量を破壊することを防ぐことができる。
[適用例3]上記適用例に係る電気光学装置において、前記第2配線には、コモン電位が印加されることが好ましい。
本適用例によれば、第2配線にコモン電位が印加されるので、第1配線側の面積と比較して第2配線側の面積が広くなる関係となる。よって、第2配線側に過剰な静電気が蓄積された場合でも、第2コンタクトホールから静電気を逃がすことが可能となり、容量が破壊されることを防ぐことができる。
[適用例4]上記適用例に係る電気光学装置において、さらに、前記第1基材と対向する第2基材を含み、前記第2コンタクトホールは、前記第2基材から前記第1基材に向かう方向から見たとき前記第2基材に重なる位置に設けられることが好ましい。
本適用例によれば、第2コンタクトホールが、第2基材から第1基材に向かう方向から見たとき前記第2基材と重なる位置に設けられることで、表示エリアに近い位置で効率的に静電気を逃がすことができ、その結果、誘電体膜の破壊を防ぐことが出来る。このことから、第2コンタクトホールは、表示エリアの周辺に複数配置することが好ましい。
[適用例5]本適用例に係る電気光学置の製造方法は、第1基材の上にトランジスターを形成するトランジスター形成工程と、前記トランジスターの上に、前記トランジスターと接続される、一対の電極間に絶縁膜が挟持された構造の容量を形成する容量形成工程と、前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続される第1配線を形成する第1配線形成工程と、前記一対の電極のうち他方の電極と電気的に接続される第2配線を形成する第2配線形成工程と、前記第1配線及び前記第2配線の上に画素絶縁膜を形成する画素絶縁膜形成工程と、前記画素絶縁膜に、前記第1配線と画素電極とを電気的に接続するための第1コンタクトホールと、前記第2配線と電気的に接続される第2コンタクトホールと、を形成するコンタクトホール形成工程と、前記第2配線に電位を供給するための外部接続端子を形成する外部接続端子形成工程と、を有することを特徴とする。
本適用例によれば、一方の電極に電気的に接続される第1コンタクトホールと、他方の電極に電気的に接続される第2コンタクトホールとを、同層の画素絶縁膜に形成するので、第1配線側にたまった静電気を第1コンタクトホールから逃がし、第2配線側にたまった静電気を第2コンタクトホールから逃がすことができる。言い換えれば、画素電極と電気的に接続するための第1コンタクトホールとは別に、第2コンタクトホールを形成することにより、例えば、配線の面積が広い第2配線側に蓄積された過剰な静電気が、第1コンタクトホールに集中して流れることを抑えることができる。つまり、過剰な静電気によって容量を破壊することを防ぐことができる。
[適用例6]上記適用例に係る電気光学装置の製造方法において、前記第2配線形成工程において、前記第1配線の上面の高さより前記第2配線の上面の高さが高くなるように前記第2配線を形成することが好ましい。
本適用例によれば、第1配線より第2配線の上面の高さが高くなるように形成するので、その高さ関係に倣って、第1コンタクトホールより先に第2コンタクトホールを貫通させることが可能となる。よって、第2配線側に過剰な静電気が蓄積された場合でも、容量を介すことなく、第2コンタクトホールから静電気を逃がすことができる。よって、容量を破壊することを防ぐことができる。
[適用例7]上記適用例に係る電気光学装置の製造方法において、さらに、前記第1基材と対向するように第2基材を配置する第2基材配置工程を含み、前記第2コンタクトホールは、前記第2基材から前記第1基材に向かう方向から見たとき前記第2基材に重なる位置に設けられることが好ましい。
本適用例によれば、第2コンタクトホールを、第2基材から第1基材に向かう方向から見たとき前記第2基材と重なる位置に形成することで、表示エリアに近い位置で効率的に静電気を逃がすことができ、その結果、誘電体膜の破壊を防ぐことが出来る。
[適用例8]本適用例に係る電子機器は、上記に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする。
本適用例によれば、容量を過剰な静電気から保護することができ、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
電気光学装置としての液晶装置が複数面付けされたウエハの一部の構成を示す模式平面図。 液晶装置の構成を示す模式平面図。 図2に示す液晶装置のH−H’線に沿う模式断面図。 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 図1に示すウエハのA部を拡大して示す拡大平面図。 図5に示す液晶装置のB部の構造を示す模式断面図。 液晶装置の製造方法のうち一部の製造方法を模式断面図。 液晶装置の製造方法のうち一部の製造方法を模式断面図。 液晶装置を備えた投射型表示装置の構成を示す概略図。 変形例の液晶装置の構造を示す模式断面図。 図10の液晶装置のうち一部分を拡大して示す模式断面図。 変形例の液晶装置の構造を示す模式断面図。 変形例の液晶装置の構造を示す模式断面図。
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。
本実施形態では、電気光学装置として、薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor)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ッ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、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。
<電気光学装置の構成>
図1は、電気光学装置としての液晶装置が複数面付けされたウエハの一部の構成を示す模式平面図である。図2は、液晶装置の構成を示す模式平面図である。図3は、図2に示す液晶装置のH−H’線に沿う模式断面図である。図4は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。以下、液晶装置の構成を、図1〜図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、ウエハ500は、例えば、液晶装置100を構成する一対の基板のうち一方の基板(例えば、素子基板)が複数個分、マトリックス状に面付けされている。ウエハ500の大きさは、例えば、8インチである。ウエハ500の厚みは、例えば、1.2mmである。ウエハ500の材質は、例えば、石英である。以下、液晶装置100の構成について説明する。
図2及び図3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15とを有する。素子基板10を構成する第1基材10a、および対向基板20を構成する第2基材20aは、例えば、ガラス基板、石英基板などの透明基板が用いられている。
素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、対向基板20の外周に沿って配置されたシール材14を介して接合されている。平面視で環状に設けられたシール材14の内側で、素子基板10は対向基板20の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15を構成している。シール材14は、例えば熱硬化性又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14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。
シール材14の内側には、複数の画素Pが配列した表示領域Eが設けられている。図2及び図3では図示を省略したが、表示領域Eにおいて複数の画素Pをそれぞれ平面的に区分する遮光膜(ブラックマトリックス;BM)が対向基板20に設けられている。
素子基板10の1辺部に沿ったシール材14と該1辺部との間に、データ線駆動回路22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14と表示領域Eとの間に、検査回路25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14と表示領域Eとの間に走査線駆動回路24が設けられている。該1辺部と対向する他の1辺部に沿ったシール材14と検査回路25との間には、2つの走査線駆動回路24を繋ぐ複数の配線29が設けられている。
対向基板20における環状に配置されたシール材14と表示領域Eとの間には、遮光膜18(見切り部)が設けられている。遮光膜18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18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2では図示を省略したが、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膜が設けられている。
これらデータ線駆動回路22、走査線駆動回路24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用端子65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。
図3に示すように、第1基材10aの液晶層15側の表面には、画素Pごとに設けられた透光性の画素電極27およびスイッチング素子である薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor、以降、「TFT30」と呼称する)と、信号配線と、これらを覆う配向膜28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。本発明における素子基板10は、少なくとも画素電極27、TFT30、配向膜28を含むものである。
対向基板20の液晶層15側の表面には、遮光膜18と、これを覆うように成膜された平坦化層33と、平坦化層33を覆うように設けられた対向電極31と、対向電極31を覆う配向膜32とが設けられている。本発明における対向基板20は、少なくとも対向電極31、配向膜32を含むものである。
遮光膜18は、図2に示すように、表示領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路24、検査回路25と重なる位置に設けられている(図示簡略)。これにより対向基板20側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮蔽して、周辺回路が光によって誤動作すること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。
平坦化層33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18を覆うように設けられている。このような平坦化層33の形成方法としては、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて成膜する方法が挙げられる。
対向電極31は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層33を覆うと共に、図2に示すように対向基板20の四隅に設けられた導通部としての上下導通部26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27を覆う配向膜28および対向電極31を覆う配向膜32は、液晶装置100の光学設計に基づいて選定される。例えば、気相成長法を用いてSiOx(酸化シリコン)などの無機材料を成膜して、負の誘電異方性を有する液晶分子に対して略垂直配向させた無機配向膜が挙げられる。
このような液晶装置100は透過型であって、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも大きくて明表示となるノーマリーホワイトや、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも小さくて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。
図4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複数の走査線3aおよび複数のデータ線6aと、容量線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27と、TFT30と、容量としての容量素子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のデータ線側ソースドレイン領域(ソース領域)に電気的に接続されている。画素電極27は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域(ドレイン領域)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22(図2参照)に接続されており、データ線駆動回路22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24(図2参照)に接続されており、走査線駆動回路24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22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24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27に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極27を介して液晶層15に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極27と液晶層15を介して対向配置された対向電極31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27と対向電極31との間に形成される液晶容量と並列に容量素子16が接続されている。容量素子16は、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域と容量線3bとの間に設けられている。容量素子16は、2つの容量電極の間に誘電体層を有するものである。
図5は、図1に示すウエハのA部を拡大して示す拡大平面図である。図6は、図5に示す液晶装置のB部の構造を示す模式断面図である。以下、液晶装置の構成を、図5及び図6を参照しながら説明する。なお、図6は、各構成要素の断面的な位置関係を示すものであり、明示可能な尺度で表されている。
図5に示す液晶装置100は、液晶装置100の表示領域Eとダミー画素領域E1との境界周辺を示す模式平面図である。表示領域Eに配置されている画素Pは、TFT30のドレイン領域と接続される第1配線16a1と、COM電位に接続される第2配線16c1とが、画素Pを囲むように配置されている。
表示領域Eにおける、ドレイン領域と電気的に接続された第1配線16a1の面積と、COM電位と電気的に接続された第2配線16c1の面積とは、画素単位でみれば略同じである。しかしながら、第2配線16c1は、表示エリアで縦または横、或いはマトリックス状に接続され、ダミー画素領域E1およびその周辺のDr領域にも広い面積で配置される場合が多く、COM電位と電気的に接続された第2配線16c1の面積は、ドレイン領域と電気的に接続された第1配線16a1の面積と比較して、極端に広くなる。
このように、液晶装置100において、ドレイン領域と電気的に接続される第1配線16a1の面積に対して、COM電位に接続される第2配線16c1の面積が非常に広くなることがわかる。これにより、液晶装置100を製造する際に蓄積される静電気は、COM電位側の第2配線16c1に多く蓄積される(大きな寄生容量をもつ)。以下、液晶装置100の断面構造について説明する。
図6に示すように、第1基材10a上には、チタン(Ti)やクロム(Cr)等からなる下側遮光膜3cが形成されている。下側遮光膜3cは、平面的に格子状にパターニングされており、各画素の開口領域を規定している。なお、下側遮光膜3cは、走査線3aの一部として機能するようにしてもよい。第1基材10a及び下側遮光膜3c上には、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁層11aが形成されている。
下地絶縁層11a上には、TFT30及び走査線3a等が形成されている。TFT30は、例えば、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、ポリシリコン等からなる半導体層30aと、半導体層30a上に形成されたゲート絶縁膜11gと、ゲート絶縁膜11g上に形成されたポリシリコン膜等からなるゲート電極30gとを有する。上記したように、走査線3aは、ゲート電極30gとしても機能する。
半導体層30aは、例えば、リン(P)イオン等のN型の不純物イオンが注入されることにより、N型のTFT30として形成されている。具体的には、半導体層30aは、チャネル領域30cと、データ線側LDD領域30s1と、データ線側ソースドレイン領域30sと、画素電極側LDD領域30d1と、画素電極側ソースドレイン領域30dとを備えている。
チャネル領域30cには、ボロン(B)イオン等のP型の不純物イオンがドープされている。その他の領域(30s1,30s,30d1,30d)には、リン(P)イオン等のN型の不純物イオンがドープされている。このように、TFT30は、N型のTFTとして形成されている。
ゲート電極30g、下地絶縁層11a、及び走査線3a上には、シリコン酸化膜等からなる第1層間絶縁層11bが形成されている。第1層間絶縁層11bには、平面視で半導体層30aの端部と重なる位置に、2つのコンタクトホールCNT41,CNT42が設けられている。
具体的には、コンタクトホールCNT41及びコンタクトホールCNT42を埋めると共に、第1層間絶縁層11bを覆うようにAl(アルミニウム)などの遮光性の導電部材料を用いて導電膜を成膜し、これをパターニングすることにより、コンタクトホールCNT41、コンタクトホールCNT42、及びコンタクトホールCNT42を介して画素電極側ソースドレイン領域30dに繋がる中継配線51が形成される。
中継配線51は、後述するデータ線6aと共にTFT30を遮光している。更に、中継配線51は、TFT30及び画素電極27間の一部を電気的に接続している。
中継配線51上には、中継配線51及び第1層間絶縁層11bを覆うようにして、第2層間絶縁層11cが設けられている。第2層間絶縁層11cには、平面的にコンタクトホールCNT41の一部と重なるようにコンタクトホールCNT43が設けられ、更に、中継配線51の一部と重なるようにコンタクトホールCNT44が設けられている。
具体的には、コンタクトホールCNT43,CNT44を埋めると共に第2層間絶縁層11cを覆うように、Al(アルミニウム)などの遮光性の導電部材料を用いて導電膜を成膜し、これをパターニングすることにより、データ線6a、コンタクトホールCNT43,CNT44、中継配線52が形成される。
データ線6aは、第2層間絶縁層11c及び第1層間絶縁層11bに開孔されたコンタクトホールCNT43,41を介して、半導体層30aのデータ線側ソースドレイン領域30s(ソース領域)に電気的に接続されている。なお、表示エリア内の画素構造にCNT43を形成せず、CNT41側の中継配線51をデータ線とし、データ線6aを固定電位のシールド層としても良い。この場合、さらにCNT44も画素には形成せず、CNT45を用いて中継配線51と後述する第1容量電極16aと接続することも可能である。
データ線6a及び中継配線52上には、データ線6a、中継配線52、及び第2層間絶縁層11cを覆うように、第3層間絶縁層11dが設けられている。第3層間絶縁層11dは、例えば、シリコンの酸化物や窒化物からなり、TFT30など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を施しても良い。平坦化処理の方法としては、例えば、化学的機械的研磨処理(Chemical Mechanical Polishing:CMP処理)やスピンコート処理などが挙げられる。
第3層間絶縁層11d上には、容量素子16を構成する第1容量電極16aがパターニングされて設けられている。第1容量電極16a上には、容量素子16を構成する誘電体膜16bがパターニングされて積層されている。
誘電体膜16bとしては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる他、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、ハフニウム酸化膜、ランタン酸化膜、ジルコニウム酸化膜等の高誘電率の誘電体層を用いることができる。
誘電体膜16bの上層には、容量素子16を構成する第2容量電極16cがパターニングされて積層されている。第2容量電極16cは、誘電体膜16bを介して第1容量電極16aに重なって配置されており、第1容量電極16a及び誘電体膜16bと共に容量素子16を構成している。
具体的には、TFT30の画素電極側ソースドレイン領域30d(ドレイン領域)及び画素電極27に電気的に接続された画素電位側容量電極としての第1容量電極16aと、固定電位側容量電極としての第2容量電極16cの一部とが、誘電体膜16bを介して対向配置されることにより、容量素子16が形成されている。
第2容量電極16cは、固定電位であるコモン電位と接続されている。よって、上記したように、配線の面積が広く静電気が蓄積しやすい状態になっている。
なお、第1容量電極16aおよび第2容量電極16c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)等の高融点金属のうち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してもよいし、或いは、Al(アルミニウム)膜から形成することも可能である。また、ITO等を用いて形成してもよい。
また、第1容量電極16aの端部は、平面的に中継配線52(16a1)の一部と重なっており、第3層間絶縁層11dに設けられたコンタクトホールCNT45を介して中継配線52の延在部と電気的に接続されている。
第2容量電極16c上には、第2容量電極16c及び第3層間絶縁層11dを覆うように、画素絶縁膜としての画素絶縁層11eが設けられている。画素絶縁層11eは、例えば、シリコンの酸化物や窒化物からなり、配線や電極など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ことが多い。
画素絶縁層11e上には、ITO膜などからなる透光性の画素電極27が設けられている。画素電極27は、画素絶縁層11e及び第3層間絶縁層11dに設けられたコンタクトホールCNT71を介して第1容量電極16aの延在部と電気的に接続されている。
このようにして、画素電極27及び第1容量電極16aは、中継配線52、コンタクトホールCNT44、中継配線51、コンタクトホールCNT42を介して、半導体層30aの画素電極側ソースドレイン領域30d(ドレイン領域)に電気的に接続されている。
また、画素絶縁層11eには、第2容量電極16cと接続された第2配線16c1の一部と平面視で重なる領域に、静電気開放用のコンタクトホールCNT72が第2配線16c1と電気的に導通して設けられている。これにより、コモン電位となる第2容量電極16cおよび第2配線16c1に蓄積された静電気を、静電気開放用のコンタクトホールCNT72から逃がすことにより、容量素子16に過大な電流が流れることを抑えることができる。なお、コンタクトホールCNT72は、表示領域Eの外側の領域に設けられているため、表示に影響を与えない。
画素電極27及び画素絶縁層11e上には、酸化シリコン(SiO2)などの無機材料を斜方蒸着した配向膜28が設けられている(図3参照)。配向膜28上には、シール材14により囲まれた空間に液晶等が封入された液晶層15が設けられている(図3参照)。
<電気光学装置の製造方法>
図7及び図8は、電気光学装置としての液晶装置の製造方法のうち一部の製造方法を模式断面図である。以下、液晶装置の製造方法を、図7及び図8を参照しながら説明する。なお、図7及び図8は、図6に示す液晶装置の断面構造を簡略化して説明する。
まず、図7(a)に示す工程(トランジスター形成工程)は、ガラス基板などからなる第1基材10a上に、周知の成膜技術、フォトグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、TFT30を形成する。
図7(b)に示す工程(容量形成工程、第1配線形成工程、第2配線形成工程)は、TFT30上に容量素子16を形成する。具体的には、まず、TFT30及び第1基材10a上に、シリコン酸化膜等からなる第1層間絶縁層11bを成膜する。第1層間絶縁層11bの製造方法としては、例えば、CVD法(化学気相成長法:Chemical Vapor Deposition)を用いる。
次に、第1層間絶縁層11b上に容量素子16を形成する。具体的には、まず、第1層間絶縁層11b(第3層間絶縁層11d)の表面の凹凸を平坦化するために、CMP処理などの平坦化処理を行う。次に、第1層間絶縁層11bにコンタクトホールCNT42,44をエッチングにより形成する。その後、第1層間絶縁層11b上に、周知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、容量素子16(第1容量電極16a、誘電体膜16b、第2容量電極16c)を形成する。
なお、説明の便宜上、第1容量電極16aと中継配線52(16a1)とを1つの配線として図示する。第1容量電極16aは、TFT30のドレイン領域30d側、及び第1配線16a1と電気的に接続されている。また、第2容量電極16cは、コモン電位が印加された第2配線16c1と電気的に接続されている。
図7(c)に示す工程(画素絶縁膜形成工程)では、容量素子16を覆うように画素絶縁層11eを形成する。具体的には、例えば、CVD法を用いて成膜する。その後、画素絶縁層11eの表面の凹凸を平坦化するために、CMP処理などの平坦化処理を行う。
図8(d)に示す工程(コンタクトホール形成工程)では、画素絶縁層11eにコンタクトホールCNT71,72を形成する。具体的には、画素絶縁層11eにおける、中継配線52と平面視で重なる位置に第1コンタクトホールとしてのコンタクトホールCNT71、第2配線16c1と平面視で重なる位置に第2コンタクトホールとしてのコンタクトホールCNT72を形成する。
このように、第1容量電極16a(16a1)と繋がるコンタクトホールCNT71を開口する際、第2容量電極16c(16c1)と繋がるコンタクトホールCNT72を、同じ画素絶縁層11eに開口するので、第1容量電極16a側(画素電位側容量電極側)にたまった静電気をコンタクトホールCNT71から逃がし、コモン電位に接続された第2容量電極16c側(固定電位側容量電極側)にたまった過剰な静電気をコンタクトホールCNT72から逃がすことができる。つまり、誘電体膜16bに過剰な静電気が流れないので、容量素子16が破壊することを防ぐことができる。
図8(e)に示す工程では、画素電極27を形成する。具体的には、周知の成膜技術、フォトグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、ITO膜などからなる画素電極27を形成する。これにより、画素電極27とコンタクトホールCNT71とが電気的に接続される。言い換えれば、画素電極27とTFT30のドレイン領域30dとが電気的に接続される。
なお、コンタクトホールCNT72は、ITO膜で埋めるようにしてもよいし、何も埋めずに開いた状態であってもよい。その後、画素電極27上及び画素絶縁層11e上に、無機材料を斜方蒸着することによって配向膜28を形成する。
<電子機器の構成>
次に、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置について、図9を参照して説明する。図9は、上記した液晶装置を備えた投射型表示装置の構成を示す概略図である。
図9に示すように、本実施形態の投射型表示装置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、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、焼き付き等が抑えられた液晶装置100を用いているので、高い表示品質を実現することができる。
なお、液晶装置100が搭載される電子機器としては、投射型表示装置1000の他、ヘッドアップディスプレイ、スマートフォン、EVF(Electrical View Finder)、モバイルミニプロジェクター、携帯電話、モバイルコンピューター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ディスプレイ、車載機器、オーディオ機器、露光装置や照明機器など各種電子機器に用いることができる。
以上詳述したように、本実施形態の液晶装置100、液晶装置100の製造方法、及び電子機器によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)本実施形態の液晶装置100によれば、容量素子16の一方の電極と電気的に接続される画素電極接続用のコンタクトホールCNT71と、他方の電極に電気的に接続される静電気開放用のコンタクトホールCNT72とを、同層の画素絶縁層11eに開口するので、第1配線16a1側にたまった静電気をコンタクトホールCNT71から逃がし、第2配線16c1側にたまった静電気をコンタクトホールCNT72から逃がせることができる。言い換えれば、画素電極27と電気的に接続するためのコンタクトホールCNT71とは別に、コンタクトホールCNT72を設けておくことにより、例えば、配線の面積が広いコモン電位側に蓄積された過剰な静電気が、コンタクトホールCNT71に集中して流れることを抑えることができる。つまり、過剰な静電気によって容量素子16を破壊することを防ぐことができる。
(2)本実施形態の液晶装置100の製造方法によれば、容量素子16を構成するドレイン領域30dに電気的に接続される画素電極接続用のコンタクトホールCNT71と、他方の電極に電気的に接続される静電気開放用のコンタクトホールCNT72とを、同層の画素絶縁層11eに開口するので、第1配線16a1側にたまった静電気をコンタクトホールCNT71から逃がし、第2配線16c1側にたまった静電気をコンタクトホールCNT72から逃がせることができる。言い換えれば、画素電極27と電気的に接続するためのコンタクトホールCNT71とは別に、コンタクトホールCNT72を設けておくことにより、例えば、配線の面積が広いコモン電位側に蓄積された過剰な静電気が、コンタクトホールCNT71に集中して流れることを抑えることができる。つまり、過剰な静電気によって容量素子16を破壊することを防ぐことができる。
(3)本実施形態の電子機器によれば、製造過程において容量素子16を過剰な静電気から保護することによって高歩留で生産できるうえ、製造過程での絶縁膜へのダメージが少ない為に信頼性の高い電子機器を提供することができる。
なお、本発明の態様は、上記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、本発明の態様の技術範囲に含まれるものである。また、以下のような形態で実施することもできる。
(変形例1)
上記したように、液晶装置の構造は、図6に示すような構造であることに限定されず、例えば、図10〜図13に示すような構造でもよい。図10、図12、図13は、変形例の液晶装置の構造を示す模式断面図である。図11は、図10の液晶装置のうち一部分の変形例を示す模式断面図である。
図10に示す液晶装置101は、第1基材10a上に半導体層30aが設けられており、半導体層30aのドレイン領域30dと、画素絶縁層11eに形成された画素電極接続用のコンタクトホールCNT71及び第1配線16a1などを介して、容量素子16を構成する第1容量電極16aと電気的に接続されている。コンタクトホールCNT71は、画素電極27と電気的に接続されている。
第1容量電極16a上には、誘電体膜16bを介して第2容量電極16cが形成されている。第2容量電極16cは、第2配線16c1などを介して、静電気開放用であるコンタクトホールCNT72と電気的に接続されている。
このように、図6に示す液晶装置100と容量素子16の構造は異なるものの、画素電極27と電気的に接続される画素電極接続用のコンタクトホールCNT71と同層に、静電気開放用のコンタクトホールCNT72が設けられているので、動作するときコモン電位となる第2配線16c1側にたまった静電気を、コンタクトホールCNT72から逃がすことができる。これにより、過剰な静電気によって容量素子16を破壊することを防ぐことができる。
図11に示す液晶装置101aは、図10に示す液晶装置101のC部を拡大して示す模式断面図である。図11に示す液晶装置101aは、層間絶縁層11xの表面に段差を形成することにより、第2配線16c1の上面の高さが、第1配線16a1の上面の高さより高くなっている。段差の形成は、第1配線16a1の下層をエッチングより掘っても良いし、第2配線16c1の下層に配線パターンを残すことにより形成しても良い。このようにすることにより、その上に成膜する画素絶縁層11eはCMP処理によって平坦化されるため、コンタクトホールCNT72はコンタクトホールCNT71よりも浅くなるように調整することが可能となる。
このように形成することにより、コンタクトホールCNT71より先に、コンタクトホールCNT72を開口(貫通)させることが可能となり、動作するときコモン電位となる第2配線16c1に過剰な静電気が蓄積された場合でも、容量素子16を介すことなく、コンタクトホールCNT72から静電気をいち早く逃がすことができる。つまり、コンタクトホールCNT71と同時、又は、コンタクトホールCNT71より早くコンタクトホールCNT72を開けることが望ましい。
図12に示す液晶装置102は、第1基材10a上に半導体層30aが設けられており、半導体層30aの上方には、容量素子16が設けられている。容量素子16を構成するコモン電位と接続される第2容量電極16cは、層間絶縁層11yに設けられている。層間絶縁層11yにおける第2容量電極16c上には、誘電体膜16bが設けられている。誘電体膜16bが設けられた層間絶縁層11y上には、ドレイン領域30dと電気的に接続された第1容量電極16aが設けられている。
第1容量電極16aと接続された第1配線16a1は、画素電極接続用のコンタクトホールCNT71を介して、画素絶縁層11e上に設けられた画素電極27と電気的に接続されている。第2容量電極16cは、下層の中継配線などを介して、画素絶縁層11eに設けられた第2配線16c1に電気的に接続されている。第2配線16c1は、画素絶縁層11eに設けられた静電気開放用のコンタクトホールCNT72に接続されている。
このように、図6や図10に示す液晶装置100,101と容量素子16の構造は異なるものの、画素電極27と電気的に接続される画素電極接続用のコンタクトホールCNT71と同層に、静電気開放用のコンタクトホールCNT72が設けられているので、動作するときコモン電位となる第2配線16c1側にたまった静電気を、コンタクトホールCNT72から逃がせることができる。これにより、過剰な静電気によって容量素子16が破壊することを防ぐことができる。
図13に示す液晶装置103は、第1基材10a上に半導体層30aが設けられており、半導体層30aの上方には、容量素子16が設けられている。容量素子16を構成するコモン電位と接続された第2容量電極16cは、層間絶縁層11zに設けられている。層間絶縁層11zにおける第2容量電極16c上には、誘電体膜16bが設けられている。誘電体膜16bが設けられた層間絶縁層11z上には、ドレイン領域30dと電気的に接続された第1容量電極16aが設けられている。
第1容量電極16aと接続された第1配線16a1は、画素電極接続用のコンタクトホールCNT71を介して、画素絶縁層11e上に設けられた画素電極27と電気的に接続されている。第2容量電極16cは、下層の中継配線などを介して、画素絶縁層11eに設けられた第2配線16c1に電気的に接続されている。第2配線16c1は、画素絶縁層11eに設けられた静電気開放用のコンタクトホールCNT72に接続されている。
このように、図6、図10、図12に示す液晶装置100,101,102と容量素子16の構造は異なるものの、画素電極27と電気的に接続される画素電極接続用のコンタクトホールCNT71と同層に、静電気開放用のコンタクトホールCNT72が設けられているので、動作するときコモン電位となる第2配線16c1側にたまった静電気を、コンタクトホールCNT72から逃がせることができる。これにより、過剰な静電気によって容量素子16が破壊することを防ぐことができる。
(変形例2)
上記したように、透過型の液晶装置100であることに限定されず、例えば、反射型の液晶装置に本発明を適用するようにしてもよい。
(変形例3)
上記したように、電気光学装置として液晶装置100を用いることに限定されず、例えば、有機EL装置、プラズマディスプレイ、電子ペーパー等に適用するようにしてもよい。
3a…走査線、3b…容量線、3c…下側遮光膜、6a…データ線、10…素子基板、10a…第1基材、11a…下地絶縁層、11b…第1層間絶縁層、11c…第2層間絶縁層、11d…第3層間絶縁層、11e…画素絶縁膜としての画素絶縁層、11g…ゲート絶縁膜、11x,11y,11z…層間絶縁層、14…シール材、15…液晶層、16…容量としての容量素子、16a…第1容量電極、16a1…第1配線、16b…誘電体膜、16c…第2容量電極、16c1…第2配線、18…遮光膜、20…対向基板、20a…第2基材、22…データ線駆動回路、24…走査線駆動回路、25…検査回路、26…上下導通部、27…画素電極、28,32…配向膜、29…配線、30…TFT、30a…半導体層、30c…チャネル領域、30d…画素電極側ソースドレイン領域(ドレイン領域)、30d1…画素電極側LDD領域、30g…ゲート電極、30s…データ線側ソースドレイン領域(ソース領域)、30s1…データ線側LDD領域、31…対向電極、33…平坦化層、CNT41,42,43,44,45…コンタクトホール、51,52…中継配線、65…外部接続用端子、CNT71…画素電極接続用のコンタクトホール(第1コンタクトホール)、CNT72…静電気開放用のコンタクトホール(第2コンタクトホール)、100,101,101a,102,1203…液晶装置、500…ウエハ、1000…投射型表示装置、1100…偏光照明装置、1101…ランプユニット、1102…インテグレーターレンズ、1103…偏光変換素子、1104,1105…ダイクロイックミラー、1106,1107,1108…反射ミラー、1201,1202,1203,1204,1205…リレーレンズ、1206…クロスダイクロイックプリズム、1207…投射レンズ、1210,1220,1230…液晶ライトバルブ、1300…スクリーン。

Claims (8)

  1. 第1の領域と、前記第1の領域の外側に位置する第2の領域と、を有する第1基材と、
    前記第1基材の上に配置されるトランジスターと、
    前記第1基材上の前記第1の領域に設けられた画素電極と、
    前記トランジスターに電気的に接続される、第1の電極と第2の電極との間に絶縁膜が挟持された容量と、
    前記第1の電極に電気的に接続される第1配線と、
    前記第2の電極に電気的に接続される第2配線と、
    前記第1配線と前記画素電極とを電気的に接続するための第1コンタクトホールと、
    前記第2配線の上に配置される第2コンタクトホールと、
    前記第2配線に電位を供給するための外部接続端子と、を含み、
    前記第1コンタクトホールと前記第2コンタクトホールは、前記画素電極と、前記第1配線及び前記第2配線との間に設けられた画素絶縁膜に設けられ、
    前記第1配線および前記第2配線は、前記第1基材上の第1の層に設けられ、
    前記第2配線は、前記第1の領域から前記第2の領域に延在するように設けられていることを特徴とすることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記第1基材上に配置されるデータ線と、をさらに有し、
    前記トランジスターは、ドレイン領域を有し、
    前記第1基材上において、前記第2配線は前記データ線とは異なる層に設けられてい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の電極は、前記第1基材と前記第1の層との間に設けられた第2の層に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  4. 前記第2配線は、前記トランジスターと平面視で重なる部分を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  5. 第1基材の上にトランジスターを形成するトランジスター形成工程と、
    前記トランジスターの上に、前記トランジスターと接続される、一対の電極間に絶縁膜が挟持された構造の容量を形成する容量形成工程と、
    前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続される第1配線を前記第1基材上の第1の層に形成する第1配線形成工程と、
    前記一対の電極のうち他方の電極と電気的に接続される第2配線を、第1の領域から前記第1の領域の外側に位置する第2の領域に延在するように、前記第1の層に形成する第2配線形成工程と、
    前記第1配線及び前記第2配線の上に画素絶縁膜を形成する画素絶縁膜形成工程と、
    前記画素絶縁膜に、前記第1配線と画素電極とを電気的に接続するための第1コンタクトホールと、前記第2配線と電気的に接続される第2コンタクトホールと、を形成するコンタクトホール形成工程と、
    前記第2配線に電位を供給するための外部接続端子を形成する外部接続端子形成工程と、
    前記第1の領域に前記画素電極を形成する画素電極形成工程と、
    を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  6. 請求項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    データ線を前記第2配線とは異なる層に設ける工程を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  7. 請求項又は請求項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
    第2配線形成工程では前記トランジスターと平面視で重なる部分を有するように前記第2配線を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  8. 請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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