JP6536634B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、信号線のピッチと同一ピッチに単位回路が形成された電気光学装置、および電子機器に関するものである。
液晶装置等の電気光学装置は、第1方向に延在する複数の走査線と第2方向に延在する複数のデータ線との各交差に対して画素が設けられており、画素には画素トランジスターが設けられている。画素トランジスターでは、基板の一方面側に遮光層、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極が順に積層されている(特許文献1参照)。複数の走査線は、走査線駆動回路(周辺回路)に接続されており、走査線駆動回路では、複数の走査線の各々に対応する複数の単位回路が第2方向に沿って走査線と同一のピッチで設けられている。走査線駆動回路では、複数の単位回路の各々に設けた複数の駆動回路用トランジスターによってクロックドインバーターやインバーターを備えたシフトレジスターが構成されている。
特開2009−103780号公報
特許文献1に記載の電気光学装置等において、画像の高精細化等を図るために走査線のピッチを狭めた場合、単位回路を配置できる領域が狭くなる。それ故、駆動回路用トランジスターでは、チャネル長を短くせざるを得なくなる結果、駆動回路用トランジスターの閾値電圧の低下やオフリーク電流の増大等の問題が発生する。
以上の問題点に鑑みて、本発明は、周辺回路を配置できる領域が狭くなった場合でも、周辺回路に設けたトランジスターのチャネル長を適正な寸法とすることのできる電気光学装置、および電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る電気光学装置の一態様は、基板と、第1方向に沿って延在する複数の第1信号線と、前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って延在する複数の第2信号線と、前記複数の第1信号線と前記複数の第2信号線との各交差に対応して画素が設けられた表示領域と、前記表示領域に対して前記第1方向の一方側に設けられ、前記複数の第1信号線の各々に対応する複数の第1単位回路が前記第2方向に沿って前記第1信号線と同一のピッチで設けられた第1周辺回路と、を有し、前記第1単位回路に設けられた第1導電型の第1トランジスターは、チャネル領域と、高濃度不純物領域と、前記チャネル領域と前記高濃度不純物領域との間にLDD領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、前記第1単位回路に設けられた第2導電型の第2トランジスターは、チャネル領域と、前記チャネル領域と接する高濃度不純物領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、前記第1トランジスターと前記基板との間には、一方の前記高濃度不純物領域及び一方の前記LDD領域と重なる第1遮光層と、他方の前記高濃度不純物領域及び他方の前記LDD領域と重なる第2遮光層とが互いに離間して設けられており、前記第2トランジスターと前記基板との間には遮光層が設けられておらず、前記第1トランジスターのチャネル領域において、前記第1遮光層の端部の形状が反映された段部と、前記第2遮光層の端部の形状が反映された段部とがチャネル幅方向に延在していることを特徴とする。
本発明では、画素に形成された画素トランジスター、および第1単位回路に形成された第1導電型の複数の第1トランジスターは各々、基板の一方面側に順に積層された遮光層、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、およびゲート電極を備えている。また、複数の第1トランジスターのうち、少なくとも1つの第1トランジスターでは、遮光層の端部の形状が絶縁層を介して反映された段部がチャネル領域でチャネル幅方向に延在している。このため、少なくとも1つの第1トランジスターでは、チャネル領域が段部によって厚さ方向で曲がっているので、チャネル長の実質的な寸法が長い。それ故、第1周辺回路の第1単位回路を配置できる領域が狭くなった場合でも、第1単位回路に設けた第1トランジスターの実質的なチャネル長の寸法を十分な長さの適正な寸法とすることができる。よって、第1トランジスターでは、閾値電圧の低下やオフリーク電流の増大等を回避することができる。
本発明において、前記第1単位回路では、前記第1トランジスターが、チャネル長方向を前記第2方向に沿う方向に向けて前記第1方向に沿って配列されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、複数の第1トランジスターを効率よく配置することができる。この場合、第1トランジスターのチャネル長が第1信号線のピッチの影響を受けやすいが、本発明によれば、第1信号線のピッチが狭くなった場合でも、第1トランジスターの実質的なチャネル長の寸法を適正な寸法とすることができる。
本発明において、前記第1信号線は、走査信号を伝達する走査線であり、前記第2信号線は、画像信号を伝達するデータ線である態様を採用することができる。
本発明において、前記少なくとも1つの第1トランジスターの半導体層では、前記チャネル領域に対して前記第2方向で隣接する第1領域の不純物濃度が前記第1領域に対して前記チャネル領域とは反対側で隣接する第2領域の不純物濃度より低い態様を採用することができる。
本発明において、前記第1単位回路では、前記第2トランジスターがチャネル長方向を前記第2方向に沿う方向に向けて前記第1トランジスターとともに前記第1方向に沿って配列されている態様を採用することができる。
本発明において、前記第1周辺回路では、前記第1トランジスターと前記第2トランジスターとによってシフトレジスターが構成されている態様を採用することができる。
本発明において、前記第1信号線の前記第2方向におけるピッチが7μm以下である態様を採用することができる。
本発明において、前記第1トランジスターと重なる領域では、前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に形成されたスリットが前記半導体層と平面視で重なる領域で前記チャネル幅方向に延在し、前記スリットのチャネル長方向における両端部の形状が絶縁層を介して反映されて前記段部がチャネル長方向で並列している態様を採用することができる。
本発明において、前記第1トランジスターは、チャネル長が平面視で2μm以下であり、前記チャネル領域と重なる前記スリットの幅が1μm以上である態様を採用することができる。
本発明において、前記第1トランジスターと重なる領域では、前記第1遮光層及び前記第2遮光層と前記基板との間に下層側絶縁層が設けられ、前記下層側絶縁層と前記基板との間に平面視で前記半導体層の全体に重なる下層側遮光層が設けられている態様を採用することができる。
本発明において、前記第1トランジスターは、チャネル長が平面視で2μm以下であり、前記チャネル領域と重なる前記遮光層の幅が1μm以上である態様を採用することができる。
本発明において、前記第1トランジスターと重なる領域では、前記遮光層と前記基板との間に下層側絶縁層が設けられ、前記下層側絶縁層と前記基板との間に平面視で前記半導体層の全体に重なる下層側遮光層が設けられている態様を採用してもよい。
本発明において、前記表示領域に対して前記第2方向の一方側に、前記複数の第2信号線の各々に電気的に接続された第2周辺回路を有し、前記第2周辺回路では、前記複数の第2信号線の各々に対応する複数の第2単位回路が前記第1方向に沿って前記第2信号線と同一のピッチで設けられ、前記第2単位回路に設けられた第1導電型の第3トランジスターは、チャネル領域と、高濃度不純物領域と、前記チャネル領域と前記高濃度不純物領域との間にLDD領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、前記第3トランジスターと前記基板との間には他の遮光層が設けられており、前記第3トランジスターのチャネル領域において、前記他の遮光層の端部の形状が反映された段部がチャネル幅方向に延在している態様を採用することができる。

本発明を適用した電気光学装置は、直視型表示装置や投射型表示装置等の各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、投射型表示装置は、電気光学装置に供給される光を出射する光源部と、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。
本発明の実施形態1に係る電気光学装置の構成例を示す平面図である。 図1に示す電気光学装置の断面を模式的に示す説明図である。 図1に示す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に示す液晶装置の画素の構成例を模式的に示す断面図である。 図3に示す走査線駆動回路の回路構成の一部を示す説明図である。 図5に示す走査線駆動回路に形成したNチャネル型のトランジスター(第1トランジスター)およびPチャネル型のトランジスター(第2トランジスター)の説明図である。 本発明の実施形態2に係る電気光学装置の走査線駆動回路に形成したNチャネル型のトランジスター(第1トランジスター)の説明図である。 本発明の実施形態3に係る電気光学装置の走査線駆動回路に形成したNチャネル型のトランジスター(第1トランジスター)の説明図である。 本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置(電子機器)の説明図である。
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、第1基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは第1基板の基板本体が位置する側とは反対側(対向基板および液晶層が位置する側)を意味し、下層側とは第1基板の基板本体が位置する側を意味する。第2基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは対向基板の基板本体が位置する側とは反対側(第1基板および液晶層が位置する側)を意味し、下層側とは第2基板の基板本体が位置する側を意味する。また、本発明において、「平面視」とは第1基板10または第2基板20に対する法線方向からみた様子を意味する。本形態では、第1方向がX方向に相当し、第2方向がY方向に相当する場合を中心に説明する。
[実施形態1]
(電気光学装置100の具体的構成)
図1は、本発明の実施形態1に係る電気光学装置100の構成例を示す平面図である。図2は、図1に示す電気光学装置100の断面を模式的に示す説明図である。図1および図2に示す電気光学装置100は液晶装置であり、液晶パネル100pを有している。電気光学装置100では、第1基板10と第2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は第2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107aが配合されている。液晶パネル100pにおいて、第1基板10と第2基板20との間のうち、シール材107によって囲まれた領域内には、液晶層からなる電気光学層50が設けられている。シール材107には、液晶注入口として利用される途切れ部分107cが形成されており、かかる途切れ部分107cは、液晶材料の注入後、封止材108によって塞がれている。なお、液晶材料を滴下法で封入する場合は、途切れ部分107cは形成されない。
第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、電気光学装置100の略中央には、表示領域10aが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材107も略四角形に設けられ、表示領域10aの外側は、四角枠状の外周領域10cになっている。
第1基板10には、外周領域10cのうち、表示領域10aの第1方向Xの一方側Z1に位置する第1辺10a1に沿うように走査線駆動回路104(第1周辺回路)が形成されている。第1基板10において第2基板20から第2方向Yの一方側Y1に張り出している側の端部には、複数の端子102が形成されており、外周領域10cのうち、表示領域10aの第2方向Yの端子102とは反対側の第2辺10a2に沿うように検査回路105が設けられている。また、第1基板10には、外周領域10cのうち、第1辺10a1に第1方向Xで対向する第3辺10a3に沿うように走査線駆動回路104が形成されている。従って、走査線駆動回路104は、表示領域10aに対してX方向の一方側X1および他方側X2に走査線駆動回路104s、104tとして構成されている。また、第1基板10には、外周領域10cのうち、第2辺10a2に第2方向Yで対向する第4辺10a4に沿うようにデータ線駆動回路101(第2周辺回路)が形成されている。
第1基板10は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体10wを有しており、第1基板10(基板本体10w)の一方面10sおよび他方面10tのうち、第2基板20と対向する一方面10sの側において、表示領域10aには、複数の画素トランジスター、および複数の画素トランジスターの各々に電気的に接続する画素電極9aがマトリクス状に形成されている。画素電極9aの上層側には第1配向膜16が形成されている。第1基板10の一方面10sの側において、外周領域10cのうち、表示領域10aの外縁とシール材107との間に沿って延在する四角形の枠状領域10bには、表示領域10aの辺に沿って延在する部分に、画素電極9aと同時形成されたダミー画素電極9bが形成されている。
第2基板20は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20wを有しており、第2基板20(基板本体20w)の一方面20sおよび他方面20tのうち、第1基板10と対向する一方面20sの側には共通電極21が形成されている。共通電極21は、第2基板20の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素100aに跨って包含した領域として形成されている。本実施形態において、共通電極21は、第2基板20の略全面に形成されている。
第2基板20の一方面20sの側において、枠状領域10bには、共通電極21の下層側に遮光層29が形成され、共通電極21の電気光学層50側の表面には第2配向膜26が積層されている。遮光層29と共通電極21との間には透光性の平坦化膜22が形成されている。遮光層29は、枠状領域10bに沿って延在する見切り用遮光層29aとして形成されており、見切り用遮光層29aの内縁によって、表示領域10aが規定されている。遮光層29は、隣り合う画素電極9aにより挟まれた画素間領域10fに重なるブラックマトリクス部29bとしても形成されている。見切り用遮光層29aはダミー画素電極9bと平面的に重なる位置に形成されており、見切り用遮光層29aの外周縁は、シール材107の内周縁との間に隙間を隔てた位置にある。従って、見切り用遮光層29aとシール材107とは重なっていない。見切り用遮光層29a(遮光層29)は、遮光性の金属膜や黒色の樹脂によって構成されている。
第1配向膜16および第2配向膜26は、SiO(x≦2)、TiO、MgO、Al等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜であり、カラムと称せられる柱状体が第1基板10および第2基板20に対して斜めに形成された柱状構造体層からなる。従って、第1配向膜16および第2配向膜26は、電気光学層50に用いた負の誘電異方性を備えたネマチック液晶分子を第1基板10および第2基板20に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子にプレチルトを付している。このようにして、電気光学装置100は、ノーマリブラックのVA(Vertical Alignment)モードの液晶装置として構成されている。
電気光学装置100において、シール材107より外側には、第2基板20の一方面20sの側の4つの角部分に基板間導通用電極部24tが形成されており、第1基板10の一方面10sの側には、第2基板20の4つの角部分(基板間導通用電極部24t)と対向する位置に基板間導通用電極部6tが形成されている。基板間導通用電極部6tは、共通電位線6sに導通しており、共通電位線6sは、端子102のうち、共通電位印加用の端子102aに導通している。基板間導通用電極部6tと基板間導通用電極部24tとの間には、導電粒子を含んだ基板間導通材109が配置されており、第2基板20の共通電極21は、基板間導通用電極部6t、基板間導通材109および基板間導通用電極部24tを介して、第1基板10側に電気的に接続されている。このため、共通電極21は、第1基板10の側から共通電位が印加されている。
本実施形態の電気光学装置100は透過型液晶装置である。従って、画素電極9aおよび共通電極21は、ITO(Indium Tin Oxide)膜やIZO(Indium Zinc Oxide)膜等の透光性導電膜により形成されている。かかる電気光学装置100(透過型液晶装置)では、第2基板20の側から入射した光源光Lが第1基板10から出射される間に変調されて画像を表示する。
電気光学装置100は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第2基板20あるいは第1基板10には、カラーフィルター(図示せず)が形成される。また、電気光学装置100は、後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)において、RGB用のライトバルブとして用いることができる。この場合、RGB用の各電気光学装置100の各々には、例えば、RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルターは形成されない。
(電気光学装置100の電気的構成)
図3は、図1に示す電気光学装置100の電気的構成を示すブロック図である。図3において、電気光学装置100は、VAモードの液晶パネル100pを備えており、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表示領域10aを備えている。液晶パネル100pにおいて、図1および図2等を参照して説明した第1基板10では、表示領域10aの内側には、X方向に延在する複数の走査線3a(第1信号線)と、Y方向に延在する複数のデータ線6a(第2信号線)とが形成されており、複数の走査線3aと複数のデータ線6aとの各交差に対応して複数の画素100aが構成されている。複数の走査線3aは、走査線駆動回路104に電気的に接続され、複数のデータ線6aは、データ線駆動回路101に接続されている。また、複数本のデータ線6aには、第2方向Yにおいてデータ線駆動回路101とは反対側で検査回路105が電気的に接続している。複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスター等からなる画素トランジスター30、および画素トランジスター30に電気的に接続された画素電極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。データ線6aには画像信号が供給され、走査線3aには走査信号が供給される。本形態では、走査線駆動回路104は、表示領域10aに対してX方向の一方側X1および他方側X2に走査線駆動回路104s、104tとして構成されており、X方向の一方側X1の走査線駆動回路104sは、奇数番目の走査線3aを駆動し、X方向の他方側X2の走査線駆動回路104tは、偶数番目の走査線3aを駆動する。
各画素100aにおいて、画素電極9aは、図1および図2を参照して説明した第2基板20の共通電極21と電気光学層50を介して対向し、液晶容量50aを構成している。各画素100aには、液晶容量で保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量50aと並列に保持容量55が付加されている。本実施形態では、保持容量55を構成するために、第1基板10には、複数の画素100aに跨って延在する容量線5bが形成されており、容量線5bには共通電位が供給されている。本実施形態において、容量線5bは走査線3aに沿って第1方向Xに延在している。
(画素100aの具体的構成)
図4は、図1に示す電気光学装置100の画素100aの構成例を模式的に示す断面図である。図4に示すように、第1基板10の一方面10s側には、一方面10a側に順に積層された遮光層4a、絶縁層11、半導体層1a、ゲート絶縁層2、およびゲート電極3gを備えた薄膜トランジスターからなる画素トランジスター30が構成されている。より具体的には、第1基板10の一方面10sは、導電性ポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる遮光層4aが形成されている。本実施形態において、遮光層4aは、タングステンシリサイド(WSi)等の遮光膜からなる。遮光層4aの上層側には、透光性の絶縁層11が形成されており、かかる絶縁層11の表面側に、半導体層1aを備えた画素トランジスター30が形成されている。本実施形態において、絶縁層11はシリコン酸化膜等からなる。
画素トランジスター30は、半導体層1aと、半導体層1aと交差する走査線3a(ゲート電極3g)とを備えており、半導体層1aとゲート電極3gとの間に透光性のゲート絶縁層2を有している。半導体層1aは、ポリシリコン膜(多結晶シリコン膜)等によって構成されている。本実施形態において、画素トランジスター30は、LDD構造を有するNチャネル型(第1導電型)の薄膜トランジスターである。ゲート絶縁層2は、半導体層1aを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第1ゲート絶縁層と、減圧CVD法等により形成されたシリコン酸化膜からなる第2ゲート絶縁層との2層構造からなる。なお、遮光層4aを走査線3aとし、ゲート電極3gをゲート絶縁層2および絶縁層11を貫通するコンタクトホール(図示せず)を介して遮光層4a(走査線3a)と電気的に接続することもある。
ゲート電極3gの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜12、13、14(複数層の絶縁層)が順に形成されており、層間絶縁膜12、13、14の間等を利用して、図3を参照して説明した保持容量55が構成されている。本実施形態では、層間絶縁膜12と層間絶縁膜13との間にデータ線6aおよびドレイン電極6bが形成されており、層間絶縁膜13と層間絶縁膜14との間に中継電極7aが形成されている。データ線6aは、層間絶縁膜12およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール12aを介して半導体層1aのソース領域に電気的に接続している。ドレイン電極6bは、層間絶縁膜12およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール12bを介して半導体層1aのドレイン領域に電気的に接続している。中継電極7aは、層間絶縁膜13を貫通するコンタクトホール13aを介してドレイン電極6bに電気的に接続している。層間絶縁膜14は、表面が平坦面になっており、層間絶縁膜14の表面側(電気光学層50の側の面側)には画素電極9aが形成されている。画素電極9aは、層間絶縁膜14を貫通するコンタクトホール14aを介して中継電極7aに導通している。従って、画素電極9aは、中継電極7aおよびドレイン電極6bを介して画素トランジスター30のドレイン領域に電気的に接続している。
(走査線駆動回路104の詳細構成)
図5は、図3に示す走査線駆動回路104の回路構成の一部を示す説明図である。なお、本形態では、走査線駆動回路104として、表示領域10aに対してX方向の両側に走査線駆動回路104s、104tとして形成されているが、走査線駆動回路104s、104tは同一の構成を有している。従って、走査線駆動回路104sを中心に説明し、走査線駆動回路104tの説明を省略する。図5に示すように、走査線駆動回路104は、転送方向制御回路104aと、シフトレジスター104bと、NAND回路104hおよびインバーターINV3を備えた第1論理回路部104cと、NAND回路104gおよびインバーターINV4を備えた第2論理回路部104d(バッファ回路)とを有している。転送方向制御回路104aは、Nチャネル型トランジスターTn0を2系統直列接続して構成されており、それらのゲートには転送方向制御信号DIRY、および反転転送方向制御信号DIRYバーが交互に供給される。反転転送方向制御信号DIRYバーがHレベルの場合には、反転転送方向制御信号DIRYバーが供給されるNチャネル型トランジスターTn0が全てオン状態となる一方、転送方向制御信号DIRYが供給されるNチャネル型トランジスターTn0が全てオフ状態となる。このため、スタートパルスDYが矢印Ya方向に転送され、この結果、複数の走査線31に対して上から下の順に走査信号が供給されることなる。逆に、反転転送方向制御信号DIRYバーがLレベルになると、オン状態になるNチャネル型トランジスターTn0とオフ状態になるNチャネル型トランジスターTn0とが逆転する。この場合には、スタートパルスDYが矢印Yb方向に転送され、その結果、複数の走査複数の走査線31に対して下から上の順に走査信号が供給される。
シフトレジスター104bは、走査線駆動回路104(走査線駆動回路104s)が接続する複数の走査線3aの各々に対応する複数の単位回路104e(第1単位回路)を有している。複数の単位回路104eは各々、クロック信号CLYが供給されるNチャネル型トランジスターTn1、およびクロック信号CLYが供給されるPチャネル型トランジスターTp1を備えたクロックドインバーター104fと、2つのインバーターINV1、INV2とを有している。クロック信号CLYのHレベル期間にあっては、Nチャネル型トランジスターTn1がオン状態となり、2つのインバーターINV1、INV2を介して信号が転送される。次に、クロック信号CLYがLレベルに変化すると、Pチャネル型トランジスターTp1がオン状態となるため、Pチャネル型トランジスターTp1、およびインバーターINV1、INV2によってラッチ回路が構成される。従って、クロック信号CLYがLレベルの期間にあっても出力信号の論理レベルが維持される。
第1論理回路部104cにおいて、NAND回路104hには、Y方向で隣り合う2つの単位回路104eからの出力信号が入力される。
第2論理回路部104dにおいて、NAND回路104gには、対応する第1論理回路部104cからの出力と、イネーブル信号ENBY1(または、イネーブル信号ENBY2)が入力され、第2論理回路部104dは、第1論理回路部104cからの出力とイネーブル信号ENBY1(または、イネーブル信号ENBY2)との論理積に相当する信号を走査信号として走査線3aに出力する。
(駆動回路用のトランジスターの構成)
図6は、図5に示す走査線駆動回路104に形成したNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)およびPチャネル型のトランジスターTp(第2トランジスター)の説明図であり、図6には、中央にNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)およびPチャネル型のトランジスターTp(第2トランジスター)の平面図(a)を示し、左側にはNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の断面図(b)を示し、右側にはPチャネル型のトランジスターTp(第2トランジスター)の断面図(c)を示してある。
図5に示す走査線駆動回路104において、単位回路104eのクロックドインバーター104f、およびインバーターINV1、INV2は各々、Nチャネル型(第1導電型)の複数のトランジスターTn(第1トランジスター)と、Pチャネル型(第2導電型)の複数のトランジスターTp(第2トランジスター)とによって構成される。また、転送方向制御回路104a、第1論理回路部104c、および第2論理回路部104dも、Nチャネル型の複数のトランジスターTn(第1トランジスター)やPチャネル型の複数のトランジスターTp(第2トランジスター)によって構成される。
本形態では、図5に示すように、転送方向制御回路104a、単位回路104e、第1論理回路部104c、および第2論理回路部104dを構成するトランジスター(Nチャネル型の複数のトランジスターTn、およびPチャネル型の複数のトランジスターTp)は全て、X方向(走査線3aの延在方向)に沿って配列されている。
また、転送方向制御回路104a、単位回路104e、第1論理回路部104c、および第2論理回路部104dを構成するトランジスター(Nチャネル型の複数のトランジスターTn、およびPチャネル型の複数のトランジスターTp)は全て、チャネル長方向をY方向(走査線3aに交差する方向、データ線6aの延在方向)に沿う方向に向けている。
また、Nチャネル型の複数のトランジスターTn、およびPチャネル型の複数のトランジスターTpはいずれも、図4に示す画素トランジスター30と同様、絶縁層11に対して第1基板10とは反対側に半導体層1aと同層の半導体層1n、1pと、ゲート絶縁層2と、ゲート電極3n、3pとを有している。
ここで、Nチャネル型の複数のトランジスターTnのうちの少なくとも1つは、図5に示すように、絶縁層11と第1基板10との層間に遮光層4aと同層の遮光層4nを有している。本形態では、Nチャネル型の複数のトランジスターTnの全てが絶縁層11と第1基板10との層間に遮光層4aと同層の遮光層4nを有している。従って、Nチャネル型の複数のトランジスターTnはいずれも、第1基板10の一方面側に順に積層された遮光層4n、絶縁層11、半導体層1n、ゲート絶縁層2およびゲート電極3nを有している。
また、Nチャネル型の複数のトランジスターTnはいずれも、LDD構造を有している。このため、半導体層1nでは、チャネル領域1ncに対してY方向で隣接する第1領域1ns1、1nd1(LDD領域)の不純物濃度が、第1領域1ns1、1nd1に対してチャネル領域1ncとは反対側で隣接する第2領域1ns2、1nd2の不純物濃度より低くなっている。従って、高濃度の不純物が導入された第2領域1ns2、1nd2に対して電極6n1、6n2(ソース電極およびドレイン電極)が層間絶縁膜12のコンタクトホール12n1、12n2を介して電気的に接続している。
ここで、半導体層1nには、遮光層4nの端部4neの形状が絶縁層11を介して反映された段部1n0がチャネル領域1ncでチャネル幅方向に延在している。より具体的には、Nチャネル型のトランジスターTnでは、遮光層4nが第1領域1ns1、1nd1および第2領域1ns2、1nd2に平面視で重なるように形成されているが、遮光層4nには、チャネル領域1ncと平面視で重なる領域にチャネル幅方向に延在するスリット4nsが形成されている。このため、スリット4nsのチャネル長方向の両端部における遮光層4nの端部4neの形状が絶縁層11を介して半導体層1nに反映され、半導体層1nでは、段部1n0がチャネル長方向で2列に並列している。
本形態では、走査線駆動回路104における単位回路104e等のY方向のピッチは、走査線駆動回路104(走査線駆動回路104s)に接続する走査線3aのピッチP(図5参照)と等しい。また、本形態では、走査線3aの狭ピッチ化の結果、単位回路104e等のY方向のピッチ、および走査線3aのピッチPは、7μm以下であり、Nチャネル型のトランジスターTnは、チャネル長が平面視で2μm以下である。ここで、チャネル領域1ncと重なるスリット4nsの幅が1μm以上である。従って、Nチャネル型のトランジスターTnは、チャネル長が平面視で2μm以下であるが、チャネル領域1ncは、スリット4nsにより形成された段部1n0によって厚さ方向で曲がっているので、チャネル長の実質的な寸法が2μmより長い。例えば、スリット4nsの幅が1μmである場合、チャネル領域1ncの実質的なチャネル長が0.23〜0.25μm延びる。
一方、Pチャネル型の複数のトランジスターTpは、図5に示すように、絶縁層11と第1基板10との層間に遮光層4aと同層の遮光層が形成されておらず、Pチャネル型のトランジスターTpはいずれも、第1基板10の一方面側に順に積層された絶縁層11、半導体層1n、ゲート絶縁層2およびゲート電極3nによって構成されている。また、Pチャネル型の複数のトランジスターTpはいずれも、セルフアライン構造を有している。このため、半導体層1pでは、チャネル領域1pcに対してY方向で隣接する領域1ps、1pdが高濃度不純物導入領域になっており、高濃度の不純物が導入された領域1ps、1pdに対して電極6p1、6p2(ソース電極およびドレイン電極)が層間絶縁膜12のコンタクトホール12p1、12p2を介して電気的に接続している。
かかるPチャネル型の複数のトランジスターTpでは、元々、チャネル長が短くなっても、閾値電圧の変動やオフリーク電流の増大が発生しにくい。従って、単位回路104e等のY方向のピッチが7μm以下であることに対応して、チャネル長を平面視で2μm以下にしても、閾値電圧の変動やオフリーク電流の増大が発生しにくい。それ故、遮光層を利用してチャネル長の実質的な寸法を延ばした構成については、必ずしも採用する必要はない。
但し、Pチャネル型の複数のトランジスターTpに対しても、Nチャネル型のトランジスターTnと同様に、遮光層に起因する段部によって、チャネル長の実質的な寸法を延ばしてもよい。また、Pチャネル型の複数のトランジスターTpに対しては、半導体層1pの全体に平面視で重なるように遮光層を形成することによって、第1基板10の側から入射した光に起因する光リーク電流に起因する誤動作を抑制してもよい。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、画素100aに形成された画素トランジスター30、および走査線駆動回路104(第1周辺回路)の単位回路104e(第1単位回路)に形成されたNチャネル型(第1導電型)の複数のトランジスターTn(第1トランジスター)は各々、第1基板10の一方面側に順に積層された遮光層4a、4n、絶縁層11、半導体層1a、1n、ゲート絶縁層2、およびゲート電極3g、3nを備えている。また、Nチャネル型の複数のトランジスターTnでは、遮光層4nの端部4neの形状が絶縁層11を介して反映された段部1n0がチャネル領域1ncでチャネル幅方向に延在している。このため、Nチャネル型の複数のトランジスターTnでは、チャネル領域1ncが段部1n0によって厚さ方向で曲がっているので、チャネル長の実質的な寸法が長い。それ故、走査線駆動回路104の単位回路104eを配置できる領域が狭くなった場合でも、単位回路104eに設けた複数のトランジスターTnの実質的なチャネル長の寸法を十分な長さの適正な寸法とすることができる。よって、チャネル長を平面視で2μm以下にしても、閾値電圧の変動やオフリーク電流の増大が発生しにくい。
特に本形態では、各トランジスターが各々、チャネル長方向をY方向に沿う方向に向けてX方向に沿って配列されているため、複数のトランジスターを効率よく配置することができる一方、Nチャネル型のトランジスターTnでは、チャネル長が走査線3aのピッチの影響を受けやすいが、本形態によれば、走査線3aのピッチが狭くなった場合でも、Nチャネル型の複数のトランジスターTnの実質的なチャネル長の寸法を適正な寸法とすることができる。
また、遮光層4nは、表示領域10aの遮光層4aと同時に成膜できるとともに、同時にパターニングすることができる。従って、工程を追加する必要がない。
[実施形態2]
図7は、本発明の実施形態2に係る電気光学装置100の走査線駆動回路104に形成したNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の説明図であり、図7には、右側にNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の平面図(a)を示し、左側にはNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の断面図(b)を示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施形態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。
実施形態1では、半導体層1nに段部1n0を形成するにあたって、遮光層4nにスリット4nsを形成したが、本形態では、図7に示すように、遮光層4nがチャネル領域1ncと平面視で重なる領域でチャネル幅方向に帯状に延在している。このため、遮光層4nのチャネル長方向における両端部4neの形状が絶縁層11を介して半導体層1nに段部1n0として反映され、その結果、チャネル領域1ncでは段部1n0がチャネル長方向で2列並列している。
本形態でも、実施形態1と同様、走査線駆動回路104における単位回路104e等のY方向のピッチは、走査線駆動回路104(走査線駆動回路104s)に接続する走査線3aのピッチPと等しく、7μm以下である。また、Nチャネル型のトランジスターTnは、チャネル長が平面視で2μm以下である。ここで、チャネル領域1ncと重なる遮光層4nの幅が1μm以上である。従って、Nチャネル型のトランジスターTnは、チャネル長が平面視で2μm以下であるが、チャネル領域1ncは、スリット4nsにより形成された段部1n0によって厚さ方向で曲がっているので、チャネル長の実質的な寸法が2μmより長い。例えば、チャネル領域1ncと重なる遮光層4nの幅が1μmである場合、チャネル領域1ncの実質的なチャネル長が0.23〜0.25μm延びる。
[実施形態3]
図8は、本発明の実施形態3に係る電気光学装置100の走査線駆動回路104に形成したNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の説明図であり、図8には、右側にNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の平面図(a)を示し、左側にはNチャネル型のトランジスターTn(第1トランジスター)の断面図(b)を示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施形態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。
実施形態1、2では、半導体層1nに対して部分的に重なる領域に遮光層4nを設けたが、図8に示すように、遮光層4nと第1基板10との間に下層側絶縁層17が形成され、下層側絶縁層17と第1基板10との間に平面視で半導体層1nの全体に重なる下層側遮光層8nが形成されている態様であってもよい。かかる構成によれば、第1基板10の側から半導体層1nに入射しようとする光を下層側絶縁層17で遮ることができるので、光リーク電流に起因するNチャネル型のトランジスターTnの誤動作を抑制することができる。かかる構成の場合には、下層側絶縁層17と第1基板10との間に、図6を参照して説明したPチャネル型のトランジスターTpの半導体層1pに対して平面視で重なるように下層側遮光層を形成すれば、光リーク電流に起因するPチャネル型のトランジスターTpの誤動作を抑制することができる。なお、図8には、実施形態2に対して下層側遮光層8nを設けたが、実施形態1に対して下層側遮光層8nを設けてもよい。
[実施形態4]
上記実施形態では、走査線駆動回路104の単位回路104eに用いたNチャネル型のトランジスターTnに対して遮光層を利用して、チャネル長の実質的な寸法を延ばしたが、データ線駆動回路101(第2周辺回路)でも、シフトレジスターやサンプルホールド回路等の単位回路(第2単位回路)が、データ線6aと同一のピッチでX方向に沿って設けられている場合には、データ線駆動回路101の単位回路に用いたNチャネル型のトランジスターTn(第3トランジスター)のチャネル長を、実施形態1、2、3で説明した遮光層を利用して実質的に延ばしてもよい。
また、上記実施形態では、第1方向をX方向とし、第2方向をY方向としたため、走査線駆動回路104を第1周辺回路とし、データ線駆動回路101を第2周辺回路としたが、第1方向をY方向とし、第2方向をX方向としてもよい。この場合、走査線駆動回路104が第2周辺回路に相当し、データ線駆動回路101が第1周辺回路に相当する。
[他の実施形態]
本発明が適用される電気光学装置100はVAモードの液晶装置に限定されない。例えば、電気光学装置100がTN(Twisted Nematic)モードやOCB(Optically Compensated Bend)モードの液晶装置である場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態では、透過型液晶装置を例示したが、反射型液晶装置に本発明を適用してもよい。さらに、液晶装置に限らず、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等に本発明を適用してもよい。
[電子機器への搭載例]
上述した実施形態に係る電気光学装置100を用いた電子機器について説明する。ここでは、本発明に係る電子機器として、投射型表示装置(液晶プロジェクター)を例に説明する。図9は、本発明を適用した電気光学装置100を用いた投射型表示装置(電子機器)の説明図である。図9に示す投射型表示装置2100においては、上述した透過型の電気光学装置100がライトバルブとして用いられている。投射型表示装置2100には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット2102(光源部)が設けられている。ランプユニット2102から出射された投射光は、内部に配置された3枚のミラー2106および2枚のダイクロイックミラー2108によってR(赤)色、G(緑)色、B(青)色の3原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ100R、100Gおよび100Bに各々導かれる。なお、B色の光は、他のR色やG色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124を有するリレーレンズ系2121を介して導かれる。
投射型表示装置2100において、電気光学装置100を含む液晶装置がR色、G色、B色の各々に対応して3組設けられている。ライトバルブ100R、100Gおよび100Bの構成は、上述した透過型の電気光学装置100と同様である。ライトバルブ100R、100G、100Bによって変調された光は各々、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム2112において、R色およびB色の光は90度に反射し、G色の光は透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン2120には、投射レンズ群2114(投射光学系)によってカラー画像が投射される。
(他の投射型表示装置)
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。
(他の電子機器)
本発明を適用した電気光学装置100を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置2100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スプレイ)、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
1a、1n、1p…半導体層、1n0…段部、1nc、1pc…チャネル領域、1ns1、1nd1…第1領域、1ns2、1nd2…第2領域、2…ゲート絶縁層、3a…走査線、3g、3n、3p…ゲート電極、4a、4n…遮光層、4ne…端部、4ns…スリット、6a…データ線、8n…下層側遮光層、9a…画素電極、10…第1基板、10a…表示領域、11…絶縁層、17…下層側絶縁層、20…第2基板、21…共通電極、30…画素トランジスター、50…電気光学層、100…電気光学装置、100B、100G、100R…ライトバルブ、100a…画素、101…データ線駆動回路(第2周辺回路)、104…走査線駆動回路(第1周辺回路)、104b…シフトレジスター、104e…単位回路(第1単位回路)、2100…投射型表示装置、2102…ランプユニット(光源部)、2114…投射レンズ群(投射レンズ系)、Tn…Nチャネル型のトランジスター(第1トランジスター)、Tp…Pチャネル型トランジスター(第2トランジスター)。

Claims (11)

  1. 基板と、
    第1方向に沿って延在する複数の第1信号線と、
    前記第1方向に対して交差する第2方向に沿って延在する複数の第2信号線と、
    前記複数の第1信号線と前記複数の第2信号線との各交差に対応して画素が設けられた表示領域と、
    前記表示領域に対して前記第1方向の一方側に設けられ、前記複数の第1信号線の各々に対応する複数の第1単位回路が前記第2方向に沿って前記第1信号線と同一のピッチで設けられた第1周辺回路と、
    を有し、
    前記第1単位回路に設けられた第1導電型の第1トランジスターは、チャネル領域と、高濃度不純物領域と、前記チャネル領域と前記高濃度不純物領域との間にLDD領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、
    前記第1単位回路に設けられた第2導電型の第2トランジスターは、チャネル領域と、前記チャネル領域と接する高濃度不純物領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、
    前記第1トランジスターと前記基板との間には、一方の前記高濃度不純物領域及び一方の前記LDD領域と重なる第1遮光層と、他方の前記高濃度不純物領域及び他方の前記LDD領域と重なる第2遮光層とが互いに離間して設けられており、前記第2トランジスターと前記基板との間には遮光層が設けられておらず、
    前記第1トランジスターのチャネル領域において、前記第1遮光層の端部の形状が反映された段部と、前記第2遮光層の端部の形状が反映された段部とがチャネル幅方向に延在していることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記第1単位回路では、前記第1トランジスターが、チャネル長方向を前記第2方向に沿う方向に向けて前記第1方向に沿って配列さ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1信号線は、走査信号を伝達する走査線であり、
    前記第2信号線は、画像信号を伝達するデータ線であることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記第1単位回路では、前記第2トランジスターがチャネル長方向を前記第2方向に沿う方向に向けて前記第1トランジスターとともに前記第1方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1から3までの何れか一項に記載の電気光学装置。
  5. 前記第1周辺回路では、前記第1トランジスターと前記第2トランジスターとによってシフトレジスターが構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。
  6. 前記第1信号線の前記第2方向におけるピッチが7μm以下であることを特徴とする請求項1から5までの何れか一項に記載の電気光学装置。
  7. 前記第1トランジスターと重なる領域では、前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に形成されたスリットが前記半導体層と平面視で重なる領域で前記チャネル幅方向に延在し、前記スリットのチャネル長方向における両端部の形状が絶縁層を介して反映されて前記段部がチャネル長方向で並列していることを特徴とする請求項1から6までの何れか一項に記載の電気光学装置。
  8. 前記第1トランジスターは、チャネル長が平面視で2μm以下であり、前記チャネル領域と重なる前記スリットの幅が1μm以上であることを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置。
  9. 前記第1トランジスターと重なる領域では、前記第1遮光層及び前記第2遮光層と前記基板との間に下層側絶縁層が設けられ、前記下層側絶縁層と前記基板との間に平面視で前記半導体層の全体に重なる下層側遮光層が設けられていることを特徴とする請求項1からまでの何れか一項に記載の電気光学装置。
  10. 前記表示領域に対して前記第2方向の一方側に、前記複数の第2信号線の各々に電気的に接続された第2周辺回路を有し、
    前記第2周辺回路では、前記複数の第2信号線の各々に対応する複数の第2単位回路が前記第1方向に沿って前記第2信号線と同一のピッチで設けられ、
    前記第2単位回路に設けられた第1導電型の第3トランジスターは、チャネル領域と、高濃度不純物領域と、前記チャネル領域と前記高濃度不純物領域との間にLDD領域と、を有する半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を備え、
    前記第3トランジスターと前記基板との間には他の遮光層が設けられており、
    前記第3トランジスターのチャネル領域において、前記他の遮光層の端部の形状が反映された段部がチャネル幅方向に延在していることを特徴とする請求項1からまでの何れか一項に記載の電気光学装置。
  11. 請求項1乃至10の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
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