しかしながら、開口率を高めることによる液晶装置の高画質化が要望されるに伴い、非開口領域における配線の配線幅の狭小化及び各種素子のサイズの小型化を行った場合、非開口領域においてコンタクトホール等の接続手段を設けるためのスペースを確保することが困難となる製造プロセス上及び設計上の問題点がある。より具体的には、例えば、非開口領域の幅が、相互に隣接する画素間に設けられた配線及び保持容量等の幅によって規定される場合、単に配線等の幅を狭めることによって開口率を高めることが可能となったとしても、形成されるべきコンタクトホールのサイズと、当該コンタクトホールを形成する際に絶縁膜を部分的に除去するために用いられるマスクの位置合わせを考慮したマージンとを確保することは困難である。
よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、アクティブマトリクス方式で駆動される液晶装置等の電気光学装置であって、保持容量及び画素電極の電気的な接続を確保しつつ、開口率を高めることが可能な電気光学装置に用いられる電気光学装置用基板、及びそのような電気光学装置用基板を備えた電気光学装置、並びに電子機器を提供することを課題とする。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板は上記課題を解決するために、基板と、前記基板上で互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記複数のデータ線及び前記複数の走査線の交差に対応して規定された複数の画素の夫々に形成された画素電極と、前記複数の画素の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されており、前記開口領域を規定する複数の領域端の一の領域端の一部から前記開口領域の側に突出した凸部を有する導電膜と、前記画素電極及び前記凸部を互いに電気的に接続する第1コンタクト部とを備える。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板は、例えば、電気光学物質の一例である液晶を挟持するために対向基板に対向配置されるTFTアレイ基板、或いはTFTアレイ基板及び当該TFTアレイ基板上に形成された構成要素からなる板状構造体である。電気光学装置の動作時には、走査線を介して走査信号が各画素部に供給され、画像信号がデータ線を介して各画素の画素電極に供給される。より具体的には、例えば画素部毎に設けられた画素スイッチング用の薄膜トランジスタ(以下、適宜「TFT」という。)等の半導体素子のゲートは、走査線に電気的に接続されており、走査信号に応じてオンオフされる。画像信号は、ITO等の透明電極で構成された画素電極へデータ線を介して選択的に供給される。対向基板に設けられた対向電極及び画素電極間に挟持された液晶等の電気光学物質は、画素毎にこれら電極間に生じた電界によってチルト角が制御される。チルト角の変化に応じて各画素を透過する光量が制御され、アクティブマトリクス駆動された液晶装置等の電気光学装置によって画像が表示される。
導電膜は、複数の画素の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に形成されており、開口領域を規定する領域端の一の領域端の一部から開口領域に突出した凸部を有している。ここで、本発明の「開口領域」とは、実質的に光が透過する画素内の領域であり、例えば、画素電極が形成される領域であって、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。換言すれば、「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ことがない領域を意味する。
本発明の「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。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開口率が大きいほど、本発明に係る電気光学装置用基板を備えた電気光学装置の表示性能が向上する。
開口領域を規定する複数の領域端の一の領域端は、例えば非開口領域に形成された配線或いは電極等の縁で規定されている。ここで、「複数の領域端」とは、例えば開口領域が矩形状である場合には、当該矩形状を規定する4つの辺を意味し、複数の領域端は開口領域の外形を規定する。各領域端は、特定方向に一直線状に延びる場合に限定されず、大なり小なり当該領域端が延びる方向に交わる方向に沿って凹凸形状を有していてもよい。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板では、凸部が開口領域に突出している分、凸部を設けない場合に比べて開口領域の面積が狭められることになる。しかしながら、本発明の第1の発明に係る電気光学装置用基板では、凸部を一の領域端の一部から開口領域に突出させることによって、当該一の領域端が延びる方向に沿って一の領域端の他の部分によって開口領域との境界が構成される非開口領域の幅を狭めることができる。より具体的には、後述するように第1コンタクト部は凸部に電気的に接続されているため、一の領域端において当該一の領域端の一部の両側に延びる非開口領域には第1コンタクト部を形成するためのスペースを確保する必要がなく、その分、例えば遮光性を有する配線等の遮光体を一の領域端の一部の両側で狭めることによって凸部の両側の夫々において非開口領域の幅を狭くでき、開口領域全体の面積を大きくとることが可能である。
したがって、本件の参考発明に係る電気光学装置用基板によれば、凸部が開口領域に突出しているため、開口領域の実質的な平面形状は正確には矩形状にならないが、凸部を設けない場合に比べて相対的に開口率を高めることが可能であり、当該電気光学装置用基板を備えた電気光学装置の画質を高めることが可能である。加えて、非開口領域を狭めた場合でも、第1コンタクト部を形成するためのエッチング処理を行うために必要となるスペースのマージンも確保できる。
第1コンタクト部は、画素電極及び凸部を互いに電気的に接続するコンタクトホール等の接続手段である。導電膜が、例えば保持容量等の素子の一部を構成する電極に電気的に接続されている場合には、当該保持容量は画素電極に供給された画像信号に応じて画素電極の電位を一時的に維持できる。この場合、導電膜は、例えば保持容量及び画素電極を電気的に中継する中継層として機能する。
ここで、導電膜を介すことなく保持容量の電極及び画素電極を相互に電気的に接続した場合、当該保持容量の電極は、画素電極との接続を図るためのコンタクト部を形成するために幅が大きくなり、これに伴い非開口領域の幅も大きくなる。しかしながら、本発明によれば、非開口領域から開口領域に凸部を突出させておくことによって、例えば保持容量の電極全体を開口領域に拡げる必要がない。
以上説明したように、本件の参考発明に係る電気光学装置用基板によれば、画素電極及び導電膜の電気的な接続を確保しながら、開口率を向上させることができるため、本発明に係る電気光学装置用基板を備えた液晶装置等の電気光学装置の画質を高めることが可能である。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板の一の態様では、前記非開口領域に形成された第1電極、前記非開口領域において前記第1電極上に形成された第2電極、並びに、前記第1電極及び前記第2電極に挟持された誘電体膜を有しており、前記画素電極に供給される画像信号に応じて前記画素電極の電位を一時的に保持する保持容量と、前記非開口領域において、前記導電膜及び前記第2電極を電気的に接続する第2コンタクト部とを備えていてもよい。
この態様によれば、導電膜は、第1コンタクト部及び第2コンタクト部の夫々に電気的に接続されているため、保持容量及び画素電極の電気的な接続を中継する中継層として機能する。
この態様によれば、開口領域に突出させた第2電極及び第2コンタクト部を直接接続する場合に比べて、開口領域が狭められる割合を小さくできる。より具体的には、第1電極及び第2電極が相互に重なる面積がより大きくなるように第1電極及び第2電極をパターニングすることによって保持容量の容量を大きくし、画素電極の電位を保持する保持性能を向上させるほうが好ましい反面、一の領域端の全体に渡って第2電極を開口領域に張り出させることは、開口率を高める観点からみて好ましい設計とは言い難い。そこで、導電膜を介して画素電極及び保持容量を電気的に接続することによって、第2電極が開口領域に突出する部分を低減でき、開口率の低下を抑制することが可能となる。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記非開口領域に形成された第1電極、前記非開口領域において前記第1電極上に形成された第2電極、並びに、前記第1電極及び前記第2電極に挟持された誘電体膜を有しており、前記画素電極に供給される画像信号に応じて前記画素電極の電位を一時的に保持する保持容量と、前記非開口領域において、前記画素電極及び前記第2電極を電気的に接続する第2コンタクト部とを備えていてもよい。
この態様によれば、中継層として導電膜を介することなく保持容量及び画素電極を電気的に接続できる。
本件の参考発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記第1電極及び前記第2電極の夫々は、金属膜であってもよい。
この態様によれば、保持容量は、所謂MIM(Metal-Insulator-Metal)構造を有する保持容量である。第2電極は、例えばデータ線に電気的に接続された画素電位側容量電極であり、第1電極は、固定電位とされる固定電位側容量電極である。ここで、固定電位側容量電極は通常複数の画素に渡って延在されるため、当該第1電極の面積は第2電極に比べて相対的に大きくなる。そこで、第1電極及び第2電極を金属膜としておくことにより、半導体を用いてこれら電極を構成する場合に比べて電気光学装置用基板全体で消費される消費電力を低減でき、且つ各画素部における素子の高速動作が可能になる。
本発明に係る電気光学装置用基板は上記課題を解決するために、第1方向に延在するデータ線と、前記第1方向と交差する第2方向に延在する走査線と、前記データ線及び前記走査線の交差に対応して規定された画素に形成された画素電極と、前記画素電極に対応して設けられたトランジスタと、前記データ線と重なるように前記第1方向に延在する前記トランジスタの半導体層と、前記画素の開口領域の一部を規定し、隣合う画素電極間を前記第2方向に延在すると共に前記データ線と重なるように前記第1方向に延在し、前記半導体層のチャネル領域を覆うように設けられた遮光膜からなる第1容量電極と、前記第1容量電極と誘電体膜を介して対向配置され、前記第1容量電極と重なるように前記第1及び第2方向に延在すると共に、前記データ線と重なるように形成されたコンタクトホールを介して前記半導体層のドレイン領域に電気的に接続される第2容量電極と、前記画素電極と前記第1容量電極との間に、前記画素電極と第1コンタクト部を介して電気的に接続すると共に、前記第2容量電極と第2コンタクト部を介して電気的に接続する導電膜とを備え、前記導電膜は、平面的に見て前記第2容量電極の内側に島状に形成されており、前記第2容量電極及び前記導電膜は、それぞれ前記第2方向に延在する第1容量電極の一辺から前記第1方向に突出した凸部を有し、前記第1コンタクト部は、前記第1容量電極と重なる領域に設けられ、前記第2コンタクト部は、前記凸部と重なる領域に設けられている。
また、前記第1容量電極の前記データ線と重なるように前記第1方向に突出した領域は、前記第2容量電極の前記第1方向に延在した領域よりも前記第2方向の幅が幅広に形成されている。
また、前記第1容量電極は、金属膜からなり、前記第2容量電極は、半導体膜からなる。
第1コンタクト部は、非開口領域で導電膜及び画素電極を電気的に接続しているため、開口領域を狭めていない。
保持容量は、非開口領域から開口領域に渡って延びる第1電極を有しており、凸部及び第1電極は、第2コンタクト部によって電気的に接続されている。ここで、凸部は、開口領域を規定する複数の領域端の一の領域端の一部から開口領域に突出しており、第1電極も一の領域端の一部から開口領域に延びている。したがって、第1電極は、第2コンタクト部に接続される部分のみを開口領域に延ばしておけばよく、第1電極全体を開口領域に延在させることによって開口率が低下することを低減できる。加えて、本発明の第1の発明に係る電気光学装置用基板と同様に、非開口領域のうち一の領域端が延びる方向に沿って第2コンタクト部の両側に延びる領域を狭めることができるため、開口率を高めることが可能である。
よって、本発明に係る電気光学装置用基板によれば、画素電極及び導電膜、並びに保持容量の電気的な接続を確保しながら、開口率を向上させることができるため、本発明の第2の発明に係る電気光学装置用基板を備えた液晶装置等の電気光学装置の画質を高めることが可能である。
本発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記凸部は、前記第1容量電極によって規定される前記開口領域の領域端の中央から前記開口領域側に突出してもよい。
この態様によれば、画素内において開口領域の平面形状が非対称な形状になることによって画質が低下することを抑制できる。
本発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記凸部は、前記第1容量電極によって規定される前記開口領域の領域端の中央を基準として前記中央より前記領域端の端に近い側から前記開口領域側に突出してよい。
この態様によれば、凸部を一の領域端の中央より端に近い側から開口領域に突出させることにより、非開口領域に形成される配線又は素子のレイアウトに応じて一の領域端の中央から凸部を開口領域に突出させることができない場合でも、導電膜及び画素電極を電気的に接続できる。
本発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記凸部は、前記開口領域の隅から前記開口領域に突出していてもよい。
この態様によれば、凸部は、例えば一の領域端及び他の領域端が交わる部分から開口領域に突出しており、非開口領域における配線及び各種素子の配置に関する自由度が増す。
本発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記データ線にソースが電気的に接続され、且つ前記走査線にゲートが電気的に接続されたトランジスタを備え、前記第1容量電極及び前記第2容量電極は、前記トランジスタの半導体層を覆うように配置されていてもよい。
この態様によれば、保持容量によってトランジスタに入射する光を遮ることが可能である。尚、「直上」とは、トランジスタの真上において他の遮光膜を介在させることなく保持容量が配置されていることを意味する。この態様によれば、特にトランジスタの直上に保持容量が配置されているため、トランジスタが有する半導体層の法線方向に対して大きな角度に入射する入射光を遮ることができ、トランジスタにおける光リーク電流の発生を低減できる。
本発明に係る電気光学装置用基板の他の態様では、前記導電膜は、前記データ線と同層に形成されていてもよい。
この態様によれば、例えば導電材料で構成される薄膜をデータ線が設けられる層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することによって、データ線及び導電膜を相互に離間させた状態で形成することが可能である。この態様によれば、データ線及び導電膜を同一工程で形成できるため、製造プロセスを簡便にすることが可能である。
本発明に係る電気光学装置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用基板を備える。
本発明に係る電気光学装置によれば、上述した電気光学装置用基板を備えているため、表示性能に優れた電気光学装置を提供することができる。
本発明に係る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を備えている。
本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高品位の表示が可能な、投射型表示装置、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、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
以下図面を参照しながら、本発明の第1及び第2の発明に係る電気光学装置用基板及び電気光学装置、並びに電子機器の各実施形態を説明する。
(第1実施形態)
<1−1:電気光学装置の全体構成>
先ず、図1及び図2を参照しながら本発明の第1の発明に係る電気光学装置用基板及びこれを備えた電気光学装置の各実施形態を説明する。図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図であり、図2は、図1のH−H’断面図である。本実施形態では、電気光学装置の一例として、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挙げる。
図1及び図2において、液晶装置1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、複数の画素部が設けられる画素領域たる画像表示領域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。
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。本実施形態の液晶装置1は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
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。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。尚、画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、TFTアレイ基板10の中心から見て、この額縁遮光膜53より以遠が周辺領域として規定されている。
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。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。
対向基板20の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。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。
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形成された後の画素電極9a上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21の他、格子状又はストライプ状の遮光膜23、更には最上層部分に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。
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には、画素電極9aが設けられており、その上側には、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。例えば、画素電極9aはITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電膜からなり、配向膜は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
対向基板20には、その全面に渡って対向電極21が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。対向電極21は例えば、ITO膜などの透明導電膜からなる。配向膜22は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。
対向基板20には、格子状又はストライプ状の遮光膜を設けるようにしてもよい。このような構成を採ることで、上部容量電極300として設けられた上側遮光膜と併せ、TFTアレイ基板10側からの入射光のチャネル領域1a’ないしその周辺への侵入をより確実に阻止することができる。
このように構成され、画素電極9aと対向電極21とが対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜により所定の配向状態をとる。
尚、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線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各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
<1−2:画素部の電気的な接続構成>
次に、図3を参照しながら、液晶装置1の画素部の電気的な接続構成を詳細に説明する。図3は、液晶装置1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、配線等の等価回路である。
図3において、液晶装置1の画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素の夫々には、画素電極9a、及び本発明の「トランジスタ」の一例である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1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3aが電気的に接続されており、液晶装置1は、所定のタイミングで、走査線3a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を介して電気光学物質の一例としての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1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と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に、本発明の第1の発明に係る「保持容量」の一例である蓄積容量70aが電気的に接続されている。これにより、画素電極9aにおける電位保持特性が向上し、コントラストやフリッカーといった表示特性の向上が可能となる。
<1−3:画素部の具体的な構成>
次に、図4乃至図6を参照しながら画素部の具体的な構成を説明する。図4は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図5は、図4のV−V’断面図である。図6は、図4のVI−VI’断面図である。尚、図4乃至図6では、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、TFTアレイ基板10から画素電極9aまでの部分が、本発明の第1の発明に係る「電気光学装置用基板」の一例である。
図4及び図5において、液晶装置1のTFTアレイ基板10上には、図中X方向及びY方向に対してマトリクス状に複数の透明な画素電極9aが設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿って複数のデータ線6a及び複数の走査線3aが設けられている。
半導体層1aのうち図4中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域1a’に対向するように走査線3aが配置されている。走査線3a及びデータ線6aが互いに交差する個所の夫々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。
データ線6aは、その上面が平坦化された図5に示す第2層間絶縁膜42を下地として形成されており、半導体層1aに含まれるTFT30の高濃度ソース領域1dにコンタクトホール81aを介して電気的に接続されている。データ線6a及びコンタクトホール81a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6aは、TFT30を遮光する機能も有している。
蓄積容量70は、本発明の第1の発明に係る「第1電極」の一例である下部容量電極71mと、本発明の第1の発明に係る「第2電極」の一例である上部容量電極300とが誘電体膜75aを介して対向配置されることにより形成されている。
上部容量電極300は、TFT30の高濃度ドレイン領域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、上部容量電極300は、本発明の第1の発明に係る「第2コンタクト部」の一例であるコンタクトホール84aを介して本発明の第1の発明に係る「導電膜」の一例である中継層93に電気的に接続されており、中継層93と共に高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9a間の電気的な接続を中継する。
上部容量電極300は、例えば金属又は合金を含んでTFT30の上側に設けられた金属膜である。上部容量電極300は、TFT30を遮光する上側遮光膜(内蔵遮光膜)としても機能する。上部容量電極300は、Al(アルミニウム)、Ag(銀)等の金属を含んで形成されている。上部容量電極300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71m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。下部容量電極71mは、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。
下部容量電極71mも、上部容量電極300と同様に金属膜である。したがって、蓄積容量70aは、金属膜−誘電体膜−金属膜の3層構造を有する、所謂MIM(Metal−Insulator−Metal)構造として構成されている。ここで、下部容量電極71mは、複数の画素に渡って延在され、これら複数の画素によって共用される。本実施形態では、下部容量電極71mを金属膜として形成しておくことにより、半導体を用いて下部容量電極71mを構成する場合に比べて液晶装置1の駆動時に、当該液晶装置1全体で消費される消費電力を低減でき、且つ各画素部における素子の高速動作が可能になる。
誘電体膜75aは、例えばHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成されている。
TFT30の下側に下地絶縁膜12を介して格子状に設けられた下側遮光膜11a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のチャネル領域1a’及びその周辺を遮光する。下側遮光膜11aは、上部容量電極300及び下部容量電極71mと同様に、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なる。
下地絶縁層12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能の他、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TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。
画素電極9aは、上部容量電極300、コンタクトホール83a、84a及び85a、並びに中継層93を介して半導体層1aのうち高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続されている。コンタクトホール85aは、本発明の「第1コンタクト部」の一例であり、第3層間絶縁層43を貫通するように形成された孔部の内壁にITO等の画素電極9aを構成する導電材料が成膜されることによって形成されている。
図5において、TFT30は、ゲート電極として共用される走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’と、走査線3a及び半導体層1aとを絶縁する2層の絶縁膜2a及び2bを含むゲート絶縁膜2とを有している。半導体層1aは、低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを備えたLDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1c、高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eは、半導体層1aの不純物領域を構成しており、チャネル領域1a’の両側にミラー対称に形成されている。
蓄積容量70aは、第1層間絶縁膜41を介してTFT30の直上に配置されているため、TFT30が有する半導体層1aの法線方向から半導体層1aが延びる方向に沿って当該法線方向に対して大きな角度で半導体層1aに入射する入射光を遮ることができ、半導体層1aに生じる光リーク電流を低減することが可能である。したがって、TFT30の非動作時において低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに流れるオフ電流が低減でき、且つTFT30の動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。よって、液晶装置1は、その動作時に高品位で画像を表示できる。
走査線3a上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール81a及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール83aが各々開孔された第1層間絶縁膜41が形成されている。第1層間絶縁膜41上には下部容量電極71m及び上部容量電極300が形成されており、これらの上には、コンタクトホール81aが開孔された第2層間絶縁膜42が形成されている。データ線6aの上から第2層間絶縁膜42の全面及び中継層93を覆うように、コンタクトホール85aが形成された第3層間絶縁膜43が形成されている。画素電極9a及び不図示の配向膜は、第3層間絶縁膜43の上面に設けられている。
中継層93は、第2層間絶縁膜42上においてデータ線6aと同層に形成されている。データ線6a及び中継層93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。したがって、データ線6a及び中継層93を同一工程で形成できるため、液晶装置1の製造プロセスを簡便にできる。
図4において、走査線3a、データ線6a、蓄積容量70a、下側遮光膜11a、中継層93及び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3a、蓄積容量70a、データ線9a、下側遮光膜11a、及び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。
次に、図4及び図6を参照しながら、中継層93の配置を詳細に説明する。
図4において、開口領域は、画素において上部容量電極300、下部容量電極71m及び下側遮光膜11aの夫々の縁を領域端とする略矩形状の平面形状を有する。例えば、一の開口領域を規定する4つの領域端の一の領域端190は、上部容量電極300及び下部容量電極71mの夫々がX方向に延びる部分の縁300e及び71meによって規定されている。中継層93は、非開口領域から開口領域に突出した凸部93aを有している。凸部93aは、領域端190の中央から開口領域に突出している。
ここで、凸部93aが開口領域に突出している分、凸部93aを設けない場合に比べて開口領域の面積が狭められることになる。しかしながら、本実施形態では、凸部93aを領域端190の一部(例えば領域端190の中央)から開口領域に突出させることによって、X方向に沿って領域端190のうち領域端190の中央を除く他の部分によって開口領域との境界が構成される非開口領域の幅を狭めることができる。より具体的には、後述するようにコンタクトホール85aは、凸部93aに電気的に接続されているため、領域端190において領域端190の中央の両側に延びる非開口領域にはコンタクトホール85aを形成するためのスペースを確保する必要がなく、その分、非開口領域に形成された配線等の遮光体を領域端190の中央の両側で狭めることが可能である。よって、凸部93aの両側の夫々において非開口領域の幅を狭くでき、開口領域全体の面積を大きくとることが可能である。
中継層93によれば、凸部93aが開口領域に突出しているため、開口領域の実質的な平面形状は正確には矩形状にならない。しかしながら、中継層93によれば、凸部93aを設けない場合に比べて相対的に開口率を高めることが可能であり、液晶装置1の画質を高めることが可能である。加えて、非開口領域を狭めた場合でも、第3層間絶縁膜43を部分的に除去してコンタクトホール85aを形成する際に、エッチング処理等の除去工程を行うために必要となるスペースのマージンも確保できる。
本実施形態では、凸部93aが、領域端190の中央から開口領域に突出しているため、画素内において開口領域の平面形状が非対称な形状になることによって画質が低下することを抑制できる。
次に、図6を参照しながら、画素電極9a及び上部容量電極300間の電気的な接続構造を詳細に説明する。
図6において、コンタクトホール85aは、画素電極9a及び凸部93aを互いに電気的に接続する接続手段の一例である。凸部93aは、中継層93の一部を構成しており、非開口領域から開口領域に突出している。非開口領域において、中継層93は、コンタクトホール84aを介して上部容量電極300に電気的に接続されている。したがって、蓄積容量70aは、画素電極9aと電気的に接続されている。蓄積容量70aは、画素電極9aに供給された画像信号に応じて画素電極9aの電位を一時的に維持できる。
ここで、中継層93を介すことなく上部容量電極300及び画素電極9aを相互に電気的に接続した場合、上部容量電極300は、開口領域をより狭めるように画素電極9aと重なることになる。より具体的には、上部容量電極300及び画素電極9aを相互に電気的に接続するコンタクト部を形成するためのスペースを確保できるように、上部容量電極300及び画素電極9aが相互に重なる部分が大きくなる。このような重なり部分が大きくなると、上部容量電極300の縁で規定される非開口領域の幅も大きくなり、相対的に開口領域が狭められる。そこで、本実施形態では、凸部93aを介して上部容量電極300及び画素電極9aを相互に電気的に接続することによって、すでに述べたように開口領域の減少を極力抑制でき、且つ相対的に開口領域を広げることが可能である。
加えて、コンタクトホール84aによれば、例えば開口領域に突出させた上部容量電極300と、第2層間絶縁膜42を貫通するように形成されたコンタクトホール85aとを直接する接続する場合に比べて、開口領域が狭められる割合を小さくできる。より具体的には、上部容量電極300及び下部容量電極71mが相互に重なる面積がより大きくなるように上部容量電極300及び下部容量電極71mをパターニングすることによって蓄積容量70aの容量を大きくし、画素電極9aの電位を保持する保持性能を向上させるほうが好ましい反面、領域端190の全体に渡って上部容量電極300を開口領域に張り出させることは、開口率を高める観点からみて好ましい設計とは言い難い。そこで、中継層93を介して画素電極9a及び蓄積容量70aを相互に電気的に接続することによって、上部容量電極300が開口領域に突出する部分を低減でき、開口率の低下を抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態に係る電気光学装置用基板によれば、画素電極9a及び蓄積容量70a相互の電気的な接続を確保しながら、開口率を向上させることができる。したがって、本実施形態に係る液晶装置1によれば、高品位の画像を表示可能である。
(変形例1)
次に、図7を参照しながら画素における中継層93の変形例を説明する。図7は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図の変形例である。尚、以下では、上述の液晶装置1と共通する部分に同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
図7において、本例の液晶装置では、中継層93は、X方向に沿って領域端190の中央より端に近い側から開口領域に突出する凸部93aaを有している。凸部93aaによれば、非開口領域に形成される配線及び蓄積容量70a等の素子のレイアウトに応じて一の領域端の中央から中継層93の一部を開口領域に突出させることができない場合でも、凸部93aaを介して中継層93及び画素電極9aを電気的に接続できる。
(変形例2)
次に、図8を参照しながら画素における中継層93の変形例の他の例を説明する。図8は、データ線6a、走査線3a、画素電極9a等が形成されたTFTアレイ基板10の相隣接する複数の画素群の平面図の変形例である。
図8において、中継層93から開口領域に突出する凸部93abは、略矩形状を有する開口領域の隅から開口領域に突出している。より具体的には、凸部93abは、領域端190及び領域端190に交わる他の領域端が相互に交わる部分(即ち、開口領域の隅)から開口領域に突出している。したがって、凸部93abは、上述した領域端190の中央或いは端に近い部分から開口領域に突出させる場合に限定されず、非開口領域における配線及び蓄積容量等の各種素子の配置に応じて配設位置を便宜変更可能である。したがって、非開口領域における配線及び蓄積容量等の各種素子の配置の関する自由度が増す。
(第2実施形態)
次に、図9乃至図11を参照しながら、本発明の第2の発明に係る電気光学装置用基板及びこれを備えた電気光学装置の各実施形態を説明する。図9は、データ線6a、走査線3a、画素電極9a等が形成されたTFTアレイ基板10上の相隣接する複数の画素群の平面図である。図10は、図9のX−X’断面図である。図11は、図9のXI−XI’断面図である。
尚、図9乃至図11においても、図4乃至図6と同様に、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10及び図11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、第1実施形態に係る液晶装置1と共通する部分に共通の参照符号を付している。図10において、TFTアレイ基板10から画素電極9aまでの部分が、本発明の第2の発明に係る「電気光学装置用基板」の一例である。
図9及び図10において、本実施形態の液晶装置は、本発明の第2の発明に係る「導電膜」の一例である中継層93、本発明の第2の発明に係る「保持容量」の一例である蓄積容量70b、本発明の第2の発明に係る「第1コンタクト部」の一例であるコンタクトホール85b、及び本発明の第2の発明に係る「第2コンタクト部」の一例であるコンタクトホール84bを備えている。
蓄積容量70bは、非開口領域から開口領域に渡って延びる下部容量電極71s、上部容量電極300、及びこれら電極に挟持された誘電体膜75bを有している。上部容量電極300は、固定電位側容量電極であり、下部容量電極71sは、コンタクトホール83bを介してTFT30の高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続された画素電位側容量電極である。下部容量電極71sは、ポリシリコン等の半導体層で形成されている。したがって、蓄積容量70bは、所謂MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)構造を有している。尚、下部容量電極71s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300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。データ線6aは、第1層間絶縁膜41、絶縁膜61及び第2層間絶縁膜42を貫通するコンタクトホール81bを介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続されている。第1層間絶縁膜41及び第2層間絶縁膜42間には、部分的に絶縁膜61が介在している。
図9に示すように、下部容量電極71sは、画素毎に互いに離間されている。したがって、データ線6aを介して供給される画像信号がTFT30のスイッチング動作に応じて画素毎に供給される。上部容量電極300は、図9中X方向に沿って複数の画素に延在されている。したがって、上部容量電極300は、複数の画素で共用されることによって電極面積が下部容量電極71sより大きくなる。
しかしながら、上部容量電極300は、Al等の金属膜で構成されているため、半導体で上部容量電極を形成する場合に比べて電極面積の増大による電気抵抗の増大分を抑制できる。よって、液晶装置の動作時における消費電力の低減、及び各画素における各種素子の高速駆動が可能となり、液晶装置によって画像が表示される際の応答性が低下することを抑制できる利点がある。このような利点は、本実施形態のように上部容量電極300が図中Y方向に沿って互いに隣接する画素に亘って延在するように形成されている場合に限定されず、上部容量電極300が画像表示領域10aにおいてより大きな面積を占めるように複数の画素に渡って形成されている場合により顕著に現れる。
コンタクトホール85bは、非開口領域で中継層93及び画素電極9aを電気的に接続しているため、開口領域を狭めていない。
開口領域を規定する複数の領域端の一つである領域端190は、上部容量電極300の縁300eで規定されている。凸部93aは、領域端190の一部から開口領域に突出しており下部容量電極71sも領域端190の一部から開口領域に延びている。したがって、下部容量電極71sは、コンタクトホール84bに接続される部分のみを開口領域に延ばしておけばよく、下部容量電極71s全体を開口領域に延在させることによって開口率が低下することを低減できる。加えて、第1実施形態と同様に、非開口領域のうちX方向に沿ってコンタクトホール84bの両側に延びる非開口領域を狭めることができるため、開口率を高めることが可能である。
よって、本実施形態に係る液晶装置によれば、画素電極9a及び中継層93、並びに蓄積容量70bの電気的な接続を確保しながら、開口率を向上させることができ、液晶装置によって表示される画像の画質を高めることが可能である。
次に、図11を参照しながら画素電極9a及び下部容量電極71s間の電気的な接続構造を詳細に説明する。
図11において、下部容量電極71sは、非開口領域から開口領域に延び、且つ上部容量電極300に重ならない第1部分71saを有している。中継層93は、非開口領域から開口領域に突出した凸部93aを有している。
コンタクトホール84bは、第1部分71sa及び中継層93を相互に電気的に接続している。コンタクトホール85bは、画素電極9a及び中継層93を電気的に接続している。したがって、非開口領域に形成されたTFT30のドレインに電気的に接続された下部容量電極71sを介して画素電極9aに画像信号が供給され、画像表示が行われる。
以上説明したように、本実施形態に係る電気光学装置用基板を備えた液晶装置等の電気光学装置によれば、蓄積容量によって画素電極9aの電位を一時的に保持でき、且つ開口率を高めることが可能であるため、高品位の画像を表示できる。
尚、本実施形態においても、第1実施形態と同様に凸部93aを領域端190の中央、当該領域端190の中央を基準として端に近い側、及び開口領域の隅の何れかの領域から凸部93aを開口領域に突出させておけば、開口率向上が実現されることは言うまでもない。加えて、保持容量70bが、TFT30の直上に設けられているため、特に半導体層1aの法線方向に対して大きな角度で当該半導体層1aに斜めに入射する光を保持容量70bによって遮光できる。また、中継層93がデータ線6aと同層に形成されているため、液晶装置の製造プロセスが簡便なものとなる。
(電子機器)
次に、図12を参照しながら上述した液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。本実施形態に係る電子機器は、上述の液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタである。図12は、上述した液晶装置を備えた電子機器の一例であるプロジェクタの構成例を示す平面図である。図12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および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および1110Gに入射される。
液晶パネル1110R、1110Bおよび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。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およびBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。したがって、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および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される。尚、液晶パネル1110R、1110Bおよび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、本実施形態に係る電子機器によれば、上述の液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が可能であり、且つ小型サイズを有する、投射型表示装置、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。
1…液晶装置、1a…半導体層、2…ゲート絶縁膜、3a…走査線、6a…データ線、10…TFTアレイ基板、11a…下側遮光膜、70a,70b…蓄積容量、71m,71s…下部容量電極、75a,75b…誘電体膜、93…中継層、300…上部容量電極。