(57)【要約】【課題】液晶装置等の電気光学装置において、画素内のＴＦＴにおける光リーク電流の発生を低減する。【解決手段】電気光学装置は、基板（１０）と、基板上に設けられるデータ線（６ａ）と、データ線の上層側に設けられており、データ線と交差する走査線（１１）と、走査線の上層側に設けられており、データ線及び走査線の交差に対応して設けられた画素電極（９ａ）と、画素電極の下層側に、該画素電極に容量絶縁膜（７５）を介して対向するように設けられた容量電極（７１）と、データ線の上層側且つ走査線の下層側に設けられており、データ線側ソースドレイン領域（１ｄ）及び画素電極側ソースドレイン領域（１ｅ）、及び走査線の一部からなる又は走査線に接続されたゲート電極（３ａ）に絶縁膜（４１）を介して対向配置されたチャネル領域を有する半導体層（１ａ）とを備える。【選択図】図５
2009047967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に設けられるデータ線と、
該データ線の上層側に設けられており、前記データ線と交差する走査線と、
該走査線の上層側に設けられており、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る画素毎に設けられた画素電極と、
該画素電極の下層側に、該画素電極に容量絶縁膜を介して対向するように設けられた容量電極と、
前記データ線の上層側且つ前記走査線の下層側に設けられており、前記データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域、前記画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域、及び前記走査線の一部からなる又は前記走査線に電気的に接続されたゲート電極にゲート絶縁膜を介して対向するように配置されたチャネル領域を有する半導体層と
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記データ線は、前記基板側から入射される光を遮光する遮光膜として機能することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記データ線と同じ層において、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域を覆うように設けられた裏面遮光膜を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記裏面遮光膜は少なくとも部分的に、前記半導体層の下層側に設けられた他のゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向して設けられており、前記ゲート電極と共に前記チャネル領域を上下から挟持する他のゲート電極として機能することを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記裏面遮光膜は少なくとも部分的に、前記チャネル領域に対し下層側から前記ゲート絶縁膜を介して対向する前記ゲート電極として機能することを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記ゲート電極は、前記半導体層の脇に設けられたコンタクトホールを介して前記走査線に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記走査線は、
前記一部として前記チャネル領域に局所的に接近する前記ゲート電極を含み、
前記ゲート電極に隣接する部分は、前記ゲート絶縁膜よりも膜の厚い層間絶縁膜を介して前記半導体層上に積層されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記容量電極は、前記画素電極と前記容量電極の下層側とのカップリングを防止するシールド層として機能することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記基板の前記画素電極が形成されている側に対向配置されており、前記基板との間に電気光学物質を挟持する対向基板を更に備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気光学装置の一例である液晶装置は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等を含んでおり、これに加えて薄膜からなるデータ線や走査線等の種々の配線や電極が積層されて構成されている。
【０００３】
上述したような積層構造をとることにより、液晶装置は、小型でありながらも高精細な画像を表示することを可能としている。例えば特許文献１では、８層の導電層からなる積層構造によって液晶装置を実現するという技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８１６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような積層構造をとる液晶装置においては、層の数が増加することにより装置構成が複雑化してしまい、製造工程の複雑高度化、製造期間の長期化及びコストの増大等を招いてしまうという技術的問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑み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、比較的少ない層で構成されており、高精細な表示を可能とする電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、基板と、該基板上に設けられるデータ線と、該データ線の上層側に設けられており、前記データ線と交差する走査線と、該走査線の上層側に設けられており、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る画素毎に設けられた画素電極と、該画素電極の下層側に、該画素電極に容量絶縁膜を介して対向するように設けられた容量電極と、前記データ線の上層側且つ前記走査線の下層側に設けられており、前記データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域、前記画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域、及び前記走査線の一部からなる又は前記走査線に電気的に接続されたゲート電極にゲート絶縁膜を介して対向するように配置されたチャネル領域を有する半導体層とを備える。
【０００８】
本発明に係る電気光学装置によれば、基板上に、データ線が延在するように設けられており、走査線はデータ線の上層側に、データ線と交差して延在するように設けられている。即ち、データ線と走査線は互いに交差するように設けられている。
【０００９】
そして、走査線の上層側には画素電極が設けられている。画素電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料からなる透明電極であり、データ線及び走査線の交差に対応して、基板上において表示領域となるべき領域にマトリクス状に複数設けられる。更に、画素電極の下層側には、容量絶縁膜を介して画素電極と対向するように容量電極が設けられている。容量電極は、容量線に接続されていてもよいし、容量線の一部が容量電極であってもよい。容量電極は、容量線を介して、所定電位の電源又は配線に接続されている。
【００１０】
また、データ線の上層側且つ走査線の下層側には半導体層が設けられており、データ線に電気的に接続されたデータ線側ソースドレイン領域、画素電極に電気的に接続された画素電極側ソースドレイン領域、及び走査線の一部からなる又は走査線に接続されたゲート電極にゲート絶縁膜を介して対向するように配置されたチャネル領域を有している。この半導体層に加え、ゲート電極及びゲート絶縁膜から、基板上には、容量電極の下層側に、薄膜トランジスタが構築されている。ここで、半導体層が更にＬＤＤ領域を有することで、ＬＤＤ型の薄膜トランジスタとして構築されてもよい。又は、半導体層を上下から二つのゲート電極が挟持する若しくは二つの直列に接続されたチャネル領域に対して二つのゲート電極が夫々存在するダブルゲート型の薄膜トランジスタが構築されてもよい。更に、三つ以上のゲート電極があってもよい。
【００１１】
本発明では、上述したように、５層の導電層（即ち、下層側から順に、データ線、半導体層、走査線、容量電極及び画素電極）により電気光学装置を構成している。尚、各導電層間には、上述した容量絶縁膜やゲート絶縁膜等の絶縁膜が設けられている。また、上述した導電層及び絶縁膜に加えて、他の配線や電極等が設けられていてもよい。
【００１２】
上述したように構成することで、本発明に係る電気光学装置は、その動作時に、例えばデータ線から画素電極への画像信号の供給が制御され、所謂アクティブマトリクス方式による画像表示が可能となる。尚、画像信号は、データ線及び画素電極間に電気的に接続された半導体層からなる薄膜トランジスタが、走査線から供給される走査信号に応じてオンオフされることによって、所定のタイミングでデータ線から薄膜トランジスタを介して画素電極に供給される。即ち、薄膜トランジスタは、画素電極をスイッチング制御する。また、容量電極を設けることにより、画素電極に印加される電圧が減衰してしまうことを防止し、高コントラストな表示等を実現している。
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る電気光学装置によれば、限られた数の導電層によって、高精細な画像を表示することを可能としている。従って、導電層の増加による、例えば深いコンタクトホールの形成などの製造工程の複雑高度化、製造期間の長期化やコストの増大等を防止することが可能である。
【００１４】
本発明の電気光学装置の一態様では、前記データ線は、前記基板側から入射される光を遮光する遮光膜として機能する。
【００１５】
この態様によれば、基板側から入射される光は、基板上に設けられたデータ線によって遮光される。尚、遮光膜としては、半導体層に対する高温処理に耐え得ると共に導電性に優れたチタン、タングステン等の高融点金属を用いるとよい。或いは、半導体層に対して低温処理で済む場合には、高融点金属に限らず、導電性に優れたアルミニウム等を用いてもよい。
【００１６】
仮に、基板側から入射される光が遮光されないとすると、入射した光によって、半導体層に光リーク電流が生じ、表示不良等が発生してしまうおそれがある。
【００１７】
しかるに本発明では特に、データ線を遮光膜として機能させるため、別途遮光膜を設けなくとも、上述した光リーク電流の発生を抑制することが可能である。即ち、装置構成を複雑化させることなく遮光を実現することができる。従って、製造期間の長期化やコストの増大等を防止することが可能となる。
【００１８】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記データ線と同じ層において、前記基板上で平面的に見て前記チャネル領域を覆うように設けられた裏面遮光膜を更に備える。
【００１９】
この態様によれば、半導体層におけるチャネル領域は、裏面遮光膜によって、基板上で平面的に見て覆われている。ここに「裏面」とは、基板上における半導体層の下面、即ち裏面を意味し、「裏面遮光膜」とは、このような裏面を裏面側から遮光する膜を意味する。言い換えれば、裏面遮光膜は、基板上における積層位置が半導体層よりも下層側にある膜である。また裏面遮光膜は、データ線と同じ層に設けられている。尚、ここでの「同じ層」とは、同じ成膜工程によって形成された層を意味しており、層の厚さや配置される位置等は互いに異なっていてもよい。また、データ線と裏面遮光膜とは、互いに接続されていなくともよい（即ち、裏面遮光膜は島状であってもよい）。或いは、裏面遮光膜は、走査線の冗長配線としての機能を更に与えてもよい。即ち、裏面遮光膜は、少なくとも部分的に走査線に沿って延在するように設けられてもよい。
【００２０】
裏面遮光膜を更に備えることで、基板側からチャネル領域に入射する光を、より確実に遮光することが可能となる。チャネル領域は、理論的に光リーク電流が発生し易い傾向にあるとされている。特に、プロジェクタ用途の如く、基板の表面側から強力な光源光が入射されることで、基板の裏面反射光が強くなる場合や、複板式プロジェクタで他のライトバルブを通過後に合成光学系を突き抜けて基板の裏面側から入射してくる光が強い場合などに、裏面反射膜による遮光は極めて有効である。よって、チャネル領域に入射する光を遮光することで、より効果的に光リーク電流の発生を抑制することができる。
【００２１】
更に、裏面遮光膜はゲート線と同じ成膜工程によって形成されている。よって、装置を構成する導電層の数を増加させることなく、上述したような遮光を実現することが可能である。従って、基板上における積層構造や製造工程の複雑高度化或いは製造期間の長期化やコストの増大等を防止することが可能となる。
【００２２】
上述した裏面遮光膜を更に備える態様では、前記裏面遮光膜は少なくとも部分的に、前記半導体層の下層側に設けられた他のゲート絶縁膜を介して前記チャネル領域に対向して設けられており、前記ゲート電極と共に前記チャネル領域を上下から挟持する他のゲート電極として機能するように構成してもよい。
【００２３】
このように構成すれば、裏面遮光膜は、ゲート電極と共にチャネル領域を上下から挟持する他のゲート電極として機能する。即ち、本態様におけるトランジスタは２つのゲート電極を有する（所謂、ダブルゲート構造である）。裏面遮光膜は少なくとも部分的に、半導体層の下層側に設けられた他のゲート絶縁膜を介して、チャネル領域に対向して設けられる。
【００２４】
上述した構成によれば、チャネル領域の上側（即ち、走査線側）及び下側（即ち、裏面遮光膜側）の両方にチャネルを形成できる。この結果、仮に半導体層のチャネル領域における上側のみにチャネルが形成される場合と比較して、トランジスタがオンとされた際にチャネル領域に流れる電流（即ち、オン電流）を大きくすることができる。従って、高品質な画像を表示させることが可能である。
【００２５】
或いは裏面遮光膜を更に備える態様では、前記裏面遮光膜は少なくとも部分的に、前記チャネル領域に対し下層側から前記ゲート絶縁膜を介して対向する前記ゲート電極として機能するように構成してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、裏面遮光膜は少なくとも部分的に、チャネル領域に対し下層側から絶縁膜を介して対向されており、ゲート電極として機能する。裏面遮光膜は、例えば走査線に対しコンタクトホール等を介して接続されており、ゲート電圧が印加されることにより、トランジスタのオンオフを切り替えることが可能である。
【００２７】
上述したように、裏面遮光膜をゲート電極として機能させれば、走査線はゲート電極として機能しなくともよい。よって、例えば裏面遮光膜からなるゲート電極のみがゲート電極として設けられてよい。即ち、チャネル領域の下層側にのみゲート電極が存在するトランジスタ構成であってもよい。従って、トランジスタを構成する際の自由度が高まり、設計上極めて有利である。
【００２８】
上述した裏面遮光膜をゲート電極として機能させる態様では、前記ゲート電極は、前記半導体層の脇に設けられたコンタクトホールを介して前記走査線に接続されているように構成してもよい。
【００２９】
このように構成すれば、半導体層の脇にコンタクトホールが設けられており、ゲート電極は、コンタクトホールを介して走査線と接続される。即ち、走査線と裏面遮光膜とが互いに電気的に接続される。これにより、裏面遮光膜は確実にゲート電極として機能する。従って、上述したトランジスタを構成する際の自由度を高めるという効果を確実に得ることができる。
【００３０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記走査線は、前記一部として前記チャネル領域に局所的に接近する前記ゲート電極を含み、前記ゲート電極に隣接する部分は、前記ゲート絶縁膜よりも膜の厚い層間絶縁膜を介して前記半導体層上に積層されている。
【００３１】
この態様によれば、走査線の一部として設けられたゲート電極は、チャネル領域に局所的に接近するように配置されている。また、ゲート電極に隣接する部分は、ゲート絶縁膜よりも膜の厚い層間絶縁膜を介して半導体層上に積層されている。即ち、ゲート電極に隣接する部分は、ゲート電極と比べて、半導体層に対して離間して配置されている。
【００３２】
仮に、ゲート電極に隣接する部分と半導体層との距離が、ゲート電極と半導体層との距離と同じであるとすると、この隣接する部分からの電界の印加がゲート電極からの電界の印加と同等になってしまうが故に、ゲート電極は正常に機能しなくなる。
【００３３】
しかるに本態様では特に、上述したように、ゲート電極に隣接する部分は、ゲート絶縁膜よりも膜の厚い層間絶縁膜を介して半導体層上に積層されている。よって、ゲート電極に隣接する部分は、ゲート絶縁膜と層間絶縁膜との厚みの差分だけ離間して配置される。従って、ゲート電極は正常に機能し、トランジスタの一部として確実に機能することができる。
【００３４】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記容量電極は、前記画素電極と前記容量電極の下層側とのカップリングを防止するシールド層として機能する。
【００３５】
この態様によれば、容量電極は、画素電極より下層側に設けられているため、画素電極と容量電極の下層側とのカップリング（即ち、容量カップリングの如き、電気的或いは電磁気的なカップリング）を防止するシールド層、即ち電磁シールドを行う導電層として機能する。尚、「容量電極の下層側」とは、例えば上述したデータ線、走査線、及び半導体層等である。また、他の導電層が存在する場合は、それらの層であってもよい。
【００３６】
カップリングを防止することによって、画素電極における電位変動等が生じる可能性を低減することが可能となる。従って、より高品質な画像を表示することが可能となる。
【００３７】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記基板の前記画素電極が形成されている側に対向配置されており、前記基板との間に電気光学物質を挟持する対向基板を更に備えることを特徴とする。
【００３８】
この態様によれば、基板の画素電極が形成されている側に対向基板が配置されており、基板と対向基板との間には電気光学物質が挟持されている。電気光学物質は、画素電極から電圧を印加することで制御することが可能である。よって、例えば縦電界又は横電界をこれら一対の基板間に印加することにより、電気光学物質を制御しつつ、光を入射させることで、画像を表示させることが可能となる。
【００３９】
本発明の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（但し、その各種態様も含む）を具備する。
【００４０】
本発明の電子機器によれば、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、製造期間の長期化やコストの増大等を防止しつつ、高品質な表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、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、本発明の電子機器として、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も可能である。
【００４１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００４３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る液晶装置について、図１から図５を参照して説明する。
【００４４】
先ず、本実施形態における液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００４５】
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液晶装置構成を示す概略的な平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。
【００４６】
図１及び図２において、液晶装置は、対向配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とから構成されている。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も例えばＴＦＴアレイ基板１０と同様の材料からなる透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、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。
【００４７】
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。また、例えばシール材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５６が散布されている。本実施形態に係る液晶装置は、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。
【００４８】
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。
【００４９】
ＴＦＴアレイ基板１０上における、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域には、データ線駆動回路１０１及びサンプリング回路７、走査線駆動回路１０４、外部回路接続端子１０２が夫々形成される。
【００５０】
ＴＦＴアレイ基板１０上における周辺領域において、シール領域より外周側に、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。また、ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域のうちシール領域より内側に位置する領域には、ＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿う画像表示領域１０ａの一辺に沿って且つ額縁遮光膜５３に覆われるようにしてサンプリング回路７が配置される。
【００５１】
また、走査線駆動回路１０４は、ＴＦＴアレイ基板１０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間を電気的に接続するため、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。
【００５２】
また、ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域において、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、上下導通端子１０６が配置されると共に、このＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間には上下導通材が上下導通端子１０６に対応して該端子１０６に電気的に接続されて設けられる。
【００５３】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成されている。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極９ａがマトリクス状に設けられている。画素電極９ａ上には、配向膜１６が形成されている。尚、本実施形態では、画素スイッチング素子はＴＦＴのほか、各種トランジスタにより構成されてもよい。
【００５４】
他方、対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば遮光性金属膜等から形成されており、対向基板２０上の画像表示領域１０ａ内で、例えば格子状等にパターニングされている。そして、遮光膜２３上（図２中遮光膜２３より下側）に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向して例えばベタ状に形成され、更に対向電極２１上（図２中対向電極２１より下側）には配向膜２２が形成されている。
【００５５】
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。そして、液晶装置の駆動時、夫々に電圧が印加されることで、画素電極９ａと対向電極２１との間には液晶保持容量が形成される。
【００５６】
尚、ここでは図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４の他に、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液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等が形成されていてもよい。
【００５７】
次に、本実施形態に係る液晶装置の画素部の電気的な構成について、図３を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態に係る液晶装置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、配線等の等価回路図である。
【００５８】
図３において、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各々には、画素電極９ａ及び本発明に係る「半導体層」及び「ゲート電極」を含んで構築される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。
【００５９】
ＴＦＴ３０のゲートに走査線１１が電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置は、所定のタイミングで、走査線１１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。
【００６０】
液晶層５０（図２参照）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。
【００６１】
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２１（図２参照）との間に形成される液晶容量に対して電気的に並列に蓄積容量７０が付加されている。蓄積容量７０は、画像信号の供給に応じて各画素電極９ａの電位を一時的に保持する保持容量として機能する容量素子である。蓄積容量７０によれば、画素電極９ａにおける電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカの低減といった表示特性の向上が可能となる。蓄積容量７０の具体的構成については後に詳述する。
【００６２】
次に、本実施形態に係る液晶装置における画素部の具体的な構成について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、第１実施形態に係る液晶装置の画素部の平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ’線断面図である。尚、図４及び図５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４及び図５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４においては、走査線１１等の一部の配線や電極を透過的に図示している。
【００６３】
図４において、画素電極９ａは、ＴＦＴアレイ基板１０（図２参照）上に、マトリクス状に複数設けられており、例えばＩＴＯ等の透明導電材料からなる透明電極である。画素電極９ａの縦横の境界にそれぞれ沿ってデータ線６ａ及び走査線１１が設けられている。即ち、走査線１１は、Ｘ方向に沿って延びており、データ線６ａは、走査線１１と交差するように、Ｙ方向に沿って延びている。走査線１１の下層側には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が画素電極９ａ毎に設けられている。
【００６４】
走査線１１、データ線６ａ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１１、データ線６ａ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。
【００６５】
本実施形態に係る液晶装置の動作時には、上述したデータ線６ａから画素電極９ａへの画像信号の供給が制御され、所謂アクティブマトリクス方式による画像表示が可能となる。尚、画像信号は、データ線６ａ及び画素電極９ａ間に電気的に接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査線１１から供給される走査信号に応じてオンオフされることによって、所定のタイミングでデータ線６ａからＴＦＴ３０を介して画素電極９ａに供給される。
【００６６】
図４及び図５において、ＴＦＴ３０は、半導体層１ａと、走査線１１の一部として形成されたゲート電極３ａとを含んで構成されている。
【００６７】
半導体層１ａは、例えばポリシリコンからなり、Ｘ方向に沿って設けられたチャネル領域１ａ’、データ線側ＬＤＤ領域１ｂ及び画素電極側ＬＤＤ領域１ｃ並びにデータ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅからなる。即ち、ＴＦＴ３０はＬＤＤ構造を有している。データ線側ソースドレイン領域１ｄは、コンタクトホール８１によって、データ線６ａと電気的に接続されている。画素電極側ソースドレイン領域１ｅは、コンタクトホール８３によって、画素電極９ａと電気的に接続されている。
【００６８】
このように、コンタクトホール８１は、一層の層間絶縁膜（即ち、下地絶縁膜１２）のみを貫通するので、その深さは、相対的に淡くて済み、その開孔は、エッチング等により容易である。また、穴のアスペクト比も小さいので底部にても良好なコンタクトを取り易い。同様に、コンタクトホール８３は、二層の層間絶縁膜（即ち、第１層間絶縁膜４１及び第２層間絶縁膜４２）のみを貫通するので、その開孔は容易であり、底部にても良好なコンタクトを取り易い。
【００６９】
データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅは、チャネル領域１ａ’を基準として、Ｘ方向に沿ってほぼミラー対称に形成されている。データ線側ＬＤＤ領域１ｂは、チャネル領域１ａ’及びデータ線側ソースドレイン領域１ｄ間に形成されている。画素電極側ＬＤＤ領域１ｃは、チャネル領域１ａ’及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅ間に形成されている。データ線側ＬＤＤ領域１ｂ、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃ、データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅは、例えばイオンインプランテーション法等の不純物打ち込みによって半導体層１ａに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。データ線側ＬＤＤ領域１ｂ及び画素電極側ＬＤＤ領域１ｃはそれぞれ、データ線側ソースドレイン領域１ｄ及び画素電極側ソースドレイン領域１ｅよりも不純物の少ない低濃度な不純物領域として形成されている。このような不純物領域によれば、ＴＦＴ３０の非動作時において、ソース領域及びドレイン領域間に流れるオフ電流を低減し、且つＴＦＴ３０の動作時に流れるオン電流の低下を抑制できる。尚、ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ構造を有することが好ましいが、データ線側ＬＤＤ領域１ｂ、画素電極側ＬＤＤ領域１ｃに不純物打ち込みを行わないオフセット構造であってもよいし、ゲート電極をマスクとして不純物を高濃度に打ち込んでデータ線側ソースドレイン領域及び画素電極側ソースドレイン領域を形成する自己整合型であってもよい。
【００７０】
図５において、ゲート電極３ａは、走査線１１の一部として形成されており、例えば導電性ポリシリコンから形成されている。走査線１１は、Ｘ方向に沿って延びるように形成されている。走査線１１のうちチャネル領域１ａ’と重なる部分がゲート電極３ａとして機能する。ゲート電極３ａは、図に示すように、局所的にチャネル領域１ａ’に近接するように設けられている。また、ゲート電極３ａとチャネル領域１ａ’とは、第１層間絶縁膜４１によって絶縁されている。
【００７１】
図４及び図５において、データ線６ａと同一層（即ち、ＴＦＴアレイ基板１０上のＴＦＴ３０よりも下地絶縁膜１２を介して下層側）には、裏面遮光膜６ｂ設けられている。裏面遮光膜６ｂは、データ線６ａと同一の成膜工程によって形成され、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の遮光性材料からなる。
【００７２】
裏面遮光膜６ｂは、ＴＦＴアレイ基板１０側から入射する光（即ち、図中の矢印Ｐ２及びＰ３等）を遮光して、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’及びその周辺に光が入射してしまうのを防止する。また、裏面遮光膜６ｂによってカバーできない光（即ち、図中の矢印Ｐ１等）は、データ線６ａによって遮光される。尚、裏面遮光膜６ｂの位置や形状等はデータ線６ａと同一の成膜工程によって形成される限りは、様々な態様をとることが可能である。また、データ線６ａによって十分な遮光を行えるような場合であれば、裏面遮光膜６ｂは設けられなくともよい。
【００７３】
上述したように、裏面遮光膜６ｂを設けることで、チャネル領域１ａ’に光リーク電流が発生してしまうことを防止することができる。よって、コントラスト比を向上させることができ、高品位の画像表示が可能となる。また本実施形態では特に、上述したように、裏面遮光膜６ｂをデータ線６ａと同一層に設けることによって、装置の複雑化を防止している。
【００７４】
図５において、下地絶縁膜１２は、裏面遮光膜６ｂ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。
【００７５】
図５において、ＴＦＴアレイ基板１０上の走査線１１よりも第２層間絶縁膜４２を介して上層側には、容量電極７１が設けられている。容量電極７１は、画素電極９ａと画素電極側ソースドレイン領域１ｅとを接続しているコンタクトホール８３が設けられた部分を除いて、開口領域及び非開口領域を共に覆うように設けられている。容量電極７１は、画素電極９ａと容量絶縁膜７５を介して対向配置されており、蓄積容量７０を形成している。
【００７６】
容量電極７１は、例えば容量線を介して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。容量電極７１は、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等の金属又は合金を含んだ非透明な金属膜から形成されており、ＴＦＴ３０を遮光する上側遮光膜（内蔵遮光膜）としても機能する。尚、容量電極７１は、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構成されていてもよい。このように構成することで、内臓遮光膜としての機能を高めることができる。
【００７７】
容量絶縁膜７５は、例えばＨＴＯ（High Temperature Oxide）膜、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜等の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、或いは窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等から構成された単層構造、或いは多層構造を有している。
【００７８】
上述したように、蓄積容量７０が形成されることによって、画素電極９ａにおける電位保持特性が向上し、コントラスト向上やフリッカの低減といった表示特性の向上が可能となる。また本実施形態では特に、画素電極９ａと容量電極７１とによって蓄積容量７０を形成しているため、例えば画素電極９ａの他に、上部電極及び下部電極を設けて蓄積容量を形成する場合と比較して、装置構成を単純化させることが可能である。
【００７９】
以上に説明した画素部の構成は、図５に示すように、各画素部に共通である。画像表示領域１０ａ（図１参照）には、かかる画素部が周期的に形成されている。
【００８０】
上述したように構成することで、本実施形態に係る液晶装置は、その動作時に、高品質な画像を表示することが可能である。また、比較的少ない数の導電層によって構成することができるため、各種配線や電極等の積層構造が複雑化してしまうことを防止することができる。従って、製造期間の長期化やコストの増大等を防止することが可能である。
【００８１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る液晶装置について、図６から図８を参照して説明する。ここに図６は、第２実施形態に係る液晶装置の画素部の平面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ’線断面図である。また図８は、第２実施形態に係る液晶装置の変形例を示す断面図である。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、裏面遮光膜６ｂがゲート電極として機能する点で異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第２実施形態では、裏面遮光膜６ｂの構成について詳細に説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。尚、図６から図８において、第１実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００８２】
図６において、第２実施形態に係る液晶装置では、半導体層１ａの脇にコンタクトホール１１５が設けられており、走査線１１と裏面遮光膜６ｂとが電気的に接続されている。
【００８３】
図７に示すように、下地絶縁膜１２は、チャネル領域１ａ’と裏面遮光膜６ｂとの間において、膜の厚さが薄くなっている。言い換えれば、裏面遮光膜６ｂは、データ線６ａと比較して、半導体層１ａにより近い位置に設けられている。この場合、裏面遮光膜６ｂの下層には、例えば第２下地絶縁膜１３等が設けられ、高さの調整が行なわれる。
【００８４】
このように構成することで、裏面遮光膜６ｂはゲート電極として機能する。よって、チャネル領域１ａ’には、走査線１１におけるゲート電極３ａ及び裏面遮光膜６ｂによるゲート電極の２つのゲート電極が対向配置される。即ち、本実施形態におけるＴＦＴ３０は、所謂ダブルゲート構造である。
【００８５】
ＴＦＴ３０をダブルゲート構造とすると、チャネル領域１ａ’の上層側及び下層側の両方にチャネルを形成できる。この結果、上述した第１実施形態のように、チャネル領域１ａ’の上層側のみにチャネルが形成される場合と比較して、ＴＦＴ３０がオンとされた際にチャネル領域に流れる電流（即ち、オン電流）を大きくすることができる。従って、より高品質な画像を表示させることが可能である。尚、このように裏面遮光膜６ｂをゲート電極として機能させる場合には、図に示すように、裏面遮光膜６ｂがデータ線側ＬＤＤ領域１ｂ及び画素電極側ＬＤＤ領域１ｃにかからないようにするのが望ましい。
【００８６】
第２実施形態では、裏面遮光膜６ｂが、第１実施形態と比べてチャネル領域１ａ’に近接しているため、より効果的にチャネル領域１ａ’に入射する光を遮光することが可能となる。また、コンタクトホール１１５に埋め込まれる導電性材料の存在により、半導体層１ａの脇（図６における上下の両脇）における遮光性能を高めることも可能となる。この観点から、コンタクトホール１１５内は、チタン等の遮光性の導電性材料からなるプラグが埋め込まれるとよい。
【００８７】
図８において、上述したように裏面遮光膜６ｂをゲート電極として機能させる場合には、走査線１１におけるゲート電極３ａは設けられなくともよい。即ち、裏面遮光膜６ｂによるゲート電極のみが設けられるように構成してもよい。このように構成した場合は、上述したダブルゲート構造による効果は得られないが、裏面遮光膜６ｂによるゲート電極によって、確実にＴＦＴを制御することが可能である。
【００８８】
以上説明したように、第２実施形態に係る液晶装置によれば、上述した第１実施形態における効果に加えて、より高品質な画像を表示する或いはＴＦＴ３０の構成の自由度を高めるという効果を得ることが可能である。
【００８９】
＜電子機器＞
次に、上述した電気光学装置である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。ここに図９は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。以下では、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
【００９０】
図９に示されるように、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及び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及び１１１０Ｇに入射される。
【００９１】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び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。そして、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及びＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、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。
【００９２】
ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び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することが必要となる。
【００９３】
尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂ及び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。
【００９４】
尚、図９を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００９５】
また、本発明は上述の各実施形態で説明した液晶装置以外にも反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ、ＳＥＤ）、有機ＥＬディスプレイ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、電気泳動装置等にも適用可能である。
【００９６】
本発明は、上述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或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略的な平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶装置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、配線等の等価回路図である。
【図４】第１実施形態に係る液晶装置の画素部の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’線断面図である。
【図６】第２実施形態に係る液晶装置の画素部の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図８】第２実施形態に係る液晶装置の変形例を示す断面図である。
【図９】電気光学装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ…半導体層、１ａ’…チャネル領域、１ｂ…データ線側ＬＤＤ領域、１ｃ…画素電極側ＬＤＤ領域、１ｄ…データ線側ソースドレイン領域、１ｅ…画素電極側ソースドレイン領域、３ａ…ゲート電極、６ａ…データ線、９ａ…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、１１…走査線、１２…下地絶縁膜、３０…ＴＦＴ、７１…容量電極、７５…容量絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009047967.tif 000009
【図８】
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【図９】
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