JP2010191163A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶装置等の電気光学装置において、高い開口率を実現しつつ、ＴＦＴにおける光リーク電流の発生の低減を図る。
【解決手段】電気光学装置は、基板（１０）上に、走査線（１１）及びデータ線（６）と、非開口領域に配置された半導体層（３０ａ）及び走査線に接続されたゲート電極（３０ｂ）を含むトランジスタ（３０）と、半導体層より上層側に配置された第１導電層（９）とを備える。ドレイン領域（３０ａ５）及び第１導電層は、交差領域内で、少なくとも部分的に互いに重なる部分にて、絶縁膜に開孔されたコンタクトホール（３３）を介して接続されている。
【選択図】図４

Description

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てなる、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。

この種の電気光学装置の一例である液晶装置は、直視型ディスプレイのみならず、例えば投射型表示装置の光変調装置（即ち、ライトバルブ）としても多用されている。特に投射型表示装置の場合、光源からの強い光が液晶ライトバルブに入射されるため、この光によって液晶ライトバルブ内の薄膜トランジスタ（以下、適宜「ＴＦＴ」という）が光リーク電流の増大や誤動作等を生じないよう、入射光を遮る遮光膜或いは遮光部材が液晶ライトバルブに取り込まれている。

例えば特許文献１では、チャネル領域上に形成された複数の遮光膜と、内面反射光を吸収する層とを設けることによってＴＦＴのチャネル領域に到達しようとする光を低減する技術が開示されている。特許文献２では、ＴＦＴのチャネル領域を、ゲート電極として機能する走査線によって遮光する技術が開示されている。また、特許文献３及び４では、遮光膜として機能する走査線を半導体の上層側に形成することによって、ＴＦＴの上方側から侵入しようとする光に対する遮光性を向上させる技術が開示されている。

特許第３７３１４４７号 特開２００４−４７２２号公報 特開２００５−４５０１７号公報 特許第３３０７１４４号

しかしながら、上述のような遮光膜によってＴＦＴを遮光する場合、遮光膜を広い面積に渡って形成する必要があるため、画像表示領域における各画素の開口率（即ち、各画素において、その全域に対する、表示に寄与する光が透過又は反射する領域の面積比率）が低下してしまい、画像全体が暗くなるという技術的問題点がある。また、遮光膜とＴＦＴを構成する半導体層との間は、３次元的に見て例えば絶縁膜等を介して離間されており、遮光膜の脇から斜めに入射する入射光は依然としてＴＦＴを構成する半導体層に到達してしまう。そのため、ＴＦＴにおける光リーク電流が生じることから、依然としてこのようなＴＦＴにおける光リーク電流に起因したフリッカ、画素ムラ等の表示不良が生じ、表示画像の品質が低下してしまう。

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、高い開口率を実現しつつ、ＴＦＴにおける光リーク電流の発生を効果的に低減可能な電気光学装置、及びそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。

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、基板上に、互いに交差するように配置された走査線及びデータ線と、（ｉ）画素の開口領域を区画する非開口領域に配置され、ソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を有する半導体層、並びに（ｉｉ）前記走査線に電気的に接続されたゲート電極とを有するトランジスタと、前記半導体層より絶縁膜を介して上層側に配置された第１導電層とを備え、前記ドレイン領域及び前記第１導電層は、前記基板上で平面的に見て、前記非開口領域のうち前記交差に対応する交差領域内で、少なくとも部分的に互いに重なる部分にて、前記絶縁膜に開孔されたコンタクトホールを介して、互いに電気的に接続されている。

本発明に係る電気光学装置によれば、その動作時には、例えば、データ線から画素電極へ画像信号が制御され、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トランジスタが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トランジスタを介して画素電極に供給される。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ている。

本発明ではスイッチング素子であるトランジスタは、半導体層とゲート電極とを含んで構成されている。

トランジスタのうち半導体層は、ソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を有しており、画素の開口領域を区画する非開口領域に重なる領域に配置されている。ここに「開口領域」とは、表示に寄与する光が透過又は反射する各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。また、「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。尚、非開口領域は、典型的には、データ線及び走査線は非透過性の導電性材料から形成されることにより少なくとも部分的に規定されている。或いは、非開口領域は、格子状若しくはストライプ状のブラックマトリクス又はブラックマスクといった遮光膜により、少なくとも部分的に或いは冗長的に規定されている。このように、半導体層を非開口領域に配置することで、基板の上下方向から真っ直ぐに若しくは斜めに又は多重反射して半導体層に対して入射しようとする光を遮光し、半導体層に光リーク電流が発生することを抑制できる。

トランジスタのうちゲート電極は、走査線に電気的に接続されており、画素電極のオンオフ駆動を制御するために供給される走査信号に応じて、トランジスタをスイッチング制御する機能を果たす。

トランジスタの上層側には絶縁膜を介して第１導電層が配置されている。第１導電層は、画素が配列された画素領域で電気光学動作を行うための配線、電極及び電子素子の少なくとも一部を構成しており、例えば画素毎に配置された画素電極等である。

第１導電層はコンタクトホールを介して、トランジスタのドレイン領域に電気的に接続されている。当該コンタクトホールは第１導電層及びドレイン領域間に介在する絶縁膜に開孔されている。

本発明では特に、ドレイン領域及び第１導電層間を電気的に接続するコンタクトホールは、基板上で平面的に見て、非開口領域のうちデータ線及び走査線の交差に対応する交差領域内で、互いに少なくとも部分的に重なる部分にて、絶縁膜に開孔されている。上述のように、データ線及び走査線を、典型的にそうであるようにアルミニウム、導電性ポリシリコン等の非透過性の導電性材料によって形成すれば、これらにより非開口領域が少なくとも部分的に規定されているので、交差領域はその他の非開口領域（即ち、交差領域を除く非開口領域）に比べて優れた遮光性を有することになる。つまり、交差領域では、遮光性を有するデータ線及び走査線が少なくとも２つの方向に沿って冗長的に配置されるので、遮光性を有するデータ線及び走査線のうちどちらか一方のみが延在しているその他の非開口領域に比べて優れた遮光性を有することになる。本願発明者の研究によると、半導体層のうちドレイン領域は、光が照射されるとリーク電流が特に発生しやすいことが判明している。本発明では、ドレイン領域を上層側に形成された第１導電層に電気的に接続するためのコンタクトホールを、交差領域に重なるように配置することで、ドレイン領域を遮光性に優れた交差領域内に重点的に配置することができる。つまり、光リーク電流が発生しやすいドレイン領域を交差領域に配置することによって、光リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。その結果、遮光膜等を別途形成することなく、半導体層の遮光性を向上させることができる。また、遮光膜を別途形成しない分、画像表示領域における開口率を低下させることがないので、高い開口率を維持しながら、光リーク電流を効果的に抑制することができる。

また、データ線及び走査線は夫々、別々の方向に沿って延在しているので、交差領域に配置されたドレイン領域は、少なくともデータ線及び走査線に沿った２つの方向から斜めに入射しようとする光に対しても優れた遮光性を得ることができる。従って、別途遮光膜を設けることなく、斜め方向からの侵入光に対する遮光性をも向上させることができる。

尚、光リーク電流を極力抑制するという観点では、コンタクトホールの全体が交差領域に含まれている場合が最も好ましいが、必ずしもコンタクトホールの全体が交差領域に含まれている必要はなく、部分的に重なっていれば、上述のメリットを少なからず享受することができる。

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、非開口領域のうち特に優れた遮光性が得られる交差領域にドレイン領域及び第１導電層間を電気的に接続するためのコンタクトホールを配置することによって、ドレイン領域を含む半導体層の一領域における遮光性を高めることができる。これにより、半導体層における光リーク電流の発生を効果的に抑制することが可能となり、電気光学装置の画質の低下や誤作動を低減することができる。その結果、高品位な画像表示が可能な電気光学装置の実現が可能となる。

本発明の電気光学装置の一の態様では、前記半導体層は前記チャネル領域及び前記ソース領域間に形成された第１の接合領域、並びに前記チャネル領域及び前記ドレイン間に形成された第２の接合領域を有し、前記コンタクトホールから前記第２の接合領域までの距離が前記第２の接合領域における前記半導体層の長手方向に沿った長さに比べて等しい又は短い。
この態様によれば、第１及び第２の接合領域は、例えばＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域（即ち、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に不純物を打ち込んでなる不純物領域）である。本願発明者の研究によると、特に第２接合領域は半導体層において、光リーク電流が発生し易いとされている。前記コンタクトホールから前記第２の接合領域までの距離を極力近づける事により、前記コンタクトホールが形成されている前記交差領域における遮光を享受し、半導体層の遮光性を実質的に更に向上させる事ができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第２の接合領域は、前記第１の接合領域より前記半導体層の長手方向に沿った長さが短い。

この態様によれば、第２接合領域を第１接合領域に比べて短く形成することで、ドレイン領域及び第１導電層間を電気的に接続するためのコンタクトホールを交差領域に配置するレイアウトを容易に実現することができると共に、半導体層の遮光性を実質的に更に向上させることができる。つまり、基板上で平面的に見て、光リーク電流が発生しやすい第２接合領域の面積の割合を、半導体層全体に対して小さくすることで、半導体層に生じる光リーク電流の量を減らすことができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第１導電層は、前記半導体層に比べてリン拡散が生じ難い導電性物質から形成されている。

本願発明者の研究によると、仮に第１導電層が、例えばポリシリコン等の半導体層と同程度にリン拡散を生じ易い物質で形成されている場合、第１導電層をドレイン領域にコンタクトホールを介して電気的に接続すると、半導体層内にリンが拡散することによって半導体層が汚染され、トランジスタの性能が低下してしまうことが判明している。特に半導体層のうちチャネル領域は、リンの拡散によって影響を受けやすい。そのため、例えば、上述のように第２接合領域を短く形成した場合、コンタクトホールに接続されているドレイン領域とチャネル領域との距離が短くなるため、チャネル領域にリンが拡散しやすくなってしまう。このような場合であっても、第１導電層をリン拡散が生じ難い又は実践的な意味でリン拡散が全く若しくは殆ど生じない導電性物質で形成することにより、チャネル領域が汚染されることを防止し、トランジスタの性能低下を防ぐことができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記ゲート電極は、前記チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するように形成された本体部と、前記基板上で平面的に見て、少なくとも前記コンタクトホールを包囲するように形成された包囲部と、前記包囲部から立ち上がり又は立ち下がっており、前記コンタクトホールを側方から囲むように形成された側壁部とを備える。

この態様によれば、トランジスタのうちゲート電極は、本体部と包囲部とを含んで形成されている。

ゲート電極のうち本体部は、ゲート絶縁膜を介してチャネル領域に対向するように配置されている。本体部は、オン／オフ電圧が印加されることにより、チャネル領域の動作を制御する、典型的なゲート電極としての役割を主として果たしている。

ゲート電極のうち包囲部は、基板上で平面的に見て、少なくともドレイン領域及び導電層間を電気的に接続するコンタクトホールを包囲するように形成されている。ここで、「囲むように形成された」とは、基板上で平面的に見て、少なくとも部分的にコンタクトホールの上下左右に側壁領域を形成されていることを意味し、該一の平面上で、広義には何らかの形でコンタクトホールの周囲を一方向又は複数方向から囲んでいればよく、狭義には半導体層を上下左右から完全に囲んでいてもよい。

このように、ゲート電極を本体部及び包囲部を有するように形成することよって、少なくともドレイン領域を含む半導体層の一領域の遮光性を効果的に高めることができる。特に、基板上で平面的に見て、側壁領域を半導体層の側壁を囲めば囲むほど、様々な方向から入射しようとする光についても遮光性を高めることができる。

側壁部は、ゲート電極を構成している包囲部から立ち上がり又は立ち下がっており、コンタクトホールを側方から囲むように形成された部分を含んでいる。つまり、側壁部は、少なくともコンタクトホールを囲むように形成されたゲート電極の包囲部から上側又は下側に向かって三次元的な構造を持つように形成されている。そのため、側壁部を、例えば半導体層の脇を上下方向に通過するコンタクトホール内にプラグとして配置された遮光性の金属（例えば、ニッケル、チタン等）或いは専ら遮光用に設けられた遮光性の金属などの、遮光性を有する材料で構成することによって、コンタクトホールを含む半導体層の一領域の遮光性を更に向上させることができる。例えば、基板に対して横方向に近い角度から入射しようとする光のように、半導体層の上層側に形成されたゲート電極（即ち、本体部及び包囲部）のみでは遮光することが難しい光であっても、側壁部でコンタクトホールを含む半導体層の一領域を立体的に囲い込むことによって遮光することが可能となる。このように、側壁部を設けることによって、様々な角度から半導体層に入射しようとする光に対して、優れた遮光性をもたらすことができる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記半導体層より下層側に積層され、前記基板上で平面的に見て、前記交差領域より広く形成されている第２導電層を備える。

この態様によれば、このように半導体層の下層側に第２導電層を形成することにより、基板の下方側から半導体層に入射しようとする光を効果的に遮断することができる。特に、第２導電層を交差領域より広く形成することで、基板の斜め下方からドレイン領域を含む半導体層の一領域に入射しようとする光についても遮光することが可能となるので、半導体層の遮光性を更に向上させることができる。その結果、光リーク電流の発生をより効果的に抑制することができ、高品位な画像表示が可能な電気光学装置を実現することができる。

尚、第２導電層は走査線と一体的に形成されていてもよい。この場合、基板上における積層構造をよりシンプルにすることができる。

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。

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、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。

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。

本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ´断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る液晶装置のＴＦＴ周辺の構成を示す平面図である。 図４におけるＡ−Ａ´線断面図である。 図４におけるＢ−Ｂ´線断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の走査線、ゲート電極及び側壁部を、概念的に抽出した模式図である。 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。

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。尚、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。

＜液晶装置＞
先ず、本実施形態に係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。ここに図１は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、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は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板２０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が封入されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域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（即ち、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。

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。

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。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。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。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。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作りこ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のＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる画素電極９がマトリクス状に設けられている。画素電極９上には、配向膜（図２において省略）が形成されている。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、ブラックマトリクス２３が形成されている。ブラックマトリクス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、ストライプ状等にパターニングされている。ブラックマトリクス２３上には、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９と対向して、対向基板２０の全面に亘って（例えばベタ状に）形成されている。また、対向電極２１上には配向膜（図２において省略）が形成されている。

このように構成され、画素電極９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。

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電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域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。

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９及び本発明に係るトランジスタの一例である画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、画素電極９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９をスイッチング制御する。データ線６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、互いに隣り合う複数のデータ線６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のゲートには走査線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。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６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９を介して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２０（図２参照）に形成された対向電極２１（図２参照）との間で一定期間保持される。

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。

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９と対向電極２１（図２参照）との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量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９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の一方の電極は画素電極９と並列してＴＦＴ３０に接続され、他方の電極は、定電位となるように、電位固定の容量線３００に接続されている。このように蓄積容量７０を設けることにより、画素電極９の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を向上させることが可能となる。

次に、上述の動作を実現するＴＦＴアレイ１０基板上の積層構造の具体的な構成を、図４から図６を参照して説明する。

図４は、本実施形態に係る電気光学装置のＴＦＴ３０周辺の構成を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ´線断面図であり、図６は、図４におけるＢ−Ｂ´線断面図である。尚、図４から図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４では、説明の便宜上、各層を透過的に図示している。

図４に示すように、データ線６及び走査線１１はＴＦＴアレイ基板１０上において、互いに交差するように配置されている。走査線１１は、主にＸ方向に沿って延びており、データ線６は、主にＹ方向に沿って延びている。図４において、本発明に係る交差領域は、走査線１１及びデータ線６が重なっている領域である。尚、ここでは図示を省略しているが、データ線６、走査線１１及び各種配線等によって規定されている開口領域（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）には、画素電極が画素毎に設けられている。

走査線１１は、遮光性の導電材料、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）等から形成されており、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て半導体層３０aより幅広に形成されている。走査線１１は半導体層３０ａより下層側に配置されているので、このように走査線１１をＴＦＴ３０の半導体層３０ａよりも幅広に形成することによって、ＴＦＴアレイ基板１０における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の液晶装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などの、戻り光に対してＴＦＴ３０の半導体層３０ａ（特に後述する第１ＬＤＤ領域３０ａ２、チャネル領域３０ａ３及び第２ＬＤＤ領域３０ａ４）を殆ど或いは完全に遮光できる。その結果、液晶装置の動作時に、ＴＦＴ３０における光リーク電流は低減され、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。

ＴＦＴ３０は、走査線１１より下地絶縁膜１２を介して上層側に形成されており、半導体層３０ａとゲート電極３０ｂとを有して構成されている。本実施形態では特に、ＴＦＴ３０は、走査線１１及びデータ線６によって規定された非開口領域に配置されていることによって、ＴＦＴアレイ基板１０の上下方向から半導体層に対して入射しようとする光を遮光し、ＴＦＴ３０を構成する半導体層３０ａに光リーク電流が発生することを効果的に抑制している。

ＴＦＴ３０のうち半導体層３０ａは、ソース領域３０ａ１、第１ＬＤＤ領域３０ａ２、チャネル領域３０ａ３、第２ＬＤＤ領域３０ａ４、ドレイン領域３０ａ５から構成されている。第１ＬＤＤ領域３０ａ２は、ソース領域３０ａ１及びチャネル領域３０ａ３間に形成されている。第２ＬＤＤ領域３０ａ４は、ドレイン領域３０ａ５及びチャネル領域３０ａ３間に形成されている。これらの夫々の領域は、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３０ａに不純物を打ち込んでなる不純物領域である。特に、第１ＬＤＤ領域３０ａ２及び第２ＬＤＤ領域３０ａ４は夫々、ソース領域３０ａ１及びドレイン領域３０ａ５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３０ａ１及びドレイン領域３０ａ５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。

図４及び図５に示すように、ＴＦＴ３０のソース領域３０ａ１は、第１層間絶縁膜１４及び第２層間絶縁膜１５に開孔された第１コンタクトホール３２を介して上層側に形成されたデータ線６に電気的に接続されている。一方、ドレイン領域３０ａ５は、第１層間絶縁膜１４に開孔された第２コンタクトホール３３を介して中継層１７に電気的に接続されている。中継層１７は、第２層間絶縁膜１５及び第３層間絶縁膜１８に開孔された第３コンタクトホール３４を介して、更に上層側に配置された画素電極９に電気的に接続されている。即ち、ＴＦＴ３０のドレイン領域３０ａ５と画素電極９とは、中継層１７によって電気的に中継接続されている。尚、図４においては、図面を見やすくするために、中継層１７の表示を省略している。実際には、第２コンタクトホール３３及び第３コンタクトホール３４は、図５に示すように中継層１７に接続されている。

本実施形態では特に、ドレイン領域３０ａ５及び中継層１７を電気的に接続する第２コンタクトホール３３は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、交差領域（即ち、非開口領域のうちデータ線６及び走査線１１が重なっている領域）内において、第１層間絶縁膜１４に開孔されている。交差領域では、遮光性を有するデータ線６及び走査線１１が少なくとも２つの方向に沿って冗長的に配置されているので、遮光性を有するデータ線６及び走査線１１のうちどちらか一方のみが延在しているその他の非開口領域（即ち、交差領域を除く非開口領域）に比べて優れた遮光性を有している。従って、本実施形態では、ドレイン領域３０ａ５を上層側に形成された中継層１７に電気的に接続するための第２コンタクトホール３３を、交差領域に重なるように配置することで、ドレイン領域３０ａ５を遮光性に優れた交差領域内に重点的に配置することが可能となっている。つまり、光リーク電流が発生しやすいドレイン領域３０ａ５を交差領域に配置することによって、光リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。このように、半導体層３０ａを配置することで、画像表示領域１０ａにおいて高い開口率を確保しつつ、光リーク電流を効果的に抑制することができる。

また、データ線６及び走査線１１は夫々、別々の方向（即ち、Ｙ方向及びＸ方向）に沿って延在しているので、交差領域に配置されたドレイン領域３０ａ５は、少なくともデータ線６及び走査線１１に沿った２つの方向（即ち、Ｘ方向及びＹ方向）から斜めに入射しようとする光に対しても優れた遮光性を得ることができる。従って、別途遮光膜を設けることなく、斜め方向からの侵入光に対する遮光性をも向上させることができる。

本実施形態では、図４に示すように、ドレイン領域３０ａ５を交差領域に配置すると共に、ドレイン領域３０ａ５のうち、第２コンタクトホール３３から第２ＬＤＤ領域３０ａ４までの距離が短くなるように形成されている。この第２コンタクトホール３３から第２ＬＤＤ領域３０ａ４までの距離は、設計上で第２コンタクトホール３３をドレイン領域３０ａ５上に形成するのに必要なマージンを含めた距離で形成されている。この距離が短いほど前記交差領域の遮光の効果をより享受する事が可能になり、遮光を強化することができる。少なくともこの第２コンタクトホール３３から第２ＬＤＤ領域３０ａ４までの距離は、第２ＬＤＤ領域３０ａ４における半導体層３０ａの長手方向に沿った長さと同等かもしくは短い事が望ましく、第２コンタクトホール３３から第２ＬＤＤ領域３０ａ４までの距離が短いほど斜め成分の光に対する遮光の効果が大きい。

本実施形態では、ドレイン領域３０ａ５を交差領域に配置するために、第２ＬＤＤ領域３０ａ４は、第１ＬＤＤ領域３０ａ２に比べて半導体層３０ａの長手方向に沿った長さが短くなるように形成されてもよい。本願発明者の研究によると、半導体層３０ａのうち第２ＬＤＤ領域３０ａ４は、特に光リーク電流が発生し易いとされている。第２ＬＤＤ領域３０ａ４を第１ＬＤＤ領域３０ａ２に比べて短く形成することで、第２コンタクトホール３３を交差領域に配置するレイアウトを容易に実現することができると共に、半導体層３０ａの遮光性を実質的に更に向上させることができる。つまり、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、光リーク電流が発生しやすい第２ＬＤＤ領域３０ａ４の面積の割合を、半導体層３０ａ全体に対して小さくすることで、半導体層３０ａに生じる光リーク電流の量を減らすことができる。

ここで、ドレイン領域３０ａ５に電気的に接続されている中継層１７は、リン拡散を生じない導電性材料であるアルミニウムによって形成されている。仮に、中継層１７がリン拡散を生じる物質で形成されている場合、半導体層３０ａ５内にリンが拡散することによって、ＴＦＴ３０の性能が低下してしまう。特に半導体層３０ａのうちチャネル領域３０ａ３は、リンの拡散によって影響を受けやすいとされている。特に、上述のように第２ＬＤＤ領域３０ａ４を短く形成した場合、第２コンタクトホール３３に接続されているドレイン領域３０ａ５とチャネル領域３０ａ３との距離が短くなるため、チャネル領域３０ａ３にリンが拡散しやすくなってしまう。このような場合であっても、中継層１７をリン拡散が生じないアルミニウムで形成することにで、チャネル領域３０ａ３がリンによって汚染されることを防止することができる。

ＴＦＴ３０のうちゲート電極３０ｂは、本体部３０ｂ１と包囲部３０ｂ２とから形成されている。

まず、本体部３０ｂ１は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、半導体層３０ａのチャネル領域３０ａ３と重なる領域に形成されている。このようにチャネル領域３０ａ３上に本体部３０ｂ１を配置することで、典型的なゲート電極の機能である走査信号のオン／オフをＴＦＴ３０によって可能とならしめている。

一方、ゲート電極３０ｂの包囲部３０ｂ２（３０ｂ２´及び３０ｂ２´´で囲まれた領域）は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、ドレイン領域３０ａ５に形成されたコンタクトホール３３を囲むように形成されている。このようにコンタクトホール３３を囲むように包囲部３０ｂ２を設けることにより、ＴＦＴアレイ基板１０の上方及び斜め上方からドレイン領域３０ａ５を含む半導体層３０aの一領域に侵入しようとする光を効果的に遮光することが可能となる。

包囲部３０ｂ２の下層側には、ＴＦＴアレイ基板１０に対して垂直な方向に側壁部３１が設けられており、ゲート電極３０ｂの包囲部３０ｂ２と、下層側に配置された走査線１１とを電気的に接続している。

ここで図７は、図４から走査線１１、ゲート電極３０ｂ及び側壁部３１を抽出し、それらの位置関係を三次元的に示した概念図である。ゲート電極３０ｂ（即ち、本体部３０ｂ１及び包囲部３０ｂ２）は、上層側にドレイン領域３０ａ５を囲むように、中心が開口している形状を有している。そして、ゲート電極３０ｂから立ち下るように、２つの側壁部３１が半導体層３０ａの両側に形成されている。また、側壁部３１は、下層側に配置された走査線１１に電気的に接続されることによって、走査線１１及びゲート電極３０ｂ間を電気的に接続する配線としても機能している。

このようにコンタクトホール３３を囲むように、三次元的に側壁部３１を形成することによって、ドレイン領域３０ａ５を含む半導体層３０ａの一領域について遮光性を向上させている。つまり、ＴＦＴアレイ基板１０に対して、横方向或いは斜め方向から入射しようとする光に対して半導体層３０ａに対する遮光性を強化することができ、光リーク電流の発生を抑制することが可能となる。

図６に示すように、側壁部３１は、チャネル領域３０ａの両脇に、下地絶縁膜１２及びゲート絶縁膜１３に開口されたコンタクトホールに積層されるように形成されている。尚、この側壁部３１は、本体部３０ｂ１と同様に、ポリシリコン等の遮光性を有する導電性材料から形成されており、走査線１１と、ゲート電極３０ｂの本体部３０ｂ１とを電気的に接続している。尚、側壁部３１は、導電性の金属材料でプラグされたコンタクトホールであってもよい。或いは、ゲート電極と同一材料で充填されてもよい。

側壁部３１は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、半導体層３０ａの輪郭に沿って形成されており、ＴＦＴアレイ基板１０の左右或いは斜め方向からドレイン領域３０ａ５を含む半導体層３０ａの一領域に侵入しようとする光を遮光する役割を有している。

尚、側壁部３１は、ＴＦＴアレイ基板１０上で平面的に見て、少なくとも部分的にコンタクトホール３３の上下左右に形成されていればよく、図４に示すように、完全に環状に形成されていなくともよい。

以上説明したように、コンタクトホール３３を交差領域に配置することによって、ドレイン領域を含む半導体層の一領域における遮光性を高め、光リーク電流の発生を抑制することができる。その結果、画質の低下や誤作動を低減することができ、高品位な画像表示が可能な液晶装置を実現することができる。

図５及び図６に示すように、データ線６上には第３層間絶縁膜１８が積層され、その上に容量電極７１が形成されている。後述する上層側に形成された画素電極９を、下層側に形成された中継層１７に電気的に接続するための第３コンタクトホール３４を形成するスペースを確保するために、容量電極７１には、開口部１が形成されている。開口部１は画素毎に形成されており、容量電極７１は当該開口部１を除いた領域にベタ状に形成されている。

容量電極７１上には蓄積容量７０を構成する一部たる容量絶縁膜７２が形成されている。容量絶縁膜７２上には画素電極９が形成されており、画素電極９及び容量電極７１は、蓄積容量７０を構成する一対の容量電極として機能するように形成されている。このように本実施形態では、画素電極９は、液晶５０を構成する液晶分子の配向状態を制御するという本来の機能を達成することに加えて、容量電極７１及び容量絶縁膜７２と共に蓄積容量７０を形成している。即ち、画素電極９を、容量電極７１に対向する容量電極として利用することで、容量絶縁膜７２上に画素電極９とは別個に、画素電極９とは異なる層に、容量電極７１に対向する容量電極を設ける場合に比べて、積層構造をシンプルにすることができる。

このように、画像信号に対応する電圧が印加される画素電極に接続される蓄積容量７０を設けることによって、画素電極９の電圧を、実際に画像信号が印加されている時間よりも、例えば３桁も長い時間だけ保持することが可能となり、液晶素子の保持特性が改善されるため、高コントラスト比を有する液晶装置を実現することができる。

画素電極９及び容量絶縁膜７２上には、液晶層５０（図２参照）に含まれる液晶分子の配向状態を規制するための配向膜１６が形成されている。

＜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８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。

図８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。

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。

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。

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。

尚、図８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。

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。

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用基板及び電気光学装置、並びに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。

６ データ線、 ９ 画素電極、 １０ ＴＦＴアレイ基板、 １０ａ 画像表示領域、 １１ 走査線、 １２ 下側層間絶縁膜、 １７ 中継層、 ２０ 対向基板、 ２１ 対向電極、 ３０ ＴＦＴ、 ３０ａ 半導体層、 ３０ａ１ ソース領域、 ３０ａ２ 第１ＬＤＤ領域、 ３０ａ３ チャネル領域、 ３０ａ４ 第２ＬＤＤ領域、 ３０ａ５ ドレイン領域、 ３０ｂ ゲート電極、 ３０ｂ１ 本体部、 ３０ｂ２ 包囲部、 ３１ 側壁部、 ３８ 突出部、 ５０ 液晶

Claims (7)

1. 基板上に、
   互いに交差するように配置された走査線及びデータ線と、
   （ｉ）画素の開口領域を区画する非開口領域に配置され、ソース領域、チャネル領域及びドレイン領域を有する半導体層、並びに（ｉｉ）前記走査線に電気的に接続されたゲート電極を有するトランジスタと、
   前記半導体層より絶縁膜を介して上層側に配置された第１導電層と
   を備え、
   前記ドレイン領域及び前記第１導電層は、前記基板上で平面的に見て、前記非開口領域のうち前記交差に対応する交差領域内で、少なくとも部分的に互いに重なる部分にて、前記絶縁膜に開孔されたコンタクトホールを介して、互いに電気的に接続されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記半導体層は前記チャネル領域及び前記ソース領域間に形成された第１の接合領域、並びに前記チャネル領域及び前記ドレイン間に形成された第２の接合領域を有し、
   前記コンタクトホールから前記第２の接合領域までの距離が、前記第２の接合領域における前記半導体層の長手方向に沿った長さに比べて等しい又は短い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の接合領域は、前記第１の接合領域より前記半導体層の長手方向に沿った長さが短い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。
4. 前記第１導電層は、前記半導体層に比べてリン拡散が生じ難い導電性物質から形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記ゲート電極は、
   前記チャネル領域にゲート絶縁膜を介して対向するように形成された本体部と、
   前記基板上で平面的に見て、少なくとも前記コンタクトホールを包囲するように形成された包囲部と、
   前記包囲部から立ち上がり又は立ち下がっており、前記コンタクトホールを側方から囲むように形成された側壁部と
   を備え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。
6. 前記半導体層より下層側に積層され、前記基板上で平面的に見て、前記交差領域より広く形成されている第２導電層を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置。
7. 請求項１から６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。

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