JP2012215747A - 電気光学装置、電子機器、電気光学装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本適用例の電気光学装置としての液晶装置は、素子基板10上に、トランジスターと、トランジスターに対応して設けられた画素電極15と、素子基板10と画素電極15との間に、画素電極15と一部が対向するように設けられ、画素電極15と誘電体層14を介して保持容量を構成する容量配線3bと、を備え、容量配線3bは、素子基板10と画素電極15との間に設けられた絶縁膜13に埋め込まれるように形成されており、絶縁膜13と共に画素電極15側の面が平坦化されてなる。
【選択図】図6
Description
上記画素回路の構成として、特許文献1には、遮光性ブラックマトリクスをアクティブマトリクス基板上で、画素電極とソース線層の間に層間絶縁膜を介して配置し、特定電位を印加することで、ソース線をシールドし、かつ、画素電極とで蓄積容量を形成している液晶表示装置が開示されている。
この液晶表示装置によれば、ブラックマトリクスによってソース線をシールドすることによりソース線電位によるクロストークを低減し、大きな画素保持容量を有すると共に、高い開口率を実現できるとしている。
これによれば、第1導電膜は第2導電膜により保護されているので、容量配線の表面と絶縁膜の表面とを平坦化する工程において、第1導電膜が損傷することがなく、少なくとも第1導電膜における導電性が確保され、電気的に不具合のない保持容量を構成することができる。
これによれば、1つの容量配線と重なる場合に比べて、保持容量における電気容量を大きくすることができる。言い換えれば、所望の電気容量を確保し易くなる。
これによれば、従来に比べて表示ムラが低減され、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。
この方法によれば、第1導電膜は第2導電膜により保護されているので、絶縁膜を研磨して平坦化する工程において、第1導電膜が損傷することを防止することができる。すなわち、少なくとも第1導電膜における導電性を確保して、電気的に不具合が生じない保持容量を形成できる。
この方法によれば、第1導電膜は第2導電膜により保護されているので、容量配線層を研磨する工程において、第1導電膜が損傷することを防止することができる。すなわち、少なくとも第1導電膜における導電性を確保して、電気的に不具合が生じない保持容量を形成できる。
本実施形態では、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;TFT)を画素のスイッチング素子として備えた電気光学装置としてのアクティブマトリ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、例えば後述する投射型表示装置(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。
まず、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置について、図1および図2を参照して説明する。図1(a)は液晶装置の構成を示す概略平面図、同図(b)は同図(a)のH−H’線で切った概略断面図、図2は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
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。
なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101と表示領域Eとの間のシール材40の内側に沿った位置に設けてもよい。
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。当該遮光構造については後述する。
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。
データ線6aはデータ線駆動回路101(図1参照)に接続されており、データ線駆動回路101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102(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路102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101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102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パルス的に線順次で供給する。
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15と共通電極23との間に形成される液晶容量と並列に保持容量C1,C2が接続されている。保持容量C1,C2は、TFT30のドレインと容量配線3bとの間に設けられている。詳しくは、後述するが、保持容量C1,C2は、隣り合って並行する2つの容量配線3bに誘電体層を介して画素電極15の一部が重なり合うことにより構成されている。一方の容量配線3bと画素電極15との間で保持容量C1が構成され、他方の容量配線3bと画素電極15との間で保持容量C2が構成されている。容量配線3bは、固定電位に接続されている。
コンタクトホールCNT2(CNT3)の近傍にコンタクトホールCNT4が設けられている。詳しくは後述するが、コンタクトホールCNT3とコンタクトホールCNT4とは、これらに重なるように設けられた中継層3cによって電気的に接続されている。
2つの容量配線3bの間には、容量配線3bと同じ配線層に形成された平面視で四角形の中継層3cが設けられている。前述したように、この中継層3cと重なるようにコンタクトホールCNT4が設けられ画素電極15と接続されている。
なお、図4(b)では図示省略したが、他の画素Pにおいても同様に画素電極15が配置され、保持容量C1,C2が構成されている。
図5に示すように、素子基板10上には、まず走査線3aが形成される。走査線3aは、例えばAl、Ti、Cr、W、Ta、Moなどの金属のうちの少なくとも1つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性を有している。
また、容量配線3bや中継層3cを構成する上記遮光性の導電膜は、Al(アルミニウム)からなる第1導電膜と、第1導電膜を保護するTiN(窒化チタン)などからなる第2導電膜との積層体が用いられている。
続いて、誘電体層14を覆うようにITOやIZOなどの透明導電膜が成膜され、これをパターニングしてコンタクトホールCNT4を介して中継層3cと繋がる画素電極15が形成される。
容量配線3bの表面と絶縁膜13の表面とが面一となっているので、これを覆う誘電体層14が平坦な状態で形成され、誘電体層14上に形成された画素電極15の表面も平坦になっている。
次に、本実施形態の液晶装置の製造方法について、図7を参照して説明する。図7(a)〜(f)は液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、素子基板10上における保持容量の形成方法を示すものであって、図6に示した断面図に相当するものである。
第1導電膜33は、例えばAl(アルミニウム)からなり、厚みがおよそ500nmである。第2導電膜34は、Alに比べて酸化や腐食が起り難く、導電性を有するTiN(窒化チタン)など、金属と窒素や酸素との化合物を採用することができる。第2導電膜34の厚みは、後の絶縁膜13の形成工程や絶縁膜13の研磨工程を考慮して、第1導電膜33と同程度のおよそ500nmとする。
絶縁膜13は、シリコンの酸化物や窒化物を用いることができ、例えばプラズマCVD法により厚みが1000nm〜1500nmとなるように成膜する。これによって、容量配線層35を十分に被覆することができる。容量配線層35を覆った絶縁膜13の表面には、凹凸が生じている。本実施形態では、SiO2を用いて絶縁膜13を形成した。
誘電体膜としては、前述したように、シリコン窒化膜や、酸化ハウニュウム(HfO2)、アルミナ(Al2O3)、酸化タンタル(Ta2O5)などの単層膜、またはこれらの単層膜のうち少なくとも2種の単層膜を積層した多層膜を用いることができる。本実施形態では、屈折率nがおよそ1.7となるようにアルミナ(Al2O3)と酸化ハウニュウム(HfO2)とをこの順に積層して、厚みを20nm〜30nmとした。
(1)容量配線3bは絶縁膜13に埋め込まれるように形成され、絶縁膜13の表面13aと容量配線3bの表面とが面一になるように平坦化されている。したがって、絶縁膜13や容量配線3bに対して誘電体層14を介して配置された画素電極15の表面には凹凸が生ぜず平坦になっている。したがって、該凹凸に起因する液晶分子の配向の乱れによる表示ムラが低減された液晶装置100を提供することができる。
加えて、画素電極15は、隣り合って並行する2つの容量配線3bと外縁部が重なるように配置されて2つの保持容量C1,C2を構成している。保持容量C1,C2は、図3および図4(b)に示すように、非開口領域内に設けられているので、保持容量C1,C2を設けることに伴って開口領域が狭くならない。言い換えれば、所望の電気容量を有する保持容量C1,C2を実現しつつ、高い開口率を確保することができる。
すなわち、表示ムラが低減され、優れた表示品質(明るい)を有する液晶装置100を実現または製造することができる。
<電子機器>
図8は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。図8に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置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。
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。
例えば、まず、図9(a)に示すように、絶縁膜としての層間絶縁膜12の容量配線3bを形成する領域に溝部12aを形成する(溝部の形成工程)。
溝部12aの形成は、図5に示したコンタクトホールCNT3を層間絶縁膜12に形成する工程で、例えばハーフトーンマスクなどを用い、層間絶縁膜12のエッチング深さがコンタクトホールCNT3よりも浅くなるようコントロールすれば、同一工程でコンタクトホールCNT3と溝12aとを形成することも可能である。
続いて、溝部12aを埋めるように層間絶縁膜12を覆って第1導電膜33と、第2導電膜34とを積層して容量配線層35を形成する(容量配線層の形成工程)。
次に、図9(b)に示すように、容量配線層35を研磨して、露出した層間絶縁膜12の表面12bと容量配線層35(つまり容量配線3b)の表面とが面一となるように平坦化する(容量配線層の研磨工程)。容量配線層35の研磨は、絶縁膜13の場合と同様に、例えば薬品を用いた化学的研磨処理(Chamical Mechanical Polishing;CMP処理)や研磨剤を用いた機械的研磨処理を採用することができる。実際には、平坦化するために層間絶縁膜12もやや研磨される。
次に、図9(c)に示すように、容量配線3bと層間絶縁膜12と覆って誘電体層14を形成する(誘電体層の形成工程)。
そして、図9(d)に示すように、誘電体層14上にITOやIZOなどの透明導電膜を成膜して、これをフォトリソグラフィー法でパターニングすることにより、並行する2つの容量配線3bと一部が重なる画素電極15を形成する。
このような変形例1の液晶装置の製造方法(保持容量の形成方法)によれば、層間絶縁膜12上に絶縁膜13を形成する工程が不要となる。また、容量配線層35を研磨する工程において、層間絶縁膜12の研磨速度に比べて、容量配線層35の研磨速度が早い場合には、容量配線層35からいち早く容量配線3bを露出させることができる。また、溝部12aは容量配線層35により埋められているので、層間絶縁膜12の表面12bに対して面一とするために、必要以上に容量配線層35が研磨されてしまうことを防ぐことができる。言い換えれば、容量配線層35を容量配線3bを形成するに必要な厚みに近づけて成膜することができるので、成膜時の無駄を省くことができる。上記実施形態の絶縁膜13を研磨する場合と比較しても、同様な効果を奏する。
有機EL装置に適用した場合には、画素電極の表面に凹凸が生じないので、画素電極上に形成される発光機能を有する機能層の膜厚を均一な状態にし易い。ゆえに、発光ムラを低減できる。
電気泳動装置に適用した場合には、画素電極上における電気泳動層の層厚を均一にし易い。ゆえに、表示ムラを低減できる。
Claims (8)
- 基板上に、
トランジスターと、
前記トランジスターに対応して設けられた画素電極と、
前記基板と前記画素電極との間に、前記画素電極と一部が対向するように設けられ、前記画素電極と誘電体層を介して保持容量を構成する容量配線と、を備え、
前記容量配線は、前記基板と前記画素電極との間に設けられた絶縁膜に埋め込まれるように形成されており、前記絶縁膜と共に前記画素電極側の面が平坦化されてなることを特徴とする電気光学装置。 - 前記容量配線は、第1導電膜と前記第1導電膜を覆って保護する第2導電膜とを含み、
前記第2導電膜の表面が、前記絶縁膜の表面と面一となっ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。 - 前記画素電極は、隣り合って並行する2つの前記容量配線に跨って配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
- 基板上に容量配線層を形成する工程と、
前記容量配線層を覆って絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を研磨して、前記絶縁膜から前記容量配線層を露出させると共に、露出した前記容量配線層と前記絶縁膜の表面とを平坦化する工程と、
露出した前記容量配線層および前記絶縁膜を覆う誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を介して前記容量配線層と一部が重なるように画素電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記容量配線層を形成する工程は、第1導電膜を形成する工程と、前記第1導電膜を覆って保護する第2導電膜を形成する工程と、前記第1導電膜および前記第2導電膜をパターニングして前記容量配線層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置の製造方法。
- 基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に溝部を形成する工程と、
前記溝部を埋めると共に、前記絶縁膜を覆って容量配線層を形成する工程と、
前記容量配線層を研磨して、前記溝部において前記容量配線層を前記絶縁膜から露出させると共に、露出した前記容量配線層と前記絶縁膜の表面とを平坦化する工程と、
露出した前記容量配線層および前記絶縁膜を覆う誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を介して前記容量配線層と一部が重なるように画素電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記容量配線層を形成する工程は、第1導電膜を形成する工程と、前記第1導電膜を覆って前記第1導電膜を保護する第2導電膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置の製造方法。
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