JP3864678B2 - 電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属し、特に列方向又は行方向に相隣接する画素電極に印加される電圧の極性が逆となるように画素行毎又は画素列毎に駆動電圧極性を周期的に反転させる反転駆動方式を採用する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下適宜、ＴＦＴと称す）によるアクティブマトリクス駆動型の液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
一般にこの種の電気光学装置では、直流電圧印加による電気光学物質の劣化防止、表示画像におけるクロストークやフリッカの防止などのために、各画素電極に印加される電圧極性を所定規則で反転させる反転駆動方式が採用されている。このうち一のフレーム又はフィールドの画像信号に対応する表示を行う間は、奇数行に配列された画素電極を対向電極の電位を基準として正極性の電位で駆動すると共に偶数行に配列された画素電極を対向電極の電位を基準として負極性の電位で駆動し、これに続く次のフレーム又はフィールドの画像信号に対応する表示を行う間は、逆に偶数行に配列された画素電極を正極性の電位で駆動すると共に奇数行に配列された画素電極を負極性の電位で駆動する（即ち、同一行の画素電極を同一極性の電位により駆動しつつ、係る電位極性を行毎にフレーム又はフィールド周期で反転させる）１Ｈ反転駆動方式が、制御が比較的容易であり高品位の画像表示を可能ならしめる反転駆動方式として用いられている。
【０００３】
また、同一列の画素電極を同一極性の電位により駆動しつつ、係る電圧極性を列毎にフレーム又はフィールド周期で反転させる１Ｓ反転駆動方式も、制御が比較的容易であり高品位の画像表示を可能ならしめる反転駆動方式として用いられている。
【０００４】
更に、列方向及び行方向の両方向に相隣接する画素電極間で、各画素電極に印加される電圧極性を反転させるドット反転駆動方式も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した１Ｈ反転駆動方式、１Ｓ反転駆動方式、ドット反転駆動方式等のように、ＴＦＴアレイ基板上において相隣接する画素電極の電圧（即ち、１Ｈ反転駆動方式では列方向に相隣接する画素電極に印加される電圧、１Ｓ反転駆動方式では行方向に相隣接する画素電極に印加される電圧、ドット反転駆動方式では行及び列方向に相隣接する画素電極に印加される電圧）が逆極性にある場合には、相隣接する画素電極間に生じる横電界（即ち、基板面に平行な電界或いは基板面に平行な成分を含む斜めの電界）が発生するという問題点が生じる。相対向する画素電極と対向電極との間の縦電界（即ち、基板面に垂直な方向の電界）の印加が想定されている電気光学物質に対して、このような横電界が印加されると、液晶の配向不良の如き電気光学物質の動作不良が生じ、この部分における光抜け等が発生してコントラスト比が低下してしまうという問題が生じる。これに対し、横電界が生じる領域を遮光膜により覆い隠すことは可能であるが、これでは横電界が生じる領域の広さに応じて画素の開口領域が狭くなってしまうという問題点が生じる。特に、画素ピッチの微細化により相隣接する画素電極間の距離が縮まるのに伴って、このような横電界は大きくなるため、これらの問題は電気光学装置の高精細化が進む程深刻化してしまう。
【０００６】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減可能であり高コントラストで明るい高品位の画像表示を行う液晶装置等の電気光学装置を製造できる電気光学装置の製造方法及び該電気光学装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部を形成することを特徴とする。
また、前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、該配向膜に対して前記凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、その製造に係る電気光学装置は、第１の周期で反転駆動されるための第１の画素電極群と、第１の周期と相補の第２の周期で反転駆動されるための第２の画素電極群とを含む複数の画素電極が第１基板上に平面配列されており、(i)反転駆動時に各時刻において相互に逆極性の駆動電圧で駆動される相隣接する画素電極と(ii)反転駆動時に各時刻において相互に同一極性の駆動電圧で駆動される相隣接する画素電極との両者が存在している。このような両者は、例えば前述の１Ｈ反転駆動方式や１Ｓ反転駆動方式などの反転駆動方式を採るマトリクス駆動型の液晶装置等の電気光学装置であれば存在する。従って、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される相隣接する画素電極）の間には、横電界が生じる。
【０００９】
ここで本発明では特に、画素電極を駆動する配線（例えば、データ線、走査線、容量線など）及び素子（例えば、画素スイッチング用のＴＦＴなど）を含むパターンを含む第１基板上の積層体の上面（例えば、層間絶縁膜上に配線が形成されてなる凹凸表面の最上層に形成された平坦化用の絶縁膜の上面）を、平坦化してもよい。続いて、凸部形成用膜を形成する工程では、このように平坦化された上面に対してフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成してもよい。そして、画素電極を形成してもよい。
【００１０】
従って、画素電極の下地となる表面は、その下方に形成される配線や素子のパターンによらずに、凸部が形成されていない領域では、積極的に平坦化された表面となり、凸部が形成された領域では、積極的に所定高さ且つ所定形状の凸部が形成された表面となる。この結果、各画素の開口領域に位置する画素電極の中央部分については積極的に平坦化された表面上に形成されるので、当該画素電極と対向電極との間に挟持される電気光学物質の層厚のばらつきに起因した、液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が低減される。
【００１１】
同時に、相隣接する画素電極の間隙となる領域には、エッチングにより積極的に凸部が形成されるので、第１に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するように形成すれば、各画素電極と対向電極との間に生じる縦電界を、相隣接する画素電極（特に、異なる画素電極群に属する画素電極）の間に生じる横電界と比べて、相対的に強められる。即ち、一般に電界は電極間の距離が短くなるにつれて強くなるので、凸部の高さの分だけ、画素電極の縁部が対向電極に近づき、両者間に生じる縦電界が強められるのである。第２に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するか否かに拘わらず、相隣接する画素電極（特に、異なる画素電極群に属する画素電極）の間に生じる横電界が凸部の存在により凸部の誘電率に応じて弱められると共に横電界が通過する電気光学物質の体積を（凸部で部分的に置き換えることにより）減ずることによっても、当該横電界の電気光学物質に対する作用を低減できる。従って、反転駆動方式に伴う横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。この際、上述のように画素電極の縁部は、凸部上に位置してもよいし位置していなくてもよく、更に凸部の傾斜した或いは略垂直な側面の途中に位置していてもよい。
【００１２】
また特に、画素電極の下地面の下方に位置する配線や素子の存在を利用して、画素電極の縁の高さを調節する（多数存在する各膜における若干のパターンずれが組み合わされるので、最終的に形成される最上層における凹凸の高さや形状を設計通りにすることが基本的に困難である）技術と比べて、凸部の高さや形状を遥かに精度良く制御可能である。このため、最終的に横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を確実に低減でき、装置信頼性を向上できる。
【００１３】
更に、画素電極の下地面の下方に位置する配線や素子の存在に起因して電気光学物質の層厚に平面的なばらつきが存在する場合と比較しても、積極的に平坦化した面を利用してこのような層厚のばらつきを顕著に少なくする分だけ、層厚の平面的なばらつきによる液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を確実に低減できる。加えて、電気光学物質の動作不良個所を隠すための遮光膜も小さくできるので、光抜け等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることも可能となる。
【００１４】
以上の結果、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減可能であり高コントラストで明るい高品位の画像表示を行う液晶装置等の電気光学装置を比較的容易に製造できる。
【００１５】
尚、横電界が生じる、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される画素電極）間にのみ凸部を設けてもよい。横電界が殆ど生じない同一の画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、同一極性の電位が印加される画素電極）間には、凸部を設けなくてもよいし、或いは相対的に高さの低い凸部を設けるようにしても、本発明の上述の如き効果は得られる。
【００１６】
この手法は、駆動素子の能力を向上させるために単結晶半導体を能動層に用いた素子を形成する場合にも特に有効である。このような単結晶半導体層は、一般に貼り合わせ法と呼ばれる手法によって支持基板上に単結晶層を形成する。この貼り合わせにおいては、支持基板と単結晶層表面を平坦かつ鏡面化して両者を接合するため、素子や配線形成後の凹凸形状を自由に制御することが難しいが、上述のように画素電極下地基板表面を平坦化及び凸部形成することにより形状制御が容易になり液晶配向不良などを防ぐことができる。
【００１７】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記平坦化する工程は、所定膜厚の絶縁膜を形成する工程と、該所定膜厚の絶縁膜に対してＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing： 化学的機械研磨）処理を施すことにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程とを含む。
【００１８】
この態様によれば、前記平坦化する工程は、所定膜厚の絶縁膜を形成する工程と、該所定膜厚の絶縁膜に対してＣＭＰ処理を施すことにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程とを含む。従って、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００１９】
或いは本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記平坦化する工程は、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程を含む。
【００２０】
この態様によれば、平坦化する工程では、スピンコート等を用いて、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化された絶縁膜を形成する。従って、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００２１】
さらに本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、画素電極に電気的に接続される素子は貼り合わせSOIによる単結晶半導体層からなる。このような場合でも、素子形成後の平坦化工程によって、画素電極部の凸部を任意に、かつ制御性良く形成できる。
【００２２】
或いは本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記平坦化する工程は、予め前記パターンが埋め込まれる溝を形成する工程を含む。
【００２３】
この態様によれば、平坦化する工程では、配線や素子を含むパターンを形成する前に、第１基板やその上に形成された層間絶線膜に溝を形成し、その後、このようなパターンを当該溝内に少なくとも部分的に埋め込む。従って、凸部の下地となる面を比較的容易に平坦化でき、この結果、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００２４】
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部を形成することを特徴とする。
【００２５】
この態様によれば、凸部を形成する工程では、相隣接する画素電極の間隙に沿った格子状の凸部を形成するので、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極が、画像表示領域内において縦に並んでいても横に並んでいても、格子状の凸部により、反転駆動時における横電界による悪影響を低減できる。
【００２６】
この態様では、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、前記格子状の凸部を形成してもよい。
【００２７】
この態様によれば、凸部を形成する工程では、横電界が比較的強く生じる画素電極相互間には、第１の高さ（＞第２の高さ）の凸部を形成することで（即ち、画素電極の縁部と対向電極との間の距離を小さくすることで）相対的に縦電界を強める。他方、横電界が殆ど生じない画素電極相互間には、第２の高さの凸部を形成することで、少しだけ縦電界を強めれば十分である。
【００２８】
この態様では、前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、該配向膜に対して前記第１の高さの凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えてもよい。
【００２９】
このように凸部上に形成された配向膜に対して、相対的に高さが高い方の凸部による段差と平行にラビング処理を施すと、電気光学物質の層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良を抑制することができる。即ち一般には、段差に直角にラビング処理を施すと、ラビング処理された配向膜による電気光学物質の配向に乱れが生じ、この乱れは段差が大きい程に大きくなる。従って、より大きな段差に基づく電気光学物質の層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良を抑制することにより（小さい段差に基づく電気光学物質による層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良はラビング処理の方向に寄らずに本来小さいので）、装置全体として凸部による段差に基づく電気光学物質の動作不良を低減できる。
【００３４】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記凸部を形成する工程は、ウエットエッチングにより前記凸部を形成する。
【００３５】
この態様によれば、凸部による段差の傾斜が緩やかになるので、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。即ち一般には、段差が急峻である程、電気光学物質の配向に乱れが生じるが、ウエットエッチングにより緩やかな段差を形成すれば、同じ高さの凸部を形成しても段差による電気光学物質の動作不良を低減できる。
【００３６】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記凸部を形成する工程は、ドライエッチング及び該ドライエッチング後におけるウエットエッチングにより前記凸部を形成する。
【００３７】
この態様によれば、ドライエッチングにより、寸法制度の高い凸部を形成でき、更に、その後のウエットエッチングにより、このドライエッチングにより形成された凸部における急峻な段差を、緩やかな傾斜の段差にできるので、微細で位置精度及び寸法精度が高い凸部を形成しつつ、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、前記パターンを形成する工程で前記配線を形成する際に用いられるマスクを用いてフォトリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする。
【００３９】
この態様によれば、配線をフォトリソグラフィにより形成する際に用いられるマスクと、凸部をフォトリソグラフィにより形成する際に用いるマスクとを共用するので、夫々専用のマスクを用いる場合と比較して製造コストを削減できる。
【００４０】
この態様では、前記凸部を形成する工程は、前記マスクを用いて且つ露光量を調節することにより前記配線の幅とは異なる幅を持つ前記凸部を形成してもよい。
【００４１】
このようにすれば、配線をフォトリソグラフィにより形成する際に用いられるマスクと、凸部をフォトリスグラフィにより形成する際に用いるマスクとを共用しつつ、配線の幅及び凸部の幅については、露光量を調節することにより同一でないものとして形成できるので、製造コストを削減しつつ設計自由度を高められる。
【００４２】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記第２基板における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、他の凸部を形成する工程を更に備える。
【００４３】
この態様によれば、第２基板側にも凸部を設けることにより、横電界が生じる領域における画素電極と対向電極との間の距離を小さくすることで縦電界を相対的に強めることができ、これに加えて、凸部の存在により横電界を弱めること及び横電界の電気光学物質への作用を低減することも可能となり、横電界による悪影響を低減できる。
【００４４】
この態様では、前記第２基板上に他の配向膜を形成する工程と、該他の配向膜に対して前記他の凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えてもよい。
【００４５】
このように第２基板上に形成された他の配向膜に対して、他の凸部による段差と平行にラビング処理を施すと、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。
【００４６】
この第２基板上に他の凸部を形成する態様では、前記第２基板上における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、遮光膜を形成する工程を更に含み、前記他の凸部を形成する工程は、前記遮光膜の存在に応じて前記他の凸部を形成してもよい。
【００４７】
このようにすれば、一般にブラックマトリクス或いはブラックマスク（BM）と称される第２基板（対向基板）上の遮光膜を利用して、第２基板上に他の凸部を形成できるので、専用の膜を用いて当該他の凸部を形成する場合と比較して、製造工程及び装置構成を簡略化する上で有利である。
【００４８】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部が形成されてなることを特徴とする。
また本発明の電気光学装置は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部が形成されてなることを特徴とする。
【００４９】
本発明の電気光学装置によれば、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される相隣接する画素電極）の間には、横電界が生じるが、各画素の非開口領域に位置する或いは隣接する画素電極の縁部については、エッチングにより積極的に凸部が形成されているので、第１に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するように形成すれば、各画素電極と対向電極との間に生じる縦電界を、相隣接する画素電極の間に生じる横電界と比べて、相対的に強められる。第２に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するか否かに拘わらず、相隣接する画素電極の間に生じる横電界が凸部の存在により凸部の誘電率に応じて弱められると共に横電界が通過する電気光学物質の体積を減ずることによっても、当該横電界の電気光学物質に対する作用を低減できる。従って、反転駆動方式に伴う横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。この際、上述のように画素電極の縁部は、凸部上に位置してもよいし位置していなくてもよく、更に凸部の傾斜した或いは略垂直な側面の途中に位置していてもよい。
【００５０】
同時に、各画素の開口領域に位置する画素電極の中央部分については積極的に平坦化された表面上に形成されているので、当該画素電極と対向電極との間に挟持される電気光学物質の層厚のばらつきに起因した、液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。加えて、電気光学物質の動作不良個所を隠すための遮光膜も小さくできるので、光抜け等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることも可能となる。
【００５１】
これらの結果、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減でき、高コントラストで明るい高品位の画像表示を行える。
【００５２】
尚、本発明は、透過型及び反射型等の他、各種形式の電気光学装置に適用可能である。
【００５３】
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の形態から明らかにされる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
【００５５】
先ず本発明の実施形態における電気光学装置の構成について、図１から図５を参照して説明する。図１は、電気光学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、配線等の等価回路である。図２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３は、図２のＡ−Ａ’断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ’断面図であり、図５は、図２のＣ−Ｃ’断面図である。尚、図３から図５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。
【００５６】
図１において、本実施形態における電気光学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は夫々、画素電極９ａと当該画素電極９aをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該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良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、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を所定のタイミングで書き込む。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（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。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、階調表示を可能にする。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、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、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蓄積容量７０を付加する。
【００５７】
図２において、電気光学装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）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データ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。更に容量線３ｂが、走査線３ａに並んでストライプ状に設けられている。より具体的には、容量線３ｂは、走査線３ａに平行な本線部と、この本線部におけるデータ線６ａに交差する個所からデータ線６ａに沿って図中上側に突出した突出部とを有する。
【００５８】
また、半導体層１ａのうち図中右下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が配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００５９】
図２及び図３に示すように、データ線６ａは、コンタクトホール５を介して半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。他方、画素電極９ａは、コンタクトホール８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。
【００６０】
また、高濃度ドレイン領域１ｅから延設された画素電位側容量電極１ｆと容量線３ｂの固定電位側容量電極としての部分とが、誘電体膜としての絶縁薄膜２を介して対向配置されることにより、蓄積容量７０が構築されている。容量線３ｂは、画素電極９ａが配置された画像表示領域からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。
【００６１】
図３から図５において、電気光学装置は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
【００６２】
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１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６３】
他方、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膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。更に、対向基板２０には、図３及び図５に示すように、各画素の非開口領域に、一般にブラックマスク或いはブラックマトリクス（BM）と称される遮光膜２３が設けられている。このため、対向基板２０の側から入射光が画素スイッチング用のＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することは殆どない。更に、遮光膜２３は、コントラスト比の向上、カラーフィルタを形成した場合における色材の混色防止などの機能を有する。尚、本実施形態では、Ａｌ等からなる遮光性のデータ線６ａで、各画素の非開口領域のうちデータ線６ａに沿った部分を遮光することにより、各画素の開口領域のうちデータ線６ａに沿った輪郭部分を規定してもよいし（この場合には、走査線３ａに沿ったストライプ状の遮光膜２３を設ければよいし）、このデータ線６ａに沿った非開口領域についても冗長的に又は単独で対向基板２０に設けられた遮光膜２３で遮光する（この場合には、格子状の遮光膜２３を設ける）ように構成してもよい。このような遮光に代えて又は加えて、ＴＦＴアレイ基板１０上の積層体内に、高融点金属膜等からなる内蔵遮光膜を設けて各画素の開口領域の一部或いは全部を規定してもよい。
【００６４】
図３から図５に示すように、以上の如く構成された、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、後述のシール材により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、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１６及び２２により所定の配向状態をとる。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る。シール材は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂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或いはガラスビーズ等のギャップ材が混入されている。
【００６５】
更に、画素スイッチング用のＴＦＴ３０の下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、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のＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。
【００６６】
画素スイッチング用のＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線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’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁薄膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００６７】
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５及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々開孔された第１層間絶縁膜４が形成されている。
【００６８】
第１層間絶縁膜４上にはデータ線６ａが形成されており、この上には、コンタクトホール８が開孔された第２層間絶縁膜７が形成されている。
【００６９】
本実施形態では特に、第２層間絶縁膜７上には第３層間絶縁膜８０が形成されている。第３層間絶縁膜８０は、平面的に見てデータ線６ａに沿って伸びると共に基板面から垂直に立ち上がった土手状の凸部８１（特に図４参照）と、走査線３ａに沿って伸びると共に基板面から垂直に立ち上がった土手状の凸部８２（特に図５参照）とを有する。そして、これらの凸部８１及び凸部８２により、平面的に見て格子状の凸部が各画素の非開口領域に沿って画像表示領域の全体に渡って構築されている。これらの凸部８１及び８２は、後述のように平坦化用の絶縁膜を第２層間絶縁膜７上に形成後に、これをＣＭＰ処理により平坦化し、更にその後にこれをエッチングして凸部８１及び凸部８２を残すことにより形成されたものである。即ち、第３層間絶縁膜８０は、各画素の開口領域では、積極的に平坦に形成されており、各画素の非開口領域では、積極的に凸状に形成されている。画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜８０の上面に設けられている。尚、図３から図５に示す各断面図では夫々、平坦化用の絶縁膜に対してＣＭＰ処理を施した際に得られる平坦化された表面のレベルＬＶが破線で示されている。
【００７０】
本実施形態では、前述した従来の各種の反転駆動方式のうち、１Ｈ反転駆動方式を用いて駆動が行われる。これにより、直流電圧印加による液晶の劣化を避けつつ、フレーム或いはフィールド周期で発生するフリッカや特に縦クロストークの低減された画像表示を行える。
【００７１】
ここで図６を参照して、本実施形態で採用する１Ｈ反転駆動方式における、相隣接する画素電極９ａの電圧極性と横電界の発生領域との関係について説明する。
【００７２】
即ち、図６（ａ）に示すように、ｎ（但し、ｎは自然数）番目のフィールド或いはフレームの画像信号を表示する期間中には、画素電極９ａ毎に＋又は−で示す液晶駆動電圧の極性は反転されず、行毎に同一極性で画素電極９ａが駆動される。その後図６（ｂ）に示すように、ｎ＋１番目のフィールド或いは１フレームの画像信号を表示するに際し、各画素電極９ａにおける液晶駆動電圧の電圧極性は反転され、このｎ＋１番目のフィールド或いは１フレームの画像信号を表示する期間中には、画素電極９ａ毎に＋又は−で示す液晶駆動電圧の極性は反転されず、行毎に同一極性で画素電極９ａが駆動される。そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した状態が、１フィールド又は１フレームの周期で繰り返されて、本実施形態における１Ｈ反転駆動方式による駆動が行われる。この結果、本実施形態によれば、直流電圧印加による液晶の劣化を避けつつ、クロストークやフリッカの低減された画像表示を行える。尚、１Ｈ反転駆動方式によれば、１Ｓ反転駆動方式と比べて、縦方向のクロストークが殆ど無い点で有利である。
【００７３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）から分かるように、１Ｈ反転駆動方式では、横電界の発生領域Ｃ１は常時、縦方向（Ｙ方向）に相隣接する画素電極９ａ間の間隙付近となる。
【００７４】
そこで図３及び図５に示すように本実施形態では、凸部８２を形成し、この凸部８２上に配置された画素電極９ａの縁付近における縦電界を強めると共に横電界を弱めるようにする。より具体的には、図５に示すように、凸部８２上に配置された画素電極９ａの縁付近と対向電極２１との距離を凸部８２の段差（高さ）の分だけ狭める。従って、図６に示した横電界の発生領域Ｃ１において、画素電極９ａと対向電極２１との間における縦電界を強めることができるのである。そして、図３及び図５において、相隣接する画素電極９ａ間の間隙は一定であるため、間隙が狭まる程に強まる横電界の大きさも一定である。このため、図６に示した横電界の発生領域Ｃ１において横電界に対する縦電界を強めることができる。
【００７５】
更に、絶縁膜からなる凸部８２の存在により、横電界の強度も弱められると共に、横電界が存在する凸部８２に置き換えられた分だけ横電界を受ける液晶部分が減るので、当該横電界の液晶層５０に対する作用を減ずることができる。
【００７６】
これらの結果として縦電界をより支配的にすることにより、横電界の発生領域Ｃ１における横電界による液晶の配向不良を防止できるのである。
【００７７】
以上の結果、本実施形態によれば、１Ｈ反転駆動方式において発生する横電界の特性に着目して、横電界の発生領域Ｃ１では、凸部８２を設けることで、相対的に縦電界を強めることにより横電界による悪影響を低減する。このように横電界による液晶の配向不良を低減することにより、液晶の配向不良個所を隠すための遮光膜２３も小さくて済む（但し、凸部８２における段差に起因した液晶の配向不良個所を覆い隠すためには、凸部８２の幅よりも遮光膜２３の幅を若干広めに設定するのが望ましい）。従って、光抜け（等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることができ、最終的にコントラスト比が高く且つ明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００７８】
更に本実施形態では、凸部８２における長手状に伸びる上面の幅方向の縁に、画素電極９ａの縁が位置するように構成するのが好ましい。このように構成すれば、当該縁における画素電極９ａと対向電極２１との間の距離を凸部８２の高さを最大限に利用して短くすることができる。同時に、凸部８２における上面の幅を最大限に生かして横電界が生じる相隣接する画素電極９ａ間の間隔を広げられる。これらにより、凸部８２の形状を極めて効率的に利用して、横電界の発生領域Ｃ１において横電界に対して縦電界を強めることが可能となる。
【００７９】
尚、以上説明した凸部８２のその長手軸に垂直に切った断面形状としては、例えば台形、三角形、半円形、半楕円形、頂上付近が平坦とされた半円形又は半楕円径、若しくは側辺の傾斜が頂上に向かうに連れて徐々に増す２次曲線や３次曲線状の略台形、略三角形など各種の形状が考えられる。実践的には、液晶の性質に応じて段差により生じる液晶の配向不良が小さくて済むような断面形状を適宜採用するのが望ましい。
【００８０】
本実施形態では、図６で説明したように走査線３ａに沿った横電界の発生領域Ｃ１に対応して、凸部８２を設けるが、図３及び図４に示すように、データ線６ａに沿った画素の非開口領域に対応して凸部８１が設けられている。これは、データ線６ａに沿った画素の非開口領域にも画像信号によっては若干の横電界が発生することに鑑みてである。但し、同一の液晶駆動電圧が同一極性である横に並んだ画素電極間で（図６参照）発生する横電界は弱いため、図３から分かるように、凸部８１は、凸部８２に比べて高さが低く形成されている。例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８１の高さを０．３５μｍ程度とする。但し、横電界の発生領域Ｃ１における液晶の配向不良を阻止する観点からは、凸部８１を省略することも可能である（即ち、走査線３ａに沿ったストライプ状の凸部８２のみを設ければよい）。
【００８１】
尚、本実施形態で、相隣接する画素電極９ａの電圧極性と横電界の発生領域Ｃ２との関係を図７に示した１S反転駆動方式（即ち、各列毎に液晶駆動電圧の極性が変化して、横電界の発生領域Ｃ２がデータ線６ａに沿った画素の間隙となる方式）を採用する場合には、図３から図５に示した構成において、凸部８１を凸部８２より高く形成すればよい（例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８１の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８２の高さを０．３５μｍ程度とすればよい）。但し、横電界の発生領域Ｃ２における液晶の配向不良を阻止する観点からは、凸部８２を省略することも可能である（即ち、データ線６ａに沿ったストライプ状の凸部８１のみを設ければよい）。
【００８２】
或いは、本実施形態で、ドット反転駆動方式（即ち、各列毎に且つ各行毎に液晶駆動電圧の極性が変化して横電界の発生領域がデータ線６ａ及び走査線３ａに沿った画素の間隙となる方式）を採用する場合には、図３から図５に示した構成において、凸部８１及び凸部８２の両者を高く形成すればよい（例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８１の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とすればよい）。
【００８３】
更に本発明における１Ｈ反転駆動方式では駆動電圧の極性を、一行毎に反転させてもよいし、相隣接する２行毎に或いは複数行毎に反転させてもよい。同様に本発明における１Ｓ反転駆動方式では駆動電圧の極性を、一列毎に反転させてもよいし、相隣接する２列毎に或いは複数列毎に反転させてもよく、ドット反転駆動方式の場合にも、複数の画素電極からなるブロック毎に駆動電圧の極性を反転させてもよい。
【００８４】
以上説明した実施形態では、スイッチング用ＴＦＴ３０は、チャネル部１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域、さらに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅは半導体材料からなり、多結晶構造もしくは単結晶構造を持つ。さらに画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好ましくは図３に示したようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また本実施形態では、画素スイッチング用のＴＦＴ３０のゲート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。
【００８５】
更に、投射型或いは透過型の液晶装置に限らず、反射型の液晶装置に本発明を適用しても、本実施形態による横電界による液晶の配向不良を低減する効果は同様に得られる。
【００８６】
（製造プロセス）
次に、以上のような構成を持つ実施形態における電気光学装置を構成するＴＦＴアレイ基板側の製造プロセスについて、図８及び図９を参照して説明する。尚、図８は各工程におけるＴＦＴアレイ基板側の各層を、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応させて示す工程図であり、図９は、図５と同様に図２のＣ−Ｃ’断面に対応させて示す工程図である。
【００８７】
先ず図８及び図９の工程（ａ）に示すように、石英基板、ハードガラス基板、シリコン基板等のＴＦＴアレイ基板１０上に、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等によりＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）ガス、ＴＥＢ（テトラ・エチル・ボートレート）ガス、ＴＭＯＰ（テトラ・メチル・オキシ・フォスレート）ガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなり、膜厚が約５００〜２０００ｎｍの下地絶縁膜１２を形成する。次に、下地絶縁膜１２の上に、半導体層を形成する。半導体層は、多結晶構造あるいは単結晶構造からなる。多結晶半導体層の場合は、減圧ＣＶＤ等によりアモルファスシリコン膜を形成し６００℃程度の温度でアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜を固相成長させる。或いは、アモルファスシリコン膜を経ないで、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜を直接形成する方法を用いることができる。また単結晶半導体層を形成する場合は、単結晶基板を支持基板と貼り合わせた後に単結晶基板側を薄膜化する貼り合わせ法を用いることが出来る。単結晶半導体としてはシリコンが好適に用いられるが、半導体としての特性を示し、スイッチング素子を形成できる材料であれば同様に用いることができる。このような薄膜シリコン単結晶層を絶縁層上に形成した構造を特にＳＯＩ（Silicon on Insulator）と呼び、一般にこのような手法を貼り合わせ法、またこのような基板を貼り合わせSOI基板と呼ぶ。この貼り合わせ法においては、膜厚均一性に優れた単結晶シリコン層を形成する手法の一つとして公知の、水素イオン注入とアニールを用いる方法が好ましく用いられる。これは薄膜層を形成しようとするシリコンからなる単結晶基板に規定の注入深さを持った水素イオン注入を行い、この単結晶シリコン基板をＴＦＴアレイ形成基板と貼り合わせた後に５００℃乃至６００℃程度のアニール処理を行うことにより、ＴＦＴアレイ形成基板上に極薄い単結晶膜を残して単結晶シリコン基板を分離するものである。得られる単結晶シリコン膜は欠陥が少なく高品質、かつ膜厚均一性の非常に高いものとなる。
【００８８】
また膜厚均一性に優れた単結晶シリコン層を形成する別の手法として公知の、多孔質シリコン層状にエピタキシャル成長させた単結晶シリコン層をアレイ基板に転写する手法を用いることもできる。これは表面を電解研磨によって多孔質化したシリコン基板表面に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させた後、これをアレイ基板と貼り合わせ、脆弱な多孔質層をウォータージェット等の物理的手段によって破砕し、シリコン基板と単結晶シリコン層を分断するものである。分断後、エピタキシャル単結晶シリコン層表面に残った多孔質シリコンの残渣物はＨＦ／Ｈ2Ｏ2を含むエッチャントにより高い選択比で除去される。これによりアレイ基板上に転写される単結晶シリコン膜は欠陥が少なく高品質、かつ膜厚均一性の非常に高いものとなる。
【００８９】
次に、このポリシリコンあるいは単結晶シリコン膜に対し、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等を施すことにより、図２に示した如き画素電位側容量電極１ｆを含む所定パターンを有する半導体層１ａを形成する。
【００９０】
次に、熱酸化すること等により、図３から図５に示したＴＦＴ３０のゲート絶縁膜と共に蓄積容量形成用の誘電体膜を含む絶縁薄膜２を形成する。この結果、半導体層１ａの厚さは、約３０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３５〜５０ｎｍの厚さとなり、絶縁薄膜２の厚さは、約２０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３０〜１００ｎｍの厚さとなる。次に、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜を約１００〜５００ｎｍの厚さに堆積し、更にＰ（リン）を熱拡散して、このポリシリコン膜を導電化した後、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、図２に示した如き所定パターンの走査線３ａ及び容量線３ｂを形成する。尚、走査線３ａ及び容量線３ｂは、高融点金属や金属シリサイド等の金属合金膜で形成しても良いし、ポリシリコン膜等と組み合わせた多層配線としても良い。次に、低濃度及び高濃度の２段階で不純物イオンをドープすることにより、低濃度ソース領域１ｂ及び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を含む、ＬＤＤ構造の画素スイッチング用ＴＦＴ３０を形成する。
【００９１】
尚、図８及び図９の工程（ａ）と並行して、ＴＦＴから構成されるデータ線駆動回路、走査線駆動回路等の周辺回路をＴＦＴアレイ基板１０上の周辺部に形成してもよい。
【００９２】
次に図８及び図９の工程（ｂ）に示すように、走査線３ａ、容量線３ｂ、絶縁薄膜２及び下地絶縁膜１２からなる積層体を覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁膜４を形成する。第１層間絶縁膜４は、例えば１０００〜２０００ｎｍ程度の膜厚とされる。尚、この熱焼成と並行して或いは相前後して、半導体層１ａを活性化するために約１０００℃のアニール処理を行ってもよい。そして、図３に示したデータ線６ａと半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄを電気的に接続するためのコンタクトホール５を第１層間絶縁膜４及び絶縁薄膜２に開孔し、また、走査線３ａや容量線３ｂを基板周辺領域において図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により開孔することができる。続いて、第１層間絶縁膜４の上に、スパッタリング処理等により、Ａｌ等の低抵抗金属膜や金属シリサイド膜を約１００〜５００ｎｍの厚さに堆積した後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、データ線６ａを形成する。
【００９３】
次に図８及び図９の工程（ｃ）に示すように、データ線６ａ上に第２層間絶縁膜７が形成される。また、図３に示したように、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチング或いはウエットエッチングにより形成する。続いて、第２層間絶縁膜７上に、平坦化用の絶縁膜を、常圧又は減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等から形成する。この時点では、係る平坦化膜用の絶縁膜の表面には、その下方に存在する走査線３ａ、容量線３ｂ及びデータ線６ａ等の存在に応じて凹凸がある。続いてこの凹凸のある表面に対して、ＣＭＰ処理を施すことにより、表面がレベルＬＶに位置する平坦化膜８０ｃを形成する。尚、このようにＣＭＰ処理により、平坦化可能となるように、ＣＭＰ処理を施す前の時点で、表面における最も低い個所の高さが、その下層に位置する第２層間絶縁膜７の最も高い個所の高さよりも高くなるに十分な膜厚に平坦化用の絶縁膜を形成しておく。そして、ＣＭＰ処理により、当初最も低かった部分が研磨されるまで研磨され、更に第２層間絶縁膜７や少なくともデータ線６ａが露出しない程度の厚みまで研磨することで、表面をレベルＬＶで完全に平らとする。ＣＭＰ処理としては、具体的には、例えば研磨プレート上に固定された研磨パッド上に、シリカ粒を含んだ液状のスラリー（化学研磨液）を流しつつ、スピンドルに固定した基板表面を、回転接触させることにより、平坦化膜８０ｃの表面を研磨する。そして、第２層間絶縁膜７或いはデータ線６ａが露出する前に、時間管理により或いは適当なストッパ層をＴＦＴアレイ基板１０上の所定位置に形成しておくことにより、研磨処理を停止する。この結果、表面がレベルＬＶの位置で平坦化された平坦化膜８０ｃが完成する。尚、この場合のストッパ層表面の検出は、例えばストッパ層が露出した際の摩擦係数の変化を検出する摩擦検出式、ストッパ層が露出した際に発生する振動を検出する振動検出式、ストッパ層が露出した際の反射光量の変化を検出する光学式により行えばよい。
【００９４】
次に図８及び図９の工程（ｄ）に示すように、この平坦化膜８０ｃに対して、フォトリソグラフィ及びエッチングを施すことにより、凸部８１及び凸部８２を除く領域をエッチング除去して、結果として、凸部８１及び凸部８２を形成する。従って、凸部８１及び凸部８２を除く第３層間絶縁膜８０の表面は、エッチングの均一性により平坦とされる。尚、凸部８１と凸部８２とを同一の高さに形成するのであれば、両者を同時に形成できる。或いは、凸部８１と凸部８２とを異なる高さに形成するのであれば、両者を別々にエッチングすればよい。例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８１の高さを０．３５μｍ程度とするように、当該エッチング処理が行われる。尚、このようなエッチングとして、ウエットエッチングを行うか、或いはドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせて行えば、凸部８１及び凸部８２の側面が緩やかに傾斜するように形成できる。
【００９５】
特にこの工程（ｄ）では好ましくは、工程（ａ）或いは工程（ｂ）で走査線３ａやデータ線６ａ等の配線パターンを形成する際に用いられるマスクを用いてフォトリソグラフィを行う。これにより、夫々専用のマスクを用いる場合と比較して製造コストを削減できる。この場合には更に、マスクを共用しつつ、配線の幅及び凸部の幅については、露光量を調節することにより同一でないものとして形成できる。
【００９６】
次に図８及び図９の工程（ｅ）に示すように、第３層間絶縁膜８０の上に、スパッタリング処理等により、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜を、約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積し、更にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、画素電極９ａを形成する。尚、当該電気光学装置を反射型として用いる場合には、Ａｌ等の反射率の高い不透明な材料から画素電極９ａを形成してもよい。更にその上に配向膜１６を形成する。係る配向膜１６に対して、好ましくは前述のように、より大きい凸部８２による段差に対して平行にラビング処理を行う。
【００９７】
以上のように本実施形態の製造方法によれば、第２層間絶縁膜７を形成後に、ＣＭＰ処理を用いて平坦化膜８０ｃを形成することにより、一旦画像表示領域内における基板表面を全体的に平坦化した後に、エッチングにより、凸部８１及び凸部８２を形成するようにしたので、凸部８１及び凸部８２の高さや形状或いは寸法の精度を格段に高めることができる。この結果、横電界の発生する領域では凸部８１及び８２により、横電界による液晶配向不良を確実に低減する装置信頼性の高い液晶装置を比較的容易に製造できる。
【００９８】
ここで、凸部８１及び凸部８２における側面の傾斜とラビング方向との関係について図１０を参照して説明を加える。
【００９９】
図１０（ａ）に示すように、液晶層５０を構成する液晶分子５０ａは、図中左右方向にラビング処理が施されており所定のプレティルト角を与えるように表面処理された配向膜１６上で、所定の配向状態をとる。そして、画像信号に応じた電界の印加により、図中破線で示した位置に各液晶分子５０ａは回動する。
【０１００】
この際、図１０（ｂ）に示すように、液晶層５０を構成する液晶分子５０ａは、配向膜１６の下地面に、ラビング方向に交わる方向に傾斜を与える凸部があると、この傾斜部で液晶分子５０ａの配向状態は乱れる。更に図１０（ｃ）に示すように、より急峻な傾斜を与える凸部があると、この液晶分子５０ａの配向状態の乱れは顕著となる。
【０１０１】
従って、前述した図８及び図９の工程（ｄ）に示したエッチングの際に、ウエットエッチングで凸部８１及び凸部８２を形成することで、或いはドライエッチングとウエットエッチングとの組み合わせで凸部８１及び凸部８２を形成することで、凸部８１及び凸部８２による段差を緩やかにすると、当該段差に基づく液晶分子５０ｃの配向不良を低減することができ有利である。更に、同一の段差であっても、段差に平行な方向にラビング処理を行えば、段差による液晶分子５０ｃの配向状態の乱れは低減する。従って、本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６に対しては格子状の凸部８１及び凸部８２のうち大きい方の凸部による段差の方向に沿ってラビング処理を施すと有利である。或いは、前述の如く横電界が発生する領域にのみストライプ状に形成した凸部による段差の方向に沿ってラビング処理を施すと更に有利である。
【０１０２】
（変形形態）
次に、上述した実施形態の各種変形形態について図１１から図１３を参照して説明する。ここに、図１１は、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所における一変形形態の断面図である。図１２は、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所における他の変形形態の断面図である。図１３は、図５と同様に図２のC−C’断面に対応する個所における更に他の変形形態の断面図である。
【０１０３】
図１１に示す変形形態では、図４に示した実施形態において第３層間絶線膜８０をＣＭＰ処理により平坦化するのに代えて、予めＴＦＴアレイ基板１０における容量線３ｂ、データ線６ａ等に対向する位置に、エッチング等により溝２０１を掘っておき、この溝２０１内に、これらの容量線３ｂ、データ線６ａ等を埋め込むことにより、第２層間絶縁膜７を形成した時点で、ＴＦＴアレイ基板１０上の積層体の上面が平坦化されるように構成されている。そして、このように積極的に平坦化された第２層間絶縁膜７の上面に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより凸部８１’を形成するので、高さ及び形状或いは寸法精度の高い凸部８１’を形成できる。尚、この変形形態では、このような溝２０１は、データ線６ａに沿った方向にストライプ状に掘ってもよいし、走査線３ａに沿った方向にストライプ状に掘ってもよいし、或いは、データ線６ａ及び走査線３ａに沿った方向に格子状に掘ってもよい。
【０１０４】
図１２に示す変形形態では、図４に示した実施形態において凸部８１の上に画素電極９ａの縁部が位置するのに代えて、凸部８１に接する凸部８１の下に画素電極９ａの縁部が位置するように、凸部８１及び画素電極９ａが平面レイアウトされている。このように形成しても、絶縁膜からなる凸部８１の存在により横電界を弱める効果及び、横電界が存在する領域で液晶を凸部８１により置き換えることによる横電界の液晶層５０への作用を減ずる効果は得られる。
【０１０５】
図１３に示す変形形態では、図５に示した実施形態においてＴＦＴアレイ基板側に凸部８２を形成するのに代えて、対向基板２０側に、平面的に見て走査線３ａに沿って伸びるか或いは格子状の凸部２３ａを形成する。そして、ＴＦＴアレイ基板１０上の第３層間絶縁膜８０’はＣＭＰ処理が施された平坦膜とされている。このように対向基板側に凸部２３ａを設けても、横電界の発生領域において、相対的に縦電界を強め、且つ横電界による悪影響を弱める効果は得られる。この変形形態の如く、対向基板２０側に凸部２３ａを設ける場合には、ＴＦＴアレイ基板１０側の凸部８１或いは凸部８２を省略してもよい。或いは、対向基板２０側に凸部２３ａを設けると共に、ＴＦＴアレイ基板１０側の凸部８１或いは凸部８２の一部或いは全部を設けてもよい。例えば、走査線３ａに沿った方向の凸部をＴＦＴアレイ基板１０側に設け且つデータ線６ａに沿った方向の凸部を対向基板２０側に設けてもよいし、逆に、走査線３ａに沿った方向の凸部を対向基板２０側に設け且つデータ線６ａに沿った方向の凸部をＴＦＴアレイ基板１０側に設けてもよい。ここで、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６におけるラビング処理の方向と、対向基板２０側の配向膜２２におけるラビング処理の方向とは、一般に一致しない（例えば、互いに直交方向にある）。このため、ＴＦＴアレイ基板１０上にストライプ状の凸部を形成し、これと直行する方向に対向基板２０上にストライプ状の凸部を形成し、配向膜１６に対してはＴＦＴアレイ基板１０側の凸部による段差に平行にラビング処理し、配向膜２２に対しては、対向基板２０側の凸部による段差に平行にラビング処理すれば、横電界による悪影響を凸部により低減しつつ、凸部の段差による電気光学物質の動作不良を低減することが可能となる。尚、この変形形態の如く、対向基板２０側に凸部を形成する場合、遮光膜２３を厚く形成することで凸部を形成すると、専用の膜を用いて凸部を形成する場合と比較して、製造工程及び装置構成を簡略化できる。
【０１０６】
尚、上述した実施形態では図８及び図９の工程（ｃ）に示したように、ＣＭＰ処理を用いて平坦化膜８０ｃを平坦化しているが、ＣＭＰ処理を用いることなく、例えばスピンコート等を用いて、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化膜８０ｃを形成してもよい。
【０１０７】
（電気光学装置の全体構成）
以上のように構成された各実施形態における電気光学装置の全体構成を図１４及び図１５を参照して説明する。尚、図１４は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図１５は、図１４のＨ−Ｈ’断面図である。
【０１０８】
図１４において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る画像表示領域の周辺を規定する額縁としての遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、データ線６ａに画像信号を所定タイミングで供給することによりデータ線６ａを駆動するデータ線駆動回路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おり、走査線３ａに走査信号を所定タイミングで供給することにより走査線３ａを駆動する走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的に導通をとるための導通材１０６が設けられている。そして、図１５に示すように、図１４に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【０１０９】
尚、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等に加えて、複数のデータ線６ａに画像信号を所定のタイミングで印加するサンプリング回路、複数のデータ線６ａ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。
【０１１０】
以上図１から図１４を参照して説明した各実施形態では、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮモード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【０１１１】
以上説明した各実施形態における電気光学装置は、プロジェクタに適用されるため、３枚の電気光学装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバルブには各々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。従って、各実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー電気光学装置について、各実施形態における電気光学装置を適用できる。
【０１１２】
更に、以上の実施形態において、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等に開示されているように、ＴＦＴアレイ基板１０上において画素スイッチング用ＴＦＴ３０に対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、例えば高融点金属からなる遮光膜を設けてもよい。このようにＴＦＴの下側にも遮光膜を設ければ、ＴＦＴアレイ基板１０の側からの裏面反射（戻り光）や複数の液晶装置をプリズム等を介して組み合わせて一つの光学系を構成する場合に、他の液晶装置からプリズム等を突き抜けて来る投射光部分等が当該液晶装置のＴＦＴに入射するのを未然に防ぐことができる。また、対向基板２０上に１画素１個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。あるいは、ＴＦＴアレイ基板１０上のＲＧＢに対向する画素電極９ａ下にカラーレジスト等でカラーフィルタ層を形成することも可能である。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい電気光学装置が実現できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー電気光学装置が実現できる。
【０１１３】
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なう電気光学装置及びその製造方法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】
【図１】第１実施形態の電気光学装置における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路である。
【図２】第１実施形態の電気光学装置におけるデータ線、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３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ’断面図である。
【図６】実施形態で用いられる１Ｈ反転駆動方式における各電極における電圧極性と横電界が生じる領域とを示す画素電極の図式的平面図である。
【図７】実施形態で採用可能な１Ｓ反転駆動方式における各電極における電圧極性と横電界が生じる領域とを示す画素電極の図式的平面図である。
【図８】実施形態の電気光学装置の製造プロセスを、図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所について順を追って示す工程図である。
【図９】実施形態の電気光学装置の製造プロセスを、図２のC−C’断面に対応する個所について順を追って示す工程図である。
【図１０】実施形態の電気光学装置における凸部による段差の傾斜と液晶分子の配向状態との関係を示す図式的な側面図である。
【図１１】一の変形形態における図２のB−B’断面に対応する個所における断面図である。
【図１２】他の変形形態における図２のB−B’断面に対応する個所における断面図である。
【図１３】更に他の変形形態における図２のC−C’断面に対応する個所における断面図である。
【図１４】各実施形態の電気光学装置における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平面図である。
【図１５】図１４のＨ−Ｈ’断面図である。
【符号の説明】
１ａ…半導体層
１ａ’…チャネル領域
１ｂ…低濃度ソース領域
１ｃ…低濃度ドレイン領域
１ｄ…高濃度ソース領域
１ｅ…高濃度ドレイン領域
１ｆ…画素電位側容量電極
２…絶縁薄膜
３ａ…走査線
３ｂ…容量線
４…第１層間絶縁膜
５…コンタクトホール
６ａ…データ線
７…第２層間絶縁膜
８…コンタクトホール
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
１２…下地絶縁膜
１６…配向膜
２０…対向基板
２１…対向電極
２２…配向膜
２３…遮光膜
２３ａ…凸部
３０…ＴＦＴ
５０…液晶層
５０ａ…液晶分子
７０…蓄積容量
８０…第３層間絶縁膜
８０ａ…平坦化膜
８１、８２…凸部
２０１…溝
Ｃ１、Ｃ２…横電界の発生領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属し、特に列方向又は行方向に相隣接する画素電極に印加される電圧の極性が逆となるように画素行毎又は画素列毎に駆動電圧極性を周期的に反転させる反転駆動方式を採用する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下適宜、ＴＦＴと称す）によるアクティブマトリクス駆動型の液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
一般にこの種の電気光学装置では、直流電圧印加による電気光学物質の劣化防止、表示画像におけるクロストークやフリッカの防止などのために、各画素電極に印加される電圧極性を所定規則で反転させる反転駆動方式が採用されている。このうち一のフレーム又はフィールドの画像信号に対応する表示を行う間は、奇数行に配列された画素電極を対向電極の電位を基準として正極性の電位で駆動すると共に偶数行に配列された画素電極を対向電極の電位を基準として負極性の電位で駆動し、これに続く次のフレーム又はフィールドの画像信号に対応する表示を行う間は、逆に偶数行に配列された画素電極を正極性の電位で駆動すると共に奇数行に配列された画素電極を負極性の電位で駆動する（即ち、同一行の画素電極を同一極性の電位により駆動しつつ、係る電位極性を行毎にフレーム又はフィールド周期で反転させる）１Ｈ反転駆動方式が、制御が比較的容易であり高品位の画像表示を可能ならしめる反転駆動方式として用いられている。
【０００３】
また、同一列の画素電極を同一極性の電位により駆動しつつ、係る電圧極性を列毎にフレーム又はフィールド周期で反転させる１Ｓ反転駆動方式も、制御が比較的容易であり高品位の画像表示を可能ならしめる反転駆動方式として用いられている。
【０００４】
更に、列方向及び行方向の両方向に相隣接する画素電極間で、各画素電極に印加される電圧極性を反転させるドット反転駆動方式も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した１Ｈ反転駆動方式、１Ｓ反転駆動方式、ドット反転駆動方式等のように、ＴＦＴアレイ基板上において相隣接する画素電極の電圧（即ち、１Ｈ反転駆動方式では列方向に相隣接する画素電極に印加される電圧、１Ｓ反転駆動方式では行方向に相隣接する画素電極に印加される電圧、ドット反転駆動方式では行及び列方向に相隣接する画素電極に印加される電圧）が逆極性にある場合には、相隣接する画素電極間に生じる横電界（即ち、基板面に平行な電界或いは基板面に平行な成分を含む斜めの電界）が発生するという問題点が生じる。相対向する画素電極と対向電極との間の縦電界（即ち、基板面に垂直な方向の電界）の印加が想定されている電気光学物質に対して、このような横電界が印加されると、液晶の配向不良の如き電気光学物質の動作不良が生じ、この部分における光抜け等が発生してコントラスト比が低下してしまうという問題が生じる。これに対し、横電界が生じる領域を遮光膜により覆い隠すことは可能であるが、これでは横電界が生じる領域の広さに応じて画素の開口領域が狭くなってしまうという問題点が生じる。特に、画素ピッチの微細化により相隣接する画素電極間の距離が縮まるのに伴って、このような横電界は大きくなるため、これらの問題は電気光学装置の高精細化が進む程深刻化してしまう。
【０００６】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減可能であり高コントラストで明るい高品位の画像表示を行う液晶装置等の電気光学装置を製造できる電気光学装置の製造方法及び該電気光学装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部を形成することを特徴とする。
また、前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、該配向膜に対して前記凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、その製造に係る電気光学装置は、第１の周期で反転駆動されるための第１の画素電極群と、第１の周期と相補の第２の周期で反転駆動されるための第２の画素電極群とを含む複数の画素電極が第１基板上に平面配列されており、(i)反転駆動時に各時刻において相互に逆極性の駆動電圧で駆動される相隣接する画素電極と(ii)反転駆動時に各時刻において相互に同一極性の駆動電圧で駆動される相隣接する画素電極との両者が存在している。このような両者は、例えば前述の１Ｈ反転駆動方式や１Ｓ反転駆動方式などの反転駆動方式を採るマトリクス駆動型の液晶装置等の電気光学装置であれば存在する。従って、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される相隣接する画素電極）の間には、横電界が生じる。
【０００９】
ここで本発明では特に、画素電極を駆動する配線（例えば、データ線、走査線、容量線など）及び素子（例えば、画素スイッチング用のＴＦＴなど）を含むパターンを含む第１基板上の積層体の上面（例えば、層間絶縁膜上に配線が形成されてなる凹凸表面の最上層に形成された平坦化用の絶縁膜の上面）を、平坦化してもよい。続いて、凸部形成用膜を形成する工程では、このように平坦化された上面に対してフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成してもよい。そして、画素電極を形成してもよい。
【００１０】
従って、画素電極の下地となる表面は、その下方に形成される配線や素子のパターンによらずに、凸部が形成されていない領域では、積極的に平坦化された表面となり、凸部が形成された領域では、積極的に所定高さ且つ所定形状の凸部が形成された表面となる。この結果、各画素の開口領域に位置する画素電極の中央部分については積極的に平坦化された表面上に形成されるので、当該画素電極と対向電極との間に挟持される電気光学物質の層厚のばらつきに起因した、液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が低減される。
【００１１】
同時に、相隣接する画素電極の間隙となる領域には、エッチングにより積極的に凸部が形成されるので、第１に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するように形成すれば、各画素電極と対向電極との間に生じる縦電界を、相隣接する画素電極（特に、異なる画素電極群に属する画素電極）の間に生じる横電界と比べて、相対的に強められる。即ち、一般に電界は電極間の距離が短くなるにつれて強くなるので、凸部の高さの分だけ、画素電極の縁部が対向電極に近づき、両者間に生じる縦電界が強められるのである。第２に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するか否かに拘わらず、相隣接する画素電極（特に、異なる画素電極群に属する画素電極）の間に生じる横電界が凸部の存在により凸部の誘電率に応じて弱められると共に横電界が通過する電気光学物質の体積を（凸部で部分的に置き換えることにより）減ずることによっても、当該横電界の電気光学物質に対する作用を低減できる。従って、反転駆動方式に伴う横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。この際、上述のように画素電極の縁部は、凸部上に位置してもよいし位置していなくてもよく、更に凸部の傾斜した或いは略垂直な側面の途中に位置していてもよい。
【００１２】
また特に、画素電極の下地面の下方に位置する配線や素子の存在を利用して、画素電極の縁の高さを調節する（多数存在する各膜における若干のパターンずれが組み合わされるので、最終的に形成される最上層における凹凸の高さや形状を設計通りにすることが基本的に困難である）技術と比べて、凸部の高さや形状を遥かに精度良く制御可能である。このため、最終的に横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を確実に低減でき、装置信頼性を向上できる。
【００１３】
更に、画素電極の下地面の下方に位置する配線や素子の存在に起因して電気光学物質の層厚に平面的なばらつきが存在する場合と比較しても、積極的に平坦化した面を利用してこのような層厚のばらつきを顕著に少なくする分だけ、層厚の平面的なばらつきによる液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を確実に低減できる。加えて、電気光学物質の動作不良個所を隠すための遮光膜も小さくできるので、光抜け等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることも可能となる。
【００１４】
以上の結果、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減可能であり高コントラストで明るい高品位の画像表示を行う液晶装置等の電気光学装置を比較的容易に製造できる。
【００１５】
尚、横電界が生じる、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される画素電極）間にのみ凸部を設けてもよい。横電界が殆ど生じない同一の画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、同一極性の電位が印加される画素電極）間には、凸部を設けなくてもよいし、或いは相対的に高さの低い凸部を設けるようにしても、本発明の上述の如き効果は得られる。
【００１６】
この手法は、駆動素子の能力を向上させるために単結晶半導体を能動層に用いた素子を形成する場合にも特に有効である。このような単結晶半導体層は、一般に貼り合わせ法と呼ばれる手法によって支持基板上に単結晶層を形成する。この貼り合わせにおいては、支持基板と単結晶層表面を平坦かつ鏡面化して両者を接合するため、素子や配線形成後の凹凸形状を自由に制御することが難しいが、上述のように画素電極下地基板表面を平坦化及び凸部形成することにより形状制御が容易になり液晶配向不良などを防ぐことができる。
【００１７】
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様では、前記平坦化する工程は、所定膜厚の絶縁膜を形成する工程と、該所定膜厚の絶縁膜に対してＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing： 化学的機械研磨）処理を施すことにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程とを含む。
【００１８】
この態様によれば、前記平坦化する工程は、所定膜厚の絶縁膜を形成する工程と、該所定膜厚の絶縁膜に対してＣＭＰ処理を施すことにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程とを含む。従って、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００１９】
或いは本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記平坦化する工程は、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程を含む。
【００２０】
この態様によれば、平坦化する工程では、スピンコート等を用いて、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化された絶縁膜を形成する。従って、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００２１】
さらに本発明の電気光学装置の製造方法の一態様において、画素電極に電気的に接続される素子は貼り合わせSOIによる単結晶半導体層からなる。このような場合でも、素子形成後の平坦化工程によって、画素電極部の凸部を任意に、かつ制御性良く形成できる。
【００２２】
或いは本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記平坦化する工程は、予め前記パターンが埋め込まれる溝を形成する工程を含む。
【００２３】
この態様によれば、平坦化する工程では、配線や素子を含むパターンを形成する前に、第１基板やその上に形成された層間絶線膜に溝を形成し、その後、このようなパターンを当該溝内に少なくとも部分的に埋め込む。従って、凸部の下地となる面を比較的容易に平坦化でき、この結果、凸部の高さや形状を比較的容易に精度良く制御できる。
【００２４】
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部を形成することを特徴とする。
【００２５】
この態様によれば、凸部を形成する工程では、相隣接する画素電極の間隙に沿った格子状の凸部を形成するので、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極が、画像表示領域内において縦に並んでいても横に並んでいても、格子状の凸部により、反転駆動時における横電界による悪影響を低減できる。
【００２６】
この態様では、前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、前記格子状の凸部を形成してもよい。
【００２７】
この態様によれば、凸部を形成する工程では、横電界が比較的強く生じる画素電極相互間には、第１の高さ（＞第２の高さ）の凸部を形成することで（即ち、画素電極の縁部と対向電極との間の距離を小さくすることで）相対的に縦電界を強める。他方、横電界が殆ど生じない画素電極相互間には、第２の高さの凸部を形成することで、少しだけ縦電界を強めれば十分である。
【００２８】
この態様では、前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、該配向膜に対して前記第１の高さの凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えてもよい。
【００２９】
このように凸部上に形成された配向膜に対して、相対的に高さが高い方の凸部による段差と平行にラビング処理を施すと、電気光学物質の層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良を抑制することができる。即ち一般には、段差に直角にラビング処理を施すと、ラビング処理された配向膜による電気光学物質の配向に乱れが生じ、この乱れは段差が大きい程に大きくなる。従って、より大きな段差に基づく電気光学物質の層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良を抑制することにより（小さい段差に基づく電気光学物質による層厚の平面的なばらつきによる電気光学物質の動作不良はラビング処理の方向に寄らずに本来小さいので）、装置全体として凸部による段差に基づく電気光学物質の動作不良を低減できる。
【００３４】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記凸部を形成する工程は、ウエットエッチングにより前記凸部を形成する。
【００３５】
この態様によれば、凸部による段差の傾斜が緩やかになるので、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。即ち一般には、段差が急峻である程、電気光学物質の配向に乱れが生じるが、ウエットエッチングにより緩やかな段差を形成すれば、同じ高さの凸部を形成しても段差による電気光学物質の動作不良を低減できる。
【００３６】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記凸部を形成する工程は、ドライエッチング及び該ドライエッチング後におけるウエットエッチングにより前記凸部を形成する。
【００３７】
この態様によれば、ドライエッチングにより、寸法制度の高い凸部を形成でき、更に、その後のウエットエッチングにより、このドライエッチングにより形成された凸部における急峻な段差を、緩やかな傾斜の段差にできるので、微細で位置精度及び寸法精度が高い凸部を形成しつつ、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、前記凸部を形成する工程は、前記パターンを形成する工程で前記配線を形成する際に用いられるマスクを用いてフォトリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする。
【００３９】
この態様によれば、配線をフォトリソグラフィにより形成する際に用いられるマスクと、凸部をフォトリソグラフィにより形成する際に用いるマスクとを共用するので、夫々専用のマスクを用いる場合と比較して製造コストを削減できる。
【００４０】
この態様では、前記凸部を形成する工程は、前記マスクを用いて且つ露光量を調節することにより前記配線の幅とは異なる幅を持つ前記凸部を形成してもよい。
【００４１】
このようにすれば、配線をフォトリソグラフィにより形成する際に用いられるマスクと、凸部をフォトリスグラフィにより形成する際に用いるマスクとを共用しつつ、配線の幅及び凸部の幅については、露光量を調節することにより同一でないものとして形成できるので、製造コストを削減しつつ設計自由度を高められる。
【００４２】
本発明の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記第２基板における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、他の凸部を形成する工程を更に備える。
【００４３】
この態様によれば、第２基板側にも凸部を設けることにより、横電界が生じる領域における画素電極と対向電極との間の距離を小さくすることで縦電界を相対的に強めることができ、これに加えて、凸部の存在により横電界を弱めること及び横電界の電気光学物質への作用を低減することも可能となり、横電界による悪影響を低減できる。
【００４４】
この態様では、前記第２基板上に他の配向膜を形成する工程と、該他の配向膜に対して前記他の凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程とを更に備えてもよい。
【００４５】
このように第２基板上に形成された他の配向膜に対して、他の凸部による段差と平行にラビング処理を施すと、当該段差による電気光学物質の動作不良を抑制することができる。
【００４６】
この第２基板上に他の凸部を形成する態様では、前記第２基板上における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、遮光膜を形成する工程を更に含み、前記他の凸部を形成する工程は、前記遮光膜の存在に応じて前記他の凸部を形成してもよい。
【００４７】
このようにすれば、一般にブラックマトリクス或いはブラックマスク（BM）と称される第２基板（対向基板）上の遮光膜を利用して、第２基板上に他の凸部を形成できるので、専用の膜を用いて当該他の凸部を形成する場合と比較して、製造工程及び装置構成を簡略化する上で有利である。
【００４８】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部が形成されてなることを特徴とする。
また本発明の電気光学装置は、一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部が形成されてなることを特徴とする。
【００４９】
本発明の電気光学装置によれば、異なる画素電極群に属する相隣接する画素電極（即ち、逆極性の電位が印加される相隣接する画素電極）の間には、横電界が生じるが、各画素の非開口領域に位置する或いは隣接する画素電極の縁部については、エッチングにより積極的に凸部が形成されているので、第１に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するように形成すれば、各画素電極と対向電極との間に生じる縦電界を、相隣接する画素電極の間に生じる横電界と比べて、相対的に強められる。第２に、各画素電極の縁部がこの凸部上に位置するか否かに拘わらず、相隣接する画素電極の間に生じる横電界が凸部の存在により凸部の誘電率に応じて弱められると共に横電界が通過する電気光学物質の体積を減ずることによっても、当該横電界の電気光学物質に対する作用を低減できる。従って、反転駆動方式に伴う横電界による液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。この際、上述のように画素電極の縁部は、凸部上に位置してもよいし位置していなくてもよく、更に凸部の傾斜した或いは略垂直な側面の途中に位置していてもよい。
【００５０】
同時に、各画素の開口領域に位置する画素電極の中央部分については積極的に平坦化された表面上に形成されているので、当該画素電極と対向電極との間に挟持される電気光学物質の層厚のばらつきに起因した、液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できる。加えて、電気光学物質の動作不良個所を隠すための遮光膜も小さくできるので、光抜け等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることも可能となる。
【００５１】
これらの結果、液晶等の電気光学物質における横電界による動作不良を確実に低減でき、高コントラストで明るい高品位の画像表示を行える。
【００５２】
尚、本発明は、透過型及び反射型等の他、各種形式の電気光学装置に適用可能である。
【００５３】
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の形態から明らかにされる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
【００５５】
先ず本発明の実施形態における電気光学装置の構成について、図１から図５を参照して説明する。図１は、電気光学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、配線等の等価回路である。図２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３は、図２のＡ−Ａ’断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ’断面図であり、図５は、図２のＣ−Ｃ’断面図である。尚、図３から図５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。
【００５６】
図１において、本実施形態における電気光学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は夫々、画素電極９ａと当該画素電極９aをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該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良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、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を所定のタイミングで書き込む。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（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。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、階調表示を可能にする。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、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、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蓄積容量７０を付加する。
【００５７】
図２において、電気光学装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）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データ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。更に容量線３ｂが、走査線３ａに並んでストライプ状に設けられている。より具体的には、容量線３ｂは、走査線３ａに平行な本線部と、この本線部におけるデータ線６ａに交差する個所からデータ線６ａに沿って図中上側に突出した突出部とを有する。
【００５８】
また、半導体層１ａのうち図中右下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が配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００５９】
図２及び図３に示すように、データ線６ａは、コンタクトホール５を介して半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。他方、画素電極９ａは、コンタクトホール８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。
【００６０】
また、高濃度ドレイン領域１ｅから延設された画素電位側容量電極１ｆと容量線３ｂの固定電位側容量電極としての部分とが、誘電体膜としての絶縁薄膜２を介して対向配置されることにより、蓄積容量７０が構築されている。容量線３ｂは、画素電極９ａが配置された画像表示領域からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。
【００６１】
図３から図５において、電気光学装置は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。
【００６２】
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１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６３】
他方、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膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。更に、対向基板２０には、図３及び図５に示すように、各画素の非開口領域に、一般にブラックマスク或いはブラックマトリクス（BM）と称される遮光膜２３が設けられている。このため、対向基板２０の側から入射光が画素スイッチング用のＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することは殆どない。更に、遮光膜２３は、コントラスト比の向上、カラーフィルタを形成した場合における色材の混色防止などの機能を有する。尚、本実施形態では、Ａｌ等からなる遮光性のデータ線６ａで、各画素の非開口領域のうちデータ線６ａに沿った部分を遮光することにより、各画素の開口領域のうちデータ線６ａに沿った輪郭部分を規定してもよいし（この場合には、走査線３ａに沿ったストライプ状の遮光膜２３を設ければよいし）、このデータ線６ａに沿った非開口領域についても冗長的に又は単独で対向基板２０に設けられた遮光膜２３で遮光する（この場合には、格子状の遮光膜２３を設ける）ように構成してもよい。このような遮光に代えて又は加えて、ＴＦＴアレイ基板１０上の積層体内に、高融点金属膜等からなる内蔵遮光膜を設けて各画素の開口領域の一部或いは全部を規定してもよい。
【００６４】
図３から図５に示すように、以上の如く構成された、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、後述のシール材により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、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１６及び２２により所定の配向状態をとる。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る。シール材は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂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或いはガラスビーズ等のギャップ材が混入されている。
【００６５】
更に、画素スイッチング用のＴＦＴ３０の下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、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のＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。
【００６６】
画素スイッチング用のＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線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’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁薄膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００６７】
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５及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々開孔された第１層間絶縁膜４が形成されている。
【００６８】
第１層間絶縁膜４上にはデータ線６ａが形成されており、この上には、コンタクトホール８が開孔された第２層間絶縁膜７が形成されている。
【００６９】
本実施形態では特に、第２層間絶縁膜７上には第３層間絶縁膜８０が形成されている。第３層間絶縁膜８０は、平面的に見てデータ線６ａに沿って伸びると共に基板面から垂直に立ち上がった土手状の凸部８１（特に図４参照）と、走査線３ａに沿って伸びると共に基板面から垂直に立ち上がった土手状の凸部８２（特に図５参照）とを有する。そして、これらの凸部８１及び凸部８２により、平面的に見て格子状の凸部が各画素の非開口領域に沿って画像表示領域の全体に渡って構築されている。これらの凸部８１及び８２は、後述のように平坦化用の絶縁膜を第２層間絶縁膜７上に形成後に、これをＣＭＰ処理により平坦化し、更にその後にこれをエッチングして凸部８１及び凸部８２を残すことにより形成されたものである。即ち、第３層間絶縁膜８０は、各画素の開口領域では、積極的に平坦に形成されており、各画素の非開口領域では、積極的に凸状に形成されている。画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜８０の上面に設けられている。尚、図３から図５に示す各断面図では夫々、平坦化用の絶縁膜に対してＣＭＰ処理を施した際に得られる平坦化された表面のレベルＬＶが破線で示されている。
【００７０】
本実施形態では、前述した従来の各種の反転駆動方式のうち、１Ｈ反転駆動方式を用いて駆動が行われる。これにより、直流電圧印加による液晶の劣化を避けつつ、フレーム或いはフィールド周期で発生するフリッカや特に縦クロストークの低減された画像表示を行える。
【００７１】
ここで図６を参照して、本実施形態で採用する１Ｈ反転駆動方式における、相隣接する画素電極９ａの電圧極性と横電界の発生領域との関係について説明する。
【００７２】
即ち、図６（ａ）に示すように、ｎ（但し、ｎは自然数）番目のフィールド或いはフレームの画像信号を表示する期間中には、画素電極９ａ毎に＋又は−で示す液晶駆動電圧の極性は反転されず、行毎に同一極性で画素電極９ａが駆動される。その後図６（ｂ）に示すように、ｎ＋１番目のフィールド或いは１フレームの画像信号を表示するに際し、各画素電極９ａにおける液晶駆動電圧の電圧極性は反転され、このｎ＋１番目のフィールド或いは１フレームの画像信号を表示する期間中には、画素電極９ａ毎に＋又は−で示す液晶駆動電圧の極性は反転されず、行毎に同一極性で画素電極９ａが駆動される。そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した状態が、１フィールド又は１フレームの周期で繰り返されて、本実施形態における１Ｈ反転駆動方式による駆動が行われる。この結果、本実施形態によれば、直流電圧印加による液晶の劣化を避けつつ、クロストークやフリッカの低減された画像表示を行える。尚、１Ｈ反転駆動方式によれば、１Ｓ反転駆動方式と比べて、縦方向のクロストークが殆ど無い点で有利である。
【００７３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）から分かるように、１Ｈ反転駆動方式では、横電界の発生領域Ｃ１は常時、縦方向（Ｙ方向）に相隣接する画素電極９ａ間の間隙付近となる。
【００７４】
そこで図３及び図５に示すように本実施形態では、凸部８２を形成し、この凸部８２上に配置された画素電極９ａの縁付近における縦電界を強めると共に横電界を弱めるようにする。より具体的には、図５に示すように、凸部８２上に配置された画素電極９ａの縁付近と対向電極２１との距離を凸部８２の段差（高さ）の分だけ狭める。従って、図６に示した横電界の発生領域Ｃ１において、画素電極９ａと対向電極２１との間における縦電界を強めることができるのである。そして、図３及び図５において、相隣接する画素電極９ａ間の間隙は一定であるため、間隙が狭まる程に強まる横電界の大きさも一定である。このため、図６に示した横電界の発生領域Ｃ１において横電界に対する縦電界を強めることができる。
【００７５】
更に、絶縁膜からなる凸部８２の存在により、横電界の強度も弱められると共に、横電界が存在する凸部８２に置き換えられた分だけ横電界を受ける液晶部分が減るので、当該横電界の液晶層５０に対する作用を減ずることができる。
【００７６】
これらの結果として縦電界をより支配的にすることにより、横電界の発生領域Ｃ１における横電界による液晶の配向不良を防止できるのである。
【００７７】
以上の結果、本実施形態によれば、１Ｈ反転駆動方式において発生する横電界の特性に着目して、横電界の発生領域Ｃ１では、凸部８２を設けることで、相対的に縦電界を強めることにより横電界による悪影響を低減する。このように横電界による液晶の配向不良を低減することにより、液晶の配向不良個所を隠すための遮光膜２３も小さくて済む（但し、凸部８２における段差に起因した液晶の配向不良個所を覆い隠すためには、凸部８２の幅よりも遮光膜２３の幅を若干広めに設定するのが望ましい）。従って、光抜け（等の画像不良を起こさずに各画素の開口率を高めることができ、最終的にコントラスト比が高く且つ明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００７８】
更に本実施形態では、凸部８２における長手状に伸びる上面の幅方向の縁に、画素電極９ａの縁が位置するように構成するのが好ましい。このように構成すれば、当該縁における画素電極９ａと対向電極２１との間の距離を凸部８２の高さを最大限に利用して短くすることができる。同時に、凸部８２における上面の幅を最大限に生かして横電界が生じる相隣接する画素電極９ａ間の間隔を広げられる。これらにより、凸部８２の形状を極めて効率的に利用して、横電界の発生領域Ｃ１において横電界に対して縦電界を強めることが可能となる。
【００７９】
尚、以上説明した凸部８２のその長手軸に垂直に切った断面形状としては、例えば台形、三角形、半円形、半楕円形、頂上付近が平坦とされた半円形又は半楕円径、若しくは側辺の傾斜が頂上に向かうに連れて徐々に増す２次曲線や３次曲線状の略台形、略三角形など各種の形状が考えられる。実践的には、液晶の性質に応じて段差により生じる液晶の配向不良が小さくて済むような断面形状を適宜採用するのが望ましい。
【００８０】
本実施形態では、図６で説明したように走査線３ａに沿った横電界の発生領域Ｃ１に対応して、凸部８２を設けるが、図３及び図４に示すように、データ線６ａに沿った画素の非開口領域に対応して凸部８１が設けられている。これは、データ線６ａに沿った画素の非開口領域にも画像信号によっては若干の横電界が発生することに鑑みてである。但し、同一の液晶駆動電圧が同一極性である横に並んだ画素電極間で（図６参照）発生する横電界は弱いため、図３から分かるように、凸部８１は、凸部８２に比べて高さが低く形成されている。例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８１の高さを０．３５μｍ程度とする。但し、横電界の発生領域Ｃ１における液晶の配向不良を阻止する観点からは、凸部８１を省略することも可能である（即ち、走査線３ａに沿ったストライプ状の凸部８２のみを設ければよい）。
【００８１】
尚、本実施形態で、相隣接する画素電極９ａの電圧極性と横電界の発生領域Ｃ２との関係を図７に示した１S反転駆動方式（即ち、各列毎に液晶駆動電圧の極性が変化して、横電界の発生領域Ｃ２がデータ線６ａに沿った画素の間隙となる方式）を採用する場合には、図３から図５に示した構成において、凸部８１を凸部８２より高く形成すればよい（例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８１の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８２の高さを０．３５μｍ程度とすればよい）。但し、横電界の発生領域Ｃ２における液晶の配向不良を阻止する観点からは、凸部８２を省略することも可能である（即ち、データ線６ａに沿ったストライプ状の凸部８１のみを設ければよい）。
【００８２】
或いは、本実施形態で、ドット反転駆動方式（即ち、各列毎に且つ各行毎に液晶駆動電圧の極性が変化して横電界の発生領域がデータ線６ａ及び走査線３ａに沿った画素の間隙となる方式）を採用する場合には、図３から図５に示した構成において、凸部８１及び凸部８２の両者を高く形成すればよい（例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８１の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とすればよい）。
【００８３】
更に本発明における１Ｈ反転駆動方式では駆動電圧の極性を、一行毎に反転させてもよいし、相隣接する２行毎に或いは複数行毎に反転させてもよい。同様に本発明における１Ｓ反転駆動方式では駆動電圧の極性を、一列毎に反転させてもよいし、相隣接する２列毎に或いは複数列毎に反転させてもよく、ドット反転駆動方式の場合にも、複数の画素電極からなるブロック毎に駆動電圧の極性を反転させてもよい。
【００８４】
以上説明した実施形態では、スイッチング用ＴＦＴ３０は、チャネル部１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域、さらに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅは半導体材料からなり、多結晶構造もしくは単結晶構造を持つ。さらに画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好ましくは図３に示したようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また本実施形態では、画素スイッチング用のＴＦＴ３０のゲート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。
【００８５】
更に、投射型或いは透過型の液晶装置に限らず、反射型の液晶装置に本発明を適用しても、本実施形態による横電界による液晶の配向不良を低減する効果は同様に得られる。
【００８６】
（製造プロセス）
次に、以上のような構成を持つ実施形態における電気光学装置を構成するＴＦＴアレイ基板側の製造プロセスについて、図８及び図９を参照して説明する。尚、図８は各工程におけるＴＦＴアレイ基板側の各層を、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応させて示す工程図であり、図９は、図５と同様に図２のＣ−Ｃ’断面に対応させて示す工程図である。
【００８７】
先ず図８及び図９の工程（ａ）に示すように、石英基板、ハードガラス基板、シリコン基板等のＴＦＴアレイ基板１０上に、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等によりＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）ガス、ＴＥＢ（テトラ・エチル・ボートレート）ガス、ＴＭＯＰ（テトラ・メチル・オキシ・フォスレート）ガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなり、膜厚が約５００〜２０００ｎｍの下地絶縁膜１２を形成する。次に、下地絶縁膜１２の上に、半導体層を形成する。半導体層は、多結晶構造あるいは単結晶構造からなる。多結晶半導体層の場合は、減圧ＣＶＤ等によりアモルファスシリコン膜を形成し６００℃程度の温度でアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜を固相成長させる。或いは、アモルファスシリコン膜を経ないで、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜を直接形成する方法を用いることができる。また単結晶半導体層を形成する場合は、単結晶基板を支持基板と貼り合わせた後に単結晶基板側を薄膜化する貼り合わせ法を用いることが出来る。単結晶半導体としてはシリコンが好適に用いられるが、半導体としての特性を示し、スイッチング素子を形成できる材料であれば同様に用いることができる。このような薄膜シリコン単結晶層を絶縁層上に形成した構造を特にＳＯＩ（Silicon on Insulator）と呼び、一般にこのような手法を貼り合わせ法、またこのような基板を貼り合わせSOI基板と呼ぶ。この貼り合わせ法においては、膜厚均一性に優れた単結晶シリコン層を形成する手法の一つとして公知の、水素イオン注入とアニールを用いる方法が好ましく用いられる。これは薄膜層を形成しようとするシリコンからなる単結晶基板に規定の注入深さを持った水素イオン注入を行い、この単結晶シリコン基板をＴＦＴアレイ形成基板と貼り合わせた後に５００℃乃至６００℃程度のアニール処理を行うことにより、ＴＦＴアレイ形成基板上に極薄い単結晶膜を残して単結晶シリコン基板を分離するものである。得られる単結晶シリコン膜は欠陥が少なく高品質、かつ膜厚均一性の非常に高いものとなる。
【００８８】
また膜厚均一性に優れた単結晶シリコン層を形成する別の手法として公知の、多孔質シリコン層状にエピタキシャル成長させた単結晶シリコン層をアレイ基板に転写する手法を用いることもできる。これは表面を電解研磨によって多孔質化したシリコン基板表面に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させた後、これをアレイ基板と貼り合わせ、脆弱な多孔質層をウォータージェット等の物理的手段によって破砕し、シリコン基板と単結晶シリコン層を分断するものである。分断後、エピタキシャル単結晶シリコン層表面に残った多孔質シリコンの残渣物はＨＦ／Ｈ2Ｏ2を含むエッチャントにより高い選択比で除去される。これによりアレイ基板上に転写される単結晶シリコン膜は欠陥が少なく高品質、かつ膜厚均一性の非常に高いものとなる。
【００８９】
次に、このポリシリコンあるいは単結晶シリコン膜に対し、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等を施すことにより、図２に示した如き画素電位側容量電極１ｆを含む所定パターンを有する半導体層１ａを形成する。
【００９０】
次に、熱酸化すること等により、図３から図５に示したＴＦＴ３０のゲート絶縁膜と共に蓄積容量形成用の誘電体膜を含む絶縁薄膜２を形成する。この結果、半導体層１ａの厚さは、約３０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３５〜５０ｎｍの厚さとなり、絶縁薄膜２の厚さは、約２０〜１５０ｎｍの厚さ、好ましくは約３０〜１００ｎｍの厚さとなる。次に、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜を約１００〜５００ｎｍの厚さに堆積し、更にＰ（リン）を熱拡散して、このポリシリコン膜を導電化した後、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、図２に示した如き所定パターンの走査線３ａ及び容量線３ｂを形成する。尚、走査線３ａ及び容量線３ｂは、高融点金属や金属シリサイド等の金属合金膜で形成しても良いし、ポリシリコン膜等と組み合わせた多層配線としても良い。次に、低濃度及び高濃度の２段階で不純物イオンをドープすることにより、低濃度ソース領域１ｂ及び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を含む、ＬＤＤ構造の画素スイッチング用ＴＦＴ３０を形成する。
【００９１】
尚、図８及び図９の工程（ａ）と並行して、ＴＦＴから構成されるデータ線駆動回路、走査線駆動回路等の周辺回路をＴＦＴアレイ基板１０上の周辺部に形成してもよい。
【００９２】
次に図８及び図９の工程（ｂ）に示すように、走査線３ａ、容量線３ｂ、絶縁薄膜２及び下地絶縁膜１２からなる積層体を覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁膜４を形成する。第１層間絶縁膜４は、例えば１０００〜２０００ｎｍ程度の膜厚とされる。尚、この熱焼成と並行して或いは相前後して、半導体層１ａを活性化するために約１０００℃のアニール処理を行ってもよい。そして、図３に示したデータ線６ａと半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄを電気的に接続するためのコンタクトホール５を第１層間絶縁膜４及び絶縁薄膜２に開孔し、また、走査線３ａや容量線３ｂを基板周辺領域において図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により開孔することができる。続いて、第１層間絶縁膜４の上に、スパッタリング処理等により、Ａｌ等の低抵抗金属膜や金属シリサイド膜を約１００〜５００ｎｍの厚さに堆積した後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、データ線６ａを形成する。
【００９３】
次に図８及び図９の工程（ｃ）に示すように、データ線６ａ上に第２層間絶縁膜７が形成される。また、図３に示したように、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチング或いはウエットエッチングにより形成する。続いて、第２層間絶縁膜７上に、平坦化用の絶縁膜を、常圧又は減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等から形成する。この時点では、係る平坦化膜用の絶縁膜の表面には、その下方に存在する走査線３ａ、容量線３ｂ及びデータ線６ａ等の存在に応じて凹凸がある。続いてこの凹凸のある表面に対して、ＣＭＰ処理を施すことにより、表面がレベルＬＶに位置する平坦化膜８０ｃを形成する。尚、このようにＣＭＰ処理により、平坦化可能となるように、ＣＭＰ処理を施す前の時点で、表面における最も低い個所の高さが、その下層に位置する第２層間絶縁膜７の最も高い個所の高さよりも高くなるに十分な膜厚に平坦化用の絶縁膜を形成しておく。そして、ＣＭＰ処理により、当初最も低かった部分が研磨されるまで研磨され、更に第２層間絶縁膜７や少なくともデータ線６ａが露出しない程度の厚みまで研磨することで、表面をレベルＬＶで完全に平らとする。ＣＭＰ処理としては、具体的には、例えば研磨プレート上に固定された研磨パッド上に、シリカ粒を含んだ液状のスラリー（化学研磨液）を流しつつ、スピンドルに固定した基板表面を、回転接触させることにより、平坦化膜８０ｃの表面を研磨する。そして、第２層間絶縁膜７或いはデータ線６ａが露出する前に、時間管理により或いは適当なストッパ層をＴＦＴアレイ基板１０上の所定位置に形成しておくことにより、研磨処理を停止する。この結果、表面がレベルＬＶの位置で平坦化された平坦化膜８０ｃが完成する。尚、この場合のストッパ層表面の検出は、例えばストッパ層が露出した際の摩擦係数の変化を検出する摩擦検出式、ストッパ層が露出した際に発生する振動を検出する振動検出式、ストッパ層が露出した際の反射光量の変化を検出する光学式により行えばよい。
【００９４】
次に図８及び図９の工程（ｄ）に示すように、この平坦化膜８０ｃに対して、フォトリソグラフィ及びエッチングを施すことにより、凸部８１及び凸部８２を除く領域をエッチング除去して、結果として、凸部８１及び凸部８２を形成する。従って、凸部８１及び凸部８２を除く第３層間絶縁膜８０の表面は、エッチングの均一性により平坦とされる。尚、凸部８１と凸部８２とを同一の高さに形成するのであれば、両者を同時に形成できる。或いは、凸部８１と凸部８２とを異なる高さに形成するのであれば、両者を別々にエッチングすればよい。例えば、液晶層５０の層厚を３μｍとした場合、凸部８２の高さを０．５μｍ程度とし、凸部８１の高さを０．３５μｍ程度とするように、当該エッチング処理が行われる。尚、このようなエッチングとして、ウエットエッチングを行うか、或いはドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせて行えば、凸部８１及び凸部８２の側面が緩やかに傾斜するように形成できる。
【００９５】
特にこの工程（ｄ）では好ましくは、工程（ａ）或いは工程（ｂ）で走査線３ａやデータ線６ａ等の配線パターンを形成する際に用いられるマスクを用いてフォトリソグラフィを行う。これにより、夫々専用のマスクを用いる場合と比較して製造コストを削減できる。この場合には更に、マスクを共用しつつ、配線の幅及び凸部の幅については、露光量を調節することにより同一でないものとして形成できる。
【００９６】
次に図８及び図９の工程（ｅ）に示すように、第３層間絶縁膜８０の上に、スパッタリング処理等により、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜を、約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積し、更にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、画素電極９ａを形成する。尚、当該電気光学装置を反射型として用いる場合には、Ａｌ等の反射率の高い不透明な材料から画素電極９ａを形成してもよい。更にその上に配向膜１６を形成する。係る配向膜１６に対して、好ましくは前述のように、より大きい凸部８２による段差に対して平行にラビング処理を行う。
【００９７】
以上のように本実施形態の製造方法によれば、第２層間絶縁膜７を形成後に、ＣＭＰ処理を用いて平坦化膜８０ｃを形成することにより、一旦画像表示領域内における基板表面を全体的に平坦化した後に、エッチングにより、凸部８１及び凸部８２を形成するようにしたので、凸部８１及び凸部８２の高さや形状或いは寸法の精度を格段に高めることができる。この結果、横電界の発生する領域では凸部８１及び８２により、横電界による液晶配向不良を確実に低減する装置信頼性の高い液晶装置を比較的容易に製造できる。
【００９８】
ここで、凸部８１及び凸部８２における側面の傾斜とラビング方向との関係について図１０を参照して説明を加える。
【００９９】
図１０（ａ）に示すように、液晶層５０を構成する液晶分子５０ａは、図中左右方向にラビング処理が施されており所定のプレティルト角を与えるように表面処理された配向膜１６上で、所定の配向状態をとる。そして、画像信号に応じた電界の印加により、図中破線で示した位置に各液晶分子５０ａは回動する。
【０１００】
この際、図１０（ｂ）に示すように、液晶層５０を構成する液晶分子５０ａは、配向膜１６の下地面に、ラビング方向に交わる方向に傾斜を与える凸部があると、この傾斜部で液晶分子５０ａの配向状態は乱れる。更に図１０（ｃ）に示すように、より急峻な傾斜を与える凸部があると、この液晶分子５０ａの配向状態の乱れは顕著となる。
【０１０１】
従って、前述した図８及び図９の工程（ｄ）に示したエッチングの際に、ウエットエッチングで凸部８１及び凸部８２を形成することで、或いはドライエッチングとウエットエッチングとの組み合わせで凸部８１及び凸部８２を形成することで、凸部８１及び凸部８２による段差を緩やかにすると、当該段差に基づく液晶分子５０ｃの配向不良を低減することができ有利である。更に、同一の段差であっても、段差に平行な方向にラビング処理を行えば、段差による液晶分子５０ｃの配向状態の乱れは低減する。従って、本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６に対しては格子状の凸部８１及び凸部８２のうち大きい方の凸部による段差の方向に沿ってラビング処理を施すと有利である。或いは、前述の如く横電界が発生する領域にのみストライプ状に形成した凸部による段差の方向に沿ってラビング処理を施すと更に有利である。
【０１０２】
（変形形態）
次に、上述した実施形態の各種変形形態について図１１から図１３を参照して説明する。ここに、図１１は、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所における一変形形態の断面図である。図１２は、図４と同様に図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所における他の変形形態の断面図である。図１３は、図５と同様に図２のC−C’断面に対応する個所における更に他の変形形態の断面図である。
【０１０３】
図１１に示す変形形態では、図４に示した実施形態において第３層間絶線膜８０をＣＭＰ処理により平坦化するのに代えて、予めＴＦＴアレイ基板１０における容量線３ｂ、データ線６ａ等に対向する位置に、エッチング等により溝２０１を掘っておき、この溝２０１内に、これらの容量線３ｂ、データ線６ａ等を埋め込むことにより、第２層間絶縁膜７を形成した時点で、ＴＦＴアレイ基板１０上の積層体の上面が平坦化されるように構成されている。そして、このように積極的に平坦化された第２層間絶縁膜７の上面に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより凸部８１’を形成するので、高さ及び形状或いは寸法精度の高い凸部８１’を形成できる。尚、この変形形態では、このような溝２０１は、データ線６ａに沿った方向にストライプ状に掘ってもよいし、走査線３ａに沿った方向にストライプ状に掘ってもよいし、或いは、データ線６ａ及び走査線３ａに沿った方向に格子状に掘ってもよい。
【０１０４】
図１２に示す変形形態では、図４に示した実施形態において凸部８１の上に画素電極９ａの縁部が位置するのに代えて、凸部８１に接する凸部８１の下に画素電極９ａの縁部が位置するように、凸部８１及び画素電極９ａが平面レイアウトされている。このように形成しても、絶縁膜からなる凸部８１の存在により横電界を弱める効果及び、横電界が存在する領域で液晶を凸部８１により置き換えることによる横電界の液晶層５０への作用を減ずる効果は得られる。
【０１０５】
図１３に示す変形形態では、図５に示した実施形態においてＴＦＴアレイ基板側に凸部８２を形成するのに代えて、対向基板２０側に、平面的に見て走査線３ａに沿って伸びるか或いは格子状の凸部２３ａを形成する。そして、ＴＦＴアレイ基板１０上の第３層間絶縁膜８０’はＣＭＰ処理が施された平坦膜とされている。このように対向基板側に凸部２３ａを設けても、横電界の発生領域において、相対的に縦電界を強め、且つ横電界による悪影響を弱める効果は得られる。この変形形態の如く、対向基板２０側に凸部２３ａを設ける場合には、ＴＦＴアレイ基板１０側の凸部８１或いは凸部８２を省略してもよい。或いは、対向基板２０側に凸部２３ａを設けると共に、ＴＦＴアレイ基板１０側の凸部８１或いは凸部８２の一部或いは全部を設けてもよい。例えば、走査線３ａに沿った方向の凸部をＴＦＴアレイ基板１０側に設け且つデータ線６ａに沿った方向の凸部を対向基板２０側に設けてもよいし、逆に、走査線３ａに沿った方向の凸部を対向基板２０側に設け且つデータ線６ａに沿った方向の凸部をＴＦＴアレイ基板１０側に設けてもよい。ここで、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６におけるラビング処理の方向と、対向基板２０側の配向膜２２におけるラビング処理の方向とは、一般に一致しない（例えば、互いに直交方向にある）。このため、ＴＦＴアレイ基板１０上にストライプ状の凸部を形成し、これと直行する方向に対向基板２０上にストライプ状の凸部を形成し、配向膜１６に対してはＴＦＴアレイ基板１０側の凸部による段差に平行にラビング処理し、配向膜２２に対しては、対向基板２０側の凸部による段差に平行にラビング処理すれば、横電界による悪影響を凸部により低減しつつ、凸部の段差による電気光学物質の動作不良を低減することが可能となる。尚、この変形形態の如く、対向基板２０側に凸部を形成する場合、遮光膜２３を厚く形成することで凸部を形成すると、専用の膜を用いて凸部を形成する場合と比較して、製造工程及び装置構成を簡略化できる。
【０１０６】
尚、上述した実施形態では図８及び図９の工程（ｃ）に示したように、ＣＭＰ処理を用いて平坦化膜８０ｃを平坦化しているが、ＣＭＰ処理を用いることなく、例えばスピンコート等を用いて、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化膜８０ｃを形成してもよい。
【０１０７】
（電気光学装置の全体構成）
以上のように構成された各実施形態における電気光学装置の全体構成を図１４及び図１５を参照して説明する。尚、図１４は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図１５は、図１４のＨ−Ｈ’断面図である。
【０１０８】
図１４において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る画像表示領域の周辺を規定する額縁としての遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、データ線６ａに画像信号を所定タイミングで供給することによりデータ線６ａを駆動するデータ線駆動回路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おり、走査線３ａに走査信号を所定タイミングで供給することにより走査線３ａを駆動する走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的に導通をとるための導通材１０６が設けられている。そして、図１５に示すように、図１４に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【０１０９】
尚、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等に加えて、複数のデータ線６ａに画像信号を所定のタイミングで印加するサンプリング回路、複数のデータ線６ａ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。
【０１１０】
以上図１から図１４を参照して説明した各実施形態では、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮモード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【０１１１】
以上説明した各実施形態における電気光学装置は、プロジェクタに適用されるため、３枚の電気光学装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバルブには各々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。従って、各実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー電気光学装置について、各実施形態における電気光学装置を適用できる。
【０１１２】
更に、以上の実施形態において、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等に開示されているように、ＴＦＴアレイ基板１０上において画素スイッチング用ＴＦＴ３０に対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、例えば高融点金属からなる遮光膜を設けてもよい。このようにＴＦＴの下側にも遮光膜を設ければ、ＴＦＴアレイ基板１０の側からの裏面反射（戻り光）や複数の液晶装置をプリズム等を介して組み合わせて一つの光学系を構成する場合に、他の液晶装置からプリズム等を突き抜けて来る投射光部分等が当該液晶装置のＴＦＴに入射するのを未然に防ぐことができる。また、対向基板２０上に１画素１個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。あるいは、ＴＦＴアレイ基板１０上のＲＧＢに対向する画素電極９ａ下にカラーレジスト等でカラーフィルタ層を形成することも可能である。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい電気光学装置が実現できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー電気光学装置が実現できる。
【０１１３】
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なう電気光学装置及びその製造方法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】
【図１】第１実施形態の電気光学装置における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路である。
【図２】第１実施形態の電気光学装置におけるデータ線、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３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ’断面図である。
【図６】実施形態で用いられる１Ｈ反転駆動方式における各電極における電圧極性と横電界が生じる領域とを示す画素電極の図式的平面図である。
【図７】実施形態で採用可能な１Ｓ反転駆動方式における各電極における電圧極性と横電界が生じる領域とを示す画素電極の図式的平面図である。
【図８】実施形態の電気光学装置の製造プロセスを、図２のＢ−Ｂ’断面に対応する個所について順を追って示す工程図である。
【図９】実施形態の電気光学装置の製造プロセスを、図２のC−C’断面に対応する個所について順を追って示す工程図である。
【図１０】実施形態の電気光学装置における凸部による段差の傾斜と液晶分子の配向状態との関係を示す図式的な側面図である。
【図１１】一の変形形態における図２のB−B’断面に対応する個所における断面図である。
【図１２】他の変形形態における図２のB−B’断面に対応する個所における断面図である。
【図１３】更に他の変形形態における図２のC−C’断面に対応する個所における断面図である。
【図１４】各実施形態の電気光学装置における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平面図である。
【図１５】図１４のＨ−Ｈ’断面図である。
【符号の説明】
１ａ…半導体層
１ａ’…チャネル領域
１ｂ…低濃度ソース領域
１ｃ…低濃度ドレイン領域
１ｄ…高濃度ソース領域
１ｅ…高濃度ドレイン領域
１ｆ…画素電位側容量電極
２…絶縁薄膜
３ａ…走査線
３ｂ…容量線
４…第１層間絶縁膜
５…コンタクトホール
６ａ…データ線
７…第２層間絶縁膜
８…コンタクトホール
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
１２…下地絶縁膜
１６…配向膜
２０…対向基板
２１…対向電極
２２…配向膜
２３…遮光膜
２３ａ…凸部
３０…ＴＦＴ
５０…液晶層
５０ａ…液晶分子
７０…蓄積容量
８０…第３層間絶縁膜
８０ａ…平坦化膜
８１、８２…凸部
２０１…溝
Ｃ１、Ｃ２…横電界の発生領域
Claims (17)
- 一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、
前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、
前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、
前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、
前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、
前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、
該配向膜に対して前記凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記平坦化する工程は、
所定膜厚の絶縁膜を形成する工程と、
該所定膜厚の絶縁膜に対してＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing： 化学的機械研磨）処理を施すことにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記平坦化する工程は、流動性のある絶縁膜材料を塗布することにより、平坦化された絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記第１の基板上に形成される画素電極に電気的に接続される素子は貼り合わせＳＯＩ(Silicon On Insulator)による単結晶半導体層からな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の製造方法。
- 前記平坦化する工程は、予め前記パターンが埋め込まれる溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
- 一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、
前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、
前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、
前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、
前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、
前記凸部を形成する工程は、異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記複数の画素電極上に配向膜を形成する工程と、
該配向膜に対して前記第１の高さの凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程と
を更に備えた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。 - 前記凸部を形成する工程は、ウエットエッチングにより前記凸部を形成す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の製造方法。
- 前記凸部を形成する工程は、ドライエッチング及び該ドライエッチング後におけるウエットエッチングにより前記凸部を形成す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の製造方法。
- 一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第２の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含む複数の画素電極が前記第１基板上に平面配列され且つ前記第２基板上に前記複数の画素電極と対向する対向電極が設けられた電気光学装置の製造方法であって、
前記第１基板上に、前記画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンを形成する形成工程と、
前記パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化する工程と、
前記平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に凸部を形成する工程と、
前記複数の画素電極を形成する工程とを備え、
前記凸部を形成する工程は、前記パターンを形成する工程で前記配線を形成する際に用いられるマスクを用いてフォトリソグラフィを行う工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 前記凸部を形成する工程は、前記マスクを用いて且つ露光量を調節することにより前記配線の幅とは異なる幅を持つ前記凸部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記第２基板における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、他の凸部を形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法。
- 前記第２基板上に他の配向膜を形成する工程と、
該他の配向膜に対して前記他の凸部による段差と平行にラビング処理を施す工程と
を更に備えたことを特徴とする請求項１３に記載の電気光学装置の製造方法。 - 前記第２基板上における、前記相隣接する画素電極の間隙に対向する領域に、遮光膜を形成する工程を更に含み、
前記他の凸部を形成する工程は、前記遮光膜の存在に応じて前記他の凸部を形成することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電気光学装置の製造方法。 - 一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、
前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、
前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、
異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記凸部を形成しないことにより、平面的に見てストライプ状の凸部が形成されてなることを特徴とする電気光学装置。 - 一対の第１及び第２基板間に電気光学物質が挟持されてなり、
前記第１基板上に、第１の周期で第１の画素群を反転駆動するための第１の画素電極群及び該第１の周期と相補の第２の周期で第１の画素群を反転駆動するための第２の画素電極群を含むと共に平面配列された複数の画素電極と、該画素電極に電気的に接続される配線及び素子を含むパターンと、製造工程中に該パターンを含む前記第１基板上の積層体の上面を平坦化した後に該平坦化された上面に、平面的に見て相隣接する画素電極の間隙となる領域に形成された凸部と、
前記第２基板上に、前記複数の画素電極に対向する対向電極とを備え、
異なる画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、第１の高さの前記凸部を形成し、同一の画素電極群に含まれる相隣接する画素電極相互間には、前記第１の高さより低い第２の高さの前記凸部を形成することにより、平面的に見て格子状の凸部が形成されてなることを特徴とする電気光学装置。
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