JP5439722B2 - 電気光学基板、電気光学装置、電気光学基板の設計方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
以下、第1の実施形態について図面を用いて説明する。
図1は、薄膜トランジスタを含む電気光学基板の平面図である。信号線9とゲート配線6を通して伝達される電力で薄膜トランジスタ205は駆動される。そしてドレイン電極8は例えばITOを用いた画素電極19と接続され、画素電極19の電位を制御している。
そして、第1層間絶縁層15がゲート電極3やデポゲート絶縁層14を覆うように配置されている。そして、第1層間絶縁層15を覆うよう第2層間絶縁層10が配置されている。そして、ドレイン電極8は、ドレイン領域208と電気的に接続されている。また、この位置にはドレイン配線11が配置されており、このドレイン配線11は薄膜トランジスタ205への光の侵入を阻止するための遮光層(第1遮光層)としての機能を有している。
また本実施の形態に係る薄膜トランジスタの設計においては、上記関係式を満たすようにt,Lc1,Lc2,Ll1,Ll2が設定される。例えば電気光学基板の高精細化に伴い1画素当りの面積の縮小が進み、Lc、又はXcが小さくなる場合には、例えば導光層を構成する第1層間絶縁層15の層厚を上記関係式を満たす範囲になるように小さくすることによって、遮光性を維持した設計が行える。
以下、第2の実施形態について図面を用いて説明する。第1の実施形態では、第1絶縁体層として導光層を構成する熱酸化ゲート絶縁層140、デポゲート絶縁層14、第1層間絶縁層15の各層の屈折率が全て等しくnである場合について説明したが、これらの各層の屈折率が異なる構造の場合にも同様に展開することができる。
例えば熱酸化ゲート絶縁層140と第1層間絶縁層15が酸化シリコン膜で、デポゲート絶縁層14が窒化シリコン膜の場合には、各々の屈折率は約1.5と約2.1であり、これらの値と各層の層厚を考慮することによって、上記第1の実施形態と同様に、迷光の侵入深さを越えた位置にチャネル領域、及びLDD領域を配置することができる。
この場合においても、導光層を構成する各層の屈折率と膜厚を考慮してLc3を設定することによって、上記第1の実施形態と同様に、迷光の侵入深さを越えた位置にチャネル領域、及びLDD領域を配置することができる。
また、本実施の形態に係る薄膜トランジスタの設計においては、例えば電気光学基板の高精細化に伴い1画素当りの面積の縮小が進み、Lc、又はXcが小さくなる場合には、導光層を構成する第1層間絶縁層15の総層厚tを等価導波路の遮断距離よりも小さくするよう設計することで、遮光性を維持した設計が行える。
本実施の形態においては、導光層を構成する層の屈折率nと膜厚t(=(t2+t3)nm)に対し、第1遮光層端部とチャネル領域端部から第1遮光層に下ろした垂線との距離をXc(nm)と、透明基板(電気光学基板)に入射し得る光の最短波長λ(nm)との設定について説明する。
図12は、図3と同様に薄膜トランジスタ205のチャネル領域200に侵入角θc、で迷光が侵入する状態を示す図であり、チャネル領域200に迷光が到達しないようにするためには、レイリーの回折限界の式から、層厚t以下の式を満たせば良い。
t<(0.61×λ)/(n×sinθc)(関係式5a)。
関係式5aで、sinθcは対辺/斜辺となり、この関係は(層厚t(nm))/(距離(Xc 2+t2)0.5(nm)と記述できる。これを関係式5aに代入し、整理することで以下の関係式を得ることができる。
nt2/0.61λ(nm)<(t2+Xc 2)0.5(nm)(関係式3)。
また、上記した関係式1(nt2/244(nm)<Lc(nm))も成立する必要がある。
本実施の形態においては、導光層を構成する層の屈折率nと膜厚t(nm)に対し、第1遮光層端部とLDD領域端部から第1遮光層に下ろした垂線との距離をXl(nm)と、透明基板(電気光学基板)に入射し得る光の最短波長λ(nm)との設定について説明する。
t<(0.61×λ)/(n×sinθl)(関係式5a)。
関係式5aで、sinθlは対辺/斜辺となり、この関係は(層厚t(nm))/(距離(Xl 2+t2)0.5(nm)と記述できる。これを関係式5aに代入し、整理すると下式を得ることができる。
nt2/0.61λ(nm)<(t2+Xl 2)0.5(nm)(関係式4)。
また、上記した関係式2(nt2/244(nm)<Ll(nm))も成立する必要がある。
このように、入射し得る光の最短波長λと導光層を構成する層の屈折率nに対して、上記関係式4を満たすように導光層を構成する層の総層厚tと、第1遮光層端部とLDD領域端部から第1遮光層に下ろした垂線との距離Xlを制御することで、迷光のLDD領域201への侵入を防ぎ、迷光に由来するノイズが抑制されることで、画質の高い電気光学基板を提供することができる。
以下、第5の実施形態として、上記した電気光学基板を含む電気光学装置として、液晶パネルについて説明する。図9は液晶パネルの平面図である。図9に示すように、液晶パネル30は、透明基板としての石英基板1上に表示画素領域27が設けられており、画素電極19がマトリクス状に配置される電気光学基板220(図6参照)を含んでいる。表示画素領域27の周辺には、表示信号を処理する駆動回路が配置されている。ゲート線駆動回路21はゲート信号配線(図示せず)を順次走査し、データ線駆動回路22はソース信号配線(図示せず)に画像データに応じた画像信号を供給する。またパッド領域26を介して外部から入力される画像データを取り込む入力回路23や、これらの回路を制御するタイミング制御回路24などの回路が設けられている。
以下、第6の実施形態として、上記した電気光学装置としての液晶パネルを用いた電子機器について説明する。図11は電子機器として上記した電気光学装置としての液晶パネルを搭載したリア型プロジェクタの模式図である。リア型プロジェクタ230は、上記した液晶パネル30をライトバルブとして用いている。光源231より供給される光は液晶パネル30により画像情報が与えられる。そして、光学系232により光束を制御する。そして、反射鏡233と反射鏡234によりスクリーン235に画像が表示される。リア型プロジェクタ230に用いられる液晶パネル30に入射する光強度は極めて高く、また高画質が要求される。光強度が極めて高いことから、その迷光の強度は高い。上記した構成を有する液晶パネル30はこの迷光の影響を抑制することができる。そのため、液晶パネル30を含む電子機器としてのリア型プロジェクタ230は迷光に由来する影響を抑えることができ、出力画像の高画質化を実現することができる。また、リア型プロジェクタ230以外の応用分野として、フロント型プロジェクタ、携帯電話、ビデオカメラ、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ICカードなどの電子機器にも適用することができる。
Claims (13)
- トランジスタと、
基板と、
前記トランジスタの上方に設けられた遮光層と、
前記トランジスタと前記遮光層との間に配置され、屈折率がnである第1絶縁層と、
前記トランジスタと前記基板との間に配置された第2絶縁層と、を有し、
前記トランジスタは、前記基板の第1の面に設けられたゲート電極と、ソース領域とドレイン領域とを備えた半導体層と、を含み、
前記第1の面の法線方向から見た平面視において、前記ゲート電極と前記半導体層とが重なる、前記半導体層の部分をチャネル領域としたとき、
前記チャネル領域と前記遮光層とを含む、前記第1の面に平行、かつ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを結ぶ方向と直角な方向である第1方向から見た断面において、
前記チャネル領域の複数の端部の一つである、第1チャネル端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第1チャネル端部に近い側の端部である第1遮光端部と、の位置関係は、
前記第1チャネル端部と前記第1遮光端部との間の距離であるLc1(nm)と、
前記第1遮光端部から前記第2絶縁層へ下ろした垂線の長さであるt1(nm)と、を用いて、
関係式、
nt1 2/244 < Lc1
を満たすように配置されていることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項1に記載の電気光学基板において、
さらに、前記チャネル領域と前記遮光層とを含み、前記第1の面に平行、かつ、前記第1方向と直角な方向である第2方向から見た断面において、
前記チャネル領域の複数の端部の一つであり、前記第1チャネル端部と異なる端部である第2チャネル端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第2チャネル端部に近い側の端部である第2遮光端部と、の位置関係は、
前記第2チャネル端部と前記第2遮光端部との間の距離であるLc2(nm)と、
前記第2遮光端部から前記半導体層へ下ろした垂線の長さであるt2(nm)と、を用いて、
関係式、
nt2 2/244 < Lc2
を満たすように配置されていることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項2に記載の電気光学基板において、
前記t 1 は、前記t 2 と同一の長さであることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の電気光学基板において、
前記第1絶縁層は、屈折率が同一の複数の層からなることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の電気光学基板において、
さらに、前記トランジスタは、LDD領域と、を含み、
前記LDD領域、前記チャネル領域及び前記遮光層を含む、前記第1の面に平行、かつ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを結ぶ方向と直角な方向である第3方向から見た断面において、
前記LDD領域の複数の端部のうち、前記チャネル領域と逆側に位置する端部である第1LDD端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第1LDD端部に近い側の端部である第3遮光端部と、の位置関係は、
前記第1LDD端部と前記第3遮光端部との間の距離であるLl1(nm)と、
前記第3遮光端部から前記第2絶縁層へ下ろした垂線の長さであるt3(nm)と、を用いて、
関係式、
nt3 2/244 < Ll1
を満たすように配置されていることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項5に記載の電気光学基板において、
さらに、前記LDD領域と前記遮光層とを含み、前記第1の面に平行、かつ、前記第3方向と直角な方向である第4方向から見た断面において、
前記LDD領域の複数の端部の一つであり、前記第1LDD端部と異なる端部である第2LDD端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第2LDD端部に近い側の端部である第4遮光端部と、の位置関係は、
前記第2LDD端部と前記第4遮光端部との間の距離であるLl2(nm)と、
前記第4遮光端部から前記半導体層へ下ろした垂線の長さであるt4(nm)と、を用いて、
関係式、
nt4 2/244 < Ll2
を満たすように配置されていることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項6に記載の電気光学基板において、
前記t 3 は、前記t 4 と同一の長さであることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項7に記載の電気光学基板において、
前記t 1 は、前記t 3 と同一の長さであることを特徴とする電気光学基板。 - 請求項5乃至8のいずれかに記載の電気光学基板において、
前記第1方向と前記第3方向と、は同一の方向であることを特徴とする電気光学基板。 - トランジスタと、
基板と、
前記トランジスタの上方に設けられた遮光層と、
前記トランジスタと前記遮光層との間に配置され、屈折率がnである第1絶縁層と、
前記トランジスタと前記基板との間に配置された第2絶縁層と、を有し、
前記トランジスタは、前記基板の第1の面に設けられたゲート電極と、ソース領域とドレイン領域とを備えた半導体層と、を含み、
前記第1の面の法線方向から見た平面視において、前記ゲート電極と前記半導体層とが重なる、前記半導体層の部分をチャネル領域としたとき、
前記チャネル領域と前記遮光層とを含む、前記第1の面に平行、かつ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを結ぶ方向と直角な方向である第1方向から見た断面において、
前記チャネル領域の複数の端部の一つである第1チャネル端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第1チャネル端部に近い側の端部である第1遮光端部と、の位置関係は、
前記第1遮光端部から前記第2絶縁層へ下ろした垂線の長さであるt1(nm)と、
前記第1遮光端部から前記第2絶縁層へ下ろした垂線と、前記第1チャネル端部と、の間の最短距離であるXc1(nm)と、
前記基板に入射される光の最短波長であるλ(nm)と、を用いて、
関係式、
nt1 2/0.61λ < ( t1 2 + Xc1 2 )0.5
を満たすように配置されていることを特徴とする電気光学基板。 - トランジスタ、基板、遮光層及び複数の絶縁層を有する電気光学基板の設計方法であって、
前記トランジスタの上方に前記遮光層を配置し、
前記トランジスタと前記遮光層との間に、屈折率がnである第1絶縁層を配置し、
前記トランジスタと前記基板との間に、第2絶縁層を配置し、
前記トランジスタは、前記基板の第1の面に設けられたゲート電極と、ソース領域とドレイン領域とを備えた半導体層と、を含み、
前記第1の面の法線方向から見た平面視において、前記ゲート電極と前記半導体層とが重なる、前記半導体層の部分をチャネル領域としたとき、
前記チャネル領域と前記遮光層とを含む、前記第1の面に平行、かつ、前記ソース領域と前記ドレイン領域とを結ぶ方向と直角な方向である第1方向から見た断面において、
前記チャネル領域の複数の端部の一つである、第1チャネル端部と、
前記遮光層の複数の端部のうち、前記第1チャネル端部に近い側の端部である第1遮光端部と、の位置関係が、
前記第1チャネル端部と前記第1遮光端部との間の距離であるLc1(nm)と、
前記第1遮光端部から前記第2絶縁層へ下ろした垂線の長さであるt1(nm)と、を用いて、
関係式、
nt1 2/244 < Lc1
を満たすように設計されていることを特徴とする電気光学基板の設計方法。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の電気光学基板を含むことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項12に記載の電気光学装置を含むことを特徴とする電子機器。
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