JP5488136B2 - 電気光学装置及び電子機器並びにトランジスター - Google Patents
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Description
イッチング用のトランジスター(TFT;Thin Film Transistor)を形成する画素のレイ
アウト構成が開示されている。具体的には、画素ピッチを縮小し高精細化するために、隣
接する画素同士でトランジスターのソース領域を共通化し、データ線に対する電気的な接
続を共通のコンタクトを介して行う(例えば、特許文献1中、図3又は図4)。このよう
な構成によれば、トランジスターにおいてチャネル領域、ソースドレイン領域は基板面に
沿って平面方向に配置されるため、電流も平面方向に沿って流れる。
成する領域を確保しなければならないため、画素の狭ピッチ化、高精細化を図りつつ、高
開口率を確保することが困難となるおそれがあるという技術的問題点がある。更にはトラ
ンジスターの遮光性が劣化してしまうおそれがあるという技術的問題点もある。
と共に高開口率を実現することが可能な電気光学装置、及びこのような電気光学装置を備
える電子機器を提供することを課題とする。
上記の本発明に係る電気光学装置は、基板と、前記基板の上の表示領域に配置されるデータ線と、前記表示領域に配置され、前記データ線に交差するように配置される走査線と、画素電極と、ゲート電極及び半導体層を含む画素スイッチング用のトランジスターと、前記データ線と前記走査線との間に配置される絶縁膜と、を含み、前記絶縁膜は、前記データ線と前記走査線との交差部に開孔を有し、前記半導体層は、前記開口の底に配置され、前記データ線と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、前記開口の側壁に接するように配置されたチャネル領域と、少なくとも前記絶縁膜の上に配置され、前記画素電極に電気的に接続される第2のソースドレイン領域と、を含み、前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に対向するように前記開孔の内部に配置され、前記走査線と電気的に接続されることを特徴とする。
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、基板と、前記基板上の表示領域で互いに交差するデータ線及び走査線と、前記データ線及び前記走査線の交差に対応して設けられた画素電極と、ゲート電極及び半導体層を含み、前記画素電極をスイッチング制御する画素スイッチング用のトランジスターと、前記データ線と前記走査線とを層間絶縁する絶縁膜とを備え、前記絶縁膜は、前記データ線及び前記走査線の交差部に重なって開孔された開孔部を有し、前記半導体層は、前記開孔部内から前記開孔部外にまで連続的に形成されると共に、前記開孔部の底面に露出する前記データ線の表面部分と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、前記開孔部の側壁に配置されたチャネル領域と、前記開孔部外に形成され前記画素電極と電気的に接続される第2のソースドレイン領域とを有し、前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に重なるように前記開孔部内に形成され、前記走査線と電気的に接続される。
うち少なくとも一方を遮光性を有する導電材料により形成する場合、交差部に入射する光
を遮光することが可能となる。データ線と走査線とを層間絶縁する絶縁膜には、交差部に
重なるように開孔部が配置される。開孔部は、底面にデータ線の表面部分が露出するよう
に、絶縁膜に開孔される。
ように形成される。半導体層は、開孔部内から開孔部外にまで連続的に形成される。トラ
ンジスターの作製時、例えば、半導体層に対して、基板面に沿う平面方向に対して概ね垂
直をなす垂直方向(即ち、縦方向)から高濃度の不純物を注入することにより、チャネル
領域並びに第1及び第2のソースドレイン領域を夫々形成する。これにより半導体層にお
いて、第1のソースドレイン領域が開孔部の底面に配置されると共にデータ線の表面部分
と電気的に接続され、第2のソースドレイン領域は開孔部外に配置されると共に画素電極
と電気的に接続され、チャネル領域は開孔部の側壁に配置される。一方、ゲート電極は、
少なくともチャネル領域に重なるように開孔部の側壁に沿って形成され、走査線と電気的
に接続される。
ソースドレイン領域、チャネル領域、及び第2のソースドレイン領域が配置され、電流を
縦方向に沿って流すことが可能な縦型トランジスターが形成される。従って、既に説明し
たように平面的にトランジスターを形成する構成と比較して、基板上で画素においてトラ
ンジスターの配置領域をより容易に狭小化させることができる。よって、画素の狭ピッチ
化、高精細化をより容易に実現させ、高開口率を確保することが可能となる。またこのよ
うな利点と併せて、データ線と走査線との交差部に縦型トランジスターを配置することで
、より確実に遮光性を向上させることもできる。
可能となる。
部が形成されており、前記開孔部は前記凸部に配置されると共に、前記ゲート電極は、前
記開孔部内から前記凸部を覆うように前記開孔部外にまで形成される。
電極が開孔部外にまで形成されることで、半導体層に対して入射する光をゲート電極によ
って開孔部外でもより確実に遮光することが可能となる。従って、トランジスターの遮光
性をより向上させることができる。
本発明の一態様のトランジスターは、ゲート電極と、半導体層と、を含み、前記半導体層は、絶縁膜の開孔の底に配置され、第1電極と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、前記開孔の側壁に接するように配置されるチャネル領域と、少なくとも前記絶縁膜を覆うように配置され、第2電極に電気的に接続される第2のソースドレイン領域と、を含み、前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に対向するように前記開孔の内部に配置され、前記ゲート電極から前記第1電極に向かう方向から見たとき、前記開孔は前記ゲート電極が配置される領域及び前記第1電極が配置される領域に含まれることを特徴とする。
上記の本発明に係るトランジスターは、ゲート電極と、半導体層と、を含み、前記半導体層は、前記開口の底に配置され、第1電極と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、絶縁膜の開口の側壁に接するように配置されるチャネル領域と、少なくとも前記絶縁膜の上に配置され、第2電極に電気的に接続される第2のソースドレイン領域と、を含み、前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に対向するように前記開孔の内部に配置されることを特徴とする。
る。
本実施形態に係る電気光学装置について、図1から図11を参照して説明する。尚、以
下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例として駆動回路内蔵型のTFTアクティ
ブマトリクス駆動方式の液晶装置を挙げて説明する。
先ず、第1実施形態に係る電気光学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、本実施形態に係る電気光学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。
対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10は、本発明の「基板」の一
例であり例えば石英基板、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。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、一対の配向膜間で所定の配向状態をとる
。
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。尚、画像表示領域10aは本発明に係る「表示領域」の一例である。
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ー
或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材52
に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域10a又は画像表示領域10a
の周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
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。尚、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。
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。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。更に、このように画像表示領域10
aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板1
0の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設
けられている。
、両基板間を上下導通材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
。
FT(Thin Film Transistor)や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形
成される。この積層構造の詳細な構成については図2では図示を省略してあるが、この積
層構造の上に、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明材料からなる画素電極9が、画素毎
に所定のパターンで島状に形成されている。
域10aに形成されている。TFTアレイ基板10における液晶層50の面する側の表面
、即ち画素電極9上には、配向膜16が画素電極9を覆うように形成されている。
ている。遮光膜23は、例えば対向基板20における対向面上に平面的に見て、格子状に
形成されている。対向基板20において、遮光膜23によって非開口領域が規定され、遮
光膜23によって区切られた領域が、例えばプロジェクター用のランプや直視用のバック
ライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜23をストライプ状に
形成し、該遮光膜23と、TFTアレイ基板10側に設けられたデータ線等の各種構成要
素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
向するように形成されている。また遮光膜23上には、画像表示領域10aにおいてカラ
ー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図2には図示しない
カラーフィルターが形成されるようにしてもよい。対向基板20の対向面上における、対
向電極21上には、配向膜22が形成されている。
01、走査線駆動回路104等の駆動回路に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリ
ングしてデータ線に供給するサンプリング回路、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等を形成してもよい。
て説明する。ここに図3は、本実施形態に係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おける各種素子、配線等の等価回路図である。
各々には、画素電極9及びTFT30が形成されている。TFT30は本発明に係る「画
素スイッチング用のトランジスター」の一例であり、画素電極9に電気的に接続されてお
り、本実施形態に係る電気光学装置の動作時に画素電極9をスイッチング制御する。画像
信号が供給されるデータ線6は、TFT30のソースに電気的に接続されている。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、相隣接する複数のデータ線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。
気光学装置は、所定のタイミングで、走査線11にパルス的に走査信号G1、G2、・・
・、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9は、TFT3
0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を介して電気光学物質の一
例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、・・・、Snは、対向
基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
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。例えば、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
ントラストをもつ光が出射される。
(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の具体的な構成については、後に詳述する。
説明する。ここに図4は、相隣接する複数の画素部の平面図である。また図5は、図4の
A0−A0’線断面図である。尚、図4及び図5では、各層・各部材を図面上で認識可能
な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。また図4及
び図5では、説明の便宜上、画素電極9より上側に位置する部分の図示を省略している。
向及びY方向に沿って配置されている。走査線11及びデータ線6が互いに交差する個所
の各々には画素スイッチング用のTFT30が設けられている。走査線11及びデータ線
6等によって規定される非開口領域を除く開口領域を覆うように、画素電極9がマトリク
ス状に複数設けられる。
電極3aを含んで構成されている。
ドレイン領域1b及び1c並びにチャネル領域1a'を備えて構成されている。ゲート電
極3aは例えば走査線11と一体的に形成されこれに電気的に接続されている。ゲート電
極3a及び半導体層1a間は、ゲート絶縁膜2によって絶縁されている。
設けられている。データ線6と、走査線11及びゲート電極3aとは、例えば透明材料か
らなる絶縁膜41により層間絶縁される。走査線11及びデータ線6は夫々好ましくは高
融点金属膜からなり、光を遮光することが可能な遮光性を有する。従って、走査線11及
びデータ線6が互いに交差する交差部Crにおいては、TFTアレイ基板10に対して画
素電極9等が形成される側及びこれと反対側から入射する光を遮光することが可能となる
。
30の半導体層1a及びゲート電極3aは夫々少なくとも部分的に開孔部35内に形成さ
れる。データ線6は、開孔部35の底面に露出する表面部分において、第1のソースドレ
イン領域1bに電気的に接続される。TFT30の特徴的な構成については、図6及び図
7を参照して後に詳述する。
層側には蓄積容量70が設けられ、蓄積容量70の上層側透明電極と一体的に画素電極9
が形成される。蓄積容量70は、夫々透明導電材料により形成されてなる下層側透明電極
71と上層側透明電極9が容量絶縁膜72を介して対向配置されることにより形成されて
いる。蓄積容量70を設けることで、画素電極9における電位保持特性が向上し、コント
ラスト向上やフリッカーの低減といった表示特性の向上が可能となる。下層側透明電極7
1と容量絶縁膜72とは、一例としてTFTアレイ基板10上の画像表示領域10aに概
ね全体的に設けられ、下層側透明電極71は容量線300と一体的に形成される。容量線
300(図3参照)は例えば定電位源と電気的に接続され、固定電位に維持される。
83内において層間絶縁膜42及びゲート絶縁膜2を貫通してコンタクトホール81が設
けられ、コンタクトホール81内から外に上層側透明電極9が連続的に形成され、半導体
層1aの第2のソースドレイン領域1cの表面部分と電気的に接続される。
た配向膜(図示せず)が設けられている。以上に説明した画素部の構成は、図4に示すよ
うに、各画素部に共通である。画像表示領域10a(図1参照)には、かかる画素部が周
期的に形成されている。
TFTと、走査線及びデータ線等との配置関係に着目して示す平面図であり、図7は図6
のA1−A1’線断面図である。尚、図6及び図7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。図6及び
図7では、説明の便宜上、図4又は図5を参照して説明した積層構造について特徴的な部
分に着目してその構成を示し、他の部分については図示を省略する。また、図6及び図7
について図4又は図5と同様の構成について重複する説明を、以下において省略すること
もある。
部Crに重なるように開孔部35が配置される。開孔部35は、図7に示すように底面に
データ線6の表面部分が露出するように絶縁膜41に開孔される。
に形成される。より詳しくは、半導体層1aは、図6又は図7において開孔部35内から
開孔部35外にまで連続的に形成される。半導体層1aにおいて、図7に示すように第1
のソースドレイン領域1bが開孔部35の底面に配置されると共にデータ線6の表面部分
と電気的に接続され、第2のソースドレイン領域1cは開孔部35外に配置されると共に
図4又は図5を参照したように画素電極9と電気的に接続され、チャネル領域1a'は開
孔部35の側壁に配置される。一方、ゲート電極3aは、少なくともチャネル領域1a'
に重なるように開孔部35の側壁に沿って形成される。
の基板面に沿う平面方向に対して、画素部の積層構造の積層方向に沿う縦方向(或いは垂
直方向)に沿って、第1のソースドレイン領域1b、チャネル領域1a'、及び第2のソ
ースドレイン領域1cが配置され、電流を縦方向に沿って流すことが可能な縦型トランジ
スターが形成される。従って、既に説明したように平面的にトランジスターを形成する構
成と比較して、基板上で画素においてTFT30の配置領域をより容易に狭小化させるこ
とができる。よって、画素の狭ピッチ化、高精細化をより容易に実現させ、高開口率を確
保することが可能となる。またこのような利点と併せて、データ線6と走査線11との交
差部Crに縦型トランジスターを配置することで、より確実に遮光性を向上させることも
できる。
示を行うことが可能となる。
セスについて概略的に説明する。図8及び図9は夫々、TFTの製造プロセスの各工程に
おける、図7に示す断面部分の構成を示す図である。
を堆積する。続いて、絶縁膜41において交差部Crに重なるように開孔部35を形成す
る。
ゲート絶縁膜2を堆積する。その後、図9中の矢印で示されるような垂直方向に沿って、
半導体層1aに対して高濃度の不純物を注入する。この際、高濃度の不純物は半導体層1
aにおいて、開孔部35の底面に配置された部分、並びに開孔部35外に配置された部分
に注入され、開孔部35の側壁に配置された部分には注入されない。これにより半導体層
1aにおいて、第1のソースドレイン領域1bが開孔部35の底面に配置され、第2のソ
ースドレイン領域1cは開孔部35外に配置され、チャネル領域1a'は開孔部35の側
壁に配置される。
として作製することができる。
次に、第2実施形態に係る電気光学装置の構成について、図10及び図11を参照して
説明する。第2実施形態では、画素スイッチング用のTFTに係る構成が部分的に第1実
施形態と異なっており、図10及び図11について、第1実施形態と同様の構成について
同一の符号を付して示し、重複する説明は省略することもある。
説明する。図10は、第2実施形態について、TFTと、走査線及びデータ線等との配置
関係に着目して示す平面図であり、図11は図10のB1−B1’線断面図である。尚、
図10及び図11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。
aが形成されており、開孔部35は凸部41aに配置される。TFT30のゲート電極3
aは、開孔部35内から凸部41aを覆うように開孔部35外にまで形成され、開孔部3
5の側壁に沿う凸部41aの外側の側壁面をも覆って形成される。従って、半導体層1a
のチャネル領域1a'、並びにチャネル領域1a'と第1及び第2のソースドレイン領域1
b及び1cとの各々の接合部に対して入射する光を、ゲート電極3aによって、開孔部3
5内から開孔部35外までより広く遮光することが可能となる。
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12は、プロジェクター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ーについて説明する。
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。
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。
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。
108によって、R、G、Bの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルターを
設ける必要はない。
タや、携帯電話、液晶テレビや、ビューファインダー型、モニタ直視型のビデオテープレ
コーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー
、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。
S)、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。
から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような
変更を伴う電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた電子機器もまた本発明の技術的範
囲に含まれるものである。
2のソースドレイン領域、3a…ゲート電極、6…データ線、9…画素電極、10…TF
Tアレイ基板、10a…画像表示領域、11…走査線、30…TFT、41…絶縁膜、3
5…開孔部、Cr…交差部
Claims (4)
- 基板と、
前記基板の上の表示領域に配置されるデータ線と、
前記表示領域に配置され、前記データ線に交差するように配置される走査線と、
画素電極と、
ゲート電極及び半導体層を含む画素スイッチング用のトランジスターと、
前記データ線と前記走査線との間に配置される絶縁膜と、
を含み、
前記走査線から前記データ線に向かう方向から見て、前記絶縁膜は、前記データ線と前記走査線とが交差する領域に含まれる開孔を有し、
前記半導体層は、
前記開孔の底に配置され、前記データ線と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、
前記開孔の側壁に接するように配置されたチャネル領域と、
少なくとも前記絶縁膜を覆うように配置され、前記画素電極に電気的に接続される第2のソースドレイン領域と、
を含み、
前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に対向するように前記開孔の内部に配置され、前記走査線と電気的に接続されることを特徴とする電気光学装置。 - 前記絶縁膜には前記交差部に重なるように凸部が形成されており、前記開孔は前記凸部の少なくとも一部を貫通するように配置されると共に、
前記ゲート電極は、前記開孔の内部から前記凸部を覆うように前記開孔の外部にまで配置されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 請求項1又は2に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
- ゲート電極と、
半導体層と、
を含み、
前記半導体層は、
絶縁膜の開孔の底に配置され、第1電極と電気的に接続される第1のソースドレイン領域と、
前記開孔の側壁に接するように配置されるチャネル領域と、
少なくとも前記絶縁膜を覆うように配置され、第2電極に電気的に接続される第2のソースドレイン領域と、
を含み、
前記ゲート電極は、少なくとも前記チャネル領域に対向するように前記開孔の内部に配置され、
前記ゲート電極から前記第1電極に向かう方向から見たとき、前記開孔は前記ゲート電極が配置される領域及び前記第1電極が配置される領域に含まれることを特徴とするトランジスター。
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