JP7463872B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。
プロジェクター等の電子機器には、例えば、画素ごとに光学的特性を変更可能な電気光学装置が用いられる。
特許文献１に記載の電気光学装置は、一方側基板と、他方側基板と、これら２つの基板間に配置される液晶層とを有する。当該一方側基板は、ドレインを含むトランジスターと、中継電極と、容量と、画素電極とを有する。トランジスター、ドレイン中継電極、容量および画素電極は、この順に液晶層に近づくように配置される。
ドレイン中継電極は、トランジスターのドレイン領域に電気的に接続される。容量は、コンタクトホールを介してドレイン中継電極に接続される容量電極を有する。画素電極は、他のコンタクトホールを介して容量電極に接続される。したがって、画素電極は、ドレイン中継電極に電気的に接続される。
特開２０１９－７８８２５号公報
特許文献１に記載の一方側基板の製造では、ドレイン中継電極と容量電極とを接続した後、容量電極と画素電極とが接続される。このため、ドレイン中継電極と画素電極との電気的な接続には２つのコンタクトホールが必要である。複数のコンタクトホールを用いてドレイン中継電極と画素電極とを電気的に接続すると、製造工程の手間が非常に大きい。また、複数のコンタクトホールコンタクトが必要であると、コンタクトおよび配線のレイアウトが制約されるおそれがある。この結果、開口率の低下を抑制しつつ電気光学装置の小型化を図ることが難しい。
本発明の電気光学装置の一態様は、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層を有する電気光学装置であって、前記電気光学層に前記電界を印加する電極と、ドレイン領域を含む半導体層を有するトランジスターと、第１容量電極および第２容量電極を有する容量素子と、前記電極に接続される電極用コンタクトと、前記ドレイン領域に電気的に接続されるドレイン中継電極と、を備え、前記電極用コンタクトは、前記第２容量電極および前記ドレイン中継電極に接続される。
本発明の電子機器の一態様は、前述の電気光学装置と、前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有する。
第１実施形態に係る電気光学装置の平面図である。 図１に示す電気光学装置のＡ－Ａ線における断面図である。 図１の素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 図１の素子基板の一部を模式的に示す図である。 図４の素子基板の一部を示す断面図である。 図４の素子基板の一部を示す平面図である。 図５の容量線および第２中継電極を示す平面図である。 図５の誘電体層を示す平面図である。 図５の第２容量電極を示す平面図である。 図５の電極用コンタクトを示す平面図である。 第２実施形態に係る電極用コンタクトを示す平面図である。 電子機器の一例であるパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 電子機器の一例であるスマートフォンを示す平面図である。 電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
１．電気光学装置
１Ａ．第１実施形態
１Ａａ．基本構成
図１は、第１実施形態に係る電気光学装置１００の平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００のＡ－Ａ線における断面図である。なお、図１では、対向基板３の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向と表記する。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向と表記し、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向と表記する。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向と表記し、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向と表記する。また、以下では、Ｚ１方向またはＺ２方向に見ることを「平面視」とし、Ｚ軸を含む断面に対して垂直方向から見ることを「断面視」とする。
図１および図２に示す電気光学装置１００は、アクティブマトリクス駆動方式の透過型の液晶装置である。図２に示すように、電気光学装置１００は、透光性を有する素子基板２と、透光性を有する対向基板３と、枠状のシール部材４と、液晶層５とを有する。なお、「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％以上であることをいう。また、素子基板２、液晶層５および対向基板３は、この順にＺ１方向に並ぶ。対向基板３は、素子基板２に対して液晶層５を介して配置される。なお、図１に示す電気光学装置１００の平面視での形状は四角形であるが、例えば円形であってもよい。
図２に示すように、素子基板２は、後述の複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）を有する基板である。素子基板２は、第１基体２１と積層体２２と複数の画素電極２５と第１配向膜２９とを有する。第１基体２１、積層体２２、複数の画素電極２５および第１配向膜２９は、この順にＺ１方向に並ぶ。また、図示はしないが、素子基板２は、複数の画素電極２５を平面視で囲む複数のダミー画素電極を有する。
第１基体２１は、透光性および絶縁性を有する平板である。第１基体２１は、例えばガラス基板または石英基板を含む。積層体２２には、後述のＴＦＴが配置される。なお、積層体２２については後述する。また、各画素電極２５は、透光性を有する。各画素電極２５は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）およびＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide）等の透明導電材料を含む。画素電極２５は、「電極」の例示である。画素電極２５は、液晶層５に電界を印加する。画素電極２５の厚さ方向は、Ｚ１方向またはＺ２方向と一致する。第１配向膜２９は、透光性および絶縁性を有する。第１配向膜２９は、液晶層５の液晶分子を配向させる。第１配向膜２９の材料としては、例えば酸化ケイ素またはポリイミドが挙げられる。
対向基板３は、素子基板２に対向して配置される基板である。対向基板３は、第２基体３１と絶縁膜３２と共通電極３３と第２配向膜３４とを有する。第２基体３１、絶縁膜３２、共通電極３３および第２配向膜３４は、この順にＺ２方向に並ぶ。また、図示はしないが、対向基板３は、平面視で複数の画素電極２５を囲む遮光性の見切りを有する。「遮光性」とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは、１０％以下であることをいう。
第２基体３１は、透光性および絶縁性を有する平板である。第２基体３１は、例えばガラス基板または石英基板を含む。絶縁膜３２は、透光性および絶縁性を有する。絶縁膜３２の材料は、例えば酸化ケイ素等の無機材料である。共通電極３３は、複数の画素電極２５に対して液晶層５を介して配置される対向電極である。共通電極３３は、例えばＩＴＯ、ＩＺＯおよびＦＴＯ等の透明導電材料を含む。共通電極３３は、液晶層５に電界を印加する。第２配向膜３４は、透光性および絶縁性を有する。第２配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる。第２配向膜３４の材料としては、例えば酸化ケイ素またはポリイミドが挙げられる。
シール部材４は、素子基板２と対向基板３との間に配置される。シール部材４は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される。シール部材４は、ガラス等の無機材料で構成されるギャップ材を含んでもよい。シール部材４は、素子基板２および対向基板３のそれぞれに対して固着される。
液晶層５は、素子基板２、対向基板３およびシール部材４によって囲まれる領域内に配置される。液晶層５は、複数の画素電極２５と共通電極３３との間に配置される。液晶層５は、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層である。液晶層５は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶分子の配向は、液晶層５に印加される電圧に応じて変化する。液晶層５は、印加される電圧に応じて光を変調することで階調表示を可能とする。
図１に示すように、素子基板２には、複数の走査線駆動回路１１とデータ線駆動回路１２と複数の外部端子１３とが配置される。複数の外部端子１３の一部は、図示しないが、走査線駆動回路１１またはデータ線駆動回路１２から引き回される配線に接続される。また、複数の外部端子１３は、共通電位が印加させる端子を含む。当該端子は、図示しない配線および導通材を介して、対向基板３の共通電極３３に電極的に接続される。
かかる電気光学装置１００は、画像を表示する表示領域Ａ１０と、平面視で表示領域Ａ１０の外側に位置する周辺領域Ａ２０とを有する。表示領域Ａ１０には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。複数の画素Ｐに対して複数の画素電極２５が１対１で配置される。前述の共通電極３３は、複数の画素Ｐで共通に設けられる。また、周辺領域Ａ２０は、平面視で表示領域Ａ１０を囲む。周辺領域Ａ２０には、走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路１２等が配置される。
本実施形態では、電気光学装置１００は透過型である。このため、例えば、対向基板３に入射した光が素子基板２から出射される間に変調されることにより、画像が表示される。また、例えば、素子基板２に入射した光が対向基板３ら出射される間に変調されることにより、画像が表示されてもよい。また、電気光学装置１００は、反射型であってもよい。この場合、例えば、共通電極３３が透光性を有し、かつ画素電極２５が反射性を有する。反射型の場合、対向基板３に入射した光が画素電極２５で反射し、再び対向基板３から出射される間で変調されることにより、画像が表示される。
また、電気光学装置１００は、例えば、後述するパーソナルコンピューターおよびスマートフォン等のカラー表示を行う表示装置に適用される。当該表示装置に適用される場合、電気光学装置１００に対してカラーフィルターが適宜用いられる。また、電気光学装置１００は、例えば、後述する投射型のプロジェクターに適用される。この場合、電気光学装置１００は、ライトバルブとして機能する。なお、この場合、電気光学装置１００に対してカラーフィルターが省略される。
１Ａｂ．素子基板２の電気的な構成
図３は、図１の素子基板２の電気的な構成を示す等価回路図である。素子基板２の第１基体２１には、図３に示す複数のトランジスター２３とｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２とｎ本の定電位線２４３とが設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。ｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２との各交差に対応してトランジスター２３が配置される。各トランジスター２３は、例えばスイッチング素子として機能するＴＦＴである。各トランジスター２３は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。
ｎ本の走査線２４１のそれぞれはＸ１方向に延在し、ｎ本の走査線２４１はＹ１方向に等間隔で並ぶ。ｎ本の走査線２４１のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２３のゲートに電気的に接続される。ｎ本の走査線２４１は、図１に示す走査線駆動回路１１に電気的に接続される。１～ｎ本の走査線２４１には、走査線駆動回路１１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが線順次で供給される。
図３に示すｍ本のデータ線２４２のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｍ本のデータ線２４２はＸ１方向に等間隔で並ぶ。ｍ本のデータ線２４２のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２３のソースに電気的に接続される。ｍ本のデータ線２４２は、図１に示すデータ線駆動回路１２に電気的に接続される。１～ｍ本のデータ線２４２には、データ線駆動回路１２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが並行に供給される。
図３に示すｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視で格子状に配置される。隣り合う２つの走査線２４１と隣り合う２つのデータ線２４２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。各画素電極２５は、対応するトランジスター２３のドレインに電気的に接続される。
ｎ本の定電位線２４３のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｎ本の定電位線２４３はＸ１方向に等間隔で並ぶ。また、ｎ本の定電位線２４３は、ｍ本のデータ線２４２およびｎ本の走査線２４１に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔をもって配置される。各定電位線２４３には、グランド電位等の固定電位が印加される。ｎ本の定電位線２４３のそれぞれは、対応する容量素子２４０に電気的に接続される容量線である。各容量素子２４０は、画素電極２５の電位を保持するための蓄積容量である。なお、複数の容量素子２４０は、複数の画素電極２５に１対１で電気的に接続される。複数の容量素子２４０は、複数のトランジスター２３のドレインに１対１で電気的に接続される。
走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２４１が順次選択されると、選択される走査線２４１に接続されるトランジスター２３がオン状態となる。すると、ｍ本のデータ線２４２を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが、選択される走査線２４１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２５に印加される。これにより、画素電極２５と図２に共通電極３３との間に形成される液晶容量に、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、容量素子２４０によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光が変調され階調表示が可能となる。
１Ａｃ．素子基板２の積層体２２の構成
図４は、図２の素子基板２の一部を模式的に示す図である。図４に示す積層体２２は、透光性および絶縁性を有する。積層体２２は、複数の絶縁層２２１、２２２、２２３、２２４、２２５および２２６を有する。絶縁層２２１、２２２、２２３、２２４、２２５および２２６は、第１基体２１から複数の画素電極２５に向けてこの順に積層される。積層体２２の各層の材料は、例えば、酸窒化ケイ素および酸化ケイ素等の無機材料である。
積層体２２の層間には、複数のトランジスター２３および配線等が配置される。図４には、１つの画素Ｐに関わる配線等が図示される。具体的には、積層体２２には、走査線２４１と、トランジスター２３と、データ線２４２と、容量素子２４０と、第１中継電極２４６と、第２中継電極２４７と、第１導通部２７１と、第２導通部２７２と、第３導通部２７３と、第４導通部２７４と、電極用コンタクト２７５とが配置される。容量素子２４０は、定電位線２４３と、第２容量電極２４４と、誘電体層２４５とを有する。第２中継電極２４７は、「ドレイン中継電極」の例示である。
トランジスター２３、容量素子２４０、第１中継電極２４６、第２中継電極２４７、第１導通部２７１、第２導通部２７２、第３導通部２７３、第４導通部２７４および電極用コンタクト２７５は、画素Ｐごとに配置される。なお、平面図は省略するが、複数のトランジスター２３および配線等は平面視で格子状をなし、平面視で複数の画素電極２５の間に配置される。図４ではトランジスター２３および配線のＸ－Ｙ平面の配置は模式的に図示される。
図４に示すように、第１基体２１と絶縁層２２１との間には、走査線２４１が配置される。絶縁層２２１上には、トランジスター２３が配置される。トランジスター２３は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する半導体層２３１と、ゲート電極２３２と、ゲート絶縁膜２３３とを有する。
半導体層２３１は、絶縁層２２１上に配置される。半導体層２３１は、ソース領域２３１ａ、ドレイン領域２３１ｂ、チャネル領域２３１ｃ、第１ＬＤＤ領域２３１ｄおよび第２ＬＤＤ領域２３１ｅを有する。チャネル領域２３１ｃは、ソース領域２３１ａとドレイン領域２３１ｂとの間に位置する。第１ＬＤＤ領域２３１ｄは、チャネル領域２３１ｃとソース領域２３１ａとの間に位置する。第２ＬＤＤ領域２３１ｅは、チャネル領域２３１ｃとドレイン領域２３１ｂとの間に位置する。半導体層２３１は、例えば、ポリシリコンを成膜して形成され、チャネル領域２３１ｃを除く領域には、導電性を高める不純物がドープされる。第１ＬＤＤ領域２３１ｄおよび第２ＬＤＤ領域２３１ｅ中の不純物濃度は、ソース領域２３１ａおよびドレイン領域２３１ｂ中の不純物濃度よりも低い。なお、第１ＬＤＤ領域２３１ｄおよび第２ＬＤＤ領域２３１ｅのうちの少なくとも一方、特に、第１ＬＤＤ領域２３１ｄは、省略してもよい。
ゲート電極２３２は、絶縁層２２２と絶縁層２２３との間に配置される。平面図は省略するが、ゲート電極２３２は、平面視で半導体層２３１のチャネル領域２３１ｃに重なる。ゲート電極２３２は、例えば、ポリシリコンに導電性を高める不純物がドープされることにより形成される。なお、ゲート電極２３２は、金属、金属シリサイドおよび金属化合物の導電性を有する材料を用いて形成されてもよい。また、ゲート電極２３２とチャネル領域２３１ｃとの間には、ゲート絶縁膜２３３が介在する。ゲート絶縁膜２３３は、例えば、熱酸化またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等で成膜される酸化ケイ素で構成される。
絶縁層２２３と絶縁層２２４との間には、データ線２４２および第１中継電極２４６が配置される。本実施形態では、断面視で、データ線２４２と前述の走査線２４１との間にトランジスター２３が配置される。かかる配置であることで、走査線２４１およびデータ線２４２を遮光膜として機能させることができる。よって、トランジスター２３への光の入射を抑制することができる。
絶縁層２２４上には、定電位線２４３および第２中継電極２４７が配置される。定電位線２４３の一部は、容量素子２４０が有する一対の容量電極の一方でもある。つまり、容量素子２４０は、定電位線２４３の一部で構成される第１容量電極と、第２容量電極２４４とを有する。当該第１容量電極には、固定電位が印加される。また、誘電体層２４５は、定電位線２４３と第２容量電極２４４との間に配置される。また、第２容量電極２４４は、絶縁層２２５と絶縁層２２６との間に配置される。
絶縁層２２６上には、画素電極２５が配置される。なお、絶縁層２２６と画素電極２５との間には、ＢＳＧ（borosilicate glass）等のガラスを含む層が配置されてもよい。
前述の走査線２４１、データ線２４２、第１中継電極２４６、第２中継電極２４７、定電位線２４３とおよび第２容量電極２４４の各材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料が挙げられる。具体的には例えば、各種配線は、アルミニウム膜と窒化チタン膜とを含む。アルミニウム膜を含むことで、窒化チタン膜のみで構成される場合に比べて低抵抗化を図ることができる。
図４に示す第１導通部２７１、第２導通部２７２、第３導通部２７３、第４導通部２７４および電極用コンタクト２７５のそれぞれは、導電性を有する貫通電極である。これらのそれぞれは、例えば柱状のプラグである。
第１導通部２７１は、ゲート電極２３２とデータ線２４２とを接続する。第１導通部２７１は、絶縁層２２１を貫通する。なお、ゲート電極２３２および第１導通部２７１は、別々に形成されて接続されるが、一体で形成されてもよい。また、第２導通部２７２は、半導体層２３１のソース領域２３１ａとデータ線２４２とを接続する。第２導通部２７２は、絶縁層２２２および絶縁層２２３を貫通する。なお、データ線２４２および第２導通部２７２は、別々に形成されて接続されるが、一体で形成されてもよい。
第３導通部２７３は、半導体層２３１のドレイン領域２３１ｂと第１中継電極２４６を接続する。第３導通部２７３は、絶縁層２２２および絶縁層２２３を貫通する。なお、第１中継電極２４６および第３導通部２７３は、別々に形成されて接続されるが、一体で形成されてもよい。また、第４導通部２７４は、第１中継電極２４６と第２中継電極２４７とを接続する。第４導通部２７４は、絶縁層２２４を貫通する。なお、第２中継電極２４７および第４導通部２７４は、別々に形成されて接続されるが、一体で形成されてもよい。
電極用コンタクト２７５は、第２中継電極２４７と第２容量電極２４４と画素電極２５とを互いに接続する。したがって、第２中継電極２４７、第２容量電極２４４および画素電極２５のそれぞれは、半導体層２３１のドレイン領域２３１ｂに電気的に接続される。
前述の第１導通部２７１、第２導通部２７２、第３導通部２７３、第４導通部２７４および電極用コンタクト２７５の各材料としては、例えば、タングステン、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料が挙げられる。
図５は、図４の素子基板２の一部を示す断面図である。図５に示す電極用コンタクト２７５は、柱状のプラグである。電極用コンタクト２７５は、絶縁層２２５および絶縁層２２６に形成される貫通孔２２０に配置される。
電極用コンタクト２７５は、対応する画素電極２５に直接的に接続される。電極用コンタクト２７５は、対応する第２中継電極２４７に直接的に接続される。電極用コンタクト２７５は、対応する第２容量電極２４４に直接的に接続される。したがって、画素電極２５に接続される電極用コンタクト２７５は、第２容量電極２４４および第２中継電極２４７に接続されている。すなわち、電極用コンタクト２７５は、画素電極２５と第２容量電極２４４とを接続する貫通電極、および第２容量電極２４４と第２中継電極２４７とを接続する貫通電極が一体で形成された貫通電極である。
このように、１つの電極用コンタクト２７５は、画素電極２５と第２容量電極２４４との接続、および第２容量電極２４４と第２中継電極２４７との接続の両方を担っている。このため、画素電極２５と第２容量電極２４４との接続、および第２容量電極２４４と第２中継電極２４７との接続とに別々のコンタクトを用いる場合に比べ、コンタクトの数を減らすことができる。よって、製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。また、コンタクトの数を減らすことができるため、コンタクトのレイアウトの制約を低減することができる。よって、開口率の低下を抑制しつつ電気光学装置１００の小型化を図ることができる。
また、前述のように、定電位線２４３、第２容量電極２４４および画素電極２５は、断面視でこの順にＺ１方向に並ぶ。また、定電位線２４３は、第２中継電極２４７と同層に位置する。よって、第２中継電極２４７は、第２容量電極２４４の下層に位置する。第２中継電極２４７と第２容量電極２４４とが異なる層に位置するため、電極用コンタクト２７５のＺ２方向の端面２７５１は、段差を有する。端面２７５１は、第２容量電極２４４に接触する部分と、第２中継電極２４７に接触する部分とを有する。なお、電極用コンタクト２７５のＺ１方向の端面２７５２は、画素電極２５に接触している。
また、本実施形態では、定電位線２４３、第２容量電極２４４および画素電極２５がこの順に液晶層５の近くに配置されるが、第２容量電極２４４、定電位線２４３および画素電極２５がこの順に液晶層５の近くに配置されてもよい。ただし、各配線のレイアウトが複雑化、および電極用コンタクト２７５の形状が複雑化を招くおそれがある。このため、定電位線２４３、第２容量電極２４４および画素電極２５がこの順に液晶層５の近くに配置される状態で、第２中継電極２４７、第２容量電極２４４および画素電極２５が電極用コンタクト２７５で接続されることが好ましい。
ここで、図４に示すように、定電位線２４３の下層にトランジスター２３が配置される。この配置の場合、前述のように、定電位線２４３と同層に位置する第２中継電極２４７が存在することで、第２中継電極２４７が存在しない場合に比べ、電極用コンタクト２７５を容易に形成することができる。
仮に第２中継電極２４７が存在せずに、電極用コンタクト２７５の一部を第１中継電極２４６に接続させる場合、電極用コンタクト２７５の一部が絶縁層２２４～２２６を貫通する必要がある。このため、電極用コンタクト２７５のＺ１方向の長さを長くする必要がある。よって、この場合、電極用コンタクト２７５の形成が難しい。
なお、本実施形態では、第２中継電極２４７と定電位線２４３とは同層に存在するが、第２中継電極２４７と定電位線２４３とは同層に存在しなくてもよい。また、第２中継電極２４７は、省略されてもよい。この場合、第１中継電極２４６が「ドレイン用電極」に相当する。ただし、第２中継電極２４７を省略すると、前述のように、電極用コンタクト２７５の形成が難しい。
また、第２中継電極２４７、定電位線２４３、第２容量電極２４４および画素電極２５は、走査線２４１およびデータ線２４２よりも上層に位置する。このため、本実施形態では、断面視で、第２容量電極２４４と画素電極２５との間には他の配線は配置されていない。よって、第２容量電極２４４と画素電極２５との間に他の配線が配置される場合に比べ、第２容量電極２４４と画素電極２５との配置を近づけることができる。この結果、電極用コンタクト２７５のＺ１方向の長さを短くすることができる。それゆえ、電極用コンタクト２７５をより容易に形成することができる。
また、前述のように、電極用コンタクト２７５は、柱状のプラグである。このため、電極用コンタクト２７５が貫通孔２２０の内壁面に沿った形状である場合に比べ、配置スペースを小さくすることができる。このため、開口率の低下を抑制することができる。また、画素電極２５と第２容量電極２４４との接続、および第２容量電極２４４と第２容量電極２４４との接続の不良が発生を抑制することができる。
また、前述のように、電極用コンタクト２７５の材料は、例えば、タングステン、コバルト、銅等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等の金属材料が挙げられる。特に、電極用コンタクト２７５は、好ましくはタングステンを含む。タングステンを含むことで、貫通孔２２０を充分に埋めることができる柱状の電極用コンタクト２７５を簡単かつ確実に形成することができる。また、タングステンは耐熱性に優れるため、積層体２２の製造時のおける熱処理により、電極用コンタクト２７５が変質することが抑制される。
また、電極用コンタクト２７５がタングステンを含むことで、電極用コンタクト２７５が第２中継電極２４７または第２容量電極２４４に接触することにより電蝕が発生するおそれを抑制することができる。仮に、電極用コンタクト２７５が貫通孔２２０の内壁面に沿った形状である場合、電極用コンタクト２７５は画素電極２５の材料と同一材料で形成される。この場合、電極用コンタクト２７５は、透明導電性材料を含む。電極用コンタクト２７５が透明導電性材料を含む場合、電極用コンタクト２７５が第２中継電極２４７または第２容量電極２４４に接触することで電蝕が発生するおそれがある。
なお、電極用コンタクト２７５は、単一材料で構成されてもよいし、複数の材料を含んでいてもよい。例えば、電極用コンタクト２７５は、タングステンを含む主体部と、主体部と貫通孔２２０の内壁面との間に位置するバリア層とを有してもよい。当該バリア層は、例えば、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）またはタングステンナイトライド（ＷＮ）のうちの少なくとも１つを含む層を有する。また、当該バリア層は、複数の層を有してもよい。
図６は、図４の素子基板２の一部を示す平面図である。なお、図６では、画素電極２５、定電位線２４３、第２容量電極２４４、第２中継電極２４７および電極用コンタクト２７５が図示される。また、便宜上、第２中継電極２４７にはドットパターンが付され、電極用コンタクト２７５には網掛けが付される。また、前述の図５は、図６のＢ－Ｂ線断面に相当する。
図６に示すように、画素電極２５の一部は、平面視で、第２中継電極２４７の一部、第２容量電極２４４の一部、および電極用コンタクト２７５の一部と重なる。また、電極用コンタクト２７５は、平面視で、第２中継電極２４７の一部および第２容量電極２４４の一部と重なる。
第２中継電極２４７と第２容量電極２４４とは、平面視で画素電極２５の縁に沿って互いに重ならない部分を有する。また、電極用コンタクト２７５は、平面視で画素電極２５の縁に沿って配置される。このため、開口率の低下を抑制しつつ、画素電極２５と第２容量電極２４４と第２中継電極２４７とを接続する電極用コンタクト２７５を形成することができる。
本実施形態では、電極用コンタクト２７５は、平面視で、走査線２４１の延在方向であるＸ１方向に沿った長尺な形状である。走査線２４１は、図３に示すように、Ｘ１方向に延在する。また、第２容量電極２４４は、平面視で、走査線２４１とデータ線２４２の交差部分からＸ１方向に延在する部分を有する。第２中継電極２４７は、平面視でＸ１方向に延在する。そして、第２中継電極２４７は、平面視で、第２容量電極２４４に対してＸ１方向にずれて配置される。このため、電極用コンタクト２７５を平面視でＸ１方向に沿った長尺な形状にすることで、開口率を低下させずに、電極用コンタクト２７５によって画素電極２５と第２中継電極２４７と第２容量電極２４４とを簡単に接続することができる。
また、詳細な図示はしないが、容量素子２４０は、平面視でＹ１方向を長手方向とする形状である。そして、電極用コンタクト２７５の平面視での長手方向であるＸ１方向は、容量素子２４０の平面視での長手方向であるＹ１方向と交差している。このため、電極用コンタクト２７５が存在することによる容量素子２４０の表面積の低下を抑制することができる。
なお、電極用コンタクト２７５は、例えば第２中継電極２４７および第２容量電極２４４の配置によっては、平面視でＹ１方向に延びる方向であってもよい。また、電極用コンタクト２７５は、平面視で走査線２４１とデータ線２４２との交差部分に配置されてもよい。この場合、電極用コンタクト２７５は、平面視で画素電極２５の縁に沿った形状でなくてもよい。
１Ａｄ．電極用コンタクト２７５の製造方法
電極用コンタクト２７５およびそれに接続される配線等の製造方法について説明する。具体的には、容量素子２４０、第２中継電極２４７および電極用コンタクト２７５の製造方法について説明する。
図７は、図５の定電位線２４３および第２中継電極２４７を示す平面図である。図７に示すように、絶縁層２２４上に、定電位線２４３および第２中継電極２４７を形成する。定電位線２４３および第２中継電極２４７は、例えば、ＰＶＤ（physical vapor deposition）法等により導電膜を形成した後、当該導電膜をエッチングによりパターニングすることで形成される。定電位線２４３は、平面視でＹ１方向に延在する。第２中継電極２４７は、平面視で２つの定電位線２４３の間に配置される。第２中継電極２４７は、平面視でＸ１方向に延在する。
図８は、図５の誘電体層２４５を示す平面図である。図８に示すように、定電位線２４３および第２中継電極２４７上に、絶縁層２２５を形成する。その後、絶縁層２２５の一部をエッチングにより除去し、除去した部分に誘電体層２４５を形成する。絶縁層２２５および誘電体層２４５は、例えば、熱酸化またはＣＶＤ法により形成される。
図９は、図５の第２容量電極２４４を示す平面図である。図９に示すように、平面視で誘電体層２４５と重なるように、誘電体層２４５上に第２容量電極２４４を形成する。第２容量電極２４４は、例えば、ＰＶＤ法等により導電膜を形成した後、当該導電膜をエッチングによりパターニングすることで形成される。詳細な図示はしないが、第２容量電極２４４は、平面視で、走査線２４１とデータ線２４２との交差部分に位置する。第２容量電極２４４は、平面視で、当該交差部分からＸ１方向に延在する部分と、当該交差部分からＹ１方向に延在する部分とを有する。また、第２容量電極２４４は、平面視で第２中継電極２４７の一部に重なる。
図１０は、図５の電極用コンタクト２７５を示す平面図である。図１０に示すように、第２容量電極２４４上に絶縁層２２６を形成した後、絶縁層２２６上に電極用コンタクト２７５を形成する。絶縁層２２６は、例えば、熱酸化またはＣＶＤ法により形成される。また、絶縁層２２６を形成した後、絶縁層２２６に貫通孔２２０が形成される。そして、貫通孔２２０を埋めるよう電極用コンタクト２７５が形成される。電極用コンタクト２７５は、例えば、スパッタ法またはＣＶＤ法により形成される。これにより、電極用コンタクト２７５を介して第２容量電極２４４と第２中継電極２４７とは電気的に接続される。
また、図示しないが、電極用コンタクト２７５を形成した後、画素電極２５が形成される。これにより、画素電極２５と第２容量電極２４４と第２中継電極２４７とが、電極用コンタクト２７５を介して接続される。
以上の方法によれば、画素電極２５と第２容量電極２４４との接続、および、第２容量電極２４４と第２中継電極２４７との接続に必要なコンタクトは、１つで済む。つまり、電極用コンタクト２７５を形成することで、画素電極２５と第２容量電極２４４との接続、および、画素電極２５と第２中継電極２４７との接続が可能になる。このため、複数のコンタクトを形成する必要が無く、また、複数の貫通孔を形成する必要がない。よって、素子基板２を製造するための工程数を大幅に削減することができる。
１Ｂ．第２実施形態
第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図１１は、第２実施形態の電極用コンタクト２７５Ａを示す断面図である。本実施形態の電極用コンタクト２７５Ａは、画素電極２５と一体で形成されることが第１実施形態の電極用コンタクト２７５と異なる。以下では、電極用コンタクト２７５Ａについて、第１実施形態の電極用コンタクト２７５と異なる事項を説明し、同様の事項の説明は省略する。
図１１に示すように、電極用コンタクト２７５Ａは、貫通孔２２０の内壁面に沿った形状である。電極用コンタクト２７５Ａは、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＦＴＯ等の透明導電材料を含む。電極用コンタクト２７５Ａと画素電極２５とは同一材料を含む。電極用コンタクト２７５Ａと画素電極２５とが同一材料を含むことで、これらを一体で形成できるので、電極用コンタクト２７５Ａの製造が容易である。
また、画素電極２５および電極用コンタクト２７５Ａは多層構造であってもよい。例えば、画素電極２５および電極用コンタクト２７５Ａは、透明導電性材料を含む主層と、当該主層と絶縁層２２６との間に配置されるバリア層と有する。当該バリア層は、例えば、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）またはタングステンナイトライド（ＷＮ）のうちの少なくとも１つを含む層を有する。なお、当該バリア層は、複数の層を有してもよい。当該バリア層を有することで、透明導電性材料を含む主層が第２中継電極２４７または第２容量電極２４４に接触することで電蝕が発生することを抑制することができる。特に、第２中継電極２４７または第２容量電極２４４がアルミニウムを含む場合、電極用コンタクト２７５Ａがバリア層を有することは有効である
２．変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
前述の各実施形態では、トランジスター２３は、ＴＦＴであったが、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であってもよい。
前述の各実施形態では、アクティブマトリクス方式の電気光学装置１００が例示されるが、これに限定されず、電気光学装置１００の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス方式等でもよい。
「電気光学装置」の駆動方式は、縦電界方式に限定されず、横電界方式でもよい。第１実施形態では、素子基板２に画素電極２５が設けられ、対向基板３に共通電極３３が設けられているが、素子基板２または対向基板３のいずれか一方のみに、液晶層５に電界を印加するための電極が設けられてもよい。なお、横電界方式としては、例えばＩＰＳ（In Plane Switching）モードが挙げられる。また、縦電界方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Virtical Alignment）、ＰＶＡモードおよびＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードが挙げられる。
３．電子機器
電気光学装置１００は、各種電子機器に用いることができる。
図１２は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター２０００を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設置される本体部２０１０と、制御部２００３と、を有する。制御部２００３は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図１３は、電子機器の一例であるスマートフォン３０００を示す平面図である。スマートフォン３０００は、操作ボタン３００１と、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、制御部３００２と、を有する。操作ボタン３００１の操作に応じて電気光学装置１００に表示される画面内容が変更される。制御部３００２は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図１４は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。電気光学装置１ｒは、赤色の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｇは、緑の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｂは、青色の表示色に対応する電気光学装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個の電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂを有する。制御部４００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを電気光学装置１ｒに供給し、緑色成分ｇを電気光学装置１ｇに供給し、青色成分ｂを電気光学装置１ｂに供給する。各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系４００３は、各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。
以上の電子機器は、前述の電気光学装置１００と、制御部２００３、３００２または４００５と、を備える。生産性に優れ、かつ小型な電気光学装置１００を備えることで、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００または投射型表示装置４０００の小型化を図ることができる。
なお、本発明の電気光学装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、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、およびＰＯＳ（Point of sale）端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。
また、前述した説明では、本発明の電気光学装置の一例として液晶装置について説明したが、本発明の電気光学装置はこれに限定されない。例えば、本発明の電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。また、例えば、有機ＥＬ（electro luminescence）、無機ＥＬまたは発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを用いた電気泳動表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。
２…素子基板、３…対向基板、４…シール部材、５…液晶層、１１…走査線駆動回路、１２…データ線駆動回路、１３…外部端子、２１…第１基体、２２…積層体、２３…トランジスター、２５…画素電極、２９…第１配向膜、３１…第２基体、３２…絶縁膜、３３…共通電極、３４…第２配向膜、１００…電気光学装置、２２０…貫通孔、２２１…絶縁層、２２２…絶縁層、２２３…絶縁層、２２４…絶縁層、２２５…絶縁層、２２６…絶縁層、２３１…半導体層、２３１ａ…ソース領域、２３１ｂ…ドレイン領域、２３１ｃ…チャネル領域、２３１ｄ…第１ＬＤＤ領域、２３１ｅ…第２ＬＤＤ領域、２３２…ゲート電極、２３３…ゲート絶縁膜、２４０…容量素子、２４１…走査線、２４２…データ線、２４３…定電位線、２４４…第２容量電極、２４５…誘電体層、２４６…第１中継電極、２４７…第２中継電極、２７１…第１導通部、２７２…第２導通部、２７３…第３導通部、２７４…第４導通部、２７５…電極用コンタクト、２７５１…端面、２７５２…端面、Ａ１０…表示領域、Ａ２０…周辺領域、Ｐ…画素。

Claims (6)

  1. 電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層を有する電気光学装置であって、
    前記電気光学層に前記電界を印加する電極と、
    ドレイン領域を含む半導体層を有するトランジスターと、
    第１容量電極および第２容量電極を有する容量素子と、
    前記電極に接続される電極用コンタクトと、
    前記ドレイン領域に電気的に接続されるドレイン中継電極と、を備え、
    前記電極用コンタクトは、前記第２容量電極および前記ドレイン中継電極に接続され、
    前記第１容量電極および前記ドレイン中継電極は、同層に位置し、
    前記第１容量電極、前記第２容量電極、および前記電極は、この順に前記電気光学層に向かって並び、前記電極が前記電気光学層の最も近くに配置され、
    前記電極用コンタクトは、柱状のプラグであり、
    前記第１容量電極は、第１方向に延在し、
    前記ドレイン中継電極は、前記電極の厚さ方向に見て、前記第１方向とは交差する第２方向に延在し、
    前記電極用コンタクトは、前記厚さ方向に見て、前記第１容量電極とは重ならず、かつ前記第２方向に延在する、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記電極用コンタクトは、前記電極の厚さ方向に見て、前記電極の縁に沿って延在する長尺な形状である請求項１に記載の電気光学装置。
  3. 前記トランジスターは、ゲート電極をさらに有し、
    前記ゲート電極に電気的に接続される走査線をさらに備え、
    前記電極用コンタクトは、前記電極の厚さ方向に見て、前記走査線の延在方向に沿った長尺な形状である請求項１または２に記載の電気光学装置。
  4. 前記電極用コンタクトは、前記電極の材料と同一の材料を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  5. 前記電極用コンタクトは、タングステンを含む請求項１から３のいずれか１項に記載の
    電気光学装置。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電気光学装置と、
    前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
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