JP5082518B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、電気光学装置および電子機器に関するものである。

従来から、複数の画素がマトリクス状に配置され、前記複数の画素の各々に対応して薄膜トランジスタが設けられた基板を備えた電気光学装置が知られている。このような電気光学装置として、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）ターゲットを用いたスパッタリングにより形成されたＷＳｉからなる遮光層上に、フォトリソグラフィにより遮光層のパターンに対応するマスクを形成した後、ケミカルドライエッチングを行うことによりテーパー状のＷＳｉ遮光層を形成したアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、基板を不活性ガス雰囲気中で且つ所定温度でアニール後に、基板上に高融点金属シリサイドから形成された遮光層と、遮光層上に８５０℃以下のプロセスによりシリケートガラスから形成され、不活性ガス雰囲気中で且つ所定温度でアニールされた層間絶縁層と、層間絶縁層上に所定温度のプロセスにより形成された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子に対応して設けられた複数の画素電極を設けた液晶表示パネルが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

上述の特許文献１では、熱膨張率の差などに起因した応力の発生を抑えつつ遮光層を形成することにより、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子の下側からの戻り光等の光に対する遮光性能が高く、スイッチング素子のスイッチング特性が高い液晶表示パネルを得ることができる。また、特許文献２では、薄膜トランジスタへのコンタミネーションや熱膨張率の差などに起因した応力の発生を低く抑えつつ、スイッチング素子の下側からの戻り光等の光に対する遮光性能が高く、スイッチング素子のスイッチング特性が高い液晶表示パネルを得ることができる。
特許第３３７４７１７号公報 特許第３６７４２６０号公報

しかしながら、上記従来の電気光学装置では、ＴＦＴの上層側および下層側に配置された遮光層によって入射光や戻り光をある程度遮蔽することができるが、基板上に設けられた層間絶縁層の境界面や配線層等によって反射された一部の光がＴＦＴの上層側および下層側に配置された遮光層の間から入り込み、反射を繰り返してＴＦＴのチャネル領域に到達してしまうという課題がある。ＴＦＴのチャネル領域に光が到達すると、光電効果によるリーク電流が発生してトランジスタ特性が劣化したり、素子不良による画像不良が生じたりするという問題がある。

そこで、この発明は、ＴＦＴのチャネル領域に光が到達することを防止して、トランジスタ特性が良好で、画像不良を防止することができる電気光学装置および電子機器を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、複数の画素がマトリクス状に配置され、前記複数の画素の各々に対応して薄膜トランジスタが設けられた基板を備えた電気光学装置であって、前記薄膜トランジスタの下層側に設けられた第一層間絶縁膜および前記薄膜トランジスタの上層側に設けられた第二層間絶縁膜を含み、前記薄膜トランジスタの周囲を覆うように前記複数の画素の間の領域に形成された第一誘電体層と、少なくとも前記第一誘電体層の下面を覆い前記薄膜トランジスタに平面的に重なるように形成された遮光層と、前記画素の光透過領域において前記第一誘電体層の側面に接するように形成され、前記第一誘電体層と屈折率の異なる第二誘電体層と、を有し、前記第一誘電体層と前記第二誘電体層の境界面が、前記遮光層上に位置していることを特徴とする。

このように構成することで、薄膜トランジスタの下層側から基板の垂線方向に沿って薄膜トランジスタの形成領域に入射しようとする光は遮光層によって遮断される。また、薄膜トランジスタの下層側から基板の垂線方向と交差するように角度を持って入射し、遮光層の上層側の薄膜トランジスタが形成された領域に入射しようとする光は、まず光透過領域に配置された第二誘電体層に入射して第二誘電体層を透過する。第二誘電体層を透過した光は、薄膜トランジスタの形成領域を含む遮光層上に形成された第一誘電体層と第二誘電体層との境界面に到達する。ここで、第二誘電体は第一誘電体と屈折率の異なる誘電体によって形成されているので、第一誘電体層と第二誘電体層との境界面に達した光は境界面によって反射される。

したがって、本発明によれば、光透過領域から入射し、薄膜トランジスタが形成された領域に基板の垂線方向と交差するように角度を持って入射しようとする光を、第一誘電体層と第二誘電体層の境界面によって反射させ、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することを防止できる。よって、電気光学装置のトランジスタ特性が劣化することを防止し、画像不良を防止することができる。

また、本発明の電気光学装置では、前記第一誘電体層の屈折率は前記第二誘電体層の屈折率よりも小さいことが望ましい。
このように構成することで、屈折率の大きい第二誘電体層に入射し、第二誘電体層を透過して屈折率の小さい第一誘電体層との境界面に達する光の入射角の範囲に応じて、各誘電体層の屈折率を調整することで、当該光を当該境界面によって全反射させることができる。したがって、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。

また、本発明の電気光学装置では、少なくとも前記第一誘電体層上を覆い前記薄膜トランジスタと平面的に重なるように配線層が形成され、前記配線層下に前記境界面が位置していることが望ましい。
このように構成することで、配線層を薄膜トランジスタの上層側を覆う遮光層として機能させることができるだけでなく、薄膜トランジスタの形成領域に上層側から入射しようとする光が上述の境界面と配線層との隙間から薄膜トランジスタの形成領域を含む第一誘電体層に入射することを防止できる。したがって、薄膜トランジスタの形成領域に上層側から入射しようとする光をより効果的に遮蔽し、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。

また、本発明の電気光学装置では、前記第一誘電体層は上層側の幅が下層側の幅よりも小さくなるように側面に斜面が形成されていてもよい。
このように構成することで、第一誘電体層と第二誘電体層との境界に形成される境界面も同様に傾斜した状態となる。これにより、薄膜トランジスタの形成領域の下層側から光透過領域に入射して薄膜トランジスタの形成領域に入射しようとする戻り光が、上述の境界面に、より大きい入射角で到達する。したがって、薄膜トランジスタの形成領域に入射しようとする戻り光を、上述の境界面によってより確実に反射させ、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。

また、本発明の電気光学装置は、前記斜面が前記基板となす角の角度をθ_Ａ、前記基板の上側から前記境界面に入射する入射光が前記基板の垂線となす角の角度をθ_Ｔ、前記第一誘電体層の屈折率をＮ１、前記第二誘電体層の屈折率をＮ２とした場合に下記式（Ｉ）を満たす関係が成立することを特徴とする。
Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ−θ_Ｔ）…（Ｉ）
このように構成することで、基板の上側から透過領域に入射して薄膜トランジスタの形成領域の上層側から薄膜トランジスタの形成領域に入射しようとする入射光が基板の垂線となす角の角度θ_Ｔの範囲に応じて、θ_Ａ、Ｎ１、Ｎ２を最適化することができる。これにより、基板の垂線となす角の角度θ_Ｔが所定の範囲の入射光を上述の境界面によって全反射させ、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。

また本発明の電気光学装置は、前記斜面が前記基板となす角の角度をθ_Ａ、前記基板の下側から前記境界面に入射する戻り光が前記基板の垂線となす角の角度をθ_Ｂ、前記第一誘電体層の屈折率をＮ１、前記第二誘電体層の屈折率をＮ２とした場合に下記式（ＩＩ）を満たす関係が成立することを特徴とする。
Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ＋θ_Ｂ）…（ＩＩ）
このように構成することで、基板の下側から透過領域に入射して薄膜トランジスタの形成領域の下層側から薄膜トランジスタの形成領域に入射しようとする戻り光が基板の垂線となす角の角度θ_Ｂの範囲に応じて、θ_Ａ、Ｎ１、Ｎ２を最適化することができる。これにより、基板の垂線となす角の角度θ_Ｂが所定の範囲の戻り光を上述の境界面によって全反射させ、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。また、上述の式（Ｉ）と式（ＩＩ）を同時に満たすようにθ_Ａ、Ｎ１、Ｎ２を最適化することで、入射光と戻り光の両者を全反射させることができ、薄膜トランジスタのチャネル領域に光が到達することをより効果的に防止できる。

また、本発明の電子機器は、上述の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
このように、本発明の電子機器は、トランジスタ特性が良好で、画像不良を防止することができる電気光学装置を備えているので、応答性、信頼性に優れ、画像表示性能の良好な高性能の電子機器となる。

次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
＜第一実施形態＞
[液晶装置]
図１に示すように、アクティブマトリクス基板１の中央には画像表示領域２が形成されている。画像表示領域２の周縁部にはシール材３が配設され、このシール材３によりアクティブマトリクス基板１と対向基板４とが貼り合わされている。また、両基板１，４とシール材３とに囲まれる領域内には液晶層（不図示）が封止されている。シール材３の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路５と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動回路６とが実装されている。アクティブマトリクス基板１の端部には外部回路に接続する複数の接続端子７が設けられており、この接続端子７には駆動回路５，６から延びる配線が接続されている。シール材３の四隅にはアクティブマトリクス基板１と対向基板４とを電気的に接続する基板間導通部８が設けられており、基板間導通部８も配線を介して接続端子７と電気的に接続されている。

液晶装置１００の画像表示領域２には、図２に示すように、複数のデータ線２１と、データ線２１と交差する方向に延びる複数の走査線２２とが形成されている。また、隣接する２本のデータ線２１と隣接する２本の走査線２２とに囲まれた矩形状の領域に対応して画素電極２３が配置されている。画像表示領域２全体では画素電極２３が平面視マトリクス状に配列されている。各画素電極２３には、画素電極２３への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０が接続されている。ＴＦＴ３０のソースにはデータ線２１が接続されている。各データ線２１には、前述したデータ線駆動回路６から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。

また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線２２が接続されている。走査線２２には、前述した走査線駆動回路５から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。一方、ＴＦＴ３０のドレインには画素電極２３が接続されている。そして、走査線２２から供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、ＧｍによりＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることで、データ線２１から供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極２３を介して各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極２３と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極２３と容量線２４との間に蓄積容量２５が液晶容量と並列に接続されている。

アクティブマトリクス基板１上には、図３に示すように、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極２３（破線２３ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。各画素電極２３の縦横の境界に沿って、データ線２１、走査線２２及び容量線２４が設けられている。本実施形態では、各画素電極２３の形成領域に対応する矩形状の領域が画素の平面領域に対応しており、マトリクス状に配列された画素毎に表示動作が行われるようになっている。

ＴＦＴ３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層３１を備えている。半導体層３１のソース領域（後述）には、コンタクトホール３２を介して、データ線２１が接続されている。また、半導体層３１のドレイン領域（後述）には、コンタクトホール３３を介して、ドレイン電極３５が接続されている。一方、半導体層３１における走査線２２との対向部分には、チャネル領域３１ｃが形成されている。

液晶装置１００は、図４に示すように、アクティブマトリクス基板１と、これに対向配置された対向基板４と、これらの間に挟持された液晶層９とを備えて構成されている。アクティブマトリクス基板１は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０、及びその内側（液晶層側）に形成されたＴＦＴ３０や画素電極２３、さらにこれを覆う配向下地膜２６及び無機配向膜２７などを備えている。一方の対向基板４は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体４０、およびその内側（液晶層側）に形成された共通電極４１、さらにこれを覆う配向下地膜４２、無機配向膜４３などを備えている。

基板本体１０の内面側（上層側）には、後述する第一遮光層１１および第一層間絶縁層１２が形成されている。第一層間絶縁層１２は、例えば、ＳｉＯ_２等の透明な第一誘電体によって形成されている。第一層間絶縁層１２上には島状の半導体層３１が形成されている。半導体層３１における走査線２２との対向部分にはチャネル領域３１ｃが形成されており、チャネル領域３１ｃの両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しており、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。チャネル領域３１ｃ側から順に形成された低濃度ソース領域３１ｄと高濃度ソース領域３１ｅとがソース領域を構成し、チャネル領域３１ｃ側から順に形成された低濃度ドレイン領域３１ｂと高濃度ドレイン領域３１ａとがドレイン領域を構成している。

半導体層３１の表面にゲート絶縁膜３４が形成されており、ゲート絶縁膜３４上に走査線２２が形成されている。走査線２２のうちチャネル領域３１ｃとの対向部分はＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。ゲート絶縁膜３４及び走査線２２を覆って第二層間絶縁層１３が形成されている。第二層間絶縁層１３は、第一層間絶縁層１２と同様に、例えば、ＳｉＯ_２等の透明な第一誘電体によって形成されている。これにより、ＴＦＴ３０は下層側および上層側を含む周囲がＳｉＯ_２等の透明な第一誘電体によって形成された第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３によって覆われた状態となっている。

また、ＴＦＴ３０の形成領域に対応する基板本体１０の表面に、第一層間絶縁層１２の下面を覆って第一遮光層１１が形成されている。第一遮光層１１は、アクティブマトリクス基板１の下側（液晶層９の反対側）からの光が、半導体層３１のチャネル領域３１ｃ、低濃度ソース領域３１ｄおよび低濃度ドレイン領域３１ｂに入射して光電効果によるリーク電流が生じるのを防止するために、ＴＦＴ３０に平面的に重なるように形成されている。

基板本体１０の表面には、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３の側面に接するように第三層間絶縁層１４が形成されている。第三層間絶縁層１４は、例えば、ＳｉＯＮ等の透明な第二誘電体によって形成されている。また、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３を構成するＳｉＯ_２等の第一誘電体の屈折率と、第三層間絶縁層１４を構成するＳｉＯＮ等の第二誘電体の屈折率とは異なっている。各誘電体の屈折率は、後述するように、アクティブマトリクス基板１に入射する入射光Ｌ_Ｔ、戻り光Ｌ_Ｂが基板本体１０の垂線となす角の角度等に応じて調整される。本実施形態では、第一誘電体であるＳｉＯ_２の屈折率は、例えば、約１．４５となるように調整されている。また、第二誘電体であるＳｉＯＮの屈折率は、例えば、約１．５４となるように調整されている。

第一誘電体からなる第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と、第二誘電体からなる第三層間絶縁層１４は、その境界面Ｂが第一遮光層１１上に位置するように形成されている。また、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３は、上層側の幅Ｗ１が下層側の幅Ｗ２よりも小さくなるように側面に斜面が形成されている。この斜面が基板本体１０となす角θ_Ａの角度は、後述するようにアクティブマトリクス基板１に入射する入射光Ｌ_Ｔ、戻り光Ｌ_Ｂが基板本体１０の垂線となす角の角度等に応じて調整され、本実施形態では、例えば、約８０°に形成されている

第二層間絶縁層１３および第三層間絶縁層１４上にはデータ線２１が形成されている。データ線２１は、例えば、金属等の導電性材料によって形成された配線層である。データ線２１は少なくとも第一誘電体からなる第二層間絶縁層１３上を覆うように形成されている。本実施形態では、データ線２１の端部が第二誘電体層である第三層間絶縁層１４上まで延長して形成され、データ線２１の下に境界面Ｂが位置している。また、データ線２１はＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃと平面的に重なるように形成されている。データ線２１の一部は第二層間絶縁層１３に貫設されたコンタクトホール３２内に埋設されて高濃度ソース領域３１ｅと電気的に接続されている。ドレイン電極３５は、第二層間絶縁層１３に貫設されたコンタクトホール３３を介して半導体層３１の高濃度ドレイン領域３１ａと電気的に接続されている。

また、図５に示すように、第一誘電体からなる第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と、第二誘電体からなる第三層間絶縁層１４の境界面Ｂが、第一遮光層１１、基板本体１０となす角の角度をθ_Ａ、アクティブマトリクス基板１の上側（液晶層９側）から境界面Ｂに入射する入射光Ｌ_Ｔが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度をθ_Ｔ、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３を構成する第一誘電体ＳｉＯ_２の屈折率をＮ１、第三層間絶縁層１４を構成する第二誘電体ＳｉＯＮの屈折率をＮ２とした場合に、下記式（Ｉ）を満たす関係が成立するように、各パラメータが設定されている。
Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ−θ_Ｔ）…（Ｉ）

また、図６に示すように、アクティブマトリクス基板１の下側（液晶層９の反対側）から境界面Ｂに入射する戻り光Ｌ_Ｂが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度をθ_Ｂとした場合に、下記式（ＩＩ）を満たす関係が成立するように、上述した各パラメータが設定されている。
Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ＋θ_Ｂ）…（ＩＩ）

また、図４に示すように、第二層間絶縁層１３、データ線２１、及びドレイン電極３５を覆って第四層間絶縁層１５が形成されている。第四層間絶縁層１５の表面に画素電極２３が形成されており、画素電極２３は第四層間絶縁層１５を貫通してドレイン電極３５に達する画素コンタクトホール３６を介してドレイン電極３５と電気的に接続されている。かかる構造により、画素電極２３とＴＦＴ３０とが電気的に接続されている。さらに、画素電極２３を覆って、配向下地膜２６が形成され、配向下地膜２６上に無機配向膜２７が形成されている。
無機配向膜２７は、例えば、シリコン酸化物によって好適に構成されるが、シリコン酸化物に限らず、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、マグネシウム酸化物、インジウム錫酸化物、あるいはシリコン窒化物、チタン窒化物などにより形成してもよい。後述する無機配向膜４３についても同様である。

半導体層３１を延設して第一蓄積容量電極３１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜３４を延設して誘電体膜が形成されており、かかる領域のゲート絶縁膜３４を介して第一蓄積容量電極３１ｆと対向する位置に第二蓄積容量電極を構成する容量線２４が配置されている。これにより、第一蓄積容量電極３１ｆと容量線２４とが平面的に重なる位置に前述の蓄積容量２５が形成されている。

一方、対向基板４における基板本体４０上には、第二遮光層４４が形成されている。第二遮光層４４は、対向基板４側からの光が半導体層３１のチャネル領域３１ｃや低濃度ソース領域３１ｄ、低濃度ドレイン領域３１ｂ等に入射するのを防止するものであり、平面視において半導体層３１と重なる領域に設けられている。この第二遮光層４４、第一遮光層１１、データ線２１、走査線２２および容量線２４の非形成領域で、画素電極２３が形成された領域が、液晶装置１００の光透過領域となっている。第二遮光層４４を覆う対向基板４のほぼ全面にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極４１が形成されている。そして、共通電極４１を覆って配向下地膜４２が形成され、配向下地膜４２上に無機配向膜４３が形成されている。

アクティブマトリクス基板１と対向基板４との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層９が挟持されている。ネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。アクティブマトリクス基板１側の無機配向膜２７による配向規制方向と、対向基板４側の無機配向膜４３による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。基板本体１０、４０のそれぞれの外側（液晶層９と反対側）には、偏光板１６、４５が互いの透過軸を直交させた状態（クロスニコル）で配置されている。従って、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＮモードで動作し、捻れ配向した液晶の旋光性を利用した白表示と、電圧印加により垂直配向させた液晶の透過性を利用した黒表示との間で階調表示を行うものとなっている。
なお、本液晶装置１００をプロジェクタのライトバルブとして用いる場合には、偏光板１６、４５については、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に装着して、液晶装置１００から離間して配置することが望ましい。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、画素の光透過領域から入射し、対向基板４、液晶層９を透過し、アクティブマトリクス基板１の第一遮光層１１の上層側（液晶層９側）のＴＦＴ３０が形成された領域に入射しようとする入射光Ｌ_Ｔは、光透過領域に配置された第三層間絶縁層１４に入射して第三層間絶縁層１４を透過する。第三層間絶縁層１４を透過した入射光Ｌ_Ｔは、ＴＦＴ３０の形成領域を含む第一遮光層１１上に形成された第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と、第三層間絶縁層１４との境界面Ｂに到達する。

このとき、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３を構成する第一誘電体の屈折率Ｎ１が第三層間絶縁層１４を構成する第二誘電体の屈折率Ｎ２よりも小さいので、図５に示すように、入射光Ｌ_Ｔが境界面Ｂに対して入射する入射角θの臨界角θ_ｍｉｎと屈折率Ｎ１および屈折率Ｎ２との間には、以下の式（ＩＩＩ）を満たす関係が成立する。
θ_ｍｉｎ＝ｓｉｎ^−１（Ｎ１／Ｎ２）…（ＩＩＩ）

また、入射角θと臨界角θ_ｍｉｎとの間に以下の式（ＩＶ）を満たす関係が成立すれば入射光Ｌ_Ｔは境界面Ｂによって全反射される。
θ＞θ_ｍｉｎ…（ＩＶ）

また、入射角θ、入射光Ｌ_Ｔが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度θ_Ｔ、境界面Ｂが基板本体１０となす角の角度θ_Ａとの間には、以下の式（Ｖ）を満たす関係が成立する。
θ＝θ_Ａ−θ_Ｔ…（Ｖ）
以上の式（ＩＩＩ）〜（Ｖ）により、上述の式（Ｉ）が導かれる。

上述の式（Ｉ）を用いることで、角度θ_Ｔの範囲に応じて、角度θ_Ａ、屈折率Ｎ１、および屈折率Ｎ２の値を最適化することができる。入射光Ｌ_Ｔが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度θ_Ｔの範囲は、装置の構成等によって多少異なるが、例えば、±約９°の範囲となる。本実施形態では、この角度θ_Ｔに対応して、上述の式（Ｉ）を満たすように、各パラメータが設定されている。

すなわち、第三層間絶縁層１４は屈折率Ｎ２が約１．５４の第二誘電体ＳｉＯＮによって形成され、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３は屈折率Ｎ１が約１．４５の第一誘電体ＳｉＯ_２によって形成されている。また、境界面Ｂが基板本体１０となす角の角度θ_Ａは約８０°に形成されている。これにより、角度θ_Ｔが約９．６°以下の範囲の入射光Ｌ_Ｔを境界面Ｂによって全反射させることができるように構成されている。

したがって、ＴＦＴ３０が形成された領域に入射しようとする入射光Ｌ_Ｔを、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と第三層間絶縁層１４との境界面Ｂによって全反射させ、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに入射光Ｌ_Ｔの一部が到達することを防止できる。

一方、図４に示すように、アクティブマトリクス基板１の下側（液晶層９の反対側）から入射し、第一遮光層１１の上層側のＴＦＴ３０が形成された領域に入射しようとする戻り光Ｌ_Ｂは、光透過領域の第三層間絶縁層１４に入射して第三層間絶縁層１４を透過し、境界面Ｂに到達する。

このとき、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３を構成する第一誘電体の屈折率Ｎ１が第三層間絶縁層１４を構成する第二誘電体の屈折率Ｎ２よりも小さいので、図６に示すように、戻り光Ｌ_Ｂが境界面Ｂに対して入射する入射角θ´の臨界角θ´_ｍｉｎと屈折率Ｎ１，Ｎ２との間には、以下の式（ＶＩ）を満たす関係が成立する。
θ´_ｍｉｎ＝ｓｉｎ^−１（Ｎ１／Ｎ２）…（ＶＩ）

また、入射角θ´と臨界角θ´_ｍｉｎとの間に以下の式（ＶＩＩ）を満たす関係が成立すれば戻り光Ｌ_Ｂは境界面Ｂによって全反射される。
θ´＞θ´_ｍｉｎ…（ＶＩＩ）

また、入射角θ´、戻り光Ｌ_Ｂが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度θ_Ｂ、境界面Ｂが基板本体１０となす角の角度θ_Ａとの間には、以下の式（ＶＩＩ）を満たす関係が成立する。
θ´＝１８０°−（θ_Ａ＋θ_Ｂ）…（ＶＩＩＩ）
以上の式（ＶＩ）〜（ＶＩＩＩ）により、上述の式（ＩＩ）が導かれる。

上述の式（ＩＩ）を用いることで、角度θ_Ｂの範囲に応じて、角度θ_Ａ、屈折率Ｎ１、および屈折率Ｎ２の値を最適化することができる。戻り光Ｌ_Ｂが基板本体１０の垂線Ｐとなす角の角度θ_Ｂの範囲は、装置の構成等によって多少異なるが、例えば、±約９°の範囲となる。本実施形態では、この角度θ_Ｂに対応して、上述の式（ＩＩ）を満たすように、各パラメータが設定されている。

すなわち、第三層間絶縁層１４は屈折率Ｎ２が約１．５４の第二誘電体ＳｉＯＮによって形成され、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３は屈折率Ｎ１が約１．４５の第一誘電体ＳｉＯ_２によって形成されている。また、境界面Ｂが基板本体１０となす角の角度θ_Ａは約８０°に形成されている。これにより、角度θ_Ｂが約２９．６°以下の範囲の戻り光Ｌ_Ｂを境界面Ｂによって全反射させることができるように構成されている。

したがって、ＴＦＴ３０が形成された領域に入射しようとする戻り光Ｌ_Ｂを、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と第三層間絶縁層１４との境界面Ｂによって全反射させ、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに戻り光Ｌ_Ｂの一部が到達することを防止できる。

以上のように、境界面Ｂに対して、それぞれ所定の値の入射角θおよび入射角θ´を有する入射光Ｌ_Ｔおよび戻り光Ｌ_Ｂの両者に対して、上述の式（Ｉ）および式（ＩＩ）を同時に満たすように角度θ_Ａ、屈折率Ｎ１，Ｎ２が設定されているので、入射光Ｌ_Ｔと戻り光Ｌ_Ｂの両者を同時に全反射させることができ、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに入射光Ｌ_Ｔまたは戻り光Ｌ_Ｂの一部が到達することをより効果的に防止できる。

また、第一遮光層１１は、図４に示すように、少なくとも第一層間絶縁層１２の下面を覆い、端面が第三層間絶縁層１４下に位置するように延長して設けられ、第一遮光層１１上に境界面Ｂが位置するように形成されている。また、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに平面的に重なるように形成されている。
これにより、アクティブマトリクス基板１の下側（液晶層９の反対側）からＴＦＴ３０の形成領域に入射しようとする戻り光Ｌ_Ｂが第一遮光層１１によって遮蔽されると共に、境界面Ｂと第一遮光層１１との間に隙間ができることを防止して、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに戻り光Ｌ_Ｂの一部が到達することを防止できる。

また、配線層であるデータ線２１は、図４に示すように、少なくとも第二層間絶縁層１３上を覆いＴＦＴ３０と平面的に重なるように形成され、データ線２１下に境界面Ｂが位置している。これにより、データ線２１をＴＦＴ３０の上層側（液晶層９側）を覆う遮光層として機能させることができるだけでなく、ＴＦＴ３０の形成領域に上層側から入射しようとする入射光Ｌ_Ｔが境界面Ｂとデータ線２１との間からＴＦＴ３０の形成領域を第二層間絶縁層１３に入射することを防止できる。
したがって、ＴＦＴ３０の形成領域に上層側から入射しようとする入射光Ｌ_Ｔを、対向基板４の第二遮光層４４に加えてデータ線２１によって遮蔽し、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに入射光Ｌ_Ｔの一部が到達することをより効果的に防止できる。

また、図４に示すように、第一誘電体からなる第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３は上層側の幅Ｗ１が下層側の幅Ｗ２よりも小さくなるように側面に斜面が形成されているので、第一誘電体ＳｉＯ_２と第二誘電体ＳｉＯＮとの境界面ＢもＴＦＴ３０の形成領域の上層側から下層側に傾斜した状態となる。

これにより、ＴＦＴ３０の形成領域の下層側から光透過領域に入射してＴＦＴ３０の形成領域に入射しようとする戻り光Ｌ_Ｂを、境界面Ｂが上述のように傾斜していない場合と比較して、境界面Ｂにより大きい入射角θ´で到達させることができる。したがって、ＴＦＴ３０の形成領域に入射しようとする戻り光Ｌ_Ｂを、上述の境界面Ｂによってより確実に反射させ、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに戻り光Ｌ_Ｂの一部が到達することをより効果的に防止できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、光透過領域から入射し、ＴＦＴ３０が形成された領域に入射しようとする入射光Ｌ_Ｔおよび戻り光Ｌ_Ｂを、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と、第三層間絶縁層１４との境界面Ｂによって全反射させ、ＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに入射光Ｌ_Ｔおよび戻り光Ｌ_Ｂの一部が到達することを防止できる。よって、液晶装置１００のトランジスタ特性が劣化することを防止し、画像不良を防止することができる。

[液晶装置の製造方法]
次に、図７（ａ）〜図７（ｄ）を用いて液晶装置１００の製造方法を説明する。図７（ａ）〜図７（ｄ）では第三層間絶縁層１４の形成工程を中心に説明し、他の工程の説明は省略する。なお、第三層間絶縁層１４の形成工程以外の工程については、公知のものを採用することができる。

図７（ａ）に示すように、基板本体１０上に、第一遮光層１１、第一層間絶縁層１２を形成し、ドレイン電極３５およびデータ線２１を除いて上述のＴＦＴ３０および蓄積容量２５を形成する。次いで、ゲート絶縁膜３４、走査線２２および容量線２４を覆って第二層間絶縁層１３を形成する。そして、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３にフォトリソグラフィ、エッチング等により光透過領域に対応した開口部Ｈを形成する。このとき、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３は上層側（液晶層９側）の幅Ｗ１が下層側（液晶層９の反対側）の幅Ｗ２よりも小さくなるように側面が傾斜した状態に形成される。このとき、開口部Ｈの形成によって露出した第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３の側面は第一遮光層１１上に位置し、第一遮光層１１および基板本体１０と角度θ_Ａをなすように傾斜した状態で形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、例えば、スパッタリング法等により、開口部Ｈに第二誘電体ＳｉＯＮを充填して第三層間絶縁層１４を形成し、開口部Ｈによって露出した第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３の側面に第三層間絶縁層１４が接するように形成する。これにより、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３の側面が、第一層間絶縁層１２および第二層間絶縁層１３と、第三層間絶縁層１４との境界面Ｂとなり、境界面Ｂが第一遮光層１１上に位置し、基板本体１０に対して角度θ_Ａなすように傾斜した状態となる。また、第三層間絶縁層１４は第二層間絶縁層１３上の一部を含んで形成される。

次に、図７（ｃ）に示すように、第二層間絶縁層１３および第三層間絶縁層１４の表面を、例えば、ＣＭＰ（化学機械研磨）によって平坦化した後、フォトリソグラフィ、エッチング等により、第二層間絶縁層１３を貫通し、それぞれ高濃度ドレイン領域３１ａ、高濃度ソース領域３１ｅに達するコンタクトホール３２，３３を形成する。次いで、スパッタリング法等により、コンタクトホール３２，３３に、例えば、金属材料等の導電材料を充填すると共に、第二層間絶縁層１３および第三層間絶縁層１４上に導電性材料層を形成する。そして、フォトリソグラフィ、エッチング等によって導電体材料層をパターニングしてデータ線２１およびドレイン電極３５を形成する。これにより、それぞれ高濃度ドレイン領域３１ａおよび高濃度ソース領域３１ｅに電気的に接続されたドレイン電極３５およびデータ線２１が形成される。このとき、データ線２１はＴＦＴ３０のチャネル領域３１ｃに平面的に重なり、データ線２１下に境界面Ｂが位置するように形成する。

次に、図７（ｄ）に示すように、第二層間絶縁層１３、第三層間絶縁層１４、データ線２１およびドレイン電極を覆って第四層間絶縁層１５を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、エッチング等により第四層間絶縁層１５を貫通しドレイン電極３５に達するコンタクトホール３６を形成する。次いで、スパッタリング法等により、第四層間絶縁層１５上に、ＩＴＯ等の透明導電材料層を形成すると共にコンタクトホール３６に透明導電性材料充填し、コンタクトホール３６を介してドレイン電極３５に電気的に接続する。次いで、フォトリソグラフィ、エッチング等により第四層間絶縁層１５上の透明導電性材料層をパターニングして画素電極２３を形成する。

以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、第一遮光層１１および第一層間絶縁層１２と第三層間絶縁層１４との境界面Ｂを、基板本体１０および第一遮光層１１に対して所定の角度θ_Ａだけ傾斜させることができる。また、境界面Ｂを第一遮光層１１上、およびデータ線２１下に配置することができる。

[プロジェクタ]
次に、本発明の電子機器としてプロジェクタの一実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、プロジェクタ８００の要部を示す概略構成図である。このプロジェクタ８００は、前述した実施形態に係る液晶装置１００を光変調手段として備えたものである。

図８において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は前述した実施形態に係る液晶装置１００からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズである。光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とによって構成されている。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。

各光変調手段８２２、８２３、８２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

前述したプロジェクタ８００は、上述した液晶装置を光変調手段として備えている。この液晶装置は、上述したようにトランジスタ特性が良好で、画像不良を防止することができるものとなっているので、このプロジェクタ８００は応答性、信頼性に優れ、画像表示性能の良好な高性能のプロジェクタとなる。

なお、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、前述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、前記実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、前記実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。

また、前記実施形態ではＴＮ（Twisted Nematic）モードで機能する液晶装置を例にして説明したが、ＶＡ（Vertical Alignment）モードで機能する液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式の投射型表示装置（プロジェクタ）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。

また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、前述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに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等が挙げられる。

本発明の実施形態における液晶装置の全体構成図である。 本発明の実施形態における液晶装置の等価回路図である。 本発明の実施形態における液晶装置の画素の詳細構成を示す図である。 図３のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。 図４の要部拡大図である。 図４の要部拡大図である。 本発明の実施形態における液晶装置の製造方法の説明図である。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの概略構成図である。

符号の説明

１０ 基板本体（基板）、１１ 第一遮光層（遮光層）、１２ 第一層間絶縁層（第一誘電体層）、１３ 第二層間絶縁層（第一誘電体層）、１４ 第三層間絶縁層（第二誘電体層）、２１ データ線（配線層）、３０ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、１００ 液晶装置（電気光学装置）、８００ プロジェクタ（電子機器）、Ｂ 境界面、Ｌ_Ｂ 戻り光、Ｌ_Ｔ 入射光、Ｐ 垂線、Ｗ１ 幅（上層側の幅）、Ｗ２ 幅（下層側の幅）、θ_Ａ 角度、θ_Ｔ 角度、θ_Ｂ 角度

Claims (7)

1. 複数の画素がマトリクス状に配置され、前記複数の画素の各々に対応して薄膜トランジスタが設けられた基板を備えた電気光学装置であって、
   前記薄膜トランジスタの下層側に設けられた第一層間絶縁膜および前記薄膜トランジスタの上層側に設けられた第二層間絶縁膜を含み、前記薄膜トランジスタの周囲を覆うように前記複数の画素の間の領域に形成された第一誘電体層と、
   少なくとも前記第一誘電体層の下面を覆い前記薄膜トランジスタに平面的に重なるように形成された遮光層と、
   前記画素の光透過領域において前記第一誘電体層の側面に接するように形成され、前記第一誘電体層と屈折率の異なる第二誘電体層と、を有し、
   前記第一誘電体層と前記第二誘電体層の境界面が、前記遮光層上に位置していることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記第一誘電体層の屈折率は前記第二誘電体層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
3. 少なくとも前記第一誘電体層上を覆い前記薄膜トランジスタと平面的に重なるように配線層が形成され、前記配線層下に前記境界面が位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記第一誘電体層は上層側の幅が下層側の幅よりも小さくなるように側面に斜面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気光学装置。
5. 前記斜面が前記基板となす角の角度をθ_Ａ、前記基板の上側から前記境界面に入射する入射光が前記基板の垂線となす角の角度をθ_Ｔ、前記第一誘電体層の屈折率をＮ１、前記第二誘電体層の屈折率をＮ２とした場合に下記式（Ｉ）を満たす関係が成立することを特徴とする請求項４記載の電気光学装置。
   Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ−θ_Ｔ）…（Ｉ）
6. 前記斜面が前記基板となす角の角度をθ_Ａ、前記基板の下側から前記境界面に入射する戻り光が前記基板の垂線となす角の角度をθ_Ｂ、前記第一誘電体層の屈折率をＮ１、前記第二誘電体層の屈折率をＮ２とした場合に下記式（ＩＩ）を満たす関係が成立することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電気光学装置。
   Ｎ２＞Ｎ１／ｓｉｎ（θ_Ａ＋θ_Ｂ）…（ＩＩ）
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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