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JP6690671B2 - 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、液晶装置等の電気光学装置が用いられる。特許文献１には、素子基板と、対向基板と、これらの間に配置される液晶とを有する電気光学装置が開示される。
特許文献１に記載の素子基板は、石英基板と、石英基板と離間してマトリクス状に配置される複数の画素電極と、画素電極ごとに対応して設けられるＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを備える。また、特許文献１に記載の素子基板は、ＴＦＴへの光の入射を抑制するため、金属等で構成される遮光膜を備える。
特開２００５−２５０２３４号公報
特許文献１に記載の遮光膜について、遮光性を高めるには、遮光膜の厚さを厚くすることが考えられる。しかし、特許文献１に記載の素子基板において、単に、遮光膜の厚さを一様に厚くしようとすると、基材に生じる応力が過度に大きくなってしまう。この結果、基材の反りおよび遮光膜のクラック等の不具合が発生してしまう。このため、従来の素子基板では、このような不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴに対する遮光性を高めることが難しいという問題がある。
本発明の電気光学装置の一態様は、透光性の基材と、透光性の画素電極と、前記画素電極に電気的に接続されるスイッチング素子と、前記基材に接触し、前記基材の厚さ方向からの平面視において前記スイッチング素子と重なる遮光体と、を備え、前記遮光体は、第１部分と、厚さが前記第１部分の厚さよりも厚い第２部分と、を有する。
第１実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置の平面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の断面図である。 第１実施形態における素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 第１実施形態における素子基板の部分平面図である。 第１実施形態における素子基板の部分断面図である。 第１実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。 第１実施形態における素子基板が有する遮光体を示す平面図である。 第１実施形態における素子基板が有するＴＦＴを示す平面図である。 第１実施形態における素子基板が有する回路用遮光体を示す断面図である。 第１実施形態における素子基板の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における基材形成工程を説明するための断面図である。 第１実施形態における基材形成工程を説明するための断面図である。 第１実施形態における遮光体形成工程を説明するための断面図である。 第１実施形態における遮光体形成工程を説明するための断面図である。 第２実施形態における素子基板が有する遮光体を示す平面図である。 第３実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。 第４実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。 第５実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。 第５実施形態における素子基板が有する遮光体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斜視図である。 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や縮尺は実際のものと適宜異なり、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。なお、本明細書において「平行」とは、２つの面または線について、互いに完全に平行な場合のみならず、一方が他方に対して±５°の範囲内で傾斜することをいう。
１．液晶装置
１−１.第１実施形態
本発明の電気光学装置の一例として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として備えるアクティブマトリックス方式の液晶装置を例に説明する。
１−１ａ．基本構成
図１は、第１実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置の平面図である。図２は、第１実施形態に係る液晶装置の断面図であって、図１中のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１および図２のそれぞれに示す互いに直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を適宜用いて説明する。
図１および図２に示す電気光学装置１は、透過型の液晶装置である。電気光学装置１は、透光性を有する素子基板２と、素子基板２に対向して配置される透光性を有する対向基板３と、素子基板２と対向基板３との間に配置される枠状のシール部材４と、素子基板２、対向基板３およびシール部材４で囲まれる液晶層５と、を有する。
電気光学装置１を透過する光は可視光であり、本明細書において、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。
図１に示すように、電気光学装置１は、素子基板２の厚さ方向に平行なｚ軸方向からの平面視で、四角形状をなすが、電気光学装置１の平面視形状はこれに限定されず、例えば、円形等であってもよい。また、以下では、素子基板２の厚さ方向に平行なｚ軸方向からの平面視を単に「平面視」と言う。なお、本実施形態では、ｚ軸方向は、光の光軸方向と平行である。
図１に示すように、素子基板２は、平面視で対向基板３を包含する大きさである。図２に示すように、素子基板２は、基材２１と、複数の画素電極２８と、配向膜２９とを有する。基材２１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。画素電極２８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で構成される。配向膜２９は、素子基板２のうち最も液晶層５側に位置しており、液晶層５の液晶分子を配向させる。配向膜２９の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。
また、図１および図２では図示しないが、基材２１と画素電極２８との間には、ＴＦＴ２５および遮光体２２等が配置される。ＴＦＴ２５および遮光体２２等については、後で図５等を参照しつつ説明する。
図２に示すように、対向基板３は、対向基板用基材３１と、絶縁層３２と、共通電極３３と、配向膜３４と、を有する。対向基板用基材３１、絶縁層３２、共通電極３３および配向膜３４は、この順に並ぶ。配向膜３４が最も液晶層５側に位置する。
対向基板用基材３１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。対向基板用基材３１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。共通電極３３は、透光性の絶縁材料を用いて形成される絶縁層３２を介して対向基板用基材３１に積層される。共通電極３３は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。また、配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる。配向膜３４の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。
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、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。シール部材４、素子基板２および対向基板３によって囲まれる領域内には、液晶層５が配置される。なお、シール部材４の一部には、液晶分子を含む液晶材を注入するための注入口４１が形成されており、注入口４１は各種樹脂材料を用いて形成される封止材４０により封止される。
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。液晶層５は、液晶分子が配向膜２９および配向膜３４の双方に接するように素子基板２および対向基板３によって挟持される。液晶層５に印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。液晶層５は、光を、印加される電圧に応じ変調することで階調表示を可能とする。
また、図１に示すように、素子基板２の対向基板３側の面には、２つの走査線駆動回路６１と１つの信号線駆動回路６２とが配置される。なお、信号線駆動回路６２は、ＴＦＴ２５を駆動する「回路」に相当する。また、素子基板２の対向基板３側の面には、複数の外部端子６４が配置される。外部端子６４には、走査線駆動回路６１および信号線駆動回路６２のそれぞれから引き回される配線６５が接続される。
かかる電気光学装置１は、平面視で液晶層５と重なり、画像等を表示する表示領域Ａ１０と、表示領域Ａ１０を平面視で囲む周辺領域Ａ２０と有する。表示領域Ａ１０は、行列状に配列される複数の画素Ｐを含む。１つの画素Ｐに対して１つの画素電極２８が配置される。周辺領域Ａ２０には、前述の走査線駆動回路６１および信号線駆動回路６２等が配置される。
また、電気光学装置１の駆動方式としては、特に限定されないが、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モードおよびＶＡ（Vertical Alignment）モード等が挙げられる。
１−１ｂ．電気的な構成
図３は、第１実施形態における素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。図３に示すように、素子基板２には、ｎ本の走査線２６１とｍ本の信号線２６２とｎ本の容量線２６３とが形成される。ただし、ｎおよびｍは２以上の整数である。ｎ本の走査線２６１とｍ本の信号線２６２との各交差に対応してＴＦＴ２５が配置される。
図３に示すｎ本の走査線２６１は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。走査線２６１は、ＴＦＴ２５に電気的に接続される。また、ｎ本の走査線２６１は、図１に示す走査線駆動回路６１に電気的に接続される。ｎ本の走査線２６１には、走査線駆動回路６１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが走査線２６１に線順次で供給される。
図３に示すｍ本の信号線２６２は、ｘ軸方向に等間隔で並び、ｙ軸方向に延在する。信号線２６２は、ＴＦＴ２５に電気的に接続される。また、ｍ本の信号線２６２は、図１に示す信号線駆動回路６２に電気的に接続される。ｍ本の信号線２６２には、図１に示す信号線駆動回路６２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが信号線２６２に線順次で供給される。
ｎ本の走査線２６１とｍ本の信号線２６２とは、互いに絶縁され、平面視で格子状をなす。隣り合う２つの走査線２６１と隣り合う２つの信号線２６２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。１つの画素Ｐには、１つの画素電極２８が形成される。なお、画素電極２８は、ＴＦＴ２５に電気的に接続される。
ｎ本の容量線２６３は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。また、ｎ本の容量線２６３は、複数の信号線２６２および複数の走査線２６１と絶縁され、これらに対して離間して形成される。容量線２６３には、グランド電位等の固定電位が印加される。また、容量線２６３と画素電極２８との間には、液晶容量に保持される電荷のリークを防止するために蓄積容量２６４が液晶容量と並列に配置される。
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２６１が順次選択されると、選択される走査線２６１に接続されるＴＦＴ２５がオン状態となる。すると、ｍ本の信号線２６２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２６１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２８に印加される。これにより、画素電極２８と図２に示す対向基板３が有する共通電極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、蓄積容量２６４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。
１−１ｃ．表示領域における素子基板の構成
次に、図２に示す素子基板２の表示領域Ａ１０の部分の詳細な構成について説明する。図４は、第１実施形態における素子基板の部分平面図である。図５は、第１実施形態における素子基板の部分断面図であって、図４中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、第１実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。図７は、第１実施形態における素子基板が有する遮光体を示す平面図である。図８は、第１実施形態における素子基板が有するＴＦＴを示す平面図である。
図４および図５に示す素子基板２は、基材２１、複数の遮光体２２、複数のＴＦＴ２５、複数の走査線２６１、複数の信号線２６２、複数の容量線２６３、複数の蓄積容量２６４、複数の画素電極２８、および配向膜２９を備える。なお、図４では、蓄積容量２６４および配向膜２９の図示を省略する。以下、素子基板２が有する各部を順次説明する。
図５に示すように、基材２１は、ＴＦＴ２５側に開口する凹部２１１が設けられる平板である。基材２１の構成材料としては、例えばケイ素系の無機化合物が挙げられる。具体的には、基材２１は、例えばガラスまたは石英を用いて構成される。
図６に示すように、基材２１の凹部２１１には、遮光体２２が埋め込まれている。遮光体２２は、可視光に対する遮光性を有する。なお、本明細書において、遮光性とは、可視光に対する遮光性を意味し、具体的には、可視光の透過率が１０％以下であること、好ましくは５％以下であることをいう。
図７に示すように、複数の遮光体２２は、平面視で行列状に配置される。遮光体２２は、第１部分２２１と第２部分２２２とを有する。第２部分２２２は、平面視で＋ｙ軸方向に沿った矩形状をなす。第１部分２２１は、平面視で、＋ｙ軸方向に沿った長手形状をなし、第２部分２２２を囲む。第１部分２２１は、平面視で、＋ｙ軸方向の途中に両端よりも幅が広い幅広部２２２０を有する。また、図６に示すように、第１部分２２１の厚さｄ１は、第２部分２２２の厚さｄ２よりも薄い。遮光体２２の＋ｚ軸側の面２２０は、基材２１の＋ｚ軸側の面２１０と同一平面上に位置しており、面２１０と面２２０とで平坦面２００が構成される。
かかる遮光体２２の構成材料としては、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、金属の合金、金属とシリコンとの合金である金属シリサイド、ならびに、金属ナイトライド等の金属化合物等が挙げられる。
平坦面２００上には第１層間絶縁層２３１が配置されており、第１層間絶縁層２３１上にはＴＦＴ２５が配置される。１つのＴＦＴ２５は、前述の１つの遮光体２２と対となって配置される。ＴＦＴ２５は、半導体層２５０と、ゲート電極２５１と、ゲート絶縁膜２５２と、を有する。半導体層２５０は、第１層間絶縁層２３１上に配置される。また、ゲート絶縁膜２５２は、半導体層２５０とゲート電極２５１との間に介在している。
図６に示すように、半導体層２５０は、チャネル領域２５０１、ソース領域２５０２、ドレイン領域２５０３、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５を有する。ソース領域２５０２は、「ソース電極」として機能する。ドレイン領域２５０３は、「ドレイン電極」として機能する。チャネル領域２５０１は、ソース領域２５０２とドレイン領域２５０３との間に位置する。チャネル領域２５０１は、平面視でゲート電極２５１と重なる。第１ＬＤＤ領域２５０４は、チャネル領域２５０１とソース領域２５０２との間に位置する。第２ＬＤＤ領域２５０５は、チャネル領域２５０１とドレイン領域２５０３との間に位置する。なお、第１ＬＤＤ領域２５０４および第２ＬＤＤ領域２５０５のうちの少なくとも一方、特に、第１ＬＤＤ領域２５０４は、省略してもよい。
かかる半導体層２５０は、例えばポリシリコンを成膜して形成される。半導体層２５０のチャネル領域２５０１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２５０４および第２ＬＤＤ領域２５０５中の不純物濃度は、ソース領域２５０２およびドレイン領域２５０３中の不純物濃度よりも低い。
図８に示すように、ＴＦＴ２５の半導体層２５０は、平面視で＋ｙ軸方向に沿った長手形状をなしており、半導体層２５０の長手方向は、遮光体２２の長手方向と平行である。そして、ＴＦＴ２５は、平面視で遮光体２２と重なっている。ＴＦＴ２５と遮光体２２とが平面視で重なることで、遮光体２２で光を遮断できるので、ＴＦＴ２５への光の入射を防止または低減できる。
具体的には、図６に示すように、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５が、平面視で第２部分２２２と重なっている。ここで、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５に光が入射すると、ＴＦＴ２５のリーク電流による誤作動が生じ易い。ゆえに、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５は、遮光性を特に要する部分であると言える。したがって、前述のように第１部分２２１よりも厚くて遮光性の高い第２部分２２２が、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５と平面視で重なることで、ＴＦＴ２５のリーク電流による誤作動を特に効果的に防ぐことができる。なお、第２ＬＤＤ領域２５０５、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４の順で、光によるＴＦＴ２５のリーク電流に起因する誤作動が生じやすい。
なお、ゲート電極２５１と前述の遮光体２２とは電気的に接続されてもよい。この場合、遮光体２２をバックゲートとして用いることができる。また、この場合、図示はしないが、ゲート電極２５１と遮光体２２とを電気的に接続するコンタクトは、平面視でゲート電極２５１と幅広部２２２０との双方に重なるようにして、これらの間に形成することができる。
図５に示すように、半導体層２５０上には第２層間絶縁層２３２が配置されており、第２層間絶縁層２３２上にはゲート電極２５１を覆うように第３層間絶縁層２３３が配置される。また、第３層間絶縁層２３３上には走査線２６１が配置される。また、第３層間絶縁層２３３にはコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールには走査線２６１とゲート電極２５１とを電気的に接続するコンタクト部２４１が配置される。
第３層間絶縁層２３３上には走査線２６１を覆うように第４層間絶縁層２３４が配置されており、第４層間絶縁層２３４上には容量線２６３が配置される。第４層間絶縁層２３４上には容量線２６３を覆うように第５層間絶縁層２３５が配置される。
蓄積容量２６４は、第１容量２６４１と第２容量２６４２とを有する。第１容量２６４１は、第５層間絶縁層２３５上に配置されており、第５層間絶縁層２３５上には第１容量２６４１を覆うように第６層間絶縁層２３６が配置される。第６層間絶縁層２３６上には、第２容量２６４２が配置される。第６層間絶縁層２３６にはコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールには第１容量２６４１と第２容量２６４２とを電気的に接続するコンタクト部２４２が配置される。かかる第１容量２６４１および第２容量２６４２は、詳細な図示はしないが、それぞれ、２つの容量電極と、これら容量電極の間に配置される誘電体と、で構成される。
また、第５層間絶縁層２３５にはコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールには第１容量２６４１と容量線２６３とを電気的に接続するためのコンタクト部２４３が配置される。第２〜第６層間絶縁層２３２〜２３６にはコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホールには第２容量２６４２とドレイン領域２５０３とを電気的に接続するコンタクト部２４４が配置される。また、ドレイン領域２５０３は、コンタクト部２４４、蓄積容量２６４、および図示しないコンタクト等を介して、画素電極２８に電気的に接続される。
第６層間絶縁層２３６上には第２容量２６４２を覆うように第７層間絶縁層２３７が配置されており、第７層間絶縁層２３７上には信号線２６２が配置される。また、図４に示すように、平面視で信号線２６２と走査線２６１とが交差する交差部はＴＦＴ２５と重なる。また、図５に示すように、第２〜第７層間絶縁層２３２〜２３７にはコンタクトホールが設けられており、当該コンタクトホール内には信号線２６２とソース領域２５０２とを電気的に接続するコンタクト部２４５が配置される。
第７層間絶縁層２３７上には信号線２６２を覆うように第８層間絶縁層２３８が配置されており、第８層間絶縁層２３８上には画素電極２８が配置される。１つの画素電極２８と前述の１つのＴＦＴ２５とが対となっている。また、画素電極２８上には配向膜２９が配置される。
前述の第１〜第８層間絶縁層２３１〜２３８は、例えば、ケイ素系の無機化合物を用いて形成されており、具体的には例えば、シリコン熱酸化膜、またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等の蒸着法で成膜される酸化ケイ素膜で構成される。また、走査線２６１、信号線２６２、容量線２６３、および蓄積容量２６４が有する容量電極の各構成材料としては、例えば、ポリシリコン、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が挙げられる。また、前述のコンタクト部２４１〜２４５の各構成材料も、導電性を有する材料で形成される。
以上が表示領域Ａ１０における素子基板２の構成である。前述のように、素子基板２は、透光性の画素電極２８と、透光性の基材２１と、画素電極２８に電気的に接続されるスイッチング素子であるＴＦＴ２５と、基材２１に接触し、基材２１の厚さ方向からの平面視においてＴＦＴ２５と重なる遮光体２２と、を備える。遮光体２２は、図６に示すように、第１部分２２１と、厚さｄ２が第１部分２２１の厚さｄ１よりも厚い第２部分２２２と、を有する。
かかる素子基板２によれば、遮光体２２が互いに厚さの異なる第１部分２２１および第２部分２２２を有するので、遮光性を確保しつつ、素子基板２の反りおよび遮光体２２のクラック等の不具合を低減できる。仮に、遮光性を高めるために遮光体２２全域の厚さを厚さｄ２にすると、素子基板２に生じる応力に起因して素子基板２の反りが大きくなってしまう。反対に、仮に、遮光体２２全てを厚さｄ１に設定すると、遮光性が不十分となる。そこで、素子基板２では、平面視でＴＦＴ２５のうち遮光性を特に要する部分と重なるように第２部分２２２を配置し、遮光性を要するが光の影響が当該特に要する部分よりも少ない部分と重なるように第１部分２２１を配置する。かかる遮光体２２を用いることで、不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴ２５に対する遮光性を高めることができる。その結果、電気光学装置１の品質を高めることができる。
さらに、前述のように、ＴＦＴ２５は、ゲート電極２５１、「ソース電極」として機能するソース領域２５０２、および「ドレイン電極」として機能するドレイン領域２５０３を有する。そして、第２部分２２２は、平面視でソース領域２５０２とドレイン領域２５０３との間に配置される。平面視におけるソース領域２５０２とドレイン領域２５０３との間には、チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５が位置する。チャネル領域２５０１、第１ＬＤＤ領域２５０４、および第２ＬＤＤ領域２５０５は、前述のように遮光性を特に要する部分である。そのため、これらと第２部分２２２とが平面視で重なることで、ＴＦＴ２５のリーク電流による誤作動を特に効果的に防ぐことができる。
なお、本実施形態では、ソース領域２５０２が「ソース電極」として機能する場合を例にするが、「ソース電極」は、コンタクト部２４５のうちソース領域２５０２と接触し、かつ、ソース領域２５０２と重なる部分と捉えてもよい。同様に、本実施形態では、ドレイン領域２５０３が「ドレイン電極」として機能する場合を例にするが、コンタクト部２４４のうちドレイン領域２５０３と接触し、かつ、ドレイン領域２５０３と重なる部分を「ドレイン電極」と捉えてもよい。
また、前述のように厚さｄ２は厚さｄ１よりも厚ければよい。具体的には、厚さｄ１は、０．１ｎｍ以上３００ｎｍ以下、厚さｄ２は、厚さｄ１＋１０〜３００ｎｍとすることができる。
また、前述のように、基材２１には、ＴＦＴ２５側に開口し、遮光体２２が配置される凹部２１１が設けられる。遮光体２２が凹部２１１内に配置されることで、遮光体２２が基材２１の面２２０からＴＦＴ２５側に突出して配置されている場合に比べ、例えば製造時等に基材２１から遮光体２２が剥離することを低減できる。そのため、基材２１の歩留まりを高めることができる。
なお、基材２１は、凹部２１１を有していなくてもよい。また、遮光体２２は、面２２０から突出して配置されてもよい。
さらに、前述のように、基材２１のＴＦＴ２５側の面２１０と遮光体２２のＴＦＴ２５側の面２２０とで平坦面２００が構成される。平坦面２００が構成されることで、面２１０と面２２０との間に段差がないため、段差で光が乱反射することがない。そのため、ＴＦＴ２５に光が入射するおそれをより低減できる。
なお、面２１０と面２２０との間に段差があってもよい。
１−１ｄ．周辺領域における素子基板の構成
次に、図２に示す素子基板２の周辺領域Ａ２０の部分の詳細な構成について説明する。図９は、第１実施形態における素子基板が有する回路用遮光体を示す断面図である。
図９に示すように、素子基板２は、周辺領域Ａ２０に配置される回路用遮光体２７を有する。回路用遮光体２７は、素子基板２の＋ｚ軸側に開口した凹部２１５内に埋め込まれる。また、回路用遮光体２７の＋ｚ軸側の面２７０は、基材２１の＋ｚ軸側の面２２０と同一平面上に位置する。
回路用遮光体２７は、図１および図２に示す周辺領域Ａ２０のほぼ全域にわたって配置されており、平面視で走査線駆動回路６１、信号線駆動回路６２、外部端子６４、および配線６５と重なる。そして、図９に示すように、回路用遮光体２７の厚さｄ３は、前述の遮光体２２の第２部分２２２の厚さｄ２よりも薄い。なお、本実施形態では、回路用遮光体２７の厚さｄ３は、第１部分２２１の厚さｄ１と等しい。
厚さｄ３が厚さｄ２よりも薄いことで、厚さｄ３が厚さｄ２よりも厚い場合に比べ、回路用遮光体２７により基材２１に生じる応力を低減できる。
なお、厚さｄ３は、厚さｄ１よりも厚くても薄くてもよい。また、厚さｄ３は、厚さｄ２よりも厚くてもよい。また、回路用遮光体２７は、厚さが一定であってもよいし、厚さが異なる部分を有してもよい。また、素子基板２は、回路用遮光体２７を有さなくてもよい。
１−１ｅ．素子基板の製造方法
次に、素子基板２の製造方法について説明する。図１０は、第１実施形態における素子基板の製造方法を示すフローチャートである。
素子基板２の製造方法は、基材形成工程Ｓ１１と、遮光体形成工程Ｓ１２と、回路用遮光体形成工程Ｓ１３と、配線等形成工程Ｓ１４と、画素電極形成工程Ｓ１５と、配向膜形成工程Ｓ１６とを有する。これら各工程を順に行うことにより素子基板２が製造される。なお、遮光体形成工程Ｓ１２と回路用遮光体形成工程Ｓ１３とは同時にまたは並列して行ってもよいし、回路用遮光体形成工程Ｓ１３の後に遮光体形成工程Ｓ１２を行ってもよい。
図１１および図１２は、第１実施形態における基材形成工程を説明するための断面図である。まず、基材形成工程Ｓ１１において、例えば、ガラス板または石英板等で構成された平板に対してエッチングを施して、図１１に示すような第１凹部２１１１を形成する。その後、第１凹部２１１１の底部にさらにエッチングを施して、図１２に示すような第２凹部２１１２を形成する。かかる形成を経て、基材２１に凹部２１１が形成される。また、本工程では、詳細な図示はしないが、図９に示す凹部２１５も形成する。
図１３および図１４は、第１実施形態における遮光体形成工程を説明するための断面図である。次に、遮光体形成工程Ｓ１２において、例えば、ＣＶＤ法等の蒸着法により凹部２１１内に金属等を含む遮光体用組成物を堆積することにより、図１３に示すように遮光層２２ａを形成する。その後、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等の研磨による平坦化処理を遮光層２２ａに施すことにより、図１４に示す遮光体２２が形成される。ＣＭＰ等の研磨を施すことで、遮光体２２の面２２０と基材２１の面２１０とで構成される平坦面２００を簡単に形成できる。
また、詳細な図示はしないが、回路用遮光体形成工程Ｓ１３において、遮光体形成工程Ｓ１２における方法と同様の方法を用いて回路用遮光体２７を形成する。
また、詳細な図示はしないが、配線等形成工程Ｓ１４において、ＴＦＴ２５と走査線２６１と信号線２６２と容量線２６３と蓄積容量２６４と第１〜第８層間絶縁層２３１〜２３８とをそれぞれ形成する。ＴＦＴ２５、走査線２６１、信号線２６２、容量線２６３、および蓄積容量２６４が有する容量電極は、それぞれ、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜を形成し、当該金属膜に対してレジストマスクを用いてエッチングを施すことにより形成される。第１〜第８層間絶縁層２３１〜２３８は、それぞれ、蒸着法等により絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に対してＣＭＰ等の研磨等による平坦化処理を施すことにより形成される。
また、詳細な図示はしないが、画素電極形成工程Ｓ１５において、第８層間絶縁層２３８上に画素電極２８を形成する。画素電極２８の形成は、例えば透明導電材料からなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成し、その後、マスクを用いてパターニングすることにより行う。
また、詳細な図示はしないが、配向膜形成工程Ｓ１６において、例えば、ポリイミドからなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成し、その後、ラビング処理を施すことにより配向膜２９を形成する。
以上のようにして、図４に示す素子基板２を形成することができる。また、例えば公知の技術を適宜用いて対向基板３を形成し、素子基板２と対向基板３とをシール部材４を介して連結する。その後、素子基板２、対向基板３およびシール部材４との間に液晶材を注入して液晶層５を形成し、その後、封止する。また、各種回路等も適宜形成する。このようにして、図１および図２に示す電気光学装置１を製造することができる。
前述のように、素子基板２の製造では、基材２１に第１凹部２１１１と第２凹部２１１２とからなる凹部２１１を形成し、凹部２１１に遮光体用組成物を堆積して遮光層２２ａを形成し、その後ＣＭＰ等の平坦化処理を施す方法により遮光体２２が形成される。つまり、遮光体２２は、いわゆるデュアルダマシン法を用いて形成される。デュアルダマシン法を用いることで、平坦面２００を容易に形成でき、かつ、平坦面２００の平滑性を高めることができる。また、デュアルダマシン法を用いることで、例えば、基材２１に凹部２１１を形成せずに基材２１上に遮光膜を形成して当該遮光膜をエッチングすることにより遮光体を形成する方法に比べて、遮光体２２のクラック等を低減できる。すなわち、デュアルダマシン法を用いることで、遮光体２２のクラック耐性を高めることができる。
また、画素電極２８およびＴＦＴ２５を複数有する素子基板２において、小型で品質の高い素子基板２を形成するためには、遮光体２２は、微細でかつ形状精度に優れることが望まれる。前述のデュアルダマシン法によれば、微細でかつ形状精度に優れる遮光体２２を形成できる。
１−２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１５は、第２実施形態における素子基板が有する遮光体を示す平面図である。
本実施形態は、主に、遮光体の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１５において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
図１５に示す素子基板２Ａは、隣り合う遮光体２２同士を連結する連結部２２３を有する。本実施形態では、＋ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の遮光体２２は、それぞれ、隣り合う遮光体２２と連結部２２３で連結される。具体的には、図１５中の左上に位置する遮光体２２と、図１５中の右上に位置する遮光体２２とが、連結部２２３で連結される。また、図１５中の左下に位置する遮光体２２と、図１５中の右下に位置する遮光体２２とが、連結部２２３で連結される。
図示のように隣り合う遮光体２２同士が連結部２２３で連結されていることで、遮光体２２とＴＦＴ２５のゲート電極２５１とを電気的に接続すれば、複数の遮光体２２および複数の連結部２２３を、走査線として用いることができる。
本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、素子基板２Ａの不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴ２５に対する遮光性を高めることができる。
１−３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１６は、第３実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。
本実施形態は、主に、遮光体の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１６において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
図１６に示す素子基板２Ｂが有する遮光体２２Ｂは、タングステンを含む金属膜２２５と、金属膜２２５と基材２１との間に配置され、タングステンナイトライド（ＷＮ）またはチタンナイトライド（ＴｉＮ）を含む金属窒化膜２２６とを有する。
遮光体２２Ｂが金属窒化膜２２６を有することで、金属窒化膜２２６を有さない場合に比べ、遮光体２２Ｂと基材２１との密着性を高めることができる。また、タングステンを含む金属膜２２５を有することで、遮光体２２Ｂの遮光性を高めることができる。
ここで、タングステンナイトライドまたはチタンナイトライドで構成される膜は、それぞれ製造時の熱処理で結晶化し、ＯＤ（Optical Dencity）値が低下し易い。これに対し、タングステンで構成される膜は耐熱性に優れ、製造時の熱処理によってもＯＤ値が低下し難い。このため、タングステンを含む金属膜２２５を備えることで、例えば製造時の熱処理等ＯＤ値が低下することを抑制できるので、遮光体２２Ｂの遮光性を高めることができる。
本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、素子基板２Ｂの不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴ２５に対する遮光性を高めることができる。
１−４．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１７は、第４実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。
本実施形態は、主に、遮光体がタングステンシリサイド膜を備えることが異なる以外は、第３実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７において、第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
図１７に示す素子基板２Ｃが有する遮光体２２Ｃは、金属窒化膜２２６と基材２１との間に配置され、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）を含むタングステンシリサイド膜２２７を有する。
遮光体２２Ｃがタングステンシリサイド膜２２７を有することで、タングステンシリサイド膜２２７を有さない場合に比べ、遮光体２２Ｃと基材２１との密着性を高めることができる。特に、構成材料がケイ素系の無機化合物である基材２１は、ケイ素原子を含むタングステンシリサイド膜２２７との密着性が高い。また、金属窒化膜２２６は、タングステンシリサイド膜２２７に含まれるタングステンシリサイドが金属膜２２５に拡散しないようにするためのバリア層として機能する。このため、金属膜２２５のＯＤ値の低下を抑制できる。よって、タングステンシリサイド膜２２７を有することで、タングステンシリサイド膜２２７を有さない場合に比べ、基材２１に対する密着性およびＯＤ値をより高めることができる。
なお、金属膜２２５は、前述の金属以外の他の金属が例えば５％程度含まれていてもよい。また、金属窒化膜２２６、およびタングステンシリサイド膜２２７は、それぞれ、前述の材料以外の他の材料が例えば５％程度含まれていてもよい。
本実施形態によっても、第３実施形態と同様に、素子基板２Ｃの不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴ２５に対する遮光性を高めることができる。
１−５．第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１８は、第５実施形態における素子基板が有する遮光体を示す断面図である。図１９は、第５実施形態における素子基板が有する遮光体を示す平面図である。
本実施形態は、主に、遮光体の形状以外は、第４実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第５実施形態に関し、第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１８および図１９において、第４実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
第４実施形態における遮光体２２Ｃの外形は、内角９０°の角を有するが、図１８および図１９に示す素子基板２Ｄが有する遮光体２２Ｄの外形は、角に丸みを有する。また、図１９に示すように、遮光体２２Ｄが有する第２部分２２２Ｄの平面視形状は、第１部分２２１Ｄの平面視形状に対し相似形である。また、第１部分２２１Ｄの厚さは第２部分２２２Ｄの厚さよりも薄い。かかる形状の遮光体２２Ｄによっても、第４実施形態における遮光体２２Ｃと同様に、遮光性の向上とともに、素子基板２Ｄの反り等の低減を図ることができる。
本実施形態によっても、第４実施形態と同様に、素子基板２Ｄの不具合の発生を低減しつつ、ＴＦＴ２５に対する遮光性を高めることができる。
２．電子機器
電気光学装置１は、各種電子機器に用いることができる。
図２０は、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。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１と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを有する。
図２１は、電子機器の一例であるスマートフォンを示す斜視図である。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１とを有する。操作ボタン３００１の操作に応じて電気光学装置１に表示される画面内容が変更される。
図２２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１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１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１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。
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。
前述のパーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００、および投射型表示装置４０００は、それぞれ、前述の品質に優れる電気光学装置１を備える。電気光学装置１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、および投射型表示装置４０００の表示の均質性を高めることができる。よって、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００、および投射型表示装置４０００の品質を高めることができる。
なお、本発明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、本発明の電気光学装置および電子機器は、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明は前述の各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。すなわち、電気エネルギーによって光学特性が変化する電気光学装置であればよい。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。
また、前述の説明では、スイッチング素子の一例はＴＦＴであるが、スイッチング素子は、これに限定されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等であってもよい。
また、本発明の電気光学装置は、透過型に限定されず、反射型であってもよい。
１…電気光学装置、２１…基材、２２…遮光体、２７…回路用遮光体、２８…画素電極、６１…走査線駆動回路、２００…平坦面、２１１…凹部、２２１…第１部分、２２２…第２部分、２２５…金属膜、２２６…金属窒化膜、２２７…タングステンシリサイド膜、２５０１…チャネル領域、２５０２…ソース領域、２５０３…ドレイン領域、２５０４…第１ＬＤＤ領域、２５０５…第２ＬＤＤ領域

Claims (7)

  1. 透光性の基材と、
    透光性の画素電極と、
    前記画素電極に電気的に接続されるスイッチング素子と、
    前記基材に接触し、前記基材の厚さ方向からの平面視において前記スイッチング素子と重なる遮光体と、
    前記スイッチング素子を駆動する回路と、
    前記基材に接触し、前記基材の厚さ方向からの平面視で、前記回路と重なる回路用遮光体と、を備え、
    前記基材には、前記スイッチング素子側に開口し、前記遮光体が配置される第１凹部が設けられ、
    前記基材には、前記回路側に開口し、前記回路用遮光体が配置される第２凹部が設けられ、
    前記遮光体は、第１部分と、厚さが前記第１部分の厚さよりも厚い第２部分と、を有し、前記基材と共に前記スイッチング素子側に平坦面を構成し、
    前記第１部分は前記平坦面に沿って拡がり、
    前記回路用遮光体の厚さは、前記第２部分の厚さよりも厚い、ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記遮光体は、タングステンを含む金属膜と、前記金属膜と前記基材との間に配置され、タングステンナイトライドまたはチタンナイトライドを含む金属窒化膜とを有する請求項１に記載の電気光学装置。
  3. 前記遮光体は、前記金属窒化膜と前記基材との間に配置され、タングステンシリサイドを含むタングステンシリサイド膜を含む請求項２に記載の電気光学装置。
  4. 前記スイッチング素子は、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を有し、
    前記第２部分は、前記基材の厚さ方向からの平面視で、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置される請求項１又は２に記載の電気光学装置。
  5. 前記スイッチング素子は、ゲート電極を有し、
    前記ゲート電極は前記遮光体と電気的に接続される請求項１又は２に記載の電気光学装置。
  6. 平面視で前記ゲート電極と重なるように配置された走査線をさらに備え、
    前記遮光体と前記走査線と前記ゲート電極は、電気的に接続される請求項５に記載の電気光学装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項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。
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