CN1474219A - 有源矩阵衬底、光电装置、电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供了通过采用场反向驱动而能够谋求显示品质提高的液晶装置等中使用的一种有源矩阵衬底。本发明的有源矩阵衬底，具有多条数据线6a以及多条扫描线3a、与这些数据线6a、扫描线3a电连接的多个TFT元件30、以及分别电连接至TFT元件30的象素电极9。这样，构成TFT元件30的栅极电极35和扫描线3a，在由不同的层构成的同时，还通过栅极接触孔22而电连接，构成扫描线3a的层位于构成数据线6a的层的上层，且位于构成象素电极9的层的下层，扫描线3a的图案和数据线6a的图案以及象素电极9的图案在平面上部分重叠。

Description

有源矩阵衬底、光电装置、电子设备
技术领域
本发明涉及一种有源矩阵衬底、光电装置、电子设备，特别涉及适用于投影显示装置中安装的液晶光阀的有源矩阵衬底的结构。
背景技术
作为液晶投影仪等投影显示装置中安装的光调制单元，我们知道有液晶光阀。液晶光阀是以夹持住液晶层并相向配置的、具有用于对液晶层施加电压的电极的一对衬底为主体而构成的。通常是在液晶光阀中使用有源矩阵型液晶单元，来提高图像的高清晰度。
在液晶光阀的驱动方法中，为了防止液晶的烧结或老化，以往采用了点反向(dot reversal)、行反向(line reversal)、场反向(fieldreversal)等反向驱动方法。
上述各反向驱动方法都有利有弊，在点反向或行反向的情况下，由于在相邻点的象素电极上施加了反极性的电压，因此，在相邻点间产生了水平电场，恐怕会由于由该水平电场所引起的旋转位移而产生光泄漏。如上所述，由于液晶光阀要求高清晰度的情况，因此，这种光泄漏引起对比度低下或数值孔径低下，从而成为显示品质低下的一个重要原因。因此，从这一观点来看，要求采用不发生水平电场的场反向驱动方法。发明目的
但是，在已有的有源矩阵衬底的结构中，不能采用场反向驱动方法。其理由如下。
在场反向驱动中，如果注意看例如是1条数据线，则对于由该数据线提供信号的所有的点，在某1场中都写入相同极性的图像信号(电压)。之后，在变到下一场的瞬间，提供给该数据线的图像信号的极性反向。此时，如果扫描线从显示区域的上侧向下侧扫描，则在显示区域上侧的点中，立即写入提供给该数据线的图像信号，相反，在下侧点中，成为象素电极一边保持前场写入的图像信号一边对数据线施加与其相反极性的图像信号的状态长时间存在的情况。此时，由于产生了象素电极和数据线的耦合，因此，在显示区域下侧的点中，由于数据线的影响而改变了象素电极的电位，从而存在所谓显示品质低下的缺陷。
本发明是为了解决上述问题而作出的，目的在于提供通过采用场反向驱动而能够改善显示品质的一种液晶装置等的光电装置、其中使用的有源矩阵衬底以及电子设备。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的有源矩阵衬底在衬底主体上具有：互相交错设置的多条数据线以及多条扫描线；与这些数据线和扫描线电连接的多个薄膜晶体管；以及分别与所述多个薄膜晶体管电连接的多个象素电极，其特征在于：构成所述薄膜晶体管的栅极电极和所述扫描线是在不同的层上构成，同时，通过贯穿所述栅极电极和所述扫描线间的层间绝缘膜的接触孔而电连接、构成所述扫描线的层，位于比构成所述数据线的层还要上层的一侧，且位于比构成所述象素电极的层还要下层的一侧，所述扫描线的图案、所述数据线的图案以及所述象素电极的图案是在水平面上部分重合的。
即，本发明的有源矩阵衬底不是那种与扫描线整体形成构成薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简称为TFT)的栅极电极的结构，而是栅极电极使用与扫描线不同的层单独形成的，栅极电极和扫描线通过接触孔而电连接。这样，作为断面结构，构成扫描线的层位于构成数据线的层和构成象素电极的层之间的位置上，在平面上看，扫描线的图案部分重叠于数据线的图案和象素电极的图案上。由于这种结构，扫描线与数据线以及象素电极重叠的部分，作为屏蔽在“发明目的”一项中所述的“象素电极和数据线的耦合”的屏蔽层而起作用。由此，在显示区域的任何一个位置上，都很难引起由于数据线的影响而改变象素电极电位这样的现象，在使用本有源矩阵衬底的光电装置中可能变为场反向驱动。采用场反向驱动的结构，能够得到例如是高对比度、高数值孔径的液晶装置等的光电装置。作为屏蔽层，使用了有源矩阵衬底上的必要的扫描线，由于并不追加仅作为屏蔽层功能的个别的图案，因此，图案结构也不是特别复杂。
本发明的有源矩阵衬底最好由包含金属的材料来形成所述扫描线。又，所述数据线最好也由包含金属的材料形成。作为“包含金属的材料”意味着可以由金属单层构成，也可以由含有金属膜的层叠膜构成。
例如，向作为光调制单元而安装在投影显示装置上的液晶显示装置，照射远比具有例如是背光的直视型液晶显示器等要强的光。此时，如果光照射到作为象素开关元件而设置的TFT上，则光泄漏电流流过源极-漏极区域间，从而存在产生TFT的特性恶化、或在极端情况下产生误操作的问题。因此，以往通行的做法是将遮光膜作在有源矩阵衬底上，我们知道，在与各种布线分开形成遮光膜时，为了简化衬底结构，例如是以遮光性高的WSi(硅化钨)等材料形成扫描线，使其作为遮光膜兼扫描线。但是，特别是在后一种情况下，WSi这样的材料尽管在遮光性方面很优秀，但是其薄膜电阻会高至5Ω左右，从而出现由于扫描线的信号延迟而引起的显示品质低下的缺陷。又，由于仅仅在一个方向上配置遮光膜，因此，不能充分抑制光泄漏电流。
相反，在本发明的有源矩阵衬底中，由于如果用诸如像铝这样含有金属的材料形成扫描线，则与上述WSi等相比，薄膜电阻会充分减小到0.1Ω，因此，即便是在60Hz以上的高频进行驱动，也能抑制由于扫描线的信号延迟而引起的显示品质的低下。同样，如果用含有金属的材料形成数据线，则也能抑制由于数据线的信号延迟而引起的显示品质的低下。特别是，如果扫描线、数据线全都由含有金属的材料制成，则由于这些扫描线或数据线作为遮光膜而起作用，遮光膜被配置为格子状，因此，能够充分抑制光泄漏电流。
就所述栅极电极而言，尽管能够使用各种材料，但最好用多晶硅形成。
在扫描线和栅极电极是整体形成的情况下，如果用金属形成扫描线，则栅极电极当然也都是金属的。但是，如果栅极电极是用金属形成的，则该金属通过制造加工中的例如是热处理工程而扩散到栅极绝缘膜中，从而，存在产生TFT的元件特性变为不稳定等问题。因此，在本发明的有源矩阵衬底中，由于扫描线和栅极电极是在不同的层上构成的，因此，能够分别选择双方的构成材料，在为了防止布线延迟而用金属形成扫描线的情况下，栅极电极也能够由多晶硅形成。其结果，能够稳定TFT的元件特性、能够提高可靠度。
最好在构成TFT的沟道区的半导体层的下方设置遮光膜，使其通过层间绝缘膜，沿着所述扫描线和所述数据线的方向呈格子状延伸。
如上所述，在扫描线或数据线由遮光性高的金属形成的情况下，这些扫描线或数据线作为遮光膜而起作用，能够阻止从衬底上方向TFT的光的入射。除此之外，在构成TFT的沟道区的半导体层的下方设置沿着扫描线和数据线的方向呈格子状延伸的遮光膜的情况下，能够阻止从衬底下方向TFT的光的入射。
又，设置了与构成TFT的沟道区的半导体层之间形成存储电容的存储电容电极，存储电容电极也可以由与构成栅极电极的层相同的层形成而构成。
根据该结构，写入象素电极的图像信号(电压)更加确定地被保持，同时，在形成构成存储电容的存储电容电极时，能够与栅极电极的形成同时进行，从而，没有使制造加工变复杂。
在具有存储电容电极和遮光膜(半导体层下的遮光膜)的情况下，存储电容电极和遮光膜最好通过贯通这些存储电容电极和遮光膜之间的层间绝缘膜的接触孔而电连接。
根据该结构，存储电容电极和遮光膜在成为共同电位的同时，由于通过层间绝缘膜而分别位于TFT的半导体层的上下，因此，能够在半导体层的上下形成2级的存储电容。其结果，能够增大一定占有面积的存储电容值、能够提高显示品质。
或者是，为了得到一定的存储电容值而减小存储电容的占有面积，能够提高数值孔径。由于能够固定位于TFT下方的遮光膜的电位，因此能够改善TFT的工作稳定性。
所述扫描线也可以这样构成，使其具有从扫描线主干开始沿着所述数据线突出的部分。同样，所述数据线也可以这样构成，使其具有从数据线主干开始沿着所述扫描线突出的部分。
根据该结构，从扫描线主干或是数据线主干分枝出来并向垂直方向突出的部分能够构成遮光膜的一部分，从而能够使针对TFT的遮光性进一步提高。
也可以这样构成：设置与构成数据线的层相同的层构成的中继导电膜，使半导体层和象素电极通过中继导电膜而电连接。例如，在象素电极由氧化铟锡(Indium Tin Oxide，以下简称为ITO)等透明导电膜构成的情况下，中继导电膜的至少上表面最好由与透明导电膜进行欧姆接合的材料构成。
根据该结构，通过设置中继导电膜，半导体层-象素电极间的层间距离即便长到1～2μm，也能避免在两者间用一个接触孔进行连接的技术难度，能够用直径比较小的两个以上的接触孔在两者间进行良好的连接，能够提高象素的数值孔径。一般而言，构成TFT的半导体层非常薄，但也能够在防止接触孔开孔时的过腐蚀中发挥作用。特别是，如果中继导电膜的至少上表面是由与透明导电膜进行欧姆接合的材料构成，则能够降低接触电阻。
又，设置了用于驱动扫描线或数据线的驱动电路，构成所述驱动电路的TFT用的选通线，能够用构成扫描线的层、构成数据线的层、构成栅极电极的层中的任意一个构成。
为了起到本发明的上述效果，与显示区域内的各点相应的TFT必须是这样的：扫描线和栅极电极在不同的层上形成，并通过接触孔而电连接。与此相对，在有源矩阵衬底上设置驱动电路的情况下，由于关于构成其驱动电路的TFT没有特别制约，因此，可以选择构成扫描线的层、构成数据线的层、构成栅极电极的层中的任何一个形成选通线。
最好是这样构成：扫描线或数据线的形成区域的上表面位于比象素电极的形成区域的中央部分的上表面还要高的位置。
如上所述，相邻点的边界发生旋转位移，恐怕会发生光泄漏。对此，如果采用上述结构，则由于扫描线或数据线的形成区域即各点的外围部呈堤坝状，这部分的液晶层厚比象素电极的形成区域的中央部即各点的中央部的液晶层厚要薄，因此，在点外围部，施加到液晶层上的垂直电场的强度变强，从而得到降低旋转位移的效果。
在采用上述结构的情况下，也可以成为使在数据线的下侧与该数据线相接的层间绝缘膜的上表面平坦化的结构。或者，也可以成为使在扫描线下侧与该扫描线相接的层间绝缘膜的上表面平坦化的结构。
如上所述，在点的外围部为堤坝状形状的情况下，如果使用使在数据线的下侧与该数据线相接的层间绝缘膜的上表面平坦化的结构，则能够通过数据线、扫描线的膜厚来调整堤坝的高度，能够可靠地抑制旋转位移。如果使用使在扫描线下侧与该扫描线相接的层间绝缘膜的上表面平坦化的结构，则仅仅通过扫描线的膜厚就能调整堤坝的高度。
或者也可以在衬底主体的TFT的形成区域内设置凹部。
如果使用这一结构，能够将TFT的一部分嵌入衬底主体的凹部内，与上述情况相反，能够使有源矩阵衬底的上表面更加平坦化。
本发明的光电装置，其特征在于具有所述本发明的有源矩阵衬底。
如果使用这种结构，由于通过具有所述本发明的有源矩阵衬底而能够采用场反向驱动，因此，能够得到例如是高对比度、高数值孔径的液晶装置等的光电装置。
本发明的电子设备，其特征在于具有所述本发明的光电装置。
如果使用这种结构，就能够实现具有显示品质优异的显示部的电子设备。
附图说明
图1是以构成本发明第1实施例的液晶装置的图像显示区域的、矩阵状形成的多个象素的各种元件、布线的等效电路。
图2是显示液晶装置中使用的TFT阵列衬底(有源矩阵衬底)的1点的图案结构的平面图。
图3是沿着图2的A-A’线的剖面图。
图4是沿着图2的B-B’线的剖面图。
图5是显示本发明第2实施例的液晶装置中使用的TFT阵列衬底(有源矩阵衬底)的1点的图案结构的平面图。
图6是显示本发明第2实施例的液晶装置中使用的TFT阵列衬底(有源矩阵衬底)的1点的图案结构的平面图。
图7是显示本发明的液晶装置的全体结构的图，是从相对的衬底一侧看TFT阵列衬底以及TFT阵列衬底上形成的各构成元件的平面图。
图8是沿着图7的H-H’线的剖面图。
图9是显示作为本发明一个电子设备的例子的液晶投影仪的简要结构的图。
具体实施方式
[第1实施例]
以下，参照图1～图4，对本发明的第1实施例进行说明。
在本实施例中，作为使用本发明的有源矩阵衬底的光电装置的一个例子，就投影显示装置中安装的液晶装置(液晶光阀)进行说明。
图1是构成液晶装置的图像显示区域的、形成矩阵状的多个象素的各种元件、布线等的等效电路。图2是显示形成数据线、扫描线、象素电极等的TFT阵列衬底(有源矩阵衬底)的1个点的图案结构的平面图。图3是沿着图2的A-A’线的剖面图，图4是沿着图2的B-B’线的剖面图。在各图中，为了将各层或各部件变为在图面上可以识别的大小，各层或各部件每一个的缩放比例是不同的。
在图1中，在构成本实施例的液晶装置的图像显示区域的、形成矩阵状的多个点上，分别形成象素电极9和对该象素电极9进行开关控制的TFT元件30，提供图像信号的数据线6a电连接至TFT元件30的源极区。即便顺序将写入数据线6a的图像信号S1、S2、......、Sn以线顺序提供也没有关系，也可以按组提供给邻接的多条数据线6a。
TFT元件30的栅极上，电连接有扫描线3a，按线顺序、以脉冲形式将扫描信号G1、G2、......、Gm以该顺序按照预定的定时施加到扫描线3a上。象素电极9电连接至TFT元件30的漏极，通过使作为开关元件的TFT元件30仅仅导通一定时间，从而按照预定的定时写入由数据线6a提供的图像信号S1、S2、......Sn。通过象素电极9写入液晶的预定电平的图像信号S1、S2、......、Sn，在与形成于(后述的)相向衬底上的(后述的)公共电极之间被保持一段时间。
这里，为了防止保持的图像信号的泄漏，添加一个与形成于象素电极9和公共电极之间的液晶电容并联的存储电容70。
如图2所示，在TFT阵列衬底10上，设置矩形的象素电极9，分别沿着象素电极9的垂直、水平边界设置数据线6a以及扫描线3a。对应于数据线6a和扫描线3a交叉的部分，设置TFT元件30。形成TFT元件30的沟道区等的半导体层1具有：沿着数据线6a向着下一级扫描线3a一方(图2的下侧)延伸的部分1y，以及沿着扫描线3a向着下一级数据线6a一方(图2的右侧)延伸的部分1x。在与向半导体层1的下一级扫描线3a延伸的部分1y相反一侧的端部，设置了使后述的半导体层1的高浓度源极区和数据线6a电连接的源极接触孔21。下侧遮光膜45与数据线6a和扫描线3a大致同宽，并沿着数据线6a和扫描线3a的延伸方向呈格子状设置。
在向半导体层1的下一级扫描线3a延伸的部分1y和设置了源极接触孔21的部分之间，交叉设置栅极电极35。栅极电极35在与扫描线3a不同的层上以岛状孤立的形态形成，在其一端，设置有使栅极电极35和扫描线3a电连接的栅极接触孔22。因此，半导体层1中的、与栅极电极35平面交叉的、图2中附加向右下的斜线的部分成为沟道区1a。
存储电容电极71是在与栅极电极35相同的层上设置的。存储电容电极71具有与半导体层1重叠地沿着数据线6a向着下一级扫描线3a(图2中的下侧)延伸的部分71y，还具有沿着扫描线3a朝着下一级数据线6a(图2中的右侧)延伸的部分71x。向存储电容电极71的下一级扫描线3a延伸的部分71y的顶端，比半导体层1y的顶端还要向外超出，在该部分中设置使存储电容电极71和下侧遮光膜45电连接的电容接触孔23。
中继导电膜47设置在与数据线相同的层上。中继导电膜47设置为矩形形状，以便至少与半导体层1的高浓度漏极区和象素电极9在平面上重叠，从而，完成使半导体层1的高浓度漏极区和象素电极9电连接的任务。因此，在中继导电膜47上，设置了使半导体层1的高浓度漏极区和中继导电膜47电连接的漏极接触孔24，同时，还设置了使中继导电膜47和象素电极9电连接的象素接触孔25。
如图3、图4所示，本实施例的液晶装置具有TFT阵列衬底10，以及与其相向配置的相向衬底20。TFT阵列衬底10的衬底主体10A例如是由石英衬底、玻璃衬底、硅衬底等构成，相向衬底20的衬底主体20A例如是由玻璃衬底、石英衬底构成。在TFT阵列衬底10与相向衬底20之间，将液晶封入由后述的密封材料所包围的空间内，形成液晶层50。液晶层50在没有被施加来自于象素电极9的电场的状态下，由于定向膜16、22而成为预定的定向状态。液晶层50例如可以由一种或混合了多种向列液晶后的液晶构成。密封材料是用于将TFT阵列衬底10与相向衬底20在它们的周边处贴合在一起的物质，例如可以由由光固化性树脂或热固化性树脂构成的粘接剂构成，在其中混入用于将两衬底间的距离设定为预定值的玻璃纤维或玻璃珠等间隔(日文：ギヤツプ)材料。
在TFT阵列衬底10中，在衬底主体10A上形成了下侧遮光膜45。该下侧遮光膜45，对于TFT元件30具有防止从衬底主体10A的下面侧入射光的功能，例如由WSi等遮光性高的材料构成。于是，在覆盖下侧遮光膜45的衬底主体10A的整个表面上，设置基底绝缘膜12。基底绝缘膜12除了有将TFT元件30与下侧遮光膜45绝缘的功能之外，还通过形成在TFT阵列衬底10的整个表面上，而具有防止由于TFT阵列衬底10的表面研磨时的混乱或洗净后残留的污渍等而引起的图像开关用TFT元件30的特性改变的功能。
如图3所示，在本实施例的情况中，图像开关用TFT元件30具有LDD(轻掺杂漏极)结构，具备栅极电极35、由于来自该栅极电极35的电场而形成沟道的半导体层1的沟道区1a、含有使栅极电极35和半导体层1绝缘的栅极绝缘膜的绝缘薄膜2、半导体层1的低浓度源极区1b和低浓度漏极区1c、半导体层1的高浓度源极区1d以及高浓度漏极区1e。在半导体层1中，能够使用非晶硅或多晶硅、或是单晶硅等。
在半导体层1的高浓度漏极区1e上，通过绝缘薄膜2形成与栅极电极35同层的存储电容电极71，由通过绝缘薄膜2而对峙的半导体层1和存储电容电极71构成存储电容70。在本实施例的情况下，栅极电极35和存储电容电极71由多晶硅形成。于是，形成贯通基底绝缘膜12的电容接触孔23，通过该电容接触孔23而将存储电容电极71和下侧遮光膜45电连接。下则遮光膜45从设置了象素电极9的显示区域延伸到其周围，通过与固定电位源电连接而成为固定电位。作为固定电位源，也可以是用于将用来驱动TFT元件30的扫描信号提供给扫描线3a的(后述的)扫描线驱动电路、或是向用于对将图像信号提供给数据线6a的采样电路进行控制的(后述的)数据线驱动电路提供正电源或负电源的固定电位源，也可以是向相向衬底20的公共电极48提供固定电位。通过这种结构，能够形成存储电容，又得到避免下侧遮光膜45的电位变化对TFT元件30产生的坏影响的效果。
如图3、图4所示，形成了第1层间绝缘膜41，以便覆盖栅极电极35和存储电容电极71，在第1层间绝缘膜41上，数据线6a和中继导电膜47是在同一层上形成的。在本实施例的情况下，数据线6a和中继导电膜47，其表面由Ti(钛)、TiN(氮化钛)、TiW(钨化钛)、WSi(硅化钨)或AlN(氮化铝)等材料构成、其下层一侧由铝等低电阻金属构成。由于中继导电膜47的表面由Ti、TiN、TiW、WSi、AlN等材料构成，因此，能够防止与构成象素电极9的ITO的接触而引起的腐蚀。如图3所示，形成了贯通第1层间绝缘膜41、使数据线6a和半导体层1的高浓度源极区1d电连接的源极接触孔21，如图4所示，形成贯通第1层间绝缘膜41、使中继导电膜47和半导体层1的高浓度漏极区1e电连接的漏极接触孔24。第1层间绝缘膜41的上面，通过化学机械研磨(CMP)、深腐蚀等方法而被平面化。
形成第2层间绝缘膜42，以覆盖数据线6a和中继导电膜47，在第2层间绝缘膜42上形成扫描线3a。在本实施例的情况下，扫描线3a与数据线6a相同，由铝等低电阻金属形成。如图4所示，形成同时贯通第2层间绝缘膜42、第1层间绝缘膜41、使扫描线3a和栅极电极35电连接的栅极接触孔22。又，形成第3层间绝缘膜43，以覆盖扫描线3a，并在第3层间绝缘膜43上形成象素电极9。象素电极9由例如是ITO、IZO等透明导电膜形成。如图4所示，形成同时贯通第3层间绝缘膜43、第2层间绝缘膜42、使象素电极9和中继导电膜47电连接的象素接触孔25。由于以上结构，而使半导体层1的高浓度漏极区1e和象素电极9通过中继导电膜47电连接。
如图4所示，在含有象素电极9的顶部的TFT阵列衬底10的最表面上，设置了由实施了摩擦处理等的预定的定向处理的聚酰亚胺膜等构成的定向膜16。通过上述结构，TFT阵列衬底10的剖面形状，变为扫描线3a或数据线6a的形成区域即各点的周缘部为堤坝状隆起的形状。该最顶部和象素电极中央的平坦部分的高度差为0.2～1.2μm的程度。在与TFT阵列衬底10的衬底主体10A的液晶层50相反的一侧上，设置了偏光器17。
另一方面，就相向衬底20一方的结构而言，在衬底主体20A上的整个表面上设置了公共电极48，在公共电极48的下面一方，与TFT阵列衬底10一方相同，设置了由施加过摩擦处理等预定的定向处理的聚酰亚胺膜等构成的定向膜26。公共电极48与象素电极9相同，例如可以由ITO等透明导电膜形成。在与相向衬底20的衬底主体20A的液晶层50相反的一侧，设置了偏光器27。在相向衬底20上，也可以设置称为黑盒子的格子状的遮光膜。通过采用这种结构，由于相向衬底20上的遮光膜，同时还有构成TFT阵列衬底10一侧的遮光层的数据线6a和扫描线3a，从而能够更加可靠地阻止来自相向衬底20一方的入射光侵入到沟道区1a或低浓度源极区1b和低浓度漏极区1c。
在本实施例中，构成TFT元件30的栅极电极35与扫描线3a不是整体形成的，栅极电极35使用与扫描线3a不同的层而呈岛状孤立构成，栅极电极35和扫描线3a通过栅极接触孔22而电连接。这样，剖面结构如图3、图4所示，扫描线3a的层位于数据线6a的层与象素电极9的层之间，平面结构如图2所示，扫描线3a的图案部分重叠在数据线6a的图案和象素电极9的图案上(重叠部分中带有向右上的斜线的、标记为K的部分)。由于上述结构，扫描线3a与数据线6a和图像电极9重叠的部分K，作为屏蔽象素电极9和数据线6a的耦合的屏蔽层而起作用。因此，抑制了由于数据线6a的影响而引起的象素电极9的电位发生改变的现象，由于可以进行场反向驱动，因此能够实现高对比度、高数值孔径的液晶装置。作为屏蔽层，使用了TFT阵列衬底10上必须的扫描线3a，由于并不是追加仅作为屏蔽层功能的个别的图案，因此，不会使图案结构变得特别复杂。
由于扫描线3a或数据线6a由含有铝等低电阻金属的材料构成，因此，即便是在60Hz以上的高频下进行驱动，也能抑制由于扫描线3a或数据线6a的信号延迟而引起的显示品质的低下。与此同时，这些扫描线3a或数据线6a作为配置为格子状的内藏遮光膜而起作用，由于防止了来自于相向衬底20一方的光的入射，因此，能够充分抑制光泄漏电流，能够谋求显示品质的改善。
在本实施例中，由于扫描线3a和栅极电极35是在不同的层上构成的，因此，能够单独选择双方的构成材料，即便在为了防止布线延迟而用低电阻金属形成扫描线3a的情况下，栅极电极35也能够用多晶硅形成。其结果，由于能够防止恐怕会在栅极电极35中使用金属的情况中产生的某个栅极绝缘膜的污染，因此，能够使TFT的元件特性稳定，能够提高可靠性。
由于在构成TFT元件30的沟道区1a的半导体层1的下方，设置了通过基底绝缘膜12沿着扫描线3a和数据线6a的方向呈格子状延伸的下侧遮光膜45，因此，能够防止从TFT阵列衬底10的下方侧向TFT元件30的光的入射，即，能够防止从相向衬底20一侧入射，一旦透过液晶单元后，通过反射而再次入射的返回光。
在本实施例的结构中，由于半导体层1的高浓度漏极区1e和象素电极9通过中继导电膜47而电连接，因此即便半导体层1-象素电极9间的层间距离例如为1～2μm的程度，也能够避免两者间由一个接触孔连接的技术难度，同时，能够利用比较小直径的2个以上的接触孔在两者之间进行良好的连接，从而能够提高象素数值孔径。尽管，一般来说，构成TFT元件的半导体层非常薄，但是也能防止接触孔开孔时由过刻蚀而引起的穿透。
点周缘部变为堤坝状，由于该部分的液晶层厚比点中央部的液晶层厚度要薄，因此，在点周缘部，施加到液晶层50上的垂直电场(液晶单元厚度的方向的电场)的强度变强，降低了由于在点周缘部而引起的旋转位移，得到抑制光泄漏的效果。在本实施例的情况下，由于是对数据线6a下侧的第1层间绝缘膜41的上面进行平坦化而构成的，因此，通过数据线6a、扫描线3a双方的膜厚能够调整堤坝的高度，从而能够可靠抑制旋转位移。
在本实施例的液晶装置中，象素开关用TFT元件30最好具有上述LDD结构，但是，也可以具有在低浓度源极区1b和低浓度漏极区1c中不注入杂质的偏移结构。或者也可以是一个自调节型TFT，用于以栅极电极为掩模，以高浓度注入杂质，以自调节地形成高浓度源极和漏极区。可以是在高浓度源极区1d和高浓度漏极区1e间仅仅配置一个象素开关用TFT元件30的栅极电极的单一的栅极结构，但也可以是它们之间配置2个以上栅极电极的结构。如此，如果用双栅极或三栅极以上的栅极来构成TFT，则能够防止沟道与源极和漏极区的接合部的光泄漏电流，能够降低截止时的电流。如果这些栅极电极的至少一个采用LDD结构或是偏移结构，则能够进一步降低截止电流，从而能够得到稳定的开关元件。
[第2实施例]
以下，将参照图5对本发明的第2实施例进行说明。
本实施例的液晶装置的基本结构与第1实施例的相同，仅仅是平面图案有若干不同。因此，使用图5(与第1实施例的图2相当的平面图，对与图2中相同的构成要素赋予相同的标记)，仅就平面图案进行说明，省略公共部分的说明。
在第1实施例中，数据线6a在图2中的垂直方向上形成直线状，与此相对，在本实施例的情况下，如图5所示，数据线6a，其数据线主线在垂直方向上延伸，同时，具有从数据线主线开始沿着扫描线3a向水平方向突出的部分6b。
在本实施例中，数据线6a在与扫描线3a交叉的部分成为沿着扫描线3a膨出的形状，与第1实施例相比，数据线6a的边缘位置离TFT元件30的沟道区1a远。根据这种结构，使得光更难以通过数据线6a输入到TFT元件30的沟道区1a上，能够更可靠地抑制由于光泄漏电流而引起的显示品质的低下。在本实施例的情况下，由于有数据线6a的突出部分6b，而增加了数据线6a和象素电极9的重叠部分，但是，在该部分上还重叠有扫描线3a(图5中用朝向右上的斜线表示的部分K)，由于扫描线3a的这个部分K用作防止数据线6a和象素电极9进行耦合的屏蔽层，因此不会有特别的问题。
[第3实施例]
以下，将参照图6，对本发明的第3实施例进行说明。
本实施例的液晶装置的基本结构与第1实施例的相同，只是平面图案有一些不同。因此，将使用图6(与第1实施例的图2相当的平面图，对于与图2相同的结构要素赋予相同的标记)，仅就平面图案进行说明，省略对公共部分的说明。
在第1实施例中，数据线6a是在垂直方向直线状形成的，在第2实施例中，数据线6 a具有在水平方向突出的部分，与此相对，在本实施例的情况下，如图6所示，数据线6a是在垂直方向直线状形成的，但是，扫描线3a是扫描线主体在水平方向延伸，同时，它具有从扫描线主体开始沿着数据线6a延伸的、在垂直方向突出的部分3b。
在本实施例的情况下，各层的图案形状与第1实施例大致相同。但是，扫描线3a具有在垂直方向突出的部分3b，由于扫描线3a的这个部分3b与数据线6a和象素电极9重叠(图6中用朝向右上的斜线表示的部分K)，因此，与第1实施例相比，作为防止数据线6a和象素电极9相耦合的屏蔽层而起作用的部分变大。由此，成为这样一种图案结构：其数据线6a的电位变化难以对象素电极9进一步施加影响。从而，可以通过采用场反向驱动来提高显示品质。在本实施例的第1～第3实施例中，由于扫描线3a由金属构成，因此呈低电阻。由此，得到降低横向串扰的效果。该效果并不限于使用场反向驱动的时侯，例如在使用1H反向驱动、1S反向驱动、或是点反向驱动时，也可得到同样的效果。
(液晶装置的整体结构)
参照图7和图8，对如上所述构成的各实施例的液晶装置的整体结构进行说明。图7是从相向衬底一侧看过去的、TFT阵列衬底以及其上形成的各构成要素的平面图。图8是沿着图7的H-H’线的剖面图。
在图7、图8中，TFT阵列衬底10，是上述第1～第3实施例中说明的TFT阵列衬底。在TFT阵列衬底10上，沿着其边缘设置了屏蔽材料52，在其内侧并行设置了作为规定图像显示区域周边的框的遮光膜53。在屏蔽材料52的外侧区域，沿着TFT阵列衬底10的一边，设置了通过将图像信号按照预定的定时提供给数据线6a来驱动数据线6a的数据线驱动电路201，以及外部电路连接端子202；还沿着与该边相邻的2边，设置了通过将扫描信号按照预定定时提供给扫描线3a来驱动扫描线3a的扫描线驱动电路104。如果提供给扫描线3a的扫描信号延迟不会成为问题，则不用说，也可以仅有一侧扫描线驱动电路104。也可以沿着图像显示区域10a的一边，将数据线驱动电路201配置在两侧。又，在TFT阵列衬底10C的剩余的一边上，设置了多条布线105，用于连接设置在图像显示区域两侧的扫描线驱动电路104。
相向衬底20是在上述第1实施例中说明的相向衬底，在相向衬底20的拐角部的至少一个中，设置了使TFT阵列衬底10与相向衬底20之间电气导通的导电部件106。如图8所示，将具有与图7所示密封件52大致相同轮廓的相向衬底20通过该密封件52固定在TFT阵列衬底10上。
在该实施例中，构成数据线驱动电路201以及扫描线驱动电路104的TFT用选通线，能够由构成第1实施例中说明的扫描线3a的层、构成数据线6a的层、构成栅极电极35的层中的任何一个来构成。即，有关构成这些驱动电路的TFT，由于没有必要使用与上述象素开关用TFT相同的结构，因此，可以选择构成扫描线的层、构成数据线的层、构成栅极电极的层中的任何一个来形成选通线。
在TFT阵列衬底10上，除了这些数据线驱动电路201、扫描线驱动电路104等之外，也可以形成将图像信号按照预定的定时施加到若干数据线6a上的采样电路、将预定电压电平的预充电信号先于图像信号分别提供给多条数据线6a的预充电电路、用于检测制造过程中或装运时的该液晶装置的品质、缺陷等的检测电路。
在上述说明的实施例中，也可以不将数据线驱动电路201和扫描线驱动电路104设置在TFT阵列衬底10上，而是通过设置在TFT阵列衬底10周边部的各向异性导电薄膜，将它们电连接并机械连接至例如是在TAB(Tape Automated bonding)衬底上安装的驱动用LSI。
[液晶装置的应用例子]
以上说明的各实施例的液晶装置能适用于投影显示装置(投影仪)。以下，就将上述液晶装置用作光阀的液晶投影仪进行说明。
图9是显示液晶投影仪的概要结构图。如该图所示，在投影仪1100内部，设置了由卤素灯等白色光源构成的灯单元1102。从该灯单元1102射出的投射光，通过内部配置的3个反射镜1106以及2个分色镜1108而被分离为RGB3基色，并被分别引导到与各基色相应的光阀100R、100G以及100B。
这里，光阀100R、100G以及100B的结构与上述实施例的液晶装置相同，是由输入图像信号的处理电路(图中未示)所提供的R(红)、G(绿)、B(蓝)的基色信号分别驱动的。B色光与其他的R色或G色相比，由于光路长，因此，为了防止其损耗，是通过入射透镜11 22、中继透镜1123以及出射透镜1124构成的中继透镜系统1121而对其进行引导的。
由光阀100R、100G、100B分别调制的光，从3个方向入射到分色棱镜1112上。这样，在该分色棱镜1112中，R色和B色的光呈90度折射，另一方面，G色的光直线前进。因此，在对各色图像进行合成后，通过投影透镜1114而将彩色图像投射到屏幕1120上。
在光阀100R、100G、100B上，由于通过分色镜1108而入射了与R、G、B各基色相应的光，因此没有必要设置上述那样的彩色滤光器。由于光阀100R、100B的透射像由分色棱镜1112反射后被透射，与此相对，光阀100G的透射像是原样投影的，因此，由光阀100R、100B而产生的显示图像对于由光阀100G而产生的显示图像是左右反向而构成的。
在各实施例中，在相向衬底上不设置彩色滤光器。但是，在与象素电极9相向的预定区域内，也可以将RGB的彩色滤光器与其保护膜一同形成在相向衬底上。根据这种结构，就投影仪之外的直视型或反射型的彩色液晶装置而言，能够适用于各实施例的液晶装置。
在相向衬底上，也可以针对一个象素形成一个微型透镜。
或者是，可以在与TFT阵列衬底上的RGB相对的象素电极9的下方，利用色抗蚀剂等形成彩色滤光器。据此，通过提高入射光的聚光效率，能够实现明亮的液晶装置。
也可以在相向衬底上，通过堆积任何层的折射率都不同的干涉层，形成利用光的干涉来产生RGB色的分色滤光器。如果使用这种带有分色滤光器的相向衬底，则能够实现更加明亮的彩色液晶装置。
本发明的技术范围并没有被限定为上述实施例，可以在未脱离本发明主旨的范围内进行各种改变。例如，在第1实施例中，尽管例举了在平坦的衬底主体10A上形成TFT元件30等，在第1层间绝缘膜41上进行平坦化的例子，但也能够在第2层间绝缘膜上进行平坦化。在这种情况下，可以仅仅利用选通线的膜厚来进行台阶高度的设计。
或者是，也可以在衬底主体10A上形成格子状的沟，在该沟内埋入扫描线3a、数据线6a、TFT元件30等的布线或元件而构成。在这种情况下，缓和了存在布线、元件等的区域与不存在布线、元件的区域之间的台阶高度，能够降低由于该台阶高度而引起的液晶定向不良等的图像不良。有关图案形状、剖面结构、各膜的构成材料等的记载只不过仅仅是一个例子，可以有适当的变动。不用说，本发明还可以适用于例如是场致发光(EL)装置、数字微型镜(DMD)装置、或是使用使用了由等离子发光或电子发射而引起的荧光等的各种光电元件的光电装置，以及具有该光电装置的电子设备。
如上述详细的说明所述，根据本发明，由于扫描线与数据线和象素电极平面重叠的部分作为对象素电极和数据线的耦合进行屏蔽的屏蔽层而起作用，因此，抑制了由于数据线的影响而引起的象素电极的电位变化，能够执行场反向驱动。其结果，能够实现例如是高对比度、高数值孔径的液晶装置等的光电装置。

Claims (18)

1.一种有源矩阵衬底，在衬底主体上具有：相互交错设置的多条数据线以及多条扫描线；与这些数据线和扫描线电连接的多个薄膜晶体管；分别与所述多个薄膜晶体管电连接的多个象素电极；
其特征在于：
组成所述薄膜晶体管的栅极电极和所述扫描线在不同的层上构成，同时，通过贯穿所述栅极电极和所述扫描线间的层间绝缘膜的接触孔而电连接；
构成所述扫描线的层，位于比构成所述数据线的层还要上层的一侧，且位于比构成所述象素电极的层还要下层的一侧，所述扫描线的图案、所述数据线的图案以及所述象素电极的图案在水平面上部分重合。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述扫描线由含有金属的材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述数据线由含有金属的材料构成。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述栅极电极由多晶硅形成。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：在构成所述薄膜晶体管沟道区的半导体层的下方设置遮光膜，该膜通过层间绝缘膜，沿着所述扫描线和所述数据线的方向呈格子状延伸。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：设置在与构成所述薄膜晶体管沟道区的半导体层之间形成存储电容的存储电容电极，所述存储电容电极在与构成所述栅极电极的层相同的层上形成。
7.根据权利要求6所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述存储电容电极和所述遮光膜，通过贯通这些存储电容电极和遮光膜之间的层间绝缘膜的接触孔而电连接。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述扫描线具有从扫描线主线开始沿着所述数据线突出的部分。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述数据线具有从数据线主线开始沿着所述扫描线突出的部分。
10.根据权利要求1至9中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：设置由与构成所述数据线的层相同的层组成的中继导电膜，所述半导体层和所述象素电极通过所述中继导电膜而电连接。
11.根据权利要求10所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述象素电极由透明导电膜构成，所述中继导电膜的至少上表面由与所述透明导电膜进行欧姆接合的材料构成。
12.根据权利要求1至11中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：设置用于驱动所述扫描线或所述数据线的驱动电路，使用构成所述扫描线的层、构成所述数据线的层、以及构成所述栅极电极的层中的任何一个，来构成所述驱动电路的薄膜晶体管用的选通线。
13.根据权利要求1至12中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：所述扫描线或所述数据线的形成区域的上表面位于比所述象素电极的形成区域的中央部的上表面还要高的位置上。
14.根据权利要求1至13中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：使与所述数据线在该数据线下侧相接的层间绝缘膜的上表面平整。
15.根据权利要求1至14中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：使与所述扫描线在该扫描线下侧相接的层间绝缘膜的上表面平整。
16.根据权利要求1至15中任何一项所述的有源矩阵衬底，其特征在于：在所述衬底主体的所述薄膜晶体管的形成区域中设置凹部。
17.一种光电装置，其特征在于具有如权利要求1至16中任何一项所述的有源矩阵衬底。
18.一种电子设备，其特征在于具有如权利要求17所述的光电装置。
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