JP4185620B2

JP4185620B2 - 電気光学装置及び投射型表示装置

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Publication number: JP4185620B2
Application number: JP8476399A
Authority: JP
Inventors: 正夫村出
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2019-03-26
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴと称する）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属し、特に、液晶プロジェクタ等に用いられる、ＴＦＴの下側に遮光膜を設けた形式の電気光学装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の電気光学装置は、一対の基板間に液晶等の電気光学物質が挟持されてなり、該一対の基板の一方の基板である所謂ＴＦＴアレイ基板には、その画像表示領域内に、複数の画素電極及び該画素電極を駆動するためのＴＦＴがマトリクス状に形成されており、各ＴＦＴには、複数のデータ線及び走査線が接続されている。このような電気光学装置を駆動するためには、走査線に対して走査信号を供給する走査線駆動回路、サンプリング信号に応じて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、サンプリング回路にサンプリング信号を供給するデータ線駆動回路、画像信号を供給する際のサンプリング回路にかかる負担を軽減すべく画像信号に先行してデータ線に所定電位のプリチャージ信号を供給するプリチャージ回路、走査線やデータ線などを検査するための検査回路などの周辺回路が設けられる。これらの周辺回路は、一般に多数のＴＦＴを含んで構成されており、ＩＣ（集積回路）素子として前述した一方の基板に対して外付けされてもよいが、この一方の基板上の画像表示領域の周辺に位置する周辺領域内に、これらの周辺回路が形成されてなる、所謂周辺回路内蔵型の電気光学装置も開発されている。
【０００３】
このような周辺回路内蔵型の電気光学装置は、駆動回路を外付けする必要がない点や全体として装置の小型化を図れる点などで有利であり、特に、画像表示領域にあるＴＦＴを形成する製造プロセスと周辺領域にある上述の各種の周辺回路を構成するＴＦＴを形成する製造プロセスとを同時に行える点で非常に有利である。
【０００４】
他方、この種の電気光学装置が液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる場合には一般に、液晶層を挟んでＴＦＴアレイ基板に対向配置される対向基板の側から投射光が入射される。ここで、投射光がＴＦＴのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜やｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜から構成されたチャネル領域に入射すると、この領域において光電変換効果により光電流が発生してしまい、ＴＦＴのトランジスタ特性が劣化する。このため、対向基板には、各ＴＦＴに夫々対向する位置に、Ｃｒ（クロム）などの金属材料や樹脂ブラックなどからブラックマトリクス或いはブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成されるのが一般的である。この遮光膜は、各画素の開口領域（即ち、投射光が透過する領域）を規定することにより、ＴＦＴの半導体層に対する遮光の他に、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を果たしている。
【０００５】
このように構成された電気光学装置においては、特にトップゲート構造（即ち、ＴＦＴアレイ基板上においてゲート電極がチャネルの上側に設けられた構造）を採る正スタガ型又はコプラナー型のａ−Ｓｉ又はｐ−ＳｉＴＦＴを用いる場合には、投射光の一部が液晶プロジェクタ内の投射光学系により戻り光として、ＴＦＴアレイ基板の側からＴＦＴのチャネルに入射するのを防ぐ必要がある。同様に、投射光が通過する際のＴＦＴアレイ基板の表面からの反射光や、更にカラー用に複数のライトバルブを組み合わせて使用する場合の他のライトバルブから出射した後に投射光学系を突き抜けてくる投射光の一部が、戻り光としてＴＦＴアレイ基板の側からＴＦＴのチャネルに入射するのを防ぐ必要もある。このために、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等では、石英基板等からなるＴＦＴアレイ基板上においてＴＦＴに対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、例えば不透明な高融点金属から遮光膜を形成した液晶装置を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電気光学装置においては、製造コストの削減及び画質向上という一般的要請が強い。この要請に応えるためには、上述のように画素部におけるＴＦＴと周辺回路におけるＴＦＴとを同一製造プロセスで形成可能な周辺回路内蔵型の電気光学装置が有利であり、更に、ＴＦＴの下側にも遮光膜を形成する構成を採用することも極めて好ましい。
【０００７】
しかしながら、前述の如き周辺回路内蔵型の電気光学装置の製造においては、画素電極制御用のＴＦＴと、データ線駆動回路や走査線駆動回路等の周辺回路を構成するＴＦＴとでは、要求される性能や特性が異なる。より具体的には、画素電極制御用のＴＦＴでは、一旦画素電極に書き込んだ画像信号電圧を保持する機能に直接影響するオフ電流特性、即ちリーク電流の低さが重要視される。特に、画素電極制御用のＴＦＴの場合には、明るい画像表示を実現するために画素開口率（即ち、各画素において光が透過しない非開口領域に対して、該光が透過する開口領域の比率）を高めるという要請が強いため、オフ電流を効率的に低下させる相補型ＴＦＴ構造を安易には採用できないので、個々のＴＦＴにおけるオフ電流特性自体が重要視されるのである。これに対し、駆動回路を構成するＴＦＴでは、画素電極制御用のＴＦＴの場合とは異なり画素開口率とは関係がないため容易に相補型ＴＦＴ構造が採用されるので、個々のＴＦＴのオフ電流特性は余り重要視されずに、代りに画像信号及び走査信号における電圧や時間についての精度の高さに直接影響するオン電流の立ち上がり特性がより重要視されるのである。このように、周辺回路内蔵型の電気光学装置においては、同一製造プロセスにより画像表示領域及び周辺領域の両方におけるＴＦＴをまとめて製造できる利点は得られるものの、各ＴＦＴに適した特性を実現することが困難であるという問題点がある。逆に、このような周辺回路内蔵型の電気光学装置において、各ＴＦＴを別々の製造プロセスで製造したのでは、当該内蔵技術の最大の利点が失われてしまうのである。
【０００８】
他方、高融点金属等からなる導電性の遮光膜をＴＦＴの下側に形成した場合、ＴＦＴを構成する半導体層から遮光膜までの距離や遮光膜の電位に応じて多かれ少なかれ当該ＴＦＴの特性に変化が起きる。従って、遮光膜の存在に起因したデータ線駆動回路等におけるＴＦＴの特性の劣化（例えば、オン電流の立ち上がり特性の劣化）が、画像信号等のなまりや供給タイミングのずれを引き起こしたりし、最終的には、遮光膜の存在により表示画像の劣化を招きかねないという問題点がある。
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、画像表示領域にあるＴＦＴの特性を画素電極制御用に適したものとし且つ周辺領域にあるＴＦＴの特性を周辺回路用に適したものとすることが可能であり、高品位の画像表示を可能ならしめる周辺回路内蔵型の電気光学装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の基板間に電気光学物質が挟持されてなり、該一対の基板の一方の基板上の画像表示領域に、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線に対応して設けられた第１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタに対応して設けられた画素電極とを備えており、前記画像表示領域の周辺に位置する前記一方の基板上の周辺領域に周辺回路を備えており、前記画像表示領域において、前記第１薄膜トランジスタは、半導体層を有し、該半導体層のチャネル領域の上側にゲート電極が設けられているとともに、前記第１薄膜トランジスタの少なくとも前記チャネル領域を当該チャネル領域の下側から覆う位置には、高融点金属からなる導電性の遮光膜が配置されてなり、前記第１薄膜トランジスタの半導体層は、前記データ線に覆われるように第１方向に延在しており、前記導電性の遮光膜は、前記画像表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記データ線と交差する領域において前記チャネル領域を覆うように幅広に形成されており、前記周辺領域において、前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタのいずれかの半導体層の少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことにより、前記第１薄膜トランジスタは前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタよりもオフ電流が低く、前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタは前記第１薄膜トランジスタよりもオン電流が高いこと、を特徴とする。
【００１１】
この電気光学装置によれば、遮光膜は、複数の第１薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を覆う位置において一方の基板の画像表示領域に設けられている。従って、第１薄膜トランジスタのチャネル領域は、一方の基板の側から入射される戻り光等については、遮光膜により遮光されており、第１薄膜トランジスタの戻り光等による特性劣化を防止できる。そして、画像表示領域の周辺に位置する周辺領域には、周辺回路が形成されているので、本発明の電気光学装置は、周辺回路内蔵型の電気光学装置として構築され、外付けの周辺回路が不要であり装置全体の小型化が図れる等の他、画像表示領域内の第１薄膜トランジスタ及び周辺領域内の周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタを同時に形成できるという製造上の利点が得られる。
【００１２】
ここで本願発明者による実験及び研究の結果、このように薄膜トランジスタの下側に導電性の遮光膜を形成することにより、ＴＦＴの特性については、オン電流の立ち上がり特性（ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の変化の急峻性）が低下すると共に、ゲート電圧として０Ｖ付近の電圧を印加した場合のオフ電流及びゲート電圧として所定動作電圧を印加した場合のオン電流が低下することが判明している。
【００１３】
しかるに一方で、画像表示領域にある第１薄膜トランジスタは、画素電極を制御すること、即ち画素電極に画像信号の電圧を供給すると共にこれを保持するためのものである。従って、この第１薄膜トランジスタにおいて最も重要なトランジスタ特性は、オン電流の立ち上がりの急峻性ではなく、オフ電流の低さである。この結果、本発明のように特に第１薄膜トランジスタの下に導電性の遮光膜を形成すれば、上述のようにオフ電流が相対的に低まるので、当該第１薄膜トランジスタにおいて、画素電極制御用により適したトランジスタ特性が得られることになる。
【００１４】
また、本発明の電気光学装置では、前記周辺回路は、サンプリング制御信号に応じて画像信号をサンプリングして前記複数のデータ線に夫々供給する複数の第２薄膜トランジスタを有するサンプリング回路を含み、前記導電性の遮光膜は、前記複数の第２薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする。
【００１５】
尚、本願発明者による実験及び研究の結果、Ｐチャネル型ＴＦＴ及びＮチャネル型ＴＦＴの両方の場合について、上述の如き遮光膜の存在に起因したトランジスタ特性の変化が起こることが判明している。
【００１６】
以上の結果、画像表示領域内においては遮光膜により覆われた第１薄膜トランジスタにおける戻り光等に対する高い遮光性能が得られると同時に良好な特性（特にオフ電流特性）が実現され、同時に周辺領域においては遮光膜により覆われない薄膜トランジスタにおける良好な特性（特に、オン電流の立ち上がり特性）が実現され、最終的には、高品位の画像表示が可能となる。
【００１７】
本発明の電気光学装置の一の態様では、前記周辺回路は、サンプリング制御信号に応じて画像信号をサンプリングして前記複数のデータ線に夫々供給する複数の第２薄膜トランジスタを有するサンプリング回路を含み、前記導電性の遮光膜は、前記複数の第２薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を前記一方の基板側から見て覆う位置には設けられていないことを特徴とする。
【００１８】
この態様によれば、サンプリング回路を構成する第２薄膜トランジスタのチャネル領域の下に導電性の遮光膜を形成しないようにすれば、オン電流の立ち上がり特性は相対的に高まるので、第２トランジスタにおいて、周辺回路により適したトランジスタ特性が得られることになる。特にサンプリング回路は、トランジスタに十分書き込みを行うためには、十分なオン電流が必要であるが第２トランジスタの下に遮光膜を形成すればオフ電流の低減とともにオン電流が低下してしまう恐れがあり、その結果十分な書き込みを行うことができず、コントラストの低下を招くことになりかねない。そこで、本発明のかかる構成によれば、充分な書き込みを行うことができる。
【００１９】
本発明の電気光学装置では、前記周辺回路は、前記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夫々供給する複数の第３薄膜トランジスタを有するプリチャージ回路を含み、前記導電性の遮光膜は、前記複数の第３薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする。
【００２０】
本発明のこの態様によれば、プリチャージ回路を構成する第３薄膜トランジスタのチャネル領域の下に導電性の遮光膜を形成しないようにすれば、オン電流の立ち上がり特性は相対的に高まるので、第３トランジスタにおいて、周辺回路により適したトランジスタ特性が得られることになる。特にプリチャージ回路は、トランジスタに十分書き込みを行うためには、十分なオン電流が必要であるが第３トランジスタの下に遮光膜を形成すればオフ電流の低減とともにオン電流が低下してしまう恐れがあり、その結果十分な書き込みを行うことができず、コントラストの低下を招くことになりかねない。そこで、本発明のかかる構成によれば、充分な書き込みを行うことができる。
【００２１】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記周辺回路は、前記サンプリング回路に対して前記サンプリング制御信号を供給する複数の第４薄膜トランジスタを有するデータ線駆動回路を含み、前記導電性の遮光膜は、前記複数の第４薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を前記一方の基板側から見て覆う位置には設けられていないことを特徴とする。
【００２２】
データ線駆動回路は高精細化に伴い、信号の遅延なく高速駆動を行うことが要求されるが、そのような場合、トランジスタサイズを大きくして特性劣化を抑えるかあるいは、充分なオン電流を取れるような構成が必要である。そこで、本発明のかかる構成によれば、データ線駆動回路を構成する第４トランジスタの下には遮光膜が形成されていないため、充分なオン電流を得ることができ、高速駆動が可能となる。
【００２３】
本発明の電気光学装置では、前記周辺回路は、前記複数の走査線に対して走査信号を夫々供給する複数の第５薄膜トランジスタを含み、前記導電性の遮光膜は、前記複数の第５薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする。
【００２４】
このような態様によれば、走査線駆動回路は高精細化に伴い、信号の遅延なく高速駆動を行うことが要求されるが、そのような場合、トランジスタサイズを大きくして特性劣化を抑えるかあるいは、充分なオン電流を取れるような構成が必要である。そこで、本発明のかかる構成によれば、走査線駆動回路を構成する第５トランジスタの下には遮光膜が形成されていないため、充分なオン電流を得ることができ、高速駆動が可能となる。
【００２５】
走査線駆動回路については、導電性の遮光膜が設けられて画像表示領域の周囲を規定する額縁領域に形成して（即ち、第５薄膜トランジスタの下には、額縁領域を規定する導電性の遮光膜を設けて）、省スペース化を図るように構成してもよい。
【００２６】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第１薄膜トランジスタと前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタとは、同一製造プロセスにより同時に製造された薄膜トランジスタから夫々なる。
【００２７】
この態様によれば、画像表示領域及び周辺領域の薄膜トランジスタを同一プロセスにより同時に製造できるので、製造効率を極めて高くできる。
【００２８】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第１薄膜トランジスタは、Ｐチャネル型薄膜トランジスタ或いはＮチャネル型薄膜トランジスタの何れか一方からなる。
【００２９】
この態様によれば、画素電極制御用の第１薄膜トランジスタはＰチャネル型薄膜トランジスタ或いはＮチャネル型薄膜トランジスタの何れかであるので、例えば相補型の場合と比較して占有面積が小さくて済むため、画素開口率を高めることが可能となる。同時に、遮光膜の存在により当該第１薄膜トランジスタにおけるオフ電流が低減されるので、相補型薄膜トランジスタの場合と比較しての単チャネル型薄膜トランジスタの欠陥を、当該遮光膜の存在により部分的に或いは実践的な意味でほぼ完全に補償することが可能となる。
【００３０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第４薄膜トランジスタは、相補型薄膜トランジスタからなる。
【００３１】
この態様によれば、データ線駆動回路等の周辺回路を構成する第４薄膜トランジスタは相補型であるので、例えばＰチャネル型薄膜トランジスタ或いはＮチャネル型薄膜トランジスタの何れか一方からなる単チャネル型薄膜トランジスタの場合と比較して、オフ電流を低めることが可能となる。即ち、遮光膜の存在により個々の薄膜トランジスタにおけるオフ電流を低減しなくても、相補型の構造により十分に低いオフ電流特性が得られる。
【００３２】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第５薄膜トランジスタは、相補型薄膜トランジスタからなる。
【００３３】
この態様によれば、走査線駆動回路等の周辺回路を構成する第５薄膜トランジスタは相補型であるので、例えばＰチャネル型薄膜トランジスタ或いはＮチャネル型薄膜トランジスタの何れか一方からなる単チャネル型薄膜トランジスタの場合と比較して、オフ電流を低めることが可能となる。即ち、遮光膜の存在により個々の薄膜トランジスタにおけるオフ電流を低減しなくても、相補型の構造により十分に低いオフ電流特性が得られる。
【００３４】
本発明の電気光学装置では、前記チャネル領域の下側から覆う導電性の遮光膜は、前記周辺回路のうち少なくとも一つの入出力配線を少なくとも部分的に構成することを特徴とする。
【００３５】
この態様によれば、データ線駆動回路、走査線駆動回路等の周辺回路のうち少なくとも一つの入出力配線は、導電性の遮光膜により少なくとも部分的に構成されている。従って、例えば、ポリシリコン膜からなる配線よりも低抵抗である周辺領域における配線を、画像表示領域内に遮光膜を形成するのと同一製造プロセスで形成することも可能となる。更に、画像表示領域内にある遮光膜を周辺領域におけるデータ線駆動回路、走査線駆動回路等の周辺回路の入出力配線の一つと接続することにより、当該遮光膜を定電位にする構成も容易に得られる。
【００３６】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記導電性の遮光膜は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む。
【００３７】
この態様によれば、導電性の遮光膜は、不透明な高融点金属であるＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む、例えば、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成されるため、一方の基板上の遮光膜形成工程の後に行われるＴＦＴ形成工程における高温処理により、遮光膜が破壊されたり溶融しないようにできる。
【００３８】
本発明の電気光学装置の他の態様では、少なくとも前記データ線駆動回路及び前記走査線駆動回路を前記一対の基板の外側から覆う遮光性のケースを更に備える。
【００３９】
この態様によれば、データ線駆動回路及び走査線駆動回路は、遮光性のケースにより覆われているので、第４及び第５薄膜トランジスタについては、遮光膜がなくても、戻り光等に対する遮光がなされる。尚、サンプリング回路及びプリチャージ回路についても、遮光性のケースにより覆うようにしてもよい。
【００４０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記一対の基板の他方の基板上に前記画像表示領域の周辺を規定する他の遮光膜を更に備えており、前記サンプリング回路及び前記プリチャージ回路は、前記他方の基板の側から見て該他の遮光膜の下に隠れて配置されている。
【００４１】
この態様によれば、画像表示領域の周辺を規定する他の遮光膜は、一対の基板の他方の基板に設けられており、所謂額縁領域を形成している。そして、この遮光膜の下に隠れて、サンプリング回路及びプリチャージ回路は配置されているので、基板上の領域の効率的な利用が図れる。この際、サンプリング回路及びプリチャージ回路は概ね交流駆動されるので、これらの回路が電気光学物質に有害な直流電圧を印加することは殆どないため、他の遮光膜により規定される画像表示領域の周辺（額縁領域）を電気光学物質に対向する位置に設けることも可能である。
【００４２】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記電気光学物質は、液晶からなる。
【００４３】
この態様によれば、高品位の画像表示が可能である周辺回路内蔵型の所謂ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置が実現される。
【００４４】
本発明の投射型表示装置は、前記電気光学装置から出射された光を投射する投射光学手段とを有することを特徴とする。
【００４５】
本発明のかかる構成によれば、投射型表示装置は、画像表示領域において複数の第１薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域の下には遮光膜を有し、周辺回路を構成する薄膜トランジスタのいずれかの少なくともチャネル領域の下には遮光膜を有さないため、画像表示領域は、戻り光によるリーク電流を減らすことができ、また周辺回路は十分なオン電流を得ることができるため、高速動作あるいは十分な書き込みが可能となり、周辺回路用に適したトランジスタ特性を得ることができる。特に、投射型表示装置においては、強い光が電気光学装置に入射されるため、戻り光の影響が顕著となるが、本発明のかかる構成によればオフ電流を低減し、コントラストの良い表示が可能となる。
【００４６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにする。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気光学装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を液晶装置に適用したものであり、図１は、液晶装置のＴＦＴアレイ基板に形成された画素部及び周辺回路を示すブロック図である。図２は、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図３は、図２のＤ−Ｄ’断面図である。尚、図３においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００４８】
図１において、本実施形態による液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素９は、画素電極９ａを制御するためのＴＦＴ３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…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６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…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９ａは、ＴＦＴ３０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６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…を所定のタイミングで書き込む。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…は、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、画素電極９ａと対向電極との間に保持された画像信号の電圧がＴＦＴ３０のオフ電流即ちリーク電流により短時間で低下するのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。例えば、画素電極９ａの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量７０により保持される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。尚、蓄積容量７０を形成するための蓄積容量電極を含む容量線３ｂが、走査線３ａと平行に形成されている。各容量線３ｂは、画像表示領域１０ａの外部（即ち周辺領域）において一定電位ＶＭＯＳの配線と接続されており、蓄積容量の７０の一方の蓄積容量電極の電位を一定にするように構成されている。尚、各容量線３ｂは、ＴＦＴアレイ基板１０内でデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４の電源や、対向電極と接続しても良い。
【００４９】
また、画像表示領域１０ａにおいて、図中右上がりの斜線で示した例えば走査線３ａに沿って夫々伸びる複数の縞状領域には夫々、走査線３ａ及びＴＦＴ３０の少なくともチャネル領域の下側を通るように、第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００５０】
他方、ＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域には、複数のデータ線６ａに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…に先行して夫々供給するプリチャージ回路２０１と、画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…をサンプリングして複数のデータ線６ａに夫々供給するサンプリング回路３０１と、データ線駆動回路１０１と、走査線駆動回路１０４とが形成されている。
【００５１】
走査線駆動回路１０４は、図中上から下に向かって転送信号を順次出力するシフトレジスタを含み、外部制御回路から供給される転送スタート信号ＤＹに応じて転送動作を開始して、基準クロック信号ＣＬＹ及びその反転信号ＣＬＹ’に基づいて、走査線３ａに対し、転送信号を走査信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…としてパルス的に線順次で印加する。
【００５２】
データ線駆動回路１０１は、サンプリング回路駆動信号線３０６にサンプリング回路駆動信号Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…を順次供給するシフトレジスタを含み、外部制御回路から供給される転送スタート信号ＤＸに応じて転送動作を開始して、基準クロック信号ＣＬＸ及びその反転信号ＣＬＸ’に基づいて、画像信号線１１５から供給される画像信号ＶＩＤをサンプリングする。
【００５３】
プリチャージ回路２０１は、スイッチとして機能するＴＦＴ２０２を各データ線６ａ毎に備えており、プリチャージ信号線２０４がＴＦＴ２０２のソース電極に接続されており、プリチャージ回路駆動信号線２０６がＴＦＴ２０２のゲート電極に接続されている。そして、プリチャージ信号線２０４を介して、外部電源からプリチャージ信号ＮＲＳが供給され、他方で、プリチャージ回路駆動信号線２０６を介して、各データ線６ａについて画像信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…に先行するタイミングでプリチャージ信号ＮＲＳを書き込むように、外部制御回路からプリチャージ回路駆動信号ＮＲＧが供給される。プリチャージ回路２０１は、好ましくは中間階調レベルの画像信号に相当するプリチャージ信号ＮＲＳを供給する。
【００５４】
サンプリング回路３０１は、スイッチとして機能するＴＦＴ３０２を各データ線６ａ毎に備えており、画像信号線１１５がＴＦＴ３０２のソース電極に接続されており、サンプリング回路駆動信号線３０６がＴＦＴ３０２のゲート電極に接続されている。そして、画像信号線１１５を介して供給される画像信号ＶＩＤをサンプリングする。
【００５５】
尚、図１に示した例では、シリアルな画像信号ＶＩＤが１本の画像信号線１１５を介して供給され、この一つの画像信号ＶＩＤをサンプリング回路３０１により順次サンプリングするように構成されているが、外部の画像信号処理回路において所定数のデータ線群毎にパラレルに画像信号を供給可能となるように、予め画像信号を所定数のパラレルな画像信号に変換しておき、当該パラレル変換後の複数の画像信号を順次或いはグループ毎に同時にサンプリングするようにしてもよい。このパラレルな画像信号の数及び同時に画像信号を印加する各グループを構成するデータ線６ａの数は、例えば、当該サンプリング回路３０１におけるサンプリング能力が高ければ、本実施形態の如くに１でもよいし、若しくは、逆にサンプリング能力が低ければ、複数にパラレル変換しても良い。このようにパラレル変換することで、余り高くないサンプリング能力のサンプリング回路３０１を用いて所謂ＸＧＡ、ＳＸＧＡといった高ドット周波数の画像信号にも対処可能となる。尚、このパラレルな画像信号の数としては、カラー画像信号が３つの色（赤、青、緑）に係る信号からなることとの関係から、３の倍数であると、ＮＴＳＣ表示やＰＡＬ表示等のビデオ表示をする際に制御や回路を簡易化する上で好ましい。
【００５６】
図２において、液晶装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。データ線６ａは、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜等からなる半導体層１ａのうち後述のソース領域に電気接続されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８を介して半導体層１ａのうち後述のドレイン領域に電気接続されている。また、半導体層１ａのうちチャネル領域１ａ’（図中右下りの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置されたＴＦＴ（即ち、図１に示したＴＦＴ３０）が設けられている。
【００５７】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中、上向き）に突出した突出部とを有する。
【００５８】
また、図中右上がりの斜線で示した領域には夫々、走査線３ａ及びＴＦＴ３０の下側を通るように、第１遮光膜１１ａが設けられている。より具体的には図２において、第1遮光膜１１ａは夫々、走査線３ａに沿って縞状に形成されていると共に、データ線６ａと交差する箇所が上下に幅広に形成されており、この幅広の部分により各ＴＦＴのチャネル領域１ａ’と、当該チャネル領域１ａ’とソース・ドレイン領域の接合部分を少なくともＴＦＴアレイ基板側から見て夫々覆う位置に設けられている。尚、第１遮光膜１１ａを一定電位に固定することにより、ＴＦＴの誤動作を防止する。また第１遮光膜１１ａはデータ線６ａに沿って縞状に形成しても良いし、走査線３ａ及びデータ線６ａに沿って格子状に形成しても良い。あるいは少なくともＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’を覆うように第１遮光膜１１ａを島状に設けても良いことは言うまでもない。即ち、画像表示領域１０ａ内の非光透過領域に第１遮光膜１１ａを形成すれば良い。
【００５９】
次に図３の断面図に示すように、液晶装置は、透明な一方の基板の一例を構成するＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構成する対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６０】
他方、対向基板２０には、その全面に渡って対向電極（共通電極）２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００６１】
ＴＦＴアレイ基板１０には、各画素電極９ａに隣接する位置に、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素制御用ＴＦＴ３０が設けられている。
【００６２】
対向基板２０には、更に図３に示すように、各画素の開口領域以外の領域に、第２遮光膜２３が設けられている。このため、対向基板２０の側から入射光が画素制御用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することはない。更に、第２遮光膜２３は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を有する。
【００６３】
このように構成され、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、後述のシール材（図８及び図９参照）により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２により所定の配向状態をとる。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る。シール材は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離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スペーサが混入されている。
【００６４】
更に図３に示すように、画素制御用ＴＦＴ３０に各々対向する位置においてＴＦＴアレイ基板１０と各画素制御用ＴＦＴ３０との間には、第１遮光膜１１ａが設けられている。第１遮光膜１１ａは、好ましくは不透明な高融点金属であるＴｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）及びＰｂ（鉛）のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される。このような材料から構成すれば、ＴＦＴアレイ基板１０上の第１遮光膜１１ａの形成工程の後に行われる画素制御用ＴＦＴ３０の形成工程における高温処理により、第１遮光膜１１ａが破壊されたり溶融しないようにできる。第１遮光膜１１ａが形成されているので、ＴＦＴアレイ基板１０の側からの戻り光等が画素制御用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに入射する事態を未然に防ぐことができ、これに起因した光電流の発生により画素制御用ＴＦＴ３０の特性が劣化することはない。
【００６５】
更に、第１遮光膜１１ａと複数の画素制御用ＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁膜１２が設けられている。第１層間絶縁膜１２は、画素制御用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するために設けられるものである。更に、第１層間絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、画素制御用ＴＦＴ３０のための下地膜としての機能をも有する。即ち、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素制御用ＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。第１層間絶縁膜１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。第１層間絶縁膜１２により、第１遮光膜１１ａが画素制御用ＴＦＴ３０等を汚染する事態を未然に防ぐこともできる。
【００６６】
本実施形態では、ゲート絶縁膜を含む絶縁薄膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００６７】
図３において、画素制御用ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁する絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。高濃度ドレイン領域１ｅには、複数の画素電極９ａのうちの対応する一つが接続されている。半導体層１ａのソース領域及びドレイン領域は後述のように、半導体層１ａに対し、Ｎ型又はＰ型のチャネルを形成するかに応じて所定濃度のＮ型用又はＰ型用の不純物イオンをドープすることにより形成されている。Ｎ型チャネルのＴＦＴは、動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング素子である画素制御用ＴＦＴ３０として用いられることが多い。本実施形態では特にデータ線６ａは、Ａｌ（アルミニウム）等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線３ａ、絶縁薄膜２及び第１層間絶縁膜１２の上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々形成された第２層間絶縁膜４が形成されている。コンタクトホール５を介して、データ線６ａは高濃度ソース領域１ｄに電気接続されている。更に、データ線６ａ及び第２層間絶縁膜４の上には、高濃度ドレイン領域１ｅへのコンタクトホール８が形成された第３層間絶縁膜７が形成されている。コンタクトホール８を介して、画素電極９ａは高濃度ドレイン領域１ｅに電気接続されている。前述の画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜７の上面に設けられている。尚、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとは、データ線６ａと同一のＡｌ膜や走査線３ｂと同一のポリシリコン膜を中継しての電気接続するようにしてもよい。
【００６８】
画素制御用ＴＦＴ３０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部であるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。
【００６９】
また本実施形態では、画素制御用ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部であるゲート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、更にオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域には、サンプリング回路３０１、プリチャージ回路２０１、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４等の周辺回路が形成されており、周辺回路内蔵型の液晶装置が構築される。このため、外付けの駆動回路が不要であり、装置全体の小型化が図れると共に、何より、画像表示領域１０ａ内のＴＦＴ３０及び周辺領域内におけるサンプリング回路３０１、プリチャージ回路２０１、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を構成する各種ＴＦＴを同時に形成できるという製造上の利点が得られる。より具体的には、画素制御用ＴＦＴ３０の素子形成工程と並行して、単チャネル又は相補型構造を持つＴＦＴ２０２及び３０２から構成されるプリチャージ回路２０１やサンプリング回路３０１、更にＮチャネル型ＴＦＴ及びＰチャネル型ＴＦＴから構成される相補型構造を持つデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４等の駆動回路をＴＦＴアレイ基板１０上の周辺領域に形成できる。このように、本実施形態においてＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａをポリシリコン膜で形成すれば、ＴＦＴ３０の形成時にほぼ同一工程で、駆動回路を周辺領域に形成することができる。
【００７１】
ここで特に本願発明者による実験及び研究の結果によれば、第１遮光膜１１ａと第１層間絶縁膜１２を介してその上方に形成されるＴＦＴの特性との間に次のような関係があることが判明している。
【００７２】
先ず一方で、図２に示した画素制御用ＴＦＴ３０と同一製造プロセスにより遮光膜を敷設する相補型ＴＦＴを、図４（ａ）に平面レイアウトを示し、図４（ｂ）にそのＡ−Ａ’断面を示したように形成する。即ち、第１遮光膜１１ａを下地膜となる第１層間絶縁膜１２の下に敷いて、その上にＰチャネル型ＴＦＴ８０１及びＮチャネル型ＴＦＴ８０２を形成する。尚、図４（ａ）では、入力信号線８０５が２つに分岐して、Ｐチャネル領域８０１ａとＮチャネル領域８０２ａに伸長してＰチャネル型ＴＦＴ８０１及びＮチャネル型ＴＦＴ８０２が形成されており、これらの間に、共通の出力信号線８０６が配置されている。
【００７３】
他方で、図２に示した画素制御用ＴＦＴ３０と同一製造プロセスにより遮光膜を敷設しない相補型ＴＦＴを、図５（ａ）に平面レイアウトを示し、図５（ｂ）にそのＢ−Ｂ’断面を示したように形成する。即ち、第１遮光膜１１ａを下に敷くことなくＰチャネル型ＴＦＴ８０１’及びＮチャネル型ＴＦＴ８０２’を形成する。
【００７４】
次に、図４に示した第１遮光膜１１ａがある場合のＰチャネル型ＴＦＴ８０１のＶ−Ｉ特性（ゲート電圧に対するソース電流の変化特性）と、図５に示した第１遮光膜１１ａがない場合のＰチャネル型ＴＦＴ８０１’のＶ−Ｉ特性とを比較すると、図６のような結果が得られる。また、図４に示した第１遮光膜１１ａがある場合のＮチャネル型ＴＦＴ８０２のＶ−Ｉ特性と、図５に示した第１遮光膜１１ａがない場合のＮチャネル型ＴＦＴ８０２’のＶ−Ｉ特性とを比較すると、図７のような結果が得られる。
【００７５】
図６及び図７に示すように、ＴＦＴの下側に導電性の第１遮光膜１１ａを形成することにより、ＴＦＴの特性については、Ｐチャネル型ＴＦＴ８０１及びＮチャネル型ＴＦＴ８０２の両方の場合について、オン電流の立ち上がり特性が低下すると共に、ゲート電圧として０Ｖ付近の電圧を印加した場合のオフ電流及びゲート電圧として所定動作電圧を印加した場合のオン電流が低下する。
【００７６】
しかるに一方で、本実施形態において画像表示領域にある画素制御用ＴＦＴ３０は、画素電極９ａに画像信号ＶＩＤの電圧を供給すると共にこれを保持するためのものである。従って、この画素制御用ＴＦＴ３０において最も重要なトランジスタ特性は、オン電流の立ち上がりの急峻性ではなく、十分なオン・オフ比とオフ電流の低さとである。この結果、本実施形態のように画素制御用ＴＦＴ３０の下に第１遮光膜１１ａを形成すれば（図３参照）、上述のようにオフ電流が相対的に低まるので、当該画素制御用ＴＦＴ３０において、画素電極９ａの制御用のためにより適したトランジスタ特性が得られる。
【００７７】
同時に、本実施形態のように周辺領域内のサンプリング回路３０１、プリチャージ回路２０１、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を夫々構成する各種ＴＦＴの少なくともチャネル領域下に第１遮光膜１１ａを形成しなければ、図６に示すＰチャネル型ＴＦＴ８０１’及び図７に示すＮチャネル型ＴＦＴ８０２’のようにオン電流の立ち上がり特性（及びオン電流自体）は相対的に高まるので、データ線６ａ及び走査線３ａの駆動用のためにより適したトランジスタ特性が得られる。
【００７８】
以上の結果、本実施形態によれば、画像表示領域１０ａ内において、画素制御用ＴＦＴ３０を第１遮光膜１１ａにより覆われたＰチャネル型ＴＦＴ８０１やＮチャネル型ＴＦＴ８０２で形成することにより、戻り光等に対する高い遮光性能が得られると同時に良好なオフ電流特性が実現され、同時に周辺領域においてデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、サンプリング回路３０１、プリチャージ回路２０１等の周辺回路を第１遮光膜１１ａにより覆われないＰチャネル型ＴＦＴ８０１及びＮチャネル型ＴＦＴ８０２で形成することにより、良好なオン電流の立ち上がり特性が実現され、最終的には、高品位の画像表示が可能となる。
【００７９】
本実施形態では特に画素制御用ＴＦＴ３０は、単チャネル型ＴＦＴからなり、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を構成するＴＦＴは、相補型ＴＦＴからなる。従って、画素制御用ＴＦＴ３０の場合には、相補型の場合と比較して占有面積が小さくて済むため、画素開口率を高めることが可能となる。他方、周辺回路部において、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４等を構成するＴＦＴを相補型で形成することにより、単チャネル型の場合と比較して、低消費電力で高速な駆動が実現できる。
【００８０】
尚、以上説明した実施形態において、周辺領域においてサンプリング回路３０１、プリチャージ回路２０１、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４のうち少なくとも一つの入出力配線を、第１遮光膜１１ａから少なくとも部分的に構成してもよい。このように構成すれば、走査線３ａや容量線３ｂを構成するポリシリコン膜よりも低抵抗な配線を第１遮光膜１１ａから形成できる。しかも、このような第１遮光膜１１ａからなる配線は、画像表示領域１０ａ内に第１遮光膜１１ａを形成するのと同一製造プロセスで形成できるので製造上有利である。更に、画像表示領域１０ａ内にある第１遮光膜１１ａをデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４の電源用の定電位配線や対向基板へ供給する共通電位線の一つと接続することにより、当該第１遮光膜１１ａを定電位にする構成も容易に得られるので有利である。
【００８１】
以上のように構成された液晶装置の全体構成を図８及び図９を参照して説明する。尚、図８は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図９は、図８のＨ−Ｈ’断面図である。
【００８２】
図８において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば第２遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る額縁としての第３遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路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おり、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域１０ａの辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列のデータ線６ａは画像表示領域１０ａの一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は前記画像表示領域１０ａの反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。この様にデータ線６ａを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための導通材１０６が設けられている。そして、図９に示すように、図８に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００８３】
本実施形態では特に、図８及び図９に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には、サンプリング回路３０１及びプリチャージ回路２０１が対向基板２の側から見て第３遮光膜５３の下に隠れるように形成されている。このように第３遮光膜５３の下に隠れてサンプリング回路３０１及びプリチャージ回路２０１が配置されているので、ＴＦＴアレイ基板１０上の領域の効率的な利用が図れる。この際、サンプリング回路３０１及びプリチャージ回路２０１は概ね交流駆動されるので、これらの回路が液晶に有害な直流電圧を印加することは殆どないため、このように液晶層５０に対向する位置（シール材５２の内側）に設けても問題は特に生じない。以上の結果、画像表示領域１０ａを相対的に大きくとることが可能となる。
【００８４】
尚、図８及び図９に示した液晶装置は、実装に際し、第３遮光膜５３により規定される額縁に沿った開口を持つ遮光性のケース内に収容される。従って、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、遮光性のケースによりＴＦＴアレイ基板１０側及び対向基板２０側の両方から遮光されるので、これらの駆動回路に対向する位置に第１遮光膜１１ａ、第２遮光膜２３、第３遮光膜５３のいずれをも形成しなくても、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４に含まれるＴＦＴ８０１’、８０２’等における遮光には問題がない。尚、サンプリング回路３０１やプリチャージ回路２０１についても、この遮光性のケースにより覆うように構成してもよい。
【００８５】
以上図１から図９を参照して説明した実施形態では、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ(Vertically Aligned)モード、ＰＢＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００８６】
以上説明した実施形態における液晶装置は、カラー液晶プロジェクタに適用されるため、３枚の液晶装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各ライトバルブには各々ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、本実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、第２遮光膜２３の形成されていない画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型のカラー液晶装置等に本実施形態における液晶装置を適用できる。この際カラーフィルタの配列に対応して、画素電極９ａの配列方式についても、デルタ配列、ストライプ配列、モザイク配列等の様々なマトリクス状配列を採用することも可能である。
【００８７】
更に、対向基板２０上に１画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【００８８】
以上説明した実施形態では、従来と同様に入射光を対向基板２０の側から入射することとしたが、少なくとも画像表示領域１０ａにおいて、第１遮光膜１１ａを設けているので、ＴＦＴアレイ基板１０の側から入射光を入射し、対向基板２０の側から出射するようにしても良い。即ち、このように液晶装置を液晶プロジェクタに取り付けても、半導体層１ａのチャネル領域１ａ’に光が入射することを防ぐことが出来、高画質の画像を表示することが可能である。ここで、従来は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側での反射を防止するために、反射防止用のＡＲ（Anti Reflection）被膜された偏光板を別途配置したり、ＡＲフィルムを貼り付ける必要があった。しかし、各実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０の表面と半導体層１ａの少なくともチャネル領域１ａ’との間に第１遮光膜１１ａが形成されているため、このようなＡＲ被膜された偏光板やＡＲフィルムを用いたり、ＴＦＴアレイ基板１０そのものをＡＲ処理した基板を使用する必要が無くなる。従って、本実施形態によれば、材料コストを削減でき、また偏光板貼り付け時に、ごみ、傷等により、歩留まりを落とすことがなく大変有利である。また、耐光性が優れているため、明るい光源を使用したり、偏光ビームスプリッタにより偏光変換して、光利用効率を向上させても、光によるクロストーク等の画質劣化を生じない。
【００８９】
また、各画素に設けられるスイッチング素子としては、正スタガ型又はコプラナー型のポリシリコンＴＦＴであるとして説明したが、逆スタガ型のＴＦＴやアモルファスシリコンＴＦＴ等の他の形式のＴＦＴに対しても、本実施形態は有効である。
【００９０】
（電子機器）
次に、以上詳細に説明した液晶装置１００を備えた電子機器の実施の形態について図１０から図１２を参照して説明する。
【００９１】
先ず図１０に、このように液晶装置１００を備えた電子機器の概略構成を示す。
【００９２】
図１０において、電子機器は、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、駆動回路１００４、液晶装置１００、クロック発生回路１００８並びに電源回路１０１０を備えて構成されている。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスク装置などのメモリ、画像信号を同調して出力する同調回路等を含み、クロック発生回路１００８からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路１００２に出力する。表示情報処理回路１００２は、増幅・極性反転回路、シリアル−パラレル変換回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号CLKと共に駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶装置１００を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶装置１００を構成するＴＦＴアレイ基板の上に、駆動回路１００４を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路１００２を搭載してもよい。
【００９３】
次に図１１から図１２に、このように構成された電子機器の具体例を各々示す。
【００９４】
図１１において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、上述した駆動回路１００４がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶装置１００を含む液晶表示モジュールを３個用意し、各々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３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原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに各々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより各々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【００９５】
図１２において、電子機器の他の例たるマルチメディア対応のラップトップ型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１２００は、上述した液晶装置１００がトップカバーケース内に設けられており、更にＣＰＵ、メモリ、モデム等を収容すると共にキーボード１２０２が組み込まれた本体１２０４を備えている。
【００９６】
以上図１１から図１２を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが図１０に示した電子機器の例として挙げられる。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、製造効率が高く高品位の画像表示が可能な液晶装置を備えた各種の電子機器を実現できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、画像表示領域内においては遮光膜により覆われた薄膜トランジスタにおける戻り光等に対する高い遮光性能が得られると共に良好なトランジスタ特性が実現され、同時に周辺領域においては遮光膜により覆われない薄膜トランジスタにおける良好なトランジスタ特性が実現され、最終的には、高品位の画像表示が可能な周辺回路内蔵型の電気光学装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶装置におけるＴＦＴアレイ基板上に設けられた画素部及び周辺回路のブロック図である。
【図２】実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ’断面図である。
【図４】遮光膜がある場合の相補型ＴＦＴの拡大平面図及び断面図である。
【図５】遮光膜がない場合の相補型ＴＦＴの拡大平面図及び断面図である。
【図６】遮光膜がある場合とない場合とにおけるＰチャネル型ＴＦＴの特性を比較して示すＶ−Ｉ特性図である。
【図７】遮光膜がある場合とない場合とにおけるＮチャネル型ＴＦＴの特性を比較して示すＶ−Ｉ特性図である。
【図８】実施形態におけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図９】図８のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１０】本発明による電子機器の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】電子機器の一例として液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図１２】電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【符号の説明】
１ａ…半導体層
１ａ’…チャネル領域
２…絶縁薄膜
３ａ…走査線
３ｂ…容量線
４…第２層間絶縁膜
６ａ…データ線
７…第３層間絶縁膜
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
１１ａ…第１遮光膜
１２…第１層間絶縁膜
１６…配向膜
２０…対向基板
２１…対向電極
２２…配向膜
２３…第２遮光膜
３０…画素制御用ＴＦＴ
５０…液晶層
５２…シール材
５３…第３遮光膜
７０…蓄積容量
１０１…データ線駆動回路
１０４…走査線駆動回路
２０１…プリチャージ回路
３０１…サンプリング回路

Claims

一対の基板間に電気光学物質が挟持されてなり、
該一対の基板の一方の基板上の画像表示領域に、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線に対応して設けられた第１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタに対応して設けられた画素電極とを備えており、
前記画像表示領域の周辺に位置する前記一方の基板上の周辺領域に周辺回路を備えており、
前記画像表示領域において、前記第１薄膜トランジスタは、半導体層を有し、該半導体層のチャネル領域の上側にゲート電極が設けられているとともに、前記第１薄膜トランジスタの少なくとも前記チャネル領域を当該チャネル領域の下側から覆う位置には、高融点金属からなる導電性の遮光膜が配置されてなり、
前記第１薄膜トランジスタの半導体層は、前記データ線に覆われるように第１方向に延在しており、
前記導電性の遮光膜は、前記画像表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記データ線と交差する領域において前記チャネル領域を覆うように幅広に形成されており、前記周辺領域において、前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタのいずれかの半導体層の少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことにより、
前記第１薄膜トランジスタは前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタよりもオフ電流が低く、
前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタは前記第１薄膜トランジスタよりもオン電流が高いこと、
を特徴とする電気光学装置。
前記周辺回路は、サンプリング制御信号に応じて画像信号をサンプリングして前記複数のデータ線に夫々供給する複数の第２薄膜トランジスタを有するサンプリング回路を含み、
前記導電性の遮光膜は、前記複数の第２薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記周辺回路は、前記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夫々供給する複数の第３薄膜トランジスタを有するプリチャージ回路を含み、
前記導電性の遮光膜は、前記複数の第３薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
前記周辺回路は、前記サンプリング回路に対して前記サンプリング制御信号を供給する複数の第４薄膜トランジスタを有するデータ線駆動回路を含み、
前記導電性の遮光膜は、前記複数の第４薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を前記一方の基板側から見て覆う位置には設けられていないことを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
前記周辺回路は、前記複数の走査線に対して走査信号を夫々供給する複数の第５薄膜トランジスタを有する走査線駆動回路を含み、
前記導電性の遮光膜は、前記複数の第５薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を下側から覆う位置には設けられていないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記第１薄膜トランジスタと前記周辺回路を構成する複数の薄膜トランジスタとは、同一製造プロセスにより同時に製造された薄膜トランジスタから夫々なることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記第１薄膜トランジスタは、Ｐチャネル型薄膜トランジスタ或いはＮチャネル型薄膜トランジスタの何れか一方からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気光学装置。
前記第４薄膜トランジスタは、相補型薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
前記第５薄膜トランジスタは、相補型薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
前記チャネル領域の下側から覆う導電性の遮光膜は、前記周辺回路のうち少なくとも一つの入出力配線を少なくとも部分的に構成することを特徴とする請求項１から９にいずれか一項に記載の電気光学装置。
少なくとも前記データ線駆動回路及び前記走査線駆動回路を前記一対の基板の外側から覆う遮光性のケースを更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
前記一対の基板の他方の基板上に前記画像表示領域の周辺を規定する他の遮光膜を更に備えており、前記サンプリング回路及び前記プリチャージ回路は、前記他方の基板の側から見て該他の遮光膜の下に隠れて配置されたことを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
前記電気光学物質は液晶であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電気光学装置。
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の電気光学装置と、前記電気光学装置から出射された光を投射する投射光学手段とを有することを特徴とする投射型表示装置。