KR100392022B1

KR100392022B1 - 액정 장치 및 투사형 표시 장치 및 액정 장치의 제조방법

Info

Publication number: KR100392022B1
Application number: KR10-2000-0057292A
Authority: KR
Inventors: 야수카와마사히로
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2003-07-22
Also published as: JP2001166337A; US6697136B1; KR20010030540A; JP4193339B2; TWI251704B

Abstract

평탄화 처리된 층간 절연막을 갖는 액정 장치에 있어서, 화소 전극간에서 생기는 횡전계에 의한 표시 불량의 발생을 방지하여, 고품질의 화상 표시를 가능하게 한다.

액정 장치는 대향 기판(300)과, 매트릭스 형상으로 복수의 화소 전극(9a)이 배치된 TFT 에레이 기판(200)과의 사이에, 액정층(50)이 삽입되어진다. TFT 에레이 기판(200)은 기판(10)상에 반도체층(1), 게이트 절연막(2), 주사선(3) 및 용량선(3b), 평탄화 처리된 층간 절연막(4), 층간 절연막(7), 화소 전극(9a)이 순차 적층되어 구성된다. 층간 절연막(4)과 층간 절연막(7) 사이에는 서로 인접하는 화소 전극(9a) 간의 영역 부근에 대응하여 패턴막(6b)이 배치된다. 패턴막(6b)이 배치되므로써, TFT 에레이 기판(200)의 액정층(50)에 접하는 측의 표면에 단차가 형성되어, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 횡전계에 의한 액정 분자의 배향 불량의 발생이 방지된다.

Description

액정 장치 및 투사형 표시 장치 및 액정 장치의 제조방법{Liquid crystal device, Projection display device, and Method of manufacturing the liquid crystal device}

본 발명은 매트릭스 형상으로 화소 전극을 형성한 구조를 갖는 액정 장치의 기술 분야에 속하는 것으로, 화소 전극의 하층에 평탄화 처리된 층간 절연막이 배치된 구조를 갖는 액정 장치의 기술 분야에 속하는 것이다.

종래, 도 11에 도시한 바와 같이, 액정 장치(400)는 대향 기판(300)과 TFT 에레이 기판(200) 사이에 액정층(50)을 삽입하여 구성된다. 또한, 도 1O은 액정 장치의 TFT 에레이 기판을 도시한 평면도, 도 11은 도 10의 선 B-B'로 절단한 경우의 액정 장치의 종단면도이고, 데이터선 방향을 따라 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간의 영역 부근을 도시한 도이다.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, TFT 에레이 기판(200)은 석영, 유리 등의 기판(10)상에 복수의 주사선(3) 및 복수의 데이터선(6)이 교차하여 배치되고, 그의 교차부마다 박막 트랜지스터 및 이것에 전기적으로 접속된 화소 전극(9a), 주사선과 평행하게 배치된 용량선(3b)이 배치되어 구성된다. 박막 트랜지스터는 점선으로 나타내는 반도체층(1)과 게이트 절연막(2)과 주사선(3)의 일부를 이루는 게이트 전극(3a)으로 구성된다. 화소 전극(9a)은 반도체층(1)과 컨택트 홀(8)을 통해 전기적으로 접속되고, 데이터선(6)의 일부 또는 소스 전극(6a)으로서 기능하고, 반도체층(1)과 컨택트 홀(5)을 통해 전기적으로 접속된다.

도 11에 도시한 바와 같이, TFT 에레이 기판(200)에서는 기판(10)상에 소정의 형상으로 패터닝된 차광막(11a), 하지용 절연막(12), 소정의 형상으로 형성된 반도체층(1), 게이트 절연막(2), 주사선(3) 및 용량선(3b), 층간 절연막(4)이 순차 적층되어 있다. 또한, 층간 절연막(4)상에는 데이터선(6)(도시하지 않음), 데이터선(6)을 덮도록 층간 절연막(7), 화소 전극(9a)이 순차 적층되어 있다.

한편, 대향 기판(300)은 하부 전면에 대향 전극(21)이 배치되어 구성된다.

액정 장치에서는 대향 전극(21)에 공급되는 전압과 화소 전극(9a)에 공급되는 전압과의 전위차에 의해, 대향 전극(21)과 화소 전극(9a)과의 사이에 위치하는 액정층(50)의 액정 분자의 광학 특성을 변화시켜 표시를 행한다. 종래, 액정 장치의 표시 특성을 향상시키기 위해서, 화소 전극(9a)의 하층에 배치되는 층간 절연막(7)을 평탄화 처리함으로써, TFT 에레이 기판의 액정층측의 표면을 평탄화하고, 표면 단차에 의한 액정 분자의 배향 불량의 발생을 방지하고 있다.

도 11에 도시한 바와 같이, 예를 들면 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이에 각각 다른 크기의 전압이 인가되면, 서로 인접하는 화소 전극(9a) 간의 영역 부근에서는 횡전계(C)가 생긴다. 그러면, 서로 인접하는 화소 전극(9a) 간의 영역 부근에서는 액정 분자(50a)의 방향이 이 횡전계(C) 방향에 영향된다. 따라서, 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근의 액정 분자는 소망의 배향이 행하여지지 않고 배향 불량이 된다. 이 액정 배향 불량 영역에서는 횡전계에 영향되지 않고 정상적으로 액정 분자가 배향되는 영역과 액정 분자의 배향 방향이 다르기 때문에, 디스리네이션이라고 하는 휘선이 생겨, 액정 장치의 표시 품위를 현저하게 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 최근, 액정 장치의 고정밀화에 따라, 화소 전극간 피치가 좁아지는 경향이 있어, 이러한 문제는 더욱 심각해지고있다.

또한, 이러한 표시 불량을 은폐하기 위해 대향 기판측에 차광막(23)을 형성하면, 화소 영역의 개구율이 현저하게 저하하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 표시 불량의 발생이 없는, 고개구율의 액정 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 액정 장치는 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고,

제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며,

상기 제 2 기판에는 매트릭스 형상으로 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자상에 배치된 평탄화막으로 이루어지는 하측 층간 절연막, 상기 하측 층간 절연막 상에 배치된 데이터선, 및 상기 데이터선상이며, 또한 상기 화소 전극의 하층에 배치된 제 2 층간 절연막을 구비하며,

상기 화소 전극의 하층으로서, 상기 하측 층간 절연막 상에는 상기 데이터선 또는 상기 주사선을 따라, 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구성에 의하면, 평탄화된 기판 표면상에 패턴막을 배치함으로써, 주사선 혹은 데이터선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에 있어서, 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 사이에서 액정층의 두께 방향에 생기는 세로 방향의 전계의 크기가, 서로 인접하는 화소 전극간에 생기는 가로 방향에 전계(이하, 횡전계)의 크기보다도 크게 된다. 즉, 화소 전극간 영역 부근에 있어서 평탄화된 기판 표면상에 임의적으로 패턴막을 배치함으로써, 화소 전극간 영역 부근에서의 화소 전극과 대향 전극과의 거리의 제어를 용이하게 행하는 수 있고, 패턴막의 막두께를 임의로 설정함으로써, 화소 전극과 대향 전극의 거리를 소망의 값으로서 세로방향의 전계의 크기를 제어하는 것이 가능하게 된다. 이로 인해, 횡전계에 의한 배향 불량의 발생을 방지하고, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻게 되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 횡전계에 의한 표시 불량이 현저하게 나타나기 쉬운, 표면이 평탄화된 제 2 기판을 사용하는 액정 장치에 특히 유효하고, 표면이 평탄화된 상태의 제 2 기판의 특정 위치에 임의의 두께의 패턴막을 배치함으로써, 적극적으로 표면 단차를 형성하고, 화소 전극간의 횡전계의 발생을 방지하여, 횡전계에 의한 표시 불량이 없는 액정 장치를 얻게 된다.

본 발명의 상기 패턴막은 상기 데이터선과 동일막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 데이터선의 형성과 동시에 패턴막을 형성할 수 있어, 패턴 마스크의 변경만으로 제조 공정을 늘리지 않고 형성할 수 있다.

본 발명의 액정 장치는 제 1 기판과 제 2 기판과의 기판 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고, 상기 제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며, 상기 제 2 기판상에는 서로 교차하여 배치된 복수의 주사선과 복수의 데이터선, 상기 교차부마다 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극을 구비하고, 상기 주사선 및 데이터선을 덮어 배치된 상측 층간 절연막, 상기 상측 층간 절연막 상에 상기 교차부마다 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극, 및 상기 상측 절연막의 하층에 배치되고, 평탄화된 표면상에, 상기 데이터선 또는 상기 주사선을 따라, 서로 인접하는 상기 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 평탄화된 기판 표면상에 패턴막을 배치함으로써, 주사선 혹은 데이터선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에 있어서, 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 사이에서 액정층의 두께 방향에 생기는 세로방향의 전계의 크기가, 서로 인접하는 화소 전극간에 생기는 가로방향에 전계(이하, 횡전계)의 크기보다도 크게 된다. 즉, 화소 전극간 영역 부근에 있어서의 평탄화된 기판 표면상에 임의로 패턴막을 배치함으로써, 화소 전극간 영역 부근에서의 화소 전극과 대향 전극과의 거리의 제어를 용이하게 행하는 수 있으며, 패턴막의 두께를 임의로 설정함으로써, 화소 전극과 대향 전극과의 거리를 소망의 값으로서 세로방향의 전계의 크기를 제어하는 것이 가능하게 된다. 이로써, 횡전계에 의한 배향 불량의 발생을 방지하여, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻게 되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 횡전계에 의한 표시 불량이 현저하게 나타나기 쉬운, 표면이 평탄화된 제 2 기판을 사용하는 액정 장치에 특히 유효하며, 표면이 평탄화된 상태의 제 2 기판의 특정 위치에 임의의 두께의 패턴막을 배치함으로써, 적극적으로 표면 단차를 형성하여, 화소 전극간의 횡전계의 발생을 방지하여, 횡전계에 의한 표시 불량이 없는 액정 장치를 얻게 된다.

또한, 횡전계에 의한 표시 불량 영역을 은폐하도록 제 1 기판측에 차광막을 배치할 필요가 없기 때문에, 대향 기판측의 차광막의 선 폭을 좁게 할 수 있어, 화소 영역의 개구율을 향상시킬 수 있다.

또한, 서로 인접하는 화소 전극간 영역의 폭은 상기 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에서의 화소 전극의 단부와 상기 대향 전극과의 거리보다도 긴 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 주사선 또는 데이터선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 있어서, 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 사이에서 생기는 전계의 크기를, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 전계의 크기보다도 확실하게 크게 할 수 있어, 횡전계에 의한 배향 불량의 발생을 방지하여, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻게 되는 효과를 갖는다.

또한, 상기 화소 전극의 단부와 상기 패턴막이 겹치는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성으로 함으로써, 표시 영역의 개구율을 향상하는 효과를 갖는다.

또한, 상기 패턴막은 상기 데이터선과 동층으로 할 수도 있다. 이러한 구성으로 함으로써 데이터선의 형성과 동시에 패턴막을 형성할 수 있고, 패턴 마스크의 변경만으로 가능하며, 제조 공정을 늘릴 필요가 없다고 하는 효과를 갖는다. 여기서 패턴막은 서로 인접하는 데이터선끼리가 전기적으로 접속되지 않으면 어떠한 패턴 형상이라도 가능하며, 예를 들면 데이터선과 패턴막이 접속하고 있더라도 무방하다.

또한, 상기 패턴막과 상기 데이터선과의 간격을, 상기 상측 층간 절연막의 두께의 2배 이하로 하여도 된다. 이와같은 구성으로 함으로써, 데이터선간에 패턴막을 배치한 경우 패턴막과 데이터선 사이가 비게 됨으로써, 그 부분의 단차가 감소하여, 데이터선과 패턴막과의 사이 부분의 횡전계의 배향 불량이 발생하는 것을 방지하는 효과를 갖는다. 이로써 표시 영역의 개구율을 향상함과 동시에 표시 품위의 개선의 효과를 갖는다.

본 발명에서는 또한, 상기 주사선을 덮도록 평탄화 처리된 하측 층간 절연막이 배치되고, 상기 하측 층간 절연막 상에 상기 데이터선과 상기 패턴막이 배치되고, 상기 패턴막이 적어도 상기 주사선의 일부를 덮도록 배치되고, 상기 데이터 선과 햐당 패턴막을 덮도록 상기 상측 층간 절연막이 배치되어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 하측 층간 절연막이 평탄화 처리되어 있기 때문에, 액정 장치로 하였을 때에, 제 2 기판의 액정층에 접하는 측의 표면 중 표시에 기여하는 영역은 평탄화된 상태가 된다. 이것에 의해 표시부분에 기여하는 영역에서의 제 2 기판의 표면 단차에 의한 배향 불량의 발생이 방지되어, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻게 되는 효과를 갖는다. 본 발명은 표면이 평탄화되어 있는 제 2 기판을 사용하는 액정 장치에 특히 유효하고, 표면이 평탄화되어 있는 상태의 제 2 기판의 특정 위치에 패턴막을 배치함으로써, 적극적으로 표면 단차를 형성하고, 화소 전극간의 횡전계의 발생을 방지하여, 횡전계에 의한 표시 불량이 없는 액정 장치를 얻게 된다.

또한, 이러한 구성에 의하면 상기 패턴막의 일부가 상기 주사선의 상부에 형성되어도 상기 주사선과 상기 패턴막 사이에 하측 층간 절연막이 형성되어 있기 때문에 단락이 발생하지 않는다. 동시에 상기 패턴막과 상기 데이터선 사이에도 상기 하측 층간 절연막의 일부가 형성되어 있기 때문에 상기 패턴막과 전기적으로 접속하지 않은 상기 데이터선 사이도 단락이 발생하지 않는 액정 장치를 얻게 된다.

또한, 상기 하측 층간 절연막은 무기막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 갖는 액정 장치를 예를 들면 투사형 표시 장치의 라이트 밸브로서 사용한 경우, 광원으로부터의 광에 의한 하측 층간 절연막의 열화를 방지하여, 고품질의 투사형 표시 장치를 얻을 수 있다.

여기서, 일반적으로, 액정 장치는 표시 품위를 높이기 위해서 제 2 기판의 액정층측의 표면은 평탄성이 높은 것이 바람직하고, 평탄성이 높은 하측 층간 절연막이 요구되고 있다. 이러한 평탄성이 높은 막을 얻는 경우에는 재료로서, 무기막보다 유기막쪽이, 그의 막두께를 두껍게 하기 쉽다고 하는 이유에서 우위이다. 그렇지만, 유기막으로 이루어지는 하측 층간 절연막을 갖는 액정 장치를 투사형 표시 장치의 라이트 밸브, 특히 청색용 라이트 밸브로서 사용한 경우, 광원으로부터 분리된 청색광에 의해 유기막이 열화하게 되는 문제가 있어, 이것을 피하기 위해서 하측 층간 절연막 재료로서 무기막이 사용되고 있다. 무기막이 사용되는 경우, 막의 평탄성을 높이기 위해서 예를 들면 무기막의 표면은 CMP 처리(기계 연마 처리)등의 평탄화 처리가 행하여지는 것이 필수가 된다. 이러한 평탄화 처리가 실시된 막을 하측 층간 절연막으로서 사용하는 액정 장치에서는 평탄성이 높은 상측 층간 절연막 위에 화소 전극이 배치되는 구성으로 되기 때문에, 상술과 같은 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 횡전계에 의한 표시 불량의 문제가 현저히 나타난다. 본 발명에서는 이러한 횡전계에 의한 표시 불량을 방지하기 위해, 패턴막을 배치함으로써 적극적으로 표면 단차를 형성하여 화소 전극과 대향 전극과의 전극간 거리를 제어하여, 횡전계의 발생을 방지하고 있다.

이와 같이, 투사형 표시 장치의 청색 밸브에 사용되는 액정 장치와 같이 평탄화 처리된 무기 절연막이 사용되는 액정 장치에, 본 발명을 적용함으로써, 횡전계에 의한 표시 불량이 없는 액정 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 투사형 표시 장치는 광원과, 상기 광원로부터 출사되는 광이 입사되어 화상 정보에 대응한 변조를 실시하는 액정 라이트 밸브, 및 상기 액정 라이트 밸브에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 갖는 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 액정 라이트 밸브는 상술의 기재의 액정 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성으로 함으로써, 고품질의 투사형 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 특히 청색용 라이트 밸브에 있어서, 무기막의 하측 층간 절연막을 사용함으로써, 광원으로부터의 광에 의한 하측 층간 절연막의 열화가 방지되고, 고품질의 투사형 표시 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 액정 장치의 제조방법은 제 1 기판에 대향 전극을 형성하고, 대향 기판을 형성하는 공정, 제 2 기판상에, 서로 교차하여 배치된 복수의 주사선과 복수의 데이터선을 형성하는 공정, 상기 복수의 주사선 및 복수의 데이터선을 덮어 상측 층간 절연막을 형성하는 공정, 상기 상측 층간 절연막 상에, 상기 교차부마다 복수의 화소 전극을 형성하는 공정, 상기 상측 층간 절연막의 하층으로서, 평탄화된 표면상에, 상기 데이터선 또는 상기 주사선을 따라, 서로 인접하는 상기 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 형성하는 공정, 상기 상측 층간 절연막의 하층으로서, 평탄화된 표면상에, 상기 데이터선 또는 상기 주사선을 따라, 서로 인접하는 상기 화소 전극간 영역에 패턴막을 형성하여 에레이 기판을 형성하는 공정, 및 상기 대향 기판과 상기 에레이 기판을, 상기 대향 전극 및 상기 화소 전극이 대향하도록 소정의 간극을 가지고 배치하고, 상기 간극에 액정을 주입하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이러한 제조방법에 의해 제조된 액정 장치는 평탄화된 기판 표면상에 패턴막을 배치함으로써, 주사선 또는 데이터선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에 있어서, 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 사이에서 액정층의 두께 방향에 생기는 세로방향의 전계의 크기가, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 가로 방향에 전계(이하, 횡전계)의 크기보다도 커진다. 즉, 화소 전극간 영역 부근에 있어서 평탄화된 기판 표면상에 임의적으로 패턴막을 배치함으로써, 화소 전극간 영역 부근에서의 화소 전극과 대향 전극과의 거리의 제어를 용이하게 행할 수 있어, 패턴막의 막두께를 임의로 설정함으로써, 화소 전극과 대향 전극과의 거리를 소망의 값으로서 세로방향 전계의 크기를 제어하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 횡전계에 의한 배향 불량의 발생을 방지하여, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻게 되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 횡전계에 의한 표시 불량이 현저하게 나타나기 쉬운, 표면이 평탄화된 에레이 기판을 사용하는 액정 장치에 특히 유효하고, 표면이 평탄화된 상태의 제 2 기판의 특정 위치에 임의의 두께의 패턴막을 배치함으로써, 적극적으로 표면 단차를 형성하고, 화소 전극간의 횡전계의 발생을 방지하여, 횡전계에 의한 표시 불량이 없는 액정 장치를 얻게 된다.

또한, 상기 주사선을 덮어, 상기 평탄화된 표면을 갖는 하측 층간 절연막을 형성하는 공정, 상기 하측 층간 절연막상에 상기 데이터선 및 상기 패턴막을 동시 형성하는 공정, 및 상기 데이터선 및 상기 패턴막을 덮도록 상기 상측 층간 절연막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성으로 함으로써 데이터선의 형성과 동시에 패턴막을 형성할 수 있고, 패턴 마스크의 변경만으로 가능하며, 제조 공정을 늘릴 필요가 없다고 하는 효과를 갖는다. 여기서 패턴막은 서로 인접하는 데이터선끼리가 전기적으로 접속되지 않으면 어떠한 패턴 형상이라도 가능하며, 예를 들면, 데이터선과 패턴막이 접속하여도 된다.

본 발명의 액정 장치는 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고, 상기 제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며, 상기 제 2 기판에는 매트릭스 형상으로 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자상에 배치된 하측 층간 절연막, 상기 하측 층간 절연막 상에 배치된 데이터선, 및 상기 데이터선상이며, 또한 상기 화소 전극의 하층에 배치된 상측 층간 절연막을 구비하고, 상기 화소 전극의 하층으로서, 상기 하측 층간 절연막과 상측 층간 절연막 사이에는 상기 주사선을 따라, 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하고, 상기 데이터선과 상기 주사선 사이에는 유전체 막을 삽입하여 스위칭 소자에 접속된 드레인 전극과 차광막을 가지며, 상기 패턴막은 상기 주사선 및 상기 차광막에 겹치도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구성에 의하면, 패턴막을 배치함으로써, 주사선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에 있어서, 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 사이에서 액정층의 두께 방향에 생기는 세로방향의 전계의 크기가, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 가로방향의 전계의 크기보다도 크게 된다. 이것에 의해, 횡전계에 의한 배향 불량의 발생을 방지하고, 표시 품위가 높은 액정 장치를 얻을 수 있다. 더구나, 패턴막을 차광막 및 주사선에 겹치도록 배치함으로써, 보다 확실하게 주사선 부근의 차광을 행할 수 있다.

또한, 패턴막은 데이터선과 동일막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이로 인해, 데이터선의 형성과 동시에 패턴막을 형성할 수 있어, 패턴 마스크의 변경만으로 제조공정을 늘리지 않고, 패턴막을 형성할 수 있다.

도 1은 액정 장치의 제 1 실시예에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극, 차광막 등이 형성된 TFT 에레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도.

도 2는 도 1의 B-B' 단면도.

도 3은 도 1의 A-A' 단면도.

도 4는 액정 장치의 실시예에 있어서의 TFT 에레이 기판의 제조 프로세스를 순서를 따라서 도시한 제 1 공정도.

도 5는 액정 장치의 실시예에 있어서의 TFT 에레이 기판의 제조 프로세스를 순서를 따라서 도시한 제 2 공정도.

도 6은 액정 장치의 실시예에 있어서의 TFT 에레이 기판의 제조 프로세스를 순서를 따라서 도시한 제 3 공정도.

도 7은 액정 장치의 실시예에 있어서의 TFT 에레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판 측에서 본 평면도.

도 8은 도 7의 H-H' 단면도.

도 9는 액정 장치를 사용한 투사형 표시 장치의 구성도.

도 10은 종래의 액정 장치에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극, 차광막 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도.

도 11은 도 10의 B-B' 단면도.

도 12에는 도 1의 C-C' 단면의 데이터선 근방의 확대도.

도 13은 데이터선측과 주사선측에 균등의 전계가 걸렸을 때의 도 1의 C-C' 단면도.

도 14는 데이터선측에 주사선측보다 큰 전계가 걸렸을 때의 도 1의 C-C' 단면도.

도 15는 주사선측에 데이터선측보다 큰 전계가 걸렸을 때의 도 1의 C-C' 단면도.

도 16은 액정 장치의 제 2 실시예에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극, 차광막 등이 형성된 TFT 에레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도.

도 17은 도 16의 부분 확대도.

도 18은 도 16의 A-A' 단면도, B-B' 단면도, C-C' 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1… 반도체층

2… 게이트 절연막

3… 주사선

4… 층간 절연막

6… 데이터선

61… 데이터선의 하층 배선

62… 데이터선의 상층 배선

6b… 패턴막

61'… 패턴막의 하층막

62'… 패턴막의 상층막

7… 층간 절연막

9a… 화소 전극

10… 반도체 기판

21… 대향 전극

50… 액정층

2OO… TFT 에레이 기판

3OO… 대향 기판

400… 액정 장치

1100… 투사형 표시 장치

962R, 962G, 962B… 액정 라이트 밸브

920… 광원 장치

906… 투사 렌즈 유닛

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

(제 1 실시예)

본 발명에 의한 액정 장치의 제 1 실시예의 구성 및 제조방법에 대해, 도 1내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1은 데이터선, 주사선, 화소 전극, 차광막 등이 형성된 TFT 에레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이고, 도 2는 도 1의 B-B'로 절단하였을 때의 액정 장치의 종단면도, 도 3은 도 1의 A-A'로 절단하였을 때의 액정 장치의 종단면도이다. 도 4 내지 도 6은 A-A' 단면도와 B-B' 단면도을 참조하여, TFT 에레이 기판의 제조공정을 도시한 도이다. 또한, 각 도에 있어서는 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 층이나 각 부재마다 축척을 달리하고 있다.

도 2와 3에 도시한 바와 같이, 액정 장치(400)는 대향 기판(300)과 TFT 에레이 기판(200)과의 사이에, 후술의 실재(도 7 및 도 8 참조)로 둘러싸인 공간에 액정이 밀봉되어 액정층(50)이 형성되어 구성되어 있다. 액정층(50)은 예를 들면, 1종 또는 수종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어진다. 실재는 대향 기판(300)과 TFT 에레이 기판(200)을 그들의 주변에서 접합시키기 위한, 예를 들면 광경화성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 접착제이고, 양 기판간의 거리를 소정치로 하기 위한 유리 파이버 혹은 유리 비즈 등의 스페이서가 혼입되어 있다.

이하에 TFT 에레이 기판(200)의 구조에 관해서 설명한다.

TFT 에레이 기판(200)은 도 1에 도시한 바와 같이, 석영 등의 기판(10)상에 복수의 주사선(3) 및 복수의 데이터선(6)이 교차하여 배치되고, 그의 교차부마다 박막 트랜지스터 및 이것에 전기적으로 접속된 화소 전극(9a), 주사선과 평행하게 배치된 용량선(3b)이 배치되어 구성된다.

도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)의 스위칭을 제어하는 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(이하, TFT)(30)는 점선으로 나타낸 반도체층(1)과 게이트 절연막(2)과 주사선(8)의 일부를 이루는 게이트 전극(3a)으로 구성된다. 화소 전극(9a)은 반도체층(1)과 컨택트 홀(8)을 통해 전기적으로 접속되고, 데이터선(6)의 일부는 소스 전극(6a)으로서 반도체층(1)과 컨택트 홀(5)을 통해 전기적으로 접속된다. 제 1 차광막(11a)(도 1 중, 오른쪽 상향 사선부에서 도시)은 컨택트 홀(13)에 의해 용량선(3b)에 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 가지며, 상세한 설명은 제조방법에서 후술한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, TFT 에레이 기판(200)에서는 석영 등의 기판(10)상에, 소정의 형상으로 패터닝된 제 1 차광막(11a)(도 1 중, 오른쪽 상향 사선으로 도시)이 배치된다. 제 1 차광막(11a)은 바람직하게는 불투명한 고융점 금속인 Ti, Cr, W, Ta, Mo 및 Pb 중의 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드 등으로 구성된다. 이러한 재료로 구성하면, TFT 에레이 기판(200)상의 제 1 차광막(11a)의 형성 공정 이후에 행하여지는 화소 스위칭용 TFT(30)의 형성 공정에서의 고온 처리에 의해, 제 1 차광막(11a)이 파괴되거나 용융하지 않을 수 있다. 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있기 때문에, 기판(10)측으로부터의 복귀광 등이 화소 스위칭용 TFT(30)의 채널 영역(1a)이나 LDD 영역에 입사하는 사태를 미연에 막을 수 있고, 광전류의 발생에 의해 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성이 열화하지 않는다.

제 1 차광막(11a) 상에는 이것을 덮도록 하지용 절연막이 배치된다. 하지용 절연막에는, 화소 스위칭용 TFT(30)를 구성하는 반도체층(1)을 제 1 차광막(11a)으로부터 전기적 절연하기 위해 형성되는 것이다. 또한, 하지용 절연막(12)는 석영 기판(10)의 전면에 형성됨으로써, TFT(30)를 위한 기초막으로서의 기능도 갖는다. 즉, 석영 등의 기판(10)의 표면의 연마시에 있어서의 거칠어짐이나, 세정후에 남는 오염 등으로 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성 열화를 방지하는 기능을 갖는다. 하지용 절연막에는 예를 들면, NSG(Non Doped Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass), BSG(Boron Silicate Glass), BPSG(Boron Slicate Glass) 등의 고절연성 유리 또는 산화실리콘막, 질화실리콘막 등으로 이루어진다. 하지용 절연막에 의해,제 1 차광막(11a)이 화소 스위칭용 TFT(30) 등을 오염하는 사태를 미연에 막는 것도 가능하다.

하지용 절연막(12) 위에는 데이터선(6) 및 주사선(3)에 따른 형상으로 형성된 반도체층(1)(도 1 중, 점선으로 둘러싸인 영역)이 배치되고, 상기 반도체층을 덮어 게이트 절연막(2)이 배치된다. 반도체층(1)은 예를들면 실리콘의 단결정막, 또는 비단결정막 등으로 이루어진다.

게이트 절연막(2)상에는 반도체층(1)의 일부와 겹치도록, 복수의 폴리실리콘막으로 이루어지는 주사선(3)이 배치되고, 상기 겹친 영역의 반도체층(1)은 채널 영역(1a)으로서, 주사선(3)은 게이트 전극(3a)으로서 기능한다. 또한, 게이트 절연막(2)상에는 주사선(3)과 동층으로 이루어지는 용량선(3b)이 배치되어 있다. 용량선(3b)은 주사선(3)과 거의 평행한 직선형상의 본선부와 데이터선(6)에 따른 돌출부를 갖고 있다. 본 실시예에서는 게이트 절연막(2)을 주사선(3a)에 대향하는 위치로부터 연장 설치하여 유전체막으로서 사용하고, 반도체막(1)의 일부를 제 1 축적 용량 전극(1f)으로 하며, 또한 이들에 대향하는 용량선(3b)의 일부를 제 2 축적 용량 전극으로 함으로써, 축적 용량(70)이 구성되어 있다. 본 실시예에서는 특히, 각 용량선(3b)과, 제 1 차광막(11a)이 각각 컨택트 홀(13)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 용량선(3b)의 저항을, 제 1 차광막(11a)의 저항에 의해 현저하게 낮아진다. 본 실시예에서는 용량선(3b)은 고저항의 폴리실리콘막으로 형성되어 있기 때문에, 대각 1.3인치나 0.9 인치 정도의 소형인 액정 장치의 경우라도, 수 100KΩ 정도의 저항을 갖지만, 제 1 차광막(11a)은 도전성 고융점 금속막으로 형성되어 있기 때문에, 용량선(3b)에 있어서의 주사선(3)에 따른 방향의 저항은 대폭으로 저저항화된다.

주사선(3) 및 용량선(3b)을 덮어, 평탄화 처리를 행한 층간 절연막(하측 층간 절연막)(4)이 배치된다. 또한, 층간 절연막(4)상에는 주사선(3)과 교차하도록 형성된 복수의 데이터선(6), 데이터선(6)과 동층으로 이루어지는 섬형상의 패턴막(6b)이 배치되어 있다. 패턴막(6b)은 예를 들면 데이터선(6) 방향을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이의 영역에 배치되며, 또한 그의 단부가 화소 전극(9a)의 단부와 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 패턴막(6b)은 주사선(3), 용량선(3b)의 각각 일부에 평면적으로 겹쳐 배치된 형상으로 되어 있다. 또한, 패턴막(6b)은 컨택트 홀(8)을 제외하고 배치되는 구조로 되어 있고, 컨택트 홀(8)과 전기적으로 연결되지 않는 구조로 되어 있다.

그리고, 데이터선(6)을 덮도록 층간 절연막(상측 층간 절연막)(7)이 배치되고, 층간 절연막(7)상에는 주사선(3)과 데이터선(6)과의 교차부마다 매트릭스 형상으로 복수의 ITO 막으로 이루어지는 화소 전극(9a)이 배치되고, 또한 기판 전면에 폴리이미드로 이루어지는 배향막(16)이 배치되어 있다.

다음에, 대향 기판의 구조에 대해서 설명한다.

대향 기판(300)은 유리 기판(20)상에 매트릭스 형상으로 형성된 제 2 차광막(23)과, 기판 전면에 형성된 대향 전극(21)과, 배향막(22)이 배치되어 구성되어 있다. 대향 전극(21)은 예를 들면, 투명 도전막인 ITO(Indium Titanium Oxide)막, 배향막(22)은 유기막인 폴리이미드 등으로 이루어진다. 제 2차광막(28)은 각 화소부의 개구 영역 이외의 영역에 형성되고, 대향 기판(300) 측으로부터 입사광이 화소 스위칭용 TFT(30)의 반도체층(1)의 채널 영역(1a)이나 LDD(Lightly Doped Drain) 영역에 침입하지 않는다. 또한, 제 2 차광막(23)은 컨트라스트의 향상, 광색재의 혼색 방지 등의 기능을 갖는다.

본 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 패턴막(6b)을 형성함으로써, 데이터선 방향을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극(9a) 간의 거리(d1)가, 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근의 화소 전극(98)의 단부와 대향 전극(21)과의 거리(d2)보다도 길게 되어 있다. 여기서, d1은 1.5 내지 3.5μm, 바람직하게는 2.O내지 3.0μm, d2는 1.O 내지 3.0μm, 바람직하게는 1.5 내지 2.5μm, 패턴막(6b)의 폭(d3)은 5μm이다. 또한 이들의 값에 관해서는 거리(d1)가 거리(d2)보다 길면 이것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 구성으로 함으로써, 액정 장치로 하였을 때에, 화소 전극(9a) 간에 생기는 액정층(50)의 두께 방향과 수직인 방향의 횡측의 전계(이하 횡전계)보다도, 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근의 화소 전극(9a)와 대향 전극(21)과의 사이에서 생기는 액정층(50)의 두께 방향의 전계가 크게 된다. 이로 인해, 서로 인접하는 화소 전극간 영역에서의 액정 분자는 액정층(50)의 두께 방향의 전계에 영향되어지게 되어, 횡전계에 의한 액정 분자의 배향 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 패턴막(6b)과 화소 전극(9a)의 단부는 서로 겹치도록 배치되어 있고, 화소 영역의 개구율을 향상할 수 있다.

다음에, 액정 장치의 TFT 에레이 기판(200)의 제조 프로세스에 대해서, 도 4내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 4 내지 도 6은 각 공정에서의 TFT 에레이 기판측의 각 층을, 도 2, 도 3과 마찬가지로 도 1의 A-A'단면, B-B' 단면에 대응시켜 도시한 공정도이다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 석영 기판, 하드 글래스 등의 기판, 여기서는 석영 기판(10)을 준비한다. 여기서, 바람직하게는 N₂(질소) 등의 불활성 가스 분위기또는 약 90O 내지 130O℃의 고온에서 어닐 처리하고, 이후에 실시되는 고온 프로세스에 있어서의 석영 기판(10)에 생기는 왜곡이 적어지도록 앞에서 처리하여 놓는다. 즉, 제조 프로세스에 있어서의 최고 온에서 고온 처리되는 온도에 맞추어, 사전에 석영 기판(10)을 동일 온도이거나 그 이상의 온도로 열처리 하여 놓는다.

이와 같이 처리된 석영 기판(10)의 전면에, Ti, Cr, W, Ta, Mo 및 Pb 등의 금속이나 금속 실리사이드 등의 금속 합금막을, 스퍼터에 의해, 100 내지 50Onm 정도의 두께, 바람직하게는 약 20Onm의 층두께의 차광막(11)을 형성한다.

계속해서, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 형성된 차광막(11)상에 포토리소그라피에 의해 제 1 차광막(11a)의 패턴(도 1 참조)에 대응하는 레지스터 마스크를 형성하고, 상기 레지스터 마스크를 통해 차광막(11)에 대하여 에칭을 행함으로써, 제 1 차광막(11a)을 형성한다.

다음에 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 제 1 차광막(11a) 위에, 예를 들면, 상압 또는 감압 CVD법 등에 의해 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 가스, TEB(Tetra Ethyl Borate) 가스, TMOP(Tetra Methyl Oxy Phophate) 가스 등을 사용하여, NSG(Non Doped Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass), BSG(Boro Silicate Glass), BPSG(Boro Phospho Silicate Glass) 등의 실리케이트 유리 막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등으로 이루어지는 하지용 절연막을 형성한다. 상기 하지용 절연막에의 층두께는 예를 들면, 약 500 내지 20OOnm로 한다.

다음에 도 4의(d)에 도시한 바와 같이, 하지용 절연막(12)상에, 약 450 내지 550℃, 바람직하게는 약 50O℃의 비교적 저온 환경속에서, 유량이 약 40O 내지 60Occ/min의 모노실란 가스, 디실란 가스 등을 사용한 감압 CVD(예를 들면, 압력이 약 20 내지 40Pa의 CVD)에 의해, 아몰퍼스 실리콘막을 형성한다. 그 후, 질소 분위기 중에서, 약 60O 내지 700℃에서 약 1 내지 10시간, 바람직하게는 4 내지 6시간의 어닐 처리를 실시함으로써, 폴리실리콘막(80)을 약 50 내지 200nm의 두께, 바람직하게는 약 100nm의 두께가 될때까지 고상 성장시킨다.

이 때, 도 3에 도시한 TFT(30)로, n 채널형 TFT(30)를 작성하는 경우에는 해당 채널 영역에 Sb(안티몬), As(비소), P(인) 등의 V족 원소의 불순물 이온을 약간 이온 주입 등에 의해 도프할 수 있다. 또한, 화소 스위칭용 TFT(30)를 p 채널 형으로 하는 경우에는 B(보론), Ga(갈륨), In(인듐) 등의 III족 원소의 불순물 이온을 약간 이온 주입 등에 의해 도프할 수 있다. 한편, 아몰퍼스 실리콘막을 거치지 않고, 감압 CVD 법 등에 의해 폴리실리콘막(80)을 직접 형성할 수 있다. 또한 감압 CVD 법 등에 의해 퇴적한 폴리실리콘막에 실리콘 이온을 투입하여 일단 비결정화(아몰퍼스화)하고, 그 후, 어닐 처리 등에 의해 재결정화시겨 폴리실리콘 막(1)을 형성할 수 있다.

다음에 도 4의(e)에 도시한 바와 같이, 포토리소그라피 공정, 에칭 공정 등에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은 소정 패턴의 폴리실리콘으로 이루어지는 반도체층(1)을 형성한다. 상기 반도체층(1)의 일부는 제 1 축적 용량 전극으로서 기능한다.

다음에 도 4의(f)에 도시한 바와 같이, TFT(30)를 형성하는 반도체층(1)을 약 900 내지 130O℃의 온도, 바람직하게는 약 10OO℃의 온도에 의해 열산화함으로써, 약 30nm의 비교적 얇은 두께의 열산화실리콘막을 형성하며, 또한 감압 CVD 법 등에의해 고온 산화실리콘막(HOT막)이나 질화실리콘막을 약 50nm의 비교적 얇은 두께로 퇴적하고, 다층 구조를 가지는 TFT(30)의 게이트 절연막(2)을 형성한다. 이 결과, 반도체층(1)의 두께는 약 30 내지 150nm의 두께, 바람직하게는 약 35 내지 50nm의 두께가 되고, 게이트 절연막(2)의 두께는 약 20 내지 150nm의 두께, 바람직하게는 약 30 내지 10Onm의 두께가 된다. 이와같이, 고온 열산화 시간을 짧게 함으로써, 특히 8인치 정도의 대형 웨이퍼를 사용하는 경우에 열에 의한 휘어짐을 방지할 수 있다. 단지, 폴리실리콘층(1)을 열산화하는 것만으로, 단일층 구조를 가지는 게이트 절연막(2)을 형성할 수 있다.

또한, 도 4의(f)에 있어서 특별히 한정되지 않지만, 제 1 축적 용량 전극(1f)이 되는 반도체층 부분에, 예를 들면, P 이온을 도즈량이 약 3x10¹²/cm²로 도프하여, 저저항화시킬 수 있다.

다음에, 도 4의(g)에 있어서, 하지용 절연막(12)에 제 1 차광막(11a)에 달하는 컨택트 홀(13)을 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭에 의해혹은 웨트 에칭에 의해 형성한다. 이 때, 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 빔 에칭과 같은 이방성 에칭에 의해, 컨택트 홀(13) 등을 개공한 쪽이, 개공 형상을 마스크형상과 거의 동일하게 할 수 있는 이점이 있다. 단지, 드라이 에칭과 웨트 에칭을 조합시켜 개공하면 이들의 컨택트 홀(13) 등을 테이퍼형상으로 할 수 있기 때문에, 배선접속시의 단선을 방지할 수 있는 이점을 얻게 된다.

다음에 도 4의(h)에 도시한 바와 같이, 감압 CVD 법 등에 의해 폴리실리콘막(81)을 퇴적한 후, 인(P)을 열 확산하여, 폴리실리콘막(81)을 도전화한다. 또는, P 이온을 폴리실리콘막(81)의 성막과 동시에 도입한 도프된 실리콘막을 사용할 수 있다.

다음에, 도 5의 공정(a)에 도시한 바와 같이, 레지스터 마스크를 사용한 た 포토리소그라피 공정, 에칭 공정 등에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은 소정 패턴의 주사선(3a)과 함께 용량선(3b)을 형성한다. 이들의 용량선(3b) 및 주사선(3a)의 층두께는 예를 들면, 약 350nm로 된다.

다음에 도 5의(b)에 도시한 바와 같이, 도 3에 도시한 TFT(30)를 LDD 구조를 가지는 n채널형 TFT로 하는 경우, 반도체층(1)에, 우선 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)을 형성하기 위해서, 주사선(3)의 일부를 이루는 게이트 전극(3a)을 확산 마스크로하여, P 등의 V족 원소의 불순물 이온(60)을 저농도로(예를 들면, P 이온을 1 내지 3 x 10¹³/㎠의 도즈량으로써) 도프한다. 이로써 게이트 전극(3a) 아래의 반도체층(1)은 채널 영역(1a)이 된다.

계속해서, 도 5의(c)에 도시한 바와 같이, TFT(30)를 구성하는 고농도 소스영역(1b) 및 고농도 드레인 영역(1c)을 형성하기 위해서, 게이트 전극(3a)보다도 폭이 넓은 마스크로 레지스터층(62)을 게이트 전극(3a) 상에 형성한 후, 같은 P 등의 V족 원소의 불순물 이온(61)을 고농도로(예를 들면, P 이온을 1 내지 3 x 10¹⁵/㎠의 도즈량으로써) 도프하고, LDD 구조의 TFT(30)를 얻는다. 이 경우, 레지스터층(62)의 하측의 반도체층이 저농도 소스 영역(1b)와 저농도 드레인 영역(1c)이 된다. 또한, TFT(30)을 p 채널 형으로 하는 경우, 반도체층(1)에 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c) 및 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 형성하기 위해서, B 등의 III족 원소의 불순물 이온을 사용하여 도프한다. 한편, 예를 들면, 저농도의 도프를 행하지 않고, 옵셋 구조의 TFT로서도 가능하며, 게이트 전극(3a)을 마스크로하여, P 이온, B 이온 등을 사용한 이온 주입 기술에 의해 셀프얼라인형의 TFT로 할 수 있다.

상기 불순물의 도프에 의해 용량선(3b) 및 주사선(3a)도 더욱 저저항화된다. 또한, 여기서는 도시하지 않았지만, 이후, B(보론) 이온 등의 III족 원소의 불순물 이온을 행함으로써, p채널형 TFT를 형성할 수 있다. 이로써, n 채널형 TFT 및 p 채널형 TFT로 구성되는 상보형 구조를 가지는 구동 회로를 석영 기판 상의 주변부에 형성하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는 반도체층으로서폴리실리콘으로 형성하기 때문에, 구동 회로와 표시 영역 중의 TFT를 동일 공정으로 형성할 수 있어, 제조상 유리하다.

다음에 도 5의(d)에 도시한 바와 같이, 주사선(3) 및 용량선(3b)을 덮도록, 예를 들면, 상압 또는 감압 CVD법이나 TEOS 가스 등을 사용하여, 1400nm 두께의NSG 막(82)을 형성한다. NSG 막 이외에, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리 막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등을 사용할 수 있다.

다음에 도 5의(e)에 도시한 바와 같이, NSG 막(82)은 그 표면을 CMP 처리(기계 연마 처리)되어 표면이 평탄화되고, 막두께가 80Onm인 층간 절연막(4)이 형성된다.

다음에 도 5의(f)에 도시한 바와 같이, 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 활성화하기 위해 약 10OO℃의 어닐 처리를 20분 정도 행한 후, 데이터선(6)에 대한 컨택트 홀(5)을, 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 빔 에칭 등의 드라이 에칭에 의해 혹은 웨트 에칭에 의해 형성한다. 또한, 주사선(3)이나 용량선(3b)을 도시하지 않은 배선과 접속하기 위한 컨택트 홀도, 컨택트 홀(5)과 동일의 공정에 의해 층간 절연막(4)에 개공한다.

다음에 도 6의(a)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(4) 위에, 스퍼터 처리 등에 의해, 차광성의 Al 등의 저저항 금속이나 금속 실리사이드 등을 금속막(83)으로서, 약 30Onm의 두께로 퇴적하고, 또한 도 6의(b)에 도시한 바와 같이, 포토리소그라피 공정, 에칭 공정 등에 의해, 데이터선(6), 패턴막(6b)을 형성한다. 여기서, 층간 절연막(4)은 평탄화되어 있기 때문에, 데이터선(6) 및 패턴막(6b)은 평탄한 층간 절연막(4)상에 배치되는 구성으로 된다. 또한, 패턴막의 폭 및 두께 등에, 최종적으로 형성하고 싶은 표면 단차의 크기, 후에 형성하는 화소 전극과의 겹침 량, 화소 전극 형성시의 마스크 정밀도에 의해 임의로 설정한다.

다음에 도 6의(c)에 도시한 바와 같이, 데이터선(6)위를 덮도록, 예를 들면,상압 또는 감압 CVD 법이나 TEOS 가스 등을 사용하여, 800nm 두께의 BPSG 막으로 이루어지는 층간 절연막(7)을 형성한다. BPSG 막 이외에는 NSG, PSG, BSG 등의 실리케이트 유리 막, 질화실리콘막이나 산화실리콘 막 등을 사용할 수 있다. 이것에 의해, 패턴막(6b)이 배치된 영역에서는 층간 절연막(7)의 표면에 단차가 생긴다. 이것에 의해 표면 단차를 형성하여 액정 분자의 배향 불량을 방지한다.

다음에 도 6의(d)의 단계에 있어서, 화소 전극(9a)과 고농도 드레인 영역(1e)을 전기적으로 접속하기 위한 컨택트 홀(8)을, 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 빔 에칭 등의 드라이 에칭에 의해 형성한다.

다음에 도 6의(e)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(7) 위에, 스퍼터 처리 등에 의해, ITO 막 등의 투명 도전성 박막(9)을, 약 50 내지 20Onm의 두께로 퇴적하고, 또한 도 6의(f)에 도시한 바와 같이, 포토리소그라피 공정, 에칭 공정 등에 의해, 화소 전극(9a)을 형성한다. 한편, 해당 액정 장치를 반사형 액정 장치에 사용하는 경우 에는 Al 등의 반사율이 높은 불투명한 재료로 화소 전극(9a)을 형성할 수 있다.

계속해서, 화소 전극(9a) 위에 폴리이미드계의 배향막의 도포액을 도포한 후, 소정의 프레틸트각을 가지도록 또한 소정 방향에서 러빙 처리를 실시하는 것 등에 의해, 배향막(16)(도 2, 도 3 참조)이 형성된다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시한 대향 기판(300)에 대해서는 유리 기판(20) 등이 우선 준비되고, 제 2 차광막(23) 및 후술의 제 2 차광막(도 7 및 도 8 참조)이, 예를 들면, 금속 크롬을 스퍼터한 후, 포토리소그라피 공정, 에칭 공정을 거쳐 형성된다. 한편, 이들의 제 2 차광막은 Cr, Ni, Al 등의 금속 재료인 것 외에, 카본이나 Ti를 포토레지스트에 분산한 수지 블랙 등의 재료로 형성할 수 있다.

그 후, 대향 기판(300)의 전면에 스퍼터 처리 등에 의해, ITO 등의 투명 도전성 박막을, 약 50 내지 20Onm의 두께로 퇴적함으로써, 대향 전극(21)을 형성한다. 또한, 대향 전극(21)의 전면에 폴리이미드계의 배향막의 도포액을 도포한 후, 소정의 프레틸트각을 가지도록 또한 소정 방향에서 러빙 처리를 실시하는 것 등에 의해, 배향막(22)(도 2, 도 3 참조)이 형성된다.

마지막, 도 8에도시한 바와 같이, 상술과 같이 각 층이 형성된 TFT 에레이 기판(200)과 대향 기판(300)은 배향막(16 및 22)이 대면하도록 실재(52)에 의해 접합되고, 진공 흡인 등에 의해, 양 기판 사이의 공간에, 예를 들면, 복수 종류의 네마틱 액정을 혼합하여 이루어지는 액정이 흡인되어, 소정층 두께의 액정층(50)이 형성된다.

이상과 같이 구성된 액정 장치의 전체 구성을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 한편, 도 7은 TFT 에레이 기판(200)을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께대향 기판(300) 측에서 형성한 평면도이고, 도 8은 대향 기판(300)을 포함해서 도시한 도 7의 H-H' 단면도이다.

도 7에 있어서, TFT 에레이 기판(200) 위에는 실재(52)가 그 가장자리를 따라 형성되어 있고, 그 안쪽에 병행하여, 예를 들면, 제 2 차광막(23)과 동일 또는 다른 재료로 이루어지는 액자로서의 제 2 차광막(53)이 형성되어 있다. 실재(52)의 외측의 영역에는 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT에레이 기판(200)의 1변을 따라 형성되어 있고, 주사선 구동 회로(104)가, 상기 1변에 인접하는 2변을 따라서 형성되어 있다. 주사선(3)에 공급되는 주사 신호 지연이 문제가 되지 않으면, 주사선 구동 회로(104)는 한 쪽만으로도 가능함은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역의 변을 따라서 양측으로 배열할 수 있다. 예를 들면 홀수열의 데이터선(6a)은 화상 표시 영역 한쪽변을 따라서 배치된 데이터선 구동 회로로부터 화상 신호를 공급하고, 우수열의 데이터 선은 상기 화상 표시 영역의 반대측 변을 따라서 설치된 데이터선 구동 회로로부터 화상 신호를 공급하여도 된다. 이렇게 데이터선(6)을 빗살모양으로 구동하도록 하면, 데이터선 구동 회로의 점유 면적을 확장할 수 있기 때문에, 복잡한 회로를 구성하는 것이 가능하게 된다. 또한 TFT 에레이 기판(200)의 남은 1변에는 화상 표시 영역의 양측에 형성된 주사선 구동 회로(104) 사이를 연결하기 위한 복수의 배선(105)이 형성되어 있고, 또한, 액자로서의 제 2 차광막(53)의 아래에 차폐되어 챠지 회로(201)를 형성하여도 된다. 또한, 대향 기판(300)의 코너부의 적어도 1개소에서는 TFT 에레이 기판(200)과 대향 기판(800)과의 사이에서 전기적 도통을 갖기 위한 도전재(106)가 형성되어 있다. 그리고, 도 7에도시한 바와 같이, 도 8에 도시한 실재(52)와 거의 동일한 윤곽을 가지는 대향 기판(300)이 해당 실재(52)에 의해 TFT 에레이 기판(200)에 고착되어 있다.

이상과 같이 본 실시예에 있어서는 데이터선을 따라서 배치되는 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 패턴간 영역에 패턴막(6b)을 배치함으로써, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 횡전계에 의한 배향 불량 표시 영역이 없는 고품질의 액정장치를 얻을 수 있다. 또한, 패턴막은 알루미늄 등의 금속막으로 형성되어 있기 때문에 차광성이 높고, 반도체층(1)에 입사하는 차광측으로부터의 광 제어도 가능하며 TFT의 오동작의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 패턴막(6b)은 데이터선과 동층으로 동재료로 형성되어 있지만, 다른 재료 또는 다른 층으로 형성될 수 있으며, 화소 전극보다도 하층에 배치되고, 액정 장치로 하였을 때에 TFT 어레이 기판(200)의 액정층(50)에 접하는 측의 표면에 소망의 단차을 얻을 수 있으면 된다.

또한, 본 실시예에서는 패턴막(6b)은 요(凹)자 형상이지만 컨택트홀 부분에 대응하는 부분만이 제거된 한가운데가 뚫려진 장방형이라도 무방하며, 이들의 형상에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 패턴막(6b)은 섬형상으로 형성되어 플로트의 상태이지만, 데이터선 끼리가 전기적으로 접속하지 않으면, 데이터선과 접속한 형상으로하여도 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 패턴막(6b)과 데이터선(6) 사이에 간격이 생기지만 상기 간격에 대해서 도 12을 참조하여 설명한다. 도 12는 도 1의 C-C' 단면도의 데이터선(6) 근방의 확대도이다. 데이터선(6)과 패턴막(6b) 사이를 데이터선 끼리가 전기적으로 접속하지 않도록 간격을 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 데이터선(6)과 패턴막(6b)의 거리(71)를 그 위의 절연막 두께의 2배 이하, 바람직하게는 1.8배 이하로 하면 층간 절연막(7)의 커버레이지에 의해서 층간 절연막의 떨어짐량(72)을 대폭적으로 줄이는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 패턴막(6b)과데이터선(6) 사이에서 단차가 생김으로써 배향 불량이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 회로의 구동 방법에 의해, 데이터선측(데이터선에 따른 영역)또는 주사선측(주사선에 따른 영역)각각의 횡전계의 용이한 발생이 달라질 경우가 있다. 이러한 경우에 있어서, 패턴막(6b) 혹은 데이터선의 막두께를 변화시킴으로써, 횡전계의 발생의 제어를 용이하게 대응하는 것이 가능하게 된다. 이하에, 도 13, 도 14, 도 15를 참조하여 각각에 적합한 구조에 대해서 설명한다. 또한, 도 13 내지 도 15는 각각 도 1의 선 C-C'에 대응한 단면도가 된다.

도 13은 본 실시예에 있어서 데이터선측과 주사선측에 동일 크기의 횡전계가 가해진 경우에 적합한 설명도이다. 이러한 데이터선측과 주사선측에 동일 크기의 횡전계가 가해지는 구동 방법으로서는 모두 서로 인접하는 화소에 대하여 극성이 반전하는 도트 반전을 들 수 있다. 이러한 경우, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 동일 횡전계가 가해졌을 때는 데이터선(6)의 막두께와 패턴막(6b)의 막두께를 거의 동일 두께로 함으로써, 화소 전극(9a) 단면의 막두께를 데이터선측, 주사선측 모두 동일 단차로 한다. 이로써, 화소 전극(9a) 전체에 대하여, 주사선측, 데이터선측의 단면을 모두 일정 높이로 한다. 이것에 의해 주사선측, 데이터선측 모두 횡전계에 의한 배향 불량을 방지한다.

도 14는 데이터선측에, 주사선측보다 큰 횡전계가 가해지는 경우의 설명도이다. 이러한 데이터선측에 주사선측보다 큰 횡전계가 가해지는 구동 방법으로서는 서로 인접하는 화소열마다 극성이 반전하는 열반전을 들 수 있다. 이 경우, 데이터선(6)의 막두께를 패턴막(6b)의 막두께보다 크게 되도록 설정한다. 예를 들면,패턴막(6b)이 30Onm의 막두께로 구성되어 있는 경우, 데이터선(6)의 막두께를 500내지 80Onm로 되도록 구성할 수 있다. 이것에 의해 데이터선측에 의해 큰 횡전계가 발생하여도, 주사선측의 단면, 데이터선측의 단면 모두 일정한 높이로 하여 횡전계에 의한 배향 불량을 방지할 수 있다. 동시에 데이터선측의 단면의 높이를 주사선측의 단면의 높이보다 더욱 높게 함으로써, 데이터선측의 큰 횡전계에 의한 배향 불량을 방지할 수 있다.

상기 구성에 한정되는 것이 아니지만 예를 들면, 데이터선의 하층 배선(61)을 패턴막(6b)과 동일 Al 또는 그의 합금으로 구성하고, 데이터선의 상층 배선(62)을 Ti, Ta, W 그 밖의 고융점 금속, 그의 합금 혹은 그의 실리사이드로 구성하는 것이 가능하다. 이 경우 상층 배선을 패터닝시의 반사 방지막과, 단자의 접속시의 배리어 메탈로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 구성에서는 예를 들면, 데이터선의 하층 배선(61)을 패턴막(6b)과 동일 Ti, Ta, W 그의 밖의 고융점 금속, 그의 합금 혹은 그의 실리사이드로 구성하고, 데이터선의 상층 배선(62)을 Al 또는 그의 합금으로 구성하는 것도 가능하다. 이경우, 패턴막(6b)을 화소 전극(9a)과 용량 전극(1f) 사이의 배리어 메탈로서 사용하는 것이 가능하다.

도 15는 주사선측에, 데이터선측보다 큰 횡전계가 가해진 경우의 설명도이다. 이러한 주사선측에 데이터선측보다 큰 횡전계가 가해지는 구동 방법으로서는 서로 인접하는 화소행마다 극성이 반전하는 행반전을 들 수 있다. 이 경우, 패턴막(6b)의 막두께를 데이터선(6)의 막두께보다 크게 되도록 설정한다. 예를 들면, 데이터 선(6)이 30Onm의 막두께로 구성되어 있는 경우, 패턴막(6b)의 막두께를 500내지 800nm로 되도록 구성할 수 있다. 이것에 의해 주사선측에 의해 큰 횡전계가 발생하여도, 주사선측의 단면, 데이터선측의 단면 모두 일정한 높이로 하여 횡전계에 의한 배향 불량을 방지할 수 있다. 동시에 주사선측의 단면의 높이를 데이터선측의 단면의 높이보다 더욱 높게 함으로써, 데이터선측의 큰 횡전계에 의한 배향 불량을 방지할 수 있다.

상기 구성에 한정되는 것이 아니지만 예를 들면, 패턴막(6b)의 하층측(61')을 데이터선(6)과 동일 Al 또는 그의 합금으로 구성하고, 패턴막(6b)의 상층측(62')을 Ti, Ta, W 그 밖의 고융점 금속, 그의 합금 혹은 그의 실리사이드로 구성하는 것이 가능하다. 이 경우 상층측(62')을 패터닝시의 반사 방지막, 또는 화소 전극(9a)과 용량 전극(1f) 사이의 배리어 메탈로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예의 액정 장치는 컬러 필터를 구비하지 않고 있지만, 컬러 필터를 형성할 수 있다. 이와같이 하면, 액정 프로젝터 이외의 직시형이나 반사형의 컬러 액정 텔레비젼 등의 컬러 액정 장치에 각 실시예에 있어서의 액정 장치를 적용할 수 있다. 또한, 대향 기판(300) 상에 1화소 1개 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다. 이와같이 하면, 입사광의 집광 효율을 향상함으로써, 밝은 액정 장치를 실현할 수 있다. 또한, 대향 기판(300)상에, 어떤 층이나 굴절율의 상위하는 간섭층을 퇴적함으로써, 광의 간섭을 이용하여, RGB 색을 만들어내는 다이클로익 필터를 형성할 수 있다. 상기 다이클로익 필터 부착 대향 기판에 의하면, 보다밝은 컬러 액정 장치를 실현할 수 있다.

또한, 각 화소에 형성되는 스위칭 소자로서, 폴리실리콘 TFT를 사용하고 있지만, 아몰퍼스 실리콘 TFT 등의 다른 형식의 TFT에 대하여도, 응용할 수 있음은 말할 것도 없다.

(제 2 실시예)

다음에, 제 2 실시예에 대해서 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명한다. 도 16은 제 2 실시예에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극, 차광막 등이 형성된 TFT 에레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 도 17은 도 16의 부분 확대도이다. 도 18은 도 16의 A-A', B-B', C-C' 단면도이다. 제 2 실시예에 있어서, 제 1 실시예와 같은 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분만 설명한다.

도 16에 있어서, 전기 광학 장치의 TFT 에레이 기판상에는 매트릭스 형상으로 복수의 투명한 화소 전극(9a)이 각 화소마다 형성되어 있다. 상기 화소 전극(9a)의 형성 영역은 도 17에 도시한 확대도에 있어서 오른쪽 상향의 사선을 붙인 직사각형의 영역이다.

또한, 화소 전극(9a)의 종횡의 경계 영역을 따라서 데이터선(6) 및 주사선(3a)이 형성되어 있다. 데이터선(6)의 양단 부분은 화소 전극(9a)의 단부와 겹쳐 있는 주사선(3)의 양단 부분도 화소 전극(9a)의 단부와 겹쳐 있다.

본 형태에 있어서, 데이터선(6)(소스 전극)은 알루미늄 등의 금속막이나 금속 실리사이드 등의 합금막 등으로 구성되어 있다.

또한, 주사선(3)(게이트 전극(3a)) 및 게이트 절연막(2)(예를 들면, 열산화막(2a) 및 HTO 막(2b))의 상층측에는 고농도 소스 영역(1d)으로 통하는 컨택트 홀(5) 및 고농도 드레인 영역(1e)으로 통하는 컨택트 홀(81)이 각각 형성되어 있다. 제 1 층간 절연막(4) 위에는 제 2 층간 절연막(7a)이 형성되어 있다. 제 2 층간 절연막(7a)은 평탄화되어 있다. 상기 제 2 층간 절연막(7a) 위에는 제 3 층간 절연막(7b)이 형성되어 있다. 데이터선(6)은 제 2 층간 절연막(7a) 위에 형성되고, 소스 영역(1d)에의 컨택트 홀(5)을 통해, 데이터선(6)(소스 전극)은 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속되어 있다.

본 형태는 제 1 실시예와 동일하게, 데이터선과 동일막으로 이루어지는 패턴막(6b)이, 도 16, 도 17의 오른쪽 하향과 왼쪽 하향의 사선으로 나타낸 위치, 즉, 주사선(3)상에 형성되어 있다.

화소 전극(9a)은 제 3 층간 절연막(7b) 위에 형성되어 있다. 본 형태에서는 화소 전극(9a)을 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속함에 있어서, 제 1 층간 절연막(4)의 표면에 드레인 전극(11)을 형성하고, 상기 드레인 전극(11)을 제 1 층간 절연막(4)의 컨택트 홀(81)을 통해 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속함과 동시에, 제 2 층간 절연막(7a) 및 제 3 층간 절연막(7b)에 컨택트 홀(82)을 형성하고, 상기 컨택트홀(82)을 통해 화소 전극(9a)을 드레인 전극(11)에 전기적으로 접속하고 있다. 따라서, 화소 전극(9a)은 드레인 전극(11)을 통해 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속하고 있다.

본 형태에 있어서, 드레인 전극(11)은 고농도 드레인 영역(1e)의 상층측에서채널 영역(1a)을 상층측에서 완전하게 덮도록 형성된 도프된 실리콘막(폴리실리콘 중계 전극) 등과 같은 차광성 도전막으로 이루어지고, 상기 드레인 전극(11)의 형성 영역은 각 화소 전극(9a)의 종횡의 경계 영역에 있어서, 데이터선(6a)과 주사선(3a)의 교점으로부터 데이터선(6a)과 주사선(3a)을 따라서 십자형상으로 각 화소마다 형성되어 있다.

본 형태에서는 드레인 전극(11)의 표면측에, 얇은 절연막(12)이 형성되고, 상기 얇은 절연막과 제 2 층간 절연막(7a)과의 층간에는 TFT(30)의 채널 영역(1a')을 덮도록 제 2 차광막(13)이 형성되어 있다. 본 형태에 있어서, 제 2 차광막(131), Ti, Cr, W, 정 a, Mo, Pb, Al, 이들 금속의 합금, 이들 금속의 실리사이드막, 또는 도프된 실리콘 등의 차광성을 갖는 도전막으로 구성되어 있다. 제 2 차광막(13)은 각 화소 전극(9a)의 종횡의 경계 영역을 따라서 격자형상으로 형성되어, 각 화소간에 공통의 전위에 유지된다.

여기서, 제 2 차광막(13)의 하층측에는 드레인 전극(11)이 형성되어 있고, 이들의 제 2 차광막(13)과 드레인 전극(111)은 얇은 절연막을 통해 넓은 영역에 걸쳐 대향하고 있다. 그래서, 본 형태에서는 상기 얇은 절연막을 유전막으로서, 제 2 차광막(13)과 드레인 전극(11)을 전극으로 하는 축적 용량(70)이 구성되어 있다.

본 실시예의 구성에 의하면, 제 1 실시예과 마찬가지로 서로 인접하는 데이터선(6) 사이의 화소 전극간 영역에 패턴막(6b)을 배치함으로써, 서로 인접하는 화소 전극간에 생기는 횡전계에 의한 배향 불량 표시 영역이 없는 고품질의 액정 장치를 얻을 수 있다. 또한, 패턴막(6b)은 알루미늄 등의 금속막으로 이루어지기 때문에, 차광성이 우수하다. 특히, 제 2 차광막이 실리사이드 등으로 형성된 경우는 완전한 차광막으로서 기능하지 않는 경우가 있지만, 상기 패턴막(6b)을 겹침으로써, 보다 확실하게 차광성을 높일 수 있다.

다음에, 상술에서 밝힌 실시예에서의 액정 장치를, 컬러 액정 프로젝터(투사형 표시 장치)의 라이트 밸브로서 사용한 경우에 대해서 설명한다.

투사형 표시 장치에서는 3장의 액정 장치가 RGB용 라이트 밸브로서 각각 사용되고, 각 패널에는 각각 RGB색 분해용 다이클로익 미러를 통해 분해된 각 광색의 광이 투사광으로서 각각 입사되어지게 된다. 이하에, 투사형 표시 장치의 구성에대해서, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9에 있어서, 투사형 표시 장치(110O)는 상술한 액정 장치를 3개 준비하여, 각기 RGB용 액정 장치(962R, 962G 및 962B)로서 사용한 투사형 액정 장치의 광학계의 개략 구성도를 도시한다. 본 예의 투사형 표시 장치의 광학계에는 상술한 광원 장치(920)와, 균일 조사 광학계(923)가 채용되어 있다. 그리고, 투사형 표시 장치는 상기 균일 조명 광학계(923)로부터 출사되는 광속(W)을 적(R), 녹(G), 청(B)으로 분리하는 광색 분리 수단으로서의 광색분리 광학계(924)와, 각 색광속(R, G, B)을 변조하는 변조 수단으로서의 3개의 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)와, 변조된 후의 색광속을 재합성하는 광색 합성수단으로서의 광색 합성 프리즘(910)과, 합성된 광속을 투사면(100)의 표면에 확대투사하는 투사 수단으로서의 투사 렌즈 유닛(906)을 구비하고 있다. 또한, 청색광속(B)을 대응하는 라이트 밸브(925B)에 도입하는 도광계(927)도 구비하고 있다.

균일 조명 광학계(923)는 2개의 렌즈판(921, 922)과 반사 미러(931)를 구비하고 있고, 반사 미러(931)를 끼워 2개의 렌즈판(921, 922)이 직교하는 상태로 배치되어 있다. 균일 조명 광학계(923)의 2개의 렌즈판(921, 922)은 각각 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 직사각형 렌즈를 구비하고 있다. 광원 장치(920)로부터 출사된 광속은 제 1 렌즈판(921)의 직사각형 렌즈에 의해서 복수의 부분 광속으로 분할된다. 그리고, 이들의 부분 광속은 제 2 렌즈판(922)의 직사각형 렌즈에 의해서 3개의 라이트 밸브(925R, 925G, 925B) 부근에서 중첩된다. 따라서, 균일 조명 광학계(923)를 사용함으로써, 광원 장치(920)가 출사 광속의 단면내에서 불균일한 조도 분포를 갖고 있는 경우일지라도, 3개의 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)를 균일한 조명광으로 조명하는 것이 가능하게 된다.

각 광색 분리 광학계(924)는 청 녹 반사 다이클로익 미러(941)와, 녹 반사 다이클로익 미러(942)와, 반사 미러(943)로 구성된다. 우선, 청 녹 반사 다이클로익 미러(941)에 있어서, 광속(W)에 포함되어 있는 청색 광속(B) 및 녹색 광속(G)이 직각으로 반사되고, 녹 반사 다이클로익 미러(942) 측으로 향한다. 적색 광속 (R)은 상기 미러(941)를 통과하여, 후방의 반사 미러(943)에서 직각으로 반사되어, 적색 광속(R)의 출사부(944)로부터 프리즘 유닛(910) 측으로 출사된다.

다음에, 녹 반사 다이클로익 미러(942)에 있어서, 청 녹 반사 다이클로익 미러(941)에 있어서 반사된 청색, 녹색 광속(B, G) 중, 녹색 광속(G)만이 직각으로 반사되어, 녹색 광속(G)의 출사부(945)로부터 광색 합성 광학계 측으로 출사된다. 녹 반사 다이클로익 미러(942)를 통과한 청색 광속(B)은 청색 광속(B)의 출사부 (946)로부터 도광계(927) 측으로 출사된다. 본 예에서는 균일 조명 광학 소자의광속(W)의 출사부로부터, 광색 분리 광학계(924)에 있어서의 각 색광속의 출사부(944, 945, 946)까지의 거리가 거의 같아지도록 설정되어 있다.

색 분리 광학계(924)의 적색, 녹색 광속(R, G)의 출사부(944, 945)의 출사측에는 각각 집광 렌즈(951, 952)가 배치되어 있다. 따라서, 각 출사부로부터 출사된 적색, 녹색 광속(R, G)은 이들의 집광 렌즈(951, 952)에 입사하여 평행화된다.

이와같이 평행화된 적색, 녹색 광속(R, G)은 라이트 밸브(925R, 925G)에 입사하여 변조되고, 각 색광에 대응한 화상 정보가 부가된다. 즉, 이들의 액정 장치는 비도시의 구동 수단에 의해 화상 정보에 따라서 스위칭 제어되고, 이것에 의해, 여기를 통과하는 각 색광의 변조가 행하여진다. 한편, 청색 광속(B)은 도광계(927)를 통해 대응하는 라이트 밸브(925B)로 도입되고, 여기에 있어서, 동일하게 화상 정보에 따라서 변조가 실시된다. 또한, 본 예의 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)는 각각 또한 입사측 편광 수단(960R, 960G, 960B)과, 출사측 편광 수단(961R, 961G, 961B)과, 이들 사이에 배치된 액정 장치(962R, 962G, 962B)로 이루어지는 액정 라이트 밸브이다.

도광계(927)는 청색 광속(B)의 출사부(946)의 출사측에 배치한 집광 렌즈(954)와, 입사측 반사 미러(971)와, 출사측 반사 미러(972)와, 이들의 반사 미러 사이에 배치한 중간 렌즈(973)와, 라이트 밸브(925B)의 앞측에 배치한 집광 렌즈(953)로 구성되어 있다. 집광 렌즈(946)로부터 출사된 청색 광속(B)은 도광계(927)를 통해 액정 장치(962B)에 도입되어 변조된다. 각 색광속의 광로길이, 즉, 광속(W)의 출사부로부터 각 액정 장치(962R, 962G, 962B)까지의 거리는 청색 광속(B)이 가장 길어지고, 따라서, 청색 광속의 광량 손실이 가장 많아진다. 그러나, 도광계(927)를 개재시킴으로써, 광량 손실을 억제할 수 있다.

각 라이트 밸브(925R, 925G, 925B)를 통해 변조된 각 색광속(R, G, B)은 광색 합성 프리즘(910)에 입사되고, 여기서 합성된다. 그리고, 상기 광색 합성 프리즘(910)에 의해서 합성된 광이 투사 렌즈 유닛(906)을 통해 소정의 위치에 있는 투사면(10O)의 표면에 확대 투사되도록 되어 있다.

본 예에서는 특히 청색용 라이트 밸브(962B)로서, 액정 장치의 층간 절연막으로서 무기막이 사용되어 있기 때문에, 청색 광속(B)에 의한 층간 절연막의 열화가 없고, 고품질의 투사형 표시 장치를 얻을 수 있다.

이와 같이, 광에 의한 막 열화 방지를 위해 평탄화된 무기막이 필요하게되는 청색용 라이트 밸브로서 사용되는 액정 장치에서는 패턴막이 사용됨으로써, 상술과같이 화소 전극의 단부와 대향 전극과의 거리를 용이하게 제어할 수 있고, 서로 인접하는 화소 전극간에서 생기는 횡전계에 의한 액정 분자의 배향 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 상술의 액정 장치는 특히 청색용 라이트 밸브로서 사용하는 것이 유효하다.

Claims

제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고,

상기 제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며,

상기 제 2 기판에는 매트릭스 형상으로 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자상에 배치된 평탄화막으로 이루어지는 하측 층간 절연막, 상기 하측 층간 절연막 상에 배치된 데이터선, 및 상기 데이터선상이며, 또한 상기 화소 전극의 하층에 배치된 상측 층간 절연막을 구비하고,

상기 화소 전극의 하층으로서, 상기 하측 층간 절연막 상에는 상기 데이터선 또는 상기 주사선에 따라, 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 패턴막은 상기 데이터선과 동일막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 기판과 제 2 기판과의 기판 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고,

상기 제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며,

상기 제 2 기판상에는 서로 교차하여 배치된 복수의 주사선과 복수의 데이터 선, 상기 주사선 및 데이터선을 덮어 배치된 상측 층간 절연막, 상기 상측 층간 절연막 상에 상기 교차부마다 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소 전극, 및 상기 상측 층간 절연막의 하층에 배치되고, 평탄화된 표면상에, 상기 데이터선 또는 상기 주사선에 따라, 서로 인접하는 상기 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 화소 전극간 영역의 폭은 상기 서로 인접하는 화소 전극간 영역 부근에 있어서의 화소 전극의 단부와 상기 대향 전극과의 거리보다도 긴 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 화소 전극의 단부와 상기 패턴막과는 서로 겹치는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 패턴막은 상기 데이터선과 동층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 패턴막과 상기 데이터선과의 거리가 상기 상측 층간 절연막 두께의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 주사선을 덮도록 평탄화 처리된 하측 층간 절연막이 배치되고, 상기 하층 층간 절연막 상에 상기 데이터선과 상기 패턴막이 배치되고, 상기 패턴막이 적어도 상기 주사선의 일부를 덮도록 배치되며, 상기 데이터선과 상기 패턴막을 덮도록 상기 상측 층간 절연막이 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 하측 층간 절연막은 무기막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
광원, 상기 광원으로부터 출사되는 광이 입사되어 화상 정보에 대응한 변조를 실시하는 액정 라이트 밸브 및 상기 액정 라이트 밸브에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 갖는 투사형 표시 장치에 있어서,

상기 액정 라이트 밸브는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 액정 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1 기판에 대향 전극을 형성하는 공정,

제 2 기판상에, 서로 교차하여 배치된 복수의 주사선과 복수의 데이터선을 형성하는 공정,

상기 복수의 주사선 및 복수의 데이터선을 덮어 상측 층간 절연막을 형성하는 공정,

상기 상측 층간 절연막 상에, 상기 교차부마다 복수의 화소 전극을 형성하는 공정,

상기 상측 층간 절연막의 하층으로서, 평탄화된 표면상에, 상기 데이터선 또는 상기 주사선에 따라, 서로 인접하는 상기 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 형성하는 공정, 및

상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을, 상기 대향 전극 및 상기 화소 전극이 대향하도록 소정의 간극을 가지고 배치하며, 상기 간극에 액정을 주입하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치의 제조방법.
제 11 항에 있어서,

상기 주사선을 덮어, 상기 평탄화된 표면을 갖는 하측 층간 절연막을 형성하는 공정,

상기 하측 층간 절연막 상에 상기 데이터선 및 상기 패턴막을 동시 형성하는 공정, 및

상기 데이터선 및 상기 패턴막을 덮도록 상기 상측 층간 절연막을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 장치의 제조방법.
제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층이 삽입되어 이루어지고,

상기 제 1 기판상에는 대향 전극을 구비하며,

상기 제 2 기판에는 매트릭스 형상으로 배치된 화소 전극, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자상에 배치된 하측 층간 절연막, 상기 하측 층간 절연막 상에 배치된 데이터선, 및 상기 데이터선 상이며, 또한 상기 화소 전극의 하층에 배치된 상측 층간 절연막을 구비하고, 상기 화소 전극의 하층으로서, 상기 하측 층간 절연막과 상측 층간 절연막의 사이에는 상기 주사선에 따라, 서로 인접하는 화소 전극간 영역에 배치된 패턴막을 구비하며,

상기 데이터선과 상기 주사선과의 사이에는 유전체막을 삽입하여 스위칭 소자에 접속된 드레인 전극과 차광막을 가지며, 상기 패턴막은 상기 주사선 및 상기 차광막에 겹치도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 패턴막은 상기 데이터선과 동일막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.