KR100458993B1

KR100458993B1 - 액정 디스플레이 장치 및 액정 프로젝터 장치

Info

Publication number: KR100458993B1
Application number: KR10-2001-0018479A
Authority: KR
Inventors: 혼보노부아키; 요시나가카즈히데; 세키네히로유키
Original assignee: 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2004-12-03
Also published as: TW525026B; US7123323B2; KR20010098473A; US20020008814A1; JP3356429B2; JP2001356371A

Abstract

본 발명은 이면 차광막 (3), 제 1 절연막 (10), 반도체층, 게이트 절연막으로 기능하는 제 2 층간막 (11), 및 게이트 배선 (4) 들이 형성되며, 반도체층에 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 영역 또는 채널 영역과 LDD (Light doped drain) 영역이 형성되는 화소 기판을 가지는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 이면 차광막 (3) 은 도전재료로 구성되며, 각 게이트 선 및 이면 차광막을 연결하는 콘택 홀 (6) 들은 채널 영역 및/또는 LDD 영역의 측면부근에 제공되는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이 장치 및 액정 프로젝터 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND LIQUID CRYSTAL PROJECTOR APPARATUS}

본 발명은 액정 디스플레이 장치 및 액정 프로젝터 장치에 관한 것으로, 특히 이면 차광막, 제 1 층간막, 반도체층, 게이트 절연막으로 기능하는 제 2 층간막, 게이트 선들이 형성되며, 이 반도체 층에 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 영역 또는 채널 영역과 LDD (Light doped drain) 영역이 형성되는 화소 기판을 가지는 액정 디스플레이 장치 및 이 액정 디스플레이 장치를 사용하는 액정 프로젝터 장치에 관한 것이다.

일본 특개평 11-109979호에 액정 라이트 밸브 (liquid crystal light valve) 의 차광 대책으로서 화소구조가 기재되어 있다. 도 1 은 일본 특개평 11-109979호에 기재된 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도이며, 도 2 는 도 1 의 라인 E-E’에 따라 절단된 단면도이다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 하지막 (下地膜) (하지 절연막)(14), 이면 차광막 (back side light shielding film) (3), 제 1 층간막 (10), 반도체층, 게이트 절연막 (11), 게이트 선 (4), 제 2 층간막 (12), 데이터 선 (5), 제 3 절연막 (13), 블랙 메트릭스 (9) 를 유리 기판 (15) 상에 형성한다. 소스 영역, 드레인 영역, 채널 영역 (1), 및 LDD 영역 (2) 을 반도체층에 형성한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 게이트 선 (4) 들 및 데이터 선 (5) 들을 서로 수직이 되도록 매트릭스 형상으로 배치하여, 각 화소 TFT를 각 게이트 선 (4) 및 각 데이터 선 (5) 사이의 교차 부분에 배치한다. 도 2 의 단면도에 나타낸 바와 같이, 이면 차광막 (3) 에 도달하지 않는 더미 콘택 홀 (20) 을 각 TFT 의 LDD 영역 (2) 의 측면부근에 형성한다. 게이트 선 재료를 더미 콘택 홀 (20) 에 채운다. 더미 콘택 홀 (20) 은 TFT 의 LDD 영역 (2) 에 조사되는 광을 감소시키는 기능을 한다. 이면 차광막 (3) 의 전위는 접지 (GND) 전위로 설정되어, 그 이면 차광막 (3) 이 TFT 의 백 게이트 (back gate) 로서 기능하는 것을 방지한다. TFT 의 소스 영역은 콘택 홀 (7)을 통해 데이터 선 (5)에 연결된다. TFT의 드레인 영역은 콘택 홀 (8)을 통해 투명한 화소 전극 (ITO) 에 연결된다.

일본 특개평 11-360973 호에는 액정 라이트 밸브의 화소광 차단대책을 위한 또 다른 화소구조가 기재되어 있다. 도 3 은 일본 특개평 11-360973 호에 기재된 화소를 나타내는 평면도이며, 도 4 는 도 3 의 라인 F-F’에 따라 절단된 단면도이다. 도 3 및 도 4에서, 구성요소의 기능이 도 1 및 도 2 의 구성요소의 기능과 동일할 때, 동일한 부호를 입력한다.

일본 특개평 11-360973 호의 화소 구조에서, 이면 차광막 (3) 에 도달하는 콘택 홀 (18) 은 TFT 의 양측의 각각에 형성되며, 데이터 선으로 기능하는 알루미늄 배선 (5) 에 의해 커버된다. 광 (16’) 을 콘택 홀 (18) 에 조사한다. 콘택 홀 (18) 들에 의해 광으로부터 TFT를 차단한다. 콘택 홀 (18) 의 벽상에 측벽 (19) 을 형성한다. 하지막 (14) 상에 Poly-Si(폴리실리콘)(21) 을 형성한다.

일본 특허공보 평1-128534 호, 평1-177020 호, 평8-62579 호, 및 평8-234239 호에는 본 발명에 관한 기술이 기재되어 있다. 특히, 일본 특개평 8-234239 호에는 차광패턴 및 게이트 배선 패턴이 콘택트 부분을 통하여 서로 전기적으로 연결된다고 기재되어 있다.

일본 특개평 11-109979 호의 구조는 TFT 에 조사되는 광으로부터 TFT를 완전하게 차단할 수 없으므로, TFT의 광누설전류에 의한 화질열화를 방지하기가 어렵다. 또한, 게이트 선들의 배선 저항이 높을 때, 게이트 신호들의 지연에 의한 화질열화가 발생한다.

또한, 일본 특개평 11-360973 의 구조는 TFT에 조사되는 광으로부터 TFT를 차폐할 수 있지만, 게이트 선들의 저항이 높을 때, 게이트 신호들의 지연에 의한 화질열화가 발생한다.

화질열화의 원인을 상세히 설명한다.

일본 특개평 11-109979 호의 화소 구조에서, 이면 차광막에 도달하지 않는 더미 콘택 홀들을 TFT의 LDD 영역의 양측에 형성하므로써, 이면 차광막과 각 더미 콘택 홀 사이에 갭을 발생시킨다. 따라서, TFT 에 조사되는 광으로부터 TFT를 완전히 차단할 수 없다.

일반적으로, 패널을 작은 크기로 설계하고, 배선들의 폭을 작게하는 경우에, 배선저항이 증가한다. 일본 특허공보 평11-109979 호 및 평11-360973 호에 기재된 실시예들은 게이트 선용 WSi 와 데이터 선용 알루미늄 배선을 사용한다. WSi 가 저항에 있어서 알루미늄보다 높다. 따라서, 배선저항이 소형설계된 패널들에 의해 증가될 때, 게이트 신호들의 지연이 또한 증가되고, 이 지연에 의한 화질열화가 발생한다.

본 발명의 제 1 태양에 따라, 이면 차광막, 제 1 층간막, 반도체 층, 게이트 절연막으로 기능하는 제 2 층간막, 및 게이트 선들이 형성되며, 그 반도체 층에 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 영역 또는 채널 영역 및 LDD 영역이 형성되는 화소 기판을 구비하는 액정 디스플레이 장치로서, 상기 이면 차광막은 도전재료로 구성되며, 각 게이트 선과 상기 이면 차광막을 연결하는 콘택 홀들은 채널 영역 및/또는 LDD 영역의 측면부근에 제공되는 상기 액정 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 제 2 태양에 따라, 이면 차광막, 제 1 층간막, 반도체 층, 게이트 절연막으로 기능하는 제 2 층간막, 게이트 선들, 제 3 절연막, 및 데이터 선들이 형성되며, 그 반도체 층에 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 영역 또는 채널 영역과 LDD 영역이 형성되는 화소 기판을 구비하는 액정 디스플레이 장치로서, 상기 이면 이면 차광막은 도전재료로 구성되며, 이면 차광막에 연결되는 콘택 홀들은 각 데이터 선 하부에 제공되는 상기 액정 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 제 3 태양에 따라, 본 발명의 제 1 또는 제 2 태양의 액정 디스플레이 장치, 상기 액정 디스플레이 장치에 광을 조사하는 광원, 광원으로부터 상기 액정 디스플레이 장치로 광을 유도하는 광학시스템, 및 상기 액정 디스플레이 장치로부터 정보광 (imformation light) 을 투사하는 광학시스템을 포함하는 액정 프로젝터 장치를 제공한다.

본 발명의 특성은 액정 라이트 밸브 등과 같은 액정 디스플레이 장치에 사용되는 화소 TFT 의 구조에 있어서, 이면 차광막 및 게이트 선을 연결하는 콘택 홀들을 화소 TFT 의 채널 영역 및/또는 LDD (Light doped drain) 의 측면부근에 형성하며, 차광영역으로서 콘택 홀들을 사용하므로써 TFT 에 조사되는 광을 감소시켜 TFT 의 광누설전류를 억제하는데 있다. 또한, 게이트 배선들로서 이면 차광막을 사용하므로써 게이트 배선들의 배선저항을 감소한다.

또한, 본 발명의 특성은 데이터 선을 따라 전파하는 광을 데이터 선 하부에 제공되는 콘택 홀들에 의해 차단하고, TFT 에 조사되는 광을 감소시켜 TFT의 광누설전류를 억제하는데 있다.

도 1 은 제 1 종래예의 구성을 나타내는 평면도.

도 2 는 도 1 의 라인 E-E’을 따라 절단된 단면도.

도 3 은 제 2 종래예의 구성을 나타내는 평면도.

도 4 는 도 3 의 라인 F-F’을 따라 절단된 단면도.

도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타낸 평면도.

도 6 은 도 5 의 라인 A-A’및 도 9 의 라인 D-D’를 따라 절단된 단면도.

도 7 은 도 5 의 라인 B-B’를 따라 절단된 단면도.

도 8a 내지 도8i 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화소 TFT 부분의 데이터 선 형성 단계까지의 제조흐름을 나타내는 단면도.

도 9 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도.

도 10 은 도 9의 라인 C-C’을 따라 절단된 단면도.

도 11 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도.

도 12 는 도 11 의 라인 G-G’을 따라 절단된 단면도.

도 13a 내지 도 13h 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 화소 TFT 부분의 데이터 선 형성 단계까지의 제조흐름을 나타내는 단면도.

도 14 는 본 발명에 따른 액정 프로젝터 장치의 구조를 나타내는 도면.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 채널 영역 2 : LDD 영역

3 : 이면 차광막 4 : 게이트 선

5 : 데이터선 6 : 이면 차광막-게이트 선 콘택트

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

도 5 는 본 발명에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 구조를 나타낸다. 이면 차광막 (3) 과 게이트 선 (4)을 서로 연결하는 콘택 홀 (6) 들을 TFT 의 채널 영역 (1) 및 LDD 영역 (2) 의 측면들의 부근에 형성한다. 도 6 은 도 5 의 라인 A-A’에 따라 절단된 단면도이며, 도 7 은 도 5 의 라인 B-B’에 따라 절단된 단면도이다. 도 7 에 나타낸 바와 같이, TFT의 측면부근에 제공된 콘택 홀 (6) 들에 게이트 선 재료를 채운다.

도 9 는 본 발명의 또 다른 액정 라이트 밸브의 또 다른 화소 구조를 나타낸다. 도 9 에 있어서, 이면 차광막 (3) 과 게이트 선 (4)을 서로 연결하는 콘택 홀 (6) 들은 TFT 의 LDD 영역의 측면부근에 형성된다. 도 9 의 라인 D-D’에 따른 단면 구조는 도 2 에 나타낸 단면 구조와 동일하다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 게이트 선 재료를 TFT 의 LDD 영역의 측면부근에 제공된 콘택 홀 (6) 들에 채운다.

TFT 의 측면부근에 제공된 콘택 홀들은, 광원으로부터 직접 입사되는 광과 렌즈로부터 반사된 반사광이 화소 TFT 의 채널 영역 및 LDD 영역에 입사되는 것을 방지한다. 이면 차광막은 콘택 홀들에 의해 게이트 선에 연결되므로, 이 이면 차광막은 게이트배선의 역할을 한다.

즉, 화소 TFT 의 측면부근에 제공된 콘택 홀들에 의해, TFT에 조사되는 광을 감소시킬 수 있으므로, TFT 의 광누설전류를 억제할 수 있다. 또한, 이면 차광막은 게이트배선의 역할을 하므로, 게이트 신호의 지연 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서, TFT 의 광누설전류에 의해 발생되는 플리커 콘트라스트감소 등을 방지할 수 있고, 또한 게이트 신호의 지연에 의한 화질열화를 방지할 수 있다.

도 11 은 본 발명의 또 다른 액정 라이트 밸브의 또 다른 화소구조를 나타낸다. 도 11 에 있어서, 데이터 선 (5) 에 따라 전파하는 광은 데이터 선 (5) 하부에 제공된 콘택 홀들 (6) 에 의해 차단되고, TFT 에 조사된 광이 감소되어, TFT 의 광누설전류를 억제한다.

다음으로, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명한다.

[제 1 실시예]

도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도이고, 도 6 및 도 7 은 도 5 의 라인 A-A’ 및 라인 B-B’에 따라 절단된 단면도이다. 도 5 내지 도 7 에서, 구성요소의 기능이 도 1 및 도 2 의 구성요소의 기능과 동일할 때, 동일한 부호를 기입한다. 도 1, 도 2, 및 도 3 에 있어서, 화소 기판상의 화소의 TFT 부분만을 나타낸다. 그러나, 다수의 화소들을 화소 기판상에 매트릭스 형상으로 배치하며, 형성된 이들 화소를 가지는 화소 기판 및 대향 전극을 가지는 대향기판을 액정을 통해 서로 대향하도록 배치하므로써, 액정 라이트 밸브를 제조한다.

도 5 내지 도 7 에 나타낸 바와 같이, 하지막 (하지 절연막)(14), 이면 차광막 (3), 제 1 층간막 (10), 반도체층, 게이트 절연막 (11), 게이트 선 (4), 제 2 층간막 (12), 데이터 선 (5), 제 3 절연막 (13), 블랙 매트릭스 (black matrix)(9) 를 유리 기판 (15) 상에 형성된다. 소스 영역, 드레인 영역, 채널 영역 (1), 및 LDD 영역 (2) 을 반도체층에 형성한다. 콘택 홀 (7)을 통하여 TFT의 소스 영역을 데이터 선 (5) 에 연결한다. 콘택 홀 (8)을 통하여 TFT 의 드레인 영역을 투명한 화소 전극 (ITO) 에 연결한다.

데이터 선들을 형성할 때까지의 제조 흐름을 도 8a 내지 도 8i 에 나타낸다.

도 8a 에 나타낸 바와 같이, 하지막 (하지 절연막)(14) 을 유리 기판 (15) 상에 SiO₂등으로 형성(제조)하여, 유리로부터 불순물이 혼입(混入)되는 것을 방지한다. 그후에, 도 8b 에 나타낸 바와 같이, TFT 의 이면 차광막 (3) 을 하지막 (14) 상에 형성한다. 광을 차단할 수 있기만 하면 어떠한 재료든지 이면 차광막 (3) 으로 사용할 수 있지만, 폴리실리콘을 형성할 때, 이면 차광막이 어닐링 처리되기 때문에, WSi 등과 같은 강한 내열성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

그후에, 도 8c 에 나타낸 바와 같이, 이면 차광막 (3) 상에 SiO₂등으로 제 1 층간막 (10) 을 형성한다. 이면 차광막 (3) 이 TFT 의 백 게이트로서 기능하지 않도록 제 1 층간막 (10) 의 두께를 결정한다. 그후에, 도 8d 에 나타낸 바와 같이 폴리실리콘 층 (16) 을 형성한다. 비정질 실리콘층을 형성한 후에, 레이저 어닐링공정을 행하고, 그후에 포토리소그래피공정과 에칭공정을 수행하여 폴리실리콘 층 (16) 을 형성한다. 그후에, 도 8e 에 나타낸 바와 같이 폴리실리콘 층 (16)을 커버하기 위해 게이트 절연막 (11) 을 형성한다.

그후에, 도 8f 에 나타낸 바와 같이 TFT 의 측면부근에 콘택 홀 (콘택트)(6) 들을 형성하여 도 8g 에 나타낸 바와 같이 게이트 선 (4) 으로서 기능하는 WSi 등의 금속막을 형성한다. 따라서, TFT 의 측면부근의 콘택 홀 (6) 들에 게이트 금속막을 삽입한다. TFT 의 채널 영역 및 LDD(Light doped drain) 을 따라 콘택 홀 (6) 들을 형성하므로, 게이트 선을 패터닝 처리한 후에 콘택 홀들, 게이트 선, 및 이면 차광막을 사용하여 채널 영역 및 LDD 영역을 최종적으로 커버한다.

그후에, 불순물을 주입하여 소스 영역, 드레인 영역, 및 LDD 영역을 형성한다. 그후에, 도 8h 에 나타낸 바와 같이, 제 2 층간막 (12)을 형성한다. 그후에, 게이트 선 및 데이터 선 각각에 게이트 전극 및 폴리실리콘 층을 연결하는 콘택 홀들을 형성하고, 데이터 선 (5) 으로 기능하는 알루미늄 등과 같은 금속 재료를 도 8i 에 나타낸 바와 같이 형성하여 패터닝한다. 그후에, 제 3 층간막 (13), 블랙 매트릭스 (9)로 기능하는 금속 재료, 제 4 층간막, 및 투명한 화소 전극 (ITO) 을 연속적으로 순차형성한다.

상술된 공정을 통하여 도 6 및 도 7 에 나타낸 단면형상을 얻는다. 도 6 및 도 7 은 각각 도 5 의 TFT 의 LDD 부분 (A-A’단면) 및 채널 부분 (B-B’단면)으로 절단된 단면도이다. 도 6 및 도 7 에 나타낸 바와 같이, TFT 의 LDD 영역 및 채널 영역을 콘택 홀들, 게이트 선, 및 이면 차광막으로 커버한다. 이면 차광막은 TFT 의 측면부근의 접촉홀들에 의해 게이트 선과 접촉한다.

이와 같이 구성된 화소 TFT 를 가지는 액정 라이트 밸브를 사용한 액정 프로젝터에서, 광원으로부터의 직접광뿐만 아니라 이면으로부터의 반사광과 같은 강한 광이 액정 라이트 밸브에 조사된다. 따라서, 직접 또는 반사를 반복하여 라이트 밸브의 화소 TFT 의 채널 영역 또는 LDD 영역에 광을 조사한다. 그러나, 본 실시예에 있어서, TFT 의 채널 영역 및 LDD 영역의 측면들의 부근에 게이트 선 및 이면 차광막을 연결하는 콘택 홀들을 형성하므로, 광원으로부터의 직접광 (16’) 및 렌즈로부터의 반사광 (17’) 이 도 6 및 도 7 에 나타낸 바와 같은 이러한 콘택 홀들에 의해 차단되어 TFT 에 광이 조사되지 않는다.

또한, 이면 차광막은 콘택 홀들에 의해 게이트 선과 접촉하므로, TFT 의 이면 (back surface) 으로부터의 광을 차단함과 동시에 게이트 배선으로서 기능하므로써 게이트 선의 배선저항을 감소시킨다. 이면 차광막은 이면 차광막과 TFT 사이의 거리가 작을 때, 백 게이트로서 TFT 동작에 영향을 준다. 그러나, 이면 차광막이 어느 정도의 거리로 TFT 로부터 이격되는 경우에, 이면 차광막은 어떠한 전위로 설정될 때에도 TFT 동작에 영향을 주지않는다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따라서, TFT 채널부분과 LDD 부분에 입사되는 광을 차단할 수 있다. 따라서, 화소 TFT 의 광누설전류를 감소시킬 수 있어, 광누설전류에 의한 콘트라스트의 감소 및 플리커 등에 의한 화질열화를 방지할 수 있다. 또한, 게이트 배선의 배선 저항을 감소시킬 수 있어, 게이트 선의 신호지연에 의한 화질열하를 방지할 수 있다.

[제 2 실시예]

도 9 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도이며, 도 10 은 도 9 의 라인 C-C’를 따라 절단된 단면도이다. 도 9 의 라인 D-D’을 따라 절단된 단면도는 도 6 과 동일하다. 도 9 및 도 10에서, 구성요소의 기능은 도 5 내지 도 7 의 구성요소의 기능과 동일하며, 동일한 부호를 기입한다.

도 9 및 도 10 에 있어서, 본 발명의 특징부분인 화소기판상의 1 화소의 TFT 부분만을 도시한다. 그러나, 복수의 화소들을 화소기판상에 매트릭스 형상으로 배치하며, 이와 같이 구성된 화소기판과 그 위에 형성된 대향 전극을 가지는 대향기판을 액정을 통해 서로 대향하도록 배치하여 액정 라이트 밸브를 제조한다.

데이터 선을 형성할 때까지의 제조흐름은 도 8a 내지 도 8i 에 나타낸 제조흐름과 동일하다. 이 제조 흐름을 도 8a 내지 도 8i 를 참조하여 설명한다.

도 8a 에 나타낸 바와 같이, 유리로부터의 불순물혼입을 방지하기 위해서 유리 기판 (15) 상에 SiO₂등으로 하지막 (하지 절연막)(14) 을 형성한다. 그후에, 도 8b 에 나타낸 바와 같이 하지막 (14) 상에 TFT 의 이면 차광막 (3) 을 형성한다. 광을 차단할 수 있기만 하면 어떠한 재료든지 이면 차광막 (3) 의 재료로 사용할 수 있지만, 폴리실리콘을 형성할 때, 이면 차광막이 어닐링 처리되기 때문에, WSi 등과 같은 강한 내열성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그후에, 도 8c 에 나타낸 바와 같이, SiO₂등의 제 1 층간막 (10) 을 이면광차단막 (3) 상에 형성한다. 이면 차광막 (3)이 TFT의 백 게이트로서 기능하지 않는 그러한 두께로 제 1 층간막 (10) 을 형성한다. 그후에, 도 8d 에 나타낸 바와 같이, 폴리실리콘 층 (16) 을 형성한다. 비정질 실리콘 층을 형성한 후, 레이저 어닐링 공정을 행하고, 또한 포토리소그래피 공정과 에칭 공정을 수행하여 폴리실리콘층 (16) 을 형성한다. 그후에, 도 8e 에 나타낸 바와 같이, 폴리실리콘층 (16) 을 커버하도록 게이트 절연막 (11) 을 형성한다.

그후에, 도 8f 에 나타낸 바와 같이, TFT 의 LDD 영역의 측면부근에 콘택 홀 (6) 들을 형성하고, 도 8g 에 나타낸 바와 같이 게이트 선 (4) 으로서 기능하는 WSi 등의 금속막을 형성한다. 따라서, TFT 의 LDD 영역의 측면 부근의 콘택 홀들에 게이트 금속막을 삽입한다. TFT 의 LDD 영역을 따라 콘택 홀 (6) 들을 형성하므로, 게이트 선의 패터닝 처리후에 콘택 홀들, 게이트 선, 및 이면 차광막에 의해 LDD 영역을 커버한다.

그 후에, 불순물을 주입하여 소스 영역, 드레인 영역, 및 LDD 영역을 형성한다. 그후에, 도 8h 에 나타낸 바와 같이 제 2 층간막 (12)을 형성한다. 그후에, 게이트 선 및 데이터 선 각각에 게이트 전극 및 폴리실리콘 층을 연결하는 콘택트들을 형성하고, 데이터 선 (5) 으로 기능하는 금속 재료막을 도 8i 에 나타낸 바와 같이 알루미늄 등으로 막형성하여, 패터닝한다. 그후에, 제 3 층간막, 블랙 매트릭스로 기능하는 금속 재료, 제 4 층간막, 및 투명한 화소 전극 (ITO) 을 연속적으로 순차형성한다.

도 6 및 도 10 에 나타낸 바와 같은 단면 형상들을 상술된 공정을 통하여 얻는다. 도 6 및 도 10 은 TFT 의 LDD 부분 (D-D’단면) 및 도 9 의 TFT 의 채널 부분 (C-C’단면) 으로 절단된 단면도이다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, TFT 의 LDD 영역을 콘택 홀들, 이면 차광막, 및 게이트 선에 의해 커버한다. 이면 차광막을 TFT 의 LDD 영역의 측면부근의 콘택 홀들을 통하여 게이트 선에 연결한다.

본 실시예에 있어서, 이면 차광막에 게이트 선을 연결하는 콘택 홀들을 도 9 에 나타낸 바와 같이 TFT 의 LDD 영역의 측면을 따라 제공하고, 콘택 홀들, 이면 차광막, 및 게이트 선에 의해 TFT 의 LDD 영역을 커버한다. 따라서, 광원으로부터의 직접광 및 렌즈로부터의 반사광이 LDD 영역에 조사되는 것을 방지한다.

또한, 이면 차광막은 콘택 홀들을 통하여 게이트 선에 연결되므로, 이면 차광막은 TFT 의 이면으로부터의 광을 차단하는 동시에 게이트 배선으로 기능하므로써, 게이트 선의 배선 저항을 감소시킬 수 있다.

화소 TFT 의 LDD 부분은 광에 가장 감도가 높은 부분이므로, LDD 부분에 입사되는 광을 억제하는 것만으로도 TFT의 광누설에는 효과가 있다. 따라서, LDD 부분에 입사되는 광을 차단함으로써 화소 TFT 의 광누설전류를 감소시킬 수 있으므로, TFT 의 광누설에 의한 화질열화를 방지할 수 있다.

또한, 게이트 배선의 배선저항을 감소시킬 수 있으므로, 게이트 선상의 신호지연에 의한 화질열화도 방지할 수 있다.

[제 3 실시예]

도 11 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 라이트 밸브의 화소 TFT 부분을 나타내는 평면도이며, 도 12 는 도 11 의 라인 G-G’를 따라 절단된 단면도이다. 도 11 및 도 12 에 있어서, 구성요소의 기능이 도 5 내지 도 7 의 구성요소의 기능과 동일할 때, 동일한 부호를 기입한다.

도 11 및 도 12 에 있어서, 본 발명의 특징 부분인 화소기판상의 1 화소의 TFT 부분만을 도시한다. 그러나, 복수의 화소들을 매트릭스 형상으로 화소기판상에 배치하며, 이와 같이 구성된 화소기판 및 그 위에 형성된 대향전극을 가지는 대향 전극이 액정을 통해 서로 대향하도록 배치하여, 액정 라이트 밸브를 제조한다.

데이터 선을 형성할 때까지의 제조흐름을 도 13a 내지 도 13h 에 나타낸다. 제조흐름을 도 13a 내지 도 13h 를 참조하여 설명한다.

도 13a 에 나타낸 바와 같이, 유리로부터의 불순물의 혼입을 방지하기 위해 유리 기판 (15) 상에 SiO₂등의 하지막 (하지 절연막)을 형성한다. 그후에, 도 13b 에 나타낸 바와 같이 TFT의 이면 차광막 (3) 을 하지막 (14) 상에 형성한다. 어떠한 재료든지 이면 차광막 (3) 으로 사용할 수 있지만, 폴리실리콘을 형성할 때 어닐링처리를 수행하므로, WSi 등과 같이 강한 내열성을 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그후에, SiO₂등의 제 1 층간막 (10)을 도 13c 에 나타낸 바와 같이 이면 차광막 (3) 상에 형성한다. 이면 차광막 (3) 이 TFT의 백 게이트로서 기능하지 않는 그러한 두께를 가지도록 제 1 층간막을 설계한다. 그후에, 도 13d 에 나타낸 바와 같이, 폴리실리콘 층 (16)을 형성한다. 비정질 실리콘막을 형성한 후, 레이저 어닐링처리를 수행하고, 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 수행하여 폴리실리콘 막 (16)을 형성한다. 그후에, 도 13e 에 나타낸 바와 같이, 폴리실리콘 막 (16)을 커버하도록 게이트 절연막 (11)을 형성한다.

그후에, 도 13f 에 나타낸 바와 같이, 데이터 선을 따라 콘택 홀 (콘택트)(6) 들을 형성한다. 콘택 홀 (6) 들이 데이터 선 하부에 위치하는 한, 콘택 홀 (6) 들은 어떤 위치에도 형성될 수 있지만, 광차단성능을 향상시키기 위해 소스 영역 및 드레인 영역의 부근에 있는 것이 바람직하다. 또한, 게이트 선 (4) 으로 기능하는 WSi 등의 금속막을 도 13g 에 나타낸 바와 같이 형성한다. 따라서, 데이터 선 하부에 형성된 콘택 홀 (6) 들에 게이트 금속막을 삽입한다.

그후에, 불순물을 주입하여 소스 영역, 드레인 영역, 및 LDD 영역을 형성한다. 그후에, 도 13h 에 나타낸 바와 같이 제 2 층간막 (12)을 형성한다. 그후에, 게이트 선 및 데이터 선 각각에 게이트 전극 및 폴리실리콘 막을 연결하는 콘택 홀들을 형성하고, 데이터 선 (5) 으로 기능하는 알루미늄 등의 금속 재료막을 막형성하여 패터닝한다. 그후에, 제 3 층간막 (13), 블랙 매트릭스로 기능하는 금속 재료막 (9), 제 4 층간 막, 및 투명한 화소 전극 (ITO) 을 순차로 연속형성한다.

도 12 의 단면형상은 상술된 공정을 통해 얻어진다. 도 12 는 도 11 의 라인 G-G’에 따라 절단된 단면도이다. 도 12 에 나타낸 바와 같이, 콘택 홀 (6)들 및 콘택 홀들 사이에 삽입된 게이트 전극 (4) 을 데이터 선 하부에 제공한다.

제 1 및 제 2 실시예에 있어서, LDD 영역의 좌우측으로부터 입사된 광을 차단할 수 있지만, 데이터 선을 따라 입사된 광을 차단할 수 없다. 그러나, 제 3 실시예에 따라서, 데이터 선을 따라 전파하는 광을 도 11 에 나타낸 바와 같이 데이터 선 하부에 제공된 콘택 홀들에 의해 차단할 수 있어, 화소 TFT 의 광누설전류를 제 1 및 제 2 실시예의 경우에서와 같이 감소시킬 수 있다. 따라서, TFT 의 광누설에 의한 화질열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따라, 데이터 선 하부에만 콘택 홀들을 제공하지만, 제 1 및 제 2 실시예의 경우에서와 같이 콘택 홀들을 TFT 의 측면부근에 또한 제공할 수 있다. 따라서, 측면으로부터 전파하는 광 및 데이터 선을 따라 전파하는 광을 차단하여 광차단효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명의 액정 라이트 밸브 (액정 패널)을 사용하는 액정 프로젝터 장치의 구조를 설명한다. 이 액정 프로젝터 장치의 기본 구조는 일본 특개평 11-337900 호에 기재되어 있다.

도 14 는 본 발명에 따른 액정 프로젝터 장치의 구조를 나타낸다.

도 14 에서, 램프 (201) 로부터 조사된 광은 UV-IR 차단 (cut) 필터 (202), 다중배열 렌즈 (203, 204), 및 평면볼록 렌즈 (205)을 통과하고 그 후에 다이크로익 미러 (206)에 입사되어, 적색광 (R), 녹색광 (G), 및 청색광 (B) 의 조합으로 분리된다. 또한, 적색광 (R) 및 녹색광 (G)의 조합은 다이크로익미러 (207) 에 의해 적색광 (R) 및 녹색광 (G) 으로 분리된다.

이와 같이 분리된 청색광 (B) 은 미러 (220) 및 컨덴서렌즈 (221) 를 통과하여 청색용 액정패널 (208) 로 유도된다. 이와 같이 분리된 적색광 (R) 은 컨덴서렌즈 (209)를 통과하여, 적색용 액정패널 (210)로 유도된다. 이와 같이 분리된 녹색광 (G) 은 릴레이렌즈 (211), 미러 (212), 릴레이렌즈 (213), 미러 (214), 및 컨덴서 렌즈 (215)를 통과하여 액정 패널 (216) 로 유도된다. 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 액정 패널들 (208, 210, 및 216)로 사용된다. 즉, 액정프로젝터 장치에 사용되는 각 액정 패널들은 제 1, 제 2, 또는 제 3 실시예에서 형성된 TFT 기판과 대향 기판사이의 갭에 액정을 봉입하여 얻어진다.

액정 패널들 (208, 210, 및 216)에 의해 광학적으로 변조된 3색 (R,G,B) 의 레이저빔들을 프리즘 부재 (217a, 217b, 및 217c)를 구비한 거의 L-형상의 프리즘 장치에 의해 결합하고, 투사렌즈 (218) 에 의해 스크린 (219) 에 투사한다.

상술된 액정 프로젝터장치는 3 가지 기판 형태로 설계되지만, 본 발명을 액정 프로젝터장치의 하나의 기판형태에 적용할 수 있다.

본 발명의 액정 디스플레이장치를 액정 프로젝터장치에 사용하기 위한 액정 라이트 밸브에 적절히 적용하지만, 액정 라이트 밸브로 한정하지 않는다. 또한, LDD 영역을 가지지 않는 전계 효과 트랜지스터가 사용되는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 채널 영역 및/또는 LDD 영역에 입사되는 광을 억제할 수 있다. 따라서, 화소 트랜지스터의 광누설전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 광누설전류에 의한 콘트라스트의 감소 및 플리커 등에 의한 화질열화를 방지할 수 있다.

또한, 게이트 배선의 배선저항을 감소시킬 수 있으므로, 게이트 배선상의 신호지연에 의한 화질열화를 방지할 수 있다.

Claims

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기판상에 형성된 이면 차광막과,

상기 이면 차광막상에 형성된 층간막과,

상기 층간막상에 형성되고, 소스·드레인 영역과 채널 영역과 LDD 영역이 형성된 반도체층과,

상기 반도체층상에 형성된 게이트 절연막과,

상기 채널 영역과 상기 LDD 영역의 측면을 따라, 상기 층간막 및 게이트 절연막상에 형성된 콘택 홀과,

상기 게이트 절연막상에 형성된 게이트선을 구비하고,

상기 게이트선의 일부는 상기 콘택 홀에 매립되고, 또한 상기 콘택 홀에 의해 상기 이면 차광막이 상기 게이트선과 콘택되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
기판상에 형성된 이면 차광막과,

상기 이면 차광막상에 형성된 층간막과,

상기 층간막상에 형성되고, 소스·드레인 영역과 채널 영역과 LDD 영역이 형성된 반도체층과,

상기 반도체층상에 형성된 게이트 절연막과,

상기 LDD 영역의 측면을 따라, 상기 층간막 및 게이트 절연막상에 형성된 콘택 홀과,

상기 게이트 절연막상에 형성된 게이트선을 구비하고,

상기 게이트선의 일부는 상기 콘택 홀에 매립되고, 또한 상기 콘택 홀에 의해 상기 이면 차광막이 상기 게이트선과 콘택트되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항에 있어서,

적어도 상기 채널 영역은 상기 콘택 홀, 상기 게이트선 및 상기 이면차광층에 의해 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 LDD 영역은 상기 콘택 홀 및 상기 이면 차광막에 의해 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이면 차광막은 도전재로로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이면차광층은 내열성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 층간막은 상기 이면차광층이 TFT 의 백게이트로서 작용하지 않는 정도의 두께로 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 게이트선상에 형성된 제 2 층간막과, 이 제 2 층간막상에 형성된 데이터선을 갖는 동시에, 이 데이터선의 하부에 상기 제 2 층간막 및 게이트 절연막을 관통하여 형성된 제 2 콘택 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 디스플레이 장치와, 이 액정 디스플레이 장치에 광을 조사하는 광원과, 이 광원으로부터의 광을 상기 액정 디스플레이 장치로 유도하는 광학계와, 상기 액정 디스플레이 장치로부터의 정보광을 투사하기 위한 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치.