KR100579343B1 - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR100579343B1
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모치즈키히로아키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

TFT 어레이 기판 상에, 데이터선, 주사선, 스위칭 소자 및 화소 전극 등을 구비하여 이루어지며, 상기 기판은, 화소 전극 및 스위칭 소자의 형성 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역과, 해당 화상 표시 영역의 주위를 규정하는 주변 영역을 갖고, 상기 주변 영역에는, 데이터선에 대한 화상 신호의 공급 유무를 결정하기 위한 TFT과, 해당 TFT과 층간 절연막을 거쳐서 형성된 차광막을 구비하여 이루어지며, 상기 차광막은, 평면에서 보아, 상기 TFT의 적어도 일부와 겹치고 있다. 스위칭 소자와 차광막 사이에서의 층간 절연막 등에 크랙을 발생시키지 않는 것에 의해, 당해 스위칭 소자의 파괴를 미연에 방지하고 또한 정확히 동작할 수 있는 전기 광학 장치를 제공한다.

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRIC OPTICAL APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 광학 장치의 평면도,
도 2는 도 1의 H-H' 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에서의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상의 복수의 화소에 마련된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로를 나타내는 회로도,
도 4는 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 5는 도 4의 A-A' 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에서의 주변 영역 상에 형성된 TFT, 배선 등의 구성에 대하여 도시하는 단면도,
도 7은 주변 영역 상의 TFT 및 그 하층에 형성되는 차광막 등을 나타내는 평면도,
도 8은 도 7의 X1-X1' 단면도,
도 9는 도 7에 대한 비교예,
도 10은 도 8에 대한 비교예(도 9의 X2-X2' 단면도),
도 11은 도 9 및 도 10에 나타내는 크랙 Cr이 발생하는 메카니즘을 설명하기 위한 설명도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 투사형 액정 장치의 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : TFT 어레이 기판
10a : 화상 표시 영역
3a : 주사선
6a : 데이터선
9a : 화소 전극
30 : TFT
11a : 하측 차광막
200 : (주변 영역 상의) TFT
201a : 반도체층
202 : 게이트 절연막
203a : 게이트 전극막
11aP : 차광막
본 발명은, 예컨대 액티브 매트릭스 구동의 액정 장치, 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치, EL(Electro-Luminescence) 표시 장치, 전자 방출 소자(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 등의 전기 광학 장치의 기술 분야에 속한다. 또한, 본 발명은 이러한 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기의 기술 분야에도 속한다.
종래, 예컨대 기판 상에, 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극 및 해당 전극의 각각에 접속된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 적절히 「TFT」라고 함), 해당 TFT의 각각에 접속되고, 행 및 열 방향 각각에 평행하게 마련된 데이터선 및 주사선을 구비함으로써, 소위 액티브 매트릭스 구동이 가능한, 액정 표시 장치 등의 전기 광학 장치가 알려져 있다.
이러한 전기 광학 장치에서는, 상기 구성에 부가하여, 상기 기판 상에, 데이터선에 적합하게 화상 신호를 공급하기 위한, 프리차지 회로, 샘플링 회로, 데이터선 구동 회로 등의 각종 회로, 혹은 주사선에 적합하게 주사 신호를 공급하기 위한 주사선 구동 회로 등의 각종 회로가 마련되는 경우가 있다. 이들 각종 회로는 통상 상기 화소 전극·TFT가 매트릭스 형상으로 형성됨으로써 규정되는 화상 표시 영역의 주위에 형성된다. 또한, 이들 각종 회로는 각각 필요에 따라 스위칭 소자 등의 회로 소자나 배선 등을 구비하고 있다. 이와 같이, 주변 영역 상에 형성된 각 종 회로에 의해, 데이터선, 혹은 주사선이 적합하게 구동됨으로써, 상기 액티브 매트릭스 구동이 가능하게 된다.
그런데, 이러한 각종 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자에 대해서는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 상기 액정 표시 장치를 구비하는 투사형 표시 장치에서는, 상기 각종 요소에 부가하여, 상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판, 이들 기판 및 대향 기판 사이에 배치되는 액정층 등이 더 구비되고, 또한, 해당 액정 표시 장치에 대해서는 비교적 강력한 광원으로부터 광이 투사되게 된다. 여기서 가령, 이 투사광이 대향 기판으로부터 투사되는 경우를 생각하면, 그 광은 액정층 및 기판을 투과하여 출사되고, 최종적으로 스크린 상에 투영 등됨으로써 화상을 구성하게 된다. 그러나, 실제, 액정 표시 장치 내에서의 광의 진행 방향은 항상 일정하다고 한정되지 않는다. 예컨대, 액정 표시 장치를 일단 출사한 광이, 당해 액정 표시 장치를 내장하는 실장 케이스 내의 각종 요소에서 반사됨으로써, 당해 액정 표시 장치에 말하자면 되돌아올 가능성이 있다. 또한, 컬러 표시 가능한 투사형 표시 장치에서는, 예컨대 적, 녹, 청에 대응한 3개의 액정 표시 장치가 프리즘을 사이에 두고 대향 배치되는 구성예가 알려져 있지만, 이러한 구성예에서는 당해 프리즘을 사이에 두고 대면하는 2개의 액정 표시 장치가 존재할 수 있다. 이 경우에는, 한쪽의 액정 표시 장치를 출사한 광은 본래 투사광이 입사할 방향과는 반대측으로부터 보다 직접적으로 다른쪽의 액정 표시 장치에 입사해 오게 된다.
그리고, 이러한, 소위 「회귀 광」이 존재하면, 상기 스위칭 소자로 해당 회귀 광이 입사함으로써, 그 동작을 어지럽힐 우려가 있는 것이다. 즉, 해당 스위칭 소자가 반도체층을 구비한 TFT인 경우에는, 해당 반도체층, 특히 채널 영역에 상기 회귀 광이 입사함으로써, 해당 반도체층이 여기되어 광 리크 전류가 발생하여, 이것이 채널 영역에서의 도통·비도통의 정확한 제어를 어지럽힐 우려가 있는 것이다.
그래서, 이러한 문제점에 대처하기 위해서, 종래, 예컨대 특허 문헌 1과 같은 기술이 개시되어 있다. 이 특허 문헌 1에서의 전기 광학 장치에서는 상기 스위칭 소자의 하측에 차광막을 구비한다. 이 차광막에 의하면, 상기한 바와 같은 회귀 광이, 투사광의 입사 방향과는 반대측으로부터 입사했다고 하여도, 스위칭 소자에 도달하기 전에 그 진행을 차단할 수 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 평성 제 11-194360 호 공보
그러나, 상술한 전기 광학 장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 상기한 바와 같이 기판 상의 스위칭 소자 아래에 차광막을 형성하는 구성에서는 해당 차광막, 그 위의 층간 절연막, 또 그 위의 스위칭 소자인 TFT의 반도체층, 게이트 절연막 및 게이트 전극막 등의 적층 구조가 취해지게 되지만, 이 경우, 게이트 전극막과 차광막의 배치 관계에 의해 상기 층간 절연막, 또는 상기 반도체층에 크랙을 발생시킬 가능성이 있었던 것이다. 이러한 현상이 발생하면, 스위칭 소자를 파괴해 버릴 우려가 있다. 덧붙여서 말하면, 상기 크랙은 게이트 전극막과 차광막의 가장가리가, 평면에서 보아 서로 겹치지 않도록 형성되어 있는 경우에 발생하며, 특히 양자의 가장자리가 동일 직선 상에 놓이는 경우에 가장 발생하기 쉽다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 스위칭 소자 및 차광막 사이에서의 층간 절연막 등에 크랙을 발생시키지 않는 것에 의해, 당해 스위칭 소자의 파괴를 미연에 방지하고, 또한 정확히 동작할 수 있는 전기 광학 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은 그러한 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 제공하는 것도 과제로 한다.
본 발명의 전기 광학 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상에, 일정한 방향으로 연장되는 데이터선 및 해당 데이터선에 교차하는 방향으로 연장되는 주사선과, 상기 주사선에 의해 주사 신호가 공급되는 제 1 스위칭 소자와, 상기 데이터선에 의해 상기 제 1 스위칭 소자를 거쳐서 화상 신호가 공급되는 화소 전극을 구비하여 이루어지며, 상기 기판은 상기 화소 전극 및 상기 스위칭 소자의 형성 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역과, 해당 화상 표시 영역의 주위를 규정하는 주변 영역을 갖고, 상기 주변 영역에는, 상기 데이터선에 대한 상기 화상 신호의 공급 유무 및 상기 주사선에 대한 상기 주사 신호의 공급 유무 중 적어도 한쪽을 결정하기 위한 제 2 스위칭 소자와, 해당 제 2 스위칭 소자와 층간 절연막을 거쳐서 형성된 차광막을 구비하여 이루어지며, 상기 차광막은, 평면에서 보아, 상기 제 2 스위칭 소자의 적어도 일부와 겹치고 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에 따르면, 스위칭 소자의 일례인 박막 트랜지스터에 대하여 주사선을 통해서 주사 신호가 공급됨으로써, 그 ON·OFF가 제어된다. 한편, 화소 전극에 대해서는 데이터선을 통하여 화상 신호가 공급됨으로써, 상기 박막 트랜지스터의 ON·OFF에 따라서 화소 전극에 당해 화상 신호의 인가·비인가가 행하여진다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는 소위 액티브 매트릭스 구동이 가능하게 되어 있다. 또한, 본 발명의 전기 광학 장치에서는, 기판이 화상 표시 영역 및 주변 영역으로 구분되어 있고, 이 중 주변 영역에는 데이터선에 대한 화상 신호의 공급 유무, 혹은 주사선에 대한 주사 신호의 공급 유무 중 적어도 한쪽을 결정하기 위한 제 2 스위칭 소자가 형성되어 있다. 여기서 제 2 스위칭 소자로서는, 상기 제 1 스위칭 소자와 마찬가지로, 전형적으로는 박막 트랜지스터가 해당한다.
그리고, 본 발명에서는 특히, 상기 주변 영역에는 상기 제 2 스위칭 소자와 층간 절연막을 거쳐서 차광막이 형성되어 있고, 해당 차광막은, 평면에서 보아 제 2 스위칭 소자의 적어도 일부와 겹치고 있다. 이에 따라, 예컨대, 차광막과, 제 2 스위칭 소자의 일례인 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극막이 그 적어도 일부분에서 서로 겹치고 있으므로, 양자 사이에서 응력의 작용이 극단적으로 집중되는 부분은 존재하지 않게 된다. 따라서, 이들 제 2 스위칭 소자 및 차광막 사이에 위치하는 층간 절연막에 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있어, 따라서 또한 스위칭 소자를 파괴하는 경우도 없다.
또, 본 발명에 따른 제 2 스위칭 소자는, 구체적으로는 예컨대, 데이터선과 화상 신호선 사이에 위치하는 샘플링 회로에 포함되며, 데이터선 구동 회로로부터 생성되는 제어 신호에 의해서 그 ON·OFF가 행하여지는 박막 트랜지스터 등이 해당될 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 제 2 스위칭 소자는 반도체층, 절연막 및 전극막의 적층 구조를 갖고 있으며, 상기 차광막은, 평면에서 보아, 상기 전극막의 적어도 일부와 겹치고 있다.
이 형태에 따르면, 상술한 작용 효과는 제 2 스위칭 소자의 일부인 전극막과 차광막 사이에 존재하는 층간 절연막 등에 대해서 향수(享受)할 수 있다. 이 경우 특히, 이들 전극막 및 차광막 사이에는 반도체층이 존재하므로, 당해 반도체층에 대해서도 크랙을 발생시키지 않게 할 수 있다. 따라서, 본 형태에 의하면, 제 2 스위칭 소자의 파괴를 보다 확실히 방지할 수 있다. 또한, 본 형태와 같은 적층 구조를 갖고 있는 경우에 있어서, 상기 크랙을 발생시키는 가장 큰 원인은 전극막 및 차광막에 기인하는 응력이라고 생각한다고 하더라도, 해당 전극막과 해당 차광막을 그 적어도 일부분에서 겹치게 하는 것은 상기 크랙의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이 형태에서는, 상기 반도체층은 채널 영역 및 이것을 사이에 유지하도록 위치하는 소스 영역 및 드레인 영역을 갖고, 상기 전극막은 상기 채널 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있으며, 상기 차광막은 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 대응하는 부분에는 형성되어 있고 상기 채널 영역에 대응하는 부분에는 형성되어 있지 않도록 하더라도 된다.
이러한 구성에 따르면, 반도체층은, 예컨대 일정한 방향을 따라서 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 갖는다. 그리고, 이 중 채널 영역에 대응하는 부분에는 전극막이 형성되어 있고, 차광막은 당해 부분에는 형성되어 있지 않다. 또한, 해당 차광막은 소스 영역 및 드레인 영역에 대응하는 부분에는 형성되어 있다. 즉, 해당 차광막은, 채널 영역에 대응하는 부분을 사이에 두고, 소스 영역에 대응하는 부분에 형성된 차광막과, 드레인 영역에 대응하는 부분에 형성된 차광막을 갖고, 이들이 서로 분단되어 있는 형태를 취하고 있게 된다. 이에 따르면, 소스 영역 및 드레인 영역 중 어느 한쪽으로 통전하는 경우, 차광막이 다른쪽에 영향을 미치게 할 때의 매개 역활을 한다고 하는 사태를 발생시키지 않는다. 즉, 이 형태에 따르면, 소스와 드레인 사이에서, 소위 기생 용량을 발생시키는 경우가 없는 것이다.
그리고, 본 형태에 있어서도, 차광막이, 전극막의 적어도 일부와 겹치고 있는 것은 변함이 없으므로, 상술한 작용 효과를 더불어 향수할 수 있는 것에는 변함이 없다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광막 및 상기 전극막을 평면에서 본 형상은 직사각형 형상을 포함하며, 상기 차광막은 평면에서 보아 상기 직사각형 형상에 있어서의 긴 변의 부분에서 상기 전극막과 겹치고 있다.
이 형태에 따르면, 차광막 및 전극막이, 각각의 긴 변의 부분에서 서로 겹치고 있으므로, 양막은 비교적 긴 거리에 걸쳐 겹치고 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 겹치고 있는 부분에서는 전술한 바와 같이 응력의 작용이 극단(極端)에는 집중하지 않는다. 따라서, 차광막과 전극막 사이에 존재하는 층간 절연막 등에 크랙이 발생하는 것을 보다 광범위한 부분에 걸쳐 방지할 수 있다.
또, 본 형태에 말하는 「직사각형 형상을 포함한다」라는 것은 차광막 및 전극막의 평면 형상이 완전히 직사각형인 경우만을 의미하지 않는다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 제 2 스위칭 소자는 당해 전기 광학 장치의 제조 단계에서, 상기 제 1 스위칭 소자와 동일한 기회에 형성된다.
이 형태에 따르면, 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 동일한 기회에 형성되므로, 제조 공정의 간략화 혹은 제조 비용의 저렴화 등을 달성할 수 있다.
또, 「동일한 기회에 형성」이라는 것은, 예컨대, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 것이 박막 트랜지스터로서, 반도체층, 게이트 절연막 및 게이트 전극막 등으로 이루어지는 적층 구조를 갖는 경우에서는, 이들 각 요소의 전구막 형성 및 이것에 대한 패터닝 처리를 동시에 실시하는 것을 의미한다. 예컨대, 제 1 스위칭 소자의 게이트 전극막을 형성할 때에는, 제 2 스위칭 소자의 게이트 전극막도 동시에 형성되는(즉, 공통의 전구막 형성 및 이것에 대한 패터닝 처리가 실시되는) 등이라고 하게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광막은 상기 제 1 스위칭 소자의 적어도 일부와 겹치고 있다.
이 형태에 따르면, 제 1 스위칭 소자에 대해서도, 상기 제 2 스위칭 소자에 대한 것과 마찬가지의 작용 효과를 향수할 수 있다. 즉, 차광막이 제 1 스위칭 소 자의 적어도 일부와 겹치고 있는 것에 의해, 제 1 스위칭 소자와 차광막 사이에 존재하는 층간 절연막 등에서의 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광막은 차광성 재료로 이루어진다.
이 형태에 따르면, 차광막은, 예컨대, 광 반사율이 비교적 큰 Al(알루미늄) 등을 포함하는 외에 Ti(티탄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴) 등의 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함한, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등의 차광성 재료로 이루어진다. 따라서, 제 2 스위칭 소자 혹은 제 1 스위칭 소자에 대한 차광성을 보다 우수하게 향수할 수 있어, 이들의 동작을 보다 정확히 기대할 수 있다.
또한 특히, 차광막이, 상기 각종 재료 중 텅스텐 실리사이드 등으로 성막했을 때에 그 내부에 비교적 큰 응력이 작용하는 재료로 이루어지는 경우에서는, 상기 크랙이 발생할 가능성은 보다 높아진다고 할 수 있다. 그런데, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이 차광막과 제 2 스위칭 소자 사이의 층간 절연막 등에 크랙을 발생시킬 위험성은 현저히 저하되어 있으므로, 해당 차광막에, 전술한 재료를 이용하는 것에 덧붙여 특별한 제약이 부과되는 것은 아니다. 덧붙여서 말하면, 전술한 재료는 일반적으로 우수한 차광성을 가지므로, 차광막의 차광 성능을 크게 증진시키는 것도 가능하다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 화상 표시 영역 상에, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 형성 영역에 대응하도록 형성된 화소 구획 차광막 을 더 구비하여 이루어지며, 상기 차광막은, 당해 전기 광학 장치의 제조 단계에서, 상기 화소 구획 차광막과 동일한 기회에 형성된다.
이 형태에 따르면, 화상 표시 영역에 형성되는 화소 구획 차광막과 본 발명에 따른 차광막이 동일한 기회에 형성된다. 따라서, 제조 공정의 간략화나 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다. 또, 「동일한 기회」란 의의는 앞서 설명한 바와 마찬가지이다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광막과 상기 제 2 스위칭 소자 사이의 거리는 3000[㎚] 이하이다.
이 형태에 따르면, 차광막 및 제 2 스위칭 소자 사이의 거리, 즉 이들 사이에 배치되는 층간 절연막, 혹은 제 2 스위칭 소자를 구성하는 반도체층, 게이트 절연막의 「두께」가 3000[㎚] 이하로 비교적 얇으므로, 전술한 크랙은 보다 발생하기 쉬운 상황에 있다. 그런데, 본 발명에서는, 이미 설명한 바와 같이, 차광막 및 제 2 스위칭 소자는 그 적어도 일부에서 서로 겹치도록 형성되어 있으므로, 상기 「두께」가 비교적 얇다고 해도, 여전히 상기 층간 절연막 등에 크랙을 발생시킬 우려는 작다. 반대로 설명하면, 본 형태에 따르면, 차광막과 제 2 스위칭 소자 사이의 거리를 작게 하여 당해 전기 광학 장치의 소형화 등을 달성하면서도, 상기 층간 절연막 등에 크랙을 발생시키지 않는 것이 가능하므로, 본 발명에 따른 상기 작용 효과를 보다 효과적으로 향수할 수 있다고 말할 수가 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치(단, 그 각종 형태를 포함함)를 구비하여 이루어진다.
본 발명의 전자 기기에 따르면, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지므로, 주변 영역 상의 제 2 스위칭 소자가 크랙에 의해서 파손된다고 말할 수 없고, 해당 제 2 스위칭 소자가 정확한 동작, 나아가서는 장치 전체에 대하여 정확한 동작을 기대할 수 있는, 프로젝터, 액정 텔레비전, 휴대 전화, 전자 수첩, 워드 프로세서, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 워크 스테이션, 화상 전화, POS 단말, 터치 패널 등의 각종 전자 기기를 실현할 수 있다.
본 발명의 이러한 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시예로부터 분명해진다.
(실시예)
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명의 전기 광학 장치를 액정 장치에 적용한 것이다.
[전기 광학 장치의 전체 구성]
먼저, 본 발명의 실시예에서의 전기 광학 장치의 전체 구성에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 또, 도 1은 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20) 측에서 본 평면도이며, 도 2는 도 1의 H-H' 단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치에서는, 액티브 매 트릭스 기판인 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는 액정층(50)이 봉입되어 있고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 상기 화소 전극(9a) 및 TFT(30) 등의 형성 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역(10a)의 주위에 위치하는 밀봉 영역에 마련된 밀봉재(52)에 의해 서로 접착되어 있다.
밀봉재(52)는 양 기판을 접합하기 위해서, 예컨대 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등으로 이루어지며, 자외선, 가열 등에 의해 경화시켜진 것이다. 또한, 이 밀봉재(52) 중에는, 본 실시예에서의 전기 광학 장치를, 액정 장치가 프로젝터 용도와 같이 소형으로 확대 표시를 하는 액정 장치에 적용하는 것이면, 양 기판 사이의 거리(기판간 갭)를 소정값으로 하기 위한 유리 파이버, 혹은 그라스 비즈 등의 갭 재료(스페이서)가 산포되어 있다. 혹은, 당해 전기 광학 장치를 액정 디스플레이나 액정 텔레비전과 같이 대형으로 등배 표시를 하는 액정 장치에 적용하는 것이면, 이러한 갭 재료는 액정층(50) 중에 포함되어도 된다.
밀봉재(52)가 배치된 밀봉 영역(52)의 내측에 병행하여, 화상 표시 영역(10a)의 테두리 영역을 규정하는 차광성 테두리 차광막(53)이 대향 기판(20)측에 마련되어 있다. 단, 이러한 테두리 차광막(53)의 일부 또는 전부는 TFT 어레이 기판(10)측에 내장 차광막으로서 마련되더라도 된다. 또, 본 실시예에서는 상기 화상 표시 영역(10a)의 주변을 규정하는 주변 영역이 존재한다. 바꿔 말하면, 본 실시예에서는 특히, TFT 어레이 기판(10)의 중심에서 보아, 이 테두리 차광막(53)으로부터 기판의 외주 테두리까지의 영역이 주변 영역으로서 규정되어 있다.
주변 영역 중, 밀봉재(52)가 배치된 밀봉 영역(52)의 외측에 위치하는 영역에는, 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 마련되어 있다. 또한, 주사선 구동 회로(104)는 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 또한 상기 테두리 차광막(53)에 덮어지도록 하여 마련되어 있다. 또한, 이와 같이 화상 표시 영역(10a)의 양측에 마련된 2개의 주사선 구동 회로(104) 사이를 연결하기 위해서, TFT 어레이 기판(10)의 남은 한 변을 따라 또한 상기 테두리 차광막(53)에 덮어지도록 하여 복수의 배선(105)이 마련되어 있다.
또한, 대향 기판(20)의 4개의 코너부에는 양 기판간의 상하 도통 단자로서 기능하는 상하 도통재(106)가 배치되어 있다. 한편, TFT 어레이 기판(10)에는 이들 코너에 대향하는 영역에서 상하 도통 단자가 마련되어 있다. 이들에 의해, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적인 도통을 취할 수 있다.
도 2에 있어서, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 화소 스위칭용 TFT나 주사선, 데이터선 등의 배선이 형성된 후의 화소 전극(9a) 상에 배향막이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판(20) 상에는 대향 전극(21) 외에, 최상층 부분에 배향막이 형성되어 있다. 또한, 액정층(50)은, 예컨대 1종 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어지며, 이들 1쌍의 배향막 사이에서 소정의 배향 상태를 취한다.
또, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 이들 데이터선 구동 회로(101), 주사선 구동 회로(104) 등에 부가하여, 복수의 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정의 타이밍으로 전압을 인가하는 샘플링 회로(후술 참조), 복수의 데이터선(6a)에 소정 전압 레 벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하 시의 당해 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하더라도 된다.
또한, 대향 기판(20)의 투사광이 입사하는 측 및 TFT 어레이 기판(10)의 출사광이 출사하는 측에는 각각, 예컨대 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertically Aligned) 모드, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 모드 등의 동작 모드나, 노멀리 화이트 모드·노멀리 블랙 모드냐에 따라서, 편광 필름, 위상차 필름, 편광판 등이 소정의 방향으로 배치된다.
[화소부의 구성]
다음에, 본 발명의 실시예에 있어서의 전기 광학 장치의 화소부에서의 구성에 대해서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 여기에 도 3은 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로이다. 또한 도 4는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A' 단면도이다. 또, 도 5에서는 각 층·각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 해당 각 층·각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 3에 있어서, 본 실시예에서의 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에는, 각각 화소 전극(9a)과 당해 화소 전극(9a)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(30)가 형성되어 있고, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 당해 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 이 순서대로 선 순차적으로 공급되더라도 상관없지만, 본 실시예에서는 특히 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 N개의 패러렐의 화상 신호에 시리얼-패러렐 전개되어, N개의 화상 신호선(115)으로부터 서로 인접하는 N개의 데이터선(6a)끼리에 대하여 그룹마다 공급 가능하게 구성되어 있다.
화상 표시 영역 외인 주변 영역에는, 데이터선(6a)의 일단(一端)(도 3 중에서 하단)이, 샘플링 회로(301)를 구성하는 스위칭용 회로 소자(200)에 접속되어 있다. 이 스위칭용 회로 소자로서는 n 채널형, p 채널형, 혹은 CMOS형 등의 TFT 등을 사용할 수 있다(이하, 도 3에 나타내는 해당 스위칭용 회로 소자(200)를 「TFT(200)」라고 호칭함). 이 경우, 이 TFT(200)의 드레인에는 인출 배선(206)을 거쳐서 상기 데이터선(6a)의 도 3 중 하단이 접속되고, 해당 TFT(200)의 소스에는 인출 배선(116)을 거쳐서 화상 신호선(115)이 접속되고, 또한, 해당 TFT(200)의 게이트에는 데이터선 구동 회로(101)에 접속된 샘플링 회로 구동 신호선(114)이 접속되어 있다. 그리고, 화상 신호선(115) 상의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 데이터선 구동 회로(101)로부터 샘플링 회로 구동 신호선(114)을 통하여 샘플링 신호가 공급됨에 따라, 샘플링 회로(301)에 의해 샘플링되어, 각 데이터선(6a)에 공급되도록 구성되어 있다.
이와 같이 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 이 순서대로 선 순차적으로 공급되더라도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여, 그룹마다 공급되도록 하더라도 된다. 본 실시예에서는, 도 3에 나타내 는 바와 같이, 6개의 데이터선(6a)을 1 세트로 하여, 이것에 대해 일시적으로 화상 신호가 공급되도록 되어 있다.
또한, TFT(30)의 게이트에 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍으로, 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm을 이 순서대로 선 순차적으로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9a)은 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만큼 그 스위치를 닫는 것에 의해, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 소정의 타이밍으로 기입한다.
화소 전극(9a)을 거쳐서 전기 광학 물질의 일례로서의 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화됨으로써, 광을 변조하여 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체적으로 전기 광학 장치로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 광이 출사된다.
여기서 유지된 화상 신호가 리크되는 것을 방지하기 위해서, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)을 부가한다. 이 축적 용량(70)은 주사선(3a)에 나란히 마련되며, 고정 전위측 용량 전극을 포함함과 아울러 정전위에 고정된 용량선(300)을 포함하고 있다.
이하에서는, 상기 데이터선(6a), 주사선(3a), TFT(30) 등에 의한, 상술한 회로 동작이 실현되는 전기 광학 장치의 실제 구성에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치는 도 4의 A-A' 선단면도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 투명한 TFT 어레이 기판(10)과, 이것에 대향 배치되는 투명한 대향 기판(20)을 구비하고 있다. TFT 어레이 기판(10)은, 예컨대, 석영 기판, 유리 기판, 실리콘 기판으로 이루어지며, 대향 기판(20)은, 예컨대 유리 기판이나 석영 기판으로 이루어진다.
TFT 어레이 기판(10)에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(9a)이 마련되어 있고, 그 위측에는 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 마련되어 있다. 이 중 화소 전극(9a)은, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 한편, 대향 기판(20)에는 그 전면(全面)에 걸쳐 대향 전극(21)이 마련되어 있고, 그 아래측에는 연마 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(22)이 마련되어 있다. 이 중 대향 전극(21)은 상술한 화소 전극(9a)과 마찬가지로, 예컨대 ITO막 등의 투명 도전성막으로 이루어지고, 상기 배향막(16 및 22)은, 예컨대, 폴리이미드막 등이 투명한 유기막으로 이루어진다. 이와 같이 대향 배치된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는 전술한 밀봉재(도 1 및 도 2 참조)에 의해 둘러싸인 공간에 액정 등의 전기 광학 물질이 봉입되어, 액정층(50)이 형성된다. 액정층(50)은 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되어 있지 않은 상태에서 배향막(16 및 22)에 의해 소정의 배향 상태를 취한 다. 액정층(50)은, 예컨대 1종 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 전기 광학 물질로 이루어진다. 밀봉재는 TFT 기판(10) 및 대향 기판(20)을 그들의 주변에서 접합하기 위한, 예컨대 광경화성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 접착제이며, 양 기판간의 거리를 소정값으로 하기 위한 유리 파이퍼 혹은 그라스 비즈 등의 스페이서가 혼입되어 있다.
한편, 도 4에 있어서, 상기 화소 전극(9a)은 TFT 어레이 기판(10) 상에 매트릭스 형상으로 복수개 마련되어 있고(점선부(9a')에 의해 윤곽이 표시되어 있음), 화소 전극(9a)의 종횡 경계 각각을 따라 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 마련되어 있다. 데이터선(6a)은, 예컨대 알루미늄막 등의 금속막 혹은 합금막으로 이루어지며, 주사선(3a)은, 예컨대 도전성 폴리실리콘막 등으로 이루어진다. 또한, 주사선(3a)은 반도체층(1a) 중 도면 중 오른쪽 윗부분으로 향하는 사선 영역으로 나타낸 채널 영역(1a')에 대향하도록 배치되어 있고, 해당 주사선(3a)은 게이트 전극으로서 기능한다. 즉, 주사선(3a)과 데이터선(6a)의 교차하는 부분에는 각각 채널 영역(1a')에 주사선(3a)의 본선부가 게이트 전극으로서 대향 배치된 화소 스위칭용 TFT(30)가 마련되어 있다.
TFT(30)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있으며, 그 구성 요소로서는 상술한 바와 같이 게이트 전극으로서 기능하는 주사선(3a), 예컨대 폴리실리콘막으로 이루어지고 주사선(3a)으로부터의 전계에 의해 채널이 형성되는 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 주사선(3a)과 반도체층(1a)을 절연하는 게이트 절연막을 포함하는 절연막(2), 반도체층(1a)에서의 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c), 및 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.
또, TFT(30)는, 바람직하게는 도 5에 나타낸 바와 같이 LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물의 투입을 행하지 않는 오프셋 구조를 가져도 되고, 주사선(3a)의 일부로 이루어지는 게이트 전극을 마스크로 하여 고농도로 불순물을 투입해서 자기 정합적으로 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역을 형성하는 셀프 얼라인형의 TFT이더라도 된다. 또한, 본 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)의 게이트 전극을 고농도 소스 영역(1d)과 고농도 드레인 영역(1e) 사이에 1개만 배치한 싱글 게이트 구조로 했지만, 이들 사이에 2개 이상의 게이트 전극을 배치하더라도 된다. 이와 같이 듀얼 게이트 혹은 트리플 게이트 이상으로 TFT를 구성하면, 채널과 소스 및 드레인 영역과의 접합부의 리크 전류를 방지할 수 있어, 오프 시의 전류를 저감할 수 있다. 또한, TFT(30)을 구성하는 반도체층(1a)은 비(非)단결정층이라도 단결정층이라도 상관없다. 단결정층의 형성에는 접합법 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다. 반도체층(1a)을 단결정층으로 함으로써, 특히 주변 회로의 고성능화를 도모할 수 있다.
한편, 도 5에서는, 축적 용량(70)이, TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e) 및 화소 전극(9a)에 접속된 화소 전위측 용량 전극으로서의 중계층(71)과, 고정 전위측 용량 전극으로서의 용량선(300)의 일부가 유전체막(75)을 거쳐서 대향 배치되는 것에 의해 형성되어 있다. 이 축적 용량(70)에 따르면, 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 현저히 높이는 것이 가능해진다.
중계층(71)은, 예컨대 도전성 폴리실리콘막으로 이루어지고 화소 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 단, 중계층(71)은 이후에 설명하는 용량선(300)과 마찬가지로, 금속 또는 합금을 포함하는 단일층막 또는 다층막으로 구성하더라도 된다. 중계층(71)은, 화소 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, 콘택트 홀(83 및 85)을 거쳐서 화소 전극(9a)과 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)을 중계 접속하는 기능을 갖는다.
용량선(300)은, 예컨대 금속 또는 합금을 포함하는 도전막으로 이루어지고 고정 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 이 용량선(300)은, 평면적으로 보면, 도 4에 나타내는 바와 같이 주사선(3a)의 형성 영역에 겹쳐 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 용량선(300)은 주사선(3a)을 따라 연장되는 본선부와, 도면 중 데이터선(6a)과 교차하는 각 부분으로부터 데이터선(6a)을 따라 위쪽으로 각기 돌출한 돌출부와, 콘택트 홀(85)에 대응하는 부분이 약간 잘록하게 들어간 오목부를 구비하고 있다. 이 중 돌출부는 주사선(3a) 위의 영역 및 데이터선(6a) 아래의 영역을 이용하여 축적 용량(70)의 형성 영역의 증대에 공헌한다. 또한, 용량선(300)은, 바람직하게는, 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그 주위로 연장되어 마련되고, 정전위원과 전기적으로 접속되어, 고정 전위로 된다. 이러한 정전위원으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정(正)전원이나 부(負)전원의 정전위원이라도 되고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정전위라도 상관없다.
유전체막(75)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 예컨대 막 두께 5∼200[㎚] 정 도의 비교적 얇은 HTO(High Temperature Oxide)막, LTO(Low Temperature Oxide)막 등의 산화 실리콘막, 혹은 질화실리콘막 등으로 구성된다. 축적 용량(70)을 증대시키는 관점에서는, 막의 신뢰성이 충분히 얻어지는 한, 유전체막(75)은 얇을수록 좋다.
도 4 및 도 5에서는, 상기한 외에, TFT(30)의 하측에, 본 발명에 말하는 「화소 구획 차광막」의 일례에 해당하는 하측 차광막(11a)이 마련되어 있다. 하측 차광막(11a)은 격자 형상으로 패터닝되어 있고, 이에 따라 각 화소의 개구 영역을 규정하고 있다. 또, 개구 영역의 규정은, 도 4 중의 데이터선(6a)과, 이것에 교차하도록 형성된 용량선(300)에 의해서도 이루어져 있다. 또한, 하측 차광막(11a)에 대해서도, 전술한 용량선(300)의 경우와 마찬가지로, 그 전위 변동이 TFT(30)에 대하여 악영향을 미치게 하는 것을 피하기 위해서, 화상 표시 영역으로부터 그 주위로 연장하여 마련해서 정전위원에 접속하면 좋다.
또한, TFT(30) 아래에는 하지 절연막(12)이 마련되어 있다. 하지 절연막(12)은 하측 차광막(11a)으로부터 TFT(30)를 층간 절연하는 기능 외에, TFT 어레이 기판(10)의 전면에 형성됨으로써, TFT 어레이 기판(10)의 표면 연마 시에서의 거칠기이나, 세정 후에 남은 오염 등으로 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성 변화를 방지하는 기능을 갖는다.
덧붙여, 주사선(3a) 상에는 고농도 소스 영역(1d)으로 통하는 콘택트 홀(81) 및 고농도 드레인 영역(1e)으로 통하는 콘택트 홀(83)이 각각 개구된 제 1 층간 절연막(41)이 형성되어 있다. 제 1 층간 절연막(41) 상에는 중계층(71) 및 용량선(300)이 형성되어 있고, 이들 위에는 고농도 소스 영역(1d)으로 통하는 콘택트 홀(81) 및 중계층(71)으로 통하는 콘택트 홀(85)이 각각 개구된 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있다. 더 덧붙이면, 제 2 층간 절연막(42) 상에는 데이터선(6a)이 형성되어 있고, 이들 위에는 중 계층(71)으로 통하는 콘택트 홀(85)이 형성된 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다.
또, 본 실시예에서는, 제 1 층간 절연막(41)에 대해서는 약 1000℃의 소성을 하는 것에 의해, 반도체층(1a)이나 주사선(3a)을 구성하는 폴리실리콘막에 주입한 이온의 활성화를 도모하더라도 된다. 한편, 제 2 층간 절연막(42)에 대해서는 이러한 소성을 하지 않는 것에 의해, 용량선(300)의 계면 부근에 발생하는 응력의 완화를 도모하도록 하더라도 된다. 또한, 제 3 층간 절연막(43)의 표면은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리 등에 의해 평탄화되어 있고, 그 아래쪽에 존재하는 각종 배선이나 소자 등에 의한 단차에 기인하는 액정층(50)의 배향 불량을 저감한다. 단, 이와 같이 제 3 층간 절연막(43)에 평탄화 처리를 실시하는 대신에, 또는 덧붙여, TFT 어레이 기판(10), 하지 절연막(12), 제 1 층간 절연막(41) 및 제 2 층간 절연막(42) 중 적어도 하나에 홈을 파서, 데이터선(6a) 등의 배선이나 TFT(30) 등을 매립하는 것에 의해 평탄화 처리를 하더라도 된다.
[주변 영역의 구성]
이하에서는, 본 발명의 전기 광학 장치의 주변 영역에서의 구성에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서 도 6은 상술한 화상 표시 영역의 주위를 규정하는 주변 영역 상에 형성된 TFT(200) 등의 구성에 대해서 도시하는 단면도이다.
먼저, 도 6에 있어서, 주변 영역 상에는 TFT(200), 배선(206a) 등이 형성되어 있다. 이 중 TFT(200)은, 예컨대, 도 3에 나타낸 샘플링 회로(301)를 구성하는 TFT(200)에 해당하고, 배선(206a)은 인출 배선(206) 혹은 인출 배선(116)에 해당한다. 또는, 주사선 구동 회로(104)와 주사선 G1, G2, …, Gm 사이에 마련되고, 주사 신호의 공급 타이밍을 제어하는 예컨대 인에이블의 기능을 갖는 회로를 TFT에 의해서 구성하더라도 된다. 이러한 회로를 마련한 경우, 도 6에서 회로는 TFT(200)을 갖고, 배선(206a)은 주사선 Gm에 대응한다.
그리고, 이들 TFT(200) 및 배선(206a) 등은 도 5를 참조하여 설명한 각종 요소와 동일한 기회에 형성된다. 즉, 도 6에서의 TFT(200)는 반도체층(201a), 게이트 절연막(202) 및 게이트 전극막(203a)으로 이루어지며, 이 중 반도체층(201a)은 도 5에서의 반도체층(1a)과 동일한 기회에 형성되고, 게이트 절연막(202)은 도 5에서의 절연막(2)과 동일한 기회에 형성되며, 게이트 전극막(203a)은 도 5에서의 주사선(3a)과 동일한 기회에 형성되어 있다. 또, 도시하지는 않지만, 도 6의 반도체층(201a)에서도, 도 5의 반도체층(1a)과 마찬가지로, 불순물이 도입되는 것에 의해, 그 내부에는 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역이 형성되어 있다.
또한, 도 6에서는, 반도체층(201a)과 전기적으로 접속되는 배선(206a)이 형성되어 있지만, 해당 배선(206a)은 도 5에서의 데이터선(6a)과 동일한 기회에 형성되어 있다. 또한, 해당 배선(206a)과 반도체층(1a)은 콘택트 홀 CH을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있지만, 해당 콘택트 홀 CH는 도 5에서의 콘택트 홀(81)과 동일한 기회에 형성되어 있다. 덧붙여 말하면, 도 6에서의 각 층간 절연막은 도 5에서의 그것과 동일한 기회에 형성되어 있는 것은 말할 필요도 없다(양자에서, 동일한 부호가 이용되고 있는 것은 그러한 취지이다).
이와 같이, 본 실시예에서는, 도 5에 나타낸 각종 요소와, 도 6에 나타낸 각종 요소는 동일한 기회에 형성되어 있는 것에 의해, 한쪽을 제조하는 것이, 동시에 다른쪽을 제조하는 것을 의미하여, 제조 공정의 간략화 혹은 제조 비용의 저렴화 등을 실현할 수 있다.
그런데, 본 실시예에서는 특히, 이러한 주변 영역 상에 있어서의 구성에서, TFT(200)의 도 6 중 하측에 차광막(11aP)이 형성되어 있다. 이 차광막(11aP)은 도 5에서의 하측 차광막(11a)과 동일한 기회에 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는, TFT(200)의 하측에 차광막(11aP)이 형성되어 있는 것에 의해, 해당 TFT(200)에는 TFT 어레이 기판(10)의 도면 중 하측으로부터 입사한 광이 TFT(200), 특히 그 반도체층(201a)에 도달하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 해당 반도체층(201a)에서, 광 리크 전류의 발생을 방지할 수 있고, 또한 당해 TFT(200)를 정확히 동작시킬 수 있다. 덧붙여서 말하면, 전술한 TFT 어레이 기판(10)의 도면 중 하측으로부터 입사하는 광이란, 소위 「회귀 광」이다.
또한, 이러한 차광막(11aP)에 따르면, 상기 회귀 광이 화상 표시 영역(10a)의 주위에 형성된 배선(206a) 등에서 반사한 광의 진행을 차단할 수 있다. 이 경우, 가령, 당해 광의 진행이 차단되지 않는다고 하면, 화상의 구성에 조금도 기여하지 않은 광이 마치 화상 표시 영역(10a) 외의 부분을 기점으로서 출사하는 것 같 이 되어, 화상의 주위에 희미해진 상이 투영되는 결과로 되어, 당해 화상의 돋보임을 손상시키게 된다. 그런데, 본 실시예의 차광막(11aP)에 따르면, 전술한 바와 같이, 회귀 광의 반사광의 진행을 차단할 수 있으므로, 전술한 불량을 일으키지 않고 끝난다. 또, 상기 불량은 상기 반사가 화상 표시 영역(10a)의 근방, 특히 해당 영역(10a)의 가장자리로부터 400[㎛] 정도의 범위에 형성된 배선(206a)(예컨대, 도 1에 나타낸 샘플링 회로(301)를 구성하는 배선 등은 그것에 해당함) 등에서 발생하는 경우, 또는 해당 배선(206a) 등이 알루미늄 등의 비교적 반사율이 높은 재료로 이루어지는 경우에 보다 현저하게 된다. 따라서, 이러한 경우에 있어서, 당해 부분에 대응하도록 차광막(11aP)이 형성되면, 상기한 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있게 된다.
이하에서는, 이 차광막(11aP) 및 TFT(200) 내지는 게이트 전극막(203a)의 구성 및 작용 효과에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 여기서 도 7은 TFT(200) 및 그 하층에 형성되는 차광막(11aP) 등을 나타내는 평면도이며, 도 8은 도 7의 X1-X1' 단면도이다. 또, 도 8은 도 6에서의 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)의 도시 부분만을 확대하여 나타내는 단면도에도 해당한다.
먼저, 도 7에 있어서, TFT(200)는, 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 부분을 포함하는 게이트 전극막(203a)을 포함하고 있다. 한편, 차광막(11aP)도, 게이트 전극막(203a)과 마찬가지로, 평면에서 보아 대략 직사각형 형상의 부분을 포함하고 있다. 또한, 이 차광막(11aP)은 게이트 전극막(203a)의 바로 아래에 대응 하는 부분, 즉 반도체층(201a)의 채널 영역에 대응하는 부분에는 형성되어 있지 않고, 그 양 이웃에 위치하는 소스 영역 및 드레인 영역에 대응하는 부분에만 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 해당 차광막(11aP)은 채널 영역에 대응하는 부분을 경계로 하여 서로 분단된 형태로 되어 있다. 그리고, 이들 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 직사각형 형상에 있어서의 긴 변 부분에서 서로 겹치고 있다(도 7 및 도 8 중 부호 H 참조). 덧붙여서 말하면, 본 실시예에 따른 중첩 정도는 도 7에 나타내는 채널 폭 W가 600[㎛] 정도인 경우에는, 도 8중 부호 L로 나타내는 거리로 하고, 예컨대 0.5[㎛] 정도로 하면 된다.
또, 이러한 차광막(11aP) 및 게이트 전극막(203a)은, 이미 설명한 바와 같이, 화상 표시 영역에서의 하측 차광막(11a) 및 주사선(3a)과 동일한 기회에 형성되어 있다. 따라서, 양자는 동일한 재료로 구성되게 된다. 이것에 관련하여, 본 실시예에 따른 차광막(11aP)에 대해서는, 상기 TFT(200)에 대한 차광 작용을 보다 효과적으로 향수하기 위해서, 예컨대 텅스텐 실리사이드 등으로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 차광막(11aP)과 게이트 전극막(203a) 사이의 거리, 즉 하지 절연막(12), 게이트 절연막(202) 및 반도체층(201a)의 전체의 두께 D(도 8 참조)는 당해 전기 광학 장치의 소형화를 비롯하여, 하지 절연막(12)에 의한 충분한 절연과 최적의 성막 시간, TFT(200)가 적합하게 동작하기 위한 반도체층(201a) 및 게이트 절연막(202)의 두께 등의 사정을 감안하면, 전체적으로 약 3000[㎚] 이하, 보다 바람직하게는 2000[㎚] 이하 정도로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 차광막(11aP)에 따르면, 이하와 같은 작용 효과를 얻을 수 있게 된다. 즉, 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)이, 도 6, 혹은 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 서로 겹치고 있으므로, 이들 사이에 위치하는 하지 절연막(12), 게이트 절연막(202), 반도체층(201a)에 크랙을 발생시킬 우려가 지극히 저감되게 된다. 이하, 이러한 작용 효과를 얻을 수 있는 이유에 대하여 도 9 내지 도 11을 참조하면서 설명하는 것으로 한다. 여기서 도 9 및 도 10은 각각 도 7 및 도 8에 대응하는 비교예이며, 도 11은 도 9 및 도 10에 나타내는 크랙 Cr이 발생하는 메카니즘을 설명하기 위한 설명도이다. 또, 도 9 내지 도 11에 나타내는 각종 요소에는, 설명의 편의 상, 도 7 및 도 8과 실질적으로 동일한 기능을 담당하는 것에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 9 및 도 10에 있어서, 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)은, 도 7 및 도 8과는 달리, 평면에서 보아 서로 겹치고 있지 않다. 뿐만 아니라, 양자의 가장자리는 거의 동일 직선 상에 놓이도록 형성되어 있다. 이러한 구성의 경우, 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)의 가장자리 부분에 있어서, 도면에 나타내는 크랙 Cr이 형성될 우려가 커지는 것이다. 이것은 이하의 사정에 의거하면 생각할 수 있다.
먼저, 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP)은, 전형적으로는, 그들 전구막의 형성 및 해당 전구막에 대한 패터닝 처리(photolithography 및 에칭 처리)를 거쳐서 형성된다. 이 경우, 첫째로, 차광막(11aP)의 전구막 형성 및 이것에 대한 패터닝 처리를 실시함으로써, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 형성 완료된 차광막(11aP)에는, 예컨대 도면에 나타내는 내부 응력 F1이 작용한다. 이 내부 응력 F1은 해당 차광막(11aP) 위에 형성되는 하지 절연막(12), 반도체층(201a) 및 게이트 절연막(202)에도 영향을 미치게 한다(예컨대, 도 11(a) 중의 부호 F2 참조). 덧붙여서 말하면, 이러한 내부 응력 F1 및 F2는, 차광막(11aP)의 재료로서, 상술한 바와 같이 텅스텐 실리사이드 등을 선택하면 보다 커진다고 생각된다. 그리고, 이러한 상황 하에서, 둘째로, 동일하게 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극막(203a)의 전구막(203aZ)이 형성된다. 이 전구막(203a)은, 도면으로부터 명백한 바와 같이, 상기 내부 응력 F2를 말하자면 누르는 작용을 갖게 된다. 마지막으로 셋째로, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 전구막(203aZ)이 소정의 영역을 제외하고 에칭 처리 등에 의해서 제거된다(도면 중의 파선 참조). 그렇게 하면, 형성 완료된 게이트 전극막(203a)의 내부에, 도면에 나타내는 내부 응력 F3이 작용하고, 또한, 상기 내부 응력 F2는 말하자면 개방되는 상태로 된다. 그리고, 이와 같이 서로 상반하는 내부 응력 F1 및 F2와, 내부 응력 F3이 작용하여, 덧붙여, 게이트 전극막(203a)의 가장자리와 차광막(11aP)의 가장자리가 평면에서 보아 동일 직선 상에 놓이도록 형성되어 있는 경우에서는, 상기 각 응력 F1, F2 및 F3이 상기 가장자리 부분에 집중적으로 작용하게 된다. 이에 따라, 도 11(b) 혹은 도 10 및 도 9에 나타내는 크랙 Cr이 발생할 우려가 지극히 커진다고 생각되는 것이다. 이 때, 상기 설명으로부터도 명백한 바와 같이, 크랙 Cr이 발생할 우려가 가장 커지는 것은, 도 11(b) 혹은 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극막(203a)의 가장자리와 차광막(11aP)의 가장자리가 동일 직선 상에 놓이도록 형성되는 경우이지만, 양자가 평면에서 보아 겹치지 않도록 형성되는 경우이더라도, 정도의 차이야 있지만, 마찬가지의 현상이 발생하는 것이 생각된다(다만, 양자가 상당 정도 거리를 두고 형성되는 경우에는, 상기 불량은 발생하지 않게 된다고 생각되지만, 그렇게 하면, 차광막(11aP)에 의해서 반도체층(201a)을 차광할 수가 없어짐). 그리고, 이러한 크랙 Cr이 발생해 버리면, 각 도면에 나타내는 바와 같이 게이트 절연막(202)이나 반도체층(201a)을 파손시켜 버리므로, 나쁜 경우에는, TFT(200) 자체의 파괴가 초래되게 된다.
그런데, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같은 불량을 입지 않는다. 왜냐하면, 이미 설명한 바와 같이, 게이트 전극막(203a)과 차광막(11aP)은 평면에서 보아 서로 겹치도록 형성되어 있기 때문이다. 이 경우에서는, 도 8에 더불어 나타낸 바와 같이, 도 11에 나타낸 내부 응력 F2의 개방이라고 한 사태를 잔존하는 게이트 전극막(203a)에서 밀어넣은 것이 가능하고, 또한, 내부 응력 F1, F2 및 F3의 작용점을 특정한 포인트에 집중시킨다고 할 가능성도 작아진다.
따라서, 본 실시예에서는, 게이트 전극막(203a) 및 차광막(11aP) 사이에 존재하는 하지 절연막(12), 혹은 게이트 절연막(202) 및 반도체층(201a)에 크랙을 발생시킨다고 하는 우려를 지극히 저감할 수 있음으로써, TFT(200)의 정확한 동작을 기대할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 특히, 게이트 전극막(203a)과 차광막(11aP)이 겹치는 영역이 도 7에 나타내는 바와 같이 비교적 긴 거리에 걸쳐 있으므로, 상기 작용 효과는 당해 거리에 대하여 향수할 수 있다.
또, 상기 실시예에서는, 주변 영역 상에 형성되는 TFT(200)에 대하여 마련되 는 차광막(11aP)과, 해당 TFT(200)의 게이트 전극막(203a)의 관계에 대해서만 언급했지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 화상 표시 영역(10a) 상에 형성되는 TFT(30), 내지 해당 TFT(30)의 게이트 전극으로서 기능하는 주사선(3a)의 부분과, 하측 차광막(11a)의 관계에 대해서도, 상기와 마찬가지의 사고 방식을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 주변 영역 상에 형성되는 TFT(200)는 샘플링 회로(301) 또는, 주사선 구동 회로(104)와 주사선 G1, G2,‥ Gm 사이에 마련되고, 주사 신호의 공급 타이밍을 제어하는, 예컨대 인에이블의 기능을 갖는 회로이더라도 되는 것은 상술한 바와 같다.
(전자 기기)
다음에, 이상 상세히 설명한 전기 광학 장치를 광 밸브로서 이용한 전자 기기의 일례인 투사형 컬러 표시 장치의 실시예에 대해서 그 전체 구성, 특히 광학적인 구성에 대하여 설명한다. 여기에, 도 12는 투사형 컬러 표시 장치의 도식적 단면도이다.
도 12에 있어서, 본 실시예에서의 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 액정 프로젝터(1100)는, 구동 회로가 TFT 어레이 기판 상에 탑재된 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 3개 준비하고, 각각 RGB용의 광 밸브(100R, 100G, 100B)로서 이용한 프로젝터로서 구성되어 있다. 액정 프로젝터(1100)에서는, 메탈할라이드(metalhalide) 램프 등의 백색 광원의 램프 유닛(1102)으로부터 투사광이 발생하면, 3장의 미러(1106) 및 2장의 다이클로익 미러(1108)에 의해서, RGB 의 3원색에 대응하는 광 성분 R, G 및 B로 나누어지고, 각 색에 대응하는 광 밸브(100R, 100G, 100B)로 각각 인도된다. 이 때 특히, B 광은 긴 광로에 의한 광 손실을 방지하기 위해서, 입사 렌즈(1122), 릴레이 렌즈(1123) 및 출사 렌즈(1124)로 이루어지는 릴레이 렌즈계(1121)를 거쳐서 인도된다. 그리고, 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 각각 변조된 3원색에 대응하는 광 성분은 다이클로익 프리즘(1112)에 의해 재차 합성된 후, 투사 렌즈(1114)를 거쳐서 스크린(1120)에 컬러 화상으로서 투사된다.
이러한 투사형 컬러 표시 장치에서는, 다이클로익 프리즘(1112)을 사이에 두고, 광 밸브(100R, 100B)가 서로 대면하게 된다. 따라서, 한쪽의 광 밸브(100R)(또는 100B)를 출사한 광은 다른쪽의 광 밸브(100B)(또는 100R)에 본래 투사광이 입사할 방향과는 반대측으로부터 보다 직접적으로 입사해 오게 된다.
그런데, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, TFT(200)에 대응하도록 차광막(11aP)이 형성되어 있으므로, 상술한, 소위 「회귀 광」은 TFT(200)에 도달하기 전에, 차광막(11aP)에 의해서 그 진행이 차단되게 된다. 이에 따라, TFT(200)의 반도체층(201a)에서 광 리크 전류가 발생하여, 해당 TFT(200)의 동작, 나아가서는 광 밸브(100R, 100G, 100B)의 동작을 잘못 동작하게 하는 등이라는 사태의 발생은 미연에 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 특히, 차광막(11aP)은, 도 7 및 도 8 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 게이트 전극막(202)과 겹치도록 형성되어 있으므로, 이들 차광막(11aP) 및 게이트 전극막(202) 사이의 하지 절연막(12), 반도체층(201a) 등에 크랙을 발생시키는 경우는 없고, 이것에 의해서도 광 밸브(100R, 100G, 100B)의 동작을 잘못 동작하게 한다고 하는 사태의 발생은 미연에 방지되게 된다.
본 발명은, 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 읽어낼 수 있는 발명의 요지, 혹은 사상에 반하지 않은 범위에서 적절히 변경 가능하며, 그러한 변경을 수반하는 전기 광학 장치 및 전자 기기도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스위칭 소자 및 차광막 사이에서의 층간 절연막 등에 크랙을 생기게 하지 않는 것에 의해, 당해 스위칭 소자의 파괴를 미연에 방지하고, 또한 정확히 동작할 수 있는 전기 광학 장치, 및 이러한 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판 상에,
    데이터선과,
    상기 데이터선에 전기적으로 접속되는 제 1 스위칭 소자와,
    상기 제 1 스위칭 소자에 대응하여 마련되는 화소 전극
    을 구비하여 이루어지고,
    상기 기판은 상기 화소 전극 및 상기 제 1 스위칭 소자의 형성 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역과, 해당 화상 표시 영역의 주위를 규정하는 주변 영역을 갖고,
    상기 화상 표시 영역에는, 상기 제 1 스위칭 소자와 층간 절연막을 사이에 두고 형성되고, 평면에서 보아 상기 제 1 스위칭 소자의 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 덮도록 형성된 하측 차광막을 구비하고,
    상기 주변 영역에는, 상기 데이터선에 대한 화상 신호의 공급을 제어하기 위한 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와 상기 층간 절연막을 사이에 두고 형성된 차광막과, 상기 제 2 스위칭 소자를 구성하는 반도체층의 채널 영역을 사이에 두도록 위치하는 소스 영역 및 드레인 영역을 구비하여 이루어지고,
    상기 차광막은, 평면에서 보아 상기 제 2 스위칭 소자의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 대응하는 부분에 각각 분단되어 형성되어 있으며, 각각 상기 제 2 스위칭 소자의 상기 채널 영역의 단부와 서로 겹쳐 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 기판 상에,
    주사선과,
    상기 주사선에 전기적으로 접속되는 제 1 스위칭 소자와,
    상기 제 1 스위칭 소자에 대응하여 마련되는 화소 전극
    을 구비하여 이루어지며,
    상기 기판은, 상기 화소 전극 및 상기 제 1 스위칭 소자의 형성 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역과, 해당 화상 표시 영역의 주위를 규정하는 주변 영역을 갖고,
    상기 화상 표시 영역에는, 상기 제 1 스위칭 소자와 층간 절연막을 사이에 두고 형성되고, 평면에서보아 상기 제 1 스위칭 소자의 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 덮도록 형성된 하측 차광막을 구비하고,
    상기 주변 영역에는, 상기 주사선에 대한 상기 주사 신호의 공급을 제어하기 위한 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 2 스위칭 소자와 층간 절연막을 사이에 두고 형성된 차광막과, 상기 제 2 스위칭 소자를 구성하는 반도체층의 채널 영역을 사이에 두도록 배치하는 소스 영역 및 드레인 영역을 구비하여 이루어지고,
    상기 차광막은, 평면에서 보아 상기 제 2 스위칭 소자의 상기 소스 영역 및 드레인 영역에 대응하는 부분에 각각 분단되어 형성되어 있으며, 각각 상기 제 2 스위칭 소자의 상기 채널 영역의 단부와 서로 겹쳐 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광막 및 상기 제 2 스위칭 소자의 게이트 전극막을 평면에서 본 형상은 직사각형 형상을 포함하고,
    상기 차광막은 평면에서 보아 상기 직사각형 형상에서의 긴 변의 부분에서 상기 게이트 전극막과 서로 겹쳐 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 소자는, 당해 전기 광학 장치의 제조 단계에서, 상기 제 1 스위칭 소자와 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광막은 차광성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1 또는 2에 기재된 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
KR1020040007745A 2003-02-07 2004-02-06 전기 광학 장치 및 전자 기기 KR100579343B1 (ko)

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