KR20020010501A - 전기 광학 장치, 전기 광학 장치용 기판 및 투사형 표시장치 - Google Patents

전기 광학 장치, 전기 광학 장치용 기판 및 투사형 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 전기 광학 장치는, TFT 어레이 기판상에, 화소 전극과, 이것에 접속된 TFT와, 이 TFT의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과, 이 차광층과 TFT 사이에 배치되어 있고 채널 영역을 형성하는 주재료를 주재(主材)로 하는 광흡수층을 구비한다.
광흡수층에 의해, 차광층의 TFT측을 향한 내면(內面)에 있어서의 내면 반사나 다중 반사의 발생을 억제한다.

Description

전기 광학 장치, 전기 광학 장치용 기판 및 투사형 표시 장치{ELECTRO-OPTICAL DEVICE, SUBSTRATE FOR ELECTRO-OPTICAL DEVICE, AND PROJECTING TYPE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액티브 매트릭스 구동 방식의 전기 광학 장치의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 화소 스위칭용 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 적절히 TFT라 칭함)를 기판상의 적층 구조중에 구비한 형식의 전기 광학 장치의 기술 분야에 관한 것이다.
TFT 액티브 매트릭스 구동 형식의 전기 광학 장치에서는, 각 화소에 마련된 화소 스위칭용 TFT의 채널 영역에 입사광이 조사되면 광에 의한 여기에 의해 전류가 발생해서 TFT의 특성이 변화된다. 특히, 프로젝터의 광 밸브용 전기 광학 장치의 경우에는 입사광의 강도가 높기 때문에, TFT의 채널 영역이나 그 주변 영역에 대한 입사광의 차광을 행하는 것이 중요해진다. 그래서 종래에는, 대향 기판에 마련된 각 화소의 개구 영역을 규정하는 차광층에 의해, 혹은 TFT의 위를 통과하고또한 Al 등의 금속막으로 이루어지는 데이터선에 의해, 관계되는 채널 영역이나 그 주변 영역을 차광하도록 구성되어 있다. 또한 일본 특허 공개 평성 제 9-33944 호 공보에는, 굴절률이 큰 a-Si(amorphous silicon)로 형성된 차광층에 의해 채널 영역에 입사하는 광을 감소시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, TFT 어레이 기판상에 있어서 화소 스위칭용 TFT에 대향하는 위치(즉, TFT의 하측)에도, 예컨대 고융점 금속으로 이루어지는 차광층을 마련하는 경우가 있다. 이와 같이 TFT의 하측에도 차광층을 마련하면, TFT 어레이 기판측으로부터의 이면(裏面) 반사나, 복수의 전기 광학 장치를 프리즘 등을 거쳐서 조합하여 하나의 광학계를 구성하는 경우에 다른 전기 광학 장치로부터 프리즘 등을 통과하는 투사광이 해당 전기 광학 장치의 TFT에 입사하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그러나, 상술한 각종 차광 기술에 의하면, 이하의 문제점이 있다. 즉, 우선 대향 기판상이나 TFT 어레이 기판상에 차광층을 형성하는 기술에 의하면, 차광층과 채널 영역 사이는, 3차원적으로 보아, 예컨대 액정층, 전극, 층간 절연막 등을 거쳐서 상당히 이격되어 있어, 양자 사이로 비스듬히 입사하는 광에 대한 차광이 충분하지 않다. 특히 프로젝터의 광 밸브로서 이용되는 소형의 전기 광학 장치에 있어서는, 입사광은 광원으로부터의 광을 렌즈로 죄인 광속이고, 비스듬히 입사하는 성분을 무시할 수 없을 정도로 포함하고 있기 때문에, 이러한 기울어진 입사광에 대한 차광이 충분하지 않은 것이 실천상 문제로 된다.
또한, 차광층이 없는 영역으로부터 전기 광학 장치내로 침입한 광이 차광층이나 데이터선의 내면(즉, 채널 영역에 면하는 측의 면)에서 반사된 후에, 관계되는 반사광 혹은 이것이 또한 차광층이나 데이터선의 내면에서 반사된 다중 반사광이 최종적으로 TFT의 채널 영역에 도달해 버리는 경우도 있다. 또한 데이터선으로 차광하는 기술에 의하면, 데이터선은 평면적으로 보아 주사선에 직교하여 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있고 또한 데이터선과 채널 영역의 용량 커플링의 악영향이 무시할 수 있는 정도로 양자 사이에 두꺼운 층간 절연막을 배치해야 하기 때문에, 충분히 차광하는 것은 기본적으로 곤란하다.
또한 일본 특허 공개 평성 제 9-33944 호 공보에 기재된 기술에 의하면, 게이트선상에 a-Si막을 형성하기 때문에, 게이트 전극과 a-Si막의 용량 커플링의 악영향을 저감하기 위해서 양자 사이에 비교적 두꺼운 층간 절연막을 적층하는 것이 필요해진다. 이 결과, 추가적으로 형성되는 a-Si막이나 층간 절연막 등에 의해 적층 구조가 복잡 비대화되고, 또한 기울어진 입사광이나 내면 반사광에 대하여 충분한 차광을 행하는 것은 역시 곤란하다. 특히 최근의 표시 화상의 고품위화라는 일반적 요청에 따르도록 전기 광학 장치의 고세밀화 혹은 화소 피치의 미세화를 도모함에 따라, 상술한 종래의 각종 차광 기술에 의하면, 충분한 차광을 실시하는 것이 보다 곤란하게 되어, TFT의 트랜지스터 특성의 변화에 의해 명멸(flicker) 등이 발생하여 표시 화상의 품위가 저하되어 버린다고 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 내광성을 높이기 위해서는, 차광층의 형성 영역을 넓히면 좋을 거라고도 생각되지만, 차광층의 형성 영역을 넓혀 버렸다면, 표시 화상의 밝기를향상시키도록 각 화소의 개구율을 높이는 것이 근본적으로 곤란하게 된다고 하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 내광성이 우수한 동시에 각 화소의 개구율이 비교적 높고, 고품위의 화상 표시가 가능한 전기 광학 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상의 복수의 화소에 마련된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로,
도 2는 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A’ 단면도,
도 4는 실시예에 있어서의 상층 차광층 및 하층 차광층을 추출하여 나타내는 TFT 어레이 기판의 화소의 평면도,
도 5는 도 4의 B-B’ 단면에 있어서의 차광 및 광흡수의 모양을 나타내는 도식적인 단면도(그 1),
도 6은 도 4의 B-B’ 단면에 있어서의 차광 및 광흡수의 모양을 나타내는 도식적인 단면도(그 2),
도 7은 변형예에 있어서의, 도 4의 B-B’ 단면에 있어서의 차광 및 광흡수의 모양을 나타내는 도식적인 단면도,
도 8은 다른 변형예에 있어서의, 도 4의 B-B’ 단면에 있어서의 차광 및 광흡수의 모양을 나타내는 도식적인 단면도,
도 9는 용량선(300)을 정전위원으로 떨어뜨리는 구성의 일례를 나타내는 평면도,
도 10은 용량선(300)을 정전위원으로 떨어뜨리는 구성의 다른 일례를 나타내는 평면도,
도 11은 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판의 측에서 본 평면도,
도 12는 도 11의 H-H’ 단면도,
도 13은 프로젝터의 구성을 나타내는 평면도,
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1a : 반도체층 1a’ : 채널 영역
1b : 저농도 소스 영역 1c : 저농도 드레인 영역
1d : 고농도 소스 영역 1e : 고농도 드레인 영역
2 : 절연 박막 3a : 주사선
6a : 데이터선 9a : 화소 전극
10 : TFT 어레이 기판 10CV : 홈
11a : 하측 차광막 12 : 하지 절연막
16 : 배향막 20 : 대향 기판
21 : 대향 전극 22 : 배향막
30 : TFT 50 : 액정층
70 : 축적 용량 71a : 중계층
71b : 중계층 72 : 용량선의 제 1 막
73 : 용량선의 제 2 막 75 : 유전체막
81, 82, 83, 85 : 콘택트 홀 300 : 용량선
(1) 본 발명의 전기 광학 장치는 상기 과제를 해결하기 위해서, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 마련된 전기 광학 물질과, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과, 상기 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 광흡수층을 구비한다.
본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역은 차광층에 의해 차광된다.
여기서 일반적으로, Al(알루미늄)막, Cr(크롬)막 등의 차광성 금속막 등으로 이루어지는 차광층을 이용하는 경우에는, 박막 트랜지스터에 대하여 차광층이 마련된 측으로부터의 광에 대해서는, 차광층에 있어서의 박막 트랜지스터에 면하지 않은 측의 표면(즉, 해당 전기 광학 장치에 있어서의 차광층의 외면)에 의해, 광을 반사함으로써, 기본적으로 충분히 차광할 수 있다. 즉, 차광층을 박막 트랜지스터에 대하여 입사광(예컨대, 프로젝터 용도의 경우의 투사광 등)이 입사하는 측에 마련하면, 해당 입사광을 차광층의 외면에 의해 차광할 수 있다. 혹은, 차광층을 박막 트랜지스터에 대하여 입사광이 사출되는 측에 마련하면, 회귀 광(예컨대, 프로젝터 용도의 경우의 이면 반사광이나, 복수 판 형식의 프로젝터 용도와 같이 복수의 전기 광학 장치를 광 밸브로서 조합하여 이용할 때에 다른 광 밸브로부터 합성 광학계를 투과하는 광 등)을 차광층의 외면에 의해 차광할 수 있다. 그러나, 차광층이 배치된 것과 반대측으로부터 박막 트랜지스터의 옆을 통과하는 기판에 대하여 기울어진 회귀 광(예컨대, 차광층을 박막 트랜지스터의 입사측에 배치한 경우) 혹은 입사광(예컨대, 차광층을 박막 트랜지스터의 사출측에 배치한 경우)에 대해서는 적어도 부분적으로 차광층에 있어서의 박막 트랜지스터에 면하는 측의 표면(즉, 해당 전기 광학 장치에 있어서의 차광층의 내면)에서 반사된다. 그렇게 하면, 차광층과 박막 트랜지스터 사이에 이러한 기울어진 입사광이나 회귀 광이 차광층의 내면에서 반사하여 이루어지는 내면 반사광이나, 또한 이 내면 반사광이 다른 막에서 반사하는 것에 의한 다중 반사를 발생시킨다. 따라서, 박막 트랜지스터에 대하여 단순히 차광층을 마련한 것만으로는, 차광층의 형성 면적의 대소나 배치에 의하지 않고, 차광층의 내면에서의 반사에 기인하는 내면 반사광이나 다중 반사광이 최종적으로 박막 트랜지스터에 입사하여, 그 트랜지스터 특성을 열화시켜 버리는 것이다.
그런데 본 발명에 의하면, 이러한 차광층이 마련된 것과 반대측으로부터 박막 트랜지스터의 옆을 지나 비스듬히 차광층의 내면에 도달하고자 하는 광이나 차광층의 내면에서 반사된 광은 차광층과 박막 트랜지스터 사이에 배치된 광흡수층에의해 흡수된다. 이 결과, 반사율이 높은 Al막이나 Cr막 등의 금속막으로 이루어지는 차광층을 마련하는 것에 의해, 차광층의 외면에 입사하는 광을 충분히 차광함으로써, 광 리크(light leakage)에 의한 트랜지스터 특성의 열화를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 차광층에 의해 화상 표시 영역에서 광 투과가 발생하여 콘트라스트비가 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 한편에서는, 차광층의 내면에 있어서의 반사에 기인하는 내면 반사광이나 다중 반사광은 광흡수층에 의해 흡수되기 때문에, 광 리크에 의한 트랜지스터 특성의 열화를 보다 한층 효과적으로 방지할 수 있다. 더구나, 이러한 차광이나 광흡수를, 예컨대 전통적인 대향 기판에 마련된 차광층에 의해 실행하는 경우와 비교하면, 박막 트랜지스터에 비교적 근접하여 실행하는 것이 가능해지고, 이것에 의해 불필요하게 차광층의 형성 영역을 확장하는 것을 피하면서(즉, 각 화소의 비개구 영역을 불필요하게 좁히는 일없이), 차광 성능을 향상시킬 수 있다.
이상의 결과, 각 화소의 개구율이 높고, 또한 높은 내광성에 의해 박막 트랜지스터의 광 리크에 의한 특성 열화가 저감되어 있으며, 더구나 콘트라스트비가 높고 고품위의 화상 표시가 가능한 전기 광학 장치가 실현된다.
또한, 본 발명에 있어서의 차광층과 광흡수층 사이의 층간 거리는, 양자 사이에 아무런 막도 개재시키는 일없이 혹은 매우 얇은 절연막 등을 배치함으로써 짧게 하더라도 무방하고, 양자 사이에 두꺼운 층간 절연막을 배치함으로써 길게 하더라도 무방하다. 이하에 설명하는 바와 같이, 차광층 및 광흡수층을 한 쌍의 용량 전극으로서 이용하여 축적 용량을 구축하는 관점으로부터나, 광흡수층에서 발생하는 열을, 차광층을 거쳐서 방출시키는 관점으로부터는, 이들 차광층과 광흡수층 사이의 층간 거리를 짧게 한 쪽이 유리하다.
(2) 본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 광흡수층은 박막 트랜지스터의 채널 영역을 형성하는 주재료를 주재(主材)로 한다. 예컨대, 실리콘을 주재로 하여, 실리콘을 도체화하기 위해 P, B, As가 도핑된 폴리실리콘막으로 이루어진다.
또한, 박막 트랜지스터의 채널은 실리콘을 주재로 한 폴리실리콘이다. 이 폴리실리콘은 박막 트랜지스터의 임계값 전압 Vth를 제어하기 위해서 B, P, As 등이 미량으로 도핑되어 있거나 또는 도핑되어 있지 않다.
또한, 채널, 광흡수층에는 폴리실리콘 대신에 비정질 실리콘(amorphous silicon)이나 단결정 실리콘을 이용하더라도 무방하다.
(3) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 광흡수층은 실리콘막으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 실리콘막으로 이루어지는 광흡수층에 의해 차광층의 내면에 도달하고자 하는 광이나 해당 내면에서 반사된 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 내면 반사광이나 다중 반사광의 발생을 효과적으로 저지할 수 있다. 특히, 박막 트랜지스터의 채널 영역을 이루는 반도체층으로서 폴리실리콘막을 채용하면, 채널 영역에 있어서의 광흡수 특성(주파수 의존성 등)과 유사 혹은 동일한 광흡수 특성을 해당 광흡수층이 갖게 된다. 따라서, 채널 영역에서 흡수되는 것에 의해 광 리크의 원인으로 되는 광 성분을 중심으로 하여, 광흡수층에 의해 흡수 제거할 수 있기 때문에, 매우 유리하다.
(4) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광층은 금속을 포함하는 막으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 금속을 포함하는 막으로 이루어지는 차광층에 의해, 차광층의 외면에 의해 입사광이나 회귀 광을 충분히 차광할 수 있게 된다. 이 때 특히, 내면 반사광이나 다중 반사광에 대해서는 광흡수층에서 흡수 제거할 수 있기 때문에, Al막 등의 반사율이 매우 높은 금속을 포함하는 막을 채용할 수 있게 된다. 또한, Al막 외에, 금속을 포함하는 막으로서는, 예컨대 Ti(티타늄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴), Pb(납) 등의 고융점 금속중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체(single metal), 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등을 들 수 있다.
(5) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광층은 상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 상측에 배치되어 있다.
이 형태에 의하면, 박막 트랜지스터의 상측에 배치된 차광층의 외면에 의해 입사광을 차광할 수 있다. 그리고, 차광층의 내면에 도달하고자 하는 회귀 광이나 차광층의 내면에서 반사하는 광에 대해서는 광흡수층에서 흡수 제거되기 때문에, 차광층의 내면에 있어서의 반사에 기인하는 내면 반사광이나 다중 반사광에 의한 박막 트랜지스터의 특성 열화를 이들의 차광층 및 광흡수층에 의해 저지할 수 있다.
(6) 상기 차광층이 상측에 배치된 형태에서는, 상기 차광층은 데이터선으로이루어지더라도 된다.
이와 같이 구성하면, Al막 등으로 이루어지는 데이터선에, 배선으로서의 기능에 부가하여, 차광층으로서의 기능을 갖게 하는 것에 의해, 전용의 차광층을 추가 형성하는 것에 의한 적층 구조의 복잡화를 초래하지 않게 된다. 따라서, 장치 구성 및 제조 프로세스의 간략화를 도모하는 데에 있어서 대단히 유리하다.
(7) 상기 차광층이 상측에 배치된 형태에서는, 상기 차광층은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 용량선으로 이루어지고, 상기 광흡수층은 상기 용량선에 유전체막을 거쳐서 대향 배치되고 또한 화소마다 아일랜드(island) 형상으로 분단된 용량 전극으로 이루어지더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 금속막이나 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 용량선에, 배선으로서의 기능에 부가하여, 차광층으로서의 기능을 갖게 하는 동시에, 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 용량 전극에, 전극으로서의 기능에 부가하여, 광흡수층으로서의 기능을 갖게 하는 것에 의해, 전용의 차광층이나 광흡수층을 추가 형성하는 것에 의한 적층 구조의 복잡화를 초래하지 않게 된다. 따라서, 장치 구성 및 제조 프로세스의 간략화를 도모하는 데에 있어서 대단히 유리하다.
(8) 상기 차광층이 상측에 배치된 형태에서는, 상기 차광층은 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있고 제 1 방향으로 각기 연장되는 복수의 데이터선과, 상기 화소 전극에 접속되어 있고 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 각기 연장되는 복수의 용량선으로 이루어지더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, Al막 등으로 이루어지는 데이터선에, 배선으로서의 기능에 부가하여, 차광층의 일부로서의 기능을 갖게 하는 동시에, 금속막이나 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 용량선에, 배선으로서의 기능에 부가하여, 차광층의 일부로서의 기능을 갖게 하는 것에 의해, 전용의 차광층을 추가 형성하는 것에 의한 적층 구조의 복잡화를 초래하지 않게 된다. 특히, 데이터선에 따른 방향에 대해서는 데이터선을 차광층으로서 이용하고, 용량선 혹은 주사선에 따른 방향에 대해서는 용량선을 차광층으로서 이용하면, 배선 레이아웃의 위도 낭비가 적게 된다. 따라서, 장치 구성 및 제조 프로세스의 간략화를 도모하는 데에 있어서 대단히 유리하다.
(9) 혹은, 상기 차광층이 상측에 배치된 형태에서는, 상기 차광층은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 다층 구조를 갖는 용량선의 한 층으로 이루어지고, 상기 광흡수층은 상기 용량선중 상기 한 층보다도 상기 박막 트랜지스터에 가까운 측에 있는 다른 층으로 이루어지더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 차광층 및 광흡수층의 양자를 포함하는 다층 구조를 갖는 용량선에 의해, 차광 기능 및 광흡수 기능의 양자를 갖게 할 수 있다. 또한, 광흡수층에 있어서 광흡수에 따라 발생하는 열을, 차광층을 거쳐서 방출시키는 것도 가능해진다.
(10) 또한, 상술한 바와 같이 용량선을 구비한 각종의 경우에, 상기 용량선은, 화상 표시 영역내에서 상기 데이터선에 교차하는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있고 또한 상기 화상 표시 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에서 정전위원에 접속되더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 용량선을 주변 영역에 있어서 정전위로 떨어뜨릴 수 있고, 해당 용량선중 화상 표시 영역내에 있어서 각 용량 전극에 대향 배치되는 정전위 부분을, 축적 용량을 구성하는 고정 전위측 용량 전극으로서 양호하게 기능시킬 수 있다. 따라서, 축적 용량의 성능을 높일 수 있다. 관계되는 정전위원으로서는, 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 주변 구동 회로에 공급되는 정전원이나 부전원의 정전위원이라도 무방하고, 대향 기판의 대향 전극에 공급되는 정전위라도 상관없다.
(11) 이와 같이 용량선을 정전위원에 접속하는 경우, 상기 용량선은 상기 주변 영역에서 서로 접속되어 있고, 상기 정전위원에 대하여 하나 또는 복수의 콘택트를 거쳐서 여러 개로 모아져 접속되더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 화상 표시 영역에서 복수의 스트라이프 형상으로 되어 있는 용량선을, 주변 영역에서 하나 또는 복수의 콘택트(예컨대, 기판의 4코너에 마련된 콘택트)에 의해 모아져 정전위로 떨어뜨리는 것이 가능해진다.
(12) 혹은 이와 같이 용량선을 정전위원에 접속하는 경우, 상기 용량선은 상기 주변 영역에서 서로 접속되어 있고, 상기 정전위원에 대하여 복수의 콘택트를 거쳐서 용장적으로 접속되더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 화상 표시 영역에서 복수의 스트라이프 형상으로 되어 있는 용량선을, 주변 영역에서 용장적으로 마련된 복수의 콘택트에 의해 안정하고 또한 확실하게 정전위로 떨어뜨리는 것이 가능해진다.
(13) 또한, 전술한 차광층이 상측에 배치된 형태에서는, 상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 하측에 배치되어 있고 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 다른 차광층을 더 구비하더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 해당 다른 차광층에 의해, 박막 트랜지스터의 하측으로부터 되돌아오는 회귀 광에 대한 차광을 행할 수 있고, 박막 트랜지스터의 상하로부터 차광을 행할 수 있다. 이 때 특히, 2개의 차광층 사이에서 발생하고자 하는 내면 반사광이나 다중 반사광에 대해서는 광흡수층에 의해 흡수 제거할 수 있다. 또한, 다른 차광층은, 예컨대 Ti, Cr, W, Ta, Mo, Pb 등의 고융점 금속중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것으로 구성하면 된다.
(14) 이 경우, 상기 다른 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치되고, 박막 트랜지스터의 채널을 형성하는 주재료(예컨대, 실리콘 혹은 폴리실리콘)를 주재로 하는 다른 광흡수층을 더 구비하더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 2개의 차광층 사이에서 발생하고자 하는 내면 반사광이나 다중 반사광에 대해서는 2개의 광흡수층에 의해 한층 강력히 흡수 제거할 수 있다.
(15) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광층은 상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 하측에 배치되어 있다.
이 형태에 의하면, 박막 트랜지스터의 하측에 배치된 차광층의 외면에 의해 회귀 광을 차광할 수 있다. 그리고, 차광층의 내면에 도달하고자 하는 입사광이나 차광층의 내면에서 반사하는 광에 대해서는 광흡수층에서 흡수 제거되기 때문에,차광층의 내면에 있어서의 반사에 기인하는 내면 반사광이나 다중 반사광에 의한 박막 트랜지스터의 특성 열화를 이들의 차광층 및 광흡수층에 의해 저지할 수 있다. 또한, 이와 같이 박막 트랜지스터의 하측에 배치되는 차광층은, 예컨대 Ti, Cr, W, Ta, Mo, Pb 등의 고융점 금속중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것으로 구성하면 된다.
(16) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 광흡수층은 상기 화소 전극 혹은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터를 중계 접속하는 중간 도전층으로 이루어지는 부분을 포함한다.
이 형태에 의하면, 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 중간 도전층에, 중계 접속하는 기능에 부가하여, 광흡수층의 일부로서의 기능을 갖게 하는 것에 의해, 전용의 광흡수층을 추가 형성하는 것에 의한 적층 구조의 복잡화를 저감할 수 있다. 따라서, 장치 구성 및 제조 프로세스의 간략화를 도모하는 데에 있어서 유리하다. 또한, 이와 같이 중간 도전층을 이용하여 중계 접속하면, 박막 트랜지스터와 화소 전극 사이나, 박막 트랜지스터와 데이터선 사이가 길더라도, 양자 사이를 하나의 콘택트 홀로 접속하는 기술적 곤란성을 회피하면서 비교적 작은 직경의 2개 이상의 직렬의 콘택트 홀로 양자 사이를 양호하게 접속할 수 있다.
(17) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광층은 상기 광흡수층보다도 열전도율이 높다.
이 형태에 의하면, 광흡수층에 있어서 광흡수에 따라 발생하는 열을, 열전도율이 높은 차광층을 거쳐서 방출시킬 수 있다. 즉, 광흡수층으로부터 박막 트랜지스터에 전해지는 열량을 저감할 수 있고, 이것에 의해, 박막 트랜지스터에서 발생하는 열 리크를 저감할 수 있다. 따라서, 차광층 및 광흡수층에 의해 광 리크 및 열 리크의 양자를 저감함으로써, 트랜지스터 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.
(18) 이 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터와 상기 광흡수층의 층간 거리는 상기 광흡수층과 상기 차광층의 층간 거리보다도 크더라도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 광흡수층에 있어서 광흡수에 따라 발생하는 열을, 해당 광흡수층이 가까이 배치된 차광층을 거쳐서, 한층 효율 좋게 방출시킬 수 있다. 즉, 광흡수층이 멀리 배치된 분만큼 박막 트랜지스터에 전해지는 열량을 저감할 수 있다. 또한, 이들 박막 트랜지스터와 광흡수층의 층 사이나 광흡수층과 차광층의 층 사이에는 층간 절연막 등이 마련된다.
(19) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 차광층은 상기 광흡수층상에 절연막을 거쳐서 적층되고 또한 상기 광흡수층보다도 평면적으로 보아 1배 더 크게 형성된다.
이 형태에 의하면, 광흡수층보다도 1배 더 큰 차광층에 의해, 차광층의 외면측에 있어서의 차광을 행하는 동시에, 차광층보다도 1배 더 작은 광흡수층에 의해 차광층의 내면측에 있어서의 광흡수를 행할 수 있다.
(20) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 전기 광학 물질과, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 차광층과, 상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 차광층과 대치하는 제 1 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 제 1 차광층에 의해 박막 트랜지스터로 입사하는 광을 차광하고, 제 1 광흡수층에서 광을 흡수하여 박막 트랜지스터로 광이 반사하는 것을 방지한다.
(21) 또한, 상기 제 1 차광층은 상기 박막 트랜지스터에 대하여 광입사측에 마련되어 있으면 된다.
이 형태에 의하면, 제 1 차광층에 의해 직접 박막 트랜지스터로 광이 조사되는 것을 방지할 수 있다.
(22) 또한, 상기 제 1 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 제 2 광흡수층이 마련되어 있으면 된다.
이 형태에 의하면, 내부 반사 등에 의해서 제 1 차광층의 박막 트랜지스터측을 향하는 광은 제 2 광흡수층에서 흡수된다.
(23) 또한, 상기 제 1 광흡수층의 상기 박막 트랜지스터와 반대측에 제 2 차광층이 마련되어 있으면 된다.
이 형태에 의하면, 내부 반사 등에 의해서 상기 박막 트랜지스터를 향하는 광은 제 2 차광층으로 차광할 수 있다.
(24) 또한, 상기 제 2 차광층은 상기 제 1 광흡수층의 내측 영역에 형성되어 있더라도 무방하다.
이 형태에 의하면, 제 2 차광층으로부터 연장되어 있는 제 1 광흡수층에, 비스듬하고 강한 광이 제 1 광흡수층으로 조사하고, 제 1 광흡수층으로부터 누설되더라도, 광을 그대로 외부로 방출시킬 수 있다.
(25) 또한, 상기 제 2 차광층은 상기 제 1 차광층의 내측 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 제 2 차광층은 기울어진 광을 피할 수 있다.
(26) 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 전기 광학 물질과, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 광흡수층과, 상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 광흡수층과 대치하는 제 2 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 특히 비스듬하게 입사되어 오는 광을 제 1 광흡수층과 제 2 광흡수층에서 흡수하여, 박막 트랜지스터로 조사되는 광을 줄일 수 있다.
(27) 또한, 상기 화소 전극, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 제 1 광흡수층 사이에는 투광성 절연막이 각각 개재되어 있다.
(28) 본 발명의 투사형 표시 장치의 형태는, 광원과, 청구항 1 내지 27중 어느 하나의 전기 광학 장치로 이루어지는 광 밸브와, 상기 광원으로부터 발광한 광을 상기 광 밸브에 도광하는 도광 부재와, 상기 광 밸브에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 광학 부재를 갖는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면, 전기 광학 장치내의 박막 트랜지스터로 광이 입사되기 어렵기 때문에, 고품위의 화상을 투사할 수 있다.
(29) 본 발명의 전기 광학 장치용 기판의 형태는, 화소 전극과, 상기 화소전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과, 상기 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 한다.
(30) 또한, 본 발명의 전기 광학 장치용 기판의 형태는, 화소 전극과, 상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과, 상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 차광층과 대치하는 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 한다.
(31) 또한, 본 발명의 전기 광학 장치용 기판의 형태는, 화소 전극과, 상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 광흡수층과, 상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 광흡수층과 대치하는 제 2 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터로서는, 주사선의 일부로 이루어지는 게이트 전극이 채널 영역의 상측에 위치하는 소위 상부 게이트형(top gate type)이라도 무방하고, 주사선의 일부로 이루어지는 게이트 전극이 채널 영역의 하측에 위치하는 소위 하부 게이트(bottom gate)형이라도 무방하다. 또한, 화소 전극의 층간 위치도 기판상에서 주사선의 위쪽이라도 아래쪽이라도 무방하다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명의 전기 광학 장치를 액정 장치에 적용한 것이다.
우선 본 발명의 실시예에 있어서의 전기 광학 장치의 구성에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로이다. 도 2는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 도 3은 도 2의 A-A’단면도이다. 또한, 도 3에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 1에 있어서, 본 실시예에 있어서의 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에는 각기 화소 전극(9a)과 해당 화소 전극(9a)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(30)가 형성되어 있고, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 해당 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 이 순서대로 선 순차적으로 공급하더라도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여 그룹마다 공급하도록 하더라도 무방하다. 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 기판(후술함)에 형성된 대향 전극(후술함)과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은 인가되는 전압 레벨에 따라 분자 집합의 배향이나 질서가 변화되는 것에 의해, 광을 변조하고, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드(normally white mode)이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드(normally black mode)이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체로서 전기 광학 장치로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 광이 사출된다. 여기서, 유지된 화상 신호가 리크하는 것을 막기 위해서, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)을 부가한다.
도 2에 있어서, 전기 광학 장치의 TFT 어레이 기판상에는 매트릭스 형상으로 복수의 투명한 화소 전극(9a)(점선부(9a’)에 의해 윤곽이 도시되어 있음)이 마련되어 있고, 화소 전극(9a)의 종횡의 경계를 각각 따라서 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 마련되어 있다.
또한, 반도체층(1a)중 도면에서 오른쪽 위 방향의 사선 영역으로 도시한 채널 영역(1a’)에 대향하도록 주사선(3a)이 배치되어 있고, 주사선(3a)은 게이트 전극으로서 기능한다(특히, 본 실시예에서는, 주사선(3a)은 해당 게이트 전극으로 이루어지는 부분에 있어서 폭이 넓게 형성되어 있음). 이와 같이, 주사선(3a)과 데이터선(6a)의 교차하는 개소에는 각기 채널 영역(1a’)에 주사선(3a)이 게이트 전극으로서 대향 배치된 화소 스위칭용 TFT(30)가 마련되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 특히, 용량선(300)은 도전성 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 제 1 막(72)과 고융점 금속을 포함하는 금속 실리사이드막 등으로 이루어지는 제 2 막(73)이 적층된 다층 구조를 갖는다. 이 중 제 2 막(73)은, 용량선(300) 혹은 축적 용량(70)의 고정 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, TFT(30)의 상측에 있어서 입사광으로부터 TFT(30)를 차광하는 차광층으로서의 기능을 갖는다. 또한 제 1 막(72)은 용량선(300) 혹은 축적 용량(70)의 고정 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, 차광층으로서의 제 2 막(73)과 TFT(30) 사이에 배치된 광흡수층으로서의 기능을 갖는다. 한편, 용량선(300)에 대하여, 유전체막(75)을 거쳐서 대향 배치되는 중계(中繼)층(71a)은 축적 용량(70)의 화소 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, 차광층으로서의 제 2 막(73)과 TFT(30) 사이에 배치되는 광흡수층으로서의 기능을 갖고, 또한 화소 전극(9a)과 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)을 중계 접속하는 중간 도전층으로서의 기능을 갖는다. 이러한 차광 및 광흡수에 대해서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 후에 상술한다. 또한, 이들 광흡수층으로서의 제 1 막(72) 및 중계층(71a)은 폴리실리콘막 등의, 차광층으로서의 제 2 막(73)과 비교하면 광흡수율이 높은 재질로 이루어진다.
본 실시예에서는, 축적 용량(70)은 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)(및 화소 전극(9a))에 접속된 화소 전위측 용량 전극으로서의 중계층(71a)과, 고정 전위측 용량 전극으로서의 용량선(300)의 일부가 유전체막(75)을 거쳐서 대향 배치되는 것에 의해 형성되어 있다.
용량선(300)은 평면적으로 보아, 주사선(3a)을 따라 스트라이프 형상으로 연장되어 있고, TFT(30)에 겹치는 개소가 도 2중 상하로 돌출되어 있다. 그리고, 도 2중 종 방향으로 각기 연장되는 데이터선(6a)과 도 2중 횡 방향으로 각기 연장되는 용량선(300)이 서로 교차하여 형성되는 것에 의해, TFT 어레이 기판(10)상에 있어서의 TFT(30)의 상측에, 평면적으로 보아 격자 형상의 차광층이 구성되어 있어, 각 화소의 개구 영역을 규정하고 있다.
한편, TFT 어레이 기판(10)상에 있어서의 TFT(30)의 하측에는 하측 차광막(11a)이 격자 형상으로 마련되어 있다.
본 실시예에서는 특히, 격자 형상의 하측 차광막(11a)의 형성 영역은 동일하게 격자 형상의 상측 차광막(즉, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a))의 형성 영역내에 위치한다(즉, 1배 더 작게 형성되고, 하측 차광막(11a)은 용량선(300) 및 데이터선(6a)의 폭보다 좁게 형성되어 있음). 그리고, TFT(30)의 채널 영역(1a)은 그 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)(즉, LDD 영역)의 접합부를 포함하고, 이러한 격자 형상의 하측 차광막(11a)의 교차 영역내에(따라서, 격자 형상의 상측 차광막의 교차 영역내에) 위치한다.
이들 차광층의 일례를 구성하는 제 2 막(73) 및 하측 차광막(11a)은 각기, 예컨대, Ti, Cr, W, Ta, Mo, Pb 등의 고융점 금속중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등으로 이루어진다. 또한, 이러한 제 2 막(73)을 포함하여 이루어지는 용량선(300)은 다층 구조를 갖고, 그 제 1 막(72)이 도전성 폴리실리콘막이기 때문에, 관계되는 제 2 막(73)에 대해서는 도전성 재료로 형성할 필요는 없지만, 제 1 막(72)뿐만 아니라 제 2 막(73)도 도전막으로 형성하면, 용량선(300)을 보다 저저항화할 수 있다.
또한 도 3에 있어서, 용량 전극으로서의 중계층(71a)과 용량선(300) 사이에 배치되는 유전체막(75)은, 예컨대 막두께 5∼200㎚ 정도의 비교적 얇은 HTO막, LTO막 등의 산화 실리콘막 혹은 질화 실리콘막 등으로 구성된다. 축적 용량(70)을 증대시키는 관점에서는, 막의 신뢰성이 충분히 얻어지는 한, 유전체막(75)은 얇을수록 적합하다.
광흡수층으로서 기능할 뿐만 아니라 용량선(300)의 일부를 구성하는 제 1 막(72)은, 예컨대 막두께 150㎚ 정도의 폴리실리콘막으로 이루어진다. 또한, 차광층으로서 기능할 뿐만 아니라 용량선(300)의 다른 일부를 구성하는 제 2 막(73)은, 예컨대 막두께 150㎚ 정도의 텅스텐 실리사이드막으로 이루어진다. 이와 같이 유전체막(75)에 접하는 측에 배치되는 제 1 막(72)을 폴리실리콘막으로 구성하고, 유전체막(75)에 접하는 중계층(71a)을 폴리실리콘막으로 구성하는 것에 의해, 유전체막(75)의 열화를 저지할 수 있다. 예컨대, 가령 금속 실리사이드막을 유전체막(75)에 접촉시키는 구성을 채용하면, 유전체막(75)에 중금속 등의 금속이 들어가, 유전체막(75)의 성능을 열화시켜 버린다. 또한, 이러한 용량선(300)을 유전체막(75)상에 형성할 때에, 유전체막(75)의 형성후에 포토레지스트 공정을 넣는 일없이, 연속으로 용량선(300)을 형성하면, 유전체막(75)의 품질을 높이기 때문에,해당 유전체막(75)을 얇게 성막하는 것이 가능해지고, 최종적으로 축적 용량(70)을 증대할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 데이터선(6a)은 콘택트 홀(81)을 거쳐서 중계 접속용 중계층(71b)에 접속되어 있고, 또한 중계층(71b)은 콘택트 홀(82)을 거쳐서, 예컨대 폴리실리콘막으로 이루어지는 반도체층(1a) 중 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 중계층(71b)은 전술한 여러 기능을 갖는 중계층(71a)과 동일 막으로 동시에 형성된다.
또한, 용량선(300)은 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역으로부터 그 주위에 연장되어 마련되고, 정전위원과 전기적으로 접속되어, 고정 전위로 된다. 이 점에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 후에 상술한다.
화소 전극(9a)은, 중계층(71a)을 중계하는 것에 의해, 콘택트 홀(83 및 85)을 거쳐서 반도체층(1a)중 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 본 실시예에서는, 중계층(71a)은 축적 용량(70)의 화소 전위측 용량 전극으로서의 기능 및 광흡수층으로서의 기능에 부가하여, 화소 전극(9a)을 TFT(30)에 중계 접속하는 기능을 달성한다. 이와 같이 중계층(71a 및 71b)을 중계층으로서 이용하면, 층간 거리가, 예컨대 2000㎚ 정도로 길더라도, 양자 사이를 하나의 콘택트 홀로 접속하는 기술적 곤란성을 회피하면서 비교적 작은 직경의 2개 이상의 직렬의 콘택트 홀로 양자 사이를 양호하게 접속할 수 있고, 화소 개구율을 높이는 것이 가능해지며, 콘택트 홀이 열린 때에 콘택트 홀을 통과하여 에칭되는 것을 방지하는 데에도 도움이 된다.
도 2 및 도 3에 있어서, 전기 광학 장치는 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 이루어지고, 대향 기판(20)은, 예컨대 유리 기판이나 석영 기판으로 이루어진다.
TFT 어레이 기판(10)에는 평면적으로 보아 격자 형상의 홈(10CV)이 파여져 있다(도 2중 오른쪽 아래 방향의 사선 영역으로 도시하고 있음). 주사선(3a), 데이터선(6a), TFT(30) 등의 배선이나 소자 등은 이 홈(10CV)내에 매립되어 있다. 이것에 의해, 배선, 소자 등이 존재하는 영역과 존재하지 않은 영역 사이에 있어서의 단차가 완화되어 있고, 최종적으로는 단차에 기인한 액정의 배향 불량 등의 화상 불량을 저감할 수 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 TFT 어레이 기판(10)에는 화소 전극(9a)이 마련되어 있고, 그 상측에는 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 마련되어 있다. 화소 전극(9a)은, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 또한 배향막(16)은, 예컨대 폴리이미드막 등의 유기막으로 이루어진다.
한편, 대향 기판(20)에는 그 전면에 걸쳐 대향 전극(21)이 마련되어 있고, 그 하측에는 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(22)이 마련되어 있다. 대향 전극(21)은, 예컨대 ITO막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 또한 배향막(22)은 폴리이미드막 등의 유기막으로 이루어진다.
대향 기판(20)에는 격자 형상 또는 스트라이프 형상의 차광층을 마련하도록하더라도 무방하다. 이러한 구성을 채용함으로써, 전술한 바와 같이 차광층을 구성하는 용량선(300) 및 데이터선(6a)과 함께 해당 대향 기판(20)상의 차광층에 의해, 대향 기판(20)측으로부터의 입사광이 채널 영역(1a’)이나 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 침입하는 것을 보다 확실히 저지할 수 있다. 또한, 이러한 대향 기판(20)상의 차광층은, 적어도 입사광이 조사되는 면을 고반사의 막으로 형성하는 것에 의해, 전기 광학 장치의 온도 상승을 방지하는 기능을 행한다. 또한, 이와 같이 대향 기판(20)상의 차광층은 바람직하게는, 평면적으로 보아 용량선(300)과 데이터선(6a)으로 이루어지는 차광층의 내측에 위치하도록 형성한다. 이것에 의해, 대향 기판(20)상의 차광층에 의해, 각 화소의 개구율을 낮추는 일없이, 이러한 차광 및 온도 상승 방지의 효과가 얻어진다.
이와 같이 구성된, 화소 전극(9a)과 대향 전극(21)이 대면하도록 배치된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는, 후술하는 밀봉재에 의해 둘러싸인 공간에 전기 광학 물질의 일례인 액정이 봉입되어, 액정층(50)이 형성된다. 액정층(50)은 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되어 있지 않은 상태로 배향막(16 및 22)에 의해 소정의 배향 상태를 취한다. 액정층(50)은, 예컨대 한 종류 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어진다. 밀봉재는 TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)을 그들 주변에서 접합하기 위한, 예컨대 광경화성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 접착제이며, 양 기판간의 거리를 소정값으로 하기 위한 유리 파이버(fiber) 혹은 유리 비즈(beads) 등의 갭(gap)재(材)가 혼입되어 있다.
또한, 화소 스위칭용 TFT(30)의 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 형성되는 것에 의해, TFT 어레이 기판(10)의 표면의 러빙시에 있어서의 거칠기나, 세정후에 잔존하는 오염 등으로 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성을 열화시키는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
도 3에 있어서, 화소 스위칭용 TFT(30)은 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있고, 주사선(3a), 해당 주사선(3a)으로부터의 전계에 의해 채널이 형성되는 반도체층(1a)의 채널 영역(1a’), 주사선(3a)과 반도체층(1a)을 절연하는 게이트 절연막을 포함하는 절연 박막(2), 반도체층(1a)의 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c), 반도체층(1a)의 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.
주사선(3a)상에는, 고농도 소스 영역(1d)으로 통하는 콘택트 홀(82) 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(71a 및 71b) 및 용량선(300)이 형성되어 있고, 이들의 위에는 중계층(71a 및 71b)으로 각기 통하는 콘택트 홀(81) 및 콘택트 홀(85)이 각각 개구된 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제 1 층간 절연막(41)에 대해서는 1000℃의 소성을 행하는 것에 의해, 반도체층(1a)이나 주사선(3a)을 구성하는 폴리실리콘막에 주입한 이온의 활성화를 도모하더라도 무방하다. 한편, 제 2 층간 절연막(42)에 대해서는 이러한 소성을 실행하지 않는 것에 의해, 용량선(300)의 계면 부근에 발생하는 스트레스의 완화를 도모하도록 하더라도 무방하다.
제 2 층간 절연막(42)상에는 데이터선(6a)이 형성되어 있고, 이들의 위에는 중계층(71a)으로 통하는 콘택트 홀(85)이 형성된 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 화소 전극(9a)은 이와 같이 구성된 제 3 층간 절연막(43)의 상면에 마련되어 있다.
광흡수층(72, 71a)은 하지 절연막(12) 및 각 층간 절연막(41, 42, 43)보다 흡수성이 있는 재료로 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 의하면, 대향 기판(20)측으로부터 TFT(30)의 채널 영역(1a’) 및 그 부근에 입사광이 입사하고자 하면, 데이터선(6a) 및 용량선(300)(특히, 그 제 2 막(73))으로 이루어지는 격자 형상의 차광층에서 차광을 행한다. 한편, TFT 어레이 기판(10)측으로부터, TFT(30)의 채널 영역(1a’) 및 그 부근에 회귀 광이 입사하고자 하면, 하측 차광막(11a)에서 차광을 행한다(특히, 복수 판 형식의 컬러 표시용 프로젝터 등으로 복수의 전기 광학 장치를 프리즘 등을 거쳐서 조합하여 하나의 광학계를 구성하는 경우에는, 다른 전기 광학 장치로부터 프리즘 등을 투과하는 투사광 부분으로 이루어지는 회귀 광은 강력하기 때문에, 유효함). 그리고, 고반사율의 Al막으로 이루어지는 데이터선(6a)나, 반사율이 비교적 높은 고융점 금속막으로 이루어지는 제 2 막(73)의 내면(즉, TFT(30)에 면하는 측의 표면)에 기울어진 회귀 광이 입사하는 것에 의해 발생하는 내면 반사광, 다중 반사광 등은 광흡수층으로서의 제 1 막(72) 및 중계층(71a)에 의해 흡수 제거된다.이 결과, TFT(30)의 특성이 광 리크에 의해 열화하는 것은 거의 없어져, 해당 전기 광학 장치에서는 대단히 높은 내광성이 얻어진다.
특히 본 실시예에서는, 광흡수층으로서의 제 1 막(72) 및 중계층(71a)은 도체화한 폴리실리콘막(또는 비정질 실리콘 등의 실리콘막)으로 이루어지고, 채널 영역도 임계값 전압 Vth 제어를 위해 P, B, As 등을 도핑하거나 또는 도핑하지 않은 폴리실리콘막(또는 비정질 실리콘 등의 실리콘막)으로 이루어지기 때문에, 채널 영역에 있어서의 광흡수 특성(주파수 의존성 등)과 유사 혹은 동일한 광흡수 특성을 해당 광흡수층이 갖는다. 따라서, 채널 영역(1a’)에서 흡수되는 것에 의해 광 리크의 원인으로 되는 주파수 성분을 중심으로 하여, 제 1 막(72) 및 중계층(71a)에 의해 광을 흡수 제거할 수 있기 때문에 적합하다. 즉, TFT 채널과 광흡수층을 동일한 주재료로 형성하는 것에 의해 광흡수성 효과를 높이고 있다.
다음에, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에 있어서의 차광 및 광흡수에 대하여 더 설명을 부가한다. 여기에, 도 4는 화상 표시 영역에 있어서의 상측 차광막 및 하측 차광막을 추출하고 또한 확대하여 도시하는 도식적인 평면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 B-B’단면에 있어서의, 차광 및 광흡수의 모양을 도시하는 도식적인 단면도이다. 또한, 도 7은 변형예에 있어서의, 마찬가지로 도 4의 B-B’단면에 있어서의 차광 및 광흡수의 모양을 도시하는 도식적인 단면도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 각 화소의 비개구 영역은 주로 용량선(300)과, (콘택트 홀(81 및 82)의 형성용으로 용량선(300)이 도중에서 절단되어 있는 개소에 있어서의) 데이터선(6a)으로 이루어지는 차광층에 의해 격자 형상으로 규정된다. 따라서 이들의 용량선(300) 및 데이터선(6a)에 의해, 광 투과가 발생하여 콘트라스트비가 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 여기서 TFT(30)의 상측에는 이들의 용량선(300) 및 데이터선(6a)이 격자 형상으로 존재하고, TFT(30)의 하측에는 격자 형상으로 배치된 하측 차광막(11a)이 존재하며, 하측 차광막(11a)의 형성 영역은 용량선(300) 및 데이터선(6a)으로 이루어지는 격자 형상의 차광층의 형성 영역내에 위치하고 있다.
따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 해당 전기 광학 장치에 있어서의 상측(즉, 입사광의 입사측)으로부터 입사하는 입사광 L1에 대해서는, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a)이 차광층으로서 기능한다. 따라서, 이러한 입사광 L1이 TFT(30)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 하측 차광막(11a)은 상측에 있는 차광층(즉, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a))보다도 1배 더 작게 형성되어 있기 때문에, 입사광 L1에 포함되는 기울기의 성분이, 상측의 차광층(용량선(300) 및 데이터선(6a))의 옆을 통과하여, 하측 차광막(11a)의 내면에서 반사하는 것에 의한 내면 반사광이나 다중 반사광의 발생도 저감되고 있다.
한편, 도 6에 도시하는 바와 같이, 해당 전기 광학 장치에 있어서의 하측(즉, 입사광의 사출측)으로부터 입사하는 회귀 광 L2에 대해서는, 하측 차광막(11a)이 차광층으로서 기능한다. 따라서, 이러한 회귀 광 L2가 TFT(30)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 하측 차광막(11a)은 상측에 있는 차광층(즉, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a))보다도 1배 더 작게 형성되어 있기 때문에, 회귀 광 L2에 포함되는 기울기의 성분의 일부가 하측 차광막(11a)의 옆을 통과하여, 상측에 있는 차광층의 내면(특히, 용량선(300)의 내면)을 향하여 진행한다. 그러나, 상측에 있는 차광층(즉, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a))과 TFT(30) 사이에는 광흡수층(즉, 용량선(300)의 제 1 막(72) 및 중계층(71a))이 존재하기 때문에, 이와 같이 회귀 광 L2에 포함되는 기울기의 성분 및 관계되는 성분이 상측의 차광층(즉, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a))의 내면에서 반사하는 것에 의한 내면 반사광 L3 및 다중 반사광 L4는 광흡수층에 의해 흡수 제거된다.
이상의 결과, 본 실시예에 의해, 각 화소의 개구율을 높이면서 내광성을 높이는 것에 의해 화소 스위칭용 TFT(30)의 광 리크에 의한 특성 열화를 저감할 수 있고, 최종적으로 콘트라스트비가 높고 또한 밝게 고품위의 화상 표시가 가능해진다.
본 실시예에서는, 바람직하게는, 차광층을 구성하는 제 2 막(73)은 광흡수층을 구성하는 제 1 막(72) 및 중계층(71a)보다도 열전도율이 높다. 따라서, 제 1 막(72) 및 중계층(71a)에 있어서 광흡수에 따라 발생하는 열을 열전도율이 높은 제 2 막(73)을 거쳐서 방출할 수 있다. 즉, 제 1 막(72) 및 중계층(71a)으로부터 TFT(30)에 전해지는 열량을 저감할 수 있고, 이것에 의해, TFT(30)에서 발생하는 열 리크를 저감할 수 있다. 이 결과, 광 리크 및 열 리크의 양자를 저감하는 것에 의해, TFT(30)의 트랜지스터 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, TFT(30)의 열 리크를 저감하는 관점으로부터는, 광흡수층으로서의 중계층(71a)과 TFT(30) 사이에 개재하는 제 1 층간 절연막(41)은 광흡수층으로서의중계층(71a)과 상술한 바와 같이 열을 방출하는 기능을 갖는 용량선(300) 사이에 개재하는 유전체막(75)보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정하면, 광흡수층으로서의 중계층(71a)에 있어서 광흡수에 따라 발생하는 열을, 용량선(300)을 거쳐서 한층 효율 좋게 방출할 수 있다.
또한, 도 4 내지 도 6에 나타낸 실시예에서는, 하측 차광막(11a)은 상측에 있는 차광층(즉, 용량선(300)의 제 2 막(73) 및 데이터선(6a))보다도 1배 더 작게 형성되어 있기 때문에, 입사광 L1에 포함되는 기울기의 성분은 하측 차광막(11a)의 내면에 도달하여 어려운 구성으로 되어 있다. 그러나, 장치 사양(예컨대, 하측 차광막(11a)을 얼마만큼 작게할 지, 입사광이 얼마만큼 비스듬하게 각도가 이루어지고 있는지 등)에 따라서는 하측 차광막(11a)의 내면에서 기울어진 입사광 L1이 반사되는 것에 의한 내면 반사광이나 다중 반사광이 문제로 된다.
이러한 경우에는, 도 7에 나타낸 변형예와 같이, 하측 차광막(11a)의 내면에도 광흡수층(11b)을 마련하면 좋다. 이와 같이 구성하면, 하측 차광막(11a)의 내면에 도달하는 기울어진 입사광 L1이나, 이것에 기인하는 내면 반사광 L3 혹은 다중 반사광 L4를 광흡수층(11b)에서 흡수 제거 가능해진다. 광흡수층(11b)을 형성하는 주재료는 채널 영역을 형성하는 재료와 동일 재료인 것이 바람직하다.
또한, 다른 변형예로서, 도 8에 나타낸 변형예라도 좋다. 하측 차광막(11a)은 상측 차광막(73, 6a)보다 내측에 형성되고, 하측의 흡수층(11b)은 하측 차광막(11a)보다 넓게 형성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 기울어진 입사광 L1은 하측의 흡수층(11b) 혹은 상측의 흡수층(71a, 72)에서 흡수 제거 가능해진다. 또한, 하측의 흡수층(11b)을 투과한 기울어진 입사광 L1은 하측 차광막(11a)에서 반사되는 일없이 통과하기 때문에, TFT(30)의 반도체층에 도달하는 일이 없다.
도 8의 변형예는, 하측의 흡수층(11b)은 상측의 흡수층(71a, 72)과 거의 동일한 폭으로 나타내었지만, 상측의 흡수층(71a, 72)보다 내측에 형성하더라도 무방하고, 또한 넓더라도 무방하다.
다음에, 용량선(300)을 고정 전위로 하는 구성에 대해서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 여기에, 도 9는 용량선(300)을 정전위원으로 떨어뜨리는 구성의 일례를 나타내는 평면도이며, 도 10은 용량선(300)을 정전위원으로 떨어뜨리는 구성의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 화상 표시 영역(10a)내에 대략 스트라이프 형상으로 형성된 용량선(300)은, 바람직하게는 화상 표시 영역(10a)의 주변에 있는 주변 영역에까지 연장 마련되어 통합된다. 그리고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 주변 영역에서, 예컨대 TFT 어레이 기판(10)의 4코너에 마련된 콘택트 홀(302)에 의해 통합되어 정전위 배선(303)에 접속하더라도 무방하고, 도 10에 도시하는 바와 같이 용장적으로 마련된 복수의 콘택트 홀(302’)에 의해 정전위 배선(303’)에 접속하더라도 무방하다. 또한, 도 9 및 도 10에 있어서, 정전위 배선(303 및 303’)은, 바람직하게는 데이터선(6a)과 마찬가지로 저저항의 Al막으로 형성된다.
또한, 이러한 정전위 배선(303 및 303’)이 접속되어 있는 정전위원로서는, TFT(30)을 구동하기 위한 주사 신호를 주사선(3a)에 공급하기 위한 주사선 구동 회로(후술함)나 화상 신호를 데이터선(6a)에 공급하는 샘플링 회로를 제어하는 데이터선 구동 회로(후술함)에 공급되는 정전원이나 부전원의 정전위원라도 무방하고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정전위라도 상관없다.
또한, TFT(30)의 하측에 마련되는 하측 차광막(11a)에 대해서도, 그 전위 변동이 TFT(30)에 대하여 악영향을 미치게 하는 것을 피하기 위해서, 용량선(300)과 마찬가지로, 화상 표시 영역으로부터 그 주위로 연장하여 마련되는 정전위원에 접속하면 된다.
이상 설명한 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 다수의 도전층을 적층하는 것에 의해, 화소 전극(9a)의 하지면(즉, 제 3 층간 절연막(43)의 표면)에 있어서의 데이터선(6a)이나 주사선(3a)에 따른 영역에 단차가 발생하는 것을, TFT 어레이 기판(10)에 홈(10CV)을 형성함으로써 완화하고 있지만, 이 대신에 또는 이에 부가하여, 하지 절연막(12), 제 1 층간 절연막(41), 제 2 층간 절연막(42), 제 3 층간 절연막(43)에 홈을 형성하고, 데이터선(6a) 등의 배선이나 TFT(30) 등을 매립하는 것에 의해 평탄화 처리를 하더라도 되고, 제 3 층간 절연막(43)이나 제 2 층간 절연막(42)의 상면의 단차를 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리 등으로 연마하는 것에 의해, 혹은 유기 SOG를 이용하여 평평히 형성하는 것에 의해 해당 평탄화 처리를 행하더라도 무방하다.
또한, 이상 설명한 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)은, 바람직하게는 도 3에 도시한 바와 같이 LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물의 투입을 실행하지 않는 오프셋 구조를 가져서 좋고, 주사선(3a)의 일부로 이루어지는 게이트 전극을 마스크로 하여 고농도로 불순물을 투입하여, 자기 정합적으로 고농도 소스 및 드레인 영역을 형성하는 셀프 얼라인먼트형(self-alignment fashion)의 TFT이더라도 좋다. 또한 본 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)의 게이트 전극을 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e) 사이에 1개만 배치한 싱글 게이트 구조로 했지만, 이들의 사이에 2개 이상의 게이트 전극을 배치하더라도 좋다. 이와 같이 듀얼 게이트 혹은 트리플 게이트 이상으로 TFT를 구성하면, 채널과 소스 및 드레인 영역의 접합부의 리크 전류를 방지할 수 있고, 오프시의 전류를 저감할 수 있다.
(전기 광학 장치의 전체 구성)
이상과 같이 구성된 각 실시예에 있어서의 전기 광학 장치의 전체 구성을 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다. 또한, 도 11은 TFT 어레이 기판(10)을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20)측에서 본 평면도이며, 도 12는 도 11의 H-H’단면도이다.
도 12에 있어서, TFT 어레이 기판(10) 위에는 밀봉재(52)가 그 가장자리를 따라 마련되어 있고, 그 내측에 병행되어 화상 표시 영역(10a)의 주변을 규정하는 프레임으로서의 차광층(53)이 마련되어 있다. 밀봉재(52)의 외측의 영역에는 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정 타이밍으로 공급하는 것에 의해 데이터선(6a)을 구동하는 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 1변을 따라 마련되어 있고, 주사선(3a)에 주사 신호를 소정 타이밍으로 공급하는 것에 의해 주사선(3a)을 구동하는 주사선 구동 회로(104)가 이 1변에 인접하는 2변을 따라 마련되어 있다. 주사선(3a)에 공급되는 주사 신호 지연이 문제로 되지 않는 것이라면, 주사선 구동 회로(104)는 편측(片側)만이라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역(10a)의 변을 따라 양측에 배열하더라도 된다. 또한, TFT 어레이 기판(10)의 나머지 1변에는 화상 표시 영역(10a)의 양측에 마련된 주사선 구동 회로(104) 사이를 연결하기 위한 복수의 배선(105)이 마련되어 있다. 또한, 대향 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적으로 도통을 취하기 위한 도통재(106)가 마련되어 있다. 그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 도 11에 도시한 밀봉재(52)와 거의 동일한 윤곽을 갖는 대향 기판(20)이 해당 밀봉재(52)에 의해 TFT 어레이 기판(10)에 고착되어 있다.
또한, TFT 어레이 기판(10)상에는, 이들의 데이터선 구동 회로(101), 주사선 구동 회로(104) 등에 부가하여, 복수의 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정의 타이밍으로 인가하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선(6a)에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행(先行)하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하시의 해당 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하더라도 된다.
이상 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 실시예에서는, 데이터선 구동 회로(101) 및 주사선 구동 회로(104)를 TFT 어레이 기판(10) 위에 마련하는 대신에, 예컨대 TAB(Tape Automated bonding) 기판상에 실장된 구동용 LSI에, TFT 어레이 기판(10)의 주변부에 마련된 이방성 도전막을 거쳐서 전기적 및 기계적으로 접속하도록 하더라도 무방하다. 또한, 대향 기판(20)의 투사광이 입사하는 측 및 TFT 어레이 기판(10)의 입사광이 사출되는 측에는 각각, 예컨대 TN 모드, VA(Vertically Aligned) 모드, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 모드 등의 동작 모드나, 노멀리 화이트 모드/노멀리 블랙 모드의 모드별에 따라서, 편광막, 위상차판, 편광판 등이 소정의 방향으로 배치된다.
이상 설명한 실시예에 있어서의 전기 광학 장치는, 예컨대 광 밸브로서 프로젝터에 적용된다.
도 13은 이 프로젝터의 구성을 나타내는 평면도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 프로젝터(2100) 내부에는 할로겐 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛(2102)이 마련되어 있다. 이 램프 유닛(2102)으로부터 사출된 투사광은 내부에 배치된 3장의 미러(2106) 및 2장의 다이클로익 미러(2108)에 의해서 RGB의 3원색으로 분리되고, 각 원색에 대응하는 광 밸브(100R, 100G 및 100B)에 각각 유도된다. 여기서, 광 밸브(100R, 100G 및 100B)의 구성은 상술한 실시예에 따른 액정 패널(100)과 마찬가지이고, 화상 신호를 입력하는 처리 회로(도시하지 않음)로부터 공급되는 R, G, B의 원색 신호로 각각 구동되는 것이다. 또한, B색의 광은, 다른 R색이나 G색과 비교하면, 광로(光路)가 길기 때문에, 그 손실을 막기 위해서 입사 렌즈(2122), 릴레이 렌즈(2123) 및 사출 렌즈(2124)로 이루어지는 릴레이 렌즈계(2121)를 거쳐서 유도된다.
그런데, 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해서 각각 변조된 광은 다이클로익 프리즘(2112)에 3 방향으로부터 입사한다. 그리고, 이 다이클로익 프리즘(2112)에있어서, R색 및 B색의 광은 90°로 굴절되는 한편, G색의 광은 직진한다. 따라서, 각 색의 화상이 합성된 후, 스크린(2120)에는 투사 렌즈(2114)에 의해서 컬러 화상이 투사되는 것으로 된다.
또, 광 밸브(100R, 100G 및 100B)에는, 다이클로익 미러(2108)에 의해서 R, G, B의 각 원색에 대응하는 광이 입사되기 때문에, 상술한 바와 같이 컬러 필터를 마련할 필요는 없다. 또한, 광 밸브(100R, 100B)의 투과 상(像)은 다이클로익 미러(2112)에 의해 반사한 후에 투사되는데 반하여, 광 밸브(100G)의 투과 상은 그대로 투사되기 때문에, 광 밸브(100R, 100B)에 의한 표시 상(像)을, 광 밸브(100G)에 의한 표시 상에 대하여 좌우 반전시키는 구성으로 되어 있다.
상술한 각 실시예에서는, 대향 기판(20)에 컬러 필터는 마련되어 있지 않다. 그러나, 화소 전극(9a)에 대향하는 소정 영역에 RGB의 컬러 필터를 그 보호막과 함께 대향 기판(20)상에 형성하더라도 된다. 이와 같이 하면, 프로젝터 이외의 직시형이나 반사형의 컬러 전기 광학 장치에 대하여 각 실시예에 있어서의 전기 광학 장치를 적용할 수 있다.
또한, 대향 기판(20)상에 1 화소 1개 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성하더라도 된다. 혹은, TFT 어레이 기판(10)상의 RGB에 대향하는 화소 전극(9a) 밑에 컬러 레지스트 등으로 컬러 필터층을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 입사광의 집광 효율을 향상함으로써, 밝은 전기 광학 장치를 실현할 수 있다. 또한, 대향 기판(20)상에 몇 층쯤의 굴절률이 서로 다른 간섭층을 퇴적함으로써, 광의 간섭을 이용하여 RGB 색을 만들어내는 다이클로익 필터를 형성하더라도 된다.이 다이클로익 필터 첨부 대향 기판에 의하면, 보다 밝은 컬러 전기 광학 장치를 실현할 수 있다.
그 밖의 적용예로서는, 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 표시부나 휴대전화의 표시부을 비롯하여, 액정 텔레비전이나, 뷰파인더형·모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 자동차 네비게이션 장치, 페이저, 전자수첩, 전자계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, POS 단말, 디지털 스틸 카메라, 터치 패널을 구비한 전자 기기 등에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 판독할 수 있는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않은 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 전기 광학 장치 및 그 제조 방법도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
본 발명에 의하면, 내광성이 우수한 동시에 각 화소의 개구율이 비교적 높고, 고품위의 화상 표시가 가능한 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.

Claims (31)

  1. 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 마련된 전기 광학 물질과,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과,
    상기 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광흡수층은 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역을 형성하는 주재료를 주재(主材)로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광흡수층은 실리콘막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층은 금속을 포함하는 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 상측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광층은 데이터선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광층은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 용량선으로 이루어지고,
    상기 광흡수층은 상기 용량선에 유전체막을 거쳐서 대향 배치되고 또한 화소마다 아일랜드(island) 형상으로 분단된 용량 전극으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광층은
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있고 제 1 방향으로 각기 연장되는 복수의 데이터선과,
    상기 화소 전극에 접속되어 있고 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 각기 연장되는 복수의 용량선으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광층은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 다층 구조를 갖는 용량선의 한 층으로 이루어지고,
    상기 광흡수층은 상기 용량선중 상기 한 층보다도 상기 박막 트랜지스터에 가까운 측에 있는 다른 층으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 용량선은 화상 표시 영역내에서 상기 데이터선에 교차하는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있고 또한 상기 화상 표시 영역 주변에 위치하는 주변 영역에서 정전위원에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 용량선은 상기 주변 영역에서 서로 접속되어 있고, 상기 정전위원에 대하여 하나 또는 복수의 콘택트를 거쳐서 여러 개로 모아져 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 용량선은 상기 주변 영역에서 서로 접속되어 있고, 상기 정전위원에 대하여 복수의 콘택트를 거쳐서 용장적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 하측에 배치되어 있고 상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 다른 차광층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다른 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치되어 있고 상기 박막 트랜지스터의 채널 영역을 형성하는 주재료를 주재로 하는 다른 광흡수층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 기판상에 있어서의 상기 박막 트랜지스터의 하측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광흡수층은 상기 화소 전극 혹은 데이터선과 상기 박막 트랜지스터를중계 접속하는 중간 도전층으로 이루어지는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 광흡수층보다도 열전도율이 높은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터와 상기 광흡수층의 층간 거리는 상기 광흡수층과 상기 차광층의 층간 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 광흡수층상에 절연막을 거쳐서 적층되고 또한 상기 광흡수층보다도 평면적으로 보아 1배 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  20. 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 전기 광학 물질과,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 차광층과,
    상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 차광층과 대치(對峙)하는 제 1 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 차광층은 상기 박막 트랜지스터에 대하여 광입사측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 제 2 광흡수층이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 광흡수층의 상기 박막 트랜지스터와 반대측에 제 2 차광층이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 차광층은 상기 제 1 광흡수층의 내측 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 차광층은 상기 제 1 차광층의 내측 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  26. 한 쌍의 기판과,
    상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 전기 광학 물질과,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 광흡수층과,
    상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 광흡수층과 대치하는 제 2 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 화소 전극, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 제 1 광흡수층 사이에 투광성 절연막이 각각 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  28. 광원과,
    청구항 1 내지 27중 어느 하나의 전기 광학 장치로 이루어지는 광 밸브와,
    상기 광원으로부터 발광한 광을 상기 광 밸브로 도광하는 도광 부재와,
    상기 광 밸브에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 광학 부재를 갖는 것
    을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  29. 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과,
    상기 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치된 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판.
  30. 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 차광층과,
    상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 차광층과 대치하는 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판.
  31. 화소 전극과,
    상기 화소 전극에 접속된 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 적어도 채널 영역을 덮는 제 1 광흡수층과,
    상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 상기 제 1 광흡수층과 대치하는 제 2 광흡수층을 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판.
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