KR20040038850A - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20040038850A
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

전기 광학 장치는, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되고, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 상측 차광막을 구비하고 있다. 그리고, 상기 상측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고, 상기 주사선 및 상기 데이터선 및 상기 축적 용량은, 차광 영역에 형성되어 있다.

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 액정 장치 등의 전기 광학 장치 및 전자 기기의 기술 분야에 속한다. 또한, 본 발명은 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치나 EL(electroluminescent : 전계 발광) 장치나 전자 방출 소자를 이용한 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 등의 기술 분야에도 속한다.
종래, 한 쌍의 기판사이에 액정 등의 전기 광학 물질을 협지(挾持)하여 이루어지고, 이들을 통과하도록 광을 투과시킴으로써 화상의 표시가 가능하게 된 액정 장치 등의 전기 광학 장치가 알려져 있다. 여기서 「화상의 표시」는, 예컨대, 화소마다, 전기 광학 물질의 상태를 변화시킴으로써, 광의 투과율을 변화시켜, 화소마다 계조가 상이한 광이 시인 가능하게 하는 것에 의해 실현된다.
이러한 전기 광학 장치로서는, 상기 한 쌍의 기판의 한쪽의 위에, 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극, 해당 화소 전극 사이를 연결하도록 마련된 주사선 및 데이터선, 덧붙여, 화소 스위칭용 소자로서 TFT(Thin Film Transistor) 등을 구비하는 것에 따라, 액티브 매트릭스 구동 가능한 것이 제공되어 있다. 이 액티브 매트릭스 구동 가능한 전기 광학 장치에서, 상기 TFT는, 화소 전극 및 데이터선 사이에 구비되고 양자간의 도통을 제어한다. 또한, 해당 TFT는, 주사선 및 데이터선과 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의하면, 주사선을 통하여 TFT의 ON·OFF를 제어하고 또한, 해당 TFT가 ON인 경우에 있어서, 데이터선을 통하여 공급되어 온 화상 신호를 화소 전극에 인가하는 것, 즉 화소마다 광투과율을 변화시키는 것이 가능해진다.
이상과 같은 전기 광학 장치에서는, 상술한 바와 같이 각종 구성이 한쪽의 기판 상에 조립되게 되지만, 이들을 평면적으로 전개하기로 하면, 큰 면적이 필요하게 되어, 화소 개구율, 즉, 기판 전면의 영역에 대한 광이 투과할 영역의 비율을 저하시키게 될 우려가 있다. 따라서, 종래에 있어서도, 전술의 각종 요소를 입체적으로 구성하는 수법, 즉 각종 구성 요소를 층간 절연막을 거치는 것으로 적층시켜 구성하는 수법을 채택하고 있었다. 보다 구체적으로는, 기판 상에, 우선 TFT 및 해당 TFT의 게이트 전극막으로서의 기능을 갖는 주사선을 형성하고, 그 위에 데이터선, 또한 그 위에 화소 전극 등이라는 것과 같다. 이와 같이하면, 장치의 소형화가 달성되는 것에 추가하여, 각종요소의 배치를 적당히 설정함으로써, 화소 개구율의 향상 등을 도모할 수도 있다.
그런데, 이러한 전기 광학 장치에 있어서는, 고품질의 화상을 표시한다고 하는 기본적인 요청이 있고, 그것을 달성하는 데에 있어서 특히, 전기 광학 장치의 고 개구율화, 화상의 고 콘트라스트화 등이 요구되고 있다. 여기서 「개구율」은, 전기 광학 장치를 구성하는 기판의 전체 면적, 혹은 기판 상의 화상 표시 영역의 전체 면적에 대한, 광투과 영역의 면적의 비율 등으로 나타내는 것이 가능하고, 이 값이 크면 클수록, 화상은 더 밝아진다. 또한, 화상의 고 콘트라스트화를 달성하기 위해서는, 예컨대, 상기 TFT 및 화소 전극에 축적 용량을 전기적으로 접속함으로써, 해당 화소 전극의 전위 유지 특성을 높이는 것 등이 행해진다.
한편, 전기 광학 장치에 있어서는, 더한 소형화·고 정밀화나, 고주파 구동이 요구되고 있다. 그러나, 상술의 고 개구율화와 소형화를 동시에 달성하고자 하는 것에는 곤란이 수반된다. 왜냐하면, 일정 정도 이상의 밝기를 갖는 화상을 표시하고자 하면, 일정 정도 이상의 개구율이 필요하게 되기 때문에, 소형화에 따르는 기판 면적의 감소는 상반되도록, 광투과 영역의 면적을 거의 일정하게 유지할 필요가 있기 때문이다. 즉, 이 경우, 실질적으로는, 광투과 영역의 면적의 증대가 요구되게 된다.
또한, 고 개구율화를 달성하기 위해서는, 단지, 광투과 영역의 면적을 실질적으로 확대하는 것만으로는 안 된다. 그렇게 하면, 주위의 구성에 영향을 미치기 때문이다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 전기 광학 장치에 있어서는, 고 콘트라스트화를 실현하기 위해서 축적 용량이 구비되는 경우가 있지만, 이러한 축적 용량의 존재를 전제로서, 고 개구율화를 달성하기 위해서는, 해당 축적 용량의 협소화를 실현해야만 한다. 그러나, 단지 축적 용량의 협소화를 행하면, 이것을 구성하는 한 쌍의 전극에 있어서는, 그 만큼에 따른 고 저항화를 초래하게 되고, 그 결과, 이것을 원인으로 하여 누화(cross talk)나 연소(burn-in) 등을 발생시킨다고 하는 문제를 새롭게 발생시키게 된다. 또, 종래에 있어서는, 상기 한 쌍의 전극은, 폴리 실리콘이나 WSi(텅스텐 실리사이드)등에 의해 형성되는 예가 있었지만, 이들의 재료의 저항치는 결코 낮다고는 말할 수 없기 때문에, 상술한 바와 같이 문제는 더 심각했다.
혹은, 또 기판 상에는, 상술의 축적 용량 외에, 화소 스위칭용 소자로서의 TFT가 구비되지만, 고 개구율화를 실현하는 것에 있어서는, 해당 TFT, 혹은 그 반도체층에 대한 광입사가 발생하지 않도록 해 놓아야 한다. 이러한 광입사가 있으면, 반도체층에 있어서 광 리크 전류가 발생하여 화상 상에 플리커(flicker) 등을 생기게 할 우려가 있기 때문이다. 그리고, 고 개구율화를 실현하는 데 있어서, 일반적으로는, 광투과 영역의 면적에 비해서, 차광 영역의 면적이 상대적으로 감소하게 된다고 생각되므로, 상술한 바와 같은 문제는 더 심각한 면을 갖게 되는 것이다. 즉, 반도체층에 대한 광입사의 위험은 더 크게 된다.
이상과 같이, 단지, 광투과 영역의 면적을 증대한다는 대책으로서는, 고 개구율화를 달성할 수 없고, 당해 목적을 달성하기 위해서는, 모든 측면으로부터의 종합적인 대책을 행할 필요가 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 고 개구율·고 콘트라스트화를 달성함으로써, 보다 밝은 것 등의 높은 품질을 구비한 화상을 표시할 수 있는 전기 광학 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은, 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 제공하는 것도 과제로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상의 복수의 화소에 마련된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로를 도시하는 회로도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 3은 도 2 중 요부만을 발췌한 평면도,
도 4는 도 2의 A-A' 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 6은 도 5의 A-A' 단면도,
도 7은 질화막의 형성 형태(데이터선 상부 및 화상 표시 영역 외부)를 도시하는 평면도,
도 8은 도 2의 B-B' 단면도,
도 9는 1 화소에 대응하는 축적 용량의 입체적인 구성을 도시하는 사시도,
도 10은 도 9에 대한 비교예가 되는 축적 용량의 구성을 도시하는 사시도,
도 11은 횡(橫) 전계의 발생 기구에 대하여 설명하기 위한 설명도,
도 12는 도 4와 동 취지의 도면으로서, 횡 전계 발생 방지를 위한 볼록부가 마련된 형태가 되는 것을 도시하는 도면,
도 13은 도 2의 G-G' 단면도로서, 횡 전계 발생 방지를 위한 볼록부가 마련된 형태가 되는 것을 도시하는 도면,
도 14는 제 2 실시예의 변형형태에 관하여, 도 12 및 도 13에 도시하는 볼록부를 형성하기 위한 구체적 형태(데이터선, 실드층용 중계층 및 제 2 중계층을 이용하는 형태)에 대하여 도시하는 사시도,
도 15는 제 2 실시예의 변형형태에 관하여, 도 12 및 도 13에 도시하는 볼록부를 형성하기 위한 구체적 형태(실드층 및 제 3 중계층을 이용하는 형태)에 대하여 도시하는 사시도,
도 16은 종래의 화소 전극에 대한 전압 인가 방법을 도시하는 타이밍 차트,
도 17은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 화소 전극에 대한 전압 인가 방법을 도시하는 타이밍 차트,
도 18은 본 발명의 제 6 실시예에 따라, 도 4와 동 취지의 도면으로서, 화소 전극과의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀의 내부 표면에 Ti막이 형성된 형태가 되는 것을 도시하는 도면,
도 19는 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 TFT 어레이 기판을, 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판의 측에서 본 평면도,
도 20은 도 19의 H-H' 단면도,
도 21은 본 발명의 전자 기기의 실시예인 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 컬러 액정 프로젝터를 도시한 도식적 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1a : 반도체층3a : 주사선
6a : 데이터선6a1 : 실드층용 중계층
6a2 : 제 2 중계층 9a : 화소 전극
10 : TFT 어레이 기판 11a : 하측 차광막
16 : 배향막 20 : 대향 기판
30 : TFT 43 : 제 3 층간 절연막
430 : 볼록부 50 : 액정층
70 : 축적 용량 71 : 제 1 중계층
71DFBA : 볼록 형상부 75 : 유전체막
75a : 산화 실리콘막 75b : 질화 실리콘막
81, 82, 83, 85, 87, 89, 891 : 콘택트 홀
891a : Ti막 300 : 용량 전극
400, 404 : 실드층 402 : 제 2 중계층
본 발명의 전기 광학 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되고, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 상측 차광막을 구비하고 있다. 그리고, 상기 상측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고, 상기 주사선 및 상기 데이터선 및 상기 축적 용량은, 차광 영역에 형성되어 있다.
본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 우선, 주사선 및 데이터선 및 화소 전극 및 박막 트랜지스터가 구비되어 있는 것에 의해, 액티브 매트릭스 구동이 가능하다. 또한, 당해 전기 광학 장치에서는, 상기 각종 구성 요소가 적층 구조의 일부를 이루고 있는 것에 의해, 장치 전체의 소형화 등을 달성할 수 있고, 또한, 각종 구성 요소의 적당한 배치를 실현함으로써, 화소 개구율의 향상을 도모하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서는, 차광층이, 데이터선 및 화소 전극사이에 구비되어 있는 것에 의해, 양자간에서 용량 커플링(capacitance coupling)이 발생하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 데이터선의 통전(通電)에 의해서, 화소 전극에 있어서의 전위 변동 등이 발생할 가능성을 저감하는 것이 가능해져, 보다 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
그리고, 본 발명에서는 특히, 축적 용량이 구비되어 있는 것에 의해, 화소 전극에 있어서의 전위 유지 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 고 콘트라스트의 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 해당 축적 용량을 구성하는 유전체막이, 산화 실리콘막보다도 고유전율을 갖는 막을 포함하는 단층 혹은 복수의 층으로 구성되어 있으면 좋다.
따라서, 본 발명에 따른 축적 용량에서는, 종래에 비해서, 전하 축적 특성이 보다 우수하고, 이에 따라 화소 전극에 있어서의 전위 유지 특성을 더 향상시킬 수 있어, 더욱 더 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같이 축적 용량의 용량값의 증가를 도모할 수 있는 것으로부터, 해당 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 면적은, 종래에 비해서 협소화하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고 개구율화도 동시에 달성할 수 있다.
또한 덧붙여, 본 발명에서, 상기 주사선, 상기 데이터선 및 상기 박막 트랜지스터 및 상기 축적 용량은, 차광 영역에 형성되어 있다. 이에 따라, 광투과 영역에 거의 일치하는 영역에, 적층 구조 중의 각종 요소가 위치하지 않는 구성이 실현되게 되고, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 지극히 높은 개구율을 실현·유지하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 구성에 있어서, 상기 축적 용량이, 차광 영역 내에 형성된다고 해도, 특단의 지장이 발생하는 것은 아니다. 즉, 제 1로, 축적 용량에 대해서는, 이것을 차광 영역 내에 밀폐하도록 형성하는 데 있어서, 해당 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 평면적인 넓이를 다소 억제했다고 해도, 해당축적 용량은, 상술한 바와 같이 고유전율 재료를 포함하는 유전체막을 구비하고 있고 높은 전하 축적 특성을 가지면, 거의 소망하는 성능을 발휘할 수 있다. 또한 제 2로, 차광층은, 전술의 작용 효과로부터 분명해지듯이, 적어도 데이터선을 덮도록 형성되어 있으면, 소정의 성능을 발휘하는 것이 가능하다. 요약하면, 본 발명에 의하면, 적층 구조 중의 각종 구성에 요구되는 성능이 문제없이 발휘되는 것(예컨대, 축적 용량의 설치에 의한 화상의 고 콘트라스트화)과 동시에, 이들 각종 구성이, 차광 영역 내에 설치되어 있는 것에 의해, 매우 높은 개구율의 실현·유지도 가능해지는 것이다. 이상에 의해, 본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 고 개구율화·고 콘트라스트화를 달성함으로써, 보다 밝은 것 등의 높은 품질을 갖춘 화상을 표시할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 말하는 「고유전율 재료」로서는, 후술하는 질화 실리콘 외에, TaOx(산화 탄탈), BST(barium strontium titanate), PZT(lead zirconate titanate), TiO2(산화 티탄), ZiO2(산화 지르코늄), HfO2(산화 하프늄) 및 SiON(산질화 실리콘) 및 SiN(질화 실리콘) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 절연 재료 등을 들 수 있다. 특히, TaOx, BST, PZT, TiO2, ZiO2및 HfO2로 된 고유전율 재료를 사용하면, 한정된 기판 상 영역에서 용량값을 증대할 수 있다. 혹은, SiO2(산화 실리콘), SiON(산질화 실리콘) 및 SiN으로 된 실리콘을 포함하는 재료를 사용하면, 층간 절연막 등에 있어서의 스트레스 발생을 저감할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일실시예에서는, 상기 상측 차광막과 동일막으로 형성되고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이를 전기적으로 접속하기 위한 차광성의 중계막을 구비하며, 상기 차광막과 상기 중계막으로 상기 화소 개구 영역을 규정한다.
이 형태에 의하면, 개구 영역을 적합하게 규정하는 것이 가능하다. 또한, 박막 트랜지스터와 화소 전극을 전기적으로 접속하기 위한 차광성의 중계층이, 상기 차광막과 동일하게 형성되어 있는 것에 의해, 양자간의 전기적 접속을 보다 양호하게 실행할 수 있다. 예컨대, 해당 중계층 및 차광막을, 화소 전극을 구성하는 ITO 등과 상성(相性)이 좋은 재료로 구성하는 것 등이 고려된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일실시예에서, 상기 상측 차광막은, 상기 축적 용량을 이루는 한쪽의 전극에 접속되면 좋다. 이 형태에 의하면, 보다 유연한 적층 구조를 구축할 수 있다. 예컨대 본 형태에 말하는 「축적 용량의 한쪽의 전극」을 고정 전위로 하고자 하는 경우에는, 차광막을 고정 전위의 전원에 접속시키는 등의 대책을 채용하는 것에 의해, 해당 전극을 고정 전위로 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서, 상기 화소 전극은, 티탄 또는 그 화합물을 거쳐서 상기 적층 구조 중의 다른 층과 전기적으로 접속되어 있으면 좋다.
이 구성에 의하면, 화소 전극 및 이것에 접속되는 적층 구조 중의 다른 층(예컨대, 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽이나, 후술하는 중계층 등을 상정할 수 있음)과의 전기적 접속을 양호하게 실행할 수 있다. 물론, 해당 화소 전극은, 통상, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전성 재료로 이루어지므로, 가령, 이것과 알루미늄 등을 접촉시키면, 소위 전식(電蝕, electrolytic corrosion)이 발생되어 버리고, 알루미늄의 단선, 혹은 알루미나의 형성에 의한 절연 등 때문에, 바람직한 전기적 접속이 실현되지 않는다. 그런데, 본 형태에 있어서, 화소 전극은, 티탄 또는 그 화합물을 거쳐서 상기 다른 층과 접속되어 있으므로, 상술한 바와 같은 문제가 발생하지 않는 것이다.
이 형태에서는, 상기 화소 전극의 하지로서 배치된 층간 절연막이, 상기 적층 구조의 일부를 더 이루고 있고, 해당 층간 절연막에는, 상기 화소 전극과의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀이 형성되어 있고, 해당 콘택트 홀의 적어도 내부 표면에는, 상기 티탄 또는 그 화합물을 포함하는 막이 형성되어 있도록 구성하면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 우선, 상술과 같은 전식에 대한 우려가 없는, 화소 전극 및 다른 층 사이의 전기적 접속을 도모할 수 있다. 또한, 이것과 동시에, 본 구성에서는, 화소 전극 및 다른 층 사이에 콘택트 홀이 개재하고 있으므로, 적층 구조 중에 있어서 양자간의 보다 적정한 배치, 혹은 레이아웃의 자유도 향상 등을 도모할 수 있다. 또한, 이것은 동시에, 적층 구조 중의 각종 구성의 적정 배치, 보다 구체적으로는, 차광 영역에 각종 구성을 밀폐하는 것과 같은 배치를 하고, 광투과 영역을 확대한다는, 상술의 목표하는 것을 보다 잘 실현할 수 있는 것도 의미하기 때문에, 본 발명의 목적인 고 개구율의 실현·유지 등에 크게 공헌한다.
또, 본 구성에서는, 콘택트 홀의 적어도 내부 표면에, 상기 티탄 또는 그 화합물을 포함하는 막, 즉 비교적으로 우수한 차광 성능을 갖는 막이 형성되어 있는것으로부터, 해당 콘택트 홀을 원인으로 하는 광 누출 등을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 당해 막이, 광을 흡수 등을 행하는 것에 의해, 콘택트 홀의 공동 부분을 통과하는 광의 진행을 차단하는 것이 가능해지는 것이다. 이에 따라, 화상 상에 광 누출 등을 생기게 할 우려가 거의 없어진다. 또한, 같은 이유로부터, 박막 트랜지스터, 내지 그 반도체층의 내광성을 높일 수 있다. 이에 따라, 해당 반도체층에 광이 입사한 경우에 있어서의 광 리크 전류의 발생을 억제하고, 이것에 기인하는 화상 상의 플리커 등의 발생을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 이상에 의해, 본 구성에 따르면, 보다 품질이 높은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 데이터선은, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽과 동일막으로서 형성되어 있다.
이 형태에 의하면, 상기 데이터선과 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 동일막으로서, 바꾸어 말하면, 동일층에, 혹은 제조 공정 단계에서 동시에 형성되어 있다. 이에 따라, 예컨대, 양자를 각각의 층에 형성하면서 양자간을 층간 절연막으로 분리시키는 수단을 취하는 필요가 없이, 적층 구조의 고층화를 방지하는 것이 가능해진다. 이 점에서, 본 발명에 있어서, 적층 구조 중에 데이터선 및 화소 전극사이에 상기 실드층이 형성되어, 그 만큼의 고층화가 예정되어 있는 것을 감안하면, 매우 유익하다. 왜냐하면, 지나치게 다층화한 적층 구조에서는 제조 용이성이나 제조 양품율을 저해하기 때문이다. 또, 본 형태와 같이, 데이터선 및 상기 한 쌍의 전극 중의 한쪽을 동시에 형성했다고 해도, 해당 막에 대하여 적당한 패터닝 처리를 실시하면, 양자간의 절연을 도모할 수 있어, 이 점에 대하여 특히 문제가 되는 것은 없다.
또, 본 형태의 기재로부터 역으로 분명해지듯이, 본 발명에 있어서는, 데이터선과 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽을 반드시 동일막으로서 형성할 필요는 없다. 즉, 양자를 별도의 층으로서 형성해도 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽과 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 중계층이 상기 적층 구조의 일부로서 더 구비되어 있다.
이 형태에 의하면, 상기 적층 구조의 일부를 각각 구성하는, 화소 전극과 축적 용량의 한 쌍의 전극의 한쪽은, 동일하게 적층 구조의 일부를 구성하는 중계층에 의해서 전기적으로 접속되게 된다. 구체적으로는, 콘택트 홀의 형성 등에 의하면 좋다. 이에 따라, 예컨대, 본 형태에 따른 중계층을 2층 구조로 하고 또한, 그 상층은 화소 전극의 재료로서 통상 사용되는 투명 도전성 재료의 일례인 ITO(Indium Tin Oxide)와 상성이 좋은 재료로 구성하고, 그 하층은 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽과 상성이 좋은 재료로 구성하는 등의 유연한 구성을 채용하는 것이 가능해져서, 화소 전극에 대한 전압의 인가, 혹은 해당 화소 전극에 있어서 전위의 유지를 보다 적합하게 실현할 수 있다.
또한, 이러한 「중계층」을 마련하는 것은, 화소 전극 및 축적 용량의 배치의 적정화를 도모하는 데에 있어서 바람직하다. 즉, 본 형태에 의해서도, 가능한 한 광투과 영역을 확대하도록, 중계층 및 축적 용량의 배치를 연구하는 것이 가능하므로, 보다 높은 개구율을 달성할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 중계층은, 알루미늄막 및 질화막으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 예컨대, 화소 전극이 ITO로 이루어지는 경우에 있어서, 이것과 알루미늄을 직접적으로 접촉시키면, 양자간에 있어서 전식이 발생해 버려서, 알루미늄의 단선, 혹은 알루미나의 형성에 의한 절연 등이 발생하기 때문에, 바람직하지 못한 것을 감안하면, 본 형태에서는, ITO와 알루미늄을 직접적으로 접촉시키는 것이 아니라, ITO와 질화막, 예컨대 질화 티탄막을 접촉시킴으로써, 화소 전극 및 중계층, 나아가서는 축적 용량과의 전기적 접속을 실현할 수 있다. 이와 같이, 본 구성은, 상술에 말하는 「상성이 좋은 재료」의 일례를 제공하고 있다.
또한, 질화 실리콘막은, 수분의 침입 내지 확산을 막는 작용에 우수하므로, 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 수분 침입을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 본 형태에서는, 중계층이 질화막을 포함하고 있는 것에 의해, 상술의 작용을 얻을 수 있고, 이에 따라, 박막 트랜지스터의 임계 전압(threshold voltage)이 상승한다고 하는 문제의 발생을 극력 방지하는 것이 가능해진다.
이와 같이 중계층을 구비하는 형태에서, 상기 차광층은, 상기 중계층과 동일막으로서 형성되어 있도록 구성하면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 중계층과 상기 실드층이 동일막으로서 형성되어 있는 것에 의해, 양구성을 동시에 형성하는 것이 가능해져, 그 만큼의 제조 공정의 간략화, 혹은 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다.
또한, 본 형태에 따른 구성과, 상술한 데이터선 및 축적 용량을 구성하는 한쌍의 전극의 한쪽을 동일막으로서 형성하는 형태를 함께 갖는 형태에서는, 데이터선, 축적 용량, 중계층 및 화소 전극의 배치 형태, 특히 적층 순서 등이 바람직해져서, 상술의 작용 효과는 보다 효과적으로 향수된다.
또한 특히, 본 형태에 따른 구성과, 상술의 중계층이 질화막을 포함하는 구성을 함께 갖는 형태에 의하면, 차광층도 또한, 질화막을 포함하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같은 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 수분 침입 작용을, 기판의 면에 대하여 보다 광범위하게 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 박막 트랜지스터의 장기 운용이라는 작용 효과를, 보다 효과적으로 향수하는 것이 가능해진다.
또, 본 형태의 기재로부터 역으로 분명해지듯이, 본 발명에 있어서는, 차광층과 중계층을 반드시 동일막으로서 형성할 필요는 없다. 즉, 양자를 별도의 층으로서 형성해도 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 주사선, 상기 데이터선, 및 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 하나는, 차광성 재료로 이루어지고, 상기 적어도 하나는, 상기 적층 구조 중에 있어서, 내장 차광막을 구성하고 있다.
이 형태에 의하면, 기판 상의 적층 구조를 구성하는 각종 요소가 차광성 재료로 이루어져서, 광투과 영역을 규정하는 차광막을 형성하고 있다. 이에 따라, 기판 상에는, 이른바 「내장 차광막」이 구비되어 있게 되고, 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 광입사에 의해서, 광 리크 전류를 발생시켜, 화상 상에 플리커 등을 생기게 한다는 사태를 미연에 회피하는 것이 가능해진다. 즉, 박막 트랜지스터내지 그 반도체층에 대한 내광성을 향상시킬 수 있다. 덧붙여서 말하면, 박막 트랜지스터를, 기판 상의 최하층, 혹은 그것에 가까운 층에 형성하면, 상기 주사선, 데이터선 및 축적 용량은, 모두 해당 박막 트랜지스터의 상측에 형성되게 되므로, 이들로 이루어지는 차광막은, 「상측 차광막」이라고 부르는 것이 가능하다.
또, 본 형태에 말하는 「차광성 재료」는, 예컨대 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 등으로 이루어진다. 또한, 이 「차광성 재료」에는, 알루미늄(Al)도 포함해도 좋다.
또한, 본 형태에 있어서는 특히, 상기 각종 요소의 전부가, 「내장 차광막」을 구성해도 좋은 것은 물론이지만, 바람직하게는, 서로 교차하는 방향으로 연장되는 두개의 요소의 적어도 1조(組)가, 해당 「내장 차광막」을 구성하도록 하면 좋다. 예컨대, 상기 주사선이 연장되는 제 2 방향을 따르도록 용량선이 형성되어 있고, 해당 용량선의 일부가, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽에서 있다는 등과 같은 경우에 있어서는, 당해 용량선 및 상기 데이터선이 차광성 재료로 이루어지고, 이들이 「내장 차광막」을 구성하고 있다는 것과 같은 구성으로 하면 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 「내장 차광막」의 형상은 격자 형상이 되고, 상기 화소 전극의 배열 형태로서 통상 채용되는 매트릭스 형상의 배열에 적합하게 대응시키는 것이 가능해지기 때문이다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 상기 제 2 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성하고또한, 해당 용량선은, 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 우선, 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽(이하, 간단하게 하기 위해 「한쪽 전극」이라고도 함)이, 제 2 방향, 즉 주사선의 형성 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성한다. 이에 따라, 예컨대, 상기 한쪽 전극을 고정 전위로 하기 위해서는, 화소마다 마련될 수 있는 축적 용량의 한쪽 전극의 각각에 대하여, 이들을 고정 전위로 하기 위한 도전재 등을 개별적으로 마련할 필요 등은 없고, 용량선마다 고정 전위원에 접속한다는 형태를 채용하면 좋다. 따라서, 본 형태에 의하면, 제조 공정의 간략화, 혹은 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다.
또한, 본 형태에서는 특히, 용량선이 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다. 이러한 구성에 의하면, 용량선의 고기능화(예컨대, 해당 용량선이 갖는 고정 전위측 용량 전극으로서의 기능에 추가하여, 다른 기능을 함께 갖게 하는 것 등)를 실현할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서의 당해 다층막에는, 저 저항막, 즉 예컨대, 알루미늄, 동, 크롬 등의 금속 단체, 또는 이들을 포함하는 재료 등, 종래의 폴리 실리콘이나 WSi에 비해서 그 전기 저항이 낮은 재료가 포함되므로, 높은 전기 전도도를 달성하는 것이 가능해진다. 그리고, 이 높은 전기 전도도의 달성에 의해, 본 형태에서는, 용량선의 협소화, 즉 축적 용량이 협소화를, 특별한 제약을 수반하지 않고 실현할 수 있다. 따라서, 본 형태는, 개구율의 향상을 도모하는 데에도 크게 이바지하게 된다. 바꿔 말하면, 종래에 있어서, 용량선을 협소화하면 발생하던 고 저항화에 기인하는 누화의 발생이나 연소 등의 발생을 방지하는것이 가능해진다.
또한, 본 형태에 있어서의 용량선은 상술의 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지므로, 해당 저 저항막에 추가하여, 박막 트랜지스터에 대한 광입사를 방지할 수 있는 광 차폐 기능을 실현하기 위한 다른 재료로 이루어지는 막을, 해당 용량선의 구성 요소로서 함께 가지게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명과 같이 용량선을 다층막으로 구성하면, 축적 용량으로서의 기능을 안정화시키는 것이 가능해진다. 즉 예컨대, 위에서 예시한 저 저항화라는 목적만을 달성하는 것이면, 그와 같은 재료 일층만으로 용량선을 구성하면 되지만, 그렇다면 축적 용량으로서 본래 가져야 할 콘덴서로서의 기능을 충분히 할 수 없는 경우가 있는 것이다. 그런데, 본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 2층 이상의 막으로부터 용량선이 구성되는 것에 의해, 그 하나의 층에 있어서 어떠한 특별한 기능을 갖게 하는 재료를 이용했다고 해도, 다른 층에 있어서 축적 용량으로서의 기능을 해야 하는 재료를 보상적으로 이용할 수 있으므로, 상술한 바와 같은 문제가 발생하지 않는다.
또, 본 발명에 있어서는, 용량선에 있어서 상술한 바와 같이 다기능화를 도모할 수 있기 때문에, 전기 광학 장치의 설계의 자유도도 또한 향상하게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 용량선은, 그 상층에 상기 저 저항막을 갖고 또한, 그 하층에 광흡수성의 재료로 이루어지는 막을 갖는다.
이 형태에 의하면, 용량선에 있어서, 이하에 말하는 것 같은 다기능화가 도모되게 된다. 우선, 용량선의 상층은, 상기 저 저항막을 갖게 되므로, 예컨대, 해당 상층측에서부터 광이 입사하는 경우를 상정하면, 해당 광은 당해 저 저항막의 표면에서 반사되게 되고, 이것이 박막 트랜지스터에 직접적으로 도달하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 이것은, 당해 재료가 일반적으로 높은 광 반사율을 갖는 것에 근거한다.
한편, 용량선의 하층은, 예컨대 폴리 실리콘 등의 광흡수성의 재료로 이루어지므로, 예컨대, 전기 광학 장치 내부에 입사한 후, 상기 저 저항막의 표면, 혹은 상기 데이터선의 하면(下面) 등으로 반사하는 등의 결과가 발생하는, 소위 표류광(stray light)이, 박막 트랜지스터에 도달하려는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 그와 같은 표류광의 전부 또는 일부는, 용량선의 하층에서 흡수되게 되므로, 해당 표류광이 박막 트랜지스터에 도달할 가능성을 저감하는 것이 가능해지는 것이다.
또, 본 발명에 있어서는, 용량선이 「다층막으로 이루어지는」 것이 전제이므로, 예컨대, 본 형태에 있어서, 용량선의 상층에 알루미늄, 그 하층에 폴리 실리콘이 존재한다고 해도, 해당 알루미늄의 더 상층에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재하고, 혹은, 해당 폴리 실리콘의 더 하층에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재하고, 또는, 해당 알루미늄 및 해당 폴리 실리콘 사이에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재하는 것과 같은 형태 등이더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 경우에 따라, 위에서부터 순서대로, 알루미늄, 폴리 실리콘 및 알루미늄 등과 같은 구조이더라도 물론 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 저 저항막은 알루미늄 혹은 알루미늄의 합금으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 알루미늄이 매우 저 저항인 재료인 것으로 하여, 상술한 바와 같은 작용 효과를 보다 확실히 얻을 수 있게 된다. 덧붙여서 말하면, 알루미늄의 저항치는, 상기 폴리 실리콘이나 WSi에 비교해서 대강 1/100이다.
또한, 용량선에 알루미늄 혹은 알루미늄의 합금을 포함하는 본 구성에 의하면, 다음과 같은 작용 효과를 얻는 것도 가능해진다. 종래에 있어서, 용량선은, 이미 서술한 바와 같이 폴리 실리콘 단체나 WSi 등으로 구성되어 있기 때문에, 이들의 재료에 기인하는 수축력 또는 압축력에 의해, 해당 용량선 상에 형성하는 층간 절연막 등에는 큰 응력이 발생하는 결과로 되어 있었지만, 본 형태에 있어서는, 그와 같은 문제가 발생하지 않는다. 즉, 종래에 있어서는, 상기 응력의 존재에 의해, 층간 절연막의 두께에는 일정한 제약이 수반되고, 이것을 지나치게 얇게 하면, 당해 응력에 의해서 파손되는 경우가 있었던 것이다. 본 형태에서는, 그와 같은 응력의 존재를 고려하지 않아도 좋은 결과, 층간 절연막의 두께를, 종래에 비해서 작게 하는 것이 가능해지고, 따라서, 전기 광학 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 축적 용량은, 상기 유전체막 및 해당 유전체막을 협지하여 이루어지는 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 평행한 면을 따라 적층된 제 1 부분과, 상기 기판의 표면에 대하여 상승한 평면을 따라 적층된 제 2 부분을 포함하는 것에 의해, 그 단면형상이 볼록한 형상을 포함한다.
이 형태에 의하면, 예컨대, 하부 전극 그 자체가 기판에 대하여 볼록 형상의 부분을 포함하도록 형성되어 있을지, 혹은 해당 하부 전극의 아래의 소정의 개소에 볼록 형상 부재가 형성되어 있을지 등에 따라서, 그 상층에 위치하는 유전체막 및 상부 전극은, 단면으로 보아 굴곡한 형상을 갖게 된다. 그리고, 이 경우, 종래의 평면적인 축적 용량에 비해서, 기판의 표면을 따라서 솟아오른 평면에 따라, 상부 전극, 유전체막 및 하부 전극이 적층되어 되는 제 2 부분에서의 면적 부분만큼, 바꾸어 말하면, 볼록한 형상의 측벽의 면적 부분만큼, 용량 증대의 작용 효과를 기대할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 있어서는, 축적 용량을 구성하는 상부 전극 및 하부 전극의 면적을 평면적으로 증대시키지 않고, 그 용량을 증대시키는 것이 가능해지므로, 고 개구율을 유지한 채로, 축적 용량의 증대를 실현하는 것이 가능해져서, 이것을 갖고 표시 불균일, 깜빡임 등이 없는 고품질의 화상을 표시할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 볼록한 형상은, 테이퍼 형상(tapered shape)이어도 좋다.
이 형태에 의하면, 하부 전극 상에 형성되는 유전체막 및 상부 전극을 적합하게 형성하는 것이 가능하다. 즉, 상기 볼록한 형상이 테이퍼 형상을 포함하는 것에 의하면, 예컨대 수직인 측벽부를 포함하는 볼록한 형상과의 대비로부터 분명한 바와 같이, 해당 볼록한 형상의 모서리부는 매끄럽게 되므로, 테이퍼 형상을 포함하는 볼록한 형상의 위에, 유전체막 및 상부 전극을 형성하는 데에 있어서는, 그 커버리지의 악화 등에 대하여 우려할 필요가 거의 없어진다. 따라서, 본 형태에의하면, 적합하게, 유전체막 및 상부 전극을 형성하는 것이 가능해지는 것이다.
또한, 수직인 측벽부를 포함하는 볼록한 형상과, 본 형태에 따른 테이퍼 형상을 포함하는 볼록한 형상을 비교한 경우, 양자의 높이를 동일하게 하고, 또한, 양자간에서 해당 볼록한 형상의 상면의 면적을 동일하게 하는 가정을 하면, 일반적으로 전자보다도 후자쪽이, 측벽부의 면적을 보다 크게 유지하게 되므로, 축적 용량의 증대라는 관점에서는 바람직하다고 말할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 축적 용량의 상기 볼록한 형상은, 상기 주사선 및 상기 데이터선의 적어도 한쪽에 따라서 형성되어 있다.
이 형태에 의하면, 상기 볼록한 형상의 위에 층간 절연막 등을 적층해 가면, 해당 볼록한 형상의 위에는 볼록부가 형성되는 것으로부터, 주사선 및 데이터선의 적어도 한쪽에 따라 볼록부가 연장되는 형태가 나타나게 된다. 따라서, 이 경우, 해당 볼록부가, 서로 인접하는 화소 전극사이에 존재하는 형태가 나타나게 된다. 이에 따라, 본 형태에 따른 전기 광학 장치를, 1H 반전 구동 방식, 1S 반전 구동 방식 또는 돗트 반전 구동 방식으로 구동하는 경우에 있어서, 서로 인접하는 화소 전극사이에 발생하는 횡(橫) 전계에 기인한, 화상에 대한 악영향을 저감하는 것이 가능해져, 보다 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다. 이하, 그 사정을 자세히 설명한다.
우선, 1H 반전 구동 방식은, 예컨대, 정방형 형상으로 배열된 화소 전극을 상정한 경우, 어떤 하나의 프레임 내지 필드에 있어서는, 그 기수행에 배열된 화소 전극을 공통 전극의 전위를 기준으로 하여 정(正)극성의 전위로 구동하고 또한, 우수행에 배열된 화소 전극을 부(負)극성의 전위로 구동하여, 이것에 계속되는 다음 프레임 내지 필드에 있어서는, 최전방과는 반대로, 기수행은 부극성으로, 우수행은 정극성으로 구동한다는 상태를 연속하여 실행하는 구동 방식이다. 한편, 1S 반전 구동 방식은, 지금 서술한, 1H 반전 구동 방식에 따른 설명 중, 기수행을 「기수열」에, 우수행을 「우수열」에, 각각 치환하여 파악되는 구동 방식이다. 또한, 돗트 반전 구동 방식은, 열 방향 및 행 방향의 양 방향으로 서로 인접하는 화소 전극 사이에서, 각 화소 전극에 인가되는 전압 극성을 반전시키는 구동 방식이다. 이들의 구동 방식을 채용하는 것에 의해, 직류 전압 성분의 인가에 의한 액정 등의 전기 광학 물질의 열화, 혹은 화상 상의 누화나 플리커의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
그러나, 이러한 반전 구동 방식에 있어서, 다른 극성의 전압이 인가된 화소 전극이 서로 인접하게 되기 때문에, 이른바 「횡 전계」가 발생하게 된다. 예컨대 1H 반전 구동 방식에서는, 어떤 행에 위치하는 화소 전극과, 이것에 서로 인접하는 행에 위치하는 화소 전극의 사이에서, 횡 전계가 발생하게 된다. 이러한 횡 전계가 발생하면, 기판 상의 화소 전극 및 대향 기판 상의 공통 전극 사이의 전위차(이하, 「종(縱) 전계」라고 함)에 흐트러짐을 생기게 하여 액정의 배향 불량을 야기하고, 당해 부분에 있어서 광 누출 등이 발생하여, 콘트라스트비의 저하 등 화질의 열화를 가져오게 되는 것이다.
그런데, 본 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 축적 용량의 상기 볼록한 형상이, 주사선 및 데이터선의 적어도 한쪽에 따라 형성되어 있기 때문에, 상기 횡전계의 발생을 억제하는 것이 가능해지는 것이다.
이것은 제 1로, 상기 볼록부의 둘레에 화소 전극의 테두리가 맞춰지도록 형성하면, 화소 전극 및 공통 전극 사이의 거리를 좁히는 것이 가능해지므로, 종전에 비하여 종 전계를 강화하는 것이 가능한 것에 의한다. 또한 제 2로, 화소 전극의 둘레가 볼록부의 위에 존재하는지 여부에 관계없이, 해당 볼록부가 갖는 유전율의 여하에 의해 횡 전계 자체를 약하게 할 수 있는 것에 의한다. 또한 제 3으로, 상기 볼록부와 공통 전극 사이의 간극의 용적, 즉 해당 간극 내에 위치하는 액정의 부피를 감소시키는 것이 가능하므로, 액정에 부여하는 횡 전계의 영향을 상대적으로 작게 하는 것이 가능한 것에 의한다.
덧붙여서 말하면, 1H 반전 구동 방식의 경우에는, 볼록한 형상 내지 볼록부를, 주사선을 따르도록 형성하는 것이 바람직하고, 1S 반전 구동 방식의 경우에는, 데이터선을 따르도록 형성하는 것이 바람직한 것은 말할 필요도 없다. 또한, 돗트 반전 구동 방식에 있어서는, 볼록한 형상 내지 볼록부를, 주사선 및 데이터선의 쌍방에 따라서 형성하는 것이 바람직하다.
이상에 의해, 본 형태에 따르면, 액정에 대한 종 전계의 인가를 적합하게 실현하는 것이 가능해지므로, 소기대로의 화상을 표시하는 것이 가능해지는 것이다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 축적 용량은, 상기 유전체막 및 해당 유전체막을 협지하여 이루어지는 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지고, 상기 유전체막은, 질화 실리콘막 및 산화 실리콘막으로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 유전체막에는, 비교적 고유전율의 질화 실리콘막이 포함되게 되고, 축적 용량의 면적, 즉 해당 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 면적을 다소 희생했다고 해도, 높은 전하 축적 특성을 향수하는 것이 가능해진다.
이에 따라, 화소 전극에 있어서의 전위 유지 특성은 각별히 향상하여, 보다 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 축적 용량의 소면적화가 가능해지므로, 화소 개구율의 향상을 더 도모할 수도 있다.
또한, 질화 실리콘막은 수분의 침입 내지 확산을, 막는 작용에 우수하므로, 박막 트랜지스터를 구성하는 반도체층에 대한 수분의 침입을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 이 점에, 혹시 반도체층, 혹은 게이트 절연막 등에 수분이 침입하면, 반도체층 및 게이트 절연막 사이의 계면에 정전하가 발생하여, 임계 전압을 점차로 높여 간다는 악영향이 발생한다. 본 형태에서는, 상술한 바와 같이, 반도체층에 대한 수분 침입을 효과적으로 방지하는 것이 가능하므로, 해당 박막 트랜지스터의 임계 전압이 상승한다는 문제의 발생을 극력 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 당해 유전체막에는, 상기 질화 실리콘막에 추가하여, 산화 실리콘막이 포함되어 있는 것에 의해, 축적 용량의 내압성을 저하시키게 되는 경우가 없다.
이상과 같이, 본 형태에 따른 유전체막에 의하면, 복합적인 작용 효과를 동시에 향수하는 것이 가능해진다.
또한 덧붙여, 상술의 볼록한 형상을 포함하는 축적 용량에 대하여, 본 형태에 따른 유전체막의 구성을 추가한 형태에 있어서는, 대폭적인 용량 증대 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 이러한 구성은, 고 개구율을 실현·유지한다고 하는 본 발명의 목적에 가장 적합한 형태의 하나라고 할 수 있다.
또, 본 형태는, 유전체막이, 산화 실리콘막 및 질화 실리콘막의 2층 구조로 되는 경우를 포함하는 것은 물론이고, 경우에 따라서는, 예컨대, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 및 산화 실리콘막으로 되는 3층 구조가 되는 경우, 혹은 그 이상의 적층 구조를 취하는 경우를 포함한다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 화소 전극의 하지로서 배치된 층간 절연막이, 상기 적층 구조의 일부를 더 이루고 있고, 상기 층간 절연막의 표면은 평탄화 처리가 실시되어 있다.
이 형태에 의하면, 화소 전극의 하지로서 배치된 층간 절연막의 표면이 평탄화 처리가 되어 있으므로, 통상, 이 층간 절연막의 위에 형성되게 되는 배향막에 대해서도, 평탄한 표면을 갖는 것으로서 형성하는 것이 가능하다. 즉, 배향막의 표면에, 층간 절연막의 표면에서의 요철 형상을 전사(轉寫)시키는 경우가 없다. 따라서, 해당 배향막에 접하게 되는 전기 광학 물질의 일례인 액정의 배향 상태에 필요없는 흐트러짐을 발생시키게 되는 경우가 없고, 이것을 원인으로 하는 광 누출 등을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있어, 더욱 더 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또, 본 형태에 말하는 「평탄화 처리」로서는, 구체적으로는 예컨대, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리, 혹은 에치백 처리 등이 해당되지만, 그 외에, 여러 가지의 평탄화 기술을 이용해도 되는 것은 당연하다.
여기서, CMP 처리는, 일반적으로, 피 처리 기판과 연마포(패드)의 양자를 회전시키는 등을 하면서, 각각의 표면끼리를 접촉시키고 또한, 해당 접촉 부위에 실리카 분말 등을 포함한 연마액(슬러리)을 공급함으로써, 피 처리 기판 표면을, 기계적 작용과 화학 작용의 겸하는 것에 의하여 연마하는 것으로, 당해 표면을 평탄화하는 기술이다.
또한, 에치백 처리는, 일반적으로, 요철을 갖는 표면 상에, 포토 레지스트나 SOG(Spin On Glass)막 등의 평탄성을 갖는 막을 희생막으로서 형성한 후, 이 희생막에 대한 에칭 처리를 상기 요철이 존재하는 표면에 도달할 때까지 실행하는 것(이에 따라, 요철은 말하자면 「균등하게」된다)으로, 당해 표면을 평탄화하는 기술이다. 단, 본 발명에 있어서, 상술의 희생막이 반드시 필요한 것은 아니다. 예컨대, 콘택트 홀 내부의 공간을 채우는 이상으로(즉, 콘택트 홀로부터, 말하자면 넘치도록), 층간 절연막의 표면에 도달할 때까지 충전재로 이루어지는 막을 과잉으로 형성한 후, 콘택트 홀을 제외하는 영역에 있어서, 그 과잉 부분을 완전히 에칭함으로써, 해당 콘택트 홀의 내부만으로 충전재가 잔존하는 것과 같은 형태를 형성하고 또한 평탄한 표면을 나타낸다는 처리를 실시하더라도 좋다.
또, 이상의 본 발명과 같이, 층간 절연막의 표면이 평탄화되어 있는 구성으로, 주사선 내지 해당 주사선에 연속해있는 화소 전극의 행마다 상이한 극성에 의한 구동(즉, 「1H 반전 구동」. 후술 참조)을 하는 경우에 있어서는, 서로 인접하는 화소 전극 사이에서 횡 전계를 발생시킬 가능성이 있어, 액정의 배향 상태에 흐트러짐을 생기게 할 우려가 있다. 이 점에 대해서는, 후술하는 바와 같이, 층간 절연막의 표면에 볼록부를 마련하는 것 등에 의해, 횡 전계의 발생을 억제적으로 한다는 수단이 바람직하게 채용되지만, 그 외에 이하와 같은 수단도 바람직하게 채용할 수 있다.
즉, 극성 반전을, 주사선마다 실행하는 것이 아니라, 1 필드 기간(1 수직 주사 기간)마다 실행하여, 즉, 「1V 반전 구동」을 하는 것이다. 이것에 의하면, 어떤 필드 기간 동안에 있어서, 서로 인접하는 화소 전극이 상이한 극성으로 구동되는 경우가 없으므로, 원리적으로, 횡 전계는 발생할 수 없다.
그러나, 이 1V 반전 구동을 채용하면, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 극성의 반전마다, 즉 1 수직 주사 기간마다, 화상 상에 플리커를 발생시킨다고 하는 난점을 포함하게 되는 것이다.
그래서, 이러한 경우에 있어서는, 후의 실시예로 상술하는 것과 같은 배속 필드 반전 구동을 하면 바람직하다. 여기에, 배속 필드 반전 구동은, 종전에 비해서 1 필드 기간을 절반(예컨대, 종전이 120〔Hz〕로 구동되어 있다고 하면, 「절반」은, 바람직하게는 1/60〔s〕 혹은 그 이하로 하면 좋다)으로 한 구동 방법이다. 따라서, 1V 반전 구동을 전제라고 하면, 극성 반전의 주기가 종전에 비해서 절반이 되게 된다. 이와 같이하면, 1수직 주사 기간이 단축화되어, 즉 플러스 극성에 의한 화면과, 마이너스 극성에 의한 화면이, 보다 민첩하게 전환되게 되어, 전술의 플리커가 눈에 띄지 않게 되는 것이다.
이와 같이, 배속 필드 반전 구동 방법에 의하면, 플리커가 없는, 보다 고품질의 화상의 표시가 가능해진다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기로 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기로 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고, 상기 데이터선 및 상기 실드층의 적어도 한쪽은, 상기 주사선의 상측을 해당 주사선에 교차하여 연장되는 본선부 및 해당 본선부로부터 상기 주사선을 따라 연장된 연장부를 포함하며, 상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 구비하고, 상기 기판 상에 있어서의 상기 화소 전극의 하지 표면에는, 상기 연장부의 존재에 따라 평면적으로 보아 상기 주사선을 사이에 두고 서로 인접하는 화소 전극의 간극이 되는 영역에 볼록부가 형성되어 있다.
이 형태에 의하면, 제 1 주기로 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군과, 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기로 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하는 복수의 화소 전극이 제 1 기판 상에 평면 배열되어 있고, (i) 반전 구동 시에 각 시각에 있어서 서로 역(逆) 극성의 구동 전압으로 구동되는 서로 인접하는 화소 전극과 (ii) 반전 구동 시에 각 시각에 있어서 서로 동일 극성의 구동 전압으로 구동되는 서로 인접하는 화소 전극의 양자가 존재하고 있다. 이러한 양자는, 예컨대 전술의 1H 반전 구동 방식 등의 반전 구동 방식을 채용하는 매트릭스 구동형의 액정 장치 등의 전기 광학 장치라면 존재한다. 따라서, 다른 화소 전극군에 속하는 서로 인접하는 화소 전극(즉, 역 극성의 전위가 인가되는 서로 인접하는 화소 전극)의 사이에는, 횡 전계가 발생한다.
여기서 본 발명에서는 특히, 데이터선 및 실드층의 적어도 한쪽은, 주사선의 상측을 주사선에 교차하여 연장되는 본선부로부터 주사선을 따라 연장된 연장부를포함한다. 그리고, 화소 전극의 하지 표면에는, 이 연장부의 존재에 따라 평면적으로 보아 주사선을 사이에 두고 서로 인접하는 화소 전극의 간극이 되는 영역에 볼록부가 형성되어 있다. 즉, 화소 전극의 하지 표면은, 적극적으로 소정 높이이면서 소정 형상의 볼록부가 형성된 표면이 된다.
이 결과, 제 1로, 각 화소 전극의 주연부(周緣部)가 이 볼록부 상에 위치하도록 형성하면, 각 화소 전극과 대향 전극과의 사이에 발생하는 종 전계를, 서로 인접하는 화소 전극(특히, 상이한 화소 전극군에 속하는 화소 전극) 사이에 발생하는 횡 전계와 비교해서, 상대적으로 강화된다. 즉, 일반적으로 전계는 전극 사이의 거리가 줄어드는 것에 따라서 강하게 되기 때문에, 볼록부의 높이의 분만큼, 화소 전극의 주연부가 대향 전극에 가까워져, 양자사이에 발생하는 종 전계가 강화되는 것이다. 제 2로, 각 화소 전극의 주연부가 이 볼록부 상에 위치하는지 여부에 관계없이, 서로 인접하는 화소 전극(특히, 상이한 화소 전극군에 속하는 화소 전극) 사이에 발생하는 횡 전계가 볼록부의 존재에 의해 볼록부의 유전율에 따라 약하게 되고 또한 횡 전계가 통과하는 전기 광학 물질의 부피를(볼록부로 부분적으로 치환하는 것에 의해) 감소시키는 것에 의해서도, 당해 횡 전계의 전기 광학 물질에 대한 작용을 저감할 수 있다. 따라서, 반전 구동 방식에 수반되는 횡 전계에 의한 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 저감할 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 화소 전극의 주연부는, 볼록부 상에 위치하더라도 좋고 위치하지 않고 있더라도 좋으며, 또한 볼록부의 경사를 갖는 혹은 대략 수직인 측면의 도중에 위치하고 있더라도 좋다.
또한, 데이터선의 아래쪽으로 위치하는 다른 배선이나 소자의 존재를 이용하여, 화소 전극의 테두리의 높이를 조절하는 기술과 비교해서, 볼록부의 높이나 형상을 훨씬 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 종래 기술에서는, 다수 존재하는 각 막에 있어서 약간의 패턴 어긋남이 조합되기 때문에, 최종적으로 형성되는 최상층에 있어서의 요철의 높이나 형상을 설계대로 하는 것이 기본적으로 곤란하다. 이 때문에, 최종적으로 횡 전계에 의한 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 확실히 저감할 수 있어, 장치 신뢰성을 향상할 수 있다.
덧붙여, 전기 광학 물질의 동작 불량 개소를 가리기 위한 차광막도 작게 할 수 있기 때문에, 광 누출 등의 화상 불량을 일으키지 않고서 각 화소의 개구율을 높이는 것도 가능해진다.
이상의 결과, 액정 등의 전기 광학 물질에 있어서의 횡 전계에 의한 동작 불량을, 데이터선의 연장부에 따른 볼록부의 형성에 의해서 확실히 저감할 수 있고, 고 콘트라스트로 밝은 고품질의 화상 표시를 하는 액정 장치 등의 전기 광학 장치를 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은, 투과형 및 반사형 등 외에, 각종 형식의 전기 광학 장치에 적용 가능하다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기로 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및 해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기로 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고, 상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과, 평면적으로 보아 서로 인접하는 화소 전극의 간극이 되는 영역에 형성된 볼록부를 더 구비하여 이루어지며, 상기 볼록부는, 에칭에 의해서 상기 볼록부 상에 일단 형성된 평탄화막을 제거하고 또한 그 제거 후에 노출하는 상기 볼록부의 표면을 후퇴시켜 이루어지는, 표면 단차가 완만한 볼록부로 이루어진다.
이 형태에 의하면, 상이한 화소 전극군에 속하는 서로 인접하는 화소 전극, 즉, 역 극성의 전위가 인가되는 서로 인접하는 화소 전극의 사이에는, 횡 전계가 발생하지만, 각 화소의 비개구 영역에 위치하는 혹은 인접하는 화소 전극의 주연부에 대해서는, 에칭에 의해 적극적으로 볼록부가 형성되어 있기 때문에, 제 1로, 각 화소 전극의 주연부가 이 볼록부 상에 위치하도록 형성하면, 각 화소 전극과 대향 전극 사이에 발생하는 종 전계를, 서로 인접하는 화소 전극의 사이에 발생하는 횡 전계와 비교해서, 상대적으로 강화시킬 수 있다. 제 2로, 각 화소 전극의 주연부가 이 볼록부 상에 위치하는지 여부에 관계없이, 서로 인접하는 화소 전극의 사이에 발생하는 횡 전계가 볼록부의 존재에 의해 볼록부의 유전율에 따라 약하게 되고 또한 횡 전계가 통과하는 전기 광학 물질의 부피를 감소시키는 것에 의해서도, 당해 횡 전계의 전기 광학 물질에 대한 작용을 저감할 수 있다. 따라서, 반전 구동 방식에 수반되는 횡 전계에 의한 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 저감할 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 화소 전극의 주연부는, 볼록부 상에 위치하더라도 좋고 위치하지 않고 있더라도 좋으며, 또한 볼록부의 경사를 갖는 혹은 대략 수직인 측면의 도중에 위치하고 있더라도 좋다.
덧붙여, 전기 광학 물질의 동작 불량 개소를 가리기 위한 차광막도 작게 할 수 있기 때문에, 광 누출 등의 화상 불량을 일으키지 않고서 각 화소의 개구율을 높이는 것도 가능해진다.
그리고 본 발명에서는 특히, 완만한 단차의 볼록부가 형성되어 있기 때문에, 볼록부의 부근에서의 당해 단차에 기인하는, 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 장치의 동작 불량이 발생하는 것을 효과적으로 미연에 방지할 수 있다. 특히 화소 전극 상에 형성된 배향막에 연마 처리를 실시하는 것과 같은 경우, 볼록부의 단차가 완만하면, 당해 연마를 비교적 용이하게 하여 불균일 없이 양호하게 실시할 수 있어, 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 지극히 유효하게 미연에 방지할 수 있다.
이상의 결과, 액정 등의 전기 광학 물질에 있어서 횡 전계에 의한 동작 불량을 볼록부의 형성에 의해서 확실히 저감 가능하고, 더구나 이 볼록부의 형성에 의해서 액정 등의 전기 광학 물질에서 단차에 의한 동작 불량이 발생하는 것을 완만한 단차에 의해서 억제할 수 있어, 고 콘트라스트로 밝은 고품질의 화상 표시를 하는 액정 장치 등의 전기 광학 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서, 상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기로 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및 해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기로 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고, 상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과, 평면적으로 보아 서로 인접하는 화소 전극의 간극이 되는 영역에 볼록부를 형성하기 위해서, 해당 화소 전극 아래이면서 상기 데이터선 및 상기 실드층의 적어도 한쪽과 동일층으로서 형성되는 볼록한 패턴을 구비하고 있다.
이 형태에 의하면, 화소 전극 아래이면서 데이터선 및 상기 실드층의 적어도 한쪽과 동일층으로서 형성되는 볼록한 패턴이 형성되는 것에 의해, 전술과 같은 볼록부가 형성되게 된다. 여기에서 「볼록한 패턴」은, 데이터선 및 상기 실드층의 적어도 한쪽과는 평면적으로 연속하지 않는 형상을 갖도록 형성할 수 있고, 그 경우에 있어서는, 상기 「연장부」와의 대비에 있어서, 그 점에 특징이 있다고 말할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 형태로서, 볼록한 패턴이 데이터선과 동일층으로서 형성되어 있지 않은 경우에 있어서는 특히, 해당 볼록한 패턴은, 데이터선과는 전기적으로 접속되어 있지 않고, 양자의 전위는 일반적으로 상이하게 되므로, 해당 볼록한 패턴과 주사선 사이의 기생 용량을 저감할 수 있다.
이 볼록부를 형성하는 형태에서는 특히, 평면적으로 보아 서로 인접하는 화소 전극의 간극이 되는 영역에, 상기 데이터선, 상기 실드층, 상기 연장부 및 상기 볼록한 패턴의 적어도 하나의 높이에 기인하여 형성된 볼록부와, 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향을 따르면서 상기 적어도 하나의 선폭보다도 폭넓은 차광막을 구비하고 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 데이터선, 상기 실드층, 상기 연장부 및 상기 볼록한 패턴의 적어도 하나의 선폭보다도 폭넓은 차광막이 구비되어 있으므로, 해당 적어도 하나에 기인하여 형성된 볼록부를 원인으로 하는 배향 불량에 의해서, 만일, 광 누출 등이 발생했다고 해도, 상기 차광막에 의해서 그 진행은 차단되고,화상 상에 악영향을 부여할 가능성을 저감할 수 있다.
그런데, 본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같은 각종 형태를 채용하는 것이 가능하지만, 상술의 본 발명의 각종 형태에 있어서는, 특허청구의 범위에 기재된 각 청구항의 인용 형식에 관계없이, 하나의 형태와 별도의 형태를 자유롭게 조합하는 것이 기본적으로 가능하다. 단, 사항의 성질 상, 상용(相容)되지 않는 경우도 있을 수 있다. 예컨대, 화소 전극과의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀의 내부 표면에 티탄 등으로 이루어지는 막이 형성되어 있는 형태에 대하여, 상기 콘택트 홀이 형성되어 있는 층간 절연막의 표면에 대하여, 전술의 평탄화 처리를 실시하는 형태를 조합시키거나 하는 등이다. 물론 3개 이상의 형태를 함께 갖는 전기 광학 장치를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되어, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 실드층과, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 하층에서 형성된 하측 차광막을 구비하고 있다. 그리고, 상기 하측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고, 상기 주사선 및 상기 데이터선 및 상기 축적 용량 및 상기 실드층은, 차광 영역에 형성되어 있으면 좋다.
또한, 본 발명의 형태로서, 상기 실드층은, 차광성을 구비하면 좋다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 상술의 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어진다. 단, 그 각종 형태를 포함한다.
본 발명의 전자 기기에 의하면, 상술의 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지므로, 고 개구율화·고 콘트라스트화가 달성되는 것에 의해, 보다 품질이 높은 화상을 표시하는 것이 가능한, 투사형 표시 장치, 액정 텔레비전, 휴대 전화기, 전자 수첩, 워드 프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 워크스테이션, 화상 전화기, POS단말, 터치 패널(touch panel) 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.
(제 1 실시예)
우선, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치의 화소부에서의 구성에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 여기에서 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. 또, 도 3은 도 2 중 요부, 구체적으로는, 데이터선, 실드층 및 화소 전극 사이의 배치 관계를 나타내기 위해서, 주로 이들만을 발췌한 평면도이다. 도 4는 도 2의 A-A' 단면도이다. 또, 도 4에 있어서는, 각 층·각부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 해당 각 층·각 부재마다 축척이 상이하게 되어 있다.
도 1에 있어서, 본 실시예에 있어서의 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 선순차적으로 공급하더라도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 하더라도 좋다.
또한, TFT(30)의 게이트에 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 타이밍으로, 주사선(3a)에 펄스식으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm을, 이 순서대로 선순차적으로 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)에서 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 사이에서일정 기간 유지된다. 액정은, 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드라면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드라면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체로서의 전기 광학 장치로부터는 화상 신호에 따른 콘트라스트를 갖는 광이 출사한다.
여기서 유지된 화상 신호가 리크하는 것을 막기 위해서, 화소 전극(9a)과 대향 전극과의 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)을 부가한다. 이 축적 용량(70)은, 주사선(3a)에 병렬로 마련되고, 고정 전위측 용량 전극을 포함하고 또한 정 전위로 고정된 용량 전극(300)을 포함하고 있다.
이하에서는, 상기 데이터선(6a), 주사선(3a), TFT(30) 등에 의한, 상술한 바와 같이 회로 동작이 실현되는 전기 광학 장치의, 실제의 구성에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
우선, 도 2에 있어서, 화소 전극(9a)은, TFT 어레이 기판(10) 상에, 매트릭스 형상으로 복수 마련되어 있고(점선부(9a')에 의해 윤곽이 표시되어 있음), 화소 전극(9a)의 종횡의 경계에 각각 따라 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 마련되어 있다. 데이터선(6a)은, 후술하는 바와 같이 알루미늄막 등을 포함하는 적층 구조로 이루어지고, 주사선(3a)은, 예컨대 도전성의 폴리 실리콘막 등으로 이루어진다. 또한, 주사선(3a)은, 반도체층(1a) 중 도면 내의 우측 상향의 사선 영역에서 도시한 채널 영역(1a')에 대향하도록 배치되어 있고, 해당 주사선(3a)은 게이트 전극으로서 기능한다. 즉, 주사선(3a)과 데이터선(6a)의 교차하는 개소에는 각각, 채널 영역(1a')에 주사선(3a)의 본선부가 게이트 전극으로서 대향 배치된 화소 스위칭용의 TFT(30)가 마련되어 있다.
다음에, 전기 광학 장치는, 도 2의 A-A'선 단면도인 도 4에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 석영 기판, 유리 기판, 실리콘 기판으로 이루어지는 TFT 어레이 기판(10)과, 이것에 대향 배치되는, 예컨대 유리 기판이나 석영 기판으로 이루어지는 대향 기판(20)을 구비하고 있다.
TFT 어레이 기판(10)의 측에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 화소 전극(9a)이 마련되어 있고, 그 상측에는, 연마 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 마련되어 있다. 화소 전극(9a)은, 예컨대 ITO막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 한편, 대향 기판(20)의 측에는, 그 전면에 걸쳐 대향 전극(21)이 마련되어 있고, 그 하측에는, 연마 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(22)이 마련되어 있다. 이 중 대향 전극(21)은, 상술의 화소 전극(9a)과 마찬가지로, 예컨대 ITO막 등의 투명 도전성막으로 이루어지고, 상기 배향막(16, 22)은, 예컨대, 폴리이미드막 등의 투명한 유기막으로 이루어진다. 이와 같이 대향 배치된 TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)사이에는, 후술하는 밀봉재(도 19 및 도 20 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 상태로 배향막(16, 22)에 의해 소정의 배향 상태를 유지한다. 액정층(50)은, 예컨대 한 종류 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 섬유(glass fiber)혹은 유리 비드 등의 스페이서가 혼입되어 있다.
한편, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 상기 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 외에, 이들을 포함하는 각종의 구성이 적층 구조를 이루어 구비되어 있다. 이 적층 구조는, 도 4에 도시하는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)으로부터 순서대로, 하측 차광막(11a)을 포함하는 제 1 층, TFT(30) 및 주사선(3a) 등을 포함하는 제 2 층, 축적 용량(70) 및 데이터선(6a) 등을 포함하는 제 3 층, 실드층(400) 등을 포함하는 제 4 층, 상기 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 등을 포함하는 제 5 층(최상층)으로 이루어진다. 또한, 제 1 층 및 제 2 층 사이에는 하지 절연막(12)이, 제 2 층 및 제 3 층 사이에는 제 1 층간 절연막(41)이, 제 3 층 및 제 4 층 사이에는 제 2 층간 절연막(42)이, 제 4 층 및 제 5 층 사이에는 제 3 층간 절연막(43)이, 각각 마련되어 있고, 전술의 각 요소 사이가 단락하는 것을 방지하고 있다. 또한, 이들 각종의 절연막(12, 41, 42, 43)에는, 예컨대, TFT(30)의 반도체층(1a) 중의 고농도 소스 영역(1d)과 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀 등도 더 마련되어 있다. 이하에서는, 이것들의 각 요소에 대하여, 밑에서부터 순서대로 설명을 한다.
우선, 제 1 층에는, 예컨대, Ti(티탄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴) 등의 고융점 금속 중의 적어도 하나를 포함한, 금속 단체, 합금, 금속실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등으로 이루어지는 하측 차광막(11a)이 마련되어 있다. 이 하측 차광막(11a)은, 평면적으로 보아 격자 형상으로 패터닝되어 있고, 이에 따라 각 화소의 개구 영역을 규정하고 있다(도 2 참조). 하측 차광막(11a)의 주사선(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 영역에서는, 화소 전극(9a)의 모서리를 잘라내도록 돌출한 영역이 형성되어 있다. 그리고, 하측 차광막(11a)은, TFT(30), 주사선(3a), 데이터선(6a), 축적 용량(70), 후술하는 제 3 중계층(402)을, 하측에서부터 보아 덮도록 형성되어 있다. 또한, 이 하측 차광막(11a)에 대해서는, 그 전위 변동이 TFT(30)에 대하여 악영향을 미치게 하는 것을 피하기 위해서, 화상 표시 영역에서 그 주위로 연장하여 정(定) 전위원에 접속하면 좋다.
다음에, 제 2 층으로서, TFT(30) 및 주사선(3a)이 마련되어 있다. TFT(30)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있고, 그 구성 요소로서는, 상술한 바와 같이 게이트 전극으로서 기능하는 주사선(3a), 예컨대 폴리 실리콘막으로 이루어져 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)과 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.
또, TFT(30)는, 바람직하게는 도 4에 도시한 바와 같이 LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물의 주입을 하지 않는 오프셋 구조를 가져도 좋고, 주사선(3a)의 일부로 이루어지는 게이트 전극을 마스크로서 고농도로 불순물을 주입하여, 자기 정합적으로 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역을 형성하는 셀프얼라인형의 TFT이더라도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)의 게이트 전극을, 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e) 사이에 1개만 배치한 단일 게이트 구조로 했지만, 이것들의 사이에 2개 이상의 게이트 전극을 배치하더라도 좋다. 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)를 구성하는 반도체층(1a)은 단결정층이 아니어도 되고, 단결정층이라도 상관없다. 단결정층의 형성에는, 접합법 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다. 반도체층(1a)을 단결정층으로 함으로써 특히 주변 회로의 고성능화를 도모할 수 있다.
이상 설명한 하측 차광막(11a)의 위, 또한, TFT(30)의 밑에는, 예컨대 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 하지 절연막(12)이 마련되어 있다. 하지 절연막(12)은, 하측 차광막(11a)에서 TFT(30)를 층간 절연하는 기능 외에, TFT 어레이 기판(10)의 전면에 형성되는 것에 의해, TFT 어레이 기판(10)의 표면 연마 시에 있어서의 거칠기나, 세정 후에 남는 오염 등에 의한 화소 스위칭용의 TFT(30)의 특성 변화를 방지하는 기능을 갖는다.
또, 본 실시예에 있어서는 특히, 이 하지 절연막(12)에는, 평면적으로 보아 반도체층(1a)의 양편에, 채널 길이와 동일한 폭, 또는 채널 길이보다 긴 홈(콘택트 홀 형상으로 형성된 홈)(12cv)가 패여 있고, 이 홈(12cv)에 대응하여, 그 위 쪽에적층되는 주사선(3a)은 하측에 오목형으로 형성된 부분을 포함하고 있다(도 2에서는, 복잡화를 피하기 위해서 도시하지 않음). 또한, 이 홈(12cv) 전체를 매립하도록 하여, 주사선(3a)이 형성되어 있는 것에 의해, 해당 주사선(3a)에는, 이것과 일체적으로 형성된 수평적 돌출부(3b)가 연장되도록 되어 있다. 이에 따라, TFT(30)의 반도체층(1a)은, 도 2에 잘 도시되어 있듯이, 평면적으로 보아 측방향으로부터 덮어지도록 되어 있고, 적어도 이 부분으로부터의 광의 입사가 억제되도록 되어 있다. 또, 수평적 돌출부(3b)는, 반도체층(1a)의 한 쪽만이라도 좋다.
그런데, 전술의 제 2 층에 계속하여 제 3 층에는, 축적 용량(70) 및 데이터선(6a)이 마련되어 있다. 축적 용량(70)은, TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e) 및 화소 전극(9a)에 전기적으로 접속된 화소 전위측 용량 전극으로서의 제 1 중계층(71)과, 고정 전위측 용량 전극으로서의 용량 전극(300)이, 유전체막(75)을 거쳐서 대향 배치되는 것에 의해 형성되어 있다. 이 축적 용량(70)에 의하면, 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 현저하게 높이는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시예에 따른 축적 용량(70)은, 도 2의 평면도를 보면 알수 있듯이, 화소 전극(9a)의 형성 영역에 거의 대응하는 광투과 영역에는 도달하지 않도록 형성되어 있기 때문에, 바꾸어 말하면, 차광 영역 내에 수납되도록 형성되어 있다. 즉, 축적 용량(70)은, 인접하는 데이터선(6a) 사이의 주사선(3a)에 중첩되는 영역과, 주사선(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 모서리부에서 하측 차광막(11a)이 화소 전극(9a)의 모서리를 잘라내는 영역에 형성되어 있다. 이에 따라, 전기 광학 장치 전체의 화소 개구율은 비교적 크게 유지되어, 보다 밝은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
보다 상세하게는, 제 1 중계층(71)은, 예컨대 광흡수성의 도전성의 폴리 실리콘막으로 이루어져 화소 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 단, 제 1 중계층(71)은, 금속 또는 합금을 포함하는 단일층막 또는 다층막으로 구성하더라도 좋다. 다층막의 경우는, 하층을 광흡수성의 도전성의 폴리 실리콘막, 상층을 광 반사성의 금속 또는 합금으로 하면 좋다. 또한, 이 제 1 중계층(71)은, 화소 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, 콘택트 홀(83, 85, 89)을 거쳐서, 화소 전극(9a)과 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)을 중계 접속하는 기능을 갖는다. 이 제 1 중계층(71)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 후술하는 용량 전극(300)의 평면 형상과 대략 동일한 형상을 갖도록 형성되어 있다.
용량 전극(300)은, 축적 용량(70)의 고정 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 제 1 실시예에 있어서, 용량 전극(300)을 고정 전위로 하기 위해서는, 고정 전위로 된 실드층(400)과 콘택트 홀(87)을 거쳐서 전기적 접속이 기도되는 것에 의해 이루어져 있다.
단, 후술하는 바와 같이, 용량 전극(300)과 데이터선(6a)을 각각의 층으로서 형성하는 형태에서는, 바람직하게는 예컨대, 해당 용량 전극(300)을, 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그 주위에 연장하여, 정 전위원과 전기적으로 접속하는 등의 수단을 취하는 것에 의해, 해당 용량 전극(300)을 고정 전위로 유지하도록 하더라도 좋다. 덧붙여서 말하면, 여기에서 서술한 「정 전위원」으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정 전원이나 부 전원의 정 전위원으로도 좋고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정 전위원으로도 상관없다.
그리고, 본 실시예에서는 특히, 이 용량 전극(300)과 동일막으로서, 데이터선(6a)이 형성되어 있다. 여기에서 「동일막」은, 동일층으로서, 혹은 제조 공정 단계에서 동시에 형성되어 있는 것을 의미하고 있다. 단, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a) 사이는 평면 형상적으로 연속하여 형성되어 있는 것이 아니고, 양자간은 패터닝상 분단(分斷)되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 용량 전극(300)은, 주사선(3a)의 형성 영역에 중첩되도록, 즉 도면 중 X방향을 따라서 분단되면서 형성되어 있고, 데이터선(6a)은, 반도체층(1a)의 길이 방향에 중첩되도록, 즉 도면 중 Y방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 보다 자세하게는, 용량 전극(300)은, 주사선(3a)에 따라 연장되는 본선부와, 도 2 중, 반도체층(1a)에 인접하는 영역에서 해당 반도체층(1a)에 따라 도면 중 상측 방향으로 돌출한 돌출부(도면 중 대략 사다리꼴 형상과 같이 보이는 부분)와, 후술하는 콘택트 홀(85)에 대응하는 개소가 약간 오목한 오목부를 구비하고 있다. 이 중 돌출부는, 축적 용량(70)의 형성 영역의 증대에 공헌한다.
한편, 데이터선(6a)은, 도 2 중 Y방향을 따라서 직선적으로 연장되는 본선부를 갖고 있다. 또, 반도체층(1a)의 도 2 중 상단에 있는 고농도 드레인 영역(1e)은, 축적 용량(70)의 돌출부의 영역에 중첩되도록, 우측 방향으로 90도 직각으로 구부린 듯한 형상을 갖고 있지만, 이것은 데이터선(6a)을 피하여, 해당반도체층(1a)과 축적 용량(70)과의 전기적 접속을 도모하기 위한 것이다(도 4 참조). 또, 반도체층(1a)과 축적 용량(70)의 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(83)의 형성 영역에도 하측 차광막(11a)이 존재하고 있다.
본 실시예에서는, 이상과 같은 형상이 나타나도록 패터닝 등을 실시하여, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)이 동시에 형성되게 된다.
또한, 이들 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하층에 도전성의 폴리 실리콘으로 이루어지는 층, 상층에 알루미늄으로 이루어지는 층의 2층 구조를 갖는 막으로서 형성되어 있다. 이 중 데이터선(6a)에 대해서는, 후술하는 유전체막(75)의 개구부를 관통하는 콘택트 홀(81)을 거쳐서, TFT(30)의 반도체층(1a)과 전기적으로 접속되게 되지만, 해당 데이터선(6a)이 상술한 바와 같은 2층 구조를 취하고, 또한 전술의 제 1 중계층(71)이 도전성의 폴리 실리콘막으로 이루어지는 것에 의해, 해당 데이터선(6a) 및 반도체층(1a) 사이의 전기적 접속은, 직접적으로는, 도전성의 폴리 실리콘막에 의해서 실현되게 된다. 즉, 밑에서부터 순서대로, 제 1 중계층의 폴리 실리콘막, 데이터선(6a)의 하층의 폴리 실리콘막 및 그 상층의 알루미늄막으로 되게 된다. 따라서, 양자간의 전기적 접속을 양호하게 유지하는 것이 가능해진다. 본 실시예에서, 데이터선(6a)과 용량선(300)은, 도전성 폴리 실리콘층과 알루미늄층의 2층 구조로 했지만, 하층에서부터 순서대로 도전성 폴리 실리콘층, 알루미늄층, 질화티탄층의 3층 구조로 해도 좋다.
이 구성에 의하면, 질화 티탄층은 콘택트 홀(87)의 개구 시의 에칭의 관통을 방지하는 배리어 메탈(barrier metal)로서 기능한다. 또한, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)은, 광 반사 성능에 비교적 우수한 알루미늄을 포함하면서, 광흡수 성능에 비교적 우수한 폴리 실리콘을 포함하는 것으로부터, 차광층으로서 기능할 수 있다. 즉, 이들에 의하면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 입사광(도 4 참조)의 진행을, 그 상측에서 차단하는 것이 가능하다.
유전체막(75)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 예컨대 막두께 5∼200㎚ 정도의 비교적 얇은 HTO(High Temperature Oxide)막, LTO(Low Temperature Oxide)막 등의 산화 실리콘막, 혹은 질화 실리콘막 등으로 구성된다. 축적 용량(70)을 증대시키는 관점에서는, 막의 신뢰성이 충분히 얻어지는 한도에 있어서, 유전체막(75)은 얇을수록 좋다. 그리고, 본 실시예에 있어서 특히, 이 유전체막(75)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하층에 산화 실리콘막(75a), 상층에 질화 실리콘막(75b)으로 되도록 2층 구조를 갖는 것으로 되어 있다. 상층의 질화 실리콘막(75b)은 차광 영역(비개구 영역) 내로 들어가도록 패터닝되어 있다. 이에 따라, 비교적 유전율이 큰 질화 실리콘막(75b)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 용량값을 증대시키는 것이 가능해지는 것 외에, 그것에도 불구하고, 산화 실리콘막(75a)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 내압성을 저하시키게 되는 경우가 없다. 이와 같이, 유전체막(75)을 2층 구조로 하는 것에 의해, 상반하는 두개의 작용 효과를 향수하는 것이 가능해진다. 또한, 착색성이 있는 질화 실리콘(75b)은 광이 투과하는 영역에 형성되지 않도록 패터닝되어 있기 때문에, 투과율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 질화 실리콘막(75b)이 존재함으로써, TFT(30)에 대한 물(水)의 침입을 미연에 방지하는 것이 가능해지고 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, TFT(30)에 있어서의 임계 전압의 상승이라는 사태를 초래하지 않고, 비교적 장기의 장치 운용이 가능해진다. 또, 본 실시예에서, 유전체막(75)은, 2층 구조를 갖는 것으로 되어 있지만, 경우에 따라서는, 예컨대 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 및 산화 실리콘막 등과 같은 3층 구조나, 혹은 그 이상의 적층 구조를 갖도록 구성하더라도 좋다.
이상 설명한 TFT(30) 내지 주사선(3a)의 위, 또한, 축적 용량(70) 내지 데이터선(6a)의 밑에는, 예컨대, NSG(non silicate glass), PSG(phosphorus silicate glass), BSG(boron silicate glass), BPSG(boron phosphorus silicate glass) 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 혹은 바람직하게는 NSG로 이루어지는 제 1 층간 절연막(41)이 형성되어 있다. 그리고, 이 제 1 층간 절연막(41)에는, TFT(30)의 고농도 소스 영역(1d)과 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(81)이 개공(開孔)되어 있다. 또한, 제 1 층간 절연막(41)에는, TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)과 축적 용량(70)을 구성하는 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(83)이 개공되어 있다.
또, 이들 두개의 콘택트 홀 중, 콘택트 홀(81)의 형성 부분에서는, 전술의 유전체막(75)이 형성되지 않도록, 바꾸어 말하면, 해당 유전체막(75)에 개구부가 형성되도록 되어 있다. 이것은, 해당 콘택트 홀(81)에 있어서는, 제 1 중계층(71)을 거쳐서, 고농도 소스 영역(1b) 및 데이터선(6a) 사이의 전기적 도통을 도모할 필요가 있기 때문이다. 덧붙여서 말하면, 이러한 개구부가 유전체막(75)에 마련도어 있다면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 수소화 처리를 하는 것과 같은 경우에 있어서, 해당 처리에 이용하는 수소를, 해당 개구부를 통하여 반도체층(1a)에까지용이하게 도달시키는 것이 가능해진다는 작용 효과를 얻는 것도 가능해진다.
또한, 본 실시예에서, 제 1 층간 절연막(41)에 대해서는, 약 1000℃의 소성을 하는 것에 의해, 반도체층(1a)이나 주사선(3a)을 구성하는 폴리 실리콘막에 주입한 이온의 활성화를 도모하더라도 좋다.
그런데, 전술의 제 3 층에 계속하여 제 4 층에는, 차광성의 실드층(400)이 형성되어 있다. 이 실드층(400)은, 평면적으로 보아, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 도 2 내에서 X방향 및 Y방향으로 각각 연장하도록 격자 형상으로 형성되어 있다. 해당 실드층(400) 중 도 2 내에서 Y방향으로 연장되는 부분에 대해서는 특히, 데이터선(6a)을 덮으면서, 해당 데이터선(6a)보다도 폭넓게 형성되어 있다. 또한, 도 2 내에서 X방향으로 연장되는 부분에 대해서는, 후술하는 제 3 중계 전극(402)을 형성하는 영역을 확보하기 위해서, 각 화소 전극(9a)의 한변의 중앙 부근에 절결부를 갖고 있다. 그 위에, 도 2 내의 XY방향으로 각각 연장되는 실드층(400)의 교차 부분의 모서리부에서는, 전술의 용량 전극(300)의 대략 사다리꼴 형상의 돌출부에 대응하도록, 대략 삼각형 형상의 부분이 마련되어 있다. 차광성의 실드층(400)은, 하측 차광막(11a)과 동일한 폭이라도 좋고, 하측 차광막(11a)보다 폭이 넓더라도, 혹은 폭이 좁더라도 좋다. 단, 제 3 중계층(402)을 제외하고, TFT(30), 주사선(3a), 데이터선(6a), 축적 용량(70)을 상측으로부터 보아 덮도록 형성되어 있다. 그리고, 실드층(400)과 하측 차광막(11a)에서, 화소 개구 영역의 모서리부, 즉 4개의 모서리부는, 화소 개구 영역의 각 변을 규정하게 된다.
이 실드층(400)은, 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그주위에 연장되어, 정 전위원과 전기적으로 접속됨으로써, 고정 전위로 되어 있다. 또, 여기에서 서술한 「정 전위원」으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정 전원이나 부 전원의 정 전위원으로도 좋고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정 전위원으로도 상관없다.
이와 같이, 데이터선(6a)의 전체를 덮도록 형성되어 있고 또한(도 3 참조), 고정 전위로 된 실드층(400)의 존재에 의하면, 해당 데이터선(6a) 및 화소 전극(9a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제하는 것이 가능해진다. 즉, 데이터선(6a)에의 통전에 따라서, 화소 전극(9a)의 전위가 변동한다고 하는 사태를 미연에 회피하는 것이 가능해져, 화상 상에 해당 데이터선(6a)에 따른 표시 불균일 등을 발생시킬 가능성을 저감할 수 있다. 본 실시예에 있어서 또, 실드층(400)은 격자 형상으로 형성되어 있으므로, 주사선(3a)이 연장되는 부분에 대해서도 필요없는 용량 커플링이 발생하지 않도록, 이것을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 실드층(400)에 있어서의 상술의 삼각형 형상의 부분은, 용량 전극(300)과 화소 전극(9a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제하는 것이 가능하고, 이것에 의해서도, 상술과 대략 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 제 4 층에는, 이러한 실드층(400)과 동일막으로서, 본 발명에 말하는 「중계층」의 일례인 제 3 중계층(402)이 형성되어 있다. 이 제 3 중계층(402)은, 후술하는 콘택트 홀(89)을 거쳐서, 축적 용량(70)을 구성하는 제 1 중계층(71) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 중계하는 기능을 갖는다. 또, 이들 실드층(400) 및 제 3 중계층(402) 사이는, 전술의 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)과 마찬가지로, 평면 형상적으로 연속하여 형성되어 있는 것은 아니고, 양자간은 패터닝 상 분단되도록 형성되어 있다.
한편, 상술의 실드층(400) 및 제 3 중계층(402)은, 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층, 상층에 질화 티탄으로 이루어지는 층의 2층 구조를 갖고 있다. 이에 따라, 우선, 질화 티탄은 콘택트 홀(89)의 개구 시의 에칭의 관통의 방지의 배리어 메탈로서의 작용 효과가 기대된다. 또한, 제 3 중계층(402)에 있어서, 하층의 알루미늄으로 이루어지는 층은, 축적 용량(70)을 구성하는 제 1 중계층(71)과 접속되고, 상층의 질화 티탄으로 이루어지는 층은, ITO 등으로 이루어지는 화소 전극(9a)과 접속되도록 되어 있다. 이 경우, 특히 후자의 접속은 양호하게 행해지게 된다. 이 점에서, 본 발명은, 가령, 알루미늄과 ITO를 직접에 접속해 버리는 형태를 취하면, 양자간에 있어서 전식이 발생되어 버려서, 알루미늄의 단선, 혹은 알루미나의 형성에 의한 절연 등 때문에, 바람직한 전기적 접속이 실현되지 않는 것과는 대조적이다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 제 3 중계층(402)과 화소 전극(9a)의 전기적 접속을 양호하게 실현할 수 있는 것에 의해, 해당 화소 전극(9a)에 대한 전압 인가, 혹은 해당 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 양호하게 유지하는 것이 가능해진다.
그 위에, 실드층(400) 및 제 3 중계층(402)은, 광 반사 성능에 비교적 우수한 알루미늄을 포함하면서, 광흡수 성능에 비교적 우수한 질화 티탄을 포함하는 것으로부터, 차광층으로서 기능할 수 있다. 즉, 이들에 의하면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 입사광(도 2 참조)의 진행을, 그 상측에서 차단하는 것이 가능하다. 또, 이러한 것에 대해서는, 이미 서술한 바와 같이, 상술의 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)에 대해서도 마찬가지로 말할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 이들 실드층(400), 제 3 중계층(402), 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)이, TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 적층 구조의 일부를 이루면서, TFT(30)에 대한 상측으로부터의 광입사를 차단하는 상측 차광막, 혹은, 「적층 구조의 일부」를 구성하고 있다는 점에 착안하면 「내장 차광막」으로서 기능할 수 있다. 또, 이 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」이 되는 개념에 의하면, 상술의 구성 외에, 주사선(3a)이나 제 1 중계층(71)등도 또, 그것에 포함되는 것으로서 고려할 수 있다. 요약하면, 가장 광의로 해석하는 전제 하에서, TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 불투명한 재료로 이루어지는 구성이라면, 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」으로 지칭할 수 있다.
이상 설명한 전술의 데이터선(6a)의 위이면서, 실드층(400)의 밑에는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 혹은 바람직하게는 NSG로 이루어지는 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있다. 이 제 2 층간 절연막(42)에는, 상기 실드층(400)과 용량 전극(300)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(87) 및, 제 3 중계층(402)과 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(85)이 각각 개공되어 있다. 또, 제 1 실시예에 있어서는, 상기 제 3 중계층(402)이 형성되어 있는 것에 의해, 화소 전극(9a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속은, 3개의 콘택트 홀(83, 85, 89)을 거쳐서, 즉, 3개의 층간 절연막(41, 42, 43)을 거쳐서 행해지게 되어 있다. 이와 같이, 비교적 단소(短小)한콘택트 홀을 연결하여, 화소 전극(9a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속을 도모하도록하면, 비교적 장대한 콘택트 홀에 의해 그것을 실현하는 것보다도, 해당 단소한 콘택트 홀의 제조 용이성에 의해, 보다 저비용이면서, 보다 신뢰성 높게 전기 광학 장치의 제조를 할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
또, 제 2 층간 절연막(42)에 대해서는, 제 1 층간 절연막(41)에 관해서 상술한 바와 같은 소성을 하지 않는 것에 의해, 용량 전극(300)의 계면 부근에 발생하는 스트레스의 완화를 도모하도록 하더라도 좋다.
최후로, 제 5 층에는, 상술한 바와 같이 화소 전극(9a)이 매트릭스 형상으로 형성되고, 해당 화소 전극(9a) 상에 배향막(16)이 형성되어 있다. 이 화소 전극(9a)은, 모서리부가 컷트된 형상이라도 좋다. 그리고, 이 화소 전극(9a) 밑으로는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 혹은 바람직하게는 BPSG으로 이루어지는 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 이 제 3 층간 절연막(43)에는, 화소 전극(9a) 및 상기 제 3 중계층(402) 사이를 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(89)이 개공되어 있다. 또한, 본 실시예에서 특히, 제 3 층간 절연막(43)의 표면은, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리 등에 의해 평탄화되어 있고, 그 아래쪽으로 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 것뿐만 아니라, TFT 어레이 기판(10), 하지 절연막(12), 제 1 층간 절연막(41) 및 제 2 층간 절연막(42) 중 적어도 하나에서 홈을 내어, 데이터선(6a) 등의 배선이나 TFT(30) 등을 매립시키는것에 의해, 평탄화 처리를 하더라도 좋다. 또는, 제 3 층간 절연막(43)의 평탄화 처리를 하지 않고서, 상술한 홈만으로 평탄화 처리를 하더라도 좋다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 본 실시예의 전기 광학 장치에 있어서는, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
우선, 상술의 전기 광학 장치에서는, 주사선(3a) 및 데이터선(6a)과, 축적 용량(70) 및 실드층(400)은, 각각, 화소 전극(9a)이 형성되지 않는 영역, 즉 해당 화소 전극(9a)의 형성 영역과 상보 관계에 있는 차광 영역에 형성되어 있다(도 2 참조). 이에 따라, 광투과 영역에 거의 일치하는 화소 전극의 형성 영역에, 적층 구조 중의 각종 요소가 위치하지 않는 구성이 실현되게 되고, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치는, 지극히 높은 개구율을 실현·유지하는 것이 가능해진다.
더구나, 본 실시예에 있어서는, 이와 같이 축적 용량(70), 실드층(400) 등의 각종 요소를 차광 영역 내에 말하자면 가두도록 형성하는 데에도 불구하고, 전기 광학 장치의 동작에 관해서 특단의 지장이 발생하는 것도 아니다. 즉, 축적 용량(70)에 대해서는, 상술한 바와 같이, 그 구성 요소인 유전체막(75)이 비교적 유전율이 큰 질화 실리콘막(75b)을 포함하는 것으로부터, 해당 축적 용량(70)을 차광 영역 내에 가두도록, 혹은 그 평면적인 확대를 다소 억제하도록 형성했다고 해도, 충분한 전하 축적 특성을 향수하는 것이 가능한 것이다. 또한, 실드층(400)은, 도 2에 잘 도시되어 있듯이, 적어도 데이터선(6a)을 덮도록 형성되어 있는 것으로부터, 해당 데이터선(6a)과 화소 전극(9a)은 직접적으로 대향하는 경우가 없고, 용량 커플링의 영향 배제라는 작용 효과는 충분히 향수될 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치에 의하면, 고 개구율·고 콘트라스트화를 달성함으로써, 보다 밝은 것 등의 높은 품질을 갖춘 화상을 표시 가능해진다.
(제 2 실시예 : 실드층과 데이터선이 별도의 층에 형성되어 있는 경우)
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 광학 장치에 대하여, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 여기에서 도 5는 도 2와 동 취지의 도면으로서, 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 또한, 도 6은 도 3과 동 취지의 도면으로서, 도 5의 A-A' 단면도이다. 또한, 도 7은 제 2 실시예에 있어서 특징적인 질화막의 형성 형태를 도시하는 평면도이다. 또, 제 2 실시예의 전기 광학 장치는, 상기 제 1 실시예의 전기 광학 장치의 화소부에서의 구성과 대략 마찬가지의 구성을 구비하고 있다. 따라서, 이하에서는, 제 2 실시예에 있어서 특징적인 부분에만 대하여 주된 설명을 추가하는 것으로 하고, 나머지의 부분에 대해서는, 그 설명을 적절히 생략 내지 간략화하는 것으로 한다.
제 2 실시예에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 도 4와 비교해서, 축적 용량(70)을 구성하는 상부 전극인 용량 전극(300)과 데이터선(6a)이 동일막으로서 구성되어 있지 않은 점, 또한, 그것에 수반하여, 층간 절연막이 증가되어 있다. 즉 새롭게 또 한 층, 「제 4 층간 절연막(44)」이 마련되어 있는 점, 그리고 게이트 전극(3aa)과 동일막으로서 중계 전극(719)이 형성되어 있는 점에 큰 상위(相違)가있다. 이에 따라, TFT 어레이 기판(10) 상에서 순서대로, 주사선을 겸하는 하측 차광막(11a)을 포함하는 제 1 층, 게이트 전극(3aa)을 갖는 TFT(30) 등을 포함하는 제 2 층, 축적 용량(70)을 포함하는 제 3 층, 데이터선(6a) 등을 포함하는 제 4 층, 실드층(404)이 형성되는 제 5 층, 상기 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 등을 포함하는 제 6 층(최상층)으로 이루어진다. 또한, 제 1 층 및 제 2 층사이에는 하지 절연막(12)이, 제 2 층 및 제 3 층사이에는 제 1 층간 절연막(41)이, 제 3 층 및 제 4 층사이에는 제 2 층간 절연막(42)이, 제 4 층 및 제 5 층사이에는 제 3 층간 절연막(43)이, 제 5 층 및 제 6 층사이에는 제 4 층간 절연막(44)이, 각각 마련되어 있어, 전술의 각 요소 사이가 단락하는 것을 방지하고 있다.
또한, 제 1 실시예에서의 제 2 층에는 주사선(3a)이 형성되어 있는 대신에, 제 2 실시예에서는, 주사선(3a)에 대체한 게이트 전극(3aa)이 형성되고 또한, 이것과 동일막으로서 중계 전극(719)이 새롭게 형성되어 있다. 이하, 각 층에 있어서의 구성에 대하여, 보다 자세히 설명한다.
우선, 제 2 층에는, 반도체층(1a)의 채널 영역(1a')에 대향하도록, 게이트 전극(3aa)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(3aa)은, 제 1 실시예의 주사선(3a)과 같이 선형상으로는 형성되어 있지 않고, 반도체층(1a) 내지 채널 영역(1a')이 TFT 어레이 기판(10) 상에 섬 형상으로 형성되어 있는 것에 따라서, 섬 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제 2 실시예에서는, 이것에 따라서, 콘택트 홀을 이루는 홈(12cv)의 바닥이, 제 1 층의 하측 차광막(11a)의 표면에 접하는 깊이를 갖고 있고 또한, 해당 하측 차광막(11a)은 도 5 중 X방향으로 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 홈(12cv) 상에 형성된 게이트 전극(3aa)은, 해당 홈(12cv)을 거쳐서 하측 차광막(11a)과 전기적으로 접속되게 된다. 즉, 제 2 실시예에서, 게이트 전극(3aa)에는, 하측 차광막(11a)을 통하여 주사 신호가 공급되도록 되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 2 실시예의 하측 차광막(11a)은, 주사선으로서의 기능을 떠맡게 된다.
또, 제 2 실시예에 있어서의 하측 차광막(11a)에 있어서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 데이터선(6a)이 연장되는 방향을 따라서 돌출부를 갖고 있다. 이에 따라, 제 2 실시예의 하측 차광막(11a)은, 제 1 실시예에 있어서의 격자 형상의 하측 차광막(11a)과 손색없는 차광 기능도 발휘하게 된다. 단, 서로 인접하는 하측 차광막(11a)에서 연장되는 돌출부는 서로 접촉하지 않고, 서로 전기적으로 절연되어 있다. 이렇게 하지 않으면, 하측 차광막(11a)을, 주사선으로서 기능시킬 수 없기 때문이다. 또, 하측 차광막(11a)은, 데이터선(6a)과 교차하는 영역에서는, 화소 전극(9a)의 모서리를 잘라내도록 돌출한 영역이 형성되어 있다. 그리고, 하측 차광막(11a)은, TFT(30), 주사선(3a), 데이터선(6a), 축적 용량(70), 실드용 중계층(6a1), 제 2 중계층(6a2), 제 3 중계층(406)을, 하측으로부터 보아 덮도록 형성되어 있다.
그리고, 제 2 실시예에 있어서는 특히, 상술의 게이트 전극(3aa)과 동일막으로서 중계 전극(719)이 형성되어 있다. 중계 전극(719)은, 평면적으로 보아, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 화소 전극(9a)의 한 변의 대략 중앙에 위치하도록, 섬 형상으로 형성되어 있다. 중계 전극(719)과, 게이트 전극(3aa)은 동일막으로서 형성되어 있으므로, 후자가 예컨대 도전성 폴리 실리콘막 등으로 이루어지는 경우에 있어서, 전자도 또한, 도전성 폴리 실리콘막 등으로 이루어진다.
다음에, 제 3 층에는, 축적 용량(70)을 구성하는 제 1 중계층(71), 유전체막(75) 및 용량 전극(300)이 형성되어 있다. 이 중 제 1 중계층(71)은 폴리 실리콘으로 형성된다. 그리고, 용량 전극(300)은, 이제는 데이터선(6a)과 동시에 형성되는 것이 아니기 때문에, 제 1 실시예와 마찬가지로, 해당 데이터선(6a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속에 대한 배려를 없애는 의미를 포함하여, 알루미늄막 및 도전성의 폴리 실리콘막으로 된 2층 구조를 반드시 취할 필요는 없다. 따라서, 해당 용량 전극(300)은, 예컨대, 하측 차광막(11a)과 마찬가지로, Ti, Cr, W, Ta, Mo 등의 고융점 금속 중의 적어도 하나를 포함한, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등의 차광성 재료로 구성하면 좋다. 이것에 의하면, 용량 전극(300)은, 상술의 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」으로서의 기능을 보다 잘 발휘할 수 있다(단, 제 2 실시예에 따른 용량 전극(300)을 구성하는 재료에 대해서는, 후술 참조). 또한, 같은 이유에 의해, 즉 용량 전극(300)과 데이터선(6a)이 별도의 층에 형성되는 것에 의해, 본 형태에서는, 동일 평면 내에서의 양자간의 전기적 절연을 도모할 필요는 없다. 따라서, 용량 전극(300)은, 주사선(3a)의 방향으로 연장되는 용량선의 일부로서 형성하는 것이 가능하다.
이 축적 용량(70)은, TFT(30)와 데이터선(6a) 사이에 형성되기 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 주사선(3a)의 연장 방향 및 데이터선(6a)의 연장 방향으로십자 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 축적 용량을 증대화할 수 있고, 차광성의 용량 전극(300)에 의해, TFT(30)에의 차광성을 높일 수 있다. 또한, 축적 용량(70)은, 하측 차광막(11a)이나 실드층(400)이 형성되어 있는 화소 전극(9a)의 모서리부에 형성하면, 보다 축적 용량의 증대화, 차광성을 높일 수 있다.
이상 서술한, 게이트 전극(3aa) 및 중계 전극(719)의 위이면서, 축적 용량(70)의 밑에는, 제 1 층간 절연막(41)이 형성되어 있지만, 해당 제 1 층간 절연막(41)은, 상술과 대략 마찬가지로, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등으로 구성하면 좋다. 또한, 이 제 1 층간 절연막(41)에는, 제 1 중계층(71)의 도 6 내의 아래쪽 면에 전기적 접속점을 갖도록 배치된, 콘택트 홀(881)이 개공되어 있다. 이에 따라, 제 1 중계층(71) 및 중계 전극(719) 사이의 전기적 접속이 기도되게 된다. 또한, 제 1 층간 절연막(41)에는, 후술하는 제 2 중계층(6a2)과의 전기적 접속을 도모하기 위해서, 후에 서술하는 제 2 층간 절연막(42)도 관통하도록 개공된 콘택트 홀(882)이 개공되어 있다.
한편, 제 4 층에는 데이터선(6a)은, 알루미늄 단체, 혹은 알루미늄 합금으로 구성하더라도 좋다.
그리고, 제 2 실시예에서는 특히, 상술한 바와 같이 알루미늄 등으로 구성된 데이터선(6a)은, 하층에서부터 순서대로, 알루미늄으로 이루어지는 층(부호 41A 참조), 질화 티탄으로 이루어지는 층(부호 41TN 참조), 질화 실리콘막으로 이루어지는 층(부호 401 참조)의 3층 구조를 갖는 막으로서 형성되어 있다. 질화 실리콘막(401)은, 그 하층의 알루미늄층과 질화 티탄층을 덮도록 조금 큰 사이즈로 패터닝되어 있다. 이 중 데이터선(6a)이, 비교적 저 저항인 재료인 알루미늄을 포함하는 것에 의해, TFT(30), 화소 전극(9a)에 대한 화상 신호의 공급을 지연 없이 실현할 수 있다. 한편, 데이터선(6a) 상에 수분의 침입을 막는 작용에 비교적 우수한 질화 실리콘막이 형성되는 것에 의해, TFT(30)의 내습성 향상을 도모하는 수 있고, 그 수명의 장기화를 실현할 수 있다. 질화 실리콘막은, 플라즈마 질화 실리콘막이 바람직하다.
질화 실리콘막(401) 또한, 본 실시예에 따른 질화 실리콘막(401)은, 데이터선(6a) 상측 외에, 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극(9a) 및 이것들의 간극을 연결하도록 배치된 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 형성되는 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역(10a)의 주위에도, 口의 글자 형상으로 형성되어 있다. 또, 이 질화 티탄막 및 질화 실리콘막(401)의 두께는, 예컨대 10∼100㎚정도, 보다 바람직하게는 10∼30㎚ 정도로 구성하면 좋다.
이상에 의해, 본 실시예에 따른 질화 실리콘막(401)은, TFT 어레이 기판(10) 상에 있어서, 전체적으로 도 7에 개략적으로 도시한 바와 같은 형상으로 형성되어 있게 된다. 또, 도 7 중, 화상 표시 영역(10a)의 주위에 존재하고 있는 질화 실리콘막(401)은, 후술하는 데이터선 구동 회로(101)나 주사선 구동 회로(104)를 구성하는 CMOS(Complementary MOS)형 TFT에 대한 수분 침입 방지에 크게 공헌한다(도 19 참조). 단, 질화물은, 기타 일반의 재료에 비해서, 드라이 에칭 등에 있어서의 에칭 레이트가 작아지는 것이 예측되므로, 상술의 화상 표시 영역(10a)의 주위의 영역에 질화 실리콘막(401)을 형성하는 경우로서, 해당 영역 내에 콘택트 홀 등을형성할 필요가 있는 경우에 있어서는, 해당 질화 실리콘막(401) 내에, 해당 콘택트 홀의 위치에 대응한 구멍을 미리 형성해 놓으면 좋다. 이것은, 도 7에 도시하는 것과 같은 패터닝을 실시할 때에 함께 행해 놓으면, 제조 공정의 간략화에 이바지한다.
또한, 제 4 층에는, 데이터선(6a)과 동일막으로서, 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)(단, 제 1 실시예에 있어서 「제 2 중계층」과는 조금 의미가 상이함)이 형성되어 있다. 이 중 전자는, 차광성의 실드층(404)과 용량 전극(300)을 전기적으로 접속하기 위한 중계층이며, 후자는, 화소 전극(9a)과 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하기 위한 중계층이다. 또, 이들은, 데이터선(6a)과 동일 재료에 의해 구성되게 되는 것은 말할 필요도 없다.
이상 서술한, 축적 용량(70)의 위이면서, 데이터선(6a), 실드용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)의 밑에는, 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있지만, 해당 제 2 층간 절연막(42)은, 상술과 대략 마찬가지로, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등으로 구성하면 좋다.
용량 전극(300)에 알루미늄을 이용한 경우에는, 플라즈마 CVD로 저온 성막할 필요가 있다. 또한, 이 제 2 층간 절연막(42)에는, 전술의 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)에 대응하도록, 콘택트 홀(801) 및 상기 콘택트 홀(882)이 개공되어 있다.
다음에, 제 5 층에는, 차광성의 실드층(404)이 형성되어 있다. 이것은 예컨대, 상술의 실드층(400)과 같이, 상층에 질화티탄으로 이루어지는 층, 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층이라는 2층 구조로 구성하더라도 좋고, 또한, 경우에 따라, ITO 외의 도전성 재료로 구성하더라도 좋다. 이 실드층(404)은, 전술의 실드층용 중계층(6a1)을 거쳐서, 용량 전극(300)과 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 실드층(404)은 고정 전위로 되어 있고, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 화소 전극(9a) 및 데이터선(6a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제한다. 차광성의 실드층(400)은, 하측 차광막(11a)과 동일한 폭이어도 좋고, 하측 차광막(11a)보다 폭이 넓더라도, 혹은 폭이 좁더라도 좋다. 단, 제 3 중계층(406)을 제외하고, TFT(30), 주사선(3a), 데이터선(6a), 축적 용량(70)을 상측으로부터 보아 덮도록 형성되어 있다. 그리고, 실드층(400)과 하측 차광막(11a)에서, 화소 개구 영역의 모서리부, 즉 4개의 모서리부는, 화소 개구 영역의 각 변을 규정하게 된다.
또한, 이 제 5 층에는, 실드층(404)과 동일막으로서, 제 3 중계층(406)이 형성되어 있다.
이상 서술한, 데이터선(6a)의 위이면서, 실드층(404)의 밑에는, 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 이 제 3 층간 절연막(43)을 구성하는 재료 등에 대해서도, 상기 제 2 층간 절연막(42)과 마찬가지여도 좋다. 단, 데이터선(6a) 등이, 상술 한 바와 같이 알루미늄 등을 포함하는 경우에 있어서는, 이것을 고온 환경 하에 노출되는 것을 피하기 위해서, 해당 제 3 층간 절연막(43)은, 바람직하게는 플라즈마 CVD법 등의 저온 성막법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 이 제 3 층간 절연막(43)에는, 실드층(404)과 전술의 실드층용 중계층(6a1)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(803)이 형성되어 있고, 전술의제 2 중계층(6a2)으로 통하고 있는, 제 3 중계층(406)에 대응하는 콘택트 홀(804)이 형성되어 있다.
나머지 구성은, 제 6 층에는 화소 전극(9a) 및 배향막(16)이 형성되고 또한, 해당 제 6 층 및 제 5 층 사이에는 제 4 층간 절연막(44)이 형성되어 있고, 해당 제 4 층간 절연막(44)에는, 화소 전극(9a)과 제 3 중계층(406)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(89)이 개공되어 있다는 것으로 되어 있다.
또, 상술의 구성에 있어서, 제 3 중계층(406)에 대해서는, ITO 등으로 이루어지는 화소 전극(9a)과 직접적으로 접촉하게 되므로, 상술한 전식에 주의하여야한다. 따라서, 이것을 고려하면, 실드층(404) 및 제 3 중계층(406)은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 알루미늄 및 질화티탄으로 이루어지는 2층 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 실드층(404) 및 제 3 중계층(406)을 ITO에서 구성하더라도, 실드층(404) 및 실드층용 중계층(6a1) 사이, 혹은 제 3 중계층(406) 및 제 2 중계층(6a2)사이에 있어서, ITO와 알루미늄의 직접적인 접촉을 피할 수 있기 때문에, 전식 발생에 대하여 우려할 필요는 없다. 혹은, 제 2 실시예에 있어서는, 상술한 바와 같이, 용량 전극(300)은 용량선의 일부로서 구성 가능하므로, 해당 용량 전극(300)을 고정 전위로 하기 위해서는, 해당 용량선을 화상 표시 영역(10a) 외부까지 연장하여 정 전위원에 접속하는 것과 같은 형태로 하면 좋다. 이 경우 또한, 용량 전극(300)을 포함하는 용량선은, 그 자체가 독자적으로 정 전위원에 접속하는 것이 가능하고, 실드층(404)도 또한, 그 자체가 독자적으로 정 전위원에 접속하는 것이 가능해지기 때문에, 그와 같은 구성을 채용하는 경우에 있어서는, 양자간을전기적으로 접속하는 콘택트 홀(801, 803)을 마련할 필요는 없어진다. 따라서, 이 경우에 있어서는, 실드층(404) 및 용량 전극(300)을 구성하는 재료 선택이나, 실드층용 중계층(6a1)의 재료 선택을 할 때에(어쨌든 당해 실드용 중계층(6a1)은 이제는 불필요하다), 「전식」의 발생에 배려할 필요는 없다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 제 2 실시예의 전기 광학 장치에 있어서는, 우선, 상술의 제 1 실시예에 있어서와 대략 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것이 명백하다. 즉, 제 1 실시예와 마찬가지로, 고 개구율·고 콘트라스트화의 달성에 의해, 보다 밝은 것 등의 높은 품질의 화상을 표시하는 것이 가능하다.
그리고, 제 2 실시예에서는 특히, 데이터선(6a) 위이면서, 화상 표시 영역(10a)의 주위의 위에, 질화 실리콘막(401)이 형성되어 있던 것에 의해, TFT(30)의 내습성을 더 향상시키는 것이 가능해진다. 즉, 질화막 내지 질화물은, 이미 서술한 바와 같이, 수분의 침입 내지 확산을 막는 작용에 우수하므로, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 수분 침입을 미연에 방지하는 것이 가능해지는 것이다. 제 2 실시예에서는, 이 밖에, 실드층(404), 제 3 중계층(406) 등이나 축적 용량(70)을 구성하는 유전체막(75)에 있어서, 질화막을 이용할 수 있지만, 이들 모든 구성에 대하여, 그와 같은 질화막을 구비하면, 수분 침입 방지 작용이 보다 효과적으로 발휘되게 된다. 단, 전체적으로 「질화막」을 마련하지 않는 형태로서도 좋은 것은 물론이다.
또한, 제 2 실시예에 있어서, 질화 실리콘막(401)은, 새로운 제 4 층에 있어서, 화상 표시 영역(10a) 외의 영역을 제외하고, 데이터선(6a) 상에만 존재함으로써, 큰 내부 응력이 집중하는 것과 같은 경우가 없고, 질화 실리콘막(401) 자신이 그 내부 응력에 의해서 파괴되는 것에 이르거나, 또한, 그 응력이 외부에 작용함으로써, 질화 실리콘막(401)의 주위에 존재하는, 예컨대 제 3 층간 절연막(43) 등에 균열(crack)을 생기게 하는 것과 같은 경우가 없다. 이러한 것은, 질화막이 TFT 어레이 기판(10) 상의 전면에 설치되는 경우를 가령 상정하면 보다 명백하다.
또한, 제 2 실시예에 있어서의 질화 티탄막 및 질화 실리콘막(401)은, 그 두께가 10∼100㎚정도, 보다 바람직하게는 10∼30㎚정도로 비교적 작게 되어 있는 것으로부터, 상술한 바와 같이 작용 효과는 또한 효과적으로 향수될 수 있게 된다.
또한 덧붙여, 제 2 실시예에서는 특히, 중계 전극(719)이 마련되어 있는 것에 의해, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 4에 있어서는, TFT(30) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 도모하기 위해서는, 동 도면에 있어서의 콘택트 홀(85)과 같이, 축적 용량(70)을 구성하는, 보다 하층의 전극인 제 1 중계층(71)의 도면 중 「상면」에 있어서 접촉을 도모할 필요가 있었다.
그러나, 이러한 형태에서는, 용량 전극(300) 및 유전체막(75)의 형성 공정에서, 그들의 전구막을 에칭하는 때는, 그 바로 아래에 위치하는 제 1 중계층(71)을 건전히 잔존시키면서, 당해 전구막의 에칭을 실행한다는 매우 곤란한 제조 공정을 실시해야만 한다. 특히 본 발명과 같이, 유전체막(75)으로서 고유전율 재료를 사용하는 경우에 있어서는, 일반적으로 그 에칭이 곤란하며, 또한, 용량 전극(300)에 있어서의 에칭 레이트와 해당 고유전율 재료에 있어서의 에칭 레이트가 일치되지 않게 되는 등의 조건도 중첩되기 때문에, 당해 제조 공정의 곤란성은 보다 높아지게 된다. 따라서, 이러한 경우에 있어서는, 제 1 중계층(71)에 있어서, 이른바 「관통」 등을 생기게 해버릴 가능성이 크다. 이렇게 되면, 나쁜 경우에는, 축적 용량(70)을 구성하는 용량 전극(300) 및 제 1 중계층(71)사이에 단락을 생기게 하는 우려 등도 발생되게 된다.
그런데, 본 형태와 같이, 중계 전극(719)을 마련함으로써, 제 1 중계층(71)의 도면 중 「하면」에 전기적 접속점을 갖게 하는 것에 따라, TFT(30) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 실현하도록 하면, 상술한 바와 같은 문제는 발생하지 않는 것이다. 왜냐하면, 도 6으로부터도 분명한 바대로, 본 형태에서는, 용량 전극(300) 및 유전체막(75)의 전구막을 에칭하면서, 제 1 중계층(71)을 잔존시키지 않으면 안된다는 공정은 필요없기 때문이다.
이상에 의해서, 본 형태에 따르면, 상술한 바와 같이 곤란한 에칭 공정을 거칠 필요가 없으므로, 제 1 중계층(71) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 양호하게 실현할 수 있다. 이것은, 중계 전극(719)을 거쳐서 양자간의 전기적 접속을 실현하고 있기 때문이다. 또한 말하면, 동일한 이유로부터, 본 형태에 의하면, 용량 전극(300) 및 제 1 중계층(71) 사이에서 단락이 발생한다고 할 가능성은 대단히 작다. 즉, 결함 없는 축적 용량(70)을 적합하게 형성하는 것이 가능한 것이다.
또한 덧붙여, 제 2 실시예에 있어서는 특히, 상술한 바와 같이, 용량 전극(300)을 용량선의 일부로서 형성하는 것이 가능한 것으로부터, 화소마다 대응하여 마련되는 용량 전극의 하나하나에 대하여, 이들을 고정 전위로 하기 위한 도전재 등을 개별적으로 마련할 필요 등은 없고, 해당 용량선마다 고정 전위원에 접속하는 등의 형태를 채용하면 좋다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 제조 공정의 간략화, 혹은 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다.
또한, 이와 같이 용량 전극을 포함하는 용량선에 있어서는, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 알루미늄막 및 폴리 실리콘막을 포함하는 2층 구조를 갖도록 형성하더라도 좋다. 용량선이 알루미늄막을 포함하면, 해당 용량선에 있어서 높은 전기 전도도를 향수하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 이러한 형태에 있어서는, 해당 용량선이 협소화, 즉 축적 용량(70)의 협소화를, 특별한 제약을 따르는 일없이 실현할 수 있다. 따라서, 제 2 실시예에 있어서는, 개구율의 향상을 더욱 도모할 수 있게 된다. 또한, 이것을 별도의 관점으로 바꿔 말하면, 종래에 있어서, 용량선은, 폴리 실리콘이나 WSi 등의 재료 단체로 구성되어 있기 때문에, 개구율을 높이고자 협소화하면, 상기 재료가 고 저항이기 때문에, 누화나 연소 등이 발생했었지만, 제 2 실시예에서는, 그와 같은 문제를 가질 우려가 없어지는 것이다.
덧붙여서 말하면, 이러한 형태에서는, 알루미늄막이 광 반사성을 갖고, 폴리 실리콘막이 광흡수성을 갖는 것으로부터, 상술의 제 1 실시예에서도 서술한 바와 같이, 용량선이 차광층으로서 기능할 수 있는 것도 기대할 수 있다. 그 위에, 이러한 용량선에서는, 종래에 비해서, 그 내부 응력을 작게 할 수 있다(WSi 등보다도 알루미늄의 내부 응력쪽이 작음). 따라서, 이 형태에서는, 용량선에 접하게 되는 제 3 층간 절연막(43) 등을 가능한 한 얇게 하는 것이 가능해져서, 전기 광학 장치의 소형화를 보다 잘 실현할 수 있게도 된다.
(제 3 실시예 : 축적 용량의 구성)
이하에서는, 상기 제 2 실시예에 있어서의 축적 용량의 구성, 보다 자세하게는, 해당 축적 용량이 입체적으로 구성되어 있는 경우에서의 형태에 대하여, 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 여기에서 도 8은 후술하는 것과 같은 입체적 구조를 갖는 축적 용량(70DFB)이 형성되어 있는 경우에 있어서 도 5의 B-B' 단면도, 도 9는 1화소에 대응하는 당해 축적 용량(70DFB)의 입체적인 구성을 도시하는 사시도이다. 또, 도 9는 도 5 및 도 6 중에 표시된 모든 구성을 도시하는 것이 아니라, 예컨대, 축적 용량(70DFB)을 구성하는 유전체막(75) 등, 몇개의 요소에 대하여, 그 도시가 적절히 생략된 것으로 되어 있다. 또한, 도 9에 있어서는, 간단하게 하기 위해서, 2층 구조를 갖는 것으로 하여 용량 전극(300DFB)이 그려져 있지 않다.
도 8 및 도 9에 있어서, 축적 용량(70DFB)은, 반도체층(1a), 혹은 데이터선(6a)이 연장되는 방향을 따라서 형성된 부분(이하, 「입체적 부분」이라고 함)과, 하측 차광막(11a)이 연장되는 방향을 따라서 형성된 부분(이하, 「평면적 부분」이라고 함)의 크게 2개의 부분으로 이루어진다.
전자의 입체적 부분에서는, 제 1 중계층(71DFB)의 일부로서 볼록 형상부(71DFBA)가 형성되어 있고, 이 볼록 형상부(71DFBA)의 위에 유전체막 및 용량 전극(300DFB)이 형성됨으로써, 콘덴서가 구성되어 있다. 이에 따라, 축적 용량(70DFB)은, 기판의 표면에 대하여 솟아오른 평면에 따라, 제 1 중계층(71DFB), 유전체막 및 용량 전극(300DFB)이 적층 구조를 이루고 있는 부분을 포함하는 구조를 갖고, 해당 축적 용량(70DFB)의 단면 형상은 볼록한 형상을 포함하게 된다.
여기서, 이러한 볼록한 형상의 높이, 내지 상기 볼록 형상부(71DFBA)의 높이 H(도 9 참조)로서는, 이것을 50∼1000㎚정도로 하면 바람직하다. 이 범위 이하이면, 축적 용량의 증대 효과가 충분히 얻어지지 않고, 또한, 이 범위 이상이면, 단차가 너무나 커져서, 해당 단차에 의한 액정층(50) 내의 배향 불량 등, 결점이 발생되기 때문이다.
한편, 후자의 평면적 부분은, 기판의 표면에 평행한 면을 따라, 모두 평면적인 형상을 갖는, 제 1 중계층(71DFB), 유전체막 및 용량 전극(300DFB)이 적층 구조를 이루도록 형성되어 있다.
그리고, 이러한 입체적 부분 및 평면적 부분은, 각각 연속적인 구조를 갖는다. 즉, 양 부분 사이에 있어서, 제 1 중계층(71DFB)이라면 제 1 중계층(71DFB)으로, 용량 전극(300DFB)이라면 용량 전극(300DFB)으로, 각각 일체적인 구조를 갖고, 전체로서, 하나의 콘덴서를 구성하고 있다. 보다 자세하게는, 제 1 중계층(71)을 평면에서 보면, 도 9에서 특히 분명해지는 바와 같이, 데이터선(6a)의 방향을 따르면서, 두개의 콘택트 홀(81) 사이로 연장되는 부분과, 당해 부분으로부터 하측 차광막(11a)의 방향으로 연장되어 서로 인접하는 TFT(30)에 이르기까지의 사이로, 연장되는 부분에 의해서, 말하자면 「T자형」의 형상을 갖고 있다. 또한, 용량 전극(300)을, 평면적으로 보면, 이미 서술한 바와 같이, 하측 차광막(11a)과 중첩되도록 형성되어 있고, 보다 구체적으로는, 하측 차광막(11a)을 따라 연장되는 본선부와, 도면 중, 데이터선(6a)과 교차하는 각 개소로부터 데이터선(6a)을 따라 위쪽 및 아래쪽으로 각각 돌출한 돌출부를 구비하고 있다. 이 중 돌출부는, 하측 차광막(11a) 상의 영역 및 데이터선(6a) 아래의 영역을 이용하여, 축적 용량(70DFB)의 형성 영역의 증대에 공헌한다.
덧붙여서 말하면, 축적 용량(70)의 데이터선(6a)으로 연장되는 부분에 대해서는, 상술한 바와 같이, 볼록한 형상을 포함하는 입체적 부분으로서 형성되어 있는 것에 의해, 도 8에 도시하는 바와 같이, 입체적 부분의 위에 형성되는 층간 절연막의 표면 상에는, 실드층(404) 등을 거쳐서, 볼록부(43A)가 형성되어 있다. 즉, 도 8 중, 좌우 방향으로 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이에는, 말하자면 장벽이 마련되는 것 같은 형태가 된다.
이러한 형태가 되는 축적 용량(70DFB)은, 도 9로부터 알 수 있듯이, 주사선(3a) 및 데이터선(6a)의 형성 영역을 포함하는 차광 영역 내에, 말하자면 가두도록 형성되어 있고, 개구율의 감소를 초래하는 것과 같은 경우가 없다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 실시예의 전기 광학 장치에 있어서는, 상기 축적 용량(70DFB)의 존재를 요인으로 하여, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있게 된다.
우선, 본 실시예에 있어서는, 축적 용량(70DFB)의 단면 형상이 볼록한 형상을 포함하도록 구성되어 있는 것에 의해, 해당 볼록한 형상의 측면의 면적 부분만큼 용량 증대의 작용 효과를 기대할 수 있게 된다. 이것은, 이미 참조한 도 9와, 동 도면과 동 취지의 도면이기는 하지만 입체적 부분을 포함하지 않는 축적 용량(70)의 구성예를 도시하는 도 10과의 대비로부터 분명해진다. 또, 도 10에 있어서, 축적 용량(70)은, 모두 평면적으로 형성된 중계층(71) 및 용량 전극(300)에 의해서, 그 하부 전극 및 상부 전극이 구성되어 있는 것에 의해, 도 9에 도시한 바와 같은 데이터선(6a)에 따르는 입체적 부분이 존재하지 않는 구성으로 되어있다. 도 6의 단면도에 도시하는 축적 용량(70) 바로 그것에 해당된다.
이들 도 9 및 도 10으로부터 분명해지듯이, 본 형태에서는, 높이 H의 볼록 형상부(71DFBA)가, 대강 콘택트 홀(81, 83) 사이의 거리 L이 되는 길이분만큼, 제 1 중계층(71DFB)의 일부로서 형성되어 있기 때문에, 도 10에 비교해서 도 9쪽이, 전체로서 대강 2HL만큼 면적이 증가한 축적 용량(70DFB)이 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 여기에서 "L"는, 데이터선(6a)을 따르는 용량 전극(300DFB)의 길이를 나타낸다. 이 2HL 되는 면적은, 입체적 부분의 측벽 부분의 면적에 해당하는 것은 말할 필요도 없다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 축적 용량(70DFB)을 구성하는, 고정 전위측 용량 전극으로서의 용량 전극(300DFB) 및 화소 전위측 용량 전극으로서의 제 1 중계층(71DFB)의 면적을 평면적으로 증대시키지 않고, 그 용량을 증대시키는 것이 가능해지므로, 고 개구율을 유지한채로, 축적 용량(70DFB)의 증대를 실현하는 것이 가능해져, 더욱 표시 불균일, 깜빡임 등이 없는 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 전술과 같이, 축적 용량(70DFB)의 단면 형상이 볼록한 형상을 포함하게 하기 위해서, 제 1 중계층(71DFB)에 그 일부인 볼록 형상부(71DFBA)를 형성하는 형태를 유지하고 있었던 것에 의해서, 그 제조가 용이하다.
즉, 상기 볼록 형상부(71DFBA) 내지 상기 볼록한 형상은, 제 1 중계층(71DFB)의 형성 프로세스 중에 형성 가능하므로, 예컨대, 볼록한 형상을 형성하기 위해서 별도로 재료를 준비하거나 다른 프로세스를 실시하거나 하는 것 등으로부터 고려하면, 제조 비용을 그 상응하는 분만큼 삭감하는 것이 가능해지는 것이다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 축적 용량(70DFB)이 볼록한 형상을 포함하는 부분이, 데이터선(6a)에 따라 형성되어 있던 것에 의해, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치가, 1S 반전 구동 방식으로 구동되는 경우에 있어서는, 데이터선(6a)을 사이에 두고 서로 인접하는 화소 전극사이에 발생하는 횡 전계의 발생을 억제하는 것이 가능해지는 것이다. 이것은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제 1 중계층(71DFB)의 일부인 볼록 형상부(71DFBA) 상에 형성되는 제 4 층간 절연막(44)의 표면 상에, 제 2 층간 절연막(42), 실드층(404) 등을 거쳐서 볼록부(43A)가 형성되는 것에 의한 것이다. 즉 제 1로, 해당 볼록부(43A) 상에 화소 전극(9a)의 주연부가 맞춰지도록 해당 화소 전극(9a)을 형성하면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 대향 전극(21) 및 화소 전극(9a) 사이의 거리를, G1로부터 G2로 좁히고, 또는 G1보다 좁게 하는 것이 가능해져서, 그만큼 종 전계, 도 8 내에서 상하 방향으로 인가되는 전계를 강화하는 것이 가능해지기 때문이다.
또한 제 2로, 화소 전극(9a)의 주연부가 볼록부(43A)의 위에 존재하는지 여부에 관계없이, 해당 볼록부(43A)가 갖는 유전율의 여하에 의해 횡 전계자체를 약하게 할 수 있는 것에 의한다. 또한 제 3으로, 상기 볼록부(43A) 및 대향 전극(21) 사이의 간극이, 도 8에 도시하는 바와 같이, G1로부터 G3으로 좁혀지는 것에 따른, 그 용적, 즉 해당 간극 내에 위치하는 액정층(50)의 부피를 감소시키는 것이 가능하므로, 액정층(50)에 부여하는 횡 전계의 영향을 상대적으로 작게 하는 것이 가능한 것에 의한다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 데이터선(6a)을 사이에 두고 발생할 가능성이 있는 횡 전계의 발생을 억제하는 것이 가능해지므로, 해당 횡 전계에 의한 액정층(50) 내에서의 액정 분자의 배향 상태에 흐트러짐이 발생할 가능성을 저감하는 것이 가능해져, 더욱 고품질의 화상을 표시할 수 있게 되는 것이다.
또, 도 8 및 도 9에 있어서, 볼록 형상부(71DFBA)의 단면 형상은 직사각형 형상으로 되어있었지만, 본 발명은, 이러한 형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 해당 단면 형상이, 대략 사다리꼴 형상이 되는 것과 같은 경우(즉, 도 8의 시점에 있어서, 볼록 형상부(71DFBA)가 대략 사다리꼴 형상이 되는 것과 같은 경우)이더라도 좋다. 이 경우, 당해 볼록 형상부의 위에 유전체막 및 상부 전극인 용량 전극(300DFB)을 형성하는 때에는, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이 모난 부분(angular portion)이 존재하지 않게 되므로, 그 커버리지(coverage)의 악화 등에 대하여 걱정할 필요가 거의 없어진다. 따라서, 이러한 형태에 의하면, 적합하게, 유전체막 및 용량 전극을 형성하는 것이 가능해진다.
(제 4 실시예 : 화소 전극의 하지로서의 층간 절연막의 변형 형태)
이하에서는, 본 발명의 제 4 실시예로서, 상술의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치 중, 화소 전극(9a)의 하지로서 배치된 제 3 층간 절연막(43)에 관한 구성, 보다 자세하게는, 해당 제 3 층간 절연막(43)에 대한 평탄화 처리에 대한 변형 형태 등에 관련한 사항에 대하여, 도 11 내지 도 13을 참조하면서 설명한다. 여기에서 도 11은 횡 전계의 발생 기구에 대하여 설명하기 위한 설명도이다. 또한, 도 12는 상술한 제 2 실시예의 전기 광학 장치에 관계된 도 6과 동 취지의 도면으로서, 횡 전계 발생 방지를 위한 볼록부가 마련된 형태가 되는 것(단, 축적 용량이 입체적으로 구성되어 있지 않은 것)을 도시하는 도면이고, 도 13은 해당 볼록부가 마련된 경우에 있어서의 도 5의 G-G' 단면도이다.
그런데, 상술에 있어서, 제 3 층간 절연막(43)은, 그 표면이 거의 완전히 평탄하게 되도록, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리를 하는 것에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 이러한 형태에 한정되는 것이 아니다. 이하에서는, 이러한 형태와 동등하거나, 혹은 그 이상의 작용 효과를 취득하는 형태에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같은 형태하면, 확실히, 화소 전극(9a) 및 배향막(16)을 평탄하게 형성하는 것이 가능하므로, 액정층(50)의 배향 상태에 흐트러짐을 부여하지 않을 수 있게 되지만, 이하와 같은 문제가 발생할 가능성이 있다.
즉, 본 실시예와 같은 전기 광학 장치에서는, 일반적으로, 직류 전압 인가에 의한 전기 광학 물질의 열화 방지, 표시 화상에 있어서의 누화나 플리커의 방지 등을 위해서, 각 화소 전극(9a)에 인가되는 전압 극성을 소정 규칙으로 반전시키는 반전 구동 방식이 채용되는 경우가 있다. 보다 구체적으로, 이른바 「1H 반전 구동 방식」에 대하여 설명하면, 다음과 같다.
우선, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, n(단, n은 자연수)번째의 필드 혹은 프레임의 화상 신호를 표시하는 기간 중에는, 화소 전극(9a)마다 + 또는 -로 나타내는 액정 구동 전압의 극성은 반전되지 않고, 행마다 동일 극성으로 화소 전극(9a)이 구동된다. 그 후 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, n+1번째의 필드 혹은 1프레임의 화상 신호를 표시하는 데 있어서, 각 화소 전극(9a)에서의 액정 구동 전압의 전압 극성은 반전되고, 이 n+1번째의 필드 혹은 1프레임의 화상 신호를 표시하는 기간 동안에는, 화소 전극(9a) 마다 + 또는 -로 나타내는 액정 구동 전압의 극성은 반전되지 않고, 행마다 동일 극성으로 화소 전극(9a)이 구동된다. 그리고, 도 11(a) 및 도 11(b)에 도시된 상태가, 1 필드 또는 1 프레임의 주기로 반복된다. 이것이, 1H 반전 구동 방식에 의한 구동이다. 이 결과, 직류 전압 인가에 의한 액정의 열화를 피하면서, 누화나 플리커가 저감된 화상 표시를 할 수 있다. 또한, 1H 반전 구동 방식에 의하면, 후술하는 1S 반전 구동 방식과 비교해서, 종 방향의 누화가 거의 없는 점에서 유리하다.
그런데, 도 11(a) 및 도 11(b)로부터 알 수 있듯이, 1H 반전 구동 방식에서는, 도면 중 종 방향(Y방향)으로 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이에서 횡 전계가 발생하게 된다. 이들의 도면에서, 횡 전계의 발생 영역 C1은 상시, Y방향으로 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이의 간극 부근이 된다. 이러한 횡 전계가 인가되면, 마주보는 화소 전극과 대향 전극 사이의 종 전계(즉, 기판 면에 수직한 방향의 전계)의 인가가 상정되어 있는 전기 광학 물질에 대하여, 액정의 배향 불량과 같은 전기 광학 물질의 동작 불량이 발생하여, 이 부분에 있어서 광 누출 등이 발생하여 콘트라스트비가 저하되어 버린다는 문제가 발생한다.
이것에 대하여, 횡 전계가 발생하는 영역을 차광막에 의해 덮어서 가리는 것은 가능하지만, 그러면 횡 전계가 발생하는 영역의 넓이에 따라 화소의 개구 영역이 좁게 되어 버린다는 문제점이 발생한다. 특히, 화소 피치의 미세화에 의해 서로 인접하는 화소 전극 사이의 거리가 축소되는 것에 수반하여, 이러한 횡 전계는 커지기 때문에, 이들의 문제는 전기 광학 장치의 고 정밀화가 진행되는 만큼 심각화되어 버린다.
그래서, 본 형태에 있어서는, 제 3 층간 절연막(43)에 대하여, 도 11에 있어서 종 방향으로 서로 인접하는 화소 전극(9a)(즉, 역 극성의 전위가 인가되는 서로 인접하는 화소 전극(9a))의 사이에는, 횡 방향으로 스트라이프 형상으로 연장되는 볼록부(430)를 형성한다.
이 볼록부(430)의 존재에 의하면, 해당 볼록부(430) 상에 배치된 화소 전극(9a)의 테두리 부근에서의 종 전계를 강화하고 또한 횡 전계를 약하게 하는 것이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 볼록부(430) 상에 배치된 화소 전극(9a)의 테두리 부근과 대향 전극(21)의 거리를 볼록부(430)의 높이의 분만큼 좁힌다. 따라서, 도 12에 도시한 횡 전계의 발생 영역 C1에 있어서, 화소 전극(9a)과 대향 전극(21)의 사이에 있어서 종 전계를 강화할수 있는 것이다. 그리고, 도 12 및 도 13에 있어서, 서로 인접하는 화소 전극(9a) 사이의 간극은 일정하기 때문에, 간극이 좁아질수록 강해지는 횡 전계의 크기도 일정하다.
따라서, 도 11에 도시한 횡 전계의 발생 영역 C1에 있어서, 종 전계를 보다 지배적으로 함으로써, 횡 전계에 의한 액정의 배향 불량을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 절연막으로 이루어지는 볼록부(430)의 존재에 의해, 횡 전계의 강도도 약하게 되고 또한, 횡 전계가 존재하는 볼록부(430)로 대체된 분만큼 횡 전계를 받는 액정 부분이 줄기 때문에, 당해 횡 전계의 액정층(50)에 대한 작용을 감소시키는 것이 가능하다.
또, 이러한 볼록부(430)는, 구체적으로는 예컨대, 다음과 같이 형성된다. 이하에서는, 이 볼록부(430)를 형성하기 위한 구체적 형태에 대하여, 도 14 내지 도 15를 참조하면서 설명하는 것으로 한다. 이 중 도 14는 상술의 제 2 실시예에 있어서의 전기 광학 장치에 있어서, 데이터선 및 이것과 동일층에 형성되는 요소의 사시도이다. 도 15는 데이터선 및 이것과 동일층에 형성되는 요소의 사시도이다. 또, 이들의 도면에 있어서는, 볼록부(430)를 형성하기 위한 구성에 관해서만 도시하고 있고, 그 이외의 각종 요소에 대해서는 전부 도시를 생략하고 있다.
그런데, 볼록부(430)를 형성하기 위한 구체적 형태에 대하여, 제 1로는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 상술의 제 2 실시예에 있어서의 전기 광학 장치에 있어서 형성되어 있던 데이터선(6a), 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)을 이용하는 형태가 고려된다. 즉, 데이터선(6a)은, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 도 5중 Y방향으로 직선적으로 연장되는 본선부를 구비하고 있고, 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)은, 해당 데이터선(6a)으로부터 도 5 중 X방향으로 연장되도록 형성되어 있었다. 이러한 데이터선(6a), 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)을 이용하면, 그것들이 갖는 높이에 기인하여, 화소 전극(9a)의 하지로서의 제 4 층간 절연막(44)의 표면에, 자연스럽게 볼록부(430)를 형성할 수 있다 (도 14 참조). 이 경우에 있어서, 본 발명에 말하는 「연장부」, 혹은 「볼록한 패턴」으로서는, 전술의 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)이 해당된다고 생각할 수 있다.
제 2로는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 상술의 제 2 실시예에 있어서의 전기 광학 장치에 있어서 형성되어 있던 실드층(400) 및 제 3 중계층(402)을 이용하는 형태가 고려된다. 즉, 실드층(400)은, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 격자 형상으로 형성되어 있고, 제 3 중계층(402)은, 이 실드층(400)과 동일층으로서 형성되어 있었다. 이러한 실드층(400) 및 제 3 중계층(402)을 이용하면, 그들이 갖는 높이에 기인하여, 화소 전극(9a)의 하지로서의 제 4 층간 절연막(44)의 표면에, 자연스럽게 볼록부(430)를 형성할 수 있다(도 15 참조). 이 경우에 있어서, 본 발명에 말하는 「연장부」, 혹은 「볼록한 패턴」으로서는, 도 5에 도시하는 실드층(400) 중 Y방향으로 연장되는 부분을 가교(架橋)하도록 존재하는, 해당 실드층(400)의 X방향으로 연장되는 부분이 해당한다고 생각할 수 있다.
또, 이상의 각 경우에 있어서는, 데이터선(6a) 또는 실드층(400)의 하지로서 형성되는 층간 절연막의 표면에 대하여, 적당한 평탄화 처리를 실시하여 놓으면 더좋다. 이와 같이하면, 볼록부(430)의 높이를 엄밀하게 정할 수 있기 때문이다. 또, 이들과 같이, 실드층 또는 데이터선을 이용하여 볼록부를 형성하는 형태는, 상술의 제 1 실시예에 있어서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.
제 3으로, 상술 한 바와 같이 화소 전극(9a)의 하층의 구성에 고안을 추가하는 것에 따라, 해당 화소 전극(9a)의 하지로서의 제 3 층간 절연막(43)(제 1 실시예의 경우에 대응함), 혹은 제 4 층간 절연막(44)의 표면에 볼록부(430)를 마련하는 형태 외에, 경우에 따라서는, 해당 제 3 층간 절연막(43), 혹은 해당 제 4 층간 절연막(44)의 표면에 대하여, 직접적으로 볼록부(430)를 형성하기 위한 막을 새롭게 형성하고, 이것에 대하여 패터닝 처리를 실시하는 것으로, 볼록부(430)를 형성하는 것과 같은 형태를 채용하더라도 좋다.
그런데, 볼록부(430)는, 이상과 같이 하여 형성할 수 있지만, 이러한 볼록부(430)에 대해서는, 그것에 의하여 만들어지는 단차를 보다 완만하게 하면 바람직하다. 이 「완만한」 볼록부를 형성하기 위해서는, 예컨대, 일단 경사가 가파른 볼록부를 형성한 후, 해당 볼록부 및 그 주변에 평탄화막을 형성한 뒤에, 해당 평탄화막을 제거하고 또한 상기 평탄화막의 제거 후에 노출하는 상기 볼록부의 표면을 후퇴시키는 에치백 공정을 실시하는 것 등에 의해 실현할 수 있다.
이러한 「완만한」 볼록부를 마련하면, 배향막(16)에 대한 연마 처리를 비교적 용이하게 하여 불균일없이 양호하게 실시할 수 있어, 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 지극히 유효하게 미연에 방지할 수 있다. 이 점에서, 본 발명은, 만약에 볼록부 표면의 각도가 가파르게 변화하는 경우에서는, 액정 등의 전기 광학 물질에 불연속적인 면이 발생하여, 액정의 배향 불량과 같은 전기 광학 물질의 동작 불량이 발생해 버리는 것과는 크게 다르다.
또한, 상술에서는, 1H 반전 구동에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 이러한 구동 방식에 한정하여 적용되는 것이 아니다. 예컨대, 동일 열의 화소 전극을 동일 극성의 전위에 의해 구동하면서, 걸리는 전압 극성을 열마다 프레임 또는 필드주기로 반전시키는 1S 반전 구동 방식도, 제어가 비교적 용이하여 고품질의 화상 표시를 가능하게 하는 반전 구동 방식으로서 이용되고 있지만, 본 발명은, 이것에 대하여 적용 가능하다. 또한, 열 방향 및 행 방향의 양 방향으로 서로 인접하는 화소 전극 사이에서, 각 화소 전극에 인가되는 전압 극성을 반전시키는 돗트 반전 구동 방식도 개발되어 있지만, 본 발명은, 이것에 대하여도 적용하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
덧붙여, 이상과 같이, 볼록부(430)를 마련하는 형태에 있어서는, 이것을 원인으로 하여 액정의 배향 불량이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 경우에 따라서는, 전술의 상측 차광막 내지 내장 차광막, 혹은 하측 차광막(11a) 등의 선폭을 약간 넓게 해두면 좋다. 이와 같이하면, 볼록부(430)를 원인으로 하여, 그것에 의하여 발생한 배향 불량에 기인하는 광 누출 등이 화상 상에 영향을 미치게 하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 단, 이 수단은, 개구율의 향상이라는 관점에서는 역행하는 대책이 되기 때문에, 그것과의 적절한 조화를 도모한 뒤에 실시하는 것이 바람직하다.
(제 5 실시예 : 배속 필드 반전 구동)
이하에서는, 제 5 실시예에 대하여 도 16 및 도 17을 참조하면서 설명한다. 여기에서 도 16은, 화소 전극(9a)의 종래의 전압 인가 방법을 도시하는 주사 신호에 관한 타이밍 차트이며, 도 17은 제 5 실시예에 따른 동 타이밍 차트이다. 또, 도 1 내지 도 4 등을 참조하여 설명한 화소부는, 이러한 타이밍 차트에 근거하여 「구동」되게 된다.
제 5 실시예에서는, 화소 전극(9a)의 구동 방법에 대하여 특징이 있고, 특히, 본 실시예와 같이 화소 전극(9a) 아래의 층간 절연막의 표면이 평탄화되어 있는 경우에, 특유의 작용 효과를 발휘하는 것이다.
우선, 도 16에 도시하는 타이밍 차트를 이용하여, 제 5 실시예에 있어서의, 화소 전극(9a)에 대한 전압 인가 방법을 간단히 설명해 놓는다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 주사선(3a)은, 제 1 행째에 위치하는 것으로부터, 최종 행에 위치하는 것까지, 순서대로, 주사 신호 G1, G2, …, Gm이 인가되어 가는 것으로(도 1 참조), 선택되어 간다. 여기에서 「선택」은, 당해 주사선(3a)에 접속된 TFT(30)가 통전 가능한 상태가 되는 것을 의미한다. 그리고, 각 행의 주사선(3a)이 선택되어 있는 기간(1 수평 주사 기간(1H)) 중에는, 데이터선(6a)을 통하여, TFT(30), 나아가서는 화소 전극(9a)에 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 보낸다(도 16에서는, 이 점에 대하여 도시하지 않음). 이에 따라, 각 화소 전극(9a)은 소정의 전위를 갖게 되고, 상기 대향 전극(21)이 갖는 전위와의 사이에서 소정의 전위차가 발생하게 된다. 즉, 액정층(50)에 소정의 전하가 충전되게 된다.
덧붙여서 말하면, 제 1 행째로부터 최종 행에 도달하기까지의 주사선(3a)의 대강 전체의 선택이 행하여지는 기간이, 1 필드 기간, 혹은 1 수직 주사 기간(1F)이라고 불리는 것이다. 또한, 이 구동 방법에서, n 필드째와 (n+1) 필드째의 사이에서는, 극성이 반전된 구동이 행해진다(이하, 「1V 반전 구동」이라고 하는 경우가 있음. 도 16 및 도 17의 「G1」에 대하여 참조).
그런데, 이러한 1V 반전 구동에서는, 상술한 1H 반전 구동 등과는 상이하게, 서로 인접하는 화소 전극(9a)이 극성이 상이한 전계에서 구동된다는 것이 없으므로, 원리적으로, 횡 전계는 발생하지 않는다. 따라서, 본 실시예와 같이, 화소 전극(9a) 밑에 위치하는 층간 절연막의 표면에 평탄화 처리가 실시되어 있다고 해도, 상술의 볼록부 등을 마련하는 형태와 마찬가지로, 횡 전계의 발생을 원인으로 하는 문제에 대하여 특히 배려할 필요는 없다.
그러나, 상술한 바와 같이 1V 반전 구동을 채용하면, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 극성이 반전되는 것마다, 즉 1 수직 주사 기간마다, 화상 상에 플리커를 발생시킨다고 하는 난점을 포함하게 되는 것이다.
그래서, 이러한 경우에 있어서는, 도 17에 도시하는 것 같은 배속(倍速) 필드 반전 구동을 하면 바람직하다. 여기에서, 배속 필드 반전 구동은, 종전에 비해서 1 필드 기간을 절반(예컨대, 종전이 120〔Hz〕로 구동되어 있으면, 「절반」은, 바람직하게는 1/60〔s〕 혹은 그 이하로 하면 됨)으로 한 구동 방법이다. 따라서, 1V 반전 구동을 전제로 하면, 극성 반전의 주기가 종전에 비해서 절반이 되게 된다. 도 17 및 도 16을 대비하면, 전자 쪽이 후자 쪽에 비해서, 1 수평 주사기간(1H)이 더 짧고, 따라서, 1 수직 주사 기간(1F)이 더 짧게 되어 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 도면에 도시하는 바와 같이 「1/2」로 되어 있다.
이와 같이하면, 1수직 주사 기간이 단축화되는, 즉 플러스 극성에 의한 화면과, 마이너스 극성에 의한 화면이, 보다 민첩하게 전환되게 되어, 전술의 플리커가 눈에 띄지 않게 되는 것이다.
이상과 같이, 배속 필드 반전 구동 방법에 의하면, 플리커가 없는, 보다 고품질의 화상의 표시가 가능해진다.
또한, 이러한 배속 필드 반전의 구동 방법에 의하면, 각 화소 전극(9a)의 전위 유지 특성을, 그렇지 않은 구동 방법보다도, 상대적으로 높이는 것이 가능해진다. 물론, 1 필드 기간의 길이가 절반이 된다는 것은, 각 화소 전극(9a)이, 어떤 소정의 전위를 유지해야만 하는 시간이, 종전의 절반으로 좋게 되는 것을 의미하기 때문이다. 이 점에, 본 실시예에 있어서는, 각 화소에 따라서, 고성능의 축적 용량(70)을 구비할 수 있었기 때문에, 이미, 필드 기간 동안에 전압이 감쇠되어 간다는 사태를 미연에 방지하는 것이 가능하다고 되어 있지만, 더 고품질의 화상을 표시한다는 목적 하에서는, 상술한 바와 같이 상대적인 전위 유지 특성의 향상이라는 작용 효과가 유익한 것에는 의심할 여지가 없다. 이 제 5 실시예는, 상술 및 후술하는 실시예에 유효하다.
(제 6 실시예 : 화소 전극과의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀의 변형형태)
이하에서는, 본 발명의 제 6 실시예로서, 상술의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치 중, 화소 전극(9a)과의 전기적 접속을 도모하는 콘택트 홀에 대한 변형형태에 관련된 사항에 대하여, 도 18을 참조하면서 설명한다. 여기에서 도 18은 도 4와 동 취지의 도면으로서, 화소 전극(9a)과의 전기적 접속을 도모하는 콘택트 홀의 내부 표면에 티탄으로 이루어지는 막(이하, 「Ti막」이라고 함)이 형성되어 있는 점이, 특징적으로 상이한 형태로 되는 것을 도시하는 단면도이다. 또, 제 6 실시예의 전기 광학 장치는, 상기 제 1 실시예의 전기 광학 장치의 화소부에 있어서의 구성과 대략 마찬가지의 구성을 구비하고 있다. 따라서, 이하에서는, 제 6 실시예에 있어서 특징적인 부분만에 대해서 주된 설명을 가하는 것으로 하고, 나머지의 부분에 대해서는, 그 설명을 적절히 생략 내지 간략화하는 것으로 한다.
제 6 실시예에서는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 도 4와 비교해서, 제 3 중계층(402)이 형성되어 있지 않은 점, 그리고 화소 전극(9a) 및 제 1 중계층(71) 사이의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀(891)의 내부 표면에 Ti막(891a)이 형성되어 있는 점에 큰 상위가 있다.
보다 자세하게는, 제 4 층에는, 제 1 실시예와는 달리, 제 3 중계층(402)이 형성되어 있지 않기 때문에, 제 1 중계층(71) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속은, 제 2 층간 절연막(42) 및 제 3 층간 절연막(43)을 관통하여 형성된 콘택트 홀(891)에 의해서 실현되도록 되어 있다. 그리고, 이 콘택트 홀(891)의 내부 표면에는, Ti막(891a)이 형성되어 있다. 이 Ti막(891)은, 적어도 티탄을 포함하고 있으면 좋고, 그 화합물을 포함하고 있더라도 좋다. 예컨대, 질화 티탄, 질화 실리콘 등으로도 좋다. 화소 전극(9a)을 구성하는 ITO는, 콘택트 홀(891)의 내부에 있고, 이 Ti막(891a)의 표면을 덮도록 형성되어 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 제 6 실시예의 전기 광학 장치에 있어서는, 제 1 실시예에 있어서, 알루미늄막 및 질화 티탄막으로 이루어지는 제 3 중계층(402)이 마련되어 있는 것에 의해, 소위 전식의 위험을 회피하고 있었던 것과 마찬가지로, ITO로 이루어지는 화소 전극(9a)은, 직접적으로는, Ti막(891a)과 접촉하게 되므로, 역시 전식의 위험을 회피할 수 있다. 따라서, 제 6 실시예에 있어서도, 화소 전극(9a)에 대한 전압 인가, 혹은 해당 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 양호하게 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 상술의 Ti막(891a)에 의하면, 해당 티탄이 비교적 우수한 차광 성능을 갖는 것에 의해, 콘택트 홀(891)을 원인으로 하는 광 누출을 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 당해 Ti막(891a)이, 광을 흡수 등을 함으로써, 콘택트 홀의 구동 부분을 통과해 오는 광의 진행을 차단하는 것이 가능해지는 것이다. 이에 따라, 화상 상에 광 누출 등을 생기게 하는 우려가 거의 없어진다.
또한, 동일한 이유로부터, TFT(30), 내지 그 반도체층(1a)의 내광성을 높일 수 있다. 이에 따라, 반도체층(1a)에 광이 입사한 경우에 있어서의 광 리크 전류의 발생을 억제하고, 이것에 기인하는 화상 상의 플리커 등의 발생을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 이상에 의해, 제 6 실시예의 전기 광학 장치에 있어서는,보다 품질이 높은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
또, 이 제 6 실시예에 따른 도 18에 도시하는 전기 광학 장치의 구성은, 상기 제 1 실시예로서 설명한 도 4 및 제 2 실시예로서 설명한 도 6과의 관계에 있어서, TFT 어레이 기판(10) 상에 있어서의 적층 구조의 구체적인 실시예를 풍부화시키는 것이라고 할 수 있다.
즉, 제 6 실시예에 따른 도 18은, 도 4 및 도 6과 비교해서, 제 2 중계층(402)의 생략 및 이것에 따르는 콘택트 홀 수의 감소 등에 의해서, 구조를 보다 간단하게 하고, 개구율의 향상을 도모하도록, 적층 구조를 구성하는 각종 요소를 차광 영역 내에 가두도록 배치하는 데 있어서는, 보다 유리하다는 면을 갖는다. 다만, 도 4에 있어서는, 상술한 바와 같이, 콘택트 홀(83, 85, 89)의 단소화에 의한 비용 삭감을 도모할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있고, 도 6에 있어서는, 용량 전극(300)을 용량선의 일부로서 구성 가능한 것 등에 의해 비용 삭감을 도모할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서 개시되어 있는 전기 광학 장치의 각종 형태에 있어서는, 개구율의 향상을 도모할 수 있는 것은 물론이고, 기타 부수하는 작용 효과가 개성적으로 발휘되게 되지만, 어떤 구조가 최적인지는 일률적으로는 결정할 수 없다. 이와 같이, 제 6 실시예는, 상술의 제 1 실시예 등과 함께, 본 발명을 구체화할 때에 고려할 수 있는 최적의 형태의 하나를 제공하는 것과 동시에, 본 발명에 따른 적층 구조의 구체적인 실시예를 풍부화하는 것이다.
(전기 광학 장치의 전체 구성)
이상과 같이 구성된 각 실시예에 있어서의 전기 광학 장치의 전체 구성을 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한다. 또, 도 19는 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20)의 측으로부터 본 평면도이며, 도 20은 도 19의 H-H' 단면도이다.
도 19 및 도 20에 있어서, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)의 사이에는, 액정(50)이 봉입되어 있고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은, 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 이루어지고, 자외선, 가열 등에 의해 경화시킨 것이다. 또한, 이 밀봉재(52) 중에는, 본 실시예에 있어서의 액정 장치가 프로젝터 용도와 같이 소형으로 확대 표시를 하는 액정 장치라면, 양 기판간의 거리(기판간 갭)를 소정 값으로 하기 위한 유리 섬유(glass fiber), 혹은 유리 비드 등의 갭 재(스페이서)가 살포되어 있다. 혹은, 당해 액정 장치가 액정 디스플레이나 액정 텔레비전과 같이 대형으로 등배 표시를 하는 액정 장치라면, 이러한 갭 재는, 액정층(50) 중에 포함되어도 좋다.
밀봉재(52)의 외측의 영역에는, 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정의 타이밍으로 공급함으로써 해당 데이터선(6a)을 구동하는 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 마련되고 있어, 주사선(3a)에 주사 신호를 소정의 타이밍으로 공급함으로써, 주사선(3a)을 구동하는 주사선 구동 회로(104)가, 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 마련되어 있다.
또, 주사선(3a)에 공급되는 주사 신호 지연이 문제가 되지 않는다면, 주사선 구동 회로(104)는 한 쪽만이라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역(10a)의 변을 따라 양측에 배열하더라도 좋다.
TFT 어레이 기판(10)의 나머지 한 변에는, 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 얻기 위한 도통재(106)가 마련되어 있다.
도 20에 있어서, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 화소 스위칭용의 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 한 종류 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어져, 이들 한 쌍의 배향막 사이에서, 소정의 배향 상태를유지한다.
또, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 이들의 데이터선 구동 회로(101), 주사선 구동 회로(104)등에 추가하여, 복수의 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정의 타이밍으로 인가하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선(6a)에 소정 전압 레벨의 프리 차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리 차지 회로, 제조 도중이나 출하 시의 당해 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하더라도 좋다.
(전자 기기)
다음에, 이상 상세히 설명한 전기 광학 장치를 라이트 밸브로서 이용한 전자 기기의 일례인 투사형 컬러 표시 장치의 실시예에 대하여, 그 전체 구성, 특히 광학적인 구성에 대하여 설명한다. 여기에서, 도 21은 투사형 컬러 표시 장치의 도식적 단면도이다.
도 21에 있어서, 본 실시예에 있어서의 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 액정 프로젝터(1100)는, 구동 회로가 TFT 어레이 기판 상에 탑재된 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 3개 준비하여, 각각 RGB용의 라이트 밸브(100R, 100G, 100B)로서 이용한 프로젝터로서 구성되어 있다. 액정 프로젝터(1100)에서는, 메탈 할라이드(metalhalide) 램프 등 백색 광원의 램프 유닛(1102)으로부터 투사광이 발생하면, 3장의 미러(1106) 및 2장의 다이클로익 미러(dichroic mirror)(1108)에 의해서, RGB의 삼원색에 대응하는 광성분 R, G, B로 나누어지고, 각 색에 대응하는 라이트 밸브(100R, 100G, 100B)에 각각 도달한다. 이 때 특히, B광은, 긴 광로에 의한 광손실을 막기 위해서, 입사 렌즈(1122), 중계 렌즈(relay lens)(1123) 및 출사 렌즈(1124)로 이루어지는 중계 렌즈계(1121)를 거쳐서 도달한다. 그리고, 라이트 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 각각 변조된 삼원색에 대응하는 광성분은, 다이클로익 프리즘(1112)에 의해 재차 합성된 후, 투사 렌즈(1114)를 거쳐서 스크린(1120)에 컬러 화상으로서 투사된다.
본 발명은, 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 판독할 수 있는 발명의 요지, 혹은 사상에 반하지 않는 범위로 적절히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 전기 광학 장치 및 전자 기기도 또, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다. 전기 광학 장치에서는, 전기 영동 장치나 EL(전계 발광) 장치나 전자 방출 소자를 이용한 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 등에 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고 개구율·고 콘트라스트화를 달성함으로써, 높은 품질을 구비한 화상을 표시할 수 있는 전기 광학 장치를 제공하고 또한, 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자 기기를 제공한다.

Claims (21)

  1. 전기 광학 장치로서,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되어, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 상측 차광막을 구비하고,
    상기 상측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고,
    상기 주사선 및 상기 데이터선 및 상기 축적 용량은, 차광 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측 차광막과 동일막으로 형성되어, 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이를 전기적으로 접속하기 위한 차광성의 중계막을 구비하고, 상기 차광막과 상기 중계막으로 상기 화소 개구 영역을 규정하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 차광막은, 상기 축적 용량을 이루는 한쪽의 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 하지(下地)로서 배치된 층간 절연막을 더 갖고,
    해당 층간 절연막에는, 상기 화소 전극과의 전기적 접속을 도모하기 위한 콘택트 홀이 형성되어 있고,
    해당 콘택트 홀의 적어도 내부 표면에는, 티탄 또는 그 화합물을 포함하는 막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터선은, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽과 동일막으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 한쪽과 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 중계층을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 중계층은, 알루미늄막 및 질화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주사선, 상기 데이터선, 및 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 적어도 하나는, 차광성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 상기 제 2 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성하고 또한,
    해당 용량선은, 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용량선은, 그 상층에 상기 저 저항막을 갖고 또한, 그 하층에 광흡수성의 재료로 이루어지는 막을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 저 저항막은 알루미늄 혹은 알루미늄의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량은, 유전체막 및 해당 유전체막을 사이에 유지하여 이루어지는 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 평행한 면을 따라 적층된 제 1 부분과, 상기 기판의 표면에 대하여 솟아오른 평면을 따라 적층된 제 2 부분을 포함하는 것에 의해, 그 단면 형상이 볼록한 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 축적 용량의 상기 볼록한 형상은, 상기 주사선 및 상기 데이터선의 적어도 한쪽을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량은, 유전체막 및 해당 유전체막을 사이에 유지하여 이루어지는 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지고, 상기 유전체막은, 질화 실리콘막 및 산화 실리콘막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 하지로서 배치된 층간 절연막이, 상기 적층 구조의 일부를 더 이루고 있고,
    상기 층간 절연막의 표면은 평탄화 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기에서 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및 해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기에서 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고,
    상기 데이터선은, 상기 주사선의 상측을 해당주사선에 교차하여 연장되는 본선부 및 해당 본선부로부터 상기 주사선을 따라 연장된 연장부를 포함하고,
    상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극을 구비하고,
    상기 기판 상에 있어서 상기 화소 전극의 하지 표면에는, 상기 연장부의 존재에 따라 평면적으로 보아 상기 주사선을 사이에 두고 서로 인접하는 화소 전극의 간극으로 되는 영역에 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기에서 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및 해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기에서 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고,
    상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과,
    평면적으로 보아 서로 인접하는 화소 전극의 간극으로 되는 영역에 형성된 볼록부를 더 구비하여 이루어지고,
    상기 볼록부는, 에칭에 의해서 상기 볼록부 상에 일단 형성된 평탄화막을 제거하고 또한 그 제거 후에 노출되는 상기 볼록부의 표면을 후퇴시켜 이루어지는, 표면 단차가 완만한 볼록부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 그 복수가 평면 배열되어 있고 또한, 제 1 주기에서 반전 구동되기 위한 제 1 화소 전극군 및 해당 제 1 주기와 상보적인 제 2 주기에서 반전 구동되기 위한 제 2 화소 전극군을 포함하고,
    상기 기판에 대향 배치되는 대향 기판 상에 상기 복수의 화소 전극에 대향하는 대향 전극과,
    평면적으로 보아 서로 인접하는 화소 전극의 간극으로 되는 영역에 볼록부를 형성하기 위해서, 해당 화소 전극 아래 또한 상기 데이터선과 동일층으로서 형성되는 볼록한 패턴
    을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  19. 전기 광학 장치로서,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되어, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 실드층과,
    상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 하층에서 형성된 하측 차광막을 구비하되,
    상기 하측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고,
    상기 주사선과 상기 데이터선 및 상기 축적 용량과 상기 실드층은, 차광 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 실드층은, 차광성을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  21. 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기로서,
    상기 전기 광학 장치는,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장되는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터의 반도체층보다 상층이면서 상기 화소 전극보다 하층에서 형성되어, 화소 전위에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극사이에 배치된 상측 차광막을 구비하되,
    상기 상측 차광막은, 화소 개구 영역의 적어도 모서리부를 규정하고,
    상기 주사선과 상기 데이터선 및 상기 축적 용량은, 차광 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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