KR20040038867A - 전기 광학 장치 및 전자기기 - Google Patents

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Abstract

전기 광학 장치에 있어서, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 실드층과, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다.

Description

전기 광학 장치 및 전자기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 액티브 매트릭스 구동 방식의 전기 광학 장치의 기술 분야에 속하고, 특히, 화소 스위칭용 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하, 적절히 「TFT」라고 함)를, 기판 상의 적층 구조 내에 구비한 형식의 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 이것을 광 밸브로서 구비한 전자기기의 기술 분야에 속한다. 또한, 본 발명은 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치(electrophoretice device)나 EL 장치(electroluminescent device)나 전자 방출 소자를 이용한 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 등의 기술 분야에도 속한다.
TFT 액티브 매트릭스 구동 형식의 전기 광학 장치에서는, 각 화소에 마련된 화소 스위칭용 TFT의 채널 영역에 입사광이 조사되면, 광에 의한 여기로 광 리크 전류가 발생하여 TFT의 특성이 변화한다. 특히, 프로젝터의 광 밸브용 전기 광학 장치의 경우에는, 입사광의 강도가 높기 때문에, TFT의 채널 영역이나 그 주변 영역에 대한 입사광을 차광하는 것은 중요해진다.
그래서 종래에는, 대향 기판에 마련된 각 화소의 개구 영역을 규정하는 차광막에 의해, 또는 TFT 어레이 기판 상에서 TFT 상을 통과하고, 또한 Al(알루미늄) 등의 금속막으로 이루어지는 데이터선에 의해, 이러한 채널 영역이나 그 주변 영역을 차광하도록 구성되어 있다. 또한, TFT 어레이 기판 상의 TFT의 하측에 대향하는 위치에도, 예컨대, 고융점 금속으로 이루어지는 차광막을 마련하는 경우가 있다.
이와 같이 TFT의 하측에도 차광막을 마련하면, TFT 어레이 기판 측으로부터의 이면 반사광이나, 복수의 전기 광학 장치를 프리즘 등을 거쳐 조합하여 하나의광학계를 구성하는 경우에 다른 전기 광학 장치로부터 프리즘 등을 투과하는 투사광 등의 복귀광이, 당해 전기 광학 장치의 TFT에 입사하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그러나, 상술한 각종 차광 기술에 따르면, 이하의 문제점이 있다. 즉, 우선 대향 기판 상이나 TFT 어레이 기판 상에 차광막을 형성하는 기술에 따르면, 차광막과 채널 영역 사이에는, 3차원적으로 보아, 예컨대, 액정층, 전극, 층간 절연막 등을 거쳐 상당히 이간되어 있고, 양자 사이에 비스듬히 입사하는 광에 대한 차광이 충분하지 않다. 특히, 프로젝터의 광 밸브로서 이용되는 소형의 전기 광학 장치에서는, 입사광은 광원으로부터의 광을 렌즈로 수렴시킨 광속(光束)이며, 비스듬히 입사하는 성분을 무시할 수 없을 정도(예컨대, 기판에 수직인 방향에서 10도 내지 15도 정도 경사진 성분을 10% 정도) 포함하고 있으므로, 이러한 경사진 입사광에 대한 차광이 충분하지 않은 것은 실천 상 문제로 된다.
또한, 차광막이 없는 영역으로부터 전기 광학 장치 내로 진입한 광이 기판의 상면 또는 기판의 상면에 형성된 차광막의 상면이나 데이터선의 하면(즉, 채널 영역에 면하는 쪽의 내면)에서 반사된 후에, 이러한 반사광, 또는 이것이 더욱 기판의 상면 또는 차광막이나 데이터선의 내면에서 반사된 다중 반사광이, 최종적으로 TFT의 채널 영역에 도달되는 경우도 있다.
특히, 최근의 표시 화상의 고품질화라는 일반적 요청에 따르도록 전기 광학 장치의 고선명화 또는 화소 피치의 미세화를 도모함에 따라, 더욱 밝은 화상을 표시해야 하는 입사광의 광 강도를 높이는 것에 대해서, 상술한 종래의 각종 차광 기술에 따르면, 충분한 차광을 실시하는 것이 보다 곤란하게 되고, TFT의 트랜지스터의 특성 변화에 의해, 플리커 등이 발생하여, 표시 화상의 품질이 저하한다는 문제점이 있다.
또, 이러한 내광성을 높이기 위해서는, 차광막의 형성 영역을 확대하면 좋다고도 생각되지만, 차광막의 형성 영역을 확대한다는 것은, 표시 화상의 밝기를 향상시키도록 각 화소의 개구율을 높이는 것이 근본적으로 요청되기 때문에, 그 실현이 곤란하게 된다고 하는 문제점이 발생한다. 또한, 상술한 바와 같이, 차광막, 즉, TFT의 하측 차광막이나 데이터선 등으로 이루어지는 TFT의 상측 차광막 등의 존재에 의해, 경사광에 기인한 내면 반사광이나 다중 반사광이 발생하는 것에 감안하면, 무턱대고 차광막의 형성 영역을 확대하는 것은, 이러한 내면 반사광이나 다중 반사광의 증대를 초래한다고 하는 해결 곤란한 문제점도 있다.
본 발명은, 상기 문제점에 감안해서 행해진 것으로서, 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 차광 성능을 높임으로써 광 리크 전류의 발생을 억제함에 따라 플리커 등이 없는 고품질의 화상을 표시할 수 있는 전기 광학 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자기기를 제공하는 것도 과제로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 전기 광학 장치에서의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상의 복수 화소에 마련된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로를 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 전기 광학 장치에서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수 화소군의 평면도,
도 3은 도 2 중 주요부만을 추출한 평면도,
도 4는 도 2의 A-A'선 단면도,
도 5는 도 2 중 주사선(3a)의 수평적 돌출부 및 하지 절연막에 형성된 홈을, 반도체층과 함께 발췌하여 나타내는 평면도,
도 6은 도 5의 B-B'선 단면도,
도 7은 도 5의 C-C'선 단면도,
도 8은 도 5의 D-D'선 단면도,
도 9는 도 5와 동 취지의 도면으로서, 해당 도면에서의 수평적 돌출부가 포위부로 치환된 경우의 형태를 나타내는 도면,
도 10은 도 9의 E-E'선 단면도,
도 11은 도 9의 F-F'선 단면도,
도 12는 변형예인 도 9의 E-E'선 단면도,
도 13은 도 2와 동 취지의 도면으로서, 해당 도면과는 주사선을 따른 홈이 하지 절연막에 마련되는 점에 대해 다른 형태를 나타내는 도면,
도 14는 도 13의 G-G'선 단면도,
도 15는 도 14에 대한 변형예에 따른 도 13의 G-G'선 단면도,
도 16은 도 14에 대한 변형예에 따른 도 13의 G-G'선 단면도,
도 17은 본 발명의 실시예 2의 전기 광학 장치에서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 18은 도 17의 A-A'선 단면도,
도 19는 질화막의 형성 형태(데이터선 상 및 화상 표시 영역 외)를 나타내는 평면도,
도 20은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에서의 TFT 어레이 기판을, 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판 측으로부터 본 평면도,
도 21은 도 20의 H-H'선 단면도,
도 22는 본 발명의 전자기기의 실시예인 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 컬러 액정 프로젝터를 나타내는 도식적 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1a : 반도체층1a' : 채널 영역
2 : 절연막3a : 주사선
3b : 수평적 돌출부(수직적 돌출부를 포함함)
3c : 포위부(수직적 돌출부를 포함함)
6a : 데이터선9a : 화소 전극
10 : TFT 어레이 기판11a : 하측 차광막
M1 : 금속층B1 : 배리어층
12 : 하지 절연막12cv, 12cva : 홈
30 : TFT43 : 제 3 층간 절연막
50 : 액정층70 : 축적 용량
75 : 유전체막75a : 산화실리콘막
75b : 질화실리콘막81, 82, 83, 85, 87, 89 : 콘택트 홀
300 : 용량 전극400 : 실드층
402 : 제 2 중계층
본 발명의 전기 광학 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 실드층을 구비하고 있다. 그리고, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다.
본 발명의 전기 광학 장치에 따르면, 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽(이하, 단지 「한쪽 전극」이라고 하는 경우가 있음)이 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다.
이러한 구성에 의하면, 해당 한쪽 전극의 고기능화(예컨대, 해당 한쪽 전극이 갖는 고정 전위측 용량 전극으로서의 기능에 더하여, 다른 기능을 함께 갖게 하는 것 등)를 실현할 수 있다. 특히, 본 발명에서의 당해 다층막에는, 저저항막, 즉 예컨대, 알루미늄, 동, 크롬 등의 금속 단체, 또는 이들을 포함하는 재료 등, 종래의 폴리실리콘이나 WSi에 비해 그 전기 저항이 낮은 재료가 포함되기 때문에, 높은 전기 전도도를 달성할 수 있게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 다층막은, 하층이 광 흡수성의 막, 상층이 광 반사성의 막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 직접 입사되는 광은 상층에서 반사되고, 복귀광은 하층에서 광을 흡수시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 상기 제 2 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성하고, 또한, 해당 용량선은 상기 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 따르면, 우선, 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽, 즉 앞서 정의한 한쪽 전극이 제 2 방향, 즉 주사선의 형성 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성한다. 이에 따라, 예컨대, 상기 한쪽 전극을 고정 전위로 하기 위해서는, 화소마다 마련되는 축적 용량의 한쪽 전극 각각에 대하여, 이들 고정 전위로 하기 위한 도전재 등을 개별적으로 마련할 필요 등은 없고, 용량선마다 고정 전위원에 접속한다고 하는 형태를 채용하면 좋다. 따라서, 본 형태에 따르면, 제조 공정의 간략화, 또는 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다.
또한, 본 형태에서는 특히, 용량선이 상기 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다. 이러한 구성에 따르면, 용량선의 고기능화, 예컨대, 해당 용량선이 갖는 고정 전위측 용량 전극으로서의 기능에 부가하여, 다른 기능을 함께 갖게 하는 것 등을 실현할 수 있다. 특히, 본 발명에서의 당해 다층막에는, 저저항막, 즉 예컨대, 알루미늄, 동, 크롬 등의 금속 단체, 또는 이들을 포함하는 재료 등, 종래의 폴리실리콘이나 WSi에 비해 그 전기 저항이 낮은 재료가 포함되기 때문에, 높은 전기 전도도를 달성할 수 있게 된다. 그리고, 이 높은 전기 전도도의 달성에 의해, 본 형태에서는, 용량선의 협소화, 즉 축적 용량의 협소화를, 특별한 제약 없이실현할 수 있다. 따라서, 본 형태는 개구율의 향상을 도모하는 데에도 크게 기여하게 된다. 바꿔 말하면, 종래에 있어서, 용량선을 협소화하면 발생했던 고저항화에 기인하는 누화의 발생이나 버닝(burning) 등의 발생을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 형태에서의 용량선은 상술한 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지기 때문에, 해당 저저항막에 더하여, 박막 트랜지스터에 대한 광 입사를 방지할 수 있는 광 차폐 기능을 실현하기 위한 다른 재료로 이루어지는 막을, 해당 용량선의 구성 요소로서 함께 가지게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명과 같이 용량선을 다층막으로 구성하면, 축적 용량으로서의 기능을 안정화시킬 수 있게 된다. 즉 예컨대, 위에서 예시한 저저항화라는 목적만을 달성하는 것이면, 그와 같은 재료 한층만으로 용량선을 구성하면 좋지만, 여기서는 축적 용량으로서 본래 가져야하는 콘덴서로서의 기능을 충분히 다할 수 없는 경우가 있는 것이다. 그러므로, 본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 2층 이상의 막으로 용량선이 구성되는 것에 의해, 그 하나의 층에서 어떤 특별한 기능을 갖게 하는 재료를 이용했다고 해도, 다른 층에서 축적 용량으로서의 기능을 할 수 있는 재료를 보상적으로 이용할 수 있기 때문에, 상술한 바와 같이 문제가 발생하지 않는다.
또, 본 발명에 있어서는, 용량선에서 상술한 바와 같은 다기능화를 도모할 수 있기 때문에, 전기 광학 장치의 설계 자유도도 또한 향상되게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 용량선은 그 상층에 상기 저저항막을 갖고, 또한 그 하층에 광 흡수성 재료로 이루어지는 막을 갖는다.
이 형태에 따르면, 용량선에서, 이하에 기술하는 바와 같은 다기능화가 도모되게 된다. 우선, 용량선의 상층은 상기 저저항막을 갖는 것으로 되기 때문에, 예컨대, 해당 상층 측으로부터 광이 입사하는 경우를 상정하면, 해당 광은 당해 저저항막의 표면에서 반사되는 것으로 되고, 이것이 박막 트랜지스터에 직접 도달하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다. 이것은 당해 재료가 일반적으로 높은 광 반사율을 갖는 것에 근거한다.
한편, 용량선의 하층은, 예컨대, 폴리실리콘 등의 광 흡수성 재료로 이루어지기 때문에, 예컨대, 전기 광학 장치 내부에 입사한 후, 상기 저저항막의 표면, 또는 상기 데이터선의 하면 등에서 반사하는 등의 결과 발생하는, 소위 미광(迷光)이 박막 트랜지스터에 도달하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다. 즉, 그 와 같은 미광의 전부 또는 일부는 용량선의 하층에서 흡수되는 것으로 되기 때문에, 해당 미광이 박막 트랜지스터에 도달할 가능성을 감소시키는 것이 가능해진다.
또, 본 발명에 있어서는, 용량선이 「다층막으로 이루어진다」는 것이 전제이기 때문에, 예컨대, 본 형태에 있어서, 용량선의 상층에 알루미늄, 그 하층에 폴리실리콘이 존재한다고 해도, 해당 알루미늄의 더 상층에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재하거나, 또는, 해당 폴리실리콘의 더욱 하층에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재하거나, 또는, 해당 알루미늄 및 해당 폴리실리콘 사이에 별도의 재료로 이루어지는 막이 존재한다고 하는 것과 같은 형태 등이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 경우에 따라, 위에서 순서대로, 알루미늄, 폴리실리콘 및 알루미늄 등과 같은 구조여도 물론 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 저저항막은 알루미늄으로 이루어진다.
이 형태에 따르면, 알루미늄이 매우 낮은 저항인 재료인 것으로 하여, 상술한 바와 같은 작용 효과가 보다 확실하게 얻어지게 된다. 덧붙여서 말하면, 알루미늄의 저항값은 상기한 폴리실리콘이나 WSi에 비해 대략 1/100이다.
또한, 용량선에 알루미늄을 포함하는 본 구성에 따르면, 다음과 같은 작용 효과를 얻는 것도 가능해진다. 종래에는, 용량선은 이미 기술한 바와 같이, 폴리실리콘 단체나 WSi 등으로 구성되어 있기 때문에, 이들 재료에 기인하는 수축력 또는 압축력에 의해, 해당 용량선 상에 형성하는 층간 절연막 등에는 큰 응력이 발생하는 결과로 되었지만, 본 형태에서는, 그와 같은 문제가 발생하지 않는다. 즉, 종래에는, 상기 응력의 존재에 의해, 층간 절연막의 두께에는 일정한 제약이 따르고, 이것을 너무 얇게 하면, 당해 응력에 의해 파손되는 경우가 있었다. 본 형태에서는, 그와 같은 응력의 존재를 생각하지 않아도 좋고, 그 결과, 층간 절연막의 두께를, 종래에 비해 작게 하는 것이 가능해져, 전기 광학 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 길이 방향으로 연장하는 채널 영역과 해당 채널 영역으로부터 길이 방향으로 더 연장하는 채널 인접 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 채널 영역의 옆에 차광부를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 주사선은 상기 길이 방향으로 교차하는 방향으로 연장하고, 또한 평면적으로 보아상기 채널 영역에 겹치는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하는 본체부와, 평면적으로 보아 상기 채널 영역의 옆에서 상기 본체부로부터 상기 길이 방향으로 돌출하여, 상기 차광부를 이루는 수평적 돌출부를 갖는다.
이 형태에 따르면, 주사선은 평면적으로 보아 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하는 본체부로부터, 채널 영역의 옆에서, 채널 인접 영역을 따라 돌출하는 수평적 돌출부를 갖는다. 따라서, 기판면에 대해 비스듬히 진행하는 입사광 및 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이 채널 영역 및 채널 인접 영역에 입사하는 것을, 주사선 중 게이트 전극을 포함하는 본체부뿐만 아니라, 특히 수평적 돌출부에 의한 광 흡수 또는 광 반사에 의해, 적어도 부분적으로 저지할 수 있다. 이 때, 특히, 채널 인접 영역으로부터의 층간 거리가 매우 작은 위치, 즉, 일반적으로 게이트 절연막의 두께만큼 떨어진 층간 위치에 배치되는 수평적 돌출부에 의해 차광을 행함으로써 매우 효과적으로 당해 차광을 행할 수 있다.
예컨대, 기판 상에, 박막 트랜지스터의 하측에 하측 차광막을 마련한 경우에는, 비교적 층간 거리가 작은 하측 차광막과 차광막으로서 기능하는 주사선의 수평적 돌출부나 본체부 사이에, 채널 인접 영역이나 채널 영역을 사이에 유지하는 구성을 얻을 수 있기 때문에, 경사광에 대해 매우 높은 차광 성능을 얻을 수 있다.
이 결과, 본 형태에 따르면, 내광성을 높일 수 있게 되어, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 박막 트랜지스터에 의해 화소 전극을 양호하게 스위칭 제어할 수 있고, 최종적으로는, 밝게 광 계조의 화상을 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 본체부와 상기 수평적 돌출부는 동일 막에서 일체적으로 된다.
이 형태에 따르면, 당해 전기 광학 장치를 제조할 때에, 차광용의 돌출부는 본체부와 동시에 주사선을 형성하는 공정에서 형성할 수 있기 때문에, 당해 돌출부를 형성하기 위해 추가적인 공정은 불필요하다. 따라서, 기판 상에서의 적층 구조 및 제조 프로세스의 간략화를 도모할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 본체부는 상기 게이트 전극을 포함하는 개소가 폭넓게 형성되어 있다.
이 형태에 따르면, 주사선의 본체부는 게이트 전극을 포함하는 개소가 폭넓게 형성되어 있기 때문에, 경사광에 대한 폭이 넓은 본체부에 의한 채널 영역이나 채널 인접 영역에서의 차광 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 당해 제 1 전기 광학 장치를 제조할 때에, 이와 같이 본체부의 특정 위치를 폭이 넓게 형성하기 위해서는, 주사선의 평면 패턴에 약간의 변경을 가하는 것만으로 충분하므로, 추가적인 공정은 불필요하다.
또한, 수평적 돌출부를 구비하는 형태에서는, 또한, 상기 수평적 돌출부는 평면적으로 보아 상기 채널 영역마다, 그 소스측 및 드레인측에 각각 위치하는 상기 채널 인접 영역의 양 옆에서 각각 돌출하고 있다.
이 형태에 따르면, 박막 트랜지스터마다, 그 소스측 및 드레인측 및 그들 양 옆에 합계 네 개의 돌출부가 마련되게 된다. 따라서, 이들 돌출부에 의해, 3차원적으로 각종 방향으로부터 입사하는 경사광에 대한 차광 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 길이 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 박막 트랜지스터의 상기 채널 영역을 상측으로부터 적어도 덮는 상측 차광막을 구비하고 있고, 상기 상측 차광막은 적어도 부분적으로, 상기 채널 영역의 길이 방향에 직교하는 단면 상에서 상기 채널 영역 측에서 보아 오목 형상으로 형성되어 있다.
이 형태에 따르면, 채널 영역을 상측으로부터 적어도 덮는 상측 차광막을 구비하고 있고, 상기 상측 차광막은 적어도 부분적으로, 상기 채널 영역의 길이 방향에 직교하는 단면 상에서 상기 채널 영역 측으로부터 보아 오목 형상으로 형성되어 있다. 즉, 하측이 오목 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 상측 차광막이 평탄한 경우와 비교하여, 기판면에 대하여 경사지게 진행하는 입사광 및 입사광 및 복귀광에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이, 최종적으로 기울어져 상측으로부터 채널 영역으로 입사하는 것을, 당해 상측 차광막에 의해, 보다 효과적으로 저지할 수 있다.
예컨대, 기판 상에서, 박막 트랜지스터의 하측에 하측 차광막을 마련한 경우에는, 하측 차광막과 상측 차광막 사이에, 채널 영역을 유지하는 구성을 얻을 수 있기 때문에, 경사광에 대하여 매우 높은 차광 성능을 얻을 수 있다. 이 때, 하측 차광막은 적어도 부분적으로, 상술한 상측 차광막의 요철과는 상하 반대로, 채널 영역의 길이 방향에 직교하는 단면 상에서 채널 영역 측으로부터 보아 오목 형상으로 형성되어도 좋다.
이 결과, 본 형태에 따르면, 내광성을 높이는 것이 가능해져, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 박막 트랜지스터에 의해 화소 전극을 양호하게 스위칭 제어할 수 있어, 최종적으로는, 밝게 광 계조의 화상을 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 주사선은 상기 채널 영역에 게이트 절연막을 거쳐 대향 배치된 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하고, 또한 평면적으로 보아 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖고, 평면적으로 보아 상기 채널 영역으로부터 상기 제 2 방향으로 소정 거리만큼 떨어진 위치에서의 상기 본선부로부터 상기 반도체층을 포위하도록 연장되어 마련된 포위부를 갖는다.
이 형태에 따르면, 주사선은 평면적으로 보아 채널 영역으로부터 제 2 방향으로 소정 거리만큼 떨어진 위치에서의 본선부로부터 반도체층을 포위하도록 연장하여 마련된 포위부를 갖는다. 따라서, 기판면에 대하여 진행하는 입사광 및 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이, 채널 영역 및 채널 인접 영역에 입사되는 것을, 주사선 중 게이트 전극을 포함하는 본체부뿐만 아니라, 특히 포위부에 의한 광 흡수 또는 광 반사에 의해, 적어도 부분적으로 저지할 수 있다. 이 때, 특히, 채널 영역이나 채널 인접 영역으로부터의 층간 거리가 매우 작은 위치, 즉, 일반적으로 게이트 절연막의 두께만큼 떨어진 층간 위치에 배치되는 포위부에 의해 차광함으로써, 또한 포위부에 의해 어느 방향으로 경사진광에 대해서도 차광함으로써 매우 효과적으로 당해 차광을 할 수 있다.
그 결과, 본 형태에 따르면, 내광성을 높이는 것이 가능해져, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 박막 트랜지스터에 의해 화소 전극을 양호하게 스위칭 제어할 수 있어, 최종적으로는 본 발명에 의해, 밝게 광 계조의 화상을 표시할 수 있게 된다.
또, 이러한 기술적 효과에 감안하여, 본 발명에 있어서 「평면적으로 보아 반도체층을 포위한다」란, 평면적으로 보아 반도체층의 주위에 도중에서 끊기지 않게 연장하도록 포위부를 형성하는 의미 외, 평면적으로 보아 반도체층의 주위에서 채널 영역의 하측 주위에 약간의 도중 끊김을 갖고 포위부를 형성하든지, 또는 단속적으로 포위부를 형성한다고 하는 경우를 포함하는 것 외에 섬 형상으로 점재(點在)하는 포위부를 형성하는 경우 등도 포함하는 넓은 개념이다.
이 형태에서는, 특히, 상기 반도체층의 소스 영역의 일부 및 드레인 영역의 일부는 각기, 콘택트 홀 형성 영역으로 되어 있고, 상기 포위부는 상기 콘택트 홀 형성 영역을 포함해서 상기 반도체층을 포위한다.
이러한 구성에 따르면, 반도체층의 소스 영역이나 드레인 영역을, 예컨대, 데이터선, 화소 전극 또는 축적 용량 또는 그것에 이르는 중계 배선이나 중계층에, 콘택트 홀을 거쳐 접속할 수 있다. 그리고, 이 때, 특히, 포위부에 의해, 콘택트 홀 형성 영역의 주위에서의 차광 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 콘택트 홀이 마련되어도, 신뢰성이 높은 차광을 행할 수 있다.
이러한 구성에서는 또한, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 중 적어도 한쪽은 상기 콘택트 홀 형성 영역을 포함해서, 상기 채널 영역의 폭과 동일 폭으로 형성되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 콘택트 홀 형성 영역을 포함해서 채널 영역과 동일 폭의 소스 영역이나 드레인 영역을, 이들에 평면적으로 보아 비교적 근접한 위치에서 평면 형상이 직사각형인 포위부에 의해 전체적으로 덮을 수 있다.
또한, 이 포위부를 갖는 형태에서는, 특히, 상기 주사선은 상기 채널 영역으로부터 상기 제 2 방향으로 소정 거리만큼 벗어난 위치에서의 상기 본선부로부터, 상기 기판의 수직 방향으로 돌출한 수직적 돌출부를 더 갖도록 하면 좋다.
이 형태에 따르면, 본선부는 기판의 수직 방향으로 돌출한 수직적 돌출부를 포함하기 때문에, 채널 영역을, 수직적 돌출부를 포함하는 본선부에 의해 입체적으로 덮을 수 있게 되어, 차광 성능을 한층 더 높일 수 있다. 특히 주사선이 채널 영역의 상측에 위치하는 소위 탑 게이트형인 경우에는, 수직적 돌출부를 포함하는 본선부에 의해 채널 영역을 상측으로부터 입체적으로 덮는 구성을 얻을 수 있다. 또한, 포위부에 대한 소정 거리와, 수직적 돌출부에 대한 소정 거리는 같아도 좋고 달라도 좋다.
상기한 포위부를 구비하는 형태에서는 또한, 상기 주사선은 상기 포위부로부터, 상기 기판의 수직 방향으로 돌출한 수직적 돌출부를 더 갖도록 하면 좋다.
이 형태에 따르면, 본선부의 수직적 돌출부 및 포위부의 수직적 돌출부에 의해, 채널 영역을 입체적으로 덮을 수 있게 되어, 차광 성능을 한층 더 높일 수 있다. 특히, 주사선이 채널 영역의 상측에 위치하는 소위 탑 게이트형일 경우에는,수직적 돌출부를 각기 포함하는 본선부 및 포위부에 의해 채널 영역을 상측으로부터 입체적으로 덮는 구성을 얻을 수 있다. 또한, 이들 수직적 돌출부는 연속적으로 돌출하여도 좋고, 따로 따로 돌출하여도 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 주사선은 상기 채널 영역에 게이트 절연막을 거쳐 대향 배치된 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하고, 또한 평면적으로 보아 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖고, 평면적으로 보아 상기 채널 영역으로부터 상기 제 2 방향으로 소정 거리만큼 벗어난 개소에서의 상기 본선부로부터 아래쪽으로 돌출한 수직적 돌출부를 갖는다.
이 형태에 따르면, 주사선은 평면적으로 보아 상기 채널 영역으로부터 상기 제 2 방향으로 소정 거리만큼 벗어난 개소에서의 상기 본선부로부터 아래쪽으로 돌출한 수직적 돌출부를 갖는다. 따라서, 기판면에 대하여 진행하는 입사광 및 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이 채널 영역 및 채널 인접 영역에 입사하는 것을, 주사선 중 게이트 전극을 포함하는 본체부뿐만 아니라, 특히 돌출부에 의해, 당해 채널 영역이나 채널 인접 영역에 근접한 위치에서 본선부 및 돌출부에 의해, 당해 채널 영역 및 채널 인접 영역을 입체적으로 차광하기 때문에, 매우 효과적으로 당해 차광을 할 수 있다.
이 결과, 본 형태에 따르면, 내광성을 높일 수 있게 되어, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 박막 트랜지스터에 의해 화소 전극을 양호하게 스위칭 제어할 수 있어, 최종적으로는 본 발명에 의해, 밝게 광 계조의 화상을 표시할 수 있게 된다.
상술한 수직적 돌출부를 포함하는 형태에서는 특히, 상기 기판 상에, 적어도 상기 채널 영역을 하측으로부터 덮는 하측 차광막을 더 구비하고, 상기 수직적 돌출부는 그 선단 측에서 상기 하측 차광막에 접촉하도록 하면 좋다.
이러한 구성에 따르면, 비교적 층간 거리가 작은 하측 차광막과 차광막으로서 기능하는 주사선의 포위부나 본체부 사이에, 채널 인접 영역이나 채널 영역을 유지하는 구성을 얻을 수 있다. 또한, 채널 인접 영역이나 채널 영역이 존재하는, 하측 차광막과 주사선의 포위부 및 본체부 사이의 공간은 돌출부에 의해 적어도 부분적으로 닫혀진 공간으로 되어 있다. 이 때문에, 어느 방향으로 경사하는 경사광에 대하여 매우 높은 차광 성능을 얻을 수 있다.
또한, 본 형태에 따르면, 예컨대, 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 주사선을 동일 층에 형성하는 것이 아니라, 게이트 전극과 주사선을 별개의 층에 형성하고, 또한, 이 중 주사선으로서, 본 형태의 하측 차광막을 이용할 수 있다. 즉, 이 경우, 하측 차광막은 주사선으로서의 기능도 겸하는 것으로 된다. 또한, 게이트 전극과 주사선이 동일 층에 형성되면서도, 하측 차광막에 주사선으로서의 기능을 갖게 하는 것과 같은 형태로 하여도 좋다. 이 경우, 어느 하나의 박막 트랜지스터에 대해 두 개의 주사선이 병렬하여 마련되는 것으로 되고, 해당 주사선에 대하여, 용장 구조가 취해지게 된다. 이에 따라, 한쪽 주사선에 단선 등과 같은 어떤 장해가 있었다고 해도, 다른 쪽의 주사선을 사용하는 것이 가능하기 때문에, 보다 신뢰성이 높게 된다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
또, 이상과 같이, 하측 차광막이 주사선의 기능도 겸하는 경우에는, 매트릭스 형상으로 배열된 박막 트랜지스터의 각 행에 대응하도록, 해당 하측 차광막은 스트라이프 형상으로 형성될 필요가 있다.
또는, 상기 기판 상에, 적어도 상기 채널 영역을 하측으로부터 덮는 하측 차광막을 더 구비하고, 상기 수직적 돌출부는 상기 하측 차광막에 접촉하지 않도록 하면 좋다.
이러한 구성에 따르면, 비교적 층간 거리가 작은 하측 차광막과 차광막으로서 기능하는 주사선의 포위부나 본체부 사이에, 채널 인접 영역이나 채널 영역을 유지하는 구성을 얻을 수 있다. 더구나, 채널 인접 영역이나 채널 영역이 존재하는, 하측 차광막과 주사선의 포위부 및 본체부 사이의 공간은 돌출부에 의해 부분적으로 닫혀진 공간으로 되어 있다. 이 때문에, 어느 방향으로 경사하는 경사광에 대하여 매우 높은 차광 성능을 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 하측 차광막과 주사선을 접촉시키지 않는 구성을 채용하는 경우에는, 하측 차광막의 도전성에 관계없이, 하측 차광막의 전위 변동에 따른 악영향, 예컨대, 박막 트랜지스터에 대한 악영향을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 주사선은 상기 채널 영역에 게이트 절연막을 거쳐 대향 배치된 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하고, 또한 평면적으로 보아 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2방향으로 연장하는 본선부를 갖고, 해당 본선부는 상기 기판 상에 형성된 홈 내에 배치되며, 또한 상기 채널 영역을 측방으로부터 적어도 부분적으로 덮는 홈 내의 부분을 포함하여 이루어진다.
이 형태에 따르면, 주사선은 평면적으로 보아 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖는다. 여기서, 특히, 이 본선부 중 홈 내에 배치된 홈 내 부분이 채널 영역을 측방으로부터 적어도 부분적으로 덮는다. 따라서, 기판면에 대해 비스듬히 진행하는 입사광 및 특히 이면에 대해 비스듬하게 진행하는 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이 채널 영역 및 채널 인접 영역에 입사하는 것을, 이 홈 내 부분에 의한 광 흡수 또는 광 반사에 의해, 적어도 부분적으로 저지할 수 있다. 이와 같이 내광성을 높이는 것에 의해, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 감소된 박막 트랜지스터에 의해 화소 전극을 양호하게 스위칭 제어할 수 있어, 고계조의 화상을 밝게 표시할 수 있게 된다.
아울러, 이 주사선의 본선부가 홈 내 부분을 포함하여 이루어지므로, 제 2 방향에 수직인 단면에서의 홈 내 부분의 단면적 및 홈 밖에 위치하는 홈 외 부분의 단면적을 증가시킴으로써, 주사선의 배선 저항을 낮추는 것으로도 가능해진다. 이와 같이 주사선의 배선 저항을 낮추면, 주사 신호의 신호 지연에 의한 누화, 플리커 등의 발생을 감소시킬 수 있어, 최종적으로는, 전기 광학 장치의 고선명화 또는 화소 피치의 미세화를 도모하면서 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다. 이상의 결과, 본 발명에 의해, 밝게 고품질의 화상 표시가 가능해진다.
또, 본 발명에서는, 이와 같이 주사선의 본선부가 적어도 부분적으로 배치되는 홈은 기판에 직접 형성해도 좋고, 기판 상에 적층된 하지 절연막에 형성해도 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고, 상기 주사선은 상기 채널 영역에 게이트 절연막을 거쳐 대향 배치된 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하고, 또한 평면적으로 보아 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖고, 해당 본선부는 상기 제 2 방향으로 연장하고, 또한 상기 기판 상에 형성된 홈 내에 배치된 홈 내 부분 및 상기 제 2 방향으로 연장하고, 또한 상기 홈 밖에 배치된 홈 외 부분을 포함하여 이루어진다.
이 형태에 따르면, 주사선은 평면적으로 보아 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖는다. 여기서, 특히, 이 본선부가 제 2 방향으로 각기 연장하는 홈 내 부분 및 홈 외 부분을 포함하여 이루어지기 때문에, 제 2 방향에 수직인 단면에서의 홈 내 부분 및 홈 외 부분의 합계 단면적에 따라 주사선의 배선 저항을 낮출 수 있다. 예컨대, 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량과의 관계로부터, 액정 등의 전기 광학 물질의 층 두께를 규정하는 기판 표면에서 허용되는 단차에 일정 한계가 있는 것을 감안하면, 평탄면 상에 성막되는 전통적인 주사선이나, 홈 내에 완전히 매립되는 주사선과 비교해서, 기판 상의 적층 구조에서의 총 막 두께에 대하여 주사선의 단면적을 증가시키는 것이 가능한 본 발명과 같은 구조는 실용상 대단히 유리하다.
이와 같이 주사선의 배선 저항을 낮춤으로써, 주사 신호의 신호 지연에 의한 누화, 플리커 등의 발생을 감소시킬 수 있고, 최종적으로는, 전기 광학 장치의 고선명화 또는 화소 피치의 미세화를 도모하면서 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다.
또, 본 발명에서는, 이와 같이 주사선의 본선부가 부분적으로 배치되는 홈은 기판에 직접 형성해도 좋고, 기판 상에 적층된 하지 절연막에 형성해도 좋다.
이상 기술한 바와 같이, 주사선에 특별한 요소, 예컨대, 수평적 돌출부, 포위부 등을 구비함으로써 반도체층에 대한 차광을 할 수 있는 형태에서는, 특히, 상기 주사선은 금속 또는 합금을 포함하는 차광막으로 이루어지도록 하면 좋다.
이 형태에 따르면, 주사선은 금속 또는 합금을 포함하는 차광막으로 이루어지고, 보다 구체적으로는, 예컨대, Ti(티탄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴), Pb(납) 등의 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등으로 이루어진다. 따라서, 이러한 차광막으로 이루어지는 주사선의 본체부 및 돌출부에 의해, 경사광에 대한 채널 영역이나 채널 인접 영역에서의 차광 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
단, 주사선을, 이러한 차광막이 아니라, 폴리실리콘막 등으로 형성하여도, 그 광 흡수 특성에 따른 차광 성능을 얻을 수 있다.
이 형태에서는, 상기 주사선은 금속막과 실리콘막의 다층 구조를 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 보다 차광 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 주사선, 상기 데이터선,상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 및 상기 실드층 중 적어도 일부는 차광성 재료로 이루어지고, 상기 적어도 일부는 상기 적층 구조 중에서, 내장 차광막을 구성하고 있다.
이 형태에 따르면, 기판 상의 적층 구조를 구성하는 각종 요소가 차광성 재료로 이루어지고, 광 투과 영역을 규정하는 차광막을 형성하고 있다. 이에 따라, 기판 상에는, 소위 「내장 차광막」이 구비되어 있는 것으로 되고, 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 광 입사에 의해, 광 리크 전류를 발생시켜, 화상 상에 플리커 등을 생기게 한다는 사태를 미연에 회피할 수 있게 된다. 즉, 박막 트랜지스터 내지 그 반도체층에 대한 내광성을 향상시킬 수 있다. 덧붙여서 말하면, 박막 트랜지스터를, 기판 상의 최하층, 또는 그것에 가까운 층에 형성하면, 상기한 주사선, 데이터선, 축적 용량 및 실드층은 모두 해당 박막 트랜지스터의 상측에 형성되는 것으로 되기 때문에, 이것으로부터 이루어지는 차광막은 「상측 차광막」이라 부를 수 있다.
또, 본 형태에서 말하는 「차광성 재료」란, 예컨대, Ti(티탄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴) 등의 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등으로 이루어진다. 또한, 이 「차광성 재료」에는, 알루미늄 Al도 포함되어도 좋다.
또한, 본 형태에서는 특히, 상기한 각종 요소의 전부가 「내장 차광막」을 구성하여도 좋은 것은 물론이지만, 바람직하게는, 서로 교차하는 방향으로 연장하는 두 개의 요소 중 적어도 1조가, 해당 「내장 차광막」을 구성하도록 하면 좋다.예컨대, 상기 주사선이 연장하는 제 2 방향에 따르도록 용량선이 형성되어 있고, 해당 용량선의 일부가 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽이라고 하는 것과 같은 경우에는, 당해 용량선 및 상기 데이터선이 차광성 재료로 이루어지고, 이들 「내장 차광막」을 구성하고 있다는 것과 같은 구성이면 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 「내장 차광막」의 형상은 격자 형상으로 되고, 상기한 화소 전극의 배열 형태로서 통상 채용되는 매트릭스 형상 배열에 적합하게 대응시키는 것이 가능해지기 때문이다.
또, 본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이 각종 형태를 채용하는 것이 가능하지만, 상술한 본 발명의 각종 형태에서는, 특허 청구 범위에 기재된 각 청구항의 인용 형식에 관계없이, 하나의 형태와 별도의 형태를 자유롭게 조합하는 것이 기본적으로 가능하다. 단, 사항의 성질상, 서로 조합되지 않는 경우도 있을 수 있다. 예컨대, 주사선에 대하여 수평적 돌출부를 구비하는 형태에 대하여, 용량선을 저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는 형태를 조합하거나 하는 등이다. 물론 세 개 이상의 형태를 모두 갖는 전기 광학 장치를 구성하는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 전기 광학 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과, 상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과, 상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과, 상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 차광막을 구비한다. 그리고, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 중 한쪽은저저항막을 포함하는 다층막으로 이루어진다.
본 발명의 다른 전기 광학 장치에 따르면, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치와 대략 마찬가지인 구성을 구비함으로써, 해당 전기 광학 장치에서 얻어진 작용 효과와 거의 마찬가지인 작용 효과를 얻을 수 있게 된다. 그리고, 본 발명에서는 특히, 전술한 전기 광학 장치에서의 실드층 대신, 차광막이 마련된 형태로 되어있는 것으로부터, 박막 트랜지스터의 상측으로부터 입사하는 광을 효과적으로 차폐하는 것이 가능해지고, 이에 따라, 해당 박막 트랜지스터의 반도체층에서 광 리크 전류를 발생시키는 경우는 없다.
본 발명의 전자기기는, 상기 과제를 해결하기 위해, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어진다. 단, 그 각종 형태를 포함한다.
본 발명의 전자기기에 따르면, 전술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하므로, 박막 트랜지스터의 반도체층에 대한 광 입사는 억제되고, 광 리크 전류에 기인하는 화상 상의 플리커 등이 거의 발생하지 않는 고품질의 화상을 표시할 수 있는, 투사형 표시 장치, 액정 텔레비전, 휴대 전화, 전자 수첩, 워드프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 리코더, 워크스테이션, 화상 전화, POS 단말, 터치 패널 등의 각종 전자기기를 실현할 수 있다.
본 발명의 이러한 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시예로부터 명백하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명의 전기 광학 장치를 액정 장치에 적용한 것이다.
(실시예 1)
첫째로, 본 발명의 실시예 1에 따른 전기 광학 장치의 화소부에서의 구성에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1은 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로이다. 도 2는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소 그룹의 평면도이다. 또, 도 3은 도 2중 주요부, 구체적으로는, 데이터선, 실드층 및 화소 전극간의 배치 관계를 나타내기 위해, 주로 이들만을 뽑아 낸 평면도이다. 도 4는 도 2의 A-A'선 단면도이다. 또, 도 4에서는, 각 층·각 부재를 도면 상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해, 해당 각 층·각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
도 1에서, 본 실시예에서의 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에는, 각각, 화소 전극(9a)과 당해 화소 전극(9a)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(30)가 형성되어 있고, 화상 신호가 공급되는 데이터선(6a)이 당해 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입하는 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 이 순서로 선순차적으로 공급하여도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a) 끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 하여도 좋다.
또한, TFT(30)의 게이트에 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정 타이밍에서, 주사선(3a)에 펄스식으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm을 그 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)으로부터 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 소정 타이밍에서 기입한다.
화소 전극(9a)을 거쳐 전기 광학 물질의 일례로서의 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 대향 기판에 형성된 대향 전극 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드이면, 각 화소 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소되고, 노멀리 블랙 모드이면, 각 화소 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체로서 전기 광학 장치로부터는 화상 신호에 따른 계조를 갖는 광이 출사된다.
여기서 유지된 화상 신호가 누설되는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)을 부가한다. 이 축적 용량(70)은 주사선(3a)에 나란하게 마련되어, 고정 전위측 용량 전극을 포함하고, 또한 정 전위에 고정된 용량 전극(300)을 포함하고 있다.
이하에서는, 상기 데이터선(6a), 주사선(3a), TFT(30) 등에 의한, 상술한 바와 같은 회로 동작이 실현되는 전기 광학 장치의 실제 구성에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
우선, 도 2에서, 화소 전극(9a)은 TFT 어레이 기판(10) 상에, 매트릭스 형상으로 복수 마련되어 있고(점선부(9a')에 의해 윤곽이 표시되어 있음), 화소전극(9a)의 종횡의 경계에 따라 각각 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 마련된다. 데이터선(6a)은, 후술하는 바와 같이, 알루미늄막 등을 포함하는 적층 구조로 이루어지고, 주사선(3a)은, 예컨대, 도전성의 폴리실리콘막 등으로 이루어진다. 또한, 주사선(3a)은 반도체층(1a) 중 도면 중 우상(右上)의 사선 영역으로 나타낸 채널 영역(1a')에 대향하도록 배치되어 있고, 해당 주사선(3a)은 게이트 전극으로서 기능한다. 즉, 주사선(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 개소에는 각각, 채널 영역(1a')에 주사선(3a)의 본선부가 게이트 전극으로서 대향 배치된 화소 스위칭용 TFT(30)가 마련된다.
다음에, 전기 광학 장치는, 도 2의 A-A'선 단면도인 도 4에 나타내는 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) 측에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기한 화소 전극(9a)이 마련되어 있고, 그 위쪽에는, 러빙 처리 등의 소정 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 마련된다. 화소 전극(9a)은, 예컨대, ITO 막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 한편, 대향 기판(20) 측에는, 그 전면에 걸쳐 대향 전극(21)이 마련되고, 그 하측에는, 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(22)이 마련된다. 이 중 대향 전극(21)은 상술한 화소 전극(9a)과 마찬가지로, 예컨대, ITO 막 등의 투명 도전성막으로 이루어지고, 상기한 배향막(16, 22)은, 예컨대, 폴리이미드막 등의 투명한 유기막으로 이루어진다. 이와 같이 대향 배치된 TFT 어레이기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에는, 후술한 밀봉재(도 20 및 도 21 참조)에 의해 둘러싸인 공간에 액정 등의 전기 광학 물질이 봉입되어, 액정층(50)이 형성된다. 액정층(50)은 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되지 않은 상태에서 배향막(16, 22)에 의해 소정의 배향 상태를 취한다. 액정층(50)은, 예컨대, 일종 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 전기 광학 물질로 이루어진다. 밀봉재는 TFT 기판(10) 및 대향 기판(20)을 그들 주변에서 접합하기 위한, 예컨대, 광경화성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 접착제이며, 양 기판 사이의 거리를 소정값으로 하기 위한 유리 섬유나 유리 구슬 등의 스페이서가 혼입되어 있다.
한편, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 상기한 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 외에, 이들을 포함하는 각종 구성이 적층 구조로 구비되어 있다. 이 적층 구조는, 도 4에 나타내는 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, 상기한 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, 전술한 각 요소 사이가 단락하는 것을 방지하고 있다. 또한, 이들 각종의 절연막(12, 41, 42, 43)에는, 예컨대, TFT(30)의 반도체층(1a) 중 고농도 소스 영역(1d)과 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀 등도 또한 마련된다. 이하에서는, 이들 각 요소에 대하여, 이하에서 순서대로 설명한다.
우선, 제 1 층에는, 하측 차광막(11a)이 마련된다. 이 하측 차광막(11a)은 평면적으로 보아 격자 형상으로 패터닝되어 있고, 이에 따라 각 화소의 개구 영역을 규정한다(도 2 참조). 하측 차광막(11a)의 주사선(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 영역에서는, 화소 전극(9a)의 모서리를 깎도록 돌출한 영역이 형성되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는 특히, 이 하측 차광막(11a)은 그 하층에 금속층 M1, 그 위층에 금속층 M1의 산화를 방지하는 배리어층 B1을 구비한 2층 구조로 이루어진다. 이에 따라, 적층 구조 중, 이 하측 차광막(11a)보다도 위의 구성 요소를 형성할 때에 고온 처리 공정(예컨대, 후술하는 TFT(30)를 형성할 때의 어닐링 처리 등)이 행해진다고 해도, 그 위층에는 배리어층 B1이 구비되어 있으므로, 금속층 M1의 산화를 미연에 방지할 수 있게 된다. 또, 이 하측 차광막(11a)에서는, 그 전위 변동이 TFT(30)에 대해서 악영향을 미치는 것을 피하기 위해, 화상 표시 영역으로부터 그 주위로 연장해서 마련하여 정전위원에 접속하면 좋다.
다음에, 제 2 층으로서, TFT(30) 및 주사선(3a)이 마련된다. TFT(30)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있고, 그 구성 요소로는, 상술한 바와 같이, 게이트 전극으로서 기능하는 주사선(3a), 예컨대, 폴리실리콘막으로 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) 및 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)을 구비하고 있다.
또, TFT(30)는, 바람직하게는 도 4에 나타내는 바와 같이, LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물을 투입하지 않는 오프셋 구조를 가져도 좋고, 주사선(3a)의 일부로 이루어지는 게이트 전극을 마스크로 해서 고농도로 불순물을 투입하여, 자기 정합적으로 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역을 형성하는 자기 정합형 TFT이어도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 화소 스위칭용 TFT(30)의 게이트 전극을, 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e) 사이에 한 개만 배치한 싱글 게이트 구조로 했지만, 이들 사이에 두 개 이상의 게이트 전극을 배치하여도 좋다. 이와 같이, 듀얼 게이트, 또는 트리플 게이트 이상으로 TFT를 구성하면, 채널과 소스 및 드레인 영역 접합부의 리크 전류를 방지할 수 있어, 오프 시의 전류를 감소시킬 수 있다. 또한, TFT(30)를 구성하는 반도체층(1a)은 비단결정층이어도 단결정층이어도 상관없다. 단결정층의 형성에는, 접합법 등의 공지 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 아래에는, 예컨대, 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 하지 절연막(12)이 마련된다. 하지 절연막(12)은 하측 차광막(11a)으로부터 TFT(30)를 층간 절연하는 기능 외에, TFT 어레이 기판(10)의 전면에 형성됨으로써, TFT 어레이 기판(10)의 표면 연마 시의 거칠기나, 세정 후에 남는 오염 등에 의해 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성 변화를 방지하는 기능을 갖는다.
그리고, 본 실시예에서는 특히, 이 하지 절연막(12)에는, 평면적으로 보아반도체층(1a)의 양 옆에 채널 길이와 같은 폭, 또는, 채널 길이보다 긴 홈(콘택트 홀 형상으로 형성된 홈)(12cv)이 형성되어 있고, 이 홈(12cv)에 대응하며, 그 위쪽에 적층되는 주사선(3a)은 하측에 오목 형상으로 형성된 부분을 포함하고 있다 (도 2에서는, 복잡화를 피하기 위해 도시하지 않았다. 도 5 참조). 또한, 이 홈(12cv) 전체를 매립하도록 하여, 주사선(3a)이 형성됨으로써, 해당 주사선(3a)에는, 이것과 일체적으로 형성된 수평적 돌출부(3b)가 연장해서 마련되어 있다. 이에 따라, TFT(30)의 반도체층(1a)은, 도 2에 잘 나타내는 바와 같이, 평면적으로 보아 측방으로부터 덮어지도록 되어 있고, 적어도 이 부분으로부터의 광의 입사가 억제되도록 되어 있다. 또, 수평적 돌출부(3b)는 반도체층(1a)의 한쪽뿐이어도 좋다. 또, 이 홈(12cv) 및 그 위에 적층되는 주사선(3a) 및 수평적 돌출부(3b)에는, 후에 도 5 이후를 참조하면서, 자세히 언급하는 것으로 한다.
그런데, 전술한 제 2 층에 계속하여 제 3 층에는, 축적 용량(70) 및 데이터선(6a)이 마련된다. 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 거쳐 대향 배치됨으로써 형성된다. 이 축적 용량(70)에 따르면, 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 현저하게 높일 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에 따른 축적 용량(70)은, 도 2의 평면도를 보면 알 수 있듯이, 화소 전극(9a)의 형성 영역에 거의 대응하는 광 투과 영역에는 도달하지 않도록 형성되고, 바꾸어 말하면, 차광 영역 내에 수납되도록 형성되어 있다. 즉, 축적 용량(70)은 인접하는 데이터선(6a) 사이의 주사선(3a)에 겹치는 영역과, 주사선(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 각부에서 하측 차광막(11)이 화소 전극(9a)의 모서리를 깎는 영역에 형성되어 있다. 이에 따라, 전기 광학 장치 전체의 화소 개구율은 비교적 크게 유지되고, 이에 따라, 보다 밝은 화상을 표시할 수 있게 된다.
보다 상세하게는, 제 1 중계층(71)은, 예컨대, 도전성의 폴리실리콘막으로 이루어지고 화소 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 단, 제 1 중계층(71)은 금속 또는 합금을 포함하는 단층막 또는 다층막으로 구성하여도 좋다. 다층막의 경우에는, 하층을 광 흡수성의 도전성의 폴리실리콘막, 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 거쳐, 화소 전극(9a)과 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)을 중계 접속하는 기능을 갖는다. 이 제 1 중계층(71)은, 도 2에 나타내는 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. 실시예 1에서, 용량 전극(300)을 고정 전위로 하기 위해서는, 고정 전위로 된 실드층(400)과 콘택트 홀(87)을 거쳐 전기적 접속이 도모됨으로써 이루어지고 있다.
단, 후술하는 바와 같이, 용량 전극(300)과 데이터선(6a)을 별개의 층에 형성하는 형태에서는, 바람직하게는 예컨대, 해당 용량 전극(300)을 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그 주위에 연장해서 마련하여 정전위원과 전기적으로 접속하는 등과 같은 수단을 취함으로써, 해당 용량 전극(300)을 고정 전위에 유지하도록 하여도 좋다. 덧붙여서 말하면, 여기에 기술한 「정전위원」으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정전원이나 부전원의 정전위원이어도 좋고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정전위원이어도 관계없다.
그리고, 본 실시예에서는, 특히, 이 용량 전극(300)과 동일 막으로서, 데이터선(6a)이 형성되어 있다. 여기서, 「동일 막」이란, 동일 층으로서, 또는 제조 공정 단계에서 동시에 형성되어 있는 것을 의미하고 있다. 단, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a) 사이에는 평면 형상적으로 연속해서 형성되는 것이 아니라, 양자간에는 패터닝 상 분단되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용량 전극(300)은 주사선(3a)의 형성 영역에 겹치도록, 즉, 도면 중 X 방향을 따라 분단되면서 형성되어 있고, 데이터선(6a)은 반도체층(1a)의 길이 방향으로 겹치도록, 즉, 도면 중 Y 방향으로 연장하도록 형성되어 있다. 보다 자세하게는, 용량 전극(300)은 주사선(3a)을 따라 연장하는 본선부와, 도 2 중 반도체층(1a)에 인접하는 영역에서 해당 반도체층(1a)을 따라 도면 중 위쪽으로 돌출한 돌출부(도면 중 대략 사다리꼴 형상으로 보이는 부분)와, 후술하는 콘택트 홀(85)에 대응하는 개소가 피트부(pit portion)를 구비하고 있다. 이 중 돌출부는 축적 용량(70)의 형성 영역 증대에 공헌한다.
한편, 데이터선(6a)은 도 2 중 Y 방향을 따라 직선적으로 연장하는 본선부를 갖고 있다. 또, 반도체층(1a)의 도 2 중 상단에 있는 고농도 드레인 영역(1e)은 축적 용량(70)의 돌출부 영역에 겹치도록, 오른쪽으로 90도 직각으로 구부린 것과 같은 형상을 갖고 있지만, 이것은 데이터선(6a)을 피하여, 해당 반도체층(1a)과 축적 용량(70)의 전기적 접속을 도모하기 위함이다(도 4 참조).
본 실시예에서는, 이상과 같은 형상이 얻어지도록 패터닝 등이 실시되어, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)이 동시에 형성되는 것으로 된다.
또한, 이들 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하층에 도전성 폴리실리콘으로 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 거쳐, TFT(30)의 반도체층(1a)과 전기적으로 접속되는 것으로 되지만, 해당 데이터선(6a)이 상술한 바와 같은, 2층 구조를 취하고, 또한 전술한 제 1 중계층(71)이 도전성의 폴리실리콘막으로 이루어지는 것에 의해, 해당 데이터선(6a) 및 반도체층(1a) 사이의 전기적 접속은 직접적으로는 도전성의 폴리실리콘막에 의해서 실현되는 것으로 된다. 즉, 아래부터 순서대로, 제 1 중계층의 폴리실리콘막, 데이터선(6a)의 하층 폴리실리콘막 및 그 상층의 알루미늄막으로 된다. 따라서, 양자간의 전기적 접속을 양호하게 유지할 수 있게 된다. 본 실시예에서는, 데이터선(6a)과 용량선(300)은 도전성 폴리실리콘층과 알루미늄층의 2층 구조로 했지만, 하층으로부터 순서대로 도전성 폴리실리콘층, 알루미늄층, 질화티탄층의 3층 구조로 하여도 좋다.
이 구성에 따르면, 질화티탄층은 콘택트 홀(87) 형성 시의 에칭의 침입을 방지하는 배리어 금속으로서 기능한다.
또한, 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)은 광 반사 성능에 비교적 우수한 알루미늄을 포함하고, 또한, 광 흡수 성능에 비교적 우수한 폴리실리콘을 포함하는것으로부터, 차광층으로서 기능할 수 있다. 즉, 이들에 따르면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 입사광(도 4 참조)의 진행을, 그 상측에서 차단할 수 있게 된다.
유전체막(75)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 막 두께 5∼200㎚ 정도의 비교적 얇은 HTO(High Temperature Oxide)막, LTO(Low Temperature Oxide)막 등의 산화실리콘막, 또는 질화실리콘막 등으로 구성된다. 축적 용량(70)을 증대시키는 관점에서는, 막의 신뢰성이 충분히 얻어지는 한, 유전체막(75)은 얇을수록 좋다. 그리고, 본 실시예에서는, 특히, 이 유전체막(75)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하층에 산화실리콘막(75a), 상층에 질화실리콘막(75b)과 같은 2층 구조를 갖는 것으로 되어 있다. 상층의 질화실리콘막(75b)은 차광 영역(비개구 영역) 내에 수납되도록 패터닝되어 있다. 이에 따라, 비교적 유전율이 큰 질화실리콘막(75b)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 용량값을 증대시키는 것이 가능해지는 외에, 그것에 관계없이, 산화실리콘막(75a)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 내압성을 저하시키지 않는다. 이와 같이, 유전체막(75)을 2층 구조로 하는 것에 의해, 상반하는 두 개의 작용 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 착색성이 있는 질화 실리콘(75b)은 광이 투과하는 영역에 형성되지 않도록 패터닝되어 있기 때문에, 투과율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 질화실리콘막(75b)이 존재함으로써, TFT(30)에 대한 물의 침입을 미연에 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 실시예에서는, TFT(30)에서의 임계 전압의 상승이라는 사태를 초래하지 않고, 비교적 장기의 장치 운용이 가능해진다. 또, 본 실시예에서는, 유전체막(75)은 2층 구조를 갖는 것으로 되어 있지만, 경우에 따라서는, 예컨대, 산화실리콘막, 질화실리콘막및 산화실리콘막 등과 같은 3층 구조나, 또는 그 이상의 적층 구조를 갖도록 구성하여도 좋다.
이상 설명한 TFT(30) 내지 주사선(3a)의 위, 또한, 축적 용량(70) 내지 데이터선(6a) 아래에는, 예컨대, NSG(non silicate glass), PSG(phosphorus silicate glass), BSG(boron silicate glass), BPSG(boron phosphorus silicate glass) 등의 실리케이트 유리막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등, 또는 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 형성되어 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 형성되어 있다.
또, 이들 두 개의 콘택트 홀 중 콘택트 홀(81)의 형성 부분에서는, 전술한 유전체막(75)이 형성되지 않도록, 바꾸어 말하면, 해당 유전체막(75)에 개구부가 형성되게 되어 있다. 이것은 해당 콘택트 홀(81)에서는, 제 1 중계층(71)을 거쳐, 고농도 소스 영역(1b) 및 데이터선(6a) 사이의 전기적 도통을 도모할 필요가 있기 때문이다. 덧붙여서 말하면, 이러한 개구부가 유전체막(75)에 마련되면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 수소화 처리를 하는 것과 같은 경우에, 해당 처리에 이용할 수소를, 해당 개구부를 통하여 반도체층(1a)에까지 용이하게 도달시킬 수 있게 된다고 하는 작용 효과를 얻는 것도 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 제 1 층간 절연막(41)에 대해서는, 약 1000℃의 소성을 행함으로써, 반도체층(1a)이나 주사선(3a)을 구성하는 폴리실리콘막에 주입한 이온의 활성화를 도모하여도 좋다.
그런데, 전술한 제 3 층에 이어 제 4 층에는, 차광성의 실드층(400)이 형성되어 있다. 이 실드층(400)은, 평면적으로 보면, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 도 2 중 X 방향 및 Y 방향 각각으로 연장하도록 격자 형상으로 형성되어 있다. 해당 실드층(400) 중 도 2 중 Y 방향으로 연장하는 부분에 대해서는 특히, 데이터선(6a)을 덮도록, 또한, 해당 데이터선(6a)보다도 폭 넓게 형성되어 있다. 또한, 도 2 중 X 방향으로 연장하는 부분에 대해서는, 후술하는 제 3 중계 전극(402)을 형성하는 영역을 확보하기 위해서, 각 화소 전극(9a)의 한 변의 중앙 부근에 절결부를 갖고 있다. 그 위에, 도 2 중 XY 방향 각각으로 연장하는 실드층(400)의 교차 부분의 모서리부에서는, 전술한 용량 전극(300)의 대략 사다리꼴 형상의 돌출부에 대응하도록, 대략 삼각형 형상 부분이 마련된다. 실드층(400)은 하측 차광막(11a)과 같은 폭이어도 좋고, 하측 차광막(11a)보다 폭이 넓거나, 또는 폭이 좁아도 좋다.
이 실드층(400)은 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그 주위로 연장해서 마련되어, 정전위원과 전기적으로 접속됨으로써, 고정 전위로 되어 있다. 또, 여기에 말한 「정전위원」으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정(正)전원이나 부(負)전원의 정전위원이어도 좋고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정전위원이어도 상관없다.
이와 같이, 데이터선(6a)의 전체를 덮도록 형성되어 있고(도 3 참조), 또한,고정 전위로 된 실드층(400)의 존재에 의하면, 해당 데이터선(6a) 및 화소 전극(9a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제할 수 있게 된다. 즉, 데이터선(6a)으로의 통전에 따라, 화소 전극(9a)의 전위가 변동한다는 사태를 미연에 회피하는 것이 가능해져, 화상 상에 해당 데이터선(6a)에 따른 표시 불균일 등을 발생시킬 가능성을 감소시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 또한, 실드층(400)은 격자 형상으로 형성되어 있기 때문에, 주사선(3a)이 연장하는 부분에 대해서도 불필요한 용량 커플링이 발생하지 않도록, 이것을 억제하는 것이 가능해지고 있다. 또한, 실드층(400)에서의 상술한 삼각형 형상 부분은 용량 전극(300)과 화소 전극(9a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제할 수 있고, 이것에 의해서도, 상술과 대략 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것으로 된다.
또한, 제 4 층에는, 이러한 실드층(400)과 동일 막으로서, 본 발명에서 말하는 「중계층」의 일례인 제 2 중계층(402)이 형성되어 있다. 이 제 2 중계층(402)은 후술하는 콘택트 홀(89)을 거쳐, 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 2 중계층(402) 사이에는, 전술한 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)과 마찬가지로, 평면 형상적으로 연속해서 형성되어 있는 것이 아니라, 양자 사이에는 패터닝 상 분단되도록 형성되어 있다.
한편, 상술한 실드층(400) 및 제 2 중계층(402)은 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층, 상층에 질화티탄으로 이루어지는 층의 2층 구조를 갖고 있다. 이에 따라, 우선, 질화티탄은 콘택트 홀(89)의 개구 시의 에칭의 침입 방지용의 배리어 금속으로서 작용 효과가 기대된다. 또한, 제 2 중계층(402)에서, 하층의 알루미늄으로 이루어지는 층은 축적 용량(70)을 구성하는 제 1 중계층(71)과 접속되고, 상층이 질화티탄으로 이루어지는 층은 ITO 등으로 이루어지는 화소 전극(9a)과 접속되게 되어 있다. 이 경우, 특히 후자의 접속은 양호하게 행해지게 된다. 이 점, 가령, 알루미늄과 ITO를 직접 접속하는 형태를 취하면, 양자 사이에 전식(電蝕)이 발생하여, 알루미늄의 단선, 또는 알루미나의 형성에 의한 절연 등을 위해, 바람직한 전기적 접속이 실현되지 않는 것과는 대조적이다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 제 2 중계층(402)과 화소 전극(9a)의 전기적 접속을 양호하게 실현할 수 있는 것에 의해, 해당 화소 전극(9a)에 대한 전압 인가 또는 해당 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 양호하게 유지할 수 있게 된다.
또는, 실드층(400) 및 제 2 중계층(402)은 광 반사 성능에 비교적 우수한 알루미늄을 포함하고, 또한, 광 흡수 성능이 비교적 우수한 질화티탄을 포함하기 때문에, 차광층으로서 기능할 수 있다. 즉, 이들에 따르면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 입사광(도 2 참조)의 진행을, 그 상측에서 가로막는 것이 가능하다. 또, 이러한 것에 대해서는, 이미 기술한 바와 같이, 상술한 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있다. 본 실시예에서는, 이들 실드층(400), 제 2 중계층(402), 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)이 TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 적층 구조의 일부를 없애면서, TFT(30)에 대한 상측으로부터의 광 입사를 차단하는 상측 차광막(또는, 「적층 구조의 일부」를 구성하고 있다는 점에 착안하면 「내장 차광막」)으로서 기능할 수 있다. 또, 이 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」인 개념에 따르면, 상술한 구성 외에, 주사선(3a)이나 제 1 중계층(71) 등도, 또한 그것에 포함되는 것으로 생각할 수 있다. 요는, 가장 넓은 의미로 해석하는 전제 하에서, TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 불투명한 재료로 이루어지는 구성이면, 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」이라 부를 수 있다.
이상 설명한 데이터선(6a)의 위, 또한, 실드층(400) 아래에는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등, 또는 바람직하게는 NSG으로 이루어지는 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있다. 이 제 2 층간 절연막(42)에는, 상기한 실드층(400)과 용량 전극(300)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(87) 및 제 2 중계층(402)과 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(85)이 각각 형성되어 있다. 또, 실시예 1에서는, 상기한 제 2 중계층(402)이 형성됨으로써, 화소 전극(9a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속은 세 개의 콘택트 홀(83, 85, 89)을 거쳐, 즉, 세 개의 층간 절연막(41, 42, 43)을 거쳐 행해지게 되어 있다. 이와 같이, 비교적 짧고 작은 콘택트 홀을 연결하여, 화소 전극(9a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속을 도모하도록 하면, 비교적 길고 큰 콘택트 홀에 의해 그것을 실현하는 것보다도, 해당 짧고 작은 콘택트 홀의 제조 용이성에 의해, 보다 저비용으로, 또한, 보다 신뢰성 높게 전기 광학 장치를 제조할 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 행하지 않음으로써, 용량 전극(300)의 계면 부근에 발생하는스트레스의 완화를 도모하도록 하여도 좋다.
최후에, 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 형상이어도 좋다. 그리고, 이 화소 전극(9a) 아래에는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등, 또는 바람직하게는 BPSG으로 이루어지는 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 이 제 3 층간 절연막(43)에는, 화소 전극(9a) 및 상기한 제 2 중계층(402) 사이를 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(89)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 특히, 제 3 층간 절연막(43)의 표면은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 처리 등에 의해 평탄화되어 있고, 그 아래쪽에 존재하는 각종 배선이나 소자 등에 의한 단차에 기인하는 액정층(50)의 배향 불량을 감소시킨다. 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 하나에 홈을 형성하고, 데이터선(6a) 등의 배선이나 TFT(30) 등을 매립함으로써, 평탄화 처리를 하여도 좋다. 또는, 제 3 층간 절연막(43)의 평탄화 처리를 하지 않고서, 상술한 홈에만 평탄화 처리를 하여도 좋다.
(TFT에 대한 광 차폐에 관한 구성)
이하에서는, 상술한 TFT(30)에 대한 광 차폐에 관한 구성, 보다 자세하게는, 해당 TFT(30)의 게이트 전극을 포함하는 주사선(3a) 및 하지 절연막(12)의홈(12cv), 또는 하측 차광막(11a) 등이 관련하는 구조에 대하여 설명한다.
(1 : 하지 절연막(12)에 형성된 홈(12cv)과 주사선(3a)에서 연장하여 마련된 수평적 돌출부(3b)가 마련된 예에 의한 광 차폐)
우선 첫째로, 주사선(3a) 및 수평적 돌출부(3b)의 구성 및 작용 효과 및 하지 절연막(12)에 형성된 홈(12cv)에 관한 구성 및 작용 효과에 대하여, 도 5 내지 도 8을 참조하면서 상술한다. 여기에, 도 5는 도 2 중 주사선(3a)의 수평적 돌출부(3b) 및 하지 절연막(12)에 형성된 홈(12cv)을, 반도체층(1a)과 함께 발췌하여 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 5의 B-B'선 단면도이며, 도 7은 도 5의 C-C'선 단면도이다. 또한, 도 8은 도 5의 D-D'선 단면도이다.
도 5 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 하지 절연막(12)에는, 반도체층(1a)의 양 옆에 데이터선(6a)을 따라 홈(12cv)이 형성되어 있다. 홈(12cv) 내에는, 주사선(3a)의 수평적 돌출부(3b)가 부분적으로 매립되어 있고, 또한 제 1 층간 절연막(41)을 거쳐, 제 1 중계층(71) 및 용량 전극(300)이 홈(12cv)에 대응하여 부분적으로 우묵하게 들어가져 있다. 이에 따라, 도 6 내지 도 8에 나타내는 각 단면도 상에서, 주사선(3a)의 수평적 돌출부(3b), 용량 전극(300) 등은 홈(12cv)에 대응하여 하측에 오목 형상으로 형성된 부분을 포함하고 있다. 또, 이 형태에서는, 수평적 돌출부(3b)가 홈(12cv) 내에 매립되어 있는 것에 의해, 해당 수평적 돌출부(3b)는 홈(12cv)의 깊이 방향의 수직적 돌출부로서의 성격도 아울러 갖는다.
이러한 형태에 따르면, 첫째로, 폴리실리콘으로 이루어지는 주사선(3a)에 수평적 돌출부(3b)가 마련되기 때문에, TFT 어레이 기판(10)의 기판면에 대하여 비스듬히 진행하는 입사광 및 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이 채널 영역(1a) 및 그 인접 영역, 즉, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)으로 입사하는 것을, 주사선(3a) 중 게이트 전극으로서 기능하는 본체부뿐만 아니라, 특히 수평적 돌출부(3b)에 의해 주로 광을 흡수하고, 일부 광을 반사함으로써, 적어도 부분적으로 저지할 수 있다. 이 때, 반도체층(1a)에 근접한 수평적 돌출부(3b) 및 주사선(3a)의 본체부에 의해 차광을 하기 때문에, 매우 효과적으로 당해 차광을 행할 수 있다.
또한, 둘째로, 반도체층(1a)을 상측으로부터 덮는 상측 차광막으로서 기능하는 주사선(3a)(수평적 돌출부(3b)를 포함함), 제 1 중계층(71) 및 용량 전극(300)은 각각 홈(12cv)에 대응하여 하측에 오목 형상으로 형성된 부분을 포함하고 있으므로, 상측 차광막이 평탄한 경우와 비교하여, 기판면에 대해 비스듬히 진행하는 입사광, 및 입사광 및 복귀광에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이, 최종적으로 경사 상측으로부터 채널 영역(1a) 및 그 인접 영역에 입사하는 것을, 당해 상측 차광막에 의해, 보다 효과적으로 저지할 수 있다. 즉, 하측에 오목 형상 또는, 상측에 볼록 형상인 상측 차광막의 상면 부분에 의해, 상측으로부터의 경사광을 확산시키는 경향이 홈(12cv)을 따라 강해지기 때문에, 최종적으로 경사 상측으로부터 채널 영역(1a) 및 그 인접 영역에 입사하는 광량을 감소시킬 수 있는 것이다. 또, 마찬가지의 이유로부터, 하측 차광막(11a)을 적어도 부분적으로, 상술한 상측 차광막의 요철과는 상하 반대로, 상측에 오목 형상으로, 즉, 하측에 볼록 형상으로 형성하여도 좋다.
여기서, 본 실시예에서는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각종 차광막에 의해 TFT(30)에 대한 차광을 상하부터 행하고 있다. 즉, 전기 광학 장치에서의 상측, 즉 입사광의 입사측으로부터 입사하는 입사광에 대해서는, 용량 전극(300) 및 실드층(400) 등이 상측 차광막으로서 기능한다. 한편, 당해 전기 광학 장치의 하측, 즉 입사광의 출사측으로부터 입사하는 복귀광에 대해서는, 하측 차광막(11a)이 문자 그대로 하측 차광막으로서 기능한다. 따라서, 주사선(3a)에 수평적 돌출부(3b)를 마련할 필요성이나, 홈(12cv)에 의해 상측 차광막인 용량 전극(300) 등에 특별한 형상을 부여할 필요성은 없는 것으로도 생각된다. 그러나, 입사광은 기판(10)에 대하여 경사 방향으로부터 입사하는 경사광을 포함하고 있다. 이 때문에, 경사광이 기판(10)의 상면이나 하측 차광막(11a)의 상면 등에서 반사되거나, 또는 상측 차광막의 하면에서 반사되고, 또한 이들이 당해 전기 광학 장치 내의 다른 계면에서 반사되어, 내면 반사광·다중 반사광이 생성된다. 따라서, TFT(30)의 상하에 각종 차광막을 구비하고 있더라도, 양자간의 극간을 거쳐 진입하는 경사광은 존재할 수 있기 때문에, 본 실시예와 같이, 반도체층(1a)의 옆에서 차광하는 수평적 돌출부(3b)나, 홈(12cv)에 대응하는 오목 형상 부분에 의한 차광 효과는 크다.
이상과 같이, 본 실시예의 전기 광학 장치에 따르면, 수평적 돌출부(3b) 및 홈(12cv)을 마련함으로써, 내광성을 높이고, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 TFT(30)에 의해 화소전극(9a)을 양호하게 스위칭 제어할 수 있고, 최종적으로는, 밝게 고계조의 화상을 표시할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상측 차광막은 수평적 돌출부(3b)를 포함하는 주사선(3a), 용량 전극(300), 실드층(400) 등의 일부로 이루어지기 때문에, 전체로서 TFT 어레이 기판(10)에서의 적층 구조 및 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 수평적 돌출부(3b)는 주사선(3a)과 동일 막으로 일체적으로 되기 때문에, 수평적 돌출부(3b)를 형성하기 위해, 추가적인 공정은 불필요하다.
또한 덧붙여, 본 실시예에서는, 홈(12cv)이 하측 차광막(11a)까지는 도달하지 않고, 따라서, 해당 홈(12cv)의 저면을 덮도록 형성된 수평적 돌출부(3b) 및 깊이 방향의 수직적 돌출부를 포함하는 주사선(3a)은, 하측 차광막(11a)에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 하측 차광막(11a)이 도전막이어도, 그 전위 변동이 주사선(3a)에 미치는 악영향을 미연에 방지할 수 있다.
이상 설명한 형태에서는, 주사선(3a)을, 하측 차광막(11a)의 경우와 마찬가지로, 금속 또는 합금을 포함하는 차광막(Ti, Cr, W, Ta, Mo 등의 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함하는 금속 단체, 합금, 금속실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등)으로 구성하여도 좋다. 이와 같이 구성하면, 주사선(3a) 및 수평적 돌출부(3b)에 의해, 반사 성능을 높여 경사광에 대한 채널 영역(1a')이나 채널 인접 영역에서의 차광 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
또, 수평적 돌출부(3b)는 각 채널 영역(1a')에 대해 네 개 형성하고 있지만, 채널 영역(1a')의 한 쪽 옆에만 형성하여도, 또는 도 2에서 채널 영역(1a')의 상측또는 하측에만 형성하여도, 어느 정도의 유사 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 반도체층(1a) 주위에서의 배선이나 소자 등의 배치에 감안하여, 채널 영역(1a')의 양 옆 또는 상하 양쪽에 수평적 돌출부(3b)를 총 4개 형성하는 것이 곤란한 경우 등에는, 레이아웃에 무리를 가하는 일없이, 한쪽 옆에만 또는 상측 또는 하측에만, 채널 영역마다 세 개 이하의 수평적 돌출부(3b)를 마련하면 좋다.
(2 : 상기한 수평적 돌출부(3b)가 포위부(3c)로 치환된 예에 의한 광 차폐)
둘째로, 주사선(3a)에 대하여, 반도체층(1a)을 포위하는 포위부(3c)가 형성되는 형태에 대해, 도 9 내지 도 11을 참조하면서 설명한다. 여기에 도 9는 도 5와 동 취지의 도면으로서, 해당 도면에서의 수평적 돌출부(3b)가 포위부(3c)로 치환된 경우의 형태를 나타내는 평면도이며, 도 10은 도 9의 E-E'선 단면도이며, 도 11은 도 9의 F-F'선 단면도이다. 또한, 도 12는 변형예인 도 9의 E-E'선 단면도이다.
도 9 내지 도 11에 나타내는 바와 같이, 본 형태에서는, 상술한 수평적 돌출부(3b) 대신, 평면적으로 보아 채널 영역(1a')으로부터 주사선(3a)을 따라 소정 거리만큼 벗어난 개소에서의 주사선(3a)의 본선부로부터, 채널 영역(1a) 및 콘택트 홀 형성 영역, 즉, 콘택트 홀(83, 81)이 각각 형성된 영역 등을 포함하는 반도체층(1a) 전체를 포위하도록 포위부(3c)가 연장하여 마련되어 있다. 그 밖의 구성, 예컨대, 이 포위부(3c)도, 홈(12cv) 내에 매립됨으로써, 홈(12cv)의 깊이 방향의 수직적 돌출부로서의 성격을 함께 가진다는 것 등에 있어서는, 상술한 첫째구성과 거의 마찬가지이다.
그리고, 이러한 형태에 의해서도, 비교적 층간 거리가 작은 하측 차광막(11a)과 상측 차광막 사이에 반도체층(1a)을 유지하는 구성을 얻을 수 있으므로, 기판면에 수직인 광에 대해서는 기본적으로 매우 높은 차광 성능을 얻을 수 있다. 그리고, 특히, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 기판면에 대해 비스듬히 진행하는 입사광 및 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광 L1, L3이 발생한 경우에도, 그 일부는, 반도체층(1a)에 도달하는 전단계에서, 주사선(3a)의 본선부뿐만 아니라, 특히 포위부(3c)에 의한 광 흡수 또는 광 반사에 의해 낮은 광 강도의 광 L2, L4에까지 감쇠 가능해진다. 이 때, 반도체층(1a)으로부터의 층간 거리가 매우 짧은 위치에 배치되는 포위부(3c)에 의해 차광함으로써, 또한 포위부(3c)에 의해 어느 쪽 방향으로 경사한 광 L1, L3에 대해서도 차광함으로써 매우 효과적으로 당해 차광을 할 수 있다.
또한, 이 형태에서는, 특히, 콘택트 홀(81, 83)이 형성된 콘택트 홀 형성 영역을 포함해서 반도체층(1a)을 포위하기 때문에, 일반적으로 광이 누설되기 쉬운 콘택트 홀(81, 83) 부근에서의 차광 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 본 형태에서는, 상술한 도 10과 같은 구성 대신, 도 12에 나타내는 바와 같이, 수직적 돌출부가 하측 차광막(11a)과 접촉하는 형태로 하여도 좋다. 이러한 형태로 하면, 반도체층(1a)은 닫혀진 공간 내에 배치되는 것과 같은 형태로 되어, 해당 반도체층(1a)에 대한 차광을 보다 좋게 실현할 수 있다. 덧붙여서 말하면, 이와 같이, 하측 차광막(11a)과 주사선(3a)을 접촉시킨 형태는 상술한 도 5 내지도 8에서도 마찬가지로 실현할 수 있다.
단, 이들 경우에는, 하측 차광막(11a)의 전위 변동에 의한 악영향을 받는 경우가 있는 것은 이미 설명한 바와 같다. 이로부터, 주사선(3a)을 하측 차광막(11a)에 접촉시킬지 여부는 반도체층(1a)에 대한 차광의 필요성과, 하측 차광막(11a)의 전위 변동에 의해 받는 악영향을 비교 고찰한 후에, 장면 장면에 따라 적절히 결정할 수 있게 된다.
또한, 본 형태에서, 주사선(3a)의 포위부(3c) 전체를 따라 홈(12cv)을 형성하여, 포위부(3c)의 전체에 걸쳐 아래쪽으로 돌출하는 돌출부, 즉 수직적 돌출부를 형성하여도 좋다. 또한, 본 형태와 같이 포위부(3c)를 마련하는 경우에는, 반도체층(1a)의 콘택트 홀 형성 영역에서의 폭과, 그 채널 영역(1a)에서의 폭을 동일하게 형성하면, 평면적으로 보아 반도체층(1a)에 비교적 근접한 위치에서, 평면형상이 직사각형인 포위부(3c)에 의해 반도체층(1a)의 주위를 덮을 수 있다. 따라서, 보다 높은 광 차폐 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.
또한 덧붙여, 상술한 바에 따르면, 포위부(3c)는 홈(12cv) 내에 매립되도록 형성됨으로써, 수직적 돌출부로서의 성격을 더불어 갖는 것으로 되었지만, 본 형태에서는, 단지, 반도체층(1a)의 주위를 순회하도록 수평적인 부분만을 갖는 포위부를 마련하는 것이어도, 그에 상응하는 작용 효과의 발휘를 기대할 수 있다. 본 발명은 그와 같은 형태도 그 범위 내에 포함한다.
(3 : 주사선(3a)을 따라 연장하는 홈(12cva)이 마련된 예에 의한 광 차폐)
세 번째로, 주사선(3a)을 따라 연장하는 홈(12cva)이 마련되고, 또한, 해당 홈(12cva) 내에는 해당 주사선(3a)의 본선부가 일부 매립되는 형태에 대하여, 도 13 내지 도 16을 참조하면서 설명한다. 여기에 도 13은 도 2와 동 취지의 도면으로서, 해당 도면과는 주사선(3a)을 따른 홈(12cva)이 하지 절연막(12)에 마련되는 점에 대해 다른 형태를 나타내는 평면도이며, 도 14는 도 13의 G-G'선 단면도이다. 또한, 도 15 및 도 16은 도 14에 대한 변형예에 따른 도 13의 G-G'선 단면도이다.
주사선(3a)은 주사선(3a)을 따라 연장하는 홈(12cva) 내에 배치되고, 또한 채널 영역(1a') 및 그 인접 영역을 측방으로부터 부분적으로 덮는 홈 내 부분을 포함하여 이루어진다. 따라서, 이러한 형태에 의해서도, 기판면에 대하여 비스듬히 진행하는 입사광 및 특히 이면에 대하여 비스듬히 진행하는 복귀광, 및 이들에 근거하는 내면 반사광 및 다중 반사광 등의 경사광이, 채널 영역(1a') 및 그 인접 영역으로 입사하는 것을, 이 홈 내 부분에 의한 광 흡수 또는 광 반사에 의해, 부분적으로 저지할 수 있다. 이와 같이 내광성을 높이는 것에 의해, 강력한 입사광이나 복귀광이 입사하는 것과 같은 엄격한 조건 하에서도 광 리크 전류가 저감된 TFT(30)에 의해 화소 전극(9a)을 양호하게 스위칭 제어할 수 있다.
또, 본 형태에서는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 상술한 도 14에서는 주사선(3a)이 1층 구조이던 것 대신, 차광성 재료로 이루어지는 제 1 층(311) 및 광 흡수성 재료로 이루어지는 제 2 층(312)을 포함하는 적층체로 이루어지는 주사선(3a')을 형성하여도 좋다. 이 경우, 제 1 층(311)은, 예컨대, WSi, TiSi 등으로 이루어진다. 제 2 층(312)은, 예컨대, SiGe, 또는 반도체층(1a)과 동일 층인폴리실리콘막 등으로 이루어진다. 이와 같이 주사선(3a')을 형성하여도, 주사선(3a') 중 홈(12cva) 내에 배치된 홈 내 부분을 따라, 채널 영역(1a') 및 그 인접 영역에 대한 차광 성능을 높이고, 또한 주사선의 배선 저항을 낮춘다. 또한, SiGe 등으로 이루어지는 제 2 층(312)은 TFT(30)에서 게이트 산화막에 대향 배치되는 게이트 전극으로서도 양호하게 기능할 수 있다. 또한, 제 1 층(311)과 제 2 층(312)의 적층 순서는, 상하 반대라도 좋다.
또는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 홈(12cva)을 완전히 매립하지 않도록 주사선(3a")을 형성하여도 좋다. 이와 같이 주사선(3a")을 형성하여도, 주사선(3a") 중 홈(12cva) 내에 배치된 홈 내 부분을 따라, 채널 영역(1a') 및 그 인접 영역에 대한 차광 성능을 높이고, 또한 주사선의 배선 저항을 낮춘다.
이상 설명한 바와 같은 각종 광 차폐에 관한 구성 및 작용 효과에서는, 결국, TFT(30)에 대한 상측 또는 하측부터의 광 입사, 또는 측 방향으로부터의 광 입사, 그 위에 비스듬한 광 입사를 효과적으로 방지할 수 있으므로, TFT(30)에서의 광 리크 전류의 발생을 극력 방지할 수 있게 된다. 덧붙여서 말하면, 이러한 작용 효과에는, 상술한 상측 차광막 내지 내장 차광막의 존재도 크게 공헌한다.
즉, 주사선(3a), 데이터선(6a), 용량 전극(300), 실드층(400) 등, 적층 구조 중, TFT(30)의 상측에 형성되는 불투명한 재료로 이루어지는 각종 요소는 해당 TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 상측으로부터의 광 입사를 미연에 방지함으로써, 역시 해당 반도체층(1a)에서의 광 리크 전류의 발생을 억제하는 것이다.
그 결과, 본 실시예에 따르면, TFT(30)의 스위칭 동작은 정확히 행하여질 수있는 것을 비롯하여, 그 반도체층(1a)에서는, 광 리크 전류가 흐르는 것에 따라 말하자면 항상 바이어스가 걸려 있는 것과 같은 상태를 회피할 수 있기 때문에, 고주파 구동을 실현하는 것도 가능해진다. 또한, TFT(30)에 대한 광 차폐를 효과적으로 실행할 수 있는 것이면, 전기 광학 장치의 소형화를 실현하고자 할 때에도, 특별한 장해가 발생하는 것은 아니다. 즉, 일정한 밝기의 화상을 표시해야만 하는 관계 상, 전기 광학 장치를 소형화했다고 해도, 그에 따른 일정한 화소 개구율이 필요하다고 하면, 「소형화」에는, TFT(30)에 대한 광 입사의 위험성을 높인다고 하는 측면이 있는 것으로 된다.
이상으로부터, 결국, 본 실시예의 전기 광학 장치에 따르면, 화소 전극에 인가되는 전압을 가능한 한 일정하게 유지하고, 또한, 소형화·고선명화를 실현하면서, 고주파 구동으로 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다.
(실시예 2 : 실드층과 데이터선이 각각의 층에 형성되어 있는 경우)
이하에서는, 본 발명의 실시예 2에 따른 전기 광학 장치에 대하여, 도 17 내지 도 19를 참조하여 설명한다. 여기에 도 17은 도 2와 동 취지의 도면으로서, 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 또한, 도 18은 도 3과 동 취지의 도면으로서, 도 17의 A-A'선 단면도이다. 또한, 도 19는 실시예 2에서 특징적인 질화막의 형성 형태를 나타내는 평면도이다. 또, 실시예 2의 전기 광학 장치는 상기 실시예 1의 전기 광학 장치의 화소부에서의 구성과 대략 마찬가지의 구성을 구비하고 있다.
따라서, 이하에서는, 실시예 2에서 특징적인 부분에 대해서만 주된 설명을 추가하는 것으로 하고, 나머지의 부분에 대해서는, 그 설명을 적절히 생략 내지 간략화하는 것으로 한다.
실시예 2에서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 도 4와 비교해서, 축적 용량(70)을 구성하는 상부 전극인 용량 전극(300)과 데이터선(6a)이 동일 막으로서 구성되어 있지 않은 점, 또한, 그것에 수반하여, 층간 절연막이 증가되어 있다. 즉, 새롭게 또 한 층, 「제 4 층간 절연막(44)」이 마련되는 점, 그리고 게이트 전극(3a)과 동일 막으로서 중계 전극(719)이 형성되어 있는 점에 큰 차이가 있다. 이에 따라, TFT 어레이 기판(10) 상으로부터 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, 상기한 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 등을 포함하는 제 6 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, 제 5 층 및 제 6 층 사이에는 제 4 층간 절연막(44)이, 각각 마련되고 있고, 전술한 각 요소 사이가 단락되는 것을 방지하고 있다.
또한, 실시예 1에서의 제 2 층에는 주사선(3a)이 형성되어 있는 대신, 실시예 2에서는, 주사선(3a)에 대신하는 게이트 전극(3a)이 형성되고, 또한, 이것과 동일 막으로서 중계 전극(719)이 새롭게 형성되어 있다. 이하, 각 층에서의 구성에대하여, 보다 자세히 설명한다.
우선, 제 2 층에는, 반도체층(1a)의 채널 영역(1a')에 대향하도록, 게이트 전극(3a)이 형성되어 있다. 이 게이트 전극(3a)은 실시예 1의 주사선(3a)과 같이 선 형상으로는 형성되어 있지 않고, 반도체층(1a) 내지 채널 영역(1a')이 TFT 어레이 기판(10) 상에 섬 형상으로 형성되어 있는 것에 대응해서, 섬 형상으로 형성되어 있다. 또한, 실시예 2에서는, 이에 따라, 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 17 중 X 방향으로 연장하는 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 홈(12cv) 상에 형성된 게이트 전극(3a)은 해당 홈(12cv)을 거쳐 하측 차광막(11a)과 전기적으로 접속되는 것으로 된다. 즉, 실시예 2에서는, 게이트 전극(3a)에는, 하측 차광막(11a)을 통해 주사 신호가 공급되게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 실시예 2의 하측 차광막(11a)은 주사선으로서의 기능을 포함하는 것으로 된다.
또, 실시예 2에서의 하측 차광막(11a)에 대해서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 데이터선(6a)이 연장하는 방향을 따라 돌출부를 갖고 있다. 이에 따라, 실시예 2의 하측 차광막(11a)은 실시예 1에서의 격자 형상의 하측 차광막(11a)과 손색없는 차광 기능도 발휘하게 된다. 단, 서로 인접하는 하측 차광막(11a)으로부터 연장하는 돌출부는 서로 접촉하는 일은 없고, 서로 전기적으로 절연되어 있다. 그렇게 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 각을 모서리를 깎도록 돌출한 영역이 형성되어 있다.
그리고, 실시예 2에서는, 특히, 상술한 게이트 전극(3a)과 동일 막으로서 중계 전극(719)이 형성되어 있다. 중계 전극(719)은 평면적으로 보아, 도 17에 나타내는 바와 같이, 각 화소 전극(9a) 중 한 변의 대략 중앙에 위치하도록, 섬 형상으로 형성되어 있다. 중계 전극(719)과, 게이트 전극(3a)은 동일 막으로서 형성되어 있기 때문에, 후자가, 예컨대, 도전성 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 경우에는, 전자도 또한, 도전성 폴리실리콘막 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 폴리실리콘으로 형성된다. 그리고, 용량 전극(300)은 이제 데이터선(6a)과 동시에 형성되는 것은 아니므로, 실시예 1과 같이, 해당 데이터선(6a) 및 TFT(30) 사이의 전기적 접속에 대한 배려로서, 알루미늄막 및 도전성의 폴리실리콘막이라는 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 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 단체, 합금, 금속실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것 등의 차광성 재료로 구성하면 좋다. 이에 따르면, 용량 전극(300)은 상술한 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」으로서의 기능을 보다 양호하게 발휘할 수 있다(단, 실시예 2에 따른 용량 전극(300)을 구성하는 재료에 대해서는, 후술 참조).
또한, 같은 이유에 의해, 즉 용량 전극(300)과 데이터선(6a)이 각각의 층에 형성됨으로써, 본 형태에서는, 동일 평면 내에서의 양자 사이의 전기적 절연을 도모할 필요는 없다. 따라서, 용량 전극(300)은 주사선(3a)의 방향으로 연장하는 용량선의 일부로서 형성할 수 있게 된다.
한편, 제 4 층에 형성되는 데이터선(6a)은 알루미늄 단체, 또는 알루미늄 합금이어도 좋다.
이상 설명한, 게이트 전극(3a) 및 중계 전극(719)의 위, 또한, 축적 용량(70)의 아래에는, 제 1 층간 절연막(41)이 형성되어 있지만, 해당 제 1 층간 절연막(41)은 상술한 바와 대략 마찬가지로, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등으로 구성하면 좋다. 또한, 이 제 1 층간 절연막(41)에는, 제 1 중계층(71)의 도 18 중 하면에 전기적 접속점을 갖도록 배치된, 콘택트 홀(881)이 형성되어 있다. 이에 따라, 제 1 중계층(71) 및 중계 전극(719) 사이의 전기적 접속이 도모되게 된다. 또한, 제 1 층간 절연막(41)에는, 중계 전극(719)과 후술하는 제 2 중계층(6a2)과의 전기적 접속을 도모하기 위해, 후기하는 제 2 층간 절연막(42)도 관통하도록 된 콘택트 홀(882)이 형성되어 있다.
그리고, 실시예 2에서는 특히, 상술한 바와 같이 알루미늄 등으로 구성된 데이터선(6a)은 하층으로부터 순서대로, 알루미늄으로 이루어지는 층(도면 부호 41A 참조), 질화티탄으로 이루어지는 층(참조 부호 41TN 참조), 질화실리콘막으로 이루어지는 층(참조 부호 401 참조)의 3층 구조를 갖는 막으로 형성되어 있다. 질화실리콘막(401)은 그 하층의 알루미늄층과 질화티탄층을 덮도록 조금 큰 크기로 패터닝되어 있다. 이 중 데이터선(6a)이 비교적 저저항 재료인 알루미늄을 포함함으로써, TFT(30), 화소 전극(9a)에 대한 화상 신호의 공급을 막힘 없이 실현할 수 있다. 한편, 데이터선(6a) 상에 수분의 침입을 멈추게 하는 작용에 비교적 우수한 질화실리콘막이 형성됨으로써, TFT(30)의 내습성 향상을 도모할 수 있어, 그 수명장기화를 실현할 수 있다. 질화실리콘막은 플라즈마 질화실리콘막이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 따른 질화실리콘막(401)은 데이터선(6a) 상 외에, 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극(9a) 및 이들 간격 사이에 배치된 데이터선(6a) 및 주사선(3a)이 형성되는 영역으로서 규정되는 화상 표시 영역(10a)의 주위에도, ㅁ 자 형상으로 형성되어 있다. 또, 이 질화티탄막 및 질화실리콘막(401)의 두께는, 예컨대, 10∼100㎚ 정도, 보다 바람직하게는 10∼30㎚ 정도로 구성하면 좋다.
이상으로부터, 본 실시예에 따른 질화실리콘막(401)은 TFT 어레이 기판(10) 상에서, 전체적으로 도 19에 개략적으로 나타내는 것과 같은 형상으로 형성되게 된다. 또, 도 19 중 화상 표시 영역(10a)의 주위에 존재하는 질화실리콘막(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 20 참조). 단, 질화물은 그 외 일반 재료에 비해, 드라이 에칭 등에서의 에칭율이 작아지는 것이 예측되기 때문에, 상술한 화상 표시 영역(10a)의 주위 영역에 질화실리콘막(401)을 형성하는 경우로서, 해당 영역 내에 콘택트 홀 등을 형성해야 하는 경우에는, 해당 질화실리콘막(401) 내에, 해당 콘택트 홀의 위치에 대응한 구멍을 미리 형성해 두면 좋다. 이것은 도 19에 나타내는 것과 같은 패터닝을 실시할 때에 함께 행해 두면, 제조 공정의 간략화에 이바지한다.
또한, 제 4 층에는, 데이터선(6a)과 동일 막으로서, 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)(단, 실시예 1에서의 「제 2 중계층」과는 조금 의미가 다름)이 형성되어 있다. 이 중 전자(前者)는 차광성의 실드층(404)과 용량 전극(300)을 전기적으로 접속하기 위한 중계층이며, 후자(後者)는 화소 전극(9a)과 제 1 중계층(71)을 전기적으로 접속하기 위한 중계층이다. 또, 이들은 데이터선(6a)과 동일 재료로 구성되는 것은 말할 필요도 없다.
이상 기술한, 축적 용량(70)의 위, 또한, 데이터선(6a), 실드용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)의 아래에는, 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있지만, 해당 제 2 층간 절연막(42)은, 상술한 바와 대략 마찬가지로, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화실리콘막이나 산화실리콘막 등으로 구성하면 좋다.
용량 전극(300)에 알루미늄을 이용한 경우에는, 플라즈마 CVD로 저온 성막할 필요가 있다. 또한, 이 제 2 층간 절연막(42)에는, 전술한 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계층(6a2)에 대응하도록, 콘택트 홀(801) 및 상기한 콘택트 홀(882)이 형성되어 있다.
다음에, 제 5 층에는, 차광성 실드층(404)이 형성되어 있다. 이것은, 예컨대, 상술한 실드층(400)과 마찬가지로, 상층에 질화티탄으로 이루어지는 층, 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층과 같은 2층 구조로 구성하여도 좋고, 또한, 경우에 따라, ITO 외의 도전성 재료로 구성하여도 좋다. 이 실드층(404)은 전술한 실드층용 중계층(6a1)을 거쳐, 용량 전극(300)과 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 실드층(404)은 고정 전위로 되어 있고, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 화소전극(9a) 및 데이터선(6a) 사이에 발생하는 용량 커플링의 영향을 배제한다.
또한, 이 제 5 층에는, 실드층(404)과 동일 막으로서, 제 3 중계층(406)이 형성되어 있다.
이상 기술한, 데이터선(6a)의 위, 또한, 실드층(404)의 아래에는, 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 이 제 3 층간 절연막(43)을 구성하는 재료 등에 대해서도, 상기한 제 2 층간 절연막(42)과 마찬가지여도 좋다. 단, 데이터선(6a) 등이, 상술한 바와 같이 알루미늄 등을 포함하는 경우에는, 이것을 고온 환경 하에서 색이 바래는 것을 피하기 위해, 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 전술한 실드층용 중계층(6a1)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(803)이 형성되어, 전술한 제 2 중계층(6a2)으로 통하고 있고, 제 3 중계층(406)에 대응하는 콘택트 홀(804)이 형성되어 있다.
남은 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 형성되고, 해당 제 4 층간 절연막(44)에는, 화소 전극(9a)과 제 3 중계층(406)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(89)이 형성되어 있는 것으로 되어 있다.
또, 상술한 구성에서, 제 3 중계층(406)에 대해서는, ITO 등으로 이루어지는 화소 전극(9a)과 직접적으로 접촉하는 것으로 되기 때문에, 상술한 전식(電蝕)에 주의하여야한다. 따라서, 이것을 고려하면, 실드층(404) 및 제 3 중계층(406)은실시예 1과 마찬가지로, 알루미늄 및 질화티탄으로 이루어지는 2층 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 실드층(404) 및 제 3 중계층(406)을 ITO로 구성하여도, 실드층(404) 및 실드층용 중계층(6a1) 사이, 또는 제 3 중계층(406) 및 제 2 중계층(6a2) 사이에서, ITO와 알루미늄이 직접적인 접촉을 피할 수 있기 때문에, 전식 발생에 대해 걱정할 필요는 없다.
또는, 실시예 2에서는, 상술한 바와 같이, 용량 전극(300)은 용량선의 일부로서 구성할 수 있기 때문에, 해당 용량 전극(300)을 고정 전위로 하기 위해서는, 해당 용량선을 화상 표시 영역(10a) 밖까지 연장해서 마련하여 정전위원에 접속하는 것과 같은 형태로 하면 좋다. 이 경우에는, 또한, 용량 전극(300)을 포함하는 용량선은 그 자체가 독자적으로 정전위원에 접속하는 것이 가능하고, 실드층(404)도 또한, 그 자체가 독자적으로 정전위원에 접속하는 것이 가능해지기 때문에, 그와 같은 구성을 채용하는 경우에는, 양자간을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(801, 803)을 마련할 필요는 없어진다. 따라서, 이 경우에는, 실드층(404) 및 용량 전극(300)을 구성하는 재료 선택이나, 실드층용 중계층(6a1)의 재료를 선택할 때에(애당초 당해 실드용 중계층(6a1)은 이제 불필요함), 「전식」의 발생을 고려할 필요는 없다.
이상과 같은 구성으로 되는 실시예 2의 전기 광학 장치에 있어서는, 우선, 상술한 실시예 1에서의 것과 대략 마찬가지인 작용 효과가 얻어지는 것이 명백하다. 즉, 실시예 1과 마찬가지로, 반도체층(1a)을 따르도록 홈(12cv)이 형성됨으로써, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 광 차폐가 효과적으로 행해지고, 플리커 등이없는 고품질의 화상을 표시할 수 있게 된다.
그리고, 실시예 2에서는 특히, 데이터선(6a) 상, 또한, 화상 표시 영역(10a)의 주위의 위에, 질화실리콘막(401)이 형성됨으로써, TFT(30)의 내습성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 질화막 내지 질화물은, 이미 기술한 바와 같이, 수분의 침입 내지 확산을 멈추는 작용에 우수하기 때문에, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 수분 침입을 미연에 방지할 수 있게 된다. 실시예 2에서는, 이밖에, 실드층(404), 제 3 중계층(406) 등이나 축적 용량(70)을 구성하는 유전체막(75)에서, 질화막이 이용될 수 있지만, 이들 모든 구성에 대해, 그와 같은 질화막을 구비하면, 수분 침입 방지 작용은 보다 효과적으로 발휘되게 된다. 단, 모두에「질화막」을 마련하지 않는 형태로 해도 좋은 것은 물론이다.
또한, 실시예 2에서, 질화실리콘막(401)은 제 4 층에서, 화상 표시 영역(10a) 외의 영역을 제외하고, 데이터선(6a) 상에만 존재하기 때문에, 큰 내부 응력이 집중하는 것과 같은 일이 없어, 질화실리콘막(401) 자신이 그 내부 응력에 의해 파괴되기에 이르거나, 또한, 그 응력이 외부에 작용함으로써, 질화실리콘막(401) 주위에 존재하는, 예컨대, 제 3 층간 절연막(43) 등에 크랙을 생기게 하는 것과 같은 경우는 없다. 이러한 것은 질화막이 TFT 어레이 기판(10) 상의 전면에 마련되는 경우를 상정하면 보다 명백하다.
그 위에, 실시예 2에서의 질화티탄막 및 질화실리콘막(401)은 그 두께가 10∼100㎚ 정도, 보다 바람직하게는 10∼30㎚ 정도로 비교적 작게 되어 있는 것으로부터, 상술한 바와 같은 작용 효과는 더욱 효과적으로 향수(享受)될 수 있는 것으로 된다.
또한 덧붙여, 실시예 2에서는 특히, 중계 전극(719)이 마련됨으로써, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 4에서는, TFT(30) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 도모하기 위해서는, 동 도면에서의 콘택트 홀(85)과 같이, 축적 용량(70)을 구성하는, 보다 하층의 전극인 제 1 중계층(71)의 도면 중 「상면」에 서의 접촉을 도모할 필요가 있었다.
그러나, 이러한 형태에서는, 용량 전극(300) 및 유전체막(75)의 형성 공정에서, 그들 전구막(前驅膜)을 에칭할 때에는, 그 바로 아래에 위치하는 제 1 중계층(71)을 건전(健全)하게 잔존시키면서, 당해 전구막의 에칭을 실행한다고 하는 매우 곤란한 제조 공정을 실시해야만 한다. 특히, 본 발명과 같이, 유전체막(75)으로서 고유전율 재료를 사용하는 경우에는, 일반적으로 그 에칭이 곤란하며, 또한, 용량 전극(300)에서의 에칭율과 해당 고유전율 재료에서의 에칭율이 가지런하지 않게 되는 등의 조건도 겹치기 때문에, 당해 제조 공정의 곤란성은 보다 높아지게 된다. 따라서, 이러한 경우에는, 제 1 중계층(71)에서, 이른바 「관통」 등이 생길 가능성이 크다. 이렇게 되면, 나쁜 경우에는, 축적 용량(70)을 구성하는 용량 전극(300) 및 제 1 중계층(71) 사이에 단락이 생길 우려 등도 생긴다.
그런데, 본 실시예와 같이, 중계 전극(719)을 마련함으로써, 제 1 중계층(71)의 도면 중 「하면」에 전기적 접속점을 갖게 함으로써, TFT(30) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 실현하도록 하면, 상술한 바와 같은 불량은 발생하지 않는다. 왜냐하면, 도 18로부터도 분명하듯이, 본 실시예에서는, 용량 전극(300) 및 유전체막(75)의 전구막을 에칭하면서, 제 1 중계층(71)을 잔존시켜야 한다는 공정은 필요 없기 때문이다.
이상으로부터, 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 곤란한 에칭 공정을 거칠 필요가 없기 때문에, 제 1 중계층(71) 및 화소 전극(9a) 사이의 전기적 접속을 양호하게 실현할 수 있다. 이것은 중계 전극(719)을 거쳐 양자 사이의 전기적 접속을 실현하고 있기 때문에 다르지 않다. 더 설명하면, 같은 이유로부터, 본 형태에 따르면, 용량 전극(300) 및 제 1 중계층(71) 사이에서 단락이 발생할 가능성은 대단히 작다. 즉, 결함 없는 축적 용량(70)을 적합하게 형성할 수 있다.
또한 덧붙여, 실시예 2에서는, 특히, 상술한 바와 같이, 용량 전극(300)을 용량선의 일부로서 형성할 수 있게 되는 것으로부터, 화소마다 대응하여 마련되는 용량 전극의 하나 하나에 대하여, 이들을 고정 전위로 하기 위한 도전재 등을 개별적으로 마련할 필요 등은 없고, 해당 용량선마다 고정 전위원에 접속하는 등과 같은 형태를 채용하면 좋다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 제조 공정의 간략화, 또는 제조 비용의 저렴화 등을 도모할 수 있다.
또한, 이와 같이 용량 전극을 포함하는 용량선에 대해서는, 상기한 실시예 1과 마찬가지로, 알루미늄막 및 폴리실리콘막을 포함하는 2층 구조를 갖도록 형성하여도 좋다. 용량선이 알루미늄막을 포함하면, 해당 용량선에서 높은 전기 전도도를 향수(享受)할 수 있게 된다. 이에 따라, 이러한 형태에서는, 해당 용량선의 협소화, 즉 축적 용량(70)의 협소화를, 특별한 제약을 수반하지 않고 실현할 수 있다. 따라서, 실시예 2에서는, 개구율의 향상을 더욱 도모할 수 있게 된다. 또한,이것을 별도의 관점에서 바꿔 말하면, 종래에, 용량선은 폴리실리콘이나 WSi 등의 재료 단체로 구성되어 있었기 때문에, 개구율을 높이려고 협소화하면, 상기한 재료가 고 저항이기 때문에, 누화나 버닝(burning) 등이 발생했었지만, 실시예 2에서는, 그와 같은 문제를 피할 수 있게 된다.
덧붙여서 말하면, 이러한 실시예에서는, 알루미늄막이 광 반사성을 갖고, 폴리실리콘막이 광 흡수성을 갖는 것으로부터, 상술한 실시예 1에서도 기술한 바와 같이, 용량선이 차광층으로서 기능할 수 있는 것으로도 기대할 수 있다. 그 위에, 이러한 용량선에서는, 종래에 비해, 그 내부 응력을 작게 할 수 있다(WSi 등보다도 알루미늄의 내부 응력이 작음). 따라서, 본 실시예에서는, 용량선에 접하는 것으로 되는 제 3 층간 절연막(43) 등을 가능한 한 얇게 할 수 있게 되어, 전기 광학 장치의 소형화를 보다 좋게 실현할 수 있는 것으로도 된다.
(전기 광학 장치의 전체 구성)
이상과 같이 구성된 각 실시예에서의 전기 광학 장치의 전체 구성을 도 20 및 도 21을 참조하여 설명한다. 또, 도 20은 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20) 측으로부터 본 평면도이며, 도 21은 도 20의 H-H'선 단면도이다.
도 20 및 도 21에 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) 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 때문에, 예컨대, 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등으로 이루어지고, 자외선, 가열 등에 의해 경화된 것이다. 또한, 이 밀봉재(52) 중에는, 본 실시예에서의 액정 장치가 프로젝터 용도와 같이 소형으로 확대 표시를 행하는 액정 장치라면, 양 기판 사이의 거리(기판간 갭)를 소정값으로 하기 위한 유리 섬유, 또는 유리 비드 등의 갭 재료(스페이서)가 산포되어 있다. 또는, 당해 액정 장치가 액정 디스플레이나 액정 텔레비전과 같이 대형으로 등배 표시를 하는 액정 장치라면, 이러한 갭 재료는 액정층(50) 중에 포함되어도 좋다.
밀봉재(52)의 외측 영역에는, 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정의 타이밍에서 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 있고, 주사선(3a)에 주사 신호를 소정 타이밍에서 공급함으로써, 주사선(3a)을 구동하는 주사선 구동 회로(104)가 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 마련된다.
또, 주사선(3a)에 공급되는 주사 신호 지연이 문제가 되지 않는다면, 주사선 구동 회로(104)는 한 쪽뿐이어도 되는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역(10a)의 변을 따라 양측에 배열하여도 좋다.
TFT 어레이 기판(10)의 남은 한 변에는, 화상 표시 영역(10a)의 양측에 마련된 주사선 구동 회로(104) 사이를 연결하기 위한 복수의 배선(105)이 마련된다.
또한, 대향 기판(20)의 코너부 중 적어도 한 위치에서는, TFT 어레이기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적으로 도통을 취하기 위한 도통재(106)가 마련된다.
도 21에서, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 화소 스위칭용 TFT나 주사선, 데이터선 등의 배선이 형성된 후의 화소 전극(9a) 상에, 배향막이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판(20) 상에는, 대향 전극(21) 외에, 최상층 부분에 배향막이 형성되어 있다. 또한, 액정층(50)은, 예컨대, 일종 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 액정으로 이루어지고, 이들 한 쌍의 배향막 사이에서, 소정의 배향 상태를 취한다.
또, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 이들 데이터선 구동 회로(101), 주사선 구동 회로(104) 등에 덧붙여, 복수의 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정 타이밍에서 인가하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선(6a)에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하 시의 당해 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하여도 좋다.
(전자기기)
다음에, 이상 상세하게 설명한 전기 광학 장치를 광 밸브로서 이용한 전자기기의 일례인 투사형 컬러 표시 장치의 실시예에 대하여, 그 전체 구성, 특히 광학적인 구성에 대해 설명한다. 여기에, 도 22는 투사형 컬러 표시 장치의 도식적 단면도이다.
도 22에서, 본 실시예에서의 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 액정프로젝터(1100)는 구동 회로가 TFT 어레이 기판 상에 탑재된 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 세 개 준비하고, 각각 RGB용 광 밸브(100R, 100G, 100B)로서 이용한 프로젝터로 구성되어 있다. 액정 프로젝터(1100)에서는, 메탈 할로겐화물 램프(metal halide lamp) 등의 백색 광원의 램프 유닛(1102)으로부터 투사광이 발생하면, 세 장의 미러(1106) 및 두 장의 다이클로익 미러(1108)에 의해, RGB의 삼원색에 대응하는 색 성분 R, G, B로 나누어지고, 각 색에 대응하는 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 각각 안내된다. 이 때, 특히, B 광은 긴 광로에 의한 광 손실을 막기 위해, 입사 렌즈(1122), 릴레이 렌즈(1123) 및 출사 렌즈(1124)로 이루어지는 릴레이 렌즈계(1121)를 거쳐 안내된다. 그리고, 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 각각 변조된 삼원색에 대응하는 광 성분은 다이클로익 프리즘(1112)에 의해 재차 합성된 후, 투사 렌즈(1114)를 거쳐 스크린(1120)에 컬러 화상으로서 투사된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 판독할 수 있는 발명의 요지, 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 전기 광학 장치 및 전자기기도, 또한, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다. 전기 광학 장치로서는, 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.

Claims (16)

  1. 전기 광학 장치로서,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 실드층을 구비하되,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층막은, 하층이 광 흡수성의 막, 상층이 광 반사성의 막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 상기 제 2 방향을 따르도록 형성된 용량선의 일부를 구성하고, 또한,
    해당 용량선은, 상기 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층막은, 상기 데이터선과 동일막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저 저항막은, 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는, 길이 방향으로 연장하는 채널 영역과 해당 채널 영역으로부터 길이 방향으로 더 연장하는 채널 인접 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고,
    상기 채널 영역의 옆에 차광부를 갖는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주사선은, 상기 길이 방향에 교차하는 방향으로 연장하고, 또한 평면적으로 보아 상기 채널 영역에 겹치는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하는 본체부와, 평면적으로 보아 상기 채널 영역의 옆에서 상기 본체부로부터 상기 길이 방향으로 돌출하여, 상기 차광부를 이루는 수평적 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 본체부는, 상기 게이트 전극을 포함하는 개소가 폭넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 수평적 돌출부는, 평면적으로 보아 상기 채널 영역마다, 그 소스측 및 드레인측에 각각 위치하는 상기 채널 인접 영역의 양 옆에서 각각 돌출하고 있는것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는, 길이 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고,
    상기 박막 트랜지스터의 상기 채널 영역을 상측으로부터 적어도 덮는 상측 차광막을 구비하고 있고,
    상기 상측 차광막은 적어도 부분적으로, 상기 채널 영역의 길이 방향에 직교하는 단면 상에서 상기 채널 영역측으로부터 보아 오목 형상으로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 주사선은, 상기 채널 영역으로부터 상기 제 2 방향으로 소정 거리만큼 벗어난 개소에서의 상기 본선부로부터, 상기 기판의 수직 방향으로 돌출한 수직적 돌출부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 상에, 적어도 상기 채널 영역을 하측으로부터 덮는 하측 차광막을 더 구비하고 있고,
    상기 수직적 돌출부는, 그 선단측에서 상기 하측 차광막에 접촉하고 있는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는, 상기 제 1 방향으로 연장하는 채널 영역을 포함하는 반도체층을 갖고 있고,
    상기 주사선은, 상기 채널 영역에 게이트 절연막을 거쳐서 대향 배치된 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함하고, 또한 평면적으로 보아 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 본선부를 갖고,
    해당 본선부는, 상기 기판 상에 파인 홈 내에 배치되고, 또한 상기 채널 영역을 측방(側方)으로부터 적어도 부분적으로 덮는 홈 내 부분을 포함하여 이루어지는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 주사선, 상기 데이터선, 상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극 및상기 실드층의 적어도 일부는, 차광성 재료로 이루어지고,
    상기 적어도 일부는, 상기 적층 구조 중에 있어서, 내장 차광막을 구성하고 있는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 전기 광학 장치로서,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 차광막을 구비하되,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 전기 광학 장치를 구비하는 전자기기로서,
    상기 전기 광학 장치는,
    기판 상에, 제 1 방향으로 연장하는 데이터선과,
    상기 데이터선에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 주사선과,
    상기 데이터선 및 상기 주사선의 교차 영역에 대응하도록 배치된 화소 전극 및 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된 축적 용량과,
    상기 데이터선 및 상기 화소 전극 사이에 배치된 실드층
    을 구비하여 이루어지고,
    상기 축적 용량을 구성하는 한 쌍의 전극의 한쪽은, 저 저항막을 포함하는 다층막으로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 전자기기.
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