CN1242372C - 电光装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

在电光装置中,具备:在基板上在第1方向上延伸的数据线,在与上述数据线进行交叉的第2方向上延伸的扫描线,被配置为与上述数据线和上述扫描线的交叉区域对应的像素电极和薄膜晶体管,电连到上述薄膜晶体管和上述像素电极上的存储电容器。此外,构成上述存储电容器的电介质膜,由含有不同的材料的多个层构成,同时,其中的一层含有由介电系数比别的层高的材料构成的层。

Description

电光装置和电子设备
技术领域
本发明属于液晶装置等的电光装置和电子设备的技术领域。此外,本发明还属于电子纸(paper)等的电泳装置或EL(电致发光)装置或使用电子发射元件的装置(电场发射显示器和表面传导电子发射显示器)等的技术领域。
背景技术
以往,人们知道可以采用把液晶等的电光物质挟持于一对基板间构成,使得贯通它们那样地使光透过的办法进行图象的显示的液晶装置等的电光装置。在这里,所谓‘图象的显示’,例如可以采用得益于对每一个像素都使电光物质的状态变化,而使光的透过率变化,因而对每一个像素都可以辨认灰度等级不同的光的办法实现。
作为这样的电光装置,采用在上述一对的基板的一方上,具备矩阵状地排列起来的像素电极和被设置为使得把该像素电极间连接起来的扫描线和数据线,以及作为像素开关用元件的TFT(薄膜晶体管)等的办法,已可以提供可进行有源矩阵驱动的电光装置。在该可有源矩阵驱动的电光装置中,上述TFT,具备于像素电极和数据线之间,控制两者间的导通。此外,该TFT已与扫描线和数据线电连起来。借助于此,在可以通过扫描线控制TFT的导通·截止的同时,在该TFT为导通的情况下,就给像素电极施加通过数据线供给来的图象信号,就是说,变成为可以对每一个像素都使光透过率变化。
在以上那样的电光装置中,虽然结果变成为在一方的基板上制作上上述那样的各种构成,但是若将之平面性地展开,则结果就变成为需要大面积,因而存在着使像素开口率,就是说,使对基板整个面的区域的光应该透过的区域的比率降低的可能性。因此,在现有技术中,也采用立体地构成上述的各种要素的手法,就是说采用中间存在着层间绝缘膜地使各种构成要素进行叠层起来构成上述的各种构成要素的手法。说得更为具体一点,就是在基板上首先形成TFT和具有作为该TFT的栅电极膜的功能的扫描线,在其上形成数据线,再在其上形成像素电极等。这样一来,除去可以实现装置的小型化之外,归因于适当地设定各种要素的配置,还可以实现像素开口率的提高。
然而,在这样的电光装置中,除去理所当然地要显示高品质的图象这一基本要求之外,还要求小型化·高精细化或高频驱动。为了满足这些要求,就必须解决种种的课题。具体地说例如如果光对构成上述TFT的半导体层入射,由于会发生所谓的光漏泄电流,故对于高品质的图象显示、高频驱动来说就变成为障碍。因此就需要对该半导体层的光遮挡手段。此外,在上述电光装置中,以图象的高对比度化为目的,虽然常常具备本身为电连到TFT和像素电极这两者上的电容器的存储电容器,但是,该存储电容器要作成为应具有尽可能大的电容值。但是,由于上述的叠层构造的复杂化或像素开口率的问题,要实现大的电容值是困难的。此外,还必须注意使得本身为电光物质的一个例子的液晶不会给其分子的取向状态造成无用的外部干扰。
如上所述,虽然应当解决的问题很多,但是,可以认为最终为了实现因上述那样的课题,就是说,因小型化·高精细化·高频驱动的实现所得到到的高品质的图象的显示,必须综合考虑这些事情,进行全面的应对。
发明内容
本发明就是鉴于上述那些问题而完成的,目的在于通过采用综合对策提供可以实现小型化·高精细化,同时,可以用高频驱动显示高品质的图象的电光装置。此外,本发明的目的还在于提供其构成为具备这样的电光装置的电子设备。
本发明的电光装置,为了解决上述课题,具备:在基板上在第1方向上延伸的数据线;在与上述数据线交叉的第2方向上延伸的扫描线;被配置为与上述数据线和上述扫描线的交叉区域对应的像素电极和薄膜晶体管;电连到上述薄膜晶体管和上述像素电极上的存储电容器。构成上述存储电容器的电介质膜,由含有不同的材料的多个层构成,同时,其中的一层由介电系数比别的层高的材料构成。
倘采用本发明的电光装置,首先,由于具备扫描线和数据线以及像素电极和薄膜晶体管,故可进行有源矩阵驱动。此外,在该电光装置中,由于上述的各种构成要素构成叠层构造的一部分,故可以实现装置全体的小型化等,此外,由于要实现各种构成要素的适当的配置,故还可以实现像素开口率的提高。
此外,在本形态中,特别是除去上述的各种构成要素之外,作为构成叠层构造的要素,还具备存储电容器、屏蔽层和层间绝缘膜。
第一,由于具备存储电容器,故可以提高像素电极的电位保持特性。借助于此,就可以显示高对比度的图象。此外,在本发明中,特别是构成该存储电容器的电介质膜,构成由含有不同的材料的多个层构成,同时,其中的一层含有由与其它层比高介电系数材料构成的层的叠层体。因此,在本发明的存储电容器的情况下,与现有技术比较,电荷存储特性更为优良,因此,可以进一步提高像素电极的电位保持特性,因而,可以显示品质更高的图象。此外,由于作成为叠层体,故可以减少因在单层中的针孔引起的不合格。另外,作为在本发明中所说的‘高介电系数材料’,除后述的SiN(氮化硅)之外,还可以举出其构成为含有TaOx(氧化钽)、BST(钛酸锶钡)、PZT(钛酸锆酸盐)、TiO2(氧化钛)、ZiO2(氧化锆)、HfO2(氧化铪)以及SiON(氮氧化硅)之内的至少一种的绝缘材料等。特别是如果使用TaOx、BST、PZT、TiO2、ZiO2、HfO2等的高介电系数材料,则可以在有限的基板上区域内增大电容值。或者,若使用SiO2(二氧化硅)以及SiON(氮氧化硅)和SiN(氮化硅)这样的含硅的材料,则可以减少在层间绝缘膜上的应力的发生。
第二,由于在数据线和像素电极间具备屏蔽层,故可以防患于未然地防止在两者间形成电容耦合。
就是说,借助于数据线的通电,就可以减小产生像素电极的电位变动等的可能性,可以显示品质更高的图象。
此外,本发明在像素电极下边具备层间绝缘膜,同时,该层间绝缘膜的表面,可以施行例如CMP(化学机械研磨)处理等的平坦化处理。借助于此,就可以减少在液晶等的电光物质的取向状态中产生紊乱的可能性,因而,可以显示品质更高的图象。
倘采用本发明的电光装置,由于可以使之同时发挥以上那样的各种作用效果,故可以显示高品质的图象。
另外,如以上的本发明所示,在用层间绝缘膜的表面已经平坦化的构成,进行对扫描线或连接到该扫描线上的像素电极的每一行都进行不同的极性的驱动(就是说,‘1H反转驱动’。参看后述)的情况下,在相邻接的像素电极间有可能产生横向电场,使得存在着在液晶的取向状态中产生紊乱的可能性。对于这一点,如后所述,虽然理想的是采用借助于在层间绝缘膜的表面上设置凸部的办法等抑制横向电场的产生这样的手段,但是,除此之外理想的是采用如下的手段。
就是说,不是对每一条扫描线都进行极性反转,而是在每一个场期间(一个垂直扫描期间)进行,就是说进行‘1V反转驱动’。倘采用这样的手段,由于在某一场期间内,不会用不同的极性驱动相邻接的像素电极,故从原理上说不可能发生横向电场。
但是,若采用该1V反转驱动,则会产生如下的问题。就是说,结果变成为具有这样的难点:每当极性进行反转时,就是说在每一个垂直扫描期间内,在图象上都会产生闪烁。
于是,在这样的情况下,理想的是进行要在后边的实施形态中详细讲述的那样的倍速场反转驱动。在这里,所谓倍速场反转驱动,是与从前比使场期间变成为一半(例如,如果假定从前用120[Hz]进行驱动,所谓‘一半’,则理想的是可以作成为等于或小于1/60[s])的驱动方法。因此,若以1V反转驱动为前提,则结果就变成为极性反转周期与从前比变成为一半。这样一来,结果变成为一个垂直扫描期间被缩短化,就是说,由正极性进行显示的画面,和由负极性进行显示的画面切换得更快,因而使上述闪烁变得不那么显眼。
如上所述,倘采用倍速场驱动方法,则可以进行没有闪烁的品质更高的图象的显示。
在本发明的电光装置的一个形态中,上述电介质膜,由氧化硅膜和氮化硅膜构成。
倘采用本形态,由于在电介质膜中含有介电系数比较高的氮化硅膜,故即便是多少会牺牲一些存储电容器的面积,就是说牺牲一些构成该存储电容器的一对电极的面积,也可以享受高的电荷存储特性。
借助于此,就可以显著地提高像素电极的电位保持特性,可以显示品质更高的图象。此外,由于存储电容器的小面积化变成为可能,故还可以实现图象开口率的进一步提高。
此外,由于氮化硅膜阻挡水分的浸入或扩散的作用优良,故可以防患于未然地防止水分对构成薄膜晶体管的半导体层的浸入。这一点,如果假设水分浸入到半导体层或栅绝缘膜等内,在半导体层和栅绝缘膜间的界面上就会产生正电荷,会出现阈值电压逐渐提高下去的坏影响。若采用本形态,由于如上所述可以有效地防止水分对半导体层的浸入,故可以极力防止该薄膜晶体管的阈值电压上升这样的缺点。
再有,由于在该电介质膜中,除去上述的氮化硅膜之外,还含有氧化硅膜,故不会降低存储电容器的耐压性。
如上所述,倘采用本形态的电介质膜,则可以同时享受复合性的作用效果。
另外,本形态,包括电介质膜成为氧化硅膜和氮化硅膜的2层构造的情况,这是自不待言的,在有的情况下,还包括例如成为氧化硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜这样的3层构造的情况,或形成3层构造以上的叠层构造的情况。
在本发明的电光装置的一个形态中,上述数据线,作为与构成上述存储电容器的一对的电极的一方同一膜形成。
倘采用本形态,则上述数据线和构成上述存储电容器的一对电极的一方,变成为同一膜,换句话说,在同一层上形成或在制造工序阶段中同时形成。借助于此,例如,就不需要在不同的层上形成两者而且用层间绝缘膜把两者间隔开的手段,可以防止叠层构造的高层化。这一点,在本发明中,鉴于在叠层构造中在数据线和像素电极间形成上述屏蔽层,预定要高一个该屏蔽层的量的高层化,则是非常有益的。因为若使用过于多层化的叠层构造,则对制造容易性和制造成品率是有害的。另外,如本形态所示,即便是同时形成数据线和上述一对电极中的一方,如果对该膜实施适当的图形化处理,也可以实现两者间的绝缘,就这一点来说不会特别地变成为什么问题。
另外,反之,由本形态的说明可知,在本发明中,并非一定要把数据线和构成存储电容器的一对电极中的一方作为同一膜形成不可,就是说,也可以把两者形成为不同的层。
此外,在本发明的电光装置中,上述数据线可以构成铝膜和导电性的多晶硅膜的叠层体。
倘采用本形态,则可以用构成该数据线的导电性的多晶硅膜和构成薄膜晶体管的半导体层之间的接触实现数据线与薄膜晶体管之间的电连,且可以良好地进行两者间的电连。
在本发明的电光装置的另一形态中,作为上述叠层构造的一部分还具备把构成上述存储电容器的一对电极的一方和上述像素电极电连起来的中继层。
倘采用本形态,则结果就变成为分别构成上述叠层体的一部分的、像素电极与存储电容器的一对电极中的一方,用构成同一叠层构造的一部分的中继层进行电连。具体地说,可以使用接触孔的形成等进行电连。借助于此,例如,结果就变成为可以采用柔软的构成:把本形态的中继层作成为2层构造,同时,其上层可用与本身为通常用作为像素电极的材料的透明导电性材料的一个例子的ITO(氧化铟锡)相容性好的材料构成,其下层用与构成存储电容器的一对电极中的一方相容性好的材料构成的等,可以更为满意地实现对像素电极的电压施加或该像素电极的电位的保持。
在本形态中,特别是可以作成为使得上述中继层由铝膜和氮化膜构成。
倘采用这样的构成,例如,在像素电极由ITO构成的情况下,当像素电极和铝直接接触时,在两者间就会产生电蚀、铝的断线或因氧化铝的形成而产生的绝缘等,故是不希望的,鉴于这种情况,在本形态中,由于使ITO与氮化膜例如氮化钛膜接触而不使ITO与铝直接接触,故可以实现像素电极和中继层,进而与存储电容器之间的电连。如上所述,本构成提供了上述的‘相容性好的材料’的一个例子。
此外,就如对于上述的构成存储电容器的电介质膜所讲述的那样,由于氮化物阻挡水分的浸入或扩散的作用优良,故可以防患于未然地防止水分对薄膜晶体管的半导体层的浸入。在本形态中,由于中继层含有氮化膜,故可以得到上述的作用,借助于此,就可以极力防止薄膜晶体管的阈值电压上升这样的缺点的发生。
此外,在具备中继层的形态中,还可以作成为使得上述屏蔽层,作为与上述中继层同一膜形成。
倘采用这样的构成,由于中继层和上述屏蔽层可以作为同一膜形成,故可以同时形成两构成,可以进行与该量对应的制造工序的简化,或者可以实现制造成本的低廉化。
此外,在同时具有本形态的构成,和把上述的数据线和构成存储电容器的一对电极中的一方形成为同一膜的形态的形态中,数据线、存储电容器、中继层和像素电极的配置形态,特别是叠层顺序等将变得满意起来,可以更为有效地享受上述的作用效果。
再有,特别是倘采用同时具有本形态的构成和上述中继层含有氮化膜的构成的形态,则结果就变成为屏蔽层也含有氮化膜。因此,对于基板面来说就可以更为广泛地得到上述的那样的防止水分对薄膜晶体管的半导体层的浸入的作用。因此,可以更为有效地享受薄膜晶体管的长期运用的作用效果。
另外,反之由本形态的说明可知,在本发明中,并非一定要把数据线和构成存储电容器的一对电极中的一方作为同一膜形成不可。就是说,也可以把两者形成为不同的层。。
在本发明的电光装置的另一形态中,上述屏蔽层由透明导电性材料构成,同时,对于上述基板的整个面满面状地形成。
倘采用本形态,由于屏蔽层对于上述基板的整个面满面状地形成,故可以更为确实地排除在数据线和像素电极间产生的电容耦合的影响,此外,即便是假定像这样地整个面满面状地形成屏蔽层,该屏蔽层由于例如由ITO或IZO(氧化铟锌)等的透明导电性材料构成,故对于电光装置中的光透过来说并不会特别地产生妨碍。
再有,倘采用本形态,则由于该屏蔽层和像素电极要形成存储电容器,故还可以借助于其存储电容的增大来实现显示品质的提高。
另外,如本形态所示,在要整个面满面状地形成屏蔽层的情况下,为了应对把上述像素电极和上述薄膜晶体管等之间电连起来的接触孔的形成,也可以作成为使得在上述屏蔽层上形成与要形成上述接触孔的位置对应的孔。如果这样,由于可以没有困难地进行接触孔的形成,故就可以没有困难地实现构成本发明的电光装置的上述的各种构成间的电连接。另外,这里所说的‘孔’,没有必要精度特别高地形成。就是说,该孔只要是使上述接触孔足够贯通的孔即可,在制造上没有什么特别要注意的。但是,即便是如本形态那样在基板地整个面满面状地形成屏蔽层的情况下,由于也可以作成为使得同时具有作为与该屏蔽层同一膜形成的上述的‘中继层’,故在该情况下,就不再需要要使之贯通接触孔的孔。由于在该屏蔽层(固定电位)和中继层(像素电极的电位)之间仅仅需要实现电绝缘,故目的为形成‘孔’的图形化虽然不再需要,但是目的为形成‘中继层’的图形化却是需要的。在本形态中所说的‘满面状’就包括这样的情况。
此外,如本形态那样,在整个面满面状地形成屏蔽层的情况下,该屏蔽层的厚度,理想的是作成为50到500nm左右。因为这样的话,结果变成为屏蔽层的厚度在排除电容耦合的影响方面是充分的,而且对于维持电光装置全体的透明性来说也可以限定在满意的范围内。
此外,在本发明的电光装置中,上述屏蔽层,沿着上述数据线形成,而且宽度被形成得比上述数据线更宽。
倘采用本形态,则对于被形成为沿着屏蔽层的数据线和像素电极之间来说,可以排除电容耦合的影响。就是说,至少对于该数据线和像素电极间来说,不会发生在背景技术那一项中所述的那种缺憾。因此,倘采用本发明每则在可以把由屏蔽层引起的透射率的降低抑制到最小限度的同时,还可以有效地享受上述的那种作用效果。
在本发明的电光装置的另一形态中,沿着上述屏蔽层形成的数据线,包括在暂时地被当作图象信号的供给对象的数据线的组之内,位于该组的两端上的数据线。
倘采用这样的构成,则在把数据线分成若干个组,同时向该每组同时供给图象信号的形态中,对于那些最不希望产生电容耦合的影响的数据线来说,由于结果变成为形成了屏蔽层,故可以期待更为有效地图象的品质提高。换句话说,在上述那样的情况下,在现在正在接受图象信号的供给的组(以下,叫做‘供给组’)和与之相邻接的组(以下,叫做‘非供给组’)之间,就可以抑制大体上沿着位于其端界上的位置上延伸的数据线的显示不均匀的发生。这是因为正好在上述供给组和上述非供给组之间的端界上存在的像素电极中,从结果上看未施加与图象信号正确地对应的电场的情况居多的缘故。说得更为详细一点,在该情况下,由于结果变成为在该像素电极的一方的端部上存在着要供给图象信号的数据线,在另一方的端部上则存在着不供给图象信号的数据线,故即便是假定对于该像素电极也已施加上与图像信号对应的正确的电场,由于该像素电极与上述不供给图象信号的数据线之间的电容耦合的影响,在其电位上也会产生变动。
另外,所谓的‘暂时地被当作图象信号的供给对象的数据线的组’,就是说构成1组的数据线的组,要根据该图象信号究竟由几个并行信号构成来决定。例如,如果设想该图象信号为把串行信号串-并变换成6个并行信号的图象信号的情况,则可以把上述数据线的组,设想为是由6个相邻接的数据线构成的组。因此,在该情况下,结果就变成为所谓‘位于该组的两端上的数据线’,就相当于最初的第1条和最后的第6条数据线。
在本发明的电光装置的另一形态中,上述薄膜晶体管,具有包括在长向方向上延伸的沟道区和从该沟道区再向长向方向上延伸的沟道邻接区的半导体层,上述扫描线,包括在与上述长向方向相交的方向上延伸,同时从平面上看重叠到上述沟道区上的上述薄膜晶体管的栅电极的主体部分,和在从平面上看在上述沟道邻接区的两边,具有从上述主体部分向上述长向方向突出出来的水平突出部分。
倘采用本形态,则扫描线在沟道邻接区的两边中具有从平面上看从含有薄膜晶体管的栅电极的主体部分,沿着沟道邻接区突出出来的水平突出部分。因此,就可以借助于不仅是扫描线之内含有栅电极的主体部分,特别是借助于水平突出部分进行的光吸收或光反射,至少部分地阻止对于基板面斜向地行进的入射光和返回光,以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向光,向沟道区和沟道邻接区的入射。这时,特别是采用用配置在距沟道邻接区的层间距离非常小的位置,就是说,一般地说配置在恰好离开栅绝缘膜的厚度的层间位置上的水平突出部分进行遮光的办法,就可以非常有效地进行该遮光。
例如,在在基板上,在薄膜晶体管的下侧设置有下侧遮光膜的情况下,由于可以得到在层间距离比较小的下侧遮光膜和作为遮光膜起作用的扫描线的水平突出部分或主体部分之间,挟持着沟道邻接区或沟道区的构成,故对于斜向光可以得到非常高的遮光性。
其结果是,倘采用本形态,则可以提高耐光性,即便是处于要入射强力的入射光或返回光这样的过于严厉的条件下,也可以借助于光漏泄电流减少了的薄膜晶体管良好地对像素电极进行开关控制,最终可以显示明亮且高对比度的图象。
在本形态中,上述主体部分和上述水平突出部分可以作成为使得用同一膜变成为一个整体。
倘采用本形态,则在制造该电光装置时,由于遮光用的突出部分可以与主体部分一起在形成扫描线的工序中形成,故不需要用来形成该突出部分的追加工序。因此,可以实现在基板上的叠层构造和制造工艺的简化。
此外,在具备水平突出部分的形态中,上述水平突出部分,从平面上看在上述每一个沟道区中,分别位于其源一侧和漏一侧的上述沟道邻接区的两边,还可以分别突出出来。
倘采用这样的形态,结果就变成为在每一个薄膜晶体管上,在其源一侧和漏一侧以及在它们的两边合计设置4个突出部分。因此,借助于这些突出部分,就可以提高对于3维地从各种方向入射的斜向光的遮光性能。
在本发明的电光装置的另一的形态中,上述薄膜晶体管,具有含有在长向方向上延伸的沟道区的半导体层,具备从上侧至少把上述薄膜晶体管的上述沟道区被覆起来的上侧遮光膜,上述上侧遮光膜,至少部分地,在与上述沟道区的长向方向垂直的剖面上从上述沟道区一侧看被形成为凹状。
倘采用本形态,则具备从上侧至少把上述沟道区被覆起来的上侧遮光膜,上述上侧遮光膜,至少部分地,在与上述沟道区的长向方向垂直的剖面上从上述沟道区一侧看被形成为凹状。就是说,下侧被形成为凹状。为此,就可以借助于该上侧遮光膜更为有效地阻止与上侧遮光膜是平坦的情况比较对基板面斜向地行进的入射光以及基于入射光和返回光的内面反射光和多重反射光等的斜向光,最终从斜上侧向沟道区入射。
例如,在在基板上,在薄膜晶体管的下侧设置有下侧遮光膜的情况下,由于可以在下侧遮光膜与上侧遮光膜之间得到把沟道区挟持起来的构成,故对于斜向光可以得到非常高的遮光性。这时,下侧遮光膜,也可以至少部分地与上所述的上侧遮光膜的凹凸上下相反地在与沟道区的长向方向垂直的截面上从沟道区一侧看形成为凹状。
结果是,倘采用本形态,就可以提高耐光性,即便是处于要入射强力的入射光或返回光这样的过于严厉的条件下,也可以借助于光漏泄电流减少了的薄膜晶体管良好地对像素电极进行开关控制,最终可以显示明亮且高对比度的图象。
在本发明的电光装置的另一的形态中,上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,上述扫描线,具有含有在上述沟道区上中间存在着栅绝缘膜地对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,同时从平面上看在与上述第1方向进行交叉的第2方向上延伸的主线部分,具有从平面上看距上述沟道区在上述第2方向上恰好离开规定距离的部位上的上述主线部分延长设置为把上述半导体层包围起来的包围部分。
倘采用该形态,则扫描线具有从平面上看距上述沟道区在上述第2方向上恰好离开规定距离的部位上的上述主线部分延长设置为把上述半导体层包围起来的包围部分。因此,在扫描线之内特别是借助于由包围部分而不仅含有栅电极的主体部分产生的光吸收或光反射,至少部分地可以阻止对基板面行进的入射光和返回光以及基于入射光和返回光的内面反射光和多重反射光等的斜向光,向沟道区和沟道邻接区入射。这时,采用特别是借助于被配置在在从沟道区或沟道邻接区算起的层间距离非常小的位置,就是说,一般地说恰好离开栅绝缘膜的厚度的层间位置上的包围部分进行遮光的办法,而且,采用借助于包围部分对于向任何方向倾斜的光都进行遮光的办法,就可以非常有效地进行该遮光。
结果是,倘采用本形态,就可以提高耐光性,即便是处于要入射强力的入射光或返回光这样的过于严厉的条件下,也可以借助于光漏泄电流减少了的薄膜晶体管良好地对像素电极进行开关控制,最终可以显示明亮且高对比度的图象。
另外,鉴于这样的技术效果,在本发明中,所谓‘从平面上看把半导体层包围起来’,是一种除去把包围部分形成为使得从平面上看在半导体层的周围途中不被切断地进行延伸的意义之外,除包括从平面上看在半导体层的周围在沟道区的下侧周围具有若干途中切断地形成包围部分,或者断续地形成包围部分之外,还包括岛状地形成点状存在的包围部分的情况等的含义广泛的概念。
在含有这些水平突出部分、凹状的上侧遮光膜包围部分的形态中,特别是也可以作成为使得上述扫描线,还具有从距上述沟道区在上述第2方向上恰好离开规定距离的地方上的上述主线部分,向上述基板的垂直方向上突出出来的垂直突出部分。
倘采用本形态,由于主线部分含有向基板的垂直方向突出出来的垂直突出部分,故可借助于含有垂直突出部分的主线部分立体性地把沟道区被覆起来,以进一步提高遮光性能。特别是在扫描线位于沟道区的上侧的所谓的顶部栅型的情况下,就可以得到借助于含有垂直突出部分的主线部分从上侧立体性地把沟道区被覆起来的构成。另外,与上述包围部分有关的规定距离和对垂直突出部分的规定距离既可以相同也可以不同。
在具备上述包围部分的形态中,也可以作成为使得上述扫描线还具备从上述包围部分向上述基板的垂直方向突出出来的垂直突出部分。
倘采用该形态,则可以借助于主线部分的垂直突出部分和/或包围部分的垂直突出部分,立体性地把沟道区被覆起来,可以进一步提高遮光性能。特别是在扫描线位于沟道区的上侧的所谓顶部栅型的情况下,可以得到借助于分别含有垂直突出部分的主线部分和包围部分从上侧立体性地把沟道区被覆起来的构成。另外,这些垂直突出部分既可以连续地突出,也可以单独地突出。
在本发明的电光装置的另一的形态中,上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,上述扫描线,具有含有在上述沟道区上中间存在着栅绝缘膜地对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,同时,从平面上看在与上述第1方向进行交叉的第2方向上延伸的主线部分,具有从平面上看距上述沟道区在上述第2方向上恰好离开规定距离的部位上的上述主线部分向下方突出出来的垂直突出部分。
倘采用该形态,则扫描线具有从平面上看距上述沟道区在上述第2方向上恰好离开规定距离的部位上的上述主线部分向下方突出出来的垂直突出部分。因此,在扫描线之内特别是借助于突出部分而不仅借助于含有栅电极的主体部分,至少部分地可以阻止对基板面行进的入射光和返回光以及基于入射光和返回光的内面反射光和多重反射光等的斜向光,向沟道区和沟道邻接区入射,在与该沟道区或沟道邻接区邻接的位置上,借助于主线部分和突出部分,对该沟道区和沟道邻接区立体性地进行遮光,故可以非常有效地进行遮光。
其结果是,倘采用本形态,就可以提高耐光性,即便是处于要入射强力的入射光或返回光这样的过于严厉的条件下,也可以借助于光漏泄电流减少了的薄膜晶体管良好地对像素电极进行切换控制,借助于本发明最终可以显示明亮且高对比度的图象。
在含有上述垂直突出部分的形态中,特别是可以作成为在上述基板上,至少还具备从下侧把上述沟道区被覆起来的下侧遮光膜,上述垂直突出部分,在其顶端一侧处与上述下侧遮光膜接触。
倘采用这样的构成,则可以得到在层间距离比较小的下侧遮光膜与作为遮光膜起作用的扫描线的包围部分或主体部分之间,挟持着沟道邻接区或沟道区的构成。而且,在沟道邻接区或沟道区所存在的、下侧遮光膜与扫描线的包围部分与主体部分之间的空间,被作成为用突出部分至少部分地封闭起来的空间。为此,对于向不论什么方向倾斜的斜向光都可以得到非常高的遮光性能。
此外,倘采用本形态,例如,在可以作为分开的层形成栅电极和扫描线而不仅是在同一层上形成薄膜晶体管的栅电极和扫描线,同时,作为其中的扫描线,可以利用本形态的下侧遮光膜。就是说,在该情况下,结果变成为下侧遮光膜还兼备作为扫描线的功能。再有,还可以作成为这样的形态:在同一层上形成栅电极和扫描线,同时,使下侧遮光膜也具有作为扫描线的功能。在该情况下,对于某一薄膜晶体管来说结果变成为并列地设置2条扫描线,对于该扫描线来说,结果变成为冗余构造。借助于此即便是在一方的扫描线上存在着断线等的什么障碍,由于可以使用另一方的扫描线,故可以得到可靠性更高的优点。
另外,在如上所述那样下侧遮光膜也兼备扫描线的功能的情况下,就必须把该下侧遮光膜形成为条带形状,以便使得与矩阵状地配置的薄膜晶体管的各行对应。
或者,可以作成为使得在上述基板上还具备从下侧至少把上述沟道区被覆起来的下侧遮光膜,上述垂直突出部分不与上述下侧遮光膜接触。
倘采用这样的构成,则可以得到在层间距离比较小的下侧遮光膜与作为遮光膜起作用的扫描线的包围部分或主体部分之间,挟持着沟道邻接区或沟道区的构成。而且,在沟道邻接区或沟道区所存在的、下侧遮光膜与扫描线的包围部分与主体部分之间的空间,被作成为用突出部分部分地封闭起来的空间。为此,对于向不论什么方向倾斜的斜向光都可以得到非常高的遮光性能。
另外,在如上所述采用不使下侧遮光膜和扫描线进行接触的情况下,就可以防患于未然地防止下侧遮光膜的电位变动带来的坏影响,例如对薄膜晶体管的坏影响而与下侧遮光膜的导电性无关。
在本发明的电光装置的另外的形态中,上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,上述扫描线,具有含有在上述沟道区上中间存在着栅绝缘膜地对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,同时,从平面上看在与上述第1方向进行交叉的第2方向上延伸的主线部分,该主线部分的构成为含有配置在在上述基板上挖成的沟内,同时从侧方至少部分地把上述沟道区被覆起来的沟内部分。
倘采用该形态,则扫描线具有从平面上看在第2方向上延伸的主线部分。在这里特别是在该主线部分之内配置在沟内的沟内部分,要从侧方至少部分地把沟道区被覆起来。因此,就可以借助于该沟内部分形成的光吸收或光反射,至少部分地阻止对于基板面斜向地行进的入射光和特别是对于背面斜向地行进的返回光以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向光,向沟道区和沟道邻接区的入射。得益于提高耐光性,即便是处于要入射强力的入射光或返回光这样的过于严厉的条件下,也可以借助于光漏泄电流减少了的薄膜晶体管良好地对像素电极进行开关控制,可以显示明亮且高对比度的图象。
除此之外,由于该扫描线的主线部分的构成为含有沟内部分,故也可以采用增加垂直于第2方向的截面上的沟内部分的截面面积和位于沟外的沟外部分的截面面积的办法,降低扫描线的布线电阻,若像这样地降低扫描线的布线电阻,则可以减小因扫描信号的信号延迟所产生的串扰、闪烁等的产生,最终在可以实现电光装置的高精细化或像素间距的微细化,同时还可以显示高品位的图象。以上的结果表明倘采用本发明,则可以进行明亮且高品位的图象显示。
另外,在本发明中,像这样地至少部分地配置扫描线的主线部分的沟,既可以直接在基板上挖沟,也可以在叠层到基板上的基底绝缘膜上挖沟。
在本发明的电光装置的另外的形态中,上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,上述扫描线,具有含有在上述沟道区上中间存在着栅绝缘膜地对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,同时,从平面上看在与上述第1方向进行交叉的第2方向上延伸的主线部分,该主线部分的构成为含有在上述第2方向上延伸的同时配置在在上述基板上挖成的沟内的沟内部分以及在上述第2方向上延伸的同时配置在上述沟外的沟外部分。
倘采用该形态,则扫描线具有从平面上看在第2方向上延伸的主线部分。在这里特别是由于该主线部分的构成为含有在第2方向上分别延伸的沟内部分和沟外部分,故可以根据在垂直于第2方向的截面上的沟内部分和沟外部分的合计截面面积降低扫描线的布线电阻。例如,出于与液晶的取向不良等的电光物质的工作不良之间的关系,鉴于在规定液晶等的电光物质的层厚的基板表面上可允许的台阶有一定的限度,与在平坦表面上成膜的传统的扫描线,或完全埋入到沟内的扫描线进行比较,对于在基板上的叠层构造的合计膜厚可以增加扫描线的截面面积的本发明那样的构造,在实用上是非常有利的。
归因于像这样地减小扫描线的布线电阻,就可以减小因扫描信号的信号延迟所产生的串扰、闪烁等的产生,最终在可以实现电光装置的高精细化或像素间距的微细化,同时还可以显示高品位的图象。
在本发明中,像这样地部分地配置扫描线的主线部分的沟,既可以直接在基板上挖沟,也可以在叠层到基板上的基底绝缘膜上挖沟。
如上所述,由于在扫描线上具备特别的要素,例如水平突出部分、包围部分等,故在可以进行对半导体层的遮光的形态中,上述扫描线可以作成为由含有金属或合金的遮光膜构成。
倘采用该形态,则扫描线由含有金属或合金的遮光膜构成,具体地说含有例如Ti(钛)、Cr(铬)、W(钨)、Ta(钽)、Mo(钼)、Pb(铅)等的高熔点金属之内的至少一种。由金属单质、合金、金属硅化物、聚合硅化物以及把它们叠层起来的叠层体等构成。因此,借助于由这样的遮光膜构成的扫描线的主体部分和突出部分,就可以进一步提高沟道区或沟道邻接区对斜向光的遮光性能。
但是,即便是用多晶硅膜等而不是用这样的遮光膜形成扫描线,也可以得到与其光吸收特性对应的遮光性能。
在本发明的电光装置的另一形态中,上述像素电极,包括其多个平面排列,同时用来在第1周期内进行反转驱动的第1像素电极群和用来在与该第1周期互补的第2周期内进行反转驱动的第2像素电极群,上述数据线,含有从于上述扫描线的上侧与该扫描线交叉地延伸的主线部分和从该主线部分沿着上述扫描线伸出徕的伸出部分,在与上述基板对向配置的对向基板上具备与上述多个像素电极对向的对向电极,在上述 基板上的上述像素电极的基底表面上,与上述伸出部分的存在相对应从平面上看把上述扫描线夹在中间成为相邻的像素电极的间隙的区域上形成凸部。
倘采用本形态,则含有用来在第1周期内进行反转驱动的第1像素电极群和用来在与该第1周期互补的第2周期内进行反转驱动的第2像素电极群的多个像素电极在第1基板上平面排列起来,存在着(i)在反转驱动时在各个时刻都可以用极性彼此互逆的驱动电压进行驱动的相邻接的像素电极,和(ii)在反转驱动时在各个时刻都可以用极性彼此同一的驱动电压进行驱动的相邻接的像素电极这两者。这样的两者,只要是采用例如上述的1H反转驱动方式等的反转驱动方式的矩阵驱动型的液晶装置等的电光装置就都会存在。因此,在属于不同的像素电极群的相邻接的像素电极,就是说,在要施加极性互逆的电位的相邻接的像素电极之间,就会产生横向电场。
在这里在本发明中,特别是数据线含有经扫描线的上侧从与扫描线进行交叉地延伸的主线部分沿着扫描线伸出来的伸出部分。因此,在像素电极的基底表面上,与该伸出部分的存在相对应地在成为从平面上看把扫描线夹在中间地相邻接的像素电极的间隙的区域上就形成了凸部。就是说,像素电极的基底表面,成为积极地形成了规定高度而且规定形状的凸部的表面。
其结果是,第1,如果把各个像素电极的边缘部分形成为使得位于该凸部上,相邻接的像素电极,特别是与在属于不同的像素电极群的像素电极间产生的横向电场比较,可以相对地加强在各个像素电极与对向电极之间产生的纵向电场。就是说,一般地说,由于电场随着电极间的距离变短而增强,故像素电极的边缘部分对对向电极恰好接近一个与凸部的高度相应的量,因而在两者间产生的纵向电场得到加强。第2,各个像素电极的边缘部分不论是否位于该凸部上,相邻接的像素电极,特别是属于不同的像素电极群的像素电极间产生的横向电场,都会归因于凸部的存在而与凸部的介电系数对应地减弱,同时,横向电场所通过的电光物质的体积因被凸部部分地置换而减少,因此,该横向电场对电光物质的作用也可以减小。因此,可以抑制由反转驱动方式所伴生的横向电场产生的液晶的取向不良等的电光物质的工作不良。这时,如上所述,像素电极的边缘部分,位于不位于凸部上都可以,此外,也可以位于凸部的倾斜的或大体上垂直的侧面的途中位置。
此外,与利用位于数据线的下方的别的布线或元件的存在,来调节像素电极的边缘部分的高度的技术比较,可以精度远为良好地控制凸部的高度或形状。在使用以前的技术的情况下,由于可以把存在着多个的各个膜的若干个图形偏差组合起来,故要想最终使所形成的最上层的凹凸的高度或形状变成为设计高度或形状基本上说是困难的。为此,最终可以确实地减少由横向电场引起的液晶的取向不良等的电光物质的工作不良,可以提高装置的可靠性。
除此之外,由于也可以减小目的为把电光物质的工作不良部位遮挡起来的遮光膜,故也可以提高各个像素的开口率而不会产生光遗漏等的图象不良。
由以上的结果可知,可以借助于与数据线的伸出部分对应的凸部的形成确实地减少由液晶等的电光物质的横向电场引起的工作不良,可以比较容易地制造进行高对比度且明亮的高品位的图象显示的液晶装置等的电光装置。
另外,本发明,除去透射式和反射式等之外,各种形式的电光装置中都可以应用。
在本发明的电光装置的另一形态中,上述像素电极,包括其多个平面排列,同时用来在第1周期内进行反转驱动的第1像素电极群和用来在与该第1周期互补的第2周期内进行反转驱动的第2像素电极群,其构成为还具备:在上述基板上对向配置的对向基板上,与上述多个像素电极对向的对向电极,和在从平面上看成为相邻的像素电极的间隙的区域上形成的凸部,上述凸部,由其构成为采用借助于刻蚀技术除去在上述凸部上一旦形成的平坦化膜而且在使除去其之后露出来的上述凸部的表面后退的办法构成的、表面台阶平缓的凸部构成。
倘采用本形态,虽然在属于不同的像素电极群的相邻接的像素电极,就是说,在要施加极性互逆的电位的相邻接的像素电极间会产生横向电场,但是对于位于各个像素的非开口区域上的或相邻接的像素电极的边缘部分来说,由于已借助于刻蚀积极地形成了凸部,故第1,如果把各个像素电极的边缘部分形成为使得位于该凸部上,则与相邻接的像素电极间产生的横向电场比较,可以相对地加强在各个像素电极与对向电极之间产生的纵向电场。第2,各个像素电极的边缘部分不论是否位于该凸部上,相邻接的像素电极间产生的横向电场,都会归因于凸部的存在而与凸部的介电系数对应地减弱,同时,横向电场所通过的电光物质的体积减少,因此,该横向电场对电光物质的作用也可以减小。因此,可以抑制由反转驱动方式所伴生的横向电场产生的液晶的取向不良等的电光物质的工作不良。这时,如上所述,像素电极的边缘部分,位于不位于凸部上都可以,此外,也可以位于凸部的倾斜的或大体上垂直的侧面的途中。
除此之外,由于也可以减小目的为把电光物质的工作不良部位遮挡起来的遮光膜,故也可以提高各个像素的开口率而不会产生光遗漏等的图象不良。
此外,在本发明中,特别是由于已形成了平缓的台阶的凸部,故可以防患于未然地防止起因于凸部的附近的相应的台阶的液晶的取向不良等的电光装置的工作不良的发生。特别是在要对在像素电极上形成的取向膜实施研磨处理之类的情况下,如果凸部的台阶是平缓的,则可以比较容易地而且无不均匀地良好地实施该研磨,可以极其有效地防患于未然地防止液晶的取向不良等的电光物质的工作不良的发生。
由以上的结果可知,借助于凸部的形成就可以确实地减少由液晶等的电光物质的横向电场引起的工作不良,而且,借助于该凸部的形成就可以借助于平缓的台阶抑制在液晶等的电光物质中由台阶引起的工作不良的发生,可以实现高对比度且明亮的高品位的图象显示液晶装置等的电光装置。
另外,在上述的本发明的各种形态中,从基本上说可以把一个形态和别的形态自由地组合起来。但是,从事情的性质上说,也会有不能相容的情况。例如,对于电介质膜由氧化硅膜及氮化硅膜构成的形态,是组合有关屏蔽层在基板的整个面上形成的形态或应对薄膜晶体管的半导体层遮光的扫描线设置水平突出部分的形态来说,就是把在作为像素电极的基底配置的层间绝缘膜上设置凸部的形态组合起来等。当然,构成同时具有3个以上的形态的电光装置也是可能的。
本发明的电子设备,为了解决上述课题,其构成为具备上述本发明的电光装置。其中,包括其各种形态。
倘采用本发明的电子设备,由于其构成为具备上所述的本发明的电光装置,故可以实现可以显示高品质的图象的各种电子设备:投影式显示装置、液晶电视、移动电话、电子笔记本、文字处理机、取景器式或监视器直接式的视频录象机、工作站、电视电话、POS终端、触摸面板等。
本发明的这样的作用和其它的好处会从其次要说明的实施形态中了解明白。
附图说明
图1的电路图,示出了设置有构成本发明的实施形态的电光装置的图象显示区域的矩阵状的多个像素的各种元件、布线等的等效电路。
图2是本发明的实施形态的电光装置的已形成了数据线、扫描线、像素电极等的TFT阵列基板的相邻接的多个像素群的平面图。
图3是仅仅抽出了图2之内的主要部分的平面图。
图4是图2的A-A’剖面图。
图5的平面图,与半导体层一起摘要示出了图2之内扫描线3a的水平突出部分和在基底绝缘膜上挖成的沟。
图6是图5的B-B’剖面图。
图7是图5的C-C’剖面图。
图8是图5的D-D’剖面图。
图9是与图5同一意思的图,示出的是把该图中的水平突出部分置换成包围部分的情况下的形态。
图10是图9的E-E’剖面图。
图11是图9的F-F’剖面图。
图12是作为变形形态的图9的E-E’剖面图。
图13是与图2同一意思的图,示出的是在沿着扫描线的沟设置在基底绝缘膜上这一点与该图不同的形态。
图14是图13的G-G’剖面图。
图15是对图14的变形形态的图13的G-G’剖面图。
图16是对图14的变形形态的图13的G-G’剖面图。
图17是图4同一意思的图,示出了屏蔽层的变形形态。
图18的主要部分斜视图,示出了多条数据线之内,在位于供给组的端界上的数据线上设置屏蔽层的形态。
图19是与图18同一意思的图,概念性地示出了在位于该供给组的端界上的数据线和像素电极间产生的电容耦合的情景。
图20是与图2同一意思的图,示出的是存储电容器和数据线在不同的层上形成的形态。
图21是与图4同一意思的图,示出的是存储电容器和数据线在不同的层上形成的形态。
图22是用来说明横向电场的发生机构的说明图。
图23是与图4同一意思的图,示出的是设置有用来防止横向电场的发生的凸部的形态。
图24是图20的G-G’剖面图,示出的是设置有用来防止横向电场的发生的凸部的形态。
图25的斜视图,示出了与作为图20和图21所示的形态的电光装置有关,用来形成图23和图24所示的凸部的具体的形态(利用数据线、屏蔽层用中继层和第2中继层的形态)。
图26的斜视图,示出了与作为图20和图21所示的形态的电光装置有关,用来形成图23和图24所示的凸部的具体的形态(利用屏蔽层和第3中继层的形态)。
图27是与在本发明的实施形态的电光装置的TFT阵列基板上形成的各个构成要素一起,从对向基板的一侧看该TFT阵列基板的平面图。
图28是图27的H-H’剖面图。
图29的图示性的剖面图,示出了本身为本发明的电子设备的实施形态的作为投影式彩色显示装置的彩色液晶投影仪。
具体实施方式
以下,边参看附图边说明本发明的实施形态。以下的实施形态,是把本发明的电光装置应用于液晶装置的实施形态。
(像素部分的构成)
首先,参看图1到图4对本发明的实施形态的电光装置的像素部分的构成进行说明。在这里,图1是构成电光装置的图象显示区域的矩阵状形成的多个像素的各种元件、布线等的等效电路图。图2是已形成了数据线、扫描线、像素电极等的TFT阵列基板的相邻接的多个像素群的平面图。另外,图3是仅仅抽出了图2之内的主要部分,具体地说,是为了示出数据线、屏蔽层和像素电极间的配置关系,主要地仅仅抽出这些的平面图。图4是图2的A-A’剖面图。另外,在图4中,为了把各层和各个构件作成为在图面上可以识别的那种程度的大小,对于个层和各个构件都进行了不同的比例。
在图1中,在构成本实施形态的电光装置的图象显示区域的矩阵状地形成的多个像素上,都形成有像素电极9a和用来开关控制该像素电极9a的TFT30,供给图象信号的数据线6a被电连到该TFT30的源上。要写入到数据线6a上的图像信号S1、S2、...、Sn,既可以按照该顺序线顺序地供给,也可以作成为对相邻的多条数据线6a彼此间每次分组供给。
此外,要构成为使得扫描线3a电连到TFT30的栅上,并以规定的定时,按照扫描信号G1、G2、...、Gm的顺序,线顺序地给扫描线3a脉冲式地加上扫描信号。象素电极9a已电连到TFT30的漏上,采用使作为开关元件的TFT30仅仅在恒定的期间内才闭合其开关的办法,以规定的定时,把从数据线6a供给的象素信号S1、S2、...、Sn写入。
通过像素电极9a写入到作为电光物质的一个例子的液晶内的规定电平的象素信号S1、S2、...、Sn在与在对向基板上形成的对向电极之间可保持恒定期间。液晶采用借助于要施加的电压电平使分子集合的取向或秩序变化的办法,对光进行调制,使得可以进行灰度等级显示。若是常态白模式,则根据在各个像素的单位中施加上的电压减小对入射光的透过率,若是常态黑模式,则根据在各个像素的单位中施加上的电压增加对入射光的透过率,作为全体从电光装置出射具有与图象信号对应的对比度的光。
在这里,为了防止所保持的图象信号进行漏泄,要与在象素电极9a和对向电极之间形成的液晶电容并联地附加上存储电容器70。该存储电容器70,被设置为与扫描线3a并行,且含有固定电位一侧电容器电极,同时,还含有已固定于恒定电位上电容器电极300。
以下,参看图2到图4,对由上述数据线6a、扫描线3a、TFT30等实施的实现上述那样的电路工作的电光装置的实际的构成进行说明。
首先,图2中在TFT阵列基板10上,矩阵状地设置多个像素电极9a(用虚线部分9a’示出了轮廓)分别沿着像素电极9a的纵横边界地设置数据线6a和扫描线3a。数据线6a如后所述由含有铝膜等的多层构造构成,扫描线3a例如由导电性的多晶硅膜等构成。此外,扫描线3a被配置为使得与半导体层1a之内用图中右上斜的斜线区域表示的沟道区1a’对向,该扫描线3a起着栅电极的作用。就是说,在扫描线3a与数据线6a之间的交叉的部位上,在沟道区1a’上分别设置有作为栅电极把扫描线3a的主线部分对向配置的像素开关用的TFT30。
其次,电光装置,如本身为图2的A-A’线剖面图的图4所示,例如,具备由石英基板、玻璃基板、硅基板构成的TFT阵列基板10,和与之对向配置的例如由玻璃基板或石英基板构成的对向基板20。
在TFT阵列基板10一侧,如图4所示,设置有上述像素电极9a,在其上侧,设置有已施行了摩擦处理等的规定的取向处理的取向膜16。像素电极9a例如由ITO膜等的透明导电性膜构成。另一方面,在对向基板20一侧,遍及其整个面地设置对向电极21,在其下侧,设置有已施行了摩擦处理等的规定的取向处理的取向膜22。其中,对向电极21,与上述的像素电极9a同样,例如由ITO膜等的透明导电性膜构成,上述的取向膜16和22,例如,由聚酰亚胺膜等的透明的有机膜构成。在像这样地对向配置的TFT阵列基板10和对向基板20之间,向由后述的密封材料(参看图27和28)围起来的空间内,封入液晶等电光物质,形成液晶层50。液晶层50在未施加来自像素电极9a的电场的状态下,借助于取向膜16和22得到规定的取向状态。液晶层50例如由把一种或数种的向列液晶混合起来的电光物质构成。密封材料是用来在TFT阵列基板10和对向基板20的周边把它们粘贴起来的光硬化树脂或热硬化树脂构成的粘接剂,已混入有用来使两基板间的距离变成为规定值的玻璃纤维或玻璃微珠等的间隙材料。
另一方面,在TFT阵列基板10上,除去上述的像素电极9a和取向膜16之外,形成叠层构造地具备包括它们的各种的构成。该叠层构造,如图4所示,从下面开始,按照顺序,由含有下侧遮光膜11a的第1层、含有TFT30和扫描线3a等的第2层、含有存储电容器70和数据线6a等的第3层、含有屏蔽层400等的第4层、含有上述像素电极9a和取向膜16等的第5层(最上层)构成。此外,在第1层和第2层之间设置有基底绝缘膜12,在第2层和第3层之间设置有第1层间绝缘膜41,在第3层和第4层之间设置有第2层间绝缘膜42,在第4层和第5层之间设置有第3层间绝缘膜43,防止上所述的各个要素间产生短路。此外,在这些各种的绝缘膜12、41、42和43上,还设置有把TFT30的半导体层1a中的高浓度源区1d和数据线6a电连起来的接触孔等。以下,对于这些各个要素从下开始依次进行说明。
首先,在第1层上,设置有由含有Ti(钛)、Cr(铬)、W(钨)、Ta(钽)、Mo(钼)等的高熔点金属之内的至少一种的、金属单质、合金或金属硅化物、聚合硅化物或把它们叠层起来的叠层体等构成的下侧遮光膜11a。该下侧遮光膜11a,从平面上看被图形化为网格状,借助于此,界定各个像素的开口区域(参看图2)。在下侧遮光膜11a的扫描线3a和数据线6a进行交叉的区域中,使得对像素电极9a的角进行倒角那样地形成突出出来的区域。而且,下侧遮光膜11a,从下侧看,将TFT30、扫描线3a、数据线6a、存储电容器70以及后述的第3中继层402覆盖起来地形成。对于该下侧遮光膜11a来说,为了避免其电位变动对TFT30造成坏影响,可以从图象显示区域向其周围延伸地连接到恒定电位源上。
其次,作为第2层,设置有TFT30和扫描线3a。TFT30,如图4所示,具有LDD(轻掺杂漏)构造,作为其构成要素,如上所述,具备:作为栅电极起作用的扫描线3a,例如由多晶硅膜构成借助于来自扫描线3a的电场形成的半导体层1a的沟道区1a’,含有使扫描线3a和半导体层1a绝缘的栅绝缘膜的绝缘膜2,半导体层1a中的低浓度源区1b的低浓度漏区1c以及高浓度源区1d和高浓度漏区1e。
另外,TFT30,虽然理想的是具有图4所示的那样的LDD构造,但是既可以具有向低浓度源区1b和低浓度漏区1c不进行杂质注入的偏移(offset)构造,也可以是以由扫描线3a的一部分构成的栅电极为掩模高浓度地注入杂质,自我匹配地形成高浓度源区和高浓度漏区的自对准型的TFT。此外,在本实施形态中,将像素开关用TFT30的栅电极,虽然作成为在高浓度源区1d和高浓度漏区1e之间,仅仅配置1个像素开关用的TFT30的栅电极的单个栅构造,但是也可以在它们之间配置2个以上的栅电极。若如上所述地用双栅或三栅以上构成TFT,则可以防止沟道与源和漏区之间的结部分的漏泄电流,可以减小截止时的电流。此外,构成TFT30的半导体层1a非单晶层也罢单晶层也罢都可以。单晶层的形成,可以使用粘贴法等众所周知的方法。采用使半导体层1a变成为单晶层的办法,就可以实现特别是***电路的高性能化。
在以上所说明的下侧遮光膜11a上,而且,在TFT30的下边,设置例如由氧化硅膜等构成的基底绝缘膜12。基底绝缘膜12,归因于除去用下侧绝缘膜11a对TFT30进行层间绝缘之外,在TFT阵列基板10的整个面上形成,故具有防止在TFT阵列基板10的表面研磨时的表面粗糙化或因清洗后剩下的污垢引起的像素开关用的TFT30的特性变化的功能。
此外,在本实施形态中,特别是在该基底绝缘膜12上,从平面上看在半导体层1a的两边挖了与沿后述的数据线6a延伸的半导体层1a的沟道长度同一宽度,或比沟道长度更长的沟(接触孔状地形成的沟)12cv,与该沟12cv对应地在其上方叠层上的扫描线3a,在下侧含有凹状地形成的部分(在图2中为了避免复杂化而未画出来。参看图5)。此外,采用使得把该沟12cv全部填埋起来那样地形成扫描线3a的办法,结果就变成为在该扫描线3a上延长设置与之一体地形成的水平突出部分3b(含本发明中所说的“垂直的突出部分”)。借助于此,TFT30的半导体层1a,就如在图2中很好地示出的那样,从平面上看就从侧方被被覆起来,至少可以抑制来自该部分的光的入射。另外,水平突出部分3b也可以仅仅是设置在半导体层1a的单侧。另外,至于该沟12cv以及在其上叠层的扫描线3a和水平突出部分3b决定在后边边参看图5以后,边再次详细地进行说明。
接在上述第2层后边在第3层上,设置存储电容器70和数据线6a。存储电容器70采用中间存在着电介质膜75使TFT30的高浓度漏区1e和作为已电连到像素电极9a上的像素电位一侧作为电容器电极的第1中继层71和作为固定电位侧电容器电极300对向配置的办法形成。倘使用该存储电容器70,则可以显著地提高像素电极9a的电位保持特性。此外,本实施形态的存储电容器70,由图2的平面图可知,,被形成为达不到与像素电极9a的形成区域大体上对应的光透过区域,换句话说,被形成为收纳于遮光区域内。就是说,存储电容器70在重叠到相邻接的数据线6a间的扫描线3a上的区域,和在扫描线3a和数据线6a进行交叉的角部分处且下侧遮光膜11a使像素电极9a的角进行倒角的区域上形成。借助于此,就可以把电光装置全体的像素开口率维持得大,可以显示更为明亮的图象。
说得更详细点,第1中继层71例如由导电性的多晶硅膜构成,并起着像素电位一侧电容器电极的作用。但是,第1中继层71,也可以由含有金属或合金的单一层或多层膜构成。在多层膜的情况下,可以把下层作成为光吸收性的导电性的多晶硅膜,把上层作成为反射性的金属或合金。此外,该第1中继层71,除去起着像素电位一侧电容器电极的作用之外,还具有通过接触孔83、85和89对像素电极9a和TFT30的高浓度漏区1e进行中继连接的作用。该第1中继层71,如图2所示,被形成为具有与后述的电容器电极300的平面形状大体上同一形状。
电容器电极300,起着存储电容器70的固定电位一侧电容器电极的作用。在实施形态1中,为了使电容器电极300变成为固定电位,采用通过接触孔87与已成为固定电位的屏蔽层400电连的办法完成。
但是,如后所述,在把电容器电极300和数据线6a形成为不同的层的形态中,理想的是例如也可以作成为使得采用设置与从已配置上像素电极9a的图象显示区域10a向其周围延长设置的恒定电位源电连等的手段的办法,使该电容器电极300维持于固定电位。顺便提一下,作为这里所说的‘恒定电位源’,既可以是供往数据线驱动电路101的正电源或负电源的恒定电位源,也可以是供往对向基板20的对向电极21的恒定电位源。
此外,在本实施形态中,特别是作为与该电容器电极300同一膜,形成数据线6a。在这里所谓‘同一膜’指的是作为同一层形成的膜或者在制造工序阶段中同时形成的膜。但是,在电容器电极300和数据线6a间并不是在平面形状上连续地形成,两者之间在图形上是被分断开来的。
具体地说,如图2所示,电容器电极300,使得与扫描线3a的形成区域进行重叠那样地,就是说,沿着图中的X方向边分断边形成,数据线6a,则使得与半导体层1a的长向方向进行重叠那样地就是说沿着图中的Y方向延长设置那样地形成。说得更为详细一点,电容器电极300,具备:沿着扫描线3a延伸的主线部分;在图2中在与半导体层1a相邻的区域中沿着该半导体层1a向图中上方突出出来的突出部分(图中看起来像似梯形部分的部分);和使后述的接触孔85对应的部位稍微变细一点的变细部分。其中突出部分,将对存储电容器70的形成区域的增大作出贡献。
另一方面,数据线6a,具有沿着图2中的Y方向直线性地延伸的主线部分。另外,半导体层1a的处于图2中的上端的高浓度漏区1e,使得与存储电容器70的突出部分的区域重叠那样地具有向右方弯曲90度直角那样的形状,这是因为要避开数据线6a地实现该半导体层1a与存储电容器70之间的电连的缘故(参看图4)。另外,在把半导体层1a和存储电容器70的第1中继层71电连起来的接触孔83的形成区域上也存在着下侧遮光膜11。
在本实施形态中,由于使得呈现以上那样的形状那样地实施图形化等,故结果变成为可同时形成电容器电极300和数据线6a。
此外,这些电容器电极300和数据线6a,如图4所示,被形成为具有下层为导电性的多晶硅构成的层,上层为由铝构成的层这么2层构造的膜。其中对于数据线6a来说,虽然结果变成为通过贯通后述的电介质膜75的开口部分的接触孔81与TFT30的半导体层1a电连,但是,由于该数据线6a采取上述那样的2层构造,此外,上述的第1中继层71由导电性的多晶硅膜构成,故结果就变成为该数据线6a和半导体层1a间的电连可以直接用导电性的多晶硅膜实现。就是说,结果变成为从下开始按照顺序是第1中继层的多晶硅膜、数据线6a的下层的多晶硅膜和其上层的铝膜。因此,就可以良好地保持两者间的电连。
此外,电容器电极300和数据线6a,由于含有光反射性能比较优良的铝,而且还含有光吸收性比较优良的多晶硅,故可以起着遮光层的作用。就是说,倘采用它们,则可以用其上侧遮住对TFT30的半导体层1a的入射光(参看图4)的行进。
电介质膜75,如图4所示,例如可以由膜厚5到200nm这样的比较薄的HTO(高温氧化物)膜,LTO(低温氧化物)膜等的氧化硅膜或氮化硅膜等构成。从增大存储电容器70的观点看,只要可以充分地得到膜的可靠性,电介质膜75越薄越好。此外,在本实施形态中,特别是该电介质膜75,如图4所示,已变成为下层是氧化硅膜75a,上层是氮化硅膜75b这样的具有2层构造的膜,在TFT阵列基板10的整个面上形成。再有,作为电介质膜75的其它例子,下层的氧化硅膜75a,在TFT阵列基板10的整个面上形成,上层的氮化硅膜75b被图形化为使得收纳于遮光区域(非开口区域)内,防止由具有着色性的氮化硅膜的存在而透射率过低即可。借助于此,得益于介电系数比较大的氮化硅膜75b的存在,除去可以增大存储电容器70之外,得益于氧化硅膜75a的存在,则不会使存储电容器70的耐压性降低。这样一来,采用把电介质膜75作成为2层构造的办法,就可以享受相反的2个作用效果。此外,由于氮化硅膜75b的存在,防患于未然地防止水对TFT30的浸入就成为可能。借助于此,在本实施形态中,就可以进行比较长期的装置的运行而不会招致TFT30的阈值电压的上升这样的事态的发生。另外,在本实施形态中,电介质膜75,虽然变成为具有2层构造的膜,但是在有的情况下,例如也可以作成为具有例如氧化硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜等这样的3层构造或具有3层以上叠层构造的构成。
此外,在本实施形态中,数据线6a和电容器电极300,虽然作成为2层构造,但是,也可以变成为从下层开始多晶硅膜、铝膜和氮化钛膜这样的3层构造,把氮化钛膜形成为接触孔87的开口时的壁垒金属。
在以上所说明的TFT30或扫描线3a上,而且,在存储电容器70或数据线6a的下边,形成例如NSG(非硅酸盐玻璃)、PSG(磷硅酸盐玻璃)、BSG(硼硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)等硅酸盐玻璃膜、氮化硅膜或氧化硅膜等,或者理想地说形成由NSG构成的第1层间绝缘膜41。然后,在该层间绝缘膜41上形成把TFT30的高浓度源区1d和数据线6a电连起来的接触孔81的开孔。此外,在第1层间绝缘膜41上,形成把TFT30的高浓度漏区1e和构成存储电容器70的第1中继层71电连起来的接触孔83的开孔。
另外,在这2个接触孔之内,在接触孔81的形成部分中,就可以不形成上述的电介质膜75,换句话说就可以在该电介质膜75上形成开口部分。这是因为在该接触孔81中,需要中间存在着第1中继层71地实现高浓度源区1b和数据线6a间的电导通的缘故。顺便提一下,如果在电介质膜75上设置有该开口部分,则在进行对TFT30的半导体层1a的氢化处理之类的情况下,也可以得到在该处理中使用的氢可以通过该开口部分容易地到达半导体层1a的作用效果。
此外,在本实施形态中,对于第1层间绝缘膜41,也可以采用进行约1000℃的烧结的办法,实现已注入到构成半导体层1a和扫描线3a的多晶硅膜内的离子的激活化。
接在上所述的第3层后边在第4层上,形成遮光性的屏蔽层400。该屏蔽层400,从平面上看,如图2和图3所示,被形成为分别在图2中的X方向和Y方向上延伸的网格状。对于在该屏蔽层400之内在图2中的Y方向上延伸的部分来说,特别要形成为使得把数据线6a被覆起来,而且,要形成得比该数据线6a的宽度更宽。此外,至于在图2中的X方向上延伸的部分,为了确保形成后述的第3中继电极402的区域,在各个像素电极9a的中央附近都具有切缺部分。再有,在在图2中XY方向中的每一方向上延伸的屏蔽层400的交叉部分的角部分上,使得与上所述的电容器电极300的大体上的梯形形状的突出部分相对应那样地设置大体上三角形形状的部分。遮光性屏蔽层400,宽度既可以与下侧遮光膜11a相同,也可以比下侧遮光膜11a宽度更宽或者更窄。但是,除第3中继层402之外,要形成为使得从上侧看时把TFT30、扫描线3a、数据线6a、存储电容器70覆盖起来。因此,结果就变成为用屏蔽层400和下侧遮光膜11,规定像素开口区域的角部分,就是说4个角部分和像素开口区域的各边。
该屏蔽层400,采用从配置有像素电极9a的图象显示区域10a向其周围延长设置,并与恒定电位源进行电连的办法,变成为固定电位。另外,这里所说的‘恒定电位源’,既可以是供往数据线驱动电路101的正电源或负电源的恒定电位源,也可以是供往对向基板20的对向电极21的恒定电位源。
如上所述,如果存在着被形成为把数据线6a的全体都被覆起来,同时(参看图3)已变成为固定电位的屏蔽层400,则可以排除在该数据线6a和像素电极9a间产生的电容耦合的影响。就是说,可以防患于未然地避免因相应于给数据线6a的通电而使得像素电极9a的电位变动这样的事态,可以减低在图象上发生沿着该数据线6a的显示不均匀等。在本实施形态中,由于屏蔽层400被形成为网格状,故即便是对扫描线3a的延长部分来说,也可以把它抑制为使得不会产生无用的电容耦合。此外,屏蔽层400中的上述的三角形形状的部分,可以排除在电容器电极300和像素电极9a之间产生的电容耦合的影响,因此,也可以得到与上述大致同样的作用效果。
此外,在第4层上,作为与这样的屏蔽层400同一膜,形成作为在本发明中所说的‘中继层’的一个例子的第2中继层402。该第2中继层402,具有通过后述的接触孔89对构成存储电容器70的第1中继线71和像素电极9a间的电连进行中继的功能。在这些屏蔽层400和第2中继线402间,与上所述的电容器电极300和数据线6a同样,并不是平面形状地连续地形成,而是被形成为两者之间在图形上被分断开来。
另一方面,上所述的屏蔽层400和第2中继层402,具有下层是由铝构成的层,上层是由氮化钛构成的层的2层构造。借助于此,首先可以期待由氮化钛发挥防止水分的作用。此外,在第2中继层402中,下层的由铝构成的层与构成存储电容器70的第1中继线71连接,上层的由氮化钛构成的层,与由ITO等构成的像素电极9a连接。在该情况下,结果就变成为特别是后者的连接可以良好地进行。这一点,与假如采用铝和ITO直接进行连接的形态,则在两者间就会产生电蚀,产生铝的断线、或者因氧化铝的形成而产生的绝缘等,故不能实现理想的电连的情况,形成鲜明的对照。此外,氮化钛起着防止接触孔89开口时穿透用的壁叠金属作用。如上所述,在本实施形态中,由于可以良好地实现第2中继层402与像素电极9a之间的电连,故可以良好地维持对该像素电极9a的电压施加、或该像素电极9a的电位保持特性。
此外,屏蔽层400和第2中继层402,由于含有光反射性能比较优良的铝,而且还含有光吸收特性比较优良的氮化钛,故可以起着遮光层的作用。就是说,倘采用这些,则可以在其上侧阻挡对TFT30的半导体层1a的入射光(参看图2)的前进。另外,就这样的事态来说,就如已经说明的那样,对于上述的电容器电极300和数据线6a,可以说也是同样的。在本实施形态中,这些屏蔽层400、第2中继层402、电容器电极300和数据线6a,在构成在TFT阵列基板10上构筑的叠层构造的一部分的同时,还可以作为遮挡对TFT30的来自上侧的光入射的上侧遮光膜或者,如果着眼于已构成‘多层构造的一部分’这一点则是‘内置遮光膜’发挥作用。另外,倘应用该‘上侧遮光膜’或‘内置遮光膜’的概念,则除去上述的构成外,还可以考虑为扫描线3a或第1中继层71等以及含于其中的构件。总之,如果是在最为广义地进行理解的前提下,要在TFT阵列基板10上构筑的由不透明的材料构成的构成,则可以叫做‘上侧遮光膜’或‘内置遮光膜’
在以上所说明的上述数据线6a上,而且,在屏蔽层400的下边,形成NSG、PSG、BSG、BPSG等硅酸盐玻璃膜、氮化硅膜或氧化硅膜等,或者理想地说形成由NSG构成的第2层间绝缘膜42。在该第2层间绝缘膜42上,分别形成用来把上述屏蔽层400和电容器电极300电连起来的接触孔87,和用来把第2中继层402和第1中继层71电连起来的接触孔85的开孔。
另外,对于第2层间绝缘膜42来说,也可以作成为采用不进行对于第1层间绝缘膜41所说的那样的烧结的办法,实现在电容器电极300的界面附近产生的应力的缓和。
最后,在第5层上,如上所述地矩阵状地形成像素电极9a,在该像素电极9a上形成取向膜16。该像素电极9a,也可以是角部分被切掉的形状。此外,在该像素电极9a的下边,可以形成NSG、PSG、BSG、BPSG等硅酸盐玻璃膜、氮化硅膜或氧化硅膜等,或者理想地说形成由BPSG构成的第3层间绝缘膜43。在该第3层间绝缘膜43上,形成用来把像素电极9a和上述第2中继层402间电连起来的接触孔89的开孔。此外,在本实施形态中,特别是第3层间绝缘膜43的表面,已用CMP(化学机械研磨)处理等进行了平坦化,以减少起因于在其下方存在的各种布线或元件形成的台阶的液晶层50的取向不良。但是,也可以采用在TFT阵列基板10、基底绝缘膜12、第1层间绝缘膜41和第2层间绝缘膜42中的至少一者上挖沟,埋入数据线6a等的布线或TFT30等的办法,进行平坦化处理,而不仅像上述那样地对第3层间绝缘膜43施行平坦化处理。此外,也可以仅仅在上述的沟内进行平坦化处理而不进行第3层间绝缘膜43的平坦化处理。
(与对TFT的光遮挡有关的构成)
以下,对于与对TFT30的光遮挡有关的构成,说得更详细点,对于与含有该TFT30的栅电极的扫描线3a或基底绝缘膜12的沟12cv等有关联的构造,进行说明。
(其1:设置有在基底绝缘膜12上形成的沟12cv和从扫描线3a延长出来的水平突出部分3b的例子的光遮挡)
首先第一,边参看图5到图8边对扫描线3a和水平突出部3b的构成和作用效果以及在基底绝缘膜12上挖出的沟12cv的构成和作用效果进行详述。在这里,图5的平面图,与半导体层1a一起摘要示出了图2之内扫描线3a的水平突出部分3b和在基底绝缘膜12上挖成的沟12cv,图6是图5的B-B’剖面图,图7是图5的C-C’剖面图,图8是图5的D-D’剖面图。
如图5到图8所示,在基底绝缘膜12上,在半导体层1a的两边,沿着数据线6a挖成沟12cv。在沟12cv内,部分地已埋入了扫描线3a的水平突出部分3b,此外,还中间存在着第1层间绝缘膜41地,与沟12cv相对应地,使第1中继层71和电容器电极300部分地凹进去。借助于此,在图6到图8所示的各个剖面图上,扫描线3a的水平突出部分3b、电容器电极300等就都含有与沟12cv对应地在下侧形成了凹状的部分。另外,在本形态中,由于水平突出部分3b已埋入到沟12cv内,故该水平突出部分3b还同时具有作为沟12cv的深度方向的垂直突出部分的性质。
倘采用这样的形态,第1,由于在用多晶硅构成的扫描线3a上设置有水平突出部分3b,故采用不仅用扫描线3a之内作为栅电极起作用的主体部分,特别是用水平突出部分3b主要地吸收光,一部分反射光的办法,就可以至少部分地阻止对于TFT阵列基板10的基板面斜向入射的入射光和返回光,以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向的光,向沟道区1a及其邻接区域,就是说,低浓度源区1b和低浓度漏区1c入射。这时,由于用邻近半导体层1a的水平突出部分3b和扫描线3a主体部分进行遮光,故可以非常有效地进行该遮光。
此外,第2,由于作为从上侧把半导体层1a被覆起来的上侧遮光膜起作用的扫描线3a(包括水平突出部分3b)、第1中继层71和电容器电极300,分别含有与沟12cv对应起来在下侧凹状地形成的部分,故与上侧遮光膜是平坦的膜的情况下比较,可以借助于该上侧遮光膜更为有效地阻止对于基板面斜向入射的入射光和返回光,以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向的光,最终从斜上侧向沟道区1a及其邻接区域入射。就是说,由于借助于在下侧是凹状或在上侧是凸状的上侧遮光膜的上表面部分,与沟12cv相对应地加强使来自上侧的斜向光进行扩散的倾向,故最终可以减小从上侧向沟道区1a及其邻接区域入射的光量。另外,出于同样的理由,也可以把下侧遮光膜11a至少部分地形成为与上述上侧遮光膜的凹凸上下相反地,在上侧形成为凹状,就是说,在下侧形成为凸状。
在这里,在本实施形态中,如图2和图4所示,借助于各种遮光膜从上下进行对TFT30的遮光。就是说,对于电光装置的上侧,就是说,对于从入射光的入射一侧入射进来的入射光来说,电容器电极300和屏蔽层400等,起着上侧遮光膜的作用。另一方面,对于从该电光装置的下侧,就是说,对于从入射光的出射一侧入射进来的返回光来说下侧遮光膜11a顾名思义起着下侧遮光膜的作用。因此,也可以考虑在扫描线3a上设置水平突出部分3b的必要性,或借助于沟12cv在作为上侧遮光膜的电容器电极300等上不规定特别形状的必要性。但是,入射光含有对基板10斜向入射的斜向光。为此,斜向光因在基板10的上表面或下侧遮光膜11a的上表面处被反射,或者因在上侧遮光膜的下表面处被反射后,这些反射光再在该电光装置内的别的界面处被反射,而可以产生内面反射光和多重反射光。因此,即便是在TFT30的上下具备各种的遮光膜,由于也可以存在通过两者间的间隙进入的斜向光,故如本实施形态,在半导体层1a的边进行遮光的水平突出部分3b或与沟12cv对应的凹状部分的遮光的效果大。
如上所述,倘采用本实施形态的电光装置,由于设置水平突出部分3b和沟12cv,故可以提高耐光性,即便是处于强力的入射光或返回光进行入射的过严的条件下,也可以借助于光漏泄电流已减少了的TFT30对像素电极9a良好地进行开关控制,最终可以显示明亮且高对比度的图象。
除此之外,在本实施形态中,上侧遮光膜,由于由含有水平突出部分3b的扫描线3a、电容器电极300、屏蔽层400等的一部分构成,故作为全体可以实现TFT阵列基板10的叠层构造和制造工序的简化。此外,在本实施形态中,水平突出部分3b,由于由与扫描线3a同一膜一体地构成,为了形成水平突出部分3b,不需要追加性的工序。
除此之外,在本形态中,沟12cv并未到达下侧遮光膜11a,因此,含有被形成为把该沟12cv的底面被覆起来的水平突出部分3b和深度方向的垂直突出部分的扫描线3a,并未与下侧遮光膜11a接触。为此,即便是下侧遮光膜11a是导电膜,也可以防患于未然地防止其电位变动给扫描线3a造成的坏影响。
在以上所说明的形态中,与下侧遮光膜11a的情况下同样,也可以用含有金属或合金的遮光膜(含有Ti、Cr、W、Ta、Mo等的高熔点金属之内至少一者的金属单质、合金、金属硅化物、聚合硅化物、和把它们叠层起来的叠层体等)构成扫描线3a。倘采用这样的构成,则可以借助于扫描线3a和水平突出部分3b提高反射性能以进一步提高沟道区1a’或沟道邻接区对斜向光的遮光性能。
另外,水平突出部分3b,虽然对各个沟道区1a’形成了4个,但是无论是仅仅在沟道区1a’的一边一侧形成或在图2中仅仅在沟道区1a’的上侧或仅仅在下侧形成,都可以得到某种程度的类似效果。例如,鉴于半导体层1a的周围的布线或元件等的配置,难于在沟道区1a’的两边或上下两方合计形成4个水平突出部分3b的情况下等,则可以仅仅在一边一侧或者仅仅在上侧或下侧,在每个沟道区上设置3个以下的水平突出部分3b而不会给布局造成困难。
(其2:把上述水平突出部分3b置换成包围部分3c的例子的光遮挡)
第二,边参看图9到图11,边对扫描线3a,对于要形成把半导体层1a包围起来的包围部分3c的形态,进行说明。在这里,图9是与图5同一意思的图,示出的是把该图中的水平突出部分3b置换成包围部分3c的情况下的形态的平面图,图10是图9的E-E’剖面图,图11是图9的F-F’剖面图,图12是作为变形形态的图9的E-E’剖面图。
如图9到图11所示,本实施形态,不延长设置上述的水平突出部分3b而代之以在从平面上看从沟道区1a沿着扫描线3a恰好离开规定距离的地方的扫描线3a的主线部分开始延长设置包围部分3c,使得把含有沟道区1a和接触孔的开孔区域,就是说含有已分别形成了接触孔83和81的开孔的区域等的半导体层1a全体都包围起来。其它的构成,例如,该包围部分3c,由于也被埋入到沟12cv内,故对于同时具有作为沟12cv的深度方向的垂直突出部分的性质等,与上所述的其1的构成大体上是同样的。
此外,由于用这样的形态,也可以得到把半导体层1a挟持在层间距离比较小的下侧遮光膜11a和上侧遮光膜之间,故对于与基板面垂直的光来说基本上可以得到非常高的遮光性。此外,特别是如图10和图11所示,即便是产生了对于基板面斜向行进的入射光和返回光,以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向的光L1和L3的情况下,其一部分,在到达半导体层1a的前阶段,不仅由扫描线3a的主线部分,特别是借助于由包围部分3c进行的光吸收或光反射,也可以衰减到低光强度的光L2和L4。这时,采用用被配置在距半导体层1a的层间距离非常小的位置上的包围部分3c进行遮光的办法,而且,采用借助于包围部分3c对于向任何方向倾斜的光L1和L3也进行遮光的办法,就可以非常有效地进行该遮光。
此外,在本形态中,特别是包括已形成了接触孔81和83的开孔的接触孔开孔区域在内把半导体层1a包围起来,故一般地说可以提高易于漏光的接触孔81和83附近的遮光性能。
另外,在本形态中,也可以不作成为上述图10这样的构成,而代之以如图12所示作成为使得垂直突出部分与下侧遮光膜11a进行接触的形态。若作成为这样的形态,则该半导体层1a将变成为被配置在闭合起来的空间内这样的形态,就可以更好地实现对该半导体层1a的遮光。顺便提一下,如上所述,使下侧遮光膜11a与扫描线3a进行接触的形态,在上所述的图5到图8中也同样地可以实现。
但是,在这些情况下,有时候会受到下侧遮光膜11a的电位变动带来的坏影响,这已经说过了。由此可知,结果就变成为究竟使扫描线3a与下侧遮光膜11a接触或不接触,要在考虑对半导体层1a的遮光的必要性,和由下侧遮光膜11a的电位变动所可受到的坏影响进行比较考量后,根据不同情况适宜决定。
此外,在本形态中,也可以沿着扫描线3a的整个包围部分3c挖沟12cv,形成遍及整个包围部分3c地向下方突出出来的突出部分,就是说,形成垂直突出部分。此外,在像本形态这样设置包围部分3c的情况下,如果把半导体层1a的接触孔的开孔区域的宽度,和其沟道区1a的宽度形成为相同,则在从平面上看比较接近半导体层1a的位置上,就可以用平面形状为矩形的包围部分3c把半导体层1a的周围被覆起来。因此,被认为可以得到更高的光遮挡效果。
除此之外,在上述中,包围部分3c,虽然由于已被形成为埋入到沟12cv内,而变成为同时具有作为垂直突出部分的性质的部分,但是,在本形态中,即便是设置仅仅具有把半导体层1a的周围圈起来的水平部分的包围部分,也可以期待与其相应的作用效果的发挥。本发明,把这样的形态也收入到其范围之内。
(其3:设置有沿着扫描线3a延长设置的沟12cva的例子的光遮挡)
第三,边参看图13到图16边对设置沿着扫描线3a延长设置的沟12cva,而且向该沟12cva内埋入该扫描线3a的主线部分的一部分的形态进行说明。在这里,图13是与图2同一意思的图,示出的是在沿着扫描线3a的沟12cva设置在基底绝缘膜12上这一点与该图不同的形态,图14是图13的G-G’剖面图。此外,图15及图16是对图14的变形形态的图13的G-G’剖面图。
扫描线3a的构成为含有配置在沿着扫描线3a延伸的沟12cva内,同时从侧方部分地把沟道区1a’及其邻接区域被覆起来的沟内部分。因此,即便是用这样的形态,也可以借助于该沟内部分进行的光吸收或光反射,部分地阻止对于基板面斜向行进的入射光和特别是对背面斜向地行进的返回光,以及基于它们的内面反射光和多重反射光等的斜向的光,向沟道区1a’及其邻接区域的入射。归因于像这样地提高耐光性,即便是处于强力的入射光或返回光进行入射的过严的条件下,也可以借助于光漏泄电流已减少了的TFT30对像素电极9a良好地进行开关控制。
另外,在该形态中,如图15所示,也可以形成含有由遮光性材料构成的第1层311和由光吸收性材料构成的第2层312的叠层体构成的扫描线3a’,来取代在上述的图14中扫描线3a的一层构造。在该情况下,第1层311,例如由WSi、TiSi等构成。第2层312,例如由SiGe或本身为与半导体层1a同一层的多晶硅膜等构成。即便是像这样地形成扫描线3a’,也可以与扫描线3a’之内配置在沟12cva内的沟内部分对应地提高对沟道区1a’及其邻接区域的遮光性能,同时,降低扫描线的布线电阻。此外,由SiGe等构成的第2层312,在TFT30中,也可以作为与栅氧化膜对向配置的栅电极良好地发挥作用。另外,第1层311和第2层312的叠层顺序也可以上下颠倒过来。
或者,如图16所示,也可以把扫描线3a”形成为使得不完全地埋入沟12cva内。即便是像这样地形成扫描线3a”,也可以与扫描线3a”之内配置在沟12cva内的沟内部分对应地提高对沟道区1a’及其邻接区域的遮光性能,同时,降低扫描线的布线电阻。
在上述的各种光遮挡的构成和作用效果中,归纳地说,由于可以有效地防止对TFT30的来自上侧或下侧的光入射,或来自侧方的光入射,以及来自斜向的光入射,故可以极力防止在TFT30中的光漏泄电流的发生。其结果是。倘采用本实施形态,则包括可以正确地进行TFT30的开关工作在内,在其半导体层1a中,由于可以避免归因于光漏泄电流而使得总是要施加上偏压的状态,故也可以实现高频驱动。此外,只要是可以有效地进行对TFT30的光遮挡的,即便是在想要实现电光装置的小型化时也不会产生特大的妨害。就是说,由于必须显示一定的亮度的图象,即便是使电光装置小型化,也需要与之对应的一定的开口率,于是,在‘小型化’中虽然结果变成为具有提高对TFT30的光入射的危险性的侧面,但是,在本实施形态的情况下,几乎没有必要对该危险性担心。
归因于以上,结果是倘采用本实施形态的电光装置,则在可以尽可能地维持要施加在像素电极上的电压的同时,一边实现小型化高精细化,一边用高频驱动显示高品质的图象。
(与屏蔽层有关的构成)
以下,参看图17到图19,对上述的屏蔽层400的构成,说得更为详细一点,对与该屏蔽层400自身有关的各种变形形态,或对与数据线6a与像素电极9a间的配置形态等有关的事项进行说明。在这里,图17是图4同一意思的图,示出了屏蔽层的变形形态。此外,图18的主要部分斜视图,示出了多条数据线之内,在位于供给组的端界上的数据线上设置屏蔽层的形态,图19是与图18同一意思的图,概念性地示出了在位于该供给组的端界上的数据线和像素电极间产生的电容耦合的情景。
(其1:对于基板的整个面都设置屏蔽层的形态)
在以上的讲述中,虽然屏蔽层400在上层中含有铝膜,在下层中含有氮化钛膜,同时,被设置为沿着数据线6a,但是,本发明并不限定于这样的形态。例如,如图17所示,也可以作成为这样的形态:对于TFT阵列基板10的整个面形成由ITO、IZO等的透明导电性材料构成的屏蔽层400’。
倘采用这样的形态,则在数据线6a与像素电极9a之间,就可以说已大体上完全屏蔽起来,就可以更为确实地排除在两者间产生的电容耦合的影响。此外,即便是假定像这样地已满面状地形成了屏蔽层400’,由于屏蔽层是由ITO等构成的,就不会对电光装置的光透过产生大的妨害。此外,由于归因于在基板整个面上都设置屏蔽层,而使得在与像素电极之间可以形成存储电容器,故也可以借助于该存储电容的增大来实现显示品质的提高。
另外,就这样的屏蔽层400’来说,理想的是实施如下的处理。就是说,第一,作为与该屏蔽层400’同一膜,对于接触孔89的形成部位来说,要预先形成已在图形上分断开来的第2中继层402’。借助于此,就可以实现本身为固定电位的屏蔽层400’与第2中继层402’的绝缘。此外,在有的情况下,也可以采用这样的形态:在该接触孔89等的形成部位上,作为对基板整个面形成屏蔽层的下层,设置第2中继层,在该屏蔽层自身上,在上述接触孔89的形成部位上预先设置具有适当的直径的孔(该形态未画出来)。这样一来,就可以没有困难地实现接触孔89的形成。顺便地说,由于该‘孔’仅仅要求只要实现接触孔的贯通即可,故没有必要高精度地形成(所谓的‘稍大一点的孔即可’)。此外,第二,该屏蔽层400’的厚度,理想的是作成为50到500nm左右。这样的话,对于排除电容耦合的影响是充分的,而且,对于电光装置全体的透明性的维持来说,可以极力避免该屏蔽层400’变成为障碍这样事态的发生。
(其2:对于数据线选择性地形成屏蔽层的形态)
在本发明中,屏蔽层,就如已经说明的那样,虽然可以形成为使得沿着数据线6a而且要比把上述数据线6a覆盖起来的宽度更宽,但是,除此之外,还要能够满意地选择应形成屏蔽层的数据线6a。就是说,如图18所示,可以作成为这样的形态:从多条的数据线中,在被暂时地当作图象信号的供给对象的数据线的组之内,对于那些位于该组的两端的数据线,形成屏蔽层400”。
倘采用这样的构成,则结果变成为在把数据线6a分成若干个组,对每一个该组同时供给图象信号的形态中,对于那些最不希望产生电容耦合的影响的数据线形成了屏蔽层400”,故可以期待更为有效地图象的品质提高。
就是说,一般地说,图象信号对数据线6a的供给,有时候要同时对多条的数据线6a的一个集体进行。在这样的情况下,在当前正在接受图象显示的供给的组(以下,叫做‘供给组’)601G,和与之相邻接的组(以下,叫做‘非供给组’)602G之间,常常会沿着在位于其端界的位置上延伸的数据线6a1和6a2,在图象上发生显示不均匀。
这是因为在恰好处于上述供给组601G和上述非供给组602G之间的端界上的像素电极9a中,从结果上看有时候不能施加与图象信号正确地对应的电场的缘故。说得更为详细一点,在该情况下,如图19所示,由于结果变成为在该像素电极9a(参看图19的虚线91内的像素电极9a)的一方的端部上存在着可以供给图象信号的数据线6a1和6a2,在另一方的端部上存在着不能供给图象信号的数据线6a(在图19中,数据线6a1的左邻的数据线6a或数据线6a2的右邻的数据线6a),故即便是假定对该像素电极9a施加上了与图象信号对应的正确的电场,由于该像素电极9a与不能供给上述图象信号的数据线6a间的电容耦合的影响,在其电位上也会产生变动。另外,在图19中,为了视觉性地表明这一点,在该像素电极9a与该数据线之间示出了中间空白的两头箭头。
于是,在本形态中,由于对位于这样的供给组601G的端界上的数据线6a,如图18所示,设置屏蔽层400”,故得以抑制大体上沿着在该位置上延伸的数据线6a1和6a2的显示不均匀的发生。
另外,构成供给组601G的数据线的条数,虽然上述的图18等中作成为6条,但是,从基本上说,应根据该图象信号究竟由几个并行信号构成来决定。例如,若设想该图象信号是由把串行信号串-并变成成6个并行信号的信号,则上述数据线的组,结果就变成为由相邻接的6条数据线构成的组。
(其3:在不同的层上形成屏蔽层和数据线的形态)
在上述实施形态中,虽然把电容器电极300和数据线6a形成为同一膜,但是,在本发明中,也可以作成为在不同的层上形成两构成。作为这样的构成,例如可以采用图20和图21的构造。在这里,图20和图21是与图2和图4同一意思的图,示出的是构成存储电容器70的一方的电极和数据线在不同的层上形成的形态。
在该图20和图21中,与图2和图4比,在不把作为构成存储电容器70的上部电极的电容器电极300和数据线6a作为同一膜构成这一点,此外,与此同时,在增加了层间绝缘膜,就是说,新设置了另外1层、‘第4层间绝缘膜44’这一点,以及把中继电极719形成为与栅电极3aa同一膜这一点,大不相同。借助于此,就可以从TFT阵列基板10上开始,按照顺序由含有兼用做扫描线的下侧遮光膜11a的第1层、含有具有栅电极3aa的TFT30的第2层、含有存储电容器70的第3层、含有数据线6a等的第4层、形成屏蔽层404的第5层、含有上述像素电极9a和取向膜16等的第6层(最上层)构成。此外,在第1层和第2层之间设置有基底绝缘膜12,在第2层和第3层之间设置有第1层间绝缘膜41,在第3层和第4层之间设置有第2层间绝缘膜42,在第4层和第5层之间设置有第3层间绝缘膜43,在第5层和第6层之间设置有第4层间绝缘膜44,以防止在上述的各个要素间形成短路。在本例中,可以在形成取代描线3a的栅电极3aa的同时,作为与之同一膜新形成中继电极719。
此外,在位于上述第3层和第4层间的第2层间绝缘膜42上,在形成接触孔801的同时,在第4层上,使得与这些接触孔801对应那样地形成屏蔽层用中继层6a1,在位于上述第4层和第5层间的第3层间绝缘膜43上,形成接触孔803。借助于此,就可以借助于接触孔801或屏蔽层用中继层6a1和接触孔803把屏蔽层404和电容器电极300之间电连起来。
此外,在图21中,作为与栅电极3aa同一膜形成中继电极719,同时在该中继电极719上把像素电极9a和第1中继层71电连起来。
说得更为详细一点,首先,与像素电极9a之间的电连,可通过第2中继层6a2和第3中继层406进行。其中第2中继层6a2,被形成为与数据线6a同一膜,而且,被形成为把在第1和第2层间绝缘膜41和42上被开孔为使得达到中继电极719的接触孔882填埋起来。此外,第3中继层406,被形成为与屏蔽层404同一膜,而且,被形成为把在第3层间绝缘膜43上被开孔为使得达到上述第2中继层6a2的接触孔804填埋起来。
另外,在该情况下,由于结果变成为与像素电极9a的ITO存在着电蚀的可能性的是第3中继层406,故对于该第3中继层406来说,如上所述只要作成为采用由铝膜和氮化钛膜构成的构成即可。此外,在有的情况下,对屏蔽层404和第3中继层406来说,与上述的(其1)同样,在用ITO形成的同时对于基板的整个面满面状地形成,对于与构成这些要素的ITO会产生电蚀的可能性的第2中继层6a2和屏蔽层用中继层6a1等也可以作成为采用同样的2层构造的中继层等。
另一方面,中继电极719和第1中继层71之间的电连,可通过在第1层间绝缘膜上形成了开孔的接触孔881进行,就是说,在进行了接触孔881的开孔后,采用使得将之填埋起来那样地形成第1中继层71的前驱膜的办法,结果就变成为可以实现第1中继层71与中继电极719的电连。
倘采用以上所述,结果就变成为可通过中继电极719把第1中继层71和像素电极9a间电连起来。
顺便地说一下,在上述实施形态中,虽然把扫描线3a形成为使得在同一平面内含有栅电极,但是在本形态中,为了确保要形成中继电极719的区域,扫描线的作用就变成为承担上述实施形态中的下侧遮光膜11a的作用。就是说,本实施形态的下侧遮光膜11a,由于若从平面上看,在被形成为条带状的同时,还被形成为使得构成接触孔的沟12cv的底部与该下侧遮光膜11a接连,故变成为可以从该下侧遮光膜11a向栅电极3aa供给扫描信号。
因此,结果就变成为本形态的水平突出部分3b在发挥对半导体层1a的遮光功能的同时,还发挥向栅电极3aa供给信号的功能。此外,下侧遮光膜11a还形成了使得在与数据线6a进行交叉的区域内对像素电极9a的角进行倒角那样地突出出来的区域。
此外,中继电极719,从平面上看,如图20所示,使得位于各介像素电极9a的一边的大体上的中央那样地被形成为岛状。由于中继电极719和栅电极3aa被形成同一膜,故在后者例如由导电性多晶硅膜等构成的情况下,前者也将由导电性多晶硅膜等构成。
此外,即便是是这样的形态,屏蔽层404仍与上述同样发挥排除数据线6a和像素电极9a间的电容耦合的影响的功能,这一点不会改变。
此外,在本形态中,特别是由于已形成了中继电极719,故可以得到如下作用效果。就是说,在图4等中,为了实现TFT30和像素电极9a间的电连,如同图中的接触孔85所示,在构成存储电容器70的、本身为更外下层的电极的第1中继层71的图中的‘上表面’上必须实现接触。
但是,在这样的形态中,在电容器电极300和电介质膜75的形成工序中,在对它们的前驱膜进行刻蚀时,就必须实施在健全地残存着位于其正下边的第1中继层71的同时,执行该前驱膜的刻蚀这样的非常困难的制造工序。特别是在像本发明这样,作为电介质膜75使用高介电系数材料的情况下,一般地说,其刻蚀是困难的,此外,由于还要加上电容器电极300的刻蚀速率和该高介电系数材料的刻蚀速率不一致等的条件,故结果变成为该制造工序的困难性更高了。因此,在这样的情况下,在第1中继层71中,产生所谓的‘穿透’等的可能性很大。这样一来,在不好的情况下,还会产生在构成存储电容器70的电容器电极300和第1中继层71间产生短路的危险性。
然而,如本形态所示,如果采用在第1中继层71的图中的‘下表面’上设置电连接点的办法,使之实现TFT30和像素电极9a间的电连,就不会产生上述那样的缺憾。因为就如由图21也可以弄明白的那样,在本形态中,不需要进行务必边对电容器电极300和电介质膜75的前驱膜进行刻蚀,边使第1中继层71残存下来这样的工序。
另外,电介质膜75,如图21所示,已被形成为具有下层是氧化硅膜75a,上层是氮化硅膜75b这样的2层构造的膜,且在TFT阵列基板10的整个面上形成。此外,作为电介质膜75的另一个例子,也可以构成为使得下层的氧化硅膜75a在TFT阵列基板10的整个面上形成,上层的氮化硅膜75b被图形化为使得收纳于遮光区域(非开口区域)内,以防止归因于具有着色性的氮化硅膜的存在而使透过率降低。
由以上可知,倘采用本形态,由于不需要经过上述那样的困难的刻蚀工序,故可以良好地实现第1中继层71和像素电极9a间的电连。这是因为除去通过中继电极719实现两者间的电连之外别无他法。再者,说起来出于同样的理由,倘采用本形态,则在电容器电极300和第1中继层71间产生短路的可能性极其之小。就是说,可以满意地形成无缺陷的存储电容器70。
另外,在本形态中,由于在不同的层上形成电容器电极300和数据线6a,故就没有必要如图2等所示,实现在同一平面内的两者间的电绝缘。因此,在本形态中,电容器电极300就可以作为在下侧遮光膜11a,就是说,在在上述实施形态中相应的地方的‘扫描线3a’的方向上延伸的电容线的一部分形成。此外,因此,为了使该电容器电极300变成为固定电位,可以作成为使该电容线一直延伸到图象显示区域10a的外边以便连接到恒定电位源上。此外,在该情况下,含有电容器电极300的电容线,其自身也可以独立地连接到恒定电位源上,屏蔽层404,其自身也可以独立地连接到恒定电位源上,所以,在采用这样的构成的情况下,就没有必要再设置使两者电连的接触孔801及803。
此外,数据线6a、屏蔽层用中继层6a1、第2中继层6a2,也可以形成从下层开始依次具有由铝构成的层、由氮化钛构成的层、由氮化硅膜构成的层这3层构造的膜。氮化硅膜,可以图形化为稍微大一点的尺寸以覆盖其下层的铝层和氮化钛层。其中数据线6a由于含有本身为电阻比较低的材料的铝,故可以实现无停顿地对TFT30、像素电极9a的图象信号的供给。另一方面,由于在数据线6a上形成有防止水分的浸入的作用比较优良的氮化硅膜,故可以实现TFT30的耐湿性,可以实现其寿命长期化。氮化硅膜理想的是等离子体氮化硅膜。
(与像素电极下边的层间绝缘膜的平坦化有关的构成)
以下,对作为上述的像素电极9a的基底配置的第4层间绝缘膜44的构成,说得更为详细一点,对于对与该第4层间绝缘膜44的平坦化处理的变形形态等关联的事项,边参看图22到图26边进行说明。在这里,图22是用来说明横向电场的发生机构的说明图。
此外,图23是与图21同一意思的图,示出的是设置有用来防止横向电场的发生的凸部的形态,图24是图20的G-G’剖面图,示出的是设置有该凸部的形态。至于图25和图26将在后边讲述。
在上述中,虽然说明的是像素电极下边的层间绝缘膜,使得其表面大体上完全变成为平坦那样地接受CMP处理,但是,本发明并不限定于这样的形态。以下,对可以得到与这样的形态同等或比之更好的作用效果的形态进行说明。
如果是上述的这样的形态,由于可以平坦地形成像素电极9a和取向膜16,故尽管不可能对液晶层50的取向状态造成紊乱,但是却有可能会产生以下的缺憾。
就是说,在本实施形态那样的电光装置中,一般地说,为了防止因施加直流电压而引起的电光物质的劣化,防止图象显示中的串扰或闪烁,有时候要采用以规定规则使要施加到各个像素电极9a上的电压极性反转的反转驱动方式。说得更为具体一点,若对所谓的‘1H反转驱动方式’进行说明,则情况如下。
首先,如图22(a)所示,在显示第n(但是,n为自然数)号的场或帧的图象信号的期间中,对每一个像素电极9a不进行用+或-表示的液晶驱动电压的极性的反转,对每一行都用同一极性驱动像素电极9a。然后,如图22(b)所示,在显示第n+1号的场或1帧的图象信号时,则进行各个像素电极9a的液晶驱动电压的极性的反转,在显示该第n+1号的场或1帧的图象信号的期间中,对每一个像素电极9a不进行用+或-表示的液晶驱动电压的极性的反转,对每一行都用同一极性驱动像素电极9a。然后,图22(a)和图22(b)中所示的状态,以1场或1帧为周期反复进行。这就是用1H反转驱动方式进行的驱动。其结果是,可以避免由直流电压的施加引起的液晶的劣化,同时可以进行减小了串扰和闪烁的图象显示。另外若采用1H反转驱动方式与后述的1S反转驱动方式比,在几乎不存在纵向方向的串扰这一点上是有利的。
然而,由图22(a)和图22(b)可知,在1H反转驱动方式的情况下,结果变成为在与图中的纵向方向(Y方向)上相邻接的像素电极9a间将产生横向电场。在这些图中,横向电场的产生区域C1,总是处于在Y方向上相邻接的像素电极9a间的间隙附近。当施加上这样的横向电场时,对于被设想为对向的像素电极与对向电极之间的纵向电场(就是说,对基板面垂直的方向的电场)的施加的电光物质来说,就会产生像液晶的取向不良之类的电光物质的工作不良,产生在该部分处的光遗漏,因而产生对比度降低这样的问题。
相对于此,虽然可以借助于遮光膜把产生横向电场的区域覆盖起来,但是,要是这样的话,则会产生像素的开口区域与要产生该横向电场的区域的宽度相对应地变窄的问题。特别是由于伴随着因像素间距的微细化而使得相邻接的像素电极间的距离缩小,这样的横向电场会增大,故这些问题将随着电光装置的高精细化的进展而变得更加深刻起来。
于是,在本形态中,对于第4层间绝缘膜44,在图22中在纵向方向上相邻接的像素电极9a,就是说,要施加极性互逆的电位的相邻接的像素电极9a之间,如图23和图24所示,要形成在横向方向上条带状地延伸的凸部430。
如果存在着该凸部430,则可以加强配置在该凸部430上的像素电极9a的边缘附近的纵向电场,同时,还可以减弱横向电场。说得更为具体一点,如图23和图24所示,可以使配置在凸部430上的像素电极9a的边缘附近和对向电极21之间的距离变窄恰好凸部430的高度的量。因此,在图22所示的横向电场发生区域C1中,就可以加强像素电极9a与对向电极21之间的纵向电场。此外,在图23和图24中,由于相邻接的像素电极9a间的间隙是恒定的,故可以加强间隙变窄的量的横向电场的大小也是恒定的。
因此,在图22所示的横向电场的发生区域C1中,采用使纵向电场变成为更占支配性的办法,就可以防止由横向电场引起的液晶的取向不良。再有,归因于存在着由绝缘膜构成的凸部430,由于在横向电场的强度也可以减弱的同时,接受横向电场的液晶部分也将减小恰好置换成横向电场所存在的凸部430的量,故可以减少该横向电场对液晶层50的作用。
另外,这样的凸部430,具体地说,例如,可以如下地形成。在以下,边参看图25和图26边对用来形成该凸部430的具体的形态进行说明。其中,图25示出了在作为图20和图21所示的形态的电光装置中,用来形成数据线和在与之同一层上形成的要素的斜视图,图26是用来形成数据线和在与之同一层上形成的要素的斜视图。另外,在这些图中,仅仅示出了与用来形成凸部430的构成有关的部分,除此之外的各种要素都被省略了。
对于用来形成凸部430的具体的形态,第一,如图25所示,可以考虑利用在上述电光装置中形成的数据线6a、屏蔽层用中继层6a1和第2中继层6a2的形态。就是说,数据线6a,就如参看图20所说明的那样,具备在图20中Y方向上直线地延伸的主线部分,屏蔽层用中继层6a1和第2中继层6a2,被形成为从该数据线6a向图20中X方向伸出来。
若利用这样的数据线6a、屏蔽层用中继层6a1和第2中继层6a2,则起因于它们所具有的高度,在作为像素电极9a的基底的第4层间绝缘膜44的表面上,就可以自然地形成凸部430(参看图25)。在该情况下,作为在本发明中所说的‘伸出部分’,可以认为相当于上述的屏蔽层用中继层6a1和第2中继层6a2。
第二,如图26所示,可以考虑利用在上述的电光装置中形成的屏蔽层404和第3中继层406的形态。就是说,屏蔽层404,就如参看图5所说明的那样,被形成为网格状,第3中继层406则被形成为与该屏蔽层404同一层。若利用这样的屏蔽层404和第3中继层406,则起因于它们所具有的高度,在作为像素电极9a的基底的第4层间绝缘膜44的表面上,就可以自然地形成凸部430(参看图26)。在该情况下,作为在本发明中所说的‘伸出部分’,可以考虑相当于在图20中所示的屏蔽层404之内那些存在为使得把在Y方向上延伸的部分桥连起来的、在该屏蔽层404的X方向上延伸的部分。
另外,在以上的各个情况下,更好的是对作为数据线6a或屏蔽层404的基底形成的层间绝缘膜的表面,预先实施适当的平坦化处理。因为这样的话,就可以严密地决定凸部430的高度。此外,如这样,利用屏蔽层或数据线形成凸部的形态,在上述的实施形态1中也同样地可以应用。
第三,如上所述,采用对像素电极9a的下层的构成动些脑筋的办法,除去在作为该像素电极9a的基底的第4层间绝缘膜44的表面上设置凸部430的形态之外,在有的情况下,对于该第4层间绝缘膜44的表面,还可以采用这样的形态:新形成用来直接地形成凸部430的膜,对该膜实施图形化处理的办法,形成凸部430。
此外,就这样的凸部430来说,理想的是使由它形成的台阶变得更为平缓。为了形成该‘平缓’的凸部,可采用这样的方法实现:例如在一旦形成的陡峻的凸部之后,在该凸部及其周边形成平坦化膜,然后在除去该平坦化膜的同时实施使要在上述平坦化膜的除去后露出来的上述凸部的表面后退的刻蚀工序。
如果设置这样的‘平缓’的凸部,就可以比较容易而且无不均匀地良好地实施对取向膜16的研磨处理,就可以极其有效地防患于未然地防止液晶的取向不良等的电光物质的工作不良。这一点,如果在凸部表面的角度急峻地进行变化的情况下,在液晶等的电光物质上就会发生不连续的面,与发生像液晶的取向不良那样的电光物质的工作不良,有很大的不同。
此外,凸部430,例如,若就上述的1H反转驱动方式而言,由于只要形成为沿着扫描线3a即可,故该凸部430的形成,可以采用不断构筑叠层构造使得保持原状不变地一直到第3层间绝缘膜43为止反映该扫描线3a所具有的高度的办法实现。此外,在有的情况下,也可以作成为使得如上所述,在对第3层间绝缘膜43的表面实施CMP处理之后,再把凸部形成为使得沿着扫描线3a。
再有,在上述中,虽然说明的是1H反转驱动方式,但是,本发明并不限定应用于这样的驱动方式。例如,用同一极性的电位驱动同一列的像素电极,同时,对每一列以场或帧周期使该电压极性进行反转的1S反转驱动方式,也可以用做控制比较容易且可以使之进行高品位的显示的反转驱动方式,对这种方式本发明也可以应用。再有,在在列方向和行方向这两个方向上相邻接的像素电极间使要施加到各个像素电极上的电压极性反转的点反转驱动方式虽然正在进行开发,但是本发明对之当然也可以应用。
就如以上各种形态所详述的那样,在本形态的电光装置中,实施了各种各样的综合性的对策:由屏蔽层400产生的数据线6a和像素电极9a间的电容耦合的影响排除;归因于存储电容器70的电荷维持特性的提高所产生的图象对比度的提高:由第3层间绝缘膜43的平坦化得到的液晶的取向状态的正确性的维持;或在接在该平坦化之后进行的或省略了平坦化后进行的凸部430的形成所带来的横向电场产生的抑制;以及因抑制光对TFT30半导体层1a的入射而产生的正确的开关工作等等。此外,这些对策,不论哪一者,为了实现高频驱动都将作出巨大贡献。结局是:在本实施形态的电光装置中,由于实施了以上那样的综合性的对策,故可以显示品质极其之高的图象。
(电光装置的全体构成)
参看图27和图28说明像以上那样地构成的各个实施形态的电光装置的全体构成。另外,图27是与在TFT阵列基板上形成的各个构成要素一起,从对向基板20的一侧看的平面图,图28是图27的H-H’剖面图。
在图27和图28中,在本实施形态的电光装置中,TFT阵列基板10和对向基板20对向配置。在TFT阵列基板10和对向基板20之间已封入了液晶50,TFT阵列基板10和对向基板20,借助于设置在位于图象显示区域10a的周围的密封区域上的密封材料52彼此粘接起来。
密封材料52,为了把两个基板粘接起来,由例如紫外线硬化树脂、热硬化树脂等构成,可借助于紫外线、加热等使之硬化。此外,在该密封材料52中,如果本实施形态的液晶装置是像投影仪用途那样小型且进行扩大显示的液晶装置,则散布有目的为使两基板间的距离(基板间间隙)变成为规定值的玻璃纤维或玻璃微珠等的间隙材料(衬垫材料)。或者,如果该液晶装置是液晶显示器或液晶电视那样地大型且进行等倍显示的液晶装置,则在液晶层50中可以含有这样的间隙材料。
在密封材料52的外侧的区域中,采用用规定的定时向数据线6a供给图象信号的办法,沿着TFT阵列基板10的一边设置驱动该数据线6a的数据线驱动电路101和外部电路连接端子102,采用以规定的定时向扫描线3a供给扫描信号的办法,沿着与该一边邻接的2边设置驱动扫描线3a的扫描线驱动电路104。
另外,若供往扫描线3a的扫描信号延迟不会成为问题,则也可以仅仅在单侧设置扫描线驱动电路104,这是不言而喻的。此外,也可以沿着图象显示区域10a的边在两侧排列数据线驱动电路101。
在TFT阵列基板10的剩下的一边上,设置用来把设置在图象显示区域10a的两侧的扫描线驱动电路104间连接起来的多条布线105。
此外,在对向基板20的角部分中的至少一个地方上,设置用于取得TFT阵列基板10和对向基板20间的电导通的导通构件106。
在图28中,在TFT阵列基板10上,形成像素开关用的TFT或扫描线,在已形成了数据线等的布线后的像素电极9a上,形成取向膜。另一方面,在对向基板20上,除去对向电极21之外,在最上层部分上还形成有取向膜。此外,液晶层50,例如由把1种或数种的向列液晶混合起来的液晶构成,在这些一对的取向膜间,形成规定的取向状态。
另外,在TFT阵列基板10上,除去这些个数据线驱动电路101、扫描线驱动电路104等之外,也可以形成以规定的定时向多条数据线6a施加图象信号的采样电路,先于图象信号分别向多条数据线6a供给规定的电压电平的预充电信号的预充电电路,用来在制造途中或出厂时检查该电光装置的品质,缺陷等的检查电路等。
(电子设备)
其次,对本身为把以上详细地说明的电光装置用做光阀的电子设备的一个例子的投影式彩色显示装置的实施形态,对其全体构成、特别是光学上的构成,进行说明。在这里,图29是投影式彩色显示装置的图示性的剖面图。
在图29中,本身为本实施形态的投影式彩色显示装置的一个例子的液晶投影仪1100的构成为:准备3个含有在TFT阵列基板上装载有驱动电路的液晶装置的液晶模块,分别用做RGB用的光阀100R、100G、100B。在液晶投影仪1100中,当从金属卤素灯泡等的白光源的灯泡单元1102发出投影光后,借助于3块的反射镜1106和2块的分色镜1108,分成与RGB的3原色对应的光成分R、G和B,并分别导入与各色对应的光阀100R、100C和100B内。这时特别是B光,为了防止因光路长所带来的光损耗,要通过由入射透镜1122、中继透镜1123和出射透镜1124构成的中继透镜***1121导入。然后,与分别用光阀100R、100G和100B进行调制后的3原色对应的光成分,借助于分色棱镜1112再次合成后,通过投影透镜1114作为彩色图象被投影到屏幕1120上。
本发明并不限于上述的实施形态,在不违背从技术方案的范围和说明书全体中可能读到的发明的要旨或思想的范围内,适宜变更是可能的,伴随着这样的变更的电光装置和电子设备也包括在本发明的技术范围内。作为电光装置,可以在电泳装置或EL装置或使用电子发射元件的装置(场发射显示和表面传导电子发射显示)等中应用。

Claims (21)

1.一种电光装置,其特征在于具备:
在基板上在第1方向上延伸的数据线;
在与上述数据线交叉的第2方向上延伸的扫描线;
被配置为与上述数据线和上述扫描线的交叉区域对应的像素电极和薄膜晶体管;
和电连到上述薄膜晶体管和上述像素电极上的存储电容器;
构成上述存储电容器的电介质膜,由含有不同的材料的多个层构成,同时,其中的一层由介电系数比别的层高的材料构成。
2.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:配置有配置在上述数据线和上述像素电极之间的屏蔽层。
3.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:上述电介质膜,由氧化硅膜和氮化硅膜构成。
4.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:上述存储电容器,在比上述薄膜晶体管的半导体层更往上的层上而且在上述像素电极的下层上形成。
5.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:作为上述像素电极的基底层的层间绝缘膜的表面施行了平坦化处理。
6.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:上述数据线,与构成上述存储电容器的一对电极的一方同一膜形成。
7.根据权利要求2所述的电光装置,其特征在于:还具备把构成上述存储电容器的一对电极的一方和上述像素电极电连起来的中继层。
8.根据权利要求7所述的电光装置,其特征在于:上述屏蔽层,与上述中继层同一膜形成。
9.根据权利要求2所述的电光装置,其特征在于:上述屏蔽层由透明导电性材料构成,同时,对于上述基板的整个面满面地形成。
10.  根据权利要求2所述的电光装置,其特征在于:上述屏蔽层,沿着上述数据线形成,而且宽度被形成得比上述数据线更宽。
11.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有包括在长向方向上延伸的沟道区和从该沟道区再向长向方向上延伸的沟道邻接区的半导体层,
上述扫描线,具有在与上述长向方向相交的方向上延伸,同时含有从平面上看重叠到上述沟道区上的上述薄膜晶体管的栅电极的主体部分,和
在从平面上看在上述沟道邻接区的两边,从上述主体部分向上述长向方向突出出来的水平突出部分。
12.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有含有在长向方向上延伸的沟道区的半导体层,
具备从上侧至少把上述薄膜晶体管的上述沟道区被覆起来的上侧遮光膜,
上述上侧遮光膜至少部分地,在与上述沟道区的长向方向垂直的剖面上而且从上述沟道区侧看被形成为凹状。
13.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,
上述扫描线,具有主线部分,该主线部分含有通过栅绝缘膜与上述沟道区对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,并且从平面上看在与上述第1方向交叉的第2方向上延伸;
具有包围部分,该包围部分,在从平面上看的从上述沟道区在上述第2方向上离开预定距离的位置上,从上述主线部分开始延长,使得把上述半导体层包围起来。
14.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,
上述扫描线,具有主线部分,该主线部分含有通过栅绝缘膜与上述沟道区对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,并且从平面上看在与上述第1方向交叉的第2方向上延伸;
具有垂直突出部分,该垂直突出部分,在从平面上看的从上述沟道区在上述第2方向上离开预定距离的位置上,从上述主线部分向下方突出出来。
15.根据权利要求14所述的电光装置,其特征在于:
在上述基板上还具备从下侧至少把上述沟道区被覆起来的下侧遮光膜,
上述垂直的突出部分,在其前端侧与上述下侧遮光膜接触。
16.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,
上述扫描线,具有主线部分,该主线部分含有通过栅绝缘膜与上述沟道区对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,并且在平面上看在与上述第1方向交叉的第2方向上延伸,
该主线部分包括:配置于在上述基板上挖出来的沟内,同时,从侧方至少部分地把上述沟道区被覆起来的沟内部分。
17.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述薄膜晶体管,具有含有在上述第1方向上延伸的沟道区的半导体层,
上述扫描线,具有主线部分,该主线部分含有通过栅绝缘膜与上述沟道区对向配置的上述薄膜晶体管的栅电极,并且在平面上看在与上述第1方向交叉的第2方向上延伸,
该主线部分包括:在上述第2方向上延伸并且配置于在上述基板上挖出来的沟内的沟内部分以及在上述第2方向上延伸,并且配置在上述沟外的沟外部分。
18.根据权利要求2所述的电光装置,其特征在于:
上述像素电极,包括多个以平面排列,同时用来在第1周期内进行反转驱动的第1像素电极群和用来在与该第1周期互补的第2周期内进行反转驱动的第2像素电极群,
上述数据线和上述屏蔽层中的至少一方,含有延伸至上述扫描线的上侧以与该扫描线交叉的主线部分和从该主线部分沿着上述扫描线伸出来的伸出部分,
在与上述基板对向配置的对向基板上具备与上述多个像素电极对向的对向电极,
和在上述基板上的上述像素电极的基底表面上,与上述伸出部分的存在相对应在从平面上看夹持上述扫描线成为相邻接的像素电极的间隙的区域上形成有凸部。
19.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于:
上述像素电极,包括多个以平面排列,同时用来在第1周期内进行反转驱动的第1像素电极群和用来在与该第1周期互补的第2周期内进行反转驱动的第2像素电极群,
其还具备:在上述基板上对向配置的对向基板上,与上述多个像素电极对向的对向电极,和
在从平面上看成为相邻接的像素电极的间隙的区域上形成的凸部,
上述凸部为表面台阶平缓的凸部,为了获得该表面台阶平缓的凸部,首先在该凸部上形成平坦化膜,然后通过蚀刻除去该平坦化膜,在除去该平坦化膜后,对露出的该凸部实施表面后退的蚀刻工序。
20.根据权利要求1所述的电光装置,其特征在于,还具备:
配置在上述数据线和上述像素电极间的遮光膜。
21.一种电子设备,其特征在于:其具备如下的电光装置,该电光装置包括:
在基板上在第1方向上延伸的数据线;
在与上述数据线交叉的第2方向上延伸的扫描线;
被配置为与上述数据线和上述扫描线的交叉区域相对应的像素电极和薄膜晶体管;
和电连到上述薄膜晶体管和上述像素电极上的存储电容器;
构成上述存储电容器的电介质膜,由含有不同的材料的多个层构成,同时,其中的一层由介电系数比别的层高的材料构成。
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