KR20040048348A - 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 전자기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정 장치용의 전기 광학 장치는, 기판 상(above)에 마련된 TFT와, 해당 TFT 상(above)에 마련되어, 콘택트 홀을 거쳐 중계 전극에 접속된 화소 전극과, 해당 화소 전극 상(on)에, 해당 화소 전극의 간격으로부터 가장자리 부분에 걸쳐 마련되어, 해당 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮는 보호용 절연막과, 해당 보호용 절연막을 포함하는 일면에 도포되고, 또한 연마 처리가 실시되고 있는 배향막으로 이루어지고, 해당 화소 전극의 가장자리 부근이나 해당 콘택트 홀 부근에, 해당 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나, 남는 것을 막는다. 이에 따라, 휘도 불균일 또는 표시 불균일을 감소시킨다.
Description
본 발명은, 예컨대, 액정 장치 등의 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는, 예컨대, 액정 프로젝터 등의 전자기기의 기술 분야에 속한다.
이러한 종류의 전기 광학 장치에서는, 한 쌍의 기판 사이에, 액정 등의 전기 광학 물질이 유지되어 이루어지고, 이들 중 한쪽 기판 상에서, 액정 등에 면하여 각 화소에 화소 전극을 구비하는 형식의 것이 일반적이다. 이 경우, 복수의 화소 전극은, 통상, 일정 피치(이하, 적절히 "화소 피치"라고 함)로 매트릭스 형상으로 배열된다. 화소 전극의 표면 또는 액정 등에 접촉하는 기판 표면에는, 액정의 배향 상태 등의 전기 광학 물질의 동작 상태를 규정하는 배향막이 마련된다. 또한, 화소 전극을 스위칭 제어하기 위한 박막 트랜지스터(이하, 적절히 "TFT"라 함)가 각 화소 전극에 대하여 마련되고, 이 TFT에는, 주사 신호를 공급하기 위한 주사선 및 화상 신호를 공급하기 위한 데이터선이 마련된다. 또한, 한 쌍의 기판 중 다른 쪽 기판인 대향 기판에는, 대향 전극이 마련된다. 그리고, 동작 시에는, TFT에 의해 스위칭 제어되는 화소 전극과 대향 전극 사이에서, 액정 등에 대하여 구동 전계가 인가되어, 액정 등의 구동이 화소 단위로 행해진다.
이와 같은 종류의 전기 광학 장치에서는, 액정 등에 면하는 기판면에 요철 또는 단차가 있을 때, 액정의 배향 상태 등, 전기 광학 물질의 동작 상태에 불안정이 발생한다. 그런데, 기판 상에는, 화소 전극의 하층 측에, 주사선, 데이터선, TFT 등이 조립되어 있고, 아무런 대책도 실시하지 않으면, 이들 각종 배선이나 전자 소자의 존재에 기인하여, 이러한 요철 또는 단차가 발생하게 된다.
그래서, 기판에 오목부를 형성하여, 이것에 각종 배선이나 전자 소자를 매립함으로써, 액정 등에 면하는 기판면에 발생하는 요철 또는 단차를 저감하는 기술이 개발되어 있다. 또한, 화소 전극의 하지층(下地層)으로 되는 최상에 위치하는 층간 절연막의 표면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing : 화학적 기계 연마) 처리를 실시하는 기술도 개발되어 있다.
한편, 이러한 종류의 전기 광학 장치에서는, 액정 등에 직류 전압이 인가되는 것을 피할 목적이나 플리커(flicker)를 방지할 목적으로, 복수의 화소 전극의 구동 전위 극성을, 예컨대, 필드 단위로, 화소 행마다 반전시키는 행 방향 반전 구동 방식(이하, 적절히 "1H 반전 구동 방식"이라 함)이나, 화소 열마다 반전 구동하는 열 방향 반전 구동 방식(이하, 적절히 "1S 반전 구동 방식”이라 함)이 채용되어 있다. 이러한 반전 구동 방식을 채용하면, 서로 인접하는 화소 전극 사이에 횡(橫) 전계가 발생한다. 이 때문에, 기판면에 수직인 종(縱) 전계로 구동되는 것이 예정되어 있는 당해 전기 광학 장치에 있어서는, 이러한 횡 전계의 강도에 따라 표시 화상에 불안정이 발생한다. 그래서, 종래에는, 기판에 오목부를 형성하여, 이것에 각종 배선이나 전자 소자를 부분적으로 매립 또한 부분적으로 매설하지 않음으로써, 횡 전계를 저감시키기 위한 보호용 절연막을, 횡 전계가 발생하는 영역인 주사선 또는 데이터선에 따른 각 화소의 비개구 영역에 형성하는 기술이 개발되어 있다.
그러나, 종래의 기술에서는, 화소 전극 자체의 존재에 의한 단차에 대해서는 대처할 수 없다. 즉, 간격을 두고 평면 배열된 복수의 화소 전극에서의 각 가장자리에는, 화소 전극의 막 두께에 따른 단차가 발생하게 된다. 또한, 통상은, 화소 전극을 박막 트랜지스터에 직접 또는 간접으로 접속하기 위한 콘택트 홀의 개공(開孔)에 따라 화소 전극의 표면에 발생하는 오목부에 대해서도, 이들 종래 기술에서는 대처할 수 없다.
그리고, 이러한 화소 전극의 가장자리 부근에서의 단차 또는 콘택트 홀 부근의 오목부에 의해, 당해 화소 전극 상에 폴리이미드 등으로 형성된 배향막을 연마할 때에, 폴리이미드 등의 잔류물(residues)이 발생하거나, 남게 된다. 그 대신에 또는 더하여, 연마 후의 여러 가지 공정에서, 당해 잔류물이 액정 등의 안에 부유하게 되는 경우도 있다. 이들 배향막의 재료 잔류물에 의해, 최종적으로 표시되는 화상 중에 휘도 불균일 또는 표시 불균일이 발생한다고 하는 기술적 문제점이 발생한다.
특히, 표시 화상의 고선명화라는 일반적 요청에 응하도록 화소 피치를 미세 화하고, 또한 기판간 갭을 좁혀 가는 것에 이어서, 이러한 화소 전극 자체의 존재에 기인하는 단차나 콘택트 홀 부근의 오목부는 상대적으로 커진다. 한편, 화소 피치의 미세화에 의해, 폴리이미드 등의 잔류물의 크기에 대해서도 상대적으로 커진다. 따라서, 표시 화상을 고품질로 해야 하는 화소 피치를 미세화할수록, 이와 같은 화소 전극의 가장자리 부근이나 콘택트 홀 부근에서 발생 또는 남게 된 잔류물이나, 전기 광학 물질 중에 부유한 잔류물에 의한 기술적 문제는 더욱 심각해진다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 예컨대, 화소 전극의 가장자리 부근이나 콘택트 홀 부근에서 배향막의 재료 잔류물 등의 불순물의 존재가 저감되고, 그에 따라 전기 광학 물질 중에 부유하는 불순물에 대해서도 저감되고, 휘도 불균일 또는 표시 불균일이 저감된 고품질의 화상 표시가 가능한 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 및 그와 같은 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 전자기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 전기 광학 장치는 상기 과제를 해결하기 위해, 한 쌍의 기판 사이에 전기 광학 물질이 유지되어 이루어지고, 해당 한 쌍의 기판 중 한쪽 기판 상에, 평면적으로 보아 서로 간격을 두고 배열된 복수의 화소 전극과, 해당 화소 전극의 하지로 되는 하지층과, 해당 하지층의 하방에 형성되고, 또한 상기 화소 전극에 접속된 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽과, 상기 간격에서 상기 하지층 상에 적어도 부분적으로 형성되고, 또한 상기 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐 형성됨으로써 상기 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮는 보호용 절연막과, 해당 보호용 절연막 및 상기 화소 전극의 중앙 부분을 포함하는 일면에 도포되고, 또한 소정 연마 방향의 연마 처리가 실시된 배향막을 구비한다.
본 발명의 전기 광학 장치에 따르면, 그 동작 시에는, 전자 소자의 일례인박막 트랜지스터에, 예컨대, 배선의 일례인 데이터선을 거쳐 화상 신호가 공급되고, 예컨대, 배선의 다른 예인 주사선을 거쳐 주사 신호가 공급된다. 그렇게 하면, 예컨대, 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극을, 박막 트랜지스터에 의해 스위칭 제어함으로써, 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한 구동을 행할 수 있다.
이러한 기판에 대향하는 다른 쪽의 기판인 대향 기판에는 액정 등의 전기 광학 물질을 거쳐, 화소 전극에 대향 배치된 대향 전극이 마련되어, 이것과 화소 전극 사이에서 전압 인가가 행해진다. 또한, 횡 전계 구동 방식의 경우에는, 이와 같은 대향 전극은 불필요하며, 서로 인접하는 화소 전극 사이에서 전압 인가가 행해진다. 또는, 화소 전극을, 전자 소자의 다른 예인 박막 다이오드(이하, 적절히 TFD라고 함)에 의해 액티브 매트릭스 구동을 행하도록 구성하여도 좋고, 또는, 전자 소자를 거치지 않고, 화상 신호 등을, 섬 형상, 스트라이프 형상, 세그먼트 형상 등의 각종 형상의 화소 전극에 공급하도록 구성하여도 좋다.
본 실시예에서는 특히, 보호용 절연막이 화소 전극의 간격에서 하지층 상에 적어도 부분적으로 형성되고, 또한 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐 형성된다. 이로써, 보호용 절연막은 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮도록 설치된다. 또한, 이러한 보호용 절연막은, 예컨대, 산화 실리콘, 질화 실리콘 등의 투명한 절연막이 패터닝되어 이루어진다. 그리고, 배향막은 보호용 절연막 및 화소 전극의 중앙 부분을 포함하는 일면에 도포되고, 또한 소정 연마 방향의 연마 처리가 실시되어 있다. 따라서, 화소 전극의 가장자리가 절연막으로 덮여 있기 때문에, 화소 전극의 가장자리 부근에서의 단차가 저감되는 것으로 된다. 따라서, 폴리이미드 등의 배향막을 연마 처리할 때에 발생하는, 화소 전극의 가장자리 부근에서의 배향막의 재료 잔류물의 발생량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 화소 전극의 가장자리나 그 위의 배향막이, 연마 시에 국소적으로 벗겨지거나 또는 미시적으로 보아 벗겨지는 사태도 효과적으로 미연 방지할 수 있고, 이 벗겨짐에 수반하여 발생하는 배향막의 재료 잔류물에 대해서도, 결과적으로 감소시킬 수 있게 된다. 또는, 이 벗겨짐에 수반하여 발생하는 연마 불량에 대해서도, 결과적으로 감소시킬 수 있게 된다. 더하여, 예컨대, 액정 등의 전기 광학 물질 내에, 이와 같이 하여 발생한 재료 잔류물이 부유하는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.
더구나, 보호용 절연막은 화소 전극의 간격이나 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐 형성되고, 표시에 따른 각 화소의 개구 영역을 차지하는 화소 전극의 중앙 부분에 형성하지 않는다. 따라서, 당해 보호용 절연막의 존재에 의해, 표시가 행해지는 개구 영역 내에서는, 표시 화상의 잔상 현상은 일어나지 않는다.
이상의 결과, 본 발명의 전기 광학 장치에 따르면, 예컨대, 화소 전극의 가장자리 부근에서 배향막의 재료 잔류물 등의 불순물의 존재가 감소되고, 그에 따라 전기 광학 물질 중에 부유하는 불순물도 감소되고, 휘도 불균일 또는 표시 불균일이 감소된 고품질의 화상 표시가 가능해진다. 특히, 화소 피치를 좁힘으로써, 화소 전극의 단면에서의 단차나 콘택트 홀에 기인한 오목부 등이 상대적으로 커지더라도, 또는 배향막의 재료 잔류물의 크기가 상대적으로 커지더라도, 이들에 의한 악영향을, 본 발명의 전기 광학 장치에서는 효율적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 표시 화상의 고선명화를 진행시키는 데에 매우 유리하다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 하지층에는 평탄화 처리가 실시되어 있다.
이 형태에 따르면, 평탄화 처리가 실시된 하지층 상에, 화소 전극이 형성되고, 또한 그 위에 보호용 절연막이 형성되어 있다. 따라서, 전기 광학 물질에 접촉하는 배향막 표면의 평탄도를 전체에 걸쳐 높일 수 있고, 그에 따라 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 감소시킬 수 있다. 더구나, 이와 같이 평탄도가 높여진 화소 전극의 가장자리 부근에서의 화소 전극 자체의 존재에 기인한 단차에 대해서도, 전술한 바와 같이, 보호용 절연막에 의해 감소시킬 수 있기 때문에, 최종적으로, 배향막의 재료 잔류물을 한층 더 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 일 형태에서는, 상기 보호용 절연막에는, 평탄화 처리가 실시되고 있다.
이 형태에 따르면, 평탄화 처리가 실시된 보호용 절연막 상에, 배향막이 형성되어 있다. 따라서, 전기 광학 물질에 접촉하는 배향막 표면의 평탄도를 전체에 걸쳐 높일 수 있고, 그에 따라 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 감소시킬 수 있다. 더구나, 이와 같이 평탄도가 높여진 화소 전극의 가장자리 부근에서의 화소 전극 자체의 존재에 기인한 단차에 대해서도, 전술한 바와 같이 보호용 절연막에 의해 감소시킬 수 있기 때문에, 최종적으로, 배향막의 재료 잔류물을 한층 더 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 화소 전극은 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽에 콘택트 홀을 거쳐 접속되어 있고, 상기 보호용 절연막은 상기 단면을 덮는 것에 더하여, 상기 콘택트 홀의 개공에 대응하는 상기 화소 전극의 패인 부분을 덮도록 형성되어 있다.
이 형태에 따르면, 화소 전극은 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽에 콘택트 홀을 거쳐 접속되어 있다. 따라서, 이 콘택트 홀의 개공에 따라서, 화소 전극의 표면에는, 오목부가 생긴다. 가령, 이 오목부의 위에 배향막을 직접 형성하였다면, 그 연마 시에, 배향막의 재료 잔류물이 오목부 부근에서, 즉 오목부에 의한 단차 부근 또는 요철 부근에서 발생하거나 남게 된다. 그런데, 이 형태에서는, 보호용 절연막은 화소 전극의 가장자리 부분뿐만 아니라, 이 패인 부분을 덮도록 형성되어 있다. 따라서, 배향막의 재료 잔류물이 콘택트 홀의 개공 부근에서 발생하거나, 남게 되는 사태를 효과적으로 미연 방지할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽 상에, 상기 간격에 더하여 상기 보호용 절연막이 형성된 평면 영역을 각 화소의 비개구 영역으로서 덮는 차광막을 더 구비한다.
이 형태에 따르면, 화소 전극간의 간격의 전부 또는 일부를 차지하는 보호용 절연막은 차광막에 의해 덮여지고, 각 화소의 비개구 영역 내에 배치된다. 따라서, 보호용 절연막에 직접적으로 면함으로써, 전기 광학 물질 중 그 동작 상태가 국소적으로 열화하는 부분에서는, 실제 표시와는 거의 관계없게 되기 때문에, 표시 품질의 열화를 초래하지 않도록 할 수 있다. 예컨대, 보호용 절연막의 존재에 의한 직류 전압의 인가에 의해 열화하는 전기 광학 물질 부분에 대해서는, 실제 표시는 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 보호용 절연막의 존재에 의해 투과율이 저하한다고 해도, 또는 투명이 아닌 또는 차광성 보호용 절연막을 이용하여도, 실제 표시는 보이지 않기 때문에, 특히 지장은 발생하지 않고 끝난다.
또한, 이와 같이 각 화소의 비개구 영역을 규정하는 차광막은 한 쌍의 기판 중 한쪽 기판에 마련하여도 좋고, 다른 쪽 기판에 마련하여도 좋다. 또한, 차광막의 일부를 한쪽 기판에 마련하고, 나머지 부분을 다른 쪽 기판에 마련하여도 좋다. 또한, 이러한 차광막을, 양쪽 기판에 용장적으로 마련하여도 좋고, 크기를 다소 바꿔서, 양쪽 기판에 겹쳐 형성하여도 좋다. 특히, 화소 전극 등이 마련된 기판에, 차광막을 마련하는 경우에는, 배선이나 전자 소자와 차광막을 적어도 부분적으로 공용하는 것도 가능하고, 소위 내장 차광막으로서 구축하는 것도 가능하다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 보호용 절연막의 가장자리 부분은 그 가장자리에서 45도 이하의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼가 설치된다.
이 형태에 따르면, 보호용 절연막의 가장자리 부분은, 그 가장자리에서 45도 이하의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼가 설치된다. 즉, 보호용 절연막의 가장자리 부분 또는 단면은 상대적으로 완만한 단차로 되어 있다. 따라서, 보호용 절연막 상에서, 배향막이 형성되고 또한 그것에 연마 처리가 실시되어도, 당해 테이퍼가 마련된 단차가 완만함에 따라, 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남게 되는 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 이 단차가 완만함에 따라, 연마 시에 배향막이 벗겨지는 사태도 감소시킬 수 있다.
이 테이퍼에 따른 형태에서는, 바람직하게는, 상기 테이퍼 각은 30도 이하이다.
이와 같이 구성하면, 보호용 절연막의 가장자리 부분 또는 단면은 매우 완만한 단차로 되어 있기 때문에, 그 위에 배향막이 형성되고, 또한 그것에 연마 처리가 실시되어도, 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남게 되는 양을 현저히 감소시킬 수 있다.
상술한 테이퍼에 따른 형태에서는, 상기 테이퍼는 상기 보호용 절연막의 가장자리 부분 중 상기 소정 연마 방향에 교차하는 방향으로 연장하는 부분에 마련되어도 좋다.
이와 같이 구성하면, 배향막의 연마 시에, 위로 문지르거나 아래로 문지르게 되는 보호용 절연막의 가장자리 부분에서는, 테이퍼가 설치되는 것으로 된다. 따라서, 당해 단차에 기인하여 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남게 되는 양을 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 보호용 절연막은 상기 화소 전극의 중앙 부분 상에 겹쳐서 형성되지 않는다.
이 형태에 따르면, 보호용 절연막은 화소 전극의 가장자리 부분에 겹쳐 형성되어 있고, 화소 전극의 중앙 부분 상에 겹쳐 형성되지 않는다. 따라서, 화소 전극의 중앙 부분에서는, 즉 실제로 표시가 행해지는 개구 영역 내에서는, 당해 보호용 절연막의 존재에 의한 표시 화상의 잔상 현상은 일어나지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 배선 및 전자 소자의 적어도 한쪽은 서로 교차하는 주사선 및 데이터선과, 이들로부터 주사 신호 및 화상 신호가 각각 공급되고, 또한 상기 화소 전극을 스위칭 제어하는 박막 트랜지스터를포함하고, 상기 보호용 절연막은, 평면 형상이 상기 주사선 및 상기 데이터선에 대응하는 상기 간격을 따라 스트라이프 형상 또는 격자 형상으로 연장하는 구성이다.
이 형태에 따르면, 그 동작 시에는, 박막 트랜지스터에, 데이터선을 거쳐 화상 신호가 공급되고, 주사선을 거쳐 주사 신호가 공급되어, TFT 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한 구동을 실행한다. 여기서, 특히, 보호용 절연막은, 그 평면 형상이 간격을 따라 스트라이프 형상 또는 격자 형상으로 연장하고, 다른 쪽 기판 측에 돌출한 보호용 절연막을 구성한다. 이 형태에서는 특히, 하지층에 대하여 평탄화 처리를 실시함으로써, 당해 보호용 절연막을 제외하는 구성 요소에 의해 하지층 상에 요철이 발생하지 않는 구성을 채용하면, 일반적으로 해당 보호용 절연막의 존재에 의해서만, 높은 신뢰성으로 전술한 바와 같이 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남게 되는 사태를 방지할 수 있다.
또한, 상기 보호 절연막은 기준 전위에 대하여 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간격을 따라 스트라이프 형상으로 연장한다. 또는, 해당 스트라이프 형상으로 연장하는 영역이 그 외 영역보다 상기 화소 전극으로부터의 높이가 높다. 또는, 상기 보호 절연막은 기준 전위에 대해 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간격의 근방 영역에 설치된다. 또는, 상기 보호용 절연막의 해당 근방 영역이 그 외 영역보다 화소 전극으로부터의 높이가 높다.
예컨대, 상기 전기 광학 장치의 구동 방법이 화소 행마다 반전되는 행 방향 반전 구동 방식인 1H 반전 구동인 경우, 상기 보호용 절연막은 상기 주사선 및 상기 데이터선에 대응하는 상기 간격을 따라 격자 형상으로 연장하고, 또한, 상기 주사선에 대응하여 X 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의, 화소 전극으로부터의 높이가 상기 데이터선에 대응하여 Y 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의, 화소 전극으로부터의 높이보다 높다. 또한, 상기 격자 형상의 교차 영역의 화소 전극으로부터의 높이는 어느 쪽의 높이로 일치시켜도 된다.
또한, 상기 전기 광학 장치의 구동 방법이 화소 열마다 반전 구동하는 열 방향 반전 구동 방식인 1S 반전 구동인 경우, 상기 보호용 절연막은 상기 주사선 및 상기 데이터선에 대응하는 상기 간격을 따라 격자 형상으로 연장하고, 또한, 상기 주사선에 대응하여 X 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의 화소 전극으로부터의 높이가 상기 데이터선에 대응하여 Y 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의 높이보다 낮다. 또한, 상기 격자 형상의 교차 영역의 화소 전극으로부터의 높이는 어느 쪽의 높이로 일치시켜도 된다.
또한, 상기 전기 광학 장치의 구동 방법이 화소마다 반전 구동하는 도트 반전 구동의 경우, 상기 보호용 절연막은 상기 주사선 및 상기 데이터선에 대응하는 상기 간격을 따라 격자 형상으로 연장해서 마련되고, 또한, 상기 주사선에 대응하여 X 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의 높이와, 상기 데이터선에 대응하여 Y 방향으로 연장해서 마련된 보호용 절연막의 높이가 대략 동일 높이이다.
이들 구성에 따르면, 서로 이웃하는 해당 화소 전극간의 구동 극성이 반전함으로써 해당 간격에 발생하는 횡 전계가, 전기 광학 물질에 미치는 영향을, 상기 보호용 절연막에 의해 감소시킬 수 있고, 또한 횡 전계와는 관계없는 부분의 보호용 절연막의 화소 전극 표면으로부터의 높이를 상대적으로 낮게 함으로써, 여분 높이의 보호용 절연막이 있는 것에 의한 연마 시의 배향막의 재료 잔류물이 발생하는 것을 막을 수 있다.
이 형태에서는, 상기 화소 전극은 상기 박막 트랜지스터를 거쳐 행 방향으로 연장하는 배열마다 또는 열 방향으로 연장하는 배열마다 반전 구동되고, 상기 보호용 절연막은 상기 간격 중 상기 화소 전극 사이에 횡 전계가 발생하는 간격을 따라 스트라이프 형상으로 연장하도록 구성하여도 좋다.
이와 같이 구성하면, 당해 TFT 액티브 매트릭스 구동 방식에 있어서, 상술한 1H 반전 구동 방식을 채용한 경우에는, 보호용 절연막으로부터, 주사선을 따르는 스트라이프 형상의 보호용 절연막을 형성하면, 횡 전계가 전기 광학 물질에 미치는 영향을 해당 보호용 절연막의 존재에 의해 감소시킬 수 있다. 즉, 횡 전계의 전기력선이 보호용 절연막을 통과하는 분만큼, 전기 광학 물질을 통과하는 분량이 감소하고, 이에 따라 횡 전계의 악영향이 감소된다. 또는, 상술한 1S 반전 구동 방식을 채용하는 경우에는, 보호용 절연막으로부터, 데이터선을 따르는 스트라이프 형상의 보호용 절연막을 형성하면, 횡 전계가 전기 광학 물질에 미치는 영향을 당해 보호용 절연막의 존재에 의해 감소시킬 수 있다. 또한, 화소마다 구동 전위 극성을 반전시키는 소위 "도트 반전 구동 방식"을 채용하는 경우에는, 주사선 및 데이터선의 양자를 따르는 격자 형상의 보호용 절연막을 형성하면, 횡 전계가 전기 광학 물질에 미치는 영향을 당해 보호용 절연막의 존재에 의해 감소시킬 수 있다. 이와 같이 구성할 때에는 특히, 하지층에 대해 평탄화 처리를 실시함으로써, 당해보호용 절연막을 제외한 구성 요소에 의해 하지층 상에 요철이 발생하지 않는 구성을 채용하면, 일반적으로 당해 보호용 절연막의 존재에 의해서만, 고밀도로 횡 전계를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 다른 형태에서는, 상기 보호용 절연막의 막 두께는 상기 가장자리 부분에 겹쳐 형성되는 개소에서, 상기 한 쌍의 기판의 간격의 1/10 이상이고, 또한 1/4 이하이다.
이 형태에 따르면, 보호용 절연막의 막 두께는 가장자리 부분에 겹쳐 형성되는 개소에 있어서, 기판의 간격, 즉, 기판간 갭의 1/10 이상이고, 또한 1/4 이하이기 때문에, 액정의 배향 불량 등의 전기 광학 물질의 동작 불량을 감소시킬 수 있다. 더구나, 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남는 것을 효율적으로 방지할 수 있다. 더하여, 전술한 바와 같이 반전 구동 방식을 채용할 때에는, 특히, 당해 보호용 절연막으로 이루어지는 적당한 높이의 보호용 절연막의 존재에 의해, 횡 전계의 영향을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 상기 과제를 해결하기 위해, 기판 상에, 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽을 형성하는 공정과, 해당 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽 상에, 하지층을 형성하는 공정과, 해당 하지층 상에, 평면적으로 보아 서로 간격을 두고 배열되고, 또한 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽에 접속된 복수의 화소 전극을 형성하는 공정과, 상기 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮도록, 상기 간격에서 상기 하지층 상에 적어도 부분적으로 또한 상기 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐 보호용 절연막을 형성하는 공정과, 해당 보호용 절연막 및 상기 화소 전극의 중앙 부분을 포함하는 일면에 배향막을 도포하는 공정과, 해당 배향막에 소정 연마 방향의 연마 처리를 실시하는 공정을 구비한다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에 의하면, 기판 상에, 주사선, 데이터선, 박막 트랜지스터, 축적 용량, 중계층 등의 각종 배선이나 전자 소자를 형성한다. 그리고, 이 위에, 스퍼터링(sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 성막 기술에 의해서, 실리케이트 글라스(실리케이트 글라스)막 또는 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막 등으로 이루어지는 하지층을 형성한다. 또한, 이 하지층 상에, 예컨대, 콘택트 홀을 거쳐 배선이나 전자 소자에 접속된 복수의 화소 전극을 형성한다. 이러한 화소 전극은, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide) 막을 스퍼터링 등에 의해 성막하여, 이것을 패터닝함으로써 형성한다. 또한, 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮도록, 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐서 보호용 절연막을 형성한다. 이와 같은 보호용 절연막은, 예컨대, 스퍼터링이나 CVD에 의해 산화 실리콘, 질화 실리콘막 등을 형성 후에, 패터닝하여 형성한다. 그 후, 보호용 절연막이 형성된 후의 기판 표면의 일면에, 예컨대, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막을 도포하고, 또한 이것에 연마 처리를 실시한다. 이와 같이, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 비교적 효율적으로 제조할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는, 특히, 화소 전극의 가장자리 부분에서의 단면을 덮도록 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐 보호용 절연막을 형성하고 나서, 배향막을 도포하여, 연마 처리를 실시하기 때문에, 당해 연마 처리 중에, 배향막의 재료 잔류물이 화소 전극의 가장자리 부근의 단차에서 발생하거나 남는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법의 일 형태에서는, 상기 하지층을 형성하는 공정 후에, 상기 하지층에 평탄화 처리를 실시하는 공정을 더 구비한다.
이 형태에 따르면, 하지층을 평탄화한 후에, 그 위에 화소 전극 및 보호용 절연막을 형성한다. 따라서, 화소 전극의 가장자리 부분 등의 화소 전극의 존재에 기인하는 단차를 제외하면, 화소 전극 상이나 그 간격의 노출된 하지층 상에는, 단차가 거의 없어진다. 이 때문에, 이들의 위에 보호용 절연막을 형성함으로써, 배향막의 재료 잔류물이 화소 전극의 가장자리 부근의 단차에서 발생하거나 남는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이와 함께, 전술한 바와 같은 반전 구동 방식을 채용한 경우에, 횡 전계의 악영향을 저감하는데 적합한 높이 및 형상을 갖는 보호용 절연막을, 거의 평탄한 표면 상에, 보호용 절연막을 이용하여 고밀도로 형성할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법의 다른 형태에서는, 상기 하지층에 평탄화 처리를 실시하는 공정 후에, 상기 화소 전극을 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽에 접속하기 위한 콘택트 홀을 개공하는 공정을 더 구비하고, 상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은, 상기 보호용 절연막이 상기 콘택트 홀의 개공에 대응하는 상기 화소 전극의 패인 부분을 덮도록 형성한다.
이 형태에 따르면, 하지층의 평탄화 처리 후에, 콘택트 홀을 개공한다. 그리고, 이 콘택트 홀에 의해, 그 위에 형성되는 화소 전극과, 그 아래쪽에 조립되는배선 또는 전자 소자를 접속한다. 따라서, 콘택트 홀의 개공에 대응하여 화소 전극의 표면에는, 오목부가 발생한다. 여기서 가령, 이 오목부 위에 배향막을 직접 형성했다면, 그 연마 시에, 배향막의 재료 잔류물이 오목부 부근에서, 즉 오목부에 의한 단차 부근 또는 요철 부근에서 발생하거나 남게 된다. 그런데, 이 형태에서는, 보호용 절연막을 화소 전극의 가장자리 부분뿐만 아니라, 이 패인 부분을 덮도록 형성한다. 따라서, 배향막의 재료 잔류물이 콘택트 홀의 개공 부근에서 발생하거나, 남게 되는 사태를 효과적으로 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법의 다른 형태에서는, 상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은 상기 화소 전극 상 및 상기 간격으로부터 노출된 상기 하지층 상의 일면에 절연막을 형성하는 공정과, 절연막에 평탄화 처리를 실시하는 공정과, 해당 평탄화 처리가 실시된 절연막에, 에칭에 의한 패터닝을 실시함으로써 상기 보호용 절연막을 형성하는 공정을 포함한다.
이 형태에 따르면, 화소 전극을 형성한 후의 기판 표면의 일면에, 절연막을 형성하고, 이것을 평탄화 처리한 후에 에칭에 의한 패터닝을 실시함으로써 보호용 절연막을 형성한다. 따라서, 표면이 평탄화된 보호용 절연막을 소정 영역에 정밀도로 형성할 수 있다.
이 형태에서는, 상기 에칭은 습식 에칭을 포함하여도 좋다.
이와 같이 제조하면, 표면이 평탄화된 보호용 절연막에서의 단면을 완만한 경사를 가진 단면으로서 형성할 수 있다. 환언하면, 예컨대 45도 이하 또는 30도 이하로 한 적당한 테이퍼 각의 테이퍼 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 습식 에칭만으로 에칭하여도 좋고, 습식 에칭과 건식 에칭을 조합하여 에칭하여도 좋다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법의 다른 형태에서는, 상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 한쪽에 대하여 데미지를 부여하지 않는 소정 온도 이하에서 행해진다.
이 형태에 따르면, 예컨대, CVD나 스퍼터링, 에칭을 이용한 보호용 절연막의 형성은, 예컨대, 섭씨 400도 아래 등, 소정 온도 이하에서 실행한다. 이에 따라, 하지층의 아래쪽에 이미 조립된, 예컨대, TFT, 축적 용량, 데이터선, 주사선 등의 각종 배선이나 전자 소자에 대하여, 데미지를 부여하지 않도록 할 수 있다. 즉, 반도체층 중에서 고온에 의해 확산을 일으켜 반도체층의 성질을 변화시키거나, 도전막이나 절연막에 열 응력에 의한 변형이 발생하거나 크랙이 들어가지 않도록 할 수 있다. 구체적으로는, 저온 CVD, 저온 스퍼터링 등의, 소위 저온 처리에 의해, 이러한 보호용 절연막을 형성한다.
본 발명의 전자기기는 상기 과제를 해결하기 위해, 상술한 본 발명의 전기 광학 장치(단, 그 각종 형태도 포함함)를 구비하여 이루어진다.
본 발명의 전자기기는 상술한 본 발명의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지기 때문에, 휘도 불균일이나 표시 불균일이 감소되고, 고품질의 화상 표시가 가능한, 투사형 표시 장치, 액정 텔레비전, 휴대 전화, 전자 수첩, 워드 프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 워크 스테이션, 픽쳐폰, POS 단말기, 터치 패널 등의 각종 전자기기를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 전자기기로서, 예컨대, 전자 페이퍼 등의 전기 영동 장치를 실현하는 것도 가능하다.
본 발명의 이와 같은 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시예로부터 분명하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상의 복수의 화소에 마련된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로를 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소 전극, 보호용 절연막 등을 특별히 도시하는 도면으로서, 이들이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 3은 도 2의 E-E'선 단면도,
도 4는 비교예에 있어서의 도 2의 E-E'선 단면에 대응하는 개소의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도,
도 6은 도 5 중 주요부만을 추출한 평면도,
도 7은 도 5의 A-A'선 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치의 제조 방법을, 순서대로 나타내는 공정 단면도(그 1),
도 9는 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치의 제조 방법을, 순서대로 나타내는 공정 단면도(그 2),
도 10은 본 발명의 실시예의 전기 광학 장치에 있어서의 TFT 어레이 기판을, 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판 측으로부터 본 평면도,
도 11은 도 10의 H-H'선 단면도,
도 12는 본 발명의 전자기기의 실시예인 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 컬러 액정 프로젝터를 도시한 모식적 단면도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 1 사시도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 2 사시도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 3 사시도,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 4 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3a : 게이트 전극6a : 데이터선
9a : 화소 전극10 : TFT 어레이 기판
11a : 주사선16 : 배향막
30 : TFT 44 : 제 4 층간 절연막
89 : 콘택트 홀 300 : 용량 전극
501 : 보호용 절연막 501a : Y 방향의 보호용 절연막
501b : X 방향의 보호용 절연막
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예는, 본 발명의 전기 광학 장치를, TFT 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 장치에 적용한 것이다.
(화소부에 있어서의 구성)
본 발명의 실시예에서의 전기 광학 장치의 화소부에 있어서의 구성에 대하여, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
우선, 도 1을 참조하여, 그 전기적인 회로 구성에 대하여 설명한다. 여기에 도 1은 전기 광학 장치의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에서의 각종 소자, 배선 등의 등가 회로이다.
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, …, Sn)는 그 순서대로 순차적으로 공급하여도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a) 끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 하여도 좋다.
또한, TFT(30)의 게이트에 게이트 전극이 전기적으로 접속되어 있고, 소정 타이밍에, 주사선(11a) 및 게이트 전극에 펄스식으로 주사 신호(G1, G2, …, Gm)를, 그 순서로 순차적으로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9a)은 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 TFT(30)를 일정 기간만큼 그 스위치를 닫는 것에 의해, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)를 소정의 타이밍에 기입한다.
화소 전극(9a)을 거쳐 전기 광학 물질의 일례로서의 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 액정은 인가되는 전압 레벨에 의해 분자 집합의 배향이나 질서가 변화함으로써, 광을 변조하여, 계조 표시를 가능하게 한다. 노멀리 화이트 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 감소하고, 노멀리 블랙 모드이면, 각 화소의 단위로 인가된 전압에 따라 입사광에 대한 투과율이 증가되어, 전체적으로 전기 광학 장치로부터는 화상 신호에 따른 계조를 갖는 광이 출사된다.
여기서, 유지된 화상 신호가 누설하는 것을 막기 위해, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)을 부가한다. 이 축적 용량(70)은 주사선(11a)에 나란히 마련되고, 고정 전위측 용량 전극을 포함하고, 또한 정전위에 고정된 용량 전극(300)을 포함하고 있다.
다음에, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 화소부에서, TFT 어레이 기판의 최상층에 형성되는 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남는 것을 방지하는 구성에 대하여 설명한다. 여기에, 도 2는 본 실시예에 따른 화소 전극, 보호용 절연막, 화소 전극을 중계 전극에 접속하기 위한 콘택트 홀 및 해당 중계 전극을 특별히 나타내고, 이들이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 도 3은 도 2의 E-E'선 단면도이다. 도 4는 비교예에서의 도 2의 E-E'선 단면에 대응하는 개소의 단면도이다. 또, 도 3 및 도 4에서는, 각 층·각 부재를 도면 상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해서, 해당 각 층·각 부재마다 축척을 다르게 한다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 화소부에서, 액티브 매트릭스 기판인 TFT 어레이 기판(10) 상에는, 그 최상층에, 배향막(16)이 형성되어 있다.
배향막(16)은, 예컨대, 폴리이미드 등이 도포된 후, 소정 연마 방향의 연마 처리가 실시되는 것에 의해 형성되어 있다. 또한, 도 2에는, 배향막(16)의 존재는 도시되어 있지 않지만, TFT 어레이 기판 상의 최상층으로서 전면에 투명한 막으로 형성되어 있다.
화소 전극(9a)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 매트릭스 형상으로 평면 배열되어 있다. 각 화소 전극(9a)은, 도 2 중, 점선(9a')에 의해 윤곽이 표시되도록, 직사각형의 평면 형상을 갖는다.
각 화소 전극(9a)은 본 발명에 따른 「하지층」의 일례로서의 층간 절연막(44)에 개공된 콘택트 홀(89)을 거쳐, 중계 전극(402)에 접속되어 있다.
중계 전극(402)은, 후술하는 바와 같이, 그 아래쪽에서의 적층 구조(600) 내에 조립된 각종 배선·전자 소자(601)와 접속되어 있다. 또한, 각종 배선·전자 소자(601)의 구체적인 구성에 대해서는, 나중에 상세히 설명한다(도 5 내지 도 7 참조).
본 실시예에서는, 특히, 도 2 중, 해칭(hatching)으로 나타낸 격자 형상의 평면 영역에, 보호용 절연막(501)이 형성되어 있다. 그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 보호용 절연막(501)은 화소 전극(9a)과 배향막(16) 사이에 적층되어 있다. 보호용 절연막(501)은, 예컨대, 산화 실리콘, 질화 실리콘 등이 투명한 절연막이 패터닝되어 이루어진다. 그리고, 보호용 절연막(501)은 화소 전극(9a)의 가장자리 부분에서의 단면을 덮도록 설치된다.
여기서, 도 4의 비교예와 같이, 본 실시예의 구성으로부터 보호용 절연막(501)을 제거한 구성에 대하여 고찰한다. 이 비교예의 경우, 도면 중 파선의 원으로 도시하는 바와 같이, 화소 전극(9a)의 단면 부근에서의, 화소 전극(9a) 및 층간 절연막(44)의 표면의 요철에 따라서, 배향막(16)의 표면에 요철(551)이 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(9a)의 콘택트 홀(89) 부근에서의, 화소 전극(9a)의 표면 요철에 따라, 배향막(16)의 표면에 요철(552)이 형성되어 있다. 따라서, 도면 중 화살표로 나타낸 연마 방향(550)의 연마 처리를 배향막(16)에 대하여 실시한 경우, 이들 단면 부근의 요철(551) 및 콘택트 홀(89) 부근의 요철(552)에서, 배향막(16)의 재료 잔류물이 발생하거나, 남게 된다. 또는, 이러한 요철(551, 552)의 존재에 의해, 연마 시에 배향막(16)의 표면이 부분적으로 벗겨지고, 이것이 또한배향막(16)의 재료 잔류물의 발생을 조장하거나, 연마 불량을 발생시키거나 한다. 이 결과, 도 5에 나타낸 비교예에서의 TFT 어레이 기판(10)을 이용한 전기 광학 장치에 있어서는, 휘도 불균일이나 표시 불균일이 발생하게 된다. 더하여, 이와 같이 발생한 재료 잔류물은 당해 TFT 어레이 기판(10)을 한쪽의 기판으로서 액정 등의 전기 광학 물질을 사이에 유지하는 구성을 채용한 경우에, 전기 광학 물질 중에 부유하여, 이러한 휘도 불균일이나 표시 불균일을 더 증대시킬 지도 모른다.
이에 대하여 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 화소 전극(9a)의 단면 부근 및 콘택트 홀(89) 부근이 보호용 절연막(501)으로 덮어진다. 또한, 나중에 제조 프로세스 부분에서 상세히 설명하는 바와 같이, 층간 절연막(44)의 상면에 대하여 및 보호용 절연막(501)의 상면에 대하여, CMP 처리, 에치백 처리, 스핀 코트 처리 등에 의한 평탄화 처리가 실시되고 있다. 또한, 보호용 절연막(501)의 가장자리 부근에는, 완만한 테이퍼(501t)가 설치된다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 보호용 절연막(501)의 존재에 의해, 배향막(16) 표면에서의 화소 전극(9a)의 가장자리 부근의 단차가 감소된다. 따라서, 당해 전기 광학 장치의 제조 중에, 배향막(16)을 연마 처리할 때에 발생한다, 화소 전극(9a)의 가장자리 부근에서의 배향막(16)의 재료 잔류물의 발생량을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 화소 전극(9a)의 가장자리나 그 위의 배향막(16)이, 연마 시에 부분적으로 벗겨지거나 또는 미시적으로 보아 벗겨지는 사태도 효과적으로 미연 방지할 수 있다. 따라서, 이 벗겨짐에 수반하여 발생하는 배향막(16)의 재료 잔류물에 대해서도, 결과적으로 감소시킬 수 있다. 또는, 이 벗겨짐에 수반하여 발생하는 연마 불량에 대해서도, 결과적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 예컨대, 액정 등의 전기 광학 물질 내에, 이와 같이 발생한 재료 잔류물이 부유하는 것도 효과적으로 방지할 수 있다.
더구나, 본 실시예에 따르면, 보호용 절연막(501)은 화소 전극(9a)의 간격 부근에 형성하면 충분하며, 각 화소의 개구 영역을 차지하는 화소 전극(9a)의 중앙 부분에 형성하지 않는다. 따라서, 보호용 절연막(501)의 존재에 의해, 표시 화상의 잔상 현상은 일어나지 않기 때문에 실용상 대단히 유리하다. 바꿔 말하면, 보호용 절연막(501)은 각 화소의 비개구 영역 내에 마련되어 있고, 보호용 절연막(501)이 마련된 영역(즉, 도 2 중 해칭 영역)에는, 후에 상세히 설명하는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10) 상의 각종 내장 차광막이 마련되어 있고, 또는 이것 대신에 또는 더하여, 대향 기판 상에 차광막이 설치된다.
본 실시예에서는, 테이퍼(501t)에서의 테이퍼 각은, 바람직하게는, 보호용 절연막(501)의 가장자리에서, 45도 이하이며, 더 바람직하게는, 30도 이하이다. 이와 같이, 완만한 테이퍼(501)를 마련함으로써, 배향막(16)이 형성되고, 또한 그것에 연마 처리가 실시되어도, 당해 테이퍼(501)가 마련된 단차가 완만함에 따라, 배향막(16)의 재료 잔류물이 발생하거나 남는 양을 현저히 감소시킬 수 있다. 단, 이러한 테이퍼 각도에서는, 이러한 각도 범위로 한정하지 않고, 화소 전극(9a)의 단면과 비교하여 다소라도 완만한 테이퍼 각이면, 상응의 효과가 얻어진다. 또한, 테이퍼(501t)는 보호용 절연막(501)의 가장자리 부분 중 소정 연마 방향(도 4의 화살표(550) 참조)에 교차하는 방향으로 연장하는 부분에 마련되고, 그 이외의 가장자리 부분에 마련되지 않도록 구성하는 것도 가능하다. 즉, 배향막(16)의 연마 시에, 위로 문지르거나 아래로 문지르게 되는 보호용 절연막(501)의 가장자리 부분에 대하여 테이퍼(501t)가 설치되면, 배향막의 재료 잔류물이 발생하거나 남는 양을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
다음에, 상기 데이터선(6a), 주사선(11a) 및 게이트 전극, TFT(30) 등에 의한, 상술한 바와 같은 회로 동작이 실현되는 전기 광학 장치의, 실제 구성에 대하여, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 여기에, 도 5는 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판의 서로 인접하는 복수의 화소군의 평면도이다. 도 6은 도 5의 주요부, 구체적으로는, 데이터선, 실드층(shield layer) 및 화소 전극간의 배치 관계를 나타내기 위해, 주로 이들만을 발췌한 평면도이다. 도 7은 도 5의 A-A'선 단면도이다. 또, 도 7에서는, 각 층·각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 해당 각 층·각 부재마다 축척을 다르게 한다.
우선, 도 5에서, 화소 전극(9a)은 TFT 어레이 기판(10) 상에, 매트릭스 형상으로 복수 마련되어 있고(점선부에 의해 윤곽이 표시되고 있음), 화소 전극(9a)의 종횡의 경계 각각을 따라 데이터선(6a) 및 주사선(11a)이 설치된다. 데이터선(6a)은, 후술하는 바와 같이, 알루미늄막 등을 포함하는 적층 구조로 이루어지고, 주사선(11a)은, 예컨대, 도전성의 금속막, 폴리실리콘막 등으로 이루어진다. 또한, 주사선(11a)은 반도체층(1a) 중 도면 우측 상의 사선 영역에서 나타낸 채널 영역(1a')에 대향하는 게이트 전극(3a)에 전기적으로 접속되어 있고, 해당 게이트전극(3a)은 해당 주사선(11a)에 포함되는 형태로 되어 있다. 즉, 게이트 전극(3a)과 데이터선(6a)이 교차하는 개소에는 각각, 채널 영역(1a')에 주사선(11a)에 포함되는 게이트 전극(3a)이 대향 배치된 화소 스위칭용 TFT(30)가 설치된다. 바꾸어 말하면, TFT(30)(게이트 전극을 제외)는 게이트 전극(3a)과 주사선(11a) 사이에 존재하는 것과 같은 형태로 되어 있다.
다음에, 전기 광학 장치는 도 5의 A-A'선 단면도인, 도 7에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 석영 기판, 유리 기판, 실리콘 기판으로 이루어지는 TFT 어레이 기판(10)과, 이것에 대향 배치되는, 예컨대, 유리 기판이나 석영 기판으로 이루어지는 대향 기판(20)을 구비하고 있다.
TFT 어레이 기판(10) 측에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 화소 전극(9a)이 마련되어 있고, 그 상측에는, 연마 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 설치된다. 화소 전극(9a)은, 예컨대, ITO 막 등의 투명 도전성막으로 이루어진다. 한편, 대향 기판(20) 측에는, 그 전면에 걸쳐 대향 전극(21)이 마련되어 있고, 그 하측에는, 연마 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(22)이 설치된다. 이 중 대향 전극(21)은 상술한 화소 전극(9a)과 마찬가지로, 예컨대, ITO 막 등의 투명 도전성막으로 이루어지고, 상기 배향막(16, 22)은, 예컨대, 폴리이미드막 등의 투명한 유기막으로 이루어진다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 대향 기판(20)에는, 각 화소의 개구 영역 이외의 영역에 차광막(23)이 격자 형상 또는 스트라이프 형상으로 형성된다. 이러한 구성을 채용함으로써, 후술하는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10) 측에 조립된 데이터선(6a), 용량선(300) 등으로 이루어지는 내장 차광막과 함께 당해 차광막(23)의 차광 작용에 의해, 대향 기판(20) 측으로부터의 입사광이 채널 영역(1a') 및 그 인접 영역에 침입하는 것을, 보다 확실히 저지할 수 있다. 또한, 차광막(23)은 적어도 입사광이 조사되는 면을 고반사막으로 형성함으로써, 전기 광학 장치의 온도 상승을 막는 기능을 하도록 구성하여도 좋다. 차광막(23)은 바람직하게는, 평면적으로 보아 TFT 어레이 기판(10) 측의 내장 차광막의 차광 영역 내에 위치하도록, 즉, 차광막으로서는 약간 작게 형성한다. 이에 따라, 차광막(23)에 의해, 각 화소의 개구율을 낮추는 일없이, 이러한 차광 및 온도 상승 방지의 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 대향 배치된 TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20) 사이에는, 후술하는 밀봉재(도 10 및 도 11 참조)에 의해 둘러싸인 공간에 액정 등의 전기 광학 물질이 밀봉되어, 액정층(50)이 형성된다. 액정층(50)은 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되지 않은 상태로 배향막(16, 22)에 의해 소정의 배향 상태를 취한다. 액정층(50)은, 예컨대, 한 종류 또는 수 종류의 네마틱 액정을 혼합한 전기 광학 물질로 이루어진다. 밀봉재는 TFT 기판(10) 및 대향 기판(20)을 그들 주변에서 접합하기 위한, 예컨대, 광경화성 수지나 열 경화성 수지로 이루어지는 접착제이며, 양 기판간의 거리를 소정 값으로 하기 위한 광섬유 또는 글라스 비드 등의 스페이서가 혼입되어 있다.
한편, TFT 어레이 기판(10) 상에는, 상기 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 외에, 이들을 포함하는 각종 구성이 적층 구조를 이루어 구비되어 있다. 이 적층 구조는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 아래부터 순서대로, 주사선(11a)을 포함하는 제1 층, 게이트 전극(3a)을 포함하는 TFT(30) 등을 포함하는 제 2 층, 축적 용량(70)을 포함하는 제 3 층, 데이터선(6a) 등을 포함하는 제 4 층, 실드층(400) 등을 포함하는 제 5 층, 상기 화소 전극(9a) 및 배향막(16) 등을 포함하는 제 6 층(최상층)으로 이루어진다. 또한, 제 1 층 및 제 2 층간에는 하지 절연막(12)이, 제 2 층 및 제 3 층간에는 제 1 층간 절연막(41)이, 제 3 층 및 제 4 층간에는 제 2 층간 절연막(42)이, 제 4 층 및 제 5 층간에는 제 3 층간 절연막(43)이, 제 5 층 및 제 6 층간에는 제 4 층간 절연막(44)이 각각 마련되어 있고, 전술한 각 요소 사이가 단락하는 것을 방지하고 있다. 또한, 이들 각종의 절연막(12, 41, 42, 43, 44)에는, 예컨대, TFT(30)의 반도체층(1a) 중 고농도 소스 영역(1d)과 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀 등도 또한 설치된다. 이하에서는, 이들의 각 요소에 대하여, 아래부터 순서대로 설명한다.
우선, 제 1 층에는, 예컨대, Ti(티탄), Cr(크롬), W(텅스텐), Ta(탄탈), Mo(몰리브덴) 등의 고융점 금속 중 적어도 하나를 포함한, 금속 단체, 합금, 금속 실리사이드, 폴리실리사이드, 이들을 적층한 것, 또는 도전성 폴리실리콘 등으로 이루어지는 주사선(11a)이 설치된다. 이 주사선(11a)은, 평면적으로 보아, 도 5의 X 방향을 따르도록, 스트라이프 형상으로 패터닝되어 있다. 보다 자세히 보면, 스트라이프 형상의 주사선(11a)은 도 5의 X 방향을 따르도록 연장하는 본선부와, 데이터선(6a) 또는 실드층(400)이 연장하는 도 5의 Y 방향으로 연장하는 돌출부를 구비하고 있다. 또, 인접하는 주사선(11a)으로부터 연장하는 돌출부는 서로 접속되지 않고, 따라서, 해당 주사선(11a)은 하나하나 분단된 형태로 되어 있다.
이에 따라, 주사선(11a)은 동일행에 존재하는 TFT(30)의 ON·OFF를 일제히 제어하는 기능을 갖는 것으로 된다. 또한, 해당 주사선(11a)은 화소 전극(9a)이 형성되지 않는 영역을 충분히 매립하도록 형성되어 있기 때문에, TFT(30)에 하측으로부터 입사하고자 하는 광을 차단하는 기능도 갖고 있다. 이에 따라, TFT(30)의 반도체층(1a)에서의 광 누설 전류의 발생을 억제하여, 플리커 등이 없는 고품질의 화상 표시가 가능해진다.
다음에, 제 2 층으로서, 게이트 전극(3a)을 포함하는 TFT(30)가 설치된다. TFT(30)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있고, 그 구성 요소로서는, 상술한 게이트 전극(3a), 예컨대, 폴리실리콘막으로 이루어지고 게이트 전극(3a)으로부터의 전계에 의해 채널이 형성되는 반도체층(1a)의 채널 영역(1a'), 게이트 전극(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.
그리고, 본 실시예에서는 특히, 이 제 2 층에는, 상술한 게이트 전극(3a)과 동일막으로서 중계 전극(719)이 형성되어 있다. 이 중계 전극(719)은, 평면적으로 보아, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 화소 전극(9a)의 한 변의 대략 중앙에 위치하도록, 섬 형상으로 형성되어 있다. 중계 전극(719)과 게이트 전극(3a)은 동일막으로 형성되어 있지만, 후자가, 예컨대, 도전성 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 경우에는, 전자도 또한, 도전성 폴리실리콘막 등으로 이루어진다.
또, 상술한 TFT(30)는, 바람직하게는 도 7에 나타내는 바와 같이, LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 불순물의 주입을 행하지 않는 오프셋 구조를 가져도 좋고, 게이트 전극(3a)을 마스크로 하여 고농도로 불순물을 주입하여, 자기 정합적으로 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역을 형성하는 자기 정합형 TFT여도 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 하였지만, 이들 사이에 두 개 이상의 게이트 전극을 배치하여도 좋다. 이와 같이 듀얼 게이트, 또는 트리플 게이트 이상으로 TFT를 구성하면, 채널과 소스 및 드레인 영역의 접합부의 누설 전류를 방지할 수 있어, 오프 시의 전류를 감소시킬 수 있다.
또한, TFT(30)를 구성하는 반도체층(1a)은 비단결정층 또는 단결정층이여도 상관없다. 단결정층의 형성에는, 접합법 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다. 반도체층(1a)을 단결정층으로 함으로써, 특히, 주변 회로의 고성능화를 도모할 수 있다.
이상 설명한 주사선(11a)의 위, 또한, TFT(30)의 아래에는, 예컨대, 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 하지 절연막(12)이 설치된다. 하지 절연막(12)은 주사선(11a)으로부터 TFT(30)를 층간 절연하는 기능 외에, TFT 어레이 기판(10)의 전면에 형성되는 것에 의해, TFT 어레이 기판(10)의 표면 연마 시의 거칠기나, 세정 후에 남는 얼룩 등에 의한 화소 스위칭용 TFT(30)의 특성 변화를 방지하는 기능을 갖는다.
이 하지 절연막(12)에는, 평면적으로 보아 반도체층(1a)의 양쪽에, 후술하는데이터선(6a)을 따라 연장하는 홈(12cv)이 형성되어 있고, 이 홈(12cv)에 대응하여, 그 위쪽에 적층되는 게이트 전극(3a)은 하측에 오목 형상으로 형성된 부분을 포함하고 있다. 또한, 이 홈(12cv) 전체를 매립하도록 하여, 게이트 전극(3a)이 형성되어 있는 것에 의해, 해당 게이트 전극(3a)에는, 이것과 일체적으로 형성된 측벽부(3b)가 연장해서 마련되도록 되어 있다. 이에 따라, TFT(30)의 반도체층(1a)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 평면적으로 보아 측면 쪽으로부터 덮어지도록 되어 있고, 적어도 이 부분으로부터의 광의 입사가 억제되도록 되어 있다.
또한, 이 측벽부(3b)는 상기 홈(12cv)을 매립하도록 형성되어 있고, 또한, 그 하단이 상기 주사선(11a)과 접하도록 되어 있다. 여기서, 주사선(11a)은, 상술한 바와 같이, 스트라이프 형상으로 형성되어 있기 때문에, 어떤 행에 존재하는 게이트 전극(3a) 및 주사선(11a)은 당해 행에 착안하는 한 항상 동일 전위로 된다.
여기서, 본 발명에서는, 주사선(11a)에 평행하도록 하여, 게이트 전극(3a)을 포함하는 별도의 주사선을 형성하도록 한 구조를 채용하여도 좋다. 이 경우에는, 해당 주사선(11a)과 해당 별도의 주사선은 용장적인 배선 구조를 취하는 것으로 된다.
이에 따라, 예컨대, 해당 주사선(11a)의 일부에 어떠한 결함이 있어, 정상적인 통전이 불가능하게 된 경우에도, 당해 주사선(11a)과 동일한 행에 존재하는 별도의 주사선이 건전(健全)한 한, 그것을 통해 TFT(30)의 동작 제어를 여전히 정상으로 실행할 수 있게 된다.
그런데, 전술한 제 2 층에 이어서 제 3 층에는, 축적 용량(70)이 설치된다. 축적 용량(70)은 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e) 및 화소 전극(9a)에 접속된 화소 전위측 용량 전극으로서의 하측 전극(71)과, 고정 전위측 용량 전극으로서의 용량 전극(300)이 유전체막(75)을 거쳐 대향 배치되는 것에 의해 형성되어 있다. 이 축적 용량(70)에 따르면, 화소 전극(9a)에서의 전위 유지 특성을 현저히 높이는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시예에 관한 축적 용량(70)은 도 5의 평면도를 보면 알 수 있는 바와 같이, 화소 전극(9a)의 형성 영역에 거의 대응하는 광 투과 영역에는 도달하지 않도록 형성되어 있기 때문에(환언하면, 차광 영역 내에 수납되도록 형성되어 있기 때문에), 전기 광학 장치 전체의 화소 개구율은 비교적 크게 유지되고, 이에 따라, 보다 밝은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
보다 상세하게는, 하측 전극(71)은, 예컨대, 도전성의 폴리실리콘막으로 이루어져 화소 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 단, 하측 전극(71)은 금속 또는 합금을 포함하는 단일층막 또는 다층막으로 구성하여도 좋다. 또한, 이 하측 전극(71)은 화소 전위측 용량 전극으로서의 기능 외에, 화소 전극(9a)과 TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)을 중계 접속하는 기능을 갖는다.
용량 전극(300)은 축적 용량(70)의 고정 전위측 용량 전극으로서 기능한다. 본 실시예에서, 용량 전극(300)을 고정 전위로 하기 위해서는, 고정 전위로 된 실드층(400)과 전기적 접속이 도모됨으로써 이루어진다.
유전체막(75)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 막 두께 5∼200㎚ 정도의 비교적 얇은 HTO(High Temperature Oxide)막, LTO(Low Temperature Oxide)막등의 산화 실리콘막, 또는 질화 실리콘막 등으로 구성된다. 축적 용량(70)을 증대시키는 관점에서는, 막의 신뢰성이 충분히 얻어지는 한, 유전체막(75)은 얇으면 좋다. 그리고, 본 실시예에서는 특히, 이 유전체막(75)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 하층에 산화 실리콘막(75a), 상층에 질화 실리콘막(75b)이 되도록 2층 구조를 갖는 것으로 되어 있다. 이에 따라, 비교적 유전율이 큰 질화 실리콘막(75b)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 용량 값을 증대시키는 것이 가능해지는 것 외에, 이것에도 불구하고, 산화 실리콘막(75a)이 존재함으로써, 축적 용량(70)의 내압성을 저하시키는 일이 없다. 이와 같이, 유전체막(75)을 2층 구조로 하는 것에 의해, 상반하는 두 개의 작용 효과를 향수(享受)하는 것이 가능해진다. 또한, 질화 실리콘막(75b)이 존재함으로써, TFT(30)에 대한 물의 침입을 미연에 방지하는 것이 가능해지고 있다. 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, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 및 산화 실리콘막 등과 같은 3층 구조나, 또는 그 이상의 적층 구조를 갖도록 구성하여도 좋다.
이상 설명한 TFT(30) 내지 게이트 전극(3a) 및 중계 전극(719)의 위, 또한, 축적 용량(70)의 아래에는, 예컨대, NSG(non 실리케이트 글라스), PSG(phosphorus 실리케이트 글라스), BSG(boron 실리케이트 글라스), BPSG(boron phosphorus 실리케이트 글라스) 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 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 후술하는 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(81)이 후술하는 제 2 층간 절연막(42)을 관통하면서 개공되어 있다. 또한, 제 1 층간 절연막(41)에는, TFT(30)의 고농도 드레인 영역(1e)과 축적 용량(70)을 구성하는 하측 전극(71)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(83)이 개공되어 있다.
또한, 이 제 1 층간 절연막(41)에는, 축적 용량(70)을 구성하는 화소 전위 측 용량 전극으로서의 하측 전극(71)과 중계 전극(719)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(881)이 개공되어 있다. 또한, 제 1 층간 절연막(41)에는, 중계 전극(719)과 후술하는 제 2 중계 전극(6a2)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(882)이 후술하는 제 2 층간 절연막을 관통하면서 개공되어 있다.
또, 이들 네 개의 콘택트 홀 중, 콘택트 홀(81, 882)의 형성 부분에서는, 전술한 유전체막(75)이 형성되지 않도록, 환언하면, 해당 유전체막(75)에 개구부가 형성되도록 되어 있다. 이것은 콘택트 홀(81)에서는, 하측 전극(71)을 거쳐, 고농도 소스 영역(1b) 및 데이터선(6a)간의 전기적 도통을 도모할 필요가 있기 때문이며, 콘택트 홀(882)에서는, 해당 콘택트 홀(882)을 제 1 및 제 2 층간 절연막(41, 42)을 관통시키기 때문이다. 즉, 이러한 개구부가 유전체막(75)에 설치되면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 수소화 처리를 행하도록 한 경우에, 해당 처리에 이용하는 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 행하는 것에 의해, 반도체층(1a)이나 게이트 전극(3a)을 구성하는 폴리실리콘막에 주입한 이온의 활성화를 도모하여도 좋다.
그런데, 전술한 제 3 층에 이어서 제 4 층에는, 데이터선(6a)이 설치된다. 이 데이터선(6a)은 TFT(30)의 반도체층(1a)이 연장하는 방향과 일치하도록, 즉 도 5에서 Y 방향과 겹치도록 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 이 데이터선(6a)은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층, 상층에 질화티탄으로 이루어지는 층(도 7에 있어서의 부호 401 참조)의 2층 구조를 갖는 막으로서 형성되어 있다. 이 중 데이터선(6a)이, 비교적 저(低) 저항의 재료인 알루미늄을 포함하는 것에 의해, TFT(30), 화소 전극(9a)에 대한 화상 신호의 공급을 순조롭게 실현할 수 있다. 한편, 해당 데이터선(6a)이 수분의 침입을 멈추는 작용에 비교적 우수한 질화티탄을 포함하는 것에 의해, TFT(30)의 내습성 향상을 도모할 수 있어, 그 수명 장기화를 실현할 수 있다.
또한, 이 제 4 층에는, 데이터선(6a)과 동일막으로서, 실드층용 중계층(6a1) 및 제 2 중계 전극(6a2)이 형성되어 있다. 이들은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 평면적으로 보면, 데이터선(6a)과 연속한 평면 형상을 갖도록 형성되어 있는 것은 아니고, 각자 사이는 패터닝 상 분단되도록 형성되어 있다. 즉, 도 5의 가장 좌측에 위치하는 데이터선(6a)에 착안하면, 그 바로 우측에 대략 사변형 형상을 갖는 실드층용 중계층(6a1), 또한 그 우측에 실드층용 중계층(6a1)보다도 약간 큰 면적을 갖는 대략 사변형 형상을 갖는 제 2 중계 전극(6a2)이 형성되어 있다.
이상 설명한 축적 용량(70)의 위, 또한, 데이터선(6a)의 아래에는, 예컨대NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 또는 바람직하게는 TEOS 가스를 이용한 플라즈마 CVD 법에 의해 형성된 제 2 층간 절연막(42)이 형성되어 있다. 이 제 2 층간 절연막(42)에는, TFT(30)의 고농도 소스 영역(1d)과 데이터선(6a)을 전기적으로 접속하는, 상기 콘택트 홀(81)이 개공되어 있고, 또한, 상기 실드층용 중계층(6a1)과 축적 용량(70)의 상부 전극인 용량 전극(300)을 전기적으로 접속하는 콘택트 홀(801)이 개공되어 있다. 또한, 제 2 층간 절연막(42)에는, 제 2 중계 전극(6a2)과 중계 전극(719)을 전기적으로 접속하기 위한, 상기 콘택트 홀(882)이 형성되어 있다.
그런데, 전술한 제 4 층에 이어서 제 5 층에는, 실드층(400)이 형성되어 있다. 이 실드층(400)은 평면적으로 보면, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 도면의 X 방향 및 Y 방향 각각으로 연장하도록, 격자 형상으로 형성되어 있다. 해당 실드층(400) 중 도면의 Y 방향으로 연장하는 부분에는 특히, 데이터선(6a)을 덮도록, 또한, 해당 데이터선(6a)보다 넓은 폭으로 형성되어 있다. 또한, 도면의 X 방향으로 연장하는 부분에는, 후술하는 제 3 중계 전극(402)을 형성하는 영역을 확보하기 위해, 각 화소 전극(9a)의 한 변의 중앙 부근에 노치(notch)를 갖고 있다.
또한, 도 5 또는 도 6 중, XY 방향 각각으로 연장하는 실드층(400)의 교차 부분의 모서리부에는, 해당 모서리부를 매립하도록 하여, 대략 삼각형 형상의 부분이 설치된다. 실드층(400)에, 이 대략 삼각형 형상의 부분이 설치됨으로써, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 광의 차폐를 효과적으로 행할 수 있다. 즉, 반도체층(1a)에 대하여, 기울어져 위로부터 입사되는 광은, 이 삼각형 형상의 부분으로반사 또는 흡수되는 것으로 되어 반도체층(1a)에는 도달하지 않게 된다. 따라서, 광 누설 전류의 발생을 억제하여, 플리커 등이 없는 고품질의 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
이 실드층(400)은 화소 전극(9a)이 배치된 화상 표시 영역(10a)으로부터 그 주위로 연장해서 마련되고, 정전위원(定電位源)과 전기적으로 접속됨으로써, 고정 전위로 되어 있다. 또한, 여기에서 설명한 「정전위원」으로서는, 데이터선 구동 회로(101)에 공급되는 정(正)전원이나 부(負)전원의 정전위원에서도 좋고, 대향 기판(20)의 대향 전극(21)에 공급되는 정전위원이어도 상관없다.
이와 같이, 데이터선(6a)의 전체를 덮도록 형성되어 있고(도 6 참조), 또한 고정 전위로 된 실드층(400)의 존재에 의하면, 해당 데이터선(6a) 및 화소 전극(9a) 사이에 발생하는 용량 커플링(coupling)의 영향을 배제하는 것이 가능해진다. 즉, 데이터선(6a)에의 통전에 의해, 화소 전극(9a)의 전위가 변동하는 사태를 미연에 회피하는 것이 가능해져, 화상 상에 해당 데이터선(6a)에 따른 표시 불균일 등을 발생시킬 가능성을 감소시킬 수 있다. 본 실시예에서는 특히, 실드층(400)은 격자 형상으로 형성되어 있지만, 주사선(11a)이 연장하는 부분에 관해서도 필요없는 용량 커플링이 발생하지 않도록, 이것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 제 4 층에는, 이러한 실드층(400)과 동일막으로 하고, 본 발명에 말하는 「중계층」의 일례인 제 3 중계 전극(402)이 형성되어 있다. 이 제 3 중계 전극(402)은 후술하는 콘택트 홀(89)을 거쳐, 제 2 중계 전극(6a2) 및 화소 전극(9a)간의 전기적 접속을 중계하는 기능을 갖는다. 또, 이들 실드층(400) 및 제 3 중계 전극(402) 사이는, 평면 형상적으로 연속하여 형성되어 있는 것은 아니라, 양자간은 패터닝 상 분단되도록 형성되어 있다.
한편, 상술한 실드층(400) 및 제 3 중계 전극(402)은 하층에 알루미늄으로 이루어지는 층, 상층에 질화티탄으로 이루어지는 층의 2층 구조를 갖고 있다. 이에 따라, 우선, 질화티탄에 의한 수분 방지 작용의 발휘가 기대된다. 또한, 제 3 중계 전극(402)에서, 하층의 알루미늄으로 이루어지는 층은 제 2 중계 전극(6a2)과 접속되고, 상층의 질화티탄으로 이루어지는 층은 ITO 등으로 이루어지는 화소 전극(9a)과 접속되도록 되어 있다. 이 경우, 특히 후자의 접속은 양호하게 행해지는 것으로 된다. 이 점에서, 가령, 알루미늄과 ITO를 직접 접속해 버리는 형태를 취하면, 양자 사이에서 전식(electrolytic corrosion)이 발생하게 되어, 알루미늄의 단선, 또는 알루미나의 형성에 의한 절연 등 때문에, 바람직한 전기적 접속이 실현되지 않는 것과는 대조적이다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 제 3 중계 전극(402)과 화소 전극(9a)과의 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 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 실드층(400) 및 제 3 중계 전극(402)은 광 반사 성능에 비교적 우수한 알루미늄을 포함하고, 또한, 광 흡수 성능에 비교적 우수한 질화티탄을 포함하기 때문에, 차광층으로서 기능할 수 있다. 즉, 이들에 따르면, TFT(30)의 반도체층(1a)에 대한 입사광(도 7 참조)의 진행을, 그 상측에서 차단하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 것에 대해서는, 이미 설명한 바와 같이, 상술한 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)에 대해서도 마찬가지라고 말할 수 있다. 본 실시예에서는, 이들 실드층(400), 제 3 중계 전극(402), 용량 전극(300) 및 데이터선(6a)이 TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 적층 구조의 일부를 구성하면서, 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. 또한, 이 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」의 개념에 따르면, 상술한 구성 외에, 게이트 전극(3a)이나 하측 전극(71) 등도 또한, 그것에 포함되는 것으로 생각할 수 있다. 요약하면, 가장 광의로 해석하는 전제 하에, TFT 어레이 기판(10) 상에 구축되는 불투명한 재료로 이루어지는 구성이면, 「상측 차광막」 내지 「내장 차광막」이라고 부를 수 있다.
이상 설명한 전술의 데이터선(6a)의 위, 또한, 실드층(400)의 아래에는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 또는 바람직하게는, TEOS 가스를 이용한 플라즈마 CVD 법으로 형성된 제 3 층간 절연막(43)이 형성되어 있다. 이 제 3 층간 절연막(43)에는, 상기 실드층(400)과 실드층용 중계층(6a1)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(803) 및 제 3 중계 전극(402)과 제 2 중계 전극(6a2)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(804)이 각각 개공되어 있다.
또, 제 2 층간 절연막(42)에 대해서는, 제 1 층간 절연막(41)에 대해서 상술한 바와 같이 소성을 하지 않음으로써, 용량 전극(300)의 계면 부근에 발생하는 스트레스의 완화를 도모하도록 하여도 좋다.
최후에, 제 6 층에는, 상술한 바와 같이, 화소 전극(9a)이 매트릭스 형상으로 형성되고, 해당 화소 전극(9a) 상에 배향막(16)이 형성되어 있다. 그리고, 이 화소 전극(9a) 아래에는, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 유리막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등, 또는 바람직하게는 BPSG으로 이루어지는 제 4 층간 절연막(44)이 형성되어 있다. 이 제 4 층간 절연막(44)에는, 화소 전극(9a) 및 상기 의 제 3 중계 전극(402) 사이를 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(89)이 개공되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 특히, 제 4 층간 절연막(44)의 표면은 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 처리 등에 의해 평탄화되어 있고, 그 하방에 존재하는 각종 배선이나 소자 등에 의한 단차에 기인하는 액정층(50)의 배향 불량을 감소시킨다. 단지, 이와 같이 제 4 층간 절연막(44)에 평탄화 처리를 실시하는 것 대신, 또는 추가하여, TFT 어레이 기판(10), 하지 절연막(12), 제 1 층간 절연막(41), 제 2 층간 절연막(42) 및 제 3 층간 절연막(43) 중 적어도 하나에 홈을 형성하여, 데이터선(6a) 등의 배선이나 TFT(30) 등을 매립함으로써, 평탄화 처리를 하여도 좋다.
또한, 상술에 있어서는, 축적 용량(70)은, 아래부터 순서대로 화소 전위측 용량 전극, 유전체막 및 고정 전위측 용량 전극의 3층 구조를 구성하였지만, 경우에 따라서는, 이것과는 역의 구조를 구성하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 예컨대, 상부 전극인 화소 전위측 용량 전극을 고정 전위측 용량 전극의 면적보다도 큰 면적을 갖도록, 즉, 전자가 후자에 대하여 평면적으로 잉여의 면을 갖도록 형성하고, 또한, 해당 잉여의 면을, 중계 전극(719)으로 통하는 콘택트 홀의 형성 위치에 대응하도록 배치하면 좋다. 이에 따르면, 중계 전극(719)과 화소 전위측 용량 전극의 전기적 접속은 이 콘택트 홀을 거침으로써 용이하게 실현할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 말하는 「화소 전위측 용량 전극」이 축적 용량(70)에서의 「하부」 전극(71)을 구성하는 것은 아니고(상기 실시예 참조), 그 상부 전극을 구성하도록 하여도 좋다.
본 실시예에서는, 특히, 이미 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 보호용 절연막(501)이, 도 7에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)과 배향막(16) 사이에 형성되어 있다. 또한, 보호용 절연막(501)의 평면 레이아웃에 대해서는 도 2에 나타낸 바와 같으며, 도 5 또는 도 6에서는, 설명의 편의상 그 도시를 생략한다.
따라서, 본 실시예의 전기 광학 장치에 따르면, 화소 전극(9a)의 가장자리 부근에서 배향막(16)의 재료 잔류물 등의 불순물의 존재가 감소되고, 이에 따라 액정층(50) 중에 부유하는 불순물도 감소되어 있다. 따라서, 휘도 불균일 또는 표시 불균일이 저감된 고품질의 화상 표시가 가능해진다. 특히, 화소 피치를 좁힘으로써, 화소 전극(9a)의 단면에서의 단차나 콘택트 홀(89)에 기인한 오목부 등이 상대적으로 커지더라도, 또는 배향막(16)의 재료 잔류물의 크기가 상대적으로 커지더라도, 이들에 의한 악영향을 본 발명의 전기 광학 장치에서는 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이 결과, 본 실시예의 전기 광학 장치는 표시 화상의 고선명화를 진행시키는 데에 있어 대단히 유리하다.
더하여, 본 실시예의 전기 광학 장치에 따르면, 제 4 층간 절연막(44)의 상면에는, CMP 처리 등의 평탄화 처리가 실시되어 있다. 이 때문에, 제 4 층간 절연막(44)의 하층 측에 마련한 각종 배선·전자 소자의 존재에 의하지 않고, 액정층(50)에 접촉하는 배향막(16) 표면의 평탄도를 전체에 걸쳐 높일 수 있기 때문에, 또는, 액정층(50)에 접촉하는 배향막(16) 표면의 요철 형상을 보호용 절연막(501)의 존재에 의해 고밀도로 소망하는 형상으로 제어할 수 있기 때문에, 이에 따라 액정의 배향 불량을 감소시킬 수 있다.
예컨대, 본 실시예의 전기 광학 장치는 전술한 1H 반전 구동에 의해 액정 구동이 행하여진다. 이 경우, 보다 구체적으로는, 예컨대, 도 5에 있어서, X 방향에 배열된 복수의 화소 전극(9a)으로 이루어지는 각 화소 행에서는 각기, 구동 전위 극성이 동일로 되고, 제 2n(단, n은 자연수)행 째의 화소행과 제 2n-1행 째의 화소행에서는, 구동 전위 극성이 반전하도록, 또한 어느 쪽의 화소행에 대해서도 필드 단위 또는 프레임 단위로, 구동 전위 극성이 반전하도록 구동된다. 따라서, 도 5에 있어서, Y 방향에 서로 인접하여 접하는 임의의 두개의 화소 전극(9a)은 항상 반대의 구동 전위 극성으로 구동되기 때문에, 양자에는 횡 전계가 발생한다.
이와 같이, 1H 반전 구동을 채용하는 경우, 본 실시예에서는 바람직하게는, 평탄화된 제 4 층간 절연막(44) 상에 형성되는 보호용 절연막(501)에 의해, 화소 전극(9a)의 간격 중 화소 전극(9a) 사이에서 횡 전계가 발생하는 간격에 따라, 즉, 도 5 중 X 방향을 따라 스트라이프 형상으로 연장하는 제방 형상이 형성된다.
또는, 도 13에서의 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 1 사시도로 표시되도록, 화소 전극의 표면으로부터의 높이 비교에서, 보호용 절연막의 주사선에 대응하여 연장되어 마련되는 개소의 높이가, 데이터선에 대응하여 연장되어 마련되는 개소의 높이보다 높은 구성으로 되어있다. 횡 전계 저감용으로 X 방향을 따라서 스트라이프 형상으로 연장하는 X 방향의 보호 절연막(501b)의 높이가 상대적으로 높고, 또한 횡 전계와는 거의 관계없는 Y 방향을 따라서 스트라이프 형상으로 연장하는 Y 방향의 보호 절연막(501a)의 높이가 상대적으로 낮게 되도록 형성된다. 즉, 횡 전계와는 관계없는 보호용 절연막(501a) 부분에는, 오로지 배향막(16)의 재료 잔류물을 저감하는 목적으로 충분한 정도의 높이 또는 형상이 되도록 구성한다.
마찬가지로, 상술한 1S 반전 구동을 채용하는 경우, 본 실시예에서는 바람직하게는, 평탄화된 제 4 층간 절연막(44) 상에 형성되는 보호용 절연막(501)에 의해서, 도 5 중 Y 방향을 따라 스트라이프 형상으로 연장하는 제방 형상이 형성된다. 또는, 도 14에서의 본 발명의 실시예에 관한 보호용 절연막을 나타내는 제 2 사시도에 표시되도록, 화소 전극의 표면으로부터의 높이의 비교에서, 보호용 절연막의 주사선에 대응하여 연장되어 마련되는 개소의 높이가, 데이터선에 대응하여 연장되어 마련되는 개소의 높이보다 낮은 구성으로 되어있다. 횡 전계 감소용으로 Y 방향을 따라 스트라이프 형상으로 연장하는 Y 방향의 보호 절연막(501a)의 높이가 상대적으로 높고, 또한 횡 전계와는 거의 관계없는 X 방향을 따라 스트라이프 형상으로 연장하는 X 방향의 보호 절연막(501b)의 높이가 상대적으로 낮게 되도록 형성된다.
또한, 도 15는 본 발명의 실시예에 관한 보호용 절연막을 나타내는 제 3 사시도이다. 도 13과 다른 점은 상기 격자 형상인 보호용 절연막의 교차 영역의 화소 전극으로부터의 높이가, 낮은 쪽, 즉 데이터선에 대응하여 연장되어 마련되는 개소의 높이에 다 같이 있는 구성이다. 횡 전계가 걸려 있지 않은 영역은 상기 교차 영역도 포함시켜 전 영역에 대하여, 화소 전극으로부터의 높이를 낮게 한 간격, 연마 시의 배향막(16)의 재료 잔류물의 발생을 최소한으로 억제한다.
또한, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 보호용 절연막을 나타내는 제 4 사시도이다. 도 14와 다른 점은 도 15와 마찬가지로 상기 격자 형상인 보호용 절연막의 교차 영역의 화소 전극으로부터의 높이가, 낮은 쪽, 즉, 주사선에 대응하여 연장해서 마련되는 개소의 높이에 다 같이 있는 구성이다.
또한, 화소마다 반전 구동하는 도트 반전 구동을 채용하는 경우, 본 실시예에서 바람직하게는, 평탄화된 제 4 층간 절연막(44) 상에 형성되는 보호용 절연막(501)에 의해, 도 5 중 각각 Y 방향 및 X 방향을 따라 격자 형상으로 연장하는 제방 형상이 형성된다.
이와 같이 보호용 절연막(501)을 이용하여 보호용 절연막을 형성함으로써, 대략 당해 보호용 절연막의 존재에 따라서만, 고밀도로 횡 전계를 감소시킬 수 있다.
또한, 액정층(50) 표면에서의 요철 또는 단차에 의해 액정층(50)에 야기되는 배향 불량을 적절히 저감하여, 상술한 바와 같이 횡 전계의 악영향을 감소시키고, 또한, 배향막(16)의 재료 잔류물을 저감하기 위해서는, 보호용 절연막(501)의 막 두께는, 바람직하게는, 화소 전극(9a)의 가장자리 부분에 겹쳐 형성되는 개소에서,기판 사이 갭(즉, 액정층(50)의 층 두께)의 1/10 이상 또한 1/4 이하로 설정된다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 기판 사이 갭이 2∼4㎛ 정도이면, 보호용 절연막(501)의 막 두께는, 0.2㎛∼1㎛ 정도로 된다. 단, 최저한, 배향막(16)의 재료 잔류물을 감소시킬 목적으로는, 그에 따른 보호용 절연막(501)의 막 두께는 이 범위보다 작더라도 좋고, 크더라도 좋다.
(제조 프로세스)
다음에 이상과 같이 구성된 전기 광학 장치의 제조 프로세스에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 보호 절연막(501)에 관한 프로세스 부분을 중심으로 해서, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 여기에, 도 8 및 도 9는 본 실시예에 관한 전기 광학 장치의 제조 프로세스를, 도 3에 나타낸 콘택트 홀 부근인 Ae 단면 부분에 대하여 순서대로 나타내는 일련의 공정도이다.
우선, 도 8의 공정 (1)에서는, 석영 기판, 하드유리, 실리콘 기판 등의 TFT 어레이 기판(10)을 준비하고, 그 위에, 평판화 기술을 이용하여, 각종 배선·전자 소자(601)를 적층 구조(600) 내에 구축한다. 구체적으로는, 주사선(11a), TFT(30), 축적 용량(70), 데이터선(6a), 중계 전극 등을, 도전막이나 반도체막의 성막 처리, 도핑 처리, 패터닝 처리, 어닐링 처리 등에 의해, 순차적으로 형성한다. 이에 따라, TFT 어레이 기판(10) 상에, 각종 배선·전자 소자(600)를 포함하는 적층 구조가 구축되고, 그 위에 제 3 중계 전극(402)이 형성되고, 또한 그 위에 절연막(44b)이 형성된 상태로 된다.
여기에, 제 3 중계 전극(402)은, 예컨대, 스퍼터링법, 또는 플라즈마 CVD 법 등에 의해 다층 구조의 도전막으로 형성된다. 보다 구체적으로는, 적층 구조(600)의 최상층(예컨대, 제 3 층간 절연막(43)) 상에, 예컨대, 알루미늄 등의 저저항인 재료로부터 제 1 층을 형성하여, 계속하여, 해당 제 1 층상에, 예컨대, 질화티탄 등 기타 후술하는 화소 전극(9a)을 구성하는 ITO와 전식을 발생시키지 않는 재료로 제 2 층을 형성하여, 최후에, 제 1 층 및 제 2 층을 함께 패터닝하는 것으로, 2층 구조를 갖는 제 3 중계 전극(402)을 형성한다. 또한, 이 제 3 중계 전극(402)의 형성과 함께 실드층(400)(도 5 내지 도 7 참조)을 형성할 수 있다.
한편, 층 절연막(44b)은, 예컨대, 상압 또는 감압 CVD법 등에 의해 TEOS(TetraEthyl-OrthoSilicate) 가스, TEB(TetraEthyl Borane) 가스, TMOP(TetraMethOxy-Phospholate) 가스 등을 이용하여, NSG(non-silicate glass), PSG(phosphosilicate glass), BSG(borosilicate glass), BPSG (borophosphorosilicate glass) 등의 실리케이트 글라스막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막 등으로 형성한다. 이 절연막(44b)의 막 두께는, 예컨대, 대략 500∼2000㎚ 정도로 한다. 이 단계에서는, 절연막(44b)의 표면에는, 적층 구조(600) 내에 구축된 각종 배선·전자 소자의 영향으로, 요철이 존재하고 있다.
다음에 도 8의 공정 (2)에서는, CMP 처리에 의해, 절연막(44b)의 표면을 평탄화함으로써, 제 4 층간 절연막(44)으로 한다. 구체적으로는, 예컨대, 연마 플레이트 상에 고정된 연마 패드 상에, 실리카 입자를 포함한 액(液) 형상의 슬러리(화학 연마액)를 흘리면서, 스핀들에 고정한 기판 표면(절연막(44b) 측)을, 회전 접촉시킴으로써, 절연막(44b)의 표면을 연마한다. 그리고, 시간 관리에 의해 또는 적당한 스토퍼층을 소정 위치에 형성해 둠으로써, 연마 처리를 정지한다. 이에 따라, 예컨대, 대략 500∼1500㎚ 정도의 막 두께가 평탄화된 제 4 층간 절연막(44)으로 한다.
다음에 도 8의 공정 (3)에서는, 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 빔 에칭 등의 건식 에칭에 의해, 제 3 중계 전극(402)에 이르는 콘택트 홀(89)을 개공한다. 단, 습식 에칭 또는, 드라이 에칭과 습식 에칭의 조합에 의해, 콘택트 홀(89)의 측벽에 다소의 테이퍼를 마련하도록 개공하더라도 좋다.
다음에 도 8의 공정 (4)에서는, 제 4 층간 절연막(44) 상에, 스퍼터 처리 등에 의해, ITO 막 등의 투명 도전성막을, 대략 50∼200㎚의 두께로 퇴적한다. 그리고, 포토리소그래피 및 에칭에 의해, 화소 전극(9a)을 형성한다. 또, 해당 전기 광학 장치를, 반사형으로서 이용하는 경우에는, Al 등의 반사율이 높은 불투명한 재료에 의해 화소 전극(9a)을 형성하여도 좋다.
다음에 도 9의 공정 (5)에서는, 화소 전극(9a) 및 화소 전극(9a)의 간격으로부터 노출된 제 4 층간 절연막(44)의 일면에, 예컨대, TEOS 가스, TEB 가스, TMOP 가스 등을 이용한 상압 또는 감압 CVD법 등에 의해, NSG, PSG, BSG, BPSG 등의 실리케이트 글라스막, 질화 실리콘막이나 산화 실리콘막으로 이루어지는 절연막(501b)을 형성한다. 이 제 1 층간 절연막(41)의 막 두께는, 예컨대, 대략 50∼500㎚ 정도로 한다. 절연막(501b)을 형성할 때의 프로세스 온도는 화소 전극(9a)의 재질 등에 따라, 화소 전극(9a)을 포함하는, 이미 TFT 어레이 기판(10)상에 형성된 각종 전극, 배선, 전자 소자 등에 데미지를 부여하지 않는 소정 온도 이하로 실행하는 것이 바람직하다. 여기서, 예컨대, 400℃ 정도의 저온으로, 어닐링 처리하여, 절연막(501b)의 막질을 향상시키더라도 좋다.
다음에 도 9의 공정 (6)에서는, 절연막(501b)의 상면에 대하여, CMP 처리, 에치백 처리 등의 평탄화 처리를 실시하는 것에 따라, 상면이 평탄화된 절연막(501c)으로 한다. 또한, 스핀코트에 의해서, 평탄화된 절연막(501c)을 형성하는 것도 가능하다.
다음에 도 9의 공정(7)에서는, 포토리소그래피 기술에 의해, 도 2에서 해칭에 의해 나타낸 영역에, 포토 레지스트(602)를 형성하고, 이것을 마스크로서, 에칭에 의해, 보호용 절연막(501)을 패터닝한다. 이 때, 습식 에칭을 이용하는 것에 따라, 바람직하게는 45도 이하, 더욱 바람직하게는 30도 이하의 완만한 테이퍼 각을 단면에 갖는 보호용 절연막(501)을 형성한다.
다음에 도 9의 공정 (8)에서는, 포토 레지스트(602)를 박리함으로써, 보호용 절연막(501)을 노출시킨다. 그리고, 그 위의 일면에, 폴리이미드계의 배향막의 도포액을 도포한 후, 소정 연마 방향으로 또한 소정의 프리틸트각을 갖도록, 연마 처리를 실시함으로써 배향막(16)을 완성시킨다(도 3 및 도 7 참조).
이상으로부터, 전기 광학 장치 중 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같은 보호용 절연막(501)이 마련되어 이루어지는 TFT 어레이 기판(10) 측이 완성된다.
한편, 대향 기판(20)에서는, 유리 기판 등이 우선 준비되고, 액자로서의 차광막이, 예컨대, 금속 크롬을 스퍼터한 후, 포토리소그래피 및 에칭을 거쳐 형성된다. 그 후, 대향 기판(20)의 전면에 스퍼터 처리 등에 의해, ITO 등의 투명 도전성막을, 대략 50∼200㎚의 두께로 퇴적함으로써, 대향 전극(21)을 형성한다. 또한, 대향 전극(21)의 전면에 폴리이미드계의 배향막의 도포액을 도포한 후, 소정의 프리틸트각을 갖도록, 또한 소정 방향으로 연마 처리를 실시하는 것 등에 의해, 배향막(22)이 형성된다.
최후에, 상술한 바와 같이, 각 층이 형성된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 배향막(16, 22)이 대면하도록 밀봉재에 의해 접합되어, 진공 흡인 등에 의해, 양 기판 사이의 공간에, 예컨대, 복수 종류의 네마틱 액정을 혼합하여 이루어지는 액정이 흡인되어, 소정 층 두께의 액정층(50)이 형성된다.
이상 설명한 제조 프로세스에 의해, 상술한 실시예의 전기 광학 장치를 제조할 수 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관한 제조 프로세스에 따르면, TFT 어레이 기판(10) 상에, 도 9의 공정 (5) 내지 (8)을 거쳐, 화소 전극(9a)의 가장자리 부분에서의 단면을 피복하도록, 화소 전극(9a)의 가장자리 부분 상에 겹쳐, 보호용 절연막(501)을 형성한다. 이것과 병행하여, 콘택트 홀(89) 부근을 피복하도록, 보호용 절연막(501)을 형성한다. 그 후, 배향막(16)을 도포하여, 연마 처리를 실시한다. 따라서, 해당 연마 처리 중에, 폴리이미드 잔류물 등, 배향막(16)의 재료 잔류물이 화소 전극(9a)의 둘레 부근이나 콘택트 홀(89) 부근의 단차에서 발생하거나 남는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
(전기 광학 장치의 전체 구성)
이하에서는, 이상과 같이 구성된 본 실시예에서의 전기 광학 장치의 전체 구성을 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 또, 도 10은 TFT 어레이 기판을 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판(20)의 측으로부터 본 평면도이며, 도 11은 도 10의 H-H'선 단면도이다.
도 10 및 도 11에서, 본 실시예에 관한 전기 광학 장치에서는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향 배치되어 있다. TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는, 액정층(50)이 밀봉되어 있고, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)은 화상 표시 영역(10a) 주위에 위치하는 밀봉 영역에 마련된 밀봉재(52)에 의해 서로 접착되어 있다.
밀봉재(52)는 양 기판을 접합하기 위해, 예컨대, 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등으로 이루어지고, 자외선, 가열 등에 의해 경화시켜진 것이다. 또한, 이 밀봉재(52) 중에는, 본 실시예에서의 전기 광학 장치를 액정 장치가 프로젝터 용도와 같이 소형으로 확대 표시를 행하는 액정 장치에 적용하는 것이면, 양 기판 사이의 거리(기판간 갭)를 소정 값으로 하기 위한 유리 섬유, 또는 글라스 비드 등의 갭 재료(스페이서)가 살포되어 있다. 또는, 해당 전기 광학 장치를 액정 모니터나 액정 텔레비전과 같이 대형으로 등배 표시하는 액정 장치에 적용하는 것이면, 이러한 갭 재료는 액정층(50) 중에 포함되어서 좋다.
밀봉재(52)의 외측 영역에는, 데이터선(6a)에 화상 신호를 소정 타이밍으로 공급함으로써 해당 데이터선(6a)을 구동하는 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 회로 접속 단자(102)가 TFT 어레이 기판(10)의 한 변을 따라 마련되고 있고, 주사선(11a) 및 게이트 전극(3a)에 주사 신호를 소정 타이밍에서 공급함으로써, 게이트 전극(3a)을 구동하는 주사선 구동 회로(104)가 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 설치된다.
또, 주사선(11a) 및 게이트 전극(3a)에 공급되는 주사 신호 지연이 문제가 되지 않는 것이라면, 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 잇기 위한 복수의 배선(105)이 설치된다.
또한, 대향 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적으로 도통을 취하기 위한 도통재(106)가 설치된다.
도 11에서, 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 타이밍에서인가하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선(6a)에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상 신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하 시의 해당 전기 광학 장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등을 형성하여도 좋다.
또한, 상술한 각 실시예에서는, 데이터선 구동 회로(101) 및 주사선 구동 회로(104)를 TFT 어레이 기판(10) 상에 마련하는 대신, 예컨대, TAB(Tape Automated Bonding) 기판 상에 실장된 구동용 LSI에, TFT 어레이 기판(10)의 주변부에 마련된 이방성 도전 필름을 거쳐 전기적 및 기계적으로 접속하도록 하여도 좋다. 또한, 대향 기판(20)의 투사광이 입사하는 쪽 및 TFT 어레이 기판(10)의 출사 광이 출사하는 쪽에는, 각각, 예컨대, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertically Aligned) 모드, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 모드 등의 동작 모드나, 노멀리 화이트 모드·노멀리 블랙 모드 각각에 따라서, 편광 필름, 위상차 필름, 편광판 등이 소정 방향에서 배치된다.
(전자기기)
다음에, 이상 상세히 설명한 전기 광학 장치를 광 밸브로서 이용한 전자기기의 일례인 투사형 컬러 표시 장치의 실시예에 대하여, 그 전체 구성, 특히 광학적 구성에 대하여 설명한다. 여기에, 도 12는 투사형 컬러 표시 장치의 도식적 단면도이다.
도 12에서, 본 실시예에 있어서의 투사형 컬러 표시 장치의 일례인 액정 프로젝터(1100)는 구동 회로가 TFT 어레이 기판 상에 탑재된 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 세 개 준비하여, 각각 RGB용 광 밸브(light valve)(100R, 100G, 100B)로서 이용한 프로젝터로서 구성되어 있다. 액정 프로젝터(1100)에서는, 금속 할로겐화물 램프 등의 백색 광원의 램프 유닛(1102)으로부터 투사광이 발생하면, 세 장의 미러(1106) 및 두 장의 다이클로익 미러(1108)에 의해, RGB의 삼원색에 대응하는 광 성분 R, G, B로 나누어지고, 각 색에 대응하는 광 밸브(100R, 100G, 100B)로 각각 안내된다. 이 때, 특히, B광은 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 적절하게 변경 가능하고, 그와 같은 변경을 수반하는 전기 광학 장치 및 그 제조 방법 및 전자기기도, 또한, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
Claims (23)
- 전기 광학 장치에 있어서,한 쌍의 기판 사이에 유지된 전기 광학 물질과,해당 한 쌍의 기판 중 한 쪽의 기판 상(above)에, 평면적으로 보아 서로 간극을 두고 배열된 복수의 화소 전극과,해당 화소 전극의 하지(下地)로 되는 하지층과,해당 하지층의 하방에 형성되고, 또한 상기 화소 전극에 전기적으로 접속된, 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽과,상기 간극에 있어서 상기 하지층 상(on)에 적어도 부분적으로 형성되고, 또한 상기 화소 전극의 가장자리 부분 상(on)에 겹쳐서 형성되는 것에 의해 상기 화소 전극의 가장자리 부분에 있어서의 단면(端面)을 덮는 보호용 절연막과,해당 보호용 절연막 및 상기 화소 전극 상(on)에 마련된 배향막을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하지층에는, 평탄화 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막에는, 평탄화 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 화소 전극은, 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽에 콘택트 홀을 통해서 접속되어 있고,상기 보호용 절연막은, 상기 단면을 덮는 것에 더하여, 상기 콘택트 홀의 개공(開孔)에 대응하는 상기 화소 전극의 패인 부분을 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 한 쌍의 기판 중 적어도 어느 한 쪽 상(above)에, 상기 간극에 더하여 상기 보호용 절연막이 형성된 평면 영역을 각 화소의 비개구 영역으로서 덮는 차광막을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막의 가장자리 부분은, 그 가장자리에 있어서 45도 이하의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 테이퍼 각은, 30도 이하인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 테이퍼는, 상기 보호용 절연막의 가장자리 부분 중 상기 소정 연마 방향에 교차하는 방향으로 연장하는 부분에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막은, 상기 화소 전극의 중앙 부분 상(on)에 겹쳐서 형성되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한쪽은, 서로 교차하는 주사선 및 데이터선과, 이들로부터 주사 신호 및 화상 신호가 각각 공급되고, 또한 상기 화소 전극을 스위칭 제어하는 박막 트랜지스터를 포함하고,상기 보호용 절연막은, 평면 형상이, 상기 주사선 및 상기 데이터선에 대응하는 상기 간극을 따라서 스트라이프 형상 또는 격자 형상으로 연장하는 구성인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막은, 기준 전위에 대하여 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간극을 따라서 스트라이프 형상으로 연장하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막은, 기준 전위에 대하여 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간극을 따라서 스트라이프 형상으로 연장하는 영역이, 그 외의 영역보다 상기 화소 전극으로부터의 높이가 높은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막은, 기준 전위에 대하여 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간극의 근방 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막은, 기준 전위에 대하여 서로 다른 극성으로 상기 전기 광학 물질을 구동하는 서로 이웃하는 상기 화소 전극의 간극의 근방 영역이, 그 외의 영역보다 상기 화소 전극으로부터의 높이가 높은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 화소 전극은, 상기 박막 트랜지스터를 거쳐서 행 방향으로 연장하는 배열마다 또는 열 방향으로 연장하는 배열마다 반전 구동되고,상기 보호용 절연막은, 상기 간극 중 상기 화소 전극 사이에 횡(橫) 전계가발생하는 간극을 따라서 스트라이프 형상으로 연장하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호용 절연막의 막 두께는, 상기 가장자리 부분에 겹쳐서 형성되는 개소에 있어서, 상기 한 쌍의 기판의 간극의 1/10 이상이고, 또한 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 전기 광학 장치의 제조 방법에 있어서,기판 상에 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽을 형성하는 공정과,해당 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽 상(above)에, 하지층을 형성하는 공정과,해당 하지층 상에, 평면적으로 보아 서로 간극을 두고 배열되어 있고, 또한 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽에 접속된 복수의 화소 전극을 형성하는 공정과,상기 화소 전극의 가장자리 부분에 있어서의 단면을 덮도록, 상기 간극에 있어서 상기 하지층 상(on)에 적어도 부분적으로 또한 상기 화소 전극의 가장자리 부분 상에 겹쳐서 보호용 절연막을 형성하는 공정과,해당 보호용 절연막 및 상기 화소 전극의 중앙 부분을 포함하는 한 면에 배향막을 도포하는 공정과,해당 배향막에 소정 연마 방향의 연마 처리를 실시하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 하지층을 형성하는 공정 후에, 상기 하지층에 평탄화 처리를 실시하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 하지층에 평탄화 처리를 실시하는 공정 후에, 상기 화소 전극을 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽에 접속하기 위한 콘택트 홀을 개공하는 공정을 더 구비하고,상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은, 상기 보호용 절연막이, 상기 콘택트 홀의 개공에 대응하는 상기 화소 전극의 패인 부분을 덮도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은,상기 화소 전극 상(on) 및 상기 간극으로부터 노출된 상기 하지층 상(on)의 한 면에 절연막을 형성하는 공정과,절연막에 평탄화 처리를 실시하는 공정과,해당 평탄화 처리가 실시된 절연막에, 에칭에 의한 패터닝을 실시하는 것에 의해 상기 보호용 절연막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 에칭은, 습식 에칭을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 보호용 절연막을 형성하는 공정은, 상기 배선 및 전자 소자 중 적어도 어느 한 쪽에 대하여 데미지(damage)를 주지 않는 소정 온도 이하에서 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 청구항 1의 전기 광학 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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