JPWO1998016868A1 - Substrate for liquid crystal device, liquid crystal device and projection display device - Google Patents
Substrate for liquid crystal device, liquid crystal device and projection display deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】 画素を駆動するTFTの少なくともチャネル領域(1c)の下方に、第1遮光膜(7)を、上方に第2遮光膜(3)を設けることによりチャネル領域(1c)に対して上下方向からの光の照射を防止する。また、第2遮光膜(3)をチャネル領域(1c)および第1遮光膜(7)を覆うように形成し、入射光が直接第1遮光膜(7)表面に照射されないようにする。 (57) [Abstract] A first light-shielding film (7) is provided below at least a channel region (1c) of a TFT that drives a pixel, and a second light-shielding film (3) is provided above the channel region (1c), thereby preventing light from being irradiated from above or below the channel region (1c). The second light-shielding film (3) is also formed to cover the channel region (1c) and the first light-shielding film (7), preventing incident light from being irradiated directly onto the surface of the first light-shielding film (7).
Description
【発明の詳細な説明】 液晶装置用基板、液晶装置および投写型表示装置 技術分野 本発明は、液晶装置用基板およびそれを用いた液晶装置、投写表示装置に利用 して好適な技術に関するものである。更に詳しくは、薄膜トランジスタ(以下、 TFTと称す。)を画素スイッチング素子として用いた液晶装置用基板における 遮光構造に関するものである。[Detailed Description of the Invention] Liquid Crystal Device Substrate, Liquid Crystal Device, and Projection Display Device Technical Field The present invention relates to a substrate for a liquid crystal device, and technology suitable for use in a liquid crystal device and a projection display device using the same. More specifically, the present invention relates to a light-shielding structure for a substrate for a liquid crystal device that uses thin-film transistors (hereinafter referred to as TFTs) as pixel switching elements.
背景技術 従来、液晶装置としては、ガラス基板上にマトリクス状に画素電極を形成する と共に、各画素電極に対応してアモルファスシリコン膜やポリシリコン膜を用い たTFTを形成して、該TFTにより各画素電極へ電圧を印加して液晶を駆動す るようにした構成の液晶装置が実用化されている。BACKGROUND ART Conventionally, practical liquid crystal devices have pixel electrodes formed in a matrix on a glass substrate, with TFTs made of amorphous silicon or polysilicon corresponding to each pixel electrode. The TFTs then apply voltage to each pixel electrode to drive the liquid crystal.
前記液晶装置のうちTFTとしてポリシリコン膜を用いた装置は、シフトレジ スタ等の周辺駆動回路を構成するトランジスタも同様の工程で同一の基板上に形 成することができるため、高集積化に適しており注目されている。Among the liquid crystal devices, devices that use polysilicon films as TFTs are attracting attention because they are suitable for high integration, since transistors that constitute peripheral driving circuits such as shift registers can also be formed on the same substrate using the same process.
前記TFTを用いた液晶装置にあっては、画素電極駆動用のTFT(以下、画 素TFTと称す。)の上方は、対向基板に設けられるブラックマトリクス(ある いはブラックストライプ)と呼ばれるクロム膜等の遮光膜で覆われており、TF Tのチャネル領域に直接光が照射されてリーク電流が流れないようにしている。In a liquid crystal device using the above-mentioned TFTs, the TFTs for driving pixel electrodes (hereinafter referred to as pixel TFTs) are covered with a light-shielding film such as a chrome film called a black matrix (or black stripe) provided on the opposing substrate, preventing light from directly irradiating the channel regions of the TFTs and causing leakage current.
しかしながら、光によるリーク電流は、入射光のみならず液晶装置用基板の裏面 で偏光板等により反射した光がTFTを照射することによって流れることがある 。However, light-induced leakage current can flow not only due to incident light, but also due to light reflected by a polarizer or other element on the back surface of the LCD device substrate illuminating the TFT.
そこで、反射光によるリーク電流を低減するため、TFTの下側にも遮光膜を 設けるようにした発明が提案されている(特公平3−52611号)。ところが 、TFTの下側に設ける遮光膜を対向基板に設けられたブラックマトリクスの開 口部にはみ出すように形成すると、入射光が直接遮光膜に当たり、反射された光 がTFTのチャネル領域を照射し、リーク電流が流れる場合がある。これは、T F Tの下方に遮光膜を設ける技術において、対向基板に設けられるブラックマトリ クスと液晶装置用基板に形成された画素領域との高精度な位置合わせが困難であ るため、対向基板側からの入射光がブラックマトリクスの開口部にはみ出した遮 光膜に直接当たって反射し、TFTのチャネル部が照射され、リーク電流が流れ るからである。特に、液晶装置用基板上の遮光膜とブラックマトリクスの位置合 わせの誤差が大きいと、遮光膜表面による反射光が著しく多くなり、この反射光 がチャネル領域に照射されることで、TFTのリーク電流が増大し、クロストー ク等の表示劣化を引き起こす。To address this issue, an invention has been proposed in which a light-shielding film is also provided below the TFT to reduce leakage current due to reflected light (Japanese Patent Publication No. 3-52611). However, if the light-shielding film provided below the TFT is formed so that it extends into the opening of the black matrix provided on the opposing substrate, incident light may directly strike the light-shielding film, and the reflected light may irradiate the TFT channel region, resulting in leakage current. This is because, in the technology that provides a light-shielding film below the TFT, it is difficult to achieve high-precision alignment between the black matrix provided on the opposing substrate and the pixel region formed on the liquid crystal device substrate. As a result, incident light from the opposing substrate directly strikes the light-shielding film that extends into the opening of the black matrix and is reflected, irradiating the TFT channel region and causing leakage current. In particular, if there is a large misalignment between the light-shielding film and the black matrix on the LCD device substrate, the amount of light reflected by the surface of the light-shielding film will be significantly increased. This reflected light will then irradiate the channel region, increasing the leakage current of the TFT and causing display degradation such as crosstalk.
本発明の目的は、液晶装置において、TFTの光によるリーク電流を低減する ことができる技術を提供することにある。本発明の他の目的は、対向基板にブラ ックマトリクスを設けることなくTFTの光によるリーク電流を低減することが できる技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing light-induced leakage current from a TFT in a liquid crystal device. Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing light-induced leakage current from a TFT without providing a black matrix on the opposing substrate.
発明の開示 本発明は前記目的を達成するため、請求項1に記載の液晶装置用基板は、基板 上に形成された複数のデータ線と、前記複数のデータ線に交差する複数の走査線 と、前記複数のデータ線および前記複数の走査線に接続された複数の薄膜トラン ジスタと、該複数の薄膜トランジスタに接続された複数の画素電極とを有する液 晶装置用基板において、少なくとも前記薄膜トランジスタのチャネル領域および 該チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部の下方には第1遮光膜が形成 されてなり、該チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部の上方に第2遮 光膜が形成されてなることを特徴とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION To achieve the above-mentioned object, the present invention provides a liquid crystal device substrate as described in claim 1, which has a plurality of data lines formed on a substrate, a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines, a plurality of thin-film transistors connected to the plurality of data lines and the plurality of scanning lines, and a plurality of pixel electrodes connected to the plurality of thin-film transistors, characterized in that a first light-shielding film is formed at least below the channel region of the thin-film transistor and the junction between the channel region and the source/drain region, and a second light-shielding film is formed above the junction between the channel region and the source/drain region.
請求項1に記載の液晶装置用基板によれば、チャネル領域および該チャネル領 域とソース・ドレイン領域との接合部への光の入射を上方からの光に対しては第 1遮光膜が、下方からの光に対しては第2遮光膜により防止することができる。According to the liquid crystal device substrate of claim 1, the first light-shielding film can prevent light from above from entering the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions, and the second light-shielding film can prevent light from below from entering the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions.
これにより、TFTの光によるリーク電流を低減できる。This makes it possible to reduce the leakage current of the TFT due to light.
請求項2に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜がタングステン膜、チタ ン膜、クロム膜、タンタル膜、およびモリブデン膜のうちのいずれかの金属膜、 あるいは合金膜であることを特徴とする。The liquid crystal device substrate according to claim 2 is characterized in that the first light-shielding film is a metal film selected from the group consisting of a tungsten film, a titanium film, a chromium film, a tantalum film, and a molybdenum film, or an alloy film.
請求項2に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜を遮光性が高く、かつ 導電性のある金属膜あるいは金属合金膜を使用することにより、前記液晶装置用 基板裏面からの反射光に対して遮光膜として機能し、チャネル領域および該チャ ネル領域とソース・ドレイン領域との接合部への光の入射を防止することができ る。According to the liquid crystal device substrate of claim 2, by using a metal film or metal alloy film that has high light-shielding properties and is electrically conductive as the first light-shielding film, the first light-shielding film functions as a light-shielding film against light reflected from the rear surface of the liquid crystal device substrate, and can prevent light from entering the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions.
請求項3に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された第1配線 が、表示領域の外側で定電位線と電気的に接続されることを特徴とする。The liquid crystal device substrate described in claim 3 is characterized in that the first wiring extending from the first light-shielding film is electrically connected to a constant potential line outside the display area.
請求項3に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜をTFTのチャネル領 域下でフローティング状態で形成すると、TFTの各端子間に不定な電位差が生 じ、TFT特性の変化を招くことがある。そこで、第1遮光膜を所定の定電位に 固定する必要があるため、該第1遮光膜から延設された第1配線を画面領域の外 側で接地電位のような定電位線に接続するようにする。これにより、TFTの各 端子間に不定な電位差が生じることにより起こるTFT特性の変化を防ぐことが でき、画質品位が劣化しない。According to the liquid crystal device substrate of claim 3, if the first light-shielding film is formed in a floating state below the channel region of the TFT, an unstable potential difference may occur between the terminals of the TFT, which may result in changes in TFT characteristics. Therefore, since the first light-shielding film must be fixed at a predetermined constant potential, the first wiring extending from the first light-shielding film is connected to a constant potential line such as ground potential outside the screen area. This prevents changes in TFT characteristics caused by an unstable potential difference between the terminals of the TFT, and does not degrade image quality.
請求項4に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された前記第1 配線が、前記走査線の下方に該走査線に沿って形成されることを特徴とする。In the liquid crystal device substrate described in claim 4, the first wiring extending from the first light-shielding film is formed below the scanning lines and along the scanning lines.
請求項4に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜から延設された第1配 線を走査線の下方に走査線に沿って形成する。これにより、画素開口率に影響す ることなく配線できる。ただし、第1遮光膜は入射された光が直接該第1遮光膜 表面に照射されないように、画素開口領域に近い側の走査線側面に対して、走査 線の下部に位置するように形成しておくようにする。According to the liquid crystal device substrate of claim 4, the first wiring extending from the first light-shielding film is formed below the scan lines and along the scan lines. This allows wiring without affecting the pixel aperture ratio. However, the first light-shielding film is formed so as to be located below the scan lines on the side of the scan lines closer to the pixel aperture region, so that incident light does not directly strike the surface of the first light-shielding film.
請求項5記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された前記第1配 線の線幅はその上方に形成された前記走査線の線幅よりも細く形成されてなるこ とを特徴とする。In a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate for a liquid crystal device, wherein the line width of the first wiring extending from the first light-shielding film is formed to be narrower than the line width of the scanning line formed above the first wiring.
請求項6記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された前記第1配 線はその上方に形成された前記走査線により覆われていることを特徴とする 請求項5及び6記載の液晶装置用基板によれば、走査線により第1遮光膜から 延設された第1配線に直接入射光が照射されて反射するのを防止することができ る。The liquid crystal device substrate according to claim 6 is characterized in that the first wiring extending from the first light-shielding film is covered by the scanning line formed above it. The liquid crystal device substrate according to claims 5 and 6 makes it possible to prevent incident light from being directly irradiated onto the first wiring extending from the first light-shielding film and being reflected by the scanning line.
請求項7に記載の液晶装置用基板は、前記走査線と同一の層で形成され、前記 画素に付加容量を付加するための容量線が、該走査線に沿って平行に延設され、 該容量線の下方には、前記第1遮光膜から延設された第2配線が形成されること を特徴とする。The liquid crystal device substrate described in claim 7 is characterized in that capacitor lines for adding additional capacitance to the pixels are formed in the same layer as the scanning lines, extend parallel to the scanning lines, and second wiring extending from the first light-shielding film is formed below the capacitor lines.
請求項7に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜から延設された第2配 線を走査線に沿って平行に延設される容量線の下にも形成することにより、TF Tのドレイン領域との間で第1層間絶縁膜を誘電体とした付加容量を形成する。According to the liquid crystal device substrate of claim 7, the second wiring extending from the first light-shielding film is also formed below the capacitance line extending parallel to the scan line, thereby forming an additional capacitance between the drain region of the TFT and the second wiring, with the first interlayer insulating film as a dielectric.
これにより、画素開口率を低下させることなく付加容量を増大できる。This allows the additional capacitance to be increased without reducing the pixel aperture ratio.
請求項8に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された第3配線 が、前記データ線の下方に該データ線に沿って形成されることを特徴とする。The liquid crystal device substrate described in claim 8 is characterized in that a third wiring extending from the first light-shielding film is formed below the data line and along the data line.
請求項8に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜から延設された第3配 線をデータ線下方にデータ線に沿って形成しても良い。ただし、第1遮光膜は入 射された光が直接第1遮光膜表面に照射されないように、データ線が画素開口領 域と接する部分、あるいは近接する部分において、該データ線の下方に配線され る第1遮光膜をデータ線が覆うように形成する。According to the liquid crystal device substrate of claim 8, a third wiring extending from the first light-shielding film may be formed below the data line along the data line, provided that the first light-shielding film is formed so that the data line covers the first light-shielding film wired below the data line in a portion where the data line contacts or is close to the pixel opening region, so that incident light is not directly irradiated onto the surface of the first light-shielding film.
請求項9に記載の液晶装置用基板は、前記データ線が前記第2遮光膜を兼ね、 アルミニウム膜、、タングステン膜、チタン膜、クロム膜、タンタル膜、および モリブデン膜のうちのいずれかの金属膜、あるいはその合金膜からなることを特 徴とする。The liquid crystal device substrate described in claim 9 is characterized in that the data lines also serve as the second light-shielding films and are made of any one of a metal film selected from the group consisting of aluminum film, tungsten film, titanium film, chromium film, tantalum film, and molybdenum film, or an alloy film thereof.
請求項9に記載の液晶装置用基板によれば、データ線を金属膜あるいは金属合 金膜で形成することにより、該データ線が第2遮光膜を兼ねるようにする。した がって、遮光のみを行うための層を必要としない。According to the liquid crystal device substrate of claim 9, the data lines are formed of a metal film or a metal alloy film, so that the data lines also function as the second light-shielding film. Therefore, a layer solely for light-shielding purposes is not required.
請求項10に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜から延設された前記第 3配線の線幅は、前記データ線の線幅よりも細く形成されていることを特徴とす る。The liquid crystal device substrate according to claim 10 is characterized in that the line width of the third wiring extending from the first light-shielding film is formed to be narrower than the line width of the data line.
請求項11に記載の液晶装置用基板は、前記チャネル領域および該チャネル領 域とソース・ドレイン領域との接合部が、前記データ線の下方に配置されてなり 、前記チャネル領域および該チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部の 下方に設けられた第1遮光膜は、少なくとも前記チャネル領域および該チャネル 領 域とソース・ドレイン領域との接合部において前記データ線に覆われることを特 徴とする。The liquid crystal device substrate according to claim 11 is characterized in that the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions are disposed below the data lines, and the first light-shielding film provided below the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions is covered by the data lines at least at the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions.
請求項11に記載の液晶装置用基板によれば、データ線(第2遮光膜)により 少なくともチャネル領域および該チャネル領域とソース・ドレインの接合部を上 方からの光の照射に対して覆うように形成する。この際、チャネル領域および該 チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部に、第1遮光膜表面で反射した 光が照射されないようにしなければならない。そこで、チャネル領域および該チ ャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部下に設けられた第1遮光膜を覆う ようにデータ線を形成する。According to the liquid crystal device substrate of claim 11, the data line (second light-shielding film) is formed to cover at least the channel region and the junction between the channel region and the source/drain region from light irradiation from above. In this case, it is necessary to prevent light reflected from the surface of the first light-shielding film from being irradiated onto the channel region and the junction between the channel region and the source/drain region. Therefore, the data line is formed to cover the channel region and the first light-shielding film provided below the junction between the channel region and the source/drain region.
請求項12に記載の液晶装置用基板は、前記チャネル領域とソース・ドレイン 領域との接合部にはLDD領域が形成されることを特徴とする。The liquid crystal device substrate according to claim 12 is characterized in that an LDD region is formed at the junction between the channel region and the source/drain regions.
請求項12に記載の液晶装置用基板によれば、画素TFTのチャネル領域とソ ース・ドレイン領域との接合部を低濃度なLDD領域とすることにより、TFT のオフ時におけるリーク電流を低減させる。ところが、LDD領域は一般に、光 が照射された際に電子の励起が生じやすいとされており、該LDD領域もチャネ ル領域と同様に、第1遮光膜および第2遮光膜で上下から覆われるように形成す る。According to the liquid crystal device substrate of claim 12, the junction between the channel region and the source/drain region of the pixel TFT is formed as a low-concentration LDD region, thereby reducing leakage current when the TFT is off. However, since LDD regions are generally known to be prone to electron excitation when irradiated with light, the LDD regions are also formed so as to be covered from above and below with the first and second light-shielding films, just like the channel region.
請求項13に記載の液晶装置用基板は、前記チャネル領域とソース・ドレイン 領域との接合部にはオフセット領域が形成されることを特徴とする。The liquid crystal device substrate according to claim 13 is characterized in that an offset region is formed at a junction between the channel region and the source/drain regions.
請求項13に記載の液晶装置用基板によれば、画素TFTのチャネル領域とソ ース・ドレイン領域との接合部を不純物イオンが打ち込まれていないオフセット 領域とすることにより、TFTのオフ時におけるリーク電流を低減させる。とこ ろが、オフセット領域もLDD領域と同様に、光が照射された際に電子の励起が 生じやすいとされている。そこで、該オフセット領域もチャネル領域と同様に、 第1遮光膜および第2遮光膜で上下から覆われるように形成する。According to the liquid crystal device substrate of claim 13, the junction between the channel region and the source/drain region of the pixel TFT is an offset region into which no impurity ions are implanted, thereby reducing leakage current when the TFT is off. However, like the LDD region, the offset region is also prone to electron excitation when irradiated with light. Therefore, like the channel region, the offset region is formed so as to be covered from above and below with a first light-shielding film and a second light-shielding film.
請求項14に記載の液晶装置用基板は、前記走査線はタングステン膜、チタン 膜、クロム膜、タンタル膜、およびモリブデン膜のうちのいずれかの金属膜、あ るいは金属合金膜であることを特徴とする。In the liquid crystal device substrate according to claim 14, the scanning lines are made of a metal film selected from the group consisting of a tungsten film, a titanium film, a chromium film, a tantalum film, and a molybdenum film, or a metal alloy film.
請求項14に記載の液晶装置用基板によれば、走査線を少なくとも金属膜ある いは金属合金膜で形成することにより、走査線自体を遮光膜として利用すること ができる。これにより、データ線だけでなく走査線が遮光膜として機能できるの で、画素電極の周囲のすべての辺をデータ線および走査線と重ねるように形成し 、対向基板に設けるブラックマトリクスを省略することが可能となる。According to the liquid crystal device substrate of claim 14, by forming the scan lines at least from a metal film or a metal alloy film, the scan lines themselves can be used as light-shielding films. This allows not only the data lines but also the scan lines to function as light-shielding films, so that all sides of the pixel electrodes can be formed to overlap with the data lines and scan lines, making it possible to omit a black matrix provided on the opposing substrate.
請求項15に記載の液晶装置用基板は、前記第1遮光膜の側面から前記チャネ ル領域までの最小距離L1は0.2μm≦L1≦4μmになるように形成されて いることを特徴とする。The substrate for a liquid crystal device described in claim 15 is characterized in that the minimum distance L1 from the side surface of the first light-shielding film to the channel region is formed so as to satisfy the relationship 0.2 μm≦L1≦4 μm.
請求項15に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜の反射光の影響を防 ぐことができる。According to the substrate for a liquid crystal device described in claim 15, the influence of light reflected by the first light-shielding film can be prevented.
請求項16記載の液晶装置用基板は、前記第2遮光膜の側面から前記第1遮光 膜までの最小距離L2は0.2μm≦L2になるように形成されていることを特 徴とする。The substrate for a liquid crystal device according to claim 16 is characterized in that a minimum distance L2 from a side surface of the second light-shielding film to the first light-shielding film satisfies the relationship 0.2 μm≦L2.
請求項16に記載の液晶装置用基板によれば、第1遮光膜の反射光の影響を防 ぐことができる。According to the substrate for a liquid crystal device described in claim 16, the influence of light reflected by the first light-shielding film can be prevented.
請求項17に記載の液晶装置は、液晶装置用基板と、対向電極を有する対向基 板とが所定の間隔をおいて配置されるとともに、前記液晶装置用基板と前記対向 基板との間隙内に液晶が封入されていることを特徴とする。A liquid crystal device according to claim 17 is characterized in that a liquid crystal device substrate and a counter substrate having a counter electrode are disposed at a predetermined distance, and liquid crystal is sealed in the gap between the liquid crystal device substrate and the counter substrate.
請求項17に記載の液晶装置によれば、液晶装置用基板と対向電極を有する対 向基板を所定のセルギャップで貼り合わせ、液晶装置用基板と対向基板との間に 液晶を封入し、該液晶に電圧を印加することで階調表示する。前記液晶装置は、 対向基板側から光を入射するようにすれば、光による影響を受けない高品位な画 質が得られる。According to the liquid crystal device described in claim 17, a liquid crystal device substrate and a counter substrate having a counter electrode are bonded together with a predetermined cell gap, liquid crystal is sealed between the liquid crystal device substrate and the counter substrate, and a voltage is applied to the liquid crystal to display gradations. If light is incident on the liquid crystal device from the counter substrate side, high-quality images that are not affected by light can be obtained.
請求項18に記載の液晶装置は、前記対向基板上に第3遮光膜が形成されてな ることを特徴とする。The liquid crystal device described in claim 18 is characterized in that a third light-shielding film is formed on the opposing substrate.
請求項18に記載の液晶装置によれば、対向基板上にクロム膜等の金属膜ある いは黒色の有機膜等の遮光性の高いブラックマトリクス(第3遮光膜)を形成す るようにする。前記ブラックマトリクスにより液晶装置用基板に設けられた画素 TFTは直接光が照射されないように遮光される。これにより、高品位な画質が 得られる液晶装置を提供できる。According to the liquid crystal device described in claim 18, a highly light-shielding black matrix (third light-shielding film) made of a metal film such as a chromium film or a black organic film is formed on the opposing substrate. The black matrix shields the pixel TFTs provided on the liquid crystal device substrate from direct light irradiation, thereby providing a liquid crystal device that can achieve high-quality image quality.
請求項19に記載の液晶装置は、前記第3遮光膜が少なくとも前記第1遮光膜 を覆うように形成されてなることを特徴とする。The liquid crystal device described in claim 19 is characterized in that the third light-shielding film is formed so as to cover at least the first light-shielding film.
請求項19に記載の液晶によれば、対向基板上のブラックマトリクス(第3遮 光膜)により、液晶装置用基板上に設けられた第1遮光膜を覆うことにより、入 射光が直接第1遮光膜表面に入射されることがないようにする。これにより、遮 光膜表面で反射した光がTFTのチャネル領域および該チャネル領域とソース・ ドレイン領域との接合部へ照射されるのを防止することができ、TFTの光によ るリーク電流を低減できる。According to the liquid crystal device of claim 19, the black matrix (third light-shielding film) on the opposing substrate covers the first light-shielding film provided on the liquid crystal device substrate, thereby preventing incident light from being directly incident on the surface of the first light-shielding film. This prevents light reflected from the light-shielding film surface from reaching the channel region of the TFT and the junction between the channel region and the source/drain region, thereby reducing light-induced leakage current in the TFT.
請求項20に記載の液晶装置は、前記対向基板上にマイクロレンズが前記液晶 表示装置用基板上に形成された前記複数の画素電極各々に対応して、マトリクス 状に形成されてなることを特徴とする。The liquid crystal device according to claim 20 is characterized in that microlenses are formed in a matrix on the counter substrate in correspondence with each of the plurality of pixel electrodes formed on the liquid crystal display substrate.
請求項20に記載の液晶装置によれば、対向基板上にマイクロレンズを設ける ことで、液晶装置用基板上の画素開口領域に光を集光させる。マイクロレンズに より集光した光が液晶装置用基板裏面で反射しても画素TFTのチャネル領域に 照射されないように、該液晶装置用基板上に第1遮光膜を設けるようにする。し たがって、マイクロレンズにより集光された強い光によってTFT特性が影響を 受けることはなく、明るくて高品位な画質が得られる液晶装置を提供できる。According to the liquid crystal device described in claim 20, a microlens is provided on the opposing substrate to focus light on pixel aperture regions on the liquid crystal device substrate. A first light-shielding film is provided on the liquid crystal device substrate to prevent light focused by the microlens from reaching the channel regions of the pixel TFTs even if the light is reflected from the rear surface of the liquid crystal device substrate. Therefore, the TFT characteristics are not affected by the intense light focused by the microlens, and a liquid crystal device that provides bright, high-quality image quality can be provided.
請求項21に記載の投写型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調して 透過もしくは反射する液晶装置と、これらの液晶装置により変調された光を集光 し拡大投写する投写光学手段とを備えていることを特徴とする。The projection display device described in claim 21 is characterized by comprising a light source, a liquid crystal device that modulates light from the light source and transmits or reflects the light, and projection optical means that condenses the light modulated by the liquid crystal device and projects it in an enlarged form.
請求項21に記載の投写型表示装置によれば、投写型表示装置は本願発明の液 晶装置を備えており、ダイクロイックプリズム等の反射等に対して液晶装置用基 板の裏面から光が照射されても、液晶装置用基板上の第1遮光膜により光の進入 を防止する。したがって、光源をさらに明るくして、強い光が液晶装置に入射さ れたとしてもTFT特性が影響を受けることはなく、明るくて高品位な画質が得 られる投写型表示装置を提供できる。According to the projection display device of claim 21, the projection display device is equipped with the liquid crystal device of the present invention, and even if light is irradiated from the backside of the liquid crystal device substrate due to reflection by a dichroic prism or the like, the first light-shielding film on the liquid crystal device substrate prevents the light from entering. Therefore, even if the light source is made brighter and strong light is incident on the liquid crystal device, the TFT characteristics are not affected, and a projection display device that can obtain bright, high-quality images can be provided.
本発明のこのような作用および他の利得は次の実施の形態にて明らかに説明す る。These and other advantages of the present invention will be clearly explained in the following embodiments.
図面の簡単な説明 図1は本発明を適用した液晶装置用基板の第1の実施例を示す画素の平面図 である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a plan view of a pixel showing a first embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図2は図1のA−A’線における画素の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the pixel taken along line A-A' in FIG.
図3は第1の実施例の液晶装置用基板の製造プロセス(前半)を工程順に示 す断面図である。3A to 3C are cross-sectional views showing the manufacturing process (first half) of the liquid crystal device substrate of the first embodiment in the order of steps.
図4は第1の実施例の液晶装置用基板の製造プロセス(後半)を工程順に示 す断面図である。4A to 4C are cross-sectional views showing the manufacturing process (second half) of the liquid crystal device substrate of the first embodiment in the order of steps.
図5は本発明を適用した液晶装置用基板の第2の実施例を示す画素の平面図 である。FIG. 5 is a plan view of a pixel showing a second embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図6は図5のB−B’線における画素の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the pixel taken along line B-B' in FIG.
図7は本発明を適用した液晶装置用基板の第3の実施例を示す画素の平面図 である。FIG. 7 is a plan view of a pixel showing a third embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図8は図7のC−C’線における画素の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the pixel taken along line C-C' in FIG.
図9は本発明を適用した液晶装置用基板の第4の実施例を示す画素の平面図 である。FIG. 9 is a plan view of a pixel showing a fourth embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図10は図9のD−D’線における画素の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the pixel taken along line D-D' in FIG.
図11は本発明を適用した液晶装置用基板の第5の実施例を示す画素の平面 図である。FIG. 11 is a plan view of a pixel showing a fifth embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図12は本発明を適用した液晶装置用基板の第6の実施例を示す画素の平面 図である。FIG. 12 is a plan view of a pixel showing a sixth embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図13は本発明を適用した液晶装置用基板の第7の実施例を示す画素の平面 図である。FIG. 13 is a plan view of a pixel showing a seventh embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図14は図13のE−E’線における画素の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the pixel taken along line E-E' in FIG.
図15は本発明を適用して好適な液晶装置用基板のシステム構成例を示すブ ロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing an example of a system configuration of a substrate for a liquid crystal device to which the present invention is preferably applied.
図16は本発明に係る液晶装置用基板を用いた液晶装置の構成例を示す(a) 平面図および(b)H−H’線に沿った断面図である。FIG. 16 shows an example of the configuration of a liquid crystal device using a liquid crystal device substrate according to the present invention. (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line H-H'.
図17は本発明に係る液晶装置用基板を用いた液晶装置をライトバルブとし て応用した投写型表示装置の一例として液晶プロジェクターの概略構成図である 。FIG. 17 is a schematic diagram of a liquid crystal projector, an example of a projection display device that uses a liquid crystal device substrate according to the present invention as a light valve.
図18はマイクロレンズを対向基板上に用いた液晶装置の構成例を示す断面 図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a liquid crystal device using microlenses on the opposing substrate.
図19は本発明を適用した液晶装置用基板の第8の実施例を示す画素の平面 図である。FIG. 19 is a plan view of a pixel showing an eighth embodiment of a liquid crystal device substrate to which the present invention is applied.
図20は図19のF−F’線における画素の断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the pixel taken along line F-F' in FIG.
1 半導体層 2 走査線(ゲート電極) 3 データ線(第2遮光膜) 4 画素電極とドレイン領域とのコンタクトホール 5 データ線とソース領域とのコンタクトホール 6 対向基板側ブラックマトリクス(第3遮光膜) 7 第1遮光膜 10 基板 11 第1層間絶縁膜 12 ゲート絶縁膜 13 第2層間絶縁膜 14 画素電極 15 第3層間絶縁膜 16 容量線 17 レジストマスク 20 画面領域 30 液晶装置 31 対向基板 32 液晶装置用基板 33 対向電極 36 シール層 37 液晶 38 液晶注入孔 39 封止材 40 外部入出力端子 50 データ線駆動回路 51 Xシフトレジスタ 52 サンプリング用スイッチ 53 Xバッファー 54〜56 画像信号線 60 走査線駆動回路 61 Yシフトレジスタ 63 Yバッファー 80 マイクロレンズ 90 画素 91 画素TFT 370 光源 373,375,376 ダイクロイックミラー 374,377 反射ミラー 378,379,380 ライトバルブ 383 ダイクロイックプリズム 384 投写レンズ 発明を実施する為の最良の形態 以下、本発明を適用して好適な実施例を図面に基づいて説明する。1 Semiconductor layer 2 Scanning line (gate electrode) 3 Data line (second light-shielding film) 4 Contact hole between pixel electrode and drain region 5 Contact hole between data line and source region 6 Counter substrate black matrix (third light-shielding film) 7 First light-shielding film 10 Substrate 11 First interlayer insulating film 12 Gate insulating film 13 Second interlayer insulating film 14 Pixel electrode 15 Third interlayer insulating film 16 Capacitor line 17 Resist mask 20 Screen area 30 Liquid crystal device 31 Counter substrate 32 Liquid crystal device substrate 33 Counter electrode 36 Sealing layer 37 Liquid crystal 38 Liquid crystal injection hole 39 Sealant 40 External input/output terminal 50 Data line driving circuit 51 X shift register 52 Sampling switch 53 X buffer 54-56 Image signal line 60 Scanning line driver circuit 61 Y shift register 63 Y buffer 80 Microlens 90 Pixel 91 Pixel TFT 370 Light source 373, 375, 376 Dichroic mirror 374, 377 Reflecting mirror 378, 379, 380 Light valve 383 Dichroic prism 384 Projection lens Best mode for carrying out the invention Preferred embodiments of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.
(実施例1) 図1および図2は、本発明を適用して好適な液晶装置用基板の第1の実施例を 示す。図1は隣接する画素の平面図であり、図2は図1におけるA−A’線に沿 った断面、すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造を示す。(Example 1) Figures 1 and 2 show a first example of a substrate for a liquid crystal device suitable for application of the present invention. Figure 1 is a plan view of adjacent pixels, and Figure 2 shows a cross section taken along line A-A' in Figure 1, i.e., a cross-sectional structure along semiconductor layer 1, which serves as the active layer of the TFT.
図1において、1はTFTの半導体層を構成する1層目のポリシリコン膜であ り、この半導体層1の表面には図2に示されているように、熱酸化等によるゲー ト絶縁膜12が形成されている。2は同一行(図では横方向)にあるTFTの共 通のゲート電極となる走査線、3は該走査線2と交差するように縦方向に配設さ れ同一列にあるTFTのソース領域に印加すべき電圧を供給するデータ線で、走 査線2は2層目のポリシリコン膜によって、またデータ線3はアルミニウム膜の ような導電層によってそれぞれ形成される。In Figure 1, reference numeral 1 denotes the first polysilicon film constituting the semiconductor layer of a TFT, and as shown in Figure 2, a gate insulating film 12 is formed on the surface of this semiconductor layer 1 by thermal oxidation or the like. Reference numeral 2 denotes a scan line which serves as a common gate electrode for TFTs in the same row (horizontal in the figure), and reference numeral 3 denotes a data line which is arranged vertically so as to intersect with scan line 2 and supplies a voltage to be applied to the source region of a TFT in the same column. Scan line 2 is formed from the second polysilicon film, and data line 3 is formed from a conductive layer such as an aluminum film.
また、4はITO膜のような導電層からなる画素電極14と前記半導体層1の TFTのドレイン領域とを接続するためのコンタクトホール、5は前記データ線 3と前記半導体層1のTFTのソース領域とを接続するためのコンタクトホール である。6は前記走査線2およびデータ線3に対応して対向基板31側に設けら れるブラックマトリクス(第3遮光膜)であり、クロム膜等の金属膜や黒色の有 機膜等で形成される。Also, reference numeral 4 denotes a contact hole for connecting the pixel electrode 14, which is made of a conductive layer such as an ITO film, to the drain region of the TFT in the semiconductor layer 1, and reference numeral 5 denotes a contact hole for connecting the data line 3 to the source region of the TFT in the semiconductor layer 1. Reference numeral 6 denotes a black matrix (third light-shielding film) provided on the opposing substrate 31 in correspondence with the scanning line 2 and data line 3, and is formed of a metal film such as a chromium film or a black organic film.
本実施例1では、前記TFTの能動層となる半導体層1の下方、特にチャネル 領域1c(図1における右下がりの斜線部分)およびLDD領域(あるいはオフ セット領域)1d、1eとソース・ドレイン領域1a、1bとの接合部の下方お よび走査線2の下方にタングステン膜、チタン膜、クロム膜、タンタル膜、およ びモリブデン膜等の金属膜あるいはその金属合金膜からなる第1遮光膜7(図1 における右上がりの斜線部分)が設けられている。このように半導体層1が前記 第1遮光膜7と前記第2遮光膜(データ線)3および対向基板側の第3遮光膜(ブ ラックマトリクス)6とによって上下から挟み込まれた構造となっているので、 入射光はもちろん液晶装置用基板裏面からの反射光がTFTの特にチャネル領域 1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d、1eとソース・ドレイ ン領域1a、1bとの接合部に照射されるのを防止してリーク電流を抑制するこ とができる。また、液晶装置用基板と対向基板の貼り合わせ時に、液晶装置用基 板の表示領域と対向基板31側のブラックマトリクス(第3遮光膜)6の位置精 度に誤差が生じたとしても第2遮光膜(データ線)3でTFTのチャネル領域1 cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eと第1遮光膜7が覆 われているため、入射光が直接チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオ フセット領域)1d,1eや第1遮光膜7に照射されることがない。このため、 TFTの光によるリーク電流を大幅に抑制することができる。In the first embodiment, a first light-shielding film 7 (shown as a portion shaded upward to the right in FIG. 1 ) made of a metal film such as tungsten, titanium, chromium, tantalum, or molybdenum, or a metal alloy film thereof, is provided below the semiconductor layer 1, which serves as the active layer of the TFT, particularly below the junctions between the channel region 1c (shown as a portion shaded downward to the right in FIG. 1 ) and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e and the source/drain regions 1a and 1b, and below the scan lines 2. In this manner, the semiconductor layer 1 is sandwiched from above and below by the first light-shielding film 7, the second light-shielding film (data line) 3, and the third light-shielding film (black matrix) 6 on the opposing substrate side. This prevents incident light, as well as light reflected from the rear surface of the liquid crystal device substrate, from reaching the junctions between the TFT channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e and the source-drain regions 1a and 1b, thereby suppressing leakage current. Furthermore, even if an error occurs in the positional accuracy between the display area of the liquid crystal device substrate and the black matrix (third light-shielding film) 6 on the counter substrate 31 side when the liquid crystal device substrate and the counter substrate are bonded together, the second light-shielding film (data line) 3 covers the TFT channel region 1c, LDD regions (or offset regions) 1d and 1e, and first light-shielding film 7, so incident light does not directly strike the channel region 1c, LDD regions (or offset regions) 1d and 1e, or the first light-shielding film 7. This significantly reduces light-induced leakage current from the TFT.
走査線2の下方にも第1遮光膜7が延設されているのは、本来の遮光に必要な チャネル領域1c下方の第1遮光膜7に接地電位のような定電位を供給するため であり、第1遮光膜7がフローティング状態にならないようにしている。これに より、TFT特性の変化を防止することができる。なお、前記定電位は、画素形 成と同様の工程で同一基板上に内蔵される周辺駆動回路に供給される負電源等の 定電位線(図示せず)に接続すると良い。特に走査線2に供給されるゲート信号 の低電位レベルに合わせるようにすれば、TFT特性の変化を招かない。したが って、走査線2を駆動するための走査線駆動回路の負電源(図示せず)に電気的 に接続すると、最も効果的である。The first light-shielding film 7 extends below the scan line 2 to supply a constant potential, such as ground potential, to the first light-shielding film 7 below the channel region 1c, which is necessary for light shielding. This prevents the first light-shielding film 7 from floating. This prevents changes in TFT characteristics. The constant potential can be connected to a constant potential line (not shown), such as a negative power supply, supplied to a peripheral driver circuit built on the same substrate in the same process as pixel formation. In particular, matching this to the low potential level of the gate signal supplied to the scan line 2 prevents changes in TFT characteristics. Therefore, it is most effective to electrically connect the constant potential to the negative power supply (not shown) of the scan line driver circuit that drives the scan line 2.
また、前記走査線2下の第1遮光膜は、走査線2に対してパターン形成がずれ たとしても第1遮光膜7に直接光が当たらないように、画素開口領域に近い側の 走査線2側面に対して、該走査線2側面より該走査線2内側の下部に位置するよ うに形成すると良い。これにより、前記走査線2の下方部分での第1遮光膜7に よる反射を防止することができる。また、前記第1遮光膜7の表面には該第1遮 光膜7の表面を酸化等で荒らして光を散乱させたり、ポリシリコン膜等を形成す ることにより、反射防止処理を施しておくと更に望ましい。Furthermore, the first light-shielding film under the scan line 2 is preferably formed so that it is located lower and inside the scan line 2 relative to the side of the scan line 2 closer to the pixel aperture region, so that light does not directly strike the first light-shielding film 7 even if the pattern formation is misaligned with the scan line 2. This prevents reflection by the first light-shielding film 7 in the portion below the scan line 2. It is also more desirable to perform an anti-reflection treatment on the surface of the first light-shielding film 7 by roughening the surface by oxidation or the like to scatter light, or by forming a polysilicon film or the like.
また、本実施例1において、少なくともTFTのチャネル領域1cおよびLD D領域(あるいはオフセット領域)1d,1eがデータ線(第2遮光膜)3の下 方に形成され、チャネル領域1cが完全にデータ線(第2遮光膜)3により覆わ れているため、入射光がチャネル領域1cに直接照射されるのをより確実に防止 することができるという利点がある。Furthermore, in the first embodiment, at least the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the TFT are formed below the data line (second light-shielding film) 3, and the channel region 1c is completely covered by the data line (second light-shielding film) 3, which has the advantage of more reliably preventing incident light from directly irradiating the channel region 1c.
なお、特に限定されないが、本実施例1では、TFTのドレインに付加される 容量を効率良く得るために、チャネル領域1cを構成する前記1層目の半導体層 1を、符号1fのようにデータ線3に沿って上方へ延設させ、更に前段(図1で は上段)の画素の走査線2に沿って自らの画素電極14上の方へ折曲させている 。そして、前段の走査線2の一部を同じくデータ線3に沿って符号2fで示すよ うに下方へ延設させている。これにより、前記1層目の半導体層1の延設部1f と走査線2の延設部2fとの間の容量(ゲート絶縁膜12を誘電体とする)が、 付加容量として各画素電極14に電圧を印加するTFTのドレインに接続される こととなる。この様に容量形成を行うことにより、画素開口率への影響を極力避 けることができる。したがって、高い画素開口率を維持すると共に、付加容量の 増 大が実現できる利点がある。Although not particularly limited, in this embodiment, to efficiently obtain the capacitance added to the drain of the TFT, the first semiconductor layer 1 constituting the channel region 1c extends upward along the data line 3 as indicated by reference symbol 1f and is further bent upward along the scan line 2 of the preceding pixel (the upper pixel in FIG. 1) toward its own pixel electrode 14. A portion of the preceding scan line 2 also extends downward along the data line 3 as indicated by reference symbol 2f. This results in a capacitance between the extension portion 1f of the first semiconductor layer 1 and the extension portion 2f of the scan line 2 (with the gate insulating film 12 as a dielectric) being connected to the drain of the TFT that applies voltage to each pixel electrode 14 as an added capacitance. Forming the capacitance in this manner minimizes the effect on the pixel aperture ratio. This has the advantage of maintaining a high pixel aperture ratio while increasing the added capacitance.
次に、図1におけるコンタクトホール4から5までの半導体層1にほぼ沿った 断面を示す図2により、本発明の画素TFTの断面構造について詳細に説明する 。10は無アルカリガラスや石英等からなる基板、11はTFTの半導体層1と 第1遮光膜7との間に形成された酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等の第1層間 絶縁膜であり、高圧CVD法等により形成される。また、12はゲート絶縁膜、 13は第2層間絶縁膜,15は第3層間絶縁膜、14はITO膜等からなる画素 電極である。Next, the cross-sectional structure of the pixel TFT of the present invention will be described in detail with reference to Figure 2, which shows a cross section taken approximately along the semiconductor layer 1 from contact holes 4 to 5 in Figure 1. Reference numeral 10 denotes a substrate made of alkali-free glass, quartz, or the like. Reference numeral 11 denotes a first interlayer insulating film such as a silicon oxide film or silicon nitride film formed between the semiconductor layer 1 of the TFT and the first light-shielding film 7, which is formed by a high-pressure CVD method or the like. Reference numeral 12 denotes a gate insulating film, 13 denotes a second interlayer insulating film, 15 denotes a third interlayer insulating film, and 14 denotes a pixel electrode made of an ITO film or the like.
本実施例1において、画素のスイッチング素子であるTFTはLDD構造(あ るいはオフセット構造)として形成されている。すなわち、ソース・ドレイン領 域はLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eと、ソース・ドレイン領 域1a,1bとからなり、ゲート電極2の下方がチャネル領域1cとなる。図2 からも明らかなようにドレイン領域1bに対して第1遮光層7が形成されていな い箇所があるため、半導体層1は第1遮光層7が形成されているところと第1遮 光層7が形成されていないところで段差が生じる。しかしながら、この段差はド レイン領域1bとLDD領域1eとの接合部から数ミクロン離れているため、即 ちこの段差は接合部から数ミクロンの余裕をもってドレイン領域側にあるため、 この段差によるTFT特性の劣化は生じない。TFTをLDD構造あるいはオフ セット構造とすることにより、TFTがオフした時のリーク電流を更に低減する ことができる。ところで、上述の構成によるTFTは、LDD構造(あるいはオ フセット構造)として説明したが、ゲート電極2をマスクとして自己整合的にソ ース・ドレイン領域を形成するセルフアライン構造であっても良いことは言うま でもない。In this Example 1, the TFTs, which function as pixel switching elements, are formed with an LDD structure (or offset structure). That is, the source/drain regions consist of LDD regions (or offset regions) 1d and 1e and source/drain regions 1a and 1b, with the channel region 1c located below the gate electrode 2. As can be seen in Figure 2, the first light-shielding layer 7 is not formed in the drain region 1b, resulting in a step in the semiconductor layer 1 between the first light-shielding layer 7 and the first light-shielding layer 7. However, because this step is several microns away from the junction between the drain region 1b and the LDD region 1e, i.e., the step is located several microns away from the junction toward the drain region, this step does not degrade the TFT characteristics. By using an LDD or offset structure for the TFT, leakage current when the TFT is turned off can be further reduced. Incidentally, the TFT having the above-described configuration has been described as having an LDD structure (or an offset structure), but it goes without saying that it may have a self-aligned structure in which source and drain regions are formed in a self-aligned manner using the gate electrode 2 as a mask.
また、本実施例1によれば、第1遮光膜7は半導体層1のソース・ドレイン領 域1a,1bと、チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域 )との接合部を下方側から覆うように形成されており、しかもデータ線(第2遮 光膜)3がチャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d ,1eを上方から覆うように形成されている。したがってチャネル領域1cおよ びLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eは入射光に対して上部から 、 反射光に対して下部から2重に遮光されることとなる。更に、データ線(第2遮 光膜)3が画素開口領域と接する部分にあるいは近接する部分に対して、第1遮 光膜7の上方をデータ線3で覆われるように形成することにより、入射した光が 第1遮光膜7の表面で反射しないようにする。Furthermore, according to the first embodiment, the first light-shielding film 7 is formed to cover from below the junctions between the source/drain regions 1a, 1b of the semiconductor layer 1 and the channel region 1c and LDD regions (or offset regions), and the data lines (second light-shielding film) 3 are formed to cover the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d, 1e from above. Therefore, the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d, 1e are doubly shielded from incident light from above and from reflected light from below. Furthermore, by forming the data lines (second light-shielding film) 3 to cover the top of the first light-shielding film 7 in the areas where the data lines (second light-shielding film) 3 contact or are close to the pixel aperture regions, the incident light is prevented from being reflected on the surface of the first light-shielding film 7.
上述の点に加えて、対向基板31側に設けられたブラックマトリクス(第3遮 光膜)6が、チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1 d,1eの上方を覆うように形成されているため、チャネル領域1cおよびLD D領域(あるいはオフセット領域)1d,1eへの遮光に更に効果的である。し かも、前記ブラックマトリクス(第3遮光膜)6は前記第1遮光膜7を幅広く覆 うように形成されているため、入射光が第1遮光膜7へ直接照射されることを更 に効果的に防ぐことができる。したがって、本発明の液晶装置用基板を使用した 液晶装置では、入射光が第1遮光膜7に当たって反射し、チャネル領域1cおよ びLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eを照射することがないため 、TFTの光によるリーク電流を極力抑えることが可能となり、クロストーク等 の画質劣化がない高品位な画質を提供できる。In addition to the above, the black matrix (third light-shielding film) 6 provided on the opposing substrate 31 is formed to cover the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e, thereby more effectively blocking light from reaching the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e. Furthermore, the black matrix (third light-shielding film) 6 is formed to broadly cover the first light-shielding film 7, thereby more effectively preventing incident light from directly reaching the first light-shielding film 7. Therefore, in a liquid crystal device using the liquid crystal device substrate of the present invention, incident light is reflected by the first light-shielding film 7 and does not illuminate the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e. This minimizes light-induced leakage current from the TFTs, providing high-quality image quality without image degradation such as crosstalk.
(製造プロセス) 次に、図3および図4を用いて本実施例の製造プロセスを説明する。まず、無 アルカリガラスや石英等の基板10上にスパッタ法等によりタングステン膜,チ タン膜,クロム膜,タンタル膜,およびモリブデン膜等の導電性の金属膜、ある いは金属シリサイド等の金属合金膜を約500〜3000オングストローム好ま しくは約1000〜2000オングストロームの厚さに形成した後、フォトリソ グラフィ技術およびエッチング技術等を用いてパターニングすることにより第1 遮光膜7を形成する(図3a)。この第1遮光膜7は、少なくとも後に形成され るTFTのチャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d ,1eを下から覆うように形成する。なお、第1遮光膜7の材料としては、光を 吸収するような膜であれば、有機膜であっても良い。また、第1遮光膜7の表面 での反射を防止するために、該第1遮光膜7の表面を酸化処理等により凹凸を形 成し、入射光を散乱させるようにすると良い。また、ポリシリコン膜を第1遮光 膜7の上方に形成して2層構造とすることで、入射光をポリシリコン膜で吸収さ せ るようにしても良い。(Manufacturing Process) Next, the manufacturing process of this embodiment will be described with reference to Figures 3 and 4. First, a conductive metal film, such as tungsten, titanium, chromium, tantalum, or molybdenum, or a metal alloy film, such as metal silicide, is formed on a substrate 10, such as alkali-free glass or quartz, by sputtering or other methods to a thickness of approximately 500 to 3000 angstroms, preferably approximately 1000 to 2000 angstroms. This film is then patterned using photolithography and etching techniques to form a first light-shielding film 7 (Figure 3a). This first light-shielding film 7 is formed so as to cover at least the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the TFTs to be formed later. Note that the material of the first light-shielding film 7 may be an organic film as long as it absorbs light. Furthermore, in order to prevent reflection on the surface of the first light-shielding film 7, it is preferable to form irregularities on the surface of the first light-shielding film 7 by oxidation or the like, thereby scattering incident light. Alternatively, a polysilicon film may be formed above the first light-shielding film 7 to form a two-layer structure, allowing incident light to be absorbed by the polysilicon film.
次に、前記第1遮光膜7の上に第1層間絶縁膜11を約1000〜15000 オングストローム好ましくは5000〜10000オングストロームの厚みに形 成する(図3b)。前記第1層間絶縁膜11は第1遮光膜7と後に形成される半 導体層1とを絶縁するものであり、例えば常圧CVD法やTEOSガス等を用い て酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等により形成される。Next, a first interlayer insulating film 11 is formed on the first light-shielding film 7 to a thickness of approximately 1,000 to 15,000 angstroms, preferably 5,000 to 10,000 angstroms (FIG. 3b). The first interlayer insulating film 11 insulates the first light-shielding film 7 from the semiconductor layer 1 to be formed later, and is formed, for example, from a silicon oxide film or a silicon nitride film using atmospheric pressure CVD or TEOS gas.
第1層間絶縁膜11を形成後に基板10を約500℃の温度に加熱しながら、 モノシランガスあるいはジシランガスを約400〜600cc/minの流量で 供給し、圧力を約20〜40Paにて、第1層間絶縁膜11上にアモルファスシ リコン膜を形成する。この後、N2雰囲気にて、約600〜700℃の温度で約 1〜72時間アニール処理を施し、固相成長させポリシリコン膜を形成する。こ の後、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、TFTの半導体層1 を形成する(図3c)。このポリシリコン膜は減圧CVD法等により、約500 〜2000オングストローム好ましくは約1000オングストロームのような厚 さで形成しても良いし、減圧CVD法等により堆積したポリシリコン膜にシリコ ンイオンを打ち込んで一旦非晶質化し、アニール等で再結晶化させてポリシリコ ン膜を形成しても良い。After forming the first interlayer insulating film 11, the substrate 10 is heated to a temperature of approximately 500°C while monosilane gas or disilane gas is supplied at a flow rate of approximately 400-600 cc/min at a pressure of approximately 20-40 Pa to form an amorphous silicon film on the first interlayer insulating film 11. This is then annealed in an N2 atmosphere at a temperature of approximately 600-700°C for approximately 1-72 hours to form a polysilicon film by solid-phase growth. Subsequently, the semiconductor layer 1 of the TFT is formed by photolithography, etching, and other processes (Figure 3c). This polysilicon film may be formed by low-pressure CVD or the like to a thickness of about 500 to 2000 angstroms, preferably about 1000 angstroms, or may be formed by implanting silicon ions into a polysilicon film deposited by low-pressure CVD or the like to make it amorphous, and then recrystallizing it by annealing or the like to form a polysilicon film.
次に、前記半導体層1を熱酸化することにより、半導体層1上にゲート絶縁膜 12を形成する(図3d)。この工程により、半導体層1は最終的に300〜1 500オングストローム、好ましくは350〜450オングストロームのような 厚さとなり、ゲート絶縁膜12は約600〜1500オングストロームとなる。Next, the semiconductor layer 1 is thermally oxidized to form a gate insulating film 12 on the semiconductor layer 1 (FIG. 3d). Through this process, the semiconductor layer 1 finally has a thickness of 300 to 1,500 angstroms, preferably 350 to 450 angstroms, and the gate insulating film 12 has a thickness of approximately 600 to 1,500 angstroms.
なお、8インチクラスの大型基板を使用する場合、熱による基板のそりを防止す るために熱酸化時間を短くして熱酸化膜を薄く形成し、該熱酸化膜上に高温酸化 シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜をCVD法等で堆積することで、2層 以上のゲート絶縁膜構造を形成してもよい。次に半導体層を構成するポリシリコ ン層のうち、データ線3に沿って上方へ延設されて付加容量を形成する領域(図 1における1f)に不純物、例えばリンをドーズ量約3×1012/cm2でドー プして、その部分の半導体層1を低抵抗化させる。このドーズ量の下限は、半導 体層1の付加容量を形成するために必要な導電性を確保する観点から求められ、 ま た上限は、ゲート絶縁膜12の劣化を抑える観点から求められる。When using a large substrate of 8 inches or so, a two- or more-layer gate insulating film structure may be formed by shortening the thermal oxidation time to form a thin thermal oxide film in order to prevent warping of the substrate due to heat, and then depositing a high-temperature silicon oxide film (HTO film) or a silicon nitride film on the thermal oxide film by a CVD method or the like. Next, of the polysilicon layer constituting the semiconductor layer, a region (if in FIG. 1 ) extending upward along the data line 3 to form an additional capacitance is doped with an impurity, for example, phosphorus, at a dose of approximately 3×10 12 /cm 2 to reduce the resistance of that portion of the semiconductor layer 1. The lower limit of this dose is determined from the viewpoint of ensuring the conductivity required to form the additional capacitance of the semiconductor layer 1, and the upper limit is determined from the viewpoint of suppressing deterioration of the gate insulating film 12.
次に、半導体層1上にゲート絶縁膜12を介してゲート電極および走査線2と なるポリシリコン膜を堆積して、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程 等によりパターニンングする(図3e)。ゲート電極の材料はポリシリコン膜で あっても良いし、遮光性を有する材料、例えばタングステン膜,チタン膜,クロ ム膜,タンタル膜,モリブデン膜等の導電性の金属膜あるいは金属シリサイド等 の金属合金膜であれば、入射光に対してチャネル領域1cおよびLDD領域(あ るいはオフセット領域)1d,1eへの光を防ぐことができ、遮光効果は更に向 上する。これにより、対向基板31上のブラックマトリクス(第3遮光膜)6を 省略することができるため、対向基板31と液晶装置用基板との貼り合わせ時の 精度誤差による液晶装置の透過率の低下を防ぐことができる。Next, a polysilicon film that will become the gate electrode and scan line 2 is deposited on the semiconductor layer 1 via the gate insulating film 12 and patterned by photolithography, etching, or other processes (Figure 3e). The gate electrode may be made of a polysilicon film, or a light-shielding material, such as a conductive metal film (e.g., tungsten, titanium, chromium, tantalum, or molybdenum) or a metal alloy film (e.g., metal silicide), can block incident light from reaching the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e, further improving the light-shielding effect. This allows the black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate 31 to be omitted, thereby preventing a decrease in the transmittance of the liquid crystal device due to precision errors during bonding of the opposing substrate 31 and the liquid crystal device substrate.
次に、Nチャネル型TFTを形成するために、ゲート電極2をマスクとして、 不純物イオン(例えばリンイオン)を約0.1〜10×1013/cm2のドーズ 量にて打ち込みを行い低濃度な領域(LDD領域)1d,1eを形成する(図3 f)。 Next, to form an N-channel TFT, impurity ions (e.g., phosphorus ions) are implanted at a dose of approximately 0.1 to 10× 10 /cm using the gate electrode 2 as a mask to form low-concentration regions (LDD regions) 1d and 1e (FIG. 3f).
更に、ゲート電極2の幅よりも広いレジストマスク17をゲート電極2上に形 成して、不純物イオン(例えばリンイオン)を約0.1〜10×1015/cm2 のドーズ量にて打ち込みを行う(図4g)。これによりマスクされた領域がLD D構造となる。すなわち、LDD領域1dおよび1eとソース・ドレイン領域1 aおよび1bが形成され、ゲート電極2の下方にチャネル領域1cが形成される 。このようにしてイオン打ち込みを行った際には、ゲート電極(走査線)2とし て形成されていたポリシリコン膜にも不純物イオンが導入されるので、該ゲート 電極(走査線)2は更に低抵抗化する。Furthermore, a resist mask 17 wider than the width of the gate electrode 2 is formed on the gate electrode 2, and impurity ions (e.g., phosphorus ions) are implanted at a density of approximately 0.1 to 10×1015/cm2 ion implantation is performed with a dose of 100 uF (Figure 4g). This results in an LDD structure in the masked region. This results in LDD regions 1d and 1e and source/drain regions 1a and 1b, and a channel region 1c below the gate electrode 2. When ion implantation is performed in this manner, impurity ions are also introduced into the polysilicon film that served as the gate electrode (scanning line) 2, further lowering the resistance of the gate electrode (scanning line) 2.
これらの不純物導入工程に代えて、低濃度の不純物イオン(例えばリンイオン )の打ち込みを行わずにゲート電極2より幅の広いレジストマスク17を形成し た状態で高濃度の不純物イオン(例えばリンイオン)を打ち込み、オフセット構 造のNチャネル型ソース・ドレイン領域1a,1bを形成しても良い。また、ゲ ート電極2をマスクとして高濃度の不純物イオン(例えばリンイオン)を打ち込 んで、セルフアライン構造のNチャネル型ソース・ドレイン領域を形成しても良 い。Instead of these impurity introduction steps, a resist mask 17 wider than the gate electrode 2 may be formed without implanting low-concentration impurity ions (e.g., phosphorus ions), and high-concentration impurity ions (e.g., phosphorus ions) may be implanted to form offset N-channel source/drain regions 1a, 1b. Alternatively, high-concentration impurity ions (e.g., phosphorus ions) may be implanted using the gate electrode 2 as a mask to form self-aligned N-channel source/drain regions.
また、図示を省略するが、周辺駆動回路のPチャネル型TFTを形成するため に、画素TFT部およびNチャネルTFT舞をレジストで被膜保護してゲート電 極2をマスクとして、不純物イオン(例えばボロンイオン)を約0.1〜10× 1013/cm2のドーズ量にて打ち込みを行い低濃度な領域(LDD領域)1d ,1eを形成する。 Although not shown, in order to form P-channel TFTs for the peripheral drive circuits, the pixel TFT section and the N-channel TFT section are protected by a resist film, and using the gate electrode 2 as a mask, impurity ions (e.g., boron ions) are implanted at a dose of approximately 0.1 to 10× 10 /cm to form low-concentration regions (LDD regions) 1d and 1e.
更に、ゲート電極2の幅よりも広いレジストマスク17をゲート電極2上に形 成して、不純物イオン(例えばボロンイオン)を約0.1〜10×1015/cm2 のドーズ量にて打ち込みを行う(図4g)。これによりマスクされた領域がラ イトリー・ドープト・ドレイン(LDD)構造となる。すなわち、LDD領域1 dおよび1eとソース・ドレイン領域1aおよび1bが形成され、ゲート電極2 の下方にチャネル領域1cが形成される。 Furthermore, a resist mask 17 wider than the gate electrode 2 is formed on the gate electrode 2, and impurity ions (e.g., boron ions) are implanted at a dose of approximately 0.1 to 10× 10 /cm (FIG. 4g). This results in the masked region having a lightly doped drain (LDD) structure. That is, LDD regions 1d and 1e and source/drain regions 1a and 1b are formed, and a channel region 1c is formed below the gate electrode 2.
これらの不純物導入工程に代えて、低濃度の不純物イオン(例えばボロンイオ ン)の打ち込みを行わずにゲート電極2より幅の広いレジストマスク17を形成 した状態で高濃度の不純物イオン(例えばボロンイオン)を打ち込み、オフセッ ト構造のPチャネル型ソース・ドレイン領域1a,1bを形成しても良い。また 、ゲート電極2をマスクとして高濃度の不純物イオン(例えばボロンイオン)を 打ち込んで、セルフアライン構造のPチャネル型ソース・ドレイン領域を形成し ても良い。これらのイオン打ち込み工程により、CMOS(相補型MOS)TF T化が可能となり、画素TFTと同一基板内での周辺駆動回路の内蔵化が可能と なる。Instead of these impurity introduction processes, a resist mask 17 wider than the gate electrode 2 may be formed without implanting low-concentration impurity ions (e.g., boron ions), and high-concentration impurity ions (e.g., boron ions) may be implanted to form offset P-channel source/drain regions 1a, 1b. Alternatively, high-concentration impurity ions (e.g., boron ions) may be implanted using the gate electrode 2 as a mask to form self-aligned P-channel source/drain regions. These ion implantation processes enable the fabrication of CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) TFTs, allowing peripheral driver circuitry to be integrated within the same substrate as the pixel TFTs.
その後、前記ゲート電極2を覆うように、基板10全面に酸化シリコン膜や窒 化シリコン膜等からなる第2層間絶縁膜13を例えばCVD法等により5000 〜15000オングストロームのような厚さに形成する。第2層間絶縁膜13と して、ボロンやリンを含まない酸化シリコン膜(NSG)や窒化シリコン膜を形 成する。そしてソース・ドレイン領域を活性化するためのアニールを施した後、 前記第2層間絶縁膜13には、画素TFTのソース領域1aに対応してコンタク トホール5をドライエッチング等により開孔する。次にスパッタ法等により、ア ルミニウム膜,チタン膜,タングステン膜,タンタル膜,クロム膜,モリブデン 膜等の導電性の金属膜あるいは金属合金膜を、例えば2000〜6000オング ストロームのような厚さに形成し、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工 程等により、データ線(第2遮光膜)をパターニングする。この際、コンタクト ホール5にてデータ線(第2遮光膜)3を半導体層1に接続する(図4h)。こ の際、データ線(第2遮光膜)3を少なくともチャネル領域1cおよびLDD領 域(あるいはオフセット領域)1d,1eを覆うように形成する。Thereafter, a second interlayer insulating film 13 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like is formed over the entire surface of the substrate 10 to a thickness of 5,000 to 15,000 angstroms by, for example, CVD, so as to cover the gate electrode 2. The second interlayer insulating film 13 is formed of a silicon oxide film (NSG) or a silicon nitride film that does not contain boron or phosphorus. After annealing to activate the source and drain regions, contact holes 5 are opened in the second interlayer insulating film 13 by, for example, dry etching, corresponding to the source regions 1a of the pixel TFTs. Next, a conductive metal or metal alloy film such as aluminum, titanium, tungsten, tantalum, chromium, or molybdenum is formed by, for example, sputtering to a thickness of 2,000 to 6,000 angstroms, and the data lines (second light-shielding film) are patterned by, for example, photolithography and etching. At this time, the data line (second light-shielding film) 3 is connected to the semiconductor layer 1 through the contact hole 5 (FIG. 4h). At this time, the data line (second light-shielding film) 3 is formed so as to cover at least the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e.
そして、前記データ線3を覆うように、基板10全面に第3層間絶縁膜15を 例えばCVD法や常圧オゾンTEOS法等により5000〜15000オングス トロームのような厚さに形成する。第3層間絶縁膜15として、ボロンとリンを 含む酸化シリコン膜(BPSG)や窒化シリコン膜を形成する。また、有機膜等 をスピンコーターにより塗布することで、段差形状のない平坦化膜を形成しても 良い。前記平坦化処理を画素電極14形成直前の第3層間絶縁膜形成時に行うと 、液晶の配向不良による液晶装置のコントラスト低下を極力低減することができ る。そして、前記第3層間絶縁膜15に、画素TFTのドレイン領域1bとのコ ンタクトホール4をドライエッチング等により開孔し、このコンタクトホール4 にてその後形成する画素電極14を半導体層1に接続させる(図4i)。Next, a third interlayer insulating film 15 is formed over the entire surface of the substrate 10, covering the data lines 3, to a thickness of 5,000 to 15,000 angstroms, for example, by CVD or atmospheric pressure ozone TEOS. The third interlayer insulating film 15 is formed from a boron-phosphorus silicon dioxide (BPSG) or silicon nitride film. Alternatively, an organic film or other material may be applied using a spin coater to form a planarized film without steps. Performing this planarization process during the formation of the third interlayer insulating film immediately before the formation of the pixel electrodes 14 minimizes the reduction in contrast of the liquid crystal device due to poor liquid crystal alignment. Finally, a contact hole 4 is opened in the third interlayer insulating film 15 by dry etching or other methods, connecting the pixel electrodes 14 to the semiconductor layer 1 (Figure 4i).
前記画素電極14は、例えばITO膜をスパッタリング法等で400〜200 0オングストロームのような厚さに形成し、フォトリソグラフィ工程およびエッ チング工程等によりパターニングを行なうことで形成する。そして、前記画素電 極14および第3層間絶縁膜15上にかけてはポリイミド等からなる配向膜を約 200〜1000オングストロームのような厚さで基板10全面に被覆し、ラビ ング(配向処理)を行なうことで液晶装置用基板となる。The pixel electrodes 14 are formed, for example, by forming an ITO film to a thickness of about 400 to 2000 angstroms by sputtering or the like, and then patterning the film by photolithography, etching, or the like. Then, an alignment film made of polyimide or the like is coated on the entire surface of the substrate 10 to a thickness of about 200 to 1000 angstroms over the pixel electrodes 14 and the third interlayer insulating film 15, and rubbing (alignment treatment) is performed to form a substrate for a liquid crystal device.
前記実施例1では、LDD構造で説明したが、オフセット構造であっても良い しあるいは、ゲート電極をマスクとしたセルフアライン構造であっても良い。オ フセット構造の場合は、図4fの工程を削除すれば良い。またセルフアライン構 造の場合は、図4fの工程で高濃度不純物を打ち込み、図4gの工程を削除すれ ば良い。In the first embodiment, an LDD structure was described, but an offset structure or a self-aligned structure using the gate electrode as a mask may also be used. In the case of an offset structure, the step of FIG. 4f can be omitted. In the case of a self-aligned structure, high-concentration impurities can be implanted in the step of FIG. 4f and the step of FIG. 4g can be omitted.
(実施例2) 図5および図6は、本発明を適用して好適な液晶装置用基板の第2の実施例を 示す。図5は隣接する画素の平面図であり、図6は図5におけるB−B’線に沿 った断面、すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造を示す。(Example 2) Figures 5 and 6 show a second example of a substrate for a liquid crystal device suitable for application of the present invention. Figure 5 is a plan view of adjacent pixels, and Figure 6 shows a cross section taken along line B-B' in Figure 5, i.e., a cross-sectional structure taken along semiconductor layer 1, which serves as the active layer of the TFT.
本実施例2において、半導体層1の下方および走査線2の下方に第1遮光層7( 図5における右上がりの斜線部分)が形成されかつ半導体層1と走査線2とが2 度交差するように、半導体層1が形成されている。このような構成により、走査 線(ゲート電極)2が半導体層1に対してパターンずれを生じても画素TFTの チャネル領域1c(図5における右下がりの斜線部分)と各コンタクトホールと の距離が一定に保たれ、画素TFTの特性の違いによる画質の低下を防止するこ とができる。また、画素TFTのチャネル領域1cとなる半導体層1が走査線2 と2度交差し、その交差部分にそれぞれ形成されたチャネル領域1cが直列に接 続されるため、画素TFTの抵抗成分が大きくなり、TFTがオフ時のリーク電 流を低減するという利点がある。In Example 2, a first light-shielding layer 7 (shown as the hatched area with an upward-sloping diagonal line in FIG. 5 ) is formed below the semiconductor layer 1 and below the scanning line 2, and the semiconductor layer 1 is formed so that the semiconductor layer 1 intersects the scanning line 2 twice. This configuration maintains a constant distance between the pixel TFT's channel region 1c (shown as the hatched area with an downward-sloping diagonal line in FIG. 5 ) and each contact hole, even if the scanning line (gate electrode) 2 is misaligned with respect to the semiconductor layer 1, preventing degradation of image quality due to differences in pixel TFT characteristics. Furthermore, because the semiconductor layer 1, which forms the pixel TFT's channel region 1c, intersects the scanning line 2 twice, and the channel regions 1c formed at each intersection are connected in series, the resistance component of the pixel TFT increases, advantageously reducing leakage current when the TFT is off.
本実施例2においても画素TFTはLDD構造やオフセット構造であっても良 い。デュアルゲート構造やトリプルゲート構造にLDD構造あるいはオフセット 構造を用いることにより、リーク電流は更に低減することが可能となる。また、 本実施例2において、2つのチャネル領域1cとLDD領域(あるいはオフセッ ト領域)1d,1eのうちの一つ(図5では左側)は、アルミニウム膜等からな るデータ線(第2遮光膜)3の下方に位置されている。そのため、データ線(第 2遮光膜)3が上方から入射した光、すなわち対向基板31側から入射した光に 対する遮光膜となって画素TFTのチャネル領域1cおよびLDD領域(あるい はオフセット領域)1d,1eに直接光が照射されることを防止することができ 、リーク電流を更に減少させることができる。この場合、データ線(第2遮光膜 )3に覆われていない方のチャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセ ット領域)1d,1e(図5では右側)では、入射光に直接さらされる危険があ るが、少なくとも2個直列に接続されたチャネルの一方は、光に対する影響を受 けないため、光によるリーク電流は問題無く、かつデュアルゲートによるTFT がオフ時の低抵抗化が実現できる。In this second embodiment, the pixel TFT may also have an LDD structure or an offset structure. By incorporating an LDD structure or an offset structure into a dual-gate structure or triple-gate structure, leakage current can be further reduced. Furthermore, in this second embodiment, one of the two channel regions 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d, 1e (the left side in FIG. 5 ) is located below the data line (second light-shielding film) 3 made of an aluminum film or the like. Therefore, the data line (second light-shielding film) 3 functions as a light-shielding film against light incident from above, i.e., from the opposing substrate 31 side, preventing direct light irradiation on the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d, 1e of the pixel TFT, thereby further reducing leakage current. In this case, the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e (on the right side in Figure 5) that are not covered by the data line (second light-shielding film) 3 are at risk of being directly exposed to incident light. However, at least one of the two serially connected channels is not affected by light, so light-induced leakage current is not a problem, and the dual gate allows for low resistance when the TFT is off.
また、本実施例2にも実施例1と同様に、第1遮光膜7が前記対向基板31側 のブラックマトリクス6よりも小さく形成されている。したがって入射光が直接 第1遮光膜7の表面に直接照射されることがないため、該第1遮光膜7自身の反 射光による画素TFTのリーク電流を抑制することができる。また、走査線2の 下方に延設されている第1遮光膜7にも直接入射光が照射されないように、第1 遮光膜7は走査線2の幅よりも狭く形成されている。これにより、走査線2下で の第1遮光膜7による反射を防止することができる。In addition, in this second embodiment, as in the first embodiment, the first light-shielding film 7 is formed smaller than the black matrix 6 on the opposing substrate 31 side. Therefore, incident light does not directly strike the surface of the first light-shielding film 7, thereby suppressing leakage current in the pixel TFTs due to light reflected from the first light-shielding film 7 itself. Furthermore, to prevent incident light from directly striking the first light-shielding film 7 extending below the scanning line 2, the first light-shielding film 7 is formed narrower than the width of the scanning line 2. This prevents reflection by the first light-shielding film 7 below the scanning line 2.
なお、特に限定されないが、本実施例1では、TFTのドレインに付加される 容量を効率良く得るために、チャネル領域1cを構成する前記1層目の半導体層 1を、符号1fのようにデータ線3に沿って上方へ延設させ、更に前段(図5で は上段)の画素の走査線2に沿って隣接する画素電極14(図5では左隣りの画 素)上の方へ折曲させている。そして、前段の走査線2の一部を同じくデータ線 3に沿って符号2fで示すように下方へ延設させている。これにより、前記1層 目の半導体層1の延設部1fと走査線2の延設部2fとの間の容量(ゲート絶縁 膜12を誘電体とする)が、付加容量として各画素電極14に電圧を印加するT FTのドレインに接続されることとなる。この様に容量形成を行うことにより、 画素開口率への影響を極力避けることができる。したがって、高い画素開口率を 維持すると共に、付加容量の増大が実現できる利点がある。Although not particularly limited, in this embodiment, in order to efficiently obtain capacitance added to the drain of the TFT, the first semiconductor layer 1 constituting the channel region 1c extends upward along the data line 3 as indicated by reference symbol 1f and is further bent upward toward the adjacent pixel electrode 14 (the pixel to the left in FIG. 5) along the scan line 2 of the preceding pixel (the upper pixel in FIG. 5). A portion of the preceding scan line 2 also extends downward along the data line 3 as indicated by reference symbol 2f. As a result, the capacitance between the extension portion 1f of the first semiconductor layer 1 and the extension portion 2f of the scan line 2 (with the gate insulating film 12 as a dielectric) is connected as additional capacitance to the drain of the TFT that applies voltage to each pixel electrode 14. Forming the capacitance in this manner minimizes the effect on the pixel aperture ratio. This has the advantage of maintaining a high pixel aperture ratio while increasing the additional capacitance.
また、本実施例2は実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the second embodiment can be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例3) 図7および図8は、本発明を適用して好適な液晶装置用基板の第3の実施例を 示す。図7は隣接する画素の平面図であり、図8は図7におけるC−C’線に沿 った断面、すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造を示す。(Example 3) Figures 7 and 8 show a third example of a substrate for a liquid crystal device suitable for application of the present invention. Figure 7 is a plan view of adjacent pixels, and Figure 8 shows a cross section taken along line C-C' in Figure 7, i.e., a cross-sectional structure taken along semiconductor layer 1, which serves as the active layer of the TFT.
本実施例3は、第1遮光膜7(図7における右上がりの斜線部分)が走査線2の みでなくデータ線3の下方にも設けられている点で実施例1と異なっている。す なわち、本実施例3では第1遮光膜7を走査線2およびデータ線3の下方に延設 して設けることにより、マトリクス状に配線している。この様な構成をとること により、第1遮光膜7が接地電位のような定電位配線と電気的に接続された時に 、該第1遮光膜7の配線抵抗が更に低減され、かつ、基板工程流動中の異物等で 断線が生じたとしても、定電位が供給されることになる。したがって、配線の低 抵抗化と冗長構造により、クロストーク等の無い高品位な画質が得られる。The third embodiment differs from the first embodiment in that the first light-shielding film 7 (the portion with upward-sloping diagonal lines in FIG. 7 ) is provided not only under the scanning lines 2 but also under the data lines 3. That is, in the third embodiment, the first light-shielding film 7 extends below the scanning lines 2 and the data lines 3, forming a matrix wiring. This configuration further reduces the wiring resistance of the first light-shielding film 7 when electrically connected to a constant potential wiring such as ground potential. Furthermore, even if a break occurs due to a foreign object or the like during the substrate processing, a constant potential is still supplied. Therefore, the low resistance of the wiring and redundant structure result in high-quality image quality without crosstalk.
また、本実施例3も実施例1と同様に、前記画素TFTのチャネル領域1c( 図7における右下がりの斜線部分)の下方および走査線2とデータ線3の下方に そ れぞれタングステン膜,チタン膜,クロム膜,タンタル膜,およびモリブデン膜 等の金属膜、あるいは金属シリサイド等の金属合金膜等からなる第1遮光膜7が 設けられている。したがって、対向基板31側からの入射光に対しては走査線2 およびデータ線(第2遮光膜)3が遮光層となり、液晶装置用基板裏面からの反 射光に対しては前記第1遮光膜7が遮光層として機能し、反射光が画素TFTの チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eを照 射するのを防止して、光によるリーク電流を抑制することができる。更に本実施 例2では、画素電極14の全ての辺、すなわち図7における縦方向の辺がデータ 線3と、横方向の辺が走査線2下の第1遮光膜7と重なっており、該データ線3 上および走査線2下の第1遮光膜7上で隣り合う画素電極と分離させるようにす る。このような構成にすれば、対向基板31状にブラックマトリクス(第3遮光 膜)6を設ける必要がなくなる。本発明者の実験によれば、第1遮光膜7にタン グステンシリサイド膜を使用し、その膜厚を約2000オングストロームで形成 して実験を行ったところ、光学濃度が3以上の値が得られたため、遮光層として 、対向基板31上のブラックマトリクスと同等の高い遮光性が実現できた。これ により、対向基板31上のブラックマトリクス(第3遮光膜)6と液晶装置用基 板との貼り合わせ時のアライメント精度を考慮しなくても良いため、液晶装置の 透過率がばらつかないという利点がある。Also, in the third embodiment, similar to the first embodiment, a first light-shielding film 7 made of a metal film such as a tungsten film, a titanium film, a chromium film, a tantalum film, or a molybdenum film, or a metal alloy film such as a metal silicide, is provided below the channel region 1c of the pixel TFT (the shaded area downward to the right in FIG. 7 ) and below the scan line 2 and the data line 3, respectively. Therefore, the scan line 2 and the data line (second light-shielding film) 3 function as a light-shielding layer against incident light from the opposing substrate 31 side, and the first light-shielding film 7 functions as a light-shielding layer against reflected light from the rear surface of the liquid crystal device substrate, preventing the reflected light from irradiating the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the pixel TFT, thereby suppressing light-induced leakage current. Furthermore, in Example 2, all sides of the pixel electrode 14, i.e., the vertical sides in FIG. 7 overlap the data line 3, and the horizontal sides overlap the first light-shielding film 7 below the scanning line 2, separating adjacent pixel electrodes from each other by the first light-shielding film 7 above the data line 3 and below the scanning line 2. This configuration eliminates the need for a black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate 31. Experiments conducted by the inventors using a tungsten silicide film for the first light-shielding film 7 with a thickness of approximately 2000 angstroms yielded an optical density of 3 or greater, thereby achieving a light-shielding layer with high light-shielding properties equivalent to those of the black matrix on the opposing substrate 31. This eliminates the need for alignment accuracy when bonding the black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate 31 to the liquid crystal device substrate, thereby providing the advantage of consistent transmittance across the liquid crystal device.
なお、本実施例3では、データ線3および走査線2の下方にマトリクス状に第 1遮光膜を配線した例で説明したが、実施例1のように少なくとも走査線2下に 第1遮光膜7からなる配線が形成してあれば、対向基板上のブラックマトリクス が省略できることは言うまでもない。In the third embodiment, the first light-shielding film is arranged in a matrix below the data lines 3 and the scanning lines 2. However, if wiring made of the first light-shielding film 7 is formed at least below the scanning lines 2 as in the first embodiment, it goes without saying that the black matrix on the opposing substrate can be omitted.
また、本実施例3も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the third embodiment can also be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例4) 図9および図10は、本発明を適用して好適な液晶装置用基板の第4の実施例 を示す。図9は隣接する画素の平面図であり、図10は図9におけるD−D’線 に沿った断面、すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造を示 す。本実施例4は、走査線2がポリシリコン層2aとタングステン膜やモリブデ ン膜等の金属膜や金属シリサイド等の金属合金膜2b等からなる多層構造とされ ている点および第1遮光膜7(図9における右あがりの斜線部分)がデータ線( 第2遮光膜)3の下方にのみ設けられている点が実施例3と異なっている。上述 した実施例3では第1遮光膜7上は走査線2を形成するポリシリコン膜のみなの で、チャネル領域1c(図9における右下がりの斜線部分)およびLDD領域( あるいはオフセット領域)1d,1eが画素開口部に近いと、入射光に対する影 響を受ける可能性がある。そこで、走査線2を非光透過の膜である金属膜や金属 合金膜で形成することにより、この不具合を解決する。すなわち、画素電極14 の図9における縦方向の辺はデータ線3で遮光し、横方向の辺は走査線2で遮光 するためである。したがって、本実施例4では、データ線3下にのみ第1遮光膜 7から延設された配線を引き回しているが、実施例1のように走査線2下のみで も良いし、実施例3のようにマトリクス状に引き回しても良い。(Example 4) Figures 9 and 10 show a fourth example of a liquid crystal device substrate suitable for application of the present invention. Figure 9 is a plan view of adjacent pixels, and Figure 10 shows a cross section taken along line D-D' in Figure 9, i.e., a cross-sectional structure taken along the semiconductor layer 1 that serves as the active layer of the TFT. Example 4 differs from Example 3 in that the scan lines 2 have a multilayer structure consisting of a polysilicon layer 2a and a metal film such as a tungsten film or a molybdenum film, or a metal alloy film 2b such as a metal silicide, and in that the first light-shielding film 7 (the area indicated by diagonal lines slanting upward to the right in Figure 9) is provided only below the data lines (second light-shielding film) 3. In Example 3 described above, only the polysilicon film forming the scan lines 2 is located above the first light-shielding film 7. Therefore, if the channel regions 1c (the area indicated by diagonal lines slanting downward to the right in Figure 9) and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e are close to the pixel apertures, they may be affected by incident light. Therefore, this problem is solved by forming the scanning lines 2 from a non-light-transmitting metal or metal alloy film. That is, the vertical sides of the pixel electrodes 14 in FIG. 9 are shielded from light by the data lines 3, and the horizontal sides are shielded from light by the scanning lines 2. Therefore, in Example 4, the wiring extending from the first light-shielding film 7 is routed only below the data lines 3, but it may also be routed only below the scanning lines 2 as in Example 1, or routed in a matrix as in Example 3.
ところで、前記金属あるいは金属合金膜2bは、スパッタ法により形成しても 良いし、ポリシリコン膜2aの上に金属膜を蒸着してから熱処理を加えて金属膜 2bをシリサイド化させるようにしても良い。また、走査線2は上述のような2 層構造に限らず、3層以上であっても良い。例えば、走査線2を半導体層1に密 着性の良いポリシリコン膜2aとその上に低抵抗なタングステンシリサイド等の 金属シリサイド層2bと更にその上に該金属シリサイド層の剥がれを防止するよ うにポリシリコン膜を前記ポリシリコン膜2aと金属シリサイド層2bを覆うよ うに形成しても良い。この様に、走査線2を金属膜や金属合金膜で形成すること により、遮光膜としての効果だけでなく、ポリシリコン膜のみを用いた場合より 配線抵抗を低減できるので、ゲート信号が遅延しないといった利点がある。The metal or metal alloy film 2b may be formed by sputtering, or by depositing a metal film on the polysilicon film 2a and then silicidating the metal film 2b through heat treatment. The scan line 2 is not limited to the two-layer structure described above; it may also have three or more layers. For example, the scan line 2 may be formed of a polysilicon film 2a with good adhesion to the semiconductor layer 1, a low-resistance metal silicide layer 2b such as tungsten silicide, or the like, and a polysilicon film covering the polysilicon film 2a and the metal silicide layer 2b to prevent peeling of the metal silicide layer. Forming the scan line 2 from a metal or metal alloy film in this way not only serves as a light-shielding film, but also reduces wiring resistance compared to a polysilicon film alone, thereby reducing gate signal delays.
本実施例4においても実施例1と同様に、データ線(第2遮光膜)3の画素開 口領域に接している、あるいはその近接した部分では、下方に延設されている第 1遮光膜7がデータ線(第2遮光膜)3の幅よりも狭く形成されている。これは 、入射光に対して、データ線3が遮光層の役割を果たしているため、第1遮光膜 7に直接光が照射されないように、上方のデータ線(第2遮光膜)3の線幅を広 く形成しているためである。In this fourth embodiment, as in the first embodiment, in the portion of the data line (second light-shielding film) 3 that contacts or is close to the pixel opening region, the first light-shielding film 7 extending downward is formed to be narrower than the width of the data line (second light-shielding film) 3. This is because the data line 3 functions as a light-shielding layer against incident light, and the line width of the upper data line (second light-shielding film) 3 is formed to be wide so that the light is not directly irradiated onto the first light-shielding film 7.
本実施例4において、前記画素TFTのチャネル領域1cおよびLDD領域( あるいはオフセット領域)1d,1eの下方およびデータ線3の下方にそれぞれ タ ングステンシリサイド等の金属シリサイド等からなる第1遮光膜7が設けられて いるとともに、走査線2は光非透過性の金属膜や金属シリサイド膜等を有する多 層構造となる。したがって、対向基板31側からの入射光に対しては走査線2お よびデータ線3が遮光層となり、基板裏面からの反射光に対しては前記第1遮光 膜7が遮光膜となって、反射光が画素TFTのチャネル領域1cおよびLDD領 域(あるいはオフセット領域)1d,1eに照射されることを防止し、TFTの 光によるリーク電流を抑制することができる。この場合も実施例3と同様に、画 素電極14の全ての辺が、データ線3および走査線2上で重なっており、該デー タ線3上および走査線2上で隣り合う画素電極14と分離させるようにする。そ のため、本実施例4でも実施例3と同様に、対向基板にブラックマトリクスを設 ける必要がないという利点がある。In Example 4, a first light-shielding film 7 made of a metal silicide such as tungsten silicide is provided below the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the pixel TFT and below the data line 3, respectively. The scan line 2 has a multilayer structure including a non-transparent metal film or metal silicide film. Therefore, the scan line 2 and data line 3 function as light-shielding layers against incident light from the opposing substrate 31, and the first light-shielding film 7 functions as a light-shielding film against reflected light from the rear surface of the substrate. This prevents the reflected light from reaching the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the pixel TFT, thereby suppressing light-induced leakage current in the TFT. In this case, as in Example 3, all sides of the pixel electrode 14 overlap the data line 3 and the scan line 2, and are separated from adjacent pixel electrodes 14 on the data line 3 and the scan line 2. Therefore, similar to the third embodiment, the fourth embodiment also has the advantage that it is not necessary to provide a black matrix on the opposing substrate.
また、本実施例4も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the fourth embodiment can also be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例5) 図11は、本発明を適用して好適な液晶装置用基板の第5の実施例を示す。図 11は隣接する画素の平面図であり、図11におけるA−A’線に沿った断面、 すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造は、実施例1で説明 した断面図(図2)と同様の構成をとる。本実施例5は、走査線2をデータ線3 の下方に延設して付加容量を構成する代わりに、走査線2と平行な容量線16を 設け、この容量線16の下方に半導体層1の延設部1fを設けて付加容量とした ものである。容量線16は走査線2と同一工程で形成される2層目のポリシリコ ン膜によって構成され、画面領域の外側で接地電位のような定電位に固定される 。前記定電位は周辺駆動回路の電源等の定電位線を使用すると、専用の外部端子 を設ける必要が無く効果的である。また、画素のTFTのゲートはシングルゲー トである。かかる容量線方式の基板を使用した液晶装置において、容量線16を 遮光せねばならないため、対向基板31に設けられるブラックマトリクス(第3 遮光膜)6は面積を大きく形成する必要がある。この際、容量線16側の画素開 口部から、画素TFTのチャネル領域1c(図11における右下がりの斜線部分 )までの距離にマージンがあるため、入射光に対する影響はほぼ無視できる。し たがって、入射光の影響は、走査線2側の画素開口部からのみなので、光に対す る リーク電流が半減するという利点がある。(Example 5) Figure 11 shows a fifth example of a liquid crystal device substrate suitable for application of the present invention. Figure 11 is a plan view of adjacent pixels. The cross section taken along line A-A' in Figure 11, i.e., the cross section taken along the semiconductor layer 1, which serves as the active layer of the TFT, has the same structure as the cross section (Figure 2) described in Example 1. In Example 5, instead of extending the scan line 2 below the data line 3 to form an additional capacitance, a capacitance line 16 is provided parallel to the scan line 2, and an extension portion 1f of the semiconductor layer 1 is provided below this capacitance line 16 to form an additional capacitance. The capacitance line 16 is formed from a second-layer polysilicon film formed in the same process as the scan line 2, and is fixed to a constant potential, such as ground potential, outside the screen area. This constant potential can be effectively achieved by using a constant potential line, such as a power supply line for peripheral drive circuits, eliminating the need for a dedicated external terminal. Furthermore, the gates of the pixel TFTs are single-gate. In liquid crystal devices using such capacitive line substrates, the capacitive lines 16 must be shielded from light, so the black matrix (third light-shielding film) 6 provided on the opposing substrate 31 must be large. In this case, because there is a margin of distance between the pixel opening on the capacitive line 16 side and the pixel TFT channel region 1c (the area shaded diagonally downward to the right in Figure 11), the effect of incident light can be almost ignored. Therefore, the effect of incident light is limited to the pixel opening on the scanning line 2 side, which has the advantage of halving the leakage current due to light.
また、本実施例5も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the fifth embodiment can also be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例6) 図12は、本発明を適用した液晶装置用基板の第6の実施例を示す。図12は 隣接する画素の平面図であり、図12におけるB−B’線に沿った断面、すなわ ちTFTの能動層となる半導体層1に沿った断面構造は、実施例2で説明した断 面図(図6)と同様の構成をとる。本実施例6も、実施例5と同様に、走査線2 と平行な容量線16を設け、この容量線16の下方に半導体層1の延設部1fを 設けて付加容量としたものである。ただし、画素TFTの半導体層1はU字型に 形成され、ゲート電極がデュアルゲートで構成されている。容量線16は走査線 2と同一工程で形成される2層目のポリシリコン膜によって構成され、画面領域 の外側で接地電位のような定電位に固定される。したがって、本実施例6におい ても、容量線16を遮光せねばならないため、対向基板31に設けられるブラッ クマトリクス(第3遮光膜)6は面積を大きく形成する必要がある。この際、容 量線16側の画素開口部から、画素TFTのチャネル領域1c(図12における 右下がりの斜線部分)までの距離にマージンがあるため、入射光に対する影響は ほぼ無視できる。したがって、入射光の影響は、走査線2側の画素開口部からの みなので、光に対するリーク電流が半減するという利点がある。(Example 6) Figure 12 shows a sixth example of a substrate for a liquid crystal device incorporating the present invention. Figure 12 is a plan view of adjacent pixels. The cross section taken along line B-B' in Figure 12, i.e., the cross section taken along the semiconductor layer 1 serving as the active layer of the TFT, has the same structure as the cross section (Figure 6) described in Example 2. As in Example 5, Example 6 also includes a capacitance line 16 parallel to the scan line 2, and an extension 1f of the semiconductor layer 1 below this capacitance line 16 to provide additional capacitance. However, the semiconductor layer 1 of the pixel TFT is U-shaped, and the gate electrode is configured as a dual gate. The capacitance line 16 is formed from a second-layer polysilicon film formed in the same process as the scan line 2, and is fixed to a constant potential such as ground potential outside the screen area. Therefore, in Example 6, the capacitance line 16 must be shielded from light, and the black matrix (third light-shielding film) 6 provided on the opposing substrate 31 must be formed with a large surface area. In this case, because there is a margin in the distance from the pixel opening on the capacitance line 16 side to the pixel TFT channel region 1c (the area shaded diagonally downward to the right in Figure 12), the effect of incident light can be almost ignored. Therefore, the effect of incident light is limited to the pixel opening on the scan line 2 side, which has the advantage of reducing the leakage current due to light by half.
また、画素TFTのゲート電極がデュアルゲート構造をとるため、TFTのオ フ時の抵抗が高くなり、リーク電流が更に減少する。また、図12では、実施例 2と同様に2個のチャネル領域1cのうちの一方だけがデータ線(第2遮光膜) 3下方に形成されているが、少なくとも片方のチャネル領域1cがデータ線3で 遮光されていれば光に対するTFTのリーク電流は低減できる。Furthermore, because the gate electrode of the pixel TFT has a dual-gate structure, the resistance of the TFT when it is off is increased, further reducing leakage current. In addition, in Figure 12, as in Example 2, only one of the two channel regions 1c is formed below the data line (second light-shielding film) 3. However, if at least one of the channel regions 1c is shielded by the data line 3, the leakage current of the TFT due to light can be reduced.
また、本実施例6も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the sixth embodiment can be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例7およびデータ線3部における遮光膜のサイズ規定) 図13および14は、本発明を適用した液晶装置用基板の画素領域部分の代表 的な例で実施例5の変形である。本実施例7では、容量線16を画素電極14下 で部分的に斜めに形成し、画素開口率を向上させている。図13は隣接する画素 の平面図であり、図14は図13のE−E’における断面図である。図13にお けるA−A’線に沿った断面、すなわちTFTの能動層となる半導体層1に沿っ た断面構造は、実施例1で説明した断面(図2)と同様の構造をとる。本実施例 7では、第1遮光膜7(図13における右上がりの斜線部分)の上方に第1層間 絶縁膜11を介して形成された半導体層1は、少なくともチャネル領域1c(図 13における右下がりの斜線部分)およびLDD領域(あるいはオフセット領域 )1d,1eをデータ線(第2遮光膜)3で覆うように形成する。更に、液晶装 置用基板との間に液晶を介在させて貼り合わされた対向基板31上のブラックマ トリクス(第3遮光膜)6で、少なくとも第1遮光膜7を覆うようにする。ここ で、第1遮光膜7には対向基板31側からの入射光が直接照射されないようにパ ターン形状を工夫しなければならない。(Example 7 and Size Regulation of Light-Shielding Film in Data Line 3) Figures 13 and 14 show a representative example of a pixel region of a substrate for a liquid crystal device to which the present invention is applied, which is a variation of Example 5. In Example 7, the capacitance line 16 is partially formed obliquely below the pixel electrode 14 to improve the pixel aperture ratio. Figure 13 is a plan view of adjacent pixels, and Figure 14 is a cross-sectional view taken along line E-E' in Figure 13. The cross-section taken along line A-A' in Figure 13, i.e., the cross-sectional structure taken along the semiconductor layer 1 that serves as the active layer of the TFT, is similar to the cross-section described in Example 1 (Figure 2). In Example 7, the semiconductor layer 1 is formed above the first light-shielding film 7 (the portion with upward-right diagonal lines in Figure 13) via the first interlayer insulating film 11. The semiconductor layer 1 is formed so that at least the channel region 1c (the portion with downward-right diagonal lines in Figure 13) and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e are covered by the data line (second light-shielding film) 3. Furthermore, at least the first light-shielding film 7 is covered with a black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate 31, which is bonded to the liquid crystal device substrate with liquid crystal interposed therebetween. Here, the pattern shape of the first light-shielding film 7 must be devised so that it is not directly irradiated with incident light from the opposing substrate 31 side.
そこで、図14に示すようにチャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオ フセット領域)1d,1eの幅Wに対して、第1遮光膜7、第2遮光膜(データ 線)3、第3遮光膜(対向基板上のブラックマトリクス)6のサイズを規定する 。チャネル領域1cとLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eの幅W は同じでも構わないし、サイズが変わっても良い。願わくは、LDD領域(ある いはオフセット領域)1d,1eの幅とゲート電極(走査線)2の幅は、画素T FT特性の安定を図るためにも、パターンアライメント精度を考慮して同じ幅W で形成した方が良い。もしサイズを変えるのならば、チャネル領域1cに対して 、光により電子が励起されやすいLDD領域(あるいはオフセット領域)1d, 1eの幅を狭く形成すると高品位な画質が得られる。本発明を適用したすべての 実施例では、チャネル領域1cとLDD領域1d,1eとの幅をほぼ同一として 遮光膜のサイズ規定を行う。図14において、基板10裏面からみてチャネル領 域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eを覆っている第 1遮光膜7側面から、チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット 領域)1d,1eまでの最小距離をL1,L1’と定義すると、少なくとも次の 定義式(1)に示される関係が成立するようにパターンレイアウトすると良い。Therefore, as shown in Figure 14, the sizes of the first light-shielding film 7, the second light-shielding film (data line) 3, and the third light-shielding film (black matrix on the opposing substrate) 6 are defined relative to the width W of the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e. The width W of the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e may be the same, or they may differ in size. Ideally, the widths of the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e and the gate electrode (scanning line) 2 should be the same width W, taking into account pattern alignment accuracy, in order to stabilize pixel TFT characteristics. If the sizes are to be varied, high-quality image quality can be achieved by narrowing the width of the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e, which are more likely to excite electrons by light, relative to the channel region 1c. In all embodiments of the present invention, the size of the light-shielding film is specified assuming that the widths of the channel region 1c and the LDD regions 1d and 1e are approximately the same. In FIG. 14 , if the minimum distances from the side of the first light-shielding film 7 covering the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e as viewed from the back surface of the substrate 10 are defined as L1 and L1', respectively, the pattern layout should be such that at least the relationship shown in the following definition (1) holds:
0.2μm ≦ L1,L1’ ≦ 4μm ・・・(1) 液晶装置の高開口率を維持しつつ、第1遮光膜7のパターン精度を考えると、望 むべくは、次の定義式(2)に示される関係が成立するようにパターンレイアウ トすると更に良い。0.2 μm ≦ L1, L1' ≦ 4 μm (1) To maintain a high aperture ratio of the liquid crystal device while considering the pattern accuracy of the first light-shielding film 7, it is desirable to lay out the pattern so that the relationship shown in the following definition (2) holds.
0.8μm ≦ L1,L1’ ≦ 2μm ・・・(2) 定義式(2)における値は、第1層間絶縁膜11の膜厚が約8000オングスト ロームであるため、基板10裏面での反射光は、入射光に対して第1遮光膜7側 面を基点に45度以上の角度で反射しないと、チャネル領域1cおよびLDD領 域(あるいはオフセット領域)1d,1eに照射されないということから導き出 されている。基本的に液晶装置の画面領域に対して入射光は垂直方向に平行な光 が照射されるため、第1遮光膜7側面を基点にして入射光が45度以上の角度で 反射される確立は少ない。したがって、定義式(2)の値を満足すれば、反射光 の影響はほとんど無視できる。0.8 μm ≦ L1, L1' ≦ 2 μm ... (2) The value in definition equation (2) is derived from the fact that, because the thickness of the first interlayer insulating film 11 is approximately 8000 Å, light reflected from the back surface of the substrate 10 must be reflected at an angle of 45 degrees or more from the side surface of the first light-shielding film 7 relative to the incident light in order to reach the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e. Because incident light is generally parallel to the vertical direction and strikes the screen area of an LCD device, the probability of incident light being reflected at an angle of 45 degrees or more from the side surface of the first light-shielding film 7 is low. Therefore, if the value of definition equation (2) is satisfied, the effect of reflected light can be largely ignored.
次に、第1遮光膜7と第2遮光膜(データ線)3との関係を定義する。第1遮 光膜7に直接入射光が照射されないように、第1遮光膜7の上方に位置する第2 遮光膜(データ線)3の幅を広く形成する必要がある。特に、LDD領域1d, 1eは走査線2がないため、入射光に対する影響を受けやすい。そこで、第2遮 光膜側面から第1遮光膜までの最小距離をL2,L2’と定義する、少なくとも 次の定義式(3)に示される関係が成立するようにパターンレイアウトすると良 い。Next, we define the relationship between the first light-shielding film 7 and the second light-shielding film (data line) 3. The second light-shielding film (data line) 3 located above the first light-shielding film 7 must be formed wide so that incident light does not directly irradiate the first light-shielding film 7. In particular, the LDD regions 1d and 1e are susceptible to the effects of incident light because they do not have scanning lines 2. Therefore, the minimum distances from the side surfaces of the second light-shielding film to the first light-shielding film are defined as L2 and L2'. It is recommended that the pattern layout be such that at least the relationship shown in the following definition (3) holds:
0.2μm ≦ L2,L2’ ・・・(3) 望むべくは、第1層間絶縁膜11と第2層間絶縁膜13を合わせた膜厚が約15 000オングストロームなので、次の定義式(4)に示される関係が成立するよ うにパターンレイアウトすると更に良い。0.2 μm ≦ L2, L2′ ... (3) Since the combined thickness of the first interlayer insulating film 11 and the second interlayer insulating film 13 is preferably approximately 15,000 Å, it is even better to lay out the pattern so that the relationship shown in the following definition (4) holds.
1.5μm ≦ L2、L2’ ・・・(4) これは、上述した第1遮光膜7とチャネル領域1cおよびLDD領域(あるいは オフセット領域)1d,1eとの関係と同様で、入射光が第2遮光膜(データ線 )3を基点として45度以上の角度で入射されないと、第1遮光膜7の表面に光 が到達しないからである。また、図13に示すようにチャネル領域1c下方の第 1遮光膜7は、走査線2に沿って延設されているため、この部分では定義式(3 ),(4)は成立しない。しかし、少なくともチャネル領域1cおよびLDD領 域(あるいはオフセット領域)1d,1e付近は走査線2や第3遮光膜(対向基 板上の ブラックマトリクス)6で覆われているため問題ない。1.5 μm ≦ L2, L2' ... (4) This is similar to the relationship between the first light-shielding film 7 and the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e described above. Unless the incident light is incident at an angle of 45 degrees or greater from the second light-shielding film (data line) 3, the light will not reach the surface of the first light-shielding film 7. Furthermore, as shown in Figure 13, the first light-shielding film 7 below the channel region 1c extends along the scanning line 2, so the definitions (3) and (4) do not hold in this area. However, this does not pose a problem because at least the areas near the channel region 1c and the LDD regions (or offset regions) 1d and 1e are covered by the scanning line 2 and the third light-shielding film (black matrix on the opposing substrate) 6.
次に第2遮光膜(データ線)3と第3遮光膜(対向基板上のブラックマトリク ス)6との関係を定義する。基本的に第2遮光膜(データ線)3が十分な遮光性 を発揮するならば、第3遮光膜(対向基板上のブラックマトリクス)6は必要な い。そこで、走査線2を遮光性の膜で形成し、画素電極14の全ての辺を隣り合 うデータ線3および走査線2に対して重なるように形成すれば、対向基板上のブ ラックマトリクス(第3遮光膜)6を省略することができる。そこで、液晶装置 用基板10と対向基板31の貼り合わせずれで第3遮光膜(ブラックマトリクス) 6が画素の光透過領域を狭めることがあるので、高開口率を実現するためには、 対向基板上のブラックマトリクス(第3遮光膜)6を形成しないことが望ましい 。ところが、第2遮光膜を形成するアルミニウム膜等の金属膜や金属合金膜のピ ンホールにより光が透過するおそれがあるので、それを防止するためにデータ線 上に第3遮光膜(対向基板上のブラックマトリクス)6を形成すると冗長構造に なる。もし、ブラックマトリクス(第3遮光膜)を形成する場合は、望むべくは 、第2遮光膜(データ線)3側面から第3遮光膜6までの距離L3,L3’が定 義式(5)の関係であれば良い。Next, we define the relationship between the second light-shielding film (data lines) 3 and the third light-shielding film (black matrix on the opposing substrate) 6. Essentially, if the second light-shielding film (data lines) 3 provides sufficient light-shielding properties, the third light-shielding film (black matrix on the opposing substrate) 6 is not necessary. Therefore, if the scanning lines 2 are formed from a light-shielding film and all edges of the pixel electrodes 14 are formed to overlap adjacent data lines 3 and scanning lines 2, the black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate can be omitted. Therefore, because the third light-shielding film (black matrix) 6 can narrow the light-transmitting area of pixels due to misalignment between the liquid crystal device substrate 10 and the opposing substrate 31, it is desirable to not form the black matrix (third light-shielding film) 6 on the opposing substrate in order to achieve a high aperture ratio. However, there is a risk of light transmission through pinholes in the metal film, such as an aluminum film, or metal alloy film that forms the second light-shielding film. Forming a third light-shielding film (black matrix on the opposing substrate) 6 on the data lines to prevent this creates a redundant structure. If a black matrix (third light-shielding film) is formed, it is desirable that the distances L3 and L3' from the side surfaces of the second light-shielding film (data lines) 3 to the third light-shielding film 6 satisfy the relationship defined by equation (5).
L3,L3’ ≦ 1μm ・・・(5) 定義式(5)を満足すれば、ほとんど開口率に影響しないためである。L3, L3' ≦ 1 μm (5) This is because satisfying definition (5) has almost no effect on the aperture ratio.
また、チャネル幅Wは画素TFTの書き込み特性によるところが大きいが、T FTのオン/オフ比が6桁以上確保できるのであれば、できるだけ短い方が光に 対する影響を受けにくい。したがって、 0.2μm ≦ W ≦ 4μm ・・・(6) で形成すると良い。更に望むべくは、 0.2μm ≦ W ≦ 2μm ・・・(7) で形成すれば、データ線(第2遮光膜)3の線幅を細く形成できるので、更なる 高開口率化が実現できる。Furthermore, the channel width W is largely dependent on the writing characteristics of the pixel TFT. However, if the TFT on/off ratio can be maintained at six digits or more, the shorter the channel width, the less susceptible it is to light. Therefore, it is recommended to form the channel width W within the range 0.2 μm ≦ W ≦ 4 μm (6). Even more desirable is forming the channel width W within the range 0.2 μm ≦ W ≦ 2 μm (7), which allows the data line (second light-shielding film) 3 to be formed with a narrower width, thereby achieving an even higher aperture ratio.
また、本実施例7も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the seventh embodiment can be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
(実施例8および走査線2部における遮光膜のサイズ規定) 図19および図20は、本発明を適用した液晶装置用基板の第8の実施例を示 す。図19は隣接する画素の平面図であり、図20は図19におけるF−F’に おける断面図を示す。本実施例8は実施例7で示した画素の第1遮光膜7(図1 9における右上がりの斜線部分)を走査線2の下部のみならず、データ線3下部 と容量線16下部にマトリクス状に形成している。このような構成を取ることに より、第1遮光膜7の低抵抗化がより一層図られ、更に半導体層1のドレイン領 域1bと第1遮光膜7との間で第1層間絶縁膜11を誘電体とした付加容量を形 成することができる。また、対向基板31上のブラックマトリクス6に欠陥が存 在しても、第1遮光膜7がブラックマトリクス6を兼ねるため、点欠陥等の不良 が減少するという利点がある。(Embodiment 8 and Size Regulation of Light-Shielding Film in Scan Line 2 Area) FIGS. 19 and 20 show an eighth embodiment of a substrate for a liquid crystal device incorporating the present invention. FIG. 19 is a plan view of adjacent pixels, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line F-F' in FIG. 19. In this embodiment, the first light-shielding film 7 (the area indicated by diagonal lines slanting upward to the right in FIG. 19) of the pixel shown in embodiment 7 is formed in a matrix pattern not only under the scan line 2 but also under the data line 3 and the capacitor line 16. This configuration further reduces the resistance of the first light-shielding film 7 and also forms an additional capacitance between the drain region 1b of the semiconductor layer 1 and the first light-shielding film 7, with the first interlayer insulating film 11 acting as a dielectric. Furthermore, even if a defect exists in the black matrix 6 on the opposing substrate 31, the first light-shielding film 7 also serves as the black matrix 6, thereby reducing defects such as point defects.
次に図23において、第1遮光膜7と走査線2との関係を定義する。走査線2 下の第1遮光膜7側面と画素開口領域側の走査線2側面までの距離L4は定義式 (8)の関係であれば良い。Next, in FIG. 23, the relationship between the first light-shielding film 7 and the scanning line 2 is defined. The distance L4 from the side surface of the first light-shielding film 7 below the scanning line 2 to the side surface of the scanning line 2 on the pixel aperture region side may be defined as follows: (8)
0.2μm ≦ L4 ・・・(8) これは、走査線2側面と画素開口領域の辺、すなわち第3遮光膜6と同じ位置関 係にある時、第1遮光膜7は少なくとも走査線2側面より走査線2側でないと、 入射光が直接第1遮光膜7表面に照射されてしまうからである。0.2 μm ≦ L4 (8) This is because, when the side of the scan line 2 and the edge of the pixel aperture region, i.e., the third light-shielding film 6, are in the same positional relationship, the first light-shielding film 7 must be at least closer to the scan line 2 than the side of the scan line 2, otherwise incident light will be directly incident on the surface of the first light-shielding film 7.
次に容量線16下の第1遮光膜7と容量線16との関係を定義する。容量線1 6下の第1遮光膜7側面と画素開口領域側の容量線16側面までの距離L5は定 義式(9)の関係であれば良い。Next, the relationship between the first light-shielding film 7 below the capacitance line 16 and the capacitance line 16 is defined. The distance L5 from the side surface of the first light-shielding film 7 below the capacitance line 16 to the side surface of the capacitance line 16 on the pixel opening region side may be expressed by the following definition formula (9).
0.2μm ≦ L5 ・・・(9) これは、容量線16側面と画素開口領域の辺、すなわち第3遮光膜6と同じ位置 関係にある時、第1遮光膜は少なくとも容量線16側面より容量線16側でない と、入射光が直接第1遮光膜表面に照射されてしまうからである。0.2 μm ≦ L5 (9) This is because, when the side of the capacitor line 16 and the edge of the pixel aperture region, i.e., the third light-shielding film 6, are in the same positional relationship, the first light-shielding film must be at least closer to the capacitor line 16 than the side of the capacitor line 16, otherwise incident light will directly strike the surface of the first light-shielding film.
また、本実施例8も実施例1と同様な製造プロセスで形成することができる。Moreover, the eighth embodiment can be formed by the same manufacturing process as the first embodiment.
なお、実施例7および実施例8で規定した定義式(1)から(9)は、本発明を 適用したすべての液晶装置用基板および液晶装置に適用できることは言うまでも ない。It goes without saying that the defining formulas (1) to (9) defined in Examples 7 and 8 are applicable to all liquid crystal device substrates and liquid crystal devices to which the present invention is applied.
また、上述した実施例1から8において、無アルカリガラスや石英等の基板1 0の表面に直接第1遮光膜7を形成した場合について説明したが、基板10の表 面に第1遮光膜7のパターンに対応した溝をエッチングにより形成してから、こ の溝内に第1遮光膜7を埋設するように形成することで平坦化を図るようにする ことも可能である。また、第1遮光膜7の表面には反射防止処理を施すようにし ても良い。反射防止処理の方法としては、金属膜や金属シリサイド等の金属合金 膜からなる第1遮光膜7の表面を熱酸化して酸化膜を形成したり、第1遮光膜7 の表面にCVD法等によりポリシリコン膜を被覆するなどが考えられる。Furthermore, in the above-described Examples 1 to 8, the first light-shielding film 7 is formed directly on the surface of the substrate 10 made of alkali-free glass, quartz, or the like. However, it is also possible to achieve planarization by forming grooves corresponding to the pattern of the first light-shielding film 7 on the surface of the substrate 10 by etching, and then embedding the first light-shielding film 7 in these grooves. The surface of the first light-shielding film 7 may also be subjected to an anti-reflection treatment. Possible methods for the anti-reflection treatment include thermally oxidizing the surface of the first light-shielding film 7 made of a metal film or a metal alloy film such as a metal silicide to form an oxide film, or coating the surface of the first light-shielding film 7 with a polysilicon film by a CVD method or the like.
(液晶装置の説明) 図16(a)は前記液晶装置用基板32を適用した液晶装置30平面レイアウ ト構成を示す。また、図16(b)は(a)のH−H’に沿った断面図を示す。(Description of Liquid Crystal Device) Figure 16(a) shows the planar layout of a liquid crystal device 30 incorporating the liquid crystal device substrate 32. Figure 16(b) shows a cross-sectional view taken along line H-H' in (a).
図16(a),(b)に示すように、対向基板31と液晶装置用基板32とは、 画面領域20とデータ線駆動回路50および走査線駆動回路60との間に相当す る領域に形成されたギャップ材含有のシール層36によって、所定のセルギャッ プを隔てて貼り合わされ、該シール層36の内側領域に液晶37が封入されてい る。ここで、シール層36は部分的に途切れるように形成し、この途切れ都分( 液晶注入孔)38から液晶37を注入する。液晶装置30では、対向基板31と 液晶装置用基板32とを貼り合わせた後、シール層36の内側領域を減圧状態に することにより、液晶37の注入を行う。液晶37を封入した後は、液晶注入孔 38を封止材39で塞ぐ。As shown in Figures 16(a) and 16(b), the counter substrate 31 and the liquid crystal device substrate 32 are bonded together across a predetermined cell gap by a sealing layer 36 containing a gap material formed in an area corresponding to the gap between the screen area 20 and the data line drive circuit 50 and scanning line drive circuit 60. Liquid crystal 37 is sealed in the inner area of the sealing layer 36. The sealing layer 36 is partially interrupted, and the liquid crystal 37 is injected through this interruption (liquid crystal injection hole 38). In the liquid crystal device 30, after the counter substrate 31 and the liquid crystal device substrate 32 are bonded together, the inner area of the sealing layer 36 is depressurized to inject the liquid crystal 37. After the liquid crystal 37 is sealed in, the liquid crystal injection hole 38 is sealed with a sealant 39.
シール層36として、エボキシ樹脂や各種の紫外線硬化樹脂などが用いられ、 それに配合されるギャップ材としては約2μm〜6μmの円筒や球状等のプラス チックやグラスファイバー等が用いられる。液晶37としては周知のTN(Tw isted Nematic)型液晶等が用いられる。また、液晶を高分子中に 微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、配向膜や偏光板が不要に なるため、光利用効率が高い液晶装置を提供できる。The sealing layer 36 is made of epoxy resin or various UV-curable resins, and the gap material blended with it is made of cylindrical or spherical plastics or glass fiber with a diameter of approximately 2 μm to 6 μm. The liquid crystal 37 is made of well-known TN (Twisted Nematic) liquid crystal or the like. Furthermore, if a polymer-dispersed liquid crystal, in which the liquid crystal is dispersed as minute particles in a polymer, is used, alignment films and polarizers are not required, thereby providing a liquid crystal device with high light utilization efficiency.
本形態の液晶装置30において、対向基板31は液晶装置用基板32よりも小 さいので、該液晶装置用基板32は周辺部分が対向基板31の外周縁より外側に はみ出た状態で貼り合わせる。したがって、データ線駆動回路50および走査線 駆動回路60は、対向基板31の外周より更に外側に配置されているため、ポリ イミド等の配向膜や液晶37が周辺駆動回路の直流成分により劣化するのを防ぐ ことができる。また、液晶装置用基板32には、対向基板31より外側の領域に おいて、外部ICと電気的に接続される多数の外部入出力端子40が形成され、 ワイヤボンディング、あるいはACF(Anisotropic Conduc tive Film)圧着等の方法により、フレキシブルプリント配線基板等と 接続される。In this embodiment of the liquid crystal device 30, the counter substrate 31 is smaller than the liquid crystal device substrate 32, and the liquid crystal device substrate 32 is attached to the counter substrate 31 with its peripheral portion extending beyond the outer periphery. Therefore, the data line drive circuit 50 and the scanning line drive circuit 60 are positioned further outward than the outer periphery of the counter substrate 31, preventing degradation of the alignment film (e.g., polyimide) and the liquid crystal 37 due to DC components from the peripheral drive circuits. Furthermore, the liquid crystal device substrate 32 is formed with numerous external input/output terminals 40 in an area outside the counter substrate 31 for electrical connection to an external IC. These terminals are connected to a flexible printed circuit board or the like by wire bonding, ACF (Anisotropic Conductive Film) crimping, or other methods.
更に、図18に示されるように、対向基板31側に前記液晶装置用基板32に 形成された各々の画素電極14に対応してマトリクス状にマイクロレンズ80を 形成することにより、入射光を画素電極14の画素開口領域上に集光させること ができるため、コントラストと明るさを大幅に増大することができ、しかもマイ クロレンズ80により入射光を集光させるため、画素TFT91のチャネル領域 1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eへの斜め方向から の光の入射を防止することが可能となる。マイクロレンズにより集光した光が液 晶装置用基板32裏面で反射しても画素TFT91のチャネル領域1cおよびL DD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eに照射されないように、該液晶 装置用基板32上に第1遮光膜7を設けるようにする。したがって、マイクロレ ンズにより集光された強い光によってTFT特性が影響を受けることはなく、明 るくて高品位な画質が得られる液晶装置を提供できる。また、マイクロレンズ8 0を用いる場合は、画素開口領域に入射された光を図18の破線で示すように集 光できるので、対向基板31側のブラックマトリクス6を取り除くことも可能で ある。ところで、図18のマイクロレンズ80は対向基板31に対して対向電極 33側に設けられているが、対向基板31に対して対向電極33側とは反対に設 けて、画素TFTが形成されている液晶装置用基板32に集光させるようにして もよい。このような場合、対向電極33側に設ける場合と比較して、セルギャッ プ調整が容易となる利点がある。また、図18に示すように樹脂等からなるマイ クロレンズ80を隙間無く並べ、接着剤により薄板ガラスを貼り付けるようにす る。前記薄板ガラス上に対向電極33を形成すれば、セルギャップ調整が容易と なり、光利用効率が十分に得られる。Furthermore, as shown in FIG. 18 , by forming microlenses 80 in a matrix on the opposing substrate 31 side corresponding to each pixel electrode 14 formed on the liquid crystal device substrate 32, incident light can be focused onto the pixel aperture region of the pixel electrode 14, significantly improving contrast and brightness. Furthermore, because the microlenses 80 focus the incident light, it is possible to prevent oblique light from reaching the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the pixel TFT 91. A first light-shielding film 7 is provided on the liquid crystal device substrate 32 to prevent light focused by the microlenses from reaching the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of the pixel TFT 91, even if the light reflected by the back surface of the liquid crystal device substrate 32 is reflected. Therefore, the TFT characteristics are not affected by the intense light focused by the microlenses, and a liquid crystal device can be provided that provides bright, high-quality image quality. Furthermore, when using microlenses 80, light incident on the pixel aperture regions can be focused as shown by the dashed lines in FIG. 18 , making it possible to eliminate the black matrix 6 on the opposing substrate 31 side. While the microlenses 80 in FIG. 18 are provided on the opposing electrode 33 side of the opposing substrate 31, they may be provided on the opposite side of the opposing substrate 31 from the opposing electrode 33 side to focus light onto the liquid crystal device substrate 32 on which the pixel TFTs are formed. This has the advantage of making cell gap adjustment easier than when the microlenses are provided on the opposing electrode 33 side. Furthermore, as shown in FIG. 18 , microlenses 80 made of resin or the like are arranged closely together and a thin glass sheet is attached with an adhesive. Forming the opposing electrode 33 on the thin glass sheet facilitates cell gap adjustment and ensures sufficient light utilization efficiency.
(液晶装置の駆動方法) 図15は、上述した実施例1から8の液晶装置用基板を用いた液晶装置30の システム構成例を示す。図において、90は互いに交差するように配設された走 査線2とデータ線3との交点に対応してそれぞれ配置された画素で、各画素90 はITO膜等からなる画素電極14と該画素電極14にデータ線3に供給される 画像信号に応じた電圧を印加する画素TFT91とからなる。同一行の画素TF T91はそのゲート電極が同一の走査線2に接続され、ドレイン領域1bが対応 する画素電極14に接続されている。また、同一列の画素TFT91はそのソー ス領域1aが同一のデータ線3に接続されている。本実施例において、データ線 駆動回路回路50,走査線駆動回路60を構成するトランジスタが画素TFT9 1と同様にポリシリコン膜を半導体層とするいわゆるポリシリコンTFTで構成 されている。周辺駆動回路(データ線駆動回路50,走査線駆動回路60等)を 構成する前記トランジスタはCMOS型TFTを構成し、画素TFT91ととも に同様なプロセスにより、同一基板上に形成することができる。(Method of Driving a Liquid Crystal Device) Figure 15 shows an example system configuration of a liquid crystal device 30 using the liquid crystal device substrates of Examples 1 to 8 described above. In the figure, 90 denotes pixels located at the intersections of scan lines 2 and data lines 3, which are arranged to intersect with each other. Each pixel 90 comprises a pixel electrode 14 made of an ITO film or the like, and a pixel TFT 91 that applies a voltage to the pixel electrode 14 in accordance with an image signal supplied to the data line 3. The gate electrodes of the pixel TFTs 91 in the same row are connected to the same scan line 2, and their drain regions 1b are connected to the corresponding pixel electrode 14. The source regions 1a of the pixel TFTs 91 in the same column are connected to the same data line 3. In this embodiment, the transistors constituting the data line driver circuit 50 and the scan line driver circuit 60 are so-called polysilicon TFTs, which use a polysilicon film as the semiconductor layer, just like the pixel TFTs 91. The transistors constituting the peripheral drive circuits (data line drive circuit 50, scan line drive circuit 60, etc.) are CMOS type TFTs, which can be formed on the same substrate as the pixel TFTs 91 using the same process.
本実施例では、画面領域(画素がマトリクス状に配列された領域)20の外側 の少なくとも一辺(図では上側)に前記データ線3を順次選択するシフトレジス タ(以下、Xシフトレジスタと称する)51が配置され、Xシフトレジスタ51 の出力信号を増幅させるためのXバッファー53が設けられている。また、画面 領域20の少なくとも他の一辺には前記走査線2を順次選択駆動するシフトレジ スタ(以下、Yシフトレジスタと称する)61が設けられている。また、Yシフ トレジスタ61の出力信号を増幅するためのYバッファ63が設けられている。In this embodiment, a shift register (hereinafter referred to as an X shift register) 51 that sequentially selects the data lines 3 is disposed on at least one outer side (the upper side in the figure) of the screen area 20 (the area in which pixels are arranged in a matrix), and an X buffer 53 is provided for amplifying the output signal of the X shift register 51. Furthermore, a shift register (hereinafter referred to as a Y shift register) 61 that sequentially selects and drives the scanning lines 2 is disposed on at least another side of the screen area 20. Furthermore, a Y buffer 63 is provided for amplifying the output signal of the Y shift register 61.
更に、前記各データ線3の他端にはサンプリング用スイッチ(TFT)52が設 けられており、これらのサンプリング用スイッチ52は、例えば外部より入力さ れる画像信号VID1〜VID3を伝送する画像信号線54,55,56との間 に接続され、前記Xシフトレジスタ51から出力されるサンプリング信号によっ て順次オン/オフされるように構成されている。Xシフトレジスタ51は、外部 より入力されるクロック信号CLX1とその反転クロック信号CLX2とスター ト信号DXに基づいて1水平走査期間中にすべてのデータ線3を順次に選択する ようなサンプリング信号X1,X2,X3,…,Xnを形成して、サンプリング 用スイッチ52の制御端子に供給する。一方、前記Yシフトレジスタ61は、外 部より入力されるクロック信号CLY1とその反転クロック信号CLY2および スタート信号DYに同期して動作され、各走査線2をY1,Y2,…,Ymと順 次駆動する。Furthermore, a sampling switch (TFT) 52 is provided at the other end of each data line 3. These sampling switches 52 are connected between image signal lines 54, 55, and 56 transmitting externally input image signals VID1 through VID3, for example, and are configured to be sequentially turned on/off by the sampling signal output from the X shift register 51. The X shift register 51 generates sampling signals X1, X2, X3, ..., Xn that sequentially select all data lines 3 during one horizontal scanning period based on an externally input clock signal CLX1, its inverted clock signal CLX2, and a start signal DX, and supplies these to the control terminals of the sampling switches 52. Meanwhile, the Y shift register 61 operates in synchronization with an externally input clock signal CLY1, its inverted clock signal CLY2, and a start signal DY, and sequentially drives each scanning line 2 Y1, Y2, ..., Ym.
(投写型表示装置の説明) 図17は前記実施例の液晶装置をライトバルブとして応用した投写型表示装置 の一例として液晶プロジェクターの構成例を示している。(Explanation of Projection Display Device) Figure 17 shows an example of the configuration of a liquid crystal projector as an example of a projection display device that uses the liquid crystal device of the above embodiment as a light valve.
図17において、370はハロゲンランプ等の光源、371は放物ミラー、3 72は熱線カットフィルター、373,375,376はそれぞれ青色反射、緑 色反射、赤色反射のダイクロイックミラー、374,377は反射ミラー、37 8,379,380は前記実施例の液晶装置からなるライトバルブ、383はダ イクロイックプリズムである。In FIG. 17, reference numeral 370 denotes a light source such as a halogen lamp, 371 denotes a parabolic mirror, 372 denotes a heat ray cut filter, 373, 375, and 376 denote blue-reflecting, green-reflecting, and red-reflecting dichroic mirrors, respectively, 374 and 377 denote reflecting mirrors, 378, 379, and 380 denote light valves formed from the liquid crystal device of the above-described embodiment, and 383 denotes a dichroic prism.
本実施例の液晶プロジェクターにおいて、光源370から発した白色光は放物 ミラー371により集光され、熱線カットフィルター372を通過して赤外域の 熱線が遮断されて、可視光のみがダイクロイックミラー系に入射される。そして 先ず、青色反射ダイクロイックミラー373により、青色光(概ね500nm以 下の波長)が反射され、その他の光(黄色光)は透過する。反射した青色光は、 反射ミラー374により方向を変え、青色変調ライトバルブ378に入射する。In the liquid crystal projector of this embodiment, white light emitted from light source 370 is condensed by parabolic mirror 371 and passes through heat-cut filter 372, blocking infrared rays, allowing only visible light to enter the dichroic mirror system. Then, blue-reflecting dichroic mirror 373 first reflects blue light (wavelengths of approximately 500 nm or less) while transmitting other light (yellow light). The reflected blue light is then redirected by reflecting mirror 374 and enters blue modulation light valve 378.
一方、前記青色反射ダイクロイックミラー373を透過した光は緑色反射ダイ クロイックミラー375に入射し、緑色光(概ね500〜600nmの波長)が 反射され、その他の光である赤色光(概ね600nm以上の波長)は透過する。Meanwhile, the light transmitted through the blue-reflecting dichroic mirror 373 is incident on the green-reflecting dichroic mirror 375, which reflects green light (wavelengths of approximately 500 to 600 nm) and transmits the other light, i.e., red light (wavelengths of approximately 600 nm or longer).
ダイクロイックミラー375で反射した緑色光は、緑色変調ライトバルブ379 に入射する。また、ダイクロイックミラー375を透過した赤色光は、反射ミラ ー376,377により方向を変え、赤色変調ライトバルブ380に入射する。The green light reflected by dichroic mirror 375 enters green modulation light valve 379. The red light transmitted through dichroic mirror 375 is redirected by reflecting mirrors 376 and 377 and enters red modulation light valve 380.
ライトバルブ378,379,380は、図示しない画像信号処理回路から供 給される青、緑、赤の原色信号でそれぞれ駆動され、各ライトバルブに入射した 光はそれぞれのライトバルブで変調された後、ダイクロイックプリズム383で 合成される。ダイクロイックプリズム383は、赤色反射面381と青色反射面 382とが互いに直交するように形成されている。そして、ダイクロイックプリ ズム383で合成されたカラー画像は、投写レンズ384によってスクリーン上 に拡大投写され、表示される。Light valves 378, 379, and 380 are driven by blue, green, and red primary color signals, respectively, supplied from an image signal processing circuit (not shown). The light incident on each light valve is modulated by the respective light valve and then combined by dichroic prism 383. Dichroic prism 383 is formed so that red reflecting surface 381 and blue reflecting surface 382 are perpendicular to each other. The color image combined by dichroic prism 383 is then enlarged and projected onto a screen by projection lens 384 for display.
本発明を適用した液晶装置を用いれば、画素TFT91での光によるリーク電 流が少ないため、該液晶装置をライトバルブとして用いた前記液晶プロジェクタ ーは、コントラストの高い表示画像を得ることができる。また、耐光性が優れて いるため、明るい光源370を使用したり、偏光ビームスプリッターを光源37 0とライトバルブ378,379,380との光路間に設けて偏光変換し、光利 用効率を向上させても、光によるクロストーク等の画質劣化を生じない。したが って、明るい液晶プロジェクターが実現できる。更に、液晶装置用基板の裏面で の反射光は、ほとんど無視できるので、従来のように反射防止処理を施した偏光 板やフイルムを液晶装置の出射側面に貼り付ける必要がないため、コストの削減 が実現できる。By using a liquid crystal device incorporating the present invention, light-induced leakage current in the pixel TFTs 91 is minimized, enabling the liquid crystal projector using the liquid crystal device as a light valve to display high-contrast images. Furthermore, because the liquid crystal device has excellent light resistance, even if a bright light source 370 is used or a polarizing beam splitter is installed in the optical path between the light source 370 and the light valves 378, 379, and 380 to convert the polarization and improve light utilization efficiency, image degradation such as optical crosstalk does not occur. Therefore, a bright liquid crystal projector can be realized. Furthermore, because light reflected from the back surface of the liquid crystal device substrate is virtually negligible, there is no need to attach a polarizing plate or film with an anti-reflection coating to the output side of the liquid crystal device, as in the past, thereby reducing costs.
図17に示されるように、赤,緑,青に対応した3枚式のライトバルブおよび ダイクロイックプリズムを用いる場合、本発明は特に利点を有する。即ち、例え ばダイクロイックミラー274にて反射された光は、ライトバルブ378を透過 して、ダイクロイックプリズム383で合成される。この場合、ライトバルブ3 78に入射された光は90度変調して投写レンズに入射される。しかしながら、 ライトバルブ378に入射された光はわずかに漏れて、反対側のライトバルブ3 80に入射される可能性がある。したがって、ライトバルブ380を例にとると 、ダイクロイックミラー377により反射された光が入射方向側から入射される (図面のL方向から入射される)だけではなく、ライトバルブ378を透過した 光の一部がダイクロイックプリズム382を透過してライトバルブ380に入射 される可能性がある。また、ダイクロイックミラー377により反射された光が ライトバルブ380を通ってダイクロイックプリズム382に入射される際に、 ダイクロイックプリズム383でわずかに反射(正反射)してライトバルブ38 0に再入射される可能性もある。このように、ライトバルブは入射側方向からの 光の入射とその反対側方向からの入射が極めて大きい。このような場合に対して も、本発明は上述の実施例に示されるように、画素TFT91に対して、入射側 からも入射側の反対側からも光が入射されないように上下に遮光層が形成されて いる。しかも第1遮光膜7表面で反射した光が画素TFT91のチャネル領域1 cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域)1d,1eに入射されないよう に、対向基板31上のブラックマトリクス6が第1遮光膜7よりも大きく形成さ れているため、チャネル領域1cおよびLDD領域(あるいはオフセット領域) 1d,1eは入射方向からも入射方向の反対側方向(裏面)からも遮光されるこ とになる。したがって、TFTの光によるリーク電流を大幅に低減することがで きる。As shown in FIG. 17 , the present invention is particularly advantageous when using a three-element light valve and dichroic prism corresponding to red, green, and blue. For example, light reflected by dichroic mirror 274 passes through light valve 378 and is combined by dichroic prism 383. In this case, the light incident on light valve 378 is modulated by 90 degrees before entering the projection lens. However, there is a possibility that a small amount of light incident on light valve 378 may leak and enter light valve 380 on the opposite side. Therefore, taking light valve 380 as an example, not only is light reflected by dichroic mirror 377 incident from the incident direction (direction L in the drawing), but a portion of the light transmitted through light valve 378 may also pass through dichroic prism 382 and enter light valve 380. Furthermore, when light reflected by dichroic mirror 377 passes through light valve 380 and enters dichroic prism 382, it may be slightly reflected (specularly reflected) by dichroic prism 383 and re-enter light valve 380. Thus, the light valve experiences significant light incidence from the incident side and from the opposite side. Even in such cases, as shown in the above-described embodiment, the present invention forms light-shielding layers above and below pixel TFT 91 to prevent light from entering from both the incident side and the side opposite the incident side. Furthermore, the black matrix 6 on the opposing substrate 31 is formed larger than the first light-shielding film 7 to prevent light reflected from the surface of first light-shielding film 7 from entering the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e of pixel TFT 91. Therefore, the channel region 1c and LDD regions (or offset regions) 1d and 1e are shielded from light both from the incident side and the side opposite the incident direction (the back surface). Therefore, the leakage current of the TFT due to light can be significantly reduced.
産業上の利用分野 以上詳細に説明したように、請求項1に記載の液晶装置用基板によれば、チ ャネル領域および該チャネル領域とソース・ドレイン領域との接合部への光の入 射を上方からの光に対しては第1遮光膜が、下方からの光に対しては第2遮光膜 により照射を防止できるので、TFTの光によるリーク電流を低減できる。した がって、本発明によると、例えば高性能なアクティブマトリクス型の液晶装置用 基板を製造することができる。また、本発明を適用した液晶装置用基板は液晶装 置やプロジェクター等に最適なものとなる。Industrial Application Field As described above in detail, the liquid crystal device substrate described in claim 1 prevents light from entering the channel region and the junctions between the channel region and the source/drain regions by using the first light-shielding film for light from above and the second light-shielding film for light from below, thereby reducing light-induced leakage current in TFTs. Therefore, this invention makes it possible to manufacture high-performance active matrix liquid crystal device substrates, for example. Furthermore, liquid crystal device substrates incorporating this invention are ideal for liquid crystal displays, projectors, and the like.
───────────────────────────────────────────────────── (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。───────────────────────────────────────────────────── (Note) This publication is based on the publication published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act) and is unrelated to this publication.
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