CN1568494A - 使用了双向二端子元件的显示装置和显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用比以前还简单的方法制造得到的有源矩阵型显示装置。显示装置(100)具有：多个第一电极(11)；多个双向二端子元件(12)；多个像素电极(14)，分别经多个双向二端子元件(12)中的至少一个双向二端子元件(12)电连接于多个第一电极(11)的之一；多个第二电极(17)；和设置在多个像素电极(14)与多个第二电极(17)之间的显示介质层。多个像素电极(14)的各个与至少一个双向二端子元件(12)的配置关系为随机的。

Description

使用了双向二端子元件的显示装置和显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置中用于显示装置的开关元件和显示装置的制造方法。
背景技术
近年来，液晶显示装置或有机EL(电致发光)显示装置等薄型显示装置的利用迅速发展。在这些薄型显示装置(FPD)内，尤其是可进行高品质显示的有源矩阵型显示装置中，将非晶硅TFT(薄膜晶体管)、多晶硅TFT等3端子元件、或MIM(Metal-Insulator-Metal)等2端子元件用作开关元件。
这些开关元件在制造显示装置的工序中被形成于构成显示装置的基板上。另外，开关元件通常通过重复多次薄膜堆积工序、布图工序来形成。例如，在TFT的情况下，至少必需重复3次，通常重复4次到8次，即使在MIM的情况下，也要重复2次以上，通常重复3次到4次。
开关元件对应于像素来形成，开关元件的面积比像素的面积小，所以堆积在基板的大致整个面上的各种薄膜(例如金属层、绝缘层或半导体层)在布图工序中被去除大部分。例如，在透过型液晶显示装置的情况下，为了增大像素的孔径，去除金属层或半导体层的近90％。
另外，布图工序大多由使用光掩模的光刻工序来执行，为了抑制元件特性的参差不齐，必需在各工序中以高精度使光掩模位置重合。
并且，为了显示装置的大型化或制造效率的提高，推进基板的大型化，用于执行薄膜堆积工序或布图工序的装置大型化。
如上所述，在现有的有源矩阵型FPD中，因为形成开关元件的材料的大部分被去除，所以损失资源或能量，在导致成本上升的同时，对环境的负担也增大。
另外，为了对应于基板的大型化，用于形成开关元件的高价格的薄膜堆积装置或光刻法用的装置大型化，因此，在制造成本上升的同时，难以形成在整个大面积中元件特性差异小的开关元件。
本发明鉴于上述问题做出，其主要目的在于提供一种用比以前还简单的方法制造得到的有源矩阵型显示装置和该显示装置的制造方法。另外，目的在于提供一种适用于这种显示装置的开关元件的双向二端子元件的制造方法。
发明内容
本发明的显示装置的特征在于，具有：多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，所述多个像素电极的每个与所述至少一个双向二端子元件的配置关系为随机的，由此来实现上述目的。
所述至少一个双向二端子元件优选具有一对电极、和形成于所述一对电极之间的半导体层叠结构。
所述多个第一电极的每个与所述至少一个双向二端子元件优选经设置在所述至少一个双向二端子元件的所述一对电极内的一个与所述第一电极之间的导电性树脂层进行电连接。
所述导电性树脂层可为包含导电性材料与感光性树脂的结构。
所述多个双向二端子元件的每个可为具有覆盖所述半导体层叠结构侧面的遮光层的构成。
所述多个双向二端子元件的宽度优选比所述多个像素电极的相邻间距离小。
所述多个双向二端子元件的宽度优选比所述多个第一电极的相邻间距离小。
在某个优选实施方式中，所述多个双向二端子元件选择地配置在所述多个第一电极上。此时，所述多个像素电极中与所述多个第一电极重合的部分的面积优选小于等于所述多个像素电极整体面积的一半。
本发明的显示装置的制造方法是如下显示装置的制造方法，该显示装置具有：多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，特征在于：包含如下工序：(a)准备具有形成有多个第一电极的主面的基板；(b)准备具有分别相对的一对电极的多个双向二端子元件；(c)将所述多个双向二端子元件以规定密度随机配置在所述多个第一电极上，以分别经所述一对电极内的一个电极与所述多个第一电极之一电连接；(d)形成分别经所述多个双向二端子元件内的至少一个电连接于所述多个第一电极之一的多个像素电极；和(e)在所述多个像素电极与多个第二电极之间，经显示介质层，彼此相对地设置所述多个第二电极与所述显示介质层，由此来实现上述目的。
工序(c)优选包含如下工序：(c-1)以规定密度使所述多个双向二端子元件分散于包含导电性材料与树脂材料的涂布材料中；(c-2)将包含所述多个双向二端子元件的所述涂布材料施加到所述基板的所述多个第一电极上；和(c-3)选择地保留存在于所述基板的所述多个第一电极与所述多个双向二端子元件之间的所述涂布材料。
优选所述树脂材料包含正型感光性树脂，选择地保留所述涂布材料的工序包含从所述基板的所述主面侧照射光的工序。
工序(d)优选包含如下工序：提供绝缘材料，以覆盖配置在所述多个第一电极上的所述多个双向二端子元件；通过选择地去除所述多个双向二端子元件上的绝缘材料，使所述多个双向二端子元件各自的另一电极露出；和形成分别电连接于所述露出的所述另一电极的多个像素电极。
优选所述绝缘材料包含负型感光性树脂，所述露出另一电极的工序包含从所述基板的背面侧照射光的工序。
优选所述多个双向二端子元件的各个在所述一对电极间具有半导体层叠结构，所述半导体层叠结构的侧面由遮光层覆盖。
工序(c-2)可通过由喷墨法向所述多个第一电极上施加所述涂布材料来进行。
在工序(a)中，述多个第一电极可由喷墨法(inkjet)形成于所述基板的所述主面上。
本发明的显示装置的制造方法是如下显示装置的制造方法，该显示装置具有：多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，特征在于：包含如下工序：(a)准备具有主面的基板；(b)准备具有分别相对的一对电极的多个双向二端子元件；(c)通过将包含形成所述第一电极用的导电性微粒子与所述多个双向二端子元件的溶液施加于所述基板的所述主面上，在所述主面上形成所述多个第一电极，同时，将所述多个双向二端子元件随机配置在所述多个第一电极上，使各个分别经所述一对电极内的一个电极与所述多个第一电极之一电连接；(d)形成各个分别经所述多个双向二端子元件内的至少一个电连接于所述多个第一电极之一上的多个像素电极；和(e)在所述多个像素电极与多个第二电极之间，经显示介质层，彼此相对地设置所述多个第二电极与所述显示介质层，由此来实现上述目的。
工序(c)优选包含通过喷墨法向所述基板的所述主面上施加所述溶液的工序。
优选所述溶液还包含粘接剂，工序(c)还包含烧制包含于所述施加的溶液中的所述粘接剂的工序。
本发明的双向二端子元件的制造方法的特征在于：包含如下工序：准备具有绝缘层和在所述绝缘层上有半导体层的基板；在所述绝缘层上形成包含所述半导体层的规定形状的双向半导体层叠结构；在所述双向半导体层叠结构上形成第一电极层；使所述第一电极层粘接于其它基板上；在使所述第一电极层粘接的状态下，通过去除所述绝缘层，从所述基板上分离所述双向半导体层叠结构；和在所述双向半导体层叠结构的所述半导体层上形成第二电极层，由此来实现上述目的。
附图说明
图1是本发明实施方式的显示装置100的模式截面图。
图2是本发明实施方式的显示装置100的模式俯视图。
图3(a)-(e)是说明本发明实施方式的显示装置100的制造方法用的模式截面图。
图4是本发明实施方式的显示装置100A的模式截面图。
图5是本发明实施方式的有机EL显示装置100B的模式截面图。
图6是本发明实施方式的微胶囊电泳显示装置100C的模式截面图。
图7是本发明实施方式的调色剂显示装置100D的模式截面图。
图8是本发明实施方式的旋转球显示装置100E的模式截面图。
图9是本发明实施方式的电致变色发光显示装置100F的模式截面图。
图10是本发明实施方式的使用多孔质Si的显示装置100G的模式截面图。
图11是本发明实施方式的光扫描型液晶显示装置100H的模式截面图。
图12(a)和(b)分别是本发明实施方式的双向二端子元件12和12’的模式截面图。
图13(a)-(e)分别是说明本发明实施方式的双向二端子元件12和12’的制造工序的模式截面图。
图14是表示说明液晶显示装置100A的驱动方法用的电信号波形和定时的图。
图15是表示说明有机EL显示装置100B的驱动方法用的电信号波形和定时的图。
图16是表示说明微胶囊型电泳显示装置100C的驱动方法用的电信号波形和定时的图。
图17是本发明实施方式的显示装置101的模式俯视图。
图18(a)-(d)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。
图19(a)-(f)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。
图20(a)-(f)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。
图21(a)-(h)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。
具体实施方式
[显示装置]
首先，说明本发明实施方式的显示装置100及101和其制造方法。
图1中示出本发明实施方式的显示装置100的模式截面图，图2中示出其俯视图。
显示装置100具有多个第一电极11、多个双向二端子元件、在主面上形成有多个像素电极14的第一基板10、在主面上形成有多个第二电极17的第二基板16、和设置在像素电极14与多个第二电极17之间的显示介质层20。多个像素电极14分别经多个双向二端子元件12中的至少一个电连接于多个第一电极11之一上。如图2所示，像素电极14与双向二端子元件12的配置关系是随机的。在一个像素电极14与一个第一电极11之间也存在多个双向二端子元件12。另外，也可存在无助于像素电极14与第一电极11的电连接的双向二端子元件12(例如从图1中右侧的第二个双向二端子元件12a)。
双向二端子元件12优选是具有例如后面参照图12(a)和(b)及图13(a)-(e)描述的一对电极26和27、与形成于一对电极26和27之间的半导体层叠结构12A的晶闸管。另外，除了使用光来寻址的情况，从双向二端子元件12的动作稳定性的观点看，优选由遮光层28来覆盖半导体层叠结构12A的侧面。
显示装置100通过对应施加于第一电极11上的电压，双向二端子元件(例如双向晶闸管)12导通、截止，向像素电极14与第二电极17之间的显示介质层20施加规定电压(或提供电流)，进行显示。作为显示介质层20，可使用液晶层或有机EL层等各种显示介质层。后面描述对应于显示介质种类的具体显示装置的结构。
下面，参照图3(a)-(e)来说明显示装置100的制造方法。这里，使用图12(a)或(b)所示的双向二端子元件12。后面描述双向二端子元件12的结构和制造方法。
首先，如图3(a)所示，在具有绝缘性表面的第一基板10的表面形成第一电极11。第一电极11优选具有一定程度的面积，以确实进行与随机配置的双向二端子元件12的连接。必需至少比形成有双向二端子元件12的电极的面的面积(下面称为双向二端子元件12的大小)大，优选设定成与像素电极14相同程度的幅度。另外，为了简化制造工序，优选使彼此相邻的像素电极14的间隔比双向二端子元件12的最大幅度大，优选使彼此相邻的第一电极11的间隔比双向二端子元件12的最大幅度大。
接着，如图3(b)所示，在基板10的主面上随机配置双向二端子元件12。此时，如图2所示，将双向二端子元件12配置成各像素电极14通过至少一个双向二端子元件12与对应的第一电极11电连接。在基板10的主面上，以相对一个像素电极14配置平均约3个双向二端子元件12的面密度(每单位面积的元件12的数量)来随机配置双向二端子元件12。
双向二端子元件12必需配置成双向二端子元件12的一个电极(图12的电极26或27)与第一电极11电连接。为了将双向二端子元件12稳定配置在基板10的主面上，优选使用圆柱状的双向二端子元件12。若使用在底面和上面形成有电极的圆柱状的双向二端子元件12，则因为仅由底面或上面稳定配置在主面上，所以也确实实现电连接。
例如，参照图3(b)和(c)来说明在形成有第一电极11的基板10的主面上随机配置双向二端子元件12的具体过程。
首先，以规定密度将双向二端子元件12分散到包含导电性材料与树脂材料的涂布材料中。例如，准备使ITO粉末分散到树脂材料、优选是具有感光性的树脂材料中的涂布材料。另外，为了调整粘度或膜厚，也可混合溶剂。涂布材料优选在最终状态下能发挥电连接双向二端子元件12与第一电极11的导电性。向基板10的主面上施加包含双向二端子元件12的涂布材料52(图3(b))。施加方法可广泛使用公知的涂布方法或印刷方法。
下面，选择地保留存在于双向二端子元件12与基板10的主面之间的涂布材料。通过执行该工序，如图3(c)所示，将双向二端子元件12固定在基板10的主面上。
例如，在涂布材料52包含的树脂材料是正型感光性树脂的情况下，在图3(b)的状态下，若从上侧照射分解感光性树脂的光，则存在于双向二端子元件12下部的感光性树脂(未图示)由于未照射光所以不分解，通过经过后面的显影工序，如图3(c)所示，仅保留存在于双向二端子元件12下部的感光性树脂，由此固定双向二端子元件12。
另外，在基板10透过上述光的情况下，在上述光照射工序后，通过使用遮光第一电极11的至少一部分的光掩膜，从基板10的背面照射光，分解已存在于第一电极11的间隙或相邻第一电极11中的双向二端子元件12下部的感光性树脂，也可去除不要的双向二端子元件12。不用说，在第一电极11具有遮光性的情况下，也可省略光掩膜。
之后，如图3(d)所示，施加绝缘材料54，以覆盖配置在第一电极11上的双向二端子元件12。由绝缘材料54形成的层间绝缘膜(图1中的参照符号13)比双向二端子元件12的高度厚。绝缘材料54的施加可广泛使用公知的涂布方法或印刷方法。绝缘材料54优选包含感光性树脂。
之后，通过选择地去除双向二端子元件12上的绝缘材料54，使双向二端子元件12的另一个电极露出。若使用负型感光性树脂作为绝缘材料54，则当从基板10的背面(与主面相反的面)侧照射光时，由于位于双向二端子元件12上的感光性树脂未被照射光，所以通过经过后面的显影工序，位于双向二端子元件12上部的另一电极露出。即，形成图1所示显示装置100的绝缘层13。
另外，也可使用正型感光性树脂作为绝缘材料54。此时经过如下工序。
首先，涂布正型感光性树脂，并从基板10的主面侧曝光正型感光性树脂。因为在双向二端子元件12的上面形成电极(典型地金属电极)，所以通过来自电极的反射光，双向二端子元件12上的正型感光性树脂的曝光量增加，与双向二端子元件12以外的部分在曝光量上产生差异。可利用该曝光量的差来选择地去除双向二端子元件12上的正型感光性树脂。
在绝缘材料54使用没有感光性的材料的情况下，在向基板10的主面上施加绝缘材料54后，涂布负型感光性树脂或正型感光性树脂，通过与上述方法一样的曝光、显影，可在双向二端子元件12上形成具有开口部的感光性树脂层。将具有开口部的感光性树脂层作为蚀刻掩膜，通过蚀刻绝缘材料54，可形成与上述相同结构的层间绝缘膜13。
另外，在形成层间绝缘膜13的过程中，在选择地去除双向二端子元件12上的绝缘材料54的工序中，优选同时去除第一电极11的端子部(未图示)上的绝缘材料54。第一电极11的端子部设置在显示区域外，连接于向第一电极11提供例如数据信号用的电路上。
在使用负型感光性树脂作为绝缘材料54的情况和组合使用不具有感光性的绝缘材料54与负型感光性树脂的情况下，为了露出第一电极11的端子部，当从基板10的背面曝光负型感光性树脂时，配置遮光第一电极11的端子部的掩膜即可。在使用正型感光性树脂作为绝缘材料54的情况和组合使用不具有感光性的绝缘材料54与正型感光性树脂的情况下，使用仅曝光第一电极11的端子部的掩膜即可。在任一情况下，掩膜的位置重合精度非常平缓，只要有0.1mm左右的位置重合精度即可。
另外，在使用负型感光性树脂的情况下，第一基板10和第一电极11必需具有透光性，但在使用正型感光性树脂的情况下，这些构成要件不必有透光性。
之后，通过堆积布图导电材料(例如ITO)以覆盖基板10的大致整个面，形成分别电连接于露出的另一电极上的多个像素电极14。该工序可通过公知的薄膜堆积过程与布图工序(例如光刻工序)来执行。
接着，例如准备形成有第二电极17的基板16，并在像素电极14与第二电极17之间，经显示介质层20，彼此相对地使第一基板10与第二基板16贴合。也可在紧贴之前形成显示介质层20，也可在紧贴之后形成显示介质层20。如此得到显示装置100。
另外，在显示介质层20由固体构成的情况下(例如有机EL显示装置的发光层)，也可在上述得到的第一基板10上依次形成显示介质层20和第二电极。并且，必要时，也可配置保护层或对向基板。显示介质层20或第二电极17的形成方法也对应于显示装置100所使用的材料来适当变更。
下面，说明本发明实施方式的显示装置101。图17及图18(d)分别表示显示装置100的俯视图及模式截面图。
显示装置101的基本结构与显示装置100相同，但显示装置101中，如图17所示，不同之处在于在第一电极11上选择地配置双向二端子元件12。即，在第一电极11上以外的区域中不存在双向二端子元件12。因此，因为全部双向二端子元件12都有助于像素电极14与第一电极11的电连接，所以可降低显示装置制造中使用的双向二端子元件的数量。
在显示装置101的结构中，因为双向二端子元件12配置成与第一电极11确实连接，所以没有必要如显示装置100的情况那样，为了使第一电极11与双向二端子元件12的连接确实性提高而将第一电极11的面积设定得大。典型地，像素电极14中与第一电极11重合的部分的面积为像素电极14整体面积的一半以下。通过使像素电极14中与第一电极11重合的部分如上述那样小，可降低第一电极11与像素电极14之间的寄生电容。结果，可防止阴影等显示品质的降低。
下面，参照图18(a)-(d)及图20(a)-(f)来说明显示装置101的制造方法。
首先，准备使导电性微粒子与多个双向二端子元件12分散到溶媒中的溶液(下面称为涂布溶液)。作为导电性微粒子，可单独或组合使用两种以上的用Al、Cu、Ag、Ni、Pd、W等制作的金属微粒子或使用ITO等制作的金属氧化物微粒子。另外，也可使用在绝缘性微粒子表面上形成有由上述导电性微粒子中所用金属或金属氧化物构成的膜的微粒子。导电性微粒子的粒径优选10nm以上100nm以下，典型地为30nm左右。上述涂布溶液的导电性微粒子的密度例如5质量％以上50％以下。另外，必要时也可在上述涂布溶液中混合粘接剂。例如，仅导电性微粒子缺乏成膜性，在难以形成电极的情况下，优选混合粘接剂。作为粘接剂，可使用各种树脂材料等公知材料。作为双向二端子元件12，例如使用图12(a)或(b)所示的双向二端子元件12。另外，作为上述涂布溶液的溶媒，可使用水、IPA、n-甲基吡咯烷酮、n-辛醇、异丁醇、乙二醇、甲苯等。
通过向基板10的主面上施加涂布溶液，如图18(a)所示，在基板10的主面上一体形成第一电极11与双向二端子元件12。形成的双向二端子元件12都随机地配置在任一第一电极11上，并且与该第一电极11电连接。施加涂布溶液的方法广泛包含公知的涂布方法或印刷方法，但优选是喷墨法。若使用喷墨法，则因为可仅向基板10中的期望区域施加涂布溶液，所以可提高材料的利用效率。另外，若通过喷墨法来施加涂布溶液，则之后不必进行布图工序。
在施加涂布溶液后，去除涂布溶液中包含的溶媒。作为去除溶媒的方法，不特别限定，可使用基于减压或加热的公知的去除方法。另外，在涂布溶液包含粘接剂的情况下，也可在必要时烧制粘接剂。
也可如图20(a)及(b)所示，依次形成第一电极11与双向二端子元件12，来代替一体形成第一电极11与双向二端子元件12的工序。
在依次形成第一电极11与双向二端子元件12的情况下，首先如图20(a)所示，在基板10的主面上形成第一电极11。例如通过喷墨法，向玻璃基板10的主面上施加使导电性微粒子分散到溶媒中的溶液(下面称为导电性涂布溶液)。施加导电性涂布溶液的方法，不特别限定，可适用公知的方法。另外，若使用喷墨法，则因为不要布图工序，所以有利。接着，去除导电性涂布溶液中包含的溶媒。在导电性涂布溶液包含粘接剂(例如树脂材料)的情况下，在施加导电性涂布材料后，必要时烧制粘接剂。由此，形成第一电极11。作为用于导电性涂布溶液中的导电性微粒子，可单独或组合使用两种以上的例如Al、Cu、Ag、Ni、Pd、W等金属微粒子或ITO等金属氧化物粒子。另外，导电性微粒子的粒径优选10nm以上100nm以下，典型地为30nm左右。用于导电性涂布溶液的溶媒例如是水、IPA、n-甲基吡咯烷酮、n-辛醇、异丁醇、乙二醇、甲苯等。另外，在玻璃基板10的主面上，使用Al、Mo、Ta等金属材料，以溅射法形成例如300nm左右厚度的金属膜，并接着通过光刻法来布图金属膜，可形成第一电极11。
之后，如图20(b)所示，使用喷墨法，仅向第一电极11上施加包含双向二端子元件12的涂布材料52’。作为涂布材料52’，可使用与参照图3(b)说明的涂布材料52一样的涂布材料。优选调整溶媒或粘接剂的材料种类和量，使涂布材料52’的粘度在8cp以上20cp以下。另外，涂布材料52’的双向二端子元件12的密度优选与涂布材料52的双向二端子元件12的密度相同程度，优选是5质量％以上50％质量以下。
下面，通过与参照图3(b)说明的方法一样的方法来选择地保留存在于双向二端子元件12与第一电极11之间的涂布材料12。由此，将双向二端子元件12固定在第一电极11上。
通过上述工序，在基板10的主面上一体形成(图18(a))或依次形成(图20(a)及(b))第一电极11及双向二端子元件12后，形成层间绝缘膜13。层间绝缘膜13的材料优选与参照图3(d)说明的绝缘材料54相同。层间绝缘膜13的形成可通过用公知的方法向基板10的主面施加绝缘材料54来进行。层间绝缘膜13的厚度设定成覆盖第一电极11、且位于双向二端子元件12上面的电极露出。另外，也可在比双向二端子元件12的高度厚地施加绝缘材料54后，进行蚀刻，使位于双向二端子元件12上面的电极露出。
之后，通过进行与已对显示装置100说明的工序实质相同的工序，得到显示装置101。
本发明实施方式的显示装置100及101如上所述制造得到，所以在显示装置100及101的制造工序中不必制作双向二端子元件12，可使用另外制作的双向二端子元件12。即，双向二端子元件12不受显示装置的大小、像素的大小或像素的配置的影响，可独立制作。因此，由于可以高密度制作双向二端子元件12，所以不会浪费材料或能量，并且可以高的制造效率来制作无特性差异的双向二端子元件12。
另外，根据作为上述显示装置100及101的制造方法而示例出的过程，通过将随机配置在基板10的主面上或第一电极11上的双向二端子元件12作为光掩膜，曝光涂布材料52或绝缘材料54，可自动整合地形成期望的结构。另外，通过在基板10的主面上一体形成第一电极11与双向二端子元件12，不必单独进行配置双向二端子元件12的工序或曝光等的固定双向二端子元件12的工序。因此，不要高价的光刻装置，并且不要光掩膜的位置重合。
因此，根据本发明实施方式的显示装置100及101的制造方法，可比以前廉价地且简便地制造有源矩阵型显示装置。
下面，参照图4-图16、图19及图21来说明本发明实施方式的显示装置更具体的结构及制造方法。另外，为了简单，实质上具有相同功能的结构要素用相同的参照符号表示，下面省略其说明。图4-图11所示各种显示装置的俯视图与图2实质相同。另外，图19及图21所示显示装置的俯视图与图17实质相同。
图4是本发明实施方式的液晶显示装置100A的模式截面图。液晶显示装置100A具有液晶层20来作为显示介质层。
基板10例如是玻璃基板、石英基板或塑料基板等透明基板。第一电极11例如由ITO或SnO2等透明导电材料形成，厚度约为100nm以上，形成为带状。双向二端子元件12为例如直径约为11微米的圆柱状，第一电极11的间隔形成为超过约11微米。因此，可通过随机配置的双向二端子元件12，防止相邻的第一电极11短路。
在配置有双向二端子元件12的绝缘性基板10上形成层间绝缘膜13。双向二端子元件12的高度约为3微米，层间绝缘膜13的厚度形成得比该高度大。层间绝缘膜13用参照图3来说明的方法形成。
接着形成像素电极14。在利用透过光的情况下，将ITO等透明导电膜成膜为例如100-200nm的厚度，并通过光刻过程进行布图，例如通过包含氯化铁和盐酸的溶液进行蚀刻，形成像素电极14。另外，在利用反射光的情况下，成膜Al等金属膜、Al/Mo等层叠金属膜。例如在Al的情况下，成膜为100-200nm左右的厚度，在层叠金属膜的情况下，成膜为Al/Mo＝100-150nm/50-100nm左右的厚度。之后，通过光刻过程进行布图，由包含草酸等的溶液进行蚀刻，形成像素电极14。
接着，必要时形成第一取向膜15。第一取向膜15通过例如丝网印刷成膜聚酰亚胺膜，沿规定方向进行研磨(rubbing)来形成。
第二基板16也与基板10一样，例如是玻璃基板、石英基板或塑料基板等透明基板。但是，在设为反射型显示装置的情况下，基板10和16内的配置在观察侧的基板至少具有透光性即可。另外，基板10和16也可以是膜状。
设置在第二基板16的液晶层20侧的第二电极17是带状的透明电极17。透明电极17由ITO或SnO2等形成，具有经100nm以上的厚度。第二电极17的延伸方向与第一电极11的延伸方向正交，各第二电极17与像素电极14重合，重合的部分构成各像素。必要时在第二电极17上形成第二取向膜18。将第一基板10与第二基板16配置成第二取向膜18的研磨方向与第一取向膜15的研磨方向成规定角度(例如TN模式的情况下约为90度)。
经间隔件19使第一基板10与第二基板16贴合，使像素电极14与第二电极17彼此相对。通过调整间隔件19的直径，决定液晶层20的厚度。液晶层20的厚度例如设为3.5微米-5微米左右。通过向第一基板10与第二基板16之间流入、密封液晶材料，形成液晶层20。这样得到液晶显示装置100A。
如上所述，在液晶显示装置100A的制造工序中因为不必制造双向二端子元件12，所以可使用例如在现有的半导体工厂中另外制作的双向二端子元件12。因此，液晶显示装置的制造工序中以前不可缺少的等离子体CVD装置等高价的装置是不必要的。并且，必需正确位置重合的光刻过程仅为布图像素电极14的工序，必需光掩膜的正确的位置重合的工序与以前相比明显减少，所以可削减高价的光刻过程装置的数量，同时还提高了生产率。这样，可以比以前低的成本制造本发明实施方式的液晶显示装置100A。
图5中示出本发明实施方式的有机EL显示装置100B的模式截面图。
有机EL显示装置100B具有发光层35来作为显示介质层20。显示介质层20除发光层35外，还可包含空穴传输层和/或电子传输层，可广泛采用公知的有机EL元件的结构。通过向设置在像素电极14与第二电极36之间的显示介质层20(发光层35)提供电流，进行显示。另外，覆盖第一基板10的大致整体面地形成保护显示介质层20的保护层37。另外，也可配置第二基板(未图示)来代替保护层37，用密封剂等使第一基板10与第二基板贴合，保护发光层35。
光的射出方向既可以是第一基板10侧，也可以是保护层37侧。使光射出到第一基板10侧的情况下，由透明材料构成第一基板10、第一电极和像素电极14，将第二电极36设为反射电极。另一方面，在向保护层37侧射出光的情况下，将像素电极14设为反射电极，将第二电极35设为透明电极。
有机EL显示装置100B例如由以下方法制造。另外，因为在像素电极14的形成和双向二端子元件12的配置之前都利用参照图3并说明的上述方法执行，所以这里省略说明。
在由ITO形成像素电极14的情况下，在像素电极14上依次层叠100-200nm的铜酞花青染料、50nm左右的α-NPD等空穴传输材料、50nm左右厚度的Alq3(8-hydroxyquionoline aluminum)等发光材料，形成发光层35。或者也可在像素电极14上依次层叠50nm左右厚度的Alq3等发光材料、50nm左右的α-NPD(N，N-Di(naphthalene-1-yl)-N，N’-diphenyl-benzidine)等空穴传输材料、100-200nm的铜酞花青染料，形成发光层35。
接着形成第二电极36。在第二电极36与Alq3接触的情况下，将Al设为电极材料，将膜厚设为100-200nm左右。之后，在光刻过程中与第一电极11正交，进行带状布图，以与像素电极14重合，形成带状的第二电极36。另外，此时，发光层35也可通过将第二电极36作为掩膜进行蚀刻，布图成带状。
在第二电极36与铜酞花青染料接触的情况下，将Au设为电极材料，将其膜厚设为100-200nm。之后，在光刻过程中与第一电极11正交，且进行带状的布图，以与像素电极14重合，形成带状的第二电极36。此时，发光层35也可通过将第二电极36作为掩膜进行蚀刻来布图成带状。
另外，在使用Al或Al/Mo形成像素电极14的情况下，在Al上依次层叠50nm左右的Alq3等发光材料、50nm左右的α-NPD等空穴传输材料、100-200nm厚度的铜酞花青染料，形成发光层35。
接着，由ITO形成第二电极36，将其膜厚设为100nm以上，在光刻过程中与第一电极11正交，且进行带状的布图，以与像素电极14重合，形成带状的第二电极36。此时，发光层35也可通过将第二电极36作为掩膜进行蚀刻来布图成带状。
接着，形成保护膜37。因为保护膜37必需具有使水分不透过的性质，所以例如通过CVD法等使氮化硅膜生长，使其膜厚为3微米左右。之后，为了向第一电极11和第二电极36施加电信号，使端子部露出。若位于显示区域外的第一电极11和第二电极上的保护层37残留，则去除发光层35。例如，此时氮化硅膜既可通过基于缓冲氟酸等的湿蚀刻去除，也可通过基于CF4的干蚀刻去除。
图6是本发明实施方式的微胶囊(micro capsule)型电泳显示装置100C的模式截面图。
电泳显示装置100C的显示介质层20具有微胶囊38。在由该透明材料形成的微胶囊38内封入白色微粒子38a和蓝色液体38b。作为该微胶囊38，例如可适于使用特开平1-86116号公报中公开的。向像素电极14与第二电极17之间施加电压，使黑白颜色粒子电泳，由此显示由白和蓝色构成的图像。
除使用微胶囊38来作为显示介质层20外，因为用与参照图3说明的方法一样的方法制作，所以省略制造方法的说明。另外，像素电极14既可以是透明电极，也可以是反射电极。另外，由微胶囊38形成的显示介质层20可使用公知的涂布法等执行得到。
图7是本发明实施方式的调色剂显示装置100D的模式截面图。
调色剂显示装置100D的显示介质层20具有黑色调色剂39和白色粒子40。例如，在黑色调色剂39使用包含碳黑颜料的圆球状树脂粒子，在白色粒子中使用含有氧化钛颜料的圆球状树脂粒子。向像素电极14与第二电极17之间施加电压，使黑白粒子在基板间移动，由此显示由白和黑色构成的图像。调色剂显示装置的基本动作原理例如记载于Japan Hardcopy 2001论文集中。
除使用黑色调色剂39和白色粒子40的混合物作为显示介质层20外，因为用与参照图3说明的方法一样的方法制作，所以省略制造方法的说明。另外，例如在将黑色调色剂39和白色粒子40散布在第一基板10或第二基板16的表面中后，设置规定间隙使这些基板贴合，由此形成显示介质层20。像素电极14既可以是透明电极，也可以是反射电极。
图8是本发明实施方式的旋转球方式的显示装置100E的模式截面图。
旋转球方式的显示装置100E具有将2色粒子41分散到树脂(例如硅树脂)中的层，作为显示介质层20。2色粒子41例如白侧带负电，黑侧带正电，形成双极子。对应于像素电极14与第二电极17之间的电压，2色粒子41的取向变化，由此进行显示。旋转球方式的显示装置的基本动作原理例如记载于美国专利4126854号说明书中。
除使用分散有2色粒子41的树脂层作为显示介质层20外，因为用与参照图3说明的方法一样的方法制作，所以省略制造方法的说明。另外，例如在将分散有2色粒子41的树脂层涂布在第一基板10或第二基板16的表面上后，使这些基板紧贴，由此形成显示介质层20。像素电极14既可以是透明电极，也可以是反射电极。
图9是本发明实施方式的电致变色发光显示装置100F的模式截面图。
电致变色发光显示装置100F的显示介质层20由厚度约为0.3微米-1.0微米的WO3层42和过氯酸锂等电解质层43构成。对应于施加于像素电极14与第二电极17之间的电压，通过WO3层的电致变色发光反应进行显示。电致变色发光显示装置的基本动作原理例如记载于Philos.Mag.vol.27，p.801(1973)中。
除使用WO3层42和电解质层43作为显示介质层20外，因为用与参照图3说明的方法一样的方法制作，所以省略制造方法的说明。另外，例如在使在像素电极14上形成有WO3层42的第一基板10或第二基板16紧贴后，向其间隙中注入电解质，由此可制作显示介质层20。像素电极14既可以是透明电极，也可以是反射电极。
图10是本发明实施方式的使用多孔质硅的显示装置100G的模式截面图。
使用多孔质硅的显示装置100G的显示介质层20由形成于像素电极14上的Si层44、形成于Si44层上的多孔质Si层45、和形成于多孔质Si层45上的SiNx层46形成。对应于施加于像素电极14与第二电极36之间的电压，通过多孔质Si层45发光来进行显示。本来Si是间接迁移型半导体，一般不发光，但当Si的结晶粒径约在10nm以下时，封入电子与空穴，直接迁移的再耦合引起发光(例如参照AppliedPhysics Letters，vol.57，p.1046，1990或Applied Physics Letters，vol.60，p.347，1992)。另外，在显示装置100G中，覆盖第一基板10的大致整个面地形成保护显示介质层20的保护层37。
除使用Si44层、多孔质Si层45、和SiNx层46作为显示介质层20外，因为用与参照图3说明的方法一样的方法制作，所以省略制造方法的说明。另外，Si44层通过在使用公知的薄膜堆积技术堆积后，例如由基于HCL+SF6混合气体的干蚀刻法等通过布图来形成。多孔质Si层45例如通过在HF水溶液中阳极转化(例如电流密度为20mA/cm2)多晶Si来形成。或者，也可通过等离子体CVD法将Si堆积成点状来形成。像素电极14既可以是透明电极，也可以是反射电极。
图11是本发明实施方式的光扫描型液晶显示装置100H的模式截面图。
液晶显示装置100H具有与第一电极11平行设置的导光线路49。导光线路49配置在第一电极11宽度方向的一端，覆盖导光线路49的芯体47的包层48在第一电极11宽度方向的另一端具有高折射率部48a。从该高折射率部48a侧射出的光从双向二端子元件12的半导体层叠结构的侧面入射，由此双向二端子元件12变为接通(ON)状态。这里使用的双向二端子元件12在侧面没有遮光层28。高折射率部48a例如通过在包层48进行局部离子交换来形成。其它结构优选与图4所示液晶显示装置100A实质相同。
显示装置100H例如如下制造。如参照图3所述，在形成第一电极11后，平行于第一电极11地配置事先制作的导光线路(光纤)49。之后的工序经过与液晶显示装置100A一样的工序，得到显示装置100H。另外，设像素电极14是反射电极。
示例了光扫描型的液晶显示装置，但使用光的寻址方法也可适用于其它显示装置。可适用本发明的光寻址显示装置例如记载于特开平6-301050号公报中。
图19(a)-(f)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。另外，虽然图19中示出的显示装置是液晶显示装置，但本实施方式不限于此。
首先，如图19(a)所示，在玻璃基板等基板10的主面上形成堤台(bank)60。堤台60的形成例如如下进行。首先，在基板10的主面上涂布感光性树脂。之后，通过用公知的方法曝光及显影涂布后的感光性树脂，将感光性树脂布图成包围基板10的主面中要形成第一电极11的各区域(下面称为第一电极形成区域)的形状。根据必要而烧制该布图的感光性树脂，形成堤台60。堤台60与基板10垂直的方向的高度设定成可确实防止涂布溶液扩散到第一电极形成区域以外的区域。
接着，如图19(b)所示，在每个由堤台60包围的区域中，一体形成第一电极11和连接于第一电极上的双向二端子元件12。首先，准备将由Al、Cu、Ag、Ni、Pd、W等金属或ITO等金属氧化物制作的粒径为30nm左右的导电性粒子与双向二端子元件分散到由水、IPA、n-甲基吡咯烷酮、n-辛醇、异丁醇、乙二醇、甲苯等构成的溶媒中的涂布溶液。
接着，通过喷墨法向玻璃基板10的主面施加涂布溶液。此时，可由堤台60来防止施加的涂布溶液扩散到第一电极形成区域以外的区域。之后，去除包含在施加的涂布溶液中的溶媒(及粘接剂的烧制)。例如，在使用在市售的涂布型ITO溶液中混合有双向二端子元件的涂布溶液的情况下，例如以160℃下加热30分钟。在烧制粘接剂的情况下，烧制温度例如是150℃以上200℃以下，烧制时间例如是30分钟以上60分钟以下。由此，在第一电极形成区域中形成第一电极11，同时，在第一电极上随机配置双向二端子元件12。
接着，如图19(c)所示，去除堤台60。堤台60的去除方法不特别限定。例如，既可以使用SPX、DMSO等溶剂剥离堤台60，也可以通过在氧气气氛气中的等离子体处理来去除堤台60。
之后，如图19(d)所示，在第一电极上，使用包含感光性树脂等的绝缘材料来形成层间绝缘膜13。层间绝缘膜13用与参照图18说明的方法一样的方法形成。在形成层间绝缘膜13后，为了确实连接双向二端子元件12与像素电极14，可在氧气气氛气中进行等离子体处理。
接着，如图19(e)所示，在层间绝缘膜13上形成像素电极14。像素电极14经双向二端子元件12与第一电极11电连接地形成。像素电极14可通过与参照图3说明的显示装置100的像素电极14的形成方法一样的方法，使用ITO等透明电极膜(利用透过光的情况)或Al、Ag等反射率高的金属膜(利用反射光的情况)来形成。
之后的工序优选与用图4说明的工序实质相同。下面示出一例。
由与用图4说明的方法一样的方法，在像素电极14上形成取向膜15。
另一方面，还准备绝缘性透明基板16，在基板16上形成第二电极17。例如，使用ITO等透明导电材料，通过溅射法在基板16的表面中形成具有约100nm以上厚度的导电膜。接着，通过光蚀刻法布图导电膜，形成带状的第二电极17。必要时在第二电极17上形成取向膜18。
之后，经间隔件19使第一基板10与第二基板16贴合，使像素电极14与第二电极17彼此相对。通过向第一基板10与第二基板16之间注入液晶材料并密封，形成液晶层20。这样得到图19(f)所示的液晶显示装置。
图21(a)-(h)是说明本发明实施方式的显示装置101的制造方法的模式截面图。另外，图21中所示显示装置虽是液晶显示装置，但本实施方式不限于此。
首先，通过与参照图19(a)说明的方法一样的方法，在玻璃基板10的主面上形成堤台60(图21(a))。大致垂直于基板10的主面来形成堤台60，以包围基板10的主面中要形成第一电极11的各区域(第一电极形成区域)。
接着，如图21(b)所示，仅向基板10的主面中包围在堤台60中的各区域，通过喷墨法施加使粒径为30nm左右的Al等金属微粒子分散到水等溶媒中的导电性涂布溶液。作为导电性涂布溶液，可使用与参照图20(a)说明的导电性涂布溶液相同的溶液。之后，去除包含在施加的导电性涂布溶液中的溶媒(并进行粘接剂的烧制)。由此，在第一电极形成区域中形成第一电极11。
接着，如图21(c)所示，仅在第一电极11上双向二端子元件12。首先，通过使Al、Cu、ITO等导电性微粒子(粒径为30nm左右)、正型感光性树脂等感光性材料和双向二端子元件分散到水等溶媒中，准备涂布材料52’。涂布材料52’可与参照图20(b)说明的涂布溶液52’相同。使用喷墨法，将该涂布材料52’仅施加到第一电极11上。由此，将双向二端子元件12随机配置在第一电极11上。
之后，通过与参照图3(c)说明的方法一样的方法来保留存在于第一电极11与双向二端子元件12之间的涂布材料52’，并选择地去除此外的涂布材料52’(图21(d))。如上所述，若涂布材料52’包含正型感光性树脂，则由于可将双向二端子元件12作为光掩膜曝光涂布材料52’，所以自动整合地得到图21(d)的结构。
接着，如图21(e)所示，去除堤台60。堤台60例如由与参照图19(c)说明的方法一样的方法去除。
图21(f)-(h)中所示工序例如与参照图19(d)-(f)说明的工序实质相同。
[双向二端子元件]
参照图12(a)和(b)及图13(a)-(e)来说明本发明实施方式的双向二端子元件12的结构和制造方法。这里，示例双向晶闸管，但只要是具有同样功能的双向二端子元件，就可用于上述显示装置。
本实施方式的双向二端子元件12和12’如图12(a)和(b)中模式表示其截面结构那样，具有一对电极26和27、与形成于其间的半导体层叠结构12A。半导体层叠结构12A是上下方向对称的结构相邻形成。并且，在半导体层叠结构12A的侧面形成遮光层28。如显示装置100H那样，在光寻址双向二端子元件12的情况下，省略遮光层28。
当将双向二端子元件12配置在基板上时，优选电极26或27为例如圆柱状，以接触基板表面稳定配置。另外，圆柱的直径优选比高度试大，优选是3倍以上。例如，直径为11微米左右，高度为3微米左右。
半导体层叠结构12A是在电极27与电极26之间具有从电极27侧顺序层叠第一导电型的第一半导体层21a/第二导电型的第二半导体层22/第一导电型的第三半导体层23/第二导电型的第四半导体层24a/第二导电型的第五半导体层24b的区域、和顺序层叠第二导电型的第一半导体区域22a/第二导电型的第二半导体层22/第一导电型的第三半导体层23/第二导电的第四半导体层24a/第一导电型的第二半导体区域25的区域。
本发明实施方式的双向二端子元件优选通过以下方法制造。
首先，准备具有绝缘层与在该绝缘层上有半导体层的基板。在该绝缘层上形成包含上述半导体层的规定形状的双向半导体层叠结构。双向半导体层叠结构的形成方法可适合使用后述的方法。在得到的双向半导体层叠结构上形成第一电极层，使第一电极层与其它基板粘接。在使第一电极层粘接的状态下，通过去除上述绝缘层，从上述基板上分离双向半导体层叠结构。即，将双向半导体层叠结构转制到其它基板上。之后，在双向半导体层叠结构的上述半导体层上形成第二电极层，得到双向二端子元件。
参照图13(a)-(e)来说明双向二端子元件12的第一制造方法。
首先，如图13(a)所示，准备具有绝缘层1b和在绝缘层1b上具有第一导电型(n)的第一半导体层21a的基板1。绝缘层1b例如是埋入氧化层。通过经具有开口部2a的掩膜2向该第一半导体层21a中选择地注入杂质，形成第二导电型的第一半导体区域22a。
接着，如图13(b)所示，在包含第一半导体区域22a的第一半导体层21a上堆积第二导电型的第二半导体层22。接着，在第二半导体层22上堆积第一导电型的第三半导体层23。并且，在第三半导体层23上形成第二导电型的第四半导体层24a、与在第四半导体层24a上形成杂质浓度比第四半导体层24a高的第二导电型的第五半导体层24b。
接着，如图13(c)所示，通过经具有开口部3a的掩膜3，选择地注入杂质，在第五半导体层24b中位于第一半导体区域22a上的区域中，形成第一导电型的第二半导体区域25。
接着，如图13(d)所示，在包含第二半导体区域25的第五半导体层24b上形成第一电极层26。之后，使用规定形状的掩膜4，通过蚀刻到绝缘层1b，将第一电极层26、第二半导体区域25、第五半导体层24b、第四半导体层24a、第三半导体层23、第二半导体层22、第一半导体区域22a和第一半导体层21a布图成规定形状，从而在绝缘层1b上得到规定形状的半导体层叠结构12A。
之后，如图13(e)所示，使第一电极层26粘接在其它基板1’上。在使第一电极层26粘接在其它基板1’上的状态下，通过去除绝缘层1b，从基板1’中分离半导体层叠结构12A。之后，形成遮光层28，以覆盖分离后的半导体层叠结构12A。
之后，通过去除遮光层28的一部分，使半导体层叠结构12A的第一半导体层21a和第一半导体区域22a的表面露出，在露出的半导体层叠结构12A的第一半导体层21a和第一半导体区域22a的表面上形成第二电极层27。之后，使用规定形状的掩膜5，将第二电极层27与遮光层28的一部分布图成规定形状，得到图12(a)所示的双向二端子元件12。
通过控制构成半导体层叠结构12A的各层(或区域)的材料、厚度和杂质浓度，可调整双向二端子元件12的接通(turnon)电压。
下面，再次参照图13(a)-(e)来说明最适用于上述显示装置100A、100B、100F-100H、101的双向二端子元件12的具体制造方法。
在具有埋入氧化膜层1b的n型硅晶片1中，用氧化膜2等进行掩膜，以保护第一n型区域21a，导入可形成p型层的硼等杂质，并形成第一p型区域22a。此时第一p型区域22a的杂质浓度使得在与第二金属电极27之间进行欧姆接触。
在去除掩膜后，通过CVD法等使第二p型区域22生长。之后，通过CVD法等使第二n型区域23生长。此时，通过适当选择第二n型区域23的杂质浓度和膜厚，可使双向二端子元件12的接通电压为适于驱动的电压。例如，在元件制作完成时，设第二n型区域23的杂质浓度为5.7×1016cm-3左右，使膜厚为590nm以上，由此双向二端子元件的接通电压可在15V左右。
在形成第二n型区域23后，通过CVD法等使第三p型区域24a生长。此时设定第三p型区域24a的上部区域24b的杂质浓度，使得与第一金属电极26之间进行欧姆接触。
之后，在第四p型区域24b上对应于第三n型区域25的位置上形成具有开口部3a的氧化膜3，并导入可形成n型层的磷等杂质，形成第三n型区域25。
之后，通过溅射法成膜第一金属电极26。此时第一金属电极26例如选择Ti、W等，使第四p型区域24b和第三n型区域25欧姆接触。另外，也可以是Al/Ti、ITO/Ti等的层叠结构。
之后，通过光刻过程等进行布图，通过干蚀刻等进行蚀刻，直到埋入氧化膜1b。此时，布图的形状优选是圆柱形，但也可以是其它形状。
之后，将第一金属电极26粘接在其它基板1’上，并通过缓冲氟酸等去除埋入氧化膜1b，将半导体层叠结构12A转制到其它基板1’上。
之后，由可遮光的树脂等成膜遮光层28。在成膜遮光层28后，通过机械化学研磨(CMP)法等进行研磨，直到露出第一n型区域21a和第一p型区域22a，露出后成膜金属膜27。此时，金属膜27选择例如Ti、W等，使第一p型区域22a与第一n型区域21a欧姆接触。另外，也可以是Al/Ti、ITO/Ti等的层叠结构。
之后，通过光刻过程等进行布图，用干蚀刻等进行蚀刻，直到到达粘接第一金属电极26的其它基板1’，形成第二金属电极27与遮光层28。虽然此时布图形成为圆形，但只要对应于上述布图时的任意形状，即使是任意形状也无妨。另外，图12中遮光层28是垂直的，但也可以是倾斜的。另外，在遮光层28与各半导体层之间优选形成氧化膜、氮化膜等，作为半导体层的保护膜。
另外，在上述制造方法中，就将半导体层叠结构12A转制到其它基板1’上后而言，在使用透明基板作为其它基板1’的情况下，也可使用下示的方法。在使用以下方法的情况下，得到具有图12(b)所示结构的双向二端子元件12’。
在将半导体层叠结构12A转制到其它基板1’上后，涂布阴极型光刻胶，从其它基板1’的背面侧进行曝光、显影。由此，去除对应于半导体层叠结构12A的部分的光刻胶。
之后，通过溅射法等成膜第二金属电极27。此时，第二金属电极27选择Ti、W等，使第一p型区域22a与第一n型区域21a欧姆接触。另外，也可以是Al/Ti、ITO/Ti等的层叠结构。
之后，通过去除光刻胶，光刻胶上的第二金属电极27被去除，仅残留在半导体层叠结构12A上。下面，与上述方法一样，形成遮光层28，进行布图。
通过从其它基板1’中剥离第一金属电极26，可得到双向二端子元件12’。
双向二端子元件12和12’的杂质浓度形成为NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND23＝15×1017cm-3。此时，NA22a、NA24b、ND25、ND21a、NA22、NA24a、ND23分别是半导体层或区域22a、24b、25、21a、22、24a、23的杂质浓度。另外，双向二端子元件12的各层的膜厚形成为d21a＝400nm、d22a＝400nm、d22＝400nm、d24b＝400nm、d24a＝400nm、d25＝400nm、d26＝400nm、d27＝400nm左右，且d23形成为590nm以上。此时，d21a、d22a、d22、d23、d24b、d24a、d25分别是区域21a、22a、22、23、24b、24a、25的膜厚，d26、d27是第一金属电极26和第二金属电极27的膜厚。另外，遮光层28的厚度形成为300nm左右。遮光层28既可以垂直，也可以倾斜。但是，在用于显示装置100H等光扫描型显示装置中的双向二端子元件12和12’中不形成遮光层28。
通过以上方法，通过高密度制作双向二端子元件12，可比通过以前的方法制作显示装置更有效利用材料。
例如，若设半导体层叠结构12A的直径为10微米、以11微米的周期制作时，无用的金属膜、半导体膜为30％左右。如以前那样，在例如用液晶显示装置的制造工序制作开关元件的情况下，为了增大孔径比，金属膜、半导体膜接近90％无用，与之相反，效率额外提高。
说明双向二端子元件12的第二制造方法。
使用具有厚度为1微米左右的单晶硅膜21a经氧化硅膜1b紧贴在原料1a上的基板1。此时，单晶硅膜21a是n型半导体，通过适当选择其杂质浓度，使双向二端子元件12的接通电压为适于驱动的电压。例如，通过使杂质浓度为1.5×1017cm-3左右，可使双向二端子元件12的接通电压为7.5V左右。
通过离子掺杂法，向基板1中导入可形成p型层的硼等杂质，并形成对应于第一p型区域22a的p型层。此时，通过调整离子击入的加速电压，可将对应于期望膜厚的第一p型区域22a的p型层形成到期望的深度。另外，该p型层的杂质浓度为在第一p型区域22a与第二金属电极27之间进行欧姆接触。
接着，通过离子掺杂法，导入可形成p型层的硼等杂质，形成第二p型区域22。此时，通过调整离子击入的加速电压，可将期望膜厚的第二p型区域形成到期望的深度。
接着，通过离子掺杂法，导入可形成p型层的硼等杂质，形成第三p型区域24a。此时，通过调整离子击入的加速电压，可将期望膜厚的第三p型区域24a形成到期望的深度。
接着，通过离子掺杂法，导入可形成p型层的硼等杂质，形成对应于第四p型区域24b的p型层。此时，通过调整离子击入的加速电压，可将对应于期望膜厚的第四p型区域24b的p型层形成到期望的深度。另外，该p型层的杂质浓度设为在第四p型区域24b与第一金属电极26之间进行欧姆接触。
接着，在基板表面上对应于第一p型区域22a的位置上，由氧化膜等形成掩膜，并导入可形成n型层的磷等杂质，使用离子掺杂法，通过调整加速电压，以成为对应于第一p型区域22a的p型层所对应的深度和膜厚。由此形成第一p型区域22a和第一n型区域21a。
之后，去除氧化膜，继而在基板表面上对应于第四p型区域24b的位置上由氧化膜等形成掩膜。之后，导入可形成n型层的磷等杂质，使用离子掺杂法，通过调整加速电压，以变为对应于第四p型区域24b的p型层所对应的深度和膜厚。由此形成第四p型区域24b和第三n型区域25。
接着，去除氧化膜。此后因为激活上述导入的杂质，所以以适当的温度进行退火。
上述中，优选在对应于第四p型区域24b的p型层的形成工序之后使用下示方法。
通过离子掺杂法，导入可形成n型层的磷等杂质，形成对应于第三n型区域25的n型层。此时，通过调整离子击入的加速电压，可将对应于期望膜厚的第三n型区域25的n型层形成到期望的深度。
接着，在基板表面上对应于第一p型区域22a的位置上，由氧化膜等形成掩膜，并导入可形成n型层的磷等杂质，使用离子掺杂法，通过调整加速电压，以变为规定的深度和膜厚，形成第一p型区域22a、第一n型区域21a。
之后，导入可形成p型层的硼等杂质，使用离子掺杂法，通过调整加速电压，以变为对应于第三n型区域25的n型层所对应的深度和膜厚。由此形成第三n型区域25、第四p型区域24b。此时第四p型区域24b的杂质浓度形成为在与第一金属电极26之间进行欧姆接触。
接着，去除氧化膜。此后因为激活上述导入的杂质，所以以适当的温度进行退火。
之后，通过溅射法等成膜第一金属电极26。此时，第一金属电极26例如选择Ti、W等，使第四p型区域24b和第三n型区域25欧姆接触。另外，也可以是Al/Ti、ITO/Ti等的层叠结构。
之后，通过光刻过程等进行布图，通过干蚀刻等进行蚀刻，直到氧化硅膜。此时，布图的形状优选是圆柱形，但也可以是其它形状。
下面，与上述一样，将半导体层叠结构12A转制到其它基板1’上，形成第二金属电极27和遮光层28，得到双向二端子元件12或12’。
双向二端子元件12和12’的杂质浓度形成为NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND23。此时，NA22a 、NA24b、ND25、ND21a、NA22、NA24a、ND23分别是区域22a、24b、25、21a、22、24a、23的杂质浓度。另外，双向二端子元件12的各层的膜厚形成为d21a＝200nm、d22a＝200nm、d22＝200nm、d24b＝200nm、d24a＝200nm、d25＝200nm、d26＝400nm、d27＝400nm左右，且d23形成为260nm以上。此时，d21a、d22a、d22、d23、d24b、d24a、d25分别是区域21a、22a、22、23、24b、24a、25的膜厚，d26、d27是第一金属电极26和第二金属电极27的膜厚。另外，遮光层28的厚度形成为300nm左右。遮光层28既可以垂直，也可以倾斜。但是，在用于显示装置100H等光扫描型显示装置中的双向二端子元件12和12’中不形成遮光层28。
适用于电泳显示装置100C和调色剂显示装置100D中的双向二端子元件12和12’优选具有50V左右的接通电压。各层的杂质浓度形成为例如NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND231.16×1016cm-3。各层的膜厚形成为d21a＝1.6微米、d22a＝1.6微米、d22＝1.6微米、d23＝2.4微米以上、d24b＝1.6微米、d24a＝1.6微米、d25＝1.6微米、d26＝380nm、d27＝380nm左右。
适用于旋转球型100E中的双向二端子元件12和12’优选具有250V左右的接通电压。各层的杂质浓度形成为例如NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND231.36×1015cm-3。各层的膜厚形成为d21a＝10微米、d22a＝10微米、d22＝10微米、d23＝15.5微米以上、d24b＝10微米、d24a＝10微米、d25＝10微米、d26＝380nm、d27＝380nm左右。另外，遮光层28的厚度形成为300nm左右。遮光层28既可以垂直，也可以倾斜。但是，在用于显示装置100H等光扫描型显示装置中的双向二端子元件12和12’中不形成遮光层28。
这样，通过调整半导体层的材料、杂质浓度和厚度，可制作各种接通电压的双向二端子元件12和12’。
[显示装置的驱动方法]
说明具备上述制作的双向二端子元件12的显示装置100A、100B、100F-100H、101的驱动方法。
首先，例如如下驱动液晶显示装置100A及101。参照图14来举例说明将双向二端子元件12的接通电压设为15V、在液晶层中将最大电压设为5V、施加任意灰度电压的情况。
在极短时间内向全部k条的第一电极11中的第n条第一电极11施加作为双向二端子元件12的接通电压的15V。使双向二端子元件12变为导通状态的电压(扫描电压)的施加时间例如为1-2μsec。从而，位于第n条的第一电极11上的双向二端子元件12变为导通状态，对应于第n条第一电极11设置的像素电极14与第n条第一电极11电连接。另外，在极短时间内向第n条第一电极11施加15V的电压后，施加到第n条第一电极11上的电压变为0V。
在向第n条第一电极11施加扫描电压的期间(即选择第n条第一电极11的期间)中，向与第一电极11交叉的多个第二电极17的各个施加期望的电压(信号电压)。图14中示出向第m条与第m+1条第二电极17施加的电信号(信号电压)。信号电压的极性为与施加到第n条第一电极11上的电压(扫描电压)相反的极性，将施加时间设为1/(60×k)sec。
在选择第n条第一电极11的期间中，向连接于第n条第一电极11上的各像素电极14与同这些像素电极14分别相对的第二电极17之间的液晶层20充电施加到第二电极17上的期望的电压。若充分进行了对液晶层20的充电，则连接于各像素电极14上的双向二端子元件12中流过的电流变小，若降低电流值，则双向二端子元件12变为截止状态。由此，维持充电到在第n条第一电极11上的像素电极14与各个分别相对的第二电极17之间的液晶层20的电压。另外，因为双向二端子元件12为截止状态，所以即使第二电极17的电压变化，施加到在对应于第n条第一电极11的像素电极14与各自分别相对的第二电极17之间的液晶层20的电压也不会变化。
之后，在从向第n条第一电极11施加电压开始1/(60×k)sec后，通过对第(n+1)条第一电极11也进行与上述一样的操作，向在第(n+1)条第一电极11上的像素电极14与各自分别相对的第二电极17之间的液晶层充电期望的电压。
通过依次重复k次，进行1画面(1帧或场)的显示。这里，作为典型实例，将构成1画面(1帧)所必需的时间设为1/60(sec)。
另外，如图14所示，优选施加到第n条与第(n+1)条第一电极11上的扫描电压的极性相反，可得到高品质的图像。并且，因为若连续向液晶层20施加同极性的电压，则引起显示的[荧光屏图象保留]，所以为了显示下一画面(帧)所施加的电压优选对各第一电极11和第二电极17为反极性(帧反转驱动或场反转驱动)。
图5中所示有机EL显示装置100B例如如下驱动。以在第二电极36侧连接铜酞花青染料等空穴注入层，在像素电极14侧连接Alq3等发光材料的情况为例，参照图15来说明将双向二端子元件12的接通电压设为-15V、将施加到有机EL层(发光层)35上的电压设为0-+5V之间任意值的情况下的驱动方法。
在极短时间内向全部k条的第一电极11中的第n条第一电极11施加作为双向二端子元件12的接通电压的15V。使双向二端子元件12变为导通状态的电压(扫描电压)的施加时间例如为1-2μsec。只要施加时间为上述时间，则没有识别上的问题。从而，位于第n条的第一电极11上的双向二端子元件12变为导通状态，对应于第n条第一电极11设置的像素电极14与第n条第一电极11电连接。另外，在极短时间内向第n条第一电极11施加15V的电压后，施加到第n条第一电极11上的电压变为0V。
在向第n条第一电极11施加扫描电压的期间中，向与第一电极11交叉的多个第二电极17的各个施加期望的电压(信号电压)。
在选择第n条第一电极11的期间中，在连接于第n条第一电极11上的各像素电极14与同这些像素电极14分别相对的第二电极36之间的发光层35中流过对应于施加到第二电极36上的期望电压的电流，进行发光。
下面，为了在期望时间后停止发光，通过向第n条第一电极11施加1-2μsec左右的+5V左右的电压，连接于第n条第一电极11上的像素电极14上的双向二端子元件12中流过的电流反转或减少，从而双向二端子元件12变为截止状态，发光停止。从向第n条第一电极11施加-15V的电压到结束施加+5V电压为止的时间例如为1/(60×k)sec。
接着，从向第n条第一电极11施加电压开始1/(60×k)sec后对第(n+1)条第一电极11也进行与上述一样的操作，从而第(n+1)条第一电极11上的像素电极14与分别相对的第二电极之间的有机EL层35发光。通过依次重复k次，进行1画面(1帧或场)的显示。
在第二电极36上连接Alq3等发光材料，在像素电极14上连接铜酞花青染料等空穴注入层的情况下，上述施加电压的极性全部为相反极性即可。
在使用图10所示多孔质硅的显示装置100G的情况下，向第一电极11侧施加负极性的电压，向第二电极36侧施加正极性的电压，通过与上述一样的驱动方法，使多孔质硅层45发光，进行显示。
下面，参照图16来说明图6所示微胶囊型电泳显示装置100C的驱动方法。这里，将双向二端子元件12的接通电压设为50V，将施加到显示介质层20(微胶囊38)的电压设为20V。
在极短时间内向全部k条的第一电极11中的第n条第一电极11施加作为双向二端子元件12的接通电压的-50V。使双向二端子元件12变为导通状态的电压(扫描电压)的施加时间例如为1-2μsec。从而，位于第n条的第一电极11上的双向二端子元件12变为导通状态，对应于第n条第一电极11设置的像素电极14与第n条第一电极11电连接。另外，在极短时间内向第n条第一电极11施加15V的电压后，施加到第n条第一电极11上的电压变为0V。
在向第n条第一电极11施加扫描电压的期间(即选择第n条第一电极11的期间)中，向与第一电极11交叉的多个第二电极17中包含进行白显示的像素的第二电极17施加20V。施加信号电压的时间例如为500msec。
在选择第n条第一电极11的期间中，向连接于第n条第一电极11上的像素电极14与施加进行白显示的电压的第二电极17之间的微胶囊38充电施加到第二电极17上的期望的电压。若充分进行了对微胶囊38的充电，则连接于各像素电极14上的双向二端子元件12中流过的电流变小，若降低电流值，则双向二端子元件12变为截止状态。由此，维持充电到在第n条第一电极11上的像素电极14与分别对应的第二电极17之间的微胶囊38的电压，进行白显示。另外，因为双向二端子元件12为截止状态，所以即使第二电极17的电压变化，施加到对应于第n条第一电极11的像素电极14和与之相对的第二电极17之间的微胶囊38的电压也不会变化。
对于第n条第一电极中进行蓝显示的像素而言，在从向第n条第一电极11施加白显示的上述电压开始500msec后，向第n条第一电极11施加50V的电压，并向第二电极17施加-20V的电压。将施加信号电压的时间与上述一样设为500msec。
在从向第n条第一电极11施加电压开始500×2msec后，对第(n+1)条第一电极11也进行与上述一样的操作，从而向连接于第(n+1)条第一电极11上的像素电极14与各自所相对的第二电极17之间的微胶囊38充电期望的电压。
通过依次重复k次，进行1画面(1帧或场)的显示。将构成1画面(1帧)所必需的时间设为(500×2k)msec。
图7所示调色剂显示装置100D由与上述电泳显示装置100C一样的驱动方法驱动。但是，向第二电极17施加信号电压的时间优选为1msec左右。另外，调色剂显示装置100D进行黑白显示。
图8所示旋转球显示装置100E也由与上述电泳显示装置100C一样的驱动方法驱动。但是，优选将双向二端子元件12的接通电压设为250V，将施加到第一电极11上的扫描电压设为±250V，将施加到第二电极17上的信号电压设为±100V，将信号电压的施加时间设为100msec即可。
图9所示电致变色发光显示装置100F也由与上述电泳显示装置100C一样的驱动方法驱动。但是，优选将双向二端子元件12的接通电压设为15V，将施加到第一电极11上的扫描电压设为±15V，将施加到第二电极17上的信号电压设为±5V，将信号电压的施加时间设为500msec即可。
图11所示光扫描型液晶显示装置100H的情况与上述液晶显示装置100A(图4)不同，不向第一电极11施加扫描电压，第一电极11总为0V的状态。代替向第一电极11施加扫描电压，向光纤49中导入光，从高折射率部48a向双向二端子元件12照射导入的光，双向二端子元件12变为导通状态。除由光来选择第一电极11外，与上述液晶显示装置100A一样被驱动。
液晶显示装置以外的使用其它显示介质层的显示装置也一样设为光扫描型显示装置，同样被驱动。
产业上的可利用性
根据本发明，提供一种由比以前简便的方法制造得到的有源矩阵型显示装置和该显示装置的制造方法。
另外，根据本发明，提供一种最适于用作显示装置的开关元件的双向二端子元件的简便的制造方法。
根据本发明，提供一种在材料或能量的利用效率提高的同时、可简化显示装置的制造工序、比以前廉价的有源型显示装置。

Claims (21)

1、一种显示装置，其特征在于，具有：
多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，
所述多个像素电极的各个与所述至少一个双向二端子元件的配置关系为随机的。
2、根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述至少一个双向二端子元件具有一对电极、和形成于所述一对电极之间的半导体层叠结构。
3、根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述多个第一电极的各个与所述至少一个双向二端子元件经设置在所述至少一个双向二端子元件的所述一对电极内的一个与所述第一电极之间的导电性树脂层进行电连接。
4、根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于：
所述导电性树脂层包含导电性材料与感光性树脂。
5、根据权利要求1-4之一所述的显示装置，其特征在于：
所述多个双向二端子元件的各个还具有覆盖所述半导体层叠结构侧面的遮光层。
6、根据权利要求1-5之一所述的显示装置，其特征在于：
所述多个双向二端子元件的宽度比所述多个像素电极的相邻间距离小。
7、根据权利要求1-6之一所述的显示装置，其特征在于：
所述多个双向二端子元件的宽度比所述多个第一电极的相邻间距离小。
8、根据权利要求1-7之一所述的显示装置，其特征在于：
所述多个双向二端子元件选择地配置在所述多个第一电极上。
9、根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于：
所述多个像素电极中与所述多个第一电极重合的部分的面积在所述多个像素电极的整体面积的一半以下。
10、一种显示装置的制造方法，该显示装置具有：多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，其中：包含如下工序
(a)准备具有形成了多个第一电极的主面的基板；
(b)准备分别具有彼此相对的一对电极的多个双向二端子元件；
(c)将所述多个双向二端子元件以规定密度随机配置在所述多个第一电极上，使各个经所述一对电极内的一个电极与所述多个第一电极之一电连接；
(d)形成各个分别经所述多个双向二端子元件内的至少一个电连接于所述多个第一电极之一上的多个像素电极；和
(e)在所述多个像素电极与多个第二电极之间，经显示介质层，彼此相对地设置所述多个第二电极与所述显示介质层。
11、根据权利要求10所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
工序(c)包含如下工序：
(c-1)以规定密度使所述多个双向二端子元件分散于包含导电性材料与树脂材料的涂布材料中；
(c-2)将包含所述多个双向二端子元件的所述涂布材料施加到所述基板的所述多个第一电极上；和
(c-3)选择地保留存在于所述基板的所述多个第一电极与所述多个双向二端子元件之间的所述涂布材料。
12、根据权利要求11所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
所述树脂材料包含正型感光性树脂，选择地保留所述涂布材料的工序包含从所述基板的所述主面侧照射光的工序。
13、根据权利要求10-12之一所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
工序(d)包含如下工序：
施加绝缘材料，以覆盖配置在所述多个第一电极上的所述多个双向二端子元件；
通过选择地去除所述多个双向二端子元件上的绝缘材料，使所述多个双向二端子元件的各自的另一电极露出；和
形成分别电连接于所述露出的所述另一电极上的多个像素电极。
14、根据权利要求13所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
所述绝缘材料包含负型感光性树脂，所述露出另一电极的工序包含从所述基板的背面侧照射光的工序。
15、根据权利要求10-14之一所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
所述多个双向二端子元件的各个在所述一对电极间具有半导体层叠结构，所述半导体层叠结构的侧面由遮光层覆盖。
16、根据权利要求11-15之一所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
工序(c-2)通过由喷墨法向所述多个第一电极上施加所述涂布材料来进行。
17、根据权利要求10-16之一所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
在工序(a)中，所述多个第一电极由喷墨法形成于所述基板的所述主面上。
18、一种显示装置的制造方法，该显示装置具有：多个第一电极；多个双向二端子元件；多个像素电极，分别经所述多个双向二端子元件中的至少一个双向二端子元件电连接于所述多个第一电极之一上；多个第二电极；和设置在所述多个像素电极与所述多个第二电极之间的显示介质层，其特征在于，包含如下工序
(a)准备具有主面的基板；
(b)准备分别具有彼此相对的一对电极的多个双向二端子元件；
(c)通过将包含形成所述第一电极用的导电性微粒子与所述多个双向二端子元件的溶液施加于所述基板的所述主面上，在所述主面上形成所述多个第一电极，同时，将所述多个双向二端子元件随机配置在所述多个第一电极上，使各个经所述一对电极内的一个电极与所述多个第一电极之一电连接；
(d)形成各个分别经所述多个双向二端子元件内的至少一个电连接于所述多个第一电极之一上的多个像素电极；和
(e)在所述多个像素电极与多个第二电极之间，经显示介质层，彼此相对地设置所述多个第二电极与所述显示介质层。
19、根据权利要求18所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
工序(c)包含通过喷墨法向所述基板的主面上施加所述溶液的工序。
20、根据权利要求19所述的显示装置的制造方法，其特征在于：
所述溶液还包含粘接剂，工序(c)还包含烧制包含于所述被施加的溶液中的所述粘接剂的工序。
21、一种双向二端子元件的制造方法，其特征在于，包含如下工序：
准备具有绝缘层和在所述绝缘层上有半导体层的基板；
在所述绝缘层上形成包含所述半导体层的规定形状的双向半导体层叠结构；
在所述双向半导体层叠结构上形成第一电极层；
使所述第一电极层粘接于其它基板上；
在使所述第一电极层粘接的状态下，通过去除所述绝缘层，从所述基板上分离所述双向半导体层叠结构；和
在所述双向半导体层叠结构的所述半导体层上形成第二电极层。
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