CN1952741B - 液晶显示器件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示器件,包括:液晶层,设置在第一衬底和第二衬底之间;在该第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;用于调整在该第一衬底之上的该反射区中的单元间隙的膜;以及在该第二衬底之上的反射区和透射区中的相对电极。在该反射区中的像素电极设置在该膜之上且反射光。在该透射区中的像素电极透射光。在该反射区和该透射区中的像素电极包括一缝隙。该缝隙与通过在该反射区和该透射区之间的该膜设置的台阶部分的至少一部分重叠。

Description

液晶显示器件和电子设备
技术领域
本发明涉及一种进行反射型和透射型显示的液晶显示器件,特别涉及一种进行多畴模式显示的液晶显示器件。
背景技术
液晶显示器件被用于各种电子产品,例如移动电话、导航系统的监视器和电视。在室外以及室内使用这些电子产品中的一些产品,公知有半透射型液晶显示器件,为了确保在室外和室内的高可视性,其包括透射模式和反射模式的两种特性。
对于半透射型液晶显示器件,公知一种显示器件,其包括:像素,包含夹在有源矩阵衬底和相对衬底之间的液晶;进行反射模式显示的反射部分和进行透射模式显示的透射部分(例如,参照文献1:日本已公开专利申请号No.2005-181981)。
这种液晶显示器件包括层间绝缘膜,对于该层间绝缘膜,将反射部分的液晶层厚度设置成基本上为透射部分的液晶层厚度的一半。此外,液晶显示器件包括电极涂层作为施加电压调整单元,该电极涂层补偿由于反射电极和透明电极之间的连接产生的功函数差,以便于近似在彼此靠近的反射部分和透射部分对液晶施加的电压。而且,反射电极和透明电极设置有突出部分,并且将液晶形成为具有径向梯度取向。
发明内容
在液晶按照径向梯度方式进行取向的情况下,存在显示图像时具有视角宽的优点。然而,却存在液晶的取向方向不同的多个位置;存在难于控制液晶的取向的问题,易于产生例如向错(disclination)的缺点且图像质量变低。具体地,在反射电极与透明电极组合的像素结构例如常规半透射型液晶显示器件的情况下,就会存在增加这些缺点的问题。
因此,本发明提供一种半透射型液晶显示器件,通过改善显示图像时的视角并通过抑制因液晶的无序取向而导致的图像质量劣化具有高质量显示。
本发明的一个特征在于,提供一种液晶显示器件,该液晶显示器件包含:夹在排列成彼此相对的一对电极之间的由液晶分子形成的液晶层;反射区,进行反射模式显示;透射区,进行透射模式显示,它们设置在该对衬底之一之上;以及在反射区和透射区之间设置有缝隙部分的像素电极。液晶显示器件包括在反射区中设置的单元间隙调整膜,以致液晶层的厚度基本上是透射区中的液晶层厚度的一半。像素电极的反射区由在单元间隙调整膜之上的光反射导电膜(反射电极)形成,其透射区由透明导电膜(透明电极)形成。沿着台阶部分(或边界部分)形成缝隙部分,采用在反射区和透射区之间的单元间隙调整膜来形成该台阶部分。可选择地,缝隙部分相对于像素电极的一个端部径向延伸至倾斜方向,并且采用在反射区和透射区之间的单元间隙调整膜而形成的台阶部分(或边界部分)沿着缝隙部分形成。
可以通过在进行反射模式显示的反射区中设置单元间隙调整膜且使根据其的提供在单元间隙调整膜的边界部分处形成的台阶部分与像素电极的缝隙部分重叠来控制液晶层的液晶的取向。
即,可以通过采用单元间隙调整膜的边界部分或伴随它的边界部分形成的台阶部分和缝隙部分来控制液晶的取向并通过防止控制的彼此抵消和干涉来控制因液晶的无序取向而导致的图像质量的劣化。
在上述液晶显示器件中,可以允许对缝隙部分的结构进行一些修改。例如,可以将在缝隙部分的透射区侧上的端部设置为远离台阶部分。此外,在缝隙部分的透射区侧上的端部可以位于台阶部分的下缘部分的内侧。而且,透射区的端部可以设置在单元间隙调整膜之下,在缝隙部分的透射区侧上的端部可以设置在台阶部分的下缘部分的内侧。
按照这种方式,即使改变像素电极的缝隙部分的结构,也可以通过在进行反射模式显示的反射区中设置单元间隙调整膜并且使根据其的提供在单元间隙调整膜的边界部分处形成的台阶部分与像素电极的缝隙部分重叠来控制液晶层的液晶的取向。
此外,单元间隙调整膜的上表面可以是一个非平坦表面,并且可以沿着非平坦表面形成反射区的光反射导电膜(反射电极)。通过使光反射导电膜(反射电极)的表面非平坦,就能够使入射光漫射,以致使整个亮度被平均,并且就能够在作为反射型液晶进行显示的情况下获得清晰的图像。
本发明的另一个特征在于提供一种液晶显示器件,该液晶显示器件包括夹在排列成彼此相对的一对衬底之间的包含液晶分子的液晶层;反射区,进行反射模式显示,透射区,进行透射模式显示,它们被设置在该对衬底之一之上;以及在反射区和透射区之间的设置有缝隙部分的像素电极。液晶显示器件包括在反射区中设置的单元间隙调整膜,致使液晶层的厚度基本上是在透射区中的液晶层厚度的一半。像素电极的反射区由在单元间隙调整膜之上形成的透明导电膜和在单元间隙调整膜的下层之上形成的光反射膜形成,并且它的透射区由透明导电膜形成。沿着台阶部分形成缝隙部分,采用在反射区和透射区之间的单元间隙调整膜来形成该台阶部分。可选择地,相对于像素电极的一个端部,使缝隙部分径向延伸至倾斜方向,且沿着缝隙部分形成采用在反射区和透射区之间的单元间隙调整膜而形成的台阶部分。
可以通过在进行反射模式显示的反射区中设置单元间隙调整膜,形成反射部分和使根据其的提供的单元间隙调整膜的台阶部分与像素电极的缝隙部分重叠来控制液晶层的液晶的取向,该反射部分包括在单元间隙调整膜之上形成的透明导电膜和在单元间隙调整膜的下层之上形成的光反射膜。
在上述液晶显示器件中,可以对缝隙部分的结构进行一些修改。例如,可以将缝隙部分的透射区上的端部设置为远离台阶部分。此外,可以在台阶部分的下缘部分内侧处设置缝隙部分的透射区上的端部。而且,可以在单元间隙调整膜的下层侧上设置透射区的端部,并且可以在台阶部分的下缘部分内侧处设置缝隙部分的透射区侧上的端部。
按照这种方式,即使改变像素电极的缝隙部分的结构,也可以通过在进行反射模式显示的反射区中设置单元间隙调整膜并使根据其的提供在单元间隙调整膜的边界部分处形成的台阶部分与像素电极的缝隙部分重叠来控制液晶层的液晶的取向。
此外,单元间隙调整膜的下表面可以是一个非平坦表面,并且可以沿着非平坦表面形成反射区的光反射膜。通过使光反射膜表面非平坦,就能够使入射光漫射;因此就使整个亮度被平均,且就能够在作为反射型液晶的显示器的情况下获得清晰的图像。在此情况下,就不会产生因单元间隙调整膜的上表面平坦而导致的液晶取向的无序,由此就能够控制因液晶取向的无序而导致的图像质量的劣化。
此外,在本发明中,相对于像素电极的边缘部分在倾斜方向上的条形突出部分设置有上述液晶显示器件的结构,并且能够形成所谓多畴垂直对准(MVA)型的液晶显示器件。这种结构还可以获得与上述结构相同的操作效果。
根据多畴即具有多个区,就存在其中液晶分子倾斜的多个方向,并且甚至从任何方向观看时液晶分子看起来的方式都是平均的;因此,就能够提高视角特性。
注意,可以设置条形缝隙部分来代替相对于像素电极的边缘部分的倾斜方向上的条形突出部分。此外,可以在一个衬底之上设置条形缝隙部分,并且可以在其间夹有液晶的另一个衬底之上设置条形突出部分。
本发明的另一个特征在于提供一种液晶显示器件,该液晶显示器件包括:在第一衬底和第二衬底之间设置的液晶层;在第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;用于调整在第一衬底之上的反射区中的单元间隙的膜;以及在第二衬底之上的反射区和透射区中的相对电极。反射区中的像素电极被设置在该膜之上且反射光。透射区中的像素电极透射光。在反射区和透射区中的像素电极包含缝隙。该缝隙与由在反射区和透射区之间的膜设置的台阶部分的至少一部分重叠。
注意,在本发明中,进行连接是与电连接相同含义。因此,除了连接的预定关系之外,可以在通过本发明公开的结构中设置可进行电连接的另一元件(例如,开关,晶体管,电容器,电感器,电阻元件,二极管等)。也可以不通过另一元件设置各部件,并且进行电连接包括进行直接连接的情况。注意,可以采用各种形式的元件作为开关,例如电开关和机械开关。即,可以使用能够控制电流流动的任何元件,且不限于具体形式的开关。例如,可以采用晶体管、二极管(PN二极管,PIN二极管,肖特基二极管,二极管连接的晶体管等)或由它们组成的逻辑电路。在采用晶体管作为开关的情况下,由于将晶体管作为简单开关工作,所以不特别限制它的极性(导电类型)。然而,优选采用具有低OFF(截止)电流的晶体管。至于具有低OFF电流的晶体管,可以采用设置有LDD区的晶体管、具有多栅结构的晶体管等。此外,优选当在作为开关操作的晶体管的源电极的电势接近低电势侧的电源(Vss、GND、OV等)的状态下进行操作时采用n-沟道晶体管,因而优选当晶体管的源电极的电势接近高电势侧的电源(Vdd等)的状态下进行操作时采用p-沟道晶体管。这是因为由于可以将其栅极-源极电压的绝对值设置为较大所以易于作为开关进行操作。注意,也可以通过采用n-沟道和p-沟道两种晶体管来应用CMOS型开关。在使用CMOS型开关的情况下,由于相对于各种输入电压易于控制输出电压,所以开关能够适当地操作。
注意,晶体管是具有至少三个端子的一种元件,其包含栅电极、漏区和源区。在漏区和源区之间设置沟道形成区。这里,由于它们依赖于晶体管的结构、操作条件等,所以难于精确限定源区和漏区。因此,在解释晶体管的连接关系的情况下,涉及源区和漏区的两个端子,连接到这些区的一个电极称为第一电极,另一个电极称为第二电极,这可以用于解释。注意,晶体管可以是具有至少三个端子的一种元件,其包含基极、发射极和集电极。类似地,在此情况下,可以将发射极和集电极分别称为第一电极和第二电极。
注意,晶体管的结构可以具有各种模式且不限于具体结构。例如,可以使用栅极数量为2个或多个的多栅结构。利用多栅结构,就能够减少OFF电流,并且通过提高晶体管的压阻就能够提高可靠性,当在饱和区进行操作时,就能够减少根据在漏和源之间的电压变化所导致的在漏和源之间流动的电流的变化。而且,可以在沟道之上和沟道之下设置栅电极。借助在沟道之上和沟道之下设置栅电极的结构,就能够增加沟道区域,由此就能够增加电流值,并且由于易于形成耗尽层,所以能够提高亚阈值(S值)。而且,可以在沟道之上或沟道之下设置栅电极。可以使用正向交错(staggered)结构或反向交错结构。可以将沟道区划分为多个区,或进行并联方式或串联方式连接。而且,源电极或漏电极可以与沟道(或它的一部分)重叠,由此防止电荷积聚在部分沟道中且防止操作不稳定。而且,可以设置LDD区。通过设置LDD区,就能够减少OFF电流,并且通过提高晶体管的压阻就能够提高可靠性,可以获得甚至当在饱和区中进行操作时漏-源电压改变时,漏-源电流不会有较大变化的特性。
注意,栅极包括栅电极和栅极布线(也称为栅极线、栅极信号线等)或它的一部分。注意,栅电极对应于与其中形成沟道区的半导体重叠的导电膜的部分,其间夹有栅绝缘膜。栅极布线对应于用于连接像素的栅电极和用于连接栅电极和另一个布线的布线。
然而,还存在其作为栅电极和作为栅极布线两者功能的部分。即,存在在栅电极和栅极布线之间不能明确地区分的区域。例如,在沟道区与延伸的栅极布线重叠的情况下,该区域就作为栅极布线且也作为栅电极的功能。因此,这种区域就可以称为栅电极或栅极布线。
此外,其由与栅电极相同材料形成且连接到栅电极的区域也可以称为栅电极。类似地,由与栅极布线相同材料形成且连接到栅极布线的区域也可以称为栅极布线。在严格情况下,这种区域不会与沟道区重叠或者在某种情况下不具有连接到另一栅电极的功能。然而,存在因制造容许极限等由与栅电极或栅极布线相同材料形成且连接到栅电极或栅极布线的区域。因此,这种区域就可以称为栅电极或栅极布线。
此外,例如,在多栅晶体管中,一个晶体管的栅电极和另一个晶体管的栅电极通常与由与栅电极的相同材料形成的导电膜连接。由于它是用于连接栅电极的区域,所以这种区域就可以称为栅极布线;或者由于多栅晶体管可被认为是一个晶体管,所以这种区域可以称为栅电极。即,其由与栅电极或栅极布线相同材料形成且连接到栅电极或栅极布线的部件可以称为栅电极或栅极布线。而且,例如,连接栅电极和栅极布线的一部分导电膜可以称为栅电极或栅极布线。
注意,栅极端子对应于栅电极的区域一部分区域或电连接到栅电极的区域。
注意,源极对应于源区、源电极和源极布线(也称为源极线、源极信号线等)或它们的一部分。源区对应于包含大量P-型杂质(硼、镓等)或N-型杂质(磷、砷等)的半导体区。因此,含有少量P-型杂质或N-型杂质的区域即LDD(轻掺杂漏)区不包含在源区中。源电极对应于由与源区不同材料形成且电连接到源区的导电层。然而,包含源区的源电极可以称为源电极。源极布线对应于用于连接像素的源电极并用于连接源电极和另一个布线的布线。
然而,存在作为源电极并作为源极布线两者功能的部分。即,存在在源电极和源极布线之间不能明确区分的区域。例如,当存在与延伸的源极布线重叠的源区时,该区域作为源极布线并作为源电极的功能。因此,这种区域就可以称为源电极或源极布线。
而且,由与源电极相同材料形成且连接到源电极的区域或源电极的连接部分也可以称为源电极。与源区重叠的部分可以称为源电极。类似地,由与源极布线相同材料形成且连接到源极布线的区域可以称为源极布线。在严格意义下,在某种情况下这种区域不具有连接到另一个源电极的功能。然而,存在其因制造容许极限等由与源电极或源极布线相同材料形成且连接到源电极或源极布线的区域。因此,这种区域也可以称为源电极或源极布线。
此外,例如,连接源电极和源极布线的导电膜的一部分就可以称为源电极或源极布线。
注意,与源区相同,可以应用于漏区,且省略它的说明。
在本说明书中,可以按矩阵方式排列像素。这里,按矩阵方式排列像素的情况对应于按纵向方向或横向方向上的直线和交错线方式排列像素的情况。因此,在进行具有三种彩色元件(例如,RGB)的全色显示的情况下,像素的排列可以包括条形方式排列的情况和按照所谓delta(三角形)图形方式排列三种彩色元件的像素的情况。此外,也可以包括Bayer图案。
注意,在本发明中,一个像素对应于能控制亮度的一个元件。因此,例如,一个像素表示通过其表示亮度的一个彩色元件。因此,在由彩色元件R(红)、G(绿)和B(蓝)形成的彩色显示器件的情况下,图像的最小单元由三种像素R像素、G像素和B像素形成。注意,彩色元件的颜色数量不限于三种颜色并且可以由超过三种颜色诸如RGBW(W为白色)和对其添加黄、青和洋红的RGB形成。
此外,作为另一个实例,在通过采用多个区域来控制一个彩色元件的亮度的情况下,该多个区中的一个区域就对应于一个像素。然而,排除使用子像素的情况。例如,在进行区域灰度级显示的情况下,对于一个彩色元件设置用于控制亮度的多个区,其表示作为整体的灰度级,并且用于控制亮度的一个区域对应于一个像素。因此,在此情况下,一个彩色元件就由多个像素形成。而且,在此情况下,对显示有贡献的区域根据像素而具有不同尺寸。在形成一个彩色元件的多个像素中,通过将轻微的不同信号施加到每一个像素,就能够增大视角。
注意,在本说明书中,半导体器件对应于含有电路的器件,该电路具有半导体元件(晶体管、二极管等)。而且,半导体器件可以一种常规器件,其可以通过采用半导体特性进行操作。显示器件对应于含有显示元件(液晶元件、发光元件等)的一种器件。注意,显示器件可以是显示面板的主体,其中在衬底之上形成含有显示元件诸如液晶元件或EL元件的多个像素和用于驱动像素的外围驱动电路。而且,显示器件可以包括设置有柔性印刷电路(FPC)或印刷布线板(PWB)的元件(IC、电阻器、电容器、电感器、晶体管等)。显示器件可以包括诸如起偏振片或延迟膜的光学片。此外,可以包含背光(诸如导光板、棱镜片、散射片、反射片、光源(LED、冷阴极管等))。
注意,在本发明的显示器件中,可以应用各种模式和各种显示元件。例如,可以采用其中可通过电磁效应改变对比度的显示介质,诸如除了液晶元件之外的EL元件(有机EL元件、无机EL元件或含有有机材料和无机材料的EL元件)、电子发射元件、电子墨水、光栅光阀(GLV)、等离子体显示器(PDP)、数字微镜装置(DMD)、压电陶瓷显示器或碳纳米管。注意,采用EL元件的显示器件包括EL显示器;采用电子发射元件的显示器件包括场发射显示器(FED)、SED型平板显示器(表面传导电子发射显示器)等;采用液晶元件的显示器件包括液晶显示器、透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器、反射型液晶显示器;以及采用电子墨水的显示器件包括电子纸。
注意,在本发明中,当描述在一个物体上形成另一个物体时,并不必定意味着该物体直接与另一个物体接触。也包括两个物体不彼此直接接触的情况,即其间夹有其它物体的情况。因此,例如当描述例如在层A上形成层B时,就意味着与层A直接接触形成层B的情况、或者与层A直接接触形成另一层(诸如层C或层D)然后与该另一层直接接触形成层B的情况。此外,当描述在一个物体之上或在一个物体上方形成另一个物体时,不限于该物体直接接触另一个物体的情况而是可以在其间夹有再一个物体。因此,例如当描述例如在层A之上或在层A上方形成层B时,就意味着与层A直接接触形成层B的情况;或与层A直接接触形成另一层、然后与该另一层直接接触形成层B的情况中的任何一种情况。类似地,当描述在一个物体之下或在一个物体下方形成另一个物体时,就意味着物体彼此直接接触或彼此不直接接触的任何一种情况。
可以通过在像素电极的反射区中设置单元间隙调整膜、并设置它的台阶部分(单元间隙调整膜的边界部分)以至在反射区和透射区之间的边界部分处与缝隙部分平行地重叠来控制液晶的取向。因此,就能够通过当显示图像时改善视角并通过抑制因液晶的无序取向而导致的图像质量缺陷来获得具有高显示质量的半透射型液晶显示器件。
附图说明
图1A和1B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图2A~2C是本发明的显示器件的结构的示意图。
图3A和3B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图4A和4B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图5A和5B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图6A和6B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图7A和7B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图8A和8B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图9A和9B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图10A和10B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图11A和11B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图12A和12B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图13A和13B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图14A和14B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图15A~15D是本发明的显示器件的结构的示意图。
图16A和16B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图17A和17B是本发明的显示器件的结构的示意图。
图18是本发明的显示器件的结构的示意图。
图19是本发明的显示器件的结构的示意图。
图20是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图21是示出本发明的显示器件的剖面图。
图22是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图23是示出本发明的显示器件的剖面图。
图24是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图25是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图26是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图27是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图28是示出本发明的显示器件的平面布局图。
图29是示出本发明的显示器件的剖面图。
图30是示出本发明的显示器件的剖面图。
图31是示出本发明的显示器件的剖面图。
图32是示出本发明的显示器件的剖面图。
图33是示出本发明的显示器件的剖面图。
图34是示出本发明的显示器件的剖面图。
图35是示出本发明的显示器件的剖面图。
图36A~36C是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图37A~37D是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图38A~38C是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图39A~39D是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图40A~40D是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图41A~41D是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图42A和42B是本发明的显示器件的制造流程的示意图。
图43A和43B是示出本发明的显示器件的剖面图。
图44是应用了本发明的电子设备的示意图。
图45A和45B是应用了本发明的电子设备的示意图。
图46是应用了本发明的电子设备的示意图。
图47是应用了本发明的电子设备的示意图。
图48A~48H是应用了本发明的电子设备的示意图。
图49A~49F是应用了本发明的一个像素的结构实例示意图。
具体实施方式
虽然将参照附图通过实施方式完整地描述本发明,但应当理解,各种变化和修改对于本领域普通技术人员来讲是明显的。因此,除非这些变化和修改脱离本发明的精神和范围,它们应当包含其中。注意,在以下说明的本发明的结构中,通常采用在不同附图中表示相同元件的参考数字,并省略它们的说明。
(实施方式1)
在本实施方式中,对使用垂直对准液晶的半透射型液晶(其包括在一个像素中的反射区和透射区,并且可以使用二者作为透射型液晶和反射型液晶)的结构进行说明,其具有在反射区和透射区中的液晶的不同单元间隙(在通过液晶彼此面对排列的两个电极之间的距离),以致可以进行常规显示。在反射区中进入液晶的光两次穿过液晶,并且在透射区中光一次性地穿过液晶。因此,在进行作为透射型液晶显示的情况下并在进行作为反射型液晶显示的情况下,就需要进行类似的显示,并且将反射区中的单元间隙形成为透射区中的单元间隙的几乎一半,以致光穿过液晶处的距离几乎相同。作为用于减少反射区中的单元间隙的一种方法,将膜设置为反射区中的间隔物。此后,将此膜也称为单元间隙调整膜或用于调整单元间隙的膜。
注意,透射区中的单元间隙对应于在透明电极和在液晶对面的相对侧上的电极之间的距离,同时反射区中的单元间隙对应于在单元间隙调整膜之上的电极(存在透明电极的情况和反射电极的情况)和在液晶对面的相对侧上的电极之间的距离。在电极为非平坦的情况下,就采用它的高部分和低部分的平均值来计算此距离。
在垂直对准液晶的情况下,当没有电压施加到液晶时,液晶分子垂直于衬底,并且当电压施加到液晶时,液晶分子就在平行方向上倾斜。此时,为了控制液晶倾斜的方向,就需要控制施加电场的方式和液晶分子的倾斜角。
作为用于控制施加电压时液晶倾斜的方向的方法,在电极处制造类似于缝隙的间隙,以致在相对于上-和-下方向(与垂直对准的液晶分子相同的方向,以及对衬底和电极的垂直方向)的轻微弯曲方向上施加电场。例如,在整个区域之上设置用于将电场施加到液晶的一个电极的情况下,因为均匀地施加电场,所以就适当地在上-和-下方向上施加电场。然而,当电极设置有类似于缝隙和间隔的间隙时,电场就会轻微弯曲。根据电场控制液晶分子,且液晶分子根据电场方向在平行方向上倾斜。因此,为了控制当施加电压时垂直对准的液晶分子倾斜的方向,就采用电场畸变。因此,它就能够防止因在各种方向上的液晶分子的倾斜导致的取向缺陷而引起的缺陷显示。
作为用于控制液晶分子倾斜的方向的另一种方法,在电极部分之上设置凸起(突出部分)。液晶分子的预倾角随着所设置的凸起而改变。因此,甚至在电场没有被施加到液晶的条件下,液晶分子也会轻微倾斜;因此,就能够根据当施加电压时的轻微倾斜的方向来控制使液晶分子倾斜的方向。
同时,为了使透射区和反射区具有液晶的不同单元间隙,在反射区中设置单元间隙调整膜。单元间隙调整膜厚,因此就会影响垂直对准的液晶分子倾斜的方向。因此,就需要避免液晶分子的无序取向并导致在透射区和反射区之间的边界部分中的向错(disclination)。
图1A和1B示出了在反射电极101、透明电极102、电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103之间的关系。图1A是顶视平面布局图。图1B是沿图1A中的线A1-A1’获得的剖面图。如图1A中所示,在设置有反射电极101、透明电极102、电极的缝隙105(间隙、间隔等)的情况下,大致平行地排列反射电极101和透明电极102。因此,也会大致平行地排列由反射电极101和透明电极102形成的电极的缝隙105(间隙、间隔等)。设置单元间隙调整膜103(其边界部分或台阶部分)以便与其大致平行地排列。在反射电极101和透明电极102之间设置单元间隙调整膜103的边界部分(或台阶部分)。如图1B中所示,在下层104之上形成单元间隙调整膜103,在单元间隙调整膜103之上形成反射电极101,并且在下层104之上形成透明电极102。
如图1B中所示,通过设置电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103的凸起,使液晶分子106进行取向。在仅设置电极的缝隙105(间隙、间隔等)的情况下的液晶分子106的倾斜方向和仅设置单元间隙调整膜103的情况下它的倾斜方向几乎相同。通过设置缝隙105的液晶分子106的倾斜方向与通过设置单元间隙调整膜103的液晶分子106的倾斜方向几乎相同,因此就不会彼此干扰。适当使液晶进行取向,就几乎不会发生它的无序取向。
如图1A中所示,通过平行地排列电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103的边界部分(或台阶部分),按照一个方向排列液晶的方向;因此,液晶分子106的取向就几乎不会无序。
在使液晶分子倾斜并具有如花开放的自一个点的径向图形的情况下,在与另一个相邻区域的边界处形成其中大多数液晶分子倾向各个方向的区域;因此,就会发生液晶分子的无序取向。此外,在设置单元间隙调整膜的情况下,就会影响液晶的取向,致使它的无序会更加严重。然而,在本发明中,在平行延伸的区域中使液晶对准,致使几乎不形成其中倾向各个方向的液晶分子聚积的区域,且几乎不会发生液晶分子的无序取向。
注意,下层104可以具有各种结构。可以设置晶体管、层间膜、玻璃等。可以设置滤色器、黑色基质(black matrix)等。此外,不需要下层104平坦。而且,在相对衬底之上而不在下层104之上设置晶体管,相对衬底和下层104之间夹有液晶。
不需要电极的缝隙105(间隙、间隔等)、反射电极101、透明电极102和单元间隙调整膜103的边界部分(或台阶部分)的部分或作为整体精确平行。可以根据如果不影响操作的位置来在某种程度上改变它们的间隔、距离和位置。
在平行设置电极的缝隙105(间隙、间隔等)、反射电极101、透明电极102和单元间隙调整膜103的边界部分(或台阶部分)的情况下,其间平行的部分的长度不受限制,只要它至少比电极的缝隙105(间隙、间隔等)的宽度更长。注意,优选尽可能按照像素间距来进行设置。
只要反射电极101反射光就可接受它。因此,可以在反射电极之上或之下设置透明电极。即,对于电极可以采用叠置结构。对于反射电极101的一部分或作为整体,可以采用叠置结构。
反射电极101和透明电极102电连接并操作为液晶的一个电极;因此,就需要反射电极101和透明电极102电连接。因此,当仅仅在单元间隙调整膜103之上设置反射电极101时或当不在单元间隙调整膜103之上设置透明电极102时,反射电极101和透明电极102就不能进行电连接。因此,如图2A~2C中所示,为了使反射电极101和透明电极102电连接,就可以在单元间隙调整膜103之下延伸反射电极101或者在单元间隙调整膜103之上延伸透明电极102。图2A是顶视平面布局图。图2B是沿图2A中的线A1-A1’获得的剖面图。图2C是沿图2A中的线A2-A2’获得的剖面图。如图2C中所示,电极201是反射电极101或透明电极102中的任何一个,且成为确定区域中的透明电极或反射电极中的任何一个。因此,在区域的中央层的数目可能会增加。
即,透明电极102可以与反射电极101的一部分或整体接触。
注意,在一个像素中,尽管需要将电场施加到液晶,但不优选反射电极101和透明电极102处于浮置状态。因此,如图2A和2C中所示,至少一部分反射电极和至少一部分透明电极电连接。如图2B、1A和1B中所示,可以分离地设置反射电极101和透明电极102,并且在其间设置缝隙(电极的间隙、间隔等)。
接着,说明在反射电极101和透明电极102与单元间隙调整膜103的边界部分之间的距离。通过采用透射区的透明电极102来控制液晶分子106。作为一种用于控制液晶分子倾斜的方向的方法,采用电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103。如图3A和3B中所示,可以缩短在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2。
另一个方面,通过采用反射电极101来控制液晶分子306。作为一种用于控制液晶分子306倾斜的方向的方法,只采用电极的缝隙105(间隙、间隔等)。因此,就需要增大在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极101之间的距离d1。在距离d1小的情况下,由于液晶分子306不完全受反射电极101的控制,所以液晶分子就会向不需要的方向倾斜。在上述观点中,在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极101之间的距离d1优选大于在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2。
此外,作为与单元间隙调整膜的厚度d3的关系,优选单元间隙调整膜的厚度d3小于在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极101之间的距离d1。通过使在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极101之间的距离d1大于单元间隙调整膜的厚度d3,就能够将单元间隙调整膜103的上表面制造得平坦,且能够充分控制液晶分子306。
通过采用透射区的透明电极102来控制液晶分子106。作为一种用于控制液晶分子106倾斜的方向的方法,采用电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103。因此,在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2可为小,或者距离d2可为0。此外,代替在反射电极101和透明电极102之间设置单元间隙调整膜103的边界部分,如图4A和4B中所示,可以在反射电极101和单元间隙调整膜103的边界部分之间设置透明电极102。作为一种用于控制使液晶分子106倾斜的方向的方法,由于采用电极的缝隙105(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜103,所以如图4A和4B中所示,甚至在反射电极101和单元间隙调整膜103的边界部分之间设置透明电极102的情况下,也可以适当地使液晶分子106取向,而不会产生任何问题。
尽管图4A和4B是在单元间隙调整膜103之上形成的透明电极102的示意图,但结构不限于此。如图5A和5B中所示,可以在单元间隙调整膜103之下设置透明电极102。注意,图4A和5A是顶视平面布局图。图4B和5B是分别沿图4A和5A的线A1-A1’获得的剖面图。
在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2’优选小于单元间隙调整膜的厚度d3。这是因为当d2’大于d3时,d2’完全包含于反射区中。
因为需要一定的厚度,优选单元间隙调整膜由包含有机材料的材料形成。包含有机材料的材料优选包括例如丙烯酸酯、聚酰亚胺或聚碳酸酯。因为光穿过液晶部分的距离优选在反射区和透射区中相同,所以优选单元间隙调整膜的厚度大致为液晶的单元间隙的一半。注意,由于光通常倾斜进入,所以不需要是它的完全一半。优选在大约±10%范围之内的液晶的大约一半单元间隙。由于液晶的单元间隙为3~6μm,所以优选单元间隙调整膜的厚度d3为1.1~3.3μm。然而,单元间隙调整膜的厚度不限于此,且单元间隙调整膜可以具有能提供相似效果的厚度。
优选透明电极102由具有高透射系数的导电材料形成,因为需要它透射光。例如,优选采用氧化铟-氧化锡(ITO,铟锡氧化物)、氧化铟-氧化锌(IZO)或多晶硅。优选反射电极101由具有高反射系数的导电材料形成,因为需要它反射光。例如,优选采用A1、Ti或Mo。优选在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2为0~1.1μm。优选在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极102之间的距离d2’为0~1.1μm。优选在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极101之间的距离d1为1.1~6μm,由于大部分反射电极101优选在单元间隙调整膜103之上形成。然而,不限于此。
(实施方式2)
本实施方式描述除了在实施方式1中所述的在单元间隙调整膜103之上形成反射电极101的情况之外的一个实例。
图6A是顶视平面布局图。图6B是图6A的剖面图。如图6A中所示,在设置反射电极601、透明电极602、透明电极102、电极的缝隙605(间隙、间隔等)的情况下,大致平行地排列反射电极601、透明电极602和透明电极102,同样平行地排列电极的缝隙605(间隙、间隔等)。大致与其平行地排列单元间隙调整膜(它的边界部分)103。在反射电极601和透明电极102之间设置单元间隙调整膜103的边界部分。如图6B中所示,在下层104之上形成反射电极601,在反射电极601之上形成单元间隙调整膜103。在下层104之上形成透明电极602。
在反射区中,通过反射电极601反射光,因此光就穿过单元间隙调整膜103。然而,根据折射系数,因为单元间隙调整膜103由各向同性材料形成,所以就不会改变光的偏转状态。因此,即使当光穿过单元间隙调整膜103时,也几乎不受到影响。通过采用在单元间隙调整膜103之上的透明电极602来控制液晶。
优选电连接透明电极602和透明电极102,以用作一个像素电极且将电场施加到液晶。另一方面,因为为了反射光而设置反射电极601,所以就不需要反射电极601电连接透明电极602和透明电极102。然而,在采用反射电极601用作存储电容器的电极的情况下,反射电极601可电连接透明电极602和透明电极102。
优选在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极602之间的距离d1’与在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极601之间的距离d1大致相同。注意,因为反射电极601反射更多的光,所以优选反射电极601大于控制液晶分子的透明电极602。优选在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极602之间的距离d1’大于在单元间隙调整膜103的边界部分和反射电极601之间的距离d1。优选在单元间隙调整膜103的边界部分和透明电极602之间的距离d1’为1.1~7μm。然而,不限于此。
注意,不需要在下层104之上设置反射电极601。仅仅为了反射光,设置反射区中的反射电极601;因此,可以在下层104之中或之下设置反射电极601。
此外,可以设置多个反射电极601。例如,可以在下层104之上设置反射电极601的一部分,并且可在下层104中设置反射电极601的另一部分。
也可以采用反射电极作为用于另一个目的的电极。例如,也可以采用反射电极作为用于形成存储电容器的电极。
注意,本实施方式中的说明是其一部分被改变的实施方式1中的说明。因此,实施方式1中的说明可以应用于本实施方式中的说明。
(实施方式3)
虽然对实施方式1和2中的反射电极是平坦的情况进行了说明,但不限于此。当反射电极非平坦时,光就会漫射;因此,整个亮度被平均,并且在进行反射模式显示的情况下能够获得清晰的图像。
图7A和7B示出了反射电极具有非平坦部分的情况的一个实例。单元间隙调整膜703的上表面具有非平坦部分。结果,在单元间隙调整膜703之上形成的反射电极701具有非平坦部分。注意,因为大的非平坦部分会影响液晶倾斜的方向,所以并不优选非平坦部分太大。因此,优选单元间隙调整膜703的突出部分的厚度d4小于单元间隙调整膜703的厚度d3。例如,优选单元间隙调整膜703的突出部分的厚度d4为0.5μm或更小。然而,不必限于此。
此外,如图7A中所示,优选与电极的缝隙105(间隙、间隔等)、透明电极102和反射电极701大致平行地排列单元间隙调整膜703的突出部分。通过大致平行地排列,能够减少液晶取向的无序,就可被漫射光。
注意,在单元间隙调整膜703的突出部分的厚度d4小的情况下,如图8A中所示,可随机地排列单元间隙调整膜703的突出部分。图8B是沿图8A中的线A1-A1’获得的剖面图。
单元间隙调整膜703可具有叠置层结构。例如,通过形成平坦部分和在平坦部分之上的非平坦部分,来形成单元间隙调整膜703。
通过在单元间隙调整膜703之上形成物体并在其之上形成反射电极701,就可以形成非平坦性。该物体不是单元间隙调整膜703。例如,可以通过根据非平坦性形成透明电极并在其上形成反射电极701来形成非平坦部分。
如图6A和6B中所示,在单元间隙调整膜之下形成反射电极的情况下,可以通过使反射电极的表面非平坦来使光漫射。这种情况如图9A和9B中所示。下层904设置有非平坦部分,在下层904之上形成反射电极901,在反射电极901之上形成单元间隙调整膜903。在单元间隙调整膜903之上形成透明电极602。透明电极602是平坦的,以致不会干扰其上液晶的取向。通过采用这种结构,就能够漫射光而不会干扰液晶分子的取向。
例如,优选下层904的突出部分的厚度d5为1.0μm或更小。因此,光就能够充分漫射。然而,不必限于此。
在图9A中,虽然与电极的缝隙605(间隙、间隔等)、透明电极102、反射电极901和透明电极602大致平行地排列下层904的突出部分,但不必限于此。如图10A中所示,可以随机地排列反射电极901的突出部分。优选进行随机排列,因为能够获得光漫射的显著效果。注意,图9B和10B是分别沿图9A和10A的线A3-A3’获得的剖面图。
如图9A、9B、10A和10B中所示,在下层904设置有非平坦部分的情况下,突出部分可以由包含有机材料的材料形成。优选包含有机材料的材料包括:例如,丙烯酸酯,聚酰亚胺或聚碳酸酯。可选择地,可以依据非平坦部分来形成布线、电极等,在其上采用具有低平坦性的膜形成层间膜。例如,在布线或电极之上设置含有氧化硅或氮化硅的膜,由此形成下层904的非平坦部分。
注意,本实施方式中的说明是其一部分改变或改进了的实施方式1和2的说明。因此,实施方式1和2中的说明可以应用于本实施方式中的说明。
(实施方式4)
在如上所述的实施方式中,描述了在反射区和透射区之间的边界部分。在本实施方式中,也描述反射区和透射区之一等。
图11A是顶视平面布局图。图11B是沿图11A的线A4-A4’和A5-A5获得的剖面图。如图11A和11B中所示,在反射区和透射区中形成电极的缝隙(间隙、间隔等)。当反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)与透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)相比时,优选反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6大于透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7。如图11B中所示,通过在反射区中采用电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)来控制液晶分子1106a和1106b,同时通过在透射区中采用电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)来控制液晶分子1106c和1106d。在此情况下,在反射区中,液晶的单元间隙小于透射区中的单元间隙,因为具有单元间隙调整膜103;因此,除非将电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)制造得更大,否则电场畸变不够大。此外,在液晶分子的相对侧上的电极设置有取向膜,由此就能够控制液晶分子的取向。当液晶的单元间隙小时,就难于通过施加电场来移动液晶分子,因为相对侧的电极的取向膜的影响大。对于如上所述的原因,优选反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6大于透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7。
如图12A和12B中所示,当在反射区和透射区之间的边界部分中的电极的缝隙1205a(间隙、间隔等)的宽度d8与透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7相比,优选宽度d8大于宽度d7。这是因为宽度d8包括控制反射区中的液晶的功能。为了充分地控制液晶,就需要宽度d8大。注意,图12A是顶视平面布局图。图12B是沿图12A中的线A6-A6’获得的剖面图。
如图13A和13B中所示,当在反射区和透射区之间的边界部分中的电极的缝隙1205a(间隙、间隔等)的宽度d8与透射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6相比,优选宽度d8几乎等于宽度d6。这是因为两个宽度都包括对反射区中液晶的控制。注意,图13A是顶视平面布局图。图13B是沿图13A中的线A7-A7’获得的剖面图。
例如,优选在反射区和透射区之间的边界部分中的电极的缝隙1205a(间隙、间隔等)的宽度d8为1.1~10.0μm。优选反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6为1.1~10.0μm。优选透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7为1.0~9.0μm。然而,它们不限于此。
注意,本实施方式中的说明是其一部分被改变、改进或详尽描述的实施方式1~3的说明。因此,实施方式1~3中的说明可以应用于本实施方式中的说明。
(实施方式5)
按照一个方向使图1A和1B中所述的液晶分子106倾斜。然而,在一个像素中的液晶分子仅仅在一个方向倾斜的情况下,视角就会狭窄。即,当从一定的方向观看时因为液晶分子倾斜的方向根据观察点而不同,因而就改变液晶看上去的样子。
不优选使液晶分子仅仅在一个方向倾斜,但优选使它们在各个方向倾斜。即,优选使用多畴结构并具有多个区,从而设置液晶分子倾斜的多个方向。例如,在液晶分子按照一定的方向倾斜的情况下,优选形成液晶在相对方向倾斜的区域。
可以在电极部分之上设置凸起(突出部分)或缝隙(间隙、间隔等),致使液晶在相对方向倾斜。
图14A和14B是在液晶向右侧倾斜的情况下并在液晶向与单元间隙调整膜103相邻的部分中的左侧倾斜的情况下的结构图。注意,图14A是顶视平面布局图。图14B是沿图14A的线A8-A8’获得的剖面图。通过在反射电极101的两个侧面之上平行地设置电极的缝隙1405a和1105b(间隙、间隔等),就能够与液晶分子1406a和1406b类似地每个液晶分子彼此在相对的方向倾斜。因此,就能够平均液晶分子看上去的样子,并能够增大视角。
注意,在图14A和14B中,尽管液晶在其上倾斜的平面是与A8-A8’相同的平面,但不限于此。如图15A、15B、15C和15D中所示,剖面A9-A9’和剖面A10-A10’可以彼此垂直地排列,其可以增大视角。注意,图15A和15B是顶视平面布局图。图15C是沿图15A的线A9-A9’获得的剖面图。图15D是沿图15C的线A10-A10’获得的剖面图。
此外,可以组合图15A、15B、15C和15D以及图14A和14B。即,可以设置液晶分子以便在类似于剖面A9-A9’和剖面A10-A10’的不同平面上移动,并且可以设置相同平面上的液晶分子以与剖面A8-A8’类似的各个方向倾斜。
在液晶分子倾斜并具有如花开放的自一个点的径向图形的情况下,在与另一个相邻区域的边界处制造其中大多数液晶分子向各个方向倾斜的区域;因此,就会发生液晶分子取向的无序。然而,在本发明中,在平行延伸的区域中对准液晶;因此,就几乎不会发生液晶分子取向的无序。
注意,本实施方式中的说明是其一部分被改变、改进或详尽描述的实施方式1~4的说明。因此,实施方式1~4中的说明可以应用于本实施方式中的说明。
(实施方式6)
在如上所述的实施方式中描述了在一侧上的电极。实际上,横过液晶在相对侧上设置电极和衬底。为了使液晶分子易于倾斜,就需要将电极部分上的凸起、电极的缝隙(间隙、间隔等)等设置在该相对衬底之上。
图16A和16B示出了一个实例,其中在相对衬底1604之上设置电极的缝隙1605(间隙、间隔等)。图16A是顶视平面布局图。图16B是沿图16A的线A11-A11’获得的剖面图。如图16B中所示,在相对衬底1604之上设置透明电极1601和1602等,不需要它反射光。优选在相对衬底1604上的电极的缝隙1605(间隙、间隔等)大致排列在反射电极101和透明电极的中央。因此,就能够均匀地排列向每一个方向倾斜的液晶分子1606。
此外,如其在平面图的图16A中所示,在相对衬底1604上的电极的缝隙1605(间隙、间隔等)和在相对衬底上的透明电极1601和1602与电极的缝隙105(间隙、间隔等)、透明电极102和反射电极101大致平行地排列。因此,因为通过其间夹有液晶的两个衬底来适当控制液晶倾斜的方向,所以就能够减少液晶取向的无序。
接着,图17A和17B示出了在相对衬底1604上设置凸起1705的情况。图17A是顶视平面布局图。图17B是沿图17A的线A11-A11’获得的剖面图。如其作为剖面图的图17B中所示,设置透明电极1701以便覆盖凸起1705。然而,不限于此。可以在凸起1705和相对衬底1604之间设置透明电极。在与液晶分子接触的部分设置取向膜。因此,在图17B的情况下,设置取向膜以便覆盖透明电极1701。优选在相对衬底之上的凸起1705排列在反射电极101和透明电极的大致中央。因此,均匀地排列向每一个方向倾斜的液晶分子1706。
此外,如其作为平面图的图17A中所示,在相对衬底1604之上的凸起1705与电极的缝隙105(间隙、间隔等)、透明电极102和反射电极101大致平行地排列。因此,因为通过其间夹有液晶的两个衬底来适当控制液晶倾斜的方向,所以就能够减少液晶取向的无序。
接着,参照图18中所示的剖面图,对电极的缝隙(间隙、间隔等)的宽度进行说明。在图18中,当在反射区中的相对衬底1604上的透明电极的缝隙1805b(间隙、间隔等)的宽度d10与透射区中的相对衬底1604之上的透明电极的缝隙1805a(间隙、间隔等)的宽度d9相比,优选宽度d9小于宽度d10。宽度d9和宽度d10之间的关系类似于反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6和透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7之间的关系。
反射区中液晶的单元间隙小于透射区中液晶的单元间隙,因为具有单元间隙调整膜103;因此,除非将电极的缝隙1805b(间隙、间隔等)制造得大,电场的畸变不够。因此,优选反射区中的电极的缝隙1805b(间隙、间隔等)的宽度d10大于透射区中的电极的缝隙1805a(间隙、间隔等)的宽度d9。
此外,优选图13A和13B中所示的反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6大致等于图18中所示的反射区中相对衬底1604上的电极的缝隙1805b(间隙、间隔等)的宽度d10。这是因为如果宽度d6和宽度d10相同,那么就能够提高对称特性并均匀地排列液晶;因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
类似地,优选图12A和12B中所示的透射区中的电极的缝隙1205b(间隙、间隔等)的宽度d7大致等于图18中所示的透射区中的电极的缝隙1805a(间隙、间隔等)的宽度d9。这是因为如果宽度d6和宽度d9相同,那么就能够提高对称特性并均匀地排列液晶;因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
接着,参照图19中所示的剖面图,对电极部分的凸起的宽度进行说明。在图19中,当在反射区中的相对衬底1604上的凸起1905b的宽度d12与透射区中的相对衬底1604上的凸起1905a的宽度d11相比,优选宽度d11小于宽度d12。宽度d11和宽度d12之间的关系类似于反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6和透射区中的电极的缝隙1105b(间隙、间隔等)的宽度d7之间的关系。
反射区中液晶的单元间隙小于透射区中液晶的单元间隙,因为具有单元间隙调整膜103;因此,除非将凸起1905b制造得更大,否则电场的畸变不够。因此,优选反射区中的凸起1905b的宽度d12大于透射区中的凸起1905a的宽度d11。
此外,优选图13A和13B中所示的反射区中的电极的缝隙1105a(间隙、间隔等)的宽度d6与反射区中相对衬底1604上的凸起1905b的宽度d12大致相同。这是因为如果宽度d6和宽度d12相同,那么就能够提高对称特性并均匀地排列液晶;因此,能够降低液晶的取向缺陷。
类似地,优选图12A和12B中所示的反射区中的电极的缝隙1205b(间隙、间隔等)的宽度d7大致等于图18中所示的透射区中相对衬底1604上的凸起1905a的宽度d11。这是因为如果宽度d7和宽度d11相同,那么就能够提高对称特性并均匀地排列液晶;因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
此外,相对衬底1604可以具有非平坦性。光因非平坦性而散射;因此,就能平均整个亮度,并能够获得清晰的图像。即,当从任何方向观看时,都能够获得具有一定亮度的液晶显示器件。结果,光就能够很好地到达显示器的观众,实质上就提高了亮度。
此外,相对衬底1604设置有单元间隙调整膜。为了使单元间隙调整膜的厚度更厚,通过在其间夹有液晶的两个侧面上设置单元间隙调整膜,就容易调节膜厚。注意,如实施方式3中所示,在相对衬底1604之上设置的单元间隙调整膜可以具有非平坦性。
注意,本实施方式中的说明通常用于实施方式1~5中的说明。因此,实施方式1~5中的说明可以与本实施方式中的说明进行组合。
(实施方式7)
图20示出了在如上所述的下层104之上设置晶体管和各种布线的情况下的顶视平面布局图。注意,图20示出了使用底栅晶体管作为晶体管的情况。在横向方向上设置在相同层中由相同材料形成的栅极信号线2001和电容器线2002。栅极信号线2001的一部分用作晶体管的栅电极。电容器线2002的一部分用作存储电容器的电极。形成栅绝缘膜以便覆盖整个区域。注意,因为图20是平面布局图,所以在图20中未示出栅绝缘膜。
在栅绝缘膜之上形成硅2003。此部分用作晶体管,在其上设置相同层中由相同材料形成的源极信号线2004、漏电极2005和反射电极2006。在反射电极2006和电容器线2002之间形成存储电容器。注意,作为存储电容器的电极,可以使用像素电极2007来代替反射电极2006。形成层间绝缘膜,覆盖在源极信号线2004、漏极信号线2005和反射电极2006之上的整个区域。因为图20是顶视平面布局图,所以在图20中未示出层间绝缘膜。在层间绝缘膜中设置接触孔2008和2009。在反射区中的层间绝缘膜之上形成单元间隙调整膜2010,在其上形成透明导电膜2011。
在图20所示的布局图中,在反射电极2006之上形成单元间隙调整膜2010;因此,这里采用图6A和6B的情况。此外,在反射区中设置存储电容器;因此,就能够将透射区的面积制造得大。
如图20的布局图中所示,形成一个区域,其中平行设置电极的缝隙(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜2010的边界;因此,就能够适当进行液晶的取向。此外,形成其中平行设置透明导电膜2011和单元间隙调整膜2010的边界的区域;因此,能够适当进行液晶的取向。
与图14A、14B、15A、15B、15C和15D中所示类似地设置单元间隙调整膜2010、电极、缝隙等;因此,能够增大视角。
图21示出了沿图20的线B1-B1’获得的剖面图。如图21所示,在反射区中设置存储电容器。也可以采用存储电容器的两个电极作为反射电极。注意,将图20中未示出的栅绝缘膜和层间绝缘膜描述为图21中的栅绝缘膜2101和层间绝缘膜2102。
接着,图22示出了顶栅晶体管情况下的布局图。设置硅2203,在其上形成栅绝缘膜2301以覆盖整个区域。因为图22是顶视平面布局图,所以在图22中未描述栅绝缘膜2301。在栅绝缘膜2301之上,在横向方向上设置在相同层中由相同材料形成的栅极信号线2201和电容器线2202。在硅2203之上形成的栅极信号线2201的一部分用作晶体管的栅电极的功能。电容器线2202的一部分作为存储电容器的电极的功能。其上形成层间绝缘膜2302以便覆盖整个区域。因为图22是平面布局图,所以在图22中未描述层间绝缘膜2302。在层间绝缘膜2302之上,形成在相同层中由相同材料形成的源极信号线2203、漏极信号线2205和反射电极2206。在反射电极2206和电容器线2202之间形成存储电容器。注意,作为存储电容器的电极,可以采用与硅2203相同层中的电极,并且可以在此电极和电容器线2002之间形成存储电容器。在其上形成层间绝缘膜2303,以便覆盖整个区域。因为图22是顶视平面布局图,所以在图22中未描述层间绝缘膜2303。在反射区中的层间绝缘膜2303之上形成单元间隙调整膜2210,在其上形成透明导电膜2211。
在图22中所示的布局图中,在反射电极2206之上形成单元间隙调整膜2210;因此,这里采用图6A和6B的情况。
此外,在反射区中设置存储电容器;因此,就能够增大透射区的面积。如此布局图中所示,设置其中平行地设置电极的缝隙(间隙、间隔等)和单元间隙调整膜2210的边界的区域;因此,适当地进行液晶的取向。此外,设置其中平行地设置透明导电膜2211和单元间隙调整膜2210的边界的区域;因此,适当地进行液晶的取向。
与图14A、14B、15A、15B、15C和15D中所示类似地设置单元间隙调整膜、电极、缝隙等;因此,就能够增大视角。
图23示出了沿图22的线B2-B2’获得的剖面图。如图23中所示,在反射区中设置存储电容器。也可以采用存储电容器的两个电极作为反射电极。
注意,本实施方式中的说明通常用于实施方式1~6中的说明。因此,实施方式1~6中的说明可以与本实施方式中的说明进行组合。
(实施方式8)
图20和22示出了透明电极和反射电极的布局图的一个实例。接着,描述电极的一些实例。
图24示出了电极的布局图的一个实例。在电极2411之上,在两个倾斜方向上设置电极的缝隙2405(间隙、间隔等)。附图标记2403a,2403b,2403c对应于单元间隙调整膜的边界部分。在由虚线包围的部分中设置单元间隙调整膜。与电极的缝隙2405(间隙、间隔等)大致平行地排列此边界的大部分。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
可以设置一个或多个单元间隙调整膜。即,可以只设置单元间隙调整膜2403a,或者可以设置单元间隙调整膜2403b和单元间隙调整膜2403c的两个膜。可选择地,可以设置所有单元间隙调整膜2403a、2403b和2403c。单元间隙调整膜2403a具有两个方向的缝隙,其向右上侧方向倾斜和向左上侧方向倾斜。因此,由于液晶分子倾斜的多个方向,可以增大视角。类似地,当使用单元间隙调整膜2403b和单元间隙调整膜2403c的两个膜时,因为使液晶分子倾斜的多个方向,可以增大视角。
将存在单元间隙调整膜的一部分作为反射区,并在反射区中形成反射电极。在存在单元间隙调整膜处的部分中的电极2411就会变成反射电极。可选择地,如图21和23中所示,可以在单元间隙调整膜之下设置反射电极。不存在单元间隙调整膜的部分变成透射区。反射电极和透明电极都处于如图2A~2C中所示的它们电连接为一个电极的情况且处于如图6A和6B中所示的它们是不同电极的情况。
图25中示出了电极的另一个实例。在电极2511中,在两个倾斜方向上设置电极的缝隙2505(间隙、间隔等)。附图标记2503对应于单元间隙调整膜的边界。在由虚线包围的一部分中设置单元间隙调整膜。与电极的缝隙2505(间隙、间隔等)大致平行地排列此边界的大部分。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
此外,如图24中所示,电极的缝隙2805(间隙、间隔等)较长且没有被切断。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
注意,将存在单元间隙调整膜的部分作为反射区,并在反射区中形成反射电极。在存在单元间隙调整膜处的部分中的电极2511可用作反射电极。可选择地,如图21和23中所示,可以在单元间隙调整膜之下设置反射电极。不存在单元间隙调整膜的部分变成透射区。反射电极和透明电极都处于如图2A~2C中所示的它们电连接为一个电极的情况且处于如图6A和6B中所示的它们是不同电极的情况。
图26中示出了电极的另一个实例。在电极2611处设置电极的缝隙2605(间隙、间隔等)。缝隙具有梳齿(teeth of comb)的形状。可以沿着类似于穿过梳齿形状的末梢的包络来设置单元间隙调整膜2603a和2603b。注意,可以沿着梳齿的形状来设置单元间隙调整膜2603a和2603b。在单元间隙调整膜2603a和2603b的由虚线包围的一部分中设置单元间隙调整膜。与电极的缝隙2605(间隙、间隔等)或包络大致平行地排列此边界的大部分。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
将存在单元间隙调整膜的部分变成反射区,并在反射区中形成反射电极。在存在单元间隙调整膜处的部分中的电极2611变成反射电极。可选择地,如图21和23中所示,可以在单元间隙调整膜之下设置反射电极。不存在单元间隙调整膜的部分变成透射区。反射电极和透明电极都处于如图2A~2C中所示的它们电连接为一个电极的情况且处于如图6A和6B中所示的它们是不同电极的情况。
图27中示出了电极的另一个实例。在电极2711中,电极的缝隙2705(间隙、间隔等)具有折线(dogleg)形状,且设置在两个倾斜方向上。附图标记2703a和2703b对应于单元间隙调整膜的边界部分。在由虚线包围的部分中设置单元间隙调整膜。与电极的缝隙2705(间隙、间隔等)大致平行地排列此边界的大部分。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
可设置一个或多个单元间隙调整膜。即,可以只设置单元间隙调整膜2703a或单元间隙调整膜2703b,或者可以设置单元间隙调整膜2703a和单元间隙调整膜2703b的两个膜。当使用单元间隙调整膜2703a和单元间隙调整膜2703b时,因为使液晶分子倾斜的多个方向,所以就能够增大视角。
将存在单元间隙调整膜的部分作为反射区,并在反射区中形成反射电极。在存在单元间隙调整膜处的部分中的电极2711可以作为反射电极。可选择地,如图21和23中所示,可以在单元间隙调整膜之下设置反射电极。不存在单元间隙调整膜的部分变成透射区。反射电极和透明电极都处于如图2A~2C中所示的它们电连接为一个电极的情况且处于如图6A和6B中所示的它们是不同电极的情况。
图28中示出了电极的另一个实例。在电极2811中,在两个倾斜方向上设置电极的缝隙2805(间隙、间隔等)。以树枝生长于树干的方式设置电极2811。附图标记2803对应于单元间隙调整膜的边界部分。在由虚线包围的部分中设置单元间隙调整膜。与电极2811大致平行地排列此边界的大部分。因此,就能够降低液晶的取向缺陷。
将存在单元间隙调整膜的部分作为反射区,并在反射区中形成反射电极。在存在单元间隙调整膜处的部分中的电极2811可以作为反射电极。可选择地,如图21和23中所示,可以在单元间隙调整膜之下设置反射电极。不存在单元间隙调整膜的部分变成透射区。反射电极和透明电极都处于如图2A~2C中所示的它们电连接为一个电极的情况且处于如图6A和6B中所示的它们是不同电极的情况。
注意,电极的布局图不限于在本实施方式中所描述的布局图。
注意,本实施方式中的说明通常用于实施方式1~7中的说明。因此,实施方式1~7中的说明可以与本实施方式中的说明进行组合。
(实施方式9)
图21和23示出了在使用底栅晶体管的情况下和在使用顶栅晶体管的情况下的剖面结构图。在本实施方式中,描述另一种剖面结构图。注意,剖面结构不限于本实施方式中所述的剖面结构。
图29示出了在使用底栅晶体管的情况下的剖面图的一个实例。栅极信号线2901和电容器线2902在相同层中由相同材料形成。栅极信号线2901的一部分作为晶体管的栅电极的功能。电容器线2902的一部分作为存储电容器的电极的功能。其上形成栅绝缘膜2991。在栅极绝缘膜2991上形成硅2903。这部分作为晶体管的功能。在硅2903之上形成源极信号线2904和漏极信号线2905。电容器电极2906由与源极信号线2904和漏极信号线2905相同层中的相同材料形成。在电容器电极2906和电容器线2902之间形成存储电容器。在源极信号线2904、漏极信号线2905和电容器电极2906之上形成层间绝缘膜2992,其上形成单元间隙调整膜2910。
在图29所示的结构中,至少从透射区中去除了单元间隙调整膜2910。可以从除了反射区之外的区域中去除单元间隙调整膜2910。在单元间隙调整膜2910之上形成反射电极2913。注意,不要求设置接触电极2912。在反射电极2913之上形成透明电极2911。通过在反射电极2913之上设置透明电极2911,就电连接透明电极2911和反射电极2913。
作为存储电容器的电极,可以使用透明电极2911和反射电极2913来代替电容器电极2906。此时,因为为了使电容值更大优选在各电极之间的绝缘膜尽可能薄,所以优选排除厚的材料。
在图29中,尽管在反射电极2913之上形成透明电极2911,但不限于此。可以在透射区域2911之上形成反射电极2913。
尽管在源极信号线2904、漏极信号线2905和电容器电极2906之上形成层间绝缘膜2992,但不限于此。如果情况需要,设置层间绝缘膜2992。
注意,在图29中,虽然设置有反射电极2913,但不限于此。可以通过共享漏电极2905、它的相同层中的电极或布线,电容器线2902、或它的相同层中的电极或布线,或通过形成新的电极,从而形成反射电极。
接着,在如图9A和9B中所示的单元间隙调整膜之下形成具有非平坦性的反射电极的情况下,图30示出了在使用底栅晶体管的情况下的剖面图的一个实例。栅极信号线3001和电容器线3002在相同层中由相同材料形成。栅极信号线3001的一部分作为晶体管的栅电极的功能。电容器线3002的一部分作为存储电容器的电极的功能。其上形成栅绝缘膜3091。在栅绝缘膜3091之上形成硅3003。此部分作为晶体管的功能。在硅3003之上形成源极信号线3004和漏极信号线3005。电容器电极3006由与源极信号线3004和漏极信号线3005在相同层中由相同材料形成。在电容器电极3006和电容器线3002之间形成存储电容器。在源极信号线3004、漏极信号线3005和电容器电极3006之上形成层间绝缘膜3092。
在层间绝缘膜3092中设置多个接触孔。反射电极3013可以通过采用接触孔具有非平坦性。在具有接触孔的层间绝缘膜3092之上形成反射电极3013和连接电极3012。
在反射电极3013和连接电极3012之上形成单元间隙调整膜3010。注意,至少从透射区中去除单元间隙调整膜3010。可以从除了反射区的区域中去除单元间隙调整膜3010。在单元间隙调整膜3010之上形成透明电极3011。为了电连接透明电极3011,在单元间隙调整膜3010外侧形成反射电极3013的一部分,此处反射电极3013连接到透明电极3011。
作为存储电容器的电极,可以使用透明电极3011和反射电极3013来代替电容器电极3006。此时,因为为了使电容值大优选在各电极之间的绝缘膜尽可能薄,所以优选排除厚的材料。
在图30中,虽然设置有反射电极3013,但不限于此。可以通过共享漏电极3005、它的相同层中的电极或布线,电容器线3002、或它的相同层中的电极或布线,或通过形成新的电极,从而形成反射电极。
接着,在如图7A和7B中所示的单元间隙调整膜之上形成具有非平坦性的反射电极的情况下,图31示出了在使用底栅晶体管的情况下的剖面图的一个实例。
栅极信号线3101和电容器线3102在相同层中由相同材料形成。栅极信号线3101的一部分作为晶体管的栅电极的功能。电容器线3102的一部分作为存储电容器的电极的功能。其上形成栅绝缘膜3191。在栅绝缘膜3191之上形成硅3103。此部分作为晶体管的功能。
在硅3103之上形成源极信号线3104和漏极信号线3105。电容器电极3106在与源极信号线3104和漏极信号线3105相同层中由相同材料形成。在电容器电极3106和电容器线3102之间形成存储电容器。在源极信号线3104、漏极信号线3105和电容器电极3106之上形成层间绝缘膜3192,其上形成单元间隙调整膜3110。注意,至少从透射区中去除单元间隙调整膜3110。注意,可以从除了反射区的区域中去除单元间隙调整膜3110。
在单元间隙调整膜3110之上形成透明电极3011。为了电连接到反射电极3011,在反射区中形成透明电极3011。其上形成凸出部分3193。注意,可以在透明电极3011之下形成凸出部分3193。随后形成反射电极3112。
在反射电极3112之下设置透明电极3011,由此就电连接到反射电极3112。
作为存储电容器的电极,可以使用透明电极3011和反射电极3112来代替电容器电极3106。此时,因为为了使电容值大优选在各电极之间的绝缘膜尽可能薄,所以优选排除厚的材料。
在图31中,虽然在透明电极3011之上形成反射电极3112,但不限于此。可以在反射电极3112之上形成透明电极3011。
虽然在源极信号线3104、漏极信号线3105和电容器电极3106之上形成层间绝缘膜3192,但不限于此。如果情况需要,可设置层间绝缘膜3192。
注意,在本实施方式中,虽然对作为底栅晶体管的沟道蚀刻型晶体管进行了说明,但不限于此。可以使用在沟道的上部形成保护膜的沟道保护型(沟道终止型)晶体管。
接着,图32示出了使用顶栅晶体管的情况下的剖面图的一个实例。
设置硅3203,其上形成栅绝缘膜3291。栅极信号线3201和电容器线3202在栅绝缘膜3291之上在相同层中由相同材料形成。在硅3202之上设置的栅极信号线3201的一部分作为晶体管的栅电极的功能。电容器线3202作为存储电容器的电极的功能。其上形成层间绝缘膜3292。源极信号线3204、漏极信号线3205和电容器电极3206在层间绝缘膜3292之上的相同层中由相同材料形成。在电容器电极3206和电容器线3202之间形成存储电容器。注意,作为存储电容器的电极,可以采用与硅3203相同层中的电极,并且在此电极和电容器线3202之间形成存储电容器。其上形成单元间隙调整膜3210。注意,至少从透射区中去除单元间隙调整膜3210。可以从除了反射区之外的区域中去除单元间隙调整膜3210。
在单元间隙调整膜3210之上形成透明电极3211。为了电连接到反射电极3213,在反射区中形成透明电极3211。在透明电极3211之上形成反射电极3213。
在反射电极3213之下设置透明电极3211,由此就电连接到反射电极3113。
作为存储电容器的电极,可以使用透明电极3211和反射电极3213来代替电容器电极3206。此时,因为为了使电容值大优选在各电极之间的绝缘膜尽可能薄,所以优选排除厚的材料。
注意,在图32中,虽然在透明电极3211之上形成反射电极3213,但不限于此。可以在反射电极3213之上形成透明电极3211。
接着,在如图9A和9B中所示的单元间隙调整膜之下形成具有非平坦性的反射电极的情况下,图33示出了使用顶栅晶体管的情况下的剖面图的一个实例。
设置硅3303,其上形成栅绝缘膜3391。栅极信号线3301和电容器线3302在栅绝缘膜3391之上的相同层中由相同材料形成。在硅3302之上设置的栅极信号线3301的一部分作为晶体管的栅电极的功能。电容器线3302的一部分作为存储电容器的一个电极的功能。其上形成层间绝缘膜3392。源极信号线3304、漏极信号线3305和电容器电极3306在层间绝缘膜3392之上的相同层中由相同材料形成。在电容器电极3306和电容器线3302之间形成存储电容器。注意,作为存储电容器的电极,可以采用与硅3303相同层中的电极,并且在此电极和电容器线3302之间形成存储电容器。
在源极信号线3304、漏极信号线3305和电容器电极3306等之上形成层间绝缘膜3393。在层间绝缘膜3393中设置多个接触孔。反射电极3313可以通过采用接触孔而具有非平坦性。在具有接触孔的层间绝缘膜3393之上形成反射电极3313和连接电极3214。
在反射电极3213和连接电极3314之上形成单元间隙调整膜3310。注意,至少从透射区中去除单元间隙调整膜3310。可以从除了反射区之外的区域中去除单元间隙调整膜3310。
在单元间隙调整膜3310之上形成透明电极3311。为了电连接到透明电极3311,在单元间隙调整膜3310之外形成反射电极3313的一部分,此处反射电极3313连接到透明电极3311。
注意,作为存储电容器的电极,可以使用透明电极3311和反射电极3313来代替电容器电极3306。此时,因为为了使电容值大优选在各电极之间的绝缘膜尽可能薄,所以优选排除厚的材料。
注意,在图33中,虽然设置有反射电极3313,但不限于此。可以通过共享漏电极3305、它的相同层中的电极或布线,电容器线3302、或它的相同层中的电极或布线,或通过形成新的电极,从而形成反射电极3313。
在本发明中,可以应用各种类型的晶体管,例如采用典型为非晶硅或多晶硅的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)、通过采用半导体衬底或SOI衬底而形成的MOS晶体管、结型晶体管、双极型晶体管、采用有机半导体或碳纳米管的晶体管或其它晶体管。此外,不限于其上设置有晶体管的衬底,并且可以采用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底等。
注意,优选将薄膜晶体管用于本发明中使用的晶体管。当采用薄膜晶体管时,可以采用廉价且透明的玻璃衬底作为衬底。
注意,在本说明书中,半导体器件是一种包含具有半导体元件(晶体管、二极管等)的电路的器件。发光器件是一种包含具有发光元件(有机EL元件、用于FED的元件等)的电路的器件。显示器件是一种包含具有显示元件(有机EL元件、液晶元件、DMD等)的电路的器件。
注意,在本说明书中描述的剖面图结构仅仅是一个实例,并且不限于此。可以通过自由组合在实施方式1~8中的说明来获得各种结构。在本实施方式中的说明是这些组合的一部分,而且可以实现各种组合。
(实施方式10)
要求其上形成有单元间隙调整膜的衬底和其间夹有液晶的相对衬底保持一定的单元间隙。因此,需要设置一个间隔物。
在此情况下,通常采用一种方法,通过此方法在整个衬底之上展开珠状(球状)的间隔物并注入液晶。然而,在本发明中包含垂直对准的液晶的半透射型液晶的情况下,因为单元间隙在透射区中和在反射区中不同,所以珠状(球状)的间隔物就不能保持单元间隙阱。
因此,如图34和35中所示,优选在单元间隙调整膜103之上或在其由与单元间隙调整膜103相同的层形成的膜之上,形成间隔物3401和间隔物3501。在此情况下,间隔物3401和间隔物3501用于使液晶分子按照特定方向倾斜。因此,优选不在间隔物3401和间隔物3501附近设置电极的缝隙(间隙、间隔等)和凸起1905a。
要求间隔物3401和间隔物3501为厚膜;因此,优选由含有有机材料的材料形成。含有有机材料的材料优选包括例如丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯等。此外,间隔物可以由类似于单元间隙调整膜的材料形成或通过采用滤色器等形成。即,适当叠置用于滤色器或凸起的每一种颜色的层,以便作为间隔物的功能。
通过这种间隔物3401和间隔物3501,就能够保持在其上形成有单元间隙调整膜的衬底和相对衬底之间的一定的单元间隙。注意,在图34和35中,在相对衬底之上分别形成透明电极1601和1701。
此外,除了为了保持一个单元间隙的最小所需间隔物之外而设置的间隔物3401和间隔物3501可以高于或低于保持该单元间隙的间隔物。
本发明中的液晶材料不限于垂直对准的液晶。可以使用水平对准的液晶、TN液晶、IPS液晶或铁电液晶。
注意,在本实施方式中的说明通常用于实施方式1~9中的说明。因此,实施方式1~9中的说明可以与本实施方式中的说明进行组合。
(实施方式11)
在本实施方式中,对一种用于通过采用等离子体处理来制造半导体器件的方法进行说明,该方法是关于一种用于制造包含晶体管的半导体器件的方法。
图36A~36C示出了含有晶体管的半导体器件的一个结构实例的视图。注意,图36B对应于沿图36A的线a-b获得的剖面图,并且图36C对应于沿图36A的线c-d获得的剖面图。
图36A~36C中所示的半导体器件包括:在衬底4601之上形成的半导体膜4603a和半导体膜4603b,其间夹有绝缘膜4602;在半导体膜4603a和半导体膜4603b之上形成的栅电极4605,其间夹有栅绝缘膜4604;形成以便覆盖栅电极的绝缘膜4606和绝缘膜4607;导电膜4608,其电连接到半导体膜4603a和半导体膜4603b的源区或漏区并在绝缘膜4607之上形成。注意,尽管图36A~36C示出了设置采用半导体膜4603a的一部分作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和采用半导体膜4603b的一部分作为沟道区的p-沟道晶体管4610b的情况,但结构不限于此。例如,在图36A~36C中,尽管在n-沟道晶体管4610a中设置且在p-沟道晶体管4610b中不设置LDD区,可以应用其中在两个晶体管中设置LDD区的结构或其中在晶体管中都不设置LDD区的结构。
注意,在本实施方式中,通过等离子体处理来氧化或氮化衬底4601、绝缘膜4602、半导体膜4603a、半导体膜4603b、栅绝缘膜4604、绝缘膜4606和绝缘膜4607的至少一层以至氧化或氮化半导体膜或绝缘膜,从而制造图36A~36C中所示的半导体器件。按照这种方式通过等离子体处理来氧化或氮化半导体膜或绝缘膜,修改半导体膜或绝缘膜的表面,并且绝缘膜可以形成为比通过CVD方法或溅射方法形成的绝缘膜更加致密;因此,就能够减少例如针孔的缺陷,并且能够提高半导体器件的特性等。
注意,在本实施方式中,参照附图,对一种用于通过进行对图36A36C中的半导体膜4603a和4603b或栅绝缘膜4604的等离子体处理并氧化或氮化半导体膜4603a和4603b或栅绝缘膜4604来制造半导体器件的方法进行说明。
至于在衬底之上形成的岛形半导体膜,对岛形半导体膜的边缘部分设置有接近直角形的形状的情况进行说明。
首先,在衬底4601之上形成岛形半导体膜4603a和4603b(图37A)。可以通过采用溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等,在预先在衬底4601之上形成的绝缘膜4602之上形成非晶半导体膜,该非晶半导体膜由含有硅(Si)作为主要成分(例如,SixGe1-x等)等的材料形成,通过结晶该非晶半导体膜并通过蚀刻该半导体膜的一部分,来设置岛形半导体膜4603a和4603b。注意,可以通过结晶化方法例如激光结晶化方法、采用RTA或退火炉的热结晶化方法、采用促进结晶的金属元素的热结晶化方法、其组合的方法等,进行非晶半导体膜的结晶化。注意,在图37A~37D中,将岛形半导体膜4603a和4603b的边缘部分形成为具有大约90°(θ=85~100°)的角度。注意,角度θ表示半导体膜侧的角度,其由岛形半导体膜和绝缘膜4602的侧面形成。
接着,通过利用等离子体处理来氧化或氮化半导体膜4603a和4603b,在半导体膜4603a和4603b的各表面上,形成氧化膜或氮化膜4621a和4621b(此后,也称为绝缘膜4621a和绝缘膜4621b)(图37B)。例如,在将Si用于半导体膜4603a和4603b的情况下,将氧化硅(Si0x)或氮化硅(SiNx)形成为绝缘膜4621a和绝缘膜4621b。此外,可以通过等离子体处理氧化半导体膜4603a和4603b,然后通过再次进行等离子体处理,氮化半导体膜4603a和4603b。在此情况下,与半导体膜4603a和4603b接触地形成氧化硅(SiOx),并且在氧化硅的表面上形成氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)。注意,在通过等离子体处理来氧化半导体膜的情况下,在氧气气氛下进行等离子体处理(例如,在氧气(O2)和至少一种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)的气氛下、在氧气、氢气(H2)和惰性气体的气氛下、或在一氧化二氮和惰性气体的气氛下)。另一方面,在通过等离子体处理来氮化半导体膜的情况下,在氮气气氛下进行等离子体处理(例如,在氮气(N2)和至少一种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)的气氛下、在氮气、氢气(H2)和惰性气体的气氛下、或在NH3和惰性气体的气氛下)。作为惰性气体,例如,可以采用Ar。而且,可以采用Ar和Kr的混合气体。因此,绝缘膜4621a和4621b含有用于等离子体处理的惰性气体(含有He、Ne、Ar、Kr、Xe中的至少一种)。在采用Ar的情况下,绝缘膜4621a和4621b含有Ar。
此外,在含有上述气体的气氛下,利用条件:等离子体电子密度范围从1×1011~1×1013cm-3和等离子体电子温度范围从0.5~1.5eV,进行等离子体处理。由于等离子体电子密度高且在衬底4601之上形成的处理物体(这里,半导体膜4603a和4603b)附近的电子温度低,所以就能够防止等离子体对处理物体的损伤。此外,由于等离子体电子密度高达1×1011cm-3或更高,所以与通过CVD方法、溅射方法等形成的膜相比、通过等离子体处理来氧化或氮化处理物体而形成的氧化膜或氮化膜的厚度均匀性等以及致密性就优异。而且,由于等离子体电子温度低至leV或更低,所以与常规等离子体处理或热氧化相比、就能够在更低的温度下进行氧化或氮化。例如,甚至在低于玻璃衬底的应变点100°或更多的温度下进行等离子体处理,也能够充分地进行氧化或氮化。注意,作为用于产生等离子体的频率,可以采用高频波例如微波(2.45GHz)。注意,除非特殊要求,可以采用上述条件来进行等离子体处理。
接着,形成栅绝缘膜4604,以便覆盖绝缘膜4621a和4621b(图37C)。可以通过溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等来形成栅绝缘膜4604,并且栅绝缘膜4604设置有含有氧或氮例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)的绝缘膜的单层结构或叠层结构。例如,在将Si用于半导体膜4603a和4603b的情况下,通过等离子体处理来氧化Si,从而在半导体膜4603a和4603b的表面上形成作为绝缘膜4621a和4621b的氧化硅,将氧化硅(SiOx)形成为在绝缘膜4621a和4621b之上的栅绝缘膜。此外,在图37B中,在通过等离子体处理氧化或氮化半导体膜4603a和4603b来形成的绝缘膜4621a和4621b足够厚的情况下,就可以采用绝缘膜4621a和4621b作为栅绝缘膜。
接着,通过在栅绝缘膜4604之上形成栅电极4605等,就能够制造出含有其采用岛形半导体膜4603a和4603b作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和p-沟道晶体管4610b的一种半导体器件(图37D)。
按照这种方式,通过在半导体膜4603a和4603b之上设置栅绝缘膜4604之前借助等离子体处理氧化或氮化半导体膜4603a和4603b的表面,就能够防止在栅电极和半导体膜之间的短路,该短路可能由在沟道区的边缘部分4651a和4651b处的栅绝缘膜4604的覆盖(coverage)缺陷等引起。即,在岛形半导体膜的边缘部分具有大约90°(θ=85~100°)的角度的情况下,当通过CVD方法、溅射方法等来形成栅绝缘膜以便覆盖半导体膜时,半导体膜的边缘就不会被栅绝缘膜正常覆盖。然而,通过等离子体处理预先氧化或氮化半导体膜的表面,就能够防止在半导体膜边缘处的栅绝缘膜的覆盖缺陷等。
此外,在图37A~37D中,在形成栅绝缘膜4604之后,可以通过进一步执行等离子体处理来氧化或氮化栅绝缘膜4604。在此情况下,通过对形成以便覆盖半导体膜4603a和4603b(图38A)的栅绝缘膜4604进行等离子体处理来氧化或氮化栅绝缘膜4604,在栅绝缘膜4604(图38B)的表面上形成氧化膜或氮化膜4623(此后,也称为绝缘膜4623)。可以在与图37B中的相同条件下进行等离子体处理。此外,绝缘膜4623含有用于等离子体处理的惰性气体,例如,在将Ar用于等离子体处理的情况下含有Ar。
此外,在图38B中,通过在氧气气氛中进行等离子体处理一次氧化栅绝缘膜4604,就在此步骤之后,通过在氮气气氛中的等离子体处理,氮化栅绝缘膜4604。在此情况下,就在半导体膜4603a和4603b侧上形成氧化硅(SiOx)或氧氮化硅(SiOxNy)(x>y),并且形成氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)以便与栅电极4605接触。随后,通过在绝缘膜4623之上形成栅电极4605等,就能够制造出具有其采用岛形半导体膜4603a和4603b作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和p-沟道晶体管4610b的一种半导体器件(图38C)。按照这种方式,通过利用等离子体处理氧化或氮化栅绝缘膜的表面,就能够修正栅绝缘膜的表面,从而形成致密膜。与通过CVD方法或溅射方法形成的绝缘膜相比,通过等离子体处理而获得的绝缘膜就更加致密且具有更少的缺陷例如针孔。因此,就能够提高晶体管的特性。
注意,尽管图38A~38C示出了通过预先对半导体膜4603a和4603b进行等离子体处理来氧化或氮化半导体膜4603a和4603b的表面的情况,但可以使用不用对半导体膜4603a和4603b进行等离子体处理而在形成栅绝缘膜4604之后进行等离子体处理的方法。按照这种方式,通过在形成栅电极之前进行等离子体处理,即使在半导体膜的边缘部分处产生栅绝缘膜的覆盖缺陷例如碎裂,也能够氧化或氮化因覆盖缺陷而导致的半导体膜的暴露部分;因此,就能够防止因在半导体膜边缘处的栅绝缘膜的覆盖缺陷而导致在栅电极和半导体膜之间的短路等。
按照这种方式,甚至在岛形半导体膜形成具有大约90°角度的边缘的情况下,通过利用等离子体处理氧化或氮化半导体膜或栅绝缘膜,就能够防止因在半导体膜边缘处的栅绝缘膜的覆盖缺陷而导致在栅电极和半导体膜之间的短路等。
接着,至于在衬底之上形成的岛形半导体膜,图39A~39D示出了岛形半导体膜的边缘部分设置有锥形(θ=30~85°)的情况。
首先,在衬底4601之上形成岛形半导体膜4603a和4603b(图39A)。可以通过采用溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等,在预先在衬底4601之上形成的绝缘膜4602之上形成非晶半导体膜,该非晶半导体膜由含有硅(Si)作为主要成分(例如,SixGe1-x等)等的材料形成,通过结晶该非晶半导体膜并通过蚀刻和去除该半导体膜的一部分,来设置岛形半导体膜4603a和4603b,该通过结晶化方法结晶非晶半导体膜,例如激光结晶化方法、采用RTA或退火炉的热结晶化方法、采用促进结晶的金属元素的热结晶化方法、或其组合的方法等。注意,在图39A~39D中,将岛形半导体膜4603a和4603b的边缘部分设置为具有锥形(θ=30~85°)。
接着,形成栅绝缘膜4604,从而覆盖半导体膜4603a和4603b(图39B)。可以通过溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等来形成栅绝缘膜4604,以便具有含有氧或氮例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)的绝缘膜的单层结构或叠层结构。
接着,通过利用等离子体处理来氧化或氮化栅绝缘膜4604,从而在栅绝缘膜4604的表面上形成氧化膜或氮化膜4624(此后,也称为绝缘膜4624)(图39C)。可以在与上述说明的类似条件下进行等离子体处理。例如,在将氧化硅(SiOx)或氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)作为栅绝缘膜4604的情况下,通过在氧气气氛下进行等离子体处理,氧化栅绝缘膜4604,由此就能够在栅绝缘膜的表面上形成比通过CVD方法、溅射方法等形成的栅绝缘膜具有更少缺陷例如针孔的致密绝缘膜。另一个方面,如果在氮气气氛下通过等离子体处理来氮化栅绝缘膜4604,那么就将氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)设置为在栅绝缘膜4604的表面上的绝缘膜4624。而且,通过在氧气气氛下进行等离子体处理一次来氧化栅绝缘膜4604,在此步骤之后,就可以通过在氮气气氛下的等离子体处理来氮化栅绝缘膜4604。此外,绝缘膜4624含有用于等离子体处理的惰性气体,例如,在采用Ar的情况下,绝缘膜4624就含有Ar。
接着,通过在栅绝缘膜4604之上形成栅电极4605等,就能够制造出含有采用岛形半导体膜4603a和4603b作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和p-沟道晶体管4610b的一种半导体器件(图39D)。
按照这种方式,通过对栅绝缘膜进行等离子体处理,就能够在栅绝缘膜的表面上设置由氧化膜或氮化膜形成的绝缘膜,并且能够修正栅绝缘膜的表面。与通过CVD方法或溅射方法形成的栅绝缘膜相比,通过利用等离子体处理的氧化或氮化所获得的绝缘膜就更加致密且具有更少的缺陷例如针孔。此外,通过形成具有锥形的半导体膜,就能够抑制因在半导体膜边缘处的栅绝缘膜的覆盖缺陷所导致的在栅电极和半导体膜之间的短路等,通过在形成栅绝缘膜之后进行等离子体处理,能够更加有效地抑制在栅电极和半导体膜之间的短路等。
接着,参照图40A~40D,对不同于图39A~39D中所示的半导体器件的制造方法进行说明。具体地,展示选择性地对具有锥形的半导体膜进行等离子体处理的情况。
首先,在衬底4601之上形成岛形半导体膜4603a和4603b(图40A)。可以通过采用溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等,通过在预先在衬底4601之上形成的绝缘膜4602之上形成非晶半导体膜,该非晶半导体膜采用含有硅(Si)作为主要成分(例如,SixGe1-x等)等的材料,通过结晶该非晶半导体膜并通过提供用作选择性地蚀刻该非晶半导体膜的掩膜的抗蚀剂4625a和4625b,来设置岛形半导体膜4603a和4603b。注意,可以通过激光结晶化方法、采用RTA或退火炉的热结晶化方法、采用促进结晶的金属元素的热结晶化方法、或其组合的方法等,进行非晶半导体膜的结晶。
在去除用于蚀刻非晶半导体膜的抗蚀剂4625a和4625b之前,通过等离子体处理选择性氧化或氮化岛形半导体膜4603a和4603b的边缘部分,由此在岛形半导体膜4603a和4603b的每个边缘部分上形成氧化膜或氮化膜4626(此后,也称为绝缘膜4626)(图40B)。可以在上述条件下进行等离子体处理。此外,绝缘膜4626含有用于等离子体处理的惰性气体。
在去除抗蚀剂4625a和4625b之后,形成栅绝缘膜4604来覆盖半导体膜4603a和4603b(图40C)。可以按照与上述说明相类似的方式来形成栅绝缘膜4604。
通过在栅绝缘膜4604之上形成栅电极4605等,就能够制造出具有采用岛形半导体膜4603a和4603b作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和p-沟道晶体管4610b的一种半导体器件(图40D)。
当半导体膜4603a和4603b的边缘部分具有锥形时,在半导体膜4603a和4603b的一部分中形成的沟道区的边缘部分4625a和4625b也会变成锥形,由此,在此部分中的半导体膜和栅绝缘膜的厚度就不同于在中央部分中的厚度,这就会负面影响晶体管的性能。然而,通过在半导体膜的边缘部分上形成绝缘膜,就能够减少因沟道区的边缘部分对晶体管的这种影响,这里通过等离子体处理选择性氧化或氮化沟道区的边缘部分来形成此绝缘膜。
虽然图40A~40D示出了通过等离子体处理只氧化或氮化半导体膜4603a和4603b的边缘部分的一个实例,但也可以与图39A~39D中所示相同,通过等离子体处理来氧化或氮化栅绝缘膜4604。
接着,参照图41A~41D,对其不同于上述制造方法的半导体器件的制造方法进行说明。具体地,示出对具有锥形的半导体膜进行等离子体处理的情况。
首先,按照与上述说明相同的方式,在衬底4601之上形成岛形半导体膜4603a和4603b(图41A)。
通过等离子体处理氧化或氮化半导体膜4603a和4603b,由此分别在半导体膜4603a和4603b的表面之上形成氧化膜或氮化膜(此后,也称为绝缘膜4627a和4627b)(图41B)。可以在上述条件之下类似地进行等离子体处理。例如,当采用Si作为半导体膜4603a和4603b时,就形成氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)作为绝缘膜4627a和4627b。此外,在通过等离子体处理氧化半导体膜4603a和4603b之后,可以再次对半导体膜4603a和4603b进行等离子体处理,从而被氮化。在此情况下,在半导体膜4603a和4603b之上形成氧化硅(SiOx)或氧氮化硅(SiOxNy)(x>y),并且在氧化硅的表面之上形成氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)。因此,绝缘膜4627a和4627b就含有用于等离子体处理的惰性气体。注意,通过进行等离子体处理同时氧化或氮化半导体膜4603a和4603b的边缘部分。
形成栅绝缘膜4604来覆盖绝缘膜4627a和4627b(图41C)。通过溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等形成栅绝缘膜4604,以便具有含有氧或氮例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)的绝缘膜的单层结构或叠层结构。例如,当采用Si用于半导体膜4603a和4603b时,通过等离子体处理来氧化半导体膜4603a和4603b,从而形成作为绝缘膜4627a和4627b的氧化硅,将氧化硅(SiOx)形成为在绝缘膜4627a和4627b之上的栅绝缘膜。
通过在栅绝缘膜4604之上形成栅电极4605等,就能够制造出具有采用岛形半导体膜4603a和4603b作为沟道区的n-沟道晶体管4610a和p-沟道晶体管4610b的一种半导体器件(图41D)。
当半导体膜的边缘部分具有锥形时,在半导体膜的一部分中形成的沟道区的边缘部分4653a和4653b也会变成锥形,这就会负面影响半导体元件的性能。通过等离子体处理氧化或氮化半导体膜,由此也会氧化或氮化沟道区的边缘部分;因此,就能够减少对半导体元件的影响。
虽然图41A~41D示出了通过等离子体处理只氧化或氮化半导体膜4603a和4603b的一个实例,毫无疑问,如图39A~39D中所示,可以通过等离子体处理来氧化或氮化栅绝缘膜4604(图42B)。在此情况下,在氧气气氛下通过等离子体处理氧化栅绝缘膜4604之后,可以再次对栅绝缘膜4604进行等离子体处理,从而被氮化。在这种情况下,就在半导体膜4603a和4603b之上形成氧化硅(SiOx)或氧氮化硅(SiOxNy)(x>y),并形成氮氧化硅(SiNxOy)(x>y),从而与栅电极4605接触。
此外,通过按照上述方式进行等离子体处理,就易于去除黏附到半导体膜和绝缘膜的杂质例如灰尘。通常地,灰尘(也称为微粒)有时会黏附到通过CVD方法、溅射方法等形成的膜上。例如,如图43A中所示,有时,就会在通过CVD方法、溅射方法等形成的绝缘膜4672之上形成灰尘4673,在膜4671例如绝缘膜、导电膜或半导体膜之上形成该绝缘膜4672。即使在此情况下,通过等离子体处理氧化或氮化绝缘膜4672,并且在绝缘膜4672的表面之上形成氧化膜或氮化膜4674(此后,也称为绝缘膜4674)。至于绝缘膜4674,氧化或氮化灰尘4673之下的部分以及其中不存在灰尘4673的部分,由此就增加绝缘膜4674的体积。同样通过等离子体处理来氧化或氮化灰尘4673的表面,从而形成绝缘膜4675,结果,也会增加灰尘4673的体积(图43B)。
此时,通过简单清洗例如刷式清洗,就能够容易地从绝缘膜4674的表面去除灰尘4673。按照这种方式,通过进行等离子体处理,也能够容易地去除黏附到绝缘膜或半导体膜的极其微小的灰尘。注意,通过进行等离子体处理,能够获得这种效果,并且可以应用于其它实施方式以及本实施方式。
如上所述,通过利用等离子体处理进行氧化或氮化来修正半导体膜或绝缘膜的表面,能够形成具有良好膜质量的致密绝缘膜。此外,能够通过清洗容易地去除黏附到绝缘膜表面的灰尘等。因此,甚至当形成更薄的绝缘膜时,也能够避免缺陷例如针孔,并且能够实现半导体元件例如晶体管的小型化和更高的性能。
虽然本实施方式展示了对图36A~36C中所示的半导体膜4603a和4603b或绝缘膜4604进行等离子体处理以便氧化或氮化半导体膜4603a和4603b或绝缘膜4604的一个实例,但通过等离子体处理进行氧化或氮化的层不限于这些。例如,可以对衬底4601或绝缘膜4602进行等离子体处理,或者对绝缘膜4606或绝缘膜4607进行等离子体处理。
注意,本实施方式中的说明可以与上述实施方式1~10进行自由组合。
(实施方式12)
在本实施方式中,参照图49A~49F对包含于显示器件的像素结构进行说明。图49A~49F中所示的每个像素包括:晶体管490,液晶元件491和存储电容器492。将晶体管490的第一电极(源电极和漏电极之一)连接到源极信号线500。将它的第二电极(源电极和漏电极中的另一个)连接到液晶元件491的像素电极和存储电容器492的第一电极。晶体管490的栅电极连接到栅极线501。存储电容器492的第二电极连接到电容器线502。注意,液晶元件包括:像素电极,液晶层,相对电极493和单元间隙调整膜。
将模拟电压信号(视频信号)提供给源极信号线500。注意,视频信号可以是数字电压信号或电流信号。
将H-电平或L-电平电压信号(视频信号)提供给栅极线501。注意,在采用n-沟道晶体管作为晶体管490的情况下,H电平电压信号是能够接通晶体管490的电压,并且L电平电压信号是能够关断晶体管490的电压。另一个方面,在采用p-沟道晶体管作为晶体管490的情况下,L电平电压信号是能够接通晶体管490的电压,并且H电平电压信号是能够关断晶体管490的电压。
注意,将一定的电源电压提供给电容器线502。注意,可以将脉冲信号提供给电容器线502。
对图49A中像素的操作进行说明。这里,对采用n-沟道晶体管作为晶体管490的情况进行说明。首先,当栅极线501变为H电平时,晶体管490就接通,并将视频信号从源极信号线500通过处于导通(on)状态的晶体管490提供给液晶元件491的第一电极和存储电容器492的第一电极。通过存储电容器492维持在电容器线502的电势和视频信号的电势之间的电势差。
接着,当栅极线501变成L电平时,晶体管490关断,且源极信号线500与液晶元件491的第一电极和存储电容器492的第一电极被电断开。然而,通过存储电容器492维持在电容器线502的电势和视频信号的电势之间的电势差;因此,存储电容器492的第一电极的电势就维持为与视频信号相类似的电势。因此,液晶元件491的第一电极的电势就维持为等于视频信号的电势。
如上所述,根据视频信号,就能够依据液晶元件491的透射系数来控制亮度。
注意,尽管附图中未示出,但如果液晶元件491包括足以维持视频信号的电容器元件,那么就不需要存储电容器492。
此外,液晶元件491是包含反射区和透射区的半透射型液晶元件。在反射区和透射区中,单元间隙根据单元间隙调整膜而不同。通过采用单元间隙调整膜,显示图像时能够增大视角且能够控制因液晶的无序取向导致的图像质量劣化;因此,就能够获得高显示质量的半透射型液晶显示器件。
此外,如图49B中所示,可以通过两个子像素511a和511b来形成一个像素。这里,通常通过子像素511a和子像素511b来使用电容器线502。而且,液晶元件512和液晶元件513两者都是上述的液晶元件491,即,包含反射区和透射区、或其中任意一个区的半透射型液晶显示器件。
如上所述,通过将一个像素划分为子像素,就能够将不同电压提供给每一个子像素。因此,就能够进行区域灰度显示,并且通过在每个子像素中采用液晶的取向差能够进一步增大视角。
此外,可以采用栅极线501作为如图49C中所示的公共线,从而代替采用电容器线502作为如图49B中所示的各子像素之间的公共线。而且,可以采用栅电极501和电容器线502作为在各子像素之间的公共线,并且在每一个子像素中设置源极信号线500a和500b。
此外,可以采用此处像素包含如图49E和49F中所示的两个液晶元件512和513来代替将一个像素划分为多个子像素的一种结构。
注意,本实施方式中的说明可以与上述方式1~11中的说明自由组合。此外,本发明的显示器件的像素结构不限于如上所述的各结构。
(实施方式13)
图44示出了含有显示器部分的便携式电话的一个结构实例,对于该显示器部分使用本发明的显示器件和采用本发明的驱动方法的显示器件。
将显示面板5410可拆卸地组合在外壳5400中。可以根据显示面板5410的尺寸适当地改变外壳5400的形状和尺寸。固定显示面板5410的外壳5400被装入印刷电路板5401并组装成一个模块。
通过FPC5411将显示面板5410连接到印刷电路板5401。在印刷电路板5401之上,形成扬声器5402、麦克风5403、发射/接收电路5404以及含有CPU、控制器的信号处理电路5405等。这种模块与输入单元5406和电池5407组合,并采用机壳5409和机壳5412进行容纳。设置显示面板5410的像素部分,以至能从在外壳5412中形成的开口窗进行观看。
可以按照这种方式来形成显示面板5410,即通过采用TFT在衬底之上形成像素部分和外围驱动电路(在多个驱动电路之中的具有低工作频率的驱动器电路)的部分,同时在可以通过COG(玻璃上芯片)被安装在显示面板5410上的IC芯片之上形成外围驱动电路(在该多个驱动电路之中的具有高工作频率的驱动器电路)的另一部分。可选择地,IC芯片可以通过TAB(带式自动焊接)或通过采用印刷板连接到玻璃衬底。注意,图45A和45B示出了显示面板的一个结构实例,其中在衬底之上形成外围驱动电路的一部分和像素部分,同时通过COG等在衬底上安装的IC芯片中形成外围驱动电路的另一部分。
在图45A中,可以在显示面板的衬底5300之上,形成像素部分5302和外围驱动电路(第一扫描线驱动电路5303和第二扫描线驱动电路5304),并且可以在IC芯片之上形成信号线驱动电路5301并通过COG等在显示面板上安装信号线驱动电路5301。注意,通过采用密封部件5309密封在衬底之上整体形成的像素部分5302和外围驱动电路,从而将密封衬底5308和衬底5300接合在一起。此外,可以通过COG等在FPC5305的连接部分和显示面板之上安装IC芯片(由存储器电路、缓冲器电路等形成的半导体芯片)5306和5307。注意,尽管在附图中只示出了FPC,但可以在FPC上安装印刷布线板(PWB)。
如上所述,通过采用CMOS等,在IC芯片之上只形成要求其高速工作的信号线驱动电路;因此,就能够实现功耗的降低。此外,通过采用半导体芯片例如硅晶片作为IC芯片,就能够实现更高速的工作和更低的功耗。而且,第一扫描线驱动电路5303和第二扫描线驱动电路5304与像素部分5302整体地形成,由此就能够实现成本的降低。此外,在FPC5305的连接部分和衬底5300上,安装由功能电路(存储器和缓冲器)形成的IC芯片,由此就能够有效地使用衬底的面积。
为了进一步降低功耗,可以在IC芯片之上形成所有外围驱动电路,并且可以通过COG等在显示面板上安装IC芯片。例如,如图45B中所示,可以在衬底5310之上形成像素部分5312。可以在IC芯片之上形成并通过COG等在显示面板上安装信号线驱动电路5311、第一扫描线驱动电路5313和第二扫描线驱动电路5314。注意,图45B中的FPC5313、IC芯片5316、IC芯片5317、密封衬底5318和密封部件5319分别对应于FPC5305、IC芯片5306、IC芯片5307、密封衬底5308和密封部件5309。
通过采用这种结构,就能够降低显示器件的功耗,并且能够延长便携式电话每次充电的工作时间。此外,能够实现便携式电话的成本降低。
此外,通过缓冲器将信号组的阻抗转换为扫描线或信号线,就能够缩短用于将信号写入一行中的像素的时间。因此,能够提供一种高清晰度的显示器件。
此外,为了进一步降低功耗,在具有TFT的衬底之上形成像素部分,并且在IC芯片之上形成所有外围驱动电路,其可以通过COG(玻璃上芯片)等在显示面板上进行安装。
通过采用本发明的显示器件,就能够提供清晰且高对比度的图像。
注意,本实施方式中示出的结构是移动电话的一个实例;因此,本发明的显示器件不限于具有上述结构的移动电话,并且可以应用于具有各种结构的移动电话。
注意,本实施方式中的说明可以与上述方式1~12中的说明自由组合。
(实施方式14)
图46示出了组合有显示面板5701和电路基板5702的液晶模块。显示面板5701包括:像素部分570、扫描线驱动电路5704和信号线驱动电路5705。例如,在电路基板5702之上,形成控制电路5706、信号除法电路5707等。显示面板5701和电路基板5702通过连接布线5708连接。对于连接布线,可以采用FPC等。
通过主要的控制电路5706来控制子帧等出现的顺序。
按照这种方式形成显示面板5701,即通过采用TFT在衬底之上形成像素部分和外围驱动电路(在多个驱动电路之中的具有低工作频率的驱动电路)的一部分,同时在IC芯片之上形成外围驱动电路(在该多个驱动电路之中的具有高工作频率的驱动电路)的另一部分,其可以通过COG等安装在显示面板5701上。可选择地,可以通过TAB(带式自动焊接)或通过采用印刷电路板将IC芯片安装在显示面板5701上。注意,图45A示出了一种结构的一个实例,其中在衬底之上形成外围驱动电路的一部分和像素部分,同时通过COG等在将在衬底上安装的IC芯片中形成外围驱动电路的另一部分。通过采用这种结构,就能够降低显示器件的功耗,并且能够延长便携式电话每次充电的工作时间。此外,还能够实现便携式电话成本的降低。
此外,通过缓冲器将信号组的阻抗转换给扫描线或信号线,就能够缩短用于将信号写入在一行中的像素的时间。因此,就能够提供一种高清晰度的显示器件。
此外,为了进一步降低功耗,在具有TFT的玻璃衬底之上形成像素部分,并且在IC芯片之上形成所有信号线驱动电路,其可以通过COG(玻璃上芯片)等在显示面板上进行安装。
注意,优选通过采用TFT在衬底之上形成像素部分,并且在IC芯片之上形成所有外围驱动电路,其可以通过COG(玻璃上芯片)等在显示面板上进行安装。注意,图45B示出了一种结构的一个实例,其中在衬底之上形成像素部分,并且通过COG(玻璃上芯片)等在衬底上安装其上形成有信号线驱动电路的IC芯片。
能够完成具有液晶模块的液晶电视接收机。图47是示出了液晶电视接收机的主要结构的框图。调谐器5801接收视频信号和音频信号。通过视频信号放大电路5802、视频信号处理电路5803和控制电路5706来处理视频信号,视频信号处理电路5803将从视频信号放大电路5802中输出的信号转换为对应于红、绿和蓝中的每一种颜色的彩色信号,控制电路5706将视频信号转换为驱动电路的具体输入。控制电路5706将信号输出到扫描线侧和信号线侧中的每一个。当进行数字驱动时,就可以在信号线侧上设置信号除法电路5707,以致将输入的数字信号分解为待提供的m信号。
在通过调谐器5801接收的信号之中,将音频信号传送到音频信号放大电路5804,并且将它的输出通过音频信号处理电路5805提供给扬声器5806。控制电路5807接收接收站上(接收频率)的控制数据和来自于输入部分5808的声量,并将此信号传送到调谐器5801和音频信号处理电路5805。
通过将液晶模块插入外壳就能够完成电视接收机。通过液晶模块形成显示器部分。此外,适合地设置扬声器、音频输入端子等。
毫无疑问,本发明不限于电视接收机,还可以应用于各种用途例如个人计算机的监视器、在火车站或机场的信息显示面板和特别作为大面积显示介质的在街道上的广告显示面板。
如上所述,通过采用本发明的显示器件,就能够提供清晰且高对比度的图像。
注意,本实施方式中的说明可以与上述方式1~13中的说明自由组合。
(实施方式15)
本发明可以应用于各种电子设备,特别适用于电子设备的显示器部分。至于这种电子设备,例如,包括:照相机,例如视频摄像机和数字照相机;护目镜型显示器;导航系统;声音再现装置(汽车音响,立体声音响元件等);计算机;游戏机;便携式信息终端(移动计算机,便携式电话,便携式游戏机,电子书等);设置有记录介质(特别地,用于再现记录介质例如数字通用光盘(DVD)且具有用于显示所再现的图像的显示器的装置)的图像再现装置,等等。
图48A示出了一种显示器件,其包括:机壳35001,支撑基底35002,显示器部分35003,扬声器部分35004,视频输入端子35005等。本发明的显示器件可以用于显示器部分35003。注意,显示器件包括所有信息显示器件,例如,用于个人计算机、TV广播接收和广告显示的信息显示器件。采用本发明的显示器件作为显示器部分35003的显示器件就能够提供清晰且高对比度的图像。
图48B示出了一种照相机,其包括:主体35101,显示器部分35102,图像接收部分35103,操作键盘35104,外部连接端口35105,快门35106等。
其中本发明应用于显示器部分35102的数字照相机就能够提供清晰且高对比度的图像。
图48C示出了一种计算机,其包括主体35201,机壳35202,显示器部分35203,键盘35204,外部连接端口35205,指针式鼠标35206等。其中本发明应用于显示器部分35203的计算机能够提供清晰且高对比度的图像。
图48D示出了一种移动计算机,其包括主体35301,显示器部分35302,开关35303,操作键盘35304,红外端口35305等。其中本发明应用于显示器部分35203的移动计算机能够提供清晰且高对比度的图像。
图48E示出了一种设置有记录介质(特别地,DVD播放器)的便携式图像再现装置,其包括主体35401,机壳35402,显示器部分A35403,显示器部分B35404,记录介质(DVD等)记录部分35405,操作键盘35406,扬声器部分35407等。显示器部分A35403主要显示图像数据,同时显示器部分B35404主要显示文本数据。其中本发明应用于显示器部分A35403和显示器部分B35404的图像再现装置就能够提供清晰且高对比度的图像。
图48F示出了一种护目镜型显示器,其包括主体35501,显示器部分35502,臂部分35503等。其中本发明应用于显示器部分35502的护目镜型显示器就能够提供清晰且高对比度的图像。
图48G示出了一种视频摄像机,其包括主体35601,显示器部分35602,机壳35603,外部连接端口35604,遥控器接收部分35605,图像接收部分35606,电池35607,声音输入部分35608,操作键盘35609等。其中本发明应用于显示器部分35602的视频摄像机就能够提供清晰且高对比度的图像。
图48H示出了一种便携式电话,其包括主体35701,机壳35702,显示器部分35703,声音输入部分35704,声音输出部分35705,操作键盘35706,外部连接端口35707,天线35708等。其中本发明应用于显示器部分35703的便携式电话就能够提供清晰且高对比度的图像。
如上所述,本发明的应用范围如此宽,以致本发明可以应用于各种领域的电子设备。此外,本实施方式中的电子设备可以采用利用上述方式1~14中的任何结构制造的显示器件。
本申请基于2005年10月18日在日本专利局提交的日本专利申请序列号No.2005-303766,在此引用其全部内容作为参考。

Claims (35)

1.一种液晶显示器件,包括:
设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层;
在所述第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;
在所述第一衬底之上的所述反射区中用于调整单元间隙的膜;
在所述第一衬底之上的所述反射区中的存储电容器;
在所述第二衬底之下的所述反射区和所述透射区中的相对电极;以及
在所述相对电极和所述第二衬底之间设置的、在所述反射区和所述透射区中的凸起,
其中,
在所述反射区中的像素电极设置在所述用于调整单元间隙的膜之上且透射光,
在所述透射区中的像素电极透射光,
在所述反射区和所述透射区中的像素电极包括缝隙,
所述缝隙与由所述用于调整单元间隙的膜在所述反射区和所述透射区之间设置的台阶部分的至少一部分重叠,并且
所述相对电极具有非平坦的表面。
2.根据权利要求1的液晶显示器件,其中,所述液晶显示器执行垂直对准模式的显示。
3.根据权利要求1的液晶显示器件,其中,在所述反射区中的像素电极具有非平坦的表面。
4.根据权利要求1的液晶显示器件,其中,在所述反射区中所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离大于在所述透射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和所述像素电极之间的距离。
5.根据权利要求1的液晶显示器件,其中,所述反射区中像素电极的缝隙的宽度大于所述透射区中的像素电极的缝隙的宽度。
6.根据权利要求1的液晶显示器件,其中,在所述反射区和所述透射区之间的边界部分中的像素电极的缝隙的宽度大于在所述反射区中的像素电极的缝隙的宽度。
7.一种电子设备,使用根据权利要求1的液晶显示器件。
8.一种液晶显示器件,包括:
设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层;
在所述第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;
在所述第一衬底之上的所述反射区中用于调整单元间隙的膜;
在所述第一衬底之上的所述反射区中的存储电容器;
在所述第二衬底之下的所述反射区和所述透射区中的相对电极;以及
在所述相对电极和所述第二衬底之间设置的、在所述反射区和所述透射区中的凸起,
其中,
所述反射区中的像素电极设置在所述用于调整单元间隙的膜之上且透射光,
所述透射区中的像素电极透射光,
所述反射区和该透射区中的像素电极包括第一缝隙,
所述第一缝隙与由所述用于调整单元间隙的膜在所述反射区和所述透射区之间设置的台阶部分的至少一部分重叠,
所述相对电极具有非平坦的表面,以及
所述反射区中的凸起的宽度比所述透射区的凸起的宽度大。
9.根据权利要求8的液晶显示器件,其中,所述液晶显示器执行垂直对准模式的显示。
10.根据权利要求8的液晶显示器件,其中,所述反射区中的像素电极具有非平坦的表面。
11.根据权利要求8的液晶显示器件,其中,所述反射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离大于所述透射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离。
12.根据权利要求8的液晶显示器件,其中,所述反射区中的像素电极的第一缝隙的宽度大于所述透射区中的像素电极的第一缝隙的宽度。
13.根据权利要求8的液晶显示器件,其中,在所述反射区和所述透射区之间的边界部分中的像素电极的第一缝隙的宽度大于在所述反射区中的像素电极的第一缝隙的宽度。
14.一种电子设备,使用根据权利要求8的液晶显示器件。
15.一种液晶显示器件,包括:
设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层;
在所述第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;
在所述第一衬底之上的所述反射区中用于调整单元间隙的膜;
在所述第一衬底之上的所述反射区中的存储电容器;
在所述第二衬底之下的所述反射区和所述透射区中的相对电极;
在所述用于调整单元间隙的膜之下的反射区中的导电膜;以及
在所述相对电极和所述第二衬底之间设置的、在所述反射区和所述透射区中的凸起,
其中,
在所述反射区中的像素电极设置在所述用于调整单元间隙的膜之上且透射光,
在所述透射区中的像素电极透射光,
在所述反射区和所述透射区中的像素电极包括缝隙,并且
所述缝隙与由所述用于调整单元间隙的膜在反射区和透射区之间设置的台阶部分的至少一部分重叠,
所述导电膜反射光,并且
所述相对电极具有非平坦的表面。
16.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,所述液晶显示器执行垂直对准模式的显示。
17.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,在所述反射区中的像素电极具有非平坦的表面。
18.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,在所述反射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离大于在所述透射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离。
19.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,所述反射区中的像素电极的缝隙的宽度大于在所述透射区中的像素电极的缝隙的宽度。
20.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,所述反射区和所述透射区之间的边界部分中的像素电极的缝隙的宽度大于在所述反射区中的像素电极的缝隙的宽度。
21.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,所述导电膜具有非平坦的表面。
22.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,所述反射区和透射区中的像素电极电连接到所述导电膜。
23.根据权利要求15的液晶显示器件,其中,在所述反射区中所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和所述导电膜之间的距离小于所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离。
24.一种电子设备,使用根据权利要求15的液晶显示器件。
25.一种液晶显示器件,包括:
设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层;
在所述第一衬底之上的反射区和透射区中的像素电极;
在所述第一衬底之上的所述反射区中用于调整单元间隙的膜;
在所述第一衬底之上的所述反射区中的存储电容器;
在所述第二衬底之下的所述反射区和所述透射区中的相对电极;
在所述用于调整单元间隙的膜之下的反射区中的导电膜;以及
在所述相对电极和所述第二衬底之间设置的、在所述反射区和所述透射区中的凸起,
其中,
在所述反射区中的像素电极设置在所述用于调整单元间隙的膜之上且透射光,
在所述透射区中的像素电极透射光,
在所述反射区和该透射区中的像素电极包括缝隙,
所述缝隙与由所述用于调整单元间隙的膜在所述反射区和所述透射区之间设置的台阶部分的至少一部分重叠,
所述导电膜反射光,
所述相对电极具有非平坦的表面,以及
所述反射区中的凸起的宽度比所述透射区的凸起的宽度大。
26.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,所述液晶显示器执行垂直对准模式的显示。
27.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,所述反射区中的像素电极具有非平坦的表面。
28.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,在所述反射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离大于在所述透射区中的所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离。
29.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,在所述反射区中的像素电极的缝隙的宽度大于在所述透射区中的像素电极的缝隙的宽度。
30.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,在所述反射区和所述透射区之间的边界部分中的像素电极的缝隙的宽度大于在所述反射区中的像素电极的缝隙的宽度。
31.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,所述导电膜具有非平坦的表面。
32.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,所述反射区和透射区中的像素电极电连接到所述导电膜。
33.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,在所述反射区中所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和所述导电膜之间的距离小于所述用于调整单元间隙的膜的边界部分和像素电极之间的距离。
34.根据权利要求25的液晶显示器件,其中,所述凸起的厚度小于所述用于调整单元间隙的膜的厚度。
35.一种电子设备,使用根据权利要求25的液晶显示器件。
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