JP2007298976A - 液晶表示装置及び半導体装置、並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下地絶縁膜101上に形成され、トランジスタのソース102d、チャネル領域102a、及びドレイン102bが形成された島状の第1の半導体膜102と、ソース102d又はドレイン102bとなる第1の半導体膜102と同一の材料から構成され、下地絶縁膜101上に形成された第1の電極102cと、第1の電極102cの上方に形成され、第1の開口パターン112を有する第2の電極108と、第2の電極108の上方に配置された液晶110とを具備する。
【選択図】図7
Description
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、広い視野角を有しており、かつ従来と比べて製造工程数やマスク数が少なく、製造コストが低い液晶表示装置、電子機器、及び液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
なお、一画素(三色分)と記載する場合は、RとGとBの三画素分を一画素と考える場合であるとする。一画素(一色分)と記載する場合は、一つの色要素につき、複数の画素がある場合、それらをまとめて一画素と考える場合であるとする。
図1は、本発明の基本的な場合の例を示す。図1(A)には、平面図、図1(B)には、断面図を示す。
なお、絶縁膜として無機材料を用いることにより、水分や不純物の侵入を止めることが出来る。特に、窒素を含む層を用いると、水分や不純物をブロックする機能が高い。
図9(A)は、本発明の第2の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図であり、図9(B)は、図9(A)のA−B断面図及びC−D断面図である。本実施形態は、第1の電極102cがトランジスタを介してソース配線107aに電気的に接続されていて画素電極として機能している点、第2の電極108が補助配線104bに電気的に接続されていて共通電極として機能している点、第2の電極108に形成された開口パターン112の形状が異なる点、並びに、第1の電極102c及び第2の電極108と各配線の接続構造が異なる点を除いて、第1の実施形態と同様の構成である。また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第1の実施形態と略同様である。従って、第1の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図10(A)は、本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図10(B)は、図10(A)のA−B断面図、C−D断面図、及びE−F断面図である。本実施形態は、第1の電極102cに開口パターン115が形成されている点、及び開口パターン112の形状を除いて、第1の実施形態と同様の構成である。すなわち本実施形態に係る液晶表示装置は、IPS方式で液晶の配向方向を制御する装置であり、液晶表示装置の基板100に対して垂直な方向から見た場合に、画素電極及び共通電極が主要部分で互い違いかつ略平行となっている。上記したFFS方式では、画素電極及び共通電極のうち下方に位置する電極は開口パターンを有していない。なお、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第1の実施形態と略同様である。従って、第1の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図11(A)は、本発明の第4の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図11(B)は、図11(A)のA−B断面図及びC−D断面図である。本実施形態は、第1の電極102cに開口パターン115が形成されている点、及び開口パターン112の形状を除いて、第2の実施形態と同様の構成である。また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第2の実施形態と略同様である。従って、第1の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第2の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図12(A)は、本発明の第5の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図12(B)は、図12(A)のA−B断面図及びC−D断面図である。本実施形態は、第2層間絶縁膜106bが形成されておらず、第1層間絶縁膜106a上に第2の電極108が形成されている点を除いて、第1の実施形態と同様である。第2の電極108は、一部がドレイン配線107b上に位置しており、この部分を介してドレイン配線107bに直接接続している。
図13(A)は、本発明の第6の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図13(B)は、図13(A)のA−B断面図、C−D断面図、及びE−F断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、第2の電極108に接続している容量素子114を有している点を除いて、第3の実施形態と同様の構成である。なお、容量素子は補助配線104bと第2の電極108に接続される構成であればよく、本実施形態に示す構成に限定されない。また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第3の実施形態と略同様である。従って、第3の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第3の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図14(A)は、本発明の第7の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図14(B)は、図14(A)のA―B断面図、C−D断面図、及びE−F断面図である。本実施形態は、開口パターン115及び開口パターン112の形状が略く字形状である点、及び、第1の電極102cと補助配線104bに電気的に接続している容量素子117を有する点を除いて、第4の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置と同様の構成である。従って、第4の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第4の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図15(A)は、本発明の第8の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図15(B)は、図15(A)のA―B断面図、C−D断面図、及びE−F断面図である。本実施形態は、容量素子120bの代わりに容量素子118を有している点、第2の補助配線104eが形成されている点、及び開口パターン112,115の形状が略く字形状である点を除いて、第3の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置と同様の構成である。従って、第3の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第3の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図16(A)は、第9の実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、複数の画素がマトリックス状に配置されている。各画素の構成は、図中縦方向に延伸する第2の補助配線104fが形成されている点を除いて、第7の実施形態に係る液晶表示装置の構成と同様である。第2の補助配線104fは補助配線104bと同一層に形成されており、補助配線104bと交差する部分それぞれで補助配線104bと電気的に接続している。
図16(B)は、第10の実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、複数の画素がマトリックス状に配置されている。各画素の構成は、第8の実施形態に係る液晶表示装置と同様である。
図17(A)は、第11の実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、FFS方式又はIPS方式の液晶表示装置であり、一つの画素が複数(例えば二つ)のサブ画素で構成されている。各サブ画素の構造は、第1〜第10の実施形態で示した画素のいずれかと同様の構造である。従って、第1〜第10の実施形態で説明した内容は本実施形態においても適用可能である。本図では、第7の実施形態で示した画素と同様の構成である場合を例示している。以下、第7の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図17(B)は、第12の実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、FFS方式又はIPS方式の液晶表示装置であり、同一の画素を構成する複数のサブ画素が互いに異なるゲート配線104cに電気的に接続している点、及び、同一の画素を構成する複数のサブ画素が同一の補助配線104bに電気的に接続している点を除いて、第11の実施形態と同様の構成である。各サブ画素の構造は、第1〜第10の実施形態で示した画素のいずれかと同様の構造である。従って、第1〜第10の実施形態で説明した内容は本実施形態においても適用可能である。本図では、第7の実施形態で示した画素と同様の構成である場合を例示している。以下、第7の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態によっても、第11の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図18(A)は、本発明の第13の実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明する為の平面図である。図18(B)は、図18(A)のA―B断面図及びC−D断面図である。本実施形態は、画素を駆動するトランジスタがボトムゲート型であり、下地絶縁膜101が形成されていない点を除いて、第1の実施形態と同様の構成である。すなわち本実施形態は、FFS方式の液晶表示装置である。従って、第1の実施形態で述べた内容は、本実施形態においても適用することが可能である。以下、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
その後の工程は、第1の実施形態と同様である。
図19(A)は、本発明の第14の実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明する為の断面図である。この断面図は、図12のA−B断面及びC−D断面に相当する断面を示している。本実施形態は、第2の電極108の全てが第1層間絶縁膜106a上に位置している点、及びドレイン配線107bの一部が第2の電極108上に位置している点を除いて、第5の実施形態に示したFFS方式の液晶表示装置と同様の構成である。本実施形態では、第2の電極108が形成された後、ドレイン配線107bが形成される。このような構成とすることにより、第2の電極108の段切れを防止することができる。つまり、第5の実施形態のように第2の電極108がドレイン配線107bの上部に形成されると、第2の電極108よりドレイン配線107bが厚く形成されることが多いため、ドレイン配線107bの端部で第2の電極108が段切れを起こしてしまう可能性があるためである。一方、本実施形態のように第2の電極108をドレイン配線107bの下部に形成すれば、第2の電極108が段切れを起こすことを防止できる。なお、上記したようにドレイン配線107bは厚く形成される場合が多いため、ドレイン配線107bが段切れを起こす可能性は低い。
図19(B)は、本発明の第15の実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明する為の断面図である。この断面図は、図7のA−B断面及びC−D断面に相当する断面を示している。本実施形態は、第2層間絶縁膜106b上に第2のドレイン配線116が形成されている点、及び第2の電極108が第2のドレイン配線116を覆うように形成されている点を除いて、第1の実施形態に示したFFS方式の液晶表示装置と同様の構成である。なお、第2の電極108の一部が第2のドレイン配線116上に重なる構成としても良い。また、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、第1の実施形態と略同様である。従って、第1の実施形態で述べた内容は本実施形態においても適用することが可能である。以下、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、第2の電極108が有する開口パターン112の形状は、第1〜第4、第7のいずれかで示した形状にすることができるが、他の形状であっても良い。
図20は、本発明の第16の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の画素部の構成を説明する為の断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置の画素部は、第1層間絶縁膜106aの代わりに赤色のカラーフィルタ130r、青色のカラーフィルタ130b、及び緑色のカラーフィルタ130gを配置した点を除いて、第1の実施形態に示した液晶表示装置と略同様の構成である。従って、第1の実施形態で説明した内容は本実施形態においても適用できる。以下、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、絶縁膜105は、カラーフィルタ130r,130b,130gと半導体膜102fの間に位置する為、各カラーフィルタから半導体膜102fに不純物が拡散することを抑制する、という機能も有することになる。
図22(A)は、本発明の第17の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の平面図であり、図22(B)は、図22(A)の画素部の構成を説明するための拡大図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、カラーフィルタ130r,130b,130gのレイアウトを除いて、第16の実施形態と同様の構成である。従って、第16の実施形態で説明した内容は本実施形態においても適用できる。以下、第16の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図23は、本発明の第18の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の構成を説明する為の断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、第1層間絶縁膜106aの代わりにカラーフィルタ130r,130b,130gが設けられている点を除いて、第5の実施形態と同様の構成である。本実施形態におけるカラーフィルタ130r,130b,130gのレイアウトは、第17の実施形態に示したレイアウトと同様である。従って、第5の実施形態で説明した内容、及び第17の実施形態で説明した内容それぞれは、本実施形態においても適用することができる。以下、第5の実施形態と同様の構成、及び第17の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図24(A)〜(D)それぞれは、本発明の第19の実施形態に係るFFS方式の液晶表示装置の電極の形状を説明する為の平面図である。各図に示す実施形態は、第2の電極108の形状を除いて、第1の実施形態で示したFFS方式の液晶表示装置と同様の構成であるため、第1の電極102c及び第2の電極108を除いて図示を省略している。
図25(A)〜(D)それぞれは、本発明の第20の実施形態に係るIPS方式の液晶表示装置の電極の形状を説明する為の平面図である。本実施形態は、第1の電極102c及び第2の電極108それぞれの形状を除いて、第3の実施形態と同様の構成であるため、第1の電極102c及び第2の電極108を除いて、図示を省略している。
図32は、本発明を用いた無機EL素子の構成を説明するための断面図である。本実施形態に係る無機EL素子は、ボトムゲート型のトランジスタを用いた構成を有しており、第1の電極102cと第2の電極108を用いる点において、第13の実施形態に係る液晶表示装置に近い構成となっている。トランジスタや電極等の構成は本実施形態に示す構成に限られず、トップゲート型のトランジスタを用いても良いし、他の実施形態に示す電極の構成を用いても良い。本実施形態の断面図においては一つのトランジスタのみを示すが、駆動用トランジスタ、選択用トランジスタ、電流制御用トランジスタなど、一画素に複数のトランジスタを有する構成としても良い。第2の電極として用いる材料としては、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ネオジム(Nd)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、スカンジウム(Sc)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)、リン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、錫(Sn)で構成された群から選ばれた一つ又は複数の元素、もしくは、前記群から選ばれた一つ又は複数の元素を成分とする化合物や合金材料(例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミネオジム(Al−Nd)、マグネシウム銀(Mg−Ag)など)、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質などが挙げられる。または、前述した材料とシリコンとの化合物(シリサイド)(例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイドなど)や、前述の材料と窒素との化合物(例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等)を用いることができる。なお、シリコン(Si)には、n型不純物(リンなど)やp型不純物(ボロンなど)を多く含んでいてもよい。
図33は、本発明のシリコンを含む電極を用いた有機EL素子の構成を説明するための断面図である。本実施形態に係る有機EL素子は、ボトムゲート型のトランジスタ600を用いた構成である。本実施形態において、有機化合物を含む層601は第1の電極102cと第2の電極602によって挟まれている。トランジスタの構成は本実施形態に示す構成に限られず、トップゲート型のトランジスタを用いても良い。第2の電極として用いる材料としては、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ネオジム(Nd)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、スカンジウム(Sc)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、ニオブ(Nb)、シリコン(Si)、リン(P)、ボロン(B)、ヒ素(As)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、錫(Sn)、酸素(O)で構成された群から選ばれた一つ又は複数の元素、もしくは、前記群から選ばれた一つ又は複数の元素を成分とする化合物や合金材料(例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミネオジム(Al−Nd)、マグネシウム銀(Mg−Ag)など)、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質などが挙げられる。または、前述した材料とシリコンとの化合物(シリサイド)(例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイドなど)や、前述の材料と窒素との化合物(例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等)を用いることがもできる。なお、シリコン(Si)には、n型不純物(リンなど)やp型不純物(ボロンなど)を多く含んでいてもよい。
図34は、単結晶シリコン基板を用いた反射型の液晶表示装置およびその作製方法を説明するための断面図である。以下、作製方法を簡単に説明する。まず、単結晶シリコン基板700上に、一定の加速度で酸素イオンを打ち込む(図34(A)参照)。その後、高温で加熱することにより、表面に単結晶シリコン層701を残したまま、酸化珪素層702を形成する(図34(B)参照)。次に、単結晶シリコン層701を島状にエッチングし、トランジスタ703を形成する。この際、同時に第1の電極102cを形成する(図34(C)参照)。なお、トランジスタ703のソース領域およびドレイン領域704と第1の電極102cには、不純物元素を添加し、導電性を持たせる。不純物元素としては他の実施形態にて示した元素を用いることができる。また、電極、配線等も、他の実施形態にて示した材料を用いて形成することができる。
まずオゾン含有水溶液(代表的にはオゾン水)で結晶性半導体膜の表面を処理することにより、結晶性半導体膜の表面に酸化膜(ケミカルオキサイドと呼ばれる)からなるバリア層を1nm〜10nmの厚さで形成する。バリア層は、後の工程でゲッタリング層のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。
また、ゲッタリングの際、金属元素(例えばニッケル)は酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、ゲッタリング層に含まれる酸素濃度は、例えば5×1018cm−3以上とすることが望ましい。
101 下地絶縁膜
102 第1の電極
102b 不純物領域
102c 第1の電極
103 ゲート絶縁膜
104a ゲート電極
108 第2の電極
110 液晶
112 開口パターン
115 開口パターン
130r カラーフィルタ
130g カラーフィルタ
130b カラーフィルタ
Claims (15)
- 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の上方に配置された液晶とを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の上方に配置された液晶と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタとを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記トランジスタは、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記第1の電極が有する前記半導体膜は、前記トランジスタが有する前記半導体膜と同時に成膜されることを特徴とする液晶表示装置。 - 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の上方に配置された液晶と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタとを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記トランジスタは、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記第1の電極が有する前記半導体膜は、前記トランジスタが有する前記半導体膜と同時に成膜され、
前記第1の電極が有する前記半導体膜と、前記トランジスタが有する前記半導体膜とは、同じ導電型の不純物を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 基板の上方に形成されたトランジスタを有し、
前記トランジスタは、半導体膜を有し、
前記半導体膜の一部は、第1の電極を構成し、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の上方に配置された液晶とを有し、
前記第2の電極は、開口を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第1の電極は画素電極であり、
前記第2の電極は共通電極であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第1の電極は共通電極であり、
前記第2の電極は画素電極であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記第1の電極と前記第2の電極との間の電界によって、前記液晶の配向を制御することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液晶表示装置を具備する電子機器。
- 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極とを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有することを特徴とする半導体装置。 - 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタとを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記トランジスタは、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記第1の電極が有する前記半導体膜は、前記トランジスタが有する前記半導体膜と同時に成膜されることを特徴とする半導体装置。 - 基板の上方に形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタとを有し、
前記第2の電極は、開口を有し、
前記第1の電極は、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記トランジスタは、シリコンを含む半導体膜を有し、
前記第1の電極が有する前記半導体膜は、前記トランジスタが有する前記半導体膜と同時に成膜され、
前記第1の電極が有する前記半導体膜と、前記トランジスタが有する前記半導体膜とは、同じ導電型の不純物を含むことを特徴とする半導体装置。 - 基板の上方に形成されたトランジスタを有し、
前記トランジスタは、半導体膜を有し、
前記半導体膜の一部は、第1の電極を構成し、
前記第1の電極の上方に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方に形成された第2の電極とを有し、
前記第2の電極は、開口を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項9乃至請求項12のいずれか一項において、
前記第1の電極は画素電極であり、
前記第2の電極は共通電極であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9乃至請求項12のいずれか一項において、
前記第1の電極は共通電極であり、
前記第2の電極は画素電極であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項9乃至請求項14のいずれか一項に記載の半導体装置を具備する電子機器。
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