JP2013037293A - 表示装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＴの信頼性向上を図りつつ、良好なコントラスト特性を得ることのできる表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の表示装置は、透光性基板と、前記透光性基板の一部に形成された不純物ドープ層と、前記不純物ドープ層及び前記透光性基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された複数のＴＦＴを含むＴＦＴ回路と、前記ＴＦＴ回路により駆動される複数のシャッターを有するシャッターアレイと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、メカニカルシャッターを用いた表示装置及び表示装置の製造方法
に関する。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用したメカニカルシャッター（以下「ＭＥＭＳシャッター」、或いは単に「シャッター」という。）を用いた表示装置が注目されてきている。ＭＥＭＳシャッターを用いた表示装置（以下「ＭＥＭＳ表示装置」という。）とは、画素ごとに設けたＭＥＭＳシャッターを、ＴＦＴを用いて高速で開閉することによってシャッターを透過する光の量を制御し、画像の明暗の調整を行う表示装置である。ＭＥＭＳ表示装置においては時間階調方式を採用し、赤色、緑色及び青色のＬＥＤバックライトからの光を順次切り替えることにより、画像の表示を行うことが主流である。よって、ＭＥＭＳ表示装置は、液晶表示装置に用いられる偏光フィルムやカラーフィルタなどを必要とせず、液晶表示装置と比較してバックライトの光の利用効率は約１０倍、消費電力は１／２以下になり、また、色再現性が優れている点に特徴がある。

ＭＥＭＳ表示装置においては、ＭＥＭＳシャッターを駆動するためのスイッチング素子、及びスイッチング素子を駆動するゲートドライバやデータドライバを構成するＴＦＴが、アパーチャ層の形成された基板上に形成される。また、基板上にはＴＦＴへ外部からの信号を供給するための端子が同時に形成される。このようなＴＦＴ及び端子の形成された基板上には、ＴＦＴ及び端子を覆うパッシベーション膜（絶縁膜）が形成され、そのパッシベーション膜上に、端子と電気的に接続されるＭＥＭＳシャッターが形成される。

以下、図９乃至図１１を参照し、ＭＥＭＳシャッターの配置される基板の構成について説明する。図９は、アパーチャ層２５０の形成された基板２０４上に、複数のＭＥＭＳシャッター２０２が画素２０１ごとに配置された構成を図示している。図１０は、図９に示した基板２０４の構成を示す斜視図であり、図１１は、図１０に示した基板２０４の構成を示す断面図である。

図１１に図示したように、基板２０４は、光を遮光するアパーチャ層２５０と光を透過させる光透過部２５４とが、ガラス基板などの透明基板２０６上に形成されて構成される。アパーチャ層２５０は、ＭＥＭＳ表示装置のコントラストの低下を防ぐために、バックライトからの光を遮光しつつ、表示装置の内部で反射された不要な光の出射を抑えるように構成される。アパーチャ層２５０は、例えば、図１１に図示したように、高屈折率層２５８、低屈折率層２６０、金属反射層２６２、光吸収層２６４が順に積層された構造を有し、光を透過させる誘電体層２６８により覆われる。このとき、基板２０６上に形成された誘電体層２６８のアパーチャ層２５０と重畳しない部分が光透過部２５４として形成される。このような構成を有する基板２０４上に、図９に図示したように、ＭＥＭＳシャッター２０２及びＭＥＭＳシャッター２０２を駆動するためのアクチュエータ２０３、トランジスタ２１０、キャパシタ２１２、ゲートライン２０７、データライン２０８などが画素２０１ごとに対応して形成され、アクティブマトリクス回路が形成される。ＭＥＭＳシャッター２０２は、それぞれ複数の開口部２１４を有し、この開口部２１４を透過した光が、基板２０４に形成された光透過部２５４を透過した後、人間の目に視認されるように構成される。

従来のＭＥＭＳ表示装置においては、アパーチャ層２５０を、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ，Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｄ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏなどの金属とその合金を用いて、基板２０６への蒸着およびパターニングにより形成するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、アパーチャ層２５０は、ブラックマトリクスとして機能するものであってもよく、その材料として、ＭｏＣｒ、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＴａ、ＴｉＷ、ＴｉＣｒやそれらの合金またはＮｉやＣｒの単純金属の粗面を有する構造を用いるものがある。他にも、アモルファスまたは多結晶のＳｉ、Ｇｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＧａＡｓなどの半導体材料、コロイド黒鉛（炭素）、ＳｉＧｅなどの合金、ＣｕＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＡｇＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、ＣｒＮ、ＴｉＮ、またはＴａＮを含む、金属酸化物または窒化物を用いるものがある。

特表２００８−５３３５１０号公報

しかしながら、アパーチャ層２５０を上述したような金属膜や金属リッチな酸化膜で形成すると、基板２０４上にアクティブマトリクス回路を形成する際に、特にアモルファスシリコンをレーザ照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ化（低温ポリシリコン化）する際に、溶融・結晶化のための熱が逃げ易く、良好な特性を有する低温ポリシリコン膜を得ることができないという問題があった。

また、アパーチャ層２５０をガラス基板からなる基板２０６上に金属酸化膜や窒化膜を用いて形成し、エッチングにより光透過部２５４を形成する場合は、エッチング液が基板２０６を溶かす作用があるため、基板２０６に含まれるアルカリ金属が溶出してＴＦＴを形成する半導体層の働きを低下させる虞があり、光透過部２５４を形成するプロセスを難しいものにするという問題があった。

そこで、本発明は上述した問題を鑑みてなされてものであり、ＴＦＴを形成する基板上に、イオン注入法によって減光層（例えば、後述の不純物ドープ層）を形成することにより、ＴＦＴの信頼性向上を図りつつ、良好なコントラスト特性を得ることのできる表示装置及びその製造方法を提供する。

本発明の一実施形態によると、透光性基板と、前記透光性基板の一部に形成された不純物ドープ層と、前記不純物ドープ層及び前記透光性基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された複数のＴＦＴを含むＴＦＴ回路と、前記ＴＦＴ回路により駆動される複数のＭＥＭＳシャッターを有するＭＥＭＳシャッターアレイと、を備えることを特徴とする表示装置が提供される。

また、本発明の一実施形態によると、透光性基板の一部に不純物ドープ層を形成し、前記不純物ドープ層及び前記透光性基板上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に、複数のＴＦＴを有するＴＦＴ回路と、前記複数のＴＦＴにそれぞれ接続される複数のＭＥＭＳシャッターとを形成することを特徴とする表示装置の製造方法が提供される。

本発明の表示装置及びその製造方法によると、ＴＦＴを形成する基板上に、イオン注入法によって減光層を形成することにより、ＴＦＴの信頼性向上を図りつつ、良好なコントラスト特性を得ることのできる表示装置及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置を示す図であり、（ａ）は、表示装置の斜視図であり、（ｂ）は、表示装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の回路ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置に用いるＭＥＭＳシャッターの概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置に用いる基板の構成例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の構成例を示す断面図である。 従来の表示装置に用いるＭＥＭＳシャッターの形成された基板の概略構成を示す斜視図である。 図９に示した従来の表示装置に用いる基板の構成例を示す斜視図である。 図１０に示した従来の表示装置に用いる基板の構成例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置の実施形態について説明する。なお、本発明の表示装置は、以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。

図１（ａ）及び（ｂ）に本発明の一実施形態に係る表示装置１００を示す。図１（ａ）は、表示装置１００の斜視図であり、（ｂ）は、表示装置１００の平面図である。本実施形態に係る表示装置１００は、基板１１０及び対向基板１４０を有している。基板１１０は、表示部１０１ａ、駆動回路１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄ、並びに端子部１０１ｅを有している。基板１１０と対向基板１４０とは、シール材等を用いて接合される。

図２に本発明の一実施形態に係る表示装置１００の回路ブロック図を示す。図２に示す本発明の一実施形態に係る表示装置１００には、コントローラ１０３から画像信号及び制御信号が供給される。また、図２に示す本発明の一実施形態に係る表示装置１００には、コントローラ１０３によって制御されるバックライト１５０から光が供給される。なお、コントローラ１０３及びバックライト１５０を含んで本発明の表示装置１００を構成するようにしてもよい。

図２に示すとおり、表示部１０１ａは、ゲート線（Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎ）とデータ線（Ｄ１、Ｄ２、・・・、Ｄｍ）との交点に対応する位置に、マトリクス状に配置されたＭＥＭＳシャッター１３０ａ、スイッチング素子（ＴＦＴ）１０４、及び保持容量１０５を有する画素１０６を有している。駆動回路１０１ｂ、１０１ｃは、データドライバであり、スイッチング素子１０４へデータ線（Ｄ１、Ｄ２、・・・、Ｄｍ）を介してデータ信号を供給する。駆動回路１０１ｄは、ゲートドライバであり、スイッチング素子１０４へゲート線（Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｎ）を介してゲート信号を供給する。なお、本実施形態においては、図１に示すように、データドライバである駆動回路１０１ｂ、１０１ｃが、表示部１０１ａを挟むように配置されているが、この構成に限定されるものではない。スイッチング素子１０４は、データ線（Ｄ１、Ｄ２、・・・、Ｄｍ）から供給されるデータ信号に基づきＭＥＭＳシャッター１３０ａを駆動する。

ここで、図３を参照して、ＭＥＭＳシャッター１３０ａの構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００に用いるＭＥＭＳシャッター１３０ａの構成を示す図である。説明の便宜上、図３には、一つのＭＥＭＳシャッター１３０ａを示すが、本発明の一実施形態に係る表示装置１００には、基板１１０上に図３に示すＭＥＭＳシャッター１３０ａがマトリクス状に配置される。

ＭＥＭＳシャッター１３０ａは、シャッター１３１、第１バネ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄ、第２バネ１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃ、１３７ｄ、及びアンカー部１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄ、１３９ａ、１３９ｂを有している。シャッター１３１は複数の開口部１３４を有しており、シャッター１３１本体は遮光部となる。また、基板１１０には、複数の光透過部１１４が形成されている。基板１１０は、図１に図示した対向基板１４０が光を透過させる開口部（図１に図示せず）を有していることから、対向基板１４０の開口部と基板１１０の光透過部１１４とが平面方向に概略重なり合うように配置され、シール材等を介して基板１１０に対向基板１４０が接合される。表示装置１００は、対向基板１４０の背面から供給されて対向基板１４０の開口部を透過する光が、シャッター１３１の開口部１３４を透過し、基板１１０の光透過部１１４を透過した後、人間の目に視認されるように構成される。なお、本実施形態に示すＭＥＭＳシャッター１３０ａは、本発明の表示装置１００に用いることのできるＭＥＭＳシャッターの一例に過ぎず、スイッチング素子で駆動することのできるＭＥＭＳシャッターであれば図示した構成に限らず、如何なる態様のものでも用いることができる。

シャッター１３１の一方の側は、第１バネ１３６ａ、１３６ｂを介してアンカー部１３８ａ、１３８ｂに接続されている。アンカー部１３８ａ、１３８ｂは、第１バネ１３６ａ、１３６ｂとともに、シャッター１３１を基板１１０の表面から浮遊した状態に支持する機能を有する。アンカー部１３８ａは第１バネ１３６ａと電気的に接続されており、且つ、アンカー部１３８ｂは第１バネ１３６ｂと電気的に接続されている。アンカー部１３８ａ、１３８ｂには、スイッチング素子１０４からバイアス電位が供給され、第１バネ１３６ａ、１３６ｂにバイアス電位が供給される。また、第２バネ１３７ａ、１３７ｂは、アンカー部１３９ａに電気的に接続されている。アンカー部１３９ａは、第２バネ１３７ａ、１３７ｂを基板１１０の表面から浮遊した状態に支持する機能を有する。アンカー部１３９ａには、グランド電位が供給され、第２バネ１３７ａ、１３７ｂにグランド電位が供給される。尚、アンカー部１３９ａには、上記グランド電位の替りに所定の電位を供給する構成でもよい。（以下の説明でのグランド電位でも同様である。）

また、シャッター１３１の他方の側は、第１バネ１３６ｃ、１３６ｄを介してアンカー部１３８ｃ、１３８ｄに接続されている。アンカー部１３８ｃ、１３８ｄは、第１バネ１３６ｃ、１３６ｄとともに、シャッター１３１を基板１１０の表面から浮遊した状態に支持する機能を有する。アンカー部１３８ｃは第１バネ１３６ｃと電気的に接続されており、且つ、アンカー部１３８ｄは第１バネ１３６ｄと電気的に接続されている。アンカー部１３８ｃ、１３８ｄには、スイッチング素子１０４からバイアス電位が供給され、第１バネ１３６ｃ、１３６ｄにバイアス電位が供給される。また、第２バネ１３７ｃ、１３７ｄは、アンカー部１３９ｂに電気的に接続されている。アンカー部１３９ｂは、第２バネ１３７ｃ、１３７ｄを基板１１０の表面から浮遊した状態に支持する機能を有する。アンカー部１３９ｂは第２バネ１３７ｃ、１３７ｄと電気的に接続されている。アンカー部１３９ｂには、グランド電位が供給され、第２バネ１３７ｃ、１３７ｄにグランド電位が供給される。

上述したように、本実施形態においては、スイッチング素子１０４からアンカー部１３８ａ、１３８ｂにバイアス電位が供給され、第１バネ１３６ａ、１３６ｂにバイアス電位が供給され、且つ、アンカー部１３９ａには、グランド電位が供給され、第２バネ１３７ａ、１３７ｂにグランド電位が供給される。第１バネ１３６ａ、１３６ｂと第２バネ１３７ａ、１３７ｂとの間の電位差により、第１バネ１３６ａと第２バネ１３７ａとが静電駆動され、互いが引き寄せあうように移動し、且つ、第１バネ１３６ｂと第２バネ１３７ｂとが静電駆動され、互いが引き寄せあうように移動し、シャッター１３１が移動する。

また、同様に、スイッチング素子１０４からアンカー部１３８ｃ、１３８ｄにバイアス電位が供給され、第１バネ１３６ｃ、１３６ｄにバイアス電位が供給され、且つ、アンカー部１３９ｂには、グランド電位が供給され、第２バネ１３７ｃ、１３７ｄにグランド電位が供給される。第１バネ１３６ｃ、１３６ｄと第２バネ１３７ｃ、１３７ｄとの間の電位差により、第１バネ１３６ｃと第２バネ１３７ｃとが静電駆動され、互いが引き寄せあうように移動し、且つ、第１バネ１３６ｄと第２バネ１３７ｄとが静電駆動され、互いが引き寄せあうように移動し、シャッター１３１が移動する。

このようにシャッター１３１を静電力により駆動させることにより、シャッター１３１を高速動作させることが可能となる。従って、表示装置１００は、シャッター１３１の位置を高速駆動により変化させて開口部１３４を透過する光の量を制御することにより、階調表示が可能となる。また、バックライト１５０から放射される光をＲ、Ｇ、Ｂ三色の順次駆動（フィールド・シーケンシャル駆動）とすることにより、カラー表示をすることも可能となる。この場合、液晶表示装置で必要な偏光板やカラーフィルタが不要となるので、バックライト１５０の光を減衰させることなく利用することも可能となる。

なお、本実施形態においては、シャッター１３１の両側に第１バネ、第２バネ及びアンカー部を接続し配置した例について説明したが、本発明の表示装置１００はこの構成に限定されるものではない。例えば、シャッター１３１の一方側に第１バネ、第２バネ及びアンカー部を接続し配置し、シャッター１３１の他方側には第１バネ及びアンカー部のみを接続し配置し、他方側の第１バネ及びアンカー部はシャッターを基板から浮遊した状態に支持する機能を持たせ、シャッター１３１の一方側の第１バネ及び第２バネを静電駆動し、シャッター１３１を動作させるようにしてもよい。

（第１の実施形態）
以下、図４乃至図７を参照し、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００の構成及びその製造方法について説明する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００の構成を示す断面図である。表示装置１００は、減光層１１２（不純物ドープ層）を有する基板１１０、ＴＦＴ回路層１２０、ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０、対向基板１４０、及びバックライト１５０を備える。

図４に図示したように、基板１１０は、ＴＦＴ回路層１２０、ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０、対向基板１４０、及びバックライト１５０の前面に配置され、表示装置１００は、基板１１０側が表示画面側となるように構成される。基板１１０は、ガラス基板１１１の表層部に形成された減光層１１２と、減光層１１２の形成されていない部分である光透過部１１４とを含む。基板１１０の減光層１１２の形成された面上には、絶縁性及び透光性を有する保護膜１１３が形成され、保護膜１１３上に形成されるＴＦＴ回路層１２０に不純物を混入させないようにする。

基板１１０上には、ＴＦＴ回路層１２０が形成される。ＴＦＴ回路層１２０は、複数のＭＥＭＳシャッター１３０ａ（図３参照）のそれぞれに対応して形成される複数のＴＦＴを備え、複数のＴＦＴは、それぞれ、半導体層１２８、ソース電極１２１、ゲート電極１２２、ドレイン電極１２３、及び制御電極線１２４ａ、１２４ｂを含む。半導体層１２８とゲート電極１２２の間にはゲート絶縁膜１２５が形成され、制御電極線１２４ａ、１２４ｂは層間絶縁膜１２６によって絶縁性が保たれる。また、ＴＦＴ回路層１２０の表面上には保護膜１２７が形成されて絶縁性が保たれる。ゲート絶縁膜１２５、層間絶縁膜１２６、及び保護膜１２７は、絶縁性及び透光性を有するものを用いる。

ＴＦＴ回路層１２０の形成された基板１１０上には、ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０が形成される。ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０は、マトリクス状に配置された複数のシャッター１３１及び制御電極１３２ａ、１３２ｂを含む。なお、図４に図示した制御電極１３２ａ、１３２ｂは、図３に図示した第２バネ１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃ、１３７ｄに対応する。図４に図示したように、複数のシャッター１３１及び制御電極１３２ａ、１３２ｂは、基板１１０の表面から浮遊した状態に形成される。複数のシャッター１３１及び制御電極１３２ａ、１３２ｂは、それぞれが対応するＴＦＴの制御電極線１２４ａ、１２４ｂから電位を供給され、その電位差によりシャッター１３１が駆動される。上述したように、シャッター１３１は複数の開口部１３４（図３に図示）を有し、シャッター１３１を高速に駆動してシャッター１３１の位置を変化させることにより、開口部１３４を透過する光の量を制御する。

対向基板１４０は、図４に図示したように、ガラス基板１４１上に反射膜１４２及び光吸収膜１４３が順に積層された構造を有し、反射膜１４２及び光吸収膜１４３をエッチングして除去することにより形成された複数の開口部１４４を有する。上述したように、対向基板１４０と基板１１０とは、シール材等を用いて接合される。このとき、ガラス基板１４１に形成された開口部１４４は、基板１１０に形成された光透過部１１４と平面方向に概略重なり合うように配置され、対向基板１４０の背面に配置されたバックライト１５０からの光を透過させる。なお、基板１１０と対向基板１４０とをシール材により接合した後、基板１１０と対向基板１４０との間の空間に、シリコンオイル等のダンピング材を封入してもよい。ダンピング材は、シャッター１３１の動作を妨げることなく、且つ腐食等を起こさないように所望の粘性を有する材料や封入条件を選択し得る。

バックライト１５０は、光源１５１、導光板１５２、反射膜１５３、及び拡散板１５４を備える。図４に図示したように、光源１５１は、導光板１５２の側面に隣接して配置され、光源１５１から出射された光が導光板１５２の内部で反射・拡散された後、対向基板１４０に向かって放射される。光源１５１からの光を有効利用するために、導光板１５２の表面上には拡散板１５４が配置され、導光板１５２の底面には反射膜１５３が配置される。光源１５１としては、赤色、緑色及び青色のＬＥＤバックライトを用いて順次駆動させてもよい。なお、バックライト１５０は、図示したエッジライト方式に限らず、仕様に応じて多様な形態に変更し得る。

光源１５１から発せられた光は、導光板１５２および拡散板１５４を通じて対向基板１４０に向かう。対向基板１４０の反射膜１４２で反射された光は再びバックライト１５０に戻り、導光板１５２の反射膜１５３によって反射されて再利用される。シャッター１３１がバックライト１５０からの光を透過させる開状態の場合、開口部１４４及び光透過部１１４を通った光１６１は人間の目に明るい画素として認識される。一方、シャッター１３１が閉状態の場合、開口部１４４を通った光１６２はシャッター１３１によって遮られるため、人間の目には暗い画素として認識される。このようなシャッター１３１の開閉動作を高速に切り替えて表示画面側に放射される光量を制御することにより、人間の目に画像として認識させることが可能となる。

外部から入射される入射光１６３は、図４に図示したように、表示装置１００の内部で反射されて反射光１６４となる。このとき、入射光１６３が基板１１０の減光層１１２に入射されると、入射光１６３は減光層１１２によって減衰され、反射光１６４は入射光１６３に比べて十分に強度の弱い光となる。従って、光源１５１からの光１６１は反射光１６４に対して良好なコントラストを確保することが可能となる。しかし、基板１１０に減光層１１２が形成されていない場合は、入射光１６３が半導体層１２８や制御電極線１２４ａ、１２４ｂにより反射して強い反射光となるため、コントラストが低下し、見づらいディスプレイとなる。このため、減光層１１２の透過率は７０％以下が良く、これにより、反射光１６４の強度を入射光１６３のおよそ５０％以下とすることができる。さらに、減光層１１２の透過率は３０％以下が望ましく、これにより、反射光１６４の強度を入射光１６３のおよそ１０％以下とすることができる。

このような減光層１１２を備えた基板１１０の製造方法について、以下、図５を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００に用いられる基板１１０の製造工程を示した断面図である。

まず、図５（ａ）に図示したように、ガラス基板１１１を準備する。ガラス基板１１１としては、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みを有し、透明又は透光性を有するものを用いる。例えば、石英ガラス、高シリカガラス、ソーダライムガラスなどを用いることができる。

次に、図５（ｂ）に図示したように、ガラス基板１１１上にレジスト層３０１を形成し、図５（ｃ）に図示したように、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト層３０１のパターン化を行う。レジスト層３０１は、光透過部１１４が形成される部分にのみ残り、減光層１１２が形成される部分は除去されるようにパターンを形成する。

次に、図５（ｄ）に図示したように、イオン注入法によってガラス基板１１１にイオン３０２を打ち込むことにより、減光層１１２を形成する。イオン３０２に用いる元素としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂなどを用いることができ、それらの合金や酸化物をイオン源として用いてもよい。加速電圧は、１０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶとし、イオンのドーズ量を、１０^１４ｃｍ^−２〜１０^１７ｃｍ^−２とする。このようなイオン注入法により、ガラス基板１１１の表面から１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に不純物元素を埋め込むことが可能となる。

次に、レジスト層３０１を取り除くことにより、図５（ｅ）に図示したように、イオン３０２が打ち込まれた部分に減光層１１２が形成され、レジスト層３０１によってイオン３０２が打ち込まれなかった部分が光透過部１１４となる。従来のエッチングによる光透過部１１４の製造方法と比べて、エッチング液によりガラス基板１１１に含まれるアルカリ金属等の成分を溶出させることがないため、光透過部１１４をより容易に形成することができる。

次に、図５（ｆ）に図示したように、減光層１１２の形成されたガラス基板１１１の面上に、保護膜１１３を形成する。保護膜１１３は、絶縁性及び透光性を有するＳｉＯ_２、ＳｉＮなどの材料を用いて形成する。保護膜１１３を形成することにより、減光層１１２の製造時にガラス基板１１１に埋め込まれたイオン３０２がＴＦＴ回路層１２０に混入することを防ぎ、良好なＴＦＴ特性を維持することが可能となる。

以上のプロセスにより、本発明の第１の実施形態に係る減光層１１２及び光透過部１１４を備えた基板１１０が形成される。基板１１０に形成された減光層１１２によれば、透過率を７０％以下とすることができるため、反射光１６４の強度を、入射光１６３の強度の約４９％（０．７×０．７＝０．４９）以下とすることが可能となる。これにより、良好なコントラスト特性を有する表示装置１００を提供することが可能となる。

また、図５に図示して説明した減光層１１２の製造工程において、図６に図示したように、減光層１１２の形成と同時に、ガラス基板１１１上に複数の位置合わせマーク１１５、１１７を形成しても良い。図６に図示した位置合わせマーク１１５、１１７は、ＴＦＴ回路層１２０を形成するためのフォトリソグラフィ工程に用いるフォトマスクの位置合わせマークである。図６には、基板１１０の形成される位置１１９を点線で図示している。基板１１０の形成される位置１１９上にそれぞれＴＦＴ回路層１２０及びＭＥＭＳシャッターアレイ１３０を形成し、対向基板１４０を接合した後、各々をカッティングして切り離すことにより、表示装置１００を形成してもよい。

このように、減光層１１２の形成と同時に同じ材料を用いて、以後のＴＦＴ回路層１２０の製造プロセスに用いられる位置合わせマーク１１５、１１７を予めガラス基板１１１上に形成しておくことにより、簡易な工程で、減光層１１２及び光透過部１１４とＴＦＴ回路層１２０とを精度良く位置合わせすることが可能となる。従って、精度及び歩留りを向上させた表示装置１００を提供することが可能となる。

基板１１０を形成した後、一般に用いられるプロセスによってＴＦＴ回路層１２０を形成する。ＴＦＴ回路層１２０の半導体層１２８として、基板１１０の保護膜１１３上にアモルファスシリコンを成膜した後、レーザーアニールにより低温ポリシリコン化する。このとき、ガラス基板１１１に形成された減光層１１２の熱伝導率は、上述した減光層１１２の製造方法により、元のガラス基板１１１の熱伝導率とほぼ変わらないものとすることができるため、減光層１１２を金属膜や金属リッチな膜として形成した場合と比較して、アモルファスシリコンを溶融・結晶化させてポリシリコン膜を形成する際に、熱を逃がさずに溶融・結晶化させることが可能となる。これにより、良好な特性を有する低温ポリシリコン膜を得ることができる。従って、安定して動作するＴＦＴ回路層１２０を備えた表示装置１００を製造することが可能となる。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００及びその製造方法によれば、ガラス基板１１１の表層部にイオン注入法によって減光層１１２を形成することにより、以後の工程で基板１１０上に形成されるＴＦＴ回路層１２０の信頼性向上を図ることができるため、高精細で安定動作の可能な表示装置１００を提供することができる。また、基板１１０に形成された減光層１１２により、外部からの入射光１６３の強度を減衰させて、反射光１６４の強度を入射光１６３と比べて５０％以下の弱い光とすることができるため、良好なコントラスト特性を有する表示装置１００を提供できる。

また、表示装置１００は、図７に図示したように、光源１５１をオフにした反射モードにおける表示方法であっても良好なコントラスト特性を維持することができる。シャッター１３１が開状態の場合には、外部からの外光１６５が光透過部１１４と開口部１４４とを透過し、反射膜１５３で反射して光１６６となり、光１６６が人間の目に入ることで明るい画素として認識される。外部からディスプレイに入射した入射光１６３は反射して反射光１６４となるが、減光層１１２によって減衰されて入射光１６３に比べて十分に強度の弱い光となる。従って、図４に図示した表示装置１００と同様に、光１６６が反射光１６４に対して良好なコントラストを確保することができるため、良好なコントラスト特性を有する表示装置１００を提供できる。

（第２の実施形態）
以下、図８を参照し、本発明の第２の実施形態に係る表示装置１００の構成及びその製造方法について説明する。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置１００の構成を示す断面図である。表示装置１００は、減光層１１２を有する基板１１０、ＴＦＴ回路層１２０、ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０、対向基板１４０、及びバックライト１５０を備える。

なお、第２の実施形態に係る表示装置１００において、基板１１０、ＴＦＴ回路層１２０、ＭＥＭＳシャッターアレイ１３０、及びバックライト１５０の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１００と同じ構成を有するものであるため、以下、第１の実施形態に係る表示装置１００と同様の構成を有するものについては詳細な説明について省略する。

第２の実施形態に係る表示装置１００は、第１の実施形態に係る表示装置１００と異なり、バックライト１５０は、対向基板１４０の背面側ではなく、基板１１０の背面側に配置され、バックライト１５０からの光１６１は、基板１１０の開口部１１４及びシャッター１３１の開口部１３４を透過した後、対向基板１４０に形成された光透過部１１８を透過し、人間の目に画像として認識されるように構成される。従って、図８に図示したように、本実施形態においては、表示装置１００は対向基板１４０側が表示画面側となるように構成される。

図８に図示したように、対向基板１４０は、ガラス基板１４１上に減光層１１６及び光透過部１１８が形成された構成を有する。本実施形態において、対向基板１４０は、第１の実施形態に係る表示装置１００に用いられる基板１１０と同様の材料及び製造方法を用いて形成されるため、図５（ｅ）に図示した減光層１１２及び光透過部１１４を備えたガラス基板１１１と同様の構成を有する。従って、図８に図示したように、外部から入射される入射光１６３は、表示装置１００の内部で反射されて反射光１６４となるが、減光層１１２によって減衰されるため、反射光１６４は入射光１６３に比べて十分に強度の弱い光となる。これにより、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、良好なコントラスト特性を有する表示装置１００を提供できる。

また、第２の実施形態に係る表示装置１００は、シャッター１３１が閉状態である場合に、バックライト１５０からの光がシャッター１３１により遮られるとＴＦＴ回路層１２０とＭＥＭＳシャッターアレイ１３０との間で光が乱反射し、散乱光１６７がＴＦＴ回路層１２０に入射してしまうことがある。しかし、基板１１０に形成される減光層１１２により、散乱光１６７の強度を減衰させることができるため、ＴＦＴ回路層１２０に直接的に強い強度の光が入射されることを防ぐことができる。これにより、ＴＦＴ回路層１２０の誤動作を防止することができる。

また、第２の実施形態に係る表示装置１００においても、基板１１０に形成される減光層１１２は、第１の実施形態と同様の材料及び製造方法を用いて形成されるため、基板１１０上にＴＦＴ回路層１２０の半導体層１２８を形成する際に、良好な特性を有する低温ポリシリコン膜を形成することが可能となる。従って、ＴＦＴ回路層１２０の信頼性向上を図ることができる。また，第２の実施形態に係る表示装置１００における対向基板１４０の減光層１１６の代わりに，黒色樹脂膜やＣｒなどの金属膜を用いた光吸収層を配置しても良い。その場合でも入射光１６３の反射を防ぐことができ，良好なコントラスト特性を有する表示装置１００を提供できる。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る表示装置１００によれば、第１の実施形態に係る表示装置１００と同様に、良好なコントラスト特性を有し、且つ高精細で安定動作が可能な表示装置１００を提供することができる。

以上、本発明の第１及び第２の実施形態に係る表示装置１００及びその製造方法によれば、ＴＦＴを形成する基板１１０において、イオン注入法によって減光層１１２を形成することにより、ＴＦＴの信頼性向上を図りつつ、良好なコントラスト特性を得ることのできる表示装置１００を提供することができる。

１００ 表示装置
１１０ 基板
１１１ ガラス基板
１１２ 減光層
１１３ 保護膜
１１４ 光透過部
１２０ ＴＦＴ回路層
１２１ ソース電極
１２２ ゲート電極
１２３ ドレイン電極
１２４ａ、１２４ｂ 制御電極線
１２５ ゲート絶縁膜
１２６ 層間絶縁膜
１２７ 保護膜
１２８ 半導体層
１３０ ＭＥＭＳシャッターアレイ
１３１ シャッター
１３２ａ、１３２ｂ 制御電極
１４０ 対向基板
１４１ ガラス基板
１４２ 反射膜
１４３ 光吸収膜
１４４ 開口部
１５０ バックライト
１５１ 光源
１５２ 導光板
１５３ 反射膜
１５４ 拡散板

Claims (10)

1. 透光性基板と、
   前記透光性基板の一部に形成された不純物ドープ層と、
   前記不純物ドープ層及び前記透光性基板上に形成された絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に形成された複数のＴＦＴを含むＴＦＴ回路と、
   前記ＴＦＴ回路により駆動される複数のシャッターを有するシャッターアレイと、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記不純物ドープ層は、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂのうちいずれかの元素を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記不純物ドープ層は、前記基板の表面から１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記不純物ドープ層は、光の透過率が７０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記不純物ドープ層は、イオン注入法により形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記透光性基板と接合される複数の開口部を有する対向基板と、
   前記透光性基板及び前記対向基板の背面に配置されるバックライトと、をさらに備え、
   前記対向基板の前記開口部と、前記透光性基板の前記不純物ドープ層が形成されていない部分との重なる部分に、前記バックライトから供給される光を透過させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 透光性基板の一部に不純物ドープ層を形成し、
   前記不純物ドープ層及び前記透光性基板上に絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜上に、複数のＴＦＴを有するＴＦＴ回路と、前記複数のＴＦＴにそれぞれ接続される複数のシャッターとを形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
8. 前記不純物ドープ層は、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂのうちいずれかを含むイオン源を用いて、イオン注入法により形成されることを特徴とする請求項７に記載の表示装置の製造方法。
9. 前記不純物ドープ層は、加速電圧を１０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶとし、イオンのドーズ量を、１０^１４ｃｍ^−２〜１０^１７ｃｍ^−２としたイオン注入法により形成されることを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造方法。
10. 前記絶縁膜上にアモルファスシリコンを成膜し、前記アモルファスシリコンにレーザーを照射してポリシリコン膜を形成し、前記ポリシリコン膜を用いて前記ＴＦＴ回路を形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。

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