JP2014095892A - 液晶表示装置及びその作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランジスタの半導体層は、結晶部を有する酸化物半導体膜で形成されている。トランジスタを覆って、有機樹脂膜が形成されている。セル工程での有機樹脂膜への乾燥処理等により、水分が原因の酸化物半導体トランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。有機樹脂膜上には、絶縁膜を介して対向している共通電極及び画素電極が形成されている。そのため、画素に保持容量用の配線がなくとも、液晶素子に容量を付加することができる。カラーフィルタ基板の外側に帯電防止用の電極を設け、この電極及び共通電極間の静電容量を利用することで、液晶表示装置をタッチパネルとして機能させることができる。
【選択図】図4
Description
<液晶パネルの構成>
図1−図6、並びに図10A及び図10Bを用いて、本実施の形態の液晶パネルを説明する。
画素31において、有機樹脂膜135上に、共通電極115及び画素電極116が絶縁膜136を挟んで対向している。共通電極115は、表示部30において1つの電極として構成されており、各画素31の画素電極116とトランジスタ35との接続部に、開口が形成されている。
以下、図1に示す液晶パネル10の回路基板の作製方法を示す。
次に、図3乃至図6を参照して、画素31に、画素電極116及び共通電極115を作製する工程を説明する。
ここでは、基板200に、ブラックマトリクス210、カラーフィルタ211、オーバーコート212を作製する。ブラックマトリクス210、カラーフィルタ211を基板100に形成することもできる。基板200に、セルギャップを維持するためのスペーサ241を形成する。なお、スペーサ241は、基板100側に形成することもできる。
以下、セル工程を説明する。液晶材料を封入した状態で、表示部30、駆動回路(41〜43)及び端子部60が形成された基板100(以下、回路基板100と呼ぶ。)と、カラーフィルタ211等が形成された基板200(以下、カラーフィルタ基板200と呼ぶ。)を貼り合わせて、液晶パネル10を作製する。
回路基板100及びカラーフィルタ基板200に、それぞれ、配向膜137及び配向膜213を作製する。回路基板100を洗浄した後、配向膜137を形成するためにポリイミド樹脂を印刷法等により、回路基板100表面に塗布し、焼成して配向膜137を形成する。配向膜137にラビングや光照射により配向処理をする。カラーフィルタ基板200にも同様に配向膜213を形成する。
回路基板100及びカラーフィルタ基板200に乾燥処理を行う。乾燥処理として減圧下での熱処理を行う。加熱温度は100℃以上とし、150℃以上が好ましい。また、加熱温度の上限は、回路基板100及びカラーフィルタ基板200に使用されている材料にもよるため、使用されている材料、減圧時の圧力を考慮して設定することができる。例えば、加熱温度の上限は、樹脂材料としてアクリル系樹脂が使用されている場合、180℃乃至250℃とすることができ、ポリイミド系樹脂が使用されている場合、250℃乃至300℃とすることができる。
次に、液晶材料を封止するためカラーフィルタ基板200に、シール材を塗布する。ここでは、液晶滴下法(ODF)用の紫外線硬化シール材を塗布する。次に、カラーフィルタ基板200のシール材で囲われた領域に液晶材料を滴下する。この工程は、窒素雰囲気で行われる。
次に、貼り合わせ用の処理室に、回路基板100及びカラーフィルタ基板200を搬送する。処理室内を減圧状態とし、回路基板100とカラーフィルタ基板200を貼り合わせる。そして、貼り合わされた回路基板100及びカラーフィルタ基板を別の処理室に移動し、そこで紫外線を照射してシール材を硬化させて、シール部材215を完成させる。この工程は、例えば、窒素雰囲気で行われる。また、処理室の圧力は、20kPa乃至0.1Paとすればよく、100Pa乃至1Paがより好ましい。
本実施の形態では、液晶パネル10の画素31及び駆動回路(41〜43)を構成するトランジスタについて説明する。
トランジスタの半導体層120として用いられる酸化物半導体としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−Zr−Zn系酸化物、In−Ti−Zn系酸化物、In−Sc−Zn系酸化物、In−Y−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、及びIn−Al−Ga−Zn系酸化物等がある。
以下、酸化物半導体膜311〜313として、スパッタリング法によりIn−Ga−Zn酸化物膜を形成する方法の一例を示す。
図1の液晶パネル10にタッチセンサ(接触検出装置)を設けることで、タッチパネルとして機能させることができる。
電極471とFPCとを電気的に接続するために、電極471上の絶縁膜481及び絶縁膜482には開口が形成されている。絶縁膜482上には、基板492が接着剤又は接着フィルム等により貼り付けられている。接着剤又は接着フィルムにより基板491側を液晶パネルのカラーフィルタ基板に取り付けることで、タッチパネルが構成される。
本実施の形態では、液晶表示装置の消費電力低減のための駆動方法について説明する。本実施の形態の駆動方法により、画素に酸化物半導体トランジスタを適用した液晶表示装置の更なる低消費電力化を図ることができる。以下、図19乃至図20を用いて、液晶表示装置の低消費電力化について説明する。
上述したように、結晶部を有する酸化物半導体でバックプレーンを形成した液晶パネルを用いることで、高精細、低消費電力の液晶表示装置を提供することが可能である。つまり、このような液晶表示装置は、携帯情報端末や携帯型ゲーム機等の、電力の供給を常時受けることが困難な携帯用電子機器の中小型の液晶表示装置に求められる要求を満たすものである。
まず、TDSに用いた7つの回路基板A乃至Gについて説明する。
次いで、液晶パネルが有する走査線駆動回路の、動作マージン幅の時間変化について述べる。動作マージン幅の時間変化について調べた液晶パネルH及びIは、TDSに用いた回路基板A乃至Dと同様に、配向膜を形成するまで、全て同じ工程で作製された液晶パネルである。そして、液晶パネルH及びIは、走査線駆動回路が画素と同じ基板に形成されており、走査線駆動回路が有するトランジスタ上には、アクリル樹脂を含む厚さ3μmの有機樹脂膜が形成されている。
30 表示部
31 画素
35 トランジスタ
36 液晶素子
41 走査線駆動回路
42 走査線駆動回路
43 データ線駆動回路
45 トランジスタ
60 端子部
61 FPC
65 異方性導電膜
100 基板
110 走査線
111 データ線
112 電極
115 共通電極
116 画素電極
117 配線
120 半導体層
131 絶縁膜
132 絶縁膜
133 絶縁膜
134 絶縁膜
135 有機樹脂膜
136 絶縁膜
137 配向膜
140 液晶層
161 配線
162 電極
171 配線
172 配線
173 電極
200 基板
210 ブラックマトリクス
211 カラーフィルタ
212 オーバーコート
213 配向膜
215 シール部材
240 領域
241 スペーサ
301 導電膜
302 導電膜
311 酸化物半導体膜
312 酸化物半導体膜
313 酸化物半導体膜
400 タッチパネル
411 偏光板
412 偏光板
421 共通電極
422 電極
431 引き回し配線
432 引き回し配線
450 タッチセンサ
451 電極
451a 導電膜
451b 導電膜
451c 導電膜
452 電極
454 容量
461 FPC
462 FPC
471 電極
481 絶縁膜
482 絶縁膜
491 基板
492 基板
500 液晶表示装置
501 液晶パネル
510 制御回路
511 検出部
530 表示部
540 走査線駆動回路
541 走査線
550 データ線駆動回路
551 データ線
552 デジタル/アナログ変換回路
700 携帯型ゲーム機
701 筐体
702 筐体
703 表示部
704 表示部
705 マイクロフォン
706 スピーカ
707 操作キー
708 スタイラス
710 ビデオカメラ
711 筐体
712 筐体
713 表示部
714 操作キー
715 レンズ
716 接続部
720 携帯情報端末
721 筐体
722 表示部
723 操作ボタン
724 スピーカ
730 携帯情報端末
731 筐体
732 筐体
733 表示部
734 表示部
735 接続部
736 操作キー
740 スマートフォン
741 筐体
742 ボタン
743 マイクロフォン
744 表示部
745 スピーカ
746 カメラ用レンズ
750 ノート型パーソナルコンピュータ
751 筐体
752 表示部
753 キーボード
754 ポインティングデバイス
Claims (20)
- トランジスタを有する第1の基板と、カラーフィルタを有する第2の基板と、を有する液晶表示装置の作製方法であって、
減圧下で、前記第1の基板を加熱する工程と、
減圧下で、前記第2の基板を加熱する工程と、
窒素雰囲気下で、前記第2の基板上に液晶材料を滴下する工程と、を有し、
前記第1の基板の加熱から前記液晶材料を滴下するまでの一連の工程は大気に曝されることなく行われる液晶表示装置の作製方法。 - 前記第1の基板の加熱工程は、100℃以上の温度で行われる、請求項1記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記第2の基板の加熱工程は、100℃以上の温度で行われる、請求項1記載の液晶表示装置の作製方法。
- さらに、前記液晶材料を間に挟んで、前記第1の基板と前記第2の基板貼り合わせる工程を有し、
前記貼り合わせ工程、は露点−60℃の雰囲気で行われる、請求項1記載の液晶表示装置の作製方法。 - 前記トランジスタは、酸化物半導体膜を有する、請求項1記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記酸化物半導体膜は、インジウム、ガリウム、亜鉛を含む、請求項5記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記酸化物半導体膜は、結晶部を有する、請求項5記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記結晶部の結晶のc軸は、前記酸化物半導体膜の上面に対して、実質上垂直方向に配向している、請求項7記載の液晶表示装置の作製方法。
- 液晶表示装置の作製方法であって、
第1の基板上に、チャネル形成領域を含む酸化物半導体膜を有するトランジスタを形成し、
前記トランジスタ上に、絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に、前記トランジスタと電気的に接続する画素電極を形成し、
前記画素電極上に、第1の配向膜を形成し、
前記第1の配向膜の形成後に、乾燥処理を行うため、減圧下で前記第1の基板を加熱し、
前記第2の基板上に、第2の配向膜を形成し、
前記第2の配向膜の形成後に、乾燥処理を行うため、減圧下で前記第2の基板を加熱し、
前記第2の基板の加熱後に、前記第2の配向膜上に液晶材料を滴下し、
前記液晶材料を間に挟んで、前記第1基板と前記第2の基板を貼り合わせる、液晶表示装置の作製方法。 - 前記第1の基板の加熱工程は、100℃以上の温度で行われる、請求項9記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記第2の基板の加熱工程は、100℃以上の温度で行われる、請求項9記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記貼り合わせ工程、は露点−60℃の雰囲気で行われる、請求項9記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記酸化物半導体膜は、インジウム、ガリウム、亜鉛を含む、請求項9記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記酸化物半導体膜は、結晶部を有する、請求項9記載の液晶表示装置の作製方法。
- 前記結晶部の結晶のc軸は、前記酸化物半導体膜の上面に対して、実質上垂直方向に配向している、請求項14記載の液晶表示装置の作製方法。
- トランジスタと、ストライプ形状からなる複数の第1の電極と、を有する第1の基板と、
ストライプ形状からなる複数の第2の電極を有する第2の基板と、を有する液晶表示装置であって、
前記複数の第1の電極と前記第2の電極とが直交するように、前記第1の基板と前記第2の基板とが貼り合わせられ、
前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極との間にある容量がタッチセンサとして機能することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記トランジスタは、酸化物半導体膜を有する、請求項16記載の液晶表示装置。
- 前記酸化物半導体膜は、インジウム、ガリウム、亜鉛を含む、請求項17記載の液晶表示装置。
- 前記酸化物半導体膜は、結晶部を有する、請求項17記載の液晶表示装置。
- 前記結晶部の結晶のc軸は、前記酸化物半導体膜の上面に対して、実質上垂直方向に配向している、請求項19記載の液晶表示装置。
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