JP2014112249A - 液晶表示装置 - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
置を提供することを目的の一とする。
【解決手段】ブルー相を示す液晶層を含む液晶表示装置において、ブルー相を示す液晶層
を開口パターンを有する画素電極層と開口パターン(スリット)を有する共通電極層とで
挟持する。開口パターンを有し、かつ液晶を狭持するように設けられた画素電極層と共通
電極層との間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電
界が加わるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【選択図】図1
Description
る液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ(
FED)などが競合し、開発されている。
ードは種々あるが、中でも高速応答可能な液晶モードとしてFLC(Ferroelec
tric Liquid Crystal)モード、OCB(Optical Comp
ensated Birefringence)モード、ブルー相を示す液晶を用いるモ
ードがあげられる。
れるので、実用化に向けてより研究が行われている(例えば特許文献1参照。)。特許文
献1は、ブルー相の出現する温度範囲を広げるために、液晶に高分子安定化処理を行う報
告である。
示時の光の透過率)が大きいことが必要である。
適した液晶表示装置を提供することを目的とする。
ンを有する画素電極層と開口パターン(スリット)を有する共通電極層とで挟持する。
いう)に形成された共通電極層は液晶層を間に挟んでシール材によって固持されている。
画素電極層及び共通電極層は平板状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分か
れした櫛歯状を含む形状である。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
閉空間に開口されたパターンの他、一部開かれた櫛歯状のようなパターンも含まれるもの
とする。
板(第1の基板)といい、該素子基板と液晶層を介して対向する共通電極層(対向電極層
ともいう)が形成されている基板を対向基板(第2の基板)という。
1msec以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる
。
造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、5重量%以上のカイラル剤
を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。
を用いる。
、S体のどちらか片方の材料が良く、R体とS体の割合が50:50のラセミ体は使用し
ない。
ク相、スメクチックブルー相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す
。
0nm以下とピッチの比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材
料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有
しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じ
る。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良
いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。
材料に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい
。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材
料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。この高分子安
定化処理は、等方相を示す液晶材料に光照射して行っても良いし、温度制御してブルー相
を発現した液晶材料に光照射して行ってもよい。例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー
相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、こ
れに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から+10℃以内、好ましくは+5℃
以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行っ
てもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移す
る温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一
例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移さ
せ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶
層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から+1
0℃以内、好ましくは+5℃以内状態(等方相を発現した状態)で光を照射することがで
きる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂(UV硬化樹脂)を
用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブ
ルー相と等方相間の相転移温度から+10℃以内、好ましくは+5℃以内状態(等方相を
発現した状態)で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が1msec以下と
短く高速応答が可能である。
する第1の基板及び第2の基板と、第1の基板と液晶層との間に設けられた開口パターン
を有する画素電極層と、第2の基板と液晶層との間に設けられた開口パターンを有する共
通電極層とを有する。
挟持する第1の基板及び第2の基板と、第1の基板と液晶層との間に設けられた開口パタ
ーンを有する画素電極層と、画素電極層と一部重畳し、かつ第2の基板と液晶層との間に
設けられた開口パターンを有する共通電極層とを有する。
液晶層は接し、かつ共通電極層及び液晶層も接する構成となる。
電極層は薄膜トランジスタと電気的に接続している構成とすることができる。
ム、亜鉛、又はガリウムを含む酸化物半導体層が挙げられる。
理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の
不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可
能となる。特に、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、静電気の影響により薄膜
トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって酸
化物半導体層を用いる薄膜トランジスタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用
いることはより効果的である。
示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称
を示すものではない。
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
きる。
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者
であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有す
る部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
液晶表示装置を、図1、図18、及び図19を用いて説明する。
いた液晶層208を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。第1の
基板200と液晶層208との間には画素電極層230a、230bが設けられており、
第2の基板201と液晶層208との間には共通電極層231a、231b、231cが
形成されている。
ではなく、開口パターンを有する形状であるために、断面図においては分断された複数の
電極層として示される。
共通電極層231a、231b、231cとが重畳せず互い違いに設けられている例であ
る。
領域において同様な形状であってもよい。図1(B)は画素電極層230a、230b、
230cと共通電極層231a、231b、231cとが重畳するように設けられている
例である。
を有しており、かつ画素電極層と共通電極層とが液晶層208を間に挟持して配置されて
いるので、電界を加えると、液晶層208には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電
界が加わりそのような斜め方向の電界を用いて液晶分子を制御できる。
02aに示す斜め方向の電界が加わり、画素電極層230aと共通電極層231bとの間
に矢印202bに示す斜め方向の電界が加わる。図1(B)においては画素電極層230
bと共通電極層231aとの間に矢印212aに示す斜め方向の電界が加わり、画素電極
層230bと共通電極層231cとの間に矢印212bに示す斜め方向の電界が加わる。
9に示す。計算は、シンテック社製、LCD Master、2s Benchを用いて
行い、断面における画素電極層及び共通電極層の幅は2μm、厚さは0.1μm、画素電
極層間の距離は12μm、共通電極層間の距離は12μm、液晶層の厚さは10μmであ
る。また、図18(A)では、画素電極層と共通電極層との基板と平行方向におけるずれ
は5μmである。なお、紙面において上方の基板に設けられた共通電極層は0V、下方の
基板に設けられた画素電極層は10Vの設定とする。
ある。また図19は比較例であり、下方の画素電極層は開口パターンを有する形状である
が、上方の共通電極層は少なくとも画素領域において平板状の形状としている例である。
図18(A)(B)及び図19において、実線は等電位線を示しており、円状に広がる等
電位線の中心に画素電極層又は共通電極層が配置されている。
共通電極層との間に斜め方向の電界が加わっていることが確認できる。
線は基板表面と平行となり、斜め方向の電界が発現していないことが確認できる。よって
、液晶層を介して設けられた開口パターンを有する画素電極層及び共通電極層では液晶層
全体に斜め方向の電界を加えることができ、全ての液晶分子を応答させることができるこ
とが確認できる。
厚さの積で決定するため、液晶層の厚さを厚くした場合であっても液晶層全体における液
晶分子を応答させることができる。
応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率(黒表示時の光
の透過率)との比であるコントラスト比も高くすることができる。
第2の基板201とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用い
ることができる。
速度が1msec以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能
になる。
造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、5重量%以上のカイラル剤
を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。
を用いる。
、S体のどちらか片方の材料が良く、R体とS体の割合が50:50のラセミ体は使用し
ない。
ク相、スメクチックブルー相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す
。
0nm以下とピッチの比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材
料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有
しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じ
る。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良
いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。
材料に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい
。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材
料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。この高分子安
定化処理は、等方相を示す液晶材料に光照射して行っても良いし、温度制御してブルー相
を発現した液晶材料に光照射して行ってもよい。例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー
相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、こ
れに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から+10℃以内、好ましくは+5℃
以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行っ
てもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移す
る温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一
例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移さ
せ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶
層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から+1
0℃以内、好ましくは+5℃以内状態(等方相を発現した状態)で光を照射することがで
きる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂(UV硬化樹脂)を
用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブ
ルー相と等方相間の相転移温度から+10℃以内、好ましくは+5℃以内状態(等方相を
発現した状態)で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が1msec以下と
短く高速応答が可能である。
レート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマ
ーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のものでも非液晶性のもの
でもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長
の光で硬化する樹脂を選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる
。
を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。
4’−ペンチルビフェニルの混合物を用いることができ、カイラル剤としては、ZLI−
4572(メルク株式会社製)を用いることができ、光硬化樹脂は、2−エチルヘキシル
アクリレート、RM257(メルク株式会社製)、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートを用いることができ、光重合開始剤としては2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセ
トフェノンを用いることができる。
適宜設ける。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。また、光源とし
てバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。
液晶表示装置である(又は半透過型の液晶表示装置)の場合、少なくとも画素領域におい
て光を透過させる必要がある。よって光が透過する画素領域に存在する第1の基板、第2
の基板、他絶縁膜、導電膜などの薄膜はすべて可視光の波長領域の光に対して透光性とす
る。
属膜などの非透光性材料を用いてもよい。
鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウ
ムに酸化珪素(SiO2)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タング
ステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チ
タンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、またはタングステ
ン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウ
ム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニ
ッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、
銀(Ag)等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用
いて形成することができる。
酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。
高めることができる。
本明細書に開示する発明は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置にも適用することができる。アクティブマトリクス型の液晶表示装
置の例を、図2を用いて説明する。
2(A)の線X1−X2における断面図である。
上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層(ゲー
ト電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交する方向(図中左右方向)に延伸し、
かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層408は、複数のゲート配線層そ
れぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソー
ス配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延伸している。ソース配線層と、容量配
線層408及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に
液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が液晶層444を介して配置されている。画素
電極層を駆動する薄膜トランジスタ420は、図中左上の角に配置されている。画素電極
層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
447が画素電極層として機能し、第2の電極層446が共通電極層として機能する。な
お、第1の電極層447と容量配線層408によって容量が形成されている。共通電極層
はフローティング状態(電気的に孤立した状態)として動作させることも可能だが、固定
電位、好ましくはコモン電位(データとして送られる画像信号の中間電位)近傍でフリッ
カーの生じないレベルに設定してもよい。
7と、第2の基板442(対向基板ともいう)に形成された共通電極層である第2の電極
層446は液晶層444を間に挟んでシール材によって固持されている。第1の電極層4
47及び第2の電極層446は平板状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分
かれした櫛歯状を含む形状である。
と第2の電極層446との間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜
めの方向)の電界が加わるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層444
に斜め電界を印加すると、膜厚方向も含め液晶層444全体における液晶分子を応答させ
ることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率
)との比であるコントラスト比も高くすることができる。
るが第1の電極層447と第2の電極層446とは液晶層444を間に挟持している。図
8(A)乃至(D)の上面図に示すように、第1の電極層447a乃至447d及び第2
の電極層446a乃至446dが互い違いとなるように形成されており、図8(A)では
第1の電極層447a及び第2の電極層446aはうねりを有する波状形状であり、図8
(B)では第1の電極層447b及び第2の電極層446bは同心円状の開口部を有する
形状であり、図8(C)では第1の電極層447c及び第2の電極層446cは櫛歯状で
あり一部重なっている形状であり、図8(D)では第1の電極層447d及び第2の電極
層446dは櫛歯状であり電極同士がかみ合うような形状である。
である第1の基板441上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、半導体層40
3、ソース領域又はドレイン領域として機能するn+層404a、404b、ソース電極
層又はドレイン電極層として機能する配線層405a、405bを含む。n+層404a
、404bは、半導体層403より低抵抗な半導体層である。
。絶縁膜407上に層間膜413が設けられ、層間膜413上に第1の電極層447が形
成され、液晶層444を介して第2の電極層446が形成されている。
ィルタ層は、第1の基板441及び第2の基板442より外側(液晶層444と反対側)
に設けてもよいし、第1の基板441及び第2の基板442より内側に設けてもよい。
、青色(B)を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無
くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。なお、バックライ
ト装置にRGBの発光ダイオード(LED)等を配置し、時分割によりカラー表示する継
時加法混色法(フィールドシーケンシャル法)を採用するときには、カラーフィルタを設
けない場合もある。
性樹脂層417を用いる例である。
の、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフ
ィルタ層として直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細な
パターンの画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶
縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。
性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化
し好ましい。また、層間膜に形成するコンタクトホールも曲率を有する開口形状となるた
めに、コンタクトホールに形成される電極層などの膜の被覆性も向上させることができる
。
させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色として
は、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー(
黄)などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、着色層において透
過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。
せる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。
層間膜413を複数の薄膜で積層する場合、少なくとも一層が有彩色の透光性樹脂層であ
れば、カラーフィルタとして機能させることができる。
スタに起因する凹凸を有する場合は、可視光領域の波長の光を透過する(いわゆる無色透
明)絶縁層を積層し、層間膜表面を平坦化してもよい。層間膜の平坦性を高めるとその上
に形成される画素電極層や共通電極層の被覆性もよく、かつ液晶層のギャップ(膜厚)を
均一にすることができるため、より液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能に
なる。
応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スク
リーン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター
、ナイフコーター等を用いることができる。
向基板である第2の基板442で封止されている。
4と反対側)に偏光板443a、443bが設けられている。
)乃至(D)は液晶表示装置の作製工程の断面図である。
子層451上に層間膜413が形成されている。
a、455b、455c、455dを含み、有彩色の透光性樹脂層454a、454b、
454cの間に遮光層455a、455b、455c、455dがそれぞれ形成される構
成である。なお、図7(A)乃至(D)では含まれる画素電極層及び共通電極層は省略し
ている。
晶層458を間に挟持させてシール材456a、456bで固着する。液晶層458を形
成する方法として、ディスペンサ法(滴下法)や、第1の基板441と第2の基板442
とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材料を用いて形成する。
硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン
樹脂などを用いることができる。また、光(代表的には紫外線)重合開始剤、熱硬化剤、
フィラー、カップリング剤を含んでもよい。
、液晶層444を形成する。光457は、液晶層458に含まれる光硬化樹脂、及び光重
合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層
444がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。
安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。
であると、カラーフィルタ層及び遮光層によって対向基板側から照射される光が吸収、遮
断されることがないために、液晶層全体に均一に照射することができる。よって、光重合
の不均一による液晶の配向乱れやそれに伴う表示ムラなどを防止することができる。また
、遮光層によって薄膜トランジスタも遮光でき、光照射における電気特性の不良を防止す
ることができる。
43aを、第2の基板442の外側(液晶層444と反対側)に偏光板443bを設ける
。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例
えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を
完成させることができる。
断工程は、高分子安定化処理の前か、偏光板を設ける前に行うことができる。分断工程に
よる液晶層への影響(分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど)を考慮すると、第
1の基板と第2の基板とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好ましい。
基板である第1の基板441側から、視認側である第2の基板442へと透過するように
照射される。
物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物
、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜
鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を
用いることができる。
Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb
)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン
(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属、又
はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができ
る。
ーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて
形成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光
率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵
抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。
膜は、第1の基板441からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化珪素膜、酸
化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ばれた一又は複数の膜による積層
構造により形成することができる。ゲート電極層401の材料は、モリブデン、チタン、
クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属
材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することがで
きる。ゲート電極層401に遮光性を有する導電膜を用いることで、バックライトからの
光(第1の基板441から入射する光)が、半導体層403へ入射することを防止するこ
とができる。
層が積層された2層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、また
は銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリ
ブデン層とを積層した2層構造とすることが好ましい。3層の積層構造としては、タング
ステン層または窒化タングステンと、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウム
とチタンの合金と、窒化チタンまたはチタン層とを積層した積層構造とすることが好まし
い。
ン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層し
て形成することができる。また、ゲート絶縁層402として、有機シランガスを用いたC
VD法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪
酸エチル(TEOS:化学式Si(OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TMS:化
学式Si(CH3)4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタ
メチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、
トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH
(N(CH3)2)3)等のシリコン含有化合物を用いることができる。
チング工程を用いる。エッチング工程は、ドライエッチングやウエットエッチングを用い
ることができる。
法)を用いたエッチング装置や、ECR(Electron Cyclotron Re
sonance)やICP(Inductively Coupled Plasma)
などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、I
CPエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチン
グ装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に13.56MHzの高周波電源を接続
し、さらに下部電極に3.2MHzの低周波電源を接続したECCP(Enhanced
Capacitively Coupled Plasma)モードのエッチング装置
がある。このECCPモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第10世代
の3mを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
る電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
液、エッチング時間、温度等)を適宜調節する。
れた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜
等が挙げられる。また、熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持
たせることが好ましい。例えば、Al単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題
点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Alと組み合わせる耐熱性導電
性材料としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン
(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選ばれた元素
、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または
上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
05bを大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく
連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく
各積層界面を形成することができるので、薄膜トランジスタ特性のばらつきを低減するこ
とができる。
る。
、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、CVD法やスパッタ法などを用いて得られ
る窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タ
ンタル膜などを用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン
、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、
低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG
(リンボロンガラス)等を用いることができる。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキ
ル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁膜407
として用いることができる。
てもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。
ストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低
コスト化が図れる。
高めることができる。
実施の形態2において、カラーフィルタを液晶層を挟持する基板の外側に設ける例を図4
に示す。なお、実施の形態1及び実施の形態2と同様なものに関しては同様の材料及び作
製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略
する。
図4(A)の線X1−X2における断面図である。
05aを含む)が互いに平行(図中上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置され
ている。複数のゲート配線層(ゲート電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交す
る方向(図中左右方向)に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線
層408は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線
層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延伸
している。ソース配線層と、容量配線層408及びゲート配線層とによって、略長方形の
空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が液晶層4
44を介して配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ420は、図中左
上の角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置
されている。
に設けられている。このように、液晶層444を挟持する第1の基板441及び第2の基
板442の外側にカラーフィルタ450を設けてもよい。
例えば、画素電極層及び共通電極層は実施の形態1及び実施の形態2の構造を用いること
ができ、斜め電界モードを適用することができる。
液晶層458を間に挟持させてシール材456a、456bで固着する。液晶層458を
形成する方法として、ディスペンサ法(滴下法)や、第1の基板441と第2の基板44
2とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる
。
剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材料を用いて形成する。
い、液晶層444を形成する。光457は、液晶層458に含まれる光硬化樹脂、及び光
重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶
層458がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。
安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。
0を設ける。カラーフィルタ450は、一対の基板459a及び基板459bの間に、カ
ラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層454a、454b、454c及び
ブラックマトリクス層として機能する遮光層455a、455b、455c、455dを
含み、有彩色の透光性樹脂層454a、454b、454cの間に遮光層455a、45
5b、455c、455dがそれぞれ形成される構成である。
443aを、カラーフィルタ450の外側(液晶層444と反対側)に偏光板443bを
設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよ
い。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示
装置を完成させることができる。
断工程は、高分子安定化処理の前か、偏光板を設ける前に行うことができる。分断工程に
よる液晶層への影響(分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど)を考慮すると、第
1の基板と第2の基板とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好ましい。
基板である第1の基板441側から、視認側である第2の基板442へと透過するように
照射される。
高めることができる。
遮光層(ブラックマトリクス)を有する液晶表示装置を、図5を用いて説明する。
て、対向基板である第2の基板442側にさらに遮光層414を形成する例である。よっ
て、実施の形態2と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ
、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
面図である。なお、図5(A)の平面図では素子基板側のみ図示しており、対向基板側の
記載は省略している。
415が形成されている。遮光層414は、液晶層444を介して薄膜トランジスタ42
0と対応する領域(薄膜トランジスタの半導体層と重畳する領域)に形成することが好ま
しい。遮光層414が薄膜トランジスタ420の少なくとも半導体層403上方を覆うよ
うに配置されるように、第1の基板441及び第2の基板442は液晶層444を挟持し
て固着される。
有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料
系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また
、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、
コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。
法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェ
ット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等)などの湿式法を用い、必要に応じてエッチ
ング法(ドライエッチング又はウエットエッチング)により所望のパターンに加工すれば
よい。
印刷法などの塗布法で形成すればよい。
ランジスタの安定化の効果を高めることができる。遮光層414は薄膜トランジスタ42
0の半導体層403への光の入射を遮断することができるため、半導体の光感度による薄
膜トランジスタ420の電気特性の変動を防止しより安定化させる。また、遮光層414
は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び高精細
な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成するこ
とができる。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
高めることができる。
である。
遮光層(ブラックマトリクス)を有する液晶表示装置を、図6を用いて説明する。
て、素子基板である第1の基板441側に層間膜413の一部として遮光層414を形成
する例である。よって、実施の形態2と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を
適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
面図である。なお、図6(A)の平面図では素子基板側のみ図示しており、対向基板側の
記載は省略している。
素子基板である第1の基板441側に設けられており、薄膜トランジスタ420上(少な
くとも薄膜トランジスタの半導体層を覆う領域)に絶縁膜407を介して形成され、半導
体層に対する遮光層として機能する。一方、有彩色の透光性樹脂層417は、第1の電極
層447及び第2の電極層446に重なる領域に形成され、カラーフィルタ層として機能
する。図6(A)の液晶表示装置において、第2の電極層446の一部は、遮光層414
上に形成され、その上に液晶層444が設けられている。
ば、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブ
ラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。遮光層414の形成方法は材料
に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、ス
クリーン印刷、オフセット印刷等)などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法(ド
ライエッチング又はウエットエッチング)により所望のパターンに加工すればよい。
く薄膜トランジスタ420の半導体層403への光の入射を遮断することができ、薄膜ト
ランジスタ420の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、遮光層4
14は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び高
精細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成す
ることができる。
。カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板
との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜に含まれ
る有彩色の透光性樹脂層417をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するので
より精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。ま
た、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コス
トで液晶表示装置を作製可能となる。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
高めることができる。
である。
実施の形態1乃至5において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を示
す。なお、実施の形態2乃至5と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用す
ることができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
ンジスタを有する液晶表示装置の例を図10に示す。
は、図10(A)の線V1−V2における断面図である。
405aを含む)が互いに平行(図中上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置さ
れている。複数のゲート配線層(ゲート電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交
する方向(図中左右方向)に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配
線層408は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配
線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延
伸している。ソース配線層と、容量配線層408及びゲート配線層とによって、略長方形
の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置さ
れている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ422は、図中左上の角に配置されて
いる。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
447が設けられた第1の基板441と、第2の電極層446が設けられた第2の基板4
42とは液晶層444を間に挟持して固着されている。
5a、405bと半導体層403とがn+層を介さずに接する構成である。
に挟んでシール材によって固持されている。画素電極層及び共通電極層は平板状でなく、
様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
高めることができる。
実施の形態1乃至5において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を、
図9を用いて説明する。
図9(A)の線Z1−Z2における断面図である。
05aを含む)が互いに平行(図中上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置され
ている。複数のゲート配線層(ゲート電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交す
る方向(図中左右方向)に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線
層408は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線
層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延伸
している。ソース配線層と、容量配線層408及びゲート配線層とによって、略長方形の
空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置され
ている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ421は、図中左上の角に配置されてい
る。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
447が設けられた第1の基板441と、第2の電極層446が設けられた第2の基板4
42とは液晶層444を間に挟持して固着されている。
基板である第1の基板441上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、ソース電
極層又はドレイン電極層として機能する配線層405a、405b、ソース領域又はドレ
イン領域として機能するn+層404a、404b、及び半導体層403を含む。また、
薄膜トランジスタ421を覆い、半導体層403に接する絶縁膜407が設けられている
。
間に設ける構造としてもよい。また、n+層をゲート絶縁層及び配線層の間と、配線層と
半導体層の間と両方に設ける構造としてもよい。
層402が存在し、ゲート絶縁層402と絶縁表面を有する基板である第1の基板441
の間にゲート電極層401が設けられている。ゲート絶縁層402上には配線層405a
、405b、及びn+層404a、404bが設けられている。そして、ゲート絶縁層4
02、配線層405a、405b、及びn+層404a、404b上に半導体層403が
設けられている。また、図示しないが、ゲート絶縁層402上には配線層405a、40
5bに加えて配線層を有し、該配線層は半導体層403の外周部より外側に延在している
。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
高めることができる。
である。
実施の形態2乃至5において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を示
す。なお、実施の形態2乃至5と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用す
ることができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
ランジスタを有する液晶表示装置の例を図11に示す。
は、図11(A)の線Y1−Y2における断面図である。
405aを含む)が互いに平行(図中上下方向に延伸)かつ互いに離間した状態で配置さ
れている。複数のゲート配線層(ゲート電極層401を含む)は、ソース配線層に略直交
する方向(図中左右方向)に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配
線層408は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配
線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向(図中左右方向)に延
伸している。ソース配線層と、容量配線層408及びゲート配線層とによって、略長方形
の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置さ
れている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ423は、図中左上の角に配置されて
いる。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
447が設けられた第1の基板441と、第2の電極層446が設けられた第2の基板4
42とは液晶層444を間に挟持して固着されている。
層402が存在し、ゲート絶縁層402と絶縁表面を有する基板である第1の基板441
の間にゲート電極層401が設けられている。ゲート絶縁層402上には配線層405a
、405bが設けられている。そして、ゲート絶縁層402、配線層405a、405b
上に半導体層403が設けられている。また、図示しないが、ゲート絶縁層402上には
配線層405a、405bに加えて配線層を有し、該配線層は半導体層403の外周部よ
り外側に延在している。
間に電界を加えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わる
ため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層に斜め電界を印加すると、膜厚方
向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よ
って白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くす
ることができる。
高めることができる。
である。
上記実施の形態1乃至8において、薄膜トランジスタの半導体層に用いることのできる材
料の例を説明する。本明細書で開示する液晶表示装置が有する薄膜トランジスタの半導体
層に用いられる半導体材料は特に限定されない。
料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質(アモルファス、以下
「AS」ともいう。)半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して
結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶(セミアモルファス若しくはマイクロクリスタ
ルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。半導体
層はスパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等により成膜することができる
。
定状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半
導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対
して法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマ
ンスペクトルが単結晶シリコンを示す520cm−1よりも低波数側に、シフトしている
。即ち、単結晶シリコンを示す520cm−1とアモルファスシリコンを示す480cm
−1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダング
リングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上
含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含
ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体膜が得られ
る。
たは周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD装置により形成することができる
。代表的には、SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、S
iF4などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び
水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の
希ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの水素化珪
素に対して水素の流量比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、
更に好ましくは100倍とする。
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には
、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなどのような化合物半導体も用
いることができる。
法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた
熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶
化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質
珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって
非晶質珪素膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。
これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると非晶質珪素膜が破壊されて
しまうからである。
面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD
法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法
を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整
が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改
善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光
の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等によ
り、酸化膜を成膜することが望ましい。
体膜に結晶化を促進する元素(触媒元素、金属元素とも示す)を添加し、熱処理(550
℃〜750℃で3分〜24時間)により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長(促進)す
る元素としては、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru
)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)
、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いること
ができる。
接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不
純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素
などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(
Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴ
ン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用
いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半
導体膜を形成し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)を行う。結晶性半導体
膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性
半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシン
クとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
法を用いて、結晶性半導体膜を選択的に基板に形成してもよい。
(SnO2)なども用いることができる。ZnOを半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層
をY2O3、Al2O3、TiO2、それらの積層などを用い、ゲート電極層、ソース電
極層、ドレイン電極層としては、ITO、Au、Tiなどを用いることができる。また、
ZnOにInやGaなどを添加することもできる。
できる。なお、Mは、ガリウム(Ga)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マンガン(M
n)及びコバルト(Co)から選ばれた一の金属元素又は複数の金属元素を示す。例えば
Mとして、Gaの場合があることの他、GaとNi又はGaとFeなど、Ga以外の上記
金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Mとして含まれる金
属元素の他に、不純物元素としてFe、Niその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸
化物が含まれているものがある。例えば、酸化物半導体層としてIn−Ga−Zn−O系
非単結晶膜を用いることができる。
非単結晶膜のかわりに、Mを他の金属元素とするInMO3(ZnO)m(m>0)膜を
用いてもよい。
理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の
不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可
能となる。特に、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、静電気の影響により薄膜
トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって酸
化物半導体層を用いる薄膜トランジスタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用
いることはより効果的である。
である。
本明細書に開示する発明は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置にも適用することができる。パッシブマトリクス型の液晶表示装置
の例を、図3を用いて説明する。液晶表示装置の上面図を図3(A)に、図3(A)にお
ける線A−Bの断面図を図3(B)に示す。また、図3(A)には、液晶層1703、対
向基板である基板1710、偏光板1714a、1714bなどは省略され図示されてい
ないが、図3(B)で示すようにそれぞれ設けられている。
けられた基板1700と、第1の方向と垂直な第2の方向に延びた共通電極層1705a
、1705b、1705c、偏光板1714bが設けられた基板1710とがブルー相を
示す液晶層1703を挟持して対向している(図3(A)(B)参照。)。
b、1705cは開口パターンを有する形状であり、液晶素子1713の画素領域におい
て長方形の開口(スリット)を有している。
01b、1701cと共通電極層1705a、1705b、1705cとの間に電界を加
えることで、液晶には斜め方向(基板に対して斜めの方向)の電界が加わるため、その電
界を用いて液晶分子を制御できる。液晶層1703に斜め電界を印加すると、膜厚方向も
含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって
白透過率と黒透過率(黒表示時の光の透過率)との比であるコントラスト比も高くするこ
とができる。
00及び基板1710の液晶層1703に対して内側に設けてもよいし、基板1710と
偏光板1714bの間、又は基板1700と偏光板1714aの間に設けてもよい。
、青色(B)を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無
くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。なお、バックライ
ト装置にRGBの発光ダイオード(LED)等を配置し、時分割によりカラー表示する継
時加法混色法(フィールドシーケンシャル法)を採用するときには、カラーフィルタを設
けない場合もある。
b、1705cは、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO
)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウムに酸化珪
素(SiO2)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含
むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含む
インジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、またはタングステン(W)、
モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、
ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(N
i)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)
等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成す
ることができる。
いて、コントラスト比を高めることができる。
である。
薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表
示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、薄膜トランジスタを駆動回
路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成す
ることができる。
ーラを含むIC等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該液晶表示装置を
作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素
子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、
具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極とな
る導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても
良いし、あらゆる形態があてはまる。
は光源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC(Flexible
printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated B
onding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が
取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモ
ジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集
積回路)が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。
て説明する。図12(A1)(A2)は、第1の基板4001上に形成された薄膜トラン
ジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、第2の基板4006との間にシー
ル材4005によって封止した、パネルの上面図であり、図12(B)は、図12(A1
)(A2)のM−Nにおける断面図に相当する。
ようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回
路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査
線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006
とによって、液晶層4008と共に封止されている。
領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形
成された信号線駆動回路4003が実装されている。なお、図12(A2)は信号線駆動
回路の一部を第1の基板4001上に設けられた薄膜トランジスタで形成する例であり、
第1の基板4001上に信号線駆動回路4003bが形成され、かつ別途用意された基板
上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003aが実装さ
れている。
ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。図12(A1)
は、COG方法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図12(A2)は、
TAB方法により信号線駆動回路4003aを実装する例である。
薄膜トランジスタを複数有しており、図12(B)では、画素部4002に含まれる薄膜
トランジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれる薄膜トランジスタ4011
とを例示している。薄膜トランジスタ4010、4011上には絶縁層4020、層間膜
4021が設けられている。
適用することができる。薄膜トランジスタ4010、4011はnチャネル型薄膜トラン
ジスタである。
薄膜トランジスタ4010と電気的に接続されている。液晶素子4013は、画素電極層
4030、共通電極層4031、及び液晶層4008を含む。なお、第1の基板4001
、第2の基板4006の外側にはそれぞれ偏光板4032、4033が設けられている。
共通電極層4031は第2の基板4006側に設けられ、画素電極層4030と共通電極
層4031とは液晶層4008を介して積層する構成となっている。
スチックなどを用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fibergla
ss−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド
)フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。
また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシー
トを用いることもできる。
液晶層4008の膜厚(セルギャップ)を制御するために設けられている。なお球状のス
ペーサを用いていても良い。なお、液晶層4008を用いる液晶表示装置は、液晶層40
08の膜厚(セルギャップ)を5μm以上20μm程度とすることが好ましい。
偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すれ
ばよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
た、層間膜4021の一部を遮光層としてもよい。図12においては、薄膜トランジスタ
4010、4011上方を覆うように遮光層4034が第2の基板4006側に設けられ
ている。遮光層4034を設けることにより、さらにコントラスト向上や薄膜トランジス
タの安定化の効果を高めることができる。
に限定されない。
ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタ法を用いて、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成す
ればよい。
い。
、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いるこ
とができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系
樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層を形成してもよ
い。
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層を材料液を用いて形成する場合、ベークする
工程で同時に、半導体層のアニール(200℃〜400℃)を行ってもよい。絶縁層の焼
成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能
となる。
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛
酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用
いることができる。
o)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)
、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(
Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の金属、又は
その合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる
。
ともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。
002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。
線に対して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路
は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のソース電極層及びドレイン
電極層と同じ導電膜で形成されている。
て電気的に接続されている。
装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して
実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成し
て実装しても良い。
示している。
ル材2602により固着され、その間にTFT等を含む素子層2603、液晶層を含む表
示素子2604、カラーフィルタとして機能する有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜26
05が設けられ表示領域を形成している。有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜2605は
カラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した
有彩色の透光性樹脂層が各画素に対応して設けられている。素子基板2600と対向基板
2601の外側には偏光板2606、偏光板2607、拡散板2613が配設されている
。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレ
キシブル配線基板2609により素子基板2600の配線回路部2608と接続され、コ
ントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また、光源として、白色
のダイオードを用いてもよい。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積
層してもよい。
きる。
である。
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用するこ
とができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョ
ン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカ
メラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯
型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げら
れる。
00は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9603により、映
像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド9605により筐体9601
を支持した構成を示している。
コン操作機9610により行うことができる。リモコン操作機9610が備える操作キー
9609により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部9603に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機9610に、当該リモコン操作機
9610から出力する情報を表示する表示部9607を設ける構成としてもよい。
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向
(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
ルフォトフレーム9700は、筐体9701に表示部9703が組み込まれている。表示
部9703は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影
した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
Bケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構
成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に
備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒
体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像デー
タを取り込み、取り込んだ画像データを表示部9703に表示させることができる。
。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
れており、連結部9893により、開閉可能に連結されている。筐体9881には表示部
9882が組み込まれ、筐体9891には表示部9883が組み込まれている。また、図
14(A)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部9884、記録媒体挿入部988
6、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ9
888(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9889)等を備え
ている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本明細書
に開示する液晶表示装置を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構
成とすることができる。図14(A)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されている
プログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通
信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図14(A)に示す携帯型遊技機が有す
る機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
マシン9900は、筐体9901に表示部9903が組み込まれている。また、スロット
マシン9900は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン
投入口、スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン9900の構成は上述の
ものに限定されず、少なくとも本明細書に開示する液晶表示装置を備えた構成であればよ
く、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
1001に組み込まれた表示部1002の他、操作ボタン1003、外部接続ポート10
04、スピーカ1005、マイク1006などを備えている。
報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部
1002を指などで触れることにより行うことができる。
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部1002の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機1000の向き(縦か横か)を判断して、表
示部1002の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
ボタン1003の操作により行われる。また、表示部1002に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
部1002のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
02に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
、表示部9412、及び操作ボタン9413を含む表示装置9410と、筐体9401に
操作ボタン9402、外部入力端子9403、マイク9404、スピーカ9405、及び
着信時に発光する発光部9406を含む通信装置9400とを有しており、表示機能を有
する表示装置9410は電話機能を有する通信装置9400と矢印の2方向に脱着可能で
ある。よって、表示装置9410と通信装置9400の短軸同士を取り付けることも、表
示装置9410と通信装置9400の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機
能のみを必要とする場合、通信装置9400より表示装置9410を取り外し、表示装置
9410を単独で用いることもできる。通信装置9400と表示装置9410とは無線通
信又は有線通信により画像又は入力情報を授受することができ、それぞれ充電可能なバッ
テリーを有する。
Claims (3)
- ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板と前記液晶層との間に設けられた、開口パターンを有する画素電極と、
前記第2の基板と前記液晶層との間に設けられた、開口パターンを有する共通電極と、
前記第2の基板と前記共通電極との間に設けられた、遮光層と、を有することを特徴とする液晶表示装置。 - ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第1の基板及び第2の基板と、
前記第1の基板と前記液晶層との間に設けられた開口パターンを有する画素電極と、
前記画素電極と一部重畳し、かつ前記第2の基板と前記液晶層との間に設けられた開口パターンを有する共通電極と、
前記第2の基板と前記共通電極との間に設けられた、遮光層と、を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記画素電極と前記液晶層とは接しており、
前記共通電極と前記液晶層とは接していることを特徴とする液晶表示装置。
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