JP5124976B2 - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、アモルファスシリコンや多結晶シリコンは不透明であり、また可視光領域において光感度を持つため、遮光膜が必要となる。
そのため薄膜トランジスタやその配線等の半導体回路(以下、半導体回路とよぶ)は視認性の問題となるためディスプレイ観察側から見るとディスプレイ表示要素の裏側に設置されてきた。(特許文献1参照)
金属酸化物半導体を使用することで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
有機物を主成分とする材料を用いることで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
前記基材のカラーフィルター形成面と反対の面上に画像表示装置用駆動回路を形成する画像表示装置用駆動回路形成工程と、
前記画像表示装置用駆動回路上に、反射型ディスプレイ表示要素を積層する反射型ディスプレイ表示要素形成工程を有する請求項1に記載の表示装置の製造方法であって、
前記画像表示装置用駆動回路形成工程が、前記カラーフィルター層と画像表示装置用駆動回路を、位置合わせを行って、画像表示装置用駆動回路を形成する工程であることを特徴とする表示装置の製造方法である。
このような製造方法をとることで、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易になり、製造コストを下げることができる。
図1に本発明の一実施形態を示す。
この図は本発明の表示装置のほぼ1画素分の部分断面図である。
ここで実質的に透明とは可視光である波長領域400nm〜700nmの範囲内で透過率が70%以上であることである。
具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。
また、基材が有機物フィルムである場合は、素子の耐久性を上げるために透明のガスバリア層を形成することも好ましい。
また、これらのガスバリア層は二層以上積層して使用することもできる。
また、ガスバリア層は有機物フィルム基板の片面だけに付与してもよいし、両面に付与しても構わない。
例えば、酸化インジウムにスズ(Sn)やモリブデン(Mo)、チタン(Ti)をドープしたもの、酸化スズにアンチモン(Sb)やフッ素(F)をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム(Ga)をドープしたものなどである。
この中では特に酸化インジウムにスズ(Sn)をドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が高い透明性と低い抵抗率のために特に好適に用いられる。
この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜/金属薄膜/導電性酸化物薄膜の順に積層した3層構造が特に好適に用いられる。
具体的には1nm以上20nm以下であることが望ましい。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、補助コンデンサー電極、画素電極、走査線電極、信号線電極は同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。
これらの透明電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されるものではない。
酸化物半導体材料は亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン(WO)、酸化亜鉛ガリウムインジウム(In−Ga−Zn−O)等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶/アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。
酸化物半導体層はスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成されるが、好ましくはスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法である。
これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが2.8eV以上、好ましくはバンドギャップが3.2eV以上であることが望ましい。これらの有機半導体材料は、スクリーン印刷、反転印刷、インクジェット法、スピンコート、ディプコート、蒸着法等で形成されるが、これらに限定されるものではない。
ゲートリーク電流を抑えるためには、絶縁材料の抵抗率は1011Ωcm以上、望ましくは1014Ωcm以上であることが好ましい。
絶縁層の厚さは50nm〜2nmであることが望ましい。
これらのゲート絶縁膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わないし、また成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
ボトムコンタクト型、トップコンタクト型のどちらであっても構わない。
ただし、有機半導体を用いる場合は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体の順に素子を作成するボトムコンタクト型が望ましい。
なぜなら、有機半導体を形成してから次工程のプラズマプロセスなどに有機半導体を曝すと半導体層がダメージを受けるからである。
例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また、ボトムゲート構造の素子の場合は半導体層の上を覆うような保護膜を設けることも好ましい。
保護膜を用いることで、半導体層が湿度などで経時変化を受けたり、層間絶縁膜から影響を受けたりすることを防ぐことができる。
これらの保護膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
カラーフィルターと半導体回路はどちらが先に形成されても構わない。
また、一方が形成されてから他方を形成する際に、プロセス中のダメージを受けないために一時的に保護フィルムを設けることもまた好適に行われる。
また、本発明の反射型ディスプレイ表示要素は視認する側からみて薄膜トランジスタの裏に設けられているため、本発明の反射型ディスプレイ表示要素に付与される共通電極は透明導電膜であっても構わないし、また不透明な電極であっても構わない。
また、同様の理由から反射型ディスプレイ表示要素を構成する基材は透明であっても透明でなくても構わない。
また、可撓性基材であっても可撓性基材でなくても構わない。
具体的には薄SUS板、アルミフォイル、薄銅板などがあげられる。
各膜の作成条件を表1に示す。
それに、共通電極としてITO薄膜を70nm成膜したコーニング社製無アルカリガラス1737(厚さ0.5mm)上に配向膜24を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材をスペーサーを介して配置し、その後そのスペーサー間に液晶を封入した。
図1は本実施例の反射型表示装置のほぼ1画素分の部分断面図、図3は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
さらにその上に窒化シリコン(Si3N4)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を150nm形成し、ゲート絶縁膜8とした。
さらに、半導体活性層11として、意図的にドーパントを混入していないZnOターゲットを用いZnO薄膜をRFスパッタ法で40nm形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で50nm形成し、リフトオフを行いソース電極9およびドレイン電極10とした。
各膜の作成条件を表2に示す。
続いて、半導体回路上に設けた保護フィルムを剥がして、半導体回路上に配向膜22を塗布した。
図4は本実施例の反射型表示装置のほぼ1画素分の部分断面図、図5は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
その上に、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で50nm形成し、パターニングを行いソース電極9およびドレイン電極10とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂をパターン印刷し、層間絶縁膜12を形成した。
各膜の作成条件を表3に示す。
上記は一例であり、当業者であれば上記説明に基づいて種々の改良や変更が可能であることは明らかであろう。
2. 実質的に透明な半導体回路
3. 実質的に透明な基材
4. カラーフィルター
5. 第一の基材
6. ゲート電極
7. 補助コンデンサー電極
8. ゲート絶縁膜
9. ソース電極
10. ドレイン電極
11. 半導体活性層
12. 層間絶縁膜
13. 画素電極
14. 共通電極
20. 位相差板
21. 偏光膜
22. 配向膜1
23. 液晶
24. 配向膜2
25. 共通電極
26. 反射型ディスプレイ表示要素用基材
27. 導電性基材
31. 絶縁層1
32. 空気層
33. リブ
34. 白色着色粒子
35. 黒色着色粒子
36. 絶縁層2
37. 電極
38. 反射型ディスプレイ前面板用基材2
Claims (4)
- 表示装置の視認側から見て、カラーフィルター、実質的に透明なる基材、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電性材料によって構成した配線からなる半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素、前記反射型ディスプレイ表示要素に付与される共通電極、前記反射型ディスプレイ表示要素を構成する基材の順に配置された画像表示装置において、前記カラーフィルター、前記実質的に透明な半導体回路が前記透明なる基材の互いに異なる面に互いに位置合わせを行って形成されたことを特徴とする表示装置。
- 前記半導体活性層が金属酸化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記半導体活性層が有機物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 実質的に透明な基材上にカラーフィルター層を形成するカラーフィルター層形成工程と、
前記基材のカラーフィルター形成面と反対の面上に画像表示装置用駆動回路を形成する画像表示装置用駆動回路形成工程と、
前記画像表示装置用駆動回路上に、反射型ディスプレイ表示要素、前記反射型ディスプレイ表示要素に付与される共通電極、前記反射型ディスプレイ表示要素を構成する基材をこの順に積層する反射型ディスプレイ表示要素形成工程と、
を有する請求項1に記載の表示装置の製造方法であって、
前記画像表示装置用駆動回路形成工程が、前記カラーフィルター層と画像表示装置用駆動回路を、位置合わせを行って、画像表示装置用駆動回路を形成する工程であることを特徴とする表示装置の製造方法。
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