JP5587592B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、酸化物半導体を用いる表示装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a display device using an oxide semiconductor and a manufacturing method thereof.
液晶表示装置に代表されるように、ガラス基板等の平板に形成される薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン、多結晶シリコンによって作製されている。アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタは、電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対応することができ、一方、結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタは電界効果移動度が高いものの、レーザアニール等の結晶化工程が必要であり、ガラス基板の大面積化には必ずしも適応しないといった特性を有している。 As represented by a liquid crystal display device, a thin film transistor formed on a flat plate such as a glass substrate is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon. A thin film transistor using amorphous silicon can cope with an increase in the area of a glass substrate although the field effect mobility is low. On the other hand, a thin film transistor using crystalline silicon has a high field effect mobility, but crystal such as laser annealing. Therefore, it has a characteristic that it is not necessarily adapted to increase the area of the glass substrate.
これに対し、酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、電子デバイスや光デバイスに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体層として酸化亜鉛、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、表示装置のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献1、特許文献2、及び非特許文献1で開示されている。
In contrast, a technique in which a thin film transistor is manufactured using an oxide semiconductor and applied to an electronic device or an optical device has attracted attention. For example,
しかしながら、酸化物半導体層を用いた薄膜トランジスタにおいて、酸化物半導体層のパッシベーション層として、シラン、二酸化窒素、アンモニア、窒素等のいずれかを原料ガスとしたプラズマCVD法を用いて形成した窒化珪素層、または酸化珪素層を用いると、薄膜トランジスタの電気特性の信頼性が低減するという問題がある。 However, in a thin film transistor using an oxide semiconductor layer, as a passivation layer of the oxide semiconductor layer, a silicon nitride layer formed using a plasma CVD method using any one of silane, nitrogen dioxide, ammonia, nitrogen, or the like as a source gas, Alternatively, when a silicon oxide layer is used, there is a problem in that reliability of electric characteristics of the thin film transistor is reduced.
そこで、薄膜トランジスタの電気特性の信頼性を高めることが可能な薄膜トランジスタ及びその作製方法を提供することを課題の一つとする。また、画質を向上させることが可能な表示装置及びその作製方法を提供することを課題の一つとする。 Thus, it is an object to provide a thin film transistor that can improve the reliability of electric characteristics of the thin film transistor and a manufacturing method thereof. Another object is to provide a display device capable of improving image quality and a manufacturing method thereof.
ゲート電極と、一部がゲート電極に重畳する配線と、有機絶縁層と、ゲート電極に重畳する配線及び有機絶縁層の間に設けられ、且つ有機絶縁層に接する酸化物半導体層とを薄膜トランジスタである。 A thin film transistor includes a gate electrode, a wiring partly overlapping the gate electrode, an organic insulating layer, and an oxide semiconductor layer provided between the wiring and the organic insulating layer overlapping the gate electrode and in contact with the organic insulating layer. is there.
ゲート電極と、ゲート電極上に形成されるゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成される配線と、ゲート電極に重畳し、且つゲート絶縁層及び配線上に形成される酸化物半導体層と、酸化物半導体層に接する有機絶縁層とを有する薄膜トランジスタである。 A gate electrode; a gate insulating layer formed over the gate electrode; a wiring formed over the gate insulating layer; an oxide semiconductor layer overlapping with the gate electrode and formed over the gate insulating layer and the wiring; The thin film transistor includes an organic insulating layer in contact with the oxide semiconductor layer.
なお、酸化物半導体層は、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される薄膜であり、Mは、Ga(ガリウム)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、Mn(マンガン)、及びCo(コバルト)から選ばれた一の金属元素また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または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、上記酸化物半導体層において、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、または該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。ここでは、当該薄膜のうちM=ガリウム(Ga)のものをIn−Ga−Zn−O系非単結晶層とも呼ぶ。 Note that the oxide semiconductor layer is a thin film represented by InMO 3 (ZnO) m (m> 0), and M is Ga (gallium), Fe (iron), Ni (nickel), Mn (manganese), And one metal element or a plurality of metal elements selected from Co (cobalt). For example, M may be Ga, and may contain the above metal elements other than Ga, such as Ga and Ni or Ga and Fe. In addition to the metal element included as M, the oxide semiconductor layer may include Fe, Ni, other transition metal elements, or an oxide of the transition metal as an impurity element. Here, the thin film with M = gallium (Ga) is also referred to as an In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer.
In−Ga−Zn−O系非単結晶層の結晶構造は、スパッタリング法で形成した後、200℃〜500℃、代表的には300〜400℃で10分〜100分の加熱を行っても、アモルファス構造がXRD(X線回析)測定で観察される。また、In−Ga−Zn−O系非単結晶層用いることで、ゲート電圧±20Vにおいて、オン・オフ比が109以上、移動度が10cm2/Vs以上の電気特性を有する薄膜トランジスタを作製することができる。 The crystal structure of the In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer can be formed by sputtering and then heated at 200 to 500 ° C., typically 300 to 400 ° C. for 10 to 100 minutes. An amorphous structure is observed by XRD (X-ray diffraction) measurement. Further, by using an In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer, a thin film transistor having an electrical property with an on / off ratio of 10 9 or more and a mobility of 10 cm 2 / Vs or more at a gate voltage of ± 20 V is manufactured. be able to.
また、このような電気特性を有する薄膜トランジスタを駆動回路に用いることは有用である。例えば、ゲート線駆動回路は、ゲート信号を順次転送するシフトレジスタ回路と、バッファ回路などで構成され、ソース線駆動回路は、ゲート信号を順次転送するシフトレジスタと、バッファ回路と、画素への映像信号の転送のオン・オフを切り替えるアナログスイッチなどにより構成される。アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタに比べ、高い移動度を有する酸化物半導体層を用いた薄膜トランジスタは、シフトレジスタ回路を高速駆動させることができる。 In addition, it is useful to use a thin film transistor having such electrical characteristics for a driver circuit. For example, the gate line driver circuit includes a shift register circuit that sequentially transfers gate signals and a buffer circuit, and the source line driver circuit includes a shift register that sequentially transfers gate signals, a buffer circuit, and an image to a pixel. It consists of an analog switch that switches on / off of signal transfer. Compared with a thin film transistor using amorphous silicon, a thin film transistor using an oxide semiconductor layer having high mobility can drive a shift register circuit at high speed.
また、画素部を駆動する駆動回路の少なくとも一部の回路を酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタで構成する場合、全てnチャネル型薄膜トランジスタで形成され、図1(B)に示した回路を基本単位として形成する。また、駆動回路において、ゲート電極とソース配線、或いはドレイン配線を直接接続させることにより、良好なコンタクトを得ることができ、接触抵抗を低減することができる。駆動回路において、ゲート電極とソース配線、或いはドレイン配線を他の導電層、例えば透明導電層を介して接続する場合、コンタクトホールの数の増加、コンタクトホールの数の増加による占有面積の増大、または接触抵抗及び配線抵抗の増大、さらには工程の複雑化を招く恐れがある。 In the case where at least part of a driver circuit for driving the pixel portion is formed using a thin film transistor using an oxide semiconductor, the driver circuit is formed using an n-channel thin film transistor and the circuit shown in FIG. Form. In the driver circuit, a good contact can be obtained and contact resistance can be reduced by directly connecting the gate electrode and the source wiring or the drain wiring. In the driving circuit, when the gate electrode and the source wiring or the drain wiring are connected through another conductive layer, for example, a transparent conductive layer, the number of contact holes increases, the occupied area increases due to the increase in the number of contact holes, or There is a possibility that the contact resistance and the wiring resistance increase, and further the process becomes complicated.
また、薄膜トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース線に対して、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、酸化物半導体を用いた非線形素子を用いて構成することが好ましい。 In addition, since the thin film transistor is easily broken by static electricity or the like, it is preferable to provide a protective circuit for protecting the driver circuit over the same substrate for the gate line or the source line. The protection circuit is preferably formed using a non-linear element using an oxide semiconductor.
また、駆動回路を有する表示装置としては、液晶表示装置の他に、発光素子を用いた発光表示装置や、電気泳動表示素子を用いた電子ペーパーとも称される表示装置がある。 In addition to a liquid crystal display device, a display device including a driver circuit includes a light-emitting display device using a light-emitting element and a display device also called electronic paper using an electrophoretic display element.
発光素子を用いた発光表示装置においては、画素部に複数の薄膜トランジスタを有し、画素部においてもある薄膜トランジスタのゲート電極と他の薄膜トランジスタのソース配線、或いはドレイン配線を直接接続させる箇所を有している。また、発光素子を用いた発光表示装置の駆動回路においては、薄膜トランジスタのゲート電極とその薄膜トランジスタのソース配線、或いはドレイン配線を直接接続させる箇所を有している。 A light-emitting display device using a light-emitting element includes a plurality of thin film transistors in a pixel portion, and a portion in which a gate electrode of a thin film transistor in the pixel portion is directly connected to a source wiring or a drain wiring of another thin film transistor. Yes. In addition, a driver circuit of a light-emitting display device using a light-emitting element has a portion where a gate electrode of a thin film transistor and a source wiring or a drain wiring of the thin film transistor are directly connected.
また、酸化物半導体層の形成前にゲート絶縁層表面にプラズマ処理、具体的には逆スパッタリングを行うことによって、表面のゴミなどを除去することが好ましい。また、配線の形成前にゲート絶縁層表面及びコンタクトホール底面に露呈しているゲート電極表面に、プラズマ処理、具体的には逆スパッタリングを行い、表面のゴミなどを除去することが好ましい。 Further, it is preferable to remove dust or the like on the surface of the gate insulating layer by plasma treatment, specifically, reverse sputtering before forming the oxide semiconductor layer. In addition, it is preferable to remove dust on the surface by performing plasma treatment, specifically, reverse sputtering, on the surface of the gate insulating layer and the gate electrode surface exposed on the bottom surface of the contact hole before forming the wiring.
なお、第1、第2として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順または積層順を示すものではない。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。 The ordinal numbers attached as the first and second are used for convenience, and do not indicate the order of steps or the order of lamination. In addition, a specific name is not shown as a matter for specifying the invention in this specification.
酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタにおいて、酸化物半導体に接する有機絶縁層を形成することにより、電気特性の信頼性の高い薄膜トランジスタを作製することができる。また、画質が向上した表示装置を作製することができる。 In a thin film transistor using an oxide semiconductor, a thin film transistor with high electrical characteristics can be manufactured by forming an organic insulating layer in contact with the oxide semiconductor. In addition, a display device with improved image quality can be manufactured.
以下、実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。ただし、開示される発明は以下の説明に限定されるものではない。開示される発明の趣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からである。したがって、開示される発明は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて開示される発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the disclosed invention is not limited to the following description. Those skilled in the art will readily understand that various changes can be made in form and details without departing from the spirit and scope of the disclosed invention. Therefore, the disclosed invention is not construed as being limited to the description of the embodiments and examples below. Note that in describing the structure of the disclosed invention with reference to the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals in different drawings.
(実施の形態1)
ここでは、2つのnチャネル型の薄膜トランジスタを用いてインバータ回路を構成する例を基に以下に説明する。
(Embodiment 1)
Here, a description will be given below based on an example in which an inverter circuit is configured using two n-channel thin film transistors.
駆動回路のインバータ回路の断面構造を図1(A)に示す。図1(A)において、基板400上に第1ゲート電極401及び第2ゲート電極402が形成される。第1ゲート電極401及び第2ゲート電極402上には、ゲート絶縁層403が形成される。また、ゲート絶縁層403上には、第1配線409乃至第3配線411が形成される。また、ゲート絶縁層403上であって、第1ゲート電極401と重なる位置に、第1配線409及び第2配線410に接する第1酸化物半導体層405が形成され、第2ゲート電極402と重なる位置に、第2配線410及び第3配線411に接する第2酸化物半導体層407が形成される。また、第1酸化物半導体層405及び第2酸化物半導体層407に接する有機絶縁層452が形成される。第1酸化物半導体層405及び第2酸化物半導体層407、第1配線409〜第3配線411、及びゲート絶縁層403上に、組成物を塗布し、焼成することで、第1酸化物半導体層405及び第2酸化物半導体層407に接する有機絶縁層452を形成することができるため、電気特性の信頼性の高い薄膜トランジスタを作製することができる。
A cross-sectional structure of the inverter circuit of the driver circuit is illustrated in FIG. In FIG. 1A, a
基板400としては、透光性を有する基板を用いることが好ましく、透光性を有する基板としては、コーニング社の7059ガラスや1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
As the
第1ゲート電極401及び第2ゲート電極402の材料は、アルミニウム、銅、モリブデン、タングステンから選ばれた元素、またはから選ばれた元素、または上述した元素と、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウム等とを有する合金、または上述した元素の窒化物を用いた単層または積層構造で形成する。
The material of the
例えば、第1ゲート電極401及び第2ゲート電極402の2層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された構造、または銅層上にモリブデン層を積層した構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した積層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した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層と、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、窒化チタン層またはチタン層とを積層した構造とすることが好ましい。
For example, the two-layer structure of the
ゲート絶縁層403としては、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層または窒化酸化シリコン層を単層で、または積層して形成することができる。ゲート絶縁層403を積層構造とする場合は、基板400上に窒化シリコン層または窒化酸化シリコン層を形成し、その上に酸化シリコン層または酸化窒化シリコン層を形成する構造とすることができる。
The
また、第1ゲート電極401及び第2ゲート電極402を覆うゲート絶縁層403上には、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411を設け、第2配線410は、ゲート絶縁層403に形成されたコンタクトホール404を介して第2ゲート電極402と直接接続する。
In addition, a
なお、第1酸化物半導体層405または第2酸化物半導体層407を形成する前に、ゲート絶縁層403の表面にプラズマ処理を行うことが好ましい。例えば、酸化物半導体層をスパッタリング法により形成する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層403の表面及びコンタクトホール404の底面に付着しているゴミを除去することが好ましい。逆スパッタリングとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にRF電源を用いて電圧を印加して基板にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、水素、N2Oなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にCl2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。
Note that the surface of the
ここで、第1薄膜トランジスタ430の拡大図を図36に示す。逆スパッタリングを行うと、ゲート絶縁層403の露出部が2〜10nm、好ましくは2〜10nm程度削られるため、図36に示すように、ゲート絶縁層403と、酸化物半導体層405が接する領域において、ゲート絶縁層403に凹部471が形成される。
Here, an enlarged view of the first
第1酸化物半導体層405、第2酸化物半導体層407は、InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される層を形成する。なお、Mは、Ga、Fe、Ni、Mn及び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。本明細書においてはこの薄膜をIn−Ga−Zn−O系非単結晶層とも呼ぶ。また、第1酸化物半導体層405、第2酸化物半導体層407の可動イオン、代表的にはナトリウムの濃度は、5×1018/cm3以下、更には1×1018/cm3以下であると、薄膜トランジスタの電気特性が変化することを抑制することができるため好ましい。
The first
第1配線409〜第3配線411の材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素、上述した元素を主成分とする合金、または上述した元素を組み合わせた合金等がある。また、第1配線409〜第3配線411は、シリコンを含むアルミニウム層の単層構造や、チタン層の単層構造としてもよい。また、第1配線409〜第3配線411は、2層構造としてもよく、アルミニウム層上にチタン層を積層してもよい。
Examples of the material of the
また、後の工程で、200℃〜600℃の熱処理を行う場合には、第1配線409〜第3配線411に、当該熱処理に耐える耐熱性を持たせることが好ましい。アルミニウム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。アルミニウムと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素、上述した元素を主成分とする合金、上述した元素を複数組み合わせた合金、または上述した元素の窒化物で形成する。
In the case where heat treatment at 200 ° C. to 600 ° C. is performed in a later step, it is preferable that the
第1薄膜トランジスタ430は、第1ゲート電極401と、ゲート絶縁層403を介して第1ゲート電極401と重なる第1酸化物半導体層405とを有し、第1配線409は、接地電位の電源線(接地電源線)である。この接地電位の電源線は、負の電圧VDLが印加される電源線(負電源線)としてもよい。
The first
また、第2薄膜トランジスタ431は、第2ゲート電極402と、ゲート絶縁層403を介して第2ゲート電極402と重なる第2酸化物半導体層407とを有し、第3配線411は、正の電圧VDDが印加される電源線(正電源線)である。
The second
また、第1酸化物半導体層405と第2酸化物半導体層407の両方に電気的に接続する第2配線410は、ゲート絶縁層403に形成されたコンタクトホール404を介して第2薄膜トランジスタ431の第2ゲート電極402と直接接続する。第2配線410と第2ゲート電極402とを直接接続させることにより、良好なコンタクトを得ることができ、接触抵抗を低減することができる。第2ゲート電極402と第2配線410を他の導電層、例えば透明導電層を介して接続する場合に比べて、コンタクトホールの数の低減、コンタクトホールの数の低減による占有面積の縮小を図ることができる。
In addition, the
有機絶縁層452は、組成物を塗布し焼成して形成することで、第1酸化物半導体層405及び第2酸化物半導体層407にダメージを与えず形成することができる。有機絶縁層452として用いることが可能な有機材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、シリコーン樹脂、ポリエステル、シロキサンポリマー、フッ素含有ポリマー、低誘電率材料(low−k材料)、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等がある。
The organic insulating
また、有機絶縁層452として、可視光の波長範囲のうち、任意の波長範囲の光を優先的に透過させる機能を持たせてもよい。赤色波長範囲の光、青色波長範囲の光、及び緑色波長範囲の光、それぞれを優先的に透過させる有機絶縁層を組み合わせて、カラーフィルタとして機能させてもよい。しかしながら、着色層の組み合わせに関しては、これに限られない。
The organic insulating
本実施の形態では、第1酸化物半導体層405及び第2酸化物半導体層407に接して、塗布法により形成される有機絶縁層452を形成するため、薄膜トランジスタの電気特性の信頼性を向上させることができる。
In this embodiment, the organic insulating
また、駆動回路のインバータ回路の上面図を図1(C)に示す。図1(C)において、鎖線Z1−Z2で切断した断面が図1(A)に相当する。 A top view of the inverter circuit of the driver circuit is shown in FIG. In FIG. 1C, a cross section taken along the chain line Z1-Z2 corresponds to FIG.
なお、表示装置において、画素部を駆動するための駆動回路は、インバータ回路、容量、抵抗などを用いて構成する。2つのnチャネル型薄膜トランジスタを組み合わせてインバータ回路を形成する場合、エンハンスメント型トランジスタとデプレッション型トランジスタとを組み合わせて形成する場合(以下、EDMOS回路という)と、エンハンスメント型薄膜トランジスタ同士で形成する場合(以下、EEMOS回路という)がある。なお、nチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧が正の場合は、エンハンスメント型トランジスタと定義し、nチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧がゼロまたは負の場合は、デプレッション型トランジスタと定義し、本明細書を通してこの定義に従うものとする。 Note that in the display device, a driver circuit for driving the pixel portion is formed using an inverter circuit, a capacitor, a resistor, and the like. When an inverter circuit is formed by combining two n-channel thin film transistors, an enhancement type transistor and a depletion type transistor are combined (hereinafter referred to as an EDMOS circuit), or an enhancement type thin film transistor (hereinafter referred to as an enhancement type thin film transistor). EEMOS circuit). Note that when the threshold voltage of the n-channel thin film transistor is positive, it is defined as an enhancement type transistor, and when the threshold voltage of the n-channel thin film transistor is zero or negative, it is defined as a depletion type transistor. This definition shall be followed throughout the document.
画素部と駆動回路は、同一基板上に形成し、画素部においては、マトリクス状に配置したエンハンスメント型トランジスタを用いて画素電極への電圧印加のオン・オフを切り替える。この画素部に配置するエンハンスメント型トランジスタは、酸化物半導体層を用いており、その電気特性は、ゲート電圧±20Vにおいて、オン・オフ比が109以上であるため、リーク電流が少なく、低消費電力駆動を実現することができる。 The pixel portion and the driver circuit are formed over the same substrate, and in the pixel portion, on / off of voltage application to the pixel electrode is switched using enhancement type transistors arranged in a matrix. The enhancement-type transistor disposed in this pixel portion uses an oxide semiconductor layer, and its electrical characteristics have an on / off ratio of 10 9 or more at a gate voltage of ± 20 V. Therefore, there is little leakage current and low power consumption. Power drive can be realized.
EDMOS回路の等価回路を図1(B)に示す。図1(A)及び図1(C)示す回路接続は、図1(B)に相当し、第1薄膜トランジスタ430をエンハンスメント型のnチャネル型トランジスタとし、第2薄膜トランジスタ431をデプレッション型のnチャネル型トランジスタとする例である。
An equivalent circuit of the EDMOS circuit is shown in FIG. 1A and 1C corresponds to FIG. 1B. The first
同一基板上にエンハンスメント型のnチャネル型トランジスタとデプレッション型のnチャネル型トランジスタとを作製する方法は、例えば、第1酸化物半導体層405と第2酸化物半導体層407とを異なる材料や異なる形成条件を用いて作製する。また、酸化物半導体層の上下にゲート電極を設けてしきい値制御を行い、一方のTFTがノーマリーオンとなるようにゲート電極に電圧をかけ、もう一方のTFTがノーマリーオフとなるようにしてEDMOS回路を構成してもよい。
As a method for manufacturing an enhancement type n-channel transistor and a depletion type n-channel transistor over the same substrate, for example, the first
本実施の形態で示す薄膜トランジスタは、酸化物半導体層上に有機絶縁層が形成されるため、薄膜トランジスタの電気特性の信頼性を高めることができる。 In the thin film transistor described in this embodiment, an organic insulating layer is formed over an oxide semiconductor layer; thus, reliability of electric characteristics of the thin film transistor can be improved.
(実施の形態2)
実施の形態1は、EDMOS回路の例を示したが、本実施の形態では、EEMOS回路の等価回路を図2(A)に示す。また、EEMOSの上面図を図2(B)に示す。また、図2に示すEEMOS回路の作製工程を図3に示す。図2(A)の等価回路においては、どちらもエンハンスメント型のnチャネル型トランジスタとする。
(Embodiment 2)
Although
エンハンスメント型のnチャネル型トランジスタで作製できる図2(A)のEEMOS回路を駆動回路に用いることで、画素部に用いるトランジスタと同様に、駆動回路においても、エンハンスメント型のnチャネル型トランジスタを作製するため、作製工程が増大せず、好ましいと言える。 By using the EEMOS circuit in FIG. 2A which can be manufactured using an enhancement type n-channel transistor for a driver circuit, an enhancement type n-channel transistor is manufactured in the driver circuit as well as the transistor used for the pixel portion. Therefore, it can be said that the manufacturing process does not increase and is preferable.
また、図2(B)中の鎖線Y1−Y2で切断した断面が図3(C)に相当する。 A cross section taken along the chain line Y1-Y2 in FIG. 2B corresponds to FIG.
基板440上に、スパッタリング法により第1導電層を形成する。次に、第1フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、選択的に第1導電層のエッチングを行い、第1ゲート電極441及び第2ゲート電極442を形成する。この後、レジストマスクを除去する。
A first conductive layer is formed over the
次に、第1ゲート電極401及び第2ゲート電極442を覆うゲート絶縁層443をプラズマCVD法またはスパッタリング法を用いて形成する。ゲート絶縁層443は、CVD法またはスパッタリングリング法等を用い、実施の形態1に列挙した材料を用いて形成することができる。また、ゲート絶縁層443として、有機シランガスを用いたCVD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。
Next, a
次に、第2フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、ゲート絶縁層443を選択的にエッチングして第2ゲート電極442に達するコンタクトホール444を形成する。この後、レジストマスクを除去する。ここまでの段階での断面図が図3(A)に相当する。
Next, the
次に、ゲート絶縁層443上にスパッタリング法により第2導電層を形成する。次に、第3フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的に第2導電層のエッチングを行い、第1配線449、第2配線450、及び第3配線451を形成する。第3配線451は、コンタクトホール444を介して第2ゲート電極442と直接接する。この後、レジストマスクを除去する。
Next, a second conductive layer is formed over the
なお、第2導電層をスパッタリング法により形成する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層443の表面、及びコンタクトホール444の底面に付着しているゴミを除去することが好ましい。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、水素、N2Oなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にCl2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。
Note that before the second conductive layer is formed by a sputtering method, reverse sputtering is performed to generate plasma by introducing argon gas, and dust attached to the surface of the
次に、酸化物半導体層をスパッタリング法により形成する。 Next, an oxide semiconductor layer is formed by a sputtering method.
スパッタリング法にはスパッタリング用電源に高周波電源を用いるRFスパッタリング法と、DCスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタリング法もある。RFスパッタリング法は主に絶縁層を形成する場合に用いられ、DCスパッタリング法は主に金属層を形成する場合に用いられる。 As the sputtering method, there are an RF sputtering method using a high-frequency power source as a sputtering power source and a DC sputtering method, and a pulse DC sputtering method for applying a bias in a pulsed manner. The RF sputtering method is mainly used when an insulating layer is formed, and the DC sputtering method is mainly used when a metal layer is formed.
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタリング装置もある。多元スパッタリング装置は、同一チャンバーで異なる材料層を積層することも、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて形成することもできる。 There is also a multi-source sputtering apparatus in which a plurality of targets of different materials can be installed. The multi-source sputtering apparatus can be formed by stacking different material layers in the same chamber or by simultaneously discharging a plurality of types of materials in the same chamber.
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタリング法を用いるスパッタリング装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRスパッタリング法を用いるスパッタリング装置がある。 In addition, there is a sputtering apparatus using a magnetron sputtering method having a magnet mechanism inside a chamber, and a sputtering apparatus using an ECR sputtering method using plasma generated using microwaves without using glow discharge.
また、形成方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタリングガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリング法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。 As a forming method, there are a reactive sputtering method in which a target material and a sputtering gas component are chemically reacted during film formation to form a compound thin film thereof, and a bias sputtering method in which a voltage is applied to the substrate during film formation. .
本明細書のスパッタリングにおいては、上記したスパッタリング装置及びスパッタリング方法を適宜用いることができる。 In the sputtering of this specification, the above-described sputtering apparatus and sputtering method can be used as appropriate.
なお、酸化物半導体層をスパッタリング法により形成する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層443の表面及び第1配線449、第2配線450、及び第3配線451に付着しているゴミを除去することが好ましい。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。また、アルゴン雰囲気に酸素、水素、N2Oなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、アルゴン雰囲気にCl2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。当該逆スパッタリングにより、第1配線449、第2配線450、及び第3配線451の端部が湾曲するため、酸化物半導体層の被覆率を高めることができる。
Note that before the oxide semiconductor layer is formed by a sputtering method, reverse sputtering in which an argon gas is introduced to generate plasma is performed, so that the surface of the
次に、第4フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、選択的に酸化物半導体層のエッチングを行い、酸化物半導体層445、447を形成する。この後、レジストマスクを除去する。このエッチングが終了した段階で第1薄膜トランジスタ460と第2薄膜トランジスタ461が完成する。ここまでの段階での断面図が図3(B)に相当する。
Next, the oxide semiconductor layer is selectively etched using a resist mask formed by a photolithography process using a fourth photomask, so that oxide semiconductor layers 445 and 447 are formed. Thereafter, the resist mask is removed. When the etching is completed, the first
次に、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で200℃〜600℃の加熱処理を行う。この熱処理によりIn−Ga−Zn−O系非単結晶層の原子レベルの再配列が行われる。この熱処理によりキャリアの移動を阻害する歪が解放されるため、ここでの熱処理(光アニールも含む)は重要である。なお、この加熱処理を行うタイミングは限定されず、酸化物半導体層445、447の形成後であれば、いつ行ってもよい。 Next, heat treatment is performed at 200 ° C. to 600 ° C. in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere. By this heat treatment, rearrangement at the atomic level of the In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer is performed. Since heat treatment releases strain that hinders carrier movement, heat treatment here (including optical annealing) is important. Note that the timing of performing this heat treatment is not limited and may be any time after the oxide semiconductor layers 445 and 447 are formed.
次に、有機絶縁層の材料である組成物を塗布し、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で200℃〜600℃の加熱処理を行って、有機絶縁層452を形成する。有機絶縁層452は、実施の形態1に示す材料を適宜用いることができる。図3(C)においては、非感光性樹脂を用いて有機絶縁層452を形成した形態を示したため、コンタクトホールが形成される領域の断面において、有機絶縁層452の端部が角張っている。しかしながら、感光性樹脂を用いて有機絶縁層452を形成すると、図37に示すように、コンタクトホールが形成される領域の断面において、有機絶縁層452の端部は湾曲している。この結果、後に形成される接続配線453や画素電極の被覆率が向上する。
Next, a composition that is a material for the organic insulating layer is applied, and heat treatment is performed at 200 ° C. to 600 ° C. in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere, so that the organic insulating
また、組成物を塗布する代わりに、その材料に応じて、ディップ、スプレー塗布、インクジェット法、印刷法、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。 Further, instead of applying the composition, dip, spray coating, ink jet method, printing method, doctor knife, roll coater, curtain coater, knife coater or the like can be used depending on the material.
なお、酸化物半導体層445、447を形成した後の加熱処理をせず、有機絶縁層の材料である組成物の加熱処理時に第1酸化物半導体層445、第2酸化物半導体層447の加熱処理を兼ねてもよい。
Note that the first
有機絶縁層452は、200nm〜5μm、好ましくは300nm〜1μmで形成する。
The organic insulating
次に、第5フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、有機絶縁層452を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。この後、レジストマスクを除去する。なお、有機絶縁層452が感光性樹脂で形成される場合、有機絶縁層452上にレジストを塗布せず、第5フォトマスクを用いて有機絶縁層を露光現像して、有機絶縁層452にコンタクトホールを形成することができる。
Next, a contact hole is formed by selectively etching the organic insulating
次に、第3導電層を形成する。次に、第6フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて第3導電層を選択的にエッチングして、第2配線450と電気的に接続する接続配線453を形成する。ここまでの段階での断面図が図3(C)に相当する。
Next, a third conductive layer is formed. Next, the third conductive layer is selectively etched using a resist mask formed by a photolithography process using a sixth photomask, so that connection wirings 453 that are electrically connected to the
なお、レジストマスクをウェットエッチングで除去した場合、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で200℃〜600℃の加熱処理を行ってもよい。 Note that when the resist mask is removed by wet etching, heat treatment at 200 ° C. to 600 ° C. may be performed in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.
発光素子を用いた発光表示装置においては、画素部に複数の薄膜トランジスタを有し、画素部においても、ある一つの薄膜トランジスタのゲート電極と他のトランジスタのソース配線、或いはドレイン配線を直接接続させるためのコンタクトホールを有している。このコンタクトホールは、第2フォトマスクを用いてゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する際に同じマスクを用いて形成することができる。 In a light-emitting display device using a light-emitting element, a pixel portion includes a plurality of thin film transistors, and in the pixel portion, a gate electrode of one thin film transistor and a source wiring or a drain wiring of another transistor are directly connected. Has a contact hole. This contact hole can be formed using the same mask when the contact hole is formed in the gate insulating layer using the second photomask.
また、液晶表示装置や電子ペーパーにおいては、FPCなどの外部端子と接続するための端子部において、ゲート配線に達するコンタクトホールを形成する際、第2フォトマスクを用いてゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する際に同じマスクを用いて形成することができる。 In a liquid crystal display device or electronic paper, when a contact hole reaching a gate wiring is formed in a terminal portion for connecting to an external terminal such as an FPC, a contact hole is formed in the gate insulating layer using a second photomask. When forming, the same mask can be used.
以上の工程により、酸化物半導体層に接する有機絶縁層を形成することで、電気特性の信頼性の高い薄膜トランジスタを作製することができる。 By forming the organic insulating layer in contact with the oxide semiconductor layer through the above steps, a thin film transistor with high electrical characteristics can be manufactured.
(実施の形態3)
本実施の形態では実施の形態1または実施の形態2に示した駆動回路と同一基板上に形成できる画素部の薄膜トランジスタ、及び端子部の作製工程について図4〜図11を用いて詳細に説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a manufacturing process of a thin film transistor and a terminal portion of a pixel portion that can be formed over the same substrate as the driver circuit described in
図4(A)において、基板100には、実施の形態1に示す基板400を適宜用いることができる。
In FIG. 4A, the
次に、基板100全面に導電層を形成した後、第1フォトリソグラフィ工程を行って形成したレジストマスクを用いたエッチングにより不要な部分を除去して、配線及び電極(ゲート電極101を含むゲート配線、容量配線108、及び第1端子121)を形成する。この後、レジストマスクを除去する。
Next, after a conductive layer is formed over the entire surface of the
導電層は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、印刷法、液滴吐出法等を用いて形成する。また、導電層の厚さを50〜300nmとする。このとき少なくともゲート電極101の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングする。なお、この段階での上面図が図6に相当する。後に形成される酸化物半導体層、ソース電極層、ドレイン電極層、画素電極、コンタクトホールは破線で示されている。ここでは、導電層として厚さ150nmのタングステン層をスパッタリング法により形成する。
The conductive layer is formed by a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, a printing method, a droplet discharge method, or the like. Further, the thickness of the conductive layer is set to 50 to 300 nm. At this time, etching is performed so that at least an end portion of the
ゲート電極101を含むゲート配線と容量配線108、端子部の第1端子121は、実施の形態1に示す第1ゲート電極401、第2ゲート電極402の材料を適宜用いて形成する。
The gate wiring including the
次に、ゲート電極101上にゲート絶縁層102を全面に形成する。ゲート絶縁層102は、実施の形態1に示すゲート絶縁層403の材料を適宜用い、PCVD法またはスパッタリング法などを用い、厚さを50〜250nmとする。
Next, a
次に、第2フォトリソグラフィ工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してゲート電極と同じ材料の配線や電極に達するコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールは後に形成する導電層と直接接続するために設ける。例えば、駆動回路部において、ゲート電極とソース電極或いはドレイン電極と直接接する薄膜トランジスタや、端子部のゲート配線と電気的に接続する端子を形成する場合にコンタクトホールを形成する。この後、レジストマスクを除去する。 Next, a second photolithography step is performed, a resist mask is formed, unnecessary portions are removed by etching, and contact holes reaching the wirings and electrodes of the same material as the gate electrode are formed. This contact hole is provided for direct connection to a conductive layer to be formed later. For example, a contact hole is formed when a thin film transistor in direct contact with a gate electrode and a source electrode or a drain electrode or a terminal electrically connected to a gate wiring in a terminal portion is formed in a driver circuit portion. Thereafter, the resist mask is removed.
次に、導電層をスパッタリング法や真空蒸着法で形成する。導電層の材料としては、実施の形態1に示す第1配線409〜第3配線411の材料を適宜用いることができる。
Next, a conductive layer is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method. As a material for the conductive layer, the material for the
次に、第3フォトリソグラフィ工程を行ってレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いたエッチングにより不要な部分を除去して、ソース電極105a、ドレイン電極105b、接続電極120、及び第2端子122を形成する。この際のエッチング方法としてウェットエッチングまたはドライエッチングを用いる。
Next, a third photolithography step is performed to form a resist mask, unnecessary portions are removed by etching using the resist mask, and the
ここでは、チタン層のエッチャントとしてアンモニア過水(過酸化水素:アンモニア:水=5:2:2)を用い、ネオジムを含むアルミニウム層のエッチングには燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いてそれぞれエッチングを行う。このウェットエッチングにより、チタン層とアルミニウム−ネオジム層とチタン層を順次積層した導電層をエッチングして、ソース電極105a、ドレイン電極105b、接続電極120、及び第2端子122を形成する(図4(B)参照)。また、この段階での上面図が図7に相当する。後に形成される酸化物半導体層、画素電極、コンタクトホール等は破線で示されている。
Here, ammonia overwater (hydrogen peroxide: ammonia: water = 5: 2: 2) is used as an etchant for the titanium layer, and a solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid is used for etching the aluminum layer containing neodymium. Each is etched. By this wet etching, the conductive layer in which the titanium layer, the aluminum-neodymium layer, and the titanium layer are sequentially stacked is etched to form the
端子部において、接続電極120は、ゲート絶縁層102に形成されたコンタクトホールを介して端子部の第1端子121と直接接続される。なお、ここでは図示しないが、上述した工程と同じ工程を経て、駆動回路の薄膜トランジスタのソース配線或いはドレイン配線とゲート電極が直接接続される。
In the terminal portion, the
次に、レジストマスクを除去した後、プラズマ処理を行う。この段階での断面図を図4(C)に示す。ここではアルゴンガスを導入してRF電源によりプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、露出しているゲート絶縁層102にプラズマ処理を行う。当該プラズマ処理により、ソース電極105a、ドレイン電極105b、接続電極120、及び第2端子122の端部が湾曲する。
Next, after removing the resist mask, plasma treatment is performed. A cross-sectional view at this stage is illustrated in FIG. Here, reverse sputtering in which argon gas is introduced and plasma is generated by an RF power source is performed, and plasma treatment is performed on the exposed
次に、プラズマ処理した後、大気に曝すことなく酸化物半導体層を形成する。プラズマ処理後、大気に曝すことなく酸化物半導体層を形成することは、ゲート絶縁層と酸化物半導体層の界面にゴミや水分を付着させない点で有用である。 Next, after the plasma treatment, an oxide semiconductor layer is formed without being exposed to the air. After the plasma treatment, forming the oxide semiconductor layer without exposure to the air is useful in that dust and moisture are not attached to the interface between the gate insulating layer and the oxide semiconductor layer.
ここでは、直径8インチのIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲット(In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1)を用いて、基板とターゲットの間との距離を170mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源0.5kW、アルゴンまたは酸素雰囲気下で形成する。なお、パルス直流(DC)電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。酸化物半導体層の厚さは、5nm〜200nmとする。本実施の形態では酸化物半導体層の厚さを、100nmとする。 Here, the distance between the substrate and the target is set using an oxide semiconductor target (In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 1) containing In, Ga, and Zn having a diameter of 8 inches. Is formed at 170 mm, a pressure of 0.4 Pa, a direct current (DC) power supply of 0.5 kW, and an argon or oxygen atmosphere. Note that a pulse direct current (DC) power source is preferable because dust can be reduced and the film thickness can be uniform. The thickness of the oxide semiconductor layer is 5 nm to 200 nm. In this embodiment, the thickness of the oxide semiconductor layer is 100 nm.
酸化物半導体層は、先に逆スパッタリングを行ったチャンバーと同一チャンバーを用いて形成してもよい。また、大気に曝すことなく形成できるのであれば、先に逆スパッタリングを行ったチャンバーと異なるチャンバーで形成してもよい。 The oxide semiconductor layer may be formed using the same chamber as the chamber in which reverse sputtering is performed previously. Further, as long as it can be formed without being exposed to the atmosphere, it may be formed in a chamber different from the chamber in which reverse sputtering is performed previously.
次に、第4フォトリソグラフィ工程を行ってレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いたエッチングにより不要な部分を除去して酸化物半導体層103を形成する。ここでは、エッチャントとしてITO07N(関東化学社製)を用いたウェットエッチングにより、不要な部分を除去して酸化物半導体層103を形成する。なお、ここでのエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。その後、レジストマスクを除去する。
Next, a fourth photolithography step is performed to form a resist mask, and unnecessary portions are removed by etching using the resist mask, so that the
次に、200℃〜600℃、代表的には300℃〜500℃の熱処理を行うことが好ましい。例えば炉に入れ、窒素雰囲気下または大気雰囲気下で350℃、1時間の熱処理を行う。この熱処理によりIn−Ga−Zn−O系非単結晶層の原子レベルの再配列が行われる。この熱処理によりキャリアの移動を阻害する歪みが解放されるため、ここでの熱処理(光アニールも含む)は重要である。以上の工程で酸化物半導体層103をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタ170が作製できる。この段階での断面図を図5(A)に示す。なお、この段階での上面図が図8に相当する。後に形成される画素電極、コンタクトホール等は破線で示されている。また、図5(A)の断面図は、実施の形態2に示した駆動回路の作製工程における図3(B)と対応する。なお、熱処理を行うタイミングは、酸化物半導体層の形成後であれば特に限定されず、後に行われる有機絶縁層の形成後に行ってもよい。
Next, it is preferable to perform heat treatment at 200 ° C. to 600 ° C., typically 300 ° C. to 500 ° C. For example, it is placed in a furnace and heat treatment is performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere or an air atmosphere. By this heat treatment, rearrangement at the atomic level of the In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer is performed. The heat treatment (including optical annealing) is important because distortion that hinders carrier movement is released by this heat treatment. Through the above process, the
次に、酸化物半導体層103を覆う有機絶縁層107を形成する。有機絶縁層107は、実施の形態1に示す有機絶縁層452に列挙した材料を適宜用いて形成することができる。また、有機絶縁層107を形成する前に酸素ラジカル処理を酸化物半導体層103表面に行うことが好ましい。酸化物半導体層103表面の酸素ラジカル処理としては、プラズマ処理や逆スパッタリングを行えばよい。酸素ラジカル処理を酸化物半導体層103表面に行うことにより、薄膜トランジスタ170のしきい値電圧をプラスとすることができ、所謂ノーマリーオフのスイッチング素子を実現できる。薄膜トランジスタのゲート電圧が0Vにできるだけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成されることが表示装置には望ましい。なお、薄膜トランジスタのしきい値電圧値がマイナスであると、ゲート電圧が0Vでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマリーオンとなりやすい。
Next, an organic insulating
次に、第5フォトリソグラフィ工程を行ってレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて有機絶縁層107をエッチングして、ドレイン電極105bに達するコンタクトホール125を形成する。また、ここでのエッチングにより第2端子122に達するコンタクトホール127も形成する。また、ここでのエッチングにより、容量部における誘電体をゲート絶縁層102とするための開口部124も形成する。また、接続電極120に達するコンタクトホール126も形成する。この後、レジストマスクを除去する。この段階での断面図を図5(B)に示す。
Next, a fifth photolithography step is performed to form a resist mask, and the organic insulating
次に、有機絶縁層107上に透明導電層を形成する。透明導電層の材料としては、酸化インジウム(In2O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する)などをスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて形成する。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にITOのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。
Next, a transparent conductive layer is formed on the organic insulating
次に、第6フォトリソグラフィ工程を行ってレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いたエッチングにより不要な部分を除去して画素電極110を形成する。
Next, a sixth photolithography step is performed to form a resist mask, and unnecessary portions are removed by etching using the resist mask, so that the
また、この第6フォトリソグラフィ工程において、容量部におけるゲート絶縁層102を誘電体として、容量配線108と画素電極110とで保持容量が形成される。
In the sixth photolithography process, a storage capacitor is formed by the
また、この第6フォトリソグラフィ工程において、接続電極120及び第2端子122の上方をレジストマスクで覆い、端子部に形成された透明導電層128、129を残す。透明導電層128、129は、FPCとの接続に用いられる電極または配線となる。第1端子121と直接接続された接続電極120上に形成された透明導電層128は、ゲート配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。第2端子122上に形成された透明導電層129は、ソース配線の入力端子として機能する接続用の端子電極となる。
Further, in the sixth photolithography process, the
次に、レジストマスクを除去する。この段階での断面図を図5(C)に示す。なお、この段階での上面図が図9に相当する。また、図5(C)の断面図は、実施の形態2に示した駆動回路の作製工程における図3(C)と対応する。なお、レジストマスクをウェットエッチングで除去した場合、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で200℃〜600℃の加熱処理を行ってもよい。
Next, the resist mask is removed. A cross-sectional view at this stage is illustrated in FIG. Note that a top view at this stage corresponds to FIG. A cross-sectional view in FIG. 5C corresponds to FIG. 3C in the manufacturing process of the driver circuit described in
また、図10(A1)、図10(A2)は、この段階でのゲート配線端子部の上面図及び断面図をそれぞれ図示している。図10(A1)は図10(A2)中のC1−C2線に沿った断面図に相当する。図10(A1)において、有機絶縁層107上に形成される透明導電層155は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図10(A1)において、ゲート配線端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される第1端子151と、ソース配線と同じ材料で形成される接続電極153とがゲート絶縁層102を介して重なり直接接して導通させている。また、接続電極153及び透明導電層155が、有機絶縁層107に設けられたコンタクトホールにおいて、直接接して導通させている。
10A1 and 10A2 are a top view and a cross-sectional view of the gate wiring terminal portion at this stage, respectively. FIG. 10A1 corresponds to a cross-sectional view taken along line C1-C2 in FIG. In FIG. 10A1, a transparent
また、図10(B1)、及び図10(B2)は、ソース配線端子部の上面図及び断面図をそれぞれ図示している。また、図10(B1)は図10(B2)中のD1−D2線に沿った断面図に相当する。図10(B1)において、有機絶縁層107上に形成される透明導電層155は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図10(B1)において、ソース配線端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される電極156が、ソース配線と電気的に接続される第2端子150の下方にゲート絶縁層102を介して重なる。ゲート配線と同じ材料で形成される電極156は、第2端子150とは電気的に接続しておらず、電極156を第2端子150と異なる電位、例えばフローティング、GND、0Vなどに設定すれば、ノイズ対策のための容量または静電気対策のための容量を形成することができる。また、第2端子150は、有機絶縁層107に設けられたコンタクトホールにおいて、透明導電層155と直接接続している。
10B1 and 10B2 are a top view and a cross-sectional view of the source wiring terminal portion, respectively. FIG. 10B1 corresponds to a cross-sectional view taken along line D1-D2 in FIG. In FIG. 10B1, the transparent
ゲート配線、ソース配線、及び容量配線は画素密度に応じて複数本設けられるものである。また、端子部においては、ゲート配線と同電位の第1端子、ソース配線と同電位の第2端子、容量配線と同電位の第3端子などが複数並べられて配置される。それぞれの端子の数は、それぞれ任意な数で設ければ良いものとし、実施者が適宣決定すれば良い。 A plurality of gate wirings, source wirings, and capacitor wirings are provided depending on the pixel density. In the terminal portion, a plurality of first terminals having the same potential as the gate wiring, second terminals having the same potential as the source wiring, third terminals having the same potential as the capacitor wiring, and the like are arranged. Any number of terminals may be provided, and the practitioner may determine the number appropriately.
こうして6回のフォトリソグラフィ工程により、6枚のフォトマスクを使用して、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ170を有する画素部、保持容量を完成させることができる。そして、これらを個々の画素に対応してマトリクス状に配置して画素部を構成することによりアクティブマトリクス型の表示装置を作製するための一方の基板とすることができる。本明細書では、便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
In this manner, the pixel portion and the storage capacitor having the bottom-gate
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製する場合には、アクティブマトリクス基板と、対向電極が設けられた対向基板との間に液晶層を設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とを固定する。なお、対向基板に設けられた対向電極と電気的に接続する共通電極をアクティブマトリクス基板上に設け、共通電極と電気的に接続する第4端子を端子部に設ける。この第4端子は、共通電極を固定電位、例えばGND、0Vなどに設定するための端子である。 In the case of manufacturing an active matrix liquid crystal display device, a liquid crystal layer is provided between an active matrix substrate and a counter substrate provided with a counter electrode, and the active matrix substrate and the counter substrate are fixed. Note that a common electrode electrically connected to the counter electrode provided on the counter substrate is provided over the active matrix substrate, and a fourth terminal electrically connected to the common electrode is provided in the terminal portion. The fourth terminal is a terminal for setting the common electrode to a fixed potential such as GND or 0V.
また、本実施の形態は、図9の画素構成に限定されず、図9とは異なる上面図の例を図11に示す。図11では容量配線を設けず、画素電極110と隣り合う画素のゲート配線とをゲート絶縁層を介して重ねて保持容量を形成する形態であり、この場合、容量配線及び容量配線と接続する第3端子は省略することができる。また、表示領域に凹部を設けなくとも、容量素子を形成することができるため、平坦性が高まり、液晶の配向ムラを低減することができる。なお、図11において、図9と同じ部分には同じ符号を用いて説明する。
Further, this embodiment mode is not limited to the pixel configuration in FIG. 9, and an example of a top view different from that in FIG. 9 is shown in FIG. In FIG. 11, the capacitor wiring is not provided, and the storage capacitor is formed by overlapping the
アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、液晶表示装置の画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調による光の透過と非透過が表示パターンとして観察者に認識される。 In an active matrix liquid crystal display device, a display pattern is formed on a screen of a liquid crystal display device by driving pixel electrodes arranged in a matrix. Specifically, by applying a voltage between the selected pixel electrode and the counter electrode corresponding to the pixel electrode, optical modulation of the liquid crystal layer disposed between the pixel electrode and the counter electrode is performed. The observer recognizes transmission and non-transmission of light by optical modulation as a display pattern.
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を1フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。 In moving image display of a liquid crystal display device, there is a problem that an afterimage is generated or a moving image is blurred because the response of the liquid crystal molecules themselves is slow. In order to improve the moving image characteristics of a liquid crystal display device, there is a so-called black insertion driving technique in which black display is performed every other frame.
また、垂直同期周波数を通常の1.5倍、好ましくは2倍以上にすることで動画特性を改善する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。 There is also a so-called double speed drive technique that improves the moving image characteristics by setting the vertical synchronization frequency to 1.5 times the normal frequency, preferably 2 times or more.
また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のLED(発光ダイオード)光源または複数のEL光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成している各光源を独立して1フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として、3種類以上のLEDを用いてもよいし、白色発光のLEDを用いてもよい。独立して複数のLEDを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてLEDの発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、LEDを部分的に消灯することができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には、消費電力の低減効果が図れる。 In addition, in order to improve the moving image characteristics of the liquid crystal display device, a surface light source is configured using a plurality of LED (light emitting diode) light sources or a plurality of EL light sources as a backlight, and each light source constituting the surface light source is independent. There is also a driving technique that performs intermittent lighting driving within one frame period. As the surface light source, three or more kinds of LEDs may be used, or white light emitting LEDs may be used. Since a plurality of LEDs can be controlled independently, the light emission timings of the LEDs can be synchronized with the optical modulation switching timing of the liquid crystal layer. Since this driving technique can partially turn off the LED, an effect of reducing power consumption can be achieved particularly in the case of video display in which the ratio of the black display area occupying one screen is large.
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。 By combining these driving techniques, the display characteristics such as the moving picture characteristics of the liquid crystal display device can be improved as compared with the related art.
本実施の形態で得られるnチャネル型のトランジスタは、酸化物半導体層、代表的にはIn−Ga−Zn−O系非単結晶層をチャネル形成領域に用いており、更に酸化物半導体層に接する有機樹脂層を有するため、良好な電気特性を有し、これらの駆動技術を組み合わせることができる。 In the n-channel transistor obtained in this embodiment, an oxide semiconductor layer, typically an In—Ga—Zn—O-based non-single-crystal layer is used for a channel formation region. Since the organic resin layer is in contact with each other, it has favorable electrical characteristics and can be combined with these driving techniques.
また、発光表示装置を作製する場合、有機発光素子の一方の電極(カソードとも呼ぶ)は、低電源電位、例えばGND、0Vなどに設定するため、端子部に、カソードを低電源電位、例えばGND、0Vなどに設定するための第4端子が設けられる。また、発光表示装置を作製する場合には、ソース配線、及びゲート配線に加えて電源供給線を設ける。従って、端子部には、電源供給線と電気的に接続する第5端子を設ける。 In the case of manufacturing a light-emitting display device, one electrode (also referred to as a cathode) of an organic light-emitting element is set to a low power supply potential, for example, GND, 0 V, and the like. , A fourth terminal for setting to 0V or the like is provided. In the case of manufacturing a light-emitting display device, a power supply line is provided in addition to a source wiring and a gate wiring. Accordingly, the terminal portion is provided with a fifth terminal that is electrically connected to the power supply line.
ゲート線駆動回路またはソース線駆動回路で酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタで形成することにより、製造コストを低減する。そして駆動回路に用いる薄膜トランジスタのゲート電極とソース配線、或いはドレイン配線を直接接続させることでコンタクトホールの数を少なくし、駆動回路の占有面積を縮小化できる表示装置を提供することができる。 By forming the gate line driver circuit or the source line driver circuit with a thin film transistor using an oxide semiconductor, manufacturing cost is reduced. A display device can be provided in which the number of contact holes is reduced by directly connecting a gate electrode of a thin film transistor used for a driver circuit to a source wiring or a drain wiring, and the area occupied by the driver circuit can be reduced.
従って、本実施の形態により、画質が向上した表示装置を低コストで提供することができる。 Therefore, according to this embodiment, a display device with improved image quality can be provided at low cost.
本実施の形態は実施の形態1、または実施の形態2と自由に組み合わせることができる。
This embodiment mode can be freely combined with
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1乃至3において、酸化物半導体層を形成する前に、逆スパッタリングをしなかった場合の形態について示す。本実施の形態では、実施の形態3を用いて示すが、適宜実施の形態1及び実施の形態2に適用できる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a mode in which reverse sputtering is not performed before the oxide semiconductor layer is formed in
実施の形態3の図4(A)及び図(B)の工程を経て、ソース電極105a、ドレイン電極105b、接続電極120、及び第2端子122を形成する。次に、逆スパッタリングを行わず、酸化物半導体層103を形成する。この後、図5(A)乃至図5(C)に示す工程を経て、図29に示すような、アクティブマトリクス基板を作製することができる。
4A and 4B in
図29に示すアクティブマトリクス基板は、ソース電極105a、ドレイン電極105b、接続電極120、及び第2端子122の端部が湾曲せず、角張っている。
In the active matrix substrate shown in FIG. 29, the ends of the
本実施の形態では、アクティブマトリクス基板を作製する工程数を削減することが可能であるため、コスト削減が可能である。 In this embodiment mode, the number of steps for manufacturing an active matrix substrate can be reduced, so that cost can be reduced.
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2に適用可能な構成について、図30を用いて示す。
(Embodiment 5)
In this embodiment, structures applicable to
本実施の形態では、第1薄膜トランジスタ430の配線410と、第2薄膜トランジスタ431のゲート電極402が、接続配線454で接続することを特徴とする。接続配線454は、有機絶縁層452に形成されるコンタクトホールを介して、第1薄膜トランジスタ430の配線410と、第2薄膜トランジスタ431のゲート電極402を接続する。このため、接続配線454は、実施の形態3及び実施の形態4に示す画素部において形成される画素電極110と同時に形成することが可能である。また、ゲート絶縁層403にコンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィ工程が必要でないため、フォトリソグラフィ工程を1回削減することが可能である。このため、アクティブマトリクス基板を作製する工程数を削減することが可能であるため、コスト削減が可能である。
In this embodiment mode, the
(実施の形態6)
ここでは、ソース配線(またはドレイン配線)と酸化物半導体層との間に、第2酸化物半導体層(以下、n+層と示す。)を有する構成の薄膜トランジスタを有する表示装置の例を図31に示す。なお、図31において、図1(A)と同一の箇所には同じ符号を用いて説明する。
(Embodiment 6)
Here, an example of a display device including a thin film transistor having a second oxide semiconductor layer (hereinafter referred to as an n + layer) between a source wiring (or a drain wiring) and an oxide semiconductor layer is illustrated in FIG. Shown in Note that in FIG. 31, the same portions as those in FIG. 1A are described using the same reference numerals.
図31に示す第1薄膜トランジスタ480は、駆動回路に用いられる薄膜トランジスタであり、酸化物半導体層405と第1配線409との間にn+層406aと、酸化物半導体層407と第2配線410の間にn+層406bとが設けられている例である。第1薄膜トランジスタ480は、酸化物半導体層405の下方に第1ゲート電極401を有する。
A first
また、第2薄膜トランジスタ481は、画素部に用いられる薄膜トランジスタであり、酸化物半導体層407と第2配線410との間にn+層408aが設けられ、酸化物半導体層407と第3配線411との間にn+層408bがそれぞれ設けられている例である。
The second
n+層は、酸化物半導体層405や酸化物半導体層407に比べて低抵抗な酸化物半導体層であり、ソース領域またはドレイン領域として機能する。
The n + layer is an oxide semiconductor layer having a lower resistance than the
n+層406a、406b、408a、408bは、In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1としたターゲットを用い、形成条件は、圧力を0.4Paとし、電力を500Wとし、成膜温度を室温とし、アルゴンガス流量40sccmを導入してスパッタリングを行う。In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1としたターゲットを意図的に用いているにも関わらず、成膜直後で大きさ1nm〜10nmの結晶粒を含むIn−Ga−Zn−O系非単結晶層が形成されることがある。なお、ターゲットの成分比、成膜圧力(0.1Pa〜2.0Pa)、電力(250W〜3000W:8インチφ)、温度(室温〜100℃)、反応性スパッタの形成条件などを適宜調節することで結晶粒の有無や、結晶粒の密度や、直径サイズは、1nm〜10nmの範囲で調節されうると言える。n+層406a、406b、407a、407bの厚さは、5nm〜20nmとする。勿論、層中に結晶粒が含まれる場合、含まれる結晶粒のサイズが厚さを超える大きさとならない。本実施の形態ではn+層406a、406b、407a、407bの厚さは、5nmとする。 The n + layers 406a, 406b, 408a, and 408b use a target of In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 1. The formation conditions are a pressure of 0.4 Pa and a power of 500 W. The film formation temperature is set to room temperature, and an argon gas flow rate of 40 sccm is introduced to perform sputtering. In—Ga— containing crystal grains having a size of 1 nm to 10 nm immediately after film formation, despite the intentional use of a target of In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 1. A Zn—O-based non-single crystal layer may be formed. The target component ratio, film forming pressure (0.1 Pa to 2.0 Pa), power (250 W to 3000 W: 8 inches φ), temperature (room temperature to 100 ° C.), reactive sputtering formation conditions, and the like are appropriately adjusted. Thus, it can be said that the presence or absence of crystal grains, the density of crystal grains, and the diameter size can be adjusted in the range of 1 nm to 10 nm. The thicknesses of the n + layers 406a, 406b, 407a, and 407b are 5 nm to 20 nm. Of course, when crystal grains are included in the layer, the size of the included crystal grains does not exceed the thickness. In this embodiment, the thickness of the n + layers 406a, 406b, 407a, and 407b is 5 nm.
本実施の形態の表示装置は、配線と酸化物半導体層との間にn+層を有する構成であるため、実施の形態1と比べて熱的にも安定動作を有せしめる。
Since the display device in this embodiment includes an n + layer between a wiring and an oxide semiconductor layer, the display device can be thermally stabilized as compared with
また、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411と、n+層となる酸化物半導体層を大気に曝すことなくスパッタリング法で積層することで、製造プロセス中に第1配線409乃至第3配線411が露呈して、ゴミが付着することを防止することができる。
In addition, the
なお、ここでは、n+層406a、406b、408a、408bを、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411と、酸化物半導体層405、407の間に設けたが、ゲート絶縁層403と、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411との間に設けてもよい。さらには、ゲート絶縁層403と、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411との間と、第1配線409、第2配線410、及び第3配線411と、酸化物半導体層405、407との間の両方に、n+層を設けてもよい。
Note that here, the n + layers 406a, 406b, 408a, and 408b are provided between the
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態7)
本実施の形態では、実施の形態2に適用可能な有機絶縁層の形状について、図32を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the shape of an organic insulating layer applicable to
図32に示すように、実施の形態2で作製する薄膜トランジスタ170のゲート絶縁層102、第1配線105a、第2配線105b、酸化物半導体層103上に有機絶縁層161が形成され、且つ有機絶縁層161は第2配線105bの一部を覆わないことを特徴とする。また、画素電極163は、第2配線105b、及びゲート絶縁層102上に形成される。
As shown in FIG. 32, an organic insulating
また、端子部に形成された透明導電層165は、接続電極120及びゲート絶縁層102上に形成される。また、端子部に形成された透明導電層164は、第2端子122及びゲート絶縁層102上に形成される。
Further, the transparent
以上により、画質が向上した表示装置を作製することができる。 Through the above, a display device with improved image quality can be manufactured.
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態8)
本実施の形態では、表示装置の一例である液晶表示装置の対向基板の構造について、図33及び図34を用いて示す。
(Embodiment 8)
In this embodiment, a structure of a counter substrate of a liquid crystal display device which is an example of a display device is described with reference to FIGS.
図33は、液晶表示装置の画素部における断面図であり、図34は画素部の上面図である。図34のA−Bの断面図が図33に相当する。 FIG. 33 is a cross-sectional view of the pixel portion of the liquid crystal display device, and FIG. 34 is a top view of the pixel portion. A cross-sectional view taken along line AB of FIG. 34 corresponds to FIG.
基板100上には、薄膜トランジスタ170が形成される。また、薄膜トランジスタ170上に有機絶縁層107が形成される。有機絶縁層107のコンタクトホールにおいて、薄膜トランジスタ170の配線に接続する画素電極110が形成される。画素電極110及び有機絶縁層107上には配向膜171が形成される。
A
対向基板172上には、薄膜トランジスタ170を覆う遮光層173が形成される。遮光層173及び対向基板172を覆う着色層174が形成される。着色層174上に補助電極176が形成される。遮光層173、着色層174、補助電極176を覆う対向電極175が形成される。対向電極175上に配向膜177が形成される。
A
図示しないが、基板100及び対向基板172は、シール材で固着される。また、基板100と、対向基板172と、シール材との内側において、液晶178が充填される。
Although not shown, the
対向電極175は、実施の形態2に示す画素電極110の材料を適宜用いて形成する。
The
着色層174は、赤色波長範囲の光、青色波長範囲の光、及び緑色波長範囲の光、それぞれを優先的に透過させる絶縁層を適宜用いて形成する。着色層174は、カラーフィルタとして機能する。
The
補助電極176は、対向電極175の抵抗値を低減する目的で補助的に設けられた電極である。このため、補助電極176は、対向電極175と接触性の高い材料であり、且つ対向電極175より抵抗率の低い材料を用いて形成すればよい。代表的には、アルミニウム、チタン、銅、タンタル、タングステン、モリブデン等の単体を用いて形成することができる。また、上記金属と、スカンジウム、ニオブ、銅又はシリコンとの合金を用いて形成することができる。
The
本実施の形態では、対向電極175に接して、補助電極176が形成される。このため、対向電極175の抵抗値を低減することが可能であるため、対向電極175の厚さを薄くすることができる。また、対向電極175に電位を印加するためのコモン線を基板100の周辺部一帯に形成せず、コモン端子部において、共通電極と補助電極176と導電性粒子と接続すればよいため、液晶表示装置の狭額縁化が可能である。
In this embodiment mode, the
(実施の形態9)
本実施の形態では、電子ペーパーの一形態を示す。
(Embodiment 9)
In this embodiment, one mode of electronic paper is shown.
図12は、表示装置の例としてアクティブマトリクス型の電子ペーパーを示す。表示装置に用いられる薄膜トランジスタ581としては、実施の形態3及び実施の形態4で示す薄膜トランジスタ170と同様に作製でき、ゲート絶縁層、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体層を有する電気特性の高い薄膜トランジスタである。
FIG. 12 illustrates active matrix electronic paper as an example of a display device. The
図12に示す電子ペーパーは、ツイストボール表示方式を用いた表示装置の例である。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用い、電極である第1電極及び第2電極の間に配置し、第1電極及び第2電極に電位差を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。 The electronic paper illustrated in FIG. 12 is an example of a display device using a twisting ball display system. In the twist ball display system, spherical particles that are painted in white and black are used for the display element, and are arranged between the first electrode and the second electrode that are electrodes, and a potential difference is generated between the first electrode and the second electrode. In this method, display is performed by controlling the orientation of the spherical particles.
第1の基板580上の薄膜トランジスタ581はボトムゲート構造の薄膜トランジスタであり、ソース電極またはドレイン電極によって第1電極587と、絶縁層583、584、585に形成する開口で接しており電気的に接続している。第1の基板580上に形成された第1電極587と、第2の基板596上に形成された第2電極588との間には、黒色領域590a及び白色領域590bと、黒色領域590a及び白色領域590bの周りを液体で満たすキャビティ594とを有する球形粒子589が設けられている。また、球形粒子589の周囲は樹脂等の充填材595で充填されている(図12参照。)。本実施の形態においては、第1電極587が画素電極に相当し、第2電極588が共通電極に相当する。
The
また、ツイストボールの代わりに、電気泳動素子を用いることも可能である。電気泳動素子としては、透明な液体と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径10μm〜200μm程度のマイクロカプセルとを有する。第1電極と第2電極との間に設けられるマイクロカプセルは、第1電極と第2電極によって、電場が与えられると、白い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれている。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要であり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能であるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置(単に表示装置、または表示装置を具備する半導体装置ともいう)を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくことが可能となる。 Further, instead of the twisting ball, an electrophoretic element can be used. The electrophoretic element includes a transparent liquid and microcapsules having a diameter of about 10 μm to 200 μm in which positively charged white fine particles and negatively charged black fine particles are enclosed. The microcapsule provided between the first electrode and the second electrode, when an electric field is applied by the first electrode and the second electrode, the white fine particles and the black fine particles move in opposite directions, and white or black Can be displayed. A display element using this principle is an electrophoretic display element, and is generally called electronic paper. Since the electrophoretic display element has higher reflectance than the liquid crystal display element, an auxiliary light is unnecessary, power consumption is small, and the display portion can be recognized even in a dim place. Further, even when power is not supplied to the display portion, an image once displayed can be held; therefore, a semiconductor device with a display function from a radio wave source (simply a display device or a semiconductor having a display device) Even when the device is also moved away, the displayed image can be stored.
以上により、画質が向上した電子ペーパーを作製することができる。 Through the above steps, electronic paper with improved image quality can be manufactured.
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態8のいずれか一に記載した駆動回路または画素部と適宜組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented in appropriate combination with the driver circuit or the pixel portion described in any one of
(実施の形態10)
本実施の形態では、表示装置において、同一基板上に少なくとも駆動回路の一部と、画素部に配置する薄膜トランジスタを作製する例について以下に説明する。
(Embodiment 10)
In this embodiment, an example in which at least part of a driver circuit and a thin film transistor provided in a pixel portion are formed over the same substrate in the display device will be described below.
画素部に配置する薄膜トランジスタは、実施の形態3に従って形成する。また、実施の形態3示す薄膜トランジスタ170はnチャネル型TFTであるため、駆動回路のうち、nチャネル型TFTで構成することができる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成する。
A thin film transistor provided in the pixel portion is formed in accordance with
アクティブマトリクス型液晶表示装置のブロック図の一例を図13(A)に示す。図13(A)に示す表示装置は、基板5300上に表示素子を備えた画素を複数有する画素部5301と、各画素を選択する走査線駆動回路5302と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路5303とを有する。
An example of a block diagram of an active matrix liquid crystal display device is shown in FIG. A display device illustrated in FIG. 13A includes a pixel portion 5301 having a plurality of pixels each provided with a display element over a
画素部5301は、信号線駆動回路5303から列方向に伸張して配置された複数の信号線S1〜Sm(図示せず。)により信号線駆動回路5303と接続され、走査線駆動回路5302から行方向に伸張して配置された複数の走査線G1〜Gn(図示せず。)により走査線駆動回路5302と接続され、信号線S1〜Sm並びに走査線G1〜Gnに対応してマトリクス状に配置された複数の画素(図示せず。)を有する。そして、各画素は、信号線Sj(信号線S1〜Smのうちいずれか一)、走査線Gi(走査線G1〜Gnのうちいずれか一)と接続される。
The pixel portion 5301 is connected to the signal line driver circuit 5303 by a plurality of signal lines S1 to Sm (not shown) arranged extending from the signal line driver circuit 5303 in the column direction. A plurality of scanning lines G1 to Gn (not shown) arranged in the direction are connected to the scanning
また、実施の形態3に示す薄膜トランジスタ170は、nチャネル型TFTであり、nチャネル型TFTで構成する信号線駆動回路について図14を用いて説明する。
A
図14に示す信号線駆動回路は、ドライバIC5601、スイッチ群5602−1〜5602−M、第1配線5611、第2配線5612、第3配線5613及び配線5621−1〜5621−Mを有する。スイッチ群5602−1〜5602−Mそれぞれは、第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cを有する。
The signal line driver circuit illustrated in FIG. 14 includes a
ドライバIC5601は第1配線5611、第2配線5612、第3配線5613及び配線5621−1〜5621−Mに接続される。そして、スイッチ群5602−1〜5602−Mそれぞれは、第1配線5611、第2配線5612、第3配線5613及びスイッチ群5602−1〜5602−Mそれぞれに対応した配線5621−1〜5621−Mに接続される。そして、配線5621−1〜5621−Mそれぞれは、第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cを介して、3つの信号線に接続される。例えば、J列目の配線5621−J(配線5621−1〜配線5621−Mのうちいずれか一)は、スイッチ群5602−Jが有する第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cを介して、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に接続される。
The
なお、第1配線5611、第2配線5612、第3配線5613には、それぞれ信号が入力される。
Note that signals are input to the
なお、ドライバIC5601は、単結晶基板上に形成されていることが望ましい。さらに、スイッチ群5602−1〜5602−Mは、画素部と同一基板上に形成されていることが望ましい。したがって、ドライバIC5601とスイッチ群5602−1〜5602−MとはFPCなどを介して接続するとよい。
Note that the
次に、図14に示した信号線駆動回路の動作について、図15のタイミングチャートを参照して説明する。なお、図15のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択されている場合のタイミングチャートを示している。さらに、i行目の走査線Giの選択期間は、第1サブ選択期間T1、第2サブ選択期間T2及び第3サブ選択期間T3に分割されている。さらに、図14の信号線駆動回路は、他の行の走査線が選択されている場合でも図15と同様の動作をする。 Next, operation of the signal line driver circuit illustrated in FIG. 14 is described with reference to a timing chart of FIG. Note that the timing chart of FIG. 15 is a timing chart when the i-th scanning line Gi is selected. Further, the selection period of the i-th scanning line Gi is divided into a first sub-selection period T1, a second sub-selection period T2, and a third sub-selection period T3. Further, the signal line driver circuit in FIG. 14 operates in the same manner as in FIG. 15 even when a scan line in another row is selected.
なお、図15のタイミングチャートは、J列目の配線5621−Jが第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cを介して、信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に接続される場合について示している。
Note that in the timing chart in FIG. 15, the wiring 5621-J in the J-th column is connected to the signal line Sj-1, the signal line Sj, and the signal line Sj + 1 through the first
なお、図15のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択されるタイミング、第1薄膜トランジスタ5603aのオン・オフのタイミング5703a、第2薄膜トランジスタ5603bのオン・オフのタイミング5703b、第3薄膜トランジスタ5603cのオン・オフのタイミング5703c及びJ列目の配線5621−Jに入力される信号5721−Jを示している。
Note that the timing chart in FIG. 15 illustrates the timing at which the i-th scanning line Gi is selected, the on / off timing 5703a of the first
なお、配線5621−1〜配線5621−Mには第1サブ選択期間T1、第2サブ選択期間T2及び第3サブ選択期間T3において、それぞれ別のビデオ信号が入力される。例えば、第1サブ選択期間T1において配線5621−Jに入力されるビデオ信号は信号線Sj−1に入力され、第2サブ選択期間T2において配線5621−Jに入力されるビデオ信号は信号線Sjに入力され、第3サブ選択期間T3において配線5621−Jに入力されるビデオ信号は信号線Sj+1に入力される。さらに、第1サブ選択期間T1、第2サブ選択期間T2及び第3サブ選択期間T3において、配線5621−Jに入力されるビデオ信号をそれぞれData−j−1、Data−j、Data−j+1とする。
Note that different video signals are input to the wirings 5621-1 to 5621-M in the first sub-selection period T1, the second sub-selection period T2, and the third sub-selection period T3. For example, a video signal input to the wiring 5621-J in the first sub selection period T1 is input to the signal line Sj-1, and a video signal input to the wiring 5621-J in the second sub selection period T2 is the signal line Sj. And the video signal input to the wiring 5621-J in the third sub-selection period T3 is input to the signal
図15に示すように、第1サブ選択期間T1において第1薄膜トランジスタ5603aがオンし、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−j−1が、第1薄膜トランジスタ5603aを介して信号線Sj−1に入力される。第2サブ選択期間T2では、第2薄膜トランジスタ5603bがオンし、第1薄膜トランジスタ5603a及び第3薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−jが、第2薄膜トランジスタ5603bを介して信号線Sjに入力される。第3サブ選択期間T3では、第3薄膜トランジスタ5603cがオンし、第1薄膜トランジスタ5603a及び第2薄膜トランジスタ5603bがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−j+1が、第3薄膜トランジスタ5603cを介して信号線Sj+1に入力される。
As shown in FIG. 15, in the first sub-selection period T1, the first
以上のことから、図14の信号線駆動回路は、1ゲート選択期間を3つに分割することで、1ゲート選択期間中に1つの配線5621_Jから3つの信号線にビデオ信号を入力することができる。したがって、図14の信号線駆動回路は、ドライバIC5601が形成される基板と、画素部が形成されている基板との接続数を信号線の数に比べて約1/3にすることができる。接続数が約1/3になることによって、図14の信号線駆動回路は、信頼性、歩留まりなどを向上できる。
From the above, the signal line driver circuit in FIG. 14 can input a video signal from one wiring 5621_J to three signal lines during one gate selection period by dividing one gate selection period into three. it can. Therefore, the signal line driver circuit in FIG. 14 can reduce the number of connections between the substrate on which the
なお、図14のように、1ゲート選択期間を複数のサブ選択期間に分割し、複数のサブ選択期間それぞれにおいて、ある1つの配線から複数の信号線それぞれにビデオ信号を入力することができれば、薄膜トランジスタの配置や数、駆動方法などは限定されない。 As shown in FIG. 14, if one gate selection period is divided into a plurality of sub-selection periods, and a video signal can be input from a certain wiring to each of a plurality of signal lines in each of the plurality of sub-selection periods, The arrangement and number of thin film transistors and the driving method are not limited.
例えば、3つ以上のサブ選択期間それぞれにおいて1つの配線から3つ以上の信号線それぞれにビデオ信号を入力する場合は、薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタを制御するための配線を追加すればよい。ただし、1ゲート選択期間を4つ以上のサブ選択期間に分割すると、1つのサブ選択期間が短くなる。したがって、1ゲート選択期間は、2つまたは3つのサブ選択期間に分割されることが望ましい。 For example, when video signals are input from one wiring to each of three or more signal lines in each of three or more sub-selection periods, a thin film transistor and a wiring for controlling the thin film transistor may be added. However, if one gate selection period is divided into four or more sub selection periods, one sub selection period is shortened. Therefore, it is desirable that one gate selection period is divided into two or three sub selection periods.
別の例として、図16のタイミングチャートに示すように、1つの選択期間をプリチャージ期間Tp、第1サブ選択期間T1、第2サブ選択期間T2、第3サブ選択期間T3に分割してもよい。さらに、図16のタイミングチャートは、i行目の走査線Giが選択されるタイミング、第1薄膜トランジスタ5603aのオン・オフのタイミング5803a、第2薄膜トランジスタ5603bのオン・オフのタイミング5803b、第3薄膜トランジスタ5603cのオン・オフのタイミング5803c及びJ列目の配線5621−Jに入力される信号5821−Jを示している。図16に示すように、プリチャージ期間Tpにおいて第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cがオンする。このとき、配線5621−Jに入力されるプリチャージ電圧Vpが第1薄膜トランジスタ5603a、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cを介してそれぞれ信号線Sj−1、信号線Sj、信号線Sj+1に入力される。第1サブ選択期間T1において第1薄膜トランジスタ5603aがオンし、第2薄膜トランジスタ5603b及び第3薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−j−1が、第1薄膜トランジスタ5603aを介して信号線Sj−1に入力される。第2サブ選択期間T2では、第2薄膜トランジスタ5603bがオンし、第1薄膜トランジスタ5603a及び第3薄膜トランジスタ5603cがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−jが、第2薄膜トランジスタ5603bを介して信号線Sjに入力される。第3サブ選択期間T3では、第3薄膜トランジスタ5603cがオンし、第1薄膜トランジスタ5603a及び第2薄膜トランジスタ5603bがオフする。このとき、配線5621−Jに入力されるData−j+1が、第3薄膜トランジスタ5603cを介して信号線Sj+1に入力される。
As another example, as shown in the timing chart of FIG. 16, one selection period may be divided into a precharge period Tp, a first sub selection period T1, a second sub selection period T2, and a third sub selection period T3. Good. Further, the timing chart of FIG. 16 shows the timing at which the i-th scanning line Gi is selected, the on / off timing 5803a of the first
以上のことから、図16のタイミングチャートを適用した図14の信号線駆動回路は、サブ選択期間の前にプリチャージ期間を設けることによって、信号線をプリチャージできるため、画素へのビデオ信号の書き込みを高速に行うことができる。なお、図16において、図15と同様なものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分または同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。 From the above, the signal line driver circuit in FIG. 14 to which the timing chart in FIG. 16 is applied can precharge the signal line by providing the precharge period before the sub selection period. Writing can be performed at high speed. Note that in FIG. 16, components similar to those in FIG. 15 are denoted by common reference numerals, and detailed description of the same portions or portions having similar functions is omitted.
また、走査線駆動回路の構成について説明する。走査線駆動回路は、シフトレジスタ、バッファを有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。走査線駆動回路において、シフトレジスタにクロック信号(CLK)及びスタートパルス信号(SP)が入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファにおいて緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線には、1ライン分の画素のトランジスタのゲート電極が接続されている。そして、1ライン分の画素のトランジスタを一斉にONにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。 A structure of the scan line driver circuit will be described. The scan line driver circuit includes a shift register and a buffer. In some cases, a level shifter may be provided. In the scan line driver circuit, when a clock signal (CLK) and a start pulse signal (SP) are input to the shift register, a selection signal is generated. The generated selection signal is buffered and amplified in the buffer and supplied to the corresponding scanning line. A gate electrode of a transistor of a pixel for one line is connected to the scanning line. Since the transistors of pixels for one line must be turned on all at once, a buffer that can flow a large current is used.
走査線駆動回路の一部に用いるシフトレジスタの一形態について図17及び図18を用いて説明する。 One mode of a shift register used for part of the scan line driver circuit is described with reference to FIGS.
図17にシフトレジスタの回路構成を示す。図17に示すシフトレジスタは、フリップフロップ5701−1〜5701−nという複数のフリップフロップで構成される。また、第1クロック信号、第2クロック信号、スタートパルス信号、リセット信号が入力されて動作する。 FIG. 17 shows a circuit configuration of the shift register. The shift register illustrated in FIG. 17 includes a plurality of flip-flops, flip-flops 5701-1 to 5701-n. In addition, the first clock signal, the second clock signal, the start pulse signal, and the reset signal are input to operate.
図17のシフトレジスタの接続関係について説明する。図17のシフトレジスタは、i段目のフリップフロップ5701−i(フリップフロップ5701−1〜5701−nのうちいずれか一)は、図18に示した第1配線5501が第7配線5717−i−1に接続され、図18に示した第2配線5502が第7配線5717−i+1に接続され、図18に示した第3配線5503が第7配線5717−iに接続され、図18に示した第6配線5506が第5配線5715に接続される。
Connection relations of the shift register in FIG. 17 are described. In the shift register in FIG. 17, the i-th flip-flop 5701-i (any one of the flip-flops 5701-1 to 5701-n) has the first wiring 5501 shown in FIG. -1, the
また、図18に示した第4配線5504が奇数段目のフリップフロップでは第2配線5712に接続され、偶数段目のフリップフロップでは第3配線5713に接続され、図18に示した第5配線5505が第4配線5714に接続される。
The
ただし、1段目のフリップフロップ5701−1の図18に示す第1配線5501は第1配線5711に接続され、n段目のフリップフロップ5701−nの図18に示す第2配線5502は第6配線5716に接続される。
However, the first wiring 5501 of the first-stage flip-flop 5701-1 shown in FIG. 18 is connected to the
なお、第1配線5711、第2配線5712、第3配線5713、第6配線5716を、それぞれ第1信号線、第2信号線、第3信号線、第4信号線と呼んでもよい。さらに、第4配線5714、第5配線5715を、それぞれ第1電源線、第2電源線と呼んでもよい。
Note that the
次に、図17に示すフリップフロップの詳細について、図18に示す。図18に示すフリップフロップは、第1薄膜トランジスタ5571、第2薄膜トランジスタ5572、第3薄膜トランジスタ5573、第4薄膜トランジスタ5574、第5薄膜トランジスタ5575、第6薄膜トランジスタ5576、第7薄膜トランジスタ5577及び第8薄膜トランジスタ5578を有する。なお、第1薄膜トランジスタ5571、第2薄膜トランジスタ5572、第3薄膜トランジスタ5573、第4薄膜トランジスタ5574、第5薄膜トランジスタ5575、第6薄膜トランジスタ5576、第7薄膜トランジスタ5577及び第8薄膜トランジスタ5578は、nチャネル型トランジスタであり、ゲート・ソース間電圧(Vgs)がしきい値電圧(Vth)を上回ったとき導通状態になるものとする。
Next, FIG. 18 shows details of the flip-flop shown in FIG. The flip-flop illustrated in FIG. 18 includes a first
図18において、第3薄膜トランジスタ5573のゲート電極は、電源線と電気的に接続されている。また、第3薄膜トランジスタ5573と第4薄膜トランジスタ5574の接続させた回路(図18中鎖線5500で囲んだ回路)は、図2(A)に示す回路構成に相当すると言える。ここでは全ての薄膜トランジスタは、エンハンスメント型のnチャネル型トランジスタとする例を示すが、特に限定されず、例えば、第3薄膜トランジスタ5573は、デプレッション型のnチャネル型トランジスタを用いても駆動回路を駆動させることもできる。
In FIG. 18, the gate electrode of the third
次に、図18に示すフリップフロップの接続構成について、以下に示す。 Next, a connection structure of the flip-flop illustrated in FIG. 18 is described below.
第1薄膜トランジスタ5571の第1電極(ソース電極またはドレイン電極の一方)が第4配線5504に接続され、第1薄膜トランジスタ5571の第2電極(ソース電極またはドレイン電極の他方)が第3配線5503に接続される。
A first electrode (one of a source electrode and a drain electrode) of the first
第2薄膜トランジスタ5572の第1電極が第6配線5506に接続され、第2薄膜トランジスタ5572の第2電極が第3配線5503に接続される。
A first electrode of the second
第3薄膜トランジスタ5573の第1電極が第5配線5505に接続され、第3薄膜トランジスタ5573の第2電極が第2薄膜トランジスタ5572のゲート電極に接続され、第3薄膜トランジスタ5573のゲート電極が第5配線5505に接続される。
The first electrode of the third
第4薄膜トランジスタ5574の第1電極が第6配線5506に接続され、第4薄膜トランジスタ5574の第2電極が第2薄膜トランジスタ5572のゲート電極に接続され、第4薄膜トランジスタ5574のゲート電極が第1薄膜トランジスタ5571のゲート電極に接続される。
The first electrode of the fourth
第5薄膜トランジスタ5575の第1電極が第5配線5505に接続され、第5薄膜トランジスタ5575の第2電極が第1薄膜トランジスタ5571のゲート電極に接続され、第5薄膜トランジスタ5575のゲート電極が第1配線5501に接続される。
The first electrode of the fifth
第6薄膜トランジスタ5576の第1電極が第6配線5506に接続され、第6薄膜トランジスタ5576の第2電極が第1薄膜トランジスタ5571のゲート電極に接続され、第6薄膜トランジスタ5576のゲート電極が第2薄膜トランジスタ5572のゲート電極に接続される。
The first electrode of the sixth
第7薄膜トランジスタ5577の第1電極が第6配線5506に接続され、第7薄膜トランジスタ5577の第2電極が第1薄膜トランジスタ5571のゲート電極に接続され、第7薄膜トランジスタ5577のゲート電極が第2配線5502に接続される。第8薄膜トランジスタ5578の第1電極が第6配線5506に接続され、第8薄膜トランジスタ5578の第2電極が第2薄膜トランジスタ5572のゲート電極に接続され、第8薄膜トランジスタ5578のゲート電極が第1配線5501に接続される。
The first electrode of the seventh
なお、第1薄膜トランジスタ5571のゲート電極、第4薄膜トランジスタ5574のゲート電極、第5薄膜トランジスタ5575の第2電極、第6薄膜トランジスタ5576の第2電極及び第7薄膜トランジスタ5577の第2電極の接続箇所をノード5543とする。さらに、第2薄膜トランジスタ5572のゲート電極、第3薄膜トランジスタ5573の第2電極、第4薄膜トランジスタ5574の第2電極、第6薄膜トランジスタ5576のゲート電極及び第8薄膜トランジスタ5578の第2電極の接続箇所をノード5544とする。
Note that a connection position of the gate electrode of the first
なお、第1配線5501、第2配線5502、第3配線5503及び第4配線5504を、それぞれ第1信号線、第2信号線、第3信号線、第4信号線と呼んでもよい。さらに、第5配線5505を第1電源線、第6配線5506を第2電源線と呼んでもよい。
Note that the first wiring 5501, the
また、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を実施の形態3に示すnチャネル型TFTのみで作製することも可能である。実施の形態3に示すnチャネル型TFTはトランジスタの電界効果移動度が大きいため、駆動回路の駆動周波数を高くすることが可能となる。例えば、実施の形態3に示すnチャネル型TFTを用いた走査線駆動回路は、高速に動作させることが出来るため、フレーム周波数を高くすること、または、黒画面挿入を実現することなども実現することが出来る。
In addition, the signal line driver circuit and the scan line driver circuit can be manufactured using only the n-channel TFT described in
さらに、走査線駆動回路のトランジスタのチャネル幅を大きくすることや、複数の走査線駆動回路を配置することなどによって、さらに高いフレーム周波数を実現することが出来る。複数の走査線駆動回路を配置する場合は、偶数行の走査線を駆動する為の走査線駆動回路を片側に配置し、奇数行の走査線を駆動するための走査線駆動回路をその反対側に配置することにより、フレーム周波数を高くすることを実現することが出来る。また、複数の走査線駆動回路により、同じ走査線に信号を出力すると、表示装置の大型化に有利である。 Further, a higher frame frequency can be realized by increasing the channel width of the transistor of the scan line driver circuit or disposing a plurality of scan line driver circuits. When a plurality of scanning line driving circuits are arranged, a scanning line driving circuit for driving even-numbered scanning lines is arranged on one side, and a scanning line driving circuit for driving odd-numbered scanning lines is arranged on the opposite side. By arranging them in this manner, it is possible to increase the frame frequency. In addition, when a plurality of scanning line driving circuits outputs signals to the same scanning line, it is advantageous for increasing the size of the display device.
また、アクティブマトリクス型発光表示装置を作製する場合、少なくとも一つの画素に複数の薄膜トランジスタを配置するため、走査線駆動回路を複数配置することが好ましい。アクティブマトリクス型発光表示装置のブロック図の一例を図13(B)に示す。 In the case of manufacturing an active matrix light-emitting display device, it is preferable to dispose a plurality of scan line driver circuits in order to dispose a plurality of thin film transistors in at least one pixel. An example of a block diagram of an active matrix light-emitting display device is illustrated in FIG.
図13(B)に示す発光表示装置は、基板5400上に表示素子を備えた画素を複数有する画素部5401と、各画素を選択する第1走査線駆動回路5402及び第2走査線駆動回路5404と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路5403とを有する。
A light-emitting display device illustrated in FIG. 13B includes a pixel portion 5401 having a plurality of pixels each provided with a display element over a
図13(B)に示す発光表示装置の画素に入力されるビデオ信号をデジタル形式とする場合、画素はトランジスタのオンとオフの切り替えによって、発光もしくは非発光の状態となる。よって、面積階調法または時間階調法を用いて階調の表示を行うことができる。面積階調法は、1画素を複数の副画素に分割し、各副画素を独立にビデオ信号に基づいて駆動させることによって、階調表示を行う駆動法である。また時間階調法は、画素が発光する期間を制御することによって、階調表示を行う駆動法である。 In the case where a video signal input to the pixel of the light-emitting display device illustrated in FIG. 13B is in a digital format, the pixel is turned on or off by switching on and off of the transistor. Therefore, gradation display can be performed using the area gradation method or the time gradation method. The area gradation method is a driving method in which gradation display is performed by dividing one pixel into a plurality of subpixels and independently driving each subpixel based on a video signal. The time gray scale method is a driving method for performing gray scale display by controlling a period during which a pixel emits light.
発光素子は、液晶素子などに比べて応答速度が高いので、液晶素子よりも時間階調法に適している。具体的に時間階調法で表示を行なう場合、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する。そしてビデオ信号に従い、各サブフレーム期間において画素の発光素子を発光または非発光の状態にする。複数のサブフレーム期間に分割することによって、1フレーム期間中に画素が実際に発光する期間のトータルの長さを、ビデオ信号により制御することができ、階調を表示することができる。 Since a light emitting element has a higher response speed than a liquid crystal element or the like, it is more suitable for a time gray scale method than a liquid crystal element. Specifically, when displaying by the time gray scale method, one frame period is divided into a plurality of subframe periods. Then, in accordance with the video signal, the light emitting element of the pixel is turned on or off in each subframe period. By dividing into a plurality of subframe periods, the total length of a period during which a pixel actually emits light during one frame period can be controlled by a video signal, and gradation can be displayed.
なお、図13(B)に示す発光表示装置では、一つの画素に2つのスイッチング用TFTを配置する場合、一方のスイッチング用TFTのゲート配線である第1走査線に入力される信号を第1の走査線駆動回路5402で生成し、他方のスイッチング用TFTのゲート配線である第2走査線に入力される信号を第2走査線駆動回路5404で生成している例を示しているが、第1走査線に入力される信号と、第2走査線に入力される信号とを、共に1つの走査線駆動回路で生成するようにしても良い。また、例えば、1つの画素が有するスイッチング用TFTの数によって、スイッチング素子の動作を制御するのに用いられる走査線が、各画素に複数設けられることもあり得る。この場合、複数の走査線に入力される信号を、全て1つの走査線駆動回路で生成しても良いし、複数の各走査線駆動回路で生成しても良い。
Note that in the light-emitting display device illustrated in FIG. 13B, when two switching TFTs are provided in one pixel, a signal input to the first scanning line which is a gate wiring of one switching TFT is the first. In this example, the second scanning
また、発光表示装置においても、駆動回路のうち、nチャネル型TFTで構成することができる駆動回路の一部を画素部の薄膜トランジスタと同一基板上に形成することができる。また、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を実施の形態3に示すnチャネル型TFTのみで作製することも可能である。
In the light-emitting display device, part of a driver circuit that can include n-channel TFTs among driver circuits can be formed over the same substrate as the thin film transistor in the pixel portion. In addition, the signal line driver circuit and the scan line driver circuit can be manufactured using only the n-channel TFT described in
図35は、表示装置を構成する、信号入力端子、走査線、信号線、非線形素子を含む保護回路及び画素部の位置関係を説明する図である。絶縁表面を有する基板320上には走査線323と信号線324が交差して配置され、画素部327が構成されている。なお、画素部327は、図13に示す画素部5301と画素部5401に相当する。
FIG. 35 is a diagram illustrating a positional relationship between a signal input terminal, a scan line, a signal line, a protection circuit including a nonlinear element, and a pixel portion included in a display device. A
画素部327は複数の画素328がマトリクス状に配列して構成されている。画素328は、走査線323と信号線324に接続する画素TFT329、保持容量部330、画素電極331を含んで構成されている。
The
ここで示す画素構成において、保持容量部330では、一方の電極と画素TFT329が接続され、他方の電極と容量線332が接続される場合を示している。また、画素電極331は表示素子(液晶素子、発光素子、コントラスト媒体(電子インク)等)を駆動する一方の電極を構成する。これらの表示素子の他方の電極はコモン端子333に接続されている。
In the pixel configuration shown here, in the
保護回路は、画素部327と、信号線入力端子322との間に配設されている。また、走査線駆動回路と、画素部327の間に配設されている。本実施の形態では、複数の保護回路を配設して、走査線323、信号線324及び容量バス線337に静電気等によりサージ電圧が印加され、画素TFT329等が破壊されないように構成されている。そのため、保護回路にはサージ電圧が印加されたときに、コモン配線に電荷を逃がすように構成されている。
The protection circuit is provided between the
本実施の形態では、走査線323側に保護回路334、信号線324側に保護回路335、容量バス線337に保護回路336を配設する例を示している。ただし、保護回路の配設位置はこれに限定されない。また、走査線駆動回路をIC等の半導体装置で実装しない場合は、走査線323側に保護回路334を設けなくとも良い。
In this embodiment, the
これらの回路の各々に実施の形態1乃至実施の形態7に示したTFTを用いることができる。
The TFT described in any of
ここで、コモン端子333の構造について、図38を用いて示す。
Here, the structure of the
図38(A)は、コモンコンタクト端子の断面図であり、図38(B)に示す上面図のD1−D2に相当する。 FIG. 38A is a cross-sectional view of the common contact terminal and corresponds to D1-D2 in the top view in FIG. 38B.
共通電位線491は、ゲート絶縁層403上に設けられ、図1に示す第1配線409乃至第3配線411と同じ材料及び同じ工程で作製される。
The common
また、共通電位線491は、有機絶縁層452で覆われ、有機絶縁層452は、共通電位線491と重なる位置に複数の開口部を有している。この開口部は、第1配線409乃至第3配線411のいずれかと、画素電極110とを接続するコンタクトホールと同じ工程で作製される。
Further, the common
また、共通電極492は、有機絶縁層452上に設けられ、接続配線453や、画素部の画素電極と同じ材料及び同じ工程で作製される。
The
なお、共通電極492は、シール材に含まれる導電性粒子と接触する電極であり、第2の基板の対向電極と電気的に接続が行われる。
Note that the
また、上述した駆動回路は、液晶表示装置や発光表示装置に限らず、スイッチング素子と電気的に接続する素子を利用して電子インクを駆動させる電子ペーパーに用いてもよい。電子ペーパーは、電気泳動表示装置(電気泳動ディスプレイ)も呼ばれており、紙と同じ読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて軽い形状とすることが可能という利点を有している。 The driving circuit described above is not limited to a liquid crystal display device or a light-emitting display device, and may be used for electronic paper that drives electronic ink using an element that is electrically connected to a switching element. Electronic paper is also called an electrophoretic display device (electrophoretic display), and has the same readability as paper, low power consumption compared to other display devices, and the advantage that it can be made thin and light. ing.
以上により、画質が向上した表示装置を作製することができる。 Through the above, a display device with improved image quality can be manufactured.
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態11)
酸化物半導体層を用いて薄膜トランジスタを作製し、その薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて、表示装置を作製することができる。また、実施の形態1または実施の形態2に示すインバータ回路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。
(Embodiment 11)
A thin film transistor is manufactured using the oxide semiconductor layer, and the display device can be manufactured using the thin film transistor in a pixel portion and further in a driver circuit. Further, part or all of the driver circuit of the inverter circuit described in
表示装置は表示素子を含む。表示素子としては液晶素子(液晶表示素子ともいう)、発光素子(発光表示素子ともいう)を用いることができる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機EL(Electro Luminescence)、有機EL等が含まれる。また、電子インクなど、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができる。 The display device includes a display element. As the display element, a liquid crystal element (also referred to as a liquid crystal display element) or a light-emitting element (also referred to as a light-emitting display element) can be used. The light-emitting element includes, in its category, an element whose luminance is controlled by current or voltage, and specifically includes inorganic EL (Electro Luminescence), organic EL, and the like. In addition, a display medium whose contrast is changed by an electric effect, such as electronic ink, can be used.
また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含む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層を形成した後であって、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。 The display device includes a panel in which the display element is sealed, and a module in which an IC including a controller is mounted on the panel. Further, in the process of manufacturing the display device, the element substrate which corresponds to one embodiment before the display element is completed is provided with a means for supplying current to the display element in each of the plurality of pixels. Specifically, the element substrate may be in a state in which only the pixel electrode of the display element is formed, or after the formation of the conductive layer to be the pixel electrode and before the pixel electrode is formed by etching. It can be in any state, and all forms apply.
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源(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 Bonding)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表示装置に含むものとする。 Note that a display device in this specification means an image display device, a display device, or a light source (including a lighting device). Also, a connector, for example, a module with a FPC (Flexible printed circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package), a module with a printed wiring board at the end of a TAB tape or TCP, or a display It is assumed that the display device includes all modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on the element by a COG (Chip On Glass) method.
本実施の形態では、液晶表示パネルの外観及び断面について、図19を用いて説明する。図19は、第1基板4001上に形成されたゲート絶縁層、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体層を有する電気特性の高い薄膜トランジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、第2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19(B)は、図19(A1)(A2)のM−Nにおける断面図に相当する。
In this embodiment, the appearance and a cross section of a liquid crystal display panel are described with reference to FIGS. FIG. 19 illustrates
第1基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004とを囲むようにして、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基板4001とシール材4005と第2基板4006とによって、液晶層4008と共に封止されている。また第1基板4001上のシール材4005によって囲ま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層または多結晶半導体層で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。
A
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、COG方法、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19(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19(A2)は、TAB方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
Note that a connection method of a driver circuit which is separately formed is not particularly limited, and a COG method, a wire bonding method, a TAB method, or the like can be used. FIG. 19A1 illustrates an example in which the signal
また第1基板4001上に設けられた画素部4002と、走査線駆動回路4004は、薄膜トランジスタを複数有しており、図19(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上には有機絶縁層4021が設けられている。
In addition, the
薄膜トランジスタ4010、4011は、ゲート絶縁層、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体層を含む電気特性の高い薄膜トランジスタに相当し、実施の形態3に示す薄膜トランジスタ170を適用することができる。本実施の形態において、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。
The
また、液晶素子4013が有する画素電極4030は、薄膜トランジスタ4010と電気的に接続されている。そして液晶素子4013の対向電極4031は第2基板4006上に形成されている。画素電極4030と対向電極4031と液晶層4008とが重なっている部分が、液晶素子4013に相当する。なお、画素電極4030、対向電極4031はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層4032、4033が設けられ、絶縁層4032、4033を介して液晶層4008を挟持している。
In addition, the
なお、第1基板4001、第2基板4006としては、ガラス、金属(代表的にはステンレス)、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fiberglass−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。
Note that as the
また、柱状のスペーサ4035は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる。画素電極4030と対向電極4031との間の距離(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。また、対向電極4031は、薄膜トランジスタ4010と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極4031と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材4005に含有させる。
The
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層4008に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が10μs〜100μsと短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
Alternatively, a liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with 5% by weight or more of a chiral agent is used for the
なお本実施の形態は透過型液晶表示装置の例であるが、本実施の形態は反射型液晶表示装置でも半透過型液晶表示装置でも適用できる。 Note that although this embodiment is an example of a transmissive liquid crystal display device, this embodiment can be applied to a reflective liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device.
また、本実施の形態の液晶表示装置では、基板の外側(視認側)に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極という順に設けるが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層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。 In the liquid crystal display device of this embodiment, a polarizing plate is provided on the outer side (viewing side) of the substrate, a colored layer is provided on the inner side, and an electrode used for the display element. The polarizing plate may be provided on the inner side of the substrate. Good. In addition, the stacked structure of the polarizing plate and the colored layer is not limited to this embodiment mode, and may be set as appropriate depending on the material and manufacturing process conditions of the polarizing plate and the colored layer. Further, a light shielding layer functioning as a black matrix may be provided.
また、本実施の形態では、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため、及び薄膜トランジスタの信頼性を向上させるため、上記実施の形態で得られた薄膜トランジスタ170を有機絶縁層4021で覆う構成となっている。
In this embodiment mode, the
また、平坦性を有する有機絶縁層4021を形成する。有機絶縁層4021としては、実施の形態1に示す有機絶縁層452に示した材料を適宜用いることができる。
In addition, an organic insulating
画素電極4030、対向電極4031は、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、インジウム錫酸化物、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。
The
また、画素電極4030、対向電極4031として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)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。
The
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、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。 As the conductive polymer, a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, or a copolymer of two or more kinds thereof can be given.
また別途形成された信号線駆動回路4003と、走査線駆動回路4004または画素部4002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。
In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal
本実施の形態では、接続端子電極4015が、液晶素子4013が有する画素電極4030と同じ導電層から形成され、端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のソース電極及びドレイン電極と同じ導電層で形成されている。
In this embodiment, the
接続端子電極4015は、FPC4018が有する端子と、異方性導電層4019を介して電気的に接続されている。
The
また図19においては、信号線駆動回路4003を別途形成し、第1基板4001に実装している例を示しているが、本実施の形態は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。
FIG. 19 illustrates an example in which the signal
図20は、上記実施の形態を適用して作製されるTFT基板2600を用いて表示装置として液晶表示モジュールを構成する一例を示している。
FIG. 20 shows an example in which a liquid crystal display module is formed as a display device using a
図20は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板2600と対向基板2601がシール材2602により固着され、その間にTFT等を含む画素部2603、液晶層を含む表示素子2604、着色層2605が設けられ表示領域を形成している。着色層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着色層が各画素に対応して設けられている。TFT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TFT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。
FIG. 20 illustrates an example of a liquid crystal display module. A
液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モードなどの液晶を用いることができる。 The liquid crystal display modules include TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, PVA (Pattern Attached Pattern) (Axial Symmetrical Aligned Micro-cell) mode, OCB (Optical Compensated Birefringence) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (Antiferroelectric liquid crystal) It is possible to use a crystal.
以上により、画質が向上した液晶表示パネルを作製することができる。 Through the above steps, a liquid crystal display panel with improved image quality can be manufactured.
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態12)
本実施の形態では、表示装置として発光表示装置の一形態を示す。表示装置の有する表示素子としては、ここではエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いて示す。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。
(Embodiment 12)
In this embodiment, one mode of a light-emitting display device is shown as a display device. As a display element included in the display device, a light-emitting element utilizing electroluminescence is used here. A light-emitting element using electroluminescence is distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. Generally, the former is called an organic EL element and the latter is called an inorganic EL element.
有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In the organic EL element, by applying a voltage to the light emitting element, electrons and holes are respectively injected from the pair of electrodes into the layer containing the light emitting organic compound, and a current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明する。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The dispersion-type inorganic EL element has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the light emission mechanism is donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level. The thin-film inorganic EL element has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between dielectric layers and further sandwiched between electrodes, and the light emission mechanism is localized light emission utilizing inner-shell electron transition of metal ions. Note that description is made here using an organic EL element as a light-emitting element.
図21は、表示装置のうち、発光表示装置の例として、デジタル時間階調駆動を適用可能な画素構成の一例を示す図である。 FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a pixel configuration to which digital time grayscale driving can be applied as an example of a light-emitting display device among display devices.
デジタル時間階調駆動を適用可能な画素の構成及び画素の動作について説明する。ここでは、1つの画素に、酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いるnチャネル型のトランジスタを2つ用いる形態を示す。 A structure and operation of a pixel to which digital time gray scale driving can be applied will be described. Here, a mode in which two n-channel transistors using an oxide semiconductor layer for a channel formation region is used for one pixel is shown.
画素6400は、スイッチング用トランジスタ6401、駆動用トランジスタ6402、発光素子6404及び容量素子6403を有している。スイッチング用トランジスタ6401はゲートが走査線6406に接続され、第1電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)が信号線6405に接続され、第2電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)が駆動用トランジスタ6402のゲートに直接接続されている。
The
なお、第2電極が駆動用トランジスタ6402のゲートに直接接続するためのコンタクトホールは、実施の形態2に示したゲート絶縁層へのエッチング、または実施の形態5に示すように、画素電極と同様に形成することが可能な接続配線を用いて形成することができるため、作製工程におけるフォトマスク数は増加しない。駆動用トランジスタ6402は、ゲートが容量素子6403を介して電源線6407に接続され、第1電極(ソース電極及びドレイン電極の一方)が電源線6407に接続され、第2電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)が発光素子6404の第1電極(画素電極)に接続されている。発光素子6404の第2電極は共通電極6408に相当する。共通電極6408は、同一基板上に形成される共通電位線と電気的に接続される。
Note that the contact hole for connecting the second electrode directly to the gate of the driving
なお、発光素子6404の第2電極(共通電極6408)には、低電源電位が設定されている。なお、低電源電位とは、電源線6407に設定される高電源電位を基準にして、低電源電位<高電源電位を満たす電位であり、低電源電位としては例えばGND、0Vなどが設定されていても良い。この高電源電位と低電源電位との電位差を発光素子6404に印加して、発光素子6404に電流を流して発光素子6404を発光させるため、高電源電位と低電源電位との電位差が発光素子6404の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位を設定する。
Note that a low power supply potential is set for the second electrode (the common electrode 6408) of the light-emitting
なお、容量素子6403は、駆動用トランジスタ6402のゲート容量を代用して省略することも可能である。駆動用トランジスタ6402のゲート容量については、チャネル領域とゲート電極との間で容量が形成されていてもよい。
Note that the
ここで、電圧入力電圧駆動方式の場合には、駆動用トランジスタ6402のゲートには、駆動用トランジスタ6402が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるようなビデオ信号を入力する。つまり、駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させる。駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させるため、電源線6407の電圧よりも高い電圧を駆動用トランジスタ6402のゲートにかける。なお、信号線6405には、電源線電圧及び駆動用トランジスタ6402のVthの総和以上の電圧をかける。
Here, in the case of the voltage input voltage driving method, a video signal is input to the gate of the driving
また、デジタル時間階調駆動に代えて、アナログ階調駆動を行う場合、信号の入力を異ならせることで、図21と同じ画素構成を用いることができる。 In addition, when analog grayscale driving is performed instead of digital time grayscale driving, the same pixel configuration as that in FIG. 21 can be used by changing signal input.
アナログ階調駆動を行う場合、駆動用トランジスタ6402のゲートに、発光素子6404の順方向電圧及び駆動用トランジスタ6402のVthの総和以上の電圧をかける。発光素子6404の順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており、少なくとも順方向しきい値電圧よりも大きい。なお、駆動用トランジスタ6402が飽和領域で動作するようなビデオ信号を入力することで、発光素子6404に電流を流すことができる。駆動用トランジスタ6402を飽和領域で動作させるため、電源線6407の電位は、駆動用トランジスタ6402のゲート電位よりも高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子6404にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆動を行うことができる。
In the case of performing analog gradation driving, a voltage higher than the sum of the forward voltage of the light-emitting
なお、図21に示す画素構成は、これに限定されない。例えば、図21に示す画素に新たにスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタまたは論理回路などを追加してもよい。 Note that the pixel structure illustrated in FIG. 21 is not limited thereto. For example, a switch, a resistor, a capacitor, a transistor, a logic circuit, or the like may be newly added to the pixel illustrated in FIG.
次に、発光素子の構成について、図22を用いて説明する。ここでは、駆動用TFTがエンハンスメント型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図22の表示装置に用いられる駆動用TFTであるTFT7001、7011、7021は、実施の形態3及び実施の形態4で示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、ゲート絶縁層、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体層を含む信頼性の高い薄膜トランジスタである。
Next, the structure of the light-emitting element is described with reference to FIG. Here, the cross-sectional structure of the pixel will be described by taking the enhancement TFT as an example.
発光素子は、発光を取り出すために少なくとも陽極または陰極が透明であればよい。そして、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、画素構成は、どの射出構造の発光素子にも適用することができる。 The light emitting element only needs to have at least an anode or a cathode transparent in order to extract emitted light. Then, a thin film transistor and a light emitting element are formed on the substrate, and a top emission that extracts light from a surface opposite to the substrate, a bottom emission that extracts light from a surface on the substrate, and a surface opposite to the substrate and the substrate are provided. There is a light-emitting element having a dual emission structure in which light emission is extracted from the pixel, and the pixel configuration can be applied to a light-emitting element having any emission structure.
上面射出構造の発光素子について図22(A)を用いて説明する。 A light-emitting element having a top emission structure will be described with reference to FIG.
図22(A)に、駆動用TFTであるTFT7001がn型で、発光素子7002から発せられる光が陽極7005側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図22(A)では、発光素子7002の陰極7003と駆動用TFTであるTFT7001が電気的に接続されており、陰極7003上にEL層7004、陽極7005が順に積層されている。陰極7003は仕事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電層であれば様々の材料を用いることができる。例えば、Ca、Al、MgAg、AlLi等が望ましい。そしてEL層7004は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。複数の層で構成されている場合、陰極7003上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。陽極7005は光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成し、例えば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、インジウム錫酸化物、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導電層を用いても良い。
FIG. 22A is a cross-sectional view of a pixel in the case where the
陰極7003及び陽極7005でEL層7004を挟んでいる領域が発光素子7002に相当する。図22(A)に示した画素の場合、発光素子7002から発せられる光は、矢印で示すように陽極7005側に射出する。
A region where the
次に、下面射出構造の発光素子について図22(B)を用いて説明する。駆動用TFT7011がn型で、発光素子7012から発せられる光が陰極7013側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図22(B)では、駆動用TFT7011と電気的に接続された透光性を有する導電層7017上に、発光素子7012の陰極7013が形成されており、陰極7013上にEL層7014、陽極7015が順に積層されている。なお、陽極7015が透光性を有する場合、陽極上を覆うように、光を反射または遮蔽するための遮蔽層7016が形成されていてもよい。陰極7013は、図22(A)の場合と同様に、仕事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその厚さは、光を透過する程度(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの厚さを有するアルミニウム層を、陰極7013として用いることができる。そしてEL層7014は、図22(A)と同様に、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極7015は光を透過する必要はないが、図22(A)と同様に、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。そして遮蔽層7016は、例えば光を反射する金属等を用いることができるが、金属層に限定されない。例えば黒の顔料を添加した樹脂層等を用いることもできる。
Next, a light-emitting element having a bottom emission structure will be described with reference to FIG. A cross-sectional view of a pixel in the case where the driving
陰極7013及び陽極7015で、EL層7014を挟んでいる領域が発光素子7012に相当する。図22(B)に示した画素の場合、発光素子7012から発せられる光は、矢印で示すように陰極7013側に射出する。
A region where the
次に、両面射出構造の発光素子について、図22(C)を用いて説明する。図22(C)では、駆動用TFT7021と電気的に接続された透光性を有する導電層7027上に、発光素子7022の陰極7023が形成されており、陰極7023上にEL層7024、陽極7025が順に積層されている。陰極7023は、図22(A)の場合と同様に、仕事関数が小さい導電性材料であれば様々な材料を用いることができる。ただしその厚さは、光を透過する程度とする。例えば20nmの膜厚を有するアルミニウム層を、陰極7023として用いることができる。そしてEL層7024は、図22(A)と同様に、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。陽極7025は、図22(A)と同様に、光を透過する透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。
Next, a light-emitting element having a dual emission structure will be described with reference to FIG. In FIG. 22C, a
陰極7023と、EL層7024と、陽極7025とが重なっている部分が発光素子7022に相当する。図22(C)に示した画素の場合、発光素子7022から発せられる光は、矢印で示すように陽極7025側と陰極7023側の両方に射出する。
A portion where the
なお、ここでは、発光素子として有機EL素子について述べたが、発光素子として無機EL素子を設けることも可能である。 Note that although an organic EL element is described here as a light-emitting element, an inorganic EL element can also be provided as a light-emitting element.
なお本実施の形態では、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタ(駆動用TFT)と発光素子が電気的に接続されている例を示したが、駆動用TFTと発光素子との間に電流制御用TFTが接続されている構成であってもよい。 Note that in this embodiment mode, an example in which a thin film transistor (driving TFT) that controls driving of a light emitting element is electrically connected to the light emitting element is shown, but current control is performed between the driving TFT and the light emitting element. A configuration in which TFTs are connected may be used.
なお本実施の形態で示す表示装置は、図22に示した構成に限定されるものではなく、本明細書における技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Note that the display device described in this embodiment is not limited to the structure illustrated in FIG. 22 and can be modified in various ways based on the technical idea in this specification.
次に、表示装置の一形態である発光表示パネル(発光パネルともいう)の外観及び断面の一形態について、図23を用いて説明する。図23は、ゲート絶縁層、ゲート絶縁層上に形成されるソース電極及びドレイン電極、ソース電極及びドレイン電極上に形成される酸化物半導体層を含む電気特性の高い薄膜トランジスタ、並びに発光素子が形成された第1基板と、第2基板とを、第1基板及び第2基板の間に設けられたシール材で封止した、パネルの上面図であり、図23(B)は、図23(A)のH−Iにおける断面図に相当する。 Next, the appearance and one embodiment of a cross section of a light-emitting display panel (also referred to as a light-emitting panel) which is one embodiment of the display device are described with reference to FIGS. FIG. 23 illustrates a gate insulating layer, a thin film transistor having high electrical characteristics including a source electrode and a drain electrode formed over the gate insulating layer, an oxide semiconductor layer formed over the source electrode and the drain electrode, and a light-emitting element. FIG. 23B is a top view of a panel in which the first substrate and the second substrate are sealed with a sealant provided between the first substrate and the second substrate. FIG. ) Corresponds to a cross-sectional view taken along line HI.
第1基板4501上に設けられた画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bを囲むようにして、シール材4505が設けられている。また画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bの上に第2基板4506が設けられている。よって画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、第1基板4501とシール材4505と第2基板4506とによって、充填材4507と共に密封されている。このように外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
A
また、第1基板4501上に設けられた画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、薄膜トランジスタを複数有しており、図23(B)では、画素部4502に含まれる薄膜トランジスタ4510と、信号線駆動回路4503aに含まれる薄膜トランジスタ4509とを例示している。
In addition, the
薄膜トランジスタ4509、4510は、ゲート絶縁層、ソース電極、及びドレイン電極上に酸化物半導体層を含む電気特性の高い薄膜トランジスタに相当し、実施の形態3及び実施の形態4に示す薄膜トランジスタ170を適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ4509、4510はnチャネル型薄膜トランジスタである。
また、発光素子4511が有する画素電極である第1電極4517は、薄膜トランジスタ4510のソース電極またはドレイン電極と電気的に接続されている。なお、発光素子4511の構成は、第1電極4517、EL層4512、第2電極4513の積層構造であるが、本実施の形態に示した構成に限定されない。発光素子4511から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子4511の構成は適宜変えることができる。
A
隔壁4520は、有機樹脂層、無機絶縁層、または有機ポリシロキサン層を用いて形成する。特に感光性の材料を用い、第1電極4517上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
A
EL層4512は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。
The
発光素子4511に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第2電極4513及び隔壁4520上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化珪素層、窒化酸化珪素層、DLC層等を形成することができる。
A protective layer may be formed over the
また、信号線駆動回路4503a、4503b、走査線駆動回路4504a、4504b、または画素部4502に与えられる各種信号及び電位は、FPC4518a、4518bから供給されている。
In addition, a variety of signals and potentials are supplied to the signal
本実施の形態では、接続端子電極4515が、発光素子4511が有する第1電極4517と同じ導電層から形成され、端子電極4516は、薄膜トランジスタ4509、4510が有するソース電極及びドレイン電極と同じ導電層から形成されている。
In this embodiment, the
接続端子電極4515は、FPC4518aが有する端子と、異方性導電層4519を介して電気的に接続されている。
The
発光素子4511からの光の取り出し方向に位置する基板には、第2基板は透光性でなければならない。その場合には、第2基板4506として、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。
The second substrate must be translucent to the substrate located in the direction in which light is extracted from the
また、充填材4507としては、窒素やアルゴンなどの不活性な気体、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等を用いることができる。紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂としては、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。本実施の形態は充填材として窒素を用いる。
As the
また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、または円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板または円偏光板に反射防止層を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。 Further, if necessary, an optical film such as a polarizing plate, a circularly polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), a color filter, or the like is provided on the emission surface of the light emitting element. You may provide suitably. Further, an antireflection layer may be provided on the polarizing plate or the circularly polarizing plate. For example, anti-glare treatment can be performed that diffuses reflected light due to surface irregularities and reduces reflection.
信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、別途用意された基板上に単結晶半導体層または多結晶半導体層によって形成された駆動回路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、または走査線駆動回路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、本実施の形態は図23の構成に限定されない。
The signal
以上により、画質が向上した発光表示装置(表示パネル)を作製することができる。 Through the above steps, a light-emitting display device (display panel) with improved image quality can be manufactured.
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態13)
電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図24、図25に示す。
(Embodiment 13)
Electronic paper can be used for electronic devices in various fields as long as they display information. For example, the electronic paper can be applied to an electronic book (electronic book), a poster, an advertisement in a vehicle such as a train, and a display on various cards such as a credit card. Examples of electronic devices are illustrated in FIGS.
図24(A)は、電子ペーパーで作られたポスター2631を示している。広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、上記実施の形態を適用した電子ペーパーを用いれば短時間で広告の表示を変えることができる。また、表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、ポスターは無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
FIG. 24A illustrates a
また、図24(B)は、電車などの乗り物の車内広告2632を示している。広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告の交換は人手によって行われるが、上記実施の形態を適用した電子ペーパーを用いれば人手を多くかけることなく短時間で広告の表示を変えることができる。また表示も崩れることなく安定した画像が得られる。なお、車内広告は無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
FIG. 24B illustrates an
また、図25は、電子書籍2700の一例を示している。例えば、電子書籍2700は、筐体2701および筐体2703の2つの筐体で構成されている。筐体2701および筐体2703は、軸部2711により一体とされており、該軸部2711を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
FIG. 25 illustrates an example of an
筐体2701には表示部2705が組み込まれ、筐体2703には表示部2707が組み込まれている。表示部2705および表示部2707は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部(図25では表示部2705)に文章を表示し、左側の表示部(図25では表示部2707)に画像を表示することができる。
A
また、図25では、筐体2701に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体2701において、電源2721、操作キー2723、スピーカ2725などを備えている。操作キー2723により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングディバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSB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してもよい。さらに、電子書籍2700は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
FIG. 25 illustrates an example in which the
また、電子書籍2700は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
Further, the
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態14)
上記実施の形態に示す表示装置は、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ある。
(Embodiment 14)
The display device described in the above embodiment can be applied to a variety of electronic devices (including game machines). Examples of the electronic device include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device). ), Large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproduction apparatuses, and pachinko machines.
図26(A)は、テレビジョン装置9600の一例を示している。テレビジョン装置9600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。
FIG. 26A illustrates an example of a
テレビジョン装置9600の操作は、筐体9601が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機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。
The
なお、テレビジョン装置9600は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機に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。
Note that the
図26(B)は、デジタルフォトフレーム9700の一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム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。
FIG. 26B illustrates an example of a
なお、デジタルフォトフレーム9700は、操作部、外部接続用端子(USB端子、USB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。
Note that the
また、デジタルフォトフレーム9700は、無線で情報を送受信出来る構成としてもよい。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。
Further, the
図27(A)は携帯型遊技機であり、筐体9881と筐体9891の2つの筐体で構成されており、蝶番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27(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9886、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ9888(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、においまた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、上記実施の形態に係る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27(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また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27(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。
FIG. 27A illustrates a portable game machine including two housings, a
図27(B)は大型遊技機であるスロットマシン9900の一例を示している。スロットマシン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、少なくとも上記実施の形態に係る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。
FIG. 27B illustrates an example of a
図28(A)は、携帯電話機1000の一例を示している。携帯電話機1000は、筐体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1004、スピーカ1005、マイク1006などを備えている。
FIG. 28A illustrates an example of a
図28(A)に示す携帯電話機1000は、表示部1002を指などで触れることで、情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。
Information can be input to the
表示部1002の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、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。
There are mainly three screen modes of the
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部1002を文字の入力を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。
For example, when making a phone call or creating an e-mail, the
また、携帯電話機1000内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを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。
Further, by providing a detection device having a sensor for detecting the inclination, such as a gyroscope or an acceleration sensor, in the
また、画面モードの切り替えは、表示部1002を触れること、または筐体1001の操作ボタン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。
Further, the screen mode is switched by touching the
また、入力モードにおいて、表示部1002の光センサで検出される信号を検知し、表示部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。
Further, in the input mode, when a signal detected by the optical sensor of the
表示部1002は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部1002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。
The
図28(B)も携帯電話機の一例である。図28(B)の携帯電話機は、筐体9411に、表示部9412、及び操作ボタン9413を含む表示装置9410と、筐体9401に走査ボタン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とは無線通信または有線通信により画像また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。
FIG. 28B is also an example of a mobile phone. A mobile phone in FIG. 28B includes a
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
(実施の形態15)
本実施の形態では、酸化物半導体を半導体層として用いた薄膜トランジスタを作製する場合において、酸化物半導体膜のパターニングの際に生じるエッチングの廃液から酸化物半導体を再生して、再利用する方法について説明する。
(Embodiment 15)
In this embodiment, in the case of manufacturing a thin film transistor using an oxide semiconductor as a semiconductor layer, a method for reusing and recycling an oxide semiconductor from etching waste liquid generated when patterning an oxide semiconductor film is described. To do.
図39及び図40に再利用サイクルについて示す。 39 and 40 show the reuse cycle.
まず、図39の工程1(7101)において、酸化物半導体膜をスパッタリング法、またはレーザパルス蒸着法により成膜する。図40(A)(B)に成膜時の具体的な一例を示す。図40(A)では、基板7201上にゲート電極7202およびゲート絶縁膜7203が形成されており、ターゲット7204をスパッタリングガスによりスパッタリングする。このとき用いるターゲット7204は、In、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲットであり、組成比としては、例えば、In:Ga:Zn=1:1:0.5なるターゲットを用いることができる。この結果、ゲート絶縁膜7203上にスパッタリング法を用いて酸化物半導体膜7205に形成することができる(図40(B))。
First, in Step 1 (7101) in FIG. 39, an oxide semiconductor film is formed by a sputtering method or a laser pulse vapor deposition method. 40A and 40B show specific examples at the time of film formation. In FIG. 40A, a
次に、図39の工程2(7102)において、酸化物半導体膜のパターニングを行う。図40(C)に示すようにフォトマスクを用いて形成したレジストマスク7206を用い、ウェットエッチング法により酸化物半導体膜7205の不要な部分を除去する。これにより、図7(D)に示すように、所望の形状の酸化物半導体膜7207を得ることができる。
Next, in Step 2 (7102) of FIG. 39, the oxide semiconductor film is patterned. As shown in FIG. 40C, an unnecessary portion of the
次に、図39の工程3(7103)において、工程2(7102)で生じたエッチングの廃液7208を回収する(図40(E))。なお、エッチングの廃液を回収する際には、エッチング廃液を中和しておいてもよい。作業性の良さを考慮すると、中和されたエッチング廃液を処理する方が安全性が高く好ましいためである。
Next, in step 3 (7103) in FIG. 39, the
次に、図39の工程4(7104)において、エッチング廃液から水分を除去する固体化処理を行い、固体物7209を得る(図40(F))。なお、水分を除去するためには、エッチング廃液を加熱すればよい。また、固体物7209を得た後、後の工程において再生するターゲットの組成比が所望の組成比となるように組成分析等を行った上で不足成分を追加するなどして組成比の調整を行う。
Next, in Step 4 (7104) of FIG. 39, a solidification process for removing moisture from the etching waste liquid is performed to obtain a solid material 7209 (FIG. 40F). In order to remove moisture, the etching waste liquid may be heated. In addition, after obtaining the
次に、図39の工程5(7105)において、固体物7209を所望の形状のダイスに入れ、加圧および焼成することにより、焼結体7210を得る。さらに、焼結体7210を接着剤によりバッキングプレート7211に貼り付けることにより、ターゲット7212を形成する(図40(G))。ただし、焼成温度は、700℃以上が好ましい。また、膜厚は5nm以上10nm以下とするのが好ましい。なお、図39の工程3(7103)において、In、Ga、及びZnの組成比を調整しているため、所望の組成比を有するターゲット7212を得ることができる。
Next, in step 5 (7105) of FIG. 39, the
なお、得られたターゲット7212は、図39の工程1(7101)における成膜時に用いることができる。
Note that the obtained
以上により、酸化物半導体を半導体層として用いた薄膜トランジスタを作製する場合におけるエッチングの廃液から酸化物半導体を再生して、再利用することができる。 As described above, an oxide semiconductor can be regenerated and reused from an etching waste liquid in the case of manufacturing a thin film transistor using an oxide semiconductor as a semiconductor layer.
なお、酸化物半導体に含まれているインジウムやガリウムは、希少価値のある金属であることが知られていることから、本実施の形態に示す再利用方法を用いることにより、省資源化を図ることができると共に酸化物半導体を用いて形成される製品のコストダウンを図ることができる。 Note that indium and gallium contained in an oxide semiconductor are known to be rare metals, and therefore, resource saving is achieved by using the reuse method described in this embodiment. In addition, the cost of a product formed using an oxide semiconductor can be reduced.
Claims (6)
第2のゲート電極と、
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極上の第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上の第1の配線と、
前記第1の絶縁層上の第2の配線と、
前記第1の絶縁層上の第3の配線と、
前記第1の絶縁層上に設けられ、前記第1のゲート電極と重なる領域を有する第1の酸化物半導体層と、
前記第1の絶縁層上に設けられ、前記第2のゲート電極と重なる領域を有する第2の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層上の有機絶縁層と、
第1の部分と、
を有し、
前記第1の配線は、前記第1の酸化物半導体層に電気的に接続され、
前記第2の配線は、前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層に電気的に接続され、
前記第3の配線は、前記第2の酸化物半導体層に電気的に接続され、
前記第3の配線は、前記第2のゲート電極に電気的に接続され、
前記第1の部分は、第1の導電層と、前記第1の導電層上の前記第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上の第2の導電層と、前記第2の導電層上の前記有機絶縁層と、前記有機絶縁層上の第3の導電層と、を有し、
前記第1の導電層と、前記第1のゲート電極と、前記第2のゲート電極とは、同一の導電膜を加工する工程を経て形成されたものであり、
前記第2の導電層と、前記第1配線と、前記第2配線と、前記第3配線とは、同一の導電膜を加工する工程を経て形成されたものであり、
前記第3の導電層は、フレキシブルプリントサーキットに電気的に接続され、
前記第3の導電層は、前記有機絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して、前記第2の導電層と電気的に接続され、
前記第1の導電層は、フローティングであることを特徴とする半導体装置。 A first gate electrode;
A second gate electrode;
A first insulating layer on the first gate electrode and the second gate electrode;
A first wiring on the first insulating layer,
A second wiring on the first insulating layer,
A third wiring on the first insulating layer,
A first oxide semiconductor layer provided on the first insulating layer and having a region overlapping with the first gate electrode;
A second oxide semiconductor layer provided on the first insulating layer and having a region overlapping with the second gate electrode;
An organic insulating layer on the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer;
A first part;
Have,
Before SL first wiring is electrically connected to the first oxide semiconductor layer,
The second wiring is electrically connected to the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer;
The third wiring is electrically connected to the second oxide semiconductor layer;
The third wiring is electrically connected to the front Stories second gate electrode,
The first portion includes a first conductive layer, the first insulating layer on the first conductive layer, a second conductive layer on the first insulating layer, and the second conductive layer. The organic insulating layer on the layer, and a third conductive layer on the organic insulating layer,
The first conductive layer, the first gate electrode, and the second gate electrode are formed through a process of processing the same conductive film,
The second conductive layer, the first wiring, the second wiring, and the third wiring are formed through a process of processing the same conductive film,
The third conductive layer is electrically connected to a flexible printed circuit;
The third conductive layer is electrically connected to the second conductive layer through a contact hole provided in the organic insulating layer,
The semiconductor device , wherein the first conductive layer is floating .
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層の少なくとも一つは、結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。 In claim 1 ,
It said at least one first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer is a semiconductor device characterized by having a crystal region.
前記第3の導電層は、透明導電層であることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 3, wherein the third conductive layer is a transparent conductive layer.
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層の少なくとも一つは、可動イオンの濃度が5×10At least one of the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer has a mobile ion concentration of 5 × 10 5. 1818 /cm/ Cm 33 以下であることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein:
前記第1の酸化物半導体層及び前記第2の酸化物半導体層の少なくとも一つは、ナトリウムの濃度が5×10At least one of the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer has a sodium concentration of 5 × 10 5. 1818 /cm/ Cm 33 以下であることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device, wherein:
前記有機絶縁層は、カラーフィルタとして機能する領域を有することを特徴とする半導体装置。The organic insulating layer has a region functioning as a color filter.
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