JP5622992B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有
機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。
置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは
ICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチ
ング素子として開発が急がれている。
に比べ高精細な画像が得られることからアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く用
いられるようになっている。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、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、
この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
電極が形成されている基板)において液晶層に近接していない外面側に、第1の偏光板を
配置し、第2の偏光板を第2の基板(対向基板)において液晶層に近接していない外面側
に配置する。
配置された基板(対向基板)の面とは異なる面にカラーフィルタを配置する。即ち、対向
基板と液晶層の間にカラーフィルタを配置することが一般的である。
のビーズスペーサ、或いは柱状のスペーサを配置している。対向基板に透明な樹脂からな
る柱状スペーサを設ける場合、もう一方の基板と貼り合わせる際の圧力で柱状スペーサと
重なるTFTを破壊する恐れがあった。従って、一対の基板の貼り合わせ精度が歩留まり
に影響してしまう。
形成する技術を特許文献1に開示している。また、本出願人は、TFT上に有機樹脂によ
るブラックマトリクスを形成する技術を特許文献2に開示している。
高精細化が向上するに従って高開口率が要求される。
つつ、高開口率を実現するためには、TFTと重なる領域に柱状スペーサを配置すること
が好ましい。TFTと重なる領域に柱状スペーサを配置する場合、画素電極と柱状スペー
サの位置を離すことができる。
圧力がかかり、TFTに影響を与える恐れ、クラックが発生する恐れなどがある。
増やすことなく、外光下で高い表示品質を実現できる液晶表示装置を提供する。
スペーサの下方に無機材料からなるダミー層を形成する。このダミー層をTFTと重なる
位置に配置することによって、一対の基板の貼り合わせ工程時にTFTにかかる圧力を分
散し、緩和する。このダミー層は、工程数を増やすことなく形成するため、画素電極と同
じ材料で形成することが望ましい。
の基板の貼り合わせ工程時にTFTにかかる圧力を分散し、緩和する。
、スイッチング素子と電気的に接続する画素電極と、第1の基板上に前記スイッチング素
子と重なるダミー層と、ダミー層と重なる柱状スペーサが設けられた第2の基板と、第1
の基板と第2の基板との間に液晶材料とを有し、画素電極と前記ダミー層は同じ材料の半
導体装置である。
素子基板上にダミー層を設けることによってTFTにかかる圧力を分散し、緩和すること
ができる。
する基板上にスイッチング素子と、スイッチング素子と電気的に接続する画素電極と、基
板上にスイッチング素子と重なるダミー層と、基板上に前記ダミー層を覆う柱状スペーサ
とを有し、画素電極とダミー層は同じ材料である半導体装置である。
複数、または、複雑な形状、例えばS字形状、M字形状、十字形状などであってもよい。
フィ技術を用いて形成するため、マスクの合わせ精度によって所望の位置からズレが生じ
ることがある。TFTと重なる位置に柱状スペーサの形成位置を合わせることで、所望の
位置からズレてしまった場合でも、TFTと重なる位置の周辺は、隣り合う画素電極との
間隔が他の箇所に比べて広い領域であるので、画素電極の一部に柱状スペーサが重なって
開口率が低下することを防ぐことができる。即ち、本発明において、柱状スペーサは画素
電極は重ならない位置、且つ、TFTと重なる位置とする。
ーサの断面形状を台形とすることが好ましい。望ましくは、柱状スペーサは、ダミー層の
外側の位置に裾を有する断面形状とする。また、柱状スペーサを錐形台状として、対向基
板側と接触する柱状スペーサの上面面積よりもTFT側の底面面積を広くすることが好ま
しい。また、さらに好ましくは、複数のダミー層の合計上面面積を柱状スペーサの上面面
積よりも広くする。また、柱状スペーサの上端部は曲率を有している形状とする。
を複数設けることが好ましい。特に、液晶表示装置においては、平坦性が重要であるため
、TFTで形成される凹凸を覆うための平坦化樹脂膜を設ける場合が多いが、平坦な表面
、即ち平坦化樹脂膜上に柱状スペーサを形成すると接着強度が弱く、密着性が低下しやす
い。平坦化樹脂膜を用いても、柱状スペーサを形成する領域に複数のダミー層を設けるこ
とで凹凸を部分的に形成し、柱状スペーサの密着性を向上させることができる。また、T
FTとダミー層との間に平坦化樹脂膜を設けると、さらに圧力を分散できるため好ましい
。
すいため、TFTと重なる位置に柱状スペーサを形成すると、基板間隔を調節しやすい。
TFTと重なる位置に柱状スペーサを形成すると、柱状スペーサが液晶層の厚さが最も薄
い領域に設けられることになるため、柱状スペーサの高さを低くすることができる。柱状
スペーサの高さを低くすることができれば、基板間隔を狭めることができるため、液晶層
の厚さを薄く制御したい場合に有効である。
、または、垂直配向型(VAモード)、インプレーンスイッチング型(IPSモード)な
どとすることができる。
他の構成は、絶縁表面を有する第1の基板上にスイッチング素子と、スイッチング素子と
電気的に接続する画素電極と、第1の基板上に共通電極と、第1の基板上にスイッチング
素子と重なるダミー層と、ダミー層と重なる柱状スペーサが設けられた第2の基板と、第
1の基板と第2の基板との間に液晶材料を含む液晶層とを有し、画素電極、共通電極、及
びダミー層は同じ材料の半導体装置である。
る第1の基板上にスイッチング素子と、スイッチング素子と電気的に接続する画素電極と
、第1の基板上に共通電極と、第1の基板上に前記スイッチング素子と重なるダミー層と
、第1の基板上に前記ダミー層と重なる柱状スペーサと、第1の基板と対向する第2の基
板と、第1の基板と第2の基板との間に液晶材料を含む液晶層とを有し、画素電極、共通
電極、及びダミー層は同じ材料の半導体装置である。
置し、それらを用いた表示装置を作製し、画像表示させ、発明者らの深い検討の後、発明
された事項である。
FTと重なる位置に形成できる。複数のダミー層や複雑な形状のダミー層を設けることで
、柱状スペーサの密着性を向上させることもできる。
図1(A)は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の画素部における1画素の上面図
を示している。また、図1(C)に図1(A)中の線A−Bで切断した断面図を示す。
アクティブ素子としてTFTを用い、このTFTが画素電極109と電気的に接続され、
スイッチング素子として機能する。TFTのオン状態或いはオフ状態をゲート配線103
に印加する電圧で制御することで画素電極109近傍の液晶層の配向を変化させることに
より、液晶表示装置を駆動させる。本発明は、このTFTと重なる位置に第1のダミー層
113、第2のダミー層114、及び柱状スペーサ112を形成する。ここでは非晶質半
導体膜を用いたボトムゲート型のTFTを形成する例を示す。
を適用することが可能であり、例えば、トップゲート型TFTや、順スタガ型TFTを用
いることが可能である。また、シングルゲート構造のトランジスタに限定されず、複数の
チャネル形成領域を有するマルチゲート型トランジスタ、例えばダブルゲート型トランジ
スタとしてもよい。TFTの作製方法は特に限定されず、公知の技術を用いて作製すれば
よい。
102を形成する。次いで、ゲート配線103及び容量配線102を覆うゲート絶縁膜1
05を形成する。
VD法で形成し、非晶質半導体膜のエッチングを選択的に行って所望の上面形状とし、ゲ
ート絶縁膜105を介してゲート配線103と重なる半導体層104を形成する。次いで
、半導体にn型を付与する不純物元素を含む半導体膜を形成し、その半導体膜のエッチン
グを選択的に行って所望の上面形状とし、半導体層104上に第1のn型半導体層を形成
する。次いで、第1のn型半導体層上に導電膜を形成し、導電膜のエッチングを選択的に
行って所望の上面形状とし、ソース配線101と、ドレイン電極107と、容量電極を形
成する。なお、容量電極は、ゲート絶縁膜105を介して容量配線102と重なり、ゲー
ト絶縁膜105を誘電体とする補助容量を形成している。次いで、ソース配線101及び
ドレイン電極をマスクとして、第1のn型半導体層を自己整合的なエッチングを行って第
2のn型半導体層106を形成する。さらにソース配線101及びドレイン電極をマスク
として、露呈している半導体層104の上部をエッチングして、ソース配線101及びド
レイン電極と重なる領域よりも膜厚の薄い部分を形成する。こうしてチャネルエッチ型の
TFTが形成される。次いで、露呈している半導体層を覆う保護膜108を形成する。以
上の工程は、公知の技術を応用することで実施が可能である。
が、特に限定されず、結晶質半導体膜、例えばポリシリコン膜や微結晶シリコン膜をチャ
ネル形成領域とするTFTとしてもよい。
及び保護膜108のエッチングを選択的に行い、ドレイン電極に達する第1の開口と、容
量電極に達する第2の開口を形成する。次いで、平坦化膜110上に透明導電膜を形成す
る。
むインジウム錫酸化物(ITSO)や酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したI
ZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料、もしくはこれらを組
み合わせた化合物を用いることができる。
及び第2のダミー層114と、ドレイン電極及び容量電極と電気的に接続する画素電極1
09を形成する。また、ダミー層は、TFTと重なる位置に配置され、後に行われる一対
の基板の貼り合わせ工程時にTFTにかかる圧力を分散し、緩和することができる。第1
のダミー層113、第2のダミー層114、及び画素電極109は同じ材料である。図1
(A)では、第1のダミー層113は、少なくともTFTのチャネル形成領域の一部、ソ
ース電極の一部、及びドレイン電極の一部と重なっている。また、第2のダミー層114
は少なくともTFTのチャネル形成領域の一部、及びドレイン電極の一部と重なっている
。また、ここでは図示しないが、後にFPCと接続させるための端子電極も画素電極と同
一工程で同一基板上に形成する。
膜を形成する。この絶縁膜の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。他にも、絶縁
膜の材料としてベンゾシクロブテン、パリレン、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン
系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を
含む組成物材料等を用いることができる。また、遮光膜としての機能を持たせるために、
上述した材料にカーボンなどの顔料を含ませて黒色の樹脂としてもよい。
ー層114と重なる柱状スペーサ112を形成する。また、柱状スペーサ112はTFT
と重なる。図1(A)では、柱状スペーサ112は少なくともTFTのチャネル形成領域
、ソース電極の一部、及びドレイン電極の一部と重なっている。なお、図1(A)を分か
りやすくするために、図1(B)の上面図には、平坦化膜110上に形成する第1のダミ
ー層113、第2のダミー層114、画素電極109、及び柱状スペーサ112のみを示
している。
ットにより離間されており、第1のダミー層113を覆うように柱状スペーサ112を形
成している。また、後に行われる一対の基板の貼り合わせ工程時にかかる圧力を分散する
ため、図1(C)に示すように柱状スペーサ112の断面形状を台形とすることが好まし
い。なお、図1(C)中の白抜きの矢印が一対の基板の貼り合わせ工程時にかかる圧力を
模式的に表しており、複数の黒矢印が分散された圧力を模式的に表している。また、柱状
スペーサ112を錐形台状として、対向基板側と接触する柱状スペーサの上面面積よりも
TFT側の底面面積を広くすることが好ましい。
させている。また、この柱状スペーサ112は、第1のダミー層113と画素電極109
とが短絡するのを防ぐ効果も果たしている。また、柱状スペーサ112として黒色の樹脂
を用いた場合、TFTと重なる遮光膜として機能させることもできる。
A)で示すような上面形状としてもよい。図2(A)はダミー層の形状及び個数が異なる
以外は、図1(A)と構造が同一である。また、図2(B)は、図2(A)を分かりやす
くするため平坦化膜上に形成する第1のダミー層201、第2のダミー層202、第3の
ダミー層203、第4のダミー層204、画素電極109、及び柱状スペーサ112のみ
を示している。柱状スペーサの外周縁よりも内側の位置に配置するダミー層の個数が多い
ほうが、柱状スペーサと層間絶縁膜との密着性の向上がより一層図れる。
る例を示したが、特に限定されず、各画素電極と間隔を空けて網目状に連続するパターン
形状としてもよい。網目状に連続するパターン形状としたダミー層と一部重なり、且つ、
TFTと重なるように柱状スペーサを設ければよい。網目状に連続するパターン形状とし
たダミー層は、隣り合う画素電極間で発生する電界の乱れに起因する光漏れ、所謂ディス
クリネーションを防止することもできる。即ち、網目状に連続するパターン形状としたダ
ミー層は、電界遮蔽パターンとして機能する。
とを所定の間隔を保持したまま貼り合わせる。基板間隔は、ダミー層及び柱状スペーサで
決定される。本実施の形態では、液晶材料の種類や特性によっても異なってくるが、3〜
4μmとする。
板に閉ループ形状のシール材を形成し、そのシール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下し
た後、減圧雰囲気とし、もう一方の基板を貼り合わせる。また、液晶注入法を用いる場合
には、一対の基板を貼り合わせた後、シール材パターンの液晶注入口から毛細管現象を用
いて液晶材料を注入する。シール材にフィラーを含ませることによって一対の基板間隔を
維持してもよい。
る。図1(C)に示すように、基板100上には第1の配向膜115を形成し、対向基板
119上には対向電極118及び第2の配向膜117を形成する。そして、それぞれラビ
ング処理を行う。液晶の配向モードとしては、液晶分子の配列が光の入射から射出に向か
って90°ツイスト配向したTNモードを用いる場合が多い。TNモードの液晶表示装置
を作製する場合には、基板100上の配向膜に施したラビング処理のラビング方向と、対
向基板119上の配向膜に施したラビング処理のラビング方向が直交するように貼り合わ
せる。ここでは液晶分子を配向させるために配向膜を用いる例を示したが、特に限定され
ず、他の配向方法、例えば光配向方法などを用いてもよい。
と基板100とを貼り合わせた後、端子電極が形成されている部分は、対向基板とも重な
らないように対向基板の一部を除去する。次いで、外部回路と接続するためのFPC(フ
レキシブルプリント配線板)を端子電極に貼り合わせる。FPCを実装する方法は異方導
電性材料もしくはメタルバンプを用いた接続方法またはワイヤボンディング方式を採用す
ることができる。また、外部回路と接続させるコネクターとしてはFPCに限定されず、
他のコネクター、TAB(Tape Automated Bonding)テープもし
くはTCP(Tape Carrier Package)を用いてもよい。TCPはT
ABテープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配線に接続し
てICを実装する。
異方導電性材料により電気的に接続してもよい。また、カラー表示に対応した画素部を形
成するためには、例えば、XGAクラスでデータ線の本数が3072本であり走査線が7
68本必要となる。このような数で形成されたデータ線及び走査線は画素部の端部で数ブ
ロック毎に区分して引出線を形成し、ICチップの出力端子のピッチに合わせて集める。
ICチップは、公知の方法、例えばCOG(Chip On Glass)方式により実
装すればよい。
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。
きる。
液晶、STN液晶、VA液晶、ECB型液晶、GH液晶、高分子分散型液晶、ディスコテ
ィック液晶などを用いることができるが、中でもノーマリーブラック型の液晶パネル、例
えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置とすることが好ましい。垂
直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、MVA(Multi− Dom
ain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned
Vertical Alignment)モード、ASVモードなどを用いることがで
きる。具体的には、1画素を複数のサブピクセルに分割し、各サブピクセルの中央に位置
する対向基板の箇所に凸部を設けることで1画素をマルチドメイン化する。1画素を複数
のサブピクセルとし、各サブピクセルの中央に位置する対向基板に凸部を設けることで、
1画素を配向分割(マルチドメイン化)し、広視野角を実現する駆動方法は、サブピクセ
ル駆動と呼ばれる。なお、凸部は、対向基板または素子基板の一方または両方に設けても
よく、放射状に液晶分子を配向させ、配向規制力を向上させる。
かかる方向を多様化させてもよい。また、光配向を用いて1画素をマルチドメイン化して
もよい。
いたアモルファスTFTに限定されず、有機トランジスタや、ポリシリコンTFTなどの
3端子型のアクティブ素子、或いは、ダイオード、MIM、ZnOバリスタなどの2端子
型のアクティブ素子を用いることができる。
実施の形態1では、素子基板上に柱状スペーサを形成する例を示したが、本実施の形態で
は、対向基板上に柱状スペーサを形成する例を示す。
お、ダミー層は、スイッチング素子と重なる位置に配置される。本実施の形態では、スイ
ッチング素子として、結晶構造を有する半導体膜、例えばポリシリコン膜を用いたトップ
ゲート型TFTを用いる。トップゲート型TFTは、nチャネル型TFTであってもpチ
ャネル型TFTであってもよい。また、ここでは、電気特性のバラツキを低減させるため
、ダブルゲート構造とする。また、オフ電流値を低減するため、nチャネル型TFTを低
濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造としてもよい。
このLDD構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領
域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、
この領域をLDD領域と呼んでいる。LDD構造はドレイン近傍の電界を緩和してホット
キャリア注入による劣化を防ぐ効果がある。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣
化を防ぐため、nチャネル型TFTをGOLD(Gate−drain Overlap
ped LDD)構造としてもよい。ゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重
ねて配置させた構造であるGOLD構造は、LDD構造よりもさらにドレイン近傍の電界
を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐ効果がある。このようなGOLD構造と
することで、ドレイン近傍の電界強度が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象
の防止に有効である。また、画素電極は、スイッチング素子と電気的に接続させる。
なく、緩衝材を設けることができる。また、ダミー層が透光性を有しているため、光の乱
反射などがほとんど生じない。そして、ダミー層及び画素電極を接して覆う配向膜を形成
する。
向電極を形成する。これらの積層順は特に限定されないが、ここでは、カラーフィルタ上
に対向電極を形成する。
を接して覆う配向膜を形成する。柱状スペーサとダミー層が重なるように、素子基板と対
向基板とを貼り合わせる。従って、柱状スペーサもスイッチング素子と重なる位置に配置
される。また、この柱状スペーサとして、カーボンなどの顔料を含ませた黒色樹脂を用い
てスイッチング素子の遮光膜として機能させることが好ましい。
力を分散し、緩和することができる。また、ダミー層は、圧力を分散し、緩和するのであ
れば、特に形状や個数は限定されず、複数、または、複雑な形状、例えばS字形状、M字
形状、十文字形状などであってもよい。特に柱状スペーサを対向基板に設ける場合、柱状
スペーサの頂部とダミー層とが配向膜を介して重なるため、柱状スペーサの頂部の面積よ
りも総面積が広いダミー層とすることが好ましい。この場合、ダミー層の端部が柱状スペ
ーサの外側に突出する形状となる。
周辺は、他の場所に比べ隣合う画素電極との間隔が広くマージンが十分あるため、貼り合
わせ時に位置ズレが生じてもほとんど問題ない。即ち、貼り合わせ工程によって柱状スペ
ーサが画素電極と重なり開口率が低下してしまうことを低減することができる。また、画
素電極と柱状スペーサが重ならなければ、意図的にダミー層の端部が柱状スペーサの外側
に位置するように貼り合わせてもよい。
るダミー層を画素電極と同じ材料で形成することにより、工程を増やすことなく、スイッ
チング素子を保護することができる。
こととする。
図4、及び図5を用いて説明する。
す図である。各画素電極505の上面形状は、図3に示すように、複雑な八角形となって
いる。画素部には、ゲート配線501と、ソース配線503と、容量配線506とが配置
され、ゲート配線とソース配線の交点付近に半導体層502が配置されている。ここでは
ゲート配線、ソース配線、及び半導体層を含むボトムゲート型のTFTをスイッチング素
子としている。ドレイン電極は、TFTのドレイン領域と画素電極505との電気的な接
続を行うための電極である。ドレイン電極504は、容量配線506と一部重なり、保持
容量を形成している。
設けられている。これらのダミー層507を覆うように柱状スペーサ508を設けている
。柱状スペーサ508もTFTと重なる位置に設けられ、基板間隔を調節している。これ
らのダミー層507をTFTと重なる位置に配置することによって、一対の基板の貼り合
わせ工程時にTFTにかかる圧力を分散し、緩和する効果がある。また、これらのダミー
層507は、柱状スペーサ508の密着性を向上させるために形成している。また、柱状
スペーサ508は、3つの画素電極に対して一つ設けているが、特に限定されず、例えば
各画素電極にそれぞれ設けてもよい。また、柱状スペーサ508として黒色樹脂を用いて
ブラックマトリクスの機能を持たせてもよい。また、黒色樹脂を用いた場合、TFTの遮
光膜としても機能させることができる。
)、第2着色層402(G)、及び第3着色層403(B)の3色を用いて1つの画素群
を構成している。各着色層の上面形状は、画素電極505の形状と同様に、複雑な八角形
となっている。
であるが、スリット511が形成されている。このスリット511と、画素電極505及
び画素電極505側のスリット(隣り合う画素電極の間隙)とを交互に咬み合うように配
置することで、斜め電界を効果的に発生させて液晶の配向を制御することができる。これ
により、液晶が配向する方向を場所によって異ならせることができ、視野角を広げている
。
性を向上させることができる。また、TFTを作製した箇所は他の箇所よりも積層数が多
くトータルの膜厚が厚くなりやすいため、TFTと重なる位置に柱状スペーサを形成する
と、基板間隔を調節しやすいというメリットを有する。また、本発明は、ダミー層507
及び柱状スペーサ508を設けることで、高開口率、且つ高精細化を実現できる液晶表示
装置を実現できる。また、工程を増やすことなく、外光下で高い表示品質を実現できる液
晶表示装置を実現できる。
る。
Plane Switching)方式の液晶表示装置の一例を図6(A)及び図6(B
)に示す。
。また、図6(B)に図6(A)中の線A−Bで切断した断面図を示す。
素電極609および共通電極620を形成し、これらの電極間に生じる基板面にほぼ平行
な電界で液晶分子を回転させることで光のスイッチングを行い、表示を行う方式である。
配置する。ここではアクティブ素子としてTFTを用い、このTFTが画素電極609と
電気的に接続され、スイッチング素子として機能する。TFTのオン状態或いはオフ状態
をゲート配線603に印加する電圧で制御し、画素電極609と共通電極620の間に電
界(この電界を横電界とも呼ぶ)を形成して液晶層616に含まれる液晶分子をほぼ平行
な面内で回転させることにより、液晶表示装置を駆動させる。
階調、色調の反転が生じることなく、TN方式に比べて視野角を広くすることができる。
なお、IPS方式は、TN方式とは一対の偏光板の配置が異なり、画素電極への電圧無印
加時に黒表示となるように配置する。
晶質半導体膜604を用いたボトムゲート型のTFTを形成する例を示す。
602を形成する。次いで、ゲート配線603及び容量配線602を覆うゲート絶縁膜6
05を形成する。次いで、ゲート絶縁膜に選択的なエッチングを行い、ゲート配線の先端
部に達する開口と、容量配線に達する開口を形成する。
VD法で形成し、非晶質半導体膜のエッチングを選択的に行って所望の上面形状とし、ゲ
ート絶縁膜605を介してゲート配線603と重なる半導体層を形成する。次いで、半導
体にn型を付与する不純物元素を含む半導体膜を形成し、その半導体膜のエッチングを選
択的に行って所望の上面形状とし、半導体層上に第1のn型半導体層を形成する。次いで
、第1のn型半導体層上に導電膜を形成し、導電膜のエッチングを選択的に行って所望の
上面形状とし、ソース配線601と、ドレイン電極607と、接続電極621を形成する
。なお、ドレイン電極607は、ゲート絶縁膜605を介して容量配線602と重なり、
ゲート絶縁膜605を誘電体とする補助容量を形成している。また、接続電極621は、
ゲート絶縁膜の開口を介して容量配線602と電気的に接続し、さらに後に形成される共
通電極620とを電気的に接続するために設けられる。
を自己整合的なエッチングを行って第2のn型半導体層606を形成する。さらにソース
配線601及びドレイン電極607をマスクとして、露呈している半導体層の上部をエッ
チングして、ソース配線601及びドレイン電極607と重なる領域よりも膜厚の薄い部
分を形成する。こうしてチャネルエッチ型のTFTが形成される。次いで、露呈している
半導体層を覆う保護膜608を形成する。以上の工程は、公知の技術を応用することで実
施が可能である。
及び保護膜608のエッチングを選択的に行い、ドレイン電極に達する第1の開口と、接
続電極621に達する第2の開口を形成する。次いで、平坦化膜610上に透明導電膜を
形成する。
むインジウム錫酸化物(ITSO)や酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したI
ZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料、もしくはこれらを組
み合わせた化合物を用いることができる。
レイン電極と電気的に接続する画素電極609と、接続電極621と電気的に接続する共
通電極620とを形成する。また、ダミー層613は、TFTと重なる位置に配置され、
後に行われる一対の基板の貼り合わせ工程時にTFTにかかる圧力を分散し、緩和するこ
とができる。図6(A)では、ダミー層613は少なくともTFTのチャネル形成領域の
一部、ソース電極の一部、及びドレイン電極の一部と重なっている。ダミー層613、共
通電極620、及び画素電極609は同じ材料である。また、ここでは図示しないが、後
にFPCと接続させるための端子電極も画素電極と同一工程で同一基板上に形成する。
に形成したが、特に限定されず、例えば、金属材料からなる共通電極を形成した後、絶縁
膜を形成し、その絶縁膜の上に透明導電膜からなる画素電極を設けた構造としてもよい。
5を形成する。次いで、第1の配向膜615にラビング処理を行う。
お、必要であれば、柱状スペーサを形成する前に、カラーフィルタなどを設けてもよい。
ボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。他にも、柱状スペー
サの材料としてベンゾシクロブテン、パリレン、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン
系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を
含む組成物材料等を用いることができる。また、遮光膜としての機能を持たせるために、
上述した材料にカーボンなどの顔料を含ませて黒色の樹脂としてもよい。
膜617にラビング処理を行う。
基板619に設けた柱状スペーサと、基板600に設けたダミー層613とが重なるよう
に貼り合わせ、固定する。基板間隔は、ダミー層及び柱状スペーサで決定される。本実施
の形態では、液晶材料の種類や特性によっても異なってくるが、2〜6μmとする。
を示したが、特に限定されず、各画素電極と間隔を空けて複雑に連続するパターン形状と
してもよい。複雑に連続するパターン形状としたダミー層と一部重なり、且つ、TFTと
重なるように、ダミー層及びTFTが設けられた基板600と、柱状スペーサが設けられ
た対向基板619を位置合わせすればよい。図6(A)では、柱状スペーサ612は少な
くともTFTのチャネル形成領域、ソース電極の一部、及びドレイン電極の一部と重なっ
ている。また、柱状スペーサから突出したダミー層の一部を用いて、隣り合う画素電極間
で発生する電界の乱れに起因する光漏れ、所謂ディスクリネーションを防止してもよい。
板に閉ループ形状のシール材を形成し、そのシール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下し
た後、減圧雰囲気とし、もう一方の基板を貼り合わせる。また、液晶注入法を用いる場合
には、一対の基板を貼り合わせた後、シール材パターンの液晶注入口から毛細管現象を用
いて液晶材料を注入する。シール材にフィラーを含ませることによって一対の基板間隔を
維持してもよい。
光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)などの光学フィルムを適宜設けてもよい
。
、IPS方式の液晶表示装置の高い歩留まりを実現できる。
る。
型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装
置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム
機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等
)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile
Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた
装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図7、及び図8に示す。
01、支持台2002、表示部2003、ビデオ入力端子2005等を含む。表示部20
03が実施例1の液晶モジュールに相当する。なお、表示装置は、パーソナルコンピュー
タ用、TV放送受信用、双方向TV用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。本発
明により、1辺が1000mmを超える第5世代以降のガラス基板を用いても、大型表示
装置の高開口率、且つ高精細化を実現できる。
示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングデバイス
2206等を含む。本発明により、ノート型パーソナルコンピュータの高開口率、且つ高
精細化を実現できる。
り、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(D
VD等)読込部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A
2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示する
。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明に
より、画像再生装置の高開口率、且つ高精細化を実現できる。
2にはバッテリー及び信号受信器が内蔵されており、そのバッテリーで表示部2603や
スピーカ部2607を駆動させる。バッテリーは充電器2600で繰り返し充電が可能と
なっている。また、充電器2600は映像信号を送受信することが可能で、その映像信号
をディスプレイの信号受信器に送信することができる。筐体2602は操作キー2606
によって制御する。また、図7(D)に示す装置は、操作キー2606を操作することに
よって、筐体2602から充電器2600に信号を送ることも可能であるため映像音声双
方向通信装置とも言える。また、操作キー2606を操作することによって、筐体260
2から充電器2600に信号を送り、さらに充電器2600が送信できる信号を他の電子
機器に受信させることによって、他の電子機器の通信制御も可能であり、汎用遠隔制御装
置とも言える。本発明により、ディスプレイの高開口率、且つ高精細化を実現できる。
られた本体(A)1901と、表示パネル(A)1908、バックライト部1900、表
示パネル(B)1909、スピーカ1906などが備えられた本体(B)1902とが、
蝶番1910で開閉可能に連結されている。表示パネル(A)1908と表示パネル(B
)1909は、回路基板1907やバックライト部1900と共に本体(B)1902の
筐体1903の中に収納される。表示パネル(A)1908及び表示パネル(B)190
9の画素部は筐体1903に形成された開口窓から視認できるように配置される。ここで
は、バックライト部1900と表示パネル(A)1908とが重なるように配置して透過
型の液晶表示装置としている。バックライト部1900としては、冷陰極管を用いてもよ
いし、LED素子を用いてもよい。また、バックライト部として、導光板とLED素子と
の組み合わせを用いてもよい。
て画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネル(A)1908を
主画面とし、表示パネル(B)1909を副画面として組み合わせることができる。
、蝶番1910の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機としても良い。
また、操作スイッチ類1904、表示パネル(A)1908、表示パネル(B)1909
を一つの筐体内に納めさせた構成としてもよい。
908は、画素電極が設けられた第1の基板1920と、第1の基板と対向する第2基板
1923をシール材1922で貼り合わせている。また、シール材1922は表示部19
21を囲むように形成されていて、第1の基板と第2基板とシール材で囲まれた領域に液
晶層が設けられている。図9(A)に示す表示パネル(A)1908の液晶封止方法は、
液晶滴下法を用い、減圧下での基板貼り合わせを行っている。一対の基板間隔は、間隙材
、具体的には、球状スペーサや柱状スペーサ、またはシール材に含ませたフィラーなどに
よって保持される。なお、間隙材は、表示パネル(A)1908を駆動させる液晶モード
(TNモード、VAモード、IPSモードなど)によって適宜選択すればよい。ただし、
IPSモードは第2の基板に電極を設けなくともよいが、その他の液晶モードで第2の基
板に対向電極を設ける場合が多く、その場合、一対の基板を貼り付ける際に、対向電極と
、第1の基板に設けられた端子電極との導通を取るための接続も行う。
を示す。なお、図9(B)において、図9(A)と共通な部分には同じ符号を用いる。図
9(B)に示す表示パネルは、第1シール材1925で形成された液晶注入口から液晶を
液晶注入法などを用いて注入した後、液晶注入口を第2のシール材1926で封止してい
る。
いて、図9(A)と共通な部分には同じ符号を用いる。図9(C)のパネルは、表示部を
駆動させるための駆動IC1927が第1の基板1920に搭載されている。駆動IC1
927を第1の基板1920に搭載することで回路の集積化を行っている。
いて、図9(A)と共通な部分には同じ符号を用いる。図9(D)のパネルは、表示部1
929を駆動させるための駆動回路1928が第1の基板1920に同一基板上に形成さ
れている。駆動回路1928としては、アモルファスシリコンTFTやポリシリコンTF
Tなどを用いることができる。また、駆動回路だけでなく、その他の回路(光センサ回路
、CPUなど)を同一基板上に形成してもよい。
フィルム、例えば、偏光板、反射防止フィルム、カラーフィルタなどを重ねてもうける。
本発明においては、実施の形態に示したダミー層及び柱状スペーサをTFTと重なる位置
に配置することで、液晶表示装置の高開口率、且つ高精細化を実現できる。以上の様に、
本発明を実施して得た液晶表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。
合わせることができる。
101:ソース配線
102:容量配線
103:ゲート配線
104:半導体層
105:ゲート絶縁膜
106:第2のn型半導体層
107:ドレイン電極
108:保護膜
109:画素電極
110:平坦化膜
112:柱状スペーサ
113:第1のダミー層
114:第2のダミー層
115:第1の配向膜
116:液晶層
117:第2の配向膜
118:対向電極
119:対向基板
201:第1のダミー層
202:第2のダミー層
203:第3のダミー層
204:第4のダミー層
401:第1着色層
402:第2着色層
403:第3着色層
501:ゲート配線
502:半導体層
503:ソース配線
504:ドレイン電極
505:画素電極
506:容量配線
507:ダミー層
508:柱状スペーサ
510:対向電極
511:スリット
600:基板
601:ソース配線
602:容量配線
603:ゲート配線
604:非晶質半導体膜
605:ゲート絶縁膜
606:第2のn型半導体層
607:ドレイン電極
608:保護膜
609:画素電極
610:平坦化膜
612:柱状スペーサ
613:ダミー層
615:第1の配向膜
616:液晶層
617:第2の配向膜
619:対向基板
620:共通電極
621:接続電極
1900:バックライト部
1901:本体(A)
1902:本体(B)
1903:筐体
1904:操作スイッチ類
1905:マイクロフォン
1906:スピーカ
1907:回路基板
1908:表示パネル(A)
1909:表示パネル(B)
1920:第1の基板
1921:表示部
1922:シール材
1925:第1シール材
1926:第2のシール材
1927:駆動IC
1928:駆動回路
2001:筐体
2002:支持台
2003:表示部
2005:ビデオ入力端子
2201:本体
2202:筐体
2203:表示部
2204:キーボード
2205:外部接続ポート
2206:ポインティングデバイス
2401:本体
2402:筐体
2403:表示部A
2404:表示部B
2405:読込部
2406:操作キー
2407:スピーカー部
2600:充電器
2602:筐体
2603:表示部
2606:操作キー
2607:スピーカ部
Claims (6)
- 第1の基板上の第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の半導体膜と、
前記半導体膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極及び第2の導電膜と、
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間の柱状スペーサと、
を有し、
前記第2の導電膜は、透明導電膜であり、
前記画素電極と前記第2の導電膜は、同じ材料から形成されたものであり、
前記第2の導電膜は、前記画素電極と接触していなく、
前記第1の導電膜は、ゲート電極として機能する領域を有し、
前記半導体膜は、チャネル形成領域を有し、
前記第1の導電膜の少なくとも一部と、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部と、前記チャネル形成領域の少なくとも一部と、前記第2の絶縁膜の少なくとも一部と、前記第2の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記柱状スペーサは、前記画素電極と、前記画素電極の隣にある画素電極との間に配置された領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第2の基板側に形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 第1の基板上の第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の半導体膜と、
前記半導体膜上の第2の導電膜と、
前記第2の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極及び第3の導電膜と、
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間の柱状スペーサと、
を有し、
前記第3の導電膜は、透明導電膜であり、
前記画素電極と前記第3の導電膜は、同じ材料から形成されたものであり、
前記第3の導電膜は、前記画素電極と接触していなく、
前記第1の導電膜は、ゲート電極として機能する領域を有し、
前記半導体膜は、チャネル形成領域を有し、
前記第2の導電膜は、前記半導体膜と電気的に接続されており、
前記第1の導電膜の少なくとも一部と、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部と、前記半導体膜の少なくとも一部と、前記第2の導電膜の少なくとも一部と、前記第2の絶縁膜の少なくとも一部と、前記第3の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記柱状スペーサは、前記画素電極と、前記画素電極の隣にある画素電極との間に配置された領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第2の基板側に形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 第1の基板上の第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の半導体膜と、
前記半導体膜上の第2の導電膜と、
前記第2の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極及び第3の導電膜と、
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間の柱状スペーサと、
を有し、
前記第3の導電膜は、透明導電膜であり、
前記画素電極と前記第3の導電膜は、同じ材料から形成されたものであり、
前記第3の導電膜は、前記画素電極と接触していなく、
前記第1の導電膜は、ゲート電極として機能する領域を有し、
前記半導体膜は、チャネル形成領域を有し、
前記第2の導電膜は、前記半導体膜と電気的に接続されており、
前記第1の導電膜の少なくとも一部と、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部と、前記半導体膜の少なくとも一部と、前記第2の導電膜の少なくとも一部と、前記第2の絶縁膜の少なくとも一部と、前記第3の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記第3の導電膜は、前記柱状スペーサと重ならない領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記画素電極と、前記画素電極の隣にある画素電極との間に配置された領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第2の基板側に形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 第1の基板上の第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の半導体膜と、
前記半導体膜上の第2の導電膜と、
前記第2の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極及び第3の導電膜と、
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間の柱状スペーサと、
を有し、
前記第3の導電膜は、透明導電膜であり、
前記画素電極と前記第3の導電膜は、同じ材料から形成されたものであり、
前記第3の導電膜は、前記画素電極と接触していなく、
前記第1の導電膜は、ゲート電極として機能する領域を有し、
前記半導体膜は、チャネル形成領域を有し、
前記第2の導電膜は、前記半導体膜と電気的に接続されており、
前記第1の導電膜の少なくとも一部と、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部と、前記半導体膜の少なくとも一部と、前記第2の導電膜の少なくとも一部と、前記第2の絶縁膜の少なくとも一部と、前記第3の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記第3の導電膜は、前記柱状スペーサと重ならない領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第3の導電膜と重ならない領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記画素電極と、前記画素電極の隣にある画素電極との間に配置された領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第2の基板側に形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 第1の基板上の第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の半導体膜と、
前記半導体膜上の第2の導電膜及び第3の導電膜と、
前記第2の導電膜上及び前記第3の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極及び第4の導電膜と、
前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間の柱状スペーサと、
を有し、
前記第4の導電膜は、透明導電膜であり、
前記画素電極と前記第4の導電膜は、同じ材料から形成されたものであり、
前記第4の導電膜は、前記画素電極と接触していなく、
前記第1の導電膜は、ゲート電極として機能する領域を有し、
前記半導体膜は、チャネル形成領域を有し、
前記第2の導電膜は、前記半導体膜と電気的に接続されており、
前記第3の導電膜は、前記半導体膜と電気的に接続されており、
前記第2の導電膜は、ソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第3の導電膜は、ソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第1の導電膜の少なくとも一部と、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部と、前記半導体膜の少なくとも一部と、前記第2の導電膜の少なくとも一部と、前記第2の絶縁膜の少なくとも一部と、前記第4の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記第3の導電膜の少なくとも一部と、前記柱状スペーサの少なくとも一部と、が重なって配置され、
前記柱状スペーサは、前記画素電極と、前記画素電極の隣にある画素電極との間に配置された領域を有し、
前記柱状スペーサは、前記第2の基板側に形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項2乃至請求項5のいずれか一項において、
前記柱状スペーサは、前記チャネル形成領域と重なる領域を有することを特徴とする液晶表示装置。
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