TW201040634A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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201040634 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於具有一種利用薄膜電晶體（下 )形成的電路的半導體裝置及其製造方法。例 關於其上安裝了以液晶顯不面板爲代表的光電 件的電子裝置。 在本說明書中’半導體裝置指的是透過利 0 性起作用的所有類型的裝置。光電裝置、年；導 電子裝置都包含在半導體裝置的類別中。 【先前技術】 近年來，一種利用在具有絕緣表面的基板 導體薄膜（厚度約爲數奈米到數百奈米）來製 體（TFT )的技術已經引起注意。薄膜電晶體 於諸如1C和光電裝置之類的電子裝置，而且 Q 開發爲影像顯示裝置的開關元件。 如通常在液晶顯示裝置中所見到的那樣， 基板之類的平板上形成的薄膜電晶體是使用非 矽製造的。 此外，已經注意到使用氧化物半導體製造 的技術，而且這樣的電晶體被應用於電子裝置 。例如，專利文獻1和專利文獻2公開了使 In-Ga-Zn-Ο基氧化物半導體作爲氧化物半導體 膜電晶體的技術，而且用這樣的電晶體作爲影 文稱爲TFT 如，本發明 裝置作爲組 用半導體特 體電路以及 上形成的半 造薄膜電晶 被廣泛應用 尤其被迅速 在諸如玻璃 晶矽或多晶 薄膜電晶體 或光學裝置 用氧化鋅或 膜來製造薄 像顯示裝置 -5- 201040634 的開關元件等。 此外’液晶顯示裝置中的呈現藍相的液晶已經引起注 意。Kikuchi等人公開了透過聚合物穩定化處理展寬了藍 相的溫度範圍（參見專利文獻3 )，這引領了實際應用呈 現藍相的液晶的方式。 〔參考文獻〕 〔專利文獻1〕日本公開專利申請No. 2007-123861 〔專利文獻2〕日本公開專利申請N〇. 2007-096055 〔參考文獻3〕PCT國際公開N〇. W02005/090520 【發明內容】 在將呈現藍相的液晶材料用於液晶層的情況下，在透 過施加電壓將顯示器從未施加電壓狀態下的黑色顯示設置 成透過施加電壓的白色顯示之後，當再次停止施加電壓時 ，顯示器可能不會完全返回黑色，而且會產生漏光：因此 ’會引起影像品質和對比度降低的問題。一個目的是提供 漏光減少的液晶顯示裝置。 爲了在液晶顯不裝置中的移動影像顯示的情況下提高 子框頻率’較佳地，用於讀取和擦除數據的薄膜電晶體的 開關速度更高。 此外，在使用冷陰極螢光燈作爲背光的液晶顯示裝置 中，即使在整個螢幕上執行黑色顯示，也使冷陰極螢光燈 處於發光狀態；因此’難以實現低功耗。此外，因爲冷陰 極螢光燈的背光具有恆定的光量，所以峰値照度不會改變 6 - 201040634 ’從而難以在移動影像顯示中實現高影像品質。此外，在 使用冷陰極螢光燈作爲背光的情況下，從背光發出的光爲 白色；因此’設置了用於全彩顯示的濾色器。一個像素被 分成三個子像素：用於紅色的子像素、用於藍色的子像素 以及用於綠色的子像素；因此，實現了全彩顯示。液晶顯 示裝置的這種方法稱爲空間混色，其中藉由改變透過用於 紅色的子像素、用於藍色的子像素以及用於綠色的子像素 0 的光的強度並混合這些光來獲得期望色彩的光。 有鑑於上述情況，一個目的是提供能利用多個發光二 ' 極體（以下稱爲LED )作爲背光透過採用分時顯示系統（ 也稱爲場序式系統）顯示具有高影像品質的移動影像的液 晶顯示器。此外，一個目的是提供其中透過調節峰値照度 實現高影像品質、全彩顯示或低功耗的液晶顯示裝置。 呈現出藍相的液晶材料具有從未施加電壓的狀態到施 加電壓的狀態的1毫秒或更短的回應時間，從而短時間回 Q 應成爲可能。然而，當液晶從施加電壓的狀態返回未施加 電壓的狀態時，液晶的取向變得部分未完成。 這種現象稱爲剩餘雙折射。透過施加電壓，使液晶分 子沿電壓施加方向取向並引起光學雙折射，而當停止施加 電壓時，液晶的一部分的取向未完全返回施加電壓之前的 狀態的取向；因此，雙折射剩餘。 剩餘雙折射的原因之一在於一對基板之間的液晶層中 包括的聚合物的不均勻分佈。 有鑑於上述原因，在將液晶層密封在一對基板之間之 201040634 後，利用從該對基板上方和下方同時的u v照射執行聚合 物穩定化處理，藉此使夾在該對基板之間的液晶層中包括 的聚合物均勻分佈。注意，聚合物穩定化處理是其中執行 利用紫外光的照射、而且透過紫外光的能量促進液晶層中 包括的未反應組分（低分子量組分或自由基）的反應的處 理，或其中在加熱下執行利用紫外光的照射、而且透過紫 外光的能量和熱能促進液晶層中所包括的未反應組分（低 分子量組分或自由基）的反應的處理。 因爲同時從該對基板的上方和下方執行UV照射’所 以較佳未在該對基板之間設置濾色器，而且將透射紫外光 的材料用於層間絕緣膜和這些基板。 注意，用於該UV照射的紫外光的波長是450 nm或 更短，而且在透過濺射法形成的In-Ga-Ζη-Ο基非單晶膜 具有光敏性的波長範圍內；然而，因爲設置了擋光層，所 以薄膜電晶體的電特性不會受影響。因此，根據該程序， 透過將成爲薄膜電晶體的通道形成區的氧化物半導體層夾 在閘極電極與擋光層之間從而保護薄膜電晶體的氧化物半 導體層免受光照的結構是有效的。 此外，雖然用於UV照射的紫外光在非晶矽具有光敏 性的波長範圍內，但因爲設置了擋光層，所以薄膜電晶體 的電特性不受影響。 在本說明書中，將在400 nm到450 nm的波長下透射 率至少少於約5〇% '較佳小於20%的材料用於該擋光層。 例如’可將鉻金屬膜或氮化鈦或黑色樹脂用作擋光層的材 -8- 201040634 料。在將黑色樹脂用於擋光的情況下，隨著光強越高，黑 色樹脂的膜需要越厚。因此，在黑色樹脂膜需要較薄的情 況下’較佳使用具有高擋光性質、能經受精細蝕刻程序且 能被減薄的金屬膜。 以此方式，能實現包括呈現藍相的液晶層和適用於場 序式系統的液晶顯示裝置。 本說明書中所公開的本發明的實施例的結構是半導體 裝置的製造方法，該方法包括以下步驟：在第一透光基板 上形成閘極電極、擋光層以及薄膜電晶體，該薄膜電晶體 包括在閘極電極與擋光層之間的氧化物半導體層；形成包 括電連接至薄膜電晶體的像素電極的像素部分；將第一透 光基板與第二透光基板彼此固定，並在它們之間插入包括 光可固化樹脂和光聚合引發劑的液晶層；用紫外光從第一 透光基板和第二透光基板的上方和下方照射液晶層；在用 紫外光照射液晶層之後將第一偏極板固定至第一透光基板 ’並將第二偏極板固定至第二透光基板；以及固定包括多 種類型的發光二極體的背光部分，以使其與第一透光基板 的像素部分交疊。 除上述結構之外’可在與薄膜電晶體交疊的位置爲第 二透光基板設置第二擋光層。該第二擋光層較佳與氧化物 半導體層交疊’而且具有比氧化物半導體層更大的上表面 形狀。 透過上述結構，可解決上述問題中的至少一個。 此外’也可爲第二透光基板設置擋光層，該擋光層用 -9- 201040634 於阻擋諸如外部光或製造程序中用於照射的紫外光之類的 光，以使光不會進入設置在第一透光基板上的氧化物半導 體層。本發明的實施例的另一結構是半導體裝置的製造方 法，該方法包括以下步驟：在第一透光基板上形成閘極電 極和薄膜電晶體，該薄膜電晶體包括與閘極電極交疊的氧 化物半導體層；形成包括電連接至薄膜電晶體的像素電極 的像素部分；將設置有擋光層的第二透光基板與第一透光 基板彼此固定，並在它們之間插入包括光可固化樹脂和光 聚合引發劑的液晶層；用紫外光從第一透光基板和第二透 光基板的上方和下方照射液晶層；在用紫外光照射液晶層 之後將第一偏極板固定至第一透光基板，並將第二偏極板 固定至第二透光基板；以及固定包括多種類型的發光二極 體的背光部分，以使其與第一透光基板的像素部分交疊。 在上述結構中，擋光層較佳與氧化物半導體層交疊、 至少覆蓋氧化物半導體層、且具有比氧化物半導體層更大 的上表面形狀。除上述結構之外，可在與薄膜電晶體交疊 的位置爲第一透光基板設置第二擋光層。爲第一透光基板 設置的該第二擋光層較佳與氧化物半導體層交疊，而且具 有比氧化物半導體層更大的上表面形狀。 透過上述結構，可解決上述問題中的至少一個。 在採用其中未使用濾色器的場序式系統的情況下，將 紅色LED、綠色LED、藍色LED等用作背光，而且必須 採用高速驅動（至少三倍速驅動）。 因爲子框頻率在移動影像顯示中被提高，所以較佳將 -10- 201040634 呈現藍相的液晶材料用作用於液晶層的材料。如果使用了 呈現藍相的液晶材料’則能W180秒或更短時間內，即 約5.6毫秒或更短時間內執行色彩切換以每個場顯示一種 顔色。呈現藍相的液晶材料具有！毫秒或更短的回應時間 ，從而能實現高速回應’藉此液晶顯示裝置能表現出更高 性能。呈現藍相的液晶材料包括液晶和手性劑。採用手性 劑以使液晶以螺旋結構取向’從而使液晶呈現藍相。例如 0 ’可將其中混合了 5 %重量百分比或更多手性劑的液晶材 料用於該液晶層。作爲液晶，使用了熱致液晶、低分子液 晶、高分子液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。 該液晶材料不限於呈現藍相的液晶材料，只要短時間 回應是可能的’而且能採用場序式驅動系統既可。例如， 可採用其中液晶以彎曲狀態取向的光學補償彎曲（OCB ) 模式。 作爲用於實現廣視角的技術，使用了透過產生與基板 Q 平行或基本平行（即沿橫向）的電場以使液晶分子在平行 於基板的平面中移動來控制灰階的方法。在這樣的方法中 ，可採用用於共面切換（ips )模式的電極結構或用於邊 緣場切換（FFS )模式的電極結構。 當子框頻率在移動影像顯示中被提高時，透過在某個 框或子框周期中使所有LED處於不發光狀態以實現整個 螢幕上的黑色顯示（所謂的黑色插入），能減少由於移動 影像中的移動模糊引起的影像品質降低。 一個場由在所選周期中向相應像素寫入影像信號的周 -11 - 201040634 期和在未選周期中儲存寫入影像信號的周期組成 像素中安排有具有完成所選周期內的寫入所必需 流的TFT。此外，爲了在一個場周期中保持顯示 佳地，未選周期或儲存周期中的漏電流盡可能小 足這些要求的TFT，較佳地，使用利用以In-Ga 氧化物半導體爲代表的氧化物半導體作爲包括通 的半導體層。 此外，設置在薄膜電晶體上的擋光層（也稱 )具有防止薄膜電晶體的電特性因爲氧化物半導 性而變化從而使該電特性穩定的效果。例如，透 利用靶（按照摩爾比ln203 : Ga203 : ZnO=l : 1 : 的In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜對45 0 nm或更短波長 :因此，設置阻擋波長爲450 nm或更短的光的 有效的。此外，擋光層能防止光向毗鄰像素的洩 能實現更高對比度和更高清晰度的顯示。因此， 擋光層，能實現液晶顯示裝置的更高清晰度和更 〇 此外，LED不限於紅色 LED、綠色 LED LED，而且可使用藍色LED、品紅色LED、黃色 色LED。注意LED具有數十奈秒到數百奈秒的 間，該回應時間比液晶材料的回應時間短。 而且，背光不限於LED，而且如果它是點光 light source)，則可使用無機E L元件或有機E L 當將多種類型的發光二極體用作背光時，能 。在每個 的導通電 狀態，較 。作爲滿 -Zn-O 基 道形成區 爲黑矩陣 體的光敏 過濺射法 1 )形成 的光敏性 擋光層是 漏，這樣 透過設置 高可靠性 以及藍色 led或白 短回應時 源（ρ 〇 i n t 元件。 調節相應 -12- 201040634 LED的發光時間或照度。作爲對LED的發光時間或照度 的調節，設置了用於LED的驅動器電路。 此外’較佳地’在液晶顯示裝置的顯示區所劃分成的 多個區域的每一個中設置至少一個LED，而且設置根據相 應視頻信號按區域驅動的LED的LED控制電路。透過按 區域驅動LED，能局部調節顯示區域中的照度。例如，按 照使需要LED發光的弟一區域處於發光狀態而不需要 LED發光的第二區域處於不發光狀態的方式，有可能實現 LED的選擇性發光。因此，雖然取決於顯示影像，但也能 實現液晶顯示裝置的較低功耗。 透過按發光顔色獨立控制LED，可根據外部照明環境 調節顯示螢幕的色溫；因此，可提供具有高可視性的液晶 顯示裝置。此外，如果爲液晶顯示裝置設置了檢測外部光 的光感測器，則能根據外部照明環境自動調節相應顔色的 LED的照度。 此外，爲使用場序式系統的液晶顯示裝置設置常黑模 式。工作於常黑模式（normally black mode )的液晶顯示 裝置在未對液晶層施加電壓的狀態下在其螢幕上顯示黑色 。當對液晶層施加電壓時，來自背光的光（從LED發出 的光）透過，而且螢幕上顯示所發出光的顔色。 此外，可在背光與其間夾有液晶層的該對基板之間設 置諸如棱鏡或光散射板之類的光學薄板。 在本說明書中，透光基板指的是具有80%到100%的 可見光透射率的基板。 -13- 201040634 本說明書中指示諸如“在……之上”、“在……上方”、“ 在......之下”、“在......下方，，、“側面”、“水平”、或“垂直” 之類的方向的術語是基於裝置設置在基板表面之上的假定 〇 能提供能顯示更高影像品質的移動影像的場序式液晶 顯示裝置。 【實施方式】 以下描述本發明的實施例。 〔實施例1〕 這裏，以下將參照圖1 A到1 C描述使用場序式系統的 液晶顯示裝置的製造示例。 首先，在第一透光基板44 1上形成作爲開關元件的薄 膜電晶體（TFT ) 420。將玻璃基板用作第一透光基板441 。注意’可在第一透光基板441上設置作爲阻擋膜的基絕 緣膜。此外’這裏將描述在薄膜電晶體420中使用半導體 層4〇3用於形成通道形成區的示例。 在第一透光基板441上形成閘極電極層401，形成覆 蓋閛極電極層4 〇 1的閘極絕緣層4 〇 2，然後在閘極絕緣膜 402上形成與閘極電極交疊的半導體層4〇3。閘極電極層 4〇1的材料不受限制，只要它能形成擋光導電膜，而且可 以是從銘（A1 )、銅（C u )、鈦（τ i )、鉬（τ a )、鎢（ W)、鉬（Mo) '鉻（Cr)、鈸（Nd )以及銃（Sc )中選 -14-

G ❹ 201040634 擇的兀素或包括上述元素的合金。閘極電極層4〇1 包含上述元素的單層，而且可具有兩層或多層。作赁 絕緣層402的材料，可使用透光無機材料（氧化矽、 砂、氧氮化矽、氮氧化矽等），而且閘極絕緣層402 有包括這些材料的任一種的單層結構或層疊結構。瓦 濺射法或諸如等離子體CVD法或熱CVD法之類的沪 積法形成閘極電極和閘極絕緣膜。 透過將由InM03(ZnO) m(m>0，m不是自然 示的薄膜形成圖案可形成半導體層403。注意Μ代

Ga、Fe、Ni、Μη以及Co中選擇的一種或多種金屬元 除其中僅包含Ga作爲Μ的情況之外，存在包含Ga

Ga之外的任一種上述金屬元素作爲M的情況，例如 Ni或Ga和Fe。而且，在該氧化物半導體中，在某里 下’除包含金屬元素作爲Μ之外，還包含諸如Fe或 類的過渡金屬元素或過渡金屬的氧化物作爲雜質元舅 本說明書中，此薄膜也稱爲In-Ga-Ζη-Ο基非單晶® 下地形成氧化物半導體層：使用包括In、Ga以及 ln203 : Ga203 : ZnO=l : 1 : 1 )的氧化物半導體靶， 板與靶之間的距離爲170 mm、壓力爲〇·4 Pa以及H DC)電源爲0.5 kW、包含氧氣的氬氣氣氛下的條伯 行膜沈積，並形成抗蝕劑掩模，而且所沈積的膜被· 蝕刻以去除其不必要的部分。注意，較佳地’使用月J] 流（D C )電源，這樣可減少灰塵並使厚度分佈均勻。 化物半導體膜的厚度被設置爲5 nm到200 nm。在3 =限於 〉閘極 氮化 可具 「透過 〔相沈 〔）表 :表從 :素。 和除 Ga和 I情況 Ni之 ;。在 ;。如 Zn ( 在基 .流（ ;下進 丨擇性 :衝直 該氧 :實施 -15 - 201040634 例中，氧化物半導體膜的厚度爲1 〇〇nm。 接著，在形成覆蓋該氧化物半導體層的導電膜之後， 將該導電膜形成圖案以形成源極電極層和汲極電極層。作 爲導電膜的材料，可以是從A1、Cr、Ta、Ti、Mo以及W 中選擇的元素、包含上述元素中的任一種作爲其組分的合 金、包含上述元素中的任一種的組合的合金等。如果稍後 執行200°C到600°C下的熱處理，則較佳地，該導電膜包括 鈦（Ti)、鉬（Ta)、鎢（W)、鉬（Mo)、鉻（Cr)、 銳（Nd )、钪（Sc )等，以使其具有承受熱處理的耐熱性 〇 在蝕刻以形成源極電極層和汲極電極層時，可根據導 電膜的材料部分蝕刻氧化物半導體膜的暴露區域；在這樣 的情況下，該氧化物半導體膜中不與源極電極層或汲極電 極層交疊的區域比與源極電極層或汲極電極層交疊的區域 更薄。 然後’較佳地，在200。(：至600 t下、通常在300 °C至 500 °C下執行熱處理。在這種情況下，在爐中在35〇dC下在 空氣氣氛中執行熱處理一小時。透過此熱處理，在In_Ga_ Zn-O基非單晶膜中發生原子級重排。因爲該熱處理減少 了中斷載流子轉移的畸變，所以該熱處理（包括光退火） 是重要的。注意’對熱處理的定時不存在特殊限制，只要 在In-Ga-Ζη-Ο基非單晶膜形成之後進行即可，而且例如 ，可在像素電極形成之後執行熱處理。 接著’形成層間絕緣膜4〗3。作爲層間絕緣膜4 1 3的 -16- 201040634 材料’可使用透光無機材料（氧化矽、氮化矽、氧氮 、氮氧化矽等）或透光樹脂材料（聚酰亞胺、丙烯酸 並環丁烯、聚酰胺、環氧樹脂、矽氧烷基樹脂等）， 層間絕緣膜4 1 3可具有包括這些材料的任一種的單層 或層疊結構。注意，矽氧烷基樹脂是使用矽氧烷基材 爲起始材料形成且具有Si-0-Si鍵的樹脂。矽氧烷基 可包括有機基（例如院基或芳香基）或氟基作爲取代 q 該有機基可包括氟基。 接著，在層間絕緣膜4 1 3中形成達到源極電極層 極電極層的接觸孔，然後在層間絕緣膜4 1 3上形成第 極層M7和第二電極層446分別作爲像素電極層和共 極層。較佳地，利用透明導電膜形成第一電極層447 二電極層446。第二電極層446也稱爲共同電極，而 固定於諸如例如GND或0 V之類的預定電位。這裏 IP S模式液晶顯示裝置爲例。利用薄膜電晶體驅動排 Q 矩陣的像素電極，從而在螢幕上形成顯示圖案。具體 ，當在選定的像素電極與對應於該選定像素電極的共 極之間施加電壓時，執行對設置在像素電極與共同電 間的液晶層的光調製，而且此光調製被觀看者識別爲 圖案。 透過上述程序，將第一電極層44 7和第二電極層 排列成矩陣以對應於相應的像素，從而形成像素部分 此，能獲得用於製造有源矩陣顯示裝置的基板之一。 便起見，在本說明書中將這樣的基板稱爲有源矩陣基丰 化矽 、苯 而且 結構 料作 樹脂 基。 或汲 一電 同電 和第 且被 ，以 列成 而言 同電 極之 顯示 446 。因 爲簡 -17- 201040634 接著，製備用於製造有源矩陣顯示裝置的另一基板’ 即作爲對基板的第二透光基板442。作爲第二透光基板 442，使用了玻璃基板。在第二透光基板442上設置了用 作黑矩陣的擋光層414。將第一透光基板441和第二透光 基板44 2固定成這樣的狀態：設置有擋光層414的第二透 光基板442的表面與設置有薄膜電晶體420的第一透光基 板44 1的表面彼此正對，而且在這兩個基板之間設置了第 一液晶層450。此狀態下的截面圖對應於圖1 A。 透過使用用於固定基板的密封劑中包括的塡充物或距 離保持工具（例如柱狀隔離件或球狀隔離件），較佳地， 將第一透光基板441與第二透光基板442之間的距離保持 恆定。透過注入法或分配器法（滴落法）在這兩個基板之 間設置第一液晶層450，在注入法中，透過第一透光基板 44 1與第二透光基板442之間的附連之後的毛細現象注入 液晶。 第一液晶層4 5 0是包括介電常數各向異性爲正的液晶 、手性劑、光可固化樹脂以及聚合引發劑的混合物。在本 實施例中’可將JC-1041XX(Chisso公司生產）和4-氰 基-^ -戊基聯苯的混合物用作該液晶材料。可將z L I - 4 5 7 2 (Merck有限公司生產）用作手性劑。作爲光可固化樹脂 使用了丙嫌酸2_乙基己醋、RM257 (日本Merck有限公 司生產）。作爲光聚合引發劑，使用了 2,2_二甲氧基-2_苯 基苯乙酮。 採用手性劑以使液晶以螺旋結構取向，從而使液晶呈 -18- 201040634 ί見μ相。作爲手性劑，使用了具有與液晶的高相容性和強 扭轉力的材料。使用了兩種對映體R和S中的任一種，而 且未使用其中R和S以50 : 50混合的外消旋混合物。例 如’可將其中混合了 5%重量百分比或更多手性劑的液晶 材料用於該液晶層。 作爲介電常數各向異性爲正的液晶，使用了熱致液晶 '低分子液晶、高分子液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。 ¢) 這些液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、膽固醇藍相、近 晶相、近晶藍相、立方相、手向列相、各向同性相等。 作爲藍相的膽固醇藍相和近晶藍相在具有膽固醇相或 近晶相且具有小於或等於500 nm的相對短螺旋間距的液 晶材料中出現。液晶材料的取向具有雙扭轉結構。由於具 有小於或等於光波長的量級，所以液晶材料是透明的，而 且透過施加電壓改變取向次序可產生光調製動作。藍相是 光學各向同性的，因此沒有視角依賴性。因此，沒有必要 〇 形成取向膜；從而能提高顯示影像品質並降低成本。此外 ’因爲不需要對取向膜進行摩擦處理，所以能防止摩擦處 理引起的靜電放電損傷，而且能減少製造過程中液晶顯示 裝置的缺陷和損傷。因此，能提高液晶顯示裝置的生產率 。使用氧化物半導體層的薄膜電晶體尤其可能出現薄膜電 晶體的電特性受靜電影響而顯著波動從而偏離設計範圍的 情況。因此，將藍相液晶材料用於包括使用氧化物半導體 層的薄膜電晶體的液晶顯不裝置是更有效的。 藍相僅呈現於窄溫度fe圍中；因此，對液晶材料添加 -19- 201040634 光可固化樹脂和光聚合引發劑，並執行聚合物穩定化處理 以展寬該溫度範圍。光可固化樹脂可以是：諸如丙烯酸酯 或甲基丙烯酸酯之類的單官能單體；諸如二丙烯酸酯、三 丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯之類的多官 能單體；以及它們的混合物。例如，可給出丙烯酸2 -乙基 己酯、RM25 7 (日本Merck有限公司生產）或三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯。此外，該光可固化樹脂可具有液態結晶性 、非液態結晶性，或這兩種結晶性兼而有之。可選擇用具 有與光聚合引發劑起反應的波長的光可固化的樹脂作爲該 光可固化樹脂，而且在本實施例中使用了紫外可固化樹脂 (UV可固化樹脂）。 作爲光聚合引發劑，可使用透過光照產生自由基的自 由基聚合引發劑、透過光照產生酸的酸生成劑、或透過光 照產生城的城生成劑。 以這樣的方式進行聚合物穩定化處理：用具有能與光 可固化樹脂和光聚合引發劑反應的波長的光照射包含液晶 、手性劑、光可固化樹脂以及光聚合引發劑的液晶材料。 可透過用光照射呈現出各向同性相的液晶材料、或在溫度 控制下用光照射呈現藍相的液晶材料來執行該聚合物穩定 化處理。 這裏’在將第一液晶層4 5 0加熱成各向同性相之後， 降低液晶層45 0的溫度以使該相變成藍相，從而當將溫度 保持與呈現藍相的溫度時，如圖1 B所示，從該對基板的 上方和下方同時執行U V照射以減少剩餘雙折射的產生。 -20- 201040634 如果僅從一個基板側執行UV照射，則聚合物會不均勻地 分佈到UV照射方向附近的區域，而且可能引起剩餘雙折 射。較佳地，透過第一透光基板44 1的第一紫外光45 1的 量和透過第二透光基板442的第二紫外光45 2的量幾乎相 同。透過第一透光基板441的第一紫外光451被其中形成 了薄膜電晶體420的區域阻擋，而透過第二透光基板442 的第二紫外光452被其中形成了擋光層4 1 4的區域阻擋。 0 因此’能使在像素部分中與像素開口部分交疊的對顯示有 貢獻的第二液晶層444暴露給來自上方和下方幾乎相同量 的紫外光。爲了使液晶層444暴露給來自上方和下方幾乎 相同量的紫外光’第一透光基板441中的第一透光區（除 設置了金屬引線和金屬電極的區域之外的區域）和第二透 光基板442中的第二透光區（除設置了擋光層414的區域 之外的區域）幾乎相同是有效的。 因爲設置了閘極絕緣層402和層間絕緣膜4 1 3的第一 Q 透光基板44 1與第二透光基板4M不同，所以根據閘極絕 緣層4 0 2和層間絕緣膜4 1 3的材料--即使這些材料具有 透光性質’紫外光量的差別可能因爲光吸收、膜介面處的 折射、膜介面處的反射等而存在差別。因此，在光量可能 出現差別的情況下’可調節來自第一紫外光45 1的光源和 第二紫外光452的光源的光量，或第二透光基板442可設 置有與閘極絕緣層4 0 2和層間絕緣膜4 1 3等價的膜以調節 光量。 透過如上所述的其中從該對基板的上方和下方同時執 -21 - 201040634 行UV照射的聚合物穩定化處理，能使載入該對基板之間 的第二液晶層444中包括的聚合物均勻地分佈。透過該聚 合物穩定化處理，在施加電壓之後未引起剩餘雙折射；因 此，能獲得與施加電壓之前相同的黑色顯示，而且能減少 光洩漏。因此，能製造具有高品質的聚合物穩定的藍相顯 示元件。 此外，因爲閘極電極層401阻擋第一紫外光451而擋 光層414阻擋第二紫外光452，所以半導體層403未暴露 給UV照射，而且能防止薄膜電晶體的電特性的差別。 接著，在第一透光基板（設置有像素電極的基板）的 外表面側上設置不與液晶層毗鄰的第一偏極板443 a。在第 二透光基板（對基板）的外表面側上設置不與液晶層毗鄰 的第二偏極板443b。此狀態下的截面圖對應於圖1 C。包 括設置有兩個偏極板的一對基板的處於圖1 C中所示狀態 的物體稱爲液晶面板。 在使用大尺寸基板製造多個液晶顯示裝置的情況下（ 所謂的多面板法），可在聚合物穩定化處理之前或提供偏 極板之前執行分割步驟。考慮到分割步驟對液晶層的影響 (諸如由分割步驟中施加的力的引起的取向無序），較佳 地，在第一基板與第二基板結合之後和聚合物穩定化處理 之前執行分割步驟。 最後，將背光部分固定至該液晶面板。 圖2是其中在背光部分中使用了 LED的液晶模組的 分解立體圖。在液晶面板3 02中，在元件基板上設置了多 -22- 201040634 個驅動器ic 3 05，而且還設置了電連接至元件基板上設置 的端子的FPC 307。 在液晶面板302下設置了背光部分3 03。 設置第一外殼301和第二外殼304以將液晶面板302 和背光部分303夾在第一外殼301和第二外殼304之間， 而且在外殼的周邊部分處使它們結合到一起。這裏，第一 外殻3 0 1的視窗將成爲液晶模組的顯示表面。 q 在背光部分303中使用了多種類型的LED (發光二極 體），而且利用LED控制電路3 08可調節各個LED的照 度。透過連接線3 0 6提供電流。透過LE D控制電路3 0 8 使LED單獨地發光；因此，能實現場序式液晶顯示裝置 〇 此外，在液晶顯示裝置的顯示區域所分成的多個區域 中的每一個中設置了至少一個LED，而且LED控制電路 根據相應的視頻信號按區域驅動LED。透過按區域驅動 Q LED，能局部調節顯示區域中的照度。例如，按照使需要 LED發光的第一區域處於發光狀態而不需要LED發光的 第二區域處於不發光狀態的方式，可能實現LED的選擇 性發光。因此’雖然取決於顯示影像，但也能實現液晶顯 示裝置的較低功耗。 此外’可將無機材料或有機材料用作LED的發光材 料。 在場序式液晶顯示裝置中，高速驅動（至少三倍速度 驅動）是必需的。在本實施方式中，透過使用回應時間充 -23- 201040634 分短的呈現藍相的液晶層和使用In-Ga_Zn_◦基氧化物半 導體的薄膜電晶體作爲開關元件’實現了移動影像顯示的 高影像品質。 〔實施例2〕 將參照圖3 A和3 B描述液晶顯示裝置。 圖3A是示出一個像素的液晶顯示裝置的平面圖。圖 3 B是沿圖3 A的線X卜X 2所取的截面圖。 在圖3A中，將多個源極引線層（包括引線層405 a) 設置成相互平行（按照附圖中的垂直方向延伸）且彼此分 開。設置了沿大致垂直於源極引線層（附圖中的水平方向 )的方向延伸而且相互分開的多個閘極極引線層（包括聞 極電極層4 〇 1 )。毗鄰多個閘極極引線層設置了沿大致平 行於閘極極引線層的方向延伸’即沿大致垂直於源極引線 層的方向（附圖中的水平方向）延伸的共同引線層408。 源極引線層、共同引線層4〇8以及閘極極引線層包圍了大 致矩形的空間，而且在這些空間中設置了液晶顯示裝置的 像素電極層和共同引線層。在附圖的左上角設置了用於驅 動像素電極層的薄膜電晶體42 0。按照矩陣設置了多個像 素電極層和薄膜電晶體。 在圖3 A和3 B的液晶顯示裝置中，電連接至薄膜電晶 體420的第一電極層447作爲像素電極層，而電連接至共 同引線層4〇8的第二電極層446作爲共同電極層。注意， 電容器由第一電極層和共同引線層形成。 -24- 201040634 可使用透過產生大致平行於基板（即沿橫向方向）的 電場以使面板中的液晶分子平行於基板移動從而控制灰階 的方法。對於這樣的方法，可採用如圖3 A和3 B所示的用 於IPS模式的電極結構。 在諸如IP S模式之類的橫向電場中，具有開口圖案的 第一電極層（例如像素電極層，其每個像素的電壓均受控 制）和第二電極層（例如共同電極層，其中對所有像素施 0 加共同電壓）位於液晶層下方。因此，在第一透光基板 441上形成了第一電極層447和第二電極層446，其中之 一爲像素電極層而另一個爲共同電極層，而且在層間膜上 形成第一電極層和第二電極層中的至少一個。第一電極層 447和第二電極層446不具有平面形狀，而是包括彎曲部 分或分支梳狀部分的多種開口圖案。第一電極層447和第 二電極層446被設置成不具有相同形狀，而且彼此交疊以 在它們之間產生電場。 ^ 第一電極層447和第二電極層446的上表面形狀不限 於圖3 A和3 B中所示的結構，而且可以是帶有彎曲的波浪 形、具有同心圓形開口的形狀、或其中電極相互咬合的梳 狀。 透過在像素電極層與共同電極層之間施加電場，可控 制液晶。對液晶施加橫向方向的電場’從而可利用該電場 控制液晶分子。即，能沿平行於基板的方向控制平行於基 板取向的液晶分子；因此，能展寬視角。 第二電極層4 4 6的一部分在層間絕緣膜4 1 3上形成’ -25- 201040634 而且作爲與薄膜電晶體420至少部分交疊的擋光層417° 與薄膜電晶體420交疊的擋光層417可具有與第二電極層 446相同的電位，或可以處於不與第二電極層電連接 的浮置狀態。 薄膜電晶體420是倒交錯薄膜電晶體，且包括在具有 絕緣表面的基板4 4 1上的閘極電極層4 0 1、閘極絕緣層 4〇2、半導體層403、分別作爲源極區或汲極區的n+層 4〇4a和404b以及作爲源極電極層或汲極電極層的引線層 405a 和 405b ° 絕緣膜407被設置成與半導體層403接觸，以覆蓋薄 膜電晶體420。在絕緣膜407上設置了層間絕緣膜413， 而且在層間絕緣膜413上形成了第二電極層446。 在圖3 A和3 B的液晶顯示裝置的層間絕緣膜4 1 3中， 透光樹脂層被用作透射可見光的絕緣膜。 層間絕緣膜4 1 3 (透光樹脂層）的形成方法不是特別 受限的，而且可根據材料採用以下方法：旋塗法、浸塗法 、噴塗法、液滴排出法（例如噴墨法、絲網印刷法或膠版 印刷法）、刮片法、輕塗法、幕塗法、刀塗法等。 液晶層444被設置在第一電極層447和第二電極層 446上’並被作爲對基板的第二透光基板442密封。 在第二透光基板442側上還設置了擋光層414。 在第二透光基板442的液晶層444側上形成了擋光層 4 1 4，而且形成了絕緣層4丨5作爲平坦化膜。較佳地，在 對應於薄膜電晶體4 2 0的區域（與薄膜電晶體的半導體層 -26- 201040634 交疊的區域）中形成擋光層414，而且在該擋光層414與 該區域之間插入液晶層444。將第一透光基板44 1和第二 透光基板442牢固地相互附連，且在它們之間插入了液晶 層444，從而將擋光層414定位成至少覆蓋薄膜電晶體 420的半導體層403。 使用反射或吸收光的擋光材料形成擋光層4 1 4。例如 ’可使用透過將色素材料、炭黑、鈦黑等黑色樹脂混入諸 & 如光敏或非光敏聚酰亞胺之類的樹脂材料中形成的黑色有 0 機樹脂。在使用黑色樹脂的情況下，擋光層414的厚度被 設置爲0.5 μιη到2 μιη。或者’可使用例如使用鉻、鉬、 鎳、鈦、鈷、銅、鎢、鋁等形成的擋光金屬膜。 擋光層4 1 4的形成方法不受特別限制，而且可根據材 料使用諸如汽相沈積、濺射、C V D等等之類的乾或諸如旋 塗、浸塗、噴塗、液滴排出（例如噴墨、絲網印刷或膠版 印刷）等等之類的濕法。如果需要，可採用蝕刻法（乾蝕 Q 刻或濕蝕刻）形成期望圖案。 還可透過諸如旋塗法之類的塗敷法或多種印刷法使用 諸如丙烯酸或聚酰亞胺之類的有機樹脂等形成絕緣層4 1 5 〇 當按照這種方式在對基板側上進一步設置擋光層4 1 4 時’能進一步提高對比度，並能使薄膜電晶體進一步穩定 化。擋光層4 1 4能阻擋入射到薄膜電晶體4 2 0的半導體層 4 0 3上的光；因此’能防止薄膜電晶體4 2 0的電特性因爲 半導體的光敏性而變化，從而使其更穩定。此外，擋光層 -27- 201040634 4 1 4能防止光向毗鄰像素的洩漏，這 和更高的清晰度顯示。因此，能實現 晰度和高可靠性。 第一透光基板4W和第二透光基 而且在它們的外側（與液晶層444相 偏極板443a和偏極板443b。 可使用諸如包含氧化鎢的氧化銦 鋅銦、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧 化錫銦（下文稱爲IT 0 )、氧化鋅銦 化錫銦之類的透光導電材料形成第一‘ 極層4 4 6。 可使用包含導電高分子的導電組 合物）來形成第一電極層447和第二 導電組合物形成的像素電極較佳地具: 或更低的薄膜電阻和在550 nm波長 射率。此外，導電組合物中包含的導 佳地爲0.1 Ω· cm或更低。 作爲該導電高分子，可使用所謂 合物。例如’有可能使用聚苯胺及其 衍生物、聚噻吩及其衍生物、或它們 聚物。 可在第一透光基板441與間極電 作基膜的絕緣膜。基膜用於防止雜質 4 4 1擴散，而且可使用從氮化矽膜、 樣能實現更高對比度 液晶顯示裝置的高清 板442是透光基板， 反的側）分別設置有 、包含氧化鎢的氧化 化鈦的氧化錫銦、氧 或添加了氧化矽的氧 電極層447和第二電 合物（也稱爲導電聚 電極層446。使用該 有10000歐姆每方塊 下的7 0 %或更高的透 電高分子的電阻率較 丨的π電子共軛導電聚 衍生物、聚吡咯及其 中的兩種或多種的共 極層4〇1之間設置用 元素從第一透光基板 氧化矽膜、氮氧化矽 -28-

201040634 膜以及氧氮化矽膜中選擇的一層膜或層 可使用諸如鉬、鈦、鉻、鉅、鎢、鋁、 的金屬材料或包括這些材料中的任一 _ 任何合金材料來形成具有單層或層疊 4〇 1 °透過將擋光導電膜用作閘極電極f 背光的發光二極體的光（從第一透光基 透過第二透光基板442出射的光）進入 例如，作爲閘極電極層40 1的兩履 較佳的：鋁層和層疊在鋁層之上的鉬層 和層疊在銅層之上的鉬層的兩層結構、 之上的氮化鈦層或氮化鉅層的兩層結椿 鉬層的兩層結構。作爲三層結構，較佳 疊層、鋁和砂的合金層或銘和欽的合途 或鈦層。 可透過等離子體C V D法、濺射法 Q 氮化矽層、氧氮化矽層、或氮氧化矽層 構或疊層結構的閘極絕緣層402。或者 用有機矽烷氣體用氧化矽層形成閘極箱 機矽烷氣體，可使用諸如四乙氧基矽 Si(OC2H5)4 )、四甲基矽烷（TMS :化 )、四甲基環四矽氧烷（TMCTS) OMCTS)、六甲基二矽氮烷（HMDS) SiH(OC2H5)3)或三二甲基氨基矽烷（ 類的含砍化合物。 ^疊膜形成該基膜。 銅、鈸、或钪之類 :作爲其主要組分的 結構的閘極電極層 i 401，能防止來自 板441側進入而且 半導體層403。 P結構，以下結構是 的兩層結構、銅層 銅層和層疊在銅層 、以及氮化鈦層和 鎢層或氮化鎢層的 層、以及氮化鈦層 等使用氧化砂層、 來形成具有單層結 ，可透過CVD法使 ,緣層402。作爲有 :完（TEOS:分子式 學分子式Si(CH3)4 .甲基環四矽氧烷（ 、三乙氧基矽烷（ SiH(N(CH3)2)3 )之 -29- 201040634 在形成作爲半導體層4〇3的氧化物半導體膜 佳執行其中引入了氬氣以產生等離子體的反濺射 附連至閘極絕緣層的表面的灰塵。注意可使用氮 \ 氨氣氣氛等代替氬氣氣氛。或者，可使用其中添 、N20等的氬氣氣氛。再或者，可使用其中添力口 cf4等的氬氣氣氛。 可使用In-Ga-Ζη-Ο基非單晶膜形成半導體f 作爲源極區和汲極區的n +層404a和404b。n +層 4 04b是具有比半導體層403更低電阻的氧化物半 例如，n +層404a和404b具有η型導電性和0.01 eV (含 0.01 eV 和 0.1 eV)的啓動能（ΔΕ) 。！ 和404b是In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜，而且包括至 分。n +層404a和4(Ub在非晶結構中可包括晶粒 體）。n+層4〇4a和404b中的這些晶粒（奈米晶 具有1 n m到10 n m的直徑，通常爲約2 n m到< 徑。 透過設置n +層404a和404b，作爲金屬層 405a和405b可具有與作爲氧化物半導體層的 403的良好的結，因此根據與肖特基結相比的熱 實現穩定工作。此外，主動設置n +層在向通道提 (在源極側）、穩定地吸收來自通道的載流子（ )、或防止在與引線層與半導體層的介面處形成 方面是有效的。而且，因爲減小了電阻，所以即 極電壓的情況下也能確保良好的遷移率。 之前，較 ，以去除 氣氣氛、 加了氧氣 了 Cl2、 f 40 3 和 4 0 4 a 和 導體層。 eV 到 0· 1 1+ 層 4 0 4a 少非晶組 (奈米晶 體）分別 l· nm的直 的引線層 半導體層 方面，能 供載流子 在汲極側 電阻分量 使在高汲 -30- 201040634 在與用作n +層404a和404b的第二in_Ga_Zn_〇基非 單晶膜的沈積條件不同的沈積條件下形成用作半導體層 403的第一In-Ga-Zn-O基非單晶膜。例如，在氧氣流速與 氬氣流速比局於第二In-Ga-Ζη-Ο基非單晶膜的沈積條件 下的氧氣流速與氬氣流速比的條件下形成第一In_Ga_Zn_〇 基非單晶膜。具體而言’在稀有氣體（例如氬氣或氨氣） 氣氛（或氧氣少於或等於1 〇 %且氬氣多於或等於9 0 %的氣 p 氛）中形成第二In-Ga-Ζη-Ο基非單晶膜，而在氧氣氣氛 (或氧氣流速等於或大於氬氣流速的氣氛）中形成第一 In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜。 例如，在氬氣或氧氣氣氛中使用具有8英寸直徑且包 含 In、Ga 以及 Zn (以摩爾比 ln203 : Ga2 03 : ZnO=l : 1 : 1)的氧化物半導體靶、在基板與靶的距離被設置成170 mm、0.4 Pa的氣壓下、以及直流（DC )功率源爲0·5 kW 的情況下形成作爲半導體層403的第一 In-Ga-Zii-Ο基非 Q 單晶膜。注意，較佳使用脈衝直流（DC )電源，這樣可減 少灰麈並使厚度分佈均句。第一In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜 具有5 nm到200 nm的厚度。 相反，利用靶（ln203 : Ga203 : ZnO=l : 1 : 1 )在壓 力爲0.4 Pa、功率爲500 W、沈積溫度爲室溫以及引入氬 氣的流速爲40 seem的沈積條件下透過濺射法形成作爲n + 層4 0 4 a和4 0 4 b的第二氧化物半導體膜。在某些情況下’ 在形成膜之後立刻形成包括尺寸爲1 nm到1 〇 nm的晶粒 的In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜。注意，可以認爲透過適當調 -31 - 201040634 節諸如靶中的組分比、膜沈積壓力（o.l Pa到2.0 Pa)、 功率（2 5 0 W到3 0 0 0 W : 8英寸）、溫度（室溫到1 t )等等之類的反應濺射沈積條件，可調節晶粒的存在與否 或晶粒的密度，並可將其直徑大小調節在1 nm到1 〇 nm 範圍內。第二In-Ga-Zn-O基非單晶膜具有5 nm到20 nm 的厚度。不言而喻，當膜包括晶粒時，晶粒的大小不會超 過膜的厚度。第二In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜具有5 nm的厚 度。 濺射法的示例包括其中將高頻功率源用作濺射功率源 的RF濺射法、直流濺射法以及以脈衝方式施加偏置的脈 衝直流濺射法。在形成絕緣膜的情況下主要使用射頻濺射 方法’而在形成金屬膜的情況下主要使用直流濺射方法。 此外，還存在可設置不同材料的多個靶的多源濺射裝 置。利用該多源濺射裝置，可在同一室中形成層疊的不同 材料膜’或可在同一室中透過放電同時形成多種材料的膜 〇 此外’存在室內設置有磁鐵系統且用於磁控管濺射的 濺射裝置’且在不使用輝光放電的情況下使用微波產生等 離子體的用於ECR濺射的濺射裝置。 此外’作爲透過濺射的沈積方法，還存在靶物質和濺 射氣體組分在沈積期間相互化學反應以形成它們的化合物 薄膜的反應濺射方法，以及在沈積期間也對基板施加電壓 的偏置濺射方法。 在半導體層、n +層以及引線層的製造步驟中，使用了 -32- 201040634 蝕刻步驟以將薄膜加工成期望形狀。可將乾餓刻或濕触刻 用於該蝕刻步驟。 作爲用於乾蝕刻的飩刻氣體’含氯的氣體（諸如氯氣 (ci2)、氯化硼（BC13)、氯化砂（Sic“）或四氯化碳 (CC14)之類的氯基氣體）是較佳的。 或者，可使用含戴氣體（諸如四氟化k (CF4)、氣 化硫（sf6)、氟化氮（nf3)或三氟甲烷（CHF3)之類的 外 氟基氣體）、溴化氫（HBr )、氧氣（〇2 )、添加了諸如 Ο 氦氣（He)或氬氣（Ar)之類的稀有氣體的這些氣體中的 任一種等。 作爲用於乾蝕刻的蝕刻裝置，可使用利用反應離子蝕 刻（RIE )的蝕刻裝置、利用諸如電子迴旋共振（ECR ) 源或感應耦合等離子體（ICP )源之類的高密度等離子體 源的乾蝕刻裝置。作爲相比於ICP蝕刻裝置容易在更大面 積上獲得均勻放電的這樣的乾蝕刻裝置，存在增強電容性 Q 親合等離子體（ECCP)模式触刻裝置，在該裝置中，上 電極接地’ 13.56 MHz的高頻功率源連接至下電極、而且 3·2 MHz的低頻功率源連接至下電極。如果使用了該 ECCP模式蝕刻裝置，則即使使用具有超過第十代的3米 的尺寸的基板作爲基板，也能應用該E C C P蝕刻裝置。 爲蝕刻成期望形狀’適當地控制蝕刻條件（例如施加 給環形電極的電功率量、施加給基板側上的電極的功率量 、或基板側上的電極溫度）。 作爲用於濕餓刻的餓刻劑’可使用磷酸、醋酸以及硝 -33- 201040634 酸的混合溶液、氨雙氧水混合物（雙氧水：氣：水=5 : 2 :2)等。或者，可使用ITO_07N (由KANT〇化學公司（ ΚΑΝΤΟ CHEMICAL CO·，INC.)製造）„ 透過清洗去除濕蝕刻之後的蝕刻劑以及被鈾刻掉的材 料。可淨化包括被蝕刻材料的餓刻劑的廢液，從而再利用 其中包括的材料。如果在蝕刻之後收集來自廢液的氧化物 半導體層中包括的諸如銦之類的材料並且再利用時，可高 效地使用資源且可降低成本。 爲執行蝕刻成期望形狀’根據材料適當地控制飽刻條 件（例如鈾刻劑、蝕刻時間、溫度等）。 作爲引線層405a和405b的材料，可以給出從Al、Cr 、Ta、Ti、Mo以及W中選擇的元素、包含這些元素中的 任一種作爲其組分的合金、包含這些元素中的任一種的組 合的合金膜等。此外，在2 0 0 °C到6 0 〇 °c下執行熱處理的情 況下，則該導電膜較佳具有對抗這樣的熱處理的耐熱性。 因爲單獨使用A1帶來了諸如耐熱性低和容易被腐蝕之類 的缺點，所以與具有耐熱性的導電材料組合使用銘。作爲 與A1組合使用的具有耐熱性的導電材料，可使用以下材 料中的任一種：從鈦（Ti)、鉬（Ta)、鎢（W)、鉬（ Mo)、鉻（Cr)、钕（Nd)以及钪（Sc)中選擇的元素 、包含以上元素中的任一種作爲組分的合金、包含以上元 素中的任一種的組合的合金、以及包括以上元素中的任一 種作爲組分的氮化物。 可在不暴露給空氣的情況下連續形成閘極絕緣層402 -34- 201040634 、半導體層403、n +層404a和404b以及引線層405a和 4 05b。透過在不暴露給空氣的情況下連續形成這些層，可 以在不受空氣中包含的大氣組分或污染雜質污染的情況下 形成疊層之間的各個介面；因此，能減少薄膜電晶體的特 性變化。 注意，半導體層403被部分蝕刻且具有通槽（凹陷部 分）。 0 較佳地，使半導體層403和n +層404a和404b在 200°C到600°C下、通常在300°C到500°C下經受熱處理。例 如，在氮氣氣氛下、在350 °C下執行熱處理一小時。透過 該熱處理，在形成半導體層403和n +層404a和404b的 In-G a-Ζη-0基氧化物半導體中引起原子級重排。該熱處理 (也包括光退火等）是重要的，因爲能減少使半導體層 4〇3和n +層4〇4a和4〇4b中的載流子轉移中斷的畸變。注 意，對何時執行熱處理並無特殊限制，只要在形成半導體 Q 層403和n +層404a和404b之後執行該熱處理即可。 此外，可對半導體層403的暴露凹陷部分執行氧自由 基處理。較佳地，在〇2或N20的氣氛、或包括氧氣的N2 、He、Ar等氣氛下執行自由基處理。或者，可使用透過 向上述氣氛添加C12或CF4而獲得的氣氛。注意，較佳地 ，在不對第一透光基板44 1側施加偏置電壓的情況下執行 自由基處理。 可使用透過濕法或乾形成的無機絕緣膜或有機絕緣膜 形成覆蓋薄膜電晶體4 2 0的絕緣膜4 0 7。例如，可透過 -35- 201040634 CVD法、濺射法等使用氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜 、氧化銘膜、氧化鉅膜等形成絕緣膜4 〇 7。或者，可使用 諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚酰胺、或環氧樹 脂之類的有機材料。除這些有機材料之外，還有可能使用 低介電常數材料（低k材料）、矽氧烷基樹脂' P S G (磷 矽玻璃）、BPSG (硼磷矽玻璃）等。 或者’透過層疊使用這些材料中的任一種形成的多層 絕緣膜形成絕緣膜4 0 7。例如，絕緣膜4 0 7可具有有機樹 脂膜層疊在無機絕緣膜上的結構。 此外’透過使用利用多色調掩模形成從而具有多種厚 度（通常兩種不同厚度）的區域的抗蝕劑掩模，能減少抗 蝕劑掩模的數量，從而導致工藝簡化和成本更低。 對比度和視角特性的提高能提供影像品質更高的液晶 顯示裝置。此外，能以低成本和高生產率製造這樣的液晶 顯示裝置。 薄膜電晶體的特性得到穩定’而且液晶顯不裝置能具 有更高的可靠性。 雖然在本實施例中描述了作爲倒交錯型結構的通道蝕 刻（channel-etch )型作爲示例’但該薄膜電晶體的結構 不受特殊限制’而且可以是通道截斷（channel-stop )型 。或者，該薄膜電晶體的結構可以是底接觸結構（也稱爲 倒共面型）。 〔實施例3〕 -36- 201040634 在圖4A和4B中示出了液晶顯示裝置的另一模式 體而言’將描述其中在層間絕緣膜之下形成的具有平 狀的第一電極層被用作共同電極層、而在層間絕緣膜 成的具有開口圖案的第二電極層被用作像素電極層的 顯示裝置的示例。 圖4A是示出一個像素的液晶顯示裝置的平面圖 4B是沿圖4A中的線γ 1 _Y2所取的截面圖。 q 作爲示例，在圖4A和4B中所示的液晶顯示裝置 在作爲元件基板的第一透光基板54 1的一側上形成了 層5 1 7作爲層間絕緣膜5 1 3的一部分。電連接至薄膜 體5 20的第二電極層546作爲像素電極層，而電連接 同引線層的第一電極層547作爲共同電極層。圖4A习 中所示的電極結構是用於FFS模式的電極結構。 在諸如FFS模式之類的橫向電場中，具有開口圖 第二電極層（例如像素電極層，其每個像素的電壓均 Q 制）和具有平坦形狀的第一電極層（例如共同電極層 中對所有像素施加共同電壓）位於該開口圖案下方。 ，在第一透光基板541上形成了第一電極層和第二電 ，其中之一爲像素電極層而另一個爲共同電極層，而 素電極層和共同電極層被設置成層疊，且在它們之間 了絕緣膜（或層間絕緣層）。像素電極層和共同電極 的一個在另一個下方形成且具有平坦形狀’而另一個 個上形成，且具有包括彎曲部或分支梳狀部的多種開 案。第一電極層5 47和第二電極層546被設置成不具 。具 坦形 上形 液晶 。圖 中， 擋光 電晶 至共 □ 4B 案的 受控 ，其 因此 極層 且像 插入 層中 在一 口圖 有相 -37- 201040634 同形狀而且彼此交疊，以在它們之間產生電場。 注意，電容器由像素電極層和共同電極層形成。雖然 共同電極層能工作於浮置狀態（電絕緣狀態）’但可將共 同電極層的電位設置成固定電位，較佳設置成處於不產生 閃燦的位準的共同電位附近的電位（作爲資料傳輸的影像 信號的中間電位）。 層間絕緣膜5 1 3包括擋光層5 1 7和透光樹脂層。擋光 層517被設置在第一透光基板541 (元件基板）側而且在 薄膜電晶體5 20上（至少在覆蓋薄膜電晶體的半導體層的 區域中）形成，其在擋光層5 1 7與絕緣膜507之間插入了 絕緣膜5 07，因此擋光層5 1 7作爲半導體層的擋光層。反 之，形成透光樹脂層以與第一電極層547和第二電極層 546交疊，且該透光樹脂層作爲顯示區。 擋光層5 1 7的可見光透射率低於作爲氧化物半導體層 的半導體層503的可見光透射率。 因爲在層間膜中使用了擋光層5 1 7，所以較佳地將黑 色有機樹脂用於該擋光層5 1 7。例如，可將色素材料、炭 黑、鈦黑等的黑色樹脂混入諸如光敏或非光敏的聚酰亞胺 之類的樹脂材料中。作爲擋光層5 1 7的形成方法，可根據 材料使用諸如旋塗、浸塗、噴塗、液滴排出（例如噴墨、 絲網印刷或膠版印刷）等等之類的濕法。如果需要，可採 用蝕刻法（乾蝕刻或濕蝕刻）形成期望圖案。擋光層5 1 7 的厚度爲〇. 5 μιη到2 μηι。如果注重層間絕緣膜5〗3的平 面度’則擋光層517的厚度優選爲1 或更小，因爲設 -38- 201040634 置了擋光層5 1 7的區域與薄膜電晶體交疊從而可能厚。 在本實施例中，還在液晶顯示裝置的第二透光基板 542 (對基板）側上形成擋光層514。因爲發光二極體具有 比冷陰極管更高的零度，所以在背光部分使用發光二極體 的情況下，優選將擋光層形成得厚。雖然透過一次成膜獲 得的擋光層的厚度有限，但當在每個基板上形成擋光層時 ，擋光層的厚度能變成擋光層514和擋光層517的厚度之 0 和，這種做法是優選的。例如，擋光層514的厚度被設.置 爲1.8 μιη，而擋光層517的厚度被設置爲1 μηι;在這種 情況下，總厚度爲2.8 μηι。透過使擋光層的總厚度大，能 提高對比度，且能使薄膜電晶體更加穩定。在對基板側上 形成擋光層5 1 4的情況下，如果在對應於薄膜電晶體的區 域中形成擋光層且在它們之間插入了液晶層（至少在與薄 膜電晶體的半導體層交疊的區域中），能防止薄膜電晶體 的電特性由於來自對基板側的入射光而變化。 Q 在對基板側上形成擋光層5 1 4的情況下，存在從元件 基板側透射的光和從對基板側透射至薄膜電晶體的半導體 層的光被擋光引線層、電極層等阻擋的情況。因此，不一 定需要形成擋光層514以覆蓋薄膜電晶體。 當以此方式設置擋光層時，入射到薄膜電晶體的半導 體層上的光能被擋光層阻擋，而不會減小像素的孔徑比。 因此，能防止薄膜電晶體的電特性因爲氧化物半導體的光 敏性而變化從而穩定。此外，擋光層能防止光向毗鄰像素 的洩漏，這樣能實現更高對比度和更高的清晰度顯示。因 -39- 201040634 此，能實現液晶顯示裝置的高清晰度和高可靠性。 薄膜電晶體5 20是底閘極型（也稱爲倒共面型）薄膜 電晶體，且包括在具有絕緣表面的第一透光基板541上的 閘極電極層501、閘極絕緣層502、作爲源極電極層或汲 極電極層的引線層505a和503b、作爲源極區或汲極區的 n+層5 04a和5 (Mb以及半導體層503。此外，設置了覆蓋 薄膜電晶體520並與半導體層5 03接觸的絕緣膜507。第 —電極層547在第一透光基板541上與閘極電極層501相 同的層上形成，而且是像素中的平坦電極層。 在透過濺射法形成半導體層5 03之前，優選對閘極絕 緣層5 02和引線層5 05a和505b執行其中引入氬氣以產生 等離子體的反濺射，以去除附連至表面的灰塵。 優選使半導體層503和n +層504a和504b在200°C到 6 0 0 °C下、通常在3 0 0 °C到5 0 0 °C下經受熱處理。例如，在 空氣氣氛或氮氣氣氛下、在3 50°C下執行熱處理一小時。 注意’對何時執行該熱處理並無特殊限制，只要在形成用 於半導體層503和n +層504a和5 04b的氧化物半導體膜之 後執行該熱處理既可。 將In-Ga-Zn-Ο基非單晶膜用於半導體層5 03和n +層 5〇4a和504b。具有這樣的結構的薄膜電晶體520表現出 20 cm2/Vs或更高的遷移率和0.4 V/dec或更小的亞閾値擺 動（S値）。因此，該薄膜電晶體能高速地工作，而且能 在與像素部分相同的基板上形成諸如移位暫存器之類的驅 動器電路（源極驅動器或閘極驅動器）。 -40- 201040634 可與其他實施例中公開的任一結構適當地組合而實現 本實施例。 〔實施例4〕 製造了薄膜電晶體，而且在像素部分中並進一步在驅 動器電路中利用該薄膜電晶體能製造具有顯示功能的液晶 顯示裝置。此外，利用薄膜電晶體能在與像素部分相同的 0 基板上形成驅動器電路的一部分或全部，藉此獲得板上系 統。 該液晶顯示裝置包括作爲顯示元件的液晶元件（也稱 爲液晶顯示元件）。 此外，液晶顯示裝置包括封裝有顯示元件的面板和其 中將包括控制器的1C等安裝至面板的模組。本發明還關 於在液晶顯示裝置的製造程序中在完成顯示元件之前的元 件基板的一種模式，而且該元件基板設置有用於向多個像 Q 素中的每一個中的顯示元件提供電流的裝置。具體而言， 該元件基板可以處於僅形成顯示元件的一個像素電極之後 的狀態、在形成作爲像素電極的導電膜之後的狀態、在該 導電膜被蝕刻以形成像素電極之前的狀態或任一其他狀態 0 注意’本說明書中的顯示裝置表示影像顯示裝置、顯 示裝置或光源（包括發光裝置）。此外，該液晶顯示裝置 在其類別中還可包括以下模組：附連有諸如FPC (柔性印 刷電路）、TAB (帶式自動接合）帶或TCP (帶式載體封 -41 - 201040634 裝）之類的連接器的模組；具有在其端部設置有印刷線路 板的TAB帶或TCP的模組；以及其中積體電路（1C )透 過玻璃上晶片（C O G )方法直接安裝在顯示元件上的模組 〇 將參照圖5 A 1、5 A2以及5 B描述作爲液晶顯示裝置 的一個實施例的液晶顯示面板的外觀和截面。圖5 A 1和 5A2是其中用密封劑4005在第一基板400 1與第二基板 4〇〇6之間密封了分別包括氧化物半導體膜作爲半導體層的 高可靠性薄膜電晶體4010和401 1和液晶元件4013的面 板的俯視圖。圖5 B是沿圖5 A 1和圖5 A 2的線Μ - N所取的 截面圖。 密封劑4005被設置成包圍設置在第一基板4001上的 像素部分4002和掃描線驅動器電路4004。在像素部分 4002和掃描線驅動器電路400 4之上設置了第二基板4 00 6 。因此，透過第一基板400 1、密封劑4005以及第二基板 4006將像素部分4002和掃描線驅動器電路4004以及液晶 層4 0 0 8密封到一起。 在圖5Α1中，將使用單晶半導體膜或多晶半導體膜在 單獨製備的基板上形成的信號線驅動器電路4003安裝在 第一基板4001上與被密封劑4005包圍的區域不同的區域 中。相反，圖5Α2示出了其中使用薄膜電晶體在第一基板 4〇〇 1上形成信號線驅動器電路的一部分的示例，該薄膜電 晶體使用氧化物半導體。在第一基板400 1上形成了信號 線驅動器電路4003b，而將使用單晶半導體膜或多晶半導 -42- 201040634 體膜形成的信號線驅動器電路4003a安裝在單獨製備的基 板上。 要注意，對於單獨形成的驅動器電路的連接方法無特 殊限制，而且可使用COG方法、引線接合方法、TAB方 法等。圖5A1示出透過COG方法安裝信號線驅動器電路 4003的示例，而圖5A2示出透過TAB方法安裝信號線驅 動器電路4003的示例。 q 在第一基板400 1上設置的像素部分4002和掃描線驅 動器電路4004包括多個薄膜電晶體。圖5B示出像素部分 4002中包括的薄膜電晶體40 1 0和掃描線驅動器電路4004 中包括的薄膜電晶體4011。在薄膜電晶體4010和4011上 設置了絕緣層4 0 2 0和層間膜4 0 2 1。 可將在實施例1到8中描述的包括氧化物半導體膜作 爲半導體層的高可靠薄膜電晶體中的任一個用作薄膜電晶 體4010和4011。薄膜電晶體4010和4011是η通道薄膜 電晶體。 在第一基板4001上設置了像素電極層4030和共同電 極層403 1 ’而像素電極層403 0電連接至薄膜電晶體4010 。液晶元件4013包括像素電極層4030、共同電極層403 1 以及液晶層4〇〇8。注意，分別在第一基板400 1和第二基 板4006的外側上設置了偏極板4032和偏極板403 3。像素 電極層4030和共同電極層4031可具有實施例2中描述的 結構；在這樣的情況下，可在第二基板4006側上設置共 同電極層’而且可層疊像素電極層403 0和共同電極層 -43- 201040634 4031，並在它們之間插入液晶層4008。 作爲第一基板4001和第二基板4006 ’能使用具有透 光性質的玻璃、塑膠等。作爲塑膠，能使用玻璃纖維增弓虽 的塑膠（FRP )板、聚氟乙烯（PVF )膜、聚酯膜、或丙 烯酸樹脂膜。此外，還可使用PVF膜或聚酯膜之間夾有銘 箔的薄板。 透過對絕緣膜選擇性蝕刻獲得附圖標記403 5表示的 柱狀隔離件，而且設置該柱狀隔離件用於控制液晶層40G8 的厚度（單元間隙）。注意，可使用球狀隔離件。 圖5 A 1、5 A2以及5 B示出了在一對基板的外側（觀 看側）上設置偏極板的液晶顯示裝置的示例；然而’也可 在該對基板的內側上設置該偏極板。可根據偏極板的材料 和製造程序的條件適當地確定在內側還是外側上設置偏極 板。此外，可設置作爲黑矩陣的擋光層。 層間膜4021是透光樹脂層，而且在層間膜4021的部 分中形成了擋光層4012。擋光層4012覆蓋薄膜電晶體 4010和4011。在圖5A1、5A2以及5B中，在第二基板 4006側上設置了擋光層4034以覆蓋薄膜電晶體4010和 4011。透過擋光層4012和擋光層4034，能提高對比度， 而且能使薄膜電晶體更穩定。 當設置了擋光層403 4時，能衰減入射到薄膜電晶體 的半導體層上的光的強度；因此，能防止薄膜電晶體的電 特性因爲氧化物半導體的光敏性而變化，從而使其穩定。 可用作爲薄膜電晶體的保護膜的絕緣層4020覆蓋薄 -44- 201040634 膜電晶體；然而，對這樣的結構沒有特殊限制 注意，設置該保護膜用於防止漂浮在空氣 機物質、金屬物質或水汽之類的雜質進入，而 保護膜是緻密膜。可透過濺射法將該保護膜形 括氧化砍膜、氮化砂膜、氧氮化矽膜、氮氧化 鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜和/或氮氧化鋁 構或層疊結構。 q 在形成保護膜之後，可使半導體層經受退 到 4 0 0 ° C )。 此外，在進一步形成透光絕緣層作爲平坦 情況下，可使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯並 酰胺或環氧樹脂之類的具有耐熱性的有機材料 絕緣層。除這些有機材料之外，還有可能使用 材料（低k材料）、矽氧烷基樹脂、PSG (磷 BPSG (硼磷矽玻璃）等。可透過層疊使用這 Q 的多層絕緣膜來形成該絕緣層。 用於形成絕緣層的方法不受特別限制，而 料採用以下方法：濺射法、SOG法、旋塗法、 塗法、液滴排出法（例如噴墨法、絲網印刷法 法）、刮片法、輥塗法、幕塗法、刀塗法等。 溶液形成該絕緣層的情況下，可在烘焙步驟同 層退火（在200°C到400°C下）。該絕緣層的烘 作半導體層的退火步驟，藉此能高效地製造液 中的諸如有 且優選地該 成爲具有包 矽膜、氧化 膜的單層結 火(300 °C 化絕緣膜的 環丁烯、聚 形成該透光 低介電常數 矽玻璃）、 些材料形成 且可根據材 浸塗法、噴 或膠版印刷 在使用材料 時對半導體 焙步驟也用 晶顯示裝置 -45- 201040634 可使用諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化 鋅銦、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化錫銦、氧 化錫銦（下文稱爲) '氧化鋅銦或添加了氧化矽的氧 化錫銦之類的透光導電材料製成像素電極層4030和共同 電極層4 0 3 1。 可將包含導電高分子（也稱爲導電聚合物）的導電組 合物用於像素電極層4030和共同電極層403 1。 此外，從FPC 4018對單獨形成的信號線驅動器電路 4003以及掃描線驅動器電路4004或像素部分4002提供多 個信號和電位。 此外，因爲薄膜電晶體容易被靜電等損壞，所以優選 在與閘極線或源極線相同的基板上設置用於保護驅動器電 路的保護電路。優選使用其中使用了氧化物半導體的非線 性元件形成保護電路。 在圖5Α1、5Α2以及5Β中，使用與像素電極層4030 相同的導電膜形成連接端子電極4〇 1 5，且使用與薄膜電晶 體4010和4011的源極電極層和汲極電極層相同的導電膜 形成端子電極4016。 連接端子電極40 15透過各向異性導電膜40 19電連接 至FPC 4018中包括的端子。 雖然圖5Α1、5Α2以及5Β示.出了單獨形成信號線驅 動器電路4003且將其安裝在第一基板400 1上的示例，但 本發明不限於此結構。可單獨形成掃描線驅動器電路然後 安裝，或僅單獨形成信號線驅動器電路的一部分或掃描線 -46- 201040634 驅動器電路的一部分然後安裝。 圖6示出液晶顯示裝置的截面結構的示例，在該液晶 顯示裝置中，利用密封劑2602將元件基板2600和對基板 260 1附連到一起，而且在這些基板之間設置了包括TFT 等的元件層2603和液晶層2604。 在執行彩色顯示的情況下，將發射多色光的發光二極 體設置在背光部分中。在RGB模式的情況下，將紅光二 q 極體2910R、綠光二極體2910G以及藍光二極體2910B設 置在液晶顯示裝置的顯示區所分成的相應區域中。 在對基板260 1的外側上設置了偏極板2606，而在元 件基板2600的外側上設置了偏極板2607和光薄板2613。 使用紅光二極體291 0R、綠光二極體2910G和藍光二極體 291 0B以及反射板261 1形成光源。爲電路基板2612而設 置的LED控制電路2912透過柔性線路板2609連接至元 件基板2600的引線電路部分2608，且進一步包括諸如控 0 制電路或電源電路之類的外部電路。 透過該LED控制電路2912使LED單獨地發光；因此 形成了場序式液晶顯示裝置。 可與其他實施例中公開的任一結構適當地組合而實現 本實施例。 〔實施例5〕 可將本說明書中公開的液晶顯示裝置應用於多種電子 設備（包括遊戲機）。電子設備的示例包括電視機（也稱 -47- 201040634 爲電視或電視接收器）、電腦顯示器等、諸如數碼相機或 數碼攝像機之類的相機、數碼相框、移動電話（也稱爲蜂 窩電話或移動電話機）、攜帶型遊戲控制臺、攜帶型資訊 終端、音頻再現設備、諸如彈球盤機之類的大尺寸遊戲機 等。 圖7示出電視機9600的示例。在電視機9600中，顯 示部分9603被包括在外殼9601中。可在顯示部分9603 上顯示影像。這裏，外殼9601由支架9605支承。 可利用外殻960 1的操作開關或獨立的遙控器9610操 作電視機9600。可利用遙控器9610的操作鍵9609控制頻 道和音量，從而控制顯示部分9603上顯示的影像。此外 ，遙控器9610可設置有用於顯示從遙控器9610輸出的資 料的顯示部分9607。 注意，電視機9600設置有接收器、數據機等。利用 該接收器，可接收一般的電視廣播。此外，當電視機960 0 經由數據機透過有線或無線連接連接至透信網路時，可執 行單向（從發射器到接收器）或雙向（發射器與接收器之 間、接收器之間等）資料通信。 圖8 A示出包括外殻9 8 8 1和外殼9 8 9 1的攜帶型遊戲 機，其中外殼9 8 8 1和外殼9 89 1透過連接器9 893接合到 —起以便打開和閉合。顯示部分9882和顯示部分9883分 別被包括在外殼98 8 1和外殻989 1中。圖8A中所示的攜 帶型遊戲機還包括揚聲器部分98 84、儲存介質插入部分 9886、LED燈9890、輸入裝置（操作鍵9885、連接端子 -48- 201040634 98 8 7、感測器988 8 (具有測量力、位移、位置、速度、加 速度、角速度、旋轉次數、距離、光、液體、磁性、溫度 、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電 功率、射線、流速、濕度、傾角、振動、氣味或紅外線的 功能的感測器）話筒9 8 8 9 )等。不言而喻，該攜帶型遊戲 機的結構不限於上述結構，而且可採用設置有本說明書中 公開的至少一個液晶顯示裝置的其他結構。該攜帶型遊戲 q 機可適當地包括其他附加設備。圖8A中所示的攜帶型遊 戲機具有讀出儲存在記錄介質中的程式或資料以將其顯示 在顯示部分上的功能，以及透過無線通信與另一攜帶型遊 戲機共用資訊的功能。圖8A中的攜帶型遊戲機可具有不 限於上述功能的多種功能。 圖8B示出作爲大尺寸遊戲機的自動售貨機9 9 00的示 例。在自動售貨機9900中，顯示部分9 903被包括在外殼 9901中。此外，自動售貨機9900包括諸如起始杆或停止 Q 開關之類的操作裝置、硬幣槽、揚聲器等。不言而喻，該 自動售貨機9900的結構不限於上述結構，而且可採用設 置有本說明書中公開的至少一個液晶顯示裝置的其他結構 。該自動售貨機可適當包括其他附加設備。 圖9 A示出行動電話1 0 0 0的示例。行動電話1 〇 〇 〇設 置有包括在外殼1001中的顯示部分1 002、操作按鈕1003 、外部連接埠1004、揚聲器1005、話筒1006等。 當用手指等觸摸圖9A中所示的行動電話1〇〇〇的顯示 部分1 002時，資料可被輸入行動電話1 000。此外，可透 -49- 201040634 過手指等觸摸顯示部分1 〇 〇 2來執行諸如打電話和編輯郵 件之類的操作。 顯示部分1 002主要有三種螢幕模式。第一種模式是 主要用於顯示影像的顯示模式。第二種模式是主要用於輸 入諸如文字之類的資訊的輸入模式。第三種模式是其中組 合了顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯示-輸入模式。 例如，在打電話或編輯郵件的情況下，爲顯示部分 10 02選擇主要用於輸入文字的文字輸入模式，從而可輸入 顯示在螢幕上的文字。在該情況下，較佳在顯示部分1002 的螢幕的幾乎全部區域上顯示鍵盤或數位按鈕。 當諸如陀螺儀或加速度感測器之類的包括用於檢測傾 斜的感測器的檢測設備被設置在行動電話1 000內部時， 可透過確定行動電話1 000的方向（無論行動電話1 000被 放置成水平還是垂直以用於景色模式或宵像模式）自動切 換顯示部分1 002的螢幕上的顯示內容。 透過觸摸顯示部分1002或操作外殻1001的操作按鈕 1003可切換螢幕模式。或者，可根據顯示部分1〇〇2上顯 示的影像類型切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部分上 的影像信號是移動影像資料時，螢幕模式被切換成顯示模 式。當該信號是文字資料時’螢幕模式被切換成輸入模式 〇 此外’在輸入模式中’當未進行透過觸摸顯示部分 1 002的輸入達一定時間’同時顯示部分1 002中的光感測 器檢測到信號時’可控制螢幕模式從輸入模式切換至顯示 -50- 201040634 模式。 顯示部分1 002還能起影像感測器的作用。例如，透 過用手掌或手指觸摸顯示部分1 002採集掌紋、指紋等影 ί象’胃lit執行個人認證。此外，透過爲顯示部分提供背光 或發躬'近紅外光的感測光源，也能採集指紋、掌紋等影像 〇 圖9 B示出行動電話的示例。圖9 B中的行動電話包括 0 :顯示裝置9410，其具有顯示部分9412和外殻941 1中的 操作按鈕9413 ;以及通信裝置9400，其具有在外殼940 1 中的掃描按鈕9402、外部輸入端子9403、話筒9404、揚 聲器94〇5以及在接收到電話時發射光的發光部分9406。 具有顯示功能的顯示裝置94 1 0可按照箭頭表示的兩個方 向脫離或附連至具有電話功能的通信裝置9400。因此，顯 示裝置94 1 0和通信裝置94〇0可沿它們的短邊或長邊彼此 附連。此外，當僅需要顯示功能時，顯示裝置94丨〇可從 〇 通信裝置9400脫離並單獨使用。可透過無線或有線通信 在分別具有充電電池的通信裝置94〇0和顯示裝置941〇之 間發送或接收影像或輸入資訊。 將在以下示例中更詳細地描述包括上述結構的本發明 〔示例1〕 在示例1中，將描述透過液晶注入方法製造場序式液 晶顯示裝置的示例。 -51 - 201040634 在第一透光基板上形成了 TFT，然後形成了黑矩陣（ BM )和保護膜。在開接觸孔之後，形成像素電極。此外 ，以相似的方式在第一透光基板上形成共同電極，從而像 素電極和共同電極形成梳狀。然後，在其中未形成開口的 像素部分的區域中設置柱狀隔離件。 然後，以與第一透光基板相似的方式在第二透光基板 上形成透明導電膜，並形成柱狀隔離件。確定隔離件的位 置，以使當第一透光基板和第二透光基板彼此附連時，在 第一透光基板上形成的柱狀隔離件和在第二透光基板上形 成的柱狀隔離件彼此交疊。 這裏，未形成用於控制液晶的取向的取向膜，且未對 第一透光基板和第二透光基板執行諸如摩擦之類的取向處 理。在該示例中，設置了 RGB二極體（LED )作爲背光而 且採用了場序式系統；因此，未在第一透光基板和第二透 光基板上設置濾色器。 接著，在第二透光基板上塗敷熱可固化密封劑，並使 第一透光基板和第二透光基板彼此附連。附連的準確性在 + 1 μπι到-1 μιη的範圍內。透過諸如柱狀隔離件或球狀隔 離件之類的距離保持工具保持第一透光基板與第二透光基 板之間的距離。然後，當施加壓力（2.94 N/cm2 )時，將 密封劑在烤箱中在1 60°C下烘焙3小時。 接著，利用劃片器分割附連的第一和第二透光基板， 並附連FPC。 用於此示例的液晶混合物是包括介電常數各向異性爲 -52- 201040634 正的液晶、手性劑、光可固化樹脂以及聚合引發劑的混合 物。UV可固化樹脂和聚合引發劑在UV照射之前可能經 受自聚合。因此’首先混合液晶和手性劑以使其相成爲膽 固醇相，然後加熱至各向同性相以使間距變成400 nm或 更小。在充分攪拌之後，在室溫下混合U V可固化樹脂和 聚合引發劑。然後，在比UV可固化樹脂和聚合引發劑的 熔點高2°C的溫度下執行攪拌。 0 接著，在被加熱的情況下真空注入該液晶混合物。在 注入之後，密封注入孔，並執行聚合物穩定處理。例如， 按照以下方式執行聚合物穩定化處理：將之間夾有液晶層 的該對基板置於烤箱中，並加熱至各向同性相。然後，使 溫度以- 〇· 5 °C/分下降，從而使該相變成藍相。接著，在 溫度下降停止於藍相而且該溫度被保持於某度的狀態下， 透過用UV光源（主波長爲365 nm，2 mW/cm2 )從該對基 板的上方和下方照射2 0分鐘而執行聚合物穩定化。對該 Q 步驟採用了烤箱，因爲不能在作爲不透過可見光和紫外光 的金屬板的熱板的情況下執行該步驟。此外，因爲第二透 光基板未設置有B Μ，所以能用紫外光照射整個液晶層。 另一方面，因爲第一透光基板設置有具有擋光性質等的 ΒΜ，所以僅用紫外光照射液晶層與像素開口部分交疊的 那部分。然而，因爲採用了不需要設置濾色器的場序式系 統，所以用幾乎相同量的紫外光從第一透光基板和第二透 光基板照射像素開口部分。因此，使聚合物均勻分佈，而 不會不均勻地分佈到一個基板側，即第一透光基板側或第 -53- 201040634 二透光基板側。此外，將兩個偏極板附連至第一透光基板 和第二透光基板的外側，以使這兩個偏極板被設置成與梳 狀電極形成4 5。。因此，製造了液晶面板。 在本示例中描述了在注入之後密封注入孔然後執行聚 合物穩定化處理的示例。然而，在使用UV可固化樹脂用 於密封的情況下，優選在注入之後執行聚合物穩定化處理 ，然後執行密封，因爲液晶混合物中所包括的UV可固化 樹脂可能會被用於密封的U V照射固化。 按照上述方式，透過同時從第一透光基板和第二透光 基板執行聚合物穩定化處理的UV照射步驟，在停止施加 電壓之後不會引起剩餘雙折射；因此，能獲得與施加電壓 之前相同的黑色顯示，而且能減少光洩漏。因此，能製造 具有高品質的聚合物穩定的藍相顯示元件。 本申請基於20〇8年12月25向日本專利局提出申請 的日本專利申請S/N. 2008-330915，該申請的全部內容透 過引用結合於此。 【圖式簡單說明】 在附圖中： 圖1A到1C是不出液晶顯不裝置的製造程序的不例的 截面圖； 圖2是示出液晶顯示模組的示例的分解立體圖； 圖3 A和3 B分別是示出像素的示例的俯視圖和截面圖 -54- 201040634 圖4 A和4 B分別是示出像素的示例的俯視圖和截面圖 > 圖5A1、5A2以及5B示出液晶顯示裝置； 圖6示出液晶顯示模組； 圖7是示出電視機的示例的外部視圖； 圖8 A和8 B是示出遊戲機的示例的外部視圖；以及 圖9A和9B是示出移動電話的示例的外部視圖。 ❹ 【主要元件符號說明】 301 ： 第一外殼 302 ： 液晶面板 3 03 ： 背光部分 3 04 ： 第二外殼 3 05 ： 驅動器1C 3 06 ： 連接線 〇 3 07 : FPC 3 08 ： LED控制電路 401 ： 閘極電極層 402 ： 閘極絕緣層 403 ： 半導體層 404a :n + jf 404b :n + jf 405 a •’引線層 405b :引線層 -55- 201040634 4 0 7 :絕緣膜 4 0 8 :共同引線層 4 1 3 :絕緣膜 414 :擋光層 4 1 5 :絕緣層 417 :擋光層 420 :薄膜電晶體 4 4 1 :基板 442 :第二透光基板 4 4 3 a :偏極板 4 4 3 b ·偏極板 4 44 :液晶層 446 :第二電極層 447 ··第一電極層 4 5 0 :第一液晶層 4 5 1 :第一紫外光 4 5 2 :第二紫外光 5 0 1 :閘極電極層 5 0 2 :閘極絕緣層 5 03 :半導體層 5 0 4a: η + 層 5 0 4b · n + 層 5 0 5 a :引線層 5 05b :引線層 201040634 5 0 7 :絕緣膜 5 1 3 :層間絕緣膜 5 1 4 :擋光層 517 :擋光層 5 4 1 :擋光層 520 :薄膜電晶體 542 :第二透光基板

546 :第二電極層 547 :第一電極層 1 0 0 0 ·‘行動電話 1 〇 〇 1 :外殼 1 0 0 2 :顯示部分 1 〇 0 3 :操作按鈕 1 0 04 :外部連接埠 1 005 :揚聲器 1 0 0 6 :話筒 2600 ：基板 2 6 0 1 :基板 2602 ：密封劑 2603 :元件層 2604 ：液晶層 2 6 0 6 :偏極板 2607 :偏極板 2 6 0 8 :引線電路部分 201040634 2609 :柔性線路板 2 6 1 1 :反射板 2612 ： LED控芾!J電路 2 6 1 3 :光薄板 29 1 0R ：紅光二極體 2910G ：綠光二極體 29 1 0B :藍光二極體 4 0 0 1 :第一基板 4 0 0 3 :信號線驅動器電路 4 0 0 3 a :信號線驅動器電路 4 0 0 3 b :信號線驅動器電路 4 0 0 4:掃描線驅動器電路 4 0 0 5 :密封劑 4006:第二基板 4 0 0 8 :液晶層 4010 :薄膜電晶體 401 1 :薄膜電晶體 401 2 :擋光層 4 0 1 3 :液晶元件 4 0 1 5 :端子電極 4016:端子電極

4018： FPC 4019 :各向異性導電膜 4 0 2 0 :絕緣層 -58- 201040634 402 1 : 層間膜 403 0 ： 像素電極層 403 1: 共同電極層 4032 ·· 偏極板 403 3 _· 偏極板 4034 : 擋光層 403 5 ： 附圖標記 爲 9400: 〇 通信裝置 940 1 ： 外殻 9402 ： 掃描按鈕 9403 ： 外部輸入端子 9404 ： 話筒 9405 ： 揚聲器 9406 ： 發光部分 9410： 顯示裝置 ❹ 9411: 外殼 9412 ： 顯示部分 9413： 操作按鈕 9600 ： 電視機 960 1 ： 外殼 9603 ： 顯示部分 9605 ： 支架 9607 ： 顯示部分 9609 :操作鍵 201040634 96 1 0 :遙控器 9 8 8 1 :外殼 9 8 8 2 :顯示部分 9 8 8 3 :連接器 98 84 :揚聲器部分 9 8 8 5 :操作鍵 9886:介質插入部分 9 8 8 7 :連接端子 98 8 8 :感測器 9 8 8 9 :話筒 9890 ： LED 燈 9 8 9 1 :外殼 98 93 :連接器 9900 :自動售貨機 9 9 0 1 :外殼 9 9 0 3 :顯不部分

Claims (1)

1. 201040634 七、申請專利範圍： !· 一種半導體裝置的製造方法，該方 驟： 在第一透光基板上形成閘極電極、擋光 晶體’該薄膜電晶體包括在該閘極電極與該 氧化物半導體層； 形成包括電連接至該薄膜電晶體的像素 分； 將該第一透光基板與第二透光基板彼此 第一透光基板與該第二透光基板之間插入包 脂和光聚合引發劑的液晶層； 用紫外光從該第一透光基板和該第二透 和下方兩個方向照射該液晶層； 在用該紫外光照射該液晶層之後將第一 該第一透光基板’並將第二偏極板固定至該 :以及 固定包括多種類型的發光二極體的背光 與該第一透光基板的該像素部分交疊。 2.如申請專利範圍第1項所述的半導 方法，其中，該液晶層包括呈現藍相的液晶4 3 .如申請專利範圍第1項所述的半導 方法，其中，該液晶層包括手性劑。 4. 一種半導體裝置的製造方法，該方 驟· 法包括以下步 層以及薄膜電 擋光層之間的 電極的像素部 固定，並在該 括光可固化樹 光基板的上方 偏極板固定至 第二透光基板 部分，以使其 體裝置的製造 才料。 體裝置的製造 法包括以下步 -61 - 201040634 在第一透光基板上形成閘極電極和薄膜電晶體，該薄 膜電晶體包括與該閘極電極交疊的氧化物半導體層； 形成包括電連接至該薄膜電晶體的像素電極的像素部 分； 將設置有擋光層的第二透光基板固定至該第一透光基 板，並在該第二透光基板與該第一透光基板之間插入包括 光可固化樹脂和光聚合引發劑的液晶層； 用紫外光從該第一透光基板和該第二透光基板的上方 禾口下方兩個方向照射該液晶層； 在用該紫外光照射該液晶層之後將第一偏極板固定至 該第一透光基板，並將第二偏極板固定至該第二透光基板 ;以及 固定包括多種類型的發光二極體的背光部分，以使其 與該第一透光基板的該像素部分交疊。 5. 如申請專利範圍第4項所述的半導體裝置的製造 方法，其中，該擋光層與該氧化物半導體層交疊。 6. 如申請專利範圍第4項所述的半導體裝置的製造 方法，其中，該液晶層包括呈現藍相的液晶材料。 7 .如申請專利範圍第4項所述的半導體裝置的製造 方法，其中，該液晶層包括手性劑。 8. —種半導體裝置，包括： 背光部分； 在該背光部分上的第一透光基板； 在該第一透光基板上設置的閘極電極、擋光層以及薄 -62- 201040634 膜電晶體，該薄膜電晶體包括在該閘極電極與該擋光層之 間的氧化物半導體層； 在該第一透光基板上固定的第二透光基板；以及 在該第一透光基板與該第二透光基板之間的液晶層， 其中該背光部分包括多種類型的發光二極體，以及 其中從該發光二極體發出的光透過該第一發光基板和 該第二發光基板。 9. 如申請專利範圍第8項所述的半導體裝置，其中 ，還包括發光二極體控制電路。 10. 如申請專利範圍第8項所述的半導體裝置，其中 ，該液晶層包括呈現藍相的液晶材料。 11. 如申請專利範圍第8項所述的半導體裝置，其中 ，該液晶層包括手性劑。 12. 如申請專利範圍第8項所述的半導體裝置，其中 ，該液晶層包括光可固化樹脂和光聚合引發劑。 13. —種半導體裝置，包括： 背光部分； 在該背光部分上的第一透光基板； 在該第一透光基板上的包括氧化物半導體層的薄膜電 晶體； 在該第一透光基板上固定的第二透光基板； 在該第二透光基板與該第一透光基板之間的與該氧化 物半導體層交疊的擋光層；以及 在該第一透光基板與該第二透光基板之間的液晶層， -63- 201040634 其中該背光部分包括多種類型的發光二極體，以及 其中從該發光二極體發出的光透過該第一發光基板和 該第二發光基板。 14.如申請專利範圍第13項所述的半導體裝置，其 中，還包括發光二極體控制電路。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項所述的半導體裝置，其 中，該液晶層包括呈現藍相的液晶材料。 1 6.如申請專利範圍第1 3項所述的半導體裝置，其 中，該液晶層包括手性劑。 1 7 .如申請專利範圍第1 3項所述的半導體裝置，其 中，該液晶層包括光可固化樹脂和光聚合引發劑。

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