TW201809828A - 顯示裝置 - Google Patents

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TW201809828A
TW201809828A TW105137939A TW105137939A TW201809828A TW 201809828 A TW201809828 A TW 201809828A TW 105137939 A TW105137939 A TW 105137939A TW 105137939 A TW105137939 A TW 105137939A TW 201809828 A TW201809828 A TW 201809828A
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display
display device
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柳澤悠一
千田尚之
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半導體能源研究所股份有限公司
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    • G02F2201/44Arrangements combining different electro-active layers, e.g. electrochromic, liquid crystal or electroluminescent layers
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Abstract

本發明的一個方式的目的之一是:提高顯示裝置的顯示品質;不管使用環境如何都能顯示高品質影像;提供一種輕且不易於破損的顯示裝置;降低顯示裝置的功耗。顯示裝置包括第一顯示元件、第二顯示元件、光擴散片以及偏光片。第一顯示元件是反射型液晶元件。第二顯示元件具有發射可見光的功能。光擴散片及偏光片被設置在比第一顯示元件更靠近顯示面一側。並且,顯示裝置具有利用第一顯示元件所反射的第一光和第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。

Description

顯示裝置
本發明的一個方式係關於一種顯示裝置。
注意,本發明的一個方式不侷限於上述技術領域。作為本說明書等所公開的本發明的一個方式的技術領域的例子,可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、這些裝置的驅動方法或這些裝置的製造方法。
在本說明書等中,半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性工作的所有裝置。電晶體、半導體電路、算術裝置、記憶體裝置等是半導體裝置的一個方式。另外,攝像裝置、電光裝置、發電裝置(包括薄膜太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等)以及電子裝置有時包括半導體裝置。
作為顯示裝置之一,有具有液晶元件的液晶顯示裝置。例如,將像素電極配置為矩陣狀,且將電晶體用作連接到各像素電極的切換元件的主動矩陣型液晶顯示裝置引人注目。
例如,已知有將以金屬氧化物為通道形成區域的電晶體用作連接到各像素電極的切換元件的主動矩陣型液晶顯示裝置(專利文獻1及專 利文獻2)。
主動矩陣型液晶顯示裝置被粗分為透射型和反射型兩種類型。
透射型液晶顯示裝置使用冷陰極螢光燈及LED(發光二極體)等背光源,利用液晶的光學調變作用,對來自背光源的光透過液晶而輸出到液晶顯示裝置外部的狀態和不輸出到外部的狀態進行選擇,來進行明和暗的顯示,並且藉由組合該明和暗的顯示進行影像顯示。
另外,反射型液晶顯示裝置利用液晶的光學調變作用,對外光亦即入射光被像素電極反射而輸出到裝置外部的狀態和入射光不輸出到裝置外部的狀態進行選擇,來進行明和暗的顯示,並且藉由組合該明和暗的顯示進行影像顯示。不同於透射型液晶顯示裝置,反射型液晶顯示裝置不使用背光源,所以具有功耗低的優點。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2007-123861號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開第2007-96055號公報
應用顯示裝置的電子裝置被要求減少功耗。特別是,在將電池用作電源的設備諸如行動電話、智慧手機、平板終端、智慧手錶、膝上型個人電腦等中,因為顯示裝置所占功耗比例大,所以顯示裝置被要求低功耗化。
另外,可攜式電子裝置被要求無論在外光強的環境下還是在外光少的環境下都具有高可見度。
另外,當可攜式電子裝置掉落或放在褲子口袋裡時,顯示裝置有 時會破損。因此,設置在電子裝置中的顯示裝置被要求輕且不易於破損。
另外,雖然已在對液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置進行研究開發,但是,需要創制出不能由這些顯示裝置實現的顯示品質,以對顯示裝置附加新價值。
本發明的一個方式的目的之一是:提供一種能夠進行高清晰顯示的顯示裝置;提供一種能夠進行繪畫性顯示的顯示裝置;提供一種能夠進行寫實性顯示的顯示裝置;提高顯示裝置的顯示品質;不管使用環境如何都能顯示高品質影像;降低顯示裝置的功耗;提供一種輕且不易於破損的顯示裝置;提供一種能夠彎曲的顯示裝置。
或者,本發明的一個方式的目的之一是提供一種生產率高的顯示裝置的製造方法。
本發明的一個方式是一種包括第一顯示元件、第二顯示元件、光擴散片以及偏光片的顯示裝置。第一顯示元件是反射型液晶元件。第二顯示元件具有發射可見光的功能。光擴散片及偏光片被設置在比第一顯示元件更靠近顯示面一側。並且,顯示裝置具有利用第一顯示元件所反射的第一光和第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。
另外,本發明的另一個方式是一種包括第一顯示元件、第二顯示元件、光擴散片以及偏光片的顯示裝置。第一顯示元件是反射型液晶元件。第二顯示元件具有發射可見光的功能。光擴散片及偏光片被設置在比第一顯示元件更靠近顯示面一側。並且,顯示裝置具有藉由分別控制第一顯示元件所反射的第一光的光量和第二顯示元件所發射的第二光的光量來顯示灰階的功能。
另外,在上述顯示裝置中,較佳的是,光擴散片的光擴散區域的最小值為-25°以上且-5°以下,最大值為5°以上且25°以下,該最大值與該最小值的差值大於20°。
另外,在上述顯示裝置中,較佳的是,光擴散片的光擴散區域的最小值為-30°以上且-10°以下,最大值為-5°以上且5°以下,該最大值與該最小值的差值大於20°。
另外,在上述顯示裝置中,第二顯示元件較佳為電致發光元件。
另外,本發明的另一個方式是一種包括第一顯示元件、第二顯示元件、第一電路以及第二電路的顯示裝置。第一顯示元件具有反射可見光的功能。第二顯示元件具有發射可見光的功能。第一電路電連接於第一顯示元件。第二電路電連接於第二顯示元件。第二顯示元件位於第一電路與第二電路之間。並且,顯示裝置具有利用第一顯示元件所反射的第一光和第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。
另外,上述第二顯示元件較佳為包括第一導電層、第二導電層以及第一導電層與第二導電層之間的包含發光物質的層。此時,第一導電層較佳為具有透射可見光的功能,電連接於被供應恆定電位的佈線,並位於第一電路與第二電路之間。
另外,在上述顯示裝置中,第一顯示元件較佳為反射型液晶元件。
本發明的一個方式可以實現:提供一種能夠進行高清晰顯示的顯示裝置;提供一種能夠進行繪畫性顯示的顯示裝置;提供一種能夠進行寫實性顯示的顯示裝置;提高顯示裝置的顯示品質;不管使用環境 如何都能顯示高品質影像;降低顯示裝置的功耗;提供一種輕且不易於破損的顯示裝置;提供一種能夠彎曲的顯示裝置;提供一種生產率高的顯示裝置的製造方法。
10‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧基板
12‧‧‧基板
14‧‧‧顯示部
15‧‧‧光擴散片
15A‧‧‧光擴散片
15B‧‧‧光擴散片
16‧‧‧偏光片
20‧‧‧顯示裝置
21‧‧‧光
22‧‧‧反射光
30‧‧‧像素單元
31p‧‧‧第一像素
31‧‧‧顯示元件
31B‧‧‧顯示元件
31G‧‧‧顯示元件
31R‧‧‧顯示元件
31W‧‧‧顯示元件
32p‧‧‧第二像素
32‧‧‧顯示元件
32B‧‧‧顯示元件
32G‧‧‧顯示元件
32R‧‧‧顯示元件
32W‧‧‧顯示元件
32Y‧‧‧顯示元件
35r‧‧‧光
35t‧‧‧光
35tr‧‧‧光
41‧‧‧第一層
42‧‧‧第二層
50‧‧‧黏合層
51‧‧‧黏合層
52‧‧‧黏合層
61‧‧‧支撐基板
62‧‧‧支撐基板
63‧‧‧支撐基板
64‧‧‧支撐基板
70‧‧‧光
81‧‧‧區域
82‧‧‧區域
100‧‧‧顯示面板
101‧‧‧樹脂層
101a‧‧‧樹脂層
102‧‧‧樹脂層
102b‧‧‧樹脂層
102c‧‧‧樹脂層
103a‧‧‧光吸收層
103aa‧‧‧光吸收層
103b‧‧‧光吸收層
103c‧‧‧光吸收層
110‧‧‧電晶體
110a‧‧‧電晶體
110b‧‧‧電晶體
110c‧‧‧電晶體
111‧‧‧導電層
112‧‧‧半導體層
113a‧‧‧導電層
113b‧‧‧導電層
114‧‧‧導電層
115‧‧‧導電層
120‧‧‧發光元件
121‧‧‧導電層
122‧‧‧EL層
123‧‧‧導電層
131‧‧‧絕緣層
132‧‧‧絕緣層
133‧‧‧絕緣層
134‧‧‧絕緣層
135‧‧‧絕緣層
136‧‧‧絕緣層
137‧‧‧絕緣層
141‧‧‧絕緣層
151‧‧‧黏合層
152‧‧‧彩色層
153‧‧‧遮光層
200‧‧‧顯示面板
201‧‧‧樹脂層
202‧‧‧樹脂層
204‧‧‧絕緣層
210‧‧‧電晶體
211‧‧‧導電層
212‧‧‧半導體層
213a‧‧‧導電層
213b‧‧‧導電層
220‧‧‧液晶元件
221‧‧‧導電層
222‧‧‧液晶
223‧‧‧導電層
224a‧‧‧配向膜
224b‧‧‧配向膜
231‧‧‧絕緣層
232‧‧‧絕緣層
233‧‧‧絕緣層
234‧‧‧絕緣層
300‧‧‧顯示裝置
311‧‧‧電極
311b‧‧‧電極
340‧‧‧液晶元件
351‧‧‧基板
360‧‧‧發光元件
360b‧‧‧發光元件
360g‧‧‧發光元件
360r‧‧‧發光元件
360w‧‧‧發光元件
361‧‧‧基板
362‧‧‧顯示部
364‧‧‧電路部
365‧‧‧佈線
366‧‧‧電路部
367‧‧‧佈線
372‧‧‧FPC
373‧‧‧IC
374‧‧‧FPC
375‧‧‧IC
400‧‧‧顯示裝置
401‧‧‧電晶體
402‧‧‧電晶體
403‧‧‧電晶體
405‧‧‧電容元件
406‧‧‧連接部
407‧‧‧佈線
410‧‧‧像素
411‧‧‧絕緣層
412‧‧‧絕緣層
413‧‧‧絕緣層
414‧‧‧絕緣層
415‧‧‧絕緣層
416‧‧‧間隔物
417‧‧‧黏合層
419‧‧‧連接層
421‧‧‧電極
422‧‧‧EL層
423‧‧‧電極
424‧‧‧光學調整層
425‧‧‧彩色層
426‧‧‧遮光層
451‧‧‧開口
476‧‧‧絕緣層
478‧‧‧絕緣層
501‧‧‧電晶體
503‧‧‧電晶體
505‧‧‧電容元件
506‧‧‧連接部
511‧‧‧絕緣層
512‧‧‧絕緣層
513‧‧‧絕緣層
514‧‧‧絕緣層
517‧‧‧黏合層
519‧‧‧連接層
529‧‧‧液晶元件
543‧‧‧連接器
562‧‧‧電極
563‧‧‧液晶
564a‧‧‧配向膜
564b‧‧‧配向膜
565‧‧‧彩色層
566‧‧‧遮光層
567‧‧‧絕緣層
572‧‧‧基板
576‧‧‧絕緣層
578‧‧‧絕緣層
591‧‧‧導電層
592‧‧‧導電層
598‧‧‧光擴散片
599‧‧‧偏光片
800‧‧‧可攜式資訊終端
801‧‧‧外殼
802‧‧‧外殼
803‧‧‧顯示部
804‧‧‧顯示部
805‧‧‧鉸鏈部
810‧‧‧可攜式資訊終端
811‧‧‧外殼
812‧‧‧顯示部
813‧‧‧操作按鈕
814‧‧‧外部連接埠
815‧‧‧揚聲器
816‧‧‧麥克風
817‧‧‧照相機
820‧‧‧照相機
821‧‧‧外殼
822‧‧‧顯示部
823‧‧‧操作按鈕
824‧‧‧快門按鈕
826‧‧‧鏡頭
8000‧‧‧顯示模組
8001‧‧‧上蓋
8002‧‧‧下蓋
8003‧‧‧FPC
8004‧‧‧觸控面板
8005‧‧‧FPC
8006‧‧‧顯示面板
8009‧‧‧框架
8010‧‧‧印刷電路板
8011‧‧‧電池
圖1A至圖1C是說明根據實施方式的發明的思想的圖;圖2是根據實施方式的顯示裝置的方塊圖;圖3A至圖3C是說明根據實施方式的像素單元的圖;圖4A至圖4C是說明根據實施方式的像素單元的圖;圖5A至圖5C是說明根據實施方式的像素單元的圖;圖6是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖7是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖8A至圖8E是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖9A至圖9E是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖10A至圖10F是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖11A、圖11B1以及圖11B2是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖12A和圖12B是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖13A和圖13B是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖14A和圖14B是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖15A至圖15E是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖;圖16A至圖16D是說明根據實施方式的顯示裝置的製造方法的圖; 圖17是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖18A至圖18C是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖19是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖20A、圖20B1以及圖20B2是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖21是根據實施方式的顯示裝置的電路圖;圖22A和圖22B是根據實施方式的顯示裝置的電路圖;圖23是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖24是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖25是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖26是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖27是根據實施方式的顯示裝置的結構例子;圖28是根據實施方式的顯示模組的結構例子;圖29A至圖29D是根據實施方式的電子裝置。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意,本發明不侷限於以下說明,所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
注意,在下面說明的發明結構中,在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反復說明。另外,當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線,而不特別附加元件符號。
注意,在本說明書所說明的各個圖式中,有時為了容易理解,誇 大表示各組件的大小、層的厚度、區域。因此,本發明並不侷限於圖式中的尺寸。
在本說明書等中使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免組件的混淆而附記的,而不是為了在數目方面上進行限定的。
電晶體是半導體元件的一種,可以進行電流或電壓的放大、控制導通或非導通的切換工作等。本說明書中的電晶體包括IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor:絕緣閘場效電晶體)和薄膜電晶體(TFT:Thin Film Transistor)。
實施方式1
在本實施方式中,對本發明的一個方式的顯示裝置進行說明。
本發明的一個方式的顯示裝置是反射可見光的第一顯示元件和發射可見光的第二顯示元件混合存在的顯示裝置。
顯示裝置具有利用第一顯示元件所反射的第一光和第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。或者,顯示裝置具有藉由分別控制第一顯示元件所反射的第一光的光量和第二顯示元件所發射的第二光的光量來顯示灰階的功能。
另外,顯示裝置較佳為包括藉由控制第一顯示元件所反射的光的光量來顯示灰階的第一像素和藉由控制第二顯示元件所發射的光的光量來顯示灰階的第二像素。多個第一像素及多個第二像素分別配置為例如矩陣形狀,由此構成顯示部。
另外,較佳為在顯示區域中以相同間距設置第一像素及第二像素。 此時,可以將相鄰的第一像素和第二像素總稱為像素單元。
再者,較佳為將第一像素及第二像素混合設置在顯示裝置的顯示區域中。由此,如下所述,可以在同一顯示區域中顯示只由多個第一像素顯示的影像、只由多個第二像素顯示的影像及由多個第一像素和多個第二像素的兩者顯示的影像。
作為第一像素所包括的第一顯示元件,可以使用反射外光來進行顯示的元件。因為這種元件不包括光源,所以可以使顯示時的功耗變得極小。
作為第一顯示元件,可以使用反射型液晶元件。
顯示裝置具有光擴散片及偏光片。光擴散片及偏光片被設置在比第一顯示元件更靠近顯示面一側。由於顯示裝置具有光擴散片,所以可以提高利用第一顯示元件的顯示的可見度。
用於本發明的一個方式的光擴散片較佳為具有使從一個表面側(後面)以各種角度入射的光向另一個表面側的儘量前面(亦即,以使以表面的垂線為標準的射出角小於入射角的方式)擴散的特性。另外,較佳為具有使從另一個表面側入射的光以不擴散的方式(以使光的入射角和射出角大致相等的方式)射出到一個表面側的特性。藉由將上述光擴散片以該另一個表面與第一顯示元件及第二顯示元件相對的方式設置在顯示裝置上,可以在不降低利用第二顯示元件的顯示的可見度的狀態下提高利用第一顯示元件的顯示的可見度。
另外,作為第二像素所包括的第二顯示元件,可以使用包括光源且利用來自該光源的光來進行顯示的元件。尤其是,較佳為使用藉由施加電場可以從發光物質取出光的電致發光元件。由於這種像素所發 射的光的亮度及色度不受到外光的影響,因此這種像素可以進行色彩再現性高(色域寬)且對比度高的顯示,亦即鮮明的顯示。
作為第二顯示元件,例如可以使用OLED(有機發光二極體)、LED(發光二極體)、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode:量子點發光二極體)等自發光性發光元件。或者,作為第二像素所包括的顯示元件,也可以組合作為光源的背光源和控制來自背光源的光的透光量的透射型液晶元件而使用。
例如,第一像素包括呈現白色(W)光的子像素、或者呈現紅色(R)光的子像素、呈現綠色(G)光的子像素及呈現藍色(B)光的子像素。另外,例如第二像素也同樣地包括呈現白色(W)光的子像素、或者呈現紅色(R)光的子像素、呈現綠色(G)光的子像素及呈現藍色(B)光的子像素。另外,第一像素及第二像素也可以分別包括四種顏色以上的子像素。子像素的種類越多,越可以降低功耗並提高色彩再現性。
本發明的一個方式可以切換由第一像素顯示影像的第一模式、由第二像素顯示影像的第二模式及由第一像素和第二像素顯示影像的第三模式。
第一模式是藉由利用第一顯示元件的反射光顯示影像的模式。第一模式是因不需要光源而實現極低功耗的驅動模式。例如,第一模式在外光的照度充分高且外光為白色光或接近其的光的情況下是有效的。第一模式例如是適合顯示書本或文件等的文字資訊的顯示模式。另外,因為使用反射光,所以可以進行保護眼睛的顯示,有不容易發生眼睛疲勞的效果。
第二模式是藉由利用第二顯示元件的發光顯示影像的模式。由此,可以與外光的照度及色度無關地進行極鮮明(對比度高且色彩再現性 高)的顯示。例如,第二模式在夜間及昏暗的室內等的外光的照度極小的情況等下是有效的。另外,在外光昏暗時,明亮的顯示有時讓使用者感到刺眼。為了防止發生這種問題,在第二模式中較佳為進行抑制亮度的顯示。由此,不僅可以抑制刺眼,而且還可以降低功耗。第二模式是適合顯示鮮明的影像或流暢的動態影像的模式。
第三模式是利用第一顯示元件的反射光和第二顯示元件的發光的兩者來進行顯示的模式。明確而言,以混合第一像素所呈現的光的顏色和與第一像素相鄰的第二像素所呈現的光的顏色來表示一個顏色的方式驅動顯示裝置。不但可以進行比第一模式鮮明的顯示,而且可以使功耗比第二模式小。例如,第三模式在室內照明下或者早晨傍晚等外光照度較低的情況、外光的色度不是白色的情況等下是有效的。另外,藉由使用混合了反射光和發光的光,可以顯示仿佛看到繪畫一樣的影像。
[發明的技術思想]
這裡,參照圖1A至圖1C說明本發明的技術思想。這裡,以OLED元件為第二顯示元件進行說明。
圖1A示出使用本發明的一個方式的顯示裝置20時的使用者與顯示裝置20的位置關係。在顯示裝置20的比第一顯示元件(未圖示)更靠近上面側(視覺確認一側)設置有偏光片16,且在偏光片16下設置有光擴散片15A。雖然偏光片16和光擴散片15A被包括在顯示裝置20中,但是,在圖式中與顯示裝置20分開地示出偏光片16及光擴散片15A以便進行說明。
eyeL和eyeR分別示出使用者的左眼和右眼。2.θeye是指使用者在離左眼或右眼有距離ddisp的狀態下使用顯示裝置20的情況下的從使用者所注目的點P向左眼和右眼的每一個延伸的兩個直線所形成的角度。可 以利用左眼與右眼的間隔deye及ddisp以以下數式(1)表示θeye。例如,當deye為65mm且ddisp為300mm時,θeye大約為6.2°。
θeye=tan-1(0.5.deye/ddisp) (1)
θ1A是指如下界限角:以從正面(在圖1A中相當於正上)看顯示裝置20以第一模式所顯示的影像時的亮度為標準,從斜向看該影像時的亮度降低X%以上的界限角。就是說,當沿從垂直於顯示面的方向傾斜θ1A的方向看以第一模式所顯示的影像時,與從正面看該影像時相比,亮度降低X%。亮度降低X%是指會使使用者感到亮度降低的數值。這裡,假設是在入射到顯示裝置20的顯示面的外光的角度依賴性低的環境下(例如,天花板上設置有多個照明的寬廣的室內、陰天下的屋外等)使用顯示裝置20的情況。另外,以第一模式顯示時的亮度是指將第一顯示元件看作二次光源的情況下的亮度。
θ2是指如下界限角:以從正面看顯示裝置20以第二模式所顯示的影像時的亮度為標準,從斜向看該影像時的亮度降低X%以上的界限角。就是說,當沿從垂直於顯示面的方向傾斜θ2的方向看以第二模式所顯示的影像時,與從正面看該影像時相比,亮度降低X%。
一般來說,在具有反射性液晶元件的顯示器中,為了降低顯示的視角依賴性,使用在像素電極上形成凹凸的方法或在顯示器表面設置光擴散片的方法。藉由使用上述任一方法降低入射到顯示器的外光被顯示器的反射表面鏡面反射的概率,即使在從斜向看顯示器的顯示時也可以得到高亮度。
另外,已知包括使用光擴散片的反射型液晶元件的顯示器的視角依賴性比自發光型,例如包括OLED元件的顯示器高。
當在上述外光的角度依賴性低的環境下使用顯示裝置20的情況下,θ1A小於θ2(參照圖1A)。這表明:當在使用者所注目的顯示影像的位置是固定的狀態而眼睛的位置有所改變時,與以第二模式顯示的情況相比,以第一模式顯示時眼睛感受到的亮度或色度的變化更大。
另外,在使用者使用顯示裝置20的情況下,使用者的眼睛與顯示裝置20所顯示的影像的相對位置連續地改變。例如,因為使用者在使用時的頭部運動(如頭部無意識的搖動、有意識地使頸部向左右傾斜等動作),眼睛與影像的相對位置發生變化。另外,在使用者拿著使用顯示裝置20的情況下,眼睛與影像的相對位置根據拿著的手的振動或手腕的轉動而發生變化。
再者,在很多情況下,使用者在使用時的眼睛與顯示裝置20所顯示的影像的位置關係不是像圖1A所示的理想的位置關係。這裡,理想的位置關係是指使用者及顯示裝置20位於如下位置的狀態:穿過使用者所注目影像的點P的垂直於顯示裝置20的顯示面的垂線(圖1A所示的點劃線)位於連接左眼eyeL-右眼eyeR的線段的中點的位置。使用者的眼睛與影像的位置關係大多不是理想的狀態是指:以在使用時從正面看影像時的亮度為標準的亮度或色度的變化用右眼看時與用左眼看時不同。在本說明書中,將以從正面看影像時的亮度為標準的亮度或色度的變化用右眼看時與用左眼看時不同的這種情況稱為偽視差。另外,將上述亮度或色度的變化量的右左眼差異稱為偽視差量。
由此可知,當使用者看顯示裝置20的顯示影像時,第一模式顯示和第二模式顯示的偽視差量不同。明確而言,第一模式顯示的偽視差量大於第二模式顯示的偽視差量。
這裡,對顯示裝置20的第三模式顯示進行考察。第三模式顯示是同一顯示影像的混合第一模式顯示和第二模式顯示而成的顯示。由此, 第三模式下的顯示影像的亮度(以下也稱為第三亮度)大致為第一顯示元件的顯示影像的亮度(以下也稱為第一亮度)加上第二顯示元件的顯示影像的亮度(以下也稱為第二亮度)的值。以下對在如下各環境下將第三亮度設定為使用者不會感到違和感的亮度使用顯示裝置20的情況進行考察。
在外光的照度十分高的晴天下的屋外等,第一亮度大於第二亮度(例如,第一亮度為500cd/m2以上且1500cd/m2以下,而第二亮度為10cd/m2以下)。另一方面,在外光的照度低的夜間或暗室內,第一亮度比第二亮度小得多(例如,第一亮度為1cd/m2以下,而第二亮度為100cd/m2以上且200cd/m2以下)。在如照明充分的室內等外光的照度適當低的環境下,第一亮度雖然小於第二亮度但大於上述夜間或暗室內的第一亮度(例如,第一亮度為5cd/m2以上且20cd/m2以下,而第二亮度為150cd/m2以上且300cd/m2以下)。在這種外光的照度適當低的環境下,在第三模式的顯示影像中,利用第二顯示元件的顯示佔優勢,且利用第一顯示元件的顯示也有助於顯示影像。
當在第三模式顯示中利用第二顯示元件的顯示佔優勢且利用第一顯示元件的顯示也有助於顯示影像的情況下,使用者可以根據第一模式顯示體驗普爾弗裡希效應(Pulfrich effect),並可以看到自然的違和感小的顯示影像。由此,尤其是在外光照度適當低的環境下,顯示裝置20能夠進行高清晰顯示、繪畫性顯示或寫實性顯示。這裡,普爾弗裡希效應是指人在看同一圖案用一隻眼睛看高亮度影像同時用另一隻眼睛看低亮度影像時的因確認影像所需的腦處理速度的不同而感到立體感的現象。
由於顯示裝置20所具有的光擴散片15A具有使從一個表面側(後面)以各種角度入射的光向另一個表面側的儘量前面擴散的特性,所以得到普爾弗裡希效應。光擴散片的這種特性可以由光擴散區域顯 示。
光擴散區域是指當在水平面上設置光擴散片,並以某一旋轉角θ及入射光最易擴散的傾斜角ψ固定點光源時得到的擴散光的角度區域。明確而言,是指相對於某一旋轉角θ的擴散光的角度區域:當照射入射光並使其在光擴散片表面的照度為65lux時,被光擴散片擴散的光的強度為100cd/m2以上。圖1B是當從光擴散片15A或下述光擴散片15B的下方以旋轉角θ及傾斜角ψ照射點光源的入射光L1時得到的對應於旋轉角θ的擴散光Lo的示意圖。關於光擴散區域,圖1B所示的傾斜角Φm為最小值,而傾斜角ΦM為最大值。注意,Φm及ΦM為以垂直於光擴散片的軸(Z軸)為標準時的角度,可以為-90°以上且90°以下。
光擴散片15A的光擴散區域為如下:例如,最小值(傾斜角Φm)為-25°以上且-5°以下,最大值(傾斜角ΦM)為5°以上且25°以下,並且ΦMm較佳為大於20°。
這裡,顯示裝置20的普爾弗裡希效應可以藉由增大第三模式顯示中的利用第一顯示元件的顯示的偽視差量而放大。另外,使用者在使用顯示裝置20時不可能一直保持上述理想的位置關係,但是可以在有意識地接近理想的位置關係的情況下使用顯示裝置20。由此,藉由使用圖1C所示的光擴散片15B代替光擴散片15A,可以使顯示裝置20進一步進行高清晰顯示、繪畫性顯示或寫實性顯示。
在圖1C所示的顯示裝置20中,第一模式下的顯示影像的亮度最高的視覺方向是從顯示面的垂線傾斜角度θa。θ1B是以沿從垂直於顯示面的方向(圖1C中的正上方向)傾斜角度θa的方向看顯示裝置20以第一模式顯示的影像時的亮度為標準,從斜向看該影像時亮度降低X%以上的界限角。由此,當θa小於θ1B時,以正上方向為標準的第一模式顯示的界限角的最大值為θ1Ba,且最小值為θ1Ba。如圖1C所示,藉 由使θ1Ba小於θeye,即使當使用者在接近理想的位置關係的狀態下使用顯示裝置20也可以增大第一模式顯示的偽視差量。
總之,在光擴散片15B中,圖1B所示的傾斜角ΦM較佳為小於θeye。例如,較佳的是,光擴散片15B的光擴散區域的最小值(傾斜角Φm)為-30°以上且-10°以下,最大值(傾斜角ΦM)為-5°以上且5°以下,ΦMm大於20°。由於Φm的絕對值大於ΦM的絕對值,所以θa有時會大於0。
以下,參照圖式對本發明的一個方式的顯示裝置的更具體的結構例子進行說明。
[顯示裝置的結構例子]
圖2示出顯示裝置10的方塊圖。顯示裝置10具有顯示部14。
顯示部14包括設置為矩陣狀的多個像素單元30。像素單元30包括第一像素31p和第二像素32p。
圖2示出第一像素31p和第二像素32p都包括對應於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的三種顏色的顯示元件的情況的例子。
第一像素31p包括對應於紅色(R)的顯示元件31R、對應於綠色(G)的顯示元件31G、對應於藍色(B)的顯示元件31B。顯示元件31R、31G、31B都是利用外光的反射的顯示元件。
第二像素32p包括對應於紅色(R)的顯示元件32R、對應於綠色(G)的顯示元件32G、對應於藍色(B)的顯示元件32B。顯示元件32R、32G、32B都是利用光源的光的顯示元件。
[像素單元的結構例子]
圖3A至圖3C是示出像素單元30的結構例子的示意圖。圖3A至圖3C所示的像素單元30包括第一像素31p和第二像素32p。
第一像素31p包括顯示元件31R、顯示元件31G、顯示元件31B。顯示元件31R、顯示元件31G及顯示元件31B都是反射外光而進行顯示的元件。顯示元件31R反射外光,並將紅色的光Rr射出到顯示面一側。與此同樣,顯示元件31G、顯示元件31B也分別將綠色光Gr、藍色光Br射出到顯示面一側。
第二像素32p包括顯示元件32R、顯示元件32G及顯示元件32B。顯示元件32R、顯示元件32G及顯示元件32B都是發光元件。顯示元件32R將紅色光Rt射出到顯示面一側。與此同樣,顯示元件32G、顯示元件32B也分別將綠色光Gt、藍色光Bt射出到顯示面一側。由此,可以以低功耗進行鮮明的顯示。另外,可以顯示仿佛看到繪畫一樣的影像。
圖3A對應於藉由驅動第一像素31p和第二像素32p的兩者來進行顯示的模式(第三模式)。在像素單元30中,藉由混合光Rr、光Gr、光Br、光Rt、光Gt及光Bt的六個光的顏色,可以將混合有反射光和透射光的規定的顏色的光35tr射出到顯示面一側。
此時,用來使光35tr具有規定的亮度及色度的光Rr、光Gr、光Br、光Rt、光Gt及光Bt的六個光的亮度有多種組合。於是,在本發明的一個方式中,在用來實現一個亮度及色度的光35tr的六個光的亮度(灰階)的組合中,較佳為選擇使從第一像素31p射出的光Rr、光Gr及光Br的亮度(灰階)成為最大的組合。由此,可以降低功耗而無需犧牲顏色再現性。
圖3B對應於藉由驅動第一像素31p只使用反射光進行顯示的模式 (第一模式)。在像素單元30中,例如在外光的照度充分高的情況等下,只混合來自第一像素31p的光(光Rr、光Gr及光Br)而不驅動第二像素32p,由此可以將組合反射光的規定的顏色的光35r射出到顯示面一側。由此,可以進行功耗極低的驅動。另外,可以進行對眼睛刺激少的顯示。
圖3C對應於藉由驅動第二像素32p只使用發光(透射光)進行顯示的模式(第二模式)。在像素單元30中,例如在外光的照度極小的情況等下,只混合來自第二像素32p的光(光Rt、光Gt及光Bt)而不驅動第一像素31p,由此可以將規定的顏色的光35t射出到顯示面一側。由此,可以進行鮮明的顯示。另外,藉由在外光的照度小的情況下降低亮度,可以在抑制使用者所感到的刺眼的同時降低功耗。
[變形例子]
在上述說明中示出第一像素31p和第二像素32p都包括對應於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的三種顏色的顯示元件的例子,但是不侷限於此。以下示出與上述說明不同的結構例子。
圖4A至圖4C、圖5A至圖5C示出像素單元30的結構例子。注意,雖然在此示出與藉由驅動第一像素31p和第二像素32p的兩者來進行顯示的模式(第三模式)對應的示意圖,但是與上述說明同樣,也可以以藉由驅動第一像素31p只使用反射光進行顯示的模式(第一模式)及藉由驅動第二像素32p只使用發光(透射光)進行顯示的模式(第二模式)來進行顯示。
圖4A示出第二像素32p除了包括顯示元件32R、顯示元件32G、顯示元件32B之外還包括呈現白色(W)的顯示元件32W的例子。由此,可以降低使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及第三模式)所需要的功耗。
圖4B示出第二像素32p除了包括顯示元件32R、顯示元件32G、顯示元件32B之外還包括呈現黃色(Y)的顯示元件32Y的例子。由此,可以降低使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及第三模式)所需要的功耗。
圖4C示出第一像素31p除了包括顯示元件31R、顯示元件31G、顯示元件31B之外還包括呈現白色(W)的顯示元件31W的例子。再者,圖4C示出第二像素32p除了包括顯示元件32R、顯示元件32G、顯示元件32B之外還包括呈現白色(W)的顯示元件32W的例子。由此,可以降低使用第一像素31p的顯示模式(第一模式及第三模式)及使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及第三模式)所需要的功耗。
圖5A示出第一像素31p只包括呈現白色的顯示元件31W的例子。此時,在只使用第一像素31p的顯示模式(第一模式)中,可以進行黑白顯示或灰階顯示,在使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及第三模式)中,可以進行彩色顯示。
另外,藉由採用這種結構,可以提高第一像素31p的開口率,所以可以提高第一像素31p的反射率,而顯示更明亮的影像。
只使用第一像素31p進行顯示的模式(第一模式)例如適合用於顯示文件資訊等不需要彩色顯示的資訊。在以第一模式進行顯示時,例如可以將安裝有顯示裝置的電子裝置用作電子書閱讀器或教材等。
圖5B示出第二像素32p除了包括圖5A所示的顯示元件32R、顯示元件32G、顯示元件32B之外還包括呈現白色(W)的顯示元件32W的例子。由此,可以降低使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及 第三模式)所需要的功耗。
圖5C示出第二像素32p除了包括圖5A所示的顯示元件32R、顯示元件32G、顯示元件32B之外還包括呈現黃色(Y)的顯示元件32Y的例子。由此,可以降低使用第二像素32p的顯示模式(第二模式及第三模式)所需要的功耗。
以上是顯示單元的結構例子的說明。
[顯示裝置的剖面結構例子]
圖6示出顯示裝置10的剖面結構的一個例子。
顯示裝置10在基板11與基板12之間包括:第一層41;絕緣層134;絕緣層135;顯示元件32;黏合層151;第二層42;絕緣層234;以及顯示元件31等。另外,顯示裝置10在基板11上具有光擴散片15及偏光片16。作為光擴散片15,可以使用本實施方式所示的光擴散片15A或15B。
顯示元件31包括導電層221、導電層223及它們之間的液晶222。導電層221反射可見光,導電層223透射可見光。因此,顯示元件31是將反射光22射出到基板12一側的反射型液晶元件。在此,導電層221配置在各像素中,並被用作像素電極。導電層223橫跨配置在多個像素中。導電層223在未圖示的區域中與被供應恆定電位的佈線連接,並被用作共用電極。
顯示元件32包括導電層121、導電層123及它們之間的EL層122。EL層122是至少包含發光物質的層。導電層121反射可見光,導電層123透射可見光。因此,顯示元件32是藉由在導電層121與導電層123之間施加電壓將光21射出到基板12一側的電致發光元件。導電層121 配置在各像素中,並被用作像素電極。EL層122和導電層123橫跨配置在多個像素中。導電層123在未圖示的區域中與被供應恆定電位的佈線連接,並被用作共用電極。
第一層41是包括驅動顯示元件31的電路的層。第二層42是包括驅動顯示元件32的電路的層。例如,在第一層41及第二層42中,由電晶體、電容器、佈線、電極等構成像素電路。
在第一層41與導電層221之間設置有絕緣層234。另外,導電層221與第一層41藉由形成在絕緣層234中的開口電連接,由此,第一層41與顯示元件31電連接。
在第二層42與導電層121之間設置有絕緣層134。另外,導電層121與第二層42藉由形成在絕緣層134中的開口電連接,由此第二層42與顯示元件32電連接。
使用黏合層151將第一層41與導電層123貼合。黏合層151也被用作密封顯示元件32的密封層。
在此,在將使用氧化物半導體的關態電流極低的電晶體用於第一層41的像素電路、或者將記憶元件用於該像素電路的情況等下,即使在使用顯示元件31顯示靜態影像時停止對像素的寫入工作,也可以保持灰階。就是說,即使使圖框頻率極小也可以持續進行顯示。因為在本發明的一個方式中設置有屏蔽雜訊的導電層123,所以可以抑制由雜訊導致的顯示元件31的灰階的變動。由此,可以在保持顯示品質的同時使圖框頻率變得極小,而可以進行低功耗的驅動。
以上是對顯示裝置的剖面結構例子的說明。
實施方式2
在本實施方式中,對本發明的一個方式的顯示裝置及其製造方法進行說明。
本發明的一個方式的顯示裝置具有設置有包括反射型液晶元件的第一像素的第一顯示面板與設置有包括發光元件的第二像素的第二顯示面板藉由黏合層貼合在一起的結構。反射型液晶元件可以藉由控制反射光的光量表示灰階。發光元件可以藉由控制發射光的光量表示灰階。
顯示裝置例如可以只利用反射光進行顯示,也可以只利用來自發光元件的光進行顯示,還可以利用反射光及來自發光元件的光的兩者進行顯示。
第一顯示面板設置在觀看側,第二顯示面板設置在與觀看側相反的一側。第一顯示面板包括位於最靠近黏合層一側的第一樹脂層。第二顯示面板包括位於最靠近黏合層一側的第二樹脂層。
另外,較佳的是,在第一顯示面板的顯示面一側設置第三樹脂層,在第二顯示面板的背面一側(與顯示面相反的一側)設置第四樹脂層。由此,可以實現極輕且不容易破損的顯示裝置。
第一樹脂層至第四樹脂層(以下也總稱為樹脂層)具有極薄的特徵。明確而言,其厚度較佳為0.1μm以上且3μm以下。由此,即使層疊兩個顯示面板,也可以使其厚度很薄。另外,可以抑制位於第二像素的發光元件所發射的光的路徑上的樹脂層對光的吸收,因此可以高效地提取光並降低功耗。
樹脂層例如可以使用如下方式形成。在支撐基板上塗佈低黏度的熱固性樹脂材料,進行熱處理使其硬化來形成樹脂層。接著,在樹脂層上形成結構體。然後,在樹脂層與支撐基板之間進行剝離,以使樹脂層的一個表面露出。
在剝離支撐基板與樹脂層時,作為降低彼此之間的黏合性的方法,可以舉出照射雷射的方法。例如,較佳的是,作為雷射利用線狀雷射,掃描該雷射來照射雷射。由此,可以縮短支撐基板面積大時的製程時間。作為雷射,較佳為使用波長為308nm的準分子雷射。
作為能夠用於樹脂層的材料,典型地可以舉出熱固性聚醯亞胺。尤其是,較佳為使用感光性聚醯亞胺。感光性聚醯亞胺是適用於顯示面板的平坦化膜等的材料,因此可以利用已有的形成設備及材料。由此,不需要用於實現本發明的一個方式的結構的新的設備及材料。
另外,當作為樹脂層使用感光性樹脂材料時,藉由進行曝光及顯影處理,可以對樹脂層進行加工。例如,可以形成開口,並可以去除不需要的部分。另外,藉由對曝光方法及曝光條件實施最佳化,可以在其表面形成凹凸形狀。例如,可以採用使用半色調遮罩或灰色調遮罩的曝光技術或者多重曝光技術等。
另外,也可以使用非感光性樹脂材料。此時,可以採用在樹脂層上形成光阻遮罩或硬質遮罩以形成開口或凹凸形狀的方法。
在此,較佳為部分地去除位於來自發光元件的光的路徑上的樹脂層。也就是說,在第一樹脂層及第二樹脂層中形成與發光元件重疊的開口。由此,可以抑制因來自發光元件的光的一部分被樹脂層吸收而導致的顏色再現性降低及光提取效率下降。
或者,可以以樹脂層中的位於來自發光元件的光的路徑上的部分薄於其他部分的方式在樹脂層中形成凹部。也就是說,樹脂層可以具有厚度不同的兩個部分,並且厚度薄的部分重疊於發光元件。當採用該結構時,也可以減小樹脂層對來自發光元件的光的吸收。
另外,在第一顯示面板包括第三樹脂層的情況下,與上述同樣地,較佳為形成與發光元件重疊的開口。由此,可以進一步提高顏色再現性及光提取效率。
另外,在第一顯示面板包括第三樹脂層的情況下,較佳為去除位於反射型液晶元件的光的路徑上的第三樹脂層的一部分。也就是說,在第三樹脂層中形成與反射型液晶元件重疊的開口。由此,可以提高反射型液晶元件的反射率。
當在樹脂層中形成開口時,在支撐基板上形成光吸收層,在該光吸收層上形成具有開口的樹脂層,並且形成覆蓋開口的透光層。光吸收層是藉由吸收光被加熱來釋放氫或氧等的氣體的層。因此,藉由從支撐基板一側照射光使光吸收層釋放氣體,可以降低光吸收層與支撐基板之間的介面或光吸收層與透光層之間的黏合性而進行剝離。或者,可以使光吸收層本身產生斷裂而進行剝離。
或者,也可以使用如下方法。將樹脂層中的成為開口的部分形成得較薄,藉由上述方法剝離支撐基板與樹脂層。然後,對樹脂層的剝離表面進行電漿處理等減薄樹脂層的厚度,由此可以在樹脂層的較薄部分形成開口。
另外,第一像素及第二像素較佳為都包括電晶體。作為形成該電晶體的通道的半導體,較佳為使用氧化物半導體。當採用氧化物半導體時,即使降低電晶體的製程中的最高溫度(例如,降低到400℃以下, 較佳為350℃以下),也可以實現高通態電流,並可以獲得高可靠性。另外,當使用氧化物半導體時,用於位於電晶體的被形成面一側的樹脂層的材料不要求高耐熱性,所以可以擴大材料的選擇範圍。例如,也可以使用用於平坦化膜的樹脂材料。
在此,在使用低溫多晶矽(LTPS:Low Temperature Poly-Silicon)的情況下,雖然能夠得到高場效移動率,但是需要進行雷射晶化處理、晶化處理之前的預烤製程、使雜質元素啟動的烘烤製程等,在電晶體製程中的最高溫度比使用上述氧化物半導體時較高(例如,500℃以上、550℃以上或600℃以上)。因此,位於電晶體的被形成面一側的樹脂層需要具有高耐熱性。再者,在雷射晶化製程中,該樹脂層被照射雷射,因此需要將該樹脂層的厚度形成得較厚(例如,10μm以上或20μm以上)。
另一方面,在使用氧化物半導體的情況下,不需要特殊的耐熱性高的材料,並且可以形成得較薄,因此可以降低在顯示面板整體中該樹脂層的成本比率。
氧化物半導體具有寬能帶間隙(例如,2.5eV以上或3.0eV以上)並具有透光性。因此,在剝離支撐基板與樹脂層的製程中,即使雷射照射到氧化物半導體也不容易被吸收,所以可以抑制對氧化物半導體的電特性帶來的影響。因此,如上所述那樣可以將樹脂層形成得薄。
本發明的一個方式藉由組合使用以感光性聚醯亞胺為代表的低黏度感光性樹脂材料而形成的薄樹脂層以及即使在低溫度環境下也能夠實現電特性優異的電晶體的氧化物半導體來可以實現生產率非常高的顯示裝置。
接著,對像素結構進行說明。多個第一像素及多個第二像素分別 配置為矩陣形狀而構成顯示部。另外,顯示裝置較佳為包括驅動第一像素的第一驅動部及驅動第二像素的第二驅動部。第一驅動部及第二驅動部較佳為分別設置在第一顯示面板及第二顯示面板中。
另外,第一像素及第二像素較佳為以相同的週期配置在顯示區域內。並且,第一像素及第二像素較佳為混合配置在顯示裝置的顯示區域中。由此,如後面所述,可以將只有多個第一像素所顯示的影像、只有多個第二像素所顯示的影像以及多個第一像素和多個第二像素兩者所顯示的影像分別都顯示在相同的顯示區域中。
在此,第一像素例如較佳為由呈現白色(W)的一個像素構成。第二像素例如較佳為包括分別呈現紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)這三種顏色的光的子像素。除此之外,還可以包括呈現白色(W)或黃色(Y)的光的子像素。當這種第一像素及第二像素以相同的週期配置時,可以增大第一像素的面積而提高第一像素的開口率。
另外,第一像素例如也可以包括分別呈現紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)這三種顏色的光的子像素,除此之外,還可以包括呈現白色(W)或黃色(Y)的光的子像素。
接著,對能夠用於第一顯示面板及第二顯示面板的電晶體進行說明。設置在第一顯示面板的第一像素中的電晶體與設置在第二顯示面板的第二像素中的電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有不同的結構。
作為電晶體的結構,例如可以舉出底閘極結構的電晶體。底閘極結構的電晶體在半導體層的下方(被形成面一側)具有閘極電極。另外,例如,其源極電極及汲極電極與半導體層的頂面及側端部接觸。
另外,作為電晶體的其他結構,例如可以舉出頂閘極結構的電晶體。頂閘極結構的電晶體在半導體層的上方(與被形成面相反的一側)具有閘極電極。另外,例如,其第一源極電極及第一汲極電極設置在覆蓋半導體層的頂面的一部分及側端部的絕緣層上並藉由設置在該絕緣層中的開口與半導體層電連接。
另外,電晶體較佳為包括隔著半導體層彼此對置的第一閘極電極及第二閘極電極。
以下,參照圖式說明本發明的一個方式的顯示裝置的更具體的例子。
[結構例子1]
圖7示出顯示裝置10的剖面示意圖。顯示裝置10具有將顯示面板100與顯示面板200藉由黏合層50貼合在一起的結構。另外,顯示裝置10在背面一側(與觀看側相反的一側)及表面一側(觀看側)分別包括基板11及基板12。
顯示面板100在樹脂層101與樹脂層102之間包括電晶體110及發光元件120。顯示面板200在樹脂層201與樹脂層202之間包括電晶體210及液晶元件220。樹脂層101藉由黏合層51貼合到基板11。樹脂層202藉由黏合層52貼合到基板12。
樹脂層102、樹脂層201及樹脂層202都設置有開口。圖7所示的區域81是重疊於發光元件120的區域,且是與樹脂層102的開口、樹脂層201的開口及樹脂層202的開口重疊的區域。
另外,在基板12上設置有光擴散片15,且在光擴散片15上設置有偏光片16。藉由在光擴散片15上設置偏光片16,可以減少由外光反 射導致的顯示裝置10的表面反射。作為光擴散片15,可以使用實施方式1所示的光擴散片15A或15B。偏光片16也可以為圓偏光片。
[顯示面板100]
在樹脂層101上設置有電晶體110、發光元件120、絕緣層131、絕緣層132、絕緣層133、絕緣層134及絕緣層135等。在樹脂層102上設置有遮光層153及彩色層152等。樹脂層101與樹脂層102由黏合層151貼合在一起。
電晶體110包括被設置在絕緣層131上的用作閘極電極的導電層111、用作閘極絕緣層的絕緣層132的一部分、半導體層112、用作源極電極和汲極電極中的一個的導電層113a以及用作源極電極和汲極電極中的另一個的導電層113b。
半導體層112較佳為包含氧化物半導體。
絕緣層133及絕緣層134覆蓋電晶體110。絕緣層134被用作平坦化層。
發光元件120具有導電層121、EL層122及導電層123的疊層結構。導電層121具有反射可見光的功能。導電層123具有透射可見光的功能。由此,發光元件120是向與被形成面相反的一側發射光的頂部發射(top-emission)型發光元件。
導電層121藉由設置在絕緣層134及絕緣層133中的開口與導電層113b電連接。絕緣層135覆蓋導電層121的端部,並設置有使導電層121的頂面露出的開口。依次設置的EL層122及導電層123覆蓋絕緣層135及導電層121的露出部分。
在樹脂層102的樹脂層101一側設置有絕緣層141。在絕緣層141的樹脂層101一側設置有遮光層153及彩色層152。彩色層152設置在重疊於發光元件120的區域中。遮光層153在與發光元件120重疊的部分中具有開口。
絕緣層141覆蓋樹脂層102的開口。另外,絕緣層141的重疊於樹脂層102的開口的部分與黏合層50接觸。
[顯示面板200]
在樹脂層201上設置有電晶體210、導電層221、配向膜224a、絕緣層231、絕緣層232、絕緣層233及絕緣層234等。在樹脂層202上設置有絕緣層204、導電層223及配向膜224b等。在配向膜224a與配向膜224b之間夾有液晶222。樹脂層201與樹脂層202在未圖示的區域中由黏合層貼合在一起。
電晶體210包括被設置在絕緣層231上的用作閘極電極的導電層211、用作閘極絕緣層的絕緣層232的一部分、半導體層212、用作源極電極和汲極電極中的一個的導電層213a以及用作源極電極和汲極電極中的另一個的導電層213b。
半導體層212較佳為包含氧化物半導體。
絕緣層233及絕緣層234覆蓋電晶體210。絕緣層234被用作平坦化層。
液晶元件220包括導電層221、導電層223及位於這些導電層之間的液晶222。導電層221具有反射可見光的功能。導電層223具有透射可見光的功能。由此,液晶元件220是反射型液晶元件。
導電層221藉由設置在絕緣層234及絕緣層233中的開口與導電層213b電連接。配向膜224a覆蓋導電層221及絕緣層234的表面。
在樹脂層202的樹脂層201一側設置有導電層223與配向膜224b的疊層。在樹脂層202與導電層223之間設置有絕緣層204。另外,還可以設置用來使液晶元件220的反射光著色的彩色層。
絕緣層231覆蓋樹脂層201的開口。絕緣層231的重疊於樹脂層202的開口的部分與黏合層50接觸。另外,絕緣層204覆蓋樹脂層202的開口。絕緣層204的重疊於樹脂層202的開口的部分與黏合層52接觸。
[顯示裝置10]
顯示裝置10包括在俯視時發光元件120不與反射型液晶元件220重疊的部分。由此,如圖7所示,從發光元件120藉由彩色層152而被著色的光21向觀看側射出。另外,在液晶元件220中,利用導電層221反射外光而成的反射光22經過液晶222射出。
從發光元件120發射的光21經過樹脂層102的開口、樹脂層201的開口及樹脂層202的開口向觀看側射出。由此,即使樹脂層102、樹脂層201及樹脂層202吸收可見光的一部分,由於在光21的光路徑上沒有上述樹脂層,所以可以提高光提取效率及顏色再現性。
雖然在此示出顯示面板200沒有彩色層而不進行彩色顯示的結構,但是也可以在樹脂層202一側設置彩色層而進行彩色顯示。
以上是結構例子的說明。
[製造方法的例子]
以下,參照圖式說明圖7所示的顯示裝置10的製造方法的例子。
構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)可以利用濺射法、化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層沉積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。作為CVD法,也可以利用電漿增強化學氣相沉積(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法、熱CVD法。作為熱CVD法的例子,可以利用有機金屬化學氣相沉積(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法。
另外,構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)可以利用旋塗法、浸漬法、噴塗法、噴墨法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀(doctor knife)法、狹縫式塗布法、輥塗法、簾式塗布法、刮刀式塗布法等方法形成。
另外,當對構成顯示裝置的薄膜進行加工時,可以利用光微影法等進行加工。另外,可以利用使用遮蔽遮罩的成膜方法形成島狀的薄膜。另外,可以利用奈米壓印法、噴砂法、剝離法等對薄膜進行加工。在光微影法中有如下方法:在要進行加工的薄膜上塗佈感光性光阻劑材料,利用光微影法對其進行曝光之後進行顯影來形成光阻遮罩,藉由蝕刻等對該薄膜進行加工,並去除光阻遮罩的方法;在形成感光性薄膜之後,進行曝光及顯影來將該薄膜加工為所希望的形狀的方法。
在光微影法中,作為用於曝光的光,例如可以使用i線(波長為365nm)、g線(波長為436nm)、h線(波長為405nm)或將這些光混合而成的光。另外,還可以使用紫外光、KrF雷射或ArF雷射等。另外,也可以利用液浸曝光技術進行曝光。作為用於曝光的光,也可以使用極紫外光(EUV:Extreme Ultra-Violet light)或X射線。另外,也可以使用電子束代替用於曝光的光。當使用極紫外光、X射線或電子束時,可以進 行極其微細的加工,所以是較佳的。另外,在藉由光或電子束等光束的掃描進行曝光時,不需要光罩。
作為薄膜的蝕刻方法,可以利用乾蝕刻法、濕蝕刻法及噴砂法等。
[樹脂層的形成]
首先,準備支撐基板61。作為支撐基板61的材料,可以使用具有容易傳送程度的剛性且對製程中被施加的溫度具有耐熱性的材料。例如,可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石、有機樹脂、半導體、金屬或合金等的材料。作為玻璃,例如可以使用無鹼玻璃、鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃等。
接著,在支撐基板61上形成樹脂層101(圖8A)。
首先,在支撐基板61上塗佈樹脂層101的材料。當利用旋塗法進行塗佈時,可以在大型基板上均勻地形成薄厚度的樹脂層101,所以是較佳的。
作為其他塗佈方法,可以使用浸漬法、噴塗法、噴墨法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀(doctor knife)法、狹縫式塗布法、輥塗法、簾式塗布法、刮刀式塗布法等的方法。
上述材料包含利用熱進行聚合的呈現熱固性(熱聚合性)的聚合性單體。另外,上述材料較佳為具有感光性。另外,上述材料較佳為包含用來調整黏度的溶劑。
上述材料較佳為包含聚合性單體,該聚合性單體在聚合後形成聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂或酚醛樹脂。也就是說,所形成 的樹脂層101包含這些樹脂材料。尤其是,當藉由對上述材料使用具有醯亞胺鍵的聚合性單體來將以聚醯亞胺樹脂為代表的樹脂用於樹脂層101時,可以提高耐熱性及耐氣候性,所以是較佳的。
在進行塗佈時使用的上述材料的黏度為5cP以上且低於500cP,較佳為5cP以上且低於100cP,更佳為10cP以上且50cP以下。材料的黏度越低,越容易進行塗佈。另外,材料的黏度越低,越能夠抑制氣泡的混入,而形成優質薄膜。另外,材料的黏度越低,越能夠薄而均勻地塗佈該材料,由此可以形成較薄的樹脂層101。
接著,對支撐基板61進行加熱,使塗佈材料聚合,來形成樹脂層101。此時,材料中的溶劑藉由加熱被去除。另外,較佳為以高於後面的電晶體110的製程中的最高溫度的溫度進行該加熱。例如,以300℃以上且600℃以下,較佳為350℃以上且550℃以下,更佳為400℃以上且500℃以下,典型為450℃的溫度進行加熱。藉由在樹脂層101的形成製程中在其表面露出的狀態下進行上述溫度的加熱,可以去除有可能從樹脂層101脫離的氣體,因此可以抑制在電晶體110的製程中的氣體脫離。
樹脂層101的厚度較佳為0.01μm以上且小於10μm,更佳為0.1μm以上且3μm以下,進一步較佳為0.5μm以上且1μm以下。藉由使用低黏度溶液,可以薄而均勻地形成樹脂層101。
另外,樹脂層101的熱膨脹係數較佳為0.1ppm/℃以上且20ppm/℃以下,更佳為0.1ppm/℃以上且10ppm/℃以下。樹脂層101的熱膨脹係數越低,越能夠抑制因加熱時的膨脹或收縮而導致的應力所帶來的電晶體等的破損。
另外,在作為電晶體110的半導體層112使用氧化物半導體膜的情 況下,可以在較低溫度形成該電晶體,由此樹脂層101不需要具有高耐熱性。關於樹脂層101等的耐熱性,例如可以利用加熱失重率,具體來說,可以利用5%失重溫度等進行評價。樹脂層101等的5%失重溫度可以為450℃以下,較佳為400℃以下,更佳為低於400℃,進一步較佳為低於350℃。另外,電晶體110等的形成製程中的最高溫度較佳為350℃以下。
在此,當將感光性材料用於樹脂層101時,可以利用光微影法去除樹脂層101的一部分。明確而言,在塗佈材料之後進行熱處理以去除溶劑(也稱為預烤處理),然後進行曝光。接著,進行顯影處理,來可以去除不需要的部分。另外,在上述製程之後,較佳為進行熱處理(也稱為後烘處理)。此時,第二次熱處理可以以上述溫度進行。
藉由上述方法在樹脂層101中設置開口,可以實現如下結構。例如,藉由以覆蓋開口的方式設置導電層,可以形成後面說明的剝離製程後其一部分露出於背面一側的電極(也稱為背面電極或貫通電極)。該電極可以被用作外部連接端子。另外,例如藉由採用在黏合兩個顯示面板時使用的標記部中不設置樹脂層101的結構,可以提高位置對準的準確度。
[絕緣層131的形成]
接著,在樹脂層101上形成絕緣層131(圖8B)。
絕緣層131可以被用作防止樹脂層101中含有的雜質擴散到後面形成的電晶體或發光元件中的障壁層。因此,較佳為使用阻擋性高的材料。
絕緣層131例如可以使用氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜等無機絕緣材料。另外,也可以層疊 上述絕緣膜中的兩個以上。尤其是,較佳為使用從樹脂層101一側依次層疊有氮化矽膜和氧化矽膜的疊層膜。
另外,在樹脂層101的表面有凹凸形狀時,絕緣層131較佳為覆蓋該凹凸形狀。另外,絕緣層131可以具有使該凹凸形狀平坦的平坦化層的功能。例如,作為絕緣層131,較佳為使用有機絕緣材料和無機絕緣材料的疊層。作為有機絕緣材料,可以使用環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)樹脂等有機樹脂。
絕緣層131例如在室溫以上且400℃以下,較佳為100℃以上且350℃以下,更佳為150℃以上且300℃以下的溫度下形成。
[電晶體的形成]
接著,如圖8C所示,在絕緣層131上形成電晶體110。在此示出作為電晶體110的一個例子製造底閘極結構的電晶體時的例子。
在絕緣層131上形成導電層111。導電層111可以藉由在形成導電膜之後,形成光阻遮罩,對該導電膜進行蝕刻,然後去除光阻遮罩來形成。
接著,形成絕緣層132。作為絕緣層132,可以應用能夠用於絕緣層131的無機絕緣膜。
接著,形成半導體層112。半導體層112可以藉由在形成半導體膜之後,形成光阻遮罩,對該半導體膜進行蝕刻,然後去除光阻遮罩來形成。
半導體膜的成膜時的基板溫度為室溫以上且300℃以下,較佳為室溫以上且220℃以下,更佳為室溫以上且200℃以下,進一步較佳為室溫以上且170℃以下。“成膜時的基板溫度為室溫”意味著不對基板進行加熱。此時,因成膜時基板受到的能量而超過室溫的情況也包含在“室溫”的範疇內。另外,“室溫”例如是指10℃以上且30℃以下的溫度範圍,典型為25℃。
作為半導體膜,較佳為使用氧化物半導體。尤其是,較佳為使用其能帶間隙比矽大的氧化物半導體。當使用與矽相比能帶間隙寬且載子密度小的半導體材料時,可以降低電晶體的關閉狀態(off-state)時的電流,所以是較佳的。
另外,作為氧化物半導體,較佳為使用能帶間隙為2.5eV以上,較佳為2.8eV以上,更佳為3.0eV以上的材料。當利用這種氧化物半導體時,在後面說明的剝離製程的雷射等光的照射中,該光透過半導體膜,由此不容易產生對電晶體的電特性的負面影響。
尤其是,用於本發明的一個方式中的半導體膜較佳為在包含惰性氣體(例如Ar)和氧氣體中的任一者或兩者的氛圍下對基板進行加熱並利用濺射法形成。
成膜時的基板溫度為室溫以上且200℃以下,較佳為室溫以上且170℃以下。藉由提高基板溫度,可以形成更多的具有配向性的結晶部,從而可以形成電穩定性高的半導體膜。藉由使用這種半導體膜,可以實現電穩定性高的電晶體。另外,藉由在基板溫度低或不進行加熱的狀態下進行成膜,可以形成具有配向性的結晶部的比例小且載子移動率高的半導體膜。藉由使用這種半導體膜,可以實現呈現高場效移動率的電晶體。
另外,成膜時的氧流量比(氧分壓)為0%以上且低於100%,較佳為0%以上且50%以下,更佳為0%以上且33%以下,進一步較佳為0%以上且15%以下。藉由降低氧流量,可以形成載子移動率高的半導體膜,由此可以實現呈現進一步高的場效移動率的電晶體。
藉由將成膜時的基板溫度和成膜時的氧流量設定為上述範圍,可以得到其中具有配向性的結晶部和沒有配向性的結晶部混在一起的半導體膜。另外,藉由對基板溫度和氧流量在上述範圍內進行最佳化,可以控制具有配向性的結晶部和沒有配向性的結晶部的存在比例。
可以用於半導體膜的成膜的氧化物靶材不侷限於In-Ga-Zn類氧化物,例如可以使用In-M-Zn類氧化物(M是Al、Y或Sn)。
當使用包含具有多個晶粒的多晶氧化物的濺射靶材形成具有結晶部的半導體膜時,與使用不包含多晶氧化物的濺射靶材的情況相比,更容易得到具有結晶性的半導體膜。
尤其是,應用在膜厚度方向(也稱為與膜面方向、被形成膜的表面或膜表面垂直的方向)上具有配向性的結晶部和沒有這種配向性無序地配向的結晶部混在一起的半導體膜的電晶體具有能夠提高電特性的穩定性、容易縮短通道長度等的特徵。另一方面,應用僅包括沒有配向性的結晶部的半導體膜的電晶體能夠提高場效移動率。如下面所述,藉由降低氧化物半導體中的氧缺損,可以實現具有高場效移動率以及電特性高穩定性的電晶體。
如此,當使用氧化物半導體膜時,不需要進行LTPS時所需的高溫度的加熱處理和雷射晶化處理,可以在非常低的溫度下形成半導體層112。因此,可以形成較薄的樹脂層101。
接著,形成導電層113a及導電層113b。導電層113a及導電層113b可以藉由在形成導電膜之後,形成光阻遮罩,對該導電膜進行蝕刻,然後去除光阻遮罩來形成。
在對導電層113a及導電層113b進行加工時,有時不被光阻遮罩覆蓋的半導體層112的一部分因為蝕刻處理而被減薄。當作為半導體層112使用包括具有配向性的結晶部的氧化物半導體膜時,可以抑制半導體層被減薄,所以是較佳的。
藉由上述步驟,可以製造電晶體110。電晶體110是在形成通道的半導體層112中包含氧化物半導體的電晶體。在電晶體110中,導電層111的一部分被用作閘極,絕緣層132的一部分被用作閘極絕緣層,導電層113a及導電層113b分別被用作源極和汲極中的一個。
[絕緣層133的形成]
接著,形成覆蓋電晶體110的絕緣層133。絕緣層133可以藉由與絕緣層132相同的方法形成。
絕緣層133例如在室溫以上且400℃以下,較佳為100℃以上且350℃以下,更佳為150℃以上且300℃以下的溫度下形成。形成時的溫度越高,越可以形成緻密性及阻擋性高的絕緣膜。
作為絕緣層133,較佳為使用在包含氧的氛圍下以上述低溫度形成的氧化矽膜或氧氮化矽膜等氧化物絕緣膜。另外,較佳為在該氧化矽膜或氧氮化矽膜上層疊氮化矽膜等不容易使氧擴散和透過的絕緣膜。在包含氧的氛圍下以低溫度形成的氧化物絕緣膜可以是藉由加熱容易釋放多量的氧的絕緣膜。藉由在這種釋放氧的氧化物絕緣膜與不容易使氧擴散和透過的絕緣膜層疊在一起的狀態下進行加熱處理,可以對半導體層112供應氧。其結果是,可以填補半導體層112中的氧缺損及 半導體層112與絕緣層133之間的介面的缺陷,從而可以降低缺陷能階。由此,可以實現可靠性極高的半導體裝置。
藉由上述製程,可以在具有撓性的樹脂層101上形成電晶體110及覆蓋電晶體110的絕緣層133。在此階段,可以藉由後面說明的方法將樹脂層101與支撐基板61分離來製造沒有顯示元件的撓性裝置。例如,藉由除了電晶體110之外還形成電容元件、電阻元件及佈線等,可以製造具有半導體電路的撓性裝置。
[絕緣層134的形成]
接著,在絕緣層133上形成絕緣層134。絕緣層134是具有後面形成的顯示元件的被形成表面的層,由此較佳為具有平坦化層的功能。作為絕緣層134,可以應用能夠用於絕緣層131的有機絕緣膜或無機絕緣膜。
與樹脂層101同樣地,絕緣層134較佳為使用具有感光性和熱固性的樹脂材料。尤其是,較佳為對絕緣層134和樹脂層101使用相同的材料。由此,可以實現絕緣層134和樹脂層101的材料及用來形成這些層的設備的共通化。
另外,與樹脂層101同樣地,絕緣層134的厚度較佳為0.01μm以上且小於10μm,更佳為0.1μm以上且3μm以下,進一步較佳為0.5μm以上且1μm以下。藉由使用低黏度溶液,可以薄而均勻地形成絕緣層134。
[發光元件120的形成]
接著,在絕緣層134及絕緣層133中形成到達導電層113b的開口。
然後,形成導電層121。導電層121的一部分被用作像素電極。導 電層121可以藉由在形成導電膜之後,形成光阻遮罩,對該導電膜進行蝕刻,然後去除光阻遮罩來形成。
接著,如圖8D所示,形成覆蓋導電層121的端部的絕緣層135。作為絕緣層135,可以應用能夠用於絕緣層131的有機絕緣膜或無機絕緣膜。
與樹脂層101同樣地,絕緣層135較佳為使用具有感光性和熱固性的樹脂材料。尤其是,較佳為對絕緣層135和樹脂層101使用相同的材料。由此,可以實現絕緣層135和樹脂層101的材料及用來形成這些層的設備的共通化。
另外,與樹脂層101同樣地,絕緣層135的厚度較佳為0.01μm以上且小於10μm,更佳為0.1μm以上且3μm以下,進一步較佳為0.5μm以上且1μm以下。藉由使用低黏度溶液,可以薄而均勻地形成絕緣層135。
接著,如圖8E所示,形成EL層122及導電層123。
EL層122可以藉由蒸鍍法、塗佈法、印刷法或噴射法等的方法形成。在按每個像素分別形成EL層122時,可以採用使用金屬遮罩等陰影遮罩的蒸鍍法或噴墨法等。在不按每個像素分別形成EL層122時,可以採用不使用金屬遮罩的蒸鍍法。在此示出藉由不使用金屬遮罩的蒸鍍法形成EL層122的例子。
導電層123可以藉由蒸鍍法或濺射法等形成。
藉由上述製程,可以形成發光元件120。發光元件120具有層疊有其一部分被用作像素電極的導電層121、EL層122以及其一部分被用 作共用電極的導電層123的結構。
[光吸收層103a的形成]
準備支撐基板62。關於支撐基板62,可以參照支撐基板61的記載。
接著,在支撐基板62上形成光吸收層103a(圖9A)。光吸收層103a是在後面的光70的照射製程中吸收該光70而發熱來釋放氫或氧等的層。
作為光吸收層103a,例如可以使用藉由加熱釋放氫的氫化非晶矽(a-Si:H)膜。氫化非晶矽膜例如藉由利用包含SiH4的沉積氣體的電漿CVD法形成。另外,也可以在成膜後在包含氫的氛圍下進行加熱處理,以使該層包含進一步多的氫。
或者,作為光吸收層103a,也可以使用藉由加熱釋放氧的氧化物膜。尤其是,較佳為使用氧化物半導體膜或具有雜質能階的氧化物半導體膜(也稱為氧化物導電體膜),因為這些膜具有比氧化矽膜等的絕緣膜窄的能帶間隙而容易吸收光。在使用氧化物半導體時,可以應用上述半導體層112的形成方法及後面說明的可以用於半導體層的材料。氧化物膜例如可以在包含氧的氛圍下藉由電漿CVD法或濺射法等形成。尤其是,在使用氧化物半導體膜時,較佳為在包含氧的氛圍下藉由濺射法形成氧化物半導體膜。另外,也可以在成膜後在包含氧的氛圍下進行加熱處理,以使該層包含進一步多的氧。
或者,作為可以用於光吸收層103a的氧化物膜,也可以使用氧化物絕緣膜。例如,可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜等。例如,藉由在包含氧的氛圍下以低溫度(例如250℃以下,較佳為220℃以下)形成上述氧化物絕緣膜,可以形成包含過量氧的氧化物絕緣膜。在成膜時,例如可以使用濺射法或電漿CVD法等。
[樹脂層102的形成]
接著,在光吸收層103a上形成具有開口的樹脂層102(圖9B)。作為樹脂層102的形成方法及材料,除了形成開口的部分之外,可以採用與樹脂層101相同的方法。
在樹脂層102的形成中,首先在光吸收層103a上塗佈感光性材料形成薄膜,並進行預烤處理。接著,使用光罩對該材料進行曝光並進行顯影處理,來可以形成具有開口的樹脂層102。然後,進行後烘處理,以使材料聚合並去除膜中的氣體。
[絕緣層141的形成]
接著,形成覆蓋樹脂層102及樹脂層102中的開口的絕緣層141(圖9C)。絕緣層141的一部分與光吸收層103a接觸。絕緣層141可以被用作防止樹脂層102中含有的雜質擴散到後面形成的電晶體或發光元件中的障壁層。因此,較佳為使用阻擋性高的材料。
關於絕緣層141的形成方法及材料,可以參照絕緣層131的記載。
[遮光層及彩色層的形成]
接著,在絕緣層141上形成遮光層153及彩色層152(圖9D)。
遮光層153可以使用金屬材料或樹脂材料。當使用金屬材料時,可以在形成導電膜之後利用光微影法等去除不需要的部分來形成遮光層153。當使用金屬材料、包含顏料或染料的感光性樹脂材料時可以利用光微影法等形成遮光層153。
另外,當作為彩色層152使用感光性材料時,可以藉由光微影法等將其加工為島狀。
藉由上述製程,可以在樹脂層102上形成絕緣層141、遮光層153及彩色層152。注意,由於可以獨立地進行樹脂層101一側的製程和樹脂層102一側的製程,所以對這些製程的順序沒有限制。或者,也可以同時進行這兩個製程。
[貼合]
接著,如圖9E所示,使用黏合層151將支撐基板61與支撐基板62貼合在一起。該貼合製程以使樹脂層102的開口與發光元件120重疊的方式進行。然後,使黏合層151固化。由此,可以使用黏合層151密封發光元件120。
黏合層151較佳為使用固化性材料。例如,可以使用具有光固化性的樹脂、具有反應固化性的樹脂、具有熱固性的樹脂等。尤其是,較佳為使用不包含溶劑的樹脂材料。
藉由上述製程,可以製造顯示面板100。在圖9E所示的階段,顯示面板100是夾在支撐基板61和支撐基板62之間的狀態。
[光吸收層103b的形成]
準備支撐基板63,在支撐基板63上形成光吸收層103b。關於支撐基板63,可以參照支撐基板61的記載。
光吸收層103b可以使用與上述光吸收層103a相同的材料及方法來形成。
[樹脂層201的形成]
接著,在光吸收層103b上形成具有開口的樹脂層201。作為樹脂層201的形成方法及材料,可以採用與樹脂層102相同的方法。
[絕緣層231的形成]
接著,形成覆蓋樹脂層201及樹脂層201中的開口的絕緣層231(圖10A)。關於絕緣層231的形成方法及材料,可以參照絕緣層131的記載。
[電晶體210的形成]
接著,如圖10B所示,在絕緣層231上形成電晶體210。
依次形成導電層211、絕緣層231、半導體層212以及導電層213a和導電層213b,來形成電晶體210。關於各層的形成方法,可以參照上述電晶體110的形成方法的記載。
電晶體210是在形成通道的半導體層212中包含氧化物半導體的電晶體。在電晶體210中,導電層211的一部分被用作閘極,絕緣層232的一部分被用作閘極絕緣層,導電層213a及導電層213b分別被用作源極和汲極中的一個。
[導電層221及配向膜224a的形成]
接著,在絕緣層234及絕緣層233中形成到達導電層213b的開口。
然後,形成導電層221。導電層221的一部分被用作像素電極。導電層221可以藉由在形成導電膜之後,形成光阻遮罩,對該導電膜進行蝕刻,然後去除光阻遮罩來形成。
接著,如圖10C所示,在導電層221及絕緣層234上形成配向膜224a。配向膜224a藉由在形成樹脂等的薄膜之後進行摩擦處理而形成。
藉由上述製程,可以在樹脂層201上形成電晶體210、導電層221及配向膜224a等。
[光吸收層103c的形成]
準備支撐基板64,在支撐基板64上形成光吸收層103c。關於支撐基板64,可以參照支撐基板61的記載。
光吸收層103c可以使用與上述光吸收層103a相同的材料及方法來形成。
[樹脂層202的形成]
接著,在光吸收層103c上形成具有開口的樹脂層202。作為樹脂層202的形成方法及材料,可以採用與樹脂層101相同的方法。
[絕緣層204的形成]
接著,形成覆蓋樹脂層202及樹脂層202中的開口的絕緣層204(圖10D)。關於絕緣層204的形成方法及材料,可以參照絕緣層131的記載。
[導電層223及配向膜224b的形成]
接著,在絕緣層204上形成導電層223。導電層223可以藉由形成導電膜而形成。另外,導電層223也可以藉由使用金屬遮罩等陰影遮罩的濺射法等的方法以在樹脂層202的外周部不設置導電層223的方式形成。或者,也可以在形成導電膜之後利用光微影法等的蝕刻處理去除不需要的部分。
接著,在導電層223上形成配向膜224b(圖10E)。配向膜224b可以利用與配向膜224a相同的方法形成。
藉由上述製程,可以在樹脂層202上形成絕緣層204、導電層223及配向膜224b。注意,由於可以獨立地進行樹脂層201一側的製程和樹脂層202一側的製程,所以對這些製程的順序沒有限制。或者,也可以同時進行這兩個製程。
[貼合]
接著,如圖10F所示,將支撐基板63與支撐基板64夾著液晶222貼合在一起。此時,以樹脂層201的開口重疊於樹脂層202的開口的方式進行貼合。另外,此時在週邊部利用未圖示的黏合層將樹脂層201與樹脂層202貼合在一起。
例如,在樹脂層201和樹脂層202中的一者或兩者上形成用來將它們貼合在一起的黏合層(未圖示)。黏合層以圍繞設置有像素的區域的方式形成。黏合層例如可以利用網版印刷法或分配器法等形成。作為黏合層,可以使用熱固性樹脂或紫外線硬化性樹脂等。另外,可以使用在用紫外光進行預固化之後施加熱而進行固化的樹脂等。或者,作為黏合層,也可以使用兼有紫外線固化性和熱固性的樹脂等。
接著,利用分配器法等將液晶222滴落在由黏合層圍繞的區域中。接著,以夾著液晶222的方式將支撐基板63與支撐基板64貼合在一起,使黏合層固化。當在減壓氛圍下進行貼合時,可以防止氣泡等混入支撐基板63與支撐基板64之間,所以是較佳的。
另外,可以在滴落液晶222之後在配置有像素的區域中或該區域的外側散佈粒子狀的間隙間隔物,或者也可以滴落包含該間隙間隔物的液晶222。另外,也可以在將支撐基板63與支撐基板64貼合在一起之後,在減壓氛圍下從設置在黏合層中的間隙注入液晶222。
藉由上述製程,可以製造顯示面板200。在圖10F所示的階段,顯 示面板200是夾在支撐基板63和支撐基板64之間的狀態。
[支撐基板62的分離]
接著,如圖11A所示,從顯示面板100的支撐基板62一側,經過支撐基板62將光70照射到光吸收層103a。
作為光70,較佳為使用雷射。尤其是,較佳為使用線狀雷射。
另外,只要能夠照射與雷射相等的能量,也可以使用閃光燈等。
作為光70,選擇至少其一部分透過支撐基板62且被光吸收層103a吸收的波長的光。另外,作為光70,較佳為使用被樹脂層102吸收的波長的光。尤其是,作為光70,較佳為使用從可見光到紫外線的波長區域的光。例如,使用波長為200nm以上且400nm以下的光,較佳為波長為250nm以上且350nm以下的光。尤其是,當使用波長為308nm的準分子雷射時,可以實現高生產率,所以是較佳的。準分子雷射還被用於LTPS的雷射晶化處理,因此可以利用習知的LTPS生產線的設備,而不需要新的設備投資,所以是較佳的。另外,也可以使用Nd:YAG雷射的第三諧波的波長為355nm的UV雷射等固體UV雷射(也稱為半導體UV雷射)。另外,也可以使用皮秒雷射等的脈衝雷射。
在作為光70使用線狀雷射的情況下,藉由相對地移動支撐基板61和光源來掃描光70,對要進行剝離的區域照射光70。在此階段,當對配置有樹脂層102的整個區域進行照射時,可以在樹脂層102的整體進行剝離,由此在後面的分離製程中不需要使用劃線器等分離支撐基板62的週邊部。另外,當在配置有樹脂層102的區域的週邊部設置不受光70照射的區域時,可以抑制在照射光70時樹脂層102與支撐基板62分離,所以是較佳的。
藉由光70的照射,光吸收層103a被加熱,由此光吸收層103a釋放氫或氧等。此時釋放的氫或氧等以氣體狀態被釋放。釋放的氣體停留在光吸收層103a與樹脂層102之間的介面附近或光吸收層103a與支撐基板62之間的介面附近,產生剝離這些構件的力量。其結果是,光吸收層103a與樹脂層102之間的黏合性或光吸收層103a與支撐基板62之間的黏合性下降,而成為容易進行剝離的狀態。
另外,從光吸收層103a釋放出的氣體的一部分有時停留在光吸收層103a中。因此,有時光吸收層103a變脆,而成為在光吸收層103a內容易發生分離的狀態。
另外,在作為光吸收層103a使用釋放氧的膜時,樹脂層102的一部分因被從光吸收層103a釋放出的氧氧化而變脆。由此,可以得到在樹脂層102與光吸收層103a之間的介面處容易進行剝離的狀態。
另外,根據與上述相同的理由,在與樹脂層102的開口重疊的區域中,光吸收層103a與絕緣層141之間的介面或光吸收層103b與支撐基板62之間的介面的黏合性下降,而成為容易進行剝離的狀態。或者,有時光吸收層103b變脆而成為容易發生分離的狀態。
另一方面,未受光70照射的區域保持高黏合性。
在此,在將氧化物半導體膜用於光吸收層103a及半導體層112的情況下,作為光70,使用該氧化物半導體膜能夠吸收的波長的光。然而,電晶體110的下方配置有光吸收層103a和樹脂層102的疊層。另外,被充分進行加熱處理的樹脂層102有比氧化物半導體膜更容易吸收光的傾向,即使其厚度薄也能夠充分吸收光。因此,即使在光70中有不能被光吸收層103a完全吸收而透過的光,也被樹脂層102吸收,由此可以抑制該光到達半導體層112。其結果是,電晶體110的電特性 幾乎不變。
接著,使支撐基板62與樹脂層102分離(圖11B1)。
藉由在將支撐基板61固定於載物台的狀態下對支撐基板62施加垂直方向的拉起力量,來可以進行分離。例如,藉由吸附支撐基板62的頂面的一部分並將其向上方拉起,來可以進行剝離。作為載物台,只要能夠固定支撐基板61就可以採用任何結構,例如既可以包括能夠進行真空吸附或靜電吸附等的吸附機構,又可以包括物理性地保持支撐基板61的機構。
另外,也可以將其表面具有黏合性的圓筒狀構件壓合到支撐基板62的頂面並使該圓筒狀構件旋轉來進行分離。此時,也可以在進行剝離的方向上移動載物台。
另外,當在樹脂層102的週邊部設置不受光70照射的區域時,可以在樹脂層102的被光照射的部分中的一部分形成缺口部,將其用作剝離起點。例如,藉由使用尖端銳利的刀或針狀構件或者藉由利用劃線器同時切斷支撐基板62和樹脂層102的兩者,來可以形成上述缺口部。
圖11B1示出在光吸收層103a與樹脂層102之間的介面以及光吸收層103a與絕緣層141之間的介面產生剝離的例子。
另外,圖11B2示出作為光吸收層103a的一部分的光吸收層103aa殘留在樹脂層102及絕緣層141的表面上的例子。例如,這相當於在光吸收層103a的內部產生分離(斷裂)的情況。另外,在光吸收層103a與支撐基板62之間的介面產生剝離的情況下,有時光吸收層103a的整體以與樹脂層102及絕緣層141接觸的方式殘留。
在如上所述那樣殘留有光吸收層103aa(或光吸收層103a)的情況下,較佳為去除該光吸收層。作為光吸收層103aa的去除方法,可以採用乾蝕刻法、濕蝕刻法或噴砂法等,尤其較佳為採用乾蝕刻法。另外,在去除光吸收層103aa的製程中,有時樹脂層102的一部分及絕緣層141的一部分因蝕刻而減薄。
另外,在將具有透光性的絕緣材料用於光吸收層103a的情況下,也可以留下殘留的光吸收層103aa。
[支撐基板63的分離]
接著,如圖12A所示,從顯示面板200的支撐基板63一側,經過支撐基板63將光70照射到光吸收層103b。
關於光70的照射方法,可以參照上述記載。
接著,使支撐基板63與樹脂層201分離(圖12B)。關於該分離製程,可以參照上述記載。圖12B示出在光吸收層103b與樹脂層201之間的介面以及光吸收層103b與絕緣層231之間的介面發生分離的例子。
[顯示面板100與顯示面板200的貼合]
接著,如圖13A所示,使用黏合層50將顯示面板100的樹脂層102與顯示面板200的樹脂層201貼合在一起。關於黏合層50,可以參照上述黏合層151的記載。
重要的是,以樹脂層102的開口、樹脂層201的開口、樹脂層202的開口和發光元件120彼此重疊的方式將顯示面板100與顯示面板200貼合在一起。
此時,當顯示面板100與顯示面板200錯開時,有時來自發光元件120的光被顯示面板200的遮光性構件遮蔽。另外,有時樹脂層201或樹脂層202位於來自發光元件120的光的光路上。因此,較佳為在顯示面板100及顯示面板200上分別形成有位置對準用標記。另外,根據本製造方法的例子,在貼合製程的步驟設置有支撐基板61和支撐基板64,因此與將撓性顯示面板彼此貼合的情況相比能夠提高位置對準的準確度,從而可以實現顯示裝置的高解析度化。例如,可以實現超過500ppi的解析度的顯示裝置。
[支撐基板61的分離]
接著,從支撐基板61一側,經過支撐基板61將光70(未圖示)照射到樹脂層101。關於光70(未圖示)的照射方法,可以參照上述記載。藉由光70的照射,樹脂層101的支撐基板61一側的表面附近或樹脂層101內部的一部分的性質被改變,由此支撐基板61與樹脂層101之間的黏合性下降。
然後,如圖13B所示,使支撐基板61與樹脂層101分離。
圖13B示出在支撐基板61一側殘留有樹脂層101的一部分的樹脂層101a的例子。根據光70的照射條件,有時在樹脂層101的內部發生分離(斷裂)而如上所述那樣殘留有樹脂層101a。或者,當樹脂層101的表面的一部分融化時,與上述同樣地,有時在支撐基板61一側殘留有樹脂層101a的一部分。另外,當在支撐基板61與樹脂層101之間的介面進行剝離時,有時在支撐基板61一側沒有殘留樹脂層101a。
殘留在支撐基板61一側的樹脂層101a的厚度例如可以為100nm以下,具體為40nm以上且70nm以下左右。藉由去除殘留的樹脂層101a,可以再次利用支撐基板61。例如,在將玻璃用於支撐基板61且將聚醯 亞胺樹脂用於樹脂層101的情況下,可以使用發煙硝酸等去除樹脂層101a。
可以在將支撐基板64固定於載物台等的狀態下進行分離。關於分離方法,可以參照上述記載。
[基板11的貼合]
接著,如圖14A所示,使用黏合層51將樹脂層101與基板11貼合在一起。
關於黏合層51,可以參照上述黏合層151的記載。
當作為基板11及後面說明的基板12使用樹脂材料時,與使用玻璃等的情況相比,即使是相同厚度,也可以實現顯示裝置的輕量化。另外,藉由使用薄到具有撓性的程度的材料,可以實現進一步的輕量化,所以是較佳的。另外,藉由使用樹脂材料,可以提高顯示裝置的抗衝擊性,從而可以實現不易碎裂的顯示裝置。
另外,由於基板11位於與觀看側相反的一側,所以不一定需要對可見光具有透過性。因此,也可以使用金屬材料。金屬材料具有高熱導率而容易將熱量傳至整個基板,由此可以抑制顯示裝置的局部溫度上升。
[支撐基板64的分離]
接著,從支撐基板64一側,經過支撐基板64將光70(未圖示)照射到光吸收層103c。然後,如圖14B所示,分離支撐基板64與樹脂層202。圖14B示出在光吸收層103c與樹脂層202之間的介面以及光吸收層103c與絕緣層204之間的介面產生剝離的例子。
關於光70(未圖示)的照射方法,可以參照上述記載。
可以在將基板11固定於載物台等的狀態下進行分離。關於分離方法,可以參照上述記載。
[基板12的貼合]
接著,使用黏合層52將樹脂層202與基板12貼合在一起。
關於黏合層52,可以參照上述黏合層151的記載。
由於基板12位於觀看側,所以可以使用對可見光具有透過性的材料。
[光擴散片15及偏光片16的形成]
接著,在基板12上形成光擴散片15及偏光片16。
經過以上製程,可以製造圖7所示的顯示裝置10。
[製造方法的例子的變形例子]
以下,對不使用光吸收層而形成具有開口的樹脂層的方法進行說明。
注意,雖然在此以顯示面板100的樹脂層102為例子進行說明,但是也可以將相同的方法應用於顯示面板200所包括的樹脂層201及樹脂層202。
[變形例子1]
首先,如圖15A所示,形成具有凹部的樹脂層102。
首先,在支撐基板62上塗佈樹脂層102的材料,進行預烤處理。接著,使用光罩進行曝光。此時,藉由採用比在樹脂層102中形成開口時少的曝光量,可以在樹脂層102中形成凹部。例如,可以舉出如下方法:與在樹脂層102中形成開口時的曝光條件相比,以較短的曝光時間進行曝光、使用較弱的曝光強度或使曝光焦點錯開;或者將樹脂層102形成得較厚。
另外,當在樹脂層102中形成開口和凹部的兩者時,可以採用利用半色調遮罩或灰色調遮罩的曝光技術或利用兩個以上的光罩的多重曝光技術。
在如上述那樣進行曝光之後,進行顯影處理,來可以形成具有凹部的樹脂層102。然後,進行後烘處理。
接著,如圖15B所示,形成覆蓋樹脂層102的頂面及凹部的絕緣層141。
圖15C是示出在將支撐基板61與支撐基板62貼合在一起之後照射光70的製程的圖。藉由照射光70,使樹脂層102與支撐基板62之間的黏合性下降。
圖15D是在剝離支撐基板62之後的狀態下的剖面示意圖。
然後,藉由以使絕緣層141的表面露出的方式對樹脂層102的表面一側的一部分進行蝕刻,如圖15E所示,可以形成具有開口的樹脂層102。作為蝕刻方法,例如採用在包含氧的氛圍下進行的電漿處理(灰化處理),由此可以使其控制性得到提高而能夠進行均勻的蝕刻,所以是較佳的。
另外,也可以不對樹脂層102進行蝕刻,而保持圖15D所示的狀態。該結構也能夠抑制光的吸收而提高光提取效率,因為位於來自發光元件120的光的路徑上的樹脂層102的厚度比其他部分薄。
[變形例子2]
首先,如圖16A所示,在支撐基板62上形成樹脂層102b與具有開口的樹脂層102c的疊層。
樹脂層102b可以與上述樹脂層101同樣地形成。樹脂層102c可以與上述樹脂層102及樹脂層201等同樣地形成。
在此,較佳為對先形成的樹脂層102b進行充分的加熱處理,使其聚合。由此,即使將相同的材料用於樹脂層102b和樹脂層102c,也可以抑制在塗佈後面形成的樹脂層102c的材料時樹脂層102b溶解於樹脂層102c的材料所包含的溶劑中。
圖16B是示出在將支撐基板61與支撐基板62貼合在一起之後照射光70的製程的圖。藉由照射光70,使樹脂層102c與支撐基板62之間的黏合性下降。
圖16C是在剝離支撐基板62之後的狀態下的剖面示意圖。
然後,藉由以使絕緣層141的表面露出的方式對樹脂層102c進行蝕刻,如圖16D所示,可以形成具有開口的樹脂層102。作為蝕刻方法,例如採用在包含氧的氛圍下進行的電漿處理(灰化處理),由此可以使其控制性得到提高而能夠進行均勻的蝕刻,所以是較佳的。
另外,當將相同的材料用於樹脂層102b和樹脂層102c時,可以實現材料及設備的共通化,所以可以提高生產率。另外,當將不同的材 料用於這些樹脂層時,可以增大蝕刻速度的選擇比,所以可以擴大加工條件的彈性。
另外,也可以對樹脂層102b不進行蝕刻,而保持圖16C所示的狀態。該結構也能夠抑制光的吸收而提高光提取效率,因為位於來自發光元件120的光的路徑上的樹脂層102的厚度比其他部分薄。
以上是對製造方法的例子的變形例子的說明。
[結構例子的變形例子]
以下說明其一部分結構與圖7所示的結構例子不同的結構例子。
雖然圖7示出在位於來自發光元件120的光的路徑上的樹脂層中設置開口的結構,但是還可以在位於反射型液晶元件220的光的路徑上的樹脂層中設置開口。
圖17示出除了區域81之外還包括區域82的例子。區域82是與樹脂層202的開口及液晶元件220重疊的區域。
雖然圖17示出在樹脂層202中設置覆蓋發光元件120和液晶元件220兩者的一個開口的例子,但是也可以分別設置與發光元件120重疊的開口及與液晶元件220重疊的開口。
[關於電晶體]
圖2所示的顯示裝置10是對電晶體110和電晶體210的兩者應用底閘極型結構電晶體的例子。
在電晶體110中,用作閘極電極的導電層111位於比半導體層112更靠近被形成面一側(樹脂層101一側)的位置。另外,絕緣層132 覆蓋導電層111。另外,半導體層112覆蓋導電層111。半導體層112的與導電層111重疊的區域相當於通道形成區域。另外,導電層113a及導電層113b分別與半導體層112的頂面及側端部接觸。
另外,電晶體110示出半導體層112的寬度大於導電層111的寬度時的例子。當採用該結構時,半導體層112配置在導電層111與導電層113a或導電層113b之間,由此可以降低導電層111與導電層113a或導電層113b之間的寄生電容。
電晶體110是通道蝕刻型電晶體。縮小通道蝕刻型電晶體的佔有面積比較容易,因此其適用於高解析度的顯示裝置。
電晶體210具有與電晶體110相同的特徵。
在此,對能夠用於電晶體110及電晶體210的電晶體的結構例子進行說明。
圖18A所示的電晶體110a的與電晶體110不同之處在於包括導電層114及絕緣層136。導電層114設置在絕緣層133上並具有與半導體層112重疊的區域。另外,絕緣層136覆蓋導電層114及絕緣層133。
導電層114位於隔著半導體層112與導電層111相反一側。當將導電層111用作第一閘極電極時,可以將導電層114用作第二閘極電極。藉由對導電層111及導電層114施加相同的電位,可以提高電晶體110a的通態電流。另外,藉由對導電層111和導電層114中的一方施加用來控制臨界電壓的電位且對另一個導電層施加用來驅動的電位,可以控制電晶體110a的臨界電壓。
在此,作為導電層114,較佳為使用包含氧化物的導電材料。由此, 在構成導電層114的導電膜的成膜時,藉由在包含氧的氛圍下進行成膜,可以對絕緣層133供應氧。較佳的是,沉積氣體中的氧氣體的比例為90%以上且100%以下。供應到絕緣層133中的氧藉由後面的熱處理被供應給半導體層112,由此可以實現半導體層112中的氧缺損的降低。
尤其是,作為導電層114,較佳為使用低電阻化了的氧化物半導體。此時,較佳為使用向絕緣層136釋放氫的絕緣膜,例如氮化矽膜等。藉由在絕緣層136的成膜中或後面的熱處理,氫被供應給導電層114中,由此可以有效地降低導電層114的電阻。
圖18B所示的電晶體110b是頂閘極結構的電晶體。
在電晶體110b中,用作閘極電極的導電層111設置在半導體層112的上方(與被形成面一側相反的一側)。另外,在絕緣層131上形成有半導體層112。另外,在半導體層112上形成有絕緣層132及導電層111的疊層。另外,絕緣層133覆蓋半導體層112的頂面及側端部、絕緣層132的側面以及導電層111。導電層113a及導電層113b設置在絕緣層133上。導電層113a及導電層113b藉由設置在絕緣層133中的開口與半導體層112的頂面電連接。
注意,雖然在此示出了絕緣層132不存在於不與導電層111重疊的部分中的例子,但是絕緣層132也可以覆蓋半導體層112的頂面及側端部。
在電晶體110b中,容易拉開導電層111與導電層113a或導電層113b之間的物理距離,由此可以降低這些導電層之間的寄生電容。
圖18C所示的電晶體110c的與電晶體110b不同之處在於包括導電 層115及絕緣層137。導電層115設置在絕緣層131上並具有與半導體層112重疊的區域。另外,絕緣層137覆蓋導電層115及絕緣層131。
與上述導電層114同樣地,導電層115被用作第二閘極電極。因此,可以提高通態電流,並且可以控制臨界電壓。
在顯示裝置10中,也可以使用不同的電晶體構成顯示面板100所包括的電晶體及顯示面板200所包括的電晶體。其一個例子為如下:為了使較大的電流流過,作為與發光元件120電連接的電晶體採用電晶體110a或電晶體110c;為了減小電晶體所占的面積,作為其他電晶體採用電晶體110。
作為一個例子,圖19示出採用電晶體110a和電晶體110c代替圖2中的電晶體210和電晶體110時的例子。
以上是對電晶體的說明。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中,說明本發明的一個方式的顯示裝置的更具體的例子。以下所述的顯示裝置包括反射型液晶元件及發光元件的兩種元件且能夠以透射模式和反射模式的兩種模式進行顯示。
[結構例子]
圖20A是示出顯示裝置400的結構的一個例子的方塊圖。顯示裝置400包括在顯示部362中排列為矩陣狀的多個像素410。另外,顯示 裝置400包括電路GD及電路SD。另外,包括與在方向R上排列的多個像素410及電路GD電連接的多個佈線G1、多個佈線G2、多個佈線ANO及多個佈線CSCOM。另外,包括與在方向C上排列的多個像素410及電路SD電連接的多個佈線S1及多個佈線S2。
注意,雖然為了簡化在此示出了包括一個電路GD和一個電路SD的結構,但是也可以分別設置用來驅動液晶元件的電路GD和電路SD以及用來驅動發光元件的電路GD和電路SD。
像素410包括反射型液晶元件及發光元件。在像素410中,液晶元件及發光元件具有彼此重疊的部分。
圖20B1示出像素410所包括的電極311b的結構例子。電極311b被用作像素410中的液晶元件的反射電極。另外,在電極311b中設置有開口451。
在圖20B1中,以虛線示出位於與電極311b重疊的區域中的發光元件360。發光元件360與電極311b所包括的開口451重疊。由此,發光元件360所發射出的光藉由開口451射出到顯示面一側。
在圖20B1中,在方向R上相鄰的像素410是對應於不同的顏色的像素。此時,如圖20B1所示,較佳為在方向R上相鄰的兩個像素中開口451以不設置在一列上的方式設置於電極311b的不同位置上。由此,可以將兩個發光元件360分開地配置,從而可以抑制發光元件360所發射出的光入射到相鄰的像素410所包括的彩色層的現象(也稱為串擾)。另外,由於可以將相鄰的兩個發光元件360分開地配置,因此即使利用陰影遮罩等分別製造發光元件360的EL層,也可以實現高解析度的顯示裝置。
另外,也可以採用圖20B2所示的排列。
當開口451的總面積相對於非開口部的總面積的比例過大時,使用液晶元件的顯示會變暗。另外,當開口451的總面積相對於非開口部的總面積的比例過小時,使用發光元件360的顯示會變暗。
另外,當設置於被用作反射電極的電極311b中的開口451的面積過小時,發光元件360所發射的光的提取效率變低。
開口451的形狀例如可以為多角形、四角形、橢圓形、圓形或十字狀等的形狀。另外,也可以為細長的條狀、狹縫狀、方格狀的形狀。另外,也可以以靠近相鄰的像素的方式配置開口451。較佳的是,將開口451配置為靠近顯示相同的顏色的其他像素。由此,可以抑制產生串擾。
[電路結構例子]
圖21是示出像素410的結構例子的電路圖。圖21示出相鄰的兩個像素410。
像素410包括開關SW1、電容元件C1、液晶元件340、開關SW2、電晶體M、電容元件C2以及發光元件360等。另外,佈線G1、佈線G2、佈線ANO、佈線CSCOM、佈線S1及佈線S2與像素410電連接。另外,圖21示出與液晶元件340電連接的佈線VCOM1以及與發光元件360電連接的佈線VCOM2。
圖21示出將電晶體用於開關SW1及開關SW2時的例子。
在開關SW1中,閘極與佈線G1連接,源極和汲極中的一個與佈線S1連接,源極和汲極中的另一個與電容元件C1的一個電極及液晶 元件340的一個電極連接。在電容元件C1中,另一個電極與佈線CSCOM連接。在液晶元件340中,另一個電極與佈線VCOM1連接。
在開關SW2中,閘極與佈線G2連接,源極和汲極中的一個與佈線S2連接,源極和汲極中的另一個與電容元件C2的一個電極及電晶體M的閘極連接。在電容元件C2中,另一個電極與電晶體M的源極和汲極中的一個及佈線ANO連接。在電晶體M中,源極和汲極中的另一個與發光元件360的一個電極連接。在發光元件360中,另一個電極與佈線VCOM2連接。
圖21示出電晶體M包括夾著半導體的兩個互相連接著的閘極的例子。由此,可以提高電晶體M能夠流過的電流量。
可以對佈線G1供應將開關SW1控制為導通狀態或非導通狀態的信號。可以對佈線VCOM1供應規定的電位。可以對佈線S1供應控制液晶元件340所具有的液晶的配向狀態的信號。可以對佈線CSCOM供應規定的電位。
可以對佈線G2供應將開關SW2控制為導通狀態或非導通狀態的信號。可以對佈線VCOM2及佈線ANO分別供應產生用來使發光元件360發光的電位差的電位。可以對佈線S2供應控制電晶體M的導通狀態的信號。
圖21所示的像素410例如在以反射模式進行顯示時,可以利用供應給佈線G1及佈線S1的信號驅動,並利用液晶元件340的光學調變而進行顯示。另外,在以透射模式進行顯示時,可以利用供應給佈線G2及佈線S2的信號驅動,並使發光元件360發光而進行顯示。另外,在以兩個模式驅動時,可以利用分別供應給佈線G1、佈線G2、佈線S1及佈線S2的信號而驅動。
注意,雖然圖21示出一個像素410包括一個液晶元件340及一個發光元件360的例子,但是不侷限於此。圖22A示出一個像素410包括一個液晶元件340及四個發光元件360(發光元件360r、360g、360b、360w)的例子。與圖21不同,圖22A所示的像素410可以利用一個像素進行全彩色顯示。
在圖22A中,除了圖21的結構例子之外,佈線G3及佈線S3與像素410連接。
在圖22A所示的例子中,例如作為四個發光元件360,可以使用分別呈現紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及白色(W)的發光元件。另外,作為液晶元件340可以使用呈現白色的反射型液晶元件。由此,在以反射模式進行顯示時,可以進行高反射率的白色顯示。另外,在以透射模式進行顯示時,可以以低功耗進行高演色性的顯示。
另外,圖22B示出像素410的結構例子。像素410包括與電極311所包括的開口重疊的發光元件360w、配置在電極311周圍的發光元件360r、發光元件360g及發光元件360b。發光元件360r、發光元件360g及發光元件360b較佳為具有幾乎相同的發光面積。
[顯示裝置的結構例子]
圖23是本發明的一個方式的顯示裝置300的透視示意圖。顯示裝置300具有將基板351與基板361貼合在一起的結構。在圖23中,以虛線表示基板361,省略示出在基板361上依次從上面設置的偏光片599及光擴散片598。
顯示裝置300包括顯示部362、電路部364、佈線365、電路部366、佈線367等。在基板351上,例如設置有電路部364、佈線365、電路 部366、佈線367以及被用作像素電極的電極311b等。圖23示出在基板351上安裝有IC373、FPC372、IC375及FPC374的例子。因此,也可以將圖23所示的結構稱為包括顯示裝置300、IC373、FPC372、IC375及FPC374的顯示模組。
作為電路部364,例如可以使用用作掃描線驅動電路的電路。
佈線365具有對顯示部及電路部364供應信號或電力的功能。該信號或電力從外部經由FPC372或者從IC373輸入到佈線365。
另外,圖23示出利用COG(Chip On Glass:晶粒玻璃接合)方式等對基板351設置IC373的例子。作為IC373,例如可以應用用作掃描線驅動電路或信號線驅動電路等的IC。另外,當顯示裝置300具有用作掃描線驅動電路或信號線驅動電路的電路,或者將用作掃描線驅動電路或信號線驅動電路的電路設置在外部且藉由FPC372輸入用來驅動顯示裝置300的信號等時,也可以不設置IC373。另外,也可以利用COF(Chip On Film:薄膜覆晶封裝)方式等將IC373安裝於FPC372。
圖23示出顯示部362的一部分的放大圖。在顯示部362中以矩陣狀配置有多個顯示元件所包括的電極311b。電極311b具有反射可見光的功能且被用作如下所述的液晶元件340的反射電極。
另外,如圖23所示,電極311b具有開口。另外,在比電極311b近於基板351一側設置有發光元件360。來自發光元件360的光經過電極311b的開口發射到基板361一側。
[剖面結構例子]
圖24示出將圖23所示的顯示裝置中的包括FPC372的區域的一部分、包括電路部364的區域的一部分、包括顯示部362的區域的一部分、 包括電路部366的區域的一部分以及包括FPC374的區域的一部分分別切割時的剖面的一個例子。
圖24所示的顯示裝置具有層疊有顯示面板100及顯示面板200的結構。顯示面板100包括樹脂層101及樹脂層102。顯示面板200包括樹脂層201及樹脂層202。樹脂層102與樹脂層201由黏合層50黏合。樹脂層101由黏合層51與基板351黏合。樹脂層202由黏合層52與基板361黏合。
[顯示面板100]
顯示面板100包括樹脂層101、絕緣層478、多個電晶體、電容元件405、佈線407、絕緣層411、絕緣層412、絕緣層413、絕緣層414、絕緣層415、發光元件360、間隔物416、黏合層417、彩色層425、遮光層426、絕緣層476及樹脂層102。
樹脂層102在與發光元件360重疊的區域中具有開口。
電路部364包括電晶體401。顯示部362包括電晶體402及電晶體403。
各電晶體包括閘極、絕緣層411、半導體層、源極及汲極。閘極與半導體層隔著絕緣層411彼此重疊。絕緣層411的一部分具有閘極絕緣層的功能,其他一部分具有電容元件405的電介質的功能。用作電晶體402的源極或汲極的導電層還被用作電容元件405的一個電極。
圖24示出底閘極結構的電晶體。在電路部364和顯示部362中,電晶體的結構也可以彼此不同。在電路部364和顯示部362中,也可以分別包括多種電晶體。
電容元件405包括一對電極以及它們之間的電介質。電容元件405包括利用與電晶體的閘極相同的材料和相同的製程形成的導電層以及利用與電晶體的源極及汲極相同的材料和相同的製程形成的導電層。
絕緣層412、絕緣層413及絕緣層414分別覆蓋電晶體等。對覆蓋電晶體等的絕緣層的數量沒有特別的限制。絕緣層414具有平坦化層的功能。較佳為對絕緣層412、絕緣層413和絕緣層414中的至少一個使用水或氫等雜質不容易擴散的材料。由此,可以有效地抑制來自外部的雜質擴散到電晶體中,從而可以提高顯示裝置的可靠性。
在作為絕緣層414使用有機材料的情況下,有水分等雜質從顯示裝置的外部經過露出於顯示裝置的端部的絕緣層414侵入發光元件360等的擔憂。因雜質侵入導致的發光元件360的劣化引起顯示裝置的劣化。因此,如圖24所示,絕緣層414較佳為不位於顯示裝置的端部。在圖24的結構中,由於使用有機材料的絕緣層不位於顯示裝置的端部,所以可以抑制雜質侵入到發光元件360中。
發光元件360包括電極421、EL層422及電極423。發光元件360也可以包括光學調整層424。發光元件360具有向彩色層425一側發射光的頂部發射結構。
藉由以與發光元件360的發光區域重疊的方式配置電晶體、電容元件及佈線等,可以提高顯示部362的開口率。
電極421和電極423中的一個被用作陽極,另一個被用作陰極。當對電極421與電極423之間施加高於發光元件360的臨界電壓的電壓時,電洞從陽極一側而電子從陰極一側注入EL層422中。被注入的電子和電洞在EL層422中再結合,由此,包含在EL層422中的發光物質發 光。
電極421電連接到電晶體403的源極或汲極。這些構件既可以直接連接,又可以藉由其他導電層彼此連接。電極421被用作像素電極,並設置在每個發光元件360中。相鄰的兩個電極421由絕緣層415電絕緣。
EL層422是包含發光性物質的層。
電極423被用作共用電極,並橫跨配置在多個發光元件360中。電極423被供應恆定電位。
發光元件360隔著黏合層417與彩色層425重疊。間隔物416隔著黏合層417與遮光層426重疊。雖然圖24示出在電極423與遮光層426之間有間隙的情況,但是它們也可以彼此接觸。雖然圖24示出將間隔物416設置在基板351一側的結構,但是間隔物416也可以設置在基板361一側(例如,比遮光層426更靠近基板361的一側)。
藉由利用濾色片(彩色層425)與微腔結構(光學調整層424)的組合,可以從顯示裝置取出色純度高的光。根據各像素的顏色改變光學調整層424的厚度。
彩色層425是使特定波長區域的光透過的有色層。例如,可以使用使紅色、綠色、藍色或黃色的波長區域的光透過的濾色片等。
另外,本發明的一個方式不侷限於濾色片方式,也可以採用獨立顯色方式、顏色轉換方法或量子點方式等。
遮光層426設置在相鄰的彩色層425之間。遮光層426遮擋相鄰的 發光元件360所發出的光,從而抑制相鄰的發光元件360之間的混色。這裡,藉由以其端部與遮光層426重疊的方式設置彩色層425,可以抑制漏光。作為遮光層426,可以使用遮擋發光元件360所發出的光的材料。另外,藉由將遮光層426設置於電路部364等顯示部362之外的區域中,可以抑制起因於導光等的非意圖的漏光,所以是較佳的。
在樹脂層101的一個表面上形成有絕緣層478。在樹脂層102的一個表面上形成有絕緣層476。作為絕緣層476及絕緣層478,較佳為使用防濕性高的膜。藉由將發光元件360及電晶體等配置於一對防濕性高的絕緣層之間,可以抑制水等雜質侵入這些元件,從而可以提高顯示裝置的可靠性,所以是較佳的。
作為防濕性高的絕緣膜,可以舉出氮化矽膜、氮氧化矽膜等含有氮與矽的膜以及氮化鋁膜等含有氮與鋁的膜等。另外,也可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜等。
例如,防濕性高的絕緣膜的水蒸氣透過量為1×10-5[g/(m2.day)]以下,較佳為1×10-6[g/(m2.day)]以下,更佳為1×10-7[g/(m2.day)]以下,進一步較佳為1×10-8[g/(m2.day)]以下。
連接部406包括佈線365。佈線365可以使用與電晶體的源極及汲極相同的材料和相同的製程形成。連接部406與將來自外部的信號或電位傳達給電路部364的外部輸入端子電連接。在此示出作為外部輸入端子設置FPC372的例子。FPC372與連接部406藉由連接層419電連接。
作為連接層419,可以使用各種異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)及異方性導電膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
以上是對顯示面板100的說明。
[顯示面板200]
顯示面板200是採用垂直電場方式的反射型液晶顯示裝置。
顯示面板200包括樹脂層201、絕緣層578、多個電晶體、電容元件505、佈線367、絕緣層511、絕緣層512、絕緣層513、絕緣層514、液晶元件529、配向膜564a、配向膜564b、黏合層517、絕緣層576及樹脂層202。
樹脂層201與樹脂層202隔著黏合層517貼合在一起。在由樹脂層201、樹脂層202及黏合層517圍繞的區域中密封有液晶563。偏光片599及光擴散片598位於基板361外側的面上。作為光擴散片598,可以使用實施方式1所示的光擴散片15A或15B。
樹脂層201設置有與發光元件360重疊的開口。樹脂層202設置有與液晶元件529及發光元件360重疊的開口。
液晶元件529包括電極311b、電極562及液晶563。電極311b被用作像素電極。電極562被用作共用電極。藉由利用在電極311b與電極562之間產生的電場,可以控制液晶563的配向。在液晶563與電極311b之間設置有配向膜564a。在液晶563與電極562之間設置有配向膜564b。
在樹脂層202上,設置有絕緣層576、電極562及配向膜564b等。
在樹脂層201上,設置有電極311b、配向膜564a、電晶體501、電晶體503、電容元件505、連接部506及佈線367等。
在樹脂層201上,設置有絕緣層511、絕緣層512、絕緣層513、絕緣層514等的絕緣層。
在此,在電晶體503的源極和汲極中,不與電極311b電連接的導電層也可以被用作信號線的一部分。另外,用作電晶體503的閘極的導電層也可以被用作掃描線的一部分。
在圖24中,作為顯示部362的例子,示出沒有設置彩色層的結構。由此,液晶元件529是進行黑白灰階顯示的元件。
在圖24中,作為電路部366的例子,示出設置有電晶體501的結構例子。
覆蓋各電晶體的絕緣層512和絕緣層513中的至少一個較佳為使用水或氫等雜質不容易擴散的材料。
在絕緣層514上設置有電極311b。電極311b藉由形成在絕緣層514、絕緣層513、絕緣層512等中的開口與電晶體503的源極和汲極中的一個電連接。另外,電極311b與電容元件505的一個電極電連接。
由於顯示面板200為反射型液晶顯示裝置,所以將反射可見光的導電材料用於電極311b,並且將透射可見光的導電材料用於電極562。
作為透射可見光的導電材料,例如較佳為使用包含選自銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)中的一種的材料。明確而言,可以舉出氧化銦、銦錫氧化物(ITO:Indium Tin Oxide)、銦鋅氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、包含氧化矽的銦錫氧化物、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅等。另外,也可以使用包含石墨烯的膜。包含石墨烯的膜例如可以藉由還原 形成為膜狀的氧化石墨烯而形成。
作為反射可見光的導電材料,例如可以舉出鋁、銀或包含這些金屬材料的合金等。另外,可以使用金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬材料或包含這些金屬材料的合金。另外,也可以在上述金屬材料或合金中添加有鑭、釹或鍺等。另外,也可以使用鋁和鈦的合金、鋁和鎳的合金、鋁和釹的合金、鋁、鎳和鑭的合金(Al-Ni-La)等包含鋁的合金(鋁合金)、銀和銅的合金、銀、鈀和銅的合金(Ag-Pd-Cu,也記為APC)或者銀和鎂的合金等包含銀的合金。
在此,作為偏光片599可以使用直線偏光片,也可以使用圓偏光片。作為圓偏光片,例如可以使用將直線偏光片和四分之一波相位差板層疊而成的偏光片。由此,可以抑制外光的反射。另外,藉由根據偏光片599的種類調整用於液晶元件529的液晶元件的單元間隙、配向及驅動電壓等,來實現所希望的對比度。
電極562在樹脂層202的端部附近藉由連接器543與設置在樹脂層201一側的導電層電連接。由此,可以從配置在樹脂層201一側的FPC374或IC等向電極562供應電位或信號。
作為連接器543,例如可以使用導電粒子。作為導電粒子,可以使用其表面被金屬材料覆蓋的有機樹脂或二氧化矽等的粒子。作為金屬材料,較佳為使用鎳或金,因為其可以降低接觸電阻。另外,較佳為使用如在鎳上還覆蓋有金等以層狀覆蓋有兩種以上的金屬材料的粒子。另外,作為連接器543,較佳為採用能夠彈性變形或塑性變形的材料。此時,有時導電粒子的連接器543成為圖24所示那樣的在縱向上被壓扁的形狀。藉由具有該形狀,可以增大連接器543與電連接於該連接器的導電層之間的接觸面積,從而可以降低接觸電阻並抑制接觸不良等問題發生。
連接器543較佳為以由黏合層517覆蓋的方式配置。例如,可以將連接器543預先分散在被固化之前的黏合層517中。
在樹脂層201的端部附近的區域中設置有連接部506。連接部506藉由連接層519與FPC374電連接。在圖24所示的結構中,示出藉由層疊佈線367的一部分和對與電極311b同一導電膜進行加工而得到的導電層來構成連接部506的例子。
以上是對顯示面板200的說明。
[各組件]
下面,說明上述各組件。
[基板]
顯示面板所包括的基板可以使用具有平坦面的材料。作為提取來自顯示元件的光的一側的基板,使用使該光透過的材料。例如,可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石或有機樹脂等的材料。
藉由使用厚度薄的基板,可以實現顯示面板的輕量化及薄型化。再者,藉由使用其厚度允許其具有撓性的基板,可以實現具有撓性的顯示面板。
不提取發光的一側的基板也可以不具有透光性,所以除了上述基板之外也可以使用金屬基板等。由於金屬基板的導熱性高,容易將熱傳導到基板整體,因此能夠抑制顯示面板的局部溫度上升,所以是較佳的。為了獲得撓性或彎曲性,較佳為將金屬基板的厚度設定為10μm以上且400μm以下,更佳為20μm以上且50μm以下。
對構成金屬基板的材料沒有特別的限制,例如,較佳為使用鋁、銅、鎳等的金屬、鋁合金或不鏽鋼等的合金等。
另外,也可以使用進行過使金屬基板的表面氧化或在其表面上形成絕緣膜等絕緣處理的基板。例如,既可以採用旋塗法或浸漬法等塗佈法、電沉積法、蒸鍍法或濺射法等的方法形成絕緣膜,又可以藉由在氧氛圍下放置或加熱基板或者採用陽極氧化法等的方法,在基板的表面形成氧化膜。
作為具有撓性及對可見光的透過性的材料,例如可以舉出如下材料:其厚度允許其具有撓性的玻璃、聚酯樹脂諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等、聚丙烯腈樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚氯乙烯樹脂或聚四氟乙烯(PTFE)樹脂等。尤其是,較佳為使用熱膨脹係數低的材料,例如較佳為使用熱膨脹係數為30×10-6/K以下的聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂以及PET等。另外,也可以使用將有機樹脂浸滲於玻璃纖維中而成的基板或將無機填料混合到有機樹脂中來降低熱膨脹係數而成的基板。由於使用這種材料的基板的重量輕,所以使用該基板的顯示面板也可以實現輕量化。
當上述材料中含有纖維體時,作為纖維體使用有機化合物或無機化合物的高強度纖維。明確而言,高強度纖維是指拉伸彈性模量或楊氏模量高的纖維。其典型例子為聚乙烯醇類纖維、聚酯類纖維、聚醯胺類纖維、聚乙烯類纖維、芳族聚醯胺類纖維、聚對苯撐苯并雙唑纖維、玻璃纖維或碳纖維。作為玻璃纖維可以舉出使用E玻璃、S玻璃、D玻璃、Q玻璃等的玻璃纖維。可以將上述纖維體以織布或不織布的狀態使用,並且也可以使用在該纖維體中浸滲樹脂並使該樹脂固化而成的結構體作為具有撓性的基板。藉由作為具有撓性的基板使用由纖維 體和樹脂構成的結構體,可以提高耐彎曲或局部擠壓所引起的破損的可靠性,所以是較佳的。
或者,可以將薄得足以具有撓性的玻璃、金屬等用於基板。或者,可以使用玻璃與樹脂材料由黏合層貼合在一起的複合材料。
另外,也可以在具有撓性的基板上層疊有保護顯示面板的表面免受損傷等的硬塗層(例如,氮化矽、氧化鋁等)、能夠分散按壓力的材質的層(例如,芳族聚醯胺樹脂層等)等。另外,為了抑制水分等導致顯示元件的使用壽命減少等,也可以在具有撓性的基板上層疊有低透水性的絕緣膜。例如,可以使用氮化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氮化鋁等無機絕緣材料。
作為基板也可以使用層疊有多個層的基板。尤其是,藉由採用具有玻璃層的結構,可以提高對水或氧的阻擋性,從而可以提供可靠性高的顯示面板。
[電晶體]
電晶體包括用作閘極電極的導電層、半導體層、用作源極電極的導電層、用作汲極電極的導電層以及用作閘極絕緣層的絕緣層。上面示出採用底閘極結構電晶體的情況。
注意,對本發明的一個方式的顯示裝置所包括的電晶體的結構沒有特別的限制。例如,可以採用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體。另外,還可以採用頂閘極型或底閘極型的電晶體結構。或者,也可以在通道的上下設置有閘極電極。
對用於電晶體的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制,可以使用非晶半導體或具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體、單 晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用具有結晶性的半導體時可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
另外,作為用於電晶體的半導體材料,可以使用氧化物半導體。典型的是,可以使用包含銦的氧化物半導體等。
尤其是,當使用能帶間隙比矽寬且載子密度比矽小的半導體材料時,可以降低電晶體的關態電流(off-state current),所以是較佳的。
另外,使用其能帶間隙比矽寬的氧化物半導體的電晶體由於其關態電流低,因此能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容元件中的電荷。藉由將這種電晶體用於像素,可以在保持各像素的灰階的同時停止驅動電路。其結果是,可以實現功耗極小的顯示裝置。
例如,半導體層例如較佳為包括至少包含銦、鋅及M(鋁、鈦、鎵、鍺、釔、鋯、鑭、鈰、錫、釹或鉿等金屬)的以“In-M-Zn類氧化物”表示的膜。另外,為了減少使用該氧化物半導體的電晶體的電特性不均勻,除了上述元素以外,較佳為還包含穩定劑(stabilizer)。
作為穩定劑,除了上述以M表示的金屬之外,例如還有鑭系元素的鐠、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦等。
作為構成半導體層的氧化物半導體,例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn 類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
注意,在此In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分具有In、Ga和Zn的氧化物,對In、Ga、Zn的比例沒有限制。另外,也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
另外,半導體層和導電層也可以具有上述氧化物中的相同的金屬元素。藉由使半導體層和導電層具有相同的金屬元素,可以降低製造成本。例如,藉由使用由相同的金屬組成的金屬氧化物靶材,可以降低製造成本。另外,也可以共同使用對半導體層和導電層進行加工時的蝕刻氣體或蝕刻劑。然而,即使半導體層和導電層具有相同的金屬元素,有時其組成也互不相同。例如,在電晶體及電容元件的製程中,有時膜中的金屬元素脫離而成為不同的金屬組成。
構成半導體層的氧化物半導體的能隙較佳為2eV以上,較佳為2.5eV以上,更佳為3eV以上。如此,藉由使用能隙寬的氧化物半導體,可以減少電晶體的關態電流。
當構成半導體層的氧化物半導體為In-M-Zn類氧化物時,較佳為用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比滿足InM及ZnM。這種濺射靶材的金屬元素的原子數比較佳為In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等。注意,所形成的半導體層的原子數比分別可以在上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內變動。
本實施方式所示的底閘極結構的電晶體由於能夠減少製程,所以是較佳的。另外,此時藉由使用氧化物半導體,可以在比多晶矽低的溫度下形成氧化物半導體,並且作為半導體層下方的佈線或電極的材 料及基板材料可以使用耐熱性低的材料,由此可以擴大材料的選擇範圍。例如,可以適當使用極大面積的玻璃基板等。
[導電層]
作為可用於電晶體的閘極、源極及汲極和構成顯示裝置的各種佈線及電極等導電層的材料,可以舉出鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以上述金屬為主要成分的合金等。另外,可以以單層或疊層結構使用包含這些材料的膜。例如,可以舉出包含矽的鋁膜的單層結構、在鈦膜上層疊鋁膜的兩層結構、在鎢膜上層疊鋁膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構、在鎢膜上層疊銅膜的兩層結構、依次層疊鈦膜或氮化鈦膜、鋁膜或銅膜以及鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、以及依次層疊鉬膜或氮化鉬膜、鋁膜或銅膜以及鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外,可以使用氧化銦、氧化錫或氧化鋅等氧化物。另外,藉由使用包含錳的銅,可以提高蝕刻時的形狀的控制性,所以是較佳的。
另外,作為透光性導電材料,可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。或者,可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含該金屬材料的合金材料。或者,還可以使用該金屬材料的氮化物(例如,氮化鈦)等。另外,當使用金屬材料、合金材料(或者它們的氮化物)時,可以將其形成得薄到具有透光性。另外,可以將上述材料的疊層膜用作導電層。例如,藉由使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等,可以提高導電性,所以是較佳的。上述材料也可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層、顯示元件所包括的導電層(被用作像素電極及共用電極的導電層)。
[絕緣層]
作為可用於各絕緣層的絕緣材料,例如可以使用聚醯亞胺樹脂、 丙烯酸樹脂、環氧樹脂或矽酮樹脂等、無機絕緣材料諸如氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。
另外,發光元件較佳為設置於一對透水性低的絕緣膜之間。由此,能夠抑制水等雜質進入發光元件,從而能夠抑制裝置的可靠性下降。
作為透水性低的絕緣膜,可以舉出氮化矽膜、氮氧化矽膜等含有氮及矽的膜以及氮化鋁膜等含有氮及鋁的膜等。另外,也可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜以及氧化鋁膜等。
例如,透水性低的絕緣膜的水蒸氣透過量為1×10-5[g/(m2.day)]以下,較佳為1×10-6[g/(m2.day)]以下,更佳為1×10-7[g/(m2.day)]以下,進一步較佳為1×10-8[g/(m2.day)]以下。
[顯示元件]
作為位於顯示面一側的第一像素所包括的顯示元件,可以使用反射外光來進行顯示的元件。因為這種元件不包括光源,所以可以使顯示時的功耗為極小。作為第一像素所包括的顯示元件,可以典型地使用反射型液晶元件。或者,作為第一像素所包括的顯示元件,不僅可以使用快門方式的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微機電系統)元件、光干涉方式的MEMS元件,而且還可以使用應用微囊方式、電泳方式、電潤濕方式、電子粉流體(註冊商標)方式等的元件。
另外,作為位於與顯示面相反一側的第二像素所包括的顯示元件,可以使用包括光源且利用來自該光源的光來進行顯示的元件。由於這種像素所發射的光的亮度及色度不受到外光的影響,因此這種像素可以進行色彩再現性高(色域寬)且對比度高的顯示,即可以進行鮮明的顯示。作為第二像素所包括的顯示元件,例如可以使用OLED(有機發光二極體)、LED(發光二極體)、QLED(量子點發光二極體)等自 發光性發光元件。或者,作為第二像素所包括的顯示元件,也可以組合作為光源的背光源和控制來自背光源的光的透光量的透射型液晶元件而使用。
[液晶元件]
作為液晶元件,可以採用使用VA(Vertical Alignment:垂直配向)模式的元件。作為垂直配向模式,可以使用MVA(Multi-Domain Vertical Alignment:多象限垂直配向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment:垂直配向構型)模式、ASV(Advanced Super View:高級超視覺)模式等。
另外,作為液晶元件,可以採用使用各種模式的液晶元件。例如,除了VA(Vertical Alignment:垂直配向)模式以外,可以使用TN(Twisted Nematic:扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching:平面切換)模式、FFS(Fringe Field Switching:邊緣電場切換)模式;ASM(Axially Symmetric Aligned Micro-cell:軸對稱排列微單元)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence:光學補償彎曲)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:鐵電性液晶)模式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal:反鐵電液晶)模式等的液晶元件。
另外,液晶元件是利用液晶的光學調變作用而控制光的透過或非透過的元件。液晶的光學調變作用由施加到液晶的電場(包括橫向電場、縱向電場或傾斜方向電場)控制。作為用於液晶元件的液晶可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal:聚合物分散液晶)、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、層列相、立方相、手向列相、各向同性相等。
另外,作為液晶材料,可以使用正型液晶和負型液晶中的任一種, 根據所適用的模式或設計可以採用適當的液晶材料。
另外,為了控制液晶的配向,可以設置配向膜。在採用橫向電場方式的情況下,也可以使用不使用配向膜的呈現藍相的液晶。藍相是液晶相的一種,是指當使膽固醇液晶的溫度上升時即將從膽固醇相轉變到均質相之前出現的相。因為藍相只在窄的溫度範圍內出現,所以將其中混合了幾wt%以上的手性試劑的液晶組合物用於液晶層,以擴大溫度範圍。包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度快,並且其具有光學各向同性。另外,包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物不需要配向處理,並且視角依賴性小。另外,由於不需要設置配向膜而不需要摩擦處理,因此可以防止由於摩擦處理而引起的靜電破壞,並可以降低製程中的液晶顯示裝置的不良及破損。
在本發明的一個方式中,尤其可以採用反射型液晶元件。
[發光元件]
發光元件可以使用能夠進行自發光的元件,並且在其範疇內包括由電流或電壓控制亮度的元件。例如,可以使用LED、QLED、有機EL元件以及無機EL元件等。
在本發明的一個方式中,尤其是,作為發光元件較佳為使用頂部發射型發光元件。作為提取光一側的電極使用透射可見光的導電膜。另外,作為不提取光一側的電極較佳為使用反射可見光的導電膜。
EL層至少包括發光層。作為發光層以外的層,EL層可以還包括包含電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電洞阻擋材料、電子傳輸性高的物質、電子注入性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等的層。
EL層可以使用低分子化合物或高分子化合物,還可以包含無機化合物。構成EL層的層分別可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等方法形成。
當在陰極與陽極之間施加高於發光元件的臨界電壓的電壓時,電洞從陽極一側注入到EL層中,而電子從陰極一側注入到EL層中。被注入的電子和電洞在EL層中再結合,由此,包含在EL層中的發光物質發光。
當作為發光元件使用白色發光的發光元件時,較佳為使EL層包含兩種以上的發光物質。例如藉由以使兩個以上的發光物質的各發光處於互補色關係的方式選擇發光物質,可以獲得白色發光。例如,較佳為包含如下發光物質中的兩個以上:各呈現R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)、Y(黃色)、O(橙色)等發光的發光物質及呈現包含R、G、B中的兩種以上的顏色的光譜成分的發光的發光物質。另外,較佳為使用來自發光元件的發光的光譜在可見光區域的波長(例如350nm至750nm)的範圍內具有兩個以上的峰值的發光元件。另外,在黃色的波長範圍中具有峰值的材料的發射光譜較佳為在綠色及紅色的波長範圍具有光譜成分的材料。
EL層較佳為採用疊層結構,該疊層包括包含發射一種顏色的光的發光材料的發光層與包含發射其他顏色的光的發光材料的發光層。例如,EL層中的多個發光層既可以互相接觸而層疊,也可以隔著不包含任何發光材料的區域層疊。例如,可以在螢光發光層與磷光發光層之間設置如下區域:包含與該螢光發光層或磷光發光層相同的材料(例如主體材料、輔助材料),並且不包含任何發光材料的區域。由此,發光元件的製造變得容易,另外,驅動電壓得到降低。
另外,發光元件既可以是包括一個EL層的單元件,又可以是隔著 電荷產生層層疊有多個EL層的串聯元件。
另外,上述發光層以及包含電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電子傳輸性高的物質及電子注入性高的物質、雙極性物質等的層可以分別包含量子點等的無機化合物或高分子化合物(低聚物、枝狀聚合物或聚合物等)。例如,藉由將量子點用於發光層,也可以將其用作發光材料。
作為量子點材料,可以使用膠狀量子點材料、合金型量子點材料、核殼(Core Shell)型量子點材料、核型量子點材料等。另外,也可以使用包含第12族和第16族、第13族和第15族、第14族和第16族的元素組的材料。或者,可以使用包含鎘、硒、鋅、硫、磷、銦、碲、鉛、鎵、砷、鋁等元素的量子點材料。
作為透射可見光的導電膜,例如可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等形成。另外,也可以藉由將金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含這些金屬材料的合金或這些金屬材料的氮化物(例如,氮化鈦)等形成得薄到具有透光性來使用。另外,可以使用上述材料的疊層膜作為導電層。例如,當使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等時,可以提高導電性,所以是較佳的。另外,也可以使用石墨烯等。
作為反射可見光的導電膜,例如可以使用鋁、金、鉑、銀、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬材料或包含這些金屬材料的合金。另外,也可以在上述金屬材料或合金中添加有鑭、釹或鍺等。另外,也可以使用包含鈦、鎳或釹與鋁的合金(鋁合金)。另外,也可以使用包含銅、鈀或鎂與銀的合金。包含銀和銅的合金具有高耐熱性,所以是較佳的。並且,藉由以與鋁膜或鋁合金膜接觸的方式層疊金屬膜或金屬氧化物膜,可以抑制氧化。作為這種金屬膜、金屬氧化物膜的材 料,可以舉出鈦、氧化鈦等。另外,也可以層疊上述透射可見光的導電膜與由金屬材料構成的膜。例如,可以使用銀與銦錫氧化物的疊層膜、銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等。
各電極可以藉由利用蒸鍍法或濺射法形成。除此之外,也可以藉由利用噴墨法等噴出法、網版印刷法等印刷法、或者鍍法形成。
[黏合層]
作為黏合層,可以使用紫外線固化黏合劑等光固化黏合劑、反應固化黏合劑、熱固性黏合劑、厭氧黏合劑等各種固化黏合劑。作為這些黏合劑,可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)樹脂等。尤其是,較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。另外,也可以使用兩液混合型樹脂。另外,也可以使用黏合薄片等。
另外,在上述樹脂中也可以包含乾燥劑。例如,可以使用鹼土金屬的氧化物(氧化鈣或氧化鋇等)那樣的藉由化學吸附吸附水分的物質。或者,也可以使用沸石或矽膠等藉由物理吸附來吸附水分的物質。當在樹脂中包含乾燥劑時,能夠抑制水分等雜質進入元件,從而提高顯示面板的可靠性,所以是較佳的。
另外,藉由在上述樹脂中混合折射率高的填料或光散射構件,可以提高光提取效率。例如,可以使用氧化鈦、氧化鋇、沸石、鋯等。
[連接層]
作為連接層,可以使用異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方性導電膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
[彩色層]
作為能夠用於彩色層的材料,可以舉出金屬材料、樹脂材料、包含顏料或染料的樹脂材料等。
[遮光層]
作為能夠用於遮光層的材料,可以舉出碳黑、鈦黑、金屬、金屬氧化物或包含多個金屬氧化物的固溶體的複合氧化物等。遮光層也可以為包含樹脂材料的膜或包含金屬等無機材料的薄膜。另外,也可以對遮光層使用包含彩色層的材料的膜的疊層膜。例如,可以採用包含用於使某個顏色的光透過的彩色層的材料的膜與包含用於使其他顏色的光透過的彩色層的材料的膜的疊層結構。藉由使彩色層與遮光層的材料相同,除了可以使用相同的設備以外,還可以實現製程簡化,因此是較佳的。
以上是對各組件的說明。
[變形例子]
下面,對其一部分的結構與上述剖面結構例子中所示的顯示裝置不同的例子進行說明。在此省略與上述重複的部分的說明,只對不同點進行說明。
[剖面結構例子的變形例子1]
圖25的與圖24不同之處在於:電晶體及樹脂層202的結構;包括彩色層565、遮光層566及絕緣層567。
圖25所示的電晶體401、電晶體403及電晶體501包括第二閘極電極。如此,較佳為將包括一對閘極的電晶體用於設置在電路部364及電路部366中的電晶體以及用來控制流過發光元件360的電流的電晶體。
樹脂層202分別設置有與液晶元件529重疊的開口及與發光元件360重疊的開口。由此,可以提高液晶元件529的反射率。
另外,絕緣層576的液晶元件529一側的表面上設置有遮光層566及彩色層565。彩色層565與液晶元件529重疊。由此,顯示面板200能夠進行彩色顯示。另外,遮光層566包括與液晶元件529重疊的開口及與發光元件360重疊的開口。由此,可以抑制相鄰像素間的混色,而可以實現顏色再現性高的顯示裝置。
[剖面結構例子的變形例子2]
圖26示出對各電晶體採用頂閘極型電晶體時的例子。如此,藉由採用頂閘極型電晶體,可以降低寄生電容,因此可以提高顯示時的圖框頻率。另外,例如可以將其適用於8英寸以上的大型顯示面板。
[剖面結構例子的變形例子3]
圖27示出對各電晶體採用包括第二閘極電極的頂閘極型電晶體時的例子。
各電晶體以與樹脂層101或樹脂層201上接觸的方式包括導電層591。另外,以覆蓋導電層591的方式設置有絕緣層578。
另外,在顯示面板200的連接部506中,樹脂層201的一部分形成有開口,並且以填充該開口的方式設置有導電層592。導電層592的背面一側(顯示面板100一側)的表面是露出的。導電層592與佈線367電連接。FPC374藉由連接層519與導電層592的露出的表面電連接。導電層592可以藉由對與導電層591相同的導電膜進行加工而形成。導電層592具有也可被稱為背面電極的電極的功能。
上述結構可以藉由將感光性有機樹脂用於樹脂層201而得到。例如,當在支撐基板上形成樹脂層201時,在樹脂層201中形成開口,並以填充該開口的方式形成導電層592。然後,在將樹脂層201與支撐基板剝離時,將導電層592與支撐基板一起剝離,由此可以形成圖27所示那樣的導電層592。例如,如實施方式1所示,可以採用:利用光吸收層的方法;或者在形成具有凹部的樹脂層或具有兩層結構的樹脂層之後,以使導電層592的背面露出的方式對樹脂層的一部分進行蝕刻的方法;等。
藉由採用該結構,可以將與位於顯示面一側的顯示面板200連接的FPC374配置於與顯示面相反的一側。由此,當對電子裝置組裝顯示裝置時,可以省略使FPC374彎曲時需要的空間,從而可以實現更小型的電子裝置。
以上是對變形例子的說明。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式4
[CAC-OS的構成]
以下,對可用於本發明的一個方式所公開的電晶體中的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的構成進行說明。
CAC-OS例如是指構成氧化物半導體的元素以0.5nm以上且10nm以下,較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸不均勻地分佈的材料的一種構成。注意,在下面也將在氧化物半導體中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域以0.5nm以上且10nm以下, 較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的狀態稱為馬賽克(mosaic)狀或補丁(patch)狀。
氧化物半導體較佳為至少包含銦。尤其是,較佳為包含銦及鋅。除此之外,也可以還包含選自鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種。
例如,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中,尤其可以將In-Ga-Zn氧化物稱為CAC-IGZO)是指材料分成銦氧化物(以下,稱為InOX1(X1為大於0的實數))或銦鋅氧化物(以下,稱為InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2為大於0的實數))以及鎵氧化物(以下,稱為GaOX3(X3為大於0的實數))或鎵鋅氧化物(以下,稱為GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4為大於0的實數))等而成為馬賽克狀,且馬賽克狀的InOX1或InX2ZnY2OZ2均勻地分佈在膜中的構成(以下,也稱為雲狀)。
換言之,CAC-OS是具有以GaOX3為主要成分的區域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域混在一起的構成的複合氧化物半導體。在本說明書中,例如,當第一區域的In與元素M的原子個數比大於第二區域的In與元素M的原子個數比時,第一區域的In濃度高於第二區域。
注意,IGZO是通稱,有時是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作為典型例子,可以舉出以InGaO3(ZnO)m1(m1為自然數)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1x01,m0為任意數)表示的結晶性化合物。
上述結晶性化合物具有單晶結構、多晶結構或CAAC(C-Axis Aligned Crystalline)結構。CAAC結構是多個IGZO的奈米晶具有c軸配向性且在a-b面上以不配向的方式連接的結晶結構。
另一方面,CAC-OS與氧化物半導體的材料構成有關。CAC-OS是指如下構成:在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中,一部分中觀察到以Ga為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域分別以馬賽克狀無規律地分散。因此,在CAC-OS中,結晶結構是次要因素。
CAC-OS不包含組成不同的二種以上的膜的疊層結構。例如,不包含由以In為主要成分的膜與以Ga為主要成分的膜的兩層構成的結構。
注意,有時觀察不到以GaOX3為主要成分的區域與以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域之間的明確的邊界。
在CAC-OS中包含選自鋁、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種以代替鎵的情況下,CAC-OS是指如下構成:一部分中觀察到以該元素為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域以馬賽克狀無規律地分散。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下,作為沉積氣體,可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的一種或多種。另外,成膜時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好,例如,將氧氣體的流量比設定為0%以上且低於30%,較佳為0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特徵:藉由根據X射線繞射(XRD:X-ray diffraction)測定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ掃描進行測定時,觀察不到明確的峰值。也就是說,根據X射線繞射,可知在測定區域中沒有a-b面 方向及c軸方向上的配向。
另外,在藉由照射束徑為1nm的電子束(也稱為奈米束)而取得的CAC-OS的電子繞射圖案中,觀察到環狀的亮度高的區域以及在該環狀區域內的多個亮點。由此,根據電子繞射圖案,可知CAC-OS的結晶結構具有在平面方向及剖面方向上沒有配向的nc(nano-crystal)結構。
另外,例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析影像,可確認到:具有以GaOX3為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域不均勻地分佈而混合的構成。
CAC-OS的結構與金屬元素均勻地分佈的IGZO化合物不同,具有與IGZO化合物不同的性質。換言之,CAC-OS具有以GaOX3等為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域互相分離且以各元素為主要成分的區域為馬賽克狀的構成。
在此,以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域的導電性高於以GaOX3等為主要成分的區域。換言之,當載子流過以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域時,呈現氧化物半導體的導電性。因此,當以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域在氧化物半導體中以雲狀分佈時,可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面,以GaOX3等為主要成分的區域的絕緣性高於以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域。換言之,當以GaOX3等為主要成分的區域在氧化物半導體中分佈時,可以抑制洩漏電流而實現良好的切換工作。
因此,當將CAC-OS用於半導體元件時,藉由起因於GaOX3等的絕 緣性及起因於InX2ZnY2OZ2或InOX1的導電性的互補作用可以實現高通態電流(Ion)及高場效移動率(μ)。
另外,使用CAC-OS的半導體元件具有高可靠性。因此,CAC-OS適用於顯示器等各種半導體裝置。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式5
在本實施方式中,說明可以使用本發明的一個方式製造的顯示模組。
圖28所示的顯示模組8000在上蓋8001與下蓋8002之間包括連接於FPC8003的觸控面板8004、連接於FPC8005的顯示面板8006、框架8009、印刷電路板8010及電池8011。
可以將使用本發明的一個方式製造的顯示裝置例如用於顯示面板8006。
上蓋8001及下蓋8002可以根據觸控面板8004及顯示面板8006的尺寸適當地改變其形狀或尺寸。
作為觸控面板8004,可以使用重疊於顯示面板8006的電阻膜式觸控面板或靜電容量式觸控面板。另外,也可以不設置觸控面板8004而使顯示面板8006具有觸控面板的功能。
框架8009除了具有保護顯示面板8006的功能以外還具有用來遮斷 因印刷電路板8010的工作而產生的電磁波的電磁屏蔽的功能。另外,框架8009也可以具有散熱板的功能。
印刷電路板8010包括電源電路以及用來輸出視訊信號及時脈信號的信號處理電路。作為對電源電路供應電力的電源,既可以使用外部的商業電源,又可以使用另行設置的電池8011的電源。當使用商業電源時,可以省略電池8011。
另外,在顯示模組8000中還可以設置偏光片、相位差板、稜鏡片等構件。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式6
在本實施方式中,說明能夠適用本發明的一個方式的顯示裝置的電子裝置。
本發明的一個方式的顯示裝置不管外光的強度如何都可以實現高可見度。由此,可以適當地應用於可攜式電子裝置、穿戴式電子裝置以及電子書閱讀器等。
圖29A和圖29B示出可攜式資訊終端800的一個例子。可攜式資訊終端800包括外殼801、外殼802、顯示部803、顯示部804及鉸鏈部805等。
外殼801與外殼802藉由鉸鏈部805連接在一起。可攜式資訊終端800可以從圖29A所示的折疊狀態轉換成圖29B所示的外殼801和外殼 802展開的狀態。
例如,可攜式資訊終端800可以在顯示部803及顯示部804上顯示文件資訊,由此可以被用作電子書閱讀器。另外,也可以在顯示部803及顯示部804上顯示靜態影像或動態影像。
如此,當攜帶時可以使可攜式資訊終端800為折疊狀態,因此通用性優越。
另外,在外殼801和外殼802中,也可以包括電源按鈕、操作按鈕、外部連接埠、揚聲器、麥克風等。
圖29C示出可攜式資訊終端的一個例子。圖29C所示的可攜式資訊終端810包括外殼811、顯示部812、操作按鈕813、外部連接埠814、揚聲器815、麥克風816、照相機817等。
在顯示部812中具有本發明的一個方式的顯示裝置。
在可攜式資訊終端810中,在顯示部812中具有觸控感測器。藉由用手指或觸控筆等觸摸顯示部812可以進行打電話或輸入文字等各種操作。
另外,藉由操作按鈕813的操作,可以進行電源的ON、OFF工作或切換顯示在顯示部812上的影像的種類。例如,可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
另外,藉由在可攜式資訊終端810內部設置陀螺儀感測器或加速度感測器等檢測裝置,可以判斷可攜式資訊終端810的方向(縱向或橫向),而對顯示部812的螢幕顯示方向進行自動切換。另外,螢幕顯示 的切換也可以藉由觸摸顯示部812、操作操作按鈕813或者使用麥克風816輸入聲音來進行。
可攜式資訊終端810例如具有選自電話機、筆記本和資訊閱讀裝置等中的一種或多種功能。明確地說,可攜式資訊終端810可以被用作智慧手機。可攜式資訊終端810例如可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂播放、動畫播放、網路通訊、電腦遊戲等各種應用程式。
圖29D示出照相機的一個例子。照相機820包括外殼821、顯示部822、操作按鈕823、快門按鈕824等。另外,照相機820安裝有可裝卸的鏡頭826。
在顯示部822中具有本發明的一個方式的顯示裝置。
在此,雖然照相機820具有能夠從外殼821拆卸下鏡頭826而交換的結構,但是鏡頭826和外殼也可以被形成為一體。
藉由按下快門按鈕824,照相機820可以拍攝靜態影像或動態影像。另外,也可以使顯示部822具有觸控面板的功能,藉由觸摸顯示部822進行攝像。
另外,照相機820還可以具備另外安裝的閃光燈裝置及取景器等。另外,這些構件也可以組裝在外殼821中。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
30‧‧‧像素單元
31p‧‧‧第一像素
31B‧‧‧顯示元件
31G‧‧‧顯示元件
31R‧‧‧顯示元件
32p‧‧‧第二像素
32B‧‧‧顯示元件
32G‧‧‧顯示元件
32R‧‧‧顯示元件
35tr‧‧‧光

Claims (7)

  1. 一種顯示裝置,包括:第一顯示元件;第二顯示元件;光擴散片;以及偏光片,其中,該第一顯示元件是反射型液晶元件,該第二顯示元件具有發射可見光的功能,該光擴散片及該偏光片被設置在比該第一顯示元件更靠近顯示面一側,並且,該顯示裝置具有利用該第一顯示元件所反射的第一光和該第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。
  2. 一種顯示裝置,包括:第一顯示元件;第二顯示元件;光擴散片;以及偏光片,其中,該第一顯示元件是反射型液晶元件,該第二顯示元件具有發射可見光的功能,該光擴散片及該偏光片被設置在比該第一顯示元件更靠近顯示面一側,並且,該顯示裝置具有藉由分別控制該第一顯示元件所反射的第一光的光量和該第二顯示元件所發射的第二光的光量來顯示灰階的功能。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置,其中該光擴散片的光擴散區域的最小值為-25°以上且-5°以下,最大值為5°以上且25°以下,該最大值與該最小值的差值大於20°。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置,其中該光擴散片的光擴散區域的最小值為-30°以上且-10°以下,最大值為-5°以上且5°以下,該最大值與該最小值的差值大於20°。
  5. 根據申請專利範圍第1至4中任一項之顯示裝置,其中該第二顯示元件為電致發光元件。
  6. 一種顯示裝置,包括:第一顯示元件;第二顯示元件;光擴散片;偏光片;第一電路;以及第二電路,其中,該第一顯示元件是反射型液晶元件,該第二顯示元件具有發射可見光的功能,該光擴散片及該偏光片被設置在比該第一顯示元件更靠近顯示面一側,該第一電路電連接於該第一顯示元件,該第二電路電連接於該第二顯示元件,該第二顯示元件位於該第一電路與該第二電路之間,並且,該顯示裝置具有利用該第一顯示元件所反射的第一光和該第二顯示元件所發射的第二光中的一個或兩個顯示影像的功能。
  7. 根據申請專利範圍第5項之顯示裝置,其中,該第二顯示元件包括第一導電層、第二導電層以及該第一導電層與該第二導電層之間的包含發光物質的層,並且,該第一導電層具有透射可見光的功能,電連接於被供應恆定電位的佈線,並位於該第一電路與該第二電路之間。
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