TWI500996B - 液晶顯示裝置和其製造方法 - Google Patents
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- H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
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Description
本發明係關於一種具有由薄膜電晶體(以下，稱為TFT)構成的電路的半導體裝置及其製造方法。例如，關於一種將以液晶顯示面板為代表的電光裝置用作部件而安裝的電子設備。
另外，本說明書中的半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導體電路以及電子設備都是半導體裝置。
近年來，一種利用在具有絕緣表面的基板上形成的半導體薄膜(厚度約為數奈米到數百奈米)來製造薄膜電晶體(TFT)的技術備受矚目。薄膜電晶體被廣泛應用於諸如IC和電光裝置之類的電子裝置，而且尤其被迅速開發為影像顯示裝置的切換元件。
作為比較有代表性的影像顯示裝置可以舉出液晶顯示裝置。作為液晶顯示裝置，除了比較有代表性的TN顯示模式之外，還提案有IPS(平面開關)模式或FFS(邊緣場開關)模式等的方式。
此外，在液晶顯示裝置中呈現藍相的液晶受到矚目。Kikuchi(菊池)等人公開了可以藉由聚合物穩定化處理擴大藍相的溫度範圍的方案，從而打開了呈現藍相的液晶的實用化的道路(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]PCT國際公開案第WO2005/090520號
呈現藍相的液晶材料在無電壓施加狀態到電壓施加狀態的回應時間極短，為1msec以下，從而能實現高速回應。
當使用呈現藍相的液晶時，使用平行於基板的電場來進行驅動。這是一種藉由利用形成在一個基板上的一對電極形成與基板平行的電場來獲得液晶的光學調變的方式，但是由於通常呈現藍相的液晶的黏性高，所以有可能當對一對電極間施加電壓時產生不容易對其施加有效電壓的區域。
本發明的一個實施例提供一種使用呈現藍相的液晶的具有新穎結構的液晶顯示裝置及其製造方法。
液晶顯示裝置包括：一對基板；密封在該對基板之間的呈現藍相的液晶層；以及對液晶層施加電壓的一對電極。一對電極中的一個也稱作像素電極。一對基板中的至少一個採用可透過可見光的基板，典型的是玻璃基板。另外，在顯示區域中，將互相平行地配置的多個閘極佈線以與多個源極電極信號線交叉的方式設置。在由多個閘極佈線及多個源極電極信號線區劃的區域中設置含有像素電極的一對電極。藉由使像素電極傾斜，並使對應於該像素電極的電極(固定電位的共同電極)也傾斜，可以形成對呈現藍相的液晶層施加電場的結構。
當採用主動矩陣型的液晶顯示裝置時，將與像素電極電連接的切換元件，典型的是薄膜電晶體(也稱作TFT)配置在顯示區域中。藉由驅動配置為矩陣狀的像素電極，可以在螢幕上形成顯示圖案。具體來說是藉由對被選擇的像素電極與對應於該像素電極的另一個電極之間施加電壓，來進行對配置在像素電極與另一個電極之間的液晶層的光學調變，該光學調變被觀察者識別為顯示圖案。
本說明書所公開的本發明的一個實施例的液晶顯示裝置包括：夾有包括呈現藍相的液晶材料的液晶層的第一基板和第二基板；第一基板上的多個結構體；所述多個結構體上的第一電極層；第一電極層上的絕緣層；以及絕緣層上的隔著絕緣層重疊於所述第一電極層的第二電極層，其中多個結構體分別以等間隔配置，多個結構體的各個側面與第一基板的平面之間所成的角小於90°，第二電極層隔著第一電極層和絕緣層與結構體的側面重疊，第二電極層具有多個開口。
在上述結構中，多個結構體(也稱作肋拱、突起、凹部)的截面形狀採用梯形、半橢圓形、半圓形、三角形，或者截面形狀是在上端部或下端部中有具有曲率半徑的曲面的形狀。另外，當多個結構體的各個側面具有傾斜面(小於90°)且結構體的高度小於單元間隙時，可以減少形成在結構體上方的絕緣層以及第二電極層的覆蓋不良。另外，單元間隙是指夾在一對基板之間的液晶層的厚度的最大值。當結構體的側面與第一基板平面所成的傾斜角度(也稱作錐形角)較大，即成90℃以上的角時，絕緣層不形成在結構體的側面，因而有可能使第一電極和第二電極短路。另外，當結構體的傾斜角度較小，即成小於10℃的角時，很難將相鄰的結構體之間的間隔設定得較小，其結果，使形成在相對的斜面上的電極間的距離拉開而很難得到充分的效果。另外，最好相鄰結構體的中心位置的間隔為20μm以下，更佳的是其為10μm以下。藉由使相鄰結構體的間隔較小，能夠對液晶層施加較強的電場，從而可以降低用來驅動液晶的耗電量。當結構體的傾斜角度小而使相鄰結構體的間隔過寬時，很難對液晶層施加較強的電場。
另外，對結構體的頂面形狀沒有特定的限制，可以採用矩形、橢圓形、圓形、波浪形、鋸齒形等。結構體的高度最好根據所使用的液晶的電壓-透過率特性來決定，但是由於通常藉由藍相而得到的電光效果(相位差)較小，為了得到充分的電光效果需要將結構體的高度設定在100nm以上單元間隙以下的範圍內，並且當考慮到藍相的電光效果時，需要將結構體的高度形成在10μm以下的範圍內，所以作為結構體的材料最好使用能夠利用塗敷法等得到的有機樹脂材料。
另外，在上述結構中，儲存電容可以將絕緣層用作電介質並由夾著該絕緣層的一對電極形成。夾著絕緣層的一對電極(第一電極層以及第二電極層)不電連接。儲存電容需要具有根據保持時間和配置在像素部中的薄膜電晶體的洩漏電流等而決定的適當的大小。另外，還需要適當地小於信號線容量。
在上述結構中，一對電極中的一個是像素電極，並且當是主動矩陣型液晶顯示裝置時該像素電極與薄膜電晶體電連接，而另一個為固定電位(例如，接地電位)的共同電極。將共同電極和像素電極中的一個的頂面形狀設定為具有多個開口(也稱作槽縫)。
另外，藉由上述結構，形成在像素電極和共同電極之間的儲存電容變大，所以可以獲得更為穩定的驅動特性。另外，儲存電容由像素電極、共同電極以及用作電介質的絕緣層的重疊部分形成。當要將儲存電容形成得較大時，最好絕緣層的厚度為較薄，最好使用利用PCVD法或濺射法而得到的無機絕緣材料作為絕緣層。絕緣層的厚度最好為10nm以上600nm以下，更佳的是為50nm以上300nm以下。
另外，上述液晶顯示裝置在至少排列三個結構體的配置以及第一電極層與第二電極層的位置關係上具有特點，所述液晶顯示裝置包括：夾有包含呈現藍相的液晶材料的液晶層的第一基板和第二基板；第一基板上的第一結構體、第二結構體以及第三結構體；第一結構體、第二結構體以及第三結構體上的第一電極層；第一電極層上的絕緣層；以及隔著絕緣層與第一結構體的側面以及第三結構體的側面重疊的第二電極層，其中第二電極層具有開口，第一結構體、第二結構體、第三結構體分別以等間隔配置，第一結構體與第三結構體之間配置有第二結構體，並且第二電極層的開口與第二結構體重疊。
藉由至少在一個結構體的側面上設置由第一電極層、絕緣層以及第二電極層構成的疊層，來使設置在一個結構體的側面上的第二電極層和設置在與該結構體相鄰的結構體的側面上的第一電極層之間產生包括與第一基板面(第一基板平面)平行的方向的電場，以使液晶分子在平行於第一基板面的平面中移動，來控制灰度。
上述各結構可以產生包括大致與第一基板平行(即水平方向)的方向的電場，並實現廣視角。
另外，在上述各結構中，當將第一電極層設定為用作固定電位的共同電極時，將第二電極層用作與薄膜電晶體電連接的像素電極。另外，在此情況下，液晶顯示裝置在製造製程上也具有特點，其包括如下步驟：在第一基板上形成閘極電極和多個結構體；在結構體上形成第一電極層；形成覆蓋閘極電極及所述第一電極層的絕緣層；在絕緣層上形成與閘極電極重疊的半導體層；在半導體層上形成導電層；在導電層上形成與半導體層電連接的第二電極層；將液晶層夾在第二基板與第一基板之間並進行固定，其中第二電極層與結構體、第一電極層以及絕緣層的一部分重疊。
並且，在第二基板上設置第三電極層，第三電極層與第一電極層的電位(固定電位)相同，並且第三電極層隔著液晶層與第一電極層重疊。藉由設置第三電極層，可以擴大對液晶層施加電場的區域。並且，藉由設置第三電極層，可以對液晶層施加較強的電場，從而可以降低用來驅動液晶的耗電量。此外，第三電極層配置在隔著液晶層不與第二電極層重疊的位置上。
或者，在上述各結構中，當將第一電極層用作與薄膜電晶體電連接的像素電極時，將第二電極層設定為用作固定電位的共同電極。當將第二電極層設定為固定電位時，並且，在第二基板上設置有第三電極層的結構中，使第三電極層與第二電極層的電位(固定點位)相同。另外，藉由設置第三電極層，可以對液晶層施加較強的電場，從而可以降低用來驅動液晶的耗電量。此外，將第三電極層配置在隔著液晶層與第二電極層重疊的位置上。
在上述各結構中，由於將呈現藍相的液晶材料用於液晶層，所以可以在1/180秒以下，即約5.6ms以下執行色彩切換，該色彩切換使一個場顯示一種顏色。呈現藍相的液晶材料的回應時間極短，為1msec以下，從而能實現高速回應，藉此能使液晶顯示裝置實現高性能化。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配向，從而使液晶呈現藍相。例如，可將其中混合了5%重量百分比以上的手性劑的液晶材料用於該液晶層。作為液晶，使用熱致液晶、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甾相、膽甾藍相、近晶相、近晶藍相、立方相、手向列相、各向同性相等。作為手性劑，使用對液晶有高相容性和強扭轉力的材料。另外，最好使用R體和S體中的任一方的材料，而不使用R體和S體的比例為50:50的外消旋混合物(racemic mixture)。
藍相的膽甾藍相及近晶藍相呈現於具有螺距(helical pitch)為500nm以下的相對較短的膽甾相或近晶相的液晶材料中。液晶材料的配向具有雙扭轉結構。由於具有可見光的波長以下的序列，因此液晶材料是透明的，藉由施加電壓而使配向序列(alignment order)變化而產生光學調變作用。因為藍相在光學上具有各向同性，所以沒有視角依賴性，不需要形成配向膜，因此可以實現顯示圖像品質的提高及成本的縮減。
另外，由於藍相僅呈現於較窄的溫度範圍內，為了改善並擴大溫度範圍，最好對液晶材料添加光固化樹脂及光聚合引發劑並進行聚合物穩定化處理。聚合物穩定化處理藉由對包含液晶、手性試劑、光固化樹脂、以及光聚合引發劑的液晶材料照射能使光固化樹脂及光聚合引發劑發生反應的波長的光來進行。可在藉由進行溫度控制而使液晶材料呈現出各向同性相的狀態下照射光，或者可在液晶材料呈現藍相的狀態下照射光來執行該聚合物穩定化處理。例如，藉由控制液晶層的溫度，在呈現有藍相的狀態下對液晶層照射光來進行聚合物穩定化處理。但不侷限於此，還可以藉由在藍相與各向同性相間的相轉變溫度的+10℃以內，最好為+5℃以內的呈現各向同性相的狀態下，藉由對液晶層照射光來進行聚合物穩定化處理。藍相與各向同性相間的相轉變溫度是指當升溫時從藍相相轉變到各向同性相的溫度，或者當降溫時從各向同性相相轉變到藍相的溫度。作為聚合物穩定化處理的一個例子，可以對液晶層進行加熱直至其呈現各向同性相，然後逐漸降溫直至其轉變為藍相，在保持呈現藍相的溫度的狀態下對其照射光。此外，還可以逐漸對液晶層進行加熱使其相轉變為各向同性相，然後在藍相與各向同性相間的相轉變溫度的+10℃以內，最好為+5℃以內的狀態(呈現各向同性相的狀態)下對其照射光。另外，當將紫外線固化樹脂(UV固化樹脂)用作液晶材料所包含的光固化樹脂時，對液晶層照射紫外線即可。另外，即使在不呈現藍相的情況下，藉由在藍相與各向同性相間的相轉變溫度的+10℃以內，最好為+5℃以內的狀態(呈現各向同性相的狀態)下對液晶層照射光來進行聚合物穩定化處理，可以縮短回應速度而實現高速回應，即，回應速度為1msec以下。
另外，在本說明書中，閘極電極層是指與半導體層隔著閘極絕緣膜重疊並與形成薄膜電晶體的通道的部分重疊的部分，而閘極佈線層是指上述以外的部分。另外，由相同導電材料構成的一個圖案的一部分為閘極電極層，其他的部分為閘極佈線層。
另外，在本說明書中，作為薄膜電晶體的半導體層，可以使用以矽為主要成分的半導體膜或以金屬氧化物為主要成分的半導體膜。作為以矽為主要成分的半導體膜可以使用非晶半導體膜、具有晶體結構的半導體膜或具有非晶結構的化合物半導體膜等，明確而言可以使用非晶矽、微晶矽、多晶矽或單晶矽等。另外，作為以金屬氧化物為主要成分的半導體膜，可以使用氧化鋅(ZnO)或鋅和鎵和銦的氧化物(In-Ga-Zn-O)等。
另外，在本說明書中，薄膜電晶體可以使用各種各樣的TFT結構，例如，頂閘極型TFT、底閘極型TFT、底接觸型TFT或正交錯型TFT。另外，不侷限於單閘極結構的電晶體，還可以使用具有多個通道形成區的多閘極型電晶體，例如雙柵閘極(double gate)電晶體。另外，還可以採用在半導體層的上下設置有閘極電極的雙閘極極型(dual gate)電晶體。
在本說明書中，如“上”、“下”、“側”、“水平”、“垂直”等的表示方向的詞是指以在第一基板表面上配置有裝置的情況為標準的方向。
藉由使像素電極傾斜，並使對應於該像素電極的電極(固定電位的共同電極)也傾斜而可以實現回應速度快、透過率高或具有廣視角的液晶顯示裝置。
以下使用附圖對本發明的實施例模式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下的說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式。另外，本發明不應該被解釋為僅限於以下所示的實施例模式的記載內容。
在本實施例模式中，使用圖1A示出液晶顯示裝置中的第一電極層和第二電極層的位置關係的一個例子。
圖1A是液晶元件的截面模式圖的一個例子。
圖1A是第一基板200與第二基板201以夾著使用呈現藍相的液晶材料的液晶層208的方式彼此相對地配置的液晶顯示裝置。第一基板200與液晶層208之間設置有結構體233a、233b、233c、作為共同電極的第一電極層232、絕緣層234以及作為像素電極的第二電極層230a、230b、230c。另外，作為像素電極的第二電極230a、230b及230c彼此電連接並具有設置有與結構體233a、233c重合的開口(槽縫)的頂面形狀。結構體233a、233b、233c被設置為從第一基板200的液晶層208一側的面向液晶層208中突出的形狀。
作為共同電極的第一電極層232形成在設置在第一基板200上的結構體233a、233b、233c上。另外，絕緣層234以覆蓋作為共同電極的第一電極層232的方式形成。另外，作為像素電極的第二電極層230b與結構體233b重疊並形成在絕緣層234上。
在圖1所示的液晶顯示裝置中，藉由對具有開口圖案並以夾著液晶的方式設置的作為像素電極的第二電極層230a、230b、230c和作為共同電極的第一電極層232之間施加電場，可以對液晶層208施加水平方向(相對於第一基板的水平方向)的電場，從而可以使用該電場來控制液晶分子。
例如，當以使像素電極與共同電極之間產生電位差的方式施加電壓時，在圖1A中作為像素電極的第二電極層230a與作為共同電極的第一電極層232之間施加有箭頭202a所示的水平方向的電場。另外，第二電極層230b與第一電極層232之間施加有箭頭202b所示的水平方向的電場。另外，與結構體233b重疊地設置的第一電極層232的區域與第二電極層230b隔著絕緣層234重疊而形成儲存電容。箭頭202b所示的水平方向的電場產生在設置在結構體233a的一方的斜面上的第一電極層232的一部分與設置在與結構體233a相鄰的結構體233b的一方的斜面上的第二電極層230b的一部分之間。
可以採用使用絕緣材料(有機絕緣材料和無機絕緣材料)的絕緣體以及使用導電材料(有機材料和無機材料)的導電體來形成結構體233a、233b、233c。典型地最好使用可見光固化樹脂、紫外線固化樹脂、或熱固化樹脂。例如，可以使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂等。另外，還可以使用導電樹脂或金屬材料形成。另外，結構體也可以採用多個薄膜的疊層結構。作為結構體的形狀，可以採用錐形的尖端為平面的其截面為梯形的形狀、錐形的尖端為圓形的圓頂形狀等。另外，結構體233a、233b、233c還可以在截面形狀的側面上具有斜面。另外，結構體233a、233b、233c還可以將截面形狀形成為一方的側面上具有2個以上的階梯的階梯狀。
在圖1A中，將結構體233a、233b、233c的截面形狀形成為梯形。藉由將截面形狀形成為梯形而不是長方形，可以在結構體233b的側面上形成傾斜的第二電極層230b。藉由使像素電極傾斜並使對應於該像素電極的第一電極層232(共同電極)也傾斜，可以實現回應速度快、透過率高或具有廣視角的液晶顯示裝置。
另外，圖1B示出與圖1A不同的作為像素電極的第二電極層的配置的一個例子。作為像素電極的第二電極層230d、230e、230f、230g至少不設置在與結構體233b的上平面重疊的絕緣層234上。在圖1B中作為像素電極的第二電極層230d與作為共同電極的第一電極層232之間施加有箭頭202c所示的水平方向的電場，而在第二電極層230e與第一電極層232之間施加有箭頭202d所示的水平方向的電場。由此，也可以在圖1B的結構中獲得與圖1A同樣的效果。但是，與圖1A相比，圖1B中的第一電極層232與像素電極隔著絕緣層234重疊的面積小，所以當想要將儲存容量形成得較大時，最好採用圖1A的結構。
另外，圖1C示出像素電極面積比圖1B的像素電極面積還要小的一個例子。作為像素電極的第二電極層230h、230i、230j、230k只設置在結構體233b的斜面上。在圖1C中，作為像素電極的第二電極層230h與作為共同電極的第一電極層232之間施加有箭頭202e所示的水平方向的電場，而在第二電極層230i與第一電極層232之間施加有箭頭202f所示的水平方向的電場。由此，也可以在圖1C的結構中獲得與圖1B相同的效果。但是，與圖1B相比，圖1C的第一電極層232與像素電極隔著絕緣層234重疊的面積小，所以當想要將儲存電容形成得較大時，最好採用圖1B的結構。
藉由至少在結構體的側面上設置像素電極和共同電極並使其分別傾斜，可以對液晶層施加較強的電場，從而可以降低用來驅動液晶的耗電量。
另外，在像素電極的構圖中，即使在產生位置偏差的情況下，只要將像素電極以至少與結構體的側面重疊的方式設置，就也可以對液晶層施加基本相同的電場。即便位置有偏差，由於像素電極和共同電極互相重疊的面積基本相同，所以也可以使儲存容量基本相同。所以，在像素電極的構圖中邊餘地較大從而可以實現高良率。
圖6B、圖7B、圖8B以及圖20B示出液晶顯示裝置中的電場施加狀態的計算結果。圖6A、圖7A、圖8A以及圖20A示出計算出的液晶顯示裝置的結構圖。
使用日本Shintec公司製造的LCD Master、2s Bench進行計算，並且作為結構體233a、233b、233c使用介電常數為4的絕緣體。另外，結構體233a、233b、233c的厚度(高度)為5μm。另外，在截面中，作為像素電極的第二電極層230a、802、作為共同電極的第一電極層232、803a、803b以及絕緣層234的厚度為0.25μm，802、803a、803b的寬度為4μm。另外，圖6A和6B中的第二電極層呈高度為5μm、寬度為8μm的碗狀，圖7A和7B中的第二電極層呈高度為4.75μm、寬度為3.4μm的一對v字形狀，圖8A和8B中的第二電極層呈高度為4.75μm、寬度為2μm的一對斜坡形狀。在圖20A和20B中，與基板平行方向上的第二電極層802與第一電極層803a和803b之間的距離分別為6μm，液晶層的厚度為10μm。另外，將作為共同電極的第一電極層設定為0V，並將作為像素電極的第二電極層設定為10V。
圖6A和6B、圖7A和7B、圖8A和8B是分別對應於圖1A、圖1B、圖1C的計算結果。
另外，圖20A和20B是比較例，其示出在第一基板800和液晶層808之間交錯地設置作為共同電極的第一電極層803a、803b和作為像素電極的第二電極層802，並使用第二基板801對其進行密封的例子。
在圖6B、圖7B、圖8B以及圖20B中，實線表示0.5V間隔的等勢線，像素電極以及共同電極的配置分別與圖6A、圖7A、圖8A、圖20A的位置一致。
由於電場以垂直於等勢線的方式出現，所以如圖6B、圖7B以及圖8B所示那樣可以確認到在像素電極和共同電極之間分別施加有水平方向的電場。另外，如圖8A所示，即使採用僅將像素電極設置在斜面上的結構，等勢線在圖8B中以基本垂直的方式出現，所以在液晶層的廣泛範圍內形成有水平方向的電場。
另一方面，在作為比較例的圖20B中，雖然在交錯地形成有作為像素電極的第二電極層802、作為共同電極的第一電極層803a、803b的第一基板800附近的液晶層中能夠看到等勢線且形成有電場，但是隨著接近第二基板801，觀察不到電位線的分佈並且也不產生電位差。因此，可以確認到在第二基板801附近的液晶層808中沒有形成電場，並且當採用圖20A和20B的結構時難以使液晶層中的所有的液晶分子回應。
在本說明書中公開的發明的一個實施例可以用於被動矩陣型的液晶顯示裝置和主動矩陣型的液晶顯示裝置的兩者。參照圖2A和圖2B說明主動矩陣型的液晶顯示裝置的例子。
圖2A是液晶顯示裝置的俯視圖，其表示一個像素。圖2B是沿著圖2A的線X1-X2的截面圖。
在圖2A中，多個源極電極佈線層(包括佈線層405a)以互相平行(在圖中，在上下方向上延伸)且互相分離的狀態配置。多個閘極佈線層(包括閘極電極層401)配置為在與源極電極佈線層大致正交的方向(圖中，左右方向)上延伸且彼此分離。共同佈線層配置在與多個閘極佈線層的每一個相鄰的位置，並在大致平行於閘極佈線層的方向，即，與源極電極佈線層大致正交的方向(圖中，左右方向)上延伸。由源極電極佈線層、共同佈線層(共同電極層)及閘極佈線層圍繞為大致矩形的空間，並且在該空間中配置有液晶顯示裝置的像素電極層以及共同電極層。驅動像素電極層的薄膜電晶體420配置在圖中的左上角。多個像素電極層及薄膜電晶體配置為矩陣狀。
在圖2A和2B的液晶顯示裝置中，電連接到薄膜電晶體420的第二電極層446用作像素電極層，與共同佈線層電連接的第一電極層447用作共同電極層。另外，由像素電極層和共同電極層形成儲存電容器。共同電極層雖然可以以浮動狀態(電獨立的狀態)工作，但也可以設定為固定電位，最好為共同電位(作為資料發送的視頻信號的中間電位)附近的不發生閃爍(flicker)的位準。
第一電極層447和第二電極層446可以使用具有透光性的導電材料諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面表示為ITO)、氧化銦鋅、添加有氧化矽的氧化銦錫等。
另外，第一電極層447和第二電極層446還可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物來形成。最好使用導電組成物形成的像素電極的薄膜電阻為10000Ω/□以下，並且最好其波長550nm中的透光率為70%以上。另外，較佳的導電組成物所包含的導電高分子的電阻率為0.1Ω‧cm以下。
作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛系統導電高分子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物或者上述材料中的兩種以上的共聚物等。
如圖2B所示，在液晶層444的下方設置有平板形狀的第一電極層447和具有開口圖案的第二電極層446。另外，至少平板形狀的第一電極層447與具有多個開口圖案的第二電極層446的一部分隔著絕緣層402重疊。另外，在第一電極層447的下方以基本相同的間隔設置多個結構體。在圖2A中，將結構體的頂面形狀形成為兩端劃弧的棒狀，並將結構體的頂面形狀的長軸方向相對於閘極佈線層傾斜地配置。另外，設置於第二電極層446的開口(也稱為槽縫)也與結構體的方向相同，即開口的頂面形狀的長軸方向相對於閘極佈線層傾斜地配置。
下面對多個結構體的各個截面形狀進行描述，結構體的下端部具有橢圓或圓形的側面，該橢圓或圓形在結構體的側面的外側具有中心，結構體的上端部具有橢圓或圓形的側面，該橢圓或圓形在結構體的側面的內側具有中心。另外，結構體的下端部具有根據下端部的切線的上方的曲率中心以及第一曲率半徑而決定的曲面狀的側面，結構體的上端部具有根據上端部的切線的下方的曲率中心以及第二曲率半徑而決定的曲面狀的側面。上述多個結構體的各個截面形狀可以藉由使用光敏性的樹脂來形成，這種形狀可以降低設置在結構體上的第一電極層447、絕緣層402以及第二電極層446的覆蓋不良。
在圖2A和2B中，第一結構433a、第二結構體433b、第三結構體433c、第四結構體433d以及第五結構體433e以基本相等的間隔設置在第一基板441上，並在其上設置第一電極層447(例如，向所有像素提供共同電壓的共同電極)。另外，還可以將第一電極層447設置在各個結構體之間。
在第一結構體433a的側面以及頂面上層疊有第一電極層447和絕緣層402和第二電極層446。第一結構體433a以與第四結構體433d相鄰的方式設置，並且第四結構體433d的頂面形狀小於第一結構體433a的頂面形狀。另外，第四結構體433d以與第五結構體433e相鄰的方式設置，並且第四結構體433d的頂面形狀大於第五結構體433e的頂面形狀。
另外，在與第一結構體433a相鄰的第二結構體433b的側面以及頂面上層疊有第一電極層447和絕緣層402。另外，第二結構體433b的頂面形狀與第一結構體433a的頂面形狀基本相同。此外，如圖2A所示第二結構體433b與第二電極層446的開口重疊。另外，在圖2A中使用虛線表示各個結構體的輪廓。第二電極層446的開口面積比第二結構體433b的頂面的面積寬，並且第二結構體433b不與第二電極層446重疊。
另外，在與第二結構體433b相鄰的第三結構體433c的側面以及頂面上層疊第一電極層447、絕緣層402以及第二電極層446。另外，第三結構體433c的頂面形狀與第一結構體433a的頂面形狀基本相同。
第一電極層447不與第二電極層446電連接，藉由對第一電極層447與第二電極層446之間施加電壓，可以在設置在第一結構體的一個斜面上的第二電極層446的一部分與設置在與第一個結構的一個斜面相對的第二結構體433b的一個斜面上的第一電極層447的一部分之間形成如下電場，該電場至少包括平行於第一基板441的平面的方向的電場。與其同時，還可以在設置在第二結構體433b的另一個斜面上的第一電極層447的一部分與設置在與第二結構體433b的另一個斜面相對的第三結構體433c的一個斜面上的第二電極層446的一部分之間形成如下電場，該電場至少包括平行於第一基板441的平面的方向的電場。
另外，第二電極層446與薄膜電晶體電連接。薄膜電晶體420是底閘極型薄膜電晶體，並且在具有絕緣表面的第一基板441上具有閘極電極層401、用作閘極絕緣層的絕緣層402、半導體層403、用作源極區或汲極區的n+
層404a、404b、用作源極電極層或汲極電極層的佈線層405a、405b。第一電極層447在第一基板441上與閘極電極層401形成在同一層中，並且其在像素中為平板形狀的電極層。
在本實施例模式中，絕緣層402的一部分用作閘極絕緣層，絕緣層402的其他部分用作防止第一電極層和第二電極層之間的短路的絕緣層，以謀求減少製程數。
作為絕緣層402，可以藉由利用電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層或氮氧化矽層的單層或疊層來形成。另外，還可以藉由使用有機矽烷氣體的CVD法形成氧化矽層來作為用作閘極絕緣層的絕緣層402。作為有機矽烷氣體，可以使用如四乙氧基矽烷(TEOS：化學式Si(OC2
H5
)4
)、四甲基矽烷(TMS：化學式Si(CH3
)4
)、四甲基環四矽氧烷(TMCTS)、八甲基環四矽氧烷(OMCTS)、六甲基二矽氮烷(HMDS)、三乙氧基矽烷(SiH(OC2
H5
)3
)、三(二甲基氨基)矽烷(SiH(N(CH3
)2
)3
)等的含有矽的化合物。
另外，覆蓋薄膜電晶體420並以接觸半導體層403的方式設置用作保護膜的絕緣膜407。覆蓋薄膜電晶體420的絕緣膜407可以使用利用乾法或濕處理形成的無機絕緣膜、有機絕緣膜。例如，可以使用利用CVD法或濺射法得到的氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜等的無機絕緣材料。
另外，液晶層444使用呈現藍相的液晶材料。另外，液晶層444被作為對置基板的第二基板442密封。另外，適當地設置如偏光板、相位差板、抗反射膜、顏色濾光片、遮光膜(也稱作黑矩陣)等的光學薄膜。例如，可以使用利用偏光板及相位差板的圓偏振。在圖2B中示出以下例子：由於是藉由透過光源的光來進行顯示的透過型液晶顯示裝置，所以第一基板441以及第二基板442是透光基板，其外側(與液晶層444相反的一側)分別設置有偏光板443a、443b。另外，還可以使用背光燈或側光燈等用作光源。作為背光燈或側光燈，除了冷陰極管之外還可以使用多個發光二極體(以下稱為LED)。作為LED具有以下方式：使用白色LED的方式和使用紅色的LED、綠色的LED以及藍色的LED等而不使用顏色濾光片的場序制方式。當採用場序制方式時，要求至少以三倍以上的速度進行高速驅動。但是，在本實施例模式中，由於使用場序制方式並使用呈現藍相的液晶材料，所以能在1/180秒以下，即約5.6ms以下執行色彩切換，該色彩切換使一個場顯示一種顏色。
另外，還可以將成為基底膜的絕緣膜設置在第一基板441和閘極電極層401及第一電極層447之間。基底膜具有防止雜質元素從第一基板441擴散的作用，可以由選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、或氧氮化矽膜中的其中之一或多種膜的疊層結構來形成。閘極電極層401可以藉由使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等的金屬材料或以這些金屬材料為主要成分的合金材料的單層或疊層來形成。藉由將具有遮光性的導電膜用於閘極電極層401，可以防止來自背光燈的光(從第一基板441入射的光)入射到半導體層403。
例如，作為閘極電極層401的兩層疊層結構，最好採用：在鋁層上層疊鉬層的兩層疊層結構；在銅層上層疊鉬層的兩層結構；在銅層上層疊氮化鈦層或氮化鉭層的兩層結構；或者層疊氮化鈦層和鉬層的兩層結構。作為三層疊層結構，最好採用層疊鎢層或氮化鎢層、鋁和矽的合金或鋁和鈦的合金層以及氮化鈦層或鈦層的疊層結構。
另外，在本實施例模式中，使用氧化物半導體膜作為半導體層403。
在本說明書中作為氧化物半導體最好使用以InMO3
(ZnO)m
(m>0)表示的薄膜。在薄膜電晶體420中，形成由InMO3
(ZnO)m
(m>0)表示的薄膜，並且該薄膜用作半導體層403。另外，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)和鈷(Co)中的其中之一金屬元素或多種金屬元素。除了只包括Ga作為M的情況外，還有作為M包含Ga和除Ga外的上述金屬元素的情況，例如，Ga和Ni或Ga和Fe。另外，在上述氧化物半導體中，除了包含作為M的金屬元素之外，有時還包含作為雜質元素的Fe、Ni以及其他過渡金屬或該過渡金屬的氧化物。例如，可以使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜作為氧化物半導體層。
在InMO3
(ZnO)m
(m>0)膜(層)中，當M為鎵(Ga)時，在本說明書中將該薄膜也稱為In-Ga-Zn-O類非單晶膜。作為In-Ga-Zn-O類非單晶膜的結晶結構，即使在利用濺射法進行成膜後，以200度至500度，典型的是300度至400度進行10分至100分的加熱處理，在XRD(X線衍射)的分析中也觀察到非晶結構。此外，可以製造具有如下電特性的薄膜電晶體：當閘極電壓為-20V至+20V時，導通截止比為109
以上且遷移率為10以上。此外，使用In2
O3
:Ga2
O3
:ZnO=1:1:1的靶藉由濺射法形成的In-Ga-Zn-O類非單晶膜對波長為450nm以下的光具有光敏性。
作為用作半導體層403以及源極區或汲極區的n+
層404a、404b，可以使用In-Ga-Zn-O類非單晶膜。n+
層404a、404b是電阻比半導體層403低的氧化物半導體層。例如，n+
層404a、404b具有n型導電型，且活化能(ΔE)為0.01ev以上且0.1ev以下。n+
層404a、404b為In-Ga-Zn-O類非單晶膜，其至少含有非晶成分。n+
層404a、404b有時在非晶結構中含有晶粒(奈米晶體)。該n+
層404a、404b中的晶粒(奈米晶體)的直徑為1nm至10nm，典型的為2nm至4nm左右。
藉由設置n+
層404a、404b，使金屬層的佈線層405a、405b與氧化物半導體層的半導體層403之間良好地接合，與肖特基接合相比在熱方面上也可以具有穩定工作。另外，為了供給通道的載子(源極電極一側)；穩定地吸收通道的載子(汲極電極一側)；或者不在與佈線層之間的介面產生電阻成分，積極地設置n+
層是有效的。另外，藉由低電阻化，即使在高汲極電極電壓下也可以保持良好的遷移率。
用作半導體層403的第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件與用作n+
層404a、404b的第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件不同。例如，採用以下條件：與第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件中的氧氣體流量和氬氣體流量的比相比，第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件中的氧氣體流量所占的比率更多。具體地，將第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件設定為稀有氣體(氬或氦等)氛圍下(或氧氣體為10%以下、氬氣體為90%以上)，並且將第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜的成膜條件設定為氧混合氛圍下(氧氣體流量大於氬氣體流量)。
例如，用作半導體層403的第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜藉由在氬或氧氛圍下使用直徑為8英尺的包含In、Ga及Zn的氧化物半導體靶(In2
O3
:Ga2
O3
:ZnO=1:1:1)，並將基板與靶之間的距離設定為170mm、將壓力設定為0.4Pa、將直流(DC)電源設定為0.5kW而形成。另外，藉由使用脈衝直流(DC)電源可以減少塵屑而使膜的厚度分佈均勻，所以是較佳的。將第一In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度設定為5nm至200nm。
另一方面，用作n+
層404a、404b的第二氧化物半導體膜藉由使用In2
O3
:Ga2
O3
:ZnO=1:1:1的靶，並在如下成膜條件下利用濺射法形成:壓力為0.4Pa；電力為500W；成膜溫度為室溫；所引入的氬氣體流量為40sccm。有時在剛成膜後形成有包含尺寸為1nm至10nm的晶粒的In-Ga-Zn-O類非單晶膜。另外，可以藉由適當地調整靶的成分比、成膜壓力(0.1Pa至2.0Pa)、電力(250W至3000W:8英寸Φ)、溫度(室溫至100度)、反應性濺射的成膜條件等，調整晶粒的有無及晶粒的密度，並且還可以將晶粒的直徑尺寸調整為1nm至10nm的範圍內。第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度為5nm至20nm。當然，當在膜中包括晶粒時，所包括的晶粒的尺寸不超過膜的厚度。將第二In-Ga-Zn-O類非單晶膜的厚度設定為5nm。
濺射法包括使用高頻電源作為濺射電源的RF濺射法、DC濺射法以及以脈衝方式施加偏壓的脈衝DC濺射法。RF濺射法主要用於形成絕緣膜，而DC濺射法主要用於形成金屬膜。
另外，也有可以設置材料不同的多個靶的多元濺射裝置。多元濺射裝置既可以在同一反應室中層疊形成不同的材料膜，又可以在同一反應室中同時對多種材料進行放電而進行成膜。
另外，也有使用磁控濺射法(magnetron sputtering)的濺射裝置和使用ECR濺射法的濺射裝置。在使用磁控濺射法的濺射裝置中，在反應室內部具備磁鐵機構，而在使用ECR濺射法的濺射裝置中，不使用輝光放電而利用使用微波產生的電漿。
另外，作為使用濺射法的成膜方法，還有反應濺射法、偏壓濺射法。在反應濺射法中，在膜形成期間使靶物質和濺射氣體成分起化學反應而形成它們的化合物薄膜，而在偏壓濺射法中，在膜形成期間也對基板施加電壓。
在半導體層、n+
層、佈線層的製造製程中，採用蝕刻製程將薄膜加工成所希望的形狀。作為蝕刻製程，可以使用乾蝕刻或濕蝕刻。
作為乾蝕刻所使用的蝕刻氣體，最好採用含有氯的氣體(氯類氣體，例如氯(Cl2
)、氯化硼(BCl3
)、氯化矽(SiCl4
)、四氯化碳(CCl4
)等)。
另外，還可以使用含有氟的氣體(氟類氣體，例如四氟化碳(CF4
)、六氟化硫(SF6
)、三氟化氮(NF3
)、三氟甲烷(CHF3
)等)、溴化氫(HBr)、氧(O2
)、或對上述氣體添加了氦(He)或氬(Ar)等的稀有氣體的氣體等。
作為用於乾蝕刻的蝕刻裝置，可以採用使用反應離子蝕刻法(RIE法)的蝕刻裝置、使用ECR(電子迴旋共振)或ICP(感應耦合電漿)等高密度電漿源的乾蝕刻裝置。另外，作為與ICP裝置相比，容易獲得在較廣的面積上的均勻的放電的乾蝕刻裝置，可以舉出ECCP(增大電容耦合電漿)模式的蝕刻裝置，在該蝕刻裝置中，使上部電極接地，將13.56MHz的高頻電源連接到下部電極，並將3.2MHz的低頻電源連接到下部電極。若是採用該ECCP模式的蝕刻裝置，就可以對應例如使用第十代的超過3m的尺寸的基板作為基板的情況。
適當地調節蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到基板一側的電極的電力量、基板一側的電極溫度等)，以蝕刻成所希望的加工形狀。
作為濕蝕刻所使用的蝕刻液，可以使用混合有磷酸、醋酸以及硝酸的溶液、過氧化氫氨水(過氧化氫：氨：水=5:2:2)等。另外，還可以使用ITO-07N(日本關東化學公司製造)。
另外，進行完濕蝕刻後的蝕刻液與被蝕刻的材料一起藉由清洗被去除。還可以對包含有被去除的材料的蝕刻液的廢液進行純化而對所包含的材料進行再利用。藉由從該蝕刻後的廢液中回收氧化物半導體層所包含的銦等的材料而進行再利用，可以對資源進行有效活用而實現低成本化。
根據材料而適當地調節蝕刻條件(蝕刻液、蝕刻時間、溫度等)，以蝕刻成所希望的加工形狀。
作為佈線層405a、405b的材料，可以舉出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜等。另外，在進行200度至600度的熱處理的情況下，最好使導電膜具有經得起該熱處理的耐熱性。當僅採用Al單質時耐熱性很低並有容易腐蝕等問題，所以將Al與耐熱導電材料組合來形成用作佈線層405a、405b的材料。作為與Al組合的耐熱導電材料，使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜或者以上述元素為成分的氮化物。
可以在不接觸大氣的情況下連續地形成絕緣層402、半導體層403、n+
層404a、404b以及佈線層405a、405b。藉由不接觸於大氣地連續進行成膜，可以不被大氣成分或浮游在大氣中的污染雜質元素污染地形成各疊層介面。因此，可以降低薄膜電晶體的特性的不均勻性。
另外，半導體層403僅被部分性地蝕刻，並具有槽部(凹部)。
對半導體層403、n+
層404a、404b，在200度至600度，典型的是300度至500度的溫度下進行熱處理，即可。例如，在氮氛圍下以350度進行一個小時的熱處理。藉由該熱處理，進行構成半導體層403以及n+
層404a、404b的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的原子級的重新排列。該熱處理(也包括光退火等)從可以將阻礙半導體層403、n+
層404a、404b中的載子的遷移的應變釋放的意義上講，十分重要。此外，至於進行上述熱處理的時序，只要是在形成半導體層403以及n+
層404a、404b之後，就沒有特別的限定。
另外，還可以對露出的半導體層403的凹部進行氧自由基處理。自由基處理最好在02
、N2
O、包含氧的N2
、包含氧的He、包含氧的Ar等的氛圍下進行。另外，還可以在上述氛圍中添加了Cl2
、CF4
的氛圍下進行。另外，最好在不對第一基板441一側施加偏壓的情況下進行自由基處理。
另外，對於形成在液晶顯示裝置中的薄膜電晶體的結構沒有特別的限制。薄膜電晶體可以使用形成有一個通道形成區域的單閘極型結構、形成有兩個通道形成區域的雙閘極型(double gate)結構或形成有三個通道形成區域的三閘極型結構。另外，週邊驅動電路區域中的電晶體也可為單閘極結構、雙閘極結構或三閘極結構。
薄膜電晶體可以應用於頂閘極型(例如正交錯型、共面型)、底閘極型(例如，反交錯型、反共面型)、具有夾著閘極絕緣膜配置在通道區域上下的兩個閘極電極層的雙閘極(dual gate)型或其他結構。
在本實施例模式中，藉由使用回應時間充分短的呈現藍相的液晶層並使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體的薄膜電晶體作為切換元件，可以實現能夠以高圖像品質顯示運動圖像的場序制方式的液晶顯示裝置。
另外，形成在結構體上的像素電極層、共同電極層的形狀反映該結構體的形狀並受蝕刻加工方法影響。結構體以及形成在該結構體上的像素電極的頂面形狀可以使用各種形狀，而不侷限於圖2A所示的形狀。
使用圖3示出液晶顯示裝置的俯視圖的另外一個例子。另外，對與圖2A相同的部分使用相同的符號進行說明。
在圖3中，第一結構體433a、第二結構體433b、第四結構體433d、第五結構體433e的形狀以及配置與圖2A相同。與第二結構體433b相鄰的第六結構體433f的頂面形狀為以V字狀折曲的形狀。另外，與第六結構體433f相鄰的第七結構體433g具有與第一結構體433a相同的頂面形狀，但是具有與第一結構體433a不同的相對於閘極佈線層的長軸方向。另外，第八結構體433h與第七結構體433g的頂面形狀的長軸方向相同，但是長軸方向的長度短。另外，對應於這些結構體，使第二電極層456的開口形狀與圖2A的第二電極層446的開口形狀不同。
如上所述，在圖3中，藉由第六結構體433f、第七結構體433g、第八結構體433h以及第二電極層456，與圖2A相比，可以更進一步地提高視角。
另外，在圖3中，第一電極層457的頂面形狀也不同於圖2A的第一電極層447的頂面形狀。第一電極層457具有不與佈線層405a重疊的頂面形狀，並與相鄰像素的第一電極層隔著電容佈線410電連接。在具有大面積的顯示區域的液晶顯示裝置中，由於使用比第一電極層電阻低的金屬佈線作為電容佈線410可以降低佈線電阻，所以是較佳的。
另外，在圖3中，薄膜電晶體420與第二電極層456藉由接觸孔455電連接。雖然在這裏沒有圖示，接觸孔設置在絕緣膜407中，並且絕緣膜407設置在結構體以及第一電極層457上。此時，第一電極層457與第二電極層456藉由絕緣層402和絕緣膜407的疊層被絕緣。
如圖3所示，結構體、第一電極層、以及第二電極層等的形狀可以應用各種各樣的形狀。
在實施例模式1中，在圖6A中假設第一電極層為0V，第二電極層為10V而進行計算，但是在本實施例模式中，在圖9A中，假設第一電極層為10V，第二電極層為0V來進行計算，並在圖9B中示出液晶顯示裝置中的電場的施加狀態的計算結果。
在圖9B中，實線表示0.5V間隔的等勢線，並且像素電極或共同電極的配置與圖9A的位置一致。
由於電場以垂直於等勢線的方式出現，所以如圖9B所示，可以確認到第一電極層和第二電極層之間分別施加有水平方向的電場。
另外，由於圖9A與圖6A相同，所以這裏省略說明。
另外，在主動矩陣型液晶顯示裝置中，當其處於圖9B所示的電場的施加狀態時，第二電極層與薄膜電晶體電連接。
圖4示出該種情況下的截面結構的一個例子。另外，在圖4中，對與圖2B相同的部分使用相同的符號進行說明。
薄膜電晶體420使用與圖2B相同的結構。在與薄膜電晶體420的半導體層403接觸的第二絕緣層465上形成第一結構體433a、第二結構體433b以及第三結構體433c。另外，在形成這些結構體的同一製程中形成與薄膜電晶體420重疊的層間絕緣膜413。
形成覆蓋第一結構體433a、第二結構體433b以及第三結構體433c的第二電極層466。第二電極層466藉由設置在第二絕緣層465中的接觸孔與薄膜電晶體420的佈線層405b電連接。
形成覆蓋第二電極層466的第三絕緣層468。該第三絕緣層468相當於圖2B的絕緣膜407。
另外，以與第三絕緣層468上的第一結構體433a以及第三結構體433c重疊的方式配置第一電極層467。另外，第一電極層467為固定電位並具有多個開口(槽縫)。
在本實施例模式中，設置在層間絕緣膜413的斜面上的像素電極的一部分也可以在液晶層444中形成與第一基板441的平面呈水平方向的電場。電場形成在設置在層間絕緣膜413的斜面上的像素電極的一部分與設置在第一結構體433a的斜面上的第一電極層467的一部分之間。
在本實施例模式中，為了縮減製程數，雖然示出在同一製程中形成層間絕緣膜413和多個結構體的例子，但是不侷限於此，也可以在形成層間絕緣膜之後進行形成多個結構體的製程。
本實施例模式可以與實施例模式1或實施例模式2自由組合。
在本實施例模式中，對在實施例模式1的結構的基礎上進一步在第二基板上設置第三電極層並對液晶層施加較強的電場的結構進行說明。
圖5A示出液晶顯示裝置中的第一電極層和第二電極層和第三電極層的位置關係的一個例子。另外，對與圖1A相同的部分使用相同的符號進行說明。
在圖5A中，形成在第一基板200上的結構體、第一電極層、第二電極層的位置與圖1A相同。
設置在第二基板201上的第三電極235a設置在與結構體233a重疊的位置上。另外，第三電極235b設置在與結構體233重疊的位置上。
例如，當以使像素電極與共同電極之間產生電位差的方式施加電壓時，在圖5A中作為像素電極的第二電極層230a與作為共同電極的第一電極層232之間施加有箭頭202g所示的水平方向的電場。另外，第二電極層230a與作為共同電極的第三電極層235a之間施加有箭頭202i所示的傾斜方向的電場。另外，藉由箭頭202i所示的傾斜方向的電場可以使包括厚度方向上的整個液晶層中的液晶分子回應。
另外，第二電極層230b和第一電極層232之間施加有箭頭202h所示的水平方向的電場。另外，第二電極層230b與作為共同電極的第三電極層235a之間施加有箭頭202j所示的傾斜方向的電場。另外，藉由箭頭202j所示的傾斜方向的電場可以使包括厚度方向上的整個液晶層中的液晶分子回應。
圖10B示出設置有第三電極層235a的液晶顯示裝置中的電場的施加狀態的計算結果。圖10A示出算出的液晶顯示裝置的結構。
另外，截面中的作為共同電極的第三電極層235a的寬度為1.60μm，厚度為0.25μm。另外，將作為共同電極的第一電極層232以及第三電極層235a設定為0V，並將作為像素電極的第二電極層設定為10V。
另外，在圖5A中示出作為像素電極的第二電極層230a和作為共同電極的第一電極層232的例子，但是，在圖5B中，示出作為共同電極的第二電極層230a和作為像素電極的第一電極層232的例子。
在圖5B所示的情況下，將設置在第二基板201上的第三電極層235c設置在與作為共同電極的第二電極層230a重疊的位置上。另外，將第三電極層235d設置在與作為共同電極的第二電極層230b重疊的位置上。另外，將第三電極層235e設置在與作為共同電極的第二電極層230c重疊的位置上。
例如，當以使像素電極與共同電極之間產生電位差的方式施加電壓時，在圖5B中作為共同電極的第二電極層230a與作為像素電極的第一電極層232之間施加有箭頭202w所示的水平方向的電場。另外，第一電極層232與作為共同電極的第三電極層235c之間施加有箭頭202y所示的傾斜方向的電場。另外，藉由箭頭202y所示的傾斜方向的電場可以使包括厚度方向上的整個液晶層中的液晶分子回應。
另外，第二電極層230b和第一電極層232之間施加有箭頭202x所示的水平方向的電場。另外，第一電極層232與作為共同電極的第三電極層235b之間施加有箭頭202z所示的傾斜方向的電場。另外，藉由箭頭202z所示的傾斜方向的電場可以使包括厚度方向上的整個液晶層中的液晶分子回應。
圖11B示出設置有第三電極層235c、235d的液晶顯示裝置中的電場的施加狀態的計算結果。圖11A示出算出的液晶顯示裝置的結構。另外，將作為共同電極的第二電極層230a、230b以及第三電極層235c、235d設定為0V，並將作為像素電極的第一電極層232設定為10V。
另外，截面中的作為像素電極的第三電極層235c、235d的寬度為2.40μm，厚度為0.25μm。
本實施例模式可以與實施例模式1、實施例模式2或實施例模式3自由組合。
這裏，圖12A和12B示出液晶顯示裝置的方塊圖結構。圖12A示出顯示部1301以及驅動部1302的結構。驅動部1302由信號線驅動電路1303、掃描線驅動電路1304等構成。在顯示部1301中，多個像素1305被配置為矩陣狀。
在圖12A中，掃描線驅動電路1304對掃描線1306提供掃描信號。另外，信號線驅動電路1303對信號線1308提供資料。藉由由掃描線1306提供的掃描信號，像素1305按從掃描線1306的第一行的順序被選擇。
另外，在圖12A中，掃描線驅動電路1304連接有G1
至Gn
的n個掃描線1306。另外，作為信號線驅動電路1303，當圖像的最小單位由RGB(R：紅、G：綠、B：藍)三個像素構成時，其與對應於R的信號線SR1
至SRm
的m個信號線、對應於G的信號線SG1
至SGm
的m個信號線以及對應於B的SB1
至SBm
的m個信號線合計3m個信號線連接。即，如圖12B所示，像素1305藉由在每個色彩單元中配置信號線，並利用信號線向對應於各色彩單元的像素提供資料可以對所希望的顏色進行再現。
另外，圖13所示的時序圖示出在對應於1幀期間、列選擇期間(顯示裝置掃描一列像素的時間)的期間中的用來選擇掃描線1306(以G1
、Gn
為代表)的掃描信號以及信號線1309(以SR1
為代表)的資料信號。
另外，在圖12A和12B所示的電路圖中，假定各像素所具有的電晶體為n通道型電晶體。並且，圖13中的說明也是對當控制n通道型電晶體的導通或截止時的像素的驅動的說明。另外，當使用p通道型電晶體製造圖12A和12B中的電路圖時，可以適當地改變掃描信號的電位，以與使用n通道型電晶體時相同的方式控制電晶體的導通或截止。
在圖13的時序圖中，至少將1幀期間設定為1/120秒(≒8.3ms)(更佳的是為1/240秒)，以使觀看圖像的人感覺不到顯示運動圖像時的殘影感，其中1幀期間相當於顯示一個螢幕圖像的期間，當掃描線的個數為n個時，列選擇期間相當於1/(120×n)秒。這裏，假定顯示裝置是具有2000個掃描線的顯示裝置(4096×2160像素、3840×2160像素等的所謂的4k2k影像)，當不考慮起因於佈線的信號的遲延等時，列選擇期間相當於1/230000秒(≒4.2μs)。
對應於藍相的液晶元件的電壓施加的回應時間(改變液晶分子的配向所需的時間)為1ms以下。相對於此，作為對應於VA方式的液晶元件的電壓施加的回應時間，即便使用過驅動也需幾ms左右。所以，當進行VA方式的液晶元件的工作時，為了維持良好的顯示，需要使1幀期間的長度不短於回應時間。另一方面，在藉由使用藍相的液晶元件並使用Cu佈線等由低電阻材料形成的佈線而可以減輕起因於佈線的信號的遲延的本實施例模式的顯示裝置中，可以使液晶元件的回應時間更充裕並且可以在行選擇期間中高效率地獲得對應於施加到液晶元件的電壓的所希望的液晶元件的配向。
本實施例模式可以與實施例模式1、實施例模式2、實施例模式3、實施例模式4自由地組合。
示出實施例模式1至4中的可以應用於液晶顯示裝置的薄膜電晶體的其他的例子。尤其示出薄膜電晶體的結構以及用於半導體層的半導體材料的例子，至於其他的與實施例模式1至4相同的部分，由於可以使用同樣的材料以及同樣的製造方法，所以省略對相同部分或具有同樣作用的部分的詳細說明。
在圖14中示出本實施例模式所示的薄膜電晶體的一個實施例的截面圖。圖14所示的薄膜電晶體在基板501上包括：閘極電極層503；閘極絕緣層505上的半導體層515；用作接觸於半導體層515上的源極區及汲極區的雜質半導體層527；以及接觸於雜質半導體層527的佈線525。另外，作為半導體層515，從閘極絕緣層505一側依次層疊微晶半導體層515a、混合區域515c以及包含非晶半導體的層529c。
接著，對半導體層515的結構進行說明。這裏，使用圖15A和15B示出圖14的閘極絕緣層505與用作源極區及汲極區的雜質半導體層527之間的放大圖。
圖15A和15B示出半導體層515的一個實施例。如圖15A所示，作為半導體層515，層疊有微晶半導體層515a、混合區域515b以及含有非晶半導體的層529c。
構成微晶半導體層515a的微晶半導體是具有結晶結構(包括單晶、多晶)的半導體。微晶半導體是具有自由能穩定的第三狀態的半導體，並且是具有短程有序和晶格畸變的結晶性的半導體，其中晶粒徑是2nm以上且200nm以下，最好是10nm以上且80nm以下，更佳的是20nm以上且50nm以下的柱狀晶體或針狀晶體在相對於基板表面的法線方向上成長。因此，在柱狀晶體或針狀晶體的介面中有時形成有晶粒介面。
作為微晶半導體的典型例子的微晶矽，其拉曼光譜峰值比表示單晶矽的520cm-1
更向低波數一側移動。即，微晶矽的拉曼光譜峰值位於表示單晶矽的520cm-1
和表示非晶矽的480cm-1
之間。另外，使其包含至少1原子%或1原子%以上的氫或鹵族元素，以終止不飽和鍵(懸空鍵，dangling bond)。再者，可以添加稀有氣體元素比如氦、氬、氪或氖等，由此進一步促進晶格畸變，而使微晶結構的穩定性增高，得到優良微晶半導體。例如，在美國專利4,409,134號中公開了關於這種微晶半導體的記載。
另外，藉由將利用二次離子質譜分析法測量的包含在微晶半導體層515a中的氧及氮的濃度設定為低於1×1018
atoms/cm3
，可以提高微晶半導體層515a的結晶性，所以是較佳的。
微晶半導體層515a的厚度最好為3nm至100nm或5nm至50nm。
另外，在圖14以及圖15A和15B中，將微晶半導體層515a示為層狀，但是也可以將微晶半導體粒子分散在閘極絕緣層505上以代替層狀。在這種情況下，混合區域515b接觸微晶半導體粒子以及閘極絕緣層505。
當將微晶半導體粒子的大小設定為1nm至30nm，密度設定為1×1013
/cm2
，最好為低於1×1010
/cm2
時，可以形成被分散的微晶半導體粒子。
混合區域515b以及含有非晶半導體的層529c含有氮。混合區域515b所含有的氮濃度為1×1020
atoms/cm3
以上1×1021
atoms/cm3
以下，最好為2×1020
atoms/cm3
以上1×1021
atoms/cm3
以下。
如圖15A所示，混合區域515b包括微晶半導體區域508a以及充填在該微晶半導體區域508a之間的非晶半導體區域508b。具體地，混合區域515b由以凸狀從微晶半導體層515a的表面伸出的微晶半導體區域508a以及由與含有非晶半導體的層529c相同的半導體形成的非晶半導體區域508b形成。
微晶半導體區域508a是從閘極絕緣層505在朝向含有非晶半導體的層529c的方向上前端變窄的凸形、針形或錐形的微晶半導體。另外，還可以是從閘極絕緣層505在朝向含有非晶半導體的層529c的方向上寬度變寬的凸形或錐形的微晶半導體。
另外，在包含於混合區域515b中的非晶半導體區域508b中，作為微晶半導體區域，有時包含粒徑1nm以下10nm以上，最好是1nm以上5nm以下的半導體晶粒。
另外，如圖15B所示，作為混合區域515b，有時在微晶半導體層515a上連續地形成以一定厚度沉積的微晶半導體區域508c和從閘極絕緣層505在朝向含有非晶半導體的層529c的方向上前端變窄的凸形、針形或錐形的微晶半導體區域508a。
另外，圖15A和15B所示的包含於混合區域515b中的非晶半導體區域508b是與含有非晶半導體的層529c大致同質的半導體。
由上所述可知由微晶半導體形成的區域與由非晶半導體形成的區域的介面也可以看作是在混合區域中的微晶半導體區域508a與非晶半導體區域508b的介面，所以可以說微晶半導體區域和非晶半導體區域的截面中的邊界為凹凸形狀或鋸齒形狀。
在混合區域515b中，當微晶半導體區域508a為從閘極絕緣層505在朝向含有非晶半導體的層529c的方向上前端變窄的凸形的半導體晶粒時，微晶半導體層515a一側的微晶半導體區域的比例比含有非晶半導體的層529c一側的微晶半導體區域的比例高。這是由於以下緣故：雖然微晶半導體區域508a從微晶半導體層515a的表面沿膜厚度方向成長，但是當對原料氣體中加入含有氮的氣體，或者邊對原料氣體加入含有氮的氣體邊根據微晶半導體區域508a的沉積條件降低相對於矽烷的氫的流量時，微晶半導體區域508a的半導體晶粒的成長被抑制，而形成錐形的微晶半導體區域，並在其上逐漸沉積非晶半導體。這是由於微晶半導體區域中的氮的固溶度與非晶半導體區域相比要低的緣故。
藉由將微晶半導體層515a及混合區域515b的厚度的和，即，將從閘極絕緣層505的介面到混合區域515b的突起(凸部)的前端的距離設定為3nm以上410nm以下，最好為20nm以上100nm以下，可以減少薄膜電晶體的截止電流。
含有非晶半導體的層529c是與混合區域515b所含有的非晶半導體區域508b大致同質的半導體並含有氮。並且，有時含有粒徑為1nm以上10nm以下，最好為1nm以上5nm以下的半導體晶粒。這裏，將與現有的非晶半導體相比利用CPM(Constant photocurrent method)、光致發光光譜而測定出的烏爾巴赫端(Urbach edge)的能量小且缺陷吸收光譜量少的半導體層稱作含有非晶半導體的層529c。即，將與現有的非晶半導體相比缺陷少且在價電子帶的帶端中的能級的尾部(下擺部)的傾斜率陡峭的秩序性高的半導體稱作含有非晶半導體的層529c。作為非晶半導體層529c，由於在價電子帶的帶端中的能級的尾部(下擺部)的傾斜率陡峭，所以帶隙變寬，而使隧道電流不容易流過。為此，藉由將含有非晶半導體的層529c設置在背通道一側，可以減少薄膜電晶體的截止電流。另外，藉由設置含有非晶半導體的層529c，可以提高導通電流以及場效應遷移率。
再者，含有非晶半導體的層529c的藉由低溫光致發光譜測量的光譜峰值區域為1.31eV以上且1.39eV以下。另外，微晶半導體層，典型的是微晶矽層的藉由低溫光致發光譜測量的峰值區域為0.98eV以上且1.02eV以下，並且含有非晶半導體的層529c與微晶半導體層不同。
另外，作為含有非晶半導體的層529c的非晶半導體，典型的有非晶矽。
另外，混合區域515b以及含有非晶半導體的層529c的厚度為50nm至350nm，或最好為120nm至250nm。
在混合區域515b中，由於具有錐形的微晶半導體區域508a，所以可以降低當對源極電極或汲極電極上施加電壓時的縱方向(膜厚度方向)上的電阻，即，微晶半導體層515a、混合區域515b以及含有非晶半導體的層529c的電阻。
另外，混合區域515b有時包括NH基或NH2
基。由於NH基或NH2
基在微晶半導體區域508a所包含的不同的微晶半導體區域的介面或微晶半導體區域508a與非晶半導體區域508b的介面、微晶半導體層515a及混合區域515b的介面中與矽原子的懸空鍵結合，而可以減少缺陷，所以是較佳的。
另外，藉由使混合區域515b的氧濃度低於氮濃度，可以減少微晶半導體區域508a與非晶半導體區域508b的介面中以及半導體晶粒之間的介面中的阻礙載子移動的結合的缺陷。
為此，藉由使用微晶半導體層515a形成通道形成區域，並在通道形成區域與用作源極區及汲極區的雜質半導體層527之間設置由缺陷少且在價電子帶的帶端中的能級的尾部(下擺部)的傾斜率陡峭的秩序性高的半導體層形成的含有非晶半導體的層529c，可以降低薄膜電晶體的截止電流。另外，藉由在通道形成區域與用作源極區及汲極區的雜質半導體層527之間設置具有錐形的微晶半導體區域508a的混合區域515b以及由缺陷少且在價電子帶的帶端中的能級的尾部(下擺部)的傾斜率陡峭的秩序性高的半導體層形成的含有非晶半導體的層529c，可以提高導通電流以及場效應遷移率並降低截止電流。
圖14所示的雜質半導體層527由添加有磷的非晶矽、添加有磷的微晶矽等形成。另外，作為薄膜電晶體，當形成p通道型的薄膜電晶體時，雜質半導體層527由添加有硼的微晶矽、添加有硼的非晶矽等形成。另外，當混合區域515b或含有非晶半導體的層529c與佈線525歐姆連接時，也可以不形成雜質半導體層527。
圖14以及圖15A和15B所示的薄膜電晶體藉由將微晶半導體層用作通道形成區域並將含有非晶半導體的層用作背通道側，可以降低截止電流並提高導通電流及場效應遷移率。另外，由於使用微晶半導體層形成通道形成區域，所以劣化少且電特性的可靠性高。
本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適當地組合而實施。
實施例模式1至6中任一實施例模式所示的液晶顯示裝置包括薄膜電晶體，並藉由將該薄膜電晶體用於像素部及驅動電路而具有顯示功能。此外，可以藉由將由薄膜電晶體形成的驅動電路的一部分或整體與像素部一體地形成在同一基板上，來形成系統型面板(system-on-panel)。
液晶顯示裝置包括用作顯示元件的液晶元件(也稱為液晶顯示元件)。
另外，液晶顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的模組。再者，本發明關於一種元件基板，該元件基板相當於製造該液晶顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一種狀態，並且它在多個像素的每一個中分別具備用來將電流供給到顯示元件的手段。明確而言，元件基板既可以是只形成有顯示元件的像素電極的狀態，又可以是形成成為像素電極的導電膜之後且藉由蝕刻形成像素電極之前的狀態，可以採用所有狀態。
另外，本說明書中的液晶顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置、或光源(包括照明裝置)。另外，液晶顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit；撓性印刷電路)、TAB(Tape Automated Bonding；載帶自動接合)帶或TCP(Tape Carrier Package；載帶封裝)的模組；將印刷線路板設置於TAB帶或TCP端部的模組；藉由COG(Chip On Glass；玻璃上晶片)方式將IC(積體電路)直接安裝到顯示元件上的模組。
參照圖16A1、16A2和16B說明相當於液晶顯示裝置的一個實施例的液晶顯示面板的外觀及截面。圖16A1和16A2是使用密封材料4005將形成在第一基板4001上的薄膜電晶體4010、4011、以及液晶元件4013密封在第二基板4006與第一基板4001之間的面板的俯視圖，圖16B相當於沿著圖16A1、16A2的線M-N的截面圖。
以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二基板4006。因此，像素部4002和掃描線驅動電路4004與液晶層4008一起由第一基板4001、密封材料4005和第二基板4006密封。
此外，在圖16A1中，在第一基板4001上的與由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有信號線驅動電路4003，該信號線驅動電路4003使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另外準備的基板上。另外，圖16A2是在第一基板4001上由薄膜電晶體形成信號線驅動電路的一部分的例子，其中在第一基板4001上形成有信號線驅動電路4003b，並且在另外準備的基板上安裝有由單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的信號線驅動電路4003a。
另外，對於另外形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以採用COG方法、引線接合方法或TAB方法等。圖16A1是藉由COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖16A2是藉由TAB方法安裝信號線驅動電路4003的例子。
在圖16A1、16A2和16B中，連接端子電極4015與像素電極層4030由相同的導電膜形成，端子電極4016與薄膜電晶體4010、4011的源極電極層及汲極電極層由相同的導電膜形成。連接端子電極4015與FPC4018所具有的端子藉由各向異性導電膜4019電連接。
此外，設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004包括多個薄膜電晶體。在圖16B中例示像素部4002所包括的薄膜電晶體4010和掃描線驅動電路4004所包括的薄膜電晶體4011。在薄膜電晶體4010、4011上設置有絕緣層4020、4021。
薄膜電晶體4010、4011使用實施例模式3所示的薄膜電晶體。另外，還可以使用將實施例模式6所示的微晶半導體層作為半導體層而包括的薄膜電晶體。薄膜電晶體4010、4011為n通道型薄膜電晶體。
另外，第一基板4001上設置有像素電極層4030以及共同電極層4031。
另外，與實施例模式3同樣，在與絕緣層4021相同的製程中形成多個結構體。在第一結構體4022的斜面上形成有像素電極層4030，並且在其上層疊有絕緣層4023和共同電極層4031。另外，在與第一結構體4022相鄰的第二結構體4024上層疊有像素電極層4030和絕緣層4023。
像素電極層4030藉由設置在絕緣層4020中的接觸孔電連接到薄膜電晶體4010。液晶元件4013包括設置在第一結構體4022的斜面上的共同電極層4031、設置在第二結構體4024的斜面上的像素電極層4030以及夾在它們之間的液晶層4008。
另外，第一基板4001、第二基板4006的外側分別設置有偏光板4032、4033。
另外，可以使用具有透光性的玻璃、塑膠等作為第一基板4001、第二基板4006。作為塑膠，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics；玻璃纖維強化塑膠)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。另外，也可以採用由PVF薄膜或聚酯薄膜夾有鋁箔的薄片。
另外，附圖標記4035是藉由選擇性地對絕緣膜進行蝕刻而得到的柱狀間隔物，其是為控制液晶層4008的厚度(單元間隙)而設置的。另外，還可以使用球狀的間隔物。此外，使用液晶層4008的液晶顯示裝置最好將液晶層4008的厚度(單元間隔)設定為5μm以上至20μm左右。
另外，雖然圖16A1、16A2和16B示出透過型液晶顯示裝置的例子，但也可以使用半透過型液晶顯示裝置。
另外，在圖16A1、16A2和16B的液晶顯示裝置中，雖然示出在基板的外側(可視側)設置偏光板的例子，但也可以將偏光板設置在基板的內側。根據偏光板的材料及製造製程的條件適當地進行設定即可。另外，還可以設置用作黑矩陣的遮光層。
絕緣層4021為樹脂層。在圖16A1、16A2和16B中，遮光層4034以覆蓋薄膜電晶體4010、4011上方的方式設置在第二基板4006一側。藉由設置遮光層4034可以進一步地提高對比度並提高薄膜電晶體的穩定性。
圖17是液晶顯示裝置的截面結構的一例，利用密封材料2602固定元件基板2600和對置基板2601，並在其間設置包括TFT等的元件層2603、液晶層2604。
當進行彩色顯示時，在背光部配置發射多種發光顏色的發光二極體。當採用RGB方式時，將紅色的發光二極體2910R、綠色的發光二極體2910G、藍色的發光二極體2910B分別配置在將液晶顯示裝置的顯示區分割為多個區的分割區。
在對置基板2601的外側設置有偏光板2606，在元件基板2600的外側設置有偏光板2607、光學片2613。光源由紅色的發光二極體2910R、綠色的發光二極體2910G、藍色的發光二極體2910B以及反射板2611構成，設置在電路基板2612上的LED控制電路2912藉由撓性佈線基板2609與元件基板2600的佈線電路部2608連接，還在其中組裝有控制電路及電源電路等的外部電路。
在本實施例模式中示出由該LED控制電路2912分別使LED發光的場序制方式的液晶顯示裝置的例子，但是不侷限於此，也可以作為背光燈的光源使用冷陰極管或白色LED，並設置彩色濾光片。
本實施例模式可以與其他的實施例模式所記載的結構適當地組合而實施。
藉由實施例模式1至6中任一實施例模式所示的製程製造的液晶顯示裝置可以應用於各種電子設備(包括遊戲機)。作為電子設備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的監視器、數位相機、數位攝像機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、聲音再現裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。
圖18A示出電視裝置9600的一個例子。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯示部9603。利用顯示部9603可以顯示映射。此外，在此示出藉由將電視裝置9600固定在牆上來支撐框體9601的內側的結構。
可以藉由利用框體9601所具備的操作開關、另外提供的遙控操作機9610進行電視裝置9600的操作。藉由利用遙控操作機9610所具備的操作鍵9609，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部9603上顯示的映射進行操作。此外，也可以採用在遙控操作機9610中設置顯示從該遙控操作機9610輸出的資訊的顯示部9607的結構。
另外，電視裝置9600採用具備接收機及數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而也可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之間或在接收者之間等)的資訊通信。
圖18B示出一種可攜式遊戲機，其由框體9881和框體9891的兩個框體構成，並且藉由連接部9893可以開閉地連接。框體9881安裝有顯示部9882，並且框體9891安裝有顯示部9883。另外，圖18B所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部9884、記錄媒體插入部9886、LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、感測器9888(包括測定如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)以及麥克風9889)等。當然，可攜式遊戲機的結構不侷限於上述結構，只要至少具備半導體裝置即可，且可以適當地設置有其他附屬設備。圖18B所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在記錄媒體中的程式或資料並將其顯示在顯示部上；以及藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通信而實現資訊共用。另外，圖18B所示的可攜式遊戲機所具有的功能不侷限於此，而可以具有各種各樣的功能。
圖19A示出行動電話機1000的一個例子。行動電話機1000除了安裝在框體1001的顯示部1002之外還具備操作按鈕1003、外部連接埠1004、揚聲器1005、麥克風1006等。
圖19A所示的行動電話機1000可以用手指等觸摸顯示部1002來輸入資訊。此外，可以用手指等觸摸顯示部1002來進行打電話或製作電子郵件等的操作。
顯示部1002的螢幕主要有三種模式。第一是以圖像的顯示為主的顯示模式，第二是以文字等的資訊的輸入為主的輸入模式，第三是顯示模式和輸入模式的兩種模式混合的顯示+輸入模式。
例如，在打電話或製作電子郵件的情況下，將顯示部1002設定為以文字輸入為主的文字輸入模式，來進行在螢幕上顯示的文字的輸入操作，即可。在此情況下，最好的是，在顯示部1002的螢幕的大部分中顯示鍵盤或號碼按鈕。
此外，藉由在行動電話機1000的內部設置具有陀螺儀、加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，來判斷行動電話機1000的方向(豎向還是橫向)，從而可以對顯示部1002的螢幕顯示進行自動切換。
藉由觸摸顯示部1002或利用框體1001的操作按鈕1003進行操作，來切換螢幕模式。還可以根據顯示在顯示部1002上的圖像種類切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部上的視頻信號為動態圖像的資料時，將螢幕模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的視頻信號為文字資料時，將螢幕模式切換成輸入模式。
另外，在輸入模式中，當藉由檢測出顯示部1002的光感測器所檢測的信號而得知在一定期間中沒有顯示部1002的觸摸操作輸入時，也可以將螢幕模式控制為從輸入模式切換成顯示模式。
還可以將顯示部1002用作圖像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部1002，來拍攝掌紋、指紋等，而可以進行個人識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近紅外光的背光燈或發射近紅外光的感測光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
圖19B是示出電子書閱讀器的一個例子的透視圖。圖19B所示的電子書閱讀器具有多個顯示面板。第一顯示面板4311與第二顯示面板4312之間安裝有兩面顯示型的第三顯示面板，並且電子書閱讀器處於打開的狀態。
圖19B所示的電子書閱讀器包括：具有第一顯示部4301的第一顯示面板4311；具有操作部4304以及第二顯示部4307的第二顯示面板4312；具有第三顯示部4302以及第四顯示部4310的第三顯示面板4313；設置在第一顯示面板4311、第二顯示面板4312、第三顯示面板4313的一個端部的裝訂部。第三顯示面板4313插入在第一顯示面板4311與第二顯示面板4312之間。圖19B的電子書閱讀器具有第一顯示部4301、第二顯示部4307、第三顯示部4302以及第四顯示部4310四個顯示畫面。
第一顯示面板4311、第二顯示面板4312以及第三顯示面板4313具有撓性且易彎曲。另外，當使用塑膠基板作為第一顯示面板4311、第二顯示面板4312並使用薄膜作為第三顯示面板4313時，可以製造薄型的電子書閱讀器。
第三顯示面板4313是具有第三顯示部4302以及第四顯示部4310的兩面顯示型面板。第三顯示面板4313使用中間夾有背光燈(最好使用薄型的EL發光面板)的兩個液晶顯示面板。另外，第一顯示面板4311、第二顯示面板4312以及第三顯示面板4313不侷限於其全部為液晶顯示面板，還可以使用EL發光顯示面板或電子紙等，三個顯示面板中只要至少有一個顯示面板使用實施例模式1至7的液晶顯示裝置即可。藉由在一個電子書閱讀器中使用多個種類的顯示面板，在明亮的房間中藉由使用電子紙的顯示面板而將其他的面板設定為OFF的狀態來可以節制耗電量，而在光線暗的地方可以使用液晶的顯示面板進行顯示。電子紙雖然具有只要進行過顯示即使變為OFF狀態也能夠維持顯示的優點，但是由於其為反射型顯示裝置，所以在沒有光的地方很難進行顯示。由此，藉由在一個電子書閱讀器中使用多個種類的顯示面板，可以在任何地方使用電子書閱讀器。另外，還可以將三個顯示面板中的至少一個顯示面板設定為全彩色而將其他的顯示面板設定為單色顯示的顯示面板。
另外，在圖19B所示電子書閱讀器中，第二顯示面板4312具有操作部4304，如電源輸入開關或顯示切換開關等而可以對應各種功能。
另外，至於圖19B所示的電子書閱讀器的輸入操作，可以藉由利用手指或輸入筆等觸摸第一顯示部4301或第二顯示部4307，或者藉由操作部4304的操作來進行。另外，在圖19B中示出顯示在第二顯示部4307上的顯示按鈕4309，可以藉由用手指等觸摸顯示按鈕4309來進行輸入。
401．．．閘極電力層
402．．．絕緣層
403．．．半導體層
407．．．絕緣膜
410．．．電容佈線
413．．．層間絕緣膜
420．．．薄膜電晶體
433a．．．結構體
433b．．．結構體
433c．．．結構體
433d．．．結構體
433e．．．結構體
433f．．．結構體
433g．．．結構體
433h．．．結構體
441．．．第一基板
442．．．第二基板
444．．．液晶層
446．．．電極層
447．．．電極層
455．．．接觸孔
456．．．第二電極層
457．．．第一電極層
465．．．第二絕緣層
466．．．第二電極層
467．．．第一電極層
468．．．第三絕緣層
圖1A至1C是示出本發明的一個實施例的截面圖；
圖2A和2B是示出本發明的一個實施例的俯視圖和截面圖；
圖3是示出本發明的一個實施例的俯視圖；
圖4是示出本發明的一個實施例的截面圖；
圖5A和5B是示出本發明的一個實施例的截面圖；
圖6A和6B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖7A和7B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖8A和8B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖9A和9B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖10A和10B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖11A和11B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖；
圖12A和12B是示出顯示裝置的方塊圖的結構的圖；
圖13是示出時序的圖；
圖14是薄膜電晶體的截面圖；
圖15A和15B是示出半導體層的截面圖；
圖16A1、16A2和16B示出液晶模組的俯視圖和截面圖；
圖17是液晶顯示裝置的截面圖；
圖18A和18B是示出電子設備的透視圖；
圖19A和19B是示出電子設備的透視圖；以及
圖20A和20B是說明液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的圖。
401．．．閘極電極層
402．．．絕緣層
403．．．半導體層
404a、404b．．．n+
層
405a、405b．．．佈線層
407．．．絕緣膜
420．．．薄膜電晶體
433a．．．結構體
433b．．．結構體
433c．．．結構體
442．．．第二基板
443a、443b．．．偏光板
444．．．液晶層
446．．．電極層
447．．．電極層
Claims (16)
- 一種液晶顯示裝置，包含：第一基板；該第一基板上的多個結構體；該多個結構體上的第一電極層；該第一電極層上的絕緣層；該絕緣層上的第二電極層，其中該第二電極層與該第一電極層重疊；該第二電極層上的液晶層；以及該液晶層上的第二基板，其中該多個結構體的各個側面與該第一基板的平面之間的角小於90°，其中該第二電極層至少與該多個結構體的一個側面重疊，其中該第二電極層具有傾斜，且其中該第二電極層包括多個開口。
- 一種液晶顯示裝置，包含：第一基板；該第一基板上的第一結構體、第二結構體、以及第三結構體；該第一結構體、該第二結構體、以及該第三結構體上的第一電極層；該第一電極層上的絕緣層；該絕緣層上的第二電極層，其中該第二絕緣層與該第 一結構體的側面以及該第三結構體的側面重疊；該第二電極層上的液晶層；以及該液晶層上的第二基板，其中該第二電極層具有開口，其中該第一結構體與該第三結構體之間配置有該第二結構體，其中該第二電極層具有傾斜，且其中該開口與該第二結構體重疊。
- 如申請專利範圍第1項的液晶顯示裝置，其中該多個結構體包含有機樹脂材料。
- 如申請專利範圍第2項的液晶顯示裝置，其中該第一結構體、該第二結構體、以及該第三結構體包含有機樹脂材料。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，其中該第一電極層被施加固定電位，以及其中該第二電極層與薄膜電晶體電連接。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，還包含在該液晶層和該第二基板間的第三電極層，其中該第三電極層被施加固定電位。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，其中該第一電極層與薄膜電晶體電連接，並且該第二電極層被施加固定電位。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，其中該絕緣層包含無機絕緣材料。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，其中該液晶層包含呈現藍相的液晶材料。
- 如申請專利範圍第1項的液晶顯示裝置，其中該多個結構體以等間隔配置。
- 如申請專利範圍第2項的液晶顯示裝置，其中該第一結構體、該第二結構體、和該第三結構體以等間隔配置。
- 如申請專利範圍第1或2項的液晶顯示裝置，其中該絕緣層與該第一電極層和該第二電極層直接接觸，以及其中該第二電極層與該液晶層直接接觸。
- 一種液晶顯示裝置的製造方法，包含如下步驟：在第一基板上形成閘極電極；在該第一基板上形成多個結構體；在該多個結構體上形成第一電極層；覆蓋該閘極電極層以及該第一電極層地形成絕緣層；在該絕緣層上形成半導體層，其中該半導體層與該閘極電極層重疊；在該半導體層上形成導電層；在該導電層上形成第二電極層，該第二電極層與該半導體層電連接；將該第二基板中間夾著液晶層固定到該第一基板上，其中，該第二電極層與該多個結構體、該第一電極層以及絕緣層部分重疊，且其中該第二電極層具有傾斜。
- 如申請專利範圍第13項的液晶顯示裝置的製造方法，其中該液晶層使用呈現藍相的液晶材料。
- 如申請專利範圍第13項的液晶顯示裝置的製造方法，其中該液晶層包括手性試劑。
- 如申請專利範圍第13項的液晶顯示裝置的製造方法，其中該液晶層包括光固化樹脂和光聚合引發劑。
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