TWI514354B - 半導體裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

半導體裝置及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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TWI514354B
TWI514354B TW099145537A TW99145537A TWI514354B TW I514354 B TWI514354 B TW I514354B TW 099145537 A TW099145537 A TW 099145537A TW 99145537 A TW99145537 A TW 99145537A TW I514354 B TWI514354 B TW I514354B
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Shunpei Yamazaki
Jun Koyama
Yoshiharu Hirakata
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Semiconductor Energy Lab
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Description

半導體裝置及半導體裝置之製造方法
本發明係關於一種具有由薄膜電晶體(下面，稱為TFT)所構成的電路的半導體裝置及該半導體裝置的製造方法。例如，本發明係關於一種電子裝置，其中，安裝有以液晶顯示面板為代表的電光裝置作為部件。
另外，在本說明書中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而操作的所有裝置，因此電光裝置、半導體電路以及電子設備都是半導體裝置。
在液晶顯示裝置中，為了得到高品質的影像，將像素電極配置成矩陣狀，並且，連接有電晶體而用作為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受到注目。
已知如下主動矩陣型液晶顯示裝置，其中，用作為連接到各像素電極的切換元件，連接將金屬氧化物使用於通道形成區的電晶體(參照專利文獻1及專利文獻2)。
此外，用作為主動矩陣型液晶顯示裝置，已知粗略分類為兩種的類型，亦即，透射型主動矩陣型液晶顯示裝置和反射型主動矩陣型液晶顯示裝置。
透射型液晶顯示裝置使用冷陰極螢光燈等的背光，利用液晶的光學調變操作，藉由對來自背光的光通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來進行選擇，而進行明和暗的顯示，並且藉由組合該明和暗的顯示，以進行影像顯示。
因為透射型液晶顯示裝置使用背光，所以在室外等外部光強的環境下辨識顯示是很困難的。
此外，反射型液晶顯示裝置利用液晶的光學調變操作，藉由對外部光(亦即，入射光)被像素電極反射而輸出到裝置的外部的狀態和入射光不輸出到裝置的外部的狀態來進行選擇，而進行明和暗的顯示，並且藉由組合該明和暗的顯示，以進行影像顯示。
因為與透射型液晶顯示裝置相比，反射型液晶顯示裝置不使用背光，所以具有功耗少的優點，因此其作為可攜式資訊終端的需求高。
因為反射型液晶顯示裝置使用外部光，所以適於在室外等外部光強的環境下的影像顯示。另一方面，在液晶顯示裝置的周圍昏暗，亦即，外部光弱的環境下，辨識顯示是很困難的。
[專利文獻1]日本專利申請公告第2007-123861號公報
[專利文獻2]日本專利申請公告第2007-96055號公報
本發明的目的之一在於提供一種在液晶顯示裝置的周圍昏暗的環境下也可以辨識影像顯示的液晶顯示裝置。
此外，本發明的目的之一在於提供一種可以利用將外部光用作為照明光源的反射模式和使用背光的透射模式的兩個模式來進行影像顯示的液晶顯示裝置。
在一個像素中，設置具有反射經過液晶層而入射的光的區域和透射區域的兩者的像素電極，並且，可以利用用作為照明光源使用外部光的反射模式和作為照明光源使用背光的透射模式的兩個模式來進行影像顯示。
這種液晶顯示裝置在有外部光且該外部光的明亮度足夠的情況下採用反射模式，並且，藉由顯示靜態影像，可以降低功耗。
此外，在有外部光而該外部光的明亮度不足夠(亦即，昏暗)的情況下，使背光較弱地點亮並且利用反射模式來進行顯示，可以實現影像的顯示。
此外，在外部光較弱或完全沒有外部光的情況下，採用透射模式而使背光點亮，可以實現影像的顯示。
此外，較佳的是，設置檢測液晶顯示裝置的周圍的明亮度的感測器，並根據從該感測器獲得到的資料，以進行反射模式、透射模式、背光的導通/截止(on/off)、以及光量的調節。
作為背光的光源，較佳使用多個與冷陰極螢光燈相比可以降低功耗，並且，可以調節光的強弱的發光二極體(LED)。藉由將LED使用於背光，部分調節光的強弱，可以進行對比度大且顏色的可見度高的影像顯示。
本說明書所揭示的本發明之實施例是一種顯示裝置，包括：顯示面板；背光部；以及影像處理電路，其中，顯示面板包括多個像素，每個像素係設置有：設置有透射區域和反射區域的兩者並且控制液晶的配向狀態的像素電極；以及連接到像素電極的電晶體，並且，影像處理電路包括：儲存影像信號的記憶體電路；比較記憶體電路中所儲存的影像信號和連續的框期間中的影像信號並計算差異的比較電路；對顯示面板進行控制的第一驅動電路；以及對背光部的發光進行控制的第二驅動電路，並且，所述顯示裝置具有：動態影像顯示模式，亦即，比較電路判定檢測出差異的連續的框期間為動態影像期間，影像處理電路對顯示面板輸出第一信號，利用驅動電路驅動顯示面板，影像處理電路對背光部輸出第二信號，以及利用第二驅動電路驅動背光部；以及靜態影像顯示模式，亦即，比較電路判定沒有檢測出差異的連續的框期間為靜態影像期間，影像處理電路停止對顯示面板及背光部輸出信號。
此外，在上述結構中，像素電極包括反射電極以及其一部分接觸並重疊於該反射電極之具有透光性的電極(下面，稱為透明電極)。
在本發明之實施例中，設置多個結構體，並且，在結構體的側表面的上方設置反射電極，並且，使用在結構體的頂部表面的上方具有透明電極的像素電極。本發明之實施例是液晶顯示裝置，包括基板之上的多個結構體；覆蓋多個結構體的側表面的反射層；配置於多個結構體的彼此相鄰的側表面之間並且覆蓋反射層的絕緣層；包括隔著絕緣層與反射層重疊的反射區域和與結構體的頂部表面重疊的透射區域的像素電極；電連接到像素電極的電晶體。
此外，在上述結構中，在結構體的剖面上具有彼此相面對的兩個傾斜面，並且，結構體的傾斜面的傾斜角度和與該傾斜面相面對的傾斜面的傾斜角度所形成的角度θT為小於90°，較佳為大於或等於20°且小於或等於60°。
此外，在上述結構中，反射區域是具有彎曲面的反射電極，並且，以反射電極的剖面上最彎曲的點為中心，從該中心彼此相面對的兩個傾斜面所形成的角度θR為大於或等於90°，較佳為大於或等於100°且小於或等於120°。
此外，在上述結構中，結構體的上部位於反射電極的表面的上方，並且，為突出於反射電極的端部大於或等於0.1μm且小於或等於3μm，較佳為大於或等於0.3μm且小於或等於2μm的形狀。
可以提供一種能夠應對外部光的明亮度為各種各樣的環境而進行影像顯示的液晶顯示裝置。此外，也可以在顯示靜態影像的狀態下實現低功耗。
下面，關於本發明的實施例將參照附圖給予詳細的說明。但是，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，就是本發明的模式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不侷限於以下說明。此外，本發明不應該被解釋為僅限定在下面所示的實施例所記載的內容中。
[實施例1]
在本實施例中，參照圖1而說明具有靜態影像模式和動態影像模式的液晶顯示裝置。注意，在本說明書中，以顯示裝置將輸入到顯示裝置的影像信號判定為靜態影像而進行的操作為靜態影像模式，並且，以顯示裝置將輸入到顯示裝置的影像信號判定為動態影像而進行的操作為動態影像模式。
本實施例的顯示裝置100包括A/D轉換電路102、影像處理電路110、顯示面板120以及背光部130(參照圖1)。
影像處理電路110包括記憶體電路111、比較電路112、顯示控制電路113以及選擇電路115。
顯示面板120包括驅動電路部121以及像素部122。在像素部122中，連接到掃描線和信號線的多個像素123被配置成矩陣狀。
此外，像素123包括電晶體、連接到該電晶體的像素電極、及電容器。以在該像素電極和與其對置的對置電極之間夾持液晶層的方式而形成有液晶元件，並且，該像素電極包括反射經過液晶層入射的光的區域和透射區域。
作為液晶元件的一例，有利用液晶的光學調變操作來控制光的透射或非透射的元件。該元件可以由一對電極和液晶層所構成。另外，液晶的光學調變操作係藉由施加到液晶的電場(亦即，縱方向的電場)來予以控制。另外，明確而言，作為液晶元件的一例，可以舉出向列液晶、膽固醇相液晶、近晶相液晶、盤狀液晶、熱致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC)、鐵電液晶、反鐵電液晶、主鏈型液晶、側鏈型高分子液晶、香蕉型液晶等。此外，作為液晶的驅動方法，有TN(扭轉向列)模式、STN(超扭轉向列)模式、OCB(光學補償雙折射)模式、ECB(電控雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(反鐵電液晶)模式、PDLC(聚合物分散型液晶)模式、PNLC(聚合物網路型液晶)模式、賓主模式等。
背光部130包括背光控制電路131以及背光132。背光132所發射的光包含光的三原色，即可。並且，背光132例如配置有白色的發光元件133。
接著，說明本實施例所例示的顯示裝置中的信號流動。
從影像信號供應源101對顯示裝置100輸入類比影像信號。類比影像信號包括影像信號，例如對應於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的信號。
A/D轉換電路102將類比影像信號轉換為數位影像信號並輸出到影像處理電路110。藉由預先將影像信號轉換為數位信號，當在後面檢測影像信號的差異時，可以容易進行檢測。
影像處理電路110利用所輸入的數位影像信號產生LC影像信號和背光信號。LC影像信號是控制顯示面板120的影像信號，並且，背光信號是控制背光部130的信號。
設置在影像處理電路110中的記憶體電路111包括用來儲存關於多個框的影像信號的多個框記憶體。對記憶體電路111所包括的框記憶體的數量沒有特別的限制，而只要是能夠儲存關於多個框的影像信號的元件就可以。注意，框記憶體例如可以由動態隨機存取記憶體(DRAM)、動態隨機存取記憶體(SRAM)等的記憶元件所構成。
注意，框記憶體採用按每個框期間儲存影像信號的結構即可，並且，對框記憶體的數量沒有特別的限制。此外，框記憶體的影像信號由比較電路112及顯示控制電路113選擇性地讀出。
比較電路112是用來選擇性地讀出儲存在記憶體電路111中的連續的框期間的影像信號，並對每個像素進行連續的框之間的該影像信號的比較，並檢測出差異的電路。
注意，根據有沒有檢測出差異，決定顯示控制電路113及選擇電路115的操作。藉由該比較電路112中的影像信號的比較，當在任何一個像素中檢測出差異時，判定檢測出該差異的連續的框期間是動態影像期間。另一方面，藉由比較電路112中的影像信號的比較，當在所有像素中沒有檢測出差異時，判定沒有檢測出該差異的連續的框期間是靜態影像期間。也就是說，比較電路112利用比較電路112中的差異的檢測，來判定連續的框期間的影像信號是用來顯示動態影像的影像信號還是用來顯示靜態影像的影像信號。
注意，也可以將藉由該比較來得到的差異設定為：當超過一定位準時被判定為檢測出差異。注意，也可以將比較電路112設定為不論差異的大小，而根據差異的絕對值判定檢測出差異與否。
注意，雖然在本實施例中示出藉由利用比較電路112檢測出連續的框期間中的影像信號的差異來判定是動態影像還是靜態影像的結構，但是，也可以採用藉由從外部供應切換為靜態影像或動態影像的信號，並根據該切換信號來顯示動態影像或靜態影像的結構。
注意，動態影像是指藉由將按時間分割為多個框的多個影像切換為高速而被人眼辨識為動態影像的影像。明確而言，藉由在每一秒內將影像切換至少六十次(六十框)，可以實現被人眼辨識為閃爍少的動態影像。另一方面，靜態影像是指與動態影像及部分性的動態影像不同的雖然將按時間分割為多個框的多個影像切換為高速來操作但是在連續的框期間例如第n個框和第(n+1)個框中不變化的影像信號。
選擇電路115採用設置多個開關例如由電晶體形成的開關的結構。它是用來當利用比較電路112計算差異並檢測出差異時，亦即，當在連續的框中顯示的影像為動態影像時，從儲存有該影像信號的記憶體電路111內的框記憶體選擇影像信號而輸出到顯示控制電路113的電路。
注意，選擇電路115是當利用比較電路112進行計算並沒有檢測出影像信號的差異時，亦即，當在連續的框中顯示的影像為靜態影像時，不將該影像信號輸出到顯示控制電路113的電路。藉由將選擇電路115設定為當靜態影像時不將影像信號從框記憶體輸出到顯示控制電路113的結構，可以削減功耗。
注意，在本實施例的顯示裝置中，將比較電路112判定為靜態影像而進行的操作稱為靜態影像模式，並且，將比較電路112判定為動態影像而進行的操作稱為動態影像模式。
此外，本實施例所例示的影像處理電路也可以具有模式切換功能。模式切換電路具有可以藉由該顯示裝置的利用者使用手或外部連接設備選擇該顯示裝置的操作模式，以切換動態影像模式或靜態影像模式的功能。
選擇電路115也可以根據從模式切換電路輸入的信號而將影像信號輸出到顯示控制電路113。
例如，在以靜態影像顯示模式操作的情況下，當利用者切換操作模式，從模式切換電路將模式切換信號輸入到選擇電路115時，即使比較電路112沒有檢測出連續的框中的影像信號的差異，選擇電路115也可以實行將所輸入的影像信號依次輸出到顯示控制電路113的模式，亦即，動態影像顯示模式。此外，在以動態影像顯示模式操作的情況下，當利用者切換操作模式，從模式切換電路將模式切換信號輸入到選擇電路115時，即使比較電路112檢測出連續的框中的影像信號的差異，選擇電路115也可以實行只輸出所選擇的一個框的影像信號的信號的模式，亦即，靜態影像顯示模式。其結果，在本實施例的顯示裝置中，動態影像中的一個框被顯示為靜態影像。
顯示控制電路113是根據利用比較電路112檢測出的差異而供應由選擇電路115所選擇的影像信號以及用來控制顯示面板120的驅動電路部121及背光部130的背光控制電路131的信號的電路。
明確而言，顯示控制電路113供應用以控制對顯示面板120供應開始脈衝SP及時鐘信號CK等的控制信號或者停止對顯示面板120供應開始脈衝SP及時鐘信號CK等的控制信號的切換信號。此外，顯示控制電路113對背光控制電路131供應用來控制背光的點亮及非點亮(on and off)的信號。
當被比較電路112判定為動態影像時，影像信號由記憶體電路111藉由選擇電路115讀出並由顯示控制電路113供應到驅動電路部121，並且，控制信號由顯示控制電路113供應到驅動電路部121。
另一方面，當被比較電路112判定為靜態影像時，在顯示控制電路113中影像信號不被供應到驅動電路部121，並且，停止對驅動電路部121、背光控制電路131的各種控制信號的供應。
此外，實施例所例示的顯示裝置包括背光點亮電路和測光電路，並且，背光點亮電路和測光電路也可以被連接到背光控制電路131。背光點亮電路是用來使該顯示裝置的利用者使用手或外部連接設備輸入使背光點亮及非點亮的信號的電路，並且，測光電路是用來測量使用該顯示裝置的環境的明亮度的電路。
例如，在昏暗的環境下利用本實施例所例示的顯示裝置的情況下，將信號藉由背光點亮電路、測光電路輸入到背光控制電路131，從而可以使背光點亮。注意，也可以設定為如下：預先設定測光電路的臨界值，並且，當使用環境的明亮度低於臨界值時，使背光點亮。
在顯示根據本實施例的結構的靜態影像的期間中，可以削減像頻繁地寫入影像信號那樣的操作。此外，因為可以在不使用背光的情況下顯示靜態影像，所以功耗極小。
此外，本實施例所例示的顯示裝置除了可以在降低功耗的情況下顯示靜態影像以外，還可以顯示全彩色影像及動態影像。
此外，當看到藉由多次的影像信號的寫入而得到的影像時，入眼看到多次改變的影像。因此，有可能使人眼疲勞。如同本實施例所說明者，藉由採用削減了影像信號的寫入次數的結構，也可以得到降低眼的疲勞的效果。
[實施例2]
在本實施例中，使用像素連接圖、時序圖等而說明液晶顯示裝置的驅動方法。首先，圖2示出液晶顯示裝置的顯示面板的示意圖。在圖2中，顯示面板包括：像素部201、掃描線202(也稱為閘極線)、信號線203(也稱為資料線)、像素210、共用電極218、電容線路219、掃描線側驅動電路206、信號線側驅動電路207。
像素210包括像素電晶體212、液晶元件213、電容器214。像素電晶體212的閘極係連接到掃描線202，被使用作為源極電極和汲極電極的其中一者的第一端子係連接到信號線203，並且，被使用作為源極電極和汲極電極中的另一者的第二端子係連接到液晶元件213的其中一個電極及電容器214的第一電極。注意，液晶元件213的另一個電極係連接到共用電極218。注意，電容器214的第二電極係連接到電容線路219。注意，像素電晶體212較佳由具有薄的氧化物半導體層的薄膜電晶體(TFT)所構成。
另外，薄膜電晶體是指至少具有三個端子，亦即，閘極、汲極電極以及源極電極的元件，在汲極區和源極區之間具有通道區，並且可以使電流藉由汲極區、通道區及源極區流過。在此，因為源極電極和汲極電極根據電晶體的結構或操作條件等而交換，所以很難限定哪個是源極電極哪個是汲極電極。因此，在本文件(說明書、申請專利範圍、圖式等)中，有時不將用作為源極電極及汲極電極的區域稱為源極電極或汲極電極。在此情況下，作為一個例子，有時將用作為源極電極或汲極電極的區域分別稱為第一端子、第二端子。或者，有時將用作為源極電極或汲極電極的區域分別稱為第一電極、第二電極。或者，有時將用作為源極電極或汲極電極的區域分別稱為源極區、汲極區。
注意，掃描線側驅動電路206、信號線側驅動電路207較佳被設置在與像素部201相同的基板之上，但是並不一定必須要這樣設置。然而，藉由將掃描線側驅動電路206、信號線側驅動電路207設置在與像素部201相同的基板之上，可以削減與外部連接的連接端子之數目，所以可以謀求實現液晶顯示裝置的小型化。
注意，像素210係配置(排列)成矩陣狀。在此，像素配置(排列)成矩陣狀的情況包括在縱向方向或橫向方向上像素在直線上列隊而被配置的情況、在鋸齒線上被配置的情況。因此，例如包括：當以三種顏色的色彩要素(例如，RGB)進行全彩色顯示時，濾色片被排列為條形的情況；當以三種顏色的色彩要素(例如，RGB)進行全彩色顯示時，三種色彩要素的點被排列為三角形的情況。
注意，載明有“A與B連接”的情況包括A與B電連接的情況、A與B功能性地連接的情況、A與B直接連接的情況。
接著，參照圖3A而說明顯示面板的操作和背光的操作。如同上述實施例所說明者，顯示面板的操作被粗略分類為動態影像顯示期間301和靜態影像顯示期間302。
注意，較佳的是，將動態影像顯示期間301中的一個框期間的週期(或者框頻率)設定為少於或等於1/60秒(多於或等於60Hz)。藉由提高框頻率，可以使看影像的人不感覺到閃爍。此外，藉由在靜態影像顯示期間302中，使一個框期間的週期極長，例如長於或等於一分鐘(少於或等於0.017Hz)，與多次切換相同的影像的情況相比，可以降低眼睛的疲勞。
注意，當作為像素電晶體212的半導體層而使用氧化物半導體時，可以使氧化物半導體中的載子極少，所以可以降低截止電流。因此，在像素中，可以將影像信號等的電信號的保持時間設定得長，並且，也可以將寫入間隔設定得長。因此，可以將一個框期間的週期設定得長，並且，可以降低靜態影像顯示期間302中的刷新操作的頻率，所以可以進一步提高抑制功耗的效果。
在圖3A所示的動態影像顯示期間301中，對各像素分配影像信號，並且，將用來顯示動態影像的驅動電路控制信號供應到驅動電路，從而驅動電路操作。此外，在圖3A所示的動態影像顯示期間301中，白色光的背光根據背光控制信號而操作。並且，作為顯示面板一例，藉由採用利用R(紅色)G(綠色)B(藍色)的濾色片以使特定的波長的光透射過的結構，可以進行彩色的動態影像顯示。
在圖3A所示的靜態影像顯示期間302中，如同上述實施例所說明者，因為彩色顯示利用反射光的透射或非透射來進行，用以寫入靜態影像的影像信號的驅動電路控制信號被供應到驅動電路，從而驅動電路操作。注意，在寫入影像信號以外的期間中，藉由使驅動電路控制電路成為不操作的狀態，可以謀求實現低功耗化。此外，在圖3A所示的靜態影像顯示期間302中，採用利用外部光的反射光視覺確認到顯示的結構，背光根據背光控制信號而成為不操作的狀態。並且，顯示面板可以進行彩色的靜態影像顯示。
注意，在靜態影像顯示期間302中，當利用反射光的透射或非透射來顯示靜態影像時，也可以根據濾色片的配置而顯示利用白色和黑色的灰度級的靜態影像。在此情況下，採用如下結構即可：作為輸入的影像信號，供應用來顯示白色和黑色的灰度級的影像信號。
接著，參照圖3B的時序圖而詳細說明圖3A的動態影像顯示期間301，並且，參照圖3C的時序圖而詳細說明圖3A的靜態影像顯示期間302。注意，圖3B及圖3C所示的時序圖為了說明而誇大表示，所以除了特別說明的情況以外，各信號不同步地操作。
首先，說明圖3B。在圖3B中，作為一個例子，示出動態影像顯示期間301中的對掃描線側驅動電路106供應的時鐘信號GCK及開始脈衝GSP、對信號線側驅動電路107供應的時鐘信號SCK、開始脈衝SSP、影像信號data、背光的點亮狀態。注意，作為背光，藉由使用白色LED，可以謀求實現低功耗化及長壽命化。
在動態影像顯示期間301中，時鐘信號GCK成為一直供應的時鐘信號。此外，開始脈衝GSP成為對應於垂直同步頻率的脈衝。此外，時鐘信號SCK成為一直供應的時鐘信號。此外，開始脈衝GSP成為對應於一個閘極選擇期間的脈衝。注意，在動態影像顯示期間301中，影像信號被寫入到對應於R(紅色)G(綠色)B(藍色)的像素，並且，藉由控制背光的光的透射或非透射，可以使看的人視覺確認到彩色的動態影像顯示。
接著，說明圖3C。在圖3C中，將靜態影像顯示期間302分類為靜態影像寫入期間303、靜態影像保持期間304而進行說明。
在靜態影像寫入期間303中，時鐘信號GCK成為用來進行一個畫面的寫入的時鐘信號。此外，起始脈衝GSP成為用來進行一個畫面的寫入的脈衝。此外，時鐘信號SCK成為用來進行一個畫面的寫入的時鐘信號。此外，起始脈衝SSP成為用來進行一個畫面的寫入的脈衝。注意，在靜態影像寫入期間303中，以利用反射光來進行彩色顯示的影像信號RGB顯示靜態影像，所以背光成為非點亮的狀態。
在靜態影像保持期間304中，為了停止信號線側驅動電路及掃描線側驅動電路的操作，而停止時鐘信號GCK、起始脈衝GSP、時鐘信號SCK、起始脈衝SSP的供應。所以在靜態影像保持期間304中，可以降低電力消耗，所以可以謀求實現低功耗化。注意，在靜態影像保持期間304中，在靜態影像寫入期間303中寫入到像素的影像信號由其截止電流極小的像素電晶體保持，所以可以保持長於或等於一分鐘的彩色顯示的靜態影像期間。此外，也可以在靜態影像保持期間304所保持的影像信號經過一定的期間而降低之前，新設置靜態影像寫入期間303，並寫入與前面的期間的影像信號相同的影像信號(刷新操作)，而再度得到靜態影像保持期間304。
注意，在靜態影像保持期間304中，為了謀求實現低功耗化，而使背光成為非點亮的狀態。此外，當由於外部光的反射光而難以視覺確認到彩色顯示的靜態影像時，藉由使背光的光點亮而繼續顯示，可以提高可見度，並且，可以提高液晶顯示裝置的方便性。
本實施例所說明的液晶顯示裝置當進行靜態影像顯示時可以實現低功耗化。
本實施例可以與實施例1所記載的結構適當地組合來實施。
[實施例3]
圖4示出液晶顯示模組190的結構。液晶顯示模組190包括背光部130、位於與背光部130重疊的位置上的濾色片、液晶元件被設置成矩陣狀的顯示面板120、夾持顯示面板120的偏光板125a及偏光板125b。背光部130發射平面狀且均勻的白色光。例如，背光部130可以在導光板的端部配置白色的發光元件133並在與顯示面板120之間設置擴散板134。此外，用作為外部輸入端子的FPC(可撓性印刷電路)126係電連接到設置在顯示面板120中的端子部。
在圖4中，三種顏色的光135由箭頭(R、G及B)示意地示出。從背光部130發射的光由與顯示面板120的濾色片重疊的液晶元件調變，然後從液晶顯示模組190傳達至觀察者，所以，觀察者看到影像。
此外，圖4示意地示出外部光139透射顯示面板120上的液晶元件並被其下部電極反射的情況。透射液晶元件的光的強度由影像信號調變，所以觀察者也可以根據外部光139的反射光而看到影像。
圖5A是顯示區域的平面圖，示出一個像素的像素。圖5B是圖5A的線Y1-Y2以及線Z1-Z2的剖面圖。
在圖5A中，多個源極電極佈線層(包括源極電極層405a或汲極電極層405b)以彼此平行(圖式中在上下方向上延伸)且彼此分開的方式而被配置。多個閘極佈線層(包括閘極電極層401)以在與源極電極佈線層大體正交的方向上(圖式中在左右方向上)延伸且彼此分開的方式而被配置。電容佈線層408被配置在與多個閘極佈線層分別相鄰的位置上，並且，在與閘極佈線層大體平行的方向上，亦即，在與源極電極佈線層大體正交的方向上(附圖中在左右方向上)延伸。
圖5A和5B的液晶顯示裝置是半透射型液晶顯示裝置，並且，像素區域由反射區域498及透射區域499所構成。在反射區域498中，作為像素電極層而在透明電極層447之上形成反射電極層446。在透射區域499中，作為像素電極層而只形成透明電極層447。注意，雖然在圖5A和5B中示出在層間膜413之上依次層疊透明電極層447、反射電極層446的實例，但是也可以在層間膜413之上依次層疊反射電極層446、透明電極層447。在電晶體450之上設置絕緣層407、保護絕緣層409及層間膜413，並且，在形成於絕緣層407、保護絕緣層409及層間膜413中的開口(接觸孔)中，透明電極層447及反射電極層446係電連接到電晶體450。在透射區域499中，在保護絕緣層409與層間膜413之間設置用作為濾色片的著色層416。
如圖5B所示，在第二基板442之上形成共用電極層(也稱為對置電極層)448，並且，該共用電極層448夾著液晶層444而與第一基板441之上的透明電極層447及反射電極層446相面對。注意，在圖5A和5B所示的液晶顯示裝置中，在透明電極層447及反射電極層446與液晶層444之間設置有配向膜460a，並且，在用共電極層448與液晶層444之間設置有配向膜460b。配向膜460a和配向膜460b是具有控制液晶的配向的功能的絕緣層，並且，根據液晶材料而也可以不設置。
電晶體450是底部閘極結構的反轉堆疊型電晶體的實例，電晶體450包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403、源極電極層405a以及汲極電極層405b。此外，層疊與閘極電極層401相同的製程形成的電容佈線層408、閘極絕緣層402以及與源極電極層405a或汲極電極層405b相同的製程形成的導電層449，以形成電容器。注意，較佳的是，覆蓋電容佈線層408地形成由鋁(Al)、銀(Ag)等反射導電膜所形成的反射電極層446。
本實施例所示的半透射型液晶顯示裝置藉由控制電晶體450的導通/截止來在透射區域499中顯示彩色動態影像，並且，藉由控制電晶體450的導通/截止來在反射區域498中顯示單色(黑色和白色)靜態影像。
在透射區域499中，利用來自設置在第一基板441側的背光的入射光來進行影像顯示。當在液晶顯示裝置中設置用作為濾色片的著色層時，可以在透射區域中，藉由使著色層透射過來自背光的光來進行彩色顯示。例如，當進行全彩色顯示時，濾色片由呈現紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的材料形成即可。此外，也可以利用呈現黃色、藍綠色、紫紅色等的材料來予以形成。
圖5A和5B是在保護絕緣層409和層間膜413之間設置用作為濾色片的著色層416的實例。因為著色層416用作為濾色片，所以使用只透射該被著色的彩色的光的材料來形成的透光樹脂層，即可。根據所包含的著色材料的濃度和光的透射率的關係，而適當地控制著色層416的最適的膜厚度，即可。在根據彩色的顏色而彩色的透光樹脂層的膜厚度不同或者具有起因於電晶體的凹凸不平的情況下，層疊透射具有可見光區域的波長的光(所謂的無色透明)的絕緣層，以使層間膜的表面平坦化。
當將著色層416直接形成在第一基板441側上時，可以對形成區域進行更精密的控制，並且，可以應對微細圖案的像素。此外，也可以將彩色膜416用作為層間膜。
彩色膜416也可以使用感光性、非感光性的有機樹脂並利用塗敷法來予以形成。
另一方面，在反射區域498中藉由利用反射電極層446反射從第二基板442側入射的外部光而進行影像顯示。
圖6和圖7示出在液晶顯示裝置中在反射電極層446上形成凹凸不平的實例。圖6是藉由在反射區域498中將層間膜413的表面形成為凹凸形狀，以在反射電極層446上形成凹凸形狀的實例。可以進行選擇性的蝕刻加工，以形成層間膜413表面的凹凸形狀。例如，可以對感光性的有機樹脂進行微影製程來形成具有凹凸形狀的層間膜413。此外，圖7是藉由在反射區域498中在層間膜413上設置凸形狀的結構，以在反射電極層446上形成凹凸形狀的實例。注意，在圖7中，利用絕緣層480及絕緣層482的疊層來形成凸形狀的結構。例如，作為絕緣層480，可以使用氧化矽、氮化矽等無機絕緣層，並且，作為絕緣層482，可以使用聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等有機樹脂。首先，藉由濺射法在層間膜413之上形成氧化矽膜，並且，藉由塗布法在氧化矽膜之上形成聚醯亞胺樹脂膜。將氧化矽膜用作為蝕刻停止層，對聚醯亞胺樹脂膜進行蝕刻加工。藉由以受到加工的聚醯亞胺樹脂層為掩模對氧化矽膜進行蝕刻加工，可以形成如圖7所示的由絕緣層480和絕緣層482的疊層構成的凸形狀的結構。
如圖6及圖7所示，當反射電極層446的表面具有凹凸不平時，使所入射的外部光漫反射，從而可以進行更良好的影像顯示。因此，提高影像顯示的可見度。
注意，雖然在圖5A和5B、圖6及圖7中示出在反射區域498中進行黑白顯示的實例，但是也可以在反射區域498中進行彩色顯示。圖8示出在透射區域499及反射區域498的兩者中進行全彩色顯示的實例。
圖8A和8B是在第二基板442和共用電極層448之間設置濾色片470的實例。藉由在反射電極層446和可見側的第二基板442之間設置濾色片470，被反射電極層446反射的光透射濾色片470，所以可以進行彩色顯示。
也可以將濾色片設置在第二基板442的外側(與液晶層444相反的一側)。
注意，藉由在圖6及圖7中如圖8A和8B所示那樣設置濾色片470而代替著色層416，即便在反射區域498也可以進行全彩色顯示。
本實施例可以與實施例1或實施例2自由組合。
[實施例4]
在本實施例中示出可應用於本說明書所揭示的液晶顯示裝置的電晶體的例子。對可應用於本說明書所揭示的液晶顯示裝置的電晶體的結構沒有特別的限制，例如可以採用具有頂部閘極結構或底部閘極結構的堆疊型及平面型等。此外，電晶體可以採用形成一個通道形成區的單閘極結構、形成兩個通道形成區的雙閘極(double gate)結構或形成三個通道形成區的三閘極結構。另外，還可以採用在通道區上及下隔著閘極絕緣層配置兩個閘極電極層的雙閘極(dual gate)型。另外，圖9A至9D示出電晶體的剖面結構的一例。圖9A至9D所示的電晶體將氧化物半導體用作為半導體。使用氧化物半導體的優點是藉由較簡單且低溫的製程可以得到高遷移率及低截止電流。但是，也可以使用其他半導體。
圖9A所示的電晶體410是底部閘極結構的薄膜電晶體的其中之一，且還將其稱為反轉堆疊型薄膜電晶體。
電晶體410在具有絕緣表面的基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403、源極電極層405a及汲極電極層405b。此外，設置有覆蓋電晶體410並層疊在氧化物半導體層403的絕緣層407。在絕緣層407之上還形成有保護絕緣層409。
圖9B所示的電晶體420是被稱為通道保護型(也稱為通道阻絕型)的底部閘極結構的其中之一，且還將其稱為反轉堆疊型薄膜電晶體。
電晶體420在具有絕緣表面的基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403、覆蓋氧化物半導體層403的通道形成區的用作為通道保護層的絕緣層427、源極電極層405a及汲極電極層405b。此外，覆蓋電晶體420地形成有保護絕緣層409。
圖9C所示的電晶體430是底部閘極型的薄膜電晶體，並且在具有絕緣表面的基板的基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、源極電極層405a、汲極電極層405b及氧化物半導體層403。此外，設置有覆蓋電晶體430並與氧化物半導體層403接觸的絕緣層407。在絕緣層407之上還形成有保護絕緣層409。
在電晶體430中，與基板400及閘極電極層401上接觸地設置閘極絕緣層402，在閘極絕緣層402上接觸地設置主動電極層405a、汲極電極層405b。而且，在閘極絕緣層402及源極電極層405a、汲極電極層405b之上設置有氧化物半導體層403。
圖9D所示的電晶體440是頂部閘極結構的薄膜電晶體的其中之一。電晶體440在具有絕緣表面的基板400之上包括絕緣層437、氧化物半導體層403、源極電極層405a、汲極電極層405b、閘極絕緣層402、閘極電極層401。與源極電極層405a、汲極電極層405b分別接觸地設置有佈線層436a、佈線層436b，並且源極電極層405a、汲極電極層405b分別與佈線層436a、佈線層436b電連接。
在本實施例中，如上所述，作為半導體層使用氧化物半導體層403。作為使用於氧化物半導體層403的氧化物半導體，可以使用四元金屬的氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導體、三元金屬的氧化物的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體、In-Sn-Zn-O類氧化物半導體、In-Al-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Al-Zn-O類氧化物半導體、二元金屬的氧化物的In-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Zn-O類氧化物半導體、Al-Zn-O類氧化物半導體、Zn-Mg-O類氧化物半導體、Sn-Mg-O類氧化物半導體、In-Mg-O類氧化物半導體、In-O類氧化物半導體、Sn-O類氧化物半導體、Zn-O類氧化物半導體等。此外，上述氧化物半導體也可以包含SiO2 。在此，例如In-Ga-Zn-O類氧化物半導體是指至少包含In、Ga及Zn的氧化物，且對其組成比沒有特別的限制。此外，也可以包含In、Ga及Zn以外的元素。
另外，作為氧化物半導體層403，可以使用以化學式InMO3 (ZnO)m (m>0)表示的薄膜。在此，M表示選自Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬元素。例如，作為M，有Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。
使用氧化物半導體層403的電晶體410、420、430、440可以降低截止狀態下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長影像資料等的電信號的保持時間，並也可以將寫入間隔設定得長。從而，因為可以減少刷新操作的頻率，所以可以發揮抑制功耗的效果。
此外，由於使用氧化物半導體層403的電晶體410、420、430、440可以獲得較高的電場效應遷移率，所以可以進行高速驅動。因此，藉由將該電晶體使用於液晶顯示裝置的像素部，可以提供高影像品質的影像。另外，因為該電晶體可以在同一基板之上分別製造驅動電路部、像素部，所以可以縮減液晶顯示裝置的部件數量。
對能夠使用於具有絕緣表面的基板400的基板沒有大的限制，而使用玻璃基板諸如鋇硼矽酸鹽玻璃基板、鋁硼矽酸鹽玻璃基板等。
在底部閘極結構的電晶體410、420、430中，也可以將成為基底膜的絕緣膜設置在基板和閘極電極層之間。基底膜具有防止來自基板的雜質元素的擴散的功能，並且使用由選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜或氧氮化矽膜中的一種膜或多種膜所構成的疊層結構以形成該基底膜。
作為閘極電極層401的材料，可以使用鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等的金屬材料或以上述金屬材料為主要成分的合金材料，以單層或疊層形成閘極電極層401。
作為閘極絕緣層402，可以藉由電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層或氧化鉿層的單層或疊層形成。例如，作為第一閘極絕緣層，藉由電漿CVD法形成厚度為大於或等於50 nm且小於或等於200 nm的氮化矽層(SiNy (y>0))，且在第一閘極絕緣層上層疊用作為第二閘極絕緣層的厚度為大於或等於5 nm且小於或等於300 nm的氧化矽層(SiOx (x>0))，來形成總厚度為200 nm的閘極絕緣層。
作為使用於源極電極層405a、汲極電極層405b的導電膜，例如可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素或以上述元素為成分的合金膜、組合上述元素的合金膜等。此外，還可以採用在Al、Cu等的金屬層的下側或上側的其中一者或兩者層疊Ti、Mo、W等的高熔點金屬層的結構。另外，也可以藉由使用添加有防止在Al膜中產生小丘或晶須的元素(Si、Nd、Sc等)的Al材料，以提高耐熱性。
如同連接到源極電極層405a、汲極電極層405b的佈線層436a、佈線層436b那樣的導電膜也可以使用與源極電極層405a、汲極電極層405b同樣的材料。
此外，作為成為源極電極層405a、汲極電極層405b(包括由與它們相同的層所形成的佈線層)的導電膜，也可以使用導電金屬氧化物形成。作為導電金屬氧化物，可以使用氧化銦(In2 O3 )、氧化錫(SnO2 )、氧化鋅(ZnO)、氧化銦氧化錫合金(In2 O3 -SnO2 ，縮寫為ITO)、氧化銦氧化鋅合金(In2 O3 -ZnO)或使這些金屬氧化物材料包含氧化矽的材料。
作為絕緣層407、427、437，可以典型地使用無機絕緣膜諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜或氧氮化鋁膜等。
作為保護絕緣層409，可以使用無機絕緣膜諸如氮化矽膜、氮化鋁膜、氮氧化矽膜、氮氧化鋁膜等。
此外，也可以在保護絕緣層409之上形成平坦化絕緣膜以減少因電晶體產生的表面凹凸。作為平坦化絕緣膜，可以使用聚醯亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯等的有機材料。此外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)等。另外，也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，以形成平坦化絕緣膜。
像這樣，在本實施例中，藉由使用包括氧化物半導體層的電晶體，可以提供高功能的液晶顯示裝置。
[實施例5]
在本實施例中，參照圖10A至10E對包括氧化物半導體層的電晶體及製造方法的一例進行詳細說明。可以與上述實施例同樣地進行與上述實施例相同部分或具有同樣功能的部分及製程，而省略重複說明。此外，省略相同部分的詳細說明。
圖10A至10E示出電晶體的剖面結構的一例。圖10A至10E所示的電晶體510是與圖9A所示的電晶體410相同的底部閘極結構的反轉堆疊型薄膜電晶體。
作為使用於本實施例的半導體層的氧化物半導體，使用如下一種氧化物半導體，其中，藉由以從氧化物半導體去除n型雜質的氫，並儘量不包含氧化物半導體的主要成分之外的雜質的方式進行高度純化，實現i型(本徵)或實質上i型(本徵)。也就是說，其特徵是不藉由添加雜質實現i型化，而藉由儘量去除氫、水等的雜質，來實現高度純化的i型(本徵半導體)或近於高度純化的i型。從而，電晶體510所具有的氧化物半導體層是高度純化及在電性i型(本徵)化的氧化物半導體層。
此外，在高度純化的氧化物半導體中，載子極少(接近於0)，載子濃度低於1×1014 /cm3 ，較佳低於1×1012 /cm3 ，更佳低於1×1011 /cm3 。
因為在氧化物半導體中載子極少，所以可以降低電晶體的截止電流。截止電流越少越較佳。
明確而言，上述的具備氧化物半導體層的薄膜電晶體可以在室溫下將通道寬度的每1μm的截止電流密度設定為少於或等於10aA/μm(1×10-17 A/μm)或少於或等於1aA/μm(1×10-18 A/μm)，進一步設定為少於或等於10zA/μm(1×10-20 A/μm)。
藉由將在截止狀態下的電流值(截止電流值)極小的電晶體用作為實施例1的像素部中的電晶體，可以以很少的影像資料的寫入次數來進行靜態影像區中的刷新操作。
此外，上述的具備氧化物半導體層的電晶體510幾乎沒有導通電流的溫度依賴性，並且截止電流仍極小。
下面，參照圖10A至10E而說明在基板505之上製造電晶體510的製程。
首先，在具有絕緣表面的基板505之上形成導電膜，然後藉由第一微影製程形成閘極電極層511。另外，也可以藉由噴墨法形成抗蝕劑掩模。因為當藉由噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光罩，所以可以減少製造成本。
作為具有絕緣表面的基板505，可以使用與實施例4所示的基板400同樣的基板。在本實施例中，使用玻璃基板作為基板505。
也可以在基板505和閘極電極層511之間設置成為基底膜的絕緣膜。基底膜具有防止來自基板505的雜質元素的擴散的功能，並且使用由選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧氮化矽膜中的一種膜或多種膜構成的疊層結構形成基底膜。
此外，作為閘極電極層511的材料，可以使用鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等的金屬材料或以上述金屬材料為主要成分的合金材料，並且，以單層或疊層形成閘極電極層511。
接著，在閘極電極層511之上形成閘極絕緣層507。作為閘極絕緣層507，可以藉由電漿CVD法或濺射法等並使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層或氧化鉿層的單層或疊層形成。
作為本實施例的氧化物半導體，使用藉由去除雜質而實現i型化或實質上i型化的氧化物半導體。因為這種高度純化的氧化物半導體對介面能階、介面電荷極敏感，所以氧化物半導體層和閘極絕緣層之間的介面是重要的。由此，與高度純化的氧化物半導體接觸的閘極絕緣層被要求高品質化。
例如，使用微波(例如，頻率為2.45 GHz)的高密度電漿CVD可以形成緻密且絕緣耐壓性及品質高的絕緣層，所以是較佳的。這是因為藉由使高度純化的氧化物半導體和高品質的閘極絕緣層密接，可以降低介面能階而使介面特性良好。
當然，只要能夠形成用作為閘極絕緣層的優質的絕緣層，就可以應用濺射法、電漿CVD法等的其他膜形成方法。此外，也可以採用藉由膜形成之後的熱處理，對其膜性質、與氧化物半導體之間的介面特性進行改善的絕緣層。總之，只要採用如下絕緣層就可以：作為閘極絕緣層的膜性質良好，並且，可以降低與氧化物半導體之間的介面能階密度而形成良好的介面。
此外，為了儘量不使閘極絕緣層507、氧化物半導體膜530包含氫、羥基及水分，作為在形成氧化物半導體膜530之前進行的預處理，較佳在濺射裝置的預備加熱室中對形成有閘極電極層511的基板505或形成到閘極絕緣層507的基板505進行預備加熱，以對吸附到基板505的氫、水分等的雜質進行脫離及排氣。注意，作為設置在預備加熱室的排氣單元，較佳使用低溫泵。另外，也可以省略該預備加熱處理。此外，也可以同樣地在形成絕緣層516之前對形成到源極電極層515a及汲極電極層515b的基板505進行該預備加熱。
接著，在閘極絕緣層507之上形成厚度為大於或等於2 nm且小於或等於200 nm，較佳為大於或等於5 nm且小於或等於30 nm的氧化物半導體膜530(參照圖10A)。
另外，較佳的是，在藉由濺射法形成氧化物半導體膜530之前，進行引入氬氣體產生電漿的反向濺射，以去除附著於閘極絕緣層507表面的粉狀物質(也稱為微粒、塵屑)。反向濺射是指如下一種方法，其中，不對靶材側施加電壓而在氬氛圍下使用RF電源對基板側施加電壓而在基板附近形成電漿，以對表面進行改善。另外，也可以使用氮、氦、氧等而代替氬氛圍。
作為使用於氧化物半導體膜530的氧化物半導體，可以使用實施例4所示的四元金屬氧化物、三元金屬氧化物、二元金屬氧化物、In-O類、Sn-O類、Zn-O類等的氧化物半導體。此外，上述氧化物半導體也可以包含SiO2 。在本實施例中，作為氧化物半導體膜530，使用In-Ga-Zn-O類氧化物靶材並藉由濺射法進行膜形成。該步驟的剖面圖相當於圖10A。此外，可以在稀有氣體(典型上是氬)氛圍下、氧氛圍下或稀有氣體和氧的混合氛圍下藉由濺射法形成氧化物半導體膜530。
作為使用於藉由濺射法製造氧化物半導體膜530的靶材，例如可以使用具有In2 O3 :Ga2 O3 :ZnO=1：1：1[摩爾比]的組成比的靶材。此外，還可以使用具有In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：2[摩爾比]或者In2 O3 ：Ga2 O3 ：ZnO=1：1：4[摩爾比]的組成比的靶材。氧化物靶材的填充率為高於或等於90%且低於或等於100%，較佳為高於或等於95%且低於或等於99.9%。藉由使用高填充率的金屬氧化物靶材，所形成的氧化物半導體膜成為緻密的膜。
作為在形成氧化物半導體膜530之際使用的濺射氣體，較佳使用去除了氫、水、羥基或氫化物等雜質的高純度氣體。
在保持為減壓狀態的沉積室中保存基板，將基板溫度設定為高於或等於100℃且低於或等於600℃，較佳設定為高於或等於200℃且低於或等於400℃。藉由一邊加熱基板一邊進行膜形成，可以降低所形成的氧化物半導體膜所包含的雜質濃度。此外，可以減輕濺射所引起的損傷。而且，一邊去除沉積室中的殘留水分一邊引入去除了氫及水分的濺射氣體，使用上述靶材在基板505之上形成氧化物半導體膜530。為了去除沉積室中的殘留水分，較佳使用吸附型的真空泵，例如低溫泵、離子泵、鈦昇華泵。此外，作為排氣單元，也可以使用配備有冷阱的渦輪泵。在使用低溫泵進行排氣的沉積室中，例如因為對氫原子、水(H2 O)等的包含氫原子的化合物(更佳的是包含碳原子的化合物)等進行了排氣，所以可以降低在該沉積室中形成的氧化物半導體膜所包含的雜質濃度。
作為膜形成條件的一例，可以應用如下條件：基板和靶材之間的距離為100 mm，壓力為0.6 Pa，直流(DC)電源為0.5 kW，氧(氧流量比率為100%)氛圍。另外，藉由使用脈衝直流電源，可以減輕在進行膜形成時產生的粉狀物質(也稱為微粒、塵屑)，且膜厚度分佈也變得均勻，所以是較佳的。
接著，藉由第二微影製程而將氧化物半導體膜530加工為島狀的氧化物半導體層。此外，也可以藉由噴墨法形成用來形成島狀的氧化物半導體層的抗蝕劑掩模。因為當藉由噴墨法形成抗蝕劑掩模時不使用光罩，所以可以降低製造成本。
此外，當在閘極絕緣層507中形成接觸孔時，可以在進行氧化物半導體膜530的加工同時進行該製程。
注意，作為在此進行的氧化物半導體膜530的蝕刻，可以採用乾式蝕刻及濕式蝕刻的其中一者或者兩者。例如，作為使用於氧化物半導體膜530的濕式蝕刻的蝕刻劑，可以使用：混合有磷酸、醋酸、硝酸的溶液等。此外，還可以使用ITO07N(由日本關東化學株式會社所製造)。
接著，對氧化物半導體層進行第一加熱處理。藉由該第一加熱處理，可以進行氧化物半導體層的脫水化或脫氬化。第一加熱處理的溫度為高於或等於400℃且低於或等於750℃或者高於或等於400℃且低於基板的應變點。在此，對加熱處理裝置的其中之一的電爐引入基板，在氮氛圍下以450℃對氧化物半導體層進行一個小時的加熱處理，然後不接觸於大氣以防止水、氫混入到氧化物半導體層，由此獲得氧化物半導體層531(參照圖10B)。
注意，加熱處理裝置不侷限於電爐而也可以包括由電阻加熱器等的加熱器的熱傳導或熱輻射對待處理物進行加熱的裝置。例如，可以使用氣體快速熱退火(GRTA)設備、燈快速熱退火(LRTA)設備等的快速熱退火(RTA)設備。LRTA設備是利用鹵素燈、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或者高壓汞燈等的燈發射的光(電磁波)的輻射來加熱待處理物的設備。GRTA設備是利用高溫的氣體來進行加熱處理的設備。作為高溫的氣體，使用在進行加熱處理的情況下也不與待處理物起反應的惰性氣體如氬等的稀有氣體或氮。
例如，作為第一加熱處理可以進行GRTA，其中，將基板移動到加熱到高溫，亦即，650℃至700℃的惰性氣體中，進行幾分鐘的加熱，然後將基板從加熱到高溫的惰性氣體中取出。
另外，在第一加熱處理中，較佳不使氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體包含水、氫等。或者，將引入到加熱處理裝置的氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體的純度設定為6N(99.9999%)或更高，較佳設定為7N(99.99999%)或更高(亦即，將雜質濃度設定為1 ppm或更低，較佳設定為0.1 ppm或更低)。
此外，也可以在藉由第一加熱處理而對氧化物半導體層進行加熱之後，對相同的爐中引入高純度的氧氣體、高純度的N2 O氣體或超乾燥氣體(露點為低於或等於-40℃，較佳為低於或等於-60℃)。較佳不使氧氣體或N2 O氣體包含水、氫等。此外，將引入到加熱處理裝置的氧氣體或N2 O氣體的純度設定為6N或更高，較佳設定為7N或更高(亦即，將氧氣體或N2 O氣體中的雜質濃度設定為1 ppm或更低，較佳設定為0.1 ppm或更低)。利用氧氣體或N2 O氣體的作用來供給因藉由脫水化處理或脫氫化處理的雜質消除製程而同時減少的構成氧化物半導體的主要成分材料的氧，以使氧化物半導體層高度純化及在電性上i型(本徵)化。
此外，也可以對加工為島狀的氧化物半導體層之前的氧化物半導體膜530進行氧化物半導體層的第一加熱處理。在此情況下，在第一加熱處理之後將基板從加熱裝置取出而進行微影製程。
注意，除了上述之外，只要在形成氧化物半導體層之後，就可以在氧化物半導體層上層疊源極電極層及汲極電極層之後或在源極電極層及汲極電極層上形成絕緣層之後進行第一加熱處理。
另外，當在閘極絕緣層507中形成接觸孔時，也可以在對氧化物半導體膜530進行第一加熱處理之前或之後進行該形成製程。
此外，當基底構件的材料不論是氧化物、氮化物、金屬等的材料時，也可以藉由將形成氧化物半導體層的製程分為兩次，且將加熱處理分為兩次，而形成具有厚度厚的結晶區(單晶區)，即可以形成具有進行了垂直於膜表面的c軸配向的結晶區的氧化物半導體層。例如，形成大於或等於3 nm且小於或等於15 nm的第一氧化物半導體膜，並且在氮、氧、稀有氣體或乾燥空氣的氛圍下進行高於或等於450℃且低於或等於850℃，較佳進行高於或等於550℃且低於或等於750℃的第一加熱處理，形成在包括表面的區域具有結晶區(包括板狀結晶)的第一氧化物半導體膜。而且，也可以形成比第一氧化物半導體膜厚的第二氧化物半導體膜，以高於或等於450℃且低於或等於850℃，較佳以高於或等於600℃且低於或等於700℃進行第二加熱處理，以第一氧化物半導體膜為結晶生長的種使它向上方進行結晶生長，以使第二氧化物半導體膜的整體進行晶化，從而形成具有厚度厚的結晶區的氧化物半導體層。
接著，在閘極絕緣層507及氧化物半導體層531之上形成成為源極電極層及汲極電極層(包括由與它們相同的層所形成的佈線)的導電膜。作為使用於源極電極層及汲極電極層的導電膜，可以應用使用於實施例4所示的源極電極層405a、汲極電極層405b的材料。
藉由第三微影製程在導電膜之上形成抗蝕劑掩模，選擇性地進行蝕刻來形成源極電極層515a、汲極電極層515b，然後去除抗蝕劑掩模(參照圖10C)。
對藉由第三微影製程形成抗蝕劑掩模時的曝光，使用紫外線、KrF雷射、ArF雷射，即可。後面形成的電晶體的通道長度L取決於氧化物半導體層531之上的相鄰的源極電極層的下端部和汲極電極層的下端部之間的間隔寬度。另外，在當通道長度L短於25 nm時進行曝光的情況下，較佳使用波長極短，亦即，幾nm至幾十nm的超紫外線(Extreme Ultraviolet)進行藉由第三微影製程形成抗蝕劑掩模時的曝光。利用超紫外線的曝光的解析度高且聚焦深度大。因此，也可以將後面形成的電晶體的通道長度L設定為大於或等於10 nm且小於或等於1000 nm，這樣可以實現電路的操作速度的高速化，再者因為截止電流值極小，所以還可以實現低功耗化。
此外，為了縮減用於微影製程的光罩數目及製程數目，也可以使用由透射過的光成為多種強度的曝光罩的多色調掩模形成的抗蝕劑掩模進行蝕刻製程。由於使用多色調掩模形成的抗蝕劑掩模成為具有多種厚度的形狀，且藉由進行蝕刻進一步改變形狀，因此可以被使用於加工為不同圖案的多個蝕刻製程。由此，可以使用一個多色調掩模形成至少對應於兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。從而，可以縮減曝光罩數目，並還可以縮減與其對應的微影製程，所以可以實現製程的簡化。
注意，較佳的是，當進行導電膜的蝕刻時，使蝕刻條件最適化以防止氧化物半導體層531被蝕刻而分斷。但是，難以獲得只對導電膜進行蝕刻而完全不對氧化物半導體層531進行蝕刻的條件，有時當對導電膜進行蝕刻時氧化物半導體層531的一部分也被蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的氧化物半導體層。
在本實施例中，因為作為導電膜使用Ti膜，並作為氧化物半導體層531使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導體，所以作為只對導電膜進行蝕刻的蝕刻劑使用氨水-過氧化氫混合液(31wt%過氧化氫水：28wt%氨水：水=5：2：2)。
接著，也可以進行使用N2 O、N2 、Ar等的氣體的電漿處理，以去除附著到露出的氧化物半導體層的表面的吸附水等。在進行電漿處理的情況下，較佳不接觸於大氣而形成與氧化物半導體層的一部分接觸的成為保護絕緣膜的絕緣層516。
絕緣層516至少具有1 nm以上的厚度，並且可以適當地採用濺射法等的防止對絕緣層516混入水、氫等的雜質的方法形成絕緣層516。當絕緣層516包含氫時，有如下憂慮：因該氫侵入到氧化物半導體層或該氫抽出氧化物半導體層中的氧而使氧化物半導體層的背通道低電阻化(n型化)，因此形成寄生通道。由此，重要的是，在膜形成方法中不使用氫以使絕緣層516成為儘量不包含氫的膜。
在本實施例中，藉由濺射法形成用作為絕緣層516的厚度為200 nm的氧化矽膜。將膜形成時的基板溫度設定為高於或等於室溫且低於或等於300℃，即可。在本實施例中設定為100℃。可以在稀有氣體(典型上是氬)氛圍下、氧氛圍下或稀有氣體和氧的混合氛圍下，藉由濺射法形成氧化矽膜。此外，作為靶材，可以使用氧化矽靶材或矽靶材。例如，可以在包含氧的氛圍下藉由濺射法並使用矽靶材形成氧化矽。作為與氧化物半導體層接觸地形成的絕緣層516，使用不包含水分、氫離子、OH- 等的雜質並阻擋這些雜質從外部侵入的無機絕緣膜，典型上，氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜或氧氮化鋁膜等。
為了與形成氧化物半導體膜530時同樣地去除絕緣層516的沉積室中的殘留水分，較佳使用吸附型的真空泵(低溫泵等)。可以降低在使用低溫泵排氣的沉積室中形成的絕緣層516所包含的雜質的濃度。此外，作為用來去除絕緣層516的沉積室中的殘留水分的排氣單元，也可以採用配備有冷阱的渦輪泵。
作為當形成絕緣層516時使用的濺射氣體，較佳使用去除了氫、水、羥基或氫化物等的雜質的高純度氣體。
接著，在惰性氣體氛圍下或氧氣體氛圍下進行第二加熱處理(較佳為高於或等於200℃且低於或等於400℃，例如為高於或等於250℃且低於或等於350℃)。例如，在氮氛圍下以250℃進行一個小時的第二加熱處理。藉由第二加熱處理，氧化物半導體層在其一部分(通道形成區)與絕緣層516接觸的狀態下受到加熱。
經過上述製程，可以對氧化物半導體膜進行第一加熱處理來從氧化物半導體層意圖性地去除氫、水分、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等的雜質，並供給伴隨雜質的消除製程同時減少的構成氧化物半導體的主要成分材料其中之一的氧。因此，氧化物半導體層高度純化及在電性i型(本徵)化。
藉由上述製程而形成電晶體510(參照圖10D)。
此外，當作為氧化物絕緣層使用包含缺陷多的氧化矽層時，藉由在形成氧化矽層之後進行加熱處理，使氧化物半導體層所包含的氫、水分、羥基或氫化物等的雜質擴散到氧化物絕緣層，而發揮進一步減少氧化物半導體層所包含的該雜質的效果。
也可以在絕緣層516之上還形成保護絕緣層506。例如，藉由RF濺射法形成氮化矽膜。RF濺射法因為具有高量產性而較佳用作為保護絕緣層的形成方法。作為保護絕緣層，可以使用不包含水分等的雜質並阻擋這些雜質從外部侵入的無機絕緣膜，而可以使用氮化矽膜、氮化鋁膜等。在本實施例中，使用氮化矽膜來形成保護絕緣層506(參照圖10E)。
在本實施例中，作為保護絕緣層506，將形成到絕緣層516的基板505加熱到100℃至400℃，引入包含氫及水分被去除的高純度氮的濺射氣體並使用矽半導體的靶材形成氮化矽膜。在此情況下，也較佳與絕緣層516同樣地一邊去除處理室中的殘留水分一邊形成保護絕緣層506。
也可以在形成保護絕緣層之後，進一步在大氣氛圍中以高於或等於100℃且低於或等於200℃進行大於或等於一個小時且小於或等於三十個小時的加熱處理。在該加熱處理中，既可以保持一定的加熱溫度地進行加熱，又可以重複從室溫到100℃至200℃的加熱溫度的升溫和從加熱溫度到室溫的降溫多次。
像這樣，藉由使用根據本實施例製造的包括高度純化的氧化物半導體層的電晶體，可以進一步降低截止狀態下的電流值(截止電流值)。由此，可以延長影像資料等的電信號的保持時間，並將寫入間隔設定得長。從而，因為可以進一步減少刷新操作的頻率，所以可以提高抑制功耗的效果。
此外，因為包括高度純化的氧化物半導體層的電晶體可以獲得高電場效應遷移率，所以可以進行高速驅動。因此，藉由在液晶顯示裝置的像素部使用該電晶體，可以提供高影像品質的影像。另外，因為該電晶體可以在同一基板之上分別製造驅動電路部、像素部，所以可以縮減液晶顯示裝置的部件數量。
本實施例可以與其他實施例方式適當地組合而實施。
[實施例6]
在本實施例中，參照圖11、圖12A至12D及圖13而說明能夠提高半透射型液晶顯示裝置的每一個像素中的反射光量和透射光量的像素結構。
圖11是說明本實施例所示的像素的平面結構的圖。圖12A至12D示出圖11中的點劃線所示的X1-X2部及Y1-Y2部的剖面結構。在本實施例所說明的像素中，在基板800上層疊有用作為像素電極的透明電極823和反射電極825，並且，像素電極藉由設置在絕緣膜827、絕緣膜828及有機樹脂膜822中的接觸孔855連接到電晶體851的汲極電極857。汲極電極857隔著絕緣膜827及絕緣膜828重疊於電容佈線853，而構成儲存電容器871(參照圖12A)。
電晶體851的閘極電極858連接到佈線852，而且源極電極856連接到佈線854。作為電晶體851，可以使用其他實施例所說明的電晶體。
藉由使反射電極825反射外部光，可以將像素電極用作為反射型液晶顯示裝置的像素電極。在反射電極825中設置有多個開口部826。開口部826處不存在反射電極825，且結構820及透明電極823突出。藉由使背光的光 從開口部826透射過，可以將像素電極用作為透射型液晶顯示裝置的像素電極。
此外，圖13是示出與圖12B不同的例子的剖面圖，且是具有在開口部826中結構820及透明電極823不突出的結構的本發明的一個實施例。在圖12B中，背光光射出口841和開口部826的尺寸實質上相同。另一方面，在圖13中，背光光射出口841和開口部826的尺寸不同，且離背光光入射口842的距離也不同。因此，與圖13的結構相比，圖12A至12D的結構可以獲得較大的透射區域的面積，所以可以說是較佳的剖面形狀。
在開口部826的下層隔著有機樹脂膜822而形成有與開口部826重疊的結構820。圖12B是沿著圖11中的Y1-Y2部的剖面圖，並且它示出像素電極和結構820的結構。圖12C是部分880的放大圖，而且圖12D是部分881的放大圖。
反射光832示出為於反射電極825處所反射的外部光。有機樹脂膜822的頂部表面為具有凹凸形狀的彎曲面。藉由反射該反射電極825上之具有該凹凸形狀的彎曲面，可增大反射區的面積，並且使除了顯示影像以外之物體的反射減少，因此可以提高顯示影像的可見度。在剖面形狀中，在具有彎曲面的反射電極825係最彎曲之點處(由彼此相面對的兩個傾斜面所形成)的角度θR可為大於或等於90°，較佳為大於或等於100°且小於或等於120°(參照圖12D)。
結構體820在開口部826側具有背光光射出口841， 並且在背光(未圖示出)側具有背光光入射口842。此外，結構體820的上部係位於反射電極825的表面的上方，且具有突出於反射電極的端部的形狀，亦即，結構體820的頂部表面和反射電極的上端部之間的距離H為大於或等於0.1μm且小於或等於3μm，較佳為大於或等於0.3μm且小於或等於2μm。此外，將背光光入射口842的面積形成得大於背光光射出口841的面積。在結構體820的側表面(除背光光射出口841和背光光入射口842之外的面)形成有反射層821。作為結構體820，可以使用氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、氧氮化矽(SiNO)等的具有透光性的材料。作為反射層821，可以使用鋁(Al)、銀(Ag)等的光反射率高的材料。
從背光發射的透射光831經過背光光入射口842入射到結構體820。雖然所入射的透射光831的有的一部分從背光光射出口841直接射出，但是有一部分被反射層821反射到背光光射出口841，有一部分進一步被反射而回到背光光入射口842。
此時，依照通過其背光光射出口841至其背光光入射口842的結構體820的剖面形狀，在彼此相面對之左側和右側的側表面為傾斜面。由此等側表面所形成的角度θT係做成為小於90°，較佳做成為大於或等於10°且小於或等於60°，可以使從背光光入射口842入射的透射光831被高效地導引到背光光射出口841。
在現有的半透射型液晶顯示裝置中，當在像素電極中 將用作為反射電極的電極面積設定為SR並且將用作為透射電極的電極面積(開口部826的面積)設定為ST時，兩個電極的總面積成為100%(SR+ST=100%)。由於在具有本實施例所示的像素結構的半透射型液晶顯示裝置中，用作為透射電極的電極面積ST相當於背光光入射口842的面積，因此可以不增大開口部826的面積地，或不增高背光的亮度地提高透射光量。換言之，可以將外觀上的兩個電極的總面積設定為100%或更高(SR和ST的總計為100%或更高)。
藉由採用本實施例，可以不增大功耗而獲得明亮度更高且顯示品質良好的半透射型液晶顯示裝置。
[實施例7]
在本實施例中說明具備上述實施例所說明的液晶顯示裝置的電子裝置的例子。
圖14A是電子書閱讀器(也稱為E-book)，可以包括殼體9630、顯示部9631、操作鍵9632、太陽能電池9633、充放電控制電路9634。它是如下電子書閱讀器：太陽能電池9633和顯示面板被安裝為能夠自由地開閉，並且，將來自太陽能電池的電力供應到顯示面板、背光部、或者影像處理電路。圖14A所示的電子書閱讀器可以具有如下功能：顯示各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯；利用各種軟體(程式)控制處理；等等。注意，在圖14A中，作為充放電控制電路9634的一例，示出包括電池9635、DCDC轉換器(下面，縮寫為轉換器9636)的結構。
藉由採用圖14A所示的結構，當作為顯示部9631使用半透射型的液晶顯示裝置時，預測其在較明亮的狀態下也被使用，並且可以高效地進行利用太陽能電池9633的發電及利用電池9635的充電，所以是較佳的。注意，太陽能電池9633的為了進行高效的對電池9635的充電而設置到殼體9630的表面及背面的結構是較佳的。此外，當作為電池9635使用鋰離子電池，則有可以實現小型化等的優點。
此外，參照圖14B的方塊圖而說明圖14A所示的充放電控制電路9634的結構及操作。圖14B示出太陽能電池9633、電池9635、轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3、顯示部9631，並且電池9635、轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3是對應於充放電控制電路9634的部分。
首先，說明太陽能電池9633利用外部光進行發電時的操作的例子。使用轉換器9636對太陽能電池所產生的電力進行升壓或降壓以得到用來對電池9635進行充電的電壓。而且，當對顯示部9631的操作使用來自太陽能電池9633的電力時，使開關SW1成為導通狀態，並且使用轉換器9637進行升壓或降壓而得到顯示部9631所需要的電壓。此外，當不在顯示部9631進行顯示時，採用使SW1成為截止狀態，而且使SW2成為導通狀態，以進行電池9635的充電的結構，即可。
接著，說明太陽能電池9633不利用外部光進行發電的操作的例子。藉由使開關SW3成為導通狀態，使用轉換器9637而對積累於電池9635的電力進行升壓或降壓。並且，顯示部9631的操作使用來自電池9635的電力。
注意，雖然作為充電單元的一例示出太陽能電池9633，但是也可以採用使用其他單元進行電池9635的充電的結構。此外，還可以採用組合其他充電單元進行充電的結構。
本實施例可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
100．．．顯示裝置
101．．．影像信號供應源
102．．．A/D轉換電路
106．．．掃描線側驅動電路
107．．．信號線側驅動電路
111．．．記憶體電路
112．．．比較電路
113．．．顯示控制電路
115．．．選擇電路
120．．．顯示面板
121．．．驅動電路部
122．．．像素部
123．．．像素
125a．．．偏光板
125b．．．偏光板
126．．．FPC(可撓性印刷電路)
130．．．背光部
131．．．背光控制電路
132．．．背光
133．．．發光元件
134．．．擴散板
135．．．光
139．．．外部光
201．．．像素部
202．．．掃描線
203．．．信號線
206．．．掃描線側驅動電路
207．．．信號線側驅動電路
210．．．像素
212．．．像素電晶體
213．．．液晶元件
214．．．電容器
218．．．共用電極
219．．．電容線路
301．．．動態影像顯示期間
302．．．靜態影像顯示期間
303．．．靜態影像寫入期間
304．．．靜態影像保持期間
401．．．閘極電極層
402．．．閘極絕緣層
403．．．氧化物半導體層
405a．．．源極電極層
405b．．．汲極電極層
407．．．絕緣層
408．．．電容佈線層
409．．．保護絕緣層
410．．．電晶體
413．．．層間膜
416．．．著色層
420．．．電晶體
427．．．絕緣層
430．．．電晶體
436a．．．佈線層
436b．．．佈線層
437．．．絕緣層
440．．．電晶體
441．．．第一基板
442．．．第二基板
444．．．液晶層
446．．．反射電極層
447．．．透明電極層
448．．．共用電極層
449．．．導電層
450．．．電晶體
460a．．．配向膜
460b．．．配向膜
470．．．濾色片
480．．．絕緣層
482．．．絕緣層
498．．．反射區域
499．．．透射區域
505．．．基板
506．．．保護絕緣層
507．．．閘極絕緣層
510．．．電晶體
511．．．閘極電極層
515a．．．源極電極層
515b．．．汲極電極層
516．．．絕緣層
530．．．氧化物半導體膜
531．．．氧化物半導體層
800．．．基板
820．．．結構體
821．．．反射層
822．．．有機樹脂膜
823．．．透明電極
825．．．反射電極
826．．．開口部
827．．．絕緣膜
828．．．絕緣膜
831．．．透射光
832．．．反射光
841．．．背光光射出口
842．．．背光入射光口
851．．．電晶體
852．．．佈線
853．．．電容佈線
854．．．佈線
855．．．接觸孔
856．．．源極電極
857．．．汲極電極
858．．．閘極電極
871．．．儲存電容器
880．．．部分
881．．．部分
9630．．．殼體
9631．．．顯示部
9632．．．操作鍵
9633．．．太陽能電池
9634．．．充放電控制電路
9635．．．電池
9636．．．轉換器
9637．．．轉換器
在附圖中：
圖1是示出本發明之實施例的方塊圖的圖形；
圖2是示出本發明之實施例的像素的等效電路的一例的圖形；
圖3A至3C是示出本發明之實施例的時序圖的圖形；
圖4是示出本發明之實施例的液晶模組的立體圖的圖形；
圖5A和5B是示出本發明之實施例的剖面結構及俯視圖的圖形；
圖6是示出本發明之實施例的剖面結構的圖形；
圖7是示出本發明之實施例的剖面結構的圖形；
圖8A和8B是示出本發明之實施例的剖面結構及俯視圖的圖形；
圖9A至9D是可以應用於液晶顯示裝置的電晶體之實施例的圖形；
圖10A至10E是可以應用於液晶顯示裝置的電晶體的製造方法之實施例的圖形；
圖11是示出本發明之實施例的像素的俯視圖的一例的圖形；
圖12A至12D是示出本發明之實施例的像素的剖面結構的圖形；
圖13是示出本發明之實施例的像素的剖面結構的圖形；及
圖14A和14B是示出本發明之實施例的顯示裝置的外觀及方塊圖的圖形。
100．．．顯示裝置
101．．．影像信號供應源
102．．．A/D轉換電路
110．．．影像處理電路
111．．．記憶體電路
112．．．比較電路
113．．．顯示控制電路
115．．．選擇電路
120．．．顯示面板
121．．．驅動電路部
122．．．像素部
123．．．像素
130．．．背光部
131．．．背光控制電路
132．．．背光
133．．．發光元件

Claims (12)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：包含白色的發光元件的背光部；控制該背光部的發光的驅動電路；電晶體；多個投射的結構體；覆蓋該多個投射的結構體的側表面的反射層；設置於該多個結構體之相鄰的側表面之間並且覆蓋該反射層的絕緣層；電連接到該電晶體的透明電極；以及電連接到該電晶體的反射電極，其中，該透明電極和該反射電極係互相重疊，其中，該反射電極具有多個開口部，該多個開口部對應於該多個投射的結構體，並且其中，該透明電極與該多個投射的結構體的頂部表面重疊。
  2. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，還包括：在該等結構體的剖面上彼此相面對的兩個傾斜面，其中，由該結構體的該傾斜面的傾斜角度和與該傾斜面相面對之該傾斜面的傾斜角度所形成的角度θT為小於90°。
  3. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，該反射區域是包含彎曲面的反射電極，並且 其中，在該反射電極的剖面上，在該反射電極係最彎曲之點處(由彼此相面對的兩個傾斜面所形成)的角度θR為大於或等於100°且小於或等於120°。
  4. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，該背光部包含多個發光二極體。
  5. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，該電晶體包括氧化物半導體層。
  6. 一種液晶顯示裝置，包括：多個結構體；覆蓋該多個結構體的側表面的第一反射層；在該第一反射層之上之第二反射層；設置於該多個結構體之相鄰的側表面之間並且覆蓋該第一反射層的絕緣層；像素電極，包含：隔著該絕緣層而與該第一反射層重疊的反射區域；以及與該結構體的頂部表面重疊的透射區域；以及電連接到該像素電極的電晶體，其中，該電晶體包括氧化物半導體層。
  7. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，還包括：在該等結構體的剖面上彼此相面對的兩個傾斜面，其中，由該結構體的該傾斜面的傾斜角度和與該傾斜面相面對之該傾斜面的傾斜角度所形成的角度θT為小於 90°。
  8. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中，該第二反射層是包含彎曲面的反射電極，並且其中，在該反射電極的剖面上，在該反射電極係最彎曲之點處(由彼此相面對的兩個傾斜面所形成)的角度θR為大於或等於100°且小於或等於120°。
  9. 一種液晶顯示裝置，包括：基板；在該基板之上的電晶體；在該基板之上的多個投射的結構體；電連接到該電晶體的透明電極；電連接到該電晶體的反射電極，其中，該透明電極和該反射電極係互相重疊，其中，該反射電極具有多個開口部，該多個開口部對應於該多個投射的結構體，並且其中，該透明電極與該多個投射的結構體的頂部表面重疊。
  10. 根據申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中，該多個投射的結構體包括選自由氧化矽、氮化矽和氧氮化矽組成之群組中的材料。
  11. 一種液晶顯示裝置，包括：背光；基板；在該基板之上的電晶體； 在該基板之上的多個投射的結構體；電連接到該電晶體的透明電極；電連接到該電晶體的反射電極，其中，該透明電極和該反射電極係互相重疊，其中，該反射電極具有多個開口部，該多個開口部對應於該多個投射的結構體，其中，該透明電極與該多個投射的結構體的頂部表面重疊，並且其中，當該液晶顯示裝置係操作於透射模式時，來自該背光的光係組構成通過該基板和該多個投射的結構體。
  12. 根據申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中，該多個投射的結構體包括選自由氧化矽、氮化矽和氧氮化矽組成之群組中的材料。
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