显示装置及电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物品、方法或者制造方法。另外,本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composit1n of matter)。本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、电子设备、它们的制造方法或它们的驱动方法。尤其是，本发明的一个方式例如涉及一种反射型液晶显示装置。
[0002]注意，显示装置是指包括显示元件的装置。显示装置包括驱动多个像素的驱动电路等。有时显示装置还包括形成在其他衬底上的控制电路、电源电路、信号发生电路等。
【背景技术】
[0003]近年来，随着智能手机等便携式信息终端的迅速普及，终端自身的高性能化也迅速进展。画面日趋大型化及高清晰化，最近还出现了画面的清晰度超过300ppi的终端。
[0004]例如，作为液晶显示装置，一般使用在显示区域设置RGB的亚像素并在各亚像素中设置滤色片的结构。该滤色片设置在与有源矩阵衬底(形成有用来驱动像素的晶体管等的元件的衬底)对置的衬底(对置衬底)上。
[0005]另外，随着液晶显示装置的高清晰化，有源矩阵衬底及形成有滤色片的对置衬底的对准精度被视为问题。为了解决该问题，在有源矩阵衬底一侧形成滤色片的所谓的ColorFilter on Array(COA)结构受到注目。
[0006]作为具有COA结构的液晶显示装置，已公开了一种在有源矩阵衬底一侧具备滤色片、像素电极以及反射层的反射型或半透射型液晶显示装置，其中从对置衬底一侧入射的光穿过像素电极及滤色片，在配置于像素电极和滤色片的下层的反射层反射而被察觉(参照专利文献1、专利文献2)。
[0007]现有技术文献
[0008][专利文献I]日本专利申请公开2000-187209号公报
[0009][专利文献2]国际公开第2011/045953号公报
[0010]当反射型显示装置在对置衬底上具有滤色片时，外光等光穿过滤色片，由反射膜等反射，并且穿过滤色片。
[0011]此外，当反射型显示装置具有COA结构时，外光等光穿过滤色片，由反射膜等反射，并且穿过滤色片。也就是说，外光等光穿过滤色片两次，而被观察者观测到。因此，有时反射光的色纯度变高。当反射光的色纯度高时，在室内等外光较弱的情况下，反射光弱，而显示变暗。
[0012]例如可以通过使滤色片的厚度变厚或薄来调整反射型显示装置的反射光的色纯度。此外，还可以通过改变颜料等用于滤色片的着色材料来调整反射型显示装置的反射光的色纯度。然而，在滤色片的厚度较厚或较薄时，难以使衬底面内的膜的厚度相同。此外，当改变用于滤色片的着色材料时，因为需要改变材料，所以开发期间变长而成本增加。
[0013]另外，作为另一个课题，有滤色片与被形成面之间的紧密性低等问题。例如，作为滤色片，使用分散有着色材料的光敏树脂溶液，涂敷光敏树脂溶液且使其干燥来形成光敏树脂膜。在光敏树脂膜曝光时，由于分散有着色材料，因此曝光时的光强度随着深度方向降低，有时在光敏树脂膜与被形成面之间的界面附近光固化不充分而紧密性下降。
【发明内容】
[0014]鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现色纯度的调整的新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种滤色片的紧密性提高的新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种生产率提高的新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现良好的反射显示的新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现良好的反射显示并应用COA结构的新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置等。
[0015]注意，这些目的的描述不妨碍其他目的存在。此外，本发明的一个方式并不需要解决所有上述目的。根据说明书、附图、权利要求书等的描述，除上述目的外的目的将会显而易见，并且可以从所述描述中抽出。
[0016]本发明的一个方式是一种显示装置，包括:像素区域；形成在像素区域的晶体管；晶体管的源电极层或漏电极层；源电极层或漏电极层上的绝缘层；绝缘层上的像素电极层；以及与像素电极层及漏电极层重叠的着色层，其中，像素电极层与晶体管电连接，着色层至少具有第一开口部及第二开口部。
[0017]此外，在上述结构中，所述着色层形成在对置衬底上，形成有像素电极层的衬底与对置衬底贴合，着色层被配置在与像素电极层重叠的位置。在上述结构中，像素电极层被用作反射电极层。
[0018]此外，在上述结构中，着色层使用使红色的波长区域的光透射的材料层、使绿色的波长区域的光透射的材料层、使蓝色的波长区域的光透射的材料层。此外，作为着色层的其他颜色，也可以使用青色(cyan)、品红色(magenta)、黄色(yellow)等。当为了实现全色显示而使用三种以上的着色层时，也可以使着色层的顶面形状互不相同，例如，使着色层的开口形状互不相同。形成有多个着色层的衬底也不限于一个，例如，可以在对置衬底上设置第一着色层，在设置有晶体管的衬底上设置第二着色层及第三着色层。
[0019]此外，在上述结构中，还包括第二着色层及第三着色层，其中，第二着色层至少具有第三开口部及第四开口部，第三开口部及第四开口部的顶面形状与第一开口部及第二开口部的顶面形状不同。通过使蓝色的着色层的开口部的面积大于红色的着色层的开口部的面积，可以维持NTSC比并改善反射率。
[0020]另外，本发明的其他一个方式是一种显示装置包括:像素区域；形成在像素区域的晶体管；与晶体管的源电极层或漏电极层形成在同一平面上的反射电极层；反射电极层上的第一绝缘层；与反射电极层重叠并在第一绝缘层上的着色层；着色层上的第二绝缘层；以及第二绝缘层上的像素电极层，其中，着色层至少具有第一开口部及第二开口部，像素电极层通过第一开口部与晶体管电连接，第二绝缘层通过第二开口部与第一绝缘层接触。
[0021]另外，本发明的其他一个方式包括:像素区域；形成在像素区域的晶体管；与晶体管的源电极层或漏电极层形成在同一平面上的反射电极层；反射电极层上的由无机绝缘材料形成的第一绝缘层；与反射电极层重叠并在第一绝缘层上的着色层；着色层上的由有机绝缘材料形成的第二绝缘层；以及第二绝缘层上的像素电极层，其中，着色层至少具有第一开口部及第二开口部，像素电极层通过第一开口部与晶体管电连接，第二绝缘层通过第二开口部与第一绝缘层接触。
[0022]此外，在上述各结构中，优选的是，晶体管包括:栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的半导体层；与栅极绝缘层及半导体层接触的源电极层及漏电极层。
[0023]此外，在上述各结构中，优选的是，第一绝缘层在与第一开口部重叠的位置上具有第三开口部，并且像素电极层通过第一开口部及第三开口部与晶体管的漏电极层电连接。
[0024]此外，在上述各结构中，半导体层优选为氧化物半导体层。该氧化物半导体层优选包括至少包含铟(In)、锌(Zn)及 M(M 表示 Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce 或 Hf)的以 In-M-Zn氧化物表示的氧化物。
[0025]此外，在上述各结构中，既可以使触控面板重叠于像素区域上，又可以将具有触摸输入功能的电路设置在对置衬底上。
[0026]此外，本发明的一个方式还包括一种使用上述各结构的显示装置的电子设备。
[0027]根据本发明的一个方式，可以提供一种实现色纯度的调整的新颖的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种滤色片的紧密性提高的新颖的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种生产率提高的新颖的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种实现良好的反射显示的新颖的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置等。
[0028]注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。从说明书、附图、权利要求书等的记载看来除这些效果外的效果是显然的，从而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出除这些效果外的效果。
【附图说明】
[0029]图1是说明显示装置的顶面的图；
[0030]图2A至图2C是说明显示装置的着色层的顶面的图；
[0031]图3A和图3B是说明显示装置的截面的图；
[0032]图4A至图4D是说明显示装置的制造方法的截面图；
[0033]图5A至图是说明显示装置的制造方法的截面图；
[0034]图6A至图6C是说明显示装置的制造方法的截面图；
[0035]图7A和图7B是说明显示装置的截面及显示装置的制造方法的图；
[0036]图8A和图8B是显示装置的框图及像素的电路图；
[0037]图9是说明显示模块的图；
[0038]图1OA至图1OH是说明电子设备的图；
[0039]图1lA至图1lC是实施例中的光学显微镜的观察图像；
[0040]图12是实施例中的截面TEM图像；
[0041]图13A和图13B是实施例中的截面TEM图像；
[0042]图14A至图14C是说明显示装置的着色层的顶面的图；
[0043]图15是说明显示装置的制造方法的截面图；
[0044]图16A和图16B是说明显示装置的截面的图；
[0045]图17A和图17B是说明显示装置的截面的图；
[0046]图18A和图18B是说明显示装置的截面的图；
[0047]图19A和图19B是说明显示装置的截面的图；
[0048]图20A和图20B是说明显示装置的截面的图；
[0049]图21是说明显示装置的顶面的图；
[0050]图22A和图22B是说明显示装置的着色层的顶面的图；
[0051]图23A和图23B是说明显示装置的截面的图；
[0052]图24A是示出反射率的测定方法的图；图24B是示出反射率的图表；
[0053]图25A是显示装置的观察照片；图25B是示出显示装置的特性的图；
[0054]图26是显示装置的截面示意图；
[0055]图27A和图27B是示出显示装置的驱动方法的一个例子的示意图；
[0056]图28是示出刷新工作前后产生的图像的变化的图表。
【具体实施方式】
[0057]下面，参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。
[0058]此外，在附图中，大小、层的厚度或区域有时为了明确起见而被夸大。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。此外，在附图中，示意性地示出理想的例子，而不局限于附图所示的形状或数值等。
[0059]注意，在本说明书中，为了在构件当中避免混淆而使用诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的序数，但是这些术语并没有在数字上限制这些构件。
[0060]注意，在本说明书中，为了方便起见，使用“上”、“下”等表示配置的词句以参照【附图说明】构成要素的位置关系。另外，构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于本说明书中所说明的词句，根据情况可以适当地换词句。
[0061]注意，在本说明书等中，晶体管是指具有至少包括栅极、漏极以及源极的三个端子的元件。另外，晶体管具有在漏极(漏极端子、漏极区或漏电极层)与源极(源极端子、源极区或源电极层)之间的沟道区，并且电流能够流过漏极区、沟道区和源极区。
[0062]另外，在使用极性不同的晶体管的情况或在电路工作中在电流方向变化的情况等下，源极及漏极的功能有时被互相调换。因此，在本说明书等中，源极和漏极可以互相调换而使用。
[0063]另外，在本说明书等中，“电连接”包括通过“具有某种电作用的元件”连接的情况。这里，“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接对象间的电信号的发送和接收，就对其没有特别的限制。例如，“具有某种电作用的元件”不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等的开关元件，电阻元件，电感器，电容器，其他具有各种功能的元件等。
[0064]注意，在本说明书等中，像素区域是指至少包括像素(相当于能够控制一个色彩要素(例如，R(红色)、G(绿色)、B (蓝色)中任一种)的亮度的显示单位)的结构。因此，在彩色显示装置中，彩色图像的最小显示单元包括R像素、G像素和B像素的三个像素。注意，用于显示彩色图像的颜色要素并不限制于这三种颜色，也可以使用四种颜色以上的颜色要素或者可以使用RGB以外的颜色。例如，也可以由R像素、G像素、B像素及W(白色)像素的四个像素构成显示单元。或者，如PenTile排列，也可以由RGB中的多个颜色要素构成一个显示单元。
[0065]实施方式I
[0066]在本实施方式中，参照图1至图6C说明本发明的一个方式的显示装置。
[0067]图1示出本发明的一个方式的显示装置的一个例子的俯视图。作为图1所示的俯视图，表示显示装置的像素区域的一部分(3个像素)，为了避免繁杂而省略栅极绝缘层等一部分的构成要素。
[0068]在图1中，晶体管150包括:用作栅电极层的导电层104a ;栅极绝缘层(图1中未图示)；形成有沟道区域的半导体层108 ;用作源电极层的导电层110b_l ;以及用作漏电极层的导电层110b_2。另外，包括用作晶体管150的栅电极层的导电层104a的栅极线104延伸在左右方向，包括用作晶体管150的源电极层的导电层110b_l的源极线110延伸在上下方向。另外，用相邻的两个栅极线104和相邻的两个源极线110划分的区域中形成有像素区域120。如此，晶体管150形成在像素区域120中。
[0069]另外，隔着与栅极绝缘层在同一工序中形成的绝缘层，设置如下两个层的叠层:与用作栅电极层的导电层104a在同一工序中形成的导电层104b ;以及用作漏电极层的导电层110b_2。电容元件152由导电层104b、与栅极绝缘层在同一工序中形成的绝缘层及导电层110b_2形成。
[0070]另外，像素电极层118电连接于晶体管150。具体而言，像素电极层118通过开口部134及开口部138与用作晶体管150的漏电极层的导电层110b_2电连接。
[0071]另外，如图1所示，优选减小包括导电层110b_l的源极线110与包括导电层104a的栅极线104交叉的区域的面积。通过减小源极线110及栅极线104各个的面积，可以减少源极线110与栅极线104之间可能产生的寄生电容。
[0072]另外，像素区域120包括与用作晶体管150的源电极层的导电层110b_l及用作晶体管150的漏电极层的导电层110b_2在同一工序中形成的导电层110b_3。注意，导电层110b_3具有反射电极层的功能。另外，着色层114形成在与导电层110b_3重叠的位置。另夕卜，像素电极层118形成在与着色层114重叠的位置。
[0073]在图1所示的结构中，入射到导电层110b_3的光(主要为外光)至少穿过像素电极层118及着色层114,由导电层110b_3反射。也就是说，作为本实施方式的一个方式的显示装置，使用由用作反射电极层的导电层110b_3反射的光进行色显示。另外，导电层110b_3具有容量线的功能。导电层110b_3在相邻的像素之间连接。
[0074]另外，着色层114包括用作第一开口部的开口部134及用作第二开口部的开口部136。在图1中例示出一个像素中设置有16个的开口部136的结构。但是，开口部136的形状或个数不局限于此。
[0075]开口部134被用作用来连接晶体管150与像素电极层118的开口部。另外，开口部136具有调整着色层114的色纯度的功能。也就是说，可以通过开口部136的形状或开口部的个数调整着色层114的色纯度。
[0076]如此，通过采用着色层114具有开口部136的结构，可以简单地调整着色层114的色纯度。
[0077]在此，具体说明图1所示的显示装置的着色层114的顶面形状。图2A示出着色层114的俯视图。注意，在图2A中，省略了着色层114以外的其他结构要素。另外，图2A示出相当于一个像素的俯视图。
[0078]图2A所示的着色层114具有开口部134及开口部136。另外，在图2A中，示出相邻的像素，在此，将相邻于上方的像素的着色层114所重叠的区域表示为区域141，将相邻于下方的像素的着色层114所重叠的区域表示为区域142。如此，通过对一个像素重叠相邻的像素的着色层114的一部分而配置，可以抑制可能由栅极线104或源极线110反射的反射光。也就是说，通过层叠相邻的像素的着色层114而设置，可以将着色层114的一部分用作所谓的黑矩阵(BM)。
[0079]在图2A中，示出了相邻的像素双方的着色层114分别独立地与着色层114重叠的结构，但不局限于此。例如，也可以采用相邻的像素双方的着色层114 一起与着色层114重叠的结构。但是，当采用相邻的像素双方的着色层114 一起与着色层114重叠的结构时，有时像素区域120或像素区域120周围的凹凸变大。因此，考虑到像素区域120或像素区域120周围的平坦性，优选如图2A所示采用相邻的像素的双方的着色层114分别独立地与着色层114重叠的结构。或者，也可以采用在像素区域120周围配置用作黑矩阵(BM)的黑色的着色层的结构。
[0080]另外，图2B及图2C示出图2A所示的着色层114的变形例子。
[0081]图2B所示的着色层114与图2A所示的着色层114的不同之处在于开口部134的形状、开口部136的形状及开口部136的配置。另外，图2C所示的着色层114与图2A所示的着色层114的不同之处在于开口部134的形状、开口部136的形状及开口部136的配置。如此，着色层114所具有的开口部134及开口部136的形状或个数可以是各种各样的形状或配置以调整着色层114的色纯度。另外，在图1及图2