显示装置及电子设备的制造方法_5

文档序号:8256501阅读:来源:国知局
示出移动计算机,该移动计算机除了上述以外还可以包括开关5009、红外端口 5010等。图1OB示出具备记录介质的便携式图像再现装置(例如DVD再现装置),该便携式图像再现装置除了上述以外还可以包括第二显示部5002、记录介质读取部5011等。图1OC示出护目镜型显示器,该护目镜型显示器除了上述以外还可以包括第二显示部5002、支撑部5012、耳机5013等。图1OD示出便携式游戏机,该便携式游戏机除了上述以外还可以包括记录介质读取部5011等。图1OE示出具有电视接收功能的数码相机,该数码相机除了上述以外还可以包括天线5014、快门按钮5015、图像接收部5016等。图1OF示出便携式游戏机,该便携式游戏机除了上述以外还可以包括第二显示部5002、记录介质读取部5011等。图1OG示出电视接收机,该电视接收机除了上述以外还可以包括调谐器、图像处理部等。图1OH示出便携式电视接收机,该便携式电视接收机除了上述以外还可以包括能够收发信号的充电器5017等。
[0251]图1OA至图1OH所示的电子设备可以具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上;触控面板;显示日历、日期或时刻等;通过利用各种软件(程序)控制处理;进行无线通信;通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络;通过利用无线通信功能,进行各种数据的发送或接收;读出储存在记录介质中的程序或数据来将其显示在显示部上等。再者,在具有多个显示部的电子设备中,可以具有如下功能:一个显示部主要显示图像信息,而另一个显示部主要显示文字信息;或者,在多个显示部上显示考虑到视差的图像来显示立体图像等。再者,在具有图像接收部的电子设备中,可以具有如下功能:拍摄静态图像;拍摄动态图像;对所拍摄的图像进行自动或手动校正;将所拍摄的图像储存在记录介质(外部或内置于相机)中;将所拍摄的图像显示在显示部上等。注意,图1OA至图1OH所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能,而可以具有各种各样的功能。
[0252]本实施方式所述的电子设备的特征在于具有用来显示某些信息的显示部。
[0253]本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
[0254]实施方式5
[0255]在本实施方式中,参照图21至图23B对实施方式I所示的显示装置的变形例子进行说明。注意,具有与实施方式I相同的功能的部分使用相同的附图标记表示而省略详细的说明。
[0256]图21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21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。另外,图23A是相当于图21所示的点划线X6-Y6的截面的截面图。另外,图23B是相当于图21所示的点划线X7-Y7的截面的截面图。
[0257]本实施方式是将像素电极层用作反射电极且将着色层、BM180及间隔物181形成在为对置衬底的衬底162上的例子,以虚线表示与着色层的开口重叠的位置及与间隔物181重叠的位置。
[0258]晶体管150除了作为导电层使用膜厚为400nm的钨之处以外与实施方式I结构相同,所以在此省略详细的说明。晶体管150的沟道长度L为3μπι,沟道宽度W为3μπι。另夕卜,晶体管150的半导体层使用派射装置形成厚度为50nm的In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=1:1:1(原子 % ))。
[0259]另外,通过晶体管150及开口部138电连接的像素电极层118与栅极线104的一部分重叠,确保较广的反射面积。注意,晶体管150被设置于位于与BM180重叠的位置。作为BM180,使用溅射装置,并使用厚度为200nm的钛膜。
[0260]另外,如图22A和图22B所示,本实施方式说明着色层114的开口部的形状根据像素的颜色而不同的例子。
[0261]图22A示出B像素的对置衬底一侧的结构。在图22A中,像素区域120的面积相对于着色层114的面积的比率是74.6%。注意,着色层114的面积是从像素区域120的面积减去BM180的面积而计算出的。另外,图22B示出R像素及G像素的对置衬底一侧的结构。在图22B中,像素区域120的面积相对于着色层114的面积的比率是44.4%。如此,使R像素及G像素的着色层114的顶面形状与B像素的着色层114的顶面形状不同,并使B像素的着色层114的面积大于R像素的着色层114或G像素的着色层114,由此可以维持NTSC比并改善反射率。
[0262]另外,在图22A及图22B中,为了便于理解位置关系,图中以点划线表示与开口部138重叠的区域,而并不意味着实际上在对置衬底一侧的结构中有开口部138。另外,在图21中,为了便于理解位置关系,以虚线表示开口部136及间隔物181,但是只是示出其位置,而并不意味着形成有晶体管的衬底一侧的结构中有开口部136及间隔物181。
[0263]另外,图22A及图22B所示的开口部的顶面形状是一个例子,而对其没有特别的限制,例如可以是三角形、圆形、椭圆形、或者多角形,也可以组合多种上述形状。另外,至少使B像素的着色层114的开口部的总面积小于R像素的着色层114的开口部及G像素的着色层114的开口部。
[0264]另外,图23A所示的显示装置包括:第一衬底102 ;第一衬底102上的用作栅电极层的导电层104a ;与导电层104a在同一工序中形成的导电层104b ;第一衬底102、导电层104a及导电层104b上的绝缘层106a及绝缘层106b ;与导电层104a重叠并在绝缘层106b上的半导体层108 ;半导体层108及绝缘层106b上的用作源电极层的导电层110a_l ;半导体层108及绝缘层106b上的用作漏电极层的导电层110a_2 ;半导体层108、导电层110a_l及导电层110a_2上的用作保护绝缘膜的绝缘层112 ;绝缘层112上的使用光敏树脂的绝缘层116 ;绝缘层116上的像素电极层118 ;像素电极层118上的液晶层166 ;液晶层166上的具有对置电极的功能的导电层164 ;间隔物181 ;BM180 ;具有滤色片的功能的着色层114 ;覆盖着色层114的外护层182 ;以及导电层164上的为对置衬底的第二衬底162。此时,夕卜护层182通过开口部136与为对置衬底的第二衬底162接触。
[0265]作为外护层182,使用在利用用旋涂装置涂敷丙烯酸类树脂材料后使用烘烤装置进行干燥的丙烯酸系树脂膜。另外,着色层114通过使用红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的三个颜色,以绿色(G)、红色(R)、蓝色(B)的顺序在所希望的位置露光并进行显影来形成。另外,使红色(R)、绿色(G)及蓝色⑶的滤色片的膜厚分别为0.8 μ m。
[0266]晶体管150由导电层104a、绝缘层106a、绝缘层106b、半导体层108、导电层110a_l及导电层110a_2构成。另外,电容元件152由导电层104b、绝缘层106a、绝缘层106b及导电层110a_2构成。电容元件152的面积较大且电容元件的容量较大。因此,能够增长保持像素电极的电位的時間,且能够应用降低刷新频率的驱动模式。再者,即使对液晶显示装置应用降低刷新频率的驱动模式,也由于能够长期间抑制施加到液晶层的电压的变化,因此可以进一步防止使用者发觉图像的闪烁。因此,可以实现低功耗以及显示质量的提闻。
[0267]在此,说明降低刷新频率的效果。注意,刷新频率是指大约一秒钟之间的图像的切换次数,也被称为驱动频率。如上所述的人眼难以识别的高速图像切换被认为是造成眼睛疲劳的原因。
[0268]眼睛疲劳被大致分为两种,S卩神经疲劳和肌肉疲劳。神经疲劳是:由于长时间一直观看液晶显示装置的发光、闪烁屏幕,使得该亮度刺激视网膜、视神经、脑子而引起的。肌肉疲劳是:由于过度使用在调节焦点时使用的睫状肌而引起的。
[0269]图27A是示出现有的液晶显示装置的显示的示意图。如图27A所示,在现有的液晶显示装置的显示中,进行每秒60次的图像改写。长时间一直观看这种屏幕,恐怕会刺激使用者的视网膜、视神经、脑子而引起眼睛疲劳。
[0270]在本实施方式中,对液晶显示装置的像素部的晶体管150应用关态电流极低的晶体管,例如使用氧化物半导体的晶体管。另外,液晶元件包括面积大的电容元件。由于这些构成要素可以抑制施加到液晶层的电荷的泄漏,因此即使降低帧频也可以保持液晶显示装置的亮度。
[0271]也就是说,如图27B所示,可以进行例如5秒钟I次的图像改写,由此可以尽可能地在长时间看到相同图像,这使得使用者所感到的图像闪烁减少。由此,可以减少对使用者的视网膜、视神经、脑子的刺激而减轻神经疲劳。
[0272]本实施方式可以实现对眼睛刺激小的液晶显示装置。
[0273]另外,需要以使用者无法辨别在刷新工作前后产生的图像变化的方式进行刷新。通过本实施方式得到的显示装置几乎没有在刷新工作前后产生的图像的变化,而可以得到良好的显示。
[0274]另外,形成在第二衬底162的着色层114设置有多个开口部136。通过适当地设计设置在着色层114的开口部136的形状及面积,可以调整着色层114的色纯度。如此,通过使着色层114具有开口部136,可以提供一种能够调整色纯度的新颖的显示装置。
[0275]另外,绝缘层112中设置有开口部138。另外,像素电极层118通过开口部138与用作晶体管150的漏电极的导电层110a_2连接。绝缘层116也可以使用光敏树脂以形成无规的凹凸。另外,当形成无规的凹凸时,沿着绝缘层116表面的无规的凹凸,像素电极层118成为具有无规的凹凸的反射电极,而可以改善视角依赖性。
[0276]在本实施方式中,为了将像素电极层118用作反射电极层,使用反射率高的导电层。作为该反射率高的导电层,例如使用由铝、银、钯或铜构成的金属或者以这些元素为主要成分的合金的单层结构或叠层结构。
[0277]图23B是栅极线104与用作源极线110的导电层110a_2之间的交叉的区域的截面图。
[0278]另外,图23B所示的显示装置通过夹在第一衬底102与相对着第一衬底102的第二衬底162之间的间隔物181保持间隔。在形成取向膜时,在使用有机树脂膜进行图案化或者使用光敏树脂形成柱状结构并将其用作间隔物之后形成取向膜。
[0279]如图23B所示,通过形成BM180,可以抑制起因于栅极线104或导电层110a_2的表面反射。
[0280]如此,优选至少在反射区域以外的部分形成BM180。
[0281]本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
[0282]实施例1
[0283]在本实施例中,制造本发明的一个方式的显示装置,使用光学显微镜进行观察及截面观察。下面对在本实施例中制造的样品进行详细说明。
[0284]在本实施例中,制造具有与图1至图3B所示的显示装置同样的结构的显示装置。因此,在与图1至图3B中的符号具有同样的功能时,使用同样的符号。
[0285]下面对在本实施例中观察的样品的制造方法进行说明。
[0286]第一衬底102使用玻璃衬底。然后,在第一衬底102上形成导电层104a、导电层104b及导电层104c。作为导电层104a、导电层104b及导电层104c,利用溅射法形成200nm的钨膜(W)。
[0287]然后,在第一衬底102、导电层104a、导电层104b及导电层104c上形成用作栅极绝缘层的绝缘层106a及绝缘层106b。作为绝缘层106a,形成厚度为400nm的氮化娃膜,作为绝缘层106b,形成厚度为50nm的氧氮化娃膜。
[0288]另外,绝缘层106a的氮化硅膜是第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜的三层叠层结构。
[0289]在如下条件下形成厚度为50nm的第一氮化娃膜:作为源气体使用流量为200sccm的硅烷、流量为2000SCCm的氮以及流量为lOOsccm的氨气,向等离子体CVD装置的反应室内供应该源气体,将反应室内的压力控制为lOOPa,使用27.12MHz的高频电源供应2000W的功率。在如下条件下形成厚度为300nm的第二氮化硅膜:作为源气体使用流量为200sCCm的硅烷、流量为2000SCCm的氮以及流量为2000SCCm的氨气,向等离子体CVD装置的反应室内供应该源气体,将反应室内的压力控制为lOOPa,使用27.12MHz的高频电源供应2000W的功率。在如下条件下形成厚度为50nm的第三氮化硅膜:作为源气体使用流量为200sCCm的硅烷以及流量为5000SCCm的氮,向等离子体CVD装置的反应室内供应该源气体,将反应室内的压力控制为lOOPa,使用27.12MHz的高频电源供应2000W的功率。另外,将形成第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜时的衬底温度设定为350°C。
[0290]作为绝缘层106b的氧氮化硅膜在如下条件下形成:作为源气体使用流量为20SCCm的硅烷以及流量为3000SCCm的一氧化二氮,向等离子体CVD装置的反应室内供应该源气体,将反应室内的压力控制为40Pa,使用27.12MHz的高频电源供应100W的功率。将形成氧氮化硅膜时的衬底温度设定为350°C。
[0291]接着,通过绝缘层106a及绝缘层106b在与导电层104a重叠的位置上形成半导体层108。作为半导体层108,利用溅射法形成厚度为35nm的氧化物半导体膜。
[0292]在如下条件下形成氧化物半导体膜:作为派射祀材使用In:Ga:Zn = 1:1:1(原子个数比)的金属氧化物靶材,向溅射装置的反应室内供应流量为10sccm的氧及流量为lOOsccm的氩作为溅射气体,将反应室内的压力控制为0.6Pa,并供应2.5kW的交流功率。另夕卜,将形成氧化物半导体膜时的衬底温度设定为170°C。
[0293]接着,在绝缘层106a及绝缘层106b的所希望的位置上形成开口部132。此外,开口部132到达导电层104b。
[0294]使用干蚀刻装置形成开口部132。
[0295]接着,在半导体层108、绝缘层106a及106b上形成导电层。作为该导电层,在厚度为50nm的钨膜上形成厚度为400nm的铝膜,并在该铝膜上形成厚度为10nm的钛膜。
[0296]接着,使用干蚀刻装置去除所希望的区域以外的区域中的上述厚度为10nm的钛膜,形成导电层110_1。另外,导电层110_1为厚度为10nm的钛膜。
[0297]接着,使用干蚀刻装置对上述厚度为50nm的钨膜及厚度为400nm的铝膜进行加工以成为所希望的形状,来形成导电层110a_l、导电层110a_2、导电层110a_3、导电层110a_4、导电层110b_l、导电层110b_2、导电层110b_3以及导电层110b_4奁形成L.t。另夕卜,导电层110a_l、导电层110a_2、导电层110a_3及导电层110a_4成为厚度为50nm的鹤膜。另外,导电层110b j、导电层110b_2、导电层110b_3及导电层110b_4成为厚度为400nm的铝膜。
[0298]另外,导电层110a_l及导电层110b_l被用作晶体管的源电极层,导电层110a_2及导电层110b_2被用作晶体管的漏电极层,导电层110a_3及导电层110b_3被用作反射电极层,导电层110a_4及导电层110b_4被用作源极线的一部分。
[0299]接着,以覆盖半导体层108、导电层110b_l、导电层110b_2、导电层110b_3及导电层110c_l的方式形成绝缘层112。
[0300]作为绝缘层112,以第一氧化物绝缘膜、第二氧化物绝缘膜及氮化物绝缘膜的三层叠层结构形成。
[0301]作为第一氧化物绝缘膜,形成厚度为50nm的氧氮化硅膜。作为第二氧化物绝缘膜,形成厚度为400nm的氧氮化硅膜。注意,第一氧化物绝缘膜及第二氧化物绝缘膜是以不暴露于大气的方式利用等离子体CVD装置在真空中连续地形成的。另外,第一氧化物绝缘膜及第二氧化物绝缘膜是使用同种材料形成的,因此有时不能明确地确认到两者的界面。
[0302]第一氧化物绝缘膜利用等离子体CVD法在如下条件下形成:使用流量为30sccm的硅烷及流量为4000SCCm的一氧化二氮用作源气体,将反应室的压力设定为40Pa,将衬底温度设定为220°C,并向平行板电极供应150W的高周波功率。
[0303]第二氧化物绝缘膜利用等离子体CVD法在如下条件下形成:使用流量为160sccm的硅烷及流量为4000SCCm的一氧化二氮作为源气体,将反应室的压力设定为200Pa,将衬底温度设定为220°C,并向平行板电极供应1500W的高频功率。根据上述条件可以形成含有超过化学计量组成的氧且因加热而使氧的一部分脱离的氧氮化硅膜。
[0304]接着,进行加热处理,使水、氮、氢等从第一氧化物绝缘膜及第二氧化物绝缘膜脱离,并将第二氧化物绝缘膜所含的氧的一部分供应到用作半导体层108的氧化物半导体膜。在此,在氮及氧气氛中,以350°C进行了 I小时的加热处理。
[0305]接着,在第二氧化物绝缘膜上形成厚度为10nm的氮化物绝缘膜。作为氮化物绝缘膜,形成厚度为10nm的氮化硅膜。另外,氮化物绝缘膜利用等离子体CVD法在如下条件下形成:使用流量为50SCCm的硅烷、流量为5000SCCm的氮以及流量为lOOsccm的氨气体作为源气体,将反应室的压力设定为lOOPa,将衬底温度设定为350°C,并向平行板电极供应100ff的高频功率。
[0306]接着,在绝缘层112上的所望的区域形成着色层114。
[0307]作为着色层114,使用着色材料被分散的光敏树脂溶液,并利用旋涂装置涂敷该光敏树脂溶液,然后使用烘烤装置使其干燥来形成光敏树脂膜。该光敏树脂膜被用作所谓的滤色片。另外,在本实施例中,使用红色(R)、绿色(G)及蓝色⑶的三种颜色,以绿色(G)、红色(R)及蓝色(B)的顺序在所希望的位置露光并进行显影来形成滤色片。另外,红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的滤色片是以膜厚为0.8μπι的方式形成的。另外,作为着色层114,以上述各色中都设置有开口部134及开口部
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