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図面 (20)

課題

精細液晶表示装置を提供する。開口率が高い液晶表示装置を提供する。

解決手段

液晶素子トランジスタ、及び絶縁層を有する表示装置である。トランジスタは、可視光を透過する半導体層を有する。可視光を透過する半導体層は、チャネル領域低抵抗領域を有する。チャネル領域は、ゲート絶縁層を介してゲートと重なる。低抵抗領域は、液晶素子の画素電極と接する第1の部分と、絶縁層における開口部の側面と接する第2の部分と、を有する。

概要

背景

液晶表示装置及び発光表示装置等のフラットパネルディスプレイの多くに用いられているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン単結晶シリコン、または多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコン半導体を用いたトランジスタは、集積回路(IC)などにも利用されている。

近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物半導体と記すこととする。例えば、特許文献1及び特許文献2には、酸化物半導体として、酸化亜鉛、またはIn−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタを作製し、該トランジスタを表示装置画素スイッチング素子などに用いる技術が開示されている。

概要

精細な液晶表示装置を提供する。開口率が高い液晶表示装置を提供する。液晶素子、トランジスタ、及び絶縁層を有する表示装置である。トランジスタは、可視光を透過する半導体層を有する。可視光を透過する半導体層は、チャネル領域低抵抗領域を有する。チャネル領域は、ゲート絶縁層を介してゲートと重なる。低抵抗領域は、液晶素子の画素電極と接する第1の部分と、絶縁層における開口部の側面と接する第2の部分と、を有する。

目的

本発明の一態様は、高精細な液晶表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

液晶素子トランジスタ、及び第1の絶縁層を有し、前記液晶素子は、画素電極共通電極、及び液晶層を有し、前記トランジスタは、酸化物半導体層ゲート、及びゲート絶縁層を有し、前記第1の絶縁層は、前記画素電極と前記トランジスタの間に位置し、前記第1の絶縁層は、開口部を有し、前記画素電極は、前記液晶層と前記第1の絶縁層の間に位置し、前記画素電極及び前記共通電極は、それぞれ、可視光を透過する機能を有し、前記酸化物半導体層は、第1の領域と第2の領域を有し、前記第1の領域は、前記ゲート絶縁層を介して前記ゲートと重なり、前記第2の領域は、前記画素電極と接する第1の部分と、前記第1の絶縁層における開口部の側面と接する第2の部分と、を有し、前記第2の領域の抵抗率は、前記第1の領域の抵抗率よりも低い、表示装置

請求項2

請求項1において、前記画素電極の前記液晶層側の面は、前記第1の絶縁層の前記液晶層側の面と同一面を形成することができる、表示装置。

請求項3

請求項1または2において、前記共通電極は、前記トランジスタと前記液晶層との間に位置する、表示装置。

請求項4

請求項3において、第2の絶縁層を有し、前記第2の絶縁層は、前記画素電極と前記共通電極の間に位置し、前記共通電極の前記液晶側の面は、前記第2の絶縁層の前記液晶側の面と同一面を形成することができる、表示装置。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか一において、画素を有し、前記第1の部分は、前記画素の開口部と重なる、表示装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか一において、前記画素電極及び前記酸化物半導体層は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウムガリウムイットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する、表示装置。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか一において、前記共通電極は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する、表示装置。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか一において、前記画素電極及び前記酸化物半導体層は、結晶部を有する、表示装置。

請求項9

請求項8において、前記画素電極及び前記酸化物半導体層が有する結晶部は、c軸配向性を有する、表示装置。

請求項10

請求項1乃至9のいずれか一において、前記共通電極は、結晶部を有する、表示装置。

請求項11

請求項10において、前記共通電極が有する結晶部は、c軸配向性を有する、表示装置。

請求項12

請求項1乃至11のいずれか一において、前記トランジスタは、バックゲートを有し、前記バックゲートは、前記酸化物半導体層を介して、前記ゲートと重なる部分を有し、前記ゲート及び前記バックゲートは電気的に接続され、前記ゲートは、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する、表示装置。

請求項13

請求項1乃至12のいずれか一において、走査線及び信号線を有し、前記走査線が伸長する方向は、前記信号線が伸長する方向と交差し、同一の色を呈する複数の画素が配設される方向は、前記信号線が伸長する方向と交差する、表示装置。

請求項14

第1の基板上に、分離層を形成する工程と、前記分離層上に、島状の酸化物導電層を形成する工程と、前記分離層上及び前記酸化物導電層上に、酸化物絶縁層を形成する工程と、前記酸化物絶縁層上に、トランジスタを形成する工程と、前記第1の基板と第2の基板を、接着層を用いて貼り合わせる工程と、前記第1の基板と前記第2の基板を分離することで、前記酸化物導電層及び前記酸化物絶縁層を露出する工程とを有し、前記酸化物導電層は、表示素子電極として機能することができる、分離方法

請求項15

請求項14において、前記酸化物導電層は、前記トランジスタと電気的に接続される、分離方法。

請求項16

請求項14または15において、前記トランジスタのチャネル領域は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する膜を用いて形成され、前記酸化物導電層は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する膜を用いて形成される、分離方法。

技術分野

0001

本発明の一態様は、液晶表示装置に関する。また、本発明の一態様は、分離方法に関する。

0002

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置表示装置発光装置蓄電装置記憶装置電子機器照明装置入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。

背景技術

0003

液晶表示装置及び発光表示装置等のフラットパネルディスプレイの多くに用いられているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン単結晶シリコン、または多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコン半導体を用いたトランジスタは、集積回路(IC)などにも利用されている。

0004

近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物半導体と記すこととする。例えば、特許文献1及び特許文献2には、酸化物半導体として、酸化亜鉛、またはIn−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタを作製し、該トランジスタを表示装置の画素スイッチング素子などに用いる技術が開示されている。

先行技術

0005

特開2007−123861号公報
特開2007−96055号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の一態様は、高精細な液晶表示装置を提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、開口率が高い液晶表示装置を提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い液晶表示装置を提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的の一とする。

0007

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一態様の表示装置は、液晶素子、トランジスタ、及び第1の絶縁層を有する。液晶素子は、画素電極共通電極、及び液晶層を有する。トランジスタは、酸化物半導体層ゲート、及びゲート絶縁層を有する。第1の絶縁層は、画素電極とトランジスタの間に位置する。第1の絶縁層は、開口部を有する。画素電極は、液晶層と第1の絶縁層の間に位置する。酸化物半導体層は、第1の領域と第2の領域を有する。第1の領域は、ゲート絶縁層を介してゲートと重なる。第2の領域は、画素電極と接する第1の部分と、第1の絶縁層における開口部の側面と接する第2の部分と、を有する。第2の領域の抵抗率は、第1の領域の抵抗率よりも低い。

0009

画素電極の液晶層側の面は、第1の絶縁層の液晶層側の面と同一面を形成することができると好ましい。

0010

共通電極は、トランジスタと液晶層との間に位置することが好ましい。

0011

画素電極と共通電極の間に位置する第2の絶縁層を有することが好ましい。そして、共通電極の液晶側の面は、第2の絶縁層の液晶側の面と同一面を形成することができると好ましい。

0012

第1の部分は、表示装置が有する画素(副画素)の開口部と重なることが好ましい。

0013

画素電極、共通電極、及び酸化物半導体層は、それぞれ、インジウムと、亜鉛と、アルミニウムガリウムイットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有することが好ましい。

0014

画素電極、共通電極、及び酸化物半導体層は、それぞれ、結晶部を有することが好ましい。そして、結晶部は、c軸配向性を有することが好ましい。

0015

トランジスタはバックゲートを有することが好ましい。バックゲートは、酸化物半導体層を介して、ゲートと重なる部分を有する。ゲート及びバックゲートは電気的に接続される。ゲートは、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する。

0016

上記各構成の表示装置は、走査線及び信号線を有し、走査線が伸長する方向は、信号線が伸長する方向と交差することが好ましく、同一の色を呈する複数の画素(副画素)が配設される方向は、信号線が伸長する方向と交差することが好ましい。

0017

本発明の一態様の分離方法は、第1の基板上に分離層を形成する工程と、分離層上に島状の酸化物導電層を形成する工程と、分離層上及び酸化物導電層上に酸化物絶縁層を形成する工程と、酸化物絶縁層上にトランジスタを形成する工程と、第1の基板と第2の基板を、接着層を用いて貼り合わせる工程と、第1の基板と第2の基板を分離することで、酸化物導電層及び酸化物絶縁層を露出する工程とを有する。酸化物導電層は、表示素子電極として機能することができる。酸化物導電層は、トランジスタと電気的に接続されることが好ましい。トランジスタのチャネル領域は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する膜を用いて形成されることが好ましい。酸化物導電層は、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズのうち少なくとも一つと、を有する膜を用いて形成されることが好ましい。

0018

本発明の一態様の分離方法は、第1の基板上に分離層を形成する工程と、分離層上に酸化物絶縁層を形成する工程と、酸化物絶縁層上に第1の電極を形成する工程と、酸化物絶縁層上及び第1の電極上に第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上にトランジスタを形成する工程と、第1の基板と第2の基板を、接着層を用いて貼り合わせる工程と、第1の基板と第2の基板を分離することで、酸化物絶縁層を露出する工程と、酸化物絶縁層の少なくとも一部を除去することで、第1の電極を露出する工程と、を有する。第1の電極は、表示素子の電極として機能することができることが好ましい。

0019

本発明の一態様の分離方法は、第1の基板上に分離層を形成する工程と、分離層上に第1の電極を形成する工程と、分離層上及び第1の電極上に第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上にトランジスタを形成する工程と、第1の基板と第2の基板を、接着層を用いて貼り合わせる工程と、第1の基板と第2の基板を分離することで、分離層を露出する工程と、を有する。分離層は、液晶素子の配向膜として機能することができることが好ましい。

0020

本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板(Flexible printed circuit、以下、FPCと記す)もしくはTCP(Tape Carrier Package)等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはCOG(Chip On Glass)方式もしくはCOF(Chip On Film)方式等によりICが実装されたモジュール等のモジュールである。

0021

本発明の一態様では、上記の構成が、表示装置でなく、入出力装置(タッチパネルなど)に適用されていてもよい。

0022

本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナバッテリ筐体カメラスピーカマイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する電子機器である。

発明の効果

0023

本発明の一態様により、高精細な液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、開口率が高い液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、消費電力の低い液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。

0024

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

図面の簡単な説明

0025

表示装置の一例を示す断面図。
表示装置の一例を示す斜視図。
画素の配置例及び構成例を示す図。
表示装置の一例を示す断面図。
表示装置の一例を示す断面図。
副画素の一例を示す上面図。
表示装置の一例を示す断面図。
表示装置の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の一例と電極の配置例を示す断面図。
表示装置の一例とその作製方法の一例を示す断面図。
表示装置の一例を示す断面図。
タッチパネルの一例を示す斜視図。
タッチパネルの一例を示す断面図。
入力装置の駆動方法の一例を示す図。
タッチパネルの一例を示す斜視図。
タッチパネルの一例を示す断面図。
タッチパネルの一例を示す断面図。
検知素子と画素の一例を示す図。
検知素子と画素の動作の一例を示す図。
検知素子と画素の一例を示す上面図。
液晶素子の電極の上面形状の一例を示す上面図。
半導体装置の一例を示す上面図及び断面図。
半導体装置の一例を示す上面図及び断面図。
半導体装置の一例を示す断面図。
半導体装置の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。
タッチパネルモジュールの一例を示す図。
電子機器の一例を示す図。
電子機器の一例を示す図。

実施例

0026

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

0027

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

0028

また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

0029

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。

0030

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、及び当該表示装置の作製方法について、図1乃至図30を用いて説明する。

0031

本発明の一態様の表示装置は、液晶素子、トランジスタ、及び絶縁層を有する。トランジスタは、可視光を透過する半導体層を有する。可視光を透過する半導体層は、チャネル領域と低抵抗領域を有する。チャネル領域は、ゲート絶縁層を介してゲートと重なる。低抵抗領域は、液晶素子の画素電極と接する第1の部分と、絶縁層における開口部の側面と接する第2の部分と、を有する。可視光を透過する半導体層と、液晶素子の画素電極と、が直接接続するため、画素電極とトランジスタのコンタクト部を、画素の開口部(表示に寄与する部分)に配置することができる。これにより、透過型の液晶表示装置の開口率(画素の開口率ともいえる)を高めることができる。さらには、表示装置の高精細化が可能となる。また、開口率を高めることで、光取り出し効率を高めることができる。これにより、表示装置の消費電力を低減させることができる。

0032

本発明の一態様の表示装置の作製方法では、第1の基板上に、液晶素子の電極を形成した後に、トランジスタを形成する。次に、第1の基板と第2の基板を貼り合わせる。そして、第1の基板と第2の基板を分離することで、液晶素子の電極及びトランジスタを第1の基板から第2の基板に転置する。液晶素子の電極をトランジスタよりも先に形成することで、画素電極とトランジスタのコンタクト部、及びトランジスタ自体に起因する凹凸の影響を受けず、液晶素子の電極を平坦に形成することができる。液晶素子の電極を平坦に形成することで、液晶素子のセルギャップのばらつきを低減することができる。また、液晶初期配向のばらつきを低減することができる。これにより、表示装置における、表示不良の抑制が可能となる。また、液晶の配向不良に起因する開口率の縮小を抑制できる。

0033

さらに、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、トランジスタを形成する際に用いる第1の基板が作製工程中で分離される。つまり、表示装置の構成要素に含まれる基板の材質によって、トランジスタの作製条件が限定されない。例えば、第1の基板上で高い温度をかけてトランジスタを作製することで、トランジスタの信頼性を高めることができる。そして、トランジスタ等を転置する第2の基板、及び、第2の基板と共に液晶層を封止する対向基板に、第1の基板よりも、軽量、薄型、または可撓性の高い基板を用いることで、表示装置の軽量化、薄型化、またはフレキシブル化が可能となる。

0034

<1−1.表示装置の構成例1>
図1(A)及び図2に、表示装置の一例を示す。図1(A)は、表示装置100の断面図であり、図2は、表示装置100の斜視図である。図2では、明瞭化のため、偏光板130などの構成要素を省略して図示している。図2では、基板61を破線で示す。

0035

表示装置100は、表示部62及び駆動回路部64を有する。表示装置100には、FPC72及びIC73が実装されている。

0036

表示部62は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。

0037

画素は、複数の副画素を有する。例えば、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、及び青色を呈する副画素によって1つの画素が構成されることで、表示部62ではフルカラーの表示を行うことができる。なお、副画素が呈する色は、赤、緑、及び青に限られない。画素には、例えば、白、黄、マゼンタ、またはシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい。なお、本明細書等において、副画素を単に画素と記す場合がある。

0038

表示装置100は、走査線駆動回路及び信号線駆動回路のうち、一方または双方を有していてもよい。または、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の双方を有していなくてもよい。表示装置100が、タッチセンサ等のセンサを有する場合、表示装置100は、センサ駆動回路を有していてもよい。本実施の形態では、駆動回路部64として、走査線駆動回路を有する例を示す。走査線駆動回路は、表示部62が有する走査線に、走査信号を出力する機能を有する。

0039

表示装置100では、IC73が、COG方式などの実装方式により、基板51に実装されている。IC73は、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、一つまたは複数を有する。

0040

表示装置100には、FPC72が電気的に接続されている。FPC72を介して、IC73及び駆動回路部64には外部から信号及び電力が供給される。また、FPC72を介して、IC73から外部に信号を出力することができる。

0041

FPC72には、ICが実装されていてもよい。例えば、FPC72には、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、一つまたは複数を有するICが実装されていてもよい。

0042

表示部62及び駆動回路部64には、配線65から、信号及び電力が供給される。当該信号及び電力は、IC73から、またはFPC72を介して外部から、配線65に入力される。

0043

図1(A)は、表示部62、駆動回路部64、及び配線65を含む断面図である。

0044

表示装置100は、横電界方式の液晶素子を用いた透過型の液晶表示装置の一例である。

0045

図1(A)に示すように、表示装置100は、基板51、接着層142、トランジスタ201、トランジスタ206、液晶素子40、配向膜133a、配向膜133b、接続部204、接着層141、スペーサ117、着色層131、遮光層132、オーバーコート121、基板61、及び偏光板130等を有する。

0046

表示部62は、トランジスタ206及び液晶素子40を有する。

0047

トランジスタ206は、ゲート221、ゲート絶縁層213、及び半導体層(チャネル領域231a及び低抵抗領域231b)を有する。低抵抗領域231bの抵抗率は、チャネル領域231aの抵抗率よりも低い。半導体層は、可視光を透過することができる。本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体層を用いる場合を例に説明する。酸化物半導体層は、インジウムを含むことが好ましく、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)膜であることがさらに好ましい。酸化物半導体層の詳細は、後述する。

0048

導電層222は、絶縁層214及び絶縁層215に設けられた開口を通じて、低抵抗領域231bと接続している。

0049

トランジスタ206は、絶縁層214及び絶縁層215に覆われている。なお、絶縁層214、さらには絶縁層215を、トランジスタ206の構成要素とみなすこともできる。トランジスタは、トランジスタを構成する半導体への不純物拡散を抑制する効果を奏する絶縁層で覆われていることが好ましい。

0050

ゲート絶縁層213は、過剰酸素領域を有することが好ましい。ゲート絶縁層213が過剰酸素領域を有することで、チャネル領域231a中に過剰酸素を供給することができる。チャネル領域231aに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。

0051

絶縁層214は、窒素または水素を有することが好ましい。絶縁層214と、低抵抗領域231bと、が接することで、絶縁層214中の窒素または水素が低抵抗領域231b中に添加される。低抵抗領域231bは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。

0052

液晶素子40は、FFS(Fringe Field Switching)モードが適用された液晶素子である。液晶素子40は、画素電極111、共通電極112、及び液晶層113を有する。画素電極111と共通電極112との間に生じる電界により、液晶層113の配向を制御することができる。液晶層113は、配向膜113aと配向膜113bの間に位置する。

0053

画素電極111は、トランジスタ206が有する半導体層の低抵抗領域231bと電気的に接続される。

0054

接続部207では、半導体層の低抵抗領域231bが、画素電極111と接続している。半導体層の低抵抗領域231bは、絶縁層211の開口部の側面と接する部分を有する。半導体層の低抵抗領域231bは、絶縁層211の開口部の側面と接し、かつ、画素電極111と接続する。これにより、画素電極111を平坦に設けることができる。

0055

半導体層に、可視光を透過する材料を用いることで、接続部207を、画素の開口部68(副画素の開口部ともいえる)に設けることができる。

0056

接続部207は基板61側に凹凸を有さない。そのため、接続部207と重なり、かつ接続部207よりも基板61側に位置する、画素電極111、絶縁層220、共通電極112及び配向膜133aの基板61側の表面は、それぞれ、平坦である。したがって、液晶層113の接続部207と重なる部分を、他の部分と同様に表示に用いることができる。すなわち、接続部207が設けられている領域を画素の開口部として用いることができる。これにより、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0057

半導体層の低抵抗領域231bが直接、画素電極111と接続することにより、画素のレイアウトの自由度を高めることができる。例えば、絶縁層214よりも基板51側に設けられた導電層を用いて、低抵抗領域231bと画素電極111を電気的に接続してもよいが、その場合には当該導電層と低抵抗領域231bとの接続部と、当該導電層と画素電極111の接続部の2つの接続部を設ける必要が生じる。一方、図1(A)等に示す構成では、接続部を減らすことが可能となる。そのため、デザインルールを変更することなく、画素を縮小することが可能で、高精細な表示装置を実現できる。

0058

図1(A)に示す共通電極112は、櫛歯状の上面形状(平面形状ともいう)、またはスリットが設けられた上面形状を有する。画素電極111と共通電極112の間には、絶縁層220が設けられている。画素電極111は、絶縁層220を介して共通電極112と重なる部分を有する。また、画素電極111と着色層131とが重なる領域において、画素電極111上に共通電極112が配置されていない部分を有する。

0059

液晶層113と接する配向膜を設けることが好ましい。配向膜は、液晶層113の配向を制御することができる。表示装置100では、共通電極112及び絶縁層220と液晶層113との間に配向膜133aが位置し、オーバーコート121と液晶層113との間に配向膜133bが位置している。

0060

画素電極111は、絶縁層211に埋め込まれている。画素電極111の液晶層113側の面は、絶縁層211の液晶層113側の面と同一面(または同一平面)を形成することができる。つまり、画素電極111の液晶層113側の面と、絶縁層211の液晶層113側の面とは、同一面上に位置する、同一面に接する、境界段差が(実質的に)ない、または高さが一致する等ということができる。

0061

表示装置100において、絶縁層211、絶縁層214、及び絶縁層215の厚さは、トランジスタ201及びトランジスタ206の特性に直接的な影響を与えない。そのため、絶縁層211、絶縁層214、及び絶縁層215を、それぞれ、厚く設けることができる。これにより、画素電極111とゲート221との間の寄生容量、画素電極111と導電層222との間の寄生容量、または画素電極111と半導体層との間の寄生容量等を低減することができる。

0062

図1(B)に、表示装置100が有する画素の開口部68における、液晶層113とその周囲の断面図を示す。図1(B)に示すように、共通電極112は絶縁層220に埋め込まれている。共通電極112の液晶層113側の面と、絶縁層220の液晶層113側の面とは、同一面(または同一平面)を形成することができる。つまり、共通電極112の液晶層113側の面と、絶縁層220の液晶層113側の面とは、同一面上に位置する、同一面に接する、境界に段差が(実質的に)ない、または高さが一致する等ということができる。そして、配向膜133aは平坦に設けられる。

0063

一方、図1(C)では、絶縁層220の液晶層113側の面上に共通電極112が設けられている。そして、配向膜133aは、共通電極112の厚みに起因した凹凸を有する(一点鎖線の枠内参照)。そのため、画素の開口部68内で、液晶層113の厚さ(セルギャップともいえる)がばらつき、良好な表示が得られにくくなる場合がある。

0064

また、共通電極112の端部付近では、配向膜133aの表面の凹凸に起因して、液晶層113の初期配向がばらつきやすくなる場合がある。液晶層113の初期配向が揃いにくい領域を表示に用いると、コントラストが低下することがある。また、隣接する2つの副画素間に、液晶層113の初期配向が揃いにくい領域が生じた場合は、当該領域を遮光層132等で覆うことでコントラストの低下を抑制できるが、開口率が低下することがある。

0065

図1(A)、(B)に示すように、共通電極112の液晶層113側の面と、絶縁層220の液晶層113側の面とが、同一面を形成することができると、画素の開口部68内で、配向膜133aと配向膜133bの間隔を均一にすることができる。つまり、共通電極112の厚さが、液晶層113の厚さに影響を与えない。液晶層113の厚さは、画素の開口部68内で均一となる。これにより、表示装置100は、色再現性を高め、良好な表示を行うことができる。

0066

また、配向膜133aが平坦に設けられることで、共通電極112の端部においても、初期配向を揃えやすくなる。隣接する2つの副画素間に、液晶層113の初期配向が揃いにくい領域が生じることを抑制できる。したがって、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0067

以上のように、本発明の一態様の表示装置では、共通電極112の端部に生じる段差を低減し、段差に基づく配向欠陥を生じにくくすることができる。

0068

表示装置100は、透過型の液晶表示装置であるため、画素電極111及び共通電極112の双方に、可視光を透過する導電性材料を用いる。

0069

可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)の中から選ばれた一種以上を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウムインジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。

0070

画素電極111及び共通電極112のうち、少なくとも一方に酸化物導電層を用いることが好ましい。酸化物導電層は、トランジスタ206の半導体層に含まれる金属元素を一種類以上有することが好ましい。例えば、画素電極111は、インジウムを含むことが好ましく、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)膜であることがさらに好ましい。同様に、共通電極112は、インジウムを含むことが好ましく、In−M−Zn酸化物膜であることがさらに好ましい。

0071

なお、画素電極111及び共通電極112のうち、少なくとも一方を、酸化物半導体を用いて形成してもよい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、表示装置を構成する層のうち2層以上に用いることで、製造装置(例えば、成膜装置加工装置等)を2以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。

0072

画素電極111と半導体層の双方に酸化物を用いることが好ましい。例えば、一方に酸化物以外の材料(金属など)を用い、他方に酸化物を用いると、当該酸化物以外の材料が酸化して画素電極111と半導体層の間に生じる接触抵抗が増大するなどの不具合が生じる場合がある。画素電極111と半導体層の双方に酸化物を用いることで、接触抵抗が低減され、表示装置100の信頼性を高めることができる。

0073

画素電極111と半導体層の双方に、同一の金属元素を有する酸化物半導体を用いることで、画素電極111と半導体層の低抵抗領域231bとの密着性を高められる場合がある。

0074

酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、または酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物導電層の有する抵抗率を制御することができる。

0075

なお、このように、酸化物半導体層を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、または導電性の高い酸化物半導体層ということもできる。

0076

また、酸化物半導体層と、酸化物導電層を同一の金属元素で形成することで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで製造コストを低減させることができる。また、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることによって、酸化物半導体層を加工する際のエッチングガスまたはエッチング液を共通して用いることができる。ただし、酸化物半導体層と、酸化物導電層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、表示装置の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。

0077

例えば、絶縁層211に水素を含む窒化シリコン膜を用い、画素電極111に酸化物半導体を用いると、絶縁層211から供給される水素によって、酸化物半導体の導電率を高めることができる。

0078

例えば、絶縁層220に水素を含む窒化シリコン膜を用い、共通電極112に酸化物半導体を用いると、絶縁層220から供給される水素によって、酸化物半導体の導電率を高めることができる。

0079

表示装置100の、液晶層113よりも基板61側には、着色層131及び遮光層132が設けられている。着色層131は、少なくとも、画素の開口部68(副画素の開口部ともいえる)と重なる部分に位置する。画素(副画素)が有する遮光領域66には、遮光層132が設けられている。遮光層132は、トランジスタ206の少なくとも一部と重なる。

0080

着色層131及び遮光層132と、液晶層113と、の間には、オーバーコート121を設けることが好ましい。オーバーコート121は、着色層131及び遮光層132等に含まれる不純物が液晶層113に拡散することを抑制できる。

0081

スペーサ117は、基板51と基板61との距離が一定以上近づくことを防ぐ機能を有する。

0082

図1(A)では、スペーサ117の底面が、オーバーコート121と接している例を示すが、本発明の一態様はこれに限られない。スペーサ117は、基板51側に設けられていてもよいし、基板61側に設けられていてもよい。

0083

図1(A)では、スペーサ117と重なる部分で、配向膜133aと配向膜133bが接する例を示すが、配向膜どうしは接していなくてもよい。また、一方の基板上に設けられたスペーサ117は、他方の基板上に設けられた構造物と接していてもよいし、接していなくてもよい。例えば、スペーサ117と当該構造物の間に液晶層113が位置していてもよい。

0084

スペーサ117として粒状のスペーサを用いてもよい。粒状のスペーサとしては、シリカなどの材料を用いることができる。スペーサに、樹脂またはゴムなどの弾性を有する材料を用いることが好ましい。このとき、粒状のスペーサは上下方向に潰れた形状となる場合がある。

0085

基板51及び基板61は、接着層141によって貼り合わされている。基板51、基板61、及び接着層141に囲まれた領域に、液晶層113が封止されている。

0086

表示装置100を、透過型の液晶表示装置として機能させる場合、偏光板を、表示部62を挟むように2つ配置する。図1(A)では、基板61側の偏光板130を図示している。基板51側に設けられた偏光板よりも外側に配置されたバックライトからの光45は偏光板を介して入射する。このとき、画素電極111と共通電極112の間に与える電圧によって液晶層113の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板130を介して射出される光の強度を制御することができる。また、入射光は着色層131によって特定の波長領域以外の光が吸収されるため、射出される光は例えば赤色、青色、または緑色を呈する光となる。

0087

また、偏光板に加えて、例えば円偏光板を用いることができる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。円偏光板により、表示装置の表示の視野角依存を低減することができる。

0088

なお、ここでは液晶素子40としてFFSモードが適用された素子を用いたが、これに限られず様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えば、VA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。

0089

また、表示装置100にノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向(VA)モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。

0090

なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック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)、強誘電性液晶反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相スメクチック相キュービック相カイラルネマチック相等方相等を示す。

0091

また、液晶材料としては、ポジ型の液晶またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモード及び設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。

0092

また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層113に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性を示す。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良または破損を軽減することができる。

0093

駆動回路部64は、トランジスタ201を有する。

0094

トランジスタ201は、ゲート221、ゲート絶縁層213、半導体層(チャネル領域231a及び低抵抗領域231b)、導電層222a、及び導電層222bを有する。導電層222a及び導電層222bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、低抵抗領域231bと電気的に接続される。

0095

接続部204では、配線65と導電層255が互いに接続し、導電層255と導電層253が互いに接続し、導電層253と導電層251が互いに接続している。導電層251と接続体242は互いに接続している。つまり、接続部204は接続体242を介してFPC72と電気的に接続している。このような構成とすることで、FPC72から、配線65に、信号及び電力を供給することができる。

0096

配線65は、トランジスタ206が有する導電層222と同一の材料、同一の工程で形成することができる。導電層255は、半導体層の低抵抗領域231bと同一の材料、同一の工程で形成することができる。導電層253は、液晶素子40が有する画素電極111と同一の材料、同一の工程で形成することができる。導電層251は、液晶素子40が有する共通電極112と同一の材料、同一の工程で形成することができる。このように、接続部204を構成する導電層を、表示部62や駆動回路部64に用いる導電層と同一の材料、同一の工程で作製すると、工程数の増加を防ぐことができ好ましい。

0097

トランジスタ201、206は、同じ構造であっても、異なる構造であってもよい。つまり、駆動回路部64が有するトランジスタと、表示部62が有するトランジスタが、同じ構造であっても、異なる構造であってもよい。また、駆動回路部64が、複数の構造のトランジスタを有していてもよいし、表示部62が、複数の構造のトランジスタを有していてもよい。例えば、走査線駆動回路が有するシフトレジスタ回路バッファ回路、及び保護回路のうち、一以上の回路に、2つのゲートが電気的に接続されている構成のトランジスタを用いることが好ましい。

0098

図3(A)、(B)に画素の配置例を示す。図3(A)、(B)では、赤色の副画素R、緑色の副画素G、及び青色の副画素Bによって1つの画素が構成される例を示す。図3(A)、(B)では、複数の走査線81がx方向に伸長しており、複数の信号線82がy方向に伸長しており、走査線81と信号線82は交差している。

0099

図3(A)の二点鎖線の枠内に示すように、副画素は、トランジスタ206、容量素子34、及び液晶素子40を有する。トランジスタ206のゲートは、走査線81と電気的に接続される。トランジスタ206のソース及びドレインのうち、一方は、信号線82と電気的に接続され、他方は、容量素子34の一方の電極及び液晶素子40の一方の電極と電気的に接続される。容量素子34の他方の電極及び液晶素子40の他方の電極には、それぞれ、定電位が与えられる。

0100

液晶表示装置の駆動方法としては、1フレームごとに正極・負極が反転する(信号の極性が反転する、ともいえる)フレーム反転駆動、1行ごとに正極・負極が反転するゲートライン反転駆動、1列ごとに正極・負極が反転するソースライン反転駆動、及び1行・1列ごとに正極・負極が反転するドットライン反転駆動等が挙げられる。これらの駆動方法を用いて、適宜、信号の極性を反転させることで、表示の焼き付きを防止することができる。

0101

図3(A)、(B)では、ソースライン反転駆動を適用する例を示す。信号A1と信号A2は極性が同じ信号である。信号B1と信号B2は極性が同じ信号である。信号A1と信号B1は互いに極性の異なる信号である。信号A2と信号B2は互いに極性の異なる信号である。

0102

表示装置の高精細化に伴い、副画素間の距離は狭くなる。そのため、例えば図3(A)の一点鎖線の枠内に示すように、信号A1が入力される副画素における、信号B1が入力される信号線82近傍では、液晶が、信号A1と信号B1の双方の電位の影響を受けやすくなる。これにより、液晶の配向不良が生じやすくなる。

0103

図3(A)では、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、y方向であり、信号線82が伸長する方向と概略平行である。図3(A)の一点鎖線の枠内に示すように、副画素の長辺側に、異なる色を呈する副画素が隣接する。

0104

図3(B)では、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、x方向であり、信号線82が伸長する方向と交差する。図3(B)の一点鎖線の枠内に示すように、副画素の短辺側に、同じ色を呈する副画素が隣接する。

0105

図3(B)に示すように、副画素における、信号線82が伸長する方向に概略平行な辺が、短辺であると、長辺である場合(図3(A))に比べて、液晶の配向不良が生じやすい領域を狭くすることができる。図3(B)に示すように、液晶の配向不良が生じやすい領域が同一の色を呈する副画素間に位置すると、異なる色を呈する副画素間に位置する場合(図3(A))に比べて、表示装置の使用者に、表示不良を視認されにくくなる。

0106

したがって、本発明の一態様において、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、信号線82が伸長する方向と交差することが好ましい。

0107

なお、図1(A)では、トランジスタ206の可視光を遮る領域と、遮光領域66の幅が等しい例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。例えば、図4(A)に示すように、トランジスタ206の可視光を遮る領域67の幅に比べて、遮光領域66の幅が広く設けられていてもよい。つまり、遮光領域66は、トランジスタ206の可視光を遮る領域67と重ならない部分を有していてもよい。図4(B)に示すように、トランジスタ206の可視光を遮る領域67は、遮光領域66と重ならない部分を有していてもよい。

0108

遮光領域66が、チャネル領域231aと重なると、チャネル領域231aに外光照射されることを抑制でき、トランジスタ206の信頼性を高めることができる。ゲート221が可視光を遮る場合、チャネル領域231aにバックライトからの光が照射されることを抑制でき、トランジスタ206の信頼性を高めることができる。

0109

次に、本実施の形態の表示装置の各構成要素に用いることができる材料等の詳細について、説明を行う。なお、既に説明した構成要素については説明を省略する場合がある。また、以降に示す表示装置及びタッチパネル、並びにそれらの構成要素にも、以下の材料を適宜用いることができる。

0110

≪基板51、61≫
本発明の一態様の表示装置が有する基板の材質などに大きな制限はなく、様々な基板を用いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板サファイア基板半導体基板セラミック基板金属基板、またはプラスチック基板等を用いることができる。

0111

厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現できる。

0112

本発明の一態様の表示装置は、作製基板上にトランジスタ等を形成し、その後、別の基板にトランジスタ等を転置することで、作製される。作製基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい表示装置の製造、表示装置への耐熱性の付与、表示装置の軽量化、または表示装置の薄型化を図ることができる。トランジスタが転置される基板には、トランジスタを形成することが可能な基板に限られず、紙基板セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維、綿、)、合成繊維ナイロンポリウレタンポリエステル)もしくは再生繊維アセテートキュプラレーヨン再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、またはゴム基板などを用いることができる。

0113

≪トランジスタ201、206≫
本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタは、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれの構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シリコンゲルマニウム等が挙げられる。トランジスタの半導体層には、可視光を透過する材料を用いることが好ましい。これにより、表示装置の開口率を高めることができる。

0114

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体多結晶半導体単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性劣化を抑制できるため好ましい。

0115

例えば、第14族の元素化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを半導体層に適用できる。

0116

トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流オフ電流)を低減できるため好ましい。

0117

酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)もしくは亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。より好ましくは、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含む。

0118

特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体層を用いることが好ましい。

0119

半導体層に、このような酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。

0120

また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。

0121

トランジスタ201、206は、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体層を有することが好ましい。これにより、(トランジスタの)オフ電流を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。

0122

また、トランジスタ201、206は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。このような高速駆動が可能なトランジスタを表示装置に用いることで、表示部のトランジスタと、駆動回路部のトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、駆動回路として、別途シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、表示装置の部品点数を削減することができる。また、表示部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。

0123

≪酸化物半導体層≫
酸化物半導体層は、少なくともインジウム(In)、亜鉛(Zn)及びM(Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。

0124

スタビライザーとしては、上記Mで記載の金属を含め、例えば、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、またはジルコニウム(Zr)等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等がある。

0125

酸化物半導体層を構成する酸化物半導体として、例えば、In−Ga系酸化物、In−Zn系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。

0126

なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。

0127

なお、酸化物半導体層がIn−M−Zn酸化物である場合、In及びMの和を100atomic%としたとき、好ましくはInが25atomic%より高く、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より高く、Mが66atomic%未満とする。

0128

酸化物半導体層は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

0129

酸化物半導体層の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とする。

0130

酸化物半導体層がIn−M−Zn酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6等が挙げられる。なお、成膜される酸化物半導体層の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。

0131

酸化物半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体層を用いる。例えば、酸化物半導体層は、キャリア密度が1×1017/cm3以下、好ましくは1×1015/cm3以下、さらに好ましくは1×1013/cm3以下、より好ましくは1×1011/cm3以下の酸化物半導体層を用いる。

0132

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性(電界効果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いる。

0133

酸化物半導体層において、第14族元素の一つであるシリコンまたは炭素が含まれると、酸化物半導体層において酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、酸化物半導体層におけるシリコン及び炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、それぞれ、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とする。

0134

また、酸化物半導体層において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、酸化物半導体層のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。

0135

また、酸化物半導体層に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、当該酸化物半導体層において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm3以下にすることが好ましい。

0136

また、酸化物半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、CAAC−OS(C Axis Aligned−Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。

0137

酸化物半導体層は、例えば非晶質構造でもよい。非晶質構造の酸化物半導体層は、例えば、原子配列無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。

0138

なお、酸化物半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。

0139

≪絶縁層≫
表示装置が有する各絶縁層、オーバーコート、スペーサ等に用いることのできる絶縁材料としては、有機絶縁材料または無機絶縁材料を用いることができる。有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂エポキシ樹脂ポリイミド樹脂ポリアミド樹脂ポリアミドイミド樹脂シロキサン樹脂ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。無機絶縁層としては、酸化シリコン膜酸化窒化シリコン膜窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜酸化ハフニウム膜酸化イットリウム膜酸化ジルコニウム膜酸化ガリウム膜酸化タンタル膜酸化マグネシウム膜酸化ランタン膜酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等が挙げられる。

0140

≪導電層≫
トランジスタのゲート、ソース、ドレインのほか、表示装置が有する各種配線及び電極等の導電層には、アルミニウム、チタンクロムニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に銅膜を積層した二層構造、銅−マグネシウムアルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。例えば、ソース電極225a及びドレイン電極225bを三層構造とする場合、一層目及び三層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステンを含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、または窒化モリブデンでなる膜を形成し、二層目には、銅、アルミニウム、金または銀、或いは銅とマンガンの合金等の低抵抗材料でなる膜を形成することが好ましい。なお、ITO、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ITSO等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。

0141

なお、酸化物半導体の抵抗率を制御することで、酸化物導電層を形成してもよい。

0142

≪接着層141≫
接着層141としては、熱硬化樹脂光硬化樹脂、または2液混合型の硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。

0143

≪接続体242≫
接続体242としては、例えば、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、または異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。

0144

≪着色層131≫
着色層131は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。着色層131に用いることのできる材料としては、金属材料樹脂材料、及び顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。

0145

≪遮光層132≫
遮光層132は、例えば、隣接する異なる色の着色層131の間に設けられる。例えば、金属材料、または、顔料もしくは染料を含む樹脂材料を用いて形成されたブラックマトリクスを、遮光層132として用いることができる。なお、遮光層132は、駆動回路部64など、表示部62以外の領域にも設けると、導波光などによる光漏れを抑制できるため好ましい。

0146

<1−2.表示装置の構成例2>
図5図8に、表示装置の一例をそれぞれ示す。図5は、表示装置100Aの断面図であり、図6は、本発明の一態様の表示装置が有する副画素の上面図であり、図7は、表示装置100Bの断面図であり、図8は、表示装置100Cの断面図である。なお、表示装置100A、表示装置100B、及び表示装置100Cの斜視図は、図2に示す表示装置100と同様であるため、ここでの説明は省略する。

0147

図5に示す表示装置100Aは、先に示す表示装置100と、画素電極111と共通電極112の位置関係が異なる。

0148

図1(A)等に示す表示装置100は、配向膜133aと共通電極112とが接する構成である。一方、図5に示す表示装置100Aは、配向膜133aと画素電極111とが接する構成である。

0149

図5(A)に示すように、表示装置100Aでは、半導体層の低抵抗領域231bが、絶縁層211及び絶縁層220の開口部の側面と接し、かつ、画素電極111と接続する。これにより、画素電極111を平坦に設けることができる。

0150

表示装置100Aにおいて、共通電極112は絶縁層211に埋め込まれている。共通電極112の液晶層113側の面は、絶縁層211の液晶層113側の面と同一面を形成することができる。

0151

図5(B)に、表示装置100Aが有する、隣り合う2つの副画素における、液晶層113とその周囲の断面図を示す。図5(B)に示すように、画素電極111は、絶縁層220に埋め込まれている。画素電極111の液晶層113側の面は、絶縁層220の液晶層113側の面と同一面を形成することができる。そして、配向膜133aは平坦に設けられる。

0152

一方、図5(C)では、絶縁層220の液晶層113側の面上に画素電極111が設けられている。また、図5(C)では、画素電極111が絶縁層220等の開口部の側面と接する。そのため、配向膜133aは、画素電極111の厚み及び画素電極111と絶縁層220との段差に起因した凹凸を有する(一点鎖線の枠内参照)。これにより、画素の開口部68内で、液晶層113の厚さ(セルギャップ)がばらつき、良好な表示が得られにくくなる。

0153

また、画素電極111の端部付近では、配向膜133aの表面の凹凸に起因して、液晶層113の初期配向がばらつきやすくなる。液晶層113の初期配向が揃いにくい領域を表示に用いると、コントラストが低下する場合がある。また、隣接する2つの副画素間に、液晶層113の初期配向が揃いにくい領域が生じた場合は、当該領域を遮光層132等で覆うことでコントラストの低下を抑制できるが、開口率が低下することがある。

0154

図5(A)、(B)に示すように、画素電極111の液晶層113側の面と、絶縁層220の液晶層113側の面とが、同一面を形成することができると、画素の開口部68内で、配向膜133aと配向膜133bの間隔を均一にすることができる。つまり、画素電極111の厚さが、液晶層113の厚さに影響を与えない。液晶層113の厚さは、画素の開口部68内で均一となる。これにより、表示装置100Aは、色再現性を高め、良好な表示を行うことができる。

0155

また、配向膜133aが平坦に設けられることで、画素電極111の端部においても、初期配向を揃えやすくなる。隣接する2つの副画素間に、液晶層113の初期配向が揃いにくい領域が生じることを抑制できる。したがって、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0156

図6(A)、(B)に、本発明の一態様の表示装置が有する副画素の上面図を示す。図6(A)は、副画素のうち、共通電極112から導電層222までの積層構造(例えば、図7参照)を、共通電極112側から見た上面図である。図6(A)には、画素の開口部68を一点鎖線の枠で示す。図6(B)は、図6(A)の積層構造から共通電極112を除いた上面図である。

0157

図7に、表示装置100Bの断面図を示す。図7に示す表示装置100Bは、先に示す表示装置100の構成に加え、絶縁層212及びゲート223を有する。

0158

本発明の一態様の表示装置では、チャネルの上下にゲートが設けられているトランジスタを適用することができる。

0159

図6に示すコンタクト部Q1において、ゲート221及びゲート223は、電気的に接続されている。このように2つのゲートが電気的に接続されている構成のトランジスタは、他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらには回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化して配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することが可能である。また、このような構成を適用することで、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

0160

図6に示すコンタクト部Q2において、半導体層の低抵抗領域231bが、画素電極111と接続している。半導体層に可視光を透過する材料を用いることで、コンタクト部Q2を画素の開口部68に設けることができる。これにより、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0161

図6において、1つの導電層の一部が、走査線228として機能し、他の一部が、ゲート223として機能するともいえる。ゲート221及びゲート223のうち、抵抗の低い方が、走査線としても機能する導電層であることが好ましい。

0162

図6において、1つの導電層の一部が、信号線229として機能し、他の一部が、導電層222として機能するともいえる。

0163

ゲート221、223には、それぞれ、金属材料及び酸化物導電体(OC:Oxide Conductor)の一方を単層で、または双方を積層して用いることができる。例えば、ゲート221及びゲート223のうち、一方に、酸化物導電体を用い、他方に金属材料を用いてもよい。

0164

トランジスタ206は、半導体層として酸化物半導体層を用い、ゲート221及びゲート223のうち、少なくとも一方に酸化物導電層を用いる構成とすることができる。このとき、酸化物半導体層と酸化物導電層を、酸化物半導体を用いて形成することが好ましい。

0165

図6(A)及び図7では、1つの画素の開口部68に、共通電極112の開口が1つ設けられている例を示す。表示装置の高精細化に伴い、1つの画素の開口部68の面積は小さくなる。そのため、共通電極112に設ける開口は複数に限られず、1つとすることができる。すなわち、高精細な表示装置においては、画素(副画素)の面積が小さいため、共通電極112の開口が1つであっても、副画素の表示領域全体に亘って、液晶を配向させるために十分な電界を生成することができる。

0166

図8に示す表示装置100Cは、先に示す表示装置100の構成に加え、絶縁層212、絶縁層216、及びゲート223を有する。

0167

ゲート221に、可視光を透過する材料(例えば、酸化物導電体)を用いる場合、チャネル領域231aに、バックライトの光が照射される場合がある。これにより、トランジスタ206の信頼性が低下することがある。

0168

そこで、図8に示すように、導電層222を、チャネル領域231aと重ねて配置することが好ましい。これにより、チャネル領域231aに、バックライトの光が照射されることを抑制できる。そして、トランジスタ206の信頼性の低下を抑制できる。

0169

なお、ゲート221と導電層222の間の寄生容量を低減するため、ゲート221と導電層222の間に絶縁層を厚く配置することが好ましい。例えば、絶縁層216として、有機絶縁層を設けてもよい。

0170

<1−3.表示装置の作製方法例1>
図8に示す表示装置100Cの作製方法の一例について、図9図13を用いて説明する。なお、トランジスタの作製方法の詳細は、実施の形態2を参照することができる。

0171

表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、それぞれ、スパッタリング法化学気相堆積CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法パルスレーザー堆積PLD:Pulse Laser Deposition)法、原子層成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法の例として、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法及び熱CVD法等が挙げられる。熱CVD法の例として、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法が挙げられる。

0172

表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、それぞれ、スピンコートディップスプレー塗布インクジェット印刷ディスペンススクリーン印刷オフセット印刷ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。

0173

表示装置を構成する薄膜は、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法サンドブラスト法、もしくはリフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。

0174

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光としては、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、及びこれらを混合させた光が挙げられる。そのほか、紫外線KrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。露光に用いる光としては、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)及びX線等が挙げられる。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビーム走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。

0175

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。

0176

作製基板上に機能素子を形成した後、機能素子を作製基板から分離して別の基板に転置することができる。この方法によれば、例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した機能素子を、耐熱性の低い基板に転置することができる。このため、機能素子の作製温度が、耐熱性の低い基板によって制限されない。また、作製基板に比べて軽い、薄い、または可撓性が高い基板等に機能素子を転置することが可能であり、半導体装置、表示装置等の各種装置の軽量化、薄型化、フレキシブル化を実現できる。

0177

具体的には、第1の基板上に分離層を形成し、分離層上に酸化物層を形成し、酸化物層上に機能素子を形成し、第1の基板と第2の基板とを、接着層を用いて貼り合わせた後、第1の基板と第2の基板を分離することで、第1の基板上で形成した機能素子を第2の基板に転置することができる。図9図13では、この酸化物層に、酸化物絶縁層を用いる例を示す。

0178

まず、図9(A)に示すように、作製基板301上に分離層303を形成し、分離層303上に、酸化物絶縁層305を形成する。

0179

作製基板301には、少なくとも作製工程中の処理温度に耐えうる耐熱性を有する基板を用いる。作製基板301として、例えばガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、またはプラスチック基板などを用いることができる。

0180

なお、量産性を向上させるため、作製基板301として大型のガラス基板を用いることが好ましい。例えば、第3世代(550mm×650mm)以上第10世代(2950mm×3400mm)以下のガラス基板、またはこれよりも大型のガラス基板を用いることが好ましい。

0181

作製基板301にガラス基板を用いる場合、作製基板301と分離層303との間に、下地膜として、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜等の絶縁層を形成すると、ガラス基板からの汚染を防止でき、好ましい。

0182

分離層303は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウムロジウムパラジウムオスミウムイリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、または該元素を含む化合物材料等を用いて形成できる。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶多結晶のいずれでもよい。また、酸化アルミニウム酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、In−Ga−Zn酸化物等の金属酸化物を用いてもよい。分離層303に、タングステン、チタン、モリブデンなどの高融点金属材料を用いると、機能素子等の形成工程の自由度が高まるため好ましい。

0183

分離層303は、例えばスパッタリング法、プラズマCVD法塗布法スピンコーティング法液滴吐出法ディスペンス法等を含む)、印刷法等により形成できる。分離層303の厚さは例えば1nm以上200nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下とする。分離層303は、作製基板301上に島状に形成してもよい。

0184

分離層303が単層構造の場合、タングステン層モリブデン層、またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成することが好ましい。また、タングステンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、またはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物もしくは酸化窒化物を含む層を形成してもよい。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。

0185

また、分離層303として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上に酸化物で形成される絶縁層を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理酸素プラズマ処理亜酸化窒素(N2O)プラズマ処理オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。プラズマ処理及び加熱処理は、酸素、窒素、亜酸化窒素単独、あるいは該ガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。上記プラズマ処理または加熱処理により、分離層303の表面状態を変えることで、分離層303と後に形成される絶縁層との密着性を制御することが可能である。

0186

酸化物絶縁層305は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜等を用いて、単層または積層で形成することが好ましい。

0187

酸化物絶縁層305は、スパッタリング法、プラズマCVD法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能であり、例えば、プラズマCVD法によって成膜温度を250℃以上400℃以下として形成することで、緻密で非常に防湿性の高い膜とすることができる。なお、酸化物絶縁層305の厚さは10nm以上3000nm以下、さらには200nm以上1500nm以下が好ましい。

0188

次に、酸化物絶縁層305上に、共通電極112及び導電層251を形成する。なお、共通電極112を形成する前に、酸化物絶縁層305上に絶縁層(窒化物絶縁層、酸化物絶縁層等)を形成してもよい。

0189

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に共通電極112を形成するため、平坦な面上に共通電極112を形成することができる。

0190

次に、共通電極112及び導電層251を覆う絶縁層220を形成する。次に、絶縁層220上に、画素電極111及び導電層253を形成する。次に、画素電極111及び導電層253を覆う絶縁層211を形成する(図9(B))。

0191

次に、絶縁層211上に、ゲート223を形成し、ゲート223を覆う絶縁層212を形成する(図9(C))。

0192

次に、絶縁層211及び絶縁層212の一部をエッチングすることで、画素電極111に達する開口部と導電層253に達する開口部を形成する(図10(A))。ここでは、絶縁層211と絶縁層212をまとめてエッチングする例を示すが、本発明の一態様はこれに限られない。

0193

次に、絶縁層に設けられた開口部を覆うように、島状の半導体層231を形成する(図10(B))。

0194

次に、半導体層231を覆う絶縁層213_0を形成し、絶縁層213_0上に導電層221_0を形成する(図11(A))。

0195

次に、絶縁層213_0及び導電層221_0を加工することで、島状のゲート絶縁層213及び島状のゲート221を形成する。そして、ゲート絶縁層213及びゲート221を覆う絶縁層214を形成する(図11(B))。

0196

窒素または水素を含む絶縁層214を形成すること、さらには加熱処理を行うことで、半導体層のうちゲート221及びゲート絶縁層213と重ならない部分に窒素または水素を供給し、低抵抗領域231bを形成することができる。

0197

または、島状のゲート絶縁層213及び島状のゲート221を形成後かつ絶縁層214を形成する前に、半導体層231に不純物を添加し、低抵抗領域231bを形成してもよい。または、絶縁層214を形成した後に、半導体層231に不純物を添加し、低抵抗領域231bを形成してもよい。後述する絶縁層215、216の少なくとも一方を形成した後に半導体層231に不純物を添加してもよい。

0198

半導体層のうちゲート221及びゲート絶縁層213と重なる部分は、重ならない部分に比べて不純物の供給が妨げられるため、抵抗率の低下が抑制され、チャネル領域231aとして機能することができる。

0199

次に、絶縁層215及び絶縁層216を形成する。絶縁層214、絶縁層215、及び絶縁層216の一部をエッチングすることで、低抵抗領域231bに達する開口部と導電層255に達する開口部を形成する。なお、複数の絶縁層は、それぞれ別の工程で加工してもよいし、2層以上をまとめて加工してもよい。次に、絶縁層に設けられた開口部を覆うように、低抵抗領域231b上に導電層を形成し、当該導電層を所望の形状に加工することで、導電層222及び配線65を形成する(図12(A))。

0200

次に、図12(B)に示すように、作製基板301と基板51とを、接着層142を用いて貼り合わせる。

0201

次に、図13(A)に示すように、作製基板301と酸化物絶縁層305とを分離する。ここでは、分離層303と酸化物絶縁層305の間で分離する例を示す。

0202

作製基板301と酸化物絶縁層305とを分離する前に、レーザ光または鋭利刃物等を用いて、分離の起点を形成することが好ましい。酸化物絶縁層305の一部にクラックを入れる(膜割れひびを生じさせる)ことで、分離の起点を形成できる。例えば、レーザ光の照射によって、酸化物絶縁層305の一部を溶解、蒸発、または熱的に破壊することができる。

0203

そして、形成した分離の起点から、物理的な力(人間の手や治具で引き剥がす処理や、基板に密着させたローラーを回転させることで分離する処理等)によって酸化物絶縁層305と作製基板301とを分離する。図13(A)の下部に、酸化物絶縁層305から分離された分離層303と作製基板301を示す。

0204

次に、酸化物絶縁層305を除去する。酸化物絶縁層305の除去には、例えば、ウエットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いることができる。酸化物絶縁層305を除去することで、共通電極112及び導電層251を露出することができる(図13(B))。

0205

次に、共通電極112上に配向膜133aを形成する。なお、酸化物絶縁層305が、配向膜133aとして機能する場合は、酸化物絶縁層305を完全に除去しなくてもよい。例えば、酸化物絶縁層305のうち、共通電極112と重なる部分は残してもよい。そして、導電層251が露出するよう、酸化物絶縁層305の一部を除去してもよい。

0206

その後、接着層141を用いて、着色層131、遮光層132、及び配向膜133b等が形成された基板61と、基板51と、の間に、液晶層133を封止する。以上により、表示装置100Cを作製することができる。

0207

以上のように、本発明の一態様では、表示装置を構成するトランジスタ及び液晶素子等の機能素子を、作製基板上で形成する。したがって、機能素子の形成工程にかかる熱に対する制限がほとんど無い。高温プロセスにて作製した極めて信頼性の高い機能素子を、表示装置を構成する基板上に歩留まりよく転置することができる。これにより、信頼性の高い表示装置を実現できる。

0208

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に、液晶素子の電極を形成するため、液晶素子の電極を平坦な面上に形成できる。したがって、セルギャップのばらつき及び液晶の初期配向のばらつきを抑制することができる。これにより、開口率を高くすること、さらには、表示装置の高精細化が可能となる。

0209

<1−4.表示装置の作製方法例2>
図8に示す表示装置100Cの作製方法の一例について、図14及び図15を用いて説明する。

0210

図14及び図15では、分離層に接する酸化物層に、酸化物絶縁層及び酸化物導電層を用いる例を示す。

0211

まず、図14(A)に示すように、作製基板301上に分離層303を形成する。

0212

次に、分離層303上に、共通電極112及び導電層251を形成する(図14(A))。ここで、共通電極112及び導電層251は、酸化物導電層を用いて形成する。

0213

酸化物導電層に用いることのできる材料としては、例えば、酸化インジウム、ITO、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、及びITSO等が挙げられる。

0214

または、酸化物導電層としては、少なくともインジウム(In)、亜鉛(Zn)及びM(Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物を用いることができる。酸化物導電層は、トランジスタの半導体層に含まれる金属元素を一種類以上有することが好ましい。

0215

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に共通電極112を形成するため、平坦な面上に共通電極112を形成することができる。

0216

次に、共通電極112及び導電層251を覆う絶縁層220を形成する。絶縁層220が単膜の場合、絶縁層220は、酸化物絶縁層とする。絶縁層220が積層構造の場合、絶縁層220のうち、分離層303と接する層は、酸化物絶縁層とする。

0217

次に、絶縁層220上に、画素電極111及び導電層253を形成する。次に、画素電極111及び導電層253を覆う絶縁層211を形成する。次に、絶縁層211上に、トランジスタ201、206等を形成する(図14(B))。

0218

次に、図14(C)に示すように、作製基板301と基板51とを、接着層142を用いて貼り合わせる。

0219

次に、図15(A)に示すように、作製基板301と、共通電極112、導電層251、及び絶縁層220と、を分離する。ここでは、分離層303と、共通電極112、導電層251、及び絶縁層220と、の間で分離する例を示す。図15(A)の下部に、共通電極112、導電層251、及び絶縁層220から分離された分離層303と作製基板301を示す。

0220

本作製方法例では、共通電極112及び導電層251に、酸化物導電層を用い、絶縁層220に酸化物絶縁層を用いる。そのため、共通電極112、導電層251、及び絶縁層220と、分離層303との界面に、別途、酸化物層を形成しなくとも、作製基板301と基板51とを分離することができる(図15(A)、(B))。これにより、作製基板301を分離するとともに、共通電極112及び導電層251を露出させることができる。酸化物層を除去する工程が不要となるため、表示装置の作製工程を短縮することができる。

0221

次に、共通電極112上に配向膜133aを形成する。その後、接着層141を用いて、着色層131、遮光層132、及び配向膜133b等が形成された基板61と、基板51と、の間に、液晶層133を封止する。以上により、表示装置100Cを作製することができる。

0222

以上のように、本発明の一態様では、表示装置を構成するトランジスタ及び液晶素子等の機能素子の多くを作製基板上で形成するため、基板51及び基板61の材料によらず、高温をかけて機能素子を作製できる。したがって、信頼性の高い表示パネルを実現できる。

0223

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に、液晶素子の電極を形成するため、液晶素子の電極を平坦な面上に形成できる。したがって、セルギャップのばらつき及び液晶の初期配向のばらつきを抑制することができる。

0224

本発明の一態様では、作製基板を分離した後、不要な層の除去工程を介すことなく、表示装置の作製を進めることができる。よって、作製工程の短縮及び製造コストの低減が可能となる。

0225

<1−5.表示装置の作製方法例3>
図8に示す表示装置100Cの作製方法の一例について、図16及び図17を用いて説明する。

0226

図16及び図17では、作製基板と分離層の界面で分離を行う例を示す。そして、分離層を配向膜として用いる例を示す。

0227

まず、図16(A)に示すように、作製基板301上に分離層309を形成する。

0228

分離層309は、後に、配向膜133aとして用いられる。分離層309としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィンポリアミドポリカーボネート、またはアクリル等の有機樹脂を形成する。次に、レーザ照射または加熱処理を行うことで、作製基板と有機樹脂の密着性を向上させることが好ましい。

0229

次に、分離層309上に、共通電極112及び導電層251を形成する。

0230

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に共通電極112を形成するため、平坦な面上に共通電極112を形成することができる。

0231

次に、共通電極112及び導電層251を覆う絶縁層220を形成する。次に、絶縁層220上に、画素電極111及び導電層253を形成する。次に、画素電極111及び導電層253を覆う絶縁層211を形成する。次に、絶縁層211上に、トランジスタ201、206等を形成する(図16(B))。

0232

次に、図16(C)に示すように、作製基板301と基板51とを、接着層142を用いて貼り合わせる。

0233

次に、図17(A)に示すように、作製基板301と分離層309とを分離する。例えば、先のレーザ照射よりも高いエネルギー密度でレーザ照射を行う、または、先の加熱処理よりも高い温度で加熱処理を行うことで、作製基板301と分離層309との界面で分離することができる。なお、作製基板と有機樹脂の密着性を向上させる処理と、本工程での処理のうち、一方でレーザ照射を行い、他方で加熱処理を行ってもよい。また、分離前または分離中に、作製基板301と分離層309との界面に液体浸透させてもよい。

0234

または、作製基板301と分離層309との間に金属層を設け、該金属層に電流を流すことで該金属層を加熱し、金属層と分離層309の界面で分離を行ってもよい。

0235

次に、分離層309の一部を除去し、導電層251を露出する(図17(B))。分離層309のうち、残した部分を、配向膜133aとして用いることができる。分離層309のうち、残した部分の表面には、ラビング処理を施すことが好ましい。

0236

その後、接着層141を用いて、着色層131、遮光層132、及び配向膜133b等が形成された基板61と、基板51と、の間に、液晶層133を封止する。以上により、表示装置100Cを作製することができる。

0237

以上のように、本発明の一態様では、表示装置を構成するトランジスタ及び液晶素子等の機能素子の多くを作製基板上で形成するため、基板51及び基板61の材料によらず、高温をかけて機能素子を作製できる。したがって、信頼性の高い表示パネルを実現できる。

0238

本発明の一態様では、トランジスタを形成する前に、液晶素子の電極を形成するため、液晶素子の電極を平坦な面上に形成できる。したがって、セルギャップのばらつき及び液晶の初期配向のばらつきを抑制することができる。

0239

<1−6.表示装置の構成例3>
図18(A)、図19(A)、及び図20に、表示装置の一例をそれぞれ示す。図18(A)は、表示装置100Dの断面図であり、図19(A)は、表示装置100Eの断面図であり、図20は、表示装置100Fの断面図である。なお、表示装置100D、表示装置100E、及び表示装置100Fの斜視図は、図2に示す表示装置100と同様であるため、ここでの説明は省略する。

0240

図18(A)に示す表示装置100Dは、先に示す表示装置100Cと、画素電極111と共通電極112の形状が異なる。

0241

画素電極111及び共通電極112の双方が、櫛歯状の上面形状(平面形状ともいう)、またはスリットが設けられた上面形状を有していてもよい。

0242

図18(A)に示す表示装置100Dの表示部62は、上面から見て、画素電極111及び共通電極112の双方が設けられていない部分を有する。

0243

または、上面から見て、一方の電極のスリットの端部と、他方の電極のスリットの端部が重なる形状であってもよい。この場合の断面図を図18(B)に示す。

0244

または、上面から見て、画素電極111及び共通電極112が互いに重なる部分を有していてもよい。この場合の断面図を図18(C)に示す。

0245

または、上面から見て、一方の電極の一方の端部は、他方の電極と重なり、他方の端部は、他方の電極と重ならなくてもよい。この場合の断面図を図18(D)に示す。

0246

または、図18(E)に示すように、画素電極111及び共通電極112は、同一平面上に設けられていてもよい。

0247

図19(A)に示す表示装置100Eは、縦電界方式の液晶素子を用いた透過型の液晶表示装置の一例である。

0248

図19(A)に示すように、表示装置100Eは、基板51、接着層142、トランジスタ201、トランジスタ206、液晶素子40、配向膜133a、配向膜133b、接続部204、接続部252、接着層141、スペーサ117、着色層131、遮光層132、オーバーコート121、基板61、及び偏光板130等を有する。

0249

表示部62は、トランジスタ206及び液晶素子40を有する。

0250

トランジスタ206は、ゲート221、ゲート絶縁層213、及び半導体層(チャネル領域231a及び低抵抗領域231b)を有する。

0251

導電層222は、絶縁層214及び絶縁層215に設けられた開口を通じて、低抵抗領域231bと接続している。

0252

液晶素子40は、VAモードが適用された液晶素子である。液晶素子40は、画素電極111、共通電極112、及び液晶層113を有する。液晶層113は、画素電極111と共通電極112の間に位置する。

0253

画素電極111と絶縁層212の間には、可視光を透過する導電層227が設けられている。画素電極111と導電層227の間には絶縁層220が位置する。画素電極111は、容量素子の一方の電極として機能する。導電層227は、容量素子の他方の電極として機能する。導電層227は、例えば、配線(図示しない)を介して所定の電位が与えられていることが好ましい。

0254

画素電極111は、トランジスタ206が有する半導体層の低抵抗領域231bと電気的に接続される。

0255

接続部207では、半導体層の低抵抗領域231bが、画素電極111と接続している。半導体層の低抵抗領域231bは、絶縁層212及び絶縁層220の開口部の側面と接する部分を有する。半導体層の低抵抗領域231bは、絶縁層212及び絶縁層220の開口部の側面と接し、かつ、画素電極111と接続する。これにより、画素電極111を平坦に設けることができる。

0256

半導体層に、可視光を透過する材料を用いることで、接続部207を、画素の開口部68に設けることができる。

0257

接続部207は基板61側に凹凸を有さない。そのため、接続部207と重なり、かつ接続部207よりも基板61側に位置する、画素電極111、絶縁層220、及び配向膜133aの基板61側の表面は、それぞれ、平坦となる。したがって、液晶層113の接続部207と重なる部分を、他の部分と同様に表示に用いることができる。そのため、接続部207が設けられている領域を画素の開口部(表示に寄与する部分)として用いることができる。これにより、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0258

共通電極112は、接続体243を介して、導電層118と電気的に接続される。導電層118は、画素電極111と同一の材料、同一の工程で形成することができる。接続部252では、液晶層113よりも基板51側に設けられた導電層と、共通電極112と、を電気的に接続する。これにより、FPC72を介して、共通電極112に定電位を供給することができる。

0259

接続体243としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体243として弾性変形もしくは塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子は図19(A)に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗が低減できるほか、接続不良などの不具合を抑制できる。

0260

接続体243は接着層141に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層141に、接続体243を分散させておけばよい。

0261

オーバーコート121が平坦化機能を有すると、共通電極112を平坦に形成することができる。これにより、液晶層113の厚さのばらつきを抑制することができる。

0262

トランジスタ201、206は、可視光を透過する導電層227と同一の材料、同一の工程で形成されるゲート223を有していてもよい。図19(A)では、駆動回路部64にのみ、ゲート223を設ける例を示す。

0263

図19(B)は、表示装置100Eの作製方法の一部を説明する断面図である。例えば、画素電極111、導電層251、及び導電層118に、酸化物導電層を用い、絶縁層220に酸化物絶縁層を用いると、上述の表示装置の作製方法例2を適用することができる。これにより、作製基板301を分離するとともに、画素電極111、導電層251、及び導電層118を露出させることができる。酸化物層を除去する工程が不要となるため、表示装置の作製工程を短縮することができる。

0264

図20に示す表示装置100Fは、横電界方式の液晶素子を用いた反射型の液晶表示装置の一例である。

0265

画素電極114に、可視光を反射する導電性材料を用い、共通電極112に可視光を透過する導電性材料を用いることで、本発明の一態様の表示装置を、反射型の液晶表示装置として機能させることができる。

0266

可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、またはこれらの金属材料を含む合金等が挙げられる。

0267

基板61側から入射した外光46は、画素電極114で反射されて、基板61側から取り出される。

0268

反射型の液晶表示装置においても、共通電極112の液晶層113側の面と、絶縁層220の液晶層113側の面とが、同一面を形成することができると、画素の開口部68内で、配向膜133aと配向膜133bの間隔を均一にすることができる。つまり、共通電極112の厚さが、液晶層113の厚さに影響を与えない。液晶層113の厚さは、画素の開口部68内で均一となる。これにより、表示装置100Fは、色再現性を高め、良好な表示を行うことができる。

0269

また、配向膜133aが平坦に設けられることで、共通電極112の端部においても、初期配向を揃えやすくなる。隣接する2つの副画素間に、液晶層113の初期配向が揃いにくい領域が生じることを抑制できる。したがって、開口率を高めることができ、表示装置の高精細化が容易となる。

0270

<1−7.表示装置の構成例4>
本発明の一態様は、タッチセンサが搭載された表示装置(入出力装置またはタッチパネルともいう)に適用することができる。上述の各表示装置の構成を、タッチパネルに適用することができる。本実施の形態では、表示装置100Cにタッチセンサを搭載する例を主に説明する。

0271

本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子(センサ素子ともいう)に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。

0272

センサの方式としては、例えば、静電容量方式抵抗膜方式表面弾性波方式赤外線方式光学方式感圧方式など様々な方式を用いることができる。

0273

本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。

0274

静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検知が可能となるため好ましい。

0275

本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。

0276

図21及び図22に、タッチパネルの一例を示す。図21(A)は、タッチパネル350Aの斜視図である。図21(B)は、図21(A)を展開した斜視概略図である。なお、明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図21(B)では、基板61及び基板162を破線で輪郭のみ明示している。図22は、タッチパネル350Aの断面図である。

0277

タッチパネル350Aは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成である。

0278

タッチパネル350Aは、入力装置375と、表示装置370とを有し、これらが重ねて設けられている。

0279

入力装置375は、基板162、電極127、電極128、複数の配線138、及び複数の配線139を有する。FPC72bは、複数の配線138及び複数の配線139の各々と電気的に接続する。FPC72bにはIC73bが設けられている。

0280

表示装置370は、対向して設けられた基板51と基板61とを有する。表示装置370は、表示部62及び駆動回路部64を有する。基板51上には、配線65等が設けられている。FPC72aは、配線65と電気的に接続される。FPC72aにはIC73aが設けられている。

0281

表示部62及び駆動回路部64には、配線65から、信号及び電力が供給される。当該信号及び電力は、外部またはIC73aから、FPC72aを介して配線65に入力される。

0282

図22は、表示部62、駆動回路部64、FPC72aを含む領域、及びFPC72bを含む領域等の断面図である。

0283

基板51と基板61とは、接着層141によって貼り合わされている。基板61と基板162とは、接着層169によって貼り合わされている。ここで、基板51から基板61までの各層が、表示装置370に相当する。また、基板162から電極124までの各層が入力装置375に相当する。つまり、接着層169は、表示装置370と入力装置375を貼り合わせているといえる。

0284

図22に示す表示装置370の構成は、図8に示す表示装置100Cと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

0285

基板51には、接着層167によって、偏光板165が貼り合わされている。偏光板165には、接着層163によって、バックライト161が貼り合わされている。

0286

バックライト161としては、直下型のバックライト、またはエッジライト型のバックライト等が挙げられる。LED(Light Emitting Diode)を備える直下型のバックライトを用いると、複雑なローカルディミングが可能となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。

0287

基板162には、接着層168によって、偏光板166が貼り合わされている。偏光板166には、接着層164によって、保護基板160が貼り合わされている。電子機器にタッチパネル350Aを組み込む際、保護基板160を、指またはスタイラスなどの被検知体が直接触れる基板として用いてもよい。保護基板160には、基板51及び基板61等に用いることができる基板を適用することができる。保護基板160には、基板51及び基板61等に用いることができる基板の表面に保護層を形成した構成、または強化ガラス等を用いることが好ましい。当該保護層は、セラミックコートにより形成することができる。または、当該保護層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムイットリア安定化ジルコニア(YSZ)などの無機絶縁材料を用いて形成することができる。

0288

入力装置375と表示装置370の間に偏光板166を配置してもよい。その場合、図22に示す保護基板160、接着層164、及び接着層168を設けなくてよい。つまり、タッチパネル350Aの最表面に基板162が位置する構成とすることができる。基板162には、上記の保護基板160に用いることができる材料を適用することが好ましい。

0289

基板162の基板61側には、電極127及び電極128が設けられている。電極127及び電極128は同一平面上に形成されている。絶縁層125は、電極127及び電極128を覆うように設けられている。電極124は、絶縁層125に設けられた開口を介して、電極127を挟むように設けられる2つの電極128と電気的に接続している。

0290

入力装置375が有する導電層のうち、画素の開口部と重なる導電層(電極127、128等)には、可視光を透過する材料を用いる。

0291

電極127、128と同一の導電層を加工して得られた配線139が、電極124と同一の導電層を加工して得られた導電層126と接続している。導電層126は、接続体242bを介してFPC72bと電気的に接続される。

0292

次に、図23を用いて、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置(タッチセンサ)の駆動方法の例について説明する。

0293

図23(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図23(A)では、パルス電圧出力回路601及び電流検知回路602を示している。図23(A)では、パルスが与えられる電極621、電流の変化を検知する電極622をそれぞれ配線X1−X6、配線Y1−Y6の6本の配線として示している。なお、電極の数は、これに限られない。図23(A)では、電極621及び電極622が重畳すること、または電極621及び電極622が近接して配置されることで形成される容量603を図示している。なお、電極621と電極622とはその機能を互いに置き換えてもよい。

0294

例えば、電極127は電極621または電極622の一方に対応し、電極128が電極621または電極622の他方に対応する。

0295

パルス電圧出力回路601は、例えば配線X1−X6に順にパルス電圧を入力するための回路である。電流検知回路602は、例えば配線Y1−Y6のそれぞれに流れる電流を検知するための回路である。

0296

配線X1−X6のうち1つにパルス電圧が印加されることで、容量603を形成する電極621及び電極622の間には電界が生じ、電極622に電流が流れる。この電極間に生じる電界の一部は、指やペンなどの被検知体が近接または接触することにより遮蔽され、電極間に生じる電界の強さが変化する。その結果、電極622に流れる電流の大きさが変化する。

0297

例えば、被検知体の近接または接触がない場合、配線Y1−Y6に流れる電流の大きさは容量603の大きさに応じた値となる。一方、被検知体の近接または接触により電界の一部が遮蔽された場合には、配線Y1−Y6に流れる電流の大きさが減少する変化を検知する。このことを利用して、被検知体の近接または接触を検出することができる。

0298

電流検知回路602は、1本の配線に流れる電流の(時間的な)積分値を検知してもよい。その場合、例えば積分回路等を用いることができる。または、電流のピーク値を検知してもよい。その場合、例えば電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検知してもよい。

0299

図23(B)には、図23(A)に示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形タイミングチャートの例を示す。図23(B)では、1センシング期間で各行列の検知を行うものとする。また図23(B)では、被検知体の接触または近接を検出しない場合(非タッチ時)と、被検知体の接触または近接を検出した場合(タッチ時)の2つの場合を並べて示している。ここで、配線Y1−Y6については、検知される電流の大きさに対応する電圧の波形を示している。

0300

図23(B)に示すように、配線X1−X6には順次パルス電圧が与えられる。これに応じて、配線Y1−Y6の配線に電流が流れる。非タッチ時では、配線X1−X6の配線の電圧の変化に応じて、配線Y1−Y6には同様の電流が流れるため、配線Y1−Y6のそれぞれの出力波形は同様な波形となる。一方、タッチ時では、配線Y1−Y6のうち、被検知体が接触、または近接する箇所に位置する配線に流れる電流が減少するため、図23(B)に示すように、出力波形が変化する。

0301

図23(B)では、配線X3と配線Y3とが交差する箇所またはその近傍に、被検知体が接触または近接した場合の例を示している。

0302

このように、相互容量方式では一対の電極間に生じる電界が遮蔽されることに起因する電流の変化を検知することにより、被検知体の位置情報を取得することができる。なお、検出感度が高い場合には、被検知体が検知面(例えばタッチパネルの表面)から離れていても、その座標を検出することもできる。

0303

また、タッチパネルにおいては、表示部の表示期間と、タッチセンサのセンシング期間とをずらした駆動方法を用いることにより、タッチセンサの検出感度を高めることができる。例えば、表示の1フレーム期間の間に、表示期間と、センシング期間を分けて行えばよい。このとき、1フレーム期間中に2以上のセンシング期間を設けることが好ましい。センシングの頻度を増やすことで、検出感度をより高めることができる。

0304

パルス電圧出力回路601及び電流検知回路602は、例えば1個のICチップの中に形成されていることが好ましい。当該ICは、例えばタッチパネルに実装されること、もしくは電子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また、可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。例えばシグナルノイズ比(S/N比)を高める駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。

0305

<1−8.表示装置の構成例5>
図24及び図25に、タッチパネルの一例を示す。図24(A)は、タッチパネル350Bの斜視図である。図24(B)は、図24(A)を展開した斜視概略図である。なお、明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図24(B)では、基板61を破線で輪郭のみ明示している。図25は、タッチパネル350Bの断面図である。

0306

タッチパネル350Bは、画像を表示する機能と、タッチセンサとしての機能と、を有する、インセル型のタッチパネルである。

0307

タッチパネル350Bは、対向基板のみに、検知素子を構成する電極等を設けた構成である。このような構成は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成に比べて、タッチパネルを薄型化もしくは軽量化することができる、または、タッチパネルの部品点数を少なくすることができる。

0308

図24(A)、(B)において、入力装置376は、基板61に設けられている。また、入力装置376の配線138及び配線139等は、表示装置379に設けられたFPC72と電気的に接続する。

0309

このような構成とすることで、タッチパネル350Bに接続するFPCを1つの基板側(ここでは基板51側)にのみ配置することができる。また、タッチパネル350Bに2以上のFPCを取り付ける構成としてもよいが、図24(A)、(B)に示すように、タッチパネル350Bには1つのFPC72を設け、FPC72から、表示装置379と入力装置376の両方に信号を供給する構成とすると、より構成を簡略化できるため好ましい。

0310

IC73は入力装置376を駆動する機能を有していてもよい。入力装置376を駆動するICをさらにFPC72上に設けてもよい。または、入力装置376を駆動するICを基板51上に実装してもよい。

0311

図25は、図24(A)におけるFPC72を含む領域、接続部69、駆動回路部64、及び表示部62を含む断面図である。

0312

接続部69では、配線139(または配線138)の1つと、導電層115の1つとが、接続体243を介して電気的に接続している。

0313

基板61と絶縁層123の間には、電極124、絶縁層125、電極127、及び電極128が設けられている。電極127及び電極128は同一平面上に形成されている。絶縁層125は、電極127及び電極128を覆うように設けられている。電極124は、絶縁層125に設けられた開口を介して、電極127を挟むように設けられる2つの電極128と電気的に接続している。電極124、127、128は、それぞれ可視光を透過する。これらの電極が可視光を透過する場合、各電極を画素の開口部68と重ねて配置できるため、開口率の低下を抑制でき好ましい。なお、電極124、127、128は、それぞれ、可視光を遮る材料を用いて形成されてもよい。その場合、可視光を遮る電極は、遮光領域66と重ねて配置することが好ましい。また、表示装置の使用者に当該電極が視認されないようにするため、可視光を遮る電極と、基板61との間に、遮光層を設けることが好ましい。

0314

タッチパネル350Bは、オーバーコート121と配向膜133bとの間に、導電層244を有する。導電層244は、第2の共通電極として機能することができる。導電層244には定電位が供給される。

0315

表示装置の高精細化により、副画素間の幅が狭くなることで、液晶の配向不良が生じやすくなる。本発明の一態様の表示装置では、共通電極112と画素電極111の間に電圧を印加するだけでなく、導電層244と画素電極111の間に電圧を印加することができる。したがって、液晶層113の配向状態をより確実に制御することができる。

0316

電極127、128と同一の導電層を加工して得られた配線139が、電極124と同一の導電層を加工して得られた導電層126と接続している。導電層126は、導電層244と同一の導電層を加工して得られた導電層245と接続している。導電層245は、接続体243を介して導電層115と電気的に接続される。

0317

タッチパネル350Bは、一つのFPCにより、画素を駆動する信号と検知素子を駆動する信号が供給される。そのため、電子機器に組み込みやすく、また、部品点数を削減することが可能となる。

0318

<1−9.表示装置の構成例6>
図26に、タッチパネルの一例を示す。図26は、タッチパネル350Cの断面図である。

0319

タッチパネル350Cは、画像を表示する機能と、タッチセンサとしての機能と、を有する、インセル型のタッチパネルである。

0320

タッチパネル350Cは、表示素子を支持する基板のみに、検知素子を構成する電極等を設けた構成である。このような構成は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成や、対向基板側に検知素子を作製する構成に比べて、タッチパネルを薄型化もしくは軽量化することができる、または、タッチパネルの部品点数を少なくすることができる。

0321

図26に示すタッチパネル350Cは、先に示す表示装置100の構成に加え、補助配線119を有する。

0322

補助配線119は、共通電極112と電気的に接続されている。共通電極と電気的に接続する補助配線を設けることで、共通電極の抵抗に起因する電圧降下を抑制することができる。また、このとき、金属酸化物を含む導電層と、金属を含む導電層の積層構造とする場合には、ハーフトーンマスクを用いたパターニング技術により形成すると、工程を簡略化できるため好ましい。

0323

補助配線119は、共通電極112よりも抵抗値の低い膜である。補助配線119は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、銀、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層または積層で形成することができる。

0324

タッチパネルの使用者から視認されないよう、補助配線119は、遮光層132等と重なる位置に設けられることが好ましい。

0325

図26では、隣り合う2つの副画素を含む断面図を示す。図26に示す2つの副画素はそれぞれ異なる画素が有する副画素である。

0326

図26に示すタッチパネル350Cでは、左の副画素が有する共通電極112と、右の副画素が有する共通電極112との間に形成される容量を利用して、被検知体の近接または接触等を検知することができる。すなわちタッチパネル350Cにおいて、共通電極112は、液晶素子の共通電極と、検知素子の電極と、の両方を兼ねる。

0327

このように、本発明の一態様のタッチパネルでは、液晶素子を構成する電極が、検知素子を構成する電極を兼ねるため、作製工程を簡略化でき、かつ作製コストを低減できる。また、タッチパネルの薄型化、軽量化を図ることができる。

0328

共通電極112は、補助配線119と電気的に接続されている。補助配線119を設けることで、検知素子の電極の抵抗を低減させることができる。検知素子の電極の抵抗が低下することで、検知素子の電極の時定数を小さくすることができる。検知素子の電極の時定数が小さいほど、検出感度を高めることができ、さらには、検出の精度を高めることができる。

0329

検知素子の電極の時定数は、例えば、0秒より大きく1×10−4秒以下、好ましくは0秒より大きく5×10−5秒以下、より好ましくは0秒より大きく5×10−6秒以下、より好ましくは0秒より大きく5×10−7秒以下、より好ましくは0秒より大きく2×10−7秒以下であるとよい。特に、時定数を1×10−6秒以下とすることで、ノイズの影響を抑制しつつ高い検出感度を実現することができる。

0330

タッチパネル350Cは、一つのFPCにより、画素を駆動する信号と検知素子を駆動する信号が供給される。そのため、電子機器に組み込みやすく、また、部品点数を削減することが可能となる。

0331

以下では、タッチパネル350Cの動作方法の例などを示す。

0332

図27(A)は、タッチパネル350Cの表示部62に設けられる画素回路の一部における等価回路図である。

0333

一つの画素(副画素)は少なくともトランジスタ206と液晶素子40を有する。トランジスタ206のゲートには、配線3501が電気的に接続されている。また、トランジスタ206のソースまたはドレインの一方には、配線3502が電気的に接続されている。

0334

画素回路は、X方向に延在する複数の配線(例えば、配線3510_1、配線3510_2)と、Y方向に延在する複数の配線(例えば、配線3511_1)を有し、これらは互いに交差して設けられ、その間に容量が形成される。

0335

また、画素回路に設けられる画素のうち、一部の隣接する複数の画素は、それぞれに設けられる液晶素子の一方の電極が電気的に接続され、一つのブロックを形成する。当該ブロックは、島状のブロック(例えば、ブロック3515_1、ブロック3515_2)と、X方向またはY方向に延在するライン状のブロック(例えば、Y方向に延在するブロック3516)の、2種類に分類される。なお、図27(A)では、画素回路の一部のみを示しているが、実際にはこれら2種類のブロックがX方向及びY方向に繰り返し配置される。ここで、液晶素子の一方の電極としては、例えば共通電極などが挙げられる。一方、液晶素子の他方の電極としては、例えば画素電極などが挙げられる。

0336

X方向に延在する配線3510_1(または3510_2)は、島状のブロック3515_1(またはブロック3515_2)と電気的に接続される。なお、図示しないが、X方向に延在する配線3510_1は、ライン状のブロックを介してX方向に沿って不連続に配置される複数の島状のブロック3515_1を電気的に接続する。また、Y方向に延在する配線3511_1は、ライン状のブロック3516と電気的に接続される。

0337

図27(B)は、X方向に延在する複数の配線(配線3510_1乃至配線3510_6、まとめて配線3510とも記す)と、Y方向に延在する複数の配線(配線3511_1乃至配線3511_6、まとめて配線3511とも記す)の接続構成を示した等価回路図である。X方向に延在する配線3510の各々、及びY方向に延在する配線3511の各々には、共通電位を入力することができる。また、X方向に延在する配線3510の各々には、パルス電圧出力回路からパルス電圧を入力することができる。また、Y方向に延在する配線3511の各々は、検出回路と電気的に接続することができる。なお、配線3510と配線3511とは入れ替えることができる。

0338

図28(A)、(B)を用いて、タッチパネル350Cの動作方法の一例について説明する。

0339

ここでは1フレーム期間を、書き込み期間検知期間とに分ける。書き込み期間は画素への画像データの書き込みを行う期間であり、配線3501(ゲート線、または走査線ともいう)が順次選択される。一方、検知期間は、検知素子によるセンシングを行う期間である。

0340

図28(A)は、書き込み期間における等価回路図である。書き込み期間では、X方向に延在する配線3510と、Y方向に延在する配線3511の両方に、共通電位が入力される。

0341

図28(B)は、検知期間における等価回路図である。検知期間では、Y方向に延在する配線3511の各々は、検出回路と電気的に接続する。また、X方向に延在する配線3510には、パルス電圧出力回路からパルス電圧が入力される。

0342

図28(C)は、相互容量方式の検知素子における入出力波形のタイミングチャートの一例である。

0343

図28(C)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検知を行うものとする。また、図28(C)では、検知期間における、被検知体を検知しない場合(非タッチ)と被検知体を検知する場合(タッチ)との2つの場合について示している。

0344

配線3510_1乃至配線3510_6は、パルス電圧出力回路からパルス電圧が与えられる配線である。配線3510_1乃至配線3510_6にパルス電圧が印加されることで、容量を形成する一対の電極間には電界が生じ、容量に電流が流れる。この電極間に生じる電界が、指やペンなどのタッチによる遮蔽等により変化する。つまり、タッチなどにより、容量の容量値に変化が生じる。このことを利用して、被検知体の近接または接触を検知することができる。

0345

配線3511_1乃至配線3511_6は、容量の容量値の変化による、配線3511_1乃至配線3511_6での電流の変化を検出するための検出回路と接続されている。配線3511_1乃至配線3511_6では、被検知体の近接または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接または接触により容量値が減少する場合には電流値が減少する。なお、電流の検出は、電流量の総和を検出してもよい。その場合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。または、電流のピーク値を検出してもよい。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検出してもよい。

0346

なお、図28(C)において、配線3511_1乃至配線3511_6については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。なお、図28(C)のように、表示動作のタイミングと、検知動作のタイミングとは、同期させて動作することが望ましい。

0347

配線3510_1乃至配線3510_6に与えられたパルス電圧にしたがって、配線3511_1乃至配線3511_6での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、配線3510_1乃至配線3510_6の電圧の変化に応じて配線3511_1乃至配線3511_6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。

0348

このように、容量値の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。なお、指やペンなどの被検知体は、タッチパネルに接触せず、近接した場合でも、信号が検出される場合がある。

0349

なお、図28(C)では、配線3510において、書き込み期間に与えられる共通電位と、検知期間に与えられる低電位が等しい例を示すが、本発明の一態様はこれに限られず、共通電位と低電位は異なる電位であってよい。

0350

またパルス電圧出力回路及び検出回路は、例えば1個のICの中に形成されていることが好ましい。当該ICは、例えばタッチパネルに実装されること、もしくは電子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。例えばシグナル−ノイズ比(S/N比)を高める駆動方法が適用されたICを用いることが好ましい。

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