液晶顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用氧化物半導(dǎo)體的液晶顯示器和用于制造其的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如在液晶顯示器中典型可見的，在例如玻璃襯底等平板上面形成的薄膜晶體管使用非晶硅或多晶硅制造。使用非晶硅制造的薄膜晶體管具有低場效應(yīng)迀移率，但可以在較大的玻璃襯底上面形成。相反，使用多晶硅制造的薄膜晶體管具有高場效應(yīng)迀移率，但需要例如激光退火等結(jié)晶步驟并且不是總適用于較大的玻璃襯底。
[0003]鑒于之前所說，注意力已經(jīng)被吸引到用于使用氧化物半導(dǎo)體制造薄膜晶體管和應(yīng)用該薄膜晶體管于電子器件或光學(xué)器件的技術(shù)。例如，專利文件I和專利文件2公開一項(xiàng)技術(shù)，通過該項(xiàng)技術(shù)薄膜晶體管使用氧化鋅或In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體用于氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行制造，并且這樣的晶體管用作圖像顯示器的開關(guān)元件或其類似物。
[0004]其中溝道形成區(qū)使用氧化物半導(dǎo)體形成的薄膜晶體管具有比使用非晶硅的薄膜晶體管更高的場效應(yīng)迀移率。氧化物半導(dǎo)體膜可以用濺射方法或其類似的在300°C或更低的溫度形成。它的制造工藝比使用多晶硅的薄膜晶體管的制造工藝簡單。
[0005]氧化物半導(dǎo)體是透明的半導(dǎo)體，其透射可見波長范圍內(nèi)的光；因此，據(jù)說使用氧化物半導(dǎo)體用于顯示器的像素使提供高孔徑比成為可能。
[0006]這樣的氧化物半導(dǎo)體被期望用于在玻璃襯底、塑料襯底或其類似物上形成薄膜晶體管并且應(yīng)用于顯示器
參考文獻(xiàn)
[0007][專利文件I]日本公布的專利申請N0.2007-123861 [專利文件2]日本公布的專利申請N0.2007-096055

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，目的是提供適合于使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的液晶顯示器。
[0009]在包括薄膜晶體管(各自包括氧化物半導(dǎo)體層)的液晶顯示器中，具有減弱透射可見光的強(qiáng)度的功能的膜用作層間膜，其至少覆蓋氧化物半導(dǎo)體層。具有減弱透射可見光的強(qiáng)度的功能的膜是具有低于氧化物半導(dǎo)體層的可見光透射率的膜。作為具有減弱透射可見光的強(qiáng)度的功能的膜，可以使用著色層，并且光透射彩色樹脂層是優(yōu)選的。備選地，在包括光透射彩色樹脂層和光阻擋層的層間膜中，光阻擋層可用作具有減弱透射可見光的強(qiáng)度的功能的膜。
[0010]當(dāng)著色層(其是光透射彩色樹脂層)被用作在薄膜晶體管上面提供的層間膜時(shí)，在薄膜晶體管的半導(dǎo)體層上的入射光的強(qiáng)度可以被減弱而不會減小像素的孔徑比。因此，可以防止薄膜晶體管的電特性由于氧化物半導(dǎo)體的光敏性而變化并且可以使其穩(wěn)定。此夕卜，光透射彩色樹脂層可以起濾色層的作用。在反方向襯底側(cè)上提供濾色層的情況下，像素區(qū)域與元件襯底(薄膜晶體管在其上面形成)的精確位置對準(zhǔn)是困難的并且因此存在圖像質(zhì)量降級的可能性。這里，因?yàn)閷娱g膜直接在元件襯底側(cè)上形成為濾色層，形成區(qū)域可以更加精確地控制并且這個(gè)結(jié)構(gòu)對于具有精細(xì)圖案的像素是可調(diào)整的。另外，一層絕緣層可以充當(dāng)層間膜和濾色層兩者，憑此可以簡化工藝并且可以以低成本制造液晶顯示器。
[0011]作為用于實(shí)現(xiàn)廣視角的技術(shù)，使用其中通過產(chǎn)生近似平行(S卩，在橫向方向上)于襯底的電場以在平行于襯底的平面中移動(dòng)液晶分子來控制灰度的方法。在這樣的方法中，可以使用以邊緣場開關(guān)(FFS)模式使用的電極結(jié)構(gòu)。
[0012]在例如FFS模式等的水平電場模式中，以平板形狀的第一電極層(例如，控制每像素的電壓而采用的像素電極層)和具有開口圖案的第二電極層(施加共用電壓到所有像素而采用的共用電極層)位于液晶層下面使得第二電極層在第一電極層上面提供以便重疊第一電極層。通過在像素電極層和共用電極層之間施加電場，液晶被控制。在橫向上的電場被施加到液晶，使得液晶分子可以使用該電場控制。即，因?yàn)橐壕Х肿涌梢栽谄叫杏谝r底的方向上控制，可以獲得廣視角。因此，可以提供具有提高的視角特性和更高圖像質(zhì)量的液晶顯示器。
[0013]彩色是除例如黑色、灰色和白色等非彩色外的顏色。光透射彩色樹脂層使用僅透射彩色(材料被著色為該彩色)的光的材料形成以便起濾色器的作用。作為彩色，可以使用紅色、綠色、藍(lán)色或類似的顏色。備選地，可使用青色、品紅色、黃色或類似的顏色。“僅透射彩色(材料被著色為該彩色)的光”的意思是透射通過光透射彩色樹脂層的光在該彩色光的波長處具有峰。
[0014]考慮到要包含的著色材料的濃度和透光率之間的關(guān)系，光透射彩色樹脂層的厚度優(yōu)選地酌情控制，以使光透射彩色樹脂層起濾色層的作用。在通過堆疊多層薄膜而形成層間膜的情況下，如果這些薄膜中的至少一個(gè)是光透射彩色樹脂層，則層間膜可以起濾色器的作用。
[0015]在厚度隨彩色變化的情況下或在由于薄膜晶體管而存在表面不平整的情況下，可堆疊透射可見波長范圍內(nèi)的光的絕緣層(所謂的無色和透明絕緣層)用于層間膜的表面的平坦化。層間膜的平坦化的改進(jìn)允許用像素電極層或在其上面形成的共用電極層的有利的覆蓋和液晶層的均勻間隙(厚度)，憑此液晶顯示器的可見度增加并且可以獲得更高的圖像質(zhì)量。
[0016]當(dāng)在薄膜晶體管上面提供的層間膜中使用光阻擋層(黑底)時(shí)，光阻擋層可以阻擋在薄膜晶體管的半導(dǎo)體層上的入射光。因此，可以防止薄膜晶體管的電特性由于氧化物半導(dǎo)體的光敏性而變化并且可以使其穩(wěn)定。此外，光阻擋層可以防止光泄漏到相鄰像素，其實(shí)現(xiàn)更高對比度和更高清晰度的顯示。因此，可以獲得液晶顯示器的高清晰度和高可靠性。
[0017]因此，元件層、像素電極層、共用電極層和層間膜(光透射彩色樹脂層)在相同的襯底上面形成并且用與該襯底相對的反方向襯底密封，其中液晶層介于其之間。像素電極層和共用電極層設(shè)置成以便用介于其間的絕緣膜(或?qū)娱g膜)堆疊。像素電極層和共用電極層中之一在下部(遠(yuǎn)離液晶層的位置)中形成并且具有板狀。在另一方面，另一個(gè)電極層在上部(靠近液晶層的位置)中形成并且具有各種開口圖案，例如具有彎曲部分或梳狀形狀的圖案等。在本說明書中，在遠(yuǎn)離液晶層(靠近元件襯底)的下層中形成的電極層稱為第一電極層，并且第一電極層具有平板形狀。在該方面，在靠近液晶層(遠(yuǎn)離元件襯底)的上層中形成的電極層稱為第二電極層，并且第二電極層具有開口圖案(縫隙)。為了在像素電極層和共用電極層之間產(chǎn)生電場，電極層設(shè)置成使得以平板形狀的第一電極層和第二電極層的開口圖案(縫隙)彼此重疊。
[0018]在本說明書中，像素電極層或共用電極層的開口圖案(縫隙)除具有封閉空間中的開口的圖案之外，包括具有部分開口的部分的梳狀形狀的圖案。
[0019]在本說明書中，在其上面形成薄膜晶體管、像素電極層、共用電極層和層間膜的襯底稱為元件襯底(第一襯底)，并且與元件襯底相對放置且液晶層介于其間的襯底稱為反方向襯底(第二襯底)。
[0020]光阻擋層可以在液晶顯示器的反方向襯底側(cè)或元件襯底側(cè)上形成。因此，可以獲得薄膜晶體管的對比度和穩(wěn)定性上的提高。當(dāng)光阻擋層在對應(yīng)于薄膜晶體管的區(qū)域中(至少在與薄膜晶體管的半導(dǎo)體層重疊的區(qū)域中)形成時(shí)，可以防止薄膜晶體管的電特性由于來自反方向襯底的入射光而變化。在光阻擋層在反方向襯底側(cè)上形成的情況下，光阻擋層在對應(yīng)于薄膜晶體管的區(qū)域中(至少在覆蓋薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的區(qū)域中)形成，其中液晶層介于其間。在光阻擋層在元件襯底側(cè)上形成的情況下，光阻擋層可直接在薄膜晶體管上面(至少在覆蓋薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的區(qū)域中)形成，其中液晶層介于其間。
[0021]在光阻擋層也在反方向襯底側(cè)上提供的情況下，存在朝薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的來自元件襯底的光和來自反方向襯底的光可以被光阻擋接線層、電極層或其類似物阻擋的情況。因此，光阻擋層不需要總是形成以覆蓋薄膜晶體管。
[0022]在本說明書中公開的本發(fā)明的實(shí)施例包括薄膜晶體管(其中與柵電極層重疊的氧化物半導(dǎo)體層是溝道形成區(qū))、以平板形狀的第一電極層、具有開口圖案的第二電極層、在薄膜晶體管和第二電極層之間提供的層間膜和在層間膜、第一電極層和第二電極層上面的液晶層。第一電極層和第二電極層中的一個(gè)是像素電極層，其電連接到薄膜晶體管，并且另一個(gè)電極層是共用電極。層間膜是光透射彩色樹脂層，其具有低于氧化物半導(dǎo)體層的透光率。光透射彩色樹脂層被提供以便與像素電極層重疊并且覆蓋氧化物半導(dǎo)體層。
[0023]在本說明書中公開的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括薄膜晶體管(其中與柵電極層重疊的氧化物半導(dǎo)體層是溝道形成區(qū))、以平板形狀的第一電極層、具有開口圖案的第二電極層、在薄膜晶體管和第二電極層之間提供的層間膜和在層間膜、第一電極層和第二電極層上面的液晶層。第一電極層和第二電極層中的一個(gè)是像素電極層，其電連接到薄膜晶體管，并且另一個(gè)電極層是共用電極層。層間膜包括光阻擋層和具有低于氧化物半導(dǎo)體層的透光率的光透射彩色樹脂層。光阻擋層被提供以覆蓋氧化物半導(dǎo)體層。光透射彩色樹脂層被提供以與像素電極層重疊。
[0024]在本說明書中，在液晶顯示器是通過透射來自光源的光而進(jìn)行顯示的光透射液晶顯示器(或半透射液晶顯示器)的情況下，需要光至少在像素區(qū)中被透射。因此，在像素區(qū)(光透射通過像素區(qū))中提供的所有部件:第一襯底；第二襯底；和包括在元件層中的薄膜，例如像素電極層、共用電極層、絕緣膜和導(dǎo)電膜等，具有透射可見波長范圍中的光的性質(zhì)。
[0025]注意在本說明書中例如“第一”和“第二”等的序數(shù)為方便而使用并且不指示步驟的順序和層的堆疊順序。另外，在本說明書中的序號不指示規(guī)定本發(fā)明的特定名稱。
[0026]在本說明書中，半導(dǎo)體器件指通過使用半導(dǎo)體特性可以起作用的所有類型的器件。電子光學(xué)器件、半導(dǎo)體電路和電子器件包括在所有半導(dǎo)體器件的類別內(nèi)。
[0027]在包括通過使用氧化物半導(dǎo)體層用于溝道而形成的薄膜晶體管的液晶顯示器中，至少覆蓋氧化物半導(dǎo)體層的層間膜使用減弱透射可見光的強(qiáng)度的材料形成。因此，可以穩(wěn)定薄膜晶體管的運(yùn)行特性而不減小孔徑比。
[0028]此外，視角特性被提尚；因此，可以提供具有更尚圖像質(zhì)量的液晶顯不器。
【附圖說明】
[0029]圖1A和IB圖示液晶顯示器。
圖2A至2D圖示用于制造液晶顯示器的方法。
圖3A和3B圖不液晶顯不器。
圖4A和4B圖不液晶顯不器。
圖5A和5B圖不液晶顯不器。
圖6A和6B圖不液晶顯不器。
圖7A和7B圖不液晶顯不器。
圖8A至8D圖示液晶顯示器的電極層。
圖9A和9B圖不液晶顯不器。
圖1OA和1B圖不液晶顯不器。
圖1IA和IlB圖不液晶顯不器。
圖12A至12C圖示液晶顯示器。
圖13A是圖示電視裝置的示例的外視圖并且圖13B是圖示數(shù)字相框的示例的外視圖。 圖14A和14B是圖示游戲機(jī)的示例的外視圖。
圖15A和15B是圖示移動(dòng)電話的示例的外視圖。
圖16圖不液晶顯不I旲塊。
圖17A和17B圖示液晶顯示器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例將參考附圖描述。然而，本發(fā)明不限于下列說明，并且本領(lǐng)域內(nèi)那些技術(shù)人員將容易認(rèn)識到可以在模式和細(xì)節(jié)上做出各種變化和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明應(yīng)該不被解釋為限于下列實(shí)施例的說明。注意在下文描述的結(jié)構(gòu)中的圖中共用標(biāo)號指相同的部件或具有類似功能的部件，并且省略其的說明。
[0031]實(shí)施例1
液晶顯示器參考圖1A和IB描述。
[0032]圖1A是液晶顯示器的平面圖并且示出其中一個(gè)像素。圖1B是沿圖1A中的線Xl至X2的截面圖。
[0033]在圖認(rèn)中，多個(gè)源極接線層(包括接線層405a)彼此平行(在圖中在垂直方向上延伸)并且彼此相隔地提供。多個(gè)柵極接線層(包括柵電極層401)提供為在大體上垂直于源極接線層的方向(在圖中的水平方向)上延伸并且彼此相隔。共用接線層(共用電極層)與相應(yīng)多個(gè)柵極接線層相鄰地提供并且其在大體上平行于柵極接線層的方向上延伸，即，在大體上垂直于源極接線層的方向(在圖中的水平方向)上延伸。大致上長方形的空間被源極接線層、共用接線層(共用電極層)和柵極接線層圍繞。在這個(gè)空間中，提供液晶顯示器的像素電極層和共用電極層。用于驅(qū)動(dòng)像素電極層的薄膜晶體管420提供在圖中的左上角處。多個(gè)像素電極層和薄膜晶體管以矩陣形式提供。
[0034]在圖1A和IB的液晶顯示器中，電連接到薄膜晶體管420的第二電極層446起像素電極層的作用，并且電連接到共用接線層的第一電極層447起共用電極層的作用。注意如在圖1A和IB中示出的，第一電極層447也充當(dāng)像素中的共用接線層；因此，相鄰的像素用共用電極層409彼此電連接。注意電容器用像素電極層和共用電極層形成。盡管共用電極層可以以浮動(dòng)狀態(tài)(電隔離狀態(tài))工作，共用電極層的電位可設(shè)置到固定電位，優(yōu)選地設(shè)置到共用電位(作為數(shù)據(jù)傳送的圖像信號的中間電位)附近的不產(chǎn)生閃爍的這樣水平的電位。
[0035]可以使用其中通過產(chǎn)生大體平行(即，在水平方向上)于襯底的電場以在平行于襯底的平面中移動(dòng)液晶分子來控制灰度的方法。對于這樣的方法，可以采用在圖1A和IB中圖示的FFS模式中使用的電極結(jié)構(gòu)。
[0036]在如FFS模式的水平電場模式中，以平板形狀的第一電極層(例如，控制每像素的電壓而采用的像素電極層)和具有開口圖案的第二電極層(施加共用電壓到所有像素而采用的共用電極層)位于液晶層下面，使得第二電極層在第一電極層上面提供以便重疊第一電極層。因此，在第一襯底441上面，形成第一電極層和第二電極層，其中的一個(gè)是像素電極層并且其中另一個(gè)是共用電極層，并且提供像素電極層和共用電極層提供為以便用介于其間的絕緣膜(或?qū)娱g絕緣膜)堆疊。像素電極層和共用電極層中一個(gè)在另一個(gè)下面形成并且具有平板形狀，而另一個(gè)電極層在那一個(gè)上面形成并且具有各種開口圖案，例如具有彎曲部分或梳狀形狀的圖案等。第一電極層447和第二電極層446不具有相同的形狀并且不彼此重疊以便在電極之間產(chǎn)生電場。
[0037]在本說明書中，在遠(yuǎn)離液晶層(靠近元件襯底)的下層中形成的電極層是第一電極層，并且第一電極層具有平板形狀。在另一方面，在靠近液晶層(遠(yuǎn)離元件襯底)的上層中形成的電極層是第二電極層，并且第二電極層具有開口圖案(縫隙)。為了在像素電極層和共用電極層之間產(chǎn)生電場，以平板形狀的第一電極層和第二電極層的開口圖案(縫隙)
彼此重疊。
[0038]電場加在像素電極層和共用電極層之間，使得液晶被控制。在水平方向上的電場被施加到液晶，使得液晶分子可以使用該電場控制。即，平行于襯底排列的液晶分子可以在平行于襯底的方向上被控制，從而獲得廣視角。
[0039]第一電極層447和第二電極層446的示例在圖8A至8D中圖示。如在圖8A至8D中示出的，第一電極層447a至447d和第二電極層446a至446d被設(shè)置成使得彼此重疊，并且絕緣膜在第一電極層447a至447d和第二電極層446a至446d之間形成，使得第一電極層447a至447d和第二電極層446a至446d在不同的膜上面形成。
[0040]如在圖8A至8D的頂視圖中圖示的，以各種形狀圖案化的第二電極層446a至446d在第一電極層447a至447d上面形成。在圖8A中，在第一電極層447a上面的第二電極層446a具有V形形狀。在圖8B