TWI477863B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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Tetsuji Ishitani
Daisuke Kubota
Takeshi Nishi
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Semiconductor Energy Lab
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於液晶顯示裝置和用於製造該液晶顯示裝置的方法。
作為薄和輕的顯示裝置(所謂的平板顯示器)，已經有競爭力地開發了包括液晶元件的液晶顯示裝置、包括自發光元件的發光裝置、場發射顯示器(FED)等。
在液晶顯示裝置中，需要提高液晶分子的回應速度。在多種類型的液晶顯示模式中，可給出鐵電液晶(FLC)模式、光學補償雙折射(OCB)模式以及使用呈現藍相的液晶的模式作為可能有高速回應的液晶模式。
具體而言，使用呈現藍相的液晶的模式不需要對準膜，而且能展寬視角；因此，已經對該模式進行了進一步硏究以便實際使用(例如參照專利文獻1)。專利文獻1是對液晶執行聚合物穩定處理以展寬藍相出現的溫度範圍的報告。
[參考文獻]
[參考文獻1]PCT國際公開No. 05/090520
為實現液晶顯示裝置的高對比度，白色透射率(白色顯示的透光率)需要為高。
因此，本發明的目的是提供一種適於使用呈現藍相的液晶的液晶顯示模式以獲得較高對比度的液晶顯示裝置。
在包括呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，在具有開口圖案的像素電極層與具有開口圖案(狹縫)的公共電極層之間***了呈現藍相的液晶層。
在第一基板(也稱為元件基板)上形成的像素電極層和在第二基板(也稱為對基板)上形成的公共電極層通過密封劑牢固地彼此附連，在這兩個電極層之間***了該液晶層。像素電極層和公共電極層沒有平坦形狀但具有多種開口圖案，而且分別具有包括彎曲部的形狀或分支梳狀(branching-comb shape)。
在具有開口圖案且設置成之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的液晶分子在厚度方向上作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
在本說明書中，像素電極層和公共電極層的開口圖案(狹縫)包括部分開口的圖案，諸如梳狀以及在封閉空間中開口的圖案。
在本說明書中，其上形成了薄膜電晶體、像素電極層以及層間膜的基板稱為元件基板(第一基板)，而設置有公共電極層(也稱為對電極層)並正對元件基板、且與元件基板之間***有液晶層的基板稱為對基板(第二基板)。
呈現藍相的液晶材料用於該液晶層。呈現藍相的液晶材料具有1毫秒或更短的回應時間，從而能實現高速回應，藉此液晶顯示裝置能具有更高性能。
呈現藍相的液晶材料包括液晶和手性劑。採用手性劑使液晶以螺旋結構對準，從而使液晶呈現藍相。例如，其中混合了5%重量百分比或更多手性劑的液晶材料可用於該液晶層。
作為液晶，使用了熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。
作為手性劑，使用了具有與液晶的高相容性和強扭轉力的材料。使用了兩種對映體R和S中的任一種，而且未使用其中R和S以50:50混合的外消旋混合物。
上述液晶材料根據條件呈現膽固醇相、膽固醇藍相、近晶相、近晶藍相、立方相、手向列相、各向同性相等。
作為藍相的膽固醇藍相和近晶藍相在具有膽固醇相或近晶相且具有小於或等於500 nm的相對短螺旋間距的液晶材料中出現。液晶材料的對準具有雙扭轉結構。由於具有小於或等於光波長的量級，所以液晶材料是透明的，而且通過施加電壓改變對準次序可產生光調變動作。藍相是光學各向同性的，因此沒有視角依賴性。因此，沒有必要形成對準膜；從而能提高顯示圖像質量並降低成本。
因為藍相僅呈現於窄溫度範圍中，所以最好對液晶材料添加光可固化樹脂和光聚合引發劑，並執行聚合物穩定化處理以展寬溫度範圍。以這樣的方式進行聚合物穩定化處理：用具有能與光可固化樹脂和光聚合引發劑反應的波長的光照射包含液晶、手性劑、光可固化樹脂以及光聚合引發劑的液晶材料。可通過用光照射呈現各向同性相的液晶材料、或在溫度控制下用光照射呈現藍相的液晶材料來執行該聚合物穩定化處理。例如，按照以下方式執行聚合物穩定化處理：控制液晶層的溫度並使其處於呈現藍相的狀態，用光照射液晶層。然而，聚合物穩定化處理不限於這種方式，而且可按照這樣的方式進行：用光照射在藍相與各向同性相之間的相變溫度的+10℃內、最好在+5℃內處於呈現各向同性相的液晶層。藍相與各向同性相之間的相變溫度是當溫度升高時相從藍相變成各向同性相的溫度，或當溫度降低時相從各向同性相變成藍相的溫度。作為聚合物穩定化處理的示例，可採用以下方法：在加熱液晶層以使其呈現各向同性相之後，逐漸降低該液晶層的溫度以使相變成藍相，然後用光進行照射，同時保持呈現藍相的溫度。或者，在通過逐漸加熱液晶層使相變成各向同性相之後，在藍相與各向同性相之間的相變溫度的+10℃內、最好+5℃內的溫度下用光照射液晶層(在呈現各向同性相的狀態下)。在使用紫外可固化樹脂(UV可固化樹脂)作為液晶材料中包括的光可固化樹脂的情況下，可用紫外射線照射該液晶層。即使在未呈現藍相的情況下，如果通過在藍相與各向同性相之間的相變溫度的+10℃內、最好+5℃內的溫度下用光照射液晶層來執行聚合物穩定化處理(在呈現各向同性相的狀態下)，也能使回應時間短至1毫秒或更短，而且高速回應是可能的。
本說明書中所公開的本發明的結構的一個實施例包括：第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板之間***有包括呈現藍相的液晶材料的液晶層；設置在第一基板與液晶層之間的具有開口圖案的像素電極層；以及設置在第二基板與液晶層之間的具有開口圖案的公共電極層。
本說明書中所公開的本發明的結構的另一實施例包括：第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板之間***有包括呈現藍相的液晶材料的液晶層；設置在第一基板與液晶層之間的具有開口圖案的像素電極層；以及與像素電極層部分交疊且設置在第二基板與液晶層之間的具有開口圖案的公共電極層。
因為使用了呈現藍相的液晶層，所以不需要形成對準膜；因此，像素電極層與液晶層接觸，而且公共電極層也與液晶層接觸。
在上述結構中，在第一基板與像素電極層之間設置了薄膜電晶體，而且像素電極層電連接至該薄膜電晶體。
氧化物半導體層可用作薄膜電晶體的半導體層；例如，可給出包含銦、鋅以及鎵中的至少一種的氧化物半導體層。
當使用了藍相液晶材料時，不需要對對準膜進行摩擦處理；因此，能防止摩擦處理引起的靜電放電損傷，而且能減少製造過程中液晶顯示裝置的缺陷和損傷。因此，能提高液晶顯示裝置的生產率。使用氧化物半導體層的薄膜電晶體尤其可能出現薄膜電晶體的電特性受靜電影響而顯著波動從而偏離設計範圍的情況。因此，將藍相液晶材料用於包括使用氧化物半導體層的薄膜電晶體的液晶顯示裝置是更有效的。
注意，本說明書中所使用的諸如“第一”和“第二”之類的序數是為了方便，而不表示步驟順序或層堆疊順序。此外，本說明書中的序數不表示詳細說明本發明的特定名稱。
在本說明書中，半導體裝置指的是通過利用半導體特性起作用的所有類型的裝置。電光裝置、半導體電路以及電子裝置都是半導體裝置。
在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比率。
將參照附圖詳細描述多個電施例。注意，本發明不限於以下描述，而且本領域技術人員容易理解，可不同地改變模式和細節，而不背離本發明的精神和範圍。因此，本發明不應被解釋為受限於以下實施例中的描述。注意在以下描述的結構中，將對不同附圖中的相同部分和具有相似功能的部分共同使用相同的附圖標記，而且將省略重復的說明。
(實施例1)
將參照圖1A和1B、圖18A和18B以及圖19描述液晶顯示裝置。
圖1A和1B是示出液晶顯示裝置的截面圖。
圖1A示出液晶顯示裝置，其中第一基板200和第二基板201被排列成彼此正對，而且在它們之間***了包括呈現藍相的液晶材料的液晶層208。在第一基板200與液晶層208之間設置了像素電極層230a和230b。在第二基板201與液晶層208之間形成了公共電極層231a、231b以及231c。
像素電極層230a和230b以及公共電極層231a、231b以及231c不具有平坦形狀，但具有帶有開口圖案的形狀；因此，在截面圖中將像素電極層230a和230b以及公共電極層231a、231b以及231c示出多個分開的電極層。
圖1A以截面圖示出其中將像素電極層230a和230b以及公共電極層231a、231b以及231c交替地設置以使它們彼此不交疊、而且它們之間***有液晶層208的示例。
可將像素電極層與公共電極層設置成彼此交疊且它們之間***有液晶層，而且可在像素區中具有彼此相似的形狀。圖1B示出其中將像素電極層230a和230b以及像素電極層230c設置成分別與公共電極層231a、231b以及231c交疊的示例。
在圖1A和1B的液晶顯示裝置的每一個中，像素電極層和公共電極層具有開口圖案，而且在像素電極層與公共電極層之間***有液晶層208；因此，當施加電場時，對液晶層208施加了傾斜(對基板而言傾斜)的電場。這樣的傾斜電場可用於控制液晶分子。
例如，在圖1A中，在像素電極層230a與公共電極層231a之間施加了如箭頭202a所示的傾斜電場，而在像素電極層230a與公共電極層231b之間施加了如箭頭202b所示的傾斜電場。在圖1B中，在像素電極層230b與公共電極層231a之間施加了如箭頭212a所示的傾斜電場，而在像素電極層230b與公共電極層231c之間施加了如箭頭212b所示的傾斜電場。
圖18A和18B以及圖19示出了液晶顯示裝置中的電場施加狀態的計算結果。使用了SHINTECH公司製造的LCD專家2s平臺(LCD Master,2s Bench)進行計算。像素電極層和公共電極層的截面寬度分別為2 μm、厚度分別為0.1 μm，像素電極層之間的距離為12 μm，公共電極層之間的距離為12 μm，以及液晶層的厚度為10 μm。在圖18A中，像素電極層與公共電極層之間在平行於基板方向的偏移距離是5 μm。注意，在附圖中，設置在上基板上的公共電極層被設置為0 V，而設置在下基板上的像素電極層被設置為10 V。
圖18A和18B分別示出圖1A和1B的計算結果。此外，圖19示出比較示例的計算結果，在比較示例中，下側上的像素電極層具有帶有開口圖案的形狀，而上側上的公共電極層至少在像素區中具有平坦形狀。在圖18A、18B以及圖19中，實線示出等勢線，而像素電極層或公共電極層設置在等勢線的圓形圖案的中心處。
因為電場看起來垂直於該等勢線，所以在像素電極層與公共電極層之間能觀測到施加了傾斜電場，如圖18A和18B所示。
另一方面，根據圖19，即使用具有平坦形狀的公共電極層的情況，能觀測到以下狀態：因為等勢線更接近上公共電極層，所以等勢線可能平行於基板的表面；即，未出現傾斜電場。因此，利用之間***有液晶層且具有開口圖案的像素電極層和公共電極層，可對整個液晶層施加傾斜的電場；因此，可使所有液晶分子作出回應。
在液晶顯示裝置中，白色透射率由液晶層的厚度與施加電壓時產生的液晶的雙折射率的乘積確定；所以，即使液晶層的厚度大，也能使整個液晶層中的液晶分子作出回應。
因此，當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的液晶分子在厚度方向上作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
作為形成液晶層208的方法，可在使第一基板200與第二基板201彼此結合之後使用分配器法(滴落法)或利用毛細現象注入液晶的注入法。
呈現藍相的液晶材料用於該液晶層208。呈現藍相的液晶材料具有1毫秒或更短的回應時間，且能實現高速回應。因此，該液晶顯示裝置可具有更高性能。
呈現藍相的液晶材料包括液晶和手性劑。採用手性劑以使液晶以螺旋結構對準，從而使液晶呈現藍相。例如，其中混合了5%重量百分比或更多手性劑的液晶材料可用於該液晶層。
作為液晶，使用了熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。
作為手性劑，使用了具有與液晶的高相容性和強扭轉力的材料。使用了兩種對映體R和S中的任一種，而且未使用其中R和S以50:50混合的外消旋混合物。
上述液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、膽固醇藍相、近晶相、近晶藍相、立方相、手向列相、各向同性相等。
作為藍相的膽固醇藍相和近晶藍相在具有膽固醇相或近晶相且具有小於或等於500 nm的相對短螺旋間距的液晶材料中出現。液晶材料的對準具有雙扭轉結構。由於具有小於或等於光波長的量級，所以液晶材料是透明的，而且通過施加電壓改變對準次序可產生光調變動作。
因為藍相僅呈現於窄溫度範圍中，所以最好對液晶材料添加光可固化樹脂和光聚合引發劑，並執行聚合物穩定化處理以展寬溫度範圍。以這樣的方式進行聚合物穩定化處理：用具有能與光可固化樹脂和光聚合引發劑反應的波長的光照射包含液晶、手性劑、光可固化樹脂以及光聚合引發劑的液晶材料。可通過用光照射呈現出各向同性相的液晶材料、或在溫度控制下用光照射呈現藍相的液晶材料來執行該聚合物穩定化處理。例如，按照以下方式執行聚合物穩定化處理：控制液晶層的溫度並使其處於呈現於藍相的狀態，用光照射液晶層。然而，聚合物穩定化處理不限於這種方式，而且可按照這樣的方式進行：用光照射在藍相與各向同性相之間的相變溫度的+10℃內、最好在+5℃內處於呈現出各向同性相的液晶層。藍相與各向同性相之間的相變溫度是當溫度升高時相從藍相變成各向同性相的溫度，或當溫度降低時相從各向同性相變成藍相的溫度。作為聚合物穩定化處理的示例，可採用以下方法：在加熱液晶層以使其呈現各向同性相之後，逐漸降低該液晶層的溫度以使相變成藍相，然後用光進行照射，同時保持呈現藍相的溫度。或者，在通過逐漸加熱液晶層使相變成各向同性相之後，在藍相與各向同性相之間的相變溫度的+10℃內、最好+5℃內的溫度下用光照射液晶層(在呈現各向同性相的狀態下)。在使用紫外可固化樹脂(UV可固化樹脂)作為液晶材料中包括的光可固化樹脂的情況下，可用紫外射線照射該液晶層。即使在未呈現藍相的情況下，如果通過在藍相與各向同性相之間的相變溫度的10℃內、最好+5℃內的溫度下用光照射液晶層來執行聚合物穩定化處理(在呈現各向同性相的狀態下)，也能使回應時間短至1毫秒或更短，而且高速回應是可能的。
光可固化樹脂可以是：諸如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯之類的單官能單體；諸如二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯之類的多官能單體；以及它們的混合物。此外，該光可固化樹脂可具有液態結晶性、非液態結晶性，或這兩種結晶性兼而有之。用具有與光聚合引發劑起反應的波長的光可固化的樹脂可被選擇作為該光可固化樹脂，而且通常可使用紫外可固化樹脂。
作為光聚合引發劑，可使用通過光照產生自由基的自由基聚合引發劑、通過光照產生酸的酸生成劑、或通過光照產生鹼的鹼生成劑。
具體而言，可將JC-1041XX(Chisso公司生產)和4-氰基-4'-戊基聯苯的混合物用作該液晶材料。可將ZLI-4572(日本Merck有限公司生產)用作手性劑。作為光可固化樹脂，可使用丙烯酸2-乙基己酯、RM257(日本Merck有限公司生產)或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。作為光聚合引發劑，可使用2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
雖然未在圖1A和1B中示出，但可適當地設置諸如偏光板、阻滯板或抗反射膜等等之類的光學膜。例如，可採用使用偏光板和阻滯板的圓偏振化。此外，可將背光、側光等用作光源。
在本說明書中，當液晶顯示裝置是通過從光源透射光而實現顯示的透射型液晶顯示裝置(或半透射型液晶顯示裝置)時，至少需要在像素區中透射光。因此，光通過的第一基板、第二基板以及諸如絕緣膜或導電膜之類的像素區中存在的薄膜相對於可見波長範圍中的光均具有透光性質。
像素電極層和公共電極層最好具有透光性質；然而，因為像素電極層和公共電極層具有開口圖案，所以還能使用諸如金屬膜之類的不透光材料。
可使用以下物質中的一種或多種來形成像素電極層和公共電極層：氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)混入氧化銦的氧化銦鋅(IZO)、氧化矽(SiO2 )混入氧化銦的導電材料、有機銦、有機錫、含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、或含氧化鈦的氧化銦錫；諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)、以上金屬的合金、或以上金屬的氮化物。
作為第一基板200和第二基板201，可使用鋇硼矽玻璃、鋁硼矽玻璃等、石英基板、塑膠基板等。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
(實施例2)
本說明書中公開的本發明可應用於無源矩陣液晶顯示裝置和有源矩陣液晶顯示裝置。將參照圖2A和2B描述有源矩陣液晶顯示裝置的示例。
圖2A是液晶顯示裝置的平面圖，並示出了一個像素。圖2B是沿圖2A的線X1-X2所取的截面圖。
在圖2A中，設置了相互平行(在附圖中沿垂直方向延伸)而且分開的多個源極引線層。設置了沿大致垂直於源極引線層(在附圖中沿水平方向)的方向延伸而且相互分開的多個閘極引線層(包括閘電極層401)。毗鄰多個閘極引線層設置了電容器引線層408，電容器引線層408沿大致平行於閘極引線層的方向延伸，即沿大致垂直於源極引線層的方向(沿附圖中的水平方向)延伸。源極引線層、電容器引線層408以及閘極引線層包圍了大致矩形的空間。在該空間中，排列有液晶顯示裝置的像素電極層和公共電極層，它們之間***有液晶層444。在附圖的左上角設置了用於驅動像素電極層的薄膜電晶體420。多個像素電極層和薄膜電晶體排列成矩陣。
在圖2A和2B的液晶顯示裝置中，電連接至薄膜電晶體420的第一電極層447起像素電極層的作用，而第二電極層446起公共電極層的作用。注意，電容器由第一電極層447和電容器引線層408形成。雖然公共電極層能工作於浮置狀態(電絕緣狀態)，但可將公共電極層的電位設置成固定電位，最好設置成處於不產生閃爍的電平的公共電位附近的電位(作為資料傳輸的圖像信號的中間電位)。
作為在第一基板441(也稱為元件基板)上形成的像素電極層的第一電極層447和作為在第二基板442(也稱為對基板)上形成的公共電極層的第二電極層442通過密封劑牢固地附連到一起，而且在這兩個電極層之間***有液晶層444。第一電極層447和第二電極層446沒有平坦形狀但具有多種開口圖案，而且分別具有包括彎曲部的形狀或分支梳狀。
在具有開口圖案且之間***有液晶層444的第一電極層447與第二電極層446之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層444施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層444中的液晶分子在厚度方向上作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
圖8A到8D示出了第一電極層447和第二電極層446的其他示例。雖然在附圖中忽略了液晶層444，但液晶層444被***在第一電極層447與第二電極層446之間。如圖8A到8D的俯視圖所示，交替地設置第一電極層447a到447d和第二電極層446a到446d。
在圖8A中，第一電極層447a和第二電極層446a具有帶有彎曲的波浪形狀。在圖8B中，第一電極層447b和第二電極層446b具有帶有同心圓形開口的形狀。在圖8C中，第一電極層447c和第二電極層446c具有梳狀而且相互部分交疊。在圖8D中，第一電極層447d和第二電極層446d具有電極層相互咬合的梳狀。
薄膜電晶體420是倒交錯薄膜電晶體，且包括在具有絕緣表面的基板441上的閘電極層401、閘絕緣層402、半導體層403、分別作為源區或汲區的n+ 層404a和404b以及作為源電極層或汲電極層的引線層405a和405b。n+ 層404a和404b是具有比半導體層403電阻更低的半導體層。
絕緣膜407被設置成與半導體層403直接接觸，以覆蓋薄膜電晶體420。在絕緣膜407上設置了層間膜413，在層間膜413上形成了第一電極層447，以及形成了第二電極層446同時將液晶層444***這些電極層之間。
液晶顯示裝置可設置有作為濾色層的著色層。可將該濾色層設置在第一基板441和第二基板442的外側(與液晶層444相反的一側)，或設置在第一基板441和第二基板442的內側。
當在液晶顯示裝置中執行全彩顯示時，濾色器可由呈現紅(R)、綠(G)以及藍(B)的材料組成。當執行單色顯示時，該著色層可被省略或由呈現至少一種顔色的材料組成。注意，在背光單元中設置了RGB等發光二極體(LED)而且採用了通過分時實現彩色顯示的連續加色混合方法(場序法)的情況下，不一定設置濾色器。
圖2A和2B中的液晶顯示裝置是將起濾色層作用的透光彩色樹脂層417用作層間膜413的示例。
在對基板側上設置濾色層的情況下，像素區與其上形成了薄膜電晶體的元件基板的精確對準是困難的，因此圖像質量有可能降低。這裏，因為在元件基板側上直接形成了層間膜作為濾色層，所以能更精確地控制形成區，而且能將此結構調節成具有精細圖案的像素。此外，一層絕緣層既可作為層間膜又可作為濾色層，藉此能簡化工藝，而且能以低成本製造液晶顯示裝置。
作為透光彩色樹脂，可使用光敏或非光敏有機樹脂。因為能減少抗蝕劑掩模的數量從而簡化工藝，所以最好使用光敏有機樹脂層。此外，在層間膜中形成的接觸孔具有彎曲形狀，藉此能提高在接觸孔中形成的諸如電極層之類的膜的覆蓋率。
彩色是除諸如黑、灰以及白之類的非彩色之外的顔色。著色層由僅透射該材料被著色的彩色的光的材料組成，以起濾色器的作用。作為彩色，可使用紅色、綠色、藍色等。或者，還可使用青色、品紅色、黃色等。“僅透射該材料被著色的彩色的光”意味著透過該著色層的光在該彩色光的波長處具有峰。
為了使透光彩色樹脂層417起著色層(濾色器)的作用，在考慮所包含的著色材料的濃度和透光率的情況下，最好將該樹脂層417的厚度適當調節為最適合的厚度。在通過堆疊多層薄膜形成層間膜413的情況下，層間膜413的至少一層需要是透光彩色樹脂層，以便層間膜413能起濾色器的作用。
在透光彩色樹脂層的厚度根據彩色而變化的情況下，或由於擋光層或薄膜電晶體而存在表面粗糙度的情況下，可堆疊能透射可見波長範圍的光的絕緣層(所謂的無色透明絕緣層)以使層間膜的表面平坦化。當提高了層間膜的平坦度時，將在層間膜上形成的像素電極層或公共電極層的覆蓋是良好的，而且液晶層的間隙(厚度)可以是均勻的；因此，能進一步提高液晶顯示裝置的可視性，並獲得更高的圖像質量。
對用於形成層間膜413(透光彩色樹脂層417)的方法不存在特殊限制，而且根據材料可採用下列方法：旋塗法、浸塗法、噴塗法、液滴排出法(例如噴墨法、絲網印刷法或膠版印刷法)、刮片法、輥塗法、幕塗法、刀塗法等。
在第一電極層447上設置了液晶層444，並將液晶層444與其上形成了第二電極層446的對基板即第二基板442密封到一起。
第一基板441和第二基板442是透光基板，而且在這些基板的外側(與液晶層444相反的側)上分別設置了偏光板443a和偏光板443b。
參照圖7A到7D描述了圖2A和2B中所示的液晶顯示裝置的製造步驟。圖7A到7D是示出液晶顯示裝置的製造步驟的截面圖。
在圖7A中，在作為元件基板的第一基板441上形成了元件層451，而在元件層451上形成了層間膜413。
層間膜413包括透光彩色樹脂層454a、454b以及454c和擋光層455a、455b、455c以及455d。交替設置擋光層455a、455b、455c以及455d和透光彩色樹脂層454a、454b以及454c，以將透光彩色樹脂層***擋光層之間。注意在圖7A到7D中省略了像素電極層和公共電極層。
如圖7B所示，第一基板441和作為對基板的第二基板442通過密封劑456a和456b牢固地相互附連，且在這兩個基板之間***了液晶層458。在使第一基板441與第二基板442相互接合之後，可通過分配器法(滴落法)、或利用毛細現象注入液晶的注入法形成液晶層458。
呈現藍相的液晶材料可用於該液晶層458。使用包括液晶、手性劑、光可固化樹脂以及光聚合引發劑的液晶材料形成液晶層458。
作為密封劑456a和456b，通常最好使用可見光可固化樹脂、紫外可固化樹脂或熱固樹脂。通常，可使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、胺類樹脂等。此外，密封劑456a和456b中還可包括光聚合引發劑(通常是紫外聚合引發劑)、熱固劑、填充物、或偶聯劑。
如圖7C所示，通過用光457照射液晶層458進行聚合物穩定化處理以形成液晶層444。光457是具有能與液晶層中包括的光可固化樹脂和光聚合引發劑反應的波長的光。通過這種利用光照的聚合物穩定化處理，能展寬液晶層444呈現藍相的溫度範圍。
例如，在將諸如紫外可固化樹脂之類的光可固化樹脂用於密封劑並通過滴落法形成液晶層的情況下，可通過聚合物穩定化處理的光照步驟固化該密封劑。
如圖7A到7D所示，當液晶顯示裝置具有濾色層和擋光層在元件基板上形成的結構時，從對基板側發出的光未被濾色層和擋光層吸收或阻擋。因此，能用光均勻地照射整個液晶層。因此，能防止由於光聚合不均勻引起的液晶對準無序、由於液晶對準無序引起的顯示不均勻等。此外，擋光層還能為薄膜電晶體遮罩光，藉此能防止由於光照引起的電特性中的缺陷。
如圖7D所示，在第一基板441的外側(與液晶層444相反的一側)上設置了偏光板443a，而在第二基板442的外側(與液晶層444相反的一側)上設置了偏光板443b。除偏光板之外，還可設置諸如阻滯板或抗反射膜之類的光學膜等。例如，可採用使用偏光板和阻滯板的圓偏振化。通過上述步驟，能完成該液晶顯示裝置。
在使用大尺寸基板製造多個液晶顯示裝置的情況下(所謂的多面板法)，可在聚合物穩定化處理之前或提供偏光板之前執行分割步驟。考慮到分割步驟對液晶層的影響(諸如由分割步驟中施加的力的引起的對準無序)，最好在第一基板與第二基板結合之後和聚合物穩定化處理之前執行分割步驟。
雖然未示出，但可將背光、側光等用作光源。來自光源的光從作為元件基板的第一基板441的一側出射，以通過觀看側上的第二基板442。
可使用諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化鋅銦、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化錫銦、氧化錫銦(ITO)、氧化鋅銦或添加了氧化矽的氧化錫銦之類的透光導電材料形成第一電極層447和第二電極層446。
可使用從諸如諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)之類的金屬、以上金屬的合金以及氮化物中選擇的一種或多種類型的物質形成第一電極層447和第二電極層446。
可使用包含導電高分子的導電組合物(也稱為導電聚合物)來形成第一電極層447和第二電極層446。使用該導電組合物形成的像素電極最好具有10000歐姆/或更低的薄膜電阻和在550 nm波長下的70%或更高的透射率。此外，該導電組合物中包含的導電高分子的電阻率最好為0.1 Ω．cm或更低。
作為該導電高分子，可使用所謂的π電子共軛導電高分子。例如，可給出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及這些材料中的兩種或多種的共聚物。
可在第一基板441與閘電極層401之間設置用作基膜的絕緣膜。基膜用於防止雜質元素從第一基板441擴散，而且可使用從氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜以及氧氮化矽膜中選擇的一層膜或層疊膜形成該基膜。可使用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧之類的金屬材料或包括這些材料中的任一種作為其主要組分的任何合金材料來形成具有單層或層疊結構的閘電極層401。通過使用擋光導電膜作為閘電極層401，能防止來自背光(通過第一基板441發射的光)的光進入半導體層403。
例如，作為閘電極層401的兩層結構，以下結構是最好的：鋁層和堆疊在鋁層之上的鉬層的兩層結構、銅層和堆疊在銅層之上的鉬層的兩層結構、銅層和堆疊在銅層之上的氮化鈦層或氮化鉭層的兩層結構、以及氮化鈦層和鉬層的兩層結構。作為三層結構，最好鎢層或氮化鎢層的堆疊結構、鋁和矽的合金層或鋁和鈦的合金層、以及氮化鈦層或鈦層。
可通過電漿CVD法、濺射法等使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、或氮氧化矽層來形成具有單層結構或疊層結構的閘絕緣層402。或者，可通過CVD法使用有機矽烷氣體用氧化矽形成閘絕緣層402。作為該有機矽烷氣體，可使用諸如四乙氧基矽烷(TEOS：分子式Si(OC2 H5 )4 )、四甲基矽烷(TMS：化學分子式Si(CH3 )4 )、四甲基環四矽氧烷(TMCTS)、八甲基環四矽氧烷(OMCTS)、六甲基二矽氮烷(HMDS)、三乙氧基矽烷(SiH(OC2 H5 )3 )或三二甲基氨基矽烷(SiH(N(CH3 )2 )3 )之類的含矽化合物。
在半導體層、n+ 層以及引線層的製造步驟中，使用了蝕刻步驟以將薄膜加工成期望形狀。可將乾法蝕刻或濕法蝕刻用於該蝕刻步驟。
作為用於乾法蝕刻的蝕刻裝置，可使用利用反應離子蝕刻(RIE)的蝕刻裝置、利用諸如電子迴旋共振(ECR)源或感應耦合電漿(ICP)源之類的高密度電漿源的乾法蝕刻裝置。作為相比於ICP蝕刻裝置容易在更大面積上獲得均勻放電的乾法蝕刻裝置，存在增強電容性耦合電漿(ECCP)模式蝕刻裝置，在該裝置中，上電極接地、13.56 MHz的高頻功率源連接至下電極、而且3.2 MHz的低頻功率源連接至下電極。例如，如果使用了該ECCP模式蝕刻裝置，則即使使用具有超過第十代的3米的尺寸的基板作為基板，也能應用該ECCP蝕刻裝置。
為實現蝕刻成期望的加工形狀，適當地調節蝕刻條件(諸如施加給環形電極的功率量、施加給基板側上的電極的功率量、或基板側上的電極溫度)。
為實現蝕刻成期望的加工形狀，根據材料適當地調節蝕刻條件(諸如蝕刻溶液、蝕刻時間或溫度)。
作為引線層405a和405b的材料，可以給出從Al、Cr、Ta、Ti、Mo以及W中選擇的元素、包含以上元素中的任一種的合金、包含以上元素中的任一種的組合的合金膜等。此外，在執行熱處理的情況下，最好導電膜具有對熱處理的耐熱性。因為單獨使用Al帶來了諸如耐熱性低和容易被腐蝕之類的缺點，所以與具有耐熱性的導電材料組合使用鋁。作為與Al組合使用的具有耐熱性的導電材料，可使用以下材料中的任一種：從鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)以及鈧(sc)中選擇的元素、包含以上元素中的任一種的合金、包含以上元素中的任一種的組合的合金、以及包括這些元素中的任一種的氮化物。
可在不暴露給空氣的情況下連續形成閘絕緣層402、半導體層403、n+ 層404a和404b以及引線層405a和405b。通過在不暴露給空氣的情況下連續形成這些層，可以在不受空氣中包含的大氣組分或污染雜質污染的情況下形成疊層之間的各個介面；因此，能減少薄膜電晶體的特性變化。
注意，半導體層403被部分蝕刻且具有溝槽(凹陷部分)。
可使用通過濕法或乾法形成的無機絕緣膜或有機絕緣膜形成覆蓋薄膜電晶體420的絕緣膜407。例如，可通過CVD法、濺射法等使用氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等形成絕緣膜407。替代地，可使用諸如聚醯亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚醯胺、或環氧樹脂之類的有機材料。除這些有機材料之外，還有可能使用低介電常數材料(低k材料)、矽氧烷基樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。
注意，矽氧烷基樹脂是使用矽氧烷基材料作為起始材料形成且具有Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷基樹脂可包括有機基(例如烷基或芳香基)或氟基作為取代基。該有機基可包括氟基。通過塗敷法塗敷矽氧烷基樹脂並烘焙；因此，能形成絕緣膜407。
或者，通過堆疊使用這些材料中的任一種形成的多層絕緣膜形成絕緣膜407。例如，絕緣膜407可具有有機樹脂膜堆疊在無機絕緣膜上的結構。
此外，通過使用利用多色調掩模形成從而具有多種厚度(通常兩種不同厚度)的區域的抗蝕劑掩模，能減少抗蝕劑掩模的數量，從而導致工藝簡化和成本更低。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
(實施例3)
圖4A和4B示出在實施例2中的其間***了液晶層的基板外部設置濾色器的示例。注意，可使用相似的材料和製造方法形成與實施例1和實施例2中共同的部件，而且將省略相同部分和具有相似功能的部分的詳細描述。
圖4A是液晶顯示裝置的平面圖，並示出了一個像素。圖4B是沿圖4A的線X1-X2所取的截面圖。
在圖4A的平面圖中，按照與實施例2相似的方式設置了相互平行(在附圖中沿垂直方向延伸)而且分開的多個源極引線層(包括引線層405a)。設置了沿大致垂直於源極引線層(在附圖中沿水平方向)的方向延伸而且相互分開的多個閘極引線層(包括閘電極層401)。毗鄰多個閘極引線層設置了電容器引線層408，電容器引線層408沿大致平行於閘極引線層的方向延伸，即沿大致垂直於源極引線層的方向(沿附圖中的水平方向)延伸。源極引線層、電容器引線層408以及閘極引線層包圍了大致矩形的空間。在該空間中，排列有液晶顯示裝置的像素電極層和公共電極層，它們之間***有液晶層444。在附圖的左上角設置了用於驅動像素電極層的薄膜電晶體420。多個像素電極層和薄膜電晶體排列成矩陣。
在圖4A和4B的液晶顯示裝置中，在第二基板442與偏光板443b之間設置了濾色器450。因此濾色器450被設置在第一基板441和第二基板442的外側上，在這兩個基板之間***有液晶層444。
圖17A到17D示出了圖4A和4B中的液晶顯示裝置的製造步驟。
注意在圖17A到17D中省略了像素電極層和公共電極層。例如，可將實施例1和實施例2的結構用於像素電極層和公共電極層，而且可應用傾斜電場模式。
如圖17A所示，第一基板441和作為對基板的第二基板442通過密封劑456a和456b牢固地相互附連，且在這兩個基板之間***了液晶層458。在使第一基板441與第二基板442相互接合之後，可通過分配器法(滴落法)、或利用毛細現象注入液晶的注入法形成液晶層458。
呈現藍相的液晶材料用於該液晶層458。使用包括液晶、手性劑、光可固化樹脂以及光聚合引發劑的液晶材料形成液晶層458。
如圖17B所示，通過用光457照射液晶層458進行聚合物穩定化處理以形成液晶層444。光457是具有能與液晶層458中包括的光可固化樹脂和光聚合引發劑反應的波長的光。通過這種利用光照的聚合物穩定化處理，能展寬液晶層458呈現藍相的溫度範圍。
例如，在將諸如紫外可固化樹脂之類的光可固化樹脂用於密封劑並通過滴落法形成液晶層的情況下，可通過聚合物穩定化處理的光照步驟固化該密封劑。
接著，如圖17C所示，在第二基板442側即觀看側上設置濾色器450。濾色器450包括在一對基板459a和459b之間的起濾色層作用的透光彩色樹脂層454a、454b以及454c和起黑色基質層作用的擋光層455a、455b、455c以及455d。交替設置擋光層455a、455b、455c以及455d和透光彩色樹脂層454a、454b以及454c，以將透光彩色樹脂層***擋光層之間。
如圖17D所示，在第一基板441的外側(與液晶層444相反的一側)上設置了偏光板443a，而在濾色器450的外側(與液晶層444相反的一側)上設置了偏光板443b。除偏光板之外，還可設置諸如阻滯板或抗反射膜之類的光學膜等。例如，可採用使用偏光板和阻滯板的圓偏振化。通過上述步驟，能完成該液晶顯示裝置。
在使用大尺寸基板製造多個液晶顯示裝置的情況下(所謂的多面板法)，可在聚合物穩定化處理之前或提供偏光板之前執行分割步驟。考慮到分割步驟對液晶層的影響(諸如由分割步驟中施加的力的引起的對準無序)，最好在第一基板與第二基板結合之後和聚合物穩定化處理之前執行分割步驟。
雖然未示出，但可將背光、側光等用作光源。來自光源的光從作為元件基板的第一基板441的一側出射，以通過觀看側上的第二基板442。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
(實施例4)
將參照圖5A和5B描述包括擋光層(黑色基質)的液晶顯示裝置。
圖5A和5B中示出的液晶顯示裝置是在實施例2的圖2A和2B中示出的液晶顯示裝置中的對基板－－即第二基板442的一側上進一步形成擋光層414的示例。因此，可使用相似的材料和製造方法形成與實施例2中共同的部件，而且將省略對相同部分和具有相似功能的部分的詳細描述。
圖5A是該液晶顯示裝置的平面圖，而圖5B是沿圖5A中的線X1-X2所取的截面圖。注意圖5A的平面圖僅示出元件基板側，而未示出對基板側。
在第二基板442的液晶層444側上形成了擋光層414，而且形成了絕緣層415作為平坦化膜。最好在對應於薄膜電晶體420的區域(與薄膜電晶體的半導體層交疊的區域)中形成擋光層414，而且在擋光層414與該區域之間***液晶層444。將第一基板441和第二基板442牢固地相互附連，且在它們之間***液晶層444，從而將擋光層414設置成至少覆蓋薄膜電晶體420的半導體層403。
將反射或吸收光的擋光材料用於該擋光層414。例如，可使用通過將色素材料、炭黑、鈦黑等黑色樹脂混入諸如光敏或非光敏聚醯亞胺之類的樹脂材料中形成的黑色有機樹脂。或者，可使用擋光金屬膜；例如，可使用鉻、鉬、鎳、鈦、鈷、銅、鎢、鋁等。
對用於形成擋光層414的方法並無特殊限制，而且根據材料可採用以下方法：諸如蒸鍍法、濺射法或CVD法之類的乾法；或諸如旋塗、浸塗、噴塗或液體排出(諸如噴墨、絲網印刷或膠版印刷)之類的濕法。如果需要，可執行蝕刻(乾法蝕刻或濕法蝕刻)以形成期望圖案。
還可通過諸如旋塗法之類的塗敷法或多種印刷法使用諸如丙烯酸或聚醯亞胺之類的有機樹脂等形成絕緣層415。
當按照這種方式在對基板側上進一步設置擋光層414時，能進一步提高對比度，並能使薄膜電晶體進一步穩定化。擋光層414能阻擋入射到薄膜電晶體420的半導體層403上的光；因此，能防止薄膜電晶體420的電特性因為半導體的光敏性而變化，從而使其進一步穩定。此外，擋光層414能防止光向毗鄰像素的泄漏，這樣能實現更高對比度和更高的解析度顯示。因此，能實現液晶顯示裝置的更高解析度和更高可靠性。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的厚度方向的液晶分子作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本電施例。
(實施例5)
將參照圖6A和6B描述包括擋光層(黑色基質)的液晶顯示裝置。
圖6A和6B中示出的液晶顯示裝置是在實施例2的圖2A和2B中示出的液晶顯示裝置中的對基板──即第一基板441的一側上形成作為層間膜413的一部分的擋光層414的示例。因此，可使用相似的材料和製造方法形成與實施例2中共同的部件，而且將省略對相同部分和具有相似功能的部分的詳細描述。
圖6A是該液晶顯示裝置的平面圖，而圖6B是沿圖6A中的線X1-X2所取的截面圖。注意圖6A的平面圖僅示出元件基板側，而未示出對基板側。
層間膜413包括擋光層414和透光彩色樹脂層417。在作為元件基板的第一基板441的一側上設置了擋光層414。在薄膜電晶體420上(至少在覆蓋薄膜電晶體的半導體層的區域中)形成了擋光層414，而且在薄膜電晶體420與擋光層414之間***了絕緣膜407，該擋光層414作為該半導體層的擋光層。反之，形成透光彩色樹脂層417以與第一電極層447和第二電極層446交疊，該透光彩色樹脂層417起濾色層的作用。在圖6A的液晶顯示裝置中，在擋光層414上形成了第二電極層446的一部分，而在第二電極層446的該部分上形成了液晶層444。
因為擋光層414被用作層間膜，所以最好使用黑色有機樹脂形成該擋光層414。例如，可將色素材料、炭黑、鈦黑等的黑色樹脂混入諸如光敏或非光敏的聚醯亞胺之類的樹脂材料中。作為擋光層414的形成方法，根據材料可使用以下濕法中的任一種：旋塗法、浸塗法、噴塗法、液滴排出法(例如噴墨法、絲網印刷法或膠版印刷法)。如果需要，可執行蝕刻(乾法蝕刻或濕法蝕刻)以形成期望圖案。
因此設置了擋光層414，藉此擋光層414能在不減小像素的孔徑比的情況下阻擋入射到薄膜電晶體420的半導體層403上的光，因此能防止薄膜電晶體420的電特性變化並使其穩定。此外，擋光層414能防止光向毗鄰像素的泄漏，這樣能實現更高對比度和更高的解析度顯示。因此，能實現液晶顯示裝置的更高解析度和更高可靠性。
此外，透光彩色樹脂層417能起濾色層的作用。在對基板側上設置濾色層的情況下，難以將像素區與其上形成了薄膜電晶體的元件基板精確對準，從而圖像質量有可能降低。這裏，因為在元件基板側上直接形成了層間膜中包括的透光彩色樹脂層417作為濾色層，所以能更精確地控制形成區，而且能將此結構調節成具有精細圖案的像素。此外，一層絕緣層既可作為層間膜又可作為濾色層，藉此能簡化工藝，而且能以低成本製造液晶顯示裝置。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的厚度方向的液晶分子作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例6)
將描述能應用於實施例1到5的液晶顯示裝置的薄膜電晶體的另一示例。注意，可使用相似的材料和製造方法形成與實施例2到實施例5中共同的部件，而且將省略對相同部分和具有相似功能的部分的詳細描述。
圖10A和10B示出包括薄膜電晶體的液晶顯示裝置的示例，其中該薄膜電晶體具有源電極層和汲電極層與半導體層接觸、且它們之間未***n+ 層的結構。
圖10A是液晶顯示裝置的平面圖，並示出了一個像素。圖10B是沿圖10A的線V1-V2所取的截面圖。
在圖10A的平面圖中，按照與實施例2相似的方式設置了相互平行(在附圖中沿垂直方向延伸)而且分開的多個源極引線層(包括引線層405a)。設置了沿大致垂直於源極引線層(在附圖中沿水平方向)的方向延伸而且相互分開的多個閘極引線層(包括閘電極層401)。毗鄰多個閘極引線層設置了電容器引線層408，電容器引線層408沿大致平行於閘極引線層的方向延伸，即沿大致垂直於源極引線層的方向(沿附圖中的水平方向)延伸。源極引線層、電容器引線層408以及閘極引線層包圍了大致矩形的空間。在該空間中，排列有液晶顯示裝置的像素電極層和公共電極層。在附圖的左上角設置了用於驅動像素電極層的薄膜電晶體422。多個像素電極層和薄膜電晶體排列成矩陣。
設置有薄膜電晶體422的第一基板441、作為透光彩色樹脂層的層間膜413、以及設置有第二電極層446的第一電極層447和第二基板442牢固地彼此附連，而且在這些基板之間***了液晶層444。
薄膜電晶體422具有其中作為源電極層和汲電極層的引線層405a和405b與半導體層403接觸、且未在它們之間***n+ 層的結構。
在第一基板上形成的像素電極層和在第二基板上形成的公共電極層通過密封劑牢固地彼此附連，而且在這些電極層之間***有液晶層。像素電極層和公共電極層沒有平坦形狀但具有多種開口圖案，而且分別具有包括彎曲部的形狀或分支梳狀。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的厚度方向的液晶分子作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例7)
將參照圖9A和9B描述能應用於實施例1到5的液晶顯示裝置的薄膜電晶體的另一示例。
圖9A是液晶顯示裝置的平面圖，並示出了一個像素。圖9B是沿圖9A的線Z1-Z2所取的截面圖。
在圖9A的平面圖中，按照與實施例2相似的方式設置了相互平行(在附圖中沿垂直方向延伸)而且分開的多個源極引線層(包括引線層405a)。設置了沿大致垂直於源極引線層(在附圖中沿水平方向)的方向延伸而且相互分開的多個閘極引線層(包括閘電極層401)。毗鄰多個閘極引線層設置了電容器引線層408，電容器引線層408沿大致平行於閘極引線層的方向延伸，即沿大致垂直於源極引線層的方向(沿附圖中的水平方向)延伸。源極引線層、電容器引線層408以及閘極引線層包圍了大致矩形的空間。在該空間中，排列有液晶顯示裝置的像素電極層和公共電極層。在附圖的左上角設置了用於驅動像素電極層的薄膜電晶體421。多個像素電極層和薄膜電晶體排列成矩陣。
設置有薄膜電晶體421的第一基板441、作為透光彩色樹脂層的層間膜413、以及設置有第二電極層446的第一電極層447和第二基板442牢固地彼此附連，而且在這些基板之間***了液晶層444。
薄膜電晶體421是底閘型薄膜電晶體，且包括在具有絕緣表面的第一基板441上的閘電極層401、閘絕緣層402、作為源電極層或汲電極層的引線層405a和405b、作為源區或汲區的n+ 層404a和404b以及半導體層403。此外，絕緣膜407被設置成與半導體層403接觸，以覆蓋薄膜電晶體421。
注意，可在閘絕緣層402與引線層405a和405b之間設置n+ 層404a和404b。或者，可在閘絕緣層與引線層之間以及引線層與半導體層之間設置n+ 層。
在薄膜電晶體421中，閘絕緣層402存在於包括薄膜電晶體421的整個區域中，而閘電極層401被設置在閘絕緣層402與作為具有絕緣表面的基板的第一基板441之間。在閘絕緣層402上設置了引線層405a和405b以及n+ 層404a和404b。在閘絕緣層402、引線層405a和405b以及n+ 層404a和404b上設置了半導體層403。雖然未示出，但在閘絕緣層402上設置了除引線層405a和405b之外的一引線層，而且該引線層延伸越過半導體層403的周界至外部。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的厚度方向的液晶分子作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例8)
將描述能應用於實施例2到5的液晶顯示裝置的薄膜電晶體的另一示例。注意，可使用相似的材料和製造方法形成與實施例2到實施例5中共同的部件，而且將省略對相同部分和具有相似功能的部分的詳細描述。
圖11A和11B示出包括薄膜電晶體的液晶顯示裝置的示例，其中該薄膜電晶體具有源電極層和汲電極層與半導體層接觸、且它們之間未***n+ 層的結構。
圖11A是液晶顯示裝置的平面圖，並示出了一個像素。圖11B是沿圖11A中的線Y1-Y2所取的截面圖。
在圖11A的平面圖中，按照與實施例2相似的方式設置了相互平行(在附圖中沿垂直方向延伸)而且分開的多個源極引線層(包括引線層405a)。設置了沿大致垂直於源極引線層(在附圖中沿水平方向)的方向延伸而且相互分開的多個閘極引線層(包括閘電極層401)。毗鄰多個閘極引線層設置了電容器引線層408，電容器引線層408沿大致平行於閘極引線層的方向延伸，即沿大致垂直於源極引線層的方向(沿附圖中的水平方向)延伸。源極引線層、電容器引線層408以及閘極引線層包圍了大致矩形的空間。在該空間中，排列有液晶顯示裝置的像素電極層和公共電極層。在附圖的左上角設置了用於驅動像素電極層的薄膜電晶體423。多個像素電極層和薄膜電晶體排列成矩陣。
設置有薄膜電晶體423的第一基板441、作為透光彩色樹脂層的層間膜413、以及設置有第二電極層446的第一電極層447和第二基板442牢固地彼此附連，而且在這些基板之間***有液晶層444。
在薄膜電晶體423中，閘絕緣層402存在於包括薄膜電晶體423的整個區域中，而閘電極層401被設置在閘絕緣層402與作為具有絕緣表面的基板的第一基板441之間。在閘絕緣層402上設置了引線層405a和405b。在閘絕緣層402和引線層405a和405b上設置了半導體層403。雖然未示出，但在閘絕緣層402上設置了除引線層405a和405b之外的一引線層，而且該引線層延伸越過半導體層403的周界至外部。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層與公共電極層之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的厚度方向的液晶分子作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例9)
將描述可用於實施例1到8的薄膜電晶體的任一半導體層的材料的示例。對用於本說明書中公開的液晶顯示裝置中包括的薄膜電晶體的半導體層的半導體材料無特殊限制。
可使用以下材料中的任一種形成半導體元件中包括的半導體層：通過使用以矽烷或鍺烷為代表的半導體材料氣體的汽相沈積法或通過濺射法形成的非晶半導體(以下也稱為“AS”)；通過利用光能或熱能使非晶半導體結晶而形成的多晶半導體；微晶(也稱為半晶或微晶)半導體(以下也稱為“SAS”)等等。可通過濺射法、LPCVD法、電漿CVD法等形成該半導體層。
當考慮吉布斯自由能時，微晶半導體膜屬於非晶與單晶之間的亞穩定狀態。換言之，微晶半導體膜是具有第三態的半導體，它在自由能方面是穩定的，而且具有短程有序和晶格畸變。柱狀或針狀晶體沿與基板表面正交的方向生長。作為微晶半導體的典型示例的微晶矽的拉曼光譜移至比代表單晶矽的520 cm-1 更低的波數側。即，微晶矽的拉曼光譜的峰存在於代表單晶矽的520 cm-1 與代表非晶矽的480 cm-1 之間。該半導體包括至少1%原子百分比或更多的氫或鹵素以端接懸垂鍵。而且，可包括諸如氦氣、氬氣、氪氣或氖氣之類的稀有氣體元素以進一步促進晶格畸變，從而增強穩定性並可獲得良好的微晶半導體膜。
可通過利用數十MHz到數百MHz頻率的高頻等離子CVD法或具有1 GHz或更高頻率的微波等離子CVD裝置形成該微晶半導體膜。通常可使用諸如SiH4 、Si2 H6 、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、SiCl4 或SiF4 之類的矽氫化合物與氫氣的稀釋物形成該微晶半導體膜。利用具有從氦氣、氬氣、氪氣以及氖氣中選擇的一種或多種稀有氣體以及矽氫化合物和氫氣的稀釋物，能形成該微晶半導體膜。在該情況下，氫氣與矽氫化合物的流速比被設置為5:1到200:1、最好為50:1 to 150:1、更最好為100:1。
作為典型的非晶半導體，可給出氫化非晶矽。作為典型的晶體半導體，可給出多晶矽等。多晶矽(多晶矽)包括使用多晶矽作為主材料並在高於或等於800℃的處理溫度下形成的所謂的高溫多晶矽、使用多晶矽作為主材料並在低於或等於600℃的處理溫度下形成的所謂的低溫多晶矽、通過使用促進結晶等的元素使非晶矽結晶而獲得的多晶矽等等。不言而喻，如上所述，還能使用微晶半導體或包括部分為半導體層的晶相的半導體。
作為該半導體的材料，可使用諸如矽(Si)或鍺(Ge)之類的元素、諸如GaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN或SiGe之類的化合物半導體。
在將晶體半導體膜用於半導體層的情況下，可通過多種方法(諸如雷射結晶法、熱結晶法或使用諸如鎳之類的促進結晶的元素的熱結晶法)形成該晶體半導體膜。或者，通過雷射照射能使作為SAS的微晶半導體結晶，以提高結晶度。當未引入促進結晶的元素時，在用雷射照射該非晶矽膜之前，將該非晶矽膜在氮氣氛圍中在500℃下加熱一小時，以釋放其中包含的氫，以使氫的濃度為1×1020 原子/cm3 或更低。這是因為含大量氫的非晶矽膜在受雷射照射時被破壞。
對用於將金屬元素引入非晶半導體層的方法無特殊限制，只要該方法能使該金屬元素存在於非晶半導體膜的表面或內部。例如，可採用濺射法、CVD法、等離子處理法(包括電漿CVD法)、吸附法、或塗敷金屬鹽溶液的方法。在這些方法中，使用溶液的方法是方便的，而且具有容易控制金屬元素的濃度的優點。此時，需要通過氧氣氛圍中的UV光照射、熱氧化法、用含羥基或過氧化氫的雙氧水的處理等來形成氧化物膜，以提高非晶半導體膜的表面的潤濕性，從而使水性溶液散佈在非晶半導體膜的整個表面上。
在使非晶半導體膜結晶以形成晶體半導體膜的結晶步驟中，可向該非晶半導體膜添加促進結晶的元素(也稱為催化劑元素或金屬元素)，並可通過熱處理(在550℃到750℃下3分鐘到24小時)實現結晶。作為促進(加速)結晶的元素，可使用從鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、銅(Cu)以及金(Au)中選擇的一種或多種元素。
為了從晶體半導體膜中去除或減少促進結晶的元素，形成與該晶體半導體膜接觸的含雜質元素的半導體膜，以起吸雜宿(gettering sink)的作用。該雜質元素可以是賦予n型導電性的雜質元素、賦予p型導電性的雜質元素、稀有氣體元素等。例如，可使用從磷(P)、氮(N)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硼(B)、氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)以及氙(Xe)中選擇的一種或多種元素。在含有促進結晶的元素的晶體半導體膜上形成含稀有氣體元素的半導體膜，並執行熱處理(在550℃到750℃下3分鐘到24小時)。該晶體半導體膜中包含的促進結晶的元素移動到含稀有氣體元素的半導體膜中，從而去除或減少該晶體半導體膜中包含的促進結晶的元素。在該步驟之後，去除作為吸雜宿的含有稀有氣體元素的半導體膜。
可通過熱處理和雷射照射的組合使非晶半導體膜結晶，或可將熱處理和雷射照射中的一種執行數次。
此外，可通過等離子法在基板上直接形成晶體半導體膜。或者，可通過等離子法在基板上選擇性地形成晶體半導體膜。
可將氧化物半導體用於該半導體層。例如，可使用氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2 )等。在將ZnO用於該半導體層的情況下，可將Y2 O3 ,Al2 O3 ,TiO2 或它們的疊層等用於閘絕緣層，而將ITO、Au、Ti等用於閘電極層、源電極層以及汲電極層。此外，可將In、Ga等添加至ZnO。
作為氧化半導體，可使用通過InMO3 (ZnO)m (m>0)表示的薄膜。注意，M表示從鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)以及鈷(Co)中選擇的一種或多種金屬元素。除其中僅包含Ga作為M的情況之外，還存在包含Ga和除Ga之外的上述金屬元素(例如Ga和Ni或Ga和Fe)作為M的情況。而且，在上述氧化物半導體中，在某些情況下，除包含金屬元素作為M之外，還包含諸如Fe或Ni之類的過渡金屬元素或過渡金屬的氧化物作為雜質元素。例如，作為該氧化物半導體層，可使用In-Ga-Zn-O基非單晶膜。
作為該氧化物半導體層(InMO3 (ZnO)m (m>0)膜)，可使用其中M為另一種金屬元素的InMO3 (ZnO)m (m>0)膜代替In-Ga-Zn-O基非單晶膜。
當使用了藍相液晶材料時，不需要對對準膜進行摩擦處理；因此，能防止摩擦處理引起的靜電放電損傷，而且能減少製造過程中液晶顯示裝置的缺陷和損傷。因此，能提高液晶顯示裝置的生產率。使用氧化物半導體層的薄膜電晶體尤其可能出現薄膜電晶體的電特性受靜電影響而顯著波動從而偏離設計範圍的情況。因此，將藍相液晶材料用於包括使用氧化物半導體層的薄膜電晶體的液晶顯示裝置是更有效的。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例10)
本說明書中公開的本發明可應用於無源矩陣液晶顯示裝置和有源矩陣液晶顯示裝置。將參照圖3A和3B描述有源矩陣液晶顯示裝置的示例。圖3A是該液晶顯示裝置的俯視圖，而圖3B是沿圖3A中的線A-B所取的截面圖。雖然被省略且未在圖3A中示出，但如圖3B所示，設置了液晶層1703、作為對基板的基板1710、偏光板1714a、偏光板1714b等。
在圖3A和3B中，設置有沿第一方向延伸的像素電極層1701a、1701b以及1701c的基板1700正對設置有沿垂直於第一方向的第二方向延伸的公共電極層1705a、1705b以及1705c的基板1710，而且在這些基板之間***有偏光板1714b和呈現藍相的液晶層1703(參見圖3A和3B)。
像素電極層1701a、1701b以及1701c和公共電極層1705a、1705b以及1705c具有帶有開口圖案的形狀，而且具有在液晶元件1713的像素區中的矩形開口(狹縫)。
在具有開口圖案且之間***有液晶的像素電極層1701a、1701b以及1701c與公共電極層1705a、1705b以及1705c之間施加了電場，藉此對液晶施加了傾斜(相對於基板而言傾斜)的電場。因此，可通過該電場控制液晶分子。當對液晶層1703施加傾斜電場時，能使包括液晶分子的整個液晶層中的液晶分子在厚度方向上作出回應，從而提高白色透射率。因此，還能提高對比度，即白色透射率與黑色透射率(黑色顯示的透光率)之比。
可設置作為濾色器的著色層。可將該濾色器設置在基板1700和基板1710的液晶層1703側；或者，可將該濾色器設置在基板1710與偏光板1714b之間或基板1700與偏光板1714a之間。
當在液晶顯示裝置中執行全彩顯示時，濾色器可由呈現紅(R)、綠(G)以及藍(B)的材料組成。當執行單色顯示時，該著色層可被省略或由呈現至少一種顔色的材料組成。注意，在背光單元中設置了RGB等發光二極體(LED)而且採用了通過分時實現彩色顯示的連續加色混合方法(場序法)的情況下，不一定設置濾色器。
可使用從氧化銦錫(ITO)、通過將氧化鋅(ZnO)混入氧化銦而獲得的氧化銦鋅(IZO)、氧化矽(SiO2 )混入氧化銦的導電材料、有機銦、有機錫、含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、或含氧化鈦的氧化銦錫、諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)之類的金屬、以上金屬的合金、或以上金屬的氮化物中選擇的一種或多種材料形成像素電極層1701a、1701b以及1701c和公共電極層1705a、1705b以及1705c。
以上述方式，在使用呈現藍相的液晶層的無源矩陣液晶顯示裝置中，能提高對比度。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例11)
當製造了薄膜電晶體並將其用於像素部分並進一步用於驅動器電路時，可製造具有顯示功能的液晶顯示裝置。此外，當使用薄膜電晶體在與像素部分相同的基板上形成驅動器電路的一部分或全部時，可獲得板上系統。
液晶顯示裝置包括作為顯示元件的液晶元件(也稱為液晶顯示元件)。
此外，該液晶顯示裝置包括封裝有顯示元件的面板和安裝在面板上的包括控制器的IC等模組。作為對應於在液晶顯示裝置的製造工藝中完成顯示元件之前的模式的元件基板，該元件基板設置有用於向多個像素中的每一個中的顯示元件提供電流的裝置。具體而言，該元件基板可以處於僅形成顯示元件的一個像素電極之後的狀態、在形成作為像素電極的導電膜之後的狀態、在該導電膜被蝕刻以形成像素電極之前的狀態或任何其他狀態。
注意，本說明書中的顯示裝置表示圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括發光裝置)。此外，該顯示裝置在其種類中還可包括以下模組：附連有諸如FPC(撓性印刷電路)、TAB(帶式自動接合)帶或TCP(帶式載體封裝)之類的連接器的模組；具有在其末梢設置有印刷線路板的TAB帶或TCP的模組；以及IC(積體電路)通過COG(玻璃上的晶片)方法直接安裝在顯示元件上的模組。
將參照圖12A1、12A2以及12B描述對應於液晶顯示裝置的一個模式的液晶顯示面板的外觀和截面。圖12A1和12A2分別是面板的俯視圖，其中在第一基板4001上形成了薄膜電晶體4010和4011，而且液晶元件4013被密封劑4005密封在第一基板4001與第二基板4006之間。圖12B是沿圖12A1和圖12A2的線M-N所取的截面圖。
設置了密封劑4005以包圍像素部分4002和設置在第一基板4001上的掃描線驅動器電路4004。在像素部分4002和掃描線驅動器電路4004之上設置第二基板4006。因此，通過第一基板4001、密封劑4005以及第二基板4006將像素部分4002和掃描線驅動器電路4004以及液晶層4008密封到一起。
在圖12A1中，將使用單晶半導體膜或多晶半導體膜在單獨製備的基板上形成的信號線驅動器電路4003安裝在第一基板4001上與被密封劑4005包圍的區域不同的區域中。注意，圖12A2示出了其中使用設置在第一基板4001上的薄膜電晶體形成信號線驅動器電路的一部分的示例。在第一基板4001上形成了信號線驅動器電路4003b，而將使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的信號線驅動器電路4003a安裝在單獨製備的基板上。
注意，對於單獨形成的驅動器電路的連接方法無特殊限制，而且可使用COG方法、引線接合方法、TAB方法等。圖12A1示出通過COG方法安裝信號線驅動器電路4003的示例，而圖12A2示出通過TAB方法安裝信號線驅動器電路4003a的示例。
在第一基板4001上設置的像素部分4002和掃描線驅動器電路4004各包括多個薄膜電晶體。圖12B示出像素部分4002中包括的薄膜電晶體4010和掃描線驅動器電路4004中包括的薄膜電晶體4011。在薄膜電晶體4010和4011上設置了絕緣層4020和層間膜4021。
實施例2到9中描述的任一種薄膜電晶體可應用於薄膜電晶體4010和4011。薄膜電晶體4010和4011是n溝道薄膜電晶體。
在第一基板4001上設置了像素電極層4030，而像素電極層4030電連接至薄膜電晶體4010。液晶元件4013包括像素電極層4030、公共電極層4031以及液晶層4008。注意，分別在第一基板4001和第二基板4006的外側上設置了偏光板4032和偏光板4033。在第二基板4006側上設置了公共電極層4031，而將像素電極層4030和公共電極層4031堆疊到一起，且在它們之間***了液晶層4008。
注意，可使用具有透光性質的玻璃、塑膠等形成第一基板4001和第二基板4006。作為塑膠，可使用FRP(玻璃纖維增強塑膠)板、PVF(聚氟乙烯)膜、聚酯膜、或丙烯酸類樹脂膜。或者，可使用有鋁箔夾在PVF膜或聚酯膜之間的結構的薄板。
通過對絕緣膜選擇性蝕刻獲得附圖標記4035表示的柱狀隔離件，而且設置該柱狀隔離件用於控制液晶層4008的厚度(單元間隙)。或者，可使用球形隔離件。注意，在使用液晶層4008的液晶顯示裝置中，最好液晶層4008的厚度(單元間隙)約為5 μm到20 μm。
圖12A1、12A2以及12B示出透射型液晶顯示裝置的示例；然而，還可將本實施例應用於半透射型液晶顯示裝置。
圖12A1、12A2以及12B示出了在基板的外側(觀看側)上設置偏光板的液晶顯示裝置的示例；然而，也可在基板的內側上設置該偏光板。可根據極化板的材料和製造步驟的條件適當確定偏光板的位置。此外，可設置起黑色基質作用的擋光層。
層間膜4021是透光彩色樹脂層，而且起濾色層的作用。此外，層間膜4021的一部分可作為擋光層。在圖12A1、12A2以及12B中，在第二基板4006側上設置了擋光層4034以覆蓋薄膜電晶體4010和4011。通過提供擋光層4034，能進一步提高對比度，並使薄膜電晶體進一步穩定。
薄膜電晶體可被起保護膜作用的絕緣層4020覆蓋；然而，本發明不特定限於此。
注意，設置該保護膜用於防止漂浮在空氣中的諸如有機物質、金屬物質或水汽之類的雜質進入，而且最好地該保護膜是緻密膜。可通過濺射法將該保護膜形成為氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層膜或層疊膜。
在形成保護膜之後，可使該半導體層經受退火(在300℃到400℃下)。
在進一步形成透光絕緣層作為平坦化絕緣膜的情況下，可使用諸如聚醯亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚醯胺或環氧樹脂之類的具有耐熱性的有機材料。除這些有機材料之外，還有可能使用低介電常數材料(低k材料)、矽氧烷基樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。注意，可通過堆疊使用這些材料形成的多層絕緣膜來形成該絕緣層。
對於用於形成該絕緣層的方法沒有特殊限制，而且根據材料，可通過濺射法、SOG法、旋塗法、浸塗法、噴塗法、液滴排出法(諸如噴墨法、絲網印刷或膠版印刷)、刮片法、輥塗法、幕塗法、刀塗法等形成該絕緣層。在使用材料溶液形成該絕緣層的情況下，可在烘焙步驟同時對該半導體層退火(在200℃到400℃下)。該絕緣層的烘焙步驟也用作半導體層的退火步驟，藉此可高效地製造液晶顯示裝置。
像素電極層4030和公共電極層4031可由諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化鋅銦、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化錫銦、氧化錫銦(ITO)、氧化鋅銦或添加了氧化矽的氧化錫銦之類的透光導電材料組成。
可使用從諸如諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)之類的金屬、以上金屬的合金以及氮化物中選擇的一種或多種類型的物質形成像素電極層4030和公共電極層4031。
可將包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組合物用於像素電極層4030和公共電極層4031。
此外，從FPC 4018對單獨形成的信號線驅動器電路4003以及掃描線驅動器電路4004或像素部分4002提供多個信號和電壓。
此外，因為薄膜電晶體容易被靜電等損壞，所以最好在與閘線或源線相同的基板上設置用於保護驅動器電路的保護電路。最好使用非線性元件形成該保護電路。
在圖12A1、12A2以及12B中，連接端子電極4015由與像素電極層4030相同的導電膜形成，而端子電極4016由與薄膜電晶體4010和4011的源電極層和汲電極層相同的導電膜形成。
連接端子電極4015通過各向異性導電膜4019電連接至FPC 4018中包括的端子。
注意，在圖12A1、12A2以及12B中示出了單獨形成信號線驅動器電路4003並將它安裝在第一基板4001上的示例；然而，本實施例不限於這種結構。可單獨形成然後安裝掃描線驅動器電路，或僅單獨形成信號線驅動器電路的一部分或掃描線驅動器電路的一部分然後安裝它們。
圖16示出形成作為本說明書中公開的液晶顯示裝置的液晶顯示模組的示例。
圖16示出該液晶顯示模組的示例，其中元件基板2600和對基板2601通過密封劑2602彼此牢固地附連，而在這些基板之間設置了包括TFT等的元件層2603、包括液晶層的顯示元件2604、以及包括起濾色器作用的透光彩色樹脂層的層間膜2605以形成顯示區。包括透光彩色樹脂層的層間膜2605是實現彩色顯示所必需的。在RGB系統的情況下，為相應的像素設置了對應於紅色、綠色以及藍色的相應的透光彩色樹脂層。在元件基板2600和對基板2601外設置了偏光板2606、偏光板2607以及漫射板2613。光源包括冷陰極管2610和反射板2611。電路板2612通過撓性引線板2609連接至元件基板2600的引線電路部分2608，且包括諸如控制電路或電源電路之類的外部電路。或者，可將發白光的二極體用作光源。可堆疊極化板和液晶層，而且在它們之間***阻滯板。
通過上述步驟，能製造作為液晶顯示裝置的高可靠的液晶顯示面板。
可與其他實施例中描述的任一結構適當地組合而實現本實施例。
(實施例12)
本說明書中公開的液晶顯示裝置可應用於多種電子設備(包括娛樂機)。電子設備的示例有：電視機(也稱為電視或電視接收機)、電腦的監視器等、數位相機、數位攝像機、數位相框、行動電話(也稱為行動電話或行動電話機)、攜帶型遊戲控制臺、攜帶型資訊終端、音頻重播設備、諸如彈球盤機之類的大尺寸遊戲機等。
圖13A示出電視機9600的示例。在電視機9600中，顯示部分9603被包括在外殼9601中。可在顯示部分9603上顯示圖像。這裏，外殼9601由支架9605支承。
可利用外殼9601的操作開關或獨立的遙控器9610操作電視機9600。可利用遙控器9610的操作鍵9609控制頻道和音量，從而控制顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遠端控制器9610可設置有用於顯示從遙控器9610輸入的資料的顯示部分9607。
注意，電視機9600設置有接收器、數據機等。利用該接收器，可接收一般的電視廣播。此外，當電視機9600經由數據機通過有線或無線連接連接至通信網路時，可實現單向(從發射器到接收器)或雙向(發射器與接收器之間、接收器之間等)資料通信。
圖13B示出數位相框9700的示例。例如，在數位相框9700中，顯示部分9703被包括在外殼9701中。可在顯示部分9703上顯示多幅圖像。例如，顯示部分9703可顯示數位相機等拍攝的圖像資料而起普通相框的作用。
注意，數位相框9700設置有操作部分、外部連接端子(諸如USB端子、可連接至諸如USB電纜之類的多種電纜的端子等)、記錄媒體***部分等。雖然可將它們設置在與顯示部分相同的表面上，但最好，為了數位相框9700的設計而將它們設置在側面或後面。例如，將儲存由數位相機拍攝的圖像資料的記憶體***數位相框的記錄媒體***部分中，藉此可下載圖像資料並將它們顯示在顯示部分9703上。
數位相框9700可具有能無線發送和接收資料的結構。通過無線通信，可下載期望的圖像資料以供顯示。
圖14A示出包括兩個外殼的攜帶型娛樂機：外殼9881和外殼9891。外殼9881和9891與連接部分9893連接以便打開和關閉。顯示部分9882和顯示部分9883分別被包括在外殼9881和外殼9891中。此外，圖14A中所示的攜帶型娛樂機包括揚聲器部分9884、記錄媒體***部分9886、LED燈9890、輸入裝置(操作鍵9885、連接端子9887、感測器9888(具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉頻率、距離、光、液體、磁性、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射、流速、濕度、梯度、振動、氣味或紅外線功能的感測器)或話筒9889)等。不言而喻，該攜帶型娛樂機的結構不限於上述結構，而且可採用設置有此說明書中公開的至少一個半導體裝置的其他結構。該攜帶型娛樂機可適當地包括其他附加設備。圖14A中所示的攜帶型娛樂機具有讀取儲存在記錄媒體中的程式或資料以顯示在顯示部分上的功能，以及通過無線通信與另一攜帶型娛樂機共用資訊的功能。圖14A中所示的攜帶型娛樂機可具有不限於上述功能的多種功能。
圖14B示出作為大尺寸娛樂機的自動販賣機9900的示例。在自動販賣機9900中，顯示部分9903包括在外殼9901中。此外，自動販賣機9900包括諸如起始杆或停止開關之類的操作裝置、硬幣槽、揚聲器等。不言而喻，該自動販賣機9900的結構不限於上述結構，而且可採用設置有本說明書中公開的至少一個液晶顯示裝置的其他結構。該自動販賣機9900可適當包括其他附加設備。
圖15A示出行動電話1000的示例。行動電話1000設置有包括在外殼1001中的顯示部分1002、操作按鈕1003、外部連接埠1004、揚聲器1005、話筒1006等。
當用手指等觸摸圖15A中所示的行動電話1000的顯示部分1002時，可將資料登錄行動電話1000。此外，可通過手指等觸摸顯示部分1002來執行諸如打電話和編輯郵件之類的操作。
顯示部分1002主要有三種螢幕模式。第一種模式是主要用於顯示圖像的顯示模式。第二種模式是主要用於輸入諸如文字之類的資料的輸入模式。第三種模式是組合顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯示-輸入模式。
例如，在打電話或編輯郵件的情況下，為顯示部分1002選擇主要用於輸入文字的文字輸入模式，從而可輸入顯示在螢幕上的文字。在該情況下，最好在顯示部分1002的螢幕的幾乎全部區域上顯示鍵盤或數字按鈕。
當諸如陀螺儀或加速度感測器之類的包括用於檢測傾斜的感測器的檢測設備設置在行動電話1000內部時，可通過確定行動電話1000的方向(無論行動電話1000被放置成水平還是垂直以用於景色模式或肖像模式)自動切換顯示部分1002的螢幕上的顯示內容。
通過觸摸顯示部分1002或操作外殼1001的操作按鈕1003可切換螢幕模式。或者，可根據顯示部分1002上顯示的圖像類型切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部分上的圖像信號是移動圖像資料時，螢幕模式被切換成顯示模式。當該信號是文字資料時，螢幕模式被切換成輸入模式。
此外，在輸入模式中，當未進行通過觸摸顯示部分1002的輸入達一定時間，同時顯示部分1002中的光感測器檢測到信號時，可控制螢幕模式從輸入模式切換至顯示模式。
顯示部分1002可起圖像感測器的作用。例如，通過用手掌或手指觸摸顯示部分1002採集掌紋、指紋等圖像，藉此執行個人認證。此外，通過為顯示部分提供背光或發射近紅外光的感測光源，也能採集指紋、掌紋等圖像。
圖15B示出行動電話的另一示例。圖15B中的行動電話具有：外殼9411中的顯示裝置9410，其包括顯示部分9412和操作按鈕9413；以及外殼9401中的通信裝置9400，其包括操作按鈕9402、外部輸入端子9403、話筒9404、揚聲器9405以及在接收到電話時發光的發光部分9406。具有顯示功能的顯示裝置9410可通過按照箭頭表示的兩個方向移動而從具有電話功能的通信裝置9400脫離或附連至該通信裝置9400。因此，顯示裝置9410和通信裝置9400可沿它們的短邊或長邊彼此附連。此外，當僅需要顯示功能時，顯示裝置9410可從通信裝置9400脫離並單獨使用。可通過無線或有線通信在分別具有充電電池的通信裝置9400和顯示裝置9410之間發送或接收圖像或輸入資訊。
本申請案係基於2008年12月25日向日本專利局申請的日本專利申請S/N. 2008-329656，該申請案的全部內容在此倂入作為參考。
200．．．第一基板
201．．．第二基板
202a．．．傾斜電場
202b．．．傾斜電場
208．．．液晶層
212a．．．傾斜電場
212b．．．傾斜電場
230a．．．像素電極層
230b．．．像素電極層
230c．．．像素電極層
231a．．．公共電極層
231b．．．公共電極層
231c．．．公共電極層
401．．．閘電極層
402．．．閘絕緣層
403．．．半導體層
404a．．．n+ 層
404b．．．n+ 層
405a．．．引線層
405b．．．引線層
407．．．絕緣膜
408．．．電容器引線層
413．．．層間膜
414．．．擋光層
415．．．絕緣層
417．．．透光彩色樹脂層
420．．．薄膜電晶體
421．．．薄膜電晶體
422．．．薄膜電晶體
423．．．薄膜電晶體
441．．．第一基板
442．．．第二基板
443a．．．偏光板
443b．．．偏光板
444．．．液晶層
446．．．第二電極層
446a．．．第二電極層
446b．．．第二電極層
446c．．．第二電極層
446d．．．第二電極層
447．．．第一電極層
447a．．．第一電極層
447b．．．第一電極層
447c．．．第一電極層
447d．．．第一電極層
450．．．濾色器
451．．．元件層
454a．．．透光彩色樹脂層
454b．．．透光彩色樹脂層
454c．．．透光彩色樹脂層
455a．．．擋光層
455b．．．擋光層
455c．．．擋光層
455d．．．擋光層
456a．．．密封劑
456b．．．密封劑
457．．．光
458．．．液晶層
459a．．．基板
459b．．．基板
1000．．．行動電話
1001．．．外殼
1002．．．顯示部分
1003．．．操作按鈕
1004．．．外部連接埠
1005．．．揚聲器
1006．．．話筒
1700．．．基板
1701a．．．像素電極層
1701b．．．像素電極層
1701c．．．像素電極層
1703．．．液晶層
1705a．．．公共電極層
1705b．．．公共電極層
1705c．．．公共電極層
1710．．．基板
1713．．．液晶元件
1714a．．．偏光板
1714b．．．偏光板
2600．．．元件基板
2601．．．對基板
2602．．．密封劑
2603．．．元件層
2604．．．顯示元件
2605．．．層間膜
2606．．．偏光板
2607．．．偏光板
2608．．．引線電路部分
2609．．．撓性引線板
2610．．．冷陰極管
2611．．．反射板
2612．．．電路板
2613．．．漫射板
4001．．．第一基板
4002．．．像素部分
4003．．．信號線驅動器電路
4003a．．．信號線驅動器電路
4003b．．．信號線驅動器電路
4004．．．掃描線驅動器電路
4005．．．密封劑
4006．．．第二基板
4008．．．液晶層
4010．．．薄膜電晶體
4011．．．薄膜電晶體
4013．．．液晶元件
4015．．．連接端子電極
4016．．．端子電極
4018．．．FPC
4019．．．各向異性導電膜
4020．．．絕緣層
4021．．．層間膜
4030．．．像素電極層
4031．．．公共電極層
4032．．．偏光板
4033．．．偏光板
4034．．．擋光層
4035．．．柱狀隔離件
9400．．．通信裝置
9401．．．外殼
9402．．．操作按鈕
9403．．．外部輸入端子
9404．．．話筒
9405．．．揚聲器
9406．．．發光部分
9410．．．顯示裝置
9411．．．外殼
9412．．．顯示部分
9413．．．操作按鈕
9600．．．電視機
9601．．．外殼
9603．．．顯示部分
9605．．．支架
9607．．．顯示部分
9609．．．操作鍵
9610．．．遙控器
9700．．．數位相框
9701．．．外殼
9703．．．顯示部分
9881．．．外殼
9882．．．顯示部分
9883．．．顯示部分
9884．．．揚聲器部分
9885．．．操作鍵
9886．．．記錄媒體***部分
9887．．．連接端子
9888．．．感測器
9889．．．話筒
9890．．．LED燈
9891．．．外殼
9893．．．連接部分
9900．．．自動販賣機
9901．．．外殼
9903．．．顯示部分
在附圖中：
圖1A和1B是示出液晶顯示裝置的電場模式的視圖；
圖2A和2B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖3A和3B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖4A和4B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖5A和5B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖6A和6B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖7A到7D是示出用於製造液晶顯示裝置的方法的視圖；
圖8A到8D分別是示出液晶顯示裝置的電極層的示圖；
圖9A和9B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖10A和10B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖11A和11B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖12A1、12A2以及12B是示出液晶顯示裝置的視圖；
圖13A和13B是分別示出電視機和數位相框的示例的外部視圖；
圖14A和14B是示出娛樂機的示例的外部視圖；
圖15A和15B是示出行動電話的示例的外部視圖；
圖16是示出液晶顯示模組的示圖；
圖17A到17D是示出用於製造液晶顯示裝置的方法的視圖；
圖18A和18B是示出液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的曲線圖；以及
圖19是示出液晶顯示裝置的電場模式的計算結果的曲線圖。
200．．．第一基板
201．．．第二基板
202a．．．傾斜電場
202b．．．傾斜電場
208．．．液晶層
230a．．．像素電極層
231a．．．公共電極層
231b．．．公共電極層
231c．．．公共電極層

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：第一基板和第二基板，在該第一基板與該第二基板之間***有包括呈現藍相的液晶材料的液晶層；設置在該第一基板與該液晶層之間的具有開口圖案的像素電極層；以及設置在該第二基板與該液晶層之間的具有開口圖案的公共電極層，其中，在該第一基板與該像素電極層之間設置有電晶體，其中，該像素電極層電連接至該電晶體，以及其中，在該電晶體與該像素電極層之間設置有透光彩色樹脂層。
  2. 一種液晶顯示裝置，包括：第一基板和第二基板，在該第一基板與該第二基板之間***有包括呈現藍相的液晶材料的液晶層；設置在該第一基板與該液晶層之間的具有開口圖案的像素電極層；以及與該像素電極層部分交疊且設置在該第二基板與該液晶層之間的具有開口圖案的公共電極層，其中，在該第一基板與該像素電極層之間設置有電晶體，其中，該像素電極層電連接至該電晶體，以及其中，在該電晶體與該像素電極層之間設置有透光彩 色樹脂層。
  3. 一種液晶顯示裝置，包括：第一基板和第二基板，在該第一基板與該第二基板之間***有包含呈現藍相的液晶材料的液晶層；第一電極，包含第一部份及第二部分，該第一部份在第一方向上延伸，該第二部分在實質上平行於該第一方向的第二方向上延伸，其中，該第一電極設置於該第一基板與該液晶層間；第二電極，包含第三部分及第四部分，該第三部分在第三方向上延伸，該第四部分在實質上平行於該第三方向的第四方向上延伸，其中，該第二電極設置於該第二基板與該液晶層間；電性連接至該第一電極的電晶體，其中，該第三部分設置於該第一部份與第二部分間，其中，該第一部份、該第二部分、該第三部分及該第四部分彼此不重疊，其中，在該第一基板與該第一電極之間設置有該電晶體，其中，在該電晶體與該第一電極之間設置有透光彩色樹脂層。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中，該像素電極層與該液晶層接觸，而且該公共電極層與該液晶層接觸。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其 中，該像素電極層和該公共電極層分別具有梳狀。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其中，該液晶層包括手性劑。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其中，該液晶層包括光可固化樹脂和光聚合引發劑。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其中，該電晶體包括氧化物半導體層。
  9. 如申請專利範圍第8項之液晶顯示裝置，其中，該氧化物半導體層包括銦、鋅以及鎵。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之液晶顯示裝置，其中，該液晶顯示裝置被結合到一設備，其選自由電視機、數位相框、攜帶型娛樂機、自動販賣機以及行動電話組成的群組。
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