液晶显示装置的制造方法_2

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由黑矩阵划分出来的、具有至少2个平行边的多边形的最小显示单位。各实施方式中,像素与黑矩阵的开口部或者遮光层的开口部几乎为同义。各实施方式中,能够应用各种液晶驱动方式。
[0046]例如,能够使用IPS方式(In Plane Switching,使用了水平取向的液晶分子的横电场方式)、VA方式(Vertically Alignment:使用了垂直取向的液晶分子的纵电场方式)、HAN(Hybrid — aligned Nematic),TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically CompensatedBend),CPA (Continuous Pinwheel Alignment)n ECB(ElectricalIy ControlledBirefringence)、TBA(Transverse Bent Alignment)这样的、液晶取向方式或者液晶驱动方式。液晶层可以包含具有正的介电常数各向异性的液晶分子,或者也可以包含具有负的介电常数各向异性的液晶分子。
[0047]液晶驱动电压施加时的液晶分子的旋转方向(动作方向)可以是与基板的表面平行的方向,也可以是与基板的平面垂直地立起的方向。施加至液晶分子的液晶驱动电压的方向可以是水平方向,也可以是二维或者三维地倾斜的方向,也可以是垂直方向。
[0048]作为能够应用于各实施方式的光传感器中的半导体,能够列举出:在可见光区(例如光的波长400nm?700nm)至红外线区具有灵敏度的非晶硅半导体、在近紫外线区或蓝色的波长区具有主要的灵敏度的多晶硅半导体、微晶硅半导体、锗化硅(SiGe)半导体、以IGZO(注册商标)或ITZO(注册商标)为代表的氧化物半导体等。
[0049]使用这些半导体的情况下,优选为,调整其带隙,对作为目的的波长区赋予光传感器的灵敏度区。在SiGe半导体中,通过Ge的添加比率来连续地改变带隙,能够调整其受光元件的受光波长,能够赋予红外线区中的灵敏度。也能够设为具有Ge的浓度梯度的SiGe半导体。通过使用例如GaAs、InGaAs、PbS、PbSe、SiGe、SiGeC等半导体化合物,能够形成适于红外光的检测的光传感器。
[0050]内置有光传感器的液晶显示装置容易受到温度的影响以及背光灯单元的影响。为了防止由于因背光灯单元或外光引起的噪声而导致产生手指或激光等的输入误动作,有时需要进行光传感器的补偿。作为光传感器而使用了具备由多晶硅或者非晶硅形成的沟道层的硅光电二极管的情况下,有时由于环境温度等的变化而产生暗电流、从而在观测数据中被加入了观测光以外的噪声。
[0051]作为驱动液晶层或光传感器的开关元件,能够采用将氧化物半导体作为沟道层而具备的场效应晶体管(有源元件,TFT) ο在此,所谓氧化物半导体是指包含铟、镓、锡、锌、铪、钇、钛、锗、硅当中的至少2种以上的氧化物的氧化物半导体。作为该氧化物半导体,能够示例出被称作IGZO的、铟、镓、锌的复合金属氧化物。由氧化物半导体形成的沟道层既可以是非晶的材料也可以是晶化的材料,从晶体管的电气特性(例如,Vth)的稳定性的观点来看,优选为使用晶化的材料。氧化物半导体的沟道层的厚度优选形成为例如2nm?SOnm程度。
[0052]具备这样的TFT的阵列基板的金属布线能够设为在表层使用了铜或者铜合金的、至少2层的金属布线。金属布线能够采用例如对铜添加了从镁、钛、镍、钼、铟、锡、锌、铝、钙等中选择的I种以上元素而得的铜合金。向铜添加的元素不限于上述元素,相对于铜的添加量优选为,相对于铜的原子半分比而为3原子半分比以下。如果为I原子半分比以下,能够不大幅降低金属布线的光的反射率地确保高的光反射率。更优选为I原子半分比以下的添加量。
[0053]另外,在此所指的金属布线的表层为,对阵列基板在沿着厚度方向的截面上进行观察时,位于液晶层侧(接近液晶层的位置,光传感器侧,接近光传感器的位置)的金属层(第I金属层)。相对于表层的铜或者铜合金,位于下部的金属层(第2金属层)位于阵列基板侧(接近阵列基板的位置)。
[0054]第2金属层中优选采用钛、钼、钽、钨等高熔点金属或者含有这些材料的合金。能够将蚀刻速率(rate)与第I金属层的铜或者铜合金接近的钛合金作为第2金属层来选择。优选为,铜或者铜合金的膜厚以及第2金属层的膜厚例如分别形成为50nm?500nm的范围。
[0055]在表层使用氧化物半导体层、铜或者铜合金的第I金属层、第2金属层的成膜方法没有限定,但溅射的真空成膜在生产效率方面是优选的。通过溅射成膜装置,能够以高生产率、对大面积的透明基板高效地对由第I金属层、第2金属层构成的金属布线进行成膜。氧化物半导体上的由铜或者铜合金构成的第I金属层例如通过用氧化性碱性蚀刻剂被选择地蚀刻,能够不给氧化物半导体带来损伤地进行作为金属布线的图案形成。能够容易地加工出在硅系半导体的晶体管中原本很困难的、在表层使用了铜或者铜合金的金属布线以及金属层,能够形成晶体管元件。
[0056]由铜或者铜合金构成的第I金属层例如图1所示那样,在光的长波长侧、特别是600nm以上示出了高的反射率。如图2所示,通过以与第I光传感器SI以及第2光传感器S2重叠(对下部进行填埋)的方式形成金属布线,能够接受直接入射的光和由金属布线反射后的反射光,能够提高第I光传感器S1、以及第2光传感器S2的受光灵敏度。另外,在图2所示的实施方式中,将具备氧化物半导体的沟道层26的晶体管以底栅构造来示出,但是不限于底栅构造。例如,能够采用顶栅构造、双栅构造(double gate structure)或双重栅(dual gate structure)构造等的晶体管。
[0057]〈第I实施方式〉
[0058]第I实施方式的液晶显示装置进行彩色显示的情况下,例如假定为具备具有红色发光LED、绿色发光LED、蓝色发光LED的背光灯单元的液晶显示装置。在不进行彩色显示的情况下,也可以将白色发光的LED或荧光灯作为背光灯单元来使用。
[0059]图3为表示本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置的多个像素开口部的局部俯视图。另外,在该图3中,仅示出了 8像素,为实际上配设有将大量的的像素、例如X方向上1280像素、Y方向上768像素的液晶显示装置的显示面的一部分。
[0060]多个像素P、P……由形成于黑矩阵2的像素开口部20来划分。光传感器由第I光传感器(光传感器)SI和第2光传感器S2构成,分别配置于像素P。另外,作为配置有第I光传感器S1、第2光传感器S2的构造,也可以是在多个像素中设置I组的光传感器的构造,即,不是在全部像素中设置I组的光传感器而是在多个像素当中的(以规定间隔)被选择的一个像素中配置I组的光传感器(部分配置)。
[0061]第I光传感器SI配置在被黑矩阵2覆盖的位置(与黑矩阵2重叠的位置)。另一方面,第2光传感器S2以从显示面的外部向内部进入入射光的方式配置于像素开口部20。第I光传感器S1、第2光传感器S2不必须配置在相同像素P内,但是为了受光数据的运算,优选使第I光传感器SI以及第2光传感器S2设置在相互接近的位置。
[0062]在本实施方式中,若从第2光传感器S2的受光数据中减去第I光传感器SI的受光数据,则能够抽取到除了红外区域后的可见光区的受光数据。在该减法时,例如能够减掉第I光传感器SI及第2光传感器S2分别具有的暗电流,因此能够得到高精度的受光数据。
[0063]图4是表示将背光灯单元13配设在阵列基板300的背面侧(接近背面的位置)的液晶显示装置400的模式截面图。在液晶单元200的表面以及背面,作为光学控制元件而具备偏振板15,在液晶层6下部配置有第I光传感器S1、第2光传感器S2。例如,观察者的手指16等指示器将从背光灯单元13出射的光18反射,作为入射光19由第I光传感器SI及第2光传感器S2受光。入射光19不限于来自手指16等指示器的反射光,例如也可以是来自激光指不器等的入射光。此外,入射光19的一部分由于以将第I光传感器SI的下部填埋的方式配设的金属布线24而被反射,由第I光传感器SI受光。由此,入射光19的检测灵敏度提高。背光灯单元13例如作为光源14而具备红色发光LED、绿色发光LED、蓝色发光LED、红外线发光LED。
[0064]图2为表示沿着图3的B — B’线的截面的截面图。
[0065]在第I光传感器SI的下部,配设构成源极线或漏极线等的金属布线24,或者在未形成有金属布线24的部位,配设金属层的伪图案25。例如,伪图案25在其制造工序中,能够与栅极线同时形成于相同的层。图2中虽未图示,但是在第2光传感器S2的下部也配设有源极线或漏极线等金属布线24、或者在未形成金属布线24的部位配置有金属层的伪图案25。
[0066]第I光传感器SI以及未图示的第2光传感器S2具有在从与液晶层6接近的位置朝向远离的位置的方向上依次层叠有P型半导体的非晶硅35、本征半导体(I型)的非晶硅36、N型半导体的非晶娃37的结构。例如,可以是,P型半导体的非晶娃35以5nm?50nm的膜厚、I型半导体的非晶娃36以膜厚10nm?1000nm、N型半导体的非晶娃37以20nm?200nm的膜厚来形成。
[0067]在P型半导体的非晶硅35的上表面、N型半导体的非晶硅37的下表面各自配设有作为透光性的导电膜(透明导电膜)发挥功能的上部电极21以及下部电极22。透明导电膜例如由被称作ITO(Indium Tin Oxide)的导电性金属氧化物等形成。上部电极21例如能够设为锯齿形状的细线图案或者梳齿状的细线图案等。通过设计上部电极21的图案形状,能够提尚下部电极22的集电效果。
[0068]在第I光传感器S1、第2光传感器S2上为了提高灵敏度,例如也可以通过透明树脂等来层叠柱状构造物、凹凸构造物、量子点等。优选在这些构造物中添加具有波长变换功能的粒子或染料等。P型半导体与N型半导体的形成位置也可以调换,或者也能够在水平方向上并列形成。非晶硅也可以设为微晶硅。
[0069]这些第I光传感器SI及第2光传感器S2如图所示那样,在预先形成有氧化物半导体的晶体管的基板上,例如使用公知的非晶硅半导体工序来形成。
[0070]第I光传感器SI从下部电极22经由接触孔23以及金属布线20而与电极24电连接。第I光传感器S
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