使用了双向二端子元件的显示装置及其制造方法

专利名称：使用了双向二端子元件的显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及显示装置以及在显示装置内用的有源矩阵基板以及它们的制造方法。
背景技术：
近年来，液晶显示装置或有机EL(电致发光)显示装置等薄型显示装置(FPD)的利用急速发展。在这些薄型显示装置内，尤其在可高品质显示的有源矩阵型显示装置中，非晶硅TFT(薄膜晶体管)、多晶硅TFT等的3端子元件或MIM(金属-绝缘体-金属)等的2端子元件用作开关元件。
在制造显示装置工序中，这些开关元件在构成显示装置的基板上形成。开关元件通常通过多次重复薄膜堆积工序和布线图案制作工序形成。例如，TFT的情况有必要至少重复3次，通常重复4到8次，即使在MIM的情况，也重复2次以上，通常重复3～4次。
开关元件与像素对应形成，因为开关元件的面积比像素面积还小，所以在基板的大体全面上堆积的各种薄膜(例如金属层、绝缘层或半导体层)在布线图案制作工序中其大半被除去。例如在透过型的液晶显示装置的情况，为了增大像素的开口率，除去金属层或半导体层的90％左右。
布线图案制作工序大多用光掩模的光刻工艺进行，为了抑制元件特性的离散，必须在每一个工序中以高精度定位光掩模。
为了显示装置大型化或制造效率的提高，使基板进一步大型化，用于执行薄膜堆积工序或布线图案制作工序的装置必须大型化。
如上述所示，因为在传统的有源矩阵型FPD中除去了形成开关元件材料的大半，所以损失资源或能量、引起成本上升的同时也增加环境的负担。
为了与基板大型化对应，用于形成开关元件的高价薄膜堆积装置或光刻用装置必须大型化，因此，造价上升的同时，要在整个大面积上形成元件特性离散小的开关元件很困难。
作为解决这些问题的方法，本申请人在特愿2001-374559号(申请日2001年12月7日)提出通过应用由独立于显示装置的制造工艺的工艺制作的双向二端子元件，能以比传统方式简便的方法制造得到的有源矩阵型显示装置及其制造方法。
在上述申请内公开的显示装置900，如图21所示，具有第一电极91和经至少1个双向二端子元件12与第一电极91电连接的像素电极41。通过按照经显示媒体层(未图示)与像素电极14对置的方式设置的第二电极，在显示媒体层上加预定的电压进行显示。
另外，在特开平3-131824号公报上也记载了用预先制作的单个的非线性有源元件制造有源矩阵型显示装置的方法。
发明应解决任务可是，在上述公报公开的构造或在图21示出的构造，由于第一电极91和像素电极14重叠的区域面积广，在第一电极91和像素电极14之间的寄生电容变大，往往由于屏蔽使显示品质下降。

发明内容
本发明是鉴于上述诸点完成的，其目的是提供一种可用比传统方式还简便的方法来制造获取的且显示品质优良的有源矩阵型的显示装置以及那样的显示装置的制造方法。
用于解决任务的手段本发明的显示装置具有多个第一电极、各自经至少1个双向2端子元件而与前述多个第一电极的任一个电连接的多个像素电极、多个第二电极，和在前述多个像素电极和前述多个第2个电极之间设置的显示媒体层，前述多个第一电极的每一个具有在与前述多个像素电极重叠的区域的至少一部分处形成了开口部的电极层，据此达到上述目的。
前述电极层优选具有形成了开口部的透明导电层和在前述透明导电层的侧面处形成的金属层。
在优选的实施方式中，前述多个像素电极的每一个与前述至少1个双向二端子元件之间的配置关系是随机的。
在某实施方式，前述至少1个双向二端子元件是具有一对电极和在前述一对电极之间形成的半导体叠层构造的双向半导体开关元件(thyristor)。前述多个双向二端子元件的每一个也可以作成具有覆盖前述半导体叠层构造的侧面的遮光层的构成。
在其它实施方式，前述至少1个双向二端子元件是具有一对电极和在前述一对电极之间形成的绝缘层的MIM元件。
优选前述多个第一电极的每一个和前述至少1个双向二端子元件经在前述至少1个双向二端子的前述一对电极内的一方和前述第一电极之间设置的导电性树脂层而电连接。
前述导电性树脂层也可以作成包含导电材料和感光性树脂的构成。
前述开口部优选具有比前述多个双向二端子元件的宽度还窄的宽度。
在某优选的实施方式，前述电极层和前述多个第一电极重叠区域的面积为前述多个像素电极面积的一半以下。
前述多个双向二端子元件的宽度优选比前述多个像素电极的邻接的间距还小。
前述多个双向二端子元件的宽度优选比前述多个第一电极的邻接的间距还小。
本发明的显示装置的制造方法是，该显示装置具有多个第一电极、各自经至少1个双向二端子元件与前述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极、多个第二电极、和在前述多个像素电极和前述多个第二电极之间设置的显示媒体层，该显示装置的制造方法包含以下工序(a)在基板的主面上形成多个第一电极的工序，该第一电极上具有形成了开口部的电极层；(b)准备各自具有相互对置的一对电极的多个双向二端子元件的工序；和(c)按照各自经前述一对电极内的一方电极与前述多个第一电极的任一电极电连接的方式，在前述多个第一电极上配置前述多个双向二端子元件的工序；和(d)各自经前述多个双向二端子元件内至少一个元件而与前述多个第一电极之任一电极电连接的多个像素电极的形成工序；和(e)按照经在前述多个像素电极和多个第二电极之间的显示媒体层而互相对置的方式，设置前述多个第二电极和前述显示媒体层的工序，据此达到上述目的。
在某实施方式，工序(a)包含(a-1)在前述基板的主面上形成包含开口部的透明导电层的工序，和(a-2)在前述透明导电层的侧面上用电镀法形成金属层的工序。
在某实施方式，工序(c)包含(c-1)在包含导电性材料和树脂材料的涂布材料中以预定密度分散前述多个双向二端子元件的工序；(c-2)在前述基板的前述多个第一电极上附加包含前述多个双向二端子元件的前述涂布材料的工序；和(c-3)将在前述基板的前述多个第一电极和前述多个双向二端子元件之间存在的前述涂布材料有选择地保留的工序。
前述树脂材料包含正型感光性树脂，有选择地留有前述涂布材料的工序也可以包含从前述基板的前述主面侧光照射的工序。
在某实施方式，工序(d)包含(d-1)按照覆盖配置在前述多个第一电极上的前述多个双向二端子元件的方式，附加绝缘材料的工序；(d-2)通过有选择地除去前述多个双向二端子元件上的绝缘材料，使前述多个双向二端子元件的每一元件的另一方电极露出的工序；(d-3)形成各自与前述露出的前述另一方电极电连接的多个像素电极的工序。
前述绝缘材料包含负型感光性树脂，露出前述另一方电极的工序也可以包含从前述基板的背面侧光照射的工序。
在某实施方式，前述多个双向二端子元件是多个双向半导体开关元件。
本发明的有源矩阵基板，具有基板；在前述基板上形成的多个第一电极；各自经至少1个双向二端子元件与前述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极，其特征为，前述多个第一电极的每个具有在与前述多个像素电极重叠的区域的至少一部分处形成了开口部的电极层。
本发明的有源矩阵基板的制造方法，该有源矩阵基板具有基板、在前述基板上形成的多个第一电极、各自经至少1个双向二端子元件与前述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极，其特征在于，该制造方法包含以下工序，(a)在基板的主面上形成多个第一电极的工序，该第一电极具有形成开口部的电极层；(b)准备好各自具有相互对置的一对电极的多个双向二端子元件的工序；(c)按照各自经前述一对电极内一方的电极与前述多个第一电极的任一电极电连接的方式，在前述多个第一电极上配置前述多个双向二端子元素的工序；和(d)各自经前述多个双向二端子元件内至少一个元件而与前述多个第一电极的任一个电极电连接的多个像素电极的形成工序。


图1是本发明实施方式的显示装置100的概略截面图。
图2是本发明实施方式的显示装置100的概略平面图。
图3(A)(a)～(f)是用于说明本发明实施方式的显示装置100的制造方法的概略截面图。
图3(B)是用于说明在本发明实施方式的显示装置100的制造方法中、第一电极11的其它制造方法的概略截面图。
图4是说明本发明实施方式的液晶显示装置100A的概略截面图。
图5是说明本发明实施方式的有机EL显示装置100B的概略截面图。
图6是说明本发明实施方式的微囊电泳显示装置100C的概略截面图。
图7是说明本发明实施方式的调色剂型显示装置100D的概略截面图。
图8是说明本发明实施方式的扭转球型显示装置100E的概略截面图。
图9是说明本发明实施方式的电致发光型显示装置100F的概略截面图。
图10是应用本发明实施方式的多孔质Si的显示装置100G的概略截面图。
图11是本发明实施方式的光扫描型液晶显示装置100H的概略截面图。
图12(a)，(b)及(c)分别是适合用于本发明显示装置内的双向二端子元件12、12′及12″的概略截面图。
图13(a)～(e)分别是用于说明本发明实施方式的双向二端子元件12及12′的制造工序的概略截面图。
图14是示出用于说明液晶显示装置100A的电信号波形及时间的图。
图15是示出用于说明有机EL显示装置100B的驱动方法的电信号波形及时间图。
图16是示出用于说明微囊电泳型显示装置100C的驱动方法的电信号波形及时间的图。
图17是示出用于说明液晶显示装置100A其它的驱动方法的电信号波形及时间的图。
图18是示出用于说明有机EL显示装置100B其它的驱动方法的电信号波形及时间的图。
图19是示出用于说明微囊电泳显示装置100C其它的驱动方法的电信号波形及时间的图。
图20(a)是概略示出半导体开关元件的电压-电流特性的图，图20(b)是概略示出MIM元件的电压-电流特性的图，图21是概略示出特愿2001-374559号中公开的显示装置900的构造的平面图。
符号说明10 绝缘性基板，11 电极(第一电极)，11a 第一电极的开口部，11b 第一电极的电极层，12、12′、12″双向二端子元件，13 层间绝缘膜，14 像素电极，15 第一取向膜，16 绝缘性透明基板，17 透明电极，18 第二取向膜，19 间隔垫，20 显示媒体层、液晶层，21a 第1n型区域，22 第2p型区域，22a 第1p型区域，23 第2n型区域，23 第2n型区域，24a 第3p型区域，24b 第4p型区域，25 第3n型区域，26 第一金属电极，27 第二金属电极，28 遮光层，35 发光层，36 电极，37 保护膜，38 微囊墨，39 黑调色剂，40 白色粒子，41 双色粒子，42 WO3膜，43 电解质，44 Si层，45 多孔质Si层，46 SiNx膜，47 光导路芯层，48 光导路包层，49 光导路，48a 光取出部。
具体实施例方式
显示装置首先对本发明的实施方式的显示装置及其制造方法加以说明。
在图1示出本发明的实施方式的显示装置100的概略截面图，图2示出其平面图。
显示装置100具有第一基板10，在主面上形成多个第一电极11和经至少1个的双向二端子元件12分别与多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极14；在主面上形成多个第二电极17的第二基板；和在像素电极14和第二电极17之间设置的显示媒体层20。第一电极11以及第二电极17是沿着相互正交的方向延伸的条带状的电极，在像素电极14和第二电极17重叠部分规定各个像素。
在图2所示的例中，像素电极14和双向二端子元件12的配置关系是随机的。在1个像素电极14和1个第一电极11之间有时也存在多个双向二端子元素12。也可以存在对像素电极14和第一电极11之间的电连接没有贡献的双向二端子元件12。通过随机配置双向二端子元件12，可以用后述所示的制造方法，所以使制造工艺简略化的优点大。
显示装置100的第一电极11具有在与图像电极14重叠的区域至少一部分上形成开口部11a的电极层11b。因为第一电极11和图像电极14重叠区域的面积实际上比电极层11b与图像电极14重叠区域的面积还小，所以抑止了由于像素电极14和第一电极11之间形成的寄生电容引起的屏蔽等所产生的显示品质下降。
在这里，第一电极11，作为包含开口部11a和电极层11b的电极，“第一电极11的面积”指包含开口部11a的区域的面积，而“电极层11b的面积”不包含开口部11a的面积。
如后述所示，对于在第一基板10表面随机地配置双向二端子元件12的情况，为了可靠地电连接第一电极11和双向二端子元件12，第一电极11的面积有必要至少比形成双向二端子元件12电极的面的面积(以下称为双向二端子元件12的“大小”)还大，优选尽可能大。为了使制造工艺简略化，优选使相互邻接的像素电极14的间隔比双向二端子元件12的最大宽度还大，优选使相互邻接的第一电极11的间隔比双向二端子元件12的最大宽度还大。
根据这样的观点，在图21所示的显示装置900中，第一电极91的宽度设定成与像素电极14相同左右的宽度。可是，由于第一电极91没有开口部(即，因为像素电极91的面积＝电极层的面积)，所以与像素电极14之间的寄生电容变大，显示品质下降。与此相反，本实施方式的显示装置100的第一电极11，如图2所示，因为具有开口部11a，所以实际上与像素电极14形成寄生电容的只是电极层11b，比第一电极11的面积还小。在图2，为了减小与像素电极14重叠的面积，减小第一电极11的宽度，然而，即使将图21所示的第一电极91与像素电极14作成相同左右的宽度，电极层11b的面积也可以减少开口部11a的那部分。
如果按照即使双向二端子元件21在第一电极11上任意配置，也与电极层11b电连接的方式设定开口部11a的形状以及大小，则在与双向二端子元件12电连接中可利用的第一电极11的有效面积不会因开口部11a而减小。
开口部11也可以在第一电极11和像素电极14重叠的区域上形成，如图2所示，在与像素电极14间对应位置处的第一电极11的部分上没有必要设置开口部11a。为了提高第一电极11的导电性(降低电阻)，不如优选不设置开口部11a。考虑这些，显示装置100的第一电极11是在与像素电极14重叠的区域上设置比双向二端子元件11大小宽度还小的条带状开口部11a。当然，开口部11a的形状不限于此。
双向二端子元件12优选如参照图12(a)及(b)以及图13(a)～(e)及后述那样的、具有一对电极26及27和在一对电极26及27之间形成的半导体叠层构造12A的半导体开关元件。除去用光寻址的情况，从双向二端子元件12的动作稳定性观点出发，优选半导体叠层构造12A的侧面用遮光层28覆盖。也可以用图12(c)所示的MIM元件12″。
该显示装置100根据在第一电极11上所加的电压，通过通·断双向二端子元件(例如双向半导体开关元件)12，在像素电极14和第二电极17之间的显示媒体层20上加上预定的电压(或提供电流)，进行显示。作为显示媒体层20，可以用液晶层或有机EL层等各种显示媒体层。与显示媒体层的种类对应的具体的显示装置的构造后述。
其次，边参照图3A(a)～(e)，边对显示装置100的制造方法加以说明。在这里，用图12(a)、(b)或(c)所示的双向二端子元件12(12、12)。双向二端子元件12的构成及制造方法后述。
首先，如图3A(a)所示，在具有绝缘性表面的第一基板10的表面上形成第一电极11。这时，第一电极11与像素电极14重叠区域的至少一部上形成包含开口部11a的电极层11b。适合地设定第一电极11的形状，大小以及开口部11a的形状，大小，配置。形成电极层11b的材料也可以用透明导电材料(例如ITO)，也可以是金属材料(例如Al，Mo，Ta)等不透明导电材料。可是，在构成透过型显示装置时从光的利用效率观点出发优选透明导电材料。电极层11b的形成用众知的薄膜堆积工艺以及布线图案制作工艺(例如光刻工艺工序)进行。
在这里，用透明导电材料形成第一电极11时，如图3B所示，也可以在透明导电层11T的侧面上通过电镀法形成由Cu、Ni、Au等金属构成的金属层(低电阻层)11M。如果在第一电极11上形成开口部11a，则降低第一电极11的导电性，例如在高精细的显示装置上引起显示品质降低。通过形成金属层11M，可以使第一电极11的导电性改善得到提高(低电阻化)。尤其是在第一电极11具有多个开口部11a的情况下，通过电镀法形成金属层11M的表面积变大，谋求更低的电阻化。因此，开口部11a的大小、形状优选考虑导电性而最佳化。
其次，如图3A(b)所示，在基板10的主面上随机地配置双向二端子元件。这时，如图2所示，配置双向二端子元件12，以便各个像素电极14通过至少1个双向二端子元件12与对应的第一电极11电连接。按照对1个像素电极14平均配置约3个双向二端子元件12那样的面密度(每单元面积12个元件数)在基板10的主面上随机配置双向二端子元件12。
必须配置双向二端子元件12，以便双向二端子元件12的一方电极(图12的电极26或27)与第一电极11电连接。为了使双向二端子元件12在基板10的主面上稳定地配置，优选用圆柱状双向二端子元件12。如果用在底面以及上面形成电极的圆柱状双向二端子元件，则因为只通过底面或上面在主面上稳定地配置，所以也可以可靠地达到电连接。
例如，边参照图3A(b)及(c)边说明在形成第一电极11的基板10的主面上随机配置双向二端子元件12的具体工艺过程。
首先，在包含导电性材料和树脂材料的涂布材料中以预定密度分散双向二端子元件12。例如，准备好在树脂材料、优选具有感光性的树脂材料之中分散有ITO粉末的涂布材料。为了调整粘度或膜厚也可以再混合溶剂。涂布材料在最终状态下也可以发挥能电连接双向二端子元件12和第一电极11的导电性。把包含双向二端子元件12的涂布材料52附加到基板10的主面上(图3A(b))。附加的方法可以广泛应用众知的涂布方法或印刷方法。
其次，有选择地留有在双向二端子元件12和基板10的主面之间存在的涂布材料。通过执行该工序，如图3A(c)所示，双向二端子元件12固定在基板10的主面上。
例如，涂布材料52包含的树脂材料为正型感光性树脂的情况下，在图3A(b)的状态下，如果从上侧照射使感光性树脂分解的光，则因为在双向二端子元件12的下部存在的感光性树脂(未图示)没有光照射，所以不分解，通过经其后的显像工序，如图3A(c)所示，只残留有在双向二端子元件12下部存在的感光性树脂，据此固定双向二端子元件12。
在基板10透过上述光的情况下，在上述光照射工序之后，通过用对第一电极11的至少一部分遮光的掩模从基板10的背面光照射，也可以分解跨接第一电极11的间隙或邻接的第一电极11而存在的双向二端子元件12下部的感光性树脂，除去不要的双向二端子12。
其后，如图3A(d)所示，附加绝缘材料54，以便覆盖配置在第一电极11上的双向二端子元件12。通过绝缘材料54形成的层间绝缘膜(图1的参照符号13)比双向二端子元件12的高度更厚。绝缘材料54的附加可以广泛使用众知的涂布方法或印刷方法。绝缘材料54优选包含感光性树脂。
接着，如图3A(e)所示，通过有选择地除去双向二端子元件12上的绝缘材料54，露出双向二端子元件12的另一方的电极。如果作为绝缘材料54用负型感光性树脂，如果从基板10的背面(与主面对置的面)侧光照射，则因为位于双向二端子元件12上的感光性树脂没有光照射，而在其它区域的感光性树脂上照射透过/折射第一电极的开口部11a的光，所以通过经其后的显像工序，有选择地除去双向二端子元件12上部的感光性树脂，露出双向二端子元件12上部的电极。即形成图1所示的显示装置100的绝缘层13。
作为绝缘材料54也可以用正型感光性树脂。这时经以下所示的工序。
首先，涂布正型感光性树脂，从基板10的主面侧露出正型感光性树脂。因为在双向二端子元件12的上面形成电极(典型的是金属电极)，所以通过来自电极的反射光，双向二端子元件12上的正型感光性树脂的曝光量增加，产生与双向二端子12以外部分的曝光量的差异。利用该曝光量之差，可以有选择地除去双向二端子元件12上的正型感光性树脂。
在绝缘材料54用没有感光性的材料时，在基板10的主面上附加绝缘材料54之后，涂布负型感光性树脂或正型感光性树脂，通过与上述方法同样的曝光、显像，可以在双向二端子元件12上形成具有开口部的感光性树脂层。以具有该开口部的感光性树脂层作为蚀刻掩模，通过蚀刻绝缘材料54，可以形成与上述相同构造的层间绝缘膜13。
在通过形成层间绝缘膜13的过程、有选择地除去双向二端子元件12上的绝缘材料54的工序中，优选同时除去第一电极11的端子部(未图示)上的绝缘材料54。第一电极11的端子部在显示区域外设置，与向第一电极11提供例如数据信号的电路连接。
作为绝缘材料54用负型感光性树脂以及组合使用没有感光性的绝缘材料54和负型感光性树脂的情况下，为了露出第一电极的端子部，在从基板10的背面使负型感光性树脂曝光期间，可以配置对第一电极11的端子部遮光的掩模。作为绝缘材料54用正型感光性树脂以及组合使用没有感光性的绝缘材料54和正型感光性树脂的情况下，可以用只使第一电极11的端子部曝光的掩模。即使在任一种情况下，掩模的定位精度并不严，有0.1mm左右的定位精度即可。
在用负型感光性树脂时，第一基板10以及第一电极11有必要具有透光性，然而，在应用正型感光性树脂时，在这些构成元件中透光性不必要。
其后，如图3A(f)所示，通过堆积、布图导电材料(例如ITO)，以便覆盖基板10大体全面上，形成与各自露出的另一方电极连接的多个像素电极14。该工序可以通过众知的薄膜堆积工艺和布图工序(例如光刻工序)进行。以像素电极14作为反射电极的情况下，例如也可以用Al或Ag等反射率高的金属材料。这样一来，可以得到设置双向二端子元件的有源矩阵基板。
其次，例如准备好形成第二电极17的基板16，经在像素电极14和第二电极17之间的显示媒体层20，贴合第一基板10和第二基板16，以便使第一电极11和第二电极相互对置，而且彼此正交。显示媒体层20也可以在贴合第一基板10及第二基板16前形成，也可以在贴合后形成。根据需要，为了规定显示媒体层20的厚度，也可以用间隔片(未图示)。作为显示媒体层20用液晶层时，在第一基板10及第二基板16的表面根据需要进行取向膜的形成及摩擦处理等。这样一来，得到图2所示的显示装置100。在图2的显示装置100，省略了在双向二端子元件12下部存在的导电性涂布材料52。
显示媒体层20由固体形成时(例如，有机EL显示装置的发光层)，也可以在如上述所示得到的第一基板10上顺序地形成显示媒体层20以及第二电极。根据需要也可以配置保护层或对置基板。显示媒体层20或第二电极17的形成方法可以根据显示装置100的使用材料适当地变更。
因为本发明的实施方式的显示装置100如上述所示制造，所以不必要在显示装置100的制造工序中制作双向二端子元件12，可以用另外途径制作的双向二端子元件12。即，双向二端子元件12不受显示装置大小或像素大小或像素配置的影响，可以独立地制作。因为可以高密度制作双向二端子元件12，所以没有材料或能量浪费，而且可以高制造效率地制作没有特性偏移的双向二端子元件12。
如果在显示装置100的制造工序采用例示的工艺过程，则通过以基板10主面上随机地配置的双向二端子元件12作为光掩模，对涂布材料52或绝缘材料54曝光，因为可以形成自调整的、所希望的构造，所以不要高价的光刻装置而且不要光掩模的定位。因此比传统方式低价、而且简便地制造有源矩阵型显示装置。
以下边参照图4～图11，边说明本实施方式的显示装置更加具体的构造及制造方法。为了简单，具有实质上相同功能的构成元件用相同参照符号示出，在以下省略其说明。从图4到图11示出的各种显示装置的平面图实质上与图2是相同的。
图4是本发明实施方式的液晶显示装置100A的概略截面图。液晶显示装置100A作为显示媒体层有液晶层20。
基板10例如是玻璃基板、石英基板或塑料基板等的透明基板。第一电极11是用ITO或SnO2等的透明导电材料或Al、Mo、Ta等金属材料条带状形成。第一电极11的厚度根据所用材料以及对第一电极要求的导电性适合地设定，约为100nm以上(例如300nm)。
形成双向二端子元件12，以便例如直径约为11μm的圆柱状，第一电极11的间隔超过约11μm。因此，通过随机地配置的双向二端子元件12，防止邻接的第一电极11短路。如图2所示，第一电极11形成具有开口部11a的槽状。取开口部11a宽度小于约11μm(例如约10μm)，以便可靠地作成第一电极11和双向二端子元件12之间的电连接。邻接的开口部11a的间隔，在这里如图2所示，作成与开口部11a的宽度相同，然而不限于此，可以根据第一电极11所要求的导电性(电阻值)而适合地设定。可是，在用金属材料等不透光的材料形成第一电极11时，为了采用参照图3A(e)说明的背面曝光，设定邻接开口部11a的间距，以便光也能充分到达第一电极11上的感光性树脂上。
在配置有双向二端子元件12的绝缘性基板10上形成层间绝缘膜13。双向二端子元件12的高度约为3μm，层间绝缘膜13的厚度比其还大地形成。层间绝缘膜13利用参照图3A及图3B说明的方法形成。
接着形成像素电极14。利用透过光时，ITO等的透明导电膜例如以100～200nm的厚度成膜，通过光刻过程进行图案化。利用包含例如氯化铁及盐酸的溶液进行蚀刻，形成像素电极14。在利用反射光时，形成Al等的金属膜、Al/Mo等的叠层金属膜。例如在Al的情况，以100nm～200nm左右的厚度成膜，在叠层金属膜的情况，以Al/Mo＝100nm～150nm/50nm～100nm左右的厚度成膜。其后通过光刻过程进行图案化，通过包含草酸等的溶液进行蚀刻，形成像素电极14。
接着，根据需要形成第一取向膜15。第一取向膜15例如通过丝网印刷对聚酰亚胺成膜，通过在预定方向进行摩擦形成。
第二基板16也与基板10同样是例如玻璃基板，石英基板或塑料基板等的透明基板。可是，在作成反射型显示装置时，在基板10及16内的观察侧配置的基板也可以至少具有透光性。基板10及16也可以是薄膜状。
第二基板16的液晶层20侧上设置的第二电极17是条带状的透明电极17。透明电极17由ITO或SnO2等形成，具有约100nm以上的厚度。第二电极17的延伸方向对第一电极11的延伸方向正交，各个第二电极17与像素电极14重叠，重叠部分构成各个像素。在第二电极17上根据需要形成第二取向膜18。按照第二取向膜18的摩擦方向和第一取向膜15的摩擦方向呈预定角度(例如TN模式的情况，约90°)的方式，配置第一基板10和第二基板16。
经间隔片19贴合第一基板10和第二基板16，以便使像素电极14和第二电极17相互对置。通过调整间隔片19的直径，决定液晶层20的厚度。液晶层20的厚度例如取3.5μm～5μm左右。在第一基板10和第二基板16之间注入液晶材料，通过密封形成液晶层20。这样一来，得到液晶显示装置100A。
如以上所述，因为在液晶显示装置100A的制造工序不必要制造双向二端子元件12，所以可以使用例如在已有的半导体工厂用另外途径制作的双向二端子元件12。因此，在液晶显示装置的制造工序中，作为传统方式不可欠缺的等离子体CVD装置等的高价装置是不必要的。此外，正确定位必要的光刻工艺变成只图案化像素电极14的工序，由于必需光掩模正确定位的工序也比现有方式显著减少，所以可以削减高额费用的光刻工艺装置数的同时，也可以提高生产率。这样，本发明实施方式的液晶显示装置100A可以比传统方式低的成本制造。因为第一电极11有开口部，所以可以抑制因在第一电极11和像素电极14之间形成的寄生电容而产生的显示品位的降低。
在图5示出本发明实施方式的有机EL显示装置100B的概略截面图。
有机EL显示装置100B作为显示媒体层20有发光层35。显示媒体层20也可以还包含在发光层35上加的空穴传输层及/或电子传输层，可以广泛采用众知的有机EL元件的构成。通过供给电流到像素电极14和第二电极36之间设置的显示媒体层20(发光层35)而进行显示。按照覆盖第一基板10的大体全面的方式形成用于保护显示媒体层20的保护层37。也可以配置第二基板(未图示)取代保护层37，用密封剂等贴合第一基板10和第二基板，从而保护发光层35。
光射出方向也可以是第一基板10侧，也可以是保护层37侧。在第一基板10侧射出光时，用透明材料构成第一基板10、第一电极11以及像素电极14，以第二电极36作为反射电极。相反，在保护层37侧射出光时，以像素电极14作为反射电极，以第二电极35作为透明电极。第一电极11也可以用透明导电材料形成，也可以用金属材料形成。可是，为了采用参照图3A(e)说明的背面曝光，设定邻接开口部11a间的间距，以便光也充分到达第一电极11上的感光性树脂。
有机EL显示装置100B例如用以下方法制造。因为连像素电极14的形成以及双向二端子元件12的配置在内通过参照图3A及图3B的方法进行，在这里省略其说明。
用ITO形成像素电极14时，在像素电极14上顺序叠层铜酞菁100～200nm，α-NPD等空穴传输材料50nm左右，Alq3(8-羟基喹啉铝)等的发光材料50nm左右的厚度，形成发光层35。或者也可以在像素电极14上顺序叠层Alq3等发光材料50nm左右，α-NPD(N，N-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺)等空穴传输材料50nm左右，铜酞菁100～200nm，形成发光层35。
其次，形成第二电极36。在第二电极36与Alq3接触时，以Al作为电极材料，其膜厚取100～200nm左右。其后，通过光刻过程与第一电极11正交，而且进行条带状图案化，以便与像素电极14重叠，形成条带状的第二电极36。这时以第二电极36作为掩模通过蚀刻也可以使发光层35作成条带状图形。
在第二电极36与铜酞菁接触时，以Au作电极材料，其膜厚取100～200nm。其后，通过光刻过程与第一电极11正交，而且进行条带状图案化，以便与像素电极14重叠，形成条带状第二电极36。这时也能以第二电极36作为掩模通过蚀刻使发光层35图案化成条带状。
在用Al或Al/Mo形成像素电极14时，在Al上顺序叠层Alq3等发光材料50nm左右，α-NPD等的空穴传输材料50nm左右，铜酞菁100～200nm厚度，形成发光层35。
其次，通过ITO形成第二电极36，其膜厚取100nm以上，通过光刻工艺与第一电极11正交，而且进行条带状图案化，以便与像素电极14重叠，形成条带状的第二电极36。这时通过以第二电极36作掩模进行蚀刻使发光层35也能条带状图案化。
接着，形成保护膜37。由于保护膜37有必要具有不透过水份的性质，所以例如通过CVD法成长氮化硅膜，其膜厚取3μm左右。其后，露出用于对第一电极11及第二电极36加电信号的端子部。除去位于显示区域外的第一电极11及第二电极36上的保护膜37以及可能残留的发光层35。例如，这时氮化硅膜也可以通过缓冲氟酸等湿蚀刻除去。也可以通过利用CF4的干蚀刻除去。
图6是本发明实施方式的微囊型电泳显示装置100C的概略截面图。
电泳显示装置100C的显示媒体层20具有微囊38。在该用透明材料形成的微囊38内封入白色微粒子38a和蓝色液体38b。作为该微囊38，例如可以适合地用特开平1-86116号公报公开的。在像素电极14和第二电极17之间加电压，通过对白黑的色粒子电泳，可以显示由白和蓝形成的图像。
因为除了作为显示媒体层20用微囊38以外，可以用与参照图3A及3B说明的方法同样的方法制作，所以省略制造方法的说明。像素电极14也可以是透明电极，也可以是反射电极。由微囊38形成的显示媒体层20可以用众知的涂布法等实行得到。
图7是本发明实施方式的调色剂显示装置100D的概略截面图。
调色剂显示装置100D的显示媒体层20具有黑调色剂39和白色粒子40。例如，在黑调色剂39上用含有碳黑颜料的真球状树脂粒子，在白色粒子上用含有氧化钛颜料的真球状树脂粒子。在像素电极14和第二电极17之间加电压，通过白黑的粒子在基板间移动，显示白和黑形成的图像。调色剂显示装置的基本动作原理例如在Japan Hardcopy 2001论文集上记述。
因为除了作为显示媒体层20用黑调色剂39和白色粒子40的混合物以外，可以通过与参照图3A及图3B说明的方法相同的方法制作，所以省略制造方法的说明。例如在把黑调色剂39和白色粒子40散布在第一基板10或第二基板16的表面之后，通过设置预定的间隙贴合这些基板，形成显示媒体层20。像素电极14也可以是透明电极，也可以是反射电极。
图8是本发明实施方式的扭转球方式的显示装置100E的概略截面图。
扭转球方式的显示装置100E作为显示媒体层20具有在树脂(例如硅树脂)中分散双色粒子41的层。双色粒子41例如白侧带负电，黑侧带正电，形成双极子。根据像素电极14和第二电极17之间的电压，通过双色粒子41的取向变化进行显示。扭转球方式显示装置的基本动作原理例如在美国专利4、126、854号说明书上记述。
因为除了作为显示媒体层20用分散有双色粒子41的树脂层以外，可以通过与参照图3A及图3B说明的方法相同的方法制作，所以省略制造方法的说明。显示媒体层20例如把分散有双色粒子41的树脂层涂布在第一基板10或第二基板16的表面之后，通过贴合这些基板形成。像素电极14也可以是透明电极，也可以是反射电极。
图9是本发明实施方式的电致发光的显示装置100F的概略截面图。
电致发光显示装置100F的显示媒体层20通过厚度约0.3μm～1.0μm的WO3层42和过氯酸锂等的电解质层43构成。根据在像素电极14和第二电极17之间所加的电压，通过WO3层的电致反应进行显示。电致显示装置的基本工作原理在例如Philos.Mag.Vol.27 p.801(1973)记述。
因为除了作为显示媒体层20用WO3层42和电解质层43以外，可以通过与用参照图3A及图3B说明的方法同样的方法制作，所以省略制造方法的说明。显示媒体层20，在像素电极14上贴合形成有WO3层42的第一基板10和第二基板16之后，可以通过在这些间隙内注入电解质制作。像素电极14也可以是透明电极，也可以是反射电极。
图10是用本发明实施方式的多孔质硅的显示装置100G的概略截面图。
用多孔质硅的显示装置100G的显示媒体层20由在像素电极14上形成的Si层44、和在Si层44上形成的多孔质Si层45、和在多孔质Si层45上形成的SiNx层46形成。根据在像素电极14和第二电极36之间所加电压，通过使多孔质Si层45发光进行显示。本来Si是间接迁移型半导体，通常不发光，然而一旦硅的结晶粒径成为大约10nm以下，则把电子和空穴关在里面，产生直接迁移的再结合而发光(例如参照Applied Physics Letters.Vol.57，p1046，1990或Applied PhysicsLetters，Vol.60，p347，1992)。对于显示装置100G，按照覆盖第一基板10的大体全面的方式，形成用于保护显示媒体层20的保护层37。
因为除了作为显示媒体层20用Si层44，多孔质Si层45以及SiNx层46以外，可以通过与参照图3A以及图3B说明的方法同样的方法制作，所以省略制造方法的说明。Si层44在用众知的薄膜堆积技术堆积之后，例如通过由混合气体HCl+SF6的干蚀刻法等图案化形成。多孔质Si层45例如使多晶硅Si在HF水溶液中阳极化成(例如电流密度20mA/cm2)而形成。或也可以通过等离子体CVD法由点状堆积Si而形成。像素电极14也可以是透明电极，也可以是反射极。
图11是本发明实施方式的光扫描型液晶显示装置100H的概略截面图。
液晶显示装置100H具有与第一电极11平行设置的光导路49。光导路49配置在第一电极11的宽度方向的一端上，在覆盖光导路49的芯47的包层48的第一电极11的宽方向的另一端侧上具有高折射率部48a。从该高折射率部48侧射出的光通过从双向二端子元件12的半导体叠层构造的侧面入射，双向二端子元件12成为接通(ON)状态。在这里用的双向二端子元件12在侧面没有遮光层28。高折射率部48a例如通过部分交换离子形成包层48。其它构成也可以与图4所示的液晶显示装置100A实质上相同。
显示装置100H例如如下所示制造。正如参照图3A及图3B说明的那样，在形成第一电极11后在第一电极11上平行配置预先制作的光导路(光纤)49。其后的工序经与液晶显示装置100A同样的工序得到显示装置100H。像素电极14作成反射电极。
以光扫描型液晶显示装置例示，然而用光的寻址方法也可以适用于其它显示装置。可以适用本发明的光寻址显示装置例如在特开平6-301050号公报上记述。
双向二端子元件边参照图12(a)及(b)以及图13(a)～(e)边说明在本发明的显示装置内适合应用的双向二端子元件12的构造和制造方法。在这里，以双向半导体开关元件作例示，如果是具有同样功能的双向二端子元件，则可以用于上述的显示装置。
双向二端子元件12及12′具有如图12(a)及(b)中概略地示出其断面构造那样的、一对电极26及27和在其间形成的半导体叠层构造12A。半导体叠层构造12A是上下方向对称的构造邻接形成。此外，在半导体叠层构造12A的侧面上形成遮光层28。如显示装置100H所示，对双向二端子元件12光寻址时，省略遮光层28。
优选例如圆柱状，以便在基板上配置双向二端子元件12时电极26或27与基板表面相接、稳定地配置。此外，圆柱的直径优选比高度大的，优选3倍以上。例如直径为11μm左右，高度为3μm左右。
半导体叠层构造12A具有在电极27和电极26之间从电极27侧开始，按照第一导电型的第一半导体层21a/第二导电型的第二半导体层22/第一导电型的第三半导体层23/第二导电型的第四半导体层24a/第二导电型的第五半导体层24b的顺序叠层的区域，和按照第二导电型的第一半导体区域22a/第二导电型的第二半导体层22/第一导电型的第三半导体层23/第二导电型的第四半导体层24a/第一导电型的第二半导体区域25的顺序叠层的区域。
本发明的实施方式的双向二端子元件通过以下方法适合地制造。
首先，准备好绝缘层和该绝缘层上具有半导体层的基板。在该绝缘层上形成包含上述半导体层的预定形状的双向半导体叠层构造。双向半导体叠层构造的形成方法可以适合地用后述的方法。在得到的双向半导体层构造上形成第一电极层，在另外的基板上粘着第一电极层。在粘着第一电极层的状态下，通过除去上述绝缘层，使双向半导体叠层构造从上述基板分离。即，把双向半导体叠层构造复制在另外的基板上。其后，在双向半导体叠层构造的上述半导体层上形成第二电极层，得到双向二端子元件。
边参照图13(a)～(e)，边说明双向二端子元件12的第一制造方法。
首先如图13(a)所示，准备好绝缘层1b和在绝缘层1b上具有第一导电型(n)的第一半导体层21a的基板1。绝缘层1b例如是埋入氧化层。在该1半导体层21a上经具有开口部2a的掩模2，通过有选择地注入杂质，形成第二导电型的第一半导体区域22a。
其次，如图13(b)所示，在包含第一半导体区域22a的第一半导体层21a上堆积第二导电型的第二半导体层22。接着，在第二半导体层22上堆积第一导电型的第三半导体层23。此外，在第三半导体层23上形成第二导电型的第四半导体层24a，和在第四半导体层24a上形成比第四半导体层24a杂质浓度还高的第二导电型的第五半导体层24b。
其次，如图13(c)所示，经具有开口部3a的掩模3，通过有选择地注入杂质，在第五半导体层24b的、位于第一半导体区域22a上的区域形成第一导电型的第二半导体区域25。
其次，如图13(d)所示，在包含第二半导体区域25的第五半导体层24b上形成第一电极层26。其后，用预定形状的掩模4，通过蚀刻直到绝缘层1b，通过按照预定形状对第一电极层26，第二半导体区域25，第五半导体层24b，第四半导体层24a，和第三半导体层23，第二半导体层22，第一半导体区域22a及第一半导体层21a图案化，在绝缘层1b上得到预定形状的半导体叠层构造12A。
其后，如图13(e)所示，将第一电极层26粘接在另外的基板1′上。第一电极层26粘接在另外的基板1′上的状态下，通过除去绝缘层1b，使半导体叠层构造12A与基板1′分离。其后，形成遮光层28，以便覆盖分离的半导体叠层构造12A。
接着，通过除去遮光层28的一部分，露出半导体叠层构造12A的第一半导体层21a以及第一半导体区域22a的表面，在露出的半导体叠层构造12A的第一半导体层21a以及第一半导体区域22a的表面上形成第二电极层27。其后，用预定形状的掩模5，通过以预定形状使第二电极层27和遮光层28的一部分图案化，得到图12(a)所示的双向二端子元件12。
通过控制构成半导体叠层构造12A的各层(或区域)的材料、厚度以及杂质浓度，可以调整双向二端子元件12的接通电压。
以下，再参照图13(a)～(e)对适合用于上述显示装置100A、100B、100F～100H的双向二端子元件12的具体制造方法加以说明。
按照保护带有埋入的氧化膜层1b的n型硅晶片1上的第1n型区域21a的方式，由氧化膜2等形成掩模，导入可以形成p型层的硼等杂质，形成第1p型区域22a。这时使第1p型区域22a的杂质浓度在与第二金属电极27之间应当成为欧姆接触。
掩模除去后，通过CVD法等使第2p型区域22成长。其后通过CVD法等使第2n型区域23成长。这时通过适当选择第2n型区域23的杂质浓度和膜厚作成用于驱动双向二端子元件12的接通电压的适合电压。例如，在元件制作完了时通过取第2n型区域23的杂质浓度为5.7×1016cm-3左右，膜厚取590nm以上左右，则双向二端子元件的接通电压可以在15V左右。
形成第2n型区域23之后，通过CVD法等使第3p型区域24a成长。这时按照与第一金属电极26之间成为欧姆接触的方式取第3p型区域24a的上部区域24b的杂质浓度。
其后，在第4p型区域24b上与第3n型区域25相当的位置上形成具有开口部3a的氧化膜3，导入可以形成n型层的磷等杂质，形成第3n型区域25。
其后，通过布图法使第一金属电极26成膜。例如选择Ti，W等，以便这时第一金属电极26与第4p型区域24b和第3n型区域25形成欧姆接触。此外也可以作成Al/Ti，ITO/Ti等的叠层构造。
其后，通过光刻工艺等进行图案化，通过干蚀刻等进行蚀刻直到埋入的氧化膜1b。这时图形的形状优选圆形，即使其它形状也可以。
其后，在另外的基板1′上粘着第一金属电极26，通过缓冲氟酸等除去埋入的氧化膜1b，把半导体叠层构造12A复制在另外的基板1′上。其后，通过可遮光的树脂等使遮光层28成膜。遮光层28成膜后，通过化学机械研磨(CMP)等进行研磨直到显现第1n型区域21a以及第1p型区域22a出现为止，出现后金属膜27成膜。例如选择Ti、W等，以便这时金属膜27与第1p型区域22a和第1n型区域21a成为欧姆接触。此外，也可以作成Al/Ti、ITO/Ti等的叠层构造。
其后，通过光刻工艺进行图案化，通过干蚀刻等进行蚀刻直到粘接有第一金属电极26的另外基板1′为止，形成第二金属电极27和遮光层28。这时图形形状作成圆形，然而如果作成与上述图案化时的任意形状对应，则形状也可以是任意的。在图12，迹光层作成垂直，然而也可以倾斜。在遮光层28和各半导体层之间作为半导体层的保护膜也可以形成氧化膜、氮化膜。
在上述的制造方法，在另外基板1′上复制半导体叠层构造12A之后，作为另外基板1′用透明的基板的情况，也可以用如下所示的方法。在用以下的方法时，可获得具有图12(b)所示构造的双向二端子元件12′。
在另外基板1′上复制半导体叠层构造12A以后，涂布负型光刻胶，从另外基板1′的背面侧进行曝光、显像。据此，除去与半导体叠层构造12A对应部份的光刻胶。
其后，通过溅射法等对第二金属电极27成膜。这时第二金属电极27例如选择Ti，W等，以便与第1p型区域22a和第1n型区域21a成为欧姆接触。此外，也可以作成Al/Ti、ITo/Ti等的叠层构造。
其后通过除去光刻胶，移走光刻胶上的第二金属电极27，只在半导体叠层构造12A上残留。以下与上述方法同样地形成遮光层28，进行图案化。
通过从另外基板1′剥离第一金属电极26，可以得到双向二端子元素12。
按照NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND23＝1.5×1017cm-3，形成双向二端子元件12及12′的杂质浓度。这时NA22a、NA24b、ND25、ND21a、NA22、NA24a、ND23分别是半导体层或区域22a、24b、25、21a、22、24a、23的杂质浓度。双向二端子元件12各层的膜厚按照d21a＝400nm、d22a＝400nm、d22＝400nm、d24b＝400nm、d24a＝400nm、d25＝400nm、d26＝400nm、d27＝400nm左右形成，对于d23，按照590nm以上形成。这时，d21a、d22a、d22、d23、d24b、d24a、d25是各自区域21a、22a、22、23、24b、24a、25的膜厚，d26、a27是第一金属电极26以及第二金属电极27的膜厚。遮光层28的厚度按照300nm左右形成。遮光层28也可以是垂直的，也可是倾斜的。可是，在显示装置100H这样的光扫描型显示装置内用的双向二端子元件12以及12′上不形成遮光层28。
根据以上的方法，通过以高密度制作双向二端子元件12，与通过现有方式制作显示装置相比，使材料高效利用成为可能。
例如，如果取半导体叠层构造12A的直径为10μm，以11μm周期制作，则浪费的金属膜、半导体膜约为30％左右。与现有方式那样、例如在液晶显示装置的制作工序中制作开关元件时、用于增大开口率的金属膜、半导体膜约有90％浪费的情况相反，效率格外上升。
对双向二端子元件12的第2制造方法加以说明。
具有厚度1μm左右的单晶硅膜21a经氧化硅膜1b应用作为在基材1a上的贴合的基极1。这时，单晶硅膜21a是n型半导体，通过合适地选择其杂质浓度，作成用于驱动双向二端子元素12的接通电压的适合的电压。例如通过使杂质浓度为1.5×1017cm-3左右，可以使双向二端子元件12的接通电压成为7.5V左右。
通过在该基板上离子掺杂，导入可以形成p型层的硼等杂质，形成与第1p型区域22a对应的p型层。这时通过调整离子打入的加速电压，可以在所希望的深度形成膜厚与所希望的第1p型区域22a对应的p型层。该p型层的杂质浓度使得在第1p型区域22a和第二金属电极27之间成为欧姆接触。
其次，通过离子掺杂法，导入可以形成p型层的硼等杂质，形成第2p型区域22。通过调整这时离子打入的加速电压，能在所希望的深度形成所希望膜厚的第2p型区域22。
其次，通过离子掺杂法，导入可以形成p型层的硼等杂质，形成第3p型区域24a。通过调整这时离子打入的加速电压，能在所希望的深度形成所希望膜厚的第3p型区域24a。
其次，通过离子掺杂法，导入可以形成p型层的硼等杂质，形成与第4p型区域24b对应的p型层。通过调整这时离子打入的加速电压，能以所希望深度形成与第4p型区域24b对应的所希望膜厚的p型层。该p型层的杂质浓度可以使第4p型区域24b和第一金属电极26之间形成欧姆接触。
其次，在基板表面上与第1p型区域22a对应的位置上通过氧化膜等形成掩模，导入可以形成n型层的磷等杂质，以便用离子掺杂法，通过调整加速电压，形成与第1p型区域22a对应的p型层对应的深度和膜厚。据此，形成第1p型区域22a以及第1n型区域21a。
其后，除去氧化膜，接着在基板表面上与第4p型区域24b对应的位置上通过氧化膜等形成掩模。其后，用离子掺杂法，导入可以形成n型层的磷等杂质，以便通过调整加速电压形成与第4p型区域24b对应的p型层对应的深度和膜厚。据此，形成第4p型区域24b以及第3n型区域25。
其次，除去氧化膜。其后，为了使上述导入的杂质活性化，通过适合的温度退火。
在上述，与第4p型区域24b对应的p型层形成工序的以下工序，也可以用下述方法。
通过离子掺杂法形成与导入可形成n型层的磷等杂质的第3n型区域25对应的n型层。通过调整这时离子打入的加速电压，能以所希望深度形成所希望膜厚的与第3n型区域25对应的n型层。
其次，在基板表面在与第1p型区域22a对应的位置上通过氧化膜等形成掩模，导入磷等的可以形成n型层的杂质，形成第1p型区域22a，第1n型区域21a，以便用离子掺杂法，通过调整加速电压，形成预定深度和膜厚。
接着，用离子掺杂法，通过调整加速电压，导入可以形成p型层的硼等杂质，以便形成与第3n型区域25对应的n型层对应的深度和膜厚。据此形成第3n型区域25，第4p型区域24b。这时第4p型区域24b的杂质浓度应当使与第一金属电极26之间成为欧姆接触。
其次，除去氧化膜。其后，为了使上述导入的杂质活性化，在适当的温度进行退火。
其后，通过溅射法等使第一金属电极26成膜。这时第一金属电极26例如选择Ti、W等，以便与第4p型区域24b和第3n型区域25成为欧姆接触。此外，也可以作成Al/Ti、ITo/Ti等的叠层构造。
其后，通过光刻工艺等进行图案化，通过干蚀刻等进行刻蚀直到达到氧化硅膜为止。这时优选图案化的形状为圆形，然而也可以是其它形状。
以下，与上述同样地，在另外基板1′上复制半导体叠层构造12A，形成第二金属电极27以及遮光层28，可以得到双向二端子元件12或12′。
双向二端子元件12及12′的杂质浓度按照如下形成NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND23。这时NA22a，NA24b，ND25，ND21a，NA22，NA24a，ND23分别是区域22a，24b，25，21a，22，24a，23的杂质浓度。双向二端子元件12的各层膜厚按照d21a＝200nm，d22a＝200nm，d22＝200nm，d24b＝200nm，d24a＝200nm，d25＝200nm，d26＝400nm，d27＝400nm左右形成，d24按照成为260nm以上形成。这时d21a，d22a，d22，d23，d24b，d24a，d25是各自区域21a，22a，22，23，24b，24a，25的膜厚，d26，d27是第一金属电极26以及第二金属电极27的膜厚。遮光层28的厚度按照成为300nm左右形成。遮光层28也可以是垂直的，也可以是倾斜的。可是，在显示装置100H一类的光扫描显示装置中用的双向二端子元件12以及12′上不形成遮光层28。
在电泳型显示装置100C以及调色剂显示装置100D上适合使用的双向二端子元件12以及12′优选具有50V左右的接通电压。各层的杂质浓度按照如下形成例如NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND231.16×1016cm-3。各层的膜厚按照如下形成d21a＝1.6μm，d22a＝1.6μm，d22＝1.6μm，d23＝2.4μm以上，d24b＝1.6μm，d24a＝1.6μm，d25＝1.6μm，d26＝1.6μm，d26＝380nm，d27＝380nm左右。
在扭动球型100E上适合使用的双向二端子元件12以及12′优选具有250V左右的接通电压。各种杂质浓度按照如下形成NA22a≥NA24b＞ND25≥ND21a≥NA22NA24a＞ND231.36×1015cm-3。各层的膜厚按照如下形成d21a＝10μm，d22a＝10μm，d22＝10μm，d23＝15.5μm以上，d24b＝10μm，d24a＝10μm，d25＝10μm，d26＝380nm，d27＝380nm左右。遮光层28的厚度按照成为300nm左右形成。遮光层28也可以是垂直的，也可以倾斜的。可是，在显示装置100H一类的光扫描显示装置内用的双向二端子元件12以及12′上不形成遮光层28。
这样，通过调整半导体层材料，杂质浓度以及厚度。可以制作各种接通电压的双向二端子元件12以及12′。
作为双向二端子元件也可以应用图12(c)所示的、MIM元件12″。
MIM元件12″具有第一金属电极62、第二金属电极63、和第一金属电极62和第二金属电极63之间设置的绝缘层61。MIM元件12″例如如以下所示制作。
在玻璃等的绝缘性基板上通过溅射法对由Ta等形成的金属膜(成为第二金属电极)以300nm左右的膜厚成膜，其次，通过阳极氧化该金属膜形成氧化膜(成为绝缘层61)。在该氧化膜上通过溅射法对由Ta等形成的金属膜(成为第一金属电极)以200nm左右的膜厚成膜。对得到的叠层体例如通过光刻工艺按照预定形状图案化后，通过从绝缘性基板剥离，得到MIM元件12″。
显示装置的驱动方法首先，对包含如上所述制作的双向二端子元件的显示装置100A，100B，100F～100H的驱动方法加以说明。
液晶显示装置100A例如如下所示驱动。参照图14，取双向二端子元件12的接通电压15V，在液晶层20最大电压5V，举例说明加任意色调电压的情况。
在全部k个第一电极11之中的第n个第一电极11上极短时间加上作为双向二端子元件12的接通电压15V。用于使双向二端子元件12处于导通状态的电压(扫描电压)的施加时间为1～2微秒。据此，使第n个第一电极11上的双向二端子元件12成为接通状态，与第n个第一电极11对应设置的像素电极14与第n个第一电极11电连接。在第n个第一电极11上极短时间加上15V电压之后，对第n个第一电极11所加电压成为0V。
在第n个第一电极11上加扫描电压期间(即选择第n个第一电极11期间)，在与第一电极11正交的多个第二电极17的每一个加上的希望的电压(信号电压)。图14示出在第m个和第m+1个的第二电极17上所加的电信号(信号电压)。信号电压的极性取与第n个第一电极11上所加的电压(扫描电压)极性相反，所加时间取1/(60×k)秒。
在选择第n个第一电极11期间，在第二电极17上施加的所希望的电压向在与第n个第一电极11连接的各个的像素电极14和与这些像素电极14的每一个对置的第二电极17之间的液晶层20充电。如果对液晶层20的充电充分进行，则与各自的像素电极14上连接的双向二端子元件12上流过的电流变小，如果低于某电流值，则双向二端子元件12变为断开状态。据此，在第n个第一电极11上的像素电极14和与其对应的第二电极17之间的液晶层20上维持在充电后电压。因为双向二端子元件12为断开状态，则即使第二电极17的电压变化，在与第n个第一电极11对应的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的液晶层20上所加的电压也没有变化。
接着，从第n个第一电极上加电压开始1/(60×k)秒后，通过对第(n+1)个第一电极11也进行与上述同样的操作，在第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的液晶层充电到所希望电压。
通过对此k次顺序重复，进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。在这里作为典型例，为了构成1画面(1桢)必要的时间取1/60秒。
优选如图14所示，使第n个和第(n+1)个的第一电极11上所加的扫描电压的极性相反，可以得到高品质的图像。此外，因为如果在液晶层20上继续加同极性电压，则会引起显示的“烘焙(焼付け)”，所以为显示下一图像(桢)所加的电压对于第一电极11以及第二电极17的每一电极优选作成相反极性(桢反相驱动或扫描场反相驱动)。
图5所示的有机EL显示装置100B例如如下所示驱动。以在第二电极36侧上连接铜酞菁等的空穴注入层，在像素电极14侧连接Alq3等发光材料的情况作例，也参照图15，对双向二端子元件12的接通电压取-15V，在有机EL层(发光层)35上所加的电压取0～+5V之间任意值时的驱动方法加以说明。
全部k个第一电极11中的第n个第一电极11上短时间加上作为双向二端子元件12的接通电压15V。用于使双向二端子元件12处于接通状态的电压(扫描电压)施加时间例如为1～2微秒。如果所加时间为这个左右，则无目视上的问题。据此，处于第n个的第一电极11上的双向二端子元件12成为接通状态，与第n个的第一电极11对应设置的像素电极14与第n个第一电极11电连接。极短时间在第n个第一电极11上加15V电压之后，对第n个第一电极11所加电压作成0V。
在第n个第一电极11上加扫描电压期间，在与第一电极11正交的多个第二电极17的每一电极加上所希望的电压(信号电压)。
在选择第n个第一电极11期间，与第n个第一电极11连接的各自的像素电极14和与这些像素电极14的每一个对置的第二电极36之间的发光层35上流过与第二电极36上所加的希望电压对应的电流，并发光。
其次，为了在所希望的时间后停止发光，通过在第n个的第一电极11上加1～2微秒左右+5V左右的电压，与第n个第一电极11上的像素电极14连接的双向二端子元件12内流过的电流倒相或减少，据此，双向二端子元件12成为断开状态，停止发光。从第n个第一电极11上加-15V电压开始到加+5V电压终止的时间例如取1/(60×k)秒。
接着在第n个第一电极11加上电压开始1/(60×k)秒后，通过对第(n+1)个第一电极11也进行与上述同样的操作，在第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极36之间的有机EL层35发光。通过对其k次顺序重复，进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。
在第二电极36连接Alq3等的发光材料、像素电极14连接铜酞菁等的空穴注入层的情况下，也可以使上述所加电压的极性作成完全相反的极性。
在用图10所示的多孔质硅的显示装置100G的状况下，在第一电极11侧上加负极性电压，在第二电极36侧上加正极性电压，通过与上述同样的驱动方法，可以通过使多孔质硅层45发光而产生显示。
其次，边参照图16边说明16所示的微囊型电泳显示装置100C的驱动方法。在这里，双向二端子元件12的接通电压取50V，在显示媒体层20(微囊38)上所加电压取20V。
在全部k个第一电极11中的第n个第一电极11上极短时间加上作为双向二端子元件12的接通电压的-50V。用于使双向二端子元件12接通状态的电压(扫描电压)的所加时间例如为1～2微秒。据此，第n个第一电极11上的双向二端子元件12成为接通状态，与第n个第一电极11对应设置的像素电极14与第n个第一电极11电连接。在极短时间在第n个第一电极11上加15V电压后，对第n个第一电极11所加电压作成0V。
在第n个第一电极11上加扫描电压期间(即选择第n个第一电极11期间)，在与第一电极11正交的多个第二电极17之中，在包含进行白色显示像素的第二电极17上加20V。加信号电压的时间例如取500毫秒。
在选择第n个第一电极11期间，加到第二电极17上的所希望电压向在与第n个第一电极11连接的像素电极14和加上用于白色显示的电压的第二电极17之间的微囊38充电。如果对微囊38的充电充分地进行，则与各自的像素电极14连接的双向二端子元件12内流过的电流变小，一旦低于某电流值，则双向二端子元件12变为断开状态。据此，维持在第n个第一电极11上的像素电极14和与其对应的第二电极17之间的微囊38上的充电电压，进行白色显示。因为双向二端子12处于断开状态，即使第二电极17的电压变化，在与第n个第一电极11对应的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的微囊38上所加的电压也不变化。
对第n个第一电极中进行兰色显示的像素，向第n个第一电极11加上用于白色显示的上述电压开始500毫秒后，在第n个第一电极11上加50V电压，在第二电极17上加-20V电压。加信号电压的时间与上述同样取500毫秒。
向第n个第一电极11加电压开始500×2毫秒后，通过对第(n+1)个第一电极11也进行与上述同样的操作，在第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的微囊38上也充电到希望的电压。
通过对此k次顺序重复，进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。构成1画面必要的时间为(500×2k)毫秒。
图7所示的调色剂显示装置100D通过与上述电泳显示装置100C同样的驱动方法驱动。可是，在第二电极17上加信号电压的时间也可以为1毫秒左右。调色剂显示装置100D进行黑白显示。
图8所示的扭转球显示装置100也通过与上述电泳显示装置100C同样的驱动方法驱动。可是，对双向二端子元件12的接通电压取250V，第一电极11上所加扫描电压可以取±250V，在第二电极17上所加信号电压取±100V，信号电压所加时间取100毫秒即可。
图9所示的电致发光显示装置100F也通过与上述电泳显示装置100同样的驱动方法驱动。可是，对双向二端子元件12的接通电压取15V，在第一电极11上所加的扫描电压也可以取±15V，在第二电极17上所加的信号电压取±5V，信号电压所加时间取500毫秒。
在图11所示的光扫描型液晶显示装置100H的情况与上述液晶显示装置100A(图4)不同，在第一电极11上不加扫描电压，第一电极11常作成0V状态。取代在第一电极11上加扫描电压，光导入到光纤49，导入的光从高折射率部48a照射到双向二端子元件12，使双向二端子元件12成为接通状态。除了通过光选择第一电极以外，与上述液晶显示装置100A同样地驱动。
使用液晶显示装置以外的其它显示媒体层的显示装置也同样地作为光扫描型显示装置，进行同样地驱动。
其次，对用双向二端子元件(MIM元件)12″取代双向二端子元件(双向半导体开关元件)12的情况的驱动方法加以说明。
液晶显示装置100A可以如下所示驱动。参照图17，对双向二端子元件12″的接通电压取15V，在液晶层20上最大电压取5V，以加任意的色调电压为例加以说明。
在全部k个第一电极11之中的第n个第一电极11上加上作为双向二端子元件12″的接通电压的15V，与此同时在多个第二电极17的每一个上加所希望的电压(信号电压)。在图17中示出在第m个和第m+1个的第二电极17上加上的信号电压。信号电压的极性取与第n个第一电极11上所加的电压(扫描电压)相反的极性，所加的时间取1/(60×k)秒。根据以上所示，对应于与第二电极17和第n个第一电极11交叉的像素电极14的双向二端子元件12″成为导通状态，在第二电极17上所加的希望电压向处于各个的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的液晶层20充电。
接着，通过对第(n+1)个第一电极11也进行与上述同样的操作，在第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的液晶层20上充电到所希望的电压。
通过对此k次重复，可以进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。在这里，作为典型例，为了构成1画面(1桢)必要的时间取1/60秒。
优选使第n个和第(n+1)个的第一电极11上所加的扫描电压极性相反，可以得到高品质的图像。如果继续在液晶层20上加同符号的电压，则因为引起显示的“烘焙”，所以为显示下一画面(桢)所加的电压优选对第一电极11以及第二电极17的每一个取相反极性(桢倒相驱动或扫描场倒相驱动)。
图5所示的有机EL显示装置100B进行如下所示驱动。对双向二端子元件12″的接通电压取-15V，在有机EL层(发光层)35上所加电压取在0～+5V的任意值的情况下的驱动方法参照图18加以说明。
在全部k个的第一电极11中的第n个加上作为双向二端子元件12″的接通电压的-15V。与此同时，在多个第二电极17的每一个上加所希望的电压(信号电压)。图18示出第m个和第m+1个的第二电极17上所加的信号电压。加信号电压的时间取1/(60×k)秒。据以上所述，与第二电极36和第n个第一电极交叉的像素电极14所对应的双向二端子元件12″成为导通状态，处在各个的像素电极14和各自的对置的第二电极36之间的发光层35流过与第二电极36上所加的希望电压对应的电流，并发光。
接着，通过对第(n+1)个第一电极也进行与上述同样的操作，使第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极36之间的发光层35发光。通过对此k次顺序重复，进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。
用图10所示的多孔质硅的显示装置100G的情况下，在第一电极11侧加负极性电压，在第二电极36侧加正极性电压，通过与上述同样的驱动，可以通过使多孔质硅层45发光进行显示。
其次，参照图19说明6所示的微囊型电泳显示装置100C的驱动方法。在这里，双向二端子元件12″的接通电压取12V，在显示媒体20(微囊38)上所加电压取20V。
全部k个第一电极11中的第n个第一电极11加上作为双向二端子元素12″的接通电压的-50V。加扫描电压的时间取500毫秒。在第n个第一电极11上加扫描电压期间，在与第一电极11交叉的多个第二电极17中在包含进行白色显示的像素的第二电极17上加20V。根据以上所述，与第二电极17和第n个第一电极11交叉的像素电极14所对应的双向二端子元件12″成为导通状态，加到第二电极17上的希望电压向处于各个的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的微囊38充电。接着，在第n个第一电极11之中对进行兰色显示的像素，从第n个第一电极11上加上述电压(-50V)开始500毫秒后，在第n个第一电极11上加50V电压，与此同时在多个第二电极17内只对兰色显示像素的第二电极17加-20V电压。所加时间与上述同样取500毫秒。
从第n个第一电极11上加扫描电压开始(500×2)毫秒后，对第(n+1)个第一电极11也通过与上述同样的操作，对在第(n+1)个第一电极11上的像素电极14和与其对置的第二电极17之间的微囊38也充电到希望的电压。通过对此k次顺序重复，进行1画面(1桢或1扫描场)的显示。构成1画面必要的时间为(500×2k)毫秒。
图7所示的调色剂显示装置100D通过与上述电泳显示装置100C相同的驱动方法驱动。可是，第二电极17上施加信号电压的时间也可以是1毫秒左右。调色剂显示装置100D进行黑白显示。
图8所示的扭转球显示装置100E也通过与上述电泳显示装置100C同样的驱动方法驱动。可是，对双向二端子元件12″的接通电压取250V，在第一电极11上加的扫描电压也可以取±250V，第二电极1 7上所加的信号电压取±100V，信号电压的施加时间取100毫秒即可。
图9所示的电致发光显示装置100F也通过与上述电泳显示装置100C同样的驱动方法驱动。可是，对双向二端子元件12的接通电压取15V，在第一电极11上加的扫描电压也可以取±15V，第二电极17上所加的信号电压取±5V，信号电压所加时间取500毫秒即可。
如上述所示，作为本发明的显示装置的双向二端子元件可以用双向半导体开关元件或MIM元件。可是，从显示品质的观点看，优选用半导体开关元件。对此参照图20(a)及(b)加以说明。图20(a)是概略地示出半导体开关元件的电压-电流特性的图，图20(b)是概略地示出MIM元件的电压-电流特性的图。
正如图20(a)所示，半导体开关元件一旦加上大于阈值的电压，处于接通(ON)状态(低阻抗状态)，则成为正向偏置的二极管，处于接通(ON)状态的电压-电流特性完全与阈值电压没有关系。由于这样的特征，所以半导体开关元件称为双稳定元件。因此，半导体开关元件的阈值电压，即使由于制造工艺等的主要因素而波动，也不影响显示品质。
与此相反，MIM元件如图20(b)所示，一旦成为接通(ON)状态的阈值波动，则流过MIM元件的电流波动。因此一旦MIM元件的阈值电压由于制造工艺等的主要因素而波动，则影响显示品质。
根据本发明，则可以通过比现有方式简便的方法制造的同时，提供显示品质优良的有源矩阵显示装置以及那样的显示装置的制造方法。尤其是，根据本发明，则因为抑制了因第一电极和像素电极之间的寄生电容而产生的显示品质低下，所以在高精细显示装置中起着尤为显著的效果。
权利要求
1.一种显示装置，具有多个第一电极、经至少一个双向二端子元件各自与所述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极、和多个第二电极、和在所述多个像素电极和所述多个第二电极之间设置的显示媒体层，其特征在于，所述多个第一电极的每个电极具有在与所述多个像素电极重叠区域的至少一部分处形成有开口部的电极层。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电极层具有形成开口部的透明导电层、和在所述透明导电层的侧面形成的金属层。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述多个像素电极的每个和所述至少一个双向二端子元件的配置关系是随机的。
4.根据权利要求1～3之任一项所述的显示装置，其特征在于，所述至少1个双向二端子元件是具有一对电极和在所述一对电极之间形成半导体叠层构造的双向半导体开关元件。
5.根据权利要求1～3之任一项所述的显示装置，其特征在于，所述至少1个双向二端子元件是具有一对电极和在所述一对电极之间形成有绝缘层的MIM元件。
6.根据权利要求4或5所述的显示装置，其特征在于，所述多个第一电极的每个和所述至少一个双向二端子元件经在所述至少一个双向二端子元件的所述一对电极内的一方和所述第一电极之间设置的导电性树脂层电连接。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述导电性树脂层包含导电性材料和感光性树脂。
8.根据权利要求1～7之任一项所述的显示装置，其特征在于，所述开口部具有比所述多个双向二端子元件宽度更窄的宽度。
9.一种显示装置的制造方法，该显示装置具有多个第一电极、经至少1个双向二端子元件各自与所述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极、多个第二电极、在所述多个像素电极和所述多个第二电极之间设置的显示媒体层，其特征在于，该制造方法包含以下各工序(a)在基板的主面上形成多个第一电极的工序，这些第一电极具有形成了开口部的电极层；(b)准备具有各自相互对置的一对电极的多个双向二端子元件的工序；(c)按照各自经所述一对电极内的一方电极与所述多个第一电极的任一个电连接的方式，在所述多个第一电极上配置所述多个双向二端子元件的工序；(d)各自经所述多个双向二端子元件的至少1个元件与所述多个第一电极的任一个电连接的多个像素电极的形成工序；和e)按照经在所述多个像素电极和多个第二电极之间的显示媒体层而相互对置的方式，设置所述多个第二电极和所述显示媒体层的工序。
10.根据权利要求9所述的显示装置的制造方法，其特征在于，工序(a)包含(a-1)在所述基板的主面上形成包含开口部的透明导电层的工序；和(a-2)在所述透明导电层的侧面用电镀法形成金属层的工序。
11.根据权利要求9或10所述的显示装置的制造方法，其特征在于，工序c包含(c-1)在包含导电性材料和树脂材料的涂布材料中以预定密度分散所述多个双向二端子元件的工序；(c-2)将包含所述多个双向二端子元件的所述涂布材料附加到所述基板的所述多个第一电极上的工序；(c-3)将在所述基板的所述多个第一电极和所述多个双向二端子元件之间存在的所述涂布材料有选择地保留的工序。
12.根据权利要求9～11之任一项所述的显示装置的制造方法，其特征在于，工序d包含(d-1)按照覆盖配置在所述多个第一电极上的所述多个双向二端子元件的方式，附加绝缘材料的工序；(d-2)通过有选择地除去所述多个双向二端子元件上的绝缘材料，使所述多个双向二端子元件的每一个的另一方电极露出的工序；(d-3)形成各自与所述露出的所述另一方电极电连接的多个像素电极的工序。
13.根据权利要求12所述的显示装置的制造方法，其特征在于，所述绝缘材料包含负型感光性树脂，使所述另一方电极露出的工序包含从所述基板的背面侧进行光照射的工序。
14.根据权利要求9～13之任一项所述的显示装置的制造方法，其特征在于，所述多个双向二端子元件是多个双向半导体开关元件。
15.一种有源矩阵基板，具有基板、在所述基板上形成的多个第一电极、各自经至少1个双向二端子元件与所述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极，其特征在于，所述多个第一电极的每一个具有在与所述多个像素电极重叠的区域的至少一部分处形成有开口部的电极层。
16.一种有源矩阵基板的制造方法，该有源矩阵基板具有基板、在所述基板上形成的多个第一电极、各自经至少1个双向二端子元件与所述多个第一电极的任一电极电连接的多个像素电极，其特征在于，该制造方法包含以下工序，(a)在基板的主面上形成多个第一电极的工序，该第一电极具有形成开口部的电极层；(b)准备好各自具有相互对置的一对电极的多个双向二端子元件的工序；(c)按照各自经所述一对电极内一方的电极与所述多个第一电极的任一电极电连接的方式，在所述多个第一电极上配置所述多个双向二端子元素的工序；和(d)各自经所述多个双向二端子元件内至少一个元件而与所述多个第一电极的任一个电极电连接的多个像素电极的形成工序。
全文摘要
本发明提供比一种现有方式更简便的方法制造得到的有源矩阵型显示装置，其解决手段如下显示装置(100)具有多个第一电极(11)、和各自经至少一个双向二端子元件(12)与多个第一电极的任一个电连接的多个像素电极(14)、和多个第二电极(17)、和在多个像素电极(14)和多个第二电极(17)之间设置的显示媒体层。第一电极(11)具有在与像素电极(14)重叠的区域的至少一部分上形成开口部(11a)的电极层(11b)，据此抑制因寄生电容引起的显示品质的下降。
文档编号H01L27/12GK1477909SQ0314127
公开日2004年2月25日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月3日
发明者原猛, 杉原利典, 典, 猛 原 申请人:夏普株式会社