構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法
【課題】 半導体回路とカラーフィルターの位置合わせが容易な構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなる保護層を形成した。前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
【解決手段】 実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなる保護層を形成した。前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子デバイスの駆動用トランジスタとして、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いた薄膜トランジスタが用いられてきた。
しかしながら、アモルファスシリコンや多結晶シリコンは不透明であり、また可視光領域において光感度を持つため、遮光膜が必要となる。そのため薄膜トランジスタやその配線等の半導体回路(以下、半導体回路とよぶ)は視認性の問題となるためディスプレイ観察側から見るとディスプレイ表示要素の裏側に設置されてきた。
反射型液晶表示装置や電気泳動表示装置等の反射型の表示装置のカラー化においては一般的にはカラーフィルターが用いられるが、上記の理由により、カラーフィルターと薄膜トランジスタ基板の間に液晶封入層や電気泳動粒子層が形成される（特許文献１参照）。
しかしながら、この位置にカラーフィルターおよび半導体回路基板が形成されると、例えば液晶の場合は、液晶を封入した後、半導体回路とカラーフィルターとの間に液晶を介在させた状態で位置合わせする必要があり、高い精度を得るためには困難が伴い、コスト上昇や歩留まり低下の原因となっている。
【特許文献１】特開２００５−２２４９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体回路とカラーフィルターの位置合わせが容易な構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、実質的に透明な板状の基材と、前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路とを備え、前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有することを特徴とする構造体である。
請求項１の発明によれば、カラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を設けることで、視認性に影響を与えず、かつカラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易にできるようになる。
請求項２の発明は、実質的に透明な板状の基材と、前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に設けられ前記半導体回路によって駆動される反射型ディスプレイ表示要素とを備え、前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有することを特徴とする反射型表示装置である。
請求項２の発明によれば、カラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を設けることで、視認性に影響を与えず、かつカラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易にできるようになる。また、従来の反射型画像表示装置ではカラーフィルター用の基材と半導体回路用の基材の２枚の基材が必要であったが、本発明の反射型表示装置では基材が一枚で済むため基材のコストが削減できる上、画像表示装置の重量も軽くなる。
請求項３の発明は、前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が金属酸化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置である。
請求項３の発明によれば、金属酸化物半導体を使用することで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
請求項４の発明は、前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が有機物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置である。
請求項４の発明によれば、有機物を主成分とする材料を用いることで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
請求項５の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程とを含むことを特徴とする半導体回路の製造方法である。
請求項６の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程とを含むことを特徴とする半導体回路の製造方法である。
請求項７の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程とを含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法である。
請求項８の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程とを含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法である。
請求項５乃至８の発明によれば、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易になり、製造コストを下げることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、実質的に透明な基材上に設けられたカラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を形成し、反射型ディスプレイ要素の前面に配置したので、視認性に影響を与えることなく、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易になり製造コストを低減する上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施形態を図示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に本発明の一実施形態を示す。この図は本発明の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
カラーフィルターおよび実質的に透明な半導体回路を形成する基材は実質的に透明でなければならない。ここで実質的に透明とは可視光である波長領域４００nm〜７００nmの範囲内で透過率が７０%以上であることである。
具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。
これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。また基材が有機物フィルムである場合は、素子の耐久性を上げるために透明のガスバリア層を形成することも好ましい。ガスバリア層としてはAl２O３、SiO２、SiN、SiON、SiC、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)などが上げられるがこれらに限定されるものではない。またこれらのガスバリア層は二層以上積層して使用することもできる。またガスバリア層は有機物フィルム基板の片面だけに付与してもよいし、両面に付与しても構わない。ガスバリア層は蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、ホットワイヤーCVD法、ゾルゲル法などで形成されるが、これらに限定されるものではない。
【０００７】
本発明の実質的に透明な半導体回路に用いる、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、補助コンデンサー電極、画素電極、走査線電極、信号線電極には、酸化インジウム(In２O３)、酸化スズ(SnO２)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn２O４)、酸化カドミウムスズ(Cd２SnO４)、酸化亜鉛スズ(Zn２SnO４)、酸化インジウム亜鉛(In-Zn-O)等の酸化物材料でもよい。またこの酸化物材料に不純物をドープしたものも好適に用いられる。
例えば、酸化インジウムにスズ(Sn)やモリブデン(Mo)、チタン(Ti)をドープしたもの、酸化スズにアンチモン(Sb)やフッ素(F)をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム(Ga)をドープしたものなどである。この中では特に酸化インジウムにスズ(Sn)をドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が高い透明性と低い抵抗率のために特に好適に用いられる。
また上記導電性酸化物材料とAu、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Liなどの金属の薄膜を複数積層したものも使用できる。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜 / 金属薄膜 / 導電性酸化物薄膜の順に積層した３層構造が特に好適に用いられる。また金属薄膜層での光反射や光吸収が表示装置の視認性を妨げないために金属薄膜層はできる限り薄くすることが好ましい。具体的には１ nm以上２０ nm以下であることが望ましい。
またPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)等の有機導電性材料も好適に用いることができる。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、補助コンデンサー電極、画素電極、走査線電極、信号線電極は同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにゲート電極と補助コンデンサー電極、ソース電極とドレイン電極は同一の材料であることがより望ましい。これらの透明電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されるものではない。
【０００８】
本発明の表示装置に用いる実質的に透明な半導体活性層としては酸化物半導体材料、もしくは有機物半導体材料が好適に使用できる。
酸化物半導体材料は亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン(WO)、酸化亜鉛ガリウムインジウム(In-Ga-Zn-O)等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが２.８eV以上、好ましくはバンドギャップが３.２eV以上であることが望ましい。
これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶/アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。半導体層の膜厚は少なくとも２０nm以上が望ましい。酸化物半導体層はスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法、MBE (Molecular Beam Epitaxy)法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成されるが、好ましくはスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法である。スパッタ法ではRFマグネトロンスパッタ法、DCスパッタ法、真空蒸着では加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法、CVD法ではホットワイヤーCVD法、プラズマCVD法などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０００９】
有機物半導体材料としては、ペンタセンやテトラセンなどのアセン類、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(NTCDA)やナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(NTCDI)、あるいはポリチオフェンやポリアニリン、ポリ-p-フェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチエニレンビニレンといった共役高分子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが２.８eV以上、好ましくはバンドギャップが３.２eV以上であることが望ましい。これらの有機半導体材料は、スクリーン印刷、反転印刷、インクジェット法、スピンコート、ディプコート、蒸着法等で形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
本発明で用いられる薄膜トランジスタのゲート絶縁膜８に用いる材料は、特に限定しないが、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA (ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
ゲートリーク電流を抑えるためには、絶縁材料の抵抗率は１０１１Ωｃｍ以上、望ましくは１０１４Ωｃｍ以上であることが好ましい。絶縁層は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷などの方法を用いて形成される。絶縁層の厚さは５０nm〜２μmであることが望ましい。これらのゲート絶縁膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わないし、また成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
【００１１】
本発明で用いられる薄膜トランジスタの構成は特に限定されない。ボトムコンタクト型、トップコンタクト型のどちらであっても構わない。ただし有機半導体を用いる場合は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体の順に素子を作成するボトムコンタクト型が望ましい。なぜなら、有機半導体を形成してから次工程のプラズマプロセスなどに有機半導体を曝すと半導体層がダメージを受けるからである。また本発明で用いられる薄膜トランジスタ上に層間絶縁膜１２を設けさらにその上にドレイン電極と電気的に接続されている画素電極１３を設けることで、開口率を高くすることは好適に行われる。
【００１２】
層間絶縁膜１２としては絶縁性で実質的に透明であれば特に限定されない。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。層間絶縁膜はゲート絶縁膜と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。これらの層間絶縁膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
またボトムゲート構造の素子の場合は半導体層の上を覆うような保護膜を設けることも好ましい。保護膜を用いることで、半導体層が湿度などで経時変化を受けたり、層間絶縁膜から影響を受けたりすることを防ぐことができる。保護膜として酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、フッ素系樹脂等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの保護膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
【００１３】
本発明の画素電極は薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続していなければならい。具体的には、層間絶縁膜をスクリーン印刷などの方法でパターン印刷してドレイン電極の部分に層間絶縁膜を設けない方法などや、層間絶縁膜を全面に塗布し、そのあとレーザービーム等相関絶縁膜に穴を空ける方法などが挙げられる。
本発明で用いられるカラーフィルター４は赤色フィルター(R)、緑色フィルター(G)、青色カラーフィルター(B)の３種類、もしくは赤色フィルター(R)、緑色フィルター(G)、青色カラーフィルター(B)、白色カラーフィルター(W)から形成されていることが好ましいがこれらに限定されるものではない。
前記カラーフィルター着色層はその各色フィルター(R、G、BまたはR、G、B、W)をそれぞれ所定幅の線条(ストライプ)マトリクス状、または所定サイズの矩形マトリクス状等、適宜パターン状にパターニングされている。
言い換えると、カラーフィルターは、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有している。
また着色パターン形成後に、着色パターンを保護し、カラーフィルター層の凸凹を小さくするために、カラーフィルター層上に透明なオーバーコートが好適に設けられる。
【００１４】
本発明の反射型ディスプレイ表示要素としては、液晶を封入した反射型液晶表示装置、分散媒溶液と電荷を帯びた電気泳動粒子とを充填した電気泳動表示装置、分散媒溶液に分散された電荷を帯びた表面領域を有する回転粒子を充填した回転粒子表示装置、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入した粉流体を移動させる電子粉流体方式表示装置等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また本発明の反射型ディスプレイ表示要素は視認する側からみて薄膜トランジスタの裏に設けられているため、本発明の反射型ディスプレイ表示要素に付与される共通電極は透明導電膜であっても構わないし、また不透明な電極であっても構わない。
具体的には酸化インジウム(In２O３)、酸化スズ(SnO２)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn２O４)、酸化カドミウムスズ(Cd２SnO４)、酸化亜鉛スズ(Zn２SnO４)、酸化インジウム亜鉛(In-Zn-O)等の酸化物材料やAu、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Li、Ni、NiCrなどの金属などがあげられる。またこれらを複数組み合わせたものも好適に用いられる。また同様の理由から反射型ディスプレイ表示要素を構成する基材は透明であっても透明でなくても構わない。また可撓性基材であっても可撓性基材でなくても構わない。
具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。
また反射型ディスプレイ表示要素の基材に導電性の材料を用いて共通電極として代用することも可能である。具体的には薄SUS板、アルミフォイル、薄銅板などがあげられる。このように反射型ディスプレー前面板の基材として導電性材料を用いる場合は基材のディスプレーを設けない側に絶縁層もしくは絶縁材料を付与することが望ましい。
【００１５】
（実施例１）
図１および図２に本実施例の断面図を示す。図１は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図２は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなるオーバーコート層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
さらに、半導体活性層１１として、InGaZnO４ターゲットを用いアモルファスIn-Ga-Zn-O薄膜をRFスパッタ法で４０nm形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、リフトオフを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。
そして最後にITO膜をマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
各膜の作成条件を表１に示す。
こうして作成された実質的に透明な半導体回路の上に配向膜２２を塗布した。それに、共通電極としてITO薄膜を７０nm成膜したコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)上に配向膜２４を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材をスペーサーを介して配置し、その後そのスペーサー間に液晶を封入した。最後に、実質的に透明な基材３のカラーフィルターが形成されていない面に位相差板２０と偏光板２１を配置して実施例１の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
（実施例２）
図１および図２に本実施例の断面図を示す。
図１は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図３は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなるオーバーコート層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
さらに、半導体活性層１１として、意図的にドーパントを混入していないZnOターゲットを用いZnO薄膜をRFスパッタ法で４０nm形成し、所望の形状にパターニングした。
その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、リフトオフを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。そして最後にITO膜をマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
各膜の作成条件を表２に示す。
こうして作成された実質的に透明な半導体回路の上に配向膜２２を塗布した。
さらに導電性基材２７としてアルミフォイル(厚さ２５μm)を用い、アルミフォイル上に配向膜２４を塗布して半導体回路を形成した基材をスペーサーを介して配置し、その後そのスペーサー間に液晶を封入した。最後に、実質的に透明な基材３のカラーフィルターが形成されていない面に、位相差板２０と偏光板２１を配置して実施例２の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００１８】
【表２】
【００１９】
（実施例３）
図４および図５に本実施例の断面図を示す。
図４は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図５は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてPENフィルム(帝人社製Q６５ 厚さ１００μm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなる保護層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
その上に、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、パターニングを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
その後、ペンタセンを厚さ５０nm蒸着法にて形成し半導体活性層１１とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。
そして最後にITOをDCマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。各膜の作成条件を表３に示す。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
次にPENフィルム(帝人社製Q６５ 厚さ１００μm)の上に蒸着法で電極３７を５０nm形成し、その上に蒸着法でY２O３からなる絶縁膜２を１５０nm形成し、その上にリブ３３を形成し薄膜トランジスタ２と同じ大きさで仕切られたスペースを作製した。
そのスペース内へ負に摩擦帯電した白色着色粒子３４および正に摩擦帯電した黒色着色粒子３５を入れて、上記のカラーフィルターと位置合わせをして貼り合わせて、実施例３の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
実施例１、実施例２、実施例３で示したように、実質的に透明な基材上に設けられたカラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を形成し、反射型ディスプレイ表示要素の前面に配置することで、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易で製造コストの安い反射型表示装置を実現できる。
上記は一例であり、当業者であれば上記説明に基づいて種々の改良や変更が可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
【図２】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例による反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
【図５】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…反射型ディスプレイ表示要素、２…実質的に透明な半導体回路、３…実質的に透明な基材、４…カラーフィルター、５…第一の基材、６…ゲート電極、７…補助コンデンサー電極、８…ゲート絶縁膜、９…ソース電極、１０…ドレイン電極、１１…半導体活性層、１２…層間絶縁膜、１３…画素電極、１４…共通電極、２０…位相差板、２１…偏光膜、２２…配向膜１、２３…液晶、２４…配向膜２、２５…共通電極、２６…反射型ディスプレイ表示要素用基材、２７…導電性基材、３１…絶縁層１、３２…空気層、３３…リブ、３４…白色着色粒子、３５…黒色着色粒子、３６…絶縁層２、３７…電極、３８…反射型ディスプレイ前面板用基材２。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子デバイスの駆動用トランジスタとして、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いた薄膜トランジスタが用いられてきた。
しかしながら、アモルファスシリコンや多結晶シリコンは不透明であり、また可視光領域において光感度を持つため、遮光膜が必要となる。そのため薄膜トランジスタやその配線等の半導体回路(以下、半導体回路とよぶ)は視認性の問題となるためディスプレイ観察側から見るとディスプレイ表示要素の裏側に設置されてきた。
反射型液晶表示装置や電気泳動表示装置等の反射型の表示装置のカラー化においては一般的にはカラーフィルターが用いられるが、上記の理由により、カラーフィルターと薄膜トランジスタ基板の間に液晶封入層や電気泳動粒子層が形成される（特許文献１参照）。
しかしながら、この位置にカラーフィルターおよび半導体回路基板が形成されると、例えば液晶の場合は、液晶を封入した後、半導体回路とカラーフィルターとの間に液晶を介在させた状態で位置合わせする必要があり、高い精度を得るためには困難が伴い、コスト上昇や歩留まり低下の原因となっている。
【特許文献１】特開２００５−２２４９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体回路とカラーフィルターの位置合わせが容易な構造体、反射型表示装置、半導体回路の製造方法および反射型表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、実質的に透明な板状の基材と、前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路とを備え、前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有することを特徴とする構造体である。
請求項１の発明によれば、カラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を設けることで、視認性に影響を与えず、かつカラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易にできるようになる。
請求項２の発明は、実質的に透明な板状の基材と、前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に設けられ前記半導体回路によって駆動される反射型ディスプレイ表示要素とを備え、前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有することを特徴とする反射型表示装置である。
請求項２の発明によれば、カラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を設けることで、視認性に影響を与えず、かつカラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易にできるようになる。また、従来の反射型画像表示装置ではカラーフィルター用の基材と半導体回路用の基材の２枚の基材が必要であったが、本発明の反射型表示装置では基材が一枚で済むため基材のコストが削減できる上、画像表示装置の重量も軽くなる。
請求項３の発明は、前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が金属酸化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置である。
請求項３の発明によれば、金属酸化物半導体を使用することで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
請求項４の発明は、前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が有機物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置である。
請求項４の発明によれば、有機物を主成分とする材料を用いることで透明でかつ優れた特性を持つ薄膜トランジスタを実現できる。
請求項５の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程とを含むことを特徴とする半導体回路の製造方法である。
請求項６の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程とを含むことを特徴とする半導体回路の製造方法である。
請求項７の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程とを含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法である。
請求項８の発明は、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程とを含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法である。
請求項５乃至８の発明によれば、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易になり、製造コストを下げることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、実質的に透明な基材上に設けられたカラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を形成し、反射型ディスプレイ要素の前面に配置したので、視認性に影響を与えることなく、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易になり製造コストを低減する上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施形態を図示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に本発明の一実施形態を示す。この図は本発明の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
カラーフィルターおよび実質的に透明な半導体回路を形成する基材は実質的に透明でなければならない。ここで実質的に透明とは可視光である波長領域４００nm〜７００nmの範囲内で透過率が７０%以上であることである。
具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。
これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。また基材が有機物フィルムである場合は、素子の耐久性を上げるために透明のガスバリア層を形成することも好ましい。ガスバリア層としてはAl２O３、SiO２、SiN、SiON、SiC、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)などが上げられるがこれらに限定されるものではない。またこれらのガスバリア層は二層以上積層して使用することもできる。またガスバリア層は有機物フィルム基板の片面だけに付与してもよいし、両面に付与しても構わない。ガスバリア層は蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、ホットワイヤーCVD法、ゾルゲル法などで形成されるが、これらに限定されるものではない。
【０００７】
本発明の実質的に透明な半導体回路に用いる、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、補助コンデンサー電極、画素電極、走査線電極、信号線電極には、酸化インジウム(In２O３)、酸化スズ(SnO２)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn２O４)、酸化カドミウムスズ(Cd２SnO４)、酸化亜鉛スズ(Zn２SnO４)、酸化インジウム亜鉛(In-Zn-O)等の酸化物材料でもよい。またこの酸化物材料に不純物をドープしたものも好適に用いられる。
例えば、酸化インジウムにスズ(Sn)やモリブデン(Mo)、チタン(Ti)をドープしたもの、酸化スズにアンチモン(Sb)やフッ素(F)をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウム(Ga)をドープしたものなどである。この中では特に酸化インジウムにスズ(Sn)をドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が高い透明性と低い抵抗率のために特に好適に用いられる。
また上記導電性酸化物材料とAu、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Liなどの金属の薄膜を複数積層したものも使用できる。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜 / 金属薄膜 / 導電性酸化物薄膜の順に積層した３層構造が特に好適に用いられる。また金属薄膜層での光反射や光吸収が表示装置の視認性を妨げないために金属薄膜層はできる限り薄くすることが好ましい。具体的には１ nm以上２０ nm以下であることが望ましい。
またPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)等の有機導電性材料も好適に用いることができる。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、補助コンデンサー電極、画素電極、走査線電極、信号線電極は同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにゲート電極と補助コンデンサー電極、ソース電極とドレイン電極は同一の材料であることがより望ましい。これらの透明電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができるが、これらに限定されるものではない。
【０００８】
本発明の表示装置に用いる実質的に透明な半導体活性層としては酸化物半導体材料、もしくは有機物半導体材料が好適に使用できる。
酸化物半導体材料は亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン(WO)、酸化亜鉛ガリウムインジウム(In-Ga-Zn-O)等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが２.８eV以上、好ましくはバンドギャップが３.２eV以上であることが望ましい。
これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶/アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。半導体層の膜厚は少なくとも２０nm以上が望ましい。酸化物半導体層はスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法、MBE (Molecular Beam Epitaxy)法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成されるが、好ましくはスパッタ法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法、CVD法である。スパッタ法ではRFマグネトロンスパッタ法、DCスパッタ法、真空蒸着では加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング法、CVD法ではホットワイヤーCVD法、プラズマCVD法などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０００９】
有機物半導体材料としては、ペンタセンやテトラセンなどのアセン類、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物(NTCDA)やナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(NTCDI)、あるいはポリチオフェンやポリアニリン、ポリ-p-フェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリチエニレンビニレンといった共役高分子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが２.８eV以上、好ましくはバンドギャップが３.２eV以上であることが望ましい。これらの有機半導体材料は、スクリーン印刷、反転印刷、インクジェット法、スピンコート、ディプコート、蒸着法等で形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
本発明で用いられる薄膜トランジスタのゲート絶縁膜８に用いる材料は、特に限定しないが、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA (ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
ゲートリーク電流を抑えるためには、絶縁材料の抵抗率は１０１１Ωｃｍ以上、望ましくは１０１４Ωｃｍ以上であることが好ましい。絶縁層は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷などの方法を用いて形成される。絶縁層の厚さは５０nm〜２μmであることが望ましい。これらのゲート絶縁膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わないし、また成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
【００１１】
本発明で用いられる薄膜トランジスタの構成は特に限定されない。ボトムコンタクト型、トップコンタクト型のどちらであっても構わない。ただし有機半導体を用いる場合は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体の順に素子を作成するボトムコンタクト型が望ましい。なぜなら、有機半導体を形成してから次工程のプラズマプロセスなどに有機半導体を曝すと半導体層がダメージを受けるからである。また本発明で用いられる薄膜トランジスタ上に層間絶縁膜１２を設けさらにその上にドレイン電極と電気的に接続されている画素電極１３を設けることで、開口率を高くすることは好適に行われる。
【００１２】
層間絶縁膜１２としては絶縁性で実質的に透明であれば特に限定されない。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。層間絶縁膜はゲート絶縁膜と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。これらの層間絶縁膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
またボトムゲート構造の素子の場合は半導体層の上を覆うような保護膜を設けることも好ましい。保護膜を用いることで、半導体層が湿度などで経時変化を受けたり、層間絶縁膜から影響を受けたりすることを防ぐことができる。保護膜として酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiNxOy)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、フッ素系樹脂等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの保護膜は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。
【００１３】
本発明の画素電極は薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続していなければならい。具体的には、層間絶縁膜をスクリーン印刷などの方法でパターン印刷してドレイン電極の部分に層間絶縁膜を設けない方法などや、層間絶縁膜を全面に塗布し、そのあとレーザービーム等相関絶縁膜に穴を空ける方法などが挙げられる。
本発明で用いられるカラーフィルター４は赤色フィルター(R)、緑色フィルター(G)、青色カラーフィルター(B)の３種類、もしくは赤色フィルター(R)、緑色フィルター(G)、青色カラーフィルター(B)、白色カラーフィルター(W)から形成されていることが好ましいがこれらに限定されるものではない。
前記カラーフィルター着色層はその各色フィルター(R、G、BまたはR、G、B、W)をそれぞれ所定幅の線条(ストライプ)マトリクス状、または所定サイズの矩形マトリクス状等、適宜パターン状にパターニングされている。
言い換えると、カラーフィルターは、実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有している。
また着色パターン形成後に、着色パターンを保護し、カラーフィルター層の凸凹を小さくするために、カラーフィルター層上に透明なオーバーコートが好適に設けられる。
【００１４】
本発明の反射型ディスプレイ表示要素としては、液晶を封入した反射型液晶表示装置、分散媒溶液と電荷を帯びた電気泳動粒子とを充填した電気泳動表示装置、分散媒溶液に分散された電荷を帯びた表面領域を有する回転粒子を充填した回転粒子表示装置、気体中に固体状物質が分散質として安定に浮遊するエアロゾル状態で高流動性を示す粉流体を封入した粉流体を移動させる電子粉流体方式表示装置等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また本発明の反射型ディスプレイ表示要素は視認する側からみて薄膜トランジスタの裏に設けられているため、本発明の反射型ディスプレイ表示要素に付与される共通電極は透明導電膜であっても構わないし、また不透明な電極であっても構わない。
具体的には酸化インジウム(In２O３)、酸化スズ(SnO２)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn２O４)、酸化カドミウムスズ(Cd２SnO４)、酸化亜鉛スズ(Zn２SnO４)、酸化インジウム亜鉛(In-Zn-O)等の酸化物材料やAu、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Li、Ni、NiCrなどの金属などがあげられる。またこれらを複数組み合わせたものも好適に用いられる。また同様の理由から反射型ディスプレイ表示要素を構成する基材は透明であっても透明でなくても構わない。また可撓性基材であっても可撓性基材でなくても構わない。
具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英等を使用することができる。これらは単独の基材として使用してもよいが、二種以上を積層した複合基材を使用することもできる。
また反射型ディスプレイ表示要素の基材に導電性の材料を用いて共通電極として代用することも可能である。具体的には薄SUS板、アルミフォイル、薄銅板などがあげられる。このように反射型ディスプレー前面板の基材として導電性材料を用いる場合は基材のディスプレーを設けない側に絶縁層もしくは絶縁材料を付与することが望ましい。
【００１５】
（実施例１）
図１および図２に本実施例の断面図を示す。図１は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図２は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなるオーバーコート層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
さらに、半導体活性層１１として、InGaZnO４ターゲットを用いアモルファスIn-Ga-Zn-O薄膜をRFスパッタ法で４０nm形成し、所望の形状にパターニングした。その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、リフトオフを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。
そして最後にITO膜をマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
各膜の作成条件を表１に示す。
こうして作成された実質的に透明な半導体回路の上に配向膜２２を塗布した。それに、共通電極としてITO薄膜を７０nm成膜したコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)上に配向膜２４を塗布して薄膜トランジスタを形成した基材をスペーサーを介して配置し、その後そのスペーサー間に液晶を封入した。最後に、実質的に透明な基材３のカラーフィルターが形成されていない面に位相差板２０と偏光板２１を配置して実施例１の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
（実施例２）
図１および図２に本実施例の断面図を示す。
図１は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図３は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてコーニング社製無アルカリガラス１７３７(厚さ０.５mm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなるオーバーコート層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
さらに、半導体活性層１１として、意図的にドーパントを混入していないZnOターゲットを用いZnO薄膜をRFスパッタ法で４０nm形成し、所望の形状にパターニングした。
その上に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、リフトオフを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。そして最後にITO膜をマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
各膜の作成条件を表２に示す。
こうして作成された実質的に透明な半導体回路の上に配向膜２２を塗布した。
さらに導電性基材２７としてアルミフォイル(厚さ２５μm)を用い、アルミフォイル上に配向膜２４を塗布して半導体回路を形成した基材をスペーサーを介して配置し、その後そのスペーサー間に液晶を封入した。最後に、実質的に透明な基材３のカラーフィルターが形成されていない面に、位相差板２０と偏光板２１を配置して実施例２の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００１８】
【表２】
【００１９】
（実施例３）
図４および図５に本実施例の断面図を示す。
図４は本実施例の反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図、図５は本実施例の反射型表示装置の概略断面図である。
実質的に透明な板状の基材３としてPENフィルム(帝人社製Q６５ 厚さ１００μm)を用い、その厚さ方向の一方の面にR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルター層４を形成し、そのうえに透明樹脂からなる保護層を形成した。
続いて、カラーフィルター上に、言い換えると、カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、ITO薄膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成した。
そして、該ITO薄膜をカラーフィルター層の各画素と位置合わせをしながら、所望の形状にパターニングし、ゲート電極６および補助コンデンサー電極７とした。
さらにその上に窒化シリコン(Si３N４)のターゲットを用いてRFスパッタ法でSiON薄膜を１５０nm形成し、ゲート絶縁膜８とした。
その上に、ITO膜をDCマグネトロンスパッタ法で５０nm形成し、パターニングを行いソース電極９およびドレイン電極１０とした。
その後、ペンタセンを厚さ５０nm蒸着法にて形成し半導体活性層１１とした。
さらに、印刷法を用いてエポキシ系樹脂を５μmパターン印刷し、層間絶縁膜１２を形成した。
そして最後にITOをDCマグネトロンスパッタ法で１００nm成膜しパターニングを行い、画素電極１３とした。各膜の作成条件を表３に示す。
言い換えると、前記カラーフィルターが基材３の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設けた。
次にPENフィルム(帝人社製Q６５ 厚さ１００μm)の上に蒸着法で電極３７を５０nm形成し、その上に蒸着法でY２O３からなる絶縁膜２を１５０nm形成し、その上にリブ３３を形成し薄膜トランジスタ２と同じ大きさで仕切られたスペースを作製した。
そのスペース内へ負に摩擦帯電した白色着色粒子３４および正に摩擦帯電した黒色着色粒子３５を入れて、上記のカラーフィルターと位置合わせをして貼り合わせて、実施例３の表示装置を作製した。
これにより、表示装置は、その視認側から見て、実質的に透明な基板、カラーフィルター、実質的に透明な薄膜トランジスタおよび該トランジスタと電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成した配線からなることを特徴とする半導体回路、反射型ディスプレイ表示要素の順に配置されて構成されることになる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
実施例１、実施例２、実施例３で示したように、実質的に透明な基材上に設けられたカラーフィルターの上に実質的に透明な半導体回路を形成し、反射型ディスプレイ表示要素の前面に配置することで、カラーフィルターと半導体回路の位置合わせが容易で製造コストの安い反射型表示装置を実現できる。
上記は一例であり、当業者であれば上記説明に基づいて種々の改良や変更が可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
【図２】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例による反射型表示装置のほぼ１画素分の部分断面図である。
【図５】本発明の実施例による反射型表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…反射型ディスプレイ表示要素、２…実質的に透明な半導体回路、３…実質的に透明な基材、４…カラーフィルター、５…第一の基材、６…ゲート電極、７…補助コンデンサー電極、８…ゲート絶縁膜、９…ソース電極、１０…ドレイン電極、１１…半導体活性層、１２…層間絶縁膜、１３…画素電極、１４…共通電極、２０…位相差板、２１…偏光膜、２２…配向膜１、２３…液晶、２４…配向膜２、２５…共通電極、２６…反射型ディスプレイ表示要素用基材、２７…導電性基材、３１…絶縁層１、３２…空気層、３３…リブ、３４…白色着色粒子、３５…黒色着色粒子、３６…絶縁層２、３７…電極、３８…反射型ディスプレイ前面板用基材２。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に透明な板状の基材と、
前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路とを備え、
前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有する、
ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
実質的に透明な板状の基材と、
前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に設けられ前記半導体回路によって駆動される反射型ディスプレイ表示要素とを備え、
前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有する、
ことを特徴とする反射型表示装置。
【請求項３】
前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が金属酸化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が有機物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置。
【請求項５】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体回路の製造方法。
【請求項６】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体回路の製造方法。
【請求項７】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程と、
を含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法。
【請求項８】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程と、
を含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法。
【請求項１】
実質的に透明な板状の基材と、
前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路とを備え、
前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有する、
ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
実質的に透明な板状の基材と、
前記基材の厚さ方向の一方の面に設けられたカラーフィルターと、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に設けられた半導体回路と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に設けられ前記半導体回路によって駆動される反射型ディスプレイ表示要素とを備え、
前記半導体回路は、実質的に透明な薄膜トランジスタと、前記トランジスタに導通された電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成された配線とを有する、
ことを特徴とする反射型表示装置。
【請求項３】
前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が金属酸化物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタは、ソース、ドレイン、ゲートの各電極と、半導体活性層と、ゲート絶縁膜とを有し、前記半導体活性層が有機物を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の構造体または請求項２記載の反射型表示装置。
【請求項５】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体回路の製造方法。
【請求項６】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体回路の製造方法。
【請求項７】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程と、
を含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法。
【請求項８】
実質的に透明な板状の基材の厚さ方向の一方の面に、赤色フィルター、緑色フィルター、青色フィルター、白色フィルターが規則正しく配列されたフィルター配列パターンを有するカラーフィルターを設ける工程と、
前記カラーフィルターが前記基材の反対側に臨む面に、実質的に透明な薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに導通される電気的接点を有する実質的に透明な導電材料によって構成される配線とを有する半導体回路を、前記フィルター配列パターンと位置合わせを行って設ける工程と、
前記半導体回路が前記カラーフィルターの反対側に臨む面に反射型ディスプレイ表示要素を設ける工程と、
を含むことを特徴とする反射型表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２９８６０１（Ｐ２００７−２９８６０１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２４８８５（Ｐ２００６−１２４８８５）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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