JP2021027082A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタの発熱による損傷を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置ＤＳＰにおいて、絶縁基板１０と、絶縁基板１０上の有機膜１３と、絶縁基板１０と有機膜１３との間に位置し、半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを有するスイッチング素子ＳＷと、を備える。有機膜１３は、スイッチング素子ＳＷのソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥの間において、半導体層ＳＣと重なる位置に第１除去部ＲＭを有する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

一般に、素子基板と対向基板との間に電気泳動素子を挟持した電気泳動表示装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）が知られている。この電気泳動表示装置によれば、当該電気泳動表示装置に配列されている各画素に含まれる画素トランジスタを駆動することによって、当該各画素において例えば白色または黒色等を表示することができる。ところで、電気泳動表示装置は駆動電圧が大きく、上記した画素トランジスタにも高電圧が印加される。このため、電気泳動表示装置においては、画素トランジスタに印加される高電圧に起因する発熱により、特性異常または動作異常が生じる可能性がある。

特開２００９−４９０８０号公報 特開２０１０−２１７９１６号公報 特開２００６−３４９９０３号公報

本実施形態の目的は、薄膜トランジスタの発熱による損傷を抑制することが可能な表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、絶縁基板と、前記絶縁基板上の有機膜と、前記絶縁基板と前記有機膜との間に位置し、半導体層、ソース電極、及び、ドレイン電極を有するスイッチング素子と、を備え、前記有機膜は、前記スイッチング素子の前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間において、前記半導体層と重なる位置に第１除去部を有する、表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の表示装置の一構成例を示す平面図である。 図２は、図１に示した表示装置の画素を示す平面図である。 図３は、図２に示した画素のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 図４は、表示装置の各層に用いられる材料の熱伝導率を示す表である。 図５は、本実施形態の第１変形例を示す断面図である。 図６は、本実施形態の第２変形例を示す平面図である。 図７は、図６に示したスイッチング素子のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 図８は、本実施形態の第３変形例を示す平面図である。 図９は、図８に示したスイッチング素子のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。 図１０は、本実施形態の第４変形例を示す平面図である。 図１１は、本実施形態の第５変形例を示す断面図である。 図１２は、本実施形態の第６変形例を示す断面図である。 図１３は、本実施形態の第７変形例を示す平面図である。 図１４は、図１３に示した表示装置のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。
図中において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは互いに交差する方向であり、第３方向Ｚは第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと交差する方向である。一例では、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、互いに９０度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第３方向Ｚを示す矢印の先端に向かう方向を上方（あるいは、単に上）と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を下方（あるいは、単に下）と称する。また、第３方向Ｚを示す矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。

表示装置ＤＳＰは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、を備えている。表示装置ＤＳＰは、画像を表示する表示部ＤＡと、表示部ＤＡの周囲の非表示部ＮＤＡと、を備えている。表示部ＤＡは、平面視で第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２が重畳する領域に位置している。表示部ＤＡは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。非表示部ＮＤＡは、額縁状に形成されている。

図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの画素ＰＸを示す平面図である。
ここでは、画素ＰＸのうち、図１に示した第１基板ＳＵＢ１が備える主な要素のみを図示している。画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷと、反射膜Ｍと、画素電極ＰＥと、透明導電膜ＴＥと、放熱板ＨＳと、を備えている。また、放熱板ＨＳを単純に第１金属層ＨＳ、反射膜Ｍを単純に第２金属層Ｍと言い換えてもよい。
また、本説明において、画素ＰＸは画素電極ＰＥが形成される領域、と定義する。

スイッチング素子ＳＷは、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２と、半導体層ＳＣと、ソース電極ＳＥと、ドレイン電極ＤＥと、を備えている。図示したスイッチング素子ＳＷは、ダブルゲート構造であるが、シングルゲート構造であってもよい。また、スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣの上にゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２が配置されるトップゲート構造であってもよいし、半導体層ＳＣの下にゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２が配置されるボトムゲート構造であってもよい。

半導体層ＳＣは、その一端部ＳＣＡにおいてコンタクトホールＣＨ１を通じてソース線Ｓ１と電気的に接続され、また、その他端部ＳＣＢにおいてコンタクトホールＣＨ２を通じてドレイン電極ＤＥと電気的に接続されている。半導体層ＳＣは、一端部ＳＣＡと他端部ＳＣＢとの間において、ゲート線Ｇ１と交差している。

ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２は、ゲート線Ｇ１のうち、半導体層ＳＣと重畳する領域に相当する。図示した例では、ゲート線Ｇ１は、第１方向Ｘに沿って延出し、画素ＰＸの中央部を横切っている。ソース電極ＳＥは、ソース線Ｓ１のうち、半導体層ＳＣにコンタクトした領域を含む。図示した例では、ソース線Ｓ１は、第２方向Ｙに沿って延出し、画素ＰＸの左側端部に位置している。ドレイン電極ＤＥは、島状に形成され、ソース線Ｓ１及びＳ２の間に配置されている。

反射膜Ｍは、画素ＰＸにおいて、画素電極ＰＥ、透明導電膜ＴＥ、スイッチング素子ＳＷ、ゲート線Ｇ１、及び、ソース線Ｓ１と重畳している。反射膜Ｍは、各画素ＰＸにおいて島状に形成されている。また、島状に形成された反射膜Ｍは、画素電極ＰＥの外形よりも内側に収まるように、画素電極ＰＥよりも小さいものであってもよい。

透明導電膜ＴＥは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並んだ複数の画素ＰＸと重畳し、また、ゲート線Ｇ１及びソース線Ｓ１のいずれとも重畳している。透明導電膜ＴＥは、図１に示した表示部ＤＡの略全域に亘って形成されている。透明導電膜ＴＥは、例えば、非表示部ＮＤＡにおいてコモン電位が供給される。透明導電膜ＴＥ及び反射膜Ｍは、各画素ＰＸにおいて、ドレイン電極ＤＥと重畳する位置に開口部ＯＰを有している。開口部ＯＰは、スイッチング素子ＳＷに繋がっている。
また、透明導電膜ＴＥは、反射膜Ｍ同様に島状に形成されるものであってもよい。島状に形成された透明導電膜ＴＥは、画素電極ＰＥの外形よりも内側に収まるように、画素電極ＰＥよりも小さいものであってもよい。この場合、このように島状に形成された反射膜Ｍと島状に形成された透明導電膜ＴＥは図示しない金属配線によって他の画素の反射膜及び透明導電膜と接続されている。
本実施形態においては、透明導電膜ＴＥは表示部ＤＡの略全域に亘って形成されているものとして説明する。

画素電極ＰＥは、画素ＰＸにおいて、透明導電膜ＴＥ、反射膜Ｍ、スイッチング素子ＳＷ、ゲート線Ｇ１、及び、ソース線Ｓ１と重畳している。画素電極ＰＥは、コンタクトホールＣＨ３及び開口部ＯＰを通じてドレイン電極ＤＥと電気的に接続されている。図示した例では、画素電極ＰＥ及び反射膜Ｍは、略同等の面積であり略同一形状であるが、上述のように画素電極ＰＥの面積及び反射膜Ｍの面積は、互いに異なっていても良い。

平面視で、画素電極ＰＥと透明導電膜ＴＥとが重畳する部分は、各画素ＰＸの画素容量に相当する。図示した例では、透明導電膜ＴＥが画素ＰＸの略全面に亘って形成されているため、画素電極ＰＥが形成された領域（画素ＰＸ）の略全体が透明導電膜ＴＥと重畳し、画素容量を形成している。

放熱板ＨＳは、半導体層ＳＣと重なる位置に配置されている。また、放熱板ＨＳは、反射膜Ｍ、画素電極ＰＥ、透明導電膜ＴＥと重畳している。放熱板ＨＳは、ゲート線Ｇ１に対してドレイン電極ＤＥの反対側に位置している。また、放熱板ＨＳは、ソース線Ｓ１に対してドレイン電極ＤＥと同じ側に位置している。放熱板ＨＳは、平面視で第２方向Ｙの幅よりも第１方向Ｘの幅が大きい長方形状に形成されている。図３で後述するように、第１基板ＳＵＢ１は、スイッチング素子ＳＷを覆う有機膜１３を備えている。有機膜１３は、放熱板ＨＳと重なる位置において除去部ＲＭを有している。除去部ＲＭは、例えば、図示するように、平面視で第２方向Ｙの幅よりも第１方向Ｘの幅が大きい長方形状に形成されている。除去部ＲＭの第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。

図３は、図２に示した画素ＰＸのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。また、図４は、表示装置ＤＳＰの各層に用いられる材料の熱伝導率を示す表である。
第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、粘着層７０によって貼合されている。第１基板ＳＵＢ１は、絶縁基板１０と、絶縁膜１１乃至１３と、スイッチング素子ＳＷと、放熱板ＨＳと、反射膜Ｍと、透明導電膜ＴＥと、容量絶縁膜１４と、画素電極ＰＥと、を備えている。

絶縁基板１０は、絶縁性のガラスや樹脂などで形成されている。絶縁基板１０は、観察位置の反対側に位置しているため、不透明であってもよい。スイッチング素子ＳＷは、絶縁基板１０上に位置している。ゲート線Ｇ１と一体のゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２は、絶縁基板１０の上に位置し、絶縁膜１１によって覆われている。ゲート線Ｇ１、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

半導体層ＳＣは、絶縁膜１１の上に位置し、絶縁膜１２によって覆われている。半導体層ＳＣは、例えば、多結晶シリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体によって形成されてもよい。ソース線Ｓ１と一体のソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２の上に位置し、有機膜１３によって覆われている。すなわち、スイッチング素子ＳＷは、有機膜１３によって覆われている。ソース線Ｓ１、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、同一材料によって形成され、例えば、上記の金属材料を用いて形成されている。ソース電極ＳＥは、絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールＣＨ１を通じて、半導体層ＳＣにコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールＣＨ２を通じて、半導体層ＳＣにコンタクトしている。図示したスイッチング素子ＳＷは、ゲート電極ＧＥが半導体層ＳＣより下に位置したボトムゲート構造を有している。

放熱板ＨＳは、絶縁膜１２の上に位置し、有機膜１３によって覆われている。放熱板ＨＳは、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥと同層に位置している。すなわち、放熱板ＨＳ、ソース電極ＳＥ、及び、ドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２と有機膜１３との間の層に位置している。放熱板ＨＳは、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥと同一材料によって形成され、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。有機膜１３は、放熱板ＨＳと重なる位置に除去部ＲＭを有している。除去部ＲＭは、有機膜１３を放熱板ＨＳまで貫通している。

反射膜Ｍは、有機膜１３の上に位置している。反射膜Ｍは、例えば、第２基板ＳＵＢ２側からの入射光を反射する反射膜として機能するとともに、第２基板ＳＵＢ２側からスイッチング素子ＳＷに向かう光を遮る遮光膜としても機能する。反射膜Ｍは、例えば、アルミニウムなどの金属材料によって形成されている。具体例としては、反射膜Ｍは、アルミニウムとチタンとの積層体や、アルミニウムとモリブデンとの積層体などで形成されている。反射膜Ｍは、透明導電膜ＴＥに接することで、例えば、コモン電位が供給される。

透明導電膜ＴＥは、反射膜Ｍを覆っている。透明導電膜ＴＥは、画素容量を確保するための容量電極として機能する。透明導電膜ＴＥは、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。透明導電膜ＴＥは、容量絶縁膜１４によって覆われている。容量絶縁膜１４は、除去部ＲＭの内部において、放熱板ＨＳに接している。図示したように、透明導電膜ＴＥは、反射膜Ｍに接しているため、透明導電膜ＴＥ及び反射膜Ｍは電気的に接続されている。図示した例では、透明導電膜ＴＥ及び反射膜Ｍは、除去部ＲＭと重なる位置には形成されていない。なお、後述するように、透明導電膜ＴＥ及び反射膜Ｍは、除去部ＲＭと重なる位置に形成されていても良い。

画素電極ＰＥは、容量絶縁膜１４の上に位置している。画素電極ＰＥは、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成されている。画素電極ＰＥは、容量絶縁膜１４を介して透明導電膜ＴＥと対向している。画素電極ＰＥは、開口部ＯＰと重畳する位置において、有機膜１３及び容量絶縁膜１４を貫通するコンタクトホールＣＨ３を通じて、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。

本実施形態においては、絶縁膜１１、１２と容量絶縁膜１４は、いずれも、シリコン酸化物（ＳｉＯ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）などの無機絶縁材料によって形成されている。これらの絶縁膜１１、１２、容量絶縁膜１４は、それぞれが単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。容量絶縁膜１４は、透明導電膜ＴＥと画素電極ＰＥとの間に介在する容量絶縁膜に相当する。一例では、容量絶縁膜１４は、シリコン窒化物によって形成されている。有機膜１３は、有機絶縁材料によって形成されている。

第２基板ＳＵＢ２は、絶縁基材２０と、共通電極ＣＥと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間には電気泳動素子２１が位置している。絶縁基材２０は、絶縁性のガラスや樹脂などで形成されている。絶縁基材２０は、観察位置側に位置しているため、透明である。共通電極ＣＥは、電気泳動素子２１の上に配置されている。共通電極ＣＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成された透明電極である。共通電極ＣＥは、図１に示した表示部ＤＡの略全域に亘って形成されている。共通電極ＣＥは、例えば、非表示部ＮＤＡにおいてコモン電位が供給される。電気泳動素子２１は、画素電極ＰＥの上に配置されている。電気泳動素子２１は、ほとんど隙間なく配列された複数のマイクロカプセル３０によって形成されている。粘着層７０は、画素電極ＰＥと電気泳動素子２１との間に位置している。

マイクロカプセル３０は、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度の粒径を有する球状体である。図示した例では、スケールの関係上、１つの画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に、多くのマイクロカプセル３０が配置されているが、１辺の長さが数百μｍ程度の正方形状の画素ＰＸにおいては、１個〜１０個程度のマイクロカプセル３０が配置されている。

マイクロカプセル３０は、分散媒３１と、複数の黒色粒子３２と、複数の白色粒子３３とを備えている。黒色粒子３２及び白色粒子３３は、電気泳動粒子と称される場合もある。マイクロカプセル３０の外殻部（壁膜）３４は、例えば、アクリル樹脂等の透明な樹脂を用いて形成されている。分散媒３１は、マイクロカプセル３０内において、黒色粒子３２と、白色粒子３３とを分散させる液体である。黒色粒子３２は、例えば、アニリンブラック等の黒色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば正に帯電されている。白色粒子３３は、例えば、二酸化チタン等の白色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば負に帯電されている。これらの顔料には、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。また、黒色粒子３２及び白色粒子３３の代わりに、例えば赤色、緑色、青色、イエロー、シアン、マゼンタなどの顔料を用いてもよい。

上記構成の電気泳動素子２１において、画素ＰＸを黒表示させる場合、画素電極ＰＥが共通電極ＣＥよりも相対的に高電位に保持される。すなわち、共通電極ＣＥの電位を基準電位としたとき、画素電極ＰＥが正極性に保持される。これにより、正に帯電した黒色粒子３２が共通電極ＣＥに引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子３３が画素電極ＰＥに引き寄せられる。その結果、共通電極ＣＥ側からこの画素ＰＸを観察すると黒色が視認される。一方、画素ＰＸを白表示させる場合には、共通電極ＣＥの電位を基準電位としたとき、画素電極ＰＥが負極性に保持される。これにより、負に帯電した白色粒子３３が共通電極ＣＥ側へ引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子３２が画素電極ＰＥに引き寄せられる。その結果、この画素ＰＸを観察すると白色が視認される。

電気泳動素子２１を用いた表示装置ＤＳＰにおいては、高い駆動電圧が要求される。電気泳動素子２１を用いた表示装置ＤＳＰは、上述のようなモノクロ表示の例に限らず、フルカラー表示を行うものであってもよい。例えば特許文献２及び特許文献３にはフルカラー表示を可能とする電気泳動装置において３０Ｖ以上の高い駆動電圧が要求されることが記載されている。本実施形態においては、高電圧で駆動される表示装置として２５Ｖ以上で駆動される表示装置を想定する。例えば、表示装置ＤＳＰの駆動電圧は、約４０Ｖである。駆動電圧が高くなることにより、スイッチング素子ＳＷに流れる電流も大きくなり、半導体層ＳＣで生じる熱の排熱が追い付かず半導体層ＳＣの焼損を生じることがある。また、半導体層ＳＣは、有機膜１３によって覆われている。図４に示すように、有機膜１３の材料として用いられるアクリル樹脂の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、他のガラスや、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＳｉＮ、ＳｉＯ等と比べて小さい。つまり、第１基板ＳＵＢ１の層に用いられる材料のうち、特にアクリル系樹脂の熱伝導率は低く、発熱箇所を覆うようにアクリル系樹脂が存在すると、半導体層ＳＣで生じた熱が外部に排出され難い。

本実施形態によれば、表示装置ＤＳＰは、半導体層ＳＣと重なる位置に配置された放熱板ＨＳを備えている。放熱板ＨＳは、絶縁膜１２を介して半導体層ＳＣから熱を受け取り外部との熱交換によって半導体層ＳＣを冷却する。また、有機膜１３は、半導体層ＳＣ及び放熱板ＨＳと重なる位置において、除去部ＲＭを有している。熱伝導率が低い有機膜１３が除去されることによって、放熱板ＨＳから上方への排熱効率を向上することができる。また、除去部ＲＭは、有機膜１３のコンタクトホールＣＨ３を開孔する際に、同時工程で開孔される。そのため、製造工程を増やすことなく除去部ＲＭを形成することができる。

また、放熱板ＨＳや除去部ＲＭが形成されない構造では、有機膜１３と絶縁膜１２の熱膨張率の差によって、発熱箇所の有機膜１３と絶縁膜１２との間で熱応力が生じ、膜剥がれが生じる恐れがあった。本実施形態では、除去部ＲＭが形成されたことにより、発熱箇所で有機膜１３と絶縁膜１２との間の界面面積が縮小したため膜剥がれを抑制することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図５は、本実施形態の第１変形例を示す断面図である。図５に示す構成は、図３に示した構成と比較して反射膜Ｍ及び透明導電膜ＴＥが除去部ＲＭの内部にも位置している点で相異している。
反射膜Ｍは、除去部ＲＭの内部において、放熱板ＨＳに接している。そのため、放熱板ＨＳの熱は反射膜Ｍを伝導して放出される。放熱板ＨＳの熱が容量絶縁膜１４を介さずに直接的に金属膜である反射膜Ｍに伝導される。また、放熱板ＨＳの熱は、反射膜Ｍを介して透明導電膜ＴＥにも伝導される。反射膜Ｍ及び透明導電膜ＴＥは、外部と熱交換することによって放熱板ＨＳの熱を外部に放出する。また、除去部ＲＭと重なる位置において、透明導電膜ＴＥと画素電極ＰＥとが重なる面積が増加することによって、保持容量を増やすことができる。

図６は、本実施形態の第２変形例を示す平面図である。図６に示す構成は、上記実施形態と比較して、１つの放熱板ＨＳと重なる位置に複数の除去部ＲＭ１、ＲＭ２が形成されている点で相異している。
２つの除去部ＲＭ１及びＲＭ２は、放熱板ＨＳと重なる位置に形成されている。また、除去部ＲＭ１及びＲＭ２は、それぞれ半導体層ＳＣの一部と重なっている。除去部ＲＭ１及びＲＭ２は、平面視において、それぞれ第２方向Ｙの幅よりも第１方向Ｘの幅が大きい長方形状に形成されている。除去部ＲＭ１及びＲＭ２は、第２方向Ｙに並んでいる。除去部ＲＭ１の第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。同様に、除去部ＲＭ２の第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。

図７は、図６に示したスイッチング素子ＳＷのＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
有機膜１３は、放熱板ＨＳまで貫通する除去部ＲＭ１及びＲＭ２を有している。反射膜Ｍは、除去部ＲＭ１及びＲＭ２の内部において、放熱板ＨＳに接している。複数の除去部ＲＭ１、ＲＭ２を形成することによって、放熱板ＨＳと重なる位置での反射膜Ｍの表面積を増やすことができ、排熱効率を向上させることができる。
このような第２変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

図８は、本実施形態の第３変形例を示す平面図である。図８に示す構成は、図６に示した構成と比較して、１つの放熱板ＨＳと重なる位置に３つの除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３が形成されている点で相異している。
３つの除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３は、放熱板ＨＳと重なる位置に形成されている。また、除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３は、それぞれ半導体層ＳＣの一部と重なっている。除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３は、第１方向Ｘに並んでいる。除去部ＲＭ１１の第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。同様に、除去部ＲＭ１２の第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。同様に、除去部ＲＭ１３の第１方向Ｘの幅及び第２方向Ｙの幅は、それぞれ１〜１０μｍである。

図９は、図８に示したスイッチング素子ＳＷのＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
有機膜１３は、放熱板ＨＳまで貫通する除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３を有している。反射膜Ｍは、除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３の内部において、放熱板ＨＳに接している。複数の除去部ＲＭ１１、ＲＭ１２、ＲＭ１３を形成することによって、放熱板ＨＳと重なる位置での反射膜Ｍの表面積を増やすことができ、排熱効率を向上させることができる。なお、複数の除去部ＲＭの形状や配置は第２変形例及び第３変形例で示した構成に限定されない。
このような第３変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

図１０は、本実施形態の第４変形例を示す平面図である。図１０に示す構成は、上記実施形態と比較して、半導体層ＳＣの幅が異なっている。
半導体層ＳＣは、第２方向Ｙに延出しソース線Ｓ１と重なった第１部分ＳＣ１と、第１方向Ｘに延出し放熱板ＨＳと重なった第２部分ＳＣ２と、第２方向Ｙに延出した第３部分ＳＣ３と、を有している。第１部分ＳＣ１及び第３部分ＳＣ３は、それぞれゲート線Ｇ１と交差している。第１部分ＳＣ１は、第１方向Ｘに幅Ｗ１を有している。第２部分ＳＣ２は、第２方向Ｙに幅Ｗ２を有している。第３部分ＳＣ３は、第１方向Ｘに幅Ｗ３を有している。幅Ｗ２は、幅Ｗ１より大きく、例えば、幅Ｗ１の２倍以上の大きさを有している。また、幅Ｗ２は、幅Ｗ３より大きく、例えば、幅Ｗ３の２倍以上の大きさを有している。幅Ｗ１及びＷ３は、略同等である。

第２部分ＳＣ２の幅Ｗ２を拡大することによって、電流密度を低下させることができ、半導体層ＳＣの発熱を低減することができる。また、放熱板ＨＳと除去部ＲＭのサイズを半導体層ＳＣに合わせて拡大することができる。よって、半導体層ＳＣの放熱性をさらに高めることができる。
このような第４変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

図１１は、本実施形態の第５変形例を示す断面図である。図１１に示す構成は、上記実施形態と比較して、除去部ＲＭが放熱板ＨＳまで貫通していない点で相異している。
有機膜１３は、除去部ＲＭと重なる位置において薄膜部１３ａを有している。有機膜１３の薄膜部１３ａは、除去部ＲＭと放熱板ＨＳとの間に介在している。有機膜１３は、除去部ＲＭと重ならない位置において膜厚Ｔ１を有し、除去部ＲＭと重なる薄膜部１３ａにおいて膜厚Ｔ２を有している。膜厚Ｔ２は、膜厚Ｔ１より小さい。このように、薄膜部１３ａを形成することによって、静電気の耐性を向上することができる。放熱板ＨＳの放熱の観点から薄膜部１３ａの膜厚Ｔ２は、薄い程望ましい。
このような第５変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

図１２は、本実施形態の第６変形例を示す断面図である。図１２に示す構成は、図３に示した構成と比較して、スイッチング素子ＳＷがトップゲート構造を有している点で相異している。
遮光層ＬＳは、絶縁基板１０の上に位置している。絶縁膜１１ａは、遮光層ＬＳを覆っている。半導体層ＳＣは、絶縁膜１１ａの上に位置している。絶縁膜１２ａは、半導体層ＳＣを覆っている。ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２は、絶縁膜１２ａの上に位置している。絶縁膜１２ｂは、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２を覆っている。ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、放熱板ＨＳは、絶縁膜１２ｂの上に位置している。ソース電極ＳＥは、絶縁膜１２ａ及び１２ｂを貫通するコンタクトホールＣＨ１１を通じて半導体層ＳＣにコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２ａ及び１２ｂを貫通するコンタクトホールＣＨ１２を通じて半導体層ＳＣにコンタクトしている。図示したスイッチング素子ＳＷは、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２が半導体層ＳＣより上に位置したトップゲート構造を有している。
このような第６変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

図１３は、本実施形態の第７変形例を示す平面図である。図１３の表示装置ＤＳＰは、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いて透明と散乱を切り替える表示装置である。高分子分散液晶は第1基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に設けられる。図１３は、第１基板ＳＵＢ１の構成を示している。図１３においては、透明導電膜ＴＥと画素電極ＰＥの図示を省略している。

第１基板ＳＵＢ１は、ゲート線Ｇと、ゲート線Ｇと交差するソース線Ｓと、ゲート線Ｇ及びソース線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷと、金属配線ＭＬと、有機膜４３、放熱板ＨＳ等を備えている。

ゲート線Ｇは、第１方向Ｘに沿って延出している。ソース線Ｓは、第２方向Ｙに沿って延出している。スイッチング素子ＳＷは、ゲート線Ｇとソース線Ｓとの交差部に配置されている。半導体層ＳＣは、平面視で矩形状に形成され、第１方向Ｘに延出している。ゲート電極ＧＥ１１及びＧＥ１２は、ゲート線Ｇから第２方向Ｙに突出している。ソース電極ＳＥ１１は、ソース線Ｓから第１方向Ｘに突出し半導体層ＳＣ及びゲート電極ＧＥ１１と重なっている。ドレイン電極ＤＥ１１は、島状に形成され、半導体層ＳＣ及びゲート電極ＧＥ１２と重なっている。ソース電極ＳＥ１１は、コンタクトホールＣＨ１１を通じて半導体層ＳＣとコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥ１１は、コンタクトホールＣＨ１２を通じて半導体層ＳＣとコンタクトしている。

放熱板ＨＳ及び除去部ＲＭは、平面視において、ゲート電極ＧＥ１１とゲート電極ＧＥ１２との間に位置している。放熱板ＨＳ及び除去部ＲＭは、半導体層ＳＣに重なっている。

有機膜４３は、パターン化されており、平面視で格子状に形成されている。すなわち、有機膜４３は、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、及び、スイッチング素子ＳＷのそれぞれに重畳している。金属配線ＭＬは、平面視で格子状に形成されている。すなわち、金属配線ＭＬは、ゲート線Ｇ、ソース線Ｓ、及び、スイッチング素子ＳＷのそれぞれに重畳している。

図１３において拡大して模式的に示すように、液晶層ＬＣは、ポリマー６１と、液晶分子６２と、を含む高分子分散型液晶を備えている。一例では、ポリマー６１は、液晶性ポリマーである。ポリマー６１は、一方向に沿って延出した筋状に形成されている。例えば、ポリマー６１の延出方向ＤＲ１は、第１方向Ｘに沿った方向である。液晶分子６２は、ポリマー６１の隙間に分散され、その長軸が第１方向Ｘに沿うように配向される。ポリマー６１及び液晶分子６２の各々は、光学異方性あるいは屈折率異方性を有している。ポリマー６１の電界に対する応答性は、液晶分子６２の電界に対する応答性より低い。

一例では、ポリマー６１の配向方向は、電界の有無にかかわらずほとんど変化しない。一方、液晶分子６２の配向方向は、液晶層ＬＣにしきい値以上の高い電圧が印加された状態では、電界に応じて変化する。液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態では、ポリマー６１及び液晶分子６２のそれぞれの光軸は互いに平行であり、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内でほとんど散乱されることなく透過する（透明状態）。液晶層ＬＣに電圧が印加された状態では、ポリマー６１及び液晶分子６２のそれぞれの光軸は互いに交差し、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内で散乱される（散乱状態）。
高分子分散液晶を用いた表示装置においても、電気泳動表示装置同様に、高電圧の駆動が求められる。

図１４は、図１３に示した表示装置ＤＳＰのＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
表示装置ＤＳＰは、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１と対向した第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に位置する液晶層ＬＣと、を備えている。

第１基板ＳＵＢ１は、絶縁基板４０、スイッチング素子ＳＷ、絶縁膜４１、絶縁膜４２、放熱板ＨＳ、有機膜４３、金属配線ＭＬ、透明導電膜ＴＥ１１、絶縁膜４４、画素電極ＰＥ、配向膜ＡＬ１を備えている。

ゲート電極ＧＥ１１及びＧＥ１２は、絶縁基板４０の上に位置している。絶縁膜４１は、ゲート電極ＧＥ１及びＧＥ２を覆っている。半導体層ＳＣは、絶縁膜４１の上に位置している。絶縁膜４２は、半導体層ＳＣを覆っている。ソース電極ＳＥ１１及びドレイン電極ＤＥ１１は、絶縁膜４２の上に位置している。ソース電極ＳＥ１１は、絶縁膜４２に形成されたコンタクトホールＣＨ１１を通じて半導体層ＳＣにコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥ１１は、絶縁膜４２に形成されたコンタクトホールＣＨ１２を通じて半導体層ＳＣにコンタクトしている。

放熱板ＨＳは、絶縁膜４２の上に位置している。放熱板ＨＳは、半導体層ＳＣと重なっている。有機膜４３は、ソース電極ＳＥ１１、ドレイン電極ＤＥ１１、放熱板ＨＳを覆っている。放熱板ＨＳは、ソース電極ＳＥ１１及びドレイン電極ＤＥ１１と同層に位置している。すなわち、放熱板ＨＳ、ソース電極ＳＥ１１、及び、ドレイン電極ＤＥ１１は、絶縁膜４２と有機膜４３との間の層に位置している。放熱板ＨＳは、ソース電極ＳＥ１１及びドレイン電極ＤＥ１１と同一材料によって形成されている。有機膜４３は、放熱板ＨＳと重なる位置に除去部ＲＭを有している。除去部ＲＭは、有機膜４３を放熱板ＨＳまで貫通している。除去部ＲＭは、有機膜４３を開孔する際に、同時工程で開孔される。

金属配線ＭＬは、有機膜４３の上に位置している。金属配線ＭＬは、除去部ＲＭの内部において、放熱板ＨＳに接している。これにより、図５に示した第２変形例と同様の効果を得ることができる。透明導電膜ＴＥ１１は、金属配線ＭＬを覆っている。図示したように、透明導電膜ＴＥ１１は、金属配線ＭＬに接しているため、透明導電膜ＴＥ１１及び金属配線ＭＬは電気的に接続されている。

絶縁膜４４は、透明導電膜ＴＥ１１を覆っている。また、絶縁膜４４は、有機膜４３も覆っている。画素電極ＰＥは、絶縁膜４４の上に位置している。画素電極ＰＥは、絶縁膜４４を貫通するコンタクトホールＣＨ１３を通じて、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。コンタクトホールＣＨ１３は、有機膜４３と重ならない位置に形成されている。配向膜ＡＬ１は、画素電極ＰＥを覆っている。

第２基板ＳＵＢ２は、絶縁基板５０と、遮光層ＢＭと、有機膜５１と、共通電極ＣＥと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。遮光層ＢＭは、絶縁基板５０の第１基板ＳＵＢ１側の面に位置している。有機膜５１は、遮光層ＢＭを覆っている。共通電極ＣＥは、有機膜５１の第１基板ＳＵＢ１側の面に位置している。配向膜ＡＬ２は、共通電極ＣＥを覆っている。
このような第７変形例においても上記したのと同様の効果を得ることができる。

本発明は、電気泳動を用いた表示装置やＰＤＬＣを用いた表示装置に適用することができる。また、この例に限らず、本発明は、例えば２５Ｖ以上の高電圧で駆動される表示装置に適用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、薄膜トランジスタの発熱による損傷を抑制することが可能な表示装置を得ることができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…表示装置、１０…絶縁基板、ＳＷ…スイッチング素子、ＳＣ…半導体層、
ＳＥ…ソース電極、ＤＥ…ドレイン電極、ＧＥ…ゲート電極、
ＨＳ…放熱板、ＲＭ…除去部、１３…有機膜、
Ｍ…反射膜、ＳＣ１…第１部分、ＳＣ２…第２部分、ＳＣ３…第３部分
ＬＣ…液晶層、６１…ポリマー、６２…液晶分子。

Claims (11)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上の有機膜と、
   前記絶縁基板と前記有機膜との間に位置し、半導体層、ソース電極、及び、ドレイン電極を有するスイッチング素子と、を備え、
   前記有機膜は、前記スイッチング素子の前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間において、前記半導体層と重なる位置に第１除去部を有する、表示装置。
2. さらに、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と同層に位置し、前記第１除去部と重なる金属層と、を備える、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記金属層は放熱板であり、前記第１除去部は、前記有機膜を前記放熱板まで貫通している、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記金属層は放熱板であり、
   前記有機膜は、前記第１除去部と前記放熱板との間に介在する、請求項２に記載の表示装置。
5. さらに、前記有機膜の上に位置する反射膜を備え、
   前記反射膜は、前記第１除去部の内部において前記放熱板に接する、請求項３又は４に記載の表示装置。
6. 前記有機膜は、前記放熱板と重なる位置に第２除去部を有する、請求項２乃至５の何れか１項に記載の表示装置。
7. さらに、前記ソース電極と繋がったソース線を備え、
   前記半導体層は、前記ソース線と重なる第１部分と、前記金属層と重なる第２部分と、を有し、
   前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅より大きい、請求項２乃至６の何れか１項に記載の表示装置。
8. 前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅の２倍以上である、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記スイッチング素子は、前記半導体層より上に位置するゲート電極を備える、請求項２乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
10. 前記スイッチング素子は、前記半導体層より下に位置するゲート電極を備える、請求項２乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
11. ポリマー及び液晶分子を含む液晶層を備え、
    前記スイッチング素子は、第１ゲート電極及び第２ゲート電極を備え、
    前記金属層及び前記第１除去部は、平面視において、前記第１ゲート電極と前記第２ゲート電極との間に位置する、請求項２に記載の表示装置。

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