(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、液晶層と、複数の構造体と、第１の電極層と、第２の電極層と、絶縁層と、を有し、
前記液晶層は、ブルー相を呈することができる液晶材料を有し、
前記液晶層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、
前記第１の基板上方に、複数の前記構造体を有し、
複数の前記構造体上方に、前記第１の電極層を有し、
前記第１の電極層上方に、前記絶縁層を有し、
前記絶縁層上方に、前記第２の電極層を有し、
前記第２の電極層上方に、前記液晶層を有し、
複数の前記構造体は、等間隔となるように配置され、
前記構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の電極層は、前記第１の電極層及び前記絶縁層を介して、前記構造体の側面と重なる領域を有し、
前記第２の電極層は、傾斜を有し、
前記第２の電極層は、複数の開口を有する液晶表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、第２の基板と、液晶層と、第１の構造体と、第２の構造体と、第１の電極層と、第２の電極層と、絶縁層と、を有し、
前記液晶層は、ブルー相を呈することができる液晶材料を有し、
前記液晶層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、
前記第１の基板上方に、前記第１の構造体および前記第２の構造体を有し、
前記第１の構造体上方および前記第２の構造体上方に、前記第１の電極層を有し、
前記第１の電極層上方に、前記絶縁層を有し、
前記絶縁層上方に、前記第２の電極層を有し、
前記第２の電極層上方に、前記液晶層を有し、
前記第１の構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の電極層は、前記第１の電極層及び前記絶縁層を介して、前記第１の構造体の側面と重なる領域を有し、
前記第２の電極層は、傾斜を有し、
前記第２の電極層は、開口を有し、
前記開口は前記第２の構造体と重なる領域を有する液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、第２の基板と、液晶層と、複数の構造体と、第１の電極層と、第２の電極層と、絶縁層と、を有し、
前記液晶層は、液晶材料を有し、
前記液晶層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、
前記第１の基板上方に、複数の前記構造体を有し、
複数の前記構造体上方に、前記第１の電極層を有し、
前記第１の電極層上方に、前記絶縁層を有し、
前記絶縁層上方に、前記第２の電極層を有し、
前記第２の電極層上方に、前記液晶層を有し、
複数の前記構造体は、等間隔となるように配置され、
前記構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の電極層は、前記第１の電極層及び前記絶縁層を介して、前記構造体の側面と重なる領域を有し、
前記第２の電極層は、傾斜を有し、
前記第２の電極層は、複数の開口を有する液晶表示装置。
【請求項４】
第１の基板と、第２の基板と、液晶層と、第１の構造体と、第２の構造体と、第１の電極層と、第２の電極層と、絶縁層と、を有し、
前記液晶層は、液晶材料を有し、
前記液晶層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、
前記第１の基板上方に、前記第１の構造体および前記第２の構造体を有し、
前記第１の構造体上方および前記第２の構造体上方に、前記第１の電極層を有し、
前記第１の電極層上方に、前記絶縁層を有し、
前記絶縁層上方に、前記第２の電極層を有し、
前記第２の電極層上方に、前記液晶層を有し、
前記第１の構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の構造体の側面と、前記第１の基板の上面とがなす角度は９０°未満であり、
前記第２の電極層は、前記第１の電極層及び前記絶縁層を介して、前記第１の構造体の側面と重なる領域を有し、
前記第２の電極層は、傾斜を有し、
前記第２の電極層は、開口を有し、
前記開口は前記第２の構造体と重なる領域を有する液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１または請求項３において、
前記構造体は、有機樹脂材料を有する液晶表示装置。
【請求項６】
請求項２または請求項４において、
前記第１の構造体および前記第２の構造体は、有機樹脂材料を有する液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の基板上方に、第３の電極層を有し、
前記第３の電極層は、前記液晶層を介して前記第１の電極層と重なる領域を有する液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の基板上方に、第３の電極層を有し、
前記第３の電極層は、前記液晶層を介して前記第２の電極層と重なる領域を有する液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【０００４】
画像表示装置として代表的なものとして液晶表示装置が挙げられる。液晶表示装置は、代表的なＴＮ表示モードの他に、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードや、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの方式が提案されている。
【０００５】
また、液晶表示装置においてブルー相を呈する液晶が注目されている。菊池らによって高分子安定化処理を行うことによってブルー相の温度範囲を広げることが可能となり、実用化への道が開かれつつある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０９０５２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ブルー相を示す液晶材料は、電圧無印加状態から電圧印加状態においては、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、高速応答が可能である。
【０００８】
ブルー相を呈する液晶を用いる場合、基板と平行な電界により駆動を行う。一方の基板に形成された一対の電極により基板と平行な電界を形成し液晶の光学変調をうる方式となるが、一般にブルー相を示す液晶は粘性が高いため、一対の電極間に電圧（印加電圧）を印加した時に加わる実効電圧がかかりにくい領域が生じる恐れがある。
【０００９】
本発明の一態様は、ブルー相を呈する液晶を用い、新規な構成を有する液晶表示装置及びその作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
液晶表示装置は、一対の基板と、それらの基板の間に封入されたブルー相を呈する液晶層と、液晶層に電圧を印加する一対の電極を有する。一対の電極の一方は画素電極とも呼ばれる。一対の基板の少なくとも一方は、可視光を透過する基板、代表的にはガラス基板を用いる。また、表示領域には、互いに平行に配置された複数のゲート配線が複数のソース信号線と交差して設ける。複数のゲート配線及び複数のソース信号線で区画された領域に画素電極を含む一対の電極を設ける。画素電極に傾斜をつけ、その画素電極に対応する電極（固定電位の共通電極）にも傾斜をつけることにより、ブルー相を呈する液晶層に電界をかける構造とする。
【００１１】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、画素電極と電気的に接続するスイッチング素子、代表的には薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも呼ぶ）を表示領域に配置する。マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応するもう一方の電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極ともう一方の電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【００１２】
本明細書で開示する本発明の一態様は、ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、第１の基板上に複数の構造体と、前記複数の構造体上に第１の電極層と、第１の電極層上に絶縁層と、絶縁層上に絶縁層を介して前記第１の電極層と重なる第２の電極層とを有し、複数の構造体はそれぞれ等間隔で配置され、複数の構造体のそれぞれの側面が、第１の基板の平面となす角は９０°未満であり、第２の電極層は、第１の電極層及び絶縁層を介して構造体の側面と重なり、第２の電極層は複数の開口を有する液晶表示装置である。
【００１３】
上記構成において、複数の構造体（リブ、突起、凸部とも呼ぶ）の断面形状は、台形、半楕円形、半円形、三角形状、または、断面形状が上端部または下端部に曲率半径を有する曲面を備えた形状とする。また、複数の構造体のそれぞれの側面は、傾斜面（９０°未満）を有しており、構造体の高さをセルギャップ未満とする場合において、構造体の上方に形成する絶縁層及び第２の電極層の被覆不良を低減できる。なお、セルギャップとは、一対の基板に挟まれた液晶層の厚みの最大値を指す。構造体の側面と第１の基板平面がなす傾斜角度（テーパー角とも呼ぶ）が９０°以上と大きい場合には絶縁層が構造体の側面に成膜されず、第１の電極と第２の電極とが短絡する恐れがある。なお、構造体の傾斜角度が１０°未満と小さい場合には、隣り合う構造体の間隔を狭くすることが困難となり、結果として相対する斜面上に形成された電極間距離が離れ十分な効果を得る事が困難となる。また隣り合う構造体の中心位置の間隔は２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。隣り合う構造体の間隔を狭くすることにより、液晶層に強い電界を印加することができ、液晶を駆動させるための消費電力を少なくすることができる。構造体の傾斜角度が小さく、隣り合う構造体の間隔が広すぎると、液晶層に強い電界を印加することが困難となる。
【００１４】
また、構造体の上面形状は、特に限定されず、矩形状、楕円状、円状、波状、ジグザグ形状などとすることができる。構造体の高さは、使用する液晶の電圧−透過率特性により決める事が望ましいが一般にブルー相により得られる電気光学効果が（位相差）は小さいため、十分な電気光学効果を得るため１００ｎｍ以上セルギャップ以下の範囲となり、ブルー相の電気光学効果を考慮すると構造体の高さは１０μｍ以下の範囲で形成されるため、構造体の材料は、塗布法などで得られる有機樹脂材料を用いることが好ましい。
【００１５】
また、上記構成において、保持容量は絶縁層を誘電体として、その絶縁層を挟む一対の電極で形成することができる。絶縁層を挟む一対の電極（第１の電極層及び第２の電極層）は電気的に接続されていない。保持容量は、保持時間と画素部に配置される薄膜トランジスタのリーク電流などから定められる適用な大きさを要する。また、信号線容量に比べ適当に小さいことが必要である。
【００１６】
上記構成において、一対の電極の一方は画素電極でありアクティブマトリクス型の液晶表示装置であれば薄膜トランジスタと電気的に接続され、もう一方は固定電位（例えばグラウンド電位）の共通電極である。共通電極または画素電極の一方は、複数の開口（スリットとも呼ぶ）を有する上面形状とする。
【００１７】
また、上記構成によれば、画素電極と共通電極との間で形成される保持容量が大きくなるため、より安定した駆動特性が得られるようになる。なお、保持容量は絶縁層を誘電体として画素電極と、共通電極とで形成され、それらの重なり部分で形成される。保持容量を大きくする場合には、絶縁層の厚さは薄いほうが好ましく、絶縁層は、ＰＣＶＤ法やスパッタ法で得られる無機絶縁材料を用いることが好ましい。絶縁層の厚さは、１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とする。
【００１８】
また、少なくとも３つ並べた構造体の配置と、第１の電極層及び第２の電極層との位置関係も特徴を有しており、その構成は、ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、第１の基板上に第１の構造体、第２の構造体、及び第３の構造体と、第１の構造体、第２の構造体、及び第３の構造体上に第１の電極層と、第１の電極層上に絶縁層と、絶縁層を介して第１の構造体の側面及び第３の構造体の側面と重なる第２の電極層と、第２の電極層は開口を有し、第１の構造体、第２の構造体、及び第３の構造体はそれぞれ等間隔で配置され、第１の構造体と第３の構造体の間に第２の構造体が配置され、第２の電極層の開口は第２の構造体と重なる液晶表示装置である。
【００１９】
少なくとも一つの構造体の側面に第１の電極層、絶縁層、及び第２の電極層の積層を設けることによって、一つの構造体の側面に設けられた第２の電極層と、その構造体と隣合う構造体の側面に設けた第１の電極層との間に第１の基板面（第１の基板平面）と平行な方向を含む電界を生じさせ、第１の基板面と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する。
【００２０】
上記各構成は、第１の基板に概略平行（すなわち水平な方向）な方向を含む電界を生じさせて、広い視野角を実現することができる。
【００２１】
また、上記各構成において、第１の電極層を固定電位とする共通電極とする場合、第２の電極層は、薄膜トランジスタと電気的に接続する画素電極とする。また、その場合の作製工程も特徴を有しており、その構成は、第１の基板上にゲート電極と、複数の構造体を形成し、構造体上に第１の電極層を形成し、ゲート電極及び前記第１の電極層を覆う絶縁層を形成し、絶縁層上にゲート電極と重なる半導体層を形成し、半導体層上に導電層を形成し、導電層上に半導体層と電気的に接続する第２の電極層を形成し、第２の基板を第１の基板と液晶層を間に挟んで固定し、第２の電極層は、構造体、第１の電極層、及び絶縁層と一部重なる液晶表示装置の作製方法である。この作製方法により得られる構造は、絶縁層の一部が薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能し、絶縁層の他の一部が、第１の電極層と第２の電極層を絶縁し、重なる部分で保持容量を形成する。
【００２２】
さらに、第２の基板に第３の電極層を設ける構成とし、第３の電極層は第１の電極層と同じ電位（固定電位）であり、第３の電極層は液晶層を介して第１の電極層と重なる。第３の電極層を設けることによって、液晶層に印加する電界の領域を広げることができる。また、第３の電極層を設けることによって、液晶層に強い電界を印加することができ、液晶を駆動させるための消費電力を少なくすることができる。また、第３の電極層は液晶層を介して第２の電極層とは重ならない位置に配置する。
【００２３】
或いは、上記各構成において、第１の電極層を薄膜トランジスタと電気的に接続する画素電極とする場合、第２の電極層は、固定電位とする共通電極とする。第２の電極層を固定電位とする場合、さらに第２の基板に第３の電極層を設ける構成においては、第３の電極層は第２の電極層と同じ電位（固定電位）とする。また、第３の電極層を設けることによって、液晶層に強い電界を印加することができ、液晶を駆動させるための消費電力を少なくすることができる。また、第３の電極層は液晶層を介して第２の電極層と重なる位置に配置する。
【００２４】
上記各構成において、ブルー相を示す液晶材料を液晶層に用いるため、１フィールド当たり１色の表示を行うための色の切り替えを１／１８０秒以下、即ち約５．６ｍｓ以下で行うことができる。ブルー相を示す液晶材料は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。ブルー相を示す液晶材料として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。液晶は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、コレステリックブルー相、スメクチック相、スメクチックブルー相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。カイラル剤は、液晶に対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い材料を用いる。また、Ｒ体、Ｓ体のどちらか片方の材料が良く、Ｒ体とＳ体の割合が５０：５０のラセミ体は使用しない。
【００２５】
ブルー相であるコレステリックブルー相及びスメクチックブルー相は、螺旋ピッチが５００ｎｍ以下とピッチの比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。
【００２６】
また、ブルー相は狭い温度範囲でしか発現が難しく、温度範囲を広く改善するために液晶材料に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。この高分子安定化処理は、温度制御を行って等方相を示した状態で光照射して行っても良いし、ブルー相を発現した状態で光照射して行ってもよい。例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、これに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行ってもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内状態（等方相を発現した状態）で光を照射することができる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内状態（等方相を発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能である。
【００２７】
また、本明細書において、ゲート電極層とは、半導体層とゲート絶縁膜を介して重なり、薄膜トランジスタのチャネルを形成する部分と重なる部分を指し、ゲート配線層とは、それ以外の部分を指す。なお、同じ導電材料からなる一つのパターンの一部がゲート電極層であり、その他の部分がゲート配線層となる。
【００２８】
また、本明細書において、薄膜トランジスタの半導体層は、珪素を主成分とする半導体膜、或いは金属酸化物を主成分とする半導体膜を用いることができる。珪素を主成分とする半導体膜としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物半導体膜などを用いることができ、具体的にはアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることができる。また、金属酸化物を主成分とする半導体膜としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や亜鉛とガリウムとインジウムの酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）等を用いることができる。
【００２９】
また、本明細書において、薄膜トランジスタは、様々なＴＦＴ構造を用いることができ、例えば、トップゲート型ＴＦＴや、ボトムゲート型ＴＦＴや、ボトムコンタクト型ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、シングルゲート構造のトランジスタに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型トランジスタ、例えばダブルゲート型トランジスタとしてもよい。また、半導体層の上下にゲート電極を設けるデュアルゲート型トランジスタとしてもよい。
【００３０】
本明細書において、上、下、側、水平、垂直等の方向を表す文言は、第１の基板表面の上にデバイスを配置した場合を基準とする方向を指す。
【発明の効果】
【００３１】
画素電極に傾斜をつけ、その画素電極に対応する電極（固定電位の共通電極）にも傾斜をつけることにより、高い応答速度、高い透過率、または、広い視野角を有する液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一態様を示す断面図である。
【図２】本発明の一態様を示す上面図及び断面図である。
【図３】本発明の一態様を示す上面図である。
【図４】本発明の一態様を示す断面図である。
【図５】本発明の一態様を示す断面図である。
【図６】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図７】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図８】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図９】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図１０】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図１１】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【図１２】表示装置のブロック図の構成を示す図。
【図１３】タイミングチャートを示す図。
【図１４】薄膜トランジスタの断面図。
【図１５】半導体層を示す断面図。
【図１６】液晶モジュールを示す上面図及び断面図。
【図１７】液晶表示装置の断面図。
【図１８】電子機器を示す斜視図。
【図１９】電子機器を示す斜視図。
【図２０】液晶表示装置を電界モードの計算結果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
本実施の形態の一では、液晶表示装置における第１の電極層と第２の電極層の位置関係の一例を図１（Ａ）に示す。
【００３５】
図１（Ａ）は、液晶セルの断面模式図の一例である。
【００３６】
図１（Ａ）は、第１の基板２００と第２の基板２０１とが、ブルー相を示す液晶材料を用いた液晶層２０８を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。第１の基板２００と液晶層２０８との間には構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、共通電極である第１の電極層２３２、絶縁層２３４、及び画素電極である第２の電極層２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃが設けられている。なお、画素電極である第２の電極層２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは互いに電気的に接続されており、構造体２３３ａ、２３３ｃと重なる開口（スリット）が設けられた上面形状を有する。構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃは第１の基板２００の液晶層２０８側の面から液晶層２０８中に突出して設けられている。
【００３７】
共通電極である第１の電極層２３２は、第１の基板２００上に設けられた構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ上に形成される。また、絶縁層２３４は、共通電極である第１の電極層２３２を覆って形成される。また、画素電極である第２の電極層２３０ｂは、構造体２３３ｂと重なり、絶縁層２３４上に形成される。
【００３８】
図１（Ａ）の液晶表示装置において、開口パターンを有し、かつ液晶を挟持するように設けられた画素電極である第２の電極層２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと、共通電極である第１の電極層２３２との間に電界を加えることで、液晶層２０８には水平方向（第１の基板に対して水平方向）の電界が加わるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【００３９】
例えば、画素電極と共通電極に電位差が生じるように電圧を印加すると、図１（Ａ）においては画素電極である第２の電極層２３０ａと共通電極である第１の電極層２３２との間に矢印２０２ａに示す水平方向の電界が加わる。また、第２の電極層２３０ｂと第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｂに示す水平方向の電界が加わる。なお、構造体２３３ｂと重なって設けられた第１の電極層２３２の領域は、第２の電極層２３０ｂと絶縁層２３４を介して重なり保持容量を形成する。矢印２０２ｂに示す水平方向の電界は、構造体２３３ａの一方の斜面に設けられた第１の電極層２３２の一部と、構造体２３３ａと隣り合う構造体２３３ｂの一方の斜面に設けられた第２の電極層２３０ｂの一部との間で生じる。
【００４０】
構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃは絶縁性材料（有機絶縁材料及び無機絶縁材料）を用いた絶縁体、及び導電性材料（有機材料及び無機材料）を用いた導電体で形成することができる。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、導電性樹脂や金属材料で形成してもよい。なお、構造体は複数の薄膜の積層構造であってもよい。構造体の形状は、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、錐形の先端が丸いドーム状などを用いることができる。また、構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃは断面形状の側面に斜面を有すればよい。また、構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃは断面形状を一方の側面に段差を２つ以上有する階段状とすることもできる。
【００４１】
図１（Ａ）においては構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃの断面形状を台形としている。断面形状を長方形ではなく、台形とすることで構造体２３３ｂの側面に傾斜を有する第２の電極層２３０ｂを形成することができる。画素電極に傾斜をつけ、その画素電極に対応する第１の電極層２３２（共通電極）にも傾斜をつけることにより、高い応答速度、高い透過率、または、広い視野角を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００４２】
また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）と画素電極である第２の電極層の配置が異なる一例を示している。画素電極である第２の電極層２３０ｄ、２３０ｅ、２３０ｆ、２３０ｇは、少なくとも構造体２３３ｂの上平面と重なる絶縁層２３４上には設けない構造である。図１（Ｂ）においては画素電極である第２の電極層２３０ｄと共通電極である第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｃに示す水平方向の電界が、第２の電極層２３０ｅと第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｄに示す水平方向の電界がそれぞれ加わる。このように、図１（Ｂ）の構造においても図１（Ａ）と同様の効果を得ることができる。ただし、図１（Ａ）に比べ図１（Ｂ）のほうが、第１の電極層２３２が絶縁層２３４を介して画素電極と重なる面積が小さくなるため、保持容量を大きくする場合には、図１（Ａ）の構造とすることが好ましい。
【００４３】
また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）よりもさらに画素電極の面積が小さい一例を示している。画素電極である第２の電極層２３０ｈ、２３０ｉ、２３０ｊ、２３０ｋは、構造体２３３ｂの斜面のみに設ける構造である。図１（Ｃ）においては画素電極である第２の電極層２３０ｈと共通電極である第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｅに示す水平方向の電界が、第２の電極層２３０ｉと第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｆに示す水平方向の電界がそれぞれ加わる。このように、図１（Ｃ）の構造においても図１（Ｂ）と同様の効果を得ることができる。ただし、図１（Ｂ）に比べ図１（Ｃ）のほうが、第１の電極層２３２が絶縁層２３４を介して画素電極と重なる面積が小さくなるため、保持容量を大きくする場合には、図１（Ｂ）の構造とすることが好ましい。
【００４４】
少なくとも構造体の側面に画素電極及び共通電極を設け、それぞれ傾斜を持たせることにより、液晶層に強い電界を印加することができ、液晶を駆動させるための消費電力を少なくすることができる。
【００４５】
また、画素電極のパターニングにおいて、位置ずれが生じた場合においても少なくとも構造体の側面に重なるように画素電極が設けられれば、ほぼ同様の電界を液晶層に印加することができ、位置がずれても画素電極と共通電極とが重なる面積はほぼ同じため、保持容量もほぼ同じ容量とすることができる。従って画素電極のパターニングにおいてマージンが広く、高い歩留まりを実現できる。
【００４６】
液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、及び図２０（Ｂ）に示す。図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）、及び図２０（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。
【００４７】
計算は、シンテック社製、ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ  Ｂｅｎｃｈを用いて行い、構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃとしては誘電率４の絶縁体を用いた。なお、構造体２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃの厚さ（高さ）は５μｍである。また、断面において画素電極である第２の電極層２３０ａ、８０２、共通電極である第１の電極層２３２、８０３ａ、８０３ｂ、及び絶縁層２３４の厚さは０．２５μｍ、また８０２、８０３ａ、８０３ｂの幅は４μｍである。また図６における第２の電極層は高さ５μｍ、幅が８μｍのお椀型状、図７における第２の電極層は高さ４．７５μｍ、幅が３．４μｍの一対のＶの字型形状、図８における第２の電極層は高さ４．７５μｍ幅が２μｍの一対のスロープ形状となっている。図２０における基板と水平方向の第２の電極層８０２と第１の電極層８０３ａ、８０３ｂとの間の距離は６μｍ、液晶層の厚さは１０μｍである。なお、共通電極である第１の電極層は０Ｖ、画素電極である第２の電極層は１０Ｖの設定とする。
【００４８】
図６は図１（Ａ）に、図７は図１（Ｂ）に、図８は、図１（Ｃ）にそれぞれ対応した計算結果である。
【００４９】
また図２０は比較例であり、第１の基板８００と液晶層８０８との間に互い違いに共通電極である第１の電極層８０３ａ、８０３ｂと画素電極である第２の電極層８０２が設けられ、第２の基板８０１によって封止される例である。
【００５０】
図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、及び図２０（Ｂ）において、実線は０．５Ｖ間隔の等電位線を示しており、画素電極又は共通電極の配置はそれぞれの図（Ａ）の位置と一致している。
【００５１】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、及び図８（Ｂ）に示すように、画素電極と共通電極との間にそれぞれ水平方向の電界が加わっていることが確認できる。また、図８（Ａ）のように、画素電極を斜面のみに設ける構成であっても、等電位線が図８（Ｂ）中ほぼ垂直に発現しており液晶層の広範囲にわたって水平方向の電界が形成されている。
【００５２】
一方、比較例である図２０（Ｂ）においては、互い違いに画素電極である第２の電極層８０２、共通電極である第１の電極層８０３ａ、８０３ｂが形成された第１の基板８００近くの液晶層には等電位線が見られ電界が形成されているが、第２の基板８０１に近づくにつれ電位線は分布せず電位差も生じていない。よって第２の基板８０１近くの液晶層８０８には電界が形成されず、図２０の構成では、液晶層の全ての液晶分子を応答させることが難しいことが確認できる。
【００５３】
（実施の形態２）
本明細書に開示する発明の一形態は、パッシブマトリクス型の液晶表示装置でもアクティブマトリクス型の液晶表示装置にも適用することができる。アクティブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を用いて説明する。
【００５４】
図２（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【００５５】
図２（Ａ）において、複数のソース配線層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
【００５６】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２０に電気的に接続する第２の電極層４４６が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第１の電極層４４７が共通電極層として機能する。なお、画素電極層と共通電極層によって保持容量が形成されている。共通電極層はフローティング状態（電気的に孤立した状態）として動作させることも可能だが、固定電位、好ましくはコモン電位（データとして送られる画像信号の中間電位）近傍でフリッカーの生じないレベルに設定する。
【００５７】
第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【００５８】
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはこれらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【００６０】
図２（Ｂ）に示すように液晶層４４４の下方には、平板状の第１の電極層４４７と、開口パターンを有する第２の電極層４４６が設けられる。また、絶縁層４０２を介して平板状の第１の電極層４４７と、複数の開口パターンを有する第２の電極層４４６は少なくとも一部重なっている。また、第１の電極層４４７の下方には複数の構造体をほぼ等間隔で設ける。図２（Ａ）では、構造体の上面形状は両端が弧を描く棒状とし、構造体の上面形状の長軸方向が、ゲート配線層に対して斜めに配置する。また、第２の電極層４４６に設けられている開口（スリットとも呼ぶ）も構造体と同じ方向、即ち開口の上面形状の長軸方向が、ゲート配線層に対して斜めに配置する。
【００６１】
複数の構造体のそれぞれの断面形状について述べると、構造体の下端部は、構造体の側面の外側に中心を有する楕円若しくは円状の側面を有し、構造体の上端部は、構造体の側面の内側に中心を有する楕円若しくは円状の側面を有する。また、構造体の下端部は、下端部の接線の上方の曲率中心及び第１の曲率半径により決まる曲面状の側面を有し、構造体の上端部は、上端部の接線の下方の曲率中心及び第２の曲率半径により決まる曲面状の側面を有するとも言える。上述した複数の構造体のそれぞれの断面形状は、感光性の樹脂を用いることで得ることができ、その上に設ける第１の電極層４４７や絶縁層４０２や第２の電極層４４６のカバレッジ不良を低減できる形状となっている。
【００６２】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、第１の基板４４１上に第１の構造体４３３ａ、第２の構造体４３３ｂ、第３の構造体４３３ｃ、第４の構造体４３３ｄ、第５の構造体４３３ｅがほぼ等間隔で並べて配置され、その上に第１の電極層４４７（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極）を配置する。なお、第１の電極層４４７は、それぞれの構造体の間にも設けられる。
【００６３】
第１の構造体４３３ａの側面及び上面には、第１の電極層４４７と絶縁層４０２と第２の電極層４４６とが積層される。第１の構造体４３３ａは第４の構造体４３３ｄと隣合って配置されており、第４の構造体４３３ｄの上面形状は第１の構造体４３３ａの上面形状よりも小さい。また、第４の構造体４３３ｄは第５の構造体４３３ｅと隣合って配置されており、第４の構造体４３３ｄの上面形状は第５の構造体４３３ｅの上面形状よりも大きい。
【００６４】
また、第１の構造体４３３ａと隣合う第２の構造体４３３ｂの側面及び上面には、第１の電極層４４７と絶縁層４０２とが積層される。また、第２の構造体４３３ｂの上面形状は第１の構造体４３３ａの上面形状とほぼ同じである。また、図２（Ａ）に示すように第２の構造体４３３ｂは、第２の電極層４４６の開口と重なる。なお、図２（Ａ）においてそれぞれの構造体の輪郭は点線で示している。第２の電極層４４６の開口面積は、第２の構造体４３３ｂの上面の面積よりも広く、第２の構造体４３３ｂは第２の電極層４４６とは重ならない。
【００６５】
また、第２の構造体４３３ｂと隣り合う第３の構造体４３３ｃの側面及び上面には、第１の電極層４４７と絶縁層４０２と第２の電極層４４６とが積層される。なお、第３の構造体４３３ｃの上面形状は第１の構造体４３３ａの上面形状とほぼ同じである。
【００６６】
第１の電極層４４７と第２の電極層４４６は、電気的に接続されておらず、第１の電極層４４７と第２の電極層４４６の間に電圧を印加することで、第１の構造体の一方の斜面に設けられた第２の電極層４４６の一部と、第１の構造体の一方の斜面と向かい合う第２の構造体４３３ｂの一方の斜面に設けられた第１の電極層４４７の一部との間で第１の基板４４１の平面に平行な方向の電界を少なくとも含む電界を形成することができる。また、同時に第２の構造体４３３ｂのもう一方の斜面に設けられた第１の電極層４４７の一部と、第２の構造体のもう一方の斜面と向かい合う第３の構造体４３３ｃの一方の斜面に設けられた第２の電極層４４６の一部との間で第１の基板４４１の平面に平行な方向の電界を少なくとも含む電界を形成することができる。
【００６７】
また、第２の電極層４４６は、薄膜トランジスタと電気的に接続されている。薄膜トランジスタ４２０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース領域又はドレイン領域として機能するｎ＋層４０４ａ、４０４ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含む。第１の電極層４４７は第１の基板４４１上にゲート電極層４０１と同レイヤーに形成され、画素において平板状の電極層である。
【００６８】
本実施の形態においては、絶縁層４０２の一部がゲート絶縁層として機能させ、絶縁層４０２の他の一部が、第１の電極層と第２の電極層との短絡を防ぐ絶縁層として機能させており、工程数の削減を図っている。
【００６９】
絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層して形成することができる。また、ゲート絶縁層として機能する絶縁層４０２として、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。
【００７０】
また、薄膜トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が保護膜として設けられている。薄膜トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７は、乾式法や湿式法で形成される無機絶縁膜、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などを用いて得られる窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などの無機絶縁材料を用いることができる。
【００７１】
また、液晶層４４４は、ブルー相を示す液晶材料を用いる。また、液晶層４４４は、対向基板である第２の基板４４２で封止されている。また、偏光板、位相差板、反射防止膜、カラーフィルタ、遮光膜（ブラックマトリクスとも呼ぶ）などの光学フィルムなどは適宜設ける。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。図２（Ｂ）においては、光源の光を透過することによって表示を行う透過型の液晶表示装置であるため、第１の基板４４１及び第２の基板４４２は透光性基板であり、それぞれ外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａ、４４３ｂを設ける例を示している。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。バックライトやサイドライトとしては、冷陰極管の他に複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）を用いてもよい。ＬＥＤとしては白色のＬＥＤを用いる方式と、赤色のＬＥＤや、緑色のＬＥＤや、青色のＬＥＤなどを用いてカラーフィルタを用いないフィールドシーケンシャル方式と呼ばれる方式もある。フィールドシーケンシャル方式の場合、少なくとも３倍速以上での高速駆動が要求されるが、本実施の形態では、フィールドシーケンシャル方式を用い、ブルー相を示す液晶材料を用いるため、１フィールド当たり１色の表示を行うための色の切り替えを１／１８０秒以下、即ち約５．６ｍｓ以下で行うことができる。
【００７２】
また、下地膜となる絶縁膜を第１の基板４４１と、ゲート電極層４０１及び第１の電極層４４７との間に設けてもよい。下地膜は、基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。ゲート電極層４０１に遮光性を有する導電膜を用いることで、バックライトからの光（第１の基板４４１から入射する光）が、半導体層４０３へ入射することを防止することができる。
【００７３】
例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した二層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。
【００７４】
また、本実施の形態では、半導体層４０３として酸化物半導体膜を用いる。
【００７５】
本明細書では酸化物半導体としてＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を好適に用いる。薄膜トランジスタ４２０は、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を形成し、その薄膜を半導体層４０３として用いる。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びコバルト（Ｃｏ）から選ばれた一の金属元素又は複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａの場合があることの他、ＧａとＮｉ又はＧａとＦｅなど、Ｇａ以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Ｍとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてＦｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。例えば、酸化物半導体層としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いることができる。
【００７６】
ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）膜（層）において、Ｍがガリウム（Ｇａ）である場合、本明細書においてはこの薄膜をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜とも呼ぶ。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の結晶構造は、スパッタ法で成膜した後、２００℃〜５００℃、代表的には３００〜４００℃で１０分〜１００分熱処理を行っても、アモルファス構造がＸＲＤ（Ｘ線回折）の分析では観察される。また、薄膜トランジスタの電気特性もゲート電圧−２０Ｖから＋２０Ｖにおいて、オンオフ比が１０９以上、移動度が１０以上のものを作製することができる。また、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１としたターゲットを用い、スパッタ法で成膜したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は波長４５０ｎｍ以下に光感度を有する。
【００７７】
半導体層４０３及びソース領域又はドレイン領域として機能するｎ＋層４０４ａ、４０４ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いることができる。ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂは、半導体層４０３より低抵抗な酸化物半導体層である。例えばｎ＋層４０４ａ、４０４ｂは、ｎ型の導電型を有し、活性化エネルギー（ΔＥ）が０．０１ｅＶ以上０．１ｅＶ以下である。ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜であり、少なくともアモルファス成分を含んでいるものとする。ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂは非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このｎ＋層４０４ａ、４０４ｂ中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎｍ程度である。
【００７８】
ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂを設けることにより、金属層である配線層４０５ａ、４０５ｂと、酸化物半導体層である半導体層４０３との間を良好な接合としてショットキー接合に比べて熱的にも安定動作を有せしめる。また、チャネルのキャリアを供給する（ソース側）、またはチャネルのキャリアを安定して吸収する（ドレイン側）、または抵抗成分を配線層との界面に作らない、ためにも積極的にｎ＋層を設けると効果的である。また低抵抗化により、高いドレイン電圧でも良好な移動度を保持することができる。
【００７９】
半導体層４０３として用いる第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂとして用いる第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件と異ならせる。例えば、第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件における酸素ガス流量とアルゴンガス流量の比よりも第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件における酸素ガス流量の占める比率が多い条件とする。具体的には、第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件は、希ガス（アルゴン、又はヘリウムなど）雰囲気下（または酸素ガス１０％以下、アルゴンガス９０％以上）とし、第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件は、酸素混合雰囲気下（アルゴンガス流量より酸素ガス流量が多い）とする。
【００８０】
例えば、半導体層４０３として用いる第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は、直径８インチのＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１）を用いて、基板とターゲットの間の距離を１７０ｍｍ、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、アルゴン又は酸素雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍとする。
【００８１】
一方、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂとして用いる第２の酸化物半導体膜は、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１としたターゲットを用い、成膜条件は、圧力を０．４Ｐａとし、電力を５００Ｗとし、成膜温度を室温とし、アルゴンガス流量４０ｓｃｃｍを導入してスパッタ法により成膜する。成膜直後で大きさ１ｎｍ〜１０ｎｍの結晶粒を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜が形成されることがある。なお、ターゲットの成分比、成膜圧力（０．１Ｐａ〜２．０Ｐａ）、電力（２５０Ｗ〜３０００Ｗ：８インチφ）、温度（室温〜１００℃）、反応性スパッタの成膜条件などを適宜調節することで結晶粒の有無や、結晶粒の密度や、直径サイズは、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で調節されうると言える。第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２０ｎｍとする。勿論、膜中に結晶粒が含まれる場合、含まれる結晶粒のサイズが膜厚を超える大きさとならない。第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍとする。
【００８２】
スパッタ法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法と、ＤＣスパッタ法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタ法もある。ＲＦスパッタ法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
【００８３】
また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置もある。多元スパッタ装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
【００８４】
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥＣＲスパッタ法を用いるスパッタ装置がある。
【００８５】
また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタ法もある。
【００８６】
半導体層、ｎ＋層、配線層の作製工程において、薄膜を所望の形状に加工するためにエッチング工程を用いる。エッチング工程は、ドライエッチングやウエットエッチングを用いることができる。
【００８７】
ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、塩化硼素（ＢＣｌ３）、塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）が好ましい。
【００８８】
また、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ４）、弗化硫黄（ＳＦ６）、弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）など）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いることができる。
【００８９】
ドライエッチングに用いるエッチング装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、ＩＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
【００９０】
所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【００９１】
ウエットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液、アンモニア過水（過酸化水素：アンモニア：水＝５：２：２）などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【００９２】
また、ウエットエッチング後のエッチング液はエッチングされた材料とともに洗浄によって除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる。
【００９３】
所望の加工形状にエッチングできるように、材料に合わせてエッチング条件（エッチング液、エッチング時間、温度等）を適宜調節する。
【００９４】
配線層４０５ａ、４０５ｂの材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、２００℃〜６００℃の熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。Ａｌ単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Ａｌと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｃ（スカンジウム）から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
【００９５】
絶縁層４０２、半導体層４０３、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂ、配線層４０５ａ、４０５ｂを大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、薄膜トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００９６】
なお、半導体層４０３は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する半導体層である。
【００９７】
半導体層４０３、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂに２００℃〜６００℃、代表的には３００℃〜５００℃の熱処理を行うと良い。例えば、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処理を行う。この熱処理により半導体層４０３、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂを構成するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の原子レベルの再配列が行われる。この熱処理（光アニール等も含む）は、半導体層４０３、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂ中におけるキャリアの移動を阻害する歪みを解放できる点で重要である。なお、上記の熱処理を行うタイミングは、半導体層４０３、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂの形成後であれば特に限定されない。
【００９８】
また、露出している半導体層４０３の凹部に対して酸素ラジカル処理を行ってもよい。ラジカル処理は、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、酸素を含むＮ２、Ｈｅ、Ａｒなどの雰囲気下で行うことが好ましい。また、上記雰囲気にＣｌ２、ＣＦ４を加えた雰囲気下で行ってもよい。なお、ラジカル処理は、第１の基板４４１側にバイアス電圧を印加せずに行うことが好ましい。
【００９９】
なお、液晶表示装置に形成される薄膜トランジスタの構造は、特に限定されない。薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域のトランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１００】
薄膜トランジスタは、トップゲート型（例えば順スタガ型、コプラナ型）、ボトムゲート型（例えば、逆スタガ型、逆コプラナ型）、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【０１０１】
本実施の形態では、応答速度が十分速いブルー相を示す液晶層を用い、さらにスイッチング素子としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを用いることによって、動画表示において高画質を有するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を実現できる。
【０１０２】
なお、構造体上に形成される画素電極層及び共通電極層の形状は、該構造体の形状が反映され、またエッチング加工方法にも影響をうける。構造体及び該構造体上に形成される画素電極の上面形状は、図２（Ａ）の形状に限定されず、様々な形状を適用することができる。
【０１０３】
液晶表示装置の平面図の他の一例を図３に示す。なお、図２（Ａ）と共通する部分には同じ符号を用いて説明する。
【０１０４】
図３においては、第１の構造体４３３ａ、第２の構造体４３３ｂ、第４の構造体４３３ｄ、第５の構造体４３３ｅの形状及び配置は、図２（Ａ）と同じである。第２の構造体４３３ｂと隣り合う第６の構造体４３３ｆの上面形状は、Ｖ字状に折れ曲がった形状となっている。また、第６の構造体４３３ｆと隣り合う第７の構造体４３３ｇは、第１の構造体４３３ａと上面形状は同じであるが、上面形状の長軸方向がゲート配線層に対する向きが異なっている。また、第８の構造体４３３ｈは、第７の構造体４３３ｇの上面形状の長軸方向と同じであるが、長軸方向の長さが短い。また、これらの構造体に合わせて、第２の電極層４５６の開口形状を図２（Ａ）の第２の電極層４４６の開口形状と異ならせている。
【０１０５】
このように、図３においては、第６の構造体４３３ｆ、第７の構造体４３３ｇ、第８の構造体４３３ｈ、及び第２の電極層４５６により、図２（Ａ）よりも視野角向上を図っている。
【０１０６】
また、図３においては、第１の電極層４５７も図２（Ａ）の第１の電極層４４７と上面形状が異なっている。第１の電極層４５７は、配線層４０５ａと重ならない上面形状となっており、隣り合う画素の第１の電極層とは容量配線４１０を介して電気的に接続させている。大面積の表示領域を有する液晶表示装置においては、第１の電極層よりも低抵抗な金属配線を容量配線４１０に用いるほうが配線抵抗を低減できるため、このましい。
【０１０７】
また、図３において、薄膜トランジスタ４２０と第２の電極層４５６は、コンタクトホール４５５を介して電気的に接続させている。ここでは図示しないが、コンタクトホールは絶縁膜４０７に設けられており、絶縁膜４０７は構造体及び第１の電極層４５７上に設けられている例である。この場合、第１の電極層４５７と第２の電極層４５６は、絶縁層４０２と絶縁膜４０７の積層により絶縁される構造である。
【０１０８】
図３に示すように、構造体や第１の電極層や第２の電極層などの形状は様々な形状を適用することができる。
【０１０９】
（実施の形態３）
実施の形態１では、図６（Ａ）において第１の電極層に０Ｖ、第２の電極層に１０Ｖの設定として計算を行ったが、本実施の形態では、図９（Ａ）において、第１の電極層に１０Ｖ、第２の電極層に０Ｖの設定として計算を行い、液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を図９（Ｂ）に示す。
【０１１０】
図９（Ｂ）において、実線は０．５Ｖ間隔の等電位線を示しており、画素電極又は共通電極の配置は図９（Ａ）の位置と一致している。
【０１１１】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図９（Ｂ）に示すように、第１の電極層と第２の電極層との間にそれぞれ水平方向の電界が加わっていることが確認できる。
【０１１２】
なお、図９（Ａ）は図６（Ａ）と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１３】
また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、図９（Ｂ）に示す電界の印加状態とする場合には、第２の電極層を薄膜トランジスタと電気的に接続することとなる。
【０１１４】
その場合の断面構造の一例を図４に示す。なお、図４において図２（Ｂ）と同一の箇所には同じ符号を用いて説明する。
【０１１５】
薄膜トランジスタ４２０は、図２（Ｂ）と同一の構造を用いる。薄膜トランジスタ４２０の半導体層４０３と接する第２の絶縁層４６５上に第１の構造体４３３ａ、第２の構造体４３３ｂ、及び第３の構造体４３３ｃを形成する。また、これらの構造体と同一工程で、薄膜トランジスタ４２０と重なる層間絶縁膜４１３を形成する。
【０１１６】
第１の構造体４３３ａ、第２の構造体４３３ｂ、及び第３の構造体４３３ｃを覆う第２の電極層４６６を形成する。第２の電極層４６６は、第２の絶縁層４６５に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ４２０の配線層４０５ｂと電気的に接続する。
【０１１７】
第２の電極層４６６を覆う第３の絶縁層４６８を形成する。この第３の絶縁層４６８が図２（Ｂ）の絶縁膜４０７に相当する。
【０１１８】
また、第１の電極層４６７が第３の絶縁層４６８上に第１の構造体４３３ａ及び第３の構造体４３３ｃと重なるように配置する。なお、第１の電極層４６７は固定電位であり、複数の開口（スリット）を有している。
【０１１９】
本実施の形態においては、層間絶縁膜４１３の斜面に設けた画素電極の一部も第１の基板４４１の平面に水平な方向の電界を液晶層４４４に形成することができる。層間絶縁膜４１３の斜面に設けた画素電極の一部と、第１の構造体４３３ａの斜面に設けられた第１の電極層４６７の一部との間に電界が形成される。
【０１２０】
本実施の形態においては、工程数を削減するため、層間絶縁膜４１３と複数の構造体とを同一工程で形成する例を示したが特に限定されず、層間絶縁膜を形成した後、複数の構造体を形成する工程としてもよい。
【０１２１】
本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。
【０１２２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態１の構成に加え、さらに第２の基板に第３の電極層を設け、液晶層に強い電界を印加する構造を説明する。
【０１２３】
図５（Ａ）は、液晶表示装置における第１の電極層と第２の電極層と第３の電極層の位置関係の一例を示す図である。なお、図１（Ａ）と同一の箇所には同じ符号を用いて説明する。
【０１２４】
図５（Ａ）において、第１の基板２００上に形成する構造体や、第１の電極層や、第２の電極層の位置は図１（Ａ）と同一である。
【０１２５】
第２の基板２０１に設ける第３の電極２３５ａは、構造体２３３ａと重なる位置に設ける。また、第３の電極２３５ｂは、構造体２３３ｃと重なる位置に設ける。
【０１２６】
例えば、画素電極と共通電極に電位差が生じるように電圧を印加すると、図５（Ａ）においては画素電極である第２の電極層２３０ａと共通電極である第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｇに示す水平方向の電界が加わる。さらに、第２の電極層２３０ａと共通電極である第３の電極層２３５ａとの間に矢印２０２ｉに示す斜め方向の電界が加わる。なお、矢印２０２ｉに示す斜め方向の電界によって、膜厚方向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができる。
【０１２７】
また、第２の電極層２３０ｂと第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｈに示す水平方向の電界が加わる。さらに、第２の電極層２３０ｂと共通電極である第３の電極層２３５ａとの間に矢印２０２ｊに示す斜め方向の電界が加わる。なお、矢印２０２ｊに示す斜め方向の電界によって、膜厚方向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができる。
【０１２８】
第３の電極層２３５ａを設けた液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。
【０１２９】
また、断面における共通電極である第３の電極層２３５ａの幅は１．６０μｍ、厚さは０．２５μｍである。なお、共通電極である第１の電極層２３２、及び第３の電極層２３５ａは０Ｖ、画素電極である第２の電極層は１０Ｖの設定とする。
【０１３０】
また、図５（Ａ）では、画素電極である第２の電極層２３０ａと、共通電極である第１の電極層２３２の例を示したが、図５（Ｂ）では、共通電極である第２の電極層２３０ａと、画素電極である第１の電極層２３２の例を示す。
【０１３１】
図５（Ｂ）の場合、第２の基板２０１に設けられる第３の電極層２３５ｃは、共通電極である第２の電極層２３０ａと重なる位置に設ける。また、第３の電極層２３５ｄは、共通電極である第２の電極層２３０ｂと重なる位置に設ける。また、第３の電極層２３５ｅは、共通電極である第２の電極層２３０ｃと重なる位置に設ける。
【０１３２】
例えば、画素電極と共通電極に電位差が生じるように電圧を印加すると、図５（Ｂ）においては共通電極である第２の電極層２３０ａと画素電極である第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｗに示す水平方向の電界が加わる。さらに、第１の電極層２３２と共通電極である第３の電極層２３５ｃとの間に矢印２０２ｙに示す斜め方向の電界が加わる。なお、矢印２０２ｙに示す斜め方向の電界によって、膜厚方向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができる。
【０１３３】
また、第２の電極層２３０ｂと第１の電極層２３２との間に矢印２０２ｘに示す水平方向の電界が加わる。さらに、第１の電極層２３２と共通電極である第３の電極層２３５ｄとの間に矢印２０２ｚに示す斜め方向の電界が加わる。なお、矢印２０２ｚに示す斜め方向の電界によって、膜厚方向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができる。
【０１３４】
第３の電極層２３５ｃ、２３５ｄを設けた液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。なお、共通電極である第２の電極層２３０ａ、２３０ｂ、及び第３の電極層２３５ｃ、２３５ｄは０Ｖ、画素電極である第１の電極層２３２は１０Ｖの設定とする。
【０１３５】
また、断面における画素電極である第３の電極層２３５ｃ、２３５ｄの幅は２．４０μｍ、厚さは０．２５μｍである。
【０１３６】
本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と自由に組み合わせることができる。
【０１３７】
（実施の形態５）
ここでは、液晶表示装置のブロック図の構成について、図１２に示す。図１２（Ａ）には、表示部１３０１、及び駆動部１３０２の構成について示している。駆動部１３０２は、信号線駆動回路１３０３、走査線駆動回路１３０４などから構成されている。表示部１３０１には、複数の画素１３０５がマトリクス状に配置されている。
【０１３８】
図１２（Ａ）において、走査線駆動回路１３０４は、走査線１３０６に走査信号を供給する。また信号線駆動回路１３０３は、信号線１３０８にデータを供給する。この走査線１３０６からの走査信号によって、画素１３０５が走査線１３０６の一行目から順に選択状態となるように走査信号を供給する。
【０１３９】
なお図１２（Ａ）において、走査線駆動回路１３０４には、Ｇ１乃至Ｇｎのｎ本の走査線１３０６が接続される。また信号線駆動回路１３０３には、画像の最小単位をＲＧＢ（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の３つの画素で構成する場合を考えたとき、Ｒに対応する信号線ＳＲ１乃至ＳＲｍのｍ本と、Ｇに対応する信号線ＳＧ１乃至信号線ＳＧｍのｍ本と、Ｂに対応するＳＢ１乃至ＳＢｍのｍ本の、計３ｍ本の信号線が接続される。すなわち、図１２（Ｂ）に示すように画素１３０５は、色要素毎に信号線を配設し、各色要素を対応した画素に信号線よりデータを供給することで所望の色を再現することが可能になる。
【０１４０】
また、図１３に示すタイミングチャートは、１フレーム期間、行選択期間（表示装置の画素１行のスキャン時間）に応じた期間に走査線１３０６（代表して、Ｇ１、Ｇｎ）を選択するための走査信号、及び信号線１３０８（代表して、ＳＲ１）のデータ信号、について示している。
【０１４１】
なお、図１２に示す回路図において、各画素が具備するトランジスタとして、ｎチャネル型トランジスタである場合について想定している。そして、図１３における説明においてもｎチャネル型トランジスタのオンまたはオフを制御する場合の画素の駆動について説明するものである。なお、図１２における回路図においてｐチャネル型トランジスタを用いて作製した場合には、トランジスタのオンまたはオフが同じ動作となるように走査信号の電位を適宜変更すればよい。
【０１４２】
図１３のタイミングチャートにおいて、１画面分の画像を表示する期間に相当する１フレーム期間を、画像を見る人が動画表示時の残像感を感じないように少なくとも１／１２０秒（≒８．３ｍｓ）とし（より好ましくは１／２４０秒）、走査線の本数をｎ本として考えると、１／（１２０×ｎ）秒が行選択期間に相当するものとなる。ここで、走査線の本数を２０００本（４０９６×２１６０画素、３８４０×２１６０画素等のいわゆる４ｋ２ｋ映像を想定）を有する表示装置を考えると、配線に起因する信号の遅延等を考慮しない場合には、１／２４００００秒（≒４．２μｓ）が行選択期間に相当する。
【０１４３】
ブルー相の液晶素子の電圧印加に対する応答時間（液晶分子の配向を変えるのにかかる時間）は、１ｍｓ以下である。これに対し、ＶＡ方式の液晶素子の電圧印加に対する応答時間は、オーバードライブ駆動を用いても数ｍｓ程度である。そのため、ＶＡ方式の液晶素子の動作では、良好な表示の維持を図る上で、応答時間より１フレーム期間の長さが短くならないようにする制約がある。一方、ブルー相の液晶素子を用い、且つＣｕ配線等の低抵抗材料で配線を形成して配線に起因する信号の遅延等を軽減できる本実施の形態の表示装置では、液晶素子の応答時間に十分なマージンが得られると共に、行選択期間で液晶素子に印加した電圧に応じた所望の液晶素子の配向を効率的に得ることができる。
【０１４４】
本実施の形態は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４と自由に組み合わせることができる。
【０１４５】
（実施の形態６）
実施の形態１乃至４において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を示す。特に薄膜トランジスタの構造及び半導体層に用いる半導体材料の例であり、他の実施の形態１乃至４と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
【０１４６】
図１４に、本実施の形態に示す薄膜トランジスタの一形態の断面図を示す。図１４に示す薄膜トランジスタは、基板５０１上に、ゲート電極層５０３と、ゲート絶縁層５０５上に半導体層５１５と、半導体層５１５上に接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７と、不純物半導体層５２７に接する配線５２５とを有する。また、半導体層５１５は、微結晶半導体層５１５ａと、混合領域５１５ｂと、非晶質半導体を含む層５２９ｃとが、ゲート絶縁層５０５側から順に積層されている。
【０１４７】
次に、半導体層５１５の構造について説明する。ここでは、図１４のゲート絶縁層５０５と、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７の間の拡大図を図１５に示す。
【０１４８】
半導体層５１５の一形態を図１５に示す。半導体層５１５は、図１５（Ａ）に示すように、微結晶半導体層５１５ａ、混合領域５１５ｂ、非晶質半導体を含む層５２９ｃが積層されている。
【０１４９】
微結晶半導体層５１５ａを構成する微結晶半導体とは、結晶構造（単結晶、多結晶を含む）を有する半導体である。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状結晶または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。このため、柱状結晶または針状結晶の界面には、結晶粒界が形成される場合もある。
【０１５０】
微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークを示す。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませてもよい。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、またはネオンなどの希ガス元素を含ませてもよく、これにより格子歪みをさらに助長させることで、微結晶の構造の安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。このような微結晶半導体に関する記述は、例えば、米国特許４，４０９，１３４号で開示されている。
【０１５１】
また、微結晶半導体層５１５ａに含まれる酸素及び窒素の二次イオン質量分析法によって計測される濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることで、微結晶半導体層５１５ａの結晶性を高めることができるため好ましい。
【０１５２】
微結晶半導体層５１５ａの厚さは、３〜１００ｎｍ、または５〜５０ｎｍであることが好ましい。
【０１５３】
なお、図１４及び図１５においては、微結晶半導体層５１５ａを層状に示しているが、これの代わりに、微結晶半導体粒子がゲート絶縁層５０５上で分散していてもよい。この場合、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体粒子及びゲート絶縁層５０５に接する。
【０１５４】
微結晶半導体粒子の大きさを、１〜３０ｎｍとし、密度を１×１０１３／ｃｍ２未満、好ましくは１×１０１０／ｃｍ２未満とすると、分離された微結晶半導体粒子を形成することが可能である。
【０１５５】
混合領域５１５ｂ及び非晶質半導体を含む層５２９ｃには、窒素が含まれる。混合領域５１５ｂに含まれる窒素の濃度は、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０１５６】
図１５（Ａ）に示すように、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体領域５０８ａ、及び当該微結晶半導体領域５０８ａの間に充填される非晶質半導体領域５０８ｂを有する。具体的には、微結晶半導体層５１５ａの表面から凸状に伸びた微結晶半導体領域５０８ａと、非晶質半導体を含む層５２９ｃと同様の半導体で形成される非晶質半導体領域５０８ｂとで形成される。
【０１５７】
微結晶半導体領域５０８ａは、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状、針状、または錐形状の微結晶半導体である。なお、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて幅が広がる凸状、または錐形状の微結晶半導体であってもよい。
【０１５８】
また、混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂに、微結晶半導体領域として、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体結晶粒を含む場合もある。
【０１５９】
また、図１５（Ｂ）に示すように、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体層５１５ａ上に一定の厚さで堆積した微結晶半導体領域５０８ｃと、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状、針状、または錐形状の微結晶半導体領域５０８ａとが連続的に形成される場合がある。
【０１６０】
また、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂは非晶質半導体を含む層５２９ｃと概略同質の半導体である。
【０１６１】
これらのことから、微結晶半導体で形成される領域と、非晶質半導体で形成される領域の界面が混合領域における微結晶半導体領域５０８ａ及び非晶質半導体領域５０８ｂの界面ともいえるため、微結晶半導体領域と、非晶質半導体領域との断面における境界が凹凸状またジグザグ状であるともいえる。
【０１６２】
混合領域５１５ｂにおいて、微結晶半導体領域５０８ａが、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状の半導体結晶粒の場合は、微結晶半導体層５１５ａ側のほうが、非晶質半導体を含む層５２９ｃ側と比較して、微結晶半導体領域の割合が高い。これは、微結晶半導体層５１５ａの表面から、微結晶半導体領域５０８ａが膜厚方向に成長するが、原料ガスに窒素を含むガスを含ませる、または原料ガスに窒素を含むガスを含ませつつ、微結晶半導体層５１５ａの堆積条件よりシランに対する水素の流量を低減すると、微結晶半導体領域５０８ａの半導体結晶粒の成長が抑制され、錐形状の微結晶半導体領域となるとともに、やがて非晶質半導体が堆積するためである。これは、微結晶半導体領域における窒素の固溶度が、非晶質半導体領域に比べて低いためである。
【０１６３】
微結晶半導体層５１５ａ及び混合領域５１５ｂの厚さの合計、即ち、ゲート絶縁層５０５の界面から、混合領域５１５ｂの突起（凸部）の先端の距離は、３ｎｍ以上４１０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減できる。
【０１６４】
非晶質半導体を含む層５２９ｃは、混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂと概略同質の半導体であり窒素を含む。さらには、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体結晶粒を含む場合もある。ここでは、従来の非晶質半導体と比較して、ＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体層を、非晶質半導体を含む層５２９ｃという。即ち、従来の非晶質半導体と比較して、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体を、非晶質半導体を含む層５２９ｃという。非晶質半導体を含む層５２９ｃは、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻であるため、バンドギャップが広くなり、トンネル電流が流れにくくなる。このため、非晶質半導体を含む層５２９ｃをバックチャネル側に設けることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、非晶質半導体を含む層５２９ｃを設けることで、オン電流及び電界効果移動度を高めることが可能である。
【０１６５】
さらに、非晶質半導体を含む層５２９ｃは、低温フォトルミネッセンス分光によるスペクトルのピーク領域は、１．３１ｅＶ以上１．３９ｅＶ以下である。なお、微結晶半導体層、代表的には微結晶シリコン層を低温フォトルミネッセンス分光により測定したスペクトルのピーク領域は、０．９８ｅＶ以上１．０２ｅＶ以下であり、非晶質半導体を含む層５２９ｃは、微結晶半導体層とは異なる。
【０１６６】
なお、非晶質半導体を含む層５２９ｃの非晶質半導体とは、代表的にはアモルファスシリコンである。
【０１６７】
また、混合領域５１５ｂ及び非晶質半導体を含む層５２９ｃの厚さは、５０〜３５０ｎｍ、または１２０〜２５０ｎｍであることが好ましい。
【０１６８】
混合領域５１５ｂにおいて、錐形状の微結晶半導体領域５０８ａを有するため、ソース電極またはドレイン電極に電圧が印加されたときの縦方向（膜厚方向）における抵抗、即ち、微結晶半導体層５１５ａ、混合領域５１５ｂ、及び非晶質半導体を含む層５２９ｃの抵抗を下げることが可能である。
【０１６９】
また、混合領域５１５ｂは、ＮＨ基またはＮＨ２基を有する場合がある。ＮＨ基またはＮＨ２基は、微結晶半導体領域５０８ａに含まれる異なる微結晶半導体領域の界面、または微結晶半導体領域５０８ａと非晶質半導体領域５０８ｂとの界面、微結晶半導体層５１５ａ御及び混合領域５１５ｂの界面において、シリコン原子のダングリングボンドと結合することで、欠陥が低減するため好ましい。
【０１７０】
また、混合領域５１５ｂの酸素濃度を窒素濃度より低減することにより、微結晶半導体領域５０８ａと非晶質半導体領域５０８ｂとの界面や、半導体結晶粒同士の界面における欠陥における、キャリアの移動を阻害する結合を低減することができる。
【０１７１】
このため、チャネル形成領域を微結晶半導体層５１５ａで形成し、チャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７の間に、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体層で形成される非晶質半導体を含む層５２９ｃとを設けることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、チャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７の間に、錐形状の微結晶半導体領域５０８ａを有する混合領域５１５ｂと、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体層で形成される非晶質半導体を含む層５２９ｃとを設けることで、オン電流及び電界効果移動度を高めつつ、オフ電流を低減することが可能である。
【０１７２】
図１４に示す不純物半導体層５２７は、リンが添加されたアモルファスシリコン、リンが添加された微結晶シリコン等で形成する。なお、薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを形成する場合は、不純物半導体層５２７は、ボロンが添加された微結晶シリコン、ボロンが添加されたアモルファスシリコン等で形成する。なお、混合領域５１５ｂ、または非晶質半導体を含む層５２９ｃと、配線５２５とがオーミックコンタクトをする場合は、不純物半導体層５２７を形成しなくともよい。
【０１７３】
図１４及び図１５に示す薄膜トランジスタは、微結晶半導体層をチャネル形成領域とし、バックチャネル側を非晶質半導体を含む層とすることで、オフ電流を低減すると共に、オン電流及び電界効果移動度を高めることが可能である。また、チャネル形成領域を微結晶半導体層で形成するため、劣化が少なく、電気特性の信頼性が高い。
【０１７４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１７５】
（実施の形態７）
実施の形態１乃至６のいずれか一に示した液晶表示装置は、薄膜トランジスタを有し、該薄膜トランジスタを駆動回路、さらには画素部に用いて表示機能を有する。また、薄膜トランジスタを駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１７６】
液晶表示装置は表示素子として液晶素子（液晶表示素子ともいう）を含む。
【０１７７】
また、液晶表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該液晶表示装置を作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極となる導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。
【０１７８】
なお、本明細書中における液晶表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。
【０１７９】
液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図１６を用いて説明する。図１６は、第１の基板４００１上に形成された薄膜トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの上面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１８０】
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。
【０１８１】
また、図１６（Ａ１）は第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。なお、図１６（Ａ２）は信号線駆動回路の一部を第１の基板４００１上に薄膜トランジスタで形成する例であり、第１の基板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３ａが実装されている。
【０１８２】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図１６（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１６（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１８３】
図１６では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１８４】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、薄膜トランジスタを複数有しており、図１６（Ｂ）では、画素部４００２に含まれる薄膜トランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれる薄膜トランジスタ４０１１とを例示している。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、４０２１が設けられている。
【０１８５】
薄膜トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態３に示す薄膜トランジスタを適用する。また、実施の形態６に示す微結晶半導体層を半導体層として含む薄膜トランジスタを適用することができる。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型薄膜トランジスタである。
【０１８６】
また、第１の基板４００１上に画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１が設けられる。
【０１８７】
また、実施の形態３と同様に、絶縁層４０２１と同じ工程で、複数の構造体を形成する。第１の構造体４０２２の斜面には画素電極層４０３０が形成され、さらに絶縁層４０２３と共通電極層４０３１が積層される。また、第１の構造体４０２２と隣り合う第２の構造体４０２４には画素電極層４０３０と絶縁層４０２３が積層される。
【０１８８】
画素電極層４０３０は、絶縁層４０２０に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。液晶素子４０１３は、第１の構造体４０２２の斜面に設けられた共通電極層４０３１、第２の構造体４０２４の斜面に設けられた画素電極層４０３０、及びそれらの間に挟まれる液晶層４００８を含む。
【０１８９】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２、４０３３が設けられている。
【０１９０】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルム、またはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【０１９１】
また４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。なお、液晶層４００８を用いる液晶表示装置は、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を５μｍ以上２０μｍ程度とすることが好ましい。
【０１９２】
なお図１６は透過型液晶表示装置の例であるが、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０１９３】
また、図１６の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設けける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
【０１９４】
絶縁層４０２１は、樹脂層である。図１６においては、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第２の基板４００６側に設けられている。遮光層４０３４を設けることにより、さらにコントラスト向上や薄膜トランジスタの安定化の効果を高めることができる。
【０１９５】
図１７は液晶表示装置の断面構造の一例であり、素子基板２６００と対向基板２６０１がシール材２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む素子層２６０３、液晶層２６０４が設けられる。
【０１９６】
カラー表示を行う場合、バックライト部に複数種の発光色を射出する発光ダイオードを配置する。ＲＧＢ方式の場合は、赤の発光ダイオード２９１０Ｒ、緑の発光ダイオード２９１０Ｇ、青の発光ダイオード２９１０Ｂを液晶表示装置の表示エリアを複数に分割した分割領域にそれぞれ配置する。
【０１９７】
対向基板２６０１の外側には偏光板２６０６が設けられ、素子基板２６００の外側には偏光板２６０７、及び光学シート２６１３が配設されている。光源は赤の発光ダイオード２９１０Ｒ、緑の発光ダイオード２９１０Ｇ、青の発光ダイオード２９１０Ｂと反射板２６１１により構成され、回路基板２６１２に設けられたＬＥＤ制御回路２９１２は、フレキシブル配線基板２６０９により素子基板２６００の配線回路部２６０８と接続され、さらにコントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。
【０１９８】
本実施の形態は、このＬＥＤ制御回路２９１２によって個別にＬＥＤを発光させることによって、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置とする例を示したが特に限定されず、バックライトの光源として冷陰極管または白色ＬＥＤを用い、カラーフィルタを設けてもよい。
【０１９９】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２００】
（実施の形態８）
実施の形態１乃至６のいずれか一に示す工程により作製される液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０２０１】
図１８（Ａ）は、テレビジョン装置９６００の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９７０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、壁に固定して筐体の裏側を支持した構成を示している。
【０２０２】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０２０３】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２０４】
図１８（Ｂ）は携帯型遊技機であり、筐体９８８１と筐体９８９１の２つの筐体で構成されており、連結部９８９３により、開閉可能に連結されている。筐体９８８１には表示部９８８２が組み込まれ、筐体９８９１には表示部９８８３が組み込まれている。また、図１８（Ｂ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９８８４、記録媒体挿入部９８８６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ９８８８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９８８９）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも半導体装置を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図１８（Ｂ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１８（Ｂ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０２０５】
図１９（Ａ）は、携帯電話機１０００の一例を示している。携帯電話機１０００は、筐体１００１に組み込まれた表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１００４、スピーカ１００５、マイク１００６などを備えている。
【０２０６】
図１９（Ａ）に示す携帯電話機１０００は、表示部１００２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部１００２を指などで触れることにより行うことができる。
【０２０７】
表示部１００２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０２０８】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部１００２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部１００２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０２０９】
また、携帯電話機１０００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機１０００の向き（縦か横か）を判断して、表示部１００２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０２１０】
また、画面モードの切り替えは、表示部１００２を触れること、又は筐体１００１の操作ボタン１００３の操作により行われる。また、表示部１００２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０２１１】
また、入力モードにおいて、表示部１００２の光センサで検出される信号を検知し、表示部１００２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０２１２】
表示部１００２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１００２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０２１３】
図１９（Ｂ）は、電子書籍の一例を示す斜視図である。図１９（Ｂ）に示す電子書籍は、複数の表示パネルを有する。第１の表示パネル４３１１と第２の表示パネル４３１２の間に、両面表示型の第３の表示パネルを搭載し、電子書籍を見開きにした状態である。
【０２１４】
図１９（Ｂ）に示す電子書籍は、第１の表示部４３０１を有する第１の表示パネル４３１１と、操作部４３０４及び第２の表示部４３０７を有する第２の表示パネル４３１２と、第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有する第３の表示パネル４３１３と、第１の表示パネル４３１１と、第２の表示パネル４３１２と、第３の表示パネル４３１３との一端部に設けられた綴じ部４３０８と、を有している。第３の表示パネル４３１３は、第１の表示パネル４３１１と第２の表示パネル４３１２の間に挿入されている。図１９（Ｂ）の電子書籍は第１の表示部４３０１、第２の表示部４３０７、第３の表示部４３０２、及び第４の表示部４３１０の４つの表示画面を有している。
【０２１５】
第１の表示パネル４３１１、第２の表示パネル４３１２、及び第３の表示パネル４３１３は可撓性を有しており、曲がりやすい。また、第１の表示パネル４３１１、第２の表示パネル４３１２にプラスチック基板を用い、第３の表示パネル４３１３に薄いフィルムを用いると、薄型な電子書籍とすることができる。
【０２１６】
第３の表示パネル４３１３は第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有する両面表示型パネルである。第３の表示パネル４３１３は、間にバックライト（好適には薄型のＥＬ発光パネル）を挟んだ２つの液晶表示パネルを用いる。なお、第１の表示パネル４３１１、第２の表示パネル４３１２、及び第３の表示パネル４３１３は全て液晶表示パネルとすることに限定されず、ＥＬ発光表示パネルや電子ペーパなどを用いてもよく、３つの表示パネルのうち、少なくとも一つの表示パネルを実施の形態１乃至７の液晶表示装置を用いればよい。一つの電子書籍に複数種類の表示パネルを用いることにより、明るい屋外では電子ペーパの表示パネルを使用して他のパネルをＯＦＦ状態とすることで消費電力を抑え、暗い場所では、液晶の表示パネルを使用して表示を行うことができる。電子ペーパは一度表示を行うとＯＦＦ状態としても表示を維持できる長所を有する反面、反射型表示装置であるため、光のない場所では表示することが困難である。従って、一つの電子書籍に複数種類の表示パネルを用いることにより、場所を選ぶことなく電子書籍の使用が可能となる。また、３つの表示パネルのうち、少なくとも一つの表示パネルをフルカラー表示させ、ほかの表示パネルをモノクロ表示の表示パネルとしてもよい。
【０２１７】
また図１９（Ｂ）に示す電子書籍において、第２の表示パネル４３１２は、操作部４３０４を有し、電源入力スイッチや、表示切り替えスイッチなど、各機能を対応づけることができる。
【０２１８】
また図１９（Ｂ）に示す電子書籍の入力操作は、第１の表示部４３０１や第２の表示部４３０７に指や入力ペンなどで触れること、又は操作部４３０４の操作により行われる。なお、図１９（Ｂ）では、第２の表示部４３０７に表示された表示ボタン４３０９を図示しており、指などで触れることにより入力を行うことができる。
【符号の説明】
【０２１９】
４０１：ゲート電極層
４０２：絶縁層
４０３：半導体層
４０７：絶縁膜
４１０：容量配線
４１３：層間絶縁膜
４２０：薄膜トランジスタ
４３３ａ〜ｈ：構造体
４４１：第１の基板
４４２：第２の基板
４４４：液晶層
４４６：電極層
４４７：電極層４５５：コンタクトホール
４５６：第２の電極層
４５７：第１の電極層
４６５：第２の絶縁層
４６６：第２の電極層
４６７：第１の電極層
４６８：第３の絶縁層
【図１】
0005587031.tif 000002
【図２】
0005587031.tif 000003
【図３】
0005587031.tif 000004
【図４】
0005587031.tif 000005
【図５】
0005587031.tif 000006
【図１２】
0005587031.tif 000007
【図１３】
0005587031.tif 000008
【図１４】
0005587031.tif 000009
【図１５】
0005587031.tif 000010
【図１６】
0005587031.tif 000011
【図１７】
0005587031.tif 000012
【図１８】
0005587031.tif 000013
【図１９】
0005587031.tif 000014
【図６】
0005587031.tif 000015
【図７】
0005587031.tif 000016
【図８】
0005587031.tif 000017
【図９】
0005587031.tif 000018
【図１０】
0005587031.tif 000019
【図１１】
0005587031.tif 000020
【図２０】
0005587031.tif 000021