(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板上に、酸化物半導体層及び前記酸化物半導体層と電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層を含むトランジスタと、
前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層が設けられた同一面に接して並置される第１の導電層と、
前記トランジスタ、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層、及び前記第１の導電層上の層間膜と、
前記層間膜の同一表面に接して並置される第１の電極層及び第２の電極層とを有し、
前記第１の電極層は、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と電気的に接続し、かつ前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と前記層間膜を介して積層され、
前記第２の電極層は、前記第１の導電層と電気的に接続し、かつ前記第１の導電層と前記層間膜を介して積層され、
前記層間膜は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に開口を有し、
前記開口には前記液晶層が設けられ、
前記第１の電極層の上面形状は、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方の上面形状よりも大きく、
前記第２の電極層の上面形状は、前記第１の導電層の上面形状よりも大きく、
前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方の両側面は、前記層間膜で覆われており、
前記第１の導電層の両側面は、前記層間膜で覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の電極層、及び前記第２の電極層は櫛歯状であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板上に、酸化物半導体層及び前記酸化物半導体層と電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層を含むトランジスタと、
前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層が設けられた同一面に接して並置される第１の導電層と、
前記トランジスタ、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層、及び前記第１の導電層上に層間膜と、
前記層間膜の同一表面に接して並置される第１の電極層及び第２の電極層と、
前記第２の電極層と重畳し前記第２の基板と前記液晶層との間に設けられた第３の電極層とを有し、
前記第１の電極層は、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と電気的に接続し、かつ前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と前記層間膜を介して重なり、
前記第２の電極層は、前記第１の導電層と電気的に接続し、かつ前記第１の導電層と前記層間膜を介して重なり、
前記層間膜は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に開口を有し、
前記開口には前記液晶層が設けられ、
前記第１の電極層の上面形状は、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方の上面形状よりも大きく、
前記第２の電極層の上面形状は、前記第１の導電層の上面形状よりも大きく、
前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方の両側面は、前記層間膜で覆われており、
前記第１の導電層の両側面は、前記層間膜で覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３において、前記第１の電極層、前記第２の電極層、前記第３の電極層は櫛歯状であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記第１の基板と前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層との間に、絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記トランジスタのゲート絶縁層として機能する領域を有し、
前記絶縁層は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間に開口を有し、
前記開口には前記液晶層が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記酸化物半導体層は、インジウムと亜鉛とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置及び液晶表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）には液晶素子を有す
る液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（
ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。
【０００３】
液晶表示装置においては、液晶分子の応答速度の高速化が求められている。液晶の表示モ
ードは種々あるが、中でも高速応答可能な液晶モードとしてＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐ
ｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ブルー相を示す液晶を用いるモ
ードがあげられる。
【０００４】
特にブルー相を示す液晶を使用するモードは配向膜が不要であり、かつ広視野角化が得ら
れるので、実用化に向けてより研究が行われている（例えば特許文献１参照。）。特許文
献１は、ブルー相の出現する温度範囲を広げるために、液晶に高分子安定化処理を行う報
告である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５−０９０５２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶表示装置における問題として高いコントラストを実現するためには、白透過率（白表
示時の光の透過率）が大きいことが必要である。
【０００７】
従って、より高コントラスト化に向けて、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示モードに
適した液晶表示装置を提供することを目的の一とする。
【０００８】
また、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示装置において、より低消費電力化を達成する
ことを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の基板と第２の基板とでブルー相を示す液晶層を挟持し、複数の画素がマトリクス状
に配置されているアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、各画素ごとにトランジス
タと、画素電極層、液晶層及び共通電極層で構成される液晶素子とが配置されている。画
素電極層と共通電極層とは、トランジスタ上を覆うように設けられた層間膜上に設けられ
、層間膜の同一表面に、互いが接しないように配置される。
【００１０】
画素電極層及び共通電極層は、平板状でなく、様々な開口パターン（スリット）を有し、
屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。例えば、画素電極層及び共通電極層が有
する形状としては、閉空間を形成せず開かれた櫛歯状のようなパターンを用いることがで
きる。この場合、画素電極層と共通電極層とは互いの櫛歯状のパターンがかみ合うように
同一の絶縁表面（例えば同一基板や同一絶縁膜）に設けることができる。
【００１１】
共通電極層は、第１の基板側の第１の共通電極層と、一対の共通電極層が対向するように
、対向基板（第２の基板）側にも設けてもよく、この場合液晶層を間に挟んで第１の基板
側の第１の共通電極層と、第２の基板側の第２の共通電極層（第３の電極層）とが互いに
重畳するように配置される。
【００１２】
第２の共通電極層を形成する場合、第１の共通電極層及び第２の共通電極層は少なくとも
画素領域において、平面図でみるとほぼ同形状であり液晶層を介して重畳するように配置
される。なお、第１の共通電極層及び第２の共通電極層は少なくとも一部重なって（重畳
して）いればよい。
【００１３】
液晶素子の画素電極層には、トランジスタの半導体層と電気的に接続するソース電極層又
はドレイン電極層を介して、画像信号の電位が与えられる。一方、液晶素子の共通電極層
（第１の共通電極層及び第２の共通電極層）には、画素電極層に供給される画像信号の電
位に対して基準となる固定電位（一例としてはグラウンド電位（接地電位））が与えられ
る。共通電位は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
ベルに設定すると好ましい。また、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である。
【００１４】
層間膜を介して画素電極層はトランジスタのドレイン電極層と、共通電極層はドレイン電
極層と同材料及び同工程で形成される導電層と電気的に接続する（または同電位を与えら
れる）。画素電極層と共通電極層との間の層間膜は選択的に除去されて開口が形成されて
いる。該開口には液晶が充填され液晶層が形成される。なお、本明細書においては、該開
口以外の領域に設けられた液晶層を第１の液晶層、該開口に充填されている液晶層を第２
の液晶層とし、液晶層は第１の液晶層及び第２の液晶層から構成されているともいう。
【００１５】
従って、画素電極層及び共通電極層間に電圧を印加すると、ドレイン電極層及び導電層に
もそれぞれ同じ電圧を印加することができる。よって、液晶層において、画素電極層と共
通電極層との間と、ドレイン電極層と導電層との間の開口の領域にも広く電界を形成する
ことができる。
【００１６】
電界は、画素電極層と共通電極層の間にも形成され、かつ画素電極層と同電位の導電層（
ドレイン電極層）と共通電極層と同電位の導電層との間にも形成されるため、第２の基板
側の液晶層（第１の液晶層）だけでなく、第１の基板側に設けられた層間膜の開口領域の
液晶層（第２の液晶層）にも電界を形成することができる。このように同電位を有する導
電層と電極層とを積層体とすることにより、広く液晶層に電界を形成することができる。
よって、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【００１７】
また、第２の基板側に第２の共通電極層を設けると、画素電極層と第２の共通電極層との
間に液晶に対して斜め方向（基板に対して斜めの方向）の電界も加えることができるため
、より効率よく液晶分子を制御できる。
【００１８】
従って、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、白透過率
が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラ
スト比も高くすることができる。また、粘度の高いブルー相を示す液晶材料（液晶混合物
）であっても、効果的に電界を印加することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００１９】
本明細書では、半導体素子（例えばトランジスタ）、画素電極層、第１の共通電極層及び
層間膜が形成されている基板を素子基板（第１の基板）といい、該素子基板と液晶層を介
して対向する基板を対向基板（第２の基板）という。対向基板（第２の基板）と液晶層と
の間に第１の共通電極層と重畳する第２の共通電極層が形成されてもよい。
【００２０】
液晶層には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。なお、液晶材料とは、液晶層に用いる液
晶を含む混合物をさす。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。
【００２１】
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。
【００２２】
液晶は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等
を用いる。
【００２３】
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。
【００２４】
上記液晶材料は、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
。
【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５０
０ｎｍ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、温度制御を行い、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
相を示した状態で光照射して行ってもよい。
【００２７】
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℃以内の状態（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℃以内の状態（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。
【００２８】
本明細書で開示する発明の構成の一形態は、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、半導体層及び半導体層と電気的に接
続する第１の導電層を含むトランジスタと、第１の導電層が設けられた同一面に接して並
置される第２の導電層と、トランジスタ、第１の導電層、及び第２の導電層上に層間膜と
、層間膜の同一表面に接して並置される第１の電極層及び第２の電極層とを有し、第１の
電極層は、第１の導電層と電気的に接続し、かつ第１の導電層と層間膜を介して積層され
、第２の電極層は、第２の導電層と電気的に接続し、かつ第２の導電層と層間膜を介して
積層され、層間膜は、第１の電極層及び第２の電極層の間に開口を有し、開口には液晶層
が設けられている液晶表示装置である。
【００２９】
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、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、半導体層及び半導体層と電気的
に接続する第１の導電層を含むトランジスタと、第１の導電層が設けられた同一面に接し
て並置される第２の導電層と、トランジスタ、第１の導電層、及び第２の導電層上に層間
膜と、層間膜の同一表面に接して並置される第１の電極層及び第２の電極層と、第２の電
極層と重畳し第２の基板と液晶層との間に設けられた第３の電極層とを有し、第１の電極
層は、第１の導電層と電気的に接続し、かつ第１の導電層と層間膜を介して積層され、第
２の電極層は、第２の導電層と電気的に接続し、かつ第２の導電層と層間膜を介して積層
され、層間膜は、第１の電極層及び第２の電極層の間に開口を有し、開口には液晶層が設
けられている液晶表示装置である。
【００３０】
ブルー相を示す液晶層を用いることにより、配向膜を形成する必要がないため、画素電極
層（第１の電極層）と液晶層、及び第２の電極層（第１の共通電極層）と液晶層とは接す
る構成となる。なお、第３の電極層（第２の共通電極層）を設ける場合、第３の電極層（
第２の共通電極層）も液晶層と接する構成となる。
【００３１】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を
示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称
を示すものではない。
【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
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、白透過率が向上し
、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることが
できる。
【００３４】
また、粘度の高いブルー相を示す液晶層であっても、効果的に電界を形成することができ
るため、液晶表示装置の低消費電力化も達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】液晶表示装置を説明する図。
【図２】液晶表示装置の作製方法を説明する図。
【図３】液晶表示装置を説明する図。
【図４】液晶表示装置を説明する図。
【図５】液晶表示モジュールを説明する図。
【図６】液晶表示モジュールを説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタを説明する図。
【図８】液晶表示装置に適用できるトランジスタ及びトランジスタの作製方法を説明する図。
【図９】電子機器を説明する図。
【図１０】電子機器を説明する図。
【図１１】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１２】液晶表示装置の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】
【００３６】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、趣
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って、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。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有す
る部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３７】
（実施の形態１）
本明細書に開示する発明を適用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図１
、図２、図４、及び図１１を用いて説明する。
【００３８】
ブルー相を示す液晶層を含む液晶表示装置において、基板に概略平行（すなわち水平な方
向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式
を用いることができる。このような方式として、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）モードで用いる電極構成が適用できる。
【００３９】
ＩＰＳモードなどに示される横電界モードは、液晶層の下方に開口パターンを有する第１
の電極層（例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）及び第２の電極層（例えば全
画素に共通の電圧が供給される共通電極層）を配置する。第１の電極層及び第２の電極層
は、平面形状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む。
第１の電極層及び第２の電極層はその電極間に電界を発生させるため、同形状で重ならな
い配置とする。
【００４０】
画素電極層と共通電極層との間に電界を加えることで、液晶を制御する。液晶には水平方
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。つまり、基板と平行に
配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。
【００４１】
図１（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素を示している。図１（Ｂ）は図１（Ａ）
の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【００４２】
図１（Ａ）において、複数のソース配線層（ソース電極層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。容量配線層４０８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、
容量配線層４０８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、共通電極層が配置されている。画素電極層を駆動する
トランジスタ４６０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは
、マトリクス状に複数配置されている。
【００４３】
図１の液晶表示装置において、画素電極層として機能する第１の電極層４４７には、トラ
ンジスタ４６０の半導体層４０３と電気的に接続するソース電極層４０５ａ又はドレイン
電極層４０５ｂを介して、画像信号の電位が与えられる。一方、液晶素子の共通電極層と
して機能する第２の電極層４４５には、画素電極層に供給される画像信号の電位に対して
基準となる固定電位（一例としてはグラウンド電位（接地電位））が与えられる。共通電
位は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
すると好ましい。また、共通電極層として機能する第２の電極層４４５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である。
【００４４】
トランジスタ４６０は逆スタガ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上に形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層
４０３、ソース電極層４０５ａ又はドレイン電極層４０５ｂを含む。
【００４５】
トランジスタ４６０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０９が設け
られ、絶縁膜４０９上に絶縁層４１３が積層されている。絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、
及び絶縁層４１３はトランジスタ４６０と第１の電極層４４７及び第２の電極層４４５と
の間に設けられた層間膜として機能する。
【００４６】
図１（Ａ）及び（Ｂ）において示すように、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４５
とは重畳せず互い違いに設けられている。
【００４７】
第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４５は平板状ではなく、様々な開口パターンを
有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。
【００４８】
第１の電極層４４７と電気的に接続するドレイン電極層４０５ｂは第１の電極層４４７の
下に絶縁層４１３、絶縁膜４０９、及び絶縁膜４０７を介して、ゲート絶縁層４０２上に
延在して設けられる。第２の電極層４４５の下にも絶縁層４１３、絶縁膜４０９、及び絶
縁膜４０７を介して、ゲート絶縁層４０２上に、ドレイン電極層４０５ｂと同工程で形成
される導電層４０６が延在して設けられる。
【００４９】
ドレイン電極層４０５ｂ及び導電層４０６はそれぞれ、該上方に形成される第１の電極層
４４７、又は第２の電極層４４５の形状を反映し、開口パターンを有し、屈曲部や枝分か
れした櫛歯状を含む形状である。
【００５０】
第１の電極層４４７と、第２の電極層４４５との間に設けられるゲート絶縁層４０２、絶
縁膜４０７、絶縁膜４０９、絶縁層４１３は選択的に除去されており、開口４３１が形成
されている。本実施の形態では該開口４３１は第１の基板４４１に達する例を示す。該開
口４３１を充填するように液晶層４４４が形成されている。
【００５１】
第１の電極層４４７及び第２の電極層４４５上には液晶層４４４が設けられ、対向基板で
ある第２の基板４４２で封止されている。
【００５２】
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４４
４と反対側）に偏光板４４３ａ、４４３ｂが設けられている。
【００５３】
第１の電極層４４７とドレイン電極層４０５ｂとは電気的に接続しており、同電位を与え
ることができる。また、第２の電極層４４５と導電層４０６とも電気的に接続しており、
同電位を与えることができる。なお、同電位を与えることができるのであれば、第１の電
極層４４７とドレイン電極層４０５ｂ、第２の電極層４４５と導電層４０６とは直接接し
て設けられなくてもよく、他の配線層を介して（他の配線層に与えられた電位によって）
、それぞれ同電位となっていればよい。
【００５４】
従って、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４５間に電圧を印加すると、ドレイン電
極層４０５ｂ及び導電層４０６間にもそれぞれ同じ電圧を印加することができる。よって
、液晶層４４４において、第１の電極層４４７と第２の電極層４４５との間と、ドレイン
電極層４０５ｂと導電層４０６との間の開口４３１の領域にも広く電界を形成することが
できる。
【００５５】
液晶層４４４の厚さ（膜厚）の最大値は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
なお、本明細書においては、液晶層の厚さ（膜厚）の最大値をセルギャップともいう。
【００５６】
また、液晶層４４４を介して隣接する第１の電極層４４７と第２の電極層４４５との最短
距離は０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とする。
【００５７】
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。計算は、
シンテック社製、ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ  Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【００５８】
図１１（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１１（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。図１（Ａ）（Ｂ）及び図１１（
Ａ）にて、第１の基板４４１が第１の基板２００に、第２の基板４４２が第２の基板２０
１に、第１の電極層４４７が画素電極層２３０に、液晶層４４４が液晶層２０８に、ドレ
イン電極層４０５ｂが導電層２３３に、第２の電極層４４５が共通電極層２３２ａ、２３
２ｂに、導電層４０６が導電層２３４ａ、２３４ｂに、ゲート絶縁層４０２が層間膜２３
５、２３６ａ、２３６ｂに、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３が層間膜２
３７、２３８ａ、２３８ｂに、それぞれ対応している。
【００５９】
層間膜２３５、２３６ａ、２３６ｂ、２３７、２３８ａ、２３８ｂとしては誘電率４の絶
縁体を用い、断面の幅は２．５μｍとした。層間膜２３５、２３６ａ、２３６ｂの膜厚（
高さ）は０．６μｍ、層間膜２３７、２３８ａ、２３８ｂの膜厚（高さ）は１．５μｍで
ある。
【００６０】
画素電極層２３０は、層間膜２３５、導電層２３３、層間膜２３７の積層上に形成され、
同様に共通電極層２３２ａ、２３２ｂもそれぞれ層間膜２３６ａ、２３６ｂ、導電層２３
４ａ、２３４ｂ、層間膜２３８ａ、２３８ｂの積層上に形成されている。なお、画素電極
層２３０及び導電層２３３、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び導電層２３４ａ、２３４
ｂは、それぞれ電気的に接続されている。また、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ
、２３２ｂとの間には第１の基板２００に達する開口が形成され、該開口にも液晶層２０
８が形成されている。
【００６１】
画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂの膜厚は０．１μｍ、導電層２３３、
２３４ａ、２３４ｂの膜厚は０．４μｍ、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３
２ｂとの間の距離は２．５μｍである。セルギャップ（液晶層の最大膜厚）に相当する第
１の基板２００から第２の基板２０１まで距離は４μｍである。
【００６２】
図１１（Ａ）の構造に対して、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び同電位となる導電層２
３４ａ、２３４ｂを０Ｖ、画素電極層２３０及び同電位となる導電層２３３は１０Ｖの設
定として計算した計算結果を図１１（Ｂ）に示す。
【００６３】
図１１（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、円状に広がる等電位線の中心に画
素電極層、共通電極層、又は導電層が配置されている。
【００６４】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１１（Ｂ）に示すように、層間膜２３７を介し
て積層された導電層２３３及び画素電極層２３０と、層間膜２３８ａ、２３８ｂを介して
積層された導電層２３４ａ、２３４ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間にそれぞ
れ横方向の電界が加わっていることが確認できる。
【００６５】
電界は、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間にも形成され、かつ導
電層２３３と導電層２３４ａ、２３４ｂとの間にも形成されるため、第２の基板２０１側
の液晶層２０８だけでなく、第１の基板２００側に設けられた層間膜の開口領域の液晶層
２０８にも電界を形成することができる。このように同電位を有する導電層と電極層とを
積層体とすることにより、広く液晶層に電界を形成することができる。よって、その電界
を用いて液晶分子を制御できる。
【００６６】
従って、液晶表示装置において広く液晶層２０８に電界を形成することができ、かつ膜厚
方向も含め液晶層２０８全体における液晶分子を応答させることができる。よって白透過
率が向上し、白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラスト比
も高くすることができる。また、粘度の高いブルー相を示す液晶材料（液晶混合物）であ
っても、効果的に電界を印加することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００６７】
図２（Ａ）乃至（Ｅ）を用いて図１に示す液晶表示装置の作製工程を説明する。図２（Ａ
）乃至（Ｅ）は液晶表示装置の作製工程の断面図である。
【００６８】
図２（Ａ）において、素子基板である第１の基板４４１上にゲート電極層４０１、ゲート
絶縁層４０２、及び半導体層４０３が形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０
２、及び半導体層４０３上に導電膜４３３が形成されている。
【００６９】
下地膜となる絶縁膜を第１の基板４４１とゲート電極層４０１の間に設けてもよい。下地
膜は、第１の基板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単層
、又は積層構造により形成することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
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２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２層構造、窒化チタン層とモリ
ブデン層とを積層した２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構造とすることが好
ましい。
【００７２】
ゲート絶縁層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４０２として、有機シランガスを用いたＣ
ＶＤ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。
【００７３】
導電膜４３３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、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。例えば、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。
【００７４】
また、導電膜４３３としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物
としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジ
ウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコン
を含ませたものを用いることができる。
【００７５】
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、導電膜４３３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、
トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【００７６】
導電膜４３３をフォトリソグラフィ工程により加工し、ソース電極層４０５ａ、ドレイン
電極層４０５ｂ、導電層４０６を形成する（図２（Ｂ）参照。）。なお、本実施の形態で
は、導電膜４３３のエッチング工程において半導体層４０３はソース電極層４０５ａ、ド
レイン電極層４０５ｂが形成されない領域が一部エッチングされ、溝部（凹部）を有する
半導体層となる例を示す。
【００７７】
トランジスタ４６０、導電層４０６上に絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３
を積層する（図２（Ｃ）参照。）。
【００７８】
トランジスタ４６０を覆う絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、絶縁層４１３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、窒化シリコン、
酸化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニ
ウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどを用いて、ＣＶＤ法やスパッタ
リング法などの乾式法により形成してもよいし、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブ
テン、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いて、スピンコート、ディップ、スプレー
塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ロールコ
ート、カーテンコート、ナイフコートなどの湿式法により形成してもよい。また上記有機
材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス
）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。
【００７９】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキ
ル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁層４１３
として用いることができる。
【００８０】
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜４０７、絶縁膜
４０９を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよ
い。
【００８１】
絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３にドレイン電極層４０５ｂに達する開口
（コンタクトホール）を形成し、開口及び絶縁層４１３上に導電膜を形成する。導電膜を
フォトリソグラフィ工程により加工し、ドレイン電極層４０５ｂと電気的に接続する第１
の電極層４４７と、導電層４０６と電気的に接続する第２の電極層４４５を形成する（図
２（Ｄ）参照。）。第２の電極層４４５と導電層４０６との電気的な接続は図示しないが
、第１の電極層４４７とドレイン電極層４０５ｂとの接続のように、導電層４０６に達す
る開口を形成し、該開口に第２の電極層４４５を形成して行ってもよいし、第２の電極層
４４５と同じ電位を与えられている配線層と接続することで導電層４０６にも第２の電極
層４４５と同電位を与えてもよい。
【００８２】
画素の表示領域において、第１の電極層４４７とドレイン電極層４０５ｂ、第２の電極層
４４５と導電層４０６とは、ほぼ同形状で重なることが好ましい。
【００８３】
第１の電極層４４７、第２の電極層４４５においては透光性が好ましいが、開口パターン
を有するために形状によっては金属膜などの非透光性材料を用いてもよい。
【００８４】
第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４５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。
【００８５】
また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４５はタングステン（Ｗ）、モリブデン
（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、
又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することがで
きる。
【００８６】
また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４５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
て形成した第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４５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
。
【００８７】
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、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重
合体またはその誘導体などがあげられる。
【００８８】
次に、第１の電極層４４７と第２の電極層４４５の間に設けられた絶縁膜４０７、絶縁膜
４０９、絶縁層４１３を選択的に除去し、第１の基板４４１に達する開口４３１を形成す
る（図２（Ｅ）参照。）。
【００８９】
図１及び図２ではゲート絶縁層４０２まで除去し、第１の基板４４１に達する開口４３１
を形成する例であるが、開口４３１においてゲート絶縁層４０２を残存させてもよい。ま
た、図１及び図２では開口４３１において、ドレイン電極層４０５ｂ、導電層４０６の端
部が露出し、第１の電極層４４７、第２の電極層４４５の端部と一致している例であるが
、ドレイン電極層４０５ｂ、導電層４０６は端部を上に形成される絶縁膜４０７で覆われ
ていてもよい。
【００９０】
画素電極層である第１の電極層４４７と共通電極層である第２の電極層４４５との間に設
けられる開口の形成例を図４（Ａ）（Ｂ）に示す。
【００９１】
図４（Ａ）は、ドレイン電極層４０５ｂ、導電層４０６が開口に露出していない例であり
、ドレイン電極層４０５ｂ、導電層４０６の端部は絶縁膜４０７で覆われている。第１の
電極層４４７、第２の電極層４４５の端部も開口と一致していない例である。また、図４
（Ｂ）は、開口において、ゲート絶縁層４０２を除去せず残存させる例である。
【００９２】
このように、画素電極層と共通電極層との間の層間膜を除去し形成する開口は、少なくと
もドレイン電極層４０５ｂと導電層４０６との間まで形成すればよい。ドレイン電極層４
０５ｂと導電層４０６との間に形成された開口に充填された液晶分子は、ドレイン電極層
４０５ｂと導電層４０６とで形成される電界によって制御することができる。
【００９３】
半導体層、電極層、導電層などの作製工程、開口の形成工程において、薄膜を所望の形状
に加工するためにフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いてエッチ
ング工程を行う。加工する材料や形状に応じてマスクやエッチング工程は複数用いてもよ
い。
【００９４】
レジストマスク数の削減として、第１のエッチング工程で用いたレジストマスクをアッシ
ングによって加工し、次の第２のエッチング工程で用いることもできる。
【００９５】
また、多階調マスクにより形成した複数（代表的には二種類）の厚さの領域を有するレジ
ストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低
コスト化が図れる。
【００９６】
エッチング工程は、ドライエッチングやウェットエッチングを用いることができる。
【００９７】
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  Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ）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、Ｉ
ＣＰ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。
【００９８】
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を適宜調節す
る。例えばドライエッチングにおいては、エッチング条件として、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、基板側の電極温度などを適宜調節する
。また、ウェットエッチングにおいては、エッチング条件としてエッチング液、エッチン
グ時間、温度などを適宜調節する。ウェットエッチングでは、エッチングが膜厚方向にも
膜幅方向にも等方性に進行するので、エッチング工程によって除去されてしまう膜幅方向
の領域（長さ）も計算してレジストマスクの大きさ及び形状を考慮する。
【００９９】
例えば、ゲート絶縁層４０２、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３を選択的
に除去して形成される開口４３１は、図１（Ｂ）では開口４３１の壁面は直線上で一致し
ている例であるが、用いる材料やエッチング方法により開口４３１の壁面は異なる膜幅を
有する凹凸の面となる例もある。
【０１００】
例えば、ゲート絶縁層として酸化窒化シリコン膜（膜厚６００ｎｍ）、絶縁層としてアク
リル樹脂膜（膜厚２μｍ）を用いて、該積層を選択的に除去して開口を形成する一例を説
明する。なお、ゲート絶縁層と絶縁層の間には、チタン膜（膜厚５０ｎｍ）、アルミニウ
ム膜（膜厚２００ｎｍ）、チタン膜（膜厚５０ｎｍ）の積層からなる導電層が形成されて
いる。
【０１０１】
ゲート絶縁層である酸化窒化シリコン膜をＩＣＰドライエッチング法によりエッチングし
開口を形成する。エッチング条件はＣＨＦ３をとＨｅを用いて、コイル型の電極に印加さ
れる電力量４７５Ｗ、基板側の電極に印加される電力量３００Ｗ、圧力５．５Ｐａ、下部
電極温度７０℃、時間１６０秒で行う。
【０１０２】
次にゲート絶縁層及び導電層上に絶縁層としてアクリル樹脂を塗布法により形成し、絶縁
層上に画素電極層及び共通電極層となるインジウム錫酸化物膜をスパッタリング法により
積層する。
【０１０３】
インジウム錫酸化物膜をウェットエッチング法によりエッチングし画素電極層及び共通電
極層を形成する。エッチング液としては、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いることが
できる。
【０１０４】
そして絶縁層であるアクリル樹脂膜をＲＩＥ法によりエッチングし、開口を形成する。エ
ッチング条件はＣＦ４、Ｈｅ及びＯ２を用いて、電力量５００Ｗ、圧力５００ｍＴｏｒｒ
、時間１５０秒で行う。以上の工程でゲート絶縁層である酸化窒化シリコン膜と、絶縁層
であるアクリル樹脂膜に開口を形成することができる。
【０１０５】
ゲート絶縁層である酸化窒化シリコン膜と、絶縁層であるアクリル樹脂膜とを一回のエッ
チング工程によってエッチングし、開口を形成してもよい。また、画素電極層及び共通電
極層となるインジウム錫酸化物膜がエッチングされにくいエッチング条件を選択すること
で、インジウム錫酸化物膜をマスクとしてゲート絶縁層である酸化窒化シリコン膜と、絶
縁層であるアクリル樹脂膜をエッチングすることもできる。勿論、別途インジウム錫酸化
物膜上にマスクを形成してもよい。
【０１０６】
また、開口４３１にドレイン電極層４０５ｂと導電層４０６が露出する場合、ゲート絶縁
層４０２、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３をエッチングする際に、ドレ
イン電極層４０５ｂと導電層４０６がエッチングされにくい条件を適宜選択する必要があ
る。
【０１０７】
第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶層を間に挟持させてシー
ル材で固着する。液晶層を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基
板４４１と第２の基板４４２とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する
注入法を用いることができる。
【０１０８】
液晶層４４４には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。
【０１０９】
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、数重量％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。
【０１１０】
液晶は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等
を用いる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
上記液晶材料は、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
。
【０１１３】
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５０
０ｎｍ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。
【０１１４】
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、温度制御を行い、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
相を示した状態で光照射して行ってもよい。
【０１１５】
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℃以内の状態（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℃以内の状態（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。
【０１１６】
光硬化樹脂は、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマーでもよく、ジアクリ
レート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマ
ーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のものでも非液晶性のもの
でもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長
の光で硬化する樹脂を選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる
。
【０１１７】
光重合開始剤は、光照射によってラジカルを発生させるラジカル重合開始剤でもよく、酸
を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。
【０１１８】
具体的には、液晶材料として、ＪＣ−１０４１ＸＸ（チッソ株式会社製）と４−シアノ−
４’−ペンチルビフェニルの混合物を用いることができ、カイラル剤としては、ＺＬＩ−
４５７２（メルク株式会社製）を用いることができ、光硬化樹脂は、２−エチルヘキシル
アクリレート、ＲＭ２５７（メルク株式会社製）、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートを用いることができ、光重合開始剤としては２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセ
トフェノンを用いることができる。
【０１１９】
本明細書において、液晶表示装置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（又は半透過型の液晶表示装置）場合、少なくとも画素領域において
光を透過させる必要がある。よって光が透過する画素領域に存在する第１の基板、第２の
基板、他絶縁膜、導電膜などの薄膜はすべて可視光の波長領域の光に対して透光性とする
。
【０１２０】
シール材としては、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。代表的には、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、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、カップリ
ング剤を含んでもよい。
【０１２１】
液晶層に、光を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光は、液晶
層に含まれる光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射によ
る高分子安定化処理により、液晶層４４４がブルー相を示す温度範囲を広く改善すること
ができる。
【０１２２】
シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶層を形成する場合など、高分子
安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。
【０１２３】
遮光層をトランジスタの少なくとも半導体層上方を覆うように設けると、トランジスタの
半導体層への光の入射を遮断することができるため、半導体の光感度によるトランジスタ
の電気特性の変動を防止し、より安定化させることができる。また、遮光層をコンタクト
ホール上や画素間を覆うように設けるとコンタクトホール上に発生しやすい液晶の配向欠
陥による光漏れ等の表示ムラを隠すことができるため、コントラストの低下を抑制するこ
とができる。よって、液晶表示装置の高精細化、高信頼性化を達成することができる。
【０１２４】
遮光層は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹
脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒
色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光
性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバル
ト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。
【０１２５】
遮光層の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など
の乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法
、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法
（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。
【０１２６】
遮光層を素子基板である第１の基板４４１側に作り込む構成であると、高分子安定化のた
めの光照射処理工程において、該遮光層によって対向基板（第２の基板４４２）側から照
射される光が吸収、遮断されることがないために、液晶層全体に均一に照射し、液晶層を
光重合することができる。よって、不均一な光重合による液晶の配向乱れやそれに伴う表
示ムラなどを防止することができる。
【０１２７】
本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａ
を、第２の基板４４２の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また
、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。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。以上の工程で、液晶表示装置を完成さ
せることができる。
【０１２８】
また、大型の基板を用いて複数の液晶表示装置を作製する場合（所謂多面取り）、その分
断工程は、高分子安定化処理の前か、偏光板を設ける前に行うことができる。分断工程に
よる液晶層への影響（分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど）を考慮すると、第
１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好ましい。
【０１２９】
図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子
基板である第１の基板４４１側から、視認側である第２の基板４４２へと透過するように
照射される。
【０１３０】
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。
【０１３１】
例えば、高速応答が可能であるため、バックライト装置にＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャ
ル法）や、時分割により左右の映像を交互に見るシャッター眼鏡方式による３次元表示方
式に好適に採用できる。
【０１３２】
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を
高めることができる。
【０１３３】
また、より低電圧で高い白透過率を得ることができるため、液晶表示装置の低消費電力化
も達成できる。
【０１３４】
（実施の形態２）
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態である液晶表示装置を、図３及び図１２を用
いて説明する。図３は液晶表示装置の断面図であり、実施の形態１で示す液晶表示装置に
おいて、対向基板（第２の基板）側にも共通電極層を設ける構成である。なお、実施の形
態１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。
【０１３５】
図３（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２の断
面図である。なお、図３（Ａ）の平面図では第１の基板４４１側及び第２の基板側の第３
の電極層４４６のみ図示しており、他の構成要素の記載は省略している。
【０１３６】
共通電極層は、対向基板（第２の基板）側にも一対の共通電極層が対向するように設けて
もよく、図３のように液晶層４４４を間に挟んで第１の基板４４１側の共通電極層（第１
の共通電極層ともいう）である第２の電極層４４５と、第２の基板４４２側の共通電極層
（第２の共通電極層ともいう）である第３の電極層４４６とが互いに重畳するように配置
される。本実施の形態のように、共通電極層として第１の共通電極層及び第２の共通電極
層と２種類設ける場合は、第１の共通電極層（第２の電極層４４５）及び第２の共通電極
層（第３の電極層４４６）は等電位が好ましい。
【０１３７】
第１の電極層４４７、第２の電極層４４５、及び第３の電極層４４６は平板状でなく、様
々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。また、第３の
電極層４４６を形成する場合、第２の電極層４４５及び第３の電極層４４６は少なくとも
画素領域において、平面図でみるとほぼ同形状であり液晶層を介して重畳するように配置
される。なお、図３（Ｂ）の断面図では、第２の電極層４４５の端部と第３の電極層４４
６の端部とは一致する例を示しているが、少なくとも一部重なって（重畳して）いれば端
部が揃っていなくてもよい（例えば、第２の電極層４４５の端部が第３の電極層４４６の
端部より、外側に位置している、又は逆に内側に位置しているなど）。
【０１３８】
トランジスタ４６０が有するドレイン電極層４０５ｂは第１の電極層４４７と電気的に接
続し、第１の電極層４４７の下に絶縁層４１３、絶縁膜４０９、及び絶縁膜４０７を介し
て、ゲート絶縁層４０２上に延在して設けられる。第２の電極層４４５の下にも絶縁層４
１３、絶縁膜４０９、及び絶縁膜４０７を介して、ゲート絶縁層４０２上に、ドレイン電
極層４０５ｂと同工程で形成される導電層４０６が延在して設けられる。
【０１３９】
第１の電極層４４７と、第２の電極層４４５との間に設けられるゲート絶縁層４０２、絶
縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３は選択的に除去されており、開口４３１が
形成されている。本実施の形態では該開口４３１は第１の基板４４１に達する例を示す。
該開口４３１を充填するように液晶層４４４が形成されている。
【０１４０】
第１の電極層４４７及び第２の電極層４４５上には液晶層４４４が設けられ、対向基板で
ある第２の基板４４２で封止されている。
【０１４１】
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４４
４と反対側）に偏光板４４３ａ、４４３ｂが設けられている。
【０１４２】
第１の電極層４４７とドレイン電極層４０５ｂとは電気的に接続しており、同電位を与え
ることができる。また、第２の電極層４４５と導電層４０６とも電気的に接続しており、
同電位を与えることができる。なお、同電位を与えることができるのであれば、第１の電
極層４４７とドレイン電極層４０５ｂ、第２の電極層４４５と導電層４０６とは直接接し
て設けられなくてもよく、他の配線層を介して（他の配線層に与えられた電位によって）
、それぞれ同電位となっていればよい。
【０１４３】
従って、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４５に電圧を印加すると、ドレイン電極
層４０５ｂ及び導電層４０６にもそれぞれ同じ電圧を印加することができる。よって、液
晶層４４４において、第１の電極層４４７と第２の電極層４４５との間と、ドレイン電極
層４０５ｂと導電層４０６との間の開口４３１の領域にも広く電界を形成することができ
る。
【０１４４】
さらに、本実施の形態のように、第２の基板４４２側に第２の共通電極層として第３の電
極層４４６を設けると、第１の電極層４４７と第３の電極層４４６との間に液晶に対して
斜め方向（基板に対して斜めの方向）の電界も加えることができるため、より効率よく液
晶分子を制御できる。
【０１４５】
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１２（Ｂ）に示す。計算は、
シンテック社製、ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ  Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【０１４６】
図１２（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１２（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。図３及び図１２（Ａ）は、第１
の基板４４１が第１の基板２００に、第２の基板４４２が第２の基板２０１に、第１の電
極層４４７が画素電極層２３０に、液晶層４４４が液晶層２０８に、ドレイン電極層４０
５ｂが導電層２３３に、第２の電極層４４５が共通電極層２３２ａ、２３２ｂに、導電層
４０６が導電層２３４ａ、２３４ｂに、ゲート絶縁層４０２が層間膜２３５、２３６ａ、
２３６ｂに、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９、及び絶縁層４１３が層間膜２３７、２３８ａ
、２３８ｂに、第３の電極層４４６が共通電極層２３１ａ、２３１ｂに、それぞれ対応し
ている。
【０１４７】
層間膜２３５、２３６ａ、２３６ｂ、２３７、２３８ａ、２３８ｂとしては誘電率４の絶
縁体を用い、断面の幅は２．５μｍとした。層間膜２３５、２３６ａ、２３６ｂの膜厚（
高さ）は０．６μｍ、層間膜２３７、２３８ａ、２３８ｂの膜厚（高さ）は１．５μｍで
ある。また、図１２（Ａ）（Ｂ）において第２の基板２０１と液晶層２０８との間に共通
電極層２３２ａ、２３２ｂと重なるように共通電極層２３１ａ、２３１ｂが設けられてい
る。
【０１４８】
画素電極層２３０は、層間膜２３５、導電層２３３、層間膜２３７の積層上に形成され、
同様に共通電極層２３２ａ、２３２ｂもそれぞれ層間膜２３６ａ、２３６ｂ、導電層２３
４ａ、２３４ｂ、層間膜２３８ａ、２３８ｂの積層上に形成されている。なお、画素電極
層２３０及び導電層２３３、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び導電層２３４ａ、２３４
ｂは、それぞれ電気的に接続されている。また、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ
、２３２ｂとの間には第１の基板２００に達する開口が形成され、該開口にも液晶層２０
８が形成されている。
【０１４９】
画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂの膜厚は０．１μｍ、導電層２３３、
２３４ａ、２３４ｂの膜厚は０．４μｍ、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３
２ｂとの間の距離は２．５μｍである。セルギャップ（液晶層の最大膜厚）に相当する第
１の基板２００から第２の基板２０１まで距離は４μｍである。なお、共通電極層２３１
ａと共通電極層２３１ｂとの距離は７．５μｍである。
【０１５０】
図１２（Ａ）の構造に対して、共通電極層２３１ａ、２３１ｂ、共通電極層２３２ａ、２
３２ｂ及び同電位となる導電層２３４ａ、２３４ｂを０Ｖ、画素電極層２３０及び同電位
となる導電層２３３は１０Ｖの設定として計算した計算結果を図１２（Ｂ）に示す。
【０１５１】
図１２（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、円状に広がる等電位線の中心に画
素電極層、共通電極層、又は導電層が配置されている。
【０１５２】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１２（Ｂ）に示すように、層間膜２３７を介し
て積層された導電層２３３及び画素電極層２３０と、層間膜２３８ａ、２３８ｂを介して
積層された導電層２３４ａ、２３４ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間にそれぞ
れ横方向の電界が加わっていることが確認できる。
【０１５３】
さらに、画素電極層２３０と、共通電極層２３１ａ、２３１ｂとの間に斜め方向にも電界
を形成することができる。よって、液晶層２０８全体にさらに広く電界を形成することが
可能となる。
【０１５４】
電界は、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂにも形成され、かつ導電層２
３３と導電層２３４ａ、２３４ｂとの間にも形成されるため、第２の基板２０１側の液晶
層２０８だけでなく、第１の基板２００側に設けられた層間膜の開口領域の液晶層２０８
にも電界を形成することができる。さらに第２の基板側において画素電極層と重ならない
位置に第２の共通電極層を設けることによって、画素電極層と第２の共通電極層との間に
斜め電界が形成できる。このように同電位を有する導電層と電極層とを積層体とすること
により、広く液晶層に電界を形成することができる。よって、その電界を用いて液晶分子
を制御できる。
【０１５５】
従って、液晶表示装置において広く液晶層２０８に電界を形成することができ、かつ膜厚
方向も含め液晶層２０８全体における液晶分子を応答させることができる。よって白透過
率が向上し、白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラスト比
も高くすることができる。また、粘度の高いブルー相を示す液晶材料（液晶混合物）であ
っても、効果的に電界を印加することができるため、低消費電力化も達成できる。
【０１５６】
第２の共通電極層である第３の電極層４４６は実施の形態１で示した共通電極層である第
２の電極層４４５と同様な材料及び方法で形成することができる。
【０１５７】
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を
高めることができる。
【０１５８】
また、より低電圧で高い白透過率を得ることができるため、液晶表示装置の低消費電力化
も達成できる。
【０１５９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示
す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず
、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用い
ることができる。また、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、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構
造であっても良い。また、チャネル形成領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２
つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）に
トランジスタの断面構造の一例を以下に示す。
【０１６０】
図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つで
あり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１６１】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０
５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、半導体層４０３に積層する絶縁膜４０７
が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０１６２】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう
）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１６３】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネ
ル保護層として機能する絶縁膜４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０
５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆い、絶縁膜４０９が形成されている。
【０１６４】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ４３０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４０
２、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び半導体層４０３を含む。また
、トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。
絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０１６５】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は第１の基板４４１及びゲート電極
層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン
電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極
層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。
【０１６６】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つで
ある。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、絶縁膜４３７、
半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４
０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそ
れぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１６７】
実施の形態１又は実施の形態２と同様に、トランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０
において、画素電極層と電気的に接続するドレイン電極層４０５ｂは画素電極層と層間膜
を介して、重なるように延在して設けられている。共通電極層の下にも層間膜を介して、
ドレイン電極層４０５ｂと同工程で形成される導電層が延在して設けられている。
【０１６８】
また、半導体層とソース電極層の間にソース領域（一導電型を有する半導体層、バッファ
層ともいう）を設けてもよい。例えば、ソース領域及びドレイン領域として、ｎ型の導電
型を示す半導体層を用いる。
【０１６９】
ソース領域またはドレイン領域として、半導体層を用いる場合は、チャネル形成領域とし
て用いる半導体層の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが
好ましい。
【０１７０】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３
６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を
用いることができる。
【０１７１】
絶縁膜４２７、４３７は、絶縁膜４０７と同様な材料を用いることができ、代表的には酸
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム
膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１７２】
また、実施の形態１のように、絶縁膜４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減する
ために平坦化絶縁膜として絶縁層４１３を形成してもよい。
【０１７３】
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。
【０１７４】
（実施の形態４）
上記実施の形態１乃至３において、トランジスタの半導体層に用いることのできる例とし
て酸化物半導体を説明する。
【０１７５】
実施の形態３で示した図７（Ａ）乃至（Ｄ）のトランジスタ４１０、４２０、４３０、４
４０において、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いることができる。
【０１７６】
半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ
−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、
Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ
系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉ
ｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体
にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは
、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また
、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１７７】
また、酸化物半導体層は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を
用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または
複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧ
ａ及びＣｏなどがある。
【０１７８】
酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、オフ状態にお
ける電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、酸化物半導体層を用いたト
ランジスタを用いると、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オ
ン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくす
ることができるため、消費電力をより抑制する効果を奏する。
【０１７９】
また、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３
０、４４０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よっ
て、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供するこ
とができる。また、該トランジスタを用いて、同一基板上に駆動回路部または画素部を作
り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（実施の形態５）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の他の一例を図８を
用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工
程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇
所の詳細な説明は省略する。
【０１８２】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図８（Ａ）乃至（Ｅ）に
示すトランジスタ５１０は、図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート
構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０１８３】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体
から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化するこ
とによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体と
したものである。すなわち、不純物を添加してＩ型化するのでなく、水素や水等の不純物
を極力除去したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づけること
を特徴としている。そうすることにより、フェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（Ｅ
ｉ）と同じレベルにまですることができる。従って、トランジスタ５１０が有する酸化物
半導体層は、高純度化及び電気的にＩ型（真性）化された酸化物半導体層である。
【０１８４】
また、高純度化された酸化物半導体中にはキャリアが極めて少なく（ゼロに近い）、キャ
リア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好
ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満である。
【０１８５】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタのオフ電流を少なくするこ
とができる。オフ電流は少なければ少ないほど好ましい。
【０１８６】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０は、オフ状態における
電流値（オフ電流値）を、チャネル幅１μｍ当たり１０ｚＡ／μｍ未満、８５℃にて１０
０ｚＡ／μｍ未満レベルにまで低くすることができる。
【０１８７】
オフ状態における電流値（オフ電流値）が極めて小さいトランジスタを画素部におけるト
ランジスタとして用いることにより、静止画領域におけるリフレッシュ動作を少ない画像
データの書き込み回数で行うことができる。
【０１８８】
また、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０はオン電流の温度依存性がほ
とんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。また、光劣化によるトランジスタ
特性の変動も少ない。
【０１８９】
以下、図８（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程
を説明する。
【０１９０】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ
工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で
形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用し
ないため、製造コストを低減できる。
【０１９１】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態１に示した第１の基板４４１と同様な基板を
用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１９２】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は
、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリ
コン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン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。
【０１９３】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、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。
【０１９４】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７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、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層
、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又
は積層して形成することができる。
【０１９５】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、Ｉ型化又は実質的にＩ型化された酸
化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対
して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。その
ため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１９６】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で
絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体
と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なも
のとすることができるからである。
【０１９７】
もちろん、ゲート絶縁層として良質な絶縁層を形成できるものであれば、スパッタリング
法やプラズマＣＶＤ法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理
によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても
良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化
物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
【０１９８】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含
まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリン
グ装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５
０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの
不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオ
ポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加
熱は、絶縁膜５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで
形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１９９】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図８（Ａ）参照。）。
【０２００】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導
入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着してい
る粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは
、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧
を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰
囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０２０１】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態４に示した四元系金属酸化物
や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系な
どの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでも
よい。本実施の形態では、酸化物半導体膜５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物タ
ーゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に
相当する。また、酸化物半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸
素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成する
ことができる。
【０２０２】
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば
、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］（すなわち
、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、他
にも、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：
２［ａｔｏｍ比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填
率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高
い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる
。
【０２０３】
酸化物半導体膜５３０を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素
化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２０４】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好
ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成
膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリ
ングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が
除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体
膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例
えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好
ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであっ
てもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）
など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるた
め、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０２０５】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ
、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用さ
れる。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０２０６】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導
体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインク
ジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマ
スクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０２０７】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０２０８】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエ
ッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッ
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。
【０２０９】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半
導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃
以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装
置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃に
おいて１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水
素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図８（Ｂ）参照。）。
【０２１０】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒ
ａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔ
ｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅ
ａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀
ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置であ
る。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不
活性気体が用いられる。
【０２１１】
例えば、第１の加熱処理として、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガス中に基
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
【０２１２】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、
またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上
好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましく
は０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０２１３】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純
度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導
入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい
。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好まし
くは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好まし
くは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、
脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化
物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高
純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０２１４】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物
半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から
基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０２１５】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体
層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びド
レイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０２１６】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０２１７】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地
部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領
域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成しても
よい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、
希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以
上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）
を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第
２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７０
０℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に
結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領
域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０２１８】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイ
ン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極
層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態１に示したソース電極層４
０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０２１９】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッ
チングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジスト
マスクを除去する（図８（Ｃ）参照。）。
【０２２０】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレ
ーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極
層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタの
チャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、
数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌ
ｅｔ）を用いて第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行うと
よい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成される
トランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、
回路の動作速度を高速化できる。
【０２２１】
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、透過
した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマ
スクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマ
スクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形するこ
とができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる
。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応
するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ
、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
【０２２２】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断するこ
とのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみを
エッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難
しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝
部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０２２３】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−
Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、エッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア
、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０２２４】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出してい
る酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った
場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁膜５
１６を形成する。
【０２２５】
絶縁膜５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁膜５１
６に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁膜
５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物
半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型
化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁膜５１６はでき
るだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０２２６】
本実施の形態では、絶縁膜５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリン
グ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実
施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス
（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下に
おいて行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコ
ンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む
雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体
層に接して形成する絶縁膜５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含ま
ず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シ
リコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜な
どを用いる。
【０２２７】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去する
ためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁膜５１６に含まれる不純物の濃度を低減
できる。また、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、
ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０２２８】
絶縁膜５１６を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物など
の不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２２９】
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２
００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。例えば、窒素雰囲
気下で２５０℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、酸化物半導
体層の一部（チャネル形成領域）が絶縁膜５１６と接した状態で加熱される。
【０２３０】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、
水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意
図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成
する主成分材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高
純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０２３１】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｄ）参照。）。
【０２３２】
また、絶縁膜５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後
の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの
不純物を絶縁膜に拡散させ、酸化物半導体層中に含まれる該不純物をより低減させる効果
を奏する。
【０２３３】
絶縁膜５１６上にさらに絶縁膜５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリング法
を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタリング法は、量産性がよいため、保護
絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが
外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニ
ウム膜などを用いる。本実施の形態では、絶縁膜５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成
する（図８（Ｅ）参照。）。
【０２３４】
本実施の形態では、保護絶縁層である絶縁膜５０６として、絶縁膜５１６まで形成された
基板５０５を１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素
を含むスパッタガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜
する。この場合においても、絶縁膜５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ絶
縁膜５０６を成膜することが好ましい。
【０２３５】
保護絶縁層の形成後、さらに大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以
下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱してもよ
いし、室温から、１００℃以上２００℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温ま
での降温を複数回くりかえして行ってもよい。
【０２３６】
図示しないが、絶縁膜４０９上に絶縁層４１３を形成する。以上の工程で実施の形態１に
おける図２（Ｃ）の工程に対応する素子基板が完成する。よって、後工程は、実施の形態
１と同様に行えばよい。
【０２３７】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトラ
ンジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くするこ
とができる。よって、駆動方法において、画像信号等の電気信号の保持時間を長くするこ
とができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度をより少な
くすることができるため、消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０２３８】
液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリー
ク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の大
きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。本実施の形態で示した高
純度の酸化物半導体層を有するトランジスタを用いるのであれば、各画素における液晶容
量に対して１／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量を設けれ
ば充分である。
【０２３９】
また、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタは、高い電界効果移動度が得ら
れるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用
いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタによって、同
一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装
置の部品点数を削減することができる。
【０２４０】
また、ブルー相の液晶材料を用いると、配向膜へのラビング処理も不要となるため、ラビ
ング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中に引き起こ
される静電気の影響によるトランジスタの電気的な特性の変動などの液晶表示装置の不良
や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能と
なる。
【０２４１】
ブルー相の液晶材料の応答速度が従来液晶材料よりも一桁以上速いため、酸化物半導体層
を用いるトランジスタの様な倍速（高速）駆動が可能なデバイスと組み合わせることによ
って、液晶表示装置の高機能化及び高速応答化が実現できる。
【０２４２】
以上のことから、本実施の形態のように酸化物半導体層を用いるトランジスタを有する液
晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。
【０２４３】
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。
【０２４４】
（実施の形態６）
上記実施の形態１乃至３において、トランジスタの半導体層に用いることのできる他の材
料の例を説明する。
【０２４５】
半導体素子が有する半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材
料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（アモルファス、以下
「ＡＳ」ともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して
結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層は
スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができ
る。
【０２４６】
微結晶半導体膜は、周波数が数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤ法、または
周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成することができる。代
表的には、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ
４などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び水素
に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガ
ス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの水素化珪素に
対して水素の流量比を５倍以上２００倍以下、好ましくは５０倍以上１５０倍以下、更に
好ましくは１００倍とする。
【０２４７】
アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体と
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には
、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【０２４８】
半導体層に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、種々の方
法（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた
熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳである微結晶半導体をレーザ照射して結晶
化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質
珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって
非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にまで放出させる。
これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると非晶質珪素膜が破壊されて
しまうからである。
【０２４９】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表
面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタリング法、
ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布す
る方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃
度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ
性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中での
ＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理
等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【０２５０】
また、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する結晶化工程で、非晶質半導
体膜に結晶化を促進する元素（触媒元素、金属元素とも示す）を添加し、熱処理（５５０
℃〜７５０℃で３分〜２４時間）により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長（促進）す
る元素としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ
）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）
、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）及び金（Ａｕ）から選ばれた一種又は複数種類を用いること
ができる。
【０２５１】
結晶化を助長する元素を結晶性半導体膜から除去、又は軽減するため、結晶性半導体膜に
接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不
純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素
などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（
Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴ
ン（Ａｒ）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）から選ばれた一種または複数種を用
いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半
導体膜を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体
膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性
半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシン
クとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
【０２５２】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、
熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【０２５３】
また、結晶性半導体膜を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、プラズマ
法を用いて、結晶性半導体膜を選択的に基板に形成してもよい。
【０２５４】
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。
【０２５５】
（実施の形態７）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を
有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いて駆動回路の一
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。
【０２５６】
また、液晶表示装置は、液晶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、液晶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、電流を液晶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、液晶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。
【０２５７】
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Ｔ
ＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡ
Ｂ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ＣＯ
Ｇ（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。
【０２５８】
液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネル１２０の外観及び断面について、図５を
用いて説明する。図５（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジ
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、パネルの平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ１）（Ａ
２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０２５９】
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。
【０２６０】
また、図５（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５（Ａ２）は信号線駆動回路
の一部を第１の基板４００１上に設けられた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
。
【０２６１】
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５（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５（Ａ２）は、ＴＡ
Ｂ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０２６２】
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、
トランジスタを複数有しており、図５（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジス
タ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示してい
る。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁膜４０２０、絶縁層４０２１が設けられ
ている。
【０２６３】
トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態１乃至６のいずれかに示すトランジスタ
を適用することができる。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。
【０２６４】
また、絶縁層４０２１、又は絶縁膜４０２０上において、駆動回路用のトランジスタ４０
１１の半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層を設けてもよい。導電層は、電
位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２
のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或
いはフローティング状態であってもよい。
【０２６５】
液晶素子４０１３は、画素電極層４０３０、第２の共通電極層４０３１、第１の共通電極
層４０３６及び液晶層４００８を含む。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４０３２ａ、４０３２ｂが設けられている。また、本実施の形
態では、第２の共通電極層４０３１が第２の基板４００６側にも設けられる例であり、画
素電極層４０３０及び第１の共通電極層４０３６と第２の共通電極層４０３１とは液晶層
４００８を介して積層する構成となっている。第２の共通電極層４０３１は実施の形態１
のように設けない構成であってもよい。
【０２６６】
層間膜（ゲート絶縁層４０２３、絶縁膜４０２０、絶縁層４０２１）を介して画素電極層
４０３０はトランジスタ４０１０のドレイン電極層４０２４と、第１の共通電極層４０３
６はドレイン電極層４０２４と同工程で形成される導電層４０２５と電気的に接続する（
または同電位を与えられる）。画素電極層４０３０と第１の共通電極層４０３６との間の
層間膜（ゲート絶縁層４０２３、絶縁膜４０２０、絶縁層４０２１）は選択的に除去され
て開口が形成されている。該開口には液晶が充填され液晶層４００８が形成される。
【０２６７】
従って、画素電極層４０３０及び第１の共通電極層４０３６に電圧を印加すると、ドレイ
ン電極層４０２４及び導電層４０２５にもそれぞれ同じ電圧を印加することができる。よ
って、液晶層４００８において、画素電極層４０３０と第１の共通電極層４０３６との間
と、ドレイン電極層４０２４と導電層４０２５との間の開口の領域にも広く電界を形成す
ることができる。よって、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【０２６８】
また、第２の基板４００６側に第２の共通電極層４０３１を設けると、画素電極層４０３
０と第２の共通電極層４０３１との間にも液晶に対して斜め方向（基板に対して斜めの方
向）の電界も加えることができるため、より効率よく液晶分子を制御できる。
【０２６９】
従って、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、白透過率
が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることがで
きる。
【０２７０】
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（Ｆｉｂｅｒｇｌａ
ｓｓ−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。
【０２７１】
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。液晶層４００８を用いる液晶表示装置において液晶層の厚さ
であるセルギャップは１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
【０２７２】
なお図５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。
【０２７３】
また、図５の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設ける例を示すが、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。
【０２７４】
図５においては、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
トラスト向上やトランジスタの安定化の効果を高めることができる。
【０２７５】
トランジスタの保護膜として機能する絶縁膜４０２０で覆う構成としてもよいが、特に限
定されない。
【０２７６】
なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防
ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタ法を用いて、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成す
ればよい。
【０２７７】
また、平坦化絶縁膜として透光性の絶縁層をさらに形成する場合、ポリイミド、アクリル
、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いるこ
とができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系
樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層を形成してもよ
い。
【０２７８】
積層する絶縁層の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層を材料液を用いて形成する場合、ベークする
工程で同時に、半導体層の加熱処理（２００℃〜４００℃）を行ってもよい。絶縁層の焼
成工程と半導体層の加熱処理を兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能
となる。
【０２７９】
画素電極層４０３０、第２の共通電極層４０３１及び第１の共通電極層４０３６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。
【０２８０】
また、画素電極層４０３０、第２の共通電極層４０３１及び第１の共通電極層４０３６は
タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）
、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（
Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅
（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は
複数種を用いて形成することができる。
【０２８１】
また、画素電極層４０３０、第２の共通電極層４０３１及び第１の共通電極層４０３６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。
【０２８２】
また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４
００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０２８３】
また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース線に
対して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、
非線形素子を用いて構成することが好ましい。
【０２８４】
図５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、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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
また図５においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装
している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実
装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して
実装しても良い。
【０２８７】
本明細書に開示する液晶表示装置として液晶表示モジュールを構成する一例を示す。本実
施の形態ではカラー表示を行う液晶表示モジュールの一例として図６に液晶表示モジュー
ル１９０の構成を示す。
【０２８８】
液晶表示モジュール１９０はバックライト部１３０と、液晶素子がマトリクス状に設けら
れた液晶表示パネル１２０と、液晶表示パネル１２０を挟む偏光板４０３２ａ、及び偏光
板４０３２ｂを有する。バックライト部１３０には発光素子、例えば三原色のＬＥＤ（１
３３Ｒ、１３３Ｇ、及び１３３Ｂ）をマトリクス状に配置し、また液晶表示パネル１２０
と発光素子の間に拡散板１３４を配置したものをバックライト部１３０として用いること
ができる。また、外部入力端子となるＦＰＣ４０１８は液晶表示パネル１２０に設けた端
子部と電気的に接続されている。
【０２８９】
本実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時分割によりカラー表示する継
時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用する。
【０２９０】
バックライト部１３０はバックライト制御回路、及びバックライト１３２を有する。バッ
クライト１３２には発光素子１３３が配置されている。
【０２９１】
本実施の形態では、バックライト１３２は、複数の異なる発光色の発光素子１３３を有す
る。異なる発光色の組み合わせとしては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の
３種類の発光素子を用いることができる。Ｒ、Ｇ、及びＢの三原色を用いることで、フル
カラー画像を表示できる。
【０２９２】
また、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子から選んだ複数を同時に光らせて表現する色（例えば、
ＲとＧで表す黄（Ｙ）、ＧとＢで表すシアン（Ｃ）、ＢとＲで表すマゼンタ（Ｍ）など）
を発する別の発光素子を、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子に加えて配置してもよい。
【０２９３】
また、液晶表示装置の色再現特性をより豊かにするため、三原色以外の光を発する発光素
子を加えてもよい。Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子を用いて表現できる色は、色度図上のそれ
ぞれの発光色に対応する３点が描く三角形の内側に示される色に限られる。従って、色度
図上の該三角形の外側に配置される発光素子を別途加えることで、表示装置の色再現特性
を豊かにすることができる。
【０２９４】
例えば、色度図の中心から、色度図上の青色の発光素子Ｂに対応する点に向かって概ね外
側に位置する点で表される深い青色（Ｄｅｅｐ  Ｂｌｕｅ：ＤＢ）や、色度図の中心から
、赤色の発光素子Ｒに対応する色度図上の点に向かって概ね外側に位置する点で表される
より深い赤色（Ｄｅｅｐ  Ｒｅｄ：ＤＲ）を発する発光素子を、バックライト１３２のＲ
、Ｇ、及びＢに加えて使用することができる。
【０２９５】
図６には、３色の光１３５が矢印（Ｒ、Ｇ、及びＢ）で模式的に示してある。バックライ
ト部１３０から逐次発せられるパルス状の異なる色の光が、バックライト部１３０と同期
して動作する液晶表示パネル１２０の液晶素子により変調され、液晶表示モジュール１９
０から観察者に達する。観察者は逐次的に発せられる光を映像として捉える。
【０２９６】
また、本実施の形態で例示される液晶表示装置は、カラーフィルタを用いることなく、フ
ルカラー画像の表示が可能である。カラーフィルタがバックライトの光を吸収しないため
光の利用効率が高く、フルカラー画像の表示においても消費電力が抑制されている。
【０２９７】
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を
高めることができる。
【０２９８】
また、より低電圧で高い白透過率を得ることができるため、液晶表示装置の低消費電力化
も達成できる。
【０２９９】
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。
【０３００】
（実施の形態８）
本明細書に開示する液晶表示装置は、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
メラ等のカメラ、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。上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例につい
て説明する。
【０３０１】
図９（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１
、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる
。図９（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表
示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した
情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御す
る機能、等を有することができる。なお、図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例
としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を
有する構成について示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を
表示部９６３１に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力
な電子書籍とすることができる。
【０３０２】
図９（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の
液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３
による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。
なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けること
ができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好
適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を
図れる等の利点がある。
【０３０３】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブ
ロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コ
ンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１に
ついて示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、ス
イッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０３０４】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバ
ータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９
６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で
表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１
での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５
の充電を行う構成とすればよい。
【０３０５】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明す
る。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバ
ータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテ
リー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０３０６】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う
構成としてもよい。
【０３０７】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００
２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃
至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、高コント
ラストで視認性がよく、かつ低消費電力なノート型のパーソナルコンピュータとすること
ができる。
【０３０８】
図１０（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、
外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用
の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶
表示装置を表示部３０２３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、低消
費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０３０９】
図１０（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７
０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０
３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行う
ことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０３１０】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み
込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成として
もよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とするこ
とで、例えば右側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の
表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態
１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用する
ことにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍とすることがで
きる。
【０３１１】
また、図１０（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、
筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５などを備え
ている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面
にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏
面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを
備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせ
た構成としてもよい。
【０３１２】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、
電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすること
も可能である。
【０３１３】
図１０（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成さ
れている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォ
ン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子
２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯電話の充電を行う太陽電池セ
ル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８
０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示
パネル２８０２に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力
な携帯電話とすることができる。
【０３１４】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１０（Ｄ）には映像表示され
ている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力
される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０３１５】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル
２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能であ
る。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、
録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図
１０（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適
した小型化が可能である。
【０３１６】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能
であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部
メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応でき
る。
【０３１７】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであっても
よい。
【０３１８】
図１０（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、
接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６な
どによって構成されている。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示
部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、高コントラストで視認
性がよく、かつ低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０３１９】
図１０（Ｆ）は、テレビジョン装置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９６０３により、映像を表示
することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持し
た構成を示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６
０３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なテレビジ
ョン装置とすることができる。
【０３２０】
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
コン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から
出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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