(57)【要約】【課題】より高コントラスト化を可能とするブルー相を示す液晶材料を用いた液晶表示装置を提供することを目的の一とする。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。【解決手段】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する液晶表示装置において、第１の基板と液晶層との間に設けられる画素電極層（第１の電極層）及び共通電極層（第２の電極層）を重ならないように配置する。画素電極層は第１の基板の液晶層側の面から液晶層に突出して設けられたリブ状の第１の構造体の上面側面を覆って形成され、共通電極層は第１の基板の液晶層側の面から液晶層に突出して設けられたリブ状の第２の構造体の上面側面を覆って形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記第１の基板の前記液晶層側の面から前記液晶層中に突出するリブ状の第１の構造体と、
前記リブ状の第１の構造体の間に設けられ、前記第１の基板の前記液晶層側の面から前記液晶層中に突出するリブ状の第２の構造体と、
前記リブ状の第１の構造体の上面及び側面を覆う第１の電極層と、
前記リブ状の第２の構造体の上面及び側面を覆う第２の電極層とを有す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の電極層は前記液晶層に接していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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４】
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、
前記第１の基板の前記液晶層側の面から前記液晶層中に突出するリブ状の第１の構造体と、
前記リブ状の第１の構造体の間に設けられ、前記第１の基板の前記液晶層側の面から前記液晶層中に突出するリブ状の第２の構造体と、
前記リブ状の第１の構造体の上面及び側面を覆う第１の電極層と、
前記リブ状の第２の構造体の上面及び側面を覆う第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開口パターンを有する第３の電極層とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１の電極層、前記第２の電極層、及び前記第３の電極層は前記液晶層に接していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５において、前記第１の電極層、前記第２の電極層、及び前記第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７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記液晶層は、カイラル剤を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、前記液晶層は、光硬化樹脂及び光重合開始剤を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、前記第１の基板と、前記第１の電極層及び前記第２の電極層との間に薄膜トランジスタが設けられ、
前記第１の電極層は前記薄膜トランジスタと電気的に接続していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記薄膜トランジスタは酸化物半導体層を含む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】
液晶表示装置及びそ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（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  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０５／０９０５２０号パンフレット
【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する液晶表示装置において、第１の基板と液晶層との間に設けられる開口パターン（スリット）を有する画素電極層（第１の電極層）及び開口パターン（スリット）を有する共通電極層（第２の電極層）を重ならないように配置する。画素電極層は第１の基板の液晶層側の面（液晶層に面している方の面）から液晶層に突出して設けられたリブ状の第１の構造体の上面側面を覆って形成され、共通電極層は第１の基板の液晶層側の面から液晶層に突出して設けられたリブ状の第２の構造体の上面側面を覆って形成される。
【００１０】
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、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の基板側に第２の共通電極層（第３の電極層）とがお互いに重畳するように配置される。
【００１１】
第１の基板に形成された画素電極層及び第１の共通電極層と、第２の基板に形成された第２の共通電極層は液晶層を間に挟んでシール材によって固持されている。画素電極層、第１の共通電極層及び第２の共通電極層は平板状でなく、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。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。
【００１２】
第１の構造体及び第２の構造体はリブ状である。リブ状の第１の構造体及び第２の構造体は、該上面及び側面に形成される画素電極層、又は共通電極層の形状を反映し、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。
【００１３】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように画素電極層を設け、第２の構造体の上面及び側面を覆うように共通電極層を設けることで、画素電極層及び共通電極層の形成面積を液晶層の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、画素電極層及び共通電極層間に電圧を印加した時、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
構造体は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）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。
【００１７】
構造体の形状は、柱状、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。本明細書において画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）は構造体の表面（上面及び側面）を覆うように形成されるため、構造体は画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）の被覆性が良好なように表面に段差が少なく曲面を有するような形状が好ましい。また、構造体は可視光の光に対して透光性を有する材料を用いると開口率や白透過率を低下させないために好ましい。
【００１８】
また、構造体は基板の液晶層側の面から液晶層中に突出する部分であればよいので、層間膜を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、突出する構造体としてもよい。よって、構造体は複数の突出した凸部を有する連続膜であってもよく、第１の構造体と第２の構造体が連続膜であってもよい。
【００１９】
本明細書において、第１の電極層（画素電極層）及び第２の電極層（共通電極層）（又は第３の電極層（第２の共通電極層））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。第１の電極層と第２の電極層とは接せず、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）に設けられる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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の基板の液晶層側の面から液晶層中に突出するリブ状の第１の構造体と、リブ状の第１の構造体の間に設けられ、第１の基板の液晶層側の面から液晶層中に突出するリブ状の第２の構造体と、リブ状の第１の構造体の上面及び側面を覆う第１の電極層と、リブ状の第２の構造体の上面及び側面を覆う第２の電極層とを有する液晶表示装置である。
【００３０】
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の基板の液晶層側の面から液晶層中に突出するリブ状の第１の構造体と、リブ状の第１の構造体の間に設けられ、第１の基板の液晶層側の面から液晶層中に突出するリブ状の第２の構造体と、リブ状の第１の構造体の上面及び側面を覆う第１の電極層と、リブ状の第２の構造体の上面及び側面を覆う第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開口パターンを有する第３の電極層とを有する液晶表示装置である。
【００３１】
ブルー相を示す液晶層を用いるため、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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】
【００３４】
リブ状の第１の構造体の上面及び側面を覆うように画素電極層を設け、リブ状の第２の構造体の上面及び側面を覆うように共通電極層を設けることで、画素電極層及び共通電極層の形成面積を液晶層の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、画素電極層及び共通電極層間に電圧を印加した時、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができ、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【００３５】
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。
【００３６】
また、粘度の高いブルー相を示す液晶層であっても、効果的に電界を印加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】
【００３７】
【図１】液晶表示装置の電界モードを説明する図。
【図２】液晶表示装置の電界モードを説明する図。
【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】液晶表示装置を説明する図。
【図６】液晶表示装置を説明する図。
【図７】液晶表示装置の作製方法を説明する図。
【図８】液晶表示装置の電極層を説明する図。
【図９】液晶表示装置を説明する図。
【図１０】液晶表示装置を説明する図。
【図１１】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１２】液晶表示装置を説明する図。
【図１３】テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの例を示す外観図。
【図１４】遊技機の例を示す外観図。
【図１５】携帯電話機の一例を示す外観図。
【図１６】液晶表示モジュールを説明する図。
【図１７】液晶表示装置の作製方法を説明する図。
【図１８】液晶表示装置の作製方法を説明する図。
【図１９】液晶表示装置を説明する図。
【図２０】実施例１の試料１及び試料２の構造を示す図。
【図２１】試料１のＳＥＭ像を示す図。
【図２２】比較試料の構造を示す図。
【図２３】印加電圧と透過光強度の関係を示す図。
【図２４】液晶表示装置を説明するタイミングチャート。
【図２５】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２６】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２７】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２８】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図２９】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図３０】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図３１】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図３２】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図３３】液晶表示装置を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
（実施の形態１）
本明細書で開示する発明の構成の一形態である液晶表示装置を、図１を用いて説明する。図１は液晶表示装置の断面図である。
【００４０】
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−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードで用いる電極構成が適用できる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図１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との間には第１の構造体２３３、画素電極層２３０、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂが設けられている。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ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。
【００４４】
画素電極層２３０は第１の基板２００の液晶層２０８側の面（液晶層２０８に面している方の面）から液晶層２０８に突出して設けられた第１の構造体２３３の上面側面を覆って形成され、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第１の基板２００の液晶層２０８側の面から液晶層２０８に突出して設けられた第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面側面を覆って形成される。
【００４５】
第１の構造体及び第２の構造体はリブ状である。リブ状の第１の構造体及び第２の構造体は、該上面及び側面に形成される画素電極層、又は共通電極層の形状を反映し、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。
【００４６】
第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは断面が半円に近い先端が丸いドーム形状の構造体である。このように構造体表面が曲面を有していると上に積層する画素電極層、共通電極層が被覆性よく良好な形状で形成することができる。
【００４７】
画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは平板状ではなく、開口パターンを有する形状であるために、断面図においては分断された複数の電極層として示される。
【００４８】
画素領域における画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ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が好ましい。画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは接せず、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である第１の基板２００上に設けられている。
【００４９】
図１の液晶表示装置において、第１の構造体２３３の上面及び側面を覆うように画素電極層２３０を設け、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面を覆うように共通電極層２３２ａ、２３２ｂを設けることで、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの形成面積を液晶層２０８の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、図１に示すように、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａとの間に矢印２０２ａに示す電界が、画素電極層２３０と共通電極層２３２ｂとの間に矢印２０２ｂに示す電界がそれぞれ液晶層の膜厚方向にわたって広範囲に加わる。なお、矢印２０２ａ、２０２ｂに示すように、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの上面（上方領域）では電位線は円状に回り込むように形成される。
【００５０】
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２８（Ｂ）、図２９（Ｂ）、及び図３２（Ｂ）に示す。図２８（Ａ）、図２９（Ａ）、及び図３２（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ  Ｂｅｎｃｈを用いて行い、構造体（第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）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。図２８（Ａ）（Ｂ）においては第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は１μｍ、図２９（Ａ）（Ｂ）においては第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は２μｍである。なお、ここでいう第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は底面からの最大値である。
【００５１】
図２８（Ａ）（Ｂ）及び図２９（Ａ）（Ｂ）において、画素電極層２３０は第１の構造体２３３の上面及び側面を覆うように形成され、同様に共通電極層２３２ａ、２３２ｂもそれぞれ第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面を覆うように形成されている。画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂの膜厚は０．１μｍ、第１の構造体２３３と第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ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。
【００５２】
また、図３２（Ａ）（Ｂ）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層８３２ａ、８３２ｂと画素電極層８３０が設けられ、第２の基板８０１によって封止される例である。比較例断面における画素電極層８３０、共通電極層８３２ａ、８３２ｂの幅は２．５μｍ、厚さは０．１μｍ、セルギャップ（液晶層の最大膜厚）に相当する第１の基板８００から第２の基板８０１まで距離は４μｍである。
【００５３】
図２８（Ａ）、図２９（Ａ）、及び図３２（Ａ）の構造に対して、共通電極層を０Ｖ、画素電極層は１０Ｖの設定として計算した計算結果を図２８（Ｂ）、図２９（Ｂ）、及び図３２（Ｂ）に示す。
【００５４】
図２８（Ｂ）、図２９（Ｂ）、及び図３２（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又は共通電極層が配置されている。
【００５５】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図２８（Ｂ）、図２９（Ｂ）に示すように、第１の構造体２３３表面を覆うように設けられた画素電極層２３０と、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ表面を覆うように設けられた共通電極層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。
【００５６】
特に、膜厚の大きな第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂが設けられた図２９においては、より広く液晶層に電界が形成されており、液晶層全体に広がって電界が形成することができる。
【００５７】
一方、図３２（Ｂ）においては、第１の基板上に互い違いに画素電極層８３０、共通電極層８３２ａ、８３２ｂが形成された第１の基板８００近くの液晶層８０８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３２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。
【００５８】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように画素電極層を設け、第２の構造体の上面及び側面を覆うように共通電極層を設けることで、画素電極層及び共通電極層の形成面積を液晶層の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、画素電極層及び共通電極層間に電圧を印加した時、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【００５９】
よって、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ間に電圧を印加した時、液晶層２０８において画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間に広く電界を形成することができ、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【００６０】
従って、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、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。
【００６１】
構造体（第１の構造体、第２の構造体）は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）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。
【００６２】
構造体の形状は、柱状、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。本明細書において画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）は構造体の表面（上面及び側面）を覆うように形成されるため、構造体は画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）の被覆性が良好なように表面に段差が少なく曲面を有するような形状が好ましい。また、構造体は可視光の光に対して透光性を有する材料を用いると開口率や白透過率を低下させないために好ましい。
【００６３】
また、構造体は基板の液晶層側の面から液晶層中に突出する部分であればよいので、層間膜を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、突出する構造体としてもよい。よって、構造体は複数の突出した凸部を有する連続膜であってもよく、第１の構造体と第２の構造体が連続膜であってもよい。
【００６４】
なお、構造体上に形成される画素電極層、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層、共通電極層の形状例を図１９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。
【００６５】
図１９（Ａ）は、第１の構造体２４３上に画素電極層２４０が、第２の構造体２４５ａ、２４５ｂ上に共通電極層２４２ａ、２４２ｂがそれぞれ形成される例である。第１の構造体２４３、第２の構造体２４５ａ、２４５ｂは錐形の先端が平面である断面が台形の形状であり、覆って形成されている画素電極層２４０、共通電極層２４２ａ、２４２ｂも該形状を反映している。また、画素電極層２４０、共通電極層２４２ａ、２４２ｂは第１の基板２００に接するように形成されているが、その第１の基板２００上に接して形成される面積は、画素電極層２４０、共通電極層２４２ａ、２４２ｂとが接しなければ適宜設定することができる。
【００６６】
図１９（Ｂ）は、第１の構造体２４８上に画素電極層２４６が、第２の構造体２４９ａ、２４９ｂ上に共通電極層２４７ａ、２４７ｂがそれぞれ形成される例である。第１の構造体２４８、第２の構造体２４９ａ、２４９ｂは錐形の先端が丸い形状であり、覆って形成されている画素電極層２４６、共通電極層２４７ａ、２４７ｂも該形状を反映している。このように錐形の形状の場合、錐形の頂点付近で画素電極層２４６、共通電極層２４７ａ、２４７ｂが一部不連続になる場合（例えば膜に開口（穴）が形成されるなど）もありうるが、画素電極層２４６、共通電極層２４７ａ、２４７ｂとして電圧が印加できれば問題ない。
【００６７】
図１９（Ｃ）は、凹凸形状を有する構造体２６０の凸部に画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂがそれぞれ形成される例である。凹凸形状を有する構造体２６０は絶縁層を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、複数の突出した凸部を有する連続膜からなる構造体とした例である。よって、画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第１の構造体、第２の構造体に対応した突出した凸部にそれぞれ形成される。
【００６８】
本明細書における図面においては、図１のように、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとを判別しやすいように異なるハッチで示している。これは機能が異なる電極層ということを明確に示すためであり、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは同工程及び同材料によって形成することができる。図１８に本実施の形態における液晶表示装置の作製方法の例を説明する。
【００６９】
第１の基板２００上に構造体となる膜２６１を形成する（図１８（Ａ）参照。）。本実施の形態では、膜２６１として樹脂絶縁層を形成する。
【００７０】
膜２６１を、フォトリソグラフィ工程を用いたエッチングにより加工し、第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを形成する（図１８（Ｂ）参照。）。なお、第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂをインクジェット法などの印刷法で形成してもよい。インクジェット法などの印刷法で形成するとフォトリソグラフィ工程を用いないため、工程が簡略化し、製造コストを低減できる。
【００７１】
次に、第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ上に導電膜２６２を形成する（図１８（Ｃ）参照。）。
【００７２】
導電膜２６２を、フォトリソグラフィ工程を用いたエッチングにより加工し、画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂを形成する（図１８（Ｄ）参照。）。
【００７３】
第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ、画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂが形成された第１の基板２００と対向基板となる第２の基板２０１を液晶層２０８を挟持するように固着し、液晶表示装置を作製する（図１８（Ｅ）参照。）。
【００７４】
以上のように、第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを同工程同材料で形成し、また画素電極層２３０、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂを同工程同材料で形成することができる。図１８（Ｅ）においては、同工程同材料で形成されたことが明確に分かりやすいように画素電極層２３０、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂは同じハッチで示している。もちろん、第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを異なる工程や材料で形成すること、また画素電極層２３０、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂを異なる工程や材料で形成することも適宜組み合わせて液晶表示装置を作製することができる。
【００７５】
図８（Ａ）（Ｂ）に画素電極層２３０、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）に適用できる例を示す。図８（Ａ）（Ｂ）は画素電極層２３０と共通電極層２３２の平面図である。画素電極層２３０と共通電極層２３２は櫛歯形状の電極層であり、櫛歯が互いにかみ合うように設けられており、図８（Ａ）はうねりを有する波状形状である。また、第１の構造体及び第２の構造体は画素電極層及び共通電極層下に選択的に設けられてもよい。画素電極層２３０及び共通電極層２３２の形状が複雑な場合、第１の構造体２３３及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを選択的に設けることで、液晶材料の注入、充填工程が容易になり工程時間も短くてすむ。
【００７６】
液晶層２０８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２００と第２の基板２０１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。
【００７７】
液晶層２０８には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。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。
【００７８】
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（ＬＥＤ）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、時分割により左目用、右目用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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
また、図１では図示しないが、偏光板、位相差板、反射防止膜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。また、光源としてバックライトなどを用いることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
画素電極層、共通電極層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。
【００９２】
画素電極層、共通電極層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ２）を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、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、またはタングステン（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。
【００９３】
第１の基板２００、第２の基板２０１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（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２を用いて説明する。図２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。
【００９７】
図２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との間には第１の構造体２３３、画素電極層２３０、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂが設けられている。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ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。
【００９８】
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２のように液晶層２０８を間に挟んで第１の基板２００側の共通電極層（第１の共通電極層ともいう）２３２ａ、２３２ｂと、第２の基板側に共通電極層（第３の電極層、第２の共通電極層ともいう）２３１ａ、２３１ｂとがお互いに重畳するように配置される。
【００９９】
画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ、及び共通電極層２３１ａ、２３１ｂ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、共通電極層２３１ａ、２３１ｂを形成する場合、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び共通電極層２３１ａ、２３１ｂ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２の断面図では、共通電極層２３２ａ、２３２ｂの端部と共通電極層２３１ａ、２３１ｂ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、共通電極層２３２ａ、２３２ｂの端部が共通電極層２３１ａ、２３１ｂ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）。
【０１００】
画素電極層２３０は第１の基板２００の液晶層２０８側の面（液晶層２０８に面している方の面）から液晶層２０８に突出して設けられた第１の構造体２３３の上面側面を覆って形成され、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第１の基板２００の液晶層２０８側の面から液晶層２０８に突出して設けられた第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面側面を覆って形成される。
【０１０１】
画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ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が好ましい。画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは接せず、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である第１の基板２００上に設けられている。
【０１０２】
図２の液晶表示装置において、第１の構造体２３３の上面及び側面を覆うように画素電極層２３０を設け、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面を覆うように共通電極層２３２ａ、２３２ｂを設けることで、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの形成面積を液晶層２０８の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、図２に示すように、画素電極層２３０と共通電極層２３２ａとの間に矢印２０２ａに示す電界が、画素電極層２３０と共通電極層２３２ｂとの間に矢印２０２ｂに示す電界がそれぞれ液晶層の膜厚方向にわたって広範囲に加わる。
【０１０３】
さらに、本実施の形態のように、第２の基板２０１側に第２の共通電極層として共通電極層２３１ａ、２３１ｂを設けると、画素電極層２３０と共通電極層２３１ａ、２３１ｂ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。
【０１０４】
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３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）、及び図３２（Ｂ）に示す。図３０（Ａ）、図３１（Ａ）、及び図３２（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ  Ｂｅｎｃｈを用いて行い、構造体（第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）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。図３０（Ａ）（Ｂ）においては第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は１μｍ、図３１（Ａ）（Ｂ）においては第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は２μｍである。なお、ここでいう第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は底面からの最大値である。また、図３０（Ａ）（Ｂ）、図３１（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。
【０１０５】
図３０（Ａ）（Ｂ）及び図３１（Ａ）（Ｂ）において、画素電極層２３０は第１の構造体２３３の上面及び側面を覆うように形成され、同様に共通電極層２３２ａ、２３２ｂもそれぞれ第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面を覆うように形成されている。画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ、共通電極層２３１ａ、２３１ｂの膜厚は０．１μｍ、第１の構造体２３３と第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ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２３１ａと共通電極層２３１ｂとの距離は８μｍ、共通電極層２３１ａ、２３１ｂの幅は１μｍである。
【０１０６】
また、図３２（Ａ）（Ｂ）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層８３２ａ、８３２ｂと画素電極層８３０が設けられ、第２の基板８０１によって封止される例である。比較例断面における画素電極層８３０、共通電極層８３２ａ、８３２ｂの幅は２．５μｍ、厚さは０．１μｍ、セルギャップ（液晶層の最大膜厚）に相当する第１の基板８００から第２の基板８０１まで距離は４μｍである。
【０１０７】
図３０（Ａ）、図３１（Ａ）、及び図３２（Ａ）の構造に対して、共通電極層を０Ｖ、画素電極層は１０Ｖの設定として計算した計算結果を図３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）、及び図３２（Ｂ）に示す。
【０１０８】
図３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）、及び図３２（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又は共通電極層が配置されている。
【０１０９】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）に示すように、第１の構造体２３３表面を覆うように設けられた画素電極層２３０と、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ表面を覆うように設けられた共通電極層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。
【０１１０】
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全体に広く電界を形成することが可能となる。
【０１１１】
特に、膜厚の大きな第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂが設けられた図３１においては、より広く液晶層に電界が形成されており、液晶層全体に広がって電界を形成することができる。
【０１１２】
一方、図３２（Ｂ）においては、第１の基板上に互い違いに画素電極層８３０、共通電極層８３２ａ、８３２ｂが形成された第１の基板８００近くの液晶層８０８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３２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。
【０１１３】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように画素電極層を設け、第２の構造体の上面及び側面を覆うように第１の共通電極層を設けることで、画素電極層及び第１の共通電極層の形成面積を液晶層の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。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。従って、画素電極層と、及び第１の共通電極層、及び第２の共通電極層間に電圧を印加した時、画素電極層と、及び第１の共通電極層、及び第２の共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０１１４】
よって、画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ、共通電極層２３１ａ、２３１ｂとの間に電圧を印加した時、液晶層２０８において広く電界を形成することができ、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【０１１５】
従って、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、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。
【０１１６】
第２の共通電極層である共通電極層２３１ａ、２３１ｂは実施の形態１で示した共通電極層２３２ａ、２３２ｂと同様な材料及び方法で形成することができる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（実施の形態３）
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３を用いて説明する。
【０１２０】
図３（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３（Ｂ）は図３（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【０１２１】
図３（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。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、共通電極層が液晶層４４４を介して配置されている。画素電極層を駆動するトランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
【０１２２】
図３（Ｂ）の液晶表示装置において、トランジスタ４２０に電気的に接続する第１の電極層４４７が画素電極層として機能し、第２の電極層４４８が共通電極層として機能する。なお、第１の電極層４４７と容量配線層４０８によって容量が形成されている。共通電極層と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してもよい。なお、共通電極層を実施の形態２のように第１の共通電極層及び第２の共通電極層と２種類設ける場合は等電位が好ましい。
【０１２３】
画素電極層である第１の電極層４４７は第１の基板４４１（素子基板ともいう）上の層間膜４１３の液晶層４４４側の面から液晶層４４４に突出して設けられた第１の構造体４４９の上面側面を覆って形成され、第２の電極層４４８は第１の基板４４１上の層間膜４１３の液晶層４４４側の面から液晶層４４４に突出して設けられた第２の構造体４４５の上面側面を覆って形成される。
【０１２４】
また、図３の断面図において、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８とは重畳せず互い違いに設けられている。
【０１２５】
第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４８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。
【０１２６】
第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５はリブ状である。リブ状の第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５は、該上面及び側面に形成される第１の電極層４４７、又は第２の電極層４４８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。
【０１２７】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０１２８】
なお、実施の形態２のように、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、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の基板側に第２の共通電極層（第３の電極層）とがお互いに重畳するように配置される。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
構造体は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）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。
【０１３２】
構造体の形状は、柱状、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。本明細書において画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）は構造体の表面（上面及び側面）を覆うように形成されるため、構造体は画素電極層及び共通電極層（第１の共通電極層）の被覆性が良好なように表面に段差が少なく曲面を有するような形状が好ましい。また、構造体は可視光の光に対して透光性を有する材料を用いると開口率や白透過率を低下させないために好ましい。
【０１３３】
また、構造体は第１の基板の液晶層側の面から液晶層中に突出する部分であればよいので、層間膜を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、突出する構造体としてもよい。よって、構造体は複数の突出した凸部を有する連続膜であってもよく、第１の構造体と第２の構造体が連続膜であってもよい。
【０１３４】
構造体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）、ナノインプリント、各種印刷法（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。
【０１３５】
図３（Ｂ）のように、第１の電極層４４７が形成される第１の構造体４４９、第２の構造体４４５は、端部に曲率を有するテーパー形状であると第１の電極層４４７、第２の電極層４４８の被膜性が向上するために好ましい。本実施の形態では、第１の電極層４４７はトランジスタ４２０の配線層４０５ｂと接し、第１の構造体４４９上にまで連続的に成膜される例であるが、配線層４０５ｂと接する電極層を形成し、その電極層を介して第１の電極層４４７と配線層４０５ｂが電気的に接続されるように第１の電極層４４７を形成してもよい。
【０１３６】
また、トランジスタを覆って層間膜を形成し、層間膜上に構造体を形成する場合、構造体をエッチング加工によって形成した後、層間膜にトランジスタに接続するためのコンタクトホールを開口してもよい。なお図３は、層間膜及び構造体となる絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、絶縁膜をエッチング加工して構造体を形成する例である。
【０１３７】
トランジスタ４２０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、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含む。
【０１３８】
トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７、絶縁層４０９が設けられ、絶縁層４０９上に層間膜４１３が積層されている。
【０１３９】
液晶表示装置にカラーフィルタ層として機能する着色層を設けることができる。カラーフィルタ層は、第１の基板４４１及び第２の基板４４２より外側（液晶層４４４と反対側）に設けてもよいし、第１の基板４４１及び第２の基板４４２より内側に設けてもよい。
【０１４０】
カラーフィルタは、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。なお、バックライト装置にＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）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）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。
【０１４１】
図３の液晶表示装置は、層間膜４１３に、カラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層４１７を用いる例である。
【０１４２】
カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、トランジスタが形成される素子基板との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化し、より低コストで液晶表示装置が作製可能となる。
【０１４３】
有彩色の透光性樹脂としては、感光性、非感光性の有機樹脂を用いることができる。感光性の有機樹脂層を用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化し好ましい。また、層間膜に形成するコンタクトホールも曲率を有する開口形状となるために、コンタクトホールに形成される電極層などの膜の被覆性も向上させることができる。
【０１４４】
有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、着色層はカラーフィルタとして機能させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色としては、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、着色層において透過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。
【０１４５】
有彩色の透光性樹脂層４１７は、着色層（カラーフィルタ）として機能させるため、含ませる着色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。層間膜４１３を複数の薄膜で積層する場合、少なくとも一層が有彩色の透光性樹脂層であれば、カラーフィルタとして機能させることができる。
【０１４６】
有彩色の色によって有彩色の透光性樹脂層の膜厚が異なる場合や、遮光層、トランジスタに起因する凹凸を有する場合は、可視光領域の波長の光を透過する（いわゆる無色透明）絶縁層を積層し、層間膜表面を平坦化してもよい。層間膜の平坦性を高めるとその上に形成される画素電極層や第１の共通電極層の被覆性もよく、かつ液晶層のギャップ（膜厚）を均一にすることができるため、より液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能になる。
【０１４７】
層間膜４１３（有彩色の透光性樹脂層４１７）の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、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）等の方法、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等のツール（設備）を用いることができる。
【０１４８】
第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８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。
【０１４９】
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が設けられている。
【０１５０】
図７（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて図３に示す液晶表示装置の作製工程を説明する。図７（Ａ）乃至（Ｄ）は液晶表示装置の作製工程の断面図である。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる画素電極層、第１の共通電極層及び第２の共通電極層は省略している。画素電極層、共通電極層は図３の構造を用いることができ、液晶層において画素電極層及び共通電極層がそれぞれ構造体上面及び側面を覆うように配置されており、高範囲な電界を形成することができる。
【０１５１】
図７（Ａ）において、素子基板である第１の基板４４１上に素子層４５１が形成され、素子層４５１上に層間膜４１３が形成されている。
【０１５２】
層間膜４１３は、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃ及び遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄを含み、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃが遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄの間にそれぞれ形成される構成である。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる画素電極層、共通電極層は省略している。
【０１５３】
図７（Ｂ）に示すように、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４５８を間に挟持させてシール材４５６ａ、４５６ｂで固着する。液晶層４５８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。
【０１５４】
液晶層４５８には、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。液晶層４５８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を用いて形成する。
【０１５５】
シール材４５６ａ、４５６ｂ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。
【０１５６】
図７（Ｃ）に示すように、液晶層４５８に、光４５７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４５７は、液晶層４５８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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
図７のように、素子基板上にカラーフィルタ層及び遮光層を作り込む液晶表示装置の構成であると、カラーフィルタ層及び遮光層によって対向基板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することができる。よって、光重合の不均一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。また、遮光層によってトランジスタも遮光でき、光照射における電気特性の不良を防止することができる。
【０１５９】
図７（Ｄ）に示すように、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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。光源からの光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。
【０１６２】
第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４８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（ＩＴＯ）、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。
【０１６３】
また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４８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。
【０１６４】
また、第１の電極層４４７、及び第２の電極層４４８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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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層を積層した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と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
半導体層、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。
【０１７０】
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の第１の高周波電源を接続し、さらに下部電極に第１の高周波電源の周波数よりも低い３．２ＭＨｚの第２の高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。
【０１７１】
エッチング装置としてＩＣＰドライエッチング装置を用いる場合、薄膜を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。
【０１７２】
薄膜を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。
【０１７３】
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、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）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）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。
【０１７４】
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、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、トランジスタ特性のばらつきを低減することができる。
【０１７５】
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。
【０１７６】
トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７、絶縁層４０９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、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜などを用いることができる。また、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。
【０１７７】
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−Ｓｉ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膜４０７として用いることができる。
【０１７８】
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、絶縁層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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
（実施の形態４）
実施の形態３において、カラーフィルタを液晶層を挟持する基板の外側に設ける例を図４に示す。なお、実施の形態１乃至３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。
【０１８３】
図４（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４（Ｂ）は、図４（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【０１８４】
図４（Ａ）の平面図においては、実施の形態２と同様に、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。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（第１の電極層４４７）及び第１の共通電極層（第２の電極層４４８）と、第２の共通電極層（第３の電極層４４６）が液晶層４４４を介して配置されている。画素電極層を駆動するトランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。
【０１８５】
図４においては、トランジスタ４２０を覆って層間膜４１３を形成し、層間膜４１３上に第１の構造体４４９を形成する際、第１の構造体４４９をエッチング加工によって形成した後、層間膜４１３にトランジスタ４２０に接続するためのコンタクトホールを開口する例である。画素電極層である第１の電極層４４７は、層間膜４１３に形成したコンタクトホール及び第１の構造体４４９を覆って連続的に形成されている。
【０１８６】
画素電極層である第１の電極層４４７は第１の基板４４１上の層間膜４１３の液晶層４４４側の面から液晶層４４４に突出して設けられた第１の構造体４４９の上面側面を覆って形成され、第２の電極層４４８は第１の基板４４１上の層間膜４１３の液晶層４４４側の面から液晶層４４４に突出して設けられた第２の構造体４４５の上面側面を覆って形成される。
【０１８７】
本実施の形態では、実施の形態２のように、液晶層４４４を間に挟んで第１の基板４４１側の第１の共通電極層である第２の電極層４４８と、第２の基板４４２側に第２の共通電極層である第３の電極層４４６とがお互いに重畳するように配置される。図４（Ｂ）の断面図において、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８及び第３の電極層４４６とは重畳せず互い違いに設けられている。
【０１８８】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０１８９】
また、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、画素電極層である第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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
第３の電極層４４６は第１の電極層４４７、第２の電極層４４８と同様に形成することができ、同様な材料及び方法を用いることができる。
【０１９２】
図４の液晶表示装置は、カラーフィルタ４５０が第２の基板４４２と偏光板４４３ｂの間に設けられている。このように、液晶層４４４を挟持する第１の基板４４１及び第２の基板４４２の外側にカラーフィルタ４５０を設けてもよい。
【０１９３】
図４の液晶表示装置の作製工程を図１７（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。
【０１９４】
なお、図１７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる画素電極層、第１の共通電極層、第２の共通電極層、第１の構造体、及び第２の構造体は省略している。例えば、画素電極層、第１の共通電極層、第２の共通電極層、第１の構造体、及び第２の構造体は実施の形態１又は実施の形態２の構造を用いることができる。
【０１９５】
図１７（Ａ）に示すように、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４５８を間に挟持させてシール材４５６ａ、４５６ｂで固着する。液晶層４５８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を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
【０１９６】
液晶層４５８には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。液晶層４５８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を用いて形成する。
【０１９７】
図１７（Ｂ）に示すように、液晶層４５８に、光４５７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４５７は、液晶層４５８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４５８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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
次に図１７（Ｃ）に示すように、視認側である第２の基板４４２側にカラーフィルタ４５０を設ける。カラーフィルタ４５０は、一対の基板４５９ａ及び基板４５９ｂの間に、カラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃ及びブラックマトリクス層として機能する遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄを含み、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃが遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄの間にそれぞれ形成される構成である。
【０２００】
図１７（Ｄ）に示すように、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、カラーフィルタ４５０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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。光源からの光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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
（実施の形態５）
遮光層（ブラックマトリクス）を有する液晶表示装置を、図５を用いて説明する。
【０２０６】
図５に示す液晶表示装置は、実施の形態３の図３（Ａ）（Ｂ）で示す液晶表示装置において、対向基板である第２の基板４４２側にさらに遮光層４１４を形成する例である。よって、実施の形態３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。
【０２０７】
図５（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２の断面図である。なお、図５（Ａ）の平面図では素子基板側のみ図示しており、対向基板側の記載は省略している。
【０２０８】
第２の基板４４２の液晶層４４４側に、遮光層４１４が形成され、平坦化膜として絶縁層４１５が形成されている。遮光層４１４は、液晶層４４４を介してトランジスタ４２０と対応する領域（トランジスタの半導体層と重畳する領域）に形成することが好ましい。遮光層４１４がトランジスタ４２０の少なくとも半導体層４０３上方を覆うように配置されるように、第１の基板４４１及び第２の基板４４２は液晶層４４４を挟持して固着される。
【０２０９】
図５において、遮光層４１４は第１の電極層４４７と配線層４０５ｂとが接続するコンタクトホール上を覆うように形成されている。よって、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むら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。
【０２１０】
遮光層４１４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。
【０２１１】
遮光層４１４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。
【０２１２】
絶縁層４１５もアクリルやポリイミドなどの有機樹脂などを用いて、スピンコートや各種印刷法などの塗布法で形成すればよい。
【０２１３】
このようにさらに対向基板側に遮光層４１４を設けると、より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。遮光層４１４はトランジスタ４２０の半導体層４０３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４２０の電気特性の変動を防止しより安定化させる。また、遮光層４１４は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び高精細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成することができる。
【０２１４】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
（実施の形態６）
遮光層（ブラックマトリクス）を有する液晶表示装置を、図６を用いて説明する。
【０２２０】
図６に示す液晶表示装置は、実施の形態３の図３（Ａ）（Ｂ）で示す液晶表示装置において、素子基板である第１の基板４４１側に層間膜４１３の一部として遮光層４１４を形成する例である。よって、実施の形態３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。
【０２２１】
図６（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２の断面図である。
【０２２２】
層間膜４１３は遮光層４１４及び有彩色の透光性樹脂層４１７を含む。遮光層４１４は、素子基板である第１の基板４４１側に設けられており、トランジスタ４２０上（少なくともトランジスタの半導体層と覆う領域）に絶縁膜４０７、絶縁層４０９を介して形成され、半導体層に対する遮光層として機能する。一方、有彩色の透光性樹脂層４１７は、第１の電極層４４７、第２の電極層４４８及び第３の電極層４４６に重なる領域に形成され、カラーフィルタ層として機能する。図６（Ｂ）の液晶表示装置において、第２の電極層４４８の一部は、遮光層４１４上に形成され、その上に液晶層４４４が設けられている。
【０２２３】
遮光層４１４を層間膜として用いるため、黒色の有機樹脂を用いることが好ましい。例えば、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。遮光層４１４の形成方法は材料に応じて、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）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。
【０２２４】
このように遮光層４１４を設けると、遮光層４１４は、画素の開口率を低下させることなくトランジスタ４２０の半導体層４０３への光の入射を遮断することができ、トランジスタ４２０の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、遮光層４１４は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び高精細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成することができる。
【０２２５】
また、有彩色の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、トランジスタが形成される素子基板との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜に含まれる有彩色の透光性樹脂層４１７をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。
【０２２６】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０２２７】
また、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、画素電極層である第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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
（実施の形態７）
実施の形態１乃至６において、液晶表示装置に適用できるトランジスタの他の例を示す。なお、実施の形態１乃至６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。
【０２３２】
図１０（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１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の線Ｖ１−Ｖ２における断面図である。
【０２３３】
図１０（Ａ）の平面図においては、実施の形態２と同様に、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。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４２２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。
【０２３４】
トランジスタ４２２、有彩色の透光性樹脂層である層間膜４１３、第１の構造体４４９、第１の電極層４４７、第２の構造体４４５、第２の電極層４４８が設けられた第１の基板４４１と、第２の基板４４２とは液晶層４４４を間に挟持して固着されている。
【０２３５】
図１０における構造において、半導体層４０３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、半導体層４０３とドレイン電極層との間にドレイン領域（一導電型を有する半導体層、バッファ層ともいう）を有する例を示す。例えば、ソース領域及びドレイン領域に、ｎ型の導電型を示す半導体層を用いる。
【０２３６】
また、トランジスタ４２２のソース領域またはドレイン領域４０４ａ、４０４ｂ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４０３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。
【０２３７】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
（実施の形態８）
実施の形態１乃至６において、液晶表示装置に適用できるトランジスタの他の例を、図９を用いて説明する。
【０２４３】
図９（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９（Ｂ）は、図９（Ａ）の線Ｚ１−Ｚ２における断面図である。
【０２４４】
図９（Ａ）の平面図においては、実施の形態２と同様に、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。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４２１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。
【０２４５】
トランジスタ４２１、有彩色の透光性樹脂層である層間膜４１３、第１の構造体４４９、第１の電極層４４７、第２の構造体４４５、第２の電極層４４８が設けられた第１の基板４４１と、第２の基板４４２とは液晶層４４４を間に挟持して固着されている。
【０２４６】
トランジスタ４２１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４０２、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、及び半導体層４０３を含む。また、トランジスタ４２１を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。
【０２４７】
なお、実施の形態７で示したようにバッファ層を、半導体層４０３と配線層４０５ａ、４０５ｂの間に設ける構造としてもよい。また、バッファ層をゲート絶縁層及び配線層の間と、配線層と半導体層の間と両方に設ける構造としてもよい。
【０２４８】
トランジスタ４２１は、トランジスタ４２１を含む領域全てにおいてゲート絶縁層４０２が存在し、ゲート絶縁層４０２と絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１の間にゲート電極層４０１が設けられている。ゲート絶縁層４０２上には配線層４０５ａ、４０５ｂが設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、配線層４０５ａ、４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。なお、ゲート絶縁層４０２上の配線層４０５ａ、４０５ｂは半導体層４０３の外周部より外側に延在している。
【０２４９】
第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４８を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形成面積を液晶層４４４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８との間に広く電界を形成することができる。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
（実施の形態９）
上記実施の形態３乃至８において、トランジスタ４２０、４２１、４２２の半導体層に用いることのできる材料として酸化物半導体を説明する。具体的には、半導体層として酸化物半導体層を用いたトランジスタ１４２０、１４５０を説明する。
【０２５５】
図１１（Ａ）に示すトランジスタ１４５０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１４００上に、ゲート電極層１４０１、ゲート絶縁層１４０２、酸化物半導体層１４０３、ソース電極層１４０５ａ、及びドレイン電極層１４０５ｂを含む。また、トランジスタ１４５０を覆い、酸化物半導体層１４０３に積層する酸化物絶縁層１４０７が設けられている。酸化物絶縁層１４０７上にはさらに窒化物絶縁層を用いた保護絶縁層１４０９が形成されている。
【０２５６】
酸化物半導体層を用いるトランジスタの電気的特性変動を抑止するため、変動要因となる水素、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１つ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。
【０２５７】
よって酸化物半導体中の水素は少なければ少ないほどよく、酸化物半導体に含まれる水素が好ましくは１×１０１６／ｃｍ３未満として、酸化物半導体に含まれる水素をゼロに近いほど極力除去する。
【０２５８】
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。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。オフ電流（リーク電流ともいう）とは、−１Ｖ〜−１０Ｖの間のいずれかのゲート電圧を印加した場合のトランジスタのソース、ドレイン間を流れる電流のことであり、本明細書に開示する酸化物半導体を用いたトランジスタは、チャネル幅（ｗ）が１μｍあたりの電流値が１００ａＡ／μｍ以下、好ましくは１０ａＡ／μｍ以下、さらに好ましくは１ａＡ／μｍ以下である。さらに、ｐｎ接合がなく、ホットキャリア劣化がないため、これらにトランジスタの電気的特性が影響を受けない。
【０２５９】
上記水素の濃度範囲は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で得られたもの、またはそのデータに基づいて得られる。また、キャリア濃度はホール効果測定により求めることができる。ホール効果測定器の例として、比抵抗／ホール測定システムＲｅｓｉＴｅｓｔ８３１０（東陽テクニカ製）を挙げることができる。比抵抗／ホール測定システムＲｅｓｉＴｅｓｔ８３１０は、磁場の向きと大きさを一定の周期で変化させ、それと同期してサンプルに現れるホール起電圧のみを検出するＡＣ（交流）ホール測定が可能であり、移動度が小さくて抵抗率の高い材料についても、ホール起電圧を検出できる。
【０２６０】
また、酸化物半導体膜中だけでなく、ゲート絶縁層内に存在する水分などの不純物を低減し、上下に接して設けられる膜と酸化物半導体膜の界面に存在する水分などの不純物も低減する。
【０２６１】
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、トランジスタの動作を良好なものとすることができる。
【０２６２】
酸化物半導体膜としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ膜や、Ｉｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｏ膜などの酸化物半導体膜を用いることができる。また、上記酸化物半導体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。
【０２６３】
また、酸化物半導体膜は、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Ｇａ及びＣｏなどがある。ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される構造の酸化物半導体膜のうち、ＭとしてＧａを含む構造の酸化物半導体を、上記したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体とよび、その薄膜をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ非単結晶膜ともよぶこととする。
【０２６４】
また、トランジスタ１４２０、１４５０はボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタの例を示すが、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できる酸化物半導体層を有するトランジスタは、酸化物半導体層上にチャネル保護層を設けたチャネル保護型のトランジスタでも、トップゲート構造のトランジスタであってもよい。
【０２６５】
また、トランジスタ１４２０、１４５０はシングルゲート構造のトランジスタを用いて説明したが、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタも形成することができる。
【０２６６】
図１１（Ｂ）では、断面から見て酸化物半導体層を窒化物絶縁層で囲む例を示す。
【０２６７】
図１１（Ｂ）に示すトランジスタ１４２０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１４００上に、ゲート電極層１４０１、窒化物絶縁層を用いたゲート絶縁層１４３２ａ、酸化物絶縁層を用いたゲート絶縁層１４３２ｂ、酸化物半導体層１４０３、ソース電極層１４０５ａ、及びドレイン電極層１４０５ｂを含む。また、トランジスタ１４２０を覆い、酸化物半導体層１４０３に積層する酸化物絶縁層１４３７が設けられている。酸化物絶縁層１４３７上にはさらに窒化物絶縁層を用いた保護絶縁層１４３９が形成されている。保護絶縁層１４３９は窒化物絶縁層であるゲート絶縁層１４３２ａと接する構成とする。
【０２６８】
本実施の形態では、トランジスタ１４２０においてゲート絶縁層をゲート電極層側から窒化物絶縁層と酸化物絶縁層との積層構造とする。また、窒化物絶縁層である保護絶縁層１４３９の形成前に、酸化物絶縁層１４３７と、ゲート絶縁層１４３２ｂを選択的に除去し、窒化物絶縁層であるゲート絶縁層１４３２ａが露出するように加工する。
【０２６９】
少なくとも酸化物絶縁層１４３７、ゲート絶縁層１４３２ｂの上面形状は、酸化物半導体層１４０３の上面形状よりも広く、トランジスタ１４２０を覆う上面形状とすることが好ましい。
【０２７０】
さらに酸化物絶縁層１４３７の上面と、酸化物絶縁層１４３７及びゲート絶縁層１４３２ｂの側面とを覆い、かつ窒化物絶縁層であるゲート絶縁層１４３２ａに接して、窒化物絶縁層である保護絶縁層１４３９を形成する。
【０２７１】
窒化物絶縁層からなる保護絶縁層１４３９及びゲート絶縁層１４３２ａは、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法で得られる窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜などの水分、水素イオン、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る。
【０２７２】
本実施の形態では、窒化物絶縁層からなる保護絶縁層１４３９として、酸化物半導体層１４０３の下面、上面、及び側面を囲むようにＲＦスパッタ法を用い、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン層を設ける。
【０２７３】
図１１（Ｂ）に示す構造とすることで、酸化物半導体層は、接して囲う様に設けられるゲート絶縁層１４３２ｂ及び酸化物絶縁層１４３７によって、水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物は低減され、かつ窒化物絶縁層であるゲート絶縁層１４３２ａ及び保護絶縁層１４３９によってさらに外部を覆うように囲まれているので、保護絶縁層１４３９の形成後の製造プロセスにおいて、外部からの水分の侵入を防ぐことができる。また、液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部からの水分の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
【０２７４】
また、本実施の形態では一つのトランジスタを窒化物絶縁層で囲む構成を示したが特に限定されず、複数のトランジスタを窒化物絶縁層で囲む構成としてもよいし、画素部の複数のトランジスタをまとめて窒化物絶縁層で囲む構成としてもよい。少なくともアクティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように保護絶縁層１４３９とゲート絶縁層１４３２ａとが接する領域を設ける構成とすればよい。
【０２７５】
後工程は、実施の形態３と同様に、トランジスタ１４２０、又はトランジスタ１４５０に接続する画素電極層を、絶縁表面（絶縁層）上において液晶層に突出する第１の構造体の表面を覆うように形成し、同一絶縁表面（絶縁層）において液晶層に突出するように設けられた第２の構造体の表面を覆うように共通電極層を形成し、液晶層を挟持して第２の基板で固着すればよい。
【０２７６】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層と、第２の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層によって、液晶層において、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０２７７】
また、実施の形態２のように、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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。特に、酸化物半導体層を用いるトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。
【０２８２】
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。
【０２８３】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が非常に小さいため、保持容量は非常に小さくてよく、また設けなくてもよいので、開口率を大きくすることができ、またブルー相の液晶材料を用いることによる容量増加が生じても、寄生容量を低減することができるため消費電力を低く抑えることができる。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
（実施の形態１０）
本実施の形態は、実施の形態９で示した酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図２５を用いて詳細に説明する。本実施の形態で示すトランジスタ３９０は、上記実施の形態における、チャネル形成領域を含む酸化物半導体層を用いるトランジスタ１４２０、１４５０として適用することができる。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。
【０２８７】
図２５（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図２５（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ３９０は、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。
【０２８８】
また、トランジスタ３９０はシングルゲート構造のトランジスタを用いて説明するが、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタも形成することができる。
【０２８９】
以下、図２５（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板３９４上にトランジスタ３９０を作製する工程を説明する。
【０２９０】
まず、絶縁表面を有する基板３９４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３９１を形成する。形成されたゲート電極層の端部はテーパ形状であると、上に積層するゲート絶縁層の被覆性が向上するため好ましい。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。
【０２９１】
絶縁表面を有する基板３９４に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
【０２９２】
また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。また、実用的な耐熱ガラスが得られるため、Ｂ２Ｏ３よりＢａＯを多く含むガラス基板を用いることは好ましい。
【０２９３】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラス基板などを用いることができる。また、プラスチック基板等も適宜用いることができる。
【０２９４】
下地膜となる絶縁膜を基板３９４とゲート電極層３９１との間に設けてもよい。下地膜は、基板３９４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。
【０２９５】
また、ゲート電極層３９１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。
【０２９６】
例えば、ゲート電極層３９１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、銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、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、又は窒化タングステン層とタングステン層とを積層した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層またはアルミニウムとチタンの合金層と、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。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極層を形成することもできる。透光性を有する導電膜としては、透光性導電性酸化物等をその例に挙げることができる。
【０２９７】
次いで、ゲート電極層３９１上にゲート絶縁層３９７を形成する。
【０２９８】
ゲート絶縁層３９７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。スパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する場合には、ターゲットとしてシリコンターゲット又は石英ターゲットを用い、スパッタガスとして酸素又は、酸素及びアルゴンの混合ガスを用いて行う。
【０２９９】
ここで、不純物を除去することによりｉ型化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体（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、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（ＧＩ）は、高品質化が要求される。
【０３００】
例えば、μ波（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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
さらに、８５℃、２×１０６Ｖ／ｃｍ、１２時間のゲートバイアス・熱ストレス試験（ＢＴ試験）においては、不純物が酸化物半導体に添加されていると、不純物と酸化物半導体の主成分との結合手が、強電界（Ｂ：バイアス）と高温（Ｔ：温度）により切断され、生成された未結合手がしきい値電圧（Ｖｔｈ）のドリフトを誘発することとなる。
【０３０３】
これに対して、本明細書に開示する発明は、酸化物半導体の不純物、特に水素や水等を極力除去し、上記のようにゲート絶縁層との界面特性を良好にすることにより、ＢＴ試験に対しても安定なトランジスタを得ることを可能としている。
【０３０４】
ゲート絶縁層３９７は、ゲート電極層３９１側から窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層との積層構造とすることもできる。例えば、第１のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層してゲート絶縁層とする。ゲート絶縁層の膜厚は、トランジスタに要求される特性によって適宜設定すればよく１００ｎｍ程度、あるいは３５０ｎｍ乃至４００ｎｍ程度でもよい。
【０３０５】
また、ゲート絶縁層３９７、酸化物半導体膜３９３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、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３９１が形成された基板３９４、又はゲート絶縁層３９７までが形成された基板３９４を予備加熱し、基板３９４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、予備加熱の温度としては、１００℃以上４００℃以下好ましくは１５０℃以上３００℃以下である。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、酸化物絶縁層３９６の成膜前に、ソース電極層３９５ａ及びドレイン電極層３９５ｂまで形成した基板３９４にも同様に行ってもよい。
【０３０６】
次いで、ゲート絶縁層３９７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下の酸化物半導体膜３９３を形成する（図２５（Ａ）参照。）。
【０３０７】
なお、酸化物半導体膜３９３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３９７の表面に付着しているゴミ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。
【０３０８】
酸化物半導体膜３９３はスパッタリング法により成膜する。酸化物半導体膜３９３は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ膜や、Ｉｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｏ膜などの酸化物半導体膜を用いることができる。また、上記酸化物半導体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜３９３をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。また、酸化物半導体膜３９３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（代表的にはアルゴン）及び酸素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。
【０３０９】
酸化物半導体膜３９３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、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。また、金属酸化物のターゲットの他の例としては、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ％］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ％］）を用いることができる。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲットとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ％］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ％］の組成比を有するターゲットを用いることもできる。酸化物半導体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。充填率の高い酸化物半導体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。
【０３１０】
減圧状態に保持された処理室内に基板を保持し、基板を室温又は４００℃未満の温度に加熱する。そして、処理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、金属酸化物をターゲットとして基板３９４上に酸化物半導体膜３９３を成膜する。処理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を用いることが好ましい。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。
【０３１１】
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（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。酸化物半導体膜は好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。なお、適用する酸化物半導体材料により適切な厚みは異なり、材料に応じて適宜厚みを選択すればよい。
【０３１２】
スパッタリング法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタリング法と、ＤＣスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタリング法もある。ＲＦスパッタリング法は主に絶縁性ターゲットを用いて膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタリング法は主に金属ターゲット等の導電性ターゲットを用いて膜を成膜する場合に用いられる。
【０３１３】
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。
【０３１４】
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リング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スパッタリング法を用いるスパッタ装置がある。
【０３１５】
また、スパッタリング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リング法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。
【０３１６】
次いで、酸化物半導体膜を第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３９９に加工する（図２５（Ｂ）参照。）。また、島状の酸化物半導体層３９９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。
【０３１７】
また、ゲート絶縁層３９７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層３９９の形成時に行うことができる。
【０３１８】
なお、ここでの酸化物半導体膜３９３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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
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）、六弗化硫黄（ＳＦ６）、三弗化窒素（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。
【０３２１】
ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。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。
【０３２２】
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、アンモニア過水（３１重量％過酸化水素水：２８重量％アンモニア水：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。
【０３２３】
また、ウェ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。
【０３２４】
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。
【０３２５】
なお、次工程の導電膜を形成する前に逆スパッタを行い、酸化物半導体層３９９及びゲート絶縁層３９７の表面に付着しているレジスト残渣などを除去することが好ましい。
【０３２６】
次いで、ゲート絶縁層３９７、及び酸化物半導体層３９９上に、導電膜を形成する。導電膜をスパッタリング法や真空蒸着法で形成すればよい。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）となる導電膜の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素、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等が挙げられる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の一方または双方にＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｓｃ、ＹなどＡｌ膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素が添加されているＡｌ材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
【０３２７】
また、導電膜は、単層構造でも、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する２層構造、Ｔｉ膜と、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にＴｉ膜を成膜する３層構造などが挙げられる。
【０３２８】
また、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）または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０３２９】
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３９５ａ、ドレイン電極層３９５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図２５（Ｃ）参照。）。
【０３３０】
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。酸化物半導体層３９９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  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）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。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、さらにオフ電流値が極めて小さいため、低消費電力化も図ることができる。
【０３３１】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層３９９は除去されないようにそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。
【０３３２】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用いて、酸化物半導体層３９９にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いて、エッチャントとして過水アンモニア水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０３３３】
なお、第３のフォトリソグラフィ工程では、酸化物半導体層３９９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。また、ソース電極層３９５ａ、ドレイン電極層３９５ｂ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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理によって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。また、酸素とアルゴンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
【０３３６】
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酸化物絶縁層として酸化物絶縁層３９６を形成する（図２５（Ｄ）参照。）。本実施の形態では、酸化物半導体層３９９がソース電極層３９５ａ、ドレイン電極層３９５ｂと重ならない領域において、酸化物半導体層３９９と酸化物絶縁層３９６とが接するように形成する。
【０３３７】
本実施の形態では、酸化物絶縁層３９６として、島状の酸化物半導体層３９９、ソース電極層３９５ａ、ドレイン電極層３９５ｂまで形成された基板３９４を室温又は１００℃未満の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度酸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、欠陥を含む酸化シリコン層を成膜する。
【０３３８】
例えば、純度が６Ｎであり、ボロンがドープされたシリコンターゲット（抵抗値０．０１Ωｃｍ）を用い、基板とターゲットの間との距離（Ｔ−Ｓ間距離）を８９ｍｍ、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源６ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下でパルスＤＣスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する。膜厚は３００ｎｍとする。なお、シリコンターゲットに代えて石英（好ましくは合成石英）を酸化シリコン膜を成膜するためのターゲットとして用いることができる。なお、スパッタガスとして酸素又は、酸素及びアルゴンの混合ガスを用いて行う。
【０３３９】
この場合において、処理室内の残留水分を除去しつつ酸化物絶縁層３９６を成膜することが好ましい。酸化物半導体層３９９及び酸化物絶縁層３９６に水素、水酸基又は水分が含まれないようにするためである。
【０３４０】
処理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を用いることが好ましい。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、水素原子や、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物絶縁層３９６に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０３４１】
なお、酸化物絶縁層３９６として、酸化シリコン層に代えて、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、または酸化窒化アルミニウム層などを用いることもできる。
【０３４２】
さらに、酸化物絶縁層３９６と酸化物半導体層３９９とを接した状態で１００℃乃至４００℃で加熱処理を行ってもよい。本実施の形態における酸化物絶縁層３９６は欠陥を多く含むため、この加熱処理によって酸化物半導体層３９９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酸化物絶縁層３９６に拡散させ、酸化物半導体層３９９中に含まれる該不純物をより低減させることができる。
【０３４３】
以上の工程で、水素、水分、水酸基又は水素化物の濃度が低減された酸化物半導体層３９２を有するトランジスタ３９０を形成することができる（図２５（Ｅ）参照。）。
【０３４４】
上記のように酸化物半導体膜を成膜するに際し、反応雰囲気中の残留水分を除去することで、該酸化物半導体膜中の水素及び水素化物の濃度を低減することができる。それにより酸化物半導体膜の安定化を図ることができる。
【０３４５】
酸化物絶縁層上に保護絶縁層を設けてもよい。本実施の形態では、保護絶縁層３９８を酸化物絶縁層３９６上に形成する。保護絶縁層３９８としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜などを用いる。
【０３４６】
保護絶縁層３９８として、酸化物絶縁層３９６まで形成された基板３９４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、酸化物絶縁層３９６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層３９８を成膜することが好ましい。
【０３４７】
保護絶縁層３９８を形成する場合、保護絶縁層３９８の成膜時に１００℃〜４００℃に基板３９４を加熱することで、酸化物半導体層中に含まれる水素若しくは水分を酸化物絶縁層に拡散させることができる。この場合上記酸化物絶縁層３９６の形成後に加熱処理を行わなくてもよい。
【０３４８】
酸化物絶縁層３９６として酸化シリコン層を形成し、保護絶縁層３９８として窒化シリコン層を積層する場合、酸化シリコン層と窒化シリコン層を同じ処理室において、共通のシリコンターゲットを用いて成膜することができる。先に酸素を含むエッチングガスを導入して、処理室内に装着されたシリコンターゲットを用いて酸化シリコン層を形成し、次にエッチングガスを窒素を含むエッチングガスに切り替えて同じシリコンターゲットを用いて窒化シリコン層を成膜する。酸化シリコン層と窒化シリコン層とを大気に曝露せずに連続して形成することができるため、酸化シリコン層表面に水素や水分などの不純物が吸着することを防止することができる。この場合、酸化物絶縁層３９６として酸化シリコン層を形成し、保護絶縁層３９８として窒化シリコン層を積層した後、酸化物半導体層中に含まれる水素若しくは水分を酸化物絶縁層に拡散させるための加熱処理（温度１００℃乃至４００℃）を行うとよい。
【０３４９】
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。また、この加熱処理を、酸化物絶縁層の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理によって、ノーマリーオフとなるトランジスタを得ることができる。よって表示パネルの信頼性を向上できる。
【０３５０】
また、ゲート絶縁層上にチャネル形成領域とする酸化物半導体層を成膜するに際し、反応雰囲気中の残留水分を除去することで、該酸化物半導体層中の水素及び水素化物の濃度を低減することができる。
【０３５１】
上記の工程は、液晶表示装置などのバックプレーン（トランジスタが形成された基板）の製造に用いることができる。上記の工程は、厚さが１ｍｍ以下で、一辺が１ｍを超えるガラス基板を用いる製造工程にも適用することができる。
【０３５２】
後工程は、実施の形態３と同様に、トランジスタ３９０に接続する画素電極層を、絶縁表面（絶縁層）上において液晶層に突出する第１の構造体の表面を覆うように形成し、同一絶縁表面（絶縁層）において液晶層に突出するように設けられた第２の構造体の表面を覆うように共通電極層を形成し、液晶層を挟持して第２の基板で固着すればよい。
【０３５３】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層と、第２の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層によって、液晶層において、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０３５４】
また、実施の形態２のように、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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
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。
【０３５７】
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。
【０３５８】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３５９】
（実施の形態１１）
本実施の形態は、実施の形態９で示した酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図２６を用いて詳細に説明する。本実施の形態で示すトランジスタ３１０は、上記実施の形態における、チャネル形成領域を含む酸化物半導体層を用いるトランジスタ１４２０、１４５０として適用することができる。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。
【０３６０】
図２６（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図２６（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ３１０は、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。
【０３６１】
また、トランジスタ３１０はシングルゲート構造のトランジスタを用いて説明するが、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタも形成することができる。
【０３６２】
以下、図２６（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板３０５上にトランジスタ４１０を作製する工程を説明する。
【０３６３】
まず、絶縁表面を有する基板３０５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３１１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。
【０３６４】
絶縁表面を有する基板３０５に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
【０３６５】
また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）と比較して酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。このため、Ｂ２Ｏ３よりＢａＯを多く含むガラス基板を用いることが好ましい
【０３６６】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【０３６７】
下地膜となる絶縁膜を基板３０５とゲート電極層３１１との間に設けてもよい。下地膜は、基板３０５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。
【０３６８】
また、ゲート電極層３１１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。
【０３６９】
例えば、ゲート電極層３１１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、銅層上にモリブデン層を積層した２層の積層構造、銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層の積層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層の積層構造、又は窒化タングステン層とタングステン層との２層の積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層またはアルミニウムとチタンの合金層と、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。
【０３７０】
次いで、ゲート電極層３１１上にゲート絶縁層３０７を形成する。
【０３７１】
ゲート絶縁層３０７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。また、μ波（２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法を用いてもよい。
【０３７２】
本実施の形態では、ゲート絶縁層３０７としてプラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化窒化シリコン層を形成する。
【０３７３】
次いで、ゲート絶縁層３０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下の酸化物半導体膜３３０を形成する。
【０３７４】
なお、酸化物半導体膜３３０をスパッタ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３０７の表面に付着しているゴミを除去することが好ましい。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。
【０３７５】
酸化物半導体膜３３０は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ膜や、Ｉｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｏ膜などの酸化物半導体膜を用いることができる。また、上記酸化物半導体膜にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜３３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタ法により成膜する。この段階での断面図が図２６（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜３３０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（代表的にはアルゴン）及び酸素雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【０３７６】
酸化物半導体膜３３０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、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。また、金属酸化物のターゲットの他の例としては、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲットとして、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ることもできる。酸化物半導体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。充填率の高い酸化物半導体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。
【０３７７】
酸化物半導体膜３３０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、濃度ｐｐｍ程度、濃度ｐｐｂ程度まで除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０３７８】
減圧状態に保持された処理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、処理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、金属酸化物をターゲットとして基板３０５上に酸化物半導体膜３３０を成膜する。処理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を用いることが好ましい。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、ターボ分子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。
【０３７９】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットとの距離を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（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。酸化物半導体膜は好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。なお、適用する酸化物半導体材料により適切な厚みは異なり、材料に応じて適宜厚みを選択すればよい。
【０３８０】
次いで、酸化物半導体膜３３０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。
【０３８１】
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、好ましくは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３３１を得る（図２６（Ｂ）参照。）。
【０３８２】
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備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）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。気体には、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。
【０３８３】
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。ＧＲＴＡを用いると短時間での高温加熱処理が可能となる。
【０３８４】
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。
【０３８５】
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３３０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。
【０３８６】
酸化物半導体層に対する脱水化、脱水素化の効果を奏する加熱処理は、酸化物半導体層成膜後、酸化物半導体層上にソース電極及びドレイン電極を積層させた後、ソース電極及びドレイン電極上に保護絶縁膜を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０３８７】
また、ゲート絶縁層３０７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３３０に脱水化または脱水素化処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０３８８】
なお、ここでの酸化物半導体膜のエッチングは、ウェットエッチングに限定されずドライエッチングを用いてもよい。
【０３８９】
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。
【０３９０】
次いで、ゲート絶縁層３０７、及び酸化物半導体層３３１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。導電膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成すればよい。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）となる導電膜の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素、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等が挙げられる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の一方または双方にＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｓｃ、ＹなどＡｌ膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素が添加されているＡｌ材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
【０３９１】
また、導電膜は、単層構造でも、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する２層構造、Ｔｉ膜と、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にＴｉ膜を成膜する３層構造などが挙げられる。
【０３９２】
また、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）または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０３９３】
導電膜成膜後に加熱処理を行う場合には、この加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。
【０３９４】
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３１５ａ、ドレイン電極層３１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図２６（Ｃ）参照。）。
【０３９５】
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。酸化物半導体層３３１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  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）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。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、さらにオフ電流値が極めて小さいため、低消費電力化も図ることができる。
【０３９６】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層３３１は除去されないようにそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。
【０３９７】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用いて、酸化物半導体層３３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いて、エッチャントとして過水アンモニア水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０３９８】
なお、第３のフォトリソグラフィ工程では、酸化物半導体層３３１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。また、ソース電極層３１５ａ、ドレイン電極層３１５ｂ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。
【０３９９】
また、酸化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層の間に、酸化物導電層を形成してもよい。酸化物導電層とソース電極層及びドレイン電極層を形成するための金属層は、連続成膜が可能である。酸化物導電層はソース領域及びドレイン領域として機能しうる。
【０４００】
ソース領域及びドレイン領域として、酸化物導電層を酸化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に設けることで、ソース領域及びドレイン領域の低抵抗化を図ることができ、トランジスタの高速動作をすることができる。
【０４０１】
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。
【０４０２】
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。
【０４０３】
プラズマ処理を行った後、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酸化物絶縁層３１６を形成する。
【０４０４】
酸化物絶縁層３１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタ法など、酸化物絶縁層３１６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。酸化物絶縁層３１６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、又は水素が酸化物半導体層中の酸素を引き抜き、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、酸化物絶縁層３１６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。
【０４０５】
本実施の形態では、酸化物絶縁層３１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタ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（代表的にはアルゴン）及び酸素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、及び窒素雰囲気下でスパッタ法により酸化シリコンを形成することができる。低抵抗化した酸化物半導体層に接して形成する酸化物絶縁層３１６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。
【０４０６】
この場合において、処理室内の残留水分を除去しつつ酸化物絶縁層３１６を成膜することが好ましい。酸化物半導体層３３１及び酸化物絶縁層３１６に水素、水酸基又は水分が含まれないようにするためである。
【０４０７】
処理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を用いることが好ましい。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、水素原子や、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物絶縁層３１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０４０８】
酸化物絶縁層３１６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、濃度ｐｐｍ程度、濃度ｐｐｂ程度まで除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０４０９】
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２００℃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）が酸化物絶縁層３１６と接した状態で加熱される。
【０４１０】
以上の工程を経ることによって、成膜後の酸化物半導体膜に対して脱水化または脱水素化のため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。
【０４１１】
特に、窒素、または希ガス等の不活性ガス雰囲気下で脱水化または脱水素化のための加熱処理を行った場合、加熱処理後の酸化半導体層は低抵抗化するので本実施の形態のように、酸化物半導体層への酸素の供給を酸化物絶縁層３１６と接することによって行う場合は、酸化物絶縁層３１６と接している酸化物半導体層の一部をより選択的に酸素過剰な状態とし、Ｉ型のチャネル形成領域として用いることができる。この場合、直接酸化物絶縁層３１６と接しないソース電極層３１５ａ又はドレイン電極層３１５ｂと重なる酸化物半導体層３１２の領域は、自己整合的に高抵抗ソース領域又は高抵抗ドレイン領域となり機能しうる。このような構成であるとゲート電極層３１１とドレイン電極層３１５ｂとの間に高電界が印加されても高抵抗ドレイン領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トランジスタの耐圧を向上させることができる。
【０４１２】
以上の工程でトランジスタ３１０が形成される（図２６（Ｄ）参照。）。
【０４１３】
また、酸化物絶縁層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酸化物絶縁層に拡散させ、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。
【０４１４】
酸化物絶縁層３１６上にさらに保護絶縁層を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタ法は、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、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層として保護絶縁層３０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図２６（Ｅ）参照。）。
【０４１５】
本実施の形態では、保護絶縁層３０６として、酸化物絶縁層３１６まで形成された基板３０５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、酸化物絶縁層３１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層３０６を成膜することが好ましい。
【０４１６】
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。また、この加熱処理を、酸化物絶縁層の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと、加熱時間を短縮することができる。
【０４１７】
保護絶縁層３０６上に平坦化のための平坦化絶縁層を設けてもよい。
【０４１８】
後工程は、実施の形態３と同様に、トランジスタ３１０に接続する画素電極層を、絶縁表面（絶縁層）上において液晶層に突出する第１の構造体の表面を覆うように形成し、同一絶縁表面（絶縁層）において液晶層に突出するように設けられた第２の構造体の表面を覆うように共通電極層を形成し、液晶層を挟持して第２の基板で固着すればよい。
【０４１９】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層と、第２の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層によって、液晶層において、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０４２０】
また、実施の形態２のように、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。
【０４２１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０４２２】
（実施の形態１２）
本実施の形態は、実施の形態９で示した酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図２７を用いて詳細に説明する。本実施の形態で示すトランジスタ３８０は、上記実施の形態における、チャネル形成領域を含む酸化物半導体層を用いるトランジスタ１４２０、１４５０として適用することができる。
【０４２３】
本実施の形態では、トランジスタの作製工程の一部が実施の形態９と異なる例を図２７に示す。図２７は、図２６と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０４２４】
実施の形態９に従って、基板３７０上にゲート電極層３８１を形成し、第１のゲート絶縁層３７２ａ、第２のゲート絶縁層３７２ｂを積層する。本実施の形態では、ゲート絶縁層を２層構造とし、第１のゲート絶縁層３７２ａに窒化物絶縁層を、第２のゲート絶縁層３７２ｂに酸化物絶縁層を用いる。
【０４２５】
酸化絶縁層としては、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、または酸化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層などを用いることができる。また、窒化絶縁層としては、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、窒化アルミニウム層、又は窒化酸化アルミニウム層などを用いることができる。
【０４２６】
本実施の形態では、ゲート電極層３８１側から窒化シリコン層と酸化シリコン層とを積層した構造とする。第１のゲート絶縁層３７２ａとしてスパッタリング法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下（本実施の形態では５０ｎｍ）の窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層３７２ａ上に第２のゲート絶縁層３７２ｂとして膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下（本実施の形態では１００ｎｍ）の酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、膜厚１５０ｎｍのゲート絶縁層とする。
【０４２７】
次に酸化物半導体膜の形成を行い、酸化物半導体膜を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。本実施の形態では、酸化物半導体膜としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタ法により成膜する。
【０４２８】
この場合において、処理室内の残留水分を除去しつつ酸化物半導体膜を成膜することが好ましい。酸化物半導体膜に水素、水酸基又は水分が含まれないようにするためである。
【０４２９】
処理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を用いることが好ましい。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、ターボ分子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、水素原子や、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物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。
【０４３０】
酸化物半導体膜を、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、濃度ｐｐｍ程度、濃度ｐｐｂ程度まで除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０４３１】
次いで、酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行う。脱水化または脱水素化を行う第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、好ましくは４２５℃以上とする。なお、４２５℃以上であれば加熱処理時間は１時間以下でよいが、４２５℃未満であれば加熱処理時間は、１時間よりも長時間行うこととする。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において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、酸化物半導体層を得る。その後、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）を導入して冷却を行う。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（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）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。
【０４３２】
脱水化または脱水素化処理により水素、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。
【０４３３】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）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。また、ＬＲＴＡ装置は、ランプだけでなく、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備えていてもよい。ＧＲＴＡとは高温のガスを用いて加熱処理を行う方法である。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。ＲＴＡ法を用いて、６００℃〜７５０℃で数分間加熱処理を行ってもよい。
【０４３４】
また、脱水化または脱水素化を行う第１の加熱処理後に２００℃以上４００℃以下、好ましくは２００℃以上３００℃以下の温度で酸素ガスまたはＮ２Ｏガス雰囲気下での加熱処理を行ってもよい。
【０４３５】
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。
【０４３６】
以上の工程を経ることによって酸化物半導体膜全体を酸素過剰な状態とすることで、高抵抗化、即ちＩ型化させる。よって、高純度化及び電気的にＩ型（真性）化した酸化物半導体層３８２を得る。
【０４３７】
次いで、酸化物半導体層３８２上に、フォトリソグラフィ工程により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３８５ａ、ドレイン電極層３８５ｂを形成し、スパッタ法で酸化物絶縁層３８６を形成する。
【０４３８】
この場合において、処理室内の残留水分を除去しつつ酸化物絶縁層３８６を成膜することが好ましい。酸化物半導体層３８２及び酸化物絶縁層３８６に水素、水酸基又は水分が含まれないようにするためである。
【０４３９】
処理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を用いることが好ましい。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、水素原子や、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物絶縁層３８６に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０４４０】
酸化物絶縁層３８６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、濃度ｐｐｍ程度、濃度ｐｐｂ程度まで除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０４４１】
以上の工程で、トランジスタ３８０を形成することができる。
【０４４２】
次いで、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減するため、不活性ガス雰囲気下、または窒素ガス雰囲気下で加熱処理（好ましくは１５０℃以上３５０℃未満）を行ってもよい。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行う。
【０４４３】
酸化物絶縁層３８６上に保護絶縁層３７３を形成する。本実施の形態では、保護絶縁層３７３として、スパッタリング法を用いて膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜を形成する。
【０４４４】
窒化物絶縁層からなる保護絶縁層３７３及び第１のゲート絶縁層３７２ａは、水分や、水素や、水素化物、水酸化物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効果がある。
【０４４５】
従って、保護絶縁層３７３形成後の製造プロセスにおいて、外部からの水分などの不純物の侵入を防ぐことができる。また、表示パネルを含む半導体装置、例えば液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部からの水分などの不純物の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
【０４４６】
また、窒化物絶縁層からなる保護絶縁層３７３と、第１のゲート絶縁層３７２ａとの間に設けられる絶縁層を除去し、保護絶縁層３７３と、第１のゲート絶縁層３７２ａとが接する構造としてもよい。
【０４４７】
従って、酸化物半導体層中の水分や、水素や、水素化物、水酸化物などの不純物を究極にまで低減し、かつ該不純物の再混入を防止し、酸化物半導体層中の不純物濃度を低く維持することができる。
【０４４８】
保護絶縁層３７３上に平坦化のための平坦化絶縁層を設けてもよい。
【０４４９】
後工程は、実施の形態３と同様に、トランジスタ３８０に接続する画素電極層を、絶縁表面（絶縁層）上において液晶層に突出する第１の構造体の表面を覆うように形成し、同一絶縁表面（絶縁層）において液晶層に突出するように設けられた第２の構造体の表面を覆うように共通電極層を形成し、液晶層を挟持して第２の基板で固着すればよい。
【０４５０】
第１の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層と、第２の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層によって、液晶層において、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０４５１】
また、実施の形態２のように、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。
【０４５２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０４５３】
（実施の形態１３）
上記実施の形態３乃至１２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。
【０４５４】
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（セミアモルファス若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「ＳＡＳ」ともいう。）半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタ法、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。
【０４５５】
微結晶半導体膜は、ギブスの自由エネルギーを考慮すれば非晶質と単結晶の中間的な準安定状態に属するものである。すなわち、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。柱状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。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がある。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いる。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体膜が得られる。
【０４５６】
この微結晶半導体膜は、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、ＳｉＦ４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。
【０４５７】
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。
【０４５８】
また、半導体の材料としてはシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの単体のほかＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＧｅなどのような化合物半導体も用いることができる。
【０４５９】
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。
【０４６０】
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。
【０４６１】
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。
【０４６２】
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（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）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。
【０４６３】
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。
【０４６４】
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。
【０４６５】
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。
【０４６６】
（実施の形態１４）
本実施の形態では、液晶表示装置の一形態を図３３のブロック図及び図２４のタイミングチャートを用いて説明する。
【０４６７】
液晶表示装置のブロック図の構成について、図３３に示す。図３３（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。
【０４６８】
図３３（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。
【０４６９】
なお図３３（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３３（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。
【０４７０】
また、図２４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（液晶表示装置の画素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。
【０４７１】
なお、図３３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２４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３３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。
【０４７２】
図２４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）を有する液晶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。
【０４７３】
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、１ｍｓｅｃ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ｍｓｅｃ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液晶表示装置では、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。
【０４７４】
図３３及び図２４に示す液晶表示装置においても、第１の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層と、第２の構造体の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層とを有することによって、液晶層において、画素電極層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。
【０４７５】
また、実施の形態２のように、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。
【０４７６】
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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
（実施の形態１５）
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。
【０４８１】
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。
【０４８２】
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。
【０４８３】
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。
【０４８４】
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１２を用いて説明する。図１２（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、パネルの上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０４８５】
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。
【０４８６】
また、図１２（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１２（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。
【０４８７】
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１２（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１２（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３ａを実装する例である。
【０４８８】
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１２（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上には絶縁層４０２０、層間膜４０２１が設けられている。
【０４８９】
トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態３乃至１２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。
【０４９０】
また、層間膜４０２１、又は絶縁層４０２０上において、駆動回路用のトランジスタ４０１１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、或いは導電層はフローティング状態であってもよい。
【０４９１】
また、第１の基板４００１上、層間膜４０２１上に液晶層４００８中に突出して設けられた第１の構造体４０３７上に画素電極層４０３０が形成され、画素電極層４０３０は、トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。層間膜４０２１上には第１の共通電極層４０３６が液晶層４００８中に突出して設けられた第２の構造体４０３８上に設けられている。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４０３２、４０３３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。
【０４９２】
第１の構造体４０３７の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層４０３０と、第２の構造体４０３８の上面及び側面を覆うように設けられた第１の共通電極層４０３６とを有することによって、液晶層４００８において、画素電極層４０３０と、第１の共通電極層４０３６との間に広く電界を形成することができる。
【０４９３】
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４０３０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。
【０４９４】
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。
【０４９５】
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。
【０４９６】
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。なお、本明細書においてセルギャップの厚さとは、液晶層の厚さ（膜厚）の最大値とする。
【０４９７】
なお図１２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。
【０４９８】
また、図１２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。
【０４９９】
層間膜４０２１は、有彩色の透光性樹脂層であり、カラーフィルタ層として機能する。また、層間膜４０２１の一部を遮光層としてもよい。図１２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。
【０５００】
トランジスタの保護膜として機能する絶縁層４０２０で覆う構成としてもよいが、特に限定されない。
【０５０１】
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。
【０５０２】
また、保護膜を形成した後に、半導体層のアニール（３００℃〜４００℃）を行ってもよい。
【０５０３】
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。
【０５０４】
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）等の方法、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等のツール（設備）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、半導体層のアニール（２００℃〜４００℃）を行ってもよい。絶縁層の焼成工程と半導体層のアニール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。
【０５０５】
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（ＩＴＯ）、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。
【０５０６】
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。
【０５０７】
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。
【０５０８】
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４００２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。
【０５０９】
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。
【０５１０】
図１２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。
【０５１１】
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。
【０５１２】
また図１２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。
【０５１３】
図１６は、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している。
【０５１４】
図１６は液晶表示モジュールの一例であり、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、液晶層を含む表示素子２６０４、カラーフィルタとして機能する有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜２６０５が設けられ表示領域を形成している。有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜２６０５はカラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した有彩色の透光性樹脂層が各画素に対応して設けられている。素子基板２６００と対向基板２６０１の外側には偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設されている。光源は冷陰極管２６１０と反射板２６１１により構成され、回路基板２６１２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、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。また、光源として、白色のダイオードを用いてもよい。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
【０５１５】
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。
【０５１６】
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。
【０５１７】
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。
【０５１８】
（実施の形態１６）
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、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。
【０５１９】
図１３（Ａ）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、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。
【０５２０】
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。
【０５２１】
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。
【０５２２】
図１３（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０５２３】
なお、デジタルフォトフレーム９７００は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
【０５２４】
また、デジタルフォトフレーム９７００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、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０５２５】
図１４（Ａ）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１４（Ａ）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、少なくとも本明細書に開示する液晶表示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１４（Ａ）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１４（Ａ）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。
【０５２６】
図１４（Ｂ）は大型遊技機であるスロットマシンの一例を示している。スロットマシン９９００は、筐体９９０１に表示部９９０３が組み込まれている。また、スロットマシン９９００は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン投入口、スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン９９００の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本明細書に開示する液晶表示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。
【０５２７】
図１５（Ａ）は、携帯電話機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１００３ａ、１００３ｂ、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。
【０５２８】
図１５（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。
【０５２９】
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。
【０５３０】
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。
【０５３１】
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。
【０５３２】
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１００３ａ、１００３ｂ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。
【０５３３】
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。
【０５３４】
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。
【０５３５】
図１５（Ｂ）も携帯電話機の一例である。図１５（Ｂ）の携帯電話機は、筐体９４１１に、表示部９４１２、及び操作ボタン９４１３を含む表示装置９４１０と、筐体９４０１に操作ボタン９４０２、外部入力端子９４０３、マイク９４０４、スピーカ９４０５、及び着信時に発光する発光部９４０６を含む通信装置９４００とを有しており、表示機能を有する表示装置９４１０は電話機能を有する通信装置９４００と矢印の２方向に脱着可能である。よって、表示装置９４１０と通信装置９４００の短軸同士を取り付けることも、表示装置９４１０と通信装置９４００の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機能のみを必要とする場合、通信装置９４００より表示装置９４１０を取り外し、表示装置９４１０を単独で用いることもできる。通信装置９４００と表示装置９４１０とは無線通信又は有線通信により画像又は入力情報を授受することができ、それぞれ充電可能なバッテリーを有する。
【実施例１】
【０５３６】
本実施例では、本明細書に開示する図２０に示す構成における試料１及び試料２を作製し、印加電圧と透過光強度との関係を評価した結果を示す。
【０５３７】
図２０（Ａ）に試料１の模式図を図２０（Ｂ）に試料２の模式図を示す。第１の基板１０と第２の基板１１とが、ブルー相を示す液晶材料を用いた液晶層２４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１０と液晶層２４との間には第１の構造体２３、画素電極層２０、及び第２の構造体２５ａ、２５ｂ、共通電極層２２ａ、２２ｂが設けられている。第１の構造体２３、第２の構造体２５ａ、２５ｂは第１の基板１０の液晶層２４側の面から液晶層２４中に突出して設けられている。
【０５３８】
画素電極層２０は第１の基板１０の液晶層２４側の面から液晶層２４に突出して設けられた第１の構造体２３の上面側面を覆って形成され、共通電極層２２ａ、２２ｂは第１の基板１０の液晶層２４側の面から液晶層２４に突出して設けられた第２の構造体２５ａ、２５ｂの上面側面を覆って形成される。
【０５３９】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）の構造にさらに液晶層２４を間に挟んで第１の基板１０側の共通電極層２２ａ、２２ｂと、第２の基板１１側に第２の共通電極層として共通電極層２１ａ、２１ｂとがお互いに重畳するように配置されている。第１の構造体２３、第２の構造体２５ａ、２５ｂの膜厚（高さ）（Ｔｒ）は０．９μｍ、基板面方向の幅（ＷＬ１）は２．６μｍ、第１の構造体２３と第２の構造体２５ａとの基板面方向の幅（Ｗｓ１）は２．４μｍ、共通電極層２１ａ、２１ｂの基板面方向の幅（ＷＬ２）は２．０μｍ、共通電極層２１ａと共通電極層２１ｂとの基板面方向の幅（Ｗｓ２）は８．０μｍとした。
【０５４０】
なお、試料１及び試料２において、セルギャップ（Ｄｃｇ）を４．０μｍとした。
【０５４１】
また、比較として図２２に示すように構造体２３、共通電極層２１ａ、２１ｂを設けず、第１の基板１０に接して画素電極層２０、共通電極層２２ａ、２２ｂを設け、セルギャップ（Ｄｃｇ）を４．０μｍとした比較試料も作製した。
【０５４２】
セルギャップ（Ｄｃｇ）は図２０に示すように、液晶層２４の最大厚さ（膜厚）であり、図２０においては第１の基板１０から第２の基板１１までの距離となる。このようなセルギャップの間隔は、スペーサやシール材によって制御することができる。本実施例ではシール材によってセルギャップの値を制御した。
【０５４３】
第１の基板１０及び第２の基板１１としてガラス基板を用い、第１の構造体２３、第２の構造体２５ａ、２５ｂとして感光性アクリル樹脂をフォトリソグラフィ工程により加工した樹脂層を用い、画素電極層２０、共通電極層２１ａ、２１ｂ、共通電極層２２ａ、２２ｂとして酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、フォトリソグラフィ工程により加工した膜厚１１０ｎｍの導電層を用いた。
【０５４４】
また、試料１の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察を行った。図２１（Ａ）（Ｂ）に試料１の第１の基板１０側を観察したＳＥＭ像を示す。図２１（Ａ）（Ｂ）は試料１を斜め上から観察したＳＥＭ写真であり、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）において第１の構造体２３及び画素電極層２０部分を拡大したものである。なお図２１（Ａ）における倍率は１万倍であり、図２１（Ｂ）における倍率は３万倍である。図２１（Ａ）に示すように、第１の構造体２３上面側面を覆う画素電極層２０と、第２の構造体２５ａ、２５ｂ上面側面を覆う共通電極層２２ａ、２２ｂとが互い違いに配置されている。また図２１（Ｂ）に示すように第１の構造体２３の上面側面を覆い、第１の基板１０に一部接するように画素電極層２０が形成されていることが確認できる。
【０５４５】
比較試料、及び試料１及び試料２における印加電圧（Ｖ）と透過光強度の関係を図２３に示す。なお、印加電圧とは、画素電極層２０と共通電極層２１ａ、２１ｂ及び共通電極層２２ａ、２２ｂとの電位差であり、本実施例では共通電極層２１ａ、２１ｂ及び共通電極層２２ａ、２２ｂをＧＮＤ線（接地線）に接続し、画素電極層２０に電圧を印加した。また、透過光強度とは光源の光が各試料を透過した後の光の強度を測定したものである。図２３において、各試料の結果は比較試料は黒丸のドット、試料１は白抜きの四角形のドット、試料２は白抜きの菱形のドットで示している。
【０５４６】
図２３に示すように、比較試料よりも第１の構造体２３上面側面に画素電極層２０を設け、第２の構造体２５ａ、２５ｂ上面側面に共通電極層２２ａ、２２ｂを設けた試料１、さらに共通電極層２１ａ、２１ｂを対向基板である第２の基板１１側にも設けた試料２の方が、低電圧でも高い透過光強度を示し、よって高い白透過率が得られることが確認できた。
【０５４７】
従って、第１の構造体２３の上面及び側面を覆うように画素電極層２０を設け、第２の構造体２５ａ、２５ｂの上面及び側面を覆うように共通電極層２２ａ、２２ｂを設けることで、画素電極層２０及び共通電極層２２ａ、２２ｂの形成面積を液晶層２４の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。よって、画素電極層２０及び共通電極層２２ａ、２２ｂ間に電圧を印加した時、画素電極層２０と、共通電極層２２ａ、２２ｂとの間に広く電界を形成することができる。
【０５４８】
また、試料２のように第２の基板１１側に第２の共通電極層２１ａ、２１ｂを設けると、画素電極層２０と第２の共通電極層２１ａ、２１ｂ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。
【０５４９】
以上のことより、膜厚方向も含め液晶層２４全体における液晶分子を効果的に応答させることができ、白透過率が向上した。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た。また、より低電圧で高い白透過率（透過光強度）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ことが確認できた。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図３３】
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【図２１】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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