液晶表示装置および液晶表示装置の作製方法
【課題】反射型ゲストホスト液晶表示装置において、使用者の目に優しい紙面に近い表示が実現できることを課題の一とする。より視認性の良好で高画質な液晶表示装置を提供することを目的の一とする。
【解決手段】画素電極層（第１の電極層ともいう）である反射膜が設けられた第１の基板と、共通電極層（第２の電極層ともいう）が設けられた第２の基板とでゲストホスト液晶層を挟持する液晶表示装置において、画素電極層である反射膜が液晶層に突出し、ミクロンサイズの第１の凹凸、及び第１の凹凸上にナノサイズの第２の凹凸を形成して配置される。
【解決手段】画素電極層（第１の電極層ともいう）である反射膜が設けられた第１の基板と、共通電極層（第２の電極層ともいう）が設けられた第２の基板とでゲストホスト液晶層を挟持する液晶表示装置において、画素電極層である反射膜が液晶層に突出し、ミクロンサイズの第１の凹凸、及び第１の凹凸上にナノサイズの第２の凹凸を形成して配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置および液晶表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）には液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。
【０００３】
表示装置として、広く用いられている液晶表示装置は、偏光板やバックライトなど多くの光学部材を用いるため、材料コストの削減や、バックライトに使用される電力を低減する必要がある。
【０００４】
また、液晶表示装置は種々のモードがあり、ツイスト配向、又はスーパーツイスト配向されたネマティック液晶を用いたＴＮモードあるいはＳＴＮモードが主流となっている。しかしながら、これらのモードは動作原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収があるため透過率が低く明るい表示画面が得られない。
【０００５】
また、これらのモードの他、二色性色素を利用したゲストホスト液晶も開発されている。ゲストホスト液晶を用いた表示装置は、液晶層のホスト分子に対して、二色性色素をゲスト分子として混合し、液晶に加える電圧によってホスト分子、及びゲスト分子の配列を変化させて、液晶層における光吸収率を変化させている。例えば、ゲスト分子として、棒状構造の二色性色素を用いると、二色性色素はホスト分子に対し、平行に配向する性質があるので、電界を印加してホスト分子の配向を変化させると、二色性色素の配向方向も変化する。
【０００６】
また、上記ゲストホスト液晶と反射膜、または反射板を組み合わせた反射型の液晶表示装置も開発されている。反射型の液晶表示装置は、背面光源（バックライト）を利用することなく外光のみで表示を写し出すことができる為、低消費電力であり携帯情報端末のディスプレイなどに広く利用可能であり、実用化に向けて研究が行われている。
【０００７】
この反射型のゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置の主要な構成要素の一つとして、光を反射させるための反射膜、又は反射板が挙げられる。
【０００８】
従来の反射膜では、入射光を鏡面反射するため、正面からパネルを観察した場合には、垂直入射光がそのまま垂直反射光となって、観察者側に戻るため良好な表示が得られる。しかし、斜め方向からパネルを観察すると、入射光がほとんど観察者側に戻ってこないため、表示の視認性が悪くなる。また、反射面が鏡面であると表示の背景に反射像が映って表示が見難くなるといった課題がある。
【０００９】
上記課題の対策として、樹脂層表面に凹凸を形成し、該凹凸の形状に沿った反射膜を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これを用いることにより、入射した外光を散乱させて、高い反射特性、及び明度の高い表示を可能にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２９６５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、樹脂層表面の凹凸の形成方法として、樹脂層に感光性の樹脂を利用し、露光条件の照射エネルギーを変化させることにより、該樹脂層表面に凹凸を形成する。その後熱処理を行うことで、樹脂層の熱的変形特性の分布を調整し、該樹脂層に凹凸を形成し、該凹凸に沿って反射性の高い膜を形成し反射膜を形成する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１で開示された反射膜は、比較的大きな凹凸形状しか作製することができず、開示された反射膜を用いても、未だ十分に安定して高い反射特性を実現できていない。
【００１２】
このような問題に鑑み、本発明においては、安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有したゲストホスト液晶表示装置、及びその製造方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
反射型ゲストホスト液晶表示装置において、液晶層に接する反射性の画素電極層の表面に凹凸を設け、該凹凸はミクロンサイズの第１の凹凸に、さらにナノサイズの第２の凹凸が設けられて構成（形成）される。より詳細には次の通りである。
【００１４】
本明細書で開示する発明の一形態は、ゲストホスト液晶を挟持する一対の基板と、一対の基板の一方に設けられた透光性の電極と、一対の基板の他方に設けられた第１の凹凸を有し、該第１の凹凸の表面に第２の凹凸が設けられた絶縁層と、絶縁層の第１の凹凸の表面に沿って形成され且つ該第２の凹凸によって表面が粗面化された画素電極層と、を有し、画素電極層は、反射性を有することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
上記構成において、絶縁層は、感光性有機樹脂層を用いてもよい。また、絶縁層に設けられた第１の凹凸は、平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさとすることができ、０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さとすることができる。
【００１６】
また、上記構成において、絶縁層に設けられた第２の凹凸は、平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさとすることができ、０．１μｍ以上１μｍ以下の高さとすることができる。このように、第１の凹凸と比較し、第２の凹凸の方が小さく形成することができる。
【００１７】
反射性の画素電極層は、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有する絶縁層上に反射膜を形成することで作製することができる。反射性の画素電極層の下地膜として用いる絶縁層は、第１の凹凸を有する樹脂層を形成し、第１の凹凸を有する樹脂層にプラズマ処理を行うことによって、第１の凹凸上にさらに第２の凹凸を形成することができる。
【００１８】
以上のように、第１の凹凸と第２の凹凸は、その大きさにより、それぞれミクロンサイズの凹凸、及びナノサイズの凹凸と、本明細書等において記載する場合がある。
【００１９】
また、上記構成において、絶縁層にそって形成する画素電極層は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さであってもよい。
【００２０】
また、上記構成において、ゲストホスト液晶層は二色性色素をゲスト分子として混合したネマティック液晶を用いることができる。
【００２１】
また、ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、二色性色素であるゲスト分子自体が光の吸収を行い黒表示となり、偏光板が不要となる。すなわち、偏光板による光の吸収が無く、白表示を行う際に優れた白表示を行うことが出来る。
【００２２】
また、上記構成において、他方の基板と、画素電極層との間にトランジスタが設けられ、画素電極層はトランジスタと電気的に接続されてもよい。
【００２３】
また、上記構成において、トランジスタは酸化物半導体層を用いてもよい。
【００２４】
また、本明細書で開示する発明の他の一形態は、有機樹脂層上に第１の凹凸を形成し、第１の凹凸上にプラズマ処理にて第２の凹凸を形成し、第１の凹凸、及び前記第２の凹凸上に沿って反射性のある画素電極層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
【００２５】
上記構成において、第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、酸素ガス雰囲気にて、第１の凹凸を有する有機樹脂層上に行ってもよい。
【００２６】
第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、例えば、ドライエッチング装置（もしくはアッシング装置とも呼ぶ）を用いて作製することができる。また、ドライエッチング装置のガス種、ガス流量、圧力、温度、高周波電力、処理時間の少なくとも一つを変えて、第２の凹凸の大きさ、及び高さを制御できる。
【発明の効果】
【００２７】
安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有したゲストホスト液晶表示装置、及びその製造方法を提供することができる。
【００２８】
よって、高いコントラストが得られ、紙面に近い表示が実現でき、使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図２】マルチチャンバー設備及びプラズマ装置の一形態を説明する図。
【図３】本発明の一態様である凹凸の断面ＳＥＭ像。
【図４】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図５】液晶表示モジュールの一形態を説明する図。
【図６】液晶表示装置に適用できるトランジスタの一形態を説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタ及びトランジスタの作製方法の一形態を説明する図。
【図８】電子機器を説明する図
【図９】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００３２】
（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。
【００３３】
図１は、配向膜２０９、画素電極層２０３、及び絶縁層２０２が設けられた第１の基板２００と、共通電極層２０４と配向膜２０８が設けられた第２の基板２０１と、により挟持された液晶層２０５を有する液晶表示装置である。
【００３４】
第１の基板２００に形成された絶縁層２０２上には、ミクロンサイズの第１の凹凸２１０が形成されており、該第１の凹凸２１０の表面には、さらにナノサイズの第２の凹凸２１１が設けられている。また、絶縁層２０２上に形成された第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１の形状にそって反射性を有する画素電極層２０３が形成され、画素電極層２０３上には、液晶層２０５の配向を制御する配向膜２０９が形成されている。
【００３５】
また、絶縁層２０２は、ミクロンサイズの第１の凹凸の形成位置や面積、及び凸部の高さを制御することで、画素電極層２０３表面の凹凸の大きさ、及び高さが制御することができるため、白表示の画質を調整できる。
【００３６】
また、第２の基板２０１は、第２の基板上に共通電極層２０４を形成し、当該共通電極層２０４上に配向膜２０８を形成している。
【００３７】
液晶層２０５としては、ホスト分子のネマティック液晶分子２０６と、ゲスト分子である二色性色素２０７と、により構成されたゲストホスト液晶である。
【００３８】
なお、画素電極層２０３が反射性を有しており、液晶層２０５は、ゲストホスト液晶であるため、反射型ゲストホスト液晶と呼ぶことができる。
【００３９】
液晶層２０５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を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
【００４０】
ここで、この反射型ゲストホスト液晶での動作について説明する。電圧無印加状態では、ネマティック液晶分子２０６は水平に配向しており、二色性色素２０７も同様に水平に配向する。第２の基板２０１側から入射した光が液晶層２０５に進むと、入射光のうち二色性色素２０７の分子の長軸方向に対して平行な振動面を持つ成分が二色性色素２０７によって吸収され、黒表示となる。一方、電圧印加時にはネマティック液晶分子２０６は電界方向に沿って垂直に配向し、二色性色素２０７も同様に垂直に配向する。第２の基板２０１側から入射した光は、二色性色素２０７によって吸収されないため液晶層２０５を通過し、画素電極層２０３で反射する。反射光は再び液晶層２０５を通過する。
【００４１】
白表示を行う際、画素電極層２０３が反射性を有しているため、入射した光が画素電極層２０３によって液晶層２０５側に反射される。さらに画素電極層２０３は、絶縁層２０２に設けられた第１の凹凸２１０と第２の凹凸２１１にそって形成されており、画素電極層２０３に入射した光は液晶層２０５側に様々な方向に反射することができる。よって、優れた白表示を行うことができる。
【００４２】
なお、液晶層２０５の厚さであるセルギャップは５μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下）とすればよい。なお、本明細書等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。
【００４３】
画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２は有機材料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。なお、絶縁層２０２は複数の薄膜の積層構造であってもよい。
【００４４】
また、画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２に形成するミクロンサイズの凹凸（第１の凹凸２１０）の形状は、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、錐形の先端が丸いドーム状などを用いることができる。本明細書において画素電極層２０３は、第１の凹凸２１０の上面及び側面を覆うように形成されるため、第１の凹凸２１０は画素電極層２０３の被覆性が良好なように表面に曲面を有するような形状が好ましい。また、画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２の高さは０．１μｍ以上２０μｍ以下にすればよい。
【００４５】
絶縁層２０２の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、プラズマ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ェットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。例えば感光性の有機樹脂にフォトリソグラフィ工程を行って絶縁層２０２を形成し第１の凹凸２１０を形成することができる。
【００４６】
なお、絶縁層２０２に設ける第２の凹凸２１１は、第１の凹凸２１０形成後にプラズマ処理を行い形成することができる。また、第２の凹凸の高さは０．１μｍ以上１μｍ以下が好ましい。
【００４７】
また、絶縁層２０２に設けられる第２の凹凸２１１の形成方法としては、ドライエッチング装置によるプラズマ処理を用いることができる。
【００４８】
ここで、絶縁層２０２に設けられる第２の凹凸２１１の形成方法について、図２を用いて説明する。
【００４９】
図２（Ａ）は、枚葉式マルチチャンバー設備の上面図の一例を示し、図２（Ｂ）は、第２の凹凸の形成を行うプラズマ装置（ドライエッチング装置、もしくはアッシング装置とも呼ぶ）の断面図の一例である。
【００５０】
図２（Ａ）に示す枚葉式マルチチャンバー設備は、図２（Ｂ）に示すプラズマ装置１０を３つ有し、被処理基板を収容するカセットポート１４を３つ有する基板供給室１１や、ロードロック室１２や、搬送室１３などを有している。基板供給室１１に供給された基板は、ロードロック室１２と搬送室１３を介してプラズマ装置１０内の真空チャンバー１５に搬送されてプラズマ処理が行われる。プラズマ処理が終了した基板は、プラズマ装置１０からロードロック室１２と搬送室１３を介して基板供給室１１に搬送される。なお、基板供給室１１及び搬送室１３には、被処理基板を搬送するための搬送ロボットがそれぞれ配置されている。
【００５１】
図２（Ｂ）を参照すると、プラズマ装置１０は、真空チャンバー１５を備える。真空チャンバー１５の上部には、複数のガス吹き出し口（図示しない）と、プラズマ発生源であるＩＣＰコイル１６（誘導結合プラズマコイル）が配置されている。
【００５２】
ガス吹き出し口は、プラズマ装置１０の上面から見て放射状に配置されている。それぞれのガス吹き出し口は、ガスを供給するためのガス供給源とガス流路１７を介して接続されており、ガス供給源は、マスフローコントローラ等を備え、所望の流量（０より多く５０００ｓｃｃｍ以下）でガス流路１７に対して酸素ガスを供給することができる。ガス供給源から供給される酸素ガスは、ガス流路１７からガス吹き出し口を介して真空チャンバー１５内に供給される。
【００５３】
ＩＣＰコイル１６は、複数本の帯状の導体を螺旋状に配置してなる。各導体の一端は、インピーダンス調整のためのマッチング回路を介して第１の高周波電源１８（１３．５６ＭＨｚ）に電気的に接続され、他端は接地されている。
【００５４】
真空チャンバー１５の下部には、下部電極として機能する基板ステージ１９が配置されている。基板ステージ１９に設けられた静電チャックなどにより、基板ステージ１９上に被処理基板２０が着脱可能に保持される。基板ステージ１９には、加熱機構としてヒータを備えている。基板ステージ１９は、基板バイアス電圧印加用の第２の高周波電源２１（１３．５６ＭＨｚ）に接続されている。
【００５５】
また、真空チャンバー１５には、排気口２４が設けられ、圧力制御弁２２（スロットルバルブとも呼ぶ。）が備えられる。圧力制御弁２２はドライポンプ２３に接続される。圧力制御弁２２は真空チャンバー１５内の圧力制御を行い、ドライポンプ２３は、真空チャンバー１５内を減圧する。
【００５６】
次に、図２（Ｂ）に示す真空チャンバー１５内にプラズマを発生させ、被処理基板２０に設けられている有機樹脂にプラズマ処理を行う一例を示す。
【００５７】
まず、ドライポンプ２３を作動させて、真空チャンバー１５内を所望の圧力に保持した後、被処理基板２０を真空チャンバー１５内の基板ステージ１９に設置する。なお、基板ステージ１９に保持する被処理基板２０には少なくとも有機樹脂を備えるものとする。本実施の形態では、真空チャンバー１５内の圧力を４０Ｐａに保持する。なお、酸素ガスをガス吹き出し口から真空チャンバー１５内に供給する流量を１８００ｓｃｃｍに設定する。
【００５８】
次いで、第２の高周波電源２１から高周波電力を印加し、プラズマを発生させる。そして、プラズマを発生させた状態を一定時間（３０秒以上６０００秒以下）維持する。なお、第２の高周波電源２１から印加する高周波電力は、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下とする。本実施の形態では、８５０Ｗとする。この際、第１の高周波電源１８からＩＣＰコイル１６に高周波電力を印加してもよい。本実施の形態では０Ｗ、すなわち無印加とする。
【００５９】
本実施の形態では、プラズマを発生させた状態を６００秒維持した後、被処理基板２０を真空チャンバー１５から搬出する。こうして、被処理基板２０に設けられている有機樹脂膜に第２の凹凸を形成することができる。
【００６０】
なお、本明細書において、液晶表示装置は、外光の光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置である。よって、少なくとも視認側に設けられる第２の基板２０１、共通電極層２０４などは光を透過させる必要がある。よって光が透過する領域に存在する基板、絶縁層、電極層などは、すべて可視光の波長領域の光に対して透光性とする。一方、光を透過する視認側と反対側には反射性を有する画素電極層２０３を設ける。
【００６１】
画素電極層２０３としては、反射性を有する導電性材料を用いる。また、反射性を有する導電性材料は、スパッタリング法等により形成することができる。例えば、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。
【００６２】
一方、共通電極層２０４としては、透光性を有する導電性材料を用いる。例えば、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）を混合した導電性材料、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を用いて形成することができる。
【００６３】
また、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。
【００６４】
以上のように、反射型ゲストホスト液晶表示装置において、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１を有した絶縁層２０２にそって反射性の画素電極層２０３が設けられている。画素電極層２０３は、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１により表面が粗面化されている。したがって、安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有した表示装置を提供することができる。
【００６５】
また、液晶層にゲストホスト液晶を用いることにより、液晶層にゲスト分子として混合した二色性色素により光の吸収を行うため、偏光板が不要となる。偏光板が不要となることで、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。このように、光の利用効率がよいため消費電力を低減し、さらに偏光板にかかる工程はコストを削減することが実現できる。
【００６６】
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。
【００６７】
（実施の形態２）
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４を用いて説明する。
【００６８】
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。
【００６９】
図４において、複数のソース配線層（ソース電極層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層に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、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４１４が配置され、液晶層４４４を介して共通電極層４４８が配置されている。画素電極層４１４を駆動するトランジスタ４６０は、図４（Ａ）中左上の角に配置されている。また、画素電極層４１４及びトランジスタ４６０は、マトリクス状に複数配置されている。
【００７０】
なお、図４（Ａ）の平面図は素子基板である第１の基板４４１側を示したもので、液晶層４４４、共通電極層４４８、配向膜４５０、第２の基板４４２は省略している。
【００７１】
図４の液晶表示装置において、トランジスタ４６０に電気的に接続する画素電極層４１４が画素電極として機能し、対向して設けられた共通電極層４４８が共通電極として機能する。なお、画素電極層４１４と容量配線層４０８によって容量が形成されている。
【００７２】
なお、画素電極層４１４には、トランジスタ４６０の半導体層４０３と電気的に接続するソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂを介して、画像信号の電位が与えられる。一方、共通電極層４４８には、画素電極層４１４に供給される画像信号の電位に対して基準となる固定電位（一例としてはグラウンド電位（接地電位））が与えられる。共通電位はデータとして送られる画像信号の中間電位近傍でフリッカーの生じないレベルに設定すると好ましい。また、共通電極層４４８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である。
【００７３】
図４（Ｂ）は、トランジスタ４６０と、トランジスタ４６０上に第１の凹凸４７０及び第２の凹凸４８０を有した絶縁層４１７と、絶縁層４１７上に画素電極層４１４と、が設けられた第１の基板４４１と、共通電極層４４８が設けられた第２の基板４４２とが、液晶層４４４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。なお、画素電極層４１４上には配向膜４５１が形成され、同様に共通電極層４４８上にも配向膜４５０が形成されている。また、絶縁層４１７はトランジスタ４６０の層間膜としても兼用している。
【００７４】
トランジスタ４６０は、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂにより構成されている。
【００７５】
また、トランジスタ４６０上には、絶縁層４０７、絶縁層４０９、絶縁層４１７、画素電極層４１４が形成されており、絶縁層４１７、絶縁層４０９、及び絶縁層４０７には、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂに達するコンタクトホール４４９が設けられている。また、画素電極層４１４は、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂを介して半導体層４０３と電気的に接続されている。
【００７６】
なお、図４（Ｂ）において、コンタクトホール４４９内にはナノサイズの第２の凹凸４８０は図示していないが、コンタクトホール内にもナノサイズの第２の凹凸４８０を形成しても良い。
【００７７】
第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０は、複数配置することによって凹凸を形成している。画素電極層４１４は、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０上を覆うように形成することによって、表面に凹凸を有している。また、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０は、液晶層４４４中に突出して設けられている。また、第１の凹凸４７０の形状は、図４（Ａ）に示すように平面図において、楕円状に不規則に形成すればよい。なお、本明細書において、凹凸とは、少なくとも二つ以上の凸部を有する構造体と、凸部を有する構造体間により形成された凹部と、を有し、凹凸の高さとは、凸部の最も高い位置と、凹部の最も低い位置との距離であり、凹凸の大きさとは、凸部を有する構造体の頂点を含む断面において、異なる凸部を有する構造体の頂点間の距離とする。
【００７８】
なお、第１の凹凸４７０の形状は、特に限定されず、楕円、正方形、長方形などの形状を用いてもよい。
【００７９】
絶縁層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）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。
【００８０】
なお、第１の基板４４１と第２の基板４４２との固着工程は、液晶層４４４を間に挟持させてシール材（図示しない）によって行うことができる。
【００８１】
シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、カップリング剤を含んでもよい。
【００８２】
液晶層４４４としては、ホスト分子であるネマティック液晶分子と、ゲスト分子である二色性色素により構成されたゲストホスト液晶を用いる。液晶層４４４は、実施の形態１で示した液晶層２０５と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【００８３】
また、液晶層４４４において、画素電極層４１４と共通電極層４４８が電圧無印加状態（オフ状態ともいう）のとき、ゲストホスト液晶内に分散しているネマティック液晶分子、及び二色性色素は、水平に配列しているため、入射した光は液晶層４４４にて吸収される。よって視認側から確認できる表示は黒表示となる。
【００８４】
一方、画素電極層４１４と共通電極層４４８に電圧を印加した場合（オン状態ともいう）、液晶層４４４に電界が形成され、ネマティック液晶分子、及び二色性色素は電界方向に配列し、入射した光はネマティック液晶分子、及び二色性色素で吸収されず、液晶層４４４を透過する。よって、液晶層４４４は透光性となり透明な状態となる。液晶層４４４が透光性な状態となった場合は、視認側から確認できる表示は、液晶層４４４の前後に設けられる材料に依存する。
【００８５】
画素電極層４１４が反射性を有しているため、入射した光が液晶層４４４側に反射される。さらに画素電極層４１４は絶縁層４１７に形成した第１の凹凸４７０及び第２の凹凸４８０にそって形成されており、画素電極層４１４に入射した光は液晶層４４４に様々な方向に反射することができる。よって、優れた白表示を行うことができる。
【００８６】
ここで、トランジスタ４６０の作製方法について、以下説明を行う。
【００８７】
まず、第１の基板４４１上にゲート電極層４０１を形成する。
【００８８】
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。
【００８９】
ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【００９０】
例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した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またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した構造とすることが好ましい。
【００９１】
次に、ゲート電極層４０１上にゲート絶縁層４０２を形成する。
【００９２】
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、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、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。
【００９３】
なお、半導体層、電極層、配線層の形成、及び作製工程において、各層のパターニングには、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。また、各層の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ェットエッチングを用いることができる。
【００９４】
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。
【００９５】
また、ドライエッチングを行う場合、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。
【００９６】
また、ウェットエッチングを行う場合、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。
【００９７】
次に、ゲート絶縁層４０２上に、半導体層４０３を形成する。半導体層４０３としては、酸化物半導体層を用いることができる。
【００９８】
次に、半導体層４０３、及びゲート絶縁層４０２上に、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを形成する。
【００９９】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層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。
【０１００】
なお、トランジスタ４６０の半導体層４０３は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する半導体層の例である。
【０１０１】
次に、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ上に絶縁層４０７、及び絶縁層４０９を形成する。
【０１０２】
絶縁層４０７、及び絶縁層４０９としては、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、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング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）、シロキサン系樹脂等を用いることができる。
【０１０３】
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層４０７として用いることができる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
以上の工程により、第１の基板４４１上にトランジスタ４６０を形成することができる。
【０１０６】
次にトランジスタ４６０上に、絶縁層４１７を形成する。また、絶縁層４１７には、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０が設けられる。絶縁層４１７、第１の凹凸、及び第２の凹凸は、それぞれ、実施の形態１で示した絶縁層２０２、第１の凹凸２１０、第２の凹凸２１１と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０１０７】
次に、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０にそって画素電極層４１４を形成する。画素電極層４１４は、反射性を有する導電性材料を用いることができ、実施の形態１に示した画素電極層２０３と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０１０８】
以上のように、トランジスタ４６０を有した第１の基板４４１上に、絶縁層４１７が形成され、該絶縁層４１７には、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０が形成されている。また、画素電極層４１４は、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０にそって形成されているため、画素電極層４１４に入射した光は、液晶層４４４側に様々な方向に反射することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態に示した反射型ゲストホスト液晶は、入射した光に偏光を行わないため、偏光板を設けなくてもよい。
【０１１０】
従って、反射型ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、偏光板を設けないため、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。よって、光の利用効率がよいため、低消費電力化にもなる。偏光板にかかる工程やコストを削減することができ、より高スループット、低コストを実現できる。よって、表示装置に反射型ゲストホスト液晶材料を用いることはより効果的である。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、図６（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を以下に示す。
【０１１３】
図６（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１１４】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、半導体層４０３に積層する絶縁層４０７が設けられている。絶縁層４０７上にはさらに絶縁層４０９が形成されている。
【０１１５】
図６（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１１６】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆い、絶縁層４０９が形成されている。
【０１１７】
図６（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び半導体層４０３を含む。また、トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁層４０７が設けられている。絶縁層４０７上にはさらに絶縁層４０９が形成されている。
【０１１８】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４４１及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。
【０１１９】
図６（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、絶縁層４３７、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそれぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１２０】
絶縁表面を有する基板４４１に使用することができる基板に大きな制限はないが、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。
【０１２１】
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜を基板４４１とゲート電極層４０１の間に設けてもよい。下地膜は、基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、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。
【０１２２】
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またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
【０１２３】
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、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、酸化ガリウム層、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。例えば、第１のゲート絶縁層としてプラズマＣＶＤ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、合計膜厚５００ｎｍ以下のゲート絶縁層とする。
【０１２４】
ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、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を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の下側又は上側の一方または双方に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、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（Ｓｉ、Ｎｄ、Ｓｃなど）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。
【０１２５】
ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、及び配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１２６】
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）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）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１２７】
絶縁層４０７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１２８】
絶縁層４０９は、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の無機絶縁膜を用いることができる。
【０１２９】
また、絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、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）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、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
（実施の形態４）
上記実施の形態２または３において、トランジスタの半導体層に用いることのできる例として酸化物半導体について説明する。
【０１３２】
実施の形態２で示したトランジスタ４６０、または実施の形態３で示した図６（Ａ）乃至（Ｄ）のトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０において、半導体層４０３として酸化物半導体を用いることができる。
【０１３３】
半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１３４】
また、酸化物半導体層は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１３５】
また、酸化物半導体としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いる場合、用いるターゲットの組成比は、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１〜１：２（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２５：１〜１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１〜１：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１０：１〜１：２）、さらに好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝１５：１〜１．５：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１５：２〜３：４）とする。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。
【０１３６】
酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０、４６０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。
【０１３７】
また、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０、４６０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタを用いて、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（実施の形態５）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の他の一例を図７を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１４０】
図７（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図７（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図６（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０１４１】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去した後酸素を供給し、酸化物半導体の構成元素以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、水素や水等の不純物を極力除去し、酸素を供給したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。そうすることにより、フェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（Ｅｉ）と同じレベルにまですることができる。従って、トランジスタ５１０が有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にＩ型（真性）化された酸化物半導体層である。
【０１４２】
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。
【０１４３】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタの電気特性の一つである、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。
【０１４４】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を、チャネル幅１μｍ当たり１０ｚＡ／μｍ未満、８５℃にて１００ｚＡ／μｍ未満レベルにまで低くすることができる。
【０１４５】
また、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０はオン電流の温度依存性がほとんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。また、光劣化によるトランジスタ特性の変動も少ない。
【０１４６】
以下、図７（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０１４７】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１４８】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態３に示した基板４４１と同様な基板を用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１４９】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１５０】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【０１５１】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化ガリウム層、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、本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、酸素が供給されることによりＩ型化又は実質的にＩ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１５２】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なものとすることができるからである。
【０１５３】
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。
【０１５４】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体層５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体層５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１５５】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体層５３０を形成する（図７（Ａ）参照。）。
【０１５６】
なお、酸化物半導体層５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタリングとは、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することによって、基板表面をプラズマに曝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。
【０１５７】
酸化物半導体層５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態３に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体層５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図７（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体層５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【０１５８】
酸化物半導体層５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］（すなわち、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体層は緻密な膜となる。
【０１５９】
酸化物半導体層５３０を、成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１６０】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体層に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタリングガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体層５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ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層に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１６１】
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５ｋＷ、Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ、酸素＝５０ｓｃｃｍ（酸素流量比率５０％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１６２】
次いで、酸化物半導体層５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１６３】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体層５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０１６４】
なお、ここでの酸化物半導体層５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体層５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液、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。
【０１６５】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図７（Ｂ）参照。）。
【０１６６】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ 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。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０１７０】
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層５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０１７１】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びドレイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０１７２】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体層５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０１７３】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体層を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体層を形成する。そして、第１の酸化物半導体層よりも厚い第２の酸化物半導体層を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体層を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体層の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０１７４】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態３に示したソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０１７５】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図７（Ｃ）参照。）。
【０１７６】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ 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とよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高速化できる。
【０１７７】
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。
【０１７８】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみをエッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０１７９】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、エッチング液としてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０１８０】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁層５１６を形成する。
【０１８１】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁層５１６に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁層５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０１８２】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚３００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化ガリウム膜、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。
【０１８３】
酸化物半導体層５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボ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。
【０１８４】
絶縁層５１６を、成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１８５】
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）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
【０１８６】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体層に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０１８７】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図７（Ｄ）参照。）。
【０１８８】
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を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。
【０１８９】
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成する。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図７（Ｅ）参照。）。
【０１９０】
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタリングガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０６を成膜することが好ましい。
【０１９１】
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。
【０１９２】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。
【０１９３】
液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の大きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。本実施の形態で示した高純度の酸化物半導体層を有するトランジスタを用いるのであれば、各画素における液晶容量に対して１／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量を設ければ充分である。
【０１９４】
また、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタは、高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタによって、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１９５】
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。
【０１９６】
（実施の形態６）
上記実施の形態２乃至５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。
【０１９７】
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）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０１９８】
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法により形成することができる。代表的には、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などの珪素化合物を水素で希釈して形成することができる。また、これらの珪素化合物を、水素、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。これらのときの珪素化合物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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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（Ｓｅｍｉ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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。
【０２０１】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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）、クリプトン（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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
（実施の形態７）
本実施の形態においては、液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示装置の外観及び断面について、図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４０１０、トランジスタ４０１１、及び液晶層４００８を含む液晶素子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、液晶表示装置の上面図及び断面図に相当する。
【０２０８】
トランジスタ４０１０、及びトランジスタ４０１１としては、実施の形態２乃至６のいずれかで示したトランジスタを用いることができる。トランジスタは画素部、さらには駆動回路に用いることができる。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。
【０２０９】
図５（Ａ）において、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２及び走査線駆動回路４００４を囲むようにして、シール材４００５が設けられ、第２の基板４００６によって封止されている。図５（Ａ）においては、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又は多結晶半導体で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。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、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８から供給されている。
【０２１０】
また図５（Ａ）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。
【０２１１】
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（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。図５（Ａ）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４を実装する例である。
【０２１２】
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。
【０２１３】
なお、本実施の形態において表示装置とは、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もしくはＴＡＢテープもしくはＴＣＰ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表示装置に含むものとする。
【０２１４】
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、実施の形態２乃至６のいずれかで示したトランジスタを用いることができる。図５（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０、及び走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１を例示している。
【０２１５】
また、図示しないが、絶縁層上において駆動回路用のトランジスタ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。導電層を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、トランジスタのしきい値電圧の変動量を低減することができる。また、導電層は、電位がトランジスタのゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０２１６】
また、該導電層は外部の電場を遮蔽する、すなわち外部の電場が内部（トランジスタを含む回路部）に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽機能）も有する。導電層の遮蔽機能により、静電気などの外部の電場の影響によりトランジスタの電気的な特性が変動することを防止することができる。
【０２１７】
図５では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
本実施の形態において、液晶表示装置は外光の光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置である。よって、少なくとも画素領域において視認側に設けられる基板、電極層や絶縁層は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基板、絶縁層、電極層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。一方、光を透過する視認側と反対側には反射性を有する電極層や膜などを設ける。
【０２２０】
なお、図５の液晶表示装置は第２の基板４００６側が視認側である。
【０２２１】
本実施の形態では、共通電極層４０３１は、透光性の導電材料を用いて形成する。例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０２２２】
また、共通電極層４０３１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。
【０２２３】
また、画素電極層４０３０は、反射性の導電性材料を用いればよく、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。
【０２２４】
液晶素子４０１３の液晶層４００８として、ゲストホスト液晶を用いる。液晶層４００８は実施の形態１で示した液晶層２０５と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【０２２５】
液晶層４００８において、画素電極層４０３０と共通電極層４０３１に電圧を印加しない場合は、ゲストホスト液晶内に分散している二色性色素であるゲスト分子によって、入射した光は吸収され黒表示となる。一方、画素電極層４０３０と共通電極層４０３１に電圧を印加した場合、液晶層４００８に電界が形成され、液晶層内のホスト分子、及び二色性色素であるゲスト分子は電界方向に配列し、入射した光は、液晶層４００８を透過する。よって、液晶層４００８は透明な状態となり、画素電極層４０３０が反射性を有するので、表示画面では白表示となる。
【０２２６】
また、画素電極層４０３０は、絶縁層４０２１上に設けられる。また、絶縁層４０２１は、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有しており、画素電極層４０３０は、絶縁層４０２１の形状に沿った凹凸を有する。なお、第１の凹凸、及び第２の凹凸が設けられた絶縁層４０２１は、実施の形態１に示した絶縁層２０２と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０２２７】
なお、図５（Ｂ）に示す絶縁層４０２１、及び画素電極層４０３０はナノサイズの第２の凹凸を図示してあるが、図面上では認識が難しい。ただし、実施の形態１で示した絶縁層４１７及び、画素電極層４１４と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【０２２８】
また、画素電極層４０３０上には配向膜４０３３が形成され、同様に共通電極層４０３１上にも配向膜４０３２が形成されている。
【０２２９】
絶縁層４０２１はトランジスタの層間膜としても、兼用しているためコンタクトホール４００７を形成している。図５（Ｂ）において、コンタクトホール４００７内にはナノサイズの第２の凹凸は図示していないが、コンタクトホール内にもナノサイズの第２の凹凸を形成しても良い。
【０２３０】
本実施の形態に示した液晶表示装置において、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有した絶縁層４０２１上に画素電極層４０３０が形成されている。したがって、画素電極層４０３０に入射した光は、液晶層４００８側に様々な方向で反射することができる。よって、液晶層４００８で効率よく光が散乱され、優れた白表示を行うことができる。
【０２３１】
また、液晶層４００８は、ゲストホスト液晶を用いている。ゲストホスト液晶は、入射した光に偏光を行わなくてもよいため、偏光板を設けなくてもよい。
【０２３２】
従って、ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。よって、光の利用効率がよいため、低消費電力化にもなる。また、偏光板にかかる工程やコストを削減することができ、より高スループット、低コストを実現できる。よって、トランジスタを有する液晶表示装置にゲストホスト液晶材料を用いることはより効果的である。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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５μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下）とすればよい。
【０２３５】
また、本実施の形態においては、トランジスタの保護膜として機能する絶縁層４０２０で覆う構成としている。ただし、特に限定はなく、保護膜を形成しない構成としてもよい。
【０２３６】
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、スパッタリング法を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化ガリウム膜、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。
【０２３７】
また、絶縁層４０２０上に形成する絶縁層４０２１としては、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。
【０２３８】
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、スパッタリング法、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）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。
【０２３９】
また、液晶表示装置において、光学部材（光学基板）などは適宜設けてもよい。
【０２４０】
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。
【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）
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に適用することができる。特に本明細書に開示する液晶表示装置は、液晶層にゲストホスト液晶を使用し、ゲスト分子である二色性色素により光を吸収し黒表示を行い、反射性の画素電極層による光散乱によって、白表示を行うために、紙面のような良質な画質を有するので、使用者の目に優しく、電子ペーパーとして好適に適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、電車などの乗り物の車内広告における表示等に適用することができる。
【０２４３】
また、他の電子機器としては、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）などに用いてもよい。上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例について説明する。
【０２４４】
図８（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図８（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお、図８（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、より視認性の良好で高画質な電子書籍とすることができる。よって使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【０２４５】
図８（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とでき、好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２４６】
また図８（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図８（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図８（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２４７】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２４８】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明する。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテリー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０２４９】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２５０】
図９（Ａ）（Ｂ）は、上記実施の形態を適用して形成される液晶表示装置を可撓性を有する電子書籍に適用した例である。図９（Ａ）は、電子書籍を開いた状態であり、図９（Ｂ）は電子書籍を閉じた状態である。第１の表示パネル４３１１、第２の表示パネル４３１２、第３の表示パネル４３１３に上記実施の形態を適用して形成される液晶表示装置を用いることができる。本発明の液晶表示装置を適用することにより、より視認性の良好で高画質な電子書籍とすることができる。よって使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【０２５１】
第１の筐体４３０５は第１の表示部４３０１を有する第１の表示パネル４３１１を有し、第２の筐体４３０６は操作部４３０４及び第２の表示部４３０７を有する第２の表示パネル４３１２を有し、両面表示型パネルである第３の表示パネル４３１３は、第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有し、第３の表示パネル４３１３は、第１の表示パネル４３１１と第２の表示パネル４３１２の間に挿入されている。第１の筐体４３０５、第１の表示パネル４３１１、第３の表示パネル４３１３、第２の表示パネル４３１２、及び第２の筐体４３０６は駆動回路が内部に設けられた綴じ部４３０８によって接続されている。図９の電子ブックは第１の表示部４３０１、第２の表示部４３０７、第３の表示部４３０２、及び第４の表示部４３１０の４つの表示画面を有している。
【０２５２】
第１の筐体４３０５、第１の表示パネル４３１１、第３の表示パネル４３１３、第２の表示パネル４３１２、及び第２の筐体４３０６は可撓性を有しており、フレキシビリティが高い。また、第１の筐体４３０５、第２の筐体４３０６にプラスチック基板を用い、第３の表示パネル４３１３に薄いフィルムを用いると、薄型な電子書籍とすることができる。
【０２５３】
第３の表示パネル４３１３は第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有する両面表示型パネルである。第３の表示パネル４３１３は、片面射出型の表示パネルを貼り合わせて用いればよい。また、第３の表示パネル４３１３を省略し、見開きの電子書籍としてもよい。
【０２５４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２５５】
本実施例では、実施の形態１の図２に示したプラズマ装置を用いて、第２の凹凸の形成を行った。以下、図３を用いて詳細な説明を行う。
【０２５６】
図３は、本実施例で形成した第２の凹凸のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の断面写真である。
【０２５７】
なお、図３に示す断面写真については、絶縁層３０、第１の凹凸３１、及び第２の凹凸３２が形成されており、実施の形態１に示した絶縁層２０２、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１にそれぞれ対応する。
【０２５８】
図３を参照すると、絶縁層３０に第１の凹凸３１、及び第２の凹凸３２が形成されていることがわかる。なお、本実例では、第１の凹凸３１は感光性の有機樹脂を用いてフォトリソグラフィを用いて形成した。また、第２の凹凸３２は、実施の形態１の図２に示したプラズマ装置を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を行うことで形成した。
【０２５９】
以上のように、第１の凹凸３１を有する絶縁層３０に、酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を行うことで、第２の凹凸３２が形成することが確認された。
【０２６０】
本実施例は、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。
【符号の説明】
【０２６１】
１０ プラズマ装置
１１ 基板供給室
１２ ロードロック室
１３ 搬送室
１４ カセットポート
１５ 真空チャンバー
１６ ＩＣＰコイル
１７ ガス流路
１８ 高周波電源
１９ 基板ステージ
２０ 被処理基板
２１ 高周波電源
２２ 圧力制御弁
２３ ドライポンプ
２４ 排気口
３０ 絶縁層
３１ 凹凸
３２ 凹凸
２００ 基板
２０１ 基板
２０２ 絶縁層
２０３ 画素電極層
２０４ 共通電極層
２０５ 液晶層
２０６ ネマティック液晶分子
２０７ 二色性色素
２０８ 配向膜
２０９ 配向膜
２１０ 凹凸
２１１ 凹凸
４０１ ゲート電極層
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 半導体層
４０５ａ ソース電極層
４０５ｂ ドレイン電極層
４０７ 絶縁層
４０８ 容量配線層
４０９ 絶縁層
４１０ トランジスタ
４１４ 画素電極層
４１７ 絶縁層
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４３６ａ 配線層
４３６ｂ 配線層
４３７ 絶縁層
４４０ トランジスタ
４４１ 基板
４４２ 基板
４４４ 液晶層
４４８ 共通電極層
４４９ コンタクトホール
４５０ 配向膜
４５１ 配向膜
４６０ トランジスタ
４７０ 凹凸
４８０ 凹凸
５０５ 基板
５０６ 保護絶縁層
５０７ ゲート絶縁層
５１０ トランジスタ
５１１ ゲート電極層
５１５ａ ソース電極層
５１５ｂ ドレイン電極層
５１６ 絶縁層
５３０ 酸化物半導体層
５３１ 酸化物半導体層
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 基板
４００７ コンタクトホール
４００８ 液晶層
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１３ 液晶素子
４０１５ 接続端子電極
４０１６ 端子電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
４０２０ 絶縁層
４０２１ 絶縁層
４０３０ 画素電極層
４０３１ 共通電極層
４０３２ 配向膜
４０３３ 配向膜
４３０１ 表示部
４３０２ 表示部
４３０４ 操作部
４３０５ 筐体
４３０６ 筐体
４３０７ 表示部
４３０８ 綴じ部
４３１０ 表示部
４３１１ 表示パネル
４３１２ 表示パネル
４３１３ 表示パネル
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ コンバータ
９６３７ コンバータ
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置および液晶表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）には液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。
【０００３】
表示装置として、広く用いられている液晶表示装置は、偏光板やバックライトなど多くの光学部材を用いるため、材料コストの削減や、バックライトに使用される電力を低減する必要がある。
【０００４】
また、液晶表示装置は種々のモードがあり、ツイスト配向、又はスーパーツイスト配向されたネマティック液晶を用いたＴＮモードあるいはＳＴＮモードが主流となっている。しかしながら、これらのモードは動作原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収があるため透過率が低く明るい表示画面が得られない。
【０００５】
また、これらのモードの他、二色性色素を利用したゲストホスト液晶も開発されている。ゲストホスト液晶を用いた表示装置は、液晶層のホスト分子に対して、二色性色素をゲスト分子として混合し、液晶に加える電圧によってホスト分子、及びゲスト分子の配列を変化させて、液晶層における光吸収率を変化させている。例えば、ゲスト分子として、棒状構造の二色性色素を用いると、二色性色素はホスト分子に対し、平行に配向する性質があるので、電界を印加してホスト分子の配向を変化させると、二色性色素の配向方向も変化する。
【０００６】
また、上記ゲストホスト液晶と反射膜、または反射板を組み合わせた反射型の液晶表示装置も開発されている。反射型の液晶表示装置は、背面光源（バックライト）を利用することなく外光のみで表示を写し出すことができる為、低消費電力であり携帯情報端末のディスプレイなどに広く利用可能であり、実用化に向けて研究が行われている。
【０００７】
この反射型のゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置の主要な構成要素の一つとして、光を反射させるための反射膜、又は反射板が挙げられる。
【０００８】
従来の反射膜では、入射光を鏡面反射するため、正面からパネルを観察した場合には、垂直入射光がそのまま垂直反射光となって、観察者側に戻るため良好な表示が得られる。しかし、斜め方向からパネルを観察すると、入射光がほとんど観察者側に戻ってこないため、表示の視認性が悪くなる。また、反射面が鏡面であると表示の背景に反射像が映って表示が見難くなるといった課題がある。
【０００９】
上記課題の対策として、樹脂層表面に凹凸を形成し、該凹凸の形状に沿った反射膜を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これを用いることにより、入射した外光を散乱させて、高い反射特性、及び明度の高い表示を可能にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２９６５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、樹脂層表面の凹凸の形成方法として、樹脂層に感光性の樹脂を利用し、露光条件の照射エネルギーを変化させることにより、該樹脂層表面に凹凸を形成する。その後熱処理を行うことで、樹脂層の熱的変形特性の分布を調整し、該樹脂層に凹凸を形成し、該凹凸に沿って反射性の高い膜を形成し反射膜を形成する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１で開示された反射膜は、比較的大きな凹凸形状しか作製することができず、開示された反射膜を用いても、未だ十分に安定して高い反射特性を実現できていない。
【００１２】
このような問題に鑑み、本発明においては、安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有したゲストホスト液晶表示装置、及びその製造方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
反射型ゲストホスト液晶表示装置において、液晶層に接する反射性の画素電極層の表面に凹凸を設け、該凹凸はミクロンサイズの第１の凹凸に、さらにナノサイズの第２の凹凸が設けられて構成（形成）される。より詳細には次の通りである。
【００１４】
本明細書で開示する発明の一形態は、ゲストホスト液晶を挟持する一対の基板と、一対の基板の一方に設けられた透光性の電極と、一対の基板の他方に設けられた第１の凹凸を有し、該第１の凹凸の表面に第２の凹凸が設けられた絶縁層と、絶縁層の第１の凹凸の表面に沿って形成され且つ該第２の凹凸によって表面が粗面化された画素電極層と、を有し、画素電極層は、反射性を有することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
上記構成において、絶縁層は、感光性有機樹脂層を用いてもよい。また、絶縁層に設けられた第１の凹凸は、平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさとすることができ、０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さとすることができる。
【００１６】
また、上記構成において、絶縁層に設けられた第２の凹凸は、平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさとすることができ、０．１μｍ以上１μｍ以下の高さとすることができる。このように、第１の凹凸と比較し、第２の凹凸の方が小さく形成することができる。
【００１７】
反射性の画素電極層は、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有する絶縁層上に反射膜を形成することで作製することができる。反射性の画素電極層の下地膜として用いる絶縁層は、第１の凹凸を有する樹脂層を形成し、第１の凹凸を有する樹脂層にプラズマ処理を行うことによって、第１の凹凸上にさらに第２の凹凸を形成することができる。
【００１８】
以上のように、第１の凹凸と第２の凹凸は、その大きさにより、それぞれミクロンサイズの凹凸、及びナノサイズの凹凸と、本明細書等において記載する場合がある。
【００１９】
また、上記構成において、絶縁層にそって形成する画素電極層は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さであってもよい。
【００２０】
また、上記構成において、ゲストホスト液晶層は二色性色素をゲスト分子として混合したネマティック液晶を用いることができる。
【００２１】
また、ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、二色性色素であるゲスト分子自体が光の吸収を行い黒表示となり、偏光板が不要となる。すなわち、偏光板による光の吸収が無く、白表示を行う際に優れた白表示を行うことが出来る。
【００２２】
また、上記構成において、他方の基板と、画素電極層との間にトランジスタが設けられ、画素電極層はトランジスタと電気的に接続されてもよい。
【００２３】
また、上記構成において、トランジスタは酸化物半導体層を用いてもよい。
【００２４】
また、本明細書で開示する発明の他の一形態は、有機樹脂層上に第１の凹凸を形成し、第１の凹凸上にプラズマ処理にて第２の凹凸を形成し、第１の凹凸、及び前記第２の凹凸上に沿って反射性のある画素電極層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
【００２５】
上記構成において、第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、酸素ガス雰囲気にて、第１の凹凸を有する有機樹脂層上に行ってもよい。
【００２６】
第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、例えば、ドライエッチング装置（もしくはアッシング装置とも呼ぶ）を用いて作製することができる。また、ドライエッチング装置のガス種、ガス流量、圧力、温度、高周波電力、処理時間の少なくとも一つを変えて、第２の凹凸の大きさ、及び高さを制御できる。
【発明の効果】
【００２７】
安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有したゲストホスト液晶表示装置、及びその製造方法を提供することができる。
【００２８】
よって、高いコントラストが得られ、紙面に近い表示が実現でき、使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図２】マルチチャンバー設備及びプラズマ装置の一形態を説明する図。
【図３】本発明の一態様である凹凸の断面ＳＥＭ像。
【図４】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図５】液晶表示モジュールの一形態を説明する図。
【図６】液晶表示装置に適用できるトランジスタの一形態を説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタ及びトランジスタの作製方法の一形態を説明する図。
【図８】電子機器を説明する図
【図９】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００３２】
（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。
【００３３】
図１は、配向膜２０９、画素電極層２０３、及び絶縁層２０２が設けられた第１の基板２００と、共通電極層２０４と配向膜２０８が設けられた第２の基板２０１と、により挟持された液晶層２０５を有する液晶表示装置である。
【００３４】
第１の基板２００に形成された絶縁層２０２上には、ミクロンサイズの第１の凹凸２１０が形成されており、該第１の凹凸２１０の表面には、さらにナノサイズの第２の凹凸２１１が設けられている。また、絶縁層２０２上に形成された第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１の形状にそって反射性を有する画素電極層２０３が形成され、画素電極層２０３上には、液晶層２０５の配向を制御する配向膜２０９が形成されている。
【００３５】
また、絶縁層２０２は、ミクロンサイズの第１の凹凸の形成位置や面積、及び凸部の高さを制御することで、画素電極層２０３表面の凹凸の大きさ、及び高さが制御することができるため、白表示の画質を調整できる。
【００３６】
また、第２の基板２０１は、第２の基板上に共通電極層２０４を形成し、当該共通電極層２０４上に配向膜２０８を形成している。
【００３７】
液晶層２０５としては、ホスト分子のネマティック液晶分子２０６と、ゲスト分子である二色性色素２０７と、により構成されたゲストホスト液晶である。
【００３８】
なお、画素電極層２０３が反射性を有しており、液晶層２０５は、ゲストホスト液晶であるため、反射型ゲストホスト液晶と呼ぶことができる。
【００３９】
液晶層２０５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を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
【００４０】
ここで、この反射型ゲストホスト液晶での動作について説明する。電圧無印加状態では、ネマティック液晶分子２０６は水平に配向しており、二色性色素２０７も同様に水平に配向する。第２の基板２０１側から入射した光が液晶層２０５に進むと、入射光のうち二色性色素２０７の分子の長軸方向に対して平行な振動面を持つ成分が二色性色素２０７によって吸収され、黒表示となる。一方、電圧印加時にはネマティック液晶分子２０６は電界方向に沿って垂直に配向し、二色性色素２０７も同様に垂直に配向する。第２の基板２０１側から入射した光は、二色性色素２０７によって吸収されないため液晶層２０５を通過し、画素電極層２０３で反射する。反射光は再び液晶層２０５を通過する。
【００４１】
白表示を行う際、画素電極層２０３が反射性を有しているため、入射した光が画素電極層２０３によって液晶層２０５側に反射される。さらに画素電極層２０３は、絶縁層２０２に設けられた第１の凹凸２１０と第２の凹凸２１１にそって形成されており、画素電極層２０３に入射した光は液晶層２０５側に様々な方向に反射することができる。よって、優れた白表示を行うことができる。
【００４２】
なお、液晶層２０５の厚さであるセルギャップは５μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下）とすればよい。なお、本明細書等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。
【００４３】
画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２は有機材料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。なお、絶縁層２０２は複数の薄膜の積層構造であってもよい。
【００４４】
また、画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２に形成するミクロンサイズの凹凸（第１の凹凸２１０）の形状は、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、錐形の先端が丸いドーム状などを用いることができる。本明細書において画素電極層２０３は、第１の凹凸２１０の上面及び側面を覆うように形成されるため、第１の凹凸２１０は画素電極層２０３の被覆性が良好なように表面に曲面を有するような形状が好ましい。また、画素電極層２０３下側に配置される絶縁層２０２の高さは０．１μｍ以上２０μｍ以下にすればよい。
【００４５】
絶縁層２０２の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、プラズマ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ェットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。例えば感光性の有機樹脂にフォトリソグラフィ工程を行って絶縁層２０２を形成し第１の凹凸２１０を形成することができる。
【００４６】
なお、絶縁層２０２に設ける第２の凹凸２１１は、第１の凹凸２１０形成後にプラズマ処理を行い形成することができる。また、第２の凹凸の高さは０．１μｍ以上１μｍ以下が好ましい。
【００４７】
また、絶縁層２０２に設けられる第２の凹凸２１１の形成方法としては、ドライエッチング装置によるプラズマ処理を用いることができる。
【００４８】
ここで、絶縁層２０２に設けられる第２の凹凸２１１の形成方法について、図２を用いて説明する。
【００４９】
図２（Ａ）は、枚葉式マルチチャンバー設備の上面図の一例を示し、図２（Ｂ）は、第２の凹凸の形成を行うプラズマ装置（ドライエッチング装置、もしくはアッシング装置とも呼ぶ）の断面図の一例である。
【００５０】
図２（Ａ）に示す枚葉式マルチチャンバー設備は、図２（Ｂ）に示すプラズマ装置１０を３つ有し、被処理基板を収容するカセットポート１４を３つ有する基板供給室１１や、ロードロック室１２や、搬送室１３などを有している。基板供給室１１に供給された基板は、ロードロック室１２と搬送室１３を介してプラズマ装置１０内の真空チャンバー１５に搬送されてプラズマ処理が行われる。プラズマ処理が終了した基板は、プラズマ装置１０からロードロック室１２と搬送室１３を介して基板供給室１１に搬送される。なお、基板供給室１１及び搬送室１３には、被処理基板を搬送するための搬送ロボットがそれぞれ配置されている。
【００５１】
図２（Ｂ）を参照すると、プラズマ装置１０は、真空チャンバー１５を備える。真空チャンバー１５の上部には、複数のガス吹き出し口（図示しない）と、プラズマ発生源であるＩＣＰコイル１６（誘導結合プラズマコイル）が配置されている。
【００５２】
ガス吹き出し口は、プラズマ装置１０の上面から見て放射状に配置されている。それぞれのガス吹き出し口は、ガスを供給するためのガス供給源とガス流路１７を介して接続されており、ガス供給源は、マスフローコントローラ等を備え、所望の流量（０より多く５０００ｓｃｃｍ以下）でガス流路１７に対して酸素ガスを供給することができる。ガス供給源から供給される酸素ガスは、ガス流路１７からガス吹き出し口を介して真空チャンバー１５内に供給される。
【００５３】
ＩＣＰコイル１６は、複数本の帯状の導体を螺旋状に配置してなる。各導体の一端は、インピーダンス調整のためのマッチング回路を介して第１の高周波電源１８（１３．５６ＭＨｚ）に電気的に接続され、他端は接地されている。
【００５４】
真空チャンバー１５の下部には、下部電極として機能する基板ステージ１９が配置されている。基板ステージ１９に設けられた静電チャックなどにより、基板ステージ１９上に被処理基板２０が着脱可能に保持される。基板ステージ１９には、加熱機構としてヒータを備えている。基板ステージ１９は、基板バイアス電圧印加用の第２の高周波電源２１（１３．５６ＭＨｚ）に接続されている。
【００５５】
また、真空チャンバー１５には、排気口２４が設けられ、圧力制御弁２２（スロットルバルブとも呼ぶ。）が備えられる。圧力制御弁２２はドライポンプ２３に接続される。圧力制御弁２２は真空チャンバー１５内の圧力制御を行い、ドライポンプ２３は、真空チャンバー１５内を減圧する。
【００５６】
次に、図２（Ｂ）に示す真空チャンバー１５内にプラズマを発生させ、被処理基板２０に設けられている有機樹脂にプラズマ処理を行う一例を示す。
【００５７】
まず、ドライポンプ２３を作動させて、真空チャンバー１５内を所望の圧力に保持した後、被処理基板２０を真空チャンバー１５内の基板ステージ１９に設置する。なお、基板ステージ１９に保持する被処理基板２０には少なくとも有機樹脂を備えるものとする。本実施の形態では、真空チャンバー１５内の圧力を４０Ｐａに保持する。なお、酸素ガスをガス吹き出し口から真空チャンバー１５内に供給する流量を１８００ｓｃｃｍに設定する。
【００５８】
次いで、第２の高周波電源２１から高周波電力を印加し、プラズマを発生させる。そして、プラズマを発生させた状態を一定時間（３０秒以上６０００秒以下）維持する。なお、第２の高周波電源２１から印加する高周波電力は、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下とする。本実施の形態では、８５０Ｗとする。この際、第１の高周波電源１８からＩＣＰコイル１６に高周波電力を印加してもよい。本実施の形態では０Ｗ、すなわち無印加とする。
【００５９】
本実施の形態では、プラズマを発生させた状態を６００秒維持した後、被処理基板２０を真空チャンバー１５から搬出する。こうして、被処理基板２０に設けられている有機樹脂膜に第２の凹凸を形成することができる。
【００６０】
なお、本明細書において、液晶表示装置は、外光の光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置である。よって、少なくとも視認側に設けられる第２の基板２０１、共通電極層２０４などは光を透過させる必要がある。よって光が透過する領域に存在する基板、絶縁層、電極層などは、すべて可視光の波長領域の光に対して透光性とする。一方、光を透過する視認側と反対側には反射性を有する画素電極層２０３を設ける。
【００６１】
画素電極層２０３としては、反射性を有する導電性材料を用いる。また、反射性を有する導電性材料は、スパッタリング法等により形成することができる。例えば、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。
【００６２】
一方、共通電極層２０４としては、透光性を有する導電性材料を用いる。例えば、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）を混合した導電性材料、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を用いて形成することができる。
【００６３】
また、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。
【００６４】
以上のように、反射型ゲストホスト液晶表示装置において、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１を有した絶縁層２０２にそって反射性の画素電極層２０３が設けられている。画素電極層２０３は、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１により表面が粗面化されている。したがって、安定して高い反射特性を実現できる反射膜を有した表示装置を提供することができる。
【００６５】
また、液晶層にゲストホスト液晶を用いることにより、液晶層にゲスト分子として混合した二色性色素により光の吸収を行うため、偏光板が不要となる。偏光板が不要となることで、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。このように、光の利用効率がよいため消費電力を低減し、さらに偏光板にかかる工程はコストを削減することが実現できる。
【００６６】
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。
【００６７】
（実施の形態２）
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４を用いて説明する。
【００６８】
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。
【００６９】
図４において、複数のソース配線層（ソース電極層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層に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、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４１４が配置され、液晶層４４４を介して共通電極層４４８が配置されている。画素電極層４１４を駆動するトランジスタ４６０は、図４（Ａ）中左上の角に配置されている。また、画素電極層４１４及びトランジスタ４６０は、マトリクス状に複数配置されている。
【００７０】
なお、図４（Ａ）の平面図は素子基板である第１の基板４４１側を示したもので、液晶層４４４、共通電極層４４８、配向膜４５０、第２の基板４４２は省略している。
【００７１】
図４の液晶表示装置において、トランジスタ４６０に電気的に接続する画素電極層４１４が画素電極として機能し、対向して設けられた共通電極層４４８が共通電極として機能する。なお、画素電極層４１４と容量配線層４０８によって容量が形成されている。
【００７２】
なお、画素電極層４１４には、トランジスタ４６０の半導体層４０３と電気的に接続するソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂを介して、画像信号の電位が与えられる。一方、共通電極層４４８には、画素電極層４１４に供給される画像信号の電位に対して基準となる固定電位（一例としてはグラウンド電位（接地電位））が与えられる。共通電位はデータとして送られる画像信号の中間電位近傍でフリッカーの生じないレベルに設定すると好ましい。また、共通電極層４４８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である。
【００７３】
図４（Ｂ）は、トランジスタ４６０と、トランジスタ４６０上に第１の凹凸４７０及び第２の凹凸４８０を有した絶縁層４１７と、絶縁層４１７上に画素電極層４１４と、が設けられた第１の基板４４１と、共通電極層４４８が設けられた第２の基板４４２とが、液晶層４４４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。なお、画素電極層４１４上には配向膜４５１が形成され、同様に共通電極層４４８上にも配向膜４５０が形成されている。また、絶縁層４１７はトランジスタ４６０の層間膜としても兼用している。
【００７４】
トランジスタ４６０は、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂにより構成されている。
【００７５】
また、トランジスタ４６０上には、絶縁層４０７、絶縁層４０９、絶縁層４１７、画素電極層４１４が形成されており、絶縁層４１７、絶縁層４０９、及び絶縁層４０７には、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂに達するコンタクトホール４４９が設けられている。また、画素電極層４１４は、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０５ｂを介して半導体層４０３と電気的に接続されている。
【００７６】
なお、図４（Ｂ）において、コンタクトホール４４９内にはナノサイズの第２の凹凸４８０は図示していないが、コンタクトホール内にもナノサイズの第２の凹凸４８０を形成しても良い。
【００７７】
第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０は、複数配置することによって凹凸を形成している。画素電極層４１４は、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０上を覆うように形成することによって、表面に凹凸を有している。また、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０は、液晶層４４４中に突出して設けられている。また、第１の凹凸４７０の形状は、図４（Ａ）に示すように平面図において、楕円状に不規則に形成すればよい。なお、本明細書において、凹凸とは、少なくとも二つ以上の凸部を有する構造体と、凸部を有する構造体間により形成された凹部と、を有し、凹凸の高さとは、凸部の最も高い位置と、凹部の最も低い位置との距離であり、凹凸の大きさとは、凸部を有する構造体の頂点を含む断面において、異なる凸部を有する構造体の頂点間の距離とする。
【００７８】
なお、第１の凹凸４７０の形状は、特に限定されず、楕円、正方形、長方形などの形状を用いてもよい。
【００７９】
絶縁層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）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。
【００８０】
なお、第１の基板４４１と第２の基板４４２との固着工程は、液晶層４４４を間に挟持させてシール材（図示しない）によって行うことができる。
【００８１】
シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、フィラー、カップリング剤を含んでもよい。
【００８２】
液晶層４４４としては、ホスト分子であるネマティック液晶分子と、ゲスト分子である二色性色素により構成されたゲストホスト液晶を用いる。液晶層４４４は、実施の形態１で示した液晶層２０５と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【００８３】
また、液晶層４４４において、画素電極層４１４と共通電極層４４８が電圧無印加状態（オフ状態ともいう）のとき、ゲストホスト液晶内に分散しているネマティック液晶分子、及び二色性色素は、水平に配列しているため、入射した光は液晶層４４４にて吸収される。よって視認側から確認できる表示は黒表示となる。
【００８４】
一方、画素電極層４１４と共通電極層４４８に電圧を印加した場合（オン状態ともいう）、液晶層４４４に電界が形成され、ネマティック液晶分子、及び二色性色素は電界方向に配列し、入射した光はネマティック液晶分子、及び二色性色素で吸収されず、液晶層４４４を透過する。よって、液晶層４４４は透光性となり透明な状態となる。液晶層４４４が透光性な状態となった場合は、視認側から確認できる表示は、液晶層４４４の前後に設けられる材料に依存する。
【００８５】
画素電極層４１４が反射性を有しているため、入射した光が液晶層４４４側に反射される。さらに画素電極層４１４は絶縁層４１７に形成した第１の凹凸４７０及び第２の凹凸４８０にそって形成されており、画素電極層４１４に入射した光は液晶層４４４に様々な方向に反射することができる。よって、優れた白表示を行うことができる。
【００８６】
ここで、トランジスタ４６０の作製方法について、以下説明を行う。
【００８７】
まず、第１の基板４４１上にゲート電極層４０１を形成する。
【００８８】
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。
【００８９】
ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【００９０】
例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した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またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した構造とすることが好ましい。
【００９１】
次に、ゲート電極層４０１上にゲート絶縁層４０２を形成する。
【００９２】
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、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、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。
【００９３】
なお、半導体層、電極層、配線層の形成、及び作製工程において、各層のパターニングには、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。また、各層の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ェットエッチングを用いることができる。
【００９４】
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。
【００９５】
また、ドライエッチングを行う場合、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。
【００９６】
また、ウェットエッチングを行う場合、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。
【００９７】
次に、ゲート絶縁層４０２上に、半導体層４０３を形成する。半導体層４０３としては、酸化物半導体層を用いることができる。
【００９８】
次に、半導体層４０３、及びゲート絶縁層４０２上に、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを形成する。
【００９９】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層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。
【０１００】
なお、トランジスタ４６０の半導体層４０３は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する半導体層の例である。
【０１０１】
次に、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ上に絶縁層４０７、及び絶縁層４０９を形成する。
【０１０２】
絶縁層４０７、及び絶縁層４０９としては、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、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング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）、シロキサン系樹脂等を用いることができる。
【０１０３】
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層４０７として用いることができる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
以上の工程により、第１の基板４４１上にトランジスタ４６０を形成することができる。
【０１０６】
次にトランジスタ４６０上に、絶縁層４１７を形成する。また、絶縁層４１７には、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０が設けられる。絶縁層４１７、第１の凹凸、及び第２の凹凸は、それぞれ、実施の形態１で示した絶縁層２０２、第１の凹凸２１０、第２の凹凸２１１と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０１０７】
次に、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０にそって画素電極層４１４を形成する。画素電極層４１４は、反射性を有する導電性材料を用いることができ、実施の形態１に示した画素電極層２０３と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０１０８】
以上のように、トランジスタ４６０を有した第１の基板４４１上に、絶縁層４１７が形成され、該絶縁層４１７には、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０が形成されている。また、画素電極層４１４は、第１の凹凸４７０、及び第２の凹凸４８０にそって形成されているため、画素電極層４１４に入射した光は、液晶層４４４側に様々な方向に反射することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態に示した反射型ゲストホスト液晶は、入射した光に偏光を行わないため、偏光板を設けなくてもよい。
【０１１０】
従って、反射型ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、偏光板を設けないため、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。よって、光の利用効率がよいため、低消費電力化にもなる。偏光板にかかる工程やコストを削減することができ、より高スループット、低コストを実現できる。よって、表示装置に反射型ゲストホスト液晶材料を用いることはより効果的である。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、図６（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を以下に示す。
【０１１３】
図６（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１１４】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、半導体層４０３に積層する絶縁層４０７が設けられている。絶縁層４０７上にはさらに絶縁層４０９が形成されている。
【０１１５】
図６（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１１６】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆い、絶縁層４０９が形成されている。
【０１１７】
図６（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び半導体層４０３を含む。また、トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁層４０７が設けられている。絶縁層４０７上にはさらに絶縁層４０９が形成されている。
【０１１８】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４４１及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。
【０１１９】
図６（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４４１上に、絶縁層４３７、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそれぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１２０】
絶縁表面を有する基板４４１に使用することができる基板に大きな制限はないが、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。
【０１２１】
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜を基板４４１とゲート電極層４０１の間に設けてもよい。下地膜は、基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、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。
【０１２２】
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またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
【０１２３】
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、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、酸化ガリウム層、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。例えば、第１のゲート絶縁層としてプラズマＣＶＤ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、合計膜厚５００ｎｍ以下のゲート絶縁層とする。
【０１２４】
ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、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を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の下側又は上側の一方または双方に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、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（Ｓｉ、Ｎｄ、Ｓｃなど）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。
【０１２５】
ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、及び配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１２６】
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）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）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１２７】
絶縁層４０７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１２８】
絶縁層４０９は、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の無機絶縁膜を用いることができる。
【０１２９】
また、絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、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）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、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
（実施の形態４）
上記実施の形態２または３において、トランジスタの半導体層に用いることのできる例として酸化物半導体について説明する。
【０１３２】
実施の形態２で示したトランジスタ４６０、または実施の形態３で示した図６（Ａ）乃至（Ｄ）のトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０において、半導体層４０３として酸化物半導体を用いることができる。
【０１３３】
半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１３４】
また、酸化物半導体層は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１３５】
また、酸化物半導体としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いる場合、用いるターゲットの組成比は、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１〜１：２（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２５：１〜１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１〜１：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１０：１〜１：２）、さらに好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝１５：１〜１．５：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１５：２〜３：４）とする。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。
【０１３６】
酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０、４６０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。
【０１３７】
また、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０、４６０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタを用いて、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（実施の形態５）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の他の一例を図７を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１４０】
図７（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図７（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図６（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０１４１】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去した後酸素を供給し、酸化物半導体の構成元素以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、水素や水等の不純物を極力除去し、酸素を供給したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。そうすることにより、フェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（Ｅｉ）と同じレベルにまですることができる。従って、トランジスタ５１０が有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にＩ型（真性）化された酸化物半導体層である。
【０１４２】
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。
【０１４３】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタの電気特性の一つである、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。
【０１４４】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を、チャネル幅１μｍ当たり１０ｚＡ／μｍ未満、８５℃にて１００ｚＡ／μｍ未満レベルにまで低くすることができる。
【０１４５】
また、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０はオン電流の温度依存性がほとんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。また、光劣化によるトランジスタ特性の変動も少ない。
【０１４６】
以下、図７（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０１４７】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１４８】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態３に示した基板４４１と同様な基板を用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１４９】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１５０】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【０１５１】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化ガリウム層、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、本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、酸素が供給されることによりＩ型化又は実質的にＩ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１５２】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なものとすることができるからである。
【０１５３】
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。
【０１５４】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体層５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体層５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１５５】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体層５３０を形成する（図７（Ａ）参照。）。
【０１５６】
なお、酸化物半導体層５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタリングとは、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することによって、基板表面をプラズマに曝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。
【０１５７】
酸化物半導体層５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態３に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体層５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図７（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体層５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【０１５８】
酸化物半導体層５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］（すなわち、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体層は緻密な膜となる。
【０１５９】
酸化物半導体層５３０を、成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１６０】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体層に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタリングガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体層５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ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層に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１６１】
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５ｋＷ、Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ、酸素＝５０ｓｃｃｍ（酸素流量比率５０％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１６２】
次いで、酸化物半導体層５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１６３】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体層５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０１６４】
なお、ここでの酸化物半導体層５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体層５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液、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。
【０１６５】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図７（Ｂ）参照。）。
【０１６６】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ 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。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０１７０】
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層５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０１７１】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びドレイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０１７２】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体層５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０１７３】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体層を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体層を形成する。そして、第１の酸化物半導体層よりも厚い第２の酸化物半導体層を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体層を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体層の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０１７４】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態３に示したソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０１７５】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図７（Ｃ）参照。）。
【０１７６】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ 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とよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高速化できる。
【０１７７】
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。
【０１７８】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみをエッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０１７９】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、エッチング液としてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０１８０】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁層５１６を形成する。
【０１８１】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁層５１６に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁層５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０１８２】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚３００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化ガリウム膜、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。
【０１８３】
酸化物半導体層５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボ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。
【０１８４】
絶縁層５１６を、成膜する際に用いるスパッタリングガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１８５】
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）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
【０１８６】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体層に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０１８７】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図７（Ｄ）参照。）。
【０１８８】
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を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。
【０１８９】
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成する。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図７（Ｅ）参照。）。
【０１９０】
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタリングガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０６を成膜することが好ましい。
【０１９１】
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。
【０１９２】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。
【０１９３】
液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の大きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。本実施の形態で示した高純度の酸化物半導体層を有するトランジスタを用いるのであれば、各画素における液晶容量に対して１／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量を設ければ充分である。
【０１９４】
また、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタは、高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタによって、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１９５】
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。
【０１９６】
（実施の形態６）
上記実施の形態２乃至５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。
【０１９７】
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）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０１９８】
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法により形成することができる。代表的には、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などの珪素化合物を水素で希釈して形成することができる。また、これらの珪素化合物を、水素、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。これらのときの珪素化合物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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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（Ｓｅｍｉ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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。
【０２０１】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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）、クリプトン（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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
（実施の形態７）
本実施の形態においては、液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示装置の外観及び断面について、図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４０１０、トランジスタ４０１１、及び液晶層４００８を含む液晶素子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、液晶表示装置の上面図及び断面図に相当する。
【０２０８】
トランジスタ４０１０、及びトランジスタ４０１１としては、実施の形態２乃至６のいずれかで示したトランジスタを用いることができる。トランジスタは画素部、さらには駆動回路に用いることができる。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。
【０２０９】
図５（Ａ）において、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２及び走査線駆動回路４００４を囲むようにして、シール材４００５が設けられ、第２の基板４００６によって封止されている。図５（Ａ）においては、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又は多結晶半導体で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。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、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８から供給されている。
【０２１０】
また図５（Ａ）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。
【０２１１】
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（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法などを用いることができる。図５（Ａ）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４を実装する例である。
【０２１２】
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。
【０２１３】
なお、本実施の形態において表示装置とは、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もしくはＴＡＢテープもしくはＴＣＰ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表示装置に含むものとする。
【０２１４】
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、実施の形態２乃至６のいずれかで示したトランジスタを用いることができる。図５（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０、及び走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１を例示している。
【０２１５】
また、図示しないが、絶縁層上において駆動回路用のトランジスタ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。導電層を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、トランジスタのしきい値電圧の変動量を低減することができる。また、導電層は、電位がトランジスタのゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０２１６】
また、該導電層は外部の電場を遮蔽する、すなわち外部の電場が内部（トランジスタを含む回路部）に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽機能）も有する。導電層の遮蔽機能により、静電気などの外部の電場の影響によりトランジスタの電気的な特性が変動することを防止することができる。
【０２１７】
図５では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
本実施の形態において、液晶表示装置は外光の光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置である。よって、少なくとも画素領域において視認側に設けられる基板、電極層や絶縁層は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基板、絶縁層、電極層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。一方、光を透過する視認側と反対側には反射性を有する電極層や膜などを設ける。
【０２２０】
なお、図５の液晶表示装置は第２の基板４００６側が視認側である。
【０２２１】
本実施の形態では、共通電極層４０３１は、透光性の導電材料を用いて形成する。例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０２２２】
また、共通電極層４０３１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。
【０２２３】
また、画素電極層４０３０は、反射性の導電性材料を用いればよく、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。
【０２２４】
液晶素子４０１３の液晶層４００８として、ゲストホスト液晶を用いる。液晶層４００８は実施の形態１で示した液晶層２０５と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【０２２５】
液晶層４００８において、画素電極層４０３０と共通電極層４０３１に電圧を印加しない場合は、ゲストホスト液晶内に分散している二色性色素であるゲスト分子によって、入射した光は吸収され黒表示となる。一方、画素電極層４０３０と共通電極層４０３１に電圧を印加した場合、液晶層４００８に電界が形成され、液晶層内のホスト分子、及び二色性色素であるゲスト分子は電界方向に配列し、入射した光は、液晶層４００８を透過する。よって、液晶層４００８は透明な状態となり、画素電極層４０３０が反射性を有するので、表示画面では白表示となる。
【０２２６】
また、画素電極層４０３０は、絶縁層４０２１上に設けられる。また、絶縁層４０２１は、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有しており、画素電極層４０３０は、絶縁層４０２１の形状に沿った凹凸を有する。なお、第１の凹凸、及び第２の凹凸が設けられた絶縁層４０２１は、実施の形態１に示した絶縁層２０２と同様の材料、及び手法により形成することができる。
【０２２７】
なお、図５（Ｂ）に示す絶縁層４０２１、及び画素電極層４０３０はナノサイズの第２の凹凸を図示してあるが、図面上では認識が難しい。ただし、実施の形態１で示した絶縁層４１７及び、画素電極層４１４と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【０２２８】
また、画素電極層４０３０上には配向膜４０３３が形成され、同様に共通電極層４０３１上にも配向膜４０３２が形成されている。
【０２２９】
絶縁層４０２１はトランジスタの層間膜としても、兼用しているためコンタクトホール４００７を形成している。図５（Ｂ）において、コンタクトホール４００７内にはナノサイズの第２の凹凸は図示していないが、コンタクトホール内にもナノサイズの第２の凹凸を形成しても良い。
【０２３０】
本実施の形態に示した液晶表示装置において、第１の凹凸、及び第２の凹凸を有した絶縁層４０２１上に画素電極層４０３０が形成されている。したがって、画素電極層４０３０に入射した光は、液晶層４００８側に様々な方向で反射することができる。よって、液晶層４００８で効率よく光が散乱され、優れた白表示を行うことができる。
【０２３１】
また、液晶層４００８は、ゲストホスト液晶を用いている。ゲストホスト液晶は、入射した光に偏光を行わなくてもよいため、偏光板を設けなくてもよい。
【０２３２】
従って、ゲストホスト液晶を用いた液晶表示装置は、偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。よって、光の利用効率がよいため、低消費電力化にもなる。また、偏光板にかかる工程やコストを削減することができ、より高スループット、低コストを実現できる。よって、トランジスタを有する液晶表示装置にゲストホスト液晶材料を用いることはより効果的である。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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５μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以上２０μｍ以下）とすればよい。
【０２３５】
また、本実施の形態においては、トランジスタの保護膜として機能する絶縁層４０２０で覆う構成としている。ただし、特に限定はなく、保護膜を形成しない構成としてもよい。
【０２３６】
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、スパッタリング法を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化ガリウム膜、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。
【０２３７】
また、絶縁層４０２０上に形成する絶縁層４０２１としては、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。
【０２３８】
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、スパッタリング法、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）、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。
【０２３９】
また、液晶表示装置において、光学部材（光学基板）などは適宜設けてもよい。
【０２４０】
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。
【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）
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に適用することができる。特に本明細書に開示する液晶表示装置は、液晶層にゲストホスト液晶を使用し、ゲスト分子である二色性色素により光を吸収し黒表示を行い、反射性の画素電極層による光散乱によって、白表示を行うために、紙面のような良質な画質を有するので、使用者の目に優しく、電子ペーパーとして好適に適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、電車などの乗り物の車内広告における表示等に適用することができる。
【０２４３】
また、他の電子機器としては、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）などに用いてもよい。上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例について説明する。
【０２４４】
図８（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図８（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお、図８（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至７のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、より視認性の良好で高画質な電子書籍とすることができる。よって使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【０２４５】
図８（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とでき、好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２４６】
また図８（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図８（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図８（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２４７】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２４８】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明する。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテリー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０２４９】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２５０】
図９（Ａ）（Ｂ）は、上記実施の形態を適用して形成される液晶表示装置を可撓性を有する電子書籍に適用した例である。図９（Ａ）は、電子書籍を開いた状態であり、図９（Ｂ）は電子書籍を閉じた状態である。第１の表示パネル４３１１、第２の表示パネル４３１２、第３の表示パネル４３１３に上記実施の形態を適用して形成される液晶表示装置を用いることができる。本発明の液晶表示装置を適用することにより、より視認性の良好で高画質な電子書籍とすることができる。よって使用者の目に優しく、疲労感を低減させることができる。
【０２５１】
第１の筐体４３０５は第１の表示部４３０１を有する第１の表示パネル４３１１を有し、第２の筐体４３０６は操作部４３０４及び第２の表示部４３０７を有する第２の表示パネル４３１２を有し、両面表示型パネルである第３の表示パネル４３１３は、第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有し、第３の表示パネル４３１３は、第１の表示パネル４３１１と第２の表示パネル４３１２の間に挿入されている。第１の筐体４３０５、第１の表示パネル４３１１、第３の表示パネル４３１３、第２の表示パネル４３１２、及び第２の筐体４３０６は駆動回路が内部に設けられた綴じ部４３０８によって接続されている。図９の電子ブックは第１の表示部４３０１、第２の表示部４３０７、第３の表示部４３０２、及び第４の表示部４３１０の４つの表示画面を有している。
【０２５２】
第１の筐体４３０５、第１の表示パネル４３１１、第３の表示パネル４３１３、第２の表示パネル４３１２、及び第２の筐体４３０６は可撓性を有しており、フレキシビリティが高い。また、第１の筐体４３０５、第２の筐体４３０６にプラスチック基板を用い、第３の表示パネル４３１３に薄いフィルムを用いると、薄型な電子書籍とすることができる。
【０２５３】
第３の表示パネル４３１３は第３の表示部４３０２及び第４の表示部４３１０を有する両面表示型パネルである。第３の表示パネル４３１３は、片面射出型の表示パネルを貼り合わせて用いればよい。また、第３の表示パネル４３１３を省略し、見開きの電子書籍としてもよい。
【０２５４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２５５】
本実施例では、実施の形態１の図２に示したプラズマ装置を用いて、第２の凹凸の形成を行った。以下、図３を用いて詳細な説明を行う。
【０２５６】
図３は、本実施例で形成した第２の凹凸のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｌｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の断面写真である。
【０２５７】
なお、図３に示す断面写真については、絶縁層３０、第１の凹凸３１、及び第２の凹凸３２が形成されており、実施の形態１に示した絶縁層２０２、第１の凹凸２１０、及び第２の凹凸２１１にそれぞれ対応する。
【０２５８】
図３を参照すると、絶縁層３０に第１の凹凸３１、及び第２の凹凸３２が形成されていることがわかる。なお、本実例では、第１の凹凸３１は感光性の有機樹脂を用いてフォトリソグラフィを用いて形成した。また、第２の凹凸３２は、実施の形態１の図２に示したプラズマ装置を用いて酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を行うことで形成した。
【０２５９】
以上のように、第１の凹凸３１を有する絶縁層３０に、酸素ガス雰囲気下にてプラズマ処理を行うことで、第２の凹凸３２が形成することが確認された。
【０２６０】
本実施例は、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。
【符号の説明】
【０２６１】
１０ プラズマ装置
１１ 基板供給室
１２ ロードロック室
１３ 搬送室
１４ カセットポート
１５ 真空チャンバー
１６ ＩＣＰコイル
１７ ガス流路
１８ 高周波電源
１９ 基板ステージ
２０ 被処理基板
２１ 高周波電源
２２ 圧力制御弁
２３ ドライポンプ
２４ 排気口
３０ 絶縁層
３１ 凹凸
３２ 凹凸
２００ 基板
２０１ 基板
２０２ 絶縁層
２０３ 画素電極層
２０４ 共通電極層
２０５ 液晶層
２０６ ネマティック液晶分子
２０７ 二色性色素
２０８ 配向膜
２０９ 配向膜
２１０ 凹凸
２１１ 凹凸
４０１ ゲート電極層
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 半導体層
４０５ａ ソース電極層
４０５ｂ ドレイン電極層
４０７ 絶縁層
４０８ 容量配線層
４０９ 絶縁層
４１０ トランジスタ
４１４ 画素電極層
４１７ 絶縁層
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４３６ａ 配線層
４３６ｂ 配線層
４３７ 絶縁層
４４０ トランジスタ
４４１ 基板
４４２ 基板
４４４ 液晶層
４４８ 共通電極層
４４９ コンタクトホール
４５０ 配向膜
４５１ 配向膜
４６０ トランジスタ
４７０ 凹凸
４８０ 凹凸
５０５ 基板
５０６ 保護絶縁層
５０７ ゲート絶縁層
５１０ トランジスタ
５１１ ゲート電極層
５１５ａ ソース電極層
５１５ｂ ドレイン電極層
５１６ 絶縁層
５３０ 酸化物半導体層
５３１ 酸化物半導体層
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 基板
４００７ コンタクトホール
４００８ 液晶層
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１３ 液晶素子
４０１５ 接続端子電極
４０１６ 端子電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
４０２０ 絶縁層
４０２１ 絶縁層
４０３０ 画素電極層
４０３１ 共通電極層
４０３２ 配向膜
４０３３ 配向膜
４３０１ 表示部
４３０２ 表示部
４３０４ 操作部
４３０５ 筐体
４３０６ 筐体
４３０７ 表示部
４３０８ 綴じ部
４３１０ 表示部
４３１１ 表示パネル
４３１２ 表示パネル
４３１３ 表示パネル
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ コンバータ
９６３７ コンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲストホスト液晶を挟持する一対の基板と、
前記一対の基板の一方に設けられた透光性の電極と、
前記一対の基板の他方に設けられた、第１の凹凸を有し該第１の凹凸の表面に第２の凹凸が設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の第１の凹凸の表面に沿って形成され且つ該第２の凹凸によって表面が粗面化された画素電極層と、を有し、
前記画素電極層は、反射性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、
前記絶縁層は、感光性有機樹脂であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁層に設けられた第１の凹凸は平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第１の凹凸は０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第２の凹凸は平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第２の凹凸は０．１μｍ以上１μｍ以下の高さ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、前記絶縁層に形成される凹凸は、
第１の凹凸よりも第２の凹凸の方が小さく形成される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、前記絶縁層にそって形成される画素電極層は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さで反射性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、前記ゲストホスト液晶は、二色性色素をゲスト分子として含むネマティック液晶であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、前記第１の基板と、前記画素電極層との間にトランジスタが設けられ、
前記画素電極層は前記トランジスタと電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記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。
【請求項１２】
感光性の有機樹脂を用いて、第１の凹凸を形成し、
前記第１の凹凸上にプラズマ処理にて第２の凹凸を形成し、
前記第１の凹凸、及び前記第２の凹凸上にそって反射性のある画素電極層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、前記第１の凹凸を有する有機樹脂に酸素ガス雰囲気下にて形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記第１の凹凸は、平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１２または請求項１４において、
前記第１の凹凸は、０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記第２の凹凸は、平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１２または請求項１６において、
前記第２の凹凸は、０．１μｍ以上１μｍ以下の高さで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１】
ゲストホスト液晶を挟持する一対の基板と、
前記一対の基板の一方に設けられた透光性の電極と、
前記一対の基板の他方に設けられた、第１の凹凸を有し該第１の凹凸の表面に第２の凹凸が設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の第１の凹凸の表面に沿って形成され且つ該第２の凹凸によって表面が粗面化された画素電極層と、を有し、
前記画素電極層は、反射性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、
前記絶縁層は、感光性有機樹脂であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁層に設けられた第１の凹凸は平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第１の凹凸は０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第２の凹凸は平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記絶縁層に設けられた第２の凹凸は０．１μｍ以上１μｍ以下の高さ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、前記絶縁層に形成される凹凸は、
第１の凹凸よりも第２の凹凸の方が小さく形成される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、前記絶縁層にそって形成される画素電極層は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さで反射性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、前記ゲストホスト液晶は、二色性色素をゲスト分子として含むネマティック液晶であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、前記第１の基板と、前記画素電極層との間にトランジスタが設けられ、
前記画素電極層は前記トランジスタと電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記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。
【請求項１２】
感光性の有機樹脂を用いて、第１の凹凸を形成し、
前記第１の凹凸上にプラズマ処理にて第２の凹凸を形成し、
前記第１の凹凸、及び前記第２の凹凸上にそって反射性のある画素電極層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第２の凹凸を形成するプラズマ処理は、前記第１の凹凸を有する有機樹脂に酸素ガス雰囲気下にて形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記第１の凹凸は、平面方向に１．５μｍ以上２０μｍ以下の大きさで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１２または請求項１４において、
前記第１の凹凸は、０．１μｍ以上２０μｍ以下の高さで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記第２の凹凸は、平面方向に０．１μｍ以上１μｍ以下の大きさで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１２または請求項１６において、
前記第２の凹凸は、０．１μｍ以上１μｍ以下の高さで形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−３２５６（Ｐ２０１２−３２５６Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１０１４（Ｐ２０１１−１１１０１４）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]