液晶表示装置
【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】画素電極層（第１の電極層ともいう）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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される。
【解決手段】画素電極層（第１の電極層ともいう）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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される。
【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２００５−０９０５２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶表示装置における問題として高いコントラストを実現するためには、白透過率（白表示時の光の透過率）が大きいことが必要である。
【０００７】
従って、より高コントラスト化に向けて、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示モードに適した液晶表示装置を提供することを目的の一とする。
【０００８】
また、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示装置において、より低消費電力化を達成することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
画素電極層（第１の電極層ともいう）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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される。
【００１０】
液晶層を介して隣接する画素電極層と、共通電極層とは、画素電極層及び共通電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００１１】
画素電極層及び共通電極層の液晶層における位置は、画素電極層及び共通電極層の下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【００１２】
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、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（第２の電極層ともいう）は第２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。
【００１３】
面内方向においては、画素電極層、共通電極層、リブ状の第１の構造体及び第２の構造体は平板状でなく、様々な開口パターン（スリット）を有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板と第２の基板とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【００１４】
一方厚さ（膜厚）方向においては、第１の構造体と第２の構造体とは、それぞれ第１の構造体又は第２の構造体が設けられた面を内包するように第１の基板と第２の基板とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【００１５】
画素電極層と共通電極層とはその側面が隣接するように液晶層に突出して配置されることによって、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。従って、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。
【００１６】
画素電極層（又は画素電極層及び第１の構造体）及び共通電極層（又は共通電極層及び第２の構造体）を、該側面同士が横に並列するように配置するため、画素電極層（又は画素電極層及び第１の構造体）の膜厚の最大値及び共通電極層（又は共通電極層及び第２の構造体）の膜厚の最大値の厚さ（膜厚）の合計が液晶層の厚さの最大値（液晶表示装置のセルギャップともいう）より大きくなるように設定する。
【００１７】
しかし、第１の構造体又は第２の構造体上に形成される画素電極層又は共通電極層が、対向する第１の基板又は第２の基板（又は画素電極層又は共通電極層）と接しないように、構造体（第１の構造体又は第２の構造体）と電極層（画素電極層又は共通電極層）との厚さ（膜厚）の合計が、液晶層の厚さの最大値より小さくなるように設定する。
【００１８】
また、画素電極層又は／及び共通電極層が第１の構造体又は第２の構造体上に形成される場合、画素電極層又は／及び共通電極層は少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。例えば、各画素別に電圧が制御される画素電極層の場合は一画素毎に連続した平板状の導電膜として形成してもよく、全画素に共通の電圧が供給される共通電極層の場合は複数の画素を含む画素領域に連続する平板状の導電膜として形成してもよい。
【００１９】
画素電極層及び共通電極層の形成領域を拡大することによって、さらに液晶層において電界の形成領域も拡大されるため、より効率よく液晶分子を制御できる。
【００２０】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００２１】
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。
【００２２】
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リブ状の形状が好ましい。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。
【００２３】
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い。
【００２４】
本明細書では、半導体素子（例えばトランジスタ）、第１の構造体、画素電極層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。なお、対向基板（第２の基板）と液晶層との間に第２の構造体及び共通電極層が形成されている。
【００２５】
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。
【００２６】
ブルー相を示す液晶材料として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、これに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行ってもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射することができる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能である。
【００３３】
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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板と、第１の電極層及び第２の電極層が液晶層に突出し、かつ隣接する第１の電極層及び第２の電極層同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される液晶表示装置である。
【００３４】
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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板と、第１の電極層及び第２の電極層が液晶層に突出し、かつ隣接する第１の電極層及び第２の電極層同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、第１の電極層及び第２の電極層の間隔は、第１の電極層及び第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層及び第２の電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする液晶表示装置である。
【００３５】
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、第２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の電極層とを有し、液晶層において第１の電極層と第２の電極層とは液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される液晶表示装置である。
【００３６】
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、第２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の電極層とを有し、液晶層において第１の電極層と第２の電極層とは液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、第１の電極層及び第２の電極層の間隔は、第１の電極層及び第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層及び第２の電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする液晶表示装置である。
【００３７】
ブルー相を示す液晶層を用いることにより、配向膜を形成する必要がないため、第１の電極層（画素電極層）と液晶層、及び第２の電極層（共通電極層）と液晶層とは接する構成とすることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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】
【００４０】
画素電極層が設けられた第１の基板と、共通電極層が設けられた第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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、粘度の高いブルー相を示す液晶層であっても、効果的に電界を形成することができるため、液晶表示装置の低消費電力化も達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】液晶表示装置を説明する図。
【図２】液晶表示装置を説明する図。
【図３】液晶表示装置を説明する図。
【図４】液晶表示装置を説明する図。
【図５】液晶表示モジュールを説明する図。
【図６】液晶表示モジュールを説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタを説明する図。
【図８】液晶表示装置に適用できるトランジスタ及びトランジスタの作製方法を説明する図。
【図９】電子機器を説明する図。
【図１０】電子機器を説明する図。
【図１１】液晶表示装置を説明する図。
【図１２】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１３】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１４】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１５】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１６】液晶表示装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１６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との間には画素電極層２３０、第２の基板２０１と液晶層２０８との間には共通電極層２３２ａ、２３２ｂが設けられている。画素電極層２３０は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【００４９】
厚さ（膜厚）方向においては、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂは、ブルー相を示す液晶層２０８に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層２０８を介在して間隔をもって噛み合うように配置されている。
【００５０】
液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂにそれぞれ所定の電圧を印加した時、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００５１】
また、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの液晶層２０８における位置は、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【００５２】
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の基板２０１と液晶層２０８との間には第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は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【００５３】
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２の基板２０１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。
【００５４】
面内方向（液晶表示装置における平面図）においては、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂは開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【００５５】
よって、面内方向（液晶表示装置における平面図）においては、リブ状の第１の構造体２３３及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂも、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの形状を反映し、開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。
【００５６】
厚さ（膜厚）方向においては、図１の断面図に示すように、第１の構造体２３３と第２の構造体２３５ａ、２３５ｂとは、それぞれ第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂが設けられた面を内包するように第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層２０８を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【００５７】
画素電極層２３０（又は画素電極層２３０及び第１の構造体２３３）及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ（又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）を、該側面同士が横に並列するように配置するため、画素電極層２３０（又は画素電極層２３０及び第１の構造体２３３）の膜厚の最大値及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ（又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）の膜厚の最大値の厚さ（膜厚）の合計が液晶層２０８の厚さの最大値（液晶表示装置のセルギャップともいう）より大きくなるように設定する。
【００５８】
液晶層２０８の厚さ（膜厚）の最大値は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５９】
しかし、第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ上に形成される画素電極層２３０又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂが、対向する第１の基板２００又は第２の基板２０１まで達しない程度とし、第１の構造体２３３と画素電極層２３０との厚さの合計、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂと共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの厚さ（膜厚）の合計が、形成領域における液晶層２０８の厚さより小さくなるように設定する。
【００６０】
また、液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとは画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ及び共通電極層２３２ｂにそれぞれ電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとの側面同士の最短距離は０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００６１】
なお、本明細書において、隣接する画素電極層と共通電極層との間隔とは、画素電極層及び共通電極層において液晶層に突出している部分（図１の断面図における側面）同士の最短距離とする。隣接する画素電極層の側面と共通電極層の側面の間で形成される電界によって、液晶を応答させることができる。
【００６２】
従って、液晶層２０８を介して隣接する第１の構造体２３３と、第２の構造体２３５ａ又は第２の構造体２３５ｂとの側面同士の最短距離も０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、及び共通電極層２３２ｂに印加する電圧を適宜制御する。
【００６３】
図１６に示す画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは構造体を用いず、柱状の形状とする例である。
【００６４】
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２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂが被覆性よく良好な形状で形成することができる。
【００６５】
なお、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは、開口パターンを有する形状であるために、図１、図１６の断面図においては分断された複数の電極層、又は構造体として示されている。
【００６６】
第１の基板２００上に設けられたリブ状の第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を形成し、第２の基板２０１上に設けられたリブ状の第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を形成することで、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。さらに、リブ状の第１の構造体２３３、又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆うことにより画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置する。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（第１の基板２００と第２の基板２０１に概略平行な電界）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（第１の基板２００と第２の基板２０１に概略平行な電界）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、図示しないが、電界は画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間に、円状に回り込むようにも形成される。
【００６７】
画素電極層及び共通電極層、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。画素電極層及び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場合、構造体は画素電極層及び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。
【００６８】
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い。
【００６９】
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１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。
【００７０】
図１１（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又は第２の基板２０１に接するように形成されている。
【００７１】
このように、画素電極層又は／及び共通電極層は、少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。
【００７２】
図１１（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。
【００７３】
図１１（Ｃ）は、凹凸形状を有する第１の構造体２６０の凸部に画素電極層２３０、凹凸形状を有する第２の構造体２６５の凸部に共通電極層２３２ａ、２３２ｂがそれぞれ形成される例である。凹凸形状を有する第１の構造体２６０及び凹凸形状を有する第２の構造体２６５は絶縁層を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、それぞれ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２６０、第２の構造体２６５において突出した凸部にそれぞれ形成される。
【００７４】
液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示す。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【００７５】
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１２（Ａ）は構造体の上面及び側面のみに電極層を形成する例であり、図１３（Ａ）は、図１１（Ａ）（Ｂ）のように電極層が構造体の上面及び側面を覆い構造体の周囲の基板上にも一部形成される例である。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、基板と接する部分の断面の幅は２．５μｍとした。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は３μｍ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（第１の基板２００又は第２の基板２０１）からの最大値である。
【００７６】
図１２（Ａ）（Ｂ）及び図１３（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、同一平面に配置すると仮定した場合の第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までの距離は４μｍである。
【００７７】
図１２（Ａ）及び図１３（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１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示す。
【００７８】
図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、リブ状の構造体の周囲を覆う画素電極層又は共通電極層を中心にその周囲に等電位線が広がって形成されている。
【００７９】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１２（Ｂ）及び図１３（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。
【００８０】
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、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。
【００８１】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００８２】
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。
【００８３】
また、第１の構造体及び第２の構造体は同様な材料及び形状であってもよいし、作製条件（例えば、膜厚など）はそれぞれ異なってもよい。
【００８４】
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、スパッタリング法、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、時分割により左右の映像を交互に見るシャッター眼鏡方式による３次元表示方式に好適に採用できる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、これに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行ってもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射することができる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能である。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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、その他の絶縁膜、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。
【０１００】
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場合は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。
【０１０１】
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シリコン（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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及び図３を用いて説明する。図２及び図３は液晶表示装置の断面図であり、実施の形態１で示す液晶表示装置において、画素電極層及び共通電極層の構成が異なる例である。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。
【０１０６】
リブ状の第１の構造体又は第２の構造体上に設けられる画素電極層又は／及び共通電極層の場合は、少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。本実施の形態は画素電極層又は／及び共通電極層を画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成する例を示す。
【０１０７】
図２及び図３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の基板２０１と液晶層２０８との間には第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は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【０１０８】
図２では、画素において画素電極層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、及び第１の基板２００上を覆って形成され、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第２の基板２０１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。
【０１０９】
図２のように、画素電極層２３０を第１の構造体２３３の側面及び上面のみに選択的に形成するのではなく、一画素の領域を覆う連続した導電膜として形成することもできる。
【０１１０】
画素電極層２３０を連続膜として第１の構造体２３３以外の領域に設けた場合でも、液晶層２０８中に凸部として突出するのは第１の構造体２３３の表面に設けられた画素電極層２３０の一部の導電膜である。よって、図２の断面図に示すように、リブ状の第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆うことにより画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置することができる。
【０１１１】
同様に、共通電極層２３２ａ、２３２ｂも第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの側面及び上面のみに選択的に形成するのではなく、平板状の連続した導電膜として設けてもよい。全画素に共通の電圧が供給される共通電極層の場合は複数の画素を含む画素領域を覆う平板状の連続した導電膜として形成することができる。
【０１１２】
図３は、画素電極層２３０及び共通電極層２３２を少なくとも一画素において、開口パターンを含まない平板状の連続した導電膜とした例である。画素電極層２３０及び共通電極層２３２は平板状の導電膜であっても第１の構造体２３３、又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆って形成されるため、該表面には対向配置した場合に交互に噛みあうような凸部を有している。
【０１１３】
また、共通電極層を平板状の連続した導電膜とし、画素電極層を第１の構造体の側面及び上面のみに選択的に形成する構成としてもよい。
【０１１４】
また、液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとは画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ及び共通電極層２３２ｂにそれぞれ電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとの側面同士の最短距離は０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【０１１５】
なお、本明細書において、隣接する画素電極層と共通電極層との間隔とは、画素電極層及び共通電極層において液晶層に突出している部分（図２及び図３の断面図における側面）同士の最短距離とする。隣接する画素電極層の側面と共通電極層の側面の間で形成される電界によって、液晶を応答させることができる。
【０１１６】
従って、液晶層２０８を介して隣接する第１の構造体２３３と、第２の構造体２３５ａ又は第２の構造体２３５ｂとの側面同士の最短距離も０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、及び共通電極層２３２ｂに印加する電圧を適宜制御する。
【０１１７】
このように、画素において、画素電極層又は／及び共通電極層を平板状の連続した導電膜とする構成とすることができる。平板状の連続した導電膜を用いる構成であると、工程において電極層の微細なエッチング加工を省略することができる。
【０１１８】
本実施の形態の場合、画素電極層２３０と、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）とが接しないように、第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚や形状、画素電極層２３０、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）及び液晶層２０８の膜厚などを制御する。
【０１１９】
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１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示す。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【０１２０】
図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１４（Ａ）は図２のように画素電極層２３０を平板状の連続した導電膜として形成し、共通電極層２３２ａ、２３２ｂを第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面のみに選択的に形成する例であり、図１５（Ａ）は、図３のように画素電極層２３０及び共通電極層２３２を平板状の連続した導電膜として形成する例である。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、基板と接する部分の断面の幅は２．５μｍとした。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は３μｍ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（第１の基板２００又は第２の基板２０１）からの最大値である。
【０１２１】
図１４（Ａ）（Ｂ）及び図１５（Ａ）（Ｂ）において、画素電極層２３０、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）の膜厚は０．１μｍ、同一平面に配置すると仮定した場合の第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までの距離は４μｍである。
【０１２２】
図１４（Ａ）及び図１５（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１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示す。
【０１２３】
図１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、リブ状の構造体の周囲を覆う画素電極層又は共通電極層を中心にその周囲に等電位線が広がって形成されている。
【０１２４】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１４（Ｂ）及び図１５（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２３２（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。
【０１２５】
よって、画素電極層２３０及び共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）間に電圧を印加した時、画素電極層２３０と、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）との間に広く強い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。
【０１２６】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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４を用いて説明する。
【０１３０】
図４（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素を示している。図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【０１３１】
図４（Ａ）において、複数のソース配線層（ソース電極層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層、共通電極層が液晶層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。
【０１３２】
図４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。
【０１３３】
画素電極層である第１の電極層４４７及び共通電極層である第２の電極層４４８は、ブルー相を示す液晶層４４４に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層４４４を介在して間隔をもって噛み合うように配置されている。
【０１３４】
液晶層４４４を介して隣接する第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８とは、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に介在する液晶層４４４の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【０１３５】
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の液晶層４４４における位置は、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【０１３６】
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２の基板４４２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。
【０１３７】
また、図４の断面図において、第１の構造体４４９及び第１の電極層４４７と、第２の構造体４４５及び第２の電極層４４８とは重畳せず互い違いに設けられている。
【０１３８】
面内方向においては、図４（Ａ）の平面図に示すように、第１電極層４４７又は第２電極層４４８と概略同様の形状を有するリブ状の第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５は、開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【０１３９】
厚さ（膜厚）方向においては、図４（Ｂ）の断面図に示すように、第１の構造体４４９と第２の構造体４４５とは、それぞれ第１の構造体４４９又は第２の構造体４４５が設けられた面を内包するように第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層４４４を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【０１４０】
本実施の形態では、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８を、下に設けられる第１の構造体４４９又は第２の構造体４４５の形状を反映し、同様な開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状とする例である。
【０１４１】
第１の構造体４４９、第２の構造体４４５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第１の電極層４４７、第２の電極層４４８が被覆性よく良好な形状で形成することができる。
【０１４２】
なお、第１の電極層４４７、第１の構造体４４９、第２の電極層４４８、第２の構造体４４５は、開口パターンを有する形状であるために、図４（Ｂ）の断面図においては分断された複数の電極層、又は構造体として示されている。
【０１４３】
第１の基板４４１上に設けられたリブ状の第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を形成し、第２の基板４４２上に設けられたリブ状の第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を形成することで、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。さらに、リブ状の第１の構造体４４９、又は第２の構造体４４５を覆うことにより第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置する。
【０１４４】
よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８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、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【０１４５】
なお、実施の形態２のように、第１の電極層４４７又は／及び第２の電極層４４８を平板状の連続した導電膜としてもよい。
【０１４６】
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。
【０１４７】
第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５は実施の形態１で示した第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂと同様な材料及び方法により形成することができる。
【０１４８】
図４（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の電極層４４８が形成される第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のドレイン電極層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、ドレイン電極層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を形成してもよい。
【０１４９】
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４は、層間膜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。
【０１５０】
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上に形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂを含む。
【０１５１】
トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０９が設けられ、絶縁膜４０９上に層間膜４１３が積層されている。
【０１５２】
層間膜４１３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。
【０１５３】
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４４４を間に挟持させてシール材で固着する。液晶層４４４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４４４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４４４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】
液晶材料を第１の基板４４１と第２の基板４４２の間の間隙に充填後、光を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光は、液晶層に含まれる光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層４４４がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。
【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】
本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子基板である第１の基板４４１側から、視認側である第２の基板４４２へと透過するように照射される。
【０１６１】
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（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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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単層、又は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と、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。
【０１６６】
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層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
ドライエッチングに用いるエッチング装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、ＩＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
【０１７０】
ドライエッチングでは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。
【０１７１】
ウエットエッチングでは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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（それらを形成する膜）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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７、絶縁膜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、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。また、絶縁膜４０７として酸化ガリウム膜を用いてもよい。
【０１７６】
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。
【０１７７】
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（実施の形態４）
実施の形態１乃至３のいずれかで示す液晶表示装置に遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成とすることができる。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。
【０１８２】
遮光層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。
【０１８３】
液晶表示装置において一対の基板の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、共通電極層が設けられる対向基板側に形成してもよい。遮光層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態３の図４の液晶表示装置であれば、層間膜４１３の一部に、遮光層を用いる構成とすればよい。
【０１８４】
遮光層は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。
【０１８５】
遮光層の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、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。
【０１８６】
遮光層を層間膜４１３の一部として用いる場合、黒色の有機樹脂を用いることが好ましい。
【０１８７】
層間膜の一部として遮光層として直接素子基板側に形成する場合、遮光層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、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。
【０１８８】
素子基板上に遮光層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、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。
【０１８９】
遮光層は液晶表示装置において、トランジスタの半導体層や、コンタクトホールと重畳する場所、又は画素間などに設けるとよい。
【０１９０】
このように、遮光層を設けると、遮光層は、トランジスタの半導体層への光の入射を遮断することができるため、光の入射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制し、安定化することができる。また、遮光層は隣り合う画素への光漏れの防止や、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。よって、液晶表示装置の高精細化、高信頼性化を図ることができる。
【０１９１】
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。
【０１９２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、カラー表示を行う液晶表示装置の例を示す。実施の形態１乃至４のいずれかで示す液晶表示装置にカラーフィルタを設けてカラー表示を行うことができる。なお、実施の形態１乃至４と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
【０１９３】
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、モノクロ以外のモノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。
【０１９４】
具体的には、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。カラーフィルタ層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。
【０１９５】
まず、液晶表示装置において一対の基板の内側にカラーフィルタ層を設ける場合を説明する。カラーフィルタ層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、共通電極層が設けられる対向基板側に形成してもよい。カラーフィルタ層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態３の図４の液晶表示装置であれば、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を用いる構成とすればよい。
【０１９６】
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場合、カラーフィルタ層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、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、工程簡略化、低コスト化といった利点もある。
【０１９７】
また、素子基板上にカラーフィルタ層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、カラーフィルタ層によって対向基板側から照射される光が吸収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。
【０１９８】
カラーフィルタ層として用いることのできる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。
【０１９９】
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。
【０２００】
カラーフィルタ層は、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。
【０２０１】
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、平坦化してもよい。平坦性を高めるとその上に形成される画素電極層などの被覆性もよく、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。
【０２０２】
カラーフィルタを基板の外側に設ける場合は、接着層などによってカラーフィルタを基板に接着して設けることができる。カラーフィルタを対向基板の外側に設ける場合工程順として、光照射によるブルー相の高分子安定化を行った後に対向基板の外側にカラーフィルタを設ける。
【０２０３】
光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源はカラーフィルタを通過して視認側へ照射されることによって、カラー表示を行うことができる。光源として、冷陰極管や白色のダイオードを用いることができる。また、反射板、拡散板、偏光板、位相差板などの光学部材を設けてもよい。
【０２０４】
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。
【０２０５】
よって、高コントラストで低消費電力な液晶表示装置において、カラー表示機能を付与することができる。
【０２０６】
（実施の形態６）
本明細書に開示する液晶表示装置として液晶表示モジュールを構成する一例を示す。本実施の形態ではカラー表示を行う液晶表示モジュールの一例として図６に液晶表示モジュール１９０の構成を示す。
【０２０７】
液晶表示モジュール１９０はバックライト部１３０と、液晶素子がマトリクス状に設けられた液晶表示パネル１２０と、液晶表示パネル１２０を挟む偏光板１２５ａ、及び偏光板１２５ｂを有する。バックライト部１３０には発光素子、例えば三原色のＬＥＤ（１３３Ｒ、１３３Ｇ、及び１３３Ｂ）をマトリクス状に配置し、また液晶表示パネル１２０と発光素子の間に拡散板１３４を配置したものをバックライト部１３０として用いることができる。また、外部入力端子となるＦＰＣ４０１８は液晶表示パネル１２０に設けた端子部と電気的に接続されている。
【０２０８】
液晶表示パネル１２０としては実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を適用することができる。
【０２０９】
本実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用する。
【０２１０】
バックライト部１３０はバックライト制御回路、及びバックライト１３２を有する。バックライト１３２には発光素子１３３であるＬＥＤ１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂが配置されている。
【０２１１】
本実施の形態では、バックライト１３２は、複数の異なる発光色の発光素子１３３であるＬＥＤ１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂを有する。異なる発光色の組み合わせとしては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３種類の発光素子を用いることができる。Ｒ、Ｇ、及びＢの三原色を用いることで、フルカラー画像を表示できる。
【０２１２】
また、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子から選んだ複数を同時に光らせて表現する色（例えば、ＲとＧで表す黄（Ｙ）、ＧとＢで表すシアン（Ｃ）、青と赤で表すマゼンタ（Ｍ）など）を発する別の発光素子を、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子に加えて配置してもよい。
【０２１３】
また、液晶表示装置の色再現特性をより豊かにするため、三原色以外の光を発する発光素子を加えてもよい。Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子を用いて表現できる色は、色度図上のそれぞれの発光色に対応する３点が描く三角形の内側に示される色に限られる。従って、色度図上の該三角形の外側に配置される発光素子を別途加えることで、表示装置の色再現性を豊かにすることができる。
【０２１４】
例えば、色度図の中心から、色度図上の青色の発光素子Ｂに対応する点に向かって概ね外側に位置する点で表される深い青色（Ｄｅｅｐ Ｂｌｕｅ：ＤＢ）や、色度図の中心から、赤色の発光素子Ｒに対応する色度図上の点に向かって概ね外側に位置する点で表されるより深い赤色（Ｄｅｅｐ Ｒｅｄ：ＤＲ）を発する発光素子を、バックライト１３２のＲ、Ｇ、及びＢに加えて使用することができる。
【０２１５】
図６には、３色の光１３５が矢印（Ｒ、Ｇ、及びＢ）で模式的に示してある。バックライト部１３０から逐次発せられるパルス状の異なる色の光が、バックライト部１３０と同期して動作する液晶表示パネル１２０の液晶素子により変調され、液晶表示モジュール１９０から観察者に達する。観察者は逐次的に発せられる光を映像として捉える。
【０２１６】
また、本実施の形態で例示される液晶表示装置は、カラーフィルタを用いることなく、フルカラー画像の表示が可能である。カラーフィルタがバックライトの光を吸収しないため光の利用効率が高く、フルカラー画像の表示においても消費電力が抑制されている。
【０２１７】
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。
【０２１８】
よって、高コントラストで低消費電力な液晶表示装置において、カラー表示機能を付与することができる。
【０２１９】
（実施の形態７）
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７（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を以下に示す。
【０２２０】
図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０２２１】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、半導体層４０３に積層する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２２】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ４３５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。
【０２２３】
トランジスタ４３５は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁膜４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４３５を覆い、絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２４】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層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に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２５】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は第１の基板４４１及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。
【０２２６】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、絶縁層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。
【０２２７】
また、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間にソース領域及びドレイン領域（一導電型を有する半導体層、バッファ層ともいう）を設けてもよい。例えば、ソース領域及びドレイン領域として、ｎ型の導電型を示す半導体層を用いる。
【０２２８】
また、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として、半導体層を用いる場合は、チャネル形成領域として用いる半導体層の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０２２９】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０２３０】
絶縁膜４２７、４３７は、絶縁膜４０７と同様な材料を用いることができ、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０２３１】
また、実施の形態３のように、絶縁膜４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜として層間膜４１３を形成してもよい。
【０２３２】
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。
【０２３３】
（実施の形態８）
上記実施の形態３乃至７において、トランジスタの半導体層に用いることのできる例として酸化物半導体を説明する。
【０２３４】
実施の形態７で示した図７（Ａ）乃至（Ｄ）のトランジスタ４１０、４３０、４３５、４４０において、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いることができる。
【０２３５】
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−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｇａ−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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４３０、４３５、４４０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、酸化物半導体層を用いたトランジスタを用いると、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力をより抑制する効果を奏する。
【０２３８】
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、４３０、４３５、４４０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタを用いて、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０２３９】
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。
【０２４０】
（実施の形態９）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の他の一例を図８を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０２４１】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図８（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０２４２】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、不純物を添加してＩ型化するのでなく、水素や水等の不純物を極力除去したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。そうすることにより、フェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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未満（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。
【０２４６】
オフ状態における電流値（オフ電流値）が極めて小さいトランジスタを画素部におけるトランジスタとして用いることにより、静止画領域におけるリフレッシュ動作を少ない画像データの書き込み回数で行うことができる。
【０２４７】
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。
【０２４８】
以下、図８（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０２４９】
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。
【０２５０】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態１に示した第１の第１の基板２００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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
【０２５４】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、Ｉ型化又は実質的にＩ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層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、絶縁膜５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０２５８】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図８（Ａ）参照。）。
【０２５９】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０２６０】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態８に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【０２６１】
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］（すなわち、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
【０２６２】
酸化物半導体膜５３０を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２６３】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０２６４】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０２６５】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０２６６】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０２６７】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０２６８】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図８（Ｂ）参照。）。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０２７４】
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。
【０２７５】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０２７６】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０２７７】
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。
【０２７８】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図８（Ｃ）参照。）。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、エッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０２８３】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁膜５１６を形成する。
【０２８４】
絶縁膜５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁膜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。絶縁膜５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁膜５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０２８５】
本実施の形態では、絶縁膜５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁膜５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は酸化ガリウム膜などを用いる。
【０２８６】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁膜５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０２８７】
絶縁膜５１６を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２８８】
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）が絶縁膜５１６と接した状態で加熱される。
【０２８９】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０２９０】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｄ）参照。）。
【０２９１】
また、絶縁膜５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を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。
【０２９２】
絶縁膜５１６上にさらに絶縁膜５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタリング法は、量産性がよいため、保護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、絶縁膜５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図８（Ｅ）参照。）。
【０２９３】
本実施の形態では、保護絶縁層として絶縁膜５０６として、絶縁膜５１６まで形成された基板５０５を１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁膜５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ絶縁膜５０６を成膜することが好ましい。
【０２９４】
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。
【０２９５】
図示しないが、絶縁膜５１６上に層間膜４１３を形成する。後工程は、実施の形態３と同様に行えばよい。
【０２９６】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。よって、駆動方法において、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度をより少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
また、ブルー相の液晶材料を用いると、配向膜へのラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中に引き起こされる静電気の影響によるトランジスタの電気的な特性の変動などの液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
（実施の形態１０）
上記実施の形態３乃至７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。
【０３０４】
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（アモルファスともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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、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、非晶質シリコン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シリコン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シリコン膜にレーザ光を照射すると非晶質シリコン膜が破壊されてしまうからである。
【０３０８】
非晶質半導体層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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
結晶化を助長する元素を結晶性半導体膜から除去、又は軽減するため、結晶性半導体膜に接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半導体膜を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
【０３１１】
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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
（実施の形態１１）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いて駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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５を用いて説明する。図５（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０３１９】
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。
【０３２０】
また、図５（Ａ１）は第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。なお、図５（Ａ２）は信号線駆動回路の一部を第１の基板４００１上に設けられたトランジスタで形成する例であり、第１の基板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３ａが実装されている。
【０３２１】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図５（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図５（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０３２２】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図５（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、層間膜４０２１が設けられている。
【０３２３】
トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態３乃至１０のいずれかに示すトランジスタを適用することができる。
【０３２４】
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、或いはフローティング状態であってもよい。
【０３２５】
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。第２の基板４００６上には液晶層４００８中に突出して設けられた第２の構造体４０３８上に共通電極層４０３１が形成されている。液晶素子４０１３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１及び液晶層４００８を含む。なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２ａ、４０３２ｂが設けられている。また、本実施の形態では、実施の形態２において図２で示したような画素電極層４０３０が平板状の連続した導電膜として設けられる例である。もちろん、図１、図３、図１６で示したような画素電極層及び共通電極層の構成も適用することができる。
【０３２６】
第１の基板４００１上に設けられたリブ状の第１の構造体４０３７の上面及び側面を覆うように画素電極層４０３０を形成し、第２の基板４００６上に設けられたリブ状の第２の構造体４０３８の上面及び側面を覆うように共通電極層４０３１を形成することで、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１の形成面積を液晶層４００８の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。さらに、リブ状の構造体を覆うことにより画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板４００１と第２の基板４００６とを対向配置する。
【０３２７】
よって、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１間に電圧を印加した時、画素電極層４０３０と、共通電極層４０３１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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
なお図５は透過型液晶表示装置の例であるが、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０３３２】
また、図５の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
【０３３３】
層間膜４０２１の一部としてカラーフィルタ層や遮光層を形成してもよい。図５においては、トランジスタ４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第２の基板４００６側に設けられている例である。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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
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、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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。
【０３３８】
画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０３３９】
また、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１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。
【０３４０】
また、画素電極層４０３０及び共通電極層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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
図５では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
【０３４４】
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。
【０３４５】
また図５においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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。
【０３４８】
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。
【０３４９】
（実施の形態１２）
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。
【０３５０】
図９（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図９（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお。図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍とすることができる。
【０３５１】
図９（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０３５２】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０３５３】
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。
【０３５４】
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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なノート型のパーソナルコンピュータとすることができる。
【０３５７】
図１０（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３０２３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、低消費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０３５８】
図１０（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０３５９】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍２７００とすることができる。
【０３６０】
また、図１０（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０３６１】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０３６２】
図１０（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯電話の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル２８０２に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な携帯電話とすることができる。
【０３６３】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１０（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０３６４】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図１０（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０３６５】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０３６６】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０３６７】
図１０（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などによって構成されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０３６８】
図１０（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６０３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なテレビジョン装置９６００とすることができる。
【０３６９】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０３７０】
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。
【０３７１】
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。
【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２００５−０９０５２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶表示装置における問題として高いコントラストを実現するためには、白透過率（白表示時の光の透過率）が大きいことが必要である。
【０００７】
従って、より高コントラスト化に向けて、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示モードに適した液晶表示装置を提供することを目的の一とする。
【０００８】
また、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示装置において、より低消費電力化を達成することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
画素電極層（第１の電極層ともいう）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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される。
【００１０】
液晶層を介して隣接する画素電極層と、共通電極層とは、画素電極層及び共通電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００１１】
画素電極層及び共通電極層の液晶層における位置は、画素電極層及び共通電極層の下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【００１２】
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、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（第２の電極層ともいう）は第２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。
【００１３】
面内方向においては、画素電極層、共通電極層、リブ状の第１の構造体及び第２の構造体は平板状でなく、様々な開口パターン（スリット）を有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板と第２の基板とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【００１４】
一方厚さ（膜厚）方向においては、第１の構造体と第２の構造体とは、それぞれ第１の構造体又は第２の構造体が設けられた面を内包するように第１の基板と第２の基板とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【００１５】
画素電極層と共通電極層とはその側面が隣接するように液晶層に突出して配置されることによって、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。従って、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。
【００１６】
画素電極層（又は画素電極層及び第１の構造体）及び共通電極層（又は共通電極層及び第２の構造体）を、該側面同士が横に並列するように配置するため、画素電極層（又は画素電極層及び第１の構造体）の膜厚の最大値及び共通電極層（又は共通電極層及び第２の構造体）の膜厚の最大値の厚さ（膜厚）の合計が液晶層の厚さの最大値（液晶表示装置のセルギャップともいう）より大きくなるように設定する。
【００１７】
しかし、第１の構造体又は第２の構造体上に形成される画素電極層又は共通電極層が、対向する第１の基板又は第２の基板（又は画素電極層又は共通電極層）と接しないように、構造体（第１の構造体又は第２の構造体）と電極層（画素電極層又は共通電極層）との厚さ（膜厚）の合計が、液晶層の厚さの最大値より小さくなるように設定する。
【００１８】
また、画素電極層又は／及び共通電極層が第１の構造体又は第２の構造体上に形成される場合、画素電極層又は／及び共通電極層は少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。例えば、各画素別に電圧が制御される画素電極層の場合は一画素毎に連続した平板状の導電膜として形成してもよく、全画素に共通の電圧が供給される共通電極層の場合は複数の画素を含む画素領域に連続する平板状の導電膜として形成してもよい。
【００１９】
画素電極層及び共通電極層の形成領域を拡大することによって、さらに液晶層において電界の形成領域も拡大されるため、より効率よく液晶分子を制御できる。
【００２０】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００２１】
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。
【００２２】
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リブ状の形状が好ましい。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。
【００２３】
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い。
【００２４】
本明細書では、半導体素子（例えばトランジスタ）、第１の構造体、画素電極層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。なお、対向基板（第２の基板）と液晶層との間に第２の構造体及び共通電極層が形成されている。
【００２５】
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。
【００２６】
ブルー相を示す液晶材料として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、これに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行ってもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射することができる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能である。
【００３３】
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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板と、第１の電極層及び第２の電極層が液晶層に突出し、かつ隣接する第１の電極層及び第２の電極層同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される液晶表示装置である。
【００３４】
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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板と、第１の電極層及び第２の電極層が液晶層に突出し、かつ隣接する第１の電極層及び第２の電極層同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、第１の電極層及び第２の電極層の間隔は、第１の電極層及び第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層及び第２の電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする液晶表示装置である。
【００３５】
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、第２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の電極層とを有し、液晶層において第１の電極層と第２の電極層とは液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置される液晶表示装置である。
【００３６】
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、第２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の電極層とを有し、液晶層において第１の電極層と第２の電極層とは液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、第１の電極層及び第２の電極層の間隔は、第１の電極層及び第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層及び第２の電極層間に介在する液晶層の液晶が応答する距離とする液晶表示装置である。
【００３７】
ブルー相を示す液晶層を用いることにより、配向膜を形成する必要がないため、第１の電極層（画素電極層）と液晶層、及び第２の電極層（共通電極層）と液晶層とは接する構成とすることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
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】
【００４０】
画素電極層が設けられた第１の基板と、共通電極層が設けられた第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、画素電極層及び共通電極層が、液晶層に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、粘度の高いブルー相を示す液晶層であっても、効果的に電界を形成することができるため、液晶表示装置の低消費電力化も達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】液晶表示装置を説明する図。
【図２】液晶表示装置を説明する図。
【図３】液晶表示装置を説明する図。
【図４】液晶表示装置を説明する図。
【図５】液晶表示モジュールを説明する図。
【図６】液晶表示モジュールを説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタを説明する図。
【図８】液晶表示装置に適用できるトランジスタ及びトランジスタの作製方法を説明する図。
【図９】電子機器を説明する図。
【図１０】電子機器を説明する図。
【図１１】液晶表示装置を説明する図。
【図１２】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１３】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１４】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１５】液晶表示装置の電界モードの計算結果を説明する図。
【図１６】液晶表示装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１６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との間には画素電極層２３０、第２の基板２０１と液晶層２０８との間には共通電極層２３２ａ、２３２ｂが設けられている。画素電極層２３０は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【００４９】
厚さ（膜厚）方向においては、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂは、ブルー相を示す液晶層２０８に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層２０８を介在して間隔をもって噛み合うように配置されている。
【００５０】
液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂにそれぞれ所定の電圧を印加した時、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００５１】
また、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの液晶層２０８における位置は、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【００５２】
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の基板２０１と液晶層２０８との間には第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は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【００５３】
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２の基板２０１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。
【００５４】
面内方向（液晶表示装置における平面図）においては、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂは開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【００５５】
よって、面内方向（液晶表示装置における平面図）においては、リブ状の第１の構造体２３３及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂも、画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの形状を反映し、開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。
【００５６】
厚さ（膜厚）方向においては、図１の断面図に示すように、第１の構造体２３３と第２の構造体２３５ａ、２３５ｂとは、それぞれ第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂが設けられた面を内包するように第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層２０８を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【００５７】
画素電極層２３０（又は画素電極層２３０及び第１の構造体２３３）及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ（又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）を、該側面同士が横に並列するように配置するため、画素電極層２３０（又は画素電極層２３０及び第１の構造体２３３）の膜厚の最大値及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ（又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂ及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ）の膜厚の最大値の厚さ（膜厚）の合計が液晶層２０８の厚さの最大値（液晶表示装置のセルギャップともいう）より大きくなるように設定する。
【００５８】
液晶層２０８の厚さ（膜厚）の最大値は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５９】
しかし、第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ上に形成される画素電極層２３０又は共通電極層２３２ａ、２３２ｂが、対向する第１の基板２００又は第２の基板２０１まで達しない程度とし、第１の構造体２３３と画素電極層２３０との厚さの合計、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂと共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの厚さ（膜厚）の合計が、形成領域における液晶層２０８の厚さより小さくなるように設定する。
【００６０】
また、液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとは画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ及び共通電極層２３２ｂにそれぞれ電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとの側面同士の最短距離は０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【００６１】
なお、本明細書において、隣接する画素電極層と共通電極層との間隔とは、画素電極層及び共通電極層において液晶層に突出している部分（図１の断面図における側面）同士の最短距離とする。隣接する画素電極層の側面と共通電極層の側面の間で形成される電界によって、液晶を応答させることができる。
【００６２】
従って、液晶層２０８を介して隣接する第１の構造体２３３と、第２の構造体２３５ａ又は第２の構造体２３５ｂとの側面同士の最短距離も０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、及び共通電極層２３２ｂに印加する電圧を適宜制御する。
【００６３】
図１６に示す画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは構造体を用いず、柱状の形状とする例である。
【００６４】
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２３０、共通電極層２３２ａ、２３２ｂが被覆性よく良好な形状で形成することができる。
【００６５】
なお、共通電極層２３２ａ、２３２ｂ、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは、開口パターンを有する形状であるために、図１、図１６の断面図においては分断された複数の電極層、又は構造体として示されている。
【００６６】
第１の基板２００上に設けられたリブ状の第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を形成し、第２の基板２０１上に設けられたリブ状の第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を形成することで、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。さらに、リブ状の第１の構造体２３３、又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆うことにより画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置する。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（第１の基板２００と第２の基板２０１に概略平行な電界）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（第１の基板２００と第２の基板２０１に概略平行な電界）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、図示しないが、電界は画素電極層２３０と共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの間に、円状に回り込むようにも形成される。
【００６７】
画素電極層及び共通電極層、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。画素電極層及び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場合、構造体は画素電極層及び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。
【００６８】
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い。
【００６９】
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１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。
【００７０】
図１１（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又は第２の基板２０１に接するように形成されている。
【００７１】
このように、画素電極層又は／及び共通電極層は、少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。
【００７２】
図１１（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。
【００７３】
図１１（Ｃ）は、凹凸形状を有する第１の構造体２６０の凸部に画素電極層２３０、凹凸形状を有する第２の構造体２６５の凸部に共通電極層２３２ａ、２３２ｂがそれぞれ形成される例である。凹凸形状を有する第１の構造体２６０及び凹凸形状を有する第２の構造体２６５は絶縁層を加工して液晶層側の表面を凹凸形状とし、それぞれ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２６０、第２の構造体２６５において突出した凸部にそれぞれ形成される。
【００７４】
液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示す。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【００７５】
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１２（Ａ）は構造体の上面及び側面のみに電極層を形成する例であり、図１３（Ａ）は、図１１（Ａ）（Ｂ）のように電極層が構造体の上面及び側面を覆い構造体の周囲の基板上にも一部形成される例である。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、基板と接する部分の断面の幅は２．５μｍとした。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は３μｍ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（第１の基板２００又は第２の基板２０１）からの最大値である。
【００７６】
図１２（Ａ）（Ｂ）及び図１３（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、同一平面に配置すると仮定した場合の第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までの距離は４μｍである。
【００７７】
図１２（Ａ）及び図１３（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１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示す。
【００７８】
図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、リブ状の構造体の周囲を覆う画素電極層又は共通電極層を中心にその周囲に等電位線が広がって形成されている。
【００７９】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１２（Ｂ）及び図１３（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。
【００８０】
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、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。
【００８１】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【００８２】
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。
【００８３】
また、第１の構造体及び第２の構造体は同様な材料及び形状であってもよいし、作製条件（例えば、膜厚など）はそれぞれ異なってもよい。
【００８４】
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、スパッタリング法、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、時分割により左右の映像を交互に見るシャッター眼鏡方式による３次元表示方式に好適に採用できる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、これに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行ってもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移する温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移させ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射することができる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内の状態（等方相を発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能である。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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、その他の絶縁膜、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。
【０１００】
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場合は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。
【０１０１】
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シリコン（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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及び図３を用いて説明する。図２及び図３は液晶表示装置の断面図であり、実施の形態１で示す液晶表示装置において、画素電極層及び共通電極層の構成が異なる例である。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。
【０１０６】
リブ状の第１の構造体又は第２の構造体上に設けられる画素電極層又は／及び共通電極層の場合は、少なくともリブ状の第１の構造体又は第２の構造体の上面及び側面に形成されるが、画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成してもよい。本実施の形態は画素電極層又は／及び共通電極層を画素において他の第１の構造体又は第２の構造体の表面以外の平坦な領域にも形成する例を示す。
【０１０７】
図２及び図３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の基板２０１と液晶層２０８との間には第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は第１の基板２００の液晶層２０８側の面から、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは第２の基板２０１の液晶層２０８側の面から、それぞれ液晶層２０８中に突出して設けられている。
【０１０８】
図２では、画素において画素電極層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、及び第１の基板２００上を覆って形成され、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第２の基板２０１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。
【０１０９】
図２のように、画素電極層２３０を第１の構造体２３３の側面及び上面のみに選択的に形成するのではなく、一画素の領域を覆う連続した導電膜として形成することもできる。
【０１１０】
画素電極層２３０を連続膜として第１の構造体２３３以外の領域に設けた場合でも、液晶層２０８中に凸部として突出するのは第１の構造体２３３の表面に設けられた画素電極層２３０の一部の導電膜である。よって、図２の断面図に示すように、リブ状の第１の構造体２３３又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆うことにより画素電極層２３０及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向配置することができる。
【０１１１】
同様に、共通電極層２３２ａ、２３２ｂも第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの側面及び上面のみに選択的に形成するのではなく、平板状の連続した導電膜として設けてもよい。全画素に共通の電圧が供給される共通電極層の場合は複数の画素を含む画素領域を覆う平板状の連続した導電膜として形成することができる。
【０１１２】
図３は、画素電極層２３０及び共通電極層２３２を少なくとも一画素において、開口パターンを含まない平板状の連続した導電膜とした例である。画素電極層２３０及び共通電極層２３２は平板状の導電膜であっても第１の構造体２３３、又は第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを覆って形成されるため、該表面には対向配置した場合に交互に噛みあうような凸部を有している。
【０１１３】
また、共通電極層を平板状の連続した導電膜とし、画素電極層を第１の構造体の側面及び上面のみに選択的に形成する構成としてもよい。
【０１１４】
また、液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとは画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ及び共通電極層２３２ｂにそれぞれ電圧を印加した時、電極層間に介在する液晶層２０８の液晶が応答する距離とする。液晶層２０８を介して隣接する画素電極層２３０と、共通電極層２３２ａ、又は共通電極層２３２ｂとの側面同士の最短距離は０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【０１１５】
なお、本明細書において、隣接する画素電極層と共通電極層との間隔とは、画素電極層及び共通電極層において液晶層に突出している部分（図２及び図３の断面図における側面）同士の最短距離とする。隣接する画素電極層の側面と共通電極層の側面の間で形成される電界によって、液晶を応答させることができる。
【０１１６】
従って、液晶層２０８を介して隣接する第１の構造体２３３と、第２の構造体２３５ａ又は第２の構造体２３５ｂとの側面同士の最短距離も０．５μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下とするとよく、該距離に応じて画素電極層２３０、共通電極層２３２ａ、及び共通電極層２３２ｂに印加する電圧を適宜制御する。
【０１１７】
このように、画素において、画素電極層又は／及び共通電極層を平板状の連続した導電膜とする構成とすることができる。平板状の連続した導電膜を用いる構成であると、工程において電極層の微細なエッチング加工を省略することができる。
【０１１８】
本実施の形態の場合、画素電極層２３０と、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）とが接しないように、第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚や形状、画素電極層２３０、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）及び液晶層２０８の膜厚などを制御する。
【０１１９】
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１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示す。計算は、シンテック社製、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ Ｂｅｎｃｈを用いて行った。
【０１２０】
図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）は計算した液晶表示装置の構成を示す図である。図１４（Ａ）は図２のように画素電極層２３０を平板状の連続した導電膜として形成し、共通電極層２３２ａ、２３２ｂを第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び側面のみに選択的に形成する例であり、図１５（Ａ）は、図３のように画素電極層２３０及び共通電極層２３２を平板状の連続した導電膜として形成する例である。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、基板と接する部分の断面の幅は２．５μｍとした。第１の構造体２３３、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの膜厚（高さ）は３μｍ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（第１の基板２００又は第２の基板２０１）からの最大値である。
【０１２１】
図１４（Ａ）（Ｂ）及び図１５（Ａ）（Ｂ）において、画素電極層２３０、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）の膜厚は０．１μｍ、同一平面に配置すると仮定した場合の第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までの距離は４μｍである。
【０１２２】
図１４（Ａ）及び図１５（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１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）に示す。
【０１２３】
図１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、リブ状の構造体の周囲を覆う画素電極層又は共通電極層を中心にその周囲に等電位線が広がって形成されている。
【０１２４】
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１４（Ｂ）及び図１５（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２３２（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。
【０１２５】
よって、画素電極層２３０及び共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）間に電圧を印加した時、画素電極層２３０と、共通電極層２３２（２３２ａ、２３２ｂ）との間に広く強い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。
【０１２６】
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、効果的に電界を形成することができるため、低消費電力化も達成できる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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４を用いて説明する。
【０１３０】
図４（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素を示している。図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
【０１３１】
図４（Ａ）において、複数のソース配線層（ソース電極層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層、共通電極層が液晶層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。
【０１３２】
図４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。
【０１３３】
画素電極層である第１の電極層４４７及び共通電極層である第２の電極層４４８は、ブルー相を示す液晶層４４４に突出し、かつ隣接するもの同士が液晶層４４４を介在して間隔をもって噛み合うように配置されている。
【０１３４】
液晶層４４４を介して隣接する第１の電極層４４７と、第２の電極層４４８とは、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８にそれぞれ所定の電圧を印加した時、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に介在する液晶層４４４の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制御する。
【０１３５】
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の液晶層４４４における位置は、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の下にそれぞれ構造体を設けることで制御することができる。
【０１３６】
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２の基板４４２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。
【０１３７】
また、図４の断面図において、第１の構造体４４９及び第１の電極層４４７と、第２の構造体４４５及び第２の電極層４４８とは重畳せず互い違いに設けられている。
【０１３８】
面内方向においては、図４（Ａ）の平面図に示すように、第１電極層４４７又は第２電極層４４８と概略同様の形状を有するリブ状の第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５は、開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であり、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置した場合に重ならないように形成されている。
【０１３９】
厚さ（膜厚）方向においては、図４（Ｂ）の断面図に示すように、第１の構造体４４９と第２の構造体４４５とは、それぞれ第１の構造体４４９又は第２の構造体４４５が設けられた面を内包するように第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置した場合に、該リブ状の凸部同士が液晶層４４４を間に挟んで噛みあうようにシール材によって固持されている。
【０１４０】
本実施の形態では、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８を、下に設けられる第１の構造体４４９又は第２の構造体４４５の形状を反映し、同様な開口パターンを有する屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状とする例である。
【０１４１】
第１の構造体４４９、第２の構造体４４５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第１の電極層４４７、第２の電極層４４８が被覆性よく良好な形状で形成することができる。
【０１４２】
なお、第１の電極層４４７、第１の構造体４４９、第２の電極層４４８、第２の構造体４４５は、開口パターンを有する形状であるために、図４（Ｂ）の断面図においては分断された複数の電極層、又は構造体として示されている。
【０１４３】
第１の基板４４１上に設けられたリブ状の第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を形成し、第２の基板４４２上に設けられたリブ状の第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を形成することで、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。さらに、リブ状の第１の構造体４４９、又は第２の構造体４４５を覆うことにより第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを対向配置する。
【０１４４】
よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８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、その電界を用いて液晶分子を制御できる。
【０１４５】
なお、実施の形態２のように、第１の電極層４４７又は／及び第２の電極層４４８を平板状の連続した導電膜としてもよい。
【０１４６】
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。
【０１４７】
第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５は実施の形態１で示した第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂと同様な材料及び方法により形成することができる。
【０１４８】
図４（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の電極層４４８が形成される第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のドレイン電極層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、ドレイン電極層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を形成してもよい。
【０１４９】
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４は、層間膜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。
【０１５０】
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上に形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂを含む。
【０１５１】
トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０９が設けられ、絶縁膜４０９上に層間膜４１３が積層されている。
【０１５２】
層間膜４１３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。
【０１５３】
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４４４を間に挟持させてシール材で固着する。液晶層４４４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４４４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４４４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】
液晶材料を第１の基板４４１と第２の基板４４２の間の間隙に充填後、光を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光は、液晶層に含まれる光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層４４４がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。
【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】
本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子基板である第１の基板４４１側から、視認側である第２の基板４４２へと透過するように照射される。
【０１６１】
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（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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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単層、又は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と、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。
【０１６６】
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層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
ドライエッチングに用いるエッチング装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、ＩＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
【０１７０】
ドライエッチングでは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。
【０１７１】
ウエットエッチングでは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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（それらを形成する膜）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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７、絶縁膜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、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。また、絶縁膜４０７として酸化ガリウム膜を用いてもよい。
【０１７６】
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。
【０１７７】
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜４０７、絶縁膜４０９を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（実施の形態４）
実施の形態１乃至３のいずれかで示す液晶表示装置に遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成とすることができる。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。
【０１８２】
遮光層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。
【０１８３】
液晶表示装置において一対の基板の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、共通電極層が設けられる対向基板側に形成してもよい。遮光層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態３の図４の液晶表示装置であれば、層間膜４１３の一部に、遮光層を用いる構成とすればよい。
【０１８４】
遮光層は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。
【０１８５】
遮光層の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタリング法、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。
【０１８６】
遮光層を層間膜４１３の一部として用いる場合、黒色の有機樹脂を用いることが好ましい。
【０１８７】
層間膜の一部として遮光層として直接素子基板側に形成する場合、遮光層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、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。
【０１８８】
素子基板上に遮光層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、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。
【０１８９】
遮光層は液晶表示装置において、トランジスタの半導体層や、コンタクトホールと重畳する場所、又は画素間などに設けるとよい。
【０１９０】
このように、遮光層を設けると、遮光層は、トランジスタの半導体層への光の入射を遮断することができるため、光の入射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制し、安定化することができる。また、遮光層は隣り合う画素への光漏れの防止や、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。よって、液晶表示装置の高精細化、高信頼性化を図ることができる。
【０１９１】
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。
【０１９２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、カラー表示を行う液晶表示装置の例を示す。実施の形態１乃至４のいずれかで示す液晶表示装置にカラーフィルタを設けてカラー表示を行うことができる。なお、実施の形態１乃至４と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
【０１９３】
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、モノクロ以外のモノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。
【０１９４】
具体的には、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。カラーフィルタ層は、液晶層を挟持して固着される一対の基板の内側（液晶層側）に設けてもよいし、基板の外側（液晶層と反対側）に設けてもよい。
【０１９５】
まず、液晶表示装置において一対の基板の内側にカラーフィルタ層を設ける場合を説明する。カラーフィルタ層は画素電極層が設けられる素子基板側に形成してもよいし、共通電極層が設けられる対向基板側に形成してもよい。カラーフィルタ層は別途独立して設けてもよいし、実施の形態３のようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、素子基板上に設けられる層間膜として作り込むこともできる。例えば、実施の形態３の図４の液晶表示装置であれば、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を用いる構成とすればよい。
【０１９６】
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場合、カラーフィルタ層と画素領域の位置あわせの誤差問題が生じず、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、工程簡略化、低コスト化といった利点もある。
【０１９７】
また、素子基板上にカラーフィルタ層を作り込む液晶表示装置の構成であると、液晶層への高分子安定化のための光照射時に、カラーフィルタ層によって対向基板側から照射される光が吸収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。
【０１９８】
カラーフィルタ層として用いることのできる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。
【０１９９】
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。
【０２００】
カラーフィルタ層は、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。
【０２０１】
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、平坦化してもよい。平坦性を高めるとその上に形成される画素電極層などの被覆性もよく、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。
【０２０２】
カラーフィルタを基板の外側に設ける場合は、接着層などによってカラーフィルタを基板に接着して設けることができる。カラーフィルタを対向基板の外側に設ける場合工程順として、光照射によるブルー相の高分子安定化を行った後に対向基板の外側にカラーフィルタを設ける。
【０２０３】
光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源はカラーフィルタを通過して視認側へ照射されることによって、カラー表示を行うことができる。光源として、冷陰極管や白色のダイオードを用いることができる。また、反射板、拡散板、偏光板、位相差板などの光学部材を設けてもよい。
【０２０４】
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。
【０２０５】
よって、高コントラストで低消費電力な液晶表示装置において、カラー表示機能を付与することができる。
【０２０６】
（実施の形態６）
本明細書に開示する液晶表示装置として液晶表示モジュールを構成する一例を示す。本実施の形態ではカラー表示を行う液晶表示モジュールの一例として図６に液晶表示モジュール１９０の構成を示す。
【０２０７】
液晶表示モジュール１９０はバックライト部１３０と、液晶素子がマトリクス状に設けられた液晶表示パネル１２０と、液晶表示パネル１２０を挟む偏光板１２５ａ、及び偏光板１２５ｂを有する。バックライト部１３０には発光素子、例えば三原色のＬＥＤ（１３３Ｒ、１３３Ｇ、及び１３３Ｂ）をマトリクス状に配置し、また液晶表示パネル１２０と発光素子の間に拡散板１３４を配置したものをバックライト部１３０として用いることができる。また、外部入力端子となるＦＰＣ４０１８は液晶表示パネル１２０に設けた端子部と電気的に接続されている。
【０２０８】
液晶表示パネル１２０としては実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を適用することができる。
【０２０９】
本実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用する。
【０２１０】
バックライト部１３０はバックライト制御回路、及びバックライト１３２を有する。バックライト１３２には発光素子１３３であるＬＥＤ１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂが配置されている。
【０２１１】
本実施の形態では、バックライト１３２は、複数の異なる発光色の発光素子１３３であるＬＥＤ１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂを有する。異なる発光色の組み合わせとしては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３種類の発光素子を用いることができる。Ｒ、Ｇ、及びＢの三原色を用いることで、フルカラー画像を表示できる。
【０２１２】
また、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子から選んだ複数を同時に光らせて表現する色（例えば、ＲとＧで表す黄（Ｙ）、ＧとＢで表すシアン（Ｃ）、青と赤で表すマゼンタ（Ｍ）など）を発する別の発光素子を、Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子に加えて配置してもよい。
【０２１３】
また、液晶表示装置の色再現特性をより豊かにするため、三原色以外の光を発する発光素子を加えてもよい。Ｒ、Ｇ、及びＢの発光素子を用いて表現できる色は、色度図上のそれぞれの発光色に対応する３点が描く三角形の内側に示される色に限られる。従って、色度図上の該三角形の外側に配置される発光素子を別途加えることで、表示装置の色再現性を豊かにすることができる。
【０２１４】
例えば、色度図の中心から、色度図上の青色の発光素子Ｂに対応する点に向かって概ね外側に位置する点で表される深い青色（Ｄｅｅｐ Ｂｌｕｅ：ＤＢ）や、色度図の中心から、赤色の発光素子Ｒに対応する色度図上の点に向かって概ね外側に位置する点で表されるより深い赤色（Ｄｅｅｐ Ｒｅｄ：ＤＲ）を発する発光素子を、バックライト１３２のＲ、Ｇ、及びＢに加えて使用することができる。
【０２１５】
図６には、３色の光１３５が矢印（Ｒ、Ｇ、及びＢ）で模式的に示してある。バックライト部１３０から逐次発せられるパルス状の異なる色の光が、バックライト部１３０と同期して動作する液晶表示パネル１２０の液晶素子により変調され、液晶表示モジュール１９０から観察者に達する。観察者は逐次的に発せられる光を映像として捉える。
【０２１６】
また、本実施の形態で例示される液晶表示装置は、カラーフィルタを用いることなく、フルカラー画像の表示が可能である。カラーフィルタがバックライトの光を吸収しないため光の利用効率が高く、フルカラー画像の表示においても消費電力が抑制されている。
【０２１７】
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。
【０２１８】
よって、高コントラストで低消費電力な液晶表示装置において、カラー表示機能を付与することができる。
【０２１９】
（実施の形態７）
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７（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を以下に示す。
【０２２０】
図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０２２１】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、半導体層４０３に積層する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２２】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ４３５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。
【０２２３】
トランジスタ４３５は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁膜４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４３５を覆い、絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２４】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層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に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに絶縁膜４０９が形成されている。
【０２２５】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は第１の基板４４１及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に半導体層４０３が設けられている。
【０２２６】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する第１の基板４４１上に、絶縁層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。
【０２２７】
また、半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間にソース領域及びドレイン領域（一導電型を有する半導体層、バッファ層ともいう）を設けてもよい。例えば、ソース領域及びドレイン領域として、ｎ型の導電型を示す半導体層を用いる。
【０２２８】
また、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として、半導体層を用いる場合は、チャネル形成領域として用いる半導体層の膜厚よりも薄く、且つ、より高い導電率（電気伝導度）を有するのが好ましい。
【０２２９】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０２３０】
絶縁膜４２７、４３７は、絶縁膜４０７と同様な材料を用いることができ、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０２３１】
また、実施の形態３のように、絶縁膜４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜として層間膜４１３を形成してもよい。
【０２３２】
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。
【０２３３】
（実施の形態８）
上記実施の形態３乃至７において、トランジスタの半導体層に用いることのできる例として酸化物半導体を説明する。
【０２３４】
実施の形態７で示した図７（Ａ）乃至（Ｄ）のトランジスタ４１０、４３０、４３５、４４０において、半導体層４０３として酸化物半導体層を用いることができる。
【０２３５】
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−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｇａ−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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
酸化物半導体層を用いたトランジスタ４１０、４３０、４３５、４４０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、酸化物半導体層を用いたトランジスタを用いると、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力をより抑制する効果を奏する。
【０２３８】
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、４３０、４３５、４４０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタを用いて、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０２３９】
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。
【０２４０】
（実施の形態９）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の他の一例を図８を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０２４１】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図８（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０２４２】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、不純物を添加してＩ型化するのでなく、水素や水等の不純物を極力除去したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。そうすることにより、フェルミ準位（Ｅｆ）を真性フェルミ準位（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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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未満（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。
【０２４６】
オフ状態における電流値（オフ電流値）が極めて小さいトランジスタを画素部におけるトランジスタとして用いることにより、静止画領域におけるリフレッシュ動作を少ない画像データの書き込み回数で行うことができる。
【０２４７】
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。
【０２４８】
以下、図８（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０２４９】
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。
【０２５０】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態１に示した第１の第１の基板２００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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
【０２５４】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、Ｉ型化又は実質的にＩ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層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、絶縁膜５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０２５８】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図８（Ａ）参照。）。
【０２５９】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０２６０】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態８に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。
【０２６１】
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］（すなわち、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ比］）を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ比］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
【０２６２】
酸化物半導体膜５３０を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２６３】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０２６４】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０２６５】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０２６６】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０２６７】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０２６８】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図８（Ｂ）参照。）。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０２７４】
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。
【０２７５】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後に行ってもよい。
【０２７６】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０２７７】
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。
【０２７８】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図８（Ｃ）参照。）。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、エッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０２８３】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁膜５１６を形成する。
【０２８４】
絶縁膜５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁膜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。絶縁膜５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁膜５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０２８５】
本実施の形態では、絶縁膜５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁膜５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は酸化ガリウム膜などを用いる。
【０２８６】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁膜５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁膜５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０２８７】
絶縁膜５１６を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０２８８】
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）が絶縁膜５１６と接した状態で加熱される。
【０２８９】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
【０２９０】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｄ）参照。）。
【０２９１】
また、絶縁膜５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を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。
【０２９２】
絶縁膜５１６上にさらに絶縁膜５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタリング法は、量産性がよいため、保護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、絶縁膜５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図８（Ｅ）参照。）。
【０２９３】
本実施の形態では、保護絶縁層として絶縁膜５０６として、絶縁膜５１６まで形成された基板５０５を１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁膜５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ絶縁膜５０６を成膜することが好ましい。
【０２９４】
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。
【０２９５】
図示しないが、絶縁膜５１６上に層間膜４１３を形成する。後工程は、実施の形態３と同様に行えばよい。
【０２９６】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。よって、駆動方法において、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度をより少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
また、ブルー相の液晶材料を用いると、配向膜へのラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中に引き起こされる静電気の影響によるトランジスタの電気的な特性の変動などの液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
（実施の形態１０）
上記実施の形態３乃至７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。
【０３０４】
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（アモルファスともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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、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、非晶質シリコン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シリコン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シリコン膜にレーザ光を照射すると非晶質シリコン膜が破壊されてしまうからである。
【０３０８】
非晶質半導体層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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
結晶化を助長する元素を結晶性半導体膜から除去、又は軽減するため、結晶性半導体膜に接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半導体膜を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
【０３１１】
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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
（実施の形態１１）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いて駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０３１５】
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。
【０３１６】
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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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５を用いて説明する。図５（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０３１９】
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。
【０３２０】
また、図５（Ａ１）は第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。なお、図５（Ａ２）は信号線駆動回路の一部を第１の基板４００１上に設けられたトランジスタで形成する例であり、第１の基板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３ａが実装されている。
【０３２１】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図５（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図５（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０３２２】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図５（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、層間膜４０２１が設けられている。
【０３２３】
トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態３乃至１０のいずれかに示すトランジスタを適用することができる。
【０３２４】
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、或いはフローティング状態であってもよい。
【０３２５】
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。第２の基板４００６上には液晶層４００８中に突出して設けられた第２の構造体４０３８上に共通電極層４０３１が形成されている。液晶素子４０１３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１及び液晶層４００８を含む。なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２ａ、４０３２ｂが設けられている。また、本実施の形態では、実施の形態２において図２で示したような画素電極層４０３０が平板状の連続した導電膜として設けられる例である。もちろん、図１、図３、図１６で示したような画素電極層及び共通電極層の構成も適用することができる。
【０３２６】
第１の基板４００１上に設けられたリブ状の第１の構造体４０３７の上面及び側面を覆うように画素電極層４０３０を形成し、第２の基板４００６上に設けられたリブ状の第２の構造体４０３８の上面及び側面を覆うように共通電極層４０３１を形成することで、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１の形成面積を液晶層４００８の膜厚方向に（３次元的に）も拡大できる。さらに、リブ状の構造体を覆うことにより画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１表面に形成された凸部が交互に噛みあうように、第１の基板４００１と第２の基板４００６とを対向配置する。
【０３２７】
よって、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１間に電圧を印加した時、画素電極層４０３０と、共通電極層４０３１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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
なお図５は透過型液晶表示装置の例であるが、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０３３２】
また、図５の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。
【０３３３】
層間膜４０２１の一部としてカラーフィルタ層や遮光層を形成してもよい。図５においては、トランジスタ４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第２の基板４００６側に設けられている例である。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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
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、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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。
【０３３８】
画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０３３９】
また、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１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。
【０３４０】
また、画素電極層４０３０及び共通電極層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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
図５では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
【０３４４】
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。
【０３４５】
また図５においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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。
【０３４８】
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。
【０３４９】
（実施の形態１２）
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。
【０３５０】
図９（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図９（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお。図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍とすることができる。
【０３５１】
図９（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０３５２】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０３５３】
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。
【０３５４】
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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なノート型のパーソナルコンピュータとすることができる。
【０３５７】
図１０（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３０２３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、低消費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０３５８】
図１０（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０３５９】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な電子書籍２７００とすることができる。
【０３６０】
また、図１０（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０３６１】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０３６２】
図１０（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯電話の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル２８０２に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力な携帯電話とすることができる。
【０３６３】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１０（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０３６４】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図１０（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０３６５】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０３６６】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０３６７】
図１０（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などによって構成されている。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０３６８】
図１０（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。実施の形態１乃至１１のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６０３に適用することにより、高コントラストで視認性がよく、かつ低消費電力なテレビジョン装置９６００とすることができる。
【０３６９】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０３７０】
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。
【０３７１】
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。
【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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板とを有し、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層が前記液晶層に突出し、かつ隣接する前記第１の電極層及び前記第２の電極層同士が前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する、第１の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板とを有し、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層が前記液晶層に突出し、かつ隣接する前記第１の電極層及び前記第２の電極層同士が前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間隔は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、前記第１の電極層及び前記第２の電極層間に介在する前記液晶層の液晶が応答する距離とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
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、
前記第２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の電極層とを有し、
前記液晶層において前記第１の電極層と前記第２の電極層とは前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され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、
前記第２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の電極層とを有し、
前記液晶層において前記第１の電極層と前記第２の電極層とは前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間隔は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、前記第１の電極層及び前記第２の電極層間に介在する前記液晶層の液晶が応答する距離とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、前記第１の構造体及び前記第２の構造体は櫛歯状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７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、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、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９】
請求項１乃至８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の基板と前記第１の電極層との間にトランジスタが設けられ、
前記第１の電極層は前記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の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板とを有し、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層が前記液晶層に突出し、かつ隣接する前記第１の電極層及び前記第２の電極層同士が前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する、第１の電極層が設けられた第１の基板と、第２の電極層が設けられた第２の基板とを有し、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層が前記液晶層に突出し、かつ隣接する前記第１の電極層及び前記第２の電極層同士が前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間隔は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、前記第１の電極層及び前記第２の電極層間に介在する前記液晶層の液晶が応答する距離とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
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、
前記第２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の電極層とを有し、
前記液晶層において前記第１の電極層と前記第２の電極層とは前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され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、
前記第２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の電極層とを有し、
前記液晶層において前記第１の電極層と前記第２の電極層とは前記液晶層を介在して間隔をもって噛み合うように配置され、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層の間隔は、前記第１の電極層及び前記第２の電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、前記第１の電極層及び前記第２の電極層間に介在する前記液晶層の液晶が応答する距離とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、前記第１の構造体及び前記第２の構造体は櫛歯状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７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、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、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９】
請求項１乃至８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の基板と前記第１の電極層との間にトランジスタが設けられ、
前記第１の電極層は前記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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２３７７７９（Ｐ２０１１−２３７７７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５０５７（Ｐ２０１１−８５０５７）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【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２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【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）】
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