液晶表示装置
【課題】屋外でも使用可能であり、高精細で且つ色調変化の少ない液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】透光性を有する一対の基板と、一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、一対の基板の外側に少なくとも画素部に光を入射させる照明部と、一対の基板と照明部の間に第１の偏光部材と、照明部の外側に反射部材と、一対の基板を介して第１の偏光部材と反対側に第２の偏光部材と、画素部の外側に偏光板を介して一対の基板と対向して設けられる第１の光センサおよび第２の光センサとを有し、第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、第２の光センサは画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有する液晶表示装置である。また、第２の光センサで検知する画素部の色調によって、光源から特定の波長を有する光を射出し、画素部の色調を補正する機能を有する液晶表示装置である。
【解決手段】透光性を有する一対の基板と、一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、一対の基板の外側に少なくとも画素部に光を入射させる照明部と、一対の基板と照明部の間に第１の偏光部材と、照明部の外側に反射部材と、一対の基板を介して第１の偏光部材と反対側に第２の偏光部材と、画素部の外側に偏光板を介して一対の基板と対向して設けられる第１の光センサおよび第２の光センサとを有し、第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、第２の光センサは画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有する液晶表示装置である。また、第２の光センサで検知する画素部の色調によって、光源から特定の波長を有する光を射出し、画素部の色調を補正する機能を有する液晶表示装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置およびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルサイネージ等、屋外で使用するための液晶表示装置の開発が進められている。
【０００３】
屋外での使用に好適な液晶表示装置として、外光を利用して画像を表示する反射型の液晶表示装置があり、さらに反射型の液晶表示装置にサイドライトを付加して、外光が不足した状況下でも画像を表示できるようにした液晶表示装置などもある（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、外光がある場合には反射型として機能し、外光が不足している場合には透過型として機能する半透過型の液晶表示装置も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８３７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半透過型液晶表示装置では、各画素に透過型用の透光性画素電極と、反射型用の反射性画素電極とを設ける必要があり、各画素の開口率が低いという問題がある。
【０００７】
さらに、屋外に設置された液晶表示装置は、晴天の時には直射日光が照射され、液晶表示装置自体が高温となる。特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置に汎用されているアモルファスシリコンＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、高温下で電気特性が変動してしまい、高温下での信頼性が低いという問題がある。
【０００８】
そして、液晶材料も高温下や低温下などの厳しい環境下では、屈折率が低下するため、特定の波長の透過率が低減し、液晶表示装置の表示画像の色調が変化してしまうという問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、屋外でも使用可能であり、高精細で且つ色調変化の少ない液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、外部が明るい場合には、外光を利用する反射型の液晶表示装置として機能し、外部からの光がない場合には、少なくとも光源および導光部材を有している照明部の射出光を利用する透過型の液晶表示装置として機能し、外部が薄暗いまたは暗い場合には、外光および照明部の射出光の両方を利用して画像を表示する液晶表示装置である。また、これらの切り替えは、該液晶表示装置に設けられた第１の光センサによって行われる。
【００１１】
また、上記液晶表示装置は、液晶表示装置に設けられた第２の光センサによって表示画像の色調変化を検知し、該色調変化を補正するための光を照明部の光源から射出することができる。
【００１２】
そして、上記液晶表示装置は、各画素に透過型用の透光性画素電極と、反射型用の反射性画素電極とを設ける必要がないために開口率を高めることができる。
【００１３】
そこで、本発明の一態様は、透光性を有する一対の基板と、一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、一対の基板の外側に設けられ少なくとも画素部に光を入射させる照明部と、一対の基板と照明部の間に設けられる第１の偏光部材と、照明部の外側に設けられる反射部材と、一対の基板を介して第１の偏光部材と反対側に設けられる第２の偏光部材と、画素部の外側に設けられる第１の光センサと、第２の偏光部材を介して一対の基板と対向して設けられる第２の光センサとを有し、第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、第２の光センサは画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有する液晶表示装置である。
【００１４】
また、上記液晶表示装置の画素部は、パッシブマトリクス型、またはアクティブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
さらに、アクティブマトリクス型とする場合、画素電極の電位を制御するスイッチング素子は、複数の結晶領域を有する半導体または酸化物半導体を用いたトランジスタである。なお、酸化物半導体を用いる場合、該酸化物半導体は、非晶質な酸化物半導体でも複数の結晶領域を有する酸化物半導体膜でもよい。
【００１６】
また、上記液晶表示装置において、液晶素子を含む画素部への光の入射効率や、画素部に表示される表示画像の輝度等を向上させるため、一対の基板と照明部を構成する導光部材との間に光学部材を有してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、高精細且つ色調変化を補正することができ、温度特性が良好な液晶表示装置を提供することができる。また、温度特性が良好であることから屋外での使用に好適な液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】液晶表示装置の構成を説明するブロック図。
【図２】液晶表示装置の構成を説明する断面図。
【図３】液晶表示装置における表示形式の違いを説明する断面図。
【図４】液晶表示装置の構成を説明する上面図および断面図。
【図５】液晶表示装置の構成を説明する上面図および断面図。
【図６】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図７】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図８】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図９】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する上面図。
【図１０】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図１１】デジタルサイネージおよび電子書籍の一例を説明する図。
【図１２】テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの一例を説明する図。
【図１３】携帯型のコンピュータおよび携帯電話の一例を説明する図。
【図１４】液晶表示装置を構成するトランジスタの電気特性結果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。また、便宜上、絶縁層は上面図には表さない場合がある。なお、各図面において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。従って、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２０】
ＡとＢとが接続されている、と記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００２１】
「ソース」や「ドレイン」の機能は、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００２２】
また、オン電流とは、薄膜トランジスタがオン状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、ｎ型の薄膜トランジスタの場合には、ゲート電圧がトランジスタのしきい値電圧よりも高いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。
【００２３】
また、オフ電流とは、薄膜トランジスタがオフ状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、ｎ型の薄膜トランジスタの場合には、ゲート電圧が薄膜トランジスタのしきい値電圧よりも低いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶表示装置１００について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００２５】
本発明の一態様である液晶表示装置（主に画素部）は、パッシブマトリクス型およびアクティブマトリクス型のどちらにおいても実施可能である。図１（Ａ）は、アクティブマトリクス型の構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は、パッシブマトリクス型の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１（Ａ）において、アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００は、基板上に画素部１０２と、信号線駆動回路１０４と、走査線駆動回路１０６と、画素部１０２に光を入射させる照明部１０８と、モニタリング用画素部１１０と、外光の照度を検知する第１の光センサ１１２と、モニタリング用画素部１１０に設けられる表示画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４と、照明部１０８を制御する照明制御部（図示せず）に第１の光センサ１１２および第２の光センサ１１４からの信号をフィードバックさせるセンサ制御部１１６を有している。
【００２７】
モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２と同様の構成とすればよく、センサ制御部１１６と信号のやりとりを行えるように配線や回路（駆動回路など）を適宜設ければよい。そこで、モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２を作製する工程で作製することができる。また、モニタリング用画素部１１０には画素部１０２と同じ表示画像を表示する必要はなく、色調変化を検知できる画像を表示できればよいことから、例えば単色のみの静止画などを表示させればよい。
【００２８】
画素部１０２は、液晶素子を備えた複数の画素から構成されており、信号線駆動回路１０４は選択された各画素へのビデオ信号の入力を制御する回路である。また、走査線駆動回路１０６は、各画素のゲート電極に接続された走査線を制御する回路である。また、図１には図示していないが、１つの画素にスイッチング素子としてトランジスタ（主にＴＦＴ）が配置されている。本明細書中において、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極、および液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。
【００２９】
なお、駆動回路は、論理回路部と、スイッチ部またはバッファ部とに大別されるが、駆動回路の構成については詳細を省略する。また、図１（Ａ）では信号線駆動回路１０４および走査線駆動回路１０６を、画素部１０２が設けられる基板に作製する形態を示しているが、信号線駆動回路１０４および走査線駆動回路１０６の一部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。
【００３０】
図１（Ｂ）において、パッシブマトリクス型の液晶表示装置１００は、基板上に画素部１０２と、セグメントドライバ１０３と、コモンドライバ１０５と、画素部１０２に光を入射させる照明部１０８と、モニタリング用画素部１１０と、外光の照度を検知する第１の光センサ１１２と、モニタリング用画素部１１０に設けられる表示画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４と、照明部１０８を制御する照明制御部（図示せず）に第１の光センサ１１２および第２の光センサ１１４からの信号をフィードバックさせるセンサ制御部１１６を有している。
【００３１】
モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２と同様の構成とすればよく、センサ制御部１１６と信号のやりとりを行えるように配線や回路（駆動回路など）を適宜設ければよい。そこで、モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２を作製する工程で作製することができる。また、モニタリング用画素部１１０には画素部１０２と同じ表示画像を表示する必要はなく、色調変化を検知できる画像を表示できればよいことから、例えば単色のみの静止画などを表示させればよい。
【００３２】
なお、セグメントドライバ１０３は表示データの出力を行う回路であり、コモンドライバ１０５はラインの選択を行っている回路である。これらドライバ回路は、スイッチ部またはバッファ部に大別されるが、ドライバ回路の構成については詳細を省略する。また、図１（Ｂ）ではセグメントドライバ１０３およびコモンドライバ１０５を、液晶表示装置１００に作製する形態を示しているが、セグメントドライバ１０３およびコモンドライバ１０５の一部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。
【００３３】
図２は、図１（Ａ）におけるＡ−Ｂ間における断面図である。なお、信号線駆動回路１０４の断面は省略する。
【００３４】
図２に示すように、液晶表示装置１００のＡ−Ｂ間には、基板１１８と、対向基板１２０との間に、画素部１０２と、モニタリング用画素部１１０とが設けられており、基板１１８の下には、第１の偏光部材１０７と、第１の偏光部材１０７の下には照明部１０８と、照明部１０８の下には反射部材１３８とが設けられており、対向基板１２０の上には第２の偏光部材１２２と、モニタリング用画素部１１０と重畳して第２の光センサ１１４とが設けられている。
【００３５】
画素部１０２およびモニタリング用画素部１１０は、基板１１８上に形成されたスイッチング素子を含むトランジスタ素子層１２３と、トランジスタ素子層１２３上に形成された画素電極１２６と、対向基板に接して形成された共通画素電極１２８と、シール材料１３０と、入射する光を透過または遮断する液晶１３２とで構成されている。また、図２には図示していないが、画素電極１２６と共通画素電極１２８との間の距離（セルギャップ）を一定に制御するためにスペーサが設けられている。スペーサとしては、ビーズスペーサや、絶縁層を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いることができる。
【００３６】
照明部１０８には、少なくとも特定の波長を有する光を射出できる光源１３４と、光源１３４から射出される光を均一な面光源に変換させる導光部材１３６とが設けられている。
【００３７】
また、照明部１０８の下には外光を反射させて画素部に入射させる反射部材１３８が設けられている。
【００３８】
図２には図示していないが、液晶素子を含む画素部１０２への光の入射効率や、画素部１０２に表示される表示画像の輝度等を向上させるため、基板１１８と照明部１０８との間に、反射部材、拡散部材、プリズム、またはその他偏光部材など他の光学部材を適宜設けてもよい。さらに、これら光学部材は、板状またはフィルム状のものを用いることができるが、フィルム状のものを用いることで、液晶表示装置１００を薄型化することができるため好ましい。また、本実施の形態では、光源１３４の照射効率を向上させるために反射シート１４０を設けるものとする。
【００３９】
基板１１８および対向基板１２０は、透光性を有するものが好ましく、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、本液晶表示装置１００の作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。また、基板１１８および対向基板１２０として、第３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ、または６２０ｍｍ×７５０ｍｍ）、第４世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、または７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、第５世代（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のガラス基板を用いることができる。
【００４０】
トランジスタ素子層１２３についての詳細は後述するが、トランジスタ素子層１２３に含まれるスイッチング素子（主にＴＦＴ）は、高温下でも、低温下でも動作する温度特性のよい半導体を用いることが好ましい。該半導体を用いたスイッチング素子は、１００℃近くの高温でもしきい値電圧の変動が少なく、信頼性が高いため、温度変化の大きな環境下においても高性能に動作する。温度特性のよい半導体の代表例としては、複数の結晶領域を持つ微結晶シリコンや、ポリシリコン等が好ましい。また、酸化物半導体も用いることができ、酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、およびＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物等がある。
【００４１】
画素電極１２６および共通画素電極１２８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、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。
【００４２】
また、画素電極１２６および共通画素電極１２８は、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る場合、シート抵抗が１００００Ω／ｓｑ以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上の導電性組成物を用いることが好ましい。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。
【００４３】
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を用いることができる。例えば、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体などである。
【００４４】
上記したように、液晶素子に含まれる液晶１３２の光学的変調作用は、液晶１３２にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶１３２の種類としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶（ライオトロピック液晶ともいう）、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）、バナナ型液晶などがある。また、液晶素子の駆動モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモード等を用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。
【００４５】
液晶１３２は、配向膜が不要なブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、カイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【００４６】
液晶１３２を基板１１８と対向基板１２０の間で封止するためにシール材料１３０が設けられている。
【００４７】
上記した照明部１０８における光源１３４には、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｃｅｎｃｅ）素子などを用いることができる。また、画素部１０２の表示画像の色調変化を補正するために、白色の他にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源も同時に設けておくことが好ましい。また、白色の光源のみを設けておく場合は、特定の波長を有する光のみを射出できるように光学フィルターを光源１３４と導光部材１３６の間に設ければよい。
【００４８】
光源１３４から射出される光を均一な面光源に変換するための導光部材１３６には、特殊加工されたアクリル板などを用いることができる。施される特殊加工には様々あるが、例えば、光源から遠ざかるにつれて凸部の長さが変化している凹凸加工がある。
【００４９】
そして、上記したように照明部１０８の下には外光を反射させて画素部に入射させる反射部材１３８が設けられており、反射部材１３８には、鏡、反射性の高い金属層、光の散乱が可能な白色部材などを用いることができる。さらに、反射部材１３８の形状は画素部１０２の形状に合わせて適宜決めることができ、例えば、四角形状やドット状でもよい。またこれら反射部材１３８は、板状のものでも構わないがフィルム状のものを用いることで、液晶表示装置１００を薄型化することができる。
【００５０】
基板１１８と照明部１０８の間に設けられる第１の偏光部材１０７および対向基板１２０上に設けられる第２の偏光部材１２２は、画素部１０２に入射する光および画素部１０２から射出される光を偏光できれば、特に制限はなく、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子で構成されている偏光板や偏光フィルムを用いることができる。また、本実施の形態では、第２の偏光部材１２２を対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設けているが、対向基板の内側（液晶１３２側）に設けてもよい。
【００５１】
また、本発明の一態様である液晶表示装置は、白黒表示のみではなく、カラーフィルタを設けることで、カラー表示が可能となる。さらに、対向基板１２０には、ブラックマトリクスとして機能する遮蔽層を設けてもよい。
【００５２】
外光の照度を検知する第１の光センサ１１２および、画素部に表示される画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４は、フォトダイオードを用いればよく、例えば、当該フォトダイオードはＳｉ、ＣｄＳ、またはＩｎＧａＡｓなどを用いたフォトダイオードを用いればよい。また、屋外での使用や温度特性を考慮すると、単結晶Ｓｉを使ったフォトダイオードが好ましい。
【００５３】
図３を用い、本発明の一態様である液晶表示装置１００の表示形式について説明する。
【００５４】
液晶表示装置１００は、第１の光センサ１１２（図１参照）によって、外部からの光（外光）の照度を検知し、表示形式を切り替えることができる。例えば、図３（Ａ）に示したように屋外が晴れて照度が高いときは、画像表示のために外光を利用する反射型として機能する。
【００５５】
つまり、入射光３００は、第２の偏光部材１２２、対向基板１２０、画素部１０２、基板１１８、第１の偏光部材１０７、照明部１０８を通り、反射部材１３８において反射される。その反射光は上記と逆順で通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光３０２を観測者は視認する。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示になる。
【００５６】
このような反射型の画像表示をすることで、液晶表示装置１００（特に照明部１０８）を動作させる電力を省くことができ、消費電力を低減することができる。
【００５７】
さらに、晴れた屋外のような外光が強い環境下で液晶表示装置１００を動作させると１００℃近い高温下で動作させることになる。そのため、液晶１３２が高温となり、液晶１３２の屈折率が室温での屈折率と異なってしまうことで、液晶表示装置１００の表示画像に色調変化が生じてしまう。
【００５８】
色調変化が生じた場合、モニタリング用画素部１１０と重畳して設けられる第２のセンサ１１４は該色調変化を検知し、センサ制御部１１６は該色調変化を補正する信号を照明制御部（図示せず）に送る。具体的に、カラーフィルタを用いてカラー表示させる場合、１００℃近い高温下での動作について説明する。外光からの入射光３００が反射部材１３８で反射され、画素部１０２から射出される光（偏光３０２）において、「青色が強い」という色調変化を第２のセンサ１１４が検知すると、センサ制御部１１６は、該色調変化を補正する光を射出する信号を照明制御部に送る。該信号を受けて、光源１３４は、該色調変化を補正する赤および緑の光（入射光３０３）を射出する。入射光３０３は、第２の偏光部材１２２から偏光３０５として射出され、液晶表示装置１００の表示画像の色調のずれを補正する（図３（Ｂ）参照）。
【００５９】
夜間や暗い屋内など、反射型で表示するには照度が非常に低いことを第１の光センサ１１２が検知した場合、液晶表示装置１００は、照明部１０８から射出される光を利用する透過型として機能する（図３（Ｃ）参照）。
【００６０】
光源１３４からの入射光３０４は、導光部材１３６で面光源に変換され、第１の偏光部材１０７、基板１１８を通り、画素部１０２に入射され、さらに対向基板１２０、第２の偏光部材１２２を通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光３０６を観測者は視認する。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示になる。
【００６１】
さらに、曇りもしくは雨が降っている屋外、または薄暗い屋内など、外光の光量が少なく照度が低いことを第１の光センサ１１２が検知した場合、液晶表示装置１００は、画像表示するために外光および光源１３４を利用する（図３（Ｄ）参照）。
【００６２】
つまり、観測者が視認する偏光は、偏光３１０および偏光３１４である。偏光３１０は、入射光３０８が、第２の偏光部材１２２、対向基板１２０、画素部１０２、基板１１８、第１の偏光部材１０７、および照明部１０８を通り、反射部材１３８において反射され、第２の偏光部材１２２から射出される偏光である。また、偏光３１４は、光源１３４からの入射光３１２が、導光部材１３６で面光源に変換され、第１の偏光部材１０７、基板１１８、画素部１０２、対向基板１２０、および第２の偏光部材１２２を通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光である。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示となる。
【００６３】
また、表示画像の色調変化は、高温屋外環境下だけで起きるわけではなく、低温環境下でも生じる可能性がある。つまり、第２の光センサ１１４は、使用する場所、温度、または表示形式に関係なく、表示画像の色調変化を検知する。センサ制御部１１６は、該色調変化を補正する光を射出する信号を照明制御部に送る。該信号を受けて、光源１３４は、該色調変化を補正するための光を射出する。したがって、光源１３４は白色の光を照射する光源と、補正のための光を照射する光源の２種類を備えておくとよい。さらに、補正するための光を照射する光源は、赤色、緑色および青色であるとさらによい。また、白色の光を照射する光源だけであっても、色調変化に合わせた最適な波長の光を光学フィルター（図示せず）で取り出し、照射する構成としてもよい。
【００６４】
ここで、液晶表示装置１００をアクティブマトリクス型とした場合について、図４を用いて説明する。
【００６５】
図４（Ａ）は、液晶表示装置１００の上面図であり、２画素分の画素を示している。
【００６６】
図２で説明したように、液晶表示装置１００は、トランジスタ素子層１２３が設けられている基板１１８と、共通画素電極１２８が設けられた対向基板１２０との間に、トランジスタ素子層１２３が設けられている基板１１８と対向基板１２０とを固定するシール材料１３０によって、液晶が封止されている。また、図４（Ａ）には、液晶１３２、対向基板１２０、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２などは省略され図示されていないが、それぞれ、図４（Ｂ）で示すように設けられている。
【００６７】
図４（Ａ）において、複数のソース配線（ソース電極４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）且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（ゲート電極４０１を含む）は、ソース配線に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、且つ互いに離間するように配置されている。複数のソース配線は、信号線駆動回路１０４（図１（Ａ）参照）に繋がっており、複数のゲート配線は走査線駆動回路１０６（図１（Ａ）参照）に繋がっている。
【００６８】
また、容量配線４０３は、複数のゲート配線それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線に平行な方向、つまり、ソース配線に略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。保持容量素子４０６は、図４（Ａ）の１点鎖線で囲まれた箇所であり、ゲート絶縁膜を誘電体として、容量配線４０３とドレイン配線とで構成されている。また、保持容量素子４０６は、画素電極１２６とドレイン電極４０５ｂに電気的に接続されている。また、容量配線４０３は走査線駆動回路１０６（図１（Ａ）参照）に繋がっている。
【００６９】
画素電極１２６を駆動するトランジスタ４３０は、各画素の左上角に配置されている。画素電極１２６およびトランジスタ４３０は、マトリクス状に複数配置されている。
【００７０】
また、図４に示す画素構成に限定されず、容量配線を設けず、画素電極を、ゲート絶縁膜および他の絶縁膜を介して隣り合う画素のゲート配線と重畳させ、保持容量素子を形成してもよい。この場合、容量配線を省略することができ、画素における開口率を高めることができる。
【００７１】
アクティブマトリクス型液晶表示装置では、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【００７２】
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を１フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。
【００７３】
また、垂直同期周期数を１．５倍、好ましくは２倍以上にすることで応答速度を改善するとともに各フレーム内の分割された複数フィールド毎に書き込む階調を選択する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。
【００７４】
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。
【００７５】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｄ間における断面図である。また、図４（Ａ）のＣ−Ｄ間上に記してある波線箇所は、図４（Ｂ）において省略されている箇所である。
【００７６】
ここでは、トランジスタ４３０の構成について記述し、作製工程は後述する。トランジスタ４３０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、基板１１８上に形成され、ゲート電極４０１と、ゲート絶縁膜４０２と、半導体層４０８と、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを含む。
【００７７】
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、およびボトムゲート構造のスタガ型または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よい。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、本実施の形態ではデュアルゲート型とする。
【００７８】
トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０８に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０７に接するバックゲート電極４１０が設けられ、バックゲート電極４１０上に層間絶縁膜４１３が積層され設けられている。
【００７９】
また、保持容量素子４０６は、上記したように容量配線４０３とドレイン電極４０５ｂの間に誘電体としてゲート絶縁膜４０２が積層されている。容量配線４０３は、ゲート配線（ゲート電極４０１を含む）と同じ条件で形成することができるため、容量配線４０３は、ゲート電極４０１の作製時に形成される。つまり、トランジスタ４３０とは別に保持容量素子４０６を作製する必要がなく、トランジスタ４３０の作製工程で保持容量素子４０６も作製することができる。
【００８０】
トランジスタ４３０および保持容量素子４０６の上には層間絶縁膜４１３が設けられている。層間絶縁膜４１３を形成する方法は、特に限定されず、その材料に応じて、ＣＶＤ法、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。
【００８１】
層間絶縁膜４１３をエッチング工程で開口し、画素電極１２６を設けてドレイン電極４０５ｂと電気的に接続させる。また、対向基板１２０には、共通画素電極１２８を設ける。画素電極１２６および共通画素電極１２８は、上記列挙した導電材料を用いてスパッタリング法などにより形成することができる。
【００８２】
液晶表示装置１００はモノクロ表示またはカラー表示とすることができるが、フルカラー表示とする場合、カラーフィルタは、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カラーフィルタを形成すればよい。
【００８３】
カラーフィルタは、液晶１３２を挟持して固着される基板１１８と対向基板１２０の内側（液晶１３２側）に設けてもよいし、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設けてもよい。
【００８４】
カラーフィルタは別途独立して設けてもよいし、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、層間絶縁膜にカラーフィルタとしての機能を兼ねさせてもよい。例えば、液晶表示装置１００であれば、図４（Ｂ）において、層間絶縁膜４１３に、カラーフィルタとして機能する有彩色の透光性樹脂層を用いることができる。
【００８５】
カラーフィルタとしての機能を兼ねた層間絶縁膜４１３を、トランジスタ素子層１２３が設けられた基板１１８上に形成する場合、微細なパターンの画素においても、画素領域と精密に位置を合わせることができる。また、カラーフィルタとしての機能を兼ねるため、液晶表示装置の作製工程の簡略化および低コスト化を実現できる。さらに、液晶１３２に高分子安定化のための光照射工程が必要な場合、カラーフィルタによって対向基板１２０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１３２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。
【００８６】
カラーフィルタ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。
【００８７】
有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、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、カラーフィルタにおいて透過する光は、該有彩色の光の波長にピークを有するということである。
【００８８】
カラーフィルタは、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。
【００８９】
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良好にし、且つ液晶素子のギャップ（厚さ）を均一にすることができるため、液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化させることが可能になる。
【００９０】
カラーフィルタを対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設ける場合は、対向基板１２０に接着して設ければよい。
【００９１】
基板１１８と対向基板１２０を、液晶１３２を間に挟持させてシール材料１３０で固着する。液晶１３２は、上記列挙した種類を用いることができる。液晶１３２は、ディスペンサ法（滴下法）や、基板１１８と対向基板１２０を貼り合わせてから毛細管現象等を用いる注入法を用いればよい。また、配向膜を用いてラビング工程を行うことで、液晶１３２を配向させやすくすることができる。
【００９２】
また、画素電極１２６と共通画素電極１２８との間の距離（セルギャップ）を一定に制御するためにスペーサ４１５が設けられている。ここでは、ビーズスペーサを用いているが、絶縁層を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いてもよい。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、液晶の厚さ（膜厚）の最大値とする。
【００９３】
シール材料１３０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ことが好ましい。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。
【００９４】
図４には図示しないが、第１の偏光部材１０７の外側には照明部１０８および反射部材１３８が備えられている。また、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に第２の偏光部材１２２が設けられている。
【００９５】
第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２の他に、位相差板（位相差フィルムも含む）、反射防止板（反射防止フィルムも含む）などの光学部材などを設けてもよい。
【００９６】
次に、液晶表示装置１００をパッシブマトリクス型とした場合について、図５を用いて説明する。なお、パッシブマトリクス型とする場合、液晶表示装置１００は、トランジスタ素子層１２３を設けていない構成となる。液晶表示装置１００の上面図を図５（Ａ）に、図５（Ａ）における線Ｇ−Ｈの断面図を図５（Ｂ）に示す。また、図５（Ａ）には、液晶１３２、対向基板１２０、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２などは省略され図示されていないが、それぞれ、図５（Ｂ）で示すように設けられている。
【００９７】
液晶表示装置１００は、第１の偏光部材１０７が設けられた基板１１８と、第２の偏光部材１２２が設けられた対向基板１２０とが、液晶１３２を間に挟持して対向するように固着されている。基板１１８と液晶１３２との間には、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃ、絶縁膜１７０７、および画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃが設けられている。画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃはコモンドライバ１０５（図１（Ｂ）参照）で制御され、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃはセグメントドライバ１０３（図１（Ｂ）参照）で制御される。
【００９８】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、および共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは開口パターンを有する形状であり、液晶素子１７１３の画素領域において長方形の開口（スリット）を有している。
【００９９】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃと共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃとの間に電界を形成することで、液晶１３２を制御できる。この場合、液晶１３２には水平方向の電界が加わるため、当該電界を用いて液晶分子を制御できる。また、液晶分子を基板と平行な方向で制御できるため、視野角を広くすることができる。パッシブマトリクス型の液晶表示装置において、好ましいセルギャップは、アクティブマトリクス型の液晶表示装置におけるセルギャップと同様である。
【０１００】
また、パッシブマトリクス型の液晶表示装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様に、モノクロ表示またはカラーフィルタを用いることでカラー表示とすることができる。カラーフィルタは対向基板１２０と液晶１３２との間に設けてもよく、対向基板１２０と第２の偏光部材１２２の間に設けてもよい。また、カラーフィルタは、上記した透光性樹脂を用いればよい。
【０１０１】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは、上記列挙した導電性材料を用いればよい。
【０１０２】
図示していないが、上記アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００と同様に、セルギャップを保つためにスペーサ４１５を用いて、さらに、液晶１３２を封止するためにシール材料１３０を用いることができる。
【０１０３】
基板１１８の外側（液晶１３２と反対側）に第１の偏光部材１０７が、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に第２の偏光部材１２２が設けられている。また、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２の他に、位相差板（位相差フィルムも含む）、反射防止板（反射防止フィルムも含む）などの光学フィルムなどを設けてもよい。
【０１０４】
また、液晶表示装置１００は、遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成としてもよい。
【０１０５】
遮光層は、液晶１３２を挟持して固着される一対の基板（基板１１８および対向基板１２０）の内側（液晶１３２側）に設けてもよいし、一対の基板の外側（液晶１３２と反対側）に設けてもよい。
【０１０６】
一対の基板の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極が設けられる基板１１８に形成してもよいし、対向基板１２０に形成してもよい。遮光層は別途独立して設けてもよく、アクティブマトリクス型の場合、トランジスタ素子層１２３が設けられる基板１１８上に遮光層としての機能を兼ねた層間絶縁膜４１３を設けてもよい。
【０１０７】
遮光層は、光を反射、または吸収し、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、感光性また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、またはアルミニウムなどを用いればよい。
【０１０８】
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、またはスピンコート、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（ドライエッチングまたはウェットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。
【０１０９】
遮光層を層間絶縁膜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。遮光層は液晶表示装置において、トランジスタ素子層１２３（特に、トランジスタの半導体層または画素電極１２６とのコンタクトホール）と重畳する領域、または画素間などに設けることが好ましい。
【０１１０】
遮光層を設けることにより、トランジスタ素子層１２３（特に、トランジスタの半導体層）に入射する光を遮断でき、光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ムラを隠すことができる。よって、液晶表示装置１００の高精細化、高信頼性化を図ることができる。
【０１１１】
以上より、高精細且つ色調変化を補正することができ、温度特性が良好な液晶表示装置を提供することができる。また、温度特性が良好であることから屋外での使用に好適な液晶表示装置を提供できる。なお、本実施の形態は、他の実施の形態および実施例に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１１２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００に設けられ、トランジスタ素子層１２３に含まれるトランジスタ４３０について説明する（図４（Ｂ）参照）。なお、トランジスタ４３０は逆スタガ型の薄膜トランジスタである。
【０１１３】
トランジスタ素子層１２３は、高温下などでも動作するトランジスタ、つまり温度特性の良好なトランジスタを含むことから、トランジスタ４３０の半導体層４０８として、複数の結晶領域を有する半導体を用いる。複数の結晶領域を有する半導体としては、微結晶シリコン半導体および多結晶シリコン半導体などがある。また、シリコン半導体だけではなくゲルマニウム半導体でもよく、さらには酸化物半導体も用いることができる。なお、ここでの酸化物半導体は半導体特性を示す金属酸化物をいう。本実施の形態では、半導体層４０８に微結晶シリコン半導体を含むｎ型のトランジスタの作製工程を示す。
【０１１４】
図６（Ａ）に示すように、基板１１８上にゲート電極４０１を形成する。次に、ゲート電極４０１（第１のゲート電極ともいう。）を覆うゲート絶縁膜４０２を形成し、ゲート絶縁膜４０２の上に種結晶３０７を形成する。
【０１１５】
基板１１８としては、ガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、基板に透光性を要しない場合には、ステンレス合金等の金属の基板の表面に絶縁膜を設けたものを用いてもよい。ガラス基板としては、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス基板を用いるとよい。なお、基板１１８のサイズに限定はなく、例えば上述のフラットパネルディスプレイの分野で汎用される第３世代乃至第１０世代のガラス基板を用いることができる。
【０１１６】
ゲート電極４０１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、ニッケル等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ＡｇＰｄＣｕ合金、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｎｉ合金などを用いてもよい。
【０１１７】
例えば、ゲート電極４０１の積層構造としては、アルミニウム膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上に窒化チタン膜もしくは窒化タンタル膜を積層した二層構造、窒化チタン膜とモリブデン膜とを積層した二層構造、酸素を含む銅−マグネシウム合金膜と銅膜とを積層した二層構造、酸素を含む銅−マンガン合金膜と銅膜とを積層した二層構造、銅−マンガン合金膜と銅膜とを積層した二層構造などにすることが好ましい。三層の積層構造としては、タングステン膜または窒化タングステン膜と、アルミニウムとシリコンの合金膜またはアルミニウムとチタンの合金膜と、窒化チタン膜またはチタン膜とを積層した三層構造とすることが好ましい。電気的抵抗が低い膜上にバリア膜として機能する膜を積層することで、電気的抵抗を低くでき、且つ金属膜から半導体膜への金属元素の拡散を防止することができる。
【０１１８】
ゲート電極４０１は、基板１１８上に、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて、上記の金属材料により導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ法またはインクジェット法等によりマスクを形成し、該マスクを用いて導電膜をエッチングして形成することができる。また、ゲート電極４０１は、銀、金または銅等の導電性ナノペーストをインクジェット法により基板上に吐出し、焼成することで形成することもできる。なお、ゲート電極４０１と、基板１１８との密着性向上を目的として、上記の金属材料の窒化物膜を、基板１１８と、ゲート電極４０１との間に設けてもよい。本実施の形態では、基板１１８上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、当該導電膜をエッチングしてゲート電極４０１を形成する。
【０１１９】
なお、ゲート電極４０１の側面は、テーパ形状とすることが好ましい。これは、後の作製工程で、ゲート電極４０１上に形成される絶縁膜、半導体膜および配線が、ゲート電極４０１の段差箇所において切断されないためである。ゲート電極４０１の側面をテーパ形状にするためには、レジストマスクを後退させつつエッチングを行えばよい。
【０１２０】
また、ゲート電極４０１を形成する工程により、上記実施の形態で説明したようにゲート配線（走査線）および容量配線４０３も同時に形成することができる。なお、ゲート配線とは画素を選択する配線をいい、容量配線４０３とは画素の保持容量の一方の電極に接続された配線をいう。ただし、これに限定されず、ゲート配線および容量配線４０３の一方または双方はゲート電極４０１と別に設けてもよい。
【０１２１】
ゲート絶縁膜４０２は、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、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、または窒化酸化アルミニウム膜を、単層または積層して形成する。
【０１２２】
なお、ここでは、酸化窒化シリコンとは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）および水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳおよびＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコンおよび水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【０１２３】
なお、ゲート絶縁膜４０２を酸化シリコンまたは酸化窒化シリコン等の酸化絶縁膜により形成することで、薄膜トランジスタのしきい値電圧の変動を低減することができる。
【０１２４】
ゲート絶縁膜４０２は、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜４０２のＣＶＤ法による形成工程において、グロー放電プラズマの生成は、３ＭＨｚから３０ＭＨｚ、代表的には１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚのＨＦ帯の高周波電力、または３０ＭＨｚより大きく３００ＭＨｚ程度までのＶＨＦ帯の高周波電力、代表的には、６０ＭＨｚを印加することで行われる。また、１ＧＨｚ以上のマイクロ波の高周波電力を印加することで行われる。なお、高周波電力がパルス状に印加されるパルス発振や、連続的に印加される連続発振とすることができる。また、ＨＦ帯の高周波電力と、ＶＨＦ帯の高周波電力を重畳させることで、大面積基板においてもプラズマのムラを低減し、均一性を高めることができると共に、堆積速度を高めることができる。また、高周波数が１ＧＨｚ以上であるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁膜４０２を形成すると、ゲート電極と、ドレイン電極およびソース電極との間の耐圧を向上させることができるため、信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
【０１２５】
また、ゲート絶縁膜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膜を形成することで、後に形成する半導体膜の結晶性を高めることが可能であるため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることができる。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。
【０１２６】
種結晶３０７は、高い結晶性の混相粒を低い粒密度で形成する第１の条件で形成することができる。第１の条件としては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量を５０倍以上１０００倍以下にして堆積性気体を希釈し、且つ処理室内の圧力を１３３Ｐａより大きく１３３３２Ｐａ以下（１Ｔｏｒｒより大きく１００Ｔｏｒｒ以下）とするのが好ましい。種結晶３０７には、混相粒と混相粒の間に隙間が存在している。なお、混相粒とは、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子とを有する。また、混相粒は双晶を有する場合もある。
【０１２７】
種結晶３０７の原料ガスとして、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを用いることで、種結晶３０７の結晶性を高めることができる。このため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度が高まると共に、スループットを高めることができる。
【０１２８】
次に、図６（Ｂ）に示すように、種結晶３０７上に微結晶半導体膜１０９を形成する。微結晶半導体膜１０９は、種結晶３０７の混相粒の結晶を成長させて、混相粒間の隙間を埋める第２の条件を用いて形成することができる。第１の条件とは異なる第２の条件としては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量を５０倍以上１０００倍以下にして且つ処理室内の圧力を１３３Ｐａ以上１３３３２Ｐａ以下（１Ｔｏｒｒ以上１００Ｔｏｒｒ以下）とするのが好ましい。さらに好ましくは、第２の条件におけるシリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量の割合、および処理室内の圧力を、第１の条件より大きくすることである。また、第２の条件においては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と水素との流量比を周期的に増減させながら形成してもよい。
【０１２９】
微結晶半導体膜１０９の原料ガスに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを添加することで、種結晶３０７と同様に、微結晶半導体膜１０９の結晶性を高めることができる。このため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度が高まると共に、スループットを高めることができる。
【０１３０】
次に、微結晶半導体膜１０９上に半導体膜１１１を形成する。半導体膜１１１は、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂで構成される。
【０１３１】
微結晶半導体膜１０９を種結晶として、部分的に結晶成長させる条件（結晶成長を抑制させる条件）で、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成することができる。
【０１３２】
半導体膜１１１は、プラズマＣＶＤ装置の処理室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、窒素を含む気体とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。窒素を含む気体としては、アンモニア、窒素、フッ化窒素、塩化窒素、クロロアミン、フルオロアミン等がある。グロー放電プラズマの生成は、種結晶３０７と同様にして行えばよい。
【０１３３】
このとき、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素との流量比は、種結晶３０７または微結晶半導体膜１０９と同様に微結晶半導体膜を形成する流量比を用い、さらに原料ガスに窒素を含む気体を添加することで、種結晶３０７および微結晶半導体膜１０９の堆積条件よりも、結晶成長を抑制することができる。具体的には、半導体膜１１１の堆積初期においては、原料ガスに窒素を含む気体が含まれるため、部分的に結晶成長が抑制され、錐形状の微結晶半導体領域が成長すると共に、非晶質半導体領域が形成される。さらに、堆積中期または後期では、錐形状の微結晶半導体領域の結晶成長が停止し、非晶質半導体領域のみが堆積される。この結果、半導体膜１１１において、微結晶半導体領域１１１ａ、および欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜で形成される非晶質半導体領域１１１ｂを形成することができる。
【０１３４】
ここでは、半導体膜１１１を形成する条件の代表例は、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量が１０〜２０００倍、好ましくは１０〜２００倍である。なお、通常の非晶質半導体膜を形成する条件の代表例は、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量が０〜５倍である。
【０１３５】
また、半導体膜１１１の原料ガスに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを添加することで、成膜速度を高めることができる。
【０１３６】
半導体膜１１１の厚さは、厚さ５０〜３５０ｎｍとすることが好ましく、さらに好ましくは１２０〜２５０ｎｍとする。
【０１３７】
次に、半導体膜１１１上に、不純物半導体膜１１３を形成する。次に、不純物半導体膜１１３上にレジストマスク１１５を形成する（図６（Ｃ）参照）。
【０１３８】
ここで、図６（Ｃ）に示すゲート絶縁膜４０２と、不純物半導体膜１１３との間の拡大図を、図７に示す。
【０１３９】
図７（Ａ）に示すように、半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａは凹凸状であり、凸部はゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって、先端が狭まる（凸部の先端が鋭角である）凸状（錐形状）である。なお、微結晶半導体領域１１１ａの形状は、ゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって幅が広がる凸状（逆錐形状）であってもよい。
【０１４０】
微結晶半導体領域１１１ａの厚さ、即ち、ゲート絶縁膜４０２と微結晶半導体膜１０９との界面から、微結晶半導体領域１１１ａの突起（凸部）の先端までの距離を、５ｎｍ以上３１０ｎｍ以下とすることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０１４１】
また、二次イオン質量分析法によって計測される半導体膜１１１の酸素濃度プロファイルのピーク濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることで、微結晶半導体領域１１１ａの結晶性を高めることができるため好ましい。また、二次イオン質量分析法によって計測される半導体膜１１１の窒素濃度プロファイルのピーク濃度は、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０１４２】
非晶質半導体領域１１１ｂは、窒素を有する非晶質半導体で形成される。窒素を有する非晶質半導体に含まれる窒素は、例えばＮＨ基またはＮＨ２基として存在していてもよい。非晶質半導体としては、アモルファスシリコンを用いて形成する。
【０１４３】
窒素を含む非晶質半導体は、従来の非晶質半導体と比較して、ＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体である。即ち、窒素を含む非晶質半導体は、従来の非晶質半導体と比較して、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体である。窒素を含む非晶質半導体は、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻であるため、バンドギャップが広くなり、トンネル電流が流れにくい。このため、窒素を含む非晶質半導体を微結晶半導体領域１１１ａおよび不純物半導体膜１１３の間に設けることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、窒素を含む非晶質半導体を設けることで、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることが可能である。
【０１４４】
さらに、窒素を含む非晶質半導体は、低温フォトルミネッセンス分光によるスペクトルのピーク領域が、１．３１ｅＶ以上１．３９ｅＶ以下である。なお、微結晶半導体、代表的には微結晶シリコンを低温フォトルミネッセンス分光により測定したスペクトルのピーク領域は、０．９８ｅＶ以上１．０２ｅＶ以下であり、窒素を含む非晶質半導体は、微結晶半導体とは異なるものである。
【０１４５】
また、非晶質半導体領域１１１ｂの他に、微結晶半導体領域１１１ａにも、ＮＨ基またはＮＨ２基を有してもよい。
【０１４６】
また、図７（Ｂ）に示すように、非晶質半導体領域１１１ｂに、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体混相粒１１１ｃを含ませることで、さらに薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることが可能である。
【０１４７】
ゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって、先端が狭まる凸状（錐形状）の微結晶半導体は、微結晶半導体が堆積する条件で微結晶半導体膜を形成した後、結晶成長を抑制する条件で結晶成長させると共に、非晶質半導体を堆積することで、このような構造となる。
【０１４８】
半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａは錐形状または逆錐形状であるため、オン状態でソース電極およびドレイン電極の間に電圧が印加されたときの縦方向（膜厚方向）における抵抗、即ち、半導体膜１１１の抵抗を下げることが可能である。また、微結晶半導体領域１１１ａと不純物半導体膜１１３との間に、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い、窒素を含む非晶質半導体を有するため、トンネル電流が流れにくくなる。以上のことから、本実施の形態に示す薄膜トランジスタは、オン電流および電界効果移動度を高めるとともに、オフ電流を低減することができる。
【０１４９】
ここでは、半導体膜１１１の原料ガスに窒素を含む気体を含ませて、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成したが、半導体膜１１１の他の形成方法として、微結晶半導体膜１０９の表面を窒素を含む気体に曝して、微結晶半導体膜１０９の表面に窒素を吸着させた後、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体および水素を原料ガスとして堆積させることで、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成することができる。
【０１５０】
不純物半導体膜１１３は、リンが添加されたアモルファスシリコン、リンが添加された微結晶シリコン等で形成する。また、リンが添加されたアモルファスシリコンおよびリンが添加された微結晶シリコンの積層構造とすることもできる。なお、薄膜トランジスタとして、ｐ型の薄膜トランジスタを形成する場合は、不純物半導体膜１１３は、ボロンが添加された微結晶シリコン、ボロンが添加されたアモルファスシリコン等で形成する。なお、半導体膜１１１と、後に形成するソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂがオーミックコンタクトである場合は、不純物半導体膜１１３を形成しなくともよい。
【０１５１】
不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ装置の反応室内において、シリコンを含む堆積性気体と、水素と、ホスフィン（水素希釈またはシラン希釈）とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。これにより、リンが添加されたアモルファスシリコン、またはリンが添加された微結晶シリコンが形成される。なお、ｐ型の薄膜トランジスタを作製する場合は、不純物半導体膜１１３として、ホスフィンの代わりに、ジボランを用いて、グロー放電プラズマにより形成すればよい。
【０１５２】
また、不純物半導体膜１１３を、リンが添加された微結晶シリコン、またはボロンが添加された微結晶シリコンで形成する場合は、半導体膜１１１と、不純物半導体膜１１３との間に、微結晶半導体膜、代表的には微結晶シリコン膜を形成することで、界面の特性を向上させることができる。この結果、不純物半導体膜１１３と、半導体膜１１１との界面に生じる抵抗を低減することができる。この結果、薄膜トランジスタのソース領域、半導体膜、およびドレイン領域を流れる電流量を増加させ、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を向上させることが可能となる。
【０１５３】
レジストマスク１１５はフォトリソグラフィ工程により形成することができる。
【０１５４】
次に、レジストマスク１１５を用いて、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、および不純物半導体膜１１３をエッチングする。この工程により、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、および不純物半導体膜１１３を素子毎に分離し、島状の半導体積層体１１７、および島状の不純物半導体膜１２１を形成する。なお、半導体積層体１１７は、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する。微結晶半導体領域１１７ａは、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、および半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａを含む。非晶質半導体領域１１７ｂは、半導膜１１１の非晶質半導体領域１１１ｂを含む。この後、レジストマスク１１５を除去する（図６（Ｄ）参照）。
【０１５５】
次に、不純物半導体膜１２１上に導電膜１２７を形成する（図８（Ａ）参照）。導電膜１２７は、ゲート電極４０１として機能する導電膜と同様にして形成することができる。
【０１５６】
次に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて導電膜１２７をエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成する（図８（Ｂ）参照）。導電膜１２７のエッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。なお、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂは、ソース配線およびドレイン配線（信号線）としても機能する。ただし、これに限定されず、信号線、ソース電極およびドレイン電極は別に設けてもよい。
【０１５７】
次に、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７の一部をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。また、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成する。このとき、微結晶半導体領域１３３ａが露出されるように半導体積層体１１７をエッチングすることで、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われる領域では微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂが積層され、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われず、且つゲート電極と重なる領域においては、微結晶半導体領域１３３ａが露出する半導体積層体１３３となる。
【０１５８】
ここでは、ドライエッチングを用いているため、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部と、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部とが揃っているが、導電膜１２７をウェットエッチングし、不純物半導体膜１２１をドライエッチングすると、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部と、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部とがずれ、断面において、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部が、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部より内側に位置する。
【０１５９】
上記エッチング工程の後、さらに、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの表面にドライエッチングを行ってもよい。ドライエッチングの条件は、露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂにダメージが入らず、且つ微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂに対するエッチング速度が低い条件を用いる。つまり、露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂ表面にほとんどダメージを与えず、且つ露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの厚さがほとんど減少しない条件を用いる。エッチングガスとして、代表的にはＣｌ２、ＣＦ４、またはＮ２等を用いる。また、エッチング方法は特に限定はなく、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式等を用いることができる。
【０１６０】
次に、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの表面にプラズマ処理、代表的には水プラズマ処理、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、窒素プラズマ処理、酸素および水素の混合ガスによるプラズマ処理等を行う。
【０１６１】
水プラズマ処理は、水蒸気（Ｈ２Ｏ蒸気）に代表される、水を主成分とするガスを反応空間に導入し、プラズマを生成して、行うことができる。この後、レジストマスクを除去する。なお、当該レジストマスクの除去は、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７のドライエッチング前に行ってもよい。
【０１６２】
また、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂにダメージを与えない条件で更なるドライエッチングを行うことで、露出した微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂ上に存在する残渣などの不純物を除去することができる。そして、該ドライエッチングに続けて水プラズマ処理を行うことで、レジストマスクの残渣を除去すると共に、微結晶半導体領域１３３ａの欠陥を低減することができる。さらに、プラズマ処理を行うことで、ソース領域とドレイン領域との間の絶縁を確実なものにすることができ、完成する薄膜トランジスタのオフ電流を低減し、電気的特性のばらつきを低減することができる。
【０１６３】
なお、図８（Ａ）および図８（Ｂ）において、上記の工程とは異なる方法を用いてもよく、例えば、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを導電膜１２７上に形成し、当該レジストマスクを用いて導電膜１２７をエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成する。次に、不純物半導体膜１２１をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。この際、半導体積層体１１７の一部がエッチングされる場合もある。次に、レジストマスクを除去した後、半導体積層体１１７の一部をエッチングして、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成してもよい。
【０１６４】
この結果、レジストマスクを除去する工程において、微結晶半導体領域１１７ａが非晶質半導体領域１１７ｂに覆われているため、微結晶半導体領域１１７ａが剥離液、およびレジストの残渣物に触れることがない。また、レジストマスクを除去した後、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを用いて、非晶質半導体領域１１７ｂをエッチングして、微結晶半導体領域１３３ａを露出する。このため、剥離液、およびレジストマスクの残渣物に触れた非晶質半導体領域は、バックチャネルには残存しない。この結果、バックチャネルに残存した剥離液、およびレジストマスクの残渣物によるリーク電流が発生しないため、薄膜トランジスタのオフ電流をより低減することができる。
【０１６５】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好なシングルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１６６】
次に、半導体積層体１３３およびソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂ上に絶縁膜４０７（第２のゲート絶縁膜ともいう。）を形成する。絶縁膜４０７は、ゲート絶縁膜４０２と同様に形成することができる。
【０１６７】
次に、絶縁膜４０７上にバックゲート電極４１０（第２のゲート電極ともいう。）を形成する（図８（Ｃ）参照）。以上の工程により、デュアルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１６８】
バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と同様にして形成することができる。また、バックゲート電極４１０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、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いて形成してもよい。
【０１６９】
また、バックゲート電極４１０は、透光性を有する導電性高分子（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。バックゲート電極４１０は、シート抵抗が１００００Ω／ｓｑ以下であって、且つ波長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。
【０１７０】
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を用いることができる。例えば、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンから選択される２種以上モノマーの共重合体等が挙げられる。
【０１７１】
バックゲート電極４１０は、スパッタリング法により、上記材料のいずれかを用いた導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程によって形成したレジストマスクを用いて該導電膜をエッチングすることで、形成できる。また、透光性を有する導電性高分子を含む導電性組成物を塗布法または印刷法で形成し、焼成することでも得られる。
【０１７２】
次に、薄膜トランジスタの上面図である図９を用いて、バックゲート電極の形状を説明する。
【０１７３】
図９（Ａ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と平行に形成することができる。この場合、バックゲート電極４１０に印加する電位と、ゲート電極４０１に印加する電位とを、それぞれ任意に制御することが可能である。このため、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。また、キャリアが流れる領域、即ちチャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７４】
また、以下の３パターンについては上記実施の形態では図示していないが、図９（Ｂ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１に接続させることができる。即ち、ゲート絶縁膜４０２および絶縁膜４０７に形成した開口部１５０において、ゲート電極４０１およびバックゲート電極４１０が接続する構造とすることができる。この場合、バックゲート電極４１０に印加する電位と、ゲート電極４０１に印加する電位とは、等しい。この結果、半導体膜において、キャリアが流れる領域、即ちチャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７５】
また、図９（Ｃ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と接続せず、フローティングでもよい。バックゲート電極４１０に電圧を印加せずとも、チャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７６】
さらには、図９（Ｄ）に示すように、バックゲート電極４１０は、絶縁膜４０７を介してソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂと重畳してもよい。ここでは、図９（Ａ）に示す構造のバックゲート電極４１０を用いて示したが、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示すバックゲート電極４１０も同様にソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂと重畳してもよい。
【０１７７】
本実施の形態に示すシングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタは、混相粒の隙間を低減することで結晶性を高めた微結晶半導体膜でチャネル領域が形成される。このため、シングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタのキャリアの移動量が増加し、オン電流および電界効果移動度が高くなる。また、微結晶半導体領域１３３ａと、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの間に、非晶質半導体領域１３３ｂを有する。このため、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。以上のことから、薄膜トランジスタの面積を小さくすることが可能であり、半導体装置への高集積化が可能である。また、表示装置の駆動回路に本実施の形態に示す薄膜トランジスタを用いることで、駆動回路の面積を低減できるため、表示装置の狭額縁化が可能である。
【０１７８】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好なシングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１７９】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した薄膜トランジスタと構造が異なる薄膜トランジスタの作製方法について、図６、図８、および図１０を参照して説明する。図１０は、図８（Ｂ）に示す工程に対応する工程である。
【０１８１】
実施の形態２と同様に、図６（Ａ）〜（Ｄ）および図８（Ａ）の工程を経て、導電膜１２７を形成する。
【０１８２】
次に、図１０に示すように、実施の形態２と同様に、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成し、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７の一部をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。また、微結晶半導体領域１４３ａおよび非晶質半導体領域１４３ｂを有する半導体積層体１４３を形成する。このとき、非晶質半導体領域１４３ｂが露出されるように半導体積層体１１７をエッチングすることで、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われる領域では、微結晶半導体領域１４３ａおよび非晶質半導体領域１４３ｂが積層され、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂによって覆われず、且つゲート電極と重なる領域においては、微結晶半導体領域１４３ａが露出せず、非晶質半導体領域１４３ｂが露出する半導体積層体１４３となる。なお、ここでの半導体積層体１１７のエッチング量は図８（Ｂ）より少ないものとする。
【０１８３】
この後の工程は、実施の形態２と同様である。
【０１８４】
以上の工程によりシングルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。該薄膜トランジスタは、バックチャネル側が非晶質であるため、図８（Ｂ）に示す薄膜トランジスタに比べてオフ電流を低減することができる。
【０１８５】
また、本実施の形態では、図１０に示す工程の後に、図８（Ｃ）に示す工程と同様に、絶縁膜４０７を介してバックゲート電極４１０を形成してもよい。
【０１８６】
本実施の形態および実施の形態２で説明した薄膜トランジスタは、半導体層として、非晶質の酸化物半導体または複数の結晶領域を有している酸化物半導体を用いて形成してもよい。なお、該酸化物半導体は、非単結晶であればよい。
【０１８７】
酸化物半導体には、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎを含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物を用いて、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される構造とすることができる。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）もしくはコバルト（Ｃｏ）から選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａの場合があることの他、ＧａとＮｉまたはＧａとＦｅなど、Ｇａ以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Ｍとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてＦｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、または該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。そして、金属酸化物ターゲット中の金属酸化物の相対密度は８０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９．９％以上とする相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いる。
【０１８８】
さらに具体的には、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系金属酸化物や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系金属酸化物や、インジウム、スズまたは亜鉛などを含む金属酸化物を用いて形成することができる。なお、上記列挙した金属酸化物において、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１８９】
酸化物半導体の形成方法としては、スパッタリング法、分子線エピタキシー法、原子層堆積法、パルスレーザー蒸着法、塗布法、または印刷法等を用いることができる。
【０１９０】
酸化物半導体を形成する以外の作製工程は、本実施の形態および実施の形態２で説明した工程と同様である。
【０１９１】
また、酸化物半導体を用いる場合、作製工程中に適宜加熱処理を施すことで、酸化物半導体中の水素含有量を低減させ、酸化物半導体中の酸素欠損を補充することができ、オフ電流の低下など電気特性を向上させることができる。
【０１９２】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好な薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１９３】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１９４】
（実施の形態４）
本明細書に開示する液晶表示装置は、電子書籍（電子ブック）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。特に、本明細書に開示する液晶表示装置は、高温下や低温下など厳しい環境下で高精細且つ色調変化の少ないため、晴れた屋外など高温下で動作させる必要のあるデジタルサイネージなどに用いることはとても有用である。電子機器の一例を図１１に示す。
【０１９５】
図１１（Ａ）は、デジタルサイネージの一例を示している。例えば、デジタルサイネージ１０００は、２つの筐体１００２および筐体１００４から構成されている。筐体１００２には、表示部１００６および２つのスピーカ１００８、１０１０が備わっている。
【０１９６】
本発明の一態様である液晶表示装置は、表示部１００６に用いることができ、先の実施の形態で記したように、晴れた屋外など高温下でも、液晶の屈折率が原因で生じる色調変化を補正することができ、高精細な画像を表示することができる。
【０１９７】
さらに、上記構成に加えて、新たにセンサを設けて人が近くにいないときは画像が表示されないなど、他の構成を設けてもよい。
【０１９８】
図１１（Ｂ）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。
【０１９９】
筐体２７０１には表示部２７０５および光電変換装置２７０６が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７および光電変換装置２７０８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１１（Ｂ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１１（Ｂ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【０２００】
また、図１１（Ｂ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例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。
【０２０３】
（実施の形態５）
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。
【０２０４】
図１２（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部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。
【０２０５】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０２０６】
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。
【０２０７】
図１２（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０２０８】
なお、デジタルフォトフレーム９７００は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
【０２０９】
また、デジタルフォトフレーム９７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０２１０】
図１３（Ａ）は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０２１１】
図１３（Ａ）の携帯型のコンピュータは、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部９３０３を有する上部筐体９３０１と、キーボード９３０４を有する下部筐体９３０２とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部９３０３を見て入力操作を行うことができる。
【０２１２】
また、下部筐体９３０２はキーボード９３０４の他に入力操作を行うポインティングデバイス９３０６を有する。また、表示部９３０３をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体９３０２はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体９３０２は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート９３０５を有している。
【０２１３】
上部筐体９３０１には更に上部筐体９３０１内部にスライドさせて収納可能な表示部９３０７を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部９３０７の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部９３０７をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０２１４】
表示部９３０３または収納可能な表示部９３０７は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０２１５】
また、図１３（Ａ）の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部９３０７をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを開状態として表示部９３０３を表示させることなく、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【０２１６】
図１３（Ｂ）は、携帯電話機の一例を示している。図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００は、筐体１７３１に組み込まれた表示部１７３２の他、操作ボタン１７３３、操作ボタン１７３７、外部接続ポート１７３４、スピーカ１７３５、およびマイク１７３６等を備えている。
【０２１７】
図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００は、表示部１７３２がタッチパネルになっており、指等の接触により、表示部１７３２の表示内容を操作することができる。また、電話の発信、或いはメールの作成等は、表示部１７３２を指等で接触することにより行うことができる。
【０２１８】
表示部１７３２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０２１９】
例えば、電話の発信、またはメールを作成する場合には、表示部１７３２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合には、表示部１７３２の画面の大部分を使用してキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０２２０】
また、図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを備えた検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦または横）を判別して、表示部１７３２の表示情報を自動的に切り替える構成とすることもできる。
【０２２１】
また、画面モードの切り替えは、表示部１７３２への接触、または筐体１７３１の操作ボタン１７３７の操作により行われる。また、表示部１７３２に表示される画像の種類によって切り替える構成とすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替えることができる。
【０２２２】
また、入力モードにおいて、表示部１７３２の光センサで検出される信号を検知し、表示部１７３２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０２２３】
表示部１７３２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１７３２を掌や指で触れ、掌紋および指紋等をイメージセンサで撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈等を撮像することもできる。
【０２２４】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２２５】
本実施例では、本発明の一態様である液晶表示装置に含まれる薄膜トランジスタの電気特性について説明する。
【０２２６】
はじめに、チャネル形成領域に微結晶シリコン半導体を用いた薄膜トランジスタの作製方法について、図６および図８を参照して説明する。
【０２２７】
まず、基板１１８上に下地絶縁膜（図示せず）を形成し、下地絶縁膜上にゲート電極４０１を形成した。
【０２２８】
ここでは、基板１１８として、ガラス基板（コーニング製ＥＡＧＬＥ ＸＧ）を用いた。
【０２２９】
ゲート電極４０１は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とした。具体的には、まず、チタンターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第１のチタン膜を下地絶縁膜上に形成した。このとき、導入するアルゴンの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａ、印加電圧は１２ｋＷ、温度は室温とした。そして、その上にアルミニウムターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を形成した。このとき、導入するアルゴンの流量は５０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．４Ｐａ、印加電圧は４ｋＷ、温度は室温とした。そして、その上にチタンターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第２のチタン膜を形成した。第２のチタン膜は第１のチタン膜と同様の方法で形成した。つまり、導入するアルゴンの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａ、印加電圧は１２ｋＷ、温度は室温とした。
【０２３０】
次に、チタン膜上にレジストを塗布し、第１のフォトマスクを用いて露光した後、現像してレジストマスクを形成した。
【０２３１】
次に、該レジストマスクを用いてエッチング処理を行って、ゲート電極４０１を形成した。ここでは、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）装置を用いて２段階のエッチングを行った。すなわち、ＩＣＰパワー６００Ｗ、バイアスパワー２５０Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を流量２０ｓｃｃｍで導入して、処理室内の圧力を１．２Ｐａとし、第１のエッチングを行った後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、バイアスパワー５０Ｗ、圧力２．０Ｐａ、エッチングガスとして四フッ化炭素を流量８０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を２．０Ｐａとし、第２のエッチングを行った。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２３２】
次に、ゲート電極４０１および下地絶縁膜上に、ゲート絶縁膜４０２を形成した後、ゲート絶縁膜４０２にプラズマ処理を行った。
【０２３３】
本実施例では、ゲート絶縁膜４０２として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した後、プラズマ処理を行った。窒化シリコン膜の堆積は、シランの流量を１５ｓｃｃｍ、水素の流量を２００ｓｃｃｍ、窒素の流量を１８０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を５００ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、ゲート絶縁膜４０２の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔（ギャップ）を３０ｍｍとした。
【０２３４】
形成した窒化シリコン膜へのプラズマ処理は、一酸化二窒素の流量を４００ｓｃｃｍとして処理室内に導入し、処理室内の圧力を６０Ｐａとして、電力を３００Ｗとして３分間のプラズマ放電を行った。なお、該プラズマ処理は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を３０ｍｍとした。
【０２３５】
次に、ゲート絶縁膜４０２上に、厚さ５ｎｍの種結晶３０７をプラズマＣＶＤ法にて形成した。種結晶３０７の堆積は、シランの流量を６ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を５３２Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２５０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、種結晶３０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極の温度を２５０℃、下部電極の温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を１５ｍｍとした。
【０２３６】
ここまでの工程で得られた構成を図６（Ａ）に示す。
【０２３７】
次いで、ゲート絶縁膜４０２および種結晶３０７の上に、厚さ８５ｎｍの微結晶半導体膜１０９をプラズマＣＶＤ法にて形成した。微結晶半導体膜１０９の堆積は、シランの流量を１．８ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を５０００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、微結晶半導体膜１０９の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極の温度を２５０℃、下部電極の温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を７ｍｍとした。
【０２３８】
本工程で得られた構成を図６（Ｂ）に示す。
【０２３９】
次に、微結晶半導体膜１０９上に厚さ８０ｎｍの半導体膜１１１を形成し、半導体膜１１１上に厚さ５０ｎｍの不純物半導体膜１１３を形成した。半導体膜１１１および不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ法によって形成した。
【０２４０】
半導体膜１１１の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、１０００ｐｐｍアンモニア（水素希釈）の流量を５０ｓｃｃｍ、水素の流量を７００ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して、処理室内の圧力を３５０Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、半導体膜１１１の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２００℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２５ｍｍとした。
【０２４１】
不純物半導体膜１１３としては、リンが添加されたアモルファスシリコン膜を形成した。不純物半導体膜１１３の堆積は、シランの流量を８０ｓｃｃｍ、５％ホスフィン（シラン希釈）の流量を５０ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を１２５０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、不純物半導体膜１１３の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を１５ｍｍとした。
【０２４２】
次に、不純物半導体膜１１３上にレジストを塗布した後、第２のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１１５を形成した。ここまでの工程で得られた構成を図６（Ｃ）に示す。
【０２４３】
次に、レジストマスク１１５を用いて、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、不純物半導体膜１１３をエッチングして、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する半導体積層体１１７、および不純物半導体膜１２１を形成した。
【０２４４】
エッチングを行うにあたり、本実施例では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量３６ｓｃｃｍ、四フッ化炭素を３６ｓｃｃｍ、酸素を８ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を２Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２４５】
その後、酸素プラズマ処理を行い、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する半導体積層体１１７および不純物半導体膜１２１の側壁の酸化膜を形成した後、レジストマスク１１５を除去した（図示せず）。
【０２４６】
酸素プラズマ処理は、酸素の流量を１００ｓｃｃｍとして導入して処理室内の圧力を０．６７Ｐａとし、基板温度を−１０℃とし、ソースパワーを２０００Ｗ、バイアスパワーを３５０Ｗでプラズマ放電を行った。
【０２４７】
ここまでの工程で得られた構成を図６（Ｄ）に示す。
【０２４８】
次に、ゲート絶縁膜４０２、半導体積層体１１７および不純物半導体膜１２１を覆って導電膜１２７を形成した。本工程で得られた構成を図８（Ａ）に示す。
【０２４９】
本実施例では、導電膜１２７は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とし、ゲート電極４０１と同様に形成した。ただし、第１のチタン膜の厚さを５０ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さを２００ｎｍとし、第２のチタン膜の厚さを５０ｎｍとした。
【０２５０】
次に、導電膜１２７上にレジストを塗布した後、第３のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて導電膜１２７をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成すると同時に、半導体積層体１１７を一部エッチングし、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成した。
【０２５１】
本工程では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を２０ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．９Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２５２】
なお、半導体積層体１１７の表面から１６０ｎｍをエッチングした。なお、本実施例では、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂの平面形状は、直線型である。
【０２５３】
次に、半導体積層体１３３の表面を水プラズマ処理し、半導体積層体１３３表面に残留する不純物を除去した。本工程では、パワー１８００Ｗとして水蒸気を流量３００ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を６６．５Ｐａとして水プラズマ処理を行った。
【０２５４】
ここまでの工程で得られた構成を図８（Ｂ）に示す。
【０２５５】
次に、絶縁膜４０７として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。絶縁膜４０７の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を２２０ｓｃｃｍ、窒素の流量を４５０ｓｃｃｍ、水素の流量を４５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入し、処理室内の圧力を１６０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、絶縁膜４０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２１ｍｍとした。
【０２５６】
次に、絶縁膜４０７上にレジストを塗布した後、第４のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを露出させた。また、絶縁膜４０７およびゲート絶縁膜４０２の一部をドライエッチングして、ゲート電極４０１を露出した。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２５７】
次に、絶縁膜４０７上に導電膜を形成した後、該導電膜上にレジストを塗布し、第５のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。当該レジストで形成されたマスクを用いて導電膜の一部をウェットエッチングして、バックゲート電極４１０を形成した。
【０２５８】
ここでは、導電膜として、スパッタリング法により厚さ５０ｎｍのインジウム錫酸化物を形成した後、ウェットエッチング処理によりバックゲート電極４１０を形成した。なお、ここでは図示しないが、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と接続されている。その後、レジストで形成されたマスクを除去した。
【０２５９】
以上の工程により、デュアルゲート型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１と示す）を作製した（図８（Ｃ）参照）。
【０２６０】
次に、比較例としてチャネル形成領域にアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの作製方法を説明する。アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタは、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９および半導体膜１１１をアモルファスシリコン半導体膜とすることで作製できる。それゆえ、図８および図１０を参照できるが、作製工程中に示される半導体膜１１１、微結晶半導体領域１１１ａ、非晶質半導体領域１１１ｂ、島状の半導体積層体１１７、微結晶半導体領域１１７ａ、非晶質半導体領域１１７ｂ、半導体積層体１３３、微結晶半導体領域１３３ａ、非晶質半導体領域１３３ｂはアモルファルシリコン膜とする。
【０２６１】
薄膜トランジスタを形成する下地絶縁膜および基板１１８は、上記と同様のものを用いた。ゲート電極４０１においても上記と同様にして形成した。
【０２６２】
ゲート絶縁膜４０２として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した後、プラズマ処理を行った。窒化シリコン膜の堆積は、シランの流量を４０ｓｃｃｍ、水素の流量を５００ｓｃｃｍ、窒素の流量を５５０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を１４０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を３７０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、ゲート絶縁膜４０２の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔（ギャップ）を２４．５ｍｍとした。
【０２６３】
形成した窒化シリコン膜へのプラズマ処理は、水素の流量を１５００ｓｃｃｍとして処理室内に導入し、処理室内の圧力を２８０Ｐａとして、電力を５０Ｗとして５分間のプラズマ放電を行った。なお、該プラズマ処理は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６４】
次に、微結晶半導体膜１０９および半導体膜１１１の代わりに厚さ２０５ｎｍのアモルファスシリコン膜を形成し、アモルファスシリコン膜上に厚さ５０ｎｍの不純物半導体膜１１３を形成した。アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した。
【０２６５】
アモルファスシリコン膜は、シランの流量を２８０ｓｃｃｍ、水素の流量を３００ｓｃｃｍとして導入し、処理室内の圧力を１７０Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、半導体膜１１１の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６６】
不純物半導体膜１１３としては、リンが添加されたアモルファスシリコン膜を形成した。不純物半導体膜１１３の堆積は、シランの流量を１００ｓｃｃｍ、０．５％ホスフィン（水素希釈）の流量を１７０ｓｃｃｍ、として材料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を３７０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、不純物半導体膜１１３の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６７】
次に、不純物半導体膜１１３上にレジストを塗布した後、第２のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１１５を形成した。
【０２６８】
次に、レジストマスク１１５を用いて、アモルファスシリコン膜、不純物半導体膜１１３をエッチングして、島状のアモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１を形成した。
【０２６９】
エッチングを行うにあたり、本実施例では、ＩＣＰ装置を用いて、ソースパワー１０００Ｗ、バイアスパワー８０Ｗ、エッチングガスとして塩素を流量１００ｓｃｃｍ、で導入し、処理室内の圧力を１．５１Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２７０】
次に、ゲート絶縁膜４０２、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１を覆って導電膜１２７を形成した。
【０２７１】
本実施例では、導電膜１２７は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とし、ゲート電極４０１と同様に形成した。ただし、第１のチタン膜の厚さを５０ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さを２００ｎｍとし、第２のチタン膜の厚さを５０ｎｍとした。
【０２７２】
次に、導電膜１２７上にレジストを塗布した後、第３のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて導電膜１２７をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成すると同時に、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１の一部をエッチングした。
【０２７３】
本工程では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を２０ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．９Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２７４】
なお、本工程により、導電膜１２７の一部に加え、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１の一部を８０ｎｍ程エッチングした。なお、本実施例では、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂの平面形状は、直線型である。
【０２７５】
次に、絶縁膜４０７として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。絶縁膜４０７の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を２２０ｓｃｃｍ、窒素の流量を４５０ｓｃｃｍ、水素の流量を４５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入し、処理室内の圧力を１６０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、絶縁膜４０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２１ｍｍとした。
【０２７６】
次に、絶縁膜４０７上にレジストを塗布した後、第４のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを露出させた。また、絶縁膜４０７およびゲート絶縁膜４０２の一部をドライエッチングして、ゲート電極４０１を露出した。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２７７】
以上の工程により、シングルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２と示す）を作製した。
【０２７８】
図１４（Ａ）に、本実施例で作製したＴＦＴ１の電気特性を、図１４（Ｂ）にＴＦＴ２の電気特性を測定した結果を示す。図１４（Ａ）および（Ｂ）において、点線は室温で測定した電気特性結果で、実線は１００℃で測定した電気特性結果である。なお、ゲート電極４０１のみにゲート電圧を印加し、ドレイン電圧が１Ｖでの電気特性を示す。また、本実施例のＴＦＴ１のチャネル長を３．２μｍ、チャネル幅を２２．１μｍ、ゲート絶縁膜の厚さを３００ｎｍ、平均誘電率を７．０として電界効果移動度を計算し、ＴＦＴ２のチャネル長を３．７μｍ、チャネル幅を２２．０μｍ、ゲート絶縁膜の厚さを３００ｎｍ、平均誘電率を７．０として電界効果移動度を計算した。
【０２７９】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）から、チャネル形成領域に微結晶シリコン半導体を用いたＴＦＴ１は、室温と１００℃で測定した電気特性は共に良好であるのに対して、チャネル形成領域にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴ２は、室温では良好な電気特性を示すが、１００℃で測定した場合、良好な電気特性を得られないことが確認された。
【０２８０】
以上より、チャネル形成領域に微結晶半導体を用いた薄膜トランジスタは、高温下においても良好な電気特性が得られるため、該薄膜トランジスタを有する液晶表示装置は、屋外での使用が可能で、高精細且つ色調変化を補正することができる液晶表示装置とすることができる。
【符号の説明】
【０２８１】
１００ 液晶表示装置
１０２ 画素部
１０３ セグメントドライバ
１０５ コモンドライバ
１０８ 照明部
１１０ モニタリング用画素部
１０４ 信号線駆動回路
１０６ 走査線駆動回路
１０７ 第１の偏光部材
１０９ 微結晶半導体膜
１１１ 半導体膜
１１１ａ 微結晶半導体領域
１１１ｂ 非晶質半導体領域
１１２ 第１の光センサ
１１３ 不純物半導体膜
１１４ 第２の光センサ
１１５ マスク
１１６ 制御部
１１７ 半導体積層体
１１７ａ 微結晶半導体領域
１１７ｂ 非晶質半導体領域
１１８ 基板
１２０ 対向基板
１２１ 不純物半導体膜
１２２ 第２の偏光部材
１２３ トランジスタ素子層
１２６ 画素電極
１２７ 導電膜
１２８ 共通画素電極
１３０ シール材料
１３１ａ 不純物半導体膜
１３１ｂ 不純物半導体膜
１３２ 液晶
１３３ 半導体積層体
１３３ａ 微結晶半導体領域
１３３ｂ 非晶質半導体領域
１３４ 光源
１３６ 導光部材
１３８ 反射部材
１４０ 反射シート
１４３ 半導体積層体
１４３ａ 微結晶半導体領域
１４３ｂ 非晶質半導体領域
３００ 入射光
３０２ 偏光
３０３ 入射光
３０５ 偏光
３０４ 入射光
３０６ 偏光
３０７ 種結晶
３０８ 入射光
３１０ 偏光
３１２ 入射光
３１４ 偏光
４０１ ゲート電極
４０３ 容量配線
４０６ 保持容量素子
４０５ａ ソース電極
４０５ｂ ドレイン電極
４３０ トランジスタ
４０２ ゲート絶縁膜
４０８ 半導体層
４０７ 絶縁膜
４１０ バックゲート電極
４１３ 層間絶縁膜
１７０１ａ 画素電極
１７０１ｂ 画素電極
１７０１ｃ 画素電極
１７０６ａ 共通電極
１７０６ｂ 共通電極
１７０６ｃ 共通電極
１７０７ 絶縁膜
１７１３ 液晶素子
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置およびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルサイネージ等、屋外で使用するための液晶表示装置の開発が進められている。
【０００３】
屋外での使用に好適な液晶表示装置として、外光を利用して画像を表示する反射型の液晶表示装置があり、さらに反射型の液晶表示装置にサイドライトを付加して、外光が不足した状況下でも画像を表示できるようにした液晶表示装置などもある（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、外光がある場合には反射型として機能し、外光が不足している場合には透過型として機能する半透過型の液晶表示装置も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８３７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半透過型液晶表示装置では、各画素に透過型用の透光性画素電極と、反射型用の反射性画素電極とを設ける必要があり、各画素の開口率が低いという問題がある。
【０００７】
さらに、屋外に設置された液晶表示装置は、晴天の時には直射日光が照射され、液晶表示装置自体が高温となる。特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置に汎用されているアモルファスシリコンＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、高温下で電気特性が変動してしまい、高温下での信頼性が低いという問題がある。
【０００８】
そして、液晶材料も高温下や低温下などの厳しい環境下では、屈折率が低下するため、特定の波長の透過率が低減し、液晶表示装置の表示画像の色調が変化してしまうという問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、屋外でも使用可能であり、高精細で且つ色調変化の少ない液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、外部が明るい場合には、外光を利用する反射型の液晶表示装置として機能し、外部からの光がない場合には、少なくとも光源および導光部材を有している照明部の射出光を利用する透過型の液晶表示装置として機能し、外部が薄暗いまたは暗い場合には、外光および照明部の射出光の両方を利用して画像を表示する液晶表示装置である。また、これらの切り替えは、該液晶表示装置に設けられた第１の光センサによって行われる。
【００１１】
また、上記液晶表示装置は、液晶表示装置に設けられた第２の光センサによって表示画像の色調変化を検知し、該色調変化を補正するための光を照明部の光源から射出することができる。
【００１２】
そして、上記液晶表示装置は、各画素に透過型用の透光性画素電極と、反射型用の反射性画素電極とを設ける必要がないために開口率を高めることができる。
【００１３】
そこで、本発明の一態様は、透光性を有する一対の基板と、一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、一対の基板の外側に設けられ少なくとも画素部に光を入射させる照明部と、一対の基板と照明部の間に設けられる第１の偏光部材と、照明部の外側に設けられる反射部材と、一対の基板を介して第１の偏光部材と反対側に設けられる第２の偏光部材と、画素部の外側に設けられる第１の光センサと、第２の偏光部材を介して一対の基板と対向して設けられる第２の光センサとを有し、第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、第２の光センサは画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有する液晶表示装置である。
【００１４】
また、上記液晶表示装置の画素部は、パッシブマトリクス型、またはアクティブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
さらに、アクティブマトリクス型とする場合、画素電極の電位を制御するスイッチング素子は、複数の結晶領域を有する半導体または酸化物半導体を用いたトランジスタである。なお、酸化物半導体を用いる場合、該酸化物半導体は、非晶質な酸化物半導体でも複数の結晶領域を有する酸化物半導体膜でもよい。
【００１６】
また、上記液晶表示装置において、液晶素子を含む画素部への光の入射効率や、画素部に表示される表示画像の輝度等を向上させるため、一対の基板と照明部を構成する導光部材との間に光学部材を有してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、高精細且つ色調変化を補正することができ、温度特性が良好な液晶表示装置を提供することができる。また、温度特性が良好であることから屋外での使用に好適な液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】液晶表示装置の構成を説明するブロック図。
【図２】液晶表示装置の構成を説明する断面図。
【図３】液晶表示装置における表示形式の違いを説明する断面図。
【図４】液晶表示装置の構成を説明する上面図および断面図。
【図５】液晶表示装置の構成を説明する上面図および断面図。
【図６】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図７】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図８】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図９】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する上面図。
【図１０】液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの作製方法を説明する断面図。
【図１１】デジタルサイネージおよび電子書籍の一例を説明する図。
【図１２】テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの一例を説明する図。
【図１３】携帯型のコンピュータおよび携帯電話の一例を説明する図。
【図１４】液晶表示装置を構成するトランジスタの電気特性結果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。また、便宜上、絶縁層は上面図には表さない場合がある。なお、各図面において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。従って、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２０】
ＡとＢとが接続されている、と記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００２１】
「ソース」や「ドレイン」の機能は、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００２２】
また、オン電流とは、薄膜トランジスタがオン状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、ｎ型の薄膜トランジスタの場合には、ゲート電圧がトランジスタのしきい値電圧よりも高いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。
【００２３】
また、オフ電流とは、薄膜トランジスタがオフ状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、ｎ型の薄膜トランジスタの場合には、ゲート電圧が薄膜トランジスタのしきい値電圧よりも低いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶表示装置１００について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００２５】
本発明の一態様である液晶表示装置（主に画素部）は、パッシブマトリクス型およびアクティブマトリクス型のどちらにおいても実施可能である。図１（Ａ）は、アクティブマトリクス型の構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は、パッシブマトリクス型の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１（Ａ）において、アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００は、基板上に画素部１０２と、信号線駆動回路１０４と、走査線駆動回路１０６と、画素部１０２に光を入射させる照明部１０８と、モニタリング用画素部１１０と、外光の照度を検知する第１の光センサ１１２と、モニタリング用画素部１１０に設けられる表示画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４と、照明部１０８を制御する照明制御部（図示せず）に第１の光センサ１１２および第２の光センサ１１４からの信号をフィードバックさせるセンサ制御部１１６を有している。
【００２７】
モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２と同様の構成とすればよく、センサ制御部１１６と信号のやりとりを行えるように配線や回路（駆動回路など）を適宜設ければよい。そこで、モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２を作製する工程で作製することができる。また、モニタリング用画素部１１０には画素部１０２と同じ表示画像を表示する必要はなく、色調変化を検知できる画像を表示できればよいことから、例えば単色のみの静止画などを表示させればよい。
【００２８】
画素部１０２は、液晶素子を備えた複数の画素から構成されており、信号線駆動回路１０４は選択された各画素へのビデオ信号の入力を制御する回路である。また、走査線駆動回路１０６は、各画素のゲート電極に接続された走査線を制御する回路である。また、図１には図示していないが、１つの画素にスイッチング素子としてトランジスタ（主にＴＦＴ）が配置されている。本明細書中において、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極、および液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。
【００２９】
なお、駆動回路は、論理回路部と、スイッチ部またはバッファ部とに大別されるが、駆動回路の構成については詳細を省略する。また、図１（Ａ）では信号線駆動回路１０４および走査線駆動回路１０６を、画素部１０２が設けられる基板に作製する形態を示しているが、信号線駆動回路１０４および走査線駆動回路１０６の一部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。
【００３０】
図１（Ｂ）において、パッシブマトリクス型の液晶表示装置１００は、基板上に画素部１０２と、セグメントドライバ１０３と、コモンドライバ１０５と、画素部１０２に光を入射させる照明部１０８と、モニタリング用画素部１１０と、外光の照度を検知する第１の光センサ１１２と、モニタリング用画素部１１０に設けられる表示画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４と、照明部１０８を制御する照明制御部（図示せず）に第１の光センサ１１２および第２の光センサ１１４からの信号をフィードバックさせるセンサ制御部１１６を有している。
【００３１】
モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２と同様の構成とすればよく、センサ制御部１１６と信号のやりとりを行えるように配線や回路（駆動回路など）を適宜設ければよい。そこで、モニタリング用画素部１１０は、画素部１０２を作製する工程で作製することができる。また、モニタリング用画素部１１０には画素部１０２と同じ表示画像を表示する必要はなく、色調変化を検知できる画像を表示できればよいことから、例えば単色のみの静止画などを表示させればよい。
【００３２】
なお、セグメントドライバ１０３は表示データの出力を行う回路であり、コモンドライバ１０５はラインの選択を行っている回路である。これらドライバ回路は、スイッチ部またはバッファ部に大別されるが、ドライバ回路の構成については詳細を省略する。また、図１（Ｂ）ではセグメントドライバ１０３およびコモンドライバ１０５を、液晶表示装置１００に作製する形態を示しているが、セグメントドライバ１０３およびコモンドライバ１０５の一部をＩＣ等の半導体装置で実装してもよい。
【００３３】
図２は、図１（Ａ）におけるＡ−Ｂ間における断面図である。なお、信号線駆動回路１０４の断面は省略する。
【００３４】
図２に示すように、液晶表示装置１００のＡ−Ｂ間には、基板１１８と、対向基板１２０との間に、画素部１０２と、モニタリング用画素部１１０とが設けられており、基板１１８の下には、第１の偏光部材１０７と、第１の偏光部材１０７の下には照明部１０８と、照明部１０８の下には反射部材１３８とが設けられており、対向基板１２０の上には第２の偏光部材１２２と、モニタリング用画素部１１０と重畳して第２の光センサ１１４とが設けられている。
【００３５】
画素部１０２およびモニタリング用画素部１１０は、基板１１８上に形成されたスイッチング素子を含むトランジスタ素子層１２３と、トランジスタ素子層１２３上に形成された画素電極１２６と、対向基板に接して形成された共通画素電極１２８と、シール材料１３０と、入射する光を透過または遮断する液晶１３２とで構成されている。また、図２には図示していないが、画素電極１２６と共通画素電極１２８との間の距離（セルギャップ）を一定に制御するためにスペーサが設けられている。スペーサとしては、ビーズスペーサや、絶縁層を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いることができる。
【００３６】
照明部１０８には、少なくとも特定の波長を有する光を射出できる光源１３４と、光源１３４から射出される光を均一な面光源に変換させる導光部材１３６とが設けられている。
【００３７】
また、照明部１０８の下には外光を反射させて画素部に入射させる反射部材１３８が設けられている。
【００３８】
図２には図示していないが、液晶素子を含む画素部１０２への光の入射効率や、画素部１０２に表示される表示画像の輝度等を向上させるため、基板１１８と照明部１０８との間に、反射部材、拡散部材、プリズム、またはその他偏光部材など他の光学部材を適宜設けてもよい。さらに、これら光学部材は、板状またはフィルム状のものを用いることができるが、フィルム状のものを用いることで、液晶表示装置１００を薄型化することができるため好ましい。また、本実施の形態では、光源１３４の照射効率を向上させるために反射シート１４０を設けるものとする。
【００３９】
基板１１８および対向基板１２０は、透光性を有するものが好ましく、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、本液晶表示装置１００の作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。また、基板１１８および対向基板１２０として、第３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ、または６２０ｍｍ×７５０ｍｍ）、第４世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、または７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、第５世代（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のガラス基板を用いることができる。
【００４０】
トランジスタ素子層１２３についての詳細は後述するが、トランジスタ素子層１２３に含まれるスイッチング素子（主にＴＦＴ）は、高温下でも、低温下でも動作する温度特性のよい半導体を用いることが好ましい。該半導体を用いたスイッチング素子は、１００℃近くの高温でもしきい値電圧の変動が少なく、信頼性が高いため、温度変化の大きな環境下においても高性能に動作する。温度特性のよい半導体の代表例としては、複数の結晶領域を持つ微結晶シリコンや、ポリシリコン等が好ましい。また、酸化物半導体も用いることができ、酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、およびＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物等がある。
【００４１】
画素電極１２６および共通画素電極１２８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、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。
【００４２】
また、画素電極１２６および共通画素電極１２８は、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る場合、シート抵抗が１００００Ω／ｓｑ以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上の導電性組成物を用いることが好ましい。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。
【００４３】
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を用いることができる。例えば、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体などである。
【００４４】
上記したように、液晶素子に含まれる液晶１３２の光学的変調作用は、液晶１３２にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶１３２の種類としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶（ライオトロピック液晶ともいう）、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）、バナナ型液晶などがある。また、液晶素子の駆動モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモード等を用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。
【００４５】
液晶１３２は、配向膜が不要なブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、カイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【００４６】
液晶１３２を基板１１８と対向基板１２０の間で封止するためにシール材料１３０が設けられている。
【００４７】
上記した照明部１０８における光源１３４には、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｅｃｅｎｃｅ）素子などを用いることができる。また、画素部１０２の表示画像の色調変化を補正するために、白色の他にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源も同時に設けておくことが好ましい。また、白色の光源のみを設けておく場合は、特定の波長を有する光のみを射出できるように光学フィルターを光源１３４と導光部材１３６の間に設ければよい。
【００４８】
光源１３４から射出される光を均一な面光源に変換するための導光部材１３６には、特殊加工されたアクリル板などを用いることができる。施される特殊加工には様々あるが、例えば、光源から遠ざかるにつれて凸部の長さが変化している凹凸加工がある。
【００４９】
そして、上記したように照明部１０８の下には外光を反射させて画素部に入射させる反射部材１３８が設けられており、反射部材１３８には、鏡、反射性の高い金属層、光の散乱が可能な白色部材などを用いることができる。さらに、反射部材１３８の形状は画素部１０２の形状に合わせて適宜決めることができ、例えば、四角形状やドット状でもよい。またこれら反射部材１３８は、板状のものでも構わないがフィルム状のものを用いることで、液晶表示装置１００を薄型化することができる。
【００５０】
基板１１８と照明部１０８の間に設けられる第１の偏光部材１０７および対向基板１２０上に設けられる第２の偏光部材１２２は、画素部１０２に入射する光および画素部１０２から射出される光を偏光できれば、特に制限はなく、例えば、ポリビニルアルコールなどの高分子で構成されている偏光板や偏光フィルムを用いることができる。また、本実施の形態では、第２の偏光部材１２２を対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設けているが、対向基板の内側（液晶１３２側）に設けてもよい。
【００５１】
また、本発明の一態様である液晶表示装置は、白黒表示のみではなく、カラーフィルタを設けることで、カラー表示が可能となる。さらに、対向基板１２０には、ブラックマトリクスとして機能する遮蔽層を設けてもよい。
【００５２】
外光の照度を検知する第１の光センサ１１２および、画素部に表示される画像の色調変化を検知する第２の光センサ１１４は、フォトダイオードを用いればよく、例えば、当該フォトダイオードはＳｉ、ＣｄＳ、またはＩｎＧａＡｓなどを用いたフォトダイオードを用いればよい。また、屋外での使用や温度特性を考慮すると、単結晶Ｓｉを使ったフォトダイオードが好ましい。
【００５３】
図３を用い、本発明の一態様である液晶表示装置１００の表示形式について説明する。
【００５４】
液晶表示装置１００は、第１の光センサ１１２（図１参照）によって、外部からの光（外光）の照度を検知し、表示形式を切り替えることができる。例えば、図３（Ａ）に示したように屋外が晴れて照度が高いときは、画像表示のために外光を利用する反射型として機能する。
【００５５】
つまり、入射光３００は、第２の偏光部材１２２、対向基板１２０、画素部１０２、基板１１８、第１の偏光部材１０７、照明部１０８を通り、反射部材１３８において反射される。その反射光は上記と逆順で通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光３０２を観測者は視認する。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示になる。
【００５６】
このような反射型の画像表示をすることで、液晶表示装置１００（特に照明部１０８）を動作させる電力を省くことができ、消費電力を低減することができる。
【００５７】
さらに、晴れた屋外のような外光が強い環境下で液晶表示装置１００を動作させると１００℃近い高温下で動作させることになる。そのため、液晶１３２が高温となり、液晶１３２の屈折率が室温での屈折率と異なってしまうことで、液晶表示装置１００の表示画像に色調変化が生じてしまう。
【００５８】
色調変化が生じた場合、モニタリング用画素部１１０と重畳して設けられる第２のセンサ１１４は該色調変化を検知し、センサ制御部１１６は該色調変化を補正する信号を照明制御部（図示せず）に送る。具体的に、カラーフィルタを用いてカラー表示させる場合、１００℃近い高温下での動作について説明する。外光からの入射光３００が反射部材１３８で反射され、画素部１０２から射出される光（偏光３０２）において、「青色が強い」という色調変化を第２のセンサ１１４が検知すると、センサ制御部１１６は、該色調変化を補正する光を射出する信号を照明制御部に送る。該信号を受けて、光源１３４は、該色調変化を補正する赤および緑の光（入射光３０３）を射出する。入射光３０３は、第２の偏光部材１２２から偏光３０５として射出され、液晶表示装置１００の表示画像の色調のずれを補正する（図３（Ｂ）参照）。
【００５９】
夜間や暗い屋内など、反射型で表示するには照度が非常に低いことを第１の光センサ１１２が検知した場合、液晶表示装置１００は、照明部１０８から射出される光を利用する透過型として機能する（図３（Ｃ）参照）。
【００６０】
光源１３４からの入射光３０４は、導光部材１３６で面光源に変換され、第１の偏光部材１０７、基板１１８を通り、画素部１０２に入射され、さらに対向基板１２０、第２の偏光部材１２２を通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光３０６を観測者は視認する。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示になる。
【００６１】
さらに、曇りもしくは雨が降っている屋外、または薄暗い屋内など、外光の光量が少なく照度が低いことを第１の光センサ１１２が検知した場合、液晶表示装置１００は、画像表示するために外光および光源１３４を利用する（図３（Ｄ）参照）。
【００６２】
つまり、観測者が視認する偏光は、偏光３１０および偏光３１４である。偏光３１０は、入射光３０８が、第２の偏光部材１２２、対向基板１２０、画素部１０２、基板１１８、第１の偏光部材１０７、および照明部１０８を通り、反射部材１３８において反射され、第２の偏光部材１２２から射出される偏光である。また、偏光３１４は、光源１３４からの入射光３１２が、導光部材１３６で面光源に変換され、第１の偏光部材１０７、基板１１８、画素部１０２、対向基板１２０、および第２の偏光部材１２２を通り、第２の偏光部材１２２から射出される偏光である。この際、カラーフィルタを用いればカラー表示となり、用いなければ白黒（モノクロ）表示となる。
【００６３】
また、表示画像の色調変化は、高温屋外環境下だけで起きるわけではなく、低温環境下でも生じる可能性がある。つまり、第２の光センサ１１４は、使用する場所、温度、または表示形式に関係なく、表示画像の色調変化を検知する。センサ制御部１１６は、該色調変化を補正する光を射出する信号を照明制御部に送る。該信号を受けて、光源１３４は、該色調変化を補正するための光を射出する。したがって、光源１３４は白色の光を照射する光源と、補正のための光を照射する光源の２種類を備えておくとよい。さらに、補正するための光を照射する光源は、赤色、緑色および青色であるとさらによい。また、白色の光を照射する光源だけであっても、色調変化に合わせた最適な波長の光を光学フィルター（図示せず）で取り出し、照射する構成としてもよい。
【００６４】
ここで、液晶表示装置１００をアクティブマトリクス型とした場合について、図４を用いて説明する。
【００６５】
図４（Ａ）は、液晶表示装置１００の上面図であり、２画素分の画素を示している。
【００６６】
図２で説明したように、液晶表示装置１００は、トランジスタ素子層１２３が設けられている基板１１８と、共通画素電極１２８が設けられた対向基板１２０との間に、トランジスタ素子層１２３が設けられている基板１１８と対向基板１２０とを固定するシール材料１３０によって、液晶が封止されている。また、図４（Ａ）には、液晶１３２、対向基板１２０、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２などは省略され図示されていないが、それぞれ、図４（Ｂ）で示すように設けられている。
【００６７】
図４（Ａ）において、複数のソース配線（ソース電極４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）且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（ゲート電極４０１を含む）は、ソース配線に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、且つ互いに離間するように配置されている。複数のソース配線は、信号線駆動回路１０４（図１（Ａ）参照）に繋がっており、複数のゲート配線は走査線駆動回路１０６（図１（Ａ）参照）に繋がっている。
【００６８】
また、容量配線４０３は、複数のゲート配線それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線に平行な方向、つまり、ソース配線に略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。保持容量素子４０６は、図４（Ａ）の１点鎖線で囲まれた箇所であり、ゲート絶縁膜を誘電体として、容量配線４０３とドレイン配線とで構成されている。また、保持容量素子４０６は、画素電極１２６とドレイン電極４０５ｂに電気的に接続されている。また、容量配線４０３は走査線駆動回路１０６（図１（Ａ）参照）に繋がっている。
【００６９】
画素電極１２６を駆動するトランジスタ４３０は、各画素の左上角に配置されている。画素電極１２６およびトランジスタ４３０は、マトリクス状に複数配置されている。
【００７０】
また、図４に示す画素構成に限定されず、容量配線を設けず、画素電極を、ゲート絶縁膜および他の絶縁膜を介して隣り合う画素のゲート配線と重畳させ、保持容量素子を形成してもよい。この場合、容量配線を省略することができ、画素における開口率を高めることができる。
【００７１】
アクティブマトリクス型液晶表示装置では、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。
【００７２】
液晶表示装置の動画表示において、液晶分子自体の応答が遅いため、残像が生じる、または動画のぼけが生じるという問題がある。液晶表示装置の動画特性を改善するため、全面黒表示を１フレームおきに行う、所謂、黒挿入と呼ばれる駆動技術がある。
【００７３】
また、垂直同期周期数を１．５倍、好ましくは２倍以上にすることで応答速度を改善するとともに各フレーム内の分割された複数フィールド毎に書き込む階調を選択する、所謂、倍速駆動と呼ばれる駆動技術もある。
【００７４】
これらの駆動技術を組み合わせることによって、液晶表示装置の動画特性などの表示特性を従来よりも改善することができる。
【００７５】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｄ間における断面図である。また、図４（Ａ）のＣ−Ｄ間上に記してある波線箇所は、図４（Ｂ）において省略されている箇所である。
【００７６】
ここでは、トランジスタ４３０の構成について記述し、作製工程は後述する。トランジスタ４３０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、基板１１８上に形成され、ゲート電極４０１と、ゲート絶縁膜４０２と、半導体層４０８と、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを含む。
【００７７】
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、およびボトムゲート構造のスタガ型または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よい。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、本実施の形態ではデュアルゲート型とする。
【００７８】
トランジスタ４３０を覆い、半導体層４０８に接する絶縁膜４０７、絶縁膜４０７に接するバックゲート電極４１０が設けられ、バックゲート電極４１０上に層間絶縁膜４１３が積層され設けられている。
【００７９】
また、保持容量素子４０６は、上記したように容量配線４０３とドレイン電極４０５ｂの間に誘電体としてゲート絶縁膜４０２が積層されている。容量配線４０３は、ゲート配線（ゲート電極４０１を含む）と同じ条件で形成することができるため、容量配線４０３は、ゲート電極４０１の作製時に形成される。つまり、トランジスタ４３０とは別に保持容量素子４０６を作製する必要がなく、トランジスタ４３０の作製工程で保持容量素子４０６も作製することができる。
【００８０】
トランジスタ４３０および保持容量素子４０６の上には層間絶縁膜４１３が設けられている。層間絶縁膜４１３を形成する方法は、特に限定されず、その材料に応じて、ＣＶＤ法、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。
【００８１】
層間絶縁膜４１３をエッチング工程で開口し、画素電極１２６を設けてドレイン電極４０５ｂと電気的に接続させる。また、対向基板１２０には、共通画素電極１２８を設ける。画素電極１２６および共通画素電極１２８は、上記列挙した導電材料を用いてスパッタリング法などにより形成することができる。
【００８２】
液晶表示装置１００はモノクロ表示またはカラー表示とすることができるが、フルカラー表示とする場合、カラーフィルタは、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カラーフィルタを形成すればよい。
【００８３】
カラーフィルタは、液晶１３２を挟持して固着される基板１１８と対向基板１２０の内側（液晶１３２側）に設けてもよいし、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設けてもよい。
【００８４】
カラーフィルタは別途独立して設けてもよいし、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合、層間絶縁膜にカラーフィルタとしての機能を兼ねさせてもよい。例えば、液晶表示装置１００であれば、図４（Ｂ）において、層間絶縁膜４１３に、カラーフィルタとして機能する有彩色の透光性樹脂層を用いることができる。
【００８５】
カラーフィルタとしての機能を兼ねた層間絶縁膜４１３を、トランジスタ素子層１２３が設けられた基板１１８上に形成する場合、微細なパターンの画素においても、画素領域と精密に位置を合わせることができる。また、カラーフィルタとしての機能を兼ねるため、液晶表示装置の作製工程の簡略化および低コスト化を実現できる。さらに、液晶１３２に高分子安定化のための光照射工程が必要な場合、カラーフィルタによって対向基板１２０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１３２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。
【００８６】
カラーフィルタ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。
【００８７】
有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、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、カラーフィルタにおいて透過する光は、該有彩色の光の波長にピークを有するということである。
【００８８】
カラーフィルタは、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。
【００８９】
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良好にし、且つ液晶素子のギャップ（厚さ）を均一にすることができるため、液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化させることが可能になる。
【００９０】
カラーフィルタを対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に設ける場合は、対向基板１２０に接着して設ければよい。
【００９１】
基板１１８と対向基板１２０を、液晶１３２を間に挟持させてシール材料１３０で固着する。液晶１３２は、上記列挙した種類を用いることができる。液晶１３２は、ディスペンサ法（滴下法）や、基板１１８と対向基板１２０を貼り合わせてから毛細管現象等を用いる注入法を用いればよい。また、配向膜を用いてラビング工程を行うことで、液晶１３２を配向させやすくすることができる。
【００９２】
また、画素電極１２６と共通画素電極１２８との間の距離（セルギャップ）を一定に制御するためにスペーサ４１５が設けられている。ここでは、ビーズスペーサを用いているが、絶縁層を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ（ポストスペーサ）を用いてもよい。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、液晶の厚さ（膜厚）の最大値とする。
【００９３】
シール材料１３０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ことが好ましい。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。
【００９４】
図４には図示しないが、第１の偏光部材１０７の外側には照明部１０８および反射部材１３８が備えられている。また、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に第２の偏光部材１２２が設けられている。
【００９５】
第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２の他に、位相差板（位相差フィルムも含む）、反射防止板（反射防止フィルムも含む）などの光学部材などを設けてもよい。
【００９６】
次に、液晶表示装置１００をパッシブマトリクス型とした場合について、図５を用いて説明する。なお、パッシブマトリクス型とする場合、液晶表示装置１００は、トランジスタ素子層１２３を設けていない構成となる。液晶表示装置１００の上面図を図５（Ａ）に、図５（Ａ）における線Ｇ−Ｈの断面図を図５（Ｂ）に示す。また、図５（Ａ）には、液晶１３２、対向基板１２０、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２などは省略され図示されていないが、それぞれ、図５（Ｂ）で示すように設けられている。
【００９７】
液晶表示装置１００は、第１の偏光部材１０７が設けられた基板１１８と、第２の偏光部材１２２が設けられた対向基板１２０とが、液晶１３２を間に挟持して対向するように固着されている。基板１１８と液晶１３２との間には、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃ、絶縁膜１７０７、および画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃが設けられている。画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃはコモンドライバ１０５（図１（Ｂ）参照）で制御され、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃはセグメントドライバ１０３（図１（Ｂ）参照）で制御される。
【００９８】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、および共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは開口パターンを有する形状であり、液晶素子１７１３の画素領域において長方形の開口（スリット）を有している。
【００９９】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃと共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃとの間に電界を形成することで、液晶１３２を制御できる。この場合、液晶１３２には水平方向の電界が加わるため、当該電界を用いて液晶分子を制御できる。また、液晶分子を基板と平行な方向で制御できるため、視野角を広くすることができる。パッシブマトリクス型の液晶表示装置において、好ましいセルギャップは、アクティブマトリクス型の液晶表示装置におけるセルギャップと同様である。
【０１００】
また、パッシブマトリクス型の液晶表示装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置と同様に、モノクロ表示またはカラーフィルタを用いることでカラー表示とすることができる。カラーフィルタは対向基板１２０と液晶１３２との間に設けてもよく、対向基板１２０と第２の偏光部材１２２の間に設けてもよい。また、カラーフィルタは、上記した透光性樹脂を用いればよい。
【０１０１】
画素電極１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃ、共通電極１７０６ａ、１７０６ｂ、１７０６ｃは、上記列挙した導電性材料を用いればよい。
【０１０２】
図示していないが、上記アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００と同様に、セルギャップを保つためにスペーサ４１５を用いて、さらに、液晶１３２を封止するためにシール材料１３０を用いることができる。
【０１０３】
基板１１８の外側（液晶１３２と反対側）に第１の偏光部材１０７が、対向基板１２０の外側（液晶１３２と反対側）に第２の偏光部材１２２が設けられている。また、第１の偏光部材１０７および第２の偏光部材１２２の他に、位相差板（位相差フィルムも含む）、反射防止板（反射防止フィルムも含む）などの光学フィルムなどを設けてもよい。
【０１０４】
また、液晶表示装置１００は、遮光層（ブラックマトリクス）を設ける構成としてもよい。
【０１０５】
遮光層は、液晶１３２を挟持して固着される一対の基板（基板１１８および対向基板１２０）の内側（液晶１３２側）に設けてもよいし、一対の基板の外側（液晶１３２と反対側）に設けてもよい。
【０１０６】
一対の基板の内側に遮光層を設ける場合、遮光層は画素電極が設けられる基板１１８に形成してもよいし、対向基板１２０に形成してもよい。遮光層は別途独立して設けてもよく、アクティブマトリクス型の場合、トランジスタ素子層１２３が設けられる基板１１８上に遮光層としての機能を兼ねた層間絶縁膜４１３を設けてもよい。
【０１０７】
遮光層は、光を反射、または吸収し、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、感光性また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、またはアルミニウムなどを用いればよい。
【０１０８】
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、またはスピンコート、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（ドライエッチングまたはウェットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。
【０１０９】
遮光層を層間絶縁膜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。遮光層は液晶表示装置において、トランジスタ素子層１２３（特に、トランジスタの半導体層または画素電極１２６とのコンタクトホール）と重畳する領域、または画素間などに設けることが好ましい。
【０１１０】
遮光層を設けることにより、トランジスタ素子層１２３（特に、トランジスタの半導体層）に入射する光を遮断でき、光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ムラを隠すことができる。よって、液晶表示装置１００の高精細化、高信頼性化を図ることができる。
【０１１１】
以上より、高精細且つ色調変化を補正することができ、温度特性が良好な液晶表示装置を提供することができる。また、温度特性が良好であることから屋外での使用に好適な液晶表示装置を提供できる。なお、本実施の形態は、他の実施の形態および実施例に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１１２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置１００に設けられ、トランジスタ素子層１２３に含まれるトランジスタ４３０について説明する（図４（Ｂ）参照）。なお、トランジスタ４３０は逆スタガ型の薄膜トランジスタである。
【０１１３】
トランジスタ素子層１２３は、高温下などでも動作するトランジスタ、つまり温度特性の良好なトランジスタを含むことから、トランジスタ４３０の半導体層４０８として、複数の結晶領域を有する半導体を用いる。複数の結晶領域を有する半導体としては、微結晶シリコン半導体および多結晶シリコン半導体などがある。また、シリコン半導体だけではなくゲルマニウム半導体でもよく、さらには酸化物半導体も用いることができる。なお、ここでの酸化物半導体は半導体特性を示す金属酸化物をいう。本実施の形態では、半導体層４０８に微結晶シリコン半導体を含むｎ型のトランジスタの作製工程を示す。
【０１１４】
図６（Ａ）に示すように、基板１１８上にゲート電極４０１を形成する。次に、ゲート電極４０１（第１のゲート電極ともいう。）を覆うゲート絶縁膜４０２を形成し、ゲート絶縁膜４０２の上に種結晶３０７を形成する。
【０１１５】
基板１１８としては、ガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、基板に透光性を要しない場合には、ステンレス合金等の金属の基板の表面に絶縁膜を設けたものを用いてもよい。ガラス基板としては、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス基板を用いるとよい。なお、基板１１８のサイズに限定はなく、例えば上述のフラットパネルディスプレイの分野で汎用される第３世代乃至第１０世代のガラス基板を用いることができる。
【０１１６】
ゲート電極４０１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、ニッケル等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ＡｇＰｄＣｕ合金、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｎｉ合金などを用いてもよい。
【０１１７】
例えば、ゲート電極４０１の積層構造としては、アルミニウム膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、または銅膜上に窒化チタン膜もしくは窒化タンタル膜を積層した二層構造、窒化チタン膜とモリブデン膜とを積層した二層構造、酸素を含む銅−マグネシウム合金膜と銅膜とを積層した二層構造、酸素を含む銅−マンガン合金膜と銅膜とを積層した二層構造、銅−マンガン合金膜と銅膜とを積層した二層構造などにすることが好ましい。三層の積層構造としては、タングステン膜または窒化タングステン膜と、アルミニウムとシリコンの合金膜またはアルミニウムとチタンの合金膜と、窒化チタン膜またはチタン膜とを積層した三層構造とすることが好ましい。電気的抵抗が低い膜上にバリア膜として機能する膜を積層することで、電気的抵抗を低くでき、且つ金属膜から半導体膜への金属元素の拡散を防止することができる。
【０１１８】
ゲート電極４０１は、基板１１８上に、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて、上記の金属材料により導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ法またはインクジェット法等によりマスクを形成し、該マスクを用いて導電膜をエッチングして形成することができる。また、ゲート電極４０１は、銀、金または銅等の導電性ナノペーストをインクジェット法により基板上に吐出し、焼成することで形成することもできる。なお、ゲート電極４０１と、基板１１８との密着性向上を目的として、上記の金属材料の窒化物膜を、基板１１８と、ゲート電極４０１との間に設けてもよい。本実施の形態では、基板１１８上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、当該導電膜をエッチングしてゲート電極４０１を形成する。
【０１１９】
なお、ゲート電極４０１の側面は、テーパ形状とすることが好ましい。これは、後の作製工程で、ゲート電極４０１上に形成される絶縁膜、半導体膜および配線が、ゲート電極４０１の段差箇所において切断されないためである。ゲート電極４０１の側面をテーパ形状にするためには、レジストマスクを後退させつつエッチングを行えばよい。
【０１２０】
また、ゲート電極４０１を形成する工程により、上記実施の形態で説明したようにゲート配線（走査線）および容量配線４０３も同時に形成することができる。なお、ゲート配線とは画素を選択する配線をいい、容量配線４０３とは画素の保持容量の一方の電極に接続された配線をいう。ただし、これに限定されず、ゲート配線および容量配線４０３の一方または双方はゲート電極４０１と別に設けてもよい。
【０１２１】
ゲート絶縁膜４０２は、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、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、または窒化酸化アルミニウム膜を、単層または積層して形成する。
【０１２２】
なお、ここでは、酸化窒化シリコンとは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）および水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳおよびＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコンおよび水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【０１２３】
なお、ゲート絶縁膜４０２を酸化シリコンまたは酸化窒化シリコン等の酸化絶縁膜により形成することで、薄膜トランジスタのしきい値電圧の変動を低減することができる。
【０１２４】
ゲート絶縁膜４０２は、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜４０２のＣＶＤ法による形成工程において、グロー放電プラズマの生成は、３ＭＨｚから３０ＭＨｚ、代表的には１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚのＨＦ帯の高周波電力、または３０ＭＨｚより大きく３００ＭＨｚ程度までのＶＨＦ帯の高周波電力、代表的には、６０ＭＨｚを印加することで行われる。また、１ＧＨｚ以上のマイクロ波の高周波電力を印加することで行われる。なお、高周波電力がパルス状に印加されるパルス発振や、連続的に印加される連続発振とすることができる。また、ＨＦ帯の高周波電力と、ＶＨＦ帯の高周波電力を重畳させることで、大面積基板においてもプラズマのムラを低減し、均一性を高めることができると共に、堆積速度を高めることができる。また、高周波数が１ＧＨｚ以上であるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁膜４０２を形成すると、ゲート電極と、ドレイン電極およびソース電極との間の耐圧を向上させることができるため、信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。
【０１２５】
また、ゲート絶縁膜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膜を形成することで、後に形成する半導体膜の結晶性を高めることが可能であるため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることができる。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。
【０１２６】
種結晶３０７は、高い結晶性の混相粒を低い粒密度で形成する第１の条件で形成することができる。第１の条件としては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量を５０倍以上１０００倍以下にして堆積性気体を希釈し、且つ処理室内の圧力を１３３Ｐａより大きく１３３３２Ｐａ以下（１Ｔｏｒｒより大きく１００Ｔｏｒｒ以下）とするのが好ましい。種結晶３０７には、混相粒と混相粒の間に隙間が存在している。なお、混相粒とは、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子とを有する。また、混相粒は双晶を有する場合もある。
【０１２７】
種結晶３０７の原料ガスとして、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを用いることで、種結晶３０７の結晶性を高めることができる。このため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度が高まると共に、スループットを高めることができる。
【０１２８】
次に、図６（Ｂ）に示すように、種結晶３０７上に微結晶半導体膜１０９を形成する。微結晶半導体膜１０９は、種結晶３０７の混相粒の結晶を成長させて、混相粒間の隙間を埋める第２の条件を用いて形成することができる。第１の条件とは異なる第２の条件としては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量を５０倍以上１０００倍以下にして且つ処理室内の圧力を１３３Ｐａ以上１３３３２Ｐａ以下（１Ｔｏｒｒ以上１００Ｔｏｒｒ以下）とするのが好ましい。さらに好ましくは、第２の条件におけるシリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量の割合、および処理室内の圧力を、第１の条件より大きくすることである。また、第２の条件においては、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と水素との流量比を周期的に増減させながら形成してもよい。
【０１２９】
微結晶半導体膜１０９の原料ガスに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを添加することで、種結晶３０７と同様に、微結晶半導体膜１０９の結晶性を高めることができる。このため、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度が高まると共に、スループットを高めることができる。
【０１３０】
次に、微結晶半導体膜１０９上に半導体膜１１１を形成する。半導体膜１１１は、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂで構成される。
【０１３１】
微結晶半導体膜１０９を種結晶として、部分的に結晶成長させる条件（結晶成長を抑制させる条件）で、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成することができる。
【０１３２】
半導体膜１１１は、プラズマＣＶＤ装置の処理室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、窒素を含む気体とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。窒素を含む気体としては、アンモニア、窒素、フッ化窒素、塩化窒素、クロロアミン、フルオロアミン等がある。グロー放電プラズマの生成は、種結晶３０７と同様にして行えばよい。
【０１３３】
このとき、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素との流量比は、種結晶３０７または微結晶半導体膜１０９と同様に微結晶半導体膜を形成する流量比を用い、さらに原料ガスに窒素を含む気体を添加することで、種結晶３０７および微結晶半導体膜１０９の堆積条件よりも、結晶成長を抑制することができる。具体的には、半導体膜１１１の堆積初期においては、原料ガスに窒素を含む気体が含まれるため、部分的に結晶成長が抑制され、錐形状の微結晶半導体領域が成長すると共に、非晶質半導体領域が形成される。さらに、堆積中期または後期では、錐形状の微結晶半導体領域の結晶成長が停止し、非晶質半導体領域のみが堆積される。この結果、半導体膜１１１において、微結晶半導体領域１１１ａ、および欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜で形成される非晶質半導体領域１１１ｂを形成することができる。
【０１３４】
ここでは、半導体膜１１１を形成する条件の代表例は、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量が１０〜２０００倍、好ましくは１０〜２００倍である。なお、通常の非晶質半導体膜を形成する条件の代表例は、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対する水素の流量が０〜５倍である。
【０１３５】
また、半導体膜１１１の原料ガスに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスを添加することで、成膜速度を高めることができる。
【０１３６】
半導体膜１１１の厚さは、厚さ５０〜３５０ｎｍとすることが好ましく、さらに好ましくは１２０〜２５０ｎｍとする。
【０１３７】
次に、半導体膜１１１上に、不純物半導体膜１１３を形成する。次に、不純物半導体膜１１３上にレジストマスク１１５を形成する（図６（Ｃ）参照）。
【０１３８】
ここで、図６（Ｃ）に示すゲート絶縁膜４０２と、不純物半導体膜１１３との間の拡大図を、図７に示す。
【０１３９】
図７（Ａ）に示すように、半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａは凹凸状であり、凸部はゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって、先端が狭まる（凸部の先端が鋭角である）凸状（錐形状）である。なお、微結晶半導体領域１１１ａの形状は、ゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって幅が広がる凸状（逆錐形状）であってもよい。
【０１４０】
微結晶半導体領域１１１ａの厚さ、即ち、ゲート絶縁膜４０２と微結晶半導体膜１０９との界面から、微結晶半導体領域１１１ａの突起（凸部）の先端までの距離を、５ｎｍ以上３１０ｎｍ以下とすることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０１４１】
また、二次イオン質量分析法によって計測される半導体膜１１１の酸素濃度プロファイルのピーク濃度は、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることで、微結晶半導体領域１１１ａの結晶性を高めることができるため好ましい。また、二次イオン質量分析法によって計測される半導体膜１１１の窒素濃度プロファイルのピーク濃度は、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【０１４２】
非晶質半導体領域１１１ｂは、窒素を有する非晶質半導体で形成される。窒素を有する非晶質半導体に含まれる窒素は、例えばＮＨ基またはＮＨ２基として存在していてもよい。非晶質半導体としては、アモルファスシリコンを用いて形成する。
【０１４３】
窒素を含む非晶質半導体は、従来の非晶質半導体と比較して、ＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体である。即ち、窒素を含む非晶質半導体は、従来の非晶質半導体と比較して、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体である。窒素を含む非晶質半導体は、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻であるため、バンドギャップが広くなり、トンネル電流が流れにくい。このため、窒素を含む非晶質半導体を微結晶半導体領域１１１ａおよび不純物半導体膜１１３の間に設けることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、窒素を含む非晶質半導体を設けることで、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることが可能である。
【０１４４】
さらに、窒素を含む非晶質半導体は、低温フォトルミネッセンス分光によるスペクトルのピーク領域が、１．３１ｅＶ以上１．３９ｅＶ以下である。なお、微結晶半導体、代表的には微結晶シリコンを低温フォトルミネッセンス分光により測定したスペクトルのピーク領域は、０．９８ｅＶ以上１．０２ｅＶ以下であり、窒素を含む非晶質半導体は、微結晶半導体とは異なるものである。
【０１４５】
また、非晶質半導体領域１１１ｂの他に、微結晶半導体領域１１１ａにも、ＮＨ基またはＮＨ２基を有してもよい。
【０１４６】
また、図７（Ｂ）に示すように、非晶質半導体領域１１１ｂに、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体混相粒１１１ｃを含ませることで、さらに薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることが可能である。
【０１４７】
ゲート絶縁膜４０２から非晶質半導体領域１１１ｂに向かって、先端が狭まる凸状（錐形状）の微結晶半導体は、微結晶半導体が堆積する条件で微結晶半導体膜を形成した後、結晶成長を抑制する条件で結晶成長させると共に、非晶質半導体を堆積することで、このような構造となる。
【０１４８】
半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａは錐形状または逆錐形状であるため、オン状態でソース電極およびドレイン電極の間に電圧が印加されたときの縦方向（膜厚方向）における抵抗、即ち、半導体膜１１１の抵抗を下げることが可能である。また、微結晶半導体領域１１１ａと不純物半導体膜１１３との間に、欠陥が少なく、価電子帯のバンド端における準位のテール（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い、窒素を含む非晶質半導体を有するため、トンネル電流が流れにくくなる。以上のことから、本実施の形態に示す薄膜トランジスタは、オン電流および電界効果移動度を高めるとともに、オフ電流を低減することができる。
【０１４９】
ここでは、半導体膜１１１の原料ガスに窒素を含む気体を含ませて、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成したが、半導体膜１１１の他の形成方法として、微結晶半導体膜１０９の表面を窒素を含む気体に曝して、微結晶半導体膜１０９の表面に窒素を吸着させた後、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体および水素を原料ガスとして堆積させることで、微結晶半導体領域１１１ａおよび非晶質半導体領域１１１ｂを有する半導体膜１１１を形成することができる。
【０１５０】
不純物半導体膜１１３は、リンが添加されたアモルファスシリコン、リンが添加された微結晶シリコン等で形成する。また、リンが添加されたアモルファスシリコンおよびリンが添加された微結晶シリコンの積層構造とすることもできる。なお、薄膜トランジスタとして、ｐ型の薄膜トランジスタを形成する場合は、不純物半導体膜１１３は、ボロンが添加された微結晶シリコン、ボロンが添加されたアモルファスシリコン等で形成する。なお、半導体膜１１１と、後に形成するソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂがオーミックコンタクトである場合は、不純物半導体膜１１３を形成しなくともよい。
【０１５１】
不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ装置の反応室内において、シリコンを含む堆積性気体と、水素と、ホスフィン（水素希釈またはシラン希釈）とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。これにより、リンが添加されたアモルファスシリコン、またはリンが添加された微結晶シリコンが形成される。なお、ｐ型の薄膜トランジスタを作製する場合は、不純物半導体膜１１３として、ホスフィンの代わりに、ジボランを用いて、グロー放電プラズマにより形成すればよい。
【０１５２】
また、不純物半導体膜１１３を、リンが添加された微結晶シリコン、またはボロンが添加された微結晶シリコンで形成する場合は、半導体膜１１１と、不純物半導体膜１１３との間に、微結晶半導体膜、代表的には微結晶シリコン膜を形成することで、界面の特性を向上させることができる。この結果、不純物半導体膜１１３と、半導体膜１１１との界面に生じる抵抗を低減することができる。この結果、薄膜トランジスタのソース領域、半導体膜、およびドレイン領域を流れる電流量を増加させ、薄膜トランジスタのオン電流および電界効果移動度を向上させることが可能となる。
【０１５３】
レジストマスク１１５はフォトリソグラフィ工程により形成することができる。
【０１５４】
次に、レジストマスク１１５を用いて、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、および不純物半導体膜１１３をエッチングする。この工程により、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、および不純物半導体膜１１３を素子毎に分離し、島状の半導体積層体１１７、および島状の不純物半導体膜１２１を形成する。なお、半導体積層体１１７は、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する。微結晶半導体領域１１７ａは、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９、および半導体膜１１１の微結晶半導体領域１１１ａを含む。非晶質半導体領域１１７ｂは、半導膜１１１の非晶質半導体領域１１１ｂを含む。この後、レジストマスク１１５を除去する（図６（Ｄ）参照）。
【０１５５】
次に、不純物半導体膜１２１上に導電膜１２７を形成する（図８（Ａ）参照）。導電膜１２７は、ゲート電極４０１として機能する導電膜と同様にして形成することができる。
【０１５６】
次に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて導電膜１２７をエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成する（図８（Ｂ）参照）。導電膜１２７のエッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。なお、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂは、ソース配線およびドレイン配線（信号線）としても機能する。ただし、これに限定されず、信号線、ソース電極およびドレイン電極は別に設けてもよい。
【０１５７】
次に、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７の一部をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。また、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成する。このとき、微結晶半導体領域１３３ａが露出されるように半導体積層体１１７をエッチングすることで、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われる領域では微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂが積層され、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われず、且つゲート電極と重なる領域においては、微結晶半導体領域１３３ａが露出する半導体積層体１３３となる。
【０１５８】
ここでは、ドライエッチングを用いているため、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部と、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部とが揃っているが、導電膜１２７をウェットエッチングし、不純物半導体膜１２１をドライエッチングすると、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部と、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部とがずれ、断面において、ソース電極４０５ａ、ドレイン電極４０５ｂの端部が、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの端部より内側に位置する。
【０１５９】
上記エッチング工程の後、さらに、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの表面にドライエッチングを行ってもよい。ドライエッチングの条件は、露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂにダメージが入らず、且つ微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂに対するエッチング速度が低い条件を用いる。つまり、露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂ表面にほとんどダメージを与えず、且つ露出している微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの厚さがほとんど減少しない条件を用いる。エッチングガスとして、代表的にはＣｌ２、ＣＦ４、またはＮ２等を用いる。また、エッチング方法は特に限定はなく、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式等を用いることができる。
【０１６０】
次に、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂの表面にプラズマ処理、代表的には水プラズマ処理、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、窒素プラズマ処理、酸素および水素の混合ガスによるプラズマ処理等を行う。
【０１６１】
水プラズマ処理は、水蒸気（Ｈ２Ｏ蒸気）に代表される、水を主成分とするガスを反応空間に導入し、プラズマを生成して、行うことができる。この後、レジストマスクを除去する。なお、当該レジストマスクの除去は、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７のドライエッチング前に行ってもよい。
【０１６２】
また、微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂにダメージを与えない条件で更なるドライエッチングを行うことで、露出した微結晶半導体領域１３３ａおよび非晶質半導体領域１３３ｂ上に存在する残渣などの不純物を除去することができる。そして、該ドライエッチングに続けて水プラズマ処理を行うことで、レジストマスクの残渣を除去すると共に、微結晶半導体領域１３３ａの欠陥を低減することができる。さらに、プラズマ処理を行うことで、ソース領域とドレイン領域との間の絶縁を確実なものにすることができ、完成する薄膜トランジスタのオフ電流を低減し、電気的特性のばらつきを低減することができる。
【０１６３】
なお、図８（Ａ）および図８（Ｂ）において、上記の工程とは異なる方法を用いてもよく、例えば、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを導電膜１２７上に形成し、当該レジストマスクを用いて導電膜１２７をエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成する。次に、不純物半導体膜１２１をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。この際、半導体積層体１１７の一部がエッチングされる場合もある。次に、レジストマスクを除去した後、半導体積層体１１７の一部をエッチングして、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成してもよい。
【０１６４】
この結果、レジストマスクを除去する工程において、微結晶半導体領域１１７ａが非晶質半導体領域１１７ｂに覆われているため、微結晶半導体領域１１７ａが剥離液、およびレジストの残渣物に触れることがない。また、レジストマスクを除去した後、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを用いて、非晶質半導体領域１１７ｂをエッチングして、微結晶半導体領域１３３ａを露出する。このため、剥離液、およびレジストマスクの残渣物に触れた非晶質半導体領域は、バックチャネルには残存しない。この結果、バックチャネルに残存した剥離液、およびレジストマスクの残渣物によるリーク電流が発生しないため、薄膜トランジスタのオフ電流をより低減することができる。
【０１６５】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好なシングルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１６６】
次に、半導体積層体１３３およびソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂ上に絶縁膜４０７（第２のゲート絶縁膜ともいう。）を形成する。絶縁膜４０７は、ゲート絶縁膜４０２と同様に形成することができる。
【０１６７】
次に、絶縁膜４０７上にバックゲート電極４１０（第２のゲート電極ともいう。）を形成する（図８（Ｃ）参照）。以上の工程により、デュアルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１６８】
バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と同様にして形成することができる。また、バックゲート電極４１０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、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いて形成してもよい。
【０１６９】
また、バックゲート電極４１０は、透光性を有する導電性高分子（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。バックゲート電極４１０は、シート抵抗が１００００Ω／ｓｑ以下であって、且つ波長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。
【０１７０】
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を用いることができる。例えば、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンから選択される２種以上モノマーの共重合体等が挙げられる。
【０１７１】
バックゲート電極４１０は、スパッタリング法により、上記材料のいずれかを用いた導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程によって形成したレジストマスクを用いて該導電膜をエッチングすることで、形成できる。また、透光性を有する導電性高分子を含む導電性組成物を塗布法または印刷法で形成し、焼成することでも得られる。
【０１７２】
次に、薄膜トランジスタの上面図である図９を用いて、バックゲート電極の形状を説明する。
【０１７３】
図９（Ａ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と平行に形成することができる。この場合、バックゲート電極４１０に印加する電位と、ゲート電極４０１に印加する電位とを、それぞれ任意に制御することが可能である。このため、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。また、キャリアが流れる領域、即ちチャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７４】
また、以下の３パターンについては上記実施の形態では図示していないが、図９（Ｂ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１に接続させることができる。即ち、ゲート絶縁膜４０２および絶縁膜４０７に形成した開口部１５０において、ゲート電極４０１およびバックゲート電極４１０が接続する構造とすることができる。この場合、バックゲート電極４１０に印加する電位と、ゲート電極４０１に印加する電位とは、等しい。この結果、半導体膜において、キャリアが流れる領域、即ちチャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７５】
また、図９（Ｃ）に示すように、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と接続せず、フローティングでもよい。バックゲート電極４１０に電圧を印加せずとも、チャネル領域が、微結晶半導体領域のゲート絶縁膜４０２側、および絶縁膜４０７側に形成されるため、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。
【０１７６】
さらには、図９（Ｄ）に示すように、バックゲート電極４１０は、絶縁膜４０７を介してソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂと重畳してもよい。ここでは、図９（Ａ）に示す構造のバックゲート電極４１０を用いて示したが、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示すバックゲート電極４１０も同様にソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂと重畳してもよい。
【０１７７】
本実施の形態に示すシングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタは、混相粒の隙間を低減することで結晶性を高めた微結晶半導体膜でチャネル領域が形成される。このため、シングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタのキャリアの移動量が増加し、オン電流および電界効果移動度が高くなる。また、微結晶半導体領域１３３ａと、不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂの間に、非晶質半導体領域１３３ｂを有する。このため、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。以上のことから、薄膜トランジスタの面積を小さくすることが可能であり、半導体装置への高集積化が可能である。また、表示装置の駆動回路に本実施の形態に示す薄膜トランジスタを用いることで、駆動回路の面積を低減できるため、表示装置の狭額縁化が可能である。
【０１７８】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好なシングルゲート型の薄膜トランジスタおよびデュアルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１７９】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した薄膜トランジスタと構造が異なる薄膜トランジスタの作製方法について、図６、図８、および図１０を参照して説明する。図１０は、図８（Ｂ）に示す工程に対応する工程である。
【０１８１】
実施の形態２と同様に、図６（Ａ）〜（Ｄ）および図８（Ａ）の工程を経て、導電膜１２７を形成する。
【０１８２】
次に、図１０に示すように、実施の形態２と同様に、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成し、不純物半導体膜１２１および半導体積層体１１７の一部をエッチングして、ソース領域およびドレイン領域として機能する一対の不純物半導体膜１３１ａ、１３１ｂを形成する。また、微結晶半導体領域１４３ａおよび非晶質半導体領域１４３ｂを有する半導体積層体１４３を形成する。このとき、非晶質半導体領域１４３ｂが露出されるように半導体積層体１１７をエッチングすることで、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂで覆われる領域では、微結晶半導体領域１４３ａおよび非晶質半導体領域１４３ｂが積層され、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂによって覆われず、且つゲート電極と重なる領域においては、微結晶半導体領域１４３ａが露出せず、非晶質半導体領域１４３ｂが露出する半導体積層体１４３となる。なお、ここでの半導体積層体１１７のエッチング量は図８（Ｂ）より少ないものとする。
【０１８３】
この後の工程は、実施の形態２と同様である。
【０１８４】
以上の工程によりシングルゲート型の薄膜トランジスタを作製することができる。該薄膜トランジスタは、バックチャネル側が非晶質であるため、図８（Ｂ）に示す薄膜トランジスタに比べてオフ電流を低減することができる。
【０１８５】
また、本実施の形態では、図１０に示す工程の後に、図８（Ｃ）に示す工程と同様に、絶縁膜４０７を介してバックゲート電極４１０を形成してもよい。
【０１８６】
本実施の形態および実施の形態２で説明した薄膜トランジスタは、半導体層として、非晶質の酸化物半導体または複数の結晶領域を有している酸化物半導体を用いて形成してもよい。なお、該酸化物半導体は、非単結晶であればよい。
【０１８７】
酸化物半導体には、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎを含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物を用いて、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される構造とすることができる。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）もしくはコバルト（Ｃｏ）から選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａの場合があることの他、ＧａとＮｉまたはＧａとＦｅなど、Ｇａ以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Ｍとして含まれる金属元素の他に、不純物元素としてＦｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、または該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。そして、金属酸化物ターゲット中の金属酸化物の相対密度は８０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９．９％以上とする相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いる。
【０１８８】
さらに具体的には、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系金属酸化物や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系金属酸化物や、インジウム、スズまたは亜鉛などを含む金属酸化物を用いて形成することができる。なお、上記列挙した金属酸化物において、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１８９】
酸化物半導体の形成方法としては、スパッタリング法、分子線エピタキシー法、原子層堆積法、パルスレーザー蒸着法、塗布法、または印刷法等を用いることができる。
【０１９０】
酸化物半導体を形成する以外の作製工程は、本実施の形態および実施の形態２で説明した工程と同様である。
【０１９１】
また、酸化物半導体を用いる場合、作製工程中に適宜加熱処理を施すことで、酸化物半導体中の水素含有量を低減させ、酸化物半導体中の酸素欠損を補充することができ、オフ電流の低下など電気特性を向上させることができる。
【０１９２】
以上の工程により高温下などでも動作する、つまり温度特性の良好な薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１９３】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１９４】
（実施の形態４）
本明細書に開示する液晶表示装置は、電子書籍（電子ブック）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。特に、本明細書に開示する液晶表示装置は、高温下や低温下など厳しい環境下で高精細且つ色調変化の少ないため、晴れた屋外など高温下で動作させる必要のあるデジタルサイネージなどに用いることはとても有用である。電子機器の一例を図１１に示す。
【０１９５】
図１１（Ａ）は、デジタルサイネージの一例を示している。例えば、デジタルサイネージ１０００は、２つの筐体１００２および筐体１００４から構成されている。筐体１００２には、表示部１００６および２つのスピーカ１００８、１０１０が備わっている。
【０１９６】
本発明の一態様である液晶表示装置は、表示部１００６に用いることができ、先の実施の形態で記したように、晴れた屋外など高温下でも、液晶の屈折率が原因で生じる色調変化を補正することができ、高精細な画像を表示することができる。
【０１９７】
さらに、上記構成に加えて、新たにセンサを設けて人が近くにいないときは画像が表示されないなど、他の構成を設けてもよい。
【０１９８】
図１１（Ｂ）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。
【０１９９】
筐体２７０１には表示部２７０５および光電変換装置２７０６が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７および光電変換装置２７０８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１１（Ｂ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１１（Ｂ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。
【０２００】
また、図１１（Ｂ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例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。
【０２０３】
（実施の形態５）
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。
【０２０４】
図１２（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部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。
【０２０５】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０２０６】
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。
【０２０７】
図１２（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム９７００は、筐体９７０１に表示部９７０３が組み込まれている。表示部９７０３は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０２０８】
なお、デジタルフォトフレーム９７００は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部９７０３に表示させることができる。
【０２０９】
また、デジタルフォトフレーム９７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０２１０】
図１３（Ａ）は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０２１１】
図１３（Ａ）の携帯型のコンピュータは、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部９３０３を有する上部筐体９３０１と、キーボード９３０４を有する下部筐体９３０２とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部９３０３を見て入力操作を行うことができる。
【０２１２】
また、下部筐体９３０２はキーボード９３０４の他に入力操作を行うポインティングデバイス９３０６を有する。また、表示部９３０３をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体９３０２はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体９３０２は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート９３０５を有している。
【０２１３】
上部筐体９３０１には更に上部筐体９３０１内部にスライドさせて収納可能な表示部９３０７を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部９３０７の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部９３０７をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０２１４】
表示部９３０３または収納可能な表示部９３０７は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０２１５】
また、図１３（Ａ）の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体９３０１と下部筐体９３０２とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部９３０７をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを開状態として表示部９３０３を表示させることなく、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【０２１６】
図１３（Ｂ）は、携帯電話機の一例を示している。図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００は、筐体１７３１に組み込まれた表示部１７３２の他、操作ボタン１７３３、操作ボタン１７３７、外部接続ポート１７３４、スピーカ１７３５、およびマイク１７３６等を備えている。
【０２１７】
図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００は、表示部１７３２がタッチパネルになっており、指等の接触により、表示部１７３２の表示内容を操作することができる。また、電話の発信、或いはメールの作成等は、表示部１７３２を指等で接触することにより行うことができる。
【０２１８】
表示部１７３２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０２１９】
例えば、電話の発信、またはメールを作成する場合には、表示部１７３２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合には、表示部１７３２の画面の大部分を使用してキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０２２０】
また、図１３（Ｂ）に示す携帯電話機１７００の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを備えた検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦または横）を判別して、表示部１７３２の表示情報を自動的に切り替える構成とすることもできる。
【０２２１】
また、画面モードの切り替えは、表示部１７３２への接触、または筐体１７３１の操作ボタン１７３７の操作により行われる。また、表示部１７３２に表示される画像の種類によって切り替える構成とすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替えることができる。
【０２２２】
また、入力モードにおいて、表示部１７３２の光センサで検出される信号を検知し、表示部１７３２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０２２３】
表示部１７３２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１７３２を掌や指で触れ、掌紋および指紋等をイメージセンサで撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈等を撮像することもできる。
【０２２４】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２２５】
本実施例では、本発明の一態様である液晶表示装置に含まれる薄膜トランジスタの電気特性について説明する。
【０２２６】
はじめに、チャネル形成領域に微結晶シリコン半導体を用いた薄膜トランジスタの作製方法について、図６および図８を参照して説明する。
【０２２７】
まず、基板１１８上に下地絶縁膜（図示せず）を形成し、下地絶縁膜上にゲート電極４０１を形成した。
【０２２８】
ここでは、基板１１８として、ガラス基板（コーニング製ＥＡＧＬＥ ＸＧ）を用いた。
【０２２９】
ゲート電極４０１は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とした。具体的には、まず、チタンターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第１のチタン膜を下地絶縁膜上に形成した。このとき、導入するアルゴンの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａ、印加電圧は１２ｋＷ、温度は室温とした。そして、その上にアルミニウムターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を形成した。このとき、導入するアルゴンの流量は５０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．４Ｐａ、印加電圧は４ｋＷ、温度は室温とした。そして、その上にチタンターゲットをアルゴンイオンでスパッタリングして、厚さ５０ｎｍの第２のチタン膜を形成した。第２のチタン膜は第１のチタン膜と同様の方法で形成した。つまり、導入するアルゴンの流量は２０ｓｃｃｍとし、処理室内の圧力は０．１Ｐａ、印加電圧は１２ｋＷ、温度は室温とした。
【０２３０】
次に、チタン膜上にレジストを塗布し、第１のフォトマスクを用いて露光した後、現像してレジストマスクを形成した。
【０２３１】
次に、該レジストマスクを用いてエッチング処理を行って、ゲート電極４０１を形成した。ここでは、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）装置を用いて２段階のエッチングを行った。すなわち、ＩＣＰパワー６００Ｗ、バイアスパワー２５０Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を流量２０ｓｃｃｍで導入して、処理室内の圧力を１．２Ｐａとし、第１のエッチングを行った後、ＩＣＰパワー５００Ｗ、バイアスパワー５０Ｗ、圧力２．０Ｐａ、エッチングガスとして四フッ化炭素を流量８０ｓｃｃｍで導入して処理室内の圧力を２．０Ｐａとし、第２のエッチングを行った。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２３２】
次に、ゲート電極４０１および下地絶縁膜上に、ゲート絶縁膜４０２を形成した後、ゲート絶縁膜４０２にプラズマ処理を行った。
【０２３３】
本実施例では、ゲート絶縁膜４０２として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した後、プラズマ処理を行った。窒化シリコン膜の堆積は、シランの流量を１５ｓｃｃｍ、水素の流量を２００ｓｃｃｍ、窒素の流量を１８０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を５００ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、ゲート絶縁膜４０２の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔（ギャップ）を３０ｍｍとした。
【０２３４】
形成した窒化シリコン膜へのプラズマ処理は、一酸化二窒素の流量を４００ｓｃｃｍとして処理室内に導入し、処理室内の圧力を６０Ｐａとして、電力を３００Ｗとして３分間のプラズマ放電を行った。なお、該プラズマ処理は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を３０ｍｍとした。
【０２３５】
次に、ゲート絶縁膜４０２上に、厚さ５ｎｍの種結晶３０７をプラズマＣＶＤ法にて形成した。種結晶３０７の堆積は、シランの流量を６ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を５３２Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２５０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、種結晶３０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極の温度を２５０℃、下部電極の温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を１５ｍｍとした。
【０２３６】
ここまでの工程で得られた構成を図６（Ａ）に示す。
【０２３７】
次いで、ゲート絶縁膜４０２および種結晶３０７の上に、厚さ８５ｎｍの微結晶半導体膜１０９をプラズマＣＶＤ法にて形成した。微結晶半導体膜１０９の堆積は、シランの流量を１．８ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を５０００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を１２５Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、微結晶半導体膜１０９の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極の温度を２５０℃、下部電極の温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を７ｍｍとした。
【０２３８】
本工程で得られた構成を図６（Ｂ）に示す。
【０２３９】
次に、微結晶半導体膜１０９上に厚さ８０ｎｍの半導体膜１１１を形成し、半導体膜１１１上に厚さ５０ｎｍの不純物半導体膜１１３を形成した。半導体膜１１１および不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ法によって形成した。
【０２４０】
半導体膜１１１の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、１０００ｐｐｍアンモニア（水素希釈）の流量を５０ｓｃｃｍ、水素の流量を７００ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して、処理室内の圧力を３５０Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、半導体膜１１１の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２００℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２５ｍｍとした。
【０２４１】
不純物半導体膜１１３としては、リンが添加されたアモルファスシリコン膜を形成した。不純物半導体膜１１３の堆積は、シランの流量を８０ｓｃｃｍ、５％ホスフィン（シラン希釈）の流量を５０ｓｃｃｍ、水素の流量を７５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入して安定させ、処理室内の圧力を１２５０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、不純物半導体膜１１３の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を１５ｍｍとした。
【０２４２】
次に、不純物半導体膜１１３上にレジストを塗布した後、第２のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１１５を形成した。ここまでの工程で得られた構成を図６（Ｃ）に示す。
【０２４３】
次に、レジストマスク１１５を用いて、微結晶半導体膜１０９、半導体膜１１１、不純物半導体膜１１３をエッチングして、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する半導体積層体１１７、および不純物半導体膜１２１を形成した。
【０２４４】
エッチングを行うにあたり、本実施例では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量３６ｓｃｃｍ、四フッ化炭素を３６ｓｃｃｍ、酸素を８ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を２Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２４５】
その後、酸素プラズマ処理を行い、微結晶半導体領域１１７ａおよび非晶質半導体領域１１７ｂを有する半導体積層体１１７および不純物半導体膜１２１の側壁の酸化膜を形成した後、レジストマスク１１５を除去した（図示せず）。
【０２４６】
酸素プラズマ処理は、酸素の流量を１００ｓｃｃｍとして導入して処理室内の圧力を０．６７Ｐａとし、基板温度を−１０℃とし、ソースパワーを２０００Ｗ、バイアスパワーを３５０Ｗでプラズマ放電を行った。
【０２４７】
ここまでの工程で得られた構成を図６（Ｄ）に示す。
【０２４８】
次に、ゲート絶縁膜４０２、半導体積層体１１７および不純物半導体膜１２１を覆って導電膜１２７を形成した。本工程で得られた構成を図８（Ａ）に示す。
【０２４９】
本実施例では、導電膜１２７は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とし、ゲート電極４０１と同様に形成した。ただし、第１のチタン膜の厚さを５０ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さを２００ｎｍとし、第２のチタン膜の厚さを５０ｎｍとした。
【０２５０】
次に、導電膜１２７上にレジストを塗布した後、第３のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて導電膜１２７をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成すると同時に、半導体積層体１１７を一部エッチングし、微結晶半導体領域１３３ａおよび一対の非晶質半導体領域１３３ｂを有する半導体積層体１３３を形成した。
【０２５１】
本工程では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を２０ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．９Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２５２】
なお、半導体積層体１１７の表面から１６０ｎｍをエッチングした。なお、本実施例では、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂの平面形状は、直線型である。
【０２５３】
次に、半導体積層体１３３の表面を水プラズマ処理し、半導体積層体１３３表面に残留する不純物を除去した。本工程では、パワー１８００Ｗとして水蒸気を流量３００ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を６６．５Ｐａとして水プラズマ処理を行った。
【０２５４】
ここまでの工程で得られた構成を図８（Ｂ）に示す。
【０２５５】
次に、絶縁膜４０７として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。絶縁膜４０７の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を２２０ｓｃｃｍ、窒素の流量を４５０ｓｃｃｍ、水素の流量を４５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入し、処理室内の圧力を１６０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、絶縁膜４０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２１ｍｍとした。
【０２５６】
次に、絶縁膜４０７上にレジストを塗布した後、第４のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを露出させた。また、絶縁膜４０７およびゲート絶縁膜４０２の一部をドライエッチングして、ゲート電極４０１を露出した。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２５７】
次に、絶縁膜４０７上に導電膜を形成した後、該導電膜上にレジストを塗布し、第５のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。当該レジストで形成されたマスクを用いて導電膜の一部をウェットエッチングして、バックゲート電極４１０を形成した。
【０２５８】
ここでは、導電膜として、スパッタリング法により厚さ５０ｎｍのインジウム錫酸化物を形成した後、ウェットエッチング処理によりバックゲート電極４１０を形成した。なお、ここでは図示しないが、バックゲート電極４１０は、ゲート電極４０１と接続されている。その後、レジストで形成されたマスクを除去した。
【０２５９】
以上の工程により、デュアルゲート型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１と示す）を作製した（図８（Ｃ）参照）。
【０２６０】
次に、比較例としてチャネル形成領域にアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの作製方法を説明する。アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタは、種結晶３０７、微結晶半導体膜１０９および半導体膜１１１をアモルファスシリコン半導体膜とすることで作製できる。それゆえ、図８および図１０を参照できるが、作製工程中に示される半導体膜１１１、微結晶半導体領域１１１ａ、非晶質半導体領域１１１ｂ、島状の半導体積層体１１７、微結晶半導体領域１１７ａ、非晶質半導体領域１１７ｂ、半導体積層体１３３、微結晶半導体領域１３３ａ、非晶質半導体領域１３３ｂはアモルファルシリコン膜とする。
【０２６１】
薄膜トランジスタを形成する下地絶縁膜および基板１１８は、上記と同様のものを用いた。ゲート電極４０１においても上記と同様にして形成した。
【０２６２】
ゲート絶縁膜４０２として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した後、プラズマ処理を行った。窒化シリコン膜の堆積は、シランの流量を４０ｓｃｃｍ、水素の流量を５００ｓｃｃｍ、窒素の流量を５５０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を１４０ｓｃｃｍとして原料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を３７０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、ゲート絶縁膜４０２の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔（ギャップ）を２４．５ｍｍとした。
【０２６３】
形成した窒化シリコン膜へのプラズマ処理は、水素の流量を１５００ｓｃｃｍとして処理室内に導入し、処理室内の圧力を２８０Ｐａとして、電力を５０Ｗとして５分間のプラズマ放電を行った。なお、該プラズマ処理は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６４】
次に、微結晶半導体膜１０９および半導体膜１１１の代わりに厚さ２０５ｎｍのアモルファスシリコン膜を形成し、アモルファスシリコン膜上に厚さ５０ｎｍの不純物半導体膜１１３を形成した。アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１１３は、プラズマＣＶＤ法によって堆積させて形成した。
【０２６５】
アモルファスシリコン膜は、シランの流量を２８０ｓｃｃｍ、水素の流量を３００ｓｃｃｍとして導入し、処理室内の圧力を１７０Ｐａとし、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を６０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、半導体膜１１１の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６６】
不純物半導体膜１１３としては、リンが添加されたアモルファスシリコン膜を形成した。不純物半導体膜１１３の堆積は、シランの流量を１００ｓｃｃｍ、０．５％ホスフィン（水素希釈）の流量を１７０ｓｃｃｍ、として材料ガスを導入して、処理室内の圧力を１００Ｐａ、ＲＦ電源周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を３７０Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、不純物半導体膜１１３の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、基板温度が２８０℃となるようにし、上部電極と下部電極との間隔を２４．５ｍｍとした。
【０２６７】
次に、不純物半導体膜１１３上にレジストを塗布した後、第２のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスク１１５を形成した。
【０２６８】
次に、レジストマスク１１５を用いて、アモルファスシリコン膜、不純物半導体膜１１３をエッチングして、島状のアモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１を形成した。
【０２６９】
エッチングを行うにあたり、本実施例では、ＩＣＰ装置を用いて、ソースパワー１０００Ｗ、バイアスパワー８０Ｗ、エッチングガスとして塩素を流量１００ｓｃｃｍ、で導入し、処理室内の圧力を１．５１Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２７０】
次に、ゲート絶縁膜４０２、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１を覆って導電膜１２７を形成した。
【０２７１】
本実施例では、導電膜１２７は、アルミニウム層をチタン層により挟持した構造とし、ゲート電極４０１と同様に形成した。ただし、第１のチタン膜の厚さを５０ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さを２００ｎｍとし、第２のチタン膜の厚さを５０ｎｍとした。
【０２７２】
次に、導電膜１２７上にレジストを塗布した後、第３のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて導電膜１２７をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを形成すると同時に、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１の一部をエッチングした。
【０２７３】
本工程では、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー４５０Ｗ、バイアスパワー１００Ｗ、エッチングガスとして三塩化ホウ素を流量６０ｓｃｃｍで導入し、塩素を２０ｓｃｃｍで導入し、処理室内の圧力を１．９Ｐａとしてエッチングを行った。
【０２７４】
なお、本工程により、導電膜１２７の一部に加え、アモルファスシリコン膜および不純物半導体膜１２１の一部を８０ｎｍ程エッチングした。なお、本実施例では、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂの平面形状は、直線型である。
【０２７５】
次に、絶縁膜４０７として、厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜を形成した。絶縁膜４０７の堆積は、シランの流量を２０ｓｃｃｍ、アンモニアの流量を２２０ｓｃｃｍ、窒素の流量を４５０ｓｃｃｍ、水素の流量を４５０ｓｃｃｍとして材料ガスを導入し、処理室内の圧力を１６０Ｐａ、ＲＦ電源周波数を２７ＭＨｚ、ＲＦ電源の電力を２００Ｗとしてプラズマ放電を行った。なお、絶縁膜４０７の堆積は、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて行い、上部電極温度を２５０℃、下部電極温度を２９０℃とし、上部電極と下部電極との間隔を２１ｍｍとした。
【０２７６】
次に、絶縁膜４０７上にレジストを塗布した後、第４のフォトマスクを用いて露光し、現像してレジストマスクを形成した。該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をドライエッチングして、ソース電極４０５ａおよびドレイン電極４０５ｂを露出させた。また、絶縁膜４０７およびゲート絶縁膜４０２の一部をドライエッチングして、ゲート電極４０１を露出した。その後、該レジストマスクを除去した。
【０２７７】
以上の工程により、シングルゲート型アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ２と示す）を作製した。
【０２７８】
図１４（Ａ）に、本実施例で作製したＴＦＴ１の電気特性を、図１４（Ｂ）にＴＦＴ２の電気特性を測定した結果を示す。図１４（Ａ）および（Ｂ）において、点線は室温で測定した電気特性結果で、実線は１００℃で測定した電気特性結果である。なお、ゲート電極４０１のみにゲート電圧を印加し、ドレイン電圧が１Ｖでの電気特性を示す。また、本実施例のＴＦＴ１のチャネル長を３．２μｍ、チャネル幅を２２．１μｍ、ゲート絶縁膜の厚さを３００ｎｍ、平均誘電率を７．０として電界効果移動度を計算し、ＴＦＴ２のチャネル長を３．７μｍ、チャネル幅を２２．０μｍ、ゲート絶縁膜の厚さを３００ｎｍ、平均誘電率を７．０として電界効果移動度を計算した。
【０２７９】
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）から、チャネル形成領域に微結晶シリコン半導体を用いたＴＦＴ１は、室温と１００℃で測定した電気特性は共に良好であるのに対して、チャネル形成領域にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴ２は、室温では良好な電気特性を示すが、１００℃で測定した場合、良好な電気特性を得られないことが確認された。
【０２８０】
以上より、チャネル形成領域に微結晶半導体を用いた薄膜トランジスタは、高温下においても良好な電気特性が得られるため、該薄膜トランジスタを有する液晶表示装置は、屋外での使用が可能で、高精細且つ色調変化を補正することができる液晶表示装置とすることができる。
【符号の説明】
【０２８１】
１００ 液晶表示装置
１０２ 画素部
１０３ セグメントドライバ
１０５ コモンドライバ
１０８ 照明部
１１０ モニタリング用画素部
１０４ 信号線駆動回路
１０６ 走査線駆動回路
１０７ 第１の偏光部材
１０９ 微結晶半導体膜
１１１ 半導体膜
１１１ａ 微結晶半導体領域
１１１ｂ 非晶質半導体領域
１１２ 第１の光センサ
１１３ 不純物半導体膜
１１４ 第２の光センサ
１１５ マスク
１１６ 制御部
１１７ 半導体積層体
１１７ａ 微結晶半導体領域
１１７ｂ 非晶質半導体領域
１１８ 基板
１２０ 対向基板
１２１ 不純物半導体膜
１２２ 第２の偏光部材
１２３ トランジスタ素子層
１２６ 画素電極
１２７ 導電膜
１２８ 共通画素電極
１３０ シール材料
１３１ａ 不純物半導体膜
１３１ｂ 不純物半導体膜
１３２ 液晶
１３３ 半導体積層体
１３３ａ 微結晶半導体領域
１３３ｂ 非晶質半導体領域
１３４ 光源
１３６ 導光部材
１３８ 反射部材
１４０ 反射シート
１４３ 半導体積層体
１４３ａ 微結晶半導体領域
１４３ｂ 非晶質半導体領域
３００ 入射光
３０２ 偏光
３０３ 入射光
３０５ 偏光
３０４ 入射光
３０６ 偏光
３０７ 種結晶
３０８ 入射光
３１０ 偏光
３１２ 入射光
３１４ 偏光
４０１ ゲート電極
４０３ 容量配線
４０６ 保持容量素子
４０５ａ ソース電極
４０５ｂ ドレイン電極
４３０ トランジスタ
４０２ ゲート絶縁膜
４０８ 半導体層
４０７ 絶縁膜
４１０ バックゲート電極
４１３ 層間絶縁膜
１７０１ａ 画素電極
１７０１ｂ 画素電極
１７０１ｃ 画素電極
１７０６ａ 共通電極
１７０６ｂ 共通電極
１７０６ｃ 共通電極
１７０７ 絶縁膜
１７１３ 液晶素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、
前記一対の基板の外側に少なくとも前記画素部に光を入射させる照明部と、
前記一対の基板と前記照明部の間に第１の偏光部材と、
前記照明部の外側に反射部材と、
前記一対の基板を介して前記第１の偏光部材と反対側に第２の偏光部材と、
前記画素部の外側に設けられる第１の光センサと、
前記第２の偏光部材を介して前記一対の基板と対向して設けられる第２の光センサとを有し、
前記第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、
前記第２の光センサは前記画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照明部は少なくとも特定の波長を有する光を射出できる光源および導光部材を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の偏光部材および前記導光部材の間にさらに光学部材を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の光センサで検知する外光の照度によって用いる表示形式を反射型または透過型の一方とすることができることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の光センサで検知する外光の照度によって用いる表示形式を反射型および透過型の両方とすることができることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の光センサで検知する前記画素部の色調によって前記光源は特定の波長を有する光を射出し、
前記画素部の色調を補正する機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記画素部は、パッシブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記画素部は、アクティブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記画素部に用いられるトランジスタは複数の結晶領域を有する半導体を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記画素部に用いられるトランジスタは酸化物半導体を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
透光性を有する一対の基板と、
前記一対の基板の間に少なくとも液晶素子を含む画素部と、
前記一対の基板の外側に少なくとも前記画素部に光を入射させる照明部と、
前記一対の基板と前記照明部の間に第１の偏光部材と、
前記照明部の外側に反射部材と、
前記一対の基板を介して前記第１の偏光部材と反対側に第２の偏光部材と、
前記画素部の外側に設けられる第１の光センサと、
前記第２の偏光部材を介して前記一対の基板と対向して設けられる第２の光センサとを有し、
前記第１の光センサは外光の照度を検知する機能を有し、
前記第２の光センサは前記画素部から射出される偏光の色調を検知する機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照明部は少なくとも特定の波長を有する光を射出できる光源および導光部材を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の偏光部材および前記導光部材の間にさらに光学部材を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の光センサで検知する外光の照度によって用いる表示形式を反射型または透過型の一方とすることができることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の光センサで検知する外光の照度によって用いる表示形式を反射型および透過型の両方とすることができることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の光センサで検知する前記画素部の色調によって前記光源は特定の波長を有する光を射出し、
前記画素部の色調を補正する機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記画素部は、パッシブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記画素部は、アクティブマトリクス型であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記画素部に用いられるトランジスタは複数の結晶領域を有する半導体を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記画素部に用いられるトランジスタは酸化物半導体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１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−５３４６３（Ｐ２０１２−５３４６３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９９３７（Ｐ２０１１−１６９９３７）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【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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