JP2015146466A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタに適した液晶表示装置を提供することを
目的とする。
【解決手段】酸化物半導体層を含む薄膜トランジスタを有する液晶表示装置において、少
なくとも該酸化物半導体層を覆う層間膜に、透過する可視光の光強度を減衰させる機能を
有する膜を用いる。透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜としては、着色
層を用いることができ、有彩色の透光性樹脂層を用いるとよい。また、有彩色の透光性樹
脂層及び遮光層を含む層間膜とし、透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜
として遮光層を用いてもよい。画素電極層及び共通電極層は上方に形成される方を開口パ
ターンを有する形状とし、下方に形成される方を平板状とする。
【選択図】図１

Description

酸化物半導体を用いる液晶表示装置及びその作製方法に関する。

液晶表示装置に代表されるように、ガラス基板等の平板に形成される薄膜トランジスタは
、アモルファスシリコン、多結晶シリコンによって作製されている。アモルファスシリコ
ンを用いた薄膜トランジスタは、電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対
応することができ、一方、多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタは電界効果移動度が
高いものの、レーザアニール等の結晶化工程が必要であり、ガラス基板の大面積化には必
ずしも適応しないといった特性を有している。

これに対し、酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、電子デバイスや光デバイ
スに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体膜として酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、画像表示装置のスイッ
チング素子などに用いる技術が特許文献１及び特許文献２で開示されている。

酸化物半導体にチャネル形成領域を設ける薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンを
用いた薄膜トランジスタよりも高い電界効果移動度が得られている。酸化物半導体膜はス
パッタリング法などによって３００℃以下の温度で膜形成が可能であり、多結晶シリコン
を用いた薄膜トランジスタよりも製造工程が簡単である。

酸化物半導体は、可視光領域の波長の光を透過する透明半導体のため、表示装置の画素に
用いることによって、高開口化が可能と言われている。

このような酸化物半導体を用いてガラス基板、プラスチック基板等に薄膜トランジスタを
形成し、表示装置への応用が期待されている。

特開２００７−１２３８６１号公報 特開２００７−９６０５５号公報

従って、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタに適した液晶表示装置を提供することを
目的とする。

酸化物半導体層を含む薄膜トランジスタを有する液晶表示装置において、少なくとも該酸
化物半導体層を覆う層間膜に、透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜を用
いる。透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜は、酸化物半導体層よりも可
視光の光透過率が低い膜である。透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜と
しては、着色層を用いることができ、有彩色の透光性樹脂層を用いるとよい。また、有彩
色の透光性樹脂層及び遮光層を含む層間膜とし、透過する可視光の光強度を減衰させる機
能を有する膜として遮光層を用いてもよい。

薄膜トランジスタ上に設ける層間膜として、有彩色の透光性樹脂層の着色層を用いると、
画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタの半導体層へ入射する光の強度を減
衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜トランジスタの電気特性の変動を
防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色の透光性樹脂層は、カラーフィルタ層と
して機能させることができる。カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トラン
ジスタが形成される素子基板との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐
れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するのでより精密な
形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。また、層間膜
とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コストで液晶表
示装置を作製可能となる。

また、広い視野角を実現する技術として、基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界
を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いる。
このような方式として、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モー
ドで用いる電極構成が適用できる。

ＦＦＳモードなどに示される横電界モードは、液晶層の下方に平板状の第１の電極層（例
えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）、及びその電極の上方に重なるように開口
パターンを有する第２の電極層（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層）を
配置する。画素電極層と共通電極層との間に電界を加えることで、液晶を制御する。液晶
には水平方向の電界が加わるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。つまり、液
晶分子を基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。従って、視野角特性を
改善し、より高画質な液晶表示装置を提供することができる。

有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、有彩色の透光性樹脂層はカラーフィ
ルタとして機能させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される
。有彩色としては、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼン
ダ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、有
彩色の透光性樹脂層において透過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するとい
うことである。

有彩色の透光性樹脂層は、カラーフィルタ層として機能させるため、含ませる着色材料の
濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。層間膜を複数の
薄膜で積層する場合、少なくとも一層が有彩色の透光性樹脂層であれば、カラーフィルタ
として機能させることができる。

有彩色の色によって膜厚が異なる場合や薄膜トランジスタに起因する凹凸を有する場合は
、可視光領域の波長の光を透過する（いわゆる無色透明）絶縁層を積層し、層間膜表面を
平坦化してもよい。層間膜の平坦性を高めるとその上に形成される画素電極層や共通電極
層の被覆性もよく、かつ液晶層のギャップ（膜厚）を均一にすることができるため、より
液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能になる。

薄膜トランジスタ上に設ける層間膜として遮光層（ブラックマトリクス）を用いると、遮
光層は薄膜トランジスタの半導体層への光の入射を遮断することができるため、酸化物半
導体の光感度による薄膜トランジスタの電気特性の変動を防止し安定化する効果がある。
また、遮光層は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラス
ト及び高精細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性
を達成することができる。

よって、素子層、画素電極層、共通電極層、及び層間膜（有彩色の透光性樹脂層）が同一
基板に形成され、液晶層を介して対向する基板によって封止される構造となる。画素電極
層と共通電極層とは絶縁膜（又は層間膜）を介して積層するように配置される。画素電極
層及び共通電極層のいずれか一方は、下方（液晶層により遠い側）に形成され、かつ平板
状であり、他方は上方（液晶層により近い側）に形成され、かつ様々な開口パターンを有
し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。本明細書では、液晶層より遠い（素
子基板により近い）下層に形成される電極層を第１の電極層といい、該第１の電極層を平
板状の電極層とする。一方、液晶層に近い（素子基板からより遠い）上層に形成される電
極層を第２の電極層といい、該第２の電極層は開口パターン（スリット）を有する電極層
とする。画素電極層及び共通電極層はその電極間に電界を発生させるため、平板状の第１
の電極層と、第２の電極層の開口パターン（スリット）とは重なる配置とする。

本明細書において、画素電極層及び共通電極層が有する開口パターン（スリット）とは、
閉空間に開口されたパターンの他、一部開かれた櫛歯状のようなパターンも含まれるもの
とする。

本明細書では、薄膜トランジスタ、画素電極層、共通電極層、及び層間膜が形成されてい
る基板を素子基板（第１の基板）といい、該素子基板と液晶層を介して対向する基板を対
向基板（第２の基板）という。

遮光層は、液晶表示装置の対向基板側でも素子基板側にも形成することができる。よりコ
ントラスト向上や薄膜トランジスタの安定化の効果を高めることができる。遮光層を薄膜
トランジスタと対応する領域（少なくとも薄膜トランジスタの半導体層と重畳する領域）
に形成すれば、対向基板から入射する光による薄膜トランジスタの電気特性の変動を防止
することができる。遮光層を対向基板側に形成する場合、液晶層を介して薄膜トランジス
タと対応する領域（少なくとも薄膜トランジスタの半導体層と重畳する領域）に形成すれ
ばよい。遮光層を素子基板側に形成する場合、薄膜トランジスタ上（少なくとも薄膜トラ
ンジスタの半導体層と覆う領域）に直接、又は絶縁層を介して遮光層を形成すればよい。

対向基板側にも遮光層を設ける場合、薄膜トランジスタの半導体層が遮光性の配線層や電
極層などによって素子基板からの光も対向基板からの光も遮断できる場合もあるので、必
ずしも遮光層を、薄膜トランジスタを覆うように形成しなくてもよい。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、ゲート電極層と重畳する酸化物半導体層をチ
ャネル形成領域とする薄膜トランジスタと、平板状の第１の電極層と、開口パターンを有
する第２の電極層と、前記薄膜トランジスタ及び前記第２の電極層の間に設けられた層間
膜と、前記層間膜、前記第１の電極層及び前記第２の電極層上に液晶層とを有し、前記第
１の電極層及び前記第２の電極層のどちらか一方は前記薄膜トランジスタと電気的に接続
する画素電極層であり、他方は共通電極層であり、前記層間膜は前記酸化物半導体層より
も光透過率が低い有彩色の透光性樹脂層であり、前記有彩色の透光性樹脂層は、前記画素
電極層と重畳すると共に前記酸化物半導体層を被覆するように設けられている。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、ゲート電極層と重畳する酸化物半導体層
をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタと、平板状の第１の電極層と、開口パターン
を有する第２の電極層と、前記薄膜トランジスタ及び前記第２の電極層の間に設けられた
層間膜と、前記層間膜、前記第１の電極層及び前記第２の電極層上に液晶層とを有し、前
記第１の電極層及び前記第２の電極層のどちらか一方は前記薄膜トランジスタと電気的に
接続する画素電極層であり、他方は共通電極層であり、前記層間膜は前記酸化物半導体層
よりも光透過率が低い有彩色の透光性樹脂層及び遮光層を含み、前記遮光層は前記酸化物
半導体層を被覆するように設けられ、前記有彩色の透光性樹脂層は前記画素電極層と重畳
するように設けられている。

本明細書において、液晶表示装置は光源の光を透過することによって表示を行う透過型の
液晶表示装置である（又は半透過型の液晶表示装置）の場合、少なくとも画素領域におい
て光を透過させる必要がある。よって光が透過する画素領域に存在する第１の基板、第２
の基板、素子層に含まれる画素電極層、共通電極層、他絶縁膜、導電膜などの薄膜はすべ
て可視光の波長領域の光に対して透光性とする。

なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を
示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称
を示すものではない。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

酸化物半導体層でチャネルを形成する薄膜トランジスタを有する液晶表示装置において、
少なくとも該酸化物半導体層を覆う層間膜を、透過する可視光の光強度を減衰させる材質
で形成することで、開口率を損なうことなく、当該薄膜トランジスタの動作特性を安定化
させることができる。

また、視野角特性を改善し、より高画質な液晶表示装置を提供することができる。

液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置の作製方法を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置の電極層を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 テレビジョン装置およびデジタルフォトフレームの例を示す外観図。 遊技機の例を示す外観図。 携帯電話機の一例を示す外観図。 液晶表示モジュールを説明する図。 液晶表示装置を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明に限定されず、趣
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者
であれば容易に理解される。従って、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有す
る部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
液晶表示装置を、図１を用いて説明する。

図１（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図１（Ｂ）は図
１（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。

図１（Ａ）において、複数のソース配線層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中
上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲー
ト電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、
かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層（共通電極層）は、複数のゲート
配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つま
り、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と
、共通配線層（共通電極層）及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれてい
るが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極
層を駆動する薄膜トランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及
び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されている。

図１の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２０に電気的に接続する第２の電極層
４４６が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第１の電極層４４７が
共通電極層として機能する。なお、図１に示すように第１の電極層４４７は画素において
、共通配線層も兼ねており、隣り合う画素間は共通電極層４０９によって電気的に接続さ
れている。なお、画素電極層と共通電極層によって容量が形成されている。共通電極層と
はフローティング状態（電気的に孤立した状態）として動作させることも可能だが、固定
電位、好ましくはコモン電位（データとして送られる画像信号の中間電位）近傍でフリッ
カーの生じないレベルに設定してもよい。

基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分
子を動かして、階調を制御する方式を用いる。このような方式として、図１に示すような
ＦＦＳモードで用いる電極構成が適用できる。

ＦＦＳモードなどに示される横電界モードは、液晶層の下方に平板状の第１の電極層（例
えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）、及びさらにその開口パターンの下方に開
口パターンを有する第２の電極層（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層）
を配置する。よって第１の基板２００上には、一方が画素電極層であり、他方が共通電極
層である第１の電極層及び第２の電極層が形成され、画素電極層と共通電極層とは絶縁膜
（又は層間絶縁層）を介して積層するように配置される。画素電極層及び共通電極層のい
ずれか一方は、下方に形成され、かつ平板状であり、他方は上方に形成され、かつ様々な
開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。第１の電極層４４
７及び第２の電極層４４６はその電極間に電界を発生させるため、同形状で重ならない配
置とする。

本明細書では、液晶層より遠い（素子基板により近い）下層に形成される電極層を第１の
電極層といい、該第１の電極層を平板状の電極層とする。一方、液晶層に近い（素子基板
からより遠い）上層に形成される電極層を第２の電極層といい、該第２の電極層は開口パ
ターン（スリット）を有する電極層とする。画素電極層及び共通電極層はその電極間に電
界を発生させるため、平板状の第１の電極層と、第２の電極層の開口パターン（スリット
）とは重なる配置とする。なお、図２では画素電極層及び共通電極層は省略しているだけ
である。

画素電極層と共通電極層との間に電界を加えることで、液晶を制御する。液晶には水平方
向の電界が加わるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。つまり、基板と平行に
配向している液晶分子を、基板と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６の例を図８に示す。図８（Ａ）乃至（Ｄ）の
ように、第１の電極層４４７ａ乃至４４７ｄと第２の電極層４４６ａ乃至４４６ｄとは重
なるように配置され、第１の電極層４４７ａ乃至４４７ｄと第２の電極層４４６ａ乃至４
４６ｄとの間には絶縁膜を形成し、異なる膜上に第１の電極層４４７ａ乃至４４７ｄと第
２の電極層４４６ａ乃至４４６ｄとをそれぞれ形成する。

図８（Ａ）乃至（Ｄ）の上面図に示すように、第１の電極層４４７ａ乃至４４７ｄ上に様
々なパターンに形成された第２の電極層４４６ａ乃至４４６ｄが形成されており、図８（
Ａ）では第１の電極層４４７ａ上の第２の電極層４４６ａは屈曲したくの字形状であり、
図８（Ｂ）では第１の電極層４４７ｂ上の第２の電極層４４６ｂは同心円状の形状であり
、図８（Ｃ）では第１の電極層４４７ｃ上の第２の電極層４４６ｃは櫛歯状で電極同士が
かみ合うような形状であり、図８（Ｄ）では第１の電極層４４７ｄ上の第２の電極層４４
６ｄは櫛歯状の形状である。

薄膜トランジスタ４２０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板
である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層４０
３、ソース領域又はドレイン領域として機能するｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂ、ソース電極
層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含む。第１の電極層４
４７は第１の基板４４１上にゲート電極層４０１と同レイヤーに形成され、画素において
平板状の電極層である。

薄膜トランジスタ４２０を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている
。絶縁膜４０７上に層間膜４１３が設けられ、層間膜４１３上に開口パターンを有する第
２の電極層４４６が形成されている。よって、第１の電極層４４７と第２の電極層４４６
とは間にゲート絶縁層４０２、絶縁膜４０７、層間膜４１３を挟んで重なるように配置さ
れている。

図１の液晶表示装置は、層間膜４１３に、透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有
する膜として、有彩色の透光性樹脂層４１７を用いる。有彩色の透光性樹脂層４１７の可
視光の光透過率は、酸化物半導体層である半導体層４０３の可視光の光透過率より低い。

薄膜トランジスタ４２０上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２０の半導体
層４０３へ入射する光の強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜
トランジスタ４２０の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色
の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィ
ルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な
画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層と
して直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの
画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ね
るので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

有彩色は、黒、灰、白などの無彩色を除く色であり、着色層はカラーフィルタとして機能
させるため、その着色された有彩色の光のみを透過する材料で形成される。有彩色として
は、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（
黄）などを用いてもよい。着色された有彩色の光のみを透過するとは、着色層において透
過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。

有彩色の透光性樹脂層は、着色層（カラーフィルタ）として機能させるため、含ませる着
色材料の濃度と光の透過率の関係に考慮して、最適な膜厚を適宜制御するとよい。層間膜
を複数の薄膜で積層する場合、少なくとも一層が有彩色の透光性樹脂層であれば、カラー
フィルタとして機能させることができる。

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、薄膜トランジ
スタに起因する凹凸を有する場合は、可視光領域の波長の光を透過する（いわゆる無色透
明）絶縁層を積層し、層間膜表面を平坦化してもよい。層間膜の平坦性を高めるとその上
に形成される画素電極層や共通電極層の被覆性もよく、かつ液晶層のギャップ（膜厚）を
均一にすることができるため、より液晶表示装置の視認性を向上させ、高画質化が可能に
なる。

有彩色の透光性樹脂層４１７としては、透光性の有機樹脂、有彩色の顔料、染料を用いる
ことができ、有機樹脂に顔料、又は染料などを混合させて用いればよい。透光性の有機樹
脂としては、感光性、又は非感光性の樹脂を用いることができる。感光性の有機樹脂層を
用いるとレジストマスク数を削減することができるため、工程が簡略化し好ましい。また
、層間膜に形成するコンタクトホールも曲率を有する開口形状となるために、コンタクト
ホールに形成される電極層などの膜の被覆性も向上させることができる。

層間膜４１３（有彩色の透光性樹脂層４１７）の形成法は、特に限定されず、その材料に
応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スク
リーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法（ドラ
イエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６上には液晶層４４４が設けられ、対向基板で
ある第２の基板４４２で封止されている。

第１の基板４４１及び第２の基板４４２は透光性基板であり、それぞれ外側（液晶層４４
４と反対側）に偏光板４４３ａ、４４３ｂが設けられている。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６は、酸化タングステンを含むインジウム酸化
物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物
、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）
、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有す
る導電性材料を用いることができる。

また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６として、導電性高分子（導電性ポリマ
ーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて
形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光
率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵
抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。

導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例え
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの２種以上の共重合体などがあげられる。

下地膜となる絶縁膜を第１の基板４４１と、ゲート電極層４０１及び第１の電極層４４７
との間に設けてもよい。下地膜は、第１の基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する
機能があり、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ばれ
た一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。ゲート電極層４０１の材
料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオ
ジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又
は積層して形成することができる。ゲート電極層４０１に遮光性を有する導電膜を用いる
ことで、バックライトからの光（第１の基板４４１から入射する光）が、半導体層４０３
へ入射することを防止することができる。

例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン
層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、また
は銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した二層構造、窒化チタン層とモリ
ブデン層とを積層した二層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タング
ステン層または窒化タングステンと、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウム
とチタンの合金と、窒化チタンまたはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。

ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコ
ン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層し
て形成することができる。また、また、ゲート絶縁層４０２として、有機シランガスを用
いたＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとして
は、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）、テトラメチルシラン（ＴＭ
Ｓ：化学式Ｓｉ（ＣＨ_３）_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（ＨＭＤ
Ｓ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３）、トリスジメチルアミノシラン（
ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。

半導体層４０３として用いる酸化物半導体膜を成膜する前に、アルゴンガスを導入してプ
ラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層の表面に付着しているゴミを除去す
ることが好ましい。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウムなどを用いてもよい。
また、アルゴン雰囲気に酸素、水素、Ｎ_２Ｏなどを加えた雰囲気で行ってもよい。また、
アルゴン雰囲気にＣｌ_２、ＣＦ_４などを加えた雰囲気で行ってもよい。

本明細書では酸化物半導体としてＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を
好適に用いる。薄膜トランジスタ４２０は、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記さ
れる薄膜を形成し、その薄膜を半導体層４０３として用いる。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇ
ａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及びコバルト（Ｃｏ）から選ば
れた一の金属元素又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又は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Ｆ
ｅ、Ｎｉその他の遷移金属元素、又は該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。例
えば、酸化物半導体層としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いることができる。

ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）膜（層）において、Ｍがガリウム（Ｇａ）である場合
、本明細書においてはこの薄膜をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜とも呼ぶ。Ｉｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の結晶構造は、スパッタ法で成膜した後、加熱処理を２００℃
〜５００℃、代表的には３００〜４００℃で１０分〜１００分行っても、アモルファス構
造がＸＲＤ（Ｘ線回析）の分析では観察される。また、薄膜トランジスタの電気特性もゲ
ート電圧±２０Ｖにおいて、オンオフ比が１０^９以上、移動度が１０以上のものを作製す
ることができる。また、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：１としたターゲット
を用い、スパッタ法で成膜したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は波長４５０ｎｍ以下
に光感度を有する。

半導体層４０３及びソース領域又はドレイン領域として機能するｎ^＋層４０４ａ、４０４
ｂには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜を用いることができる。ｎ^＋層４０４ａ、４
０４ｂは、半導体層４０３より低抵抗な酸化物半導体層である。例えばｎ^＋層４０４ａ、
４０４ｂは、ｎ型の導電型を有し、活性化エネルギー（ΔＥ）が０．０１ｅＶ以上０．１
ｅＶ以下である。ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜であ
り、少なくともアモルファス成分を含んでいるものとする。ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂは
非晶質構造の中に結晶粒（ナノクリスタル）を含む場合がある。このｎ^＋層４０４ａ、４
０４ｂ中の結晶粒（ナノクリスタル）は直径１ｎｍ〜１０ｎｍ、代表的には２ｎｍ〜４ｎ
ｍ程度である。

ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂを設けることにより、金属層である配線層４０５ａ、４０５ｂ
と、酸化物半導体層である半導体層４０３との間を良好な接合としてショットキー接合に
比べて熱的にも安定動作を有せしめる。また、チャネルのキャリアを供給する（ソース側
）、またはチャネルのキャリアを安定して吸収する（ドレイン側）、または抵抗成分を配
線層との界面に作らないためにも積極的にｎ^＋層を設けると効果的である。また低抵抗化
により、高いドレイン電圧でも良好な移動度を保持することができる。

半導体層４０３として用いる第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は、ｎ^＋層４０４
ａ、４０４ｂとして用いる第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件と異なら
せる。例えば、第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件における酸素ガス流
量とアルゴンガス流量の比よりも第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件に
おける酸素ガス流量の占める比率が多い条件とする。具体的には、第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚ
ｎ−Ｏ系非単結晶膜の成膜条件は、希ガス（アルゴン、又はヘリウムなど）雰囲気下（ま
たは酸素ガス１０％以下、アルゴンガス９０％以上）とし、第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ
系非単結晶膜の成膜条件は、酸素雰囲気下（又は酸素ガスの流量がアルゴンガスの流量と
等しいかそれ以上）とする。

例えば、半導体層４０３として用いる第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜は、直径
８インチのＩｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲット（Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ
_３：ＺｎＯ＝１：１：１）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、圧力
０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、アルゴン又は酸素雰囲気下で成膜する。なお
、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好
ましい。第１のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍとする
。

一方、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂとして用いる第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜
は、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：１としたターゲットを用い、成膜条件は
、圧力を０．４Ｐａとし、電力を５００Ｗとし、成膜温度を室温とし、アルゴンガス流量
４０ｓｃｃｍを導入してスパッタ法により成膜する。成膜直後で大きさ１ｎｍ〜１０ｎｍ
の結晶粒を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜が形成されることがある。なお、ター
ゲットの成分比、成膜圧力（０．１Ｐａ〜２．０Ｐａ）、電力（２５０Ｗ〜３０００Ｗ：
８インチφ）、温度（室温〜１００℃）、反応性スパッタの成膜条件などを適宜調節する
ことで結晶粒の有無や、結晶粒の密度や、直径サイズは、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲で調節
されうると言える。第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍ〜２０ｎ
ｍとする。勿論、膜中に結晶粒が含まれる場合、含まれる結晶粒のサイズが膜厚を超える
大きさとならない。第２のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜の膜厚は、５ｎｍとする。

スパッタ法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタ法と、ＤＣスパッタ法
があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスＤＣスパッタ法もある。ＲＦスパッタ
法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタ法は主に金属膜を成膜する場合
に用いられる。

また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタ装置もある。多元スパッタ
装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種
類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。

また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタ法を用いるスパッタ装置
や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥＣＲスパッタ
法を用いるスパッタ装置がある。

また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中にターゲット物質とスパッタガス成分
とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタ法や、成膜中に
基板にも電圧をかけるバイアススパッタ法もある。

半導体層、ｎ^＋層、配線層の作製工程において、薄膜を所望の形状に加工するためにエッ
チング工程を用いる。エッチング工程は、ドライエッチングやウエットエッチングを用い
ることができる。

ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例え
ば塩素（Ｃｌ_２）、塩化硼素（ＢＣｌ_３）、塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）、四塩化炭素（ＣＣ
ｌ_４）など）が好ましい。

また、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ_４）、弗化硫黄（ＳＦ
_６）、弗化窒素（ＮＦ_３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ_３）など）、臭化水素（ＨＢｒ
）、酸素（Ｏ_２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを
添加したガス、などを用いることができる。

ドライエッチングに用いるエッチング装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ
法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）
などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、Ｉ
ＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチン
グ装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続
し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ
Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置
がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代
の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。

所望の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件（コイル型の電極に印加され
る電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。

ウエットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液、ア
ンモニア過水（過酸化水素：アンモニア：水＝５：２：２）などを用いることができる。
また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。

また、ウエットエッチング後のエッチング液はエッチングされた材料とともに洗浄によっ
て除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を
再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等
の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる
。

所望の加工形状にエッチングできるように、材料に合わせてエッチング条件（エッチング
液、エッチング時間、温度等）を適宜調節する。

配線層４０５ａ、４０５ｂの材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ば
れた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜
等が挙げられる。また、２００℃〜６００℃の熱処理を行う場合には、この熱処理に耐え
る耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。Ａｌ単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しや
すい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Ａｌと組み合わせ
る耐熱性導電性材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）
、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｃ（スカンジウム）から
選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合
金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。

ゲート絶縁層４０２、半導体層４０３、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂ、配線層４０５ａ、４
０５ｂを大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に触れさせることなく
連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく
各積層界面を形成することができるので、薄膜トランジスタ特性のばらつきを低減するこ
とができる。

なお、半導体層４０３は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する半導体層であ
る。

半導体層４０３、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂに２００℃〜６００℃、代表的には３００℃
〜５００℃の熱処理を行うと良い。例えば、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処理を
行う。この熱処理により半導体層４０３、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂを構成するＩｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の原子レベルの再配列が行われる。この熱処理（光アニール
等も含む）は、半導体層４０３、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂ中におけるキャリアの移動を
阻害する歪みを解放できる点で重要である。なお、上記の熱処理を行うタイミングは、半
導体層４０３、ｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂの形成後であれば特に限定されない。

また、露出している半導体層４０３の凹部に対して酸素ラジカル処理を行ってもよい。ラ
ジカル処理は、Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、酸素を含むＮ_２、Ｈｅ、Ａｒなどの雰囲気下で行うことが
好ましい。また、上記雰囲気にＣｌ_２、ＣＦ_４を加えた雰囲気下で行ってもよい。なお、
ラジカル処理は、第１の基板４４１側にバイアス電圧を印加せずに行うことが好ましい。

なお、液晶表示装置に形成される薄膜トランジスタの構造は、特に限定されない。薄膜ト
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、二つ形成され
るダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、
周辺駆動回路領域のトランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはト
リプルゲート構造であっても良い。

薄膜トランジスタは、トップゲート型（例えば順スタガ型、コプラナ型）、ボトムゲート
型（例えば、逆スタガ型、逆コプラナ型）、あるいは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つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造にお
いても適用できる。

また、配向膜や、偏光板、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどは適宜設ける。
例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライ
ト、サイドライトなどを用いてもよい。

薄膜トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７は、乾式法や湿式法で形成される無機絶縁膜
、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などを用いて得られ
る窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タ
ンタル膜などを用いることができる。また、アクリル、ポリイミド、ベンゾシクロブテン
、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、
低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ
（リンボロンガラス）等を用いることができる。

なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキ
ル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁膜４０７
として用いることができる。

なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜４０７を形成し
てもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。

液晶層４４４の液晶材料としては、種々の液晶を用いることができ、リオトロピック液晶
、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、ディスコチック液晶、強誘電液晶、
反強誘電液晶等を適宜選択して用いればよい。

本明細書において、液晶表示装置は光源の光を透過することによって表示を行う透過型の
液晶表示装置である（又は半透過型の液晶表示装置）の場合、少なくとも画素領域におい
て光を透過させる必要がある。よって光が透過する画素領域に存在する第１の基板、第２
の基板、素子層に含まれる画素電極層、共通電極層、他絶縁膜、導電膜などの薄膜はすべ
て可視光の波長領域の光に対して透光性とする。

第１の基板４４１、第２の基板４４２にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ
酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。

また、多階調マスクにより形成した複数（代表的には二種類）の厚さの領域を有するレジ
ストマスクを用いると、レジストマスクの数を減らすことができるため、工程簡略化、低
コスト化が図れる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

（実施の形態２）
液晶表示装置の他の形態を図３に示す。詳細には、下層に形成される平板状の第１の電極
層を画素電極層として、上層に形成される開口パターンを有する第２の電極層を共通電極
層として用いる液晶表示装置の例を示す。なお、実施の形態１と同様なものに関しては同
様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳
細な説明は省略する。

図３（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図３（Ｂ）は図
３（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。

図３（Ａ）において、複数のソース配線層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中
上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲー
ト電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、
かつ互いに離間するように配置されている。共通配線層４０８は、複数のゲート配線層そ
れぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソー
ス配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、共通配
線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に
液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜
トランジスタ４２０は、図中左上の角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジス
タは、マトリクス状に複数配置されている。

図３の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２０に電気的に接続する第１の電極層
４４７が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第２の電極層４４６が
共通電極層として機能する。第１の電極層４４７は、ゲート絶縁層４０２に形成されたコ
ンタクトホールにおいて、薄膜トランジスタ４２０と電気的に接続されている。また、第
２の電極層４４６は、ゲート絶縁層４０２、絶縁膜４０７、及び層間膜４１３に形成され
たコンタクトホールにおいて共通配線層４０８と電気的に接続されている。なお、画素電
極層と共通電極層によって容量が形成されている。

薄膜トランジスタ４２０上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２０の半導体
層へ入射する光の強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜トラン
ジスタの電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色の透光性樹脂
層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィルタ層を対向
基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な画素領域の位
置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層として直接素子
基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応
することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程
が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

（実施の形態３）
液晶表示装置の他の形態を図４、図７に示す。詳細には、第１の電極層を薄膜トランジス
タより上方に設ける構成例を示す。なお、実施の形態１及び実施の形態２と同様なものに
関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有す
る部分の詳細な説明は省略する。

図４（Ａ）、図７（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図
４（Ｂ）、図７（Ｂ）は、図４（Ａ）、図７（Ａ）それぞれの線Ｘ１−Ｘ２における断面
図である。

図４（Ａ）、図７（Ａ）の平面図においては、実施の形態２と同様に、複数のソース配線
層（配線層４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状
態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線
層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されてい
る。共通配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており
、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右
方向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層４０８及びゲート配線層とによって
、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極
層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ４２０は、図中左上の角に
配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置されてい
る。

図４（Ｂ）、図７（Ｂ）の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２０に電気的に接
続する平板状の第１の電極層４４７が画素電極層として機能し、共通配線層４０８と電気
的に接続する開口パターンを有する第２の電極層４４６が共通電極層として機能する。

図４においては、第１の電極層４４７が絶縁膜４０７上に形成されており、第１の電極層
４４７上には層間膜４１３が積層され、層間膜４１３上に第２の電極層４４６が形成され
ている。なお、図４においては、第１の電極層と共通電極層とによって容量が形成されて
いる。

図７においては、第１の電極層４４７が層間膜４１３上に形成されており、第１の電極層
４４７上には絶縁膜４１６が積層され、絶縁膜４１６上に第２の電極層４４６が形成され
ている。なお、図７においては、第１の電極層と共通電極層とによって容量が形成されて
いる。

薄膜トランジスタ４２０上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２０の半導体
層４０３へ入射する光の強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜
トランジスタ４２０の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色
の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィ
ルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な
画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層と
して直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの
画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ね
るので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

（実施の形態４）
遮光層（ブラックマトリクス）を有する液晶表示装置を、図５を用いて説明する。

図５に示す液晶表示装置は、実施の形態１の図１（Ａ）（Ｂ）で示す液晶表示装置におい
て、対向基板である第２の基板４４２側にさらに遮光層４１４を形成する例である。よっ
て、実施の形態１と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用することができ
、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

図５（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２の断
面図である。なお、図５（Ａ）の平面図では素子基板側のみ図示しており、対向基板側の
記載は省略している。

第２の基板４４２の液晶層４４４側に、遮光層４１４が形成され、平坦化膜として絶縁層
４１５が形成されている。遮光層４１４は、液晶層４４４を介して薄膜トランジスタ４２
０と対応する領域（薄膜トランジスタの半導体層と重畳する領域）に形成することが好ま
しい。遮光層４１４が薄膜トランジスタ４２０の少なくとも半導体層４０３上方を覆うよ
うに配置されるように、第１の基板４４１及び第２の基板４４２は液晶層４４４を挟持し
て固着される。

遮光層４１４の可視光の光透過率は、酸化物半導体層である半導体層４０３の可視光の光
透過率より低い。

遮光層４１４は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の
有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料
系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また
、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、
コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。

遮光層４１４の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェ
ット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチ
ング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すれば
よい。

絶縁層４１５もアクリルやポリイミドなどの有機樹脂などを用いて、スピンコートや各種
印刷法などの塗布法で形成すればよい。

このようにさらに対向基板側に遮光層４１４を設けると、よりコントラスト向上や薄膜ト
ランジスタの安定化の効果を高めることができる。遮光層４１４は薄膜トランジスタ４２
０の半導体層４０３への光の入射を遮断することができるため、酸化物半導体の光感度に
よる薄膜トランジスタ４２０の電気特性の変動を防止しより安定化させる。また、遮光層
４１４は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び
高精細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成
することができる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態５）
遮光層（ブラックマトリクス）を有する液晶表示装置を、図６を用いて説明する。

透過する可視光の光強度を減衰させる機能を有する膜としては、遮光層となる着色層も用
いることができる。図６に示す液晶表示装置は、実施の形態１の図１（Ａ）（Ｂ）で示す
液晶表示装置において、素子基板である第１の基板４４１側に層間膜４１３の一部として
遮光層４１４を形成する例である。よって、実施の形態１と同様なものに関しては同様の
材料及び作製方法を適用することができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な
説明は省略する。

図６（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２の断
面図である。なお、図６（Ａ）の平面図では素子基板側のみ図示しており、対向基板側の
記載は省略している。

層間膜４１３は遮光層４１４及び有彩色の透光性樹脂層４１７を含む。遮光層４１４は、
素子基板である第１の基板４４１側に設けられており、薄膜トランジスタ４２０上（少な
くとも薄膜トランジスタの半導体層と覆う領域）に絶縁膜４０７を介して形成され、半導
体層４０３に対する遮光層として機能する。一方、有彩色の透光性樹脂層４１７は、第１
の電極層４４７及び第２の電極層４４６に重なる領域に形成され、カラーフィルタ層とし
て機能する。図６（Ｂ）の液晶表示装置において、第２の電極層４４６の一部は、遮光層
４１４上に形成され、その上に液晶層４４４が設けられている。

遮光層４１４の可視光の光透過率は、酸化物半導体層である半導体層４０３の可視光の光
透過率より低い。

遮光層４１４を層間膜として用いるため、黒色の有機樹脂を用いることが好ましい。例え
ば、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブ
ラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。遮光層４１４の形成方法は材料
に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、ス
クリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、又は蒸着法、スパッタ法、ＣＶ
Ｄ法などの乾式法を用い、又は、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエ
ットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。

遮光層を、液晶表示装置の対向基板側にさらに形成してもよい。よりコントラスト向上や
薄膜トランジスタの安定化の効果を高めることができる。遮光層を対向基板側に形成する
場合、液晶層を介して薄膜トランジスタと対応する領域（少なくとも薄膜トランジスタの
半導体層と重畳する領域）に形成すれば、対向基板から入射する光による薄膜トランジス
タの電気特性の変動をより防止することができる。

対向基板側に遮光層を形成する場合、薄膜トランジスタの半導体層が、遮光性の配線層や
電極層などによって素子基板からの光も対向基板からの光も遮断できる場合もあるので、
必ずしも遮光層を薄膜トランジスタを覆うように形成しなくてもよい。

また、遮光層は、有彩色の透光性樹脂層の上や下に積層して設けてもよい。遮光層と有彩
色の透光性樹脂層の積層構造の例を図１７に示す。図１７（Ａ）（Ｂ）は、素子基板であ
る第１の基板２００上に素子層２０３が形成され、素子層２０３上に層間膜２０９が形成
されている。層間膜２０９は、有彩色の透光性樹脂層２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び
遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄを含み、有彩色の透光性樹脂層２０４ａ
、２０４ｂ、２０４ｃの間に遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄがそれぞれ
形成される構成である。なお、図１７（Ａ）（Ｂ）では含まれる画素電極層及び共通電極
層は省略している。

有彩色は複数色用いることができ、例えば図１７の液晶表示装置においては、有彩色の透
光性樹脂層２０４ａは赤色、有彩色の透光性樹脂層２０４ｂは緑色、有彩色の透光性樹脂
層２０４ｃは青色の着色層とし、複数色の有彩色の透光性樹脂層を用いている。

図１７（Ａ）（Ｂ）は、遮光層として有彩色の透光性樹脂層より膜厚の薄い薄膜を用い、
有彩色の透光性樹脂層の上方、又は下方に遮光層を積層する例である。このような遮光層
としては、薄膜の遮光性の無機膜（例えば金属膜）が好適である。

図１７（Ａ）は、素子層２０３上に薄膜の遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５
ｄが形成され、遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄを上に有彩色の透光性樹
脂層２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが積層されている。また、図１７（Ｂ）は、素子層２
０３上に有彩色の透光性樹脂層２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが形成され、有彩色の透光
性樹脂層２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ上に薄膜の遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ
、２０５ｄが積層され、遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ上にオーバーコ
ート膜として絶縁膜２１１が形成されている。図１７（Ｂ）のように素子層、遮光層、有
彩色の透光性樹脂層は直接積層されてもよいし、それぞれの上、下、間に絶縁膜が設けら
れた構造であってもよい。

シール材２０２ａ、２０２ｂとしては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱
硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。代表的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン
樹脂などを用いることができる。また、光（代表的には紫外線）重合開始剤、熱硬化剤、
フィラー、カップリング剤を含んでもよい。

このように遮光層を設けると、遮光層は、画素の開口率を低下させることなく薄膜トラン
ジスタの半導体層４０３への光の入射を遮断することができる、酸化物半導体の光感度に
よる薄膜トランジスタの電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、遮光
層は隣り合う画素への光漏れを防止することもできるため、より高コントラスト及び高精
細な表示を行うことが可能になる。よって、液晶表示装置の高精細、高信頼性を達成する
ことができる。

また、有彩色の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる
。カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板
との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜に含まれ
る有彩色の透光性樹脂層４１７をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するので
より精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。ま
た、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コス
トで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態６）
実施の形態１乃至５において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を示
す。なお、実施の形態１乃至５と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用す
ることができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

ソース電極層及びドレイン電極層と半導体層とがｎ＋層を介さずに接する構成の薄膜トラ
ンジスタを有する液晶表示装置の例を図１０に示す。

図１０（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図１０（Ｂ）
は、図１０（Ａ）の線Ｖ１−Ｖ２における断面図である。

図１０（Ａ）の平面図においては、実施の形態１と同様に、複数のソース配線層（配線層
４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置さ
れている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交
する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配
線層（共通電極層）は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、
ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方
向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層（共通電極層）及びゲート配線層とに
よって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共
通電極層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ４２２は、図中左上
の角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置さ
れている。

図１０の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２２に電気的に接続する第２の電極
層４４６が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第１の電極層４４７
が共通電極層として機能する。なお、図１０に示すように第１の電極層４４７は画素にお
いて、共通配線層も兼ねており、隣り合う画素間は共通電極層４０９によって電気的に接
続されている。なお、画素電極層と共通電極層によって容量が形成されている。

薄膜トランジスタ４２２、有彩色の透光性樹脂層である層間膜４１３、第１の電極層４４
７、及び第２の電極層４４６が設けられた第１の基板４４１と、第２の基板４４２とは液
晶層４４４を間に挟持して固着されている。

薄膜トランジスタ４２２は、ソース電極層及びドレイン電極層として機能する配線層４０
５ａ、４０５ｂと半導体層４０３とがｎ＋層を介さずに接する構成である。

薄膜トランジスタ４２２上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２２の半導体
層４０３へ入射する光の強度を減衰させることができる、酸化物半導体の光感度による薄
膜トランジスタ４２２の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩
色の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフ
ィルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確
な画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層
として直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターン
の画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼
ねるので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善し、高速応答を可能にすることで、より高画質及び高性
能な液晶表示装置を提供することができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産
性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態７）
実施の形態１乃至５において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を、
図９を用いて説明する。

図９（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図９（Ｂ）は、
図９（Ａ）の線Ｚ１−Ｚ２における断面図である。

図９（Ａ）の平面図においては、実施の形態１と同様に、複数のソース配線層（配線層４
０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置され
ている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交す
る方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配線
層（共通電極層）は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲ
ート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向
）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層（共通電極層）及びゲート配線層とによ
って、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通
電極層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ４２１は、図中左上の
角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置され
ている。

図９の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２１に電気的に接続する第２の電極層
４４６が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第１の電極層４４７が
共通電極層として機能する。なお、図９に示すように第１の電極層４４７は画素において
、共通配線層も兼ねており、隣り合う画素間は共通電極層４０９によって電気的に接続さ
れている。なお、画素電極層と共通電極層によって容量が形成されている。

薄膜トランジスタ４２１、有彩色の透光性樹脂層である層間膜４１３、第１の電極層４４
７、及び第２の電極層４４６が設けられた第１の基板４４１と、第２の基板４４２とは液
晶層４４４を間に挟持して固着されている。

薄膜トランジスタ４２１はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する
基板である第１の基板４４１上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電
極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂ、ソース領域又はドレ
イン領域として機能するｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂ、及び半導体層４０３を含む。また、
薄膜トランジスタ４２１を覆い、半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている
。半導体層４０３及びｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜
を用いる。このような構造の薄膜トランジスタ４２１は、移動度２０ｃｍ^２／Ｖｓ以上、
Ｓ値０．４Ｖ／ｄｅｃ以下の特性が得られる。よって高速動作が可能となり、シフトレジ
ストなどの駆動回路（ソースドライバー又はゲートドライバー）を画素部と同一基板上に
形成することができる。

なお、半導体層４０３をスパッタ法により成膜する前に、ゲート絶縁層４０２、配線層４
０５ａ、４０５ｂにアルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、表
面に付着しているゴミを除去することが好ましい。

半導体層４０３及びｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂに、２００℃〜６００℃、代表的には３０
０℃〜５００℃の熱処理を行うと良い。例えば、窒素雰囲気下で３５０℃、１時間の熱処
理を行う。この熱処理を行うタイミングは、半導体層４０３及びｎ^＋層４０４ａ、４０４
ｂに用いる酸化物半導体膜の形成後であれば特に限定されない。

また、半導体層４０３に対して酸素ラジカル処理を行ってもよい。

薄膜トランジスタ４２１は、薄膜トランジスタ４２１を含む領域全てにおいてゲート絶縁
層４０２が存在し、ゲート絶縁層４０２と絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１
の間にゲート電極層４０１が設けられている。ゲート絶縁層４０２上には配線層４０５ａ
、４０５ｂ、及びｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂが設けられている。そして、ゲート絶縁層４
０２、配線層４０５ａ、４０５ｂ、及びｎ^＋層４０４ａ、４０４ｂ上に半導体層４０３が
設けられている。また、図示しないが、ゲート絶縁層４０２上には配線層４０５ａ、４０
５ｂに加えて配線層を有し、該配線層は半導体層４０３の外周部より外側に延在している
。

薄膜トランジスタ４２１上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２１の半導体
層４０３へ入射する光の強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜
トランジスタ４２１の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色
の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィ
ルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な
画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層と
して直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの
画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ね
るので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態８）
実施の形態１乃至５において、液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの他の例を示
す。なお、実施の形態１乃至５と同様なものに関しては同様の材料及び作製方法を適用す
ることができ、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

ソース電極層及びドレイン電極層と半導体層とが、ｎ^＋層を介さずに接する構成の薄膜ト
ランジスタを有する液晶表示装置の例を図１１に示す。

図１１（Ａ）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図１１（Ｂ）
は、図１１（Ａ）の線Ｙ１−Ｙ２における断面図である。

図１１（Ａ）の平面図においては、実施の形態１と同様に、複数のソース配線層（配線層
４０５ａを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置さ
れている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交
する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。共通配
線層（共通電極層）は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、
ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方
向）に延伸している。ソース配線層と、共通配線層（共通電極層）及びゲート配線層とに
よって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共
通電極層が配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ４２３は、図中左上
の角に配置されている。画素電極層及び薄膜トランジスタは、マトリクス状に複数配置さ
れている。

図１１の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ４２３に電気的に接続する第２の電極
層４４６が画素電極層として機能し、共通配線層と電気的に接続する第１の電極層４４７
が共通電極層として機能する。なお、図１１に示すように第１の電極層４４７は画素にお
いて、共通配線層も兼ねており、隣り合う画素間は共通電極層４０９によって電気的に接
続されている。なお、画素電極層と共通電極層によって容量が形成されている。

薄膜トランジスタ４２３、有彩色の透光性樹脂層である層間膜４１３、第１の電極層４４
７、及び第２の電極層４４６が設けられた第１の基板４４１と、第２の基板４４２とは液
晶層４４４を間に挟持して固着されている。

薄膜トランジスタ４２３は、薄膜トランジスタ４２３を含む領域全てにおいてゲート絶縁
層４０２が存在し、ゲート絶縁層４０２と絶縁表面を有する基板である第１の基板４４１
の間にゲート電極層４０１が設けられている。ゲート絶縁層４０２上には配線層４０５ａ
、４０５ｂが設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、配線層４０５ａ、４０５ｂ
上に半導体層４０３が設けられている。また、図示しないが、ゲート絶縁層４０２上には
配線層４５５ａ、４５５ｂに加えて配線層を有し、該配線層は半導体層４０３の外周部よ
り外側に延在している。

薄膜トランジスタ４２３上に設ける層間膜４１３として、有彩色の透光性樹脂層４１７の
着色層を用いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタ４２３の半導体
層４０３へ入射する光の強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜
トランジスタ４２３の電気特性の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色
の透光性樹脂層４１７は、カラーフィルタ層として機能させることができる。カラーフィ
ルタ層を対向基板側に設ける場合、薄膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な
画素領域の位置合わせが難しく画質を損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層と
して直接素子基板側に形成するのでより精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの
画素にも対応することができる。また、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ね
るので、工程が簡略化しより低コストで液晶表示装置を作製可能となる。

コントラストや視野角特性を改善することで、より高画質な液晶表示装置を提供すること
ができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態９）
上記実施の形態において、液晶層としてブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
ブルー相を示す液晶層を用いる液晶表示装置について図２を用いて説明する。

図２（Ａ）乃至（Ｄ）は液晶表示装置及び該の作製工程の断面図である。

図２（Ａ）において、素子基板である第１の基板２００上に素子層２０３が形成され、素
子層２０３上に層間膜２０９が形成されている。

層間膜２０９は、有彩色の透光性樹脂層２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び遮光層２０５
ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄを含み、有彩色の透光性樹脂層２０４ａ、２０４ｂ、
２０４ｃの間に遮光層２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄがそれぞれ形成される構
成である。なお、図２（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる画素電極層及び共通電極層は省略し
ている。例えば、画素電極層及び共通電極層は実施の形態１乃至８の構造を用いることが
でき、横電界モードを適用することができる。

図２（Ｂ）に示すように、第１の基板２００と対向基板である第２の基板２０１とを、液
晶層２０６を間に挟持させてシール材２０２ａ、２０２ｂで固着する。液晶層２０６を形
成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板２００と第２の基板２０１
とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。

液晶層２０６には、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。ブルー相を示す液晶
材料は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高
性能化が可能になる。

ブルー相を示す液晶材料として液晶及びカイラル剤を含む。カイラル剤は、液晶を螺旋構
造に配向させ、ブルー相を発現させるために用いる。例えば、５重量％以上のカイラル剤
を混合させた液晶材料を液晶層に用いればよい。

液晶は、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等
を用いる。

カイラル剤は、液晶に対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い材料を用いる。また、Ｒ体
、Ｓ体のどちらか片方の材料が良く、Ｒ体とＳ体の割合が５０：５０のラセミ体は使用し
ない。

上記液晶材料は、条件により、コレステリック相、コレステリックブルー相、スメクチッ
ク相、スメクチックブルー相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す
。

ブルー相であるコレステリックブルー相及びスメクチックブルー相は、螺旋ピッチが５０
０ｎｍ以下で比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材料にみら
れる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有している
ため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブル
ー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、
表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。また配向膜へのラビング処理も不要と
なるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工
程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性
を向上させることが可能となる。特に、酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタは、静
電気の影響により薄膜トランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する
恐れがある。よって酸化物半導体層を用いる薄膜トランジスタを有する液晶表示装置にブ
ルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。

また、ブルー相は狭い温度範囲でしか発現が難しく、温度範囲を広く改善するために液晶
材料に、光硬化樹脂及び光重合開始剤を添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい
。高分子安定化処理は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材
料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して行う。この高分子安
定化処理は、等方相を示す液晶材料に光照射して行っても良いし、温度制御してブルー相
を発現した液晶材料に光照射して行ってもよい。例えば、液晶層の温度を制御し、ブルー
相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行う。但し、こ
れに限定されず、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃
以内の等方相を発現した状態で液晶層に光を照射することにより高分子安定化処理を行っ
てもよい。ブルー相と等方相間の相転移温度とは、昇温時にブルー相から等方相に転移す
る温度又は降温時に等方相からブルー相に相転移する温度をいう。高分子安定化処理の一
例としては、液晶層を等方相まで加熱した後、徐々に降温させてブルー相にまで相転移さ
せ、ブルー相が発現する温度を保持した状態で光を照射することができる。他にも、液晶
層を徐々に加熱して等方相に相転移させた後、ブルー相と等方相間の相転移温度から＋１
０℃以内、好ましくは＋５℃以内状態（等方相を発現した状態）で光を照射することがで
きる。また、液晶材料に含まれる光硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を
用いる場合、液晶層に紫外線を照射すればよい。なお、ブルー相を発現させなくとも、ブ
ルー相と等方相間の相転移温度から＋１０℃以内、好ましくは＋５℃以内状態（等方相を
発現した状態）で光を照射して高分子安定化処理を行えば、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と
短く高速応答が可能である。

光硬化樹脂は、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマーでもよく、ジアクリ
レート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマ
ーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のものでも非液晶性のもの
でもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長
の光で硬化する樹脂を選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる
。

光重合開始剤は、光照射によってラジカルを発生させるラジカル重合開始剤でもよく、酸
を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。

具体的には、液晶材料として、ＪＣ−１０４１ＸＸ（チッソ株式会社製）と４−シアノ−
４’−ペンチルビフェニルの混合物を用いることができ、カイラル剤としては、ＺＬＩ−
４５７２（メルク株式会社製）を用いることができ、光硬化樹脂は、２−エチルヘキシル
アクリレート、ＲＭ２５７（メルク株式会社製）、トリメチロールプロパントリアクリレ
ートを用いることができ、光重合開始剤としては２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセ
トフェノンを用いることができる。

液晶層２０６は、液晶、カイラル剤、光硬化樹脂、及び光重合開始剤を含む液晶材料を用
いて形成する。

図２（Ｃ）に示すように、液晶層２０６に、光２０７を照射して高分子安定化処理を行い
、液晶層２０８を形成する。光２０７は、液晶層２０６に含まれる光硬化樹脂、及び光重
合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層
２０８がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。

シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶層を形成する場合など、高分子
安定化処理の光照射工程によってシール材の硬化も行ってもよい。

図２のように、素子基板上にカラーフィルタ層及び遮光層を作り込む液晶表示装置の構成
であると、カラーフィルタ層及び遮光層によって対向基板側から照射される光が吸収、遮
断されることがないために、液晶層全体に均一に照射することができる。よって、光重合
の不均一による液晶の配向乱れやそれに伴う表示ムラなどを防止することができる。また
、遮光層によって薄膜トランジスタは遮光されるので、その電気特性は安定なままである
。

図２（Ｄ）に示すように、第１の基板２００の外側（液晶層２０８と反対側）に偏光板２
１０ａを、第２の基板２０１の外側（液晶層２０８と反対側）に偏光板２１０ｂを設ける
。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例
えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を
完成させることができる。

また、大型の基板を用いて複数の液晶表示装置を作製する場合（所謂多面取り）、その分
断工程は、高分子安定化処理の前か、偏光板を設ける前に行うことができる。分断工程に
よる液晶層への影響（分断工程時にかかる力などによる配向乱れなど）を考慮すると、第
１の基板と第２の基板とを貼り合わせた後、高分子安定化処理の前が好ましい。

図示しないが、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いればよい。光源は素子
基板である第１の基板２００側から、視認側である第２の基板２０１へと透過するように
照射される。

コントラストや視野角特性を改善し、高速応答を可能にすることで、より高画質及び高性
能な液晶表示装置を提供することができる。また、該液晶表示装置をより低コストで生産
性よく作製することができる。

また、薄膜トランジスタの特性を安定化し、液晶表示装置の信頼性を向上させることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態１０）
薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表
示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、薄膜トランジスタを駆動回
路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成す
ることができる。

液晶表示装置は表示素子として液晶素子（液晶表示素子ともいう）を含む。

また、液晶表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントロ
ーラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに、該液晶表示装置を
作製する過程における、表示素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素
子基板は、電流を表示素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。素子基板は、
具体的には、表示素子の画素電極のみが形成された状態であっても良いし、画素電極とな
る導電膜を成膜した後であって、エッチングして画素電極を形成する前の状態であっても
良いし、あらゆる形態があてはまる。

なお、本明細書中における液晶表示装置とは、画像表示デバイス、表示デバイス、もしく
は光源（照明装置含む）を指す。また、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ
ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が
取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモ
ジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集
積回路）が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。

液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図１２を用い
て説明する。図１２（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成された酸化物半導
体膜を半導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶
素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネ
ルの上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に
相当する。

第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲む
ようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回
路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査
線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６
とによって、液晶層４００８と共に封止されている。

また、図１２（Ａ１）は第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている
領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形
成された信号線駆動回路４００３が実装されている。なお、図１２（Ａ２）は信号線駆動
回路の一部を第１の基板４００１上に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタで形成する
例であり、第１の基板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意
された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３
ａが実装されている。

なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、
ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図１２（Ａ１）
は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１２（Ａ２）は、
ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。

また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、
薄膜トランジスタを複数有しており、図１２（Ｂ）では、画素部４００２に含まれる薄膜
トランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれる薄膜トランジスタ４０１１
とを例示している。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、層間膜
４０２１が設けられている。

薄膜トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態１乃至８に示す酸化物半導体膜を半
導体層として含む信頼性の高い薄膜トランジスタを適用することができる。薄膜トランジ
スタ４０１０、４０１１はｎチャネル型薄膜トランジスタである。

また、第１の基板４００１上に画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１が設けられ、
画素電極層４０３０は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。液晶素子
４０１３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１、及び液晶層４００８を含む。な
お、第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２、４０
３３が設けられている。

なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性を有するガラス、プラ
スチックなどを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａ
ｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド
）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。
また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシー
トを用いることもできる。

また４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、
液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のス
ペーサを用いていても良い。なお、液晶層４００８を用いる液晶表示装置は、液晶層４０
０８の膜厚（セルギャップ）を５μｍ以上２０μｍ程度とすることが好ましい。

なお図１２は透過型液晶表示装置の例であるが、半透過型液晶表示装置でも適用できる。

また、図１２の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設けける例を示すが
、偏光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定す
ればよい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。

層間膜４０２１は、有彩色の透光性樹脂層であり、カラーフィルタ層として機能する。ま
た、層間膜４０２１の一部を遮光層としてもよい。図１２においては、薄膜トランジスタ
４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第２の基板４００６側に設けられ
ている。遮光層４０３４を設けることにより、さらにコントラスト向上や薄膜トランジス
タの安定化の効果を高めることができる。

薄膜トランジスタ上に設ける層間膜４０２１として、有彩色の透光性樹脂層の着色層を用
いると、画素の開口率を低下させることなく薄膜トランジスタの半導体層へ入射する光の
強度を減衰させることができ、酸化物半導体の光感度による薄膜トランジスタの電気特性
の変動を防止し安定化する効果を得られる。また、有彩色の透光性樹脂層は、カラーフィ
ルタ層として機能させることができる。カラーフィルタ層を対向基板側に設ける場合、薄
膜トランジスタが形成される素子基板との、正確な画素領域の位置合わせが難しく画質を
損なう恐れがあるが、層間膜をカラーフィルタ層として直接素子基板側に形成するのでよ
り精密な形成領域の制御ができ、微細なパターンの画素にも対応することができる。また
、層間膜とカラーフィルタ層を同一の絶縁層で兼ねるので、工程が簡略化しより低コスト
で液晶表示装置を作製可能となる。

薄膜トランジスタの保護膜として機能する絶縁層４０２０で覆う構成としてもよいが、特
に限定されない。

なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防
ぐためのものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタ法を用いて、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又は積層で形成す
ればよい。

また、保護膜を形成した後に、半導体層のアニール（３００℃〜４００℃）を行ってもよ
い。

また、平坦化絶縁膜として透光性の絶縁層をさらに形成する場合、ポリイミド、アクリル
、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いるこ
とができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系
樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層を形成してもよ
い。

積層する絶縁層の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層を材料液を用いて形成する場合、ベークする
工程で同時に、半導体層のアニール（２００℃〜４００℃）を行ってもよい。絶縁層の焼
成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能
となる。

画素電極層４０３０、共通電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、
インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する
導電性材料を用いることができる。

また、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマー
ともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。

また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４
００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。

また、薄膜トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線またはソース
線に対して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路
は、酸化物半導体を用いた非線形素子を用いて構成することが好ましい。

図１２では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、
端子電極４０１６は、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン
電極層と同じ導電膜で形成されている。

接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介し
て電気的に接続されている。

また図１２においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実
装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して
実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成し
て実装しても良い。

図１６は、本明細書に開示する液晶表示装置として液晶表示モジュールを構成する一例を
示している。

図１６は液晶表示モジュールの一例であり、素子基板２６００と対向基板２６０１がシー
ル材２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む素子層２６０３、液晶層を含む表
示素子２６０４、カラーフィルタとして機能する有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜２６
０５が設けられ表示領域を形成している有彩色の透光性樹脂層を含む層間膜２６０５はカ
ラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した有
彩色の透光性樹脂層が各画素に対応して設けられている。素子基板２６００と対向基板２
６０１の外側には偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設されている。
光源は冷陰極管２６１０と反射板２６１１により構成され、回路基板２６１２は、フレキ
シブル配線基板２６０９により素子基板２６００の配線回路部２６０８と接続され、コン
トロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また、光源として、白色の
ダイオードを用いてもよい。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層
してもよい。

以上の工程により、液晶表示装置として信頼性の高い液晶表示パネルを作製することがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態１１）
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。

図１３（Ａ）は、テレビジョン装置９６００の一例を示している。テレビジョン装置９６
００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。

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。

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。

図１３（Ｂ）は、デジタルフォトフレーム９７００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。

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、ＵＳ
Ｂ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。

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。

図１４（Ａ）は携帯型遊技機であり、筐体９８８１と筐体９８９１の２つの筐体で構成さ
れており、連結部９８９３により、開閉可能に連結されている。筐体９８８１には表示部
９８８２が組み込まれ、筐体９８９１には表示部９８８３が組み込まれている。また、図
１４（Ａ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９８８４、記録媒体挿入部９８８
６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ９
８８８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９８８９）等を備え
ている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本明細書
に開示する液晶表示装置を備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けられた構
成とすることができる。図１４（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されている
プログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通
信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１４（Ａ）に示す携帯型遊技機が有す
る機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。

図１４（Ｂ）は大型遊技機であるスロットマシン９９００の一例を示している。スロット
マシン９９００は、筐体９９０１に表示部９９０３が組み込まれている。また、スロット
マシン９９００は、その他、スタートレバーやストップスイッチなどの操作手段、コイン
投入口、スピーカなどを備えている。もちろん、スロットマシン９９００の構成は上述の
ものに限定されず、少なくとも本明細書に開示する液晶表示装置を備えた構成であればよ
く、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。

図１５（Ａ）は、携帯電話機１０００の一例を示している。携帯電話機１０００は、筐体
１００１に組み込まれた表示部１００２の他、操作ボタン１００３、外部接続ポート１０
０４、スピーカ１００５、マイク１００６などを備えている。

図１５（Ａ）に示す携帯電話機１０００は、表示部１００２を指などで触れることで、情
報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部
１００２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部１００２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表
示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示
モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部１００２を文字の入力を
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部１００２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。

また、携帯電話機１０００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを
有する検出装置を設けることで、携帯電話機１０００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部１００２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

また、画面モードの切り替えは、表示部１００２を触れること、又は筐体１００１の操作
ボタン１００３の操作により行われる。また、表示部１００２に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部１００２の光センサで検出される信号を検知し、表示
部１００２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。

表示部１００２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部１０
０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

図１５（Ｂ）も携帯電話機の一例である。図１５（Ｂ）の携帯電話機は、筐体９４１１に
、表示部９４１２、及び操作ボタン９４１３を含む表示装置９４１０と、筐体９４０１に
操作ボタン９４０２、外部入力端子９４０３、マイク９４０４、スピーカ９４０５、及び
着信時に発光する発光部９４０６を含む通信装置９４００とを有しており、表示機能を有
する表示装置９４１０は電話機能を有する通信装置９４００と矢印の２方向に脱着可能で
ある。よって、表示装置９４１０と通信装置９４００の短軸同士を取り付けることも、表
示装置９４１０と通信装置９４００の長軸同士を取り付けることもできる。また、表示機
能のみを必要とする場合、通信装置９４００より表示装置９４１０を取り外し、表示装置
９４１０を単独で用いることもできる。通信装置９４００と表示装置９４１０とは無線通
信又は有線通信により画像又は入力情報を授受することができ、それぞれ充電可能なバッ
テリーを有する。

Claims (2)

1. ゲート電極と、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なる領域を有する酸化物半導体層と、
   前記ゲート電極の上方、前記ゲート絶縁膜の上方、及び前記酸化物半導体層の上方に設けられ、前記酸化物半導体層と重なる領域を有する遮光性の無機膜と、
   前記遮光性の無機膜の上方に積層して設けられ、前記酸化物半導体層と前記遮光性の無機膜とに重なる領域を有する有彩色の樹脂層と、
   前記遮光性の無機膜の上方及び前記有彩色の樹脂層の上方に設けられた、平坦化膜と、を有し、
   前記酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を有し、
   前記酸化物半導体層は、結晶を有し、
   前記遮光性の無機膜は、金属膜であり、
   前記有彩色の樹脂層は、前記酸化物半導体層より光透過率が低く、且つ、前記遮光性の無機膜より膜厚が厚いことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１において、
   前記酸化物半導体層は、ナノクリスタルを含むことを特徴とする半導体装置。

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