JP2020112806A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供する。また、高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】一対の基板２００，２０１が液晶組成物２０８を挟持する液晶表示装置において、基板間の間隙を支えるスペーサ２５０を、画素電極層２３０ａ，２３０ｂ又は共通電極層２３２ａ，２３２ｂの下に設けられた構造体２３３ａ，２３３ｂ，２３５ａ，２３５ｂ上に設ける。構造体は、画素電極層及び共通電極層を液晶組成物中に突出させるために設けられており、構造体をスペーサが配置される領域にも拡張して設ける。構造体は、同一の連続膜であるため、構造体表面はほぼ同じ表面高さが連続する領域となり、スペーサを密着性及び安定性よく設けることができる。【選択図】図１

Description

液晶表示装置、及び液晶表示装置の作製方法に関する。

近年、一対の電極で液晶を挟持した液晶素子は多様なデバイスに応用されており、特に薄
型、軽量の特徴を持つ液晶表示装置（液晶ディスプレイ）は幅広い分野のディスプレイに
おいて用いられている。

液晶表示装置において、液晶素子の液晶の厚さ（セル厚）は、表示や動作特性等に影響す
る重要な因子であり、該セル厚は、液晶素子を挟持する一対の基板の間隔を保持するスペ
ーサによって制御されている。

よって、液晶表示装置の必要とされる特性に見合う所望なセル厚を実現するために、スペ
ーサの形成方法や配置方法が研究されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−２３７６６０号公報

また、液晶表示装置は、表示画面に触れて操作するタッチパネルや、携帯するモバイル携
帯、屋外大型ビジョンとして好適に用いられていている。このような使用に際しては液晶
表示装置への物理的衝撃が加わることが多く、液晶表示装置は物理的衝撃にも強い耐性を
備えていることが要求される。

物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供することを課題の
一とする。

高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することを課題の一とする。

一対の基板が液晶組成物を挟持する液晶表示装置において、該基板間の間隙を支えるスペ
ーサを、画素電極層（第１の電極層）又は共通電極層（第２の電極層）の下に設けられた
構造体上に設ける。構造体は、画素電極層及び共通電極層を液晶組成物中に突出させるた
めに設けられており、該構造体をスペーサが配置される領域にも拡張して設ける。構造体
は、同一の連続膜であるため、該構造体表面はほぼ同じ表面高さが連続する領域となり、
スペーサを密着性及び安定性よく設けることができる。

スペーサは、液晶表示装置において対向する基板間に挟持された液晶組成物が充填される
空間の距離（セルギャップともいう）を制御する他、外部からの押圧等の衝撃に対し、該
距離を保持する機能を有する。

また、構造体をスペーサの形成領域にまで連続して広く設けることによって、対向基板側
に形成されたスペーサを、素子基板側に配置する際、スペーサが安定して配置できる領域
を広く設けることができる。なお、スペーサは、構造体の上面（もっとも高く突出した面
）と同じ高さの面に配置されるため、対向基板に設けられたスペーサが位置合わせのため
に素子基板側で移動しても、隣接する構造体を破損する恐れがない。

なお、構造体は複数に分割されて設けられる場合、スペーサの形成領域にまで連続して設
ける構造体は、画素電極層又は共通電極層の下に設けられる構造体のうち少なくとも一で
あればよい。

従って、スペーサの配置工程、及び配置位置のずれ等に起因する不良が低減でき、歩留ま
りを向上させることができる。

なお、本明細書においては、素子層が設けられる基板を素子基板、素子基板と対向して設
けられる基板を対向基板ともいう。

スペーサを液晶表示装置内における急峻な凹凸や段差の少ない、ほぼ水平な領域に安定し
て設けることができるため、該スペーサは物理的衝撃による破損や形状不良が低減され、
物理的衝撃に対する高い耐性を付与されることが可能となる。

従って、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供すること
ができる。また、高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

液晶組成物としては、ブルー相を発現する液晶組成物を好適に用いることができる。

ブルー相は捩れ力の強い液晶組成物で発現し二重ねじれ構造を有する。該液晶組成物は、
条件により、コレステリック相、コレステリックブルー相、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は、低温側からブルー相Ｉ、ブルー相ＩＩ、ブル
ー相ＩＩＩと３種類の構造を示す。ブルー相であるコレステリックブルー相は光学的に等
方性であるが、ブルー相Ｉは体心立方、ブルー相ＩＩは単純立方の対称性を有する。ブル
ー相Ｉ及びブルー相ＩＩは、紫外〜可視光領域にブラッグ回折を示す。

カイラル剤は、液晶組成物の捩れを誘起し、液晶組成物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。カイラル剤は、不斉中心を有する化合物であり、液晶組成物に
対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い化合物を用いる。また、カイラル剤は光学活性体
であり、光学純度が高いほど好ましく９９％以上が最も好ましい。

本明細書で開示する発明の構成の一形態は、液晶組成物を挟持する第１の基板、及び第２
の基板と、第１の基板の液晶組成物側の面から液晶組成物中に突出する第１の構造体と、
第１の構造体の間に設けられ、第１の基板の液晶組成物側の面から液晶組成物中に突出す
る第２の構造体と、第１の構造体の上に画素電極層と、第２の構造体の上に共通電極層と
、第１の構造体又は第２の構造体上にスペーサとを有し、第１の構造体及び第２の構造体
はそれぞれ連続して設けられており、画素電極層又は共通電極層と、スペーサとは連続し
た第１の構造体又は第２の構造体の上面に設けられる液晶表示装置である。

本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、液晶組成物を挟持する第１の基板、及び
第２の基板と、第１の基板の液晶組成物側の面から液晶組成物中に突出する複数の第１の
構造体と、複数の第１の構造体の間に設けられ、第１の基板の液晶組成物側の面から液晶
組成物中に突出する複数の第２の構造体と、複数の第１の構造体の上に画素電極層と、複
数の第２の構造体の上に共通電極層と、複数の第１の構造体又は複数の第２の構造体の少
なくとも一の上にスペーサとを有し、複数の第１の構造体又は複数の第２の構造体の少な
くとも一において、画素電極層又は共通電極層と、スペーサとは、連続した複数の第１の
構造体又は複数の第２の構造体の少なくとも一の上面に設けられる液晶表示装置である。

第１の構造体及び第２の構造体は、該上面及び側面に形成される画素電極層、又は共通電
極層の形状を反映し、開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状であ
る。

第１の構造体及び第２の構造体はテーパ形状を有するリブ状とし、リブ状の第１の構造体
及び第２の構造体の上面及び側面を覆うように、画素電極層及び共通電極層を設けると、
画素電極層及び共通電極層の形成面積を液晶組成物の膜厚方向に（３次元的に）も拡大で
きるため好ましい。よって、画素電極層及び共通電極層間に電圧を印加した時、画素電極
層と、共通電極層との間に広く電界を形成することができる。

また、第２の基板側に第２の共通電極層を設けると、画素電極層と第２の共通電極層との
間に液晶に対して斜め方向（基板に対して斜めの方向）の電界も加えることができるため
、より効率よく液晶分子を制御できる。

従って、膜厚方向も含め液晶組成物全体における液晶分子を応答させることができ、白透
過率が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコン
トラスト比も高くすることができる。また、粘度の高いブルー相を示す液晶材料（液晶混
合物）であっても、効果的に電界を印加することができるため、低消費電力化も達成でき
る。

構造体は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）を用いた絶縁体、及び導電性材料（有機材
料及び無機材料）を用いた導電体で形成することができる。代表的には可視光硬化性、紫
外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、導電性樹脂や金属材料で形成して
もよい。なお、構造体は複数の薄膜の積層構造であってもよい。

構造体の形状は、柱状、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、錐形の先端が丸いド
ーム状などを用いることができる。本明細書において画素電極層及び共通電極層は構造体
の表面（上面及び側面）を覆うように形成されるため、構造体は画素電極層及び共通電極
層の被覆性が良好なように表面に段差が少なく曲面を有するような形状が好ましい。また
、構造体は可視光の光に対して透光性を有する材料を用いると開口率や白透過率を低下さ
せないために好ましい。

また、構造体は基板の液晶組成物側の面から液晶組成物中に突出する部分であればよいの
で、層間膜を加工して液晶組成物側の表面を凹凸形状とし、突出する構造体としてもよい
。

本明細書において、画素電極層及び共通電極層が有する形状としては、閉空間を形成せず
開かれた櫛歯状のようなパターンを用いる。画素電極層及び共通電極層とは接せず、互い
の櫛歯状のパターンがかみ合うように同一の絶縁表面（例えば同一基板や同一絶縁膜）に
設けられる。

また、液晶組成物を重合させて高分子化することによって、液晶組成物が安定化し、ブル
ー相の発現する温度範囲を拡大することができる。なお、重合させて液晶組成物を高分子
化することを高分子安定化処理という。ブルー相が発現する液晶組成物として、ネマティ
ック液晶、及びカイラル剤を含む液晶組成物を用いるが、高分子安定化処理を行う場合、
該液晶組成物に、さらに重合性モノマー及び重合開始剤を加えた液晶組成物を用いる。な
お、高分子安定化処理は、例えば光重合性モノマー及び光重合開始剤を用いて、光照射に
よって液晶組成物を高分子化することで行うことができる。

高分子安定化処理された液晶組成物は、流動性が消失（又は低下）し、緩衝性の低い固体
（又は固体に近い）の状態となる。緩衝性の低い液晶組成物においては、スペーサの移動
による衝撃がより顕著に表示不良に影響するため、本明細書に開示する発明のように物理
的衝撃に強い安定したスペーサは有益である。

本発明の一形態は、液晶表示装置の物理的衝撃に対する耐性を強化し、高品質な表示特性
を保持できる技術を提供することができる。

本発明の一形態は、液晶表示装置に、高い信頼性及び高い性能を付与することができる。

液晶表示装置、及び液晶表示装置の作製方法を説明する概念図。 液晶表示装置の一形態を説明する図。 液晶表示装置の電極構成の一形態を説明する図。 液晶表示装置の一形態を説明する図。 液晶表示装置のスペーサ構成の一形態を説明する図。 電子機器を説明する図。

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。

なお、第１、第２、又は第３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。

（実施の形態１）
本発明の一に係る液晶組成物、及び該液晶組成物を用いた液晶表示装置について、図１を
用いて説明する。

スペーサは、液晶表示装置において対向する基板間に挟持された液晶組成物が充填される
空間の距離（セルギャップともいう）を制御する他、外部からの押圧等の衝撃に対し、該
距離を保持する機能を有する。

スペーサは、対向基板側に形成し、素子基板と対向基板とを、スペーサを内側にして貼り
合わせることにより液晶表示装置内に配置することができる。

しかし、スペーサが配置される絶縁膜の下には素子層が設けられており、絶縁膜表面には
素子層に設けられたトランジスタや導電膜、またセルギャップを調整する部材等に起因す
る凹凸や段差が生じる。凹凸や段差を有する不安定な領域に設けられたスペーサは外部か
ら物理的衝撃がかかると、局所的な力の集中等により破損や位置ずれを起こし、液晶組成
物の配向乱れ、それに起因する表示不良を引き起こす。

従って、スペーサは物理的衝撃による破損や形状不良を防止するため、物理的衝撃に対す
る高い耐性を有する必要があり、液晶表示装置内の水平領域に安定して設けることが重要
である。

本実施の形態では、液晶組成物としてブルー相を発現する液晶組成物を用いる。ブルー相
を発現する液晶組成物を含む液晶表示装置において、基板に概略平行（すなわち水平な方
向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式
を用いることができる。このような方式として、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）モードで用いる電極構成が適用できる。

ＩＰＳモードなどに示される横電界モードは、液晶組成物の下方に開口パターンを有する
第１の電極層（例えば各画素別に電圧が制御される画素電極層）及び第２の電極層（例え
ば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層）を配置する。第１の電極層及び第２の電
極層は、平面形状でなく、様々な開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含
む。第１の電極層及び第２の電極層はその電極間に電界を発生させるため、同形状で重な
らない配置とする。

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。

図１（Ａ）乃至（Ｃ）は、第１の基板２００と第２の基板２０１とが、液晶組成物２０８
を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。第１の基板２００と液晶
組成物２０８との間には第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、画素電極層２３０ａ、２３０
ｂ、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂ、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂが設けられて
いる。第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは第１の基板
２００の液晶組成物２０８側の面から液晶組成物２０８中に突出して設けられている。

画素電極層２３０ａ、２３０ｂは第１の基板２００の液晶組成物２０８側の面（液晶組成
物２０８に面している方の面）から液晶組成物２０８に突出して設けられた第１の構造体
２３３ａ、２３３ｂの上面側面を覆って形成され、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは第１
の基板２００の液晶組成物２０８側の面から液晶組成物２０８に突出して設けられた第２
の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面側面を覆って形成される。

本実施の形態では、スペーサを第１の構造体及び／又は第２の構造体上に設ける。図１（
Ａ）は、スペーサ２５０を第２の構造体２３５ａ上に設ける例であり、第２の構造体２３
５ａ上にはスペーサ２５０及び共通電極層２３２ａが同じ表面に隣接して形成されている
。

図１（Ｂ）は、スペーサ２５０を第１の構造体２３３ｂ上に設ける例であり、第１の構造
体２３３ｂ上にはスペーサ２５０及び画素電極層２３０ｂが同じ表面に隣接して形成され
ている。

図１（Ｃ）は、スペーサ２５０ａを第２の構造体２３５ａ上に、スペーサ２５０ｂを第１
の構造体２３３ｂ上に設ける例であり、第２の構造体２３５ａ上にはスペーサ２５０ａ及
び共通電極層２３２ａが同じ表面に隣接して形成され、かつ第１の構造体２３３ｂ上には
スペーサ２５０ｂ及び画素電極層２３０ｂが同じ表面に隣接して形成されている。

このように、構造体をスペーサが配置される領域にも拡張して設けると、構造体は、同一
の連続膜であるため、該構造体表面はほぼ同じ表面高さが連続する領域となり、スペーサ
を密着性及び安定性よく設けることができる。

また、構造体をスペーサの形成領域にまで連続して広く設けることによって、対向基板側
に形成されたスペーサを、素子基板側に配置する際、スペーサが安定して配置できる領域
を広く設けることができる。

なお、スペーサは、構造体の上面（もっとも高く突出した面）と同じ高さの面に配置され
るため、対向基板に設けられたスペーサが位置合わせのために素子基板側で移動しても、
隣接する構造体を破損する恐れがない。

従って、スペーサの配置工程、及び配置位置のずれ等に起因する不良が低減でき、歩留ま
りを向上させることができる。

スペーサを液晶表示装置内における急峻な凹凸や段差の少ない、ほぼ水平な領域に安定し
て設けることができるため、該スペーサは物理的衝撃による破損や形状不良が低減され、
物理的衝撃に対する高い耐性を付与されることが可能となる。

従って、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供すること
ができる。また、高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

本実施の形態では、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３５ａ、２３５
ｂはテーパ形状を有するリブ状の構造体を用いる。リブ状の第１の構造体及び第２の構造
体は、該上面及び側面に形成される画素電極層、又は共通電極層の形状を反映し、開口パ
ターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。

第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂは断面が半円に近い
先端が丸いドーム形状の構造体である。このように構造体表面が曲面を有していると上に
積層する画素電極層、共通電極層が被覆性よく良好な形状で形成することができる。

画素電極層２３０ａ、２３０ｂ、共通電極層２３２ａ、２３２ｂは平板状ではなく、開口
パターンを有する形状であるために、断面図においては分断された複数の電極層として示
される。

画素領域における画素電極層２３０ａ、２３０ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂが有
する形状としては、閉空間を形成せず開かれた櫛歯状のようなパターンが好ましい。画素
電極層２３０ａ、２３０ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂとは接せず、互いの櫛歯状
のパターンがかみ合うように同一の絶縁表面である第１の基板２００上に設けられている
。

図１の液晶表示装置において、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂの上面及び側面を覆うよ
うに画素電極層２３０ａ、２３０ｂを設け、第２の構造体２３５ａ、２３５ｂの上面及び
側面を覆うように共通電極層２３２ａ、２３２ｂを設けることで、画素電極層２３０ａ、
２３０ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂの形成面積を液晶組成物２０８の膜厚方向に
（３次元的に）も拡大できる。よって、図１に示すように、画素電極層２３０ａと共通電
極層２３２ａとの間に矢印２０２ａに示す電界が、画素電極層２３０ａと共通電極層２３
２ｂとの間に矢印２０２ｂに示す電界が、画素電極層２３０ｂと共通電極層２３２ｂとの
間に矢印２０２ｃに示す電界が、それぞれ液晶組成物の膜厚方向にわたって広範囲に加わ
る。なお、矢印２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃに示すように、画素電極層２３０ａ、２３
０ｂと共通電極層２３２ａ、２３２ｂとの上面（上方領域）では電位線は円状に回り込む
ように形成される。

よって、画素電極層２３０ａ、２３０ｂ及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂ間に電圧を印
加した時、液晶組成物２０８において画素電極層２３０ａ、２３０ｂと、共通電極層２３
２ａ、２３２ｂとの間に広く電界を形成することができ、その電界を用いて液晶分子を制
御できる。

従って、膜厚方向も含め液晶組成物２０８全体における液晶分子を応答させることができ
、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であ
るコントラスト比も高くすることができる。また、粘度の高いブルー相を示す液晶材料（
液晶混合物）であっても、効果的に電界を印加することができるため、低消費電力化も達
成できる。

構造体（第１の構造体、第２の構造体）は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）を用いた
絶縁体、及び導電性材料（有機材料及び無機材料）を用いた導電体で形成することができ
る。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい
。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などを用いることができる。また、
導電性樹脂や金属材料で形成してもよい。なお、構造体は複数の薄膜の積層構造であって
もよい。

構造体の形状は、柱状、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、錐形の先端が丸いド
ーム状などを用いることができる。本明細書において画素電極層及び共通電極層は構造体
の表面（上面及び側面）を覆うように形成されるため、構造体は画素電極層及び共通電極
層の被覆性が良好なように表面に段差が少なく曲面を有するような形状が好ましい。また
、構造体は可視光の光に対して透光性を有する材料を用いると開口率や白透過率を低下さ
せないために好ましい。

また、構造体は基板の液晶組成物側の面から液晶組成物中に突出する部分であればよいの
で、層間膜を加工して液晶組成物側の表面を凹凸形状とし、突出する構造体としてもよい
。

なお、構造体上に形成される画素電極層、共通電極層の形状は、該構造体の形状が反映さ
れ、またエッチング加工方法にも影響をうける。

第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、及び第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを同工程同材料
で形成し、また画素電極層２３０ａ、２３０ｂ、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂを同
工程同材料で形成することができる。もちろん、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、及び
第２の構造体２３５ａ、２３５ｂを異なる工程や材料で形成すること、また画素電極層２
３０ａ、２３０ｂ、及び共通電極層２３２ａ、２３２ｂを異なる工程や材料で形成するこ
とも適宜組み合わせて液晶表示装置を作製することができる。

スペーサ２５０は、インクジェット法や印刷法により形成してもよいし、対向基板である
第２の基板２０１全面に塗布法等で成膜した後、マスクを用いて一部を除去することによ
って選択的に形成してもよい。

スペーサ２５０は、有機材料、又は無機材料を用いることができ、代表的には可視光硬化
性、紫外線硬化性、又は熱硬化性の樹脂、感光性樹脂などを用いることができる。例えば
、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アミン樹脂などの感光性材料を用いることができる。本
実施の形態では、感光性のポリイミドを用いる。

液晶組成物２０８を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板２０
０と第２の基板２０１とを貼り合わせてから毛細管現象等を用いて液晶を注入する注入法
を用いることができる。

本実施の形態では、液晶組成物２０８には、ネマティック液晶及びカイラル剤を含むブル
ー相を発現する液晶組成物を用いる。

ネマティック液晶としては、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシク
ロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系
化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニ
ル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチ
ン系化合物、アゾ系化合物、およびアゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、ビシクロ
ヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリ
ミジン系化合物、およびビフェニルエチン系化合物等が挙げられる。

カイラル剤は、液晶組成物の捩れを誘起し、液晶組成物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。カイラル剤は、不斉中心を有する化合物であり、液晶組成物に
対する相溶性が良く、かつ捩れ力の強い化合物を用いる。また、カイラル剤は光学活性体
であり、光学純度が高いほど好ましく９９％以上が最も好ましい。

また、液晶表示装置において、ブルー相の発現する温度範囲を広くするために、液晶組成
物に、重合性モノマーを添加し、高分子安定化処理を行うことが好ましい。重合性モノマ
ーとしては、例えば、熱により重合が進行する熱重合性（熱硬化性）モノマー、光により
重合が進行する光重合性（光硬化性）モノマー、又は熱及び光により重合が進行する重合
性モノマーなどを用いることができる。また、液晶組成物へ重合開始剤を添加してもよい
。

重合性モノマーは、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。

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。

例えば、上記液晶組成物に、光重合性モノマー、及び光重合開始剤を添加し、光重合性モ
ノマー、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して高分子安定化処理を行うことが
できる。光重合性モノマーとして、代表的には紫外線重合性モノマーを用いることができ
る。光重合性モノマーとして紫外線重合性モノマーを用いる場合、液晶組成物に紫外線を
照射すればよい。

高分子安定化処理は、等方相を示す液晶組成物に行っても良いし、温度制御してブルー相
を発現した液晶組成物に行ってもよい。なお、昇温時にブルー相から等方相に相転移する
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ブルー相と等方相間の相転移温
度という。高分子安定化処理の一例としては、光重合性モノマーを添加した液晶組成物を
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して行うことができる。

第１の基板２００と液晶組成物２０８との間に、画素電極層及び共通電極層を隣接して設
ける構成であると、基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と
平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。画素電極
層と共通電極層との間に電界を形成することで、液晶を制御する。液晶には水平方向の電
界が形成されるため、その電界を用いて液晶分子を制御できる。ブルー相を発現する液晶
組成物は、高速応答が可能であるため、液晶素子及び液晶表示装置の高性能化が可能にな
る。また、ブルー相を呈するよう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。

実施の形態に示す液晶表示装置は、高速応答が可能であるため、バックライト装置にＲＧ
Ｂの発光ダイオード（ＬＥＤ）等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法
（フィールドシーケンシャル法）や、時分割により左目用の映像と右目用の映像を交互に
見るシャッター眼鏡方式による３次元表示方式に好適に採用できる。

また、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
よいため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。

液晶組成物２０８を介して隣接する画素電極層と、共通電極層との距離は、画素電極層及
び共通電極層にそれぞれ所定の電圧を印加した時、画素電極層及び共通電極層間に介在す
る液晶組成物２０８の液晶が応答する距離とする。該距離に応じて印加する電圧を適宜制
御する。

液晶組成物２０８の厚さ（膜厚）の最大値は１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好まし
い。液晶組成物２０８の厚さは、スペーサ２５０、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃによっ
て制御することができる。

また、図１では図示しないが、偏光板、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどは
適宜設ける。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。また、光源とし
てバックライトなどを用いることができる。

液晶表示装置として、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
、入射する光を反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置、又は透過型と反
射型を両方有する半透過型の液晶表示装置を提供することができる。

透過型の液晶表示装置の場合、光が透過する画素領域に存在する素子基板、画素電極層、
共通電極層、対向基板、その他の絶縁膜、導電膜などは可視光の波長領域の光に対して透
光性が好ましいが、開口パターンを有する場合は形状によっては金属膜などの非透光性材
料を用いてもよい。

一方反射型の液晶表示装置の場合、液晶組成物に対して視認側と反対側には液晶組成物を
透過した光を反射する反射性の部材（反射性を有する膜や基板など）を設ければよい。よ
って、視認側より反射性の部材までに設けられた、光が透過する基板、絶縁膜、導電膜は
可視光の波長領域の光に対して透光性とする。なお、本明細書で特に断りがない場合、透
光性とは少なくとも可視光の波長領域の光を透過する性質をいう。

画素電極層、共通電極層は、インジウム錫酸化物、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を混合した導電材料、酸化インジウムに酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を混合した導電材料、
有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステ
ンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含む
インジウム錫酸化物、グラフェン、又はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白
金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、
若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。

第１の基板２００、第２の基板２０１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ
酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、プラスチック基板などを用いることができる。な
お、反射型の液晶表示装置の場合、視認側でない第１の基板２００又は第２の基板２０１
にはアルミニウム基板やステンレス基板などの金属基板を用いてもよい。

以上のように、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供す
ることができる。

高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

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２）
本発明の一に係る液晶表示装置として、パッシブマトリクス型の液晶表示装置、アクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置を提供することができる。本実施の形態は、本発明の一に
係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例を、図２及び図３を用いて説明する。

図２（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２（Ｂ）は図
２（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。

図２（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
左右方向に延伸）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（図中上下方向）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（図中上下方向）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トラ
ンジスタ４２０は、図中右上の角に配置されている。画素電極層及びトランジスタは、マ
トリクス状に複数配置されている。

図２の液晶表示装置において、トランジスタ４２０に電気的に接続する第１の電極層４４
７が画素電極層として機能し、図２中には接続構造は図示していないが共通配線層４０８
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。なお、第１の電極
層４４７、配線層４０５ｂ、共通配線層４０８、及びゲート絶縁層４０２によって容量が
形成されている。共通電極層はフローティング状態（電気的に孤立した状態）として動作
させることも可能だが、固定電位、好ましくはデータとして送られる画像信号の中間電位
近傍でフリッカーの生じないレベルに設定してもよい。なお、共通電極層は、対向基板（
第２の基板４４２）側にも設けてもよく、この場合、素子基板（第１の基板４４１）側に
設ける共通電極層（第２の電極層４４６）と、対向基板（第２の基板４４２）側に設ける
共通電極層とは等電位が好ましい。

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とができる。このような方式として、図２
及び図３に示すようなＩＰＳモードで用いる電極構成が適用できる。

ＩＰＳモードなどに示される横電界モードは、第１の基板４４１上、液晶組成物４４４の
下方に開口パターンを有する第１の電極層４４７（例えば各画素別に電圧が制御される画
素電極層）及び第２の電極層４４６（例えば全画素に共通の電圧が供給される共通電極層
）を配置する。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６は、平面形状でなく、様々な
開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む。第１の電極層４４７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、同形状で完全に重なる配置は避け
る。

第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６の他の例を図３に示す。図３（Ａ）（Ｂ）の
上面図に示すように、第１の電極層４４７ａ、４４７ｂ及び第２の電極層４４６ａ、４４
６ｂが互い違いとなるように形成されており、図３（Ａ）では第１の電極層４４７ａ及び
第２の電極層４４６ａはうねりを有する波状形状であり、図３（Ｂ）では第１の電極層４
４７ｂ及び第２の電極層４４６ｂは櫛歯状であり電極同士がかみ合うような形状である。

なお、第１の電極層４４７、第２の電極層４４６は、開口パターンを有する形状であるた
めに、図２（Ｂ）の断面図においては分断された複数の電極層として示されている。これ
は本明細書の他の図面においても同様である。

画素電極層である第１の電極層４４７は第１の基板４４１（素子基板ともいう）上の層間
膜４１３の液晶組成物４４４側の面から液晶組成物４４４に突出して設けられた第１の構
造体４４９上に形成され、第２の電極層４４６は第１の基板４４１上の層間膜４１３の液
晶組成物４４４側の面から液晶組成物４４４に突出して設けられた第２の構造体４４５上
に形成される。

第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５はリブ形状を有する例である。第１の構造体
４４９及び第２の構造体４４５は、該上に形成される第１の電極層４４７、又は第２の電
極層４４６の形状を反映し、開口パターンを有し、屈曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形
状である。

また、第１の構造体４４９及び第２の構造体４４５を、図５に示すように、四角錐が連続
してつらなるような形状としてもよい。本実施の形態では、偏光板４４３ａは第１の方向
の偏光軸を有し、偏光板４４３ｂは第２の偏光軸を有する。なお本明細書において、偏光
軸とは、偏光板などの偏光子を通過した光が変換される直線偏光の振動方向のことを指す
。

第１の構造体４４９の側面と第１の電極層４４７との界面、及び第２の構造体４４５の側
面と第２の電極層４４６との界面を、第１の方向または第２の方向に平行に設け、かつ、
第１の電極層４４７と第２の電極層４４６とは、第１の電極層４４７と第２の電極層４４
６との間の液晶組成物４４４に生じる電界の向きが、第１の方向と第２の方向のなす角を
等分にする第３の方向となるように設けられる。

図５で示す構成とすることにより、黒表示を行う画素で生じる光漏れを低減し、コントラ
スト比の向上を図る液晶表示装置を提供することができる。

第１の構造体４４９の上面及び側面を覆うように第１の電極層４４７を設け、第２の構造
体４４５の上面及び側面を覆うように第２の電極層４４６を設けることで、第１の電極層
４４７及び第２の電極層４４６の形成面積を液晶組成物４４４の膜厚方向に（３次元的に
）も拡大できる。よって、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４６間に電圧を印加し
た時、第１の電極層４４７と、第２の電極層４４６との間に広く電界を形成することがで
きる。

従って、膜厚方向も含め液晶組成物全体における液晶分子を応答させることができ、液晶
表示装置の白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比
も高くすることができる。

また、スペーサ４５０は、液晶組成物４４４の膜厚（セルギャップ）を制御するために設
けられている。液晶組成物４４４を用いる液晶表示装置において液晶組成物４４４の厚さ
であるセルギャップは１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。なお、本明細書に
おいてセルギャップの厚さとは、液晶組成物の厚さ（膜厚）の最大値とする。

スペーサは第１の構造体４４９及び／又は第２の構造体４４５上に設けることができる。
本実施の形態では、スペーサ４５０を第１の構造体４４９上に設ける例であり、第１の構
造体４４９上にはスペーサ４５０及び画素電極層である第１の電極層４４７が同じ表面に
隣接して形成されている。

このように、第１の構造体４４９をスペーサ４５０が配置される領域にも拡張して設ける
と、第１の構造体４４９は、同一の連続膜であるため、該第１の構造体４４９表面はほぼ
同じ表面高さが連続する領域となり、スペーサ４５０を密着性及び安定性よく設けること
ができる。

また、第１の構造体４４９をスペーサ４５０の形成領域にまで連続して広く設けることに
よって、対向基板側に形成されたスペーサ４５０を、素子基板側に配置する際、スペーサ
４５０が安定して配置できる領域を広く設けることができる。なお、スペーサ４５０は、
第１の構造体４４９の上面（もっとも高く突出した面）と同じ高さの面に配置されるため
、対向基板に設けられたスペーサ４５０が位置合わせのために素子基板側で移動しても、
隣接する第１の構造体４４９、第２の構造体４４５を破損する恐れがない。

従って、スペーサ４５０の配置工程、及び配置位置のずれ等に起因する不良が低減でき、
歩留まりを向上させることができる。

スペーサ４５０を液晶表示装置内における急峻な凹凸や段差の少ない、ほぼ水平な領域に
安定して設けることができるため、該スペーサ４５０は物理的衝撃による破損や形状不良
が低減され、物理的衝撃に対する高い耐性を付与されることが可能となる。

従って、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供すること
ができる。また、高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

本実施の形態では、液晶組成物４４４はネマティック液晶、カイラル剤、重合性モノマー
、及び重合開始剤を含み、ブルー相を発現する液晶組成物を用い、高分子安定化処理によ
って、ブルー相を発現している状態（ブルー相を呈す状態、又はブルー相を示す状態とも
いう）で液晶表示装置に設けられる。また、液晶組成物４４４には、高分子化合物が含ま
れる。

トランジスタ４２０は逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板であ
る第１の基板４４１上に形成され、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、半導体層
４０３、ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層４０５ａ、４０５ｂを含
む。

本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例
えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いるこ
とができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構
造でも、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造で
あってもよい。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲー
ト電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。

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、絶縁膜４
０７上に層間膜４１３が積層されている。

層間膜４１３の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スピンコート、ディップ
、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法）、スクリーン印刷、オフセット印刷等
、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等を用いることができる。

第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶組成物４４４を挟持させ
てシール材で固着する。液晶組成物４４４を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下
法）や、第１の基板４４１と第２の基板４４２とを貼り合わせてから毛細管現象等を用い
て液晶を注入する注入法を用いることができる。

シール材としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性又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。

シール材に紫外線などの光硬化樹脂を用い、滴下法で液晶組成物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。

本実施の形態では、第１の基板４４１の外側（液晶組成物４４４と反対側）に偏光板４４
３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶組成物４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設け
る。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。
例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置
を完成させることができる。

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
よる液晶組成物への影響（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４４１側から、視認側である第２の基板４４２へと透過するように
照射される。

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、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、グラフェン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はタングステン（Ｗ）、モリブデン
（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、
又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することがで
きる。

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、ポリアニリン又はその誘導体、ポリピロール又はその誘導体、ポリチオフェン又はそ
の誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若
しくはその誘導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の間に設けてもよい。下地
膜は、第１の基板４４１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜
、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は酸化アルミニウム膜
から選ばれた一又は複数の膜による単層、又は積層構造により形成することができる。ゲ
ート電極層４０１及び共通配線層４０８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。また、ゲ
ート電極層４０１及び共通配線層４０８としてリン等の不純物元素をドーピングした多結
晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイドなどのシリサイド膜を用いても
よい。

また、ゲート電極層４０１及び共通配線層４０８の材料は、酸化インジウム酸化スズ、酸
化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物
、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化イン
ジウム酸化亜鉛、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用する
こともできる。また、上記導電性材料と、上記金属材料の積層構造とすることもできる。

また、ゲート電極層４０１及び共通配線層４０８として、窒素を含む金属酸化物、具体的
には、窒素を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｓｎ−Ｏ膜や、窒素を含
むＩｎ−Ｇａ−Ｏ膜や、窒素を含むＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜や、窒素を含むＳｎ−Ｏ膜や、窒素
を含むＩｎ−Ｏ膜や、金属窒化膜（ＩｎＮ、ＳｎＮなど）を用いることができる。

例えば、ゲート電極層４０１及び共通配線層４０８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、又は銅層上にモリブデン層を積層
した２層構造、又は銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、
窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構
造としては、タングステン層又は窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金
層又はアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層又はチタン層とを積層した積層構
造とすることが好ましい。

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
ン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸
化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化シリコン膜等を用いて形成することができる。又は
、ゲート絶縁層４０２の材料として酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、
ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、ハフニウムアルミネート
（ＨｆＡｌ_ｘＯ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０））、窒素が添加されたハフニウムシリケート、窒素
が添加されたハフニウムアルミネートなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いてもよい。これらの
ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでゲートリーク電流を低減できる。

また、ゲート絶縁層４０２として、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン
層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥ
ＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：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（ＨＭＤＳ）、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。なお、ゲート絶縁層４０２は、
単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。

半導体層４０３に用いる材料は特に限定されず、トランジスタ４２０に要求される特性に
応じて適宜設定すればよい。半導体層４０３に用いることのできる材料の例を説明する。

半導体層４０３を形成する材料としては、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガス
を用いた化学気相成長法やスパッタリング法等の物理気相成長法で作製される非晶質（ア
モルファスともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用し
て結晶化させた多結晶半導体、或いは微細な結晶相とアモルファス相が混在した微結晶半
導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、又はプラ
ズマＣＶＤ法等により成膜することができる。

アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体と
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には
、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。

また、半導体層４０３として酸化物半導体膜を用いてもよく、酸化物半導体としては、少
なくともインジウム（Ｉｎ）、特にＩｎと亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、該
酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザー
として、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザ
ーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム
（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を
有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を有すること
が好ましい。

また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化
物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の
酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系
酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸
化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化
物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物
、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ
−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を
用いることができる。

なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、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Ｇ
ａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）
で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及び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。また、酸化物半導体として、Ｉｎ_２ＳｎＯ_５
（ＺｎＯ）_ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚ
ｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２
（＝１／２：１／６：１／３）の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍
の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：
１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あるい
はＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子数比のＩｎ−Ｓｎ
−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

しかし、酸化物半導体は、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値
、ばらつき等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性
を得るために、キャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子
間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。

例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしなが
ら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低くすることにより移動度を上
げることができる。

なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋
ｃ＝１）である酸化物の組成が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ
＝１）の酸化物の組成の近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、（ａ−Ａ）^２＋（ｂ−Ｂ）^２＋
（ｃ−Ｃ）^２≦ｒ^２を満たすことをいい、ｒは、例えば、０．０５とすればよい。他の酸
化物でも同様である。

酸化物半導体膜は、単結晶、多結晶（ポリクリスタルともいう。）または非晶質などの状
態をとる。

好ましくは、酸化物半導体膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜とする。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜
は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当
該結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界
は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレインバウンダリ
ーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移
動度の低下が抑制される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角
形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または
金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸お
よびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８
５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−５
°以上５°以下の範囲も含まれることとする。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡ
Ｃ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形
成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶
質化することもある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成
面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。な
お、結晶部のｃ軸の方向は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、また
は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動
が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。

なお、酸化物半導体膜を構成する酸素の一部は窒素で置換されてもよい。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳのように結晶部を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低
減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動
度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を
形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０
．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。

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

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。

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の材料として
は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、又は上述した元素を成分とす
る合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、熱処理を行う場合
には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。例えば、Ａｌ単体
では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わ
せて形成する。Ａｌと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタ
ル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎ
ｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素、又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、又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、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を大気に触れさせることなく連続的に形成してもよい。大気に
触れさせることなく連続成膜することで、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に
汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、トランジスタ特性のばらつ
きを低減することができる。

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。

トランジスタ４２０を覆う絶縁膜４０７、層間膜４１３は、乾式法や湿式法で形成される
無機絶縁膜、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法な
どを用いて得られる窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミ
ニウム膜、酸化タンタル膜などを用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ベ
ンゾシクロブテン系樹脂、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（
リンケイ酸ガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンケイ酸ガラス）等を用いることができる。ま
た、絶縁膜４０７として酸化ガリウム膜を用いてもよい。

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よい。また、有機基はフルオロ基を有してい
てもよい。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、層間膜
４１３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。

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、フォトリソグラフィ工程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。

以上のように、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供す
ることができる。

高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

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３）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を
有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いて駆動回路の一
部又は全体を、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よいし、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
よいし、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、又は表示素子に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４を用いて
説明する。図４（Ａ１）（Ａ２）は、第１の基板４００１上に形成されたトランジスタ４
０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第２の基板４００６との間にシール材４０
０５によって封止した、パネルの上面図であり、図４（Ｂ）は、図４（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、液晶組成物４００８と共に封止されている。

また、図４（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４（Ａ２）は信号線駆動回路
の一部を第１の基板４００１上に設けられたトランジスタで形成する例であり、第１の基
板４００１上に信号線駆動回路４００３ｂが形成され、かつ別途用意された基板上に単結
晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３ａが実装されている
。

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４（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４（Ａ２）は、ＴＡ
Ｂ方法により信号線駆動回路４００３ａ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、
トランジスタを複数有しており、図４（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジス
タ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示してい
る。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０２０、層間膜４０２１が設けられ
ている。

トランジスタ４０１０、４０１１は、実施の形態２に示すトランジスタを適用することが
できる。

また、層間膜４０２１、又は絶縁層４０２０上において、駆動回路用のトランジスタ４０
１１の半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層を設けてもよい。導電層は、電
位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２
のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層の電位がＧＮＤ、或いは導
電層はフローティング状態であってもよい。

また、層間膜４０２１上に液晶組成物４００８中に突出して設けられた第１の構造体４０
３７上に画素電極層４０３０が形成され、画素電極層４０３０は、トランジスタ４０１０
と電気的に接続されている。層間膜４０２１上には共通電極層４０３１が液晶組成物４０
０８中に突出して設けられた第２の構造体４０３８上に設けられている。液晶素子４０１
３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３１及び液晶組成物４００８を含む。なお、
第１の基板４００１、第２の基板４００６の外側にはそれぞれ偏光板４０３２ａ、４０３
２ｂが設けられている。

本実施の形態では、液晶組成物４００８はネマティック液晶、カイラル剤、重合性モノマ
ー、及び重合開始剤を含み、ブルー相を発現する液晶組成物を用い、高分子安定化処理に
よって、ブルー相を発現している状態（ブルー相を呈す状態、又はブルー相を示す状態と
もいう）で液晶表示装置に設けられる。また、液晶組成物４００８には、有機化合物が含
まれる。

また、画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１には、実施の形態２で示したような画
素電極層及び共通電極層の構成を適用することができる。画素電極層４０３０及び共通電
極層４０３１は開口パターンを有する形状である。

第１の構造体４０３７の上面及び側面を覆うように設けられた画素電極層４０３０と、第
２の構造体４０３８の上面及び側面を覆うように設けられた共通電極層４０３１とを有す
ることによって、液晶組成物４００８において、画素電極層４０３０と、共通電極層４０
３１との間に広く電界を形成することができる。

従って、膜厚方向も含め液晶組成物全体における液晶分子を応答させることができ、白透
過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすること
ができる。

また、スペーサ４０３５は、液晶組成物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。液晶組成物４００８を用いる液晶表示装置において液晶組成物の厚さ
であるセルギャップは１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。なお、本明細書に
おいてセルギャップの厚さとは、液晶組成物の厚さ（膜厚）の最大値とする。

スペーサ４０３５は第１の構造体及び／又は第２の構造体上に設けることができる。本実
施の形態では、スペーサ４０３５を第２の構造体４０３８上に設ける例であり、第２の構
造体４０３８上にはスペーサ４０３５及び共通電極層４０３１が同じ表面に隣接して形成
されている。

このように、第２の構造体４０３８をスペーサ４０３５が配置される領域にも拡張して設
けると、第２の構造体４０３８は、同一の連続膜であるため、該第２の構造体４０３８表
面はほぼ同じ表面高さが連続する領域となり、スペーサ４０３５を密着性及び安定性よく
設けることができる。

また、第２の構造体４０３８をスペーサ４０３５の形成領域にまで連続して広く設けるこ
とによって、対向基板側に形成されたスペーサ４０３５を、素子基板側に配置する際、ス
ペーサ４０３５が安定して配置できる領域を広く設けることができる。なお、スペーサ４
０３５は、第２の構造体４０３８の上面（もっとも高く突出した面）と同じ高さの面に配
置されるため、対向基板に設けられたスペーサ４０３５が位置合わせのために素子基板側
で移動しても、隣接する第１の構造体４０３７、及び第２の構造体４０３８を破損する恐
れがない。

従って、スペーサ４０３５の配置工程、及び配置位置のずれ等に起因する不良が低減でき
、歩留まりを向上させることができる。

スペーサ４０３５を液晶表示装置内における急峻な凹凸や段差の少ない、ほぼ水平な領域
に安定して設けることができるため、該スペーサ４０３５は物理的衝撃による破損や形状
不良が低減され、物理的衝撃に対する高い耐性を付与されることが可能となる。

従って、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供すること
ができる。また、高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

なお、図４は透過型液晶表示装置の例であるが、本明細書で開示される発明は半透過型液
晶表示装置でも、反射型液晶表示装置でも適用できる。

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、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又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
や、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板を用
いることもできる。なお、反射型の液晶表示装置の場合、視認側でない第１の基板４００
１、又は第２の基板４００６にはアルミニウム基板やステンレス基板などの金属基板を用
いてもよい。

また、図４の液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設ける例を示すが、偏
光板は基板の内側に設けてもよい。偏光板の材料や作製工程条件によって適宜設定すれば
よい。また、ブラックマトリクスとして機能する遮光層を設けてもよい。

図４においては、トランジスタ４０１０、４０１１上方を覆うように遮光層４０３４が第
２の基板４００６側に設けられている例である。遮光層４０３４を設けることにより、さ
らにコントラスト向上やトランジスタの安定化の効果を高めることができる。

また、層間膜４０２１の一部としてカラーフィルタ層や遮光層を形成してもよい。

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、大気中の有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐための
ものであり、緻密な膜が好ましい。保護膜は、スパッタリング法を用いて、酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、
窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニウム膜の単層、又
は積層で形成すればよい。

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系樹脂、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（リンケイ酸ガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンケイ酸ガラス）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、スパッタリング法、ス
ピンコート、ディップ法、スプレー塗布法、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。

画素電極層４０３０及び共通電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化
物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物
、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、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、グラフェン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及び共通電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデン（
Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ
）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン
（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又
はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができ
る。

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

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又は画素部４０
０２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、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、ゲート線又はソース線に対
して、駆動回路保護用の保護回路を同一基板上に設けることが好ましい。保護回路は、非
線形素子を用いて構成することが好ましい。

図４では、接続端子電極４０１５が、画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端
子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層
と同じ導電膜で形成されている。

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４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
装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実
装してもよい。

以上のように、物理的衝撃に強く、高品質な表示特性を保持できる液晶表示装置を提供す
ることができる。

高信頼性及び高性能な液晶表示装置を提供することができる。

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４）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。具体的には、上記実施
の形態で示す液晶表示装置を適用した電子機器について図６を用いて説明する。

液晶表示装置を適用した電子機器として、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。これらの電子機器の具体例を図６に示す。

図６（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７１００は、筐
体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示す
ることが可能であり、上記実施の形態で示す液晶表示装置を表示部７１０３に用いること
ができる。上記実施の形態で示す液晶表示装置は物理的強度に強いため、使用時に表示部
に物理的衝撃が加わっても、表示不良が生じず、信頼性の高いテレビジョン装置とするこ
とができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示
している。

テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモ
コン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー
７１０９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７１０３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７１１０に、当該リモコン操作機
７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置７１００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６（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キー
ボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。
上記実施の形態で示す液晶表示装置をコンピュータの表示部７２０３に用いることができ
る。上記実施の形態で示す液晶表示装置は物理的強度に強いため、携帯持又は使用時に表
示部に物理的衝撃が加わっても、表示不良が生じず、信頼性の高いコンピュータとするこ
とができる。

図６（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成され
ており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には表示部７
３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図６
（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、
ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１
１（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、
においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）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、少なくとも表示部７３
０４および表示部７３０５の両方、または一方に上記実施の形態で示す液晶表示装置を用
いることができる。また、表示部７３０４および表示部７３０５は、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６（Ｃ）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また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６（Ｃ）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６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に
組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピ
ーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。上記実施の形態で示す液晶表示装置を
携帯電話機７４００の表示部７４０２に用いることができる。上記実施の形態で示す液晶
表示装置は物理的強度に強いため、携帯持又は使用時に表示部に物理的衝撃が加わっても
、表示不良が生じず、信頼性の高い携帯電話機とすることができる。

図６（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報
を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、
表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部７４０２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７４０２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７４０２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７４００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７４００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部７４０２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７４０２を触れること、または筐体７４０１の操
作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２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７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示
部７４０２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７４０２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７４
０２に掌や指で触れ、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６（Ｅ）は、平板状のコンピュータの一例を示している。平板状のコンピュータ７４５
０は、ヒンジ７４５４で接続された筐体７４５１Ｌと筐体７４５１Ｒを備えている。また
、操作ボタン７４５３、左側スピーカ７４５５Ｌおよび右側スピーカ７４５５Ｒの他、コ
ンピュータ７４５０の側面には図示されていない外部接続ポート７４５６を備える。なお
、筐体７４５１Ｌに設けられた表示部７４５２Ｌと、筐体７４５１Ｒに設けられた表示部
７４５２Ｒが互いに対峙するようにヒンジ７４５４を折り畳むと、表示部を筐体で保護す
ることができる。

表示部７４５２Ｌと表示部７４５２Ｒは、画像を表示する他、指などで触れると情報を入
力できる。例えば、インストール済みのプログラムを示すアイコンを指でふれて選択し、
プログラムを起動できる。または、表示された画像の二箇所に触れた指の間隔を変えて、
画像を拡大または縮小できる。または、表示された画像の一箇所に触れた指を移動して画
像を移動できる。また、キーボードの画像を表示して、表示された文字や記号を指で触れ
て選択し、情報を入力することもできる。上記実施の形態で示す液晶表示装置を、平板状
のコンピュータ７４５０の表示部７４５２Ｌ、表示部７４５２Ｒに用いることができる。
上記実施の形態で示す液晶表示装置は物理的強度に強いため、表示部に触れる構成であっ
ても、表示不良が生じず、信頼性の高いコンピュータとすることができる。

また、コンピュータ７４５０に、ジャイロ、加速度センサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、指紋センサ、ビデオカメラを搭載すること
もできる。例えば、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、コンピュータ７４５０の向き（縦か横か）を判断して、表示する画面の
向きを自動的に切り替えるようにすることができる。

また、コンピュータ７４５０はネットワークに接続できる。コンピュータ７４５０はイン
ターネット上の情報を表示できる他、ネットワークに接続された他の機器を遠隔から操作
する端末として用いることができる。

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。

Claims (1)

1. 第１の基板上に、トランジスタと、第１の配線と、を有し、
   前記トランジスタ上に、有機樹脂膜を有し、
   前記有機樹脂膜上に、第１の構造体と第２の構造体を有し、
   前記トランジスタは、半導体層と、ゲート電極層と、前記半導体層と前記ゲート電極層との間のゲート絶縁膜と、ソース電極層と、ドレイン電極層と、を有し、
   前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と電気的に接続された画素電極層を有し、
   前記第１の配線と電気的に接続された共通電極層を有し、
   前記第１の構造体及び前記第２の構造体の各々は、前記有機樹脂膜に接して設けられ、
   前記第１の構造体は、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層の一方と重なる領域を有し、
   前記画素電極層は、前記第１の構造体と接し、
   前記共通電極層は、前記第２の構造体と接する表示装置。

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