JP5444121B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

液晶表示装置及びその作製方法に関する。
薄型、軽量化を図った表示装置（所謂フラットパネルディスプレイ）には液晶素子を有する液晶表示装置、自発光素子を有する発光装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが競合し、開発されている。
液晶表示装置においては、液晶分子の応答速度の高速化が求められている。液晶の表示モードは種々あるが、中でも高速応答可能な液晶モードとしてＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ブルー相を示す液晶を用いるモードがあげられる。
特にブルー相を示す液晶を使用するモードは配向膜が不要であり、かつ広視野角化が得られるので、実用化に向けてより研究が行われている（例えば特許文献１参照。）。特許文献１は、ブルー相の出現する温度範囲を広げるために、液晶に高分子安定化処理を行う報告である。
国際公開第０５／０９０５２０号パンフレット
液晶表示装置における問題として高いコントラストを実現するためには、白透過率（白表示時の光の透過率）が大きいことが必要である。
従って、より高コントラスト化に向けて、ブルー相を示す液晶を用いた液晶表示モードに適した液晶表示装置を提供することを目的とする。
第１の基板（素子基板ともいう）に形成された画素電極層及び共通電極層と、第２の基板（対向基板ともいう）に形成された共通電極層は液晶層を間に挟んでシール材によって固持されている。ブルー相を示す液晶層を含む液晶表示装置において、基板に概略平行（すなわち水平な方向）な電界を生じさせて、基板と平行な面内で液晶分子を動かして、階調を制御する方式を用いることができる。このような方式として、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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、液晶層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。
本明細書に開示する液晶表示装置は、第１の電極層及び第２の電極層が設けられた第１の基板（素子基板）と、第２の基板（対向基板）とが液晶層を間に挟んでシール材によって固持されており、第１の電極層（画素電極層）上に第１の構造体、同様に第２の電極層（共通電極層）上に第２の構造体を設ける構成とする。第１の構造体及び第２の構造体は、液晶層に用いられる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する絶縁体であり、液晶層に突出するように設けられる。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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。なお、第２の基板と液晶層との間にカラーフィルタとして機能する着色層やブラックマトリクスとして機能する遮光層、また絶縁層などを形成する場合、第２の基板において液晶層と接する膜と第１の構造体及び第２の構造体は接する構造となる。
従って、膜厚方向も含め液晶層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラスト比も高くすることができる。
構造体は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）を用いた絶縁体で形成することができる。構造体は用いる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する材料を用いるため、誘電率が高い材料が適しており、誘電率が１２以上の材料が好ましい。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性、熱硬化性、又は熱可塑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、プルラン誘導体などを用いることができる。また、無機材料と有機材料との有機無機コンポジット材料を用いてよく、例えば、チタン酸バリウムと前記有機樹脂等の有機無機コンポジット材料を用いることができる。
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。また、構造体は第１の電極層又は第２の電極層の形状を反映して同形状に設けられてもよいが、液晶層を充填させるために画素領域において閉空間を形成しないような形状とする。なお第１の電極層と第２の電極層との間隔は０．２μｍ〜１０μｍ（より好ましくは０．２μｍ〜２μｍ）が好ましく、代表的には０．８μｍ〜２μｍが望ましい。
第１の構造体及び第２の構造体を第２の基板に接するように設ける場合、スペーサとして機能させることができる。またその場合、第１の構造体及び第２の構造体の高さ（膜厚）はほぼ液晶層の厚さ（いわゆるセル厚）と同等の高さとなる。第１の構造体及び第２の構造体の高さが高い場合、積層構造としてもよい。第２の基板と接するように第１の構造体及び第２の構造体を設ける場合、第１の基板及び第２の基板それぞれに構造体を形成し、第１の基板及び第２の基板を貼り合わせる時に、該構造体同士が接するようにして積層構造の第１の構造体及び第２の構造体を形成してもよい。なお、第２の基板と液晶層との間にカラーフィルタとして機能する着色層やブラックマトリクスとして機能する遮光層、また絶縁層などを形成する場合、第２の基板において液晶層と接する膜と第１の構造体及び第２の構造体は接する構造となる。
第１の構造体及び第２の構造体は第１の電極層及び第２の電極層上に選択的に設けられてもよい。例えば、第１の電極層及び第２の電極層の形状が複雑な場合、第１の構造体及び第２の構造体を選択的に設けることで、液晶材料の注入、充填工程が容易になり工程時間も短くてすむ。
第１の構造体及び第２の構造体は、第１の電極層及び第２の電極層上を覆うように絶縁膜を形成し、絶縁膜を選択的にエッチングして形成することができる。このエッチング工程において、第１の電極層及び第２の電極層の間の絶縁膜は完全に除去されず部分的に残存してもよい（残存部分を第３の構造体ともいう）。
本明細書において、第１の電極層（画素電極層）及び第２の電極層（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。第１の電極層と第２の電極層とは接せず、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。
本明細書では、薄膜トランジスタ、第１の電極層（画素電極層）、第２の電極層（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。
液晶層には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。ブルー相を示す液晶材料は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。
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５００ｎｍ以下とピッチの比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。
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＋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。
本明細書で開示する発明の構成の一形態は、ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と液晶層との間に設けられた開口パターンを有する第１の電極層及び第２の電極層と、第１の電極層上に設けられた液晶層中に突出する第１の構造体と、第２の電極層上に設けられた液晶層中に突出する第２の構造体とを有し、第１の構造体及び第２の構造体の誘電率は液晶層の誘電率より高い。
本明細書で開示する発明の構成の他の一形態は、ブルー相を示す液晶材料を含む液晶層を挟持する第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と液晶層との間に設けられた開口パターンを有する第１の電極層及び第２の電極層と、第１の電極層上に設けられた液晶層中に突出し、かつ第２の基板と接する第１の構造体と、第２の電極層上に設けられた液晶層中に突出し、かつ第２の基板と接する第２の構造体とを有し、第１の構造体及び第２の構造体の誘電率は液晶層の誘電率より高い。
ブルー相を示す液晶層を用いるため、配向膜を形成する必要がないため、画素電極層（第１の電極層）と液晶層とは接し、かつ第２の電極層（共通電極層）と液晶層とも接する構成となる。
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。
ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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。 テレビジョン装置及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。 液晶表示装置の作製方法を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置における電界モードの計算結果を説明する図。 液晶表示装置を説明する図。 液晶表示装置を説明するブロック図。 液晶表示装置を説明するタイミングチャート。 液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの一例を示す図。 液晶表示装置に適用できる薄膜トランジスタの一例を示す図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、開示する発明は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、図３、図１８乃至図２４を用いて説明する。
図１、図３、図１８乃至図２４は液晶表示装置の断面図である。
図１（Ａ）は、第１の基板２００と第２の基板２０１とが、ブルー相を示す液晶材料を用いた液晶層２０８を間に挟持して対向するように配置された液晶表示装置である。第１の基板２００と液晶層２０８との間には各画素別に電圧が制御される画素電極層である第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、全画素に共通の電圧が供給される共通電極層である第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃが設けられている。第１の構造体２３３ａ、２３３ｂは、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ上に形成され、液晶層２０８中に突出して設けられている。同様に、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ上に形成され、液晶層２０８中に突出して設けられている。
なお、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ、及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ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、図１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る。
ブルー相を示す液晶層２０８を含む液晶表示装置において、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、液晶層２０８の下方に開口パターンを有する第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃを配置する。第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃは、平板状でなく、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２３０ａ、２３０ｂ及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ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。
第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ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。第１の電極層２３０ａ、２３０ｂと第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ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。
第１の電極層２３０ａ、２３０ｂと第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ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、電界印加時は液晶分子が基板と平行に配向しており、第１の基板２００及び第２の基板２０１と平行な方向で制御できるため、視野角が広くなる。
第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは、液晶層２０８に用いられる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する絶縁体である。
液晶層２０８中に高誘電率の第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃを設けることで、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ間に電圧を印加した時、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ及び第１の構造体２３３ａ、２３３ｂと、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃとの間に広く電界を形成することができる。
図１（Ｂ）に示すように、電極層上に形成される構造体は対向する基板に接するように設けられてもよい。図１（Ｂ）の液晶表示装置のように、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃを対向する第２の基板２０１に接するように設けると、液晶層２０８全体に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。また、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃに、より高い誘電率を有する材料（好ましくは誘電率１２以上）を用いると、液晶層２０８中に均一な電界を広く形成することができる。
従って、膜厚方向も含め液晶層２０８全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラスト比も高くすることができる。
第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは絶縁性材料（有機材料及び無機材料）を用いた絶縁体で形成することができる。第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは用いる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する材料を用いるため、誘電率が高い材料が適しており、誘電率が１２以上の材料が好ましい。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性、熱硬化性、又は熱可塑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、プルラン誘導体などを用いることができる。また、無機材料と有機材料との有機無機コンポジット材料を用いてよく、例えば、チタン酸バリウムと前記有機樹脂等の有機無機コンポジット材料を用いることができる。
なお、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは複数の薄膜の積層構造であってもよい。第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ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。また、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃは第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ又は第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの形状を反映して同形状に設けられてもよいが、液晶層２０８を充填させるために画素領域において閉空間を形成しないような形状とする。なお第１の電極層２３０ａ、２３０ｂと第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃとの間隔は０．２μｍ〜１０μｍ（より好ましくは０．２μｍ〜２μｍ）が好ましく、代表的には０．８μｍ〜２μｍが望ましい。
図１（Ｂ）のように、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃを第２の基板２０１に接するように設ける場合、スペーサとして機能させることができる。またその場合、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃの高さ（膜厚）はほぼ液晶層の厚さ（いわゆるセル厚）と同等の高さとなる。第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃの高さが高い場合、積層構造としてもよい。
例えば、第２の基板２０１と接するように第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃを設ける場合、図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように第１の基板２００上において、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ上に第１の構造体２３３ａ１、２３３ｂ１を形成し、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ上に第２の構造体２３４ａ１、２３４ｂ１、２３４ｃ１を形成する（図３（Ａ）参照。）。
一方、第２の基板２０１上において第１の構造体２３３ａ１、２３３ｂ１と対応する（第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向させた時に重畳する）位置に第１の構造体２３３ａ２、２３３ｂ２を形成し、同様に第２の構造体２３４ａ１、２３４ｂ１、２３４ｃ１と対応する（第１の基板２００と第２の基板２０１とを対向させた時に重畳する）位置に第２の構造体２３４ａ２、２３４ｂ２、２３４ｃ２を形成する（図３（Ｂ）参照。）。
第１の基板２００と第２の基板２０１とを対応する構造体同士が接するように、対向させ、第１の構造体２３３ａ１及び第１の構造体２３３ａ２の積層、第１の構造体２３３ｂ１及び第１の構造体２３３ｂ２の積層、第２の構造体２３４ａ１と第２の構造体２３４ａ２の積層、第２の構造体２３４ｂ１と第２の構造体２３４ｂ２の積層、第２の構造体２３４ｃ１と第２の構造体２３４ｃ２の積層をそれぞれ形成することができる（図３（Ｃ）参照。）。
図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１の構造体及び第２の構造体は第１の電極層及び第２の電極層上に選択的に設けられてもよい。図８（Ａ）は第１の電極層２３０と第２の電極層２３２の平面図である。第１の電極層２３０と第２の電極層２３２は櫛歯形状の電極層であり、櫛歯が互いにかみ合うように設けられている。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の第１の電極層２３０上に第１の構造体２３３、第２の電極層２３２上に第２の構造体２３４を形成した平面図であり、図８（Ｂ）の線Ｗ１−Ｗ２の断面図が図８（Ｃ）である。図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、第１の構造体２３３は第１の電極層２３０上に選択的に設けられ、同様に第２の構造体２３４も第２の電極層２３２上に選択的に設けられている。第１の電極層２３０及び第２の電極層２３２の形状が複雑な場合、第１の構造体２３３及び第２の構造体２３４を選択的に設けることで、液晶材料の注入、充填工程が容易になり工程時間も短くてすむ。
液晶層２０８を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、第１の基板２００と第２の基板２０１とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
第１の構造体及び第２の構造体は、第１の電極層及び第２の電極層上を覆うように絶縁膜を形成し、絶縁膜を選択的にエッチングして形成することができる。このエッチング工程において、図１（Ｃ）の液晶表示装置のように、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂ、及び第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの間の絶縁膜を完全に除去せず部分的に第３の構造体２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ、２３５ｄとして残存させてもよい。
なお、第１の電極層又は第２の電極層上に形成される第１の構造体又は第２の構造体の形状は、該第１の電極層又は第２の電極層の形状が反映され、またエッチング加工方法にも影響をうける。第１の構造体又は第２の構造体の形状例を図２４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。
図２４（Ａ）は、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂが積層する第１の構造体２３３ａ、２３３ｂより、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃが積層する第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃより面積が大きい場合であり、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂの端部より第１の構造体２３３ａ、２３３ｂの方が内側になるように、同様に第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの端部より第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃの端部の方が内側になるようにそれぞれ設けられている。
逆に、図２４（Ｂ）は、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂが積層する第１の構造体２３３ａ、２３３ｂより、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃが積層する第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃより面積が小さい場合であり、第１の電極層２３０ａ、２３０ｂの端部より第１の構造体２３３ａ、２３３ｂの方が外側になるように、同様に第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの端部より第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃの端部の方が外側になるようにそれぞれ設けられている。
図２４（Ｃ）は、第１の構造体２３３ａ、２３３ｂ、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃが錐形の先端が丸いドーム形状の構造体である例である。
図１８（Ａ）乃至（Ｃ）の構造を有する液晶表示装置における電界の印加状態を計算した結果を、図１９乃至図２２（Ａ）乃至（Ｃ）及び図２３（Ｂ）に示す。図１９（Ａ）乃至（Ｃ）は、計算した液晶表示装置の構成を示す図であり、図１９（Ａ）は図１（Ａ）、図１９（Ｂ）は図１（Ｂ）、図１９（Ｃ）は図１（Ｃ）の液晶表示装置の構成にそれぞれ対応している。また図２３（Ａ）（Ｂ）は比較例であり、図２３（Ａ）は液晶表示装置の構成を示し、該液晶表示装置の電界の印加状態を計算した結果を図２３（Ｂ）に示している。図２３（Ａ）（Ｂ）は、構造体を設けず、第１の基板８００と液晶層８０８との間に互い違いに第２の電極層８０３ａ、８０３ｂと第１の電極層８０２が設けられ、第２の基板８０１によって封止されている液晶表示装置である。
計算は、シンテック社製、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ、２ｓ Ｂｅｎｃｈを用いて行い、構造体（第１の構造体２３３ａ、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂ、第３の構造体）として、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）においては比誘電率１２の絶縁体、図２０（Ａ）乃至（Ｃ）においては比誘電率１８の絶縁体、図２１（Ａ）乃至（Ｃ）においては比誘電率２４の絶縁体、図２２（Ａ）乃至（Ｃ）においては比誘電率１３０の絶縁体、をそれぞれ用いた。また、断面における第１の電極層２３０、８０２、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、８０３ａ、８０３ｂの幅は４μｍ、厚さは０．５μｍ、基板と水平方向の第１の電極層２３０、８０２と第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、８０３ａ、８０３ｂとの間の距離は６μｍ、液晶層の厚さは１０μｍである。なお、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ、８０３ａ、８０３ｂは０Ｖ、第１の電極層２３０、８０２は１０Ｖの設定とする。また、液晶層の比誘電率は、液晶分子の長軸と平行方向の比誘電率ε／／は８．３、液晶分子の長軸と垂直方向の比誘電率εは３．１である。
なお、図１８（Ａ）乃至図２２（Ａ）において、第１の構造体２３３、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂの厚さ（高さ）は３．２５μｍである。また、図１８（Ｂ）乃至図２２（Ｂ）において、第１の構造体２３３、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂの厚さ（高さ）は９．５μｍである。また、図１８（Ｃ）乃至図２２（Ｃ）において、第１の構造体２３３、第２の構造体２３４ａ、２３４ｂの厚さ（高さ）は３．２５μｍであり、第３の構造体２３５ａ、２３５ｂの厚さ（高さ）は１μｍである。
図１９乃至図２２（Ａ）乃至（Ｃ）及び図２３（Ｂ）において、実線は等電位線を示しており、円状に広がる等電位線の中心に第１の電極層又は第２の電極層が配置されている。
電界は等電位線と垂直に発現するので、図１９乃至図２２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１の電極層２３０及び第１の構造体２３３と、第２の電極層２３２ａ、２３２ｂ及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂとの間にそれぞれ横方向の電界が加わっていることが確認できる。
特に、第２の基板２０１と接するよう第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂが設けられた図１９乃至図２２（Ｂ）においては、より広く液晶層に電界が形成されており、液晶層全体に電界を形成することができる。
また、第１の構造体２３３、及び第２の構造体２３４ａ、２３４ｂの誘電率が高くなるほど、より広く強い電界が液晶層に形成されることが確認できる。
一方、図２３（Ｂ）においては、第１の基板上に互い違いに第１の電極層８０２、第２の電極層８０３ａ、８０３ｂが形成された第１の基板８００近くの液晶層８０８には等電位線が見られ電界が形成されているが、第２の基板８０１に近づくにつれ電位線は分布せず電位差も生じていない。よって第２の基板８０１近くの液晶層８０８には電界が形成されず、図２３の構成では、液晶層の全ての液晶分子を応答させることが難しいことが確認できる。
よって、液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率（黒表示時の光の透過率）との比であるコントラスト比も高くすることができる。
液晶層２０８には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。ブルー相を示す液晶材料は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く高速応答が可能であるため、液晶表示装置の高性能化が可能になる。
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５００ｎｍ以下とピッチの比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。可視光の波長以下の秩序を有しているため、透明であり、電圧印加によって配向秩序が変化して光学的変調作用が生じる。ブルー相は光学的に等方であるため視野角依存性がなく、配向膜を形成しなくとも良いため、表示画像の質の向上及びコスト削減が可能である。
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＋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。
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。
本明細書において、液晶表示装置は光源の光を透過することによって表示を行う透過型の液晶表示装置である（又は半透過型の液晶表示装置）場合、少なくとも画素領域において光を透過させる必要がある。よって光が透過する画素領域に存在する第１の基板、第２の基板、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の電極層（画素電極層）及び第２の電極層（共通電極層）においては透光性が好ましいが、開口パターンを有するために金属膜などの非透光性材料を用いてもよい。
第１の電極層（画素電極層）及び第２の電極層（共通電極層）は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ２）を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、またはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。
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。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
（実施の形態２）
本明細書に開示する発明の一形態として、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の例を、図２及び図１７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（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置されている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に略直交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層、共通電極層が液晶層４４４を介して配置されている。画素電極層を駆動する薄膜トランジスタ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２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、第２の電極層４４８が共通電極層として機能する。なお、第１の電極層４４７と容量配線層４０８によって容量が形成されている。共通電極層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。
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。画素電極層である第１の電極層４４７上には第１の構造体４４６が、共通電極層である第２の電極層４４８上には第２の構造体４４９が液晶層４４４に突出するように設けられている。
液晶層４４４の下方に開口パターンを有する画素電極層である第１の電極層４４７、及び共通電極層である第２の電極層４４８を配置する。第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８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。その電極間に電界を発生させるため第１の電極層４４７と第２の電極層４４８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（図２においては透光性樹脂層４１７）に設けられる。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は、液晶層４４４に用いられる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する絶縁体である。
液晶層４４４中に高誘電率の第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を設けることで、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８間に電圧を印加した時、第１の電極層４４７及び第１の構造体４４６と、第２の電極層４４８及び第２の構造体４４９との間に広く電界を形成することができる。
本実施の形態の図２に示す液晶表示装置のように、電極層上に形成される構造体は対向する基板に接するように設けられてもよい。本実施の形態のように、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を対向する第２の基板４４２に接するように設けると、液晶層４４４全体に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。また、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９に、より高い誘電率を有する材料（好ましくは誘電率１２以上）を用いると、液晶層４４４中に強く均一な電界を広く形成することができる。
なお、第２の基板４４２と液晶層４４４との間にカラーフィルタとして機能する着色層、ブラックマトリクスとして機能する遮光層、また絶縁層などを形成する場合、第２の基板４４２において液晶層４４４と接する膜と第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は接する構造となる。
従って、膜厚方向も含め液晶層４４４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。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は絶縁性材料（有機材料及び無機材料）を用いた絶縁体で形成することができる。第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は用いる液晶材料の誘電率より高い誘電率を有する材料を用いるため、誘電率が高い材料が適しており、誘電率が１２以上の材料が好ましい。代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性、熱硬化性、又は熱可塑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、プルラン誘導体などを用いることができる。また、無機材料と有機材料との有機無機コンポジット材料を用いてよく、例えば、チタン酸バリウムと前記有機樹脂等の有機無機コンポジット材料を用いることができる。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９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）、ナノインプリント、各種印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷）等などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。
なお、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は複数の薄膜の積層構造であってもよい。第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９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。また、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は第１の電極層４４７又は第２の電極層４４８の形状を反映して同形状に設けられてもよいが、液晶層４４４を充填させるために画素領域において閉空間を形成しないような形状とする。なお第１の電極層４４７と第２の電極層４４８との間隔は０．２μｍ〜１０μｍ（より好ましくは０．２μｍ〜２μｍ）が好ましく、代表的には０．８μｍ〜２μｍが望ましい。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を第２の基板４４２に接するように設ける場合、スペーサとして機能させることができる。またその場合、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９の高さ（膜厚）はほぼ液晶層４４４の厚さ（いわゆるセル厚）と同等の高さとなる。第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９の高さが高い場合、積層構造としてもよい。第２の基板４４２と接するように第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を設ける場合、第１の基板４４１及び第２の基板４４２それぞれに第１の構造体４４６の一部及び第２の構造体４４９の一部を形成し、第１の基板４４１及び第２の基板４４２を貼り合わせる時に、該構造体の一部同士が接するようにして積層構造の第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を完成させてもよい。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８上に選択的に設けられてもよい。例えば、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の形状が複雑な場合、第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９を選択的に設けることで、液晶材料の注入、充填工程が容易になり工程時間も短くてすむ。
第１の構造体４４６及び第２の構造体４４９は、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８上を覆うように絶縁膜を形成し、絶縁膜を選択的にエッチングして形成することができる。このエッチング工程において、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８の間の絶縁膜は完全に除去されず部分的に残存してもよい（残存部分を第３の構造体ともいう）。
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４０３、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。ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂは、半導体層４０３より低抵抗な半導体層である。
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上に第１の電極層４４７が形成され、液晶層４４４を介して第２の電極層４４８が形成されている。
液晶表示装置にカラーフィルタ層として機能する着色層を設けることができる。カラーフィルタ層は、第１の基板４４１及び第２の基板４４２より外側（液晶層４４４と反対側）に設けてもよいし、第１の基板４４１及び第２の基板４４２より内側に設けてもよい。
カラーフィルタは、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、着色層を無くす、もしくは少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。なお、バックライト装置にＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。
図２の液晶表示装置は、層間膜４１３に、カラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層４１７を用いる例である。
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。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。
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４１７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４１３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第１の電極層（画素電極層）や第２の電極層（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。
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）、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。
第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８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４４４と反対側）に偏光板４４３ａ、４４３ｂが設けられている。
図７（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて図２に示す液晶表示装置の作製工程を説明する。図７（Ａ）乃至（Ｄ）は液晶表示装置の作製工程の断面図である。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる第１の電極層、第２の電極層、第１の構造体、及び第２の構造体は省略している。第１の電極層、第２の電極層、第１の構造体、及び第２の構造体は図２の構造を用いることができ、液晶層において第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体とに生じる横電界モードを適用することができる。
図７（Ａ）において、素子基板である第１の基板４４１上に素子層４５１が形成され、素子層４５１上に層間膜４１３が形成されている。
層間膜４１３は、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃ及び遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄを含み、遮光層４５５ａと遮光層４５５ｂとの間、遮光層４５５ｂと遮光層４５５ｃとの間、遮光層４５５ｃと遮光層４５５ｄとの間に、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃがそれぞれ形成される構成である。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる第１の電極層、第２の電極層、第１の構造体、及び第２の構造体は省略している。
図７（Ｂ）に示すように、第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶層４５８を間に挟持させてシール材４５６ａ、４５６ｂで固着する。液晶層４５８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４５８には、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。液晶層４５８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。
シール材４５６ａ、４５６ｂ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。
図７（Ｃ）に示すように、液晶層４５８に、光４５７を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光４５７は、液晶層４５８に含まれる光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光とする。この光照射による高分子安定化処理により、液晶層４４４がブルー相を示す温度範囲を広く改善することができる。
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７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も遮光でき、光照射における電気特性の不良を防止することができる。
図７（Ｄ）に示すように、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、第２の基板４４２の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。
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４４８は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することができる。
また、第１の電極層４４７及び第２の電極層４４８として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
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２層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい。
ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層して形成することができる。また、ゲート絶縁層４０２として、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。
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装置としては、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いたエッチング装置や、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いることができる。また、ＩＣＰエッチング装置と比べて広い面積に渡って一様な放電が得られやすいドライエッチング装置としては、上部電極を接地させ、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を接続し、さらに下部電極に３．２ＭＨｚの低周波電源を接続したＥＣＣＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）モードのエッチング装置がある。このＥＣＣＰモードのエッチング装置であれば、例えば基板として、第１０世代の３ｍを超えるサイズの基板を用いる場合にも対応することができる。
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。
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、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）、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、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、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。
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、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁膜４０７として用いることができる。
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。
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。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
（実施の形態３）
実施の形態２において、カラーフィルタを液晶層を挟持する基板の外側に設ける例を図４に示す。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）は液晶表示装置の平面図であり１画素分の画素を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の線Ｘ１−Ｘ２における断面図である。
図４（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。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層である第１の電極層４４７上には第１の構造体４４６が、共通電極層である第２の電極層４４８上には第２の構造体４４９が液晶層４４４に突出するように設けられている。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においては、薄膜トランジスタ４２０を覆って層間膜４１３を形成し、層間膜４１３上に第２の構造体４４９を形成する際、第２の構造体４４９をエッチング加工によって形成した後、層間膜４１３に薄膜トランジスタ４２０に接続するためのコンタクトホールを開口する例である。画素電極層である第１の電極層４４７は、層間膜４１３に形成したコンタクトホール及び第２の構造体４４９を覆って連続的に形成されている。
図４の液晶表示装置は、カラーフィルタ４５０が第２の基板４４２と偏光板４４３ｂの間に設けられている。このように、液晶層４４４を挟持する第１の基板４４１及び第２の基板４４２の外側にカラーフィルタ４５０を設けてもよい。
図４の液晶表示装置の作製工程を図１７（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。
なお、図１７（Ａ）乃至（Ｄ）では含まれる第１の電極層、第２の電極層、第１の構造体及び第２の構造体は省略している。例えば、第１の電極層、第２の電極層、第１の構造体及び第２の構造体は実施の形態１及び実施の形態２の構造を用いることができ、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体とに生じる電界モードを適用することができる。
図１７（Ａ）に示すように、第１の基板４４１と対向基板である第２の基板４４２とを、液晶層４５８を間に挟持させてシール材４５６ａ、４５６ｂで固着する。液晶層４５８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４５８には、ブルー相を示す液晶材料を用いる。液晶層４５８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１７（Ｂ）に示すように、液晶層４５８に、光４５７を照射して高分子安定化処理を行い、液晶層４４４を形成する。光４５７は、液晶層４５８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４５８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。
次に図１７（Ｃ）に示すように、視認側である第２の基板４４２側にカラーフィルタ４５０を設ける。カラーフィルタ４５０は、一対の基板４５９ａ及び基板４５９ｂの間に、カラーフィルタ層として機能する有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃ及びブラックマトリクス層として機能する遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄを含み、有彩色の透光性樹脂層４５４ａ、４５４ｂ、４５４ｃの間に遮光層４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、４５５ｄがそれぞれ形成される構成である。
図１７（Ｄ）に示すように、第１の基板４４１の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ａを、カラーフィルタ４５０の外側（液晶層４４４と反対側）に偏光板４４３ｂを設ける。また、偏光板の他、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどを設けてもよい。例えば、偏光板及び位相差板による円偏光を用いてもよい。以上の工程で、液晶表示装置を完成させることができる。
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。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
（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２の図２（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４２０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４２０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、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。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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。
図６に示す液晶表示装置は、実施の形態２の図２（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。
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４４８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。
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、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。
このように遮光層４１４を設けると、遮光層４１４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４２０の半導体層４０３への光の入射を遮断することができ、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、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。
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。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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２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２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。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層である第１の電極層４４７上には第１の構造体４４６が、共通電極層である第２の電極層４４８上には第２の構造体４４９が液晶層４４４に突出するように設けられている。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。
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４４７、及び第２の電極層４４８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４０５ａ、４０５ｂと半導体層４０３とがｎ＋層を介さずに接する構成である。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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２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２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。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層である第１の電極層４４７上には第１の構造体４４６が、共通電極層である第２の電極層４４８上には第２の構造体４４９が液晶層４４４に突出するように設けられている。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。
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４４７、及び第２の電極層４４８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４０５ａ、４０５ｂ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。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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２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。なお、実施の形態２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。
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。容量配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に延伸している。ソース配線層と、容量配線層４０８及びゲート配線層とによって、略長方形の空間が囲まれているが、この空間に液晶表示装置の画素電極層及び共通電極層が配置されている。画素電極層である第１の電極層４４７上には第１の構造体４４６が、共通電極層である第２の電極層４４８上には第２の構造体４４９が液晶層４４４に突出するように設けられている。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。
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４４７、及び第２の電極層４４８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。
なお、ｎ＋層４０４ａ、４０４ｂを、ゲート絶縁層４０２と配線層４０５ａ、４０５ｂの間に設ける構造としてもよい。また、ｎ＋層をゲート絶縁層及び配線層の間と、配線層と半導体層の間と両方に設ける構造としてもよい。
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４０２、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、４０５ｂ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。
液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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）
実施の形態２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。特に薄膜トランジスタの構造及び半導体層に用いる半導体材料の例であり、他の実施の形態２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。
図２７に、本実施の形態に示す薄膜トランジスタの一形態の断面図を示す。図２７に示す薄膜トランジスタは、基板５０１上に、ゲート電極層５０３と、ゲート絶縁層５０５上に半導体層５１５と、半導体層５１５上に接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７と、不純物半導体層５２７に接する配線５２５とを有する。また、半導体層５１５は、微結晶半導体層５１５ａと、混合領域５１５ｂと、非晶質半導体を含む層５２９ｃとが、ゲート絶縁層５０５側から順に積層されている。
次に、半導体層５１５の構造について説明する。ここでは、図２７のゲート絶縁層５０５と、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７の間の拡大図を図２８に示す。
半導体層５１５の一形態を図２８に示す。半導体層５１５は、図２８（Ａ）に示すように、微結晶半導体層５１５ａ、混合領域５１５ｂ、非晶質半導体を含む層５２９ｃが積層されている。
微結晶半導体層５１５ａを構成する微結晶半導体とは、結晶構造（単結晶、多結晶を含む）を有する半導体である。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状結晶または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。このため、柱状結晶または針状結晶の界面には、結晶粒界が形成される場合もある。
微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークを示す。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませてもよい。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、またはネオンなどの希ガス元素を含ませてもよく、これにより格子歪みをさらに助長させることで、微結晶の構造の安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。このような微結晶半導体に関する記述は、例えば、米国特許４，４０９，１３４号で開示されている。
また、微結晶半導体層５１５ａに含まれる酸素及び窒素の二次イオン質量分析法によって計測される濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることで、微結晶半導体層５１５ａの結晶性を高めることができるため好ましい。
微結晶半導体層５１５ａの厚さは、３〜１００ｎｍ、または５〜５０ｎｍであることが好ましい。
なお、図２７及び図２８においては、微結晶半導体層５１５ａを層状に示しているが、これの代わりに、微結晶半導体粒子がゲート絶縁層５０５上で分散していてもよい。この場合、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体粒子及びゲート絶縁層５０５に接する。
微結晶半導体粒子の大きさを、１〜３０ｎｍとし、密度を１×１０１３／ｃｍ２未満、好ましくは１×１０１０／ｃｍ２未満とすると、分離された微結晶半導体粒子を形成することが可能である。
混合領域５１５ｂ及び非晶質半導体を含む層５２９ｃには、窒素が含まれる。混合領域５１５ｂに含まれる窒素の濃度は、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。
図２８（Ａ）に示すように、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体領域５０８ａ、及び当該微結晶半導体領域５０８ａの間に充填される非晶質半導体領域５０８ｂを有する。具体的には、微結晶半導体層５１５ａの表面から凸状に伸びた微結晶半導体領域５０８ａと、非晶質半導体を含む層５２９ｃと同様の半導体で形成される非晶質半導体領域５０８ｂとで形成される。
微結晶半導体領域５０８ａは、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状、針状、または錐形状の微結晶半導体である。なお、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて幅が広がる凸状、または錐形状の微結晶半導体であってもよい。
また、混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂに、微結晶半導体領域として、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体結晶粒を含む場合もある。
また、図２８（Ｂ）に示すように、混合領域５１５ｂは、微結晶半導体層５１５ａ上に一定の厚さで堆積した微結晶半導体領域５０８ｃと、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状、針状、または錐形状の微結晶半導体領域５０８ａとが連続的に形成される場合がある。
また、図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に示す混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂは非晶質半導体を含む層５２９ｃと概略同質の半導体である。
これらのことから、微結晶半導体で形成される領域と、非晶質半導体で形成される領域の界面が混合領域における微結晶半導体領域５０８ａ及び非晶質半導体領域５０８ｂの界面ともいえるため、微結晶半導体領域と、非晶質半導体領域との断面における境界が凹凸状またジグザグ状であるともいえる。
混合領域５１５ｂにおいて、微結晶半導体領域５０８ａが、ゲート絶縁層５０５から非晶質半導体を含む層５２９ｃへ向けて、先端が狭まる凸状の半導体結晶粒の場合は、微結晶半導体層５１５ａ側のほうが、非晶質半導体を含む層５２９ｃ側と比較して、微結晶半導体領域の割合が高い。これは、微結晶半導体層５１５ａの表面から、微結晶半導体領域５０８ａが膜厚方向に成長するが、原料ガスに窒素を含むガスを含ませる、または原料ガスに窒素を含むガスを含ませつつ、微結晶半導体層５１５ａの堆積条件よりシランに対する水素の流量を低減すると、微結晶半導体領域５０８ａの半導体結晶粒の成長が抑制され、錐形状の微結晶半導体領域となるとともに、やがて非晶質半導体が堆積するためである。これは、微結晶半導体領域における窒素の固溶度が、非晶質半導体領域に比べて低いためである。
微結晶半導体層５１５ａ及び混合領域５１５ｂの厚さの合計、即ち、ゲート絶縁層５０５の界面から、混合領域５１５ｂの突起（凸部）の先端の距離は、３ｎｍ以上４１０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減できる。
非晶質半導体を含む層５２９ｃは、混合領域５１５ｂに含まれる非晶質半導体領域５０８ｂと概略同質の半導体であり窒素を含む。さらには、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下の半導体結晶粒を含む場合もある。ここでは、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層を、非晶質半導体を含む層５２９ｃという。即ち、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を、非晶質半導体を含む層５２９ｃという。非晶質半導体を含む層５２９ｃ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くなる。このため、非晶質半導体を含む層５２９ｃをバックチャネル側に設けることで、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、非晶質半導体を含む層５２９ｃを設けることで、オン電流及び電界効果移動度を高めることが可能である。
さらに、非晶質半導体を含む層５２９ｃ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は、１．３１ｅＶ以上１．３９ｅＶ以下である。なお、微結晶半導体層、代表的には微結晶シリコン層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、非晶質半導体を含む層５２９ｃは、微結晶半導体層とは異なる。
なお、非晶質半導体を含む層５２９ｃの非晶質半導体とは、代表的にはアモルファスシリコンである。
また、混合領域５１５ｂ及び非晶質半導体を含む層５２９ｃの厚さは、５０〜３５０ｎｍ、または１２０〜２５０ｎｍであることが好ましい。
混合領域５１５ｂにおいて、錐形状の微結晶半導体領域５０８ａを有するため、ソース電極またはドレイン電極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、微結晶半導体層５１５ａ、混合領域５１５ｂ、及び非晶質半導体を含む層５２９ｃの抵抗を下げることが可能である。
また、混合領域５１５ｂは、ＮＨ基またはＮＨ２基を有する場合がある。ＮＨ基またはＮＨ２基は、微結晶半導体領域５０８ａに含まれる異なる微結晶半導体領域の界面、または微結晶半導体領域５０８ａと非晶質半導体領域５０８ｂとの界面、微結晶半導体層５１５ａ御及び混合領域５１５ｂの界面において、シリコン原子のダングリングボンドと結合することで、欠陥が低減するため好ましい。
また、混合領域５１５ｂの酸素濃度を窒素濃度より低減することにより、微結晶半導体領域５０８ａと非晶質半導体領域５０８ｂとの界面や、半導体結晶粒同士の界面における欠陥における、キャリアの移動を阻害する結合を低減することができる。
このため、チャネル形成領域を微結晶半導体層５１５ａで形成し、チャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７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半導体層で形成される非晶質半導体を含む層５２９ｃとを設けることで、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、チャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層５２７の間に、錐形状の微結晶半導体領域５０８ａを有する混合領域５１５ｂと、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層で形成される非晶質半導体を含む層５２９ｃとを設けることで、オン電流及び電界効果移動度を高めつつ、オフ電流を低減することが可能である。
図２７に示す不純物半導体層５２７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。なお、薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを形成する場合は、不純物半導体層５２７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、混合領域５１５ｂ、または非晶質半導体を含む層５２９ｃと、配線５２５とがオーミックコンタクトをする場合は、不純物半導体層５２７を形成しなくともよい。
図２７及び図２８に示す薄膜トランジスタは、微結晶半導体層をチャネル形成領域とし、バックチャネル側を非晶質半導体を含む層とすることで、オフ電流を低減すると共に、オン電流及び電界効果移動度を高めることが可能である。また、チャネル形成領域を微結晶半導体層で形成するため、劣化が少なく、電気特性の信頼性が高い。
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）
上記実施の形態２乃至８において、薄膜トランジスタの半導体層に用いることのできる材料の例を説明する。本明細書で開示する液晶表示装置が有する薄膜トランジスタの半導体層に用いられる半導体材料は特に限定されない。
半導体素子が有する半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（アモルファス、以下「ＡＳ」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、或いは実施の形態９で示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法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
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、半導体の材料としてはシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの単体のほかＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＧｅなどのような化合物半導体も用いることができる。
半導体層に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、種々の方法（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると非晶質珪素膜が破壊されてしまうからである。
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
また、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する結晶化工程で、非晶質半導体膜に結晶化を促進する元素（触媒元素、金属元素とも示す）を添加し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長（促進）する元素としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）及び金（Ａｕ）から選ばれた一種又は複数種類を用いることができる。
結晶化を助長する元素を結晶性半導体膜から除去、又は軽減するため、結晶性半導体膜に接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半導体膜を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
また、結晶性半導体膜を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、プラズマ法を用いて、結晶性半導体膜を選択的に基板に形成してもよい。
また半導体層に、酸化物半導体を用いてもよい。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）なども用いることができる。ＺｎＯを半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層をＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、それらの積層などを用い、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層としては、ＩＴＯ、Ａｕ、Ｔｉなどを用いることができる。また、ＺｎＯにＩｎやＧａなどを添加することもできる。
酸化物半導体としてＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。なお、Ｍは、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）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Ｆｅ、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。
酸化物半導体層（ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）膜）としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶膜のかわりに、Ｍを他の金属元素とするＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）膜を用いてもよい。また、酸化物半導体層に適用する酸化物半導体として上記の他にも、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体を適用することができる。上記酸化物半導体に酸化珪素を含ませてもよい。
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）
本実施の形態では、液晶表示装置の一形態を図２５のブロック図及び図２６のタイミングチャートを用いて説明する。
液晶表示装置のブロック図の構成について、図２５に示す。図２５（Ａ）には、表示部１３０１、及び駆動部１３０２の構成について示している。駆動部１３０２は、信号線駆動回路１３０３、走査線駆動回路１３０４などから構成されている。表示部１３０１には、複数の画素１３０５がマトリクス状に配置されている。
図２５（Ａ）において、走査線駆動回路１３０４は、走査線１３０６に走査信号を供給する。また信号線駆動回路１３０３は、信号線１３０８にデータを供給する。この走査線１３０６からの走査信号によって、画素１３０５が走査線１３０６の一行目から順に選択状態となるように走査信号を供給する。
なお図２５（Ａ）において、走査線駆動回路１３０４には、Ｇ１乃至Ｇｎのｎ本の走査線１３０６が接続される。また信号線駆動回路１３０３には、画像の最小単位をＲＧＢ（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の３つの画素で構成する場合を考えたとき、Ｒに対応する信号線ＳＲ１乃至ＳＲｍのｍ本と、Ｇに対応する信号線ＳＧ１乃至信号線ＳＧｍのｍ本と、Ｂに対応するＳＢ１乃至ＳＢｍのｍ本の、計３ｍ本の信号線が接続される。すなわち、図２５（Ｂ）に示すように画素１３０５は、色要素毎に信号線を配設し、各色要素を対応した画素に信号線よりデータを供給することで所望の色を再現することが可能になる。
また、図２６に示すタイミングチャートは、１フレーム期間、行選択期間（液晶表示装置の画素１行のスキャン時間）に応じた期間に走査線１３０６（代表して、Ｇ１、Ｇｎ）を選択するための走査信号、及び信号線１３０８（代表して、ＳＲ１）のデータ信号、について示している。
なお、図２５に示す回路図において、各画素が具備するトランジスタとして、ｎチャネル型トランジスタである場合について想定している。そして、図２６における説明においてもｎチャネル型トランジスタのオンまたはオフを制御する場合の画素の駆動について説明するものである。なお、図２５における回路図においてｐチャネル型トランジスタを用いて作製した場合には、トランジスタのオンまたはオフが同じ動作となるように走査信号の電位を適宜変更すればよい。
図２６のタイミングチャートにおいて、１画面分の画像を表示する期間に相当する１フレーム期間を、画像を見る人が動画表示時の残像感を感じないように少なくとも１／１２０秒（≒８．３ｍｓ）とし（より好ましくは１／２４０秒）、走査線の本数をｎ本として考えると、１／（１２０×ｎ）秒が行選択期間に相当するものとなる。ここで、走査線の本数を２０００本（４０９６×２１６０画素、３８４０×２１６０画素等のいわゆる４ｋ２ｋ映像を想定）を有する液晶表示装置を考えると、配線に起因する信号の遅延等を考慮しない場合には、１／２４００００秒（≒４．２μｓ）が行選択期間に相当する。
ブルー相の液晶素子の電圧印加に対する応答時間（液晶分子の配向を変えるのにかかる時間）は、１ｍｓｅｃ以下である。これに対し、ＶＡ方式の液晶素子の電圧印加に対する応答時間は、オーバードライブ駆動を用いても数ｍｓｅｃ程度である。そのため、ＶＡ方式の液晶素子の動作では、良好な表示の維持を図る上で、応答時間より１フレーム期間の長さが短くならないようにする制約がある。一方、ブルー相の液晶素子を用い、且つＣｕ配線等の低抵抗材料で配線を形成して配線に起因する信号の遅延等を軽減できる本実施の形態の液晶表示装置では、液晶素子の応答時間に十分なマージンが得られると共に、行選択期間で液晶素子に印加した電圧に応じた所望の液晶素子の配向を効率的に得ることができる。
図２５及び図２６に示す液晶表示装置においても、液晶層中に高誘電率の第１の構造体及び第２の構造体を設けることで、第１の電極層及び第２の電極層間に電圧を印加した時、第１の電極層及び第１の構造体と、第２の電極層及び第２の構造体との間に広く電界を形成することができる。
第１の構造体及び第２の構造体を対向する第２の基板に接するように設け、より高い誘電率を有する材料を用いると、液晶層全体に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層全体における液晶分子を応答させることができ、白透過率が向上する。よって白透過率と黒透過率との比であるコントラスト比も高くすることができる。
以上のように、ブルー相を示す液晶層を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
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１２）
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 Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て液晶表示装置に含むものとする。
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は、第１の基板４００１上に形成された薄膜トランジスタ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上に設けられ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２乃至１０に示す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、層間膜４０２１上に薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている画素電極層４０３０が形成され、画素電極層４０３０上に液晶層４００８中に突出して第１の構造体４０３７ａ、４０３７ｂが形成されている。同様に、層間膜４０２１上に共通電極層４０３６も形成され、共通電極層４０３６上に第２の構造体４０３８ａ、４０３８ｂが形成されている。第１の構造体４０３７ａ、４０３７ｂ、第２の構造体４０３８ａ、４０３８ｂはそれぞれ積層構造であり、第２の基板４００６に接して設けられている。
第１の構造体４０３７ａ、４０３７ｂ、第２の構造体４０３８ａ、４０３８ｂはスペーサとしても機能し、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御する。また、スペーサを別途設ける場合、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、また球状のスペーサを用いていても良い。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、液晶層４００８を用いる液晶表示装置は、液晶層４００８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。
液晶素子４０１３は、画素電極層４０３０、共通電極層４０３６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、４０３３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（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
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、ＣＶＤ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及び共通電極層４０３６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及び共通電極層４０３６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４０３６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４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
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、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２６０５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２６０１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１３）
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。
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、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。
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９８８６、ＬＥＤランプ９８９０、入力手段（操作キー９８８５、接続端子９８８７、センサ９８８８（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１００４、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１００２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. 第１の基板と、第２の基板と、液晶層と、第１の構造体と、第２の構造体と、第１の電極層と、第２の電極層と、を有し、
    前記液晶層は、ブルー相を呈することができる液晶材料を有し、
    前記液晶層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、
    前記第１の電極層、前記第２の電極層、前記第１の構造体、及び前記第２の構造体は、前記第１の基板に設けられ、
    前記第１の構造体は、前記第１の電極層上に設けられ、
    前記第２の構造体は、前記第２の電極層上に設けられ、
    前記第１の構造体は、前記液晶層中に突出した領域を有し、
    前記第２の構造体は、前記液晶層中に突出した領域を有し、
    前記第１の構造体の誘電率は、前記液晶層の誘電率より高く、
    前記第２の構造体の誘電率は、前記液晶層の誘電率より高く、
    前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電界を加えることで、前記液晶層の配向を制御することができる機能を有し、
    前記第１の構造体は、柱状の形状、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、又は錐形の先端が丸いドーム状の形状を有し、
    前記第２の構造体は、柱状の形状、錐形の先端が平面である断面が台形の形状、又は錐形の先端が丸いドーム状の形状を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の構造体は、前記第２の基板と接する領域を有し、
    前記第２の構造体は、前記第２の基板と接する領域を有することを特徴とする液晶表示装置。
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