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技術 液晶表示装置

出願人 株式会社半導体エネルギー研究所
発明者 石谷哲二久保田大介
出願日 2019年12月20日 (11ヶ月経過) 出願番号 2019-230702
公開日 2020年3月19日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-042314
状態 未査定
技術分野
  • -
主要キーワード 二重ねじ 共通配線層 設計範囲 酸素ガス流 直径サイズ 低周波電源 付属設備 磁石機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月19日)のものです。
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図面 (18)

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。

概要

背景

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
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、表示装置画素
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。

概要

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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

トランジスタと、前記トランジスタの上方の第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜の上方の有機樹脂膜と、前記有機樹脂膜の上方に設けられ、前記トランジスタと電気的に接続された第1の電極と、前記有機樹脂膜の上方の第2の電極と、前記第1の電極の上方および前記第2の電極の上方の液晶層と、を有する、液晶表示装置

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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
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。

0003

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。

0004

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。

0005

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、表示装置画素
用いることによって、高開口化が可能と言われている。

0006

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。

先行技術

0007

特開2007−123861号公報
特開2007−96055号公報

発明が解決しようとする課題

0008

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。

課題を解決するための手段

0009

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。

0010

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
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
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液晶
示装置を作製可能となる。

0011

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。

0012

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
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
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。

0013

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。

0014

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
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。

0015

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。

0016

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
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
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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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
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。

0021

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。

0022

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
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。

0023

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。

0024

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
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。

0025

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
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名称
を示すものではない。

0026

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

発明の効果

0027

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。

0028

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。

図面の簡単な説明

0029

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。

実施例

0030

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
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。

0031

(実施の形態1)
液晶表示装置を、図1を用いて説明する。

0032

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。

0033

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。

0034

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
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中間電位)近傍でフリ
カーの生じないレベルに設定してもよい。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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
脂としては、感光性、又は非感光性樹脂を用いることができる。感光性の有機樹脂層
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。

0049

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
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。

0050

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。

0051

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。

0052

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
導電性材料を用いることができる。

0053

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。

0054

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
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。

0055

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。

0056

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
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。

0057

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(OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TM
S: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(HMD
S)、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。

0058

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、N2O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Cl2、CF4などを加えた雰囲気で行ってもよい。

0059

本明細書では酸化物半導体としてInMO3(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、InMO3(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。

0060

InMO3(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
ト電圧±20Vにおいて、オンオフ比が109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、In2O3:Ga2O3: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。

0061

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。

0062

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
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。

0063

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。

0064

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
インチのIn、Ga、及びZnを含む酸化物半導体ターゲット(In2O3:Ga2O
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

0065

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、In2O3:Ga2O3: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。

0066

スパッタ法にはスパッタ用電源高周波電源を用いるRFスパッタ法と、DCスパッタ
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。

0067

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。

0068

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。

0069

また、スパッタ法を用いる成膜方法として、成膜中ターゲット物質スパッタガス成分
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。

0070

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。

0071

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(Cl2)、塩化硼素(BCl3)、塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素(CC
l4)など)が好ましい。

0072

また、フッ素を含むガス(フッ素系ガス、例えば四弗化炭素(CF4)、弗化硫黄SF
6)、弗化窒素(NF3)、トリフルオロメタン(CHF3)など)、臭化水素(HBr
)、酸素(O2)、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。

0073

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RI
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
グ装置としては、上部電極接地させ、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。

0074

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。

0075

ウエットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸酢酸硝酸を混ぜた溶液、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。

0076

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、資源を有効活用低コスト化することができる

0077

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。

0078

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
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。

0079

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
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。

0080

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。

0081

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。

0082

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
カル処理は、O2、N2O、酸素を含むN2、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Cl2、CF4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。

0083

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
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。

0084

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。

0085

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。

0086

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
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
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。

0087

なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料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
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。

0088

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。

0089

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。

0090

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。

0091

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。

0092

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。

0093

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。

0094

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。

0095

(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。

0096

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。

0097

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。

0098

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
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。

0099

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。

0100

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。

0101

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。

0102

(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。

0103

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。

0104

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。

0105

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。

0106

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。

0107

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。

0108

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。

0109

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。

0110

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。

0111

(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。

0112

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。

0113

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。

0114

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。

0115

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。

0116

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
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。

0117

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、CV
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。

0118

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。

0119

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。

0120

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。

0121

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。

0122

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。

0123

(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。

0124

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。

0125

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。

0126

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。

0127

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。

0128

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
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。

0129

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。

0130

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。

0131

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。

0132

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。

0133

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。

0134

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
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。

0135

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。

0136

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。

0137

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。

0138

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。

0139

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。

0140

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。

0141

(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。

0142

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。

0143

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。

0144

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。

0145

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。

0146

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。

0147

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。

0148

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。

0149

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。

0150

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。

0151

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。

0152

(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。

0153

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。

0154

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。

0155

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。

0156

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。

0157

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20cm2/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。

0158

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。

0159

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。

0160

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。

0161

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

0162

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。

0163

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。

0164

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。

0165

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。

0166

(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。

0167

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。

0168

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。

0169

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。

0170

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。

0171

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。

0172

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。

0173

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。

0174

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。

0175

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。

0176

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。

0177

(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。

0178

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。

0179

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。

0180

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。

0181

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。

0182

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。

0183

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
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。

0184

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。

0185

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。

0186

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

0187

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。

0188

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
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。

0189

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
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

0190

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。

0191

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
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
フェノンを用いることができる。

0192

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。

0193

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
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。

0194

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。

0195

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

0196

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。

0197

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。

0198

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。

0199

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。

0200

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。

0201

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。

0202

(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。

0203

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。

0204

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

0205

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
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。

0206

液晶表示装置の一形態に相当する液晶表示パネル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。

0207

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
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。

0208

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。

0209

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。

0210

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。

0211

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。

0212

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。

0213

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。

0214

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。

0215

なお図12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。

0216

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。

0217

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。

0218

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。

0219

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。

0220

なお、保護膜は、大気中に浮遊する有機物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。

0221

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。

0222

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
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。

0223

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
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。

0224

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。

0225

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。

0226

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。

0227

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。

0228

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。

0229

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。

0230

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。

0231

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。

0232

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。

0233

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。

0234

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。

0235

(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
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
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
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。

0236

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。

0237

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、チャンネル音量の操作を行うことができ、表示部9603に表示され
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。

0238

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
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。

0239

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
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。

0240

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
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。

0241

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。

0242

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
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。

0243

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。

0244

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。

0245

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。

0246

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。

0247

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。

0248

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。

0249

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
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。

0250

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。

0251

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、表示部に近赤外光発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセン
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。

0252

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。

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