JP6904769B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本明細書等で開示する発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、表示装置および表示装置の作製方法に関する。

なお、本明細書等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す。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置など）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置および電子機器などは、半導体装置と言える場合がある。もしくは、これらは半導体装置を有すると言える場合がある。

液晶表示装置や発光表示装置に代表される表示装置において、軽量化、狭額縁化を達成するための手段の一つとして、画素回路と共に、駆動回路の少なくとも一部を同一基板上に作製することが知られている。更なる狭額縁化を達成するためには駆動回路の縮小が求められている。

また、特に据え置き型の表示装置では、画面サイズが対角３０インチ以上と大型化する傾向にあり、対角６０インチ以上さらには、対角１２０インチ以上の画面サイズも視野に入れた開発が行われている。加えて、画面の解像度も、フルハイビジョン（画素数１９２０×１０８０、または「２Ｋ」などとも言われる。）、ウルトラハイビジョン（画素数３８４０×２１６０、または「４Ｋ」などとも言われる。）、スーパーハイビジョン（画素数７６８０×４３２０、または「８Ｋ」などとも言われる。）と高精細化の傾向にある。

駆動回路はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路で構成することが一般的である。一方で、生産性の向上や狭額縁化を実現するため、ｎチャネル型トランジスタのみ、またはｐチャネル型トランジスタのみで構成する駆動回路も検討されている。このような構成の回路を「単極性回路」ともいう。例えば、特許文献１では、シフトレジスタを単極性回路で構成する技術が開示されている。

また、トランジスタに適用可能な半導体材料として金属酸化物が注目されている。金属酸化物の中には半導体特性を示すものがある。例えば、酸化亜鉛、またはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物などの金属酸化物を用いてトランジスタを作製する技術が特許文献２に開示されている。

特開２００２−０４９３３３号公報 特開２００７−１２３８６１号公報

本発明の一態様は、狭額縁の表示装置を提供することを課題の一つとする。または、表示品位が良好な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、消費電力の少ない表示装置を提供することを課題の一とする。または、生産性の良好な表示装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性が良好な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、上記表示装置を備えた電子機器を提供することを課題の一つとする。または、新規な電子機器を提供することを課題の一つとする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の層と、を有し、第２のトランジスタは、第１のトランジスタと電気的に接続され、第３のトランジスタは、第２のトランジスタと電気的に接続され、第２のトランジスタの半導体層および第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、第２のトランジスタの半導体層は、第１の層と重なる領域を有し、第１の層の熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とする表示装置である。

また、本発明の別の一態様は、複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、容量素子と、第１の層と、を有し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、容量素子の一方の電極は、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、容量素子の他方の電極は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２のトランジスタの半導体層および第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、第２のトランジスタの半導体層は、第１の層と重なる領域を有し、第１の層の熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とする表示装置である。

また、本発明の別の一態様は、複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の層と、第２の層と、を有し、第２のトランジスタは、第１のトランジスタと電気的に接続され、第３のトランジスタは、第２のトランジスタと電気的に接続され、第２のトランジスタの半導体層および第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、第２のトランジスタの半導体層は、第１の層および第２の層と重なる領域を有し、第３のトランジスタの半導体層は、第１の層と重ならず、かつ、第２の層と重なる領域を有し、第１の層の熱伝導率は、第２の層の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする表示装置である。

また、本発明の別の一態様は、複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、容量素子と、第１の層と、第２の層と、を有し、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、容量素子の一方の電極は、第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、容量素子の他方の電極は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２のトランジスタの半導体層および第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、第２のトランジスタの半導体層は、第１の層および第２の層と重なる領域を有し、第３のトランジスタの半導体層は、第１の層と重ならず、かつ、第２の層と重なる領域を有し、第１の層の熱伝導率は、第２の層の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする表示装置である。

第１の層の厚さは、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以上２．０μｍ以下とすればよい。

第１の層は蓄熱層として機能する。例えば、第１の層として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリカーボネイト、またはポリスチレンなどの樹脂材料などを用いることができる。

また、上記金属元素は、インジウム、ガリウム、または亜鉛の少なくとも一であることが好ましい。上記半導体層は、金属酸化物の一種である酸化物半導体であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、狭額縁の表示装置を提供することができる。または、表示品位が良好な表示装置を提供することができる。または、消費電力の少ない表示装置を提供することができる。または、生産性の良好な表示装置を提供することができる。または、信頼性が良好な表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置を提供することができる。または、上記表示装置を備えた電子機器を提供することができる。または、新規な電子機器を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 トランジスタの電気特性を説明する図。 駆動回路部の構成例を説明する図。 出力回路の動作を説明するタイミングチャート。 出力回路の動作を説明する図。 出力回路の動作を説明する図。 表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 画素回路の構成例を説明する図。 画素の構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 電子機器を説明する図。 電子機器を説明する図。 実施例を説明する図。 実施例を説明する図。 実施例を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分また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場合がある。

また、図面などにおいて示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面などに開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理により層やレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、発明の理解を容易とするため、省略して示すことがある。

また、特に上面図（「平面図」ともいう。）や斜視図などにおいて、発明の理解を容易とするため、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。また、一部の隠れ線などの記載を省略する場合がある。

本明細書等において、「第１」、「第２」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において付された序数詞と、特許請求の範囲において付された序数詞が異なる場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。

また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって設けられている場合なども含む。

なお、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが互いに重なる領域、またはチャネルが形成される領域（「チャネル形成領域」ともいう。）における、ソース（ソース領域またはソース電極）とドレイン（ドレイン領域またはドレイン電極）との間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。

チャネル幅とは、例えば、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが互いに重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。

なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅（以下、「実効的なチャネル幅」ともいう。）と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅（以下、「見かけ上のチャネル幅」ともいう。）と、が異なる場合がある。例えば、ゲート電極が半導体層の側面を覆う場合、実効的なチャネル幅が、見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつゲート電極が半導体の側面を覆うトランジスタでは、半導体の側面に形成されるチャネル形成領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、見かけ上のチャネル幅よりも、実効的なチャネル幅の方が大きくなる。

このような場合、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。

そこで、本明細書では、見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅（ＳＣＷ：Ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｗｉｄｔｈ）」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面ＴＥＭ像などを解析することなどによって、値を決定することができる。

なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。

また、本明細書等において、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、その後にエッチング工程（除去工程）を行う場合は、特段の説明がない限り、当該レジストマスクは、エッチング工程終了後に除去するものとする。

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域またはソース電極）の間にチャネル領域を有しており、チャネル形成領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。

また、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、エンハンスメント型（ノーマリーオフ型）の電界効果トランジスタとする。また、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、ｎチャネル型のトランジスタとする。よって、そのしきい値電圧（「Ｖｔｈ」ともいう。）は、特に断りがない場合、０Ｖよりも大きいものとする。

なお、本明細書等において、バックゲートを有するトランジスタのＶｔｈとは、特に断りがない場合、バックゲートの電位をソースまたはゲートと同電位としたときのＶｔｈをいう。

また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流（「Ｉｄ」ともいう。）をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ソースを基準とした時のゲートとソースの間の電位差（「ゲート電圧」または「Ｖｇ」ともいう。）がしきい値電圧よりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、Ｖｇがしきい値電圧よりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ＶｇがＶｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。

トランジスタのオフ電流は、Ｖｇに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。

一例として、Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^−９Ａであり、Ｖｇが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^−１３Ａであり、Ｖｇが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^−１９Ａであり、Ｖｇが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇが−０．５Ｖにおいて、または、Ｖｇが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０^−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０^−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０^−２２Ａ以下となるＶｇが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０^−２２Ａ以下である、と言う場合がある。

トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温（ＲＴ：Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、６０℃、８５℃、９５℃、または１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃以上３５℃以下の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、ＲＴ、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃以上３５℃以下の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇの値が存在することを指す場合がある。

トランジスタのオフ電流は、ソースを基準とした時のドレインとソースの間の電圧（以下、「Ｖｄ」ともいう。）に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、または２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるＶｄ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇの値が存在することを指す場合がある。

上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。

また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。

また、本明細書等において、高電源電位ＶＤＤ（以下、単に「ＶＤＤ」または「Ｈ電位」ともいう。）とは、低電源電位ＶＳＳよりも高い電位の電源電位を示す。また、低電源電位ＶＳＳ（以下、単に「ＶＳＳ」または「Ｌ電位」ともいう。）とは、高電源電位ＶＤＤよりも低い電位の電源電位を示す。また、接地電位をＶＤＤまたはＶＳＳとして用いることもできる。例えばＶＤＤが接地電位の場合には、ＶＳＳは接地電位より低い電位であり、ＶＳＳが接地電位の場合には、ＶＤＤは接地電位より高い電位である。

また、一般に「電圧」とは、ある電位と基準の電位（例えば、接地電位（ＧＮＤ電位）またはソース電位など）との電位差のことを示す場合が多い。また、「電位」は相対的なものであり、基準となる電位によって配線等に与える電位が変化する場合がある。よって「電圧」と「電位」は互いに言い換えることが可能な場合がある。なお、本明細書等では、明示される場合を除き、ＶＳＳを基準の電位とする。

なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して設けられている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。

また、本明細書において、「平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」および「直交」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。

なお、本明細書等において、計数値および計量値に関して「同一」、「同じ」、「等しい」または「均一」（これらの同意語を含む）などと言う場合は、明示されている場合を除き、プラスマイナス２０％の誤差を含むものとする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置１００について、図面を用いて説明する。

＜表示装置の構成例＞
図１（Ａ）は、ＦＰＣ１４５（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）が接続された表示装置１００の正面図である。図１（Ｂ）は、表示装置１００の構成を説明するブロック図である。図２および図３は、ともに、図１（Ａ）にＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位に相当する断面概略図である。図２および図３は、駆動回路部１０４ａの一部と、表示部１０２の一部を示している。また、図２は表示素子として液晶素子を用いる液晶表示装置の一例を示している。図２に示す表示装置１００は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードで動作する液晶素子を例示している。また、図３は表示素子として発光素子を用いる発光表示装置の一例を示している。

表示装置１００は、表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、駆動回路部１０４ｂ、および駆動回路部１０３を有する。駆動回路部１０４ａおよび駆動回路部１０４ｂは、例えば走査線駆動回路として機能できる。また、駆動回路部１０３は、例えば信号線駆動回路として機能できる。なお、駆動回路部１０４ａ、および駆動回路部１０４ｂは、どちらか一方のみを設けて、他方を設けなくてもよい。また、表示部１０２を挟んで駆動回路部１０３と向き合う位置に、何らかの回路を設けてもよい。

なお、駆動回路部１０４ａ、駆動回路部１０４ｂ、および駆動回路部１０３の総称として、「駆動回路」、「周辺回路」または「周辺駆動回路」という場合がある。

また、表示装置１００は、各々が略平行に配設され、且つ、駆動回路部１０４ａ、および／または駆動回路部１０４ｂによって電位が制御されるｎ本（ｎは２以上の整数）の配線１６２と、各々が略平行に配設され、且つ、駆動回路部１０３によって電位が制御されるｍ本（ｍは２以上の整数）の配線１６３と、を有する。さらに、表示部１０２はｎ行ｍ列のマトリクス状に配設された複数の画素１１０を有する。画素１１０は、画素回路および表示素子を有する。

ｉ行目（ｉは１以上ｎ以下の整数）に配置された複数の画素１１０は、ｉ本目の配線１６２と電気的に接続される。ｊ列目（ｊは１以上ｍ以下の整数）に配置された複数の画素１１０は、ｊ本目の配線１６３と電気的に接続される。なお、本明細書等では、ｉ本目の配線１６２を配線１６２＿ｉと記す。また、本明細書等では、ｊ本目の配線１６３を配線１６３＿ｊと記す。

表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、駆動回路部１０４ｂ、および駆動回路部１０３は、第１の基板１０１上に設けられている。また、表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、および駆動回路部１０４ｂを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、および駆動回路部１０４ｂの上に第２の基板１０６が設けられている。よって表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、および駆動回路部１０４ｂは、第１の基板１０１とシール材１０５と第２の基板１０６とによって、表示素子と共に封止されている。

また、駆動回路部１０３は、別途用意された基板上に単結晶半導体または多結晶半導体で形成されている。駆動回路部１０３は、第１の基板１０１上のシール材１０５によって囲まれている領域とは異なる領域に実装されている。表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、駆動回路部１０４ｂ、および駆動回路部１０３に与えられる各種信号および電位は、ＦＰＣ１４５から供給されている。

なお、駆動回路部１０３の接続方法は、特に限定されるものではなく、ワイヤボンディング、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）法、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）法などを用いることができる。図１（Ａ）は、ＣＯＧ法により駆動回路部１０３を実装する例である。

また、本明細書などにおいて、表示装置とは、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場合がある。

〔断面構成例〕
表示装置１００は電極１４３を有しており、電極１４３はＦＰＣ１４５が有する端子と異方性導電層１４４を介して、電気的に接続されている（図２および図３参照。）。また、電極１４３は、電極１４２を介して配線１４１と電気的に接続されている。

電極１４３は、第１の電極層１１７を形成した導電層の他の一部で形成される。電極１４２は、トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６のソース電極およびドレイン電極を形成した導電層の他の一部で形成される。配線１４１は、トランジスタ１１２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６のゲート電極を形成した導電層の他の一部で形成される。

表示部１０２、駆動回路部１０４ａ、および駆動回路部１０４ｂは、それぞれが複数のトランジスタを有する。図２では、表示部１０２に含まれるトランジスタ１１２と、駆動回路部１０４ａに含まれるトランジスタ１１４およびトランジスタ１３６と、を例示している。図３では、表示部１０２に含まれるトランジスタ１７２およびトランジスタ１１２と、駆動回路部１０４ａに含まれるトランジスタ１１４およびトランジスタ１３６と、を例示している。なお、本実施の形態では、トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６としてトップゲート型のトランジスタを例示している。

また、図２では、トランジスタ１１２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６上に、絶縁層１４９、絶縁層１１５、および絶縁層１１６が設けられている。図３では、トランジスタ１７２、トランジスタ１１２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６上に、絶縁層１４９、絶縁層１１５、および絶縁層１１６が設けられ、絶縁層１１６の上に隔壁１３２が設けられている。

また、トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６は、絶縁層１４６上に設けられている。加えて、トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、トランジスタ１１４、およびトランジスタ１３６は、絶縁層１４６上に形成された電極１４７を有し、電極１４７上に絶縁層１１１が形成されている。電極１４７はバックゲート電極として機能することができる。表示装置１００に用いるトランジスタの構造は、トップゲート型に限らずボトムゲート型であってもよい。なお、本発明の一態様に用いることができるトランジスタの構造については、別途詳細に説明する。

また、トランジスタ１１４と基板１０１の間に絶縁層１６１が形成されている。絶縁層１６１は蓄熱層として機能する。

また、図２および図３に示す表示装置は、容量素子１１３を有する。容量素子１１３は、トランジスタ１１２のゲート電極を形成した導電層と同じ導電層の他の一部で形成された電極と、電極１４８が、絶縁層１１１介して重なる領域を有する。電極１４８は、電極１４７を形成した導電層の他の一部で形成されている。

一般に、表示装置の画素部に設けられる容量素子の容量は、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。容量素子の容量は、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。

例えば、金属酸化物の一種である酸化物半導体のバンドギャップは２ｅＶ以上あるため、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタ（「ＯＳトランジスタ」ともいう。）は、オフ電流を極めて小さくすることができる。具体的には、ソースとドレイン間の電圧が３．５Ｖ、室温（２５℃）下において、チャネル幅１μｍ当たりのオフ電流を１×１０^−２０Ａ未満、１×１０^−２２Ａ未満、あるいは１×１０^−２４Ａ未満とすることができる。すなわち、オンオフ比を２０桁以上１５０桁以下とすることができる。

例えば、液晶表示装置の画素部にＯＳトランジスタを用いることにより、容量素子１１３の容量を、液晶容量に対して１／３以下、さらには１／５以下とすることができる。また、ＯＳトランジスタを用いることにより、容量素子１１３の形成を省略することもできる。

図２において、表示部１０２に設けられたトランジスタ１１２は表示素子と電気的に接続する。また、図３において、表示部１０２に設けられたトランジスタ１７２は表示素子と電気的に接続する。

〔液晶表示装置の断面構成例〕
前述した通り、図２は表示素子として液晶素子１２１を用いた液晶表示装置の一例を示している。図２において、液晶素子１２１は、第１の電極層１１７、第２の電極層１１８、および液晶層１２４を含む。なお、液晶層１２４を挟持するように、絶縁層１２２および絶縁層１２３が設けられている。絶縁層１２２および絶縁層１２３は、配向膜として機能する。第２の電極層１１８は絶縁層１１６の上に設けられている。第２の電極層１１８は、絶縁層１１９を介して第１の電極層１１７と互いに重なる領域を有する。

またスペーサ１２５は絶縁層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、絶縁層１２２と絶縁層１２３との間隔（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお、スペーサ１２５として、球状のスペーサを用いても良い。

また、必要に応じて、ブラックマトリクス（遮光層）、着色層（カラーフィルタ）、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などを適宜設けてもよい。例えば、偏光基板および位相差基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。また、上記バックライト、およびサイドライトとして、マイクロＬＥＤなどを用いても良い。

図２に示す表示装置１００では、第２の基板１０６と第２の絶縁層１２３の間に、遮光層１５１、着色層１５２、および絶縁層１５３が設けられている。

遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。

着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。遮光層および着色層の形成方法は、前述した各層の形成方法と同様に行なえばよい。例えば、インクジェット法などで行なってもよい。

〔発光表示装置の断面構成例〕
また、前述した通り、図３は表示素子としてエレクトロルミネッセンスを利用する発光素子（「ＥＬ素子」ともいう。）を用いた発光表示装置の一例を示している。ＥＬ素子は、一対の電極の間に発光性の化合物を含む層（「ＥＬ層」ともいう。）を有する。一対の電極間に、ＥＬ素子の閾値電圧よりも大きい電位差を生じさせると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。

また、ＥＬ素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。

有機ＥＬ素子は、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔がそれぞれＥＬ層に注入される。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。

なお、ＥＬ層は、発光性の化合物以外に、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）などを有していてもよい。

ＥＬ層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法などの方法で形成することができる。

無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。

発光素子は発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透明であればよい。そして、基板上にトランジスタおよび発光素子を形成し、当該基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出（トップエミッション）構造や、基板側の面から発光を取り出す下面射出（ボトムエミッション）構造や、両面から発光を取り出す両面射出（デュアルエミッション）構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用することができる。

表示素子である発光素子１３１は、表示部１０２に設けられたトランジスタ１７２と電気的に接続している。なお発光素子１３１の構成は、第１の電極層１１７、発光層１３３、第２の電極層１１８の積層構造であるが、この構成に限定されない。発光素子１３１から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子１３１の構成は適宜変えることができる。

隔壁１３２は、有機絶縁材料、または無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第１の電極層１１７上に開口部を形成し、その開口部の側面が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。

発光層１３３は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。

発光素子１３１の発光色は、発光層１３３を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などに変化させることができる。

カラー表示を実現する方法としては、発光色が白色の発光素子１３１と着色層を組み合わせて行う方法と、画素毎に発光色の異なる発光素子１３１を設ける方法がある。前者の方法は後者の方法よりも生産性が高い。一方、後者の方法では画素毎に発光層１３３を作り分ける必要があるため、前者の方法よりも生産性が劣る。ただし、後者の方法では、前者の方法よりも色純度の高い発光色を得ることができる。後者の方法に加えて、発光素子１３１にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。

なお、発光層１３３は、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。

発光素子１３１に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極層１１８および隔壁１３２上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などを形成することができる。また、第１の基板１０１、第２の基板１０６、およびシール材１０５によって封止された空間には充填材１３５が設けられ密封されている。このように、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。

充填材１３５としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などを用いることができる。また、充填材１３５に乾燥剤が含まれていてもよい。

シール材１０５には、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。また、シール材１０５に乾燥剤が含まれていてもよい。

また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、または円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板または円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。

また、発光素子をマイクロキャビティ構造とすることで、色純度の高い光を取り出すことができる。また、マイクロキャビティ構造とカラーフィルタを組み合わせることで、映り込みが低減し、表示画像の視認性を高めることができる。

表示素子に電圧を印加する第１の電極層および第２の電極層（画素電極層、共通電極層、対向電極層などともいう）においては、取り出す光の方向、電極層が設けられる場所、および電極層のパターン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。

第１の電極層１１７、第２の電極層１１８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、インジウム錫酸化物、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１１７および第２の電極層１１８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）などの金属、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。

また、第１の電極層１１７および第２の電極層１１８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。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、または、アニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。

〔構成材料について〕
本発明の一態様の表示装置または半導体装置に用いることができる材料などについて説明しておく。

［基板］
基板に用いる材料に大きな制限はない。目的に応じて、透光性の有無や加熱処理に耐えうる程度の耐熱性などを勘案して決定すればよい。例えば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、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いることができる。また、半導体基板、可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどを用いてもよい。

半導体基板としては、例えば、シリコン、もしくはゲルマニウムなどを材料とした単体半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、もしくは酸化ガリウムを材料とした化合物半導体基板などがある。また、半導体基板は、単結晶半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよい。

また、基板として、例えば、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の面積が大きなガラス基板を用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。また、基板が大型化されることで、１枚の基板からより多くの表示装置を生産でき、生産コストを削減することができる。

なお、表示装置１００の可撓性を高めるため、基板として可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどを用いてもよい。

可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバーなどを用いることができる。

基板として上記材料を用いることにより、軽量な表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、衝撃に強い表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、破損しにくい表示装置を提供することができる。

基板に用いる可撓性基板は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。基板に用いる可撓性基板は、例えば、線膨張率が１×１０^−３／Ｋ以下、５×１０^−５／Ｋ以下、または１×１０^−５／Ｋ以下である材質を用いればよい。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可撓性基板として好適である。

［導電層］
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）等から選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金、または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。導電性材料の形成方法は特に限定されず、蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法などの各種形成方法を用いることができる。

また、導電性材料として、Ｃｕ−Ｘ合金（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）を適用してもよい。Ｃｕ−Ｘ合金で形成した層は、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。また、導電性材料として、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数の元素を含むアルミニウム合金を用いてもよい。

また、導電層に用いることのできる導電性材料として、インジウム錫酸化物、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、酸素を有する導電性材料を用いることもできる。また、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステンなどの、窒素を含む導電性材料を用いることもできる。また、導電層を、酸素を有する導電性材料、窒素を含む導電性材料、前述した金属元素を含む材料を適宜組み合わせた積層構造とすることもできる。

例えば、導電層を、シリコンを含むアルミニウム層の単層構造、アルミニウム層上にチタン層を積層する二層構造、窒化チタン層上にチタン層を積層する二層構造、窒化チタン層上にタングステン層を積層する二層構造、窒化タンタル層上にタングステン層を積層する二層構造、チタン層と、そのチタン層上にアルミニウム層を積層し、さらにその上にチタン層を積層する三層構造としてもよい。

また、上記の導電性材料で形成される導電層を複数積層して用いてもよい。例えば、導電層を前述した金属元素を含む材料と酸素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料、酸素を含む導電性材料、および窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造としてもよい。

例えば、導電層を、インジウムまたは亜鉛の少なくとも一方と酸素とを含む導電層上に、銅を含む導電層を積層し、さらにその上にインジウムまたは亜鉛の少なくとも一方と酸素とを含む導電層を積層する三層構造としてもよい。この場合、銅を含む導電層の側面もインジウムまたは亜鉛の少なくとも一方と酸素とを含む導電層で覆うことが好ましい。また、例えば、導電層としてインジウムまたは亜鉛の少なくとも一方と酸素とを含む導電層を複数積層して用いてもよい。

［絶縁層］
各絶縁層は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、アルミニウムシリケートなどから選ばれた材料を、単層でまたは積層して用いる。また、酸化物材料、窒化物材料、酸化窒化物材料、窒化酸化物材料のうち、複数の材料を混合した材料を用いてもよい。

なお、本明細書などにおいて、窒化酸化物とは、酸素よりも窒素の含有量が多い化合物をいう。また、酸化窒化物とは、窒素よりも酸素の含有量が多い化合物をいう。なお、各元素の含有量は、例えば、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等を用いて測定することができる。

特に絶縁層１４６および絶縁層１４９は、不純物が透過しにくい絶縁性材料を用いて形成することが好ましい。例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、ハフニウムまたはタンタルを含む絶縁材料を、単層で、または積層で用いればよい。不純物が透過しにくい絶縁性材料の一例として、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、窒化シリコンなどを挙げることができる。

絶縁層１４６に不純物が透過しにくい絶縁性材料を用いることで、基板１０１側からの不純物の拡散を抑制し、トランジスタの信頼性を高めることができる。絶縁層１４９に不純物が透過しにくい絶縁性材料を用いることで、絶縁層１４９よりも上側からの不純物の拡散を抑制し、トランジスタの信頼性を高めることができる。

また、絶縁層として平坦化層として機能できる絶縁層を用いてもよい。平坦化層として機能できる絶縁層としては、ポリイミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の、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層を複数積層してもよい。

なお、シロキサン樹脂とは、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。

また、絶縁層などの表面にＣＭＰ処理を行なってもよい。ＣＭＰ処理を行うことにより、試料表面の凹凸を低減し、この後形成される絶縁層や導電層の被覆性を高めることができる。

［半導体層］
トランジスタの半導体層に用いる半導体材料としては、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。

また、例えば、トランジスタの半導体層に用いる半導体材料として、シリコンや、ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、金属酸化物、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体などを用いることができる。

例えば、トランジスタに用いる半導体材料として、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）を用いることができる。特に、非晶質シリコンは、量産性に優れ、大きな面積の基板に設けることも容易である。なお、一般に、トランジスタに用いる非晶質シリコンは水素を多く含む。このため、水素を多く含む非晶質シリコンを「水素化アモルファスシリコン」または「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と言う場合がある。また、アモルファスシリコンは、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、作製工程中の最高温度を下げることができる。よって、基板、導電層、および絶縁層などに、耐熱性の低い材料を用いることができる。

また、トランジスタに用いる半導体材料として、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどの結晶性を有するシリコンを用いることもできる。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。

また、トランジスタに用いる半導体材料として、金属酸化物の一種である酸化物半導体を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などを用いることができる。酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高い電界効果移動度と高い信頼性が実現できる。また、酸化物半導体は量産性に優れ、大きな面積の基板に設けることも容易である。

また、金属酸化物の一種である酸化物半導体はシリコンよりもバンドギャップが広く、キャリア密度が低いため、トランジスタの半導体層に用いることが好ましい。トランジスタの半導体層に酸化物半導体を用いると、トランジスタのオフ状態におけるソースとドレインの間に流れる電流を低減できるため好ましい。

金属酸化物の一種である酸化物半導体は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく。３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

金属酸化物の一種である酸化物半導体は、例えば少なくともインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される材料を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。

スタビライザーとしては、上記Ｍで記載の金属を含め、例えば、ガリウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、またはジルコニウム等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等がある。

半導体層を構成する金属酸化物として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。

なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

なお、トランジスタの半導体層に用いることができる金属酸化物については、他の実施の形態で詳細に説明する。

［各層の形成方法］
絶縁層、半導体層、電極や配線を形成するための導電層などは、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を用いてもよい。

また、表示装置を構成する絶縁層、半導体層、電極や配線を形成するための導電層などは、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成してもよい。

ＰＥＣＶＤ法は、比較的低温で高品質の膜が得られる。ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＤ法、または熱ＣＶＤ法などの、成膜時にプラズマを用いない成膜方法を用いると、被形成面にダメージが生じにくい。例えば、半導体装置に含まれる配線、電極、素子（トランジスタ、容量素子など）などは、プラズマから電荷を受け取ることでチャージアップする場合がある。このとき、蓄積した電荷によって、半導体装置に含まれる配線、電極、素子などが破壊される場合がある。一方、プラズマを用いない成膜方法の場合、こういったプラズマダメージが生じないため、半導体装置の歩留まりを高くすることができる。また、成膜中のプラズマダメージが生じないため、欠陥の少ない膜が得られる。

ＣＶＤ法およびＡＬＤ法は、ターゲットなどから放出される粒子が堆積する成膜方法とは異なり、被処理物の表面における反応により膜が形成される成膜方法である。したがって、被処理物の形状の影響を受けにくく、良好な段差被覆性を有する成膜方法である。特に、ＡＬＤ法は、優れた段差被覆性と、優れた厚さの均一性を有するため、アスペクト比の高い開口部の表面を被覆する場合などに好適である。ただし、ＡＬＤ法は、比較的成膜速度が遅いため、成膜速度の速いＣＶＤ法などの他の成膜方法と組み合わせて用いることが好ましい場合もある。

ＣＶＤ法およびＡＬＤ法は、原料ガスの流量比によって、得られる膜の組成を制御することができる。例えば、ＣＶＤ法およびＡＬＤ法では、原料ガスの流量比によって、任意の組成の膜を成膜することができる。また、例えば、ＣＶＤ法およびＡＬＤ法では、成膜しながら原料ガスの流量比を変化させることによって、組成が連続的に変化した膜を成膜することができる。原料ガスの流量比を変化させながら成膜する場合、複数の成膜室を用いて成膜する場合と比べて、搬送や圧力調整に掛かる時間の分、成膜に掛かる時間を短くすることができる。したがって、半導体装置の生産性を高めることができる場合がある。

表示装置を構成する層（薄膜）を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の層を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより層を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい層（薄膜）上にレジストマスクを形成して、レジストマスクをマスクとして用いて、当該層（薄膜）の一部を選択的に除去し、その後レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する層を成膜した後に、露光、現像を行って、当該層を所望の形状に加工する方法と、がある。

フォトリソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外光やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。

層（薄膜）の除去（エッチング）には、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。また、これらのエッチング方法を組み合わせて用いてもよい。

〔トランジスタの電気特性〕
図４（Ａ）および図４（Ｂ）に、トランジスタの電気特性の１つであるＩｄ−Ｖｇ特性の一例を示す。Ｉｄ−Ｖｇ特性は、Ｖｇの変化に対するＩｄの変化を示す。図４（Ａ）および（Ｂ）の横軸は、ゲート電圧（Ｖｇ）をリニアスケールで示している。また、図４（Ａ）および（Ｂ）の縦軸は、ドレイン電流（Ｉｄ）をログスケールで示している。

図４（Ａ）は、ＯＳトランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性を示している。図４（Ｂ）は、チャネルが形成される半導体層にシリコンを用いたトランジスタ（「Ｓｉトランジスタ」ともいう。）のＩｄ−Ｖｇ特性を示している。なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、どちらもｎチャネル型トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性である。

図４（Ａ）に示すように、ＯＳトランジスタは高温下の動作においてもオフ電流が増加しにくい。また、ＯＳトランジスタは、温度の上昇と共にオン電流が増加する。よって、電界効果移動度が上昇する。一方で、図４（Ｂ）に示すように、Ｓｉトランジスタは、温度の上昇と共に、オフ電流が増加する。また、Ｓｉトランジスタは、温度の上昇と共にオン電流が低下する。よって、電界効果移動度が低下する。

また、トランジスタにドレイン電流が流れると、ジュール熱が生じる（自己発熱）。そこで、ＯＳトランジスタと蓄熱層を重ねて設けることで、特別な加熱手段などを用いることなくＯＳトランジスタのオン電流および電界効果移動度を高めることができる。

〔駆動回路部の一例〕
駆動回路部の一例として、駆動回路部１０４ａの構成例について説明する。図５（Ａ）は、駆動回路部１０４ａの構成例を説明するためのブロック図である。本実施の形態では、駆動回路部１０４ａを単極性回路で構成した場合について説明する。また、駆動回路部１０４ａに含まれるトランジスタは、ｎチャネル型トランジスタとする。

駆動回路部１０４ａは、ｎ個のパルス出力回路１８４を有する。本明細書等では、１段目のパルス出力回路１８４を「パルス出力回路１８４_＿１」と記し、ｎ段目のパルス出力回路１８４を「パルス出力回路１８４＿ｎ」と記す。また、ｉ段目のパルス出力回路１８４を「パルス出力回路１８４_＿ｉ」と記す。なお、パルス出力回路１８４が有する端子や出力信号ＯＵＴなどについても上記と同様に記す場合がある。例えば、パルス出力回路１８４＿ｉの出力信号ＯＵＴを「出力信号ＯＵＴ＿ｉ」と記す場合がある。

また、駆動回路部１０４ａは、第１のクロック信号ＣＬＫ１が供給される配線９０１、第２のクロック信号ＣＬＫ２が供給される配線９０２、第３のクロック信号ＣＬＫ３が供給される配線９０３、第４のクロック信号ＣＬＫ４が供給される配線９０４、およびスタート信号が供給される配線９０５を有している。

クロック信号は、一定の間隔でＨ電位とＬ電位に変化する信号であり、第１のクロック信号ＣＬＫ１乃至第４のクロック信号ＣＬＫ４は、順に１／４周期分遅延している。駆動回路部１０４ａは、第１のクロック信号ＣＬＫ１乃至第４のクロック信号ＣＬＫ４を利用して、パルス出力回路の制御等を行う。なお、駆動回路部に用いるクロック信号の数は４つに限定されない。

図５（Ｂ）に、ｉ段目のパルス出力回路１８４＿ｉの構成例を示す。パルス出力回路１８４＿ｉは、制御回路１８５＿ｉと、出力回路１８６＿ｉとを有する。

［制御回路１８５］
制御回路１８５＿ｉは、端子９１１乃至端子９１９を有している。端子９１１は配線９０１と電気的に接続され、端子９１２は配線９０２と電気的に接続され、端子９１３は配線９０３と電気的に接続され、端子９１４は配線９０４と電気的に接続されている。

制御回路１８５＿ｉの端子９１５には、配線９０５を介してスタート信号ＳＰが供給される。また、制御回路１８５＿ｉの端子９１５は、制御回路１８５＿ｉ−１（ｉ−１段目の制御回路１８５。この場合、ｉは２以上ｎ以下の整数。）の端子９１６と電気的に接続されている。また、制御回路１８５＿ｉの端子９１６は、制御回路１８５＿ｉ＋１（この場合、ｉは１以上ｎ未満の整数。）の端子９１５と電気的に接続されている。

制御回路１８５は、端子９１１乃至端子９１５に入力された信号に応じて、出力回路１８６の動作を制御する機能を有する。

［出力回路１８６］
出力回路１８６＿ｉは、トランジスタ１１４、トランジスタ１３４、トランジスタ１３６、トランジスタ１２６、および容量素子１２８を有する。トランジスタ１１４のソースまたはドレインの一方は端子９１７と電気的に接続され、他方はノード１２７と電気的に接続される。トランジスタ１１４のゲートはノード１２９と電気的に接続される。トランジスタ１１４のソースまたはドレインの一方はＶＤＤ（Ｈ電位）が供給され、他方はノード１２９と電気的に接続される。トランジスタ１３４のゲートは端子９１８と電気的に接続される。トランジスタ１３６のソースまたはドレインの一方はノード１２９と電気的に接続され、他方はＶＳＳ（Ｌ電位）が供給される。トランジスタ１３６のゲートは端子９１９と電気的に接続される。トランジスタ１２６のソースまたはドレインの一方はノード１２７と電気的に接続され、他方はＶＳＳが供給される。トランジスタ１２６のゲートは端子９１９と電気的に接続される。容量素子１２８の一方の電極はノード１２９と電気的に接続され、他方の電極はノード１２７と電気的に接続される。ノード１２７は配線１６２＿ｉと電気的に接続される。

〔駆動回路に用いるトランジスタ〕
トランジスタ１１４は、配線１６２に接続するすべての画素１１０に選択信号を供給する機能を有する。また、表示部の大型化や高精細化は、配線１６２の配線抵抗の増大や寄生容量の増大などを生じやすい。配線抵抗の増大や寄生容量の増大などは、配線終端への信号伝達の遅れ、信号波形のなまりなどを引き起こし、表示品位の低下の一因となる。このため、トランジスタ１１４のオン電流を多くする必要がある。

オン電流を多くするためトランジスタ１１４のチャネル幅を大きくすると、トランジスタ１１４の占有面積が増加する。また、トランジスタ１１４のチャネル幅を大きくするとゲート容量も増加するため、容量素子１２８の容量値も多くする必要がある。すなわち、容量素子１２８の占有面積も多くする必要がある。

トランジスタ１１４にＯＳトランジスタを用いて、かつ、蓄熱層として機能する絶縁層１６１とトランジスタ１１４の半導体層を重ねて設けることで、トランジスタ１１４の占有面積を増やすことなく、電界効果移動度の増加（オン電流の増加）を実現することができる。

絶縁層１６１は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料よりも、熱伝導率が小さい材料を用いて形成する。具体的には、絶縁層１６１として２０℃での熱伝導率（単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）が０．０５以上１未満、好ましくは０．０５以上０．５未満の材料を用いる。例えば、絶縁層１６１として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリカーボネイト、またはポリスチレンなどの樹脂材料などを用いることができる。なお、絶縁層１６１として用いる材料は、樹脂材料に限定されるものではない。例えば、多孔質化などの手法により、熱伝導率を小さくした無機材料を絶縁層１６１として用いてもよい。

また、単極性回路では、確実にＨ電位を出力するために「ブートストラップ動作」が行なわれる。出力回路１８６＿ｉでブートストラップ動作を実現するためには、ノード１２９をフローティング状態にする必要がある。このため、ノード１２９に電位（電荷）を供給するトランジスタ１３４およびトランジスタ１３６のオフ電流は少ないことが好ましい。よって、トランジスタ１３４およびトランジスタ１３６として、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。

また、出力回路１８６＿ｉに含まれるトランジスタは、原理的にＶｇがマイナスにならない。よって、トランジスタ１３４およびトランジスタ１３６では、Ｖｇが０Ｖの時のドレイン電流（「Ｉｃｕｔ」ともいう。）が少ないことが重要である。なお、出力回路１８６＿ｉの動作について、後ほど説明する。

また、図４（Ａ）に示すように、Ｉｃｕｔは、トランジスタの温度上昇とともに増加する傾向がある。よって、トランジスタ１３４およびトランジスタ１３６には蓄熱層を設けないことが好ましい。

求められるトランジスタの電気特性に応じて、蓄熱層として機能する絶縁層１６１の有無を決定することで、周辺駆動回路の性能を維持または向上しつつ、表示装置の狭額縁化を実現できる。

また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回路を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。

〔出力回路１８６の動作〕
出力回路１８６＿ｉの動作について、図６乃至図８を用いて説明しておく。図６は、出力回路１８６＿ｉの動作を説明するタイミングチャートである。図６は、端子９１７乃至端子９１９、ノード１２９、および配線１６２＿ｉの電位変化を示している。なお、端子９１７にはクロック信号ＣＬＫが供給される。例えば、第１のクロック信号ＣＬＫ１が供給される。

［期間９５０（図７（Ａ）参照。）］
期間９５０において、端子９１７および端子９１８にはＬ電位が供給され、端子９１９にはＨ電位が供給される。よって、トランジスタ１１４およびトランジスタ１３４はオフ状態であり、トランジスタ１２６およびトランジスタ１３６はオン状態である。ノード１２９にはトランジスタ１３６を介してＬ電位が供給される。ノード１２７にはトランジスタ１２６を介してＬ電位が供給される。よって、配線１６２＿ｉにＬ電位が供給される。

［期間９５１（図７（Ｂ）参照。）］
期間９５１において、端子９１８にＨ電位が供給され、端子９１９にＬ電位が供給される。すると、トランジスタ１３４がオン状態となり、トランジスタ１２６およびトランジスタ１３６がオフ状態となる。

ノード１２９にはトランジスタ１３４を介してＨ電位が供給される。ここで、トランジスタ１３４はｎチャネル型のトランジスタであるため、ノード１２９の電位はＨ電位からＶｔｈ分低い電位となる。また、トランジスタ１１４がオン状態となり、端子９１７の電位がノード１２７に供給される。ただし、端子９１７の電位はＬ電位であるため、ノード１２７の電位はＬ電位のままである。

［期間９５２（図８（Ａ）参照。）］
期間９５２において、端子９１８にＬ電位が供給される。すると、トランジスタ１３４がオフ状態となる。ここで、トランジスタ１３６はオフ状態であるため、ノード１２９がフローティング状態となる。

［期間９５３（図８（Ｂ）参照。）］
期間９５２において、端子９１７にＨ電位が供給される。ノード１２７にはトランジスタ１３４を介してＨ電位が供給される。この時、容量素子１２８を設けていない場合は、ノード１２７の電位はＨ電位からＶｔｈ分低い電位となり、配線１６２＿ｉへの電位供給が不足する。このような現象を「しきい値落ち現象」という。

ノード１２７とノード１２９の間に容量素子１２８を設けることで、ノード１２７の電位上昇と連動して、フローティング状態であるノード１２９の電位を上昇させることができる。よって、トランジスタ１１４のＶｇを、Ｈ電位＋Ｖｔｈ以上とすることができる。このような動作を「ブートストラップ動作」ともいう。また、容量素子１２８を「ブートストラップ容量」ともいう。

ブートストラップ動作によって、ノード１２９の電位は２×Ｈ電位−Ｖｔｈまで上昇する。単極性回路では、しきい値落ち現象による出力電圧の減衰が生じやすい。しかしながら、ブートストラップ動作によって、しきい値落ち現象を防ぎ、配線１６２＿ｉへＨ電位を確実に供給することができる。

〔表示装置の変形例〕
続いて、図２および図３に示した液晶表示装置の変形例について説明する。説明の繰り返しを低減するため、主に、図２および図３に示した液晶表示装置と異なる点について説明する。

［変形例１］
図９は、図２に示した液晶表示装置の変形例を説明する図である。図９に示すように、表示部１０２において、トランジスタ１１２および容量素子１１３と、基板１０１との間に、蓄熱層として機能する絶縁層１６１を設けてもよい。

トランジスタ１１２にＯＳトランジスタを用いて、かつ、絶縁層１６１とトランジスタ１１２の半導体層を重ねて設けることで、トランジスタ１１２の占有面積を増やすことなく、電界効果移動度の増加（オン電流の増加）を実現することができる。

なお、トランジスタ１１２をオフ状態にする場合は、トランジスタ１１２のゲートに負の電圧が印加されるため、Ｉｃｕｔの増加は問題にならない。

トランジスタ１１２の電界効果移動度を高めることで、各画素へのビデオ信号の書き込み速度を高めることができる。よって、表示装置の大型化、および／または高精細化を容易とすることができる。

［変形例２］
また、表示装置１００が透過型の液晶表示装置である場合は、絶縁層１６１による透過光の吸収および着色などを防ぐまたは軽減するため、表示部１０２に占める絶縁層１６１の面積が少ない方が好ましい。例えば、図１０に示す液晶表示装置のように、表示部１０２において、トランジスタ１１２の半導体層と重なる領域およびその近傍のみに絶縁層１６１を設けてもよい。

［変形例３］
図１１は、図３に示した発光表示装置の変形例を説明する図である。図１１に示すように、表示部１０２において、トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、および容量素子１１３と、基板１０１との間に蓄熱層として機能する絶縁層１６１を設けてもよい。

トランジスタ１１２にＯＳトランジスタを用いて、かつ、絶縁層１６１とトランジスタ１１２の半導体層を重ねて設けることで、トランジスタ１１２の占有面積を増やすことなく、電界効果移動度の増加（オン電流の増加）を実現することができる。

同様に、トランジスタ１７２にＯＳトランジスタを用いて、かつ、絶縁層１６１とトランジスタ１７２の半導体層を重ねて設けることで、トランジスタ１７２の占有面積を増やすことなく、電界効果移動度の増加（オン電流の増加）を実現することができる。

トランジスタ１１２の電界効果移動度を高めることで、各画素へのビデオ信号の書き込み速度を高めることができる。よって、表示装置の大型化、および／または高精細化を容易とすることができる。

また、トランジスタ１７２の電界効果移動度を高めることで、表示素子の駆動力を高めることができる。

［変形例４］
また、表示装置１００がボトムエミッション型の発光表示装置である場合は、絶縁層１６１による透過光の吸収および着色などを防ぐまたは軽減するため、表示部１０２に占める絶縁層１６１の面積が少ない方が好ましい。例えば、図１２に示す発光表示装置のように、表示部１０２において、トランジスタ１７２の半導体層と重なる領域およびその近傍のみに絶縁層１６１を設けてもよい。

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

（実施の形態２）
本実施の形態では、画素１１０の構成例について図面を用いて説明する。

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、および図１３（Ｄ）は、画素５３２に用いることができる回路構成例を示している。画素１１０は、画素回路５３４および表示素子４６２を有する。

〔表示素子〕
表示素子４６２には、様々な表示素子を用いることが出来る。表示素子の一例としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、または、有機物および無機物を含むＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、ＧＬＶ（グレーティングライトバルブ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェロメトリック・モジュレーション）素子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。

なお、表示素子４６２としてＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク、電子粉流体（登録商標）、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。また、表示装置はＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）であってもよい。また、表示装置は網膜走査型の投影装置であってもよい。また、マイクロＬＥＤを用いた表示装置であってもよい。

なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。

なお、ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するｐ型ＧａＮ半導体層などを設けて、ＬＥＤを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層との間に、ＡｌＮ層を設けてもよい。なお、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、ＭＯＣＶＤで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。

〔画素回路〕
［発光表示装置用画素回路の一例］
図１３（Ａ）に示す画素回路５３４は、トランジスタ１１２と、容量素子１１３と、トランジスタ１７２と、トランジスタ４６４と、を有する。また、図１３（Ｂ）に示す画素回路５３４は、表示素子４６２として機能できる発光素子と電気的に接続されている。

トランジスタ１１２、トランジスタ１７２、およびトランジスタ４６４として用いるトランジスタに特段の制限はない。例えば、チャネルが形成される半導体層に非晶質シリコンを用いたトランジスタを用いてもよいし、ＯＳトランジスタを用いてもよい。

トランジスタ１１２のソースおよびドレインの一方は、配線１６３＿ｊに電気的に接続される。さらに、トランジスタ１１２のゲートは、配線１６２＿ｉに電気的に接続される。配線１６３＿ｊからはビデオ信号が供給される。

トランジスタ１１２は、ビデオ信号のノード４６５への書き込みを制御する機能を有する。

容量素子１１３の一対の電極の一方は、ノード４６５に電気的に接続され、他方は、ノード４６７に電気的に接続される。また、トランジスタ１１２のソースおよびドレインの他方は、ノード４６５に電気的に接続される。

容量素子１１３は、ノード４６５に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。

トランジスタ１７２のソースおよびドレインの一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続され、他方はノード４６７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ１７２のゲートは、ノード４６５に電気的に接続される。

トランジスタ４６４のソースおよびドレインの一方は、電位供給線Ｖ０に電気的に接続され、他方はノード４６７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４６４のゲートは、配線１６２＿ｉに電気的に接続される。

表示素子４６２としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、表示素子４６２としては、これに限定されず、例えば無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。

表示素子４６２として有機ＥＬ素子または無機ＥＬ素子などの発光素子を用いる場合、表示素子４６２のアノードまたはカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、ノード４６７に電気的に接続される。

例えば、電位供給線ＶＬ＿ａまたは電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。

図１３（Ａ）の画素１１０を有する表示装置では、駆動回路部１０４ａおよび／または駆動回路部１０４ｂにより各行の画素１１０を順次選択し、トランジスタ１１２、およびトランジスタ４６４をオン状態にしてビデオ信号をノード４６５に書き込む。

ノード４６５にデータが書き込まれた画素１１０は、トランジスタ１１２、およびトランジスタ４６４がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、ノード４６５に書き込まれたデータの電位に応じてトランジスタ１７２のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、表示素子４６２（発光素子）は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。

また、図１３（Ｃ）に示すように、トランジスタ１１２、トランジスタ４６４、およびトランジスタ１７２として、バックゲートを有するトランジスタを用いてもよい。図１３（Ｃ）に示すトランジスタ１１２、およびトランジスタ４６４は、ゲートがバックゲートと電気的に接続されている。よって、ゲートとバックゲートが常に同じ電位となる。また、トランジスタ１７２はバックゲートがノード４６７と電気的に接続されている。よって、バックゲートがノード４６７と常に同じ電位となる。

［液晶表示装置用画素回路の一例］
図１３（Ｂ）に示す画素回路５３４は、トランジスタ１１２と、容量素子１１３と、を有する。また、図１３（Ｂ）に示す画素回路５３４は、表示素子４６２として機能できる液晶素子が電気的に接続されている。

表示素子４６２の一対の電極の一方の電位は、画素回路５３４の仕様に応じて適宜設定される。例えば、表示素子４６２の一対の電極の一方に、共通の電位（コモン電位）を与えてもよいし、後述する容量線ＣＬと同電位としてもよい。また、表示素子４６２の一対の電極の一方に、画素５３２毎に異なる電位を与えてもよい。表示素子４６２の一対の電極の他方はノード４６６に電気的に接続されている。表示素子４６２は、ノード４６６に書き込まれるデータにより配向状態が設定される。

表示素子４６２を備える表示装置の駆動方法としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳモード、ＶＡ−ＩＰＳモード、またはＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子およびその駆動方式として様々なものを用いることができる。

液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。表示素子４６２として、液晶素子を用いる場合、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。

液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。

液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相（Ｂｌｕｅ Ｐｈａｓｅ）を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、かつ、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいので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。

なお、液晶素子にゲスト−ホストモードで動作する液晶材料を用いることにより、光拡散層や偏光板などの機能性部材を省略することができる。よって、表示装置の生産性を高めることができる。また、偏光板などの機能性部材を設けないことにより、表示部１０２の素子１８０の反射輝度や透過光量などを高めることができる。よって、表示装置の視認性を高めることができる。

また、円偏光板を用いる反射型の液晶表示装置のオン状態とオフ状態の切り替え（明状態と暗状態の切り替え）は、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。一般に、ＩＰＳモードなどの横電界方式で動作する液晶素子は、オン状態およびオフ状態ともに液晶分子の長軸が基板と略水平な方向にそろうため、反射型の液晶表示装置に用いることが難しい。

ＶＡ−ＩＰＳモードで動作する液晶素子は、横電界方式で動作し、かつ、オン状態とオフ状態の切り替えを、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。このため、反射型の液晶表示装置に横電界方式で動作する液晶素子を用いる場合は、ＶＡ−ＩＰＳモードで動作する液晶素子を用いることが好ましい。

また、画素１１０をいくつかの領域に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されているマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計といわれる方法を用いることができる。

また、液晶材料の固有抵抗は、１×１０^９Ω・ｃｍ以上であり、好ましくは１×１０^１１Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０^１２Ω・ｃｍ以上である。なお、本明細書における固有抵抗の値は、２０℃で測定した値とする。

ｉ行ｊ列目の画素回路５３４において、トランジスタ１１２のソースおよびドレインの一方は、配線１６３＿ｊに電気的に接続され、他方はノード４６６に電気的に接続される。トランジスタ１１２のゲートは、配線１６２＿ｉに電気的に接続される。配線１６３＿ｊからはビデオ信号が供給される。トランジスタ１１２は、ノード４６６へのビデオ信号の書き込みを制御する機能を有する。

容量素子１１３の一対の電極の一方は、特定の電位が供給される配線（以下、容量線ＣＬ）に電気的に接続され、他方は、ノード４６６に電気的に接続される。なお、容量線ＣＬの電位の値は、画素回路５３４の仕様に応じて適宜設定される。容量素子１１３は、ノード４６６に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。

例えば、図１３（Ｂ）の画素回路５３４を有する表示装置１００では、駆動回路部１０４ａおよび／または駆動回路部１０４ｂにより各行の画素回路５３４を順次選択し、トランジスタ１１２をオン状態にしてノード４６６にビデオ信号を書き込む。

ノード４６６にビデオ信号が書き込まれた画素回路５３４は、トランジスタ１１２がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、表示部１０２に画像を表示できる。

また、図１３（Ｄ）に示すように、トランジスタ１１２にバックゲートを有するトランジスタを用いてもよい。図１３（Ｄ）に示すトランジスタ１１２は、ゲートがバックゲートと電気的に接続されている。よって、ゲートとバックゲートが常に同じ電位となる。

また、赤色光を制御する画素１１０、緑色光を制御する画素１１０、および青色光を制御する画素１１０をまとめて１つの画素１２０として機能させ、それぞれの画素１１０の発光量（発光輝度）を制御することで、フルカラー表示を実現することができる。よって、当該３つの画素１１０はそれぞれが副画素として機能する。すなわち、３つの副画素は、それぞれが赤色光、緑色光、または青色光の、発光量などを制御する（図１４（Ａ）参照。）。なお、３つの副画素それぞれが制御する光の色は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の組み合わせに限らず、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（Ｙ）であってもよい（図１４（Ｂ）参照。）。

また、４つの副画素をまとめて１つの画素として機能させてもよい。例えば、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ制御する３つの副画素に、白色光を制御する副画素を加えてもよい（図１４（Ｃ）参照。）。白色光を制御する副画素を加えることで、表示領域の輝度を高めることができる。また、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ制御する３つの副画素に、黄色光を制御する副画素を加えてもよい（図１４（Ｄ）参照。）。また、シアン色光、マゼンタ色光、黄色光をそれぞれ制御する３つの副画素に、白色光を制御する副画素を加えてもよい（図１４（Ｅ）参照。）。

１つの画素として機能させる副画素の数を増やし、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、および黄などの光を制御する副画素を適宜組み合わせて用いることにより、中間調の再現性を高めることができる。よって、表示品位を高めることができる。

また、本発明の一態様の表示装置は、さまざまな規格の色域を再現することができる。例えば、テレビ放送で使われるＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）規格およびＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、プリンタなどの電子機器に用いる表示装置で広く使われているｓＲＧＢ（ｓｔａｎｄａｒｄ ＲＧＢ）規格およびＡｄｏｂｅ ＲＧＢ規格、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、ハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ） ７０９）規格、デジタルシネマ映写で使われるＤＣＩ−Ｐ３（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｉｎｅｍａ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ Ｐ３）規格、ＵＨＤＴＶ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、スーパーハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０（ＲＥＣ．２０２０（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ２０２０））規格などの色域を再現することができる。

また、画素１２０を１９２０×１０８０のマトリクス状に配置すると、いわゆるフルハイビジョン（「２Ｋ解像度」、「２Ｋ１Ｋ」、または「２Ｋ」などとも言われる。）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置１００を実現することができる。また、例えば、画素１２０を３８４０×２１６０のマトリクス状に配置すると、いわゆるウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、または「４Ｋ」などとも言われる。）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置１００を実現することができる。また、例えば、画素１２０を７６８０×４３２０のマトリクス状に配置すると、いわゆるスーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、または「８Ｋ」などとも言われる。）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置１００を実現することができる。画素１２０を増やすことで、１６Ｋや３２Ｋの解像度でフルカラー表示可能な表示装置１００を実現することも可能である。

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

（実施の形態３）
本実施の形態では、トランジスタの半導体層に用いることができる金属酸化物について説明する。

＜金属酸化物の構成＞
本項では、本発明の一態様で開示されるトランジスタなどの半導体装置に用いることができる金属酸化物の一態様である、ＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅの構成について説明する。

なお、本明細書等において、ＣＡＣ、及びＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）と記載する場合がある。この場合、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表し、ＣＡＡＣは構造の一例を表す。

ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。

従って、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。

なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。

また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。

すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。

＜金属酸化物の構造＞
本項では、本発明の一態様で開示されるトランジスタなどの半導体装置に用いることができる金属酸化物の構造について説明する。

金属酸化物は、単結晶材料からなる金属酸化物と、非単結晶材料からなる金属酸化物と、に分けられる。単結晶材料は、単結晶構造を有する。また、非単結晶材料は、非晶質構造、微結晶構造、または多結晶構造のいずれか一つまたは複数を有する。

また、非単結晶材料と１つとして、半結晶性材料（Ｓｅｍｉ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）と呼称される材料が挙げられる。半結晶性材料とは、単結晶構造と非晶質構造との中間構造を有する。

金属酸化物の単結晶は、中心に金属原子が存在する酸素の多面体が特定の規則性をもって連結する構造である。具体的には、ＩｎＧａＺｎＯ_４の単結晶は、中心にＩｎ原子が存在する酸素の八面体と、中心にＧａまたはＺｎが存在する酸素の三方両錐体とが特定の規則性を持って連結することで、層状の結晶構造を有する。

一方、半結晶性材料は、中心に金属原子が存在する酸素の多面体を複数有し、該多面体が特定の規則性を持たずに、互いに連結する構造を有する。半結晶性材料が有する多面体は、単結晶構造が有する多面体が著しく壊れた、単結晶では観察されない多面体である。なお、半結晶性材料は、単結晶構造が有する多面体や、単結晶構造が有する多面体が規則性を持って連結する領域などの単結晶構造の一部を有する場合もある。

半結晶性材料は、多面体が特定の規則性を持たずに、互いに連結することで、いわゆる非晶質材料と比較して、構造が安定である。

例えば、金属酸化物が、酸化物半導体である場合、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、および非晶質酸化物半導体などがある。

また、例えば、半結晶性酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ構造を有し、かつＣＡＣ構成（以下、ＣＡＡＣ／ＣＡＣともいう）である酸化物半導体がある。

ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ−ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有したＣＡＡＣ構造である酸化物半導体である。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。

ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム、および酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、および酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍの一部がインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムの一部が元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。

ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳは、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳは熱に強く、信頼性が高い。

ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有した構造である酸化物半導体である。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。

ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造である酸化物半導体である。ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。

酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

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

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した表示装置などに用いることができるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。

＜トランジスタの構造例１＞
本発明の一態様の表示装置などは、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。例えば、プレーナ型のトランジスタを用いてもよいし、スタガ型のトランジスタを用いてもよい。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。

〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図１５（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ３１０の断面図である。図１５（Ａ１）において、トランジスタ３１０は基板３７１上に形成されている。また、トランジスタ３１０は、基板３７１上に絶縁層３７２を介して電極３２２を有する。また、電極３２２上に絶縁層３２６を介して半導体層３２４を有する。電極３２２はゲート電極として機能できる。絶縁層３２６はゲート絶縁層として機能できる。

また、半導体層３２４のチャネル形成領域上に絶縁層３２７を有する。また、半導体層３２４の一部と接して、絶縁層３２６上に電極３４４ａおよび電極３４４ｂを有する。電極３４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極３４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極３４４ａの一部、および電極３４４ｂの一部は、絶縁層３２７上に形成される。

絶縁層３２７は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層３２７を設けることで、電極３４４ａおよび電極３４４ｂの形成時に生じる半導体層３２４の露出を防ぐことができる。よって、電極３４４ａおよび電極３４４ｂの形成時に、半導体層３２４のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

また、トランジスタ３１０は、電極３４４ａ、電極３４４ｂおよび絶縁層３２７上に絶縁層３２８を有し、絶縁層３２８の上に絶縁層３２９を有する。

半導体層３２４にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層３２４と電極３４４ａの間、および半導体層３２４と電極３４４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。

絶縁層３２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層３２９を省略することもできる。

図１５（Ａ２）に示すトランジスタ３１１は、絶縁層３２９上にバックゲート電極として機能できる電極３２３を有する点が、トランジスタ３１０と異なる。電極３２３は、電極３２２と同様の材料および方法で形成することができる。

一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。

電極３２２および電極３２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層３２６、絶縁層３２９、絶縁層３２８、および絶縁層３２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極３２３は、絶縁層３２８と絶縁層３２９の間に設けてもよい。

なお、電極３２２または電極３２３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ３１１において、電極３２３を「ゲート電極」と言う場合、電極３２２を「バックゲート電極」と言う。また、電極３２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ３１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極３２２および電極３２３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。

半導体層３２４を挟んで電極３２２および電極３２３を設けることで、更には、電極３２２および電極３２３を同電位とすることで、半導体層３２４においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ３１１のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。

したがって、トランジスタ３１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ３１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。

ゲート電極とバックゲート電極は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、トランジスタの上方および下方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲートに負の電圧を印加するＮＧＢＴ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験（「ＮＢＴ」または「ＮＢＴＳ」ともいう。）の劣化が抑制される。また、ゲート電極とバックゲート電極は、ドレイン電極から生じる電界が半導体層に作用しないように遮断することができる。よって、ドレイン電圧の変動に起因する、オン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。なお、この効果は、ゲート電極およびバックゲート電極に電位が供給されている場合において顕著に生じる。

また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電圧を印加するＰＧＢＴ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験（「ＰＢＴ」または「ＰＢＴＳ」ともいう。）前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。

なお、ＮＧＢＴおよびＰＧＢＴなどのＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化（経年変化）を短時間で評価することができる。特に、ＢＴストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。ＢＴストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。

また、ゲート電極およびバックゲート電極を有し、且つ両者を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタ間における電気特性のばらつきも同時に低減される。

また、バックゲート電極側から光が入射する場合に、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。

本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。

図１５（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタ３２０の断面図を示す。トランジスタ３２０は、トランジスタ３１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層３２７が半導体層３２４を覆っている点が異なる。また、半導体層３２４と重なる絶縁層３２７の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層３２４と電極３４４ａが電気的に接続している。また、半導体層３２４と重なる絶縁層３２７の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層３２４と電極３４４ｂが電気的に接続している。絶縁層３２７の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。

図１５（Ｂ２）に示すトランジスタ３２１は、絶縁層３２９上にバックゲート電極として機能できる電極３２３を有する点が、トランジスタ３２０と異なる。

絶縁層３２７を設けることで、電極３４４ａおよび電極３４４ｂの形成時に生じる半導体層３２４の露出を防ぐことができる。よって、電極３４４ａおよび電極３４４ｂの形成時に半導体層３２４の薄膜化を防ぐことができる。

また、トランジスタ３２０およびトランジスタ３２１は、トランジスタ３１０およびトランジスタ３１１よりも、電極３４４ａと電極３２２の間の距離と、電極３４４ｂと電極３２２の間の距離が長くなる。よって、電極３４４ａと電極３２２の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極３４４ｂと電極３２２の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。

図１５（Ｃ１）に示すトランジスタ３２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ３２５は、絶縁層３２７を用いずに電極３４４ａおよび電極３４４ｂを形成する。このため、電極３４４ａおよび電極３４４ｂの形成時に露出する半導体層３２４の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層３２７を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。

図１５（Ｃ２）に示すトランジスタ３２５は、絶縁層３２９上にバックゲート電極として機能できる電極３２３を有する点が、トランジスタ３２０と異なる。

〔トップゲート型トランジスタ〕
図１６（Ａ１）に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ３３０の断面図を示す。トランジスタ３３０は、絶縁層３７２の上に半導体層３２４を有し、半導体層３２４および絶縁層３７２上に、半導体層３２４の一部に接する電極３４４ａ、および半導体層３２４の一部に接する電極３４４ｂを有し、半導体層３２４、電極３４４ａ、および電極３４４ｂ上に絶縁層３２６を有し、絶縁層３２６上に電極３２２を有する。

トランジスタ３３０は、電極３２２および電極３４４ａ、並びに、電極３２２および電極３４４ｂが重ならないため、電極３２２および電極３４４ａの間に生じる寄生容量、並びに、電極３２２および電極３４４ｂの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極３２２を形成した後に、電極３２２をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層３２４に導入することで、半導体層３２４中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図１６（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

なお、不純物２５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。

不純物２５５としては、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層３２４に酸化物半導体を用いる場合は、不純物２５５として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。

図１６（Ａ２）に示すトランジスタ３３１は、電極３２３および絶縁層２２７を有する点がトランジスタ３３０と異なる。トランジスタ３３１は、絶縁層３７２の上に形成された電極３２３を有し、電極３２３上に形成された絶縁層２２７を有する。電極３２３は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層２２７は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層２２７は、絶縁層３２６と同様の材料および方法により形成することができる。

トランジスタ３１１と同様に、トランジスタ３３１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ３３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

図１６（Ｂ１）に例示するトランジスタ３４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ３４０は、電極３４４ａおよび電極３４４ｂを形成した後に半導体層３２４を形成する点が、トランジスタ３３０と異なる。また、図１６（Ｂ２）に例示するトランジスタ３４１は、電極３２３および絶縁層２２７を有する点が、トランジスタ３４０と異なる。トランジスタ３４０およびトランジスタ３４１において、半導体層３２４の一部は電極３４４ａ上に形成され、半導体層３２４の他の一部は電極３４４ｂ上に形成される。

トランジスタ３１１と同様に、トランジスタ３４１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ３４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

図１７（Ａ１）に例示するトランジスタ３４２は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ３４２は、絶縁層３２９を形成した後に電極３４４ａおよび電極３４４ｂを形成する点がトランジスタ３３０やトランジスタ３４０と異なる。電極３４４ａおよび電極３４４ｂは、絶縁層３２８および絶縁層３２９に形成した開口部において半導体層３２４と電気的に接続する。

また、電極３２２と重ならない絶縁層３２６の一部を除去し、電極３２２と残りの絶縁層３２６をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層３２４に導入することで、半導体層３２４中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図１７（Ａ３）参照）。トランジスタ３４２は、絶縁層３２６が電極３２２の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物２５５を半導体層３２４に導入する際に、半導体層３２４の絶縁層３２６を介して不純物２５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層３２６を介さずに不純物２５５が導入された領域よりも小さくなる。よって半導体層３２４は、電極３２２と重ならない領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。

図１７（Ａ２）に示すトランジスタ３４３は、電極３２３を有する点がトランジスタ３４２と異なる。トランジスタ３４３は、基板３７１の上に形成された電極３２３を有し、絶縁層３７２を介して半導体層３２４と重なる。電極３２３は、バックゲート電極として機能することができる。

また、図１７（Ｂ１）に示すトランジスタ３４４および図１７（Ｂ２）に示すトランジスタ３４５のように、電極３２２と重ならない領域の絶縁層３２６を全て除去してもよい。また、図１７（Ｃ１）に示すトランジスタ３４６および図１７（Ｃ２）に示すトランジスタ３４７のように、絶縁層３２６を残してもよい。

トランジスタ３４２乃至トランジスタ３４７も、電極３２２を形成した後に、電極３２２をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層３２４に導入することで、半導体層３２４中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

次に、ＯＳトランジスタに用いることが好ましいトランジスタ構造の一例について説明する。

＜トランジスタの構成例２＞
〔構成例１〕
まず、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ５００ａについて、図１８（Ａ）（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図１８（Ａ）はトランジスタ５００ａの上面図である。図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における切断面の断面図に相当し、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における切断面の断面図に相当する。なお、図面をわかり易くするため、図１８（Ａ）ではトランジスタ５００ａの構成要素の一部（ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層等）を省略して図示している。なお、以下において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図１８（Ａ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。

トランジスタ５００ａは、絶縁層５２４上の導電層５２１と、絶縁層５２４上および導電層５２１上の絶縁層５１１と、絶縁層５１１上の半導体層５３１と、半導体層５３１上および絶縁層５１１上の導電層５２２ａと、半導体層５３１上および絶縁層５１１上の導電層５２２ｂと、半導体層５３１上、導電層５２２ａ上、および導電層５２２ｂ上の絶縁層５１２と、絶縁層５１２上の導電層５２３と、を有する。

なお、絶縁層５２４は、基板であってもよい。絶縁層５２４を基板とする場合、当該基板は上記実施の形態１に示した基板３７１と同様の材料を含む基板とすることができる。

また、導電層５２１および導電層５２３として、例えば上記実施の形態に示した電極３２２と同様の材料を含むことができる。絶縁層５１１として、例えば上記実施の形態に示した絶縁層３２６と同様の材料を含むことができる。導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂとして、例えば上記実施の形態に示した電極３４４ａおよび電極３４４ｂと同様の材料を含むことができる。絶縁層５１２として、上記実施の形態に示した絶縁層３２８と同様の材料を含むことができる。

また、半導体層５３１として、例えば上記実施の形態に示した半導体層３２４と同様の材料を含むことができる。本実施の形態では、半導体層５３１が金属酸化物を含む半導体層であるとして説明を行う。

絶縁層５１１および絶縁層５１２は、開口部５３５を有する。導電層５２３は、開口部５３５を介して、導電層５２１と電気的に接続される。

ここで、絶縁層５１１は、トランジスタ５００ａの第１のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層５１２は、トランジスタ５００ａの第２のゲート絶縁層としての機能を有する。また、トランジスタ５００ａにおいて、導電層５２１は、第１のゲートとしての機能を有し、導電層５２２ａは、ソースまたはドレインの一方としての機能を有し、導電層５２２ｂは、ソースまたはドレインの他方としての機能を有する。また、トランジスタ５００ａにおいて、導電層５２３は、第２のゲートとしての機能を有する。

なお、トランジスタ５００ａは、いわゆるチャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。

また、トランジスタ５００ａは、導電層５２３を設けない構成にすることもできる。この場合、トランジスタ５００ａは、いわゆるチャネルエッチ型のトランジスタであり、ボトムゲート構造である。

図１８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、半導体層５３１は、導電層５２１、および導電層５２３と対向するように位置し、２つのゲートの機能を有する導電層に挟まれている。導電層５２３のチャネル長方向の長さ、および導電層５２３のチャネル幅方向の長さは、半導体層５３１のチャネル長方向の長さ、および半導体層５３１のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、半導体層５３１の全体は、絶縁層５１２を介して導電層５２３に覆われている。

別言すると、導電層５２１および導電層５２３は、絶縁層５１１および絶縁層５１２に設けられる開口部５３５において接続され、かつ半導体層５３１の側端部よりも外側に位置する領域を有する。

このような構成を有することで、トランジスタ５００ａに含まれる半導体層５３１を、導電層５２１および導電層５２３の電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ５００ａのように、第１のゲートおよび第２のゲートの電界によって、チャネル形成領域が形成される半導体層を、電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。

トランジスタ５００ａは、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲートの機能を有する導電層５２１によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層５３１に印加することができるため、トランジスタ５００ａの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ５００ａを微細化することが可能となる。

また、トランジスタ５００ａは、第１のゲートの機能を有する導電層５２１および第２のゲートの機能を有する導電層５２３によって、半導体層５３１が囲まれた構造を有するため、トランジスタ５００ａの機械的強度を高めることができる。

ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造であるトランジスタ５００ａは電界効果移動度が高く、かつ駆動能力が高いので、トランジスタ５００ａを駆動回路、代表的には走査線駆動回路に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。

〔構成例２〕
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ５００ｂについて、図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図１９（Ａ）はトランジスタ５００ｂの上面図である。図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における切断面の断面図に相当し、図１９（Ｃ）は、図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における切断面の断面図に相当する。

トランジスタ５００ｂは、半導体層５３１、導電層５２２ａ、導電層５２２ｂ、および絶縁層５１２が積層構造である点において、トランジスタ５００ａと異なる。

絶縁層５１２は、半導体層５３１上、導電層５２２ａ上、および導電層５２２ｂ上の絶縁層５１２ａと、絶縁層５１２ａの上の絶縁層５１２ｂを有する。絶縁層５１２は、半導体層５３１に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層５１２は、酸素を有する。また、絶縁層５１２ａは、酸素を透過することのできる絶縁層である。なお、絶縁層５１２ａは、後に形成する絶縁層５１２ｂを形成する際の、半導体層５３１へのダメージ緩和膜としても機能する。

絶縁層５１２ａとしては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。

また、絶縁層５１２ａは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。これは、絶縁層５１２ａに含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁層５１２ａにおける酸素の透過性が減少してしまうためである。

なお、絶縁層５１２ａにおいては、外部から絶縁層５１２ａに入った酸素が全て絶縁層５１２ａの外部に移動せず、絶縁層５１２ａにとどまる酸素もある。また、絶縁層５１２ａに酸素が入ると共に、絶縁層５１２ａに含まれる酸素が絶縁層５１２ａの外部へ移動することで、絶縁層５１２ａにおいて酸素の移動が生じる場合もある。絶縁層５１２ａとして酸素を透過することができる酸化物絶縁層を形成すると、絶縁層５１２ａ上に設けられる、絶縁層５１２ｂから脱離する酸素を、絶縁層５１２ａを介して半導体層５３１に移動させることができる。

また、絶縁層５１２ａは、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁層を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、金属酸化物の価電子帯の上端のエネルギーと金属酸化物の伝導帯の下端のエネルギーの間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁層として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。

なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０^１８／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。

窒素酸化物（ＮＯ_ｘ、ｘは０よりも大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ_２またはＮＯは、絶縁層５１２ａ等に準位を形成する。当該準位は、半導体層５３１のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁層５１２ａおよび半導体層５３１の界面に拡散すると、当該準位が絶縁層５１２ａ側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁層５１２ａおよび半導体層５３１界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。

また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニアおよび酸素と反応する。絶縁層５１２ａに含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁層５１２ｂに含まれるアンモニアと反応するため、絶縁層５１２ａに含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁層５１２ａおよび半導体層５３１の界面において、電子がトラップされにくい。

絶縁層５１２ａとして、上記酸化物絶縁層を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。

また、上記酸化物絶縁層は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である。

基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シランおよび一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁層を形成することで、緻密であり、かつ硬度の高い膜を形成することができる。

絶縁層５１２ｂは、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁層である。上記の酸化物絶縁層は、加熱により酸素の一部が脱離する。なお、ＴＤＳにおいて、上記の酸化物絶縁層は、酸素の放出量が１．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、好ましくは３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の領域を有する。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける加熱処理の温度が５０℃以上６５０℃以下、または５０℃以上５５０℃以下の範囲での総量である。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける酸素原子に換算しての総量である。

絶縁層５１２ｂとしては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。

また、絶縁層５１２ｂは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３未満、さらには１×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。なお、絶縁層５１２ｂは、絶縁層５１２ａと比較して半導体層５３１から離れているため、絶縁層５１２ａより、欠陥密度が多くともよい。

また、絶縁層５１２は、同種の材料の絶縁層を用いることができるため、絶縁層５１２ａと絶縁層５１２ｂの界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁層５１２ａと絶縁層５１２ｂの界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁層５１２ａと絶縁層５１２ｂの２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁層５１２ａの単層構造、あるいは３層以上の積層構造としてもよい。

トランジスタ５００ｂにおいて、半導体層５３１は、絶縁層５１１上の半導体層５３１＿１と、半導体層５３１＿１上の半導体層５３１＿２と、を有する。なお、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２は、上述の半導体層５３１が有する元素を、それぞれ独立に有することが好ましい。

また、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２は、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、かつＺｎが２以上４以下を含む。または、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。このように、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２を概略同じ組成とすることで、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを抑制することが可能である。また、同じスパッタリングターゲットを用いる場合、同一チャンバーにて真空中で連続して半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２を成膜することができるため、半導体層５３１＿１と半導体層５３１＿２との界面に不純物が取り込まれるのを抑制することができる。

ここで、半導体層５３１＿１は、半導体層５３１＿２よりも結晶性が低い領域を有していてもよい。なお、半導体層５３１＿１および半導体層５３１＿２の結晶性としては、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて分析することで解析できる。

半導体層５３１＿１の結晶性が低い領域が過剰酸素の拡散経路となり、半導体層５３１＿１よりも結晶性の高い半導体層５３１＿２にも過剰酸素を拡散させることができる。このように、結晶構造が異なる半導体層の積層構造とし、結晶性の低い領域を過剰酸素の拡散経路とすることで、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。

また、半導体層５３１＿２が、半導体層５３１＿１より結晶性が高い領域を有することにより、半導体層５３１に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、半導体層５３１＿２の結晶性を高めることで、導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂを加工する際のダメージを抑制することができる。半導体層５３１の表面、すなわち半導体層５３１＿２の表面は、導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂの加工の際のエッチャントまたはエッチングガスに曝される。しかしながら、半導体層５３１＿２は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い半導体層５３１＿１と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、半導体層５３１＿２は、エッチングストッパーとしての機能を有する。

また、半導体層５３１＿１は、半導体層５３１＿２よりも結晶性が低い領域を有することで、キャリア密度が高くなる場合がある。

また、半導体層５３１＿１のキャリア密度が高くなると、半導体層５３１＿１の伝導帯に対してフェルミ準位が相対的に高くなる場合がある。これにより、半導体層５３１＿１の伝導帯の下端が低くなり、半導体層５３１＿１の伝導帯下端と、ゲート絶縁層（ここでは、絶縁層５１１）中に形成されうるトラップ準位とのエネルギー差が大きくなる場合がある。該エネルギー差が大きくなることにより、ゲート絶縁層中にトラップされる電荷が少なくなり、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる場合がある。また、半導体層５３１＿１のキャリア密度が高くなると、半導体層５３１の電界効果移動度を高めることができる。

なお、トランジスタ５００ｂにおいては、半導体層５３１を２層の積層構造にする例を示したが、これに限定されず、３層以上積層する構成にしてもよい。

トランジスタ５００ｂが有する導電層５２２ａは、導電層５２２ａ＿１と、導電層５２２ａ＿１上の導電層５２２ａ＿２と、導電層５２２ａ＿２上の導電層５２２ａ＿３と、を有する。また、トランジスタ５００ｂが有する導電層５２２ｂは、導電層５２２ｂ＿１と、導電層５２２ｂ＿１上の導電層５２２ｂ＿２と、導電層５２２ｂ＿２上の導電層５２２ｂ＿３と、を有する。

例えば、導電層５２２ａ＿１、導電層５２２ｂ＿１、導電層５２２ａ＿３、および導電層５２２ｂ＿３としては、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、インジウム、ガリウム、錫、および亜鉛の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが好ましい。また、導電層５２２ａ＿２および導電層５２２ｂ＿２としては、銅、アルミニウム、および銀の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが好ましい。

より具体的には、導電層５２２ａ＿１、導電層５２２ｂ＿１、導電層５２２ａ＿３、および導電層５２２ｂ＿３にＩｎ−Ｓｎ酸化物またはＩｎ−Ｚｎ酸化物を用い、導電層５２２ａ＿２および導電層５２２ｂ＿２に銅を用いることができる。

また、導電層５２２ａ＿１の端部は、導電層５２２ａ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層５２２ａ＿３は、導電層５２２ａ＿２の上面および側面を覆い、かつ導電層５２２ａ＿１と接する領域を有する。また、導電層５２２ｂ＿１の端部は、導電層５２２ｂ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層５２２ｂ＿３は、導電層５２２ｂ＿２の上面および側面を覆い、かつ導電層５２２ｂ＿１と接する領域を有する。

上記構成とすることで、導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂの配線抵抗を低くし、かつ半導体層５３１への銅の拡散を抑制できるため好ましい。

〔構成例３〕
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ５００ｃについて、図２０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図２０（Ａ）はトランジスタ５００ｃの上面図である。図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における切断面の断面図に相当し、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における切断面の断面図に相当する。

トランジスタ５００ｃは、絶縁層５２４上の導電層５２１と、導電層５２１上および絶縁層５２４上の絶縁層５１１と、絶縁層５１１上の半導体層５３１と、半導体層５３１上および絶縁層５１１上の絶縁層５１６と、半導体層５３１上および絶縁層５１６上の導電層５２２ａと、半導体層５３１上および絶縁層５１６上の導電層５２２ｂと、絶縁層５１６、導電層５２２ａ、および導電層５２２ｂ上の絶縁層５１２と、絶縁層５１２上の導電層５２３と、を有する。

絶縁層５１１、絶縁層５１６、および絶縁層５１２は、開口部５３５を有する。トランジスタ５００ｃの第１のゲートとしての機能を有する導電層５２１は、開口部５３５を介して、トランジスタ５００ｃの第２のゲートとしての機能を有する導電層５２３と電気的に接続される。また、絶縁層５１６は、開口部５３８ａおよび開口部５３８ｂを有する。トランジスタ５００ｃのソースまたはドレインの一方としての機能を有する導電層５２２ａは、開口部５３８ａを介して、半導体層５３１と電気的に接続される。トランジスタ５００ｃのソースまたはドレインの他方としての機能を有する導電層５２２ｂは、開口部５３８ｂを介して、半導体層５３１と電気的に接続される。

絶縁層５１６は、トランジスタ５００ｃのチャネル保護層としての機能を有する。絶縁層５１６を有しない場合、エッチング法等により導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂを形成する際に、半導体層５３１のチャネル形成領域にダメージが与えられる場合がある。これにより、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。絶縁層５１６を形成し、開口部５３８ａおよび開口部５３８ｂを設けた後に導電層を成膜し、当該導電層をエッチング法等により加工して導電層５２２ａおよび導電層５２２ｂを形成することにより、半導体層５３１のチャネル形成領域へのダメージを抑制することができる。これにより、トランジスタの電気特性を安定化させ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。

絶縁層５１６は、例えば絶縁層５１２と同様の材料を含むことができる。

絶縁層５１６は、過剰酸素領域を有することが好ましい、絶縁層５１６が過剰酸素領域を有することで、半導体層５３１のチャネル形成領域に酸素を供給することができる。よって、当該チャネル形成領域に形成される酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

また、開口部５３８ａおよび開口部５３８ｂの形成後、半導体層５３１に不純物元素を添加することが好ましい。具体的には、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を添加すると好ましい。これにより、詳細は後述するが、半導体層５３１の、導電層５２２ａと重なる領域（ソース領域またはドレイン領域の一方）、および導電層５２２ｂと重なる領域（ソース領域またはドレイン領域の他方）の導電性を高くすることができる。これにより、トランジスタ５００ｃの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。

なお、トランジスタ５００ｃは、いわゆるチャネル保護型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。

トランジスタ５００ｃは、トランジスタ５００ａおよびトランジスタ５００ｂと同様にｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造をとる。このような構成を有することで、トランジスタ５００ｃに含まれる半導体層５３１を、導電層５２１および導電層５２３の電界によって電気的に取り囲むことができる。

トランジスタ５００ｃは、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電層５２１または導電層５２３によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層５３１に印加することができる。これにより、トランジスタ５００ｆの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ５００ｃを微細化することが可能となる。また、トランジスタ５００ｃは、導電層５２１、および導電層５２３によって、半導体層５３１が取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ５００ｆの機械的強度を高めることができる。

なお、トランジスタ５００ｃは、導電層５２３を設けない構成にすることもできる。この場合、トランジスタ５００ｃは、いわゆるチャネル保護型のトランジスタであり、ボトムゲート構造である。

〔構成例４〕
次に、トランジスタの構造の一例について、図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を用いて説明する。

図２１（Ａ）、（Ｂ）はトランジスタ５００ｄの断面図であり、図２１（Ｃ）、（Ｄ）はトランジスタ５００ｅの断面図である。なお、トランジスタ５００ｄは、先に示すトランジスタ５００ｂの変形例であり、トランジスタ５００ｅは、先に示すトランジスタ５００ｃの変形例である。したがって、図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、トランジスタ５００ｂおよびトランジスタ５００ｃと同様の機能を有する部分については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。

なお、図２１（Ａ）はトランジスタ５００ｄのチャネル長方向の断面図であり、図２１（Ｂ）はトランジスタ５００ｄのチャネル幅方向の断面図である。また、図２１（Ｃ）はトランジスタ５００ｅのチャネル長方向の断面図であり、図２１（Ｄ）はトランジスタ５００ｅのチャネル幅方向の断面図である。

図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ５００ｄは、トランジスタ５００ｂと比較し、導電層５２３、および開口部５３５が設けられない。また、トランジスタ５００ｄは、トランジスタ５００ｂと比較し、絶縁層５１２、導電層５２２ａ、および導電層５２２ｂの構成が異なる。

トランジスタ５００ｄにおいて、絶縁層５１２は、絶縁層５１２ｃと、絶縁層５１２ｃ上の絶縁層５１２ｄとを有する。絶縁層５１２ｃとしては、半導体層５３１に酸素を供給する機能と、不純物（代表的には、水、水素等）の入り込みを抑制する機能と、を有する。絶縁層５１２ｃとしては、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜を用いることができる。特に、絶縁層５１２ｃとしては、反応性スパッタリング法によって形成される酸化アルミニウム膜であることが好ましい。なお、反応性スパッタリング法で酸化アルミニウム膜を形成する方法の一例としては、以下に示す方法が挙げられる。

まず、スパッタリングチャンバー内に、不活性ガス（代表的にはＡｒガス）と、酸素ガスと、を混合したガスを導入する。続けて、スパッタリングチャンバーに配置されたアルミニウムターゲットに電圧を印加することで、酸化アルミニウム膜を成膜することができる。なお、アルミニウムターゲットに電圧を印加する電源としては、ＤＣ電源、ＡＣ電源、またはＲＦ電源が挙げられる。特に、ＤＣ電源を用いると生産性が向上するため好ましい。

絶縁層５１２ｄは、不純物（代表的には水、水素等）の入り込みを抑制する機能を有する。絶縁層５１２ｄとしては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜を用いることができる。特に、絶縁層５１２ｄとしては、ＰＥＣＶＤ法によって形成される窒化シリコン膜が好ましい。ＰＥＣＶＤ法によって形成される窒化シリコン膜は、高い膜密度を得られやすいため好ましい。なお、ＰＥＣＶＤ法によって形成される窒化シリコン膜は、膜中の水素濃度が高い場合がある。

トランジスタ５００ｄにおいては、絶縁層５１２ｄの下層には絶縁層５１２ｃが配置されているため、絶縁層５１２ｄに含まれる水素は、半導体層５３１側に拡散しない、または拡散し難い。

なお、トランジスタ５００ｄは、トランジスタ５００ｂとは異なり、シングルゲートのトランジスタである。シングルゲートのトランジスタとすることで、マスク枚数を低減できるため、生産性を高めることができる。

図２１（Ｃ）、（Ｄ）に示すトランジスタ５００ｅは、トランジスタ５００ｃと比較し、絶縁層５１６、および絶縁層５１２の構成が異なる。具体的には、トランジスタ５００ｅは、絶縁層５１６の代わりに絶縁層５１６ａを有し、絶縁層５１２の代わりに絶縁層５１２ｄを有する。

絶縁層５１６ａは、絶縁層５１２ｃと同様の機能を有する。

トランジスタ５００ｄ、およびトランジスタ５００ｅの構造とすることで、大きな設備投資を行わずに、既存の生産ラインを用いて製造することができる。例えば、水素化アモルファスシリコンの製造工場を、酸化物半導体の製造工場に簡易的に置き換えることが可能となる。

〔構成例５〕
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ５００ｆについて、図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図２２（Ａ）はトランジスタ５００ｆの上面図である。図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２における切断面の断面図に相当し、図２２（Ｃ）は、図２２（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２における切断面の断面図に相当する。

図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すトランジスタ５００ｆは、絶縁層５２４上の導電層５２１と、導電層５２１上および絶縁層５２４上の絶縁層５１１と、絶縁層５１１上の半導体層５３１と、半導体層５３１上の絶縁層５１２と、絶縁層５１２上の導電層５２３と、絶縁層５１１上、半導体層５３１上、および導電層５２３上の絶縁層５１５を有する。なお、半導体層５３１は、導電層５２３と重なるチャネル形成領域５３１ｉと、絶縁層５１５と接するソース領域５３１ｓと、絶縁層５１５と接するドレイン領域５３１ｄと、を有する。

また、絶縁層５１５は、窒素または水素を有する。絶縁層５１５と、ソース領域５３１ｓおよびドレイン領域５３１ｄと、が接することで、絶縁層５１５中の窒素または水素がソース領域５３１ｓおよびドレイン領域５３１ｄ中に添加される。ソース領域５３１ｓおよびドレイン領域５３１ｄは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。

また、トランジスタ５００ｆは、絶縁層５１５に設けられた開口部５３６ａを介してソース領域５３１ｓに電気的に接続される導電層５２２ａを有してもよい。また、トランジスタ５００ｆは、絶縁層５１５に設けられた開口部５３６ｂを介してドレイン領域５３１ｄに電気的に接続される導電層５２２ｂを有してもよい。

絶縁層５１１は、第１のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層５１２は、第２のゲート絶縁層としての機能を有する。また、絶縁層５１５は保護絶縁層としての機能を有する。

また、絶縁層５１２は、過剰酸素領域を有する。絶縁層５１２が過剰酸素領域を有することで、半導体層５３１が有するチャネル形成領域５３１ｉ中に過剰酸素を供給することができる。よって、チャネル形成領域５３１ｉに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

なお、半導体層５３１中に過剰酸素を供給させるためには、半導体層５３１の下方に形成される絶縁層５１１に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁層５１１中に含まれる過剰酸素は、半導体層５３１が有するソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄにも供給されうる。ソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄ中に過剰酸素が供給されると、ソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄの抵抗が高くなる場合がある。

一方で、半導体層５３１の上方に形成される絶縁層５１２に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル形成領域５３１ｉにのみ選択的に過剰酸素を供給させることが可能となる。あるいは、チャネル形成領域５３１ｉ、ソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域５３１ｓおよびドレイン領域５３１ｄのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄの抵抗が高くなることを抑制することができる。

また、半導体層５３１が有するソース領域５３１ｓおよびドレイン領域５３１ｄは、それぞれ、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を有すると好ましい。当該酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノン等がある。上記酸素欠損を形成する元素が、絶縁層５１５中に１つまたは複数含まれる場合、絶縁層５１５からソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄに拡散する、および／または不純物添加処理によりソース領域５３１ｓ、およびドレイン領域５３１ｄ中に添加される。

不純物元素が金属酸化物に添加されると、金属酸化物中の金属元素と酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が金属酸化物に添加されると、金属酸化物中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、金属酸化物においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。

また、導電層５２１は、第１のゲートとしての機能を有し、導電層５２３は、第２のゲートとしての機能を有し、導電層５２２ａは、ソースとしての機能を有し、導電層５２２ｂは、ドレインとしての機能を有する。

また、図２２（Ｃ）に示すように、絶縁層５１１および絶縁層５１２には開口部５３７が設けられる。また、導電層５２１は、開口部５３７を介して、導電層５２３と電気的に接続される。よって、導電層５２１と導電層５２３には、同じ電位が与えられる。なお、開口部５３７を設けずに、導電層５２１と、導電層５２３と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部５３７を設けずに、導電層５２１を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電層５２１を遮光性の材料により形成することで、チャネル形成領域５３１ｉに照射される下方からの光を抑制することができる。

また、図２２（Ｂ）、図２２（Ｃ）に示すように、半導体層５３１は、第１のゲートとしての機能を有する導電層５２１と、第２のゲートとしての機能を有する導電層５２３のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲートとしての機能を有する導電層に挟まれている。

また、トランジスタ５００ｆもトランジスタ５００ａ、トランジスタ５００ｂ、およびトランジスタ５００ｃと同様にｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造をとる。このような構成を有することで、トランジスタ５００ｆに含まれる半導体層５３１を、第１のゲートとしての機能を有する導電層５２１および第２のゲートとしての機能を有する導電層５２３の電界によって電気的に取り囲むことができる。

トランジスタ５００ｆは、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電層５２１または導電層５２３によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層５３１に印加することができる。これにより、トランジスタ５００ｆの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ５００ｆを微細化することが可能となる。また、トランジスタ５００ｆは、導電層５２１、および導電層５２３によって、半導体層５３１が取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ５００ｆの機械的強度を高めることができる。

なお、トランジスタ５００ｆを、導電層５２３の半導体層５３１に対する位置、または導電層５２３の形成方法から、ＴＧＳＡ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ）型のＦＥＴと呼称してもよい。

なお、トランジスタ５００ｆにおいても、トランジスタ５００ｂと同様に半導体層５３１を２層以上積層する構成にしてもよい。

また、トランジスタ５００ｆにおいて、絶縁層５１２が導電層５２３と重なる部分にのみ設けられているが、これに限られることなく、絶縁層５１２が半導体層５３１を覆う構成にすることもできる。また、導電層５２１を設けない構成にすることもできる。

また、絶縁層５１２と導電層５２３の間に酸化アルミニウム層を設けてもよい。酸化アルミニウム層を設けることにより、絶縁層５１２に含まれる過剰酸素が導電層５２３側に拡散しにくすることができる。

また、導電層５２３は、少なくとも絶縁層５１２と接する領域が、酸素が拡散しにくい材料で構成されていることが好ましい。このような材料としては、アルミニウムやモリブデンなどがある。例えば、導電層５２３を、絶縁層５１２側にアルミニウムを設け、その上にチタンを設けた２層の積層構造としてもよい。また、導電層５２３を、絶縁層５１２側にモリブデンを設け、その上にアルミニウムとチタンを設けた３層の積層構造としてもよい。

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示システムを適用可能な電子機器について、図２３乃至図２４を用いて説明する。

図２３および図２４を用いて電子機器の一例について説明する。本発明の一態様によれば、大型化および／または高精細化された表示装置であっても、良好な表示品位、高い視認性を実現できる。そのため、テレビジョン装置、デジタルサイネージ、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、および電子書籍端末、などに好適に用いることができる。また、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）機器やＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）機器などにも用いることができる。

本発明の一態様の表示システムを用いた電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。

二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。

本発明の一態様の表示システムを用いた電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。

本発明の一態様の表示システムを用いた電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。

本発明の一態様の表示システムを用いた電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。

本発明の一態様の表示システムを用いることにより、電子機器の表示品位などを高めることができる。

さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画または動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部または電子機器に内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能等を有することができる。なお、本発明の一態様の電子機器が有する機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。

図２３（Ａ）に、本発明の一態様の表示システムを用いたテレビジョン装置１８１０を示す。テレビジョン装置１８１０は、表示部１８１１、筐体１８１２、スピーカ１８１３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。

またテレビジョン装置１８１０は、リモコン操作機１８１４により、操作することができる。

テレビジョン装置１８１０が受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。また放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像および音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示部１８３１に表示させることができる。例えば、４Ｋ、８Ｋ、１６Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。

また、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、表示部１８３１に表示する画像を生成する構成としてもよい。このとき、テレビジョン装置１８１０にチューナを有さなくてもよい。

図２３（Ｂ）は、本発明の一態様の表示システムを用いたデジタルサイネージ１８２０を示している。デジタルサイネージ１８２０は円柱状の柱１８２２に取り付けられている。デジタルサイネージ１８２０は、表示部１８２１を有する。

表示部１８２１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部１８２１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。

表示部１８２１にタッチパネルを用いることで、表示部１８２１に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができるため好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。

図２３（Ｃ）は本発明の一態様の表示システムを用いたノート型のパーソナルコンピュータ１８３０を示している。パーソナルコンピュータ１８３０は、表示部１８３１、筐体１８３２、タッチパッド１８３３、接続ポート１８３４等を有する。

タッチパッド１８３３は、ポインティングデバイスや、ペンタブレット等の入力手段として機能し、指やスタイラス等で操作することができる。

また、タッチパッド１８３３には表示素子が組み込まれている。図２３（Ｃ）に示すように、タッチパッド１８３３の表面に入力キー１８３５を表示することで、タッチパッド１８３３をキーボードとして使用することができる。このとき、入力キー１８３５に触れた際に、振動により触感を実現するため、振動モジュールがタッチパッド１８３３に組み込まれていてもよい。

図２３（Ｄ）に本発明の一態様の表示システムを用いた携帯情報端末の一例を示す。図２３（Ｄ）に示す携帯情報端末１８４０は、筐体１８４１、表示部１８４２、操作ボタン１８４３、外部接続ポート１８４４、スピーカ１８４５、マイク１８４６、カメラ１８４７等を有する。

携帯情報端末１８４０は、表示部１８４２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部１８４２に触れることで行うことができる。

また、操作ボタン１８４３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部１８４２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。

また、携帯情報端末１８４０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末１８４０の向き（縦か横か）を判断して、表示部１８４２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部１８４２を触れること、操作ボタン１８４３の操作、またはマイク１８４６を用いた音声入力等により行うこともできる。

携帯情報端末１８４０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末１８４０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。

図２３（Ｅ）、（Ｆ）に、本発明の一態様の表示システムを用いた携帯情報端末１８５０の一例を示す。携帯情報端末１８５０は、筐体１８５１、筐体１８５２、表示部１８５３、表示部１８５４、およびヒンジ部１８５５等を有する。

筐体１８５１と筐体１８５２は、ヒンジ部１８５５で連結されている。携帯情報端末１８５０は、図２３（Ｅ）に示すように折り畳んだ状態から、図２３（Ｆ）に示すように筐体１８５１と筐体１８５２を開くことができる。

例えば表示部１８５３および表示部１８５４に、文書情報を表示することが可能であり、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部１８５３および表示部１８５４に静止画像や動画像を表示することもできる。

このように、携帯情報端末１８５０は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。

なお、筐体１８５１および筐体１８５２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。

図２４（Ａ）に、ファインダー１８６１を取り付けた状態の、本発明の一態様の表示システムを用いたカメラ１８６０の外観を示す。

カメラ１８６０は、筐体１８６９、表示部１８６２、操作ボタン１８６３、シャッターボタン１８６４等を有する。またカメラ１８６０には、着脱可能なレンズ１８６５が取り付けられている。

ここではカメラ１８６０として、レンズ１８６５を筐体１８６９から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ１８６５と筐体が一体となっていてもよい。

カメラ１８６０は、シャッターボタン１８６４を押すことにより、撮像することができる。また、表示部１８６２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部１８６２をタッチすることにより撮像することも可能である。

カメラ１８６０の筐体１８６９は、電極を有するマウントを有し、ファインダー１８６１のほか、ストロボ装置等を接続することができる。

ファインダー１８６１は、筐体１８６６、表示部８５２、ボタン１８６８等を有する。ファインダー１８６１に本発明の一態様の表示システムを用いてもよい。

筐体１８６６は、カメラ１８６０のマウントと係合するマウントを有しており、ファインダー１８６１をカメラ１８６０に取り付けることができる。また当該マウントには電極を有し、当該電極を介してカメラ１８６０から受信した映像等を表示部８５２に表示させることができる。

ボタン１８６８は、電源ボタンとしての機能を有する。ボタン１８６８により、表示部８５２の表示のオン・オフを切り替えることができる。

カメラ１８６０の表示部１８６２、及びファインダー１８６１の表示部８５２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

なお、図２４（Ａ）では、カメラ１８６０とファインダー１８６１とを別の電子機器とし、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ１８６０の筐体１８６９に、本発明の一態様の表示装置を備えるファインダーが内蔵されていてもよい。

図２４（Ｂ）には、本発明の一態様の表示システムを用いたヘッドマウントディスプレイ１８７０の外観を示している。

ヘッドマウントディスプレイ１８７０は、装着部１８７１、レンズ１８７２、本体１８７３、表示部１８７４、ケーブル１８７５等を有している。また装着部１８７１には、バッテリ１８７６が内蔵されている。

ケーブル１８７５は、バッテリ１８７６から本体１８７３に電力を供給する。本体１８７３は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部１８７４に表示させることができる。また、本体１８７３に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を入力手段として用いることができる。

また、装着部１８７１には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体１８７３は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知することにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部１８７１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部１８７４に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭部の動きなどを検出し、表示部１８７４に表示する映像をその動きに合わせて変化させてもよい。

図２４（Ｃ）、（Ｄ）には、本発明の一態様の表示システムを用いたヘッドマウントディスプレイ１８８０の外観を示している。

ヘッドマウントディスプレイ１８８０は、筐体１８８１、２つの表示部１８８２、操作ボタン１８８３、及びバンド状の固定具１８８４を有する。

ヘッドマウントディスプレイ１８８０は、上記ヘッドマウントディスプレイ１８８０が有する機能に加え、２つの表示部を備える。

２つの表示部１８８２を有することで、使用者は片方の目につき１つの表示部を見ることができる。これにより、視差を用いた３次元表示等を行う際であっても、高い解像度の映像を表示することができる。また、表示部１８８２は使用者の目を概略中心とした円弧状に湾曲している。これにより、使用者の目から表示部の表示面までの距離が一定となるため、使用者はより自然な映像を見ることができる。また、表示部からの光の輝度や色度が見る角度によって変化してしまうような場合であっても、表示部の表示面の法線方向に使用者の目が位置するため、実質的にその影響を無視することができるため、より現実感のある映像を表示することができる。

操作ボタン１８８３は、電源ボタンなどの機能を有する。また操作ボタン１８８３の他にボタンを有していてもよい。

また、図２４（Ｅ）に示すように、表示部１８８２と使用者の目の位置との間に、レンズ１８８５を有していてもよい。レンズ１８８５により、使用者は表示部１８８２を拡大してみることができるため、より臨場感が高まる。このとき、図２４（Ｅ）に示すように、視度調節のためにレンズの位置を変化させるダイヤル１８８６を有していてもよい。

表示部１８８２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、極めて精細度が高いため、図２４（Ｅ）のようにレンズ１８８５を用いて拡大したとしても、使用者に画素が視認されることなく、より現実感の高い映像を表示することができる。

図２４（Ｆ）に、本発明の一態様の表示システムを用いたテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置１８９０は、筐体１８９１に表示部１８９２が組み込まれている。ここでは、スタンド１８９３により筐体１８９１を支持した構成を示している。

図２４（Ｆ）に示すテレビジョン装置１８９０の操作は、筐体１８９１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機１８９４により行うことができる。または、表示部１８９２にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部１８９２に触れることで操作してもよい。リモコン操作機１８９４は、当該リモコン操作機１８９４から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機１８９４が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部１８９２に表示される映像を操作することができる。

なお、テレビジョン装置１８９０は、受信機及び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る。また、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。

本実施の形態は、他の実施の形態など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。

Ｓｉｌｖａｃｏ社製デバイスシミュレーションソフトＡｔｌａｓ２Ｄ（ａｔｌａｓ ５．２０．２．Ｒ）を用いて、蓄熱層の厚さと電界効果移動度の関係を計算した。

〔計算に用いた構造〕
計算に用いたトランジスタ８００およびその周囲の構造を、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）、および図２５（Ｃ）に示す。

図２５（Ａ）は計算に用いたトランジスタ８００の上面図である。図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）に一点鎖線で示した部位Ｘ１−Ｘ２の断面図に相当し、図２５（Ｃ）は、図２５（Ａ）に一点鎖線で示した部位Ｙ１−Ｙ２の断面図に相当する。トランジスタ８００は、バックゲート電極付きのトップゲート構造を有する。

また、トランジスタ８００は、蓄熱層として機能する絶縁層８２０と、絶縁層８２０上の絶縁層８０２と、を介して基板８０１上に設けられている。また、トランジスタ８００は、バックゲート電極として機能する導電層８０３と、半導体層８０５（半導体層８０５ｓ、半導体層８０５ｉ、および半導体層８０５ｄ）と、ゲート電極として機能する導電層８０７と、ソース電極として機能する導電層８０９ｓと、ドレイン電極として機能する導電層８０９ｄとを有する。

また、導電層８０３と半導体層８０５の間に、絶縁層８０４（絶縁層８０４ａおよび絶縁層８０４ｂ）を有し、半導体層８０５と導電層８０７の間に絶縁層８０６を有する。絶縁層８０４は、バックゲート電極側のゲート絶縁層として機能する。絶縁層８０６は、ゲート電極側のゲート絶縁層として機能する。

また、導電層８０７および半導体層８０５を覆う絶縁層８０８（絶縁層８０８ａおよび絶縁層８０８ｂ）を有する。また、導電層８０９ｓおよび導電層８０９ｄを絶縁層８０８上に有する。導電層８０９ｓは、絶縁層８０８に設けられた開口８１１ｓにおいて、半導体層８０５ｓと接する。導電層８０９ｄは、絶縁層８０８に設けられた開口８１１ｄにおいて、半導体層８０５ｄと接する。

半導体層８０５ｓは半導体層８０５のソース領域として機能し、半導体層８０５ｄは半導体層８０５のドレイン域として機能する。半導体層８０５のうち、導電層８０７と重なる領域が半導体層８０５ｉであり、半導体層８０５ｉはチャネル形成領域として機能する。なお、導電層８０３は、半導体層８０５ｉと重なる領域と、半導体層８０５ｓと重なる領域と、半導体層８０５ｄと重なる領域と、を有する。

また、トランジスタ８００の上方に平坦化層として機能する絶縁層８１０を設定した。

〔各種設定パラメータ〕
次に、計算に用いた各種の設定パラメータについて説明する。トランジスタ８００のチャネル長Ｌを６μｍ、チャネル幅Ｗを５０μｍとした（図２５（Ｂ）および図２５（Ｃ）参照。）。Ｘ１−Ｘ２断面において、導電層８０９ｓと半導体層８０５ｓが接する長さ、ならびに、導電層８０９ｄと半導体層８０５ｄが接する長さをそれぞれ２μｍとした。また、Ｘ１−Ｘ２断面において、導電層８０３と半導体層８０５ｓ（ソース領域）が重なる領域の長さ（導電層８０７の一端から導電層８０３の一端までの最短距離）と、導電層８０３と半導体層８０５ｄ（ドレイン領域）が重なる領域の長さ（導電層８０７の他端から導電層８０３の他端までの最短距離）を、それぞれ１．５μｍとした。また、Ｘ１−Ｘ２断面において、導電層８０７の一端から開口８１１ｓの端までの最短距離と、導電層８０７の他端から開口８１１ｄの端までの最短距離をそれぞれ３μｍとした。

その他の設定パラメータについて、表１に示す。

〔電界効果移動度の計算〕
蓄熱層として機能する絶縁層８２０の厚さを、０μｍ、０．００１μｍ、０．０１μｍ、０．０２５μｍ、０．０５μｍ、０．０７５μｍ、０．１μｍ、０．２５μｍ、０．５μｍ、０．７５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、３．０μｍ、４．０μｍ、および５．０μｍの１６水準想定し、水準毎にトランジスタ８００の電界効果移動度を計算した。

電界効果移動度の計算は、トランジスタ８００のバックゲート電圧およびソース電圧を０Ｖ、ドレイン電圧を２０Ｖとして、ゲート電圧を−５Ｖから２０Ｖまで０．２５Ｖ刻みに変化させて行なった。なお、本実施例で算出した電界効果移動度は、飽和移動度である。

図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）、図２７（Ａ）、図２７（Ｂ）、および図２７（Ｃ）に計算結果を示す。

図２６（Ａ）は、蓄熱層（絶縁層８２０）の厚さを変化させた時の、電界効果移動度（μＦＥ）の最大値の計算結果である。また、図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）の計算結果を示すグラフである。図２６（Ｂ）の横軸は蓄熱層の厚さであり、縦軸は電界効果移動度の最大値である。

図２７（Ａ）は、蓄熱層（絶縁層８２０）の厚さを変化させた時の、トランジスタ８００の温度の計算結果である。また、図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）の計算結果を示すグラフである。図２７（Ｂ）の横軸は蓄熱層の厚さであり、縦軸は温度である。

図２７（Ｃ）は、図２６（Ａ）および図２７（Ａ）に示した計算結果を用いたトランジスタ８００の温度と電界効果移動度の関係を示すグラフである。図２７（Ｃ）の横軸はトランジスタ８００の温度であり、縦軸はトランジスタ８００の電界効果移動度である。

図２７（Ｃ）より、トランジスタ８００の温度と電界効果移動度には、強い正の相関があることがわかる。また、図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）、図２７（Ａ）、および図２７（Ｂ）より、トランジスタ８００の温度と電界効果移動度は、蓄熱層の厚さが０．０１μｍ以上で上昇し始め、蓄熱層の厚さが２．０μｍを超えると緩やかな上昇に変化している。よって、蓄熱層の厚さは、０．０１μｍ以上５．０μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以上２．０μｍ以下とすればよい。

１００ 表示装置
１０１ 基板
１０２ 表示部
１０３ 駆動回路部
１０５ シール材
１０６ 基板
１１０ 画素
１１１ 絶縁層
１１２ トランジスタ
１１３ 容量素子
１１４ トランジスタ
１１５ 絶縁層
１１６ 絶縁層
１１７ 電極層
１１８ 電極層
１１９ 絶縁層
１２０ 画素
１２１ 液晶素子
１２２ 絶縁層
１２３ 絶縁層
１２４ 液晶層
１２５ スペーサ
１２６ トランジスタ
１２７ ノード
１２８ 容量素子
１２９ ノード
１３１ 発光素子
１３２ 隔壁
１３３ 発光層
１３４ トランジスタ
１３５ 充填材
１３６ トランジスタ
１４１ 配線
１４２ 電極
１４３ 電極
１４４ 異方性導電層
１４５ ＦＰＣ
１４６ 絶縁層
１４７ 電極
１４８ 電極
１４９ 絶縁層
１５１ 遮光層
１５２ 着色層
１５３ 絶縁層
１６１ 絶縁層
１６２ 配線
１６３ 配線
１７２ トランジスタ
１８０ 素子
１８４ パルス出力回路
１８５ 制御回路
１８６ 出力回路

Claims (8)

1. 複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、
   前記複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、
   前記駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の層と、を有し、
   前記第２のトランジスタは、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタは、前記第２のトランジスタと電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタの半導体層および前記第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、
   前記第１の層は、前記第２のトランジスタの下方に設けられた絶縁層であり、
   前記第２のトランジスタの半導体層は、前記第１の層と重なる領域を有し、
   前記第３のトランジスタの半導体層は、前記第１の層と重なる領域を有さず、
   前記第１の層の熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である表示装置。
2. 複数の画素を有する表示部と、駆動回路部と、を有し、
   前記複数の画素それぞれは、表示素子と、第１のトランジスタと、を有し、
   前記駆動回路部は、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の層と、を有し、
   前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタの半導体層および前記第３のトランジスタの半導体層は、それぞれが、金属元素および酸素を含み、
   前記第１の層は、前記第２のトランジスタの下方に設けられた絶縁層であり、
   前記第２のトランジスタの半導体層は、前記第１の層と重なる領域を有し、
   前記第３のトランジスタの半導体層は、前記第１の層と重なる領域を有さず、
   前記第１の層の熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である表示装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記駆動回路部は、容量素子を有し、
   前記容量素子の一方の電極は、前記第２のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
   前記容量素子の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される表示装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   前記第１の層の厚さは、０．０１μｍ以上２．０μｍ以下である表示装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記第１の層は、樹脂を含む表示装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記表示素子は、液晶素子である表示装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記金属元素は、インジウム、ガリウム、または亜鉛の少なくとも一である表示装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
   前記第１のトランジスタの半導体層と、前記第２のトランジスタの半導体層は、酸化物半導体を含む表示装置。

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