JP7654766B2

JP7654766B2 - 発光装置

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Publication number: JP7654766B2
Application number: JP2023218165A
Authority: JP
Inventors: 博之三宅
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2023-12-25
Publication date: 2025-04-01
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: JP2022088428A; KR102393055B1; JP2017219839A; KR20170137632A; JP2024026505A; KR20220057507A; KR102609235B1; US20170352313A1; US10242617B2

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、および電子機器に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、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、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装
置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。

スマートフォン、タブレット等のモバイル機器が普及している。さらにヘッドマウント
ディスプレイや、デジタル化された車載用表示機器といった、新しい機器が使用されるよ
うになってきており、高い視認性と、消費電力の低減が求められている。

アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、高い応答速度、高視野角等で優れて
いるホールド型の表示方式（以下、ホールド型駆動と記す）である。ホールド型駆動は、
１フレーム期間（１フレームとは表示する画像の単位を表す）に発光素子が発光している
。発光輝度は１フレーム期間の輝度を積算して階調を制御している。一例として１秒間に
６０フレームを表示する表示装置は、画像を１秒間に６０回表示する。この場合、１フレ
ーム期間は、約１６．６７ｍｓの時間を表している。

他の駆動方式としてインパルス型の表示方式（以下、インパルス型駆動と記す）がある
。インパルス型駆動では、画素回路の選択期間に１フレーム期間における積算輝度と同じ
輝度で発光させ階調を制御している。

なお、ホールド型駆動またはインパルス型駆動では、発光輝度を電圧により指定する電
圧設定方式のほか、電流により指定する電流設定方式が知られている。

有機ＥＬ素子の応答性は、液晶素子に比べて高いものの、ホールド型駆動では、動画表
示において動画解像度を落としてしまう動画ボケが発生する。動画解像度とは、動画を表
示したときの見た目での解像度のことであり、動画を表示したときに人が感じる解像度の
ことである。例えば、楔形の図形を画面にスクロールさせ、画像の更新間隔を識別できる
限界の解像度のことである。

例えば、特許文献１では、インパルス型駆動と、ホールド型駆動を組み合わせることで
、階調を制御し、視認性を上げる制御方法が提案されている。

例えば、特許文献２では、表示フレームに黒を挿入することで、動画像解像度を向上す
る方法が提案されており、かつ有機ＥＬ素子の発光期間を減らすことで、有機ＥＬ素子の
短寿命化の抑制方法について記載されている。

特開２００９－９０４９号公報特開２０１１－８５７６８号公報

ホールド型駆動では、表示領域において、アクティブマトリックス型のディスプレイ起
因の動画ボケが発生するため、動画像等を表示した際に輪郭が不明瞭になるなどの問題が
ある。

ホールド型駆動では、１フレームごとに表示が更新されるため積分輝度を用いている。
そのため、階調の変化を認識するためには輝度を積分する期間が必要になるため、コント
ラストが上がらない問題がある。

点順次によるインパルス型駆動では、ホールド型駆動のような動画ボケは抑えられるも
のの、発光期間が短いため、静止画などを表示するときに、ちらつきを発生させる問題が
ある。

点順次によるインパルス型駆動では、画素回路の選択期間に１フレーム期間における積
算輝度と同じ輝度で発光させるためにドライバーには高い電流供給能力が必要である。

上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一
とする。または、本発明の一態様は表示の視認性を向上させる表示装置を提供することを
課題の一とする。本発明の一態様は、消費電力を低減させる表示装置を提供することを課
題の一とする。

なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は
、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目
で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又
は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる
。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも
一つの課題を解決するものである。

本発明の一態様は、信号線と、第１の走査線と、第２の走査線と、画素回路と、を有す
る表示装置であって、画素回路は、発光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジ
スタとを有し、第１のトランジスタのゲートは、第１の走査線と電気的に接続され、第１
のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、信号線と電気的に接続され、第１のト
ランジスタのソースまたはドレインの他方は、第２のトランジスタのゲートと電気的に接
続され、第２のトランジスタは、バックゲートを有し、第２のトランジスタのソースまた
はドレインの一方は、発光素子の一方の電極と電気的に接続され、第２の走査線は前記バ
ックゲートに、電気的に接続された表示装置である。

上記表示装置において、第１または第２のトランジスタは、チャネル形成領域に酸化物
半導体を有することが好ましい。

上記表示装置において、発光素子は、有機化合物層を有することが好ましい。

本発明の一態様は、表示部と、ゲートドライバと、を有する表示装置の駆動方法であっ
て、表示部は、複数の信号線と、複数の第１の走査線と、複数の第２の走査線と、第１の
画素回路と、第２の画素回路と、を有し、第１の画素回路および第２の画素回路は、発光
素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、第２のトランジスタは
バックゲートを有し、ゲートドライバは、複数の第１の走査線に、電気的に接続され、ゲ
ートドライバは、複数の第２の走査線に、電気的に接続され、第１の走査線は、第１の画
素回路が有する第１のトランジスタのゲートと、第２の画素回路が有する第１のトランジ
スタのゲートと、に電気的に接続され、第２の走査線は、第１の画素回路が有する第２の
トランジスタのバックゲートと、第２の画素回路が有する第２のトランジスタのバックゲ
ートと、に電気的に接続され、ゲートドライバは、複数の第１の走査線に第１の走査信号
を出力する機能を有し、ゲートドライバは、複数の第２の走査線に第２の走査信号を出力
する機能を有し、１フレーム期間は、第１の期間と、第２の期間と、を有し、第１の期間
において、発光素子の発光および階調を制御し、第２の期間において、発光素子の消灯を
制御する表示装置の駆動方法である。

上記構成において、第１の期間の後に、第２の期間を有する表示装置の駆動方法であっ
て、第１の期間は、ゲートドライバが第１の走査線に第１の走査信号を与え、信号線が、
第１のトランジスタを介して第２のトランジスタのゲートに信号を与え、信号に応じた電
流が第２のトランジスタから発光素子に与えられ、第２の走査信号、第２のトランジスタ
のソースの電圧以上の電圧を第２のトランジスタのバックゲートに与え、第２のトランジ
スタは、バックゲートの電圧により第２のトランジスタの電流の大きさが制御され、電流
の大きさを制御することで、発光素子の発光および階調を制御し、第２の期間は、第２の
走査信号、第２のトランジスタのソースの電圧よりも小さな電圧を前記第２のトランジス
タの前記バックゲートに与え、第２のトランジスタは、バックゲートの電圧により閾値電
圧が制御され、閾値電圧を制御することで、発光素子を消灯させることで発光期間を制御
する表示装置の駆動方法が好ましい。

上記各構成において、表示装置と、タッチセンサと、を有することを特徴とする表示モ
ジュールが好ましい。

本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することができる。または、本発明の
一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することができる。本発明の一態様
は消費電力を低減させる表示装置を提供することができる。

なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は
、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目
で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又
は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる
。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも
一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙し
た効果を有さない場合もある。

画素回路の構成を説明する図。表示装置の構成を示すブロック図。（Ａ）：トランジスタの接続を説明する図。（Ｂ）：トランジスタの電気特性の一例を示す図。表示装置の動作例を示すタイミングチャート（Ａ）：表示の一例を示す図。（Ｂ）：表示の一例を示す図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）：画素回路の構成を説明する図。（Ａ）：電子部品の作製方法例を示すフローチャート。（Ｂ）：半導体ウエハの上面図。（Ｃ）：半導体ウエハの部分拡大図。（Ｄ）：チップの拡大図。（Ｅ）：電子部品の斜視模式図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）：表示パネルの構成例を示す上面図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）：表示パネルの構成例を示す上面図。（Ａ）（Ｂ）：表示パネルの構成例を示す断面図。（Ａ）（Ｂ）：表示パネルの構成例を示す断面図。（Ａ）（Ｂ）：表示パネルの構成例を示す断面図。表示モジュールの例を示す図。（Ａ）（Ｂ）：タッチパネルの構成例を示す模式図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）：電子機器の構成例を示す図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）：電子機器の構成例を示す図。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異
なる態様で実施することが可能であり、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、本発明は
、以下の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。

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている
場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を
模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。

また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の
混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位
置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関
係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明し
た語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。

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、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路
動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明
細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとす
る。

また、本明細書等において、「平行」とは、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。したがって、－５°以上５°以下の場合も含まれる。ま
た、「垂直」とは、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。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、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、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、ゲートとソースの間の電圧Ｖ
ｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソ
ースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈ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、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔ
ｈ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、Ｖｇｓ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Ｖｇｓ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Ｖｇｓにおけるオフ状態
、所定の範囲内のＶｇｓ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Ｖｇｓ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、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイ
ン電流が１×１０^－９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^－１
^３Ａであり、Ｖｇｓが－０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^－１９Ａであり、Ｖｇ
ｓ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、Ｖｇｓが－０．５Ｖにおいて
、または、Ｖｇｓが－０．５Ｖ以上－０．８Ｖ以下の範囲において、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Ｖｇｓ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
。

また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅
Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あ
たりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次
元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。

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、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、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、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
けるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓ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、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓ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、Ｖｄｓ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Ｖｄｓ、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Ｖｄｓ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、Ｖｄｓ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
れる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、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Ｖｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となる
Ｖｇｓ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。

なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場
の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。た
だし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差
のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多
い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし
、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、画素回路が有するトランジスタのバックゲートに、電気的に接続さ
れた走査線から信号を与えることで、表示を制御する機能を有する表示装置について、図
１乃至図６を用いて説明する。

図１に、画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）の構成例を示す。図２に、表示装置１０の構成を
示すブロック図を示す。図２の表示装置１０の表示部１２０の、画素回路の一つを、画素
回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）として説明する。表示部１２０は、行方向にｍ個（ｍは１以上の
整数）、列方向にｎ個（ｎは１以上の整数）、合計ｍ×ｎ個の画素回路がマトリクス状に
配置されている。なおｉは１以上ｍ以下の整数であり、ｊは１以上ｎ以下の整数である。

画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）は、発光素子７１０（ｉ，ｊ）を有する。発光素子７１０
（ｉ，ｊ）は、一例として直流駆動される発光素子が好ましい。発光素子７１０（ｉ，ｊ
）の階調は、電圧または電流に応じた信号によって制御される。

画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）は、トランジスタＳＷ１、トランジスタＭ、容量素子Ｃｓ
、および発光素子７１０（ｉ，ｊ）を有する。

発光素子７１０（ｉ，ｊ）は、画素電極、対向電極、およびこれらに挟まれている有機
化合物層を有する発光素子である。画素電極は、陽極または陰極のいずれか一方であり、
対向電極は、陽極または陰極のいずれか他方である。有機化合物層は、発光層を含む。

画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）のトランジスタＳＷ１のゲートは、走査線Ｇ１（ｉ）と電
気的に接続される。トランジスタＳＷ１のソースまたはドレインの一方が信号線Ｓ（ｊ）
と電気的に接続される。トランジスタＳＷ１のソースまたはドレインの他方は、容量素子
Ｃｓの一方の電極およびトランジスタＭのゲートと電気的に接続される。

トランジスタＭのドレインには、画素電極が電気的に接続される。画素電極は、発光素
子７１０（ｉ，ｊ）を介して対向電極に接続される。トランジスタＭのソースは、Ｃａｔ
ｈ端子に電気的に接続される。Ｃａｔｈ端子は、容量素子Ｃｓの他方の電極が電気的に接
続される。また、トランジスタＭのバックゲートは、走査線Ｇ２（ｉ）と電気的に接続さ
れる。上記トランジスタＭの一対のゲートは、チャネル形成領域を間に介して、互いに重
なる領域を有することが好ましい。

トランジスタＭのソースには、Ｃａｔｈ端子を介してカソード電圧が与えられる。対向
電極には、Ａｎｏ端子を介してアノード電圧が与えられる。

容量素子Ｃｓの他方の電極がトランジスタＭのソースと電気的に接続された例を示した
が、ドレインと電気的に接続してもよいし、他の電圧が与えられる配線または電極と電気
的に接続してもよい。

信号線Ｓ（ｊ）から与えられる信号の電圧によって、発光素子７１０（ｉ，ｊ）の駆動
電流は制御される。駆動電流の大きさは、発光素子７１０（ｉ，ｊ）の階調を示している
。

図２に示す表示装置１０はゲートドライバ１１０、および表示部１２０を有する。ゲー
トドライバ１１０は、シフトレジスタ回路１１１およびシフトレジスタ回路１１２を有す
る。表示部１２０は、画素回路７１０Ｃ（１，１）乃至画素回路７１０Ｃ（ｍ，ｎ）を有
する。

本実施の形態で説明する表示部１２０は、画素回路７１０Ｃ（１，１）乃至画素回路７
１０Ｃ（ｍ，ｎ）と、第１の走査線Ｇ１（１）乃至Ｇ１（ｍ）と、第２の走査線Ｇ２（１
）乃至Ｇ２（ｍ）と、信号線Ｓ（１）乃至Ｓ（ｎ）とを有する。

図３（Ａ）は、画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）の有するトランジスタＭを示す。トランジ
スタＭの電気特性を測定するために、トランジスタＭのそれぞれの端子に印加する電圧条
件を表１に示す。

トランジスタＭのゲートに電気的に接続するのはＶＧ端子（以下ＶＧと記す）であり、
ソースに電気的に接続するのはＶＳ端子（以下ＶＳと記す）であり、ドレインに電気的に
接続するのはＶＤ端子（以下ＶＤと記す）であり、バックゲートに電気的に接続するのは
ＶＢＧ端子（以下ＶＢＧと記す）である。

図３（Ｂ）に示すＰ１乃至Ｐ４の電気特性は、ＶＢＧに異なる電圧を与え、測定した結
果を示す。

ここでは、ゲートとソースとの間に係るゲート電圧を変化させながら測定した。ソース
とドレインとの間に流れる電流をドレイン電流ＩＤとして測定した。上記の測定方法をＩ
ＤＶＧ測定、もしくはＶＧＩＤ測定という。

測定したトランジスタは、半導体層に酸化物半導体が適用され、チャネル長は４μｍ、
チャネル幅は５０μｍである。

Ｐ１はＶＢＧに０Ｖの電圧を与えたときの電気的特性である。ＶＧが０Ｖになったとき
のドレイン電流ＩＤは測定下限以下である。これは、トランジスタのチャネル部に酸化物
半導体を用いたときの特性を示している。

ここでは、測定下限を１×１０^－１２Ａ以下とする。ＩＤＶＧ測定は、Ａｇｉｌｅｎｔ
社製半導体パラメータ・アナライザ（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰａｒａｍｅｔｅｒ
Ａｎａｌｙｚｅｒ、モデル：４１５５Ｃ）を用いた。

Ｐ２はＶＢＧに－５Ｖの電圧を与えたときの電気的特性である。Ｐ１の電気特性がプラ
ス側にシフトしており、ドレイン電流ＩＤが測定下限以下になるＶＧの電圧がプラス側に
シフトしていることを示している。このことからトランジスタの閾値電圧がプラスシフト
したことを示している。

Ｐ３はＶＢＧに５Ｖの電圧を与えたときの電気的特性である。Ｐ１の電気特性がマイナ
ス側にシフトしている。ドレイン電流ＩＤが測定下限以下になるＶＧの電圧がマイナス側
にシフトしていることを示している。このことからトランジスタの閾値電圧がマイナスシ
フトしたことを示している。

Ｐ４はＶＢＧに１０Ｖの電圧を与えたときの電気的特性である。Ｐ３に比べて電気特性
がさらにマイナス側にシフトしている。ドレイン電流ＩＤが測定下限以下になるＶＧの電
圧がマイナス側にさらにシフトしていることを示している。Ｐ３に比べ、トランジスタの
閾値電圧がさらにマイナスシフトしたことを示している。

図４は、図３で説明したトランジスタを用いた表示装置１０のタイミングチャートを示
す。ゲートドライバ１１０は、スタートパルスＳＰ１と、スタートパルスＳＰ２と２つの
入力信号で画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）を制御する。

スタートパルスＳＰ１の信号がシフトレジスタ回路１１１に与えられる。シフトレジス
タ回路１１１は、走査線Ｇ１（１）を制御する信号を出力し、順次、走査線Ｇ１（２）乃
至Ｇ１（ｍ）を選択する。

スタートパルスＳＰ２の信号がシフトレジスタ回路１１２に与えられる。シフトレジス
タ回路１１２は、走査線Ｇ２（１）を制御する信号を出力し、順次、走査線Ｇ２（２）乃
至Ｇ２（ｍ）を選択する。

スタートパルスＳＰ１により選択された走査線Ｇ１の信号は、画素回路７１０Ｃ（ｉ，
ｊ）のトランジスタＳＷ１のゲートに与えられることで、信号線Ｓ（ｊ）により与えられ
た信号の電圧を、トランジスタＭのゲートに与える。したがって、トランジスタＭのゲー
トに与えられた電圧に応じて、発光素子７１０（ｉ，ｊ）は発光する。

トランジスタＭのバックゲートには、トランジスタＭのソースの電圧以上の電圧を与え
る。トランジスタＭの閾値電圧がマイナス側にシフトすることで、電流を増加させること
ができる。したがって信号線Ｓ（ｊ）により与える信号の電圧を小さくすることができる
。図４で示したＴ１は、発光素子７１０（ｉ，ｊ）が発光している期間を示す。

スタートパルスＳＰ２により選択された走査線Ｇ２の信号は、画素回路７１０Ｃ（ｉ，
ｊ）のトランジスタＭのバックゲートに与えられることで、トランジスタＭの電気特性を
シフトさせることができる。

トランジスタＭのバックゲートに対しトランジスタＭのソースの電圧より小さい電圧を
与えることで、発光素子７１０（ｉ，ｊ）に流れる電流を発光に寄与しない電流値まで小
さくすることができる。したがって、バックゲートに与える電圧により、発光期間を制御
することができる。Ｔ２の期間は、走査線Ｇ２の信号により、発光素子７１０（ｉ，ｊ）
が消灯している期間を示す。

トランジスタのバックゲートに与える電圧は、発光素子７１０（ｉ，ｊ）の電気特性に
よって異なるので、適宜発光素子の特性に合わせた最適な電圧を与える。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）について説明する。図５（Ａ）は、スタートパルスＳＰ１
およびスタートパルスＳＰ２に同じパルス幅で信号を与えて表示した例を示す。まず、Ｇ
１（ｉ）によって表示が更新される。次の走査線Ｇ１（ｉ＋１）が選択されるのと同じタ
イミングでＧ２（ｉ）の信号が、トランジスタＭのソースの電圧より小さい電圧になる。
Ｇ１（ｉ）で選択され発光していた領域は、消灯する。

図５（Ｂ）は図４で示したタイミングチャートで駆動したときの表示を示す。図５（Ｂ
）のＧ１（ｉ）、Ｇ１（ｉ－１）およびＧ１（ｉ－２）の走査線に相当する表示領域が発
光しており、それ以外は消灯していることを示す。発光期間は、明示的にハッチング処理
を行っている。ホールド型の駆動を行うと、走査線で選択された画素回路の表示が更新さ
れる。発光素子は１フレーム期間、発光している。それに対して、図１の画素回路を用い
ることで、線順次のインパルス型駆動として表示を更新することができる。

したがって発光素子が発光し表示する期間は、スタートパルスＳＰ２によって制御され
ることになる。スタートパルスＳＰ２の信号の幅を可変にすることで、動画のように表示
の動きが速いときは、発光期間を短くすることで動画解像度を向上させることができる。
また静止画のような表示の動きが少ないときに発光期間を長くし、発光輝度を抑制するこ
とで積算輝度を確保することができる。したがって、消費電力を小さくすることができる
。線順次によるインパルス型駆動は、点順次によるインパルス駆動に比べ、発光期間が長
くなり、積算輝度が大きくなるため、ちらつきを抑え、視認性を向上させることができる
。

さらに、スタートパルスＳＰ２は、モバイル機器のバッテリモニタによって検出された
状態に応じてパルス幅を決めてもよい。図５（Ａ）は、図５（Ｂ）と比べると発光期間が
短い。したがって同じ表示品質にするためには、積算輝度を考慮して信号線Ｓ（ｊ）によ
り与える信号の電圧を高くする必要がある。消費電力を小さくするには、信号は低い電圧
にすることが望ましい。バッテリの充電状況に応じてスタートパルスＳＰ２の信号の幅を
最適化することで、消費電力を小さくし、最適な表示品質を提供することができる。

１秒間に６０フレーム表示する表示装置では、連続する表示フレームに意図的に黒表示
のフレームを挿入することで動画解像度を向上する方法がある。一例として黒表示のフレ
ームを挿入するとき、表示の品質を維持するためには１秒間に表示するフレーム数を６０
フレームより多くする必要がある。

図１の画素回路を用いることで、１フレーム期間内で発光期間と消灯期間を制御するこ
とができる。したがって、線順次によるインパルス型駆動として表示を制御できる。さら
にインパルス型駆動で動画解像度を向上させることで、視認性を向上させることができる
。

なお、本実施の形態で説明する表示装置１０に用いられるトランジスタ、容量素子等の
各種素子のデバイス構造には、特段の制約はない。表示部１２０の有する画素回路７１０
Ｃ（ｉ，ｊ）およびゲートドライバ１１０のそれぞれの機能に適したデバイス構造を選択
すればよい。例えば、トランジスタのデバイス構造としては、トップゲート型、ボトムゲ
ート型、ゲート（フロントゲート）とボトムゲート双方を備えたデュアルゲート型、およ
び１つの半導体層に対して複数のゲート電極を有するマルチゲート型が挙げられる。トラ
ンジスタの活性層（チャネル形成領域）を構成する半導体の種類（組成や結晶構造等）に
も特段の制約はない。活性層に用いられる半導体としては、単結晶半導体、非単結晶半導
体に大別される。非単結晶としては、多結晶半導体、微結晶半導体、非晶質半導体などが
挙げられる。半導体材料には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ等の第１４族元素を１種または複数含む半
導体（例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン等）、酸化物半導体、窒
化ガリウム等の化合物半導体等が挙げられる。

図１の画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）は、同じ導電型のトランジスタで構成されている例
を示している。ここでは、トランジスタＳＷ１およびトランジスタＭが、ｎチャネル型ト
ランジスタであり、かつ半導体層に酸化物半導体が適用された例を示している。ここでは
、トランジスタＳＷ１はボトムゲート型トランジスタであり、トランジスタＭはバックゲ
ートを有するデュアルゲート型トランジスタである。

なお本発明の一様態は図１の画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）の回路構成に限らない。図１
とは異なる画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）の回路構成の一例について図６（Ａ）乃至（Ｄ）
に図示する。

図６（Ａ）が図１と異なる点を説明する。トランジスタＭのソースには、画素電極が電
気的に接続される。画素電極は、発光素子７１０（ｉ，ｊ）を介して対向電極に接続され
る。トランジスタＭのドレインは、Ａｎｏ端子に電気的に接続される。容量素子Ｃｓの一
方の電極はトランジスタＭのゲートと電気的に接続されている。また容量素子Ｃｓの他方
の電極はトランジスタＭのソースと電気的に接続されるが、ドレインに電気的に接続され
てもよい。

図６（Ｂ）が図１と異なる点を説明する。トランジスタＭ１の活性層が、ｐ型の導電型
で構成されている。

図６（Ｃ）が図６（Ａ）と異なる点を説明する。トランジスタＭ１の活性層が、ｐ型の
導電型で構成されている。容量素子Ｃｓの一方の電極はトランジスタＭ１のゲートと電気
的に接続されている。また他方の電極はトランジスタＭ１のソースと電気的に接続される
が、ドレインに電気的に接続されてもよい。ソースに接続された場合は、トランジスタＭ
１のソースに与えられる電圧が、Ａｎｏ端子から与えられる。したがってトランジスタＭ
のソースとゲート間に係る電圧を制御しやすい。

図６（Ｄ）の画素回路７１０Ｃ（ｉ，ｊ）は、さらに走査線Ｇ３（ｉ）と、トランジス
タＳＷ２と、ＶＲ端子とを有している。トランジスタＳＷ２のゲートは、走査線Ｇ３（ｉ
）と電気的に接続されている。

ＶＲ端子に与えられる電圧は、Ｃａｔｈ端子に与えられる電圧を基準とし、発光素子７
１０（ｉ，ｊ）が発光しない大きさの電圧範囲であることが好ましい。トランジスタＳＷ
１を介して、トランジスタＭのゲートに信号が与えられる前、もしくは同時にトランジス
タＳＷ２を介して、トランジスタＭのソースにＶＲ端子から電圧が与えられる。トランジ
スタＭのソースに与えられる電圧が、ＶＲ端子から与えられるため、トランジスタＭのソ
ースとゲート間に係る電圧を制御しやすい。

以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み
合わせて用いることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、半導体装置の一例として、ＩＣチップ、電子部品、電子機器等につ
いて説明する。

＜電子部品の作製方法例＞
図７（Ａ）は、電子部品の作製方法例を示すフローチャートである。電子部品は、半導
体パッケージ、またはＩＣ用パッケージともいう。この電子部品は、端子取り出し方向や
、端子の形状に応じて、複数の規格や名称が存在する。そこで、本実施の形態では、その
一例について説明することにする。

トランジスタで構成される半導体装置は、組み立て工程（後工程）を経て、プリント基
板に脱着可能な部品が複数合わさることで完成する。後工程については、図７（Ａ）に示
す各工程を経ることで完成させることができる。具体的には、前工程で得られる素子基板
が完成（ステップＳＴ６１）した後、基板の裏面を研削する。この段階で基板を薄膜化し
て、前工程での基板の反り等を低減し、部品の小型化を図る。次に、基板を複数のチップ
に分離するダイシング工程を行う（ステップＳＴ６２）。

図７（Ｂ）は、ダイシング工程が行われる前の半導体ウエハ６１００の上面図である。
図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）の部分拡大図である。半導体ウエハ６１００には、複数の回路
領域６１０２が設けられている。回路領域６１０２には、本発明の形態に係る半導体装置
（例えば、メモリ、タイマ、ＣＰＵ等）が設けられている。

複数の回路領域６１０２は、それぞれが分離領域６１０４に囲まれている。分離領域６
１０４と重なる位置に分離線（「ダイシングライン」ともいう）６１０６が設定される。
ダイシング工程（ステップＳＴ６２）では、分離線６１０６に沿って半導体ウエハ６１０
０を切断することで、回路領域６１０２を含むチップ６１１０を、半導体ウエハ６１００
から切り出す。図７（Ｄ）に、チップ６１１０の拡大図を示す。

分離領域６１０４に導電層や半導体層を設けてもよい。分離領域６１０４に導電層や半
導体層を設けることで、ダイシング工程時に生じうるＥＳＤを緩和し、ダイシング工程に
起因する歩留まりの低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は、基板の冷
却、削りくずの除去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて比抵抗を下
げた純水を切削部に供給しながら行なう。分離領域６１０４に導電層や半導体層を設ける
ことで、当該純水の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の生産コストを
低減することができる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。

ステップＳＴ６２を行った後、分離したチップを個々にピックアップしてリードフレー
ム上に搭載し接合する、ダイボンディング工程を行う（ステップＳＴ６３）。ダイボンデ
ィング工程におけるチップとリードフレームとの接着方法は、製品に適した方法を選択す
ればよい。例えば、接着は樹脂やテープによって行えばよい。ダイボンディング工程は、
インターポーザ上にチップを搭載し接合してもよい。ワイヤーボンディング工程で、リー
ドフレームのリードとチップ上の電極とを金属の細線（ワイヤー）で電気的に接続する（
ステップＳＴ６４）。金属の細線には、銀線や金線を用いることができる。ワイヤーボン
ディングは、ボールボンディングとウェッジボンディングの何れでもよい。

ワイヤーボンディングされたチップは、エポキシ樹脂等で封止される、モールド工程が
施される（ステップＳＴ６５）。モールド工程を行うことで電子部品の内部が樹脂で充填
され、機械的な外力による内蔵される回路部やワイヤーに対するダメージを低減すること
ができ、また水分や埃による特性の劣化を低減することができる。リードフレームのリー
ドをメッキ処理する。そしてリードを切断および成形加工する（ステップＳＴ６６）。め
っき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する際のはんだ付けをより
確実に行うことができる。パッケージの表面に印字処理（マーキング）を施す（ステップ
ＳＴ６７）。検査工程（ステップＳＴ６８）を経て、電子部品が完成する（ステップＳＴ
６９）。上掲した実施の形態の半導体装置を組み込むことで、低消費電力で、小型な電子
部品を提供することができる。

完成した電子部品の斜視模式図を図７（Ｅ）に示す。図７（Ｅ）では、電子部品の一例
として、ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）の斜視模式図を示している。図
７（Ｅ）に示すように、電子部品６０００は、リード６００１およびチップ６１１０を有
する。

電子部品６０００は、例えばプリント基板６００２に実装される。このような電子部品
６０００が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板６００２上で電気的に接続され
ることで、電子機器に搭載することができる。完成した回路基板６００４は、電子機器等
の内部に設けられる。電子部品６０００を搭載することで、電子機器の消費電力を削減す
ることができる。または、電子機器を小型化することが容易になる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示パネルのより具体的な構成例について、
図８乃至図１２を用いて説明を行う。なお、本実施の形態では、表示パネルの一例として
、液晶素子を用いた表示パネルおよび発光素子を用いた表示パネルについて説明する。

図８（Ａ）乃至（Ｃ）は、表示パネルの構成例を示す上面図である。

図８（Ａ）において、第１の基板４００１上に設けられた画素部４０２を囲むようにし
て、シール材４００５が設けられ、画素部４０２がシール材４００５および第２の基板４
００６によって封止されている。図８（Ａ）においては、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
半導体又は多結晶半導体で形成された信号線駆動回路４００、および走査線駆動回路４０
１が設けられている。また、信号線駆動回路４００、走査線駆動回路４０１、または画素
部４０２に与えられる各種信号および電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅ
ｄｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８ａ、ＦＰＣ４０１８ｂから供給されている。

図８（Ｂ）および図８（Ｃ）において、第１の基板４００１上に設けられた画素部４０
２と、走査線駆動回路４０１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４０２と、走査線駆動回路４０１の上に第２の基板４００６が設けられている
。よって画素部４０２と、走査線駆動回路４０１とは、第１の基板４００１とシール材４
００５と第２の基板４００６とによって、表示素子と共に封止されている。図８（Ｂ）お
よび図８（Ｃ）においては、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又は多結晶半導体で形
成された信号線駆動回路４００が設けられている。図８（Ｂ）および図８（Ｃ）において
は、信号線駆動回路４００、走査線駆動回路４０１、または画素部４０２に与えられる各
種信号および電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。

また図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、信号線駆動回路４００として、ＩＣなど、画素部
４０２とは異なる工程で形成した回路を第１の基板４００１に設け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４０１をＩＣなどで形成しても良いし、信
号線駆動回路４００の一部または走査線駆動回路４０１の一部のみをＩＣなどで形成して
設けても良い。

なお、ＩＣなどで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、ワイ
ヤーボンディング、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）、ＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒ
ｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）などを用いることが
できる。図８（Ａ）は、ＣＯＧにより信号線駆動回路４００、走査線駆動回路４０１を設
けている例であり、図８（Ｂ）は、ＣＯＧにより信号線駆動回路４００を設けている例で
あり、図８（Ｃ）は、ＴＣＰにより信号線駆動回路４００を設けている例である。

信号線駆動回路４００をＩＣで形成する場合、ＩＣの数は１つとは限らず、複数のＩＣ
で信号線駆動回路４００を構成してもよい。同様に、走査線駆動回路４０１をＩＣで形成
する場合、ＩＣの数は１つとは限らず、複数のＩＣで走査線駆動回路４０１を構成しても
よい。図９（Ａ）は、一例として、信号線駆動回路４００を６個のＩＣで構成している。
複数のＩＣで信号線駆動回路を構成することで、画素部４０２の高精細化に対応すること
ができる。

走査線駆動回路４０１は、画素部４０２の左右両端に設けてもよい。図９（Ｂ）は、画
素部４０２の両端に走査線駆動回路４０１ａおよび走査線駆動回路４０１ｂを設けた場合
の構成例である。

信号線駆動回路４００は、画素部４０２の上下両端に設けてもよい。図９（Ｃ）は信号
線駆動回路４００ａおよび信号線駆動回路４００ｂを、画素部４０２の上下両端に設けた
場合の構成例である。それぞれの信号線駆動回路は６個のＩＣで構成されている。図１０
（Ａ）および図１０（Ｂ）は、図８（Ｂ）中でＮ１－Ｎ２の鎖線で示した部位の断面構成
を示す断面図である。

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す表示パネルは電極４０１５を有しており、電極
４０１５はＦＰＣ４０１８が有する端子と異方性導電層４０１９を介して、電気的に接続
されている。また、電極４０１５は、絶縁層４１１０、絶縁層４１１１、および絶縁層４
１１２に形成された開口において配線４０１４と電気的に接続されている。電極４０１５
は、第１の電極層４０３０と同じ導電層から形成されている。

また第１の基板４００１上に設けられた画素部４０２と走査線駆動回路４０１は、トラ
ンジスタを複数有しており、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）では、画素部４０２に含ま
れるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４０１に含まれるトランジスタ４０１１と
を例示している。図１０（Ａ）では、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１
上に、絶縁層４１１２が設けられ、図１０（Ｂ）では、絶縁層４１１２の上に隔壁４５１
０が形成されている。

また、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１は、絶縁層４１０２上に設け
られている。また、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１は、絶縁層４１０
２上に形成された電極５１７を有し、電極５１７上に絶縁層４１０３が形成されている。
絶縁層４１０３上に半導体層５１２が形成されている。半導体層５１２上に電極５１０お
よび電極５１１が形成され、電極５１０および電極５１１上に絶縁層４１１０および絶縁
層４１１１が形成され、絶縁層４１１０および絶縁層４１１１上に電極５１６が形成され
ている。電極５１０および電極５１１は、配線４０１４と同じ導電層で形成されている。

トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１において、電極５１７はゲート電極
としての機能を有し、電極５１０はソース電極またはドレイン電極の一方としての機能を
有し、電極５１１はソース電極またはドレイン電極の他方としての機能を有し、電極５１
６はバックゲート電極としての機能を有する。

トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１はボトムゲート構造であり、かつ、
バックゲートを有することで、オン電流を増大させることができる。また、トランジスタ
の閾値を制御することができる。

トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１において、半導体層５１２はチャネ
ル形成領域としての機能を有する。半導体層５１２として、結晶シリコン、多結晶シリコ
ン、非晶質シリコン、酸化物半導体、有機半導体、などを用いればよい。また、必要に応
じて、半導体層５１２の導電率を高めるため、または、トランジスタの閾値を制御するた
めに、半導体層５１２に不純物を導入してもよい。

半導体層５１２として酸化物半導体を用いた場合、半導体層５１２はインジウム（Ｉｎ
）を含むことが好ましい。半導体層５１２がインジウムを含む酸化物半導体の場合、半導
体層５１２はキャリア移動度（電子移動度）が高くなる。

ただし、半導体層５１２は、インジウムを含む酸化物半導体に限定されない。半導体層
５１２は、例えば、亜鉛スズ酸化物、ガリウムスズ酸化物などの、インジウムを含まず、
亜鉛を含む酸化物半導体、ガリウムを含む酸化物半導体、スズを含む酸化物半導体などで
あっても構わない。なお、酸化物半導体の一例については、実施の形態６にて詳細に説明
する。

また、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す表示パネルは、容量素子４０２０を有す
る。容量素子４０２０は、電極５１１と電極４０２１が絶縁層４１０３を介して重なる領
域を有する。電極４０２１は、電極５１７と同じ導電層で形成されている。

図１０（Ａ）は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネルの一例である。図１
０（Ａ）において、表示素子である液晶素子４０１３は、第１の電極層４０３０、第２の
電極層４０３１、および液晶層４００８を含む。なお、液晶層４００８を挟持するように
配向膜として機能する絶縁層４０３２、絶縁層４０３３が設けられている。第２の電極層
４０３１は第２の基板４００６側に設けられ、第１の電極層４０３０と第２の電極層４０
３１は液晶層４００８を介して重畳する。

またスペーサ４０３５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、第１の電極層４０３０と第２の電極層４０３１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。なお球状のスペーサを用いていても良い。

表示素子として、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。

また、配向膜を用いないブルー相（ＢｌｕｅＰｈａｓｅ）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５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１ｍｓｅｃ以下と短く、また、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、且つ、
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
液晶表示パネルの不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示パネルの生産性を
向上させることが可能となる。

また、画素（ピクセル）をいくつかの領域（サブピクセル）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１×１０^１
^１Ω・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。

トランジスタ４０１０に酸化物半導体トランジスタを用いた場合、トランジスタ４０１
０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信
号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く
設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力
を抑制する効果を奏する。

また、表示パネルにおいて、ブラックマトリクス（遮光層）、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。

図１０（Ｂ）は、表示素子としてＥＬ素子などの発光素子を用いた表示パネルの一例で
ある。ＥＬ素子は有機ＥＬ素子と無機ＥＬ素子に区別される。

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。

図１０（Ｂ）は、発光素子４５１３として有機ＥＬ素子を用いた例を説明する。

図１０（Ｂ）において、発光素子４５１３は、画素部４０２に設けられたトランジスタ
４０１０と電気的に接続している。なお発光素子４５１３の構成は、第１の電極層４０３
０、発光層４５１１、第２の電極層４０３１の積層構造であるが、この構成に限定されな
い。発光素子４５１３から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子４５１３の構成は
適宜変えることができる。

隔壁４５１０は、有機絶縁材料、又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４０３０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４５１１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４５１３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４０３１および隔壁４５１０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－ＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）などを形
成することができる。また、第１の基板４００１、第２の基板４００６、およびシール材
４００５によって封止された空間には充填材４５１４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４５１４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ＥＶ
Ａ（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４５１４に乾
燥剤が含まれていてもよい。

シール材４００５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４００５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、又は円偏光板（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、偏光板又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。

第１の電極層４０３０、第２の電極層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、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４０３０、第２の電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（
Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チ
タン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）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４０３０、第２の電極層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。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
またはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、
もしくは、アニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体またはその
誘導体等が挙げられる。

発光素子４５１３が光を外部に取り出すため、少なくとも第１の電極層４０３０または
第２の電極層４０３１の一方が透明であればよい。表示パネルは、光の取り出し方によっ
て、上面射出（トップエミッション）構造と、下面射出（ボトムエミッション）構造と、
両面射出（デュアルエミッション）構造に分類される。上面射出構造は、トランジスタお
よび発光素子が形成された基板とは逆側の面（上面）から光を取り出す場合をいう。下面
射出構造は、トランジスタおよび発光素子が形成された基板の面（下面）から光を取り出
す場合をいう。両面射出構造は、上面と下面の両方から光を取り出す場合をいう。例えば
、上面射出構造の場合、第２の電極層４０３１を透明にすればよい。例えば、下面射出構
造の場合、第１の電極層４０３０を透明にすればよい。例えば、両面射出構造の場合、第
１の電極層４０３０および第２の電極層４０３１を透明にすればよい。

図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）に示すトランジスタ４０１１および４０１０に、トップ
ゲート型のトランジスタを設けた場合の断面図を示している。同様に、図１１（Ｂ）は、
図１０（Ｂ）に示すトランジスタ４０１１および４０１０に、トップゲート型のトランジ
スタを設けた場合の断面図を示している。

図１１（Ａ）、（Ｂ）のトランジスタ４０１０、４０１１において、電極５１７はゲー
ト電極としての機能を有し、電極５１０はソース電極またはドレイン電極の一方としての
機能を有し、電極５１１はソース電極またはドレイン電極の他方としての機能を有する。

図１１（Ａ）、（Ｂ）のその他の構成要素の詳細については、図１０（Ａ）、（Ｂ）の
記載を参照すればよい。

図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）に示すトランジスタ４０１１およびトランジスタ４０１
０に、バックゲートとして機能する電極５１６を設けた場合の断面図を示している。同様
に、図１２（Ｂ）は、図１１（Ｂ）に示すトランジスタ４０１１およびトランジスタ４０
１０に、バックゲートとして機能する電極５１６を設けた場合の断面図を示している。

トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１はトップゲートおよびバックゲート
を有することで、オン電流を増大させることができる。また、トランジスタの閾値を制御
することができる。

図１２（Ａ）、（Ｂ）のその他の構成要素の詳細については、図１０（Ａ）、（Ｂ）の
記載を参照すればよい。

（実施の形態４）
次いで上記実施の形態に示す表示パネルを用いた表示モジュールの応用例について、図
１３を用いて説明を行う。

図１３に示す表示モジュール８００は、上部カバー８０１と下部カバー８０２との間に
、ＦＰＣ８０３に接続されたタッチパネル８０４、ＦＰＣ８０５に接続された表示パネル
８０６、フレーム８０９、プリント基板８１０、バッテリ８１１を有する。なお、バッテ
リ８１１、タッチパネル８０４などは、設けられない場合もある。

上記実施の形態で説明した表示パネルは、図１３における表示パネル８０６に用いるこ
とができる。

上部カバー８０１および下部カバー８０２は、タッチパネル８０４および表示パネル８
０６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

タッチパネル８０４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８
０６に重畳して用いることができる。また、表示パネル８０６の対向基板（封止基板）に
、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示パネル８０６
の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、
表示パネル８０６の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、静電容量方式のタッチパネル
とすることも可能である。この場合、タッチパネル８０４を省略することも可能である。

上部カバー８０１は光路を有してもよい。プリント基板８１０に実装された光源もしく
は光源モジュールから照射された光が、上部カバー８０１に設けられた光路を通り、上部
カバーの１辺より照射され、光を照射する１辺とは異なる他の一辺の光路に入射される光
の有無をプリント基板８１０に実装された光センサもしくは光センサモジュールによって
判断することで、指やペンなどのタッチなどによる画面タッチの有無を検出することも可
能である。この場合、表示パネル８０６または表示パネル８０６の対向基板にタッチパネ
ル機能を持たせなくてもよく、さらにタッチパネル８０４を省略することも可能である。

図１４（Ａ）は、タッチパネル８０４の一例として相互容量方式のタッチセンサを用い
た場合の構成例を示す模式図である。なお図１４（Ａ）では、一例として、パルス電圧が
与えられる配線ＣＬｘをＸ１－Ｘ６の６本の配線、電流の変化を検知する配線ＣＬｙをＹ
１－Ｙ６の６本の配線として示している。なお、配線の数は、これに限定されない。また
図１４（Ａ）は、配線ＣＬｘおよび配線ＣＬｙが重畳すること、または、配線ＣＬｘおよ
び配線ＣＬｙが近接して配置されることで形成される容量素子８５４を図示している。

配線ＣＬｘおよび配線ＣＬｙはＩＣ８５０に電気的に接続されている。ＩＣ８５０は、
駆動回路８５１および検出回路８５２を含む。

駆動回路８５１は、一例としては、Ｘ１乃至Ｘ６の配線に順にパルス電圧を印加するた
めの回路である。Ｘ１乃至Ｘ６の配線にパルス電圧が印加されることで、容量素子８５４
を形成する配線ＣＬｘおよび配線ＣＬｙの間に電界が生じる。そしてパルス電圧によって
容量素子８５４に電流が流れる。この配線間に生じる電界が、指やペンなどのタッチによ
る遮蔽等により変化する。つまり、指やペンなどのタッチなどにより、容量素子８５４の
容量値が変化する。このように、指やペンなどのタッチなどにより、容量値に変化を生じ
させることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。

検出回路８５２は、容量素子８５４での容量値の変化による、Ｙ１乃至Ｙ６の配線での
電流の変化を検出するための回路である。Ｙ１乃至Ｙ６の配線では、被検知体の近接また
は接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接または接触に
より容量値が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、電
流量の総和を検出してもよい。その場合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。ま
たは、電流のピーク値を検出してもよい。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値
のピーク値を検出してもよい。

図１４（Ａ）において、駆動回路８５１と検出回路８５２は同一のＩＣで形成されてい
るが、それぞれの回路を異なるＩＣに形成してもよい。検出回路８５２は、ノイズの影響
を受けて誤動作し易い。一方で、駆動回路８５１はノイズの発生源になり得る。駆動回路
８５１と検出回路８５２を異なるＩＣで形成することで、検出回路８５２の誤動作を防ぐ
ことができる。

また、駆動回路８５１、検出回路８５２および表示パネル８０６の駆動回路を１つのＩ
Ｃで形成してもよい。その場合、表示モジュール全体に占めるＩＣのコストを低減させる
ことができる。

図１４（Ａ）においてＩＣ８５０はタッチパネル８０４に配置されているが、ＩＣ８５
０はＦＰＣ８０３に配置されてもよい。その場合の模式図を図１４（Ｂ）に示す。

再び、図１３に戻る。

フレーム８０９は、表示パネル８０６の保護機能の他、プリント基板８１０の動作によ
り発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８
０９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板８１０は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。さらに、タッチ検出のための光源および光センサを有してもよい。
光源の波長域は、７８０ｎｍより大きい波長域が望ましく、１．６μｍより大きな波長域
がより望ましい。光センサは、光源の波長域の光を検出する機能を有する。電源回路に電
力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８１
１による電源であってもよい。バッテリ８１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能
である。

また、表示モジュール８００には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追
加して設けてもよい。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器および照明装置について、図面を用いて
説明する。

図１５（Ａ）－図１６（Ｅ）を参照して、電子機器の構成例を示す。図１５（Ａ）－図
１６（Ｃ）の電子機器の表示部には、タッチセンサを有するタッチパネルを用いてもよい
。タッチパネルを用いることで、表示部を電子機器の入力部としても機能させることがで
きる。

図１５（Ａ）に示す情報端末２０１０は、筐体２０１１に組み込まれた表示部２０１２
の他、操作ボタン２０１３、外部接続ポート２０１４、スピーカ２０１５、マイクロフォ
ン２０１６を有する。ここでは、表示部２０１２の表示領域は、湾曲している。情報端末
２０１０は、バッテリで駆動する携帯型情報端末であり、タブレット型情報端末、あるい
はスマートフォンとして使用することができる。情報端末２０１０は、電話、電子メール
、手帳、インターネット接続、音楽再生等の機能を有する。指などで表示部２０１２に触
れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、文字を入力する、表示
部２０１２の画面切り替え動作などの各種の操作は、指などで表示部２０１２に触れるこ
とで行われる。また、マイクロフォン２０１６から音声を入力することで、情報端末２０
１０を操作することもできる。操作ボタン２０１３の操作により、電源のオン／オフ動作
や、表示部２０１２の画面切り替え動作などの各種の操作を行うこともできる。

図１５（Ｂ）に腕時計型の情報端末の一例を示す。情報端末２０３０は、筐体２０３１
、表示部２０３２、リュウズ２０３３、ベルト２０３４、検知部２０３５を有する。リュ
ウズ２０３３を回転することで情報端末２０３０を操作することができる。表示部２０３
２を指で触れることで、情報端末２０３０を操作することができる。

検知部２０３５は、例えば、使用環境の情報、生体情報を取得する機能を備える。マイ
クロフォン、撮像素子、加速度センサ、方位センサ、圧力センサ、温度センサ、湿度セン
サ、照度センサ、測位センサ（例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム））等を検知部２０
３５に設けてもよい。

情報端末２０１０および情報端末２０３０に同じ規格の無線通信装置を組み込み、無線
信号２０２０により双方向の通信を行うようにしてもよい。例えば、情報端末２０１０が
電子メール、電話などを着信すると、情報端末２０３０の表示部２０３２に着信を知らせ
る情報が表示される。

図１５（Ｃ）に、眼鏡型の情報端末の例を示す。情報端末２０４０は、装着部２０４１
、筐体２０４２、ケーブル２０４５、バッテリ２０４６、表示部２０４７を有する。バッ
テリ２０４６は装着部２０４１に収納されている。表示部２０４７は筐体２０４２に設け
られている。筐体２０４２は、プロセッサ、無線通信装置、記憶装置、各種の電子部品を
内蔵する。ケーブル２０４５を介してバッテリ２０４６から筐体２０４２内の表示部２０
４７および電子部品に電力が供給される。表示部２０４７には無線によって送信された映
像等の各種の情報が表示される。実施の形態１で示した線順次によるインパルス駆動を用
いることで、ちらつきを抑えながら、動画解像度の向上と、消費電力の低減とを提供する
ことができる。

無線信号を用いた通信を行う情報端末などは、通信に用いるアンテナによって、電磁結
合方式、電磁誘導方式、電波方式のいずれか一においてエネルギーを生成する機能を有す
ることができる。

筐体２０４２にカメラを設けてもよい。カメラによって、使用者の眼球やまぶたの動き
を検知することで、情報端末２０４０を操作することができる。

装着部２０４１に、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ、生体センサ等の各種セン
サを設けてもよい。例えば、生体センサによって、使用者の生体情報を取得し、筐体２０
４２内の記憶装置に記憶させる。例えば、無線信号２０２１によって、情報端末２０１０
と情報端末２０４０間で双方向の通信可能にする。情報端末２０４０は、記憶している生
体情報を情報端末２０１０に送信する。情報端末２０１０は、受信した生体情報から使用
者の疲労度、活動量などを算出する。

図１６（Ａ）に示すノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２０５０は、筐体２０５
１、表示部２０５２、キーボード２０５３、ポインティングデバイス２０５４を有する。
表示部２０５２のタッチ操作で、ノート型ＰＣ２０５０を操作することができる。

図１６（Ｂ）示すビデオカメラ２０７０は、筐体２０７１、表示部２０７２、筐体２０
７３、操作キー２０７４、レンズ２０７５、接続部２０７６を有する。表示部２０７２は
筐体２０７１に設けられ、操作キー２０７４およびレンズ２０７５は筐体２０７３に設け
られている。筐体２０７１と筐体２０７３とは、接続部２０７６により接続されており、
筐体２０７１と筐体２０７３間の角度は、接続部２０７６により変更が可能である。接続
部２０７６における筐体２０７１と筐体２０７３間の角度に従って、表示部２０７２の映
像を切り替える構成としてもよい。表示部２０７２のタッチ操作によって、録画の開始お
よび停止の操作、倍率ズーム調整、撮影範囲の変更などの各種の操作を実行できる。

図１６（Ｃ）に示す携帯型遊技機２１１０は、筐体２１１１、表示部２１１２、スピー
カ２１１３、ＬＥＤランプ２１１４、操作キーボタン２１１５、接続端子２１１６、カメ
ラ２１１７、マイクロフォン２１１８、記録媒体読込部２１１９を有する。

図１６（Ｄ）に示す電気冷凍冷蔵庫２１５０は、筐体２１５１、冷蔵室用扉２１５２、
および冷凍室用扉２１５３等を有する。

図１６（Ｅ）に示す自動車２１７０は、車体２１７１、車輪２１７２、ダッシュボード
２１７３、およびライト２１７４等を有する。実施の形態２のプロセッサは、自動車２１
７０内の各種のプロセッサに用いられる。

（実施の形態６）
＜ＣＡＣ－ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃ
ｌｏｕｄ－ＡｌｉｇｎｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの構成について説明する。

ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ
以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一
構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素
が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎ
ｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ
状ともいう。

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム
および亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イ
ットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、
ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム
、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が
含まれていてもよい。

例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳ（ＣＡＣ－ＯＳの中でもＩｎ－
Ｇａ－Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ－ＩＧＺＯと呼称してもよい）とは、インジウム酸化物
（以下、ＩｎＯ_Ｘ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする）、またはインジウム亜鉛酸化
物（以下、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）と
する）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯ_Ｘ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする）、
またはガリウム亜鉛酸化物（以下、Ｇａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は
０よりも大きい実数）とする）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザ
イク状のＩｎＯ_Ｘ１、またはＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が、膜中に均一に分布した構成（以
下、クラウド状ともいう）である。

つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２
、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導
体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数
比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、
第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。

なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう
場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ
_{（１＋ｘ０）}Ｇａ_{（１－ｘ０）}Ｏ_３（ＺｎＯ）_ｍ０（－１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で
表される結晶性の化合物が挙げられる。

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお
、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ－ｂ面におい
ては配向せずに連結した結晶構造である。

一方、ＣＡＣ－ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、
Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に
観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞ
れモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、結
晶構造は副次的な要素である。

なお、ＣＡＣ－ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする
。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含
まない。

なお、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１
が主成分である領域とは、明確な境界の観察が難しい場合がある。

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウ
ム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデ
ン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグ
ネシウムなどから選ばれた一種、または複数種の金属元素が含まれている場合、ＣＡＣ－
ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを
主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散し
ている構成をいう。

ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形
成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガス
として、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれた
いずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素
ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ま
しくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。

ＣＡＣ－ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法の
ひとつであるＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したとき
に、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領
域のａ－ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

またＣＡＣ－ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう）を照
射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リ
ング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ－ＯＳの
結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ－ｃ
ｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。

また例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ
線分光法（ＥＤＸ：ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域
と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、偏在し、混合
している構造を有することが確認できる。

ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、Ｉ
ＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分
である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と、に互
いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ
_３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ
_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸
化物半導体としての導電性が発現する。従って、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ
_Ｘ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効
果移動度（μ）が実現できる。

一方、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ
_Ｘ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯ_Ｘ３など
が主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好な
スイッチング動作を実現できる。

従って、ＣＡＣ－ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３などに起因する絶縁性と
、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１に起因する導電性とが、相補的に作用する
ことにより、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現すること
ができる。

また、ＣＡＣ－ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、
ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

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。

Ｇ１走査線
Ｇ２走査線
Ｇ３走査線
Ｍ１トランジスタ
Ｓ信号線
ＳＰ１スタートパルス
ＳＰ２スタートパルス
ＳＷ１トランジスタ
ＳＷ２トランジスタ
１０表示装置
１１０ゲートドライバ
１１１シフトレジスタ回路
１１２シフトレジスタ回路
１２０表示部
４００信号線駆動回路
４００ａ信号線駆動回路
４００ｂ信号線駆動回路
４０１走査線駆動回路
４０１ａ走査線駆動回路
４０１ｂ走査線駆動回路
４０２画素部
５１０電極
５１１電極
５１２半導体層
５１６電極
５１７電極
７１０発光素子
７１０Ｃ画素回路
８００表示モジュール
８０１上部カバー
８０２下部カバー
８０３ＦＰＣ
８０４タッチパネル
８０５ＦＰＣ
８０６表示パネル
８０９フレーム
８１０プリント基板
８１１バッテリ
８５０ＩＣ
８５１駆動回路
８５２検出回路
８５４容量素子
２０１０情報端末
２０１１筐体
２０１２表示部
２０１３操作ボタン
２０１４外部接続ポート
２０１５スピーカ
２０１６マイクロフォン
２０２０無線信号
２０２１無線信号
２０３０情報端末
２０３１筐体
２０３２表示部
２０３３リュウズ
２０３４ベルト
２０３５検知部
２０４０情報端末
２０４１装着部
２０４２筐体
２０４５ケーブル
２０４６バッテリ
２０４７表示部
２０５１筐体
２０５２表示部
２０５３キーボード
２０５４ポインティングデバイス
２０７０ビデオカメラ
２０７１筐体
２０７２表示部
２０７３筐体
２０７４操作キー
２０７５レンズ
２０７６接続部
２１１０携帯型遊技機
２１１１筐体
２１１２表示部
２１１３スピーカ
２１１４ＬＥＤランプ
２１１５操作キーボタン
２１１６接続端子
２１１７カメラ
２１１８マイクロフォン
２１１９記録媒体読込部
２１５０電気冷凍冷蔵庫
２１５１筐体
２１５２冷蔵室用扉
２１５３冷凍室用扉
２１７０自動車
２１７１車体
２１７２車輪
２１７３ダッシュボード
２１７４ライト
２０５０ノート型ＰＣ
４００１基板
４００５シール材
４００６基板
４００８液晶層
４０１０トランジスタ
４０１１トランジスタ
４０１３液晶素子
４０１４配線
４０１５電極
４０１８ＦＰＣ
４０１８ｂＦＰＣ
４０１９異方性導電層
４０２０容量素子
４０２１電極
４０３０電極層
４０３１電極層
４０３２絶縁層
４０３３絶縁層
４０３５スペーサ
４１０２絶縁層
４１０３絶縁層
４１１０絶縁層
４１１１絶縁層
４１１２絶縁層
４５１０隔壁
４５１１発光層
４５１３発光素子
４５１４充填材
６０００電子部品
６００１リード
６００２プリント基板
６００４回路基板
６１００半導体ウエハ
６１０２回路領域
６１０４分離領域
６１０６分離線
６１１０チップ

Claims

マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記画素は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、を有し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、信号線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタの第１のゲートと電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、第１の走査線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第１の端子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタの第２のゲートは、第２の走査線と電気的に接続される発光装置であって、
前記複数の画素は、前記発光素子が発光する発光期間と、前記発光素子が消灯する消灯期間とを、１フレーム期間に有し、
前記消灯期間は前記発光期間よりも長く、
前記発光期間及び前記消灯期間の長さを、前記複数の画素のうち、任意の一の行に含まれる複数の画素において、前記第２のトランジスタの第２のゲートに与える電位により制御する機能を有し、
前記発光期間において、前記第１のトランジスタを介して画像信号が前記第２のトランジスタの第１のゲートに入力される際に、前記第２の走査線に前記第１の端子よりも高い電圧を与えることで、前記第２のトランジスタに流れる電流が増加する方向に前記第２のトランジスタの閾値電圧がシフトし、
動画を表示する際、前記一の行に電気的に接続された一の第１の走査線が選択された後、前記一の第１の走査線の次に別の第１の走査線が選択されるのと同じタイミングで、前記一の行に電気的に接続された一の第２の走査線に前記第１の端子よりも低い電圧を与えることで、前記一の行に含まれる複数の画素が消灯する発光装置。