特許 6961457 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6961457

(24)【登録日】2021年10月15日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/36 20060101AFI20211025BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 21/8234 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 27/088 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 27/06 20060101ALI20211025BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20211025BHJP

   G09F 9/46 20060101ALI20211025BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20211025BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20211025BHJP

   G09G 3/3233 20160101ALI20211025BHJP

   G09G 3/3275 20160101ALI20211025BHJP

   H01L 27/32 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20211025BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20211025BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/36

   H01L29/78 614

   H01L29/78 618B

   H01L27/088 C

   H01L27/088 331E

   H01L27/088 E

   H01L27/06 102A

   H01L29/78 612B

   G09F9/00 346D

   G09F9/46 Z

   G09F9/30 338

   G09F9/00 338

   G09G3/20 633U

   G09G3/20 633H

   G09G3/20 680G

   G09G3/20 680H

   G09G3/3233

   G09G3/3275

   H01L27/32

   H05B33/14 A

   H05B33/10

   G02F1/133 550

   G02F1/133 505

【請求項の数】11

【全頁数】65

(21)【出願番号】特願2017-205233(P2017-205233)

(22)【出願日】2017年10月24日

(65)【公開番号】特開2018-112729(P2018-112729A)

(43)【公開日】2018年7月19日

【審査請求日】2020年10月19日

(31)【優先権主張番号】特願2016-214967(P2016-214967)

(32)【優先日】2016年11月2日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2017-2285(P2017-2285)

(32)【優先日】2017年1月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】國武 寛司

(72)【発明者】

【氏名】黒川 義元

【審査官】 斎藤 厚志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２１６７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２９７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０４３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５７０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１４７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３２００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

Ｈ０１Ｌ ２１／８２３４

Ｈ０１Ｌ ２７／０８８

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０９Ｆ ９／４６

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ３／３２３３

Ｇ０９Ｇ ３／３２７５

Ｈ０１Ｌ ２７／３２

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

Ｇ０２Ｆ １／１３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

位相変調部と、
ＦＰＣと、
位相復調部と、
コントローラと、
表示パネルと、を有し、
前記位相変調部は、位相調整部を有し、
前記位相調整部は、電気信号に従って、信号の位相を調整する機能を有し、
画像データが、前記位相変調部に入力され、
前記位相変調部は、前記画像データを含む高周波信号を生成し、
前記位相調整部は、前記ＦＰＣの特性に合わせて、前記高周波信号の位相を調整し、
前記位相変調部は、前記ＦＰＣを介して、前記位相調整部が調整した前記高周波信号を前記位相復調部に伝送し、
前記位相復調部は、前記高周波信号を復調して、前記画像データを取り出し、
前記コントローラは、前記位相復調部が取り出した前記画像データを使って、前記表示パネルに表示する、半導体装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記位相調整部は、１つ以上の移相器を有する、半導体装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２において、
前記位相調整部は、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する、半導体装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記位相復調部は、移相器を有し、
前記移相器は、前記表示パネルを構成する基板上に設けられる、半導体装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記位相変調部、および前記位相復調部を構成するトランジスタは、シリコントランジスタである、半導体装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記ＦＰＣは、ストリップ構造、またはマイクロストリップ構造を有する、半導体装置。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記ＦＰＣは、コプレナー構造を有する、半導体装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記位相変調部は、位相偏移変調を行う、半導体装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記コントローラは、ソースドライバを有し、
前記ソースドライバは、前記位相復調部が取り出した前記画像データをもとに、第１データ信号および第２データ信号を生成する機能を有し、
前記表示パネルは、反射素子と、発光素子と、を有し、
前記反射素子は、前記第１データ信号に従って表示を行い、
前記発光素子は、前記第２データ信号に従って表示を行う、半導体装置。

【請求項10】

請求項９において、
前記反射素子は、液晶素子であり、
前記発光素子は、有機ＥＬ素子である、半導体装置。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記表示パネルは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する、半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一形態は、半導体装置に関する。

【0002】

なお本発明の一形態は、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技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一形態は、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）に関するものである。

【0003】

そのため、より具体的に本明細書等で開示する本発明の一形態の技術分野としては、半導体装置、表示装置、電子機器、それらの駆動方法、または、それらの作製方法を一例としてあげることができる。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。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップや、パッケージにチップを収納した電子部品、集積回路を備えた電子機器は、半導体装置の一例である。

【背景技術】

【0004】

近年、表示装置は、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型情報端末、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やＴＶ（テレビジョン）等さまざまな電子機器に使用され、高画質化が進められている。例えば、解像度を大きくする、色再現性（ＮＴＳＣ比）を高くする、表示の応答速度を速くする等、表示装置の開発が行われている。

【0005】

また、反射素子と発光素子を組み合わせた、表示装置が提案されている（特許文献１）。明るい環境では反射素子、暗い環境では発光素子を用いることで、消費電力が低く、かつ外光環境に依存しない良好な表示品質を有する、表示装置を提供することができる。さらに、反射素子に静止画を、発光素子に動画を表示するなど、新規な使用方法が提案されている。

【0006】

一方、データ伝送方法の一つとして、Ｓｉ−ＣＭＯＳ（シリコン−ＣＭＯＳ）技術を使ったミリ波帯通信の研究が進んでいる。Ｓｉ−ＣＭＯＳ技術の進歩により、化合物半導体を使わず、比較的安価なＳｉ−ＣＭＯＳ集積回路において、６０ＧＨｚ無線通信が開発されている（非特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−１５７０２６号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ｋｅｎｉｃｈｉ Ｏｋａｄａ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ Ｆｕｌｌ ４−Ｃｈａｎｎｅｌ ６．３Ｇｂ／ｓ ６０ＧＨｚ Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｗｉｔｈ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ Ａｎａｌｏｇ ａｎｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ，”ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＳＣＣ），ｐｐ．２１８−２１９，Ｆｅｂ．２０１２．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

表示装置の高画質化に関して、例えば、画素数の増加、表示色数の増加、フレーム周波数の増加は、画像データの増加を伴う改良である。また、反射素子と発光素子を組み合わせた表示装置において、反射素子と発光素子が異なった表示を行う場合、画像データの増加を伴う。画像データの増加は、表示装置を有する電子機器において、電子機器に備わるホストと、表示装置のコントローラとの間で、伝送されるデータ量の増加を招いている。本発明の一形態は、データ伝送能力の高い、半導体装置を提供することを課題の一つとする。

【0010】

また、データ伝送能力を高める方法として、配線数を増やして、信号を並列化することが考えられる。しかしながら、この方法では、入出力端子の増加、消費電力の増加、半導体チップサイズが大きくなるなどの問題が生じる。少ない配線数で、データ伝送能力の高い、半導体装置を提供することを課題の一つとする。

【0011】

例えば、フルハイビジョン（フルＨＤ）と呼ばれる１９２０×１０８０個の画素を有した表示装置が、ＴＶやノート型ＰＣ、スマートフォンなどに採用されている。近距離（数ｃｍ以上２０ｃｍ程度以下）データ伝送に使われるＬＶＤＳ（Ｌｏｗ−Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を使って、フルハイビジョンの画像データを伝送すると、フレーム周波数が６０Ｈｚの場合、１２ペア（２４本）の配線が必要である。さらに、フルハイビジョンの４倍の画素を有する、ウルトラハイビジョン（４Ｋ２Ｋ）と呼ばれる表示装置も、一部のＴＶ、ノート型ＰＣ、スマートフォンなどに採用されている。このような画像データを、少ない配線数で伝送できる、データ伝送能力の高い、半導体装置を提供することを課題の一つとする。

【0012】

本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、データ伝送能力の高い、半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、少ない配線数で、データ伝送能力の高い、半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することを課題の一つとする。

【0013】

なお、本発明の一形態は、必ずしも上記の課題の全てを解決する必要はなく、少なくとも一つの課題を解決できるものであればよい。また、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。これら以外の課題は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から自ずと明らかになるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の一形態は、位相変調部と、ＦＰＣと、位相復調部と、コントローラと、表示パネルと、を有する半導体装置である。画像データが位相変調部に入力され、位相変調部は画像データを含む高周波信号を生成し、ＦＰＣを介して位相復調部に伝送する。位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。

【0015】

また、本発明の一形態は、上記形態において、位相復調部は移相器を有する半導体装置である。移相器は、表示パネルを構成する基板上に設けられることを特徴とする。

【0016】

また、上記形態において、位相変調部および位相復調部を構成するトランジスタは、シリコントランジスタであることを特徴とする。

【0017】

また、上記形態において、ＦＰＣは、ストリップ構造またはマイクロストリップ構造を有する。

【0018】

また、上記形態において、ＦＰＣは、コプレナー構造を有する。

【0019】

また、上記形態において、位相変調部は、位相偏移変調を行うことを特徴とする。

【0020】

また、本発明の一形態は、上記形態において、コントローラはソースドライバを有し、表示パネルは反射素子と発光素子とを有する半導体装置である。ソースドライバは、位相復調部が取り出した画像データをもとに、第１データ信号および第２データ信号を生成する機能を有し、反射素子は第１データ信号に従って表示を行い、発光素子は第２データ信号に従って表示を行う。

【0021】

また、上記形態において、反射素子は液晶素子であり、発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする。

【0022】

また、上記形態において、表示パネルは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する。

【0023】

また、本発明の一形態は、表示パネルと、コントローラと、位相復調部と、を有する表示装置である。画像データを含む高周波信号が位相復調部に入力され、位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。

【0024】

また、本発明の一形態は、上記形態において、位相復調部は移相器を有する表示装置である。移相器は、表示パネルを構成する基板上に設けられることを特徴とする。

【0025】

また、上記形態において、位相復調部を構成するトランジスタは、シリコントランジスタであることを特徴とする。

【0026】

また、本発明の一形態は、上記形態において、ＦＰＣを有する表示装置である。高周波信号は、ＦＰＣを介して位相復調部に入力されることを特徴とする。

【0027】

また、上記形態において、ＦＰＣは、ストリップ構造またはマイクロストリップ構造を有する。

【0028】

また、上記形態において、ＦＰＣは、コプレナー構造を有する。

【0029】

また、上記形態において、高周波信号は、位相偏移変調されていることを特徴とする。

【0030】

また、本発明の一形態は、上記形態において、コントローラはソースドライバを有し、表示パネルは反射素子と発光素子とを有する表示装置である。ソースドライバは、位相復調部が取り出した画像データをもとに、第１データ信号および第２データ信号を生成する機能を有し、反射素子は第１データ信号に従って表示を行い、発光素子は第２データ信号に従って表示を行う。

【0031】

また、上記形態において、反射素子は液晶素子であり、発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする。

【0032】

また、上記形態において、表示パネルは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する。

【0033】

また、本発明の一形態は、位相変調部と、ＦＰＣと、位相復調部と、コントローラと、表示パネルと、を有する半導体装置の作製方法である。画像データが位相変調部に入力され、位相変調部は画像データを含む高周波信号を生成し、ＦＰＣを介して位相復調部に伝送する。位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。表示パネルの画素に用いられるトランジスタと、位相復調部に用いられるトランジスタは、同じ工程で形成されることを特徴とする。

【0034】

また、本発明の一形態は、表示パネルと、コントローラと、位相復調部と、を有する表示装置の作製方法である。画像データを含む高周波信号が位相復調部に入力され、位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。表示パネルの画素に用いられるトランジスタと、位相復調部に用いられるトランジスタは、同じ工程で形成されることを特徴とする。

【0035】

また、本発明の一形態は、位相変調部と、ＦＰＣと、位相復調部と、コントローラと、表示パネルと、を有する半導体装置である。位相変調部は、位相調整部を有し、位相調整部は、電気信号に従って、信号の位相を調整する機能を有する。画像データが位相変調部に入力され、位相変調部は画像データを含む高周波信号を生成し、位相調整部は、ＦＰＣの特性に合わせて高周波信号の位相を調整する。位相変調部は、ＦＰＣを介して、位相調整部が調整した高周波信号を位相復調部に伝送し、位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。

【0036】

また、本発明の一形態は、上記形態において、位相調整部は１つ以上の移相器を有する半導体装置である。

【0037】

また、本発明の一形態は、上記形態において、位相復調部は移相器を有する半導体装置である。移相器は、表示パネルを構成する基板上に設けられることを特徴とする。

【0038】

また、上記形態において、位相調整部は、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する。

【0039】

また、上記形態において、ＦＰＣは、ストリップ構造またはマイクロストリップ構造を有する。

【0040】

また、上記形態において、ＦＰＣは、コプレナー構造を有する。

【0041】

また、上記形態において、位相変調部は、位相偏移変調を行うことを特徴とする。

【0042】

また、上記形態において、表示パネルは、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを有する。

【0043】

また、本発明の一形態は、位相変調部と、ＦＰＣと、位相復調部と、コントローラと、表示パネルと、を有する半導体装置の作製方法である。位相変調部は、位相調整部を有し、位相調整部は、電気信号に従って、信号の位相を調整する機能を有する。画像データが位相変調部に入力され、位相変調部は画像データを含む高周波信号を生成し、位相調整部は、ＦＰＣの特性に合わせて高周波信号の位相を調整する。位相変調部は、ＦＰＣを介して、位相調整部が調整した高周波信号を位相復調部に伝送し、位相復調部は、高周波信号を復調して画像データを取り出し、コントローラは、位相復調部が取り出した画像データを使って表示パネルに表示する。表示パネルの画素に用いられるトランジスタと、位相復調部に用いられるトランジスタは、同じ工程で形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0044】

本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することができる。または、データ伝送能力の高い、新規な半導体装置を提供することができる。または、少ない配線数で、データ伝送能力の高い、新規な半導体装置を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することができる。

【0045】

なお本発明の一形態の効果は、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、本発明の一形態は、上記列挙した効果、および他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一形態は、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。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】（Ａ）半導体装置の構成例を示す斜視図、（Ｂ）領域１３１付近を示す上面図、（Ｃ）領域１３２付近を示す上面図。

【図2】画像データの流れを説明する図。

【図3】（Ａ）位相変調部の構成例を説明する回路図、（Ｂ）ミキサの構成例を説明する回路図、（Ｃ）位相調整部の構成例を説明する回路図。

【図4】（Ａ）移相器の構成例を説明するレイアウト図、（Ｂ、Ｃ、Ｄ）ＦＰＣの構成例を説明する断面図。

【図5】位相調整部の構成例を説明する回路図。

【図6】（Ａ）トランジスタの回路図、（Ｂ）トランジスタのレイアウト例を示す図、（Ｃ）トランジスタの小信号等価回路、（Ｄ）トランジスタの小信号等価回路。

【図7】（Ａ）位相復調部の構成例を説明する回路図、（Ｂ）ＬＰＦの構成例を説明する回路図。

【図8】コントローラＩＣの構成例を示すブロック図。

【図9】表示パネルの構成例を示すブロック図。

【図10】表示パネルの一例を示す斜視概略図。

【図11】画素の一例を示す上面図及び断面図。

【図12】画素の一例を示す上面図及び断面図。

【図13】表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。

【図14】表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。

【図15】表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。

【図16】表示パネルの構成例を説明する断面図。

【図17】表示パネルの構成例を説明する断面図。

【図18】表示パネルの構成例を説明する断面図。

【図19】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。

【図20】試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。

【図21】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。

【図22】情報処理装置の構成を説明する図。

【図23】情報処理装置の構成を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0047】

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形態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、以下に示される複数の実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。

【0048】

なお、実施の形態において説明する半導体装置は、位相変調部と、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と、位相復調部と、コントローラＩＣと、表示パネル等によって構成される。したがって、半導体装置を表示装置、電子機器などと言い換える場合がある。

【0049】

また、図面等において、大きさ、層の厚さ、領域等は、明瞭化のため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。図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。

【0050】

また、図面等において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0051】

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。

【0052】

また、本明細書等において、「上」や「下」などの配置を示す用語は、構成要素の位置関係が、「直上」または「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上のゲート電極」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外しない。

【0053】

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。

【0054】

また、本明細書等において、「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、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。

【0055】

また、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。

【0056】

また、本明細書等において、「電圧」とは、ある電位と基準の電位（例えば、グラウンド電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧と電位差とは言い換えることができる。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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、ソースに対するゲートの電圧Ｖｇｓ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、ソースに対するゲートの電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。つまり、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ソースに対するゲートの電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流、という場合がある。

【0060】

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がある。

【0061】

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、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインの間に流れる電流を指す場合がある。

【0062】

また、本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。また、ＯＳトランジスタ、またはＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

【0063】

（実施の形態１）
本実施の形態では、位相変調部と、ＦＰＣと、位相復調部と、コントローラＩＣと、表示パネルと、を有する半導体装置について説明する。

【0064】

図１（Ａ）は、半導体装置１１０の構成例を示す斜視図である。図１（Ｂ）は、領域１３１付近を示す上面図であり、図１（Ｃ）は、領域１３２付近を示す上面図である。

【0065】

図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）に示す、半導体装置１１０は、表示パネル１１１、ＦＰＣ１１２、基板１１３、コントローラＩＣ１１５、位相復調部１２１、位相変調部１２５、およびＣＰＵ１１６を有する。

【0066】

ＣＰＵ１１６は、携帯電話やノート型ＰＣなどの電子機器において、情報を処理する機能を有するとともに、画像データを生成する機能を有する。画像データを生成する機能は、ＣＰＵに限定されるものではなく、例えば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が画像データを生成する場合もある。何が画像データを生成するかは、電子機器によって異なるため、本明細書等においては、ＣＰＵ１１６を「ホスト」と呼ぶ場合がある。

【0067】

ＣＰＵ１１６と位相変調部１２５は、基板１１３上に設けられており、ＦＰＣ１１２は、表示パネル１１１と基板１１３を電気的に接続している。位相復調部１２１とコントローラＩＣ１１５は、表示パネル１１１と同一基板上に設けられている。

【0068】

図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、位相復調部１２１とコントローラＩＣ１１５は、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式で実装されているが、実装方式に特段の制約はなく、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）方式、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式などでもよい。

【0069】

位相復調部１２１は、移相器１２２および復調器１２３を有する。位相変調部１２５は、移相器１２６および変調器１２７を有する。移相器１２２は、復調器１２３と同一チップに設けることも可能であるが、後述するように、実効波長の１／４の線路長が必要となるため、復調器１２３のチップサイズが大きくなってしまう。図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、移相器１２２を、復調器１２３とは別に設けている。移相器１２６と変調器１２７の関係も同様である。

【0070】

さらに、移相器１２２については、表示パネル１１１の画素等を形成する工程で、形成することができる。つまり、移相器１２２は、表示パネル１１１が有する画素等と、同一基板上に集積することができる。

【0071】

＜＜画像データ＞＞
図２は、画像データの流れを説明する図である。

【0072】

ＣＰＵ１１６は画像データを生成し（ステップＳ１）、位相変調部１２５は、画像データを搬送波と掛け合わせ、高周波信号を生成する（ステップＳ２）。位相変調部１２５では、移相器１２６を使って、９０度位相のずれた信号を生成する。なお、本実施の形態において、画像データはデジタル信号であり、搬送波はアナログの高周波信号である。

【0073】

ステップＳ２で生成された高周波信号は、ＦＰＣ１１２を介して伝送され（ステップＳ３）、位相復調部１２１において、高周波信号から画像データが取り出される（ステップＳ４）。コントローラＩＣ１１５は、取り出された画像データを必要に応じて加工し、タイミング信号等とともに表示パネル１１１に供給する（ステップＳ５）。

【0074】

表示パネル１１１は、コントローラＩＣ１１５からの信号を受けて、表示を行う（ステップＳ６）。

【0075】

なお、ＣＰＵ１１６と位相変調部１２５の間に、必要に応じてシリアライザを設けてもよい。ＣＰＵ１１６から出力される画像データをシリアル変換し、位相変調部１２５に入力することができる。この場合、位相復調部１２１とコントローラＩＣ１１５の間に、デシリアライザを設ける。

【0076】

＜＜位相変調部＞＞
図３（Ａ）は、位相変調部１２５の構成例を説明する回路図である。

【0077】

位相変調部では、発振器で生成された搬送波の一部の特性を、入力された信号にもとづいて変化させる。特に、入力された信号がデジタル信号の場合、搬送波の位相を変化させる、位相偏移変調と呼ばれる技術を使うことができる。図３（Ａ）に示す、位相変調部１２５は、位相偏移変調の一種で４つの位相を使用する、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）と呼ばれる技術を使った例である。

【0078】

位相変調部１２５は、ミキサ１５１、発振器１５２、移相器１２６、および位相調整部１５３を有する。位相変調部１２５は、４つの位相を使用し、２ｂｉｔのデジタル信号を搬送波にのせることができる。Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）は、位相変調部１２５に入力されるデジタル信号である。

【0079】

発振器１５２は、搬送波Ｃｉ（ｔ）を生成する。移相器１２６は、搬送波Ｃｉ（ｔ）の位相を９０度遅らせたＣｑ（ｔ）を生成する。搬送波Ｃｉ（ｔ）とＣｑ（ｔ）は、それぞれミキサ１５１で、デジタル信号Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）と掛け合わされる。その結果が足し合わされ、高周波信号Ｐｑｐｓｋ（ｔ）が生成され、位相変調部１２５から出力される。また、位相調整部１５３では、搬送波Ｃｉ（ｔ）の位相を微調整した搬送波Ｃｉ´（ｔ）が生成され、位相変調部１２５から出力される。

【0080】

図３（Ｂ）は、ミキサ１５１の構成例を説明する回路図である。

【0081】

図３（Ｂ）に示す、ミキサ１５１は、トランジスタＴｒ５、容量素子Ｃ５乃至Ｃ７、およびインダクタＬ５乃至Ｌ７を有する。

【0082】

ミキサ１５１は、Ｐｉｎにデジタル信号が入力され、Ｃｉｎに搬送波が入力され、生成された高周波信号がＰｏｕｔから出力される。なお、Ｖ１乃至Ｖ３には、定電位電源が入力され、それぞれＬ５乃至Ｌ７に入力される。Ｃ５とＬ５、Ｃ６とＬ６、およびＣ７とＬ７は、それぞれ整合回路を形成している。

【0083】

図３（Ｂ）に示す、ミキサ１５１は、ミキサとして最低限の機能を有しているが、より周波数適用範囲が広い、雑音に強い等の特徴を有する、シングルバランスドミキサや、ダブルバランスドミキサ等を適用してもよい。

【0084】

図３（Ｃ）は、位相調整部１５３の構成例を説明する回路図である。

【0085】

図３（Ｃ）に示す、位相調整部１５３は、抵抗素子Ｒ５、Ｒ６、容量素子Ｃ８、およびインダクタＬ８を有する。

【0086】

位相調整部１５３は、ＦＰＣ１１２等の伝送特性を考慮して、位相を微調整する機能を有する。

【0087】

また、位相調整部１５３の別の構成例を後述する。

【0088】

なお、位相変調部１２５は、ＱＰＳＫと呼ばれる技術を使った例を示したが、搬送波の位相に加えて振幅も変化させる直角位相振幅変調（ＱＡＭ、Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる技術を使うこともできる。直角位相振幅変調は、ＱＰＳＫよりもデータ伝送能力において優れているが、ＦＰＣ１１２には高周波信号の減衰があり、データ伝送の安定性においては直角位相振幅変調よりＱＰＳＫが好ましい。

【0089】

＜＜移相器＞＞
図４（Ａ）は、移相器の構成例を説明するレイアウト図である。

【0090】

本明細書等では、位相変調部１２５で移相器１２６、および位相復調部１２１で移相器１２２が使われている。移相器１２６および移相器１２２は、図４（Ａ）に示す線路を用いて構成することができる。

【0091】

図４（Ａ）に示す線路は、配線１６１、１６２、１６３を有する。配線１６２、１６３はＧＮＤであり、配線１６１は搬送波Ｃｉ（ｔ）を伝送する。配線１６１の線路長を、搬送波Ｃｉ（ｔ）の実効波長の１／４とすることで、位相を９０度遅らせることができる。例えば、搬送波Ｃｉ（ｔ）が１０ＧＨｚの場合、光速３．０×１０^８ｍ／ｓを１０×１０^９Ｈｚで割り、真空での波長が３０ｍｍであることがわかる。実効波長は、真空での波長に、実効誘電率の平方根の逆数をかけたものに近似されるので、３０ｍｍより小さい値となる。なお、移相器１２６と移相器１２２において、配線構造や実効誘電率が異なる場合、移相器１２６と移相器１２２の線路長も異なる。

【0092】

＜＜ＦＰＣ＞＞
図４（Ｂ）乃至図４（Ｄ）は、ＦＰＣ１１２の構成例を説明する断面図である。

【0093】

ＦＰＣ１１２は、基板１１３上に設けられた位相変調部１２５と、表示パネル１１１上に設けられた位相復調部１２１とを、電気的に接続する。さらに、ＦＰＣ１１２は、高周波信号の伝送特性を考慮した構造を有する構成が好ましい。高周波信号の伝送特性を考慮した構造とは、例えば、マイクロストリップ構造、ストリップ構造、コプレナー構造がある。

【0094】

図４（Ｂ）に、ＦＰＣ１１２がマイクロストリップ構造を有する例を示す。図４（Ｂ）に示すＦＰＣ１１２は、配線１６５、１６６、および誘電体１６７、１６８を有する。配線１６６はＧＮＤであり、配線１６５に比べて十分幅の広い配線である。誘電体１６７は、配線１６５と配線１６６の間に設けられ、誘電体１６８は、配線１６５上に設けられている。配線１６６にはメッシュ状の配線を使うこともできる。

【0095】

マイクロストリップ構造は、ストリップ構造に比べてコストと性能のバランスがよい、また設計しやすい、という特徴を有する。マイクロストリップ構造は、後述する、コプレナー構造と組み合わせることができる。

【0096】

図４（Ｃ）に、ＦＰＣ１１２がストリップ構造を有する例を示す。図４（Ｃ）に示すＦＰＣ１１２は、配線１７０、１７１、１７２、および誘電体１７３、１７４を有する。配線１７１、１７２はＧＮＤであり、配線１７０に比べて十分幅の広い配線である。誘電体１７３は、配線１７０と配線１７２の間に設けられ、誘電体１７４は、配線１７１と配線１７０の間に設けられている。配線１７１、１７２にはメッシュ状の配線を使うこともできる。

【0097】

ストリップ構造は、マイクロストリップ構造およびコプレナー構造に比べて、高周波信号の伝送特性が優れるという特徴を有する。ストリップ構造も、後述する、コプレナー構造と組み合わせることができる。

【0098】

図４（Ｄ）に、ＦＰＣ１１２がコプレナー構造を有する例を示す。図４（Ｄ）に示すＦＰＣ１１２は、配線１７５、１７６、１７７、および誘電体１７８、１７９を有する。配線１７６、１７７はＧＮＤである。誘電体１７８上に、配線１７５、１７６、１７７が設けられ、配線１７５、１７６、１７７上に、誘電体１７９が設けられている。

【0099】

コプレナー構造は、マイクロストリップ構造およびストリップ構造に比べて、配線や誘電体の層数を少なくすることができる。

【0100】

なお、図４（Ｂ）乃至図４（Ｄ）において、断面図は、基材や保護膜等を省略している。

【0101】

＜＜位相調整部＞＞
図５は、位相調整部１５３の別の構成例を説明する回路図である。

【0102】

図５に示す、位相調整部１５５は、伝送線路１乃至３と、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２、Ｔｒ３１、Ｔｒ３２と、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２、および抵抗素子Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、を有する。

【0103】

位相調整部１５５には、高周波信号ＰＨ＿ＩＮと、制御データＰＨ＿Ｄ１乃至ＰＨ＿Ｄ３、および制御信号ＰＨ＿Ｓ１乃至ＰＨ＿Ｓ３が入力される。位相調整部１５５は、ＦＰＣ１１２等の伝送特性を考慮して、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を変化させ、調整する。位相調整部１５５が高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を変化させる量は、制御データＰＨ＿Ｄ１乃至ＰＨ＿Ｄ３によって制御される。また、制御信号ＰＨ＿Ｓ１乃至ＰＨ＿Ｓ３は、制御データＰＨ＿Ｄ１乃至ＰＨ＿Ｄ３を取り込むタイミングを、それぞれ制御する。そして、位相調整部１５５は、位相を調整した高周波信号ＰＨ＿ＯＵＴを出力する。

【0104】

位相調整部１５５が有する伝送線路１乃至３には、例えば、図４（Ａ）に示した移相器を使用することができる。伝送線路１乃至３において、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相変化量はそれぞれ異なり、例えば、伝送線路１は位相を９０度遅らせ、伝送線路２は位相を１８０度遅らせ、伝送線路３は位相を２７０度遅らせるように設計することができる。

【0105】

また、トランジスタＴｒ１２は位相を９０度遅らせた高周波信号ＰＨ＿ＩＮを、トランジスタＴｒ２２は位相を１８０度遅らせた高周波信号ＰＨ＿ＩＮを、トランジスタＴｒ３２は位相を２７０度遅らせた高周波信号ＰＨ＿ＩＮを、それぞれ、伝達する割合を定めている。

【0106】

次に、図６（Ａ）乃至（Ｄ）に、トランジスタＴｒ１２、Ｔｒ２２、およびＴｒ３２に使用される、トランジスタの回路図と、レイアウト例を示す図、および小信号等価回路との関係を示す。図６（Ａ）は回路図であり、図６（Ｂ）はレイアウト例を示す図、図６（Ｃ）はトランジスタがオンの状態にあるときの小信号等価回路、図６（Ｄ）はトランジスタがオフの状態にあるときの小信号等価回路である。

【0107】

トランジスタは、ゲートと、ドレインと、ソースの、三つの端子を有する（図６（Ａ）参照）。図６（Ｂ）に示すように、トランジスタは、ドレインとソースの間にチャネル領域を有し、チャネル領域の幅をＷ、チャネル領域とゲートが重なる領域におけるゲートの幅をＬとする。トランジスタがオンの状態にあるときの小信号等価回路は、ドレインとソースの間は簡易的に抵抗素子Ｒｏｎで表され、ゲートには抵抗素子Ｒｇを介して容量素子Ｃｇｓ（ゲートとソースとの容量）と、容量素子Ｃｇｄ（ゲートとドレインとの容量）が電気的に接続された状態で表される（図６（Ｃ）参照）。また、トランジスタがオフの状態にあるときの小信号等価回路は、ドレインとソースの間は容量素子Ｃｄｓで表され、ゲートには抵抗素子Ｒｇを介して容量素子Ｃｇｓと抵抗素子Ｒｇｓ、および容量素子Ｃｇｄと抵抗素子Ｒｇｄが、電気的に接続された状態で表される。（図６（Ｄ）参照）。

【0108】

ここで、トランジスタＴｒ１２がオンの状態、トランジスタＴｒ２２とトランジスタＴｒ３２がオフの状態にある場合を考える。トランジスタＴｒ１２のドレインとソースの間のオン抵抗をＲｏｎで表し、トランジスタＴｒ２２とトランジスタＴｒ３２のドレインとソースの間を、容量素子Ｃｄｓで表す。容量素子Ｃｄｓは、周波数に依存するリアクタンス成分を持ち、インピーダンスで表すと、１／（ｊωＣｄｓ）である（ｊは虚数単位、ωは角周波数）。

【0109】

容量素子Ｃｄｓは、ωが大きくなるほど、すなわち信号の周波数が高くなるほど、インピーダンスの絶対値が低くなり、トランジスタＴｒ２２と容量素子Ｃ２２、およびトランジスタＴｒ３２と容量素子Ｃ３２は、高周波信号をグラウンドへ逃がす役割を果たす。

【0110】

その結果、位相調整部１５５が出力する高周波信号ＰＨ＿ＯＵＴは、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を１８０度遅らせた成分と２７０度遅らせた成分が少なく、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を９０度遅らせた信号に近いものとなる。

【0111】

同様に、トランジスタＴｒ１２と、トランジスタＴｒ２２、およびトランジスタＴｒ３２のオンやオフの状態を変更することで、高周波信号ＰＨ＿ＯＵＴを、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を１８０度遅らせた信号に近いものや、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を２７０度遅らせた信号に近いものとすることができる。また、トランジスタＴｒ１２と、トランジスタＴｒ２２、およびトランジスタＴｒ３２のオンやオフの状態を変更することで、高周波信号ＰＨ＿ＯＵＴを、高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を９０度から２７０度の範囲で遅らせた信号とすることができる。

【0112】

このように、位相調整部１５５は、入力された高周波信号ＰＨ＿ＩＮの位相を変化させ、ＦＰＣ１１２等の伝送特性を考慮して調整することができる。また、位相調整部１５５を位相復調部１２１に設け、ＦＰＣ１１２を介して伝送された高周波信号の位相を調整してもよい。

【0113】

また、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ２１、Ｔｒ３１は、それぞれ、制御信号ＰＨ＿Ｓ１乃至ＰＨ＿Ｓ３に従って、制御データＰＨ＿Ｄ１乃至ＰＨ＿Ｄ３を取り込む役割を果たしている。トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ２１、Ｔｒ３１に使用されるトランジスタとして、オフ電流が低いトランジスタを適用することが好ましい。トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ２１、Ｔｒ３１をオフ電流が低いトランジスタとすることで、取り込んだ制御データＰＨ＿Ｄ１乃至ＰＨ＿Ｄ３を、長期間保存することができる。例えば、オフ電流が低いトランジスタとして、後述する、ＯＳトランジスタを適用することができる。

【0114】

＜＜位相復調部＞＞
図７（Ａ）は、位相復調部１２１の構成例を説明する回路図である。

【0115】

位相復調部１２１は、ミキサ１５１、移相器１２２、およびＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１５４を有する。位相復調部１２１は、位相変調部１２５から出力された高周波信号Ｐｑｐｓｋ（ｔ）から、２ｂｉｔのデジタル信号Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）を取り出す機能を有する。

【0116】

位相復調部１２１には、高周波信号Ｐｑｐｓｋ（ｔ）と搬送波Ｃｉ´（ｔ）が入力される。移相器１２２は、搬送波Ｃｉ´（ｔ）の位相を９０度遅らせたＣｑ´（ｔ）を生成する。搬送波Ｃｉ´（ｔ）とＣｑ´（ｔ）は、ミキサ１５１で高周波信号Ｐｑｐｓｋ（ｔ）と掛け合わされる。その結果生成された信号Ｐ０´（ｔ）、Ｐ１´（ｔ）を、ＬＰＦ１５４に入力し、高調波成分を取り除くと、デジタル信号Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）と振幅のみ異なる信号Ｐ０´´（ｔ）、Ｐ１´´（ｔ）が得られる。この様子を、式を使って説明する。

【0117】

２ｂｉｔのデジタル信号Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）を、
Ｐ０（ｔ）＝Ｃｏｓ｛πｍ_０（ｔ）｝ （ａ１）
Ｐ１（ｔ）＝Ｃｏｓ｛πｍ_１（ｔ）｝ （ａ２）
で表し、搬送波Ｃｉ（ｔ）とＣｑ（ｔ）を、
Ｃｉ（ｔ）＝Ａ_ｃＣｏｓ｛ω_ｃｔ＋φ_ｃ｝ （ａ３）
Ｃｑ（ｔ）
＝Ａ_ｃＣｏｓ｛ω_ｃｔ＋φ_ｃ−π／２｝
＝Ａ_ｃＳｉｎ｛ω_ｃｔ＋φ_ｃ｝ （ａ４）
とすると、
Ｐｑｐｓｋ（ｔ）＝Ｐ０（ｔ）×Ｃｉ（ｔ）＋Ｐ１（ｔ）×Ｃｑ（ｔ） （ａ５）
である。

【0118】

次に、
α＝ω_ｃｔ＋φ_ｃ （ａ６）
Ｃｉ´（ｔ）≒Ｃｉ（ｔ） （ａ７）
Ｃｑ´（ｔ）≒Ｃｑ（ｔ） （ａ８）
とすると、
Ｐ０´（ｔ）
＝Ｃｉ´（ｔ）｛Ｐ０（ｔ）×Ｃｉ（ｔ）＋Ｐ１（ｔ）×Ｃｑ（ｔ）｝
＝Ａ_ｃ^２｛Ｐ０（ｔ）×Ｃｏｓ^２（α）＋Ｐ１（ｔ）×Ｓｉｎ（α）Ｃｏｓ（α）｝
＝Ａ_ｃ^２／２×Ｐ０（ｔ）＋Ａ_ｃ^２／２×｛Ｐ０（ｔ）×Ｃｏｓ（２α）＋Ｐ１（ｔ）×Ｓｉｎ（２α）｝ （ａ９）
と導かれる。式ａ９は、デジタル信号Ｐ０（ｔ）の振幅が変化したものと、搬送波Ｃｉ（ｔ）、Ｃｑ（ｔ）の２倍の周波数を有する高調波の和を表している。そこで、高調波成分をＬＰＦ１５４で取り除くと、
Ｐ０´´（ｔ）＝Ａ_ｃ^２／２×Ｐ０（ｔ） （ａ１０）
となる。

【0119】

同様に、
Ｐ１´（ｔ）
＝Ｃｑ´（ｔ）｛Ｐ０（ｔ）×Ｃｉ（ｔ）＋Ｐ１（ｔ）×Ｃｑ（ｔ）｝
＝Ａ_ｃ^２｛Ｐ０（ｔ）×Ｓｉｎ（α）Ｃｏｓ（α）＋Ｐ１（ｔ）×Ｓｉｎ^２（α）｝
＝Ａ_ｃ^２／２×Ｐ１（ｔ）＋Ａ_ｃ^２／２×｛Ｐ０（ｔ）×Ｓｉｎ（２α）−Ｐ１（ｔ）×Ｃｏｓ（２α）｝ （ａ１１）
式ａ１１は、デジタル信号Ｐ１（ｔ）の振幅が変化したものと、搬送波Ｃｉ（ｔ）、Ｃｑ（ｔ）の２倍の周波数を有する高調波の和を表している。高調波成分をＬＰＦ１５４で取り除くと、
Ｐ１´´（ｔ）＝Ａ_ｃ^２／２×Ｐ１（ｔ） （ａ１２）
となる。

【0120】

このようにして、位相復調部１２１は、デジタル信号Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｔ）の振幅がＡ_ｃ^２／２倍された信号Ｐ０´´（ｔ）、Ｐ１´´（ｔ）を出力する。

【0121】

図７（Ｂ）は、ＬＰＦ１５４の構成例を説明する回路図である。

【0122】

図７（Ｂ）に示す、ＬＰＦ１５４は、抵抗素子Ｒ７と容量素子Ｃ９を有する。

【0123】

信号Ｐ０´（ｔ）とＰ１´（ｔ）に含まれる、搬送波Ｃｉ（ｔ）またはＣｑ（ｔ）の２倍の周波数を有する高調波と、デジタル信号Ｐ０（ｔ）またはＰ１（ｔ）とは、周波数帯域が離れているため、ＬＰＦ１５４は比較的容易に高調波成分を取り除くことができる。

【0124】

以上のように、デジタル信号を、搬送波の一部の特性を変化させることで伝送することができる。ここで、搬送波は伝送されるデジタル信号よりも高い周波数を用いるため、デジタル信号のまま伝送を行うよりも、早い伝送速度を期待できる。伝送速度が早くなると、シリアライザを用いてデジタル信号をシリアル変換し、伝送に要する配線数を減らすことができる。

【0125】

例えば、フルハイビジョンの画像データを伝送するのに必要な伝送速度（１秒あたりの情報量）は、フレーム周波数が６０Ｈｚ、色深度が１２ビットの場合、約２．２４Ｇｂｐｓである。フルハイビジョンの画像データを、ＬＶＤＳを使って伝送すると、１２ペア（２４本）の配線が必要であった。一方、非特許文献１では、６０ＧＨｚ無線通信で変調方式にＱＰＳＫを使った場合、３．１Ｇｂｐｓを実現したと報告されている。そのため、本発明の一形態である半導体装置を使用することで、伝送に要する配線数を減らすことができる。

【0126】

なお、位相変調部、および位相復調部に使われるトランジスタは、シリコントランジスタとすることができる。半導体プロセス技術の発展により、高価な化合物半導体ではなく、シリコントランジスタでも、例えば、５ＧＨｚを超える信号を扱うことができる。非特許文献１には、Ｓｉ−ＣＭＯＳ技術を使って６０ＧＨｚ無線通信を実現したと報告されている。

【0127】

コントローラＩＣ１１５が、比較的新しいプロセスルールで製造されている場合、コントローラＩＣ１１５内に位相復調部を設けることも可能である。ここで、比較的新しいプロセスルールとは、１３０ｎｍプロセス、好ましくは９０ｎｍプロセス、より好ましくは６５ｎｍプロセスより新しいプロセスを指す。

【0128】

また、位相復調部１２１に使われるトランジスタは、表示パネル１１１の画素等に用いられるトランジスタと同じ半導体材料を用いて形成してもよい。すなわち、位相復調部１２１に使われるトランジスタは、表示パネル１１１の画素等に用いられるトランジスタと同じ工程で形成してもよい。そうすることで、半導体装置１１０はその製造工程を簡略化することができる。

【0129】

＜＜コントローラＩＣ＞＞
図８は、コントローラＩＣ１１５の構成例を示すブロック図である。また、図９は、表示パネル１１１の構成例を示すブロック図である。

【0130】

コントローラＩＣ１１５は、インターフェース２０１、フレームメモリ２０２、デコーダ２０３、コントローラ２０４、クロック生成回路２０５、レジスタ２０６、タイミングコントローラ２０７、画像処理部２１０、メモリ２０９、およびソースドライバ２０８を有する。

【0131】

表示パネル１１１は、画素アレイ３１１、ゲートドライバ３１３、ゲートドライバ３１４、コントローラＩＣ１１５、移相器１２２、復調器１２３、およびＦＰＣ１１２を有する。なお、ゲートドライバ３１３、ゲートドライバ３１４は、どちらか一方のみでもよい。

【0132】

コントローラＩＣ１１５は、コントローラＩＣ１１５が有するインターフェース２０１を介して、ＣＰＵ１１６と通信を行う。ＣＰＵ１１６からは、画像データおよび各種制御信号等が、位相変調部１２５、ＦＰＣ１１２、および位相復調部１２１を介して、コントローラＩＣ１１５に送られる。比較的データ量が小さい各種制御信号等は、ＦＰＣ１１２を介して、コントローラＩＣ１１５に送ってもよい。また、コントローラＩＣ１１５から出力される信号等は、ＦＰＣ１１２を介して、ＣＰＵ１１６に送られる。

【0133】

フレームメモリ２０２は、コントローラＩＣ１１５に入力された画像データを保存するためのメモリである。ＣＰＵ１１６から圧縮された画像データが送られる場合、フレームメモリ２０２は、圧縮された画像データを格納することができる。その場合、デコーダ２０３は、圧縮された画像データを伸長する。または、デコーダ２０３を、フレームメモリ２０２とインターフェース２０１の間に配置し、画像データを伸長してからフレームメモリ２０２に保存してもよい。

【0134】

画像処理部２１０は、画像データに対して各種画像処理を行う機能を有する。例えば、画像処理部２１０は、ガンマ補正回路２１１、調光回路２１２、調色回路２１３を有する。画像処理部２１０で処理された画像データは、メモリ２０９を経て、ソースドライバ２０８に出力される。メモリ２０９は、画像データを一時的に格納するためのメモリである。ソースドライバ２０８は、入力された画像データを処理し、画素アレイ３１１のソース線に書き込む機能を有する。

【0135】

クロック生成回路２０５は、コントローラＩＣ１１５で使用されるクロック信号を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ２０７は、ソースドライバ２０８、表示パネル１１１のゲートドライバ３１３、３１４で使用する、各種タイミング信号を生成する機能を有する。なお、図８において、クロック信号や電源線などは省略している。

【0136】

レジスタ２０６は、コントローラＩＣ１１５の動作に用いられるデータを格納する。レジスタ２０６が格納するデータには、画像処理部２１０が各種画像処理を行うために使用するパラメータ、タイミングコントローラ２０７が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータなどがある。

【0137】

コントローラＩＣ１１５は、タッチセンサコントローラ２２４を有してもよい。表示パネル１１１が、タッチセンサユニット２２５と組み合わせて用いられる場合、タッチセンサユニット２２５を制御し、得られたタッチ位置などの情報を出力する。タッチ位置などの情報は、インターフェース２０１等を介して、ＣＰＵ１１６に送られる。なお、タッチセンサユニット２２５としては、投影型静電容量方式、表面型静電容量方式、抵抗膜方式、超音波表面弾性波方式、光学方式、電磁誘導方式など、任意の検出方式のタッチセンサユニット２２５を利用することができる。

【0138】

コントローラＩＣ１１５は、センサコントローラ２２１を有してもよい。センサコントローラ２２１には、光センサ２２２が電気的に接続され、外光２２３の明るさや色調を測定することができる。

【0139】

例えば、外光２２３の明るさを測定することで、調光回路２１２は、外光２２３の明るさに応じて、表示パネル１１１の輝度を調整することができる。外光２２３の明るさが暗い環境においては、表示パネル１１１の輝度を低くすることで、まぶしさを減少し、消費電力を低減することができる。外光２２３の明るさが明るい環境においては、表示パネル１１１の輝度を高くすることで、視認性に優れた表示を行うことができる。これらの調整は、使用者の設定した輝度を中心に行ってもよい。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調光回路と呼ぶ。

【0140】

また、外光２２３の色調を測定することで、調色回路２１３は、外光２２３の色調に応じて、表示パネル１１１の色調を補正することができる。例えば、夕暮れ時の赤みがかった環境においては、表示パネル１１１の使用者の目は色順応をおこし、赤みがかった色を白と感じるようになる。この場合、表示パネル１１１の表示は青白く見えてしまうため、表示パネル１１１のＲ（赤）成分を強めることで、色調を補正することができる。ここでは、当該補正を調色、あるいは調色処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調色回路と呼ぶ。

【0141】

画像処理部２１０は、表示パネル１１１の仕様によって、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路など、他の処理回路を有してもよい。ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路とは、ＲＧＢ（赤、緑、青）画像データを、ＲＧＢＷ（赤、緑、青、白）画像データに変換する機能を有する。すなわち、表示パネル１１１がＲＧＢＷ４色の画素を有する場合、画像データ内のＷ（白）成分を、Ｗ（白）画素を用いて表示することで、消費電力を低減することができる。なお、表示パネル１１１がＲＧＢＹの４色の画素を有する場合、例えば、ＲＧＢ−ＲＧＢＹ（赤、緑、青、黄）変換回路を用いることができる。

【0142】

なお、コントローラＩＣ１１５が有するそれぞれの回路は、ＣＰＵ１１６の規格、表示パネル１１１の仕様等によって、適宜取捨される。

【0143】

＜＜表示パネル＞＞
画素アレイ３１１は、複数の画素３０を有し、それぞれの画素３０はトランジスタを用いて駆動されるアクティブ型の素子である。画素３０は、発光素子３０ｂを有する。

【0144】

発光素子３０ｂには、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬ、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を適用することができる。

【0145】

ゲートドライバ３１３、３１４は、画素３０を選択するためのゲート線を駆動する機能をもつ。画素３０にデータ信号を供給するソース線を駆動するソースドライバは、コントローラＩＣ１１５に設けられている。コントローラＩＣ１１５は、表示パネル１１１の動作を統括的に制御する機能を備える。コントローラＩＣ１１５の数は、画素アレイ３１１が有する画素数に応じて決定される。

【0146】

図９の例では、画素アレイ３１１と共にゲートドライバ３１３、３１４が同一基板上に集積されている例を示しているが、ゲートドライバ３１３、３１４を専用ＩＣとすることもできる。あるいは、コントローラＩＣ１１５に、ゲートドライバ３１３またはゲートドライバ３１４を組み込んでもよい。

【0147】

ソースドライバ２０８についても、ゲートドライバ３１３、３１４と同様である。図８、図９の例では、ソースドライバ２０８はコントローラＩＣ１１５に組み込まれているが、ソースドライバ２０８を専用ＩＣとしてもよい。または、ソースドライバ２０８を画素アレイ３１１と同一基板上に集積してもよい。

【0148】

なお、画素３０に使用されるトランジスタはＯＳトランジスタであり、Ｓｉトランジスタに比べてオフ電流が低いトランジスタである。

【0149】

ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有することが好ましい。また、ＯＳトランジスタに適用される金属酸化物は、インジウム（Ｉｎ）および亜鉛（Ｚｎ）の少なくとも一方を含む酸化物であることが好ましい。

【0150】

このような酸化物としては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ酸化物、Ｚｎ−Ｍ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、スズ（Ｓｎ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、バナジウム（Ｖ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、またはタングステン（Ｗ）など）が代表的である。ＯＳトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流を１ｙＡ／μｍ（ｙ；ヨクト、１０^−２４）以上１ｚＡ／μｍ（ｚ；ゼプト、１０^−２１）以下程度に低くすることができる。

【0151】

また、ＯＳトランジスタには、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳを用いることが好ましい。ＣＡＣ−ＯＳの詳細については、実施の形態３で説明する。

【0152】

もしくは、画素３０に使用されるトランジスタとして、オフ電流が低ければＯＳトランジスタを適用しないことができる。例えば、バンドギャップが大きい半導体を用いたトランジスタを適用してもよい。バンドギャップが大きい半導体とは、バンドギャップが２．２ｅＶ以上の半導体を指す場合がある。例えば、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンドなどが挙げられる。

【0153】

画素３０に、オフ電流が低いトランジスタを用いることで、表示画面を書き換える必要がない場合（すなわち静止画を表示する場合）、一時的にゲートドライバ３１３、３１４、およびソースドライバ２０８を停止することができる（「アイドリングストップ」または「ＩＤＳ駆動」）。ＩＤＳ駆動によって、表示パネル１１１の消費電力を低減することができる。

【0154】

なお、断面構成例など、表示パネル１１１のより具体的な構成例については、実施の形態２および実施の形態３で説明する。本実施の形態では、画素３０が発光素子３０ｂを有する例を説明したが、これに限定されず、画素３０は透過素子や反射素子等を有していてもよい。または、２種類以上の素子を有していてもよい。

【0155】

本実施の形態は、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。

【0156】

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示す表示パネル１１１の一例について、図１０乃至図１２を用いて説明を行う。

【0157】

図１０は、表示パネル１１１の斜視概略図である。表示パネル１１１は、基板９５１上に形成された表示領域９３５と、周辺回路領域９０１と、配線９６５等を有する。図１０では表示パネル１１１に、コントローラＩＣ１１５、移相器１２２、復調器１２３及びＦＰＣ１１２が実装されている例を示している。

【0158】

周辺回路領域９０１には、表示領域９３５に信号を供給するための回路が含まれる。周辺回路領域９０１に含まれる回路としては、例えば、ゲートドライバ等がある。

【0159】

配線９６５は、表示領域９３５および周辺回路領域９０１に信号および電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１１２を介して外部から、またはコントローラＩＣ１１５から配線９６５に入力される。

【0160】

図１０では、ＣＯＧ方式により、基板９５１にコントローラＩＣ１１５が設けられている例を示すが、コントローラＩＣ１１５は、ＣＯＦ方式等によりＦＰＣに実装してもよい。コントローラＩＣ１１５は、実施の形態１に示すコントローラＩＣ１１５に相当する。

【0161】

図１０には、表示領域９３５の一部の拡大図を示している。表示領域９３５には、複数の画素１０がマトリクス状に配置されている。

【0162】

次に、画素１０について、図１１（Ａ１）（Ａ２）（Ｂ）を用いて説明する。

【0163】

図１１（Ａ１）に、画素１０を表示面側から見たときの上面概略図を示す。図１１（Ａ１）に示す画素１０は、３つの副画素を有する。各副画素には、発光素子９４０（図１１（Ａ１）（Ａ２）には図示しない）、トランジスタ９１０、及びトランジスタ９１２が設けられている。また、図１１（Ａ１）に示す各副画素では、発光素子９４０の発光領域（発光領域９１６Ｒ、発光領域９１６Ｇ、または発光領域９１６Ｂ）を示している。なお、発光素子９４０は、トランジスタ９１０及びトランジスタ９１２側に光を射出する、所謂ボトムエミッション型の発光素子とする。

【0164】

また、画素１０は、配線９０２、配線９０４、及び配線９０６等を有する。配線９０２は、例えば走査線として機能する。配線９０４は、例えば信号線として機能する。配線９０６は、例えば発光素子に電位を供給する電源線として機能する。また、配線９０２と配線９０４とは、互いに交差する部分を有する。また、配線９０２と配線９０６とは、互いに交差する部分を有する。なお、ここでは、配線９０２と配線９０４、及び配線９０２と配線９０６とが交差する構成について例示したが、これに限定されず、配線９０４と配線９０６とが交差する構成としてもよい。

【0165】

トランジスタ９１０は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ９１０のゲートは、配線９０２と電気的に接続されている。トランジスタ９１０のソースまたはドレインの一方は、配線９０４と電気的に接続されている。

【0166】

トランジスタ９１２は、発光素子に流れる電流を制御するトランジスタである。トランジスタ９１２のゲートは、トランジスタ９１０のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ９１２のソースまたはドレインの一方は配線９０６と電気的に接続され、他方は発光素子９４０の一対の電極の一方と電気的に接続されている。

【0167】

図１１（Ａ１）では、発光領域９１６Ｒ、発光領域９１６Ｇ、及び発光領域９１６Ｂが、それぞれ縦方向に長い短冊状の形状を有し、横方向にストライプ状に配列している。

【0168】

ここで、配線９０２、配線９０４、及び配線９０６は遮光性を有する。またこれ以外の層、すなわち、トランジスタ９１０、トランジスタ９１２、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量等を構成する各層には、透光性を有する膜を用いると好適である。図１１（Ａ２）は、図１１（Ａ１）に示す画素１０を、可視光を透過する透過領域１０ｔと、可視光を遮る遮光領域１０ｓと、に分けて明示した例である。このように、透光性を有する膜を用いてトランジスタを作製することで、各配線が設けられる部分以外を透過領域１０ｔとすることができる。また、発光素子の発光領域を、トランジスタ、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量などと重ねることができるため、画素の開口率を高めることができる。

【0169】

なお、画素の面積に対する透過領域の面積の割合が高いほど、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。例えば、画素の面積に対する、透過領域の面積の割合は、１％以上９５％以下、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上８０％以下とすることができる。特に４０％以上または５０％以上とすることが好ましく、６０％以上８０％以下であるとより好ましい。

【0170】

また、図１１（Ａ２）に示す一点鎖線Ａ−Ｂの切断面に相当する断面図を図１１（Ｂ）に示す。なお、図１１（Ｂ）では、上面図において図示していない、発光素子９４０、容量素子９１３、及び周辺回路領域９０１などの断面も合わせて図示している。周辺回路領域９０１としては、走査線駆動回路部または信号線駆動回路部として用いることができる。また、周辺回路領域９０１は、トランジスタ９１１を有する。

【0171】

図１１（Ｂ）に示すように、発光素子９４０からの光は、破線の矢印に示す方向に射出される。発光素子９４０の光は、トランジスタ９１０、トランジスタ９１２、及び容量素子９１３等を介して外部に取り出される。したがって、容量素子９１３を構成する膜などについても、透光性を有すると好ましい。容量素子９１３が有する透光性の領域の面積が広いほど、発光素子９４０から射出される光の減衰を抑制することができる。

【0172】

なお、周辺回路領域９０１において、トランジスタ９１１については、遮光性であってもよい。周辺回路領域９０１のトランジスタ９１１などを遮光性とすることで、駆動回路部の信頼性や、駆動能力を高めることができる。すなわち、トランジスタ９１１を構成するゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。またこれらに接続される配線も同様に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。

【0173】

次に、画素１０の別の一例について図１２（Ａ１）（Ａ２）（Ｂ）を用いて説明する。

【0174】

図１２（Ａ１）に、画素１０の上面概略図を示す。図１２（Ａ１）に示す画素１０は、４つの副画素を有する。図１２（Ａ１）では、画素１０において、副画素が縦に２つ、横に２つ配列している例を示している。各副画素には、透過型の液晶素子９３０（図１２（Ａ１）（Ａ２）には図示しない）及びトランジスタ９１４等が設けられている。図１２（Ａ１）では、画素１０に、配線９０２及び配線９０４が、それぞれ２本ずつ設けられている。図１２（Ａ１）に示す各副画素では、液晶素子の表示領域（表示領域９１８Ｒ、表示領域９１８Ｇ、表示領域９１８Ｂ、及び表示領域９１８Ｗ）を示している。バックライトユニット（ＢＬＵ）から射出される光は、トランジスタ９１４等を介して、液晶素子９３０に入射される。

【0175】

また、画素１０は、配線９０２及び配線９０４等を有する。配線９０２は、例えば走査線として機能する。配線９０４は、例えば信号線として機能する。配線９０２と配線９０４とは、互いに交差する部分を有する。

【0176】

トランジスタ９１４は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ９１４のゲートは、配線９０２と電気的に接続されている。トランジスタ９１４のソースまたはドレインの一方は、配線９０４と電気的に接続されており、他方は、液晶素子９３０と電気的に接続されている。

【0177】

ここで、配線９０２及び配線９０４は遮光性を有する。またこれ以外の層、すなわち、トランジスタ９１４、トランジスタ９１４に接続する配線、コンタクト、容量等を構成する各層には、透光性を有する膜を用いると好適である。図１２（Ａ２）は、図１２（Ａ１）に示す画素１０を、可視光を透過する透過領域１０ｔと、可視光を遮る遮光領域１０ｓと、に分けて明示した例である。このように、透光性を有する膜を用いてトランジスタを作製することで、各配線が設けられる部分以外を透過領域１０ｔとすることができる。液晶素子の透過領域をトランジスタ、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量等と重ねることができるため、画素の開口率を高めることができる。

【0178】

なお、画素の面積に対する透過領域の面積の割合が高いほど、透過光の光量を増大させることができる。例えば、画素の面積に対する、透過領域の面積の割合は、１％以上９５％以下、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上８０％以下とすることができる。特に４０％以上または５０％以上とすることが好ましく、６０％以上８０％以下であるとより好ましい。

【0179】

また、図１２（Ａ２）に示す一点鎖線Ｃ−Ｄの切断面に相当する断面図を図１２（Ｂ）に示す。なお、図１２（Ｂ）では、上面図において図示していない、液晶素子９３０、着色膜９３１、遮光膜９３２、容量素子９１５、周辺回路領域９０１等の断面も合わせて図示している。周辺回路領域９０１としては、走査線駆動回路部または信号線駆動回路部として用いることができる。また、周辺回路領域９０１は、トランジスタ９１１を有する。

【0180】

図１２（Ｂ）に示すように、バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光は、破線の矢印に示す方向に射出される。バックライトユニット（ＢＬＵ）の光は、トランジスタ９１４、及び容量素子９１５等を介して外部に取り出される。したがって、トランジスタ９１４、及び容量素子９１５を構成する膜などについても、透光性を有すると好ましい。トランジスタ９１４、容量素子９１５等が有する透光性の領域の面積が広いほど、バックライトユニット（ＢＬＵ）の光を効率良く使用することができる。

【0181】

なお、図１２（Ｂ）に示すように、バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光は、着色膜９３１を介して外部に取り出してもよい。着色膜９３１を介して取り出すことで、所望の色に着色することができる。着色膜９３１としては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ）等から選択することができる。

【0182】

また、図１１及び図１２に示す基板、トランジスタ、配線、容量素子等には、以下に示す材料を用いることができる。

【0183】

基板９５１は透光性を有することが好ましい。基板９５１として、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、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、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。

【0184】

トランジスタが有する半導体膜は、透光性を有する半導体材料を用いて形成することができる。透光性を有する半導体材料としては、金属酸化物、または酸化物半導体等が挙げられる。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。特にインジウム及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。

【0185】

トランジスタが有する導電膜は、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料は、インジウム、亜鉛、錫の中から選ばれた一種、または複数種を含むことが好ましい。具体的には、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅともいう）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｗ酸化物、Ｉｎ−Ｗ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物などが挙げられる。

【0186】

また、トランジスタが有する導電膜に、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた酸化物半導体を用いてもよい。当該低抵抗化させた酸化物半導体は、酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ということができる。

【0187】

例えば、酸化物導電体は、酸化物半導体に酸素欠損を形成し、当該酸素欠損に水素を添加することで、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。酸化物半導体にドナー準位が形成されることで、酸化物半導体は、導電性が高くなり導電体化する。

【0188】

なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きい（例えば、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上である）ため、可視光に対して透光性を有する。また、酸化物導電体も、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。

【0189】

また、酸化物導電体は、トランジスタが有する半導体膜に含まれる金属元素を一種類以上有することが好ましい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、トランジスタを構成する層のうち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。

【0190】

本実施の形態に示す表示装置が有する画素の構成とすることで、発光素子及びバックライトユニットのいずれか一方または双方から射出される光を効率よく使用することができる。したがって、消費電力が抑制された、優れた表示装置を提供することができる。

【0191】

次に、表示パネル１１１に使用可能なトランジスタの構成例について説明を行う。

【0192】

＜ＯＳトランジスタの構成例１＞
まず、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ａについて、図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。図１３（Ａ）はトランジスタ３２００ａの上面図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図１３（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ３２００ａ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１３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。

【0193】

トランジスタ３２００ａは、絶縁層３２２４上の導電層３２２１と、絶縁層３２２４及び導電層３２２１上の絶縁層３２１１と、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１と、金属酸化物層３２３１上の導電層３２２２ａと、金属酸化物層３２３１上の導電層３２２２ｂと、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ、及び導電層３２２２ｂ上の絶縁層３２１２と、絶縁層３２１２上の導電層３２２３と、絶縁層３２１２及び導電層３２２３上の絶縁層３２１３と、を有する。

【0194】

また、絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２は、開口部３２３５を有する。導電層３２２３は、開口部３２３５を介して、導電層３２２１と電気的に接続される。

【0195】

ここで、絶縁層３２１１は、トランジスタ３２００ａの第１のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層３２１２は、トランジスタ３２００ａの第２のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層３２１３は、トランジスタ３２００ａの保護絶縁層としての機能を有する。また、トランジスタ３２００ａにおいて、導電層３２２１は、第１のゲートとしての機能を有し、導電層３２２２ａ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３２２２ｂ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３２００ａにおいて、導電層３２２３は、第２のゲートとしての機能を有する。

【0196】

なお、トランジスタ３２００ａは、所謂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。

【0197】

また、トランジスタ３２００ａは、導電層３２２３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３２００ａは、所謂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。

【0198】

図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、金属酸化物層３２３１は、導電層３２２１、及び導電層３２２３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３２２３のチャネル長方向の長さ、及び導電層３２２３のチャネル幅方向の長さは、金属酸化物層３２３１のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物層３２３１のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物層３２３１の全体は、絶縁層３２１２を介して導電層３２２３に覆われている。

【0199】

別言すると、導電層３２２１及び導電層３２２３は、絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２に設けられる開口部３２３５において接続され、且つ金属酸化物層３２３１の側端部よりも外側に位置する領域を有する。

【0200】

このような構成を有することで、トランジスタ３２００ａに含まれる金属酸化物層３２３１を、導電層３２２１及び導電層３２２３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３２００ａのように、第１のゲート及び第２のゲートの電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物層を、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。

【0201】

トランジスタ３２００ａ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３２２１によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層３２３１に印加することができるため、トランジスタ３２００ａ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３２００ａを微細化することが可能となる。また、トランジスタ３２００ａは、金属酸化物層３２３１が、第１のゲートの機能を有する導電層３２２１及び第２のゲートの機能を有する導電層３２２３によって囲まれた構造を有するため、トランジスタ３２００ａの機械的強度を高めることができる。

【0202】

例えば、金属酸化物層３２３１は、Ｉｎと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、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）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。

【0203】

また、金属酸化物層３２３１は、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、金属酸化物層３２３１のＩｎ、Ｍ、及び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、且つＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層３２３１のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。

【0204】

また、金属酸化物層３２３１は、ＣＡＣ−ＯＳであると好適である。金属酸化物層３２３１が、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有し、且つＣＡＣ−ＯＳであることで、トランジスタ３２００ａの電界効果移動度を高くすることができる。なお、ＣＡＣ−ＯＳの詳細については、後述する。

【0205】

また、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造であるトランジスタ３２００ａは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、トランジスタ３２００ａを駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、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。また、トランジスタ３２００ａを、表示装置が有する信号線へ信号の供給を行うソースドライバ（とくに、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。

【0206】

また、トランジスタ３２００ａはそれぞれチャネルエッチ構造のトランジスタであるため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタと比較して、作製工程数が少ない。また、トランジスタ３２００ａは、金属酸化物層をチャネル領域に用いているため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これらのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のように高解像度であり、且つ大型の表示装置において、トランジスタ３２００ａのように電界効果移動度が高いトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。

【0207】

また、金属酸化物層３２３１と接する絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（過剰酸素領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２を形成する、もしくは成膜後の絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。

【0208】

金属酸化物層３２３１としては、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。

【0209】

金属酸化物層３２３１がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ＞Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５等が挙げられる。

【0210】

また、金属酸化物層３２３１が、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で形成される場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する金属酸化物層３２３１を形成しやすくなる。なお、成膜される金属酸化物層３２３１の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、金属酸化物層３２３１に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される金属酸化物層３２３１の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。

【0211】

また、金属酸化物層３２３１は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上である。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。

【0212】

また、金属酸化物層３２３１は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ−Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣは最も欠陥準位密度が低い。

【0213】

金属酸化物層３２３１としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。なお、金属酸化物膜中の不純物としては、代表的には水、水素などが挙げられる。本明細書等において、金属酸化物膜中から水及び水素を低減または除去することを、脱水化、脱水素化と表す場合がある。また、金属酸化物膜、または酸化物絶縁膜中に酸素を添加することを、加酸素化と表す場合があり、加酸素化され且つ化学量論的組成よりも過剰の酸素を有する状態を過酸素化状態と表す場合がある。

【0214】

高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０^６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、例えば、１×１０^−１３Ａ以下という特性を得ることができる。

【0215】

絶縁層３２１３は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁層３２１３は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁層３２１３は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁層３２１３を設けることで、金属酸化物層３２３１からの酸素の外部への拡散と、絶縁層３２１２に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物層３２３１への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。

【0216】

絶縁層３２１３としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。

【0217】

＜ＯＳトランジスタの構成例２＞
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ｂについて、図１４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。図１４（Ａ）はトランジスタ３２００ｂの上面図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。

【0218】

トランジスタ３２００ｂは、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ、導電層３２２２ｂ、および絶縁層３２１２が積層構造である点において、トランジスタ３２００ａと異なる。

【0219】

絶縁層３２１２は、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ及び導電層３２２２ｂの上の絶縁層３２１２ａと、絶縁層３２１２ａの上の絶縁層３２１２ｂを有する。絶縁層３２１２は、金属酸化物層３２３１に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層３２１２は、酸素を有する。また、絶縁層３２１２ａ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３２１２ａは、後に形成する絶縁層３２１２ｂを形成する際の、金属酸化物層３２３１へのダメージ緩和膜としても機能する。

【0220】

絶縁層３２１２ａ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。

【0221】

また、絶縁層３２１２ａ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３２１２ａ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３２１２ａにおける酸素の透過性が減少してしまう。

【0222】

なお、絶縁層３２１２ａにおいては、外部から絶縁層３２１２ａに入った酸素が全て絶縁層３２１２ａの外部に移動せず、絶縁層３２１２ａにとどまる酸素もある。また、絶縁層３２１２ａに酸素が入ると共に、絶縁層３２１２ａに含まれる酸素が絶縁層３２１２ａの外部へ移動することで、絶縁層３２１２ａにおいて酸素の移動が生じる場合もある。絶縁層３２１２ａ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３２１２ａ上に設けられる、絶縁層３２１２ｂから脱離する酸素を、絶縁層３２１２ａを介して金属酸化物層３２３１に移動させることができる。

【0223】

また、絶縁層３２１２ａ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、金属酸化物膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と金属酸化物膜の伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）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。

【0224】

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。

【0225】

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３２１２ａなどに準位を形成する。当該準位は、金属酸化物層３２３１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３２１２ａ及び金属酸化物層３２３１の界面に拡散すると、当該準位が絶縁層３２１２ａ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３２１２ａ及び金属酸化物層３２３１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。

【0226】

また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁層３２１２ａに含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁層３２１２ｂに含まれるアンモニアと反応するため、絶縁層３２１２ａに含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁層３２１２ａ及び金属酸化物層３２３１の界面において、電子がトラップされにくい。

【0227】

絶縁層３２１２ａ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。

【0228】

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。

【0229】

基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及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、且つ硬度の高い膜を形成することができる。

【0230】

絶縁層３２１２ｂ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。

【0231】

絶縁層３２１２ｂ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。

【0232】

また、絶縁層３２１２ｂ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３２１２ｂは、絶縁層３２１２ａと比較して金属酸化物層３２３１から離れているため、絶縁層３２１２ａより、欠陥密度が多くともよい。

【0233】

また、絶縁層３２１２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３２１２ａと絶縁層３２１２ｂ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３２１２ａと絶縁層３２１２ｂ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３２１２ａと絶縁層３２１２ｂ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３２１２ａの単層構造、あるいは３層以上の積層構造としてもよい。

【0234】

トランジスタ３２００ｂにおいて、金属酸化物層３２３１は、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１＿１と、金属酸化物層３２３１＿１上の金属酸化物層３２３１＿２と、を有する。なお、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿２は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿２は、上述の金属酸化物層３２３１が有する元素を、それぞれ独立に有することが好ましい。

【0235】

また、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿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、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿２のＩｎ、Ｍ、及び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、且つＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿２のＩｎ、Ｍ、及び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、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿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金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿２を成膜することができるため、金属酸化物層３２３１＿１と金属酸化物層３２３１＿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。

【0236】

ここで、金属酸化物層３２３１＿１は、金属酸化物層３２３１＿２よりも結晶性が低い領域を有していてもよい。なお、金属酸化物層３２３１＿１及び金属酸化物層３２３１＿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。

【0237】

金属酸化物層３２３１＿１の結晶性が低い領域が過剰酸素の拡散経路となり、金属酸化物層３２３１＿１よりも結晶性の高い金属酸化物層３２３１＿２にも過剰酸素を拡散させることができる。このように、結晶構造が異なる金属酸化物層の積層構造とし、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。

【0238】

また、金属酸化物層３２３１＿２が、金属酸化物層３２３１＿１より結晶性が高い領域を有することにより、金属酸化物層３２３１に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、金属酸化物層３２３１＿２の結晶性を高めることで、導電層３２２２ａ及び導電層３２２２ｂを加工する際のダメージを抑制することができる。金属酸化物層３２３１の表面、すなわち金属酸化物層３２３１＿２の表面は、導電層３２２２ａ及び導電層３２２２ｂ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、金属酸化物層３２３１＿２は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い金属酸化物層３２３１＿１と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、金属酸化物層３２３１＿２は、エッチングストッパとして機能する。

【0239】

また、金属酸化物層３２３１＿１は、金属酸化物層３２３１＿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。

【0240】

また、金属酸化物層３２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層３２３１＿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、金属酸化物層３２３１＿１の伝導帯の下端が低くなり、金属酸化物層３２３１＿１の伝導帯下端と、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁層３２１１）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、ゲート絶縁膜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、金属酸化物層３２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層３２３１の電界効果移動度を高めることができる。

【0241】

なお、トランジスタ３２００ｂにおいては、金属酸化物層３２３１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。

【0242】

トランジスタ３２００ｂが有する導電層３２２２ａは、導電層３２２２ａ＿１と、導電層３２２２ａ＿１上の導電層３２２２ａ＿２と、導電層３２２２ａ＿２上の導電層３２２２ａ＿３と、を有する。また、トランジスタ３２００ｂが有する導電層３２２２ｂは、導電層３２２２ｂ＿１と、導電層３２２２ｂ＿１上の導電層３２２２ｂ＿２と、導電層３２２２ｂ＿２上の導電層３２２２ｂ＿３と、を有する。

【0243】

例えば、導電層３２２２ａ＿１、導電層３２２２ｂ＿１、導電層３２２２ａ＿３、及び導電層３２２２ｂ＿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、及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と好適である。また、導電層３２２２ａ＿２及び導電層３２２２ｂ＿２としては、銅、アルミニウム、及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と好適である。

【0244】

より具体的には、導電層３２２２ａ＿１、導電層３２２２ｂ＿１、導電層３２２２ａ＿３、及び導電層３２２２ｂ＿３にＩｎ−Ｓｎ酸化物またはＩｎ−Ｚｎ酸化物を用い、導電層３２２２ａ＿２及び導電層３２２２ｂ＿２に銅を用いることができる。

【0245】

また、導電層３２２２ａ＿１の端部は、導電層３２２２ａ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層３２２２ａ＿３は、導電層３２２２ａ＿２の上面及び側面を覆い、且つ導電層３２２２ａ＿１と接する領域を有する。また、導電層３２２２ｂ＿１の端部は、導電層３２２２ｂ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層３２２２ｂ＿３は、導電層３２２２ｂ＿２の上面及び側面を覆い、且つ導電層３２２２ｂ＿１と接する領域を有する。

【0246】

上記構成とすることで、導電層３２２２ａ及び導電層３２２２ｂの配線抵抗を低くし、且つ金属酸化物層３２３１への銅の拡散を抑制できるため好適である。

【0247】

＜ＯＳトランジスタの構成例３＞
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ｃについて、図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。図１５（Ａ）はトランジスタ３２００ｃの上面図である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。

【0248】

図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３２００ｃは、絶縁層３２２４上の導電層３２２１と、導電層３２２１上の絶縁層３２１１と、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１と、金属酸化物層３２３１上の絶縁層３２１２と、絶縁層３２１２上の導電層３２２３と、絶縁層３２１１、金属酸化物層３２３１、及び導電層３２２３上の絶縁層３２１３と、を有する。なお、金属酸化物層３２３１は、導電層３２２３と重なるチャネル領域３２３１ｉと、絶縁層３２１３と接するソース領域３２３１ｓと、絶縁層３２１３と接するドレイン領域３２３１ｄと、を有する。

【0249】

また、絶縁層３２１３は、窒素または水素を有する。絶縁層３２１３と、ソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄと、が接することで、絶縁層３２１３中の窒素または水素がソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄ中に添加される。ソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄ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。

【0250】

また、トランジスタ３２００ｃは、絶縁層３２１３上の絶縁層３２１５と、絶縁層３２１３及び絶縁層３２１５に設けられた開口部３２３６ａを介して、ソース領域３２３１ｓに電気的に接続される導電層３２２２ａと、絶縁層３２１３及び絶縁層３２１５に設けられた開口部３２３６ｂを介して、ドレイン領域３２３１ｄに電気的に接続される導電層３２２２ｂと、を有していてもよい。

【0251】

絶縁層３２１５としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層３２１５としては、酸化物絶縁膜と、窒化物絶縁膜との積層膜を用いることができる。絶縁層３２１５として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよい。また、絶縁層３２１５としては、外部からの水素、水等のバリア膜として機能する膜であることが好ましい。

【0252】

絶縁層３２１１は、第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁層３２１２は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁層３２１３及び絶縁層３２１５は保護絶縁膜としての機能を有する。

【0253】

また、絶縁層３２１２は、過剰酸素領域を有する。絶縁層３２１２が過剰酸素領域を有することで、金属酸化物層３２３１が有するチャネル領域３２３１ｉ中に過剰酸素を供給することができる。よって、チャネル領域３２３１ｉ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、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

【0254】

なお、金属酸化物層３２３１中に過剰酸素を供給させるためには、金属酸化物層３２３１の下方に形成される絶縁層３２１１に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁層３２１１中に含まれる過剰酸素は、金属酸化物層３２３１が有するソース領域３２３１ｓ、及びドレイン領域３２３１ｄにも供給されうる。ソース領域３２３１ｓ、及びドレイン領域３２３１ｄ中に過剰酸素が供給されると、ソース領域３２３１ｓ、及びドレイン領域３２３１ｄの抵抗が高くなる場合がある。

【0255】

一方で、金属酸化物層３２３１の上方に形成される絶縁層３２１２に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル領域３２３１ｉ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、チャネル領域３２３１ｉ、ソース領域３２３１ｓ、及びドレイン領域３２３１ｄに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域３２３１ｓ、及びドレイン領域３２３１ｄの抵抗が高くなることを抑制することができる。

【0256】

また、金属酸化物層３２３１が有するソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄ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、及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３２１３中に１つまたは複数含まれる場合、上記酸素欠損を形成する元素は、絶縁層３２１３からソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄに拡散する。または、上記酸素欠損を形成する元素を、不純物添加処理によりソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄ中に添加してもよい。もしくは、絶縁層３２１３からの拡散と、不純物添加処理の双方により、上記酸素欠損を形成する元素を、ソース領域３２３１ｓ及びドレイン領域３２３１ｄ中に添加してもよい。

【0257】

不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜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、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜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、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。

【0258】

また、導電層３２２１は、第１のゲート電極としての機能を有し、導電層３２２３は、第２のゲート電極としての機能を有し、導電層３２２２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電層３２２２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。

【0259】

また、図１５（Ｃ）に示すように、絶縁層３２１１及び絶縁層３２１２には開口部３２３７が設けられる。また、導電層３２２１は、開口部３２３７を介して、導電層３２２３と、電気的に接続される。よって、導電層３２２１と導電層３２２３には、同じ電位が与えられる。なお、開口部３２３７を設けずに、導電層３２２１と、導電層３２２３と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部３２３７を設けずに、導電層３２２１を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電層３２２１を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域３２３１ｉに照射される下方からの光を抑制することができる。

【0260】

また、図１５（Ｂ）（Ｃ）に示すように、金属酸化物層３２３１は、第１のゲート電極として機能する導電層３２２１と、第２のゲート電極として機能する導電層３２２３のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。

【0261】

また、トランジスタ３２００ｃもトランジスタ３２００ａ及びトランジスタ３２００ｂ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３２００ｃに含まれる金属酸化物層３２３１を、第１のゲート電極として機能する導電層３２２１及び第２のゲート電極として機能する導電層３２２３の電界によって電気的に取り囲むことができる。

【0262】

トランジスタ３２００ｃは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電層３２２１または導電層３２２３によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層３２３１に印加することができるため、トランジスタ３２００ｃ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３２００ｃを微細化することが可能となる。また、トランジスタ３２００ｃは、金属酸化物層３２３１が、導電層３２２１、及び導電層３２２３によって取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ３２００ｃの機械的強度を高めることができる。

【0263】

なお、トランジスタ３２００ｃを、導電層３２２３の金属酸化物層３２３１に対する位置、または導電層３２２３の形成方法から、ＴＧＳＡ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ）型のＦＥＴと呼称してもよい。

【0264】

なお、トランジスタ３２００ｃにおいても、トランジスタ３２００ｂと同様に金属酸化物層３２３１を２層以上積層する構成にしてもよい。

【0265】

また、トランジスタ３２００ｃにおいて、絶縁層３２１２が導電層３２２３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３２１２が金属酸化物層３２３１を覆う構成にすることもできる。また、導電層３２２１を設けない構成にすることもできる。

【0266】

本実施の形態は、少なくともその一部を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。

【0267】

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した表示パネル１１１の別の一例として、発光素子と反射素子を有するハイブリッド型表示パネルについて、断面構成例を説明する。

【0268】

＜断面構成例１＞
図１６に、表示パネル１１１の断面構成例を示す。図１６には、ＦＰＣ１１２を含む一部の領域、ゲートドライバ３１３または３１４における一部の領域４７２、画素アレイ３１１における一部の領域４７１を、それぞれ切断したときの断面の一例を示す。

【0269】

表示パネル１１１は、基板４１１と基板４１２の間に、絶縁層４２０を有する。また基板４１１と絶縁層４２０の間に、発光素子４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０４、トランジスタ４０５、着色層４１３等を有する。また絶縁層４２０と基板４１２の間に、液晶素子４０２、着色層４１４等を有する。また基板４１２と絶縁層４２０は接着層４６７を介して接着され、基板４１１と絶縁層４２０は接着層４６８を介して接着されている。

【0270】

着色層４１３、４１４には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）等を透過するカラーフィルタを用いることができる。一方、着色層４１４には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等を透過するカラーフィルタを用いてもよい。

【0271】

トランジスタ４０５は、液晶素子４０２と電気的に接続し、トランジスタ４０４は、発光素子４０１と電気的に接続する。トランジスタ４０４とトランジスタ４０５は、いずれも絶縁層４２０の基板４１１側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。

【0272】

基板４１２には、着色層４１４、遮光層４６５、絶縁層４２８、および液晶素子４０２の共通電極として機能する導電層４４２、配向膜４６４ｂ、絶縁層４２９等が設けられている。絶縁層４２９は、液晶素子４０２のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。

【0273】

絶縁層４２０の基板４１１側には、絶縁層４２１、絶縁層４２２、絶縁層４２３、絶縁層４２４、絶縁層４２５等の絶縁層が設けられている。絶縁層４２１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層４２２、絶縁層４２３、および絶縁層４２４は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層４２４を覆って絶縁層４２５が設けられている。絶縁層４２４および絶縁層４２５は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層４２２、絶縁層４２３、絶縁層４２４の３層を有する場合について示しているが、これに限らず４層以上であってもよいし、単層、または２層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層４２４は、不要であれば設けなくてもよい。

【0274】

また、トランジスタ４０３、トランジスタ４０４、およびトランジスタ４０５は、一部がゲートとして機能する導電層４５１、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層４５２、半導体層４６１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。

【0275】

液晶素子４０２は反射型の液晶素子である。液晶素子４０２は、導電層４４１ａ、液晶４６３、導電層４４２が積層された積層構造を有する。また、導電層４４１ａの基板４１１側に接して、可視光を反射する導電層４４１ｂが設けられている。導電層４４１ｂは開口４１６を有する。また、導電層４４１ａおよび導電層４４２は、可視光を透過する材料を含む。また、液晶４６３と導電層４４１ａの間に配向膜４６４ａが設けられ、液晶４６３と導電層４４２の間に配向膜４６４ｂが設けられている。また、基板４１２の外側の面には、偏光板４６６を有する。

【0276】

液晶素子４０２において、導電層４４１ｂは可視光を反射する機能を有し、導電層４４２は可視光を透過する機能を有する。基板４１２側から入射した光は、偏光板４６６により偏光され、導電層４４２、液晶４６３を透過し、導電層４４１ｂで反射する。そして、液晶４６３および導電層４４２を再度透過して、偏光板４６６に達する。このとき、導電層４４１ｂと導電層４４２の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板４６６を介して射出される光の強度を制御することができる。また、光は着色層４１４によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。

【0277】

発光素子４０１は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子４０１は、絶縁層４２０側から導電層４５５、ＥＬ層４６２、および導電層４５６ｂの順に積層された積層構造を有する。また導電層４５６ｂを覆って導電層４５６ａが設けられている。導電層４５６ｂは可視光を反射する材料を含み、導電層４５５および導電層４５６ａは可視光を透過する材料を含む。発光素子４０１が発する光は、着色層４１３、絶縁層４２０、開口４１６、導電層４４２等を介して、基板４１２側に射出される。

【0278】

ここで、図１６に示すように、開口４１６には可視光を透過する導電層４４１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４１６と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶４６３が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。

【0279】

ここで、基板４１２の外側の面に配置する偏光板４６６として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば、直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、外光反射を抑制するために光拡散板を設けてもよい。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子４０２に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。

【0280】

導電層４５５の端部を覆う絶縁層４２６上には、絶縁層４２７が設けられている。絶縁層４２７は、絶縁層４２０と基板４１１が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。また、ＥＬ層４６２や導電層４５６ａを遮蔽マスク（メタルマスク）を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するための機能を有していてもよい。なお、絶縁層４２７は不要であれば設けなくてもよい。

【0281】

トランジスタ４０４のソースまたはドレインの一方は、導電層４５４を介して発光素子４０１の導電層４５５と電気的に接続されている。

【0282】

トランジスタ４０５のソースまたはドレインの一方は、接続部４０７を介して導電層４４１ｂと電気的に接続されている。導電層４４１ｂと導電層４４１ａは接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部４０７は、絶縁層４２０に設けられた開口を介して、絶縁層４２０の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。

【0283】

基板４１１と基板４１２が重ならない領域には、接続部４０８が設けられている。接続部４０８は、接続層４１７を介してＦＰＣ１１２と電気的に接続されている。接続部４０８は接続部４０７と同様の構成を有している。接続部４０８の上面は、導電層４４１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部４０８とＦＰＣ１１２とを接続層４１７を介して電気的に接続することができる。

【0284】

接着層４６７が設けられる一部の領域には、接続部４０９が設けられている。接続部４０９において、導電層４４１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層４４２が、接続体４１５により電気的に接続されている。したがって、基板４１２側に形成された導電層４４２に、基板４１１側に接続されたＦＰＣ１１２から入力される信号または電位を、接続部４０９を介して供給することができる。

【0285】

接続体４１５としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。また、ニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また、接続体４１５として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体４１５は、図１６に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体４１５と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。

【0286】

接続体４１５は、接着層４６７に覆われるように配置することが好ましい。例えば、硬化前の接着層４６７に接続体４１５を分散させておけばよい。

【0287】

図１６では、領域４７２の例として、トランジスタ４０３が設けられている例を示している。

【0288】

図１６では、トランジスタ４０３およびトランジスタ４０４の例として、チャネルが形成される半導体層４６１を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層４５１により、他方のゲートは絶縁層４２２を介して半導体層４６１と重なる導電層４５３により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。

【0289】

なお、領域４７２が有するトランジスタと、領域４７１が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また領域４７２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、領域４７１が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。

【0290】

各トランジスタを覆う絶縁層４２２、絶縁層４２３のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層４２２または絶縁層４２３はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。

【0291】

基板４１２側において、着色層４１４、遮光層４６５を覆って絶縁層４２８が設けられている。絶縁層４２８は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層４２８により、導電層４４２の表面を概略平坦にできるため、液晶４６３の配向状態を均一にできる。

【0292】

＜断面構成例２＞
また、本発明の一態様の表示パネルは、図１７に示すように、画素に設けられる第１のトランジスタと、第２のトランジスタが重なる領域を有する構成であってもよい。このような構成とすることで、一画素あたりの面積を小さくすることができ、高精細な画像が表示できる画素密度の高い表示パネルを形成することができる。

【0293】

例えば、発光素子４０１を駆動するためのトランジスタであるトランジスタ４０４と、トランジスタ４０６が重なる領域を有するように構成することができる。または、液晶素子４０２を駆動するためのトランジスタ４０５と、トランジスタ４０４およびトランジスタ４０６の一方が重なる領域を有するように構成してもよい。

【0294】

＜断面構成例３＞
また、本発明の一態様の表示パネルは、図１８に示すように、表示パネル１１１ａと表示パネル１１１ｂが接着層４６９を介して貼り合わされた構成であってもよい。表示パネル１１１ａは、領域４７１ａに液晶素子４０２およびトランジスタ４０５を有し、領域４７１ａを駆動する領域４７２ａにトランジスタ４０３ａを有する。表示パネル１１１ｂは、領域４７１ｂに発光素子４０１およびトランジスタ４０４、４０６を有し、領域４７１ｂを駆動する領域４７２ｂにトランジスタ４０３ｂを有する。

【0295】

このような構成とすることで、表示パネル１１１ａおよび表示パネル１１１ｂのそれぞれに適した作製工程を用いることができ、製品歩留りを向上させることができる。

【0296】

＜＜各構成要素について＞＞
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。

【0297】

＜基板＞
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。

【0298】

厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。

【0299】

また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。

【0300】

金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。

【0301】

また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。

【0302】

可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、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、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、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、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０^−６／Ｋ以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。

【0303】

上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。

【0304】

または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。

【0305】

可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂など）等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。

【0306】

基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。

【0307】

＜トランジスタ＞
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。

【0308】

なお、本発明の一態様の表示パネルが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネル領域の上下にゲート電極が設けられていてもよい。

【0309】

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、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。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

【0310】

また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む金属酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。

【0311】

シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。

【0312】

半導体層は、例えばインジウム、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膜とすることができる。

【0313】

半導体層を構成する金属酸化物がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

【0314】

本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。

【0315】

半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１３／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^−９／ｃｍ^３以上のキャリア密度の金属酸化物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性または実質的に高純度真性な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する金属酸化物であるといえる。

【0316】

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。

【0317】

半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

【0318】

また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

【0319】

また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にすることが好ましい。

【0320】

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ ａｎｄ Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ Ａｎｃｈｏｒｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。

【0321】

非晶質構造の金属酸化物膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。

【0322】

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。

【0323】

＜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−ＯＳの構成について説明する。

【0324】

本明細書等において、金属酸化物とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

【0325】

本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、ＣＡＣ−ＯＳ、またはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅと定義する。

【0326】

つまり、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、０．５ｎｍ以上３ｎｍ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元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ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。

【0327】

特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。

【0328】

つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、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）の一種である。

【0329】

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、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、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。

【0330】

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。

【0331】

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。

【0332】

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。

【0333】

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。

【0334】

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領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、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。

【0335】

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。

【0336】

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、明確な境界が観察できない場合がある。

【0337】

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、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る場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、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。

【0338】

＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。

【0339】

＜試料の構成と作製方法＞
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。

【0340】

各試料の作製方法について、説明する。

【0341】

まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。

【0342】

なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。

【0343】

＜Ｘ線回折による解析＞
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。

【0344】

図１９にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図１９において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。

【0345】

図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯともいう）であることに由来することが分かっている。

【0346】

また、図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、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。

【0347】

＜電子顕微鏡による解析＞
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ Ａｎｎｕｌａｒ Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう）。

【0348】

ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。

【0349】

図２０（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図２０（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。

【0350】

＜電子線回折パターンの解析＞
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、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、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。

【0351】

図２０（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図２０（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２０（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２０（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図２０（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図２０（Ｇ）に示す。

【0352】

図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）、図２０（Ｅ）、図２０（Ｆ）、および図２０（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

【0353】

また、図２０（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２０（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図２０（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２０（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２０（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図２０（Ｌ）に示す。

【0354】

図２０（Ｈ）、図２０（Ｉ）、図２０（Ｊ）、図２０（Ｋ）、および図２０（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

【0355】

ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。

【0356】

また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、小さいプローブ径の電子線（例えば５０ｎｍ未満）を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。

【0357】

成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、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を有する。従って、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。

【0358】

以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。

【0359】

＜元素分析＞
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。

【0360】

ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。

【0361】

図２１には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２１（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする）である。図２１（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする）である。図２１（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする）である。また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図２１に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。

【0362】

図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。

【0363】

図２１（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２１（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。

【0364】

つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２１（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲む範囲は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１などが主成分である領域である。

【0365】

また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図２１（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、破線で囲む範囲は、ＧａＯ_Ｘ３、またはＧａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４などが主成分である領域である。

【0366】

また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。

【0367】

このように、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が、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。

【0368】

また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。

【0369】

また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域、及びＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。

【0370】

以上より、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、ＩＧＺＯ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。

【0371】

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３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。

【0372】

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。

【0373】

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（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。

【0374】

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、表示パネルをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

【0375】

また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、該トランジスタを、駆動回路、代表的にはゲート線を駆動するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示パネルを提供することができる。また、該トランジスタを、表示パネルが有するソース線へデータ信号を供給するソースドライバに用いることで、接続される配線数が少ない表示パネルを提供することができる。

【0376】

また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは、低温ポリシリコンを用いたトランジスタとは異なり、レーザ結晶化工程が不要である。このため、大面積基板を用いた表示パネルであっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（４Ｋ２Ｋ）、スーパーハイビジョン（８Ｋ４Ｋ）のように高解像度、且つ大型の表示パネルにおいても、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタをゲートドライバなどの駆動回路および画素アレイに用いることで、短時間での書き込みが可能であり好ましい。

【0377】

または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。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。

【0378】

本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができ好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。

【0379】

＜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、表示パネル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材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。

【0380】

また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示パネル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ができる。

【0381】

＜絶縁層＞
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。

【0382】

また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。

【0383】

透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。

【0384】

例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０^−５［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０^−６［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０^−７［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０^−８［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下とする。

【0385】

＜液晶素子＞
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。

【0386】

また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。

【0387】

なお、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。なお、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。なお、液晶素子に用いる液晶としては、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（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、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。

【0388】

また、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。

【0389】

また、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、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。

【0390】

また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。

【0391】

本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。

【0392】

透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。

【0393】

反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。

【0394】

また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。

【0395】

＜発光素子＞
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＱＬＥＤ、ＬＥＤ等を用いることができる。

【0396】

発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

【0397】

ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層は、発光層以外の層として、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）等を含む層をさらに有していてもよい。

【0398】

ＥＬ層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層を構成する層は、それぞれ、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、塗布法等の方法で形成することができる。

【0399】

陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、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。

【0400】

発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、ＥＬ層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば、２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質、またはＲ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、２以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長（例えば３５０ｎｍ乃至７５０ｎｍ）の範囲内に２以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。

【0401】

ＥＬ層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、ＥＬ層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料（例えばホスト材料、アシスト材料）を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。

【0402】

また、発光素子は、ＥＬ層を１つ有するシングル素子であってもよいし、複数のＥＬ層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。

【0403】

可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。

【0404】

可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。

【0405】

電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。

【0406】

なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）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。

【0407】

なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。

【0408】

＜接着層＞
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。

【0409】

また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。

【0410】

また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。

【0411】

＜接続層＞
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

【0412】

＜着色層＞
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。

【0413】

＜遮光層＞
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。

【0414】

本実施の形態は、少なくともその一部を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。

【0415】

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の表示装置を適用することが可能な情報処理装置について、図２２および図２３を参照しながら説明する。

【0416】

図２２および図２３は、本発明の一態様の情報処理装置の構成を説明する図である。図２２（Ａ）は情報処理装置のブロック図であり、図２２（Ｂ）乃至図２２（Ｅ）は情報処理装置の構成を説明する斜視図である。また、図２３（Ａ）乃至図２３（Ｅ）は情報処理装置の構成を説明する斜視図である。

【0417】

＜情報処理装置＞
本実施の形態で説明する情報処理装置５２００Ｂは、演算装置５２１０と、入出力装置５２２０とを、有する（図２２（Ａ）参照）。

【0418】

演算装置５２１０は、操作情報を供給される機能を備え、操作情報に基づいて画像情報を供給する機能を備える。

【0419】

入出力装置５２２０は、表示部５２３０、入力部５２４０、検知部５２５０、通信部５２９０を有し、操作情報を供給する機能および画像情報を供給される機能を備える。また、入出力装置５２２０は、検知情報を供給する機能、通信情報を供給する機能および通信情報を供給される機能を備える。

【0420】

入力部５２４０は操作情報を供給する機能を備える。例えば、入力部５２４０は、情報処理装置５２００Ｂの使用者の操作に基づいて操作情報を供給する。

【0421】

具体的には、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、音声入力装置、視線入力装置などを、入力部５２４０に用いることができる。

【0422】

表示部５２３０は、画像情報を表示する機能を備える。例えば、上記実施の形態に記載の表示パネル１１１を表示部５２３０に用いることができる。

【0423】

検知部５２５０は検知情報を供給する機能を備える。例えば、情報処理装置が使用されている周辺の環境を検知して、検知情報として供給する機能を備える。

【0424】

具体的には、照度センサ、撮像装置、姿勢検出装置、圧力センサ、人感センサなどを検知部５２５０に用いることができる。

【0425】

通信部５２９０は通信情報を供給される機能および供給する機能を備える。例えば、無線通信または有線通信により、他の電子機器または通信網と接続する機能を備える。具体的には、無線構内通信、電話通信、近距離無線通信などの機能を備える。

【0426】

《情報処理装置の構成例１．》
例えば、円筒状の柱などに沿った外形を表示部５２３０に適用することができる（図２２（Ｂ）参照）。また、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える。また、人の存在を検知して、表示内容を変更する機能を備える。これにより、例えば、建物の柱に設置することができる。または、広告または案内等を表示することができる。または、デジタルサイネージ等に用いることができる。

【0427】

《情報処理装置の構成例２．》
例えば、使用者が使用するポインタの軌跡に基づいて画像情報を生成する機能を備える（図２２（Ｃ）参照）。具体的には、対角線の長さが２０インチ以上、好ましくは４０インチ以上、より好ましくは５５インチ以上の表示パネルを用いることができる。または、複数の表示パネルを並べて１つの表示領域に用いることができる。または、複数の表示パネルを並べてマルチスクリーンに用いることができる。これにより、例えば、電子黒板、電子掲示板、電子看板等に用いることができる。

【0428】

《情報処理装置の構成例３．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２２（Ｄ）参照）。これにより、例えば、スマートウオッチの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートウオッチに表示することができる。

【0429】

《情報処理装置の構成例４．》
表示部５２３０は、例えば、筐体の側面に沿って緩やかに曲がる曲面を備える（図２２（Ｅ）参照）。または、表示部５２３０は表示パネルを備え、表示パネルは、例えば、前面、側面および上面に表示する機能を備える。これにより、例えば、携帯電話の前面だけでなく、側面および上面に画像情報を表示することができる。

【0430】

《情報処理装置の構成例５．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２３（Ａ）参照）。これにより、スマートフォンの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートフォンに表示することができる。

【0431】

《情報処理装置の構成例６．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２３（Ｂ）参照）。これにより、晴天の日に屋内に差し込む強い外光が当たっても好適に使用できるように、映像をテレビジョンシステムに表示することができる。

【0432】

《情報処理装置の構成例７．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２３（Ｃ）参照）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をタブレットコンピュータに表示することができる。

【0433】

《情報処理装置の構成例８．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２３（Ｄ）参照）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に閲覧できるように、被写体をデジタルカメラに表示することができる。

【0434】

《情報処理装置の構成例９．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２３（Ｅ）参照）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をパーソナルコンピュータに表示することができる。

【0435】

なお、本実施の形態は、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。

【0436】

例えば、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。

【0437】

ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。

【0438】

ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に接続されていない場合であり、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。

【0439】

ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。

【0440】

ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。なお、ＸとＹとが機能的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合と、ＸとＹとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。

【0441】

なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。

【0442】

なお、例えば、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１を介して（又は介さず）、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２を介して（又は介さず）、Ｙと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１の一部と直接的に接続され、Ｚ１の別の一部がＸと直接的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２の一部と直接的に接続され、Ｚ２の別の一部がＹと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。

【0443】

例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。

【0444】

または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）との間の経路であり、前記第１の接続経路は、Ｚ１を介した経路であり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有しておらず、前記第３の接続経路は、Ｚ２を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路によって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路によって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の電気的パスによって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の電気的パスは、第２の電気的パスを有しておらず、前記第２の電気的パスは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）からトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）への電気的パスであり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の電気的パスによって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の電気的パスは、第４の電気的パスを有しておらず、前記第４の電気的パスは、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）からトランジスタのソース（又は第１の端子など）への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。

【0445】

なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ１、Ｚ２は、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。

【0446】

なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。

【符号の説明】

【0447】

Ｃ５ 容量素子
Ｃ７ 容量素子
Ｃ８ 容量素子
Ｃ９ 容量素子
Ｃ１１ 容量素子
Ｃ２２ 容量素子
Ｃ３２ 容量素子
Ｌ５ インダクタ
Ｌ７ インダクタ
Ｌ８ インダクタ
Ｐ０ デジタル信号
Ｐ０´ 信号
Ｐ０´´ 信号
Ｐ１ デジタル信号
Ｐ１´ 信号
Ｐ１´´ 信号
ＰＨ＿Ｄ１ 制御データ
ＰＨ＿Ｄ３ 制御データ
ＰＨ＿Ｓ１ 制御信号
ＰＨ＿Ｓ３ 制御信号
Ｒ５ 抵抗素子
Ｒ６ 抵抗素子
Ｒ７ 抵抗素子
Ｒ１１ 抵抗素子
Ｔｒ５ トランジスタ
Ｔｒ１１ トランジスタ
Ｔｒ１２ トランジスタ
Ｔｒ２１ トランジスタ
Ｔｒ２２ トランジスタ
Ｔｒ３１ トランジスタ
Ｔｒ３２ トランジスタ
１０ 画素
１０ｓ 遮光領域
１０ｔ 透過領域
３０ 画素
３０ｂ 発光素子
１１０ 半導体装置
１１１ 表示パネル
１１２ ＦＰＣ
１１３ 基板
１１５ コントローラＩＣ
１１６ ＣＰＵ
１２１ 位相復調部
１２２ 移相器
１２３ 復調器
１２５ 位相変調部
１２６ 移相器
１２７ 変調器
１３１ 領域
１３２ 領域
１５１ ミキサ
１５２ 発振器
１５３ 位相調整部
１５４ ＬＰＦ
１５５ 位相調整部
１６１ 配線
１６２ 配線
１６３ 配線
１６５ 配線
１６６ 配線
１６７ 誘電体
１６８ 誘電体
１７０ 配線
１７１ 配線
１７２ 配線
１７３ 誘電体
１７４ 誘電体
１７５ 配線
１７６ 配線
１７７ 配線
１７８ 誘電体
１７９ 誘電体
２０１ インターフェース
２０２ フレームメモリ
２０３ デコーダ
２０４ コントローラ
２０５ クロック生成回路
２０６ レジスタ
２０７ タイミングコントローラ
２０８ ソースドライバ
２０９ メモリ
２１０ 画像処理部
２１１ ガンマ補正回路
２１２ 調光回路
２１３ 調色回路
２２１ センサコントローラ
２２２ 光センサ
２２３ 外光
２２４ タッチセンサコントローラ
２２５ タッチセンサユニット
３１１ 画素アレイ
３１３ ゲートドライバ
３１４ ゲートドライバ
４０１ 発光素子
４０２ 液晶素子
４０３ トランジスタ
４０３ａ トランジスタ
４０３ｂ トランジスタ
４０４ トランジスタ
４０５ トランジスタ
４０６ トランジスタ
４０７ 接続部
４０８ 接続部
４０９ 接続部
４１１ 基板
４１２ 基板
４１３ 着色層
４１４ 着色層
４１５ 接続体
４１６ 開口
４１７ 接続層
４２０ 絶縁層
４２１ 絶縁層
４２２ 絶縁層
４２３ 絶縁層
４２４ 絶縁層
４２５ 絶縁層
４２６ 絶縁層
４２７ 絶縁層
４２８ 絶縁層
４２９ 絶縁層
４４１ａ 導電層
４４１ｂ 導電層
４４２ 導電層
４５１ 導電層
４５２ 導電層
４５３ 導電層
４５４ 導電層
４５５ 導電層
４５６ａ 導電層
４５６ｂ 導電層
４６１ 半導体層
４６２ ＥＬ層
４６３ 液晶
４６４ａ 配向膜
４６４ｂ 配向膜
４６５ 遮光層
４６６ 偏光板
４６７ 接着層
４６８ 接着層
４６９ 接着層
４７１ 領域
４７１ａ 領域
４７１ｂ 領域
４７２ 領域
４７２ａ 領域
４７２ｂ 領域
９０１ 周辺回路領域
９０２ 配線
９０４ 配線
９０６ 配線
９１０ トランジスタ
９１１ トランジスタ
９１２ トランジスタ
９１３ 容量素子
９１４ トランジスタ
９１５ 容量素子
９１６Ｂ 発光領域
９１６Ｇ 発光領域
９１６Ｒ 発光領域
９１８Ｂ 表示領域
９１８Ｇ 表示領域
９１８Ｒ 表示領域
９３０ 液晶素子
９３１ 着色膜
９３２ 遮光膜
９３５ 表示領域
９４０ 発光素子
９５１ 基板
９６５ 配線
３２００ａ トランジスタ
３２００ｂ トランジスタ
３２００ｃ トランジスタ
３２１１ 絶縁層
３２１２ 絶縁層
３２１２ａ 絶縁層
３２１２ｂ 絶縁層
３２１３ 絶縁層
３２１５ 絶縁層
３２２１ 導電層
３２２２ａ 導電層
３２２２ａ＿１ 導電層
３２２２ａ＿２ 導電層
３２２２ａ＿３ 導電層
３２２２ｂ 導電層
３２２２ｂ＿１ 導電層
３２２２ｂ＿２ 導電層
３２２２ｂ＿３ 導電層
３２２３ 導電層
３２２４ 絶縁層
３２３１ 金属酸化物層
３２３１＿１ 金属酸化物層
３２３１＿２ 金属酸化物層
３２３１ｄ ドレイン領域
３２３１ｉ チャネル領域
３２３１ｓ ソース領域
３２３５ 開口部
３２３６ａ 開口部
３２３６ｂ 開口部
３２３７ 開口部
５２００Ｂ 情報処理装置
５２１０ 演算装置
５２２０ 入出力装置
５２３０ 表示部
５２４０ 入力部
５２５０ 検知部
５２９０ 通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】