CN108475698A - 显示装置、显示模块及电子设备 - Google Patents

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肉户英明
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Abstract

提供一种与扫描线连接的晶体管的栅极电容小的新颖的显示装置等。提供一种扫描线的电阻低的新颖的显示装置等。提供一种能够以高清晰度配置像素的新颖的显示装置等。提供一种能够不增加成本地制造的新颖的显示装置等。在包括第一栅电极以及第二栅电极的晶体管中，第一栅电极使用低电阻金属材料构成，第二栅电极使用能够减少氧化物半导体层中的氧缺陷的金属氧化物材料构成。第一栅电极与扫描线连接，第二栅电极与被供应恒定电位的布线连接。

Description

显示装置、显示模块及电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种设置有包括氧化物半导体的晶体管的显示装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composition of matter)。本发明的一个方式尤其涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、其驱动方法或其制造方法。
背景技术
通过利用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体层来构成晶体管(也称为场效应晶体管(FET)或薄膜晶体管(TFT))的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)及图像显示装置(显示装置)等电子器件。作为可以应用于晶体管的半导体层，以硅为代表的半导体材料被周知。另外，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。
例如，已公开了形成作为氧化物半导体使用包含In、Zn、Ga、Sn等的非晶氧化物的晶体管的技术(参照专利文献1)。另外，也公开了形成使用氧化物层的自对准的顶栅晶体管的技术(参照专利文献2)。另外，也公开了形成为了提高场效应迁移率由上下的栅电极的电场电性上包围其中形成沟道的氧化物层的晶体管的技术(参照专利文献3)。
此外，已公开了一种电性的可靠性高，例如，阈值电压的漂移小的晶体管的制造技术，其中将通过加热释放氧的绝缘层用作其中形成沟道的氧化物半导体层的基底绝缘层，来降低该氧化物半导体层的氧缺陷(参照专利文献4)。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2006-165529号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2009-278115号公报
[专利文献3]日本专利申请公开第2014-241404号公报
[专利文献4]日本专利申请公开第2012-009836号公报
发明内容
包括氧化物层的晶体管被期待应用于显示装置。这种晶体管被要求具有高场效应迁移率及高可靠性。为了实现高场效应迁移率，形成电性上包围其中形成沟道的氧化物层的晶体管是有效的。但是，在利用扫描线的信号驱动具有由栅电极的电场电性上包围其中形成沟道的氧化物层的结构的晶体管的情况下，有该晶体管的栅极电容过大的问题。
为了减小栅极电容，采用单栅结构而不使用由栅电极包围氧化物层的结构是有效的。但是，在为了实现高可靠性采用如氧化物层通过加热释放氧的栅电极作为顶栅极的情况下，有与采用由金属构成的栅电极时相比栅电极的电阻升高，或扫描线的电阻升高的问题。
由于将通过加热释放氧的栅电极用作顶栅极的结构对提高晶体管的可靠性是很有效的。因此，为了在该结构中降低扫描线的电阻，作为底栅极使用由金属构成的栅电极并且利用底栅极一侧的金属布线形成扫描线的结构是有效的。但是，用来连接顶栅极和底栅极的开口形成在如像素区域等很小的区域中，其配置很困难，这导致制造高分辨率显示装置时的困难。此外，通过加热释放氧的栅电极上层叠金属布线来降低扫描线的电阻，该结构有因工程增加导致制造成本上升的问题。
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种与扫描线连接的晶体管的栅极电容小的新颖结构的显示装置等。另外，本发明的另一个方式的目的之一是提供一种扫描线的电阻低的新颖的显示装置等。另外，本发明的另一个方式的目的之一是提供一种能够以高清晰度配置像素的新颖的显示装置等。另外，本发明的另一个方式的目的之一是提供一种可以不增加成本地制造的新颖的显示装置等。
注意，本发明的一个方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。其他目的是上面没有提到而将在下面进行说明的目的。所属技术领域的普通技术人员将从说明书及附图等的记载中导出并可以抽出其他目的。另外，本发明的一个方式实现上述目的及其他目的中的至少一个。
本发明的一个方式是一种显示装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第一布线及第二布线。第一晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第一半导体层。第二晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第二半导体层。第一布线传送控制第一晶体管及第二晶体管的导通状态的信号。第二布线传送恒定电压。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极与第一布线电连接。第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极与第二布线电连接。第一半导体层及第二半导体层包含氧化物半导体。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极包含金属材料。并且第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极包含金属氧化物材料。
本发明的一个方式是一种显示装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一布线及第二布线。第一晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第一半导体层。第二晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第二半导体层。第三晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第三半导体层。第一布线传送控制第一晶体管及第二晶体管的导通状态的信号。第二布线传送恒定电压。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极与第一布线电连接。第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极与第二布线电连接。第三晶体管的第一栅电极与第三晶体管的第二栅电极彼此电连接。第一半导体层、第二半导体层及第三半导体层包含氧化物半导体。第一晶体管的第一栅电极、第二晶体管的第一栅电极及第三晶体管的第一栅电极包含金属材料。第一晶体管的第二栅电极、第二晶体管的第二栅电极及第三晶体管的第二栅电极包含金属氧化物材料。
本发明的一个方式是一种显示装置，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电容元件、发光元件、第一布线及第二布线。第一晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第一半导体层。第二晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第二半导体层。第三晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第三半导体层。第一布线传送控制第一晶体管及第二晶体管的导通状态的信号。第二布线传送恒定电压。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极与第一布线电连接。第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极与第二布线电连接。第一晶体管的源极和漏极中的一个与第三晶体管的第一栅电极、电容元件的一个电极及第三晶体管的第二栅电极电连接。第二晶体管的源极和漏极中的一个与第三晶体管的源极和漏极中的一个、电容元件的另一个电极及发光元件的一个电极电连接。第一半导体层、第二半导体层及第三半导体层包含氧化物半导体。第一晶体管的第一栅电极、第二晶体管的第一栅电极及第三晶体管的第一栅电极包含金属材料。第一晶体管的第二栅电极、第二晶体管的第二栅电极及第三晶体管的第二栅电极包含金属氧化物材料。
本发明的一个方式是一种显示装置，包括与第一布线及第二布线电连接的像素。像素包括第一晶体管及第二晶体管。第一晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第一半导体层。第二晶体管包括第一栅电极、第二栅电极及第二半导体层。第一布线传送控制第一晶体管及第二晶体管的导通状态的信号。第二布线传送恒定电压。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极与第一布线电连接。第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极与第二布线电连接。第一半导体层及第二半导体层包含氧化物半导体。第一晶体管的第一栅电极及第二晶体管的第一栅电极包含金属材料。第一晶体管的第二栅电极及第二晶体管的第二栅电极包含金属氧化物材料。
在本发明的一个方式的显示装置中，优选的是，氧化物半导体包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。
在本发明的一个方式的显示装置中，氧化物半导体优选包含具有c轴取向性的结晶部。
在本发明的一个方式的显示装置中，金属氧化物材料优选包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)且优选具有比氧化物半导体高的载流子密度。
另外，本发明的其他方式将在以下实施方式中参照附图进行说明。
本发明的一个方式可以提供一种与扫描线连接的晶体管的栅极电容小的新颖的显示装置等。另外，本发明的另一个方式可以提供一种扫描线的电阻低的新颖的显示装置等。另外，本发明的另一个方式可以提供一种能够以高清晰度配置像素的新颖的显示装置等。另外，本发明的另一个方式可以提供一种可以不增加成本地制造的新颖的显示装置等。
注意，本发明的一个方式的效果不局限于上述效果。上述效果并不妨碍其他效果的存在。其他效果是在上面没有提到而将在下面进行说明的效果。所属技术领域的普通技术人员将从说明书及附图等的记载中导出并可以抽出其他效果。另外，本发明的一个方式具有上述效果和其他效果中的至少一个。因此，本发明的一个方式有时不具有上述效果。
附图说明
图1A和图1B是实施方式的显示装置的电路图及时序图；
图2A至图2C是实施方式的显示装置的俯视图及截面图；
图3是实施方式的显示装置的俯视图；
图4是实施方式的显示装置的透视图；
图5A和图5B是实施方式的显示装置的截面图；
图6A和图6B是实施方式的显示装置的俯视图；
图7A和图7B是实施方式的显示装置的电路图；
图8A至图8C是实施方式的显示装置的电路图；
图9说明实施方式的显示装置的结构例子；
图10说明实施方式的显示装置的结构例子；
图11说明实施方式的显示装置的结构例子；
图12说明实施方式的触摸面板的结构例子；
图13A至图13D说明实施方式的显示装置的制造方法；
图14A至图14D说明实施方式的显示装置的制造方法；
图15A至图15D说明实施方式的显示装置的制造方法；
图16A和图16B说明实施方式的显示装置的制造方法；
图17A至图17C说明实施方式的显示装置的制造方法；
图18A至图18F说明实施方式的电子设备；
图19A至图19I说明实施方式的电子设备；
图20A至图20F说明实施方式的电子设备；
图21A至图21E说明实施方式的电子设备；
图22A至图22C说明实施方式的电子设备；
图23是在沟道区域中包含氧化物半导体膜的晶体管的能带的图；
图24A和图24B是实施方式的显示装置的电路图；
图25A至图25B是根据实施方式的显示装置的电路图；
图26A和图26B是实施例的方框图及电路图；
图27是实施例的俯视图。
具体实施方式
参照附图对实施方式及实施例进行详细的说明。注意，本发明不局限于以下的说明。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，使用相同的阴影线表示具有相同功能的部分，有时不特别附加附图标记。
另外，在本说明书所说明的各个附图中，有时为了容易理解，夸大表示各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，大小、层的厚度或区域不一定限定于已说明的尺寸。
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
晶体管是半导体元件的一种，可以进行电流或电压的放大、控制导通或非导通的开关工作等。本说明书中的晶体管包括IGFET(Insulated Gate Field EffectTransistor：绝缘栅场效应晶体管)和薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)。
另外，在使用极性不同的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，“源极”及“漏极”的功能有时被互相调换。因此，在本说明书中，“源极”和“漏极”可以互相调换。
实施方式1
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置的结构例子。
[电路图的结构例子]
图1A是显示装置所包括的像素的电路图。
像素PIX包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、电容元件C1及发光元件EL。像素PIX与扫描线GL、信号线SL、电流供应线ANODE、布线V0及公共布线CATHODE连接。像素PIX相当于进行彩色显示的像素所包括的子像素。另外，虽然对晶体管M1至M3为n沟道型晶体管的情况进行说明，但是晶体管M1至M3也可以为p沟道型晶体管。
扫描线GL是对像素供应扫描信号的布线。扫描信号是控制被供应该扫描信号的晶体管的导通状态的信号。信号线SL是对像素供应与图像数据相对应的信号的布线。电流供应线ANODE及公共布线CATHODE是用来使电流流过发光元件EL的布线。布线V0是被供应恒定电压的布线。
在晶体管M1及M2中，在半导体层的上下设置有栅电极。将位于半导体层的下方的由金属材料构成的栅电极称为第一栅电极(也称为底栅电极)。将位于半导体层的上方的由金属氧化物材料构成的栅电极称为第二栅电极(也称为顶栅电极)。后面将说明可以用于晶体管M1及M2的晶体管的结构例子。虽然在图1A中晶体管M3具有与晶体管M1及M2相同的结构，但是晶体管M3的结构不局限于此。此外，金属氧化物材料包含金属元素及氧。
晶体管M1的第一栅电极与扫描线GL连接。晶体管M1的第二栅电极与布线V0连接。晶体管M1的源极和漏极中的一个与信号线SL连接。晶体管M1的源极和漏极中的另一个与晶体管M3的第一栅电极、第二栅电极以及电容元件C1的一个电极连接。
晶体管M2的第一栅电极与扫描线GL连接。晶体管M2的第二栅电极与布线V0连接。晶体管M2的源极和漏极中的一个与布线V0连接。晶体管M2的源极和漏极中的另一个与晶体管M3的源极和漏极中的一个、电容元件C1的另一个电极及发光元件EL的一个电极连接。
晶体管M3的第一栅电极与晶体管M1的源极和漏极中的另一个、晶体管M3的第二栅电极及电容元件C1的一个电极连接。晶体管M3的源极和漏极中的一个与晶体管M2的源极和漏极中的另一个、电容元件C1的另一个电极及发光元件EL的一个电极连接。晶体管M3的源极和漏极中的另一个与电流供应线ANODE连接。
电容元件C1的一个电极与晶体管M1的源极和漏极中的另一个、晶体管M3的第一栅电极及晶体管M3的第二栅电极连接。电容元件C1的另一个电极与晶体管M2的源极和漏极中的另一个、晶体管M3的源极和漏极中的一个及发光元件EL的一个电极连接。
发光元件EL的一个电极与晶体管M2的源极和漏极中的另一个、晶体管M3的源极和漏极中的一个及电容元件C1的另一个电极连接。发光元件EL的另一个电极与公共布线CATHODE连接。
与晶体管M1的第一栅电极及晶体管M2的第一栅电极连接的扫描线GL由半导体层的下方的金属材料形成。扫描线GL不通过开口与晶体管M1的第一栅电极及晶体管M2的第一栅电极连接。与晶体管M1的第二栅电极及晶体管M2的第二栅电极连接的布线V0由包括在晶体管M1及M2的上方的导电层中的金属材料形成。布线V0通过开口与晶体管M1的第二栅电极及晶体管M2的第二栅电极连接。
图1B是简单地示出图1A的电路的工作的时序图。图1B示出第n行的扫描线GL(n)的一个扫描选择期间(PSCAN)中的布线V0的电压及信号线SL的图像信号。
如图1B所示，在PSCAN中,信号线SL的图像信号从第n-1行的信号DATA(n-1)转换为第n行的信号DATA(n)。在此期间中，布线VO的电压为恒定电压V0。
在上述结构中，在晶体管M1及M2中第一栅电极和第二栅电极互不连接。由于该结构，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相反，将扫描线GL与晶体管之间的栅极电容只形成在扫描线GL与第一栅电极之间。由于布线V0被供应恒定电压，所以布线V0与晶体管M1及M2之间的栅极电容不成问题。因此，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，上述结构可以降低扫描线GL与晶体管之间的栅极电容。此外，通过控制供应给布线V0的恒定电压V0，可以调整晶体管M1和M2的阈值电压。
另外，在上述结构中，在晶体管M1及M2中，可以在与第一栅电极相同的层中配置由金属材料构成的扫描线GL。因此，即使使用包含金属材料的导电层形成第一栅电极且使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，也可以避免扫描线GL的电阻上升等的问题。此外，可以降低为了降低扫描线GL的电阻而设置的使用金属材料的多余布线的制造成本。
由于在上述结构中，可以使用包含金属材料构成的导电层形成第一栅电极且可以使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，而可以将通过加热释放氧的栅电极用作第二栅电极来提高晶体管的可靠性。此外，由于在晶体管M1及M2中第一栅电极和第二栅电极互不连接，所以在如像素区域等很小的区域中栅电极互不连接，可以制造高分辨率显示装置。
[晶体管的结构例子]
在此，参照图2A至图2C说明能够用于晶体管M1及M2的晶体管的结构例子。
图2A至图2C说明包括晶体管的半导体装置的一个例子。图2A至图2C所示的晶体管具有在半导体层的上下设置有栅电极的结构。
图2A是晶体管100的俯视图。图2B是沿着图2A的点划线X1-X2间的截面图。图2C是沿着图2A的点划线Y1-Y2间的截面图。为了明确起见，在图2A中，省略绝缘体110等构成要素。有时在后面的晶体管的俯视图中，与图2A同样地省略构成要素的一部分。此外，将点划线X1-X2方向可以称为沟道长度(L)方向，将点划线Y1-Y2方向可以称为沟道宽度(W)方向。
图2A至图2C所示的晶体管100包括：形成在衬底102上的导电层106；导电层106上的绝缘层104；绝缘层104上的氧化物半导体层108；氧化物半导体层108上的绝缘层110；绝缘层110上的氧化物半导体层112；绝缘层104、氧化物半导体层108及氧化物半导体层112上的绝缘层116。氧化物半导体层108具有与绝缘层110接触的沟道区域108i、与绝缘层116接触的源区域108s以及与绝缘层116接触的漏区域108d。
晶体管100也可以包括通过设置在绝缘层116中的开口141a与源区域108s电连接的导电层120a以及通过设置在绝缘层116中的开口141b与漏区域108d电连接的导电层120b。
导电层106具有第一栅电极的功能且使用金属材料构成。氧化物半导体层112具有第二栅电极的功能且使用金属氧化物材料构成。绝缘层104具有第一栅极绝缘层的功能，绝缘层110具有第二栅极绝缘层的功能。
绝缘层116包含氮和氢中的一个或两个。从包含氮及/或氢的绝缘层116可以对氧化物半导体层108及氧化物半导体层112供应氮及/或氢。
作为绝缘层116，例如可以使用氮化物绝缘层。该氮化物绝缘层可以使用氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氮氧化铝等形成。包含在绝缘层116中的氢浓度优选为1×1022atoms/cm3以上。
氧化物半导体层112具有对绝缘层110供应氧的功能。氧化物半导体层112具有对绝缘层110供应氧的功能，可以使绝缘层110包含过剩氧。当绝缘层110具有过剩氧区域时，过剩氧可以供应给氧化物半导体层108，具体而言，沟道区域108i。因此，可以提供可靠性高的半导体装置。
作为绝缘层110可以形成为具有使用氧化物绝缘层或氮化物绝缘层的单层结构或叠层结构。例如，作为绝缘层110可以形成具有使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化铪、氧化镓或Ga-Zn氧化物等的单层结构或叠层结构。
由于形成在氧化物半导体层108上的绝缘层110包含过剩氧，过剩氧可以选择性地供应给沟道区域108i。或者，可以在对沟道区域108i、源区域108s及漏区域108d供应过剩氧之后，选择性地提高源区域108s及漏区域108d的载流子密度。
绝缘层110的厚度优选小于绝缘层104的厚度。如上所述，恒定电压从布线V0供应给用作第二栅电极的氧化物半导体层112。因为绝缘层110厚度小，所以利用第二栅电极、第二栅极绝缘层和氧化物半导体层108在晶体管100中形成大容量的寄生电容。这可以抑制因静电放电等导致的晶体管的绝缘击穿。
通过从绝缘层116供应氮及/或氢，对绝缘层110供应了氧的氧化物半导体层112中的载流子密度得到提高。换言之，氧化物半导体层112还具有氧化物导电体(OC：OxideConductor)的功能。因此，氧化物半导体层112的载流子密度高于氧化物半导体层108。
氧化物半导体层108的源区域108s、漏区域108d以及氧化物半导体层112可以都包含形成氧缺陷的元素。形成氧缺陷的元素的典型例子是氢、硼、碳、氮、氟、磷、硫、氯、稀有气体。稀有气体元素的典型例子是氦、氖、氩、氪以及氙。
添加到氧化物半导体层的杂质元素断开氧化物半导体层中的金属元素和氧的键合，而形成氧缺陷。或者，当对氧化物半导体层添加杂质元素时，与氧化物半导体层中的金属元素键合的氧与该杂质元素键合，并且氧从金属元素脱离，而形成氧缺陷。其结果是，在氧化物半导体层具有较高的载流子密度，因此，导电率得到提高。
晶体管100优选具有绝缘层110的侧端部和氧化物半导体层112的侧端部对齐的区域。换言之，在晶体管100中，绝缘层110的上端部和氧化物半导体层112的下端部大致对齐。例如，通过将氧化物半导体层112用作掩模对绝缘层110进行加工，可以实现上述结构。
使用In-M-Zn氧化物(M为Al、Ga、Y或Sn)等金属氧化物分别形成氧化物半导体层108及氧化物半导体层112。作为氧化物半导体层108及氧化物半导体层112也可以使用In-Ga氧化物、In-Zn氧化物。尤其是，当使用由相同构成元素形成的金属氧化物形成氧化物半导体层108、氧化物半导体层112时，可以减少制造成本，所以是优选的。
在氧化物半导体层108及氧化物半导体层112分别为In-M-Zn氧化物的情况下，优选的是，用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这样的溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝2:1:1.5、In:M:Zn＝2:1:2.3、In:M:Zn＝2:1:3、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:7等。注意，所形成的氧化物半导体层108及氧化物半导体层112的原子数比有时在上述溅射靶材所包含的金属元素的原子数比的±40％左右的范围内变动。例如，在作为溅射靶材使用原子数比为In:Ga:Zn＝4:2:4.1的溅射靶材时，有时所形成的氧化物半导体层的原子数比为In:Ga:Zn＝4:2:3附近。
当在沟道区域108i中使用杂质浓度低且缺陷态密度低的氧化物半导体层时，晶体管可以具有更优良的电特性。这里，将杂质浓度低且缺陷态密度低(氧缺陷的量少)的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。也可以将其称为本征或实质上本征。高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体的载流子发生源较少，因此有时可以降低载流子密度。因此，沟道区域形成在该氧化物半导体层中的晶体管容易具有正阈值电压的电特性(也称为常关闭特性)。因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体层具有较低的缺陷态密度，所以有时具有较低的陷阱态密度。此外，高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体层具有显著低的关态电流。因此，有时在该氧化物半导体层中形成沟道区域的晶体管具有小电特性变动及高可靠性。
另一方面，源区域108s、漏区域108d及氧化物半导体层112与绝缘层116接触。将氢及/或氮从绝缘层116添加到与绝缘层116接触的源区域108s、漏区域108d及氧化物半导体层112，来在源区域108s、漏区域108d及氧化物半导体层112中的载流子密度增高。
下面对氧化物半导体的载流子密度进行说明。
影响到氧化物半导体层的载流子密度的因素的例子包含氧化物半导体层中的氧缺陷(Vo)或杂质等。
氧化物半导体层中的氧缺陷的量增多，当氢与该氧缺陷键合(将该状态也称为VoH)时，缺陷态密度越增高。随着氧化物半导体层中的杂质增多，缺陷态密度也增高。由此，通过控制氧化物半导体层中的缺陷态密度，可以调整氧化物半导体层的载流子密度。
对在沟道区域中使用氧化物半导体层的晶体管进行说明。
为了抑制晶体管的阈值电压的负向漂移或减少晶体管的关态电流，优选降低氧化物半导体层的载流子密度。为了降低氧化物半导体层的载流子密度，可以降低氧化物半导体层中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。高纯度本征的氧化物半导体层的载流子密度低于8×1015cm-3，优选低于1×1011cm-3，更优选低于1×1010cm-3，且为1×10-9cm-3以上。
另一方面，为了增大晶体管的通态电流或提高晶体管的场效应迁移率，优选增加氧化物半导体层的载流子密度。为了增加氧化物半导体层的载流子密度，优选稍微增加氧化物半导体层中的杂质浓度或缺陷态密度，或者缩小氧化物半导体层的带隙。例如，在得到晶体管的Id-Vg特性的导通/截止比的范围中，杂质浓度稍高或缺陷态密度稍高的氧化物半导体层可以被看作实质上本征。此外，因电子亲和力大而带隙小的热激发电子(载流子)密度增高的氧化物半导体层可以被看作实质上本征。另外，使用电子亲和力较大的氧化物半导体层的晶体管具有较低的阈值电压。
上述载流子密度增高的氧化物半导体层具有有些n型的导电性。因此，这也可以称为“Slightly-n”氧化物半导体层。
实质上本征的氧化物半导体层的载流子密度优选为1×105cm-3以上且低于1×1018cm-3，进一步优选为1×107cm-3以上且1×1017cm-3以下，进一步优选为1×109cm-3以上且5×1016cm-3以下，进一步优选为1×1010cm-3以上且1×1016cm-3以下，进一步优选为1×1011cm-3以上且1×1015cm-3以下。
另外，通过使用上述实质上本征的氧化物半导体层，有时晶体管的可靠性得到提高。在此，参照图23说明在沟道区域中包含氧化物半导体层的晶体管具有高可靠性的理由。图23是在沟道区域中包含氧化物半导体层的晶体管的能带的图。
在图23中，GE表示栅电极，GI表示栅极绝缘膜，OS表示氧化物半导体层，SD表示源电极或漏电极。就是说，图23是栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体层、与氧化物半导体层接触的源电极或漏电极的能带的一个例子。
在图23中，作为栅极绝缘膜使用氧化硅膜，将In-Ga-Zn氧化物用于氧化物半导体层。有可能形成在氧化硅膜中的缺陷的迁移能级(εf)位于离栅极绝缘膜的导带底有3.1eV左右，并且，在栅极电压(Vg)为30V时的氧化物半导体层与氧化硅膜的界面处的氧化硅膜的费米能级(Ef)位于离栅极绝缘膜的导带低3.6eV左右。氧化硅膜的费米能级Ef的变动依赖于栅极电压。例如，越增大栅极电压，氧化物半导体层与氧化硅膜的界面处的氧化硅膜的费米能级Ef越低。在图23中，白色圆圈表示电子(载流子)，X表示氧化硅膜中的缺陷能级。
如图23所示，例如，在被施加栅极电压的状态下载流子被热激发时，载流子在缺陷能级(附图中的X)中被俘获，缺陷能级的荷电状态从正(“+”)变为中性(“0”)。就是说，在氧化硅膜的费米能级Ef加上述热激发的能级的值比缺陷的迁移能级εf高的情况下，氧化硅膜中的缺陷能级的荷电状态从正变为中性，晶体管的阈值电压向正方向变动。
当使用电子亲和力不同的氧化物半导体层时，有时栅极绝缘膜与氧化物半导体层的界面的费米能级被变化。当使用电子亲和力较大的氧化物半导体层时，在栅极绝缘膜与氧化物半导体层的界面或该界面附近栅极绝缘膜的导带底相对提高。此时，有可能形成在栅极绝缘膜中的缺陷能级(图23中的X)也位于相对高的位置，因此栅极绝缘膜的费米能级与氧化物半导体膜的费米能级之间的能量差增高。这导致在栅极绝缘膜中俘获的电荷变少。例如，有可能形成在上述氧化硅膜中的缺陷能级的荷电状态变化变少，因此可以使栅极偏压热(Gate Bias Temperature：也称为GBT)压力所引起的晶体管的阈值电压的变动更小。
以上是对氧化物半导体层的载流子密度的说明。
如图2C所示，氧化物半导体层108i面对于与被用作第一栅电极的导电层106及被用作第二栅电极的氧化物半导体层112。氧化物半导体层108i位于被用作栅电极的导电层和氧化物半导体层之间。
通过采用上述结构，可以利用被用作第一栅电极的导电层106的由扫描信号产生的电场及被用作第二栅电极的氧化物半导体层112的由恒定电压产生的电场电性上包围包含在晶体管100中的氧化物半导体层108。
如图1A所示，在晶体管100中，从第一栅电极供应控制晶体管100的导通状态的扫描信号且从第二栅电极供应恒定电压。因此，布线V0被供应恒定电压，所以布线V0与晶体管M1及M2之间的栅极电容不成问题，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，可以降低扫描线GL与晶体管之间的栅极电容。
此外，晶体管100的导通状态通过与第一栅电极相同的层中设置的扫描线受到控制。第一栅电极使用金属材料形成。该金属材料具有小于被用作第二栅电极的氧化物半导体层112等的金属氧化物材料的电阻值。因此，可以降低使用与导电层106相同的材料形成的扫描线的电阻。
另外，晶体管100包括被用作第二栅电极的氧化物半导体层112作为如氧化物层那样通过加热释放氧的栅电极。因此，晶体管100可以具有高可靠性。由于如上所述可以降低第一栅电极的导电层106及位于与该导电层106相同的层中的扫描线的电阻，从而可以抵消第二栅电极的高电阻的缺点。此外，与为了降低被用作第二栅电极的氧化物半导体层的电阻层叠氧化物半导体层与金属布线的结构相比，可以减少工程数量，由此可以降低制造成本。
另外，在晶体管100中没有用来连接第一栅电极与第二栅电极的开口。这可以避免在如像素区域等很小的区域中配置开口的必要性。由此，该晶体管100适用于高分辨率显示装置。
[俯视图的结构例子]
接着，图3示出可用于图1A的电路结构的除了发光元件等的结构之外的俯视图的一个例子。图4说明按每个层分别示出图3的俯视图中彼此位于上下的导电层及半导体层等，来描述这些构件通过开口相互连接的状态。图5A是沿着图3的点划线P1-P2间的截面图，图5B是沿着图3的点划线Q1-Q2间的截面图。图6A和图6B是并排地示出图3的俯视图且包括发光元件等的结构的俯视图。
在图3的俯视图中，示出扫描线GL、信号线SL、布线V0、电流供应线ANODE、晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3及电容元件C1。在导电层和氧化物半导体层的层结构中，省略绝缘层等。
根据图4及图5A和图5B可以理解图3中的形成布线等的导电层及氧化物半导体层的层结构。在衬底SUB上设置有被用作第一栅电极的导电层151及导电层152。接着，隔着被用作第一栅极绝缘层的绝缘层153设置有氧化物半导体层161、氧化物半导体层162及氧化物半导体层163。接着，隔着被用作第二栅极绝缘层的绝缘层164设置有被用作第二栅电极的氧化物半导体层171、氧化物半导体层172及氧化物半导体层173。接着，隔着绝缘层174设置有被用作晶体管的源电极和漏电极及布线的导电层181、导电层182、导电层183、导电层184及导电层185。绝缘层174选择性地提高氧化物半导体层161、氧化物半导体层162和氧化物半导体层163以及氧化物半导体层171、氧化物半导体层172和氧化物半导体层173中的载流子密度来提高氧化物半导体层的导电性。接着，隔着被用作层间绝缘层的绝缘层186及绝缘层187在导电层181、182、183、184以及185上设置有导电层191及导电层192。在导电层191及导电层192上设置有被用作层间绝缘层的绝缘层193。此外，在绝缘层186、绝缘层187及绝缘层193中设置有到达导电层183的开口190。在开口190用于后面形成的像素电极与设置在该像素电极上的发光元件之间的连接。
另外，在图3及图4中，正方形的叉号表示形成在绝缘层中的开口。通过该开口如图4的箭头所示那样各层中的导电层及氧化物半导体层彼此连接。在图4中，示出用作扫描线GL的导电层151、用作信号线SL的导电层191、用作布线V0的导电层181以及用作电流供应线ANODE的导电层192。
根据图3、图4及图5A和图5B可知，在晶体管M1及M2中第一栅电极和第二栅电极互不连接。由于该结构，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相反，将扫描线GL与晶体管M1及M2之间的栅极电容只形成在扫描线GL与第一栅电极之间。因此，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，上述结构可以降低扫描线GL与晶体管之间的栅极电容。
另外，根据图3、图4及图5A和图5B可知，在晶体管M1及M2中，可以在与第一栅电极相同的层中配置由金属材料构成的扫描线GL。因此，即使使用包含金属材料的导电层形成第一栅电极且使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，也可以避免扫描线GL的电阻上升等的问题。此外，可以降低为了降低扫描线GL的电阻而设置的多余的由金属材料构成的布线，从而可以降低制造成本。
另外，根据图3、图4及图5A和图5B可知，形成电容元件C1的两个电极可以由导电层152和氧化物半导体层163构成。通过减薄两个电极之间的绝缘层153的厚度，可以增大电容元件的容量。
另外，图6A是用作三种颜色(例如，红色(R)、绿色(G)、蓝色(B))的2×3个子像素的俯视图，各对应于图3、图4及图5A和图5B所示的像素。图6A示出以第m行和第m+1行的2行且第n列、第n+1列和第n+2列的3列的方式配置的子像素(R1、R2、G1、G2、B1和B2)。图6A还示出包含在发光元件EL的发光层198及隔壁层199以及图3至图5A和图5B所示的开口190。图6A还示出第m行的扫描线GL_m、第m+1行的扫描线GL_m+1、第n列的信号线SL_n、第n+1列的信号线SL_n+1、第n+2列的信号线SL_n+2、布线V0以及电流供应线ANODE。
图6B是图6A中的俯视图的示意图。在图6B中，区域22设置有发光层198及隔壁层199等，区域24设置有包括晶体管M1至M3等的电路。如图6A所示，开口190配置在区域24的中央附近。区域24以不与区域22对齐的方式配置，由此开口190可以位于区域22的端部。通过采用该结构，可以与开口190的位置无关地配置发光区域。
[变形例子]
可用于本发明的一个方式的电路结构不局限于图1A所示的包括晶体管M1至M3的像素结构。例如，如图7A所示，本发明的一个方式也可以用于包括两个以下的晶体管的像素结构。
图7A所示的像素结构包括晶体管M4、晶体管M5、电容元件C2及发光元件EL。也就是说，该像素结构相当于省略晶体管M2的图1A中的电路结构。
还在图7A所示的结构中，晶体管M4中的第一栅电极和第二栅电极不连接。由于该结构，与第一和的第二栅电极彼此连接的情况相反，将扫描线GL与晶体管之间的栅极电容只形成在扫描线GL与第一栅电极之间。由于布线V0被供应恒定电压，所以布线V0与晶体管M4之间的栅极电容不成问题。因此，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，上述结构可以降低扫描线GL与晶体管之间的栅极电容。此外，通过控制供应给布线V0的恒定电压，可以调整晶体管M4的阈值电压。
另外，在上述结构中，在晶体管M4中，可以在与第一栅电极相同的层中配置由金属材料构成的扫描线GL。因此，即使使用包含金属材料的导电层形成第一栅电极且使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，也可以避免扫描线GL的电阻上升等的问题。此外，可以降低为了降低扫描线GL的电阻而设置的使用金属材料构成的多余布线的制造成本。
由于在上述结构中，可以使用包含金属材料构成的导电层形成第一栅电极且可以使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，而可以将通过加热释放氧的栅电极用作第二栅电极来提高晶体管的可靠性。此外，由于在晶体管M4中第一栅电极和第二栅电极互不连接，所以可以在如像素区域等很小的区域中栅电极互不连接，可以制造高分辨率显示装置。
可用于本发明的一个方式的电路结构不局限于图1A及图7A所示的像素结构。例如，如图7B所示，本发明的一个方式也可以用于包括三个以上的晶体管的像素结构。
图7B所示的像素结构包括晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、晶体管M11、电容元件C3、电容元件C4、电容元件C5及发光元件EL。具有该结构的像素由信号线SL、电流供应线ANODE、布线V0、公共布线CATHODE、扫描线GL1至GL4、布线V1及V2工作。布线V1及V2分别为被供应恒定电压的布线。
还在图7B所示的结构中，在晶体管M6至M10中第一栅电极和第二栅电极互不连接。由于该结构，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相反，将扫描线GL1至GL4与晶体管之间的栅极电容只形成在扫描线GL1至GL4与第一栅电极之间。由于布线V0被供应恒定电压，所以布线V0与晶体管M6至M10之间的栅极电容不成问题。因此，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，上述结构可以降低扫描线GL1至GL4与晶体管之间的栅极电容。通过控制供应给布线V0的恒定电压，可以调整晶体管M6至M10的阈值电压。
另外，在上述结构中，在晶体管M6至M10中，可以在与第一栅电极相同的层中配置由金属材料构成的扫描线GL1至GL4。因此，即使使用包含金属材料的导电层形成第一栅电极且使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，也可以避免扫描线GL1至GL4的电阻上升等的问题。此外，可以降低为了降低扫描线GL1至GL4的电阻而设置的使用金属材料的多余布线的制造成本。
由于在上述结构中，可以使用包含金属材料构成的导电层形成第一栅电极且可以使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，而可以将通过加热释放氧的栅电极用作第二栅电极来提高晶体管的可靠性。此外，由于在晶体管M6至M10中第一栅电极和第二栅电极互不连接，所以在如像素区域等很小的区域中栅电极互不连接，可以制造高分辨率显示装置。
虽然在图1A中晶体管M3的第一栅电极和第二栅电极互不连接，但是本发明的一个方式不局限于该结构。例如，如图8A所示，晶体管M3的第二栅电极可以与布线V0连接。
或者，如图8B所示，例如可以省略晶体管M3的第一栅电极。或者，如图8C所示，例如晶体管M3的第一栅电极可以与晶体管M3的源极和漏极中的一个连接。
还在图8A至图8C所示的结构中，在晶体管M1及M2中第一栅电极和第二栅电极互不连接。由于该结构，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相反，将扫描线GL与晶体管之间的栅极电容只形成在扫描线GL与第一栅电极之间。由于布线V0被供应恒定电压，所以布线V0与晶体管M1及M2之间的栅极电容不成问题。因此，与第一和第二栅电极彼此连接的情况相比，上述结构可以降低扫描线GL与晶体管之间的栅极电容。通过控制供应给布线V0的恒定电压，可以调整晶体管M1和M2的阈值电压。
另外，在上述结构中，在晶体管M1及M2中，可以在与第一栅电极相同的层中配置由金属材料构成的扫描线GL。因此，即使使用包含金属材料的导电层形成第一栅电极且使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，也可以避免扫描线GL的电阻上升等的问题。此外，可以降低为了降低扫描线GL的电阻而设置的使用金属材料的多余布线的制造成本。
由于在上述结构中，可以使用包含金属材料构成的导电层形成第一栅电极且可以使用包含氧化物半导体等金属氧化物材料的导电层形成第二栅电极，而可以将通过加热释放氧的栅电极用作第二栅电极来提高晶体管的可靠性。此外，由于在晶体管M1及M2中第一栅电极和第二栅电极互不连接，所以在如像素区域等很小的区域中栅电极互不连接，可以制造高分辨率显示装置。
虽然在图1A中晶体管M1及晶体管M2的第二栅电极都与布线V0连接，但是本发明的一个方式不局限于该结构。例如，如图24A所示，晶体管M1的第二栅电极可以与布线V0连接并且晶体管M2的第二栅电极可以与扫描线GL连接。通过采用该结构，可以提高晶体管M2的电流供应能力。
或者，如图24B所示，晶体管M2的第二栅电极可以与布线V0连接并且晶体管M1的第二栅电极可以与扫描线GL连接。通过采用该结构，可以提高晶体管M1的电流供应能力。
另外，可以与图1A中的扫描线GL代替地配置多个扫描线GL1和GL2。例如，如图25A所示，晶体管M1的第一栅电极可以与扫描线GL1连接并且晶体管M2的第一栅电极可以与扫描线GL2连接。
另外，可以与图1A中的布线V0代替地配置多个布线V0_1和V0_2。例如，如图25B所示，晶体管M1的第二栅电极可以与布线V0_1连接并且晶体管M2的第二栅电极可以与布线V0_1连接。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，对本发明的一个方式的显示装置的截面结构实例进行说明。
[显示装置的结构实例]
图9是下面说明的显示装置10的俯视示意图。显示装置10包括像素部11、扫描线驱动电路12、信号线驱动电路13、端子部15、多个布线16a及多个布线16b等。
[截面结构实例1]
图10是显示装置10的截面示意图。图10例如相当于沿着图9的线A1-A2的截面。
显示装置10包括由粘合层220彼此贴合的第一衬底201与第二衬底202。
在第一衬底201上设置有端子部15、布线16b、包括在信号线驱动电路13中的晶体管255、包括在像素部11中的晶体管251、晶体管252、电容元件253及发光元件254。另外，在第一衬底201上设置有绝缘层211、绝缘层212、绝缘层213、绝缘层214以及间隔物215等。
在第二衬底202的第一衬底201一侧设置有绝缘层221、遮光层231、着色层232、结构物230a以及结构物230b等。
在绝缘层213上设置有发光元件254。发光元件254包括用作第一电极的像素电极225、EL层222以及第二电极223。另外，在像素电极225与EL层222之间设置有光学调整层224。绝缘层214覆盖像素电极225及光学调整层224的端部。
晶体管251是被用作上述实施方式1的图1A所说明的晶体管M1或M2的晶体管。晶体管252是被用作上述实施方式1的图1A所说明的晶体管M3的晶体管。
晶体管251、252、255设置有用作第一栅电极的导电层275、用作第二栅电极的导电层272。也就是说，形成沟道的半导体夹在两个栅电极之间。导电层275相当于上述实施方式1的参照图2A至图2C的用作第一栅电极的导电层106。导电层272相当于上述实施方式1的参照图2A至图2C的用作第二栅电极的氧化物半导体层112。
当导电层275被用作通过释放氧来能够填充半导体层271中的氧缺损的电极时，可以使晶体管的电特性稳定。
另外，在如晶体管252那样与发光元件连接的晶体管中，优选将两个栅电极彼此电连接以便供应相同信号。与相比，这种晶体管能够具有较高的场效应迁移率，而具有比其他晶体管大的通态电流(on-state current)。其结果是，可以得到能够高速工作的电路。
虽然如图10所示，电容元件253由导电层274的一部分、绝缘层217的一部分和导电层273的一部分构成，但是，电容元件253也可以由导电层275的一部分、绝缘层211的一部分和半导体层271的一部分构成。
图10示出发光元件254是顶部发射结构的发光元件的例子。来自发光元件254的光从第二衬底202一侧发射。通过采用这种结构，可以在发光元件254的下侧(第一衬底201一侧)配置晶体管、电容元件、电路、布线等，由此可以提高像素部11的开口率。
在第二衬底202的第一衬底201一侧的面上设置有与发光元件254重叠的着色层232。另外，也可以在没有设置着色层232的部分中设置遮光层231。如图10所示，遮光层231也可以与信号线驱动电路13重叠。此外，也可以以覆盖着色层232及遮光层231的方式设置有透光性保护层。
在第二衬底202的第一衬底201一侧，结构物230a位于粘合层220内侧，并且结构物230b位于粘合层220外侧。结构物230a及结构物230b都具有抑制在第二衬底202的端部产生绝缘层221或第二衬底202等的裂缝的发展的功能。在图10中示出作为结构物230a及结构物230b包含由与遮光层231相同的膜构成的层及由与着色层232相同的膜构成的层的叠层结构。通过使这种层叠的结构物具有两层以上，可以提高抑制裂缝的发展的效果。虽然在粘合层220的双侧配置结构物230a及结构物230b，但是也可以配置在一侧。当不会产生裂缝(例如第二衬底202等的刚性高)时，也可以省略结构物230a及结构物230b。
间隔物215设置在绝缘层214上。间隔物215具有防止第一衬底201与第二衬底202之间的距离过短的间隙间隔物(gap spacer)的功能。另外，间隔物215的侧面的一部分与间隔物215的被形成面之间的角度优选为45度以上且120度以下，更优选为60度以上且100度以下，进一步优选为75度以上且90度以下。通过采用这种结构，可以在间隔物215的侧面上容易形成EL层222的厚度薄的区域。因此，可以抑制由于电流经过EL层222流过相邻的发光元件之间而会发光的现象。尤其是，在像素部11具有高分辨率的情况下，由于减小相邻的发光元件之间的距离，所以将具有这种形状的间隔物215设置在发光元件之间是有效的。另外，在EL层222包括包含导电性高的材料的层的情况下，这是特别有效的。
在使用遮蔽掩模形成EL层222或第二电极223等时间隔物215也可以具有防止该遮蔽掩模对被形成面造成损伤的功能。
间隔物215优选与扫描线交叉的布线重叠。
图10示出采用滤色片方式的显示装置10。例如，可以使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的任一的着色层232的子像素呈现一个颜色的结构。另外，因为可以提高颜色再现性并且可以减少功耗，所以优选利用白色(W)或黄色(Y)的子像素。
在发光元件254中，通过组合着色层232与利用光学调整层224的微腔结构，可以从显示装置10提取色纯度高的光。光学调整层224的厚度根据各子像素的颜色被决定。另外，在有的子像素中也可以省略光学调整层。
此外，作为发光元件254的EL层222，优选使用发射白色光的EL层。通过采用这种发光元件254，不需要对各子像素分别设置EL层222，由此不仅能够降低成本且提高生产率。另外，容易实现像素部11的高分辨率化。另外，子像素可以包括厚度不同的光学调整层，而各子像素中的EL层222分别着色，此时也可以省略光学调整层和着色层中的一个或两个。在此情况下，除了EL层222的发光层，各子像素中的层不必要分别着色。
在图10示出的例子中，FPC242与端子部15电连接。因此，也可以将图10所示的显示装置10称为显示模块。也可以将没有FPC等的显示装置称为显示面板。
端子部15通过连接层243与FPC242电连接。
图10示出端子部15具有包括布线16b及由与像素电极225相同的导电膜构成的导电层的叠层结构。端子部15优选具有包括多个导电层的层叠结构，由此既可以减少电阻，又可以提高机械强度。
绝缘层211及绝缘层221优选使用水或氢等杂质不容易扩散的材料。就是说，可以将绝缘层211及绝缘层221可以用作阻挡膜。通过采用这种结构，即便作为第一衬底201或第二衬底202使用具有透湿性的材料，也能够有效地抑制杂质从外部扩散到发光元件254等或晶体管等中，从而能够实现可靠性高的显示装置。
图10示出的例子具有在第一衬底201与第二衬底202之间设置有空间250的中空密封结构。例如，空间250也可以填充有氮或稀有气体等惰性气体。另外，空间250也可以填充有油等流动材料，或者也可以对空间250进行减压。另外，密封方法不局限于此，也可以利用树脂等进行固体密封。
[截面结构实例2]
图11示出适合于使像素部11、信号线驱动电路13弯曲而使用的情况的显示装置的结构实例。
图11示出的显示装置10具有第一衬底201与第二衬底202使用密封剂260彼此贴合的固体密封结构。
在第一衬底201上设置有粘合层261。在粘合层261上设置有绝缘层216。在绝缘层216上设置有晶体管及发光元件等。与绝缘层221同样，绝缘层216可以使用水或氢等杂质不容易扩散的材料。
在第二衬底202与绝缘层221之间设置有粘合层262。
如图11所示，绝缘层213具有位于比像素部11及信号线驱动电路13更外侧的开口。例如，当绝缘层213使用树脂材料时，优选设置围绕像素部11及信号线驱动电路13等的开口。在这种结构中，绝缘层213的与显示装置10的外部接触的侧面附近和与像素部11及信号线驱动电路13等重叠的部分不形成连续的层，由此可以抑制水或氢等杂质从外部经过绝缘层213扩散。
图11示出的固体密封结构容易使第一衬底201与第二衬底202之间保持一定距离。由此，第一衬底201及第二衬底202可以优选使用柔性衬底。因此，可以使像素部11、扫描线驱动电路12及信号线驱动电路13的一部分或全部弯曲而使用。例如，通过将显示装置10贴合到曲面或者折叠显示装置10的像素部等，可以实现各种方式的电子设备。
[变形例子]
以下对包括触摸传感器的触摸面板的例子进行说明。
图12示出对图10所示的结构应用on-cell式触摸传感器的触摸面板的例子。
在第二衬底202上，由绝缘层294覆盖导电层291及导电层292。在绝缘层294上设置有导电层293。导电层293通过绝缘层294的开口与夹持导电层291地设置的两个导电层292电连接。通过使用粘合层295，绝缘层294贴合到衬底296。
在导电层291与292之间形成的电容根据被检测体的靠近而变化，由此可以检测被检测体的靠近或接触。通过将多个导电层291及多个导电层292配置为格子状，可以取得位置数据。
端子部299设置在第二衬底202的外端附近。端子部299通过连接层298与FPC297电连接。
衬底296也可以用于指头或触屏笔等被检测体直接接触的衬底。此时，优选在衬底296上设置保护层(陶瓷涂层等)。作为保护层，例如可以使用氧化硅、氧化铝、氧化钇、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等无机绝缘材料。此外，作为衬底296也可以使用钢化玻璃。作为钢化玻璃，可以使用通过离子交换法或风冷强化法等施行物理或化学处理来对其表面施加压应力的钢化玻璃。通过在钢化玻璃的一个面及与此相反的面上设置触摸传感器，例如设置在电子设备的最外表面来用作触摸面，可以减薄设备整体的厚度。
作为触摸传感器可以应用电容式触摸传感器。作为电容式触摸传感器的例子，可以举出表面型电容式触摸传感器、投影型电容式触摸传感器。作为投影型电容式触摸传感器，包括自电容式触摸传感器、互电容式触摸传感器。优选使用互电容式触摸传感器，因为可以同时进行多点检出。下面，说明应用投影型电容式触摸传感器的例子。
此外，不局限于该例子，，也可以使用能够检测指头或触屏笔等被检测体的靠近或接触的各种传感器。
上面的例子示出在第二衬底202的外侧的面上形成有构成触摸传感器的布线等的on-cell式触摸面板，但是不局限于该结构。例如，也可以应用外挂(out-cell)式触摸面板或in-cell式触摸面板。当采用on-cell式或in-cell式触摸面板，即使显示面板具有触摸面板的功能，也可以减少显示面板的厚度。
以上是对截面结构实例的说明。
[各构成要素]
下面说明上述各构成要素。
[衬底]
显示装置所包括的衬底可以使用具有平坦面的材料。作为提取来自发光元件的光的衬底，使用使该光透过的材料。例如，可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及有机树脂等的材料。
通过使用厚度薄的衬底，可以减少显示装置的重量及厚度。再者，通过使用其厚度允许其具有柔性的衬底，可以得到柔性显示装置。
作为玻璃，例如可以使用无碱玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等。
作为具有柔性以及对可见光具有透过性的材料，例如可以举出如下材料：其厚度允许其具有柔性的玻璃、聚酯树脂诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等、聚丙烯腈树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氯乙烯树脂或聚四氟乙烯(PTFE)树脂等。尤其适当地使用热膨胀系数低的材料，例如优选使用聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及PET等。另外，也可以使用将有机树脂浸渗于玻璃纤维中的衬底或通过混合无机填料和有机树脂来降低热膨胀系数的衬底。由于使用这种材料的衬底的，所以使用该衬底的显示装置也可以实现轻量化。
作为不提取发光的衬底，也可以不必要具有透光性，所以除了上面例举的衬底之外还可以使用金属衬底等。由于金属衬底的导热性高，容易将热传导到密封衬底整体，因此能够抑制显示装置的局部温度上升，所以是优选的。
虽然金属衬底的材料没有特别的限制，但是优选使用例如铝、铜、镍等金属、铝合金或不锈钢等合金等。
此外，也可以使用使金属衬底的表面氧化或在其表面上形成绝缘膜等进行过绝缘处理的衬底。例如，可以采用旋涂法或浸渍法等涂敷法、电沉积法、蒸镀法或溅射法等的方法形成绝缘膜。通过在氧气氛下放置或加热或者采用阳极氧化法等的方法，在衬底的表面形成氧化膜。
还可以在柔性衬底上层叠保护显示装置的表面免受损伤等的硬涂层(例如，氮化硅层等)、能够分散按压力的材料的层(例如，芳族聚酰胺树脂层等)等。另外，为了抑制水分等导致发光元件的寿命降低等，也可以在柔性衬底上层叠低透水性的绝缘膜。例如，可以使用氮化硅、氧氮化硅、氧化铝、氮化铝等无机绝缘材料。
作为衬底也可以使用层叠多个层的衬底。特别是，当采用玻璃层时，可以提高对水及氧的阻挡性而提供可靠性高的显示装置。例如，可以使用从离发光元件近的一侧层叠有玻璃层、粘合层及有机树脂层的衬底。通过设置这种有机树脂层，可以抑制玻璃层的破裂或裂缝来提高机械强度。通过将这种玻璃材料和有机树脂的复合材料应用于衬底，可以制造可靠性高的柔性显示装置。
[晶体管]
显示装置所包括的晶体管包括：用作前栅电极的导电层；用作背栅电极的导电层；半导体层；用作源电极的导电层；用作漏电极的导电层；以及用作栅极绝缘层的绝缘层。
也就是说，在本发明的一个方式的显示装置所包括的晶体管中，其沟道的上方和下方设置有栅电极。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
另外，作为用于晶体管的半导体材料，例如可以使用氧化物半导体。尤其优选使用其带隙比硅宽的氧化物半导体。优选使用具有带隙比硅宽且载流子密度比硅小的半导体材料，因此可以降低晶体管的关态电流(off-state current)。
例如，作为上述氧化物半导体，优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。更优选的是，氧化物半导体包含以In-M-Zn类氧化物(M是Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金属)表示的氧化物。
作为半导体层，优选使用如下氧化物半导体层：具有多个结晶部，该结晶部的c轴取向于大致垂直于形成有半导体层的表面或半导体层的顶面的方向，并且在相邻的结晶部间观察不到晶界。
这种氧化物半导体因为不具有晶界，所以可以抑制因使显示面板弯曲时的应力导致在氧化物半导体层中产生裂缝的情况。因此，可以将这种氧化物半导体适用于将其弯曲而使用的柔性显示装置等。
另外，通过作为半导体层使用这种结晶氧化物半导体，可以实现一种电特性变动得到抑制且可靠性高的晶体管。
另外，使用其带隙比硅宽的氧化物半导体的晶体管由于其关态电流低，因此能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容元件中的电荷。通过将这种晶体管用于像素，能够在保持各像素的灰度的同时，停止驱动电路。其结果是，可以实现功耗极小的显示装置。
[导电层]
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和被用作包含在显示装置中的布线及电极的导电层的材料，可以使用铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。另外，可以以单层或叠层结构使用包含这些材料的膜。例如，可以举出包含硅的铝膜的单层结构、在钛膜上层叠铝膜的两层结构、在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠钛膜或氮化钛膜、铝膜或铜膜以及钛膜或氮化钛膜的三层结构、以及依次层叠钼膜或氮化钼膜、铝膜或铜膜以及钼膜或氮化钼膜的三层结构等。另外，可以使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等氧化物。另外，通过使用包含锰的铜，可以提高蚀刻时的形状的控制性，所以是优选的。
另外，作为能够用于被用作包含在显示装置中的布线及电极的导电层的透光性材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等导电性氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。另外，当使用金属材料、合金材料(或者它们的氮化物)时，将其形成得薄到具有透光性，即可。此外，可以将上述材料的叠层膜用作导电层。例如，优选使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等，因此可以提高导电性。
[绝缘层]
作为可用于各绝缘层、保护层、间隔物等的绝缘材料，例如可以使用丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、硅酮等具有硅氧烷键的树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
另外，发光元件优选设置于一对透水性低的绝缘膜之间，此时能够抑制水等杂质侵入发光元件。由此能够抑制装置的可靠性下降。
作为透水性低的绝缘膜，可以使用氮化硅膜或氮氧化硅膜等含有氮及硅的膜、氮化铝膜等含有氮及铝的膜等。另外，也可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜以及氧化铝膜等。
例如，将透水性低的绝缘膜的水蒸气透过量为1×10-5[g/(m2·day)]以下，优选为1×10-6[g/(m2·day)]以下，更优选为1×10-7[g/(m2·day)]以下，进一步优选为1×10-8[g/(m2·day)]以下。
[粘合层、密封剂]
作为粘合层或密封剂，可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。这些粘合剂的例子包括环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。另外，也可以使用两液混合型树脂。此外，也可以使用粘合薄片等。
另外，在上述树脂中也可以包含干燥剂。例如，可以使用碱土金属的氧化物(氧化钙或氧化钡等)那样的通过化学吸附吸附水分的物质。或者，也可以使用沸石或硅胶等通过物理吸附来吸附水分的物质。因为抑制水分等杂质侵入功能元件，从而可以提高显示面板的可靠性，所以优选包含干燥剂。
此外，通过在上述树脂中混合折射率高的填料或光散射构件，可以提高发光元件的光提取效率。例如，可以使用氧化钛、氧化钡、沸石、锆等。
[发光元件]
作为发光元件，可以使用能够进行自发光的元件，并且在其范畴内包括由电流或电压控制亮度的元件。例如，可以使用发光二极管(LED)、有机EL元件或无机EL元件等。
发光元件可以采用顶部发射结构、底部发射结构或双面发射结构。作为提取光一侧的电极使用使可见光透过的导电膜。另外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。
EL层至少包括发光层。作为发光层以外的层，EL层也可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
作为EL层可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成EL层的层分别可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等方法形成。
当在阴极与阳极之间施加高于发光元件的阈值电压的电压时，空穴从阳极一侧注入到EL层中，而电子从阴极一侧注入到EL层中。被注入的电子和空穴在EL层中复合，由此，包含在EL层中的发光物质发光。
当作为发光元件使用白色发光的发光元件时，优选使EL层包含两种以上的发光物质。例如通过以使两个以上的发光物质的各发光成为互补色关系的方式选择发光物质，可以获得白色发光。例如，优选包含如下发光物质中的两个以上：呈现R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、O(橙色)等发光的发光物质及呈现包含R、G、B中的两种以上的颜色的光谱成分的发光的发光物质。另外，优选使用来自发光元件的发光的光谱在可见光区域的波长(例如350nm至750nm)的范围内具有两个以上的峰值的发光元件。另外，在黄色的波长范围中具有峰值的材料的发射光谱优选还在绿色及红色的波长范围具有光谱成分。
EL层优选采用叠层结构，该叠层包括包含发射一种颜色的光的发光材料的发光层与包含发射其他颜色的光的发光材料的发光层。例如，EL层中的多个发光层既可以互相接触而层叠，也可以隔着不包含任何发光材料的区域层叠。例如，可以在荧光发光层与磷光发光层之间设置如下区域：包含与该荧光发光层或磷光发光层相同的材料(例如主体材料、辅助材料)，并且不包含任何发光材料的区域。由此，发光元件的制造变得容易，另外，驱动电压得到降低。
另外，发光元件既可以是包括一个EL层的单元件，又可以是隔着电荷产生层层叠有多个EL层的串联元件。
作为透过可见光的导电膜，例如可以使用氧化铟、铟锡氧化物(ITO：Indium TinOxide)、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等。另外，也可以通过将金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含这些金属材料的合金或这些金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等形成得薄到具有透光性来使用。此外，可以将上述材料的叠层膜用作导电层。例如，优选使用银和镁的合金与ITO的叠层膜等，因此可以提高导电性。另外，也可以使用石墨烯等。
作为反射可见光的导电膜，例如可以使用铝、金、铂、银、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜或钯等金属材料或包含这些金属材料的合金。另外，也可以在上述金属材料或合金中添加有镧、钕或锗等。此外，可以使用铝和钛的合金、铝和镍的合金、铝和钕的合金等包含铝的合金(铝合金)以及银和铜的合金、银和钯和铜的合金、银和镁的合金等包含银的合金。包含银和铜的合金具有高耐热性，所以是优选的。并且，通过以与铝合金膜接触的方式层叠金属膜或金属氧化物膜，可以抑制铝膜或铝合金膜的氧化。作为该金属膜、该金属氧化物膜的材料，可以举出钛、氧化钛等。另外，也可以层叠上述透过可见光的导电膜与由金属材料构成的膜。例如，可以使用银与ITO的叠层膜、银和镁的合金与ITO的叠层膜等。
导电层可以通过利用蒸镀法或溅射法形成。除此之外，也可以通过利用喷墨法等喷出法、丝网印刷法等印刷法、或者镀法形成。
注意，上述发光层以及包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、电子传输性高的物质及电子注入性高的物质、双极性物质等的层可以包含量子点等的无机化合物或高分子化合物(低聚物、枝状聚合物或聚合物等)。例如，当用于发光层时，可以将量子点用作发光材料。
量子点可以是胶状量子点、合金型量子点、核壳(Core Shell)型量子点、核型量子点等。另外，量子点可以使用包含第12族和第16族的元素、第13族和第15族的元素、第14族和第16族的元素。或者，可以使用包含镉、硒、锌、硫、磷、铟、碲、铅、镓、砷、铝等元素的量子点。
[着色层]
能够用于着色层的材料的例子可以包含金属材料、树脂材料、包含颜料或染料的树脂材料。
[遮光层]
能够用于遮光层的例子可以包含碳黑、金属氧化物及包含多个金属氧化物的固溶体的复合氧化物。另外，将使用包含着色层的材料的膜的叠层膜也可以用于遮光层。例如，可以采用包含用于使某个颜色的光透过的着色层的材料的膜与包含用于使其他颜色的光透过的着色层的材料的膜的叠层结构。通过使用相同的材料形成着色层与遮光层是优选的，这是因为可以使用相同的装置且可以简化工序的缘故。
[连接层]
作为使FPC或IC与端子连接的连接层，可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)、各向异性导电膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
以上是对各构成要素的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，对使用柔性衬底的显示装置的制造方法的例子进行说明。
在此，将包括发光元件、电路、布线、电极、绝缘层、着色层及遮光层等光学构件等的层总称为元件层。元件层包括例如发光元件，除此以外还可以包括与发光元件电连接的布线、用于像素或电路的晶体管等元件。
另外，在此，将在发光元件完成(制造工序结束)的阶段中支撑元件层且具有柔性的构件称为衬底。作为衬底的例子包括其厚度为10nm以上且300μm以下的极薄的薄膜等。
作为在具备绝缘表面的柔性衬底上形成元件层的方法，典型地有如下两种方法。一个方法是在柔性衬底上直接形成元件层的方法。另一个方法是在与柔性衬底不同的支撑衬底上形成元件层之后分离元件层与支撑衬底而将元件层转置于衬底的方法。另外，在此没有详细的说明，但是除了上述两个方法以外，还有在非柔性衬底上形成元件层，通过抛光等使该衬底变薄而使该衬底具有柔性的方法。
当构成衬底的材料对元件层的形成工序中的加热具有耐热性时，若在衬底上直接形成元件层，则可使工序简化，所以是优选的。此时，若在将衬底固定于支撑衬底的状态下形成元件层，则可使装置内及装置之间的传送变得容易，所以是优选的。
另外，当采用在将元件层形成在支撑衬底上后将其转置于衬底的方法时，首先在支撑衬底上层叠剥离层和绝缘层，在该绝缘层上形成元件层。接着，将元件层从支撑衬底剥离并转置于衬底。此时，选择在支撑衬底与剥离层之间的界面处、剥离层与绝缘层的界面处或剥离层中产生剥离的材料。在上述方法中，通过将高耐热性材料用于支撑衬底或剥离层，可以提高形成元件层时所施加的温度的上限，并且可以形成包括更高可靠性的元件的元件层，所以是优选的。
例如，优选的是，作为剥离层使用包含钨等高熔点金属材料的层与包含该金属材料的氧化物的层的叠层。另外，作为剥离层上的绝缘层使用层叠多个层，如氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层等。注意，在本说明书中，“氧氮化物”包含比氮多的氧，而“氮氧化物”包含比氧多的氮。
通过施加机械力量、对剥离层进行蚀刻或者使液体渗透到剥离界面等来可以剥离元件层与支撑衬底之间。另外，可以利用剥离界面的热膨胀率的差异，进行加热或冷却而进行剥离。
当开始剥离时，优选形成剥离起点，以便从该起点使剥离进展。剥离起点可以通过使用激光等局部性地加热绝缘层或剥离层的一部分，或者通过使用锐利的构件物理性地切断或打穿绝缘层或剥离层的一部分等来形成。
当能够在支撑衬底与绝缘层之间的界面进行剥离时，可以不一定必要设置剥离层。
例如，也可以作为支撑衬底使用玻璃，作为绝缘层使用聚酰亚胺等有机树脂，由此可以在玻璃与有机树脂之间的界面进行剥离。也可以使用残留的聚酰亚胺等的有机树脂作为衬底。
另外，也可以在支撑衬底与由有机树脂构成的绝缘层之间设置发热层，通过对该发热层进行加热，由此可以在该发热层与绝缘层之间的界面进行剥离。作为发热层，可以使用通过电流流过发热的材料、通过吸收光发热的材料、通过施加磁场发热的材料等各种材料。例如，发热层可以选自半导体、金属及绝缘体中。
以下，对更具体的制造方法的例子进行说明。在以下说明的制造方法中，通过改变被用作被剥离层的层，可以制造本发明的一个方式的柔性输入/输出装置。
首先，形成用衬底301设置有岛状剥离层303。然后，剥离层303设置有被剥离层305(图13A)。另外，形成用衬底321设置有岛状剥离层323。然后，剥离层323设置有被剥离层325(图13B)。
虽然在此说明将剥离层形成为具有岛状的例子，但本发明的一个方式不局限于该例子。在该工序中，作为用于剥离层的材料，在从形成用衬底剥离被剥离层时在形成用衬底与剥离层的界面、剥离层与被剥离层的界面或者剥离层中产生剥离的材料。在本实施方式中，虽然例示出在被剥离层与剥离层的界面产生剥离的情况，但是根据用于剥离层或被剥离层的材料，本发明的一个实施方式并不局限于该例子。注意，在被剥离层具有叠层结构的情况下，将与剥离层接触的层特别记为第一层。
例如，在剥离层采用钨膜与氧化钨膜的叠层结构并在钨膜与氧化钨膜的界面(或者界面附近)产生剥离时，也可以在被剥离层一侧残留着剥离层的一部分(在此为氧化钨膜)。另外，残留在被剥离层一侧的剥离层也可以在剥离之后去掉。
作为形成用衬底，使用具有至少可承受制造工序中的处理温度的耐热性的衬底。作为形成用衬底，例如可以使用玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、半导体衬底、陶瓷衬底、金属衬底、树脂衬底以及塑料衬底等。
在作为形成用衬底使用玻璃衬底的情况下，在形成用衬底与剥离层之间作为基底膜形成氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等绝缘膜时，可以防止来自玻璃衬底的污染，所以是优选的。
剥离层可以使用如下材料形成：选自钨、钼、钛、钽、铌、镍、钴、锆、锌、钌、铑、钯、锇、铱、硅中的元素；包含该元素的合金材料；或者包含该元素的化合物材料等。包含硅的层的结晶结构可以为非晶、微晶或多晶。此外，也可以使用氧化铝、氧化镓、氧化锌、二氧化钛、氧化铟、氧化铟锡、氧化铟锌或In-Ga-Zn氧化物等金属氧化物。当将钨、钛、钼等高熔点金属材料用于剥离层时，被剥离层的形成工序的自由度得到提高，所以是优选的。
剥离层例如可以通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法(包括旋涂法、液滴喷射法、分配器法等)、印刷法等形成。剥离层的厚度例如为10nm以上且200nm以下，优选为20nm以上且100nm以下。
当剥离层采用单层结构时，优选形成钨层、钼层或者包含钨和钼的混合物的层。另外，也可以形成包含钨的氧化物或氧氮化物的层、包含钼的氧化物或氧氮化物的层、或者包含钨和钼的混合物的氧化物或氧氮化物的层。此外，钨和钼的混合物例如相当于钨和钼的合金。
另外，当作为剥离层形成包含钨的层和包含钨的氧化物的层的叠层结构时，可以通过形成包含钨的层且在其上形成由氧化物形成的绝缘膜，来使包含钨的氧化物的层形成在钨层与绝缘膜的界面。此外，也可以对包含钨的层的表面进行热氧化处理、氧等离子体处理、一氧化二氮(N2O)等离子体处理、使用臭氧水等氧化性高的溶液的处理等形成包含钨的氧化物的层。等离子体处理或加热处理可以在单独使用氧、氮、一氧化二氮的气氛下或者在上述气体和其他气体的混合气体气氛下进行。通过进行上述等离子体处理或加热处理来改变剥离层的表面状态，由此可以控制剥离层和在后面形成的绝缘膜之间的密接性。
另外，当能够在形成用衬底与被剥离层的界面进行剥离时，也可以不设置剥离层。例如，作为形成用衬底使用玻璃衬底，以接触于玻璃衬底的方式形成聚酰亚胺、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯以及丙烯酸树脂等有机树脂。接着，通过进行激光照射或加热处理，提高形成用衬底与有机树脂之间的紧密性。并且，在该有机树脂上形成绝缘膜以及晶体管等。然后，通过以比前面的激光照射高的能量密度进行激光照射或者以比前面的加热处理高的温度进行加热处理，可以在形成用衬底与有机树脂的界面进行剥离。此外，当剥离时，也可以通过将液体浸透到形成用衬底与有机树脂的界面进行分离。
由于在耐热性低的有机树脂上形成绝缘膜及晶体管等，因此在上述制造工序中不能将衬底暴露于高温。注意，因为使用氧化物半导体的晶体管并不必须要在高温下进行处理，所以可以适当地在有机树脂上形成。
将该有机树脂可以用作装置的衬底。或者，可以去除该有机树脂并使用粘合剂将被剥离层所露出的面与其他衬底贴合。另外，也可以使用粘合剂将其他的衬底(支撑薄膜)贴合到该有机树脂。
或者，也可以通过在形成用衬底与有机树脂之间设置金属层，并且通过使电流流过该金属层加热该金属层，在金属层与有机树脂的界面进行剥离。
与剥离层接触的绝缘层(第一层)优选具有使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜等以单层或叠层结构。注意，绝缘层的材料不局限于此，可以根据用于剥离层的材料选择最佳材料。
该绝缘层可以通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法或印刷法等形成。例如通过采用等离子体CVD法在250℃以上且400℃以下的温度下形成该绝缘层，由此绝缘层可以为致密且防湿性高的膜。另外，绝缘层的厚度优选为10nm以上且3000nm以下，更优选为200nm以上且1500nm以下。
接着，使用粘合层307将形成用衬底301与形成用衬底321以各自的形成有被剥离层的面对置的方式贴合在一起，并使粘合层307固化(图13C)。
注意，优选在减压气氛下将形成用衬底301与形成用衬底321贴合在一起。
另外，虽然图13C示出剥离层303与剥离层323的大小不同的情况，但如图13D所示也可以使用大小相同的剥离层。
粘合层307以与剥离层303、层305、层325及剥离层323重叠的方式配置。并且，粘合层307的端部优选位于剥离层303和剥离层323中的至少一个(先要剥离的层)的端部内侧。由此，能够抑制形成用衬底301与形成用衬底321紧紧粘合在一起，从而能够抑制后面的剥离工序的成品率下降。
作为粘合层307，例如可以使用反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂以及紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂等。这些粘合剂的例子包括环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC树脂、PVB树脂、EVA树脂。尤其优选为环氧树脂等透湿性低的材料。作为粘合剂，优选使用能够只在所希望的区域中设置的流动性低的材料。例如，也可以使用粘合薄片、粘结薄片、薄片状或薄膜状粘合剂。例如，可以适当地使用OCA(Optical Clear Adhesive，光学透明胶)薄膜。
粘合剂可以在贴合之前具有粘结性或在贴合之后通过加热或光照射而呈现粘结性。
另外，上述树脂也可以包含干燥剂。例如，可以使用碱土金属的氧化物(氧化钙或氧化钡等)等通过化学吸附来吸附水分的物质，或使用沸石或硅胶等通过物理吸附来吸附水分的物质。当包含干燥剂时，可以抑制因大气中的水分侵入而导致的功能元件的劣化，从而提高装置的可靠性，所以是优选的。
接着，通过照射激光形成剥离起点(图14A、图14B)。
可以先剥离形成用衬底301，也可以先剥离形成用衬底321。当剥离层的大小不同时，可以先剥离形成有较大的剥离层的衬底，也可以先剥离形成有较小的剥离层的衬底。当仅在一个衬底上形成半导体元件、发光元件等元件时，可以先剥离形成有元件一侧的衬底，也可以先剥离另一个衬底。在此，示出先将形成用衬底301剥离的例子。
对固化状态的接合层307、层305、剥离层303互相重叠的区域照射激光(参照图14A的箭头P1)。
去除第一层的一部分，因此可以形成剥离起点(以图14B中的虚线围绕的区域)。此时，除了第一层之外，还可以部分地去除剥离层303、接合层307或包含在层305中的其他层。
优选从设置有要剥离的剥离层的衬底一侧照射激光。当对剥离层303与剥离层323重叠的区域照射激光时，通过层305和325中的仅在层305中(参照图14B中的以虚线围绕的区域)形成裂缝，可以选择性地剥离形成用衬底301及剥离层303。这里示出部分地去除层305的各层的例子。
接着，从所形成的剥离起点将层305与形成用衬底301分离(图14C、图14D)。由此，可以将层305从形成用衬底301转置到形成用衬底321。
例如，从剥离起点利用物理力(用手或夹具进行剥离的处理、或者使辊子转动来进行分离的处理等)将层305与形成用衬底301分离即可。
另外，也可以通过使水等液体浸透到剥离层303与层305的界面来将形成用衬底301与层305分离。通过毛细现象液体渗到剥离层303与层305之间来促进分离。此外，可以抑制剥离时产生的静电给包含在层305中的功能元件带来的不良影响(由于静电而使半导体元件损坏等)。
接着，使用粘合层333将露出的层305与衬底331贴合在一起，并使粘合层333固化(图15A)。
注意，优选在减压气氛下将层305与衬底331贴合在一起。
接着，通过照射激光形成剥离起点(图15B、图15C)。
对固化状态的粘合层333、层325、剥离层323互相重叠的区域照射激光(参照图15B的箭头P2)。去除第一层的一部分，因此可以形成剥离起点(以图15C中的虚线围绕的区域。这里示出部分地去除构成层325的各层的例子)。此时，除了第一层之外，还可以部分地去除剥离层323、粘合层333或包含在层325中的其他层。
优选向设置有剥离层323的形成用衬底321照射激光。
接着，从所形成的剥离起点将层325与形成用衬底321分离(参照图15D)。由此，可以将层305及层325转置到衬底331。
然后，也可以将层325贴合到其他衬底。
使用粘合层343将露出的层325贴合到衬底341，并使粘合层343固化(图16A)。图16A示出预先在衬底341中形成有开口的例子。
这样，被剥离层可以在一对柔性衬底之间被夹持。
然后，如图16B所示，通过切断而去除衬底331和衬底341等的不需要的端部。同时，也可以切断层305及325的端部的一部分。
通过上述方法，可以制造柔性装置。可以将具有上述实施方式所示的结构的被剥离层使用于制造柔性显示装置。
在上述本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，在将分别设置有剥离层及被剥离层的一对形成用衬底贴合在一起之后，通过照射激光形成剥离起点，使被剥离层从剥离层容易剥离。其结果，可以提高剥离工序的成品率。
另外，在预先将分别设置有被剥离层的形成用衬底贴合在一起之后进行剥离，然后可以将构成要制造的装置的衬底贴合到被剥离层。如上所述那样，当被剥离层贴合在一起时，可以将柔性低的形成用衬底相互贴合在一起，因此与将柔性衬底相互贴合在一起时相比，能够提高贴合时的对准精度。
如图17A所示，层305的被剥离的区域351的端部优选位于剥离层303的端部的内侧。由此，能够提高剥离工序的成品率。当存在有多个区域351时，可以如图17B所示那样对每个区域351设置剥离层303，也可以如图17C所示那样在一个剥离层303上设置多个区域351。
以上是对柔性显示装置的制造方法的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，对可包括本发明的一个方式的显示装置的电子设备的例子进行说明。
通过使用本发明的一个方式的显示装置，可以制造电子设备及照明装置。通过使用本发明的一个方式的显示装置，可以制造显示品质高的电子设备及照明装置。通过使用本发明的一个方式的显示装置，可以制造视角特性高的电子设备及照明装置。通过使用本发明的一个方式的显示装置，可以制造功耗低的电子设备及照明装置。另外，通过使用本发明的一个方式的显示装置，可以制造可靠性高的电子设备及照明装置。
作为电子设备，例如可以举出：电视装置；台式或笔记本型个人计算机；用于计算机等的显示器；数码相机；数码摄像机；数码相框；移动电话机；便携式游戏机；便携式信息终端；声音再现装置；弹珠机等大型游戏机等。
可以将本发明的一个方式的电子设备或照明装置沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
此外，本发明的一个方式的电子设备也可以包括二次电池，优选通过非接触电力传送对该二次电池充电。
作为二次电池的例子包括用凝胶状电解质的锂聚合物电池(锂离子聚合物电池)等锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池、有机自由基电池、铅蓄电池、空气二次电池、镍锌电池、银锌电池等。
本发明的一个方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号，可以在显示部上显示图像或数据等。另外，在电子设备包括天线及二次电池时，可以将天线用于非接触电力传送。
本发明的一个方式的电子设备包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本发明的一个方式的电子设备可以具有如下各种功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能。
此外，包括多个显示部的电子设备可以具有在一个显示部主要显示图像信息而在另一个显示部主要显示文本信息的功能，或者具有通过将考虑了视差的图像显示于多个显示部上来显示三维图像的功能等。并且，具有图像接收部的电子设备可以具有如下功能：拍摄静态图像；拍摄动态图像；对所拍摄的图像进行自动或手工校正；将所拍摄的图像存储在记录介质(外部记录介质或内置于电子设备中的记录介质)中；将所拍摄的图像显示在显示部上；等等。另外，本发明的一个方式的电子设备所具有的功能不局限于此，该电子设备可以具有各种功能。
图18A至图18E示出具有弯曲的显示部7000的电子设备的例子。由于显示部7000的显示面弯曲，能够沿着弯曲的显示面进行显示。显示部7000也可以具有柔性。
显示部7000使用本发明的一个方式的显示装置等来形成。通过本发明的一个方式，可以提供一种功耗低、具备弯曲的显示部且可靠性高的电子设备。
图18A和图18B示出移动电话机的例子。图18A所示的移动电话机7100及图18B所示的移动电话机7110都包括外壳7101、显示部7000、操作按钮7103、外部连接端口7104、扬声器7105、麦克风7106等。图18B所示的移动电话机7110还包括照相机7107。
上述各移动电话机在显示部7000中包括触摸传感器。通过用指头或触屏笔等触摸显示部7000可以进行打电话或输入文字等各种操作。
通过操作按钮7103的操作，可以进行电源的ON、OFF工作。此外，切换显示在显示部7000的图像的种类，例如，可以将电子邮件的编写画面切换为主菜单画面。
当在移动电话机内部设置有陀螺仪传感器或加速度传感器等检测装置时，通过判断移动电话机的方向(移动电话机处于水平状态还是垂直状态)，而对显示部7000的屏面显示进行自动切换。此外，屏面显示的切换也可以通过触摸显示部7000、操作操作按钮7103或者使用麦克风7106输入声音来进行。
图18C和图18D示出便携式信息终端的例子。图18C所示的便携式信息终端7200及图18D所示的便携式信息终端7210都包括外壳7201及显示部7000。各便携式信息终端还可以包括操作按钮、外部连接端口、扬声器、麦克风、天线、照相机或电池等。显示部7000具备触摸传感器。通过用指头或触屏笔等接触显示部7000可以进行便携式信息终端的操作。
本实施方式中例示出的便携式信息终端例如具有选自电话机、电子笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种的功能。具体而言，可以将该便携式信息终端用作智能手机。本实施方式中例示出的便携式信息终端例如可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编写、音乐播放、网络通讯、电脑游戏等各种应用程序。
便携式信息终端7200及7210可以将文字及图像信息显示在其多个面上。例如，如图18C、图18D所示，可以将三个操作按钮7202显示在一个面上，而将由矩形表示的信息7203显示在其他的面上。图18C示出在便携式信息终端的上表面显示信息的例子，而图18D示出在便携式信息终端的侧面显示信息的例子。信息也可以显示在便携式信息终端的三个以上的面显示信息。
此外，作为信息的例子，可以举出提示收到SNS(Social Networking Services：社交网络服务)的通知、电子邮件或电话等的显示；电子邮件等的标题或发送者姓名；日期；时间；电量；以及天线接收强度等。或者，也可以在显示信息的位置显示操作按钮或图标等代替信息。
例如，便携式信息终端7200的使用者能够在将便携式信息终端7200放在上衣口袋里的状态下确认其显示(这里是信息7203)。
具体而言，将打来电话的人的电话号码或姓名等显示在能够从便携式信息终端7200的上方看到这些信息的位置。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端7200，由此能够判断是否接电话。
图18E示出电视装置的例子。在电视装置7300中，在外壳7301中组装有显示部7000。在此示出利用支架7303支撑外壳7301的结构。
图18E所示的电视装置7300可以利用外壳7301的操作开关或单独的遥控操作机7311进行操作。另外，也可以在显示部7000中具备触摸传感器，通过用指头等触摸显示部7000可以进行操作。遥控操作机7311也可以设置有显示从该遥控操作机7311输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7311所具备的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的图像进行操作。
注意，电视装置7300设置有接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图18F示出具有弯曲发光部的照明装置的例子。
使用本发明的一个方式的显示装置等制造图18F所示的照明装置所具有的发光部。通过本发明的一个方式，可以提供一种功耗低并具备弯曲的发光部的可靠性高的照明装置。
图18F所示的照明装置7400所具备的发光部7411具有对称地配置弯曲为凸状的两个发光部的结构。因此，光线从照明装置7400向全方位照射。
此外，照明装置7400所具备的各种发光部7411也可以具有柔性。也可以采用使用可塑性构件或可动框架等构件固定发光部7411并按照用途能够随意使发光部7411的发光面弯曲的结构。
照明装置7400包括具备操作开关7403的底座7401以及由底座7401支撑的发光部7411。
虽然在此例示了由底座支撑发光部的照明装置，但是也可以以将具备发光部的外壳固定或吊在天花板上的方式使用照明装置。由于能够在使发光面弯曲的状态下使用照明装置，因此能够使发光面以凹状弯曲而照亮特定区域或者使发光面以凸状弯曲而照亮整个房间。
图19A至图19I示出具有柔性且能够弯曲的显示部7001的便携式信息终端的例子。
通过使用本发明的一个方式的显示装置等，可以制造显示部7001。例如，可以使用能够以0.01mm以上且150mm以下的曲率半径弯曲的显示装置等。另外，显示部7001可以具备触摸传感器，通过用指头等触摸显示部7001可以进行便携式信息终端的操作。通过本发明的一个方式，可以提供一种具备柔性显示部且可靠性高的电子设备。
图19A和图19B是示出便携式信息终端的例子的透视图。便携式信息终端7500包括外壳7501、显示部7001、取出构件7502及操作按钮7503等。
便携式信息终端7500在外壳7501内包括卷成卷筒状的柔性显示部7001。可以利用取出构件7502取出显示部7001。
此外，便携式信息终端7500能够由内置的控制部接收影像信号，且能够将所接收的影像显示于显示部7001。另外，电池内置于便携式信息终端7500。此外，也可以采用外壳7501具备连接连接器的端子部而以有线的方式从外部直接供应影像信号或电力的结构。
此外，可以由操作按钮7503进行电源的ON、OFF工作或显示的影像的切换等。图19A及图19B示出在便携式信息终端7500的侧面配置操作按钮7503的例子，但是不局限于此，也可以在与便携式信息终端7500的显示面(正面)相同的面或背面配置操作按钮7503。
图19B示出处于取出显示部7001的状态下的便携式信息终端7500。在此状态下，可以在显示部7001上显示影像。另外，便携式信息终端7500也可以以使显示部7001的一部分卷成卷筒状的图19A所示的状态以及取出显示部7001的图19B所示的状态进行不同的显示。例如，通过在图19A的状态下使显示部7001的卷成卷筒状的部分成为非显示状态，降低便携式信息终端7500的功耗。
另外，可以在显示部7001的侧部设置用来加固的框架，以便在取出显示部7001时该显示部7001的显示面被固定为平面状。
此外，除了该结构以外，也可以采用在外壳中设置扬声器并使用与影像信号同时接收的音频信号输出声音的结构。
图19C至图19E示出能够折叠的便携式信息终端的例子。图19C示出展开的便携式信息终端7600。图19D示出正在展开或折叠的便携式信息终端7600。图19E示出折叠的便携式信息终端7600。便携式信息终端7600在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域所以显示一览性强。
显示部7001由铰链7602所连接的三个外壳7601来支撑。通过利用铰链7602在两个外壳7601之间折叠，可以将便携式信息终端7600从展开状态变为折叠状态。
图19F及图19G示出能够折叠的便携式信息终端的例子。图19F示出便携式信息终端7650被折叠使得显示部7001在内侧。图19G示出便携式信息终端7650被折叠使得显示部7001在外侧。便携式信息终端7650包括显示部7001及非显示部7651。通过在不使用便携式信息终端7650时，以使显示部7001向内侧的方式折叠，能够抑制显示部7001被弄脏并且受损伤。
图19H示出柔性的便携式信息终端的例子。便携式信息终端7700包括外壳7701及显示部7001。此外，还可以包括被用作输入部的按钮7703a及7703b、被用作音频输出部的扬声器7704a及7704b、外部连接端口7705及麦克风7706等。另外，便携式信息终端7700可以组装有具有柔性的电池7709。电池7709也可以例如与显示部7001重叠。
外壳7701、显示部7001及电池7709具有柔性。因此，可以容易地使便携式信息终端7700弯曲为所希望的形状，并且使便携式信息终端7700扭曲。例如，便携式信息终端7700也可以以使显示部7001位于内侧或外侧的方式折叠而使用。或者，也可以在将便携式信息终端7700卷成卷筒状的状态下使用。如此，由于能够将外壳7701及显示部7001自由变形，所以便携式信息终端7700具有即使掉落或被施加非意图的外力也不容易破损的优点。
由于便携式信息终端7700重量轻，所以可以在各种情况下方便地使用。例如，可以在用夹子等把外壳7701的上部而挂起来的状态或者在用磁铁等将外壳7701固定于墙壁上的状态下使用便携式信息终端7700。
图19I示出手表型便携式信息终端的例子。便携式信息终端7800包括表带7801、显示部7001、输入/输出端子7802及操作按钮7803等。表带7801具有外壳的功能。另外，便携式信息终端7800可以组装有具有柔性的电池7805。电池7805也可以例如与显示部7001或表带7801等重叠。
表带7801、显示部7001及电池7805具有柔性。因此，可以容易使便携式信息终端7800弯曲为所希望的形状。
操作按钮7803除了时间设定之外还可以具有电源开关、无线通信的开关、静音模式的开启及关闭、省电模式的开启及关闭等各种功能。例如，通过利用组装在便携式信息终端7800中的操作系统，还可以自由设定操作按钮7803的功能。
通过用指头等触摸显示于显示部7001的图标7804，可以启动应用程序。
另外，便携式信息终端7800可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，可以进行免提通话。
此外，便携式信息终端7800也可以包括输入/输出端子7802。当包括输入/输出端子7802时，便携式信息终端7800可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。另外，也可以通过输入/输出端子7802进行充电。另外，在本实施方式中例示出的便携式信息终端的充电工作也可以利用非接触电力传送进行，而不通过输入/输出端子7802。
图20A为汽车7900的外观图。图20B示出汽车7900的驾驶座位。汽车7900包括车体7901、车轮7902、挡风玻璃7903、灯7904、雾灯7905等。
本发明的一个方式的显示装置可用于汽车7900的显示部等。例如，本发明的一个方式的显示装置可以用于图20B所示的显示部7910至7917中。
显示部7910和显示部7911是设置在汽车的挡风玻璃上。通过使用具有透光性的导电材料来制造显示装置中的电极，可以使本发明的一个方式的显示装置成为能看到对面的所谓的透明式显示装置。这种透视式显示装置在驾驶汽车7900时不会成为驾驶员的视野的障碍。因此，可以将本发明的一个方式的显示装置设置在汽车7900的挡风玻璃上。另外，当在显示装置中设置晶体管等时，优选采用诸如使用有机半导体材料的有机晶体管或使用氧化物半导体的晶体管等具有透光性的晶体管。
显示部7912设置在立柱部分。显示部7913设置在仪表盘部分。例如，通过将来自设置在车体的成像部的影像显示在显示部7912，可以补充被立柱遮挡的视野。与此同样，显示部7913可以补充被仪表盘遮挡的视野，显示部7914可以补充被车门遮挡的视野。也就是说，通过显示来自设置在汽车外侧的成像部的影像，可以补充死角，从而可以提高安全性。另外，通过显示影像以补充驾驶员看不到的部分，有可能是得驾驶员容易且舒适地确认安全。
另外，显示部7917设置在方向盘。显示部7915、显示部7916或显示部7917可以显示导航信息、速度表、转速计、行驶距离、加油量、排档状态、空调的设定以及其他各种信息。另外，使用者可以适当地改变显示部上的显示内容及布局等的显示。另外，显示部7910至7914也可以显示上述信息。
显示部7910至7917也可以用作照明装置。
包括本发明的一个方式的显示装置的显示部可以具有平面。在此情况下，本发明的一个方式的显示装置并不一定需要具有曲面及柔性。
图20C和图20D示出数字标牌(Digital Signage)的例子。数字标牌都包括外壳8000、显示部8001及扬声器8003等。另外，数字标牌都可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器以及麦克风等。
图20D示出设置于圆柱状柱子上的数字标牌。
较大的显示部8001可以一次提供更多的信息。另外，较大的显示部8001吸引更多的注意，因此被期待例如提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部8001，不仅可以在显示部8001上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。另外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
图20E所示的便携式游戏机包括外壳8101、外壳8102、显示部8103、显示部8104、麦克风8105、扬声器8106、操作键8107以及触屏笔8108等。
图20E所示的便携式游戏机包括两个显示部8103及8104。另外，本发明的一个方式的电子设备所包括的显示部的数量不局限于两个，只要至少一个显示部包括本发明的一个方式的显示装置，就可以为一个或三个以上的显示部。
图20F示出笔记本型个人计算机，其中包括外壳8111、显示部8112、键盘8113以及指向装置8114等。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8112。
图21A是安装有取景器8500的照相机8400的外观图。
照相机8400包括外壳8401、显示部8402、操作按钮8403、快门按钮8404等。另外，照相机8400安装有可装卸的透镜8406。
虽然在此照相机8400的透镜8406从外壳8401可拆卸下而交换，但是透镜8406也可以迁入于外壳中。
通过按下快门按钮8404，照相机8400可以进行成像。另外，显示部8402被用作触摸面板，也可以当触摸显示部8402时进行成像。
照相机8400的外壳8401包括具有电极的嵌入器，并且可以与取景器8500、闪光灯装置等连接。
取景器8500包括外壳8501、显示部8502以及按钮8503等。
外壳8501包括嵌合到照相机8400的嵌入器的嵌入器，可以将取景器8500安装到照相机8400。该嵌入器包括电极，可以将从照相机8400经过该电极接收的动态图像等显示到显示部8502上。
按钮8503被用作电源按钮。通过利用按钮8503，可以切换显示部8502的显示或非显示。
本发明的一个方式的显示装置可以用于照相机8400的显示部8402及取景器8500的显示部8502。
虽然，在图21A中，照相机8400与取景器8500是分开且可拆卸的电子设备，但是也可以在照相机8400的外壳8401中内置有具备本发明的一个方式的显示装置的取景器。
此外，图21B是头戴显示器8200的外观。
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。另外，在安装部8201中内置有电池8206。
通过电缆8205，将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等，能够将所接收的图像数据等的图像信息显示到显示部8204上。另外，通过利用设置在主体8203中的照相机捕捉使用者的眼球及眼睑的动作，并根据该信息算出使用者的视点的坐标，可以利用使用者的视点作为输入部。
另外，也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极。主体8203也可以具有通过检测根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流，识别使用者的视点的功能。此外，主体8203可以具有通过检测流过该电极的电流来监视使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器或加速度传感器那样的各种传感器，由此可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能。另外，主体8203也可以检测使用者的头部的动作等，并与使用者的头部的动作等同步地使显示在显示部8204上的图像移动。
可以对显示部8204适用本发明的一个方式的显示装置。
图21C和图21D是头戴显示器8300的外观。
头戴显示器8300包括外壳8301、两个显示部8302、操作按钮8303以及带状固定工具8304。
头戴显示器8300具有上述头戴显示器8200的功能并具备两个显示部。
由于包括两个显示部8302，因此使用者的眼睛看到不同的显示部。由此，即使在用视差进行3D显示等的情况下，也可以显示高清晰的图像。另外，显示部8302成大概以使用者的眼睛为中心弯曲成圆弧状。由此，可以使从使用者的眼睛到显示部的显示面的距离为一定，所以使用者可以看到更自然的图像。由于使用者的眼睛位于显示部的显示面的法线方向上，因此在来自显示部的光的亮度或色度根据看显示部的角度而变化的情况下，实质上也可以忽略其影响，所以可以显示更有现实感的影像。
操作按钮8303具有电源按钮等的功能。另外，也可以包括操作按钮8303以外的按钮。
另外，如图21E所示，可以在显示部8302与使用者的眼睛之间设置透镜8305。使用者可以用透镜8305看放大了的显示部8302上的影像，因此逼真感得到提高。此时，如图21E所示，也可以设置为了目镜调焦改变透镜的位置的刻度盘8306。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。因为本发明的一个方式的显示装置具有极高的分辨率，所以即使如图21E那样地使用透镜8305放大图像，也可以不使使用者看到像素而可以显示更逼真的图像。
图22A至图22C示出包括一个显示部8302的例子。通过采用这种结构，可以减少构件个数。
显示部8302在左右两个区域分别并排显示右眼用图像和左眼用图像这两个图像。由此可以显示利用两眼视差的立体动态图像。
另外，也可以在显示部8302的整个区域显示可用两个眼睛看的一个图像。由此，可以显示跨视野的两端的全景动态图像，因此更接近现实。
另外，如图22C所示，也可以设置透镜8305。可以在显示部8302上并排显示两个图像，也可以在显示部8302上显示一个图像且用两个眼睛通过透镜8305看到一个图像。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
实施例
对本发明的一个方式的显示装置的各布线的充放电所需要的时间等进行计算。图26A是在计算中使用的显示装置的方框图。图26B是与俯视图相对应的所制造的像素的电路图。
图26A所示的显示装置的方框图示出具有65英寸的所谓8K面板，该面板包括由以条纹排列的RGBW(红绿蓝白)的子像素构成的7680×4320个像素(PIX)。通过Gate on array(GOA)技术，配置在两边的扫描线驱动电路(栅极驱动器)被制造，并且，向像素(PIX)输出扫描信号。信号线驱动电路(源极驱动器)设置在外部。
图26B是图26A所示的像素(PIX)的电路图。图26B所示的电路图的结构相当于图7A中的电容元件C2的配置被改变的结构。
在图26B中的结构中，如图7A中的晶体管M4，第一栅电极与第二栅电极不连接。由于该结构，与栅电极彼此连接的情况相比，可以将扫描线GL与晶体管M4之间的栅极电容只在扫描线GL与第一栅电极之间形成的。
图27是与图26B对应的像素(PIX)的俯视图。图27所示的像素包括RGBW的4个子像素。注意，对应于电路图的结构附有相同的符号。通过利用图26A、图26B及图27所示的各结构估计扫描线和信号线等各布线的充放电所需要的时间。在估计充放电所需要的时间时，使用SILVACO公司的软件“SmartSpice”进行各种计算。此外，像素尺寸为188μm×188μm，晶体管M4具有4μm的沟道长度L和4μm的沟道宽度W，晶体管M5具有6μm的沟道长度L和6μm的沟道宽度W。
表1示出计算结果。在表1中，“栅极下降时间”表示直到扫描线的信号下降的时间，“信号线充电时间(＞95％)”表示信号线充电至95％时所需要的时间，“总计”表示栅极下降时间和信号线充电时间的总计，“一个水平扫描期间”表示一个水平扫描期间。
表1
如表1所示，扫描线及信号线的充放电时间在一个水平扫描期间内。这意味着与扫描线连接的晶体管的栅极电容小的本发明的一个方式的显示装置适用于8K面板。
附图标记说明
GL：扫描线；SL：信号线；VO：布线；ANODE：电流供应线；M1：晶体管；M2：晶体管；M3：晶体管；C1：电容元件；EL：发光元件；CATHODE：公共布线；100：晶体管；102：衬底；104：绝缘层；106：导电层；108：氧化物半导体层；110：绝缘层；112：氧化物半导体层；116：绝缘层；108i：沟道区域；108s：源区域；108d：漏区域；141a：开口；141b：开口；120a：导电层；120b：导电层；151：导电层；152：导电层；153：绝缘层；161：氧化物半导体层；162：氧化物半导体层；163：氧化物半导体层；164：绝缘层；171：氧化物半导体层；172：氧化物半导体层；173：氧化物半导体层；174：绝缘层；181：导电层；182：导电层；183：导电层；184：导电层；185：导电层；186：绝缘层；187：绝缘层；190：开口；191：导电层；192：导电层；193：绝缘层；198：发光层；199：隔壁层；10：显示装置；11：像素部；12：扫描线驱动电路；13：信号线驱动电路；15：端子；16a：布线；16b：布线；22：区域；24：区域；M4：晶体管；M5：晶体管；M6：晶体管；M7：晶体管；M8：晶体管；M9：晶体管；M10：晶体管；M11：晶体管；C2：电容元件；C3：电容元件；C4：电容元件；C5：电容元件；GL1：扫描线；GL2：扫描线；GL3：扫描线；GL4：扫描线；V1：布线；V2：布线；201：衬底；202：衬底；211：绝缘层；212：绝缘层；213：绝缘层；214：绝缘层；215：间隔物；216：绝缘层；217：绝缘层；218：绝缘层；220：粘合层；221：绝缘层；222：EL层；223：电极；224：光学调整层；225：像素电极；230a：结构物；230b：结构物；231：遮光层；232：着色层；242：FOP；243：连接层；250：空间；251：晶体管；252：晶体管；253：电容元件；254：发光元件；255：晶体管；260：密封剂；261：粘合层；262：粘合层；271：半导体层；272：导电层；273：导电层；274：导电层；275：导电层；276：绝缘层；291：导电层；292：导电层；293：导电层；294：绝缘层；295：粘合层；296：衬底；297：FOP；298：连接层；299：端子部；301：形成用衬底；303：剥离层；305：被剥离层；307：粘合层；321：形成用衬底；323：剥离层；325：被剥离层；331：衬底；333：粘合层；341：衬底；343：粘合层；351：区域；7000：显示部；7001：显示部；7100：移动电话机；7101：外壳；7103：操作按钮；7104：外部连接端口；7105：扬声器；7106：麦克风；7107：照相机；7110：移动电话机；7200：便携式信息终端；7201：外壳；7202：操作按钮；7203：信息；7210：便携式信息终端；7300：电视装置；7301：外壳；7303：支架；7311：遥控操作机；7400：照明装置；7401：底座；7403：操作开关；7411：发光部；7500：便携式信息终端；7501：外壳；7502：取出构件；7503：操作按钮；7600：便携式信息终端；7601：外壳；7602：铰链；7650：便携式信息终端；7651：非显示部；7700：便携式信息终端；7701：外壳；7703a：按钮；7703b：按钮；7704a：扬声器；7704b：扬声器；7705：外部连接端口；7706：麦克风；7709：电池；7800：便携式信息终端；7801：表带；7802：输入-输出端子；7803：操作按钮；7804：图标；7805：电池；7900：汽车；7901：车体；7902：车轮；7903：挡风玻璃；7904：灯；7905：雾灯；7910：显示部；7911：显示部；7912：显示部；7913：显示部；7914：显示部；7915：显示部；7916：显示部；7917：显示部；8000：外壳；8001：显示部；8003：扬声器；8101：外壳；8102：外壳；8103：显示部；8104：显示部；8105：麦克风；8106：扬声器；8107：操作键；8108：触屏笔；8111：外壳；8112：显示部；8113：键盘；8114：指向装置；8200：头戴显示器；8201：安装部；8202：透镜；8203：主体；8204：显示部；8205：电缆；8206：电池；8300：头戴显示器；8301：外壳；8302：显示部；8303：操作按钮；8304：固定工具；8305：透镜；8306：刻度盘；8400：照相机；8401：外壳；8402：显示部；8403：操作按钮；8404：快门按钮；8406：透镜；8500：取景器；8501：外壳；8502：显示部；8503：按钮
本申请基于2015年12月28日提交到日本专利局的日本专利申请No.2015-256583及2016年11月9日提交到日本专利局的日本专利申请No.2016-218998，通过引用将其完整内容并入在此。

Claims (24)

1.一种显示装置，包括：
第一晶体管；
第二晶体管；
第一布线；以及
第二布线，
其中，所述第一晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第一半导体层，
所述第二晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第二半导体层，
所述第一布线传送控制所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通状态的信号，
所述第二布线传送恒定电压，
所述第一晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第二晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第一晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第二晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第一半导体层及所述第二半导体层包含氧化物半导体，
所述第一晶体管的所述第一栅电极及所述第二晶体管的所述第一栅电极包含金属材料，
并且，所述第一晶体管的所述第二栅电极及所述第二晶体管的所述第二栅电极包含金属氧化物材料。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。
3.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包括具有c轴取向性的结晶部。
4.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述金属氧化物材料包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)，
并且，所述金属氧化物材料具有比所述氧化物半导体高的载流子密度。
5.一种显示模块，包括：
权利要求1所述的显示装置；以及
触摸传感器。
6.一种电子设备，包括：
权利要求5所述的显示模块；以及
操作按钮或电池。
7.一种显示装置，包括：
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
第一布线；以及
第二布线，
其中，所述第一晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第一半导体层，
所述第二晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第二半导体层，
所述第三晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第三半导体层，
所述第一布线传送控制所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通状态的信号，
所述第二布线传送恒定电压，
所述第一晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第二晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第一晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第二晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第三晶体管的所述第一栅电极与所述第三晶体管的所述第二栅电极彼此电连接，
所述第一半导体层、所述第二半导体层及所述第三半导体层包含氧化物半导体，
所述第一晶体管的所述第一栅电极、所述第二晶体管的所述第一栅电极及所述第三晶体管的所述第一栅电极包含金属材料，
并且，所述第一晶体管的所述第二栅电极、所述第二晶体管的所述第二栅电极及所述第三晶体管的所述第二栅电极包含金属氧化物材料。
8.根据权利要求7所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。
9.根据权利要求7所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包括具有c轴取向性的结晶部。
10.根据权利要求7所述的显示装置，
其中，所述金属氧化物材料包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)，
并且，所述金属氧化物材料具有比所述氧化物半导体高的载流子密度。
11.一种显示模块，包括：
权利要求7所述的显示装置；以及
触摸传感器。
12.一种电子设备，包括：
权利要求11所述的显示模块；以及
操作按钮或电池。
13.一种显示装置，包括：
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
电容元件；
发光元件；
第一布线；以及
第二布线，
其中，所述第一晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第一半导体层，
所述第二晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第二半导体层，
所述第三晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第三半导体层，
所述第一布线传送控制所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通状态的信号，
所述第二布线传送恒定电压，
所述第一晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第二晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第一晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第二晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第一晶体管的源极和漏极中的一个与所述第三晶体管的所述第一栅电极、所述电容元件的一个电极及所述第三晶体管的所述第二栅电极电连接，
所述第二晶体管的源极和漏极中的一个与所述第三晶体管的源极和漏极中的一个、所述电容元件的另一个电极及所述发光元件的一个电极电连接，
所述第一半导体层、所述第二半导体层及所述第三半导体层包含氧化物半导体，
所述第一晶体管的所述第一栅电极、所述第二晶体管的所述第一栅电极及所述第三晶体管的所述第一栅电极包含金属材料，
并且，所述第一晶体管的所述第二栅电极、所述第二晶体管的所述第二栅电极及所述第三晶体管的所述第二栅电极包含金属氧化物材料。
14.根据权利要求13所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。
15.根据权利要求13所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包括具有c轴取向性的结晶部。
16.根据权利要求13所述的显示装置，
其中，所述金属氧化物材料包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)，
并且，所述金属氧化物材料具有比所述氧化物半导体高的载流子密度。
17.一种显示模块，包括：
权利要求13所述的显示装置；以及
触摸传感器。
18.一种电子设备，包括：
权利要求17所述的显示模块；以及
操作按钮或电池。
19.一种显示装置，包括：
与第一布线及第二布线电连接的像素，
其中，所述像素包括：
第一晶体管；以及
第二晶体管；
所述第一晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第一半导体层，
所述第二晶体管包括：
第一栅电极；
第二栅电极；以及
第二半导体层，
所述第一布线传送控制所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通状态的信号，
所述第二布线传送恒定电压，
所述第一晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第二晶体管的所述第一栅电极与所述第一布线电连接，
所述第一晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第二晶体管的所述第二栅电极与所述第二布线电连接，
所述第一半导体层及所述第二半导体层包含氧化物半导体，
所述第一晶体管的所述第一栅电极及所述第二晶体管的所述第一栅电极包含金属材料，
并且，所述第一晶体管的所述第二栅电极及所述第二晶体管的所述第二栅电极包含金属氧化物材料。
20.根据权利要求19所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。
21.根据权利要求19所述的显示装置，
其中，所述氧化物半导体包括具有c轴取向性的结晶部。
22.根据权利要求19所述的显示装置，
其中，所述金属氧化物材料包含氧、In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)，
并且，所述金属氧化物材料具有比所述氧化物半导体高的载流子密度。
23.一种显示模块，包括：
权利要求19所述的显示装置；以及
触摸传感器。
24.一种电子设备，包括：
权利要求23所述的显示模块；以及
操作按钮或电池。
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