CN113785346A - 显示装置 - Google Patents

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CN113785346A
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insulator
conductor
layer
transistor
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中川贵史
池田隆之
小林英智
宍户英明
胜井秀一
木村清贵
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

提供一种被窄边框化了的显示装置。显示装置包括彼此重叠的第一层、第二层以及第三层，第一层包括栅极驱动电路及数据驱动电路，第二层包括解复用电路，第三层包括显示部，在显示部中像素排列为矩阵形状，解复用电路的输入端子与数据驱动电路电连接，解复用电路的输出端子与像素电连接，栅极驱动电路及数据驱动电路包括与像素重叠的区域，栅极驱动电路及数据驱动电路不明确地分开而具有彼此重叠的区域，并且栅极驱动电路及数据驱动电路的个数可以都为五个以上。

Description

显示装置
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。
背景技术
作为可用于晶体管的半导体材料，使用金属氧化物的氧化物半导体受到瞩目。例如，专利文献1公开了如下半导体装置：层叠有多个氧化物半导体层，在该多个氧化物半导体层中，被用作沟道的氧化物半导体层包含铟及镓，并且铟的含量比高于镓的含量比，使得场效应迁移率(有时简称为迁移率或μFE)得到提高的半导体装置。
由于能够用于半导体层的金属氧化物可以利用溅射法等形成，所以可以用于构成大型显示装置的晶体管的半导体层。此外，因为可以将使用多晶硅或非晶硅的晶体管的生产设备的一部分改良而利用，所以还可以抑制设备投资。此外，与使用非晶硅的晶体管相比，使用金属氧化物的晶体管具有高场效应迁移率，所以可以实现设置有驱动器电路的高功能的显示装置。
此外，作为用来增强现实(AR：Augmented Reality)或虚拟现实(VR：VirtualReality)的显示装置，可穿戴型显示装置、固定式显示装置逐渐普及。作为可穿戴型显示装置，例如，有头戴显示器(HMD：Head Mounted Display)或眼镜型显示装置等。作为固定式显示装置，例如，有平视显示器(HUD：Head-Up Display)等。
再者，在作为具有摄像装置的电子设备的数码相机等中设置有用来在拍摄前确认待拍图像的取景器，该取景器使用电子取景器。在该电子取景器中设置有显示部，可以将由摄像装置拍摄的图像作为图像显示在该显示部上。例如，专利文献2公开了能够从图像中心部到图像边缘部连续得到良好的可见度的电子取景器。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-7399号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2012-42569号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如头戴显示器(HMD)等显示面离使用者近的显示装置有如下问题：使用者更易于看到像素而可能感到很强的颗粒感，有时会减弱AR或VR的沉浸感或临场感。此外，与光学取景器同样，电子取景器包括目镜部，使用者眼睛接近目镜部来确认到显示在电子取景器的显示部上的图像。因此，电子取景器的显示部离使用者近。由此，使用者易于看到设置在显示部中的像素而可能感到很强的颗粒感。鉴于此，作为HMD及电子取景器，需求具备精细的像素的显示装置。例如，像素密度优选为1000ppi以上，更优选为2000ppi以上，进一步优选为5000ppi以上。此外，例如设置在电子取景器中的显示装置优选能够显示4K(像素数为3840×2160)、5K(像素数为5120×2880)或更高清晰的图像。
另一方面，在像素密度高的情况下，需要以高密度集成设置如数据驱动电路等驱动电路中的晶体管等。但是，因为高密度集成化达到极限等，所以相对于显示部的面积的数据驱动电路的占有面积有可能增大。这会导致作为没有显示部的区域的边框增大。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种被窄边框化了的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种小型显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种布局自由度高的的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种像素密度高的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高清晰度图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高质量图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示富有临场感的图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高亮度图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种以高速工作的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括上述显示装置的电子设备。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外，上述以外的目的是可以从说明书、附图、权利要求书等的记载衍生出来的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置，该显示装置包括彼此重叠的第一层、第二层以及第三层，第一层包括栅极驱动电路及数据驱动电路，第二层包括解复用电路，第三层包括显示部，在显示部中像素排列为矩阵形状，解复用电路的输入端子与数据驱动电路电连接，解复用电路的输出端子与像素电连接，栅极驱动电路包括与像素重叠的区域，数据驱动电路包括与像素重叠的区域，并且栅极驱动电路包括与数据驱动电路重叠的区域。
此外，在上述方式中，解复用电路也可以包括与像素重叠的区域。
此外，在上述方式中，显示装置还可以包括D/A转换电路，该D/A转换电路可以包括电位生成电路及传输晶体管逻辑电路，电位生成电路可以设置在数据驱动电路的外部，传输晶体管逻辑电路可以设置在数据驱动电路中，设置在D/A转换电路中的传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在显示部中的像素的列数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于传输晶体管逻辑电路的个数，电位生成电路可以具有生成不同水平的多个电位的功能，并且传输晶体管逻辑电路可以具有接收图像数据并基于该图像数据的数字值输出电位生成电路所生成的多个电位中的任一个的功能。
此外，在上述方式中，传输晶体管逻辑电路的个数也可以为像素的列数的两分之一以下。
此外，在上述方式中，像素也可以包括在沟道形成区中含有金属氧化物的晶体管，该金属氧化物也可以包含In、元素M(M是Al、Ga、Y或Sn)以及Zn。
此外，本发明的一个方式是一种显示装置，该显示装置包括彼此重叠的第一层、第二层以及第三层，第一层包括栅极驱动电路、第一数据驱动电路、第二数据驱动电路、第三数据驱动电路、第四数据驱动电路以及第五数据驱动电路，第二层包括第一解复用电路、第二解复用电路、第三解复用电路、第四解复用电路以及第五解复用电路，第三层包括第一显示部、第二显示部、第三显示部、第四显示部以及第五显示部，在第一显示部中第一像素排列为矩阵形状，在第二显示部中第二像素排列为矩阵形状，在第三显示部中第三像素排列为矩阵形状，在第四显示部中第四像素排列为矩阵形状，在第五显示部中第五像素排列为矩阵形状，第一解复用电路的输入端子与第一数据驱动电路电连接，第二解复用电路的输入端子与第二数据驱动电路电连接，第三解复用电路的输入端子与第三数据驱动电路电连接，第四解复用电路的输入端子与第四数据驱动电路电连接，第五解复用电路的输入端子与第五数据驱动电路电连接，第一解复用电路的输出端子与第一像素电连接，第二解复用电路的输出端子与第二像素电连接，第三解复用电路的输出端子与第三像素电连接，第四解复用电路的输出端子与第四像素电连接，第五解复用电路的输出端子与第五像素电连接，栅极驱动电路包括与第一像素重叠的区域，第一数据驱动电路包括与第一像素重叠的区域，第二数据驱动电路包括与第二像素重叠的区域，第三数据驱动电路包括与第三像素重叠的区域，第四数据驱动电路包括与第四像素重叠的区域，第五数据驱动电路包括与第五像素重叠的区域，并且栅极驱动电路包括与第一数据驱动电路重叠的区域。
此外，在上述方式中，第一解复用电路可以包括与第一像素重叠的区域，第二解复用电路可以包括与第二像素重叠的区域，第三解复用电路可以包括与第三像素重叠的区域，第四解复用电路可以包括与第四像素重叠的区域，第五解复用电路可以包括与第五像素重叠的区域。
此外，在上述方式中，显示装置还可以包括D/A转换电路，该D/A转换电路可以包括电位生成电路、第一传输晶体管逻辑电路、第二传输晶体管逻辑电路、第三传输晶体管逻辑电路、第四传输晶体管逻辑电路以及第五传输晶体管逻辑电路，电位生成电路可以设置在第一至第五数据驱动电路的外部，第一传输晶体管逻辑电路可以设置在第一数据驱动电路中，第二传输晶体管逻辑电路可以设置在第二数据驱动电路中，第三传输晶体管逻辑电路可以设置在第三数据驱动电路中，第四传输晶体管逻辑电路可以设置在第四数据驱动电路中，第五传输晶体管逻辑电路可以设置在第五数据驱动电路中，设置在D/A转换电路中的第一传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在第一显示部中的第一像素的列数，设置在D/A转换电路中的第二传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在第二显示部中的第二像素的列数，设置在D/A转换电路中的第三传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在第三显示部中的第三像素的列数，设置在D/A转换电路中的第四传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在第四显示部中的第四像素的列数，设置在D/A转换电路中的第五传输晶体管逻辑电路的个数可以小于设置在第五显示部中的第五像素的列数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于第一传输晶体管逻辑电路的个数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于第二传输晶体管逻辑电路的个数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于第三传输晶体管逻辑电路的个数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于第四传输晶体管逻辑电路的个数，设置在D/A转换电路中的电位生成电路的个数可以小于第五传输晶体管逻辑电路的个数，电位生成电路可以具有生成不同水平的多个电位的功能，并且第一至第五传输晶体管逻辑电路可以具有接收图像数据并基于该图像数据的数字值输出电位生成电路所生成的多个电位中的任一个的功能。
此外，在上述方式中，第一传输晶体管逻辑电路的个数可以为第一像素的列数的两分之一以下，第二传输晶体管逻辑电路的个数可以为第二像素的列数的两分之一以下，第三传输晶体管逻辑电路的个数可以为第三像素的列数的两分之一以下，第四传输晶体管逻辑电路的个数可以为第四像素的列数的两分之一以下，第五传输晶体管逻辑电路的个数可以为第五像素的列数的两分之一以下。
此外，在上述方式中，第一至第五像素也可以包括在沟道形成区中含有金属氧化物的晶体管，该金属氧化物也可以包含In、元素M(M是Al、Ga、Y或Sn)以及Zn。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种被窄边框化了的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种小型显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种布局自由度高的的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种像素密度高的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够显示高清晰度图像的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够显示高质量图像的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够显示富有临场感的图像的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种能够显示高亮度图像的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种以高速工作的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种低功耗的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种廉价的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种上述显示装置的工作方法。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种包括上述显示装置的电子设备。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，上述以外的效果是可以从说明书、附图、权利要求书等的记载衍生出来的。
附图简要说明
图1A是示出显示装置的结构实例的方框图，图1B是示出显示装置的结构实例的示意图。
图2是示出显示装置的结构实例的方框图。
图3是示出显示装置的结构实例的方框图。
图4A至图4C是示出像素的结构实例的电路图。
图5是示出显示装置的工作方法的一个例子的时序图。
图6是示出显示装置的结构实例的方框图。
图7是示出显示装置的结构实例的方框图。
图8是示出显示装置的结构实例的方框图。
图9是示出显示装置的结构实例的方框图。
图10是示出显示装置的结构实例的方框图。
图11是示出显示装置的结构实例的方框图。
图12是示出显示装置的结构实例的方框图。
图13是示出D/A转换电路的结构实例的电路图。
图14是示出栅极驱动电路的结构实例的方框图。
图15A是示出寄存电路的结构实例的方框图，图15B是示出寄存电路的结构实例的电路图。
图16是示出栅极驱动电路及数据驱动电路的配置的示意图。
图17是示出栅极驱动电路及数据驱动电路的结构实例的俯视图。
图18是示出显示装置的结构实例的截面图。
图19是示出显示装置的结构实例的截面图。
图20是示出显示装置的结构实例的截面图。
图21是示出显示装置的结构实例的截面图。
图22是示出显示装置的结构实例的截面图。
图23是示出显示装置的结构实例的截面图。
图24A及图24B是示出像素的结构实例的俯视图。
图25是示出像素的结构实例的俯视图。
图26是示出像素的结构实例的截面图。
图27A至图27E是示出发光元件的结构实例的图。
图28A是示出晶体管的结构实例的俯视图，图28B及图28C是示出晶体管的结构实例的截面图。
图29A是示出晶体管的结构实例的俯视图，图29B及图29C是示出晶体管的结构实例的截面图。
图30A是示出晶体管的结构实例的俯视图，图30B及图30C是示出晶体管的结构实例的截面图。
图31A是说明IGZO的结晶结构的分类的图，图31B是说明CAAC-IGZO膜的XRD谱的图，并且图31C是说明CAAC-IGZO膜的纳米束电子衍射图案的图。
图32A至图32E是示出电子设备的例子的透视图。
图33A至图33G是示出电子设备的例子的透视图。
实施发明的方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，实施方式可以以多个不同方式来实施，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，就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，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、区域。
在本说明书中使用的“第一”、“第二”、“第三”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。
在本说明书中，为了方便起见，使用“上”、“下”等表示配置的词句以参照附图说明构成要素的位置关系。此外，构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于说明书中所说明的词句，根据情况可以适当地换词句。
此外，在本说明书等中，在晶体管的极性或电路工作中的电流方向变化等的情况等下，晶体管所包括的源极及漏极的功能有时相互调换。因此，“源极”和“漏极”的词语可以相互调换。
此外，在本说明书等中，“电极”、“布线”、“端子”等的词句不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。此外，例如，有时将“端子”用作“布线”或“电极”的一部分，反之亦然。再者，“端子”的词句包括多个“电极”、“布线”、“端子”等被形成为一体的情况等。因此，例如，“电极”可以为“布线”或“端子”的一部分，例如，“端子”可以为“布线”或“电极”的一部分。此外，“电极”、“布线”、“端子”等的词句有时置换为“区域”等的词句。
此外，在本说明书等中，“电阻器”的电阻值有时取决于布线的长度。此外，电阻值有时通过连接到具有与用于布线的导电体不同的电阻率的导电体而决定。此外，电阻值有时通过对半导体掺杂杂质而决定。
在本说明书等中，“电连接”包括直接连接的情况及通过“具有某种电作用的元件”连接的情况。在此，“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接对象间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。因此，即便记载为“电连接”，在实际电路中有时存在没有物理连接的部分而只是布线延伸的情况。此外，即便记载为“直接连接”，有时存在不同导电体通过接触体连接的情况。此外，作为布线，不同导电体有时包含一个以上的同一元素或者有时包含不同元素。
此外，在本说明书等中，可以将“膜”和“层”的词句相互调换。例如，有时可以将“导电层”、“绝缘层”等的词句换为“导电膜”、“绝缘膜”。
此外，在本说明书等中，在没有特别的说明的情况下，关态电流(off-statecurrent)是指晶体管处于关闭状态(也称为非导通状态、遮断状态)时的漏极电流。在没有特别的说明的情况下，在n沟道晶体管中，关闭状态是指栅极与源极间的电压Vgs低于阈值电压Vth(p沟道型晶体管中Vgs高于Vth)的状态。
在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示大小、层的厚度或区域。因此，本发明并不一定限定于上述尺寸。此外，在附图中，示意性地示出理想的例子，因此本发明不局限于附图所示的形状或数值等。例如，在实际的制造工序中，有时由于蚀刻等处理而层或抗蚀剂掩模等非意图性地被减薄，但是为了便于理解有时省略图示。此外，在附图中，有时在不同的附图之间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及材料等的部分，而省略其重复说明。此外，当表示具有相同功能及材料等的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
在本说明书等中，金属氧化物是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(也简称为OS)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的活性层的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之，可以将OS晶体管称为包含氧化物或氧化物半导体的晶体管。
(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。
本发明的一个方式涉及层叠有第一层、第二层及第三层的显示装置。第一层包括栅极驱动电路及数据驱动电路，第二层包括解复用电路，并且第三层包括显示部。在显示部中，像素排列为矩阵形状。栅极驱动电路及数据驱动电路具有与显示部重叠的区域。由此，可以实现本发明的一个方式的显示装置的窄边框化及小型化。
此外，栅极驱动电路及数据驱动电路不明确地分开而具有彼此重叠的区域。由此，与没有该区域的情况相比，可以进一步实现显示装置的窄边框化及小型化。
在此，在栅极驱动电路及数据驱动电路不与显示部重叠的情况下，例如，将栅极驱动电路及数据驱动电路设置在显示部的外围部。在此情况下，从数据驱动电路的设置位置等的角度来看，难以设置多于两行两列的显示部。另一方面，在本发明的一个方式的显示装置中，通过在与设置有显示部的层不同的层中设置栅极驱动电路及数据驱动电路，可以使它们具有与显示部重叠的区域，由此可以设置多于两行两列的显示部。也就是说，可以将五个以上的栅极驱动电路及数据驱动电路分别设置在本发明的一个方式的显示装置中。
如上所述，借助于具有与显示部重叠的区域的栅极驱动电路及数据驱动电路，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，显示装置例如能够以更高速度工作。由此，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，可以进一步提高本发明的一个方式的显示装置的像素密度。例如，可以将本发明的一个方式的显示装置的像素密度设定为1000ppi以上、2000ppi以上或5000ppi以上。因此，本发明的一个方式的显示装置能够显示高清晰图像。
在此，在本发明的一个方式的显示装置的像素密度高的情况下，需要以高密度集成设置如数据驱动电路等驱动电路中的晶体管等。但是，因为高密度集成化达到极限等，所以相对于显示部的面积的数据驱动电路的占有面积有可能增大。这会导致数据驱动电路的与显示部不重叠的部分的面积增加及作为没有显示部的区域的边框增大。
另一方面，如上所述，本发明的一个方式的显示装置的第二层中设置有解复用电路。解复用电路的输入端子与数据驱动电路电连接，而解复用电路的输出端子与像素电连接。具体而言，在解复用电路具有用作输出端子的第一输出端子及第二输出端子的情况下，第一输出端子及第二输出端子分别与不同列的像素电连接。由此，解复用电路可以具有切换数据驱动电路所生成的图像数据的供应对象的功能。由此，可以简化数据驱动电路的结构。具体而言，可以减少数据驱动电路含有的晶体管等元件的个数。由此，可以减少数据驱动电路的占有面积。因此，可以减少数据驱动电路的与显示部不重叠的部分的面积。由此，可以实现本发明的一个方式的显示装置的窄边框化。
如上所述，解复用电路既不设置在设置有数据驱动电路的层中也不设置在设置有显示部的层中。由此，可以在提高布局自由度的同时设置具有与显示部重叠的区域的解复用电路。因此，与解复用电路例如设置在与数据驱动电路相同的层中的情况相比，可以进一步实现本发明的一个方式的显示装置的窄边框化及小型化。
<显示装置10的结构实例1>
图1A是示出作为本发明的一个方式的显示装置的显示装置10的结构实例的方框图。显示装置10包括栅极驱动电路21、数据驱动电路22及电路40。此外，显示装置10包括像素34排列为m行n列(m、n为1以上的整数)的矩阵形状的显示部33。此外，显示装置10还包括解复用电路81。
在本说明书等中，在使用同一符号表示多个要素时，尤其在需要区分它们时，有时对符号附加“_1”、“_2”、“[n]”、“[m，n]”等用于识别的符号。例如，以像素34[1,1]表示第一行第一列的像素34，并以像素34[m,n]表示第m行第n列的像素34。
数据驱动电路22通过布线82电连接于解复用电路81的输入端子。此外，解复用电路81的选择控制信号输入端子与布线83电连接。再者，解复用电路81包括多个输出端子，该多个输出端子通过彼此不同的布线32电连接于像素34。
在本说明书等中，“解复用电路的输出端子”有时是指解复用电路含有的多个输出端子中的任一个。例如，“布线与解复用电路的输出端子电连接”有时是指该布线与多个输出端子中的任一个电连接的情况。
栅极驱动电路21通过布线31电连接于像素34。此外，电路40与数据驱动电路22电连接。此外，电路40也可以与其他电路等电连接。
图1A示出同一列的像素34电连接于同一布线32且同一行的像素34电连接于同一布线31的结构。在本说明书等中，例如，以布线32[1]表示与第一列的像素34电连接的布线32，并以布线32[n]表示与第n列的像素34电连接的布线32。此外，例如，以布线31[1]表示与第一行的像素34电连接的布线31，并以布线31[m]表示与第m行的像素34电连接的布线31。
数据驱动电路22具有生成图像数据的功能。将图像数据通过布线82供应到解复用电路81。
解复用电路81具有根据输入到选择控制信号输入端子的信号，即布线83的电位而从多个输出端子中的任一个输出输入到输入端子的图像数据的功能。例如，在解复用电路81具有第一输出端子及第二输出端子且选择控制信号为1位的数字信号的情况下，当选择控制信号为高电位时，可以从第一输出端子输出输入到解复用电路81的图像数据。另一方面，当选择控制信号为低电位时，可以从第二输出端子输出输入到解复用电路81的图像数据。此外，也可以在选择控制信号为低电位时从第一输出端子输出输入到解复用电路81的图像数据且在选择控制信号为高电位时从第二输出端子输出该图像数据。
如上所述，将输入到解复用电路81的图像数据输出到布线32，以将该图像数据供应到像素34。由此，布线32可以具有数据线的功能。
如上所述，解复用电路81具有多个输出端子，一个输出端子可以与一个布线32电连接。由此，显示装置10含有的解复用电路81的个数可以小于像素34的列数n。例如，在解复用电路81具有第一输出端子及第二输出端子作为输出端子的情况下，显示装置10可以具有n/2个解复用电路81。此外，在解复用电路81具有第一输出端子、第二输出端子及第三输出端子作为输出端子的情况下，显示装置10可以具有n/3个解复用电路81。此外，在解复用电路81具有第一至第k(k为2以上且n以下的整数)输出端子作为输出端子的情况下，显示装置10可以具有n/k个解复用电路81。
此外，选择控制信号的位数可以为相当于解复用电路81含有的输出端子的个数的位数。例如，在解复用电路81具有第一至第四输出端子的情况下，选择控制信号可以为2位的数字信号。例如，在解复用电路81具有第一至第k输出端子的情况下，选择控制信号可以为log2(k)位的数字信号。
图1A示出解复用电路81具有第一输出端子及第二输出端子作为输出端子的情况。在此情况下，如上所述，显示装置10可以具有n/2个解复用电路81。
在本说明书等中，将多个解复用电路81分别称为解复用电路81[1]、解复用电路81[2]等。例如，将n/2个解复用电路81分别称为解复用电路81[1]至解复用电路81[n/2]。此外，将与解复用电路81[1]的输入端子电连接的布线82称为布线82[1]，并将与解复用电路81[1]的选择控制信号输入端子电连接的布线83称为布线83[1]。此外，将与解复用电路81[n/2]的输入端子电连接的布线82称为布线82[n/2]，并将与解复用电路81[n/2]的选择控制信号输入端子电连接的布线83称为布线83[n/2]。
栅极驱动电路21具有选择被写入对应于数据驱动电路22所生成的图像数据的电位的像素34的功能。例如，栅极驱动电路21可以生成选择信号，以将该选择信号供应到特定的行的像素34。被供应选择信号的像素34可以被写入对应于图像数据的电位。
在此，栅极驱动电路21例如在选择第一行的像素34之后选择第二行的像素34，依次选择至第m行的像素34，然后再次选择第一行的像素34。也就是说，栅极驱动电路21具有扫描像素34的功能。此外，可以将选择信号从栅极驱动电路21通过布线31供应到像素34。由此，布线31具有扫描线的功能。此外，在进行隔行扫描驱动的情况下，在选择第一行的像素34之后不选择第二行的像素34而选择例如第三行或第四行以后的像素34。例如，在m为偶数的情况下，可以在依次选择第奇数行的像素34之后依次选择第偶数行的像素34。
电路40例如具有接收作为由数据驱动电路22生成的图像数据的基础的图像数据并将所接收的数据供应给数据驱动电路22的功能。此外，电路40具有生成起始脉冲信号及时钟信号等的控制电路的功能。此外，电路40可以具有与栅极驱动电路21及数据驱动电路22不同的功能。
显示部33具有显示对应于供应到像素34的图像数据的图像的功能。具体而言，通过从像素34发射具有对应于上述图像数据的亮度的光，在显示部33上显示图像。
此外，从像素34发射的光的颜色例如可以为红色、绿色、蓝色等。例如，通过在显示部33中设置发射红色光的像素34、发射绿色光的像素34及发射蓝色光的像素34，可以使显示装置10进行全彩色显示。在此情况下，像素34可以为子像素。
图1B是示出显示装置10的结构实例的示意图。如图1B所示，显示装置10可以具有层20、层80及层30的叠层结构。图1B示出在层20上设置有层80且在层80上设置有层30的结构。可以在层20与层80之间及在层80与层30之间设置层间绝缘层。此外，层20、层80及层30的叠层顺序不局限于图1B所示的顺序。例如，也可以在层30上设置层80并在层80上设置层20。
在层20中，例如可以设置栅极驱动电路21、数据驱动电路22及电路40。在层80中，例如可以设置解复用电路81。在层30中，例如可以设置显示部33。在此，设置在层20中的栅极驱动电路21、数据驱动电路22及电路40等是驱动显示装置10所需的电路。因此，这些电路可以被称为驱动电路。此外，解复用电路81也可以被称为驱动电路。
图2是示出图1B所示的层20、层80及层30的结构实例的图。在图2中，以点划线及白圈表示层20及层30的位置关系，被点划线连接的层20的白圈和层30的白圈彼此重叠。此外，在其他附图中也与此同样表示。
显示装置10包括设置在层20中的栅极驱动电路21及数据驱动电路22与显示部33重叠的区域。例如，栅极驱动电路21及数据驱动电路22具有与像素34重叠的区域。通过以具有彼此重叠的区域的方式层叠栅极驱动电路21及数据驱动电路22与显示部33，可以减少作为没有显示部33的区域的边框的面积。由此，可以实现显示装置10的窄边框化。此外，显示装置10的窄边框化可以实现显示装置10的小型化。
此外，栅极驱动电路21及数据驱动电路22不明确分开而具有彼此重叠的区域。该区域为区域23。通过具有区域23，可以减少栅极驱动电路21及数据驱动电路22的占有面积的总和。由此，即使显示部33的面积小，也可以以不超出显示部33范围的方式设置栅极驱动电路21及数据驱动电路22。此外，也可以减少栅极驱动电路21及数据驱动电路22的不与显示部33重叠的面积。如上所述，与没有区域23的情况相比，可以进一步实现显示装置10的窄边框化及小型化。
在此，显示装置10包括解复用电路81，由此数据驱动电路22不需要同时生成供应到第一列至第n列的像素34的所有图像数据。例如，考虑如下情况：解复用电路81具有第一输出端子及第二输出端子作为输出端子，第一输出端子与第奇数列的布线32电连接，并且第二输出端子与第偶数列的布线32电连接。在此情况下，数据驱动电路22在生成供应到第奇数列的像素34的图像数据之后生成供应到第偶数列的像素34的图像数据即可。由此，可以减少数据驱动电路22一次生成的数据量，从而可以简化数据驱动电路22的结构。具体而言，例如可以减少数据驱动电路含有的晶体管等元件的个数。由此，可以减少数据驱动电路22的占有面积。因此，即使显示部33的面积小，也可以以不超出显示部33范围的方式设置数据驱动电路22。此外，也可以减少数据驱动电路22的不与显示部33重叠的面积。如上所述，可以实现显示装置10的窄边框化及小型化。
此外，解复用电路81既不设置在设置有数据驱动电路22的层中也不设置在设置有显示部33的层中。由此，可以在提高布局自由度的同时设置具有与显示部33重叠的区域的解复用电路81。例如，以具有与像素34重叠的区域的方式设置解复用电路81。因此，与解复用电路81例如设置在与数据驱动电路22相同的层20中的情况相比，可以进一步实现显示装置10的窄边框化及小型化。此外，为了抑制由布线82的电阻及布线32的电阻导致的信号延迟等，布线82的长度及布线32的长度优选尽量短。因此，优选以具有与数据驱动电路22重叠的区域的方式设置解复用电路81。
电路40可以不与显示部33重叠。此外，电路40也可以具有与显示部33重叠的区域。
此外，也可以在层80中设置栅极驱动电路21及/或电路40。在将栅极驱动电路21设置在层80中的情况下，栅极驱动电路21及解复用电路81也可以不明确分开而具有彼此重叠的区域。
<电路40及数据驱动电路22的结构实例>
图3是示出电路40及数据驱动电路22的结构实例的方框图。此外，图3示出图1A及图2所示的解复用电路81具有两个输出端子且显示装置10包括n/2个解复用电路81的情况。
电路40包括接收电路41、串并行转换电路42及电位生成电路46a。除了上述电路以外，电路40还可以包括各种电路。例如，电路40可以包括具有生成起始脉冲信号及时钟信号等的功能的控制电路。
数据驱动电路22包括缓冲电路43、移位寄存电路44、锁存电路45、传输晶体管逻辑电路46b及放大电路47。在此，锁存电路45、传输晶体管逻辑电路46b及放大电路47的个数可以与解复用电路81相同。图3示出数据驱动电路22包括一个移位寄存电路44并包括n/2个锁存电路45、n/2个传输晶体管逻辑电路46b及n/2个放大电路47的情况。在本说明书等中，例如，将n/2个锁存电路45、n/2个传输晶体管逻辑电路46b及n/2个放大电路47分别称为锁存电路45[1]至锁存电路45[n/2]、传输晶体管逻辑电路46b[1]至传输晶体管逻辑电路46b[n/2]、放大电路47[1]至放大电路47[n/2]。在此，例如，在数据驱动电路22具有n/2个传输晶体管逻辑电路46b的情况下，由电位生成电路46a及传输晶体管逻辑电路46b[1]至传输晶体管逻辑电路46b[n/2]构成D/A(数字模拟)转换电路46。
接收电路41具有接收作为由数据驱动电路22生成的图像信号的基础的数据的功能。该数据可以为单端的数字数据。在使用低电压差分信号(LVDS)等数据传输用信号接收数据的情况下，接收电路41也可以具有将该信号转换为能够被进行内部处理的信号规格的功能。
串并行转换电路42具有对接收电路41所输出的单端的数据进行并行转换的功能。通过在电路40中设置串并行转换电路42，即使从电路40向数据驱动电路22等传输数据等时的负载较大也可以将数据等从电路40传输到数据驱动电路22等。
缓冲电路43例如可以为单位增益缓冲器。缓冲电路43具有输出与从串并行转换电路42输出的数据相同的数据的功能。通过在数据驱动电路22中设置缓冲电路43，即使对应于从串并行转换电路42输出的数据的电位在将该数据从电路40传输到数据驱动电路22时因布线电阻等而下降，也可以弥补该下降。由此，即使将数据等从电路40传输到数据驱动电路22等时的负载较大，也可以抑制数据驱动电路22等的驱动能力的下降。
移位寄存电路44具有生成用来控制锁存电路45的工作的信号的功能。锁存电路45具有储存或输出从缓冲电路43输出的数据的功能。在锁存电路45中，根据从移位寄存电路44供应的信号选择数据的储存或输出的任一工作。
D/A转换电路46具有将锁存电路45输出的数字数据转换为模拟图像数据的功能。电位生成电路46a具有生成对应于能够进行D/A转换的数据的位数的种类的电位并将该电位供应给传输晶体管逻辑电路46b的功能。例如，在D/A转换电路46具有将8位的数字数据转换为模拟图像数据的功能的情况下，电位生成电路46a能够生成水平互不相同的256种电位。
传输晶体管逻辑电路46b具有从锁存电路45接收数据并根据该数据的数字值输出电位生成电路46a所生成的任一电位作为模拟信号的功能。例如，数据的数字值越大，传输晶体管逻辑电路46b所输出的电位越可以提高。
如图3所示，在显示装置10中，可以将构成D/A转换电路46的电路分别设置在数据驱动电路22和电路40中。具体而言，可以将如传输晶体管逻辑电路46b等优选设置在每个数据驱动电路中的电路设置在数据驱动电路22中，并将如电位生成电路46a等不一定需要设置在每个数据驱动电路中的电路设置在电路40中。由此，例如，显示装置10含有的电位生成电路46a的个数可以小于传输晶体管逻辑电路46b。因此，可以减少数据驱动电路22的占有面积。由此，即使显示部33的面积小，也可以避免数据驱动电路22超出显示部33范围。此外，可以减少数据驱动电路22的不与显示部33重叠的面积。如上所述，可以进一步实现显示装置10的窄边框化及小型化。在此，也可以将D/A转换电路46以外的电路的构成要素分别设置在数据驱动电路22和电路40中。
放大电路47具有放大传输晶体管逻辑电路46b所输出的模拟信号并将该模拟信号输出到布线82的功能。通过设置放大电路47，可以将利用模拟信号显示的图像数据稳定地供应到解复用电路81。作为放大电路47，可以适合使用具有运算放大器等的电压跟随器电路等。此外，在使用具有差动输入电路的电路作为放大电路的情况下，该差动输入电路的偏移电压优选尽量接近0V。
在显示装置10没有解复用电路81的情况下，数据驱动电路22例如需要包括n个锁存电路45、n个传输晶体管逻辑电路46b及n个放大电路47。另一方面，在显示装置10具有解复用电路81的情况下，如图3所示，数据驱动电路22包括n/2个锁存电路45、n/2个传输晶体管逻辑电路46b及n/2个放大电路47即可。由此，可以减少数据驱动电路22含有的锁存电路45、传输晶体管逻辑电路46b及放大电路47的个数。具体而言，数据驱动电路22含有的锁存电路45、传输晶体管逻辑电路46b及放大电路47的个数可以小于像素34的列数n。由此，可以减少数据驱动电路22含有的晶体管等的元件的个数，从而可以减少数据驱动电路22的占有面积。因此，即使显示部33的面积小，也可以以不超出显示部33范围的方式设置数据驱动电路22。此外，也可以减少数据驱动电路22的不与显示部33重叠的面积。如上所述，可以实现显示装置10的窄边框化及小型化。
在此，图3示出解复用电路81具有两个输出端子的情况。在解复用电路81具有三个以上的输出端子的情况下，可以进一步减少数据驱动电路22含有的锁存电路45、传输晶体管逻辑电路46b及放大电路47的个数。由此，可以进一步减少数据驱动电路22的占有面积。
<像素34的结构实例>
图4A及图4B是示出像素34的结构实例的电路图。图4A所示的像素34包括液晶元件570、晶体管550以及电容器560。此外，在图4A所示的像素34中，如果液晶元件570等的电容充分大，就可以不设置电容器560。
晶体管550的源极和漏极中的一个与液晶元件570中的一个电极电连接。液晶元件570中的一个电极与电容器560中的一个电极电连接。晶体管550的源极和漏极中的另一个与布线32电连接。晶体管550的栅极与布线31电连接。电容器560中的另一个电极与布线35电连接。此外，将晶体管550的源极和漏极中的一个、液晶元件570中的一个电极及电容器560中的一个电极电连接的节点称为节点FD。
液晶元件570中的另一个电极的电位根据像素34的规格适当地设定。根据写入到像素34的图像数据设定液晶元件570的取向状态。此外，也可以对多个像素34的每一个所具有的液晶元件570中的另一个电极供应公共电位。此外，也可以对各行的像素34的每一个所具有的液晶元件570中的另一个电极供应不同的电位。
此外，图4B所示的像素34包括晶体管552、晶体管554、电容器562以及发光元件572。此外，如果晶体管554的栅极电容等充分大，就可以不设置电容器562。
晶体管552的源极和漏极中的一个与晶体管554的栅极电连接。晶体管554的栅极与电容器562中的一个电极电连接。晶体管554的源极和漏极中的一个与发光元件572中的一个电极电连接。晶体管552的源极和漏极中的另一个与布线32电连接。晶体管552的栅极与布线31电连接。晶体管554的源极和漏极中的另一个及电容器562中的另一个电极与布线35a电连接。发光元件572中的另一个电极与布线35b电连接。在此，将晶体管552的源极和漏极中的一个、晶体管554的栅极及电容器562中的一个电极电连接的节点称为节点FD。
在图4B所示的像素34中，布线35a例如可以被供应低电位，布线35b例如可以被供应高电位。
在图4B所示的像素34中，根据节点FD的电位，流过发光元件572中的电流被控制，从而来自发光元件572的发光亮度被控制。
作为发光元件572，可以使用利用电致发光的EL元件。EL元件在一对电极之间具有包含发光化合物的层(以下称为EL层)。当使一对电极之间产生高于EL元件的阈值电压的电位差时，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层中重新结合，由此，包含在EL层中的发光物质发光。
EL元件根据发光材料是有机化合物还是无机化合物被区别，通常前者被称为有机EL元件，而后者被称为无机EL元件。
在有机EL元件中，通过施加电压，电子从一个电极注入到EL层中，而空穴从另一个电极注入到EL层中。通过这些载流子(电子及空穴)重新结合，发光有机化合物形成激发态，当从该激发态回到基态时发光。由于这种机理，这种发光元件被称为电流激发型发光元件。
在本说明书等中，供应到发光元件、液晶元件等显示元件的电压是指施加到该显示元件中的一个电极的电位与施加到该显示元件中的另一个电极的电位的差异。
EL层除了发光化合物以外还可以包括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。
EL层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
无机EL元件根据其器件结构而分类为分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。分散型无机EL元件包括发光层，其中发光材料的粒子分散在粘合剂中，并且其发光机理是利用供体能级和受主能级的供体-受主重新结合型发光。薄膜型无机EL元件是其中发光层被夹在电介质层之间，并且该夹着发光层的电介质层被夹在电极之间的结构，其发光机理是利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部型发光。
为了提取发光，使发光元件的一对电极中的至少一个为透明即可。在衬底上形成有晶体管及发光元件，该发光元件可以采用从与该衬底相反一侧的表面提取发光的顶部发射结构、从衬底一侧的表面提取发光的底部发射结构以及从两个表面提取发光的双面发射结构。
图4C示出图4B所示的像素34的变形例子。在图4C所示的像素34中，晶体管554的源极和漏极中的一个与发光元件572中的一个电极及电容器562中的另一个电极电连接。另一方面，布线35a也可以不与电容器562中的另一个电极电连接。在图4C所示的像素34中，布线35a例如可以被供应高电位，布线35b例如可以被供应低电位。
<显示装置10的工作方法的一个例子>
图5是说明具有图4A至图4C所示的像素34的显示装置10的工作方法的一个例子的时序图。图5所示的时序图示出解复用电路81例如具有两个输出端子且显示装置10具有n/2个解复用电路81的情况下的显示装置10的工作方法的一个例子。图5示出像素34[i,j-1]及像素34[i,j](i为1以上且m以下的整数，j为2以上且n以下的偶数)的工作方法的一个例子。具体而言，示出布线31[i]的电位、布线83[j/2]的电位、布线82[j/2]的电位、布线32[j-1]的电位、布线32[j]的电位、节点FD[j-1]的电位及节点FD[j]的电位的随时间的变化。在此，节点FD[j-1]表示第j-1列的像素34具有的节点FD，节点FD[j]表示第j列的像素34具有的节点FD。
图5所示的时序图示出为了使数据驱动电路22生成图像数据并将对应于该图像数据的图像显示在显示部33上而进行的工作。具体而言，示出将具有对应于数据D[i,j-1]的电位的模拟信号供应到像素34[i,j-1]并将具有对应于数据D[i,j]的电位的模拟信号供应到像素34[i,j]的工作。此外，从布线83输入到解复用电路81的选择控制信号为1位的数字信号。在布线83[j/2]的电位为高电位的情况下，解复用电路81将从输入端子输入的上述模拟信号输出到布线32[j-1]。另一方面，在布线83[j/2]的电位为低电位的情况下，解复用电路81[j/2]将从输入端子输入的上述模拟信号输出到布线32[j]。
在图5所示的时序图中，以“H”表示高电位，以“L”表示低电位。此外，为了便于说明，不考虑布线电阻等各种电阻、晶体管或布线等的寄生电容及晶体管的阈值电压等的影响。
在期间T1，将布线83[j/2]的电位设定为高电位，并将布线82[j/2]的电位设定为对应于数据D[i,j-1]的电位。由此，布线32[j-1]的电位成为对应于数据D[i,j-1]的电位。此外，将布线31[i]的电位设定为高电位，使得布线32[j-1]与节点FD[i,j-1]导通。由此，节点FD[j-1]的电位成为对应于数据D[i,j-1]的电位，以将数据D[i,j-1]写入到像素34[i,j-1]。
在期间T2，将布线83[j/2]的电位设定为低电位，并将布线82[j/2]的电位设定为对应于数据D[i,j]的电位。由此，布线32[j]的电位成为对应于数据D[i,j]的电位。此外，将布线31[i]的电位设定为高电位，使得布线32[j]与节点FD[i,j]导通。由此，节点FD[j]的电位成为对应于数据D[i,j]的电位，以将数据D[i,j]写入到像素34[i,j]。例如对显示装置10含有的所有像素34进行上述工作。由此，可以在显示部33上显示图像。
<显示装置10的结构实例2>
图6是示出显示装置10的结构实例的图。图6所示的显示装置10与图2所示的显示装置10的不同之处在于：多个显示部33设置在层30中，也就是说，设置在层30中的显示部被分割。图6示出三行三列的显示部33设置在层30中的情况下的显示装置10的结构实例。此外，在层30中，既可设置有两行两列的显示部33，又可设置有四行四列以上的显示部33。此外，设置在层30中的显示部33的行数及列数也可以彼此不同。在图6所示的结构的显示装置10中，例如，使用所有的显示部33显示一个图像。
为了容易理解，图6省略了布线31、布线32、布线82及布线83，但是实际上在图6所示的结构的显示装置10中设置有布线31、布线32、布线82及布线83。此外，图6省略了电路40的电连接关系，但是实际上电路40与数据驱动电路22电连接。与图6同样，其他附图也有时省略构成要素等的一部分。
例如，可以在层20中设置与显示部33相同的数量的栅极驱动电路21及数据驱动电路22。在此情况下，可以以与设置有被栅极驱动电路21供应信号的像素34的显示部33重叠的方式设置栅极驱动电路21。此外，可以以与设置有被数据驱动电路22供应图像数据的像素34的显示部33重叠的方式设置数据驱动电路22。
通过设置多个显示部33，并根据该多个显示部33设置栅极驱动电路21及数据驱动电路22，可以减少设置在一个显示部33中的像素34的个数。多个栅极驱动电路21能够分别并行地工作，多个数据驱动电路22能够分别并行地工作，因此例如可以缩短将对应于一帧图像的图像信号写入到像素34所需要的时间。由此，可以缩短一帧期间，并可以实现显示装置10的高速工作。因此，可以增加显示装置10含有的像素34的个数来提高显示装置10的清晰度。此外，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，可以进一步提高本发明的一个方式的显示装置能够显示的图像的清晰度。再者，可以减少时钟频率，由此可以减少显示装置10的功耗。
在此，在栅极驱动电路及数据驱动电路不与显示部重叠的情况下，例如，将栅极驱动电路及数据驱动电路设置在显示部的外围部。在此情况下，从数据驱动电路的设置位置等的角度来看，难以设置多于两行两列的显示部。另一方面，在显示装置10中，通过在与设置有显示部的层不同的层中设置栅极驱动电路及数据驱动电路，可以使它们具有与显示部重叠的区域，由此，如图6所示那样可以设置多于两行两列的显示部。也就是说，可以将五个以上的栅极驱动电路及数据驱动电路分别设置在显示装置10中。
总之，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，显示装置10例如能够以更高速度工作。由此，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，可以进一步提高显示装置10的像素密度。例如，可以将显示装置10的像素密度设定为1000ppi以上、2000ppi以上、5000ppi以上。因此，显示装置10能够显示高清晰的图像。由此，在显示装置10上能够显示没有颗粒感的高质量图像，并能够显示富有真实感的图像。因此，显示装置10特别适合用于显示面与使用者的距离较近的设备，尤其是便携式电子设备、穿戴式电子设备(可穿戴设备)及电子书阅读器端末等。此外，适合用于VR设备及AR设备等。再者，还适合用于设置在作为具有摄像装置的电子设备的数码相机等中的电子取景器等的取景器。
此外，比起栅极驱动电路及数据驱动电路与显示部不重叠的显示装置来，可以进一步提高显示装置10能够显示的图像的分辨率。例如，在将显示装置10应用于取景器的情况下，显示装置10能够显示4K、5K或更高分辨率的图像。
在此，在显示装置10的像素密度提高的情况下，需要以高密度集成设置如数据驱动电路22等驱动电路中的晶体管等。但是，因为高密度集成化达到极限等，所以相对于显示部33的面积的数据驱动电路22的占有面积有可能增大。这会导致数据驱动电路22超出显示部33范围或者数据驱动电路22的与显示部33不重叠的部分的面积增加。因此，边框会增大。
另一方面，通过在显示装置10中设置解复用电路81，如上所述那样可以减少数据驱动电路22含有的晶体管等的元件的个数，由此可以减少数据驱动电路22的占有面积。因此，在显示装置10的像素密度高的情况下，也可以抑制数据驱动电路22超出显示部33范围。此外，也可以减少数据驱动电路22的不与显示部33重叠的区域的面积。如上所述，可以实现显示装置10的窄边框化及小型化。
此外，当在层20中设置有多个数据驱动电路22等并在层30中设置有多个显示部33的情况下，与图2所示的情况同样，只要在显示装置10中设置一个电路40即可。因此，如图6所示，电路40可以与所有显示部33都不重叠。此外，电路40也可以具有与显示部33中的任一个重叠的区域。
虽然图6示出设置有与显示部33相同的数量的栅极驱动电路21的结构实例，但是本发明的一个方式不局限于此。图7是图6所示的结构的变形例子，并示出设置有与显示部33的列数相同的数量的栅极驱动电路21的显示装置10的结构实例。因为在图7所示的结构的显示装置10中设置有三列的显示部33，所以设置有三个栅极驱动电路21。此外，还设置有三行的显示部33，由三行一列的显示部33共同使用一个栅极驱动电路21。
图8是图6所示的结构的变形例子，并示出设置有多个显示部33及一个栅极驱动电路21的显示装置10的结构实例。在图8所示的结构的显示装置10中，三行三列的显示部33共同使用一个栅极驱动电路21。此外，在图8所示的结构的显示装置10中，栅极驱动电路21也可以与显示部33不重叠。
此外，虽然未图示，但是数据驱动电路22的个数也可以不与显示部33的个数相同。显示装置10含有的数据驱动电路22的个数既可大于设置在显示装置10中的显示部33的个数，又可小于设置在显示装置10中的显示部33的个数。
虽然图2示出在层20中设置有电路40的结构实例，但是也可以在层20中不设置电路40。图9是图2所示的结构的变形例子，并示出在层30中设置有电路40的显示装置10的结构实例。此外，也可以在层80中设置电路40。此外，也可以在层20、层80及层30中的两层或三层中分别设置电路40的构成要素。
虽然图2示出设置有一个显示部33及一个数据驱动电路的结构实例，但是也可以设置多于显示部33的数据驱动电路22。图10是图2所示的结构的变形例子，并示出对一个显示部33设置有两个数据驱动电路(数据驱动电路22a及数据驱动电路22b)的显示装置10的结构实例。
在图10所示的结构的显示装置10中，第奇数个解复用电路81(解复用电路81[1]、解复用电路81[3]等)的输入端子电连接于数据驱动电路22a，第偶数个解复用电路81(解复用电路81[2]、解复用电路81[4]等)的输入端子电连接于数据驱动电路22b。此外，在图10中，n/2为偶数。
数据驱动电路22a具有生成表示由与第奇数个解复用电路81的输出端子电连接的像素34显示的图像的图像数据的功能。数据驱动电路22b具有生成表示由与第偶数个解复用电路81的输出端子电连接的像素34显示的图像的图像数据的功能。此外，可以由数据驱动电路22a生成的图像数据和数据驱动电路22b生成的图像数据显示一个图像。
与数据驱动电路22同样，数据驱动电路22a及数据驱动电路22b具有与显示部33重叠的区域。例如，与数据驱动电路22同样，数据驱动电路22a及数据驱动电路22b具有与像素34重叠的区域。此外，数据驱动电路22a及栅极驱动电路21不明确分开而具有它们彼此重叠的区域23a。此外，数据驱动电路22b及栅极驱动电路21不明确分开而具有它们彼此重叠的区域23b。
如图10所示，通过设置多于显示部33的数据驱动电路，可以减少构成数据驱动电路的晶体管等的密度。由此，可以提高显示装置10的布局自由度。
此外，数据驱动电路22a及数据驱动电路22b的结构可以与图3所示的数据驱动电路22的结构同样。
虽然图2示出设置有一个显示部33及一个栅极驱动电路的结构实例，但是也可以设置多于显示部33的栅极驱动电路。图11是图2所示的结构的变形例子，并示出对一个显示部33设置有两个栅极驱动电路(栅极驱动电路21a及栅极驱动电路21b)的显示装置10的结构实例。
在图11所示的结构的显示装置10中，第奇数行的像素34通过布线31a电连接于栅极驱动电路21a，而第偶数行的像素34通过布线31b电连接于栅极驱动电路21b。与布线31同样，布线31a及布线31b具有扫描线的功能。
栅极驱动电路21a具有生成用来控制第奇数行的像素34的工作的信号并将该信号通过布线31a供应给像素34的功能。栅极驱动电路21b具有生成用来控制第偶数行的像素34的工作的信号并将该信号通过布线31b供应给像素34的功能。
与栅极驱动电路21同样，栅极驱动电路21a及栅极驱动电路21b具有与显示部33重叠的区域。例如，与栅极驱动电路21同样，栅极驱动电路21a及栅极驱动电路21b具有与像素34重叠的区域。此外，栅极驱动电路21a及数据驱动电路22不明确分开而具有它们彼此重叠的区域23c。此外，栅极驱动电路21b及数据驱动电路22不明确分开而具有它们彼此重叠的区域23d。
如图11所示，通过设置多于显示部33的栅极驱动电路，可以减少构成栅极驱动电路的晶体管等的密度。由此，可以提高显示装置10的布局自由度。
在图11所示的结构的显示装置10中，可以在通过使栅极驱动电路21a工作对第奇数行的所有像素34写入图像数据之后通过使栅极驱动电路21b工作对第偶数行的所有像素34写入图像数据。也就是说，图11所示的结构的显示装置10能够以隔行扫描方式工作。通过使显示装置10以隔行扫描方式工作，可以实现高速工作并提高帧频。此外，与使显示装置10以逐行扫描方式工作的情况相比，可以将在一帧期间被写入图像数据的像素34的个数减少到一半。因此，在使显示装置10以隔行扫描方式工作的情况下，与使显示装置10以逐行扫描方式工作的情况相比，可以减少时钟频率，由此可以减少显示装置10的功耗。
虽然图2示出只有布线32的一端连接于解复用电路81的输出端子的结构实例，但是也可以使布线32的多个部分连接于解复用电路81的输出端子。通过使布线32的多个部分连接于数据驱动电路22，可以缩短从解复用电路81的输出端子到像素34的布线距离。由此，可以抑制起因于布线电阻、寄生电容等的信号延迟等，从而可以实现显示装置10的高速工作。图12示出布线32的两端连接于解复用电路的输出端子的情况下的显示装置10的结构实例。
在图12中，将与布线32的一端连接的解复用电路称为解复用电路81a，并将与布线32的另一端连接的解复用电路称为解复用电路81b。此外，解复用电路81a的输入端子与布线82a电连接，解复用电路81b的输入端子与布线82b电连接。再者，解复用电路81a的选择控制信号输入端子与布线83a电连接，解复用电路81b的选择控制信号输入端子与布线83b电连接。
此外，也可以使布线32的一端及另一端以外的其他部分连接于解复用电路的输出端子。例如，可以使布线32的中心部连接于解复用电路的输出端子。通过增加布线32与解复用电路的输出端子的连接部分，可以进一步抑制信号延迟等，并进一步实现显示装置10的高速工作。此外，例如，可以使布线32的一端及布线32的中心部连接于解复用电路的输出端子，而不使布线32的另一端连接于解复用电路的输出端子。
此外，也可以使布线31的多个部分连接于一个栅极驱动电路21。由此，也可以抑制信号延迟等，并实现显示装置10的高速工作。
<D/A转换电路46的结构实例>
图13是示出构成D/A转换电路46的电位生成电路46a及传输晶体管逻辑电路46b的结构实例的电路图。具有图13所示的结构的D/A转换电路46可以将8位的数字数据DD转换为模拟图像数据IS。此外，如图3所示，数据驱动电路22可以具有多个传输晶体管逻辑电路46b，但是为了方便起见，图13只示出一个传输晶体管逻辑电路46b。
在此，例如，在数字数据DD为8位的数字数据的情况下，数字数据DD可以由八位数的数字值DV构成。在本说明书等中，例如，从最低位依次以数字值DV<1>至数字值DV<8>表示八位数的数字值DV。也就是说，例如，数字值DV<1>至数字值DV<8>都表示1位的值(例如0或1)。
图13所示的结构的电位生成电路46a包括电阻器48[1]至电阻器48[256]，该电阻器48[1]至该电阻器48[256]串联连接。也就是说，D/A转换电路46可以为电阻串型D/A转换电路。
电阻器48[1]中的一个端子可以被供应电位VDD。电阻器48[256]中的一个端子可以被供应电位VSS。由此，可以从电阻器48[1]至电阻器48[256]的各端子输出水平不同的电位V1至V256。此外，虽然图13示出电位V1为电位VDD时的电位生成电路46a的结构实例，但是也可以采用电位V256为电位VSS的结构。此外，也可以不设置电阻器48[256]而采用电位V1为电位VDD且电位V256为电位VSS的结构。
在本说明书等中，例如，电位VDD可以为高电位，电位VSS可以为低电位。
图13所示的结构的传输晶体管逻辑电路46b由八级传输晶体管49构成。具体而言，每一级的电路分支为两个路径，传输晶体管逻辑电路46b一共有256个路径。也就是说，传输晶体管49以淘汰赛方式电连接。可以从作为最后一级的第八级传输晶体管49的源极和漏极中的一个输出模拟图像数据IS。
例如，可以将数字值DV<1>供应到第一级传输晶体管49，将数字值DV<2>供应到第二级传输晶体管49，并且将数字值DV<8>供应到第八级传输晶体管49。借助于上述结构，图像数据IS的电位根据数字数据DD而可以为电位V1至V256中的任一个。因此，可以将数字图像数据转换为模拟图像数据IS。
此外，图13所示的传输晶体管逻辑电路46b包括n沟道型传输晶体管49和p沟道型传输晶体管49的双方，但是也可以只设置n沟道型传输晶体管49。例如，除了数字值DV<1>至数字值DV<8>以外，还可以将其互补数据供应到传输晶体管49的栅极，以使设置在传输晶体管逻辑电路46b中的所有传输晶体管49为n沟道型晶体管。
图13所示的结构也可以应用于具有对8位以外的位数的数字数据DD进行D/A转换的功能的D/A转换电路46。例如，通过在电位生成电路46a中设置1024或1023个电阻器48且在传输晶体管逻辑电路46b中设置10级传输晶体管49，可以使D/A转换电路46具有对10位的数字数据DD进行D/A转换的功能。
<栅极驱动电路21的结构实例>
图14是示出栅极驱动电路21的结构实例的方框图。此外，图11所示的栅极驱动电路21a及栅极驱动电路21b也可以具有同样的结构。
栅极驱动电路21包括由多个置位复位触发器构成的寄存电路R。寄存电路R电连接于用作扫描线的布线31并具有将信号输出到布线31的功能。
信号RES为复位信号，例如，通过将信号RES设定为高电位，可以将寄存电路R的所有输出设定为低电位。信号SP为起始脉冲信号，通过将该信号输入到栅极驱动电路21，可以开始进行寄存电路R的移位工作。信号PWC为脉冲宽度控制信号并具有控制寄存电路R向布线31输出的信号的脉冲宽度的功能。信号CLK[1]、信号CLK[2]、信号CLK[3]及信号CLK[4]为时钟信号，并且例如可以对一个寄存电路R输入信号CLK[1]至信号CLK[4]中的两个信号。
此外，在图14所示的结构中，通过使用另一布线替代电连接于寄存电路R的布线31等，可以应用于数据驱动电路22含有的移位寄存电路44等。
图15A是示出输入到寄存电路R的信号及从寄存电路R输出的信号的图。在此，图15A示出作为时钟信号输入信号CLK[1]及信号CLK[3]的情况。
信号FO为输出信号，例如为输出到布线31的信号。信号SROUT为移位信号，可以为输入到下一级寄存电路R的信号LIN。如上所述，在图15A所示的信号中，信号RES、信号PWC、信号CLK[1]、信号CLK[3]及信号LIN为输入到寄存电路R的信号，而信号FO及信号SROUT为从寄存电路R输出的信号。
图15B是示出输入输出信号为图15A所示的信号的寄存电路R的结构实例的电路图。寄存电路R包括晶体管51至晶体管63、电容器64至电容器66。
晶体管51的源极和漏极中的一个电连接于晶体管52的源极和漏极中的一个、晶体管56的源极和漏极中的一个及晶体管59的源极和漏极中的一个。晶体管52的栅极电连接于晶体管53的源极和漏极中的一个、晶体管54的源极和漏极中的一个及晶体管55的源极和漏极中的一个、晶体管58的栅极、晶体管61的栅极及电容器64中的一个电极。晶体管56的源极和漏极中的另一个电连接于晶体管57的栅极及电容器65中的一个电极。晶体管59的源极和漏极中的另一个电连接于晶体管60的栅极及电容器66中的一个电极。晶体管60的源极和漏极中的一个电连接于晶体管61的源极和漏极中的一个、晶体管62的栅极及电容器66中的另一个电极。
晶体管51的栅极及晶体管55的栅极被输入信号LIN。晶体管53的栅极被输入信号CLK[3]。晶体管54的栅极被输入信号RES。晶体管57的源极和漏极中的一个被输入信号CLK[1]。晶体管60的源极和漏极中的另一个被输入信号PWC。
晶体管62的源极和漏极中的一个及晶体管63的源极和漏极中的一个电连接于一个布线31，如上所述，从布线31输出信号F0。从晶体管57的源极和漏极中的另一个、晶体管58的源极和漏极中的一个及电容器65中的另一个电极输出信号SROUT。
晶体管51的源极和漏极中的另一个、晶体管53的源极和漏极中的另一个、晶体管54的源极和漏极中的另一个、晶体管56的栅极、晶体管59的栅极及晶体管62的源极和漏极中的另一个被供应电位VDD。晶体管52的源极和漏极中的另一个、晶体管55的源极和漏极中的另一个、晶体管58的源极和漏极中的另一个、晶体管61的源极和漏极中的另一个、晶体管63的源极和漏极中的另一个及电容器64中的另一个电极被供应电位VSS。
晶体管63为偏置晶体管，用作恒定电流源。晶体管63的栅极可以被供应作为偏置电位的电位Vbias。
由晶体管62及晶体管63构成源极跟随电路67。源极跟随电路可以用作缓冲电路。因此，通过在寄存电路R中设置源极跟随电路67，即使在寄存电路R的内部发生起因于布线电阻、寄生电容等的信号的衰减等也可以抑制起因于该衰减等的信号FO的电位下降。由此，可以实现显示装置10的工作的高速化。此外，源极跟随电路67只要用作缓冲器就可以为源极跟随电路以外的电路。例如，源极跟随电路67也可以为源极接地电路。
<区域23的结构实例>
图16是示出作为栅极驱动电路21与数据驱动电路22重叠的区域的区域23的结构实例的图。此外，图10所示的区域23a及区域23b、图11所示的区域23c及区域23d也可以具有同样的结构。
如图16所示，在区域23中，有规律地设置有包括构成栅极驱动电路21的元件的区域与包括构成数据驱动电路22的元件的区域。在图16中，以晶体管71为构成栅极驱动电路21的元件，并以晶体管72为构成数据驱动电路22的元件。
图16示出包括构成栅极驱动电路21的元件的区域设置在第一行及第三行中且包括构成数据驱动电路22的元件的区域设置在第二行及第四行中的情况。在区域23中，在包括构成栅极驱动电路21的元件的各区域之间设置有伪元件。此外，在包括构成数据驱动电路22的元件的各区域之间设置有伪元件。图16示出在晶体管71的四方及晶体管72的四方设置有作为伪元件的伪晶体管73的情况下的区域23的结构实例。
通过在区域23中设置伪晶体管73等伪元件并使该伪元件吸收杂质，可以抑制杂质扩散到晶体管71及晶体管72等。由此，可以提高晶体管71及晶体管72等的可靠性，从而可以提高显示装置10的可靠性。此外，在图16中，晶体管71、晶体管72及伪晶体管73虽然排列为矩阵形状，但是也可以不排列为矩阵形状。
图17是示出作为区域23的一部分的区域70的结构实例的俯视图。如图16及图17所示，区域70包括一个晶体管71、一个晶体管72及两个伪晶体管73。如图17所示，晶体管71包括沟道形成区110、源区111以及漏区112。此外，还包括具有与沟道形成区110重叠的区域的栅电极113。
在图17中省略了栅极绝缘体等的构成要素。此外，图17不明确地分别示出沟道形成区、源区及漏区。
在源区111中设置有开口部114，源区111通过开口部114电连接于布线115。在漏区112中设置有开口部116，漏区112通过开口部116电连接于布线117。
在栅电极113中设置有开口部118，栅电极113通过开口部118电连接于布线121。在布线115中设置有开口部119，布线115通过开口部119电连接于布线122。在布线117中设置有开口部120，布线117通过开口部120电连接于布线123。也就是说，源区111通过布线115电连接于布线122，而漏区112通过布线117电连接于布线123。
晶体管72包括沟道形成区130、源区131以及漏区132。此外，还包括具有与沟道形成区130重叠的区域的栅电极133。
在源区131中设置有开口部134，源区131通过开口部134电连接于布线135。在漏区132中设置有开口部136，漏区132通过开口部136电连接于布线137。
在栅电极133中设置有开口部138，栅电极133通过开口部138电连接于布线141。在布线135中设置有开口部139，布线135通过开口部139电连接于布线142。在布线137中设置有开口部140，布线137通过开口部140电连接于布线143。也就是说，源区131通过布线135电连接于布线142，而漏区132通过布线137电连接于布线143。
此外，沟道形成区110与沟道形成区130可以设置在相同层中。此外，源区111及漏区112与源区131及漏区132可以设置在相同层中。此外，栅电极113与栅电极133可以设置在相同层中。此外，布线115及布线117与布线135及布线137可以设置在相同层中。也就是说，晶体管71与晶体管72可以设置在相同层中。由此，与晶体管71及晶体管72分别设置在彼此不同的层中的情况相比，可以简化显示装置10的制造工序，从而可以提供廉价的显示装置10。
电连接于构成栅极驱动电路21的晶体管71的布线121至布线123设置在相同层中。此外，电连接于构成数据驱动电路22的晶体管72的布线141至布线143设置在相同层中。再者，布线121至布线123设置在与布线141至布线143不同的层中。借助于上述结构，可以抑制作为构成栅极驱动电路21的元件的晶体管71和作为构成数据驱动电路22的元件的晶体管72的电短路。由此，即使栅极驱动电路21和数据驱动电路22不明确地分开而具有彼此重叠的区域，也可以抑制栅极驱动电路21及数据驱动电路22的不正常工作。由此，可以提高显示装置10的可靠性。
在本说明书等中，“与A相同的层”是指例如在与A相同的工序中形成的含有相同材料的层。
虽然在图17中示出在布线121至布线123的上方设置有布线141至布线143的结构，但是也可以在布线121至布线123的下方设置有布线141至布线143。
此外，虽然在图17中示出布线121至布线123在水平方向上延伸且布线141至布线143在垂直方向上延伸的结构，本发明的一个方式不局限于此。例如，也可以采用布线121至布线123在垂直方向上延伸且布线141至布线143在水平方向上延伸的结构。或者，布线121至布线123及布线141至布线143都可以在水平方向或垂直方向上延伸。
伪晶体管73包括半导体151及导电体152。导电体152具有与半导体151重叠的区域。半导体151可以形成在与晶体管71及晶体管72的沟道形成区相同的层中。此外，导电体152可以形成在与晶体管71及晶体管72的栅电极相同的层中。此外，伪晶体管73也可以没有半导体151及导电体152中的一个。
半导体151及导电体152可以不与其他布线等电连接。半导体151及/或导电体152可以被供应恒电位。例如，可以被供应接地电位。
<显示装置10的截面结构实例>
图18是示出显示装置10的结构实例的截面图。显示装置10包括衬底701及衬底705，该衬底701及该衬底705使用密封剂712贴合在一起。
作为衬底701，可以使用单晶硅衬底等单晶半导体衬底。此外，也可以使用单晶半导体衬底以外的半导体衬底作为衬底701。
在衬底701上设置有晶体管441及晶体管601。晶体管441可以为设置在电路40中的晶体管。晶体管601可以为设置在栅极驱动电路21中的晶体管或设置在数据驱动电路22中的晶体管。也就是说，晶体管441及晶体管601可以设置在图1B等所示的层20中。
晶体管441由用作栅电极的导电体443、用作栅极绝缘体的绝缘体445及衬底701的一部分构成，并包括含有沟道形成区的半导体区域447、用作源区和漏区中的一个的低电阻区域449a及用作源区和漏区中的另一个的低电阻区域449b。晶体管441可以为p沟道型或n沟道型。
晶体管441因元件分离层403与其他的晶体管电分离。图18示出晶体管441及晶体管601隔着元件分离层403电分离的情况。元件分离层403可以利用LOCOS(LOCal Oxidationof Silicon：硅局部氧化)法或STI(Shallow Trench Isolation：浅沟槽隔离)法等形成。
在此，在图18所示的晶体管441中，半导体区域447具有凸形状。此外，半导体区域447的侧面及顶面以隔着绝缘体445被导电体443覆盖的方式设置。注意，图18未示出导电体443覆盖半导体区域447的侧面的情况。此外，导电体443可以使用调整功函数的材料。
像晶体管441那样，半导体区域具有凸形状的晶体管因利用半导体衬底的凸部而可以被称为鳍型晶体管。此外，也可以以与凸部的顶面接触的方式具有被用作用来形成凸部的掩模的绝缘体。此外，虽然在图18中示出对衬底701的一部分进行加工来形成凸部的情况，但是也可以对SOI衬底进行加工来形成具有凸部的半导体。
此外，图18所示的晶体管441的结构只是一个例子而不局限于该结构，可以根据电路结构或电路工作方法等使用合适的晶体管。例如，晶体管441可以为平面型晶体管。
晶体管601可以采用与晶体管441相同的结构。
在衬底701上除了设置有元件分离层403、晶体管441及晶体管601以外还设置有绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411。绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409及绝缘体411中嵌入导电体451。在此，可以使导电体451的顶面的高度与绝缘体411的顶面的高度大致相同。
导电体451及绝缘体411上设置有绝缘体413及绝缘体415。绝缘体413及绝缘体415中嵌入导电体457。导电体457例如可以设置在与图17所示的布线121至布线123相同的层中。在此，可以使导电体457的顶面的高度与绝缘体415的顶面的高度大致相同。
导电体457及绝缘体415上设置有绝缘体417及绝缘体419。绝缘体417及绝缘体419中嵌入导电体459。导电体459例如可以设置在与图17所示的布线141至布线143相同的层中。在此，可以使导电体459的顶面的高度与绝缘体419的顶面的高度大致相同。
导电体459及绝缘体419上设置有绝缘体821及绝缘体814。绝缘体821及绝缘体814中嵌入导电体853。在此，可以使导电体853的顶面的高度与绝缘体814的顶面的高度大致相同。
导电体853及绝缘体814上设置有绝缘体816。绝缘体816中嵌入导电体855。在此，可以使导电体855的顶面的高度与绝缘体816的顶面的高度大致相同。
导电体855及绝缘体816上设置有绝缘体822、绝缘体824、绝缘体854、绝缘体844、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881。绝缘体822、绝缘体824、绝缘体854、绝缘体844、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881中嵌入导电体805。在此，可以使导电体805的顶面的高度与绝缘体881的顶面的高度大致相同。
导电体817及绝缘体881上设置有绝缘体421及绝缘体214。绝缘体421及绝缘体214中嵌入导电体453。在此，可以使导电体453的顶面的高度与绝缘体214的顶面的高度大致相同。
导电体453及绝缘体214上设置有绝缘体216。绝缘体216中嵌入导电体455。在此，可以使导电体455的顶面的高度与绝缘体216的顶面的高度大致相同。
导电体455及绝缘体216上设置有绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体244、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281。绝缘体222、绝缘体224、绝缘体254、绝缘体244、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体305。在此，可以使导电体305的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
导电体305及绝缘体281上设置有绝缘体361。绝缘体361中嵌入导电体317及导电体337。在此，可以使导电体337的顶面的高度与绝缘体361的顶面的高度大致相同。
导电体337及绝缘体361上设置有绝缘体363。绝缘体363中嵌入导电体347、导电体353、导电体355及导电体357。在此，可以使导电体353、导电体355及导电体357的顶面的高度与绝缘体363的顶面的高度大致相同。
在导电体353、导电体355、导电体357及绝缘体363上设置有连接电极760。此外，以与连接电极760电连接的方式设置有各向异性导电体780，并以与各向异性导电体780电连接的方式设置有FPC(柔性电路板)716。通过使用FPC716，可以从显示装置10的外部向显示装置10供应各种信号等。
如图18所示，晶体管441的用作源区和漏区中的另一个的低电阻区域449b通过导电体451、导电体457、导电体459、导电体853、导电体855、导电体805、导电体817、导电体453、导电体455、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。在图18中，作为具有电连接连接电极760和导电体347的功能的导电体示出导电体353、导电体355及导电体357的三个导电体，本发明的一个方式不局限于此。具有电连接连接电极760和导电体347的功能的导电体的个数可以为一个、两个、四个以上。通过设置具有电连接连接电极760和导电体347的功能的多个导电体，可以降低接触电阻。
在绝缘体814上设置有晶体管800。晶体管800可以为设置在解复用电路81中的晶体管。也就是说，晶体管800可以为设置在图1B等所示的层80中的晶体管。晶体管800可以为OS晶体管。
绝缘体854、绝缘体844、绝缘体880、绝缘体874及绝缘体881中嵌入导电体801a及导电体801b。导电体801a与晶体管800的源极和漏极中的一个电连接，导电体801b与晶体管800的源极和漏极中的另一个电连接。在此，可以使导电体801a及导电体801b的顶面的高度与绝缘体881的顶面的高度大致相同。
在绝缘体214上设置有晶体管550。如上所述，晶体管550可以为设置在像素34中的晶体管。也就是说，晶体管550可以设置在图1B等所示的层30中。作为晶体管550，可以使用OS晶体管。OS晶体管具有关态电流极低的特征。由此，可以长时间保持图像数据，从而可以降低刷新频率。由此，可以降低显示装置10的功耗。
绝缘体254、绝缘体244、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281中嵌入导电体301a及导电体301b。导电体301a与晶体管550的源极和漏极中的一个电连接，导电体301b与晶体管550的源极和漏极中的另一个电连接。在此，可以使导电体301a及导电体301b的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度大致相同。
此外，也可以在设置有晶体管441及晶体管601等的层与设置有晶体管800等的层之间设置有OS晶体管等。此外，也可以在设置有晶体管800等的层与设置有晶体管550等的层之间设置OS晶体管等。再者，也可以在设置有晶体管550等的层上方设置OS晶体管等。
绝缘体361中嵌入导电体311、导电体313、导电体331、电容器560、导电体333及导电体335。导电体311及导电体313与晶体管550电连接并用作布线。导电体333及导电体335与电容器560电连接。在此，可以使导电体331、导电体333及导电体335的顶面的高度与绝缘体361的顶面的高度大致相同。
绝缘体363中嵌入导电体341、导电体343及导电体351。在此，可以使导电体351的顶面的高度与绝缘体363的顶面的高度大致相同。
绝缘体405、绝缘体407、绝缘体409、绝缘体411、绝缘体413、绝缘体415、绝缘体417、绝缘体419、绝缘体821、绝缘体814、绝缘体880、绝缘体874、绝缘体881、绝缘体421、绝缘体214、绝缘体280、绝缘体274、绝缘体281、绝缘体361及绝缘体363用作层间膜，也可以用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。例如，为了提高绝缘体363的顶面的平坦性，可以通过利用化学机械抛光(CMP：Chemical Mechanical Polishing)法等的平坦化处理使其平面平坦化。
如图18所示，电容器560包括下部电极321、上部电极325。此外，下部电极321与上部电极325之间设置有绝缘体323。也就是说，电容器560具有一对电极间夹有用作介电体的绝缘体323的叠层型结构。此外，虽然图18示出绝缘体281上设置有电容器560的例子，但是也可以在与绝缘体281不同的绝缘体上设置电容器560。
图18示出导电体801a、导电体801b及导电体805形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体811、导电体813、导电体817形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体301a、导电体301b及导电体305形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体311、导电体313、导电体317及下部电极321形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体331、导电体333、导电体335及导电体337形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体341、导电体343及导电体347形成在同一层中的例子。此外，还示出导电体351、导电体353、导电体355及导电体357形成在同一层中的例子。像这样，通过在同一层中形成多个导电体，可以简化显示装置10的制造工序，由此可以提供廉价的显示装置10。此外，它们也可以分别形成在不同的层中并含有不同种类的材料。
图18所示的显示装置10包括液晶元件570。液晶元件570包括导电体772、导电体774以及导电体772与导电体774之间的液晶层776。导电体774设置在衬底705一侧，并被用作共通电极。此外，导电体772通过导电体351、导电体341、导电体331、导电体313及导电体301b电连接于晶体管550的源极和漏极中的另一个。导电体772形成在绝缘体363上，并被用作像素电极。
导电体772可以使用对可见光具有透光性的材料或具有反射性的材料。作为透光性材料，例如，可以使用含有铟、锌、锡等的氧化物材料。作为反射性材料，例如，可以使用含有铝、银等材料。
当作为导电体772使用反射性材料时，显示装置10为反射型液晶显示装置。当作为导电体772使用透光性材料且衬底701等使用透光性材料时，显示装置10为透射型液晶显示装置。当为反射型液晶显示装置的情况下，在观看侧设置偏振片。当为透射型液晶显示装置的情况下，以夹着液晶元件的方式设置一对偏振片。
虽然图18中没有进行图示，也可以采用设置与液晶层776接触的取向膜。此外，可以适当地设置偏振构件、相位差构件、抗反射构件等的光学构件(光学衬底)及背光、侧光等光源。
在绝缘体363与导电体774之间设置有结构体778。结构体778是柱状的间隔物，是为了控制衬底701与衬底705之间的距离(单元间隙)而设置。此外，作为结构体778可以使用球状的间隔物。
在衬底705一侧设置有遮光层738、着色层736及与它们接触的绝缘体734。遮光层738具有遮蔽从邻接区域发射的光的功能。或者，遮光层738具有防止外光到达晶体管550等的功能。此外，着色层736具有与液晶元件570重叠的区域。
液晶层776可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)、高分子网络型液晶(PNLC：Polymer NetworkLiquid Crystal)、铁电液晶、反铁电液晶等。此外，在采用水平电场方式的情况下，也可以使用不需要取向膜的呈现蓝相的液晶。
作为液晶元件的模式，可以采用TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、VA(Vertical Alignment：垂直取向)模式、IPS(In-Plane-Switching：平面内转换)模式、FFS(Fringe Field Switching：边缘电场转换)模式、ASM(Axially Symmetric alignedMicro-cell：轴对称排列微单元)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence：光学补偿弯曲)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence：电控双折射)模式、宾主模式等。
液晶层776可以采用使用高分子分散型液晶、高分子网络型液晶等的散乱型液晶。此时，可以采用不设置着色层736进行黑白色显示的结构，也可以采用使用着色层736进行彩色显示的结构。
作为液晶元件的驱动方法，可以应用利用继时加法混色法进行彩色显示的分时显示方式(也称为场序制列驱动方式)。在该情况下，可以采用不设置着色层736的结构。当采用分时显示方式的情况下，例如无需设置分别呈现R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的子像素，因此具有可以提高像素的开口率、清晰度等优点。
虽然图18所示的显示装置10使用液晶元件作为显示元件，但是本发明的一个方式不局限于此。图19是图18所示的显示装置10的变形例子，图19与图18所示的显示装置10的不同点在于使用发光元件作为显示元件。
图19所示的显示装置10包括发光元件572。发光元件572包括导电体772、EL层786及导电体788。EL层786可以具有有机化合物作为发光材料。此外，也可以具有量子点等的无机化合物。此外，在图19中，示出晶体管554代替晶体管550，并示出电容器562代替电容器560。如图19所示，晶体管554具有与晶体管550同样的结构，电容器562具有与电容器560同样的结构。
作为可用于有机化合物的材料，可以举出荧光性材料或磷光性材料等。此外，可用于量子点的材料，可以举出胶状量子点、合金型量子点、核壳(Core Shell)型量子点、核型量子点等。
图19所示的显示装置10在绝缘体363上设置有绝缘体730。在此，绝缘体730可以覆盖导电体772的一部分。此外，发光元件572包括透光性导电体788并为顶部发射型发光元件。此外，发光元件572也可以采用向导电体772一侧射出光的底部发射结构或者向导电体772及导电体788的两侧射出光的双面发射结构。
发光元件572可以具有微腔结构，将在后面详细描述。由此，即使不设置着色层也可以提取规定的颜色的光(例如RGB)，由此显示装置10能够进行彩色显示。通过采用不设置着色层的结构，可以抑制由着色层吸收光。由此，显示装置10能够显示高亮度图像，并且可以降低显示装置10的功耗。此外，当通过在各像素中将EL层786形成为岛状或者在各像素列中将EL层786形成为条状，也就是说，通过分别涂布来形成EL层786时，也可以采用不设置着色层的结构。
此外，遮光层738包括与绝缘体730重叠的区域。此外，遮光层738被绝缘体734覆盖。此外，密封层732填充发光元件572与绝缘体734之间的空间。
再者，在绝缘体730与EL层786之间设置有结构体778。此外，在绝缘体730与绝缘体734之间设置有结构体778。
图20是图19所示的显示装置10的变形例子，并与图19所示的显示装置10不同之处在于设置有着色层736。通过设置着色层736，可以提高从发光元件572提取的光的颜色纯度。因此，显示装置10能够显示高质量图像。此外，因为显示装置10中的所有发光元件572例如可以为发射白色光的发光元件，所以不需要分别涂布形成EL层786，可以实现高清晰的显示装置10。
虽然在图18至图20中示出设置有其沟道形成区形成在衬底701内部的晶体管441及晶体管601，并在该晶体管441及该晶体管601上层叠有OS晶体管的结构，但是本发明的一个方式不局限于此。图21、图22及图23分别是图18至图20的变形例子，并与图18至图20所示的显示装置10不同之处在于不是在晶体管441及晶体管601上而是在作为OS晶体管的晶体管602及晶体管603上层叠有晶体管800、晶体管550或晶体管554。也就是说，图21至图23所示的结构的显示装置10设置有三层的OS晶体管的叠层。
在衬底701上设置有绝缘体613及绝缘体614，并在绝缘体614上设置有晶体管602及晶体管603。此外，晶体管等也可以设置在衬底701与绝缘体613之间。例如，也可以在衬底701与绝缘体613之间设置与图18至图20所示的晶体管441及晶体管601相同的晶体管。此外，也可以在设置有晶体管602及晶体管603等的层与设置有晶体管800等的层之间设置OS晶体管等。此外，也可以在设置有晶体管800等的层与设置有晶体管550或晶体管554等的层之间设置OS晶体管等。再者，也可以在设置有晶体管550或晶体管554等的层上方设置OS晶体管等。
晶体管602可以为设置在电路40中的晶体管。晶体管603可以为设置在栅极驱动电路21中的晶体管或设置在数据驱动电路22中的晶体管。也就是说，晶体管602及晶体管603可以设置在图1B等所示的层20中。
晶体管602及晶体管603可以为其结构与晶体管550等相同的晶体管。此外，晶体管602及晶体管603也可以为其结构与晶体管550及晶体管554等不同的OS晶体管。
在绝缘体614上除了设置有晶体管602及晶体管603以外还设置有绝缘体616、绝缘体622、绝缘体624、绝缘体654、绝缘体644、绝缘体680、绝缘体674及绝缘体681。绝缘体654、绝缘体644、绝缘体680、绝缘体674及绝缘体681中嵌入导电体461。在此，可以使导电体461的顶面的高度与绝缘体681的顶面的高度大致相同。
导电体461及绝缘体681上设置有绝缘体501。绝缘体501中嵌入导电体463。在此，可以使导电体463的顶面的高度与绝缘体501的顶面的高度大致相同。
导电体463及绝缘体501上设置有绝缘体503。绝缘体503中嵌入导电体465。在此，可以使导电体465的顶面的高度与绝缘体503的顶面的高度大致相同。
导电体465及绝缘体503上设置有绝缘体505。绝缘体505中嵌入导电体467。导电体467例如可以设置在与图19所示的布线121至布线123相同的层中。在此，可以使导电体467的顶面的高度与绝缘体505的顶面的高度大致相同。
导电体467及绝缘体505上设置有绝缘体507。绝缘体507中嵌入导电体469。在此，可以使导电体469的顶面的高度与绝缘体507的顶面的高度大致相同。
导电体469及绝缘体507上设置有绝缘体509。绝缘体509中嵌入导电体471。导电体471例如可以设置在与图19所示的布线141至布线143相同的层中。在此，可以使导电体471的顶面的高度与绝缘体509的顶面的高度大致相同。
导电体471及绝缘体509上设置有绝缘体821及绝缘体814。绝缘体821及绝缘体814中嵌入导电体853。在此，可以使导电体853的顶面的高度与绝缘体814的顶面的高度大致相同。
如图21至图23所示，晶体管602的源极和漏极中的一个通过导电体461、导电体463、导电体465、导电体467、导电体469、导电体471、导电体853、导电体855、导电体805、导电体817、导电体453、导电体455、导电体305、导电体317、导电体337、导电体347、导电体353、导电体355、导电体357、连接电极760及各向异性导电体780电连接于FPC716。
绝缘体613、绝缘体614、绝缘体680、绝缘体674、绝缘体681、绝缘体501、绝缘体503、绝缘体505、绝缘体507及绝缘体509用作层间膜，也可以用作分别覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
通过采用图21至图23所示的显示装置10的结构，可以在实现显示装置10的窄边框化及小型化的同时作为显示装置10中的所有晶体管使用OS晶体管。由此，不需要形成不同种类的晶体管，可以降低显示装置10的制造成本，并可以提供廉价的显示装置10。
<子像素的结构实例>
图24A及图24B是示出可以应用于本发明的一个方式的显示装置的子像素901的结构实例的俯视图。子像素901可以为图4C所示的电路结构。也就是说，在像素34包括发光元件572的情况下，像素34可以具有与图24A及图24B所示的子像素901相同的结构。在此，晶体管552除了包括栅极以外还包括背栅极，该背栅极电连接于布线31。此外，晶体管554除了包括栅极以外还包括背栅极，该背栅极电连接于晶体管554的源极和漏极中的另一个、电容器562中的另一个电极及发光元件572中的一个电极。
图24A示出子像素901含有的晶体管、电容器、布线等的导电体及半导体。图24B除了示出图24A所示的结构以外还示出用作发光元件572中的一个电极的导电体772。此外，图24A和图24B都省略了用作发光元件572中的另一个电极的导电体等。在此，发光元件572中的一个电极用作像素电极，而发光元件572中的另一个电极用作公共电极。
如图24A及图24B所示，子像素901包括导电体911、导电体912、半导体913、半导体914、导电体915a、导电体915b、导电体916a、导电体916b、导电体917、导电体918、导电体919、导电体920、导电体921、导电体922、导电体923、导电体924、导电体925、导电体926、导电体927、导电体928、导电体929、导电体930、导电体931以及导电体772。
导电体911及导电体912经同一工序而形成。半导体913及半导体914经同一工序而形成，并经导电体911及导电体912之后工序而形成。导电体915a及导电体915b、导电体916a及导电体916b经同一工序而形成，并经导电体911及导电体912之后工序而形成。导电体917及导电体918经同一工序而形成，并经半导体913及半导体914、导电体915a、导电体915b、导电体916a及导电体916b之后工序而形成。
导电体919至923经同一工序而形成，并经导电体917及导电体918之后工序而形成。导电体924经导电体919至923之后工序而形成。导电体925至928经同一工序而形成，并经导电体924之后工序而形成。导电体929至931经同一工序而形成，并经导电体925至928之后工序而形成。导电体772经导电体929至931之后工序而形成。
在本说明书等中，经同一工序而形成的构成要素设置在同一层中。例如，因为导电体911及导电体912可以经同一工序而形成，所以导电体911及导电体912可以设置在同一层中。此外，经后工序而形成的构成要素设置在经前工序而形成的构成要素上方的层中。例如，因为导电体929至931可以经导电体925至928之后工序而形成，所以可以设置在导电体925至928上方的层中。
导电体911用作晶体管552的背栅电极。半导体913含有晶体管552的沟道形成区。导电体915a用作晶体管552的源电极和漏电极中的一个。导电体915b用作晶体管552的源电极和漏电极中的另一个。导电体917用作晶体管552的栅电极。
导电体912用作晶体管554的背栅电极。半导体914含有晶体管554的沟道形成区。导电体916a用作晶体管554的源电极和漏电极中的一个。导电体916b用作晶体管554的源电极和漏电极中的另一个。导电体918用作晶体管554的栅电极。
导电体919用作电容器562中的一个电极。导电体924用作电容器562中的另一个电极。导电体925相当于用作扫描线的布线31。导电体929相当于用作数据线的布线32。导电体930相当于用作电源线的布线35a。如上所述，导电体772用作发光元件572中的一个电极。
导电体911与导电体920电连接。导电体912与导电体923电连接。导电体915a与导电体921电连接。导电体915b与导电体919电连接。导电体916a与导电体922电连接。
导电体916b与导电体923电连接。也就是说，用作晶体管554的背栅电极的导电体912与用作晶体管554的源电极和漏电极中的另一个的导电体916b通过导电体923电连接。
导电体917与导电体920电连接。也就是说，用作晶体管552的背栅电极的导电体911与用作晶体管552的栅电极的导电体917通过导电体920电连接。
导电体920与导电体925电连接。也就是说，用作晶体管552的栅电极的导电体917与用作扫描线的导电体925通过导电体920电连接。
导电体918与导电体919电连接。导电体921与导电体926电连接。导电体922与导电体927电连接。导电体923与导电体928电连接。导电体924与导电体928电连接。
导电体926与导电体929电连接。也就是说，用作晶体管552的源电极和漏电极中的一个的导电体915a与用作数据线的导电体929通过导电体921及导电体926电连接。
导电体927与导电体930电连接。也就是说，用作晶体管554的源电极和漏电极中的一个的导电体916a与用作电源线的导电体930通过导电体922及导电体927电连接。
导电体928与导电体931电连接。导电体931与导电体772电连接。
半导体913及半导体914例如可以包含金属氧化物。由此，晶体管552及晶体管554可以为OS晶体管。
图25是示出由具有图24B所示的结构的子像素901构成的像素902的结构实例的俯视图。在图25中，子像素901R示出具有发射红色光的功能的子像素901，子像素901G示出具有发射绿色光的功能的子像素901，并且子像素901B示出具有发射蓝色光的功能的子像素901。如图25所示，像素902由子像素901R、子像素901G及子像素901B构成。具体而言，一个像素902由设置在上级中的子像素901R及子像素901B、设置在下级中的子像素901G构成。此外，一个像素902由设置在上级中的子像素901G、设置在下级中的子像素901R及子像素901B构成。
在图25中，设置在上级中的子像素901R、子像素901G及子像素901B和设置在下级中的子像素901R、子像素901G及子像素901B分别具有左右翻转的结构。通过采用这种结构，在用作扫描线的导电体925的延伸方向上交替排列同一颜色的子像素901。由此，一个数据线可以电连接于具有发射同一颜色的光的功能的子像素901。也就是说，可以抑制子像素901R、子像素901G及子像素901B中的两种以上的子像素901电连接于一个数据线。
图26是沿图24B中的点划线A1-A2所示的部分的截面图。在绝缘体1021上设置有晶体管552及晶体管554。此外，在晶体管552及晶体管554上设置有绝缘体1022，并在绝缘体1022上设置有绝缘体1023。此外，衬底设置在绝缘体1021下方的层中。此外，可以在该衬底与绝缘体1021之间设置有图1B等所示的层20的构成要素(栅极驱动电路21、数据驱动电路22、电路40等)及层80的构成要素(解复用电路81等)。
如图26所示，设置在不同层中的各导电体通过用作插头的导电体990电连接。例如，导电体915a和设置导电体915a上方的层中的导电体921通过导电体990电连接。导电体990可以采用与图18等所示的导电体853、导电体805、导电体453、导电体305、导电体337、导电体353、导电体355、导电体357、导电体301a、导电体301b、导电体331、导电体351、导电体333及导电体335同样的结构。
在导电体919至导电体923及绝缘体1023上设置有绝缘体1024。在绝缘体1024上设置有导电体924。电容器562由导电体919、绝缘体1024及导电体924构成。
在导电体924及绝缘体1024上设置有绝缘体1025。在导电体925至导电体928及绝缘体1025上设置有绝缘体1026。在导电体929至导电体931及绝缘体1026上设置有绝缘体1027。
在绝缘体1027上设置有导电体772及绝缘体730。在此，绝缘体730可以覆盖导电体772的一部分。发光元件572由导电体772、EL层786及导电体788构成。
在导电体788上设置有粘合层991，并在粘合层991上设置有绝缘体992。粘合层991上的绝缘体992可以经如下工序形成。首先，在与形成有发光元件572等的衬底不同的衬底上形成绝缘体992。接着，使用粘合层991粘合导电体788和绝缘体992。然后，剥离形成有绝缘体992的衬底。经上述工序，绝缘体992可以形成在导电体788上。
在绝缘体992上设置有着色层993。在图26中，作为着色层993，示出着色层993a及着色层993b。衬底995由粘合层994贴合在着色层993上。
着色层993b具有透射与着色层993a不同的颜色的光的功能。例如，像素902由具有发射红色光的功能的子像素901R、具有发射绿色光的功能的子像素901G及具有发射蓝色光的功能的子像素901B构成，在着色层993a具有透射红色光的功能的情况下，着色层993b具有透射绿色光或蓝色光的功能。
通过在绝缘体992上形成着色层993，可以容易使着色层993和发光元件572的位置对准。由此，可以提高本发明的一个方式的显示装置的像素密度。
<发光元件572的结构实例>
图27A至图27E示出发光元件572的结构实例。图27A示出在导电体772与导电体788之间夹有EL层786的结构(单层结构)。如上所述，EL层786包含发光材料，例如，包含有机化合物作为发光材料。
图27B是示出EL层786的叠层结构的图。在此，在具有图27B所示的结构的发光元件572中，导电体772用作阳极，导电体788用作阴极。
EL层786具有在导电体772上依次层叠有空穴注入层721、空穴传输层722、发光层723、电子传输层724及电子注入层725的结构。此外，在导电体772用作阴极且导电体788用作阳极的情况下，层叠顺序反转。
发光层723适当地组合发光材料及多个材料而具有能够获得呈现所希望的发光颜色的荧光发光及磷光发光的结构。此外，发光层723也可以为发光颜色不同的叠层结构。在此情况下，用于层叠的各发光层的发光物质或其他物质可以分别使用不同材料。
在发光元件572中，例如，通过使图27B所示的导电体772为反射电极、使导电体788为半透射半反射电极并采用光学微腔谐振器(微腔)结构，可以使从EL层786中的发光层723获得的光在上述电极之间发生谐振，从而可以增强透过导电体788射出的光。
在发光元件572的导电体772为由具有反射性的导电材料和具有透光性的导电材料(透明导电膜)的叠层结构构成的反射电极的情况下，可以通过调整透明导电膜的厚度来进行光学调整。具体地说，优选以如下方式进行调整：相对于从发光层723获得的光的波长λ，导电体772与导电体788的电极间距离为mλ/2(注意，m为自然数)左右。
此外，为了使从发光层723获得的所希望的光(波长：λ)放大，优选调整为如下：从导电体772到能够获得发光层723的所希望的光的区域(发光区域)的光学距离及从导电体788到能够获得发光层723的所希望的光的区域(发光区域)的光学距离都成为(2m’+1)λ/4(注意，m’为自然数)左右。注意，在此说明的“发光区域”是指发光层723中的空穴与电子的再结合区域。
通过进行上述光学调整，可以使能够从发光层723获得的特定的单色光的光谱变窄，由此获得色纯度良好的发光。
此外，在上述情况下，严格地说，导电体772和导电体788之间的光学距离可以说是从导电体772中的反射区域到导电体788中的反射区域的总厚度。但是，因为难以准确地决定导电体772或导电体788中的反射区域的位置，所以通过假定导电体772及导电体788中的任意的位置为反射区域可以充分得到上述效果。此外，严密地说，导电体772和可以获得所希望的光的发光层之间的光学距离可以说是导电体772中的反射区域和可以获得所希望的光的发光层中的发光区域之间的光学距离。但是，因为难以准确地决定导电体772中的反射区域或可以获得所希望的光的发光层中的发光区域的位置，所以通过假定导电体772中的任意的位置为反射区域且可以获得所希望的光的发光层的任意的位置为发光区域，可以充分得到上述效果。
图27B所示的发光元件572具有微腔结构，因此即使具有相同的EL层也可以提取不同波长的光(单色光)。由此，为了获得不同的发光颜色不需要分别涂布(例如涂布为R、G、B)。由此，容易实现高分辨率。此外，可以与着色层组合。并且，可以增强具有特定波长的正面方向上的发光强度，从而可以实现低功耗化。
图27B所示的发光元件572也可以不具有微腔结构。在此情况下，通过使发光层723发射白色光并设置着色层，可以提取规定颜色的光(如RGB)。此外，当形成EL层786时，通过分别涂布以得到不同的发光颜色，可以提取规定颜色的光而不设置着色层。
导电体772和导电体788中的至少一个为具有透光性的电极(透明电极、透射半反射电极等)。在具有透光性的电极为透明电极的情况下，透明电极的可见光的透过率为40％以上。此外，在该电极为半透射半反射电极的情况下，半透射半反射电极的可见光的反射率为20％以上且80％以下，优选为40％以上且70％以下。此外，这些电极的电阻率优选为1×10-2Ωcm以下。
在导电体772或导电体788为具有反射性的电极(反射电极)的情况下，具有反射性的电极的可见光的反射率为40％以上且100％以下，优选为70％以上且100％以下。此外，该电极的电阻率优选为1×10-2Ωcm以下。
发光元件572的结构可以为图27C所示的结构。图27C示出在导电体772和导电体788之间设置有两层的EL(EL层786a及EL层786b)且在EL层786a和EL层786b之间设置有电荷产生层792的具有叠层结构(串联结构)的发光元件572。通过使发光元件572具有串联结构，可以提高发光元件572的电流效率及外量子效率。由此，可以在显示装置10上显示高亮度图像。此外，可以降低显示装置10的功耗。在此，EL层786a及EL层786b可以具有与图27B所示的EL层786相同的结构。
电荷产生层792具有如下功能：在对导电体772及导电体788供应电压时，对EL层786a及EL层786b中的一个注入电子并对另一个注入空穴的功能。因此，当以导电体772的电位高于导电体788的方式供应电压时，从电荷产生层792对EL层786a注入电子且对EL层786b注入空穴。
此外，从光提取效率的观点来看，电荷产生层792优选使可见光透过(具体地说，电荷产生层792的可见光的透过率为40％以上)。此外，电荷产生层792的电导率也可以比导电体772或导电体788低。
发光元件572的结构可以为图27D所示的结构。图27D示出在导电体772和导电体788之间设置有三层的EL(EL层786a、EL层786b及EL层786c)且在EL层786a和EL层786b之间及EL层786b和EL层786c之间设置有电荷产生层792的具有串联结构的发光元件572。在此，EL层786a、EL层786b及EL层786c可以具有与图27B所示的EL层786相同的结构。通过使发光元件572具有图27D所示的结构，可以进一步提高发光元件572的电流效率及外量子效率。由此，可以在显示装置10上显示更高亮度图像。此外，可以进一步降低显示装置10的功耗。
发光元件572的结构可以为图27E所示的结构。图27E示出在导电体772和导电体788之间设置有n层的EL(EL层786(1)至EL层786(n))且在各EL层786之间设置有电荷产生层792的具有串联结构的发光元件572。在此，EL层786(1)至EL层786(n)可以具有与图27B所示的EL层786相同的结构。此外，图27E示出EL层786中的EL层786(1)、EL层786(m)、EL层786(m+1)及EL层786(n)。在此，m为2以上且小于n的整数，n为大于m的整数。n的值越大，越可以提高发光元件572的电流效率及外量子效率。由此，可以在显示装置10上显示高亮度图像。此外，可以降低显示装置10的功耗。
<发光元件572的构成材料>
接着，对可以用于发光元件572的构成材料进行说明。
<<导电体772及导电体788>>
作为导电体772及导电体788，如果可以满足上述两个电极的功能则可以适当地组合下述材料。例如，可以适当地使用金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。具体而言，可以举出In-Sn氧化物(也称为ITO)、In-Si-Sn氧化物(也称为ITSO)、In-Zn氧化物、In-W-Zn氧化物。除了上述以外，还可以举出铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、镓(Ga)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、钇(Y)、钕(Nd)等金属以及适当地组合它们的合金。除了上述以外，可以使用属于元素周期表中第1族或第2族的元素(例如，锂(Li)、铯(Cs)、钙(Ca)、锶(Sr)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属、适当地组合它们的合金以及石墨烯等。
<<空穴注入层721及空穴传输层722>>
空穴注入层721是将空穴从阳极的导电体772或电荷产生层792注入到EL层786中的层，包含空穴注入性高的材料。在此，EL层786包括EL层786a、EL层786b、EL层786c、EL层786(1)至EL层786(n)。
作为空穴注入性高的材料，可以举出钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等过渡金属氧化物。除了上述以外，可以使用酞菁类化合物如酞菁(简称：H2Pc)、铜酞菁(简称：CuPc)等；芳香胺化合物如4,4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称：DNTPD)等；或者高分子如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(简称：PEDOT/PSS)等。
作为空穴注入性高的材料，也可以使用包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料。在此情况下，由受体材料从空穴传输性材料抽出电子而在空穴注入层721中产生空穴，空穴通过空穴传输层722注入到发光层723中。此外，空穴注入层721可以采用由包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料构成的单层，也可以采用分别使用空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)形成的层的叠层。
空穴传输层722是将从导电体772经过空穴注入层721注入的空穴传输到发光层723中的层。此外，空穴传输层722是包含空穴传输性材料的层。作为用于空穴传输层722的空穴传输性材料，特别优选使用具有与空穴注入层721的HOMO能级相同或相近的HOMO能级的材料。
作为用于空穴注入层721的受体材料，可以使用属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物。具体地说，可以举出氧化钼、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钨、氧化锰、氧化铼。特别优选使用氧化钼，因为其在大气中也稳定，吸湿性低，并且容易处理。除了上述以外，可以举出醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮杂三亚苯衍生物等有机受体。具体地说，可以使用7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、氯醌、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯(简称：HAT-CN)等。
作为用于空穴注入层721及空穴传输层722的空穴传输性材料，优选为具有10- 6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。此外，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，可以使用上述以外的物质。
作为空穴传输性材料，优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如，咔唑衍生物或吲哚衍生物)或芳香胺化合物，具体的例子为如下：4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称：TPD)、4,4'-双[N-(螺-9,9'-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：BPAFLP)、4-苯基-3'-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称：mBPAFLP)、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBA1BP)、3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPPn)、N-(4-联苯)-N-(9,9-二甲基-9H-芴-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCBiF)、N-(1,1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称：PCBBiF)、4,4'-二苯基-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBANB)、4，4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBNBB)、9，9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称：PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]螺-9，9'-二芴-2-胺(简称：PCBASF)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)、4,4',4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺(简称：TDATA)、4,4',4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(简称：MTDATA)等具有芳香胺骨架的化合物；1,3-双(N-咔唑基)苯(简称：mCP)、4，4'-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：CzTP)、3,3'-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称：PCCP)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)等具有咔唑骨架的化合物；4，4’，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并噻吩)(简称：DBT3P-II)、2，8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称：DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称：DBTFLP-IV)等具有噻吩骨架的化合物；4，4’，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并呋喃)(简称：DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称：mmDBFFLBi-II)等具有呋喃骨架的化合物。
再者，还可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(简称：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称：PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：PTPDMA)、聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺](简称：Poly-TPD)等高分子化合物。
注意，空穴传输性材料不局限于上述材料，可以组合一种或多种的已知的各种各样材料而用于空穴注入层721及空穴传输层722作为空穴传输性材料。此外，空穴传输层722也可以分别由多个层构成。也就是说，例如，也可以层叠有第一空穴传输层和第二空穴传输层。
<<发光层723>>
发光层723是包含发光物质的层。此外，作为发光物质，适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等的发光颜色的物质。在此，如图27C至图27E所示，在发光元件572具有多个EL层的情况下，通过在设置于每个EL层中的发光层723中分别使用不同的发光物质，可以成为呈现不同的发光颜色的结构(例如，可以组合处于补色关系的发光颜色获得白色发光)。例如，在发光元件572具有图27C所示的结构的情况下，通过在设置于EL层786a中的发光层723和设置于EL层786b中的发光层723之间使用不同的发光物质，可以使EL层786a的发光颜色不同于EL层786b的发光颜色。此外，也可以为一个发光层具有不同的发光物质的叠层结构。
此外，发光层723除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料)。此外，作为一种或多种有机化合物，可以使用空穴传输性材料和电子传输性材料中的一方或双方。
对可用于发光层723的发光物质没有特别的限制，可以使用将单重激发能量转换为可见光区域的光的发光物质或将三重激发能量转换为可见光区域的光的发光物质。此外，作为上述发光物质，例如可以举出如下物质。
作为将单重激发能量转换为发光的发光物质，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)，例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。尤其是芘衍生物的发光量子产率高，所以是优选的。作为芘衍生物的具体例子，可以举出N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称：1,6mMemFLPAPrn)、N,N’-二苯基-N,N’-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(简称：1,6FLPAPrn)、N,N’-双(二苯并呋喃-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(简称：1,6FrAPrn)、N,N’-双(二苯并噻吩-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(简称：1,6ThAPrn)、N,N’-(芘-1,6-二基)双[(N-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-6-胺](简称：1,6BnfAPrn)、N,N’-(芘-1,6-二基)双[(N-苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](简称：1,6BnfAPrn-02)、N,N’-(芘-1,6-二基)双[(6,N-二苯基苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃)-8-胺](简称：1,6BnfAPrn-03)等。此外，芘衍生物是为了达成本发明的一个方式中的蓝色的色度而有效的化合物群。
除了上述以外，可以使用5，6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2，2'-联吡啶(简称：PAP2BPy)、5，6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2，2'-联吡啶(简称：PAPP2BPy)、N,N'-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基芪-4,4'-二胺(简称：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称：2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBAPA)、4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBAPBA)、二萘嵌苯、2,5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：TBP)、N，N”-(2-叔丁基蒽-9，10-二基二-4，1-亚苯基)双[N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺](简称：DPABPA)、N，9-二苯基-N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPPA)、N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPAPPA)等。
作为将三重激发能量转换为发光的发光物质，例如可以举出发射磷光的物质(磷光材料)或呈现热活化延迟荧光的热活化延迟荧光(Thermally Activated DelayedFluorescence：TADF)材料。
作为磷光材料，可以举出有机金属配合物、金属配合物(铂配合物)、稀土金属配合物等。这种物质根据每个物质呈现不同的发光颜色(发光峰)，因此根据需要适当地选择而使用。
作为呈现蓝色或绿色且其发射光谱的峰波长为450nm以上且570nm以下的磷光材料，可以举出如下物质。
例如可以举出三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2，6-二甲基苯基)-4H-1，2，4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}铱(III)(简称：[Ir(mpptz-dmp)3])、三(5-甲基-3，4-二苯基-4H-1，2，4-三唑(triazolato))铱(III)(简称：[Ir(Mptz)3])、三[4-(3-联苯)-5-异丙基-3-苯基-4H-1，2，4-三唑(triazolato)]铱(III)(简称：[Ir(iPrptz-3b)3])、三[3-(5-联苯)-5-异丙基-4-苯基-4H-1，2，4-三唑(triazolato)]铱(III)(简称：[Ir(iPr5btz)3])等具有4H-三唑骨架的有机金属配合物；三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1，2，4-三唑(triazolato)]铱(III)(简称：[Ir(Mptz1-mp)3])、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1，2，4-三唑(triazolato))铱(III)(简称：[Ir(Prptz1-Me)3])等具有1H-三唑骨架的有机金属配合物；fac-三[1-(2，6-二异丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]铱(III)(简称：[Ir(iPrpmi)3])、三[3-(2，6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1，2-f]菲啶根(phenanthridinato)]铱(III)(简称：[Ir(dmpimpt-Me)3])等具有咪唑骨架的有机金属配合物；以及双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称：FIr6)、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)吡啶甲酸盐(简称：FIrpic)、双[2-(3，5-双三氟甲基-苯基)-吡啶根-N，C2']铱(III)吡啶甲酸盐(简称：[Ir(CF3ppy)2(pic)])、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)乙酰丙酮(简称：FIr(acac))等以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物等。
作为呈现绿色或黄色且其发射光谱的峰波长为495nm以上且590nm以下的磷光材料，可以举出如下物质。
例如可以举出三(4-甲基-6-苯基嘧啶)铱(III)(简称：[Ir(mppm)3])、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)3])、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶)铱(III)(简称：[Ir(mppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[6-(2-降莰基)-4-苯基嘧啶]铱(III)(简称：[Ir(nbppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶]铱(III)(简称：[Ir(mpmppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双{4，6-二甲基-2-[6-(2，6-二甲基苯基)-4-嘧啶基-κN3]苯基-κC}铱(III)(简称：[Ir(dmppm-dmp)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(4，6-二苯基嘧啶)铱(III)(简称：[Ir(dppm)2(acac)])等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物、(乙酰丙酮根)双(3，5-二甲基-2-苯基吡嗪)铱(III)(简称：[Ir(mppr-Me)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪)铱(III)(简称：[Ir(mppr-iPr)2(acac)])等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物、三(2-苯基吡啶根-N，C2')铱(III)(简称：[Ir(ppy)3])、双(2-苯基吡啶根-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(ppy)2(acac)])、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(bzq)2(acac)])、三(苯并[h]喹啉)铱(III)(简称：[Ir(bzq)3])、三(2-苯基喹啉-N，C2＇)铱(III)(简称：[Ir(pq)3])、双(2-苯基喹啉-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(pq)2(acac)])等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物、双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(dpo)2(acac)])、双{2-[4'-(全氟苯基)苯基]吡啶-N，C2'}铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(p-PF-ph)2(acac)])、双(2-苯基苯并噻唑-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(bt)2(acac)])等有机金属配合物、三(乙酰丙酮根)(单菲罗啉)铽(III)(简称：[Tb(acac)3(Phen)])等稀土金属配合物。
在上述物质中，具有吡啶骨架(尤其是苯基吡啶骨架)或嘧啶骨架的有机金属铱配合物是为了达成本发明的一个方式中的绿色的色度而有效的化合物群。
作为呈现黄色或红色且其发射光谱的峰波长为570nm以上且750nm以下的磷光材料，可以举出如下物质。
例如可以举出(二异丁酰甲烷根)双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根]铱(III)(简称：[Ir(5mdppm)2(dibm)])、双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根](二新戊酰甲烷)铱(III)(简称：[Ir(5mdppm)2(dpm)])、双[4，6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊酰甲烷)铱(III)(简称：[Ir(d1npm)2(dpm)])等具有嘧啶骨架的有机金属配合物；(乙酰丙酮)双(2，3，5-三苯基吡嗪)铱(III)(简称：[Ir(tppr)2(acac)])、双(2，3，5-三苯基吡嗪)(二新戊酰甲烷)铱(III)(简称:[Ir(tppr)2(dpm)])、双{4,6-二甲基-2-[3-(3,5-二甲基苯基)-5-苯基-2-吡嗪基-κN]苯基-κC}(2,6-二甲基-3,5-庚二酮-κ2O,O’)铱(III)(简称：[Ir(dmdppr-P)2(dibm)])、双{4,6-二甲基-2-[5-(4-氰基-2,6-二甲基苯基)-3-(3,5-二甲基苯基)-2-吡嗪基-κN]苯基-κC}(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮-κ2O,O’)铱(III)(简称：[Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)])、(乙酰丙酮)双[2-甲基-3-苯基喹喔啉合(quinoxalinato)]-N，C2’]铱(III)(简称：[Ir(mpq)2(acac)])、(乙酰丙酮)双(2，3-二苯基喹喔啉合(quinoxalinato)-N，C2’]铱(III)(简称：[Ir(dpq)2(acac)])、(乙酰丙酮)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合(quinoxalinato)]铱(III)(简称：[Ir(Fdpq)2(acac)])等具有吡嗪骨架的有机金属配合物；三(1-苯基异喹啉-N，C2’)铱(III)(简称：[Ir(piq)3])、双(1-苯基异喹啉-N,C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：[Ir(piq)2(acac)])等具有吡啶骨架的有机金属配合物；2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)(简称：[PtOEP])等铂配合物；以及三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮(propanedionato))(单菲罗啉)铕(III)(简称：[Eu(DBM)3(Phen)])、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](单菲罗啉)铕(III)(简称：[Eu(TTA)3(Phen)])等稀土金属配合物。
在上述物质中，具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物是为了达成本发明的一个方式中的红色的色度而有效的化合物群。尤其是，具有氰基的有机金属铱配合物诸如[Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)]等其稳定性高，所以是优选的。
此外，作为蓝色的发光物质，可以使用光致发光的峰波长为430nm以上且470nm以下，优选为430nm以上且460nm以下的物质。此外，作为绿色的发光物质，可以使用光致发光的峰波长为500nm以上且540nm以下，优选为500nm以上且530nm以下的物质。此外，作为红色的发光物质，可以使用光致发光的峰波长为610nm以上且680nm以下，优选为620nm以上且680nm以下的物质。此外，光致发光的测定都可以使用溶液或薄膜。
通过同时使用上述化合物及微腔效应，可以更容易达到上述色度。此时，为了获得微腔效应所需要的半透射半反射电极(金属薄膜部分)的厚度优选为20nm以上且40nm以下，更优选大于25nm且40nm以下。当该厚度超过40nm时，效率可能会降低。
作为用于发光层723的有机化合物(主体材料、辅助材料)，可以使用选择一种或多种其能隙比发光物质(客体材料)大的物质。此外，上述空穴传输性材料及后述的电子传输性材料分别可以被用作主体材料或辅助材料。
当发光物质是荧光材料时，优选使用单重激发态的能级大且三重激发态的能级小的有机化合物作为主体材料。例如，优选使用蒽衍生物或并四苯衍生物。具体而言，可以举出9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：PCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPN)、9-[4-(10-苯基-9-蒽)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称：cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(简称：2mBnfPPA)、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-芴-9-基)联苯-4’-基}蒽(简称：FLPPA)、5,12-二苯基并四苯、5,12-双(联苯-2-基)并四苯等。
在发光物质是磷光材料的情况下，选择其三重态激发能量比发光物质的三重态激发能量(基态和三重激发态之间的能量差)大的有机化合物作为主体材料，即可。在此情况下，可以使用锌或铝类金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、菲罗啉衍生物等杂芳族化合物或者芳香胺、咔唑衍生物等。
具体地说，三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)、双[2-(2-苯并恶唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)等金属配合物；2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、2，2'，2”-(1，3，5-苯三基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、红菲绕啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(简称：NBphen)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)等杂环化合物、NPB、TPD、BSPB等芳香胺化合物。
此外，可以举出蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、
Figure BDA0003336233620000731
(chrysene)衍生物、二苯并[g，p]
Figure BDA0003336233620000732
(chrysene)衍生物等稠合多环芳香化合物(condensed polycyclic aromaticcompound)。具体地，可以举出9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、N，N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：DPhPA)、YGAPA、PCAPA、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPBA)、9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(简称：2PCAPA)、6,12-二甲氧基-5,11-二苯
Figure BDA0003336233620000733
、N，N，N’，N’，N”，N”，N”’，N”’-八苯基二苯并[g，p]
Figure BDA0003336233620000734
-2，7，10，15-四胺(简称：DBC1)、9-[4-(10-苯基-9-蒽)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:DPCzPA)、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)、9,9'-联蒽(简称：BANT)、9,9'-(二苯乙烯-3,3'-二基)二菲(简称：DPNS)、9,9'-(二苯乙烯-4,4'-二基)二菲(简称：DPNS2)以及1,3,5-三(1-芘基)苯(简称：TPB3)等。
此外，在将多个有机化合物用于发光层723的情况下，优选组合形成激基复合物的化合物和发光物质而使用。在此情况下，可以适当地组合各种有机化合物而使用，但是为了高效地形成激基复合物，特别优选组合容易接收空穴的化合物(空穴传输性材料)和容易接收电子的化合物(电子传输性材料)。此外，作为空穴传输性材料及电子传输性材料的具体例子，可以使用本实施方式所示的材料。
TADF材料是指能够利用微小的热能量将三重激发态上转换(up-convert)为单重激发态(逆系间窜越)并高效率地呈现来自单重激发态的发光(荧光)的材料。可以高效率地获得热活化延迟荧光的条件为如下：三重激发能级和单重激发能级之间的能量差为0eV以上且0.2eV以下，优选为0eV以上且0.1eV以下。TADF材料所呈现的延迟荧光是指其光谱与一般的荧光同样但其寿命非常长的发光。该寿命为10-6秒以上，优选为10-3秒以上。
作为TADF材料，例如可以举出富勒烯或其衍生物、普鲁黄素等吖啶衍生物、伊红等。此外，可以举出包含镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、锡(Sn)、铂(Pt)、铟(In)或钯(Pd)等的含金属卟啉。作为含金属卟啉，例如，也可以举出原卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Proto IX))、中卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Meso IX))、血卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Hemato IX))、粪卟啉四甲酯-氟化锡配合物(SnF2(Copro III-4Me))、八乙基卟啉-氟化锡配合物(SnF2(OEP))、初卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Etio I))以及八乙基卟啉-氯化铂配合物(PtCl2OEP)等。
除了上述以外，可以使用2-(联苯-4-基)-4，6-双(12-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑-11-基)-1，3，5-三嗪(PIC-TRZ)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(PCCzPTzn)、2-[4-(10H-吩恶嗪-10-基)苯基]-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5，10-二氢吩嗪-10-基)苯基]-4，5-二苯基-1，2，4-三唑(PPZ-3TPT)、3-(9，9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧杂蒽-9-酮(ACRXTN)、双[4-(9，9-二甲基-9，10-二氢吖啶)苯基]砜(DMAC-DPS)、10-苯基-10H，10’H-螺[吖啶-9，9’-蒽]-10’-酮(ACRSA)等具有富π电子型芳杂环及缺π电子型芳杂环的杂环化合物。此外，在富π电子型芳杂环和缺π电子型芳杂环直接键合的物质中，富π电子型芳杂环的供体性和缺π电子型芳杂环的受体性都强，单重激发态与三重激发态之间的能量差变小，所以是尤其优选的。
此外，在使用TADF材料的情况下，可以组合其他有机化合物使用。
<<电子传输层724>>
电子传输层724是将从导电体788经过电子注入层725注入的电子传输到发光层723中的层。此外，电子传输层724是包含电子传输性材料的层。作为用于电子传输层724的电子传输性材料，优选为具有1×10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的物质。此外，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，可以使用上述以外的物质。
作为用于电子传输性材料可以举出具有喹啉配体、苯并喹啉配体、噁唑配体、噻唑配体的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲罗啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物等。除了上述以外，也可以使用含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物。
具体地说，Alq3、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(Ⅲ)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(简称：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2、双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)2)(Ⅱ)等金属配合物、2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、3-(4’-联苯基)-4-苯基-5-(4”-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称：p-EtTAZ)、红菲咯啉(简称：Bphen)、浴铜灵(简称：BCP)、4，4’-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯(简称：BzOs)等杂芳族化合物、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTBPDBq-II)、2-[4-(3，6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：7mDBTPDBq-II)和6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：6mDBTPDBq-II)等喹喔啉衍生物或二苯并喹喔啉衍生物。
此外，还可以使用聚(2，5-吡啶二基)(简称：PPy)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-共-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共-(2，2’-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等高分子化合物。
此外，电子传输层724既可由单层构成又可由层叠有两层以上的由上述物质构成的层的构成。
<<电子注入层725>>
电子注入层725是包含电子注入性高的物质的层。作为电子注入层725，可以使用氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)及锂氧化物(LiOx)等碱金属、碱土金属或这些金属的化合物。此外，可以使用氟化铒(ErF3)等稀土金属化合物。此外，也可以将电子盐用于电子注入层725。作为该电子盐，例如可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。此外，也可以使用如上所述的构成电子传输层724的物质。
此外，也可以将混合有机化合物与电子给体(供体)而成的复合材料用于电子注入层725。这种复合材料因为通过电子给体在有机化合物中产生电子而具有优异的电子注入性和电子传输性。在此情况下，有机化合物优选是在传输所产生的电子方面性能优异的材料，具体而言，例如，可以使用用于如上所述的电子传输层724的电子传输性材料(金属配合物、杂芳族化合物等)。作为电子给体，只要是对有机化合物呈现电子施主性的物质即可。具体而言，优选使用碱金属、碱土金属和稀土金属，可以举出锂、铯、镁、钙、铒、镱等。此外，优选使用碱金属氧化物或碱土金属氧化物，可以举出锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物等。此外，还可以使用氧化镁等路易斯碱。此外，也可以使用四硫富瓦烯(简称：TTF)等有机化合物。
<<电荷产生层792>>
电荷产生层792具有如下功能：在对导电体772及导电体788施加电压时，对接触于该电荷产生层792的两个EL层786中离导电体772更近的一个EL层786注入电子且对离导电体788更近的一个EL层786注入空穴的功能。例如，在具有图27C所示的结构的发光元件572中，电荷产生层792具有对EL层786a注入电子且对EL层786b注入空穴的功能。电荷产生层792既可以具有对空穴传输性材料添加有电子受体(受体)的结构，也可以具有对电子传输性材料添加有电子给体(供体)的结构。或者，也可以层叠有这两种结构。此外，通过使用上述材料形成电荷产生层792，可以抑制在层叠EL层时的显示装置10的驱动电压的增大。
在电荷产生层792具有对空穴传输性材料添加有电子受体的结构的情况下，作为电子受体，可以举出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、氯醌等。此外，可以举出属于元素周期表中第4族至第8族的元素的金属的氧化物。具体地说，可以举出氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化铼等。
在电荷产生层792具有对电子传输性材料添加有电子供体的结构的情况下，作为电子给体，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属或属于元素周期表中第2族、第13族的金属及它们的氧化物或碳酸盐。具体而言，优选使用锂(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、镱(Yb)、铟(In)、氧化锂、碳酸铯等。此外，也可以将如四硫萘并萘(tetrathianaphthacene)等有机化合物用作电子给体。
此外，当制造发光元件572时，可以利用蒸镀法等真空工序或旋涂法、喷墨法等溶液工序。作为蒸镀法，可以利用溅射法、离子镀法、离子束蒸镀法、分子束蒸镀法、真空蒸镀法等物理蒸镀法(PVD法)或化学气相沉积法(CVD法)等。尤其是，可以利用蒸镀法(真空蒸镀法)、涂敷法(浸涂法、染料涂布法、棒式涂布法、旋涂法、喷涂法)、印刷法(喷墨法、丝网印刷(孔版印刷)法、胶版印刷(平版印刷)法、柔版印刷(凸版印刷)法、照相凹版印刷法、微接触印刷法等)等方法形成包括在发光元件的EL层中的功能层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层)以及电荷产生层。
此外，本实施方式所示的构成发光元件的EL层的各功能层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层)以及电荷产生层的材料不局限于此，只要为可以满足各层的功能的材料就可以组合地使用。作为一个例子，可以使用高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)、中分子化合物(介于低分子与高分子之间的化合物：分子量为400至4000)、无机化合物(量子点材料等)等。作为量子点材料，可以使用胶状量子点材料、合金型量子点材料、核壳(Core Shell)型量子点材料、核型量子点材料等。
本实施方式所示的结构实例及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构实例或附图等适当地组合而实施。
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，说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管。
<晶体管的结构实例1>
图28A、图28B及图28C是可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200A及晶体管200A周边的俯视图及截面图。可以将晶体管200A应用于本发明的一个方式的显示装置。
图28A是晶体管200A的俯视图。此外，图28B及图28C是晶体管200A的截面图。在此，图28B是沿着图28A中的点划线A1-A2的截面图，该截面图相当于晶体管200A的沟道长度方向上的截面图。图28C是沿着图28A中的点划线A3-A4的截面图，该截面图相当于晶体管200A的沟道宽度方向上的截面图。注意，为了容易理解，在图28A的俯视图中省略部分构成要素。
如图28A至图28C所示，晶体管200A包括：配置在衬底(未图示)上的金属氧化物230a；配置在金属氧化物230a上的金属氧化物230b；配置在金属氧化物230b上的相互分离的导电体242a及导电体242b；配置在导电体242a及导电体242b上的以与导电体242a与导电体242b之间重叠的方式形成开口的绝缘体280；配置在开口中的导电体260；配置在金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b以及绝缘体280与导电体260之间的绝缘体250；以及配置在金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b以及绝缘体280与绝缘体250之间的金属氧化物230c。在此，如图28B和图28C所示，导电体260的顶面优选与绝缘体250、绝缘体254、金属氧化物230c以及绝缘体280的顶面大致一致。以下，金属氧化物230a、金属氧化物230b以及金属氧化物230c有时被统称为氧化物230。此外，导电体242a及导电体242b有时被统称为导电体242。
在图28B所示的晶体管200A中，导电体242a及导电体242b的位于导电体260一侧的侧面大致垂直于底面。此外，图28A至图28C所示的晶体管200A不局限于此，也可以采用导电体242a及导电体242b的侧面和底面所形成的角度为10°以上且80°以下，优选为30°以上且60°以下的结构。此外，也可以采用导电体242a和导电体242b的相对的侧面具有多个面的结构。
此外，如图28A至图28C所示，优选在绝缘体224、金属氧化物230a、金属氧化物230b、导电体242a、导电体242b及金属氧化物230c与绝缘体280之间配置有绝缘体254。在此，如图28B、图28C所示，绝缘体254优选与金属氧化物230c的侧面、导电体242a的顶面及侧面、导电体242b的顶面及侧面、金属氧化物230a及金属氧化物230b的侧面以及绝缘体224的顶面接触。
注意，在晶体管200A中，在形成沟道的区域(以下也称为沟道形成区域)及其附近层叠有金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的三层，但是本发明不局限于此。例如，可以是金属氧化物230b与金属氧化物230c的两层结构或者四层以上的叠层结构。此外，在晶体管200A中，导电体260具有两层结构，但是本发明不局限于此。例如，导电体260也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。此外，金属氧化物230a、金属氧化物230b以及金属氧化物230c也可以各自具有两层以上的叠层结构。
例如，在金属氧化物230c具有由第一氧化物和第一氧化物上的第二氧化物构成的叠层结构的情况下，第一氧化物可以具有与金属氧化物230b同样的组成，而第二氧化物优选具有与金属氧化物230a同样的组成。
在此，导电体260被用作晶体管的栅电极，导电体242a及导电体242b各被用作源电极或漏电极。如上所述，导电体260以嵌入绝缘体280的开口及被夹在导电体242a与导电体242b之间的区域中的方式形成。在此，导电体260、导电体242a及导电体242b的配置相对于绝缘体280的开口自对准地形成。也就是说，在晶体管200A中，栅电极可以自对准地配置在源电极与漏电极之间。由此，可以以不设置用于对准的余地的方式形成导电体260，所以可以实现晶体管200A的占有面积的缩小。由此，可以实现提高显示装置的像素密度。此外，可以实现窄边框的显示装置。
此外，如图28A至图28C所示，导电体260优选包括配置在绝缘体250的内侧的导电体260a及以嵌入导电体260a的内侧的方式配置的导电体260b。
此外，晶体管200A优选包括配置在衬底(未图示)上的绝缘体214、配置在绝缘体214上的绝缘体216、以嵌入绝缘体216的方式配置的导电体205、配置在绝缘体216及导电体205上的绝缘体222以及配置在绝缘体222上的绝缘体224。优选在绝缘体224上配置有金属氧化物230a。
此外，优选在晶体管200A上配置有被用作层间膜的绝缘体274及绝缘体281。在此，绝缘体274优选与导电体260、绝缘体250、绝缘体254、金属氧化物230c以及绝缘体280的顶面接触。
此外，绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274优选具有抑制氢(例如，氢原子、氢分子等中的至少一个)的扩散的功能。例如，绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274的氢透过性优选低于绝缘体224、绝缘体250以及绝缘体280。此外，绝缘体222及绝缘体254优选具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能。例如，绝缘体222及绝缘体254的氧透过性优选低于绝缘体224、绝缘体250以及绝缘体280。
在此，绝缘体224、氧化物230以及绝缘体250与绝缘体280及绝缘体281由绝缘体254以及绝缘体274相隔。由此，可以抑制包含在绝缘体280及绝缘体281中的氢等杂质或过剩的氧混入绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250。
此外，半导体装置优选包括与晶体管200A电连接且被用作插头的导电体240(导电体240a及导电体240b)。此外，还包括与被用作插头的导电体240的侧面接触的绝缘体241(绝缘体241a及绝缘体241b)。也就是说，绝缘体241以与绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274以及绝缘体281的开口的内壁接触的方式形成。此外，可以以与绝缘体241的侧面接触的方式设置有导电体240的第一导电体且在其内侧设置有第二导电体。在此，导电体240的顶面的高度与绝缘体281的顶面的高度可以大致相同。此外，示出在晶体管200A中，层叠有导电体240的第一导电体及导电体240的第二导电体的结构，但是本发明不局限于此。例如，导电体240也可以具有单层结构或者三层以上的叠层结构。在结构体具有叠层结构的情况下，有时按形成顺序赋予序数以进行区別。
此外，优选在晶体管200A中将被用作氧化物半导体的金属氧化物(以下也称为氧化物半导体)用于包含沟道形成区域的氧化物230(金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c)。例如，作为将成为氧化物230的沟道形成区域的金属氧化物，优选使用其带隙为2eV以上，优选为2.5eV以上的金属氧化物。
作为上述金属氧化物，优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。尤其是，优选包含铟(In)或锌(Zn)。此外，除此之外，优选还包含元素M。元素M可以为铝(Al)、镓(Ga)、钇(Y)、锡(Sn)、硼(B)、钛(Ti)、铁(Fe)、镍(Ni)、锗(Ge)、锆(Zr)、钼(Mo)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、镁(Mg)、钴(Co)等中的一种或多种。尤其是，元素M优选为铝(Al)、镓(Ga)、钇(Y)或锡(Sn)。
此外，如图28B所示，金属氧化物230b中的不与导电体242重叠的区域的厚度有时比其与导电体242重叠的区域的厚度薄。这是因为当形成导电体242a及导电体242b时去除金属氧化物230b的顶面的一部分的缘故。当在金属氧化物230b的顶面上形成用作导电体242的导电膜时，有时在与该导电膜的界面附近形成低电阻区域。如此，通过去除金属氧化物230b的顶面上的位于导电体242a与导电体242b之间的低电阻区域，可以抑制沟道形成在该区域中。
通过本发明的一个方式，可以提供一种包括尺寸小的晶体管并其像素密度高的显示装置。此外，可以提供一种包括通态电流大的晶体管并其亮度高的显示装置。此外，可以提供一种包括工作速度快的晶体管并其工作速度快的显示装置。此外，可以提供一种包括电特性稳定的晶体管并其可靠性高的显示装置。此外，可以提供一种包括关态电流小的晶体管并其功耗低的显示装置。
以下说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200A的详细结构。
导电体205以包括与氧化物230及导电体260重叠的区域的方式配置。此外，导电体205优选以嵌入绝缘体216中的方式设置。在此，导电体205的顶面的平坦性优选为高。例如，导电体205的顶面的平均表面粗糙度(Ra)为1nm以下，优选为0.5nm以下，更优选为0.3nm以下即可。由此，可以提高形成在导电体205上的绝缘体224的平坦性，并提高金属氧化物230b及金属氧化物230c的结晶性。
在此，导电体260有时被用作第一栅极(也称为顶栅极)电极。此外，导电体205有时被用作第二栅极(也称为底栅极)电极。在此情况下，通过独立地改变供应到导电体205的电位而不使其与供应到导电体260的电位联动，可以控制晶体管200A的Vth。尤其是，通过对导电体205供应负电位，可以使晶体管200A的Vth大于0V且可以减小关态电流。因此，与不对导电体205施加负电位时相比，在对导电体205施加负电位的情况下，可以减小对导电体260供应的电位为0V时的漏极电流。
此外，导电体205优选比金属氧化物230中的沟道形成区域大。尤其是，如图28C所示，导电体205优选延伸到与沟道宽度方向上的金属氧化物230交叉的端部的外侧的区域。就是说，优选在金属氧化物230的沟道宽度方向的侧面的外侧，导电体205和导电体260隔着绝缘体重叠。
就是说通过具有上述结构，可以由被用作第一栅电极的导电体260的电场和被用作第二栅电极的导电体205的电场电围绕金属氧化物230的沟道形成区域。
此外，如图28C所示，将导电体205延伸来用作布线。但是，本发明不局限于此，也可以在导电体205下设置被用作布线的导电体。
此外，作为导电体205，优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。在附图中，以单层图示导电体205，但是导电体205也可以具有叠层结构，例如，可以采用钛、氮化钛和上述导电材料的叠层结构。
此外，也可以在导电体205下使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能(不容易透过上述杂质)的导电体。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易透过上述氧)的导电体。在本说明书中，“抑制杂质或氧的扩散的功能”是指抑制上述杂质和上述氧中的任一个或全部的扩散的功能。
此外，当在导电体205下使用具有抑制氧的扩散的功能的导电体时，可以抑制使导电体205氧化而导致导电率的下降。作为具有抑制氧的扩散的功能的导电体，例如，优选使用钽、氮化钽、钌或氧化钌等。因此，作为导电体205，可以使用上述导电材料的单层或叠层。
绝缘体214优选被用作抑制水或氢等杂质从衬底一侧进入晶体管200A的阻挡绝缘膜。因此，作为绝缘体214优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能(不容易使上述杂质透过)的绝缘材料。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的绝缘材料。
例如，优选的是，作为绝缘体214使用氧化铝或氮化硅等。由此，可以抑制水或氢等杂质从与绝缘体214相比更靠近衬底一侧扩散到晶体管200A一侧。此外，可以抑制包含在绝缘体224等中的氧扩散到与绝缘体214相比更靠近衬底一侧。
此外，被用作层间膜的绝缘体216、绝缘体280及绝缘体281的相对介电常数优选比绝缘体214低。通过将相对介电常数低的材料作为层间膜，可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如，作为绝缘体216、绝缘体280及绝缘体281，适当地使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅或具有空孔的氧化硅等。
绝缘体222及绝缘体224被用作栅极绝缘体。
在此，在与金属氧化物230接触的绝缘体224中，优选通过加热使氧脱离。在本说明书等中，有时将通过加热脱离的氧称为过剩氧。例如，作为绝缘体224适当地使用氧化硅或氧氮化硅等，即可。通过以与金属氧化物230接触的方式设置包含氧的绝缘体，可以减少金属氧化物230中的氧缺陷，从而可以提高晶体管200A的可靠性。
具体而言，作为绝缘体224，优选使用通过加热使一部分的氧脱离的氧化物材料。通过加热使氧脱离的氧化物是指在TDS(Thermal Desorption Spectroscopy：热脱附谱)分析中换算为氧原子的氧的脱离量为1.0×1018atoms/cm3以上，优选为1.0×1019atoms/cm3以上，进一步优选为2.0×1019atoms/cm3以上，或者3.0×1020atoms/cm3以上的氧化物膜。此外，进行上述TDS分析时的膜的表面温度优选在100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且400℃以下的范围内。
此外，如图28C所示，有时在绝缘体224中不与绝缘体254重叠并不与金属氧化物230b重叠的区域的厚度比其他区域的厚度薄。在绝缘体224中，不与绝缘体254重叠并不与金属氧化物230b重叠的区域优选具有足够使上述氧扩散的厚度。
与绝缘体214等同样，绝缘体222优选被用作抑制水或氢等杂质从衬底一侧混入晶体管200A的阻挡绝缘膜。例如，绝缘体222的氢透过性优选比绝缘体224低。通过由绝缘体222、绝缘体254以及绝缘体274围绕绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250等，可以抑制水或氢等杂质从外部侵入晶体管200A。
再者，绝缘体222优选具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。例如，绝缘体222的氧透过性优选比绝缘体224低。通过使绝缘体222具有抑制氧或杂质的扩散的功能，可以减少金属氧化物230所具有的氧能够扩散到衬底一侧，所以是优选的。此外，可以抑制导电体205与绝缘体224及金属氧化物230所具有的氧起反应。
绝缘体222优选使用作为绝缘材料的包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体。作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体，优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。当使用这种材料形成绝缘体222时，绝缘体222被用作抑制氧从金属氧化物230释放或氢等杂质从晶体管200A的周围部进入金属氧化物230的层。
或者，例如也可以对上述绝缘体添加氧化铝、氧化铋、氧化锗、氧化铌、氧化硅、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆。此外，也可以对上述绝缘体进行氮化处理。还可以在上述绝缘体上层叠氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。
此外，作为绝缘体222，例如也可以以单层或叠层使用包含氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、锆钛酸铅(PZT)、钛酸锶(SrTiO3)或(Ba，Sr)TiO3(BST)等的绝缘体。当进行晶体管的微型化及高集成化时，由于栅极绝缘体的薄膜化，有时发生泄漏电流等问题。通过作为被用作栅极绝缘体的绝缘体使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。
此外，绝缘体222及绝缘体224也可以具有两层以上的叠层结构。此时，不局限于由相同材料构成的叠层结构，也可以是由不同材料构成的叠层结构。例如，也可以在绝缘体222下设置有与绝缘体224同样的绝缘体。
金属氧化物230包括金属氧化物230a、金属氧化物230a上的金属氧化物230b及金属氧化物230b上的金属氧化物230c。当在金属氧化物230b下设置有金属氧化物230a时，可以抑制杂质从形成在金属氧化物230a下方的结构物扩散到金属氧化物230b。当在金属氧化物230b上设置有金属氧化物230c时，可以抑制杂质从形成在金属氧化物230c的上方的结构物扩散到金属氧化物230b。
此外，金属氧化物230优选具有各金属原子的原子个数比互不相同的氧化物的叠层结构。例如，在金属氧化物230至少包含铟(In)及元素M的情况下，金属氧化物230a的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比优选大于金属氧化物230b的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比。此外，金属氧化物230a中的元素M与In的原子个数比优选大于金属氧化物230b中的元素M与In的原子个数比。在此，金属氧化物230c可以使用可用于金属氧化物230a或金属氧化物230b的金属氧化物。
优选的是，使金属氧化物230a及金属氧化物230c的导带底的能量高于金属氧化物230b的导带底的能量。换言之，金属氧化物230a及金属氧化物230c的电子亲和势优选小于金属氧化物230b的电子亲和势。在此情况下，金属氧化物230c优选使用可以用于金属氧化物230a的金属氧化物。具体而言，金属氧化物230c的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比优选大于金属氧化物230b的构成元素中的元素M与其他元素的原子个数比。此外，金属氧化物230c中的元素M与In的原子个数比优选大于金属氧化物230b中的元素M与In的原子个数比。
在此，在金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的接合部中，导带底的能级平缓地变化。换言之，也可以将上述情况表达为金属氧化物230a、金属氧化物230b及金属氧化物230c的接合部的导带底的能级连续地变化或者连续地接合。为此，优选降低形成在金属氧化物230a与金属氧化物230b的界面以及金属氧化物230b与金属氧化物230c的界面的混合层的缺陷态密度。
具体而言，通过使金属氧化物230a与金属氧化物230b以及金属氧化物230b与金属氧化物230c除了氧之外还包含共同元素(为主要成分)，可以形成缺陷态密度低的混合层。例如，在金属氧化物230b为In-Ga-Zn氧化物的情况下，作为金属氧化物230a及金属氧化物230c可以使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化镓等。此外，金属氧化物230c可以具有叠层结构。例如，可以使用In-Ga-Zn氧化物和该In-Ga-Zn氧化物上的Ga-Zn氧化物的叠层结构，或者，可以使用In-Ga-Zn氧化物和该In-Ga-Zn氧化物上的氧化镓的叠层结构。换言之，作为金属氧化物230c，也可以使用In-Ga-Zn氧化物和不包含In的氧化物的叠层结构。
具体而言，作为金属氧化物230a使用In：Ga：Zn＝1：3：4[原子个数比]或1：1：0.5[原子个数比]的金属氧化物，即可。此外，作为金属氧化物230b使用In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]或3：1：2[原子个数比]的金属氧化物，即可。此外，作为金属氧化物230c使用In：Ga：Zn＝1：3：4[原子个数比]、In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]、Ga：Zn＝2：1[原子个数比]或Ga：Zn＝2：5[原子个数比]的金属氧化物，即可。此外，作为金属氧化物230c具有叠层结构的情况下的具体例子，可以举出In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]和Ga：Zn＝2：1[原子个数比]的叠层结构、In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]和Ga：Zn＝2：5[原子个数比]的叠层结构、In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]和氧化镓的叠层结构等。
此时，载流子的主要路径为金属氧化物230b。通过使金属氧化物230a及金属氧化物230c具有上述结构，可以降低金属氧化物230a与金属氧化物230b的界面及金属氧化物230b与金属氧化物230c的界面的缺陷态密度。因此，界面散射对载流子传导的影响减少，从而晶体管200A可以得到高通态电流及高频率特性。此外，在金属氧化物230c具有叠层结构时，被期待降低上述金属氧化物230b和金属氧化物230c之间的界面的缺陷态密度的效果及抑制金属氧化物230c所具有的构成元素扩散到绝缘体250一侧的效果。更具体而言，在金属氧化物230c具有叠层结构时，因为使不包含In的氧化物位于叠层结构的上方，所以可以抑制会扩散到绝缘体250一侧的In。由于绝缘体250被用作栅极绝缘体，因此在In扩散在其中的情况下导致晶体管的特性不良。由此，通过使金属氧化物230c具有叠层结构，可以提供可靠性高的显示装置。
在金属氧化物230b上设置被用作源电极及漏电极的导电体242(导电体242a及导电体242b)。作为导电体242，优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如，优选使用氮化钽、氮化钛、钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。此外，氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料，所以是优选的。
通过以与金属氧化物230接触的方式形成上述导电体242，金属氧化物230中的导电体242附近的氧浓度有时降低。此外，在金属氧化物230中的导电体242附近有时形成包括包含在导电体242中的金属及金属氧化物230的成分的金属化合物层。在此情况下，金属氧化物230的导电体242附近的区域中的载流子密度增加，该区域的电阻降低。
在此，导电体242a与导电体242b之间的区域以与绝缘体280的开口重叠的方式形成。因此，可以在导电体242a与导电体242b之间自对准地配置导电体260。
绝缘体250被用作栅极绝缘体。绝缘体250优选与金属氧化物230c的顶面接触地配置。绝缘体250可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。
与绝缘体224同样，优选降低绝缘体250中的水或氢等杂质的浓度。绝缘体250的厚度优选为1nm以上且20nm以下。
此外，也可以在绝缘体250与导电体260之间设置金属氧化物。该金属氧化物优选抑制从绝缘体250扩散到导电体260的氧。由此，可以抑制因绝缘体250中的氧所导致的导电体260的氧化。
此外，该金属氧化物有时被用作栅极绝缘体的一部分。因此，在将氧化硅或氧氮化硅等用于绝缘体250的情况下，作为该金属氧化物优选使用作为相对介电常数高的high-k材料的金属氧化物。通过使栅极绝缘体具有绝缘体250与该金属氧化物的叠层结构，可以形成具有热稳定性且相对介电常数高的叠层结构。因此，可以在保持栅极绝缘体的物理厚度的同时降低在晶体管工作时施加的栅极电位。此外，可以减少被用作栅极绝缘体的绝缘体的等效氧化物厚度(EOT：Equivalent oxide thickness)。
具体而言，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。特别是，优选使用作为包含铝及铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体的氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。
虽然在图28A至图28C中，导电体260具有两层结构，但是也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。
作为导电体260a优选使用上述具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N2O、NO、NO2等)、铜原子等杂质的扩散的功能的导电体。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能的导电材料。
此外，当导电体260a具有抑制氧的扩散的功能时，可以抑制绝缘体250所包含的氧使导电体260b氧化而导致导电率的下降。作为具有抑制氧的扩散的功能的导电材料，例如，优选使用钽、氮化钽、钌或氧化钌等。
此外，作为导电体260b优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外，由于导电体260还被用作布线，所以优选使用导电性高的导电体。例如，可以使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外，导电体260b可以具有叠层结构，例如可以具有钛、氮化钛与上述导电材料的叠层结构。
此外，如图28A和图28C所示，在金属氧化物230b的不与导电体242重叠的区域，即金属氧化物230的沟道形成区域中，金属氧化物230的侧面被导电体260覆盖。由此，可以容易将被用作第一栅电极的导电体260的电场影响到金属氧化物230的侧面。由此，可以提高晶体管200A的通态电流及频率特性。
绝缘体254与绝缘体214等同样地优选被用作抑制水或氢等杂质从绝缘体280一侧混入晶体管200A的阻挡绝缘膜。例如，绝缘体254的氢透过性优选比绝缘体224低。再者，如图28B、图28C所示，绝缘体254优选与金属氧化物230c的侧面、导电体242a的顶面及侧面、导电体242b的顶面及侧面、金属氧化物230a及金属氧化物230b的侧面以及绝缘体224的顶面接触。通过采用这种结构，可以抑制绝缘体280所包含的氢从导电体242a、导电体242b、金属氧化物230a、金属氧化物230b及绝缘体224的顶面或侧面侵入金属氧化物230。
再者，绝缘体254还具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。例如，绝缘体254的氧透过性优选比绝缘体280或绝缘体224低。
绝缘体254优选通过溅射法形成。通过在包含氧的气氛下使用溅射法形成绝缘体254，可以对绝缘体224与绝缘体254接触的区域附近添加氧。由此，可以将氧从该区域通过绝缘体224供应到金属氧化物230中。在此，通过使绝缘体254具有抑制扩散到上方的氧的功能，可以防止氧从金属氧化物230扩散到绝缘体280。此外，通过使绝缘体222具有抑制扩散到下方的氧的功能，可以防止氧从金属氧化物230扩散到衬底一侧。如此，对金属氧化物230中的沟道形成区域供应氧。由此，可以减少金属氧化物230的氧缺陷并抑制晶体管的常开启化。
作为绝缘体254，例如可以形成包含铝及铪中的一个或多个的氧化物的绝缘体。注意，作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体，优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。
像这样，通过由对氢具有阻挡性的绝缘体254及覆盖绝缘体224、绝缘体250以及金属氧化物230，绝缘体280由绝缘体254及与绝缘体224、金属氧化物230以及绝缘体250分开。由此，可以抑制从晶体管200A的外部侵入氢等杂质，从而可以对晶体管200A赋予良好的电特性及可靠性。
绝缘体280优选隔着绝缘体254设置在绝缘体224、金属氧化物230及导电体242上。例如，作为绝缘体280，优选具有氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅或具有空孔的氧化硅等。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。特别是，因为氧化硅、氧氮化硅、具有空孔的氧化硅等的材料容易形成包含通过加热脱离的氧的区域，所以是优选的。
此外，优选绝缘体280中的水或氢等杂质的浓度得到降低。此外，绝缘体280的顶面也可以被平坦化。
绝缘体274优选与绝缘体214等同样地被用作抑制水或氢等杂质从上方混入到绝缘体280的阻挡绝缘膜。作为绝缘体274，例如可以使用能够用于绝缘体214、绝缘体254等的绝缘体。
此外，优选在绝缘体274上设置被用作层间膜的绝缘体281。与绝缘体224等同样，优选绝缘体281中的水或氢等杂质的浓度得到降低。
此外，在形成于绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280及绝缘体254中的开口中配置导电体240a及导电体240b。导电体240a及导电体240b以中间夹着导电体260的方式设置。此外，导电体240a及导电体240b的顶面的高度与绝缘体281的顶面可以位于同一平面上。
此外，以与绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280以及绝缘体254的开口的内壁接触的方式设置有绝缘体241a，以与其侧面接触的方式形成有导电体240a的第一导电体。导电体242a位于该开口的底部的至少一部分，导电体240a与导电体242a接触。同样，以与绝缘体281、绝缘体274、绝缘体280以及绝缘体254的开口的内壁接触的方式设置有绝缘体241b，以与其侧面接触的方式形成有导电体240b的第一导电体。导电体242b位于该开口的底部的至少一部分，导电体240b与导电体242b接触。
导电体240a及导电体240b优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外，导电体240a及导电体240b也可以具有叠层结构。
当作为导电体240采用叠层结构时，作为与金属氧化物230a、金属氧化物230b、导电体242、绝缘体254、绝缘体280、绝缘体274及绝缘体281接触的导电体优选使用上述具有抑制水或氢等杂质的扩散的功能的导电体。例如，优选使用钽、氮化钽、钛、氮化钛、钌或氧化钌等。可以以单层或叠层使用具有抑制水或氢等杂质的扩散的功能的导电材料。通过使用该导电材料，可以防止添加到绝缘体280的氧被导电体240a及导电体240b吸收。此外，可以防止水或氢等杂质从绝缘体281的上方的层通过导电体240a及导电体240b进入金属氧化物230。
作为绝缘体241a及绝缘体241b，例如使用能够用于绝缘体254等的绝缘体，即可。因为绝缘体241a及绝缘体241b与绝缘体254及接触地设置，所以可以抑制从绝缘体280等水或氢等杂质经过导电体240a及导电体240b混入金属氧化物230。此外，可以防止绝缘体280所包含的氧被导电体240a及导电体240b吸收。
虽然未图示，但是可以以与导电体240a的顶面及导电体240b的顶面接触的方式配置被用作布线的导电体。被用作布线的导电体优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。此外，该导电体可以具有叠层结构，例如，可以具有钛、氮化钛与上述导电材料的叠层结构。此外，该导电体也可以以嵌入绝缘体的开口中的方式形成。
<晶体管的结构实例2>
图29A、图29B及图29C是可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200B及晶体管200B周边的俯视图及截面图。晶体管200B是晶体管200A的变形例子。
图29A是晶体管200B的俯视图。此外，图29B及图29C是晶体管200B的截面图。在此，图29B是沿着图29A中的点划线B1-B2的截面图，该截面图相当于晶体管200B的沟道长度方向上的截面图。图29C是沿着图29A中的点划线B3-B4的截面图，该截面图相当于晶体管200B的沟道宽度方向上的截面图。注意，为了容易理解，在图29A的俯视图中省略部分构成要素。
在晶体管200B中，导电体242a及导电体242b具有与金属氧化物230c、绝缘体250及导电体260重叠的区域。由此，晶体管200B可以为通态电流(on-state current)高的晶体管。此外，晶体管200B可以为易于被控制的晶体管。
用作栅电极的导电体260包括导电体260a及导电体260a上的导电体260b。导电体260a优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、铜原子等杂质扩散的功能的导电材料。此外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)扩散的功能的导电材料。
通过使导电体260a具有抑制氧扩散的功能，可以提高导电体260b的材料选择性。也就是说，通过包括导电体260a，可以抑制导电体260b的氧化，由此可以抑制导电率下降。
此外，优选以覆盖导电体260的顶面及侧面、绝缘体250的侧面及金属氧化物230c的侧面的方式设置绝缘体254。作为绝缘体254优选使用具有抑制水或氢等杂质及氧的扩散的功能的绝缘材料。
通过设置绝缘体254，可以抑制导电体260的氧化。此外，通过包括绝缘体254，可以抑制绝缘体280所包含的水、氢等杂质扩散到晶体管200B。
<晶体管的结构实例3>
图30A、图30B及图30C是可以用于本发明的一个方式的显示装置的晶体管200C及晶体管200C周边的俯视图及截面图。晶体管200C是晶体管200A的变形例子。
图30A是晶体管200C的俯视图。此外，图30B及图30C是晶体管200C的截面图。在此，图30B是沿着图30A中的点划线C1-C2的截面图，该截面图相当于晶体管200C的沟道长度方向上的截面图。图30C是沿着图30A中的点划线C3-C4的截面图，该截面图相当于晶体管200C的沟道宽度方向上的截面图。注意，为了容易理解，在图30A的俯视图中省略部分构成要素。
在晶体管200C中，在金属氧化物230c上包括绝缘体250，在绝缘体250上包括金属氧化物252。此外，在金属氧化物252上包括导电体260，在导电体260上包括绝缘体270。此外，在绝缘体270上包括绝缘体271。
金属氧化物252优选具有抑制氧扩散的功能。通过在绝缘体250与导电体260之间设置抑制氧扩散的金属氧化物252，向导电体260的氧扩散得到抑制。换言之，可以抑制供应到金属氧化物230的氧量的减少。此外，可以抑制导电体260的氧化。
此外，金属氧化物252可以被用作栅电极的一部分。例如，可以将可用作金属氧化物230的氧化物半导体用作金属氧化物252。在此情况下，通过利用溅射法形成导电体260，可以降低金属氧化物252的电阻值使其变为导电体。可以将其称为OC(Oxide Conductor)电极。
此外，金属氧化物252有时被用作栅极绝缘体的一部分。因此，在将氧化硅或氧氮化硅等用于绝缘体250的情况下，作为金属氧化物252优选使用作为相对介电常数高的high-k材料的金属氧化物。通过采用该叠层结构，可以形成具有热稳定性且相对介电常数高的叠层结构。因此，可以在保持物理厚度的同时降低在晶体管工作时施加的栅极电位。此外，可以减少被用作栅极绝缘体的绝缘层的等效氧化物厚度(EOT)。
虽然示出晶体管200C中的金属氧化物252是单层的结构，但是也可以采用两层以上的叠层结构。例如，可以将被用作栅电极的一部分的金属氧化物与被用作栅极绝缘体的一部分的金属氧化物层叠。
当晶体管200C具有金属氧化物252，并将金属氧化物252用作栅电极时，可以在不减弱来自导电体260的电场的影响的情况下提高晶体管200C的通态电流。此外，当将金属氧化物252用作栅极绝缘体时，通过利用绝缘体250及金属氧化物252的物理厚度，可以保持导电体260与金属氧化物230之间的距离。由此，可以抑制导电体260与金属氧化物230之间的泄漏电流。由此，通过使晶体管200C具有绝缘体250及金属氧化物252的叠层结构，可以容易调节导电体260与金属氧化物230之间的物理距离及从导电体260施加到金属氧化物230的电场强度。
具体而言，可以通过使可用于金属氧化物230的氧化物半导体低电阻化来将其用作金属氧化物252。或者，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。
尤其是，优选使用作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘层的氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。尤其是，铝酸铪的耐热性比氧化铪高。因此，在后面的工序的热处理中不容易晶化，所以是优选的。注意，金属氧化物252不是必需的构成要素，可以根据所需的晶体管特性适当地设计。
作为绝缘体270优选使用具有抑制水或氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘材料。例如优选使用氧化铝或氧化铪等。由此，可以防止导电体260因来自绝缘体270的上方的氧而氧化。此外，可以抑制来自绝缘体270的上方的水或氢等杂质通过导电体260及绝缘体250进入金属氧化物230中。
绝缘体271被用作硬掩模。通过设置绝缘体271，可以以使导电体260的侧面与衬底表面大致垂直的方式对导电体260进行加工，具体而言，可以使导电体260的侧面与衬底表面所形成的角度为75度以上且100度以下，优选为80度以上且95度以下。
此外，也可以通过作为绝缘体271使用抑制水或氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘材料，来将绝缘体271兼作用阻挡层。在此情况下，也可以不设置绝缘体270。
通过将绝缘体271用作硬掩模，选择性地去除绝缘体270、导电体260、金属氧化物252、绝缘体250及金属氧化物230c的一部分，可以使它们的侧面大致一致，且使金属氧化物230b的表面的一部分露出。
此外，晶体管200C在露出的金属氧化物230b的表面的一部分具有区域243a及区域243b。区域243a和区域243b中的一个被用作源区域，另一个被用作漏区域。
例如通过利用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没离子注入法或等离子体处理等，对露出的金属氧化物230b的表面引入磷或硼等杂质元素，来可以形成区域243a及区域243b。注意，在本实施方式等中，“杂质元素”是指主要成分元素之外的元素。
此外，也可以在使金属氧化物230b的表面的一部分露出之后形成金属膜，然后进行加热处理，来将包含在该金属膜中的元素扩散到金属氧化物230b中，由此形成区域243a及区域243b。
被引入杂质元素的金属氧化物230b的一部分区域的电阻率下降。由此，有时将区域243a及区域243b称为“杂质区域”或“低电阻区域”。
通过将绝缘体271和/或导电体260用作掩模，可以自对准地形成区域243a及区域243b。因此，区域243a和/或区域243b不与导电体260重叠，可以减小寄生电容。此外，偏置区域不形成在沟道形成区域与源漏区域(区域243a或区域243b)之间。通过自对准地形成区域243a及区域243b，可以实现通态电流的增加、阈值电压的降低、工作频率的提高等。
晶体管200C在绝缘体271、绝缘体270、导电体260、金属氧化物252、绝缘体250及金属氧化物230c的侧面包括绝缘体272。绝缘体272优选为相对介电常数低的绝缘体。例如，优选使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅或树脂等。尤其是，当将氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅或具有空孔的氧化硅用于绝缘体272时，在后面的工序中可在绝缘体272中容易形成过剩氧区域，所以是优选的。此外，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。此外，绝缘体272优选具有扩散氧的功能。
此外，为了进一步降低关态电流，也可以在沟道形成区域与源漏区域之间设置偏置区域。偏置区域是电阻率高的区域，且是不被进行上述杂质元素的引入的区域。通过在形成绝缘体272后进行上述杂质元素的引入，可以形成偏置区域。在此情况下，与绝缘体271等同样，绝缘体272也被用作掩模。因此，金属氧化物230b的与绝缘体272重叠的区域不被引入杂质元素，由此可以将该区域的电阻率保持为高。
此外，晶体管200C在绝缘体272、金属氧化物230上包括绝缘体254。绝缘体254优选利用溅射法形成。通过利用溅射法，可以形成水或氢等杂质少的绝缘体。
有时利用溅射法形成的氧化膜从被形成的结构体抽出氢。因此，绝缘体254从金属氧化物230及绝缘体272吸收氢及水。由此，可以降低金属氧化物230及绝缘体272的氢浓度。
<晶体管的构成材料>
以下，说明可用于晶体管的构成材料。
<<衬底>>
作为形成晶体管的衬底例如可以使用绝缘体衬底、半导体衬底或导电体衬底。作为绝缘体衬底，例如可以举出玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、稳定氧化锆衬底(氧化钇稳定氧化锆衬底等)、树脂衬底等。此外，作为半导体衬底，例如可以举出由硅或锗等构成的半导体衬底、或者由碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化铟、氧化锌或氧化镓等构成的化合物半导体衬底等。再者，还可以举出在上述半导体衬底内部具有绝缘体区域的半导体衬底，例如有SOI(Silicon On Insulator；绝缘体上硅)衬底等。作为导电体衬底，可以举出石墨衬底、金属衬底、合金衬底、导电树脂衬底等。或者，可以举出包含金属氮化物的衬底、包含金属氧化物的衬底等。再者，还可以举出设置有导电体或半导体的绝缘体衬底、设置有导电体或绝缘体的半导体衬底、设置有半导体或绝缘体的导电体衬底等。或者，也可以使用在这些衬底上设置有元件的衬底。作为设置在衬底上的元件，可以举出电容器、电阻器、开关元件、发光元件、存储元件等。
<<绝缘体>>
作为绝缘体，有具有绝缘性的氧化物、氮化物、氧氮化物、氮氧化物、金属氧化物、金属氧氮化物以及金属氮氧化物等。
例如，当进行晶体管的微型化及高集成化时，由于栅极绝缘体的薄膜化，有时发生泄漏电流等的问题。通过作为被用作栅极绝缘体的绝缘体使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同时实现晶体管工作时的低电压化。另一方面，通过将相对介电常数较低的材料用于被用作层间膜的绝缘体，可以减少产生在布线之间的寄生电容。因此，优选根据绝缘体的功能选择材料。
此外，作为相对介电常数较高的绝缘体，可以举出氧化镓、氧化铪、氧化锆、含有铝及铪的氧化物、含有铝及铪的氧氮化物、含有硅及铪的氧化物、含有硅及铪的氧氮化物或者含有硅及铪的氮化物等。
此外，作为相对介电常数较低的绝缘体，可以举出氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅或树脂等。
此外，通过由具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体(绝缘体214、绝缘体222、绝缘体254、及绝缘体274等)围绕使用氧化物半导体的晶体管，可以使晶体管的电特性稳定。作为具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体，例如可以以单层或叠层使用包含硼、碳、氮、氧、氟、镁、铝、硅、磷、氯、氩、镓、锗、钇、锆、镧、钕、铪或钽的绝缘体。具体而言，作为具有抑制氢等杂质及氧的透过的功能的绝缘体，可以使用氧化铝、氧化镁、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化镧、氧化钕、氧化铪或氧化钽等金属氧化物、氮化铝、氮化铝钛、氮化钛、氮氧化硅或氮化硅等金属氮化物。
此外，被用作栅极绝缘体的绝缘体优选为具有包含通过加热脱离的氧的区域的绝缘体。例如，通过采用具有包含通过加热脱离的氧的区域的氧化硅或者氧氮化硅接触于金属氧化物230的结构，可以填补金属氧化物230所包含的氧缺陷。
<<导电体>>
作为导电体，优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧等中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如，优选使用氮化钽、氮化钛、钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。此外，氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料，所以是优选的。此外，也可以使用以包含磷等杂质元素的多晶硅为代表的导电率高的半导体以及镍硅化物等硅化物。
此外，也可以层叠多个由上述材料形成的导电层。例如，也可以采用组合包含上述金属元素的材料和包含氧的导电材料的叠层结构。此外，也可以采用组合包含上述金属元素的材料和包含氮的导电材料的叠层结构。此外，也可以采用组合包含上述金属元素的材料、包含氧的导电材料和包含氮的导电材料的叠层结构。
此外，在将氧化物用于晶体管的沟道形成区域的情况下，作为被用作栅电极的导电体优选采用组合包含上述金属元素的材料和包含氧的导电材料的叠层结构。在此情况下，优选将包含氧的导电材料设置在沟道形成区域一侧。通过将包含氧的导电材料设置在沟道形成区域一侧，从该导电材料脱离的氧容易被供应到沟道形成区域。
尤其是，作为被用作栅电极的导电体，优选使用含有包含在形成沟道的金属氧化物中的金属元素及氧的导电材料。此外，也可以使用含有上述金属元素及氮的导电材料。例如，也可以使用氮化钛、氮化钽等包含氮的导电材料。此外，可以使用铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有硅的铟锡氧化物。此外，也可以使用包含氮的铟镓锌氧化物。通过使用上述材料，有时可以俘获形成沟道的金属氧化物所包含的氢。或者，有时可以俘获从外方的绝缘体等进入的氢。
实施方式所示的结构实例及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构实例或附图等适当地组合而实施。
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，说明可用于上述实施方式中说明的OS晶体管的金属氧化物(以下称为氧化物半导体)。
<结晶结构的分类>
首先，对氧化物半导体中的结晶结构的分类参照图31A进行说明。图31A是说明氧化物半导体，典型为IGZO(包含In、Ga及Zn的金属氧化物)的结晶结构的分类的图。
如图31A所示那样，氧化物半导体大致分为“Amorphous(无定形)”、“Crystalline(结晶性)”、“Crystal(结晶)”。此外，在“Amorphous”中包含completely amorphous。此外，在“Crystalline”中包含CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)及CAC(cloud-aligned composite)。此外，在“Crystalline”的分类中不包含single crystal(单晶)、poly crystal(多晶)及completely amorphous。此外，“Crystal”的分类中包含single crystal及poly crystal。
此外，图31A所示的外框线被加粗的部分中的结构是介于“Amorphous(无定形)”与“Crystal(结晶)”之间的中间状态，是属于新颖的边界区域(New crystalline phase)的结构。就是说，将该结构可以说是与在能量性上不稳定的“Amorphous(无定形)”或”Crystal(结晶)”完全不同的结构。
此外，可以使用X射线衍射(XRD：X-Ray Diffraction)光谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。在此，图31B示出被分类为“Crystalline”的CAAC-IGZO膜的通过GIXD(Grazing-Incidence XRD)测量而得到的XRD谱。此外，将GIXD法也称为薄膜法或Seemann-Bohlin法。下面，将通过图31B所示的GIXD测量而得到的XRD谱简单地记为XRD谱。此外，图31B所示的CAAC-IGZO膜的组成是In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]附近。此外，图31B所示的CAAC-IGZO膜的厚度为500nm。
如图31B所示，在CAAC-IGZO膜的XRD谱中检测出表示明确的结晶性的峰。具体而言，在CAAC-IGZO膜的XRD谱中，2θ＝31°附近检测出表示c轴取向的峰。此外，如图31B所示那样，2θ＝31°附近的峰在以检测出峰强度的角度为轴时左右非对称。
此外，可以使用纳米束电子衍射法(NBED：Nano Beam Electron Diffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。图31C示出CAAC-IGZO膜的衍射图案。图31C是将电子束向平行于衬底的方向入射的NBED观察的衍射图案。此外，图31C所示的CAAC-IGZO膜的组成是In：Ga：Zn＝4：2：3[原子个数比]附近。此外，在纳米束电子衍射法中，进行束径为1nm的电子衍射法。
如图31C所示那样，在CAAC-IGZO膜的衍射图案中观察到表示c轴取向的多个斑点。
<<氧化物半导体的结构>>
此外，在注目于氧化物半导体的结晶结构的情况下，有时氧化物半导体的分类与图31A不同。例如，氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体，例如可以举出上述CAAC-OS及nc-OS。此外，在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like OS(amorphous-like oxidesemiconductor)及非晶氧化物半导体等。
在此，对上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的详细内容进行说明。
[CAAC-OS]
CAAC-OS是包括多个结晶区域的氧化物半导体，该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外，特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法线方向、或者CAAC-OS膜的表面的法线方向。此外，结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意，在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者，CAAC-OS具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域，有时该区域具有畸变。此外，畸变是指在多个结晶区域连接的区域中，晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之，CAAC-OS是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
此外，上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下，该结晶区域的最大径小于10nm。此外，结晶区域由多个微小结晶构成的情况下，有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
此外，在In-M-Zn氧化物(元素M为选自铝、镓、钇、锡及钛等中的一种或多种)中，CAAC-OS有包括含有层叠有铟(In)及氧的层(以下、In层)、含有元素M、锌(Zn)及氧的层(以下、(M，Zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外，铟和元素M可以彼此置换。因此，有时(M，Zn)层包含铟。此外，有时In层包含元素M。注意，有时In层包含Zn。该层状结构例如在高分辨率TEM图像中被观察作为晶格像。
例如，当对CAAC-OS膜使用XRD装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中，在2θ＝31°或其附近检测出c轴取向的峰。注意，表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成CAAC-OS的金属元素的种类、组成等变动。
此外，例如，在CAAC-OS膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外，在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时，某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下，虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格，但是单位晶格并不局限于正六角形，有是非正六角形的情况。此外，在上述畸变中，有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外，在CAAC-OS的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说，晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于CAAC-OS可容许因如下原因而发生的畸变，即a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化。
此外，确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获，因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此，确认不到明确的晶界的CAAC-OS是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意，为了构成CAAC-OS，优选为包含Zn的结构。例如，与In氧化物相比，In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能够进一步地抑制晶界的发生，所以是优选的。
CAAC-OS是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此，可以说在CAAC-OS中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入或缺陷的生成等而降低，因此可以说CAAC-OS是杂质或缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，包含CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。因此，包含CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外，CAAC-OS对制造工序中的高温度(所谓热积存；thermal budget)也很稳定。由此，通过在OS晶体管中使用CAAC-OS，可以扩大制造工序的自由度。
[nc-OS]
在nc-OS中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之，nc-OS具有微小的结晶。此外，例如，该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下，尤其为1nm以上且3nm以下，将该微小的结晶称为纳米晶。此外，nc-OS在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-OS在某些分析方法中与a-like OS或非晶氧化物半导体没有差别。例如，在对nc-OS膜使用XRD装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中，不检测出表示结晶性的峰。此外，在对nc-OS膜进行使用其束径比纳米晶大(例如，50nm以上)的电子射线的电子衍射(也称为选区电子衍射)时，观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面，在对nc-OS膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子射线的电子衍射(也称为纳米束电子射线)的情况下，有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[a-like OS]
a-like OS是具有介于nc-OS与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like OS包含空洞或低密度区域。也就是说，a-like OS的结晶性比nc-OS及CAAC-OS的结晶性低。此外，a-like OS的膜中的氢浓度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氢浓度高。
<<氧化物半导体的结构>>
接着，所说明上述的CAC-OS的详细内容。此外，说明CAC-OS与材料构成有关。
[CAC-OS]
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者，CAC-OS是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说，CAC-OS是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
在此，将相对于构成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金属元素的In、Ga及Zn的原子个数比的每一个记为[In]、[Ga]及[Zn]。例如，在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，第一区域是其[In]大于CAC-OS膜的组成中的[In]的区域。此外，第二区域是其[Ga]大于CAC-OS膜的组成中的[Ga]的区域。此外，例如，第一区域是其[In]大于第二区域中的[In]且其[Ga]小于第二区域中的[Ga]的区域。此外，第二区域是其[Ga]大于第一区域中的[Ga]且其[In]小于第一区域中的[In]的区域。
具体而言，上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外，上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之，可以将上述第一区域称为以In为主要成分的区域。此外，可以将上述第二区域称为以Ga为主要成分的区域。
注意，有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
例如，在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析图像(EDX-mapping)，可确认到具有以In为主要成分的区域(第一区域)及以Ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
在将CAC-OS用于晶体管的情况下，通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用，可以使CAC-OS具有开关功能(控制导通/关闭的功能)。换言之，在CAC-OS的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能，在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离，可以最大限度地提高各功能。因此，通过将CAC-OS用于晶体管，可以实现高通态电流(Ion)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-like OS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。
<具有氧化物半导体的晶体管>
在此，说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
通过将上述氧化物半导体用于晶体管，可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外，可以实现可靠性高的晶体管。
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如，氧化物半导体中的载流子浓度可以为1×1017cm-3以下，优选为1×1015cm-3以下，更优选为1×1013cm-3以下，进一步优选为1×1011cm-3以下，更进一步优选低于1×1010cm-3，且1×10-9cm-3以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下，可以降低氧化物半导体膜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”。此外，有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征的氧化物半导体”。
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度，所以有可能具有较低的陷阱态密度。
此外，被氧化物半导体的陷阱能级俘获的电荷到消失需要较长的时间，有时像固定电荷那样动作。因此，有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
因此，为了使晶体管的电特性稳定，降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度，优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
<杂质>
在此，说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，在氧化物半导体中形成缺陷能级。因此，将氧化物半导体中或氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外，当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时，有时形成缺陷能级而形成载流子。因此，使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，使通过SIMS测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
当氧化物半导体包含氮时，容易产生作为载流子的电子，使载流子浓度增高，而n型化。其结果是，在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者，在氧化物半导体包含氮时，有时形成陷阱能级。其结果，有时晶体管的电特性不稳定。因此，将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5×1019atoms/cm3，优选为5×1018atoms/cm3以下，更优选为1×1018atoms/cm3以下，进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时，有时产生作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，产生作为载流子的电子。因此，使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此，优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，将利用SIMS测得的氢浓度设定为低于1×1020atoms/cm3，优选低于1×1019atoms/cm3，更优选低于5×1018atoms/cm3，进一步优选低于1×1018atoms/cm3。
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的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，对具备使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备进行说明。
图32A是安装有取景器8100的相机8000的外观图。在相机8000中设置有摄像装置。相机8000例如可以为数码相机。此外，在图32A中，照相机8000与取景器8100是分开且可拆卸的电子设备，但是也可以在照相机8000的外壳8001中内置有具备显示装置的取景器。
相机8000包括外壳8001、显示部8002、操作按钮8003、快门按钮8004等。此外，相机8000安装有可装卸的镜头8006。
在此，相机8000具有能够从外壳8001拆卸下镜头8006而交换的结构，镜头8006和外壳8001也可以被形成为一体。
通过按下快门按钮8004，相机8000可以进行成像。此外，显示部8002被用作触摸面板，也可以通过触摸显示部8002进行成像。
相机8000的外壳8001包括具有电极的嵌入器，除了可以与取景器8100连接以外，还可以与闪光灯装置等连接。
取景器8100包括外壳8101、显示部8102以及按钮8103等。取景器8100可以为电子取景器。
外壳8101包括嵌合到相机8000的嵌入器的嵌入器，可以将取景器8100安装到相机8000。此外，该嵌入器包括电极，可以将从相机8000利用该电极接收的影像等显示到显示部8102上。
按钮8103被用作电源按钮。通过利用按钮8103，可以切换显示部8102的显示或非显示。
本发明的一个方式的显示装置可以用于相机8000的显示部8002及取景器8100的显示部8102。本发明的一个方式的显示装置的像素密度极高，由此，即使显示部8002或显示部8102与使用者的距离较近，也可以在不被使用者确认像素的情况下在显示部8002或显示部8102上显示更有临场感的图像。尤其是，因为使用者眼睛接近目镜部来确认到显示在取景器8100的显示部8102上的图像，所以使用者与显示部8102之间的距离非常近。由此，显示部8102特别优选使用本发明的一个方式的显示装置。此外，在显示部8102使用本发明的一个方式的显示装置的情况下，可以显示在显示部8102上的图像的分辨率可以为4K、5K或更高的图像。
此外，能够由设置在相机8000上的摄像装置拍摄的图像的分辨率优选等于或高于能够由显示部8002或显示部8102显示的图像的分辨率。例如，在显示部8102能够显示分辨率为4K的图像的情况下，优选将能够拍摄4K以上的图像的摄像装置设置在相机8000上。此外，在显示部8102能够显示分辨率为5K的图像的情况下，优选将能够拍摄5K以上的图像的摄像装置设置在相机8000上。
图32B是头戴显示器8200的外观图。
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。此外，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，能够将对应于所接收的图像数据等的图像显示到显示部8204上。此外，通过利用设置在主体8203中的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线的坐标，可以利用使用者的视线作为输入方法。
此外，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出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流，识别使用者的视线的功能。此外，主体8203可以具有通过检测出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、加速度传感器等各种传感器，也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能。此外，主体8203也可以检测出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上的图像变化。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8204。由此，可以实现头戴显示器8200的窄边框化，显示部8204能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
图32C、图32D及图32E是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括外壳8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选的是，弯曲配置显示部8302。通过弯曲配置显示部8302，使用者可以感受高真实感。注意，在本实施方式中，例示出设置一个显示部8302的结构，但是不局限于此，例如也可以采用设置两个显示部8302的结构。此时，在将每个显示部配置在使用者的每个眼睛一侧时，可以进行利用视差的三维显示等。
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像素密度，所以即使如图32E那样地使用透镜8305放大，也可以不使使用者看到像素而可以显示临场感更高的影像。
接着，图33A至图33G示出与图32A至图32E所示的电子设备不同的电子设备的例子。
图33A至图33G所示的电子设备包括外壳9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(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、转速、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)、麦克风9008等。
图33A至图33G所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：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；触控面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络的功能；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来将其显示在显示部上的功能；等。注意，图33A至图33G所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。此外，虽然在图33A至图33G中未图示，但是电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在该电子设备中设置相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像的功能；拍摄动态图像的功能；将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
下面，详细地说明图33A至图33G所示的电子设备。
图33A是示出电视装置9100的立体图。可以将例如是50英寸以上或100英寸以上的大型显示部9001组装到电视装置9100。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于电视装置9100具有的显示部9001。由此，可以实现电视装置9100的窄边框化，显示部9001能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
图33B是示出便携式信息终端9101的立体图。便携式信息终端9101例如具有电话机、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，可以将其用作智能手机。便携式信息终端9101也可以设置有扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。例如，可以将三个操作按钮9050(还称为操作图标或简称为图标)显示在显示部9001的一个面上。此外，可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。此外，作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到来自电子邮件、SNS(Social Networking Services：社交网络服务)或电话等的信息的显示；电子邮件或SNS等的标题；电子邮件或SNS等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收信号强度的显示等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示操作按钮9050等代替信息9051。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于便携式信息终端9101具有的显示部9001。由此，可以实现便携式信息终端9101的窄边框化，显示部9001能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
图33C是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，便携式信息终端9102的使用者能够在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下确认其显示(这里是信息9053)。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9102的上方观看这些信息的位置。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9102，由此能够判断是否接电话。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于便携式信息终端9102具有的显示部9001。由此，可以实现便携式信息终端9102的小型化，显示部9001能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
图33D是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。此外，显示部9001的显示面被弯曲，能够在所弯曲的显示面上进行显示。此外，便携式信息终端9200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9200包括连接端子9006，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。此外，也可以通过连接端子9006进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不通过连接端子9006。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于便携式信息终端9200具有的显示部9001。由此，可以实现便携式信息终端9200的窄边框化，显示部9001能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
图33E至图33G是示出能够折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外，图33E是展开状态的便携式信息终端9201的立体图，图33F是从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的便携式信息终端9201的立体图，图33G是折叠状态的便携式信息终端9201的立体图。便携式信息终端9201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而其显示的一览性优异。便携式信息终端9201所包括的显示部9001由铰链9055所连接的三个外壳9000来支撑。通过铰链9055使两个外壳9000之间弯折，可以从便携式信息终端9201的展开状态可逆性地变为折叠状态。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半径使便携式信息终端9201弯曲。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于便携式信息终端9201具有的显示部9001。由此，可以实现便携式信息终端9201的窄边框化，显示部9001能够显示高质量图像，并能够显示富有临场感的图像。
本实施方式所示的结构例子及对应于这些例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合而实施。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的的其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
10：显示装置、20：层、21：栅极驱动电路、21a：栅极驱动电路、21b：栅极驱动电路、22：数据驱动电路、22a：数据驱动电路、22b：数据驱动电路、23：区域、23a：区域、23b：区域、23c：区域、23d：区域、30：层、31：布线、31a：布线、31b：布线、32：布线、33：显示部、34：像素、35：布线、35a：布线、35b：布线、40：电路、41：接收电路、42：串并行转换电路、43：缓冲电路、44：移位寄存电路、45：锁存电路、46：D/A转换电路、46a：电位生成电路、46b：传输晶体管逻辑电路、47：放大电路、48：电阻器、49：传输晶体管、51：晶体管、52：晶体管、53：晶体管、54：晶体管、55：晶体管、56：晶体管、57：晶体管、58：晶体管、59：晶体管、60：晶体管、61：晶体管、62：晶体管、63：晶体管、64：电容器、65：电容器、66：电容器、67：源极跟随电路、70：区域、71：晶体管、72：晶体管、73：伪晶体管、80：层、81：解复用电路、81a：解复用电路、81b：解复用电路、82：布线、82a：布线、82b：布线、83：布线、83a：布线、83b：布线、110：沟道形成区、111：源区、112：漏区、113：栅电极、114：开口部、115：布线、116：开口部、117：布线、118：开口部、119：开口部、120：开口部、121：布线、122：布线、123：布线、130：沟道形成区、131：源区、132：漏区、133：栅电极、134：开口部、135：布线、136：开口部、137：布线、138：开口部、139：开口部、140：开口部、141：布线、142：布线、143：布线、151：半导体、152：导电体、200A：晶体管、200B：晶体管、200C：晶体管、205：导电体、214：绝缘体、216：绝缘体、222：绝缘体、224：绝缘体、230：金属氧化物、230a：金属氧化物、230b：金属氧化物、230c：金属氧化物、240：导电体、240a：导电体、240b：导电体、241：绝缘体、241a：绝缘体、241b：绝缘体、242：导电体、242a：导电体、242b：导电体、243a：区域、243b：区域、244：绝缘体、250：绝缘体、252：金属氧化物、254：绝缘体、260：导电体、260a：导电体、260b：导电体、270：绝缘体、271：绝缘体、272：绝缘体、274：绝缘体、280：绝缘体、281：绝缘体、301a：导电体、301b：导电体、305：导电体、311：导电体、313：导电体、317：导电体、321：下部电极、323：绝缘体、325：上部电极、331：导电体、333：导电体、335：导电体、337：导电体、341：导电体、343：导电体、347：导电体、351：导电体、353：导电体、355：导电体、357：导电体、361：绝缘体、363：绝缘体、403：素子分離层、405：绝缘体、407：绝缘体、409：绝缘体、411：绝缘体、413：绝缘体、415：绝缘体、417：绝缘体、419：绝缘体、421：绝缘体、441：晶体管、443：导电体、445：绝缘体、447：半导体区域、449a：低电阻区域、449b：低电阻区域、451：导电体、453：导电体、455：导电体、457：导电体、459：导电体、461：导电体、463：导电体、465：导电体、467：导电体、469：导电体、471：导电体、501：绝缘体、503：绝缘体、505：绝缘体、507：绝缘体、509：绝缘体、550：晶体管、552：晶体管、554：晶体管、560：电容器、562：电容器、570：液晶素子、572：发光素子、601：晶体管、602：晶体管、603：晶体管、613：绝缘体、614：绝缘体、616：绝缘体、622：绝缘体、624：绝缘体、644：绝缘体、654：绝缘体、674：绝缘体、680：绝缘体、681：绝缘体、701：衬底、705：衬底、712：密封剂、716：FPC、721：空穴注入层、722：空穴传输层、723：发光层、724：电子传输层、725：电子注入层、730：绝缘体、732：密封层、734：绝缘体、736：着色层、738：遮光层、760：连接电极、772：导电体、774：导电体、776：液晶层、778：结构体、780：各向异性导电体、786：EL层、786a：EL层、786b：EL层、786c：EL层、788：导电体、792：电荷产生层、800：晶体管、801a：导电体、801b：导电体、805：导电体、811：导电体、813：导电体、814：绝缘体、816：绝缘体、817：导电体、821：绝缘体、822：绝缘体、824：绝缘体、844：绝缘体、853：导电体、854：绝缘体、855：导电体、874：绝缘体、880：绝缘体、881：绝缘体、901：子像素、901B：子像素、901G：子像素、901R：子像素、902：像素、911：导电体、912：导电体、913：半导体、914：半导体、915a：导电体、915b：导电体、916a：导电体、916b：导电体、917：导电体、918：导电体、919：导电体、920：导电体、921：导电体、922：导电体、923：导电体、924：导电体、925：导电体、926：导电体、927：导电体、928：导电体、929：导电体、930：导电体、931：导电体、990：导电体、991：粘合层、992：绝缘体、993：着色层、993a：着色层、993b：着色层、994：粘合层、995：衬底、1021：绝缘体、1022：绝缘体、1023：绝缘体、1024：绝缘体、1025：绝缘体、1026：绝缘体、1027：绝缘体、8000：相机、8001：外壳、8002：显示部、8003：操作按钮、8004：快门按钮、8006：镜头、8100：取景器、8101：外壳、8102：显示部、8103：按钮、8200：头戴显示器、8201：装着部、8202：镜头、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、8304：固定具、8305：镜头、9000：外壳、9001：显示部、9003：扬声器、9005：操作按钮、9006：连接端子、9007：传感器、9008：麦克风、9050：操作按钮、9051：信息、9052：信息、9053：信息、9054：信息、9055：铰链、9100：电视装置、9101：便携式信息终端、9102：便携式信息终端、9200：便携式信息终端、9201：便携式信息终端

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：
彼此重叠的第一层、第二层以及第三层，
其中，所述第一层包括栅极驱动电路及数据驱动电路，
所述第二层包括解复用电路，
所述第三层包括显示部，
在所述显示部中像素排列为矩阵形状，
所述解复用电路的输入端子与所述数据驱动电路电连接，
所述解复用电路的输出端子与所述像素电连接，
所述栅极驱动电路包括与所述像素重叠的区域，
所述数据驱动电路包括与所述像素重叠的区域，
并且，所述栅极驱动电路包括与所述数据驱动电路重叠的区域。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述解复用电路包括与所述像素重叠的区域。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，还包括D/A转换电路,
其中所述D/A转换电路包括电位生成电路及传输晶体管逻辑电路，
所述电位生成电路设置在所述数据驱动电路的外部，
所述传输晶体管逻辑电路设置在所述数据驱动电路中，
设置在所述D/A转换电路中的所述传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述显示部中的所述像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述传输晶体管逻辑电路的个数，
所述电位生成电路生成不同水平的多个电位，
并且所述传输晶体管逻辑电路接收图像数据并基于该图像数据的数字值输出所述电位生成电路所生成的所述多个电位中的任一个。
4.根据权利要求3所述的显示装置，
其中所述传输晶体管逻辑电路的个数为所述像素的列数的两分之一以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置，
其中像素包括在沟道形成区中含有金属氧化物的晶体管，
并且所述金属氧化物包含In、元素M(M是Al、Ga、Y或Sn)以及Zn。
6.一种显示装置，包括：
彼此重叠的第一层、第二层以及第三层，
其中，所述第一层包括栅极驱动电路、第一数据驱动电路、第二数据驱动电路、第三数据驱动电路、第四数据驱动电路以及第五数据驱动电路，
所述第二层包括第一解复用电路、第二解复用电路、第三解复用电路、第四解复用电路以及第五解复用电路，
所述第三层包括第一显示部、第二显示部、第三显示部、第四显示部以及第五显示部，
在所述第一显示部中第一像素排列为矩阵形状，
在所述第二显示部中第二像素排列为矩阵形状，
在所述第三显示部中第三像素排列为矩阵形状，
在所述第四显示部中第四像素排列为矩阵形状，
在所述第五显示部中第五像素排列为矩阵形状，
所述第一解复用电路的输入端子与所述第一数据驱动电路电连接，
所述第二解复用电路的输入端子与所述第二数据驱动电路电连接，
所述第三解复用电路的输入端子与所述第三数据驱动电路电连接，
所述第四解复用电路的输入端子与所述第四数据驱动电路电连接，
所述第五解复用电路的输入端子与所述第五数据驱动电路电连接，
所述第一解复用电路的输出端子与所述第一像素电连接，
所述第二解复用电路的输出端子与所述第二像素电连接，
所述第三解复用电路的输出端子与所述第三像素电连接，
所述第四解复用电路的输出端子与所述第四像素电连接，
所述第五解复用电路的输出端子与所述第五像素电连接，
所述栅极驱动电路包括与所述第一像素重叠的区域，
所述第一数据驱动电路包括与所述第一像素重叠的区域，
所述第二数据驱动电路包括与所述第二像素重叠的区域，
所述第三数据驱动电路包括与所述第三像素重叠的区域，
所述第四数据驱动电路包括与所述第四像素重叠的区域，
所述第五数据驱动电路包括与所述第五像素重叠的区域，
并且，所述栅极驱动电路包括与所述第一数据驱动电路重叠的区域。
7.根据权利要求6所述的显示装置，
其中所述第一解复用电路包括与所述第一像素重叠的区域，
所述第二解复用电路包括与所述第二像素重叠的区域，
所述第三解复用电路包括与所述第三像素重叠的区域，
所述第四解复用电路包括与所述第四像素重叠的区域，
并且所述第五解复用电路包括与所述第五像素重叠的区域。
8.根据权利要求6或7所述的显示装置，还包括D/A转换电路，
其中所述D/A转换电路包括电位生成电路、第一传输晶体管逻辑电路、第二传输晶体管逻辑电路、第三传输晶体管逻辑电路、第四传输晶体管逻辑电路以及第五传输晶体管逻辑电路，
所述电位生成电路设置在所述第一至第五数据驱动电路的外部，
所述第一传输晶体管逻辑电路设置在所述第一数据驱动电路中，
所述第二传输晶体管逻辑电路设置在所述第二数据驱动电路中，
所述第三传输晶体管逻辑电路设置在所述第三数据驱动电路中，
所述第四传输晶体管逻辑电路设置在所述第四数据驱动电路中，
所述第五传输晶体管逻辑电路设置在所述第五数据驱动电路中，
设置在所述D/A转换电路中的所述第一传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述第一显示部中的所述第一像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述第二传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述第二显示部中的所述第二像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述第三传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述第三显示部中的所述第三像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述第四传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述第四显示部中的所述第四像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述第五传输晶体管逻辑电路的个数小于设置在所述第五显示部中的所述第五像素的列数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述第一传输晶体管逻辑电路的个数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述第二传输晶体管逻辑电路的个数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述第三传输晶体管逻辑电路的个数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述第四传输晶体管逻辑电路的个数，
设置在所述D/A转换电路中的所述电位生成电路的个数小于所述第五传输晶体管逻辑电路的个数，
所述电位生成电路生成不同水平的多个电位，
并且所述第一至第五传输晶体管逻辑电路接收图像数据并基于该图像数据的数字值输出所述电位生成电路所生成的多个电位中的任一个。
9.根据权利要求8所述的显示装置，
其中所述第一传输晶体管逻辑电路的个数为所述第一像素的列数的两分之一以下，
所述第二传输晶体管逻辑电路的个数为所述第二像素的列数的两分之一以下，
所述第三传输晶体管逻辑电路的个数为所述第三像素的列数的两分之一以下，
所述第四传输晶体管逻辑电路的个数为所述第四像素的列数的两分之一以下，
并且所述第五传输晶体管逻辑电路的个数为所述第五像素的列数的两分之一以下。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的显示装置，
其中所述第一至第五像素包括在沟道形成区中含有金属氧化物的晶体管，
并且所述金属氧化物包含In、元素M(M是Al、Ga、Y或Sn)以及Zn。
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