JP2013077816A

JP2013077816A - 保護回路、及び半導体装置

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Publication number: JP2013077816A
Application number: JP2012199566A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Jun Koyama; 潤小山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-04-25
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Abstract

【課題】ＥＳＤの影響を効果的に抑制する保護回路を提供すること。またＥＳＤの影響が効果的に抑制された半導体装置を提供すること。
【解決手段】保護回路は、少なくとも２つの保護ダイオードを有し、当該保護ダイオードを、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する２つのゲートを有するトランジスタで構成する。さらに当該トランジスタのゲートの一方に、固定電位が入力される構成とすればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は静電気放電（ＥＳＤ：ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）に対する保護回路に関する。また本発明は半導体装置に関する。

半導体技術を応用した半導体装置の一つに表示装置が知られている。このような表示装置としては、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置などが挙げられる。

液晶表示装置は、画素内の一対の電極間に液晶を挟み、液晶による光の偏光を利用して背面に設けられたバックライトからの光が画素を透過する量を制御することにより、画像を表示するものである。液晶表示装置の方式としては、単純マトリクス方式や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴともいう）を組み合わせたアクティブマトリクス方式などがある。

また、有機ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。

有機ＥＬ素子が適用された表示装置の方式としては、液晶表示装置と同様に単純マトリクス方式やアクティブマトリクス方式などが用いられる。有機ＥＬ素子は膜状に形成可能な自発光の素子であり、液晶表示装置等で必要であったバックライトを必要としないため、薄型、軽量、高コントラストで、且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例が特許文献１に記載されている。

一方、このような表示装置において、外部からのＥＳＤによるパルス電位が外部入力端子を介して表示装置に入力されると、ノイズによる表示品位の低下や、内部回路の誤動作が生じてしまう。また、ＥＳＤによる極めて高い電位が入力されると、内部回路を構成する機能素子が破壊されてしまう場合もある。このようなＥＳＤによる電位は外部入力端子だけでなく、直接入力線、又は画素等に設けられる配線に入力される場合もある。

上記問題を解決するデバイスとして、ＥＳＤによるパルス電位から内部回路を保護する保護回路が知られている。特許文献２には、薄膜トランジスタ技術を用いて保護回路を構成する技術が開示されている。

特開２００２−３２４６７３号公報特開２００６−６０１９１号公報

しかしながら、特許文献２に記載された技術は、ＰＩＮダイオードが破壊された後も回路を正常に動作させるための技術であって、半導体膜でなるダイオードが適用された保護回路の性能は十分でないことを示している。

したがって本発明は、ＥＳＤの影響を効果的に抑制する保護回路を提供することを課題の一とする。またＥＳＤの影響が効果的に抑制された半導体装置を提供することを課題の一とする。

本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決するものである。

本発明の一態様の保護回路は、少なくとも２つの保護ダイオードを有する。当該保護ダイオードは、トランジスタで構成され、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する２つのゲートを有する。さらにゲートの一方に、固定電位が入力されることを特徴とする。

保護回路を構成する２つのトランジスタの一方のゲートには、定常状態（ＥＳＤによる電位が入力されない状態）において当該トランジスタをオンさせない固定電位を入力する。このような構成とすることにより、トランジスタのチャネル部と固定電位が入力されたゲートとの間に容量成分を付加することができる。ここで保護回路が電気的に接続された配線（被保護配線ともよぶ）にＥＳＤによるパルス電位が入力されると、当該容量によって被保護配線における電位の変動に遅延が生じる。その結果ＥＳＤによる入力電位の波形の立ち上がりの傾きが緩やかになることで、被保護配線に入力される電位の最大値（到達電位）を低減でき、ＥＳＤの影響を効果的に抑制することができる。

また、容量素子を別途形成するのではなく、トランジスタの一方のゲートを用いて容量成分を付加する構成とすることにより、回路の占有面積を増大させることなく、ＥＳＤの影響を効果的に抑制することができる。

すなわち、本発明の一態様の保護回路は、第１のダイオードと、第２のダイオードを有し、第１のダイオードは第１のトランジスタで構成され、第２のダイオードは第２のトランジスタで構成される。また、第１のトランジスタは、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する第１のゲートと第２のゲートと、を有し、第２のトランジスタは、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する第３のゲートと第４のゲートと、を有する。さらに、第２のゲートと第４のゲートは、固定電位が入力される配線と電気的に接続されることを特徴とする。

また、本発明の他の一態様の保護回路は、入力部と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、第１のトランジスタは、第１の電極と、第２の電極と、チャネルを形成する第１の半導体層を挟んで対向する第１のゲートと第２のゲートと、を有し、第２のトランジスタは、第３の電極と、第４の電極と、チャネルを形成する第２の半導体層を挟んで対向する第３のゲートと第４のゲートと、を有する。また第１の電極は第１の配線と電気的に接続し、第２の電極と、第３の電極と、第１のゲートは、入力部と電気的に接続し、第４の電極と第３のゲートは、第２の配線と電気的に接続し、第２のゲートと第４のゲートは、第３の配線と電気的に接続する。さらに、第１の配線には第１の電位が入力され、第２の配線には第１の電位よりも低い第２の電位が入力され、第３の配線には第１の電位よりも低い第３の電位が入力されることを特徴とする。

このような構成とすることにより、より電界効果移動度の高いｎチャネル型のトランジスタのみで保護回路を構成することができる。したがって、単一のトランジスタの作製工程で回路を形成することができるとともに、回路動作をより高速化できるため好ましい。

さらに、保護回路を構成する２つのトランジスタは、定常状態において常に一方のゲートに固定電位が入力されている。当該固定電位により定常状態において当該トランジスタを確実にオフ状態としておくことができるため、保護回路の動作が安定すると共に消費電力を低減することができる。

また、本発明の一態様の半導体装置は、上記いずれかの保護回路と、複数の画素を備える表示部と、複数の画素を駆動する駆動回路と、外部からの信号が入力され、駆動回路と電気的に接続する外部入力端子と、を有する。

上述した保護回路を複数の画素と当該画素を駆動する駆動回路を有する表示装置に適用することにより、ＥＳＤの影響が効果的に抑制された表示装置とすることができる。

また、上記本発明の一態様の半導体装置において、駆動回路と上記外部入力端子の間に、保護回路が接続されることが好ましい。

このような構成とすることにより、電源電位や共通電位、駆動信号などの信号が入力される外部入力端子を介してＥＳＤによるパルス電位が入力された場合に、半導体装置の駆動回路が破壊されることなく、ＥＳＤの影響が効果的に抑制され、信頼性の高い半導体装置とすることができる。

また、上記いずれかの本発明の一態様の半導体装置において、表示部が複数の走査線及び複数の信号線を備え、複数の走査線の各々、または複数の信号線の各々、または複数の走査線及び複数の信号線の各々に、電気的に接続される複数の保護回路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、外部入力端子を介してだけではなく、表示部内の走査線、または信号線に直接ＥＳＤによるパルス電位が入力された場合であっても、画素を構成するトランジスタなどの機能素子や、画素に電気的に接続される駆動回路などが破壊されることなく、信頼性の高い半導体装置とすることができる。

また、上記いずれかの本発明の一態様の半導体装置において、上記保護回路内の第２のゲート及び第４のゲートと電気的に接続する第３の配線が、表示部の少なくとも一部に沿って設けられていることが好ましく、さらには表示部を囲って閉曲線を成して設けられることが好ましい。

保護回路内のトランジスタの一方のゲートに電気的に接続される配線を、画素または駆動回路の一方または両方を囲い、閉曲線を成すようにして配置する。このような構成とすることにより、外部からの電気的なノイズを抑制することができる。さらに、半導体装置の作製工程中や、半導体装置を使用する際に発生するＥＳＤによって入力される電位に対し、当該配線が電流経路として作用するため、画素や駆動回路へ高電位が入力されてしまうことを抑制することができる。

また、上述のトランジスタの一方のゲートに電気的に接続される配線に直接ＥＳＤによるパルス電位が入力された場合でも、保護回路内のトランジスタに付加された容量成分によって、当該配線に入力されるパルス電位に遅延を生じさせ、電位を低減することができる。

また、上記いずれかの本発明の一態様の半導体装置において、上述した画素が、画素電極と共通電極の間に発光性の有機化合物を含む層が挟持された発光素子を備え、保護回路内の第２のゲート及び第４のゲートは、上記画素電極と同一の導電膜から形成されることを特徴とする。

また、上記いずれかの本発明の一態様の半導体装置において、上述した画素が、画素電極と共通電極と液晶を備える表示素子を有し、保護回路内の第２のゲート及び第４のゲートは、上記画素電極と同一の導電膜から形成されることを特徴とする。

このように、保護回路を構成するトランジスタの一方のゲート電極を、画素を構成する画素電極と同一の導電膜で形成することにより、作製工程を増やすことなくＥＳＤの影響が抑制され、信頼性の高いＥＬ表示装置または液晶表示装置とすることができる。

なお、本明細書等において、閉曲線とは、両端が一致している連続曲線のことを言う。また、ここでいう曲線には、広義に直線や線分の概念を含むものとする。したがって、例えば四辺形の外周のように、複数の線分で構成され、且つ各々の線分の両端がそれぞれ他の線分の一端と一致している場合も、閉曲線の一態様である。また、多角形、円や楕円、曲率の異なる複数の曲線部が連続して構成された形状や、直線部と曲線部とが混在して構成された形状なども閉曲線の一態様である。

なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すものとする。従って、電極間に挟まれた発光物質である有機化合物を含む発光層はＥＬ層の一態様である。

なお、本明細書中において、半導体技術を応用して作製された表示装置は半導体装置の一態様である。また、表示装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子が形成された基板にＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。

本発明によれば、ＥＳＤの影響を効果的に抑制する保護回路を提供できる。またＥＳＤの影響が効果的に抑制された半導体装置を提供できる。

本発明の一態様の、保護回路を説明する図。本発明の一態様の、保護回路の接続例を説明する図。本発明の一態様の、保護回路の適用例を説明する図。本発明の一態様の、保護回路の構成例を説明する図。本発明の一態様の、保護回路の構成例を説明する図。本発明の一態様の、表示装置を説明する図。本発明の一態様の、表示装置を説明する図。本発明の一態様の、ＥＬ素子を説明する図。本発明の一態様の、液晶素子を説明する図。本発明の一態様の、電子機器を説明する図。本発明の一態様の、電子機器を説明する図。本発明の一態様の、保護回路を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。

なお、本明細書等において、第１、第２として付される序数詞は構成要素の混同を避けるために便宜上用いるものであり、数的に限定するものではなく、また発明を特定するための事項として固有の名称を示すものでもない。

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。

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

また、本明細書等において、トランジスタのソース、又はドレインのどちらか一方のことを「第１電極」と呼び、ソース、又はドレインの他方を「第２電極」とも呼ぶことがある。なお、この際、ゲートについては「ゲート」又は「ゲート電極」とも呼ぶ。

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

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の保護回路について、図面を参照して説明する。

［構成例］
図１に、本構成例で例示する、本発明の一態様の保護回路１００を示す。

保護回路１００には、高電位線ＶＨ、低電位線ＶＬ、共通電位線ＶＣが電気的に接続される。また、保護回路１００の入力部１０５には被保護配線１１０が電気的に接続されている。

保護回路１００は、トランジスタ１０１とトランジスタ１０３を有する。本構成例では、トランジスタ１０１とトランジスタ１０３にいずれもｎチャネル型のトランジスタを用いた場合について説明する。

トランジスタ１０１とトランジスタ１０３はそれぞれ、ソース又はドレインの一方である第１の電極、ソース又はドレインの他方である第２の電極、並びに第１のゲート及び第２のゲートを有する。

トランジスタ１０１は、第１の電極が高電位線ＶＨと電気的に接続し、第１のゲート及び第２の電極がトランジスタ１０３の第１の電極と電気的に接続する。トランジスタ１０３は、第１のゲート及び第２の電極が低電位線ＶＬと電気的に接続する。したがって、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０３は、それぞれのゲートとソース又はドレインの一方とが電気的に接続され、ダイオード素子として機能する。

また、トランジスタ１０１とトランジスタ１０３のそれぞれの第２のゲートは、共通電位線ＶＣに電気的に接続される。

ここで、高電位線ＶＨには、低電位線ＶＬに入力される電位よりも高い電位が入力される。また、共通電位線ＶＣに入力される固定電位は、定常状態（ＥＳＤによる電位が入力されない状態）において少なくともトランジスタ１０１及びトランジスタ１０３をオフ状態に保持する電位であればよい。共通電位線ＶＣに入力される電位は、トランジスタの第２のゲートに入力される電位に対するトランジスタのしきい値電圧に応じて決定されるが、例えば高電位線ＶＨに入力される電位以下の電位を入力すればよい。また、共通電位線ＶＣに入力される電位として、低電位線ＶＬに入力される電位や、基準電位または接地電位などを共有して用いることが好ましい。以降、高電位線ＶＨに入力される電位をＶｈ、低電位線ＶＬに入力される電位をＶｌ、共通電位線ＶＣに入力される電位をＶｃと呼ぶこととする。

ここで、トランジスタ１０１の第２の電極とトランジスタ１０３の第１の電極との間のノードが、保護回路１００の入力部１０５に相当する。本構成例では、被保護配線１１０が入力部１０５を介して保護回路１００に電気的に接続されている。

また、本構成例では、トランジスタ１０１とトランジスタ１０３に、電気特性が等しい２つのトランジスタを適用することとする。また、各々のトランジスタの第２のゲートに固定電位が入力された定常状態における、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０３の第１のゲートに入力される電位に対するしきい値電圧をＶｔｈと呼ぶこととする。

なお、本構成例では、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０３に、いずれもｎチャネル型のトランジスタを用いるが、これらの一方または両方にｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。ｐチャネル型のトランジスタを用いる場合には、第１のゲートの接続を適宜変更する。また、２つのトランジスタの両方にｐチャネル型のトランジスタを用いる場合には、共通電位線ＶＣに入力される電位Ｖｃとして、高電位線ＶＨに入力される電位Ｖｈ以上の電位を用いる。また、いずれか一方にｎチャネル型のトランジスタを用い、他方にｐチャネル型のトランジスタを用いる場合には、ＶｃとしてＶｌより大きく、かつＶｈより小さい電位を入力する。

［回路動作例］
続いて、保護回路１００の動作について説明する。

まず、定常状態において、ダイオードとして機能するトランジスタ１０１及びトランジスタ１０３には逆バイアス電圧が印加された状態となっている。したがってトランジスタ１０１及びトランジスタ１０３はいずれも極めて入力インピーダンスの高いオフ状態である。したがって、入力部１０５は高電位線ＶＨ、低電位線ＶＬとは電気的に絶縁された状態であり、これらの電位は被保護配線１１０の電位にほとんど影響を与えない。

したがって、定常状態において、被保護配線１１０にＶｌ以上Ｖｈ以下の電位を有する信号が入力されても、これらの信号にほとんど影響を及ぼすことがない。

次に、ＥＳＤによって被保護配線１１０に極めて高いパルス電位、具体的には、高電位線ＶＨに入力される電位Ｖｈに、トランジスタ１０１のしきい値電圧を足した電位（Ｖｈ＋Ｖｔｈ）以上の電位が入力されたとする。

被保護配線１１０に電気的に接続された入力部１０５にパルス電位が入力されると、その瞬間にトランジスタ１０１がオン状態となるため、入力部１０５から高電位線ＶＨに向かう電流が流れる。したがってＥＳＤによる被保護配線１１０の急激な電位の変動を抑制することができる。

ここで、トランジスタ１０１の第２のゲートには、共通電位線ＶＣによって固定電位Ｖｃが入力されている。したがって、トランジスタ１０１のチャネル部と第２のゲートの間に容量成分が付加されている状態である。この容量成分が寄生容量として働き、入力部１０５に入力されるＥＳＤによるパルス電位には遅延が生じ、パルス電位の波形の立ち上がりの傾きが緩やかになるとともに、到達電位の値を効果的に低減することができる。

またこのとき、トランジスタ１０３の第２のゲートにも電位Ｖｃが入力されているため、トランジスタ１０３の第１の電極と第２のゲートの間にも容量成分が付加される。したがって、より効果的にＥＳＤによるパルス波形の立ち上がりの傾きが緩やかになり、電位を低減することができる。

したがって、ＥＳＤによって入力されるパルス電位が極めて瞬間的且つ高電位であったとしても、効果的にその電位を低減することができるため、被保護配線１１０に電気的に接続する回路素子だけでなく、保護回路内のトランジスタを保護することができる。

一方、被保護配線１１０に極めて低いパルス電位、具体的にはＶｌ―Ｖｔｈよりも低い電位が入力された場合では、トランジスタ１０３がオン状態となり、低電位線ＶＬから被保護配線１１０に向かう電流が流れ、被保護配線１１０の電位を上昇させる。したがってＥＳＤによる被保護配線１１０の急激な電位の変動を抑制することができる。

このときも上記と同様に、トランジスタ１０３の第２のゲートにはＶｃが入力されているため、トランジスタ１０３のチャネル部と第２のゲートの間に付加された容量成分によりＥＳＤによって入力されるパルス波形の立ち上がりの傾きが緩やかになり、到達電位を効果的に低減することができる。また、このときトランジスタ１０１の第２の電極と第２のゲートとの間の容量成分も同様に、パルス波形の立ち上がりの傾きが緩やかにする効果を奏する。

このように、本発明の一態様の保護回路は、保護回路を構成するトランジスタの第２のゲートに固定電位が入力される配線に電気的に接続されることにより、トランジスタのチャネル部と第２のゲートとの間の容量成分によって入力されるパルス電位の波形の立ち上がりの傾きが効果的に緩やかになり、到達電位を低下させることができる。したがって、被保護配線に電気的に接続される回路素子だけでなく、保護回路内のトランジスタも効果的に保護することができる。

また、保護回路を構成するトランジスタの第２のゲートに入力される固定電位により、定常状態において各トランジスタを確実にオフ状態としておくことができるため、安定した回路動作が実現できる。さらに、定常状態におけるトランジスタのリーク電流が抑制されるため、保護回路の消費電力の増加を抑制でき、低消費電力な保護回路とすることができる。

なお、本実施の形態では、保護回路１００をダイオード素子として機能するトランジスタを２つ有する構成を示したが、３つ以上のトランジスタで構成してもよい。例えば入力部１０５と高電位線ＶＨの間にトランジスタ１０１と同じ構成のトランジスタを直列に接続することにより、保護回路１００が動作する電位がＶｔｈ分だけ上昇する。また、直列に接続されたトランジスタのチャネル部と第２のゲート電極との間の容量成分が追加されるため、より効果的に入力されるパルス電位の波形の立ち上がりの傾きを緩やかにすることができる。

［適用例］
続いて、複数の入力配線に上記保護回路を電気的に接続する例について、図２を用いて説明する。

図２（Ａ）には、複数の被保護配線１１０のそれぞれに、保護回路１００を電気的に接続する一例を示している。

それぞれの被保護配線１１０は外部入力端子１１１を有し、当該外部入力端子１１１を介して外部からの信号を伝達することができる。また各々の被保護配線１１０には保護回路１００が電気的に接続されている。

また、被保護配線１１０と交差するように高電位線ＶＨ、低電位線ＶＬ、及び共通電位線ＶＣが配置され、各々の被保護配線１１０に電気的に接続された複数の保護回路１００が、これら配線と電気的に接続されている。

このように、複数の保護回路１００を配置する場合、それぞれに電気的に接続される高電位線ＶＨ、低電位線ＶＬ、及び共通電位線ＶＣを共通して用いることができる。

図２（Ｂ）に示す構成では、一対の被保護配線１１０の間に、各々に電気的に接続される２つの保護回路１００が、被保護配線１１０に沿った方向に縦列するように、対称的に配置されている。このような配置とすることにより、被保護配線１１０間を高密度に配置することができるため、例えば極めて高精細な表示装置や、複雑な駆動方法が適用されるなどにより多数の入力信号を要する表示装置など、被保護配線を高密度に配置する必要がある半導体装置に適している。

［表示装置の構成例］
以下では、本発明の一態様の保護回路を表示装置に適用した場合の構成例について図３を用いて説明する。

図３（Ａ）は、保護回路１００が適用された表示装置２００の概略図である。表示装置２００は基板２１０上に複数の画素２０２を有する表示部２０１、走査線駆動回路２０３、及び信号線駆動回路２０５を有する。

表示部２０１には、走査線駆動回路２０３と電気的に接続する複数の走査線２０４と、信号線駆動回路２０５と電気的に接続する複数の信号線２０６が交差するように設けられている。ここで、走査線２０４と信号線２０６とが交差する領域に１つの画素が設けられ、複数の画素がマトリクス状に配置されている。

画素２０２は、少なくとも一つの選択トランジスタと表示素子を有し、当該選択トランジスタのゲートに走査線２０４が、またソース又はドレインの一方に信号線２０６が電気的に接続される。走査線２０４及び信号線２０６に入力される信号によって、選択トランジスタのオン、オフ状態が制御され、画素２０２を駆動することができる。画素２０２に設けられる表示素子としては、液晶素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、電気泳動素子、ツイストボールが適用された表示素子、電子放出素子などを適用することができる。表示素子として有機ＥＬ素子または液晶素子が適用された表示装置の構成例については、後の実施の形態で詳細に説明する。

また表示装置２００には、外部から電源電位や基準電位などの電位信号、画素２０２を駆動させるための駆動信号などの信号が入力される複数の外部入力端子２１１が設けられる。各外部入力端子２１１は、走査線駆動回路２０３や信号線駆動回路２０５などに電気的に接続される。

さらに、外部入力端子２１１と、走査線駆動回路２０３または信号線駆動回路２０５を電気的に接続する配線に、それぞれ保護回路１００が電気的に接続される。したがって、外部入力端子２１１を介してＥＳＤによるパルス電位が入力された場合においても、当該パルス電位が走査線駆動回路２０３、及び信号線駆動回路２０５に入力されることが効果的に抑制される。

また、図３（Ａ）に示すように、保護回路１００内のトランジスタの第２のゲートに電気的に接続される共通電位線２０７を、表示部２０１、走査線駆動回路２０３、及び信号線駆動回路２０５などの表示装置２００を構成する回路を囲うように閉曲線を成して設けることが好ましい。このように共通電位線２０７を、表示装置２００を構成する回路を囲うように設けることにより、例えば外部から基板２１０の表面を伝って表示部２０１、走査線駆動回路２０３、信号線駆動回路２０５、またはこれらを電気的に接続する配線などに入力される電気的なノイズを低減できるため、表示品位の劣化を抑制することができる。また、表示装置２００の作製工程におけるＥＳＤの影響が回路内部に及ぶことを効果的に抑制することができる。

なお、ここでいう閉曲線とは、両端が一致している連続曲線のことを言う。また、ここでいう曲線には、広義に直線や線分の概念を含むものとする。したがって、例えば四辺形の外周のように、複数の線分で構成され、且つ各々の線分の両端のそれぞれが他の線分の一端と一致している場合も、閉曲線の一態様である。また、多角形、円や楕円、曲率の異なる複数の曲線部が連続して構成された形状や、直線部と曲線部とが混在して構成された形状なども閉曲線の一態様である。なお、上記の形態では、共通電位線２０７を、表示部２０１、走査線駆動回路２０３及び信号線駆動回路２０５を囲うように設けているが、本発明はこの形態に限定されない。共通電位線２０７は、表示装置２００を構成する回路の少なくとも一部分に沿って設けることにより、電気的なノイズを低減の効果を得ることができる。例えば、共通電位線２０７を、表示部２０１の一辺に沿って設ければよい。また、例えば、共通電位線２０７を走査線駆動回路２０３と信号線駆動回路２０５の少なくとも一方の一辺に沿って設ければよい。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、保護回路１００を外部入力端子２１１に電気的に接続される配線だけでなく、走査線２０４や信号線２０６にも電気的に接続することができる。このように、表示部２０１よりも外側の領域で保護回路１００が走査線２０４または信号線２０６に電気的に接続する構成とすることにより、外部から走査線２０４または信号線２０６に、直接ＥＳＤによるパルス電位が入力された場合においても、画素２０２を構成する素子や、走査線駆動回路２０３及び信号線駆動回路２０５に対してもＥＳＤの影響を効果的に抑制することができるため好ましい。また、図示しないが、走査線駆動回路２０３と表示部２０１の間、信号線駆動回路２０５と表示部２０１の間に、走査線２０４または信号線２０６と電気的に接続する保護回路１００を設けてもよい。

このように、本発明の一態様の保護回路が適用された表示装置は、ＥＳＤの影響が効果的に抑制され、信頼性の高い表示装置とすることができる。また、各保護回路に共通して設けられる共通電位線を、表示装置を構成する回路を囲うようにして設けることにより、外部からのノイズやＥＳＤの影響が抑制され、高い表示品位と信頼性を兼ね備えた表示装置とすることができる。

本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で例示した保護回路の具体的な構成例について図４及び図５を用いて説明する。ここでは、薄膜トランジスタを用いて構成された保護回路について説明する。

図４（Ａ）は、基板１２０上に形成された保護回路１００の上面概略図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中の切断線Ａ−Ａ’における断面概略図である。

保護回路１００は、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０３を有する。

トランジスタ１０１は、基板１２０上に順に積層された第１のゲート電極１２１、絶縁層１３７、半導体層１３１、絶縁層１３９、及び第２のゲート電極１２５、並びに半導体層１３１と接する電極１４１及び電極１４３を有する。

また電極１４１は、絶縁層１３７の一部に設けられた開口部を介して、第１のゲート電極１２１と電気的に接続されている。

トランジスタ１０３は、基板１２０上に順に積層された第１のゲート電極１２３、絶縁層１３７、半導体層１３３、絶縁層１３９、及び第２のゲート電極１２７、並びに半導体層１３３と接する電極１４３及び電極１４５を有する。

電極１４３は、絶縁層１３７の一部に設けられた開口部を介して、第１のゲート電極１２３と電気的に接続されている。

ここで、電極１４１の一部は低電位線ＶＬを構成し、電極１４５の一部は高電位線ＶＨを構成する。また電極１４３は保護回路１００の入力部（ＩＮＰＵＴ）に相当し、被保護配線（図示しない）に電気的に接続する。また、第２のゲート電極１２５と第２のゲート電極１２７とは同一の導電膜から形成され、その一部が共通電位線ＶＣを構成する。

ここで図４（Ｂ）には、基板１２０上に絶縁層１３５を有する構成を示している。絶縁層１３５は、基板１２０からの不純物の拡散を抑制するために設けられる。なお、絶縁層１３５は不要であれば設けなくてもよい。

基板１２０は少なくとも絶縁表面を有していればよく、ガラス、石英や、表面が絶縁処理された金属、半導体などの基板を用いることができる。また、トランジスタの作製工程にかかる温度に耐えうるのであれば、有機樹脂を用いることもできる。

半導体層１３１及び半導体層１３３を構成する半導体材料としては、シリコンやゲルマニウムなどの半導体材料を用いてもよいし、インジウム、ガリウム、及び亜鉛の少なくともひとつを含む酸化物半導体を用いてもよい。またトランジスタに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性半導体のどちらも用いることができる。

第１のゲート電極、第２のゲート電極、及び電極などを構成する導電材料としては、例えばモリブデン、マグネシウム、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料を用い、単層でまたは積層して電極として用いることができる。

絶縁層１３５、絶縁層１３７に用いる絶縁材料としては、例えばシリコン、アルミニウム、ハフニウム、ランタンまたはガリウムなどの半導体または金属の酸化物、窒化物もしくは酸化窒化物または窒化酸化物を用いることができる。また、絶縁層１３９に用いる絶縁材料としては、上記に加え、シロキサン系材料や、アクリル、ポリイミドなどの有機絶縁物を用いてもよい。

また、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０３には、半導体層１３１と半導体層１３３上にそれぞれ絶縁層１３８が設けられている。絶縁層１３８は電極１４１、電極１４３、及び電極１４５の形成時に導電膜をエッチングにより加工する際に、半導体層１３１及び半導体層１３３をエッチングのダメージから保護する効果を奏する。また、絶縁層１３８を半導体層１３１及び半導体層１３３と接して設けることにより、半導体層１３１及び半導体層１３３の第２のゲート電極と対向する表面が汚染されることが抑制でき、電気的特性が安定した信頼性の高いトランジスタとすることができる。なお、絶縁層１３８は不要であれば設けなくてもよく、その場合は工程を簡略化できる。

このような構成とすることにより、基板１２０上に保護回路１００を形成することができる。

ここで、保護回路１００の入力部に相当する電極１４３にＥＳＤによるパルス電位が入力された場合、トランジスタ１０１のチャネルを形成する半導体層１３１と第２のゲート電極１２５との間に形成された容量成分、及びトランジスタ１０３のチャネルを形成する半導体層１３３と第２のゲート電極１２７との間に形成された容量成分によって、入力されるパルス電位の波形の立ち上がりの傾きが効果的に緩やかになり、到達電位を低減させることができる。

また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第２のゲート電極１２５及び第２のゲート電極１２７を、電極１４１、電極１４３及び電極１４５の一部と重畳させるように設けることにより、当該電極間にも容量成分を持たせることができ、その結果入力されるパルス電位の波形の立ち上がりの傾きが効果的に緩やかになるため好ましい。

また、上記で示した保護回路を構成する各トランジスタは、第１のゲート電極と第２のゲート電極の機能を入れ替えて構成することもできる。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には、図４で示した保護回路１００の構成に対して、第１のゲート電極と第２のゲート電極の機能を入れ替えた構成である保護回路１５０の上面概略図及び断面概略図を示している。

保護回路１５０は、トランジスタ１０１の第１のゲート電極１２１とトランジスタ１０３の第１のゲート電極１２３が同一の導電膜から形成され、その一部が共通電位線ＶＣを構成する点で保護回路１００と異なる。

また、絶縁層１３９に設けられた開口部を介して、第２のゲート電極１２５が電極１４１と、また第２のゲート電極１２７が電極１４３とそれぞれ電気的に接続されている。

ここで、トランジスタ１０１のチャネルを形成する半導体層１３１と第１のゲート電極１２１との間の容量成分、及びトランジスタ１０３のチャネルを形成する半導体層１３３と第１のゲート電極１２３との間の容量成分によって、入力されるＥＳＤによるパルス電位の波形の立ち上がりの傾きを効果的に緩やかにすることができる。

なお、保護回路１００を構成するトランジスタの形状は、上記に限られることなく、少なくとも半導体層を挟んで対向して設けられる２つのゲート電極を有する構成を用いることができる。例えばＳＯＩ基板や単結晶半導体基板などを用いる場合には、トランジスタが設けられる領域下のボディ電極を共通電位線と電気的に接続すればよい。

本実施の形態は、本明細書等に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の保護回路を適用可能な、有機ＥＬ素子を有する表示装置について図６を用いて説明する。なお、以下では、上記実施の形態で説明した内容と重複する部分については説明を省略するか、または簡略化して説明する場合がある。

図６は、本発明の一態様の表示装置３００の断面概略図である。ここでは実施の形態１で例示した図３（Ａ）に示す表示装置の構成を例に挙げて、図６には外部入力端子２１１、保護回路１００、走査線駆動回路２０３、及び画素２０２を含む領域における断面概略図を示す。

表示装置３００は、第１の基板３０１上に保護回路１００、走査線駆動回路２０３、画素２０２を有し、これらと重なる第２の基板３１０が第１の基板３０１と対向して設けられ、その周囲がシール材３０３によって封止されている。また、封止された領域（以下、封止領域ともいう。）よりも外側の領域に外部入力端子２１１が設けられ、当該外部入力端子２１１を介して電源電位や駆動信号などの信号を入力することができる。

外部入力端子２１１は、表示装置３００内のトランジスタを構成する導電層と同一の導電膜で形成される。本構成例では、トランジスタの第１のゲートと同一の導電膜からなる導電層及び電極と同一の導電膜からなる導電層を積層して用いる。このように、導電層を積層して外部入力端子２１１を構成することにより、ＦＰＣ３０５の圧着工程に対する機械的強度を高めることができるため好ましい。また外部入力端子２１１に接して接続体３０７が設けられ、当該接続体３０７を介してＦＰＣ３０５と外部入力端子２１１とが電気的に接続している。接続体３０７としては、熱硬化性の樹脂に金属粒子を混ぜ合わせたペースト状又はシート状の材料を用い、熱圧着によって異方性の導電性を示す材料を用いることができる。金属粒子としては、例えばＮｉ粒子をＡｕで被覆したものなど、２種類以上の金属が層状となった粒子を用いることが好ましい。

走査線駆動回路２０３は、いずれもｎチャネル型のトランジスタであるトランジスタ３１１とトランジスタ３１２とを組み合わせたＮＭＯＳ回路を有する例を示している。なお、走査線駆動回路２０３は、ＮＭＯＳ回路に限られず、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタを組み合わせた種々のＣＭＯＳ回路や、ｐチャネル型のトランジスタで構成される種々のＰＭＯＳ回路などでも形成することができる。なお、信号線駆動回路２０５についても同様である。また、本実施の形態では、表示部が形成される基板上に走査線駆動回路２０３及び信号線駆動回路２０５が形成されたドライバー一体型の構成を示すが、表示部が形成される基板とは別に走査線駆動回路２０３、信号線駆動回路２０５の一方または両方を設けてもよい。

図６には、表示部の一例として画素２０２の一画素分の断面構造を示している。画素２０２は、スイッチング用のトランジスタ３１３と、電流制御用のトランジスタ３１４と、電流制御用のトランジスタ３１４の電極（ソース電極またはドレイン電極）に電気的に接続された画素電極３２３とを含む。また、画素電極３２３の端部を覆う絶縁層３２１が設けられている。

なお、走査線駆動回路２０３、信号線駆動回路２０５、及び画素２０２を構成するトランジスタは、保護回路１００を構成するトランジスタと同様の構成を用いることができる。また、当該トランジスタは単一のゲート電極を有する構成としてもよいし、対向する２つのゲート電極を有する構成としてもよい。２つのゲート電極を有する構成とする場合には、一方に電位を入力することでトランジスタのしきい値電圧を制御することができる。

発光素子３２０は、画素電極３２３、ＥＬ層３２５、及び共通電極３２７によって構成されている。発光素子の構造、材料等については後の実施の形態で詳細に説明する。

画素電極３２３及び共通電極３２７に用いる導電層として、光射出側に設ける電極には、ＥＬ層３２５からの発光に対して透光性を有する材料を用い、光射出側とは反対側に設ける電極には、当該発光に対して反射性を有する材料を用いる。

光射出側の導電層に用いることのできる透光性を有する材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなどを用いることができる。また、上記導電層として、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、これらの合金を用いることができる。または、これら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料（またはその窒化物）を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物との積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。

光射出側とは反対側の電極に用いることのできる反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。またこれらの金属材料を含む金属、または合金にランタンやネオジム、ゲルマニウムなどを添加してもよい。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金、銀とマグネシウムの合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記透光性を有する材料からなる膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウムスズ酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いることができる。

絶縁層３２１は、画素電極３２３の端部を覆って設けられている。そして、絶縁層３２１の上層に形成される共通電極３２７の被覆性を良好なものとするため、絶縁層３２１の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁層３２１の上端部又は下端部に曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせるのが好ましい。また、絶縁層３２１の材料としては、ネガ型の感光性樹脂、あるいはポジ型の感光性樹脂などの有機化合物や、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機化合物を用いることができる。

なお、第１の基板３０１の表面には、絶縁層１３５が形成されている。絶縁層１３５は、第１の基板３０１に含まれる不純物が拡散することを抑制する。また、トランジスタの半導体層、ソース電極又はドレイン電極を構成する導電層上に接する絶縁層１３９はトランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制することが好ましい。絶縁層１３５及び絶縁層１３９には、不純物の拡散を抑制する無機絶縁膜を用いればよく、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの半導体酸化物又は金属酸化物を用いることができる。またこのような無機絶縁材料と有機絶縁材料の積層膜を用いてもよい。なお、絶縁層１３５は、不要であれば設けなくてもよい。

第２の基板３１０には、発光素子３２０と重なる位置にカラーフィルタ３２９が設けられている。カラーフィルタ３２９は、発光素子３２０からの発光色を調色する目的で設けられる。例えば、白色発光の発光素子を用いてフルカラーの表示装置とする場合には、異なる色のカラーフィルタを設けた複数の画素を用いる。その場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色を用いてもよいし、これに黄色（Ｙ）を加えた４色とすることもできる。

また、隣接するカラーフィルタ３２９の間にはブラックマトリクス３３１が設けられている。ブラックマトリクス３３１は隣接する画素の発光素子３２０からの光を遮光し、隣接画素間における混色を抑制する。ここで、カラーフィルタ３２９の端部を、ブラックマトリクス３３１と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。ブラックマトリクス３３１は、発光素子３２０からの発光を遮光する材料を用いることができ、金属や、有機樹脂などの材料を用いて形成することができる。なお、ブラックマトリクス３３１は、保護回路１００や、走査線駆動回路２０３などの表示部２０１以外の領域に設けてもよい。

また、カラーフィルタ３２９及びブラックマトリクス３３１を覆うオーバーコート３３３が形成されている。オーバーコート３３３は、発光素子３２０からの発光を透過する材料から構成され、例えば無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。なお、オーバーコート３３３は不要なら設けなくてもよい。

また、図６に示す断面図では発光素子３２０を１つのみ図示しているが、表示部２０１においては、複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。例えば、表示部２０１に３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な表示装置を形成することができる。後の実施の形態で例示する白色発光のＥＬ層を有する発光素子とカラーフィルタを組み合わせることによってフルカラー表示可能な表示装置とすることができる。また、当該発光素子は、上面射出方式（トップエミッション方式とも言う。）、下面射出方式（ボトムエミッション方式とも言う。）、又は両面射出方式のいずれも採ることができる。下面射出方式でカラーフィルタを用いる場合には、光射出側にカラーフィルタを設ければよい。

第１の基板３０１と第２の基板３１０とは第２の基板３１０の外周部においてシール材３０３によって接着されている。シール材３０３としては、熱硬化樹脂、又は光硬化樹脂などの有機樹脂や、低融点ガラス（フリットガラスともいう）などを用いることができる。また、シール材３０３に乾燥剤が含まれていてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることができる。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、封止領域内の水分などの不純物を低減し、発光素子３２０の信頼性が向上するため好ましい。

また、発光素子３２０は、第１の基板３０１、第２の基板３１０、及びシール材３０３で囲まれた封止領域内に設けられている。当該封止領域は、希ガス又は窒素ガスなどの不活性ガス、又は有機樹脂などの固体、またはゲルなどの粘性体で充填されていてもよく、減圧雰囲気となっていてもよい。封止領域をガスや固体、ゲルなどで充填する場合や、減圧雰囲気とする場合でも、封止領域内を水や酸素などの不純物が低減されている状態とすると発光素子の信頼性が向上するため好ましい。

保護回路１００は、実施の形態２で例示した構成を用いることができる。

また、図６に示すように保護回路１００を構成する第２のゲート電極（第２のゲート電極１２５及び１２７）を、発光素子３２０の画素電極３２３と同一の導電膜で形成することが好ましい。これらの電極を同一の導電膜から形成することにより、表示装置３００の作製時に同時に形成することができ、工程を簡略化できる。

ここで、画素電極３２３と上記第２のゲート電極を同一の導電膜から形成された場合、当該導電膜に用いる導電性材料によっては、図１２に示すように、共通電位線ＶＣに無視できない抵抗成分Ｒが付加される場合がある。その場合、当該抵抗成分Ｒは共通電位線ＶＣに直接入力されるＥＳＤによる電位に対しての保護抵抗として機能し、別途保護抵抗素子を設けることなく効果的に保護効果を得ることができる。このような保護効果は、例えば、画素電極３２３を構成する導電膜としてインジウムスズ酸化物などの透光性を有する導電膜を用いた場合に特に顕著な効果を得ることができる。

このように、本実施の形態で例示した表示装置に本発明の一態様の保護回路を適用することにより、ＥＳＤの影響が効果的に低減され、極めて信頼性の高い表示装置とすることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の保護回路が適用された、液晶素子を備える表示装置の構成例について、図７を参照して説明する。なお、以下では、上記実施の形態で説明した内容と重複する部分については説明を省略するか、または簡略化して説明する場合がある。

図７（Ａ）は、基板面に対して横方向に電界を発生させる方式の液晶素子が適用された表示装置３５０の断面概略図である。図７（Ａ）に示す表示装置３５０は主に、１つの画素２０２に１つのトランジスタが適用されている点、また表示素子として液晶素子が適用されている点で、実施の形態３で例示した表示装置と異なる。

画素２０２には少なくとも１つのスイッチング用のトランジスタ３５１を有する。トランジスタ３５１の電極（ソース電極またはドレイン電極）には、絶縁層１３９上に設けられたくし状の画素電極３５３が電気的に接続されている。また、画素電極３５３と同一平面上に、くし状の共通電極３５５が配置されている。

画素電極３５３または共通電極３５５には、透光性の導電性材料を用いると、開口率が向上するため好ましい。

なお、図７（Ａ）では、明瞭化のため画素電極３５３と共通電極３５５とで異なるハッチングパターンを用いて明示しているが、これらは同一の導電膜により形成されていてもよい。また、本実施の形態において、画素電極３５３と共通電極３５５を同一平面上に設ける構成としたが、それぞれの電極を、絶縁層を介して異なる平面上に設けてもよい。その場合は、下層に配置される電極と上層に配置される電極とが重ならない領域を設ける。また、これらを異なる平面上に設ける構成とする場合、下層に配置される電極の形状をくし状ではなく面状の形状としてもよい。

また、封止領域下において、少なくとも画素電極３５３及び共通電極３５５と第２の基板３１０との間には液晶３５７が封入されている。ここで、画素電極３５３、共通電極３５５、及び液晶３５７により液晶素子３６０が構成されている。

表示装置３５０は、画素電極３５３と共通電極３５５との間に電圧を印加することにより、基板面に対して横方向に電界が生じ、当該電界によって液晶３５７の配向が制御され、表示装置３５０の外部に配置されたバックライトからの光の偏光を画素単位で制御することにより画像を表示するものである。

液晶３５７と接する面には、液晶３５７の配向を制御するための配向膜を設けてもよい。配向膜には透光性の材料を用いる。また、第１の基板３０１及び第２の基板３１０のいずれかの面に偏光板を設けてもよい。また導光板を用いてバックライトからの光を表示装置３５０の側面から入射する構成としてもよい。

第２の基板３１０の液晶素子３６０と重なる位置には、カラーフィルタ３２９が形成されている。カラーフィルタ３２９を用いることにより、白色発光のバックライトを用いてフルカラーの画像表示を実現できる。また、バックライトとして複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、時間分割表示方式（フィールドシーケンシャル駆動方式）を行うこともできる。時間分割表示方式を用いた場合、カラーフィルタを設ける必要がなく、また例えばＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のそれぞれの発光を呈する副画素を備える必要がないため、開口率の向上や、単位面積あたりの画素数を増加できる利点を有する。

液晶３５７としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶などを用いることができる。また、ブルー相を示す液晶を使用すると、配向膜が不要であり、且つ広い視野角が得られるため好ましい。

ここで、表示装置３５０に設けられる保護回路１００内のトランジスタの第２のゲート電極（第２のゲート電極１２５及び１２７）は、液晶素子３６０を構成する画素電極３５３または共通電極３５５と同一の導電膜から形成されていることが好ましい。このように同一の導電膜を用いてこれを同時に作製することにより、作製工程を煩雑化することなく従来の作製方法によって画素などと同時に保護回路１００を形成することができる。

図７（Ｂ）は、基板面に対して垂直方向に電界を発生させる方式の液晶素子が適用された表示装置３７０の断面概略図である。表示装置３７０は、主に画素電極３７３と共通電極３７５とが対向して設けられている点で、上記表示装置３５０と異なる。

画素２０２において、スイッチング用のトランジスタ３５１の電極には、絶縁層１３９上に設けられた画素電極３７３が電気的に接続されている。また、画素電極３７３と対向して共通電極３７５が第２の基板３１０上に設けられている。

また、封止領域内において、少なくとも画素電極３７３と共通電極３７５との間には液晶３７７が封入されている。ここで、画素電極３７３、共通電極３７５、及び液晶３７７により液晶素子３８０が構成されている。なお、液晶３７７が封入されている領域には、第１の基板３０１と第２の基板３１０とのギャップを調整するためのスペーサが封入されていてもよい。

表示装置３７０は、画素電極３７３と共通電極３７５との間に電圧を印加することにより基板に対して垂直方向に電界が生じ、当該電界によって液晶３７７の配向が制御され、表示装置３７０の外部に配置されたバックライトからの光の偏光を画素単位で制御することにより画像を表示するものである。

封止領域内において、共通電極３７５は、接続体３７９を介して第１の基板３０１上に形成された接続配線と電気的に接続されている。

接続体３７９には、例えば導電膜が被膜された樹脂材料でなる球体が分散された有機樹脂を用いることができる。接続体３７９は、異方性の導電物として機能し、共通電極３７５と接続配線とを電気的に接続することができる。球体に被膜する導電物としては金属を用いることが好ましく、特に金（Ａｕ）などの化学的に安定で且つ低抵抗な金属材料を用いると、信頼性が向上するとともに抵抗率や接触抵抗が低減できるため好ましい。

ここで、表示装置３７０に設けられる保護回路１００内のトランジスタの第２のゲート電極（第２のゲート電極１２５及び１２７）は、液晶素子３８０を構成する画素電極３７３と同一の導電層から形成されていることが好ましい。

本実施の形態で例示した液晶素子を備える表示装置は、本発明の一態様の保護回路を備えている。したがってＥＳＤの影響が効果的に低減され、極めて信頼性の高い表示装置とすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用できるＥＬ層について図８を用いて説明する。

図８（Ａ）に示すＥＬ層７１１は、第１の電極７１２と第２の電極７１３の間に設けられている。第１の電極７１２及び第２の電極７１３は、上記実施の形態で例示した共通電極又は画素電極と同様の構成を適用することができる。

本実施の形態で例示するＥＬ層７１１を有する発光素子は、上記実施の形態で例示した表示装置に適用可能である。

ＥＬ層７１１は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていればよい。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。本実施の形態において、ＥＬ層７１１は、第１の電極７１２側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。なお、これらを反転させた積層構造としてもよい。

図８（Ａ）に示す発光素子の作製方法について説明する。

正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。

また、低分子の有機化合物である芳香族アミン化合物等を用いることができる。

さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。また、酸を添加した高分子化合物を用いることができる。

特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、第１の電極７１２からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質（電子受容体）とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極７１２からＥＬ層７１１への正孔注入が容易となる。

複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

複合材料に用いることのできる有機化合物としては、芳香族アミン化合物や、カルバゾール誘導体、そのほか正孔移動度の高い芳香族炭化水素化合物を用いることができる。

また、アクセプター性物質としては、有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

なお、高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。

正孔輸送層７０２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、芳香族アミン化合物を用いることができる。これは主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

また、正孔輸送層７０２には、カルバゾール誘導体や、アントラセン誘導体や、そのほか正孔輸送性の高い高分子化合物を用いてもよい。

発光性の有機化合物を含む層７０３は、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。

なお、発光性の有機化合物を含む層７０３としては、発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。

また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するために結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うために、さらに異なる物質を添加してもよい。

ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光性の有機化合物を含む層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。

また、発光性の有機化合物を含む層７０３として高分子化合物を用いることができる。

また、発光性の有機化合物を含む層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光性の有機化合物を含む層を２つ有する発光素子において、第１の発光性の有機化合物を含む層の発光色と第２の発光性の有機化合物を含む層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、発光性の有機化合物を含む層を３つ以上有する発光素子の場合でも同様である。

電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。

なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

ＥＬ層は、図８（Ｂ）に示すように、第１の電極７１２と第２の電極７１３との間に複数積層されていてもよい。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質（ドナー性物質）と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を呈する発光素子を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。

また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。

また、演色性の良い白色発光を得る場合、発光スペクトルが可視光全域に広がるものとする必要があり、３つ以上のＥＬ層が積層された発光素子とすることが好ましい。例えばそれぞれ赤色、青色、緑色の発光色のＥＬ層を積層して発光素子を形成することができる。このように異なる３色以上のＥＬ層が積層された発光素子とすることにより演色性を高めることが出来る。

第１の電極７１２と第２の電極７１３との間に光学調整層を形成してもよい。光学調整層は、反射性を有する電極と透過性を有する電極との間の光学距離を調整する層である。光学調整層を設けることにより、特定の範囲の波長の光を強調することができるため、色調を調整することができる。

ＥＬ層７１１は、図８（Ｃ）に示すように、第１の電極７１２と第２の電極７１３との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極７１３と接する複合材料層７０８を有していてもよい。

第２の電極７１３と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極７１３を形成する際に、ＥＬ層７１１が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。

さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。

電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。

また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。

さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。

複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。

電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。

電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。

電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。

金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。特に、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすい材料は、アクセプター性が高いため好ましい。

なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。

電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいてもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。

電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。

なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すればよい。

正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光性の有機化合物を含む層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すればよい。

以上により、本実施の形態のＥＬ層７１１を作製することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な液晶素子について、図９を用いて説明する。

図９に示す液晶素子９０１は、第１の電極９０３と第２の電極９０５の間に液晶９０７が挟持されて構成されている。また、液晶９０７に接して、第１の電極９０３側に配向膜９０９ａを、また第２の電極９０５側には配向膜９０９ｂを有する。

第１の電極９０３と第２の電極９０５には、それぞれ透光性の導電性材料を用いることができる。透光性を有する導電性材料としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等がある。また、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することもできる。

なお、透過型の液晶素子とする場合には、上述のように第１の電極９０３及び第２の電極９０５に透光性の導電性材料を用いるが、反射型の液晶素子とする場合には、視認側とは反対側の電極を反射性の導電性材料を用いる。例えば、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、タングステンもしくはタンタルなどの金属膜、または該金属からなる合金膜を単層で、または積層して用いることができる。

配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂは、液晶９０７の配向を制御するために設けられる。配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂは、ポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂や、酸化珪素などの無機材料を用いることができる。また、配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂに接する液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するように、配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂにラビング処理などの配向処理を施す。ただし、配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂとして、酸化珪素などの無機材料を用いた場合、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有する配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂを形成することも可能である。

また、配向膜９０９ａ及び配向膜９０９ｂとして紫外線を照射することで液晶を配向させる配向膜を用いてもよい。このような配向膜としては、感光性樹脂であるポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）などを用いればよい。このような配向膜を設けることにより、ラビング処理が不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。

液晶９０７としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶などの公知の液晶材料を用いることができる。

また、配向膜が不要なブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶９０７に用いるとよい。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。

また、ブルー相を示す液晶を用いると、配向膜へのラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。よって液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。特に、トランジスタと組み合わせて液晶表示装置を構成する場合、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よってトランジスタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。

続いて、液晶素子９０１の動作モードについて説明する。ここでは一例として、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式について説明する。

ＴＮ方式の液晶素子９０１では、無電界状態における液晶９０７内の液晶分子の配向が、一対の電極間で９０°ねじれるように配向している。したがって、無電界状態の液晶素子９０１に直線偏光の光を入射すると、光の偏光成分が９０°ずれて射出される。

また、一対の電極間に正しい電圧が印加されると、液晶９０７内の液晶分子が電界方向に揃う。したがって、電圧を印加した状態で液晶素子９０１に入射された光は、偏光成分が変化することなく射出される。

液晶素子９０１の光入射側と光射出側にはそれぞれ偏光板が設けられる。これら２枚の偏光板の配置を、それぞれの偏光軸が直交するように配置されたクロスニコル配置とすると、無電界状態で光が透過する、いわゆるノーマリーホワイトモードとなる。一方、偏光軸が平行に配置されたパラレルニコル配置とすると、無電界状態で光が遮断される、いわゆるノーマリーブラックモードとなる。

液晶素子９０１の一対の電極間に印加する電圧を調整することにより、偏光板を介して射出する光の光量を調整することができる。

なお、本実施の形態では、ＴＮ方式について説明したが、他の液晶素子の動作モードとして、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＣＰＡ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＰｉｎｗｈｅｅｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＰＶＡ（ＰａｔｔｅｒｎｅｄＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式などを適用することもできる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の保護回路及びこれを備えた表示装置を適用可能な電子機器について、図１０を参照して説明する。

表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。

図１０（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。

テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

図１０（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１は筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、表示装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される。

図１０（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成されており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０４及び表示部７３０５の両方、又は一方に表示装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。

図１０（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、表示装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。

図１０（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、あるいはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。

例えば、電話を掛ける、あるいはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。

また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。

表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図１１（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当該タブレット端末は、表示装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に用いることにより作製される。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としてもよい。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。

また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。

また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。

また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。

また、図１１（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。

図１１（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する。なお、図１１（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。

なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。

また、この他にも図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の一面または二面に設けると、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。

また、図１１（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１１（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１１（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１１（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。

なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力電送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。

また、上記実施の形態で説明した保護回路を具備していれば、図１１に示した電子機器に特に限定されないことは言うまでもない。

上述した電子機器には、本発明の一態様の保護回路を備えている。したがってこのような電子機器は、ＥＳＤの影響が効果的に低減され、極めて信頼性の高い電子機器とすることができる。

なお、本発明の一態様の保護回路は、上述した表示装置だけでなく少なくとも外部入力端子を有する電子部品などに適用することができる。保護回路が適用された電子部品は、ＥＳＤによる影響を効果的に抑制し、その信頼性を向上させることができる。例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置、ＣＰＵを含む各種ＩＣなどの電子部品に直接適用することができる。また、このような電子部品を具備する電子機器についてもその信頼性を向上させることができる。

１００保護回路
１０１トランジスタ
１０３トランジスタ
１０５入力部
１１０被保護配線
１１１外部入力端子
１２０基板
１２１第１のゲート電極
１２３第１のゲート電極
１２５第２のゲート電極
１２７第２のゲート電極
１３１半導体層
１３３半導体層
１３５絶縁層
１３７絶縁層
１３８絶縁層
１３９絶縁層
１４１電極
１４３電極
１４５電極
１５０保護回路
２００表示装置
２０１表示部
２０２画素
２０３走査線駆動回路
２０４走査線
２０５信号線駆動回路
２０６信号線
２０７共通電位線
２１０基板
２１１外部入力端子
３００表示装置
３０１第１の基板
３０３シール材
３０５ＦＰＣ
３０７接続体
３１０第２の基板
３１１トランジスタ
３１２トランジスタ
３１３トランジスタ
３１４トランジスタ
３２０発光素子
３２１絶縁層
３２３画素電極
３２５ＥＬ層
３２７共通電極
３２９カラーフィルタ
３３１ブラックマトリクス
３３３オーバーコート
３５０表示装置
３５１トランジスタ
３５３画素電極
３５５共通電極
３５７液晶
３６０液晶素子
３７０表示装置
３７３画素電極
３７５共通電極
３７７液晶
３７９接続体
３８０液晶素子
７０１正孔注入層
７０２正孔輸送層
７０３発光性の有機化合物を含む層
７０４電子輸送層
７０５電子注入層
７０６電子注入バッファー層
７０７電子リレー層
７０８複合材料層
７１１ＥＬ層
７１２第１の電極
７１３第２の電極
８００第１のＥＬ層
８０１第２のＥＬ層
８０３電荷発生層
９０１液晶素子
９０３第１の電極
９０５第２の電極
９０７液晶
９０９ａ配向膜
９０９ｂ配向膜
７１００テレビジョン装置
７１０１筐体
７１０３表示部
７１０５スタンド
７１０７表示部
７１０９操作キー
７１１０リモコン操作機
７２０１本体
７２０２筐体
７２０３表示部
７２０４キーボード
７２０５外部接続ポート
７２０６ポインティングデバイス
７３０１筐体
７３０２筐体
７３０３連結部
７３０４表示部
７３０５表示部
７３０６スピーカ部
７３０７記録媒体挿入部
７３０８ＬＥＤランプ
７３０９操作キー
７３１０接続端子
７３１１センサ
７３１２マイクロフォン
７４００携帯電話機
７４０１筐体
７４０２表示部
７４０３操作ボタン
７４０４外部接続ポート
７４０５スピーカ
７４０６マイク
９６３０筐体
９６３１表示部
９６３１ａ表示部
９６３１ｂ表示部
９６３２ａ領域
９６３２ｂ領域
９６３３太陽電池
９６３４充放電制御回路
９６３５バッテリー
９６３６ＤＣＤＣコンバータ
９６３７操作キー
９６３８コンバータ
９６３９キーボード表示切り替えボタン
９０３３留め具
９０３４表示モード切り替えスイッチ
９０３５電源スイッチ
９０３６省電力モード切り替えスイッチ
９０３８操作スイッチ

Claims

第１のダイオードと、第２のダイオードを有し、
前記第１のダイオードは第１のトランジスタで構成され、
前記第２のダイオードは第２のトランジスタで構成され、
前記第１のトランジスタは、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する第１のゲートと第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、チャネルを形成する半導体層を挟んで対向する第３のゲートと第４のゲートと、を有し、
前記第２のゲートと前記第４のゲートは、固定電位が入力される配線と電気的に接続される、保護回路。
入力部と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタは、第１の電極と、第２の電極と、チャネルを形成する第１の半導体層を挟んで対向する第１のゲートと第２のゲートと、を有し、
前記第２のトランジスタは、第３の電極と、第４の電極と、チャネルを形成する第２の半導体層を挟んで対向する第３のゲートと第４のゲートと、を有し、
前記第１の電極は、第１の配線と電気的に接続し、
前記第２の電極と、前記第３の電極と、前記第１のゲートは、前記入力部と電気的に接続し、
前記第４の電極と前記第３のゲートは、第２の配線と電気的に接続し、
前記第２のゲートと前記第４のゲートは、第３の配線と電気的に接続し、
前記第１の配線には第１の電位が入力され、
前記第２の配線には前記第１の電位よりも低い第２の電位が入力され、
前記第３の配線には前記第１の電位よりも低い第３の電位が入力される、保護回路。
請求項１または請求項２に記載の保護回路と、
複数の画素を備える表示部と、
前記複数の画素を駆動する駆動回路と、
外部からの信号が入力され、前記駆動回路と電気的に接続する外部入力端子と、を有する、半導体装置。
請求項３に記載の半導体装置において、
前記駆動回路と前記外部入力端子の間に、前記保護回路が電気的に接続された、半導体装置。
請求項３または請求項４に記載の半導体装置において、
前記表示部は、複数の走査線及び複数の信号線を備え、
前記複数の走査線の各々、または前記複数の信号線の各々、または前記複数の走査線及び前記複数の信号線の各々に、電気的に接続される複数の前記保護回路を有する、半導体装置。
請求項３乃至請求項５のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記保護回路内の前記第２のゲート及び前記第４のゲートと電気的に接続する前記第３の配線が、前記表示部を囲って閉曲線を成して設けられた、半導体装置。
請求項３乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記画素は、画素電極と共通電極の間に発光性の有機化合物を含む層が挟持された発光素子を備え、
前記保護回路内の前記第２のゲート及び前記第４のゲートは、前記画素電極と同一の導電膜から形成される、半導体装置。
請求項３乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記画素は、画素電極と共通電極と液晶を備える表示素子を有し、
前記保護回路内の前記第２のゲート及び前記第４のゲートは、前記画素電極と同一の導電膜から形成される、半導体装置。