JP2016057623A - マトリクス装置とその特性の測定方法、駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素間の輝度のばらつきの要因となる電気素子の特性の測定方法を提供する。
【解決手段】マトリクス型に配置されたコンポーネント（画素）と、配線を有し、各コンポーネントは、それぞれに含まれる電気素子によって、電流を配線に供給することができる装置において、配線に電流を供給することのできる、Ｎ個のコンポーネントにおいて、Ｎ個のコンポーネントのそれぞれの電流の向きを個別に設定して、配線を流れる電流をＮ回測定する。ここで、電気素子を流れる電流の向きは変更することの可能である。また、Ｎ回の測定それぞれにＮ個のコンポーネントの電流の向きの組み合わせが異なる。また、Ｎ回の測定で得られた電流と、Ｎ回の測定のその電流の向きの組み合わせをもとに、各電気素子を流れる電流の大きさを算出する。
【選択図】図３

Description

この開示物は、マトリクス装置で、そこに含まれる電気素子を流れる電流によって表示や検出等の処理をおこなう装置に関する。

発光素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置は、画像信号にしたがって発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ（駆動トランジスタ）が、各画素に設けられているが、そのしきい値のばらつきが、発光素子の輝度に反映される。しきい値のばらつきが発光素子の輝度に与える影響を防ぐために、特許文献１では、事前に各画素の駆動用トランジスタの特性を測定し、測定された特性に基づいて補正した画像信号を各画素に供給する表示装置について記載されている。

具体的には、ある行の画素の駆動トランジスタの電位を、そのトランジスタが飽和領域で動作するような特定の値としたときに個々の駆動トランジスタを流れる電流を測定する。このような操作をすべての行の画素の駆動トランジスタに対して順次おこなう。

なお、同様な問題は、表示装置に限られず、マトリクス状に配置されたコンポーネント（画素等）を有し、各コンポーネント内に存在する１以上の電気素子（トランジスタ等）を流れる電流によって、表示や測定、検出、演算等の処理をおこなう装置全般に共通する。

米国特許第７０８８０５２号特許明細書

マトリクス装置の電気素子の電流特性を測定する新規な方法、あるいは、そのような測定方法が適用できる新規な装置、あるいは、そのような測定方法を用いた装置の設定方法や作製方法等が提供される。

一例では、マトリクス型に配置されたコンポーネントと、配線を有し、各コンポーネントは、それぞれに含まれる電気素子によって、電流を配線に供給することができる装置において、配線に電流を供給することのできる、Ｎ個のコンポーネントにおいて、Ｎ個のコンポーネントのそれぞれの電流の向きを個別に設定して、配線を流れる電流をＮ回測定する。ここで、電気素子を流れる電流の向きは変更することの可能である。また、Ｎ回の測定それぞれにＮ個のコンポーネントの電流の向きの組み合わせが異なる。また、Ｎ回の測定で得られた電流と、Ｎ回の測定のその電流の向きの組み合わせをもとに、各電気素子を流れる電流の大きさ（電流値）を算出する。

あるいは、Ｎ行（Ｎは２以上の整数）のマトリクス状に配置されたコンポーネントと、配線と、を有し、各コンポーネントが、それぞれに含まれる電気素子によって、電流を配線に供給し、その向きを変更することができる装置において、一の配線に電流を供給できるＮ個のコンポーネントのそれぞれの電流の向きを個別に設定して、配線を流れる電流をＮ回測定し、Ｎ回の測定で得られた電流Ｉ［１］乃至電流Ｉ［Ｎ］と、Ｎ回の測定における各コンポーネントの電流の向きの組み合わせをもとに、各電気素子を流れる電流の大きさを算出することで、コンポーネントが配線に供給する電流の大きさを求める方法において、Ｎ回の測定それぞれにＮ個のコンポーネントの電流の向きの組み合わせが異なり、各電気素子を流れる電流の大きさを、電流Ｉ［１］乃至電流Ｉ［Ｎ］の多項式を用いて算出することを特徴とする測定方法である。

あるいは、Ｎ行Ｍ列（Ｎ、Ｍは２以上の整数）のマトリクス状に配置されたコンポーネントと、Ｍ本の配線と、を有し、各コンポーネントが、それぞれに含まれる電気素子を介して、電流を配線に供給し、その電流の向きを変更することができる装置において、配線を流れる電流を測定し、第ｎ回（ｎは１以上Ｎ以下の整数）の測定における、第ｋ行第ｍ列（ｋは１以上Ｎ以下の整数、ｍは１以上Ｍ以下の整数）のコンポーネントの電流の向きをα［ｋ］_ｎ（α［ｋ］_ｎは１または−１、ここで電流が各コンポーネントからコンポネントに対応する配線に向かう場合あるいはその逆の場合のいずれかを１とし、他をー１と定義する。）に設定し、測定で得られた第ｍ列の配線に流れた電流をＩ［ｎ，ｍ］とするとき、第ｋ行第ｍ列のコンポーネントが配線に供給できる電流値を、Ｎ行正方行列Ａの逆行列（ただし、Ｎ行正方行列Ａは、第ｎ行第ｋ列が、α［ｋ］_ｎである。）と、第ｎ行第ｍ列が、Ｉ［ｎ，ｍ］である、Ｎ行Ｍ列の行列Ιと、の積として得られるＮ行Ｍ列の行列の第ｋ行第ｍ列の値をもとに決定することを特徴とする測定方法である。ここで、Ｎ行正方行列Ａの逆行列の要素はいずれも０でないことがある。また、Ｎ行正方行列Ａの逆行列の要素の大きさはすべて等しいことがある。さらに、Ｎ行正方行列Ａがアダマール行列でもよい。また、Ｎ行正方行列Ａが循環行列でもよい。このとき、Ｎが４の倍数であり、Ｎ行正方行列Ａが任意の行の要素の和が２または−２である循環行列でもよい。

あるいは、上記いずれか一つの測定方法が実行できるように設定されたマトリクス装置である、あるいは、そのマトリクス装置は、表示装置もしくは光検出装置である。あるいは、上記いずれか一つの測定方法で測定されたコンポーネントの電流値をもとに入力あるいは出力するデータを補正することを特徴とするマトリクス装置の駆動方法である。

一例では、電流値の測定の信頼性を高めることができるが、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

マトリクス装置の構成例を示す図。 マトリクス装置の構成例を示す図。 画素の回路例と動作例を示す図。 表示画素の回路例を示す図。 表示画素の回路例を示す図。 表示画素の回路例を示す図。 表示画素の回路例を示す図。 光検出画素の回路例を示す図。 表示画素の回路例を示す図。 画素の回路例を示す図。 表示装置の構成例を示す図。 トランジスタの断面図。 トランジスタの断面図。 トランジスタの断面図および上面図。 トランジスタの断面図および上面図。 トランジスタの断面図および上面図。 トランジスタの上面図。 トランジスタの断面図および上面図。 トランジスタの断面図および上面図。 トランジスタの断面図。 トランジスタのバンド構造を示す図。 表示装置の断面図。 表示装置の斜視図。 電子機器の図。

以下では、実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下の説明に限定されず、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ること、開示されている技術同士やその他の技術との組み合わせ等は当業者であれば容易に理解される。したがって、以下に示す実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、以下に説明する実施の形態および実施例において、同一部分又は同様の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。

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。

また本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する電気素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースとして機能する部分、およびドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第１電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第２電極と表記する場合がある。

また本明細書において、ノードとは、電気素子間を電気的に接続するために設けられる配線上のいずれかの箇所のことである。

なお本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、コンポーネントの混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

なお図面における各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう図面で示していても、実際の回路や領域では、同じ回路ブロック内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面における各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路や領域では、一つの回路ブロックでおこなう処理を複数の回路ブロックでおこなうよう設けられている場合もある。

（実施の形態１）
図１（Ａ）には、７行８列のマトリクス装置を示す。ここで、複数の画素１１がマトリクス状に設けられ、例えば、第７行第８列の画素は、画素１１［７，８］と表記する。また、複数の符号信号線Ｓｉｇと列信号線ＣＬが互いに交差するように設けられる。例えば、第１行の符号信号線は、符号信号線Ｓｉｇ［１］と表記し、第１列の列信号線は、列信号線ＣＬ［１］と表記する。

画素１１のそれぞれは、対応する符号信号線Ｓｉｇの信号にしたがって、対応する列信号線ＣＬに電流を供給する。符号信号線Ｓｉｇは画素１１が列信号線ＣＬに供給する電流の向きを決定する。例えば、図１（Ｂ）に示されるように、画素１１［１，１］は、矢印の向きに、α［１］ｉ［１，１］の電流を流すものとする。ここで、図示するように電流が流れるのであれば、α［１］は１であり、図示と逆に電流が流れるのであれば、α［１］は−１である。ｉ［１，１］は画素１１［１，１］固有の電流値であり、他の画素の電流値ｉと同じとは限らない。また、電流値ｉの時間による変化は無視できるものとする。

ここで、第１列に着目すると、図１（Ｃ）に示されるように、列信号線ＣＬ［１］を流れる電流Ｉ［１］は、画素１１［１，１］乃至画素１１［７，１］を流れる電流の総和である。ただし、符号信号線Ｓｉｇの信号がすべて同じとは限らない。なお、ここでは、図示されている画素以外からは、列信号線ＣＬに電流が供給されることはないとする。

すなわち、時間ｔ＝１における電流Ｉ［１］_ｔ＝１に関して、
が成り立つ。

同様に、時間ｔ＝２における電流Ｉ［１］_ｔ＝２に関して、
が成り立つ。以下同様に、時間ｔ＝３乃至７における電流Ｉ［１］_ｔ＝３乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７に関して、等式が得られる。

ここで、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７は測定可能な物理量であり、また、電流値ｉ［１，１］乃至電流値ｉ［７，１］は未知数であるとすると、これらの等式は、７元連立方程式である。したがって、電流値ｉ［１，１］乃至電流値ｉ［７，１］はこの方程式を解くことで求めることができる。

方程式は、
で表される。ここで、
である。

Ａの逆行列をＡ^−１とするとき、
である。

以上は、第１列にのみ注目したが、他の列信号線でも同時に流れる電流を測定することは可能であるので、
および
であるとき、
が成り立つ。したがって、
となる。つまり、電流値ｉ［ｎ，ｍ］は、電流Ｉ［ｍ］_ｔ＝ｎの多項式として表現できる。ここで、ｎは、７以下の整数、ｍは、８以下の整数である。

以上は、７行８列のマトリクス装置に関するものであるが、任意の規模のマトリクス装置においても適用できる。すなわち、Ｎ行Ｍ列のマトリクス装置においては、行列ＡはＮ行正方行列であり、行列Ιおよび行列ιはＮ行Ｍ列の行列である。

なお、Ａは、Ａ^−１がＡの倍数であるような特殊な行列でもよい。例えば、アダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）行列は、この条件を満たし、Ｎ行のアダマール行列Ｈの逆行列Ｈ^−１は、ＨのＮ分の１である。行列Ａとしてアダマール行列を用いる場合には、第１行および第１列の要素は全て同じであるということと、その他の行および列の要素の和は０となる、ということに注意が必要である。

なお、行列にかかる係数（アダマール行列Ｈの逆行列Ｈ^−１の場合は１／Ｎ）は重要ではなく、実用上は、計算に都合がよいように変更してもよい。例えば、アダマール行列Ｈの逆行列Ｈ^−１の係数１／Ｎを１とみなしてもよい。このような操作により、上記の多項式（電流値ｉ［ｎ，ｍ］を導出する式）は、電流Ｉ［ｍ］_ｔ＝ｎの加減算となり、計算量が大きく減少する。

一般に、アダマール行列は、４の倍数の行を有する正方行列であるため、例えば、図１（Ａ）のような７行のマトリクス装置から導出される行列Ａのような７行正方行列にそのまま適用することは難しい。

その場合には、例えば、図１（Ａ）のマトリクス装置を、例えば、第１行乃至第４行と第４行乃至第７行というように分割し、それぞれで、上記と同様な測定をおこなうとよい。この場合、第４行に関しては、２回測定され、２つの結果が得られることとなる。いずれか一方の結果のみを採用してもよいし、その平均値を結果として用いてもよい。また、第１行乃至第４行の特性を測定している期間においては、第５行乃至第７行の画素１１から電流が列信号線ＣＬに供給されないことが必要である。

また、例えば、第１の測定として、第１行乃至第４行を測定し、第２の測定として、第２行乃至第５行を測定し、第３の測定として、第３行乃至第６行を測定し、第４の測定として、第４行乃至第７行を測定し、第５の測定として、第１行と第５行乃至第７行を測定し、第６の測定として、第１行、第２行、第６行、第７行を測定し、第７の測定として、第１行乃至第３行と第７行を測定してもよい。この場合、各行それぞれ４回測定される。それぞれの結果の平均値を用いてもよい。

あるいは、含まれる画素１１の電流値ｉが０である仮想的な行を追加して、計算をおこなってもよい。もちろん、仮想的な行（仮想的な画素）であるので、符号信号線Ｓｉｇもなく、現実に信号を送ることもない。電流値が０であるので、符号信号線Ｓｉｇの信号が何であれ、列信号線ＣＬに電流を供給することはない。例えば、マトリクス装置が７行で、行列Ａが８行正方行列であるときには、仮想的な行を１行追加し、測定をおこない、得られた電流ＩとＡ^−１を用いて、計算する。同様に、マトリクス装置が６行であるときは、仮想的な行を２行追加する。この場合、理想的には、仮想的な行の画素１１の電流値ｉは０となるはずであるが、測定誤差により、０でない数値が算出されることもある。

ここで、以下の観点から、Ａ^−１の各行の要素のうち少なくとも２つは０でないことが求められる。例えば、アダマール行列は、その逆行列の要素は全て０ではないので、この点で好ましい。逆に各行の要素が、一つを除いて０である行列の例として、単位行列（対角成分以外はすべて０）が挙げられる。例えば、Ａが単位行列であれば、Ａ^−１も単位行列である。したがって、
である。なお、Ａが単位行列である場合は、１行ずつ電流を測定するという従来の方法と同じである。ここで、電流Ｉ［１］_ｔ＝１は測定可能であるが、測定上の誤差やノイズ等を含んでいる。従来の方法では、特に、ノイズの影響が大きく、一度だけの測定では、偶発的なノイズによる異常値であるかどうかを判別できないため、複数回の測定が求められる。例えば、７行のマトリクス装置では、各行１回ずつ測定するために７回の測定が求められ、さらに、それを複数回繰り返す。

一方、電流値ｉ［１，１］が、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７の多項式で表される場合には、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７のいずれかに異常値が含まれていたとしても、他の値により相殺され、求められる電流値ｉ［１，１］が異常値である可能性は低い。これは、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７それぞれの測定が異なる時間におこなわれている（時間的に分散している）ため、これらの複数に異常値が含まれている可能性が極めて低いためである。

以下、具体的な例を取り上げて説明する。最初に、行列Ａの各行の要素の１つだけがー１で他が１である循環行列（Ｃｉｒｃｕｌａｎｔ ｍａｔｒｉｘ）を考える。この行列を以下では、第１の行列、という。すなわち、
であるとすると、その逆行列は、
である。

次に、行列Ａの各行の要素の連続する２つだけがー１で他が１である循環行列を考える。この行列を以下では、第２の行列、という。すなわち、
であるとすると、その逆行列は、
である。

ここで、第１の行列でも第２の行列でも、各行の要素の和が等しい（第１の行列では５、第２の行列では３）ので、電流値ｉ［１，１］乃至電流値ｉ［７，１］が同程度（例えば、最大と最小の比が１．１以下）であれば、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７それぞれの大きさも同程度であると考えられる。具体的には、第１の行列では、電流値ｉ［１，１］乃至電流値ｉ［７，１］の平均の５倍程度、第２の行列では、同じく３倍程度であると考えられる。

例えば、電流値ｉ［１，１］に着目すると、第１の行列では、
となり、第２の行列では、
となる。

ここで、これらの多項式の項の大きさを考慮すると、第１の行列では、項の大きさの最大と最小の比率はおおよそ４倍である。これに対し、第２の行列では、おおよそ２倍である。この場合、第２の行列のほうが、大きさが最大である項の寄与度が小さいので、電流値ｉ［１，１］の信頼性が高いと結論できる。なお、上記第１の行列（あるいは第２の行列）の行を入れ替えても同じ結論になることは容易に理解できよう（行を入れ替える、とは多元連立方程式の並び方を変えるだけなので、解が変わることはない）。

各行の要素の和が等しいという特徴は循環行列固有のものである。したがって、循環行列で、その逆行列の要素の大きさが全て等しい行列を用いれば、各項の寄与を等しくすることができる。そのような行列としては、以下のような、８行正方行列で、１行のうち３つの要素が−１で、他がすべて１である循環行列（以下では、第３の行列、という）が挙げられる。

この行列の逆行列は、
であり、要素の大きさは全て同じとなる。

なお、上記のアダマール行列の場合と同様、逆行列の係数１／４は１とみなしてもよい。その結果、この逆行列から得られる多項式は、アダマール行列の場合と同様に電流Ｉ［ｍ］_ｔ＝ｎの加減算となり、計算量が大きく減少する。

なお、同様な行列はこれに限られない。一般に、要素が１か−１の４Ｎ行正方行列（Ｎは整数）で、各行の要素の和が２あるいは−２である循環行列の逆行列は、要素の大きさが同じとなる。また、その逆行列の係数は、１／４となる。上記の第３の行列は、Ｎ＝２の場合に相当する。

上記のように、行列Ａが循環行列であれば、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７それぞれの大きさは同程度であると考えられる。このことは、同程度の誤差で、列信号線ＣＬを流れる電流を測定できることを意味する。

電流に限らず、物理量の測定に関しては、誤差（分解能）は測定する物理量の絶対値に依存する。例えば、１ｍＡの電流の測定誤差が１μＡであるとき、１０ｍＡの電流の測定誤差が１μＡであることはほとんどない。通常は、測定誤差は、測定対象の物理量に比例するので、１０ｍＡの電流の測定誤差は１０μＡ程度となる。つまり、広いレンジにわたって同じ精度で測定をおこなうことは難しい。

そして、上記のように、電流値ｉ［１，１］が電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７の多項式で表現される場合、電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝６の測定誤差が１μＡであったとしても、電流Ｉ［１］_ｔ＝７の測定誤差が１０μＡであったならば、この多項式の誤差は１０μＡ程度となる。

したがって、測定精度を維持するには、測定対象の値が同程度であることが好ましい。列信号線ＣＬを流れる電流をほぼ同程度とできるという意味では、行列Ａが循環行列となるように測定条件を設定することは好ましい。

測定する電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［１］_ｔ＝７の大きさが、小さいほど測定精度が高いと言うことであり、その意味で、上記の行列Ａの各行の要素の和が０であることが最も好ましく、１であることが次に好ましい。

このようにして、電流値ｉ［１，１］乃至電流値ｉ［７，８］は多項式として表現できる。一般には、これらの多項式に、数値（電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［８］_ｔ＝７やＡ^−１の要素）を代入することで、それぞれの値が得られるのであるが、行列Ａが第３の行列の場合には、以下に示すような特殊な演算をおこなうことで、計算量を低減することができる。

例えば、マトリクス装置が８行９列で、電流値ｉ［１，ｍ］乃至ｉ［８，ｍ］（ｍは１以上９以下の整数）を求める場合を考える。上記の第３の行列の逆行列より、
が得られる。例えば、電流値ｉ［２，ｍ］は、電流値ｉ［１，ｍ］がわかれば、算出でき、得られた電流値ｉ［２，ｍ］はｉ［３，ｍ］を算出するのに用いることができる。したがって、電流値ｉ［１，ｍ］のみ多項式に数値（電流Ｉ［１］_ｔ＝１乃至電流Ｉ［８］_ｔ＝７やＡ^−１の要素）を代入することで求め、他は、得られた結果を順次用いることで算出することができる。

多項式に数値を代入する方法では、マトリクス装置の行数が大きくなると計算が膨大となる（行数が２倍となると、項数が４倍となるので、４倍以上の計算が必要となる）。これに対し、得られた結果を用いて順次算出する方法では、計算量は行数にほぼ比例するので、行が多いほどより有利である。

マトリクス装置では、図２（Ａ）に示すように、符号信号ドライバ１２から符号信号線Ｓｉｇに直接、信号が入力される構成としてもよいし、図２（Ｂ）に示すように、符号信号ドライバ１２の信号をデマルチプレクサ１３で選択した符号信号線Ｓｉｇに信号を入力する構成でもよい。図２（Ｂ）では１２８の符号信号線Ｓｉｇの１つを選択する。

上記のように、マトリクス装置の行数が増大すると、必要な演算が膨大となるので、マトリクス装置を、複数の部分に分割して、測定をおこなうとよい。例えば、図２（Ａ）では、マトリクス装置の行数は１０２４であるので、第１行乃至第８行、第９行乃至第１６行、第１７行乃至第２４行というように、８行ずつ測定をおこなう。例えば、第１行乃至第８行の画素１１の測定の際には、第９行から第１０２４行の画素１１からは列信号線ＣＬに電流が供給されないようにする。したがって、符号信号線Ｓｉｇの信号によって、画素１１から列信号線ＣＬ［１］に供給される電流の向きが制御できるだけでなく、電流の供給の有無も制御できることが求められる。

また、図２（Ｂ）に示す装置では、デマルチプレクサ１３で非選択状態にあるときの符号信号線Ｓｉｇの信号によって、画素１１から列信号線ＣＬ［１］には電流が供給されないことが求められる。

図２（Ｂ）に示される符号信号ドライバ１２は、複数の端子それぞれに、行列Ａに対応した信号を出力する機能があればよい。例えば、行列Ａが８行であれば、クロック等の基準となる信号にあわせて８種類の信号を８つの端子［１］乃至［８］に出力する。例えば、マトリクス装置が１０２４行であれば、これら８つの信号は、７ビットのデマルチプレクサ１３により、それぞれ１２８本の符号信号線Ｓｉｇのいずれかに出力される。

なお、アダマール行列の第１行は、要素が全て同じである。したがって、行列Ａとして、アダマール行列を用いる場合には、電流値の測定中は、符号信号ドライバ１２の１つの端子は恒常的に同じ信号を出力するように構成されていてもよい。

また、行列Ａとして、循環行列を用いる場合には、符号信号ドライバ１２は、２つの行（第２の行列の場合）、３つの行（第３の行列の場合）あるいはそれ以上の行を同時に選択できるシフトレジスタを有していてもよい。

符号信号線Ｓｉｇは、１つの配線だけでなく、複数の配線が組み合わされたものであってもよい。例えば、１つの符号信号線Ｓｉｇが２つの配線によって構成されていてもよい。

図３（Ａ）には、画素１１［１，１］の回路の例を示す。画素１１［１，１］は、トランジスタ１４と電位供給回路１５、容量素子１６、スイッチ１７乃至スイッチ２０を有する。容量素子１６は、トランジスタ１４のソースとゲートの間に設けられる。スイッチ１７乃至スイッチ２０のそれぞれは、１つのトランジスタでもよいし。複数のトランジスタを組み合わせた回路等でもよい。また、ここではトランジスタ１４は、ｎチャネル型とするが、ｐチャネル型でもよい。ｐチャネル型の場合には、トランジスタ１４のソースとドレインがｎチャネル型の場合と反転することに伴い、容量素子１６の配置が変更される。

ここで、トランジスタ１４のゲートは電位供給回路１５から電位を供給される。電位供給回路１５は、ゲートに電位を供給した後、ゲートを電気的に浮遊状態（電気的に絶縁された状態）とする機能を有してもよい。また、トランジスタ１４のゲートとソースの間には十分に大きな容量素子１６があるため、トランジスタ１４のゲートの電位には、ソースの電位に応じて変動し、ゲートソース間の電位はほぼ一定となる。なお、このような構造以外に、電位供給回路１５の電位が、トランジスタ１４のソースの電位に応じて変動し、ソースの電位との差がほぼ一定となるような構成でもよい。

トランジスタ１４のソースはスイッチ１７を介して、電位ＶＬを供給するノードに接続可能であり、ドレインはスイッチ１９を介して、電位ＶＨを供給するノードに接続可能である。また、列信号線ＣＬ［１］の電位はＶ０である。なお、ＶＬ＜Ｖ０＜ＶＨである。

図３（Ａ）に示す画素１１［１，１］では、スイッチ１７とスイッチ１８は連動して動作し、また、スイッチ１９とスイッチ２０は連動して動作するとする。スイッチ１７乃至スイッチ２０が同時に全てオフとなることは可能だが、同時に全てオンとなることはないものとする。

このような動作を可能とするためには、符号信号線Ｓｉｇは、スイッチ１７とスイッチ１８の動作を制御するための配線と、スイッチ１９とスイッチ２０の動作を制御するための配線とによって構成されるとよい。

例えば、スイッチ１７とスイッチ１８がオンであり、スイッチ１９とスイッチ２０がオフであるとき、図３（Ｂ）に示すように、電流値ｉ［１，１］の電流が、列信号線ＣＬ［１］から画素１１［１，１］に流れることが可能である。つまり、α［１］＝１である。

このとき、トランジスタ１４のゲートの電位はＶ１で、ソースの電位はＶＬなので、ゲートソース間の電位差はＶ１−ＶＬである。例えば、トランジスタ１４が飽和領域で動作するようにするには、ゲートソース間の電位差が、ドレインソース間の電位差Ｖ０−ＶＬよりも小さくなるようにする。

また、スイッチ１７とスイッチ１８がオフであり、スイッチ１９とスイッチ２０がオンであるとき、図３（Ｃ）に示すように、電流値ｉ［１，１］の電流が、画素１１［１，１］から列信号線ＣＬ［１］に流れることが可能である。つまり、α［１］＝−１である。

このとき、トランジスタ１４のソースの電位がＶＬからＶ０に上昇するため、トランジスタ１４のゲートの電位も、同じ幅だけ上昇し、Ｖ１＋Ｖ０−ＶＬとなる。したがって、ゲートソース間の電位差は、図３（Ｂ）の場合と同じくＶ１−ＶＬである。

このときも、トランジスタ１４は飽和領域で動作するように、設定されてもよい。すなわち、トランジスタ１４のゲートソース間の電位差、Ｖ１−ＶＬが、ドレインソース間の電位差ＶＨ−Ｖ０よりも小さくなるようにする。

なお、図３（Ｂ）の場合も、図３（Ｃ）の場合も、トランジスタ１４が飽和領域で動作する場合には、理想的には、ドレインソース間の電流値は、ゲートソース間の電位差にのみ依存し、ドレインソース間の電位差には依存しない。なお、トランジスタ１４は、飽和領域以外で動作してもよいが、その場合には、電流の向きによって、電流の大きさが変動しないように（ドレインソース間の電位差によって電流の大きさが変動しないように）する。具体的には、Ｖ０−ＶＬ＝ＶＨ−Ｖ０、すなわち、ＶＨ＋ＶＬ＝２Ｖ０とするとよい。

このように、画素１１［１，１］のスイッチ１７／スイッチ１８と、スイッチ１９／スイッチ２０を制御する信号により、画素１１［１，１］が列信号線ＣＬ［１］に電流を供給でき、また、その向きを変更できる。

なお、上記のようにトランジスタ１４のドレインソース間の電流値はゲートソース間の電位差に依存するので、ゲートソース間の電位差を変更して、同様な測定をおこなってもよい。

以下、具体的な回路例を示す。図４には、画素ごとに発光素子（発光ダイオード）がマトリクス状に設けられた表示装置に用いられる表示画素の例を示す。表示装置の第１行第１列の表示画素２１［１，１］は、選択トランジスタ２２、容量素子２３、駆動トランジスタ２４、トランジスタ２５乃至トランジスタ２８、発光素子２９を有する。ここで、容量素子２３、駆動トランジスタ２４、トランジスタ２５乃至トランジスタ２８は、図３（Ａ）の容量素子１６、トランジスタ１４、スイッチ１７乃至スイッチ２０に、それぞれ、相当する。

ここで、トランジスタ２５は、信号線ＳｉｇＡａ［１］によって、トランジスタ２６は、信号線ＳｉｇＡｂ［１］によって、トランジスタ２７は、信号線ＳｉｇＢａ［１］によって、トランジスタ２８は、信号線ＳｉｇＢｂ［１］によって、それぞれ、制御される。したがって、信号線ＳｉｇＡａ［１］乃至信号線ＳｉｇＢｂ［１］を合わせて符号信号線Ｓｉｇ［１］をみなすことができる。

また、選択トランジスタ２２は、行選択線ＳＬ［１］によって制御され、オンであるときに、データ線ＤＬ［１］の電位を駆動トランジスタ２４のゲートに与え、オフ状態には、その電位を保持する機能を有するので、図３（Ａ）の電位供給回路１５に相当する。

駆動トランジスタ２４のドレインソース間の電流の測定方法については、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）で説明した方法を適用すればよい。ただし、表示画素２１［１，１］は、発光素子２９を有しており、駆動トランジスタ２４を流れる電流の測定の際に発光素子２９に電流が流れることを防ぐ必要がある。具体的には、トランジスタ２７とトランジスタ２８がオンとなっているときに、駆動トランジスタ２４を通らない電流が、列信号線ＣＬ［１］から発光素子２９に流れる可能性がある。

これは、（１）経路の間に、さらにスイッチを設けて、そのような電流を防止することや、（２）列信号線ＣＬ［１］の電位を適切な値とすることや、（３）発光素子２９のカソードの電位を適切な値とすることで防止できる。

（１）に関しては、例えば、容量素子２３の一方の電極と駆動トランジスタ２４のソースが接続するノードと発光素子２９のアノードの間に、トランジスタ等でスイッチを設ける方法や、発光素子２９のカソード側にトランジスタ等でスイッチを設ける方法がある。そして、駆動トランジスタ２４を流れる電流の測定の際には、スイッチをオフとしておく。

（２）に関しては、例えば、発光素子２９のアノードとカソード極間の電位差が、発光素子２９のしきい値より小さくなるように、列信号線ＣＬ［１］の電位を設定する。また、（３）に関しても、発光素子２９のアノードとカソード間の電位差が、発光素子２９のしきい値より小さくなる、あるいは、逆バイアスとなるように、発光素子２９のカソードの電位を設定する。

表示画素２１［１，１］を表示に用いる場合には、電流を供給する配線として、列信号線ＣＬ［１］を用いることも、電位ＶＨに保持されたノード（トランジスタ２７のドレイン側のノード）を用いることもできる。前者の場合であれば、トランジスタ２６をオン、トランジスタ２５、トランジスタ２７、トランジスタ２８をオフとする。後者の場合であれば、トランジスタ２７をオン、トランジスタ２５、トランジスタ２６、トランジスタ２８をオフとする。

いずれの場合でも、発光素子２９のアノードとカソード間の電位差が、発光素子２９のしきい値より大きくなるように、電流を供給する配線（列信号線ＣＬ［１］あるいは電位ＶＨに保持されたノード）の電位を設定する。

このように表示に用いる場合と、電流の測定に用いる場合にトランジスタの動きが連動しない場合があるが、例えば、電流を供給する配線として、列信号線ＣＬ［１］を用いる場合には、トランジスタ２７とトランジスタ２８が常に連動して動作するように設計し、トランジスタ２５とトランジスタ２６は、電流を測定する場合に連動し、表示に用いる場合には連動しないように設計すればよい。そのような例を図５に示す。ここでは、トランジスタ２７とトランジスタ２８が、信号線ＳｉｇＢ［１］により制御される。その結果、配線を図４の場合より１行あたり１本減らすことができる。

同様に、電流を供給する配線として、電位ＶＨに保持されたノードを用いるのであれば、トランジスタ２５とトランジスタ２６が常に連動して動作するように設計し、トランジスタ２７とトランジスタ２８は、電流を測定する場合に連動し、表示に用いる場合には連動しないように設計すればよい。そのような例を図６に示す。ここでは、トランジスタ２５とトランジスタ２６が、信号線ＳｉｇＡ［１］により制御される。

なお、電流を供給する配線として、電位ＶＨに保持されたノードを用いるのであれば、列信号線ＣＬ［１］は電流の測定のときのみ用いられる。一方、データ線ＤＬ［１］は電流の測定のときには用いられない。したがって、列信号線ＣＬ［１］とデータ線ＤＬ［１］を兼用することができる。その例を図７に示す。

図４の表示画素２１［１，１］で、駆動トランジスタ２４の電流値ｉを算出する場合の動作例について説明する。最初に、選択トランジスタ２２をオンとする。このとき、トランジスタ２５もオンとする。トランジスタ２６もオンとしてもよい。なお、列信号線ＣＬ［１］の電位はＶ０であるが、この電位は、表示画素２１［１，１］で表示をおこなうときでもＶ０としてもよい。

選択トランジスタ２２がオフとなる前に、データ線ＤＬ［１］の電位を第１の電位とする。そして、選択トランジスタ２２をオフとする。同様な操作が他の行でも繰り返され、電流測定の対象となる表示画素２１すべての駆動トランジスタ２４のゲートの電位が、第１の電位とされる。ここでは、選択トランジスタ２２がオフとなる前後で、駆動トランジスタ２４のゲートの電位は変動しないものとする。

その後、駆動トランジスタ２４を流れる電流の向きに応じて、信号線ＳｉｇＡａ［１］、信号線ＳｉｇＡｂ［１］、信号線ＳｉｇＢａ［１］、信号線ＳｉｇＢｂ［１］の電位を設定する。他の行でも同時に設定される。例えば、アダマール行列の第２行のパターンを実現する。そして、列信号線ＣＬを流れる電流Ｉが列ごとに測定される。

次に、駆動トランジスタ２４を流れる別の電流の向きのパターン（例えば、アダマール行列の第３行のパターン）に応じて、信号線ＳｉｇＡａ、信号線ＳｉｇＡｂ、信号線ＳｉｇＢａ、信号線ＳｉｇＢｂの電位を設定し、そのときに列信号線ＣＬを流れる電流Ｉが列ごとに測定される。このような操作を繰り返して測定された電流Ｉを用いて、個々の表示画素２１［１，１］の駆動トランジスタ２４の電流値ｉが算出される。算出方法は上述のとおりである。

駆動トランジスタ２４のゲートの電位が、第１の電位と異なる場合の電流値を算出する場合も同様におこなう。

図８には、光検出素子（フォトダイオード等）がマトリクス状に設けられたイメージセンサーに用いられる光検出画素の例を示す。イメージセンサーの第１行第１列の光検出画素３１［１，１］は、リセットトランジスタ３２、容量素子３３、増幅トランジスタ３４、トランジスタ３５乃至トランジスタ３８、光検出素子３９を有する。なお、図示した光検出画素３１［１，１］に、さらに電気素子を付加してもよい。例えば、増幅トランジスタ３４のゲートと光検出素子３９のカソードの間に、トランジスタ等でスイッチを設け、光検出素子３９のカソードと増幅トランジスタ３４のゲートが、必要に応じて、接続可能な状態となるようにしてもよい。

ここで、容量素子３３、増幅トランジスタ３４、トランジスタ３５乃至トランジスタ３８は、図４の容量素子２３、駆動トランジスタ２４、トランジスタ２５乃至トランジスタ２８に、それぞれ、相当する。また、リセットトランジスタ３２と光検出素子３９は、増幅トランジスタ３４のゲートに必要とする電位を供給し、保持する機能を有するので、図３（Ａ）の電位供給回路１５に相当する。

トランジスタ３５乃至トランジスタ３８を用いて、増幅トランジスタ３４を流れる電流の向きを変える方法については、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）で説明したとおりである。なお、増幅トランジスタ３４のドレインソース間の電流値を測定して、増幅トランジスタ３４の特性を測定する場合には、光検出素子３９に光が当たらない環境で、かつ、リセットトランジスタ３２を用いて、増幅トランジスタ３４のゲートに必要とする電位を保持させておこなってもよい。

なお、トランジスタ３５とトランジスタ３６は、信号線ＳｉｇＡ［１］によって、また、トランジスタ３７とトランジスタ３８は、信号線ＳｉｇＢ［１］によって、それぞれ、制御される。したがって、信号線ＳｉｇＡ［１］と信号線ＳｉｇＢ［１］を合わせて符号信号線Ｓｉｇ［１］をみなすことができる。

なお、光検出画素３１［１，１］を用いて、光強度の計測をおこなう場合には、トランジスタ３７およびトランジスタ３８をオフとする。また、光検出画素３１の選択は、トランジスタ３５およびトランジスタ３６をオンとすることでおこなう。したがって、信号線ＳｉｇＡには、符号信号ドライバからの信号だけでなく、行選択をおこなうドライバ（行選択ドライバ）からの信号も入力できるような構成であってもよい。

光検出画素３１においては、列信号線ＣＬ［１］から複数の行の光検出画素３１に流れる電流を測定することで、増幅トランジスタ３４の特性ばらつきを補正するためのデータを得ることもできるが、光検出素子３９の出力を得ることもできる。この場合、個々の増幅トランジスタ３４の電流値（光検出素子３９の出力に依存する）は、上記のように高い精度で得られる。つまり、ノイズの少ない画像データ（撮像データ）を得ることができる。

図９には、画素ごとに発光素子がマトリクス状に設けられた表示装置に用いられる表示画素の別の例を示す。図４の表示画素２１［１，１］では、符号信号線Ｓｉｇ［１］は、行選択線ＳＬ［１］と平行になるように設計されていたが、図９のように、符号信号線Ｓｉｇ［１］が、行選択線ＳＬ［１］と交差するように設計してもよい。この場合、符号信号線Ｓｉｇ［１］は、列信号線ＣＬ［１］と交差するように設計される必要があるので、列信号線ＣＬ［１］は、行選択線ＳＬ［１］と平行に設計される。列信号線ＣＬ［１］は電流を供給するための配線としても用いられるか、あるいは、電流の測定のときのみ用いられるか、のいずれかであるので、データ入力の際の行の選択とは無関係であり、このような変形が可能である。また、表示の際の電流の供給元によっては、図５乃至図７で示したものと同様な変形が可能である。

図９のように配置すると、図２（Ａ）や図２（Ｂ）で説明した符号信号ドライバをデータ線に信号を入力するドライバ（データドライバ）と同じ辺に配置できる。その結果、例えば、表示装置の対向する１対の辺（符号信号ドライバ１２の設けられていない辺）の周辺（額縁）の幅を狭くできる。

アダマール行列の第１行は、要素が全て同じである。したがって、行列Ａとして、アダマール行列を用いる場合には、特定の行（アダマール行列の第１行に相当する行）の画素の回路をそれに応じて最初から設計してもよい。

図１０にその例を示す。図１０には、第１行第１列の画素１１Ｈ［１，１］と第１行第２列の画素１１Ｈ［２，１］が示される。ここで、第１行がアダマール行列の第１行に相当する行である。画素１１Ｈ［２，１］の回路構成は、図３（Ａ）に示す画素１１［１，１］と同じであるが、画素１１Ｈ［１，１］は多くのスイッチが省略されて簡略化される。すなわち、スイッチ１８乃至スイッチ２０とそれに付随する配線等が設けられていない。

これは、画素１１Ｈ［１，１］では、列信号線ＣＬ［１］に供給する電流の向きを反転させる必要がないからであり、画素１１Ｈ［１，１］では、電流が流れるとしたら、列信号線ＣＬ［１］から画素１１Ｈ［１，１］の向きに流れる。

なお、この例では、スイッチ１８を省略したが、スイッチ１８を残し、スイッチ１７を省略してもよい。例えば、図８で説明したように、光検出画素３１では、トランジスタ３５とトランジスタ３６（それぞれ、スイッチ１７とスイッチ１８に相当）は、光強度の検出時には、行の選択に用いられるが、電流の経路が１つしかない場合には、いずれか一方のみがあればよい。

以上の例では、画素１１Ｈ［１，１］を含む行がアダマール行列の第１行に相当するとしたが、この設定は任意におこなってよいことは言うまでもない。例えば、１０２４行のマトリクス装置において、行列Ａとして、８行のアマダール行列を用い、マトリクス装置の第１行、第１２９行、第２５７行、第３８５行、第５１３行、第６４１行、第７６９行、第８９７行を対象に測定をおこなうのであれば、マトリクス装置の第２５７行がアダマール行列の第１行に相当すると設定して、マトリクス装置の当該行の回路を上記の単純化したものとしてもよい。

なお、アダマール行列の規模が小さいほど、画素１１Ｈ［１，１］のような簡略化した回路を有する画素を高い密度で設けることができる。簡略化した回路を有する画素は、例えば、８行のアダマール行列では、８行に１行の割合で設けることができるが、４行のアダマール行列では、４行に１行の割合、２行のアダマール行列では、２行に１行の割合となる。一方で、測定精度は、アダマール行列の規模が増加するほど大きくなるが、これは、行数の平方根に比例するため、一例としては、１６行乃至６４行とすることが好ましい。

（実施の形態２）
〈表示装置の具体的な構成例〉
表示装置の構成の一例について説明する。図１１に、表示装置５０の構成を、ブロック図で示す。なお、ブロック図では、回路ブロックを機能ごとに分類し、互いに独立した回路ブロックとして示しているが、実際の回路ブロックは機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの回路ブロックが複数の機能に係わることもあり得る。

図１１に示す表示装置５０は、表示画素２１を表示部５４に複数有するパネル５５と、コントローラ５６と、ＣＰＵ５３と、画像処理回路５２と、画像メモリ５７と、メモリ５８と、モニター回路５１とを有する。また、パネル５５は、列ドライバ５９及び行ドライバ６０を有する。

ＣＰＵ５３は、外部から入力された命令、またはＣＰＵ５３内に設けられたメモリに記憶されている命令をデコードし、表示装置５０が有する各種回路の動作を統括的に制御することで、当該命令を実行する機能を有する。

モニター回路５１は、実施の形態１に記載した方法によって、表示画素それぞれに含まれる駆動トランジスタの電流値を生成する。メモリ５８は、電流値を記憶する機能を有する。

画像メモリ５７は、表示装置５０に入力された画像データ６１を記憶する機能を有する。なお、図１１では、画像メモリ５７を１つだけ表示装置５０に設ける場合を例示しているが、複数の画像メモリ５７が表示装置５０に設けられていても良い。例えば、赤、青、緑などの色相にそれぞれ対応する３つの画像データ６１により、表示部５４にフルカラーの画像が表示される場合、各画像データ６１に対応した画像メモリ５７を、それぞれ設けるようにしても良い。

画像メモリ５７には、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶回路を用いることができる。或いは、画像メモリ５７に、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）を用いても良い。

画像処理回路５２は、ＣＰＵ５３からの命令にしたがい、画像データ６１の画像メモリ５７への書き込みと、画像データ６１の画像メモリ５７からの読み出しをおこない、画像データ６１から画像信号ＩＭＧを生成する機能を有する。また、画像処理回路５２は、ＣＰＵ５３からの命令にしたがい、メモリ５８に記憶されているデータを読み出し、当該データを用いて、画像信号ＩＭＧの補正をおこなう機能を有する。

コントローラ５６は、画像信号ＩＭＧが入力されると、パネル５５の仕様に合わせて画像信号ＩＭＧに信号処理を施した後、パネル５５に供給する機能を有する。

行ドライバ６０は、表示部５４が有する表示画素２１を、行ごとに選択する機能を有する。また、列ドライバ５９は、コントローラ５６から与えられた画像信号ＩＭＧを、行ドライバ６０によって選択された行の表示画素２１に供給する機能を有する。加えて、列ドライバ５９と行ドライバ６０のいずれかは、符号信号線Ｓｉｇへの出力信号も出力する。また、列ドライバ５９と行ドライバ６０の他方は、列信号線ＣＬの電流値を測定する機能、あるいは、電流値の測定のために列信号線ＣＬの信号を他へ転送する機能を有する。

なお、コントローラ５６は、列ドライバ５９や行ドライバ６０などの駆動に用いられる各種の駆動信号を、パネル５５に供給する機能を有する。駆動信号には、列ドライバ５９の動作を制御するスタートパルス信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＰ、行ドライバ６０の動作を制御するスタートパルス信号ＧＳＰ、クロック信号ＧＣＫなどが含まれる。

なお、表示装置５０は、表示装置５０が有するＣＰＵ５３に、データや命令を与える機能を有する入力装置を、有していても良い。入力装置として、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、センサなどを用いることができる。

〈電気素子の構成例〉
次いで、表示画素２１を構成する電気素子の具体的な構成例について説明する。なお、表示画素の回路図は、図４乃至図７、図９に示すものを参照すればよい。

発光素子２９の画素電極は、表示画素２１に入力される画像信号ＩＭＧにしたがってその電位が制御される。また、発光素子２９の輝度は、画素電極と共通電極の間の電位差によって定まる。例えば、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を発光素子２９として用いる場合、アノードとカソードのいずれか一方が画素電極として機能し、他方が共通電極として機能する。図４では、発光素子２９のアノードを画素電極として用い、発光素子２９のカソードを共通電極として用いた表示画素２１の構成を例示している。

選択トランジスタ２２は、データ線ＤＬと、駆動トランジスタ２４のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。容量素子２３の一対の電極のうち、一方は駆動トランジスタ２４のゲートに電気的に接続され、他方は発光素子２９のアノードに電気的に接続されている。また、選択トランジスタ２２のスイッチングは、選択トランジスタ２２のゲートに電気的に接続された行選択線ＳＬの電位にしたがっておこなわれる。

表示画素２１が有するこれら及びその他のトランジスタには、酸化物半導体や、非晶質、微結晶、多結晶、又は単結晶の、シリコン、又はゲルマニウムなどの半導体を用いることができる。選択トランジスタ２２が酸化物半導体をチャネル形成領域に含むことで、選択トランジスタ２２のオフ電流を極めて小さくすることができる。そして、上記構成を有する選択トランジスタ２２を表示画素２１に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタを選択トランジスタ２２に用いる場合に比べて、駆動トランジスタ２４のゲートに蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。そのため、実施の形態１で示す方法で測定をおこなう際の誤差をより小さくできる。

また、静止画のように、連続する幾つかのフレーム期間に渡って、表示部５４に同じ画像情報を有する画像信号ＩＭＧが書き込まれる場合などは、駆動周波数を低くする、言い換えると一定期間内における表示部５４への画像信号ＩＭＧの書き込み回数を少なくしても、画像の表示を維持することができる。例えば、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を選択トランジスタ２２の半導体膜に用いることで、画像信号ＩＭＧの書き込みの間隔を１０秒以上、好ましくは３０秒以上、さらに好ましくは１分以上にすることができる。そして、画像信号ＩＭＧが書き込まれる間隔を長くすればするほど、消費電力をより低減することができる。

また、画像信号ＩＭＧの電位をより長い期間に渡って保持することができるため、駆動トランジスタ２４のゲートの電位を保持するための容量素子２３を表示画素２１に設けなくとも、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。

また、各トランジスタは、ゲートを半導体膜の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有していても良い。

また、図４では、トランジスタがすべてｎチャネル型である場合を例示している。表示画素２１内のトランジスタがすべて同じチャネル型である場合、トランジスタの作製工程において、半導体膜に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部省略することができる。ただし、表示装置では、必ずしも表示画素２１内のトランジスタがすべてｎチャネル型である必要はない。

＜トランジスタの構成例１＞
図１２、図１７に、表示装置に含まれるトランジスタの一例として、トップゲート構造のトランジスタを示す。

図１７に駆動回路に設けられるトランジスタ１００Ｂ及び表示部５４に設けられるトランジスタ１００Ａの上面図を示し、図１２にトランジスタ１００Ｂ及びトランジスタ１００Ａの断面図を示す。図１７（Ａ）はトランジスタ１００Ｂの上面図であり、図１７（Ｂ）はトランジスタ１００Ａの上面図である。図１２（Ａ）は、図１７（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図、及び図１７（Ｂ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図である。図１２（Ｂ）は、図１７（Ａ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図、及び図１７（Ｂ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図である。また、図１２（Ａ）は、トランジスタ１００Ａおよびトランジスタ１００Ｂのチャネル長方向の断面図である。また、図１２（Ｂ）は、トランジスタ１００Ａおよびトランジスタ１００Ｂのチャネル幅方向の断面図である。

なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においてもトランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂと同様に、コンポーネントの一部を省略して図示する場合がある。また、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向及び一点鎖線Ｘ３−Ｘ４方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向及び一点鎖線Ｙ３−Ｙ４方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。

図１２に示すトランジスタ１００Ａは、基板１０１上に形成された絶縁膜１１１上の酸化物半導体膜１１２と、酸化物半導体膜１１２に接する導電膜１１４、導電膜１１６及び絶縁膜１１７と、絶縁膜１１７を介して酸化物半導体膜１１２と重なる導電膜１１８とを有する。なお、トランジスタ１００Ａ上に絶縁膜１２０が設けられている。

図１２に示すトランジスタ１００Ｂは、基板１０１上に形成された絶縁膜１１１上の酸化物半導体膜１０３と、酸化物半導体膜１０３に接する導電膜１０４、導電膜１０５及び絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６を介して酸化物半導体膜１０３と重なる導電膜１０７とを有する。なお、トランジスタ１００Ｂ上に絶縁膜１２０が設けられている。

トランジスタ１００Ｂは、絶縁膜１１１を介して酸化物半導体膜１０３と重なる導電膜１０２を有する。すなわち、導電膜１０２は、ゲート電極として機能する。また、トランジスタ１００Ｂは、デュアルゲート構造のトランジスタである。その他の構成は、トランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。

導電膜１０２及び導電膜１０７にそれぞれ異なる電位を印加することで、トランジスタ１００Ｂのしきい値を制御することができる。又は、図１２（Ｂ）に示すように、導電膜１０２及び導電膜１０７に同じ電位を印加することで、オン電流の増加、初期特性バラつきの低減、−ＧＢＴストレス試験の劣化の抑制、及び異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動の抑制が可能である。

表示装置の列ドライバ５９／行ドライバ６０と表示部５４において、トランジスタの構造が異なる。列ドライバ５９／行ドライバ６０に含まれるトランジスタは、デュアルゲート構造である。即ち、表示部５４と比較して、オン電流の高いトランジスタを列ドライバ５９／行ドライバ６０に有する。

また、列ドライバ５９／行ドライバ６０と表示部５４に含まれるトランジスタのチャネル長が異なってもよい。

代表的には、列ドライバ５９／行ドライバ６０に含まれるトランジスタ１００Ｂのチャネル長を２．５μｍ未満、又は１．４５μｍ以上２．２μｍ以下とすることができる。一方、表示部５４に含まれるトランジスタ１００Ａのチャネル長を２．５μｍ以上、又は２．５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。

列ドライバ５９／行ドライバ６０に含まれるトランジスタ１００Ｂのチャネル長を、２．５μｍ未満、好ましくは１．４５μｍ以上２．２μｍ以下とすることで、表示部５４に含まれるトランジスタ１００Ａと比較して、オン電流を増大させることができる。この結果、高速動作が可能な列ドライバ５９／行ドライバ６０を作製することができる。

酸化物半導体膜１１２において、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８と重ならない領域には、酸素欠損を形成する元素を有する。また、酸化物半導体膜１０３において、導電膜１０４、導電膜１０５及び導電膜１０７と重ならない領域には、酸素欠損を形成する元素を有する．以下、酸素欠損を形成する元素を、不純物元素として説明する。不純物元素の代表例としては、水素、希ガス元素等がある。希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンがある。さらに、不純物元素としホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、塩素等が酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３に含まれてもよい。

また、絶縁膜１２０は水素を含む膜であり、代表的には窒化物絶縁膜がある。絶縁膜１２０が酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３に接することで、絶縁膜１２０に含まれる水素が酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３に拡散する。この結果、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３が絶縁膜１２０と接する領域において、水素が多く含まれる。

不純物元素として、希ガス元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素及び酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損と水素の相互作用により、酸化物半導体膜は導電率が高くなる。具体的には、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損に水素が入ることで、キャリア（電子）が生成される。この結果、導電率が高くなる。

ここで、酸化物半導体膜１１２の部分拡大図を図１３に示す。なお、代表例として、トランジスタ１００Ａに含まれる酸化物半導体膜１１２の部分拡大図を用いて説明する。図１３に示すように、酸化物半導体膜１１２は、導電膜１１４又は導電膜１１６と接する領域１１２ａと、絶縁膜１２０と接する領域１１２ｂと、絶縁膜１１７と接する領域１１２ｄとを有する。なお、導電膜１１８の側面がテーパ形状を有する場合、導電膜１１８のテーパ部と重なる領域１１２ｃを有してもよい。

領域１１２ａは、ソース領域及びドレイン領域として機能する。導電膜１１４及び導電膜１１６がタングステン、チタン、アルミニウム、銅、モリブデン、クロム、又はタンタル単体若しくは合金等の酸素と結合しやすい導電材料を用いて形成される場合、酸化物半導体膜に含まれる酸素と導電膜１１４及び導電膜１１６に含まれる導電材料とが結合し、酸化物半導体膜において、酸素欠損が形成される。また、酸化物半導体膜に導電膜１１４及び導電膜１１６を形成する導電材料の構成元素の一部が混入する場合もある。これらの結果、導電膜１１４又は導電膜１１６と接する領域１１２ａは、導電性が高まり、ソース領域及びドレイン領域として機能する。

領域１１２ｂは、低抵抗領域として機能する。領域１１２ｂには不純物元素として少なくとも希ガス及び水素が含まれる。なお、導電膜１１８の側面がテーパ形状を有する場合、不純物元素は導電膜１１８のテーパ部を通過して領域１１２ｃに添加されるため、領域１１２ｃは、領域１１２ｂと比較して不純物元素の一例である希ガス元素の濃度が低いが、不純物元素が含まれる。領域１１２ｃを有することで、トランジスタのソース−ドレイン耐圧を高めることができる。

酸化物半導体膜１１２がスパッタリング法で形成される場合、領域１１２ａ乃至領域１１２ｄはそれぞれ希ガス元素を含み、且つ領域１１２ａ及び領域１１２ｄと比較して、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃの方が希ガス元素の濃度が高い。これは、酸化物半導体膜１１２がスパッタリング法で形成される場合、スパッタリングガスとして希ガスを用いるため、酸化物半導体膜１１２に希ガスが含まれること、並びに領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにおいて、酸素欠損を形成するために、意図的に希ガスが添加されることが原因である。なお、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにおいて、領域１１２ａ及び領域１１２ｄと異なる希ガス元素が添加されていてもよい。

また、領域１１２ｂは絶縁膜１２０と接するため、領域１１２ａ及び領域１１２ｄと比較して、領域１１２ｂの方が水素の濃度が高い。また、領域１１２ｂから領域１１２ｃに水素が拡散する場合、領域１１２ｃは、領域１１２ａ及び領域１１２ｄと比較して水素濃度が高い。但し、領域１１２ｃより領域１１２ｂの方が、水素濃度が高い。

領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにおいて、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素の濃度は、８×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることができる。なお、領域１１２ａ及び領域１１２ｄの二次イオン質量分析法により得られる水素濃度は、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、不純物元素として、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素が酸化物半導体膜１１２に添加される場合、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにのみ不純物元素を有する。このため、領域１１２ａ及び領域１１２ｄと比較して、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃの方が不純物元素の濃度が高い。なお、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにおいて、二次イオン質量分析法により得られる不純物元素の濃度は、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

領域１１２ｄと比較して、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃは、水素濃度が高く、且つ希ガス元素の添加による酸素欠損量が多い。このため、導電性が高くなり、低抵抗領域として機能する。代表的には、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃの抵抗率として、１×１０^−３Ωｃｍ以上１×１０^４Ωｃｍ未満、又は１×１０^−３Ωｃｍ以上１×１０^−１Ωｃｍ未満とすることができる。

なお、領域１１２ｂ及び領域１１２ｃにおいて、水素の量は酸素欠損の量と同じ又は少ないと、水素が酸素欠損に捕獲されやすく、チャネルである領域１１２ｄに拡散しにくい。この結果、ノーマリーオフ特性のトランジスタを作製することができる。

領域１１２ｄは、チャネルとして機能する。

また、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８をマスクとして酸化物半導体膜１１２に不純物元素を添加した後、導電膜１１８の上面形状における面積を縮小してもよい。これは、導電膜１１８の形成工程において、導電膜１１８上のマスクに対してスリミング処理をおこない、より微細な構造のマスクとする。次に、該マスクを用いて導電膜１１８および絶縁膜１１７をエッチングすることで、図１３（Ｂ）に示す導電膜１１８ａおよび絶縁膜１１７ａを形成することができる。スリミング処理としては、例えば、酸素ラジカルなどを用いるアッシング処理を適用することができる。

この結果、酸化物半導体膜１１２において、領域１１２ｃ及びチャネルである領域１１２ｄの間に、オフセット領域１１２ｅが形成される。なお、チャネル長方向におけるオフセット領域１１２ｅの長さは、０．１μｍ未満とすることで、トランジスタのオン電流の低下を低減することが可能である。

絶縁膜１１７及び絶縁膜１０６はゲート絶縁膜として機能する。

導電膜１１４及び導電膜１１６、並びに導電膜１０４及び導電膜１０５は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。

導電膜１１８及び導電膜１０７は、ゲート電極として機能する。

本実施の形態に示すトランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂは、チャネルとして機能する領域１１２ｄと、ソース領域及びドレイン領域として機能する領域１１２ａとの間に、低抵抗領域として機能する領域１１２ｂ及び／又は領域１１２ｃを有する。チャネルとソース領域及びドレイン領域との間の抵抗を低減することが可能であり、トランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂは、オン電流が大きく、電界効果移動度が高い。

また、トランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂにおいて、導電膜１１８と、導電膜１１４及び導電膜１１６とが重ならないことで、導電膜１１８と、導電膜１１４及び導電膜１１６との間の寄生容量を低減することが可能である。また、導電膜１０７と、導電膜１０４及び導電膜１０５とが重ならないことで、導電膜１０７と、導電膜１０４及び導電膜１０５との間の寄生容量を低減することが可能である。この結果、基板１０１として大面積基板を用いた場合、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４及び導電膜１０５及び導電膜１０７における信号遅延を低減することが可能である。

また、トランジスタ１００Ａにおいて、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８をマスクとして、希ガス元素を酸化物半導体膜１１２に添加することで、酸素欠損を有する領域が形成される。また、トランジスタ１００Ｂにおいて、導電膜１０４、導電膜１０５及び導電膜１０７をマスクとして、不純物元素が酸化物半導体膜１０３に添加することで、酸素欠損を有する領域が形成される。さらに、酸素欠損を有する領域が、水素を含む絶縁膜１２０と接するため、絶縁膜１２０に含まれる水素が酸素欠損を有する領域に拡散することで、低抵抗領域が形成される。すなわち、セルフアラインで低抵抗領域を形成することができる。

また、本実施の形態に示すトランジスタ１００Ａ及びトランジスタ１００Ｂは、領域１１２ｂに、希ガスを添加することで、酸素欠損を形成するとともに、水素を添加している。このため、領域１１２ｂにおける導電率を高めることが可能であるとともに、トランジスタごとの領域１１２ｂの導電率のばらつきを低減することが可能である。すなわち、領域１１２ｂに希ガス及び水素を添加することで、領域１１２ｂの導電率の制御が可能である。

以下に、図１２に示す構成の詳細について説明する。

基板１０１としては、様々な基板を用いることができ、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックがある。又は、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。又は、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又は塩化ビニルなどがある。又は、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。

また、基板１０１として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタを形成してもよい。又は、基板１０１とトランジスタの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板１０１より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。

トランジスタが転載される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。

絶縁膜１１１は、酸化物絶縁膜又は窒化物絶縁膜を単層又は積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２との界面特性を向上させるため、絶縁膜１１１において少なくとも酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁膜１１１として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜１１１に含まれる酸素を、酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２に移動させることが可能である。

絶縁膜１１１の厚さは、５０ｎｍ以上、又は１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、又は２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。絶縁膜１１１を厚くすることで、絶縁膜１１１の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁膜１１１と酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２との界面における界面準位、並びに酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２の領域１１２ｄに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。

絶縁膜１１１として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム又はＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよく、単層又は積層で設けることができる。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３は、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）等の金属酸化物で形成される。なお、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３は、透光性を有する。

なお、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、ＩｎとＭの原子数比率は、Ｉｎ及びＭの和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたときＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、又はＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、又は２．５ｅＶ以上、又は３ｅＶ以上である。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：１．５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：２．３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２等が好ましい。なお、成膜される酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

また、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３において、酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３であって、特に領域１１２ｄにおいて、シリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。この結果、トランジスタは、しきい値がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）を有する。

また、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３であって、特に領域１１２ｄにおいて、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、領域１１２ｄのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。この結果、トランジスタは、しきい値がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）を有する。

また、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３であって、特に領域１１２ｄに窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化となる場合がある。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。したがって、当該酸化物半導体膜であって、特に領域１１２ｄにおいて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい。例えば、二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度を、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にすることができる。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３であって、特に領域１１２ｄにおいて、不純物元素を低減することで、酸化物半導体膜のキャリア密度を低減することができる。このため、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３であって、特に領域１１２ｄにおいては、キャリア密度を１×１０^−９／ｃｍ^３以上１×１０^１７個／ｃｍ^３以下、又は１×１０^−９／ｃｍ^３以上１×１０^１５個／ｃｍ^３以下、又は１×１０^−９／ｃｍ^３以上１×１０^１３個／ｃｍ^３以下、又は１×１０^−９／ｃｍ^３以上８×１０^１１／ｃｍ^３未満、又は１×１０^−９／ｃｍ^３以上１×１０^１１個／ｃｍ^３以下、又は１×１０^−９／ｃｍ^３以上１×１０^１０／ｃｍ^３未満とすることができる。

酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３として、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができる。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性又は実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる場合がある。したがって、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）になりやすい。また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０^−１３Ａ以下という特性を得ることができる。したがって、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる場合がある。

また、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、後述する微結晶構造、又は非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。

なお、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上が積層された構造の場合がある。

なお、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３において、領域１１２ｂと、領域１１２ｄとの結晶性が異なる場合がある。また、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３において、領域１１２ｃと、領域１１２ｄとの結晶性が異なる場合がある。これは、領域１１２ｂ又は領域１１２ｃに不純物元素が添加された際に、領域１１２ｂ又は領域１１２ｃにダメージが入ってしまい、結晶性が低減するためである。

絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７は、酸化物絶縁膜又は窒化物絶縁膜を単層又は積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３との界面特性を向上させるため、絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７において少なくとも酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３と接する領域は酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム又はＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよく、単層又は積層で設けることができる。

また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７として、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を設けることで、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３からの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３への水素、水等の侵入を防ぐことができる。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。

また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ_ｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。

また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７として、加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７に含まれる酸素を、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３に移動させることが可能である。

また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７として、欠陥の少ない酸化窒化シリコン膜を用いることができる。欠陥の少ない酸化窒化シリコン膜では、加熱処理後において、１００Ｋ以下のＥＳＲで測定して得られたスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルが観測される。なお、第１のシグナル及び第２のシグナルのスプリット幅、並びに第２のシグナル及び第３のシグナルのスプリット幅は、ＸバンドのＥＳＲ測定において約５ｍＴである。また、欠陥の少ない酸化窒化シリコン膜では、第１のシグナル、第２のシグナル、及び第３のシグナルのスピンの密度の合計は１×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３未満であり、代表的には１×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上１×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３未満である。

なお、１００Ｋ以下のＥＳＲスペクトルにおいて第１シグナル、第２のシグナル、及び第３のシグナルは、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ、ｘは０以上２以下、又は１以上２以下）起因のシグナルに相当する。即ち、第１のシグナル、第２のシグナル、及び第３のシグナルのスピンの密度の合計が低いほど、酸化窒化シリコン膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。

また、欠陥の少ない酸化窒化シリコン膜は、二次イオン質量分析法で測定される窒素濃度が、６×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である。絶縁膜１１７として欠陥の少ない酸化窒化シリコン膜を用いることで、窒素酸化物が生成されにくくなり、酸化物半導体膜１１２及び酸化物半導体膜１０３及び絶縁膜の界面におけるキャリアのトラップを低減することが可能である。また、表示装置に含まれるトランジスタのしきい値のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。

絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、又は５ｎｍ以上３００ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることができる。

導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、又は上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一又は複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜又は窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の一又は複数組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。

また、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７は、インジウム錫酸化物、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、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素を含む導電性材料の積層構造とすることもできる。

導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。

絶縁膜１２０としては、水素を含む膜であり、代表的には窒化物絶縁膜がある。窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化アルミニウム等を用いて形成することができる。

＜トランジスタの構成例２＞
次に、表示装置に含まれるトランジスタの別の構成について、図１４を用いて説明する。ここでは、表示部５４に設けられたトランジスタ１００Ａの変形例としてトランジスタ１００Ｃを用いて説明するが、列ドライバ５９／行ドライバ６０のトランジスタ１００Ｂにトランジスタ１００Ｃの絶縁膜１１１の構成、又は導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８の構造を適宜適用することができる。

図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）に、表示装置が有するトランジスタ１００Ｃの上面図及び断面図を示す。図１４（Ａ）はトランジスタ１００Ｃの上面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図であり、図１４（Ｃ）は、図１４（Ａ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図である。

図１４に示すトランジスタ１００Ｃは、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８が、２層又は３層構造で構成されている。また、絶縁膜１１１が、窒化物絶縁膜１１１ａ及び酸化物絶縁膜１１１ｂの積層構造で構成されている。その他の構成は、トランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。

はじめに、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８について説明する。

導電膜１１４は、導電膜１１４ａと、導電膜１１４ｂと、導電膜１１４ｃとが順に積層しており、且つ導電膜１１４ａ及び導電膜１１４ｃは導電膜１１４ｂの表面を覆っている。すなわち、導電膜１１４ａ及び導電膜１１４ｃは、導電膜１１４ｂの保護膜として機能する。

導電膜１１４と同様に、導電膜１１６は、導電膜１１６ａと、導電膜１１６ｂと、導電膜１１６ｃとが順に積層しており、且つ導電膜１１６ａ及び導電膜１１６ｃは導電膜１１６ｂの表面を覆っている。すなわち、導電膜１１６ａ及び導電膜１１６ｃは、導電膜１１６ｂの保護膜として機能する。

導電膜１１８は、導電膜１１８ａと、導電膜１１８ｂとが順に積層している。

導電膜１１４ａ、導電膜１１６ａ及び導電膜１１８ａとしては、導電膜１１４ｂ、導電膜１１６ｂ、導電膜１１８ｂに含まれる金属元素が酸化物半導体膜１１２に拡散するのを防ぐ材料を用いて形成する。導電膜１１４ａ、導電膜１１６ａ及び導電膜１１８ａとして、チタン、タンタル、モリブデン、タングステンの単体若しくは合金、又は窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、窒化タンタル等を用いて形成することができる。又は、導電膜１１４ａ、導電膜１１６ａ及び導電膜１１８ａは、Ｃｕ−Ｘ合金（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、又はＴｉ）等を用いて形成することができる。

導電膜１１４ｂ、導電膜１１６ｂ及び導電膜１１８ｂとしては、低抵抗材料を用いて形成する。導電膜１１４ｂ、導電膜１１６ｂ及び導電膜１１８ｂとして、銅、アルミニウム、金、銀等の単体若しくは合金、又はこれを主成分とする化合物等を用いて形成することができる。

導電膜１１４ｃ及び導電膜１１６ｃとしては、導電膜１１４ｂ、導電膜１１６ｂに含まれる金属元素が不動態化された膜を用いて形成することで、導電膜１１４ｂ、導電膜１１６ｂに含まれる金属元素が、絶縁膜１２８の形成工程において酸化物半導体膜１１２に移動することを防ぐことができる。導電膜１１４ｃおよび導電膜１１６ｃとして、金属珪素化物、金属珪素化窒化物等を用いて形成することが可能であり、代表的には、ＣｕＳｉ_ｘ（ｘ＞０）、ＣｕＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）等がある。

ここで、導電膜１１４ｃ及び導電膜１１６ｃの形成方法について説明する。なお、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂは、銅を用いて形成される。また、導電膜１１４ｃ及び導電膜１１６ｃは、ＣｕＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）を用いて形成される。

導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂを、水素、アンモニア、一酸化炭素等の還元性雰囲気で発生させたプラズマに曝し、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂの表面の酸化物を還元する。

次に、２００℃以上４００℃以下で加熱しながら、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂをシランに曝す。この結果、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂに含まれる銅が触媒として作用し、シランがＳｉとＨ_２に分解されるとともに、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂの表面にＣｕＳｉ_ｘ（ｘ＞０）が形成される。

次に、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂを、アンモニア又は窒素等の窒素を含む雰囲気で発生させたプラズマに曝すことで、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂの表面に形成されたＣｕＳｉ_ｘ（ｘ＞０）がプラズマに含まれる窒素と反応し、導電膜１１４ｃ及び導電膜１１６ｃとして、ＣｕＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）が形成される。

なお、上記工程において、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂをアンモニア又は窒素等の窒素を含む雰囲気で発生させたプラズマに曝した後、２００℃以上４００℃以下で加熱しながら、導電膜１１４ｂ及び導電膜１１６ｂをシランに曝すことで、導電膜１１４ｃ及び導電膜１１６ｃとして、ＣｕＳｉ_ｘＮ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）を形成してもよい。

次に、窒化物絶縁膜１１１ａ及び酸化物絶縁膜１１１ｂが積層された絶縁膜１１１について説明する。

例えば、窒化物絶縁膜１１１ａとして窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等を用いて形成することができる。また、酸化物絶縁膜１１１ｂとして、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム等を用いて形成することができる。基板１０１側に窒化物絶縁膜１１１ａを設けることで、外部からの水素、水等が酸化物半導体膜１１２に拡散することを防ぐことが可能である。

＜トランジスタの構成例３＞
次に、表示装置に含まれるトランジスタの別の構成について図１５及び図１６を用いて説明する。ここでは、表示部５４に設けられたトランジスタ１００Ａの変形例としてトランジスタ１００Ｄ及びトランジスタ１００Ｅを用いて説明するが、列ドライバ５９／行ドライバ６０のトランジスタ１００Ｂに、トランジスタ１００Ｄに含まれる酸化物半導体膜１１２の構成、又はトランジスタ１００Ｅに含まれる酸化物半導体膜１１２の構成を適宜適用することができる。

図１５（Ａ）乃至図１５（Ｃ）に、表示装置が有するトランジスタ１００Ｄの上面図及び断面図を示す。図１５（Ａ）はトランジスタ１００Ｄの上面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図であり、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図である。

図１５に示すトランジスタ１００Ｄは、酸化物半導体膜１１２が多層構造で構成されている。具体的には、酸化物半導体膜１１２は、絶縁膜１１１と接する酸化物半導体膜１１３ａと、酸化物半導体膜１１３ａに接する酸化物半導体膜１１３ｂと、酸化物半導体膜１１３ｂ、導電膜１１４、導電膜１１６、絶縁膜１１７及び絶縁膜１２０と接する酸化物半導体膜１１３ｃとを有する。その他の構成は、トランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。

酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃは、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）等の金属酸化物で形成される。

また、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃは、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）であり、且つ酸化物半導体膜１１３ｂよりも伝導帯下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃの伝導帯下端のエネルギーと、酸化物半導体膜１１３ｂの伝導帯下端のエネルギーとの差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、又は０．２ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、又は０．４ｅＶ以下である。なお、真空準位と伝導帯下端のエネルギー差を電子親和力ともいう。

酸化物半導体膜１１３ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）の場合、酸化物半導体膜１１３ｂを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_１：ｙ_１：ｚ_１とすると_、ｘ_１／ｙ_１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ_１／ｙ_１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ_１／ｙ_１を１以上６以下とすることで、酸化物半導体膜１１３ｂとしてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：１．５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：２．３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２等がある。

酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、又はＨｆ）の場合、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_２：ｙ_２：ｚ_２とすると_、ｘ_２／ｙ_２＜ｘ_１／ｙ_１であって、ｚ_２／ｙ_２は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ_２／ｙ_２を１以上６以下とすることで、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃとしてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：４：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：４：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：４：５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：４：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：６：９等がある。

なお、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

なお、原子数比はこれらに限られず、必要とする半導体特性に応じて適切な原子数比のものを用いればよい。

また、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃは同じ組成でもよい。例えば、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：３：４、１：４：５、１：４：６、１：４：７、又は１：４：８の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いてもよい。

又は、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃは異なった組成でもよい。例えば、酸化物半導体膜１１３ａとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用い、酸化物半導体膜１１３ｃとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４又は１：４：５の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いてもよい。

酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃの厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。酸化物半導体膜１１３ｂの厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、又は３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。なお、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃはそれぞれ酸化物半導体膜１１３ｂより厚さを薄くすることで、トランジスタのしきい値の変動量を低減することが可能である。

酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃそれぞれの界面は、ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて観察することができる場合がある。

酸化物半導体膜１１３ｂと比較して酸素欠損の生じにくい酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃをそれぞれ酸化物半導体膜１１３ｂの上面及び下面に接して設けることで、酸化物半導体膜１１３ｂにおける酸素欠損を低減することができる。また、酸化物半導体膜１１３ｂは、酸化物半導体膜１１３ｂを構成する金属元素の一以上を有する酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃと接するため、酸化物半導体膜１１３ａと酸化物半導体膜１１３ｂとの界面、酸化物半導体膜１１３ｂと酸化物半導体膜１１３ｃとの界面における界面準位密度が極めて低い。このため、酸化物半導体膜１１３ｂに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。

また、酸化物半導体膜１１３ａを設けることにより、トランジスタのしきい値などの電気特性のばらつきを低減することができる。

また、酸化物半導体膜１１３ｂを構成する金属元素を一種以上含む酸化物半導体膜１１３ｃが酸化物半導体膜１１３ｂに接して設けられるため、酸化物半導体膜１１３ｂと酸化物半導体膜１１３ｃとの界面ではキャリアの散乱が起こりにくく、トランジスタの電界効果移動度を高くすることができる。

また、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃは、絶縁膜１１１及び絶縁膜１１７の構成元素が酸化物半導体膜１１３ｂへ混入して、不純物による準位が形成されることを抑制するためのバリア膜としても機能する。

以上のことから、本実施の形態に示すトランジスタは、しきい値などの電気特性のばらつきが低減されたトランジスタである。

図１５と異なる構造のトランジスタを図１６に示す。

図１６（Ａ）乃至図１６（Ｃ）に、表示装置が有するトランジスタ１００Ｅの上面図及び断面図を示す。図１６（Ａ）はトランジスタ１００Ｅの上面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図であり、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）の一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図である。なお、図１６（Ａ）では、明瞭化のため、基板１０１、絶縁膜１１１、絶縁膜１１７、絶縁膜１２０などを省略している。また、図１６（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｅのチャネル幅方向の断面図である。また、図１６（Ｃ）は、トランジスタ１００Ｅのチャネル長方向の断面図である。

図１６に示すトランジスタ１００Ｅのように、酸化物半導体膜１１２が、絶縁膜１１１と接する酸化物半導体膜１１３ｂと、酸化物半導体膜１１３ｂ及び絶縁膜１１７と接する酸化物半導体膜１１３ｃの積層構造であってもよい。

＜バンド構造＞
ここで、図１５及び図１６に示すトランジスタのバンド構造について説明する。なお、図２１（Ａ）は、図１５に示すトランジスタ１００Ｄのバンド構造であり、理解を容易にするため、絶縁膜１１１、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ、酸化物半導体膜１１３ｃ及び絶縁膜１１７の伝導帯下端のエネルギー（Ｅｃ）を示す。また、図２１（Ｂ）は、図１６に示すトランジスタ１００Ｅのバンド構造であり、理解を容易にするため、絶縁膜１１１、酸化物半導体膜１１３ｂ、酸化物半導体膜１１３ｃ及び絶縁膜１１７の伝導帯下端のエネルギー（Ｅｃ）を示す。

図２１（Ａ）に示すように、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃにおいて、伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化する。これは、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃを構成する元素が共通することにより、酸素が相互に拡散しやすい点からも理解される。したがって、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃは組成が異なる膜の積層体ではあるが、物性的に連続であるということもできる。

主成分を共通として積層された酸化物半導体膜は、各層を単に積層するのではなく連続接合（ここでは特に伝導帯下端のエネルギーが各層の間で連続的に変化するＵ字型の井戸（Ｕ Ｓｈａｐｅ Ｗｅｌｌ）構造）が形成されるように作製する。すなわち、各層の界面に酸化物半導体にとってトラップ中心や再結合中心のような欠陥準位、あるいはキャリアの流れを阻害する不純物が存在しないように積層構造を形成する。仮に、積層された酸化物半導体膜の層間に不純物が混在していると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップあるいは再結合により消滅してしまう。

なお、図２１（Ａ）では、酸化物半導体膜１１３ａと酸化物半導体膜１１３ｃのＥｃが同様である場合について示したが、それぞれが異なっていてもよい。

図２１（Ａ）より、酸化物半導体膜１１３ｂがウェル（井戸）となり、トランジスタ１００Ｄにおいて、チャネルが酸化物半導体膜１１３ｂに形成されることがわかる。なお、酸化物半導体膜１１３ａ、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃは伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化するため、Ｕ字型の井戸構造のチャネルを埋め込みチャネルということもできる。

また、図２１（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜１１３ｂ及び酸化物半導体膜１１３ｃにおいて、伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化してもよい。

図２１（Ｂ）より、酸化物半導体膜１１３ｂがウェル（井戸）となり、トランジスタ１００Ｅにおいて、チャネルが酸化物半導体膜１１３ｂに形成されることがわかる。

図１５に示すトランジスタ１００Ｄは、酸化物半導体膜１１３ｂを構成する金属元素を一種以上含んでいる酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃを有しているため、酸化物半導体膜１１３ａと酸化物半導体膜１１３ｂとの界面、及び酸化物半導体膜１１３ｃと酸化物半導体膜１１３ｂとの界面に界面準位を形成しにくくなる。よって、酸化物半導体膜１１３ａ及び酸化物半導体膜１１３ｃを設けることにより、トランジスタのしきい値などの電気特性のばらつきや変動を低減することができる。

図１６に示すトランジスタ１００Ｅは、酸化物半導体膜１１３ｂを構成する金属元素を一種以上含んでいる酸化物半導体膜１１３ｃを有しているため、酸化物半導体膜１１３ｃと酸化物半導体膜１１３ｂとの界面に界面準位を形成しにくくなる。よって、酸化物半導体膜１１３ｃを設けることにより、トランジスタのしきい値などの電気特性のばらつきや変動を低減することができる。

＜トランジスタの構成例４＞
次に、表示装置に含まれるトランジスタの別の構成について、図１８を用いて説明する。

図１８（Ａ）乃至図１８（Ｃ）に、表示装置が有する駆動トランジスタ１００Ｆの上面図及び断面図を示す。図１８（Ａ）は駆動トランジスタ１００Ｆの上面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図であり、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図である。

図１８に示す駆動トランジスタ１００Ｆは、基板１２１上に形成された絶縁膜１２２上の酸化物半導体膜１２３と、酸化物半導体膜１２３に接する絶縁膜１２４と、絶縁膜１２４の開口部１３０ａの一部において酸化物半導体膜１２３と接する導電膜１２５と、絶縁膜１２４の開口部１３０ｂの一部において酸化物半導体膜１２３と接する導電膜１２６と、絶縁膜１２４を介して酸化物半導体膜１２３と重なる導電膜１２７とを有する。なお、駆動トランジスタ１００Ｆ上に絶縁膜１２８及び絶縁膜１２９が設けられてもよい。

酸化物半導体膜１２３において、導電膜１２５、導電膜１２６及び導電膜１２７と重ならない領域には、酸素欠損を形成する元素を有する。以下、酸素欠損を形成する元素を、不純物元素として説明する。不純物元素の代表例としては、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、希ガス元素等がある。希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンがある。

不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素及び酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。又は、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。

ここで、酸化物半導体膜１２３の部分拡大図を図１８（Ｄ）に示す。図１８（Ｄ）に示すように、酸化物半導体膜１２３は、導電膜１２５及び導電膜１２６と接する領域１２３ａと、絶縁膜１２８と接する領域１２３ｂと、絶縁膜１２４と重なる領域１２３ｃ及び領域１２３ｄとを有する。

領域１２３ａは、図１３に示した領域１１２ａと同様に、導電性が高く、ソース領域及びドレイン領域として機能する。

領域１２３ｂ及び領域１２３ｃは、低抵抗領域として機能する。領域１２３ｂ及び領域１２３ｃには不純物元素が含まれる。なお、領域１２３ｂの方が領域１２３ｃより不純物元素濃度が高い。また、導電膜１２７の側面がテーパ形状を有する場合、領域１２３ｃの一部が、導電膜１２７と重なってもよい。

不純物元素が希ガス元素であって、酸化物半導体膜１２３がスパッタリング法で形成される場合、領域１２３ａ乃至領域１２３ｄはそれぞれ希ガス元素を含み、且つ領域１２３ａ及び領域１２３ｄと比較して、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃの方が希ガス元素の濃度が高い。これは、酸化物半導体膜１２３がスパッタリング法で形成される場合、スパッタリングガスとして希ガスを用いるため、酸化物半導体膜１２３に希ガスが含まれること、並びに領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにおいて、酸素欠損を形成するために、意図的に希ガスが添加されることが原因である。なお、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにおいて、領域１２３ａ及び領域１２３ｄと異なる希ガス元素が添加されていてもよい。

不純物元素が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は、塩素の場合、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにのみ不純物元素を有する。このため、領域１２３ａ及び領域１２３ｄと比較して、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃの方が不純物元素の濃度が高い。なお、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにおいて、ＳＩＭＳにより得られる不純物元素の濃度は、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

不純物元素が、水素の場合、領域１２３ａ及び領域１２３ｄと比較して、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃの方が不純物元素の濃度が高い。なお、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにおいて、ＳＩＭＳにより得られる水素の濃度は、８×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることができる。

領域１２３ｂ及び領域１２３ｃは不純物元素を有するため、酸素欠損が増加し、キャリア密度が増加する。この結果、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃは、導電性が高くなり、低抵抗領域として機能する。

なお、不純物元素が、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素の一以上と、希ガスの一以上の場合であってもよい。この場合、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃにおいて、希ガスにより形成された酸素欠損と、且つ該領域に添加された水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素の一以上との相互作用により、領域１２３ｂ及び領域１２３ｃは、導電性がさらに高まる場合がある。

領域１２３ｄは、チャネルとして機能する。

絶縁膜１２４において、酸化物半導体膜１２３及び導電膜１２７と重なる領域は、ゲート絶縁膜として機能する。また、絶縁膜１２４において、酸化物半導体膜１２３と導電膜１２５及び導電膜１２６とが重なる領域は、層間絶縁膜として機能する。

導電膜１２５及び導電膜１２６は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。また、導電膜１２７は、ゲート電極として機能する。

本実施の形態に示す駆動トランジスタ１００Ｆは、その作製工程において、ゲート電極として機能する導電膜１２７と、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜１２５及び導電膜１２６が同時に形成される。このため、駆動トランジスタ１００Ｆにおいて、導電膜１２７と、導電膜１２５及び導電膜１２６とが重ならず、導電膜１２７と、導電膜１２５及び導電膜１２６との間の寄生容量を低減することが可能である。この結果、基板１２１として大面積基板を用いた場合、導電膜１２５、導電膜１２６及び導電膜１２７における信号遅延を低減することが可能である。

また、駆動トランジスタ１００Ｆにおいて、導電膜１２５、導電膜１２６及び導電膜１２７をマスクとして、不純物元素が酸化物半導体膜１２３に添加される。すなわち、セルフアラインで低抵抗領域を形成することができる。

基板１２１としては、図１２に示す基板１０１を適宜用いることができる。

絶縁膜１２２としては、図１２に示す絶縁膜１１１を適宜用いることができる。

酸化物半導体膜１２３は、図１２に示す酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２を適宜用いることができる。

絶縁膜１２４は、図１２に示す絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７を適宜用いることができる。

導電膜１２５、導電膜１２６及び導電膜１２７は同時に形成されるため、同じ材料及び同じ積層構造を有する。

導電膜１２５、導電膜１２６及び導電膜１２７は、図１２に示す、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７を適宜用いることができる。

絶縁膜１２８は、酸化物絶縁膜又は窒化物絶縁膜を単層又は積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜１２３との界面特性を向上させるため、絶縁膜１２８において少なくとも酸化物半導体膜１２３と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁膜１２８として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜１２８に含まれる酸素を、酸化物半導体膜１２３に移動させることが可能である。

絶縁膜１２８として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム又はＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよく、単層又は積層で設けることができる。

絶縁膜１２９は、外部からの水素、水等のバリア膜として機能する膜であることが好ましい。絶縁膜１２９として、例えば窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウムなどを用いればよく、単層又は積層で設けることができる。

絶縁膜１２８及び絶縁膜１２９の厚さはそれぞれ、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。

なお、図１２に示すトランジスタ１００Ｂと同様に、駆動トランジスタ１００Ｆは、絶縁膜１２２の下に、酸化物半導体膜１２３と重なるように導電膜を設けて、デュアルゲート構造にすることができる。

＜トランジスタの構成例５＞
次に、表示装置に含まれるトランジスタの別の構成について、図１９及び図２０を用いて説明する。

図１９（Ａ）乃至図１９（Ｃ）に、表示装置が有するトランジスタ１００Ｇの上面図及び断面図を示す。図１９（Ａ）はトランジスタ１００Ｇの上面図であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）の一点鎖線Ｙ３−Ｙ４間の断面図であり、図１９（Ｃ）は、図１９（Ａ）の一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図である。

図１９に示すトランジスタ１００Ｇは、基板１３１上に形成された絶縁膜１３２上の酸化物半導体膜１３３と、酸化物半導体膜１３３と接する絶縁膜１３４と、絶縁膜１３４を介して酸化物半導体膜１３３と重なる導電膜１３７と、酸化物半導体膜１３３に接する絶縁膜１３９と、絶縁膜１３９上に形成された絶縁膜１３８と、絶縁膜１３８及び絶縁膜１３９の開口部１４０ａにおいて酸化物半導体膜１３３と接する導電膜１３５と、絶縁膜１３８及び絶縁膜１３９の開口部１４０ｂにおいて酸化物半導体膜１３３と接する導電膜１３６を有する。

トランジスタ１００Ｇにおいて、導電膜１３７はゲート電極として機能する。また、導電膜１３５及び導電膜１３６は、ソース電極及びドレイン電極として機能する。

酸化物半導体膜１３３において、導電膜１３５、導電膜１３６及び導電膜１３７と重ならない領域には、酸素欠損を形成する元素を有する。以下、酸素欠損を形成する元素を、不純物元素として説明する。不純物元素の代表例としては、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、希ガス元素等がある。希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンがある。

不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素及び酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。又は、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。

ここで、酸化物半導体膜１３３の部分拡大図を図２０（Ａ）に示す。図２０（Ａ）に示すように、酸化物半導体膜１３３は、導電膜１３５、導電膜１３６または絶縁膜１３９と接する領域１３３ｂと、絶縁膜１３４と接する領域１３３ｄとを有する。なお、導電膜１３７の側面がテーパ形状を有する場合、導電膜１３７のテーパ部と重なる領域１３３ｃを有してもよい。

領域１３３ｂは、低抵抗領域として機能する。領域１３３ｂには不純物元素として少なくとも希ガス及び水素が含まれる。なお、導電膜１３７の側面がテーパ形状を有する場合、不純物元素は導電膜１３７のテーパ部を通過して領域１３３ｃに添加されるため、領域１３３ｃは、領域１３３ｂと比較して不純物元素の一例である希ガス元素の濃度が低いが、不純物元素が含まれる。領域１３３ｃを有することで、トランジスタのソース−ドレイン耐圧を高めることができる。

酸化物半導体膜１３３がスパッタリング法で形成される場合、領域１３３ｂ乃至領域１３３ｄはそれぞれ希ガス元素を含み、且つ領域１３３ｄと比較して、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃの方が希ガス元素の濃度が高い。これは、酸化物半導体膜１３３がスパッタリング法で形成される場合、スパッタリングガスとして希ガスを用いるため、酸化物半導体膜１３３に希ガスが含まれること、並びに領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにおいて、酸素欠損を形成するために、意図的に希ガスが添加されることが原因である。なお、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにおいて、領域１３３ｄと異なる希ガス元素が添加されていてもよい。

また、領域１３３ｂは絶縁膜１３９と接するため、領域１３３ｄと比較して、領域１３３ｂの方が水素の濃度が高い。また、領域１３３ｂから領域１３３ｃに水素が拡散する場合、領域１３３ｃは、領域１３３ｄと比較して水素濃度が高い。但し、領域１３３ｃより領域１３３ｂの方が、水素濃度が高い。

領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにおいて、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素の濃度は、８×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることができる。なお、領域１３３ｄの二次イオン質量分析法により得られる水素濃度は、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、不純物元素として、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、アルミニウム、シリコン、リン、又は塩素が酸化物半導体膜１３３に添加される場合、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにのみ不純物元素を有する。このため、領域１３３ｄと比較して、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃの方が不純物元素の濃度が高い。なお、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにおいて、二次イオン質量分析法により得られる不純物元素の濃度は、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、又は５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

領域１３３ｄと比較して、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃは、水素濃度が高く、且つ希ガス元素の添加による酸素欠損量が多い。このため、導電性が高くなり、低抵抗領域として機能する。代表的には、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃの抵抗率として、１×１０^−３Ωｃｍ以上１×１０^４Ωｃｍ未満、又は１×１０^−３Ωｃｍ以上１×１０^−１Ωｃｍ未満とすることができる。

なお、領域１３３ｂ及び領域１３３ｃにおいて、水素の量は酸素欠損の量と同じ又は少ないと、水素が酸素欠損に捕獲されやすく、チャネルである領域１３３ｄに拡散しにくい。この結果、ノーマリーオフ特性のトランジスタを作製することができる。

領域１３３ｄは、チャネルとして機能する。

また、導電膜１３７をマスクとして酸化物半導体膜１３３に不純物元素を添加した後、導電膜１３７それぞれの上面形状における面積を縮小してもよい。これは、導電膜１３７の形成工程において、導電膜１３７上のマスクに対してスリミング処理をおこない、より微細な構造のマスクとする。次に、該マスクを用いて導電膜１３７および絶縁膜１３４をエッチングすることで、図２０（Ｂ）に示す導電膜１３７ａおよび絶縁膜１３４ａを形成することができる。スリミング処理としては、例えば、酸素ラジカルなどを用いるアッシング処理を適用することができる。

この結果、酸化物半導体膜１３３において、領域１３３ｃ及びチャネルである領域１３３ｄの間に、オフセット領域１３３ｅが形成される。なお、チャネル長方向におけるオフセット領域１３３ｅの長さは、０．１μｍ未満とすることで、トランジスタのオン電流の低下を低減することが可能である。

図１９に示す基板１３１としては、図１２に示す基板１０１を適宜用いることができる。

図１９に示す絶縁膜１３２としては、図１２に示す絶縁膜１１１を適宜用いることができる。

図１９に示す酸化物半導体膜１３３は、図１２に示す酸化物半導体膜１０３及び酸化物半導体膜１１２を適宜用いることができる。

図１９に示す絶縁膜１３４は、図１２に示す絶縁膜１０６及び絶縁膜１１７を適宜用いることができる。

図１９に示す導電膜１３５、導電膜１３６及び導電膜１３７は、図１２に示す、導電膜１１４、導電膜１１６及び導電膜１１８、並びに導電膜１０４、導電膜１０５、導電膜１０２及び導電膜１０７を適宜用いることができる。

導電膜１３７及び絶縁膜１３８の厚さはそれぞれ、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。

トランジスタ１００Ｇは、導電膜１３７と、導電膜１３５及び導電膜１３６とが重ならず、導電膜１３７と、導電膜１３５及び導電膜１３６との間の寄生容量を低減することが可能である。この結果、基板１３１として大面積基板を用いた場合、導電膜１３５、導電膜１３６及び導電膜１３７における信号遅延を低減することが可能である。

また、トランジスタ１００Ｇにおいて、導電膜１３７をマスクとして、不純物元素が酸化物半導体膜１３３に添加される。すなわち、セルフアラインで低抵抗領域を形成することができる。

なお、図１２に示すトランジスタ１００Ｂと同様に、トランジスタ１００Ｇは、絶縁膜１３２の下に、酸化物半導体膜１３３と重なるように導電膜を設けて、デュアルゲート構造にすることができる。

以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、表示装置の表示画素の断面図の一例について説明する。図２２では、表示画素２１が有する、選択トランジスタ２２、容量素子２３、及び発光素子２９の、断面構造を例示している。

具体的に、図２２に示す表示装置は、基板２００上に絶縁膜２１６と、絶縁膜２１６上に選択トランジスタ２２と、容量素子２３とを有する。選択トランジスタ２２は、半導体膜２０４と、半導体膜２０４上の絶縁膜２１５と、絶縁膜２１５を間に挟んで半導体膜２０４と重なり、ゲートとして機能する導電膜２０３と、半導体膜２０４と接し、絶縁膜２１７および絶縁膜２１８の開口部に設けられた導電膜２０５と、同じく半導体膜２０４と接し、絶縁膜２１７および絶縁膜２１８の開口部に設けられた導電膜２０６とを有する。なお、導電膜２０５および導電膜２０６は、選択トランジスタ２２のソースおよびドレインとして機能する。

容量素子２３は、電極として機能する半導体膜２０７と、半導体膜２０７上の絶縁膜２１５と、絶縁膜２１５を間に挟んで半導体膜２０７と重なり、なおかつ電極として機能する導電膜２１０とを有する。

絶縁膜２１５としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を、単層で、または積層させて用いればよい。なお、本明細書中において、酸化窒化物は、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。

半導体膜２０４として酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜２１６は、半導体膜２０４に酸素を供給させることが可能な材料を用いることが望ましい。上記材料を絶縁膜２１６に用いることで、絶縁膜２１６に含まれる酸素を半導体膜２０４に移動させることが可能であり、半導体膜２０４の酸素欠損量を低減することができる。絶縁膜２１６に含まれる酸素の半導体膜２０４への移動は、半導体膜２０４を形成した後に、加熱処理をおこなうことで効率的におこなうことができる。

半導体膜２０４、導電膜２０３および導電膜２１０上には、絶縁膜２１７が設けられ、絶縁膜２１７上には絶縁膜２１８が設けられ、絶縁膜２１８上には、導電膜２０５、導電膜２０６、導電膜２０９および絶縁膜２１９が設けられている。絶縁膜２１９上には導電膜２０１および導電膜２１２が設けられ、導電膜２０１は絶縁膜２１９の開口部において、導電膜２０５と接続され、導電膜２１２は。絶縁膜２１９の開口部において、導電膜２０９と接続されている。

半導体膜２０４として酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜２１７は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有することが好ましい。絶縁膜２１７を設けることで、半導体膜２０４からの酸素の外部への拡散と、外部から半導体膜２０４への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。絶縁膜２１７としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けてもよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。

絶縁膜２１９、導電膜２０１および導電膜２１２上には、絶縁膜２２０および導電膜２１３が設けられ、導電膜２１３は絶縁膜２２０の開口部において、導電膜２１２と接続されている。

絶縁膜２２０及び導電膜２１３上には絶縁膜２２５が設けられている。絶縁膜２２５は、導電膜２１３と重なる位置に開口部を有する。また、絶縁膜２２５上において、絶縁膜２２５の開口部とは異なる位置に、絶縁膜２２６が設けられている。そして、絶縁膜２２５及び絶縁膜２２６上には、ＥＬ層２２７及び導電膜２２８が、順に積層するように設けられている。導電膜２１３及び導電膜２２８が、ＥＬ層２２７を間に挟んで重なり合う部分が、発光素子２９として機能する。そして、導電膜２１３及び導電膜２２８は、一方がアノード、他方がカソードとして機能する。

また、表示装置は、発光素子２９を間に挟んで基板２００と対峙する、基板２３０を有する。基板２３０の下、すなわち、基板２３０の発光素子２９に近い側の面上には、光を遮蔽する機能を有する遮蔽膜２３１が設けられている。そして、遮蔽膜２３１は、発光素子２９と重なる領域に開口部を有している。発光素子２９に重なる開口部において、基板２３０の下には特定の波長範囲の可視光を透過する着色層２３２が設けられている。

なお、絶縁膜２２６は、発光素子２９と基板２３０との距離を調整するものであり、場合によっては省略してもよい。

また、本実施の形態では、発光素子２９の光を発光素子基板とは反対の側から取り出すトップエミッション構造を示したが、発光素子２９の光を発光素子基板側から取り出すボトムエミッション構造、または、発光素子２９の光を発光素子基板側からと、発光素子基板とは反対の側からと、取り出すデュアルエミッション構造も一態様となりうる。

以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記の実施の形態で例示した表示装置を用いることができる表示モジュール及び電子機器について説明する。

〈表示装置の外観〉
図２３は、表示装置の外観の一例を示す、斜視図である。図２３に示す表示装置は、パネル２５１と、コントローラ、電源回路、画像処理回路、画像メモリ、ＣＰＵなどが設けられた回路基板２５２と、接続部２５３とを有している。パネル２５１は、画素が複数設けられた画素部２５４と、複数の画素を行ごとに選択する駆動回路２５５と、選択された行内の画素への画像信号ＩＭＧの入力を制御する駆動回路２５６とを有する。

回路基板２５２から、接続部２５３を介して、各種信号と、電源の電位とが、パネル２５１に入力される。接続部２５３には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などを用いることができる。また、接続部２５３にＣＯＦテープを用いる場合、回路基板２５２内の一部の回路、或いはパネル２５１が有する駆動回路２５５や駆動回路２５６の一部などを別途用意したチップに形成しておき、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）法を用いて当該チップをＣＯＦテープに電気的に接続しておいても良い。

〈電子機器の構成例〉
上記の実施の形態で示した表示装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。その他に、上記の実施の形態で示した表示装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図２４に示す。

図２４（Ａ）は表示装置であり、筐体３０１、表示部３０２、支持台３０３等を有する。上記の実施の形態で示した表示装置は、表示部３０２に用いることができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などのすべての情報表示用表示装置が含まれる。

図２４（Ｂ）は携帯情報端末であり、筐体３１１、表示部３１２、操作キー３１３等を有する。上記の実施の形態で示した表示装置は、表示部３１２に用いることができる。

図２４（Ｃ）は表示装置であり、曲面を有する筐体３４１、表示部３４２等を有する。上記の実施の形態で示した表示装置に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する筐体３４１に支持された表示部３４２に、当該表示装置を用いることができ、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い表示装置を提供することができる。

図２４（Ｄ）は携帯型ゲーム機であり、筐体３２１、筐体３２２、表示部３２３、表示部３２４、マイクロホン３２５、スピーカー３２６、操作キー３２７、スタイラス３２８等を有する。上記の実施の形態で示した表示装置は、表示部３２３または表示部３２４に用いることができる。表示部３２３または表示部３２４に上記の実施の形態で示した表示装置を用いることで、ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにくい携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図２４（Ｄ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部３２３と表示部３２４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。

図２４（Ｅ）は電子書籍端末であり、筐体３３１、表示部３３２等を有する。上記の実施の形態で示した表示装置は、表示部３３２に用いることができる。そして、可撓性を有する基板を用いることで、表示装置に可撓性を持たせることができるので、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い電子書籍端末を提供することができる。

図２４（Ｆ）は携帯電話であり、筐体３５１に、表示部３５２、マイク３５７、スピーカー３５４、カメラ３５３、外部接続部３５６、操作用のボタン３５５が設けられている。表示部３５２に、上記の実施の形態で示した表示装置を用いることできる。また、上記の実施の形態で示した表示装置を、可撓性を有する基板に形成した場合、図２４（Ｆ）に示すような曲面を有する表示部３５２に当該表示装置を適用することが可能である。

以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

１１ 画素
１１Ｈ 画素
１２ 符号信号ドライバ
１３ デマルチプレクサ
１４ トランジスタ
１５ 電位供給回路
１６ 容量素子
１７ スイッチ
１８ スイッチ
１９ スイッチ
２０ スイッチ
２１ 表示画素
２２ 選択トランジスタ
２３ 容量素子
２４ 駆動トランジスタ
２５ トランジスタ
２６ トランジスタ
２７ トランジスタ
２８ トランジスタ
２９ 発光素子
３１ 光検出画素
３２ リセットトランジスタ
３３ 容量素子
３４ 増幅トランジスタ
３５ トランジスタ
３６ トランジスタ
３７ トランジスタ
３８ トランジスタ
３９ 光検出素子
５０ 表示装置
５１ モニター回路
５２ 画像処理回路
５３ ＣＰＵ
５４ 表示部
５５ パネル
５６ コントローラ
５７ 画像メモリ
５８ メモリ
５９ 列ドライバ
６０ 行ドライバ
６１ 画像データ
１００Ａ トランジスタ
１００Ｃ トランジスタ
１００Ｄ トランジスタ
１００Ｅ トランジスタ
１００Ｂ トランジスタ
１００Ｆ 駆動トランジスタ
１００Ｇ トランジスタ
１０１ 基板
１０２ 導電膜
１０３ 酸化物半導体膜
１０４ 導電膜
１０５ 導電膜
１０６ 絶縁膜
１０７ 導電膜
１１１ 絶縁膜
１１１ａ 窒化物絶縁膜
１１１ｂ 酸化物絶縁膜
１１２ 酸化物半導体膜
１１２ａ 領域
１１２ｂ 領域
１１２ｃ 領域
１１２ｄ 領域
１１２ｅ オフセット領域
１１３ａ 酸化物半導体膜
１１３ｂ 酸化物半導体膜
１１３ｃ 酸化物半導体膜
１１４ 導電膜
１１４ａ 導電膜
１１４ｂ 導電膜
１１４ｃ 導電膜
１１６ 導電膜
１１６ａ 導電膜
１１６ｂ 導電膜
１１６ｃ 導電膜
１１７ 絶縁膜
１１７ａ 絶縁膜
１１８ 導電膜
１１８ａ 導電膜
１１８ｂ 導電膜
１２０ 絶縁膜
１２１ 基板
１２２ 絶縁膜
１２３ 酸化物半導体膜
１２３ａ 領域
１２３ｂ 領域
１２３ｃ 領域
１２３ｄ 領域
１２４ 絶縁膜
１２５ 導電膜
１２６ 導電膜
１２７ 導電膜
１２８ 絶縁膜
１２９ 絶縁膜
１３０ａ 開口部
１３０ｂ 開口部
１３１ 基板
１３２ 絶縁膜
１３３ 酸化物半導体膜
１３３ｂ 領域
１３３ｃ 領域
１３３ｄ 領域
１３３ｅ オフセット領域
１３４ 絶縁膜
１３４ａ 絶縁膜
１３５ 導電膜
１３６ 導電膜
１３７ 導電膜
１３７ａ 導電膜
１３８ 絶縁膜
１３９ 絶縁膜
１４０ａ 開口部
１４０ｂ 開口部
２００ 基板
２０１ 導電膜
２０３ 導電膜
２０４ 半導体膜
２０５ 導電膜
２０６ 導電膜
２０７ 半導体膜
２０９ 導電膜
２１０ 導電膜
２１２ 導電膜
２１３ 導電膜
２１５ 絶縁膜
２１６ 絶縁膜
２１７ 絶縁膜
２１８ 絶縁膜
２１９ 絶縁膜
２２０ 絶縁膜
２２５ 絶縁膜
２２６ 絶縁膜
２２７ ＥＬ層
２２８ 導電膜
２３０ 基板
２３１ 遮蔽膜
２３２ 着色層
２５１ パネル
２５２ 回路基板
２５３ 接続部
２５４ 画素部
２５５ 駆動回路
２５６ 駆動回路
３０１ 筐体
３０２ 表示部
３０３ 支持台
３１１ 筐体
３１２ 表示部
３１３ 操作キー
３２１ 筐体
３２２ 筐体
３２３ 表示部
３２４ 表示部
３２５ マイクロホン
３２６ スピーカー
３２７ 操作キー
３２８ スタイラス
３３１ 筐体
３３２ 表示部
３４１ 筐体
３４２ 表示部
３５１ 筐体
３５２ 表示部
３５３ カメラ
３５４ スピーカー
３５５ ボタン
３５６ 外部接続部
３５７ マイク
ＣＬ 列信号線
ＳＬ 行選択線
ＤＬ データ線
Ｓｉｇ 符合信号線
ＳｉｇＡ 信号線
ＳｉｇＡａ 信号線
ＳｉｇＡｂ 信号線
ＳｉｇＢ 信号線
ＳｉｇＢａ 信号線
ＳｉｇＢｂ 信号線
ｉ 電流値
Ｉ 電流
ＩＭＧ 画像信号

Claims (10)

1. Ｎ行（Ｎは２以上の整数）のマトリクス状に配置されたコンポーネントと、配線と、を有し、
   各コンポーネントが、それぞれに含まれる素子を介して、電流を配線に供給し、その電流の向きを変更することができる装置において、
   一の配線に電流を供給できるＮ個のコンポーネントのそれぞれの電流の向きを個別に設定して、配線を流れる電流をＮ回測定し、
   Ｎ回の測定で得られた電流Ｉ［１］乃至電流Ｉ［Ｎ］と、Ｎ回の測定における各コンポーネントの電流の向きの組み合わせをもとに、各電気素子を流れる電流の大きさを算出することで、コンポーネントが配線に供給する電流の大きさを求める方法において、
   Ｎ回の測定それぞれにＮ個のコンポーネントの電流の向きの組み合わせが異なり、各電気素子を流れる電流の大きさを、電流Ｉ［１］乃至電流Ｉ［Ｎ］の多項式を用いて算出することを特徴とする測定方法。
2. Ｎ行Ｍ列（Ｎ、Ｍは２以上の整数）のマトリクス状に配置されたコンポーネントと、Ｍ本の配線と、を有し、
   各コンポーネントが、それぞれに含まれる電気素子によって、電流を配線に供給し、その向きを変更することができる装置において、配線を流れる電流を測定し、
   第ｎ回（ｎは１以上Ｎ以下の整数）の測定における、第ｋ行第ｊ列（ｋは１以上Ｎ以下の整数、ｊは１以上Ｍ以下の整数）のコンポーネントの電流の向きをα［ｋ，ｊ］_ｎ（α［ｋ，ｊ］_ｎは１または−１、ここで電流がコンポーネントから配線に向かう場合あるいはその逆の場合のいずれかを１とし、他をー１と定義する。）に設定し、測定で得られた第ｍ列（ｍは１以上Ｍ以下の整数）の配線に流れた電流をＩ［ｎ，ｍ］とするとき、
   第ｋ行第ｊ列のコンポーネントが配線に供給できる電流値を、
   Ｎ行正方行列Ａの逆行列（ただし、Ｎ行正方行列Ａは、第ｎ行第ｋ列の要素が、α［ｋ］_ｎである。）と、
   第ｎ行第ｍ列の要素が、Ｉ［ｎ，ｍ］である、Ｎ行Ｍ列の行列Ιと、
   の積として得られるＮ行Ｍ列の行列の第ｋ行第ｊ列の要素をもとに決定することを特徴とする測定方法。
3. 請求項１または請求項２のいずれか一つの測定方法が実行できるように設定されたマトリクス装置。
4. 表示装置もしくは光検出装置である請求項３記載のマトリクス装置。
5. 請求項１または請求項２のいずれか一つの測定方法で測定されたコンポーネントの電流値をもとに入力あるいは出力するデータを補正することを特徴とするマトリクス装置の駆動方法。
6. 請求項２において、Ｎ行正方行列Ａの逆行列の要素はいずれも０でないことを特徴とする測定方法。
7. 請求項２において、Ｎ行正方行列Ａの逆行列の要素の大きさはすべて等しいことを特徴とする測定方法。
8. 請求項２において、Ｎ行正方行列Ａがアダマール行列であることを特徴とする測定方法。
9. 請求項２において、Ｎ行正方行列Ａが循環行列であることを特徴とする測定方法。
10. 請求項７において、Ｎが４の倍数であり、Ｎ行正方行列Ａが任意の行の要素の和が２またはー２であることを特徴とする測定方法。