JP2019109523A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の消費電力を低減させる。【解決手段】アクティブマトリクス型の表示装置が有する複数の画素に対する映像信号の供給順序を制御する。例えば、複数の画素に供給される映像信号の電位が昇順又は降順となるように供給順序を制御する。これにより、複数の画素に対する映像信号の供給を担う信号線において生じる電荷の充放電を少なくすることが可能である。その結果、当該表示装置の消費電力を低減することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシ
ン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特
に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、それらの駆動方法、または、
それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、酸化物半導体を有する半導体装置
、表示装置、または、発光装置に関する。または、当該半導体装置を有する表示装置に関
する。なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能する
装置を指す。

アクティブマトリクス型の表示装置が知られている。当該表示装置では、マトリクス状
に配設された複数の画素のそれぞれにトランジスタが設けられている。そして、各画素に
おいては、当該トランジスタをオン状態とすることで映像信号の書き換えを行い、且つオ
フ状態とすることで当該映像信号が保持される。

当該トランジスタとして、酸化物半導体を含むトランジスタが注目されている。当該ト
ランジスタは、アモルファスシリコンを含むトランジスタと同様の製造工程で作製でき、
且つ移動度が高いからである。さらに、酸化物半導体を含むトランジスタは、著しくオフ
電流（リーク電流）が低いという特徴を有する。

特許文献１では、上記の特徴を活かした表示装置が開示されている。具体的には、酸化
物半導体を含むトランジスタを適用することで、映像信号の書き込み頻度を低減すること
が可能な表示装置が開示されている。これにより、当該表示装置では、消費電力を低減す
ることが可能である。

特開２０１１−１４１５２３号公報

本発明の一態様は、表示装置などの消費電力をさらに低減することを目的の一とする。
または、本発明の一態様は、配線における電位の変動回数が少ない表示装置の駆動方法を
提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置の駆動方法
を提供することを目的の一とする。

本発明の一態様は、アクティブマトリクス型の表示装置が有する複数の画素に対する映
像信号の供給順序を制御することを要旨とする。

例えば、本発明の一態様は、複数の画素と、複数の画素に電気的に接続されている信号
線と、を有し、複数の画素のそれぞれには、供給順序に従って信号線を介して映像信号が
供給され、供給順序は、複数の画素に供給される映像信号の電位が昇順又は降順となるよ
うに決定される表示装置である。

また、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎは２以上の自然数）に配設されているｍ×ｎ個の画素と、１列
目に配設されているｍ個の画素に電気的に接続されている第１の信号線、乃至、ｎ列目に
配設されているｍ個の画素に電気的に接続されている第ｎの信号線と、を有し、ｍ行ｎ列
の画素には、行毎に供給順序に従って第１の信号線乃至第ｎの信号線のいずれか一を介し
て映像信号が供給され、供給順序は、第１の信号線にｍ個の映像信号が順番に供給される
ことに伴う電位変動の絶対値の積算値、乃至、第ｎの配線にｍ個の映像信号が順番に供給
されることに伴う電位変動の絶対値の積算値の合計が最も小さくなるように決定される表
示装置も本発明の一態様である。

また、ｍ行ｎ列（ｍは４以上、ｎは２以上の自然数）に配設されているｍ×ｎ個の画素
と、１列目に配設されているｍ個の画素に電気的に接続されている第１の信号線、乃至、
ｎ列目に配設されているｍ個の画素に電気的に接続されている第ｎの信号線と、を有し、
ｍ行ｎ列の画素には、ｋ行（ｋは２以上ｍ／２以下の自然数）毎に供給順序に従って第１
の信号線乃至第ｎの信号線のいずれか一を介して映像信号が供給され、供給順序は、第１
の信号線にｍ個の映像信号が順番に供給されることに伴う電位変動の絶対値の積算値、乃
至、第ｎの配線にｍ個の映像信号が順番に供給されることに伴う電位変動の絶対値の積算
値の合計が最も小さくなるように決定される表示装置も本発明の一態様である。

本発明の一態様の表示装置では、アクティブマトリクス型の表示装置が有する複数の画
素に対する映像信号の供給順序を制御することが可能である。例えば、複数の画素に供給
される映像信号の電位が昇順又は降順となるように供給順序を制御する。これにより、複
数の画素に対する映像信号の供給を担う信号線において生じる電荷の充放電を少なくする
ことが可能である。その結果、当該表示装置の消費電力を低減することが可能となる。

表示装置の構成例。 （Ａ）図１に示す表示装置の一部を示す図、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）映像信号の電位（Ｖ１４）を示す図、（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｇ）当該映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）を示す図。 （Ａ）図１に示す表示装置の一部を示す図、（Ｂ）、（Ｄ）映像信号の電位（Ｖ１４）を示す図、（Ｃ）、（Ｅ）当該映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）を示す図、（Ｆ）、（Ｇ）映像信号の電位の変化の絶対値を積算した値を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）図１に示す表示装置の一部を示す図、（Ｃ）、（Ｅ）映像信号の電位（Ｖ１４）を示す図、（Ｄ）、（Ｆ）当該映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）を示す図。 本発明の実施例を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）乃至（Ｄ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）乃至（Ｃ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）、（Ｂ）本発明の一態様を示す図。 本発明の一態様を示す図。 （Ａ）乃至（Ｈ）本発明の一態様を示す図。 （Ａ）乃至（Ｈ）本発明の一態様を示す図。

以下では、本発明の一態様について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限
定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態を様々に変更し得
る。したがって、本発明は以下に示す記載内容に限定して解釈されるものではない。

＜実施の形態１＞
本発明の一態様の表示装置について図１乃至３を参照して説明する。

（表示装置の構成例）
図１は、本発明の一態様の表示装置などの構成例を示す図である。図１に示す表示装置
、または、表示モジュールは、例えば、画素部１５、回路１０、回路１１、回路１２を有
する。なお、回路１０は、画素部１５を製造する人とは異なる人（例えば、画素部１５を
譲渡された人）が設ける場合もある。同様に、回路１１または回路１２も、画素部１５や
回路１０を製造する人とは異なる人が設ける場合もある。

回路１０は、回路１１及び回路１２の動作を制御することができる機能を有している。
例えば、回路１０は、クロック信号、スタートパルス信号、同期信号、ＨＳＹＮＣ信号、
ＶＳＹＮＣ信号、映像信号などを、所定のタイミングで回路１１及び回路１２に供給する
ことができる。したがって、回路１０は、例えば、コントローラとしての機能を有してい
る。

回路１１には、ｍ本の配線１３が接続されている。回路１１は、ｍ本（ｍは２以上の自
然数）の配線１３のそれぞれの電位を制御することができる機能を有している。例えば、
回路１１は、配線１３に選択信号を供給することができる。したがって、回路１１は、例
えば、ゲートドライバ回路や、走査線駆動回路としての機能を有している。回路１１の回
路構成としては、ランダムに選択信号を出力できるようにするため、デコーダ回路などを
有していても良い。

回路１２は、ｎ本（ｎは２以上の自然数）の配線１４のそれぞれの電位を制御すること
ができる機能を有している。例えば、回路１２は、配線１４に映像信号を供給することが
できる機能を有している。または、回路１２は、配線１４にプリチャージ信号を供給する
ことができる機能を有している。または、回路１２は、配線１４に初期化信号を供給する
ことができる機能を有している。したがって、回路１２は、例えば、ソースドライバ回路
や、データ線駆動回路としての機能を有している。または、回路１２は、例えば、プリチ
ャージ回路としての機能を有している。

画素部１５は、マトリクス状（ｍ行ｎ列）に配設されている複数（ｍ×ｎ個）の画素１
６を有する。そして、画素部１５には、ｍ本の配線１３及びｎ本の配線１４が延伸して設
けられている。なお、ｉ行目（ｉは１以上ｍ以下の自然数）の配線１３は、画素部１５に
おいてｍ行ｎ列に配設されている複数の画素１６のうち、ｉ行目に配設されたｎ個の画素
１６に電気的に接続されている。また、ｊ列目（ｊは１以上ｎ以下の自然数）の配線１４
は、ｍ行ｎ列に配設されている複数の画素１６のうち、ｊ列目に配設されたｍ個の画素１
６に電気的に接続されている。

なお、配線１３、又は／及び、配線１４は、画素１６の一部であり、画素１６に含まれ
ると解釈することも出来る。なお、画素部には、配線１３や配線１４以外の配線や電極、
例えば、容量配線や、コモン配線や、タッチセンサ用電極などが設けられている場合もあ
る。

図１に示す表示装置においては、ｍ行ｎ列に配設されている複数の画素１６に保持され
る映像信号を適宜書き換えることによって動画又は静止画を表示することが可能である。
なお、各画素１６には、配線１４を介して回路１２から映像信号が入力される。また、各
画素１６では、回路１１が出力する選択信号が配線１３を介して入力される期間において
当該映像信号の書き換えが行われる。つまり、ある行の配線１３が選択されたときに、そ
の配線１３と接続された画素に、配線１４から供給された映像信号が入力される。また、
回路１１は、ｍ本の配線１３に対して任意の順に選択信号を供給する機能を有する。そし
て、ｍ本の配線１３に対する選択信号の供給順序は、回路１０によって制御される。また
、回路１０は、当該供給順序に従って各画素１６における映像信号の書き換えが行われる
ように回路１２を制御する。

つまり、駆動方法の一例として、回路１１は、１つのフレーム期間（またはサブフレー
ム期間）において、１行目の配線１３から、最終行目の配線１３まで、順に選択信号を供
給するような場合があった。つまり、画素１６は、１行目の画素から、順に選択されて、
最後に最終行目の画素が選択されているような場合があった。そして、回路１２は、配線
１４を介して、選択された画素１６に、１行ずつ順に、映像信号を供給しているような場
合があった。そして、１行目から最終行目までの画素の選択と、画素への映像信号の供給
が終了したのちに、次のフレーム期間（またはサブフレーム期間）に移って、また、１行
目の配線１３から順に選択信号が供給されているような場合があった。

この場合は、１行目の画素１６から順に選択されるため、選択される画素１６に対応し
た映像信号が、回路１２から配線１４に供給されていた。そのため、列方向に隣接した画
素１６間の映像信号の電位が大きく異なっていれば、それに合わせて、配線１４の電位も
大きく変化することになり、配線１４を充放電するための消費電力が大きくなる、という
場合があった。例えば、ｋ行目の画素１６に、配線１４から電位Ａが供給され、ｋ＋１行
目の画素１６に、配線１４から電位Ｂ（電位Ａよりも高い）が供給され、ｋ＋２行目の画
素１６に、配線１４から電位Ａが供給され、ｋ＋３行目の画素１６に、配線１４から電位
Ｂが供給されるとする。その場合、１行ごと順に選択していくため、電位Ａから電位Ｂへ
変化させるときに、配線１４が充電され、電位Ｂから電位Ａへ変化させるときに、配線１
４が放電され、再度電位Ａから電位Ｂへ変化させるときに、配線１４が充電される。この
ように、配線１４においては充放電が繰り返され、そのたびに電力が消費されることにな
る。

一方、本発明の一態様では、回路１１は、１つのフレーム期間（またはサブフレーム期
間）において、配線１３に対して、任意の順に選択信号を供給することができる。つまり
、画素１６は、１行目の画素から、順に選択されて、最後に最終行目の画素が選択される
のではなく、任意の順に選択される。そして、回路１２は、任意の順で選択された画素１
６に、その画素のための映像信号を供給することができる。そして、全ての画素１６（ま
たは所定数の画素１６）の選択と、全ての画素１６（または所定数の画素１６）への映像
信号の供給が終了したのちに、次のフレーム期間（またはサブフレーム期間）に移って、
また、任意の順に選択信号が供給されていく。なお、次のフレーム期間（またはサブフレ
ーム期間）に移った場合、その前のフレーム期間（またはサブフレーム期間）中に行った
選択信号の供給順序と、同じ順序で選択信号を供給してもよいが、異なる順序で選択信号
を供給してもよい。どのような順序で選択信号が供給されるかは、各フレーム期間（また
はサブフレーム期間）における映像信号に応じて決定される。

例えば、ｋ行目の画素に、配線１４から電位Ａが供給され、ｋ＋１行目の画素に、配線
１４から電位Ｂ（電位Ａよりも高い）が供給され、ｋ＋２行目の画素に、配線１４から電
位Ａが供給され、ｋ＋３行目の画素に、配線１４から電位Ｂが供給されるとする。その場
合、１行ごと順に選択していくのではなく、配線１４の電位の変化量が少なくなるような
順で、選択していく。例えば、ｋ行目（またはｋ＋２行目）の画素を選択して、配線１４
から電位Ａが供給され、次に、ｋ＋２行目（またはｋ行目）の画素を選択して、配線１４
から電位Ａが供給される。この場合、配線１４の電位は変化しないため、電力を消費しな
い。次に、ｋ＋１行目（またはｋ＋３行目）の画素を選択して、配線１４から電位Ｂが供
給される。この場合、配線１４の電位は変化するため、電力を消費する。次に、ｋ＋３行
目（またはｋ＋１行目）の画素を選択して、配線１４から電位Ｂが供給される。この場合
、配線１４の電位は変化しないため、電力を消費しない。このように、ｋ行目（またはｋ
＋２行目）、ｋ＋２行目（またはｋ行目）、ｋ＋１行目（またはｋ＋３行目）、ｋ＋３行
目（またはｋ＋１行目）、という順で選択することにより、配線１４の電位の変化量が少
なくなり、消費電力を少なくすることが出来る。

別の例としては、ｋ＋１行目（またはｋ＋３行目）の画素を選択して、配線１４から電
位Ｂが供給され、次に、ｋ＋３行目（またはｋ＋１行目）の画素を選択して、配線１４か
ら電位Ｂが供給される。この場合、配線１４の電位は変化しないため、電力を消費しない
。次に、ｋ＋２行目（またはｋ＋４行目）の画素を選択して、配線１４から電位Ａが供給
される。この場合、配線１４の電位は変化するため、電力を消費する。次に、ｋ＋４行目
（またはｋ＋２行目）の画素を選択して、配線１４から電位Ａが供給される。この場合、
配線１４の電位は変化しないため、電力を消費しない。このように、ｋ＋１行目（または
ｋ＋３行目）、ｋ＋３行目（またはｋ＋１行目）、ｋ＋２行目（またはｋ＋４行目）、ｋ
＋４行目（またはｋ＋２行目）、という順で選択することにより、配線１４の電位の変化
量が少なくなり、消費電力を少なくすることが出来る。

このように、各画素に供給される映像信号の電位から、どの画素から選択して、映像信
号を入力するかを決める。つまり、映像信号の電位が徐々に変化するように、画素の選択
順序を決める。例えば、映像信号の電位が徐々に大きくなるように、または、徐々に小さ
くなるように、画素の選択順序を決定する。そして、その順に合うように、配線１３に選
択信号を入力し、対応した画素に映像信号を入力していく。その結果、配線１４の電位が
、徐々に大きくなるように、または、徐々に小さくなるように、変化していくため、電位
の変化量や変化回数が少なくなり、配線１４を充放電するときの消費電力を低減すること
が出来る。

なお、あるフレーム期間（またはサブフレーム期間）において、映像信号の電位が徐々
に変化するように画素を選択していく。そして、次のフレーム期間（またはサブフレーム
期間）においても、映像信号の電位が徐々に変化するように画素を選択していく場合には
、フレーム期間の終了時期から、次のフレーム期間の開始時期までの期間は、出来るだけ
長いことが望ましい。例えば、１フレーム期間（または１サブフレーム期間）、つまり、
フレーム期間（またはサブフレーム期間）の開始時期からフレーム期間（またはサブフレ
ーム期間）の終了時期までの期間の６倍以上、より望ましくは６０倍以上の期間を空ける
ことが望ましい。例えば、フレーム期間の終了時期から、次のフレーム期間の開始時期ま
での期間は、０．１秒以上、より望ましくは、１秒以上、設けることが望ましい。これに
より、映像信号の入力回数が減るため、消費電力を減らすことが出来る。そして、その期
間においては、各画素において、映像信号をずっと保持することとなる。つまり、１フレ
ーム期間（または１サブフレーム期間）よりも長い期間で、映像信号を保持することにな
る。

このように、１フレーム期間（または１サブフレーム期間）よりも長い期間で、映像信
号を保持する場合、画素が有するトランジスタとして、オフ電流の小さいトランジスタを
用いることが望ましい。オフ電流の小さいトランジスタとしては、例えば、活性層（半導
体膜）に酸化物半導体を用いたトランジスタがあげられる。酸化物半導体の例としては、
例えば、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｏ（酸素）、を有する
半導体が望ましい。

なお、映像信号の電位が徐々に変化するように画素を選択していく場合、画素に映像信
号が入力されるタイミングが、行毎に順に並ぶようになっていないため、画素の映像信号
が書き換えられるタイミングも、行毎に順に並ぶようになっておらず、ランダムになる。
通常、画素に映像信号が入力され、次に、映像信号が書き換えられるまでの間、画素では
、映像信号が保持され、その映像信号に応じた表示をし続けることになる。そのため、画
素によって、映像信号が保持される期間が異なってくる場合がある。しかし、フレーム期
間の終了時期から、次のフレーム期間の開始時期までの間隔が長くなっていれば、画素に
よって、映像信号が保持される期間が異なっていても、その影響を相対的に小さくするこ
とができる。そのため、表示に与える影響も小さくできる。なお、フレーム期間において
表示する画像と、次のフレーム期間において表示する画像とが、同じ画像である場合には
、画素によって、映像信号が保持される期間が異なっても、同じ表示を続けるため、表示
へ影響は生じない。その場合には、フレーム期間の終了時期から、フレーム期間の開始時
期までの期間が短くなっていてもよく、通常のブランキング期間程度の期間が設けられて
いればよい。

なお、あるフレーム期間と、次のフレーム期間とで、映像が異なる場合、つまり、動画
を表示するような場合には、画素によって、映像信号が保持される期間が同じになること
が望ましい。従って、そのような場合には、各行を順に選択して、１行ずつ映像信号を供
給していくようにすることが望ましい。

つまり、表示する画像が動画像の場合には、その動画を表示している間は、１行ずつ順
に画素を選択して、映像信号を順に入力していき、表示する画像が静止画像になった場合
には、その静止画像を表示している間は、任意の順で画素を選択して、消費電力が少なく
なるように映像信号を入力していくことが望ましい。

本発明の一態様では、１フレーム期間（または１サブフレーム期間）において、ある列
の配線１４と接続された画素１６に供給される映像信号について、映像信号の電位が徐々
に大きくなるように、または、徐々に小さくなるように、順序を並び替えて、並び替えた
順序の通りに、配線１３を選択していく。そして、配線１３と接続された画素１６に、並
び替えた順序の通りに、ある列の配線１４を介して、画素１６に映像信号を供給していく
。そのとき、配線１３を１行ずつ順に選択していき、１行ずつ順に画素１６に映像信号を
供給する場合と比較すると、ある列の配線１４の電位の変化量の総量が少なく、ある列の
配線１４を充放電するときに消費される電力が少なくなる。

（複数（ｍ×ｎ個）の画素に対する映像信号の供給順序の決定方法１）
回路１０による当該供給順序の決定方法の一例について、図２（Ａ）乃至（Ｇ）を参照
して説明する。なお、図２（Ａ）は、図１に示す表示装置の一部を示す図である。具体的
には、図２（Ａ）は、ある列の配線１４と接続された画素１６を示している。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに配線１４を介して
入力されることとなる映像信号の電位（Ｖ１４）を、画素１６＿１に対する映像信号乃至
画素１６＿ｍに対する映像信号の順に示すグラフである。したがって、図２（Ｂ）は、仮
に、１行ずつ順に配線１３を選択して、１行ずつ順に画素１６に映像信号を供給した場合
における配線１４の電位の変化を示しており、その場合には、横軸が時間を表している、
と考えることも出来る。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の場合における映像信号の電位の変化
量（ΔＶ１４）を示しており、前後の行における映像信号の電位の変化量を示している。
したがって、図２（Ｃ）は、仮に、１行ずつ順に配線１３を選択して、１行ずつ順に画素
に映像信号を供給した場合における配線１４において充放電される電荷量の経時変化を示
すグラフであると考えることも出来る。

また、図２（Ｄ）は、図２（Ａ）に示す複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに配線１４を
介して入力される映像信号の電位（Ｖ１４）を示すグラフであり、映像信号の電位が徐々
に大きくなるように配線１３を選択して、その順で、画素に映像信号を供給する場合にお
ける配線１４の電位の変化を示しており、横軸が時間を表している。図２（Ｅ）は、図２
（Ｄ）の場合における映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）、つまり、配線１４において
充放電される電荷量の経時変化を示すグラフである。

また、図２（Ｆ）は、図２（Ａ）に示す複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに配線１４を
介して入力される映像信号の電位（Ｖ１４）を示すグラフであり、映像信号の電位が徐々
に小さくなるように配線１３を選択して、その順で、画素に映像信号を供給する場合にお
ける配線１４の電位の変化を示しており、横軸が時間を表している。図２（Ｇ）は、図２
（Ｆ）の場合における映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）、つまり、配線１４において
充放電される電荷量の経時変化を示すグラフである。

まず、回路１０がマトリクスの中から特定の１列を選択する。すなわち、ｍ×ｎ個の画
素の中からｍ個の画素１６＿１乃至１６＿ｍを選択する（図２（Ａ）参照）。

次いで、同一フレーム期間（または同一サブフレーム期間）においてｍ個の画素１６＿
１乃至１６＿ｍのそれぞれに入力される映像信号の電位を把握する。例えば、画素１６＿
１の映像信号の電位から画素１６＿ｍの映像信号の電位を順に把握する（図２（Ｂ）参照
）。そして、この順に基づいて配線１４に供給される電位の変化を見てみると、電位変化
量が多く、多くの電荷の充放電も必要であり、消費電力が高いことが分かる（図２（Ｃ）
参照）。

次いで、複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに供給される映像信号の電位が昇順となるよ
うに（図２（Ｄ）参照）又は降順となるように（図２（Ｆ）参照）、複数の映像信号を並
び替える。なお、この並び替えの動作は、回路１０において行われても良いし、フレーム
メモリや、画像処理回路などにおいて、行われても良い。

次いで、回路１０が当該並び替えによって得られた順序に基づいて複数の画素１６＿１
乃至１６＿ｍに対する映像信号の供給順序を制御する。具体的には、回路１０が、複数の
映像信号が昇順又は降順に当該複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに対して供給されるよう
に回路１１及び回路１２を制御する。換言すると、回路１０は、配線１４の電位が単調増
加（図２（Ｄ）参照）又は単調減少（図２（Ｆ）参照）することとなるように回路１１及
び回路１２を制御する。つまり、回路１１が、配線１３＿１乃至１３＿ｍに対して、並び
替えによって得られた順序で選択していくように動作する。そして、回路１２が、配線１
４に対して、並び替えによって得られた順序で映像信号を供給していくように動作する。
その結果、画素１６＿１乃至１６＿ｍに対して、並び替えによって得られた順序で、各画
素に映像信号が入力されていく。回路１０は、回路１１および回路１２が、上記のような
動作をするように、制御する。

これにより、配線１４において生じる電荷の充放電を少なくすることが可能である（図
２（Ｅ）、（Ｇ）に示すΔＶ１４の絶対値を積算した値が、図２（Ｃ）に示すΔＶ１４の
絶対値を積算した値よりも低くなる）。その結果、当該表示装置の消費電力を低減するこ
とが可能となる。

（付記）
なお、図２においては、ある列の画素を選択して回路１１及び回路１２を制御した場合
について述べた。ただし、配線１３は、当該列とは異なる列に配設された画素にも接続さ
れている。そのため、ある列の配線１４を選択して、消費電力が低くなるように、配線１
３の選択順序を決定しても、その選択順序では、別の列の配線１４に接続された画素への
映像信号の供給において、消費電力が十分には低くならない場合がある。そのため、例え
ば、各列の配線１４に関して、図２（Ｃ）のような電位の変化量を求め、その変化量が最
も多い列を選択して、映像信号の供給順序の並び替えを実行してもよい。つまり、１行ず
つ順に選択した場合に、もっとも多くの電力を消費する列を選択し、その列での消費電力
が小さくなるように、選択順序を決定する。これにより、効果的に消費電力を低減するこ
とができる。

または、画面の中央付近の列の配線１４を選択して制御してもよいし、選択する配線１
４を、フレーム期間毎（サブフレーム期間毎）に変えても良い。これにより、適切な配線
を選択することが出来る。

なお、上述した説明においては、一例としては、複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに供
給される映像信号の電位が全て正の値である場合を例示している（図２（Ｂ）、（Ｄ）、
（Ｆ）参照）が、本発明の一態様は当該構成に限定されない。電位とは、相対的なもので
あり、ある場所の電位を基準として決定されるものであるため、電位の正または負は、基
準をどこにするかによって、変わりうる。例えば、液晶素子を用いた表示装置において、
共通電極の電位をゼロとして基準にした場合、画素に正の電位と負の電位を交互に入力す
る（いわゆる反転駆動）こともできる。よって、１フレーム期間内においても、複数の画
素１６＿１乃至１６＿ｍに供給される映像信号の電位に正の値及び負の値が含まれる場合
（例えば、ゲートライン反転駆動が行われる場合又はドット反転駆動が行われる場合など
）があり、そのような場合にも本発明を適用することが可能である。また、有機ＥＬ素子
を用いた表示装置では、通常、反転駆動は行われないが、どの部分の電位をゼロとするか
によっては、映像信号の電位に正の値及び負の値が含まれる場合もあり、そのような場合
にも本発明を適用することが可能である。

（複数（ｍ×ｎ個）の画素に対する映像信号の供給順序の決定方法２）
上述した方法１においては、ある列に配設された一つの配線１４に供給される映像信号
の電位に応じて映像信号の供給順序が決定されている。ただし、配線１３は、当該列とは
異なる列に配設された画素にも接続されている。そのため、ある列の配線１４を選択して
、消費電力が低くなるように、配線１３の選択順序を決定しても、その選択順序では、別
の列の配線１４に接続された画素への映像信号の供給において、消費電力が十分には低く
ならない場合がある。そこで、図２（Ａ）乃至（Ｇ）を参照して説明した映像信号の供給
順序の決定方法とは異なる決定方法の一例について、図３（Ａ）乃至（Ｇ）を参照して説
明する。なお、図３（Ａ）は、図１に示す表示装置の一部を示す図である。具体的には、
図３（Ａ）は、ある列の配線１４＿ａと接続された画素と、別の列の配線１４＿ｂと接続
された画素とを示している。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍに配線１４＿ａ
を介して入力される映像信号の電位（Ｖ１４＿ａ）を、画素１６＿ａ１に対する映像信号
乃至画素１６＿ａｍに対する映像信号の順に示す図である。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の
場合における映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４＿ａ）を示す図である。図３（Ｄ）は、
図３（Ａ）に示す複数の画素１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍに配線１４＿ｂを介して入力され
る映像信号の電位（Ｖ１４＿ｂ）を、画素１６＿ｂ１に対する映像信号乃至画素１６＿ｂ
ｍに対する映像信号の順に示す図である。図３（Ｅ）は、図３（Ｄ）の場合における映像
信号の電位の変化量（ΔＶ１４＿ｂ）を示す図である。

図３（Ｂ）、（Ｃ）と、図３（Ｄ）、（Ｅ）とは、１行ずつ順に配線１３を選択して、
１行ずつ順に画素に映像信号を供給した場合における配線１４の電位の経時変化と、配線
１４において充放電される電荷量の経時変化とを示している。ここでは、図３（Ｃ）と図
３（Ｅ）の映像信号の電位の変化量の総和が、最も低くなるように、配線１３の選択順序
を決定する。そのため、配線１４＿ａのみで考えれば、必ずしも、映像信号の電位が徐々
に小さくなるように、または、映像信号の電位が徐々に大きくなるように、選択されてい
ない。同様に、配線１４＿ｂのみで考えれば、必ずしも、映像信号の電位が徐々に小さく
なるように、または、映像信号の電位が徐々に大きくなるように、選択されていない。し
かし、配線１４＿ａと配線１４＿ｂとを両方で電位変化を考えて、もっとも消費電力が低
くなる順序で、配線１３を選択していけばよい。

配線１４＿ａと配線１４＿ｂとの両方を考慮して、配線１３の選択順序を決定する方法
としては、例えば、まず、配線１４＿ａにおいて、消費電力が低くなる順序で、配線１３
を選択する順序を決める。次に、配線１４＿ｂにおいて、消費電力が低くなる順序で、配
線１３を選択する順序を決める。そして、２つの選択順序を比較して、両者の選択順序が
同じ部分については、その選択順序に決定する。仮に、２つの選択順序を比較して、配線
１４＿ａの場合と配線１４＿ｂの場合とで異なる場合は、幾つかの選択順序の場合で、消
費電力がどのように変わるかを計算する。そして、消費電力が少ない選択順序に決定する
。

あるいは、配線１３を選択する順序を、様々な場合で変化させて、その時の、配線１４
＿ａでの消費電力（映像信号の電位の変化量の総和）と、配線１４＿ｂでの消費電力（映
像信号の電位の変化量の総和）との総和を求める。そして、その総和が最も少なくなるよ
うな順序で、配線１３を選択する。

図３（Ｆ）は、複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍに対して想定される複数の映像信
号の供給順序（ｍの階乗通りの順序）のそれぞれにおける映像信号の電位の変化量（ΔＶ
１４＿ａ）の絶対値を積算した値（Σ｜ΔＶ１４＿ａ｜）を示す図である。図３（Ｇ）は
、複数の画素１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍに対して想定される複数の映像信号の供給順序（
ｍの階乗通りの順序）のそれぞれにおける映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４＿ｂ）の絶
対値を積算した値（Σ｜ΔＶ１４＿ｂ｜）を示す図である。

まず、回路１０がマトリクスの中から特定の２列を選択する。すなわち、ｍ×ｎ個の画
素の中から２×ｍ個の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍ、１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍを選択
する（図３（Ａ）参照）。

ここで、配線１４の中のどの２列を選択するかについては、様々な方法が考えられる。
例えば、図３（Ｃ）、図３（Ｅ）に示す映像信号の電位の変化量が最も多い２列を選択す
ることができる。または、表示画面の右側の中の１列と、左側の中の１列と、を選択する
ことが出来る。または、フレーム期間毎（または、サブフレーム期間毎）に、選択する列
を変えても良い。

次いで、同一フレーム期間（または同一サブフレーム期間）において２×ｍ個の画素（
１６＿ａ１乃至１６＿ａｍ、１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍ）のそれぞれに入力される映像信
号の電位を把握する。例えば、画素１６＿ａ１の映像信号の電位から画素１６＿ａｍの映
像信号の電位を順に把握し（図３（Ｂ）参照）、且つ画素１６＿ｂ１の映像信号の電位か
ら画素１６＿ｂｍの映像信号の電位を順に把握する（図３（Ｄ）参照）。

次いで、複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍに対して想定される複数の映像信号の供
給順序（ｍの階乗通りの順序）のそれぞれにおける映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４＿
ａ）の絶対値を積算した値（Σ｜ΔＶ１４＿ａ｜）を算出し（図３（Ｆ）参照）且つ複数
の画素１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍに対して想定される複数の映像信号の供給順序（ｍの階
乗通りの順序）のそれぞれにおける映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４＿ｂ）の絶対値を
積算した値（Σ｜ΔＶ１４＿ｂ｜）を算出する（図３（Ｇ）参照）。

次いで、前者の積算値（Σ｜ΔＶ１４＿ａ｜）と後者の積算値（Σ｜ΔＶ１４＿ｂ｜）
の和が最も小さくなる順序を複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍ、１６＿ｂ１乃至１６
＿ｂｍに対する映像信号の供給順序として採用する。例えば、図３（Ｆ）、（Ｇ）に示す
場合においては、Ａ順序（前者の積算値が最小となる映像信号の供給順序）又はＢ順序（
後者の積算値が最小となる映像信号の供給順序）は、映像信号の供給順序として採用され
ない。この場合には、前者の積算値と後者の積算値の和が最も小さくなるＣ順序が採用さ
れる。そして、回路１０が、当該Ｃ順序に従って当該複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａ
ｍ、１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍに対して映像信号が供給されるように回路１１及び回路１
２を制御する。

なお、配線１４＿ａにおいて、消費電力が低くなる順序で、配線１３を選択する順序を
決めて、次に、配線１４＿ｂにおいて、消費電力が低くなる順序で、配線１３を選択する
順序を決める。そして、２つの選択順序を比較して、順序が同じ部分については、その選
択順序に決定する。そして、２つの選択順序を比較して、配線１４＿ａの場合と配線１４
＿ｂの場合とで選択順序が異なる部分は、別途決定する。例えば、図３（Ｆ）、（Ｇ）に
示すように、想定される複数の映像信号の供給順序のそれぞれにおける映像信号の電位の
変化の絶対値を積算して、消費電力が少なくなるように、選択順序を決定してもよい。

これにより、配線１４＿ａ、１４＿ｂにおいて生じる電荷の充放電を少なくすることが
可能である。その結果、当該表示装置の消費電力を低減することが可能となる。

（付記）
なお、上述した説明においては、複数の画素１６＿ａ１乃至１６＿ａｍ、１６＿ｂ１乃
至１６＿ｂｍに供給される映像信号の電位が全て正の値である場合を例示している（図３
（Ｂ）、（Ｄ）参照）が、本発明は当該構成に限定されない。複数の画素１６＿ａ１乃至
１６＿ａｍ、１６＿ｂ１乃至１６＿ｂｍに供給される映像信号の電位に正の値及び負の値
が含まれる場合（例えば、ゲートライン反転駆動が行われる場合又はドット反転駆動が行
われる場合など）にも本発明を適用することが可能である。

また、上述した説明においては、マトリクスの中から特定の２列を選択する場合を例示
している（図３（Ａ）参照）が、本発明は当該構成に限定されない。３列以上を選択して
、当該３列以上に配設されている複数の画素による消費電力が最も低くなるように映像信
号の供給順序を決定してもよい。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態に示した表示装置と異なる本発明の一態様の表示装置について図４を参
照して説明する。

（表示装置の構成例）
本実施の形態で開示される表示装置は、図１に示す表示装置と同様の構成を有する。た
だし、本実施の形態で開示される表示装置は、一部の構成が図１に示す表示装置と異なる
。具体的には、図１に示す回路１１はｍ本の配線１３のそれぞれに対して任意の順に選択
信号を供給する機能を有するのに対して、本実施の形態で開示される回路１１は、複数の
走査線に対して順番に選択信号を供給する機能を有するシフトレジスタを複数有する。そ
して、本実施の形態で開示される表示装置においては、複数のシフトレジスタのそれぞれ
による選択信号の供給が任意の順に行われる。

図４（Ａ）は、本実施の形態で開示される表示装置が有する回路１１の構成例を示す図
である。図４（Ａ）に示す回路１１は、それぞれの動作が回路１０によって制御される複
数のシフトレジスタ１１＿１乃至１１＿ｘを有する。なお、シフトレジスタ１１＿１は、
配線１３＿１乃至１３＿５に対して順番に選択信号を供給する機能を有する。シフトレジ
スタ１１＿２乃至１１＿ｘも同様に、特定の５本の走査線に対して順番に選択信号を供給
する機能を有する。なお、本明細書で開示される表示装置が有する走査線駆動回路の構成
は、図４（Ａ）に示す構成に限定されない。例えば、走査線駆動回路が、５本以外の複数
本の走査線に対して順番に選択信号を供給する機能を有するシフトレジスタを有する構成
とすることも可能である。また、走査線駆動回路が、異なる本数の走査線に対して選択信
号を供給する機能を有する複数種のシフトレジスタを有する構成とすることも可能である
。

（映像信号の供給順序の決定方法）
回路１０による当該供給順序の決定方法の一例について、図４（Ｂ）乃至（Ｆ）を参照
して説明する。なお、図４（Ｂ）は、本実施の形態で開示される表示装置の一部を示す図
であり、図４（Ｃ）、（Ｅ）は、図４（Ｂ）に示す複数の画素１６＿１乃至１６＿ｍに配
線１４を介して入力される映像信号の電位（Ｖ１４）を示す図であり、図４（Ｄ）、（Ｆ
）は、当該映像信号の電位の変化量（ΔＶ１４）を示す図である。なお、図４（Ｃ）乃至
（Ｆ）では、同一のシフトレジスタから選択信号が供給される複数の画素のそれぞれに対
する複数の映像信号毎にグループ分けをしている（１Ｇ乃至９Ｇ）。

まず、回路１０がマトリクスの中から特定の１列を選択する。

次いで、同一フレーム期間においてｍ個の画素１６＿１乃至１６＿ｍのそれぞれに入力
される映像信号の電位を把握する。例えば、画素１６＿１の映像信号の電位から画素１６
＿ｍの映像信号の電位を順に把握する（図４（Ｃ）参照）。そして、この順で複数の映像
信号が供給された場合の電位の変化を把握する（図４（Ｄ）参照）。なお、本実施の形態
で開示される表示装置においては、ｍ個の画素１６＿１乃至１６＿ｍのそれぞれに入力さ
れる映像信号の全てを把握する必要はない。具体的には、少なくとも各グループ（１Ｇ乃
至９Ｇ）において最初に供給される映像信号の電位及び最後に供給される映像信号の電位
のみを把握すればよい。

次いで、グループを切り替える際に生じる電位の変動が最小となるようにグループ１Ｇ
乃至９Ｇを並び替える（図４（Ｅ）参照）。具体的には、図４（Ｄ）、（Ｆ）に示す点線
で区切られた箇所におけるΔＶ１４を積算した値が最小となるようにグループ１Ｇ乃至９
Ｇを並び替える。

これにより、配線１４において生じる電荷の充放電を少なくすることが可能である。そ
の結果、当該表示装置の消費電力を低減することが可能となる。

（付記）
なお、上述した説明においては、マトリクスの中から特定の１列を選択する場合を例示
している（図４（Ｂ）参照）が、本発明は当該構成に限定されない。２列以上を選択して
、当該２列以上に配設されている複数の画素の消費電力が最も低くなるように映像信号の
供給順序を決定してもよい。

＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、図１に示す表示装置の画素１６に用いることのできる回路構
成について、図６を用いて説明を行う。本実施の形態の表示装置は、画素１６が有する表
示素子を変えることで様々な表示装置として適用可能である。

本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及
び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を
有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置の一例としては、ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、
無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、ト
ランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子イン
ク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（Ｐ
ＤＰ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、圧電セラミックディスプレイ、カ
ーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過
率などが変化する表示媒体を有するものがある。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例として
は、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィ
ールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ
：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓ
ｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（
透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型
液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク又は電気泳動素子
を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。

ＥＬ素子の一例としては、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に挟まれたＥＬ層と、を
有する素子などがある。ＥＬ層の一例としては、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用
するもの、３重項励起子からの発光（燐光）を利用するもの、１重項励起子からの発光（
蛍光）を利用するものと３重項励起子からの発光（燐光）を利用するものとを含むもの、
有機物によって形成されたもの、無機物によって形成されたもの、有機物によって形成さ
れたものと無機物によって形成されたものとを含むもの、高分子の材料を含むもの、低分
子の材料を含むもの、又は高分子の材料と低分子の材料とを含むもの、などがある。ただ
し、これに限定されず、ＥＬ素子として様々なものを用いることができる。

液晶素子の一例としては、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御す
る素子がある。その素子は一対の電極と液晶層により構造されることが可能である。なお
、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方
向の電界を含む）によって制御される。なお、具体的には、液晶の一例としては、ネマチ
ック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピ
ック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ
）、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、バナナ型液晶などを挙
げることができる。また液晶の駆動方法としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（
Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉ
ｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、Ａ
ＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）
モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅ
ｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕ
ｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモード、ブルー相（Ｂｌｕｅ Ｐｈａｓｅ
）モードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々
なものを用いることができる。

電子ペーパーの表示方法の一例としては、分子により表示されるもの（光学異方性、染
料分子配向など）、粒子により表示されるもの（電気泳動、粒子移動、粒子回転、相変化
など）、フィルムの一端が移動することにより表示されるもの、分子の発色／相変化によ
り表示されるもの、分子の光吸収により表示されるもの、又は電子とホールが結合して自
発光により表示されるものなどを用いることができる。具体的には、電子ペーパーの表示
方法の一例としては、マイクロカプセル型電気泳動、水平移動型電気泳動、垂直移動型電
気泳動、球状ツイストボール、磁気ツイストボール、円柱ツイストボール方式、帯電トナ
ー、電子粉流体、磁気泳動型、磁気感熱式、エレクトロウェッテイング、光散乱（透明／
白濁変化）、コレステリック液晶／光導電層、コレステリック液晶、双安定性ネマチック
液晶、強誘電性液晶、２色性色素・液晶分散型、可動フィルム、ロイコ染料による発消色
、フォトクロミック、エレクトロクロミック、エレクトロデポジション、フレキシブル有
機ＥＬなどがある。ただし、これに限定されず、電子ペーパー及びその表示方法として様
々なものを用いることができる。ここで、マイクロカプセル型電気泳動を用いることによ
って、泳動粒子の凝集、沈殿を解決することができる。電子粉流体は、高速応答性、高反
射率、広視野角、低消費電力、メモリ性などのメリットを有する。

図１に示す表示装置において、画素１６は、図６（Ａ）に示すような回路構成とするこ
とができる。

図６（Ａ）に示す画素回路１０８は、液晶素子１３０と、トランジスタ１３１＿１と、
容量素子１３３＿１と、を有する。

また、図６（Ｂ）に示す画素回路１０８は、トランジスタ１３１＿２と、容量素子１３
３＿２と、トランジスタ１３４と、発光素子１３５と、を有する。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができ
る。

＜実施の形態４＞
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の設けられるトランジスタの作製方法を
示す。

図７（Ａ）乃至図８（Ｃ）を用いて、トランジスタ５２２の作製方法を説明する。図７
（Ａ）乃至図８（Ｃ）は、トランジスタ５２２の作製方法の一例を示す断面図である。当
該トランジスタ５２２は、図１に示す回路１１、１２及び画素１６の少なくとも一に設け
ることができる。

なお、図７（Ａ）乃至図８（Ｃ）で説明する各構成について始めに列挙する。図７（Ａ
）乃至図８（Ｃ）では、基板４００、導電膜４０１、ゲート電極４０２、第１の絶縁膜４
０３、第２の絶縁膜４０４、酸化物半導体膜４０５、島状の酸化物半導体膜４０６、導電
膜４０７、ソース電極４０８、ドレイン電極４０９、絶縁膜４１０、絶縁膜４１１、絶縁
膜４１２の各構成を順に説明していく。

図７（Ａ）に示すように、基板４００上に、第１層目の配線及び電極を構成する導電膜
４０１を形成する。

なお、導電膜４０１として、一例として、窒化タングステン膜上に銅膜を積層した膜や
、タングステン単層膜を形成することができる。

次に、図７（Ｂ）に示すように、導電膜４０１を加工してトランジスタのゲート電極を
形成する。

ゲート電極４０２を覆って、第１の絶縁膜４０３を形成する。次いで、第１の絶縁膜４
０３上に第２の絶縁膜４０４を形成する。

第１の絶縁膜４０３及び第２の絶縁膜４０４は、トランジスタのゲート絶縁膜としての
機能を有する。

例えば、第１の絶縁膜４０３を窒化シリコン膜とし、第２の絶縁膜４０４を酸化シリコ
ン膜とした多層膜とすればよい。第２の絶縁膜４０４の酸化シリコン膜は酸化窒化シリコ
ン膜にすることができる。また、第１の絶縁膜４０３の窒化シリコン膜を窒化酸化シリコ
ン膜とすることができる。

酸化シリコン膜は、欠陥密度の小さい酸化シリコン膜を用いると好ましい。具体的には
、電子スピン共鳴（ＥＳＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）にてｇ
値が２．００１の信号に由来するスピンのスピン密度が３×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３
以下、好ましくは５×１０^１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である酸化シリコン膜を用いる。
酸化シリコン膜は、過剰酸素を有する酸化シリコン膜を用いると好ましい。窒化シリコン
膜は水素及びアンモニアの放出量が少ない窒化シリコン膜を用いる。水素、アンモニアの
放出量は、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
：昇温脱離ガス分光法）分析にて測定すればよい。

次いで図７（Ｃ）に示すように、第２の絶縁膜４０４上に酸化物半導体膜４０５を形成
する。ここでは、酸化物半導体膜４０５として、スパッタリング法によりＩｎ−Ｇａ−Ｚ
ｎ酸化物膜を形成する。

トランジスタの半導体として用いられる酸化物半導体としては、例えば、酸化インジウ
ム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化
物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化
物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓ
ｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｚｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ
−Ｔｉ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｃ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌ
ａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ
−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−
Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚ
ｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−
Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化
物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物等がある。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、あるいはＩ
ｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３の原子数比又はその組成の近傍の酸化物をターゲットとして
用いて成膜されるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を用いるとよい。

半導体層を構成する酸化物半導体膜に水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合す
ることによって、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これ
により、トランジスタのしきい値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そのため、酸
化物半導体膜の形成後において、脱水化処理（脱水素化処理）を行い酸化物半導体膜から
、水素、又は水分を除去して不純物が極力含まれないように高純度化することが好ましい
。

なお、酸化物半導体膜への脱水化処理（脱水素化処理）によって、酸化物半導体膜から
酸素が減少してしまうことがある。よって、酸化物半導体膜への脱水化処理（脱水素化処
理）によって増加した酸素欠損を補填するため酸素を酸化物半導体に加える処理を行うこ
とが好ましい。本明細書等において、酸化物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化
処理と記す場合がある、または酸化物半導体膜に含まれる酸素を化学量論的組成よりも多
くする場合を過酸素化処理と記す場合がある。

このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理（脱水素化処理）により、水素または水分
が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、ｉ型（真性）化また
はｉ型に限りなく近く実質的にｉ型（真性）である酸化物半導体膜とすることができる。
なお、実質的に真性とは、酸化物半導体膜中にドナーに由来するキャリアが極めて少なく
（ゼロに近く）、キャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、１×１０^１６／ｃｍ^３以下
、１×１０^１５／ｃｍ^３以下、１×１０^１４／ｃｍ^３以下、１×１０^１３／ｃｍ^３以下で
あることをいう。

また、このように、ｉ型又は実質的にｉ型である酸化物半導体膜を備えるトランジスタ
は、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジ
スタがオフ状態のときのドレイン電流を、室温（２５℃程度）にて１×１０^−１８Ａ以下
、好ましくは１×１０^−２１Ａ以下、さらに好ましくは１×１０^−２４Ａ以下、または８
５℃にて１×１０^−１５Ａ以下、好ましくは１×１０^−１８Ａ以下、さらに好ましくは１
×１０^−２１Ａ以下とすることができる。なお、トランジスタがオフ状態とは、ｎチャネ
ル型のトランジスタの場合、ゲート電圧がしきい値電圧よりも十分小さい状態をいう。具
体的には、ゲート電圧がしきい値電圧よりも１Ｖ以上、２Ｖ以上または３Ｖ以上小さけれ
ば、トランジスタはオフ状態となる。

以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。

酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに大別される。
非単結晶酸化物半導体膜とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜、多結晶酸化物半導体
膜、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。

まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの
結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−
ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体
内に収まる大きさの場合も含まれる。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、明確な結晶部同士の境界、即ち
結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、Ｃ
ＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観
察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原
子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹
凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。

一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面Ｔ
ＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列している
ことを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られ
ない。

なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度
で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「
垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。
従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表
す。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、断面ＴＥＭ観察時に電子線回折を行うと、ｃ軸配向性
を示すスポット（輝点）が観測される。

断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有し
ていることがわかる。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）
装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ
膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピーク
が現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属され
ることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に
概略垂直な方向を向いていることが確認できる。

一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐ
ｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピーク
は、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ_４の単結晶酸
化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）
として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面
に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを
５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。

以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は
不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平
行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に
配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。

なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を
行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面ま
たは上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の
形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成
面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上
面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部
分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。

なお、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ
法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現
れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向
性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍
にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素
、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリ
コンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸
化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させ
る要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半
径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜
の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不
純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化
物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによっ
てキャリア発生源となることがある。

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性また
は実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体
膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、当
該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノ
ーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度
真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体
膜を用いたトランジスタは、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
。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する
時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高
く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定とな
る場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特
性の変動が小さい。

次に、多結晶酸化物半導体膜について説明する。

多結晶酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像で、結晶粒を確認することができる。多
結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶粒は、例えば、ＴＥＭによる観察像で、２ｎｍ以上３
００ｎｍ以下、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下または５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の粒径であるこ
とが多い。また、多結晶酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像で、結晶粒界を確認でき
る場合がある。

多結晶酸化物半導体膜は、複数の結晶粒を有し、当該複数の結晶粒間において結晶の方
位が異なっている場合がある。また、多結晶酸化物半導体膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて
構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有する多結晶酸化物半導体膜のｏｕ
ｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピーク、２θが３６°近傍
のピーク、またはそのほかのピークが現れる場合がある。

多結晶酸化物半導体膜は、高い結晶性を有するため、高い電子移動度を有する場合があ
る。従って、多結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を有す
る。ただし、多結晶酸化物半導体膜は、結晶粒界に不純物が偏析する場合がある。また、
多結晶酸化物半導体膜の結晶粒界は欠陥準位となる。多結晶酸化物半導体膜は、結晶粒界
がキャリアトラップやキャリア発生源となる場合があるため、多結晶酸化物半導体膜を用
いたトランジスタは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタと比べて、電気特性の変動
が大きく、信頼性の低いトランジスタとなる場合がある。

次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。

微結晶酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像では、明確に結晶部を確認することがで
きない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以
下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎ
ｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓ
ｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、例えば、Ｔ
ＥＭによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。

ｎｃ−ＯＳ膜は、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以
上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、異な
る結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。
従って、ｎｃ−ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない
場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ
装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を
示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、結晶部よりも大きい径（例えば５０
ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハ
ローパターンのような回折像が観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜は、結晶部の大きさと近
いか結晶部より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電
子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、スポットが観測される。また、
ｎｃ−ＯＳ膜のナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高
い領域が観測される場合がある。また、ｎｃ−ＯＳ膜のナノビーム電子線回折を行うと、
リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。

ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そ
のため、ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし
、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−
ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。

従って、ｎｃ−ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて、キャリア密度が高くなる場合が
ある。キャリア密度が高い酸化物半導体膜は、電子移動度が高くなる場合がある。従って
、ｎｃ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を有する場合がある。また
、ｎｃ−ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて、欠陥準位密度が高いため、キャリアトラ
ップが多くなる場合がある。従って、ｎｃ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、ＣＡＡＣ−
ＯＳ膜を用いたトランジスタと比べて、電気特性の変動が大きく、信頼性の低いトランジ
スタとなる。ただし、ｎｃ−ＯＳ膜は、比較的不純物が多く含まれていても形成すること
ができるため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜よりも形成が容易となり、用途によっては好適に用いる
ことができる場合がある。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜を用いたトランジスタを有する半導体
装置は、生産性高く作製することができる場合がある。

次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。

非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸
化物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。

非晶質酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像で、結晶部を確認することができない。

非晶質酸化物半導体膜に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−
ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物
半導体膜に対し、電子線回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化
物半導体膜に対し、ナノビーム電子線回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパタ
ーンが観測される。

非晶質酸化物半導体膜は、水素などの不純物を高い濃度で含む酸化物半導体膜である。
また、非晶質酸化物半導体膜は、欠陥準位密度の高い酸化物半導体膜である。

不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜は、キャリアトラップやキャリ
ア発生源が多い酸化物半導体膜である。

従って、非晶質酸化物半導体膜は、ｎｃ−ＯＳ膜と比べて、さらにキャリア密度が高く
なる場合がある。そのため、非晶質酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、ノーマリー
オンの電気特性になりやすい。従って、ノーマリーオンの電気特性が求められるトランジ
スタに好適に用いることができる場合がある。非晶質酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が
高いため、キャリアトラップが多くなる場合がある。従って、非晶質酸化物半導体膜を用
いたトランジスタは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜やｎｃ−ＯＳ膜を用いたトランジスタと比べて、
電気特性の変動が大きく、信頼性の低いトランジスタとなる。

次に、単結晶酸化物半導体膜について説明する。

単結晶酸化物半導体膜は、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損が少ない
）酸化物半導体膜である。そのため、キャリア密度を低くすることができる。従って、単
結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、ノーマリーオンの電気特性になることが少
ない。また、単結晶酸化物半導体膜は、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、キ
ャリアトラップが少なくなる場合がある。従って、単結晶酸化物半導体膜を用いたトラン
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。

なお、酸化物半導体膜は、欠陥が少ないと密度が高くなる。また、酸化物半導体膜は、
結晶性が高いと密度が高くなる。また、酸化物半導体膜は、水素などの不純物濃度が低い
と密度が高くなる。単結晶酸化物半導体膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜よりも密度が高い。また
、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも密度が高い。また、多結晶酸化物半
導体膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも密度が高い。また、微結晶酸化物半導体膜は、非
晶質酸化物半導体膜よりも密度が高い。

なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。

次いで図７（Ｄ）に示すように、酸化物半導体膜４０５を加工して、島状の酸化物半導
体膜４０６を形成する。

次いで、図８（Ａ）に示すように導電膜４０７を形成する。導電膜４０７は、導電膜４
０１と同様に形成することができる。一例としては、導電膜４０７を３層構造とする。１
層目、３層目をチタン膜で形成し、２層目をアルミニウム膜で形成する。チタン膜、アル
ミニウム膜はスパッタリング法で形成する。

次いで、図８（Ｂ）に示すように、導電膜４０７を加工して、ソース電極４０８、ドレ
イン電極４０９を形成する。

次いで、図８（Ｃ）に示すように、絶縁膜４１０乃至４１２を形成する。

なお、絶縁膜４１０及び絶縁膜４１１の一方又は双方を酸化物膜とした場合、化学量論
的組成よりもよりも多くの酸素を含むことが好ましい。このようにすることで、島状の酸
化物半導体膜４０６からの酸素の脱離を防止するとともに、酸素過剰領域に含まれる該酸
素を酸化物半導体膜に移動させ、酸素欠損を補填することが可能となる。

絶縁膜４１１が化学量論的組成よりも多くの酸素を含む酸化物膜である場合、絶縁膜４
１０は、酸素を透過する酸化物膜であることが好ましい。なお、絶縁膜４１１において、
外部から絶縁膜４１１に入った酸素の一部は膜中にとどまる。また、予め絶縁膜４１１に
含まれている酸素が外部へ拡散する場合もある。そのため、絶縁膜４１１は酸素の拡散係
数が大きい酸化絶縁膜であることが好ましい。

絶縁膜４１２を窒化物絶縁膜とする場合、絶縁膜４１０及び絶縁膜４１１の一方又は双
方が窒素に対するバリア性を有する絶縁膜であることが好ましい。例えば、緻密な酸化物
膜とすることで窒素に対するバリア性を有することができ、具体的には、２５℃において
０．５重量％のフッ酸を用いた場合のエッチング速度が１０ｎｍ／分以下である酸化物膜
とすることが好ましい。

絶縁膜４１０乃至４１２は、ＰＥ−ＣＶＤ法又はスパッタリング法等の各種成膜方法を
用いて形成することができる。また絶縁膜４１０乃至４１２は真空中で連続して形成する
ことが好ましい。このようにすることで、絶縁膜４１０、絶縁膜４１１、及び絶縁膜４１
２のそれぞれの界面に不純物が混入することを抑制することができる。絶縁膜４１０と絶
縁膜４１１に用いる材料が同種の組成である場合、絶縁膜４１０と絶縁膜４１１の界面が
明確に分からない場合がある。

例えば、絶縁膜４１０及び絶縁膜４１１を、ＰＥ−ＣＶＤ法で酸化シリコン膜又は酸化
窒化シリコン膜を形成する場合は、以下の成膜条件で成膜することができる。基板を１８
０℃以上４００℃以下、さらに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に
原料ガスのシリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を導入して処理室内における圧力を
２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは４０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理
室内に設けられた電極に高周波電力を供給する条件である。

例えば、絶縁膜４１２として、水素含有量が少ない窒化シリコン膜をＰＥ−ＣＶＤ装置
で形成する場合、次の条件で成膜することができる。基板を８０℃以上４００℃以下、さ
らに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室
内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とし、好ましくは１００Ｐａ以上２００
Ｐａ以下とし、処理室内に設けられた電極に高周波電力を供給する。

なお、絶縁膜４１１を形成した後に加熱処理を行い、絶縁膜４１０又は絶縁膜４１１に
含まれる過剰酸素を島状の酸化物半導体膜４０６に移動させ、島状の酸化物半導体膜４０
６の酸素欠損を補填することが好ましい。なお、該加熱処理は、島状の酸化物半導体膜４
０６の脱水素化又は脱水化を行う加熱処理として行えばよい。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

＜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として適用可能な液晶表示装置の構成例
について、図面を参照して説明する。

図９（Ａ）は、本実施の形態で例示するパネルモジュール３００の上面概略図である。

パネルモジュール３００は、第１の基板３０１、第２の基板３０２、及びシール材３０
３に囲まれた封止領域内に、複数の画素を備える画素部３１１と第１の駆動回路３１３を
備える。第１の駆動回路３１３は、走査信号線駆動回路として機能する。また、第１の基
板３０１上の封止領域よりも外側の領域に外部接続電極３０５と、第２の駆動回路として
機能するＩＣ３１２を備える。第２の駆動回路は、データ信号線駆動回路、または映像信
号駆動回路として機能する。外部接続電極３０５に電気的に接続されたＦＰＣ３０４から
、画素部３１１や第１の駆動回路３１３、ＩＣ３１２等を駆動するための電源や信号を入
力することができる。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したＦＰＣ３０４及びシール材３０３を含む領域を切断
する切断線Ａ−Ｂと、第１の駆動回路３１３を含む領域を切断する切断線Ｃ−Ｄと、画素
部３１１を含む領域を含む領域を切断する切断線Ｅ−Ｆと、シール材３０３を含む領域を
切断する切断線Ｇ−Ｈのそれぞれに沿って切断した際の、断面概略図である。

第１の基板３０１と第２の基板３０２はその外周に近い領域においてシール材３０３に
よって接着されている。また、第１の基板３０１、第２の基板３０２、及びシール材３０
３に囲まれた領域に、少なくとも画素部３１１が設けられている。

図９（Ｂ）には、第１の駆動回路３１３として、いずれもｎチャネル型のトランジスタ
３３１とトランジスタ３３２を組み合わせた回路を有する例を示している。なお、第１の
駆動回路３１３の構成はこれに限られず、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を組み
合わせた回路を有する構成としてもよい。本構成例では、第１の基板３０１上に第１の駆
動回路３１３が形成されたドライバ一体型のパネルモジュールの構成を示すが、第１の駆
動回路と第２の駆動回路の一方または両方を異なる基板に設ける構成としてもよい。例え
ば、ＣＯＧ方式により駆動回路用ＩＣを実装してもよいし、ＣＯＦ方式により駆動回路用
ＩＣが実装されたフレキシブル基板（ＦＰＣ）を実装してもよい。本構成例では、第２の
駆動回路として機能するＩＣ３１２をＣＯＧ方式により第１の基板３０１上に設ける構成
を示している。

なお、画素部３１１、第１の駆動回路３１３が備えるトランジスタの構造は特に限定さ
れない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタと
してもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造と
してもよい。また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、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、亜鉛のうち少なく
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
、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結
晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、ト
ランジスタ特性の劣化が抑制されるため好ましい。

インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくともひとつを含む酸化物半導体としては、代
表的にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などが挙げられる。シリコンよりもバンドギャッ
プが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いると、オフ時のリーク電流を抑
制できるため好ましい。

パネルモジュール３００には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰ
Ｓ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌ
ｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌ
ｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａ
ｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。

また、ノーマリーブラック型のパネルモジュール、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉ
ｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードを採用した透過型のパネルモジュールとしてもよい。
ここで、垂直配向モードとは、表示部（表示パネル）の液晶分子の配列を制御する方式の
一種であり、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向く
方式である。垂直配向モードとしては、いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌ
ｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔ
ｔｅｒｎｅｄＶｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅ
ｄ Ｓｕｐｅｒ−Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。また、画素（ピクセル）
をいくつかの領域（サブピクセル）に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫され
ているマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計といわれる方法を用いることができ
る。

本実施の形態では、ＶＡモードが適用されたパネルモジュールを示す。

１つの画素には少なくともスイッチング用のトランジスタ３５６を備える。また１つの
画素に図示しない保持容量を有していてもよい。また、トランジスタ３５６のソース電極
またはドレイン電極と電気的に接続する第１の電極３５１が絶縁膜３３９上に設けられて
いる。

画素に設けられる液晶素子３５０は、絶縁膜３３９上に設けられた第１の電極３５１と
、第２の基板３０２上に設けられた第２の電極３５３と、第１の電極３５１と第２の電極
３５３に挟持された液晶３５２を有する。

第１の電極３５１及び第２の電極３５３には、透光性の導電性材料を用いる。透光性を
有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、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などの導電性酸化物、又はグラフェンを用
いることができる。

また、少なくとも画素部３１１と重なる領域において、第２の基板３０２上にカラーフ
ィルタ３４３と、ブラックマトリクス３４２が設けられている。

カラーフィルタ３４３は、光源からの光を調色し、色純度を高める目的で設けられてい
る。例えば、白色のバックライト用いてフルカラーのパネルモジュールとする場合には、
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色のカラーフィルタを用いてもよいし、これに黄色（Ｙ）を加えた
４色とすることもできる。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ（及びＹ）に加えて白色（Ｗ）の画素を用い
、４色（又は５色）としてもよい。

また、隣接するカラーフィルタ３４３の間に、ブラックマトリクス３４２が設けられて
いる。ブラックマトリクス３４２は隣接する画素から回り込む光を遮光し、隣接画素間に
おける混色を抑制する。ブラックマトリクス３４２は異なる発光色の隣接画素間にのみ配
置し、同色画素間には設けない構成としてもよい。ここで、カラーフィルタ３４３の端部
を、ブラックマトリクス３４２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３４２は、光を遮光する材料を用いることができ、金属材
料や顔料を含む樹脂材料などを用いて形成することができる。

また、カラーフィルタ３４３とブラックマトリクス３４２を覆うオーバーコート３５５
が設けられている。オーバーコート３５５を設けることにより、カラーフィルタ３４３や
ブラックマトリクス３４２に含まれる顔料などの不純物が液晶３５２に拡散することを抑
制できる。オーバーコートは透光性の材料を用い、無機絶縁材料や有機絶縁材料を用いる
ことができる。

なお、オーバーコート３５５上に、第２の電極３５３が設けられている。

さらに、オーバーコート３５５のブラックマトリクス３４２と重なる領域に、スペーサ
３５４が設けられている。スペーサ３５４には、樹脂材料を用いると厚く形成できるため
好ましい。例えばポジ型またはネガ型の感光性樹脂を用いて形成することができる。また
、スペーサ３５４として遮光性の材料を用いると、隣接する画素から回り込む光を遮光し
、隣接画素間における混色を抑制することができる。なお、本構成例ではスペーサ３５４
を第２の基板３０２側に設ける構成としたが、第１の基板３０１側に設ける構成としても
よい。また、スペーサ３５４として、球状の酸化シリコンなどの粒を用い、液晶３５２が
設けられる領域に散布された構成としてもよい。

第１の電極３５１と第２の電極３５３の間に電圧を印加することにより、電極面に対し
て垂直方向に電界が生じ、該電界によって液晶３５２の配向が制御され、パネルモジュー
ル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
像を表示することができる。

液晶３５２と接する面には、液晶３５２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。

図９に示す表示装置では、液晶素子３５０と重なる領域にカラーフィルタが設けられて
いるため、色純度が高められたフルカラーの画像表示を実現できる。また、バックライト
として異なる発光色の複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ
Ｄｉｏｄｅ）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無く、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設ける
必要がないため、画素の開口率を向上させることや、単位面積あたりの画素数を増加でき
るなどの利点がある。

液晶３５２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。また、上記の液晶にモノマー
、重合開始剤を添加して注入または滴下封止後にモノマーを重合させて高分子安定化する
液晶材料でもよい。

なお、図９に示す表示装置ではＶＡモードが適用された液晶素子３５０について説明す
るが、液晶素子の構成はこれに限られず、異なるモードが適用された液晶素子３５０を用
いることができる。

第１の基板３０１上には、第１の基板３０１の上面に接して絶縁膜３３７と、トランジ
スタのゲート絶縁膜として機能する絶縁膜３３８と、トランジスタを覆う絶縁膜３３９が
設けられている。

絶縁膜３３７は、第１の基板３０１に含まれる不純物の拡散を抑制する目的で設けられ
る。また、トランジスタの半導体膜に接する絶縁膜３３８及び絶縁膜３３９は、トランジ
スタの劣化を助長する不純物の拡散を抑制する材料を用いることが好ましい。これら絶縁
膜には、例えば、シリコンなどの半導体や、アルミニウムなどの金属の、酸化物または窒
化物、または酸窒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の積層膜、ま
たは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、絶縁膜３３７や絶縁膜
３３９は不要であれば設けなくてもよい。

絶縁膜３３９と第１の電極３５１の間に、下層に設けられるトランジスタや配線などに
よる段差を被覆する平坦化膜としての絶縁膜を設けてもよい。このような絶縁膜としては
ポリイミドやアクリルなどの樹脂材料を用いることが好ましい。また、平坦性を高められ
る場合には、無機絶縁材料を用いてもよい。

図９（Ｂ）で例示した構成では、第１の基板３０１上にトランジスタと、液晶素子３５
０の第１の電極３５１を形成するために必要なフォトマスクの数を低減できる。より具体
的には、ゲート電極の加工工程と、半導体膜の加工工程と、ソース電極及びドレイン電極
の加工工程と、絶縁膜３３９の開口工程と、及び第１の電極３５１の加工工程のそれぞれ
に用いる、５種類のフォトマスクを用いればよい。

第１の基板３０１に設けられる配線３０６は、シール材３０３によって封止された領域
から外側に延在して設けられ、第１の駆動回路３１３と電気的に接続している。また、配
線３０６の端部の一部が外部接続電極３０５を成している。本構成例では、外部接続電極
３０５はトランジスタのソース電極又はドレイン電極と同一の導電膜と、トランジスタの
ゲート電極と同一の導電膜を積層して形成されている。このように、複数の導電膜を積層
して外部接続電極３０５を構成することにより、ＦＰＣ３０４など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、図示しないが、ＩＣ３１２と画素部３１１とを電気的に接続する配線や外部接続
電極も、配線３０６や外部接続電極３０５と同様の構成とすればよい。

また、外部接続電極３０５に接して接続層３０８が設けられ、接続層３０８としてＦＰ
Ｃ３０４と外部接続電極３０５とが電気的に接続している。接続層３０８としては、様々
な異方性導電フィルムや、異方性導電ペーストなどを用いることができる。

配線３０６や、外部接続電極３０５の端部は、その表面が露出しないように絶縁膜で覆
われていると、表面の酸化や意図しないショートなどの不具合を抑制できるため好ましい
。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

＜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として適用可能な発光装置の構成例につ
いて、図面を参照して説明する。

なお、発光装置としては、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型
の発光装置のいずれでもよいが、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置
について図１０を用いて説明する。

なお、図１０（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の鎖
線Ａ−Ａ’における断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装
置は、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）
５０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）５０４ａ、５０４ｂと、を有する。画素部５
０２、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂは、シール材５０５によっ
て、素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている。

また、素子基板５０１上には、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂ
に外部からの信号（例えば、映像信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号
等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線５０７が設けられる。
ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０８を設け
る例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリ
ント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、
発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むも
のとする。

次に、断面構造について図１０（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５０１上には駆動回
路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部５０
３と、画素部５０２が示されている。

駆動回路部５０３はｎチャネル型ＴＦＴ５０９とｐチャネル型ＴＦＴ５１０とを組み合
わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、
種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実
施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要
はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と電流
制御用ＴＦＴ５１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第１の
電極（陽極）５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極（陽極）５
１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル
樹脂を用いることにより形成する。

また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端
部また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
物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物５１４の上端部
に曲率半径（０．２μｍ以上３μｍ以下）を有する曲面を持たせることが好ましい。また
、絶縁物５１４として、感光性であり、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂
のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン
、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。

第１の電極（陽極）５１３上には、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６が積層
され、発光素子５１７が形成されている。なお、ＥＬ層５１５は、少なくとも実施の形態
１で説明した発光層を有している。また、ＥＬ層５１５には、発光層の他に正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。

また、第１の電極（陽極）５１３、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６に用い
る材料としては、実施の形態２に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示し
ないが、第２の電極（陰極）５１６は、外部入力端子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続
されている。

また、図１０（Ｂ）に示す断面図では発光素子５１７を１つのみ図示しているが、画素
部５０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部
５０２には、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発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み
合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。

さらに、シール材５０５で封止基板５０６を素子基板５０１と貼り合わせることにより
、素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５１８に発光
素子５１７が備えられた構造になっている。なお、空間５１８には、不活性気体（窒素や
アルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填される構成も含むものとする
。

なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。ま
た、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また
、封止基板５０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ
Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエ
ステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材とし
てガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板５０１及び封止基板５０
６はガラス基板であることが好ましい。

以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

＜実施の形態７＞
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置として適用可能な、メモリ性を有する表
示素子を用いた表示装置（電子ペーパー）の構成例について、図面を参照して説明する。

まず、当該表示装置の画素１００の回路構成の例について、図１１（Ａ）を参照して説
明する。画素１００は、トランジスタ１０１と、表示素子１０２と、容量素子１０３とを
有する。表示素子１０２は、コモン電極１２１と画素電極１２２（電極ともいう）とに挟
持されている。トランジスタ１０１の第１の端子（ソース電極とドレイン電極との一方）
は、ソース信号線１１２と電気的に接続される。トランジスタ１０１の第２の端子（ソー
ス電極とドレイン電極との他方）は、画素電極１２２と電気的に接続される。トランジス
タ１０１のゲートは、ゲート信号線１１１と電気的に接続される。容量素子１０３の第１
の電極は、容量線１１３と電気的に接続される。容量素子１０３の第２の電極は、画素電
極１２２と電気的に接続される。

容量線１１３は、画素１００の容量素子１０３の第１の電極と電気的に接続されている
。容量線１１３には所定の電圧が供給されており、容量線１１３のことを電源線ともいう
。特に、容量線１１３には、コモン電極１２１に供給される電圧と同じ電圧、又はコモン
電極１２１に供給される電圧と同じ値の電圧を供給することが好適である。こうして、表
示装置に供給する電源電圧の種類を少なくすることができる。

コモン電極１２１は、電極、対向電極、共通電極又は陰極ともいう。コモン電極１２１
には所定の電圧（コモン電圧ともいう）が供給される。ただし、コモン電極１２１に供給
される電圧を変動させてもよい。こうすれば、映像信号の振幅電圧を小さくすることがで
きるので、消費電力の削減を図ることができる。また、メモリ性を有する表示素子は一般
的なＴＮ液晶などと比較して駆動電圧が大きいため、トランジスタに印加される電圧が大
きくなる。そのため、トランジスタに劣化が生じてしまうことがある。しかし、前述した
ように、コモン電極１２１に供給する電圧を変動させ、映像信号の振幅電圧を小さくする
ことにより、トランジスタに印加される電圧を小さくすることができる。その結果、トラ
ンジスタの劣化を抑制することができる。

なお、コモン電極１２１に供給される電圧を変動させる場合は、容量線１１３に供給さ
れる電圧も同時に変動させてもよい。つまり、コモン電極１２１と容量線１１３とを同じ
又はおおむね同じ電位としてもよい。こうすれば、コモン電極１２１に供給される電圧が
変動しても、表示素子１０２に印加される電圧を保つことができる。その結果、表示素子
１０２の階調を維持することができ、表示品位の低下を防止することができる。

トランジスタ１０１は、ソース信号線１１２と画素電極１２２との導通状態を制御する
機能を有するスイッチであり、選択用トランジスタともいう。トランジスタ１０１として
は、Ｎチャネル型トランジスタを用いてもよいし、Ｐチャネル型トランジスタを用いても
よい。トランジスタ１０１としてＮチャネル型トランジスタが用いられる場合、ゲート信
号がハイレベルになることにより、トランジスタ１０１がオンになり、画素１００が選択
される。また、ゲート信号がロウレベルになることにより、トランジスタ１０１がオフに
なり、画素１００は非選択になる。一方、トランジスタ１０１としてＰチャネル型トラン
ジスタが用いられる場合、ゲート信号がロウレベルになることにより、トランジスタ１０
１がオンになり、画素１００が選択される。また、ゲート信号がハイレベルになることに
より、トランジスタ１０１がオフになり、画素１００は非選択になる。

なお、トランジスタ１０１としてＮチャネル型トランジスタを用いる場合、トランジス
タ１０１としては、非晶質シリコン、微結晶シリコン若しくは酸化物半導体を有するトラ
ンジスタ、又は有機トランジスタなどを用いることができる。特に、トランジスタ１０１
として、酸化物半導体を有するトランジスタを用いることによって、トランジスタ１０１
のオフ電流を小さくすることができる。その結果、容量素子１０３を省略又は縮小するこ
とができる。また、トランジスタ１０１の耐圧の向上を図ることができる。電気泳動素子
等のメモリ性を有する表示素子は駆動電圧が大きいため、トランジスタ１０１の耐圧を大
きくすることは好適である。

なお、トランジスタ１０１として、非晶質シリコン、微結晶シリコン又は酸化物半導体
を有するトランジスタを用いる場合、多結晶シリコンを有するトランジスタを用いた場合
と比較して、製造工程の削減を図ることができる。したがって、製造コストの削減、歩留
まりの向上及び／又は信頼性の向上を図ることができる。

容量素子１０３は、画素電極１２２の電位を一定に保つ機能を有する容量素子であり、
保持容量ともいう。具体的には、容量素子１０３は、容量線１１３と画素電極１２２との
電位差、又はこの電位差に応じた電荷を保存する。こうして、画素電極１２２の電位を一
定に保つことができ、表示品位の向上を図ることができる。あるいは、画像を保持するこ
とが可能な時間を長くすることができる。

なお、容量素子１０３の第１の電極を別の行（例えば１つ前の行）のゲート信号線１１
１と接続してもよい。こうすれば、容量線１１３を省略することができ、開口率の向上を
図ることができる。

表示素子１０２は、メモリ性を有する表示素子である。表示素子１０２又は表示素子１
０２の駆動方式としては、マイクロカプセル型電気泳動方式、マイクロカップ型電気泳動
方式、水平移動型電気泳動方式、垂直移動型電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移
動方式、電子粉流体方式、コレステリック液晶素子、カイラルネマチック液晶、反強誘電
性液晶、高分子分散型液晶、帯電トナー、エレクトロウェッティング方式、エレクトロク
ロミズム方式、エレクトロデポジション方式などがある。

次に、表示素子１０２としてマイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示素子を用い
た場合の画素１００の断面構造の例について、図１１（Ｂ）を参照して説明する。表示素
子１０２は、コモン電極１２１と画素電極１２２との間に、複数のマイクロカプセル１２
３が配置された構成である。マイクロカプセル１２３は、樹脂１２４により固定される。
樹脂１２４は、バインダとしての機能を有し、透光性を有する。ただし、コモン電極１２
１と画素電極１２２とマイクロカプセル１２３とによって形成される空間には、空気又は
不活性ガスなどの気体を充填してもよい。この場合、コモン電極１２１と画素電極１２２
の一方又は双方に、粘着剤又は接着剤等含む層を形成して、マイクロカプセル１２３を固
定するとよい。

マイクロカプセル１２３は、膜１２５と、正と負の一方に帯電した白色粒子１２６と、
正と負の他方に帯電した黒色粒子１２７と、透光性を有する分散液１２８と、を有する。
白色粒子１２６と黒色粒子１２７と分散液１２８とは、膜１２５の中に封入される。

なお、膜１２５に封入される粒子を、青、緑又は赤などに着色してもよい。あるいは、
分散液１２８を、青、緑又は赤などに着色してもよい。あるいは、膜１２５に封入される
粒子と、分散液１２８との双方を、青、緑又は赤などに着色してもよい。こうすれば、カ
ラー表示を行うことができる。

なお、膜１２５の中には、３種類以上の粒子を封入してもよい。これらの粒子は、互い
に異なる電荷密度であるとよい。

上記のような表示素子１０２では、コモン電極１２１と画素電極１２２との間に電位差
を生じさせることにより、白色粒子１２６及び黒色粒子１２７が移動する。この粒子の移
動を利用して、表示素子１０２の階調を制御する。例えば、コモン電極１２１の方から見
た場合、コモン電極１２１の付近に白色粒子１２６が移動すると、表示素子１０２の階調
は高く（例えば白）なる。逆に、コモン電極１２１の付近に黒色粒子１２７が移動すると
、表示素子１０２の階調は低く（例えば黒）なる。

一方で、コモン電極１２１と画素電極１２２とを同じ電位、又はコモン電極１２１と画
素電極１２２との電位差を表示素子１０２の閾値電圧以下とすることにより、白色粒子１
２６と黒色粒子１２７との移動は止まる。これを利用して、表示素子１０２の階調を維持
することができる。例えば、コモン電極１２１の方から見た場合、コモン電極１２１の付
近に白色粒子１２６が集まっている状態のときに、白色粒子１２６と黒色粒子１２７との
移動を止めることにより、表示素子１０２を高い階調に維持することができる。逆に、コ
モン電極１２１の付近に黒色粒子１２７が集まっている状態のときに、白色粒子１２６と
黒色粒子１２７との移動を止めることにより、表示素子１０２を低い階調に維持すること
ができる。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

＜実施の形態８＞
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を用いることのできる表示モジュールに
ついて、図１２を用いて説明を行う。

図１２に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２と
の間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続され
た表示パネル８００６、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基
板８０１０、バッテリー８０１１を有する。

上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル
８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

タッチパネル８００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル
８００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル８００６の対向基板（封止基
板）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル８
００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。

バックライトユニット８００７は、光源８００８を有する。光源８００８は、バックラ
イトユニット８００７の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。

フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリー８０１１による電源であってもよい。バッテリー８０１
１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。

また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追
加して設けてもよい。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

＜実施の形態９＞
本実施の形態においては、電子機器の例について説明する。

図１３（Ａ）乃至図１３（Ｈ）、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｄ）は、電子機器を示す図
である。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥ
Ｄランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続
端子５００６、センサ５００７（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５００８、等を有することができる。

図１３（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９
、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図１３（Ｂ）は記録媒体を備えた携
帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表
示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１３（Ｃ）はゴー
グル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２
、イヤホン５０１３、等を有することができる。図１３（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上
述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図１３（Ｅ）は
テレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、シ
ャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図１３（Ｆ）は携
帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１
、等を有することができる。図１３（Ｇ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、
チューナ、画像処理部、等を有することができる。図１３（Ｈ）は持ち運び型テレビ受像
器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有すること
ができる。図１４（Ａ）はディスプレイであり、上述したものの他に、支持台５０１８、
等を有することができる。図１４（Ｂ）はカメラであり、上述したものの他に、外部接続
ポート５０１９、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる
。図１４（Ｃ）はコンピュータであり、上述したものの他に、ポインティングデバイス５
０２０、外部接続ポート５０１９、リーダ／ライタ５０２１、等を有することができる。
図１４（Ｄ）は携帯電話機であり、上述したものの他に、送信部、受信部、携帯電話・移
動端末向けの１セグメント部分受信サービス用チューナ、等を有することができる。

図１３（Ａ）乃至図１３（Ｈ）、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｄ）に示す電子機器は、様
々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など
）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示す
る機能、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、無線通信機能
、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能
を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、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、等を有することができる。さらに、複数
の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の
一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮し
た画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに
、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮
影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラ
に内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができ
る。なお、図１３（Ａ）乃至図１３（Ｈ）、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｄ）に示す電子機
器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。

本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有す
ることを特徴とする。

次に、表示装置の応用例を説明する。

図１４（Ｅ）に、表示装置を、建造物と一体にして設けた例について示す。図１４（Ｅ
）は、筐体５０２２、表示部５０２３、操作部であるリモコン装置５０２４、スピーカ５
０２５等を含む。表示装置は、壁かけ型として建物と一体となっており、設置するスペー
スを広く必要とすることなく設置可能である。

図１４（Ｆ）に、建造物内に表示装置を、建造物と一体にして設けた別の例について示
す。表示モジュール５０２６は、ユニットバス５０２７と一体に取り付けられており、入
浴者は表示モジュール５０２６の視聴が可能になる。

なお、本実施の形態において、建造物として壁、ユニットバスを例としたが、本実施の
形態はこれに限定されず、様々な建造物に表示装置を設置することができる。

次に、表示装置を、移動体と一体にして設けた例について示す。

図１４（Ｇ）は、表示装置を、自動車に設けた例について示した図である。表示モジュ
ール５０２８は、自動車の車体５０２９に取り付けられており、車体の動作又は車体内外
から入力される情報をオンデマンドに表示することができる。なお、ナビゲーション機能
を有していてもよい。

図１４（Ｈ）は、表示装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示した図で
ある。図１４（Ｈ）は、旅客用飛行機の座席上部の天井５０３０に表示モジュール５０３
１を設けたときの、使用時の形状について示した図である。表示モジュール５０３１は、
天井５０３０とヒンジ部５０３２を介して一体に取り付けられており、ヒンジ部５０３２
の伸縮により乗客は表示モジュール５０３１の視聴が可能になる。表示モジュール５０３
１は乗客が操作することで情報を表示する機能を有する。

なお、本実施の形態において、移動体としては自動車車体、飛行機機体について例示し
たがこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車（自動車、バス等を含む）、電車（モノ
レール、鉄道等を含む）、船舶等、様々なものに設置することができる。

本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

上述した発明の実施例について、図５を参照して以下に説明する。図５は、図１に示す
表示装置の一部において動画表示を行い、且つ残部において静止画表示を行う場合の模式
図である。そして、図５に示す１５ｂは、動画表示に利用される画素を含む行を含む領域
を指し、図５に示す１５ａ、１５ｃは、動画表示に利用される画素を含まない領域を指す
。

本実施例では、領域１５ａ、１５ｃにおいて上述した発明を実施することが可能である
。これにより、表示装置の消費電力を低減することが可能である。なお、領域１５ｂでは
、１行毎に順次選択していくようにして動作させる。つまり、動画表示を行う領域を含ん
でいる行においては、特定の周期で映像信号を入力して、画像を書き換える。そのため、
各フレーム期間（またはサブフレーム期間）において、各画素の映像信号の保持期間は同
一になる。さらに、当該表示装置として、上記の特許文献１（特開２０１１−１４１５２
３号公報）で開示される表示装置と同様の表示装置（各画素に酸化物半導体を含むトラン
ジスタが設けられる表示装置）を適用することで、領域１５ａ、１５ｂの書き換え頻度（
フレームレート）を低減することが可能である。これにより、当該表示装置の消費電力を
さらに低減することが可能である。

１０ 回路
１１ 回路
１１＿１乃至１１＿ｘ シフトレジスタ
１２ 回路
１３ 配線
１４ 配線
１５ 画素部
１５ａ乃至１５ｃ 領域
１６ 画素

Claims (1)

1. ｍ行ｎ列（ｍ、ｎは２以上の自然数）に配設されているｍ×ｎ個の画素と、
   １列目に配設されているｍ個の前記画素に電気的に接続されている第１の信号線、乃至、ｎ列目に配設されているｍ個の前記画素に電気的に接続されている第ｎの信号線と、を有し、
   ｍ行ｎ列の前記画素には、行毎に供給順序に従って前記第１の信号線乃至前記第ｎの信号線のいずれか一を介して映像信号が供給され、
   前記供給順序は、前記第１の信号線にｍ個の映像信号が順番に供給されることに伴う電位変動の絶対値の積算値、乃至、前記第ｎの配線にｍ個の映像信号が順番に供給されることに伴う電位変動の絶対値の積算値の合計が最も小さくなるように決定され、
   前記画素にトランジスタが設けられ、
   前記トランジスタは、ゲート電極と、酸化物半導体膜と、前記ゲート電極と前記酸化物半導体膜との間のゲート絶縁膜と、を有し、
   前記ゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜を有し、
   前記酸化シリコン膜は、電子スピン共鳴によってｇ値が２．００１の信号に由来するスピンのスピン密度が３×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下であり、
   前記酸化物半導体は、ｃ軸配向性を有する結晶を有する第１の酸化物半導体膜と、ナノ結晶を有する第２の酸化物半導体膜の積層膜であることを特徴とする表示装置。

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