JP2020073978A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目にやさしい表示機能を備えた半導体装置を提供する。【解決手段】表示部に文字を表示しているときに、表示部の画面のスクロール速度に応じて、文字の階調と文字の背景の階調との差を小さくするように文字を表示する。つまり、高速でスクロールしている間、文字の階調を背景の階調に近づけることで、文字の視認性を低下させる。その結果、高速でスクロールする際に、目で文字を追うことをやめさせることができるため、目の筋肉を不必要な運動が少なくなり、また視神経への刺激が低減されるので、目の疲れを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、物、方法、製造方法、プロセス、マシーン、マニュファクチャー、または、
組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明は、半導体装置、その
駆動方法、その製造方法、または半導体装置を動作させるプログラム等に関する。

なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタ、ダイオード等）
を含む回路、及び同回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能し
うる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、表示装置、発光装置
、照明装置及び電子機器等は全て半導体装置である。

情報技術（ＩＴ）の発展により、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン
等のＩＴ機器は、職場はもちろんのこと、家庭でも日常的に使用する機器となっている。
その一方で、これら機器を連続して使用することによる目の健康問題が顕在化しており、
眼精疲労を改善するための装置が提案されている（特許文献１）。

パーソナルコンピュータ等の使用により目が疲れる要因は、画面からの強い光、スクロ
ールにより文字が高速に移動すること等がある。携帯電話等の携帯電子機器において、文
字スクロール時の応答速度を向上させてチラつきを低減することが提案されている（特許
文献２）。

特開２００３−０４７６３６号公報 特開２００９−００９５５３号公報

本発明の一態様の課題の１つは、目の疲れを与えにくい表示を行う機能を備えた半導体
装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、目にやさしい表示を行う機能
を備えた半導体装置を提供する。

または、本発明の一態様の課題の１つは、消費電力の少ない半導体装置を提供する。ま
たは、本発明の一態様の課題の１つは、開口率の高い画素を有する半導体装置を提供する
。または、本発明の一態様の課題の１つは、指等で画面を押したときに表示機能に影響の
少ない半導体装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、画面のちらつき
の影響の少ない半導体装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、解像度
の高い表示が可能な半導体装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、駆
動電圧の低い半導体装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、オフ電流
の少ない半導体装置を提供する。または、本発明の一態様の課題の１つは、曲げることが
可能な半導体装置を提供する。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。また、上記以外の課題
も、明細書、図面、請求項等の記載から自ずと明らかとなるため、明細書、図面、請求項
等の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一形態は、表示手段を有し、表示手段に文字を表示しているときに、表示手段
の画面のスクロール速度に応じて、文字の階調と文字の背景の階調との差を小さくして文
字を表示する処理を行う半導体装置である。

本発明の一形態は、表示手段の画面に文字を表示するかを判断する第１のステップと、
表示手段の画面のスクロール速度を決定する第２のステップと、スクロール速度に応じて
、表示手段に表示される文字の階調と文字の背景の階調との差を小さくする第３のステッ
プとを有する、表示手段を制御するプログラムである。

本発明の一態様により、目の疲れを与えにくい目にやさしい表示を行う機能を備えた半
導体装置を提供できる。

文字表示の処理の一例を示すフローチャート。 文字表示の処理の一例を示すフローチャート。 情報処理端末の構成の一例を示すブロック図。 Ａ：表示部の構成の一例を示すブロック図。Ｂ：表示モジュールの構成例を示す平面図。Ｃ、Ｄ：画素の構成の一例を示す回路図。 Ａ：画素の構成の一例を示す平面図。Ｂ：表示モジュールの構成例を示す断面図。 表示モジュールの構成の一例を示す断面図。 バックライトの発光スペクトル。 Ａ、Ｂ：画面の書き換え方法の一例を示す模式図。 画面の書き換え方法の一例を示すタイミングチャート。 画面の切り換え方法の一例を示す模式図。 Ａ：トランジスタの構成の一例を示す平面図。Ｂ：同断面図。 Ａ−Ｄ：トランジスタの作製方法の一例を示す断面図。 Ａ、Ｂ：トランジスタの構成の一例を示す断面図。 Ａ−Ｃ：トランジスタの構成の一例を示す断面図。 Ａ：タッチパネルの構成の一例を示す斜視図。Ｂ：図１５Ａの分解斜視図。 図１５Ａの断面図。 Ａ、Ｂ：タッチセンサの構成の一例を示す回路図。 タッチパネルの動作の一例を示すタイミングチャート。 Ａ、Ｂ：タッチパネルの動作の一例を示す回路図。 タッチパネルの画素の構成の一例を示す断面図。Ａ：ＦＦＳモード。Ｂ：ＩＰＳモード。Ｃ：ＶＡモード。 Ａ−Ｆ：半導体装置の構成の一例を示す外観図。

以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態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、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態を
様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以
下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

また、発明の実施の形態の説明に用いられる図面において、同一部分または同様な機能
を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）

紙で活字を読むのと、パーソナルコンピュータ等の画面で文字を読むのでは、目の使い
方がまったく異なるために目が疲れやすい。表示装置ではスクロールによって画面を移動
させる必要がある。そのため、文字の移動が激しいのにも関わらず、使用者は高速に移動
する文字を判読しようとして、無意識に画面を凝視してしまう。そのため、目が疲れてし
まう。

そこで、本実施の形態では、目の負担を軽減した文字表示が可能な表示部を備えた半導
体装置について説明する。

なお、目の疲労を定量的に測定する方法が検討されている。例えば、神経系の疲労の評
価指標としては、臨界融合周波数（ＣＦＦ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｉｃｋｅｒ（Ｆｕｓ
ｉｏｎ） Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等が知られている。また、筋肉系の疲労の評価指標とし
ては、調節時間や調節近点距離等が知られている。

その他、目の疲労を評価する方法として、脳波測定、サーモグラフィ法、瞬きの回数の
測定、涙液量の評価、瞳孔の収縮反応速度の評価や、自覚症状を調査するためのアンケー
ト等がある。

よって、目にやさしい表示という性能評価は上記のような様々な方法により評価するこ
とができる。

本実施の形態では、半導体装置の一例として、表示装置及び表示手段を備えた情報処理
システムについて説明する。以下、図１−図６を用いて、本実施の形態を説明する。

＜１．１．情報処理システム＞
図３は、本実施の形態の表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すよ
うに、情報処理システム１００は、演算部１１０、表示手段１２０、入力手段１３０、及
び記憶装置１４０を備える。

演算部１１０は、演算装置１０１、記憶装置１０２、入出力インターフェース１０３（
以下、『Ｉ／Ｏ１０３』と呼ぶ。）、及び伝送路１０４を有する。演算部１１０は、命令
を実行して、情報処理システム１００全体の制御を行う機能を有する。

伝送路１０４は、演算装置１０１、記憶装置１０２及びＩ／Ｏ１０３を互いに接続して
いる。演算部１１０は、Ｉ／Ｏ１０３を介して表示手段１２０、入力手段１３０及び記憶
装置１４０と情報の伝達を行うことができる。例えば、入力手段１３０からの入力信号は
、Ｉ／Ｏ１０３に入力され、伝送路１０４を経て演算装置１０１に伝送される。

記憶装置１０２は、演算装置１０１の処理に必要なデータや、Ｉ／Ｏ１０３を経て入力
されたデータを格納する。

演算装置１０１は、プログラムを実行して、情報処理システム１００を動作させる。例
えば、演算装置１０１において、入力手段１３０からの入力信号を解析する、記憶装置１
４０に情報を読み出す、記憶装置１４０に情報を書き込む、表示手段１２０に出力する信
号を生成する、等の処理が行われる。

表示手段１２０は少なくとも画像を表示する表示部を有し、演算部１１０から入力され
た各種信号に応じて、表示部に表示が行われる。この表示部の画面は、複数の画素を有す
る画素部を構成する。表示部の画素密度は１５０ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ
）以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上であることが好ましい。

入力手段１３０は、演算部１１０にデータを入力する機能を有する。入力手段１３０と
しては、様々なヒューマンインターフェースを用いることができ、１つ又は複数の入力装
置を備えている。例えば、入力手段１３０としてキーボード、マウス、ポインティングデ
バイス、タッチパネル、ジェスチャや視点移動等を検出するセンサ、及びマイク等を用い
ることができる。

記憶装置１４０には、プログラムや画像信号等各種のデータが格納される。記憶装置１
０２よりも記憶容量の大きな記憶装置を適用することが好ましい。記憶装置１４０は、必
要に応じて設ければよい。

なお、情報処理システム１００は、演算部１１０と表示手段１２０、入力手段１３０、
及び記憶装置１４０が、携帯電話のように一体的である半導体装置に限定されるものでは
ない。例えば、表示手段１２０には、モニタのような表示装置を用いることができる。例
えば、記憶装置１４０には、外付けのハードディスクや、ＵＳＢメモリ等を用いることが
できる。また、演算部１１０と、表示手段１２０、入力手段１３０及び記憶装置１４０と
の接続は、有線でも無線でもいずれでもよい。

＜１．２．１．文字の表示方法１＞
次に、文字表示を行うための演算部１１０の処理を説明する。

図１は、文字を表示のために演算部１１０が実行する処理の一例を示すフローチャート
である。図１の処理により、スクロール速度に応じて、文字の階調と背景の階調の差を小
さくして、文字の視認性を鈍くすることができる。その結果、高速でスクロールする際に
、目で文字を追うことをやめさせることできるため、不必要な目の筋肉の運動がなくなり
、また視神経への刺激が低減されるため、目の疲れを抑制することができる。以下、図１
のフローチャートを説明する。

まず、ステップ２０１において、演算部１１０では、表示手段１２０に文字を表示する
かを判断する。

文字を表示する場合は、ステップ２０２で、演算部１１０は、表示手段１２０の画面を
スクロールさせるスクロール命令の有無を判断する。スクロールの有無は、例えば、マウ
スやキーボード等の操作や、演算部１１０で実行しているプログラムにより判断される。

スクロール命令がある場合は、ステップ２０３−２０８を実行し、スクロール速度に応
じて、文字の階調と背景の階調の差を変化させる。

まず、演算部１１０は、スクロール命令従って、画像をスクロールする（ステップ２０
３）。次に、画像データを解析して、文字（フォント）の階調及びその背景の階調を取得
する（ステップ２０４）。ステップ２０４で取得された値を初期値として、文字の階調が
変更される。

ステップ２０５において、演算部１１０は、画面のスクロール速度を決定する。スクロ
ール速度は、マウス等の入力手段１３０からの信号や、実行中のアプリケーションの命令
等から決定される。

ステップ２０６において、演算部１１０は、ステップ２０５で決定した速度に応じて、
文字の階調を決定する。スクロールが高速の場合は、文字の視認性を下げるように、文字
の階調を背景の階調に近くなるような値に設定する。またスクロールが低速の場合は、文
字の階調を変えない、またはステップ２０４で取得した初期の階調に近づけるような値に
する。

ステップ２０７において、決定した階調で文字が表示されるように画像データを生成す
る。そして、生成した画像データと共に、制御信号を表示手段１２０に出力して画面を書
き換える。表示手段１２０は、演算部１１０の制御に従い、画像データを表示する。

そして、ステップ２０８において、演算部１１０では、スクロールが終了したか否かを
判断する。これは、ステップ２０２と同様に、入力手段１３０からの入力信号や実行中の
アプリケーションの命令により判断する。スクロールが終了していない場合は、ステップ
２０３−ステップ２０８が再度実行される。すなわち、画面をスクロールしている間は、
スクロール速度に応じて文字の階調を変化させることができる。そのため、ステップ２０
３−ステップ２０８を繰り返すことで、スクロール速度が速くなるほど、文字の階調を段
階的に背景の階調に近づけることができる。また、スクロール速度が遅くなるに従い、文
字の階調を元の初期値に段階的に戻すことができる。

例えば、文字の階調を変化させる方法として、設定したしきい値よりも速くスクロール
している間は、文字の階調を背景の階調との差が段階的に小さくなるように変化させ、最
終的には、文字の階調が背景の階調と等しくなるようにする。また、スクロールを減速さ
せる命令を実行する場合や、設定したしきい値よりも速度が下がった場合は、文字の階調
を初期値に段階的に戻すように変化させ、最終的には、文字の階調を初期値と等しくする
。

なお、スクロール速度に対する文字の階調、又は文字の諧調と背景の諧調の差は、使用
者が任意に設定できるようにしてもよい。

このような制御により、目の負担なく文字を読むことができる速度でスクロールしてい
る間は、文字の階調は変更されないため、使用者は作業を継続することができる。他方、
目で文字を追える速度を超えた速度でスクロールしている間は、文字の階調を背景の階調
に段階的に近づけることで、文字を背景に溶け込ませることができる。このように、使用
者に違和感を与えずに文字の視認性を下げることで、画面のスクロールに合わせて眼球を
動かすことがなくなる。

また、ステップ２０８でスクロールが終了したと判断した場合は、ステップ２０９−ス
テップ２１１を実行し、表示手段１２０に初期値の階調で文字を表示させる。ステップ２
０９では、文字の階調を初期値に変更する。ステップ２１０において、ステップ２０９で
設定した階調で文字が表示されるように画像データを生成する。ステップ２１１で、画像
データと共に制御信号を表示手段１２０に出力し、表示手段１２０の画面を書き換える。

なお、ステップ２０９実行時点の文字の階調が初期値と大きく異なる場合は、ステップ
２１０、２１１を繰り返し実行して、文字の階調が段階的に初期値に戻るようにするのが
好ましい。このようにすることで、画面の書き換え時のコントラストの変化が押さえられ
るため、目の負担が軽減される。
＜１．２．２．文字の表示方法２＞
文字表示を行うための演算部１１０の他の処理方法を説明する。

図２は、文字表示のために演算部１１０が実行する処理の一例を示すフローチャートで
ある。図２の処理は、スクロール速度に応じて、文字のサイズを小さくすることで、文字
の視認性を低下させる処理である。つまり、高速でスクロールする際に文字を見えにくく
して、目で文字を追うことをやめさせる。そのため、目の筋肉の緊張や、視神経への刺激
が低減されるため、目の疲れを抑制することができる。以下、図２のフローチャートを説
明する。また、図１と同様の処理は説明を省略する。

まず、ステップ２３１及びステップ２３２を、ステップ２０１及びステップ２０２と同
様に実行する。そして、スクロール命令があると判断されると、ステップ２３３でスクロ
ールを実行し、ステップ２３４において、文字（フォント）のサイズを取得する。取得し
た値を初期値として、以降のステップにおいて、文字のサイズが変更される。ステップ２
３５では、ステップ２０５と同様に、演算部１１０はスクロール速度を決定する。

ステップ２３６では、演算部１１０は、ステップ２３５で決定した速度に応じて、文字
のサイズを決定する。スクロールが高速の場合は、文字の視認性を下げるように、文字の
サイズを小さくする。またスクロールが低速の場合は、文字のサイズを変えない、または
ステップ２３４で取得した初期値に近づけるような値にする。

ステップ２３７において、演算部１１０は、決定したサイズで文字が表示されるように
画像データを生成する。また、画面を書き換えるための制御信号と共に画像データを表示
手段１２０に出力する。表示手段１２０は、演算部１１０の制御に従い、画像データを表
示して、画面を書き換える。

ステップ２３８は、ステップ２０８と同様の処理であり、演算部１１０では、スクロー
ルが終了したか否かを判断する。スクロールが終了していない場合は、ステップ２３３−
２３８が再度実行される。すなわち、画面をスクロールしている間は、スクロール速度に
応じて文字のサイズを変化させることができる。そのため、ステップ２３３−２３８を繰
り返すことで、スクロール速度が速くなるほど、文字のサイズを段階的に小さくすること
ができる。また、スクロール速度が遅くなるに従い、文字のサイズを初期値に段階的に戻
すことができる。

例えば、文字のサイズを変化させる方法として、設定したしきい値よりも速くスクロー
ルしている間は、文字のサイズが段階的に小さくなるように変化させる。最終的には、文
字を非表示にして背景のみが表示されるようにしてもよい。また、スクロールを減速させ
る命令を実行する場合や、設定したしきい値よりもスクロール速度が下がった場合は、文
字のサイズを初期値に段階的に戻すように変化させ、最終的には、文字のサイズを初期値
と等しくする。

なお、スクロール速度に対する文字のサイズ、サイズの変化率等は、使用者が設定でき
るようにすることができる。

このような制御により、目の負担なく文字を視認できる速度でスクロールしている間は
、文字のサイズを変更せず、また、目で文字を追うことのできる速度を超えた速度でスク
ロールしている間は、文字のサイズを小さくして、文字を背景に溶け込ませることができ
る。つまり、高速スクロールの間は、使用者に違和感を与えずに文字の視認性を下げるこ
とができる。

また、ステップ２３８でスクロールが終了したと判断された場合は、ステップ２３９−
２４１を実行し、表示手段１２０に初期値のサイズで文字を表示させる。ステップ２３９
では、文字のサイズを初期値に変更する。そして、ステップ２４０において、ステップ２
３９で設定したサイズで文字が表示されるように画像信号を生成する。ステップ２４１で
、画像信号と共に制御信号を表示手段１２０に出力し、表示手段１２０の画面を書き換え
る。

なお、ステップ２３９実行時点の文字のサイズが初期値と大きく異なる場合は、ステッ
プ２４０、２４１を繰り返し実行して、文字のサイズが、段階的に初期値に戻るようにす
るのが好ましい。このようにすることで、画面の書き換え時の画面の変化が抑えられるた
め、目の負担が軽減される。

＜１．２．３．文字の表示方法３＞
また、図１と図２の処理を組み合わせることもできる。すなわち、文字の階調及びサイ
ズ両方をスクロール速度に応じて変化させればよい。

なお、図１、図２を参照して、スクロール速度（スクロール命令）に対応して、文字の
階調、及びそのサイズを調節する処理を説明したが、情報処理システム１００において、
スクロール命令以外に基づいて文字の階調及びサイズの調整を実行させることもできる。
例えば、入力手段１３０からの入力（文字入力の頻度、使用者の視線の動きの検出結果等
）、演算部１１０が実行しているアプリケーション等に基づいて、文字の階調及び／又は
サイズの調整を行うようにしてもよい。

また、使用者の設定、使用環境、演算部１１０が実行しているアプリケーション等、場
合によって、文字の階調及びサイズの調整を実行させないことも可能である。

＜１．３．表示手段の構成例＞
次に、表示手段１２０について説明する。表示手段１２０としては、液晶表示装置、有
機ＥＬ表示装置、電子ペーパ等の様々な表示手段を用いることができる。また、本実施の
形態に係る半導体装置は、演算部１１０と別の電子機器として構成された表示手段１２０
（表示装置）もその範疇にあり、外部の演算部１１０からの制御信号等により、上述した
ような文字の階調及びサイズの制御が実現される表示装置であればよい。

図４Ａは、表示手段１２０の構成例を示すブロック図である。図４Ａに示すように、表
示手段１２０は、制御回路３００、画素部３１０、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆
動回路３２２を有する。

画素部３１０は、アレイ状に配置された複数の画素３１１を有する。同じ行の画素３１
１は、共通の走査線３１２により走査線駆動回路３２１に接続され、同じ列の画素３１１
は共通のデータ線３１３によりデータ線駆動回路３２２に接続されている。

走査線駆動回路３２１は、データ信号が書き込まれる画素３１１を選択する走査信号を
走査線３１２に出力する。データ線駆動回路３２２は、入力された画像信号を処理し、デ
ータ信号を生成し、データ線３１３にデータ信号を出力する。

制御回路３００は、表示手段１２０全体の制御を行う。制御回路３００には、画像信号
（Ｖｉｄｅｏ）、及び画面の書き換えを制御するための同期信号（ＳＹＮＣ）等が入力さ
れる。同期信号としては、例えば水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、垂直同期信号（Ｖｓｙｎ
ｃ）、及び基準クロック信号（ＣＬＫ）等がある。

画素３１１は、走査信号により、データ線３１３との接続が制御されるスイッチング素
子を有する。スイッチング素子がオンとなると、データ線３１３から画素３１１にデータ
信号が書き込まれる。

また、図４Ａの回路ブロック１２１は、表示モジュールとして設けることができる。図
４Ｂは、モジュール化された回路ブロック１２１の構成例を示す平面図である。表示モジ
ュール１２２は、回路ブロック１２１の各回路を含む。表示モジュール１２２は、対向し
て設けられた基板３４１及び基板３４２を有する。基板３４１及び基板３４２は、その周
囲に形成されたシール部材３４３により隙間を有し、かつ対向するように固定されている
。基板３４１上に回路ブロック１２１の各回路（３１０、３２１、３２２）が形成されて
いる。また、各回路（３１０、３２１、３２２）に電位及び信号を入力するため、ＦＰＣ
（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）３４４が設けられている。ＦＰ
Ｃ３４４は、異方性導電膜３４５により基板３４１に取り付けられている。

なお、表示モジュール１２２に、制御回路３００を含むＩＣチップを実装してもよい。
また、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２の一部、全回路をＩＣチップに
して、基板３４１に実装してもよい。実装方法としては、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌ
ａｓｓ）法、ワイヤボンディング法、或いはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）法等がある。

画素３１１に適用可能な表示素子としては、ＥＬ素子等の発光素子、液晶素子の他、電
気泳動方式や電子粉流体方式等により表示を行う表示素子等、様々な表示素子を用いるこ
とができる。

図４Ｃ及び図４Ｄに画素３１１の構成の一例を示す。図４Ｃは、表示素子として液晶素
子を有する画素３１１の回路図であり、図４Ｄは、表示素子としてＥＬ素子を有する画素
３１１の回路図である。

図４Ｃに示すように、画素３１１は、トランジスタ３５１、液晶素子３５２及び容量素
子３５３を有する。

液晶素子３５２は、２つの電極と、２つの電極に挟まれた液晶層を有する。液晶層は、
液晶材料の封止工程によって基板３４１と基板３４２の間に設けられる。

容量素子３５３は、液晶素子３５２の２つの電極間の電位を保持する機能を有する。液
晶素子３５２及び容量素子３５３の１つの電極は、配線３２３に接続されている。配線３
２３には定電位（Ｖｃｏｍ）が入力されており、液晶素子３５２及び容量素子３５３の１
つの電極の電位は、Ｖｃｏｍに固定されている。

なお、図４Ｃにおいて、液晶素子３５２の代わりに、電子粉流体方式等により表示を行
う表示素子を設けることで、表示手段１２０を電子ペーパとして機能させることができる
。この場合、容量素子３５３は設けなくてもよい。

また、図４Ｄに示すように、画素３１１は、トランジスタ３６１、トランジスタ３６２
、ＥＬ素子３６３及び容量素子３６４を有する。

ＥＬ素子３６３は、２つの電極（アノード及びカソード）と、２つの電極に挟まれた発
光層を有する。ＥＬ素子３６３は２つの電極間の電流または電圧によって発光強度を変化
させることが可能な素子である。発光層は、発光性の物質を少なくとも含む。発光性の物
質としては、有機ＥＬ材料、無機ＥＬ材料等がある。また、発光層の発光としては、一重
項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）、三重項励起状態から基底状態に戻る際
の発光（リン光）がある。

ＥＬ素子３６３の１つの電極は、定電位（Ｖｃｏｍ）が入力されている配線３２３に接
続されている。また、トランジスタ３６２及び容量素子３６４は、定電位（ＶＬ）が入力
されている配線３２４に接続されている。ＥＬ素子３６３の発光強度は、トランジスタ３
６２を流れる電流値によって制御される。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を用いて、表示モジュール１２２のより具体的な構造を説明
する。

＜１．３．ａ．液晶モジュール＞
まず、アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示モジュール（以下、『液晶モジュー
ル』と呼ぶ。）について説明する。図５Ａは、図４Ｃの画素３１１の具体的な構成例を示
す平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの画素３１１を備えた表示モジュール１２２（液晶モ
ジュール）の構成例を示す断面図である。図５Ａの画素は、表示モードがＦＦＳ（ｆｒｉ
ｎｇｅ ｆｉｅｌｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに対応する画素である。図５Ｂの断面
図は、表示モジュール１２２を特定の切断線で切断したものではなく、表示モジュール１
２２の積層構造を説明するための断面である。図５Ｂには、走査線駆動回路３２１及びデ
ータ線駆動回路３２２の代表例として、走査線駆動回路３２１に形成されるトランジスタ
３５５を図示している。

基板３４１と基板３４２の間には、シール部材３４３により封止された液晶層４０１が
存在する。表示モジュール１２２のセルギャップは、基板３４２に形成されたスペーサ４
０２に維持されている。図５Ａに示すように、基板３４１に対してスペーサ４０２は、走
査線３１２及びデータ線３１３が重なる領域に存在する。このような領域は、液晶材料の
配向が乱れる領域であり表示に寄与しない。スペーサ４０２をこのような領域に形成する
ことで、画素３１１の開口率を高くすることができ、その開口率を５０％以上とすること
が可能になる。なお、スペーサ４０２は基板３４１側に設けることができる。

基板３４２には、更に、配向膜４０３、カラーフィルタ４０４、及びブラックマトリク
ス４０５が形成されている。カラーフィルタ４０４は画素電極４２３と重なる領域に形成
されている。ブラックマトリクス４０５は有機樹脂膜で形成されており、走査線３１２、
データ線３１３、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２等の表示に寄与しな
い領域を隠すように設けられている。

基板３４１には、シール部材３４３の外側にＦＰＣ３４４との接続用の端子部４１０が
形成されている。端子部４１０は、電極４１１及び電極４１２を有する。電極４１１は、
トランジスタ３５１及びトランジスタ３５５のゲート電極と同じ導電膜から形成されてい
る。また、電極４１２は、画素３１１の共通電極４２２と同じ透明導電膜から形成されて
いる。異方性導電膜３４５によりＦＰＣ３４４と電極４１２が接続される。

トランジスタ３５１は、走査線３１２、データ線３１３、及び半導体層４２０を有する
。半導体層４２０は、チャネル形成領域を構成する半導体層を少なくとも１層有する。絶
縁層４４１、４４２は、走査線駆動回路３２１のゲート絶縁層を構成する。トランジスタ
３５５はトランジスタ３５１と同じ積層構造を有する。トランジスタ３５１及びトランジ
スタ３５５を覆う絶縁層４４３−４４５が形成されている。絶縁層４４５は、平坦化膜と
して機能する層である。絶縁層４４５として、アクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロ
ブテン系樹脂、シロキサン系樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂膜を形成する
ことができる。

絶縁層４４５上に共通電極４２２が形成されている。共通電極４２２上には、絶縁層４
４６を介して画素電極４２３が形成されている。画素電極４２３を覆って配向膜４０６が
形成されている。

画素電極４２３は、複数のストライプ状の領域を有する。ここでは、図５Ａに示すよう
に、画素電極４２３には、複数のスリットが形成されている。このような形状により、共
通電極４２２及び画素電極４２３間に、基板３４１と平行な成分を有するフリンジ電界を
発生させることができる。

また、共通電極４２２は、全ての画素３１１に共通な電極であり、電極４２１と重なる
領域に開口が形成されている。また、絶縁層４４３−４４６には共通電極４２２の開口と
重なる領域にコンタクトホールが形成されている。画素電極４２３はコンタクトホールに
おいて、電極４２１に接して設けられている。

また、共通電極４２２及び画素電極４２３が重なる領域は、絶縁層４４６を誘電体とす
る容量素子３５３として機能する。つまり、ＦＦＳ方式の画素３１１には、開口率を低下
させる補助容量線を形成することがなく、液晶素子３５２に並列に容量を付加することが
できるため、その結果、開口率を５０％以上にすることが可能であり、さらに６０％以上
にすることも可能である。

図５Ａ、及び図５ＢではＦＦＳモードの画素を例示したが、画素３１１をＩＰＳモード
等他の横電界方式の画素構造にしてもよい。また、基板３４２側に共通電極を設ける縦電
界方式の画素構造にしてもよい。指等で画面を押したときの電界の乱れが、縦電界方式よ
りも横電界方式の方が少ないため、タッチパネル用の表示モジュールとしては、横電界方
式の液晶表示モジュールがより適している。

また、ＦＦＳモードの液晶表示装置は、ＩＰＳモードの液晶表示装置よりも広い視野角
、高いコントラストが得られ、また、ＩＰＳモードのものよりも低電圧駆動が可能である
ため、酸化物半導体でなるトランジスタを適用することにより、携帯型電子機器の高精細
表示装置として非常に好適である。

＜１．３．ｂ．ＥＬモジュール＞
以下、図６を用いて、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の表示モジュール（以下、
『ＥＬモジュール』と呼ぶ。）について説明する。図６は、図４Ｄの画素３１１を備えた
表示モジュール１２２（ＥＬモジュール）の構成例を示す断面図である。また、図６は、
表示モジュール１２２を特定の切断線で切断した断面図ではなく、表示モジュール１２２
の積層構造を説明するための断面図である。

ＥＬモジュールのカラー表示方式に特段の制限はなく、例えば、塗り分け方式、カラー
フィルタ方式、色変換方式のいずれをも適用することができる。図６には、カラーフィル
タ方式の画素３１１が示されている。また、図６には、走査線駆動回路３２１及びデータ
線駆動回路３２２として、走査線駆動回路３２１に形成されるトランジスタ３６５及びト
ランジスタ３６６を図示している。画素３１１のトランジスタ３６１、３６２と、走査線
駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２のトランジスタとは同様の積層構造を有する
。

図６に示すように、基板３４１に形成された配線５２１は、異方性導電膜３４５により
ＦＰＣ３４４に接続されている。配線５２１は、図６に引き出し配線として機能する。

基板３４１上に、単層又は積層構造の絶縁層５４１−５４３が形成されている。絶縁層
５４１は、トランジスタ３６１、３６２、３６５、３６６の絶縁層を構成する。絶縁層５
４３上には、電極５０１、電極５０２及びＥＬ層５０３が形成されている。電極５０１、
電極５０２及びＥＬ層５０３の積層部分がＥＬ素子３６３として機能する。ＥＬ層５０３
は少なくとも発光層を含む層である。なお、図６ではＥＬ素子３６３は、ボトムエミッシ
ョン構造であり、電極５０１は可視光を透過する導電膜で形成される。

また、電極５０１の端部を覆って隔壁５０４が形成されている。ＥＬ層５０３において
、異なる色で発光するＥＬ素子３６３ごとに異なる材料を含む層（例えば発光層）が塗り
分けられている。

基板３４２には、ＥＬ素子３６３（の発光領域）と重なる領域に、着色層であるカラー
フィルタ５３１が設けられており、隔壁５０４と重なる位置に、ブラックマトリクス５３
２が設けられている。さらに、カラーフィルタ５３１及びブラックマトリクス５３２を覆
うオーバーコート層５３３が設けられている。

また、ＥＬ素子３６３の光を取り出す側の基板（図６では、基板３４１）に、ＥＬ素子
３６３からの光を効率良く取り出すための光学部材を設けるとよい。例えば、光学部材と
して、半球レンズ、マイクロレンズアレイや、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィ
ルム等を用いることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態も、実施の形態１と同様、目の疲労を軽減させるための表示装置に関する
技術について説明する。

＜１．１．ブルーライトカット＞
ブルーライトとは、可視光線の中でもエネルギーが高い青色光（波長３６０−４９５ｎ
ｍ）のことをいう。ブルーライトは、膜や水晶体で吸収されずに、網膜まで到達するため
、網膜や視神経へのダメージが問題となる。また、夜中にブルーライトにさらされること
による概日リズム（サーカディアン・リズム：Ｃｉｒｃａｄｉａｎ ｒｈｙｔｈｍ）の乱
れの問題もある。ブルーライトの怖さは、その波長域の光が人の目の視感度が低いことに
ある。そのため強いブルーライトに曝されても、人は自覚できないため、ダメージが蓄積
されやすい。

また、ブルーライトは短波長の光のため、長波長の光（緑色光、赤色光等）よりも散乱
しやすい。また、屈折しやいため焦点距離が短くなる。そのため、表示装置の画面からブ
ルーライトが多く発せられている状態で、その画面を長時間見ることは、カメラのオート
フォーカスのように絶えずピントを合わせようとしているのにも関わらず、ピントが合わ
ない状態が続いていることになり、目の筋肉を酷使することになる。このようにブルーラ
イトは、神経系と筋肉系双方の眼精疲労に影響がある。

そのため、表示部の画面からブルーライトを可能な限り発しないようにすることが、眼
精疲労の抑制になる。

例えば、図５Ｂのような液晶モジュールを含む表示手段１２０は、バックライトユニッ
トを更に有する。バックライトユニットの光源としては、冷陰極蛍光ランプ、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）等を用いることができる。そこで、ブルーライトを発しない光源をバック
ライトに用いることが望ましい。

図７は、ブルーライト対策がされたバックライトの発光スペクトルである。バックライ
トとして、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のＬＥＤが用いられており、３色
のＬＥＤにより白色光を得る。図７に示すように、青色用のＬＥＤからは、４２０ｎｍ以
下波長域の光を殆ど発光していないことがわかる。

＜２．２．静止画像表示＞
表示装置では、表示画像が静止画像、動画像に関わらず、１秒間に数十回画面が切り替
えられている。このような画面の切り替え頻度はリフレッシュレート呼ばれ、一般的な表
示装置のリフレッシュレートは６０Ｈｚである。

このような、高速な画面の切り替えが知覚されることがあり、使用者は画面のチラつき
として感じることがある。このような画面を見続けることは、目の疲労を引き起こすこと
になる。

これに対して、自然物や紙の情報を見るときは、常に同じ対象物を見ることができる。
そのため、表示装置でも、静止画像を表示している間は、極力同じ画像を見ることができ
るようにすればよい。そのため、静止画像を表示している間は、画面の書き換えを可能な
限り少なくすればよく、静止画像表示時のリフレッシュレートは、動画像表示時のリフレ
ッシュレートよりも、低くするとよい。例えば、静止画像表示時は、リフレッシュレート
を３０Ｈｚ以下とすることができ、１Ｈｚ以下が好ましく、０．２Ｈｚ以下がより好まし
い。

図８Ａは、従来の静止画像表示方法を説明する模式図であり、図８Ｂは、本実施の形態
の静止画像表方法を説明する模式図である。

図８Ａに示すように、従来の表示方法では、１秒間に６０回の画面の書き換えが行われ
ている。このような画面を長時間見続けることにより、網膜や神経、脳を刺激して眼の疲
労が引き起こされるおそれがある。

他方、リフレッシュレートを下げることにより（例えば、５秒間に１回画面を書き換え
る）、図８Ｂに示すように、図８Ａの表示方法に比べて同じ画像を見る時間を長くするこ
とができる。従って、使用者に視認される画面のちらつきが低減される。これにより、使
用者の眼の網膜や神経、脳の刺激が低減され、神経系の疲労が軽減される。

以下、図９を用いて、図８Ｂのように、静止画像を表示するための情報処理システム１
００の駆動方法を説明する。ここでは、動画像のように動きのある画像と、静止画のよう
に動きの無い画像を表示するときにリフレッシュレートを変えて画像を表示する方法につ
いて説明する。

そのため、表示手段１２０の制御回路３００には、画像データの動きを検出する動き検
出部を備えている。

図９には、表示手段１２０に入力される垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、及びデータ線３
１３に出力されるデータ信号（Ｖｄａｔａ）の信号波形を示す（図４Ａ参照）。

図９は、３ｍフレーム期間の表示手段１２０のタイミングチャートである。ここでは、
始めのｋフレーム期間及び終わりのｊフレーム期間の画像データには動きがあり、その他
のフレーム期間の画像データには動きが無いとする。なお、ｋ、ｊはそれぞれ１以上ｍ−
２以下の整数である。

制御回路３００の動き検出部において、動き検出のための画像処理を行う。最初のｋフ
レーム期間において、動き検出部は、各フレームの画像データに動きがあると判定する。
制御回路３００では、動き検出部の判定結果に基づき、データ信号（Ｖｄａｔａ）をデー
タ線３１３に出力する。

そして動き検出部で、第ｋ＋１フレームの画像データに動きが無いと判定されると、制
御回路３００は、この判定結果に基づき、第ｋ＋１フレーム期間に、データ線駆動回路３
２２への画像信号（Ｖｉｄｅｏ）の出力を停止する。よって、データ線駆動回路３２２か
らデータ線３１３へのデータ信号（Ｖｄａｔａ）の出力が停止される。さらに、画素部３
１０の書き換えを停止するため、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２への
制御信号（スタートパルス信号、クロック信号等）の供給を停止する。そして、制御回路
３００では、画像データに動きがあるとの判定結果が得られるまで、データ線駆動回路３
２２への画像信号の出力、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２への制御信
号の供給を停止し、画素部３１０の書き換えを停止する。

なお、本明細書において、信号を供給しないとは、当該信号を供給する配線へ回路を動
作させるための所定の電圧とは異なる電圧を印加すること、又は当該配線を電気的に浮遊
状態にすることを指すこととする。

なお、図４Ｂのように表示素子に液晶素子が用いられている場合、画素部３１０の書き
換えを停止すると、液晶素子に同じ方向の電界が印加され続けることになり、液晶素子の
液晶が劣化するおそれがある。このような問題が顕在化する場合は、制御回路３００での
動き検出結果に関わらず、所定のタイミングで、制御回路３００から走査線駆動回路３２
１及びデータ線駆動回路３２２へ信号を供給し、極性を反転させたデータ信号をデータ線
３１３に書き込み、液晶素子に印加される電界の向きを反転させるとよい。

ここでは、データ線３１３に入力されるデータ信号の極性はＶｃｏｍを基準に決定され
る。その極性は、データ信号の電圧がＶｃｏｍより高い場合は正の極性であり、低い場合
は負の極性である。

そして、制御回路３００において、第２ｍ＋１フレーム以降の画像データに動きがある
と判定すると、制御回路３００は、走査線駆動回路３２１及びデータ線駆動回路３２２を
制御し、画素部３１０の書き換えを行う。

以上述べたように、図９の駆動方法を採用することで、静止画像を表示するモードでは
、動画像を表示するモードよりも低いリフレッシュレートで画面を書き換えることができ
るため、表示手段１２０は目にやさしい表示が可能となる。また、リフレッシュレートを
下げることで、画面の書き換え動作に伴う電力消費を削減することができる。

また、画像データが静止画像の場合に、リフレッシュレートを下げる例を説明したが、
画像データに関わらず、使用者による設定、制御回路３００等の制御により、リフレッシ
ュレートを下げるようにすることもできる。

＜２．３．画面の切り替え＞
上述したように、高速な画面の切り替えは、知らぬうちに目の負担となっている。そこ
で、画面の切り替えを「静かに」、「自然に」行えるように、前の画像をフェードアウト
させながら、次の画像をフェードインするような画面の切り替えを行うことにより、眼精
疲労の軽減を図る。

以下に、表示手段１２０に表示される画像を画像Ａから別の画像Ｂに切り替える方法の
一例について説明する。

図１０は、画像Ａから画像Ｂへ段階的に表示される画像を切り替えるために、生成され
る画像データを説明するための模式図である。

図１０に示すに、画像Ａの表示と画像Ｂの表示の間に、別のＮ（Ｎは自然数）個の画像
を表示する。そのためＮ個の画像データが生成される。また、各画像データがｆ（ｆは自
然数）フレーム期間表示される。したがって、画像Ａから画像Ｂに切り替わるまでの期間
は、ｆ×Ｎフレーム期間となる。なお、図１０に示す画像データの生成、及び画像データ
の表示は、演算部１１０の制御により行われる。

ここで、上述したＮ、及びｆ等のパラメータは、使用者が設定可能であることが好ましい
。また、演算部１１０が実行しているアプリケーションにより設定してもよい。演算部１
１０の記憶装置１０２には、これらのパラメータが格納される。

ｉ番目に生成される画像データ（ｉは１以上Ｎ以下の整数）は、画像Ａの画像データと
画像Ｂの画像データに対して、それぞれに重み付けを行って足し合わせることで生成でき
る。例えば、ある画素において、画像Ａを表示したときの輝度（階調）をａ、画像Ｂを表
示したときの輝度（階調）をｂとすると、ｉ番目に生成される画像データを表示したとき
の当該画素の輝度（階調）ｃは式１に示す値となる。

このような方法により生成された画像データを用いて、画面に表示される画像を、画像
Ａから画像Ｂに切り替えることで、不連続な画像を緩やかに（静かに）、自然に切り替え
ることができる。

なお、式１において、全ての画素についてａ＝０の場合が、黒画像から徐々に画像Ｂに
切り替わるフェードインに相当する。また、全ての画素についてｂ＝０の場合が、画像Ａ
からに徐々に黒画像に切り替わるフェードアウトに相当する。

図１０の例では、２つの画像を一時的にオーバーラップさせて画像を切り替えているが
、オーバーラップさせないようにすることもできる。

２つの画像をオーバーラップさせない場合、画像Ａから画像Ｂに切り替える場合に、間
に黒画像を挿入してもよい。このとき、画像Ａから黒画像に遷移する際、または黒画像か
ら画像Ｂに遷移する際、またはその両方に、上述したような画像の切り替え方法を用いて
もよい。また、画像Ａと画像Ｂの間に挿入する画像は黒画像だけでなく、白画像等の単一
色の画像を用いてもよいし、画像Ａや画像Ｂとは異なる、多色の画像を用いてもよい。

画像Ａと画像Ｂとの間に他の画像、特に黒画像等の単一色の画像を挿入することで、画
像の切り替えをより自然に使用者が感じ取ることができ、使用者にストレスを感じさせる
ことなく画像を切り替えることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、表示手段１２０の表示モジュール１２２（図４Ｂ−図４Ｄ、図５Ａ
、図５Ｂ、及び図６等参照）のトランジスタについて説明する。

表示モジュール１２２に用いられるトランジスタの半導体として、単結晶シリコン、多
結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコン、酸化物半導体を適用することができる
。酸化物半導体から形成されたトランジスタが、表示モジュール１２２の表示性能の点で
好ましい。

なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０ｅＶ以上と大きく、酸化物半導体
を適切な条件で加工し、そのキャリア密度を十分に低減して得られた酸化物半導体膜が適
用されたトランジスタ（以下、『酸化物半導体トランジスタ』と呼ぶ。他の半導体につい
ても同様である。）においては、オフ状態でのソースとドレイン間のリーク電流（オフ電
流）を、従来のシリコントランジスタと比較して極めて低いものとすることができる。

そのため、リフレッシュレートを下げても、画素３１１のトランジスタからの電荷のリ
ークを抑えることができるため画像データ保持期間での画素３１１の輝度や透過率の変化
を抑えることができる。

また、表示手段１２０の表示品位の向上の１つに高精細化が挙げられる。１画素のサイ
ズが大きい場合（例えば画素密度が１５０ｐｐｉ未満の場合）、表示手段１２０に表示さ
れた文字はぼやけてしまう。酸化物半導体を用いたトランジスタで画素３１１を構成する
ことで、非晶質シリコンや多結晶シリコンを用いた場合よりも１画素のサイズを小さくす
ることができるため、精細度が１５０ｐｐｉの表示手段１２０が容易に実現される。これ
は、酸化物半導体トランジスタは、非晶質シリコントランジスタよりも移動度が高いため
、トランジスタのサイズを小さくすることができるからである。また、移動度は多結晶シ
リコントランジスタに劣るが、オフ電流が小さいため、トランジスタのリーク対策として
画素に設けられていた素子が不要になるからである。

表示手段１２０の画素密度は、１５０ｐｐｉ以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上、より
好ましくは、３００ｐｐｉとするとよい。画素密度の向上により、目の筋肉系の疲労を低
減することができる。

トランジスタに好適な酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは
亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸
化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザとし
て機能する１種または複数種の元素を、酸化物半導体に含ませてもよい。スタビライザと
して機能する元素として、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ラン
タノイド（例えば、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、及びガドリニウム（Ｇｄ））
等がある。

例えば、酸化物半導体として、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、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚ
ｎ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−Ｌａ−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−Ｚｎ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、Ｉ
ｎ−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、Ｉ
ｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。

ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化
物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外
の金属元素が入っていてもよい。

また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用
いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一の金属元素または複
数の金属元素、若しくは上記のスタビライザとしての元素を示す。また、酸化物半導体と
して、Ｉｎ_２ＳｎＯ_５（ＺｎＯ）_ｎ（ｎ＞０）で表記される材料を用いてもよい。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｇａ
：Ｚｎ＝３：１：２、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３の原子数比のＩｎ−Ｇａ−
Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

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
酸素も同時に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。

酸化物半導体膜をトランジスタに適用する場合、酸化物半導体膜の膜厚は２ｎｍ以上４
０ｎｍ以下とすることが好ましい。

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８５
℃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。

酸化物半導体膜は、単結晶酸化物半導体膜または非単結晶酸化物半導体膜とすればよい
。非単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶
酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜などをいう。また、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、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、
二種以上を有する積層膜であってもよい。以下に、酸化物半導体膜の構造について説明す
る。

なお、以下の結晶構造の説明においてにおいて、「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。

非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない
酸化物半導体膜である。膜全体が完全な非晶質であり、微小領域においても結晶部を有さ
ない酸化物半導体膜が典型である。

微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の大きさの微結晶（ナノ結
晶ともいう。）を含む。従って、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも
秩序性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準
位密度が低いという特徴がある。

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膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも
欠陥準位密度が低いという特徴がある。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行
う。

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、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。

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。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、例えば、多結晶である酸化物半導体スパッタリング用ターゲット
を用い、スパッタリング法によって成膜することができる。当該スパッタリング用ターゲ
ットにイオンが衝突すると、スパッタリング用ターゲットに含まれる結晶領域がａ−ｂ面
から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子
として剥離することがある。この場合、当該平板状またはペレット状のスパッタリング粒
子が、結晶状態を維持したまま被成膜面に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜する
ことができる。

平板状のスパッタリング粒子は、例えばａ−ｂ面に平行な面の円相当径が３ｎｍ以上１
０ｎｍ以下、厚さ（ａ−ｂ面に垂直な方向の長さ）が０．７ｎｍ以上１ｎｍ未満である。
なお、平板状のスパッタリング粒子は、ａ−ｂ面に平行な面が正三角形又は正六角形であ
ってもよい。ここで、円相当径とは、面の面積と等しい正円の直径をいう。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。

成膜時の基板温度を高めることで、基板に到達した平板状のスパッタリング粒子のマイ
グレーションが起こり、スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。このとき、ス
パッタリング粒子が正に帯電することで、スパッタリング粒子同士が反発しながら基板に
付着するため、スパッタリング粒子が偏って不均一に重なることがなく、厚さの均一なＣ
ＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜することができる。具体的には、基板温度を１００℃以上７４０℃
以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下として成膜することが好ましい。

また、成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを
抑制できる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素、及び窒素
等）を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、
露点が−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメー
ジを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００
体積％とする。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した後、加熱処理を行ってもよい。加熱処理の温度は、１００
℃以上７４０℃以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下とする。また、加熱処理の時
間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時間以下とする。また、加熱処理は、
不活性雰囲気又は酸化性雰囲気で行えばよい。好ましくは、不活性雰囲気で加熱処理を行
った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰囲気での加熱処理により、ＣＡＡＣ−
ＯＳ膜の不純物濃度を短時間で低減することができる。一方、不活性雰囲気での加熱処理
によりＣＡＡＣ−ＯＳ膜に酸素欠損が生成されることがある。その場合、酸化性雰囲気で
の加熱処理によって該酸素欠損を低減することができる。また、加熱処理を行うことで、
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶性をさらに高めることができる。なお、加熱処理は、１０００Ｐ
ａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下又は１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよい。減圧下
では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の不純物濃度をさらに短時間で低減することができる。

スパッタリング用ターゲットの一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ化合物ターゲットに
ついて以下に示す。

ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末及びＺｎＯ_Ｚ粉末を所定のｍｏｌ数で混合し、加圧処理後
、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ−Ｏ化合物ターゲットとする。なお、Ｘ、Ｙ及びＺは任意の正数である。ここで、
所定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末及びＺｎＯ_Ｚ粉末が、１：１
：１、１：１：２、１：３：２、１：９：６、２：１：３、２：２：１、３：１：１、３
：１：２、３：１：４、４：２：３、８：４：３、またはこれらの近傍の値とすることが
できる。なお、粉末の種類、及びその混合するｍｏｌ数比は、作製するスパッタリング用
ターゲットによって適宜変更すればよい。

または、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、以下の方法により形成してもよい。

まず、第１の酸化物半導体膜を１ｎｍ以上１０ｎｍ未満の厚さで成膜する。第１の酸化
物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜する。具体的には、基板温度を１００℃以上
５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０
体積％以上、好ましくは１００体積％として成膜する。

次に、加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶性の高い第１のＣＡＡＣ−ＯＳ膜
とする。加熱処理の温度は、３５０℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０
℃以下とする。また、加熱処理の時間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時
間以下とする。また、加熱処理は、不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ま
しくは、不活性雰囲気で加熱処理を行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰
囲気での加熱処理により、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することが
できる。一方、不活性雰囲気での加熱処理により第１の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成
されることがある。その場合、酸化性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減する
ことができる。なお、加熱処理は１０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下また
は１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよい。減圧下では、第１の酸化物半導体膜の不純物濃度
をさらに短時間で低減することができる。

第１の酸化物半導体膜は、厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ未満であることにより、厚さが１
０ｎｍ以上である場合と比べ、加熱処理によって容易に結晶化させることができる。

次に、第１の酸化物半導体膜と同じ組成である第２の酸化物半導体膜を１０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下の厚さで成膜する。第２の酸化物半導体膜はスパッタリング法を用いて成膜す
る。具体的には、基板温度を１００℃以上５００℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０
℃以下とし、成膜ガス中の酸素割合を３０体積％以上、好ましくは１００体積％として成
膜する。

次に、加熱処理を行い、第２の酸化物半導体膜を第１のＣＡＡＣ−ＯＳ膜から固相成長
させることで、結晶性の高い第２のＣＡＡＣ−ＯＳ膜とする。加熱処理の温度は、３５０
℃以上７４０℃以下、好ましくは４５０℃以上６５０℃以下とする。また、加熱処理の時
間は１分以上２４時間以下、好ましくは６分以上４時間以下とする。また、加熱処理は、
不活性雰囲気または酸化性雰囲気で行えばよい。好ましくは、不活性雰囲気で加熱処理を
行った後、酸化性雰囲気で加熱処理を行う。不活性雰囲気での加熱処理により、第２の酸
化物半導体膜の不純物濃度を短時間で低減することができる。一方、不活性雰囲気での加
熱処理により第２の酸化物半導体膜に酸素欠損が生成されることがある。その場合、酸化
性雰囲気での加熱処理によって該酸素欠損を低減することができる。なお、加熱処理は１
０００Ｐａ以下、１００Ｐａ以下、１０Ｐａ以下または１Ｐａ以下の減圧下で行ってもよ
い。減圧下では、第２の酸化物半導体膜の不純物濃度をさらに短時間で低減することがで
きる。

以上のようにして、合計の厚さが１０ｎｍ以上であるＣＡＡＣ−ＯＳ膜を形成すること
ができる。

また、酸化物半導体膜は、複数の酸化物半導体膜が積層された構造でもよい。

例えば、酸化物半導体膜を、酸化物半導体膜（便宜上、第１層と呼ぶ）とゲート絶縁膜
との間に、第１層を構成する元素からなり、第１層よりも電子親和力が０．２ｅＶ以上小
さい第２層を設けてもよい。このとき、ゲート電極から電界が印加されると、第１層にチ
ャネルが形成され、第２層にはチャネルが形成されない。第１層は、構成する元素が第２
層と同じであるため、第１層と第２層との界面において、界面散乱がほとんど起こらない
。従って、第１層とゲート絶縁膜間に、第２層を設けることによって、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。

さらに、ゲート絶縁膜に酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜ま
たは窒化シリコン膜を用いる場合、ゲート絶縁膜に含まれるシリコンが、酸化物半導体膜
に混入することがある。酸化物半導体膜にシリコンが含まれると、酸化物半導体膜の結晶
性の低下、キャリア移動度の低下等が起こる。従って、チャネルの形成される第１層のシ
リコン濃度を低減するために、第１層とゲート絶縁膜との間に第２層を設けることが好ま
しい。同様の理由により、第１層を構成する元素からなり、第１層よりも電子親和力が０
．２ｅＶ以上小さい第３層を設け、第１層を第２層及び第３層で挟むことが好ましい。

なお、本明細書において、酸化窒化物とは、窒素よりも酸素を多く含む化合物であり、
窒化酸化物とは、酸素よりも窒素を多く含む化合物である。

このような構成とすることで、チャネルの形成される領域へのシリコン等の不純物の拡
散を低減さらには防止することができるため、信頼性の高いトランジスタを得ることがで
きる。

酸化物半導体膜をＣＡＡＣ−ＯＳ膜とするためには、酸化物半導体膜中に含まれるシリ
コン濃度を２．５×１０^２１／ｃｍ^３以下とする。好ましくは、酸化物半導体膜中に含ま
れるシリコン濃度を、１．４×１０^２１／ｃｍ^３未満、より好ましくは４×１０^１９／ｃ
ｍ^３未満、さらに好ましくは２．０×１０^１８／ｃｍ^３未満とする。酸化物半導体膜に含
まれるシリコン濃度が、１．４×１０^２１／ｃｍ^３以上であると、トランジスタの電界効
果移動度の低下の恐れがあり、４．０×１０^１９／ｃｍ^３以上であると、酸化物半導体膜
と接する膜との界面で酸化物半導体膜がアモルファス化する恐れがあるためである。また
、酸化物半導体膜に含まれるシリコン濃度を２．０×１０^１８／ｃｍ^３未満とすることで
、トランジスタの信頼性のさらなる向上並びに酸化物半導体膜におけるＤＯＳ（ｄｅｎｓ
ｉｔｙ ｏｆ ｓｔａｔｅ）の低減が期待できる。なお、酸化物半導体膜中のシリコン濃
度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐ
ｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定することができる。

本実施の形態は、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、実施の形態３で例示した酸化物半導体トランジスタの構成例を説明
する。

＜４．１．ａ．トランジスタの構成例１＞
図１１Ａはボトムゲート型のトランジスタの構成例を示す上面図であり、図１１Ｂは、
図１１Ａの切断線Ａ−Ａによる断面図である。

トランジスタ６０１は基板６１１上に形成されている。トランジスタ６０１は、ゲート
電極６１２、絶縁層６１３、酸化物半導体層６１０、並びに酸化物半導体層６１０の上面
に接する一対の電極６１５及び電極６１６を有する。絶縁層６１３を介して酸化物半導体
層６１０はゲート電極６１２と重なる。また、トランジスタ６０１は絶縁層６１７に覆わ
れ、絶縁層６１７上に絶縁層６１８が形成されている。

トランジスタ６０１の酸化物半導体層６１０に、実施の形態３で例示した酸化物半導体
膜を適用することができる。

＜基板＞
基板６１１の材質等に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の
耐熱性を有する材料を用いる。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファ
イヤ基板、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）基板等を、基板６１１として用いても
よい。また、シリコンや炭化シリコン等の単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコ
ンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能である。また
、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板６１１として用いてもよい。

また、基板６１１として、プラスチック等の可撓性基板を用い、該可撓性基板上に直接
、トランジスタ６０１を形成してもよい。または、基板６１１とトランジスタ６０１の間
に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上層にトランジスタの一部あるいは全部を形成
した後、基板６１１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。その結果
、トランジスタ６０１は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。

＜ゲート電極＞
ゲート電極６１２は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タ
ングステンから選ばれた金属、または上述した金属を成分とする合金か、上述した金属を
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
ずれか一または複数から選択された金属を用いてもよい。また、ゲート電極６１２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、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
タル膜また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、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
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一または複数の金属を組み合わせた合金膜、も
しくはこれらの窒化膜を用いてもよい。

また、ゲート電極６１２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、酸化シリコンを添
加した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、上記金属の積層構造とすることもできる。

また、ゲート電極６１２と絶縁層６１３との間に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体
膜、Ｉｎ−Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｇａ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｚｎ系酸窒
化物半導体膜、Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ系酸窒化物半導体膜、金属窒化膜（ＩｎＮ
、ＺｎＮ等）等を設けてもよい。これらの膜は５ｅＶ以上、好ましくは５．５ｅＶ以上の
仕事関数を有し、酸化物半導体の電子親和力よりも大きい値であるため、酸化物半導体を
用いたトランジスタのしきい値電圧をプラスにシフトすることができ、所謂ノーマリーオ
フ特性のスイッチング素子を実現できる。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜
を用いる場合、少なくとも酸化物半導体層６１０よりも高い窒素濃度、具体的には７原子
％以上のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化窒化物半導体膜を用いる。

＜絶縁層＞
絶縁層６１３は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層６１０の下面と接する
絶縁層６１３は、非晶質膜であることが好ましい。

絶縁層６１３は、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、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化
物、窒化シリコン等を用いればよく、積層または単層で設ける。

また、絶縁層６１３として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加され
たハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネ
ート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウム等の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。

＜電極＞
電極６１５及び電極６１６は、トランジスタ６０１のソース電極またはドレイン電極と
して機能する。

電極６１５、６１６は、導電材料として、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、
銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンから
なる単体金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いるこ
とができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチ
タン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグ
ネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン
膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、
さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒
化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜
または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三
層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用
いてもよい。

＜絶縁層＞
絶縁層６１７は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を
用いることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁
膜は、加熱により一部の酸素が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素
を含む酸化物絶縁膜は、昇温脱離ガス分光法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１
．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、好ましくは３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ
^３以上である酸化物絶縁膜である。

絶縁層６１７としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。な
お、絶縁層６１７は、後に形成する絶縁層６１８を形成する際の、酸化物半導体層６１０
へのダメージ緩和膜としても機能する。また、絶縁層６１７と酸化物半導体層６１０の間
に酸素を透過する酸化物膜を設けてもよい。

酸素を透過する酸化物膜としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることが
できる。なお、本明細書中において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よ
りも酸素の含有量が多い膜を指し、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素より
も窒素の含有量が多い膜を指す。

絶縁層６１８は、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を用いることが
できる。絶縁層６１７上に絶縁層６１８を設けることで、酸化物半導体層６１０からの酸
素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層６１０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、窒化シリコン、
窒化酸化シリコン、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。

＜４．１．ｂ．トランジスタの作製方法例＞
次に、図１２Ａ−図１２Ｄを用いて、トランジスタ６０１の作製方法の一例について説
明する。

まず、図１２Ａに示すように、基板６１１上にゲート電極６１２を形成し、ゲート電極
６１２上に絶縁層６１３を形成する。例えば、基板６１１としてガラス基板を用いる。

＜ゲート電極の形成＞
ゲート電極６１２の形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
蒸着法等により導電膜を形成し、導電膜上に第１のフォトマスクを用いてフォトリソグラ
フィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一
部をエッチングして、ゲート電極６１２を形成する。その後、レジストマスクを除去する
。また、ゲート電極６１２は、電解メッキ法、印刷法、インクジェット法等で形成するこ
ともできる。

＜ゲート絶縁層の形成＞
絶縁層６１３は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成する。

絶縁層６１３として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜
を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いる
ことが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリ
シラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二
酸化窒素等がある。

また、絶縁層６１３として窒化シリコン膜を形成する場合、２段階の形成方法を用いる
ことが好ましい。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして
用いたプラズマＣＶＤ法により、欠陥の少ない第１の窒化シリコン膜を形成する。次に、
原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブ
ロッキングすることが可能な第２の窒化シリコン膜を成膜する。このような形成方法によ
り、絶縁層６１３として、欠陥が少なく、且つ水素ブロッキング性を有する窒化シリコン
膜を形成することができる。

また、絶縁層６１３として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（
Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成することができる。

＜酸化物半導体層の形成＞
図１２Ｂに示すように、絶縁層６１３上に酸化物半導体層６１０を形成する。酸化物半
導体層６１０の形成方法を以下に示す。

まず、実施の形態３で例示した方法により、酸化物半導体膜を形成する。続いて、酸化
物半導体膜上に第２のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマス
クを形成する。次に、該レジストマスクを用いて酸化物半導体膜の一部をエッチングして
、酸化物半導体層６１０を形成する。その後、レジストマスクを除去する。

この後、加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行う場合には、酸素を含む雰囲気下で行
うことが好ましい。

なお、実施の形態３で開示された酸化物半導体膜はスパッタ法により形成することがで
きるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭ
ＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使って
も良い。

＜電極の形成＞
次に、図１２Ｃに示すように、電極６１５及び電極６１６を形成する。スパッタリング
法、ＣＶＤ法、蒸着法等で導電膜を形成する。次に、該導電膜上に第３のフォトマスクを
用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマス
クを用いて導電膜の一部をエッチングして、電極６１５及び電極６１６を形成する。その
後、レジストマスクを除去する。

なお、図１２Ｃに示すように、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層６１０の上部
の一部がエッチングされ、薄膜化することがある。そのため、酸化物半導体層６１０の形
成時、酸化物半導体膜の厚さを予め厚く設定しておくことが好ましい。

＜絶縁層の形成＞
次に、図１２Ｄに示すように、酸化物半導体層６１０、電極６１５及び電極６１６上に
、絶縁層６１７を形成し、続いて絶縁層６１７上に絶縁層６１８を形成する。

絶縁層６１７として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する場合、原料ガ
スとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコ
ンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等
がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。

酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜の形成は、例えば、次のように行うことがで
きる。プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上２
６０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上２４０℃以下に保持する。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、さらに好ましくは１
００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とする。処理室内に設けられる電極に供給する高周波電力は
、０．１７Ｗ／ｃｍ^２以上０．５Ｗ／ｃｍ^２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ^２
以上０．３５Ｗ／ｃｍ^２以下にする。

成膜条件として、上記圧力の処理室において上記パワー密度の高周波電力を供給するこ
とで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸
化が進むため、酸化物絶縁膜中における酸素含有量が化学量論比よりも多くなる。しかし
ながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱いため、加熱によ
り酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含
み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成することができる。

また、酸化物半導体層６１０と絶縁層６１７の間に酸化物絶縁膜を設ける場合には、絶
縁層６１７の形成工程において、該酸化物絶縁膜が酸化物半導体層６１０の保護膜となる
。この結果、酸化物半導体層６１０へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波
電力を用いて絶縁層６１７を形成することができる。

例えば、プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃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２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１
００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条
件により、酸化物絶縁膜として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成すること
ができる。また、処理室の圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とすることで、該酸化物
絶縁層を成膜する際に、酸化物半導体層６１０へのダメージを低減することが可能である
。

酸化物絶縁膜の原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いる
ことが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリ
シラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二
酸化窒素等がある。

絶縁層６１８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等で形成することができる。

絶縁層６１８として窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成する場合、原料
ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体、酸化性気体、及び窒素を含む気体を用いるこ
とが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシ
ラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸
化窒素等がある。窒素を含む気体としては、窒素、アンモニア等がある。

以上の工程により、トランジスタ６０１が作製される。

＜４．２．トランジスタの構成例２＞
図１３Ａは、ボトムゲート型トランジスタの構成例を示す断面図である。

トランジスタ６０２は、酸化物半導体層の構成がトランジスタ６０１と相違している。
トランジスタ６０２の酸化物半導体層６２０は多層構造であり、ここでは、酸化物半導体
層６２０ａと酸化物半導体層６２０ｂとの積層膜で形成されている。

なお、酸化物半導体層６２０ａと酸化物半導体層６２０ｂの境界（界面）は不明瞭であ
る場合があるため、図１３Ａ等の図中には、これらの境界を破線で示している。

酸化物半導体層６２０ａ及び酸化物半導体層６２０ｂの一方または両方に、上述した酸
化物半導体膜を適用することができる。

例えば、酸化物半導体層６２０ａは、代表的にはＩｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物
、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、または
Ｈｆ）を用いる。また例えば、酸化物半導体層６２０ａは、エネルギーギャップが２ｅＶ
以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である材料を用いる。

例えば、酸化物半導体層６２０ｂはＩｎ若しくはＧａを含み、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ
酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）であり、且つ酸化物半導体層６２０ａよりも伝導帯の下端
のエネルギー準位が真空準位に近い。代表的には、酸化物半導体層６２０ｂの伝導帯の下
端のエネルギー準位と、酸化物半導体層６２０ａの伝導帯の下端のエネルギー準位との差
が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以上、
且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下とすることが好ま
しい。

なお、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物において、ＩｎとＭの原子数比率の合計を１００ａｔｏｍ
ｉｃ％とした場合、ＩｎとＭの原子数比率は、酸化物半導体層６２０ａでは、Ｉｎが２５
ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満が好ましく、Ｉｎが３４ａｔｏｍｉｃ
％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満がさらに好ましい。また、酸化物半導体層６２０ｂ
では、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以上が好ましく、Ｉｎが
２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上がさらに好ましい。

例えば、酸化物半導体層６２０ａをスパッタリング法で形成する場合、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚ
ｎ＝１：１：１または３：１：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物ターゲットを用い
ることができる。また、酸化物半導体層６２０ｂをスパッタリング法で形成する場合、Ｉ
ｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：６：４、または１：９：６の原子数比のＩｎ−Ｇａ−
Ｚｎ酸化物ターゲットを用いることができる。なお、酸化物半導体層６２０ａ、及び酸化
物半導体層６２０ｂの原子数比は、使用されるターゲットの原子数比と異なることがあり
、プラスマイナス２０％の誤差が存在する場合がある。

上層の酸化物半導体層６２０ｂに、スタビライザとして機能するＧａの含有量の多い酸
化物を用いることにより、酸化物半導体層６２０ａ、及び酸化物半導体層６２０ｂからの
酸素の放出を抑制することができる。

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効
果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とす
るトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体層６２０ａ、酸化物半導体層６
２０ｂのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離
、密度等を適切なものとすることが好ましい。

なお、上記では酸化物半導体層６２０として、２つの酸化物半導体層が積層された構成
を例示したが、３つ以上の酸化物半導体層を積層する構成としてもよい。

＜４．３．トランジスタの構成例３＞
図１３Ｂは、ボトムゲート型トランジスタの構成例を示す断面図である。

トランジスタ６０３は、トランジスタ６０１とは酸化物半導体層が異なる。トランジス
タ６０３の酸化物半導体層６３０は多層構造を有し、酸化物半導体層６３０ａ、酸化物半
導体層６３０ｂ、酸化物半導体層６３０ｃが順に積層されている多層膜である。

酸化物半導体層６３０ａ及び酸化物半導体層６３０ｂは、絶縁層６１３上に積層されて
いる。また酸化物半導体層６３０ｃは、酸化物半導体層６３０ｂの上面、並びに電極６１
５、６１６の上面及び側面に接して形成されている。

酸化物半導体層６３０ａ、酸化物半導体層６３０ｂ、酸化物半導体層６３０ｃの少なく
とも１つに、実施の形態３で例示した酸化物半導体膜を適用することができる。

例えば、酸化物半導体層６３０ｂとして、図１３Ａの酸化物半導体層６２０ａと同様の
膜を用いることができる。また、例えば、酸化物半導体層６３０ａ、酸化物半導体層６３
０ｃとして、酸化物半導体層６２０ｂと同様の膜を用いることができる。

例えば、酸化物半導体層６３０ｂの下層に設けられる酸化物半導体層６３０ａ、及び上
層に設けられる酸化物半導体層６３０ｃに、スタビライザとして機能するＧａの含有量の
多い酸化物を用いることにより、酸化物半導体層６３０ａ、酸化物半導体層６３０ｂ、及
び酸化物半導体層６３０ｃからの酸素の放出を抑制することができる。

また、例えば酸化物半導体層６３０ｂに主としてチャネルが形成される場合に、酸化物
半導体層６３０ｂにＩｎの含有量の多い酸化物を用い、酸化物半導体層６３０ｂと接して
電極６１５、電極６１６を設けることにより、トランジスタ６０３のオン電流を増大させ
ることができる。

以下に、図１４Ａ−図１４Ｃを用いて酸化物半導体膜が適用可能な、トップゲート型の
トランジスタの構成例について説明する。

＜４．４．トランジスタの構成例４＞
図１４Ａは、トップゲート型のトランジスタの断面図である。トランジスタ６０４は、
絶縁層６４１を介して基板６１１上に形成されている。トランジスタ６０４は、酸化物半
導体層６１０、酸化物半導体層６１０の上面に接する電極６１５及び電極６１６、絶縁層
６１３、並びにゲート電極６１２を有する。また、トランジスタ６０４を覆って絶縁層６
４２が設けられている。

トランジスタ６０４の酸化物半導体層６１０に、実施の形態３で例示した酸化物半導体
膜を適用することができる。

絶縁層６４１は、基板６１１から酸化物半導体層６１０への不純物の拡散を抑制する機
能を有する。例えば、上記絶縁層６１８と同様の構成を用いることができる。なお、絶縁
層６４１は、不要であれば設けなくてもよい。

絶縁層６４２には、上記絶縁層６１８と同様、酸素、水素、水等のブロッキング効果を
有する絶縁膜を適用することができる。なお、絶縁層６４２は必要に応じて形成すればよ
い。

＜４．５．トランジスタの構成例５＞
図１４Ｂは、トップゲート型トランジスタの断面図である。

図１４Ｂに示すように、トランジスタ６０５は、酸化物半導体層の構成がトランジスタ
６０４と相違している。トランジスタ６０５の酸化物半導体層６４０は、酸化物半導体層
６４０ａ、酸化物半導体層６４０ｂ、及び酸化物半導体層６４０ｃが順に積層されて構成
されている。

酸化物半導体層６４０ａ、酸化物半導体層６４０ｂ、酸化物半導体層６４０ｃのうちの
少なくとも１つに実施の形態３で例示した酸化物半導体膜を適用することができる。

例えば、酸化物半導体層６４０ｂとして酸化物半導体層６２０ａと同様の膜を用いるこ
とができる。また、酸化物半導体層６４０ａ、及び酸化物半導体層６４０ｃとして、酸化
物半導体層６２０ｂと同様の膜を用いることができる。

例えば、酸化物半導体層６４０ｂの下層に設けられる酸化物半導体層６４０ａ、及び上
層に設けられる酸化物半導体層６４０ｃに、スタビライザとして機能するＧａの含有量の
多い酸化物を用いることにより、酸化物半導体層６４０ａ、酸化物半導体層６４０ｂ、酸
化物半導体層６４０ｃからの酸素の放出を抑制することができる。

例えば、酸化物半導体層６４０ｃは、次のような工程での形成することができる。酸化
物半導体層６４０ｃ及び酸化物半導体層６４０ｂをエッチングにより加工して酸化物半導
体層６４０ａとなる酸化物半導体膜を露出させ、その後にドライエッチング法によって該
酸化物半導体膜を加工することで、酸化物半導体層６４０ｃが形成される。しかしながら
、このような工程を行うことで、該酸化物半導体膜の反応生成物が、酸化物半導体層６４
０ｂ及び酸化物半導体層６４０ｃの側面に再付着し、側壁保護層（ラビットイヤーとも呼
べる）が形成される場合がある。なお、該反応生成物は、スパッタリング現象によって再
付着するほか、ドライエッチング時のプラズマを介して再付着する場合もある。

図１４Ｃには、上述のようにして酸化物半導体層６４０の側面に側壁保護層６４０ｄが
形成された場合の、トランジスタ６０５の断面図を示している。

側壁保護層６４０ｄは、主として酸化物半導体層６４０ａと同一の材料を含む。また、
側壁保護層６４０ｄには、酸化物半導体層６４０ａの下層に設けられる層（ここでは絶縁
層６４１）の成分（例えばシリコン）を含有する場合がある。

また、図１４Ｃに示すように、酸化物半導体層６４０ｂの側面を側壁保護層６４０ｄで
覆い、電極６１５、電極６１６と接しない構成とすることが好ましい。このような構成に
することで、特に酸化物半導体層６４０ｂに主としてチャネルが形成される場合に、トラ
ンジスタのオフ時の意図しないリーク電流を抑制し、非常に優れたオフ特性を有するトラ
ンジスタを実現できる。また、側壁保護層６４０ｄとしてスタビライザとして機能するＧ
ａの含有量の多い材料を用いることで、酸化物半導体層６４０ｂの側面からの酸素の脱離
を効果的に抑制し、電気的特性の安定性に優れたトランジスタを実現できる。

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

（実施の形態５）
実施の形態１で例示した表示モジュールにタッチセンサ（接触検出装置）を設けること
で、タッチパネルとして機能させることができる。タッチパネルは、情報処理システム１
００の表示手段１２０及び入力手段１３０として機能させることができる（図３）。

タッチセンサとしては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性方式、赤外線方式、光学
方式等、様々な方式のタッチセンサを用いることができる。

静電容量方式のタッチセンサとしては、代表的には表面型静電容量方式、投影型静電容
量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、主に駆動方法の違いから、自己容
量方式、相互容量方式等がある。ここで、相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能
となるため好ましい。

＜５．１．タッチパネルの構成例１＞
図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１６を参照して、本実施の形態では、タッチセンサを備える
表示手段（以下、タッチパネルとも呼ぶ）について説明する。以下において、上記実施の
形態と重複する部分については、説明を省略する場合がある。

図１５Ａは、タッチパネル７００の構成例を説明する外観斜視図である。また、図１５
Ｂは、図１５Ａの分解斜視図である。また、図１６は、図１５ＡのＸ１−Ｘ２切断線によ
る断面図である。なお、図１５Ａ及び図１５Ｂには、明瞭化のため代表的な構成要素を示
している。

タッチパネル７００は、表示モジュール７１１及びタッチセンサ７３０等を有する。

表示モジュール７１１は、基板７０１、基板７０２、ＦＰＣ７０４、ＦＰＣ７０４との
接続用の接続端子７０５、及び接続端子７０５に接続された配線７０６を有する。

基板７０１には、複数の画素を有する画素部７１４、データ線駆動回路７１２、及び走
査線駆動回路７１３等が形成されている。基板７０１及び基板７０２は、図４Ｃのように
シール部材により固定されている。

表示モジュール７１１の画素部７１４に適用可能な表示素子としては、ＥＬ素子、液晶
素子の他、電気泳動方式や電子粉流体方式等により表示を行う表示素子等、様々な表示素
子を用いることができる。本実施の形態では、表示素子として、液晶素子を用いる場合に
ついて説明する。

タッチセンサ７３０は、基板７０３、及び複数の配線７１７等を有する。基板７０３は
基板７０２に取り付けられている。また複数の配線７１７は基板７０３の外周部にまで引
き回され、その一部がＦＰＣ７１５と電気的に接続するための接続端子７１６を構成して
いる。なお、図１５Ｂでは明瞭化のため、基板７０３の裏面側（紙面奥側）に設けられる
タッチセンサ７３０の電極や配線等を実線で示している。

図１５Ｂに示すタッチセンサ７３０は、投影型静電容量方式のタッチセンサの一例であ
る。タッチセンサ７３０は、電極７２１及び電極７２２等を有する。電極７２１及び電極
７２２は複数の配線７１７のいずれか１つに接続されている。

ここで、電極７２２の形状は、図１５Ｂに示すように、複数の四辺形が一方向に連続し
た形状となっている。また、電極７２１の形状は四辺形であり、電極７２２の四辺形が連
なる方向と交差する方向に複数の電極７２１が並んでいる。また、それぞれの電極７２１
が、配線７２３によって接続されている。電極７２２と配線７２３の交差部の面積ができ
るだけ小さくなるように配置することが好ましい。このような形状とすることで、電極７
２１、７２２が設けられていない領域を少なくして、タッチセンサ７３０の光の透過率の
領域ごとによる差を低減することができる。

なお、電極７２１、電極７２２の形状は図１５Ｂに限定されるものではなく、様々な形
状を取りうる。例えば、複数の電極７２１をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶
縁層を介して電極７２２を、電極７２１と重ならない領域ができるように離間して複数設
ける構成としてもよい。このとき、隣接する２つの電極７２２の間に、これらとは電気的
に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好まし
い。

図１６に示すように、基板７０１上には、素子層７３７が設けられている。素子層７３
７は、少なくともトランジスタを有する。素子層７３７には、トランジスタの他に、容量
素子等を有していてもよい。また、素子層７３７は、駆動回路（走査線駆動回路、データ
線駆動回路）等を含んでいてもよい。さらに、素子層７３７は配線や電極等を含んでいて
もよい。

基板７０２の一方の面には、液晶素子と重なるようにカラーフィルタ７３５が設けられ
ている。カラーフィルタ７３５には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のフィ
ルタを設ける構成とすると、フルカラーの液晶パネルとすることができる。

カラーフィルタ７３５は、例えば、顔料を含む感光性の材料を用い、フォトリソグラフ
ィ工程により形成される。また、カラーフィルタ７３５には、異なる色のカラーフィルタ
の間にブラックマトリクスを設けてもよい。また、カラーフィルタやブラックマトリクス
を覆うオーバーコートを設けてもよい。

なお、液晶素子の構成に応じて、カラーフィルタ７３５上に液晶素子の一方の電極を形
成してもよい。なお該電極は、後に形成される液晶素子の一部となる。また該電極上に配
向膜が設けられていてもよい。

液晶層７３１は、基板７０１と基板７０２との間に挟持された状態で、シール部材７３
６によって封止される。また、シール部材７３６は、素子層７３７やカラーフィルタ７３
５を囲むように設けられている。

シール部材７３６としては、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、アクリ
ル、ウレタン、エポキシ、またはシロキサン結合を有する樹脂等の有機樹脂を用いること
ができる。また、シール部材７３６は、低融点ガラスを含むガラスフリットにより形成さ
れていてもよい。また、シール部材７３６は、上記有機樹脂とガラスフリットとを組み合
わせて形成されていてもよい。例えば、液晶層７３１に接して上記有機樹脂を設け、その
外側にガラスフリットを設けることで、外部から、液晶へ水等が混入することを抑制する
ことができる。

また、基板７０２上には、タッチセンサ７３０が設けられている。タッチセンサ７３０
は、基板７０３の一方の面に、絶縁層７３２を介してセンサ層７４０が設けられ、センサ
層７４０は、接着層７３４を介して基板７０２と貼り合わされている。また、基板７０３
の他方の面には、偏光板７４１が設けられている。

タッチセンサ７３０は、基板７０３上に、センサ層７４０を形成した後、センサ層７４
０上に設けられた接着層７３４を介して、基板７０２と貼り合わせることにより、表示モ
ジュール７１１上に設けることができる。

絶縁層７３２は、例えば、酸化シリコン等の酸化物を用いることができる。絶縁層７３
２に接して透光性を有する電極７２１及び電極７２２が設けられている。電極７２１及び
電極７２２は、基板７０３上に形成された絶縁層７３２上に、スパッタリング法により導
電膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により、不要な部分を除
去することで形成される。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
ウム錫酸化物、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等の導電
性酸化物を用いることができる。

電極７２１又は電極７２２には、配線７３８が電気的に接続されている。配線７３８の
一部は、ＦＰＣ７１５と電気的に接続する外部接続電極として機能する。配線７３８とし
ては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム
、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合
金材料を用いることができる。

電極７２２は、一方向に延在したストライプ状の形状を有し、複数設けられている。ま
た、一本の電極７２２を一対の電極７２１が挟むように設けられ、これらを電気的に接続
する配線７２３が電極７２２と交差するように設けられる。ここで、一本の電極７２２と
、配線７２３とによって電気的に接続される複数の電極７２１は、必ずしも直交して設け
る必要はなく、これらのなす角度が９０度未満であってもよい。

また、電極７２１及び電極７２２を覆うように、絶縁層７３３が設けられている。絶縁
層７３３に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシ等の樹脂、シロキサン結合
を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材
料を用いることもできる。また、絶縁層７３３には、電極７２１に達する開口部が設けら
れ、電極７２１と電気的に接続する配線７２３が設けられている。配線７２３は、電極７
２１及び電極７２２と同様の透光性の導電性材料を用いると、タッチパネルの開口率の低
下が少なく好ましい。また、配線７２３に電極７２１及び電極７２２と同一の材料を用い
ることもできるが、透過率よりも、導電性を優先して材料を選択することが好ましい。

また、絶縁層７３３及び配線７２３を覆う絶縁層が設けられていてもよい。当該絶縁層
は、保護層として機能させることができる。

また、絶縁層７３３（及び保護層として機能する絶縁層）には、配線７３８に達する開
口が設けられており、開口に設けられた接続層７３９によって、ＦＰＣ７１５と配線７３
８とが電気的に接続されている。接続層７３９としては、公知の異方性導電フィルム（Ａ
ＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペース
ト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を用いる
ことができる。

センサ層７４０と、基板７０２とを接着する接着層７３４は、透光性を有することが好
ましい。例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、アク
リル、ウレタン、エポキシ、またはシロキサン結合を有する樹脂等の樹脂を用いることが
できる。

偏光板７４１としては、公知の偏光板を用いればよく、自然光や円偏光から直線偏光を
作り出すことができるような材料を用いる。例えば、二色性の物質を一定方向にそろえて
配置することで、光学的な異方性を持たせたものを用いることができる。例えば、ヨウ素
系の化合物等をポリビニルアルコール等のフィルムに吸着させ、これを一方向に延伸する
ことで作製することができる。なお、二色性の物質としては、ヨウ素系の化合物のほか、
染料系の化合物等が用いられる。偏光板７４１は、膜状、またはフィルム状、シート状、
もしくは板状の材料を用いることができる。

なお、本実施の形態ではセンサ層７４０として投影型静電容量式のタッチセンサを適用
する例を示したが、センサ層７４０としてはこれに限られず、偏光板よりも外側から指等
の導電性の検知対象が近接する、または触れることを検知するタッチセンサとして機能す
るセンサを適用することができる。センサ層７４０に設けられるタッチセンサとして、静
電容量方式のタッチセンサが好ましい。静電容量方式のタッチセンサとしては、表面型静
電容量方式、投影型静電容量方式等があり、投影型静電容量方式としては、主に駆動方式
の違いから自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると同時多点検出
が可能となるため好ましい。

＜５．２．タッチパネルの構成例２＞
なお、図１６に示すように、タッチパネル７００は、センサ部（タッチセンサ７３０）
が外付け型であるが、その他の構造のタッチパネルでもよい。以下には、液晶モジュール
の画素部にタッチセンサを組み込んだインセル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）型タッチパネルの構成
例について説明する。

図１７Ａは、タッチパネルの画素部の構成例を示す回路図である。

画素部３５００は、複数の画素５０、走査線３５０１、データ線３５０２、配線３５１
０、及び配線３５１１を有する。

各画素５０は、走査線３５０１及びデータ線３５０２に接続されて、少なくともトラン
ジスタ３５０３及び液晶素子３５０４を有する。

また、各画素５０は配線３５１０又は配線３５１１のいずれかに接続される。同じ配線
３５１０に接続された複数の画素により１つのブロック３５１５が構成され、同じ配線３
５１１に接続された複数の画素５０により１つのブロック３５１６が構成されている。

Ｘ方向の配線３５１０と、Ｙ方向の配線３５１１は交差して、その間に容量６０が形成
される。この容量６０の変化を検出することで、被接触体の接近及び接触が検出される。
図１７Ｂは、複数の配線３５１０及び複数の配線３５１１による回路図である。また図１
７Ｂの回路は、タッチセンサの回路に対応する。配線３５１０の各々には、入力電位また
は共通電位を入力することができる。また、配線３５１１の各々には接地電位を入力する
、または配線３５１１と検出回路と電気的に接続することができる。

［タッチパネルの動作］
以下、図１８、図１９Ａ及び図１９Ｂを用いて、タッチパネルの動作を説明する。

図１８に示すように、１フレーム期間が書き込み期間と、検知期間とに分けられる。書
き込み期間は画素への画像データの書き込みを行う期間であり、配線３５１０に入力され
る信号により、画素５０が順次選択される。検知期間は、タッチセンサによるセンシング
を行う期間であり、Ｘ方向に延在する配線３５１０が順次選択され、入力電圧が入力され
る。

図１９Ａの回路は、書き込み期間におけるタッチセンサに対応する。書き込み期間では
、Ｘ方向の配線３５１０と、Ｙ方向の配線３５１１の両方に、共通電位（ローレベルの電
位）が入力される。

図１９Ｂの回路は、検知期間のある時点におけるタッチセンサに対応する。検知期間で
は、各配線３５１１は、検出回路に接続される。複数の配線３５１０には、ハイレベルの
電位（入力電位）が順次入力される。

このように、画像データの書き込み期間と、タッチセンサによるセンシングを行う期間
とを独立して設けることが好ましい。これにより、画素の書き込み時に生じるノイズに起
因して、タッチセンサの感度が低下してしまうことを抑制することができる。

［画素の構成例］
以下、図２０Ａ−図２０Ｃを用いてタッチパネルに適用可能な画素５０の構成例につい
て説明する。なお、図２０Ａ−図２０Ｃは、画素の構成例を示す断面図であり、表示方式
が異なる画素を示す。図２０ＡはＦＦＳモード、図２０ＢはＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、図２０ＣはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ
）モードである。

図２０Ａに示すように、画素５１は、トランジスタ３５２１、電極３５２２、電極３５
２３、液晶層３５２４、及びカラーフィルタ３５２５等を有する。開口部を有する電極３
５２３はトランジスタ３５２１のソースまたはドレインの一方に電気的に接続される。ま
た、電極３５２３は絶縁層を介して電極３５２２上に設けられる。電極３５２３と電極３
５２２は、それぞれ液晶素子の一方の電極として機能し、これらの間に異なる電位を与え
ることで、液晶の配向を制御することができる。

また、電極３５２２を電極３５２３上に設けることもできる。その場合は電極３５２２
を、開口部を有する形状とし、絶縁層を介して電極３５２３上に設ければよい。

例えば電極３５２２を、配線３５１０又は配線３５１１に電気的に接続することにより
、液晶モジュールをタッチパネルとして動作させることができる。

また、図２０ＢのＩＰＳモードの画素５２では、電極３５２３と電極３５２２は互いに
噛み合うような櫛歯状の部分を有し、同一の絶縁層上に設けられている。例えば電極３５
２２を、上述の配線３５１０又は配線３５１１に電気的に接続することにより、上述タッ
チパネルの画素を構成することができる。

また、図２０ＣのＶＡ方式の画素５３では、電極３５２２は電極３５２３と別の基板に
設けられており、電極３５２２及び電極３５２３は液晶層３５２４を介して対向するよう
に設けられている。また電極３５２２に重ねて配線３５２６が設けられている。配線３５
２６は、画素５３が属するブロックとは異なるブロック間を電気的に接続するため配線と
して機能させることができる。例えば電極３５２２を、上述の配線３５１０又は配線３５
１１に電気的に接続することにより、画素を構成することができる。

なお、本実施の形態は、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、図２１Ａ−図２１Ｆを参照して、半導体装置の構成例を説明する。

図２１Ａに、情報処理システムの一例としてタブレット型情報端末を示す。情報端末１
０００は、筐体１００１に組み込まれたタッチパネル１００２の他、操作ボタン１００３
、スピーカ１００４、その他図示しないマイク、ステレオヘッドフォンジャック、メモリ
カード挿入口、カメラ及びＵＳＢコネクタ等の外部接続ポート等を備えている。タッチパ
ネル１００２は、表示モジュールを備えており、表示手段及び入力手段として機能する。

図２１Ｂに、情報処理システムの一例として携帯型端末を示す。情報端末１０１０は、
筐体１０１１に組み込まれたタッチパネル１０１２Ｂの他、操作ボタン１０１３、スピー
カ１０１４、及びマイク１０１５、並びに、その他図示しないステレオヘッドフォンジャ
ック、メモリカード挿入口、カメラ、及びＵＳＢコネクタ等の外部接続ポート等を備えて
いる。タッチパネル１０１２Ｂは、表示モジュールを備えており、表示手段及び入力手段
として機能する。タッチパネル１０１２Ｂの支持基板として、曲面を有する基板を適用す
ることで、曲面を有するパネルを具備する携帯型情報端末１０１０とすることができる。

図２１Ｃに、情報処理システムの一例として、タブレット機能を有する折り畳み型の情
報端末を示す。情報端末１０２０は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ
、及び遊技機等の１つ又は複数の機能を有する。

情報端末１０２０は、筐体１０２１ａ、筐体１０２１ｂ、筐体１０２１ａに設けられた
タッチパネル１０２２ａ、筐体１０２１ｂに設けられたタッチパネル１０２２ｂ、軸部１
０２３、操作ボタン１０２４、接続端子１０２５、記録媒体挿入部１０２６、及びスピー
カ１０２７等を備える。タッチパネル１０２２ａ及びタッチパネル１０２２ｂは、表示モ
ジュールを備えており、表示手段及び入力手段として機能する。

筐体１０２１ａと筐体１０２１ｂは、軸部１０２３により接続される。情報端末１０２
０は、軸部１０２３を有しており、タッチパネル１０２２ａとタッチパネル１０２２ｂを
対向させて折り畳むことができる。

接続端子１０２５は、筐体１０２１ａに設けられる。なお、筐体１０２１ｂに接続端子
１０２５が設けられていてもよい。また、接続端子１０２５が筐体１０２１ａ及び筐体１
０２１ｂの一方又は両方に複数設けられていてもよい。接続端子１０２５は、他の半導体
装置を接続するための端子である。

記録媒体挿入部１０２６は、筐体１０２１ａに設けられる。筐体１０２１ｂに記録媒体
挿入部１０２６が設けられていてもよい。また、記録媒体挿入部１０２６が筐体１０２１
ａ及び筐体１０２１ｂの一方又は両方に複数設けられていてもよい。例えば、記録媒体挿
入部にカード型記録媒体を挿入することにより、カード型記録媒体のデータを情報端末１
０２０に読み出し、又は情報端末１０２０の記憶データをカード型記録媒体に書き込むこ
とができる。

図２１Ｄに、情報処理システムの一例として、据え置き型情報端末を示す。情報端末１
０３０は、筐体１０３１、筐体１０３１に設けられたタッチパネル１０３２、操作ボタン
１０３３、及びスピーカ１０３４等を有する。

なお、筐体１０３１の甲板部１０３５に、タッチパネル１０３２と同様のタッチパネル
や表示モジュール等の表示手段や入力手段を設けてもよい。さらに、筐体１０３１に券等
を出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部等を設けてもよい。これらの装置を設
けることで、情報端末１０３０は、例えば現金自動預け払い機、チケット等の注文をする
ための情報通信端末（マルチメディアステーションともいう）、又は遊技機として機能す
ることができる。

図２１Ｅに、表示装置の一例を示す。表示装置１０４０は、筐体１０４１、筐体１０４
１に設けられた表示モジュール１０４２、筐体１０４１を支持する支持台１０４３、操作
ボタン１０４４、接続端子１０４５、及びスピーカ１０４６等を有する。表示モジュール
１０４２の替わりにタッチパネルを設けてもよい。例えば、表示装置１０４０をテレビジ
ョン装置や、コンピュータのモニタとして機能させることができる。

接続端子１０４５は、他の半導体装置を接続するための端子である。例えば、接続端子
１０４５により、表示装置１０４０とコンピュータを接続して、情報処理システムを構築
することができる。また、表示装置１０４０の筐体１０４１にコンピュータを組み込むこ
とで、モニタ一体型パーソナルコンピュータとすることもできる。

図２１Ｆに、情報処理システムの一例としてノート型パーソナルコンピュータを示す。
パーソナルコンピュータ１０５０は、筐体１０５１、表示モジュール１０５２、キーボー
ド１０５３、及びポインティングデバイス１０５４等を有する。表示モジュール１０５２
の替わりにタッチパネルを用いることもできる。

本実施の形態で例示した半導体装置において、実施の形態１、２等で例示したような表
示手段の制御を行うことにより、使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示を表示
手段が行うことができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

１００ 情報処理システム
１０１ 演算装置
１０２ 記憶装置
１０３ Ｉ／Ｏ
１０４ 伝送路
１１０ 演算部
１２０ 表示手段
１３０ 入力手段
１４０ 記憶装置
１２１ 回路ブロック
１２２ 表示モジュール
３００ 制御回路
３１０ 画素部
３１１ 画素
３１２ 走査線
３１３ データ線
３２１ 走査線駆動回路
３２２ データ線駆動回路
３２３ 配線
３２４ 配線
３４１ 基板
３４２ 基板
３４３ シール部材
３４４ ＦＰＣ
３４５ 異方性導電膜
３５１、３５５ トランジスタ
３５２ 液晶素子
３５３ 容量素子
３６１、３６２、３６５、３６６ トランジスタ
３６３ ＥＬ素子
３６４ 容量素子
４０１ 液晶層
４０２ スペーサ
４０３ 配向膜
４０４ カラーフィルタ
４０５ ブラックマトリクス
４０６ 配向膜
４１０ 端子部
４１１、４１２ 電極
４２０ 半導体層
４２１ 電極
４２２ 共通電極
４２３ 画素電極
４４１−４４６ 絶縁層
５０１、５０２ 電極
５０３ ＥＬ層
５０４ 隔壁
５２１ 配線
５３１ カラーフィルタ
５３２ ブラックマトリクス
５３３ オーバーコート層
５４１−５４４ 絶縁層
６０１−６０５ トランジスタ
６１０ 酸化物半導体層
６１１ 基板
６１２ ゲート電極
６１３ 絶縁層
６１５、６１６ 電極
６１７、６１８ 絶縁層
６２０、６２０ａ、６２０ｂ 酸化物半導体層
６３０、６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ 酸化物半導体層
６４０、６４０ａ、６４０ｂ、６４０ｃ 酸化物半導体層
６４０ｄ 側壁保護層
６４１、６４２ 絶縁層
７００ タッチパネル
７０１−７０３ 基板
７０４ ＦＰＣ
７０５ 接続端子
７０６ 配線
７１１ 表示モジュール
７１２ データ線駆動回路
７１３ 走査線駆動回路
７１４ 画素部
７１５ ＦＰＣ
７１６ 接続端子
７１７ 配線
７２０ 液晶パネル
７２１ 電極
７２２ 電極
７２３ 配線
７３０ タッチセンサ
７３１ 液晶層
７３２、７３３ 絶縁層
７３４ 接着層
７３５ カラーフィルタ
７３６ シール部材
７３７ 素子層
７３８ 配線
７３９ 接続層
７４０ センサ層
７４１ 偏光板
１０００ 情報端末
１００１ 筐体
１００２ タッチパネル
１００３ 操作ボタン
１００４ スピーカ
１０１０ 情報端末
１０１１ 筐体
１０１２Ｂ タッチパネル
１０１３ 操作ボタン
１０１４ スピーカ
１０１５ マイク
１０２０ 情報端末
１０２１ａ 筐体
１０２１ｂ 筐体
１０２２ａ タッチパネル
１０２２ｂ タッチパネル
１０２３ 軸部
１０２４ 操作ボタン
１０２５ 接続端子
１０２６ 記録媒体挿入部
１０２７ スピーカ
１０３０ 情報端末
１０３１ 筐体
１０３２ タッチパネル
１０３３ 操作ボタン
１０３４ スピーカ
１０３５ 甲板部
１０４０ 表示装置
１０４１ 筐体
１０４２ 表示モジュール
１０４３ 支持台
１０４４ 操作ボタン
１０４５ 接続端子
１０４６ スピーカ
１０５０ パーソナルコンピュータ
１０５１ 筐体
１０５２ 表示モジュール
１０５３ キーボード
１０５４ ポインティングデバイス
５０−５３ 画素
６０ 容量
３５００ 画素部
３５０１ 走査線
３５０２ データ線
３５０３ トランジスタ
３５０４ 液晶素子
３５１０、３５１１ 配線
３５１５、３５１６ ブロック
３５２１ トランジスタ
３５２２、３５２３ 電極
３５２４ 液晶層
３５２５ カラーフィルタ
３５２６ 配線

Claims (1)

1. 表示部を有し、
   前記表示部は、トランジスタを有し、
   前記トランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有し、
   前記表示部に文字を表示しているときに、
   前記表示部の画面のスクロール速度がしきい値を越えない場合は、前記文字の階調を変更せず、
   前記表示部の画面のスクロール速度がしきい値を越えた場合に、前記文字の階調と前記文字の背景の階調との差を小さくするように、前記文字が表示される処理を行う機能を有し、
   前記表示部の画面のスクロール速度が大きいほど、前記文字の階調と前記文字の背景の階調との差を小さくするように、前記文字が表示される処理を行う機能を有し、
   前記表示部に静止画像を表示している期間のリフレッシュレートは、動画像を表示している期間のリフレッシュレートよりも低く、
   前記表示部に第１の画像から第２の画像に切り替えるときに、前記第１の画像の表示と前記第２の画像の表示との間に、第３の画像を表示させ、
   前記第３の画像は、前記第１の画像の画像データと前記第２の画像の画像データとに対して、重み付けを行って足し合わせることで生成できる半導体装置。