JP2023021222A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細な液晶表示装置を提供する。開口率が高い液晶表示装置を提供する。コントラスト比が高く、表示品位が良好な液晶表示装置を提供する。低電圧駆動が可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】一対の基板間に、画素電極、第１の共通電極、第２の共通電極、及び液晶層を有する表示装置である。画素電極及び第１の共通電極は、それぞれ、液晶層と一方の基板の間に位置する。第２の共通電極は、液晶層と他方の基板の間に位置する。第１の共通電極と第２の共通電極には、同じ電位が供給される。第１の共通電極は、隣り合い異なる色を呈する２つの副画素の表示領域の間に、第２の共通電極と重なる部分を有する。画素電極及び第１の共通電極のうち少なくとも一方は、副画素の表示領域に、第２の共通電極と重ならない部分を有する。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、液晶表示装置、モジュール、及び電子機器に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野と
しては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、
入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、そ
れらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。

液晶表示装置及び発光表示装置等のフラットパネルディスプレイの多くに用いられている
トランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン、単結晶シリコン、ま
たは多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコン半
導体を用いたトランジスタは、集積回路（ＩＣ）などにも利用されている。

近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる
技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物半
導体と記すこととする。例えば、特許文献１及び特許文献２には、酸化物半導体として、
酸化亜鉛、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物を用いたトランジスタを作製し、該トランジ
スタを表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が開示されている。

特開２００７－１２３８６１号公報 特開２００７－９６０５５号公報

本発明の一態様は、高精細な液晶表示装置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、開口率が高い液晶表示装置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、コントラスト比が高く、表示品位が良好な液晶表示装置を提供するこ
とを目的の一とする。または、本発明の一態様は、低電圧駆動が可能な液晶表示装置を提
供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い液晶表示装置
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、信頼性の高い液晶表示装
置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、新規な液晶表示装置を
提供することを目的の一とする。

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。本発明の一態様は
、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求
項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様の表示装置は、一対の基板間に、画素電極、第１の共通電極、第２の共通
電極、及び液晶層を有する。画素電極及び第１の共通電極は、それぞれ、液晶層と一方の
基板の間に位置する。第２の共通電極は、液晶層と他方の基板の間に位置する。第１の共
通電極と第２の共通電極には、同じ電位が供給される。第１の共通電極は、隣り合い異な
る色を呈する２つの副画素の表示領域の間に、第２の共通電極と重なる部分を有する。画
素電極及び第１の共通電極のうち少なくとも一方は、副画素の表示領域に、第２の共通電
極と重ならない部分を有する。

第２の共通電極は、副画素の表示領域に開口部を有することが好ましい。液晶層の厚さを
ｄとしたとき、開口部の幅は、ｄ／６以上であり、かつ、副画素の幅よりも狭いことが好
ましい。液晶層の厚さをｄとしたとき、開口部の間隔は、ｄ以上２．５ｄ以下であること
が好ましい。液晶層の厚さｄは、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。

第１の共通電極は、第２の共通電極と電気的に接続されていてもよい。または、第１の共
通電極と第２の共通電極は、それぞれ独立に電位が与えられてもよい。例えば、第１の共
通電極と第２の共通電極は、電気的に接続される電源線が異なっていてもよい。

液晶層が有する液晶の誘電率の異方性は、負であることが好ましい。

チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを有することが好ましい。当該ト
ランジスタは、画素電極と電気的に接続される。例えば、トランジスタの半導体層は、イ
ンジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズと、を有する
ことが好ましい。

走査線及び信号線を有し、走査線が伸長する方向は、信号線が伸長する方向と交差し、同
一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、信号線が伸長する方向と交差すること
が好ましい。

本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基
板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしく
はＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクタが取り付けられた
モジュール、またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉ
ｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等によりＩＣが実装されたモジュール等のモジュールである。

本発明の一態様では、上記の構成が、表示装置でなく、入出力装置（タッチパネルなど）
に適用されていてもよい。

本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ
、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する電子機器である。

本発明の一態様により、高精細な液晶表示装置を提供することができる。または、本発明
の一態様により、開口率が高い液晶表示装置を提供することができる。または、本発明の
一態様により、コントラスト比が高く、表示品位が良好な液晶表示装置を提供することが
できる。または、本発明の一態様により、低電圧駆動が可能な液晶表示装置を提供するこ
とができる。または、本発明の一態様により、消費電力の低い液晶表示装置を提供するこ
とができる。または、本発明の一態様により、信頼性の高い液晶表示装置を提供すること
ができる。または、本発明の一態様により、新規な液晶表示装置を提供することができる
。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は
、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から
、これら以外の効果を抽出することが可能である。

液晶素子の一例を示す断面図。 第２の共通電極のレイアウトを説明する上面図。 表示装置の一例を示す斜視図及び副画素の一例を示す上面図。 表示装置の一例を示す断面図。 画素の配置例及び構成例を示す図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 タッチパネルの一例を示す斜視図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 入力装置の一例及び入力装置の駆動方法の一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す斜視図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 入力装置の一例を示す上面図。 入力装置の一例を示す上面図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 検知素子と画素の一例を示す図。 検知素子と画素の動作の一例を示す図。 検知素子と画素の一例を示す上面図。 タッチパネルモジュールの一例を示すブロック図。 タッチパネルモジュールの一例を示す図。 トランジスタの一例を示す断面図。 トランジスタの一例を示す断面図。 トランジスタの一例を示す断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 トランジスタの一例を示す上面図及び断面図。 タッチパネルモジュールの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例１の画素レイアウトを示す図。 実施例１の配向シミュレーション結果。 実施例１の配向シミュレーション結果。 実施例１の配向シミュレーション結果。 実施例１の配向シミュレーション結果。 実施例１のシミュレーション結果。 実施例１の表示装置の表示結果を示す写真及び表示部の光学顕微鏡写真。 実施例２のシミュレーション結果。 実施例２のシミュレーション結果。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同
一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の
機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際
の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ず
しも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じ
て、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」
という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「
絶縁層」という用語に変更することが可能である。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１～図２４を用いて説明する。

本発明の一態様の表示装置は、画素電極、第１の共通電極、第２の共通電極、及び液晶層
を有する。画素電極及び第１の共通電極は、それぞれ、表示装置の厚さ方向に液晶層を挟
んで、第２の共通電極とは反対側に位置する。第１の共通電極と第２の共通電極には、同
じ電位が供給される。第１の共通電極は、隣り合い異なる色を呈する２つの副画素の表示
領域の間に、第２の共通電極と重なる部分を有する。画素電極及び第１の共通電極のうち
少なくとも一方は、副画素の表示領域に、第２の共通電極と重ならない部分を有する。

表示装置は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。

画素は、複数の副画素を有する。例えば、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、及
び青色を呈する副画素によって１つの画素が構成されることで、表示部ではフルカラーの
表示を行うことができる。なお、副画素が呈する色は、赤、緑、及び青に限られない。画
素には、例えば、白、黄、マゼンタ、またはシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい
。なお、本明細書等において、副画素を単に画素と記す場合がある。

液晶表示装置の駆動方法としては、１フレームごとに正極・負極が反転する（信号の極性
が反転する、ともいえる）フレーム反転駆動、１行ごとに正極・負極が反転するゲートラ
イン反転駆動、１列ごとに正極・負極が反転するソースライン反転駆動、及び１行・１列
ごとに正極・負極が反転するドットライン反転駆動等が挙げられる。これらの駆動方法を
用いて、適宜、信号の極性を反転させることで、表示の焼き付きを防止することができる
。消費電力の観点から、ソースライン反転駆動を好適に用いることができる。

液晶表示装置の高精細化によって、画素間の幅（画素の間隔）及び副画素間の幅（副画素
の間隔）は狭くなっている。そのため、例えば、横電界方式の液晶素子を用いた表示装置
にソースライン反転駆動を適用すると、隣接する副画素間に横電界が発生することで、液
晶の配向不良が生じ、隣の副画素への光漏れが生じる場合がある。光漏れが生じると、表
示装置の表示品位が低下してしまう。また、光漏れが生じやすい部分を、遮光層等で覆う
ことで、表示品位の低下を抑制できるが、開口率が低下することがある。

そこで、本発明の一態様では、互いに異なる色を呈する２つの副画素の表示領域の間にお
いて、同じ電位が供給された一対の電極（第１の共通電極及び第２の共通電極）で液晶層
を挟持する。これにより、隣接する２つの副画素間に横電界が発生することを抑制できる
。したがって、液晶の配向不良を抑制し、光漏れを低減することができ、表示装置のコン
トラスト比を高めることができる。

本発明の一態様では、画素電極及び第１の共通電極のうち少なくとも一方は、副画素の表
示領域に、第２の共通電極と重ならない部分を有する。これにより、第２の共通電極を設
けても、液晶素子の駆動電圧を上昇しにくくすることができる。

＜１－１．表示装置の構成例１＞
図１（Ａ）～（Ｄ）に、本発明の一態様の表示装置の断面図を示す。

図１（Ａ）に示す表示装置は、基板１１９ａ、基板１１９ｂ、画素電極１１１ａ、画素電
極１１１ｂ、第１の共通電極１１２、液晶層１１３、第２の共通電極２４４、及び絶縁層
２２０を有する。

図１（Ａ）に示す表示装置は、表示領域６８ａ、６８ｂを有する。表示領域６８ａ、６８
ｂは互いに異なる色を呈する副画素の表示領域（副画素の開口部ともいえる）とする。

画素電極１１１ａ、１１１ｂ、及び第１の共通電極１１２は、それぞれ、液晶層１１３と
基板１１９ａの間に位置する。第２の共通電極２４４は、液晶層１１３と基板１１９ｂの
間に位置する。第１の共通電極１１２と第２の共通電極２４４には、同じ電位が供給され
る。

図１（Ａ）に示す表示装置は、基板１１９ａ上に第１の共通電極１１２を有し、第１の共
通電極１１２上に絶縁層２２０を有し、絶縁層２２０上に、島状の画素電極１１１ａ、１
１１ｂを有する。画素電極は、副画素ごとに設けられている。表示領域において、画素電
極は、開口または隙間（スリット等ともいう）を有する。

図１（Ｂ）に示す表示装置は、画素電極と第１の共通電極の積層順が、図１（Ａ）とは異
なる。

図１（Ｂ）に示す表示装置は、基板１１９ａ上に島状の画素電極１１１ａ、１１１ｂを有
し、画素電極１１１ａ、１１１ｂ上に絶縁層２２０を有し、絶縁層２２０上に、第１の共
通電極１１２を有する。表示領域において、第１の共通電極１１２は、開口または隙間（
スリット等ともいう）を有する。

表示領域６８ａ、６８ｂのそれぞれにおいて、画素電極と第１の共通電極１１２の間には
電圧をかけることができる（図１（Ａ）、（Ｂ）に示す矢印参照）。一方、表示領域６８
ａ、６８ｂの間では、液晶層１１３が、同じ電位（定電位、コモン電位）が供給された第
１の共通電極１１２と第２の共通電極２４４に挟持される。基板１１９ｂ側に設けられた
電極にコモン電位を与えることで、画素電極から、隣の副画素の電極への電界の広がりを
抑制できる。したがって、液晶の配向不良を抑制し、光漏れを低減することができ、表示
装置のコントラスト比を高めることができる。

また、図１（Ａ）において、第１の共通電極１１２は、表示領域６８ａ、６８ｂのそれぞ
れに、第２の共通電極２４４と重ならない部分を有する。また、図１（Ｂ）において、画
素電極１１１ａは表示領域６８ａに、画素電極１１１ｂは表示領域６８ｂに、それぞれ、
第２の共通電極２４４と重ならない部分を有する。第２の共通電極２４４を副画素の表示
領域に部分的に設けることで、全体に設けた場合に比べて、液晶素子の駆動電圧の上昇を
抑制することができる。

図１（Ａ）、（Ｂ）では、副画素の表示領域における、第２の共通電極２４４が設けられ
ていない部分の長さを、長さＬ１として示す。また、２つの副画素にわたって設けられる
第２の共通電極２４４の長さを、長さＬ２として示す。また、図１（Ａ）では、画素電極
と第２の共通電極２４４の間の液晶層１１３の厚さを、ｄとして示す。図１（Ｂ）では、
第１の共通電極１１２と第２の共通電極２４４の間の液晶層１１３の厚さを、ｄとして示
す。液晶層の厚さｄは、画素電極と第１の共通電極１１２のうち、液晶層１１３の厚さ方
向において第２の共通電極２４４により近い方と、第２の共通電極２４４と、の間におけ
る液晶層１１３の厚さを指す。液晶層の厚さｄは、セルギャップ、画素電極または第１の
共通電極１１２と、第２の共通電極２４４と、の間の最短距離ともいえる。

図２（Ａ）～（Ｃ）に、第２の共通電極２４４のレイアウトの一例を示す。

ここでは、赤色の副画素（Ｒ）、緑色の副画素（Ｇ）、及び青色の副画素（Ｂ）の３つの
副画素によって、１つの画素が構成される例を示す。副画素の表示領域６８以外の部分は
非表示領域６６として示す。

図２（Ａ）では、第２の共通電極２４４が開口を有する例を示す。開口は、表示領域６８
の少なくとも一部に位置する。また、開口は、非表示領域６６に延在してもよい。

図２（Ａ）では、長さＬ１は、開口の幅に相当する。また、長さＬ１は、開口の短辺の長
さ、異なる色を呈する副画素が配設する方向における、開口の長さ等ということもできる
。

図２（Ａ）では、長さＬ２は、開口の間隔に相当する。また、長さＬ２は、異なる色を呈
する副画素が配設する方向における、開口の間隔等ということもできる。

図２（Ｂ）では、第２の共通電極２４４が、ストライプ状に複数設けられている例を示す
。第２の共通電極２４４が配設される方向は、同一の色を呈する副画素が配設される方向
と交差する。

１つの第２の共通電極２４４は、隣り合い異なる色を呈する２つの副画素にわたって配置
される。例えば、第２の共通電極２４４ａは、赤色の副画素（Ｒ）と緑色の副画素（Ｇ）
にわたって配置される。

図２（Ｂ）では、長さＬ１は、隣り合う２つの第２の共通電極の間隔に相当する。

図２（Ｂ）では、長さＬ２は、第２の共通電極の幅に相当する。また、長さＬ２は、第２
の共通電極の短辺の長さ、異なる色を呈する副画素が配設する方向における第２の共通電
極の長さ等ということもできる。

なお、図２（Ｂ）に示す第２の共通電極２４４は、１つの櫛歯状の電極であるとみなすこ
ともできる。この場合、図２（Ｂ）に示していない部分で、第２の共通電極２４４ａ、２
４４ｂ、２４４ｃは繋がっている。長さＬ１は、歯の間隔、長さＬ２は、歯の幅というこ
とができる。

図２（Ｃ）では、第２の共通電極２４４が有する開口が、隣り合い同じ色を呈する２つの
副画素にわたって設けられている例を示す。１つの開口は、同じ色を呈する複数の副画素
の表示領域６８に位置していてもよい。

第２の共通電極２４４が設けられている面積が多いほど、第２の共通電極２４４の抵抗を
下げることができ、好ましい。例えば、図２（Ｂ）、（Ｃ）に比べて、図２（Ａ）に示す
構成は、第２の共通電極２４４の抵抗を下げることができる。

以下では、図１（Ａ）～（Ｄ）における第２の共通電極２４４のレイアウトが、図２（Ａ
）に示すレイアウトに対応する場合を例に挙げて説明する。図１（Ａ）～（Ｄ）において
、第２の共通電極２４４は、表示領域６８に開口を有する。また、図１（Ｂ）～（Ｄ）に
おいて、第１の共通電極１１２は、表示領域６８に開口を有する。

図１（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ、第２の共通電極２４４の形状が、図１（Ｂ）と異なる
。

図１（Ｃ）に示すように、第１の共通電極１１２も、表示領域６８ａ、６８ｂに、それぞ
れ、第２の共通電極２４４と重ならない部分を有していてもよい。

図１（Ｂ）では、第１の共通電極１１２の開口の幅と、第２の共通電極２４４の開口の幅
とが等しい。

図１（Ｃ）では、第１の共通電極１１２の開口の幅よりも、第２の共通電極２４４の開口
の幅の方が長い。

図１（Ｄ）では、第１の共通電極１１２の開口の幅よりも、第２の共通電極２４４の開口
の幅の方が短い。

液晶層１１３の厚さに垂直な方向からみて、第２の共通電極２４４の開口の端部から第１
の共通電極１１２の開口の端部までの長さを、図１（Ｃ）では長さＬ３とし、図１（Ｄ）
では長さＬ４とする。

副画素において、第２の共通電極２４４が設けられている部分が広いほど、画素電極から
、隣の副画素の電極への電界の広がりを抑制できる。つまり、長さＬ１が短いほど、また
は長さＬ２が長いほど、光漏れを低減することができる。また、図１（Ｃ）に示す長さＬ
３が短いほど、光漏れを低減することができる。また、図１（Ｄ）に示す長さＬ４が長い
ほど、光漏れを低減することができる。

副画素の表示領域において、第２の共通電極２４４が設けられていない部分が広いほど、
第２の共通電極２４４を設けることによる液晶素子の駆動電圧の上昇を抑制することがで
きる。つまり、長さＬ１が長いほど、または長さＬ２が短いほど、液晶素子の駆動電圧の
上昇を抑制することができる。また、図１（Ｃ）に示す長さＬ３が長いほど、液晶素子の
駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、図１（Ｄ）に示す長さＬ４が短いほど、
液晶素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。

また、液晶層の厚さｄを小さくするほど、第２の共通電極２４４の影響を強めることがで
き、２つの副画素間に横電界が発生することをより抑制することができる。液晶層の厚さ
ｄを小さくすることで、長さＬ１を長くする（長さＬ２を短くする）ことができる。これ
により、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、光漏れを抑制することができる。

以上のことから、液晶層の厚さをｄとしたとき、長さＬ１は、ｄ／６以上が好ましく、ｄ
／２以上がより好ましい。

長さＬ２は、液晶層の厚さをｄとしたとき、ｄ以上２．５ｄ以下が好ましく、１．２ｄ以
上２．４ｄ以下がより好ましい。この長さＬ２の条件は、表示装置のコントラスト比に影
響する。上記の長さＬ１の条件は、表示装置の駆動電圧に影響する。そのため、表示装置
を作製するうえで、表示品位に影響する長さＬ２の条件を優先することが望ましい。

液晶層の厚さｄは、１μｍ以上３μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上３μｍ以下がより
好ましい。

本発明の一態様を適用することで、隣接する副画素間の光漏れが抑制できるため、副画素
間の距離を狭くすることができる。したがって、副画素の開口率を高めることができる。
また、表示装置の高精細化が可能となる。また、表示装置の表示品位の向上が可能となる
。また、駆動電圧の上昇を抑制できる。また、開口率を高めることで、光取り出し効率を
高めることができる。これにより、表示装置の消費電力を低減させることができる。

＜１－２．表示装置の構成例２＞
図３（Ａ）及び図４（Ａ）に、表示装置の一例を示す。図３（Ａ）は、表示装置１００Ａ
の斜視図であり、図４（Ａ）は、表示装置１００Ａの断面図である。図３（Ａ）では、明
瞭化のため、偏光板１３０などの構成要素を省略して図示している。図３（Ａ）では、基
板６１を破線で示す。

表示装置１００Ａは、表示部６２及び駆動回路部６４を有する。表示装置１００Ａには、
ＦＰＣ７２及びＩＣ７３が実装されている。

表示部６２は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。

表示装置１００Ａは、走査線駆動回路及び信号線駆動回路のうち、一方または双方を有し
ていてもよい。または、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の双方を有していなくてもよ
い。表示装置１００Ａが、タッチセンサ等のセンサを有する場合、表示装置１００Ａは、
センサ駆動回路を有していてもよい。本実施の形態では、駆動回路部６４として、走査線
駆動回路を有する例を示す。走査線駆動回路は、表示部６２が有する走査線に、走査信号
を出力する機能を有する。

表示装置１００Ａでは、ＩＣ７３が、ＣＯＧ方式などの実装方式により、基板５１に実装
されている。ＩＣ７３は、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回
路のうち、一つまたは複数を有する。

表示装置１００Ａには、ＦＰＣ７２が電気的に接続されている。ＦＰＣ７２を介して、Ｉ
Ｃ７３及び駆動回路部６４には外部から信号及び電力が供給される。また、ＦＰＣ７２を
介して、ＩＣ７３から外部に信号を出力することができる。

ＦＰＣ７２には、ＩＣが実装されていてもよい。例えば、ＦＰＣ７２には、信号線駆動回
路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、一つまたは複数を有するＩＣが実装さ
れていてもよい。

表示部６２及び駆動回路部６４には、配線６５から、信号及び電力が供給される。当該信
号及び電力は、ＩＣ７３から、またはＦＰＣ７２を介して外部から、配線６５に入力され
る。

図３（Ｂ）、（Ｃ）は、表示装置１００Ａが有する副画素の上面図である。

図４（Ａ）は、表示部６２、駆動回路部６４、及び配線６５を含む断面図である。図４（
Ａ）は、図３（Ｂ）における一点鎖線Ｘ１－Ｘ２間の断面図を含む。図４（Ａ）以降に示
す表示装置の断面図では、表示部６２として、１つの副画素の表示領域６８とその周囲に
位置する非表示領域６６を示す。

図３（Ｂ）は、副画素のうち、ゲート２２３から第１の共通電極１１２までの積層構造（
図４（Ａ）参照）を、第１の共通電極１１２側から見た上面図である。図３（Ｂ）には、
副画素の表示領域６８を太い点線の枠で示す。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の積層構造から
第１の共通電極１１２を除いた上面図である。

表示装置１００Ａは、横電界方式の液晶素子を用いた透過型の液晶表示装置の一例である
。

図４（Ａ）に示すように、表示装置１００Ａは、基板５１、トランジスタ２０１、トラン
ジスタ２０６、液晶素子４０、補助配線１３９、配向膜１３３ａ、配向膜１３３ｂ、接続
部２０４、接着層１４１、着色層１３１、遮光層１３２、オーバーコート１２１、基板６
１、及び偏光板１３０等を有する。

表示領域６８には、液晶素子４０が設けられている。液晶素子４０は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎ
ｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが適用された液晶素子である。

液晶素子４０は、画素電極１１１、第１の共通電極１１２、第２の共通電極２４４、及び
液晶層１１３を有する。画素電極１１１と第１の共通電極１１２との間に生じる電界によ
り、液晶層１１３の配向を制御することができる。液晶層１１３は、配向膜１３３ａと配
向膜１３３ｂの間に位置する。

接続部６９において、第２の共通電極２４４は、基板５１側に設けられた導電層と電気的
に接続されている。これにより、ＦＰＣ７２から第２の共通電極２４４に、電位を供給す
ることができる。したがって、基板６１側にＦＰＣ等を接続する必要がなく、表示装置の
構成をより簡略化できるため好ましい。

接続部６９は、表示部６２の一部として設けられていてもよい。または、接続部６９は、
表示部６２の外側に設けられていてもよく、例えば、表示部６２と駆動回路部６４の間に
設けられていてもよい。

第１の共通電極１１２と第２の共通電極２４４には同じ電位を供給することができる。例
えば、第１の共通電極１１２と導電層２８４が電気的に接続されている、または、１つの
膜（同一の膜）であると、第２の共通電極２４４は、第１の共通電極１１２と電気的に接
続される。

なお、第２の共通電極２４４は、第１の共通電極１１２と電気的に接続されていなくても
よい。第１の共通電極１１２と電気的に接続される電源線と、第２の共通電極２４４と電
気的に接続される電源線と、が異なる場合は、２つの電源線に同じ電位を供給することで
、第１の共通電極１１２と第２の共通電極２４４に同じ電位を供給することができる。

接続部６９では、導電層２８１と導電層２８２が接続し、導電層２８２と導電層２８３が
接続し、導電層２８３と導電層２８４が接続し、導電層２８４と接続体２４３が接続し、
接続体２４３と第２の共通電極２４４が接続している。導電層２８１、導電層２８２、及
び導電層２８３は、それぞれ、トランジスタのゲート２２３、ゲート２２１、並びに導電
層２２２ａ及び導電層２２２ｂと同一の材料、同一の工程で形成することができる。この
ように、接続部６９を構成する導電層を、表示部６２や駆動回路部６４に用いる導電層と
同一の材料、同一の工程で作製すると、工程数の増加を防ぐことができ好ましい。

接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子として
は、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることがで
きる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。また
ニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用
いることが好ましい。また接続体２４３として弾性変形もしくは塑性変形する材料を用い
ることが好ましい。このとき導電性の粒子は図４（Ａ）等に示すように上下方向に潰れた
形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電
層との接触面積が増大し、接触抵抗が低減できるほか、接続不良などの不具合を抑制でき
る。

接続体２４３は接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の
接着層１４１に、接続体２４３を分散させておけばよい。

図４（Ａ）において、画素電極１１１は、導電層２２２ｂを介して、低抵抗領域２３１ｂ
と電気的に接続されている。

図４（Ｂ）に示すように、画素電極１１１は、直接、低抵抗領域２３１ｂと接続していて
もよい。このとき、半導体層（チャネル領域２３１ａ及び低抵抗領域２３１ｂ）に酸化物
半導体等の可視光を透過する材料を用いることが好ましい。これにより、画素電極１１１
とトランジスタとの接続部を表示領域６８に設けることができる。したがって、副画素の
開口率を高めることができる。また、表示装置の高精細化が可能となる。なお、低抵抗領
域２３１ｂに導電層２２２ｂを電気的に接続させてもよい。導電層２２２ｂは、低抵抗領
域２３１ｂの補助電極として機能することができる。または、トランジスタは、導電層２
２２ｂを有していなくてもよい。

第１の共通電極１１２は、櫛歯状の上面形状（平面形状ともいう）、またはスリットが設
けられた上面形状を有していてもよい。図３（Ｂ）、（Ｃ）及び図４（Ａ）では、１つの
副画素の表示領域６８に、第１の共通電極１１２の開口が１つ設けられている例を示す。
表示装置の高精細化に伴い、１つの副画素の表示領域６８の面積は小さくなる。そのため
、第１の共通電極１１２に設ける開口は複数に限られず、１つとすることができる。すな
わち、高精細な表示装置においては、画素（副画素）の面積が小さいため、第１の共通電
極１１２の開口が１つであっても、副画素の表示領域全体に亘って、液晶を配向させるた
めに十分な電界を生成することができる。

画素電極１１１と第１の共通電極１１２の間には、絶縁層２２０が設けられている。画素
電極１１１は、絶縁層２２０を介して第１の共通電極１１２と重なる部分を有する。また
、画素電極１１１と着色層１３１とが重なる領域において、画素電極１１１上に第１の共
通電極１１２が配置されていない部分を有する。第１の共通電極１１２上には補助配線１
３９が設けられている。補助配線１３９の抵抗率は、第１の共通電極１１２の抵抗率より
も低いことが好ましい。共通電極と電気的に接続する補助配線を設けることで、共通電極
の抵抗に起因する電圧降下を抑制することができる。また、このとき、金属酸化物を含む
導電層と、金属を含む導電層の積層構造とする場合には、ハーフトーンマスクを用いたパ
ターニング技術により形成すると、工程を簡略化できるため好ましい。

補助配線１３９は、第１の共通電極１１２よりも抵抗値の低い膜である。補助配線１３９
は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅
、銀、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらの元素を含む合金材料を用いて
、単層または積層で形成することができる。

表示装置の使用者から視認されないよう、補助配線１３９は、遮光層１３２等と重なる位
置に設けられることが好ましい。

液晶層１１３と接する配向膜を設けることが好ましい。配向膜は、液晶層１１３の配向を
制御することができる。表示装置１００Ａでは、第１の共通電極１１２及び絶縁層２２０
と液晶層１１３との間に配向膜１３３ａが位置し、第２の共通電極２４４及びオーバーコ
ート１２１と液晶層１１３との間に配向膜１３３ｂが位置している。

液晶材料には、誘電率の異方性（Δε）が正であるポジ型の液晶材料と、負であるネガ型
の液晶材料がある。本発明の一態様では、どちらの材料を用いることもでき、適用するモ
ード及び設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。

本発明の一態様では、ネガ型の液晶材料を用いることが好ましい。ネガ型液晶では、液晶
分子の分極に由来するフレクソエレクトリック効果の影響を抑制でき、液晶層に印加され
る電圧の極性による透過率の差がほとんどない。したがって、表示装置の使用者からフリ
ッカーが視認されることを抑制できる。フレクソエレクトリック効果とは、主に分子形状
に起因し、配向歪みにより分極が発生する現象である。ネガ型の液晶材料は、広がり変形
や曲げ変形の配向歪みが生じにくい。

なお、ここでは液晶素子４０としてＦＦＳモードが適用された素子を用いたが、これに限
られず様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えば、ＶＡ（Ｖｅｒ
ｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モ
ード、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌ
ｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏ
ｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、Ｆ
ＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ
（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード等が適
用された液晶素子を用いることができる。

また、表示装置１００Ａにノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ
）モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。垂直配向モードとしては、
ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、
ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ
（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。

なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子で
ある。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、縦方向の電界または
斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモト
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：Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液
晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメ
クチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。

また、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい
。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリッ
ク相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現
しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成
物を液晶層１１３に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応
答速度が短く、光学的等方性を示す。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液
晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくても
よいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊
を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良または破損を軽減することがで
きる。

表示装置１００Ａは、透過型の液晶表示装置であるため、画素電極１１１及び第１の共通
電極１１２の双方に、可視光を透過する導電性材料を用いる。また、第２の共通電極２４
４が表示領域６８に位置する場合、第２の共通電極２４４にも可視光を透過する導電性材
料を用いる。

可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫
（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジ
ウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、インジウム
亜鉛酸化物、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、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、ガリウムを含む
酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェ
ンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成すること
ができる。

画素電極１１１及び第１の共通電極１１２のうち、少なくとも一方に酸化物導電層を用い
ることが好ましい。酸化物導電層は、トランジスタ２０６の半導体層に含まれる金属元素
を一種類以上有することが好ましい。例えば、画素電極１１１は、インジウムを含むこと
が好ましく、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）膜であることがさらに好ましい。同様に、第１の共通電極１
１２は、インジウムを含むことが好ましく、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物膜であることがさらに
好ましい。

画素電極１１１及び第１の共通電極１１２のうち、少なくとも一方を、酸化物半導体を用
いて形成してもよい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、表示装置を構成する層の
うち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２以上の工
程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。

酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも
一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体
層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、または酸素欠損及び不純
物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物導電層の有する
抵抗率を制御することができる。

なお、このように、酸化物半導体層を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が
高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、または導電性の高い酸化
物半導体層ということもできる。

また、酸化物半導体層と、酸化物導電層を同一の金属元素で形成することで、製造コスト
を低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いるこ
とで製造コストを低減させることができる。また、同一の金属組成の金属酸化物ターゲッ
トを用いることによって、酸化物半導体層を加工する際のエッチングガスまたはエッチン
グ液を共通して用いることができる。ただし、酸化物半導体層と、酸化物導電層は、同一
の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、表示装置の作製工程中に
、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。

例えば、絶縁層２２０に水素を含む窒化シリコン膜を用い、画素電極１１１に酸化物半導
体を用いると、絶縁層２２０から供給される水素によって、酸化物半導体の導電率を高め
ることができる。

非表示領域６６には、トランジスタ２０６が設けられている。

トランジスタ２０６は、ゲート２２１、ゲート２２３、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及
び半導体層（チャネル領域２３１ａ及び一対の低抵抗領域２３１ｂ）を有する。低抵抗領
域２３１ｂの抵抗率は、チャネル領域２３１ａの抵抗率よりも低い。本実施の形態では、
半導体層として酸化物半導体層を用いる場合を例に説明する。酸化物半導体層は、インジ
ウムを含むことが好ましく、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、
Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）膜であることがさらに好ましい。酸化物半導
体層の詳細は、後述する。

ゲート２２１は、絶縁層２１３を介してチャネル領域２３１ａと重なる。ゲート２２３は
、絶縁層２１１を介してチャネル領域２３１ａと重なる。絶縁層２１１及び絶縁層２１３
は、それぞれゲート絶縁層として機能する。導電層２２２ａは低抵抗領域２３１ｂの一方
と、導電層２２２ｂは低抵抗領域２３１ｂの他方と、絶縁層２１２及び絶縁層２１４に設
けられた開口を通じて接続している。

図４（Ａ）に示すトランジスタ２０６は、チャネルの上下にゲートが設けられているトラ
ンジスタである。

図３（Ｃ）に示すコンタクト部Ｑ１において、ゲート２２１及びゲート２２３は、電気的
に接続されている。このように２つのゲートが電気的に接続されている構成のトランジス
タは、他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流
を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる。
さらには回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタ
を適用することで、表示装置を大型化、または高精細化して配線数が増大したとしても、
各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することが可能で
ある。また、このような構成を適用することで、信頼性の高いトランジスタを実現するこ
とができる。

図３（Ｃ）に示すコンタクト部Ｑ２において、導電層２２２ｂが、画素電極１１１と接続
している。

図３（Ｂ）、（Ｃ）において、１つの導電層が、走査線２２８及びゲート２２３として機
能するともいえる。ゲート２２１及びゲート２２３のうち、抵抗の低い方が、走査線とし
ても機能する導電層であることが好ましい。

図３（Ｂ）、（Ｃ）において、１つの導電層が、信号線２２９及び導電層２２２ａとして
機能するともいえる。

ゲート２２１、２２３には、それぞれ、金属材料及び酸化物導電体の一方を単層で、また
は双方を積層して用いることができる。例えば、ゲート２２１及びゲート２２３のうち、
一方に、酸化物導電体を用い、他方に金属材料を用いてもよい。

トランジスタ２０６は、半導体層として酸化物半導体層を用い、ゲート２２１及びゲート
２２３のうち、少なくとも一方に酸化物導電層を用いる構成とすることができる。このと
き、酸化物半導体層と酸化物導電層を、酸化物半導体を用いて形成することが好ましい。

ゲート２２３に可視光を遮る導電層を用いることで、バックライトの光がチャネル領域２
３１ａに照射されることを抑制することができる。これにより、トランジスタの信頼性を
高めることができる。

トランジスタ２０６は、絶縁層２１２、絶縁層２１４、絶縁層２１５、及び絶縁層２１６
に覆われている。なお、絶縁層２１２、絶縁層２１４、さらには絶縁層２１６を、トラン
ジスタ２０６の構成要素とみなすこともできる。トランジスタは、トランジスタを構成す
る半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する絶縁層で覆われていることが好ましい
。絶縁層２１５は、平坦化層として機能することができる。

絶縁層２１１及び絶縁層２１３は、それぞれ、過剰酸素領域を有することが好ましい。ゲ
ート絶縁層が過剰酸素領域を有することで、チャネル領域２３１ａ中に過剰酸素を供給す
ることができる。チャネル領域２３１ａに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填す
ることができるため、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。

絶縁層２１２は、窒素または水素を有することが好ましい。絶縁層２１２と、低抵抗領域
２３１ｂと、が接することで、絶縁層２１２中の窒素または水素が低抵抗領域２３１ｂ中
に添加される。低抵抗領域２３１ｂは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密
度が高くなる。または、絶縁層２１４が窒素または水素を有し、絶縁層２１２が窒素また
は水素を透過することで、窒素または水素が低抵抗領域２３１ｂ中に添加されてもよい。

表示装置１００Ａの、液晶層１１３よりも基板６１側には、着色層１３１及び遮光層１３
２が設けられている。着色層１３１は、少なくとも、副画素の表示領域６８と重なる部分
に位置する。画素（副画素）が有する非表示領域６６には、遮光層１３２が設けられてい
る。遮光層１３２は、トランジスタ２０６の少なくとも一部と重なる。

着色層１３１及び遮光層１３２と、液晶層１１３と、の間には、オーバーコート１２１を
設けることが好ましい。オーバーコート１２１は、着色層１３１及び遮光層１３２等に含
まれる不純物が液晶層１１３に拡散することを抑制できる。図４（Ａ）では、オーバーコ
ート１２１と配向膜１３３ｂとの間に、第２の共通電極２４４が設けられている。

基板５１及び基板６１は、接着層１４１によって貼り合わされている。基板５１、基板６
１、及び接着層１４１に囲まれた領域に、液晶層１１３が封止されている。

表示装置１００Ａを、透過型の液晶表示装置として機能させる場合、偏光板を、表示部６
２を挟むように２つ配置する。図４（Ａ）では、基板６１側の偏光板１３０を図示してい
る。基板５１側に設けられた偏光板よりも外側に配置されたバックライトからの光４５は
偏光板を介して入射する。このとき、画素電極１１１と第１の共通電極１１２の間に与え
る電圧によって液晶層１１３の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。す
なわち、偏光板１３０を介して射出される光の強度を制御することができる。また、入射
光は着色層１３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されるため、射出される光は例
えば赤色、青色、または緑色を呈する光となる。

また、偏光板に加えて、例えば円偏光板を用いることができる。円偏光板としては、例え
ば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。円偏光板によ
り、表示装置の表示の視野角依存を低減することができる。

駆動回路部６４は、トランジスタ２０１を有する。

トランジスタ２０１は、ゲート２２１、ゲート２２３、絶縁層２１１、絶縁層２１３、半
導体層（チャネル領域２３１ａ及び一対の低抵抗領域２３１ｂ）、導電層２２２ａ、及び
導電層２２２ｂを有する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとし
て機能し、他方はドレインとして機能する。導電層２２２ａは低抵抗領域２３１ｂの一方
と、導電層２２２ｂは低抵抗領域２３１ｂの他方と、それぞれ電気的に接続される。

接続部２０４では、配線６５と導電層２５１が互いに接続し、導電層２５１と接続体２４
２は互いに接続している。つまり、接続部２０４では、配線６５が、導電層２５１と接続
体２４２を介して、ＦＰＣ７２と電気的に接続している。このような構成とすることで、
ＦＰＣ７２から、配線６５に、信号及び電力を供給することができる。

配線６５は、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａ、２２２ｂと同一の材料、同一
の工程で形成することができる。導電層２５１は、液晶素子４０が有する画素電極１１１
と同一の材料、同一の工程で形成することができる。このように、接続部２０４を構成す
る導電層を、表示部６２や駆動回路部６４に用いる導電層と同一の材料、同一の工程で作
製すると、工程数の増加を防ぐことができ好ましい。

トランジスタ２０１、２０６は、同じ構造であっても、異なる構造であってもよい。つま
り、駆動回路部６４が有するトランジスタと、表示部６２が有するトランジスタが、同じ
構造であっても、異なる構造であってもよい。また、駆動回路部６４が、複数の構造のト
ランジスタを有していてもよいし、表示部６２が、複数の構造のトランジスタを有してい
てもよい。例えば、走査線駆動回路が有するシフトレジスタ回路、バッファ回路、及び保
護回路のうち、一以上の回路に、２つのゲートが電気的に接続されている構成のトランジ
スタを用いることが好ましい。

図５（Ａ）、（Ｂ）に画素の配置例を示す。図５（Ａ）、（Ｂ）では、赤色の副画素Ｒ、
緑色の副画素Ｇ、及び青色の副画素Ｂによって１つの画素が構成される例を示す。図５（
Ａ）、（Ｂ）では、複数の走査線８１がｘ方向に伸長しており、複数の信号線８２がｙ方
向に伸長しており、走査線８１と信号線８２は交差している。

図５（Ａ）の二点鎖線の枠内に示すように、副画素は、トランジスタ２０６、容量素子３
４、及び液晶素子４０を有する。トランジスタ２０６のゲートは、走査線８１と電気的に
接続される。トランジスタ２０６のソース及びドレインのうち、一方は、信号線８２と電
気的に接続され、他方は、容量素子３４の一方の電極及び液晶素子４０の一方の電極と電
気的に接続される。容量素子３４の他方の電極及び液晶素子４０の他方の電極には、それ
ぞれ、定電位が与えられる。

図５（Ａ）、（Ｂ）では、ソースライン反転駆動を適用する例を示す。信号Ａ１と信号Ａ
２は極性が同じ信号である。信号Ｂ１と信号Ｂ２は極性が同じ信号である。信号Ａ１と信
号Ｂ１は互いに極性の異なる信号である。信号Ａ２と信号Ｂ２は互いに極性の異なる信号
である。

表示装置の高精細化に伴い、副画素間の距離は狭くなる。そのため、例えば図５（Ａ）の
一点鎖線の枠内に示すように、信号Ａ１が入力される副画素における、信号Ｂ１が入力さ
れる信号線８２近傍では、液晶が、信号Ａ１と信号Ｂ１の双方の電位の影響を受けやすく
なる。これにより、液晶の配向不良が生じやすくなる。

図５（Ａ）では、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、ｙ方向であり、信
号線８２が伸長する方向と概略平行である。図５（Ａ）の一点鎖線の枠内に示すように、
副画素の長辺側に、異なる色を呈する副画素が隣接する。

図５（Ｂ）では、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、ｘ方向であり、信
号線８２が伸長する方向と交差する。図５（Ｂ）の一点鎖線の枠内に示すように、副画素
の短辺側に、同じ色を呈する副画素が隣接する。

図５（Ｂ）に示すように、副画素における、信号線８２が伸長する方向に概略平行な辺が
、短辺であると、長辺である場合（図５（Ａ））に比べて、液晶の配向不良が生じやすい
領域を狭くすることができる。図５（Ｂ）に示すように、液晶の配向不良が生じやすい領
域が同一の色を呈する副画素間に位置すると、異なる色を呈する副画素間に位置する場合
（図５（Ａ））に比べて、表示装置の使用者に、表示不良を視認されにくくなる。本発明
の一態様において、同一の色を呈する複数の副画素が配設される方向は、信号線８２が伸
長する方向と交差することが好ましい。

また、本発明の一態様の表示装置は第２の共通電極２４４を有するため、液晶の配向不良
を抑制することができる。そのため、本発明の一態様では、図５（Ａ）に示すように、異
なる色を呈する複数の副画素が配設される方向が、信号線８２が伸長する方向と交差する
構成を適用することもできる。

また、図６に、表示装置１００Ｂの断面図を示す。なお、表示装置１００Ｂの斜視図は、
図３（Ａ）に示す表示装置１００Ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。

表示装置１００Ａでは、トランジスタが２つのゲートを有する例を示したが、表示装置１
００Ｂは、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０６が、ゲート２２１のみ有する。ま
た、表示装置１００Ｂは、スペーサ１１７を有する。表示装置１００Ｂにおいて、表示装
置１００Ａと同様の部分については、詳細な説明を省略する。

トランジスタ２０１及びトランジスタ２０６は、絶縁層２１１上に設けられる。絶縁層２
１１は下地膜として機能する。トランジスタ２０６は、ゲート２２１、絶縁層２１３、及
び半導体層（チャネル領域２３１ａ及び一対の低抵抗領域２３１ｂ）を有する。導電層２
２２ａは低抵抗領域２３１ｂの一方と、導電層２２２ｂは低抵抗領域２３１ｂの他方と、
絶縁層２１２及び絶縁層２１４に設けられた開口を通じて接続している。絶縁層２１５は
、平坦化層として機能することができる。

接続部６９では、導電層２８１と導電層２８２が接続し、導電層２８２と導電層２８３が
接続し、導電層２８３と接続体２４３が接続し、接続体２４３と第２の共通電極２４４が
接続している。導電層２８１及び導電層２８２は、それぞれ、トランジスタのゲート２２
１、並びに導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂと同一の材料、同一の工程で形成すること
ができる。このように、接続部６９を構成する導電層を、表示部６２や駆動回路部６４に
用いる導電層と同一の材料、同一の工程で作製すると、工程数の増加を防ぐことができ好
ましい。

スペーサ１１７は、基板５１と基板６１との距離が一定以上近づくことを防ぐ機能を有す
る。

図６では、スペーサ１１７の底面が、オーバーコート１２１と接している例を示すが、本
発明の一態様はこれに限られない。スペーサ１１７は、基板５１側に設けられていてもよ
いし、基板６１側に設けられていてもよい。

図６では、スペーサ１１７と重なる部分で、配向膜１３３ａと配向膜１３３ｂが接してい
ない例を示すが、配向膜どうしは接していてもよい。また、一方の基板上に設けられたス
ペーサ１１７は、他方の基板上に設けられた構造物と接していてもよいし、接していなく
てもよい。例えば、スペーサ１１７と当該構造物の間に液晶層１１３が位置していてもよ
い。

スペーサ１１７として粒状のスペーサを用いてもよい。粒状のスペーサとしては、シリカ
などの材料を用いることができる。スペーサに、樹脂またはゴムなどの弾性を有する材料
を用いることが好ましい。このとき、粒状のスペーサは上下方向に潰れた形状となる場合
がある。

次に、本実施の形態の表示装置の各構成要素に用いることができる材料等の詳細について
、説明を行う。なお、既に説明した構成要素については説明を省略する場合がある。また
、以降に示す表示装置及びタッチパネル、並びにそれらの構成要素にも、以下の材料を適
宜用いることができる。

≪基板５１、６１≫
本発明の一態様の表示装置が有する基板の材質などに大きな制限はなく、様々な基板を用
いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラ
ミック基板、金属基板、またはプラスチック基板等を用いることができる。

厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。さら
に、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現で
きる。

本発明の一態様の表示装置は、作製基板上にトランジスタ等を形成し、その後、別の基板
にトランジスタ等を転置することで、作製される。作製基板を用いることにより、特性の
よいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい表示装置の
製造、表示装置への耐熱性の付与、表示装置の軽量化、または表示装置の薄型化を図るこ
とができる。トランジスタが転置される基板には、トランジスタを形成することが可能な
基板に限られず、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹
、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）もしくは再生繊維（ア
セテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、またはゴ
ム基板などを用いることができる。

≪トランジスタ２０１、２０６≫
本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタは、トップゲート型またはボトムゲート
型のいずれの構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていて
もよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シ
リコン、ゲルマニウム等が挙げられる。

トランジスタに用いる半導体材料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
ジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

例えば、第１４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることがで
きる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウム
を含む酸化物半導体などを半導体層に適用できる。

トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが好ましい
。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。
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半導体材料を用いると
、トランジスタのオフ状態における電流（オフ電流）を低減できるため好ましい。

酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）もしくは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ま
しい。より好ましくは、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ
、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む。

特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、
または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さな
い酸化物半導体層を用いることが好ましい。

半導体層に、このような酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼
性の高いトランジスタを実現できる。

また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘
って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、表示
した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて
消費電力の低減された表示装置を実現できる。

トランジスタ２０１、２０６は、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体層
を有することが好ましい。これにより、トランジスタのオフ電流を低くすることができる
。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書
き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができ
るため、消費電力を抑制する効果を奏する。

また、トランジスタ２０１、２０６は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速
駆動が可能である。このような高速駆動が可能なトランジスタを表示装置に用いることで
、表示部のトランジスタと、駆動回路部のトランジスタを同一基板上に形成することがで
きる。すなわち、駆動回路として、別途、シリコンウェハ等により形成された半導体装置
を用いる必要がないため、表示装置の部品点数を削減することができる。また、表示部に
おいても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供すること
ができる。

≪酸化物半導体層≫
酸化物半導体層は、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｔｉ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ等の金属）を含むＩｎ－Ｍ－
Ｚｎ酸化物で表記される膜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、それらと共に、スタビライザーを含むことが
好ましい。

スタビライザーとしては、上記Ｍで記載の金属を含め、例えば、ガリウム（Ｇａ）、スズ
（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）等
がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、
セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユ
ウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄ
ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（
Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等がある。

酸化物半導体層を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ－Ｇａ系酸化物、Ｉｎ－Ｚ
ｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－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、
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系酸化物を用いることができる。

なお、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。

なお、酸化物半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物である場合、Ｉｎ及びＭの和を１００ａｔ
ｏｍｉｃ％としたとき、好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％より高く、Ｍが７５ａｔｏ
ｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％より高く、Ｍが６６ａｔｏｍ
ｉｃ％未満とする。

酸化物半導体層は、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。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用
いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

酸化物半導体層の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ
以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。

酸化物半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いる
スパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが
好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ
：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、
Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：６等が挙げられる。なお、成膜
される酸化物半導体層の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲッ
トに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

酸化物半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体層を用いる。例えば、酸化物
半導体層は、キャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ
^３以下、さらに好ましくは１×１０^１３／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１／ｃ
ｍ^３以下の酸化物半導体層を用いる。

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る。

酸化物半導体層において、第１４族元素の一つであるシリコンまたは炭素が含まれると、
酸化物半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸化物半導体
層におけるシリコン及び炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、そ
れぞれ、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ^３以下とする。

また、酸化物半導体層において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属また
はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１
０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、酸化物半導体層のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃
度を低減することが好ましい。

また、酸化物半導体層に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密
度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトラ
ンジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、当該酸化物半導体層において、窒
素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、二次イオン質量分析法により得
られる窒素濃度は、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にすることが好ましい。

また、酸化物半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ＣＡ
ＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ－Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単
結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ－ＯＳは最も欠陥準
位密度が低い。

酸化物半導体層は、例えば非晶質構造でもよい。非晶質構造の酸化物半導体層は、例えば
、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例
えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。

なお、酸化物半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合
膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ－Ｏ
Ｓの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。
また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、Ｃ
ＡＡＣ－ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場
合がある。

≪絶縁層≫
表示装置が有する各絶縁層、オーバーコート、スペーサ等に用いることのできる絶縁材料
としては、有機絶縁材料または無機絶縁材料を用いることができる。有機絶縁材料として
は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙
げられる。無機絶縁層としては、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、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、
酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ラン
タン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等が挙げられる。

≪導電層≫
トランジスタのゲート、ソース、ドレインのほか、表示装置が有する各種配線及び電極等
の導電層には、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などの金属、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、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、
モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に
銅膜を積層した二層構造、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。例えば、導電層を三層構造とする場
合、一層目及び三層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデ
ンとタングステンを含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、または窒化モリブ
デンでなる膜を形成し、二層目には、銅、アルミニウム、金または銀、或いは銅とマンガ
ンの合金等の低抵抗材料でなる膜を形成することが好ましい。なお、ＩＴＯ、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、ＩＴＳＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。

なお、酸化物半導体の抵抗率を制御することで、酸化物導電層を形成してもよい。

≪接着層１４１≫
接着層１４１としては、熱硬化樹脂、光硬化樹脂、または２液混合型の硬化性樹脂などの
硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂
、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。

≪接続体２４２≫
接続体２４２、２４３としては、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒ
ｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、または異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａ
ｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる
。

≪着色層１３１≫
着色層１３１は特定の波長域の光を透過する有色層である。着色層１３１に用いることの
できる材料としては、金属材料、樹脂材料、及び顔料または染料が含まれた樹脂材料など
が挙げられる。

≪遮光層１３２≫
遮光層１３２は、例えば、隣接する異なる色の着色層１３１の間に設けられる。例えば、
金属材料、または、顔料もしくは染料を含む樹脂材料を用いて形成されたブラックマトリ
クスを遮光層１３２として用いることができる。なお、遮光層１３２は、駆動回路部６４
など、表示部６２以外の領域にも設けると、導波光などによる光漏れを抑制できるため好
ましい。

表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スパッタリング
法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法
、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法の例として、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ
ＣＶＤ）法及び熱ＣＶＤ法等が挙げられる。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆
積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法が挙げられる。

表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スピンコート、
ディップ、スプレー塗布、インクジェット印刷、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセ
ット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコ
ート等の方法により形成することができる。

表示装置を構成する薄膜は、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。ま
たは、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノ
インプリント法、サンドブラスト法、もしくはリフトオフ法などにより薄膜を加工しても
よい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、
エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有す
る薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、
がある。

フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光としては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ
）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、及びこれらを混合させた光が挙
げられる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることも
できる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。露光に用いる光としては、極端
紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）及びＸ線等が挙げられる
。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線
または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子
ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要であ
る。

薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法
などを用いることができる。

＜１－３．表示装置の構成例３＞
図７～図１０に、表示装置の一例をそれぞれ示す。図７は、表示装置１００Ｃの断面図で
あり、図８（Ａ）は、表示装置１００Ｄの断面図であり、図９（Ａ）は、表示装置１００
Ｅの断面図であり、図１０は、表示装置１００Ｆの断面図である。なお、表示装置１００
Ｃ、表示装置１００Ｄ、表示装置１００Ｅ、及び表示装置１００Ｆの斜視図は、図３（Ａ
）に示す表示装置１００Ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。

図７に示す表示装置１００Ｃは、先に示した表示装置１００Ａと、画素電極１１１と第１
の共通電極１１２の位置関係が異なる。

図４（Ａ）に示す表示装置１００Ａは、配向膜１３３ａと第１の共通電極１１２とが接す
る構成である。一方、図７に示す表示装置１００Ｃは、配向膜１３３ａと画素電極１１１
とが接する構成である。

図８に示す表示装置１００Ｄは、先に示した表示装置１００Ａと、画素電極１１１と第１
の共通電極１１２の形状が異なる。

画素電極１１１及び第１の共通電極１１２の双方が、櫛歯状の上面形状（平面形状ともい
う）、またはスリットが設けられた上面形状を有していてもよい。

図８に示す表示装置１００Ｄでは、画素電極１１１及び第１の共通電極１１２が、同一平
面上に設けられている。

または、上面から見て、一方の電極のスリットの端部と、他方の電極のスリットの端部が
揃っている形状であってもよい。この場合の断面図を図８（Ｂ）に示す。

または、上面から見て、画素電極１１１及び第１の共通電極１１２が互いに重なる部分を
有していてもよい。この場合の断面図を図８（Ｃ）に示す。

または、表示部６２は、上面から見て、画素電極１１１及び第１の共通電極１１２の双方
が設けられていない部分を有していてもよい。この場合の断面図を図８（Ｄ）に示す。

図９（Ａ）に示す表示装置１００Ｅ及び図１０に示す表示装置１００Ｆは、それぞれ、先
に示す表示装置１００Ａと、トランジスタの形状が異なる。

図９（Ａ）では、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０６は、それぞれ、ゲート２２
１、絶縁層２１３、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、及び半導体層２３１を有する。

ゲート２２１は、絶縁層２１３を介して半導体層２３１と重なる。絶縁層２１３はゲート
絶縁層として機能する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、半導体層２３
１と接続する部分を有する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、一方がソース電極と
して機能し、他方がドレイン電極として機能する。トランジスタ２０１及びトランジスタ
２０６は、絶縁層２１２及び絶縁層２１４に覆われている。

図９（Ａ）では、画素電極１１１は、導電層２２２ｂと接続される。また、図９（Ｂ）に
示すように、画素電極１１１は、半導体層２３１と接続されていてもよい。このとき、半
導体層２３１に酸化物半導体等の可視光を透過する材料を用いることが好ましい。これに
より、画素電極１１１とトランジスタとの接続部を表示領域６８に設けることができる。
したがって、副画素の開口率を高めることができる。また、表示装置の高精細化が可能と
なる。なお、半導体層２３１に導電層２２２ｂを電気的に接続させてもよい。導電層２２
２ｂは、半導体層２３１の補助電極として機能することができる。または、トランジスタ
は、導電層２２２ｂを有していなくてもよい。

図１０では、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０６は、それぞれ、ゲート２２１、
ゲート２２３、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４、導電層２２２ａ、導電層２
２２ｂ、及び半導体層２３１を有する。

ゲート２２１は、絶縁層２１３を介して半導体層２３１と重なる。ゲート２２３は、絶縁
層２１２及び絶縁層２１４を介して半導体層２３１と重なる。絶縁層２１２、絶縁層２１
３、及び絶縁層２１４はそれぞれゲート絶縁層として機能する。導電層２２２ａ及び導電
層２２２ｂは、それぞれ、半導体層２３１と接続する部分を有する。導電層２２２ａ及び
導電層２２２ｂは、一方がソース電極として機能し、他方がドレイン電極として機能する
。トランジスタ２０１及びトランジスタ２０６は、絶縁層２１５に覆われている。導電層
２２２ｂは画素電極１１１と接続される。

以上のように、本発明の一態様の表示装置には、様々な形状のトランジスタ及び液晶素子
を適用することができる。

＜１－４．表示装置の構成例４＞
本発明の一態様は、タッチセンサが搭載された表示装置（入出力装置またはタッチパネル
ともいう）に適用することができる。上述の各表示装置の構成を、タッチパネルに適用す
ることができる。本実施の形態では、表示装置１００Ａにタッチセンサを搭載する例を主
に説明する。

本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。
指やスタイラスなどの被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを
、検知素子として適用することができる。

センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方
式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。

本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する
。

静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影
型静電容量方式としては、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、同時多点検知が可能となるため好ましい。

本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせ
る構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電
極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。

図１１及び図１２に、タッチパネルの一例を示す。図１１（Ａ）は、タッチパネル３５０
Ａの斜視図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）を展開した斜視概略図である。なお、
明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図１１（Ｂ）では、基板６１及び基
板１６２を破線で輪郭のみ明示している。図１２は、タッチパネル３５０Ａの断面図であ
る。

タッチパネル３５０Ａは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成で
ある。

タッチパネル３５０Ａは、入力装置３７５と、表示装置３７０とを有し、これらが重ねて
設けられている。

入力装置３７５は、基板１６２、電極１２７、電極１２８、複数の配線１３７、及び複数
の配線１３８を有する。ＦＰＣ７２ｂは、複数の配線１３７及び複数の配線１３８の各々
と電気的に接続する。ＦＰＣ７２ｂにはＩＣ７３ｂが設けられている。

表示装置３７０は、対向して設けられた基板５１と基板６１とを有する。表示装置３７０
は、表示部６２及び駆動回路部６４を有する。基板５１上には、配線６５等が設けられて
いる。ＦＰＣ７２ａは、配線６５と電気的に接続される。ＦＰＣ７２ａにはＩＣ７３ａが
設けられている。

表示部６２及び駆動回路部６４には、配線６５から、信号及び電力が供給される。当該信
号及び電力は、外部またはＩＣ７３ａから、ＦＰＣ７２ａを介して配線６５に入力される
。

図１２は、表示部６２、駆動回路部６４、ＦＰＣ７２ａを含む領域、及びＦＰＣ７２ｂを
含む領域等の断面図である。

基板５１と基板６１とは、接着層１４１によって貼り合わされている。基板６１と基板１
６２とは、接着層１６９によって貼り合わされている。ここで、基板５１から基板６１ま
での各層が、表示装置３７０に相当する。また、基板１６２から電極１２４までの各層が
入力装置３７５に相当する。つまり、接着層１６９は、表示装置３７０と入力装置３７５
を貼り合わせているといえる。

図１２に示す表示装置３７０の構成は、図４（Ａ）に示す表示装置１００Ａと同様の構成
であるため、詳細な説明は省略する。

基板５１には、接着層１６７によって、偏光板１６５が貼り合わされている。偏光板１６
５には、接着層１６３によって、バックライト１６１が貼り合わされている。

基板１６２には、接着層１６８によって、偏光板１６６が貼り合わされている。偏光板１
６６には、接着層１６４によって、保護基板１６０が貼り合わされている。電子機器にタ
ッチパネル３５０Ａを組み込む際、保護基板１６０を、指またはスタイラスなどの被検知
体が直接触れる基板として用いてもよい。保護基板１６０には、基板５１及び基板６１等
に用いることができる基板を適用することができる。保護基板１６０には、基板５１及び
基板６１等に用いることができる基板の表面に保護層を形成した構成、または強化ガラス
等を用いることが好ましい。当該保護層は、セラミックコートにより形成することができ
る。または、当該保護層は、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、イッ
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの無機絶縁材料を用いて形成することができる。

入力装置３７５と表示装置３７０の間に偏光板１６６を配置してもよい。その場合、図１
２に示す保護基板１６０、接着層１６４、及び接着層１６８を設けなくてよい。つまり、
タッチパネル３５０Ａの最表面に基板１６２が位置する構成とすることができる。基板１
６２には、上記の保護基板１６０に用いることができる材料を適用することが好ましい。

基板１６２の基板６１側には、電極１２７及び電極１２８が設けられている。電極１２７
及び電極１２８は同一平面上に形成されている。絶縁層１２５は、電極１２７及び電極１
２８を覆うように設けられている。電極１２４は、絶縁層１２５に設けられた開口を介し
て、電極１２７を挟むように設けられる２つの電極１２８と電気的に接続している。

入力装置３７５が有する導電層のうち、表示領域６８と重なる導電層（電極１２７、１２
８等）には、可視光を透過する材料を用いる。

電極１２７、１２８と同一の導電層を加工して得られた配線１３７が、電極１２４と同一
の導電層を加工して得られた導電層１２６と接続している。導電層１２６は、接続体２４
２ｂを介してＦＰＣ７２ｂと電気的に接続される。

次に、図１３を用いて、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置（タッチセンサ
）の駆動方法の例について説明する。

図１３（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図１３（
Ａ）では、パルス電圧出力回路６０１及び電流検知回路６０２を示している。図１３（Ａ
）では、パルスが与えられる電極６２１、電流の変化を検知する電極６２２をそれぞれ配
線Ｘ１－Ｘ６、配線Ｙ１－Ｙ６の６本の配線として示している。なお、電極の数は、これ
に限られない。図１３（Ａ）では、電極６２１及び電極６２２が重畳すること、または電
極６２１及び電極６２２が近接して配置されることで形成される容量６０３を図示してい
る。なお、電極６２１と電極６２２とはその機能を互いに置き換えてもよい。

例えば、電極１２７は電極６２１または電極６２２の一方に対応し、電極１２８が電極６
２１または電極６２２の他方に対応する。

パルス電圧出力回路６０１は、例えば配線Ｘ１－Ｘ６に順にパルス電圧を入力するための
回路である。電流検知回路６０２は、例えば配線Ｙ１－Ｙ６のそれぞれに流れる電流を検
知するための回路である。

配線Ｘ１－Ｘ６のうち１つにパルス電圧が印加されることで、容量６０３を形成する電極
６２１及び電極６２２の間には電界が生じ、電極６２２に電流が流れる。この電極間に生
じる電界の一部は、指やペンなどの被検知体が近接または接触することにより遮蔽され、
電極間に生じる電界の強さが変化する。その結果、電極６２２に流れる電流の大きさが変
化する。

例えば、被検知体の近接または接触がない場合、配線Ｙ１－Ｙ６に流れる電流の大きさは
容量６０３の大きさに応じた値となる。一方、被検知体の近接または接触により電界の一
部が遮蔽された場合には、配線Ｙ１－Ｙ６に流れる電流の大きさが減少する変化を検知す
る。このことを利用して、被検知体の近接または接触を検出することができる。

電流検知回路６０２は、１本の配線に流れる電流の（時間的な）積分値を検知してもよい
。その場合、例えば積分回路等を用いることができる。または、電流のピーク値を検知し
てもよい。その場合、例えば電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検知してもよい
。

図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）に示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形
のタイミングチャートの例を示す。図１３（Ｂ）では、１センシング期間で各行列の検知
を行うものとする。また図１３（Ｂ）では、被検知体の接触または近接を検出しない場合
（非タッチ時）と、被検知体の接触または近接を検出した場合（タッチ時）の２つの場合
を並べて示している。ここで、配線Ｙ１－Ｙ６については、検知される電流の大きさに対
応する電圧の波形を示している。

図１３（Ｂ）に示すように、配線Ｘ１－Ｘ６には順次パルス電圧が与えられる。これに応
じて、配線Ｙ１－Ｙ６の配線に電流が流れる。非タッチ時では、配線Ｘ１－Ｘ６の配線の
電圧の変化に応じて、配線Ｙ１－Ｙ６には同様の電流が流れるため、配線Ｙ１－Ｙ６のそ
れぞれの出力波形は同様な波形となる。一方、タッチ時では、配線Ｙ１－Ｙ６のうち、被
検知体が接触、または近接する箇所に位置する配線に流れる電流が減少するため、図１３
（Ｂ）に示すように、出力波形が変化する。

図１３（Ｂ）では、配線Ｘ３と配線Ｙ３とが交差する箇所またはその近傍に、被検知体が
接触または近接した場合の例を示している。

このように、相互容量方式では一対の電極間に生じる電界が遮蔽されることに起因する電
流の変化を検知することにより、被検知体の位置情報を取得することができる。なお、検
出感度が高い場合には、被検知体が検知面（例えばタッチパネルの表面）から離れていて
も、その座標を検出することもできる。

また、タッチパネルにおいては、表示部の表示期間と、タッチセンサのセンシング期間と
をずらした駆動方法を用いることにより、タッチセンサの検出感度を高めることができる
。例えば、表示の１フレーム期間の間に、表示期間と、センシング期間を分けて行えばよ
い。このとき、１フレーム期間中に２以上のセンシング期間を設けることが好ましい。セ
ンシングの頻度を増やすことで、検出感度をより高めることができる。

パルス電圧出力回路６０１及び電流検知回路６０２は、例えば１個のＩＣの中に形成され
ていることが好ましい。当該ＩＣは、例えばタッチパネルに実装されること、もしくは電
子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また、可撓性を有するタッチパネル
とする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう
恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好
ましい。例えばシグナル－ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を高める駆動方法が適用されたＩＣを用
いることが好ましい。

＜１－５．表示装置の構成例５＞
図１４及び図１５に、タッチパネルの一例を示す。図１４（Ａ）は、タッチパネル３５０
Ｂの斜視図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）を展開した斜視概略図である。なお、
明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図１４（Ｂ）では、基板６１を破線
で輪郭のみ明示している。図１５は、タッチパネル３５０Ｂの断面図である。

タッチパネル３５０Ｂは、画像を表示する機能と、タッチセンサとしての機能と、を有す
る、インセル型のタッチパネルである。

タッチパネル３５０Ｂは、対向基板のみに、検知素子を構成する電極等を設けた構成であ
る。このような構成は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成に比
べて、タッチパネルを薄型化もしくは軽量化することができる、または、タッチパネルの
部品点数を少なくすることができる。

図１４（Ａ）、（Ｂ）において、入力装置３７６は、基板６１に設けられている。また、
入力装置３７６の配線１３７及び配線１３８等は、表示装置３７９に設けられたＦＰＣ７
２と電気的に接続する。

このような構成とすることで、タッチパネル３５０Ｂに接続するＦＰＣを１つの基板側（
ここでは基板５１側）にのみ配置することができる。また、タッチパネル３５０Ｂに２以
上のＦＰＣを取り付ける構成としてもよいが、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タッ
チパネル３５０Ｂには１つのＦＰＣ７２を設け、ＦＰＣ７２から、表示装置３７９と入力
装置３７６の両方に信号を供給する構成とすると、構成をより簡略化できるため好ましい
。

ＩＣ７３は入力装置３７６を駆動する機能を有していてもよい。入力装置３７６を駆動す
るＩＣをさらにＦＰＣ７２上に設けてもよい。または、入力装置３７６を駆動するＩＣを
基板５１上に実装してもよい。

図１５は、図１４（Ａ）におけるＦＰＣ７２を含む領域、接続部６３、駆動回路部６４、
及び表示部６２を含む断面図である。

接続部６３では、配線１３７（または配線１３８）の１つと、基板５１側に設けられた導
電層とが、接続体２４３を介して電気的に接続している。

基板６１に接して遮光層１３２が設けられている。そのため、タッチセンサに用いる導電
層が使用者から視認されることを抑制できる。遮光層１３２は絶縁層１２２によって覆わ
れている。絶縁層１２２と絶縁層１２５の間には、電極１２７が設けられている。絶縁層
１２５と絶縁層１２３の間には電極１２８が設けられている。電極１２７及び電極１２８
には、金属や合金を用いることができる。絶縁層１２３に接して着色層１３１が設けられ
ている。なお、図１６に示すように、基板６１に接して設けられる遮光層１３２ｂとは別
に、絶縁層１２３に接して遮光層１３２ａを配置してもよい。

電極１２７と同一の導電層を加工して得られた配線１３７が、電極１２８と同一の導電層
を加工して得られた導電層２８５と接続している。導電層２８５は、第２の共通電極２４
４と同一の導電層を加工して得られた導電層２８６と接続している。導電層２８６は、接
続体２４３を介して導電層２８４と電気的に接続される。

タッチパネル３５０Ｂは、一つのＦＰＣにより、画素を駆動する信号と検知素子を駆動す
る信号が供給される。そのため、電子機器に組み込みやすく、また、部品点数を削減する
ことが可能となる。

＜１－６．タッチセンサの構成例＞
以下では、入力装置（タッチセンサ）の構成例について説明する。

図１７（Ａ）に、入力装置４１５の上面図を示す。入力装置４１５は、基板４１６上に複
数の電極４７１、複数の電極４７２、複数の配線４７６、及び複数の配線４７７を有する
。基板４１６には、複数の配線４７６及び複数の配線４７７の各々と電気的に接続するＦ
ＰＣ４５０が設けられている。また、図１７（Ａ）では、ＦＰＣ４５０にＩＣ４４９が設
けられている例を示している。

図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。電極４７１は
、複数の菱形の電極パターンが、横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱形
の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。電極４７２も同様に、複数の菱形
の電極パターンが、縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パターンはそ
れぞれ電気的に接続されている。電極４７１と電極４７２とは、これらの一部が重畳し、
互いに交差している。この交差部分では電極４７１と電極４７２とが電気的に短絡（ショ
ート）しないように、絶縁体が挟持されている。

図１７（Ｃ）に示すように、電極４７２は、菱形の形状を有する複数の電極４７３と、ブ
リッジ電極４７４によって構成されていてもよい。島状の電極４７３は、縦方向に並べて
配置され、ブリッジ電極４７４により隣接する２つの電極４７３が電気的に接続されてい
る。このような構成とすることで、電極４７３と、電極４７１を同一の導電膜を加工する
ことで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制することが
でき、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる。な
お、ここでは電極４７２がブリッジ電極４７４を有する構成としたが、電極４７１がこの
ような構成であってもよい。

図１７（Ｄ）に示すように、図１７（Ｂ）で示した電極４７１及び電極４７２の菱形の電
極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。このとき
、電極４７１及び電極４７２の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合には、後述
するように電極４７１及び電極４７２に金属や合金などの遮光性の材料を用いてもよい。
また、図１７（Ｄ）に示す電極４７１または電極４７２が、上記ブリッジ電極４７４を有
する構成としてもよい。

１つの電極４７１は、１つの配線４７６と電気的に接続している。１つの電極４７２は、
１つの配線４７７と電気的に接続している。ここで、電極４７１と電極４７２のいずれか
一方が、行配線に相当し、いずれか他方が列配線に相当する。

ＩＣ４４９は、タッチセンサを駆動する機能を有する。ＩＣ４４９から出力された信号は
配線４７６または配線４７７を介して、電極４７１または電極４７２のいずれかに供給さ
れる。電極４７１または電極４７２のいずれかに流れる電流（または電位）が、配線４７
６または配線４７７を介してＩＣ４４９に入力される。ここではＩＣ４４９をＦＰＣ４５
０上に実装した例を示したが、ＩＣ４４９を基板４１６上に実装してもよい。

入力装置４１５を表示パネルの表示面に重ねる場合には、電極４７１及び電極４７２に透
光性を有する導電材料を用いることが好ましい。また、電極４７１及び電極４７２に透光
性の導電材料を用い、表示パネルからの光を電極４７１または電極４７２を介して取り出
す場合には、隣り合う電極４７１と電極４７２との間に、同一の導電性材料を含む導電膜
をダミーパターンとして配置することが好ましい。このように、電極４７１と電極４７２
との間の隙間の一部をダミーパターンにより埋めることにより、光透過率のばらつきを低
減できる。その結果、入力装置４１５を透過する光の輝度ムラを低減することができる。

透光性を有する導電材料としては、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、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる
。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状
に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法と
しては、熱を加える方法等を挙げることができる。

または、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金、
銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト
、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属や、該金属を含む合金を用いることができる
。または、該金属または合金の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。また
、上述した材料を含む導電膜のうち、２以上を積層した積層膜を用いてもよい。

また、電極４７１及び電極４７２には、使用者から視認されない程度に細く加工された導
電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状（メッシュ状）に加工すること
で、高い導電性と表示装置の高い視認性の両方を得ることができる。このとき、導電膜は
３０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５
０ｎｍ以上２０μｍ以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、１０μｍ以下の
パターン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。

一例として、図１８（Ａ）～（Ｄ）に、図１７（Ｂ）に示す領域４６０を拡大した概略図
を示す。

図１８（Ａ）は、格子状の導電膜４６１を用いた場合の例を示している。このとき、表示
装置が有する表示素子と重ならないように、導電膜４６１を配置することで、当該表示素
子からの光を遮ることがないため好ましい。その場合、格子の向きを表示素子の配列と同
じ向きとし、また格子の周期を表示素子の配列の周期の整数倍とすることが好ましい。

図１８（Ｂ）には、三角形の開口が形成されるように加工された格子状の導電膜４６２の
例を示している。このような構成とすることで、図１８（Ａ）に示した場合に比べて抵抗
をより低くすることが可能となる。

また、図１８（Ｃ）に示すように、周期性を有さないパターン形状を有する導電膜４６３
としてもよい。このような構成とすることで、表示装置の表示部と重ねたときにモアレが
生じることを抑制できる。

また、電極４７１及び電極４７２に、導電性のナノワイヤを用いてもよい。図１８（Ｄ）
には、ナノワイヤ４６４を用いた場合の例を示している。隣接するナノワイヤ４６４同士
が接触するように、適当な密度で分散することにより、２次元的なネットワークが形成さ
れ、極めて透光性の高い導電膜として機能させることができる。例えば直径の平均値が１
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以
上２５ｎｍ以下のナノワイヤを用いることができる。ナノワイヤ４６４としては、Ａｇナ
ノワイヤ、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、または、カーボンナノ
チューブなどを用いることができる。例えばＡｇナノワイヤの場合、光透過率は８９％以
上、シート抵抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。

また、図１７（Ｂ）における電極４７１及び電極４７２のより詳細な構成例を図１８（Ｅ
）に示す。図１８（Ｅ）は、電極４７１及び電極４７２のそれぞれに、格子状に加工され
た導電膜を用いた場合の一例である。

図１７（Ａ）等では、電極４７１及び電極４７２の上面形状として、複数の菱形が一方向
に連なった形状とした例を示したが、電極４７１及び電極４７２の形状としてはこれに限
られず、帯状（長方形状）、曲線を有する帯状、ジグザグ形状など、様々な上面形状とす
ることができる。また、上記では電極４７１と電極４７２とが直交するように配置されて
いるように示しているが、これらは必ずしも直交して配置される必要はなく、２つの電極
の成す角が９０度未満であってもよい。

＜１－７．表示装置の構成例６＞
図１９に、タッチパネルの一例を示す。図１９は、タッチパネル３５０Ｄの断面図である
。

タッチパネル３５０Ｄは、画像を表示する機能と、タッチセンサとしての機能と、を有す
る、インセル型のタッチパネルである。

タッチパネル３５０Ｄは、表示素子を支持する基板のみに、検知素子を構成する電極等を
設けた構成である。このような構成は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合
わせる構成や、対向基板側に検知素子を作製する構成に比べて、タッチパネルを薄型化も
しくは軽量化することができる、または、タッチパネルの部品点数を少なくすることがで
きる。

図１９に示すタッチパネル３５０Ｄは、先に示す表示装置１００Ａとは、共通電極及び補
助配線１３９のレイアウトが異なる。

複数の補助配線１３９は、それぞれ、第１の共通電極１１２ａまたは第１の共通電極１１
２ｂと電気的に接続される。

図１９に示すタッチパネル３５０Ｄでは、第１の共通電極１１２ａと、第１の共通電極１
１２ｂとの間に形成される容量を利用して、被検知体の近接または接触等を検知すること
ができる。すなわちタッチパネル３５０Ｄにおいて、第１の共通電極１１２ａ、１１２ｂ
は、液晶素子の共通電極と、検知素子の電極と、の両方を兼ねる。

このように、本発明の一態様のタッチパネルでは、液晶素子を構成する電極が、検知素子
を構成する電極を兼ねるため、作製工程を簡略化でき、かつ作製コストを低減できる。ま
た、タッチパネルの薄型化、軽量化を図ることができる。

共通電極は、補助配線１３９と電気的に接続される。補助配線１３９を設けることで、検
知素子の電極の抵抗を低減させることができる。検知素子の電極の抵抗が低下することで
、検知素子の電極の時定数を小さくすることができる。検知素子の電極の時定数が小さい
ほど、検出感度を高めることができ、さらには、検出の精度を高めることができる。

検知素子の電極の時定数は、例えば、０秒より大きく１×１０^－４秒以下、好ましくは０
秒より大きく５×１０^－５秒以下、より好ましくは０秒より大きく５×１０^－６秒以下、
より好ましくは０秒より大きく５×１０^－７秒以下、より好ましくは０秒より大きく２×
１０^－７秒以下であるとよい。特に、時定数を１×１０^－６秒以下とすることで、ノイズ
の影響を抑制しつつ高い検出感度を実現することができる。

タッチパネル３５０Ｄは、一つのＦＰＣにより、画素を駆動する信号と検知素子を駆動す
る信号が供給される。そのため、電子機器に組み込みやすく、また、部品点数を削減する
ことが可能となる。

以下では、タッチパネル３５０Ｄの動作方法の例などを示す。

図２０（Ａ）は、タッチパネル３５０Ｄの表示部６２に設けられる画素回路の一部におけ
る等価回路図である。

一つの画素（副画素）は少なくともトランジスタ２０６と液晶素子４０を有する。トラン
ジスタ２０６のゲートには、配線３５０１が電気的に接続されている。また、トランジス
タ２０６のソースまたはドレインの一方には、配線３５０２が電気的に接続されている。

画素回路は、Ｘ方向に延在する複数の配線（例えば、配線３５１０＿１、配線３５１０＿
２）と、Ｙ方向に延在する複数の配線（例えば、配線３５１１＿１）を有し、これらは互
いに交差して設けられ、その間に容量が形成される。

また、画素回路に設けられる画素のうち、一部の隣接する複数の画素は、それぞれに設け
られる液晶素子の一方の電極が電気的に接続され、一つのブロックを形成する。当該ブロ
ックは、島状のブロック（例えば、ブロック３５１５＿１、ブロック３５１５＿２）と、
Ｘ方向またはＹ方向に延在するライン状のブロック（例えば、Ｙ方向に延在するブロック
３５１６）の、２種類に分類される。なお、図２０（Ａ）では、画素回路の一部のみを示
しているが、実際にはこれら２種類のブロックがＸ方向及びＹ方向に繰り返し配置される
。ここで、液晶素子の一方の電極としては、例えば共通電極などが挙げられる。一方、液
晶素子の他方の電極としては、例えば画素電極などが挙げられる。

Ｘ方向に延在する配線３５１０＿１（または３５１０＿２）は、島状のブロック３５１５
＿１（またはブロック３５１５＿２）と電気的に接続される。なお、図示しないが、Ｘ方
向に延在する配線３５１０＿１は、ライン状のブロックを介してＸ方向に沿って不連続に
配置される複数の島状のブロック３５１５＿１を電気的に接続する。また、Ｙ方向に延在
する配線３５１１＿１は、ライン状のブロック３５１６と電気的に接続される。

図２０（Ｂ）は、Ｘ方向に延在する複数の配線（配線３５１０＿１乃至配線３５１０＿６
、まとめて配線３５１０とも記す）と、Ｙ方向に延在する複数の配線（配線３５１１＿１
乃至配線３５１１＿６、まとめて配線３５１１とも記す）の接続構成を示した等価回路図
である。Ｘ方向に延在する配線３５１０の各々、及びＹ方向に延在する配線３５１１の各
々には、共通電位を入力することができる。また、Ｘ方向に延在する配線３５１０の各々
には、パルス電圧出力回路からパルス電圧を入力することができる。また、Ｙ方向に延在
する配線３５１１の各々は、検出回路と電気的に接続することができる。なお、配線３５
１０と配線３５１１とは入れ替えることができる。

図２１（Ａ）、（Ｂ）を用いて、タッチパネル３５０Ｄの動作方法の一例について説明す
る。

ここでは１フレーム期間を、書き込み期間と検知期間とに分ける。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３５０１（ゲート線、または走査線とも
いう）が順次選択される。一方、検知期間は、検知素子によるセンシングを行う期間であ
る。

図２１（Ａ）は、書き込み期間における等価回路図である。書き込み期間では、Ｘ方向に
延在する配線３５１０と、Ｙ方向に延在する配線３５１１の両方に、共通電位が入力され
る。

図２１（Ｂ）は、検知期間における等価回路図である。検知期間では、Ｙ方向に延在する
配線３５１１の各々は、検出回路と電気的に接続する。また、Ｘ方向に延在する配線３５
１０には、パルス電圧出力回路からパルス電圧が入力される。

図２１（Ｃ）は、相互容量方式の検知素子における入出力波形のタイミングチャートの一
例である。

図２１（Ｃ）では、１フレーム期間で各行列での被検知体の検知を行うものとする。また
、図２１（Ｃ）では、検知期間における、被検知体を検知しない場合（非タッチ）と被検
知体を検知する場合（タッチ）との２つの場合について示している。

配線３５１０＿１乃至配線３５１０＿６は、パルス電圧出力回路からパルス電圧が与えら
れる配線である。配線３５１０＿１乃至配線３５１０＿６にパルス電圧が印加されること
で、容量を形成する一対の電極間には電界が生じ、容量に電流が流れる。この電極間に生
じる電界が、指やペンなどのタッチによる遮蔽等により変化する。つまり、タッチなどに
より、容量の容量値に変化が生じる。このことを利用して、被検知体の近接または接触を
検知することができる。

配線３５１１＿１乃至配線３５１１＿６は、容量の容量値の変化による、配線３５１１＿
１乃至配線３５１１＿６での電流の変化を検出するための検出回路と接続されている。配
線３５１１＿１乃至配線３５１１＿６では、被検知体の近接または接触がないと検出され
る電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接または接触により容量値が減少する場
合には電流値が減少する。なお、電流の検出は、電流量の総和を検出してもよい。その場
合には、積分回路等を用いて検出を行えばよい。または、電流のピーク値を検出してもよ
い。その場合には、電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検出してもよい。

なお、図２１（Ｃ）において、配線３５１１＿１乃至配線３５１１＿６については、検出
される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。なお、図２１（Ｃ）のように、
表示動作のタイミングと、検知動作のタイミングとは、同期させて動作することが望まし
い。

配線３５１０＿１乃至配線３５１０＿６に与えられたパルス電圧にしたがって、配線３５
１１＿１乃至配線３５１１＿６での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場
合には、配線３５１０＿１乃至配線３５１０＿６の電圧の変化に応じて配線３５１１＿１
乃至配線３５１１＿６の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇
所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。

このように、容量値の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知する
ことができる。なお、指やペンなどの被検知体は、タッチパネルに接触せず、近接した場
合でも、信号が検出される場合がある。

なお、図２１（Ｃ）では、配線３５１０において、書き込み期間に与えられる共通電位と
、検知期間に与えられる低電位が等しい例を示すが、本発明の一態様はこれに限られず、
共通電位と低電位は異なる電位であってよい。

またパルス電圧出力回路及び検出回路は、例えば１個のＩＣの中に形成されていることが
好ましい。当該ＩＣは、例えばタッチパネルに実装されること、もしくは電子機器の筐体
内の基板に実装されることが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には
、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため
、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ましい。例えば
シグナル－ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を高める駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ま
しい。

このように、画像の書き込み期間と検知素子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、画素の書き込み時のノイズに起因する検知素子の感
度の低下を抑制することができる。

本発明の一態様では、図２１（Ｄ）に示すように、１フレーム期間に書き込み期間と検知
期間をそれぞれ１つ有する。または、図２１（Ｅ）に示すように、１フレーム期間に検知
期間を２つ有していてもよい。１フレーム期間に検知期間を複数設けることで、検出感度
をより高めることができる。例えば、１フレーム期間に検知期間を２つ以上４つ以下有し
ていてもよい。

次に、タッチパネル３５０Ｄが有する検知素子の上面構成例について、図２２を用いて説
明する。

図２２（Ａ）に、検知素子の上面図を示す。検知素子は、導電層５６ａ及び導電層５６ｂ
を有する。導電層５６ａは、検知素子の一方の電極として機能し、導電層５６ｂは、検知
素子の他方の電極として機能する。検知素子は、導電層５６ａと、導電層５６ｂとの間に
形成される容量を利用して、被検知体の近接または接触等を検知することができる。なお
、導電層５６ａ及び導電層５６ｂは、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた上
面形状を有している場合があるが、ここでは省略する。

本発明の一態様において、導電層５６ａ及び導電層５６ｂは、液晶素子の共通電極として
の機能も有する。

Ｙ方向に複数配設された導電層５６ａは、それぞれＸ方向に延在して設けられている。ま
た、Ｙ方向に複数配設された導電層５６ｂは、Ｙ方向に延在して設けられた導電層５８に
よって、電気的に接続されている。図２２（Ａ）では、ｍ本の導電層５６ａと、ｎ本の導
電層５８を有する例を示す。

なお、導電層５６ａは、Ｘ方向に複数配設されていてもよく、その場合、Ｙ方向に延在し
て設けられていてもよい。また、Ｘ方向に延在して設けられた導電層５８によって、Ｘ方
向に複数配設された導電層５６ｂが電気的に接続されていてもよい。

図２２（Ｂ）に示すように、検知素子の電極として機能する導電層５６は、複数の画素６
０にわたって設けられる。導電層５６は、図２２（Ａ）の導電層５６ａ、５６ｂのそれぞ
れに相当する。画素６０は、それぞれ異なる色を呈する複数の副画素からなる。図２２（
Ｂ）では、３つの副画素６０ａ、６０ｂ、６０ｃにより、画素６０が構成されている例を
示す。

また、検知素子が有する一対の電極は、それぞれ、補助配線と電気的に接続されているこ
とが好ましい。図２２（Ｃ）に示すように、導電層５６が補助配線５７と電気的に接続さ
れていてもよい。なお、図２２（Ｃ）では、導電層上に補助配線が重ねて設けられている
例を示すが、補助配線上に導電層が重ねて設けられていてもよい。Ｘ方向に複数配設され
た導電層５６は、補助配線５７を介して、導電層５８と電気的に接続されていてもよい。

可視光を透過する導電層の抵抗値は比較的高い場合がある。そのため、補助配線と電気的
に接続させることで、検知素子が有する一対の電極の抵抗をそれぞれ低減することが好ま
しい。

検知素子が有する一対の電極の抵抗を低減することで、一対の電極の時定数をそれぞれ小
さくすることができる。これにより、検知素子の検出感度を向上させ、さらには、検知素
子の検出精度を向上させることができる。

＜１－８．タッチパネルモジュール＞
次に、本発明の一態様の入出力装置と、ＩＣと、を有するタッチパネルモジュールについ
て、図２３及び図２４を用いて説明する。

図２３に、タッチパネルモジュール６５００のブロック図を示す。タッチパネルモジュー
ル６５００は、タッチパネル６５１０と、ＩＣ６５２０を有する。タッチパネル６５１０
には、本発明の一態様の入出力装置を適用することができる。

タッチパネル６５１０は、表示部６５１１と、入力部６５１２と、走査線駆動回路６５１
３を有する。表示部６５１１は、複数の画素、複数の信号線、及び複数の走査線を有し、
画像を表示する機能を有する。入力部６５１２は、被検知体のタッチパネル６５１０への
接触又は近接を検知する複数の検知素子を有し、タッチセンサとしての機能を有する。走
査線駆動回路６５１３は、表示部６５１１が有する走査線に、走査信号を出力する機能を
有する。

ここでは説明を容易にするため、タッチパネル６５１０の構成として、表示部６５１１と
入力部６５１２を分けて明示しているが、画像を表示する機能と、タッチセンサとしての
機能の両方の機能を有する、いわゆるインセル型のタッチパネルとすることが好ましい。

表示部６５１１は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８
０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００
）、４Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極
めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ、８Ｋ、又はそれ以上の解像度と
することが好ましい。表示部６５１１に設けられる画素の画素密度（精細度）は、３００
ｐｐｉ以上が好ましく、５００ｐｐｉ以上がより好ましく、８００ｐｐｉ以上がより好ま
しく、１０００ｐｐｉ以上がより好ましく、１２００ｐｐｉ以上がさらに好ましい。この
ように高い解像度、かつ高い精細度を有する表示部６５１１により、携帯型や家庭用途な
どのパーソナルユースにおいては、臨場感や奥行き感などをより高めることが可能となる
。

ＩＣ６５２０は、回路ユニット６５０１、信号線駆動回路６５０２、センサ駆動回路６５
０３、及び検出回路６５０４を有する。回路ユニット６５０１は、タイミングコントロー
ラ６５０５と、画像処理回路６５０６等を有する。

信号線駆動回路６５０２は、表示部６５１１が有する信号線に、アナログ信号である映像
信号（ビデオ信号ともいう）を出力する機能を有する。信号線駆動回路６５０２として、
例えば、シフトレジスタ回路とバッファ回路を組み合わせた構成を有することができる。
また、タッチパネル６５１０は、信号線に接続するデマルチプレクサ回路を有していても
よい。

センサ駆動回路６５０３は、入力部６５１２が有する検知素子を駆動する信号を出力する
機能を有する。センサ駆動回路６５０３としては、例えば、シフトレジスタ回路とバッフ
ァ回路を組み合わせた構成を用いることができる。

検出回路６５０４は、入力部６５１２が有する検知素子からの出力信号を回路ユニット６
５０１に出力する機能を有する。例えば、検出回路６５０４として、増幅回路と、アナロ
グデジタル変換回路（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）を
有する構成を用いることができる。このとき検出回路６５０４は、入力部６５１２から出
力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換して回路ユニット６５０１に出力される。

回路ユニット６５０１が有する画像処理回路６５０６は、タッチパネル６５１０の表示部
６５１１を駆動する信号を生成して出力する機能と、入力部６５１２を駆動する信号を生
成して出力する機能と、入力部６５１２から出力された信号を解析して、ＣＰＵ６５４０
に出力する機能と、を有する。

より具体的な例としては、画像処理回路６５０６は、ＣＰＵ６５４０からの命令に従い、
映像信号を生成する機能を有する。また、画像処理回路６５０６は、表示部６５１１の仕
様に合わせて映像信号に信号処理を施し、アナログ映像信号に変換し、信号線駆動回路６
５０２に供給する機能を有する。また、画像処理回路６５０６は、ＣＰＵ６５４０からの
命令に従い、センサ駆動回路６５０３に出力する駆動信号を生成する機能を有する。また
、画像処理回路６５０６は、検出回路６５０４から入力された信号を解析し、位置情報と
してＣＰＵ６５４０に出力する機能を有する。

タイミングコントローラ６５０５は、画像処理回路６５０６が処理を施した映像信号等に
含まれる同期信号を基に、クロック信号、スタートパルス信号などの信号を生成し、走査
線駆動回路６５１３及びセンサ駆動回路６５０３に出力する機能を有する。また、タイミ
ングコントローラ６５０５は、検出回路６５０４が信号を出力するタイミングを規定する
信号を生成し、出力する機能を有していてもよい。ここで、タイミングコントローラ６５
０５は、走査線駆動回路６５１３に出力する信号と、センサ駆動回路６５０３に出力する
信号とに、それぞれ同期させた信号を出力することが好ましい。特に、表示部６５１１の
画素のデータを書き換える期間と、入力部６５１２でセンシングする期間を、それぞれ分
けることが好ましい。例えば、１フレーム期間を、画素のデータを書き換える期間と、セ
ンシングする期間とに分けてタッチパネル６５１０を駆動することができる。また、例え
ば、１フレーム期間中に２以上のセンシングの期間を設けることで、検出感度及び検出精
度を高めることができる。

画像処理回路６５０６としては、例えば、プロセッサを有する構成とすることができる。
例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒ
ａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のマイクロプロセッサを用いること
ができる。これらマイクロプロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌ
ｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｎ
ａｌｏｇ Ａｒｒａｙ）といったＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅ
ｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。プロセッサにより種々のプログラムから
の命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサ
により実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよい
し、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。

なお、タッチパネル６５１０が有する表示部６５１１もしくは走査線駆動回路６５１３、
ＩＣ６５２０が有する回路ユニット６５０１、信号線駆動回路６５０２、センサ駆動回路
６５０３、もしくは検出回路６５０４、又は外部に設けられるＣＰＵ６５４０等に、チャ
ネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利
用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジス
タを記憶素子として機能する容量素子に流入した電荷（データ）を保持するためのスイッ
チとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。例えば
この特性を画像処理回路６５０６のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくとも一方に用
いることで、必要なときだけ画像処理回路６５０６を動作させ、他の場合には直前の処理
の情報を当該記憶素子に待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可
能となり、タッチパネルモジュール６５００、及びこれが実装される電子機器の低消費電
力化を図ることができる。

なお、ここでは回路ユニット６５０１がタイミングコントローラ６５０５と画像処理回路
６５０６を有する構成としたが、画像処理回路６５０６自体、又は画像処理回路６５０６
の一部の機能を有する回路を、外部に設けてもよい。または、画像処理回路６５０６の機
能、又は一部の機能をＣＰＵ６５４０が担ってもよい。例えば回路ユニット６５０１が信
号線駆動回路６５０２、センサ駆動回路６５０３、検出回路６５０４、及びタイミングコ
ントローラ６５０５を有する構成とすることもできる。

なお、ここではＩＣ６５２０が回路ユニット６５０１を含む例を示したが、回路ユニット
６５０１はＩＣ６５２０に含まれない構成とすることもできる。この時、ＩＣ６５２０は
信号線駆動回路６５０２、センサ駆動回路６５０３、及び検出回路６５０４を有する構成
とすることができる。例えばタッチパネルモジュール６５００にＩＣを複数実装する場合
には、回路ユニット６５０１をタッチパネルモジュール６５００の外部に設け、回路ユニ
ット６５０１を有さないＩＣ６５２０を複数配置することもできるし、ＩＣ６５２０と、
信号線駆動回路６５０２のみを有するＩＣを組み合わせて配置することもできる。

このように、タッチパネル６５１０の表示部６５１１を駆動する機能と、入力部６５１２
を駆動する機能と、を１つのＩＣに組み込んだ構成とすることで、タッチパネルモジュー
ル６５００に実装するＩＣの数を減らすことができるため、コストを低減することができ
る。

図２４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ＩＣ６５２０を実装したタッチパネルモジュール６５
００の概略図である。

図２４（Ａ）では、タッチパネルモジュール６５００は、基板６５３１、対向基板６５３
２、複数のＦＰＣ６５３３、ＩＣ６５２０、ＩＣ６５３０等を有する。また、タッチパネ
ルモジュール６５００は、表示部６５１１、入力部６５１２、及び走査線駆動回路６５１
３を有している。ＩＣ６５２０及びＩＣ６５３０は、ＣＯＧ方式などの実装方式により基
板６５３１に実装されている。

ＩＣ６５３０は、上述したＩＣ６５２０において、信号線駆動回路６５０２のみ、又は信
号線駆動回路６５０２及び回路ユニット６５０１を有するＩＣである。ＩＣ６５２０及び
ＩＣ６５３０には、ＦＰＣ６５３３を介して外部から信号が供給される。また、ＦＰＣ６
５３３を介してＩＣ６５２０及びＩＣ６５３０の少なくとも一方から外部に信号を出力す
ることができる。

図２４（Ａ）では表示部６５１１を挟むように走査線駆動回路６５１３を２つ設ける構成
の例を示している。また、ＩＣ６５２０に加えてＩＣ６５３０を有する構成を示している
。このような構成は、表示部６５１１として極めて高解像度の場合に、好適に用いること
ができる。

図２４（Ｂ）は、１つのＩＣ６５２０と１つのＦＰＣ６５３３を実装した例を示している
。このように、機能を１つのＩＣ６５２０に集約させることで、部品点数を減らすことが
できるため好ましい。図２４（Ｂ）では、走査線駆動回路６５１３を表示部６５１１の２
つの短辺のうち、ＦＰＣ６５３３に近い側の辺に沿って配置した例を示している。

図２４（Ｃ）は、画像処理回路６５０６等が実装されたＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒ
ｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）６５３４を有する構成の例を示している。基板６５３１上のＩＣ
６５２０及びＩＣ６５３０と、ＰＣＢ６５３４とは、ＦＰＣ６５３３によって電気的に接
続されている。ここで、ＩＣ６５２０には、上述の画像処理回路６５０６を有さない構成
を適用することができる。

図２４の各図において、ＩＣ６５２０及びＩＣ６５３０は、それぞれ、基板６５３１では
なくＦＰＣ６５３３に実装されていてもよい。例えばＩＣ６５２０及びＩＣ６５３０をＣ
ＯＦ方式またはＴＡＢ方式などの実装方式によりＦＰＣ６５３３に実装することができる
。

図２４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、表示部６５１１の短辺側にＦＰＣ６５３３及びＩＣ
６５２０（及びＩＣ６５３０）等を配置する構成は狭額縁化が可能であるため、例えばス
マートフォン、携帯電話、又はタブレット端末などの電子機器に好適に用いることができ
る。また、図２４（Ｃ）に示すようなＰＣＢ６５３４を用いる構成は、例えばテレビジョ
ン装置、モニタ装置、タブレット端末、又はノート型のパーソナルコンピュータなどに好
適に用いることができる。

以上のように、本発明の一態様の表示装置は、画素電極と第１の共通電極が設けられた基
板とは別の対向基板に、第２の共通電極を有する。第２の共通電極に、第１の共通電極と
同じ電位を与えることで、光漏れを抑制し、表示装置の表示品位を高めることができる。
また、表示装置の高開口率化、高精細化が可能となる。また、第２の共通電極を画素の表
示領域の一部に設けることで、第２の共通電極を設けても液晶素子の駆動電圧が上昇する
ことを抑制できる。

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２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができるトランジスタについ
て、図２５～図３５を用いて説明する。

本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トラン
ジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の
製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタの構造を容易に置き換え
ることができる。

〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図２５（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトラン
ジスタ４１０の断面図である。トランジスタ４１０は、基板５７１上に絶縁層５７２を介
して電極５４６を有する。また、電極５４６上に絶縁層５２６を介して半導体層５４２を
有する。電極５４６はゲート電極として機能することができる。絶縁層５２６はゲート絶
縁層として機能することができる。

また、半導体層５４２のチャネル形成領域上に絶縁層５２２を有する。また、半導体層５
４２の一部と接して、絶縁層５２６上に電極５４４ａ及び電極５４４ｂを有する。電極５
４４ａの一部及び電極５４４ｂの一部は、絶縁層５２２上に形成される。

絶縁層５２２は、チャネル保護層として機能することができる。チャネル形成領域上に絶
縁層５２２を設けることで、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの形成時に生じる半導体層５
４２の露出を防ぐことができる。よって、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの形成時に、半
導体層５４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の
一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

また、トランジスタ４１０は、電極５４４ａ、電極５４４ｂ、及び絶縁層５２２上に絶縁
層５２８を有し、絶縁層５２８上に絶縁層５２９を有する。

なお、半導体層５４２に酸化物半導体を用いる場合、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの、
少なくとも半導体層５４２と接する部分に、半導体層５４２の一部から酸素を奪い、酸素
欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層５４２中の酸素欠
損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ^＋層）とな
る。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる
。酸化物半導体から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、
タングステン、チタン等を挙げることができる。

半導体層５４２にソース領域及びドレイン領域が形成されることにより、電極５４４ａ及
び電極５４４ｂと半導体層５４２との接触抵抗を低減することができる。よって、電界効
果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることがで
きる。

半導体層５４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層５４２と電極５４４ａ
の間、及び半導体層５４２と電極５４４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機
能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、ト
ランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。

絶縁層５２８及び絶縁層５２９は、外部からトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、また
は低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁
層５２９を省略することもできる。

なお、半導体層５４２に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層５２８の形成前、絶縁層５２
８の形成後、絶縁層５２９の形成後のうち一回または複数回、加熱処理を行ってもよい。
加熱処理を行うことで、絶縁層５２８、絶縁層５２９や他の絶縁層中に含まれる酸素を半
導体層５４２中に拡散させ、半導体層５４２中の酸素欠損を補填することができる。また
は、絶縁層５２８及び絶縁層５２９の一方または双方を加熱しながら成膜することで、半
導体層５４２中の酸素欠損を補填することができる。

図２５（Ａ２）に示すトランジスタ４１１は、絶縁層５２９上にバックゲートとして機能
することができる電極５２３を有する点がトランジスタ４１０と異なる。電極５２３は、
電極５４６と同様の材料及び方法で形成することができる。

＜バックゲートについて＞
一般に、バックゲートは導電層で形成される。ゲートとバックゲートは、両者で半導体層
のチャネル形成領域を挟むように配置される。バックゲートはゲートと同様に機能させる
ことができる。バックゲートの電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、ＧＮＤ電位
や、任意の電位としてもよい。また、バックゲートの電位をゲートと連動させず独立して
変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。

電極５４６及び電極５２３は、どちらもゲートとして機能することができる。よって、絶
縁層５２６、絶縁層５２８、及び絶縁層５２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能す
ることができる。なお、電極５２３は、絶縁層５２８と絶縁層５２９の間に設けてもよい
。

なお、電極５４６または電極５２３の一方を、「ゲート」または「ゲート電極」という場
合、他方を「バックゲート」または「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ
４１１において、電極５２３を「ゲート電極」という場合、電極５４６を「バックゲート
電極」という。なお、電極５２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ４
１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極５４６及
び電極５２３のどちらか一方を、「第１のゲート」または「第１のゲート電極」といい、
他方を「第２のゲート」または「第２のゲート電極」という場合がある。

半導体層５４２を挟んで電極５４６及び電極５２３を設けることで、更には、電極５４６
及び電極５２３を同電位とすることで、半導体層５４２においてキャリアの流れる領域が
膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トラン
ジスタ４１１のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。

したがって、トランジスタ４１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジ
スタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４１１の占有面積を
小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくす
ることができる。よって、表示装置の高開口率化または高精細化を実現することができる
。

また、ゲートとバックゲートは導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電
界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対
する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲートを半導体層よりも大きく形成し、バッ
クゲートで半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。

また、電極５４６（ゲート）及び電極５２３（バックゲート）は、それぞれが外部からの
電界を遮蔽する機能を有するため、絶縁層５７２側もしくは電極５２３上方に生じる荷電
粒子等の電荷が半導体層５４２のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試
験（例えば、ゲートに負の電荷を印加する－ＧＢＴ（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ－Ｔｅｍｐｅｒ
ａｔｕｒｅ）ストレス試験）による劣化が抑制される。また、ドレイン電圧の大きさによ
り、オン電流が流れ始めるゲート電圧（立ち上がり電圧）が変化する現象を軽減すること
ができる。なお、この効果は、電極５４６及び電極５２３が、同電位、または異なる電位
の場合において生じる。

なお、ＧＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトラン
ジスタの特性変化（経年変化）を短時間で評価することができる。特に、ＧＢＴストレス
試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な
指標となる。しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるとい
える。

また、電極５４６及び電極５２３を有し、且つ電極５４６及び電極５２３を同電位とする
ことで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタにおける電
気特性のばらつきも同時に低減される。

また、バックゲートを有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加する＋ＧＢＴスト
レス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲートを有さないトランジスタより
小さい。

また、バックゲートを、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート側から半
導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トラ
ンジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。

本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、
信頼性の良好な表示装置を実現することができる。

図２５（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトラン
ジスタ４２０の断面図を示す。トランジスタ４２０は、トランジスタ４１０とほぼ同様の
構造を有しているが、開口５３１ａ及び開口５３１ｂを有する絶縁層５２２が半導体層５
４２を覆っている点が異なる。開口５３１ａ及び開口５３１ｂは、半導体層５４２と重な
る絶縁層５２２の一部を選択的に除去して形成される。

開口５３１ａにおいて半導体層５４２と電極５４４ａが電気的に接続している。また、開
口５３１ｂにおいて、半導体層５４２と電極５４４ｂが電気的に接続している。絶縁層５
２２を設けることで、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの形成時に生じる半導体層５４２の
露出を防ぐことができる。よって、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの形成時に半導体層５
４２の薄膜化を防ぐことができる。絶縁層５２２の、チャネル形成領域と重なる領域は、
チャネル保護層として機能することができる。

図２５（Ｂ２）に示すトランジスタ４２１は、絶縁層５２９上にバックゲートとして機能
することができる電極５２３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。

また、トランジスタ４２０及びトランジスタ４２１は、トランジスタ４１０及びトランジ
スタ４１１よりも、電極５４４ａと電極５４６の間の距離と、電極５４４ｂと電極５４６
の間の距離が長くなる。よって、電極５４４ａと電極５４６の間に生じる寄生容量を小さ
くすることができる。また、電極５４４ｂと電極５４６の間に生じる寄生容量を小さくす
ることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる
。

図２５（Ｃ１）に示すトランジスタ４２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであ
るチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ４２５では、絶縁層５２２
を設けずに、半導体層５４２に接して電極５４４ａ及び電極５４４ｂを形成する。このた
め、電極５４４ａ及び電極５４４ｂの形成時に露出する半導体層５４２の一部がエッチン
グされる場合がある。一方、絶縁層５２２を設けないため、トランジスタの生産性を高め
ることができる。

図２５（Ｃ２）に示すトランジスタ４２６は、絶縁層５２９上にバックゲートとして機能
することができる電極５２３を有する点が、トランジスタ４２５と異なる。

〔トップゲート型トランジスタ〕
図２６（Ａ１）に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ４３０の断
面図を示す。トランジスタ４３０は、基板５７１上に絶縁層５７２を介して半導体層５４
２を有し、半導体層５４２及び絶縁層５７２上に、それぞれ半導体層５４２の一部に接す
る電極５４４ａ及び電極５４４ｂを有し、半導体層５４２、電極５４４ａ、及び電極５４
４ｂ上に絶縁層５２６を有し、絶縁層５２６上に電極５４６を有する。

トランジスタ４３０は、電極５４６及び電極５４４ａ、並びに、電極５４６及び電極５４
４ｂが重ならないため、電極５４６及び電極５４４ａの間に生じる寄生容量、並びに、電
極５４６及び電極５４４ｂの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極
５４６を形成した後に、電極５４６をマスクとして用いて不純物５５５を半導体層５４２
に導入することで、半導体層５４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域
を形成することができる（図２６（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の
良好なトランジスタを実現することができる。

不純物５５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置
を用いて行うことができる。

不純物５５５としては、例えば、第１３族元素及び第１５族元素などのうち、少なくとも
一種類の元素を用いることができる。また、半導体層５４２に酸化物半導体を用いる場合
は、不純物５５５として、希ガス、水素、及び窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用
いることも可能である。

図２６（Ａ２）に示すトランジスタ４３１は、電極５２３及び絶縁層５２７を有する点が
トランジスタ４３０と異なる。トランジスタ４３１は、絶縁層５７２上に形成された電極
５２３を有し、電極５２３上に形成された絶縁層５２７を有する。電極５２３は、バック
ゲートとして機能することができる。よって、絶縁層５２７は、ゲート絶縁層として機能
することができる。絶縁層５２７は、絶縁層５２６と同様の材料及び方法により形成する
ことができる。

トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４３１は、占有面積に対して大きいオン電流
を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４
３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占
有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、表示装置の高開口
率化または高精細化を実現することができる。

図２６（Ｂ１）に例示するトランジスタ４４０は、トップゲート型のトランジスタの１つ
である。トランジスタ４４０は、電極５４４ａ及び電極５４４ｂを形成した後に半導体層
５４２を形成する点が、トランジスタ４３０と異なる。また、図２６（Ｂ２）に例示する
トランジスタ４４１は、電極５２３及び絶縁層５２７を有する点が、トランジスタ４４０
と異なる。トランジスタ４４０及びトランジスタ４４１において、半導体層５４２の一部
は電極５４４ａ上に形成され、半導体層５４２の他の一部は電極５４４ｂ上に形成される
。

トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４４１は、占有面積に対して大きいオン電流
を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４
４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占
有面積を小さくすることができる。よって、表示装置の高開口率化または高精細化を実現
することができる。

図２７（Ａ１）に例示するトランジスタ４４２は、トップゲート型のトランジスタの１つ
である。トランジスタ４４２は、絶縁層５２９上に電極５４４ａ及び電極５４４ｂを有す
る。電極５４４ａ及び電極５４４ｂは、絶縁層５２８及び絶縁層５２９に形成した開口部
において半導体層５４２と電気的に接続する。

また、電極５４６と重ならない絶縁層５２６の一部が除去されている。また、トランジス
タ４４２が有する絶縁層５２６の一部は、電極５４６の端部を越えて延伸している。

電極５４６と絶縁層５２６をマスクとして用いて不純物５５５を半導体層５４２に導入す
ることで、半導体層５４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成す
ることができる（図２７（Ａ３）参照）。

このとき、半導体層５４２の電極５４６と重なる領域には不純物５５５が導入されず、電
極５４６と重ならない領域に不純物５５５が導入される。また、半導体層５４２の絶縁層
５２６を介して不純物５５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層５２６を介さずに
不純物５５５が導入された領域よりも低くなる。よって、半導体層５４２中の電極５４６
と隣接する領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域が形成される
。

図２７（Ａ２）に示すトランジスタ４４３は、半導体層５４２の下方に電極５２３を有す
る点がトランジスタ４４２と異なる。また、電極５２３は絶縁層５７２を介して半導体層
５４２と重なる。電極５２３は、バックゲート電極として機能することができる。

また、図２７（Ｂ１）に示すトランジスタ４４４及び図２７（Ｂ２）に示すトランジスタ
４４５のように、絶縁層５２６の電極５４６と重ならない領域を全て除去してもよい。ま
た、図２７（Ｃ１）に示すトランジスタ４４６及び図２７（Ｃ２）に示すトランジスタ４
４７のように、絶縁層５２６の開口部以外を除去せずに残してもよい。

トランジスタ４４４乃至トランジスタ４４７も、電極５４６を形成した後に、電極５４６
をマスクとして用いて不純物５５５を半導体層５４２に導入することで、半導体層５４２
中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。

〔ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタ〕
図２８に、半導体層５４２として酸化物半導体を用いたトランジスタの一例を示す。図２
８（Ａ）はトランジスタ４５１の上面図である。図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）中に示す
一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図２８（Ｃ）は、図
２８（Ａ）中に示す一点鎖線Ｗ１－Ｗ２間の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。

トランジスタ４５１は半導体層５４２、絶縁層５２６、絶縁層５７２、絶縁層５８２、絶
縁層５７４、電極５２４、電極５４３、電極５４４ａ、及び電極５４４ｂを有する。電極
５４３はゲートとして機能することができる。電極５２４はバックゲートとして機能する
ことができる。絶縁層５２６、絶縁層５７２、絶縁層５８２、及び絶縁層５７４はゲート
絶縁層として機能することができる。電極５４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の
一方として機能することができる。電極５４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他
方として機能することができる。

基板５７１上に絶縁層５７５が設けられ、絶縁層５７５上に電極５２４及び絶縁層５７３
が設けられている。また、電極５２４及び絶縁層５７３上に絶縁層５７４が設けられてい
る。また、絶縁層５７４上に絶縁層５８２が設けられ、絶縁層５８２上に絶縁層５７２が
設けられている。

絶縁層５７２に形成された凸部の上に半導体層５４２ａが設けられ、半導体層５４２ａ上
に半導体層５４２ｂが設けられている。また、半導体層５４２ｂ上に、電極５４４ａ及び
電極５４４ｂが設けられている。半導体層５４２ｂの電極５４４ａと重なる領域が、トラ
ンジスタ４５１のソースまたはドレインの一方として機能することができる。半導体層５
４２ｂの電極５４４ｂと重なる領域が、トランジスタ４５１のソースまたはドレインの他
方として機能することができる。

また、半導体層５４２ｂの一部と接して、半導体層５４２ｃが設けられている。また、半
導体層５４２ｃ上に絶縁層５２６が設けられ、絶縁層５２６上に電極５４３が設けられて
いる。

トランジスタ４５１は、図２８（Ｃ）において、半導体層５４２ｂの上面及び側面、並び
に半導体層５４２ａの側面が半導体層５４２ｃに覆われた構造を有する。また、絶縁層５
７２に設けた凸部の上方に半導体層５４２ｂを設けることで、半導体層５４２ｂの側面を
電極５４３で覆うことができる。すなわち、トランジスタ４５１は、電極５４３の電界に
よって、半導体層５４２ｂを電気的に取り囲むことができる構造を有している。このよう
に、導電膜の電界によって、チャネルが形成される半導体層を電気的に取り囲むトランジ
スタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよ
ぶ。また、ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタを、「ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ型ト
ランジスタ」もしくは「ｓ－ｃｈａｎｎｅｌトランジスタ」ともいう。

ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造では、半導体層５４２ｂの全体（バルク）にチャネルを形成する
こともできる。ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのドレイン電流を大きくする
ことができ、さらに大きいオン電流を得ることができる。また、電極５４３の電界によっ
て、半導体層５４２ｂに形成されるチャネル形成領域の全領域を空乏化することができる
。したがって、ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのオフ電流をさらに小さくす
ることができる。

なお、絶縁層５７２の凸部を高くし、また、チャネル幅を小さくすることで、ｓ－ｃｈａ
ｎｎｅｌ構造によるオン電流の増大効果、オフ電流の低減効果などをより高めることがで
きる。また、半導体層５４２ｂの加工時に、露出する半導体層５４２ａを除去してもよい
。この場合、半導体層５４２ａと半導体層５４２ｂの側面が揃う場合がある。

また、トランジスタ４５１上に絶縁層５２８が設けられ、絶縁層５２８上に絶縁層５２９
が設けられている。また、絶縁層５２９上に電極５２５ａ、電極５２５ｂ、及び電極５２
５ｃが設けられている。電極５２５ａは、絶縁層５２９及び絶縁層５２８に設けられた開
口部で、コンタクトプラグを介して電極５４４ａと電気的に接続されている。電極５２５
ｂは、絶縁層５２９及び絶縁層５２８に設けられた開口部で、コンタクトプラグを介して
電極５４４ｂと電気的に接続されている。電極５２５ｃは、絶縁層５２９及び絶縁層５２
８に設けられた開口部で、コンタクトプラグを介して電極５４３と電気的に接続されてい
る。

コンタクトプラグとしては、例えば、タングステン、ポリシリコン等の埋め込み性の高い
導電性材料を用いることができる。また、当該材料の側面及び底面を、チタン層、窒化チ
タン層またはこれらの積層からなるバリア層（拡散防止層）で覆ってもよい。この場合、
バリア層も含めてコンタクトプラグという場合がある。

なお、絶縁層５８２を酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、アルミニウム
シリケートなどで形成することで、絶縁層５８２を電荷捕獲層として機能させることがで
きる。絶縁層５８２に電子を注入することで、トランジスタのしきい値電圧を変動させる
ことが可能である。絶縁層５８２への電子の注入は、例えば、トンネル効果を利用すれば
よい。電極５２４に正の電圧を印加することによって、トンネル電子を絶縁層５８２に注
入することができる。

また、目的によっては、バックゲートとして機能する電極５２４を設けなくてもよい。図
２９（Ａ）はトランジスタ４５１ａの上面図である。図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）中に
示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間の断面図である。図２９（Ｃ）は、図２９（Ａ）中に示す一点
鎖線Ｗ１－Ｗ２間の断面図である。トランジスタ４５１ａは、トランジスタ４５１から電
極５２４、絶縁層５７３、絶縁層５７４、及び絶縁層５８２を省略した構成を有する。こ
れらの電極や絶縁層を設けないことで、トランジスタの生産性を高めることができる。よ
って、表示装置の生産性を高めることができる。

ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタの他の一例を図３０に示す。図３０（Ａ）はトランジ
スタ４５２の上面図である。図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）中に示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２
間の断面図である。図３０（Ｃ）は、図３０（Ａ）中に示す一点鎖線Ｗ１－Ｗ２間の断面
図である。

トランジスタ４５２は、トランジスタ４５１と同様の構成を有するが、電極５４４ａ及び
電極５４４ｂが半導体層５４２ａ及び半導体層５４２ｂの側面と接している点が異なる。
また、トランジスタ４５２を覆う絶縁層５２８として、トランジスタ４５１と同様の平坦
な表面を有する絶縁層を用いてもよい。また、絶縁層５２９上に、電極５２５ａ、電極５
２５ｂ、及び電極５２５ｃを設けてもよい。

ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタの他の一例を図３１に示す。図３１（Ａ）はトランジ
スタ４５３の上面図である。図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）中に示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２
間及びＷ１－Ｗ２間の断面図である。トランジスタ４５３も、トランジスタ４５１と同様
に、絶縁層５７２に設けた凸部の上に半導体層５４２ａ及び半導体層５４２ｂが設けられ
ている。また、半導体層５４２ｂ上に電極５４４ａ及び電極５４４ｂが設けられている。
半導体層５４２ｂの電極５４４ａと重なる領域が、トランジスタ４５３のソースまたはド
レインの一方として機能することができる。半導体層５４２ｂの電極５４４ｂと重なる領
域が、トランジスタ４５３のソースまたはドレインの他方として機能することができる。
よって、半導体層５４２ｂの、電極５４４ａと電極５４４ｂに挟まれた領域５６９が、チ
ャネル形成領域として機能することができる。

トランジスタ４５３は、絶縁層５２８の一部を除去して領域５６９と重なる領域に開口が
設けられ、該開口の側面及び底面に沿って半導体層５４２ｃが設けられている。また、該
開口内に、半導体層５４２ｃを介して、かつ、該開口の側面及び底面に沿って、絶縁層５
２６が設けられている。また、該開口内に、半導体層５４２ｃ及び絶縁層５２６を介して
、かつ、該開口の側面及び底面に沿って、電極５４３が設けられている。

なお、該開口は、チャネル幅方向の断面において、半導体層５４２ａ及び半導体層５４２
ｂよりも大きく設けられている。よって、領域５６９において、半導体層５４２ａ及び半
導体層５４２ｂの側面は、半導体層５４２ｃに覆われている。

また、絶縁層５２８上に絶縁層５２９が設けられ、絶縁層５２９上に絶縁層５７７が設け
られている。また、絶縁層５７７上に電極５２５ａ、電極５２５ｂ、及び電極５２５ｃが
設けられている。電極５２５ａは、絶縁層５７７、絶縁層５２９、及び絶縁層５２８の一
部を除去して形成した開口において、コンタクトプラグを介して電極５４４ａと電気的に
接続されている。また、電極５２５ｂは、絶縁層５７７、絶縁層５２９、及び絶縁層５２
８の一部を除去して形成した開口において、コンタクトプラグを介して電極５４４ｂと電
気的に接続されている。また、電極５２５ｃは、絶縁層５７７及び絶縁層５２９の一部を
除去して形成した開口において、コンタクトプラグを介して電極５４３と電気的に接続さ
れている。

また、目的によっては、バックゲートとして機能する電極５２４を設けなくてもよい。図
３２（Ａ）はトランジスタ４５３ａの上面図である。図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）中に
示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間及びＷ１－Ｗ２間の断面図である。トランジスタ４５３ａは、
トランジスタ４５３から電極５２４、絶縁層５７４、及び絶縁層５８２を省略した構成を
有する。これらの電極や絶縁層を設けないことで、トランジスタの生産性を高めることが
できる。よって、表示装置の生産性を高めることができる。

ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタの他の一例を図３３に示す。図３３（Ａ）はトランジ
スタ４５４の上面図である。図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）に示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間
の断面図である。図３３（Ｃ）は、図３３（Ａ）に示す一点鎖線Ｗ１－Ｗ２間の断面図で
ある。

トランジスタ４５４は、バックゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタの一種
である。トランジスタ４５４は、絶縁層５７４上に電極５４３が形成され、電極５４３を
覆って絶縁層５２６が設けられている。また、絶縁層５２６上の電極５４３と重なる領域
に半導体層５４２が形成されている。トランジスタ４５４が有する半導体層５４２は、半
導体層５４２ａと半導体層５４２ｂの積層を有する。

また、半導体層５４２の一部に接して、絶縁層５２６上に電極５４４ａ及び電極５４４ｂ
が形成されている。また、半導体層５４２の一部に接して、電極５４４ａ及び電極５４４
ｂ上に絶縁層５２８が形成されている。また、絶縁層５２８上に絶縁層５２９が形成され
ている。また、絶縁層５２９上の半導体層５４２と重なる領域に電極５２４が形成されて
いる。

絶縁層５２９上に設けられた電極５２４は、絶縁層５２９、絶縁層５２８、及び絶縁層５
２６に設けられた開口５４７ａ及び開口５４７ｂにおいて、電極５４３と電気的に接続さ
れている。よって、電極５２４と電極５４３には、同じ電位が供給される。また、開口５
４７ａ及び開口５４７ｂは、一方または双方を設けなくてもよい。開口５４７ａ及び開口
５４７ｂの両方を設けない場合は、電極５２４と電極５４３に異なる電位を供給すること
ができる。

また、目的によっては、バックゲートとして機能する電極５２４を設けなくてもよい。図
３４（Ａ）はトランジスタ４５４ａの上面図である。図３４（Ｂ）は、図３４（Ａ）中に
示す一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間の断面図である。図３４（Ｃ）は、図３４（Ａ）中に示す一点
鎖線Ｗ１－Ｗ２間の断面図である。トランジスタ４５４ａは、トランジスタ４５４から電
極５２４、開口５４７ａ、及び開口５４７ｂを省略した構成を有する。これらの電極や開
口を設けないことで、トランジスタの生産性を高めることができる。よって、表示装置の
生産性を高めることができる。

図３５に、ｓ－ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタの一例を示す。図３５に例示す
るトランジスタ４４８は、前述したトランジスタ４４７とほぼ同様の構成を有する。トラ
ンジスタ４４８はバックゲートを有するトップゲート型のトランジスタの一種である。図
３５（Ａ）はトランジスタ４４８の上面図である。図３５（Ｂ）は、図３５（Ａ）に示す
一点鎖線Ｌ１－Ｌ２間の断面図である。図３５（Ｃ）は、図３５（Ａ）に示す一点鎖線Ｗ
１－Ｗ２間の断面図である。

図３５は、トランジスタ４４８を構成する半導体層５４２にシリコンなどの無機半導体層
を用いる場合の構成例を示している。図３５において、基板５７１上に電極５２４が設け
られ、電極５２４上に絶縁層５７２が設けられている。また、絶縁層５７２が有する凸部
の上に半導体層５４２が形成されている。

半導体層５４２は、半導体層５４２ｉと、２つの半導体層５４２ｔと、２つの半導体層５
４２ｕとを有する。半導体層５４２ｉは、２つの半導体層５４２ｔの間に配置されている
。また、半導体層５４２ｉと２つの半導体層５４２ｔは、２つの半導体層５４２ｕの間に
配置されている。また、半導体層５４２ｉと重なる領域に電極５４３が設けられている。

トランジスタ４４８がオン状態の時に半導体層５４２ｉにチャネルが形成される。よって
、半導体層５４２ｉはチャネル形成領域として機能する。また、半導体層５４２ｔは低濃
度不純物領域（ＬＤＤ領域）として機能する。また、半導体層５４２ｕは高濃度不純物領
域として機能する。なお、２つの半導体層５４２ｔのうち、一方または両方の半導体層５
４２ｔを設けなくてもよい。また、２つの半導体層５４２ｕのうち、一方の半導体層５４
２ｕはソース領域として機能し、他方の半導体層５４２ｕはドレイン領域として機能する
。

絶縁層５２９上に設けられた電極５４４ａは、絶縁層５２６、絶縁層５２８、及び絶縁層
５２９に設けられた開口５４７ｃにおいて、半導体層５４２ｕの一方と電気的に接続され
ている。また、絶縁層５２９上に設けられた電極５４４ｂは、絶縁層５２６、絶縁層５２
８、及び絶縁層５２９に設けられた開口５４７ｄにおいて、半導体層５４２ｕの他方と電
気的に接続されている。

絶縁層５２６上に設けられた電極５４３は、絶縁層５２６及び絶縁層５７２に設けられた
開口５４７ａ及び開口５４７ｂにおいて、電極５２４と電気的に接続されている。よって
、電極５４３と電極５２４には、同じ電位が供給される。また、開口５４７ａ及び開口５
４７ｂは、一方又は両方を設けなくてもよい。開口５４７ａ及び開口５４７ｂの両方を設
けない場合は、電極５２４と電極５４３に異なる電位を供給することができる。

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３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有するタッチパネルモジュール及び電子
機器について、図３６～図３８を用いて説明する。

図３６に示すタッチパネルモジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８０
０２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、フレーム８００９、
プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。

本発明の一態様の表示装置は、例えば、タッチパネル８００４に用いることができる。

上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４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。

本発明の一態様の表示装置は、タッチパネルとしての機能を有することができる。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本発明の一態様の表
示装置に重畳して用いることができる。また、タッチパネル８００４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、タッチパネル
８００４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。

透過型の液晶素子を用いた場合には、図３６に示すようにバックライト８００７を設けて
もよい。バックライト８００７は、光源８００８を有する。なお、図３６において、バッ
クライト８００７上に光源８００８を配置する構成について例示したが、これに限定され
ない。例えば、バックライト８００７の端部に光源８００８を配置し、さらに光拡散板を
用いる構成としてもよい。なお、有機ＥＬ素子等の自発光型の発光素子を用いる場合、ま
たは反射型パネル等の場合においては、バックライト８００７を設けない構成としてもよ
い。

フレーム８００９は、タッチパネル８００４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８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、
商用電源を用いる場合には、省略可能である。

タッチパネル８００４には、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。

図３７（Ａ）～（Ｈ）及び図３８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、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５０
０５（電源スイッチ、また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
おいまた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３７（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３７（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３７（Ｃ）はテレビ
ジョン装置であり、上述したものの他に、スタンド５０１２等を有することができる。テ
レビジョン装置の操作は、筐体５０００が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機
５０１３により行うことができる。リモコン操作機５０１３が備える操作キーにより、チ
ャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部５００１に表示される映像を操作するこ
とができる。リモコン操作機５０１３に、当該リモコン操作機５０１３から出力する情報
を表示する表示部を設ける構成としてもよい。図３７（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３７（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３７（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３７（Ｇ）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３７（Ｈ）
は腕時計型情報端末であり、上述したもののほかに、バンド５０１８、留め金５０１９、
等を有することができる。ベゼル部分を兼ねる筐体５０００に搭載された表示部５００１
は、非矩形状の表示領域を有している。表示部５００１は、時刻を表すアイコン５０２０
、その他のアイコン５０２１等を表示することができる。図３８（Ａ）はデジタルサイネ
ージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）である。図３８（Ｂ）は円柱状の柱
に取り付けられたデジタルサイネージである。

図３７（Ａ）～（Ｈ）及び図３８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、日付また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ま
たは受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまた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（外部またはカメラに内蔵）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３７（Ａ）
～（Ｈ）及び図３８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。

本実施の形態の電子機器は、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。該表示部に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

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。

本実施例では、本発明の一態様の液晶表示装置について説明する。

＜半導体材料の検討＞
本実施例では、トランジスタの半導体層に、酸化物半導体を用いた。具体的には、ＣＡＡ
Ｃ－ＯＳを用いた。

ＣＡＡＣ－ＯＳを用いたトランジスタ（ＣＡＡＣ－ＯＳ ＦＥＴ）は、低温ポリシリコン
（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ－Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いた
トランジスタ（ＬＴＰＳ ＦＥＴ）に比べて、オフ電流値が小さい。

データを書き込んだ後、非選択期間中に画素の選択トランジスタのソース－ドレイン間に
オフ電流が流れると、電荷が徐々に減少してしまう。これにより、液晶分子に印加される
電圧が変化し光学特性の変化が視認されてしまう。そのため、オフ電流値が大きい表示装
置では、定常的にデータの書き込みを行う必要があり、消費電力の上昇につながる。ＣＡ
ＡＣ－ＯＳ ＦＥＴは、ＬＴＰＳ ＦＥＴと比べて、オフ電流が小さいため、非選択期間
中でも電荷がほとんど移動することなく液晶にかかる電圧が変化しない。したがって、書
き換え回数に応じた消費電力の上昇を防ぐことが可能である。

＜トランジスタの構造の検討＞
本実施例では、ＦＦＳモードでの１０５８ｐｐｉの画素レイアウトを２種類作製した。一
方には、ボトムゲートトップコンタクト（Ｂｏｔｔｏｍ－Ｇａｔｅ Ｔｏｐ－Ｃｏｎｔａ
ｃｔ、ＢＧＴＣ）構造のトランジスタを用いた。他方には、セルフアライン型のトップゲ
ート（Ｔｏｐ－Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ－Ａｌｉｇｎｅｄ、ＴＧＳＡ）構造のトランジスタを
用いた。そして、それぞれ、ＦＦＳモードでの配向シミュレーションを行った。

図３９（Ａ）、（Ｂ）に、ＢＧＴＣ構造のトランジスタを用いた場合の画素レイアウトを
示す。図３９（Ａ）では、トランジスタと、画素電極１１１と、第１の共通電極１１２と
、を示す。ＢＧＴＣ構造のトランジスタは、ゲート２２１、半導体層２３１、並びに、ソ
ース電極及びドレイン電極である導電層２２２ａ、２２２ｂを有する。図３９（Ｂ）は、
図３９（Ａ）の積層構造から第１の共通電極１１２を除いた上面図である。

図３９（Ａ）、（Ｂ）において、１つの導電層が、走査線２２８及びゲート２２１の双方
として機能するともいえる。また、図３９（Ａ）、（Ｂ）において、１つの導電層が、信
号線２２９及び導電層２２２ａの双方として機能するともいえる。

ＴＧＳＡ構造のトランジスタを用いた場合の画素レイアウトは、図３（Ｂ）、（Ｃ）と同
様である。

本実施例では、液晶表示器用設計シミュレータ：ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ ３Ｄ Ｆｕｌｌ
ｓｅｔ ＦＥＭ モード（シンテック株式会社製）を用いた。境界条件はｐｅｒｉｏｄ
ｉｃとした。本実施例のシミュレーションでは、隣接する２つの副画素を含む構造を想定
し、図３（Ｂ）または図３９（Ａ）に示す副画素を横に２つ並べて、左側の副画素は白表
示（画素電極１１１に電圧０Ｖから６Ｖを印加）とし、右側の副画素は黒表示（画素電極
１１１に電圧０Ｖを印加）とした。１つの副画素のサイズは、８μｍ×２４μｍである。

シミュレーションは、ネガ型液晶材料（Δε＝－３）を用い、セルギャップを３．５μｍ
とし、第１の共通電極１１２に０Ｖを印加する条件で行った。

図４０（Ａ）に、ＢＧＴＣ構造のトランジスタを用いた場合、図４０（Ｂ）に、ＴＧＳＡ
構造のトランジスタを用いた場合の、配向シミュレーションの結果を示す。図４０（Ａ）
、（Ｂ）には、それぞれ、最大透過率時の面内分布を示す。

配向シミュレーションの結果から、ＴＧＳＡ構造の方が、ＢＧＴＣ構造に比べて、開口率
、液晶透過率、及び実効透過率が高くなることが確認できた。具体的には、ＴＧＳＡ構造
の開口率は３７．０％であり、ＢＧＴＣ構造の開口率（３６．４％）の１．０１６倍であ
り、ＴＧＳＡ構造の液晶透過率は、ＢＧＴＣ構造の液晶透過率の１．０３０倍であり、Ｔ
ＧＳＡ構造の実効透過率は、ＢＧＴＣ構造の実効透過率の１．０４４倍であった。

以上の結果から、以降の検討においては、ＴＧＳＡ構造のトランジスタを用いることとし
た。本実施例において、以降のシミュレーションでは、図３（Ｂ）に示す副画素を横に２
つ並べて、左側の副画素は白表示とし、右側の副画素は黒表示とした。

＜液晶材料の検討＞
次に、配向シミュレーションを行うことで、ポジ型液晶材料（Δε＝３．８）とネガ型液
晶材料（Δε＝－３）との配向状態を比較した。

図４１（Ａ）に、ポジ型液晶材料を用いた場合、図４１（Ｂ）に、ネガ型液晶材料を用い
た場合の、配向シミュレーションの結果を示す。図４１（Ａ）、（Ｂ）には、それぞれ、
最大透過率時の面内分布を示す。

シミュレーションは、セルギャップを３．５μｍとし、プラス極性を印加し、フレクソエ
レクトリック効果がある条件で行った。フレクソエレクトリック効果とは、主に分子形状
に起因し、配向歪みにより分極が発生する現象である。フレクソエレクトリック効果の原
因となる配向歪みは、ネガ型液晶材料の方が、ポジ型液晶材料よりも小さくできる。本実
施例における以降のシミュレーションは、全てフレクソエレクトリック効果がある条件で
行った。

図４１（Ａ）に示すように、ポジ型液晶材料を用いた場合、白表示の副画素内に配向欠陥
によって透過率が低下している領域が確認された。また、隣の副画素（黒表示の副画素）
で光漏れが確認された。

図４１（Ｂ）に示すように、ネガ型液晶材料を用いた場合、白表示の副画素全体に透過領
域が確認された。また、隣の副画素（黒表示の副画素）の外周部で確認された光漏れは、
ポジ型液晶材料を用いた場合に比べて少なかった。

以上の結果から、以降の検討においては、ネガ型液晶材料を用いることとした。

次に、ネガ型液晶材料を用いた場合の、プラス極性とマイナス極性での配向シミュレーシ
ョンの結果を比較した。プラス極性では、白表示の副画素（左の副画素）の画素電極１１
１に電圧０Ｖから６Ｖまでを印加する条件でシミュレーションを行い、マイナス極性では
、白表示の副画素の画素電極１１１に電圧０Ｖから－６Ｖまでを印加する条件でシミュレ
ーションを行った。

ここでは、２種類の条件で、配向シミュレーションを行った。１つ目の条件では、セルギ
ャップを３．５μｍとした。２つ目の条件では、セルギャップを２．５μｍとし、かつ、
第２の共通電極（０Ｖを印加）を採用した。第２の共通電極には、図３（Ｂ）の第１の共
通電極１１２と同様のレイアウトを採用した。つまり、第１の共通電極１１２と第２の共
通電極は同じ位置に同じ大きさの開口を有する。開口の幅（図３（Ｂ）に示す第１の共通
電極１１２が有する開口の、横方向の長さ）は３μｍとした。

図４２（Ａ）、（Ｂ）に、セルギャップが３．５μｍの場合の、配向シミュレーションの
結果を示す。図４３（Ａ）、（Ｂ）に、セルギャップが２．５μｍであり、かつ、第２の
共通電極（０Ｖを印加）を採用した場合の、配向シミュレーションの結果を示す。図４２
及び図４３には、それぞれ、最大透過率時の面内分布を示す。図４２（Ａ）及び図４３（
Ａ）は、それぞれ、プラス極性の電圧を印加した場合であり、図４２（Ｂ）及び図４３（
Ｂ）は、それぞれ、マイナス極性の電圧を印加した場合である。

図４３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、セルギャップを２．５μｍまで狭くし、第２の共通
電極を採用することで、隣接画素の配向不良を抑制できるとわかった。さらに、極性の違
いで、白表示の副画素の透過率の分布、及び、隣接画素での光漏れの程度に大きな差は見
られなかった。極性による光学特性のばらつきが小さいため、表示装置においてフリッカ
ーの発生を抑制することができる。また、光漏れが少ないため、遮光領域を広く設ける必
要が無く、開口率を高めることができる。

ここで、図３９（Ａ）の画素レイアウト（第２の共通電極なし）の開口率は、３６．４％
、図３（Ｂ）の画素レイアウト（第２の共通電極なし）の開口率は、３７．０％であった
が、図３（Ｂ）の画素レイアウトに第２の共通電極を採用することで、開口率を４１．０
％にまで高めることができた。

次に、画素の電圧－透過率（Ｖ－Ｔ）特性のシミュレーションを行った。誘電率の異方性
（Δε）は、－３、－５、－７の３通りとした。図４４に、シミュレーションの結果を示
す。

図４４に示すように、Δεの絶対値を大きくすることで、飽和する電圧が低下し、Δε＝
－７のときに、最大透過率が４Ｖ程度となることがわかった。

＜液晶表示装置の作製＞
以上のシミュレーションの結果をもとに、第２の共通電極を用いた画素レイアウトと、ネ
ガ型液晶材料を組み合わせて透過型の液晶表示装置を作製した。

表示装置の仕様を説明する。表示部のサイズは対角４．１６インチ、有効画素数は３８４
０（Ｈ）×ＲＧＢ×２１６０（Ｖ）、精細度は１０５８ｐｐｉ、副画素のサイズは８μｍ
（Ｈ）×２４μｍ（Ｖ）とした。

表示素子としては、ＦＦＳモードの液晶素子を用いた。液晶材料には、ネガ型液晶材料を
用いた。カラー化方式としては、ＣＦ（カラーフィルタ）方式を用いた。駆動周波数は６
０Ｈｚとした。映像信号形式としては、アナログ線順次を用いた。また、ゲートドライバ
は内蔵とした。また、ソースドライバは、アナログスイッチを内蔵し、ＣＯＧを用いた。

表示装置は、高さ約２．５μｍのスペーサを設けることで、セルギャップが約２．５μｍ
となるように作製した。液晶の誘電率の異方性Δεは－８とし、液晶の屈折率の異方性Δ
ｎは０．１１８とした。第２の共通電極が有する開口の幅は、約３μｍとなるように作製
した。第２の共通電極が有する開口の間隔は、約５μｍとなるように作製した。

図４５（Ａ）は、本実施例で作製した表示装置の表示状態を示す写真である。図４５（Ｂ
）（Ｃ）は、表示部の光学顕微鏡写真である。図４５（Ｂ）は、白表示の場合であり、図
４５（Ｃ）は、緑表示の場合である。

図４５（Ｂ）に示すように、白表示において、良好な配向状況が確認できた。図４５（Ｃ
）に示すように、緑表示において、緑色の副画素以外からの光漏れが抑制されていること
が確認できた。

低消費電力、高開口率、高透過率の点で優位なトップゲート構造ＣＡＡＣ－ＯＳ ＦＥＴ
と、良好な配向状態及び低電圧駆動の観点からネガ型液晶材料を組み合わせることで、１
０００ｐｐｉを超す、高精細な、解像度４Ｋの液晶表示装置を作製することができた。

実施例１では、ネガ型液晶材料を用いた場合の、プラス極性とマイナス極性での配向シミ
ュレーションの条件の一つとして、セルギャップを２．５μｍとし、かつ、第２の共通電
極（０Ｖを印加）を採用した条件を示した。

本実施例では、第２の共通電極の開口の幅と、セルギャップに着目し、それぞれ配向シミ
ュレーションを行った結果について説明する。

本実施例では、液晶表示器用設計シミュレータ：ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ ３Ｄ Ｆｕｌｌ
ｓｅｔ ＦＥＭ モード（シンテック株式会社製）を用いた。境界条件はｐｅｒｉｏｄ
ｉｃとした。本実施例のシミュレーションでは、隣接する２つの副画素を含む構造を想定
し、図３（Ｂ）に示す副画素を横に２つ並べて、左側の副画素は白表示（画素電極１１１
に電圧０Ｖから６Ｖまでを印加）とし、右側の副画素は黒表示（画素電極１１１に電圧０
Ｖを印加）とした。１つの副画素のサイズは、８μｍ×２４μｍである。開口の幅（図３
（Ｂ）に示す第１の共通電極１１２が有する開口の、横方向の長さ）は３μｍとした。

シミュレーションは、ネガ型液晶材料（Δε＝－３）を用い、第１の共通電極１１２及び
第２の共通電極に０Ｖを印加する条件で行った。

はじめに、第２の共通電極の開口の幅をそれぞれ２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、８μ
ｍとした５種類の条件について、配向シミュレーションを行った。ここで、第２の共通電
極の開口の幅は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の共通電極２４４が設けられていない部
分の長さＬ１に相当する。前述の通り、１つの副画素のサイズは８μｍ×２４μｍである
ため、長さＬ１＝８μｍの条件は、副画素に第２の共通電極が設けられていない条件に相
当する。また、長さＬ１＝３μｍのとき、第２の共通電極は、図３（Ｂ）の第１の共通電
極１１２と同様のレイアウトであるといえる。なお、セルギャップは、３μｍとした。

本実施例では、配向シミュレーションを行い、透過率及びコントラストを算出した。ここ
で、透過率は、白表示の副画素の平均透過率である。コントラストは、白表示の副画素の
平均透過率を、黒表示の副画素の平均透過率で割った値である。

図４６（Ａ）に、電圧－透過率特性のシミュレーション結果を示し、図４６（Ｂ）に、透
過率－コントラスト特性のシミュレーション結果を示す。この結果から、同じ透過率で比
較したとき、第２の共通電極の開口の幅が小さいほど、コントラストが上昇することがわ
かった。また、第２の共通電極の開口の幅が大きいほど、最大透過率時の電圧が低下する
ことがわかった。

次に、セルギャップをそれぞれ２．５μｍ、２．７５μｍ、３μｍとした３種類の条件に
ついて、配向シミュレーションを行った。なお、第１の共通電極と第２の共通電極の開口
の幅はいずれも３μｍとした。

図４７（Ａ）に、電圧－透過率特性のシミュレーション結果を示し、図４７（Ｂ）に、透
過率－コントラスト特性のシミュレーション結果を示す。この結果から、セルギャップが
小さいほど、コントラストが上昇することがわかった。また、セルギャップが大きいほど
、透過率が上昇することがわかった。

３４ 容量素子
４０ 液晶素子
４５ 光
５１ 基板
５６ 導電層
５６ａ 導電層
５６ｂ 導電層
５７ 補助配線
５８ 導電層
６０ 画素
６０ａ 副画素
６０ｂ 副画素
６０ｃ 副画素
６１ 基板
６２ 表示部
６３ 接続部
６４ 駆動回路部
６５ 配線
６６ 非表示領域
６８ 表示領域
６８ａ 表示領域
６８ｂ 表示領域
６９ 接続部
７２ ＦＰＣ
７２ａ ＦＰＣ
７２ｂ ＦＰＣ
７３ ＩＣ
７３ａ ＩＣ
７３ｂ ＩＣ
８１ 走査線
８２ 信号線
１００Ａ 表示装置
１００Ｂ 表示装置
１００Ｃ 表示装置
１００Ｄ 表示装置
１００Ｅ 表示装置
１００Ｆ 表示装置
１１１ 画素電極
１１１ａ 画素電極
１１１ｂ 画素電極
１１２ 第１の共通電極
１１２ａ 第１の共通電極
１１２ｂ 第１の共通電極
１１３ 液晶層
１１７ スペーサ
１１９ａ 基板
１１９ｂ 基板
１２１ オーバーコート
１２２ 絶縁層
１２３ 絶縁層
１２４ 電極
１２５ 絶縁層
１２６ 導電層
１２７ 電極
１２８ 電極
１３０ 偏光板
１３１ 着色層
１３２ 遮光層
１３２ａ 遮光層
１３２ｂ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３７ 配線
１３８ 配線
１３９ 補助配線
１４１ 接着層
１６０ 保護基板
１６１ バックライト
１６２ 基板
１６３ 接着層
１６４ 接着層
１６５ 偏光板
１６６ 偏光板
１６７ 接着層
１６８ 接着層
１６９ 接着層
２０１ トランジスタ
２０４ 接続部
２０６ トランジスタ
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２２０ 絶縁層
２２１ ゲート
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ ゲート
２２８ 走査線
２２９ 信号線
２３１ 半導体層
２３１ａ チャネル領域
２３１ｂ 低抵抗領域
２４２ 接続体
２４２ｂ 接続体
２４３ 接続体
２４４ 第２の共通電極
２４４ａ 第２の共通電極
２４４ｂ 第２の共通電極
２４４ｃ 第２の共通電極
２５１ 導電層
２８１ 導電層
２８２ 導電層
２８３ 導電層
２８４ 導電層
２８５ 導電層
２８６ 導電層
３５０Ａ タッチパネル
３５０Ｂ タッチパネル
３５０Ｄ タッチパネル
３７０ 表示装置
３７５ 入力装置
３７６ 入力装置
３７９ 表示装置
４１０ トランジスタ
４１１ トランジスタ
４１５ 入力装置
４１６ 基板
４２０ トランジスタ
４２１ トランジスタ
４２５ トランジスタ
４２６ トランジスタ
４３０ トランジスタ
４３１ トランジスタ
４４０ トランジスタ
４４１ トランジスタ
４４２ トランジスタ
４４３ トランジスタ
４４４ トランジスタ
４４５ トランジスタ
４４６ トランジスタ
４４７ トランジスタ
４４８ トランジスタ
４４９ ＩＣ
４５０ ＦＰＣ
４５１ トランジスタ
４５１ａ トランジスタ
４５２ トランジスタ
４５３ トランジスタ
４５３ａ トランジスタ
４５４ トランジスタ
４５４ａ トランジスタ
４６０ 領域
４６１ 導電膜
４６２ 導電膜
４６３ 導電膜
４６４ ナノワイヤ
４７１ 電極
４７２ 電極
４７３ 電極
４７４ ブリッジ電極
４７６ 配線
４７７ 配線
５２２ 絶縁層
５２３ 電極
５２４ 電極
５２５ａ 電極
５２５ｂ 電極
５２５ｃ 電極
５２６ 絶縁層
５２７ 絶縁層
５２８ 絶縁層
５２９ 絶縁層
５３１ａ 開口
５３１ｂ 開口
５４２ 半導体層
５４２ａ 半導体層
５４２ｂ 半導体層
５４２ｃ 半導体層
５４２ｉ 半導体層
５４２ｔ 半導体層
５４２ｕ 半導体層
５４３ 電極
５４４ａ 電極
５４４ｂ 電極
５４６ 電極
５４７ａ 開口
５４７ｂ 開口
５４７ｃ 開口
５４７ｄ 開口
５５５ 不純物
５６９ 領域
５７１ 基板
５７２ 絶縁層
５７３ 絶縁層
５７４ 絶縁層
５７５ 絶縁層
５７７ 絶縁層
５８２ 絶縁層
６０１ パルス電圧出力回路
６０２ 電流検知回路
６０３ 容量
６２１ 電極
６２２ 電極
３５０１ 配線
３５０２ 配線
３５１０ 配線
３５１１ 配線
３５１５＿１ ブロック
３５１５＿２ ブロック
３５１６ ブロック
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ スタンド
５０１３ リモコン操作機
５０１４ アンテナ
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
５０１８ バンド
５０１９ 留め金
５０２０ アイコン
５０２１ アイコン
６５００ タッチパネルモジュール
６５０１ 回路ユニット
６５０２ 信号線駆動回路
６５０３ センサ駆動回路
６５０４ 検出回路
６５０５ タイミングコントローラ
６５０６ 画像処理回路
６５１０ タッチパネル
６５１１ 表示部
６５１２ 入力部
６５１３ 走査線駆動回路
６５２０ ＩＣ
６５３０ ＩＣ
６５３１ 基板
６５３２ 対向基板
６５３３ ＦＰＣ
６５３４ ＰＣＢ
６５４０ ＣＰＵ
８０００ タッチパネルモジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００７ バックライト
８００８ 光源
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ

Claims (1)

1. 複数の副画素を有する画素を備えた表示装置であって、
   画素電極と、第１の共通電極と、第２の共通電極と、液晶層と、を有し、
   前記複数の副画素の各々は、表示領域を有し、
   前記画素電極及び前記第１の共通電極の各々は、前記表示装置の厚さ方向に前記液晶層を挟んで、前記第２の共通電極とは反対側に位置し、
   前記第１の共通電極と前記第２の共通電極には、同じ電位が供給され、
   前記第１の共通電極は、隣り合い異なる色を呈する２つの副画素の表示領域の間に、前記第２の共通電極と重なる部分を有し、
   前記画素電極及び前記第１の共通電極の少なくとも一方は、前記副画素の表示領域に、前記第２の共通電極と重ならない部分を有する、表示装置。

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