JP6215276B2

JP6215276B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP6215276B2
Application number: JP2015175973A
Authority: JP
Inventors: 山崎　舜平; 舜平山崎; 裕司岩城; 次郎今田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP2014115641A; US20170103730A1; JP2016006911A; JP2021089439A; US9569992B2; JP5834156B2; US20140132643A1; JP2019074753A; JP2015165404A; JP6457173B2; US10347212B2

Description

本発明は、情報処理装置、及びその駆動方法に関する。本発明は、情報処理装置を駆動
するためのプログラムに関する。

近年、入力手段と表示手段と演算部を備える情報処理装置が普及している。

表示手段としては、液晶表示装置、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎ
ｃｅ）素子が適用された表示装置、電子ペーパ等、様々な表示手段が用いられる。

入力手段としては例えばキーボードやポインティングデバイス等が挙げられる。また近
年では、操作体による接触又は近接を検出することができるタッチパネルや、指や手の動
きを検知することのできるジェスチャ入力手段等が多く用いられるようになった。

例えば、特許文献１には、タッチパネルと液晶表示パネルとを有する情報表示装置につ
いて記載されている。

一方、表示装置を長時間視認し続けることにより、目の疲労（眼精疲労ともいう）が蓄
積されることが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−０２２５０８号公報特開２００３−０４７６３６号公報

本発明の一態様は、使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示をすることを課題
の一とする。

本発明の一態様は、表示手段と、入力手段と、を有する情報処理装置の駆動方法であっ
て、入力手段により入力信号を取得する第１のステップと、入力信号に応じて、表示手段
に表示する画像の移動を開始する第２のステップと、画像の輝度を低下させる第３のステ
ップと、画像の座標が、所定座標に達したか否かを判定する第４のステップと、画像の座
標が所定座標に達した場合に、画像の輝度を上昇させる第５のステップと、画像の移動を
停止する第６のステップと、を有する、情報処理装置の駆動方法である。

また、本発明の他の一態様は、表示手段と、入力手段と、を有する情報処理装置の駆動
方法であって、入力手段により入力信号を取得する第１のステップと、入力信号に応じて
、表示手段に表示する画像の移動を開始する第２のステップと、画像の輝度を段階的に低
下させる第３のステップと、画像の座標が、所定座標に達したか否かを判定する第４のス
テップと、画像の座標が所定座標に達した場合に、画像の輝度を段階的に上昇させる第５
のステップと、画像の移動を停止する第６のステップと、を有する、情報処理装置の駆動
方法である。

また、上記いずれかの情報処理装置の駆動方法において、上記第２のステップ乃至第６
のステップにおける、表示手段への表示のリフレッシュレートを３０Ｈｚ以上とし、第６
のステップよりも後に、表示手段への表示のリフレッシュレートを５Ｈｚ以下とする第７
のステップと、を有することが好ましい。

また、本発明の他の一態様は、表示手段と、入力手段と、演算部と、を有する情報処理
装置を駆動させるためのプログラムであって、入力手段により入力信号を取得する第１の
ステップと、入力信号に応じて、表示手段に表示する画像の移動を開始する第２のステッ
プと、画像の輝度を低下させる第３のステップと、画像の座標が、所定座標に達したか否
かを判定する第４のステップと、画像の座標が所定座標に達した場合に、画像の輝度を上
昇させる第５のステップと、画像の移動を停止する第６のステップと、を、演算部に実行
させるプログラムである。

また、本発明の他の一態様は、表示手段と、入力手段と、演算部と、を有する情報処理
装置を駆動させるためのプログラムであって、入力手段により入力信号を取得する第１の
ステップと、入力信号に応じて、表示手段に表示する画像の移動を開始する第２のステッ
プと、画像の輝度を段階的に低下させる第３のステップと、画像の座標が、所定座標に達
したか否かを判定する第４のステップと、画像の座標が所定座標に達した場合に、画像の
輝度を段階的に上昇させる第５のステップと、画像の移動を停止する第６のステップと、
を、演算部に実行させるプログラムである。

また、上記いずれかのプログラムにおいて、上記第２のステップ乃至第６のステップに
おける、表示手段への表示のリフレッシュレートを３０Ｈｚ以上とし、第６のステップよ
りも後に、表示手段への表示のリフレッシュレートを５Ｈｚ以下とする第７のステップと
、を有することが好ましい。

また、本発明の他の一態様は、表示手段と、入力手段と、演算部と、記憶手段と、を備
え、記憶手段に、上記いずれかのプログラムが格納された、情報処理装置である。

本発明の一態様により、使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示を行うことの
できる情報処理装置を提供できる。

実施の形態に係る、情報処理装置の構成例を示す図。実施の形態に係る、情報処理装置の駆動方法例を説明するフローチャート。実施の形態に係る、情報処理装置の駆動方法例を説明するフローチャート。実施の形態に係る、表示部への表示例を説明する図。実施の形態に係る、表示部への表示例を説明する図。実施の形態に係る、表示部への表示方法の例を説明する図。実施の形態に係る、表示部への表示方法の例を説明する図。実施の形態に係る、情報処理装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、情報処理装置の表示部の構成例を説明する図。実施の形態に係る、情報処理装置の表示部の構成例を説明する図。実施の形態に係る、情報処理装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、表示装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、タッチセンサを備える表示装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、タッチセンサを備える表示装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、タッチセンサを備える表示装置の構成例を説明する図。実施の形態に係る、トランジスタの構成例を説明する図。実施の形態に係る、トランジスタの作製方法例を説明する図。実施の形態に係る、トランジスタの構成例を説明する図。実施の形態に係る、トランジスタの構成例を説明する図。実施の形態に係る、情報処理装置の例を説明する図。実施の形態に係る、バックライトからの発光スペクトルの例を示す図。

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

（実施の形態１）
情報処理装置の表示手段に表示される画像は、動画像と静止画像の２つに大別される。

ここで、テレビジョン放送の表示や映画などの動画ファイルの表示などにより表示手段
に動画像を表示する頻度に比べて、静止画像を表示手段に表示する頻度は比較的多い。例
えば、ワードプロセッサや表計算のためのソフトウェアを実行する場合など、表示手段に
は文字情報などの静止画像が表示される。また、写真やイラスト等のイメージ情報を含む
静止画像を表示する場合もある。また、ウェブページを閲覧する場合など、文字情報とイ
メージ情報などが混在した静止画像を表示する場合もある。

また、使用者が入力手段を用いて表示される静止画像を移動させ、異なる静止画像を表
示させる場合がある。例えば、写真などの静止画像を閲覧する場合、表示させた静止画像
をスライドさせるなどにより次に表示させる静止画像に切り替える場合などがある。また
、表示手段で表示可能な表示範囲よりも外側の領域にまで画像情報を有する場合に、スク
ロール動作により異なる領域を表示させる場合などもある。

このように静止画像を移動させる場合において、使用者は無意識に移動する画像を目で
追ってしまうことが多くある。比較的早い動作で移動する画像に使用者が視点を合わせよ
うとする動作は、使用者の目の疲労を誘発し、このような動作を繰り返すたびに、その疲
労が蓄積されてしまう。

本発明の一態様は、静止画を移動させる動作における使用者の目の疲労を軽減し、目に
やさしい表示を行うことを課題の一とする。

以下では、本発明の一態様の情報処理装置、及びその駆動方法について、図面を参照し
て説明する。

［情報処理装置］
図１に以下で例示する情報処理装置１００の構成例を示す。本発明の一態様の情報処理
装置１００は、演算部１１０と、表示手段１２０と、入力手段１３０と、記憶手段１４０
とを備える。

〔演算部〕
演算部１１０は、表示手段１２０に画像信号、垂直同期信号や水平同期信号等の同期信
号、クロック信号等を出力することができる。

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（Ｉ／Ｏ
）１０３、及び伝送路１０４を備える。

伝送路１０４は、演算装置１０１、記憶装置１０２、Ｉ／Ｏ１０３を互いに接続し、情
報の伝達を行う。演算部１１０は、Ｉ／Ｏ１０３を介して表示手段１２０、入力手段１３
０、及び記憶手段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／Ｏから入力し、伝送路１０４を介して演算装置１０１に伝送される。

記憶装置１０２は、演算装置１０１が実行するプログラムや画像データを一時的に格納
する。

演算装置１０１は、プログラムを実行する。例えば、実行するプログラムに応じて、入
力手段１３０からの入力信号を解析する、記憶手段１４０から情報を読み出す、記憶手段
１４０に情報を書き込む、表示手段１２０に出力する信号を生成し出力する、などの処理
を行うことができる。

〔表示手段〕
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、表示部に表示を行うことができる。

表示手段１２０の備える表示部は、複数の画素を有する。該表示部の画素は１５０ｐｐ
ｉ（ｐｉｘｅｌｐｅｒｉｎｃｈ）以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上の精細度で配置
されていることが好ましい。また、表示部から発せられる光として、４４０ｎｍ以下の波
長の光、より好ましくは４２０ｎｍ以下の波長の光を含まないことが好ましい。このよう
に、少なくとも１５０ｐｐｉ以上の精細度を有し、且つ、４２０ｎｍ以下の波長の光がカ
ットされた表示部を備える表示手段１２０は、使用者の目の疲労を低減（眼精疲労を抑制
）することができる。したがって、このような表示手段を、「目にやさしい」表示が可能
な表示手段とも呼ぶことができる。

〔入力手段〕
入力手段１３０は、使用者の入力を入力信号に変換し、演算部１１０に出力する。入力
手段としては、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る。例えば、キー
ボード、ポインティングデバイス、タッチパネルの他、ジェスチャや視点動作などを検出
するセンサ等を用いることができる。また、マイクを入力手段として、音声認識により入
力を行ってもよい。

〔記憶手段〕
記憶手段１４０は、プログラムや画像データなどを格納することができる。例えば、記
憶装置１０２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。なお、記憶手
段１４０と記憶装置１０２とは、少なくともいずれかを備えていればよい。

以上が情報処理装置１００の構成例についての説明である。

［情報処理装置の駆動方法］
本発明の一態様の情報処理装置の駆動方法を、図１と、図２に示すフロー図を用いて説
明する。

はじめに情報処理装置１００は動作を開始する（Ｓ−０）。このとき、演算部１１０は
プログラムを実行する。また、このとき、演算部１１０は記憶手段１４０からプログラム
を読み出し、記憶装置１０２に一時的に格納すると共にプログラムを実行してもよい。

〔第１のステップ〕
第１のステップ（Ｓ−１）において、表示手段１２０の表示部に静止画像を表示する。
このとき、表示手段１２０の表示部に表示される静止画像には、後のステップにおいて移
動させるべき画像（対象画像とも呼ぶ）が含まれる。

〔第２のステップ〕
第２のステップ（Ｓ−２）において、情報処理装置１００は入力手段１３０により入力
信号を取得する。演算装置１０１は該入力信号が、対象画像を移動させる命令であるかど
うかを解析する。該入力信号が画像を移動させる命令であった場合に、次のステップに進
む。

このとき、演算装置１０１は、入力信号及び画像の現在の座標（初期座標ともいう）に
基づいて、移動が完了した時の最終座標を算出する。また、初期座標と最終座標から、後
の第５のステップにおいて判定に用いるための所定座標を算出する。

〔第３のステップ〕
第３のステップ（Ｓ−３）において、表示手段１２０に表示された画像のうち、対象画
像の移動を開始する。

ここで、対象画像の移動は、等速の移動であってもよいし、予め設定された加速度係数
に基づいて移動させてもよい。

〔第４のステップ〕
第４のステップ（Ｓ−４）において、表示手段１２０の表示部に表示される画像の輝度
を所定の輝度にまで低下させる。ここで、表示手段１２０の表示部に表示される画像の輝
度を所定の輝度にまで段階的に低下させることが好ましい。

なお、対象画像のみの輝度を低下させてもよいし、表示手段１２０の表示部に表示され
る画像全体の輝度を低下させてもよい。

ここで、第３のステップと第４のステップとを同時に行ってもよい。また、第３のステ
ップより前に第４のステップを実行してもよい。例えば、対象画像の移動と同時に、表示
部に表示される画像の輝度を低下させてもよいし、または、表示部に表示される画像の輝
度を段階的に低下させる処理を開始した後に、対象画像の移動を開始してもよい。

〔第５のステップ〕
第５のステップ（Ｓ−５）において、対象画像の座標が所定座標に達したかどうかを判
定する。対象画像の座標が所定座標に達した場合には、第６のステップに進む。一方、対
象画像の座標が所定座標に達していない場合には、第４のステップに戻る。

〔第６のステップ〕
第６のステップ（Ｓ−６）において、表示手段１２０の表示部に表示される画像の輝度
を所定の輝度から元の輝度にまで上昇させる。ここで、表示手段１２０の表示部に表示さ
れる画像の輝度を所定の輝度から元の輝度にまで段階的に上昇させることが好ましい。

なお、対象画像のみの輝度を上昇させてもよいし、表示手段１２０の表示部に表示され
る画像全体の輝度を上昇させてもよい。

〔第７のステップ〕
第７のステップ（Ｓ−７）において、対象画像の座標が、最終座標に達したかどうかを
判定する。最終座標に達した場合には、第８のステップに進む。一方、最終座標に達して
いない場合には、第６のステップに戻る。

ここで、表示部に表示される画像の輝度を段階的に上昇させる場合には、第７のステッ
プにおいて、対象画像の座標が最終座標に達した後であっても、輝度の変化が継続されて
いてもよい。また、対象画像の座標が最終座標に達する前に、表示部に表示される画像の
輝度が元の輝度に達していてもよい。少なくとも、対象画像の座標が最終座標に達し、且
つ、表示部に表示される画像の輝度が元の輝度に達した場合に、第８のステップに進む。

〔第８のステップ〕
第８のステップ（Ｓ−８）において、表示手段１２０の表示部に静止画像を表示する。
このとき、表示手段１２０の表示部に表示される静止画像には、最終座標に位置した上記
対象画像が含まれる。

以上で動作が終了する（Ｓ−９）。

このような駆動方法を用いることにより、画像の移動を使用者が目で追ったとしても、
該画像の輝度が低減されているため、使用者の目の疲労を低減することができる。したが
って、このような駆動方法を用いることにより、目にやさしい表示を実現できる。

さらに、輝度を急激に変化させるのではなく、段階的に変化させることにより、輝度の
変化に伴って生じる瞳孔の収縮または拡大が緩やかに行われるため、瞳孔の収縮、拡大に
係る目の負担を抑制し、より効果的に使用者の目の疲労を低減することができる。

［変形例］
以下では、上記で例示した情報処理装置の駆動方法において、上記とは一部が異なる駆
動方法の例について、図３に示すフロー図を用いて説明する。なお、上記と重複する部分
については説明を省略する場合がある。

図３に示すフロー図では、第２のステップと第３のステップとの間に第１０のステップ
を有する点、第８のステップの後に第１１のステップを有する点で、図２で例示したフロ
ー図と相違し、それ以外は共通である。

〔第１０のステップ〕
第２のステップ（Ｓ−２）において、対象画像を移動させる命令が入力されると、第１
０のステップに進む。

第１０のステップ（Ｓ−１０）において、表示手段１２０の表示部への表示のリフレッ
シュレートを、第１のリフレッシュレートに設定する。

本明細書等において、リフレッシュレート（走査周波数、垂直同期周波数ともいう）と
は、表示手段に表示される表示を書き換える頻度（単位時間あたりの回数）のことをいう
。

ここで、第１のリフレッシュレートは、動画像の表示を行うために必要な値に設定する
。例えば、３０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、好ましくは６０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、より
好ましくは７５Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下、より好ましくは１２０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下
、より好ましくは２４０Ｈｚ以上９６０Ｈｚ以下とすることができる。

第１のリフレッシュレートを高い値に設定することにより、動画像をより滑らかに自然
に表示することができる。また書き換えに伴うちらつき（フリッカーともいう）が使用者
に視認されることが抑制されるため、使用者の目の疲労を低減できる。

〔第１１のステップ〕
第８のステップ（Ｓ−８）において、表示手段１２０の表示部に静止画像を表示した後
に、第１１のステップ（Ｓ−１１）に進む。

第１１のステップ（Ｓ−１１）において、表示手段１２０の表示部への表示のリフレッ
シュレートを、第２のリフレッシュレートに設定する。

ここで、第２のリフレッシュレートは、第１のリフレッシュレートよりも小さい値に設
定する。例えば、１．１６×１０^−５Ｈｚ（１日に約１回の頻度）以上１Ｈｚ以下、また
は２．７８×１０^−４Ｈｚ（１時間に約１回の頻度）以上０．５Ｈｚ以下、または１．６
７×１０^−２Ｈｚ（１分間に約１回の頻度）以上０．１Ｈｚ以下とすることができる。

このように、第２のリフレッシュレートを極めて小さい値に設定し、画面の書き換えの
頻度を低減することで、実質的にちらつきを生じない表示を実現でき、より効果的に使用
者の目の疲労を低減することができる。

さらに、第２のリフレッシュレートで表示を行っている期間は、画面の書き換え頻度が
極めて低いため、表示手段１２０の駆動に係る消費電力を低減することができる。書き換
え動作が行われていない期間は、表示手段１２０の一部の駆動回路の電力消費を実質的に
無くすことができる。

このように、動画像の表示の際には高いリフレッシュレートで表示を行い、静止画像の
表示の際には極めて低いリフレッシュレートで表示を行うことにより、使用者の目の疲労
をより効果的に低減することができる。したがって、このような駆動方法を用いることに
より、目にやさしい表示を実現できる。

［目の疲労について］
使用者の目の疲労（眼精疲労ともいう）としては、神経系の疲労と、筋肉系の疲労の大
きく２つに大別される。

神経系の疲労は、長期間にわたって発光や点滅を見続けることで、その光が網膜や神経
、脳を刺激することにより生じる。神経や脳が刺激されることで、概日リズム（サーカデ
ィアン・リズム：Ｃｉｒｃａｄｉａｎｒｈｙｔｈｍ）への悪影響が生じる場合がある。

筋肉系の疲労は、ピントを合わせる（調節する、ともいう）のに使用する毛様体の筋肉
を酷使することにより生じる。筋肉系の疲労により、ピントが合う最も近い距離が遠くな
ることが知られている。

図４（Ａ）に、従来の表示部の表示を表す模式図を示す。図４（Ａ）に示すように、従
来の表示部の表示では、１秒間に６０回の画像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、使用者の眼の網膜や神経、脳を刺激して眼の疲労が引き
起こされるおそれがある。

後に示す実施の形態で例示するように、本発明の一態様では、表示部の画素部に、酸化
物半導体を用いたトランジスタ、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ（ＣＡｘｉｓＡｌｉｇｎｅ
ｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いたトラ
ンジスタを適用することができる。酸化物半導体を用いたトランジスタのオフ電流は極め
て小さいため、フレーム周波数を下げても表示部の輝度の維持が可能となる。

つまり、図４（Ｂ）に示すように、例えば、５秒間に１回の画像の書き換えが可能とな
るため、極力同じ映像を見ることが可能となり、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。

また、図５（Ａ）に示すように、１画素のサイズが大きい場合（例えば精細度が１５０
ｐｐｉ未満の場合）、表示部に表示された文字はぼやけてしまう。表示部に表示されたぼ
やけた文字を長時間見続けると、毛様体の筋肉が、絶えずピントを合わせようと動いてい
るにもかかわらず、ピントが合わせづらい状態がつづくことになり、目に負担をかけてし
まうおそれがある。

これに対し、図５（Ｂ）に示すように、本発明の一態様にかかる表示部では、１画素の
サイズが小さく高精細な表示が可能となるため、緻密で滑らかな表示とすることができる
。これにより、毛様体の筋肉が、ピントを合わせやすくなるため、使用者の筋肉系の疲労
が軽減される。表示部の解像度を１５０ｐｐｉ以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上とする
ことにより、使用者の筋肉系の疲労を効果的に低減することができる。

また、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：ＣｒｉｔｉｃａｌＦｌｉｃｋｅｒ（Ｆｕｓ
ｉｏｎ）Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）などが知られている。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などが知られている。

そのほか、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。

従来の駆動方法を用いた場合に比べ、本発明の一態様の情報処理装置の駆動方法を用い
た場合では、目の疲労が軽減され、目にやさしい表示が可能であることは、上記に記した
様々な方法により評価することができる。

［表示例］
以下では、本発明の一態様の情報処理装置の駆動方法により実現できる表示方法の例に
ついて、図面を参照して例示する。

〔イメージ情報の表示例〕
以下では、２つの異なるイメージ情報を含む画像を移動させて表示する例について示す
。

図６（Ａ）には、表示部１５０にウィンドウ１５１と、ウィンドウ１５１に表示された
静止画像である第１の画像１５２ａが表示されている例を示している。

このとき、上記第２のリフレッシュレートで表示を行っていることが好ましい。

ウィンドウ１５１は、例えば画像表示アプリケーションソフトを実行することにより表
示部１５０に表示され、画像を表示する表示領域を含む。

また、ウィンドウ１５１の下部には、異なるイメージ情報に表示を切り替えるためのボ
タン１５３を有する。使用者が入力手段によりボタン１５３を選択する操作を行うことに
より、画像を移動させる命令を情報処理装置に与えることができる。

なお、使用者の操作方法は入力手段に応じて設定すればよい。例えば入力手段として表
示部１５０に重ねて設けられたタッチパネルを用いた場合には、指やスタイラス等により
ボタン１５３をタッチする操作や、ウィンドウ１５１に表示された画像をスライドさせる
ようなジェスチャ入力を行うことにより操作することができる。ジェスチャ入力や音声入
力を用いる場合には、必ずしもボタン１５３を表示しなくてもよい。

画像を移動させる命令を情報処理装置が受け取ると、ウィンドウ１５１内に表示された
画像の移動が開始される（図６（Ｂ））。

なお、図６（Ａ）の時点で第２のリフレッシュレートで表示を行っていた場合には、画
像の移動の前に、リフレッシュレートを第１のリフレッシュレートに変更する。

このとき、ウィンドウ１５１内に表示される画像は、第１の画像１５２ａと、次に表示
すべき第２の画像１５２ｂとが結合された画像である。ウィンドウ１５１内には、この結
合された画像が一方向（ここでは左方向）に移動するように、第１の画像１５２ａ及び第
２の画像１５２ｂの各々の一部の領域が表示される。

また、結合された画像の移動と共に、ウィンドウ１５１内に表示された画像の輝度が初
期（図６（Ａ）の時点）の輝度に比べて段階的に低下する。

図６（Ｃ）は、ウィンドウ１５１内に表示された画像が、所定座標に到達した時点を示
している。したがって、この時点でウィンドウ１５１内に表示された画像の輝度が最も低
い。

なお、図６（Ｃ）では、所定座標として、第１の画像１５２ａと第２の画像１５２ｂの
それぞれが、半分ずつ表示されている座標としたが、これに限られず、使用者が自由に設
定可能とすることが好ましい。

例えば、画像の初期座標から最終座標までの距離に対する、初期座標から所定座標まで
の距離の比が０より大きく、１未満である座標を所定座標に設定すればよい。

また、画像が所定座標に達した時の輝度についても、使用者が自由に設定可能とするこ
とが好ましい。例えば、初期の輝度に対する、画像が所定座標に達した時点の輝度の比が
０以上１未満、好ましくは０以上０．８以下、より好ましくは０以上０．５以下などに設
定すればよい。

続いて、ウィンドウ１５１内には、結合された画像が移動しながら輝度が段階的に上昇
するように表示される（図６（Ｄ）。

図６（Ｅ）は、結合された画像の座標が最終座標に達した時点を示している。ウィンド
ウ１５１内には、第２の画像１５２ｂのみが、初期の輝度と等しい輝度で表示されている
。

なお、画像の移動が完了した後に、リフレッシュレートを第２のリフレッシュレートに
変更することが好ましい。

このような表示を行うことにより、画像の移動を使用者が目で追ったとしても、該画像
の輝度が低減されているため、使用者の目の疲労を低減することができる。したがって、
このような駆動方法を用いることにより、目にやさしい表示を実現できる。

〔文書情報の表示例〕
以下では、表示ウィンドウの大きさよりもサイズの大きな文書情報をスクロールさせて
表示する例について説明する。

図７（Ａ）には、表示部１５０にウィンドウ１５５と、ウィンドウ１５５に表示された
静止画像である文書情報１５６の一部が表示されている例を示している。

ウィンドウ１５５は、例えば文書表示アプリケーションソフト、文書作成アプリケーシ
ョンソフトなどを実行することにより表示され、文書情報を表示する表示領域を含む。

文書情報１５６は、その画像の大きさがウィンドウ１５５の表示領域よりも縦方向に大
きい。したがってウィンドウ１５５には、文書情報１５６の一部の領域のみが表示されて
いる。また、図７（Ａ）に示すように、ウィンドウ１５５は、文書情報１５６全体のうち
、どの領域が表示されているかを示すスクロールバー１５７を備えていてもよい。

入力手段により画像を移動させる命令（ここでは、スクロール命令ともいう）が情報処
理装置に与えられると、文書情報１５６の移動が開始される（図７（Ｂ））。また、表示
される画像の輝度が段階的に低下する。

なお、図７（Ａ）の時点で第２のリフレッシュレートで表示を行っていた場合には、文
書情報１５６の移動の前に、リフレッシュレートを第１のリフレッシュレートに変更する
。

ここでは、ウィンドウ１５５内に表示される画像の輝度だけでなく、表示部１５０に表
示される画像全体の輝度が低下する様子を示している。

図７（Ｃ）は、文書情報１５６の座標が所定座標に達した時点を示している。このとき
、表示部１５０に表示される画像全体の輝度は最も低くなる。

続いて、ウィンドウ１５５内には、文書情報１５６が移動しながら表示される（図７（
Ｄ））。このとき、表示部１５０に表示される画像全体の輝度は段階的に上昇する。

図７（Ｅ）は、文書情報１５６の座標が最終座標に達した時点を示している。ウィンド
ウ１５５内には、文書情報１５６の初期に表示された領域とは異なる領域が、初期の輝度
と等しい輝度で表示されている。

なお、文書情報１５６の移動が完了した後に、リフレッシュレートを第２のリフレッシ
ュレートに変更することが好ましい。

特に、文書情報などの比較的コントラストの高い表示は、使用者の目の疲労がより顕著
になるため、文書情報の表示にこのような駆動方法を適用することはより好ましい。

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

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示した情報処理装置の一例について、図８および図
９を参照しながら説明する。

具体的には、画素を選択するＧ信号を３０Ｈｚ（１秒間に３０回）以上の頻度、好まし
くは６０Ｈｚ（１秒間に６０回）以上９６０Ｈｚ（１秒間に９６０回）以下の頻度で出力
する第１のモードと、１．１６×１０^−５Ｈｚ（１日に約１回の頻度）以上１Ｈｚ以下、
または２．７８×１０^−４Ｈｚ（１時間に約１回の頻度）以上０．５Ｈｚ以下、または１
．６７×１０^−２Ｈｚ（１分間に約１回の頻度）以上０．１Ｈｚ以下の頻度で出力する第
２のモードを備える情報処理装置について説明する。

図８は、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の構成を説明するブロック図
である。

図９は、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の表示部の構成を説明するブ
ロック図および回路図である。

［１．情報処理装置の構成］
本実施の形態で、図８に例示して説明する表示機能を有する情報処理装置６００は、画
素部６３１と、入力される第１の駆動信号（Ｓ信号ともいう）６３３＿Ｓを保持し、Ｓ信
号６３３＿Ｓに応じて画素部６３１に画像を表示する表示素子６３５を含む画素回路６３
４と、Ｓ信号６３３＿Ｓを画素回路６３４に出力する第１の駆動回路（Ｓ駆動回路ともい
う）６３３と、画素回路６３４を選択する第２の駆動信号（Ｇ信号ともいう）６３２＿Ｇ
を画素回路６３４に出力する第２の駆動回路（Ｇ駆動回路ともいう）６３２と、を有する
。

そして、Ｇ駆動回路６３２は、Ｇ信号６３２＿Ｇを画素に１秒間に３０回以上の頻度、
好ましくは１秒間に６０回以上９６０回以下の頻度で出力する第１のモードと、１日に１
回以上１秒間に１回以下の頻度、好ましくは１時間に１回以上１秒間に１回以下の頻度で
出力する第２のモードを備える。

なお、Ｇ駆動回路６３２は、入力されるモード切り替え信号に応じて第１のモードと第
２のモードとを切り替える。

また、画素回路６３４は画素６３１ｐに設けられ、画素６３１ｐは画素部６３１に複数
設けられ、画素部６３１は表示部６３０に設けられている。

表示機能を有する情報処理装置６００は演算部６２０を備える。演算部６２０は一次制
御信号６２５＿Ｃと一次画像信号６２５＿Ｖを出力する。

表示手段６４０は、表示部６３０と制御部６１０を備える。制御部６１０はＳ駆動回路
６３３とＧ駆動回路６３２を制御する。

表示素子６３５に液晶素子を適用する場合、光供給部６５０を表示部６３０に設ける。
光供給部６５０は液晶素子が設けられた画素部６３１に光を供給し、バックライトとして
機能する。

表示機能を有する情報処理装置６００は、画素部６３１に設けられた複数の画素回路６
３４から一を選択する頻度を、Ｇ駆動回路６３２が出力するＧ信号６３２＿Ｇを用いて変
えることができる。その結果、情報処理装置６００を使用する者へ与えうる目の疲労が低
減された表示機能を有する情報処理装置を提供することができる。

なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブ
ロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分ける
ことが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。

なお、本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極
性及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎ
チャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が
与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位
が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。
本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジ
スタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレ
インの呼び方が入れ替わる。

本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部で
あるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トラ
ンジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜
に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。

本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトラ
ンジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第２のトランジスタのソースまたはドレ
インの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続され
ている状態とは、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第２のトランジス
タのソースまたはドレインの一方に接続され、第１のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの他方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意
味する。

本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、
供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続
している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは
伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して
間接的に接続している状態も、その範疇に含む。

本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっ
ても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数
の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような
、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。

以下に、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置を構成する個々の要素につい
て説明する。

［２．演算部］
演算部６２０は、一次画像信号６２５＿Ｖおよび一次制御信号６２５＿Ｃを生成する。

また、演算部６２０が、モード切り替え信号を含む一次制御信号６２５＿Ｃを生成する
。

例えば入力手段５００から入力される入力信号５００＿Ｃに応じて、演算部６２０がモ
ード切り替え信号を含む一次制御信号６２５＿Ｃを出力してもよい。

第２のモードのＧ駆動回路６３２に、制御部６１０を介して、入力信号５００＿Ｃが、
入力手段５００から入力されると、Ｇ駆動回路６３２は第２のモードから第１のモードに
切り替わり、Ｇ信号を１回以上出力し、その後前記第２のモードに切り替わる。

例えば、入力手段５００が画像を移動する操作を検知した場合、入力手段５００は入力
信号５００＿Ｃを演算部６２０に出力する。

演算部６２０は、画像の移動動作を含む一次画像信号６２５＿Ｖを生成し、入力信号５
００＿Ｃを含む一次制御信号６２５＿Ｃと共に当該一次画像信号６２５＿Ｖと共を出力す
る。

制御部６１０は、入力信号５００＿ＣをＧ駆動回路６３２に出力し、画像の移動動作を
含む二次画像信号６１５＿ＶをＳ駆動回路６３３に出力する。

Ｇ駆動回路６３２は第２のモードから第１のモードに切り替わり、Ｇ信号６３２＿Ｇを
観察者が信号の書き換え動作毎に変化する画像の変化を識別できない程度の速さで、信号
を書き換える。

一方、Ｓ駆動回路６３３は、画像の移動動作を含む二次画像信号６１５＿Ｖから生成し
たＳ信号６３３＿Ｓを画素回路６３４に出力する。

これにより、画素６３１ｐは、画像の移動動作を含む多数のフレーム画像を短時間に表
示できるため、なめらかな画像の移動動作を含む二次画像信号６１５＿Ｖを表示できる。

また、演算部６２０が表示部６３０に出力する一次画像信号６２５＿Ｖが動画像か静止
画像かを判別し、一次画像信号６２５＿Ｖが動画像である場合に、第１のモードを選択す
る切り替え信号を、静止画像である場合は第２のモードを選択する切り替え信号を、当該
演算部６２０が出力する構成としてもよい。

なお、動画像が静止画像かを判別する方法としては、一次画像信号６２５＿Ｖに含まれ
る一のフレームとその前後のフレームの信号の差分が、あらかじめ定められた差分より大
きいときに動画像と、それ以下のとき静止画像と、判別すればよい。

また、第２のモードから第１のモードに切り替わったとき、Ｇ信号６３２＿Ｇを１回以
上の所定の回数出力し、その後第２のモードに切り替わる構成としてもよい。

［３．制御部］
制御部６１０は、一次画像信号６２５＿Ｖから生成した二次画像信号６１５＿Ｖを出力
する（図８参照）。なお、一次画像信号６２５＿Ｖを表示部６３０に直接入力する構成と
してもよい。

制御部６１０は、垂直同期信号、水平同期信号などの同期信号を含む一次制御信号６２
５＿Ｃを用いて、スタートパルス信号ＳＰ、ラッチ信号ＬＰ、パルス幅制御信号ＰＷＣな
どの二次制御信号６１５＿Ｃを生成し、表示部６３０に供給する機能を有する。なお、二
次制御信号６１５＿Ｃには、クロック信号ＣＫなども含まれる。

また、反転制御回路を制御部６１０に設け、制御部６１０が、反転制御回路が通知する
タイミングに従って、二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させる機能を備える構成とす
ることもできる。具体的に、二次画像信号６１５＿Ｖの極性の反転は、制御部６１０にお
いて行われてもよいし、制御部６１０からの命令に従って、表示部６３０内で行われても
よい。

反転制御回路は、二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させるタイミングを、同期信号
を用いて定める機能を有する。例示する反転制御回路は、カウンタと、信号生成回路とを
有する。

カウンタは、水平同期信号のパルスを用いてフレーム期間の数を数える機能を有する。

信号生成回路は、カウンタにおいて得られたフレーム期間の数の情報を用いて、連続す
る複数フレーム期間ごとに二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させるべく、二次画像信
号６１５＿Ｖの極性を反転させるタイミングを、制御部６１０に通知する機能を有する。

［４．表示部］
表示部６３０は、各画素に表示素子６３５を有する画素部６３１と、Ｓ駆動回路６３３
、Ｇ駆動回路６３２などの駆動回路を有する。画素部６３１は、表示素子６３５が設けら
れた画素６３１ｐを、複数有する（図８参照）。

表示部６３０に入力される二次画像信号６１５＿Ｖは、Ｓ駆動回路６３３に与えられる
。また、電源電位、二次制御信号６１５＿Ｃは、Ｓ駆動回路６３３及びＧ駆動回路６３２
に与えられる。

なお、二次制御信号６１５＿Ｃには、Ｓ駆動回路６３３の動作を制御するＳ駆動回路用
のスタートパルス信号ＳＰ、Ｓ駆動回路用のクロック信号ＣＫ、ラッチ信号ＬＰ、Ｇ駆動
回路６３２の動作を制御するＧ駆動回路用のスタートパルス信号ＳＰ、Ｇ駆動回路用のク
ロック信号ＣＫ、パルス幅制御信号ＰＷＣなどが含まれる。

表示部６３０の構成の一例を図９（Ａ）に示す。

図９（Ａ）に示す表示部６３０には、画素部６３１に、複数の画素６３１ｐと、画素６
３１ｐを行毎に選択するための複数の走査線Ｇと、選択された画素６３１ｐに二次画像信
号６１５＿Ｖから生成されたＳ信号６３３＿Ｓを供給するための複数の信号線Ｓとが設け
られている。

走査線ＧへのＧ信号６３２＿Ｇの入力は、Ｇ駆動回路６３２により制御されている。信
号線ＳへのＳ信号６３３＿Ｓの入力は、Ｓ駆動回路６３３により制御されている。複数の
画素６３１ｐは、走査線Ｇの少なくとも一つと、信号線Ｓの少なくとも一つとに、それぞ
れ接続されている。

なお、画素部６３１に設けられる配線の種類及びその数は、画素６３１ｐの構成、数及
び配置によって決めることができる。具体的に、図９（Ａ）に示す画素部６３１の場合、
ｘ列×ｙ行の画素６３１ｐがマトリクス状に配置されており、信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘ
、走査線Ｇ１乃至走査線Ｇｙが、画素部６３１内に配置されている場合を例示している。

［４−１．画素］
各画素６３１ｐは、表示素子６３５と、当該表示素子６３５を含む画素回路６３４を有
する。

［４−２．画素回路］
本実施の形態では、画素回路６３４の一例として、液晶素子６３５ＬＣを表示素子６３
５に適用する構成を図９（Ｂ）に示す。

画素回路６３４は、液晶素子６３５ＬＣへのＳ信号６３３＿Ｓの供給を制御するトラン
ジスタ６３４ｔを有する。トランジスタ６３４ｔと表示素子６３５の接続関係の一例につ
いて説明する。

トランジスタ６３４ｔのゲートが、走査線Ｇ１から走査線Ｇｙのいずれか１つに接続さ
れている。トランジスタ６３４ｔのソース及びドレインの一方は、信号線Ｓ１から信号線
Ｓｘのいずれか１つに接続され、トランジスタ６３４ｔのソース及びドレインの他方は、
表示素子６３５の第１電極に接続されている。

なお、画素６３１ｐは、必要に応じて液晶素子６３５ＬＣの第１電極と第２電極間の電
圧を保持するための容量素子６３４ｃの他、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量
素子、インダクタなどのその他の回路素子を有していてもよい。

図９（Ｂ）に例示する画素６３１ｐは、Ｓ信号６３３＿Ｓの画素６３１ｐへの入力を制
御するスイッチング素子として、一のトランジスタ６３４ｔを用いる。ただし、一のスイ
ッチング素子として機能する、複数のトランジスタを画素６３１ｐに用いていてもよい。
複数のトランジスタが一のスイッチング素子として機能する場合、上記複数のトランジス
タは並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよいし、直列と並列が組み
合わされて接続されていてもよい。

なお、容量素子６３４ｃの大きさは適宜調整すればよい。例えば、後述する第２のモー
ドにおいて、Ｓ信号６３３＿Ｓを比較的長い期間（具体的には、１／６０ｓｅｃ以上）保
持する場合には、容量素子６３４ｃを設ける。また、容量素子６３４ｃ以外の構成を用い
て、画素回路６３４の容量を調節してもよい。例えば、液晶素子６３５ＬＣの第１の電極
と第２の電極を重ねて設ける構成により、実質的に容量素子を形成してもよい。

なお、画素回路６３４は、表示素子６３５の種類、または駆動方法に応じた構成を選択
して用いることができる。

［４−２ａ．表示素子］
液晶素子６３５ＬＣは、第１電極および第２電極並びに第１電極と第２電極の間の電圧
が印加される液晶材料を含んだ液晶層を有している。液晶素子６３５ＬＣは、第１電極と
第２電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子の配向が変化して、透過率が変化
する。よって、表示素子６３５は、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位によってその透過率が制御さ
れることで、階調を表示することができる。

なお、表示素子６３５は液晶素子６３５ＬＣに限られず、例えば電場を加えることでル
ミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が発生するＯＬＥＤ素子や、
電気泳動を用いる電子インクなど、さまざまな表示素子を適用できる。

［４−２ｂ．トランジスタ］
トランジスタ６３４ｔは、表示素子６３５の第１電極に、信号線Ｓの電位を与えるか否
かを制御する。表示素子６３５の第２電極には、所定の基準電位Ｖｃｏｍが与えられてい
る。

なお、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の駆動方法を適用することがで
きる表示機能を有する情報処理装置に好適なトランジスタとして酸化物半導体を用いたト
ランジスタを適用することができる。酸化物半導体を用いたトランジスタの詳細について
は、実施の形態２を参酌することができる。

［５．光供給部］
光供給部６５０には、複数の光源が設けられている。制御部６１０は、光供給部６５０
が有する光源の駆動を制御する。

光供給部６５０の光源としては、冷陰極蛍光ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電場
を加えることでルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が発生する
ＯＬＥＤ素子などを用いることができる。

特に、光源が発する青色の光の強度を他の色の光の強度より弱めた構成が好ましい。光
源が発する光に含まれる青色を呈する光は、眼の角膜や水晶体で吸収されずに、網膜まで
到達するため、長期的な網膜への影響（例えば、加齢黄斑変性など）や、夜中まで青色の
光に暴露された際の概日リズム（サーカディアン・リズム：Ｃｉｒｃａｄｉａｎｒｈｙ
ｔｈｍ）への悪影響などを低減できる。また、主に４００ｎｍより長い波長の光を含み、
４００ｎｍ以下の波長の光（ＵＶＡともいう）を含まない光源が好ましい。さらには、主
に４４０ｎｍより長い波長の光を含み、４４０ｎｍ以下の波長の光を含まない光源、さら
に好ましくは４２０ｎｍより長い波長の光を含み、４２０ｎｍ以下の波長の光を含まない
光源とすることもできる。

図２１に、好ましいバックライトからの発光のスペクトルを示す。ここで図２１には、
バックライトの光源として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のＬＥＤ（Ｌｉ
ｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を用いた場合の、各ＬＥＤからの発光のスペク
トルの例を示している。図２１では、４２０ｎｍ以下の範囲で、放射強度がほとんど観測
されていない。このような光源をバックライトとして用いた表示部は、使用者の目の疲労
を低減できる。

［６．入力手段］
入力手段５００としては、タッチパネル、タッチパッド、マウス、キーボード、ジョイ
スティック、トラックボール、データグローブ、撮像装置など、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る。演算部６２０は、入力手段５００から入力される電気
信号と表示部の座標を関連づけることができる。これにより、使用する者が表示部に表示
される情報を処理するための命令を入力することができる。

使用する者が入力手段５００から入力する情報としては、例えば表示部に表示される画
像の表示位置を変えるためにドラッグする命令、表示されている画像を送り次の画像を表
示するためにスワイプする命令、巻物状の画像を順に送るためにスクロールする命令、特
定の画像を選択する命令、画像を表示する大きさを変化するためにピンチする命令の他、
手書き文字入力する命令などを挙げることができる。

本実施の形態で例示した情報処理装置は、実施の形態１で例示した情報処理装置の駆動
方法を適用すること、及び、実施の形態１で例示した情報処理装置を駆動させるためのプ
ログラムを演算部に実行させることにより、表示手段に使用者の眼精疲労が抑制され、目
にやさしい表示を行うことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２に示した情報処理装置の駆動方法の一例について、図
９乃至図１１を参照しながら説明する。

具体的には、画素を選択するＧ信号を３０Ｈｚ（１秒間に３０回）以上の頻度、好ましく
は６０Ｈｚ（１秒間に６０回）以上９６０Ｈｚ（１秒間に９６０回）以下の頻度で出力す
る第１のモードと、１．１６×１０^−５Ｈｚ（１日に約１回の頻度）以上１Ｈｚ以下、ま
たは２．７８×１０^−４Ｈｚ（１時間に約１回の頻度）以上０．５Ｈｚ以下、または１．
６７×１０^−２Ｈｚ（１分間に約１回の頻度）以上０．１Ｈｚ以下の頻度で出力する第２
のモードを備える情報処理装置の駆動方法について説明する。

図９は、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の表示手段に適用可能な表示
部の構成の例を説明するブロック図および回路図である。

図１０は、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の表示手段に適用可能な表
示部の構成の変形例を説明するブロック図である。

図１１は、本発明の一態様の表示機能を有する情報処理装置の表示手段に適用可能な表
示部の構成の例を説明する回路図である。

［１．Ｓ信号の画素部への書き込み方法］
図９（Ａ）または図１０に例示する画素部６３１に、Ｓ信号６３３＿Ｓを書き込む方法
の一例を説明する。具体的には、Ｓ信号６３３＿Ｓを、画素部６３１の、図９（Ｂ）に例
示する画素回路を備える画素６３１ｐのそれぞれに書き込む方法を説明する。

［画素部への信号の書き込み］
第１フレーム期間において、走査線Ｇ１にパルスを有するＧ信号６３２＿Ｇが入力され
ることで、走査線Ｇ１が選択される。選択された走査線Ｇ１に接続された複数の各画素６
３１ｐにおいて、トランジスタ６３４ｔが導通状態になる。

トランジスタ６３４ｔが導通状態の時（１ライン期間）に、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘ
に二次画像信号６１５＿Ｖから生成したＳ信号６３３＿Ｓの電位が与えられる。そして、
導通状態のトランジスタ６３４ｔを介して、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位に応じた電荷が容量
素子６３４ｃに蓄積され、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位が液晶素子６３５ＬＣの第１電極に与
えられる。

第１フレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間において、正の極性のＳ信号６３
３＿Ｓが全ての信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘに、順に入力される。走査線Ｇ１と、信号線Ｓ
１乃至信号線Ｓｘとにそれぞれ接続された画素６３１ｐ内の第１電極（Ｇ１Ｓ１）乃至第
１電極（Ｇ１Ｓｘ）には、正の極性のＳ信号６３３＿Ｓが与えられる。これにより、液晶
素子６３５ＬＣの透過率が、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位によって制御され、各画素が階調を
表示する。

同様にして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され、走査線Ｇ１が選択されていた
期間と同様の動作が、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙの各走査線に接続された画素６３１ｐに
おいて順次繰り返される。上記動作により、画素部６３１において、第１フレームの画像
を表示することができる。

なお、本発明の一態様では、必ずしも走査線Ｇ１乃至走査線Ｇｙを順に選択する必要は
ない。

なお、Ｓ駆動回路６３３から信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘに、Ｓ信号６３３＿Ｓを順に入
力する点順次駆動を用いることも、一斉にＳ信号６３３＿Ｓを入力する線順次駆動を用い
ることができる。或いは、複数の信号線Ｓごとに順に、Ｓ信号６３３＿Ｓを入力する駆動
方法を用いていてもよい。

また、プログレッシブ方式を用いた走査線Ｇの選択方法に限らず、インターレース方式
を用いて走査線Ｇの選択を行うようにしてもよい。

また、任意の一フレーム期間において、全ての信号線に入力されるＳ信号６３３＿Ｓの
極性が同一であっても、任意の一フレーム期間において、一の信号線ごとに、画素に入力
されるＳ信号６３３＿Ｓの極性が反転していてもよい。

［複数の領域に分割された画素部への信号の書き込み］
また、表示部６３０の構成の変形例を図１０に示す。

図１０に示す表示部６３０には、複数の領域に分割された画素部６３１（具体的には第
１領域６３１ａ、第２領域６３１ｂ、第３領域６３１ｃ）に、複数の画素６３１ｐと、画
素６３１ｐを行毎に選択するための複数の走査線Ｇと、選択された画素６３１ｐにＳ信号
６３３＿Ｓを供給するための複数の信号線Ｓとが設けられている。

それぞれの領域に設けられた走査線ＧへのＧ信号６３２＿Ｇの入力は、それぞれのＧ駆
動回路６３２により制御されている。信号線ＳへのＳ信号６３３＿Ｓの入力は、Ｓ駆動回
路６３３により制御されている。複数の画素６３１ｐは、走査線Ｇの少なくとも一つと、
信号線Ｓの少なくとも一つとに、それぞれ接続されている。

このような構成とすることで、画素部６３１を分割して駆動することができる。

例えば、入力手段５００としてタッチパネルから情報を入力する際に、当該情報が入力
された領域を特定する座標を取得し、その座標に対応する領域を駆動するＧ駆動回路６３
２のみを第２のモードとし、他の領域を第１のモードとしてもよい。この動作により、タ
ッチパネルから情報が入力されなかった領域、すなわち表示画像を書き換える必要がない
領域のＧ駆動回路の動作を停止することができる。

［２．第１のモードと第２のモードのＧ駆動回路］
Ｇ駆動回路６３２が出力するＧ信号６３２＿Ｇが入力された画素回路６３４に、Ｓ信号
６３３＿Ｓが入力される。Ｇ信号６３２＿Ｇが入力されない期間、画素回路６３４は、Ｓ
信号６３３＿Ｓの電位を保持する。言い換えると、画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓ
の電位が書き込まれた状態を保持する。

表示データが書き込まれた画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓに応じた表示状態を維
持する。なお、表示状態を維持するとは、表示状態の変化が一定の範囲より大きくならな
いように保持することをいう。上記一定の範囲は、適宜設定される範囲であり、例えば使
用者が表示画像を閲覧する場合に、同じ表示画像であると認識できる表示状態の範囲に設
定することが好ましい。

Ｇ駆動回路６３２は第１のモードと第２のモードを備える。

［２−１．第１のモード］
Ｇ駆動回路６３２の第１のモードは、Ｇ信号６３２＿Ｇを、画素に１秒間に３０回以上
好ましくは１秒間に６０回以上９６０回以下の頻度で出力する。

第１のモードのＧ駆動回路６３２は、観察者が信号の書き換え動作毎に変化する画像の
変化を識別できない程度の速さで、信号を書き換える。その結果、動画像をなめらかに表
示することができる。

［２−２．第２のモード］
Ｇ駆動回路６３２の第２のモードは、Ｇ信号６３２＿Ｇを、画素に１日に１回以上１秒
間に０．１回以下、好ましくは１時間に１回以上１秒間に１回以下の頻度で出力する。

Ｇ信号６３２＿Ｇが入力されない期間、画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓを保持し
、その電位に応じた表示状態を引き続き維持する。

これにより、第２のモードでは、画素の表示の書き換えに伴うチラつき（フリッカーと
もいう）がない表示をすることができる。

その結果、当該表示機能を有する情報処理装置の使用者の目の疲労を低減できる。

なお、Ｇ駆動回路６３２が消費する電力は、Ｇ駆動回路６３２が動作しない期間、低減
される。

なお、第２のモードを有するＧ駆動回路６３２を用いて駆動する画素回路は、Ｓ信号６
３３＿Ｓを長い期間保持する構成が好ましい。例えば、トランジスタ６３４ｔのリーク電
流は、オフ状態において小さいものほど好ましい。

オフ状態においてリーク電流が小さいトランジスタ６３４ｔの構成の一例について、実
施の形態６及び実施の形態７を参酌することができる。

本実施の形態で例示した情報処理装置の駆動方法を、実施の形態１で例示した情報処理
装置の駆動方法に適用すること、及び、実施の形態１で例示した情報処理装置を駆動させ
るためのプログラムに適用することにより、表示手段に使用者の眼精疲労が抑制され、目
にやさしい表示を行うことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記表示手段に適用することのできる、表示機能を有する半導体装
置（表示装置ともいう）の一例を示す。

図１２（Ａ）に本実施の形態の表示装置の平面図を示す。図１２（Ａ）において、基板
４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして
、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４
の上に基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００
４とは、基板４００１とシール材４００５と基板４００６とによって、表示素子と共に封
止されている。図１２（Ａ）においては、基板４００１上のシール材４００５によって囲
まれている領域とは異なる領域に、ＩＣチップ、又は別途用意された基板上に単結晶半導
体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。信号線
駆動回路４００３と走査線駆動回路４００４を通して画素部４００２に与えられる各種信
号及び電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８
から供給されている。

また図１２（Ａ）においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、基板４００１に
実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成し
て実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の一部のみを別途形成し
て実装してもよい。

なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃ
ｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）法、ワイヤボンディング法、或いはＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕ
ｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）法などを用いることができる。図１２（Ａ）は、ＣＯ
Ｇ法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。

なお、表示装置とは、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントロ
ーラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。すなわち、本明細書中にお
ける表示装置とは、画像表示装置、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、表示素
子が封止された状態にあるパネルだけでなく、コネクタ、例えば、ＦＰＣ又はＴＣＰ（Ｔ
ａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先に
プリント配線板が設けられたモジュール、又は表示素子にＣＯＧ方式によりＩＣ（集積回
路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。

また基板上に設けられた画素部及び走査線駆動回路は、トランジスタを複数有する。ト
ランジスタの構成は特に限定されないが、実施の形態６で例示する酸化物半導体が適用さ
れたトランジスタを適用することが好ましい。

表示装置に設けられる表示素子としては液晶素子（液晶表示素子ともいう）、発光素子
（発光表示素子ともいう）を用いることができる。発光素子は、電流又は電圧によって輝
度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬ
ｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等が含まれる。また、電子インク表示装置（電子ペ
ーパー）など、電気的作用によりコントラストが変化する表示媒体も適用することができ
る。

図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。図１２では表示素
子として液晶素子を用いた液晶表示装置の例を示す。但し、表示パネルは、画素部４００
２に設けられたトランジスタ４０１０が表示素子と電気的に接続して構成され、該表示素
子としては表示を行うことができれば特に限定されず、様々な表示素子を用いることがで
きる。

液晶表示装置は、縦電界方式、又は、横電界方式を適用することができる。図１２（Ｃ
）では、ＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを採用する例
を示す。

なお、液晶表示装置には上記とは異なるモードを適用することができる。例えば、ＶＡ
（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉ
ｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＡＳＭ（Ａｘ
ｉａｌｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、Ｏ
ＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モ
ード、ＦＬＣ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モード、
ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モー
ドなどを用いることができる。

図１２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、半導体装置は接続端子電極４０１５及び端子電
極４０１６を有しており、接続端子電極４０１５及び端子電極４０１６はＦＰＣ４０１８
が有する端子と異方性導電層４０１９を介して、電気的に接続されている。

接続端子電極４０１５は、第１の電極層４０３４と同じ導電層から形成され、端子電極
４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のゲート電極層と同じ導電層で形成されて
いる。

また基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トラ
ンジスタを複数有している。図１２（Ｃ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ
４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示しており
、トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０３２ａ、４０３２ｂが設けられてい
る。

また、図１２（Ｃ）では、絶縁層４０３２ｂ上に平坦化絶縁層４０４０が設けられ、第
１の電極層４０３４と第２の電極層４０３１との間に絶縁層４０４２が設けられている。

トランジスタ４０１０、４０１１としては、実施の形態６に例示する酸化物半導体をチ
ャネル形成領域に含むトランジスタを適用することが好ましい。トランジスタ４０１０、
４０１１は、ボトムゲート構造のトランジスタである。

トランジスタ４０１０、４０１１に含まれるゲート絶縁層は、単層構造又は積層構造と
することができる。本実施の形態では、ゲート絶縁層４０２０ａ、４０２０ｂの積層構造
を含む。また、図１２（Ｃ）においては、ゲート絶縁層４０２０ａと、絶縁層４０３２ｂ
とが、接続端子電極４０１５端部を覆うように、シール材４００５下に延在しており、絶
縁層４０３２ｂは、ゲート絶縁層４０２０ｂ及び絶縁層４０３２ａの側面を覆っている。

また、駆動回路用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体層のチャネル形成領域と重な
る位置にさらに導電層を設けてもよい。導電層を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重
なる位置に設けることによって、トランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減す
ることができる。

また、該導電層は外部の電場を遮蔽する、すなわち外部の電場が内部（トランジスタを
含む回路部）に作用しないようにする機能（特に静電気に対する静電遮蔽機能）も有する
。導電層の遮蔽機能により、静電気などの外部の電場の影響によりトランジスタの電気的
な特性が変動することを防止することができる。

平坦化絶縁層４０４０としては、アクリル、ポリイミド、ベンゾシクロブテン系樹脂、
ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂を用いることができる。また上記有機材料の他に、低
誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂等を用いることができる。平坦化絶縁
層４０４０内の水等の不純物が十分に低減されていることが好ましい。このような平坦化
絶縁層４０４０を用いることで、トランジスタの電気的特性の変動が抑制され、極めて信
頼性の高い表示装置を実現することができる。

図１２（Ｃ）において、液晶素子４０１３は、第１の電極層４０３４、第２の電極層４
０３１、及び液晶層４００８を含む。なお、液晶層４００８を挟持するように配向膜とし
て機能する絶縁層４０３８、４０３３が設けられている。

液晶層４００８に含まれる液晶組成物としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、
高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶などを用いることができる。また、ブルー相を示
す液晶を使用すると、配向膜が不要であり、且つ広い視野角が得られるため好ましい。ま
た、上記の液晶にモノマー、重合開始剤を添加して注入または滴下封止後にモノマーを重
合させて高分子安定化する液晶材料でもよい。

また、液晶素子４０１３は、液晶層４００８の下方に開口パターンを有する第２の電極
層４０３１を有し、絶縁層４０４２を介して第２の電極層４０３１のさらに下方に、平板
状の第１の電極層４０３４を有する。開口パターンを有する第２の電極層４０３１は、屈
曲部や枝分かれした櫛歯状を含む形状である。第２の電極層４０３１に開口パターンを設
けることにより、第１の電極層４０３４及び第２の電極層４０３１はその電極間に電界を
発生させることができる。なお、平坦化絶縁層４０４０上に接して平板状の第２の電極層
４０３１を形成し、絶縁層４０４２を介して第２の電極層４０３１上に、画素電極として
機能し、開口パターンを有する第１の電極層４０３４を有する構成としてもよい。

第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化
物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、グラフェンなどの透光性を有する導電性
材料を用いることができる。

また、第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（
Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チ
タン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属
、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成することが
できる。

また、第１の電極層４０３４、第２の電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポ
リマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。

またスペーサ４０３５は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペー
サであり、液晶層４００８の膜厚（セルギャップ）を制御するために設けられている。な
お球状のスペーサを用いていてもよい。

また、液晶層４００８に、配向膜を用いないブルー相を発現する液晶組成物を用いても
よい。この場合、液晶層４００８と、第１の電極層４０３４及び第２の電極層４０３１と
は接する構造となる。

なお、図１２（Ｃ）に示す絶縁層４０４２は、一部に開口を有しており、当該開口から
平坦化絶縁層４０４０に含まれる水分を脱離することができる。但し、平坦化絶縁層４０
４０上に設けられる絶縁層４０４２の膜質によっては、開口を設けなくともよい。

液晶表示装置に設けられる保持容量の大きさは、画素部に配置されるトランジスタのリ
ーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。保持容量の
大きさは、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。本明細書に開示する酸
化物半導体層を有するトランジスタを用いることにより、保持容量の大きさを縮小するこ
とができる。よって、各画素における開口率を向上させることができる。

特に、保持容量としての容量素子を設けない構成とし、第１の電極層４０３４と第２の
電極層４０３１の間に生じる寄生容量を保持容量として用いることが好ましい。このよう
に、容量素子を設けない構成とすることにより、画素の開口率をさらに向上させることが
できる。

保持容量としての容量素子を画素に設けない場合の、画素構成の一例を図１２（Ｂ）に
示す。画素には、トランジスタ４０１０のゲート電極層と電気的に接続する配線４０５０
と、トランジスタ４０１０のソース電極層又はドレイン電極層の一方と電気的に接続する
配線４０５２の交差部を有する。図１２（Ｂ）に示す画素は保持容量としての容量素子を
有していないため、画素の占有面積に対する、開口パターンを有する第２の電極層４０３
１の面積を極めて大きくすることができ、極めて高い開口率が実現されている。

本明細書に開示する酸化物半導体層を用いたトランジスタは、オフ状態における電流値
（オフ電流値）を低く制御することができる。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、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、本明細書に開示する酸化物半導体層を用いたトランジスタは、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。例えば、このようなトランジスタを液晶表示
装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドラ
イバートランジスタを同一基板上に形成することができる。また、画素部においても、こ
のよう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。

また、表示装置において、ブラックマトリクス（遮光層）、偏光部材、位相差部材、反
射防止部材などの光学部材（光学基板）などは適宜設ける。例えば、偏光板及び位相板に
よる円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いて
もよい。

また、画素部における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用い
ることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒ
は赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白を表す
）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加したものがある。なお
、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発
明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用す
ることもできる。

また、表示装置はタッチセンサを備えていることが好ましい。画素部４００２と重ねて
タッチセンサを設けた表示装置を電子機器等に適用することにより、より直感的な操作が
可能な電子機器を実現することができる。ここで例示するタッチセンサは、上記入力手段
として用いることができる。

表示装置に設けるタッチセンサとしては、静電容量方式のタッチセンサを用いることが
好ましい。そのほかにも抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式など様々な
方式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
量方式などがある。また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、相互容量方式などがある。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。

ここで、表示装置にタッチセンサを設ける場合、タッチセンサとして機能する層の配置
はさまざまな方法をとることができる。

図１３は、液晶素子が適用され、タッチセンサを備える表示装置の構成例である。

図１３（Ａ）に示す表示装置は、液晶４０６２と、液晶４０６２を挟持する一対の基板
（基板４０６１及び基板４０６３）と、基板４０６１及び基板４０６３よりも外側に配置
された一対の偏光板（偏光板４０６４及び偏光板４０６５）と、タッチセンサ４０６０と
、を有する。ここで以下では、液晶４０６２と、基板４０６１と、基板４０６３を含む構
成を、表示パネル４０６７と呼ぶこととする。

図１３（Ａ）に示す表示装置は、タッチセンサ４０６０が偏光板４０６４（又は偏光板
４０６５）よりも外側に位置する、いわゆる外付け型の表示装置である。このような構成
は、表示パネル４０６７とタッチセンサ４０６０をそれぞれ別途作製し、これらを重ねる
ことで、表示装置にタッチセンサの機能を付加することができるため、特別な工程を経る
ことなく、容易に作製することができる。

ここで、図１３（Ａ）に示す表示装置において、タッチセンサ４０６０を強化ガラス上
に設ける構成とすることが好ましい。強化ガラスは、イオン交換法や風冷強化法等により
物理的、または化学的な処理が施され、その表面に圧縮応力を加えたものを用いることが
できる。タッチセンサを強化ガラスの一面に設け、その反対側の面を例えば電子機器の最
表面に設けてタッチ面として用いることにより、機器全体の厚さを低減することができる
。

図１３（Ｂ）に示す表示装置は、タッチセンサ４０６０が偏光板４０６４と基板４０６
１の間（又は偏光板４０６５と基板４０６３の間）に位置する、いわゆるオンセル型の表
示装置である。このような構成は、例えば基板４０６１をタッチセンサ４０６０の形成基
板として共通して用いるなどにより、表示装置の薄型化を実現できる。

図１３（Ｃ）に示す表示装置は、タッチセンサ４０６０が基板４０６１と基板４０６３
の間に位置する、いわゆるインセル型の表示装置である。このような構成とすることで、
さらなる表示装置の薄型化を実現できる。例えば、表示パネル４０６７が備えるトランジ
スタや配線、電極などにより基板４０６１上（または基板４０６３上）の液晶４０６２側
の面にタッチセンサとして機能する層を作り込むことにより実現できる。また、光学式の
タッチセンサを用いる場合には、光電変換素子を備える構成としてもよい。

なお、ここでは液晶素子を備える表示装置について説明したが、有機ＥＬ素子を備える
表示装置や電子ペーパなどの様々な表示装置に、タッチセンサの機能を適宜付加すること
ができる。

なお、タッチセンサのより具体的な構成例について、実施の形態５で説明する。

本実施の形態で例示した表示機能を有する半導体装置（表示装置）は、本発明の一態様
の情報処理装置の備える表示手段に適用することができる。したがって、実施の形態１で
例示した情報処理装置の駆動方法を適用すること、及び、実施の形態１で例示した情報処
理装置を駆動させるためのプログラムを演算部に実行させることにより、本実施の形態で
例示した表示機能を有する半導体装置に使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示
を行うことができる。

（実施の形態５）
本発明の一態様に係る表示装置に、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。本実施の形態では、図１４及び図１５を参照
して、タッチセンサを備える表示装置（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
。

本実施の形態で例示するタッチパネルは、上記実施の形態における表示手段の一部、及
び入力手段の一部を構成することができる。

図１４（Ａ）は、本実施の形態で例示するタッチパネル４００の斜視概略図である。な
お図１４には明瞭化のため代表的な構成要素のみを示している。また、図１４（Ｂ）には
、タッチパネル４００を展開した斜視概略図を示す。

タッチパネル４００は、第１の基板４０１と第２の基板４０２との間に挟持された表示
部４１１と、第２の基板４０２と第３の基板４０３との間に挟持されたタッチセンサ４３
０とを備える。

第１の基板４０１には、表示部４１１と、表示部４１１と電気的に接続する複数の配線
４０６を備える。また、複数の配線４０６は、第１の基板４０１の外周部にまで引き回さ
れ、その一部がＦＰＣ４０４と電気的に接続するための外部接続電極４０５を構成してい
る。

表示部４１１は、複数の画素を有する画素部４１４、ソース駆動回路４１２、及びゲー
ト駆動回路４１３を有し、第１の基板４０１と第２の基板４０２とによって封止されてい
る。図１４（Ｂ）では、ソース駆動回路４１２を、画素部４１４を挟んでその両側に２つ
配置する構成としたが、１つのソース駆動回路４１２を画素部４１４の一方の辺に沿って
配置する構成としてもよい。

表示部４１１の画素部４１４に適用可能な表示素子としては、有機ＥＬ素子、液晶素子
の他、電気泳動方式や電子粉流体方式などにより表示を行う表示素子など、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。

第３の基板４０３には、タッチセンサ４３０と、タッチセンサ４３０と電気的に接続す
る複数の配線４１７を備える。タッチセンサ４３０は、第３の基板４０３の第２の基板４
０２と対向する面側に設けられる。また複数の配線４１７は第３の基板４０３の外周部に
まで引き回され、その一部がＦＰＣ４１５と電気的に接続するための外部接続電極４１６
を構成している。なお、図１４（Ｂ）では明瞭化のため、第３の基板４０３の裏面側（紙
面奥側）に設けられるタッチセンサ４３０の電極や配線等を実線で示している。

図１４（Ｂ）に示すタッチセンサ４３０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４３０は、電極４２１と電極４２２とを有する。電極４２１と電極
４２２とは、それぞれ複数の配線４１７のいずれかと電気的に接続する。

ここで、電極４２２の形状は、図１４（Ａ）、（Ｂ）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４２１の形状は四辺形であり、電極４２２
の延在する方向とは交差する方向に一列に並んだ複数の電極４２１のそれぞれが、配線４
２３によって電気的に接続されている。このとき、電極４２２と配線４２３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
、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、当該電極の有無によって生じる透過率
の違いにより、タッチセンサ４３０を透過する光の輝度ムラを低減することができる。

なお、電極４２１、電極４２２の形状はこれに限られず、様々な形状を取りうる。例え
ば、複数の電極４２１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４
２２を、電極４２１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４２２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１５に、図１４（Ａ）に示すタッチパネル４００のＸ１−Ｘ２における断面図を示す
。

第１の基板４０１上には、スイッチング素子層４３７が設けられている。スイッチング
素子層４３７は、少なくともトランジスタを有する。スイッチング素子層４３７には、ト
ランジスタの他に、容量素子などを有していてもよい。また、スイッチング素子層４３７
は、駆動回路（ゲート駆動回路、ソース駆動回路）などを含んでいてもよい。さらに、ス
イッチング素子層４３７は配線や電極等を含んでいてもよい。

第２の基板４０２の一方の面には、カラーフィルタ層４３５が設けられている。カラー
フィルタ層４３５は、液晶素子と重なるカラーフィルタを有する。カラーフィルタ層４３
５には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色のカラー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。

カラーフィルタ層４３５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、カラーフィルタ層４３５として、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、用いる液晶素子の構成に応じて、カラーフィルタ層４３５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４３１は、第１の基板４０１と第２の基板４０２との間に挟持された状態で、封止
材４３６によって封止される。また、封止材４３６は、スイッチング素子層４３７やカラ
ーフィルタ層４３５を囲むように設けられている。

封止材４３６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などの有機樹脂を用いることが
できる。また、封止材４３６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、封止材４３６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４３１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、液晶へ水などが混入することを抑制することができ
る。

また、第２の基板４０２上には、タッチセンサが設けられている。タッチセンサは、第
３の基板４０３の一方の面に、絶縁層４３２を介してセンサ層４４０が設けられ、センサ
層４４０は、接着層４３４を介して第２の基板４０２と貼り合わされている。また、第３
の基板４０３の他方の面には、偏光板４４１が設けられている。

タッチセンサは、第３の基板４０３上に、センサ層４４０を形成した後、センサ層４４
０上に設けられた接着層４３４を介して、第２の基板４０２と貼り合わせることにより、
液晶パネル上に設けることができる。

絶縁層４３２は、例えば、酸化シリコンなどの酸化物を用いることができる。絶縁層４
３２に接して透光性を有する電極４２１及び電極４２２が設けられている。電極４２１及
び電極４２２は、第３の基板４０３上に形成された絶縁層４３２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法等の公知のパターニング技術により、
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
化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。

電極４２１又は電極４２２には、配線４３８が電気的に接続されている。配線４３８の
一部は、ＦＰＣ４１５と電気的に接続する外部接続電極として機能する。配線４３８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４２２は、一方向に延在したストライプ状複数設けられている。また、電極４２１
は、一本の電極４２２を一対の電極４２１が挟むように設けられ、これらを電気的に接続
する配線４２３が電極４２２と交差するように設けられる。ここで、一本の電極４２２と
、配線４２３とによって電気的に接続される複数の電極４２１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４２１及び電極４２２を覆うように、絶縁層４３３が設けられている。絶縁
層４３３に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、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、酸化アルミニウムなどの無機絶
縁材料を用いることもできる。また、絶縁層４３３には、電極４２１に達する開口部が設
けられ、電極４２１と電気的に接続する配線４２３が設けられている。配線４２３は、電
極４２１及び電極４２２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
が高まるため好ましい。また、配線４２３に電極４２１及び電極４２２と同一の材料を用
いてもよいが、これよりも導電性の高い材料を用いることが好ましい。

また、絶縁層４３３及び配線４２３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４３３（及び保護層として機能する絶縁層）には、配線４３８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４３９によって、ＦＰＣ４１５と配線４３
８とが電気的に接続されている。接続層４３９としては、公知の異方性導電フィルム（Ａ
ＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）や、異方性導電ペース
ト（ＡＣＰ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）などを用い
ることができる。

センサ層４４０と、第２の基板４０２とを接着する接着層４３４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などの樹脂を用い
ることができる。

偏光板４４１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
系の化合物などをポリビニルアルコールなど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、染料系の化合物などが用いられる。偏光板４４１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４４０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４４０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４４０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、相互容量方式などがある。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。

本実施の形態にて説明したタッチパネルでは、表示のリフレッシュレートを低減するこ
とができるため、使用者は極力同じ映像を見ることが可能となり、視認される画面のちら
つきが低減される。また、１画素のサイズを小さく高精細な表示が可能となるため、緻密
で滑らかな表示とすることができる。また、静止画表示を行う際、階調が変化することに
よる画質の劣化を低減することができるとともに、タッチパネルで消費される電力を低減
することができる。

本実施の形態で例示するタッチパネルは、上記実施の形態における表示手段の一部、及
び入力手段の一部を構成することができる。したがって、実施の形態１で例示した情報処
理装置の駆動方法を適用すること、及び、実施の形態１で例示した情報処理装置を駆動さ
せるためのプログラムを演算部に実行させることにより、本実施の形態で例示したタッチ
パネルの表示部に使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示を行うことができる。

（実施の形態６）
上記実施の形態で例示したトランジスタのチャネルが形成される領域に好適に用いるこ
とができる半導体及び半導体膜の一例について、以下に説明する。

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、従来のシリコンを用いた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
。

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。

適用可能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、それら
に加えてガリウム（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）、ガドリニウム（Ｇｄ））から選ばれた一種、ま
たは複数種が含まれていることが好ましい。

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、且つ、ｍは整数でない
）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、且つ、ｎは整数）
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）によって同時に減少してしまった酸素を酸化物半導体に加える、または酸素を
供給し酸化物半導体膜の酸素欠損を補填することが好ましい。本明細書等において、酸化
物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化処理と記す場合がある、または酸化物半導
体膜に含まれる酸素を化学量論的組成よりも多くする場合を過酸素化処理と記す場合があ
る。。

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

またこのように、ｉ型又は実質的にｉ型である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは
、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジス
タがオフ状態のときのドレイン電流を、室温（２５℃程度）にて１×１０^−１８Ａ以下、
好ましくは１×１０^−２１Ａ以下、さらに好ましくは１×１０^−２４Ａ以下、または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。

上記実施の形態で開示された、半導体膜（例えば、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ＣＶ
Ｄ法の例としてＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏ
ｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法を使っても良い。

ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次にチ
ャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば
、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブとも呼ぶ）を切り替えて２種類以上の原料
ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガス
と同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原
料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリア
ガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。ま
た、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２
の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の層を成膜し
、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の層が第１の層上に積層されて薄膜
が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すこと
で、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰
り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なＦ
ＥＴを作製する場合に適している。

ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法は、これまでに記載した実施形態に開示された
半導体膜を形成することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する場合には、
トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル亜鉛を用いる。なお、トリメ
チルインジウムの化学式は、Ｉｎ（ＣＨ_３）_３である。また、トリメチルガリウムの化学
式は、Ｇａ（ＣＨ_３）_３である。また、ジメチル亜鉛の化学式は、Ｚｎ（ＣＨ_３）_２であ
る。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガ
リウム（化学式Ｇａ（Ｃ_２Ｈ_５）_３）を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチ
ル亜鉛（化学式Ｚｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２）を用いることもできる。

例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばＩｎＧａＺｎＯ_Ｘ（Ｘ
＞０）膜を成膜する場合には、Ｉｎ（ＣＨ_３）_３ガスとＯ_３ガスを順次繰り返し導入して
ＩｎＯ_２層を形成し、その後、Ｇａ（ＣＨ_３）_３ガスとＯ_３ガスを同時に導入してＧａＯ
層を形成し、更にその後Ｚｎ（ＣＨ_３）_２とＯ_３ガスを同時に導入してＺｎＯ層を形成す
る。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてＩｎＧａ
Ｏ_２層やＩｎＺｎＯ_２層、ＧａＩｎＯ層、ＺｎＩｎＯ層、ＧａＺｎＯ層などの混合化合物
層を形成しても良い。なお、Ｏ_３ガスに変えてＡｒ等の不活性ガスでバブリングして得ら
れたＨ_２Ｏガスを用いても良いが、Ｈを含まないＯ_３ガスを用いる方が好ましい。また、
Ｉｎ（ＣＨ_３）_３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_３ガスを用いても良い。また、Ｇａ（
ＣＨ_３）_３ガスにかえて、Ｇａ（Ｃ_２Ｈ_５）_３ガスを用いても良い。また、Ｉｎ（ＣＨ_３
）_３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_３ガスを用いても良い。また、Ｚｎ（ＣＨ_３）_２ガ
スを用いても良い。

以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。

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

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

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

まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである
。

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

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

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

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。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる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１０
ｎｍ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。た
だし、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる複数の結晶部が連結することで、一つの大きな結晶領
域を形成する場合がある。例えば、平面ＴＥＭ像において、２５００ｎｍ^２以上、５μｍ
^２以上または１０００μｍ^２以上となる結晶領域が観察される場合がある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）
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膜中において、ｃ軸配向した結晶部の分布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ｃ軸配向した結晶
部の割合が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純
物が添加された領域が変質し、部分的にｃ軸配向した結晶部の割合の異なる領域が形成さ
れることもある。

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

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

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

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

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

次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。

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

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

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

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

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、二酸化炭素および窒素
など）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粉末および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−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ化合物ターゲットとする。なお、Ｘ、Ｙおよび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粉末および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、およびその混合する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、第２層と構成する元
素が同じであるため、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層とゲート絶縁膜との間に第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などが起こる。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層および第３層で挟むことが好ましい
。

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などの不純物の
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。

なお、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４×１０^１
^９／ｃｍ^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（ｄ
ｅｎｓｉｔｙｏｆｓｔａｔｅ）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：ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓ
Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定することができる。

本実施の形態で例示した半導体及び半導体膜は、本発明の一態様の情報処理装置の備え
る表示手段の表示部に設けられるトランジスタに適用することができる。したがって、実
施の形態１で例示した情報処理装置の駆動方法を適用すること、及び、実施の形態１で例
示した情報処理装置を駆動させるためのプログラムを演算部に実行させることにより、本
実施の形態で例示した表示機能を有する半導体装置に使用者の眼精疲労が抑制され、目に
やさしい表示を行うことができる。

本実施の形態で例示した、キャリア密度が十分低減された半導体膜を適用したトランジ
スタは、そのオフ電流が極めて低いため、このようなトランジスタを表示部に備える情報
処理装置に実施の形態３で例示した駆動方法を適用することにより、リフレッシュレート
を極めて小さい値としても輝度の変化を抑制することができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態６で例示した酸化物半導体膜を適用したトランジスタの
構成例について、図面を参照して説明する。

［トランジスタの構成例］
図１６（Ａ）に、以下で例示するトランジスタ２００の上面概略図を示す。また図１６
（Ｂ）に図１６（Ａ）中に示す切断線Ａ−Ｂにおけるトランジスタ２００の断面概略図を
示す。本構成例で例示するトランジスタ２００はボトムゲート型のトランジスタである。

トランジスタ２００は、基板２０１上に設けられるゲート電極２０２と、基板２０１及
びゲート電極２０２上に設けられる絶縁層２０３と、絶縁層２０３上にゲート電極２０２
と重なるように設けられる酸化物半導体層２０４と、酸化物半導体層２０４の上面に接す
る一対の電極２０５ａ、２０５ｂとを有する。また、絶縁層２０３、酸化物半導体層２０
４、一対の電極２０５ａ、２０５ｂを覆う絶縁層２０６と、絶縁層２０６上に絶縁層２０
７が設けられている。

トランジスタ２００の酸化物半導体層２０４に、実施の形態６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２０１〕
基板２０１の材質など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２０１として用いて
もよい。また、シリコンや炭化シリコンなど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など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２０１として用いてもよ
い。

また、基板２０１として、プラスチックなど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２００を形成してもよい。または、基板２０１とトランジスタ２００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２０１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２００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２０２〕
ゲート電極２０２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２０２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２０２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２０２と絶縁層２０３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２０４より高い窒素濃度、具体的には７原子％
以上のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜を用いる。

〔絶縁層２０３〕
絶縁層２０３は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層２０４の下面と接する
絶縁層２０３は、非晶質膜であることが好ましい。

絶縁層２０３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、窒化シリコンなどを用いればよく、積層または単層で設ける。

また、絶縁層２０３として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ_ｘ）、窒素が添加され
たハフニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネ
ート（ＨｆＡｌ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材
料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。

〔一対の電極２０５ａ、２０５ｂ〕
一対の電極２０５ａ及び２０５ｂは、トランジスタのソース電極またはドレイン電極と
して機能する。

一対の電極２０５ａ、２０５ｂ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２０６、２０７〕
絶縁層２０６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：ＴｈｅｒｍａｌＤｅｓｏｒｐｔ
ｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）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２０６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２０６は、後に形成する絶縁層２０７を形成する際の、酸化物半導体層２
０４へのダメージ緩和膜としても機能する。

また、絶縁層２０６と酸化物半導体層２０４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２０７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２０６上に絶縁層２０７を設けることで、酸化物半導体層２０４からの酸
素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層２０４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。

［トランジスタの作製方法例］
続いて、図１６に例示するトランジスタ２００の作製方法の一例について説明する。

まず、図１７（Ａ）に示すように、基板２０１上にゲート電極２０２を形成し、ゲート
電極２０２上に絶縁層２０３を形成する。

ここでは、基板２０１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２０２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２０２を形成する。その後、レジストマスクを除去する
。

なお、ゲート電極２０２は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インク
ジェット法等で形成してもよい。

〔ゲート絶縁層の形成〕
絶縁層２０３は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成する。

絶縁層２０３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２０３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２０３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２０３として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ
ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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〕
次に、図１７（Ｂ）に示すように、絶縁層２０３上に酸化物半導体層２０４を形成する
。

酸化物半導体層２０４の形成方法を以下に示す。はじめに、実施の形態６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２０４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。

〔一対の電極の形成〕
次に、図１７（Ｃ）に示すように、一対の電極２０５ａ、２０５ｂを形成する。

一対の電極２０５ａ、２０５ｂ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、一対の電極２０５ａ、２０５ｂを形成する。そ
の後、レジストマスクを除去する。

なお、図１７（Ｃ）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２０４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２０４
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１７（Ｄ）に示すように、酸化物半導体層２０４及び一対の電極２０５ａ、２
０５ｂ上に、絶縁層２０６を形成し、続いて絶縁層２０６上に絶縁層２０７を形成する。

絶縁層２０６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。

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２６０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上２４０℃以下に保持し、処理室に原料ガ
スを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは
１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に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
以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形
成する。

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２０４と絶縁層２０６の間に酸化物絶縁膜を設ける場合には、絶
縁層２０６の形成工程において、該酸化物絶縁膜が酸化物半導体層２０４の保護膜となる
。この結果、酸化物半導体層２０４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２０６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２０４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２０７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２０７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２００を形成することができる。

［トランジスタ２００の変形例］
以下では、トランジスタ２００と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する
。

〔変形例１〕
図１８（Ａ）に、以下で例示するトランジスタ２１０の断面概略図を示す。トランジス
タ２１０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ２００と相違している。

トランジスタ２１０の備える酸化物半導体層２１４は、酸化物半導体層２１４ａと酸化
物半導体層２１４ｂとが積層されて構成される。

なお、酸化物半導体層２１４ａと酸化物半導体層２１４ｂの境界は不明瞭である場合が
あるため、図１８（Ａ）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２１４ａ及び酸化物半導体層２１４ｂのうち、いずれか一方または両方
に、本発明の一態様の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２１４ａ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、酸化物半導体層２１４ａがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、Ｉ
ｎとＭの原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍ
ｉｃ％以上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ
％以上とする。また例えば、酸化物半導体層２１４ａ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２１４ｂ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２１４ａよりも伝導帯の下端
のエネルギーが真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体層２１４ｂの伝導帯の下端の
エネルギーと、酸化物半導体層２１４ａの伝導帯の下端のエネルギーとの差が、０．０５
ｅＶ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。

また例えば、酸化物半導体層２１４ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＩｎとＭの
原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未
満、さらに好ましくは、Ｉｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満と
する。

例えば、酸化物半導体層２１４ａとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１または３：１：
２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。また、酸化物半導体層２
１４ｂとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：６：４、または１：９：６の原子数比
のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、酸化物半導体層２１４ａ、及び
酸化物半導体層２１４ｂの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイ
ナス２０％の変動を含む。

上層に設けられる酸化物半導体層２１４ｂ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２１４ａ、及び酸化物半導体層２１
４ｂ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２１４ａ、酸化物半導体層２
１４ｂ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２１４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。

〔変形例２〕
図１８（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ２２０の断面概略図を示す。トランジス
タ２２０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ２００及びトランジスタ
２１０と相違している。

トランジスタ２２０の備える酸化物半導体層２２４は、酸化物半導体層２２４ａ、酸化
物半導体層２２４ｂ、酸化物半導体層２２４ｃが順に積層されて構成される。

酸化物半導体層２２４ａ及び酸化物半導体層２２４ｂは、絶縁層２０３上に積層して設
けられる。また酸化物半導体層２２４ｃは、酸化物半導体層２２４ｂの上面、並びに一対
の電極２０５ａ、２０５ｂの上面及び側面に接して設けられる。

酸化物半導体層２２４ａ、酸化物半導体層２２４ｂ、酸化物半導体層２２４ｃのうち、
いずれか一、またはいずれか二、または全部に、実施の形態６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２２４ｂとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層２１
４ａと同様の構成を用いることができる。また例えば、酸化物半導体層２２４ａ、２２４
ｃとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層２１４ｂと同様の構成を用いることが
できる。

例えば、酸化物半導体層２２４ｂの下層に設けられる酸化物半導体層２２４ａ、及び上
層に設けられる酸化物半導体層２２４ｃ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２２４ａ、酸化物半導体層２２４ｂ、及
び酸化物半導体層２２４ｃ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２２４ｂ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２２４ｂにＩｎの含有量の多い酸化物を用い、酸化物半導体層２２４ｂと接して
一対の電極２０５ａ、２０５ｂを設けることにより、トランジスタ２２０のオン電流を増
大させることができる。

［トランジスタの他の構成例］
以下では、本発明の一態様の酸化物半導体膜を適用可能な、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。

なお、以下では、上記と同様の構成、または同様の機能を備える構成要素においては、
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

〔構成例〕
図１９（Ａ）に、以下で例示するトップゲート型のトランジスタ２５０の断面概略図を
示す。

トランジスタ２５０は、絶縁層２５１が設けられた基板２０１上に設けられる酸化物半
導体層２０４と、酸化物半導体層２０４の上面に接する一対の電極２０５ａ、２０５ｂと
、酸化物半導体層２０４、一対の電極２０５ａ、２０５ｂ上に設けられる絶縁層２０３と
、絶縁層２０３上に酸化物半導体層２０４と重なるように設けられるゲート電極２０２と
を有する。また、絶縁層２０３及びゲート電極２０２を覆って絶縁層２５２が設けられて
いる。

トランジスタ２５０の酸化物半導体層２０４に、実施の形態６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２５１は、基板２０１から酸化物半導体層２０４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２０７と同様の構成を用いることができる。なお、絶縁
層２５１は、不要であれば設けなくてもよい。

絶縁層２５２には、上記絶縁層２０７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２０７は不要であれば設けなくても
よい。

〔変形例〕
以下では、トランジスタ２５０と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する
。

図１９（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ２６０の断面概略図を示す。トランジス
タ２６０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ２５０と相違している。

トランジスタ２６０の備える酸化物半導体層２６４は、酸化物半導体層２６４ａ、酸化
物半導体層２６４ｂ、及び酸化物半導体層２６４ｃが順に積層されて構成されている。

酸化物半導体層２６４ａ、酸化物半導体層２６４ｂ、酸化物半導体層２６４ｃのうち、
いずれか一、またはいずれか二、または全部に、実施の形態６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２６４ｂとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層２１
４ａと同様の構成を用いることができる。また例えば、酸化物半導体層２６４ａ、２６４
ｃとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層２１４ｂと同様の構成を用いることが
できる。

例えば、酸化物半導体層２６４ｂの下層に設けられる酸化物半導体層２６４ａ、及び上
層に設けられる酸化物半導体層２６４ｃ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２６４ａ、酸化物半導体層２６４ｂ、酸
化物半導体層２６４ｃからの酸素の放出を抑制することができる。

ここで、酸化物半導体層２６４の形成時において、酸化物半導体層２６４ｃと酸化物半
導体層２６４ｂをエッチングにより加工して酸化物半導体層２６４ａ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して酸化物
半導体層２６４ａを形成する場合に、該酸化物半導体膜の反応生成物が、酸化物半導体層
２６４ｂ及び酸化物半導体層２６４ｃ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１９（Ｃ）には、上述のようにして酸化物半導体層２６４の側面に側壁保護層２６４
ｄが形成された場合の、トランジスタ２６０の断面概略図を示している。

側壁保護層２６４ｄは、主として酸化物半導体層２６４ａと同一の材料を含む。また、
側壁保護層２６４ｄには、酸化物半導体層２６４ａの下層に設けられる層（ここでは絶縁
層２５１）の成分（例えばシリコン）を含有する場合がある。

また、図１９（Ｃ）に示すように、酸化物半導体層２６４ｂの側面を側壁保護層２６４
ｄで覆い、一対の電極２０５ａ、２０５ｂと接しない構成とすることにより、特に酸化物
半導体層２６４ｂ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、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２６４ｄとしてスタビライザとして機能するＧａの含有量の多い材料を用いる
ことで、酸化物半導体層２６４ｂ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。

本実施の形態で例示したトランジスタは、本発明の一態様の情報処理装置の備える表示
手段の表示部に適用することができる。したがって、実施の形態１で例示した情報処理装
置の駆動方法を適用すること、及び、実施の形態１で例示した情報処理装置を駆動させる
ためのプログラムを演算部に実行させることにより、本実施の形態で例示した表示機能を
有する半導体装置に使用者の眼精疲労が抑制され、目にやさしい表示を行うことができる
。

本実施の形態で例示した、キャリア密度が十分低減された半導体膜を適用したトランジ
スタは、そのオフ電流が極めて低いため、このようなトランジスタを表示部に備える情報
処理装置に実施の形態３等で例示した駆動方法を適用することにより、リフレッシュレー
トを極めて小さい値としても輝度の変化を抑制することができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様である情報処理装置の例について、図２０を参照し
て説明する。

図２０（Ａ）に示す情報処理装置は、折り畳み式の情報端末の一例である。

図２０（Ａ）に示す情報処理装置は、筐体１０２１ａと、筐体１０２１ｂと、筐体１０
２１ａに設けられたパネル１０２２ａと、筐体１０２１ｂに設けられたパネル１０２２ｂ
と、軸部１０２３と、ボタン１０２４と、接続端子１０２５と、記録媒体挿入部１０２６
と、スピーカ１０２７と、を備える。

筐体１０２１ａと筐体１０２１ｂは、軸部１０２３により接続される。

図２０（Ａ）に示す情報処理装置は、軸部１０２３を有するため、パネル１０２２ａと
パネル１０２２ｂを対向させて折り畳むことができる。

ボタン１０２４は、筐体１０２１ｂに設けられる。なお、筐体１０２１ａにボタン１０
２４を設けてもよい。例えば、電源ボタンとしての機能を有するボタン１０２４を設ける
ことより、ボタン１０２４を押すことで情報処理装置に対する電源電圧の供給を制御でき
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、図２０（Ａ
）に示す情報処理装置と他の機器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処理装
置に読み出し、又は情報処理装置内のデータをカード型記録媒体に書き込むことができる
。

スピーカ１０２７は、筐体１０２１ｂに設けられる。スピーカ１０２７は、音声を出力
する。なお、筐体１０２１ａにスピーカ１０２７を設けてもよい。

なお、筐体１０２１ａ又は筐体１０２１ｂにマイクを設けてもよい。筐体１０２１ａ又
は筐体１０２１ｂにマイクが設けられることにより、例えば図２０（Ａ）に示す情報処理
装置を電話機として機能させることができる。

図２０（Ａ）に示す情報処理装置は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュー
タ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有し、上記実施の形態で示した駆動方法を
実行することができる。

図２０（Ｂ）に示す情報処理装置は、据え置き型情報端末の一例である。図２０（Ｂ）
に示す情報処理装置は、筐体１０３１と、筐体１０３１に設けられたパネル１０３２と、
ボタン１０３３と、スピーカ１０３４と、を具備する。

なお、筐体１０３１の甲板部１０３５にパネル１０３２と同様のパネルを設けてもよい
。

さらに、筐体１０３１に券などを出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部など
を設けてもよい。

ボタン１０３３は、筐体１０３１に設けられる。例えば、ボタン１０３３が電源ボタン
であれば、ボタン１０３３を押すことで情報処理装置に対する電源電圧の供給を制御でき
る。

スピーカ１０３４は、筐体１０３１に設けられる。スピーカ１０３４は、音声を出力す
る。

図２０（Ｂ）に示す情報処理装置は、例えば現金自動預け払い機、チケットなどの注文
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
の機能を有し、上記実施の形態で示した駆動方法を実行することができる。

図２０（Ｃ）は、据え置き型情報端末の一例である。図２０（Ｃ）に示す情報処理装置は
、筐体１０４１と、筐体１０４１に設けられたパネル１０４２と、筐体１０４１を支持す
る支持台１０４３と、ボタン１０４４と、接続端子１０４５と、スピーカ１０４６と、を
備える。

なお、筐体１０４１に外部機器に接続させるための接続端子を設けてもよい。

ボタン１０４４は、筐体１０４１に設けられる。例えば、ボタン１０４４が電源ボタン
であれば、ボタン１０４４を押すことで情報処理装置に対する電源電圧の供給を制御でき
る。

接続端子１０４５は、筐体１０４１に設けられる。接続端子１０４５は、図２０（Ｃ）
に示す情報処理装置と他の機器を接続するための端子である。例えば、接続端子１０４５
により図２０（Ｃ）に示す情報処理装置とパーソナルコンピュータを接続すると、パーソ
ナルコンピュータから入力されるデータ信号に応じた画像をパネル１０４２に表示させる
ことができる。例えば、図２０（Ｃ）に示す情報処理装置のパネル１０４２が接続する他
の情報処理装置のパネルより大きければ、当該他の情報処理装置の表示画像を拡大するこ
とができ、複数の人が同時に視認しやすくなる。

スピーカ１０４６は、筐体１０４１に設けられる。スピーカ１０４６は、音声を出力す
る。

図２０（Ｃ）に示す情報処理装置は、例えば出力モニタ、パーソナルコンピュータ、及
びテレビジョン装置の一つ又は複数としての機能を有し、上記実施の形態で示した駆動方
法を実行することができる。

図２０（Ｄ）及び図２０（Ｅ）に示す情報処理装置は、携帯型情報端末の一例である。

図２０（Ｄ）に示す携帯情報端末１０１０は、筐体１０１１に組み込まれたパネル１０
１２Ａの他、操作ボタン１０１３、スピーカ１０１４、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、ＵＳＢコネクタなどの外部接続
ポート等を備えている。

図２０（Ｄ）に示す携帯情報端末１０１０は、上記実施の形態で示した駆動方法を実行
することができる。

図２０（Ｅ）に示す携帯情報端末１０２０は、筐体１０１１の側面に添うように湾曲し
たパネル１０１２Ｂを具備する例である。タッチパネル及び表示素子の支持基板として、
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とす
ることができる。

図２０（Ｅ）に示す携帯情報端末１０２０は、筐体１０１１に組み込まれたパネル１０
１２Ｂの他、操作ボタン１０１３、スピーカ１０１４、マイク１０１５、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、ＵＳＢコネクタなどの
外部接続ポート等を備えている。

図２０（Ｄ）及び図２０（Ｅ）に示す携帯型情報端末は、例えば電話機、電子書籍、パ
ーソナルコンピュータ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。

図２０（Ｆ）に示す情報処理装置は、折り畳み式の情報端末の一例である。

図２０（Ｆ）に示す情報処理装置は、筐体１０５１と筐体１０５２と筐体１０５１に設
けられたパネル１０５４と、筐体１０５２に設けられたパネル１０５５と、スピーカ１０
５６と、起動ボタン１０５７と、接続端子１０２５と、を備える。

図２０（Ｆ）に示す情報処理装置は、筐体１０５１と筐体１０５２が軸部１０５３によ
って接続され、筐体１０５１と筐体１０５２を折り畳むことができる。

図２０（Ｆ）に示す情報処理装置は、上記実施の形態で示した駆動方法を実行すること
ができる。

例えば、パネル１０５４にキーボード等の入力キーを表示させ、これをタッチする動作
と、パネル１０５４上でジェスチャ入力を行う動作とを組み合わせて、パネル１０５５に
表示させたアプリケーションを操作することができる。

以上が図２０に示す情報処理装置の例の説明である。

図２０を参照して説明したように、本実施の形態に係る情報処理装置は、上記実施の形
態で示した駆動方法を実行することができる。したがって多様な入力方法が実現でき、ま
た操作者への疲労が低減されている。

１００情報処理装置
１０１演算装置
１０２記憶装置
１０４伝送路
１１０演算部
１２０表示手段
１３０入力手段
１４０記憶手段
１５０表示部
１５１ウィンドウ
１５２ａ画像
１５２ｂ画像
１５３ボタン
１５５ウィンドウ
１５６文書情報
１５７スクロールバー
２００トランジスタ
２０１基板
２０２ゲート電極
２０３絶縁層
２０４酸化物半導体層
２０５ａ電極
２０５ｂ電極
２０６絶縁層
２０７絶縁層
２１０トランジスタ
２１４酸化物半導体層
２１４ａ酸化物半導体層
２１４ｂ酸化物半導体層
２２０トランジスタ
２２４酸化物半導体層
２２４ａ酸化物半導体層
２２４ｂ酸化物半導体層
２２４ｃ酸化物半導体層
２５０トランジスタ
２５１絶縁層
２５２絶縁層
２６０トランジスタ
２６４酸化物半導体層
２６４ａ酸化物半導体層
２６４ｂ酸化物半導体層
２６４ｃ酸化物半導体層
２６４ｄ側壁保護層
４００タッチパネル
４０１基板
４０２基板
４０３基板
４０４ＦＰＣ
４０５外部接続電極
４０６配線
４１１表示部
４１２ソース駆動回路
４１３ゲート駆動回路
４１４画素部
４１５ＦＰＣ
４１６外部接続電極
４１７配線
４２１電極
４２２電極
４２３配線
４３０タッチセンサ
４３１液晶
４３２絶縁層
４３３絶縁層
４３４接着層
４３５カラーフィルタ層
４３６封止材
４３７スイッチング素子層
４３８配線
４３９接続層
４４０センサ層
４４１偏光板
５００入力手段
５００＿Ｃ入力信号
６００情報処理装置
６１０制御部
６１５＿Ｃ二次制御信号
６１５＿Ｖ二次画像信号
６２０演算部
６２５＿Ｃ一次制御信号
６２５＿Ｖ一次画像信号
６３０表示部
６３１画素部
６３１ａ領域
６３１ｂ領域
６３１ｃ領域
６３１ｐ画素
６３２Ｇ駆動回路
６３２＿ＧＧ信号
６３３Ｓ駆動回路
６３３＿ＳＳ信号
６３４画素回路
６３４ｃ容量素子
６３４ｔトランジスタ
６３５表示素子
６３５ＬＣ液晶素子
６４０表示手段
６５０光供給部
１０１０携帯情報端末
１０１１筐体
１０１２Ａパネル
１０１２Ｂパネル
１０１３操作ボタン
１０１４スピーカ
１０１５マイク
１０２０携帯情報端末
１０２１ａ筐体
１０２１ｂ筐体
１０２２ａパネル
１０２２ｂパネル
１０２３軸部
１０２４ボタン
１０２５接続端子
１０２６記録媒体挿入部
１０２７スピーカ
１０３１筐体
１０３２パネル
１０３３ボタン
１０３４スピーカ
１０３５甲板部
１０４１筐体
１０４２パネル
１０４３支持台
１０４４ボタン
１０４５接続端子
１０４６スピーカ
１０５１筐体
１０５２筐体
１０５３軸部
１０５４パネル
１０５５パネル
１０５６スピーカ
１０５７起動ボタン
４００１基板
４００２画素部
４００３信号線駆動回路
４００４走査線駆動回路
４００５シール材
４００６基板
４００８液晶層
４０１０トランジスタ
４０１１トランジスタ
４０１３液晶素子
４０１５接続端子電極
４０１６端子電極
４０１８ＦＰＣ
４０１９異方性導電層
４０２０ａゲート絶縁層
４０２０ｂゲート絶縁層
４０３１電極層
４０３２ａ絶縁層
４０３２ｂ絶縁層
４０３３絶縁層
４０３４電極層
４０３５スペーサ
４０３８絶縁層
４０４０平坦化絶縁層
４０４２絶縁層
４０５０配線
４０５２配線
４０６０タッチセンサ
４０６１基板
４０６２液晶
４０６３基板
４０６４偏光板
４０６５偏光板
４０６７表示パネル

Claims

トランジスタを有し、
前記トランジスタは、第１の酸化物半導体層と、第２の酸化物半導体層と、第３の酸化物半導体層と、ゲート電極と、側壁保護層と、ソース電極と、ドレイン電極と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層上方に接する、前記第２の酸化物半導体層を有し、
前記第２の酸化物半導体層上方に接する、前記第３の酸化物半導体層を有し、
前記ゲート電極は、ゲート絶縁層を介して前記第２の酸化物半導体層と重なる領域を有し、
前記側壁保護層は、前記第１乃至３の酸化物半導体層の側面と接し、
前記第１の酸化物半導体層は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、Ｏと、を有し、
前記第２の酸化物半導体層は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、Ｏと、を有し、
前記第３の酸化物半導体層は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、Ｏと、を有し、
前記第３の酸化物半導体層におけるＧａの割合は、前記第２の酸化物半導体層におけるＧａの割合よりも大きく、
前記第１の酸化物半導体層におけるＧａの割合は、前記第２の酸化物半導体層におけるＧａの割合よりも大きく、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記第１乃至３の酸化物半導体層と重畳する領域を有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記第３の酸化物半導体層の上面及び前記側壁保護層の側面と接し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記第２の酸化物半導体層と接しない、ことを特徴とする半導体装置。