显示装置及电子设备的制作方法

1.本发明的一个方式涉及一种显示装置。
2.注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、拍摄装置、这些装置的工作方法或者这些装置的制造方法。
3.注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路为半导体装置的一个方式。另外,存储装置、显示装置、拍摄装置、电子设备有时包括半导体装置。


背景技术：

4.利用形成在衬底上的金属氧化物构成晶体管的技术受到关注。例如，专利文献1及专利文献2公开了一种将使用氧化锌、in
‑
ga
‑
zn类氧化物的晶体管用于显示装置的像素的开关元件等的技术。
5.另外，专利文献3公开了一种具有将关态电流(off
‑
state current)极低的晶体管用于存储单元的结构的存储装置。
6.[先行技术文献]
[0007]
[专利文献]
[0008]
[专利文献1]日本专利申请公开第2007
‑
123861号公报
[0009]
[专利文献2]日本专利申请公开第2007
‑
96055号公报
[0010]
[专利文献3]日本专利申请公开第2011
‑
119674号公报


技术实现要素：

[0011]
发明所要解决的技术问题
[0012]
用来驱动分散型液晶器件及串联型发光器件等所需的电压比一般的显示器件的驱动电压更高。
[0013]
在这种情况下，使用高输出的源极驱动器。或者，也可以对像素电路设置升压功能，生成源极驱动器的输出以上的电压并将其供应到显示器件。在采用前者的情况下，虽然可以使用一般的像素电路，但是有源极驱动器的成本及功耗变高的问题。
[0014]
在采用后者的情况下，可以使用通用源极驱动器。另外，通过将升压功能适用于一般的显示器件的驱动，还可以降低源极驱动器的输出电压。注意，当对像素设置升压功能时，必须添加晶体管、电容器或布线等要素。因此，升压能力与像素的开口率或清晰度成为权衡关系。
[0015]
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有良好的升压功能的显示装置。另
外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种兼具良好的升压功能、高开口率或高清晰度的显示装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够向显示器件供应源极驱动器的输出电压以上的电压的显示装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够提高显示图像的亮度的显示装置。
[0016]
此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置等。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述显示装置的驱动方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。
[0017]
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。除上述目的外的目的从说明书、附图、权利要求书等的描述中是显而易见的，并且可以从所述描述中抽出。
[0018]
解决技术问题的手段
[0019]
本发明的一个方式涉及一种具有良好的升压功能的显示装置。
[0020]
本发明的一个方式是一种显示装置，在像素中包括第一电容器、第二电容器及显示元件，第一电容器及第二电容器与显示元件电连接，第一电容器依次层叠有第一导电层、第一介电层及第二导电层，第二电容器依次层叠有第二导电层、第二介电层及第三导电层，第一电容器及第二电容器具有互相重叠的区域。
[0021]
第二电容器的电容值优选比第一电容器大。
[0022]
像素还包括第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管，第一晶体管的源极和漏极中的一个可以与第二导电层电连接，第二晶体管的源极和漏极中的一个及第三晶体管的源极和漏极中的一个可以与第三导电层电连接。
[0023]
像素作为显示元件包括发光元件，像素还包括第四晶体管及第五晶体管，第四晶体管的栅极可以与第二导电层电连接，第四晶体管的源极和漏极中的一个、第五晶体管的源极和漏极中的一个以及发光元件的一个电极可以与第三导电层电连接。
[0024]
另外，像素作为显示元件包括液晶元件，液晶元件的一个电极可以与第二导电层电连接。
[0025]
第一晶体管至第三晶体管优选在沟道形成区域中包含金属氧化物。另外，第二导电层可以包含金属氧化物。金属氧化物优选包含in、zn和m(m为al、ti、ga、ge、sn、y、zr、la、ce、nd或hf)。
[0026]
发明效果
[0027]
通过本发明的一个方式，可以提供一种具有良好的升压功能的显示装置。另外，可以提供一种兼具良好的升压功能、高开口率或高清晰度的显示装置。另外，可以提供一种能够向显示器件供应源极驱动器的输出电压以上的电压的显示装置。此外，可以提供一种能够提高显示图像的亮度的显示装置。
[0028]
此外，可以提供一种功耗低的显示装置。另外，可以提供一种可靠性高的显示装置。另外，可以提供一种新颖的显示装置等。另外，可以提供一种上述显示装置的工作方法。另外，可以提供一种新颖的半导体装置等。
附图说明
[0029]
图1是说明像素电路的图。
[0030]
图2a及图2b是说明电容器的结构的图。
[0031]
图3a及图3b是说明电容器的结构的图。
[0032]
图4a至图4c是说明像素电路的图。
[0033]
图5是说明像素电路的图。
[0034]
图6是说明像素电路的工作的时序图。
[0035]
图7a是说明像素电路的图。图7b是说明电容器的结构的图。
[0036]
图8a及图8b是说明像素电路的图。
[0037]
图9是说明像素电路的图。
[0038]
图10是说明像素电路的图。
[0039]
图11是说明像素电路的图。
[0040]
图12a及图12b是说明像素布局的图。
[0041]
图13a及图13b是说明像素布局的图。
[0042]
图14a及图14b是说明像素布局的图。
[0043]
图15a至图15c是说明像素布局的图。
[0044]
图16a及图16b是说明像素布局的图。
[0045]
图17a及图17b是说明像素布局的图。
[0046]
图18a及图18b是说明像素布局的图。
[0047]
图19是说明显示装置的图。
[0048]
图20a至图20c是说明显示装置的图。
[0049]
图21a及图21b是说明触摸面板的图。
[0050]
图22a及图22b是说明显示装置的图。
[0051]
图23是说明显示装置的图。
[0052]
图24a及图24b是说明显示装置的图。
[0053]
图25a及图25b是说明显示装置的图。
[0054]
图26a至图26e是说明显示装置的图。
[0055]
图27a至图27c是说明晶体管的图。
[0056]
图28a至图28c是说明晶体管的图。
[0057]
图29a及图29b是说明晶体管的图。
[0058]
图30a至图30f是说明电子设备的图。
具体实施方式
[0059]
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于下面说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。注意，有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
[0060]
另外，即使在电路图上为一个要素，如果在功能上没有问题，该要素也可以使用多个要素构成。例如，有时被用作开关的多个晶体管可以串联或并联连接。此外，有时对电容器进行分割并将其配置在多个位置上。
[0061]
此外，有时一个导电体具有布线、电极及端子等多个功能，在本说明书中，有时对同一要素使用多个名称。另外，即使在电路图上示出要素之间直接连接的情况，有时实际上该要素之间通过一个或多个导电体连接，本说明书中这种结构也包括在直接连接的范畴内。
[0062]
(实施方式1)
[0063]
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的显示装置。
[0064]
本发明的一个方式是一种设置有具有对数据进行加法运算的功能(升压功能)的像素的显示装置。该像素具有对从源极驱动器供应的第一数据及第二数据进行加法运算而生成第三数据并向显示器件(也称为显示元件)供应第三数据的功能。因此，可以向显示器件供应从源极驱动器输出的电压以上的电压，并且可以通过通用源极驱动器使工作电压较高的显示器件进行工作。此外，可以降低源极驱动器的输出电压，从而可以使显示器件以低功耗进行工作。
[0065]
为了提高升压功能，优选使用电容值较大的电容器。但是，电容器的面积与像素的开口率或像素阵列的清晰度为权衡关系。在本发明的一个方式中，通过重叠地配置用来升压的电容器及用来保持数据的电容器，增大用来升压的电容器的占有面积及电容值。因此，可以在开口率或清晰度没有大幅度地降低的同时对像素附加良好的升压功能。
[0066]
图1是本发明的一个方式的显示装置中的像素的电路图。该像素包括晶体管101、晶体管102、晶体管103、晶体管104、晶体管105、电容器106、电容器107及发光器件108。注意，也将发光器件称为发光元件。
[0067]
晶体管101的源极和漏极中的一个与电容器107的一个电极、晶体管104的栅极及电容器106的一个电极电连接。电容器107的另一个电极与晶体管102的源极和漏极中的一个及晶体管103的源极和漏极中的一个电连接。晶体管104的源极和漏极中的一个与晶体管105的源极和漏极中的一个、发光器件108的一个电极及电容器106的另一个电极电连接。
[0068]
电容器107具有通过电容耦合对数据进行加法运算的功能。就是说，该像素具有升压功能。电容器106具有保持数据的功能。
[0069]
根据图1及上述说明，可以说电容器106及电容器107串联电连接。因此，电容器106的一个电极及电容器107的一个电极可以共用导电层。
[0070]
图2a及图2b是布局的现有例子，示出图1所示的像素电路中的电容器106及电容器107的简单的布局。图2a是俯视图，还简单地示出与其他要素的电连接。图2b是沿着图2a中的点划线a1
‑
a2的截面图。
[0071]
电容器107层叠有导电层51、介电层61及导电层52。电容器106层叠有导电层53、介电层61及导电层52。可以使用在同一工序中形成的导电体膜来形成导电层51及导电层53。另外，可以将导电层52用作公共电极。
[0072]
如此，虽然电容器106及电容器107的形成工序及结构较简单，但是由于在有限的面积内并列形成两者，所以各自的电容值成为相互权衡的关系。
[0073]
图3a及图3b是示出本发明的一个方式中的电容器106及电容器107的简单的布局
的图。图3a是俯视图，还简单地示出与其他要素的电连接。图3b是沿着图3a中的点划线b1
‑
b2的截面图。
[0074]
电容器107可以层叠有导电层51、介电层61及导电层52。电容器106可以层叠有导电层52、介电层62及导电层54。
[0075]
也就是说，电容器106及电容器107可以将导电层52用作公共电极并具有互相重叠的区域。因此，电容器106及电容器107不容易受到面积的限制而可以提高设计的自由度。
[0076]
也可以将电容器107配置在现有例子中配置电容器106的区域，可以提高电容值。能够扩大电容器107的面积(电容值)对提高升压功能是有效的。另外，由于作为介电层62及导电层54使用形成晶体管等的要素，所以工序不会增加。将在后面详细说明升压功能及具体的布局。
[0077]
对图1所示的像素中的要素与各种布线的连接进行说明。晶体管101的栅极与布线125电连接。晶体管102的栅极与布线126电连接。晶体管103的栅极与布线125电连接。晶体管105的栅极与布线127电连接。
[0078]
晶体管101的源极和漏极中的另一个与布线121电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一个与布线122电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线124电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一个与布线123电连接。晶体管105的源极和漏极中的另一个与布线124电连接。发光器件108的另一个电极与布线129电连接。
[0079]
布线125、126、127被用作栅极线，并可以与栅极驱动器电连接。布线121、122被用作源极线，并可以与源极驱动器电连接。
[0080]
布线123、129可以被用作电源线。例如，通过向布线123供应高电位，向布线129供应低电位，可以使发光器件108正向偏压工作(发光)。
[0081]
布线124可以具有供应基准电位(v
ref
)的功能。例如，作为“v
ref”可以使用0v、gnd电位等。或者，也可以将特定电位设定为“v
ref”。
[0082]
在此，将连接晶体管101的源极和漏极中的一个、电容器106的一个电极、电容器107的一个电极、晶体管104的栅极的布线记为节点nm。将连接晶体管102的源极和漏极中的一个、电容器107的另一个电极、晶体管103的源极和漏极中的一个的布线记为节点na。
[0083]
晶体管101可以具有对节点nm写入布线121的电位的功能。晶体管102可以具有对节点na写入布线122的电位的功能。晶体管103可以具有对节点na供应基准电位(v
ref
)的功能。晶体管104可以具有根据节点nm的电位控制流过发光器件108的电流的功能。晶体管105可以具有在对节点nm写入数据时固定晶体管104的源极电位的功能以及控制发光器件108的工作时序的功能。
[0084]
节点nm通过电容器107与节点na连接。因此，在使节点nm处于浮动状态时，可以通过电容耦合加以节点na的电位变化量。以下说明节点nm中的电位的加法运算。
[0085]
首先，对节点nm写入第一数据(权重：“w”)。此时，向节点na供应基准电位“v
ref”，在电容器107中保持“w
‑
v
ref”。接着，使节点na处于浮动状态，向节点na供应第二数据(数据：“d”)。
[0086]
此时，在电容器107的电容值为c
107
且节点nm的电容值为c
nm
时，节点nm的电位为“w+(c
107
/(c
107
+c
nm
))
×
(d
‑
v
ref
)”。在此，在增大c
107
的值且不考虑c
nm
的值时，“c
107
/(c
107
+c
nm
)”接近1，由此节点nm的电位可以被看作“w+d
‑
v
ref”。
[0087]
因此，在“w”＝“d”，“v
ref”＝0v，c
107
足够大于c
nm
时，节点nm的电位接近“2d”。也就是说，可以由节点nm生成源极驱动器的输出的约两倍的电位的第三数据(“2d”)。
[0088]
注意，在“v
ref”为
“‑
w”或
“‑
d”时，也可以使节点nm的电位接近“3d”。
[0089]
通过像素所具有的升压功能，即使源极驱动器的输出电压小也可以生成发光器件108进行工作所需的电压，因此可以使发光器件108适当地进行工作。
[0090]
如上所述，电容器107的电容值优选足够大于节点nm(包括电容器106)的电容值。在本发明的一个方式中，由于以具有重叠的区域的方式形成电容器106和电容器107，所以可以容易地扩大像素内的电容器107的占有面积。就是说，可以容易地提高电容器107的电容值，可以提高上述电位的加法运算功能(升压功能)。
[0091]
节点nm、节点na被用作保持节点。通过使连接于各节点的晶体管导通，可以将数据写入到各节点中。此外，通过使该晶体管非导通，可以将该数据保持在各节点中。通过作为该晶体管使用关态电流极低的晶体管可以抑制泄漏电流，由此能够长时间保持各节点的电位。该晶体管例如优选使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(以下，os晶体管)。
[0092]
具体而言，优选将os晶体管用于晶体管101、102、103中的任意个。此外，可以将os晶体管用于像素所包括的所有晶体管。另外，当在泄漏电流量为可允许范围内进行工作时，也可以使用沟道形成区域中包含si的晶体管(以下，si晶体管)。此外，也可以组合使用os晶体管及si晶体管。作为上述si晶体管，可以举出含有非晶硅的晶体管、含有结晶硅(微结晶硅、低温多晶硅、单晶硅)的晶体管等。
[0093]
作为用于os晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2ev以上，优选为2.5ev以上，更优选为3ev以上的金属氧化物。典型地有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的caac
‑
os或cac
‑
os等。caac
‑
os中构成结晶的原子稳定，适用于重视可靠性的晶体管等。cac
‑
os呈现高迁移率特性，因此适用于进行高速驱动的晶体管等。
[0094]
由于os晶体管的半导体层具有大能隙，所以可以呈现极低的关态电流特性，仅为几ya/μm(每沟道宽度1μm的电流值)。与si晶体管不同，os晶体管具有不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等的特性，因此能够形成高可靠性的电路。此外，si晶体管所引起的起因于结晶性的不均匀的电特性偏差也不容易产生在os晶体管中。
[0095]
作为os晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及m(m为铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属中的一个或多个)的以“in
‑
m
‑
zn类氧化物”表示的膜。典型的是，in
‑
m
‑
zn类氧化物可以通过溅射法形成。或者，也可以通过ald(atomic layer deposition：原子层沉积)法形成。
[0096]
当利用溅射法形成in
‑
m
‑
zn类氧化物时，优选的是，用来形成in
‑
m
‑
zn类氧化物的溅射靶材的金属元素的原子数比满足in≥m及zn≥m。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为in：m：zn＝1：1：1、in：m：zn＝1：1：1.2、in：m：zn＝3：1：2、in：m：zn＝4：2：3、in：m：zn＝4：2：4.1、in：m：zn＝5：1：6、in：m：zn＝5：1：7、in：m：zn＝5：1：8等。注意，所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的
±
40％的范围内变动。
[0097]
作为半导体层，使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1
×
10
17
/cm3以下，优选为1
×
10
15
/cm3以下，更优选为1
×
10
13
/cm3以下，进一步优选为1
×
10
11
/cm3以下，更进一步优选为小于1
×
10
10
/cm3且为1
×
10
‑9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧
化物半导体的缺陷态密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
[0098]
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的氧化物半导体。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
[0099]
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
17
atoms/cm3以下。
[0100]
另外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层中的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
16
atoms/cm3以下。
[0101]
另外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易变为n型。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，半导体层中的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5
×
10
18
atoms/cm3以下。
[0102]
另外，当构成半导体层的氧化物半导体包含氢时，氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时在氧化物半导体中形成氧空位。在氧化物半导体中的沟道形成区域包含氧空位的情况下，晶体管趋于具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，生成作为载流子的电子。因此，使用包含较多的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。
[0103]
氢进入氧空位中的缺陷会被用作氧化物半导体的供体。然而，难以对该缺陷定量地进行评价。因此，在氧化物半导体中，有时不是根据供体浓度而是根据载流子浓度对缺陷进行评价。由此，在本说明书等中，有时作为氧化物半导体的参数，不采用供体浓度而采用假定为不被施加电场的状态的载流子浓度。就是说，有时也可以将本说明书等所记载的“载流子浓度”称为“供体浓度”。
[0104]
由此，优选尽可能减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，利用二次离子质谱分析法(sims：secondary ion mass spectrometry)测得的氢浓度低于1
×
10
20
atoms/cm3，优选低于1
×
10
19
atoms/cm3，更优选低于5
×
10
18
atoms/cm3，进一步优选低于1
×
10
18
atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分减少的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以赋予稳定的电特性。
[0105]
另外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的caac
‑
os(c
‑
axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而caac
‑
os的缺陷态密度最低。
[0106]
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
[0107]
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、caac
‑
os的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上
述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
[0108]
以下对非单晶半导体层的一个方式的cac(cloud
‑
aligned composite)
‑
os的构成进行说明。
[0109]
cac
‑
os例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
[0110]
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
[0111]
例如，in
‑
ga
‑
zn氧化物中的cac
‑
os(在cac
‑
os中，尤其可以将in
‑
ga
‑
zn氧化物称为cac
‑
igzo)是指材料分成铟氧化物(以下，称为ino
x1
(x1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为in
x2
zn
y2
o
z2
(x2、y2及z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为gao
x3
(x3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为ga
x4
zn
y4
o
z4
(x4、y4及z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的ino
x1
或in
x2
zn
y2
o
z2
均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
[0112]
换言之，cac
‑
os是具有以gao
x3
为主要成分的区域和以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的in与元素m的原子数比大于第二区域的in与元素m的原子数比时，第一区域的in浓度高于第二区域。
[0113]
注意，igzo是通称，有时是指包含in、ga、zn及o的化合物。作为典型例子，可以举出以ingao3(zno)
m1
(m1为自然数)或in
(1+x0)
ga
(1
‑
x0)
o3(zno)
m0
(
‑
1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
[0114]
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或caac结构。caac结构是多个igzo的纳米晶具有c轴取向性且在a
‑
b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
[0115]
另一方面，cac
‑
os与氧化物半导体的材料构成有关。cac
‑
os是指如下构成：在包含in、ga、zn及o的材料构成中，一部分中观察到以ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以in为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在cac
‑
os中，结晶结构是次要因素。
[0116]
cac
‑
os不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以in为主要成分的膜与以ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
[0117]
注意，有时观察不到以gao
x3
为主要成分的区域与以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域之间的明确的边界。
[0118]
在cac
‑
os中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，cac
‑
os是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以in为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
[0119]
cac
‑
os例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成cac
‑
os的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、
氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
[0120]
cac
‑
os具有如下特征：通过根据x射线衍射(xrd：x
‑
ray diffraction)测定法之一的out
‑
of
‑
plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据x射线衍射测定，可知在测定区域中没有a
‑
b面方向及c轴方向上的取向。
[0121]
另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的cac
‑
os的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知cac
‑
os的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano
‑
crystal)结构。
[0122]
另外，例如在in
‑
ga
‑
zn氧化物的cac
‑
os中，根据通过能量分散型x射线分析法(edx：energy dispersive x
‑
ray spectroscopy)取得的edx面分析(mapping)图像，可确认到：具有以gao
x3
为主要成分的区域及以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
[0123]
cac
‑
os的结构与金属元素均匀地分布的igzo化合物不同，具有与igzo化合物不同的性质。换言之，cac
‑
os具有以gao
x3
等为主要成分的区域及以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
[0124]
在此，以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域的导电性高于以gao
x3
等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
[0125]
另一方面，以gao
x3
等为主要成分的区域的绝缘性高于以in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
为主要成分的区域。换言之，当以gao
x3
等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
[0126]
因此，当将cac
‑
os用于半导体器件时，通过起因于gao
x3
等的绝缘性及起因于in
x2
zn
y2
o
z2
或ino
x1
的导电性的互补作用可以实现高通态电流(i
on
)及高场效应迁移率(μ)。
[0127]
另外，使用cac
‑
os的半导体器件具有高可靠性。因此，cac
‑
os适用于各种半导体装置的构成材料。
[0128]
注意，图1所示的像素的电路结构为一个例子，例如，如图4a所示，发光器件108的一个电极也可以与布线123电连接，发光器件108的另一个电极也可以与晶体管104的源极和漏极中的另一个电连接。
[0129]
或者，如图4b所示，也可以在晶体管104的源极和漏极中的一个与发光器件108的一个电极之间设置晶体管109。通过设置晶体管109，可以任意控制发光时序。此外，也可以组合图4a、图4b所示的结构。
[0130]
此外，如图4c所示，连接于晶体管105的布线124可以与电路40电连接。电路40可以具有基准电位(v
ref
)的供应源的功能、取得晶体管104的电特性的功能和生成校正数据的功能中的一个以上。
[0131]
如图5所示，也可以采用在垂直方向(源极线(布线121、122)延伸的方向)上相邻的两个像素共同使用栅极线(布线125)的结构。图5是说明配置于第n行第m列(n、m为1以上的
自然数)的像素10[n，m]以及配置于第n+1行第m列的像素10[n+1，m]的图。像素10的基本结构与图1所示的像素电路相同，但由于布线125兼作布线126，所以省略布线126。
[0132]
像素10[n，m]的晶体管102的栅极与布线125[n+1]电连接。布线125[n+1]与像素10[n+1，m]的晶体管101的栅极及晶体管103的栅极电连接。
[0133]
像素10[n+1，m]的晶体管102的栅极与布线125[n+2]电连接。虽然未图示，但是布线125[n+2]与像素10[n+2，m]的晶体管101的栅极及晶体管103的栅极电连接。
[0134]
在本发明的一个方式的像素10中，具有第一数据(权重)的写入及第二数据(数据)的写入的两次写入工作。由于权重及数据被从不同源极线供应，所以可以使一个像素的数据写入时序与另一个像素的权重写入时序重叠。因此，可以共同使用与进行这些工作的晶体管的栅极连接的栅极线。
[0135]
通过在两个像素间共同使用栅极线，可以将每一个像素中的栅极线的数量从三个实质上减少到两个，可以提高像素的开口率。此外，可以使栅极驱动器的工作简化，并且由于减少需要充放电的栅极布线，所以也可以降低功耗。
[0136]
接着，参照图6所示的时序图说明图5所示的两个像素的工作。以下说明通过像素10的工作将从源极驱动器输出的数据电位的约两倍的数据电位供应到显示器件的工作例子。
[0137]
在该工作说明中，“h”表示高电位，“l”表示低电位。此外，将供应给像素10[n，m]的权重记作“w1”，将图像数据记作“d1”，将供应给像素10[n+1，m]的权重记作“w2”，将图像数据记作“d2”。作为“v
ref”，例如可以使用0v、gnd电位或特定电位。
[0138]
布线123一直被供应高电位，布线129一直被供应低电位，布线124一直被供应基准电位(v
ref
)。注意，若对工作没有影响，也可以有没有供应这些电位的期间。
[0139]
注意，这里在电位的分布、耦合或损耗中不考虑因电路的结构、工作时机等引起的详细变化。此外，因电容器的电容耦合而产生的电位变化依赖于该电容器和与其连接的要素的电容比，但是为了便于说明，将该要素的电容值假设为充分小的值。
[0140]
在期间t1，布线121被供应“w1”。
[0141]
在期间t1，当将布线125[n]的电位设定为“h”且将布线127[n]的电位设定为“h”时，在像素10[n，m]中晶体管102导通且节点na[n，m]的电位成为“v
ref”。该工作是用来进行后面的加法运算工作(电容耦合工作)的复位工作。
[0142]
晶体管101导通，节点nm[n，m]被写入布线121[m]的电位。此外，晶体管105导通，晶体管104的源极电位成为“v
ref”。该工作为像素10[n，m]的权重写入工作，晶体管104的源极电位为稳定状态，节点nm[n，m]被写入电位“w1”。
[0143]
在期间t2，布线121被供应“w2”，布线122被供应“d1”。
[0144]
在期间t2，在将布线125[n]的电位设定为“l”，将布线127[n]的电位设定为“h”，将布线125[n+1]的电位设定为“h”，且将布线127[n+1]的电位设定为“h”时，晶体管101非导通。此时，在节点nm[n，m]中保持“w1”。此外，在电容器107中保持“w1
‑
v
ref”。
[0145]
另外，晶体管103非导通，晶体管102导通，节点na[n，m]的电位成为布线122[m]的电位“d1”。此时，根据电容器107与节点nm[n，m]的电容比，节点na的变化量“(d1
‑
v
ref
)”被施加到节点nm[n，m]。该工作为像素10[n，m]的加法运算工作，节点nm[n，m]的电位成为“w1+(d1
‑
v
ref
)
’”
。此时，在“v
ref”＝0时，节点nm[n，m]的电位成为“w1+d1
’”
。
[0146]
此外，在像素10[n+1，m]中，晶体管102导通，节点na[n+1，m]的电位成为“v
ref”。该工作是用来进行后面的加法运算工作(电容耦合工作)的复位工作。
[0147]
晶体管101导通，节点nm[n+1，m]被写入布线121[m]的电位。此外，晶体管105导通，晶体管104的源极电位成为“v
ref”。该工作为像素10[n+1，m]的权重写入工作，晶体管104的源极电位为稳定状态，节点nm[n+1，m]被写入电位“w2”。
[0148]
在期间t3，布线122被供应“d2”。
[0149]
在期间t3，当将布线127[n]的电位设定为“l”，将布线125[n+1]的电位设定为“l”，将布线127[n+1]的电位设定为“h”，将布线125[n+2]的电位设定为“h”时，在像素10[n，m]中晶体管105非导通，根据节点nm[n，m]的电位电流流过晶体管104，由此发光器件108发光。
[0150]
在像素10[n+1，m]中，晶体管103非导通，晶体管102导通，节点na[n+1，m]的电位成为布线122[m]的电位“d2”。此时，根据电容器107与节点nm[n+1，m]的电容比，节点na的变化量“(d2
‑
v
ref
)”被施加到节点nm[n+1，m]。该工作为像素10[n+1，m]的加法运算工作，节点nm[n+1，m]的电位成为“w2+(d2
‑
v
ref
)
’”
。此时，在“v
ref”＝0时，节点nm[n+1，m]的电位成为“w2+d2
’”
。
[0151]
然后，当将布线127[n+1]的电位设定为“l”，将布线125[n+2]的电位设定为“l”时，在像素10[n+1，m]中晶体管105非导通，根据节点nm[n+1，m]的电位电流流过晶体管104，由此发光器件108发光。
[0152]
在上述工作中，w1＝d1或w2＝d2，在节点nm的电容充分小于电容器107的电容时，“w1+d1
’”
成为接近“2d1”的值，“w2+d2
’”
成为接近“2d2”的值。由此，可以向显示器件供应从源极驱动器输出的数据电位的约两倍的数据电位。
[0153]
至此，以作为显示器件使用发光器件为例进行说明，也可以使用液晶器件(也称为液晶元件)。图7a是作为显示器件使用液晶器件的像素的电路图。液晶器件110的一个电极与节点nm电连接，液晶器件110的另一个电极与布线130电连接。此外，电容器106的另一个电极与布线131电连接。注意，对与图1所示的像素相同的要素附有相同的符号，省略其说明。
[0154]
图7b是示出电容器106及电容器107的简单的布局的俯视图。可以使电容器106及电容器107与图3a及图3b所示的结构相同。
[0155]
布线130及布线131也可以电连接。布线130、131具有供应电源的功能。例如，布线130、131可以供应gnd或0v等基准电位或任意电位。
[0156]
虽然晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线123电连接，但是如图8a所示，也可以与布线131电连接。或者，也可以与布线130电连接。另外，电容器106的另一个电极也可以与布线123电连接。
[0157]
如图8b所示，也可以省略电容器106。如上所述，作为与节点nm连接的晶体管可以使用os晶体管。由于os晶体管的泄漏电流极小，所以即便省略被用作存储电容器的电容器106也可以长时间保持显示。此外，无论晶体管结构如何，省略电容器106都对在利用场序制驱动等高速工作缩短显示期间很有效。通过省略电容器106可以提高开口率。另外，可以提高像素的透过率。
[0158]
在使用液晶器件时，在垂直方向上并列的两个像素可以共同使用一个栅极线。如图9所示，在使用液晶器件时，通过在两个像素间共同使用一个栅极线，可以将每一个像素
中的栅极线的数量从两个实质上减少到一个。在节点nm中加上电位的工作说明可以参照使用发光器件时的工作。
[0159]
此外，在本发明的一个方式的像素中，如图10所示，晶体管也可以包括背栅极。图10示出背栅极与前栅极电连接的结构，该结构具有提高通态电流的效果。此外，也可以具有背栅极与能够供应恒电位的布线电连接的结构。通过采用该结构，可以控制晶体管的阈值电压。
[0160]
在本发明的一个方式的像素中，如图11所示，也可以采用源极线为一个的结构。在像素中，由于以不同时序写入权重及数据，可以共同使用一个源极线供应它们。但是，不能将上述结构与图5或图9所示的在两个像素间共同使用一个栅极线的结构组合。
[0161]
接着参照图12a、图12b、图13a、图13b、图14a、图14b及图15a至图15c对图1中的发光器件所包括的像素的布局的一个例子进行详细说明。注意，由于主要说明电容器的结构，所以在图12a、图12b、图13a、图13b、图14a、图14b及图15a至图15c中没有示出像素所包括的发光器件及部分构成要素并省略其说明。注意，在图12a、图12b、图13a、图13b、图14a、图14b及图15a至图15c中，与图1、图3a及图3b共同使用符号。
[0162]
图12a及图12b示出构成电容器107的导电层51、介电层61及导电层52a为叠层状态的图。图12a是俯视图。图12b是沿着图12a中的点划线c1
‑
c2的截面图。
[0163]
导电层51可以与布线125、布线126、布线127及晶体管104的背栅电极通过同一工序形成。布线125也被用作晶体管101的背栅电极。布线126也被用作晶体管102及晶体管103的背栅电极。布线127也被用作晶体管105的背栅电极。作为导电层51，例如可以使用低电阻的金属层等。
[0164]
介电层61可以与晶体管101至105的背栅极绝缘膜通过同一工序形成。作为介电层61，可以使用氧化硅膜等无机绝缘层。
[0165]
导电层52a为低电阻的半导体层，在形成半导体层后，引入杂质等使其低电阻化而形成。该半导体层可以与晶体管101至105的半导体层通过同一工序形成。
[0166]
在晶体管中，通过将栅电极用作掩模可以控制杂质的引入区域，与栅电极重叠的区域为高电阻区域，其他区域为低电阻区域。高电阻区域被用作沟道形成区域，低电阻区域被用作源区域或漏区域。低电阻区域例如可以是使igzo等氧化物半导体低电阻化的氧化物导电层。导电层52a可以与该低电阻区域同样地形成。
[0167]
由此，可以形成电容器107。
[0168]
接着，参照图13a及图13b说明被用作电容器106的电极的导电层52b。图13a是俯视图。图13b是沿着图13a中的点划线c1
‑
c2的截面图。
[0169]
导电层52b具有与导电层52a重叠的区域。另外，由于导电层52b与导电层52a直接电连接，所以两者为相同的电位。因此，可以将导电层52b及导电层52a视为与图3b所示的导电层52相同。
[0170]
各晶体管及导电层52a上设有保护层63。作为保护层63，例如可以使用氧化硅膜等无机绝缘层。
[0171]
导电层52a为晶体管101的源极和漏极中的一个延伸的区域。与晶体管101的源极和漏极中的一个重叠的保护层63设有开口部160。以隔着保护层63具有与导电层52a重叠的区域的方式形成导电层52b。另外，开口部160也设有部分导电层52b，并且与导电层52a直接
电连接。
[0172]
导电层52b可以与布线124及相当于各晶体管的源电极或漏电极的连接布线等通过同一工序形成。作为导电层52b，例如可以使用低电阻的金属层等。
[0173]
接着，参照图14a及图14b对电容器106的结构进行说明。图14a是俯视图。图14b是沿着图14a中的点划线c1
‑
c2的截面图。电容器106层叠有导电层52b、介电层62a、介电层62b以及导电层54。
[0174]
介电层62a设置在各晶体管及导电层52b上。作为介电层62a，例如可以使用氧化硅膜或氮化硅膜等无机绝缘层。介电层62a也被用作晶体管的保护膜。
[0175]
介电层62b设置在介电层62a上。作为介电层62b，例如可以使用含丙烯酸或聚酰亚胺等的有机绝缘层。介电层62b也被用作平坦化膜。介电层62a及介电层62b都被用作电容器106的介电层。也就是说，可以将介电层62a及介电层62b视为与图3b所示的介电层62相同。
[0176]
以具有与导电层52b重叠的区域的方式在介电层62b上设置导电层54。导电层54可以与布线122及布线123通过同一工序形成。作为导电层54，例如可以使用低电阻的金属层等。
[0177]
由此，电容器107和电容器106可以将导电层52作为公共电极具有彼此重叠的区域。
[0178]
注意，与金属层相比，使半导体层低电阻化的导电层52a的电阻更高。因此，如图15a所示，也可以在保护层63设置多个开口部165来增加导电层52a与导电层52b接触的面积，从而降低电阻的影响。也可以将该结构称为设有多个开口部160的结构。
[0179]
另外，在图14a及图14b所示的电容器106中，由于具有在介电层上较厚地形成的有机绝缘层，所以有时难以提高电容值。因此，如图15b所示，也可以以与介电层62a接触的方式设置导电层54。在该结构中，将有机绝缘层(介电层62b)设置在介电层62a上及导电层54上即可。
[0180]
另外，如图15c所示，也可以在有机绝缘层(介电层62b)中的与导电层52b重叠的区域设置开口部，在该开口部设置导电层54。在图15b及图15c所示的结构中，由于可以由一个无机绝缘层(介电层62a)形成介电层，所以容易提高电容值。
[0181]
注意，虽然以上对具有两个不同的电容器重叠的区域的例子进行说明，但是也可以采用包括三个电容器而其中一个电容器具有与另外两个电容器重叠的区域的结构。当像素电路具有两个电容器时，可以并联连接该电容器与另一个电容器。
[0182]
参照图16a、图16b、图17a、图17b、图18a及图18b说明上述结构。在此说明如下例子：像素内设有电容器107、电容器106a及电容器106b，将电容器106a及电容器106b并联连接作为电容器106使用。注意，也可以同样地将电容器107并联连接。注意，省略与图12a、图12b、图13a、图13b、图14a、图14b及图15a至图15c共用的要素的详细说明。
[0183]
图16a及图16b是示出构成电容器107的导电层51a、介电层61及导电层52a为叠层状态、构成电容器106a的导电层51b、介电层61及导电层52a为叠层状态的图。图16a是俯视图。图16b是沿着图16a中的点划线d1
‑
d2的截面图。
[0184]
导电层51a及导电层51b可以与布线125、布线126、布线127及晶体管104的背栅电极通过同一工序形成。在同一面上分开设置导电层51a及导电层51b。
[0185]
介电层61可以与晶体管101至105的背栅极绝缘膜通过同一工序形成。
[0186]
导电层52a可以通过与晶体管101至105的半导体层相同的工序以及使该半导体层低电阻化的工序形成。作为导电层52a，例如可以使用使igzo等氧化物半导体低电阻化的氧化物导电层。
[0187]
由此，可以形成将导电层52a用作公共电极的电容器107及电容器106a。
[0188]
接着，参照图17a及图17b说明被用作电容器106b的电极的导电层52b。图17a是俯视图。图17b是沿着图17a中的点划线d1
‑
d2的截面图。
[0189]
导电层52b具有与导电层52a重叠的区域。另外，由于导电层52b与导电层52a在开口部160直接电连接(参照图17a)，所以两者为相同的电位。
[0190]
另外，导电层51b在设置于介电层61及保护层63的开口部161与连接布线55电连接，连接布线55与导电层52b通过同一工序形成(参照图17a)。注意，连接布线55还与晶体管104及晶体管105电连接。
[0191]
接着，参照图18a及图18b说明电容器106b。图18a是俯视图。图18b是沿着图18a中的点划线d1
‑
d2的截面图。电容器106b层叠有导电层52b、介电层62a、介电层62b以及导电层54。
[0192]
介电层62a设置在各晶体管及导电层52b上。介电层62b设置在介电层62a上。介电层62a及介电层62b都被用作电容器106b的介电层。
[0193]
以具有与导电层52b重叠的区域的方式在介电层62b上设置导电层54。
[0194]
由此，形成将导电层52用作公共电极的电容器107、电容器106a及电容器106b。注意，导电层54在设置于介电层62a及介电层62b的开口部162与连接布线55直接电连接(参照图18a)。因此，导电层54和导电层51b是相同的电位。也就是说，电容器106a与电容器106b为并联连接，可以被用作电容器106。
[0195]
另外，也可以将图15a至图15c所示的结构用于图18a及图18b中的结构。
[0196]
图19是说明本发明的一个方式的显示装置的图。显示装置包括像素阵列11、源极驱动器20、栅极驱动器30。像素阵列11包括在列方向及行方向上配置的像素12。作为像素12，可以使用在本实施方式中说明的具备电容器的叠层结构且具有升压功能的像素。注意，简单地示出布线，设置有与上述本发明的一个方式的像素所包括的要素连接的布线。
[0197]
作为源极驱动器20及栅极驱动器30，可以使用移位寄存器等时序电路。
[0198]
注意，源极驱动器20及栅极驱动器30可以采用通过cof(chip on film：覆晶薄膜封装)法、cog(chip on glass：玻璃覆晶封装)法、tcp(tape carrier package：带载封装)法等将ic芯片设置在外部的方法。或者，源极驱动器20及栅极驱动器30也可以使用与像素阵列11在同一工序中制造的晶体管形成在与像素阵列11同一衬底上。
[0199]
虽然示出将栅极驱动器30配置在像素阵列11的一侧的例子，但是也可以隔着像素阵列11对置地配置两个栅极驱动器30，将驱动行分割。
[0200]
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
[0201]
(实施方式2)
[0202]
本实施方式对使用液晶器件的显示装置的结构例子及使用发光器件的显示装置的结构例子进行说明。注意，在本实施方式中省略实施方式1已说明的显示装置的构成要素、工作及功能。
[0203]
在本实施方式所说明的显示装置中可以使用实施方式1所说明的像素。注意，在下
面说明的扫描线驱动电路相当于栅极驱动器，而信号线驱动电路相当于源极驱动器。
[0204]
图20a至图20c示出能够使用本发明的一个方式的显示装置的结构。
[0205]
在图20a中，以围绕设置在第一衬底4001上的显示部215的方式设置密封剂4005，显示部215被密封剂4005及第二衬底4006密封。
[0206]
在图20a中，扫描线驱动电路221a、信号线驱动电路231a、信号线驱动电路232a及共通线驱动电路241a都包括设置在印刷电路板4041上的多个集成电路4042。集成电路4042由单晶半导体或多晶半导体形成。共通线驱动电路241a具有对实施方式1所示的布线123、124、129、130、131等供应规定电位的功能。
[0207]
通过fpc(flexible printed circuit：柔性印刷电路)4018向扫描线驱动电路221a、共通线驱动电路241a、信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a供应各种信号及电位。
[0208]
包括于扫描线驱动电路221a及共通线驱动电路241a中的集成电路4042具有对显示部215供应选择信号的功能。包括于信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a中的集成电路4042具有对显示部215供应图像数据的功能。集成电路4042被安装在与由第一衬底4001上的密封剂4005围绕的区域不同的区域中。
[0209]
注意，对集成电路4042的连接方法没有特别的限制，可以使用引线键合法、cof(chip on film)法、cog(chip on glass)法以及tcp(tape carrier package)法等。
[0210]
图20b示出利用cog法安装包含于信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a中的集成电路4042的例子。另外，通过将驱动电路的一部分或整体形成在形成有显示部215的衬底上，可以形成系统整合型面板(system
‑
on
‑
panel)。
[0211]
图20b示出将扫描线驱动电路221a及共通线驱动电路241a形成在形成有显示部215的衬底上的例子。通过同时形成驱动电路与显示部215内的像素电路，可以减少构件数。由此，可以提高生产率。
[0212]
另外，在图20b中，以围绕设置在第一衬底4001上的显示部215、扫描线驱动电路221a以及共通线驱动电路241a的方式设置密封剂4005。显示部215、扫描线驱动电路221a及共通线驱动电路241a上设置有第二衬底4006。由此，显示部215、扫描线驱动电路221a及共通线驱动电路241a通过第一衬底4001、密封剂4005及第二衬底4006与显示器件密封在一起。
[0213]
虽然图20b中示出另行形成信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a并将其安装至第一衬底4001的例子，但是本发明的一个方式不局限于该结构，也可以另行形成扫描线驱动电路并进行安装，或者另行形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分并进行安装。另外，如图20c所示也可以将信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a形成在形成有显示部215的衬底上。
[0214]
此外，显示装置有时包括显示器件为密封状态的面板和在该面板中安装有包括控制器的ic等的模块。
[0215]
设置于第一衬底上的显示部及扫描线驱动电路包括多个晶体管。作为该晶体管，可以适用实施方式1所示的si晶体管或os晶体管。
[0216]
外围驱动电路所包括的晶体管及显示部的像素电路所包括的晶体管的结构既可以具有相同的结构又可以具有不同的结构。外围驱动电路所包括的晶体管既可以都具有相
同的结构，又可以组合两种以上的结构。同样地，像素电路所包括的晶体管既可以都具有相同的结构，又可以组合两种以上的结构。
[0217]
另外，可以在第二衬底4006上设置输入装置4200。图20a至图20c所示的对显示装置设置输入装置4200的结构能够用作触摸面板。
[0218]
对本发明的一个方式的触摸面板所包括的感测器件(也称为传感元件)没有特别的限制。还可以将能够检测出手指、触屏笔等检测对象的接近或接触的各种传感器用作感测器件。
[0219]
例如，作为传感器的方式，可以利用静电电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。
[0220]
在本实施方式中，以包括静电电容式的感测器件的触摸面板为例进行说明。
[0221]
作为静电电容式，有表面型静电电容式、投影型静电电容式等。另外，作为投影型静电电容式，有自电容式、互电容式等。优选使用互电容式，因为可以同时进行多点感测。
[0222]
本发明的一个方式的触摸面板可以采用贴合了分别制造的显示装置和感测元件的结构、在支撑显示元件的衬底和对置衬底中的一方或双方设置有构成感测元件的电极等的结构等各种各样的结构。
[0223]
图21a和图21b示出触摸面板的一个例子。图21a是触摸面板4210的立体图。图21b是输入装置4200的立体示意图。注意，为了明确起见，只示出典型的构成要素。
[0224]
触摸面板4210具有贴合了分别制造的显示装置与感测器件的结构。
[0225]
触摸面板4210包括重叠设置的输入装置4200和显示装置。
[0226]
输入装置4200包括衬底4263、电极4227、电极4228、多个布线4237、多个布线4238及多个布线4239。例如，电极4227可以与布线4237或布线4239电连接。另外，电极4228可以与布线4239电连接。fpc4272b可以与多个布线4237及多个布线4238分别电连接。fpc4272b可以设置有ic4273b。
[0227]
显示装置的第一衬底4001与第二衬底4006之间可以设置触摸传感器。当在第一衬底4001与第二衬底4006之间设置触摸传感器时，除了静电电容式触摸传感器之外还可以使用利用光电转换元件的光学式触摸传感器。
[0228]
图22a及图22b是沿着图20b中的点划线n1
‑
n2的截面图。图22a及图22b所示的显示装置包括电极4015，该电极4015与fpc4018的端子通过各向异性导电层4019电连接。另外，在图22a及图22b中，电极4015在形成于绝缘层4112、绝缘层4111及绝缘层4110的开口中与布线4014电连接。
[0229]
电极4015与第一电极层4030使用同一导电层形成，布线4014与晶体管4010及晶体管4011的源电极及漏电极使用同一导电层形成。
[0230]
另外，设置在第一衬底4001上的显示部215和扫描线驱动电路221a包括多个晶体管。在图22a及图22b中，示出显示部215中的晶体管4010及扫描线驱动电路221a中的晶体管4011。虽然图22a及图22b中作为晶体管4010及晶体管4011示出底栅型晶体管，但是也可以使用顶栅型晶体管。
[0231]
在图22a及图22b中，在晶体管4010及晶体管4011上设置有绝缘层4112。另外，在图22b中，绝缘层4112上形成有分隔壁4510。
[0232]
另外，晶体管4010及晶体管4011设置在绝缘层4102上。另外，晶体管4010及晶体管
4011包括形成在绝缘层4111上的电极4017。电极4017可以用作背栅电极。
[0233]
图22a、图22b所示的显示装置包括电容器4020。图22a、图22b示出电容器4020包括通过与晶体管4010的栅电极相同的工序形成的电极4021、绝缘层4103、在与源电极及漏电极相同的工序中形成的电极的例子。电容器4020的结构不局限于此，也可以由其他导电层及绝缘层形成。
[0234]
设置在显示部215中的晶体管4010与显示器件电连接。图22a是作为显示器件使用液晶器件的液晶显示装置的一个例子。在图22a中，作为显示器件的液晶器件4013包括第一电极层4030、第二电极层4031以及液晶层4008。注意，以夹持液晶层4008的方式设置有被用作取向膜的绝缘层4032及绝缘层4033。第二电极层4031设置在第二衬底4006一侧，第一电极层4030与第二电极层4031隔着液晶层4008重叠。
[0235]
作为液晶器件4013，可采用使用各种模式的液晶器件。例如，可以使用采用va(vertical alignment：垂直取向)模式、tn(twisted nematic：扭曲向列)模式、ips(in
‑
plane
‑
switching：平面切换)模式、asm(axially symmetric aligned micro
‑
cell：轴对称排列微单元)模式、ocb(optically compensated bend：光学补偿弯曲)模式、flc(ferroelectric liquid crystal：铁电性液晶)模式、aflc(antiferroelectric liquid crystal：反铁电液晶)模式、ecb(electrically controlled birefringence：电控双折射)模式、va
‑
ips(vertical alignment in
‑
plane
‑
switching：垂直取向平面切换)模式、宾主模式等的液晶器件。
[0236]
另外，也可以对本实施方式所示的液晶显示装置使用常黑型液晶显示装置，例如采用垂直取向(va)模式的透过型液晶显示装置。作为垂直取向模式，可以使用mva(multi
‑
domain vertical alignment：多象限垂直取向)模式、pva(patterned vertical alignment：垂直取向构型)模式、asv(advanced super view：高级超视觉)模式等。
[0237]
液晶器件是利用液晶的光学调制作用来控制光的透过或非透过的元件。液晶的光学调制作用由施加到液晶的电场(水平电场、垂直电场或倾斜方向电场)控制。作为用于液晶器件的液晶可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(pdlc:polymer dispersed liquid crystal：聚合物分散液晶)、铁电液晶、反铁电液晶等。这些液晶材料根据条件呈现出胆甾相、近晶相、立方相、手向列相、各向同性相等。
[0238]
虽然图22a示出具有垂直电场方式的液晶器件的液晶显示装置的例子，但是也可以对本发明的一个方式应用具有水平电场方式的液晶器件的液晶显示装置。在采用水平电场方式的情况下，也可以使用不使用取向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是液晶相的一种，是指当使胆甾液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到均质相之前出现的相。因为蓝相只在窄的温度范围内出现，所以将其中混合了5wt％以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶层4008，以扩大温度范围。由于包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快，并且其具有光学各向同性。此外，包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物不需要取向处理，并且视角依赖性小。另外，由于不需要设置取向膜而不需要摩擦处理，因此可以防止由于摩擦处理而引起的静电破坏，并可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良、破损。
[0239]
间隔物4035是通过对绝缘层选择性地进行蚀刻而得到的柱状间隔物，并且它是为控制第一电极层4030和第二电极层4031之间的间隔(单元间隙)而设置的。注意，还可以使用球状间隔物。
[0240]
此外，根据需要，可以适当地设置黑矩阵(遮光层)、着色层(滤色片)、偏振构件、相位差构件、抗反射构件等的光学构件(光学衬底)等。例如，也可以使用利用偏振衬底以及相位差衬底的圆偏振。此外，作为光源，也可以使用背光或侧光等。作为上述背光或侧光，也可以使用微型led等。
[0241]
在图22a所示的显示装置中，在第二衬底4006和第二电极层4031之间设置有遮光层4132、着色层4131及绝缘层4133。
[0242]
作为能够用于遮光层的材料，可以举出碳黑、钛黑、金属、金属氧化物或包含多个金属氧化物的固溶体的复合氧化物等。遮光层也可以为包含树脂材料的膜或包含金属等无机材料的薄膜。另外，也可以对遮光层使用包含着色层的材料的膜的叠层膜。例如，可以采用包含用于使某个颜色的光透过的着色层的材料的膜与包含用于使其他颜色的光透过的着色层的材料的膜的叠层结构。通过使着色层与遮光层的材料相同，除了可以使用相同的设备以外，还可以实现工序简化，因此是优选的。
[0243]
作为能够用于着色层的材料，可以举出金属材料、树脂材料、包含颜料或染料的树脂材料等。遮光层及着色层例如可以利用喷墨法等形成。
[0244]
另外，图22a及图22b所示的显示装置包括绝缘层4111及绝缘层4104。作为绝缘层4111及绝缘层4104，使用不易使杂质元素透过的绝缘层。通过由绝缘层4111和绝缘层4104夹持晶体管的半导体层，可以防止来自外部的杂质的混入。
[0245]
作为包括在显示装置中的显示器件可以使用发光器件。作为发光器件，例如，可以使用利用电致发光的el器件。el器件在一对电极之间具有包含发光化合物的层(也称为el层)。当使一对电极之间产生高于el器件的阈值电压的电位差时，空穴从阳极一侧注入到el层中，而电子从阴极一侧注入到el层中。被注入的电子和空穴在el层中重新结合，由此，包含在el层中的发光化合物发光。
[0246]
作为el器件，例如可以使用有机el器件或无机el器件。注意，作为发光材料，使用化合物半导体的led(包括微型led)也是el元件的一种，也可以使用led。
[0247]
el层除了发光化合物以外也可以还包括空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等。
[0248]
el层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
[0249]
无机el器件根据其器件结构而分类为分散型无机el器件和薄膜型无机el器件。分散型无机el器件包括发光层，其中发光材料的粒子分散在粘合剂中，并且其发光机理是利用供体能级和受主能级的供体
‑
受主重新结合型发光。薄膜型无机el器件是其中发光层夹在电介质层之间，并且该夹着发光层的电介质层夹在电极之间的结构，其发光机理是利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部型发光。注意，这里作为发光器件使用有机el器件进行说明。
[0250]
为了取出发光，使发光器件的一对电极中的至少一个为透明。在衬底上形成有晶体管及发光器件。作为发光器件可以采用从与该衬底相反一侧的表面取出发光的顶部发射结构；从衬底一侧的表面取出发光的底部发射结构；以及从两个表面取出发光的双面发射结构。
[0251]
图22b是作为显示器件使用发光器件的发光显示装置(也称为“el显示装置”)的一个例子。被用作显示器件的发光器件4513与设置在显示部215中的晶体管4010电连接。虽然发光器件4513具有第一电极层4030、发光层4511及第二电极层4031的叠层结构，但是不局限于该结构。根据从发光器件4513取出光的方向等，可以适当地改变发光器件4513的结构。
[0252]
分隔壁4510使用有机绝缘材料或无机绝缘材料形成。尤其优选使用感光树脂材料，在第一电极层4030上形成开口部，并且将该开口部的侧面形成为具有连续曲率的倾斜面。
[0253]
发光层4511可以使用一个层构成，也可以使用多个层的叠层构成。
[0254]
发光器件4513的发光颜色可以根据构成发光层4511的材料为白色、红色、绿色、蓝色、青色、品红色或黄色等。
[0255]
作为实现彩色显示的方法，有如下方法：组合发光颜色为白色的发光器件4513和着色层的方法；以及在每个像素设置发光颜色不同的发光器件4513的方法。前者的方法的生产率比后者的方法高。另一方面，在后者的方法中，需要根据每个像素形成发光层4511，所以其生产率比前者的方法低。但是，在后者的方法中，可以得到其色纯度比前者的方法高的发光颜色。通过在后者的方法中使发光器件4513具有微腔结构，可以进一步提高色纯度。
[0256]
发光层4511也可以包含量子点等无机化合物。例如，通过将量子点用于发光层，也可以将其用作发光材料。
[0257]
为了防止氧、氢、水分、二氧化碳等侵入发光器件4513，也可以在第二电极层4031及分隔壁4510上形成保护层。作为保护层，可以形成氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮氧化铝、dlc(diamond like carbon)等。此外，在由第一衬底4001、第二衬底4006以及密封剂4005密封的空间中设置有填充剂4514并被密封。如此，为了不暴露于外部气体，优选使用气密性高且脱气少的保护薄膜(粘合薄膜、紫外线固化树脂薄膜等)、覆盖材料进行封装(封入)。
[0258]
作为填充剂4514，除了氮或氩等惰性气体以外，也可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂，例如可以使用pvc(聚氯乙烯)、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺、环氧类树脂、硅酮类树脂、pvb(聚乙烯醇缩丁醛)或eva(乙烯
‑
醋酸乙烯酯)等。填充剂4514也可以包含干燥剂。
[0259]
作为密封剂4005，可以使用玻璃粉等玻璃材料或者两液混合型树脂等在常温下固化的固化树脂、光固化树脂、热固化树脂等树脂材料。密封剂4005也可以包含干燥剂。
[0260]
另外，根据需要，也可以在发光器件的光射出面上适当地设置诸如偏振片或者圆偏振片(包括椭圆偏振片)、相位差板(λ/4板、λ/2板)、滤色片等的光学薄膜。此外，也可以在偏振片或者圆偏振片上设置抗反射膜。例如，可以进行抗眩光处理，该处理是通过利用表面的凹凸扩散反射光来降低反射眩光的处理。
[0261]
通过使发光器件具有微腔结构，能够提取色纯度高的光。另外，通过组合微腔结构和滤色片，可以防止反射眩光，而可以提高图像的可见度。
[0262]
关于对显示器件施加电压的第一电极层及第二电极层(也称为像素电极层、公共电极层、对置电极层等)，根据取出光的方向、设置电极层的地方以及电极层的图案结构而选择其透光性、反射性，即可。
[0263]
作为第一电极层4030及第二电极层4031，可以使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的氧化铟、铟锡氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧
化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等具有透光性的导电材料。
[0264]
此外，第一电极层4030及第二电极层4031可以使用钨(w)、钼(mo)、锆(zr)、铪(hf)、钒(v)、铌(nb)、钽(ta)、铬(cr)、钴(co)、镍(ni)、钛(ti)、铂(pt)、铝(al)、铜(cu)、银(ag)等金属、其合金和其金属氮化物中的一种以上形成。
[0265]
此外，第一电极层4030及第二电极层4031可以使用包含导电高分子(也称为导电聚合体)的导电组成物形成。作为导电高分子，可以使用所谓的π电子共轭导电高分子。例如，可以举出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯及噻吩中的两种以上构成的共聚物或其衍生物等。
[0266]
此外，由于晶体管容易因静电等而损坏，所以优选设置用来保护驱动电路的保护电路。保护电路优选使用非线性器件构成。
[0267]
注意，如图23所示那样，也可以采用晶体管及电容器在高度方向上包括重叠区域的叠层结构。例如，通过以重叠构成驱动电路的晶体管4011及晶体管4022的方式配置，可以实现窄边框的显示装置。此外，通过构成像素电路的晶体管4010、晶体管4023、电容器4020等以部分地包括重叠区域的方式配置，可以提高开口率及分辨率。此外，在图23中示出对图22a所示的液晶显示装置应用叠层结构的例子，但是也可以应用于图22b所示的el显示装置。
[0268]
此外，在像素电路中，作为电极及布线使用对可见光具有高透光性的透光导电膜，可以提高像素中的光透过率，因此可以实质上提高开口率。此外，由于在使用os晶体管时半导体层也具有透光性，所以进一步提高开口率。这在晶体管等不采用叠层结构时也有效。
[0269]
此外，也可以组合液晶显示装置及发光装置构成显示装置。
[0270]
发光装置配置在显示面的相反一侧或者显示面的端部。发光装置具有对显示器件供应光的功能。发光装置被称为背光。
[0271]
这里，发光装置可以包括板状或薄膜状的导光部(也称为导光板)、呈现不同颜色的光的多个发光器件。通过将该发光器件配置在导光部的侧面附近，可以将光从导光部侧面发射内部。导光部包括改变光路的机构(也称为光提取机构)，由此，发光装置可以对显示面板的像素部均匀地照射光。或者，也可以采用在像素正下配置发光装置而不设置导光部的结构。
[0272]
发光装置优选包括红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)三种颜色的发光器件。再者，也可以包括白色(w)的发光器件。作为这些发光器件优选使用发光二极管(led：light emitting diode)。
[0273]
再者，发光器件优选的是其发射光谱的半峰全宽(fwhm：full width at half maximum)为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下，进一步优选为20nm以下的色纯度极高的发光器件。注意，发射光谱的半峰全宽越小越好，例如可以为1nm以上。由此，在进行彩色显示时，可以进行颜色再现性较高的鲜艳的显示。
[0274]
此外，红色的发光器件优选使用发射光谱的峰值波长位于625nm以上且650nm以下的范围内的元件。此外，绿色的发光器件优选使用发射光谱的峰值波长位于515nm以上且540nm以下的范围内的元件。蓝色的发光器件优选使用发射光谱的峰值波长位于445nm以上且470nm以下的范围内的元件。
[0275]
显示装置在依次使三种颜色的发光器件闪亮的同时，与此同步地驱动像素，通过
继时加法混色法进行彩色显示。该驱动方法也可以被称为场序制驱动。
[0276]
场序制驱动可以显示鲜艳的彩色图像。此外，可以显示流畅的动态图像。此外，通过使用上述驱动方法，由于不需要由多个不同颜色的子像素构成一个像素，可以扩大一个像素的有效反射面积(也称为有效显示面积、开口率)，可以进行明亮的显示。再者，由于不需要在像素中设置滤色片，因此可以提高像素的透过率，可以进行更明亮的显示。此外，可以使制造工序简化，由此可以降低制造成本。
[0277]
图24a、图24b是能够进行场序制驱动的显示装置的截面示意图的一个例子。在该显示装置的第一衬底4001一侧设置能够发射rgb各颜色的光的背光单元。注意，在场序制驱动中，由于以rgb各颜色的时间分割发光显示颜色，因此不需要滤色片。
[0278]
图24a所示的背光单元4340a具有在像素正下隔着扩散板4352设置多个发光器件4342的结构。扩散板4352具有使从发光器件4342射出到第一衬底4001一侧的光扩散而使显示部面内的亮度均匀的功能。在发光器件4342与扩散板4352之间也可以根据需要设置偏振片。此外，若不需要也可以不设置扩散板4352。另外，也可以省略遮光层4132。
[0279]
背光单元4340a由于可以安装较多的发光器件4342，所以可以实现明亮的显示。此外，不需要导光板，有不容易损失发光器件4342的光的效率的优点。注意，根据需要也可以在发光器件4342中设置光扩散用的透镜4344。
[0280]
图24b所示的背光单元4340b具有在像素正下隔着扩散板4352设置导光板4341的结构。在导光板4341的端部设置多个发光器件4342。导光板4341通过在与扩散板4352相反一侧具有凹凸形状，可以将导波的光用该凹凸形状散射而向扩散板4352的方向射出。
[0281]
发光器件4342可以固定于印刷电路板4347。注意，在图24b中示出rgb各颜色的发光器件4342彼此重叠，也可以在纵深方向上rgb各颜色的发光器件4342排列。此外，在导光板4341上与发光器件4342相反一侧的侧面设置反射可见光的反射层4348。
[0282]
背光单元4340b由于可以减少发光器件4342，因此可以实现低成本且薄型的背光单元。
[0283]
作为液晶器件也可以使用光散射型液晶器件。作为光散射型液晶器件优选使用包含液晶及高分子的复合材料的元件。例如，可以使用高分子分散型液晶器件。或者，也可以使用高分子网络型液晶(pnlc(polymer network liquid crystal))元件。
[0284]
光散射型液晶器件具有夹在一对电极之间的树脂部的三维网络结构中设置有液晶部的结构。作为用于液晶部的材料，例如可以使用向列液晶。此外，作为树脂部可以使用光固化树脂。光固化树脂例如可以使用诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等单官能团单体；二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯等多官能团单体；或者混合上述物质的聚合性化合物。
[0285]
光散射型液晶器件利用液晶材料的折射率的各向异性，通过使光透过或散射进行显示。此外，树脂部也可以具有折射率的各向异性。在根据施加到光散射型液晶器件的电压液晶分子在一定方向上排列时，产生液晶部及树脂部的折射率的差异变小的方向，沿着该方向入射的光透过而不在液晶部散射。因此，光散射型液晶器件从该方向被看为透明状态。另一方面，在根据被施加的电压液晶分子无规排列时，液晶部及树脂部的折射率的差异没有很大的变化，因此入射光被液晶部散射。因此，光散射型液晶器件不管观看方向如何成为不透明状态。
[0286]
图25a是将图24a的显示装置的液晶器件4013置换成光散射型液晶器件4016的结构。光散射型液晶器件4016包括具有液晶部及树脂部的复合层4009、第一电极层4030以及第二电极层4031。关于场序制驱动的构成要素与图24a相同，在使用光散射型液晶器件4016时，不需要取向膜及偏振片。注意，间隔物4035的形状为球状，但是也可以为柱状。
[0287]
图25b示出将图24b的显示装置的液晶器件4013置换成光散射型液晶器件4016的结构。图24b所示的结构优选为在不对光散射型液晶器件4016施加电压时透过光而在施加电压时散射光的模式工作的结构。通过采用该结构，可以在正常状态(非显示状态)下成为透明显示装置。此时，可以在散射光的工作时进行彩色显示。
[0288]
图26a至图26e示出图25b所示的显示装置的变形例子。注意，在图26a至图26e中，为了容易理解，示出图25b的一部分的构成要素而省略其他构成要素。
[0289]
图26a示出第一衬底4001被用作导光板的结构。在第一衬底4001的外侧的面也可以设置凹凸形状。在该结构中不需要另行设置导光板，因此可以降低制造成本。此外，由于不产生因该导光板导致的光衰减，所以可以高效地利用发光器件4342所发射的光。
[0290]
图26b示出从复合层4009的端部附近入射光的结构。通过利用复合层4009与第二衬底4006的界面以及复合层4009与第一衬底4001的界面的全反射，可以将光从光散射型液晶器件射出到外部。作为复合层4009的树脂部使用其折射率比第一衬底4001及第二衬底4006大的材料。
[0291]
注意，发光器件4342不仅设置在显示装置的一边，而且如图26c所示也可以设置在对置的两边。再者，也可以设置在三边或四边。通过将发光器件4342设置在多个边，可以补充光衰减，也可以对应于大面积的显示器件。
[0292]
图26d示出从发光器件4342发射的光经过镜子4345引导显示装置的结构。通过该结构，由于可以容易对显示装置从一定角度进行导光，因此可以高效地得到全反射光。
[0293]
图26e示出复合层4009上层叠层4003及层4004的结构。层4003和层4004中的一个为玻璃衬底等支撑体，另一个可以由无机膜、有机树脂的覆盖膜或薄膜等形成。作为复合层4009的树脂部使用其折射率比层4004大的材料。此外，作为层4004使用其折射率比层4003大的材料。
[0294]
在复合层4009与层4004之间形成第一个界面，在层4004与层4003之间形成第二个界面。通过该结构，不在第一个界面全反射而经过的光在第二个界面全反射，可以回到复合层4009。因此，可以高效地利用发光器件4342所发射的光。
[0295]
注意，图25b及图26a至图26e的结构可以彼此组合。
[0296]
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
[0297]
(实施方式3)
[0298]
在本实施方式中，参照附图说明可以代替上述实施方式所示的各晶体管而使用的晶体管的一个例子。
[0299]
本发明的一个方式的显示装置可以使用底栅型晶体管或顶栅型晶体管等各种形态的晶体管来制造。因此，可以很容易地对应于现有的生产线更换所使用的半导体层材料或晶体管结构。
[0300]
[底栅型晶体管]
[0301]
图27a示出底栅型晶体管之一的沟道保护型晶体管810的沟道长度方向的截面图。
在图27a中，晶体管810形成在衬底771上。另外，晶体管810在衬底771上隔着绝缘层772包括电极746。另外，在电极746上隔着绝缘层726包括半导体层742。电极746可以被用作栅电极。绝缘层726可以被用作栅极绝缘层。
[0302]
另外，在半导体层742的沟道形成区域上包括绝缘层741。此外，在绝缘层726上以与半导体层742的一部分接触的方式包括电极744a及电极744b。电极744a可以被用作源电极和漏电极中的一个。电极744b可以被用作源电极和漏电极中的另一个。电极744a的一部分及电极744b的一部分形成在绝缘层741上。
[0303]
绝缘层741可以被用作沟道保护层。通过在沟道形成区域上设置绝缘层741，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742露出。由此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742的沟道形成区域被蚀刻。
[0304]
另外，晶体管810在电极744a、电极744b及绝缘层741上包括绝缘层728，在绝缘层728上包括绝缘层729。
[0305]
当将氧化物半导体用于半导体层742时，优选将能够从半导体层742的一部分中夺取氧而产生氧缺陷的材料用于电极744a及电极744b的至少与半导体层742接触的部分。半导体层742中的产生氧缺陷的区域的载流子浓度增加，该区域n型化而成为n型区域(n
+
层)。因此，该区域能够被用作源区域或漏区域。当将氧化物半导体用于半导体层742时，作为能够从半导体层742中夺取氧而产生氧缺陷的材料的一个例子，可以举出钨、钛等。
[0306]
通过在半导体层742中形成源区域及漏区域，可以降低电极744a及电极744b与半导体层742的接触电阻。因此，可以使场效应迁移率或阈值电压等晶体管的电特性良好。
[0307]
当将硅等半导体用于半导体层742时，优选在半导体层742与电极744a之间及半导体层742与电极744b之间设置被用作n型半导体或p型半导体的层。用作n型半导体或p型半导体的层可以被用作晶体管的源区域或漏区域。
[0308]
绝缘层729优选使用具有防止杂质从外部扩散到晶体管中或者降低杂质的扩散的功能的材料形成。此外，根据需要也可以省略绝缘层729。
[0309]
在绝缘层729上设置能够被用作背栅极的电极723。电极723可以使用与电极746相同的材料及方法形成。注意，也可以不设置电极723。
[0310]
一般而言，背栅电极使用导电层来形成，并以半导体层的沟道形成区域被栅电极与背栅电极夹持的方式设置。因此，背栅电极可以具有与栅电极同样的功能。背栅电极的电位可以与栅电极相等，也可以为接地电位(gnd电位)或任意电位。另外，通过不跟栅电极联动而独立地改变背栅电极的电位，可以改变晶体管的阈值电压。
[0311]
电极746及电极723都可以被用作栅电极。因此，绝缘层726、绝缘层728及绝缘层729都可以被用作栅极绝缘层。另外，也可以将电极723设置在绝缘层728与绝缘层729之间。
[0312]
注意，当将电极746和电极723中的一个称为“栅电极”时，将另一个称为“背栅电极”。例如，在晶体管810中，当将电极723称为“栅电极”时，将电极746称为“背栅电极”。另外，当将电极723用作“栅电极”时，晶体管810是顶栅型晶体管之一种。此外，有时将电极746和电极723中的一个称为“第一栅电极”，有时将另一个称为“第二栅电极”。
[0313]
通过隔着半导体层742设置电极746及电极723并将电极746及电极723的电位设定为相同，半导体层742中的载流子流过的区域在膜厚度方向上更加扩大，所以载流子的移动量增加。其结果是，晶体管810的通态电流增大，并且场效应迁移率也增高。
[0314]
因此，晶体管810是相对于占有面积具有较大的通态电流的晶体管。也就是说，可以相对于所要求的通态电流缩小晶体管810的占有面积。
[0315]
另外，由于栅电极及背栅电极使用导电层形成，因此具有防止在晶体管的外部产生的电场影响到形成沟道的半导体层的功能(尤其是对静电等的电场遮蔽功能)。另外，当将背栅电极形成得比半导体层大以使用背栅电极覆盖半导体层时，能够提高电场遮蔽功能。
[0316]
另外，通过使用具有遮光性的导电膜形成背栅电极，能够防止光从背栅电极一侧入射到半导体层。由此，能够防止半导体层的光劣化，并防止晶体管的阈值电压漂移等电特性劣化。
[0317]
图27b示出与图27a不同的结构的沟道保护型晶体管820的沟道长度方向的截面图。晶体管820具有与晶体管810大致相同的结构，而不同之处在于：绝缘层741覆盖半导体层742的端部。在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的开口部中，半导体层742与电极744a电连接。另外，在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的其他开口部中，半导体层742与电极744b电连接。绝缘层741的与沟道形成区域重叠的区域可以被用作沟道保护层。
[0318]
通过设置绝缘层741，可以防止在形成电极744a及电极744b时产生的半导体层742的露出。因此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742被薄膜化。
[0319]
另外，与晶体管810相比，晶体管820的电极744a与电极746之间的距离及电极744b与电极746之间的距离更长。因此，可以减少产生在电极744a与电极746之间的寄生电容。此外，可以减少产生在电极744b与电极746之间的寄生电容。
[0320]
图27c示出作为底栅型晶体管之一的沟道蚀刻型晶体管825的沟道长度方向的截面图。在晶体管825中，不使用绝缘层741形成电极744a及电极744b。因此，在形成电极744a及电极744b时露出的半导体层742的一部分有时被蚀刻。另一方面，由于不设置绝缘层741，可以提高晶体管的生产率。
[0321]
[顶栅型晶体管]
[0322]
图28a所例示的晶体管842是顶栅型晶体管之一。电极744a及电极744b在形成于绝缘层728及绝缘层729中的开口与半导体层742电连接。
[0323]
另外，去除不与电极746重叠的绝缘层726的一部分，以电极746及剩余的绝缘层726为掩模将杂质引入到半导体层742，由此可以在半导体层742中以自对准(self
‑
alignment)的方式形成杂质区域。晶体管842包括绝缘层726超过电极746的端部延伸的区域。半导体层742的通过绝缘层726被引入杂质的区域的杂质浓度低于不通过绝缘层726被引入杂质的区域。因此，在半导体层742的与绝缘层726重叠且不与电极746重叠的区域中形成ldd(lightly doped drain：轻掺杂漏极)区域。
[0324]
注意，晶体管842包括形成在衬底771上的电极723。电极723具有隔着绝缘层772与半导体层742重叠的区域。电极723可以被用作背栅电极。注意，也可以不设置电极723。
[0325]
另外，如图28b所示的晶体管844那样，也可以完全去除不与电极746重叠的区域的绝缘层726。另外，如图28c所示的晶体管846那样，也可以不去除绝缘层726。
[0326]
图29a示出晶体管810的沟道宽度方向的截面图，图29b示出晶体管842的沟道宽度方向的截面图。
[0327]
在图29a及图29b所示的结构中，栅电极与背栅电极连接，由此栅电极和背栅电极的电位相同。此外，半导体层742被夹在栅电极和背栅电极之间。
[0328]
在沟道宽度方向上，栅电极和背栅电极的长度比半导体层742大，并且半导体层742整体隔着各绝缘层被栅电极或背栅电极覆盖。
[0329]
通过采用该结构，可以由栅电极及背栅电极的电场电围绕包括在晶体管中的半导体层742。
[0330]
如此，可以将利用栅电极及背栅电极的电场电围绕形成沟道形成区域的半导体层742的晶体管的装置结构称为surrounded channel(s
‑
channel：围绕沟道)结构。
[0331]
通过采用s
‑
channel结构，可以利用栅电极和背栅电极中的一个或两个对半导体层742有效地施加用来引起沟道形成的电场。由此，晶体管的电流驱动能力得到提高，从而可以得到较高的通态电流特性。此外，由于可以增加通态电流，所以可以使晶体管微型化。此外，通过采用s
‑
channel结构，可以提高晶体管的机械强度。
[0332]
注意，也可以使栅电极不与背栅电极连接且分别被供应不同电位。例如，通过背栅电极被供应恒电位，可以控制晶体管的阈值电压。
[0333]
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
[0334]
(实施方式4)
[0335]
作为能够使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备，可以举出显示器件、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置及图像再现装置、移动电话、包括便携式游戏机的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(atm)以及自动售货机等。图30a至图30f示出这些电子设备的具体例子。
[0336]
图30a是数码相机，包括外壳961、快门按钮962、麦克风963、扬声器967、显示部965、操作键966、变焦钮968、透镜969等。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部965。
[0337]
图30b是便携式数据终端，包括外壳911、显示部912、扬声器913、操作按钮914、照相机919等。通过利用显示部912所具有的触摸面板功能可以输入或输出数据。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部912。
[0338]
图30c是移动电话机，包括外壳951、显示部952、操作按钮953、外部连接端口954、扬声器955、麦克风956、照相机957等。该移动电话机在显示部952中包括触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部952可以进行打电话或输入文字等所有操作。另外，外壳951及显示部952具有柔性而可以如图示那样弯折地使用。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部952。
[0339]
图30d是视频摄像机，包括第一外壳901、第二外壳902、显示部903、操作键904、透镜905、连接部906、扬声器907等。操作键904及透镜905设置在第一外壳901中，而显示部903设置在第二外壳902中。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部903。
[0340]
图30e是电视机，包括外壳971、显示部973、操作按钮974、扬声器975、通信用连接端子976及光电传感器977等。显示部973设置有触摸传感器，可以进行输入操作。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部973。
[0341]
图30f是数字标牌，包括大型显示部922。例如，数字标牌在柱子921的侧面安装有大型显示部922。可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部922。
[0342]
本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。
[0343]
[符号说明]
[0344]
10：像素、11：像素阵列、12：像素、20：源极驱动器、30：栅极驱动器、40：电路、51：导电层、51a：导电层、51b：导电层、52：导电层、52a：导电层、52b：导电层、53：导电层、54：导电层、55：连接布线、61：介电层、62：介电层、62a：介电层、62b：介电层、63：保护层、101：晶体管、102：晶体管、103：晶体管、104：晶体管、105：晶体管、106：电容器、106a：电容器、106b：电容器、107：电容器、108：发光器件、109：晶体管、110：液晶器件、121：布线、122：布线、123：布线、124：布线、125：布线、126：布线、127：布线、129：布线、130：布线、131：布线、160：开口部、161：开口部、162：开口部、165：开口部、215：显示部、221a：扫描线驱动电路、231a：信号线驱动电路、232a：信号线驱动电路、241a：共通线驱动电路、723：电极、726：绝缘层、728：绝缘层、729：绝缘层、741：绝缘层、742：半导体层、744a：电极、744b：电极、746：电极、771：衬底、772：绝缘层、810：晶体管、820：晶体管、825：晶体管、842：晶体管、844：晶体管、846：晶体管、901：外壳、902：外壳、903：显示部、904：操作键、905：透镜、906：连接部、907：扬声器、911：外壳、912：显示部、913：扬声器、914：操作按钮、919：照相机、921：柱子、922：显示部、951：外壳、952：显示部、953：操作按钮、954：外部连接端口、955：扬声器、956：麦克风、957：照相机、961：外壳、962：快门按钮、963：麦克风、965：显示部、966：操作键、967：扬声器、968：变焦钮、969：透镜、971：外壳、973：显示部、974：操作按钮、975：扬声器、976：通信用连接端子、977：光传感器、4001：衬底、4003：层、4004：层、4005：密封剂、4006：衬底、4008：液晶层、4009：复合层、4010：晶体管、4011：晶体管、4013：液晶器件、4014：布线、4015：电极、4016：光散射型液晶器件、4017：电极、4018：fpc、4019：各向异性导电层、4020：电容器、4021：电极、4022：晶体管、4023：晶体管、4030：电极层、4031：电极层、4032：绝缘层、4033：绝缘层、4035：间隔物、4041：印刷电路板、4042：集成电路、4102：绝缘层、4103：绝缘层、4104：绝缘层、4110：绝缘层、4111：绝缘层、4112：绝缘层、4131：着色层、4132：遮光层、4133：绝缘层、4200：输入装置、4210：触摸面板、4227：电极、4228：电极、4237：布线、4238：布线、4239：布线、4263：衬底、4272b：fpc、4273b：ic、4340a：背光单元、4340b：背光单元、4341：导光板、4342：发光器件、4344：透镜、4345：镜子、4347：印刷电路板、4348：反射层、4352：扩散板、4510：分隔壁、4511：发光层、4513：发光器件、4514：填充剂