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JP2011082967A - 半導体装置 - Google Patents

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JP2011082967A
JP2011082967A JP2010201897A JP2010201897A JP2011082967A JP 2011082967 A JP2011082967 A JP 2011082967A JP 2010201897 A JP2010201897 A JP 2010201897A JP 2010201897 A JP2010201897 A JP 2010201897A JP 2011082967 A JP2011082967 A JP 2011082967A
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JP
Japan
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transistor
wiring
signal
circuit
potential
Prior art date
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JP2010201897A
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English (en)
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JP2011082967A5 (ja
JP5525975B2 (ja
Inventor
Hajime Kimura
肇 木村
Atsushi Umezaki
敦司 梅崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43647007&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2011082967(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Abstract

【課題】劣化の少ない回路を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを有し、前記第１のトランジスタの第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第２の配線と接続され、前記第２のトランジスタのゲート及び第１の端子は前記第１の配線と接続され、第２の端子は前記第１のトランジスタのゲートと接続され、前記第１のスイッチは前記第２の配線と第３の配線との間に接続され、前記第２のスイッチは前記第２の配線と前記第３の配線との間に接続され、前記第３のスイッチは第１のトランジスタのゲートと第３の配線との間に接続される半導体装置。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置及びその駆動方法に関する。
近年、表示装置は、液晶テレビなどの大型表示装置の増加から、活発に開発が進められている。特に、非単結晶半導体によって構成されるトランジスタを用いて、画素部と同じ基板にゲートドライバなどの駆動回路を構成する技術は、製造コストの低減、信頼性の向上に大きく貢献するため、活発に開発が進められている。
しかしながら、非単結晶半導体を用いるトランジスタは劣化する。この結果、移動度の低下、又は閾値電圧の上昇（又は減少）などを生じる。特に、ゲートドライバにおいて、ゲート信号線に負電圧（Ｌレベルの電位ともいう）を供給する機能を有するトランジスタ（プルダウントランジスタともいう）では、この劣化が顕著に表れる。なぜなら、ゲート信号線が選択されていない場合に、プルダウントランジスタは、オンになることによって、負電圧をゲート信号線に供給するからである。つまり、ゲート信号線は選択されていないので、プルダウントランジスタは、１フレーム期間の大部分においてオンになるからである。
これを解決するために、特許文献１には、プルダウントランジスタの劣化を抑制することが可能なゲートドライバが開示されている。特許文献１では、プルダウントランジスタの劣化を抑制するために、パルスを出力することが可能な回路（例えば特許文献１の図７のホールディング制御部３５０）が、ゲートドライバの各ステージに設けられている。そして、プルダウントランジスタの導通状態は、当該回路の出力信号を用いて制御される。当該回路は、クロック信号などに同期してパルスを出力する。よって、プルダウントランジスタがオンになる時間を短くすることができるので、プルダウントランジスタの劣化を抑制することができる。しかし、上記のパルスを出力することが可能な回路には、１フレーム期間の大部分においてオンになるトランジスタＱ３２が含まれる。このためトランジスタＱ３２が劣化する。
特開２００５−５０５０２号公報
本発明の一態様は、第１乃至第２のトランジスタ、第１乃至第３のスイッチを有する半導体装置において、第１乃至第２のトランジスタ、第１乃至第３のスイッチの劣化を抑制する。または、第１乃至第５のトランジスタを有する半導体装置において、第１乃至第５のトランジスタの劣化を抑制する。または、さらに第６のトランジスタを有する半導体装置において、第１乃至第６のトランジスタの劣化を抑制する。または、さらに第７のトランジスタを有する半導体装置において、第１乃至第７のトランジスタの劣化を抑制する。
本発明の一態様は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを有し、第１のトランジスタの第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第２の配線と接続され、第２のトランジスタのゲート及び第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第１のトランジスタのゲートと接続され、第１のスイッチは第２の配線と第３の配線との間に接続され、第２のスイッチは第２の配線と第３の配線との間に接続され、第３のスイッチは第１のトランジスタのゲートと第３の配線との間に接続される半導体装置である。
上記態様において、第１の期間と第２の期間とを有し、第１の期間において、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチはオフになり、第１の配線の電位がＨレベルになり、第２の期間において、第１のスイッチがオフになり、第２のスイッチ及び第３のスイッチがオンになり、第１の配線の電位がＬレベルになってもよい。
本発明の一態様は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタを有し、第１のトランジスタの第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第２の配線と接続され、第２のトランジスタのゲート及び第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第１のトランジスタのゲートと接続され、第３のトランジスタのゲートは第４の配線と接続され、第１の端子は第３の配線と接続され、第２の端子は第２の配線に接続され、第４のトランジスタのゲートは第５の配線と接続され、第１の端子は第３の配線と接続され、第２の端子は第２の配線に接続され、第５のトランジスタのゲートは第５の配線と接続され、第１の端子は第３の配線と接続され、第２の端子は第１のトランジスタのゲートと接続される半導体装置である。
上記態様において、第５のトランジスタのチャネル幅は第２のトランジスタのチャネル幅よりも大きく、第２のトランジスタのチャネル幅は第１のトランジスタのチャネル幅よりも大きくてもよい。
上記態様において、第６のトランジスタを有し、第６のトランジスタのゲートは第２の配線と接続され、第１の端子は第３の配線と接続され、第２の端子は第６の配線に接続されていてもよい。
上記態様において、期間Ａ及び期間Ｂを有し、期間Ａにおいて、第１の配線の電位がＨレベルになり、第５の配線の電位及び第４の配線の電位がＬレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ及び第６のトランジスタがオンになり、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタがオフになり、第６の配線の電位がＬレベルになり、期間Ｂにおいて、第１の配線の電位がＬレベルになり、第５の配線の電位がＨレベルになり、第４の配線の電位がＬレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ及び第６のトランジスタがオフになり、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタがオンになり、第６の配線の電位がＬレベルになってもよい。
上記態様において、第７のトランジスタを有し、第７のトランジスタのゲートは第４の配線と接続され、第１の端子は第１の配線と接続され、第２の端子は第６の配線に接続されてもよい。
上記態様において、期間Ａ、期間Ｂ、期間Ｃ、期間Ｄ及び期間Ｅを有し、期間Ａにおいて、第１の配線の電位がＨレベルになり、第５の配線の電位及び第４の配線の電位がＬレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ及び第６のトランジスタがオンになり、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ、第５のトランジスタ及び第７のトランジスタがオフになり、第６の配線の電位がＬレベルになり、期間Ｂにおいて、第１の配線の電位がＬレベルになり、第５の配線の電位がＨレベルになり、第４の配線の電位がＬレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ及び第６のトランジスタがオフになり、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタがオンになり、第６の配線の電位がＬレベルになり、期間Ｃにおいて、第１の配線の電位がＬレベルになり、第５の配線の電位及び第４の配線の電位がＨレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ及び第６のトランジスタがオフになり、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ、第５のトランジスタ及び第７のトランジスタがオンになり、第６の配線の電位がＬレベルになり、期間Ｄにおいて、第１の配線の電位がＨレベルになり、第５の配線の電位がＬレベルになり、第４の配線の電位がＨレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ及び第７のトランジスタがオンになり、第４のトランジスタ、第５のトランジスタ及び第６のトランジスタがオフになり、第６の配線の電位がＨレベルになり、期間Ｅにおいて、第１の配線の電位がＬレベルになり、第５の配線の電位がＨレベルになり、第４の配線の電位がＬレベルになり、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第６のトランジスタ及び第７のトランジスタがオフになり、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタがオンになり、第６の配線の電位がＬレベルになってもよい。
上記の本発明の各態様において、スイッチとしては、様々な形態のものを用いることができる。スイッチとしては、電気的スイッチ又は機械的なスイッチ等を用いることができる。つまり、スイッチは、電流を制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。電気的スイッチとしては、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ等）、ダイオード（例えば、ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオード、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオード、ダイオード接続のトランジスタ等）、又はこれらを組み合わせた論理回路等がある。機械的なスイッチとしては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のように、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことが可能な電極を有し、その電極が動くことによって、導通と非導通とを制御して動作する。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。ただし、オフ電流を抑えたい場合、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタはＬＤＤ領域を有するトランジスタ、又はマルチゲート構造を有するトランジスタなどがある。
また、上記の本発明の各態様において、スイッチとしてトランジスタを用い、そのトランジスタのソースの電位が低電位側電源（Ｖｓｓ、ＧＮＤ、０Ｖ等）の電位に近い値で動作する場合は、スイッチとしてＮチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。反対に、そのトランジスタのソースの電位が高電位側電源（Ｖｄｄ等）の電位に近い値で動作する場合は、スイッチとしてＰチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。なぜなら、Ｎチャネル型トランジスタではソースが低電位側電源の電位に近い値で動作する場合、Ｐチャネル型トランジスタではソースが高電位側電源の電位に近い値で動作する場合には、ゲートとソースとの間の電圧の絶対値を大きくできるからである。そのため、スイッチとして、より正確な動作を行うことができるからである。または、トランジスタがソースフォロワ動作をしてしまうことが少ないため、出力電圧の大きさが小さくなってしまうことが少ないからである。
また、上記の本発明の各態様において、スイッチとして、Ｎチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタとの両方を用いて、ＣＭＯＳ型のスイッチを用いてもよい。ＣＭＯＳ型のスイッチにすると、Ｐチャネル型トランジスタとＮチャネル型トランジスタとのどちらか一方が導通すれば、電流が流れるため、スイッチとして機能しやすくなる。よって、スイッチへの入力信号の電圧が高い場合でも、低い場合でも、適切に電圧を出力させることができる。または、スイッチをオン又はオフさせるための信号の電圧振幅値を小さくすることができるので、消費電力を小さくすることができる。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、スイッチは、入力端子（ソースまたはドレインの一方）と、出力端子（ソースまたはドレインの他方）と、導通を制御する端子（ゲート）とを有する場合がある。一方、スイッチとしてダイオードを用いる場合、スイッチは、導通を制御する端子を有していない場合がある。したがって、トランジスタよりもダイオードをスイッチとして用いた方が、端子を制御するための配線を少なくすることができる。
本明細書に開示されている発明では、トランジスタとして、様々な構造のトランジスタを用いることができる。つまり、用いるトランジスタの構成に限定はない。
本明細書において、半導体装置とは、半導体素子（トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等）を含む回路を有する装置のことをいう。ただし、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般、又は半導体材料を有する装置のことを半導体装置と呼んでもよい。本明細書において、表示装置とは、表示素子を有する装置のことを言う。
本明細書において、駆動装置とは、半導体素子、電気回路、電子回路を有する装置のことを言う。例えば、ソース信号線から画素内への信号の入力を制御するトランジスタ（選択用トランジスタ、スイッチング用トランジスタ等と呼ぶことがある）、画素電極に電圧または電流を供給するトランジスタ、発光素子に電圧または電流を供給するトランジスタ等は、駆動装置の一例である。さらに、ゲート信号線に信号を供給する回路（ゲートドライバ、ゲート線駆動回路等と呼ぶことがある）、ソース信号線に信号を供給する回路（ソースドライバ、ソース線駆動回路等と呼ぶことがある）等は、駆動装置の一例である。
また、表示装置、半導体装置、照明装置、冷却装置、発光装置、反射装置、および駆動装置等を互いに組み合わせることが可能であり、このような装置も本発明の態様に含まれる。例えば、表示装置が、半導体装置および発光装置を有する場合がある。あるいは、半導体装置が、表示装置および駆動装置を有する場合がある。
また、本発明の各態様において、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを、同一の基板（例えば、ガラス基板、プラスチック基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板等）に形成することが可能である。こうして、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。
また、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てを同じ基板に形成しないことが可能である。つまり、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ある基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、別の基板に形成されていることが可能である。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ガラス基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、単結晶基板（又はＳＯＩ基板）に形成されることが可能である。そして、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部が形成される単結晶基板（ＩＣチップともいう）を、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）によって、ガラス基板に接続して、ガラス基板にそのＩＣチップを配置することが可能である。または、ＩＣチップを、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）、ＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、又はプリント基板等を用いてガラス基板と接続することが可能である。
本明細書において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載する場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層等）であるとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード等）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路等）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路等）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路等）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路等）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量等を大きくできる回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路等）、信号生成回路、記憶回路、制御回路等）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。
本明細書において、明示的に単数として記載されているものについては、単数であることが望ましい。ただし、この場合でも、複数であることも可能である。同様に、明示的に複数として記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただし、この場合でも、単数であることも可能である。
本出願の図において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。図は、理想的な例を模式的に示すものであり、図に示す形状又は値等に限定されない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつき、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき等を含むことが可能である。
なお、専門用語は、特定の実施の形態、又は実施例等を述べる目的で用いられる場合が多い。ただし、本発明の一態様は、専門用語によって、限定して解釈されるものではない。
なお、定義されていない文言（専門用語又は学術用語等の科学技術文言を含む）は、通常の当業者が理解する一般的な意味と同等の意味として用いることが可能である。辞書等により定義されている文言は、関連技術の背景と矛盾がないような意味に解釈されることが好ましい。
なお、第１、第２、第３等の語句は、様々な要素、部材、領域、層、区域などについて、区別して記述するために用いられる。よって、第１、第２、第３等の語句は、要素、部材、領域、層、区域等の順序および個数を限定するものではない。さらに、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」等と置き換えることが可能である。
また、「上に」、「上方に」、「下に」、「下方に」、「横に」、「右に」、「左に」、「斜めに」、「奥に」、「手前に」、「内に」、「外に」、又は「中に」等の空間的配置を示す語句は、ある要素又は特徴と、他の要素又は特徴との関連を、図によって簡単に示すために用いられる。ただし、このような用法に限定されず、これらの空間的配置を示す語句は、図に描く方向に加えて、他の方向を含む場合がある。例えば、Ｘの上にＹ、と明示的に示される場合は、ＹがＸの上にあることに限定されない。図中の構成は反転、又は１８０°回転させることが可能なので、ＹがＸの下にあることを含むことが可能である。このように、「上に」という語句は、「上に」の方向に加え、「下に」の方向を含むことが可能である。ただし、これに限定されず、図中のデバイスは様々な方向に回転することが可能なので、「上に」という語句は、「上に」、および「下に」の方向に加え、「横に」、「右に」、「左に」、「斜めに」、「奥に」、「手前に」、「内に」、「外に」、又は「中に」等の他の方向を含むことが可能である。つまり、状況に応じて適切に解釈することが可能である。
なお、Ｘの上にＹが形成されている、あるいは、Ｘ上にＹが形成されている、と明示的に記載する場合は、Ｘの上にＹが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、ＸとＹと間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、等）であるとする。
従って例えば、層Ｘの上に（もしくは層Ｘ上に）、層Ｙが形成されている、と明示的に記載されている場合は、層Ｘの上に直接接して層Ｙが形成されている場合と、層Ｘの上に直接接して別の層（例えば層Ｚ等）が形成されていて、その上に直接接して層Ｙが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｚ等）は、単層でもよいし、複層でもよい。
さらに、Ｘの上方にＹが形成されている、と明示的に記載されている場合についても同様であり、Ｘの上にＹが直接接していることに限定されず、ＸとＹとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。従って例えば、層Ｘの上方に、層Ｙが形成されている、という場合は、層Ｘの上に直接接して層Ｙが形成されている場合と、層Ｘの上に直接接して別の層（例えば層Ｚ等）が形成されていて、その上に直接接して層Ｙが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｚ等）は、単層でもよいし、複層でもよい。
なお、Ｘの上にＹが形成されている、Ｘ上にＹが形成されている、又はＸの上方にＹが形成されている、と明示的に記載する場合、Ｘの斜め上にＹが形成される場合も含むこととする。
なお、Ｘの下にＹが、あるいは、Ｘの下方にＹが、との記載についても同様である。
本発明の一態様は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ、及び第３のスイッチを有する。第１のトランジスタの第１の端子は、第１の配線と接続され、第１のトランジスタの第２の端子は、第２の配線と接続される。第２のトランジスタの第１の端子は、第１の配線と接続され、第２のトランジスタの第２の端子は、第１のトランジスタのゲートと接続され、第２のトランジスタのゲートは、第１の配線と接続される。第１のスイッチは、第２の配線と第３の配線との間に接続される。第２のスイッチは、第２の配線と第３の配線との間に接続される。第３のスイッチは、第１のトランジスタのゲートと第３の配線との間に接続される。
なお、本発明の一態様は、第１の期間と第２の期間とを有することが可能である。第１の期間において、第１〜第３のスイッチがオフになることが可能である。そして、第１の配線の電位がＨレベルになることが可能である。第２の期間において、第１のスイッチがオフになり、第２〜第３のスイッチがオンになることが可能である。そして、第１の配線の電位がＬレベルになることが可能である。
本発明の一態様は、第１−第２のトランジスタ、第１−第３のスイッチを有する半導体装置において、第１−第２のトランジスタ、第１−第３のスイッチがオンになる時間を短く又はオンになる回数を少なくできるので劣化を抑制することができる。または、第１−第５のトランジスタを有する半導体装置において、第１−第５のトランジスタがオンになる時間を短く又はオンになる回数を少なくできるので劣化を抑制することができる。または、さらに第６のトランジスタを有する半導体装置において、第１−第６のトランジスタがオンになる時間を短く又はオンになる回数を少なくできるので劣化を抑制することができる。または、さらに第７のトランジスタを有する半導体装置において、第１−第７のトランジスタがオンになる時間を短く又はオンになる回数を少なくできるので劣化を抑制することができる。
実施の形態１における半導体装置の回路図と、その論理回路と、その論理式と、その真理値表。 実施の形態１における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態１における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態１における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図と、その論理回路と、その論理式と、その真理値表。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態２における半導体装置の動作を説明するための模式図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態２における半導体装置の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態３における表示装置のブロック図と、画素の回路図。 実施の形態３におけるシフトレジスタの回路図。 実施の形態３におけるシフトレジスタの動作を説明するためのタイミングチャート。 実施の形態４における信号線駆動回路の回路図と、その動作を説明するためのタイミングチャートと、表示装置のブロック図。 実施の形態５における保護回路の回路図。 実施の形態５における保護回路の回路図。 実施の形態６における半導体装置の断面図。 実施の形態７における表示装置の上面図と、断面図。 実施の形態８におけるトランジスタの作製工程を説明するための図。 実施の形態９における半導体装置のレイアウト図。 実施の形態１０における電子機器を説明するための図。 実施の形態１０における電子機器を説明するための図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態１における半導体装置の回路図。 実施の形態２における半導体装置の回路図。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分は異なる図面間で共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
（実施の形態１）
本実施の形態の構成について、図４５（Ａ）を参照して説明する。図４５（Ａ）には、本実施の形態の半導体装置の回路図を示す。
回路１００は、トランジスタ１０１（第１のトランジスタ）、スイッチ１０２Ｓ（第１のスイッチ）、スイッチ１０３Ｓ（第２のスイッチ）、トランジスタ１０４（第２のトランジスタ）、及びスイッチ１０５Ｓ（第３のスイッチ）を有する。
なお、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０４は、Ｎチャネル型とする。Ｎチャネル型のトランジスタは、ゲートとソースとの間の電位差（Ｖｇｓ）が閾値電圧（Ｖｔｈ）を上回った場合にオンする。ただし、これに限定されず、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０４は、Ｐチャネル型であることが可能である。Ｐチャネル型トランジスタは、ゲートとソースとの間の電位差（Ｖｇｓ）が閾値電圧（Ｖｔｈ）を下回った場合にオンする。
トランジスタ１０１の第１の端子は、配線１１２（第１の配線）と接続され、トランジスタ１０１の第２の端子は、配線１１１（第２の配線）と接続される。スイッチ１０２Ｓは、配線１１１と配線１１５（第３の配線）との間に接続される。スイッチ１０３Ｓは、配線１１１と配線１１５との間に接続される。トランジスタ１０４の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０４の第２の端子は、トランジスタ１０１のゲートと接続され、トランジスタ１０４のゲートは、配線１１２と接続される。スイッチ１０５Ｓは、配線１１５とトランジスタ１０１のゲートとの間に接続される。
なお、スイッチ１０２Ｓ、スイッチ１０３Ｓ、及びスイッチ１０５Ｓは、制御端子を有することが可能である。図４５（Ｂ）には、スイッチ１０２Ｓの制御端子が配線１１４（第４の配線）と接続され、スイッチ１０３Ｓの制御端子が配線１１３（第５の配線）と接続され、スイッチ１０５Ｓの制御端子が配線１１３と接続される場合の構成を示す。
なお、スイッチ１０２Ｓ、スイッチ１０３Ｓ、及びスイッチ１０５Ｓとしては、トランジスタを用いることが可能である。図１（Ａ）は、スイッチとしてトランジスタを用いる。スイッチ１０２Ｓ、スイッチ１０３Ｓ、及びスイッチ１０５Ｓとして、各々、トランジスタ１０２（第３のトランジスタ）、トランジスタ１０３（第４のトランジスタ）、トランジスタ１０５（第５のトランジスタ）が用いられる場合の例を示す。トランジスタ１０２の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ１０２の第２の端子は、配線１１１と接続され、トランジスタ１０２のゲートは、配線１１４と接続される。トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ１０３の第２の端子は、配線１１１と接続され、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１３と接続される。トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ１０５の第２の端子は、トランジスタ１０１のゲートと接続され、トランジスタ１０５のゲートは、配線１１３と接続される。
なお、トランジスタ１０２、トランジスタ１０３、及びトランジスタ１０５は、トランジスタ１０１と同じＮチャネル型である。ただしトランジスタ１０２、トランジスタ１０３、及びトランジスタ１０５は、Ｐチャネル型でもよい。
なお、トランジスタ１０１のゲートとトランジスタ１０４の第２の端子との接続箇所、又はトランジスタ１０１のゲートとトランジスタ１０５の第２の端子との接続箇所をノード１１と示す。
次に、配線１１１〜配線１１５に、入力又は出力される信号又は電圧の一例、及びこれらの配線の機能について説明する。
配線１１１からは、信号ＯＵＴが出力される。
配線１１２には、信号ＩＮ１が入力される。配線１１３には、信号ＩＮ２が入力される。配線１１４には、信号ＩＮ３が入力される。
配線１１５には、電圧Ｖ１が供給される。電圧Ｖ１は、電源電圧、基準電圧、グランド電圧、アース、又は負電源電圧である。ただし、これに限定されず、配線１１５には、信号（例えばクロック信号又は反転クロック信号など）が入力されてもよい。
Ｌレベルの信号、Ｌ信号、Ｌレベルの電位、又は電圧Ｖ１などと記載する場合、これらの電位はおおむねＶ１である。Ｈレベルの信号、Ｈ信号、Ｈレベルの電位、又は電圧Ｖ２などと記載する場合、これらの電位はおおむねＶ２（Ｖ２＞Ｖ１）である。なおおおむねとは、ノイズによる誤差、プロセスのばらつきによる誤差、素子の作製工程のばらつきによる誤差、及び／又は、測定誤差などの様々な誤差を含む（以下、同じ）。
例えば、あるノードにトランジスタのゲートが接続され、当該ノードの電位がＬレベルになると、当該トランジスタはオフ（又はオン）になるとする。この場合、当該ノードの電位がＬレベルになるとは、当該ノードの電位が当該トランジスタをオフ（又はオン）にすることが可能な値になることをいう。または、当該ノードの電位がＬレベルになるとは、当該ノードの電位が、当該トランジスタを含む回路が所定の動作を実現することが可能な程度に、当該トランジスタのゲートとソースとの間の電圧（Ｖｇｓ）を小さく（又は大きく）することが可能な値になることをいう。
なお、信号ＩＮ１〜ＩＮ３としてクロック信号が用いられるとすると、当該クロック信号は、平衡であることが可能であるし、非平衡（不平衡ともいう）であることが可能である。平衡とは、１周期のうち、Ｈレベルになる期間とＬレベルになる期間とがおおむね等しいことをいう。非平衡とは、Ｈレベルになる期間とＬレベルになる期間とが異なることをいう。
例えば、信号ＩＮ１としてクロック信号が用いられ、信号ＩＮ２として信号ＩＮ１から位相がおおむね１８０°ずれた信号が用いられ、信号ＩＮ１及び信号ＩＮ２が非平衡であるとする。この場合、信号ＩＮ２は、信号ＩＮ１の反転信号ではないことがある。
ここで、図５（Ａ）に示すように、配線１１２〜配線１１５には、回路１５０から信号又は電圧が供給される。回路１５０は、信号又は電圧などを生成し、配線１１２〜配線１１５に信号又は電圧を供給する。
回路１５０は、回路１５１〜回路１５４を有することが可能である。回路１５１は、信号又は電圧を生成し、配線１１２に信号又は電圧を供給する機能を有する。回路１５２は、信号又は電圧を生成し、配線１１３に信号又は電圧を供給する機能を有する。回路１５３は、信号又は電圧を生成し、配線１１４に信号又は電圧を供給する機能を有する。回路１５４は、信号又は電圧を生成し、配線１１５に信号又は電圧を供給する機能を有する。
回路１５０〜１５４は、各々、図５（Ｂ）の増幅回路、図５（Ｃ）のバイポーラトランジスタ、図５（Ｄ）のＭＯＳトランジスタ、図５（Ｅ）の容量素子、図５（Ｆ）のインバータ、図５（Ｇ）の直流電圧源、図５（Ｈ）の交流電圧源、及び／又は、図５（Ｉ）の直流電流源などを含む。
図５（Ａ）に示すように、配線１１２〜１１４には保護回路１６０が接続される。
次に、回路１００、及びトランジスタ１０１〜１０５の機能について説明する。
回路１００は配線１１１の電位を制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１２の電位、配線１１３の電位、配線１１４の電位、又は配線１１５の電位を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１に、信号又は電圧を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。または、回路１００は、配線１１１の電位を維持するタイミングを制御する機能を有する。以上のように、回路１００は、制御回路としての機能を有する。なお、回路１００は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお回路１００は、信号ＩＮ１〜ＩＮ３に応じて制御される。
なお、回路１００は、図１（Ｂ）に示すように、ＡＮＤを含む論理回路としての機能を有する。具体的には、回路１００は、３入力のＡＮＤと、二つのＮＯＴとを組み合わせた論理回路としての機能を有する。そして、ＡＮＤの第１の入力端子には、信号ＩＮ１が入力され、ＡＮＤの第２の入力端子には、信号ＩＮ２が第１のＮＯＴによって反転される信号が入力され、ＡＮＤの第３の入力端子には、信号ＩＮ３が第２のＮＯＴによって反転される信号が入力され、ＡＮＤの出力からは信号ＯＵＴが出力される。つまり、回路１００は、図１（Ｃ）に示す論理式を実現する機能、又は図１（Ｄ）に示す真理値表を実現する機能を有する。
トランジスタ１０１は、配線１１２と配線１１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、配線１１２の電位を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１２に信号又は電圧が入力されると、トランジスタ１０１は、配線１１２に入力される信号又は電圧を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、配線１１１に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、配線１１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、配線１１１の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、配線１１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０１は、ブートストラップ動作を行う機能を有する。または、トランジスタ１０１は、ノード１１の電位をブートストラップ動作によって上昇させる機能を有する。以上のように、トランジスタ１０１は、スイッチ、又はバッファとしての機能を有する。なお、トランジスタ１０１は、上記の機能のすべてを有する必要はない。
トランジスタ１０２は、配線１１５と配線１１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０２は、配線１１５の電位を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されると、トランジスタ１０２は、配線１１５に入力される信号又は電圧を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０２は、配線１１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０２は、配線１１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ１０２は、スイッチとしての機能を有する。なお、トランジスタ１０２は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ１０２は、配線１１４の電位（信号ＩＮ３）によって制御されることが可能である。
トランジスタ１０３は、配線１１５と配線１１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０３は、配線１１５の電位を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ１０３は、配線１１５に入力される信号又は電圧を配線１１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０３は、配線１１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０３は、配線１１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ１０３は、スイッチとしての機能を有する。なお、トランジスタ１０３は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ１０３は、配線１１３の電位（信号ＩＮ２）によって制御されることが可能である。
トランジスタ１０４は、配線１１２とノード１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０４は、配線１１２の電位をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１２に信号又は電圧が入力されると、トランジスタ１０４は、配線１１２に入力される信号又は電圧をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０４は、ノード１１に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０４は、ノード１１の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０４は、ノード１１を浮遊状態にする機能を有する。以上のように、トランジスタ１０４は、スイッチ、ダイオード、又はダイオード接続のトランジスタなどとしての機能を有する。なお、トランジスタ１０４は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ１０４は、配線１１２の電位（信号ＩＮ１）、及び／又は、ノード１１の電位によって制御されることが可能である。
トランジスタ１０５は、配線１１５とノード１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０５は、配線１１５の電位をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されると、トランジスタ１０５は、配線１１５に入力される信号又は電圧をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０５は、ノード１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０５は、ノード１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ１０５は、スイッチとしての機能を有する。なお、トランジスタ１０５は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ１０５は、配線１１３の電位（信号ＩＮ２）によって制御されることが可能である。
次に、回路１００の動作について、図１（Ｄ）の真理値表（動作表ともいう）を参照して説明する。図１（Ｄ）には、信号ＩＮ１〜ＩＮ３がデジタル信号である場合の真理値表を示す。よって、信号ＩＮ１〜ＩＮ３のＨレベルとＬレベルとの組み合わせは、８パターンある。つまり、回路１００は、少なくとも８パターンの動作を行うことが可能である。ここでは、その８パターンの動作についてそれぞれ説明する。
なお、回路１００は、これらの８パターンの動作の全てを行う必要はなく、一部を選択して行うことが可能である。なお、回路１００は、これらの８パターンの動作以外の動作を行うことが可能である。例えば、信号ＩＮ１〜ＩＮ３が三つ以上の値を有する場合、又は信号ＩＮ１〜ＩＮ３がアナログ信号である場合、回路１００は、これらの８パターン以外にも、さらに多くの動作を行うことが可能である。
まず、回路１００の動作１について、図２（Ａ）を参照して説明する。信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ１０５はオンになる。すると、配線１１５とノード１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）はノード１１に供給される。このとき、信号ＩＮ１はＨレベルになるので、トランジスタ１０４はオンになる。すると、配線１１２とノード１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）はノード１１に供給される。つまり、ノード１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）と配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）とが供給される。ここで、トランジスタ１０５のチャネル幅は、トランジスタ１０４のチャネル幅よりも大きいとする。よって、ノード１１の電位は、Ｌレベルになる。このときのノード１１の電位は、Ｖ１よりも大きく、Ｖ１＋Ｖｔｈ１０１（Ｖｔｈ１０１はトランジスタ１０１の閾値電圧）よりも小さい値である。この結果、トランジスタ１０１はオフになるので、配線１１２と配線１１１とは非導通状態になる。
そして、信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ１０３はオンになる。このとき、信号ＩＮ３はＨレベルになるので、トランジスタ１０２はオンになる。すると、配線１１５と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は配線１１１に供給される。よって、配線１１１の電位はＶ１になるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
なお「トランジスタＡのチャネル幅は、トランジスタＢのチャネル幅よりも大きい」は「トランジスタＡの１／Ｗ（Ｗはチャネル幅）は、トランジスタＢの１／Ｗよりも小さい」、「トランジスタＡのＬ（Ｌはチャネル長）は、トランジスタＢのＬよりも小さい」、「トランジスタＡの１／Ｌは、トランジスタＢの１／Ｌよりも大きい」、「トランジスタＡのＷ／Ｌは、トランジスタＢのＷ／Ｌよりも大きい」、「トランジスタＡのＶｇｓ（Ｖｇｓはゲートとソースとの間の電位差）は、トランジスタＢのＶｇｓよりも大きい」などと言い換えることが可能である。トランジスタがマルチゲート構造であり、トランジスタが複数のゲートを有する場合、「トランジスタＡのゲートの本数は、トランジスタＢのゲートの本数よりも少ない」、又は「トランジスタＡのゲートの本数の逆数は、トランジスタＢのゲートの本数の逆数よりも大きい」と言い換えることが可能である。
次に、回路１００の動作２について、図２（Ｂ）を参照して説明する。動作２は、動作１と比較して、信号ＩＮ３がＬレベルになるところが異なる。よって、信号ＩＮ３がＬレベルになるので、トランジスタ１０２はオフになる。ただし、トランジスタ１０２はオフになるものの、トランジスタ１０３は、動作１と同様にオンになる。つまり、配線１１５と配線１１１とは、動作１と同様に導通状態になるので、配線１１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）が供給される。よって、配線１１１の電位はＶ１になるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
次に、回路１００の動作３について、図２（Ｃ）を参照して説明する。信号ＩＮ２はＬレベルになるので、トランジスタ１０５はオフになる。すると、配線１１５とノード１１とは非導通状態になる。このとき、信号ＩＮ１はＨレベルになるので、トランジスタ１０４はオンになる。すると、配線１１２とノード１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）はノード１１に供給される。つまり、ノード１１には、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）が供給される。すると、ノード１１の電位は上昇し始める。やがて、ノード１１の電位がＶ１＋Ｖｔｈ１０１＋Ｖａ（Ｖａは正の数）になると、トランジスタ１０１はオンになる。すると、配線１１２と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）は、配線１１１に供給される。その後も、ノード１１の電位は上昇し続ける。やがて、ノード１１の電位がＶ２−Ｖｔｈ１０４（Ｖｔｈ１０４はトランジスタ１０４の閾値電圧）になると、トランジスタ１０４はオフになる。すると、配線１１２とノード１１とは非導通状態になる。よって、ノード１１は、その電位をＶ２−Ｖｔｈ１０４に維持したまま、浮遊状態になる。
そして、信号ＩＮ２はＬレベルになるので、トランジスタ１０３はオフになる。このとき、信号ＩＮ３はＨレベルになるので、トランジスタ１０２はオンになる。すると、配線１１５と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は配線１１１に供給される。つまり、配線１１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）と配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）とが供給される。ここで、トランジスタ１０２のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅よりも大きいとする。よって、配線１１１の電位は、Ｌレベルになる。このときの配線１１１の電位は、電圧Ｖ１と、トランジスタ１０１〜１０５のいずれか一のトランジスタの閾値電圧との和よりも低い値になるとする。こうして、配線１１１の電位はＬレベルになるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
次に、回路１００の動作４について、図３（Ａ）を参照して説明する。動作４は、動作３と比較して、信号ＩＮ３がＬレベルになるところが異なる。よって、信号ＩＮ３がＬレベルになるので、トランジスタ１０２はオフになる。このとき、トランジスタ１０３もオフになっているので、配線１１５と配線１１１とは非導通状態になる。つまり、配線１１１には、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）が供給される。よって、配線１１１の電位は上昇し始める。このとき、ノード１１は浮遊状態になっている。すると、トランジスタ１０１のゲートと第２の端子との間の寄生容量によって、ノード１１の電位は上昇する。この結果、ノード１１の電位は、Ｖ２＋Ｖｔｈ１０１＋Ｖａとなる。いわゆる、ブートストラップ動作である。こうして、配線１１１の電位はＶ２になるので、信号ＯＵＴはＨレベルになる。
次に、回路１００の動作５について、図３（Ｂ）を参照して説明する。信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ１０５はオンになる。すると、配線１１５とノード１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）はノード１１に供給される。このとき、信号ＩＮ１はＬレベルになるので、トランジスタ１０４はオフになる。すると、配線１１２とノード１１とは非導通状態になる。つまり、ノード１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）が供給される。よって、ノード１１の電位はＶ１になる。すると、トランジスタ１０１はオフになるので、配線１１２と配線１１１とは非導通状態になる。
そして、信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ１０３はオンになる。このとき、信号ＩＮ３はＨレベルになるので、トランジスタ１０２はオンになる。すると、配線１１５と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は配線１１１に供給される。よって、配線１１１の電位はＶ１になるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
次に、回路１００の動作６について、図３（Ｃ）を参照して説明する。動作６は、動作５と比較して、信号ＩＮ３がＬレベルになるところが異なる。よって、信号ＩＮ３がＬレベルになるので、トランジスタ１０２はオフになる。ただし、トランジスタ１０２はオフになるものの、トランジスタ１０３は、動作５と同様にオンになる。つまり、配線１１５と配線１１１とは、動作５と同様に導通状態になるので、配線１１１には配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）が供給される。よって、配線１１１の電位はＶ１になるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
次に、回路１００の動作７について、図４（Ａ）を参照して説明する。信号ＩＮ２はＬレベルになるので、トランジスタ１０５はオフになる。すると、配線１１５とノード１１とは非導通状態になる。このとき、信号ＩＮ１はＬレベルになるので、トランジスタ１０４はオフになる。すると、配線１１２とノード１１とは非導通状態になる。つまり、ノード１１は、浮遊状態になるので、前の状態における電位を維持する。ここでは、ノード１１の電位は、Ｖ１＋Ｖｔｈ１０１よりも低い値である。よって、トランジスタ１０１はオフになるので、配線１１２と配線１１１とは非導通状態になる。
そして、信号ＩＮ２は、Ｌレベルになるので、トランジスタ１０３はオフになる。このとき、信号ＩＮ３はＨレベルになるので、トランジスタ１０２はオンになる。すると、配線１１５と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は配線１１１に供給される。よって、配線１１１の電位はＶ１になるので、信号ＯＵＴはＬレベルになる。
次に、回路１００の動作８について、図４（Ｂ）を参照して説明する。動作８は、動作７と比較して、信号ＩＮ３がＬレベルになるところが異なる。よって、信号ＩＮ３がＬレベルになるので、トランジスタ１０２はオフになる。このとき、トランジスタ１０３もオフになっているので、配線１１５と配線１１１とは非導通状態になる。つまり、配線１１１は、不定状態Ｚ（浮遊状態、フローティング状態、又はハイインピーダンス状態）になる。そのため、ノイズなどによる電位の変動がなければ、配線１１１の電位は、前の状態における値を維持する。よって、例えば、動作８の一つ前の動作が動作１〜３、及び動作５〜７のいずれかであるとする。この場合、信号ＯＵＴは、Ｌレベルになる。または、例えば、動作８の一つ前の動作が動作４であるとする。この場合、信号ＯＵＴは、Ｈレベルになる。
以上のように、トランジスタ１０１〜１０５は、動作１〜動作８のいずれかにおいて、オフになる。よって、トランジスタがオンになる時間を短くする、又はトランジスタがオンになる回数を少なくすることができるので、トランジスタの劣化を抑制することができる。この結果、トランジスタの特性劣化（例えば閾値電圧の上昇、又は移動度の低下など）を抑制することができる。
または、トランジスタの劣化を抑制することができるので、又は回路１００が有するトランジスタの極性をすべてＮチャネル型とすることが可能なので、トランジスタの半導体層として、単結晶半導体よりも劣化しやすい材料（例えば、非晶質半導体若しくは微結晶半導体などの非単結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体など）を用いることが可能になる。したがって、工程数を削減すること、歩留まりを高くすること、及び／又は、製造コストを削減することなどができる。または、例えば、本実施の形態の半導体装置が表示装置に用いられるとする。この場合、表示装置を大型にすることができる。
または、トランジスタが劣化した場合のことを考慮し、トランジスタのチャネル幅を大きくする必要がなくなる。または、ブートストラップ動作によって、トランジスタのＶｇｓを大きくすることができるので、トランジスタのチャネル幅を小さくすることができる。または、出力信号の振幅を電源電圧と同じ値又は信号の振幅と同じ値にすることができるので、出力信号の振幅を大きくすることができる。よって、当該出力信号によって制御されるトランジスタのチャネル幅を小さくすることができる。つまり、トランジスタのチャネル幅を小さくすることができるので、トランジスタのチャネルの面積を小さくすることができる。
または、トランジスタのチャネルの面積を小さくすることができるので、レイアウト面積を小さくすることができる。この結果、例えば、本実施の形態の半導体装置が表示装置に用いられるとする。この場合、表示装置の解像度を高くすることができる。または、表示装置の額縁を小さくすることができる。
または、トランジスタのチャネルの面積を小さくすることができるので、ゲートとしての機能を有する材料と半導体層とが絶縁層を介して重なる面積を小さくすることができる。この結果、ゲートとしての機能を有する材料と半導体層とがショートしてしまうことを少なくすることができる。よって、出力信号のばらつきを低減すること、誤動作を防止すること、及び／又は、歩留まりを高くすることなどができる。
または、すべてのトランジスタをＮチャネル型とすること、又はすべてのトランジスタをＰチャネル型にすることが可能である。したがって、ＣＭＯＳ回路と比較して、工程数の削減、歩留まりの向上、信頼性の向上、又は製造コストの削減を図ることができる。特に、すべてのトランジスタをＮチャネル型にすることによって、トランジスタの半導体層として、非晶質半導体若しくは微結晶半導体などの非単結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いることが可能になる。ただし、これらの半導体層を用いるトランジスタは、劣化しやすい。しかし、本実施の形態の半導体装置は、トランジスタの劣化を抑制することができる。
次に、動作１〜動作８の他に、回路１００が行うことが可能な動作について説明する。
まず、動作１、及び動作２において、トランジスタ１０４のチャネル幅をトランジスタ１０５のチャネル幅よりも大きくすることによって、トランジスタ１０１はオンになることが可能である。すると、配線１１２と配線１１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）は配線１１１に供給される。つまり、配線１１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）と配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）とが供給されることになる。この場合、トランジスタ１０１の電流供給能力を小さくし、配線１１１の電位をＶ１よりも少し高い値にすることによって、信号ＯＵＴをＬレベルにすることが可能である。このために、トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０２のチャネル幅又はトランジスタ１０３のチャネル幅よりも小さいことが好ましい。または、トランジスタ１０１のＶｇｓは、Ｖ２−Ｖ１よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、（Ｖ２−Ｖ１）×１／２よりも小さいことが好ましい。例えば、トランジスタ１０１のＶｇｓを制御することによって、配線１１１からアナログ電圧を出力することが可能である。つまり、回路１００は、アナログバッファ又は増幅回路などとしての機能を有することが可能である。別の例として、トランジスタ１０１のチャネル幅をトランジスタ１０２のチャネル幅とトランジスタ１０３のチャネル幅との和よりも大きくすることによって、信号ＯＵＴをＨレベルにすることが可能である。
次に、信号ＩＮ１がＨレベルからＬレベルになり、信号ＩＮ２がＬレベルからＨレベルになることによって、動作４から動作６に切り替わるとする。この場合、図４（Ｃ）に示すように、動作６において、トランジスタ１０１をしばらくオンにすることによって、配線１１２の電位（例えばＬレベルの信号ＩＮ１）を配線１１１に供給することが可能である。こうすることによって、信号ＯＵＴの立ち下がり時間を短くすることができる。これを実現するために、信号ＩＮ１がＬレベルになるタイミングよりも、トランジスタ１０１がオフになるタイミングを遅くすることが可能である。または、信号ＩＮ１がＬレベルになるタイミングよりも、信号ＩＮ２がＨレベルになるタイミングを遅くすることが可能である。または、信号ＩＮ１のなまりよりも、信号ＩＮ２のなまりを大きくすることが可能である。または、トランジスタ１０３のチャネル幅よりも、トランジスタ１０５のチャネル幅を小さくすることが可能である。または、ノード１１に容量素子の一方の電極を接続することが可能である。当該容量素子の他方の電極は、電源線又は信号線（例えば、配線１１５又は配線１１１など）と接続されることが可能である。当該容量素子は、トランジスタ（例えばトランジスタ１０１、トランジスタ１０４、又はトランジスタ１０５）の寄生容量であることが可能である。または、配線１１３には、回路１００と同じ基板に形成される回路から、信号が供給されることが可能である。
次に、動作７及び動作８において、ノード１１の電位は、Ｖ１＋Ｖｔｈ１０１＋Ｖａであることが可能である。この場合、トランジスタ１０１はオンになるので、配線１１２と配線１１１とは導通状態になる。すると、配線１１２の電位（例えばＬレベルの信号ＩＮ１）は配線１１１に供給される。こうすることによって、特に動作８では、配線１１１の電位を固定することができるので、回路を誤動作に強くすることができる。
以上のように、本実施の形態の半導体装置は、動作１〜動作８の他にも様々な動作を行うことが可能である。
次に、トランジスタ１０１〜１０５のチャネル幅の比率について説明する。
まず、トランジスタ１０４〜１０５が駆動する負荷（例えばトランジスタ１０１のゲート）は、トランジスタ１０１〜１０３が駆動する負荷（例えば配線１１１と接続される負荷（例えばトランジスタのゲート））よりも小さい。したがって、トランジスタ１０４のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅、トランジスタ１０２のチャネル幅、及び／又は、トランジスタ１０３のチャネル幅よりも小さいことが可能である。または、トランジスタ１０５のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅、トランジスタ１０２のチャネル幅、及び／又は、トランジスタ１０３のチャネル幅よりも小さいことが可能である。このような場合、トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０４のチャネル幅の２０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、１０倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、７倍以下であることが好ましい。トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０５のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、５倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、３倍以下であることが好ましい。
次に、信号ＯＵＴがＬレベルになる場合、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）がトランジスタ１０２とトランジスタ１０３という二つのトランジスタを介して配線１１１に供給されることがある。一方で、信号ＯＵＴがＨレベルになる場合、配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）がトランジスタ１０１という一つのトランジスタを介して配線１１１に供給されることがある。したがって、トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０２のチャネル幅、及び／又は、トランジスタ１０３のチャネル幅よりも大きいことが可能である。このような場合、トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０２のチャネル幅又はトランジスタ１０３のチャネル幅の３倍以下であることが好ましい。より好ましくは、２倍以下であることが好ましい。
次に、信号ＩＮ１がＨレベルになり、且つトランジスタ１０１がオンになるとする。このとき、トランジスタ１０２又はトランジスタ１０３がオンになるとする。この場合、配線１１１の電位をＬレベルにするために、トランジスタ１０２のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅よりも大きいことが可能である。または、トランジスタ１０３のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅よりも大きいことが可能である。このような場合、トランジスタ１０１のチャネル幅は、トランジスタ１０２のチャネル幅又はトランジスタ１０３のチャネル幅の１倍以下であることが好ましい。より好ましくは、０．７倍以下であることが好ましい。
なお、信号ＩＮ１がＨレベルになり、且つトランジスタ１０１がオンになるとする。このとき、トランジスタ１０３がオンになるが、トランジスタ１０２がオンになる場合は少ない。よって、トランジスタ１０３のチャネル幅は、トランジスタ１０２のチャネル幅よりも小さいことが可能である。
次に、動作１〜動作２において、トランジスタ１０４とトランジスタ１０５とがオンになることによって、ノード１１には配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）と配線１１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ１）とが供給される。したがって、すでに述べたように、ノード１１の電位をＬレベルにするために、トランジスタ１０５のチャネル幅は、トランジスタ１０４のチャネル幅よりも大きいことが可能である。このような場合、トランジスタ１０５のチャネル幅は、トランジスタ１０４のチャネル幅の１５倍以下であることが好ましい。より好ましくは、１０倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、８倍以下であることが好ましい。例えば、トランジスタ１０４のチャネル長をトランジスタ１０５のチャネル長よりも大きくすることによって、トランジスタ１０５のＷ／Ｌ比をトランジスタ１０４のＷ／Ｌ比よりも大きくすることが可能である。このような場合、トランジスタ１０４のチャネル長は、トランジスタ１０５のチャネル長の９倍以下であることが好ましい。より好ましくは、６倍以下であることが好ましい。より好ましくは３倍以下であることが好ましい。
以上のように、トランジスタのチャネル幅の比率を適切な値にすることが好ましい。なお、上記のトランジスタのサイズの比率を考慮すると、トランジスタ１０１のチャネル幅は、１００μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ以上、３００μｍ以下又は５００μｍ以上、８００μｍ以下であることが好ましい。トランジスタ１０２のチャネル幅又はトランジスタ１０３のチャネル幅は、１００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ以上、３００μｍ以下又は７００μｍ以上、１２００μｍ以下であることが好ましい。トランジスタ１０４のチャネル幅は、１０μｍ以上、３００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。トランジスタ１０５のチャネル幅は、３０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、５０μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましい。
次に、図１（Ａ）とは異なる構成の半導体装置について説明する。
まず、図１（Ａ）で述べる構成において、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば配線１１２など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０５のゲートは、配線１１３とは別の配線（例えば配線１１１、配線１１６又はノード１１など）と接続されることが可能である。
なお、配線１１６には、電圧Ｖ２が供給されることが可能である。よって、配線１１６は、電源線としての機能を有することが可能である。例えば、配線１１６には、信号が入力されることが可能である。よって、配線１１６は、信号線としての機能を有することが可能である。
図６（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１２と接続される構成を示す。トランジスタ１０５の第１の端子にＨ信号を供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０５に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０５の劣化を抑制することができる。
図６（Ｂ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０５のゲートは、ノード１１と接続される構成を示す。トランジスタ１０５の第１の端子にＨ信号を供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０５に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０５の劣化を抑制することができる。
図６（Ｃ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１２と接続されトランジスタ１０５のゲートは、配線１１６と接続される構成を示す。Ｈレベルの信号ＩＮ１を、トランジスタ１０４とトランジスタ１０５とを介してノード１１に供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０４のチャネル幅を小さくすることができる。
次に、図１（Ａ）、及び図６（Ａ）〜（Ｃ）で述べる構成において、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば配線１１２）と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１３とは別の配線（例えば配線１１１、配線１１６又はノード１１など）と接続されることが可能である。
図６（Ｄ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１２と接続される構成を示す。トランジスタ１０３の第１の端子にＨ信号を供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０３に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０３の劣化を抑制することができる。
図６（Ｅ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１１と接続される構成を示す。よって、トランジスタ１０３に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０３の劣化を抑制することができる。
図６（Ｆ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１６と接続される構成を示す。Ｈレベルの信号ＩＮ１を、トランジスタ１０３とトランジスタ１０１とを介して配線１１１に供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０１のチャネル幅を小さくすることができる。
次に、図１（Ａ）、及び図６（Ａ）〜（Ｆ）で述べる構成において、トランジスタ１０４の第１の端子は、配線１１２とは別の配線（例えば配線１１６など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０４のゲートは、配線１１２とは別の配線（例えば配線１１６など）と接続されることが可能である。
図７（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０４の第１の端子が配線１１６と接続される構成を示す。
図７（Ｂ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０４のゲートが配線１１６と接続される構成を示す。トランジスタ１０４を介して、配線１１２の電位（例えばＬレベルの信号ＩＮ１）を供給することが可能になる。よって、ノード１１の電位を固定することができるので、ノイズに強い半導体装置を得ることができる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、及び図７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ１０２の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば配線１１３、配線１１４又はノード１１など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０３の第１の端子、及び／又は、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば配線１１３、配線１１４又はノード１１など）と接続されることが可能である。
図７（Ｃ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０２の第１の端子は、配線１１３と接続される構成を示す。トランジスタ１０２の第１の端子にＨ信号を供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０２に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０２の劣化を抑制することができる。
図７（Ｄ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０３の第１の端子、及びトランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１４と接続される構成を示す。トランジスタ１０３の第１の端子又はトランジスタ１０５の第１の端子にＨ信号を供給することが可能になる。よって、トランジスタ１０３又はトランジスタ１０５に逆バイアスを印加することができるので、トランジスタ１０３又はトランジスタ１０５の劣化を抑制することができる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、及び図７（Ａ）〜（Ｄ）で述べる構成において、トランジスタの各端子又は各電極は、別々の配線と接続されることが可能である。例えば、トランジスタ１０１の第１の端子と、トランジスタ１０４の第１の端子とは、別々の配線と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０３のゲートと、トランジスタ１０５のゲートとは、別々の配線と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０２の第１の端子と、トランジスタ１０３の第１の端子と、トランジスタ１０５の第１の端子とは、別々の配線に接続されることが可能である。これを実現するために、配線を複数の配線に分割することが可能である。
図７（Ｅ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、配線１１２は、配線１１２Ａ〜１１２Ｂという複数の配線に分割され、配線１１３は、配線１１３Ａ〜１１３Ｂという複数の配線に分割され、配線１１５は、配線１１５Ａ〜１１５Ｃという複数の配線に分割される構成を示す。そして、トランジスタ１０１の第１の端子は、配線１１２Ａと接続され、トランジスタ１０４の第１の端子は、配線１１２Ｂと接続され、トランジスタ１０４のゲートは、配線１１２Ｂと接続される。または、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１３Ａと接続され、トランジスタ１０５のゲートは、配線１１３Ｂと接続される。または、トランジスタ１０２の第１の端子は、配線１１５Ａと接続され、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１５Ｂと接続され、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１５Ｃと接続される。
なお、配線１１２Ａ〜１１２Ｂは、配線１１２と同様な機能を有することが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｂは、配線１１３と同様な機能を有することが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｃは、配線１１５と同様な機能を有することが可能である。よって、配線１１２Ａ〜１１２Ｂには、信号ＩＮ１が入力されることが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｂには、信号ＩＮ２が入力されることが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｃには、電圧Ｖ１が供給されることが可能である。例えば、配線１１２Ａ〜１１２Ｂには、別々の電圧又は別々の信号を供給することが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｂには、別々の電圧又は別々の信号を供給することが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｃには、別々の電圧又は別々の信号を供給することが可能である。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、及び図７（Ａ）〜（Ｅ）で述べる構成において、トランジスタ１０５Ａ、及び／又は、トランジスタ１０３Ａを新たに設けることが可能である。
図８（Ａ）には図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ１０５Ａを新たに設ける構成を示す。トランジスタ１０５Ａは、トランジスタ１０５に対応することが可能であり、同様の機能を有することが可能である。トランジスタ１０５Ａの第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０５Ａの第２の端子は、ノード１１と接続され、トランジスタ１０５Ａのゲートは、配線１１３と接続される。例えば、図６（Ｂ）〜（Ｃ）と同様に、トランジスタ１０５Ａのゲートは、ノード１１又は配線１１６と接続されることが可能である。例えば、図６（Ｂ）〜（Ｃ）と同様に、トランジスタ１０５Ａのゲートは、配線１１３とは別の配線（例えばノード１１、配線１１６又は配線１１１など）と接続されることが可能である。
図８（Ｂ）には、図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ１０３Ａを新たに設ける構成を示す。トランジスタ１０３Ａは、トランジスタ１０３に対応することが可能であり、同様の機能を有することが可能である。トランジスタ１０３Ａの第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０３Ａの第２の端子は、配線１１１と接続され、トランジスタ１０３Ａのゲートは、配線１１３と接続される。例えば、図６（Ｅ）〜（Ｆ）と同様に、トランジスタ１０３Ａのゲートは、配線１１３とは別の配線（例えば配線１１１、配線１１６又はノード１１など）と接続されることが可能である。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、及び図８（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ１０６を新たに設けることが可能である。
図８（Ｃ）には、図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ１０６を新たに設ける構成を示す。トランジスタ１０６は、Ｎチャネル型とする。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ１０６は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ１０６の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ１０６の第２の端子は、ノード１１と接続され、トランジスタ１０６のゲートは、配線１１４と接続される。
トランジスタ１０６の機能について説明する。トランジスタ１０６は、配線１１５とノード１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ１０６は、配線１１５の電位をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ１０６は、配線１１５に入力される信号又は電圧をノード１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０６は、ノード１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ１０６は、ノード１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ１０６は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ１０６は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ１０６は、配線１１４の電位（信号ＩＮ３）によって制御されることが可能である。
図８（Ｃ）の半導体装置の動作について説明する。動作１、動作３、動作５、及び動作７において、信号ＩＮ３がＨレベルになるので、トランジスタ１０６はオンになる。すると、配線１１５とノード１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、ノード１１に供給される。こうして、ノード１１の電位を固定することができるので、ノイズに強い半導体装置を得ることができる。または、ノード１１の電位をより低くすることができるので、トランジスタ１０１がオフになりやすくなる。または、トランジスタ１０５のチャネル幅を小さくすることができるので、レイアウト面積を小さくすることができる。一方で、動作２、動作４、動作６、及び動作８において、信号ＩＮ３がＬレベルになるので、トランジスタ１０６はオフになる。こうして、トランジスタ１０６がオンになる時間を短くすることができるので、トランジスタ１０６の劣化を抑制することができる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、及び図８（Ａ）〜（Ｃ）で述べる構成において、トランジスタ１０３、及び／又は、トランジスタ１０５を省略することが可能である。
図８（Ｄ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０３が省略される構成を示す。トランジスタ１０３が省略される場合でも、例えば、トランジスタ１０１がオンからオフに切り替わるタイミングを、信号ＩＮ１がＨレベルからＬレベルになるタイミングよりも遅らせることによって、配線１１２の電位（例えばＬレベルの信号ＩＮ１）を配線１１１に供給することが可能になる。よって、配線１１１の電位をＶ１にすることができる。こうして、トランジスタ１０３を省略することによって、トランジスタの数を減らすことができる。
なお、トランジスタ１０１がオンからオフに切り替わるタイミングを、信号ＩＮ１がＨレベルからＬレベルになるタイミングよりも遅らせるために、トランジスタ１０５のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅よりも小さいことが可能である。または、トランジスタ１０１のチャネルの面積（例えばＬ×Ｗ）は、回路１００が有するトランジスタの中で一番大きいことが可能である。
図８（Ｅ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０５が省略される構成を示す。トランジスタ１０５を省略することによって、トランジスタの数を減らすことができる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、及び図８（Ａ）〜（Ｅ）で述べる構成において、トランジスタ１０１のゲートと第２の端子との間に、容量素子１０７を接続することが可能である。例えば、容量素子として、ＭＯＳ容量を用いることが可能である。
図８（Ｆ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０１のゲートと第２の端子との間に、容量素子１０７を接続する構成を示す。ブートストラップ動作時に、ノード１１の電位が上昇しやすくなる。よって、トランジスタ１０１のＶｇｓを大きくすることができる。この結果、トランジスタ１０１のチャネル幅を小さくすることができる。または、信号ＯＵＴの立ち下がり時間又は立ち上がり時間を短くすることができる。
なお、容量素子１０７の一方の電極の材料は、トランジスタのゲートと同様な材料であることが好ましい。または、容量素子１０７の他方の電極の材料は、トランジスタのソース又はドレインと同様な材料であることが好ましい。こうして、レイアウト面積を小さくすることができる。または、容量値を大きくすることができる。
なお、容量素子１０７の一方の電極と他方の電極とが重なる面積は、トランジスタ１０１においてゲートとして用いられる材料と、半導体層とが重なる面積よりも小さいことが好ましい。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、及び図８（Ａ）〜（Ｆ）で述べる構成において、回路１００に、回路１２０を新たに設けることが可能である。
図９（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、回路１２０を新たに設ける場合の構成を示す。回路１２０は、配線１１３と、トランジスタ１０３のゲートとトランジスタ１０５のゲートとの接続箇所と、の間に接続される。回路１２０は、配線１１３に入力される信号ＩＮ２を遅延させる機能を有する。よって、例えば、トランジスタ１０５のゲートの電位が上昇するタイミングは、信号ＩＮ２がＬレベルからＨレベルになるタイミングよりも遅くなる。つまり、トランジスタ１０５がオンになるタイミング、又はノード１１の電位が減少するタイミングは、信号ＩＮ２がＬレベルからＨレベルになるタイミングよりも遅れる。したがって、例えば、トランジスタ１０１がオンからオフに切り替わるタイミングは、信号ＩＮ１がＨレベルからＬレベルになるタイミングよりも遅くなることが可能になる。この結果、Ｌレベルの信号ＩＮ１を配線１１１に供給することができるので、信号ＯＵＴの立ち下がり時間を短くすることができる。例えば、図９（Ｂ）に示すように、トランジスタ１０３のゲートは、回路１２０を介さずに配線１１３と接続され、トランジスタ１０５のゲートは、回路１２０を介して配線１１３と接続されることが可能である。なぜなら、トランジスタ１０３は、早くオンになる方が、配線１１１に早く電圧Ｖ１を供給することが可能になる。よって、信号ＯＵＴの立ち下がり時間を短くすることができるからである。別の例として、トランジスタ１０５のゲートは、回路１２０を介して配線１１１と接続されることが可能である。この場合、トランジスタ１０３のゲートは、トランジスタ１０５のゲートと接続されることが可能であるし、配線１１３と接続されることが可能である。
なお、回路１２０としては、少なくとも容量成分と抵抗成分とを有するものであればよい。例えば、回路１２０として、抵抗素子、容量素子、トランジスタ、ダイオード、これらの素子を組み合わせたもの、又はその他の様々な素子を用いることが可能である。図９（Ｃ）〜（Ｄ）には、回路１２０が抵抗素子１２１と容量素子１２２とを有する構成を示す。別の例として、回路１２０として、バッファ回路、インバータ回路、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路、レベルシフタ回路、これらの回路を組み合わせた回路、又はその他の様々な回路を用いることが可能である。図９（Ｅ）には、回路１２０がバッファ回路１２３を有する構成を示す。図９（Ｆ）には、回路１２０がインバータ回路１２４を有する構成を示す。
なお、容量成分は、寄生容量であることが可能であり、抵抗成分は、寄生抵抗であることが可能である。つまり、回路１２０として、配線、ある層の材料と別の層の材料とのコンタクト、又はＦＰＣパッドなどを用いることが可能である。したがって、例えば、配線１１３の配線抵抗は、配線１１２の配線抵抗よりも大きいことが好ましい。これを実現するために、配線１１３の最小の配線幅は、配線１１２の最小の配線幅よりも、小さいことが好ましい。または、配線１１３は、配線１１２と比較して、導電材料の中で一番抵抗値が大きい材料（例えば画素電極の材料を含む材料）を、多く含むことが可能である。または、例えば、ある材料が配線１１３と配線１１２との両方に用いられるとする。この場合、配線１１３が有する当該材料の最小の膜厚は、配線１１２が有する当該材料の最小の膜厚よりも薄いことが可能である。
なお、バッファ回路１２３としては、図９（Ｇ）に示す構成を用いることが可能である。バッファ回路は、トランジスタ１２５、トランジスタ１２６、トランジスタ１２７、及びトランジスタ１２８を有する。トランジスタ１２５の第１の端子は、配線１２９と接続され、トランジスタ１２５の第２の端子は、トランジスタ１０３のゲートと接続され、トランジスタ１２５のゲートは、配線１１３と接続される。トランジスタ１２６の第１の端子は、配線１３０と接続され、トランジスタ１２６の第２の端子は、トランジスタ１０３のゲートと接続される。トランジスタ１２７の第１の端子は、配線１２９と接続され、トランジスタ１２７の第２の端子は、トランジスタ１２６のゲートと接続され、トランジスタ１２７のゲートは、配線１２９と接続される。トランジスタ１２８の第１の端子は、配線１３０と接続され、トランジスタ１２８の第２の端子は、トランジスタ１２６のゲートと接続され、トランジスタ１２８のゲートは、配線１１３と接続される。なお、配線１２９には、電圧Ｖ２などの高電圧が供給される場合が多く、配線１３０には、電圧Ｖ１などの負電圧が供給される。
なお、インバータ回路１２４としては、図９（Ｈ）に示す構成を用いることが可能である。インバータ回路は、トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、トランジスタ１３３、及びトランジスタ１３４を有する。トランジスタ１３１の第１の端子は、配線１２９と接続され、トランジスタ１３１の第２の端子は、トランジスタ１０３のゲートと接続される。トランジスタ１３２の第１の端子は、配線１３０と接続され、トランジスタ１３２の第２の端子は、トランジスタ１０３のゲートと接続され、トランジスタ１３２のゲートは、配線１１３と接続される。トランジスタ１３３の第１の端子は、配線１２９と接続され、トランジスタ１３３の第２の端子は、トランジスタ１３１のゲートと接続され、トランジスタ１３３のゲートは、配線１２９と接続される。トランジスタ１３４の第１の端子は、配線１３０と接続され、トランジスタ１３４の第２の端子は、トランジスタ１３１のゲートと接続され、トランジスタ１３４のゲートは、配線１１３と接続される。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、および図９（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタをダイオードに置き換えることが可能である。例えば、トランジスタをダイオード接続にすることが可能である。
図１１（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタがダイオードに置き換えられる構成を示す。トランジスタ１０１は、一方の電極（例えば入力端子）がノード１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線１１１と接続されるダイオード１０１ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ１０２は、一方の電極（例えば入力端子）が配線１１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線１１４と接続されるダイオード１０２ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ１０３は、一方の電極（例えば入力端子）が配線１１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線１１３と接続されるダイオード１０３ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ１０４を、一方の電極（例えば入力端子）が配線１１２と接続され、他方の電極（例えば出力端子）がノード１１と接続されるダイオード１０４ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ１０５は、一方の電極（例えば入力端子）がノード１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線１１３と接続されるダイオード１０５ｄに置き換えられることが可能である。こうすることによって、信号又は電源の数を減らすことができる。つまり、配線の数を減らすことができる。よって、回路１００が形成される基板と、その基板に信号を供給するための基板との接続数を減らすことができるので、信頼性の向上、歩留まりの向上、又は製造コストの削減などを図ることができる。回路１００が有する複数のトランジスタ（例えばトランジスタ１０１〜１０５）の一部のトランジスタがダイオードに置き換えられることが可能である。
図１１（Ｂ）には図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタがダイオード接続される場合の構成を示す。トランジスタ１０１の第１の端子は、ノード１１と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０２の第１の端子は、配線１１４と接続され、トランジスタ１０２のゲートは、配線１１１と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ１０３のゲートは、配線１１１と接続されることが可能である。または、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ１０５のゲートは、ノード１１と接続されることが可能である。こうすることによって、信号又は電源の数を減らすことができる。つまり、配線の数を減らすことができる。よって、回路１００が形成される基板と、その基板に信号を供給するための基板との接続数を減らすことができるので、信頼性の向上、歩留まりの向上、又は製造コストの削減などを図ることができる。回路１００が有する複数のトランジスタ（例えばトランジスタ１０１〜１０５）の一部のトランジスタがダイオード接続されることが可能である。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、及び図１１（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタを容量素子に置き換えられることが可能である。例えば、トランジスタを省略せずに、当該容量素子を新たに設けることが可能である。
図１１（Ｃ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０４は、配線１１２とノード１１との間に接続される容量素子１０４Ａに置き換える構成を示す。容量素子１０４Ａは、容量結合によって、配線１１２の電位に応じてノード１１の電位を制御することが可能である。このように、トランジスタ１０４を容量素子１０４Ａに置き換えることによって、定常電流を減らすことができるので、消費電力の低減を図ることができる。
図１１（Ｄ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、容量素子１０４Ａを新たに設ける構成を示す。ノード１１の電位の変化を急峻にすることができるので、消費電力を小さくすることができる。
図１１（Ｅ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０２、トランジスタ１０３、及びトランジスタ１０５が、各々、配線１１４と配線１１１との間に接続される容量素子１０２Ａ、配線１１３と配線１１１との間に接続される容量素子１０３Ｂ、配線１１３とノード１１との間に接続される容量素子１０５Ｂに置き換えられる構成を示す。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、及び図１１（Ａ）〜（Ｆ）で述べる構成において、トランジスタを抵抗素子に置き換えることが可能である。
図１１（Ｆ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０４が抵抗素子１０４Ｒに置き換えられる構成を示す。抵抗素子１０４Ｒは、配線１１２とノード１１との間に接続される。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、及び図１１（Ａ）〜（Ｆ）で述べる構成において、トランジスタ１０８が新たに設けられることが可能である。
図４６（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ１０８が新たに設けられる構成を示す。トランジスタ１０８は、Ｎチャネル型とする。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ１０８は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ１０８の第１の端子は、配線１１１と接続され、トランジスタ１０８の第２の端子は、ノード１１と接続され、トランジスタ１０８のゲートは、配線１１２と接続される。
図４６（Ａ）の半導体装置の動作について説明する。動作１〜３において、信号ＩＮ１はＨレベルになるので、トランジスタ１０８はオンになる。すると、配線１１１とノード１１とは導通状態になるので、配線１１１の電位はノード１１に供給される。または、ノード１１の電位は、配線１１１に供給される。ただし、動作４では、信号ＩＮ３はＨレベルになるものの、ノード１１の電位及び配線１１１の電位がＨレベルになるので、トランジスタ１０８はオフになる。しかし、配線１１１の電位がＨレベルになるまでは、トランジスタ１０８はオンになる。よって、ノード１１の電位が減少する。すると、トランジスタ１０１のＶｇｓが小さくなるので、トランジスタ１０１の絶縁破壊、又は劣化などを防止することができる。一方で、動作５〜８では、信号ＩＮ１がＬレベルになるので、トランジスタ１０８はオフになる。よって、ノード１１と配線１１１とは非導通状態になる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、図１１（Ａ）〜（Ｆ）、図４６（Ａ）で述べる構成において、信号ＯＵＴとは別の信号を生成することが可能である。このために、これらの半導体装置に、トランジスタ１０９を新たに設けることが可能である。
図４６（Ｂ）には、図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ１０９を新たに設ける構成を示す。トランジスタ１０９は、トランジスタ１０１と同じ極性である。そして、トランジスタ１０９は、トランジスタ１０１と同じ機能を有することが可能である。トランジスタ１０９の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０９の第２の端子は、配線１１７と接続され、トランジスタ１０９のゲートは、ノード１１と接続されることが可能である。
ここで、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、図１１（Ａ）〜（Ｆ）、図４６（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成を適宜組み合わせることが可能であることを付記する。
図１２（Ａ）には、図６（Ｂ）で述べる構成と図６（Ｅ）で述べる構成とを組み合わせる構成を示す。トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０３の第２の端子は、配線１１１と接続され、トランジスタ１０３のゲートは配線１１１と接続される。トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０５の第２の端子は、ノード１１と接続され、トランジスタ１０５のゲートは、ノード１１と接続される。こうして、信号ＩＮ２及び配線１１３を省略することができるので、信号数の削減、又は配線数の削減を図ることができる。よって、回路１００が形成される基板と別の基板との接続点数の削減、信頼性の向上、製造コストの削減、及び／又は消費電力の低減などを図ることができる。
図１２（Ｂ）には、図７（Ａ）で述べる構成と図８（Ｅ）で述べる構成とを組み合わせる構成を示す。トランジスタ１０５は省略され、トランジスタ１０４の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ１０４の第２の端子は、ノード１１と接続され、トランジスタ１０４のゲートは、配線１１６と接続される。こうして、トランジスタの数を減らすことができるので、レイアウト面積の縮小を図ることができる。さらに、ノード１１の電位をＬレベルに固定することができるので、ノイズに強い回路を得ることができる。
図１２（Ｃ）には、図７（Ｄ）で述べる構成と図１１（Ｃ）で述べる構成とを組み合わせる構成を示す。トランジスタ１０３の第１の端子は、配線１１４と接続され、トランジスタ１０５の第１の端子は、配線１１４と接続され、トランジスタ１０４は、配線１１２とノード１１との間に接続される容量素子１０４Ａに置き換えられる。
以上のように、本実施の形態は、図１（Ａ）で述べる構成に限定されず、他にも様々な構成を用いることができる。
次に、図１（Ａ）、図６（Ａ）〜（Ｆ）、図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８（Ａ）〜（Ｆ）、図９（Ａ）〜（Ｂ）、図１１（Ａ）〜（Ｆ）、図１２（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４６（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタとして、Ｐチャネル型トランジスタを用いることが可能である。半導体装置が有する複数のトランジスタの一部のみがＰチャネル型であることが可能である。つまり、本実施の形態の半導体装置は、ＣＭＯＳ回路であることが可能である。
図１３（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、トランジスタとして、Ｐチャネル型トランジスタが用いられる場合の構成を示す。トランジスタ１０１ｐ〜１０５ｐは、トランジスタ１０１〜１０５と同様の機能を有し、Ｐチャネル型である。このような場合、配線１１５には、電圧Ｖ２が供給される。
図１３（Ａ）の半導体装置では、図１３（Ｂ）に示すように、回路１００は、ＮＡＮＤを含む論理回路としての機能を有することが可能である。具体的には、回路１００は、３入力のＮＡＮＤと、二つのＮＯＴとを組み合わせた論理回路としての機能を有することが可能である。そして、ＮＡＮＤの第１の入力端子には、信号ＩＮ１が入力されることが可能であり、ＮＡＮＤの第２の入力端子には、信号ＩＮ２が第１のＮＯＴによって反転される信号が入力されることが可能であり、ＮＡＮＤの第３の入力端子には、信号ＩＮ３が第２のＮＯＴによって反転される信号が入力されることが可能であり、ＮＡＮＤの出力からは信号ＯＵＴが出力されることが可能である。つまり、回路１００は、図１３（Ｃ）に示す論理式を実現する機能、又はこの論理式によって得られる真理値表を実現する機能を有することが可能である。よって、信号ＩＮ１がＬレベルになり、信号ＩＮ２及び信号ＩＮ３がＨレベルになる場合に、信号ＯＵＴはＬレベルになり、それ以外の入力信号では、信号ＯＵＴはＨレベルになることを付記する。図１３（Ｄ）には、信号ＩＮ１〜ＩＮ３がデジタル信号である場合の真理値表を示す。
図１２（Ｄ）には、図１（Ａ）の半導体装置において、一部のトランジスタとして、Ｐチャネル型トランジスタが用いられる構成を示す。トランジスタ１０４ｐのゲートは、ノード１１と接続される。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の半導体装置に、素子又は回路などを新たに設ける半導体装置について説明する。
まず、実施の形態１の半導体装置に、トランジスタ２０１（第６のトランジスタ）を新たに設ける構成について説明する。図１４（Ａ）には、図１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０１を新たに設ける構成を示す。
トランジスタ２０１は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０１は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０１の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ２０１の第２の端子は、配線２１１（第６の配線）と接続され、トランジスタ２０１のゲートは、配線１１１と接続される。
なお、トランジスタ２０１のゲートをノード１２と示す。ノード１２は、実施の形態１で述べる配線１１１に対応するので、配線１１１と記載する場合、配線１１１をノード１２と言い換えることが可能である。よって、配線１１１の電位（信号ＯＵＴの電位）と記載する場合、配線１１１の電位（信号ＯＵＴの電位）を、ノード１２の電位と言い換えることが可能である。
トランジスタ２０１の機能について説明する。トランジスタ２０１は、配線１１５と配線２１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０１は、配線１１５の電位を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０１は、配線１１５に入力される信号又は電圧を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０１は、配線２１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０１は、配線２１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ２０１は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０１は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０１は、回路１００の出力信号によって制御されることが可能である。
次に、図１４（Ａ）の半導体装置の動作について、図１５（Ａ）を参照して説明する。図１５（Ａ）には、本実施の形態の半導体装置に用いることが可能なタイミングチャートを示す。
なお、図１５（Ａ）のタイミングチャートは、期間Ａと期間Ｂとを有する。そして、図１５（Ａ）のタイミングチャートには、期間Ａと期間Ｂとは、交互に配置される。図１５（Ａ）のタイミングチャートには、複数の期間Ａと複数の期間Ｂと交互に配置されることが可能である。または、図１５（Ａ）のタイミングチャートは、期間Ａ及び期間Ｂ以外の期間を有することが可能であるし、期間Ａと期間Ｂとの一方の期間を省略することが可能である。
なお、期間Ａと期間Ｂとは、おおむね等しい長さである。または、例えば本実施の形態の半導体装置にクロック信号が入力されるとすると、期間Ａの長さ及び期間Ｂの長さは、そのクロック信号の半周期とおおむね等しい長さである。または、例えば本実施の形態の半導体装置がゲートドライバに用いられるとすると、期間Ａの長さ及び期間Ｂの長さは、１ゲート選択期間とおおむね等しくなる。
まず、期間Ａにおける半導体装置の動作について、図１４（Ｂ）の模式図を参照して説明する。期間Ａでは、信号ＩＮ１はＨレベルになり、信号ＩＮ２はＬレベルになり、信号ＩＮ３はＬレベルになる。よって、回路１００は図３（Ａ）の動作４を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｈレベルになる。この結果、トランジスタ２０１はオンになるので、配線１１５と配線２１１とは導通状態になる。すると、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、配線２１１に供給されるので、配線２１１の電位（信号ＧＯＵＴ）はＬレベルになる。
次に、期間Ｂにおける半導体装置の動作について、図１４（Ｃ）の模式図を参照して説明する。期間Ｂでは、信号ＩＮ１はＬレベルになり、信号ＩＮ２はＨレベルになり、信号ＩＮ３はＬレベルになる。よって、回路１００は、図３（Ｃ）の動作６を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｌレベルになる。この結果、トランジスタ２０１はオフになるので、配線１１５と配線２１１とは非導通状態になる。よって、配線２１１は浮遊状態になるので、配線２１１の電位はおおむねＶ１に維持される。
以上のように、トランジスタ２０１は、期間Ａではオンになり、期間Ｂではオフになる。よって、トランジスタ２０１がオンになる時間を短くすることができる。よって、トランジスタの劣化を抑制することができる。また期間Ａ及び期間Ｂにおいて、トランジスタ１０１、トランジスタ１０２、トランジスタ１０３、トランジスタ１０４、トランジスタ１０５及びトランジスタ２０１がオンし続けることはなく、オンになる時間を短く又はオンになる回数を少なくすることができる。
次に、信号ＩＮ１〜ＩＮ３の機能、及びこれらの信号の特徴について説明する。
まず、信号ＩＮ１は、ＨレベルとＬレベルとを期間毎に繰り返す。よって、信号ＩＮ１は、クロック信号としての機能を有することが可能である。または、配線１１２はクロック信号線（クロック線、又はクロック供給線）としての機能を有することが可能である。
次に、信号ＩＮ２は、ＨレベルとＬレベルとを期間毎に繰り返す。そして、信号ＩＮ２は、信号ＩＮ１の反転信号、又は信号ＩＮ１から位相が１８０°ずれた信号である。よって、信号ＩＮ２は、反転クロック信号としての機能を有することが可能である。または、配線１１３は、クロック信号線としての機能を有することが可能である。
次に、信号ＩＮ１、及び信号ＩＮ２は、クロック信号としての機能を有するとする。この場合、信号ＩＮ１、及び信号ＩＮ２は、図１５（Ａ）のように平衡であることが可能であるし、非平衡であることが可能である。平衡とは、１周期のうち、Ｈレベルになる期間とＬレベルになる期間とがおおむね等しいことをいう。非平衡とは、Ｈレベルになる期間とＬレベルになる期間とが異なることをいう。なお、ここでは異なるとはおおむね等しい場合の範囲以外のものであるとする。
図１５（Ｂ）には、図１５（Ａ）のタイミングチャートにおいて、信号ＩＮ１及び信号ＩＮ２が非平衡である場合のタイミングチャートを示す。
次に、本実施の形態の半導体装置には、ｎ相のクロック信号を入力することが可能である。または、本実施の形態の半導体装置にはｎ相のクロック信号のうちのいくつかを入力することが可能である。ｎ相のクロック信号とは、周期がそれぞれ１／ｎ周期ずつずれたｎ個のクロック信号のことである。
図１５（Ｃ）には、３相のクロック信号の一を信号ＩＮ１として用い、３相のクロック信号の別の一を信号ＩＮ２として用いる場合のタイミングチャートを示す。
以上のように、信号ＩＮ１〜ＩＮ３としては、図１５（Ａ）のタイミングチャートに示す波形だけでなく、他にも様々な波形とすることが可能である。
次に、トランジスタ２０１のチャネル幅の比率について説明する。例えば、配線２１１がゲート信号線としての機能を有する場合、配線２１１は、画素部に延伸して配置され、画素と接続されることがある。つまり、配線２１１には、大きな負荷が接続される。よって、トランジスタ２０１のチャネル幅は、回路１００が有するトランジスタのチャネル幅よりも大きい。このような場合、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅の５倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅の３倍以下であることが好ましい。
以上のように、トランジスタのチャネル幅の比率を適切な値にすることが好ましい。なお、上記のトランジスタのチャネル幅の比率を考慮すると、トランジスタ２０１のチャネル幅は、１０００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅は、１５００μｍ以上、４０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅、２０００μｍ以上、３０００μｍ以下であることが好ましい。
次に、図１４（Ａ）とは異なる構成の半導体装置について説明する。
まず、図１４（Ａ）で述べる構成において、回路１００としては、図１（Ａ）の構成に限定されず、実施の形態１で述べる様々な構成を用いることが可能である。回路１００としては、所定の機能を満たすことができれば、実施の形態１で述べる構成以外の構成を用いることが可能である。
図１０（Ａ）には、図１４（Ａ）で述べる構成において、回路１００として、図７（Ｂ）の構成を用いる構成を示す。
図１０（Ｂ）には、図１４（Ａ）で述べる構成において、回路１００として、図８（Ｄ）の構成を用いる構成を示す。トランジスタ１０３を介してノード１２にノイズが生じること防止することができる。よって、誤動作を防止することができる。
図１０（Ｃ）には、図１４（Ａ）で述べる構成において、回路１００として、図８（Ｃ）の構成を用いる場合の構成を示す。ノード１１の電位をより小さくすることができるので、トランジスタ２０１がオンになることを防止することができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）で述べる構成において、トランジスタ２０２を新たに設けることが可能である。
図１６（Ａ）には、図１４（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０２を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０２は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０２は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ２０２の第２の端子は、配線２１１と接続され、トランジスタ２０２のゲートは、配線１１３と接続される。トランジスタ２０２のゲートは、配線１１３とは別の配線と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１５とは別の配線と接続されることが可能である。
トランジスタ２０２の機能について説明する。トランジスタ２０２は、配線１１５と配線２１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０２は、配線１１５の電位を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０２は、配線１１５に入力される信号又は電圧を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０２は、配線２１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０２は、配線２１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ２０２は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０２は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０２は、配線１１３の電位（例えば信号ＩＮ２）によって制御されることが可能である。
図１６（Ａ）の半導体装置の動作について説明する。期間Ａにおいて、信号ＩＮ２はＬレベルになるので、図１６（Ｂ）に示すように、トランジスタ２０２はオフになる。期間Ｂにおいて、信号ＩＮ２はＨレベルになるので、図１６（Ｃ）に示すように、トランジスタ２０２はオンになる。よって、期間Ｂにおいても、配線１１５と配線２１１とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、配線２１１に供給される。よって、配線２１１のノイズを低減することができる。例えば、図１６（Ａ）の半導体装置が表示装置に用いられ、且つ配線２１１が画素の選択用トランジスタのゲートと接続されるとする。この場合、配線２１１のノイズによって、当該画素に、別の行に属する画素へのビデオ信号が書き込まれることを防止することができる。または、配線２１１のノイズによって、画素が保持するビデオ信号が変化することを防止することができる。よって、表示品位の向上を図ることができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、及び図１６（Ａ）で述べる構成において、トランジスタ２０３（第７のトランジスタ）を新たに設けることが可能である。
図１７（Ａ）には、図１４（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０３を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０３は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０３は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０３の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ２０３の第２の端子は、配線２１１と接続される。そして、トランジスタ２０３のゲートをノード１３と示す。なお、トランジスタ１０２のゲートは、ノード１３と接続されることが可能である。よって、信号ＩＮ３として、ノード１３の電位（Ｖ１３）が用いられることが可能である。
トランジスタ２０３の機能について説明する。トランジスタ２０３は、配線１１２と配線２１１との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、配線１１２の電位を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１２に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０３は、配線１１２に入力される信号又は電圧を配線２１１に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、配線２１１に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、配線２１１に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、配線２１１の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、配線２１１の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０３は、ブートストラップ動作を行う機能を有する。または、トランジスタ２０３は、ノード１３の電位をブートストラップ動作によって上昇させる機能を有する。以上のように、トランジスタ２０３は、スイッチ、又はバッファとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０３は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０３は、ノード１３の電位、配線１１２の電位（信号ＩＮ１）、及び／又は、配線２１１の電位（信号ＧＯＵＴ）によって制御されることが可能である。
図１７（Ａ）の半導体装置の動作について、図１７（Ｂ）を参照して説明する。図１７（Ｂ）には、本実施の形態の半導体装置に用いることが可能なタイミングチャートを示す。
なお、図１７（Ｂ）のタイミングチャートは、期間Ａ〜期間Ｅを有する。図１７（Ｂ）のタイミングチャートには、期間Ｃと期間Ｄと期間Ｅとは、順番に配置される。そして、それ以外の期間に、期間Ａと期間Ｂとが交互に配置される。期間Ａ〜期間Ｅは、様々な順番に配置されてもよい。
期間Ａにおける半導体装置の動作について、図１８（Ａ）の模式図を参照して説明する。期間Ａでは、信号ＩＮ１はＨレベルになり、信号ＩＮ２はＬレベルになり、ノード１３の電位（信号ＩＮ３）はＬレベルになる。よって、回路１００は、図３（Ａ）の動作４を行うことが可能になるので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）はＨレベルになる。すると、トランジスタ２０１はオンになるので、配線１１５と配線２１１とは導通状態になる。よって、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、配線２１１に供給される。このとき、ノード１３の電位はＬレベルになるので、トランジスタ２０３はオフになる。すると、配線１１２と配線２１１とは非導通状態になる。これらの結果、配線２１１には、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）が供給されるので、信号ＧＯＵＴはＬレベルになる。
期間Ｂにおける半導体装置の動作について、図１８（Ｂ）の模式図を参照して説明する。期間Ｂでは、信号ＩＮ１はＬレベルになり、信号ＩＮ２はＨレベルになり、ノード１３の電位（信号ＩＮ３）はＬレベルのままになる。よって、回路１００は、図３（Ｃ）の動作６を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｌレベルになる。すると、トランジスタ２０１はオフになるので、配線１１５と配線２１１とは非導通状態になる。このとき、ノード１３の電位はＬレベルになるので、トランジスタ２０３はオフになる。すると、配線１１２と配線２１１とは非導通状態になる。これらの結果、配線２１１は浮遊状態になるので、配線２１１の電位はおおむねＶ１に維持される。
期間Ｃにおける半導体装置の動作について、図１９（Ａ）の模式図を参照して説明する。期間Ｃでは、信号ＩＮ１はＬレベルになり、信号ＩＮ２はＨレベルになり、ノード１３の電位（信号ＩＮ３）はＨレベルになる。よって、回路１００は、図３（Ｂ）の動作５を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｌレベルになる。すると、トランジスタ２０１はオフになるので、配線１１５と配線２１１とは非導通状態になる。このとき、ノード１３の電位はＨレベルになるので、トランジスタ２０３はオンになる。すると、配線１１２と配線２１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（Ｌレベルの信号ＩＮ１）は、配線２１１に供給される。これらの結果、配線２１１には、配線１１２の電位（Ｌレベルの信号ＩＮ１）が供給されるので、信号ＧＯＵＴはＬレベルになる。
期間Ｄにおける半導体装置の動作について、図１９（Ｂ）の模式図を参照して説明する。期間Ｄでは、信号ＩＮ１はＨレベルになり、信号ＩＮ２はＬレベルになり、ノード１３の電位（信号ＩＮ３）はＨレベルになる。よって、回路１００は、図２（Ｃ）の動作３を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｌレベルになる。すると、トランジスタ２０１はオフになるので、配線１１５と配線２１１とは非導通状態になる。このとき、ノード１３の電位は、Ｈレベルになるので、トランジスタ２０３はオンになる。すると、配線１１２と配線２１１とは導通状態になるので、配線１１２の電位（Ｈレベルの信号ＩＮ１）は、配線２１１に供給される。これらの結果、配線２１１には、配線１１２の電位（Ｈレベルの信号ＩＮ１）が供給されるので、配線２１１の電位は上昇し始める。このとき、ノード１３は、浮遊状態であるとする。すると、トランジスタ２０３のゲートと第２の端子との間の寄生容量によって、ノード１３の電位は上昇する。この結果、ノード１３の電位は、Ｖ２＋Ｖｔｈ２０３＋Ｖａとなる。いわゆる、ブートストラップ動作である。こうして、配線２１１の電位はＶ２になるので、信号ＧＯＵＴはＨレベルになる。
期間Ｅにおける半導体装置の動作について、図１９（Ｃ）の模式図を参照して説明する。期間Ｅでは、信号ＩＮ１はＬレベルになり、信号ＩＮ２はＨレベルになり、ノード１３の電位（信号ＩＮ３）はＬレベルになる。よって、回路１００は、図３（Ｃ）の動作６を行うことが可能なので、ノード１２の電位（信号ＯＵＴ）は、Ｌレベルになる。すると、トランジスタ２０１はオフになるので、配線１１５と配線２１１とは非導通状態になる。このとき、ノード１３の電位は、Ｌレベルになる。すると、トランジスタ２０３はオフになるので、配線１１２と配線２１１とは非導通状態になる。ただし、信号ＩＮ１がＨレベルからＬレベルになるタイミングは、ノード１３の電位がＨレベルからＬレベルに減少するタイミングよりも早いことが可能である。この場合、トランジスタ２０３がオンであるとき、つまり配線１１２と配線２１１とが導通状態であるときに、信号ＩＮ１はＬレベルになることがある。よって、Ｌレベルの信号ＩＮ１が配線２１１に供給されるので、信号ＧＯＵＴはＬレベルになる。
なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、及び図１７（Ａ）で述べる構成において、トランジスタ２０３のゲートは、ノード１２と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０１のゲートは、ノード１３と接続されることが可能である（図４７（Ａ））。
なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、及び図４７（Ａ）で述べる構成において、回路１００と、その他のトランジスタとは、別々の配線と接続されることが可能である。例えば、図４７（Ｂ）に示すように、トランジスタ２０３の第１の端子は、配線１１２とは別の配線（配線１１２Ａ）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０１の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（配線１１５Ａ）と接続されることが可能である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０４を新たに設けることが可能である。
図２０（Ａ）には、図１７（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０４を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０４は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０４は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０４の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ２０４の第２の端子は、ノード１３と接続され、トランジスタ２０４のゲートは、ノード１２と接続される。
トランジスタ２０４の機能について説明する。トランジスタ２０４は、配線１１５とノード１３との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０４は、配線１１５の電位をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０４は、配線１１５に入力される信号又は電圧をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０４は、ノード１３に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０４は、ノード１３の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ２０４は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０４は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０４は、ノード１２の電位（例えば信号ＯＵＴ）によって制御されることが可能である。
図２０（Ａ）の半導体装置の動作について説明する。期間Ａにおいて、図２０（Ｂ）に示すように、回路１００はＨ信号を出力するので、トランジスタ２０４はオンになる。すると、配線１１５とノード１３とは導通状態になるので、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、ノード１３に供給される。期間Ｂ〜期間Ｅにおいて、回路１００はＬ信号を出力するので、トランジスタ２０４はオフになる。よって、配線１１５とノード１３とは非導通状態になる。なお、図２０（Ｃ）には、期間Ｂにおける図２０（Ａ）の半導体装置の模式図を示す。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０５を新たに設けることが可能である。
図２１（Ａ）には、図１７（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０５を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０５は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０５は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０５の第１の端子は、配線２１２と接続され、トランジスタ２０５の第２の端子は、ノード１３と接続され、トランジスタ２０５のゲートは、配線２１２と接続される。
配線２１２に入力される信号、及び配線２１２の機能について説明する。配線２１２には、信号ＩＮ４が入力される。信号ＩＮ４は、スタートパルスとしての機能を有することが可能である。よって、配線２１２は、信号線としての機能を有することが可能である。配線２１２には、一定の電圧が供給されることが可能である。よって、配線２１２は、電源線としての機能を有することが可能である。
なお、複数の半導体装置が接続されるとすると、配線２１２は、別の半導体装置（例えば前の段の半導体装置）の配線２１１と接続される。よって、配線２１２は、ゲート信号線、走査線、選択線、容量線、又は電源線としての機能を有することが可能である。そして、信号ＩＮ４は、ゲート信号、又は走査信号としての機能を有することが可能である。
トランジスタ２０５の機能について説明する。トランジスタ２０５は、配線２１２とノード１３との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０５は、配線２１２の電位をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線２１２に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０５は、配線２１２に入力される信号又は電圧をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０５は、ノード１３に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０５は、信号又は電圧をノード１３に供給しない機能を有する。または、トランジスタ２０５は、ノード１３の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０５は、ノード１３を浮遊状態にする機能を有する。以上のように、トランジスタ２０５は、スイッチ、ダイオード、又はダイオード接続のトランジスタなどとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０５は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０５は、配線２１２の電位（信号ＩＮ４）、及び／又は、ノード１３の電位によって制御されることが可能である。
図２１（Ａ）の半導体装置の動作について、図２１（Ｂ）を参照して説明する。図２１（Ｂ）には、本実施の形態の半導体装置に用いることが可能なタイミングチャートを示す。期間Ｃにおいて、図２２（Ａ）に示すように、信号ＩＮ４は、Ｈレベルになる。よって、トランジスタ２０５はオンになるので、配線２１２とノード１３とは導通状態になる。すると、配線２１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ４）は、ノード１３に供給される。この結果、ノード１３の電位は上昇し始める。その後、ノード１３の電位がトランジスタ２０５のゲートの電位（例えばＶ２）から、トランジスタ２０５の閾値電圧（Ｖｔｈ２０５）を引いた値（Ｖ２−Ｖｔｈ２０５）になったところで、トランジスタ２０５はオフになる。よって、ノード１３は、浮遊状態になるので、ノード１３の電位はＶ２−Ｖｔｈ２０５に維持される。期間Ａ〜Ｂ、及び期間Ｄ〜Ｅにおいて、信号ＩＮ４は、Ｌレベルになる。よって、トランジスタ２０５はオフになるので、配線２１２とノード１３とは非導通状態になる。なお、図２２（Ｂ）には、期間Ｂにおける図２１（Ａ）の半導体装置の動作の模式図を示す。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０６を新たに設けることが可能である。
図２３（Ａ）には、図２１（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０６を設ける構成を示す。トランジスタ２０６は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０６は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０６の第１の端子は、配線２１２と接続され、トランジスタ２０６の第２の端子は、ノード１３と接続され、トランジスタ２０６のゲートは、配線１１３と接続される。
トランジスタ２０６の機能について説明する。トランジスタ２０６は、配線２１２とノード１３との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０６は、配線２１２の電位をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線２１２に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０６は、配線２１２に入力される信号又は電圧をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０６は、ノード１３に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０６は、ノード１３に、Ｈ信号又は電圧Ｖ２を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０６は、ノード１３の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０６は、ノード１３の電位を上昇させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ２０６は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０６は、上記の機能のすべてを有する必要はない。なお、トランジスタ２０６は、配線１１３の電位（例えば信号ＩＮ２）によって制御されることが可能である。
図２３（Ａ）の半導体装置の動作について説明する。期間Ｃにおいて、図２３（Ｂ）に示すように、信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ２０６はオンになる。よって、配線２１２とノード１３とは導通状態になるので、配線２１２の電位（例えばＨレベルの信号ＩＮ４）は、ノード１３に供給される。こうして、期間Ｃにおいて、ノード１３の電位の変化を急峻にすることができるので、半導体装置の駆動周波数を高くすることができる。
期間Ｂ、及び期間Ｅにおいても、期間Ｃと同様に、信号ＩＮ２はＨレベルになるので、トランジスタ２０６はオンになる。よって、配線２１２とノード１３とは導通状態になるので、配線２１２の電位（例えばＬレベルの信号ＩＮ４）は、ノード１３に供給される。こうして、期間Ｂにおいては、ノード１３の電位を固定することができるので、ノイズに強い半導体装置を得ることができる。または、期間Ｅにおいては、ノード１３の電位を下げることができるので、トランジスタ２０３をオフにすることができる。なお、図２４（Ａ）には、期間Ｂにおける図２３（Ａ）の半導体装置の動作の模式図を示す。
期間Ａにおいて、図２４（Ｂ）に示すように、信号ＩＮ２はＬレベルになるので、トランジスタ２０６はオフになる。よって、配線２１２とノード１３とは非導通状態になる。こうして、トランジスタ２０６はオフになるので、トランジスタ２０６の劣化を抑制することができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０７を新たに設けることが可能である。
図２５（Ａ）には、図１７（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０７を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０７は、Ｎチャネル型である。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、トランジスタ２０７は、Ｐチャネル型であることが可能である。トランジスタ２０７の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ２０７の第２の端子は、ノード１３と接続され、トランジスタ２０７のゲートは、配線２１３と接続される。
配線２１３に入力される信号、及び配線２１３の機能について説明する。配線２１３には、信号ＩＮ５が入力される。信号ＩＮ５は、リセット信号としての機能を有することが可能である。よって、配線２１３は、信号線としての機能を有することが可能である。配線２１３には、一定の電圧が供給されることが可能である。よって、配線２１３は、電源線としての機能を有することが可能である。
なお、複数の半導体装置が接続されるとすると、配線２１３は、別の半導体装置（例えば次の段の半導体装置）の配線２１１と接続される。よって、配線２１３は、ゲート信号線、走査線、選択線、容量線、又は電源線としての機能を有することが可能である。そして、信号ＩＮ５は、ゲート信号、又は走査信号としての機能を有することが可能である。
トランジスタ２０７の機能について説明する。トランジスタ２０７は、配線１１５とノード１３との導通状態を制御する機能を有する。または、トランジスタ２０７は、配線１１５の電位をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、配線１１５に信号又は電圧が入力されるとすると、トランジスタ２０７は、配線１１５に入力される信号又は電圧をノード１３に供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０７は、ノード１３に、Ｌ信号又は電圧Ｖ１を供給するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２０７は、ノード１３の電位を減少させるタイミングを制御する機能を有する。以上のように、トランジスタ２０７は、スイッチとしての機能を有することが可能である。なお、トランジスタ２０７は、上記の機能のすべてを有する必要ない。なお、トランジスタ２０７は、配線２１３の電位（例えば信号ＩＮ５）によって制御されることが可能である。
図２５（Ａ）の半導体装置の動作について、図２５（Ｂ）を参照して説明する。図２５（Ｂ）には、本実施の形態の半導体装置に用いることが可能なタイミングチャートを示す。期間Ｅにおいて、図２６（Ａ）に示すように、信号ＩＮ５は、Ｈレベルになる。よって、トランジスタ２０７はオンになるので、配線１１５とノード１３とは導通状態になる。すると、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、ノード１３に供給される。この結果、ノード１３の電位は減少する。期間Ａ〜Ｄにおいて、信号ＩＮ５はＬレベルになる。よって、トランジスタ２０７はオフになるので、配線１１５とノード１３とは非導通状態になる。なお、図２６（Ｂ）には、期間Ｂにおける図２５（Ａ）の半導体装置の動作の模式図を示す。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ１０２のゲートは、ノード１３とは別の配線（例えば配線２１１など）と接続されることが可能である。
図２７（Ｂ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ１０２のゲートは、配線２１１と接続される構成を示す。トランジスタ１０２のゲートに大きな電圧が印加されることによって、トランジスタ１０２が絶縁破壊されること、又は劣化することを防止することができる。
なお、図２７（Ａ）の半導体装置とは、図１４（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０１〜２０７を新たに追加する構成である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｂ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０４の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば、配線１１３、配線２１２、配線２１３、ノード１２、又はノード１３など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０４のゲートは、ノード１２とは別の配線（例えば、配線１１２など）と接続されることが可能である。
図２７（Ｃ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ２０４の第１の端子は、配線２１１と接続され、トランジスタ２０４のゲートは、配線１１２と接続される構成を示す。こうして、期間Ｄにおいて、ノード１３の電位を低減することができる。よって、ノード１３と接続されるトランジスタ（例えばトランジスタ１０２、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、又はトランジスタ２０６など）の絶縁破壊を防止すること、又はこれらのトランジスタの劣化を抑制することができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０５の第１の端子は、配線２１２とは別の配線（例えば、配線１１３、配線１１６など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０５のゲートは、配線２１２とは別の配線（例えば、配線１１３、配線１１６など）と接続されることが可能である。
図２８（Ａ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ２０５の第１の端子が配線１１６と接続される構成を示す。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０７の第２の端子は、ノード１３とは別の配線（例えば、配線２１１、ノード１１、又はノード１２など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０７の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば、配線１１２、配線１１６、ノード１１、又はノード１２など）と接続されることが可能である。
図２８（Ｂ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ２０７の第２の端子は、配線２１１と接続される構成を示す。期間Ｅにおいて、配線１１５の電位（例えば電圧Ｖ１）は、配線２１１に、トランジスタ２０７を介して供給されることが可能になる。よって、信号ＧＯＵＴの立ち下がり時間を短くすることができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｂ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０１の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば、配線１１３、配線２１２、配線２１３、ノード１２、又はノード１３など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば配線１１２、又はノード１２など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０４の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば、配線１１３、配線２１２、配線２１３、ノード１２、又はノード１３など）と接続されることが可能である。または、トランジスタ２０７の第１の端子は、配線１１５とは別の配線（例えば、配線１１２、配線１１６、配線２１２、ノード１２など）と接続されることが可能である。各トランジスタの各端子は、図で述べる接続関係以外にも様々な配線と接続されることが可能である。
図２８（Ｃ）には図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ２０１の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ２０４の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ２０７の第１の端子は、配線１１２と接続される構成を示す。トランジスタ２０１、トランジスタ２０２、トランジスタ２０４、及びトランジスタ２０７の第１の端子に、Ｈ信号を入力することが可能になるため、これらのトランジスタの劣化を抑制することができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタをダイオードに置き換えることが可能である。例えば、トランジスタをダイオード接続にすることが可能である。
図２９（Ａ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタがダイオードに置き換えられる構成を示す。トランジスタ２０１は、一方の電極（例えば入力端子）が配線２１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）がノード１２と接続されるダイオード２０１ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ２０２は、一方の電極（例えば入力端子）が配線２１１と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線１１３と接続されるダイオード２０２ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ２０３は、一方の電極（例えば入力端子）がノード１３と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線２１１と接続されるダイオード２０３ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ２０４は、一方の電極（例えば入力端子）がノード１３と接続され、他方の電極（例えば出力端子）がノード１２と接続されるダイオード２０４ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ２０５は、一方の電極（例えば入力端子）が配線２１２と接続され、他方の電極（例えば出力端子）がノード１３と接続されるダイオード２０５ｄに置き換えられることが可能である。または、トランジスタ２０７は、一方の電極（例えば入力端子）がノード１３と接続され、他方の電極（例えば出力端子）が配線２１３と接続されるダイオード２０７ｄに置き換えられることが可能である。こうして、信号又は電源の数を減らすことができる。つまり、配線の数を減らすことができる。よって、本実施の形態の半導体装置が形成される基板と、その基板に信号を供給するための基板との接続数を減らすことができるので、信頼性の向上、歩留まりの向上、又は製造コストの削減などを図ることができる。本実施の形態の複数のトランジスタの一部のトランジスタがダイオードに置き換えられることが可能である。
図２９（Ｂ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタがダイオード接続される構成を示す。例えば、トランジスタ２０１の第１の端子は、ノード１２と接続され、トランジスタ２０１のゲートは、配線２１１と接続される。または、例えば、トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１３と接続され、トランジスタ２０２のゲートは、配線２１１と接続される。または、例えば、トランジスタ２０３の第１の端子は、ノード１３と接続され、トランジスタ２０３のゲートは、ノード１３と接続される。または、例えば、トランジスタ２０４の第１の端子は、ノード１２と接続され、トランジスタ２０４のゲートは、ノード１３と接続される。または、例えば、トランジスタ２０７の第１の端子は、配線２１３と接続され、トランジスタ２０７のゲートは、ノード１３と接続される。こうして、信号又は電源の数を減らすことができる。つまり、配線の数を減らすことができる。よって、本実施の形態の半導体装置が形成される基板と、その基板に信号を供給するための基板との接続数を減らすことができるので、信頼性の向上、歩留まりの向上、又は製造コストの削減などを図ることができる。本実施の形態の複数のトランジスタの一部のトランジスタがダイオード接続されることが可能である。
図２９（Ｃ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、Ｐチャネル型のトランジスタがダイオード接続される構成を示す。トランジスタ２０１ｐ、トランジスタ２０２ｐ、トランジスタ２０３ｐ、トランジスタ２０４ｐ、トランジスタ２０５ｐ、トランジスタ２０７ｐは、各々、トランジスタ２０１、トランジスタ２０２、トランジスタ２０３、トランジスタ２０４、トランジスタ２０５、トランジスタ２０７と同様の機能を有し、Ｐチャネル型である。図２９（Ｃ）の半導体装置は、図２９（Ｂ）の半導体装置と同じ接続関係である。ただし、トランジスタをダイオード接続にするために、図２９（Ｂ）の半導体装置として比較して、トランジスタ２０１ｐのゲートがノード１２と接続され、トランジスタ２０２ｐのゲートが配線１１３と接続され、トランジスタ２０３ｐのゲートが配線２１１と接続され、トランジスタ２０４ｐのゲートがノード１２と接続され、トランジスタ２０５ｐのゲートがノード１３と接続され、トランジスタ２０７ｐのゲートが配線２１３と接続されるところが異なる。こうして、信号又は電源の数を減らすことができる。つまり、配線の数を減らすことができる。よって、本実施の形態の半導体装置が形成される基板と、その基板に信号を供給するための基板との接続数を減らすことができるので、信頼性の向上、歩留まりの向上、又は製造コストの削減などを図ることができる。本実施の形態の複数のトランジスタの一部のトランジスタがダイオード接続されることが可能である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタの各端子又は各電極は、別々の配線と接続されることが可能である。例えば、トランジスタ１０１の第１の端子と、トランジスタ１０４の第１の端子と、トランジスタ２０３の第１の端子とは、別々の配線と接続されることが可能である。または、例えば、トランジスタ１０３のゲートと、トランジスタ１０５のゲートと、トランジスタ２０２のゲートとは、別々の配線と接続されることが可能である。または、例えば、トランジスタ１０２の第１の端子と、トランジスタ１０５の第１の端子と、トランジスタ２０１の第１の端子と、トランジスタ２０２の第１の端子と、トランジスタ２０４の第１の端子と、トランジスタ２０７の第１の端子とは、別々の配線と接続されることが可能である。または、例えば、トランジスタ２０５の第１の端子と、トランジスタ２０６の第１の端子とは、別々の配線と接続されることが可能である。これを実現するために、配線を複数の配線に分割することが可能である。
図３０（Ａ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、配線１１２は、配線１１２Ａ〜１１２Ｃという複数の配線に分割され、配線１１３は、配線１１３Ａ〜１１３Ｄという複数の配線に分割され、配線１１５は、配線１１５Ａ〜１１５Ｇという複数の配線に分割され、配線２１２は、配線２１２Ａ〜２１２Ｂという複数の配線に分割される構成を示す。そして、トランジスタ２０１の第１の端子は、配線１１５Ｄと接続される。または、トランジスタ２０２の第１の端子は、配線１１５Ｅと接続され、トランジスタ２０２のゲートは、配線１１３Ｃと接続される。または、トランジスタ２０３の第１の端子は、配線１１２Ｃと接続される。または、トランジスタ２０４の第１の端子は、配線１１５Ｆと接続される。または、トランジスタ２０５の第１の端子及びゲートは、配線２１２Ａと接続される。または、トランジスタ２０６の第１の端子は、配線２１２Ｂと接続される。または、トランジスタ２０６のゲートは、配線１１３Ｄと接続される。または、トランジスタ２０７の第１の端子は、配線１１５Ｇと接続される。
なお、配線１１２Ａ〜１１２Ｃは、配線１１２と同様な機能を有することが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｄは、配線１１３と同様な機能を有することが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｇは、配線１１５と同様な機能を有することが可能である。または、配線２１２Ａ〜２１２Ｂは、配線２１２と同様な機能を有することが可能である。よって、配線１１２Ａ〜１１２Ｃには、信号ＩＮ１が入力されることが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｄには、信号ＩＮ２が入力されることが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｇには、電圧Ｖ１が供給されることが可能である。または、配線２１２Ａ〜２１２Ｂには、信号ＩＮ４が入力されることが可能である。配線１１２Ａ〜１１２Ｃには、別々の電圧又は別々の信号が供給されることが可能である。または、配線１１３Ａ〜１１３Ｄには、別々の電圧又は別々の信号が供給されることが可能である。または、配線１１５Ａ〜１１５Ｇには別々の電圧又は別々の信号が供給されることが可能である。または、配線２１２Ａ〜２１２Ｂには、別々の電圧又は別々の信号が供給されることが可能である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、図３０（Ａ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、一部のトランジスタは、省略されることが可能である。例えば、トランジスタ２０１とトランジスタ２０４の一方を省略されることが可能である。または、例えば、半導体装置がトランジスタ２０６を有するとする。この場合、トランジスタ２０５とトランジスタ２０７との一方又は両方を省略することが可能である。他にも必要に応じて、トランジスタの一部を省略することが可能である。
図３０（Ｂ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタ２０１、及びトランジスタ２０５を省略する構成を示す。トランジスタの数が減るので、レイアウト面積を小さくすることができる。または、消費電力を小さくすることができる。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、図３０（Ａ）〜（Ｂ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、ノード１３と配線２１１との間に接続される容量素子２２０を新たに設けることが可能である。
図３０（Ｃ）には、図１７（Ａ）の半導体装置に、ノード１３と配線２１１との間に接続される容量素子２２０を新たに設ける構成を示す。こうすることによって、ブートストラップ動作時に、ノード１３の電位が上昇しやすくなる。よって、トランジスタ２０３のＶｇｓを大きくすることができる。この結果、トランジスタ２０３のチャネル幅を小さくすることができる。または、信号ＧＯＵＴの立ち下がり時間又は立ち上がり時間を短くすることができる。例えば、容量素子としてＭＯＳ容量を用いることが可能である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、図３０（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、信号ＧＯＵＴとは別の信号を生成することが可能である。例えば、本実施の形態の半導体装置は、信号ＧＯＵＴとは別に、信号ＳＯＵＴを生成するとする。そして、例えば、複数の半導体装置が接続されるとする。この場合、信号ＳＯＵＴは、配線２１１に出力されずに、別の段の半導体装置にスタートパルスとして入力されることが可能である。よって、信号ＳＯＵＴの遅延又はなまりは、信号ＧＯＵＴと比較して小さくなる。したがって、遅延又はなまりが小さい信号を用いて、半導体装置を駆動することができるので、半導体装置の出力信号の遅延を低減することができる。これを実現するために、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、図３０（Ａ）〜（Ｃ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタ２０８を新たに設けることが可能である。
図３１（Ａ）には、図１７（Ａ）の半導体装置に、トランジスタ２０８を新たに設ける構成を示す。トランジスタ２０８は、トランジスタ２０３と同じ機能を有することが可能であり、同じ極性である。トランジスタ２０８の第１の端子は、配線１１２と接続され、トランジスタ２０８の第２の端子は、配線２１４と接続され、トランジスタ２０８のゲートは、ノード１３と接続される。配線２１４は、配線２１１と同様の機能を有することが可能である。そして、例えば、複数の半導体装置が接続されるとすると、配線２１１は、別の半導体装置（例えば次の段の半導体装置）の配線２１２と接続されることが可能である。例えば、図３１（Ｂ）に示すように、トランジスタ２０９を新たに設けることが可能である。トランジスタ２０９は、トランジスタ２０３と同じ機能を有することが可能であり、同じ極性であることが可能である。トランジスタ２０９の第１の端子は、配線１１５と接続され、トランジスタ２０９の第２の端子は、配線２１４と接続され、トランジスタ２０９のゲートは、ノード１２と接続される。なお、図３１（Ｃ）には、信号ＧＯＵＴとは別に、信号ＳＯＵＴを生成する場合のタイミングチャートを示す。
以上のように、本実施の形態は、図１４（Ａ）で述べる構成に限定されず、他にも様々な構成を用いることが可能である。
次に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ａ）、図１６（Ａ）、図１７（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、図２３（Ａ）、図２５（Ａ）、図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ａ）〜（Ｃ）、図２９（Ａ）〜（Ｃ）、図３０（Ａ）〜（Ｃ）、図３１（Ａ）〜（Ｂ）、及び図４７（Ａ）〜（Ｂ）で述べる構成において、トランジスタとして、Ｐチャネル型トランジスタを用いることが可能である。半導体装置が有する複数のトランジスタの一部のみがＰチャネル型であることが可能である。つまり、本実施の形態の半導体装置は、ＣＭＯＳ回路であることが可能である。
図３２（Ａ）には、図２７（Ａ）の半導体装置において、トランジスタとして、Ｐチャネル型トランジスタが用いられる構成を示す。トランジスタ２０１ｐ〜２０７ｐは、トランジスタ２０１〜２０７と同様の機能を有し、Ｐチャネル型である。このような場合、配線１１５には、電圧Ｖ２が供給される。なお、図３２（Ｂ）のタイミングチャートに示すように、信号ＩＮ１、信号ＩＮ２、信号ＩＮ４、信号ＩＮ５、ノード１１の電位、ノード１２の電位、ノード１３の電位、及び信号ＧＯＵＴは、反転することが可能であることを付記する。
次に、トランジスタ２０１〜２０９のチャネル幅の比率、及びトランジスタのサイズについて説明する。
まず、トランジスタ２０１は、配線２１１に電位を供給する。そして、配線２１１の負荷は、ノード１２の負荷よりも大きい。よって、トランジスタ２０１のチャネル幅は、回路１００が有するトランジスタのチャネル幅よりも大きい。このような場合、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ１０１のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、５倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、３倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０２のゲートの電位は、トランジスタ２０１のゲートの電位よりも急峻に変化する。よって、トランジスタ２０２のチャネル幅は、トランジスタ２０１のチャネル幅よりも小さいことが好ましい。このような場合、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ２０２のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、７倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、５倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０３は、配線２１１に電位を供給することによって、配線２１１の電位を変化させる。そして、配線２１１には、大きな負荷（例えばゲート信号線、画素、トランジスタ、又は容量素子など）が接続される。よって、トランジスタ２０３のチャネル幅は、本実施の形態の半導体装置が有するトランジスタの中で、一番大きい。例えば、トランジスタ２０３のチャネル幅は、トランジスタ２０１の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、５倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは２倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０４は、ノード１３に電位を供給する。そして、ノード１３の負荷は、ノード１２の負荷よりも大きい。よって、トランジスタ２０４のチャネル幅は、トランジスタ２０１のチャネル幅よりも小さい。このような場合、トランジスタ２０１のチャネル幅は、トランジスタ２０４のチャネル幅の５倍以下であることが好ましい。より好ましくは、３倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、２倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０５のチャネル幅を大きくすることによって、期間Ａにおいて、ノード１３の電位の変化を急峻にすることができるので、半導体装置の駆動周波数を高くすることができる。よって、トランジスタ２０５のチャネル幅は、トランジスタ２０１、又は回路１００が有するトランジスタのチャネル幅よりも大きい。または、トランジスタ２０５のチャネル幅は、トランジスタ２０３のチャネル幅よりも小さい。このような場合、トランジスタ２０３のチャネル幅は、トランジスタ２０５のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、５倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、２倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０６は、ノード１３に電位を供給することによって、ノード１３の電位を維持する。よって、トランジスタ２０６のチャネル幅は、トランジスタ２０５のチャネル幅よりも小さい。このような場合、トランジスタ２０５のチャネル幅は、トランジスタ２０６のチャネル幅の３倍以下であることが好ましい。より好ましくは、２倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、１．８倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０７は、ノード１３に電位を供給することによって、ノード１３の電位を減少させる。ただし、ノード１３の電位の減少を遅くすることによって、期間Ｅにおいて、トランジスタ２０３がオンになることが可能である。こうして、期間Ｅにおいて、トランジスタ２０３は、配線２１１に電位を供給することが可能なので、配線２１１の電位を早く下げることができる。よって、トランジスタ２０７のチャネル幅は、トランジスタ２０５のチャネル幅よりも小さいことが好ましい。このような場合、トランジスタ２０５のチャネル幅は、トランジスタ２０７のチャネル幅の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、７倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは、５倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０８は、配線２１４に電位を供給する。そして、配線２１４の負荷は、配線２１１の負荷よりも小さい。よって、トランジスタ２０８のチャネル幅は、トランジスタ２０３のチャネル幅よりも小さい。このような場合、トランジスタ２０３のチャネル幅は、トランジスタ２０８の１０倍以下であることが好ましい。より好ましくは、７倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは４倍以下であることが好ましい。
次に、トランジスタ２０９は、配線２１４に電位を供給する。そして、配線２１４の負荷は、配線２１１の負荷よりも小さい。よって、トランジスタ２０９のチャネル幅は、トランジスタ２０３のチャネル幅よりも小さい。このような場合、トランジスタ２０３のチャネル幅は、トランジスタ２０９のチャネル幅の７倍以下であることが好ましい。より好ましくは、４倍以下であることが好ましい。さらに好ましくは２．５倍以下であることが好ましい。
なお、上記のトランジスタのチャネル幅の比率を考慮すると、トランジスタ２０１のチャネル幅は、１０００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅は、１５００μｍ以上、４０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０１のチャネル幅、２０００μｍ以上、３０００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０２のチャネル幅は、２００μｍ以上、３０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、３００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、４００μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０３のチャネル幅は、２０００μｍ以上、３００００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、３０００μｍ以上、１５０００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、４０００μｍ以上、１００００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０４のチャネル幅は、２００μｍ以上、２５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、４００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、７００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０５のチャネル幅は、５００μｍ以上、３０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１０００μｍ以上、２５００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、１５００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０６のチャネル幅は、３００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは５００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは８００μｍ以上、１３００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０７のチャネル幅は、１００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、３００μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、４００μｍ以上、８００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０８のチャネル幅は、３００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、５００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは８００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。または、トランジスタ２０９のチャネル幅は、２００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０９のチャネル幅は、４００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、トランジスタ２０９のチャネル幅は、５００μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、表示装置、表示装置が有する画素、及び表示装置が有するシフトレジスタ回路について説明する。なお、当該シフトレジスタ回路は、実施の形態１〜実施の形態２で述べる半導体装置を有することが可能である。
まず、図３３（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、表示装置について説明する。表示装置は、回路１００１、回路１００２、回路１００３＿１、画素部１００４、及び端子１００５を有する。画素部１００４には、回路１００３＿１から複数の配線が延伸して配置されることが可能である。当該複数の配線は、ゲート信号線又は走査線としての機能を有することが可能である。または、画素部１００４には、回路１００２から複数の配線が延伸して配置されることが可能である。当該複数の配線は、ビデオ信号線又はデータ線としての機能を有する。そして、回路１００３＿１から延伸して配置される複数の配線と、回路１００２から延伸して配置される複数の配線とに対応して、複数の画素が配置される。例えば、画素部１００４には、他にも様々な配線が配置されることが可能である。当該配線は、ゲート信号線、データ線、電源線、又は容量線などとしての機能を有することが可能である。
なお、回路１００１は、回路１００２、及び回路１００３に、信号、電圧、又は電流などを供給する機能を有する。または、回路１００１は、回路１００２、及び回路１００３を制御する機能を有する。このように、回路１００１は、コントローラ、制御回路、タイミングジェネレータ、電源回路、又はレギュレータなどとしての機能を有することが可能である。
なお、回路１００２は、ビデオ信号を画素部１００４に供給する機能を有する。または、回路１００２は、画素部１００４が有する画素の輝度又は透過率などを制御する機能を有する。このように、回路１００２は、駆動回路、ソースドライバ、又は信号線駆動回路などとしての機能を有する。
なお、回路１００３＿１及び回路１００３＿２は、走査信号、又はゲート信号を画素部１００４に供給する機能を有する。または、回路１００３＿１及び回路１００３＿２は、画素部１００４が有する画素を選択する機能を有する。このように、回路１００３＿１及び回路１００３＿２は、駆動回路、ゲートドライバ、又は走査線駆動回路としての機能を有する。なお、回路１００３＿１及び回路１００３＿２は、同じ配線を駆動することが可能であるし、別々の配線を駆動することが可能である。例えば、回路１００３＿１が奇数段目のゲート信号線を駆動し、回路１００３＿２が偶数段目のゲート信号線を駆動することが可能である。
なお、回路１００１、回路１００２、回路１００３＿１、及び回路１００３＿２は、画素部１００４と同じ基板１００６に形成されることが可能であるし、画素部１００４とは別の基板（例えば半導体基板又はＳＯＩ基板など）に形成されることが可能である。
図３３（Ａ）には、回路１００３＿１が画素部１００４と同じ基板１００６に形成され、回路１００１及び回路１００２が画素部１００４とは別の基板に形成される構成を示す。回路１００３＿１の駆動周波数は、回路１００１又は回路１００２と比較して遅い。よって、トランジスタの半導体層として、非単結晶半導体、非晶質半導体、微結晶半導体、酸化物半導体、有機半導体などを用いることが容易になる。この結果、表示装置を大きくすることができる。表示装置を安価に製造することができる。
図３３（Ｂ）には、回路１００３＿１及び回路１００３＿２が画素部１００４と同じ基板１００６に形成され、回路１００１及び回路１００２が画素部１００４とは別の基板に形成される構成を示す。回路１００３＿１及び回路１００３＿２の駆動周波数は、回路１００１又は回路１００２と比較して、遅い。よって、トランジスタの半導体層として、非単結晶半導体、非晶質半導体、微結晶半導体、酸化物半導体、有機半導体などを用いることが容易になる。この結果、表示装置を大きくすることができる。表示装置を安価に製造することができる。
図３３（Ｃ）には、回路１００２、回路１００３＿１、及び回路１００３＿２が画素部１００４と同じ基板１００６に形成され、回路１００１が画素部１００４とは別の基板に形成される構成を示す。
図３３（Ｄ）には、回路１００２の一部の回路１００２ａ、回路１００３＿１、及び回路１００３＿２が画素部１００４と同じ基板１００６に形成され、回路１００１及び回路１００２の別の部分の回路１００２ｂが画素部１００４とは別の基板に形成される構成を示す。この場合、回路１００２ａとしては、スイッチ、シフトレジスタ、及び／又は、セレクタなどの駆動周波数が低い回路を用いることが可能である。
次に、画素部１００４が有する画素について、図３３（Ｅ）を参照して説明する。画素３０２０は、トランジスタ３０２１、液晶素子３０２２、及び容量素子３０２３を有する。トランジスタ３０２１の第１の端子は、配線３０３１と接続され、トランジスタ３０２１の第２の端子は、液晶素子３０２２の一方の電極及び容量素子３０２３の一方の電極と接続され、トランジスタ３０２１のゲートは、配線３０３２と接続される。液晶素子３０２２の他方の電極は、電極３０３４と接続され、容量素子３０２３の他方の電極は、配線３０３３と接続される。
配線３０３１には、図３３（Ａ）〜（Ｄ）で述べる回路１００２からビデオ信号が入力される。よって、配線３０３１は、信号線、ビデオ信号線、又はソース信号線としての機能を有することが可能である。配線３０３２には、図３３（Ａ）〜（Ｄ）で述べる回路１００３＿１、及び／又は、回路１００３＿２から走査信号、選択信号、又はゲート信号が入力される。よって、配線３０３２は、信号線、走査線、又はゲート信号線としての機能を有することが可能である。配線３０３３及び電極３０３４には、図３３（Ａ）〜（Ｄ）で述べる回路１００１から一定の電圧が供給されることが可能である。よって、配線３０３３は、電源線、又は容量線としての機能を有することが可能である。または、電極３０３４は、共通電極、又は対向電極としての機能を有することが可能である。例えば、配線３０３１には、プリチャージ電圧が供給されることが可能である。プリチャージ電圧は、電極３０３４に供給される電圧とおおむね等しい値である。別の例として、配線３０３３には、信号が入力されることが可能である。こうして、液晶素子３０２２に印加される電圧を制御することが可能になるので、ビデオ信号の振幅を小さくできたり、反転駆動を実現できたりする。別の例として、電極３０３４に信号が入力されることが可能である。こうして、フレーム反転駆動を実現することができる。
トランジスタ３０２１は、配線３０３１と、液晶素子３０２２の一方の電極との導通状態を制御する機能を有する。または、画素にビデオ信号を書き込むタイミングを制御する機能を有する。このように、トランジスタ３０２１は、スイッチとしての機能を有する。容量素子３０２３は、液晶素子３０２２の一方の電極の電位と、配線３０３３の電位との電位差を保持する機能を有する。または、液晶素子３０２２に印加される電圧を一定となるように保持する機能を有する。このように、容量素子３０２３は、保持容量としての機能を有する。
次に、シフトレジスタ回路について、図３４を参照して説明する。当該シフトレジスタ回路は、回路１００２、回路１００３＿１、及び／又は、回路１００３＿２に含まれることが可能である。
シフトレジスタ回路１１００は、フリップフロップ回路１１０１＿１〜１１０１＿Ｎ（Ｎは自然数）という複数のフリップフロップ回路を有する。なお、フリップフロップ回路１１０１＿１〜１１０１＿Ｎとしては、各々、実施の形態１〜実施の形態２で述べる半導体装置を用いることが可能である。
シフトレジスタ回路１１００は、配線１１１１＿１〜１１１１＿Ｎ、配線１１１２、配線１１１３、配線１１１４、配線１１１５、及び配線１１１６と接続される。そして、フリップフロップ回路１１０１＿ｉ（ｉは、１〜Ｎのいずれか一の自然数）において、配線２１１は、配線１１１１＿ｉと接続され、配線１１２は、配線１１１２と接続され、配線１１３は、配線１１１３と接続され、配線２１２は、配線１１１１＿ｉ−１と接続され、配線２１３は、配線１１１１＿ｉ＋１と接続され、配線１１５は、配線１１１５と接続される。ただし、奇数段目のフリップフロップ回路と、偶数段目のフリップフロップ回路とでは、配線１１２と配線１１３との接続先が逆になる。なお、フリップフロップ回路１１０１＿１において、配線２１２は、配線１１１４と接続される。なお、フリップフロップ回路１１０１＿Ｎにおいて、配線２１３は、配線１１１６と接続される。
次に、各配線に入力又は出力される信号又は電圧の一例、及び各配線の機能について説明する。配線１１１１＿１〜１１１１＿Ｎからは、各々、信号ＧＯＵＴ＿１〜ＧＯＵＴ＿Ｎが出力される。信号ＧＯＵＴ＿１〜ＧＯＵＴ＿Ｎは、各々、フリップフロップ回路１１０１＿１〜１１０１＿Ｎの出力信号である場合が多く、信号ＧＯＵＴと同様の機能を有することが可能である。よって、配線１１１１＿１〜１１１１＿Ｎは、配線２１１と同様の機能を有することが可能である。配線１１１２には、信号ＧＣＫ１が入力され、配線１１１３には、信号ＧＣＫ２が入力される。信号ＧＣＫ１は、信号ＩＮ２又は信号ＩＮ３と同様の機能を有することが可能であり、信号ＧＣＫ２は、信号ＩＮ２又は信号ＩＮ３と同様の機能を有することが可能である。よって、配線１１１２は、配線１１２又は配線１１３と同様の機能を有することが可能であり、配線１１１３は、配線１１２又は配線１１３と同様の機能を有することが可能である。配線１１１４には、信号ＧＳＰが入力される。信号ＧＳＰは、信号ＩＮ４と同様の機能を有することが可能である。よって、配線１１１４は、配線２１２と同様の機能を有することが可能である。配線１１１５には、電圧Ｖ１が供給される。よって、配線１１１５は、配線１１５と同様の機能を有することが可能である。配線１１１６には、信号ＧＲＥが入力される。信号ＧＲＥは、信号ＩＮ５と同様の機能を有することが可能である。よって、配線１１１６は、配線２１３と同様の機能を有することが可能である。
次に、図３４のシフトレジスタ回路の１フレーム期間中の動作について、図３５のタイミングチャートを参照して説明する。
例えば、信号ＧＯＵＴ＿ｉ−１がＨレベルになるとする。すると、フリップフロップ回路１１０１＿ｉは、期間Ｃにおける動作を開始する。その後、信号ＧＣＫ１、及び信号ＧＣＫ２が反転すると、フリップフロップ回路１１０１＿ｉは、期間Ｄにおける動作を開始する。よって、信号ＧＯＵＴ＿ｉは、Ｈレベルになる。信号ＧＯＵＴ＿ｉは、フリップフロップ回路１１０１＿ｉ＋１に入力されるので、フリップフロップ回路１１０１＿ｉ＋１は、期間Ｃにおける動作を開始する。その後、信号ＧＣＫ１、及び信号ＧＣＫ２が反転すると、フリップフロップ回路１１０１＿ｉ＋１は、期間Ｄにおける動作を開始する。すると、信号ＧＯＵＴ＿ｉ＋１は、Ｈレベルになる。信号ＧＯＵＴ＿ｉ＋１は、フリップフロップ回路１１０１＿ｉに入力されるので、フリップフロップ回路１１０１＿ｉは、期間Ｅにおける動作を開始する。よって、信号ＧＯＵＴ＿ｉは、Ｌレベルになる。その後、信号ＧＣＫ１、及び信号ＧＣＫ２が反転するたびに、フリップフロップ回路１１０１＿ｉは、期間Ａにおける動作と期間Ｂにおける動作とを交互に繰り返す。よって、信号ＧＯＵＴ＿ｉは、Ｌレベルに維持される。なお、図３５では、信号ＧＣＫ１及びＧＣＫ２の一方をＧＣＫと示す。
なお、本実施の形態のシフトレジスタは、実施の形態１〜実施の形態２で述べる半導体装置を用いることが可能である。よって、信号ＧＯＵＴ＿１〜ＧＯＵＴ＿ＮのＨレベルの値をＶ２まで上昇させることができるので、画素が有するトランジスタがオンになる時間を長くすることができる。この結果、画素に十分な時間でビデオ信号を書き込むことができるので、表示品位の向上を図ることができる。または、信号ＧＯＵＴ＿１〜ＧＯＵＴ＿Ｎの立ち下がり時間、及び立ち上がり時間を短くすることができるので、選択された行に属する画素に、別の行に属する画素へのビデオ信号が書き込まれてしまうことを防止することができる。この結果、表示品位の向上を図ることができる。または、信号ＧＯＵＴ＿１〜ＧＯＵＴ＿Ｎの立ち下がり時間のばらつきを抑制することができるので、画素が保持するビデオ信号へのフィードスルーの影響のばらつきを抑制することができる。よって、クロストーク等の表示ムラを抑制することができる。または、トランジスタのサイズを小さくすることができるので、シフトレジスタの負荷（例えば寄生容量など）を小さくすることができる。この結果、シフトレジスタに信号又は電圧などを供給する機能を有する外部回路、これの電流供給能力を小さくすることができるので、外部回路のサイズ、又は当該外部回路を有する表示装置のサイズを小さくすることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、信号線駆動回路について説明する。なお、信号線駆動回路を半導体装置、又は信号生成回路と示すことが可能である。
まず、信号線駆動回路の構成について、図３６（Ａ）を参照して説明する。信号線駆動回路は、回路２００１、及び回路２００２を有する。回路２００２は、回路２００２＿１〜２００２＿Ｎ（Ｎは自然数）という複数の回路を有する。回路２００２＿１〜２００２＿Ｎは、各々、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋ（ｋは自然数）という複数のトランジスタを有する。トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋは、Ｎチャネル型である。ただし、これに限定されず、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋは、Ｐチャネル型とすることが可能であるし、ＣＭＯＳ型のスイッチとすることが可能である。
信号線駆動回路の接続関係について、回路２００２＿１を例にして説明する。トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋの第１の端子は、各々、配線２００４＿１〜２００４＿ｋと接続される。トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋの第２の端子は、各々、配線Ｓ１〜Ｓｋと接続される。トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋのゲートは、配線２００５＿１と接続される。
回路２００１は、配線２００５＿１〜２００５＿Ｎに順番にＨレベルの信号を出力するタイミングを制御する機能を有する。または、回路２００２＿１〜２００２＿Ｎを順番に選択する機能を有する。このように、回路２００１は、シフトレジスタとしての機能を有する。回路２００１は、配線２００５＿１〜２００５＿Ｎに様々な順番でＨレベルの信号を出力することが可能である。または、回路２００２＿１〜２００２＿Ｎを様々な順番で選択することが可能である。このように、回路２００１は、デコーダとしての機能を有することが可能である。
回路２００２＿１は、配線２００４＿１〜２００４＿ｋと配線Ｓ１〜Ｓｋとが導通するタイミングを制御する機能を有する。または、回路２００２＿１は、配線２００４＿１〜２００４＿ｋの電位を配線Ｓ１〜Ｓｋに供給するタイミングを制御する機能を有する。このように、回路２００２＿１は、セレクタとしての機能を有することが可能である。なお、回路２００２＿２〜２００２＿Ｎは、回路２００２＿１と同様の機能を有することが可能である。
トランジスタ２００３＿１〜２００３＿Ｎは、各々、配線２００４＿１〜２００４＿ｋと配線Ｓ１〜Ｓｋとが導通するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿Ｎは、各々、配線２００４＿１〜２００４＿ｋの電位を配線Ｓ１〜Ｓｋに供給するタイミングを制御する機能を有する。例えば、トランジスタ２００３＿１は、配線２００４＿１と配線Ｓ１とが導通するタイミングを制御する機能を有する。または、トランジスタ２００３＿１は、配線２００４＿１の電位を配線Ｓ１に供給するタイミングを制御する機能を有する。このように、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿Ｎは、各々、スイッチとしての機能を有することが可能である。
なお、配線２００４＿１〜２００４＿ｋには、各々、信号が入力される。当該信号は、画像情報又は画像信号に応じたアナログ信号である。このように、当該信号は、ビデオ信号としての機能を有することが可能である。よって、配線２００４＿１〜２００４＿ｋは、信号線としての機能を有することが可能である。例えば、画素構成によっては、デジタル信号であることが可能であるし、アナログ電圧であることが可能であるし、アナログ電流であることが可能である。
次に、図３６（Ａ）の信号線駆動回路の動作について、図３６（Ｂ）のタイミングチャートを参照して説明する。図３６（Ｂ）には、信号２０１５＿１〜２０１５＿Ｎ、及び信号２０１４＿１〜２０１４＿ｋを示す。信号２０１５＿１〜２０１５＿Ｎは、各々、回路２００１の出力信号であり、信号２０１４＿１〜２０１４＿ｋは、各々、配線２００４＿１〜２００４＿ｋに入力される信号である。なお、信号線駆動回路の１動作期間は、表示装置における１ゲート選択期間に対応する。１ゲート選択期間は、期間Ｔ０、及び期間Ｔ１〜期間ＴＮに分割される。期間Ｔ０は、選択された行に属する画素にプリチャージ用の電圧を同時に印加するための期間であり、プリチャージ期間としての機能を有することが可能である。期間Ｔ１〜ＴＮは、各々、選択された行に属する画素にビデオ信号を書き込むための期間であり、書き込み期間としての機能を有することが可能である。
まず、期間Ｔ０において、回路２００１は、配線２００５＿１〜２００５＿Ｎに、Ｈレベルの信号を供給する。すると、例えば、回路２００２＿１において、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋがオンになるので、配線２００４＿１〜２００４＿ｋと、配線Ｓ１〜Ｓｋとが導通状態になる。このとき、配線２００４＿１〜２００４＿ｋには、プリチャージ電圧Ｖｐが供給される。よって、プリチャージ電圧Ｖｐは、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋを介して、配線Ｓ１〜Ｓｋにそれぞれ出力される。よって、プリチャージ電圧Ｖｐは、選択された行に属する画素に書き込まれるので、選択された行に属する画素がプリチャージされる。
期間Ｔ１〜期間ＴＮにおいて、回路２００１は、Ｈレベルの信号を配線２００５＿１〜２００５＿Ｎに順番に出力する。例えば、期間Ｔ１において、回路２００１は、Ｈレベルの信号を配線２００５＿１に出力する。すると、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋはオンになるので、配線２００４＿１〜２００４＿ｋと、配線Ｓ１〜Ｓｋとが導通状態になる。このとき、配線２００４＿１〜２００４＿ｋには、Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）が入力される。Ｄａｔａ（Ｓ１）〜Ｄａｔａ（Ｓｋ）は、各々、トランジスタ２００３＿１〜２００３＿ｋを介して、選択される行に属する画素のうち、１列目〜ｋ列目の画素に書き込まれる。こうして、期間Ｔ１〜ＴＮにおいて、選択された行に属する画素に、ｋ列ずつ順番にビデオ信号が書き込まれる。
以上のように、ビデオ信号が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、ビデオ信号の数、又は配線の数を減らすことができる。よって、外部回路との接続数を減らすことができるので、歩留まりの向上、信頼性の向上、部品点数の削減、及び／又は、コストの削減を図ることができる。または、ビデオ信号が複数の列ずつ画素に書き込まれることによって、書き込み時間を長くすることができる。よって、ビデオ信号の書き込み不足を防止することができるので、表示品位の向上を図ることができる。
なお、ｋを大きくすることによって、外部回路との接続数を減らすことができる。ただし、ｋが大きすぎると、画素への書き込み時間が短くなる。よって、ｋ≦６であることが好ましい。より好ましくはｋ≦３であることが好ましい。さらに好ましくはｋ＝２であることが好ましい。
特に、画素の色要素がｎ（ｎは自然数）個である場合、ｋ＝ｎ、又はｋ＝ｎ×ｄ（ｄは自然数）であることが好ましい。例えば、画素の色要素が赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）との三つに分割される場合、ｋ＝３、又はｋ＝３×ｄであることが好ましい。例えば、画素がｍ（ｍは自然数）個のサブ画素（サブ画素のことをサブピクセル又は副画素ともいう）に分割される場合、ｋ＝ｍ、又はｋ＝ｍ×ｄであることが好ましい。例えば、画素が２個のサブ画素に分割される場合、ｋ＝２であることが好ましい。または、画素の色要素がｎ個である場合、ｋ＝ｍ×ｎ、又はｋ＝ｍ×ｎ×ｄであることが好ましい。
例えば本実施の形態を表示装置に用いる。この場合、本実施の形態の信号線駆動回路は、画素部と同じ基板に形成されることが可能であるし、画素部とは別の基板（例えばシリコン基板又はＳＯＩ基板など）に形成されることが可能である。または、本実施の形態の信号線駆動回路の一部（例えば回路２００２）が画素部と同じ基板に形成され、本実施の形態の信号線駆動回路の別の部分（例えば回路２００１）が画素部と別の基板に形成されることが可能である。
図３６（Ｃ）には、画素部２００７と同じ基板に、回路２００１と回路２００２とが形成される構成を示す。こうして、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数を減らすことができるので、歩留まりの向上、信頼性の向上、部品数の削減、又はコストの削減などを図ることができる。特に、走査線駆動回路２００６Ａ及び走査線駆動回路２００６Ｂも画素部２００７と同じ基板に形成されることによって、さらに外部回路との接続数を減らすことができる。
図３６（Ｄ）には、画素部２００７と同じ基板に回路２００２が形成され、画素部２００７は別の基板に回路２００１が形成される構成を示す。この場合でも、画素部が形成される基板と、外部回路との接続数を減らすことができるので、歩留まりの向上、信頼性の向上、部品数の削減、又はコストの削減などを図ることができる。または、画素部２００７と同じ基板に形成する回路が少なくなるので、額縁を小さくすることができる。
なお、回路２００１として、実施の形態３のシフトレジスタ回路を用いることが可能である。こうして、全てのトランジスタの極性をＮチャネル型にすることが可能になるので、製造工程の削減を図ることができる。または、トランジスタの劣化を抑制することができるので、信号線駆動回路の寿命を長くすることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、保護回路について説明する。保護回路は、ある配線に接続される半導体デバイス（例えばトランジスタ、容量素子、回路など）などがＥＳＤ（静電気放電）によって破壊されることを防止する目的で設けられる。
まず、保護回路について、図３７（Ａ）を参照して説明する。保護回路３０００は、トランジスタ３００１、及びトランジスタ３００２を有する。トランジスタ３００１、及びトランジスタ３００２は、Ｎチャネル型であるとする。ただし、本実施の形態は、これに限定されず、Ｐチャネル型であることが可能である。
保護回路３０００の接続関係について説明する。トランジスタ３００１の第１の端子は、配線３０１２と接続され、トランジスタ３００１の第２の端子は、配線３０１１と接続され、トランジスタ３００１のゲートは、配線３０１１と接続される。トランジスタ３００２の第１の端子は、配線３０１３と接続され、トランジスタ３００２の第２の端子は、配線３０１１と接続され、トランジスタ３００２のゲートは、配線３０１３と接続される。
配線３０１１〜３０１３に入力される信号又は電圧などの一例、及びこれらの配線の機能について説明する。配線３０１１には、信号（例えば、走査信号、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号、又は選択信号など）、又は、電圧（負電源電圧、グランド電圧、正電源電圧など）が供給される。よって、配線３０１１は、信号線、電源線などとしての機能を有することが可能である。配線３０１２には、正電源電圧（ＶＤＤ）が供給される。よって、配線３０１２は、電源線としての機能を有することが可能である。配線３０１３には、負電源電圧（ＶＳＳ）、又はグランド電圧などが供給される。よって、配線３０１３は、電源線としての機能を有することが可能である。
保護回路３０００の動作について説明する。配線３０１１の電位がおおむねＶＳＳ〜ＶＤＤの間の値であれば、トランジスタ３００１、及びトランジスタ３００２はオフになる。よって、配線３０１１に供給される電圧又は信号などは、配線３０１１と接続される半導体デバイスに供給される。ただし、静電気などの影響によって、配線３０１１に、電源電圧よりも高い電位、又は電源電圧よりも低い電位が供給される。そして、この電源電圧よりも高い電位又は電源電圧よりも低い電位によって、配線３０１１と接続される半導体デバイスが破壊されることがある。このような半導体デバイスの静電破壊を防止するために、トランジスタ３００１又はトランジスタ３００２がオンになることによって、配線３０１１の変化を抑制する。例えば、配線３０１１に電源電圧よりも高い電位が供給される場合、トランジスタ３００１がオンになる。すると、配線３０１１の電荷は、トランジスタ３００１を介して配線３０１２に移動するので、配線３０１１の電位が減少する。こうして、半導体デバイスの静電破壊を防止することができる。一方、例えば、配線３０１１に電源電圧よりも低い電位が供給される場合、トランジスタ３００２がオンになる。すると、配線３０１１の電荷は、トランジスタ３００２を介して配線３０１３に移動するので、配線３０１１の電位が上昇する。こうして、配線３０１１と接続される半導体デバイスの静電破壊を防ぐことができる。
なお、図３７（Ａ）で述べる構成において、トランジスタ３００１、及びトランジスタ３００２の一方を省略することが可能である。図３７（Ｂ）には、図３７（Ａ）の保護回路において、トランジスタ３００２が省略される構成を示す。図３７（Ｃ）には、図３７（Ａ）の保護回路において、トランジスタ３００１が省略される構成を示す。
なお、図３７（Ａ）〜（Ｃ）で述べる構成において、配線３０１１と配線３０１２との間に、複数のトランジスタを直列に接続することが可能である。または、配線３０１１と配線３０１３との間に、複数のトランジスタを直列に接続することが可能である。図３７（Ｄ）には、図３７（Ａ）の保護回路において、配線３０１１と配線３０１２との間に、トランジスタ３００１とトランジスタ３００３とが直列に接続される構成を示す。そして、配線３０１１と配線３０１３との間に、トランジスタ３００２とトランジスタ３００４とが直列に接続される構成を示す。トランジスタ３００３の第１の端子は、配線３０１２と接続され、トランジスタ３００３の第２の端子は、トランジスタ３００１の第１の端子と接続され、トランジスタ３００３のゲートは、トランジスタ３００１の第１の端子と接続される。トランジスタ３００４の第１の端子は、配線３０１３と接続され、トランジスタ３００４の第２の端子は、トランジスタ３００２の第１の端子と接続され、トランジスタ３００４のゲートは、トランジスタ３００４の第１の端子と接続される。例えば、図３７（Ｅ）に示すように、トランジスタ３００１のゲートとトランジスタ３００３のゲートとは接続されることが可能である。または、トランジスタ３００２のゲートとトランジスタ３００４のゲートとは接続されることが可能である。または、配線３０１１と配線３０１２との間と、配線３０１１と配線３０１３との間と、の一方において、複数のトランジスタが直列に接続されることが可能である。
なお、図３７（Ａ）〜（Ｅ）で述べる構成において、配線３０１１と配線３０１２との間に、複数のトランジスタを並列に接続されることが可能である。または、配線３０１１と配線３０１３との間に、複数のトランジスタを並列に接続することが可能である。図３７（Ｆ）には、図３７（Ａ）の保護回路において、配線３０１１と配線３０１２との間に、トランジスタ３００１とトランジスタ３００３とが並列に接続される構成を示す。そして、配線３０１１と配線３０１３との間に、トランジスタ３００２とトランジスタ３００４とが並列に接続される構成を示す。トランジスタ３００３の第１の端子は、配線３０１２と接続され、トランジスタ３００３の第２の端子は、配線３０１１と接続され、トランジスタ３００３のゲートは、配線３０１１と接続される。トランジスタ３００４の第１の端子は、配線３０１３と接続され、トランジスタ３００４の第２の端子は、配線３０１１と接続され、トランジスタ３００４のゲートは、配線３０１３と接続される。
なお、図３７（Ａ）〜（Ｆ）で述べる構成において、トランジスタのゲートと第１の端子との間に、容量素子と抵抗素子とを並列に接続することが可能である。トランジスタのゲートと第１の端子との間に、容量素子と抵抗素子との一方のみを接続することが可能である。図３７（Ｇ）には、図３７（Ａ）の保護回路において、トランジスタ３００１のゲートと第１の端子との間に、容量素子３００５と抵抗素子３００６とが並列に接続される構成を示す。そして、トランジスタ３００２のゲートと第１の端子との間に、容量素子３００７と抵抗素子３００８が並列に接続される構成を示す。こうして、保護回路３０００自体の破壊又は劣化を防止することができる。例えば、配線３０１１に電源電圧よりも高い電位が供給される場合、トランジスタ３００１のＶｇｓが大きくなる。よって、トランジスタ３００１がオンになるので、配線３０１１の電位が減少する。しかし、トランジスタ３００１のゲートと第２の端子との間には、大きな電圧が印加されるので、トランジスタ３００１が破壊されることや、劣化することがある。これを防止するために、トランジスタ３００１のゲートの電位を上昇させて、トランジスタ３００１のＶｇｓを小さくする。これを実現するために、容量素子３００５が用いられる。トランジスタ３００１がオンになると、トランジスタ３００１の第１の端子の電位が瞬間的に上昇する。すると、容量素子３００５の容量結合によって、トランジスタ３００１のゲートの電位が上昇する。こうして、トランジスタ３００１のＶｇｓを小さくすることができ、トランジスタ３００１の破壊又は劣化を抑制することができる。同様に、配線３０１１に電源電圧よりも低い電位が供給されると、トランジスタ３００２の第１の端子の電位が瞬間的に減少する。すると、容量素子３００７の容量結合によって、トランジスタ３００２のゲートの電位が減少する。こうして、トランジスタ３００２のＶｇｓを小さくすることができるので、トランジスタ３００２の破壊又は劣化を抑制することができる。
なお、容量素子としては、トランジスタのゲートと第１の端子との間の寄生容量を用いることが可能である。よって、トランジスタのゲートとして用いられる材料と、トランジスタの第１の端子として用いられる材料とが重なる面積は、トランジスタのゲートとして用いられる材料と、トランジスタの第２の端子として用いられる材料とが重なる面積よりも大きいことが好ましい。
なお、抵抗素子としては、配線３０１１に用いられる材料又はトランジスタのゲートとして用いられる材料よりも導電率が低い材料（例えば画素電極と同じ材料、透光性電極、不純物が添加された半導体層など）を用いることが可能である。
ここで、図３７（Ａ）〜（Ｇ）で述べる保護回路は、様々な回路又は配線（例えば信号線駆動回路、走査線駆動回路、レベルシフト回路、ゲート信号線、ソース信号線、電源線、容量線など）に用いることが可能である。図３８（Ａ）には、ゲート信号線に保護回路を設ける場合の構成を示す。この場合、配線３０１２、及び配線３０１３は、ゲートドライバ３１００に接続される配線のいずれかと接続されることが可能である。こうすることによって、電源の数、及び配線の数を減らすことができる。図３８（Ｂ）には、ＦＰＣなどの外部から信号又は電圧が供給される端子に、保護回路を設ける場合の構成を示す。この場合、配線３０１２、及び配線３０１３は、外部端子のいずれかと接続されることが可能である。例えば、配線３０１２は端子３１０１ａと接続され、配線３０１３が端子３１０１ｂと接続されるとする。この場合、端子３１０１ａに設けられる保護回路において、トランジスタ３００１を省略することが可能である。同様に、端子３１０１ｂに設けられる保護回路において、トランジスタ３００２を省略することが可能である。こうすることによって、トランジスタの数を減らすことができるので、レイアウト面積の縮小を図ることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、トランジスタについて図３９（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）を参照して説明する。
図３９（Ａ）は、トップゲート型のトランジスタと、その上に形成される表示素子とを示す図である。図３９（Ｂ）は、ボトムゲート型のトランジスタと、その上に形成される表示素子とを示す図である。
図３９（Ａ）のトランジスタは、基板５２６０と、基板５２６０の上に形成される絶縁層５２６１と、絶縁層５２６１の上に形成され、領域５２６２ａ、領域５２６２ｂ、領域５２６２ｃ、領域５２６２ｄ、及び５２６２ｅを有する半導体層５２６２と、半導体層５２６２を覆うように形成される絶縁層５２６３と、半導体層５２６２及び絶縁層５２６３の上に形成される導電層５２６４と、絶縁層５２６３及び導電層５２６４の上に形成され、開口部を有する絶縁層５２６５と、絶縁層５２６５の上及び絶縁層５２６５の開口部に形成される導電層５２６６と、を有する。
図３９（Ｂ）のトランジスタは、基板５３００と、基板５３００の上に形成される導電層５３０１と、導電層５３０１を覆うように形成される絶縁層５３０２と、導電層５３０１及び絶縁層５３０２の上に形成される半導体層５３０３ａと、半導体層５３０３ａの上に形成される半導体層５３０３ｂと、半導体層５３０３ｂの上及び絶縁層５３０２の上に形成される導電層５３０４と、絶縁層５３０２の上及び導電層５３０４の上に形成され、開口部を有する絶縁層５３０５と、絶縁層５３０５の上及び絶縁層５３０５の開口部に形成される導電層５３０６と、を有する。
図３９（Ｃ）のトランジスタは、領域５３５３及び領域５３５５を有する半導体基板５３５２と、半導体基板５３５２の上に形成される絶縁層５３５６と、半導体基板５３５２の上に形成される絶縁層５３５４と、絶縁層５３５６の上に形成される導電層５３５７と、絶縁層５３５４、絶縁層５３５６、及び導電層５３５７の上に形成され、開口部を有する絶縁層５３５８と、絶縁層５３５８の上及び絶縁層５３５８の開口部に形成される導電層５３５９とを有する。こうして、領域５３５０と領域５３５１とに、各々、トランジスタが作製される。
なお、図３９（Ａ）〜（Ｃ）で述べるトランジスタにおいて、図３９（Ａ）に示すように、トランジスタの上に、導電層５２６６の上及び絶縁層５２６５の上に形成され、開口部を有する絶縁層５２６７と、絶縁層５２６７の上及び絶縁層５２６７の開口部に形成される導電層５２６８と、絶縁層５２６７の上及び導電層５２６８の上に形成され、開口部を有する絶縁層５２６９と、絶縁層５２６９の上及び絶縁層５２６９の開口部に形成される発光層５２７０と、絶縁層５２６９の上及び発光層５２７０の上に形成される導電層５２７１と、を形成することが可能である。
なお、図３９（Ａ）〜（Ｃ）で述べるトランジスタにおいて、図３９（Ｂ）に示すように、トランジスタの上に、絶縁層５３０５の上及び導電層５３０６の上に配置される液晶層５３０７と、液晶層５３０７の上に形成される導電層５３０８と、を形成することが可能である。
絶縁層５２６１は、下地膜として機能することが可能である。絶縁層５３５４は、素子間分離層（例えばフィールド酸化膜）として機能する。絶縁層５２６３、絶縁層５３０２、絶縁層５３５６は、ゲート絶縁膜として機能することが可能である。導電層５２６４、導電層５３０１、導電層５３５７は、ゲート電極として機能することが可能である。絶縁層５２６５、絶縁層５２６７、絶縁層５３０５、及び絶縁層５３５８は、層間膜、又は平坦化膜として機能することが可能である。導電層５２６６、導電層５３０４、及び導電層５３５９は、配線、トランジスタの電極、又は容量素子の電極などとして機能することが可能である。導電層５２６８、及び導電層５３０６は、画素電極、又は反射電極などとして機能することが可能である。絶縁層５２６９は、隔壁として機能することが可能である。導電層５２７１、及び導電層５３０８は、対向電極、又は共通電極などとして機能することが可能である。
基板５２６０、及び基板５３００は、ガラス基板、石英基板、半導体基板（例えばシリコン基板、又は単結晶基板）、ＳＯＩ基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板又は可撓性基板などがある。ガラス基板としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどがある。可撓性基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。他にも、貼り合わせフィルム（ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなど）、繊維状な材料を含む紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、紙類等）などがある。
半導体基板５３５２としては、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ基板を用いることが可能である。ただし、これに限定されず、半導体基板５３５２に用いることのできる基板を一部または全部に用いて半導体基板５３５２とすることもできる。領域５３５３は、半導体基板５３５２に不純物が添加された領域であり、ウェルとして機能する。例えば、半導体基板５３５２がｐ型の導電型を有する場合、領域５３５３は、ｎ型の導電型を有し、ｎウェルとして機能する。一方、半導体基板５３５２がｎ型の導電型を有する場合、領域５３５３は、ｐ型の導電型を有し、ｐウェルとして機能する。領域５３５５は、不純物が半導体基板５３５２に添加された領域であり、ソース領域又はドレイン領域として機能する。なお、半導体基板５３５２に、ＬＤＤ領域を形成することが可能である。
絶縁層５２６１としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）などの酸素若しくは窒素を有する膜、又はこれらの積層構造などがある。絶縁層５２６１が２層構造で設けられる場合、１層目の絶縁層として窒化珪素膜を設け、２層目の絶縁層として酸化珪素膜を設けることが可能である。絶縁層５２６１が３層構造で設けられる場合、１層目の絶縁層として酸化珪素膜を設け、２層目の絶縁層として窒化珪素膜を設け、３層目の絶縁層として酸化珪素膜を設けることが可能である。
半導体層５２６２、半導体層５３０３ａ、及び半導体層５３０３ｂとしては、非単結晶半導体（例えば、非晶質（アモルファス）シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコンなど）、単結晶半導体、化合物半導体若しくは酸化物半導体（例えば、ＺｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ、ＴｉＯ、ＡｌＺｎＳｎＯ（ＡＺＴＯ））、有機半導体、又はカーボンナノチューブなどがある。
なお、例えば、領域５２６２ａは、不純物が半導体層５２６２に添加されていない真性の状態であり、チャネル領域として機能する。ただし、領域５２６２ａに不純物を添加することが可能であり、領域５２６２ａに添加される不純物は、領域５２６２ｂ、領域５２６２ｃ、領域５２６２ｄ、又は領域５２６２ｅに添加される不純物の濃度よりも低いことが好ましい。領域５２６２ｂ、及び領域５２６２ｄは、領域５２６２ｃ又は領域５２６２ｅよりも低濃度の不純物が添加された領域であり、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域として機能する。ただし、領域５２６２ｂ、及び領域５２６２ｄを省略することが可能である。領域５２６２ｃ、及び領域５２６２ｅは、高濃度に不純物が半導体層５２６２に添加された領域であり、ソース領域又はドレイン領域として機能する。
なお、半導体層５３０３ｂは、不純物元素としてリンなどが添加された半導体層であり、ｎ型の導電型を有する。
なお、半導体層５３０３ａとして、酸化物半導体、又は化合物半導体が用いられる場合、半導体層５３０３ｂを省略することが可能である。
絶縁層５２６３、絶縁層５３０２、及び絶縁層５３５６としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）などの酸素若しくは窒素を有する膜、又はこれらの積層構造などがある。
導電層５２６４、導電層５２６６、導電層５２６８、導電層５２７１、導電層５３０１、導電層５３０４、導電層５３０６、導電層５３０８、導電層５３５７、及び導電層５３５９としては、単層構造の導電膜、又はこれらの積層構造などがある。当該導電膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、炭素（Ｃ）、スカンジウム（Ｓｃ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、セリウム（Ｃｅ）によって構成される群、この群から選ばれた一つの元素の単体膜、又は、この群から選ばれた一つの元素若しくは複数の元素を含む化合物などがある。なお、当該単体膜又は当該化合物は、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、及び／又は、酸素（Ｏ）などを含むことが可能である。
当該化合物としては、前述した複数の元素から選ばれた一つの元素若しくは複数の元素を含む化合物（例えば合金）、前述した複数の元素から選ばれた一つの元素若しくは複数の元素と窒素との化合物（例えば窒化膜）、前述した複数の元素から選ばれた一つの元素若しくは複数の元素とシリコンとの化合物（例えばシリサイド膜）、又はナノチューブ材料などがある。合金としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）、酸化錫カドミウム（ＣＴＯ）、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、アルミニウムタングステン（Ａｌ−Ｗ）、アルミニウムジルコニウム（Ａｌ−Ｚｒ）、アルミニウムチタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウムセリウム（Ａｌ−Ｃｅ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）、モリブデンニオブ（Ｍｏ−Ｎｂ）、モリブデンタングステン（Ｍｏ−Ｗ）、モリブデンタンタル（Ｍｏ−Ｔａ）などがある。窒化膜としては、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデンなどがある。シリサイド膜としては、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、ニッケルシリサイド、アルミニウムシリコン、モリブデンシリコンなどがある。ナノチューブ材料としては、カーボンナノチューブ、有機ナノチューブ、無機ナノチューブ、又は金属ナノチューブなどがある。
絶縁層５２６５、絶縁層５２６７、絶縁層５２６９、絶縁層５３０５、及び絶縁層５３５８としては、単層構造の絶縁層、又はこれらの積層構造などがある。当該絶縁層としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、若しくは酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素若しくは窒素を含む膜、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、又は、シロキサン樹脂、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、若しくはアクリル等の有機材料などがある。
発光層５２７０としては、有機ＥＬ素子、又は無機ＥＬ素子などがある。有機ＥＬ素子としては、正孔注入材料からなる正孔注入層、正孔輸送材料からなる正孔輸送層、発光材料からなる発光層、電子輸送材料からなる電子輸送層、電子注入材料からなる電子注入層など、若しくはこれらの材料のうち複数の材料を混合した層の単層構造、若しくはこれらの積層構造などがある。
なお、絶縁層５３０５の上及び導電層５３０６の上には、配向膜として機能する絶縁層、突起部として機能する絶縁層などを形成することが可能である。
なお、導電層５３０８の上には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、又は突起部として機能する絶縁層などを形成することが可能である。導電層５３０８の下には、配向膜として機能する絶縁層を形成することが可能である。
本実施の形態のトランジスタは、実施の形態１〜実施の形態２で述べる半導体装置に用いることが可能である。特に、図３９（Ｂ）において、半導体層として、非単結晶半導体、非晶質半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いる場合、トランジスタが劣化してしまう。しかし、実施の形態１〜実施の形態６の半導体装置、シフトレジスタ、又は表示装置では、トランジスタの劣化を抑制することができるので有用である。
（実施の形態７）
本実施の形態では、表示装置の断面構造について、図４０（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）を参照して説明する。
図４０（Ａ）は、表示装置の上面図である。基板５３９１に、駆動回路５３９２と画素部５３９３とが形成されている。駆動回路５３９２としては、走査線駆動回路、又は信号線駆動回路などがある。
図４０（Ｂ）には、図４０（Ａ）のＡ−Ｂ断面を示す。そして、図４０（Ｂ）には、基板５４００と、基板５４００の上に形成される導電層５４０１と、導電層５４０１を覆うように形成される絶縁層５４０２と、導電層５４０１及び絶縁層５４０２の上に形成される半導体層５４０３ａと、半導体層５４０３ａの上に形成される半導体層５４０３ｂと、半導体層５４０３ｂの上及び絶縁層５４０２の上に形成される導電層５４０４と、絶縁層５４０２の上及び導電層５４０４の上に形成され、開口部を有する絶縁層５４０５と、絶縁層５４０５の上及び絶縁層５４０５の開口部に形成される導電層５４０６と、絶縁層５４０５の上及び導電層５４０６の上に配置される絶縁層５４０８と、絶縁層５４０５の上に形成される液晶層５４０７と、液晶層５４０７の上及び絶縁層５４０８の上に形成される導電層５４０９と、導電層５４０９の上に形成される基板５４１０とを示す。
導電層５４０１は、ゲート電極として機能することが可能である。絶縁層５４０２は、ゲート絶縁膜として機能することが可能である。導電層５４０４は、配線、トランジスタの電極、又は容量素子の電極などとして機能することが可能である。絶縁層５４０５は、層間膜、又は平坦化膜として機能することが可能である。導電層５４０６は、配線、画素電極、又は反射電極として機能することが可能である。絶縁層５４０８は、シール材として機能することが可能である。導電層５４０９は、対向電極、又は共通電極として機能することが可能である。
ここで、駆動回路５３９２と、導電層５４０９との間には、寄生容量が生じることがある。この結果、駆動回路５３９２の出力信号又は各ノードの電位に、なまり又は遅延などが生じてしまう。または、消費電力が大きくなってしまう。しかし、図４０（Ｂ）に示すように、駆動回路５３９２の上に、シール材として機能することが可能な絶縁層５４０８を形成することによって、駆動回路５３９２と、導電層５４０９との間に生じる寄生容量を低減することができる。なぜなら、シール材の誘電率は、液晶層の誘電率よりも低いからである。したがって、駆動回路５３９２の出力信号又は各ノードの電位のなまり又は遅延を低減することができる。または、駆動回路５３９２の消費電力を低減することができる。
なお、図４０（Ｃ）に示すように、駆動回路５３９２の一部の上に、シール材として機能することが可能な絶縁層５４０８が形成されることが可能である。このような場合でも、駆動回路５３９２と、導電層５４０９との間に生じる寄生容量を低減することができるので、駆動回路５３９２の出力信号又は各ノードの電位のなまり又は遅延を低減することができる。ただし、これに限定されず、駆動回路５３９２の上に、シール材として機能することが可能な絶縁層５４０８が形成されていないことが可能である。
なお、表示素子は、液晶素子に限定されず、ＥＬ素子、又は電気泳動素子などの様々な表示素子を用いることが可能である。
以上、本実施の形態では、表示装置の断面構造について説明した。このような構造と、実施の形態１〜実施の形態２の半導体装置とを組み合わせることが可能である。例えば、トランジスタの半導体層として、非単結晶半導体、微結晶半導体、有機半導体、又は酸化物半導体などを用いる場合、トランジスタのチャネル幅が大きくなる。しかし、本実施の形態のように、駆動回路の寄生容量を小さくできると、トランジスタのチャネル幅を小さくすることができる。よって、レイアウト面積の縮小を図ることができるので、表示装置を狭額縁にすることができる。または、表示装置を高精細にすることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態では、半導体装置の作製工程について説明する。ここでは、トランジスタ、及び容量素子の作製工程について説明する。特に、半導体層として、酸化物半導体を用いる場合の作製工程について説明する。
図４１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、トランジスタ、及び容量素子の作製工程について説明する。図４１（Ａ）〜（Ｃ）には、トランジスタ５４４１、及び容量素子５４４２の作製工程である。トランジスタ５４４１は、逆スタガ型薄膜トランジスタであり、酸化物半導体層上にソース電極またはドレイン電極を介して配線が設けられているトランジスタである。
まず、基板５４２０上に、スパッタリング法により第１導電層を全面に形成する。次に、第１フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、選択的に第１導電層のエッチングを行い、導電層５４２１、及び導電層５４２２を形成する。導電層５４２１は、ゲート電極として機能することが可能であり、導電層５４２２は、容量素子の一方の電極として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、導電層５４２１、及び導電層５４２２は、配線、ゲート電極、又は容量素子の電極として機能する部分を有することが可能である。この後、レジストマスクを除去する。
次に、絶縁層５４２３をプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて全面に形成する。絶縁層５４２３は、ゲート絶縁層として機能することが可能であり、導電層５４２１、及び導電層５４２２を覆うように形成される。なお、絶縁層５４２３の膜厚は、５０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下である。
次に、第２フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて、絶縁層５４２３を選択的にエッチングして導電層５４２１に達するコンタクトホール５４２４を形成する。この後、レジストマスクを除去する。ただし、これに限定されず、コンタクトホール５４２４を省略することが可能である。または、酸化物半導体層の形成後に、コンタクトホール５４２４を形成することが可能である。ここまでの段階での断面図が図４１（Ａ）に相当する。
次に、酸化物半導体層をスパッタリング法により全面に形成する。ただし、これに限定されず、酸化物半導体層をスパッタリング法により形成し、さらにその上にバッファ層（例えばｎ＋層）を形成することが可能である。なお、酸化物半導体層の膜厚は、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。
次に、第３フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的に、酸化物半導体層のエッチングを行う。この後、レジストマスクを除去する。
次に、スパッタリング法により第２導電層を全面に形成する。次に、第４フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的に第２導電層のエッチングを行い、導電層５４２９、導電層５４３０、及び導電層５４３１を形成する。導電層５４２９は、コンタクトホール５４２４を介して導電層５４２１と接続される。導電層５４２９、及び導電層５４３０は、ソース電極又はドレイン電極として機能することが可能であり、導電層５４３１は、容量素子の他方の電極として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、導電層５４２９、導電層５４３０、及び導電層５４３１は、配線、ソース若しくはドレイン電極、又は容量素子の電極として機能する部分を含むことが可能である。ここまでの段階での断面図が図４１（Ｂ）に相当する。
次に、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で２００℃〜６００℃の加熱処理を行う。この熱処理によりＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非単結晶層の原子レベルの再配列が行われる。このように、熱処理（光アニールも含む）によりキャリアの移動を阻害する歪が解放される。なお、この加熱処理を行うタイミングは限定されず、酸化物半導体の形成後であれば、様々なタイミングで行うことが可能である。
次に、絶縁層５４３２を全面に形成する。絶縁層５４３２としては、単層構造であることが可能であるし、積層構造であることが可能である。例えば、絶縁層５４３２として有機絶縁層を用いる場合、有機絶縁層の材料である組成物を塗布し、大気雰囲気下または窒素雰囲気下で２００℃〜６００℃の加熱処理を行って、有機絶縁層を形成する。このように、酸化物半導体層に接する有機絶縁層を形成することにより、電気特性の信頼性の高い薄膜トランジスタを作製することができる。なお、絶縁層５４３２として有機絶縁層を用いる場合、有機絶縁層の下に、窒化珪素膜、又は酸化珪素膜を設けることが可能である。
次に、第３導電層を全面に形成する。次に、第５フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて第３導電層を選択的にエッチングして、導電層５４３３、及び導電層５４３４を形成する。ここまでの段階での断面図が図４１（Ｃ）に相当する。導電層５４３３、及び導電層５４３４は、配線、画素電極、反射電極、透光性電極、又は容量素子の電極として機能することが可能である。特に、導電層５４３４は、導電層５４２２と接続されるので、容量素子５４４２の電極として機能することが可能である。ただし、これに限定されず、第１導電層と第２導電層とを接続する機能を有することが可能である。例えば、導電層５４３３と導電層５４３４とを接続することによって、導電層５４２２と導電層５４３０とを第３導電層（導電層５４３３及び導電層５４３４）を介して接続することが可能になる。
以上の工程により、トランジスタ５４４１と容量素子５４４２とを作製することができる。
なお、図４１（Ｄ）に示すように、酸化物半導体層５４２５の上に絶縁層５４３５を形成することが可能である。なお、図４１（Ｄ）中、参照番号５４３７は導電層、５４３６は半導体層を示す。
なお、図４１（Ｅ）に示すように、第２導電層をパターニングした後に、酸化物半導体層５４２５を形成することが可能である。なお、図４１（Ｅ）中、参照番号５４３８、５４３９はそれぞれ、導電層を示す。
なお、本実施の形態の基板、絶縁層、導電層、及び半導体層としては、他の実施の形態に述べる材料、又は本明細書において述べる材料と同様なものを用いることが可能である。
（実施の形態９）
本実施の形態では、半導体装置のレイアウト図（上面図ともいう）について説明する。本実施の形態では、図１（Ａ）の半導体装置のレイアウト図について説明する。なお、本実施の形態で述べる内容は、他の実施の形態で述べる内容と適宜組み合わせることが可能である。なお、本実施の形態のレイアウト図は一例であって、半導体装置のレイアウト図がこれに限定されるものではないことを付記する。
本実施の形態のレイアウト図について、図４２を参照して説明する。図４２には、図１（Ａ）の半導体装置のレイアウト図を示す。
図４２に示すトランジスタ、又は配線などは、導電層９０１、半導体層９０２、導電層９０３、導電層９０４、及びコンタクトホール９０５によって構成される。ただし、これに限定されず、別の導電層、絶縁膜、又は別のコンタクトホールを新たに形成することが可能である。例えば、導電層９０１と導電層９０３とを接続するためのコンタクトホールを新たに追加することが可能である。
導電層９０１は、ゲート電極、又は配線として機能する部分を含むことが可能である。半導体層９０２は、トランジスタの半導体層として機能する部分を含むことが可能である。導電層９０３は、配線、ソース、又はドレインとして機能する部分を含むことが可能である。導電層９０４は、透光性電極、画素電極、又は配線として機能する部分を含むことが可能である。コンタクトホール９０５は、導電層９０１と導電層９０４とを接続する機能、又は導電層９０３と導電層９０４とを接続する機能を有する。
なお、導電層９０１と導電層９０３とが重なる部分には、半導体層９０２を形成することが可能である。こうすることによって、導電層９０１と導電層９０３との間の寄生容量を小さくすることができるので、ノイズの低減を図ることができる。同様の理由で、導電層９０１と導電層９０４とが重なる部分には、半導体層９０２又は導電層９０３を形成することが可能である。
なお、導電層９０１の一部の上に導電層９０４を形成し、当該導電層９０１は、コンタクトホール９０５を介して導電層９０４と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗を下げることができる。または、導電層９０１の一部の上に導電層９０３、及び導電層９０４を形成し、当該導電層９０１は、コンタクトホール９０５を介して当該導電層９０４と接続され、当該導電層９０３は、別のコンタクトホール９０５を介して当該導電層９０４と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗をさらに下げることができる。
なお、導電層９０３の一部の上に導電層９０４を形成し、当該導電層９０３は、コンタクトホール９０５を介して導電層９０４と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗を下げることができる。
なお、導電層９０４の一部の下に導電層９０１、又は導電層９０３を形成し、当該導電層９０４は、コンタクトホール９０５を介して、当該導電層９０１、又は当該導電層９０３と接続されることが可能である。こうすることによって、配線抵抗を下げることができる。
なお、すでに述べたように、トランジスタ１０１において、ゲートと第１の端子との間の寄生容量よりも、ゲートと第２の端子との間の寄生容量を大きくすることが可能である。このために、トランジスタ１０１において、第２の端子としての機能を有する導電層９０３とゲートとしての機能を有する導電層９０１とが重なる面積は、第１の端子としての機能を有する導電層９０３とゲートとしての機能を有する導電層９０１とが重なる面積よりも、大きいことが好ましい。
（実施の形態１０）
本実施の形態においては、電子機器の例について説明する。
図４３（Ａ）〜（Ｈ）、図４４（Ａ）〜（Ｄ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、等を有することができる。
図４３（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図４３（Ｂ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図４３（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３、等を有することができる。図４３（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図４３（Ｅ）はプロジェクタであり、上述したものの他に、光源５０３３、投射レンズ５０３４、等を有することができる。図４３（Ｆ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図４３（Ｇ）はテレビ受像器であり、上述したものの他に、チューナ、画像処理部、等を有することができる。図４３（Ｈ）は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有することができる。図４４（Ａ）はディスプレイであり、上述したものの他に、支持台５０１８、等を有することができる。図４４（Ｂ）はカメラであり、上述したものの他に、外部接続ポート５０１９、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図４４（Ｃ）はコンピュータであり、上述したものの他に、ポインティングデバイス５０２０、外部接続ポート５０１９、リーダ／ライタ５０２１、等を有することができる。図４４（Ｄ）は携帯電話機であり、上述したものの他に、アンテナ、携帯電話・移動端末向けの１セグメント部分受信サービス用チューナ、等を有することができる。
図４３（Ａ）〜（Ｈ）、図４４（Ａ）〜（Ｄ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図４３（Ａ）〜（Ｈ）、図４４（Ａ）〜（Ｄ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。本実施の形態の電子機器と、実施の形態１〜実施の形態５の半導体装置、シフトレジスタ、又は表示装置とを組み合わせることによって、信頼性の向上、歩留まりの向上、コストの削減、表示部の大型化、表示部の高精細化などを図ることができる。
次に、半導体装置の応用例を説明する。
図４４（Ｅ）に、半導体装置を、建造物と一体にして設けた例について示す。図４４（Ｅ）は、筐体５０２２、表示部５０２３、操作部であるリモコン装置５０２４、スピーカ５０２５等を含む。半導体装置は、壁かけ型として建物と一体となっており、設置するスペースを広く必要とすることなく設置可能である。
図４４（Ｆ）に、建造物内に半導体装置を、建造物と一体にして設けた別の例について示す。表示パネル５０２６は、ユニットバス５０２７と一体に取り付けられており、入浴者は表示パネル５０２６の視聴が可能になる。
なお、本実施の形態において、建造物として壁、ユニットバスを例としたが、本実施の形態はこれに限定されず、様々な建造物に半導体装置を設置することができる。
次に、半導体装置を、移動体と一体にして設けた例について示す。
図４４（Ｇ）は、半導体装置を、自動車に設けた例について示した図である。表示パネル５０２８は、自動車の車体５０２９に取り付けられており、車体の動作又は車体内外から入力される情報をオンデマンドに表示することができる。なお、ナビゲーション機能を有していてもよい。
図４４（Ｈ）は、半導体装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示した図である。図４４（Ｈ）は、旅客用飛行機の座席上部の天井５０３０に表示パネル５０３１を設けたときの、使用時の形状について示した図である。表示パネル５０３１は、天井５０３０とヒンジ部５０３２を介して一体に取り付けられており、ヒンジ部５０３２の伸縮により乗客は表示パネル５０３１の視聴が可能になる。表示パネル５０３１は乗客が操作することで情報を表示する機能を有する。
なお、本実施の形態において、移動体としては自動車車体、飛行機機体について例示したがこれに限定されず、自動二輪車、自動四輪車（自動車、バス等を含む）、電車（モノレール、鉄道等を含む）、船舶等、様々なものに設置することができる。
１１ ノード
１２ ノード
１３ ノード
１００ 回路
１０１ トランジスタ
１０１ｄ ダイオード
１０１ｐ トランジスタ
１０２ トランジスタ
１０２Ａ 容量素子
１０２ｄ ダイオード
１０２Ｓ スイッチ
１０３ トランジスタ
１０３Ａ トランジスタ
１０３Ｂ 容量素子
１０３ｄ ダイオード
１０３Ｓ スイッチ
１０４ トランジスタ
１０４Ａ 容量素子
１０４ｄ ダイオード
１０４ｐ トランジスタ
１０４Ｒ 抵抗素子
１０５ トランジスタ
１０５Ａ トランジスタ
１０５Ｂ 容量素子
１０５Ｄ 容量素子
１０５Ｓ スイッチ
１０６ トランジスタ
１０７ 容量素子
１０８ トランジスタ
１０９ トランジスタ
１１１ 配線
１１２ 配線
１１２Ａ 配線
１１２Ｂ 配線
１１２Ｃ 配線
１１３ 配線
１１３Ａ 配線
１１３Ｂ 配線
１１３Ｃ 配線
１１３Ｄ 配線
１１４ 配線
１１５ 配線
１１５Ａ 配線
１１５Ｂ 配線
１１５Ｃ 配線
１１５Ｄ 配線
１１５Ｅ 配線
１１５Ｆ 配線
１１５Ｇ 配線
１１６ 配線
１１７ 配線
１２０ 回路
１２１ 抵抗素子
１２２ 容量素子
１２３ バッファ回路
１２４ インバータ回路
１２５ トランジスタ
１２６ トランジスタ
１２７ トランジスタ
１２８ トランジスタ
１２９ 配線
１３０ 配線
１３１ トランジスタ
１３２ トランジスタ
１３３ トランジスタ
１３４ トランジスタ
１５０ 回路
１５１ 回路
１５２ 回路
１５３ 回路
１５４ 回路
１６０ 保護回路
２０１ トランジスタ
２０１ｄ ダイオード
２０１ｐ トランジスタ
２０２ トランジスタ
２０２ｄ ダイオード
２０２ｐ トランジスタ
２０３ トランジスタ
２０３ｄ ダイオード
２０３ｐ トランジスタ
２０４ トランジスタ
２０４ｄ ダイオード
２０４ｐ トランジスタ
２０５ トランジスタ
２０５ｄ ダイオード
２０５ｐ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ トランジスタ
２０７ｄ ダイオード
２０７ｐ トランジスタ
２０８ トランジスタ
２０９ トランジスタ
２１１ 配線
２１２ 配線
２１２Ａ 配線
２１２Ｂ 配線
２１３ 配線
２１４ 配線
２２０ 容量素子
３５０ ホールディング制御部
９０１ 導電層
９０２ 半導体層
９０３ 導電層
９０４ 導電層
９０５ コンタクトホール
１００１ 回路
１００２ 回路
１００２ａ 回路
１００２ｂ 回路
１００３ 回路
１００４ 画素部
１００５ 端子
１００６ 基板
１１００ シフトレジスタ回路
１１０１ フリップフロップ回路
１１１１ 配線
１１１２ 配線
１１１３ 配線
１１１４ 配線
１１１５ 配線
１１１６ 配線
２０００ 回路
２００１ 回路
２００２ 回路
２００３ トランジスタ
２００４ 配線
２００５ 配線
２００６Ａ 走査線駆動回路
２００６Ｂ 走査線駆動回路
２００７ 画素部
２０１４ 信号
２０１５ 信号
２２０６ トランジスタ
３０００ 保護回路
３００１ トランジスタ
３００２ トランジスタ
３００３ トランジスタ
３００４ トランジスタ
３００５ 容量素子
３００６ 抵抗素子
３００７ 容量素子
３００８ 抵抗素子
３０１１ 配線
３０１２ 配線
３０１３ 配線
３０２０ 画素
３０２１ トランジスタ
３０２２ 液晶素子
３０２３ 容量素子
３０３１ 配線
３０３２ 配線
３０３３ 配線
３０３４ 電極
３１００ ゲートドライバ
３１０１ａ 端子
３１０１ｂ 端子
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
５０１８ 支持台
５０１９ 外部接続ポート
５０２０ ポインティングデバイス
５０２１ リーダ／ライタ
５０２２ 筐体
５０２３ 表示部
５０２４ リモコン装置
５０２５ スピーカ
５０２６ 表示パネル
５０２７ ユニットバス
５０２８ 表示パネル
５０２９ 車体
５０３０ 天井
５０３１ 表示パネル
５０３２ ヒンジ部
５０３３ 光源
５０３４ 投射レンズ
５２６０ 基板
５２６１ 絶縁層
５２６２ 半導体層
５２６２ａ 領域
５２６２ｂ 領域
５２６２ｃ 領域
５２６２ｄ 領域
５２６２ｅ 領域
５２６３ 絶縁層
５２６４ 導電層
５２６５ 絶縁層
５２６６ 導電層
５２６７ 絶縁層
５２６８ 導電層
５２６９ 絶縁層
５２７０ 発光層
５２７１ 導電層
５２７３ 絶縁層
５３００ 基板
５３０１ 導電層
５３０２ 絶縁層
５３０３ａ 半導体層
５３０３ｂ 半導体層
５３０４ 導電層
５３０５ 絶縁層
５３０６ 導電層
５３０７ 液晶層
５３０８ 導電層
５３５０ 領域
５３５１ 領域
５３５２ 半導体基板
５３５３ 領域
５３５４ 絶縁層
５３５５ 領域
５３５６ 絶縁層
５３５７ 導電層
５３５８ 絶縁層
５３５９ 導電層
５３９１ 基板
５３９２ 駆動回路
５３９３ 画素部
５４００ 基板
５４０１ 導電層
５４０２ 絶縁層
５４０３ａ 半導体層
５４０３ｂ 半導体層
５４０４ 導電層
５４０５ 絶縁層
５４０６ 導電層
５４０７ 液晶層
５４０８ 絶縁層
５４０９ 導電層
５４１０ 基板
５４２０ 基板
５４２１ 導電層
５４２２ 導電層
５４２３ 絶縁層
５４２４ コンタクトホール
５４２５ 酸化物半導体層
５４２９ 導電層
５４３０ 導電層
５４３１ 導電層
５４３２ 絶縁層
５４３３ 導電層
５４３４ 導電層
５４３５ 絶縁層
５４４１ トランジスタ
５４４２ 容量素子

Claims (9)

  1. 第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１のスイッチ、第２のスイッチ及び第３のスイッチを有し、
    前記第１のトランジスタの第１の端子は、第１の配線と電気的に接続され、前記第１のトランジスタの第２の端子は、第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第１の端子は、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第２の配線は、前記第１のスイッチを介して第３の配線と電気的に接続され、且つ前記第２のスイッチを介して前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのゲートは、前記第３のスイッチを介して前記第３の配線と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の配線には、クロック信号が入力されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタは、酸化物半導体を用いたトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
  4. 第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ及び第５のトランジスタを有し、
    前記第１のトランジスタの第１の端子は、第１の配線と電気的に接続され、前記第１のトランジスタの第２の端子は、第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第１の端子は、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのゲートは、第４の配線と電気的に接続され、前記第３のトランジスタの第１の端子は、第３の配線と電気的に接続され、前記第３のトランジスタの第２の端子は、前記第２の配線に電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのゲートは、第５の配線と電気的に接続され、前記第４のトランジスタの第１の端子は、前記第３の配線と電気的に接続され、前記第４のトランジスタの第２の端子は、前記第２の配線に電気的に接続され、
    前記第５のトランジスタのゲートは、前記第５の配線と電気的に接続され、前記第５のトランジスタの第１の端子は、前記第３の配線と電気的に接続され、前記第５のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項４において、
    前記第１の配線には、クロック信号が入力されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項４又は請求項５において、
    前記第１のトランジスタ乃至前記第５のトランジスタは、酸化物半導体を用いたトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
  7. 第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ、第５のトランジスタ及び第６のトランジスタを有し、
    前記第１のトランジスタの第１の端子は、第１の配線と電気的に接続され、前記第１のトランジスタの第２の端子は、第２の配線と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのゲートは、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第１の端子は、前記第１の配線と電気的に接続され、前記第２のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのゲートは、第４の配線と電気的に接続され、前記第３のトランジスタの第１の端子は、第３の配線と電気的に接続され、前記第３のトランジスタの第２の端子は、前記第２の配線に電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのゲートは、第５の配線と電気的に接続され、前記第４のトランジスタの第１の端子は、前記第３の配線と電気的に接続され、前記第４のトランジスタの第２の端子は、前記第２の配線に電気的に接続され、
    前記第５のトランジスタのゲートは、前記第５の配線と電気的に接続され、前記第５のトランジスタの第１の端子は、前記第３の配線と電気的に接続され、前記第５のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第６のトランジスタのゲートは、前記第４の配線と電気的に接続され、前記第６のトランジスタの第１の端子は、前記第３の配線と電気的に接続され、前記第６のトランジスタの第２の端子は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項７において、
    前記第１の配線には、クロック信号が入力されていることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項７又は請求項８において、
    前記第１のトランジスタ乃至前記第６のトランジスタは、酸化物半導体を用いたトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
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