TW201027701A - Display device - Google Patents

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201027701 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 • 本發明係有關一種包含氧化物半導體的顯示裝置。 » 【先前技術】 以液晶顯示裝置爲代表的形成在玻璃基板等的平板之 上的薄膜電晶體係使用非晶矽、多晶矽來予以製造。使用 Φ 非晶矽所製造的薄膜電晶體具有如下特性：雖然其場效應 遷移率低，但是適合於玻璃基板的大面積化。另一方面， 使用結晶矽的薄膜電晶體具有如下特性：雖然其場效應遷 移率高，但是需要進行雷射退火等的晶化步驟，因此其不 * 一定適合於玻璃基板的大面積化。 ' 另一方面，使用氧化物半導體所製造薄膜電晶體，並 將其應用於電子裝置和光學裝置的技術受到注目。例如， 專利文獻1及專利文獻2公開作爲氧化物半導體膜使用氧 ❹ 化鋅（ZnO) 、In-Ga-Zn-O類氧化物半導體來製造薄膜電 晶體’並將其使用於影像顯示裝置的切換元件等的技術。 [專利文獻1]日本專利申請公開2007- 1 23 86 1號公報 [專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報 ^ 將氧化物半導體用作通道形成區域的薄膜電晶體具有 如下特性：其操作速度比使用非晶矽的薄膜電晶體快，並 且其製造程序比使用多晶矽的薄膜電晶體簡單。換言之， 藉由使用氧化物半導體，即使在300°C以下的低溫下也可 以製造場效應遷移率高的薄膜電晶體。 -5- 201027701 爲了有效地利用使用操作特性優良並可以在低溫下製 造的氧化物半導體的顯示裝置的特性，需要具有適當的結 構的保護電路等。此外，重要的是，保證使用氧化物半導 體的顯示裝置的可靠性。 【發明內容】 本發明的一個實施例的目的在於提供適合於保護電路 的結構。 本發明的一個實施例的目的在於：在除了氧化物半導 體以外還層疊絕緣膜及導電膜來製造的各種用途的顯示裝 置中，提高保護電路的功能而使操作穩定化。 本發明的一個實施例是一種顯示裝置，其中，以使用 氧化物半導體所構成的非線性元件來形成保護電路。組合 氧的含量不同的氧化物半導體構成該非線性元件。 本發明的一個例示性實施例是一種顯示裝置，包括： 在具有絕緣表面的基板之上交叉地設置掃描線和信號線， 像素電極排列成矩陣狀的像素部；以及在該像素部的外側 區域中使用氧化物半導體所形成的非線性元件。像素部包 括將通道形成區域形成於第一氧化物半導體層中的薄膜電 晶體。像素部的薄膜電晶體包括··與掃描線連接的閘極電 極；與信號線連接並接觸於第一氧化物半導體層的第一佈 線層；以及與像素電極連接並接觸於第一氧化物半導體層 的第二佈線層。在設置於基板的周邊處的信號輸入端子和 像素部之間設置有非線性元件。非線性元件包括：閘極電 -6- 201027701 極及覆蓋該閘極電極的閘極絕緣層；在所述閘極絕緣層之 上重疊於所述閘極電極的第一氧化物半導體層；以及其端 部在所述第一氧化物半導體層之上重疊於所述閘極電極， . 並層疊有導電層和第二氧化物半導體層的一對第一佈線層 及第二佈線層。非線性元件的閘極電極與掃描線或信號線 連接’並藉由第三佈線層連接第一佈線層或第二佈線層以 施加閘極電極的電位。 Φ 本發明的一個例示性實施例是一種顯示裝置，包括： 在具有絕緣表面的基板之上交叉地設置掃描線與信號線， 像素電極排列成矩陣狀的像素部；以及該像素部的外側區 域中的保護電路。像素部包括將通道形成區域形成於第一 氧化物半導體層的薄膜電晶體。像素部的薄膜電晶體包 ' 括：與掃描線連接的閘極電極；與信號線連接並接觸於第 一氧化物半導體層的第一佈線層；以及與像素電極連接並 接觸於第一氧化物半導體層的第二佈線層。在像素部的外 〇 側區域中設置有連接掃描線與共用佈線的保護電路、連接 信號線和共用佈線的保護電路。保護電路具有非線性元 件，該非線性元件包括：閘極電極及覆蓋該閘極電極的閘 極絕緣層；在所述閘極絕緣層之上重疊於所述閘極電極的 . 第一氧化物半導體層；以及其端部在所述第一氧化物半導 體層之上重疊於所述閘極電極，並層疊有導電層和第二氧 化物半導體層的一對第一佈線層及第二佈線層。非線性元 件的閘極電極與第一佈線層或第二佈線層藉由第三佈線層 而連接。 201027701 在此，第一氧化物半導體層的氧濃度高於第二氧化物 半導體層的氧濃度。換言之，第一氧化物半導體層是氧過 量型，並且第二氧化物半導體層是氧缺乏型。第一氧化物 半導體層的導電率低於第二氧化物半導體層的導電率。第 一氧化物半導體層及第二氧化物半導體層具有非單晶結 構，至少包含非晶成分。另外，第二氧化物半導體層於有 些情況中在非晶結構中包含奈米晶體。 注意，爲了方便起見而附加第一、第二等序數詞’但 其並不表示步驟順序或層疊順序。另外，其在本說明書中 不表示特定發明的事項的固有名稱。 根據本發明的一個實施例，藉由由使用氧化物半導體 的非線性元件構成保護電路，可以獲得到包括具有適當的 結構的保護電路的顯示裝置。藉由在非線性元件的第一氧 化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置接合於其導電 率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體 層的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定 操作。由此，可以提高保護電路的功能並實現操作的穩定 化。 【實施方式】 下面，參照附圖對本發明的實施例模式進行說明。但 是，本發明不局限於以下的說明，所屬技術領域的普通技 術人員可以很容易地理解一個事實就是，其模式及詳細內 容在不違離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換爲 -8- 201027701 各種各樣的形式。因此’本發明不應該被解釋爲僅限定在 以下所示的實施例模式所記載的內容中。在以下說明的本 發明的結構中，不同附圖中使用相同的附圖標記來表示相 同的部分。 實施例模式1 在本模式中，參照附圖說明形成有像素部和其周邊的 Φ 包括非線性元件的保護電路的顯示裝置的例子。 圖1是對構成顯示裝置的信號輸入端子、掃描線、信 號線、包括非線性元件的保護電路及像素部的位置關係進 行說明的圖形。在具有絕緣表面的基板10之上掃描線13 與信號線1 4父叉並構成像素部1 7。 . 多個像素1 8排列成矩陣狀而構成像素部1 7。像素1 8 包括連接到掃描線1 3和信號線1 4的像素電晶體1 9、儲 存電容部2〇、像素電極21而構成。 φ 於在此進行例示的像素結構中，示出儲存電容部20 的其中一個電極與像素電晶體19連接，而另一個電極與 電容線2 2連接的情況。此外，像素電極21構成驅動顯示 元件（諸如’液晶元件、發光元件、對比介質（電子墨 • 水）等）的其中一個電極。這些顯示元件的另一個電極連 接到共用端子2 3。 保護電路設置在像素部1 7和端子n及端子12之 間。在本模式中，設置多個保護電路，以使其具有不產生 如下情況的結構··因靜電等而對掃描線1 3、信號線1 4及 -9 - 201027701 電容匯流排27施加衝擊電壓’而損壞像素電晶體19等。 因此，保護電路構成爲當施加衝擊電壓時’向共用佈線 29或共用佈線28釋放電荷。 在本模式中，示出在掃描線13側設置保護電路24, 在信號線14側設置保護電路25’在電容匯流排27上設 置保護電路26的例子。注意’保護電路的結構不局限於 此。 圖2示出保護電路的一例。該保護電路由相對於掃描 線1 3並聯配置的非線性元件3 0及非線性元件31構成。 非線性元件3 0及非線性元件3 1係由諸如二極體的二端子 元件或諸如電晶體的三端子元件所構成。例如，可以與像 素部的像素電晶體相同的步驟來形成保護電路，例如藉由 連接非線性元件的閘極端子和汲極端子，可以使其具有與 二極體同樣的特性。 非線性元件30的第一端子（閘極）和第三端子（汲 極）連接到掃描線13，而第二端子（源極）連接到共用 佈線29。此外，非線性元件3 1的第一端子（閘極）和第 三端子（汲極）連接到共用佈線29，而第二端子（源 極）連接到掃描線13。亦即，圖 2所示的保護電路採用 如下結構：兩個電晶體分別使整流方向彼此相反來連接掃 描線13和共用佈線29。換言之，在掃描線13和共用佈 線29之間連接其整流方向從掃描線〗3向共用佈線29的 電晶體和其整流方向從共用佈線2 9向掃描線1 3的電晶體 的結構。 -10- 201027701 在圖2所示的保護電路中，當相對於共用佈線29, 掃描線13因靜電等而帶正電或負電時’電流向消除其電 荷的方向流過。例如’當掃描線1 3帶正電時’電流向將 其正電荷釋放到共用佈線2 9的方向流過。藉由該操作， 可以防止連接到帶電的掃描線13的像素電晶體19的靜電 損壞或臨界電壓的移動。此外，可以防止帶電的掃描線 13與隔著絕緣層交叉的其他佈線之間的絕緣膜的絕緣擊

此外，在圖2中，使用將第一端子（閘極）連接到掃 描線1 3的非線性元件3 0以及將第一端子（閘極）連接到 共用佈線2 9的非線性元件3 1，亦即，使用整流方向彼此 相反的兩個一組的非線性元件，並且利用各第二端子（源 ' 極）和第三端子（汲極）而並聯連接共用佈線29和掃描 線13。換言之，非線性元件3 0和非線性元件3 1並聯。 作爲其他結構，還可以附加並聯連接的非線性元件，而提 φ 高保護電路的操作穩定性。例如，圖3示出設置在掃描線 1 3和共用佈線2 9之間並由非線性元件3 0 a和非線性元件 3 〇b以及非線性元件3 1 a和非線性元件3 1 b所構成的保護 電路。該保護電路使用將第一端子（閘極）連接到共用佈 線2 9的兩個非線性元件（3 Ob、3 1 b )和將第一端子（閘 極）連接到掃描線1 3的兩個非線性元件（3 0 a、3 1 a )的 一共四個非線性元件。亦即’在共用佈線2 9和掃描線1 3 之間連接兩組的以使整流方向彼此相反的方式連接兩個非 線性元件的結構。換言之’在掃描線1 3和共用佈線29之 -11 - 201027701 間連接其整流方向從掃描線I3向共用佈線29的兩個電晶 體和其整流方向從共用佈線29向掃描線13的兩個電晶體 的結構。适樣，藉由利用四個非線性元件連接共用佈線 29和掃描線13，不僅在對掃描線13施加衝擊電壓的情 況’而且S在因靜電等而使共用佈線29帶電的情況下， 也可以防止其電荷直接流到掃描線1 3。另外，在圖6 A和 6B中不出在將四個非線性元件740a、740b、740c、740d 配置在基板之上的情況的一例及其等效電路圖。在此，附 圖標記650表不掃描線，並且附圖標記651表示共用佈 線。 此外’作爲使用奇數個非線性元件的保護電路的例 子’圖7 A示出將非線性元件配置在基板之上的例子，而 圖7B示出等效電路圖。在該電路中，將非線性元件 7 3 Ob、非線性元件7 3 0 a作爲切換元件連接到非線性元件 7 3 0 c。像這樣，藉由串聯連接非線性元件，可以分散對構 成保護電路的非線性元件施加的暫態的負載。在此，附圖 標記6 5 0表示掃描線，並且附圖標記6 5 1表示共用佈線。 雖然圖2示出在掃描線1 3側設置保護電路的例子， 但是可以將與其同樣的結構的保護電路應用於信號線14 側。 圖4A是示出保護電路的一例的平面圖，而圖4B示 出其等效電路圖。此外，圖5A和5B示出對應於圖4A所 示的Q1-Q2線的剖面圖。以下參照圖4A至圖5B說明保 護電路的一個結構的例子。 -12- 201027701 非線性元件1 70a及非線性元件1 7Ob具有使用與掃描 線1 3相同的層形成的閘極電極1 〇 i及閘極電極〗6。在閘 ， 極電極1〇1及閘極電極16之上形成有閘極絕緣層102。 . 在閘極絕緣層1 02之上形成第一氧化物半導體層1 03，並 且以隔著第一氧化物半導體層103在閘極電極101之上彼 此相對的方式設置第一佈線層3 8及第二佈線層3 9。閘極 絕緣層1 〇2係由氧化矽或氧化鋁等的氧化物所形成。此 φ 外’非線性元件1 7 0 a及非線性元件1 7 Ob在主要部分中具 有相同的結構。 第一氧化物半導體層1 03以在彼此相對的第一佈線層 3 8及第二佈線層3 9下方隔著閘極絕緣膜覆蓋閘極電極 1〇1的方式設置。換言之，第一氧化物半導體層103與閘 ' 極電極101重疊，並與閘極絕緣層102的上表面部和第二 氧化物半導體層l(Ma及1 (Mb的下表面部接觸地設置。在 此，第一佈線層38具有從第一氧化物半導體層1〇3側層 φ 疊有第二氧化物半導體層l〇4a和導電層l〇5a的結構。與 此相同，第二佈線層39具有從第一氧化物半導體層1〇3 側層疊有第二氧化物半導體層l〇4b和導電層l〇5b的結 構。 第一氧化物半導體層103的氧濃度高於第二氧化物半 導體層（104a及104b )的氧濃度。換言之，第一氧化物 ' 半導體層103是氧過量型，而第二氧化物半導體層（i〇4a 及l〇4b)是氧缺乏型。藉由提高第一氧化物半導體層1〇3 的氧濃度，可以減少施體型缺陷，而可以得到載子的壽命 -13- 201027701 和遷移率提高的效果。另一方面，藉由使第二氧化物半導 體層（104a及l〇4b )的氧濃度低於第一氧化物半導體層 103的氧濃度’可以提高載子濃度，而可以將其用於形成 源極區及汲極區。 關於氧化物半導體的結構，第一氧化物半導體層1 03 是包含In、Ga、Zn及Ο的非單晶氧化物半導體層，至少 包含非晶成分。第二氧化物半導體層（104a及104b )是 包含In、Ga、Zn及0的非單晶氧化物半導體層，於有些 情況中在其非單晶結構中包括奈米晶體。並且，第一氧化 物半導體層103具有其導電率低於第二氧化物半導體層 (1 04a及1 04b )的導電率的特性。因此，在本方式的非 線性元件170a及非線性元件170b中，第二氧化物半導體 層（104a及104b )起到與電晶體的源極區及汲極區相同 的功能。成爲源極區的第二氧化物半導體層104a及成爲 汲極區的第二氧化物半導體層104b具有η型導電性，其 活化能（△ Ε )是從〇.〇1 eV到0.1 eV，並且也可以將其 稱爲n+區域。 第一氧化物半導體層103及第二氧化物半導體層 (1 (Ma及104b )典型上使用氧化鋅（ZnO)或包含In、Ga 及Zn的氧化物半導體材料形成作爲氧化物半導體。 第二氧化物半導體層（104a及l〇4b )與第一氧化物 半導體層103、導電層（l〇5a及l〇5b)接觸並在其中間 設置，以接合物理性質彼此不同的氧化物半導體層。藉由 在第一氧化物半導體層和導電層之間設置其導電率高於第 -14- 201027701 一氧化物半導體層103的第二氧化物半導體層（l〇4a及 l〇4b)，與第一氧化物半導體層和導電層直接接觸的肖特 * 基接面相比，可以使非線性元件穩定地操作。換言之，熱 . 穩定性增高，而可以實現穩定操作。由此，可以提高保護 電路的功能並實現操作的穩定化。此外，接面漏洩 (junction leak)降低，而可以提高非線性元件170a及非 線性元件170b的特性。 _ 在第一氧化物半導體層103上設置有保護絕緣膜 107。保護絕緣膜107使用氧化矽或氧化鋁等的氧化物形 成。此外，藉由在氧化矽或氧化鋁上層疊氮化矽、氮化 鋁、氧氮化矽或氧氮化鋁，可以進一步提高保護膜的功 tb 。 ' 不管是上述哪一種情況，都藉由使用氧化物形成與第 一氧化物半導體層103接觸的保護絕緣膜107可以防止從 第一氧化物半導體層103抽取出氧，而使其變成氧缺乏 φ 型。此外，藉由採用第一氧化物半導體層103不直接接觸 於由氮化物構成的絕緣層的結構，可以防止氮化物中的氫 擴散並在第一氧化物半導體層〗03中產生起因於羥基等的 缺陷。 在保護絕緣膜107中設置有接觸孔125及128，連接 使用與閘極電極1 〇 1相同的層形成的掃描線1 3和非線性 元件170a的第三端子（汲極電極）。使用由與像素部的 像素電極相同材料形成的第三佈線層i丨〇形成該連接。第 三佈線層110使用氧化銦錫（IT〇 )、氧化鋅（Zn〇 )、 -15- 201027701 氧化錫（Sn02 )等的透明導電膜形成。由此，將第三佈線 層1 1 〇與使用金屬材料形成的佈線相比高電阻化。藉由將 包含這種電阻成分的佈線包括在保護電路中’可以防止因 過大的電流流過而使非線性元件1 70a損壞。 注意，圖4A和4B及圖5A示出設置於掃描線13的 保護電路的一例，而將同樣的保護電路可以應用於信號 線、電容匯流排等。 像這樣，根據本實施例模式，藉由設置由氧化物半導 體構成的保護電路，可以獲得到具有適當的結構的保護電 路的顯示裝置。由此，可以提高保護電路的功能並實現操 作的穩定化。 實施例模式2 在本模式中，參照圖8A至9C對在實施例模式1中 圖4A所示的形成有像素部和其周邊的包括非線性元件的 保護電路的顯示裝置的製造程序的實施例進行說明。圖 8A至9C示出對應於圖4A中的Q1 -Q2線的剖面圖。 在圖8 A中，作爲具有透光性的基板1 〇 〇，可以使用 在市場上銷售的鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽 酸鹽玻璃等的玻璃基板。例如’較佳使用氧化鋇（Ba0)的 成分比大於硼酸（B2〇3) ’並應變點爲730°C以上的玻璃 基板。這是因爲當在約7〇〇°C的高溫下對氧化物半導體層 進行熱處理時’玻璃基板也不扭曲的緣故。 接著，在將導電層形成在基板1〇〇的整個面之上後， -16- 201027701 進行第一微影程序而形成抗蝕劑遮罩，並且藉由蝕刻去除 不需要的部分來形成佈線及電極（諸如，包括聞極電極 . 1 〇 1的閘極佈線、電容佈線以及端子）。在此，進行鈾 . 刻’以將至少閘極電極1 〇 1的端部形成爲錐形。 包括閘極電極1 〇 1的閘極佈線、電容佈線、端子部的 端子較佳使用鋁（A1 )或銅（Cu)等的低電阻導電材料形 成，然而，當僅單獨採用鋁時耐熱性很低並有容易腐蝕等 Φ 問題，所以較佳與耐熱導電材料組合來形成。耐熱導電材 料使用選自鈦（Ti)、鉬（Ta)、鎢（W)、鉬（Mo)、鉻（Cr)、銨 (Nd)、Sc (銃）中的元素、以上述元素爲成分的合金、組 合上述元素的合金膜或者以上述元素爲成分的氮化物形 成。 • 接著，在閘極電極101的整個面之上形成閘極絕緣層 102。閘極絕緣層102利用職射法等並以50 nm至250 nm 的膜厚度形成。 • 例如，藉由濺射法使用氧化砂膜以1 0 0 n m的厚度形 成閘極絕緣層1 02。當然’閘極絕緣層1 02不局限於這樣 的氧化矽膜，也可以具有如下結構：由氧氮化矽膜、氮化 矽膜、氧化鋁膜、氧化鉅膜等的其他絕緣膜構成的單層或 疊層。 接著，對形成第一氧化物半導體層之前的閘極絕緣層 102進行電漿處理。在此’進行將氧氣體和氬氣體導入沉 積室內並產生電漿的反向濺射，並且對閘極絕緣層照射氧 自由基或氧。像這樣，去除附著在表面的塵埃，並且使閘 -17- 201027701 極絕緣層表面變爲氧過量區域。對閘極絕緣層表面進行氧 自由基處理，並且使其表面變爲氧過量區域有效於：在後 面的步驟中的用於提高可靠性的熱處理（ 200 °C至 600 °C )中，形成用於改善閘極絕緣層和第一氧化物半導體層 的介面品質的氧的供應源。 藉由利用濺射法並適當地轉換導入處理室內的氣體以 及設置的靶，可以不使接觸於大氣地連續形成閘極絕緣 層、第一氧化物半導體層及第二氧化物半導體層。藉由不 使暴露於大氣並連續進行形成，可以防止雜質的混入。在 不使暴露於大氣並連續進行形成的情況下，較佳使用多室 方式的製造設備。 特別是，較佳連續形成接觸於第一氧化物半導體層的 閘極絕緣層102和第一氧化物半導體層。藉由連續形成 層，可以形成沒有因水蒸氣等的大氣成分和懸浮在大氣中 的雜質元素及塵屑所引起的污染的疊層介面，所以可以減 少非線形元件及薄膜電晶體的特性的不均勻。 注意，在本說明書中，連續膜形成是指如下狀態：在 從利用濺射法進行的第一膜形成步驟到利用濺射法進行的 第二膜形成步驟的一系列步驟中，放置有被處理基板的氛 圍不接觸於大氣等的污染氛圍而一直控制爲真空或惰性氣 體氛圍（氮氛圍或稀有氣體氛圍）。藉由進行連續的膜形 成，可以避免水分等再附著於清淨化的被處理基板上而進 行膜形成。 接著，不使進行電漿處理的基板暴露於大氣地形成第 -18 - 201027701 一氧化物半導體層。藉由不使進行電漿處理的基板 大氣地形成第一氧化物半導體層，可以防止塵埃和 - 著在閘極絕緣層和半導體膜之間的介面的缺陷。在 . 用直徑8英寸的包含In、Ga及Zn的氧化物半導體 成比是 ln203 : Ga203:Zn0=l : 1 : 1 )，將基板和 的距離設定爲170 mm，將壓力設定爲0.4 Pa，將ϋ 電源設定爲0.5 kW，並且在氧氛圍下形成膜。此 φ 佳使用脈衝直流（DC)電源，因爲此時可以減少塵埃 膜厚度的分佈也變均勻。將第一氧化物半導體層的 定爲5 nm至2 00 nm。在本實施例模式中，將第一 半導體層的厚度設定爲1〇〇 nm。 藉由使第一氧化物半導體層的沉積條件與第二 ' 半導體層的沉積條件不同，第一氧化物半導體層具 二氧化物半導體層不同的組成。作爲一例，使第一 半導體層中包含比第二氧化物半導體層中的氧濃 φ 氧。例如，採用如下條件：與第二氧化物半導體層 條件中的氧氣體流量和氬氣體流量的比率相比，在 化物半導體層的沉積條件中氧氣體流量所占的比率 體而言，第二氧化物半導體層的沉積條件是稀有氣 或氦等）氛圍下（或者氧氣體10%以下且氬氣體 上）’而第一氧化物半導體層的沉積條件是氧氛圍 者氧氣體流量等於或多於氬氣體流量，並且其比率 以上）。藉由使多量的氧包含在第一氧化物半導體 可以使其導電率低於第二氧化物半導體層的導電 暴露於 水分附 此，使 靶（組 靶之間 :流（DC) 外，較 ，並且 厚度設 氧化物 氧化物 有與第 氧化物 度多的 的沉積 第一氧 高。具 體（氬 9 0 %以 下（或 是I:1 層中’ 率。另 -19- 201027701 外，因爲藉由使多量的氧包含在第一氧化物半導體層中， 可以降低截止電流’所以可以得到導通/截止比（on/off ratio)高的薄膜電晶體。 另外，作爲第一氧化物半導體層的膜形成，可以使用 與先進行反向濺射的處理室相同的處理室，若可以不暴露 於大氣地進行膜形成，則還可以在與先進行反向濺射的處 理室不同的處理室中進行膜形成。 接著，利用濺射法在第一氧化物半導體層之上形成第 二氧化物半導體層。在此，使用將氧化銦（Ιη203 )、氧 化鎵（Ga2 03 )、氧化鋅（Zn〇 )的組成比設定爲1:1:1 (=In203:Ga203:Zn0 )的靶，將基板和靶之間的距離設定 爲 1 70 mm，將沉積室的壓力設定爲 0.4 Pa，將直流 (DC )電源設定爲〇·5 kW，將沉積溫度設定爲室溫，並 且導入流量40 seem的氬氣體而進行濺射沉積。由此，形 成以In、Ga、Zn及氧爲成分的半導體膜作爲第二氧化物 半導體層。雖然意圖性地使用將其組成比設定爲1:1:1 (=In203:Ga203：Zn0 )的靶，但是常常形成剛沉積後包括 1 nm至1 0 nm的晶粒的氧化物半導體膜。此外，藉由適 當地控制反應性濺射的沉積條件，諸如靶的成分比、沉積 壓力（0.1 Pa 至 2.0 Pa)、電力（250 W 至 3000 W: 8 英 寸Φ )、溫度（室溫至1 〇〇 °C )等，可以控制是否有晶 粒、晶粒的密度，並且將直徑尺寸控制在1 nm至1 〇 nm 的範圍內。將第二氧化物半導體層的厚度設定爲5 nm至 2 0 nm。當然，當在膜中包含晶粒時，所包含的晶粒的尺 -20- 201027701 寸不超過膜厚度。在本實施例模式中將第二氧化物半導體 層的厚度設定爲5 nm。 * 接著’進行第二微影程序以形成抗触劑遮罩，並且對 . 第一氧化物半導體層及第二氧化物半導體層進行蝕刻。在 此’藉由使用ITO07N (日本關東化學公司製造的產品） 的濕式蝕刻，去除不需要的部分，來形成第一氧化物半導 體層1 0 3及第二氧化物半導體層1 1 1。注意，在此蝕刻不 φ 局限於濕式蝕刻’也可以利用乾式蝕刻。圖8 B示出該步 驟中的剖面圖。 接著，在第二氧化物半導體層111及閘極絕緣層102 之上利用濺射法或真空蒸鍍法形成由金屬材料所構成的導 電膜132。作爲導電膜132的材料，可以舉出選自A1、 ' Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素、以上述元素爲成分的合 金、組合上述元素的合金膜等。 另外，在進行200°C至600°C的熱處理的情況下，較 φ 佳使導電膜具有承受該熱處理的耐熱性。當僅單獨採用銘 時耐熱性很低並有容易腐蝕等問題，所以與耐熱導電材料 組合來形成導電膜。作爲與A1組合的耐熱導電材料，使 用選自鈦（Ti)、鉅（Ta)、鎢（W)、鉬（Mo)、鉻（Cr) '敎 (Nd)、Sc (銃）中的元素、以上述元素爲成分的合金、組 合上述元素的合金膜或者以上述元素爲成分的氮化物，而 ' 形成導電膜。 在此，作爲導電膜132’採用如下三層結構：採用Ti 膜，在該Ti膜之上層疊包含Nd的鋁（Al-Nd)膜，並且 -21 - 201027701 在其之上形成Ti膜。此外，導電膜132也可以採用兩層 結構，亦即可以在鋁膜之上層疊鈦膜。另外，導電膜132 也可以採用包含矽的鋁膜的單層結構、鈦膜的單層結構。 圖8C示出該步驟中的剖面圖。 接著，進行第三微影程序，以形成抗蝕劑遮罩131， 並且藉由蝕刻來去除導電膜132的不需要的部分，而形成 導電層105a及l〇5b(參照圖9A)。作爲此時的蝕刻方 法，使用濕式蝕刻或乾式蝕刻。在此，使用以SiCl4和 BC13的混合氣體爲反應氣體的乾式蝕刻，對依次層疊Ti 膜、包含Nd的鋁（Al-Nd)膜和Ti膜的導電膜進行蝕 刻，來形成導電膜l〇5a及105b。 接著，使用與用於導電膜132的蝕刻程序的抗蝕劑遮 罩相同的抗蝕劑遮罩，對第二氧化物半導體層進行飩刻。 在此，藉由使用ITO07N (日本關東化學公司製造的產 品）的濕式蝕刻去除不需要的部分，來形成第二氧化物半 導體層104a、104b。作爲此時的蝕刻，不局限於濕式蝕 刻而也可以使用乾式蝕刻。此外，雖然也根據蝕刻條件’ 但是在第二氧化物半導體層ηι的蝕刻程序中，第一氧化 物半導體層103的露出區域的一部分也受到蝕刻。因此’ 在第二氧化物半導體層104a、104b之間的第一氧化物半 導體層103的通道形成區域如圖9A所示成爲膜厚度薄的 區域。 並且，也可以對第一氧化物半導體層1〇3進行氧電漿 處理。藉由進行氧電漿處理，可以恢復因對第一氧化物半 -22- 201027701 導體層1 03進行的蝕刻而產生的損傷。典型的氧電漿處理 是指：利用藉由氧氣體的輝光放電電漿產生的自由基對氧 . 化物半導體表面進行處理。但是產生電漿的氣體不局限於 ^ 氧，也可以是氧氣體和稀有氣體的混合氣體。 接著，較佳進行200 °C至600 °C，典型爲300 °C至500 °(：的熱處理。在此，在爐中，在氮氛圍下進行350°C、一 個小時的熱處理。藉由該熱處理，進行包含In、Ga及Zn φ 的半導體層的原子級的重新排列。由於藉由該熱處理消除 阻礙載子移動的畸變，所以在此進行的熱處理（包括光退 火）重要。此外，進行熱處理的時序只要是第一氧化物半 導體層的形成之後，就沒有特別的限制，例如也可以在形 ' 成保護膜後進行熱處理。以上述步驟可以製造以第一氧化 物半導體層爲通道形成區域的非線性元件170a。圖 9A示出該步驟中的剖面圖。 接著’去除抗蝕劑遮罩’並且形成覆蓋包含In、Ga φ 及Ζη的半導體層的保護絕緣膜1〇7。作爲保護絕緣膜 1 〇7，可以使用藉由濺射法等可以獲得到的氮化砂膜、氧 化砂膜、氧氮化砂膜、氧化銘膜、氧化钽膜等。 接者’進tr桌四微影程序以形成抗飽劑遮罩，並且進 行對保護絕緣膜1 〇 7的触刻來形成到達導電層1 〇 5 b的接 觸孔1 2 5。另外’爲了縮減遮罩數，較佳使用相同抗蝕劑 . 遮罩對閘極絕緣層102進行蝕刻，來形成到達閘極電極的 接觸孔128。圖9B示出該步驟中的剖面圖。 接者，在去除抗飽劑遮罩之後形成透明導電膜。作爲 -23- 201027701 透明導電膜的材料利用氧化銦（Ιη203 )、氧化銦氧化錫 合金（In203-Sn02，以下簡稱ITO )等，並使用濺射法、 真空蒸鍍法等，而形成透明導電膜。藉由利用鹽酸系列的 溶液進行上述材料的蝕刻處理。但是，因爲尤其對ITO的 蝕刻容易產生殘渣，所以也可以使用氧化銦氧化鋅合金 (In2〇3-ZnO )，以改善蝕刻加工性》 接著，進行第五微影程序，以形成抗蝕劑遮罩，藉由 蝕刻去除透明導電膜的不需要的部分，而形成未圖示出的 像素電極。 另外，在該第五微影程序中，以未圖示出的電容部中 的閘極絕緣層1 02及保護絕緣膜1 07爲電介質，並由電容 佈線和像素電極形成儲存電容。 另外，在該第五微影程序中，利用抗蝕劑遮罩覆蓋端 子部來保留形成在端子部中的透明導電膜。透明導電膜成 爲用於連接到FPC的電極或佈線、用作源極電極佈線的 輸入端子的用於連接的端子電極等。 此外，在本實施例模式中，由透明導電膜構成的第三 佈線層11〇通過接觸孔125及128連接非線性元件170a 的成爲汲極電極的導電層1 〇 5 b和掃描線1 〇 8，以形成保 護電路。 接著，去除抗蝕劑遮罩。圖9C示出該步驟中的剖面 圖。 像這樣，藉由五次的微影程序，使用五個光罩，來完 成具有多個非線性元件（在本實施例模式中，具有兩個非 -24-

201027701 線性元件1 70a以及1 70b )的保護電路。 件的第一氧化物半導體層和佈線層的連接 合到其導電率高於第一氧化物半導體層的 體層的區域’與只有金屬佈線的情況相比 操作。由此’可以提高保護電路的功能並 化。另外，由於根據本實施例模式，可以 形成一起並以相同的方法製造多個TFT， 行包括底部閘極型的η通道T F T的像素 電路的製造。換言之，根據本實施例模式 以製造安裝有起因於薄膜的剝離的保護電 二極體的主動矩陣型的用於顯示裝置的基 • 實施例模式3 參照圖2 7說明形成有像素部和其周 元件的保護電路的顯示裝置的與實施例I ❹ 子。 圖27是表示在相同基板之上形成有 的薄膜電晶體和包括非線性元件的保護電 剖面結構的圖。將非線性元件270a設置 極電極的導電層（105a、105b)接觸於第 層 1 03。 非線性元件270a較佳具有導電層 1 〇5b接觸於藉由電漿處理改變其品質的 體層1 0 3的結構。在本實施例模式中’ 藉由在非線性元 結構中’設置接 第二氧化物半導 ，可以進行穩定 實現操作的穩定 與非線性元件的 因此可以同時進 部的製造和保護 所示的步驟，可 路不良少的保護 板。 邊的包括非線性 I式2不同的例 配置在像素部中 路的顯示裝置的 爲源極電極及汲 一氧化物半導體 105a及導電層 第一氧化物半導 在形成導電層之 -25- 201027701 前’對第一氧化物半導體層103進行電漿處理。 作爲電漿處理的一例，可以舉出反向濺射處理。作爲 電漿處理’可以使用氬氣體、氫氣體、氬及氫的混合氣 體。另外’也可以使上述氣體包含氧氣體。另外，也可以 使用其他稀有氣體來代替氬氣體。 對導電層進行蝕刻來形成成爲源極電極及汲極電極的 導電層（105a、105b )。在本實施例模式中，使用過氧化 氫氨水（過氧化氫：氨：水=5:2:2 )等對鈦膜進行濕式蝕 刻，以形成成爲源極電極及汲極電極的導電層（105a、 1 〇5b )。在該蝕刻程序中，包含In、Ga及Zn的第一氧化 物半導體層的露出區域的一部分被蝕刻。因此，如圖27 所示，夾置在導電層l〇5a和導電層l〇5b之間的區域，亦 即第一氧化物半導體層103的通道形成區域是膜厚度薄的 區域。 藉由接觸於利用電漿處理改變其品質的第一氧化物半 導體層103地形成成爲源極電極及汲極電極的導電層 (105a、105b)，可以降低第一氧化物半導體層103和成 爲源極電極及汲極電極的導電層（l〇5a、l〇5b)的接觸電 阻。另外，藉由電漿處理’第—氧化物半導體層103與成 爲源極電極及汲極電極的導電層（l〇5a、l〇5b)的接合強 度提高，因此不容易產生起因於薄膜的剝離的不良。 藉由上述步驟’可以製造具有作爲非線性元件半導體 裝置的可靠性高的保護電路的顯示裝置。 -26- 201027701 實施例模式4 在本實施例模式中，作爲應用本發明之實施例的顯示 • 裝置’示出在相同基板之上具有保護電路和配置在像素部 . 中的TFT的電子紙的例子。 在圖中，作爲應用本發明之實施例的顯示裝置的 例子’示出主動矩陣型電子紙。用於半導體裝置的薄膜電 晶體5 8 1可以與實施例模式2所示的非線性元件同樣製 φ 造，並且用於半導體裝置的薄膜電晶體581是將包含

In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層和源極區及汲 極區的電特性高的薄膜電晶體。 圖10的電子紙是採用扭轉球顯示方式的顯示裝置的 例子。扭轉球顯示方式是指一種方法，其中將分別著色爲 ' 白色和黑色的球形粒子配置在用於顯示元件的電極層的第 一電極層及第二電極層之間，並且在第一電極層及第二電 極層之間產生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯 ❼ 示。 薄膜電晶體5 8 1是底部閘極結構的薄膜電晶體，並且 源極電極層或汲極電極層藉由形成在絕緣層中的開口電建 接到第一電極層587。在第一電極層587和第二電極層 588之間設置有球形粒子589，該球形粒子589具有黑色 區590a和白色區59 0b’其周圍包括充滿了液體的空洞 5 94’並且球形粒子589的周圍充滿有樹脂等的塡充材料 5 9 5 (參照圖1 0 )。 此外’還可以使用電泳元件來代替扭轉球。使用直徑 -27- 201027701 爲約10 μιη至200 μπι的微膠囊，該微膠囊中封入有透明液 體、帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。當對設置在 第一電極層和第二電極層之間的微膠囊由第一電極層和第 二電極層施加電場時，白色微粒和黑色微粒向相反方向移 動，從而可以顯示白色或黑色。應用這種原理的顯示元件 就是電泳顯7F：兀件，一般被稱爲電子紙。電泳顯不兀件具 有比液晶顯示元件高的反射率，因而不需要輔助燈。此 外，耗電量低，並且在昏暗的地方也能夠辨別顯示部。另 外，即使不向顯示部供應電源，也能夠保持顯示過一次的 影像。從而，即使使具有顯示功能的半導體裝置（簡單地 也被稱爲顯示裝置，或稱爲具備顯示裝置的半導體裝置） 離開例如成爲電源供應源的電波發射源，也能夠儲存顯示 過的影像。 藉由上述步驟，藉由在非線性元件的第一氧化物半導 體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧 化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區 域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定操作。 由此，可以提高保護電路的功能並實現操作的穩定化。此 外，可以製造安裝有實現操作的穩定化並由不容易產生起 因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可 靠性高的電子紙。 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 -28- 201027701 實施例模式5 在本實施例模式中’以下使用圖11A至圖16說明： • 在本發明之實施例的半導體裝置的一例的顯示裝置中，在 • 同一基板之上至少製造保護電路、驅動電路的一部分和配 置在像素部中的薄膜電晶體的例子。 與實施例模式2或3所示的非線性元件同樣地形成配 置在與保護電路同一基板之上的像素部中的薄膜電晶體。 φ 此外’因爲形成的薄膜電晶體是η通道TFT，所以將驅動 電路中的可以由η通道TFT構成的驅動電路的一部分形 成在與像素部的薄膜電晶體同一基板之上。 圖11A示出本發明之實施例的半導體裝置的一例的 主動矩陣型液晶顯示裝置的方塊圖的一例。圖11A所示 的顯示裝置在基板5300之上包括：具有多個具備顯示元 件的像素的像素部5 3 0 1 ;選擇各像素的掃描線驅動電路 5 3 0 2 ;以及控制對選擇到的像素的視頻信號輸入的信號線 φ 驅動電路5303。 像素部5301藉由從信號線驅動電路5303在行方向上 延伸地配置的多個信號線S 1 - S m (未圖示出）與信號線驅 動電路5303連接’藉由從掃描線驅動電路53〇2在列方向 • 上延伸地配置的多個掃描線G 1 - G η (未圖示出）與掃描線 驅動電路5302連接’並且具有對應於信號線sl_Sm以及 掃描線Gl-Gn配置爲矩陣形的多個像素（未圖示出）。 並且’各個像素與信號線Sj (信號線S丨_Sm中的任一 個）、掃描線Gi(掃描線Gl-Gn中的任一個）連接。 -29 - 201027701 此外，可以與實施例模式2或3所示的非線性元件一 起並以相同的方法形成的薄膜電晶體是η通道TFT，參照 圖12說明由n通道TFT構成的信號線驅動電路。 圖12所示的信號線驅動電路包括：驅動器IC5601; 開關群5602_1至5602_M ;第一佈線561 1 ;第二佈線 5612;第三佈線5613;以及佈線5621_1至5621_M。開 關群5602_1至5602_M分別包括第一薄膜電晶體5603a、 第二薄膜電晶體5603b以及第三薄膜電晶體5603c。 驅動器IC5601連接到第一佈線 561 1、第二佈線 5612、第二佈線5613及佈線5621_1至5621_M。而且， 開關群5602_1至5602_M分別連接到第一佈線561 1、第 二佈線5612、第三佈線5613及分別對應於開關群5602_1 至5602_M的佈線5621_1至5621_M。而且，佈線5621_1 至562 1 _M分別藉由第一薄膜電晶體5 603 a、第二薄膜電 晶體5603b及第三薄膜電晶體5603 c而被連接到三個信號 線。例如，第J行的佈線562 1 _J (佈線562 1 _1至562 1 _M 中的任一個）分別藉由開關群5602_J所具有的第一薄膜 電晶體5603a、第二薄膜電晶體5 603b及第三薄膜電晶體 5603c而被連接到信號線Sj-Ι、信號線Sj、信號線Sj + Ι。 注意，對第一佈線561 1、第二佈線5612、第三佈線 5613分別輸入信號。

注意，驅動器1C 5601較佳形成在單晶基板之上。再 者，開關群56 02_1至5602_M較佳形成在與像素部相同 的基板之上。因此，較佳藉由FPC等而連接驅動器1C 201027701 5 60 1 和開關群 5602_1 至 5602_M。 接著，參照圖1 3的時序圖說明圖1 2所示的信號線驅 • 動電路的操作。注意，圖13的時序圖示出選擇第i列掃 . 描線Gi時的時序圖。再者，第i列掃描線Gi的選擇期間 被分割爲第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2及第三 子選擇期間T3。而且，在選擇其他列的掃描線的情況 下，圖1 2的信號線驅動電路也進行與圖1 3相同的操作。 φ 注意，圖1 3的時序圖示出第J行佈線5 62 1 _J分別藉 由第一薄膜電晶體5 603 a、第二薄膜電晶體5603b及第三 薄膜電晶體5603 c連接到信號線Sj-Ι、信號線Sj、信號線 Sj + 1的情況。 注意，圖1 3的時序圖示出第i列掃描線Gi被選擇到 ' 的時序、第一薄膜電晶體5603a的導通/截止的時序 57〇3a、第二薄膜電晶體 56〇3b的導通/截止的時序 5 703b、第三薄膜電晶體5603c的導通/截止的時序5703C φ 及輸入到第J行佈線562 1 —J的信號572 1J。 注意，對佈線562 1_1至佈線562 1 —Μ在第一子選擇 期間Τ 1、第二子選擇期間Τ2及第三子選擇期間Τ3中分 別被輸入不同的視頻信號。例如，在第一子選擇期間τ! 中輸入到佈線5 62 1 _J的視頻信號被輸入到信號線Sj-i， 在第二子選擇期間T2中輸入到佈線5 62 1 _J的視頻信號被 輸入到信號線Sj，並且在第三子選擇期間T3中輸入到佈 線562 U的視頻信號被輸入到信號線Sj + Ι。再者，在第 一子選擇期間Τ 1、第二子選擇期間T2及第三子選擇期間 -31 - 201027701 T3中輸入到佈線562 1 _J的視頻信號分別爲Data_j-1、 Data j、Data—j + 1。 如圖13所示，在第一子選擇期間T1中，第一薄膜電 晶體5 603 a導通，而第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電 晶體5603c截止。此時，輸入到佈線562 1_J的Data_j-1 藉由第一薄膜電晶體5603 a而被輸入到信號線Sj-1。在第 二子選擇期間T2中，第二薄膜電晶體5603b導通，而第 一薄膜電晶體5603 a及第三薄膜電晶體5603c截止。此 時，輸入到佈線5 62 1 _J的Data_j藉由第二薄膜電晶體 5 603b而被輸入到信號線Sj。在第三子選擇期間T3中， 第三薄膜電晶體5603c導通，而第一薄膜電晶體5603a及 第二薄膜電晶體5603b截止。此時，輸入到佈線5621 _J 的DataJ + l藉由第三薄膜電晶體5603c而被輸入到信號 線Sj +卜 據此，圖12的信號線驅動電路藉由將一個閘極選擇 期間分割爲三個來可以在一個閘極選擇期間中將視頻信號 從一個佈線562 1輸入到三個信號線。因此，圖12的信號 線驅動電路可以將形成有驅動器1C 560 1的基板和形成有 像素部的基板的連接數設定爲信號線數的大約1 /3。藉由 將連接數設定爲大約1/3，圖12的信號線驅動電路可以提 高可靠性、成品率等。 注意，只要能夠如圖12所示，將一個閘極選擇期間 分割爲多個子選擇期間，並在各子選擇期間中從某一個佈 線向多個信號線分別輸入視頻信號，就對於薄膜電晶體的 -32- 201027701 配置、數量及驅動方法等沒有限制。 例如’當在三個以上的子選擇期間的每一個期間中從 一個佈線將視頻信號分別輸入到三個以上的信號線時，添 . 加薄膜電晶體及用於控制薄膜電晶體的佈線，即可。但 是，當將一個閘極選擇期間分割爲四個以上的子選擇期間 時，一個子選擇期間變短。因此，較佳將一個閘極選擇期 間分割爲兩個或三個子選擇期間。 φ 作爲另一個例子，也可以如圖14的時序圖所示，將 一個選擇期間分割爲預充電期間Tp、第一子選擇期間 Τ1、第二子選擇期間Τ2、第三子選擇期間Τ3。再者，圖 14的時序圖示出選擇第i列掃描線Gi的時序、第一薄膜 電晶體5603a的導通/截止的時序5803a、第二薄膜電晶體 • 5 603b的導通/截止的時序5 8 03b、第三薄膜電晶體5603c 的導通/截止的時序5 8 03 c以及輸入到第J行佈線5 62 1 _J 的信號5 82 1 _J。如圖14所示，在預充電期間Tp中，第 φ 一薄膜電晶體5603 a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜 電晶體5603 c導通。此時，輸入到佈線562 1_J的預充電 電壓Vp藉由第一薄膜電晶體5603 a、第二薄膜電晶體 5603b及第三薄膜電晶體5603 c而分別被輸入到信號線 Sj-1、信號線Sj、信號線Sj + Ι。在第一子選擇期間T1 中，第一薄膜電晶體5 603 a導通，而第二薄膜電晶體 5 603b及第三薄膜電晶體5603 c截止。此時，輸入到佈線 562 1 _J的Data_j-1藉由第一薄膜電晶體5603a而被輸入 到信號線Sj -1。在第二子選擇期間T2中，第二薄膜電晶 -33- 201027701 體 5603b 體 5603c 第二薄膜 選擇期間 膜電晶體 入到佈線 而被輸入 據此 電路可以 信號線進 號的寫入 示與圖1 同的功能 此外 包括移位 位準偏移 入時鐘信 號。所產 對應的掃 閘極電極 起導通， 參照 的移位暫 圖1 導通，而第一薄膜電晶體5 603 a及第三薄膜電晶 截止。此時，輸入到佈線562 1 _J的Data_j藉由 電晶體5 6 0 3 b而被輸入到信號線Sj。在第三子 T3中，第三薄膜電晶體5603 c導通，而第一薄 5603a及第二薄膜電晶體5603b截止。此時，輸 5 62 1 _J的DataJ + Ι藉由第三薄膜電晶體5603 c 到信號線Sj + 1。 ，因爲應用圖14的時序圖的圖12的信號線驅動 藉由在子選擇期間之前提供預充電選擇期間來對 行預充電，所以可以高速地進行對像素的視頻信 。注意，在圖14中，使用相同的附圖標記來表 3相同的部分，而省略對於相同的部分或具有相 的部分的詳細說明。 · ，說明掃描線驅動電路的結構。掃描線驅動電路 暫存器、緩衝器。此外，根據情況，還可以包括 器。在掃描線驅動電路中，藉由對移位暫存器輸 φ 號（CLK)及起始脈衝信號（SP)，產生選擇信 生的選擇信號在緩衝器中被緩衝放大，並供應到 描線。掃描線連接到一條線用的像素的電晶體的 。而且，由於需要將一條線用的像素的電晶體一 因此使用能夠產生大電流的緩衝器。 圖15和圖16說明用於掃描線驅動電路的一部分 · 存器的一個模式。 5示出移位暫存器的電路結構。圖15所示的移位 -34- 201027701 暫存器由多個觸發器（觸發器5701_1.至5701_n)構成。 此外’該移位暫存器藉由輸入第一時鐘信號、第二時鐘信 ' 號、起始脈衝信號、重設信號來進行操作。 . 說明圖1 5的移位暫存器的連接關係。在圖1 5的移位 暫存器的第1級觸發器5701_i(觸發器570〗」至5701_n 中的任一個）中’圖16所示的第—佈線5501連接到第七 佈線571 7_i-l ’圖16所示的第二佈線5502連接到第七佈 參 線5717-i+1，圖16所示的第三佈線5503連接到第七佈 線57 1 7_i ’並且圖1 6所示的第六佈線5506連接到第五佈 線 5 7 1 5。 此外’在奇數級的觸發器中圖16所示的第四佈線 55〇4連接到第二佈線5:712’在偶數級的觸發器中其連接 到第三佈線5713’並且圖16所示的第五佈線5505連接 到第四佈線5 7 1 4。 但是’第一級觸發器5701 — 1的圖16所示的第一佈線 φ 5 50 1連接到第—佈線5711，而第n級觸發器570 1 _n的圖 1 6所75的第二佈線5 5 0 2連接到第六佈線5 7 1 6。 注意’第一佈線5 7 1 1、第二佈線5 7 1 2、第三佈線 5713、第六佈線5716也可以分別稱爲第—信號線、第二 信號線、第三信號線、第四信號線。再者，第四佈線 5 7 1 4、第五佈線5 7 1 5也可以分別稱爲第—電源線、第二 電源線。 接著’圖1 6示出圖1 5所示的觸發器的詳細結構。圖 16所示的觸發器包括第一薄膜電晶體557ι、第二薄膜電 -35- 201027701 晶體5572、第三薄膜電晶體5 5 73、第四薄膜電晶體 5574、第五薄膜電晶體5 5 75、第六薄膜電晶體5 5 76、第 七薄膜電晶體5 577以及第八薄膜電晶體5 5 78。注意，第 —薄膜電晶體5 57 1、第二薄膜電晶體5572、第三薄膜電 晶體5 5 73、第四薄膜電晶體5574、第五薄膜電晶體 5 575、第六薄膜電晶體5 5 76、第七薄膜電晶體5577以及 第八薄膜電晶體5578是η通道電晶體，並且當閘極-源極 電極間電壓（Vgs )超過臨界電壓（Vth )時它們成爲導通 狀態。 接著，下面示出圖16所示的觸發器的連接結構。 第一薄膜電晶體55Ή的第一電極（源極電極及汲極 電極的其中一個）連接到第四佈線5504，並且第一薄膜 電晶體5571的第二電極（源極電極及汲極電極的另一 個）連接到第三佈線55 03。 第二薄膜電晶體5 5 72的第一電極連接到第六佈線 5 506，並且第二薄膜電晶體5 5 72的第二電極連接到第三 佈線5 5 0 3。 第三薄膜電晶體5 5 7 3的第一電極連接到第五佈線 5 505，第三薄膜電晶體5573的第二電極連接到第二薄膜 電晶體5572的閘極電極，並且第三薄膜電晶體55 73的閘 極電極連接到第五佈線5 5 0 5。 第四薄膜電晶體5 574的第一電極連接到第六佈線 5 5 06，第四薄膜電晶體5574的第二電極連接到第二薄膜 電晶體55 72的閘極電極，並且第四薄膜電晶體5574的閘 201027701 極電極連接到第一薄膜電晶體557 1的閘極電極。 第五薄膜電晶體5 575的第一電極連接到第五 • 5505，第五薄膜電晶體55 75的第二電極連接到第一 . 電晶體557 1的閘極電極，並且第五薄膜電晶體5 575 極電極連接到第一佈線550 1。 第六薄膜電晶體55 76的第一電極連接到第六 5 5 06，第六薄膜電晶體5 5 76的第二電極連接到第一 ❹ 電晶體5571的閘極電極，並且第六薄膜電晶體5 576 極電極連接到第二薄膜電晶體5 5 72的閘極電極。 第七薄膜電晶體5577的第一電極連接到第六 5 5 06，第七薄膜電晶體5 577的第二電極連接到第一 電晶體5 5 7 1的閘極電極，並且第七薄膜電晶體5577 • 極電極連接到第二佈線5502。第八薄膜電晶體5578 一電極連接到第六佈線5 5 06，第八薄膜電晶體5 5 7 8 二電極連接到第二薄膜電晶體5572的閘極電極，並 φ 八薄膜電晶體5578的閘極電極連接到第一佈線550 1 注意，以第一薄膜電晶體5 57 1的閘極電極、第 膜電晶體5574的閘極電極、第五薄膜電晶體5 575的 電極、第六薄膜電晶體5576的第二電極以及第七薄 晶體5 577的第二電極的連接部分爲節點5 543。再者 第二薄膜電晶體5 5 72的閘極電極、第三薄膜電晶體 ' 的第二電極、第四薄膜電晶體5574的第二電極、第 膜電晶體5 5 76的閘極電極以及第八薄膜電晶體5578 二電極的連接部分爲節點5544。 佈線 薄膜 的閘 佈線 薄膜 的閘 佈線 薄膜 的閘 的第 的第 且第 〇 四薄 第二 膜電 ，以 5 5 73 六薄 的第 -37- 201027701 注意，第一佈線5 50 1、第二佈線5 5 02、第三佈線 5 5 03以及第四佈線5 5 04也可以分別稱爲第一信號線、第 二信號線、第三信號線、第四信號線。再者，第五佈線 5505、第六佈線5506也可以分別稱爲第一電源線、第二 電源線。 此外，也可以僅使用可以與實施例模式2或3所示的 非線性元件一起並以相同方法形成的η通道TFT來製造 信號線驅動電路及掃描線驅動電路。因爲可以與實施例模 式2或3所示的非線性元件一起並以相同方法形成的η通 道TFT的電晶體遷移率大，所以可以提高驅動電路的驅 動頻率。另外，由於可以與實施例模式2或3所示的非線 性元件一起並以相同方法形成的η通道TFT利用包含 銦、鎵及鋅的氧缺乏氧化物半導體層的源極區或汲極區減 少寄生電容，因此頻率特性（稱爲f特性）高。例如，由 於可以使如下掃描線驅動電路進行高速操作，因此可以提 高框頻率或實現黑色螢幕插入等，該掃描線驅動電路使用 可以與實施例模式2或3所示的非線性元件一起並以相同 的方法形成的η通道TFT。 再者，藉由增大掃描線驅動電路的電晶體的通道寬 度，或配置多個掃描線驅動電路等，可以實現更高的框頻 率。在配置多個掃描線驅動電路的情況下，藉由將用於驅 動偶數列的掃描線的掃描線驅動電路配置在其中一側，並 將用於驅動奇數列的掃描線的掃描線驅動電路配置在其相 反側，可以實現框頻率的提高。 -38- 201027701 此外’在製造應用本發明之實施例的半導體裝置的一 例的主動矩陣型發光顯示裝置的情況下，因爲至少在一個 • 像素中配置多個薄膜電晶體，因此較佳配置多個掃描線驅 . 動電路。圖11B示出主動矩陣型發光顯示裝置的方塊圖的 —例。 圖11B所示的發光顯示裝置在基板5400之上包括： 具有多個具備顯示元件的像素的像素部5401;選擇各像 φ 素的第一掃描線驅動電路5402及第二掃描線驅動電路 5 4〇4 ;以及控制對選擇到的像素的視頻信號的輸入的信號 線驅動電路5 4 0 3。 在輸入到圖11B所示的發光顯示裝置的像素的視頻信 號爲數位方式的情況下，藉由切換電晶體的導通和截止， " 像素處於發光或非發光狀態。因此，可以採用面積比 (a r e a r a t i 〇 )灰度法或時間比（t i m e r a t i 〇)灰度法進行灰度級 顯示。面積比灰度法是一種驅動法，其中藉由將一個像素 φ 分割爲多個子像素並根據視頻信號分別驅動各子像素，來 進行灰度級顯示。此外，時間比灰度法是一種驅動法，其 中藉由控制像素發光的期間，來進行灰度級顯示。 因爲發光元件的反應速度比液晶元件等高，所以與液 晶元件相比適合於時間比灰度法。在具體地採用時間比灰 度法進行顯示的情況下，將一個框期間分割爲多個子框期 間。然後，根據視頻信號，在各子框期間中使像素的發光 元件處於發光或非發光狀態。藉由將一個框期間分割爲多 個子框期間，可以利用視頻信號控制在一個框期間中像素 -39- 201027701 實際上發光的期間的總長度，並可以顯示灰度級。 注意’在圖UB所示的發光顯示裝置中示出一種例 子，其中，當在一個像素中配置兩個TFT，即切換TFT 和電流控制TFT時，使用第一掃描線驅動電路5402產生 輸入到切換TFT的閘極佈線的第一掃描線的信號，而使 用第二掃描線驅動電路54〇4產生輸入到電流控制TFT的 閘極佈線的第二掃描線的信號。但是，也可以使用一個掃 描線驅動電路產生輸入到第一掃描線的信號和輸入到第二 掃描線的信號。此外，例如根據切換元件所具有的各電晶 體的數量，可能會在各像素中設置多個用來控制切換元件 的操作的第一掃描線。在此情況下，既可以使用一個掃描 線驅動電路產生輸入到多個第一掃描線的所有信號，又可 以使用多個掃描線驅動電路分別產生輸入到多個第一掃描 線的所有信號。 此外，在發光顯示裝置中也可以將能夠由η通道TFT 構成的驅動電路的一部分形成在與像素部的薄膜電晶體相 同的基板之上。另外，也可以僅使用可以與實施例模式2 或3所示的非線性元件一起並以相同的方法形成的η通道 TFT製造信號線驅動電路及掃描線驅動電路。 此外，上述驅動電路除了液晶顯示裝置及發光顯示裝 置以外還可以用於利用與切換元件電連接的元件來驅動電 子墨水的電子紙。電子紙也稱爲電泳顯示裝置（電泳顯示 器），並具有如下優點：與紙相同的易讀性、耗電量比其 他的顯示裝置小 '可形成爲薄且輕的形狀。 -40- 201027701 作爲電泳顯示器可考慮各種方式。電泳顯示器是如下 裝置，即在溶劑或溶質中分散有多個包含具有正電荷的第 • 一粒子和具有負電荷的第二粒子的微膠囊，並且藉由對微 . 膠囊施加電場，使微膠囊中的粒子向互相相反方向移動， 以僅顯示集合在一方的粒子的顏色。注意，第一粒子或第 二粒子包含染料，且在沒有電場時不移動。此外，第一粒 子和第二粒子的顏色不同（包含無色）。 Φ 像這樣，電泳顯示器是利用所謂的介電質電泳效應的 顯示器。在該介電質電泳效應中，介電常數高的物質移動 到高電場區。電泳顯示器不需要液晶顯示裝置所需的偏光 板和對置基板，從而可以使其厚度和重量減少一半。 將在溶劑中分散有上述微膠囊的溶液稱作電子墨水， * 該電子墨水可以印刷到玻璃、塑膠、布、紙等的表面上。 另外，還可以藉由使用彩色濾光片或具有色素的粒子來進 行彩色顯示。 〇 此外，藉由在主動矩陣基板之上適當地設置多個上述 微膠囊以使微膠囊夾置在兩個電極之間，而完成主動矩陣 型顯示裝置，並且當對微膠囊施加電場時可以進行顯示。 例如’可以使用如下主動矩陣基板，藉由利用可以與實施 . 例模式2或3所示的非線性元件一起並以相同的方法形成 @薄膜電晶體來得到該主動矩陣基板。 此外’作爲微膠囊中的第一粒子及第二粒子，採用選 自導電體材料、絕緣體材料、半導體材料、磁性材料、液 晶材料、鐵電性材料、電致發光材料、電致變色材料、磁 -41 - 201027701 泳材料中的一種或這些材料的組合材料即可。 根據上述步驟，藉由在非線性元件的第一氧化物半導 體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧 化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域 或藉由電漿處理改變品質的區域’與只採用金屬佈線的情 況相比，可以進行穩定操作。由此，可以提高保護電路的 功能而實現操作的穩定化。此外’可以製造安裝有實現操 作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜剝離的不良的非線 性元件構成的保護電路的可靠性高的顯示裝置。 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 實施例模式6 藉由與本發明之實施例的非線性元件一起製造薄膜電 晶體並將該薄膜晶體管用於像素部及驅動電路，來可以製 造具有顯示功能的半導體裝置（也稱爲顯示裝置）。此 外，可以將本發明之實施例的非線性元件和薄膜晶體管用 於驅動電路的一部分或整體，一體形成在與像素部相同的 基板之上，來形成系統型面板（system-on-panel)。 顯示裝置包括顯示元件。作爲顯示元件，可以使用液 晶元件（也稱爲液晶顯示元件）、發光元件（也稱爲發光 顯示元件）。在發光元件的範圍內包括利用電流或電壓控 制亮度的元件，具體而言’包括無機電致發光（EL)、 有機EL等。此外，也可以應用電子墨水等的對比度因電 42- 201027701 作用而變化的顯示媒體。 此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面 • 板中安裝有包括控制器的1C等的模組。再者，本發明的 . 一個模式涉及一種元件基板，該元件基板相當於製造該顯 示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一個模式，並且它 在多個像素中分別具備用於將電流供應到顯示元件的單 元。具體而言，元件基板既可以是只形成有顯示元件的像 Φ 素電極的狀態，又可以是形成成爲像素電極的導電膜之後 且藉由蝕刻形成像素電極之前的狀態，或其他任何方式。 注意，本說明書中的顯示裝置是指影像顯示裝置、顯 示裝置、或光源（包括照明裝置）。另外，顯示裝置還包 括安裝有連接器諸如可撓性印刷電路（FPC )、捲帶式自 ' 動接合（TAB )帶或帶載封裝（TCP )的模組；將印刷線 路板設置於TAB帶或TCP端部的模組；藉由玻璃上晶片 (COG )方式將積體電路（1C)直接安裝到顯示元件上的 鲁 模組。 在本實施例模式中，參照圖17A-1、17A-2和17B說 明相當於本發明之實施例的顯示裝置的一個模式的液晶顯 示面板的外觀及剖面。圖1 7 A -1、1 7 A - 2是一種面板的俯 視圖，其中利用密封材料4 0 0 5將可以與非線性元件一起 並以相同的方法形成的電特性高的薄膜電晶體40 1 0、 401 1及液晶元件4013密封在與第二基板4006之間。圖 1 7 B相當於沿著圖1 7 A - 1、1 7 A - 2的Μ - N的剖面圖。 以圍繞設置在第一基板4001之上的像素部4〇〇2和掃 -43- 201027701 描線驅動電路4 0 0 4的方式設置有密封材料4 〇 〇 5。此外， 在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二基板 4006。因此，像素部4002和掃描線驅動電路4〇〇4與液晶 層4008 —起由第一基板4001、密封材料4〇〇5和第二基 板4006密封。此外，在與第一基板400 1之上的由密封材 料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有信號線驅動電路 4003，該信號線驅動電路4003使用單晶半導體膜或多晶 半導體膜形成在分開準備的基板上。 注意，對於分開形成的驅動電路的連接方法沒有特別 的限制，而可以採用COG方法、打線接合方法或TAB方 法等。圖17A-1是藉由COG方法安裝信號線驅動電路 4003的例子’而圖1·7Α-2是藉由TAB方法安裝信號線驅 動電路4 0 0 3的例子。 此外，設置在第一基板4001之上的像素部4002和掃 描線驅動電路4004包括多個薄膜電晶體。在圖17B中例 示像素部4002所包括的薄膜電晶體4010和掃描線驅動電 路4004所包括的薄膜電晶體4011。在薄膜電晶體4010、 4011之上設置有絕緣層4020、4021。 薄膜電晶體4010、401 1相當於將包含In、Ga及Zn 的氧化物半導體用於半導體層及源極區及汲極區的電特性 高的薄膜電晶體，而可以應用可以與實施例模式2或3所 示的非線性元件一起並以相同的方法形成的薄膜電晶體。 在本實施例模式中，薄膜電晶體4010、401 1是n通道薄 膜電晶體。 -44- 201027701 此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄 膜電晶體4010電連接。而且，液晶元件4013的對置電極 . 層403 1形成在第二基板4006之上。像素電極層4030、 c 對置電極層403 1和液晶層4008重疊的部分相當於液晶元 件4013。注意，像素電極層4030、對置電極層403 1分別 設置有用作配向膜的絕緣層4032、4033，且隔著絕緣層 4032、4033夾置有液晶層4008。 . 注意，作爲第一基板400 1、第二基板4006，可以使 用玻璃、金屬（典型的是不銹鋼）、陶瓷、塑膠。作爲塑 膠，可以使用玻璃纖維強化塑膠（FRP )板、聚氟乙烯 (PVF )薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，還可 以使用具有將鋁箔夾置在PVF薄膜及聚酯薄膜之間的結 ' 構的薄膜。 此外，附圖標記4 0 3 5表示藉由對絕緣膜選擇性地進 行蝕刻而得到的柱狀間隔物，並且它是爲控制像素電極層 φ 4030和對置電極層403 1之間的距離（單元間隙）而設置 的。注意，還可以使用球狀間隔物。 另外，還可以使用不使用配向膜的顯示藍相的液晶。 藍相是液晶相的一種，是指當使膽甾相液晶的溫度上升時 即將從膽甾相轉變到均質相之前出現的相。由於藍相只出 現在較窄的溫度範圍內，所以爲了改善溫度範圍而將混合 ' 有5重量％以上的手性試劑的液晶組成物用於液晶層 4008。包含顯示藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的反 應速度短，即爲至l〇〇ps’並且由於其具有光學各 -45- 201027701 向同性而不需要配向處理從而視角依賴小。 另外，雖然本實施例模式示出透射型液晶顯示裝置的 例子，但是本發明的一個模式既可以應用於反射型液晶顯 示裝置，又可以應用於半透射型液晶顯示裝置。 另外，雖然在本實施例模式的液晶顯示裝置中示出在 基板的外側（可見側）設置偏光板，並在內側依次設置著 色層、用於顯示元件的電極層的例子，但是也可以在基板 的內側設置偏光板。另外，偏光板和著色層的疊層結構也 不局限於本實施例模式的結構，只要根據偏光板和著色層 的材料或製造程序條件適當地設定即可。另外，還可以設 置用作黑色矩陣的遮光膜。 另外，在本實施例模式中，使用用作保護膜或平坦化 絕緣膜的絕緣層（絕緣層4020、絕緣層4021)覆蓋實施 例模式2或3所示的非線性元件、可以與非線性元件一起 並以相同的方法形成的薄膜電晶體，以降低薄膜電晶體的 表面凹凸不平並提高薄膜電晶體的可靠性。另外，因爲保 護膜用來防止懸浮在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等 的污染雜質的侵入，所以較佳採用緻密的膜。利用濺射法 形成氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜或氮氧化矽膜、氧 化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊 層作爲保護膜即可。雖然在本實施例模式中示出利用濺射 法形成保護膜的例子，但是沒有特別的限制，而使用各種 方法形成保護膜即可。 在此，形成疊層結構的絕緣層4020作爲保護膜。在 -46 - 201027701 此，利用濺射法形成氧化矽膜作爲絕緣層 層。當作爲保護膜使用氧化矽膜時，對用作 • 汲極電極層的鋁膜的小丘防止有效。 . 另外，形成絕緣層作爲保護膜的第二層 濺射法形成氮化矽膜作爲絕緣層4020的第 氮化矽膜作爲保護膜時，可以抑制鈉等的司 半導體區域中而使TFT的電特性改變。 φ 另外，也可以在形成保護膜之後進行對 層的退火（ 300 °C至400T：)。 另外，形成絕緣層4 0 2 1作爲平坦化絕 緣層4021 ’可以使用具有耐熱性的有機 胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚醯胺、環氧等 上述有機材料之外，還可以使用低介電常 材料）、矽氧烷基樹脂、磷矽玻璃（PSG) (BPSG)等。矽氧烷基樹脂除了氫之外還 〇 院基或方基中的至少一種作爲取代基。另外 層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，2 402 1 ° 另外’砂氧烷基樹脂相當於以矽氧烷基 料而形成的包含Si_0_si鍵的樹脂。矽氧院 以外 &可以具有氟、院基或芳香烴中的至 代基。 對絕緣層4 〇 2 1的形成方法沒有特別的 據其材料利用濺射法、SOG法、旋轉塗敷、 4020的第一 ;源極電極層及 ^。在此，利用 丨二層。當使用 動離子侵入到 IGZO半導體 ，緣膜。作爲絕 材料如聚醯亞 。另外，除了 數材料（低-k 、砸磷矽玻璃 可以具有氣、 ，也可以藉由 5形成絕緣層 材料爲起始材 基樹脂除了氫 少一種作爲取 限制，可以根 浸漬、噴塗、 -47- 201027701 液滴噴射法（噴墨法、絲網印刷、膠版印刷等）、刮片、 輥塗、幕塗、刮刀塗布等。在使用材料液形成絕緣層 402 1的情況下，也可以在進行焙燒的步驟中同時進行對 IGZO半導體層的退火（300°C至400°C )。藉由兼作絕緣 層402 1的焙燒程序和對IGZO半導體層的退火，可以有 效地製造半導體裝置。 作爲像素電極層4030、對置電極層403 1，可以使用 具有透光性的導電材料諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧 化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧 化銦錫、氧化銦錫（下面表示爲ITO )、氧化銦鋅、添加 有氧化矽的氧化銦錫等。 此外，可以使用包含導電高分子（也稱爲導電聚合 物）的導電組成物形成像素電極層4030、對置電極層 4 03 1。使用導電組成物形成的像素電極的薄片電阻較佳爲 1000 0 Ω/□以下，並且其波長爲5 50 nm時的透光率較佳 爲7 0 %以上。另外，導電組成物所包含的導電高分子的電 阻率較佳爲0.1 Ω · cm以下。 作爲導電高分子，可以使用所謂的7Γ電子共軛類導電 高分子。例如’可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚啦略或其 衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的兩種以上 的共聚物等。 另外’供應到分開形成的信號線驅動電路4003、掃 描線驅動電路4004或像素部4002的各種信號及電位是從 F P C 4 0 1 8所供應的。 201027701 在本實施例模式中’連接端子電極4015係由與液晶 元件4013所具有的像素電極層4〇30相同的導電膜所形 • 成，並且端子電極4016由與薄膜電晶體4010、4011的源 . 極電極層及汲極電極層相同的導電膜形成。 連接端子電極4015藉由各向異性導電膜4〇19而被電 連接到FPC 4018所具有的端子。 此外，雖然在圖17A-1、17Α-2和17B中示出分開地 φ 形成信號線驅動電路4003並將它安裝在第一基板4001之 上的例子，但是本實施例模式不局限於該結構。既可以開 開地形成掃描線驅動電路而安裝，又可以分開地僅形成信 號線驅動電路的一部分或掃描線驅動電路的一部分而安 裝。 ' 圖18示出使用應用本發明實施例所製造的TFT基板 2600來構成液晶顯示模組作爲半導體裝置的一例。 圖1 8是液晶顯示模組的一例，其中利用密封材料 ❷ 2602固定TFT基板2600和對置基板260 1，並在其間設 置包括TFT等的像素部2603、包括液晶層的顯示元件 2604、著色層2605來形成顯示區。在進行彩色顯示時需 要著色層2 605’並且當採用RGB方式時，對應於各像素 設置有分別對應於紅色、綠色、藍色的著色層。在TFT 基板2600和對置基板2601的外側配置有偏光板2606、 偏光板2607、擴散板2613。光源係由冷陰極管2610和反 射板261 1所構成’電路基板2612利用可撓性線路板 2609與TFT基板2600的佈線電路部2608連接，且其中 -49- 201027701 係組裝有控制電路及電源電路等的外部電路。此外，也可 以以在偏光板和液晶層之間具有相位差板的狀態層疊。 作爲液晶顯示模組可以採用TN (扭轉向列）模式、 . IPS (平面內切換）模式、FFS (邊緣電場切換）模式、 MVA (多象限垂直配向）模式、PVA (圖案化垂直配向）

模式、ASM (軸對稱排列微胞）模式、OCB (光學補償雙 折射）模式、FLC (鐵電性液晶）模式、AFLC (反鐵電性 液晶）模式等。 A 響 藉由上述步驟，藉由在非線性元件的第一氧化物半導 體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧 化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域 或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情 — 況相比’可以進行穩定操作。由此，可以提高保護電路的 · 功能並實現操作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現操 作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜剝離的不良的非線 性元件構成的保護電路的可靠性高的液晶顯示面板。 參 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 實施例模式7 藉由與本發明之實施例的非線性元件一起製造薄膜電 晶體’並將該薄膜晶體管用於像素部及驅動電路，可以製 造具有顯示功能的半導體裝置（也稱爲顯示裝置）。 在本實施例模式中’示出發光顯示裝置的例子作爲本 -50- 201027701 發明之實施例的顯示裝置。在此，例示利用電致發光的發 光元件作爲顯示裝置所具有的顯示元件。利用電致發光的 發光元件根據其發光材料是有機化合物還是無機化合物來 • 進行區別’一般來說，前者稱爲有機EL元件，而後者稱 爲無機EL元件。 在有機EL元件中，藉由對發光元件施加電壓，電子 和電洞從一對電極分別注入到包含發光有機化合物的層， φ 以電流流過。然後，由於這些載子（電子和電洞）重新結 合，發光有機化合物形成激發態，並且當該激發態恢復到 基態時，得以發光。根據這種機制，該發光元件稱爲電流 激發型發光元件。 根據其元件的結構，將無機EL元件分類爲分散型無 ' 機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件包 括在黏合劑中分散有發光材料的粒子的發光層，且其發光 機制是利用施體能級和受體能級的施體-受體重新結合型 φ 發光。薄膜型無機EL元件具有利用電介質層夾住發光層 並還利用電極夾住該發光層的結構，並且其發光機制是利 用金屬離子的內層電子躍遷（transition)的侷限型發光。注 意，在此使用有機EL元件作爲發光元件而進行說明。 圖19是作爲應用本發明之實施例的半導體裝置的例 子，示出能夠應用數位時間灰度等級驅動的像素結構的一 例的圖。 對能夠應用數位時間灰度等級驅動的像素的結構及像 素的操作進行說明。在此示出在—個像素中使用將IGZ0 -51 - 201027701 半導體層用作通道形成區域的兩個η通道電晶體的例子， 該η通道電晶體可以與實施例模式2所示的非線性元件一 起並以相同的方法形成。 像素 6400包括：切換電晶體6401、驅動電晶體 6402、發光元件64〇4以及電容器6403。切換電晶體6401 的閘極連接到掃描線6406，第一電極（源極電極及汲極 電極的其中一個）連接到信號線6405，第二電極（源極 電極及汲極電極的另一個）連接到驅動電晶體6402的閘 極。驅動電晶體6402的閘極藉由電容器6403連接到電源 線6407，第一電極連接到電源線6407，並且第二電極連 接於發光元件6404的第一電極（像素電極）。發光元件 6404的第二電極相當於共用電極6 408。 此外，將發光元件 6404的第二電極（共用電極 6408 )設定爲低電源電位。注意，低電源電位是指當以設 定爲高電源電位的電源線6407爲基準時，滿足低電源電 位 <高電源電位的電位，並且作爲低電源電位，例如也可 以設定GND、0V等。爲了對發光元件6404施加該高電 源電位和低電源電位之間的電位差以在發光元件6404中 使電流流過而使它發光，以使高電源電位和低電源電位之 間的電位差成爲發光元件6404的正向臨界電壓以上的方 式分別設定闻電源電位和低電源電位。 另外，也可以使用驅動電晶體6402的閘極電容器代 替電容器6403，而省略電容器6403。驅動電晶體6402的 閘極電容器也可以在通道形成區域和閘極電極之間形成有 -52- 201027701 電容。 在此’在採用電壓輸入電壓驅動方法的情況下，對驅 * 動電晶體6402的閘極輸入使驅動電晶體6402處於充分的 . 導通或截止的兩個狀態的視頻信號。換言之，使驅動電晶 體6402操作在線性區域中。爲了使驅動電晶體6402操作 在線性區域中’對驅動電晶體6402的閘極施加高於電源 線640 7的電壓的電壓。此外’對信號線6405施加電源線 0 電壓+驅動電晶體64〇2的Vth以上的電壓。 此外，在進行類比灰度等級驅動代替數位時間灰度等 級驅動的情況下，藉由使信號的輸入不同，而可以使用與 圖19相同的像素結構。 在進行類比灰度等級驅動的情況下，對驅動電晶體 ' 6402的閘極施加發光元件6404的正向電壓+驅動電晶體 6402的Vth以上的電壓。發光元件6404的正向電壓是指 得到所希望的亮度時的電壓，至少包括正向臨界電壓。此 φ 外，藉由輸入使驅動電晶體6402操作在飽和區域中的視 頻信號，可以使電流流在發光元件6404中。爲了使驅動 電晶體6402操作在飽和區域中，將電源線6407的電位設 定得高於驅動電晶體64〇2的閘極電位。藉由作爲視頻信 號採用類比信號’可以使對應於視頻信號的電流流在發光 元件6404中並進行類比灰度等級驅動。 ' 注意，圖1 9所示的像素結構不局限於此。例如，也 可以對圖1 9所示的像素添加開關、電阻器、電容器、電 晶體或邏輯電路等。 -53- 201027701 接著’參照圖20A至20C說明發光元件的結構。在 此，舉出驅動TFT是η型的情況作爲例子，來說明像素 的剖面結構。用於圖20A、20Β和20C的半導體裝置的驅 動TFT的TFT 700 1、701 1、702 1是可以與實施例模式2 所示的非線性元件一起並以相同的方法形成的薄膜電晶 體，並且其是將包含In' Ga及Zn的氧化物半導體用於半 導體層、源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體。 發光元件的陽極及陰極之其中至少一個是透明以向外 部發光，即可。而且，有如下結構的發光元件，即在基板 之上形成薄膜電晶體及發光元件，並從與基板相反的面向 外部發光的頂部發射、從基板側向外部發光的底部發射、 以及從基板側及與基板相反的面向外部發光的雙面發射。 本發明之實施例的像素結構可以應用於任何發射結構的發 光元件。 參照圖20A說明頂部發射結構的發光元件。 在圖20A中示出當驅動TFT的TFT 7001是η型，並 且從發光元件7002發射的光穿過陽極7005側時的像素的 剖面圖。在圖20Α中，電連接發光元件7002的陰極7003 和驅動TFT的TFT 7001，在陰極7003上按順序層疊有發 光層7004、陽極7005。作爲陰極7003，只要是功函數小 且反射光的導電膜，就可以使用各種材料。例如，較佳採 用 Ca、AI、CaF、MgAg、AlLi 等。而且，發光層 7004 既 可以由單層構成，又可以層疊多個層構成。在由多個層構 成時’在陰極7003上按順序層疊電子注入層、電子傳輸 201027701 層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層。注意，不需 置上述的所有層。使用如下透光導電材料形成 • 7〇〇5 :包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅 . 含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化 (下面，表示爲ITO )、氧化銦鋅、添加有氧化矽的 銦錫等的具有透光性的導電膜。 使用陰極7003及陽極7005夾住發光層7004的 φ 相當於發光元件7002。在圖2〇A所示的像素中，從 元件7002發射的光如箭頭所示那樣發射到陽極7005 接著，參照圖20B說明底部發射結構的發光元件 20B示出在驅動TFT 7011是η型，並且從發光元件 發射的光發射到陰極70 1 3側的情況下的像素的剖面 • 在圖20Β中，在與驅動TFT 7011電連接的具有透光 導電膜7017上形成有發光元件7012的陰極7013, 在陰極7013上按順序層疊有發光層7014、陽極7015 〇 意，在陽極7 〇 1 5具有透光性的情況下，也可以覆蓋 上地形成有用於反射光或進行遮光的遮光膜7016。 2〇A的情況同樣，作爲陰極70 1 3，只要是功函數小 電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定 射光的程度（較佳爲約5 nm至30 nm)。例如，也 將膜厚度爲20 nm的鋁膜用作陰極7013。而且， 20A同樣，發光層7014既可以由單層構成，又可以 多個層構成。陽極7015不需要透射光，但是可以 2〇A同樣使用具有透光性的導電材料形成。並且，雖 要設 陽極 、包 姻錫 氧化 區域 發光 側。 。圖 70 12 圖。 性的 並且 。注 陽極 與圖 的導 爲透 可以 與圖 層疊 與圖 然作 -55- 201027701 爲遮光膜7016，例如可以使用反射光的金屬等，但是不 局限於金屬膜。例如，也可以使用添加有黑色的顏料的樹 脂等。 利用陰極7013及陽極7015夾住發光層7014的區域 相當於發光元件7012。在圖20B所示的像素中，從發光 元件7012發射的光如箭頭所示那樣發射到陰極7013側。 接著，參照圖20C說明雙面發射結構的發光元件。在 圖20C中，在與驅動TFT 7021電連接的具有透光性的導 電膜7027上形成有發光元件70 22的陰極7 023，而在陰 極7 02 3上按順序層疊有發光層70 24、陽極7025。與圖 20A的情況同樣，作爲陰極7023，只要是功函數小的導 電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定爲透 射光的程度。例如，可以將膜厚度爲20 nm的A1用作陰 極7023。而且，與圖20A同樣，發光層7024既可以由單 層構成，又可以層疊多個層來予以構成。陽極7025可以 與圖20A同樣使用透光導電材料來予以形成。 陰極7023、發光層7024和陽極7025重疊的部分相 當於發光元件7022。在圖20C所示的像素中，從發光元 件7022發射的光如箭頭所示那樣發射到陽極7025側和陰 極7023側兩者。 注意’雖然在此描述有機EL元件作爲發光元件，但 是也可以設置無機EL元件作爲發光元件。 注意，雖然在本實施例模式中示出電連接控制發光元 件的驅動的薄膜電晶體（驅動T F T )和發光元件的例子， 201027701 但是也可以採用在驅動TFT和發光元件之間連接有電流 控制TFT的結構。 • 注意’本實施例模式所示的半導體裝置不局限於圖 . 20A至20C所示的結構而可以根據本發明的技術思想進行 各種變形。 接著，參照圖2 1 A和2 1 B說明相當於本發明之實施 例的半導體裝置的一個模式的發光顯示面板（也稱爲發光 φ 面板）的外觀及剖面。圖2 1 A是一種面板的俯視圖，其 中利用密封材料在第一基板與第二基板之間密封與本發明 之實施例的非線性元件一起並以相同的方法形成的將包含 In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層以及源極區及 汲極區的電特性高的薄膜電晶體及發光元件。圖2 1 B相當 於沿著圖2 1 A的Η -1的剖面圖。 以圍繞設置在第一基板4 5 01之上的像素部4502、信 號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、 ® 4504b的方式設置有密封材料4505。此外，在像素部 45〇2、信號線驅動電路45〇3a、4503b及掃描線驅動電路 45〇4a、4504b之上設置有第二基板45〇6。因此，像素部 45〇2、信號線驅動電路4503a、4503b以及掃描線驅動電 - 路4504a、4504b與塡料4507 —起由第一基板4501、密 _ 封材料4505和第二基板4506密封。像這樣，爲了不暴露 於空氣中，較佳使用氣密性高且漏氣少的保護薄膜（貼合 薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等）及覆蓋材料進行封裝（密 封）。 -57- 201027701 此外，設置在第一基板4501之上的像素部4502、信 號線驅動電路45 03 a、4503b及掃描線驅動電路4504a、 4 5 04b包括多個薄膜電晶體。在圖21B中，例示包括在像 素部4 5 0 2中的薄膜電晶體4 5 1 0和包括在信號線驅動電路 4503a中的薄膜電晶體45〇9。 薄膜電晶體4509、4510相當於將包含In、Ga及Zn 的氧化物半導體用於半導體層、源極區及汲極區的電特性 高的薄膜電晶體，而可以將可以與實施例模式2所示的非 線性元件一起並以相同方法形成的薄膜電晶體應用於此。 在本實施例模式中，薄膜電晶體45〇9、4510是η通道薄 膜電晶體。 此外，附圖標記4 5 1 1相當於發光元件，發光元件 4511所具有的作爲像素電極的第一電極層4517與薄膜電 晶體4510的源極電極層或汲極電極層電連接。注意，雖 然發光元件45 11的結構是第一電極層45 17、電致發光層 45 12、第二電極層45 13的疊層結構，但是不局限於本實 施例模式所示的結構。可以根據從發光元件45 1 1發光的 方向等適當地改變發光元件4511的結構。 使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚矽氧烷形成分 隔壁4520。特別較佳的是，使用感光材料，在第一電極 層4 5 1 7之上形成開口部，並將其開口部的側壁形成爲具 有連續的曲率而成的傾斜面。 電致發光層4512既可以由單層構成，又可以層疊多 個層來予以構成。 -58- 201027701 也可以在第二電極層4513及分隔壁4520之上形 護膜’以防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光 • 451 1中。作爲保護膜，可以形成氮化矽膜、氮氧 . 膜、DLC膜等。 另外，供應到信號線驅動電路4503a、4503b、 線驅動電路45〇4a、450 4b或像素部45 02的各種信號 位是從F P C 4 5 1 8 a、4 5 1 8 b所供應的。 φ 在本實施例模式中，連接端子電極4515係由與 元件4511所具有的第一電極層4517相同導電膜所形 並且端子電極4516係由與薄膜電晶體4509、4510所 的源極電極層及汲極電極層相同的導電膜所形成。 連接端子電極4515藉由各向異性導電膜4519與 • 4518a所具有的端子電連接》 位於從發光元件4511取出光的方向的第二基板 需要具有透光性。在此情況下，使用如玻璃板、塑膠 φ 聚酯薄膜或丙烯酸薄膜等的具有透光性的材料。 此外，作爲塡料4507，除了氮及氬等的惰性氣 外，還可以使用紫外線固性樹脂或熱固性樹脂。可以 聚氯乙烯（pvc)、丙烯酸、聚醯亞胺、環氧樹脂、 樹脂、聚乙烯醇縮丁醛（PVB )、或乙烯-醋酸乙 (EVA)。在本實施例模式中，使用氮作爲塡料4507 ' 另外，若有需要，也可以在發光元件的發射面上 地設置諸如偏光板、圓偏光板（包括橢圓偏光板）、 差板（λ/4片、λ/2片）、彩色濾光片等的光學薄膜 成保 元件 化矽 掃描 及電 發光 成， 具有 FPC 4506 板、 體之 使用 矽酮 稀酯 〇 適當 相位 。另 -59- 201027701 外，也可以在偏光板或圓偏光板上設置抗反射膜。例如， 可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸不平來擴 散反射光並降低眩光的處理。 信號線驅動電路4503 a、45 03b及掃描線驅動電路 4 504a、45(Mb也可以作爲在分開準備的基板上由單晶半 導體膜或多晶半導體膜形成的驅動電路安裝。此外，也可 以分開地僅形成信號線驅動電路或其一部分或者掃描線驅 動電路或其一部分而安裝。本實施例模式不局限於圖21A 和2 1 B的結構。 藉由上述步驟，藉由在非線性元件的第一氧化物半導 體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧 化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域 或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情 況相比，可以進行穩定操作。由此，可以提高保護電路的 功能並實現操作的穩定化。此外’可以製造安裝有實現操 作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非 線性元件構成的保護電路的可靠性高的發光顯示裝置（顯 示面板）。 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 實施例模式8 本發明之實施例的顯示裝置可以應用於電子紙。電子 紙可以用於顯示資訊的所有領域的電子設備。例如，可以 201027701 將電子紙應用於電子書籍（電子書）、 通工具的車廂廣告、信用卡等的各種卡 • 22A和22B以及圖23示出電子設備的- • 圖22A示出使用電子紙製造的海㈣ 體是紙印刷物的情況下用手進行廣告的 用應用本發明之實施例的電子紙，則在 廣告的顯示內容。此外，顯示不會打亂 φ 影像。注意，海報也可以採用以無線: 構。 此外，圖 22B示出電車等的交3 2632。在廣告媒體是紙印刷物的情況下 換，但是如果使用應用本發明之實施例 ' 時間內不需要許多人手地改變廣告的顯 示不會打亂而可以獲得到穩定的影像。 可以採用以無線方式收發資訊的結構。 另外，圖23示出電子書籍2 7 00的 書籍2700由兩個殼體，即殻體2701 3 殼體270 1及殼體2703係由軸部2711 且可以以該軸部27 1 1爲軸而進行開閉 構，可以進行如紙的書籍那樣的操作。 殻體270 1係組裝有顯示部2705, 裝有顯τρ：部2707。顯示部2705及顯示 可以是顯示連續畫面的結構，又可以是 構。藉由採用顯示不同畫面的結構，例 海報、電車等的交 片中的顯示等。圖 -例。 g 2631。在廣告媒 交換，但是如果使 短時間內能夠改變 而可以獲得穩定的 &式收發資訊的結 |工具的車廂廣告 用手進行廣告的交 的電子紙，則在短 示內容。此外，顯 注意，車廂廣告也 —例。例如，電子 .殼體2703構成。 而被形成爲一體， 操作。藉由這種結 而殼體2703係組 部2707的結構既 顯示不同畫面的結 如在右邊的顯示部 -61 - 201027701 (圖23中的顯示部2705)中可以顯示文章，而在左邊的 顯示部（圖23中的顯示部2707 )中可以顯示影像。 此外，在圖23中示出殻體270 1具備操作部等的例 - 子。例如，在殼體27 0 1中’具備電源27 2 1、操作鍵 . 2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2 723可以翻頁。注 意，也可以採用在與殼體的顯示部相同的面具備鍵盤及指 向裝置等的結構。另外’也可以採用在殻體的背面及側面 具備外部連接用端子（耳機端子' USB端子或可與AC轉 φ 接器及USB電纜等的各種電纜連接的端子等）、記錄媒 體插入部等的結構。再者，電子書籍2 7〇0也可以具有電 子詞典的功能。 此外，電子書籍2700也可以採用以無線方式來收發 資訊的結構。還可以採用以無線方式而從電子書籍伺服器 · 購買所希望的書籍資料等’然後再下載的結構。 藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的 連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的 @ 導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理 改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比’可以進 行穩定操作。由此，可以提高保護電路的功能並實現操作 的穩定化。此外，可以製造安裝有實現操作的穩定化並由 不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的 保護電路的可靠性高的電子紙° ' 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 -62- 201027701 實施例模式9 • 根據本發明之實施例的半導體裝置可以應用於各種電 . 子設備（包括遊戲機）。作爲電子設備，例如可以舉出電 視裝置（也稱爲電視或電視接收機）、用於電腦等的監視 器、數位相機等的照相機 '數位攝像機、數位相框、移動 式電話機（也稱爲移動式電話、移動式電話裝置）、可攜 φ 式遊戲機、可攜式資訊終端、聲音再生裝置、小鋼珠遊戲 機（pachinko machine)等的大型遊戲機等。 圖24A示出電視裝置9600的一例。在電視裝置9600 中，殼體960 1係組裝有顯示部9603。利用顯示部9603 可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9605支撐殼體 • 9601的結構。 可以藉由利用殻體960 1所具備的操作開關、分開提 供的遙控器9610進行電視裝置9600的操作。藉由利用遙 φ 控器9610所具備的操作鍵9609，可以進行頻道及音量的 操作，並可以對在顯示部9603上顯示的影像進行操作。 此外，也可以採用在遙控器9610中設置顯示從該遙控器 9610輸出的資訊的顯示部9607的結構。 注意，電視裝置9600採用具備接收機及數據機等的 結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者’ • 藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而進行 單向（從發送者到接收者）或雙向（在發送者和接收者之 間或在接收者之間等）的資訊通信。 -63- 201027701 圖2 4 B示出數位相框9 7 Ο 0的一例。例如，在數位相 框9700中，殼體9701係組裝有顯示部9703。顯示部 9 7 0 3可以顯示各種影像，例如藉由顯示使用數位相機等 拍攝的影像資料，可以發揮與一般的相框同樣的功能。 注意，數位相框9 7 0 0採用具備操作部、外部連接用 端子（USB端子、可以與USB電纜等的各種電纜連接的 端子等）、記錄媒體插入部等的結構。這種結構也可以被 組裝到與顯示部相同的面，但是藉由將它設置在側面或背 面上來提筒設計性’所以是較佳的。例如，可以對數位相 框的記錄媒體插入部插入儲存有由數位相機拍攝的影像資 料的記億體並提取影像資料，然後可以將所提取的影像資 料顯示於顯示部9703。 此外，數位相框9700既可以採用以無線方式來收發 資訊的結構，又可以採用以無線方式提取所想要的影像資 料並進行顯示的結構。 圖25A示出一種可攜式遊戲機，其由殼體9881和殼 體9891的兩個殼體所構成，並且藉由連接部9893可以開 閉地連接。殼體9881係安裝有顯示部9882，並且殼體 9891係安裝有顯示部9883。另外，圖25A所示的可攜式 遊戲機還具備揚聲器部9884、記錄媒體插入部98 86、 LED燈9890、輸入單元（操作鍵9885、連接端子9887、 感測器9 8 8 8 (亦即，具有測量如下因素的功能的裝置： 力量、位移、位置、速度'加速度、角速度、轉動數、距 離、光、液、磁、溫度 '化學物質、聲音、時間、硬度、 -64 - 201027701 電場、電流、電壓、電力、射線、流量、濕度、 振動、氣味或紅外線）以及麥克風9 8 8 9 )等。 • 攜式遊戲機的結構不局限於上述結構，只要採用 . 根據本發明之實施例的半導體裝置的結構即可。 以採用適當地設置有其他附屬設備的結構。圖 的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在記錄 程式或資料並將它顯示在顯示部上；以及藉由與 φ 式遊戲機進行無線通信而共用資訊。注意，圖 的可攜式遊戲機所具有的功能不局限於此，而可 種各樣的功能。 圖 25B示出大型遊戲機的一種的拉霸機 machine)的一例。在拉霸機9900的殻體990 1中 • 顯示部9903。另外，拉霸機9900還具備如起動 止開關等的操作單元、投幣孔、揚聲器等。當然 9900的結構不局限於此，只要採用至少具備根 Q 之實施例的半導體裝置的結構即可。因此，可以 地設置有其他附屬設備的結構。 圖26示出移動式電話機1 000的一例。移動 1 000除了安裝在殼體1001的顯示部1 002之外 作按鈕 1〇〇3、外部連接埠 1 004、揚聲器1005 1 006 等。 ' 圖26所示的移動式電話機1〇〇〇可以用手指 示部1 002來輸入資訊。此外，可以用手指等觸 1 002來進行打電話或電子郵件的輸入等的操作。 傾斜度、 當然，可 至少具備 因此，可 2 5 A所示 媒體中的 其他可攜 2 5 A所示 以具有各 9900(slot 係安裝有 手柄或停 ，拉霸機 據本發明 採用適當 式電話機 還具備操 、麥克風 等觸摸顯 摸顯示部 -65- 201027701 顯示部1002的畫面主要有三個模式。第一是以影像 的顯示爲主的顯示模式，第二是以文字等的資訊的輸入爲 主的輸入模式，第三是混合顯示模式和輸入模式的兩個模 式的顯示與輸入模式。 例如’在打電話或製作電子郵件的情況下，將顯示部 1 002設定爲以文字輸入爲主的文字輸入模式，並進行在 螢幕上顯示的文字的輸入操作，即可。在此情況下，較佳 的是’在顯示部1 002的螢幕的大多部分中顯示鍵盤或號 碼按鈕。 此外，藉由在移動式電話機1000的內部設置具有陀 螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的偵測裝置， 判斷移動式電話機1 000的方向（豎向還是橫向），而可 以對顯示部1 002的畫面顯示進行自動切換。 另外，藉由觸摸顯示部1〇〇2或對殼體1001的操作按 鈕1 003進行操作，切換畫面模式。此外，還可以根據顯 示在顯示部1 002上的影像種類切換畫面模式。例如，當 顯示在顯示部上的視頻信號爲動態影像的資料時，將畫面 模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的視頻信號爲 文字資料時，將畫面模式切換成輸入模式。 另外，當在輸入模式中藉由檢測出顯示部1002的光 電感測器所檢測的信號得知在一定期間中沒有顯示部 1002的觸摸操作輸入時，也可以以將畫面模式從輸入模 式切換成顯示模式的方式來進行控制。 還可以將顯示部1 〇 02用作影像感測器。例如，藉由 201027701 用手掌或手指觸摸顯示部1 002，來拍攝掌紋、指紋等， 而可以進行個人識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近 • 紅外光的背光燈或發射近紅外光的感測用光源，也可以拍 . 攝手指靜脈、手掌靜脈等。 藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的 連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的 導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理 φ 改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進 行穩定操作。由此，可以提高保護電路的功能並實現操作 的穩定化。此外，可以製造安裝有實現操作的穩定化並由 不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的 保護電路的可靠性高的電子設備》 ' 本實施例模式可以與其他實施例模式所記載的結構適 當地組合而實施。 本申請案係基於2008年9月19日在日本專利局受理 φ 的日本專利申請序列號2008-241645而製作，所述申請內 容包括在本說明書中。 【圖式簡單說明】 在附圖中： 圖1是說明構成顯示裝置的信號輸入端子、掃描線、 信號線、包括非線性元件的保護電路和像素部的位置關係 的圖形； 圖2是示出保護電路的一例的圖形； -67- 201027701 圖3是示出保護電路的一例的圖形； 圖4A和4B是不出保護電路的一例的平面圖； 圖5A和5B是示出保護電路的一例的剖面圖； 圖6A和6B是示出保護電路的一例的平面圖； 圖7A和7B是示出保護電路的一例的平面圖； 圖8A至8C是說明保護電路的製造程序的剖面圖； 圖9A至9C是說明保護電路的製造程序的剖面圖； 圖1 0是電子紙的剖面圖； 圖11A和11B是說明半導體裝置的方塊圖的圖形； 圖12是說明信號線驅動電路的結構的圖形； 圖13是說明信號線驅動電路的操作的時序圖； 圖14是說明信號線驅動電路的操作的時序圖； 圖15是說明移位暫存器的結構的圖形； 圖16是說明圖14所示的觸發器的連接結構的圖形； 圖17A-1、17A-2和17B是說明實施例模式6的半導 體裝置的俯視圖及剖面圖； 圖1 8是說明實施例模式6的半導體裝置的剖面圖； 圖19是說明實施例模式7的半導體裝置的像素等效 電路的圖形； 圖20A至2〇C是說明實施例模式7的半導體裝置的 圖形； 圖21A和21B是說明實施例模式7的半導體裝置的 俯視圖及剖面圖， 圖22 A和22B是說明電子紙的使用方式的例子的圖 .201027701 形； 圖23是示出電子書籍的一例的外觀圖； ' 圖24A和24B是示出電視裝置及數位相框的例子的 外觀圖； 圖25A和25B是示出遊戲機的例子的外觀圖； 圖26是示出移動式電話機的一例的外觀圖； 圖27是示出保護電路的一例的剖面圖。 魯 [主要元件符號說明】 10 :基板 11 12 :端子 :端子 13 :掃描線 14 :信號線 16 _ 17 18 :閘極電極 :像素部 :像素 19 :像素電晶體 20 :儲存電容部 - 2 1 :像素電極 22 :電容線 23 :共用端子 24 :保護電路 25 :保護電路 -69- 201027701 26 :保護電路 2 7 :電容匯流排 2 8 :共用佈線 2 9 :共用佈線 3 0 :非線性元件 3 0a :非線性元件 3 0b :非線性元件 3 1 :非線性元件 3 1 a :非線性元件 3 1 b :非線性元件 3 8 :佈線層 3 9 :佈線層 1〇〇 :基板 1 〇 1 :閘極電極 102 :閘極絕緣層 103 :氧化物半導體層 104a:氧化物半導體層 1 04b :氧化物半導體層 1 0 5 a :導電層 1 05b :導電層 107 :保護絕緣膜 108 :掃描線 1 1 〇 :佈線層 1 1 1 :氧化物半導體層 -70- 201027701 125 ： 接觸孔 128 ： 接觸孔 • 13 1： 抗蝕劑遮罩 . 132 : 導電膜 170a :非線性元件 170b :非線性元件 270a :非線性元件 癱 581 ： 薄膜電晶體 58 5 : 絕緣層 5 8 7 ： 電極層 5 8 8 ： 電極層 5 89 ： 球形粒子 ' 590a :黑色區 590b :白色區 594 ： 空洞 φ 595 ： 塡充材料 73 0a :非線性元件 73 0b :非線性元件 73 0c :非線性元件 1000 :移動式電話機 100 1 :殻體 1002 :顯不部 1003 =操作按鈕 1 004 :外部連接埠 201027701 1 005 :揚聲器 1 006 :麥克風 2600 ： TFT 基板 260 1 ：對置基板 2 6 0 2 :密封材料 2 6 0 3 :像素部 2604 :顯示元件 2605 :著色層 2 6 0 6 :偏光板 2607 :偏光板 2608 ：佈線電路部 2609 :可撓性線路板 2610 :冷陰極管 26 1 1 :反射板 2 6 1 2 :電路基板 2 6 1 3 :擴散板 2 6 3 1 :海報 263 2 :車廂廣告 2700:電子書籍 2701 :殼體 2703 :殼體 2 7 0 5 :顯示部 2707 :顯示部 2 7 1 1 :軸部 -72- 201027701 272 1： :電源 2723 ： :操作鍵 • 2725 ： :揚聲器 400 1 : 基板 4002 : 像素部 4003 : 信號線驅動電路 4004 : 掃描線驅動電路 赢 4005 : 密封材料 4006 ： 基板 4008 ： 液晶層 4010： 薄膜電晶體 4011： 薄膜電晶體 ' 4013： 液晶元件 4015： 連接端子電極 4016： 端子電極 參 4018： 可撓性印刷電路（FPC) 4019： 各向異性導電膜 4020 ： 絕緣層 402 1 ： 絕緣層 403 0 ： 像素電極層 403 1: 對置電極層 4032 ： 絕緣層 450 1 ： 基板 4502 ： 像素部 -73- 201027701 4503a:信號線驅動電路 4504a :掃描線驅動電路 4 5 0 5 :密封材料 4 5 0 6 :基板 4507 :塡料 4509 :薄膜電晶體 4510 :薄膜電晶體 451 1 :發光元件 4 5 1 2 :電致發光層 45 1 3 :電極層 4515 :連接端子電極 4516 :端子電極 45 1 7 :電極層 4 5 1 8 a :可撓性印刷電路（F P C ) 4519 :各向異性導電膜 4 5 2 0 :分隔壁 5 3 00 :基板 5 3 0 1 :像素部 5 3 02 :掃描線驅動電路 5 3 0 3 :信號線驅動電路 5400 :基板 5 4 0 1 :像素部 5 4 0 2 :掃描線驅動電路 5403 :信號線驅動電路 201027701 5404 :掃描線驅動電路 550 1 :佈線 • 5502 :佈線 5 503 :佈線 5504 :佈線 5505 :佈線 55 06 :佈線 鳥 5 543 :節點 5544 =節點 5 57 1 :薄膜電晶體 5 572 :薄膜電晶體 5 5 73 :薄膜電晶體 ' 5574 ： :薄膜電晶體 5 5 7 5 :薄膜電晶體 5 5 76 : :薄膜電晶體 φ 5577 : :薄膜電晶體 55 7 8 ： :薄膜電晶體 560 1 : :驅動器1C 5602 ： :開關群 5 603 a :薄膜電晶體 5603b :薄膜電晶體 5 603 c :薄膜電晶體 5611： :佈線 5612： :佈線 -75 201027701 5613： 佈線 562 1 ： 佈線 5 70 1 ： 觸發器 5703 a :時序 5 703b :時序 5703 c :時序 5711： 佈線 5712 ： 佈線 5713： 佈線 5714 ： 佈線 5 7 15： 佈線 5716： 佈線 5717： 佈線 5 72 1 ： 信號 5 803 a :時序 5 8 03b :時序 5 8 03 c :時序 5 82 1 ： 信號 6400 ： 像素 640 1 ： 切換電晶體 6402 ： 驅動電晶體 6403 ： 電容器 6404 ： 發光元件 6 4 0 5 :信號線 201027701 6406 :掃描線 6 4 0 7 :電源線 6408 :共用電極 700 1 :薄膜電晶體（TFT) 7002 :發光元件 7003 :陰極 7004 :發光層

7005 :陽極 7011：驅動 TFT 7012 :發光元件 7013:陰極 7014 :發光層 7015:陽極 701 6 :遮光膜 7 0 1 7 :導電膜 702 1：驅動 TFT 7 022 :發光元件 7023 :陰極 7024 :發光層 7025 :陽極 7027 :導電膜 9600 :電視裝置 9601 :殼體 9 6 0 3 :顯示部 201027701 9605 :支架 9 6 0 7 :顯不部 9 6 0 9 :操作鍵 961 0 :遙控器 9 7 0 0 :數位相框 9701 :殻體 9 7 0 3:顯示部 9881 :殼體 9 8 8 2:顯不部 9 8 8 3:顯不部 98 84 :揚聲器部 9885:輸入單元（操作鍵 9886:記錄媒體插入部 9 8 8 7 :連接端子 98 8 8 ：感測器 9 8 8 9 :麥克風 9890 ： LED 燈 9891 :殼體 9 8 9 3 :連接部 9900 :拉霸機 990 1 :殼體 9 9 0 3:顯示部

Claims (1)

1. 201027701 七、申請專利範圍 1 · 一種顯不裝置，包括_· • 在基板之上彼此交叉的多個掃描線和多個信號線； • 在所述基板之上的像素部，所述像素部包含排列成矩 陣狀的多個像素電極； 在所述基板的周邊處的信號輸入端子；以及 設置在所述像素部和所述信號輸入端子之間的非線性 ❹ 元件， 其中’所述像素部包括薄膜電晶體， 其中，所述薄膜電晶體包含： 包含通道形成區域的第一氧化物半導體層； 連接到所述多個掃描線的其中之一的閘極電極； ' 連接所述多個信號線的其中之一和所述第一氧化 物半導體層的第一佈線層；以及 連接所述多個像素電極的其中之一和所述第一氧 φ 化物半導體層的第二佈線層，並且 其中，所述非線性元件包含： 連接到所述多個掃描線的其中之一或所述多個信 號線的其中之一的閘極電極； 覆蓋所述閘極電極的閘極絕緣層； 在所述閘極絕緣層之上的第二氧化物半導體層， ' 所述第二氧化物半導體層重疊於所述閘極電極； 在所述第二氧化物半導體層之上的第三佈線層， 其中，所述第三佈線層的端部重疊於所述閘極電極，且其 -79 - 201027701 中，所述第三佈線層包含第一導電層和第三氧化物半導體 層的疊層； 在所述第二氧化物半導體層之上的第四佈線層， 其中，所述第四佈線層的端部重疊於所述閘極電極，且其 中’所述第四佈線層包含第二導電層和第四氧化物半導體 層的疊層；以及 連接所述閘極電極和所述第三佈線層和所述第四 佈線層中的其中一者的第五佈線層。 2.如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層的氧濃度高於所述第三氧化物半導體 層和所述第四氧化物半導體層的氧濃度。 3- 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層的導電率低於所述第三氧化物半導體 層和所述第四氧化物半導體層的導電率。 4- 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層是氧過量型，並且所述第三氧化物半 導體層和所述第四氧化物半導體層是氧缺乏型。 5 ·如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 第一氧化物半導體層、所述第二氧化物半導體層、所述第 三氧化物半導體層及所述第四氧化物半導體層包含銦、鎵 及鋅。 6 ·如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 第五佈線層係由與所述像素電極相同的材料所形成。 7.如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中，所述 -80- 201027701 通道形成區域的厚度薄於所述第一氧化物半導體層中的其 他區域之厚度。 8. —種顯示裝置，包括： . 在基板之上彼此交叉的多個掃描線和多個信號線； 在所述基板之上的像素部，該像素部包含排列成矩陣 狀的多個像素電極； 連接所述多個掃描線的其中之一和第一共用佈線的第 φ 一保護電路；以及 連接所述多個信號線的其中之一和第二共用佈線的第 二保護電路， 其中，所述像素部包括薄膜電晶體， 其中，所述薄膜電晶體包含： ' 包含通道形成區域的第一氧化物半導體層； 連接到所述多個掃描線的其中之一的閘極電極； 連接所述多個信號線的其中之一和所述第一氧化 φ 物半導體層的第一佈線層；以及 連接所述多個像素電極的其中之一和所述第一氧 化物半導體層的第二佈線層， 其中，所述第一保護電路和所述第二保護電路分別包 含非線性元件，並且 其中，所述非線性元件分別包含： ' 連接到所述多個掃描線的其中之一或所述多個信 號線的其中之一的閘極電極； 覆蓋所述閘極電極的閘極絕緣層； -81 · 201027701 在所述閘極絕緣層之上的第二氧化物半導體層， 所述第二氧化物半導體層重疊於所述閘極電極； 在所述第二氧化物半導體層之上的第三佈線層， 其中，所述第三佈線層的端部重叠於所述閘極電極，且其 中，所述第三佈線層包含第一導電層和第三氧化物半導體 層的疊層； 在所述第二氧化物半導體層之上的第四佈線層， 其中，所述第四佈線層的端部重疊於所述閘極電極，且其 中，所述第四佈線層包含第二導電層和第四氧化物半導體 層的疊層；以及 連接所述閘極電極和所述第三佈線層和所述第四 佈線層中的其中一者的第五佈線層。 9.如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層的氧濃度高於所述第三氧化物半導體 層和所述第四氧化物半導體層的氧濃度。 1 0.如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層的導電率低於所述第三氧化物半導體 層和所述第四氧化物半導體層的導電率。 11. 如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 第二氧化物半導體層是氧過量型，並且所述第三氧化物半 導體層和所述第四氧化物半導體層是氧缺乏型。 12. 如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 第一氧化物半導體層、所述第二氧化物半導體層、所述第 三氧化物半導體層及所述第四氧化物半導體層包含銦、鎵 -82- 201027701 及鋅。 13. 如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 第五佈線層係由與所述像素電極相同的材料所形成。 14. 如申請專利範圍第8項的顯示裝置，其中，所述 通道形成區域的厚度薄於所述第一氧化物半導體層中的其 他區域之厚度。 15. —種顯示裝置包括： 在基板之上的第一佈線層； 在所述基板之上的像素；以及 在所述基板之上的保護電路， 其中，所述像素包含： 薄膜電晶體，其中，所述薄膜電晶體的閘極電極 連接到所述第一佈線層；以及 連接到所述薄膜電晶體的源極電極或汲極電極的 像素電極， 其中，所述保護電路包含： 在所述第一佈線層之上的閘極絕緣膜； 在所述閘極絕緣膜之上的第一氧化物半導體層； 在所述第一氧化物半導體層之上的第二氧化物半 導體層； 在所述第一氧化物半導體層之上的第三氧化物半 導體層； 在所述第二氧化物半導體層之上的第二佈線層； 在所述第三氧化物半導體層之上的第三.佈線層； -83- 201027701 以及 連接所述第一佈線層和所述第二佈線層的第四佈 線層。 - 1 6.如申請專利範圍第1 5項的顯示裝置，其中，所 述第一氧化物半導體層的氧濃度高於所述第二氧化物半導 體層和所述第三氧化物半導體層的氧濃度。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項的顯示裝置，其中，所 述第一氧化物半導體層的導電率低於所述第二氧化物半導 @ 體層和所述第三氧化物半導體層的導電率。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項的顯示裝置，其中，所 述第一氧化物半導體層是氧過量型，並且所述第二氧化物 半導體層和所述第三氧化物半導體層是氧缺乏型。 ’ 19. 如申請專利範圍第15項的顯示裝置，其中，所 — 述第一氧化物半導體層、所述第二氧化物半導體層和所述 第三氧化物半導體層包含銦、鎵及鋅。 20. 如申請專利範圍第15項的顯示裝置，其中所述 @ 第四佈線層係由與所述像素電極相同的材料所形成。 2 1 .如申請專利範圍第1 5項的顯示裝置， 其中，所述薄膜電晶體包括包含通道形成區域的第四 氧化物半導體層， 且其中，所述通道形成區域的厚度薄於所述第四氧化 物半導體層中的其他區域之厚度。 ^ -84-