TW201203863A - Pulse signal output circuit and shift register - Google Patents

Description

201203863 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 所揭示的發明係相關於脈衝信號輸出電路及移位暫存 器。 【先前技術】 形成在諸如玻璃基板等平板之上及典型上被用在液晶 顯示裝置中的電晶體通常包括諸如非晶矽或多晶矽等半導 體材料。雖然包括非晶矽之電晶體具有低場效遷移率，但 是它們可被形成在較大的玻璃基板之上。相對地，雖然包 括多晶矽之電晶體具有高場效遷移率，但是它們需要諸如 雷射退火等結晶處理，及不總是適用於較大的玻璃基板。 另一方面，包括氧化物半導體作爲半導體材料之電晶 體已引起注意。例如，專利文件1及2揭示使用氧化辞或 In-Ga-Zn-O類氧化物半導體作爲半導體材料所形成及被使 用作爲影像顯示裝置的切換元件之電晶體的技術。 包括氧化物半導體在通道區中之電晶體具有比包括非 晶矽之電晶體高的場效遷移率。另外，可藉由濺鍍法等等 ，以溫度3 00 t或更低來形成氧化物半導體膜，及其製造 處理比包括多晶矽之電晶體的製造處理簡單》 預期包括氧化物半導體之此種電晶體可被使用作爲包 括在諸如液晶顯示器、電致發光顯示器、及電子紙等等顯 示裝置的像素部和驅動器電路中之切換元件。例如，非專 利文件1揭示顯示裝置的像素部和驅動器電路包括包括氧 201203863 化物半導體之電晶體。 需注意的是，包括氧化物半導體之電晶體都是η通道 電晶體。因此，在驅動器電路包括包括氧化物半導體之電 晶體的例子中，驅動器電路只包括η通道電晶體。 [專利文件] [專利文件1]日本已公開專利申請案號2007- 1 23 86 1 [專利文件2]日本已公開專利申請案號2007-096055 [非專利文件] [非專利文件1]T. Osada等人，“使用非晶In-Ga-Zn 氧化物薄膜電晶體之驅動器整合式面板的發展”，Proc. SID’09 文摘、2009，第 1 84-87 頁。 【發明內容】 驅動器電路包括例如具有脈衝信號輸出電路之移位暫 存器。在移位暫存器包括具有相同導電型之電晶體的例子 中，移位暫存器例如會有不穩定操作之問題。 鑑於此問題，本發明的一實施例之目的在於設置能夠 穩定操作之脈衝信號輸出電路及包括此脈衝信號輸出電路 之移位暫存器。 在所揭示的發明中，時脈信號被供應至連接到第一輸 出端子之電晶體的其中之一，及供電電位被供應至連接到 第二輸出端子之電晶體的其中之一。如此，可降低包括在 第二輸出端子中之電晶體的放電和充電所消耗的電力。另 外，因爲電位從電源供應到第二輸出端子，所以可獲得足 -6- 201203863 夠的充電容量。 尤其是，例如可利用下面結構。 本發明的一實施例爲脈衝信號輸出電路’其包括第一 電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第一輸 入信號產生電路、和第二輸入信號產生電路。第一電晶體 的第一端子和第二電晶體的第一端子係彼此電連接，以充 作第一輸出端子。第三電晶體的第一端子和第四電晶體的 第一端子係彼此電連接，以充作第二輸出端子。第一電晶 體的閘極端子、第三電晶體的閘極端子、和第一輸入信號 產生電路的輸出端子係彼此電連接。第二電晶體的閘極端 子、第四電晶體的閘極端子、和第二輸入信號產生電路的 輸出端子係彼此電連接。第一時脈信號被輸入到第一電晶 體的第二端子。第一電位被施加到第二電晶體的第二端子 。高於第一電位之第二電位被施加到第三電晶體的第二端 子。第一電位被施加到第四電晶體的第二端子。至少第一 脈衝信號被輸入到第一輸入信號產生電路。至少第二時脈 信號被輸入到第二輸入信號產生電路。第二脈衝信號係輸 出自第一輸出端子或第二輸出端子》 在脈衝信號輸出電路中，連接到第二輸出端子之負載 可大於連接到第一輸出端子之負載。 在脈衝信號輸出電路中，在某些例子中，除了第一脈 衝信號之外，第二輸入信號產生電路的輸出信號亦被輸入 到第一輸入信號產生電路。另外，在脈衝信號輸出電路中 ’第一輸入信號產生電路可包括第五電晶體和第六電晶體 201203863 。第五電晶體的第一端子和第六電晶體的第—端子可彼此 電連接，以充作第一輸入信號產生電路的輸出端子。第二 電位可被施加到第五電晶體的第二端子。第—電位可被施 加到第六電晶體的第二端子。第一脈衝信號可被輸入到第 五電晶體的閘極端子。第二輸入信號產生電路的輸出信號 可被輸入到第六電晶體的閘極端子。另一選擇是’第一輸 入信號產生電路可包括第五電晶體、第六電晶體、和第七 電晶體。第五電晶體的第一端子、第六電晶體的第—端子 、和第七電晶體的第一端子可彼此電連接。第七電晶體的 第二端子可充作第一輸入信號產生電路的輸出端子。第二 電位可被施加到第五電晶體的第二端子。第一電位可被施 加到第六電晶體的第二端子。第一脈衝信號可被輸入到第 五電晶體的閘極端子。第二輸入信號產生電路的輸出信號 可被輸入到第六電晶體的閘極端子。第二電位可被施加到 第七電晶體的閘極端子。 在脈衝信號輸出電路中，在某些例子中，除了第二時 脈信號之外，第一脈衝信號和第三脈衝信號亦被輸入到第 二輸入信號產生電路。另外，第二輸入信號產生電路可包 括第八電晶體、第九電晶體、和第十電晶體。第八電晶體 的第二端子、第九電晶體的第二端子、和第十電晶體的第 一端子可彼此電連接，以充作第二輸入信號產生電路的輸 出端子。第二電位可被輸入到第八電晶體的第一端子和第 九電晶體的第一端子。第一電位可被施加到第十電晶體的 第二端子。第三脈衝信號可被輸入到第八電晶體的閘極端 -8- 201203863 子。第二時脈信號可被輸入到第九電晶體的閘極端子。第 一脈衝信號可被輸入到第十電晶體的閘極端子。 在脈衝信號輸出電路中，在某些例子中，除了第二時 脈信號之外，第三時脈信號、第一脈衝信號、和第三脈衝 信號亦被輸入到第二輸入信號產生電路。第二輸入信號產 生電路可包括第八電晶體、第九電晶體、第十電晶體、和 第十一電晶體。第十一電晶體的第二端子和第九電晶體的 第一端子係可彼此電連接。第九電晶體的第二端子、第八 電晶體的第二端子、和第十電晶體的第一端子係可彼此電 連接，以充作第二輸入信號產生電路的輸出端子。第二電 位可被施加到第八電晶體的第一端子和第十一電晶體的第 —端子。第一電位可被施加到第十電晶體的第二端子。第 三脈衝信號可被輸入到第八電晶體的閘極端子。第二時脈 信號可被輸入到第九電晶體的閘極端子。第一脈衝信號可 被輸入到第十電晶體的閘極端子。第三時脈信號可被輸入 到第十一電晶體的閘極端子。 在脈衝信號輸出電路中，複數個電晶體的至少其中之 一包括氧化物半導體較佳。另外，移位暫存器可包括複數 個脈衝信號輸出電路。 需注意的是，在脈衝信號輸出電路中，在某些例子中 電晶體包括氧化物半導體；然而，所揭示的發明並不侷限 於此。可使用具有等同氧化物半導體的關閉狀態電流特性 之關閉狀態電流特性的電晶體，例如諸如碳化矽等寬間隙 材料（尤其是，例如，能帶隙Eg大於3 eV之半導體材料） 201203863 需注意的是，在此說明書等等中，諸如“在...之上”或“ 在…之下”等詞語並不一定意指組件置放在另一組件的“正 上方”或“正下方”。例如，“閘極絕緣層之上的閘極電極” 詞句並未排除另一組件置放在閘極絕緣層和閘極電極之間 的情況。 此外，在此說明書等等中，諸如‘‘電極”及“配線”等詞 語並未限制組件的功能。例如，“電極”可被使用作爲“配 線”的部分，及“配線”可被使用作爲“電極”的部分。諸如“ 電極”及“配線”等詞語例如亦可意指複數個“電極”及“配線” 的組合。 當例如在電路操作時使用相反極性的電晶體或改變電 流流動的方向時，可互換“源極”和“汲極”的功能。因此， 在此說明書中，可將“源極”和“汲極”詞語互換。 需注意的是，在此說明書等等中，“電連接”詞語包括 經由具有任何電功能之物體將組件彼此連接之情況。此處 ，只要能夠在經由物體將彼此連接的組件之間傳輸和接收 電信號，並未特別限制具有任何電功能之物體。 “具有任何電功能之物體”的例子爲諸如電晶體等切換 元件、電阻器、感應器、電容器，及除了電極和配線以外 之具有各種功能的元件。 在所揭示的發明中，時脈信號被供應至連接到第一輸 出端子之電晶體的其中之一，及VDD被施加到連接至第二 輸出端子之電晶體的其中之一。如此，可降低包括在第二 -10- 201203863 輸出端子中之電晶體的放電和充電所消耗之霄 爲當施加固定電位來取代時脈信號時，未執f 脈信號來放電和充電電晶體。 另外，因爲電位從電源供應到第二輸出端 獲得足夠的充電容量。即、甚至當脈衝信號輔 負載之下時，仍可執行高速操作。而且，由於 的故障被抑制，使得能夠穩定操作脈衝信號輸 【實施方式】 下面將參考圖式說明本發明的實施例之便 的是，本發明並不侷限於下面說明。精於本g 容易明白，在不違背本發明的精神和範疇之1 方式改變本發明的模式和細節。因此，本發甲 作侷限於下面實施例的說明。 需注意的是，爲了便於瞭解，在某些例子 呈現圖式等等所圖解的各組件之位置、尺寸、 因此，所揭示的發明不一定侷限於圖式等等戶/ 、尺寸、範圍等等。 需注意的是，在此說明書等等中，使用崇 “第二”、及“第三”等序數，以避免組件之間β 限制數目。 (實施例1) 在此實施例中，將參考圖1Α至1C、圖 力。這是因 藉由輸入時 子，所以可 出電路在重 負載所導致 出電路。 子。需注意 藝之人士應 ，可以各種 不應被闡釋 中並未準確 範圍等等。 揭示之位置 如“第一 ”、 混淆及並不 2、圖3 Α至 -11 - 201203863 3C、和圖4A至4C說明脈衝信號輸出電路和包括脈衝信 號輸出電路之移位暫存器的結構例子。 <電路結構> 首先，將參考圖1A至1C說明脈衝信號輸出電路和包 括脈衝信號輸出電路之移位暫存器的電路結構之例子。 此實施例所說明之移位暫存器包括第一至第《脈衝信 號輸出電路1〇」至1〇_„(«22(«:自然數））和傳輸時脈信號 之第一至第四信號線11至14(見圖1A)。第一時脈信號 (CLK1)被供應到第一信號線1 1。第二時脈信號（CLK2)被 供應到第二信號線12。第三時脈信號（CLK3)被供應到第 三信號線13。第四時脈信號（CLK4)被供應到第四信號線 14 ° 時脈信號爲以規律間隔在Η位準信號（高電位）和L位 準信號（低電位）之間輪流的信號。此處，連續以1/4週期 延遲第一至第四時脈信號（CLK1至CLK4)。在此實施例中 ，藉由使用時脈信號，執行脈衝信號輸出電路的控制等等 〇 第一至第《脈衝信號輸出電路1〇_!至1〇_„的每一個 都包括第一輸入端子21、第二輸入端子22、第三輸入端 子23、第四輸入端子24、第五輸入端子25、第一輸出端 子26、和第二輸出端子27(見圖1Β)。 第一輸入端子21、第二輸入端子22、和第三輸入端 子23電連接到第一至第四信號線11至14的任一者。例 -12- 201203863 如，第一脈衝信號輸出電路ι〇_ι中的第—輸入端子21電 連接到第一信號線11;第一脈衝信號輸出電路1 0-1中的 第二輸入端子22電連接到第二信號線12;和第一脈衝信 號輸出電路1〇_ι中的第三輸入端子23電連接到第三信號 線13。此外，第二脈衝信號輸出電路1〇_2中的第一輸入 端子21電連接到第二信號線12;第二脈衝信號輸出電路 1〇_2中的第二輸入端子22電連接到第三信號線13;和第 二脈衝信號輸出電路1〇_2中的第三輸入端子23電連接到 第四信號線14。需注意的是，說明第二至第四信號線12 至14連接到第《脈衝信號輸出電路10_„之例子。然而， 哪一個信號線連接到第η脈衝信號輸出電路10_„係依據《 的値。如此，需注意的是，此處所說明的結構只是例子。 在此實施例所說明之移位暫存器的第m脈衝信號輸出 電路（w爲2至及《爲自然數））中，第m脈衝信號輸出 電路中的第四輸入端子24電連接到第（m-1)脈衝信號輸出 電路的第一輸出端子26。第m脈衝信號輸出電路中的第 五輸入端子25電連接到第（m + 2)脈衝信號輸出電路的第一 輸出端子26。第W脈衝信號輸出電路中的第一輸出端子 26電連接到第（m+1)脈衝信號輸出電路的第四輸入端子24 。第m脈衝信號輸出電路中的第二輸出端子27輸出信號 到 OUT(m) » 例如，第三脈衝信號輸出電路1 0_3中的第四輸入端 子24電連接到第二脈衝信號輸出電路10_2中的第一輸出 端子26。第三脈衝信號輸出電路1〇_3中的第五輸入端子 -13- 201203863 25電連接到第五脈衝信號輸出電路1〇_5中的第一輸出端 子26。第三脈衝信號輸出電路10_3中的第一輸出端子26 電連接到第四脈衝信號輸出電路10_4中的第四輸入端子 24和第一脈衝信號輸出電路10」中的第五輸入端子25。 此外，第一起始脈衝（SP1)係從第五配線15輸入到第 —脈衝信號輸出電路10」中的第四輸入端子24。輸出自 前一階段的脈衝被輸入到第λ脈衝信號輸出電路1 〇_*(&爲 大於或等於2及小於或等於η之自然數）中的第四輸入端 子24。第二起始脈衝（SP2)被輸入到第（”-1)脈衝輸出電路 10」.！中的第五輸入端子25。第三起始脈衝（SP3)被輸入 到第η脈衝輸出電路10」中的第五輸入端子25。第二起 始脈衝（SP2)和第三起始脈衝（SP3)係可從外部輸入或者產 生在電路內部。 接著，將說明脈衝信號輸出電路1〇(第一至第η脈衝 信號輸出電路10」至1〇_η的其中之一）的特有結構。 第一至第η脈衝信號輸出電路1〇」至10_»的每一個 都包括：包括第一至第四電晶體101至104之脈衝信號產 生電路，包括第五至第七電晶體105至107之第一輸入信 號產生電路，和包括第八至第十一電晶體108至111之第 二輸入信號產生電路（見圖1C)。另外，除了第一至第五輸 入端子21至25之外，信號還從第一至第二供電線3 1及 3 2供應到第一至第十一電晶體1 0 1至1 1 1。 脈衝信號產生電路的結構之特有例子如下。 第一電晶體101的第一端子（在下文中，“第一端子” -14- 201203863 意謂源極端子和汲極端子的其中之一）和第二電晶體102 的第一端子電連接到第一輸出端子26。同樣地’第三電晶 體103的第一端子和第四電晶體1〇4的第一端子電連接到 第二輸出端子27。第一電晶體1〇1的閘極端子、第三電晶 體103的閘極端子、和第一輸入信號產生電路的輸出端子 係彼此電連接。第二電晶體1 〇2的閘極端子、第四電晶體 104的閘極端子、和第二輸入信號產生電路的輸出端子係 彼此電連接。 第一時脈信號被輸入到第一電晶體101的第二端子（ 在下文中，“第二端子”意謂源極端子和汲極端子的其中另 一個）。另外，第一電晶體101的第二端子亦充作脈衝信 號輸出電路中的第一輸入端子21。經由第一供電線31， 將第一電位（例如，低電位Vss)施加到第二電晶體102的 第二端子。經由第二供電線32，將高於第一電位之第二電 位（如、供電電位hD)施加到第三電晶體103的第二端子 。經由第一供電線3 1，將第一電位施加到第四電晶體1 04 的第二端子》 第一輸入信號產生電路的結構之特有例子如下。 第五電晶體105的第一端子、第六電晶體106的第一 端子、和第七電晶體107的第一端子係彼此電連接。另外 ，第七電晶體107的第二端子充作第一輸入信號產生電路 的輸出端子。 經由第二供電線3 2，將第二電位供應到第五電晶體 1 05的第二端子。經由第一供電線3 1，將第一電位供應到 -15- 201203863 第六電晶體106的第二端子。來自前一階段的脈衝信號（ 在第一脈衝信號輸出電路中，脈衝信號包括起始脈衝信號 )被輸入到第五電晶體1〇5的閘極端子。第五電晶體105 的閘極端子充作第一輸入信號產生電路的第一輸入端子並 且，充作脈衝信號輸出電路的第四輸入端子24 ◊第二輸入信 號產生電路的輸出信號被輸入到第六電晶體106的閘極端 子》第六電晶體106的閘極端子充作第一輸入信號產生電 路的第二輸入端子。經由第二供電線32,將第二電位供應 到第七電晶體107的閘極端子。 雖然在此實施例設置第七電晶體107,但是可利用沒 有第七電晶體1 07的結構。利用第七電晶體1 07，可抑制 由於開機操作所導致之第五電晶體1 05的第一端子之電位 升高。也就是說，可防止施加高偏壓到第五電晶體105的 閘極和源極之間（或閘極和汲極之間）的區域：如此，可抑 制第五電晶體105的劣化。 第二輸入信號產生電路的結構之特有例子如下。 第十一電晶體111的第二端子和第九電晶體109的第 一端子係彼此電連接。第九電晶體的第二端子、第八電晶 體的第二端子、和第十電晶體的第一端子係彼此電連接並 且充作第二輸入信號產生電路的輸出端子。 經由第二供電線32，將第二電位供應到第八電晶體 108的第一端子和第十一電晶體111的第一端子。經由第 一供電線3 1，將第一電位供應到第十電晶體1 1 〇的第二端 子。來自第二隨後階段的脈衝信號被輸入到第八電晶體 -16- 201203863 108的閘極端子。第八電晶體108的閘極端子充作第二輸 入信號產生電路的第一輸入端子並且充作脈衝信號輸出電 路中的第五輸入端子25。第二時脈信號輸入到第九電晶體 109的閘極端子。第九電晶體109的閘極端子充作第二輸 入信號產生電路的第二輸入端子和脈衝信號輸出電路中的 第二輸入端子22。來自前一階段的脈衝信號（在第一脈衝 信號輸出電路中，脈衝信號爲起始脈衝信號）被輸入到第 十電晶體1 1 〇的閘極端子。第十電晶體1 1 0的閘極端子充 作第二輸入信號產生電路的第三輸入端子和脈衝信號輸出 電路中的第四輸入端子24»第三時脈信號被輸入到第十一 電晶體1 1 1的閘極端子。第十一電晶體1 1 1的閘極端子充 作第二輸入信號產生電路的第四輸入端子和脈衝信號輸出 電路中的第三輸入端子23。 需注意的是，脈衝信號輸出電路的組件（如、脈衝信 號產生電路、第一輸入信號產生電路、和第二輸入信號產 生電路之結構例子）只是例子，及所揭示的發明並不侷限 於此。 在下面此實施例的說明中，圖1C所示之脈衝信號輸 出電路中第一電晶體101的閘極端子、第三電晶體103的 閘極端子、和第一輸入信號產生電路的輸出端子彼此連接 之節點被稱作節點A。此外，第二電晶體1 02的閘極端子 、第四電晶體104的閘極端子、和第二輸入信號產生電路 的輸出端子彼此連接之節點被稱作節點B。 用以令人滿意地執行開機操作之電容器可設置在節點 -17- 201203863 A和第一輸出端子26之間。而且，爲了保持節點B的電 位可設置電連接到節點B之電容器。 需注意的是，第一至第十一電晶體1〇1至111的每一 個鄱包括氧化物半導體較佳。當電晶體包括氧化物半導體 時，可降低電晶體的關閉狀態電流。另外，與包括非晶矽 等等之電晶體比較，可增加包括氧化物半導體之電晶體的 開通狀態電流和場效遷移率。而且，可抑制電晶體的劣化 。如此，可實現消耗低電力、可以高速操作、以更高準確 性來操作之電路。需注意的是，因爲下面實施例將詳細說 明，所以此處省略包括氧化物半導體之電晶體的說明。 <操作> 接著，將參考圖2、圖3A至3C、和圖4A至4C來說 明圖1A至1C所示之移位暫存器的操作。尤其是，將參考 圖3A至3C和圖4A至4C說明圖2所示的時序圖中之第 一至第六週期51至56的每一個之操作。在時序圖中， CLK1至CLK4表示時脈信號；SP1表示第一起始脈衝； OUT1至OUT4表示來自第一至第四脈衝信號輸出電路 10」至1〇_4之第二輸出端子的輸出；節點A及B表示節 點A及B的電位；和SROUT1至SROUT4表示來自第一 至第四脈衝信號輸出電路1〇」至1〇_4之第一輸出端子的 輸出。 需注意的是，在下面說明中，第一至第十一電晶體 101至111都是η通道電晶體。另外，在圖3A至3C和圖 -18- 201203863 4A至4C中，由實線所指出之電晶體意指電晶體在導電中 (on)，及由虛線所指出之電晶體意指電晶體在非導電中 (off)。 典型上，說明第一脈衝信號輸出電路10」的操作。 第一脈衝信號輸出電路10」的結構如上述。另外，所輸 入的信號和所供應的電位之間的關係如上述。需注意的是 ，在下面說明中，rDD被用於欲待供應到輸入端子和供電 線之所有高電位（亦稱作Η位準、Η位準信號等等），及 hs被用於欲待供應到輸入端子和供電線之所有低電位（亦 稱作L位準、L位準信號等等）> 在第一週期51中，SP1在Η位準中，使得高電位被 供應到充作第一脈衝信號輸出電路1 〇」中的第四輸入端 子24之第五電晶體105的閘極端子和第十電晶體110的 閘極端子。如此，第五電晶體105和第十電晶體110被開 通。在第一週期51中，CLK3亦在Η位準中，使得第十一 電晶體1 1 1亦被開通。此外，因爲高電位被供應到第七電 晶體1 07的閘極端子，所以第七電晶體1 〇7亦被開通（見 圖 3Α)。

當第五電晶體1 〇5和第七電晶體1 07被開通時，節點 Α的電位上升。當第十電晶體1〗0被開通時，節點Β的電 位下降。第五電晶體1〇5的第二端子之電位爲rDD。因此 ，第五電晶體105的第一端子之電位變成hD-hhios，此 係藉由從第二端子的電位減去第五電晶體1〇5的臨界電壓 所獲得之電位。第七電晶體107的閘極端子之電位爲rDD -19- 201203863 。因此，在第七電晶體107的臨界電壓之hhlQ7高於或等 於hhl〇5的例子中，節點A的電位變成FDD-rthl()7，藉以 第七電晶體107被關閉。另一方面，在FthlQ7低於Fthl05 之例子中，在第七電晶體107保持開通的同時節點A的電 位上升至rDD-rthl〇5。在下文中，第一週期51之節點A的 最高電位被表示作rAH。 當節點A的電位變成「ΑΗ時，第一電晶體101和第三 電晶體103被開通。此處，因爲CLK1在L位準中，所以 L位準信號係輸出自第一輸出端子26和第二輸出端子27 。以FAH爲基礎之信號H’係輸出自第二輸出端子27。 在第二週期52中，CLK1的電位從L位準改變成Η 位準。因爲第一電晶體101和第三電晶體103是開通的， 所以第一輸出端子26的電位上升。另外，電容產生在第 —電晶體101的閘極端子和源極端子（或汲極端子）之間； 利用電容，其閘極端子和源極端子（或汲極端子）被電容耦 合。如此，浮動狀態中之節點Α的電位隨著第一輸出端子 26的電位上升（開機操作）而上升。節點a的電位最後變成 高於PDD+hh 10 1，及第一輸出端子26的電位和第二輸出端 子27的電位之每一個變成FDD(H位準）（見圖2及圖3B)。 在第二週期52中，第十電晶體11〇是開通的；因此 ，節點B保持在L位準中。如此，可抑制當第一輸出端子 26的電位從L位準改變成Η位準時所發生之由於電容耦 合所導致的節點Β之電位變化，使得可防止由於電位變化 所導致的故障。 -20- 201203863 在第三週期53中，SP1變成L位準，使得第五電晶 體105和第十電晶體110被關閉。另外，CLK1保持在Η 位準中及節點Α的電位未改變；如此，^DD(H位準信號） 係輸出自第一輸出端子26和第二輸出端子27(見圖3C)。 需注意的是，在第三週期53中，雖然節點B在浮動狀態 中，但是第一輸出端子26的電位未改變；因此，由於電 容耦合所導致之故障可忽略。 在第四週期54中，因爲CLK1在L位準中，所以第 —輸出端子26的電位下降。另外，CLK2及CLK3變成Η 位準及第五輸入端子25(即、SROUT3)。如此，節點Β的 電位在短時間內上升。結果，第二電晶體102和第四電晶 體1 04被開通，使得第一輸出端子2·6和第二輸出端子27 的電位在短時間內下降（見圖4Α)。而且，因爲第六電晶體 106被開通，所以節點Α的電位變成L位準。因此，第一 電晶體101和第三電晶體103被關閉，使得第一輸出端子 26和第二輸出端子27的電位變成L位準。 在第五週期55中，因爲CLK2在L位準中，所以第 九電晶體109被關閉。同時，第五輸入端子2 5(即、 SROUT3)的電位保持在Η位準’使得可保持節點B的電位 。如此，第二電晶體1 〇2、第四電晶體1 04、和第六電晶 體106保持開通，使得第一輸出端子26和第二輸出端子 27的電位保持在L位準（見圖4Β)。 在第六週期56中，第五輸入端子25(即、SROUT3)變 成L位準，使得第八電晶體1〇8被關閉。此時，在保持電 -21 - 201203863 位的同時使節點B在浮動狀態中。如此，第二電晶體102 、第四電晶體104、和第六電晶體1〇6保持開通（見圖4C) 。需注意的是，例如，節點B的電位由於電晶體的關閉狀 態電流而下降。然而，具有足夠低的關閉狀態電流之電晶 體（如、包括氧化物半導體之電晶體）未具有此種問題。需 注意的是，爲了抑制節點B的電位下降，可設置電容器。 在隨後週期中CLK2及CLK3變成Η位準之例子中， 第九電晶體1 09和第十一電晶體1 1 1被開通，及週期性將 電位供應到節點Β。因此，甚至當使用具有比較高的關閉 狀態電流之電晶體時，可防止脈衝信號輸出電路的故障。 在此實施例所說明之移位暫存器和脈衝信號輸出電路 中，時脈信號被供應到第一電晶體1 0 1，及rDD被施加到 第三電晶體103。如此，可降低包括在第二輸出端子27中 之電晶體的放電和充電所消耗的電力。例如，在顯示裝置 等等中，第二輸出端子27充作用以輸出信號到各像素之 端子。換言之，可添加許多電元件到第二輸出端子27，使 得需要足夠的電流驅動容量。如此，必須增加包括在第二 輸出端子27(此處，第三電晶體103)中之電晶體的尺寸（尤 其是，通道寬度F或通道寬度F對通道長度Ζ的比率 W/Z)。在此種條件之下，藉由輸入時脈信號所消耗的電力 變得太大而無法忽略。因此，當供應固定電位到包括在第 二輸出端子27中的電晶體來取代時脈信號時，不執行藉 由輸入時脈信號來放電和充電電晶體。因此，可充分降低 電力消耗。 -22- 201203863 另外，當Fdd被施加到第三電晶體1 03時，電位從電 源供應到第二輸出端子，使得能夠獲得足夠的充電容量。 當添加許多電元件到脈衝信號輸出電路的輸出端子或增加 驅動頻率時此效果特別有效。如此，甚至當脈衝信號輸出 電路在重負載之下，仍可執行高速操作。而且，由於負載 所導致之故障被抑制，使得能夠穩定操作脈衝信號輸出電 路。 此外，由輸出自第m脈衝信號輸出電路之脈衝與輸出 自第（m+1)脈衝信號輸出電路之脈衝的一半重疊之驅動方 法來驅動此實施例的移位暫存器。因此，與未使用驅動方 法之例子比較，可以較長時間週期充電配線。也就是說， 利用驅動方法，設置承受重負載和以高頻操作之脈衝信號 輸出電路。 (實施例2) 在此實施例中，將參考圖5A至5C、圖6、圖7A至 7C、和圖8A及8B說明不同於上述實施例所說明之脈衝 信號輸出電路和移位暫存器及其操作的脈衝信號輸出電路 和移位暫存器之結構例子。 <電路結構> 首先，參考圖5A至5C說明脈衝信號輸出電路和包括 此脈衝信號輸出電路之移位暫存器之的結構例子。 此實施例所說明之移位暫存器的結構類似於上述實施 -23- 201203863 例所說明之移位暫存器的結構。其間差異之一在於第三輸 入端子23未設置在第一至第；z脈衝信號輸出電路10」至 1〇_„中（見圖5A至5C)。即、兩種時脈信號被輸入到一脈 衝信號輸出電路。其他結構類似於上述實施例的結構。 因爲第三輸入端子23未設置在第一至第《脈衝信號 輸出電路至中，所以未設置連接到第三輸入端 子23之第十電晶體（見圖5 C)。因此，第二輸入信號產生 電路中的連接關係被部分改變。 第二輸入信號產生電路的結構之特有例子如下。 第九電晶體109的第二端子、第八電晶體108的第二 端子、和第十電晶體11〇的第一端子係彼此電連接，並且 充作第二輸入信號產生電路的輸出端子。 經由第二供電線32，將第二電位供應到第八電晶體 108的第一端子和第九電晶體109的第一端子。經由第一 供電線3 1，將第一電位供應到第十電晶體1 1 0的第二端子 。脈衝信號被輸入到第八電晶體1 〇8的閘極端子。第八電 晶體108的閘極端子充作第二輸入信號產生電路的第一輸 入端子和脈衝信號輸出電路中的第五輸入端子25。第二時 脈信號被輸入到第九電晶體1 〇9的閘極端子。第九電晶體 109的閘極端子充作第二輸入信號產生電路的第二輸入端 子和脈衝信號輸出電路中的第二輸入端子22。脈衝信號被 輸入到第十電晶體1 1 〇的閘極端子。第十電晶體1 1 〇的閘 極端子充作第二輸入信號產生電路的第三輸入端子和脈衝 信號輸出電路中的第四輸入端子24。 -24- 201203863 需注意的是，結構只是一例子’及所揭示的發明並不 侷限於此。 在下面此實施例的說明中，圖5C所示之脈衝信號輸 出電路中第一電晶體101的閘極端子、第三電晶體103的 閘極端子、和第一輸入信號產生電路的輸出端子彼此連接 之節點被稱作節點A，如在上述實施例一般。另外，第九 電晶體109的第二端子、第八電晶體108的第二端子、第 十電晶體110的第一端子彼此連接之節點被稱作節點B。 用以令人滿意地執行開機操作之電容器可設置在節點 A和第一輸出端子26之間。另外，爲了保持節點B的電 位可設置電連接到節點B之電容器。 需注意的是，氧化物半導體被用於第一至第十電晶體 1 〇 1至1 1 〇較佳。藉由使用氧化物半導體，可降低電晶體 的關閉狀態電流。另外，與使用非晶矽等等之電晶體比較 ，可增加開通狀態電流和場效遷移率。而且，可抑制電晶 體的劣化》如此，可實現消耗低電力、可以高速操作、以 更高準確性來操作之電路。需注意的是，在下面實施例說 明包括氧化物半導體之電晶體，所以此處省略其說明。 <操作> 接著，將參考圖6、圖7A至7C、和圖8A及8B來說 明圖5A至5C所示之移位暫存器的操作》尤其是，將參考 圖7A至7C和圖8A及8B說明圖6的時序圖中之第一至 第五週期51至55的每一個之操作。在時序圖中，CLK1 -25- 201203863 至CLK4表示時脈信號；SP1表示第一起始脈衝；OUTl 至OUT4表示分別來自第一至第四脈衝信號輸出電路10」 至1〇_4之第二輸出端子的輸出：節點A及B表示節點A 及節點B的電位：和SROUT1至SROUT4表示分別來自第 —至第四脈衝信號輸出電路10」至1〇_4之第一輸出端子 的輸出。 需注意的是，在下面說明中，第一至第十電晶體101 至110都是η通道電晶體。另外，在圖7A至7C和圖8A 及8Β中，在由實線指出電晶體的例子中，電晶體在導電 中（on)，而在由虛線指出電晶體的例子中，電晶體在非導 電中（off)。 典型上，說明第一脈衝信號輸出電路10」的操作。 第一脈衝信號輸出電路10」的結構如上述。另外，所輸 入的信號和所供應的電位之間的關係如上述。需注意的是 ，在下面說明中，KDD被用於欲待供應到輸入端子和供電 線之所有高電位（亦稱作Η位準、Η位準信號等等），及 hs被用於欲待供應到輸入端子和供電線之所有低電位（亦 稱作L位準、L位準信號等等）。 在第一週期51中，因爲SP1在Η位準中，所以高電 位供應到充作第一脈衝信號輸出電路10_,中的第四輸入 端子24之第五電晶體105的閘極端子和第十電晶體i 10 的閘極端子：如此，第五電晶體1 05和第十電晶體1 1 〇被 開通。因爲高電位被供應到第七電晶體1 0 7的閘極端子， 所以第七電晶體107亦被開通（見圖7A)。 -26- 201203863 第五電晶體1 05和第七電晶體1 07被開通，使得節點 A的電位增加。第十電晶體1 1 〇被開通，使得節點B的電 位下降。當節點A的電位到達rAH(rDD-rthl〇5-rthl〇7)時， 第五電晶體105和第七電晶體1.07被關閉，及在將電位保 持在Fah的同時使節點A在浮動狀態中。 當節點A的電位變成ΓΑΗ時，第一電晶體1 01和第三 電晶體103被開通。此處，因爲CLK1在L位準中，所以 L位準信號係輸出自第一輸出端子26和第二輸出端子27 。以ΡΑΗ爲基礎之信號H’係輸出自第二輸出端子27» 在第二週期52中，CLK1從L位準改變成Η位準。 此處，因爲第一電晶體101是開通的，所以第一輸出端子 26的電位增加。另外，電容產生在第一電晶體101的閘極 端子和源極端子（或汲極端子）之間，使得閘極端子和源極 端子（或汲極端子）電容式耦合。因此，浮動狀態中之節點 Α的電位根據第一輸出端子26的電位增加而增加（開機操 作）。節點A的電位最後變成高於FDD+rthlQ1，及第一輸 出端子26的電位和第二輸出端子27的電位變成rDD(H位 準）（見圖6及圖7B) » 在第三週期53中，CLK2變成Η位準，及第九電晶體 109被開通。因此，節點Β的電位增加。當節點Β的電位 增加時，第二電晶體102、第四電晶體104、和第六電晶 體106被開通以及節點Α的電位降低。因此，第一輸出端 子26的電位和第二輸出端子27的電位變成L位準（見圖 7C)。 -27- 201203863 在第四週期54中，CLK2變成L位準，及第九電晶體 109被關閉。第五輸入端子25(即、SROUT3)變成Η位準 ，使得第八電晶體108被開通。因此，節點Α的電位和節 點B的電位被保持著，及第一輸出端子26的電位和第二 輸出端子27的電位變成保持在L位準（見圖8 A)。 在第五週期55中，第五輸入端子25(即、SROUT3)變 成L位準，及節點B的電位被保持。因此，第二電晶體 102、第四電晶體104、和第六電晶體106被開通，及第一 輸出端子26的電位和第二輸出端子27的電位變成保持在 L位準（見圖8B)。 需注意的是，通常節點B的電位由於電晶體的關閉狀 態電流等等而降低；然而，在利用關閉狀態電流相當低之 電晶體（如、包括氧化物半導體的電晶體）的例子中不會發 生此種問題。爲了降低節點B的電位降低，可設置電容器 〇 需注意的是，在隨後週期CLK2變成Η位準之例子中 ，第九電晶體1 09被開通，使得電位週期性施加到節點Β 。因此，甚至在利用關閉狀態電流比較高之電晶體的例子 中，可防止脈衝信號輸出電路的故障。 在此實施例所說明之移位暫存器和脈衝信號輸出電路 中，時脈信號供應到第一電晶體1 0 1，及rDD施加到第三 電晶體1 03。如此，從電源供應電位到第二輸出端子，使 得能夠獲得足夠的電荷容量。當添加許多電元件到脈衝信 號輸出電路的輸出端子時尤其有效。如此，甚至當脈衝信 -28- 201203863 號輸出電路再重負載下仍可執行高速操作。另外，由於負 載所導致的故障被抑制，使得可穩定操作脈衝信號輸出電 路。 如上述，此實施例所說明之結構、方法等等可與其他 實施例所說明之結構、方法等等的任一者適當組合。 (實施例3) 在此實施例中，將參考圖9A至9D說明可用於上述 實施例所說明之脈衝信號輸出電路和移位暫存器的電晶體 之例子。並未特別限制電晶體的結構。例如，可利用諸如 頂閘極結構、底閘極結構、交錯式結構、或平面結構等適 當結構。另一選擇是，電晶體可具有形成一通道形成區之 單閘極結構或者形成二或多個通道形成區之多閘極結構。 另一選擇是，電晶體可具有兩閘極電極層係形成在通道區 之上和之下，且閘極絕緣層設置在其間之結構。 圖9A至9D圖解電晶體的橫剖面結構之例子。圖9A 至9D所示之電晶體各包括氧化物半導體作爲半導體。使 用氧化物半導體之有利點爲藉由簡易的低溫處理可獲得之 高遷移率和低關閉狀態電流。 圖9A所示之電晶體4 1 0爲底閘極電晶體的例子，及 亦被稱作反相交錯式電晶體。 電晶體410包括設置在具有絕緣表面的基板400之上 的閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403 、源極電極層405a、和汲極電極層405b。另外’設置與 -29 · 201203863 氧化物半導體層403相接觸之絕緣層407。保護絕緣層 409係形成在絕緣層407之上。 圖9B所示之電晶體420爲被稱作通道保護（通道停止 )電晶體之底閘極電晶體，及亦被稱作反相交錯式電晶體 〇 電晶體420包括設置在具有絕緣表面的基板400之上 的閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403 、充作通道保護層之絕緣層427、源極電極層405a、和汲 極電極層405b。另外，設置保護絕緣層409。 圖9C所示之電晶體430爲底閘極電晶體的例子。電 晶體430包括設置在具有絕緣表面的基板400之上的閘極 電極層401、閘極絕緣層402、源極電極層405a、汲極電 極層405b、和氧化物半導體層403。另外，設置與氧化物 半導體層403相接觸之絕緣層407。而且，保護絕緣層 409係形成在絕緣層407之上。 在電晶體430中，閘極絕緣層402係設置在基板400 和閘極電極層401上並且與基板400和閘極電極層401相 接觸，及源極電極層405a和汲極電極層405b係設置在閘 極絕緣層402上並且與閘極絕緣層402相接觸。另外，氧 化物半導體層403係設置在閘極絕緣層402、源極電極層 405a、和汲極電極層405b之上。 圖9D所示之電晶體440爲頂閘極電晶體的例子。電 晶體440包括設置在具有絕緣表面的基板400之上的絕緣 層437、氧化物半導體層40 3、源極電極層405a、汲極電 -30- 201203863 極層405b、閘極絕緣層402、和閘極電極層4〇1。配線層 43 6a和配線層436b係設置成分別與源極電極層405a和汲 極電極層405b相接觸。 氧化物半導體包括選自In(絪）、Ga(鎵）、Sn(錫）、及 Zn(鋅）的至少一或多個元素。例如，可使用四金屬元素之 氧化物，諸如In-Sn-Ga-Zn-Ο類氧化物半導體等：三金屬元 素之氧化物，諸如In-Ga-Zn-0類氧化物半導體、In-Sn-Zn-O 類氧化物半導體、In-Al-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-0 類氧化物半導體、Al-Ga-Ζη-Ο類氧化物半導體、或Sn-Al-Zn-O 類氧化物半導體等；兩金屬元素之氧化物，諸如In-Zn-O 類氧化物半導體、Sn-Ζπ-Ο類氧化物半導體、Al-Zn-O類氧 化物半導體、Zn-Mg-Ο類氧化物半導體、Sn-Mg-Ο類氧化 物半導體、In-Mg-Ο類氧化物半導體、或In-Ga-Ο類氧化 物半導體等；或者一金屬元素之氧化物，諸如In-Ο類氧 化物半導體，Sn-Ο類氧化物半導體，或Zn-Ο類氧化物半導 體。另外，可添加Si02到氧化物半導體。例如，in-Ga-Zn-O 類氧化物半導體爲包括In(銦）、Ga(鎵）、及Zn(鋅）之氧化 物，及並未特別限制其組成比。 關於氧化物半導體層，可使用以化學式InM03(Zn0)m (m>0)表示之薄膜。此處，Μ表示選自Zn、Ga、A1 (鋁）、 Μη(锰）、或Co(鈷）之一或多個金屬元素。例如，μ可以是 Ga、Ga 及 Al、Ga 及 Mn、Ga 及 Co 等等。 在In-Zn-Ο類材料用於氧化物半導體層4〇3之例子中 ，所使用的靶材之組成比爲In : Zn = 50 : 1至i : 4(原子比 31 - 201203863 )(In2〇3 : ZnO = 25 : 1 至 1 : 4(莫耳比））、In : Zn = 20 : 1 至 1 : 1(原子比）（In2〇3 : Zn〇=10 : 1至1 : 2(莫耳比））較佳、 In : Zn=15 : 1 至 1_5 : 1(原子比）（Ιη203 : ZnO=l5 : 2 至 3 :4(莫耳比））更好。例如，用於形成Ιη-Ζη-0類氧化物半 導體之靶材具有原子比In:Zn: o=x: r : Z，其中Z>1.5X+y 可大幅減少包括氧化物半導體層403之電晶體410、 電晶體420、電晶體430、和電晶體440的關閉狀態電流 。如此，當將此種電晶體用在脈衝信號輸出電路和移位暫 存器時，容易保持各節點的電位，使得能夠大幅降低脈衝 信號輸出電路和移位暫存器的故障可能性。 並未特別限制可被使用作爲具有絕緣表面的基板400 之基板。例如，可使用用於液晶顯示裝置等等之玻璃基板 、石英基板等等。另一選擇是，例如可使用絕緣層形成在 矽晶圓之上的基板。 在底閘極電晶體410、420、及430的每一個中，充作 基膜之絕緣膜可設置在基板和閘極電極層之間。絕緣層具 有防止雜質元素從基板擴散之功能，及可被形成具有包括 選自氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、或氮氧化矽膜的 一或多個膜之單層結構或層式結構。 閘極電極層401係可使用諸如鉬、鈦、鉻、钽、鎢、 銘、銅、銳、或航等金屬材料，或者包括這些材料的任— 者作爲其主要成分之合金材料來形成。閘極電極層401可 具有單層結構或層式結構。 -32- 201203863 可藉由電漿增強型CVD法、濺鍍法等等，使用選自 氧化砍膜、氮化矽膜、氮氧化矽膜、氧氮化矽膜'氧化鋁 膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化給膜等等 的一或多個膜來形成閘極絕緣層402。例如，可以藉由電 漿增強型CVD法’形成具有厚度摴50至2〇〇 nm之氮化 砂膜（SiNy(y>〇))作爲第一閘極絕緣層，及藉由濺鍍法在第 一閘極絕緣層之上堆疊具有厚度爲5至300 nm之氧化矽 膜（Si Ox(x>〇))作爲第二閘極絕緣層的此種方式來形成具有 總厚度約3 00 nm之閘極絕緣層。 源極電極層405a和汲極電極層405b係可使用諸如鉬 、鈦、鉻、钽'鎢、鋁、銅、鈸、或钪等金屬材料，或者 包括這些材料的任一者作爲其主要成分之合金材料來形成 。例如，源極電極層405a和汲極電極層405b可具有包括 鋁、銅等等之金屬層和包括鈦、鉬、鎢等等之耐火金屬層 的層式結構。藉由使用添加用以防止產生小丘和鬚狀物之 元素（如、矽、銨、或銃）之鋁材可提高耐熱性。 另一選擇是，可使用導電金屬氧化物膜作爲充作源極 電極層405a和汲極電極層405b(包括使用與源極電極層 405a和汲極電極層405b相同的層所形成之配線層）之導電 膜。可使用氧化銦（Ιη203)、氧化錫（Sn02)、氧化鋅（ZnO) 、氧化銦和氧化錫的合金（In203-Sn02，在某些例子中縮寫 作ITO)、氧化銦和氧化鋅的合金（Ιη203-Ζη0)、包括氧化 矽之這些金屬氧化物材料的任一者等等作爲導電金屬氧化 物。 -33- 201203863 分別與源極電極層405a和汲極電極層405b相接觸之 配線層436a和配線層43 6b係可使用類似於源極電極層 405a和汲極電極層405b的材料之材料來形成。 關於絕緣層407、427、及437的每一個，典型上可使 用諸如氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、或氮氧化鋁膜 等無機絕緣膜。 關於保護絕緣層409，可使用諸如氮化矽膜、氮化鋁 膜、氧氮化矽膜、或氧氮化鋁膜等無機絕緣膜。 此外，用以減少由於電晶體所導致的表面不均勻之平 面化絕緣膜係可形成在保護絕緣層409之上。關於平面化 絕緣膜，可使用諸如聚醯亞胺、丙烯酸、或苯環丁烯等有 機材料。除了此種有機材料之外，還可使用低介電常數材 料（低k材料）等等。需注意的是，平面化絕緣膜係可藉由 堆疊包括這些材料的複數個絕緣膜來形成。 如上述，此實施例所說明之結構、方法等等可與其他 實施例所說明之結構、方法等等的任一者適當組合。 (實施例4) 在此實施例中，將參考圖10A至10E詳細說明包括氧 化物半導體層之電晶體的例子及其製造方法的例子。 圖1 0A至1 0E爲電晶體的製造處理之橫剖面圖。此處 所圖解之電晶體510爲類似於圖9A所示之電晶體410的 反相交錯式電晶體。 用於此實施例之半導體層的氧化物半導體爲i型（本徵 -34- 201203863 )氧化物半導體或實質上爲i型（本徵）氧化物半導體。i型（ 本徵）氧化物半導體或實質上爲i.型（本徵）氧化物半導體係 以從氧化物半導體去除η型雜質之氫，及氧化物半導體被 高度淨化，以便含有盡可能少之非氧化物半導體的主要成 分之雜質的此種方式所獲得。 需注意的是，高度淨化的氧化物半導體包括極少的載 子，及載子濃度低於lxlO14 /cm3、低於lxlO12 /cm3較佳 、低於lxl 011 /cm3更好。此種少的載子使關閉狀態中的 電流（關閉狀態電流）可夠小。 尤其是，在包括氧化物半導體層之電晶體中，在電晶 體的通道長度L爲ΙΟμιη及源極-汲極電壓爲3 V之條件下 ’室溫（2 5 °C )中的每一微米通道寬度之關閉狀態電流密度 可以是 100 ζΑ/μιη(1χ1〇-19 Α/μιη)或更低、或者 10 ΖΑ/μιη (1χ10_2° Α/μιη)或更低。 包括高度淨化的氧化物半導體層之電晶體510幾乎不 具有開通狀態電流的溫度相依性，並且亦具有極低的關閉 狀態電流。 將參考圖10Α至10Ε說明在基板505之上製造電晶體 510的處理。 首先，導電膜係形成在具有絕緣表面的基板505之上 。然後經由第一光致微影處理形成閘極電極層5 1 1。需注 意的是，光致微影處理所使用之抗蝕遮罩係可藉由噴墨法 來形成。以噴墨法形成抗蝕遮罩不需要光遮罩；如此，可 減少製造成本。 -35- 201203863 作爲具有絕緣表面之基板505，可使用類似於 施例所說明之基板400的基板》在此實施例中，使 基板作爲基板5 05。 充作基膜之絕緣層係可設置在基板505和閘極 511之間。絕緣層具有防止雜質元素從基板5 05擴 能，及可由選自氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜 氧化矽膜等等之一或多個膜所形成。 閘極電極層5 1 1係可使用諸如鉬、鈦、鉻、钽 鋁、銅、钕、或銃等金屬材料，或者包括這些材料 者作爲其主要成分之合金材料來形成。閘極電極層 具有單層結構或層式結構》 接著，閘極絕緣層507係形成在閘極電極層5 : 。可藉由電漿增強型CVD法、濺鍍法等等來形成 緣層507。閘極絕緣層5 07係可由選自氧化矽膜、 膜、氮氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁 氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化給膜等等的一或多個 成。 另外，爲了在閘極絕緣層507和氧化物半導體 中含有盡可能少的氫、氫氧根、和濕氣，在濺鍍設 熱室中預熱在其上形成閘極電極層511之基板505 其上形成閘極電極層5 1 1和閘極絕緣層507之基板 爲用於形成氧化物半導體膜530的預處理較佳，使 於基板505上之諸如氫和濕氣等雜質被消除。作爲 元，設置低溫泵給預熱室較佳。可在其上形成上至 上述實 用玻璃 電極層 散之功 、或氮 、鎢、 的任一 5 11可 [1之上 閘極絕 氮化矽 膜、氮 膜來形 膜530 備的預 或者在 5 05作 得吸附 抽空單 且包括 -36- 201203863 源極電極層515a和汲極電極層515b之基板505上執行此 預熱步驟。需注意的是，可省略此預熱處理。 接著，在閘極絕緣層5 07之上，形成具有厚度爲2至 200 nm、5至30 nm較佳之氧化物半導體膜530(見圖10A) 〇 關於氧化物半導體膜530，可使用四成分金屬氧化物 、三成分金屬氧化物、兩成分金屬氧化物、及金屬氧化物 〇 作爲藉由濺鍍法形成氧化物半導體膜53 0之靶材，尤 其是使用具有組成比In : Ga : Zn=l : X : >；(;c爲0或更大 及y爲0.5至5)之靶材》例如，可使用具有組成比Ιη2〇3 :Ga203 : ZnO=l : 1: 2[莫耳比]之靶材。另一選擇是，可 使用具有組成比Ιη203 ·· Ga203 : ZnO=l : 1 : 1[莫耳比]之 靶材、具有組成比In2〇3 : Ga203 : ZnO = l : 1 : 4[莫耳比] 之靶材、或具有組成比In2〇3 : Ga203 : ΖηΟ=1 : 0 : 2[莫耳 比]之靶材。 在此實施例中，具有非晶結構之氧化物半導體層係使 用In-Ga-Ζπ-Ο類金屬氧化物靶材，藉由濺鏟法所形成。 金屬氧化物靶材中的金屬氧化物之相對密度大於或等 於80%、大於或等於95%較佳、及大於或等於99.9%更好 。使用具有高相對密度之金屬氧化物靶材使其能夠形成具 有濃密結構之氧化物半導體層。 形成氧化物半導體膜53 0之大氣爲稀有氣體（典型上 爲氬）大氣、氧大氣、或含稀有氣體（典型上爲氬）和氧之混 -37- 201203863 合大氣較佳。尤其是，使用例如去除諸如氫、水、氫氧根 、或氫化物等雜質，使得雜質濃度爲1 ppm或更低（雜質 濃度爲10 ppb或更低較佳）之高純度氣體的大氣較佳。 在形成氧化物半導體膜530時，例如，處理物體被支 托在維持於降壓之下的處理室中，及處理物體可被加熱， 使得處理物體的溫度高於或等於100°C及低於5 50 °c、高 於或等於200°C及低於或等於400°C較佳。另一選擇是， 形成氧化物半導體膜530時之處理物體的溫度可以是室溫 (2 5°C±10°C)。然後，在去除處理室中的濕氣同時引進氫 、水等被去除之濺鍍氣體，及使用靶材，藉以形成氧化物 半導體膜53 0。在加熱處理物體的同時形成氧化物半導體 膜530，使得能夠減少氧化物半導體層中所含有的雜質。 另外，可減少由於濺鍍所導致的破壞。爲了去除處理室中 的濕氣，使用誘捕式真空泵較佳。例如，可使用低溫泵、 離子泵、或鈦昇華泵等等。另一選擇是，可使用設置有冷 凝阱之渦輪泵。藉由以低溫泵等等的抽空，可從處理室去 除氫、水等等，藉以可減少氧化物半導體膜5 3 0中的雜質 濃度。 例如可在下面條件之下形成氧化物半導體膜530 :處 理物體和靶材之間的距離爲170 mm，壓力爲0.4 Pa，直 流（DC).電力爲0.5 kW，及大氣爲氧大氣（氧的比例爲100 %)、氬大氣（氬的比例爲100%)、或包括氧和氬之混合大 氣。需注意的是，使用脈衝直流（DC)電源較佳，因爲可減 少沉積時所產生的粉末物質（亦稱作粒子或灰塵）及可使膜 -38- 201203863 厚度均勻。氧化物半導體膜53〇的厚度爲1至50 nm、1 至30 nm較佳、1至10 nm更好。利用具有此種厚度之氧 .化物半導體膜530，可抑制由於微型化所導致之短通道效 應。需注意的是，適當厚度依據所使用的氧化物半導體材 料、半導體裝置的使用等等而有所不同；因此，可根據材 料、使用等等來決定厚度。 需注意的是，在藉由濺鍍法形成氧化物半導體膜530 之前，附著於欲待形成氧化物半導體膜530之表面（如、 閘極絕緣層507的表面）的物質係藉由引進氬氣和產生電 漿之逆向濺鍍來去除較佳。此處，逆向濺鍍爲離子與處理 表面碰撞，使得表面被修改之方法，與離子與濺鍍靶材碰 撞之一般濺鍍相反。作爲用以使離子與處理表面碰撞之方 法的例子，具有在氬大氣中施加高頻電壓到處理表面，使 得在處理物體附近產生電漿之方法。需注意的是，可使用 氮、氦、氧等等的大氣來取代氬大氣》 接著，經由第二光致微影處理將氧化物半導體膜530 處理成島型氧化物半導體層。需注意的是，光致微影處理 所使用的抗蝕遮罩係藉由噴墨法所形成。以噴墨法形成抗 蝕遮罩不需要光遮罩；如此，可減少製造成本。 在閘極絕緣層507中形成接觸孔之例子中，可與處理 氧化物半導體膜530同時執行形成接觸孔的步驟。 作爲氧化物半導體膜53 0的蝕刻，可利用濕蝕刻或乾 蝕刻或它們二者。例如，作爲用於氧化物半導體膜53 0的 濕蝕刻之蝕刻劑，可使用藉由混合磷酸、乙酸、硝酸等等 -39- 201203863 所獲得之溶液。可使用諸如ITO-07N(由ΚΑΝΤΟ化學股份 有限公司所製造）等蝕刻劑。 然後，在氧化物半導體層上執行熱處理（第一熱處理） ，使得氧化物半導體層531被形成（見圖10Β)。藉由第一 熱處理，去除氧化物半導體層中過量的氫（包括水和氫氧 根），及改良氧化物半導體層的結構，使得能夠減少能帶 隙中的缺陷位準。第一熱處理的溫度例如高於或等於300 °C及小於或等於5 50°C、高於或等於40(TC及低於或等於 500°C較佳。 可以例如將處理物體引進使用電阻加熱元件等等之電 爐，及在氮大氣之下以450°C加熱一小時的此種方式來執 行熱處理。在熱處理期間，氧化物半導體層未暴露至空氣 ，以防止水和氫進入。 熱處理設備並不侷限於電爐。熱處理設備可以是藉由 來自諸如加熱氣體等媒體的熱傳導或熱輻射加熱處理物體 之設備。例如，能夠使用諸如LRTA(燈快速熱退火）設備 或GRTA(氣體快速熱退火）設備等RTA(快速熱退火）設備 。LRTA設備爲用以藉由從諸如鹵素燈、金屬鹵化物燈、 氙弧光燈、碳弧光燈、高壓鈉燈、或高壓水銀燈等燈所發 出的光之輻射（電磁波）來加熱處理物體之設備。GRTA設 備爲使用高溫氣體的熱處理之設備。作爲氣體，使用不由 於熱處理而與處理物體起反應之鈍氣，諸如氮或諸如氬等 稀有氣體等。 例如，作爲第一熱處理，可以下面方式執行GRTA處 -40- 201203863 理。將處理物體置放在已加熱之鈍氣大氣中，加熱幾分鐘 ，而後從鈍氣大氣中取出。GRTA處理能夠短時間高溫熱 處理。而且，在GRTA處理中，甚至可利用超過處理物體 的溫度上限之溫度的條件。需注意的是，可在處理期間將 鈍氣改變成包括氧之氣體。這是因爲藉由在包括氧之大氣 中執行第一熱處理可減少由於氧不足所導致的能帶隙之缺 陷位準。 需注意的是，作爲鈍氣大氣，使用含氮或稀有氣體（ 如、氮、氖、或氬）作爲其主要成分並且不含水、氫等等 之大氣較佳。例如，引進熱處理設備之氮或諸如氨、氖、 或氬等稀有氣體的純度被設定6N(99.9999%)或更大， 7N(99.99999%)或更大較佳（即、雜質濃度爲1 ppm或更低 ，0·1 ppm或更低較佳）。 在任一例子中，藉由第一熱處理減少雜質，使得能夠 獲得i型（本徵）或實質上爲i型氧化物半導體層。因此， 可實現具有絕佳特性之電晶體。 '熱處理（第一熱處理）具有去除氫、水等等之效果，如 此可被稱作脫水處理、除氫處理等等。可在形成氧化物半 導體膜5 3 0之後和將氧化物半導體膜53 0處理成島型氧化 物半導體層之前執行脫水處理或除氫處理。此種脫水處理 或除氫處理可被執行一次或多次> 可在下面時序的任一者執行第一熱處理來取代上述時 序：在形成源極電極層和汲極電極層之後，在形成絕緣層 於源極電極層和汲極電極層之上之後等等。 -41 - 201203863 接著，將充作源極電極層和汲極電極層（包括使用與 源極電極層和汲極電極層相同的層所形成之配線）之導電 膜係形成在閘極絕緣層507和氧化物半導體層531之上》 用於源極電極層和汲極電極層之之導電膜係可使用上述實 施例所說明之材料的任一者來形成。 經由第三光致微影處理將抗蝕遮罩形成在導電膜之上 ，及源極電極層515a和汲極電極層515b係藉由選擇性蝕 刻來形成。然後去除抗蝕遮罩（見圖10C)。 可使用紫外光、KrF雷射光、或ArF雷射光來執行經 由第三光致微影處理形成抗蝕遮罩時的曝光。需注意的是 ，由源極電極層和汲極電極層之間的距離來決定電晶體的 通道長度（Z)。因此，在用以形成用於具有通道長度（Z)小 於25 nm之電晶體的遮罩之曝光中，使用波長短如幾奈米 至幾十奈米的超紫外光較佳。在使用超紫外光的曝光中， 解析度高及焦點深度大。因爲這些理由，稍後欲待完成之 電晶體的通道長度（Z)可以是10至1 000 ηηι(ΐμιη)，及可以 高速操作電路。而且，可藉由微型化來減少半導體裝置的 電力消耗。 爲了減少光遮罩數目和光致微影處理數目，可使用以 多色調遮罩所形成之抗蝕遮罩來執行。因爲以多色調所形 成之抗蝕遮罩包括複數個厚度的區域，及可藉由蝕刻進一 步改變形狀，所以可將抗蝕遮罩用於複數個蝕刻步驟以提 罩數 遮的 餓罩 抗遮 之光 案曝 圖少 同減 不 可 種 ， 兩此 少如 至。 於成 應形 對來 ， 罩 此遮 因調 ο 色 案多 圖一 同以 不可 供係 -42- 201203863 目以及對應的光致微影處理數目，使得能夠簡化處理。 需注意的是，較佳的是，將蝕刻條件最佳化，以便當 蝕刻導電膜時不蝕刻和分割氧化物半導體層531。然而， 難以獲得只蝕刻導電膜而一點都不蝕刻到氧化物半導體層 5 3 1之蝕刻條件。在某些例子中，當蝕刻導電膜時蝕刻氧 化物半導體層53 1的部分，使得形成具有溝槽部（凹下部） 之氧化物半導體層531。 可將濕蝕刻或乾蝕刻用於導電膜的蝕刻。需注意的是 ，鑑於元件的微型化使用乾蝕刻較佳。根據欲待蝕刻的材 料，可適當選擇蝕刻氣體和蝕刻劑。在此實施例中，使用 鈦膜作爲導電膜，及將In-Ga-Zn-0類材料用於氧化物半 導體層53 1。如此，在利用濕蝕刻之例子中，例如、可使 用過氧化氫氨溶液（氨、水、和過氧化氫的混合溶液）作爲 蝕刻劑。 接著，執行使用諸如N20、N2、或Ar等氣體的電漿 處理較佳，使得附著於氧化物半導體層的露出部位之表面 的水、氫等等可被去除。在執行電漿處理之例子中，在電 漿處理之後，在未暴露至空氣之下，形成充作保護絕緣膜 之絕緣層5 1 6。 藉由諸如濺鍍法等諸如水或氫等雜質未引進絕緣層 516之方法，將絕緣層516形成至厚度至少1 nm較佳。當 絕緣層516含有氫時，使得氫進入氧化物半導體層，或由 氫擷取氧化物半導體層中的氧，藉以使氧化物半導體層的 背通道能夠具有較低電阻（具有η型導電性），使得可形成 -43- 201203863 寄生通道。作爲絕緣層516，使用氧化矽膜、氮氧化矽膜 、氧化鋁膜、氮氧化鋁膜等等較佳。 在此實施例中，藉由濺鍍法將氧化矽膜形成至厚度 2 00 nm作爲絕緣層516。沉積時之基板溫度可高於或等於 室溫（25°C)及低於或等於300°C，及在此實施例爲100°C。 可在稀有氣體（典型上爲氬）大氣、氧大氣、或含稀有氣體 和氧之混合大氣中，以濺鍍法沉積氧化矽膜。作爲靶材， 可使用氧化矽靶材或矽靶材。 爲了在與沉積氧化物半導體膜530同時去除絕緣層 516的沉積室所剩餘之濕氣，使用誘捕式真空泵（諸如低溫 泵等）較佳。當在使用低溫泵抽空之沉積室沉積絕緣層516 時’可減少絕緣層516中的雜質濃度。可使用設置有冷凝 阱之渦輪泵作爲用以去除形成絕緣層516所使用之沉積室 所剩餘的濕氣之抽空單元。 形成絕緣層516所使用之濺鍍氣體爲去除諸如氫或水 等雜質之高純度氣體較佳。 接著，在鈍氣大氣或氧氣大氣中執行第二熱處理。以 溫度200°C至450°C、250°C至350°C較佳來執行第二熱處 理。例如，可在氮大氣中以2 5 0 °C執行熱處理達一小時。 第二熱處理可減少電晶體的電特性變化。藉由從絕緣層 516供應氧到氧化物半導體層531，降低氧化物半導體層 531中的氧空位，使得能夠形成i型（本徵）或實質上爲丨型 氧化物半導體層。 在此實施例中，在形成絕緣層5 1 6之後執行第二熱處 • 44- 201203863 理：然而，第二熱處理的時序並不侷限於此。例如，可連 續執行第一熱處理和第二熱處理，或可加倍第一熱處理作 爲第二熱處理。 以上述方式，經由第一熱處理和第二熱處理，氧化物 半導體層5 3 1被高度淨化’以便含有盡可能少的非氧化物 半導體層的主要成分之雜質，藉以氧化物半導體層53 1可 變成i型（本徵）氧化物半導體層。 經由上述處理，形成電晶體510(見圖10D)。 另外形成保護絕緣層506在絕緣層516之上較佳（見 圖10E)。保護絕緣層506防止氫、水等等從外面進入。作 爲保護絕緣層506 ’例如’可使用氮化矽膜、氮化鋁膜等

等。並未特別限制保護絕緣層5 0 6的形成方法；然而，RF 濺鍍法適用於形成保護絕緣層5 06，因爲其達成高生產力 〇 在形成保護絕緣層506之後，可在空氣中，以l〇(TC 至200°C ’進一步執行熱處理達1至30小時。 如上述包括高度淨化的氧化物半導體層並且根據此實 施例所製造的電晶體具有明顯小的關閉狀態電流。因此， 藉由使用此種電晶體，可容易保持節點的電位。將此種電 晶體用於脈衝信號輸出電路和移位暫存器可明顯減少導致 脈衝信號輸出電路和移位暫存器的故障之機率。 如上述’此實施例所說明之結構、方法等等可與其他 實施例所說明之結構、方法等等的任一者適當組合。 -45- 201203863 (實施例5) 藉由使用實施例1或2圖解說明其例子之移位暫存器 ，可製造具有顯示功能之半導體裝置（亦稱作顯示裝置）。 另外，可將驅動器電路的部分或整個形成在與像素部相同 的基板之上，藉以可獲得系統面板。 作爲用於顯示裝置之顯示元件，可使用液晶元件（亦 稱作液晶顯示元件）或發光元件（亦稱作發光顯示元件）。發 光元件包括其亮度受電流或電壓控制之元件在其種類中， 尤其是包括無機電致發光（EL)元件、有機EL元件等等在 其種類中。而且，可使用由電效果改變其對比之顯示媒體 ，諸如電子墨水等。 在圖11A中，密封劑4005被設置，以便圍繞設置在 第一基板400 1之上的像素部4002，及像素部4002被密封 在第一基板4001和第二基板4006之間。在圖11A中，形 成在分開備製的基板之上的掃描線驅動器電路4004和信 號線驅動器電路4003安裝在不同於在第一基板4001之上 由密封劑4005所圍繞的區域之區域中。另外，從撓性印 刷電路（FPC)40 18a及4018b供應各種信號和電位到分開形 成之信號線驅動器電路4003及掃描線驅動器電路4004或 像素部4002 ^ 在圖11B及11C中，密封劑4005被設置，以便圍繞 設置在第一基板4 001之上的像素部4002和掃描線驅動器 電路4004。第二基板4006被設置在像素部4002和掃描線 驅動器電路4004之上。結果，藉由第一基板4001、密封 -46- 201203863 劑4〇〇5、及第二基板4006，將像素部4002和掃描線驅動 器電路4004與顯示元件密封在一起。在圖iiB及11C中 ，形成在分開備製的基板之上的信號線驅動器電路4003 被安裝在不同於在第一基板4001之上由密封劑4005所圍 繞的區域之區域中。在圖11B及11C中，從FPC 4018供 應各種信號和電位到分開形成之信號線驅動器電路4003 及掃描線驅動器電路4004或像素部4002。 雖然圖11B及11C各圖解信號線驅動器電路4003被 分開形成和安裝在第一基板4001之上的例子，但是本發 明並不侷限於此結構。掃描線驅動器電路可被分開形成而 後安裝，或者只分開形成而後安裝部分信號線驅動器電路 或部分掃描線驅動器電路。 需注意的是，並未特別限制分開形成的驅動器電路之 連接方法，可使用玻璃上晶片（COG)法、佈線接合法、捲 帶自動接合（TAB)法等。圖11A圖解藉由COG法安裝信號 線驅動器電路4003和掃描線驅動器電路4004之例子。圖 1 1B圖解藉由COG法安裝信號線驅動器電路4003之例子 。圖1 1C圖解藉由TAB法安裝信號線驅動器電路4003之 例子。 此外，顯示裝置包括密封顯示元件之面板；及包括控 制器之1C等等安裝在面板上的模組。 需注意的是，此說明書中的顯示裝置意指影像顯示裝 置、顯示裝置、或光源（包括照明裝置）。另外，顯示裝置 亦包括下面模組在其種類中：裝附諸如FPC、TAB捲帶、 -47- 201203863 或TCP等連接器之模組；具有被設置有印刷配線板在其尖 端的TAB捲帶或TCP之模組：以及藉由COG法將積體電 路（1C)直接安裝在顯示元件上之模組。 另外，設置在第一基板之上的像素部包括複數個電晶 體，及上述實施例所圖解作爲例子之電晶體可被用於電晶 體0 在使用液晶元件作爲顯示元件之例子中’使用熱向型 液晶、低分子液晶、高分子液晶、聚合物分散型液晶、鐵 電液晶、非鐵電液晶等等。依據條件這些液晶材料展現膽 固醇相、碟狀相、立方相、對掌性向列相、各向同性相等 等。 另一選擇是，可使用不需要對準膜之展現藍相的液晶 。藍相爲液晶相的其中之一，其僅產生在於增加膽固醇液 晶的溫度同時膽固醇相變成各向同性相之前。因爲藍相僅 出現在狹窄的溫度範圍中，所以混合5重量百分比或更多 之對掌性作用物的液晶組成被用於液晶層，以提高溫度範 圍。包括展現藍相之液晶和對掌性作用物的液晶組成具有 1 msec或更少的短反應時間，具有光學各向同性，如此不 需要對準處理，及具有小的視角相依性。此外’不需要設 置對準膜，如此不需要硏磨處理。因此’可防止由於硏磨 處理所導致之靜電放電破壞’及可減少製造處理中液晶顯 示裝置的缺陷和破壞。如此’可增加液晶顯示裝置的產量 〇 液晶材料的特定電阻率大於或等於1χ1〇9Ω · cm、大 -48 - 201203863 於或等於ΙχΙΟ^Ω· cm較佳、大於或等於1χ1012Ω· cm更 好。需注意的是，在20t測量此說明書中的特定電阻。 考量設置在像素部等等之電晶體的漏電流來設定形成 在液晶顯示裝置中之儲存電容器的尺寸，使得電荷可保持 一段預定週期。可考量電晶體的關閉狀態電流等等來設定 儲存電容器的尺寸。 關於液晶顯示裝置，使用扭轉向列（ΤΝ)模式、平面轉 換（IPS)模式、邊界電場轉換（FFS)模式、軸向對稱對準微 胞（ASM)模式、光學補償雙折射（OCB)模式、鐵電液晶 (FLC)模式、反鐵電液晶（AFLC)模式等等。 諸如利用垂直對準（VA)模式之透射式液晶顯示裝置等 正常黑液晶顯示裝置較佳。指定某些例子作爲垂直對準模 式。例如，可利用Μ V A (多域垂直對準）模式、P V A (圖案 化垂直對準）模式、A S V模式等等。 而且’本發明可應用到VA液晶顯不裝置》VA液晶 顯示裝置具有一種液晶顯示面板的液晶分子之對準被控制 的形式。在VA液晶顯示裝置中，當未施加電壓時，液晶 分子被對準在有關面板表面的垂直方向上。而且，能夠使 用被稱作域加倍或多域設計之方法，其中像素被分成—些 區域（子像素）’及在其各自區域中分子被對準在不同方向 上。 在顯示裝置中，適當設置黑色矩陣（阻光層）、諸如極 化元件等光學元件（光學基板）、減速元件、或抗反射元件 等等°例如’藉由使用極化基板和減速基板可獲得圓形極 -49- 201203863 化。此外，可使用背光、側光等等作爲光源。 作爲像素部中之顯示方法，可利用前進法、交錯法等 等。另外，在彩色顯示時於像素中控制之彩色元件並不侷 限於三色：R、G、及B(R、G、及B分別對應於紅、綠、 及藍）。例如，可使用R、G、B、及W(W對應於白）；R、 G、B、及黃、青綠色、洋紅色等等的一或多個等等。另外 ，顯示區的尺寸在彩色元件的點之間可以是不同的。需注 意的是，所揭示的發明並不侷限於用於彩色顯示的顯示裝 置之應用；所揭示的發明亦可應用到單色顯示用的顯示裝 置。 另一選擇是，作爲包括在顯示裝置中之顯示元件，可 使用利用電致發光之發光元件。利用電致發光之發光元件 可根據發光材料是有機化合物還是無機化合物加以分類。 通常，前者被稱作有機EL元件，而後者被稱作無機EL 元件。 在有機EL元件中，藉由施加電壓到發光元件，電子 和電洞被分開從一對電極注射到含發光有機化合物之層， 及電流流動。載子（電子和電洞）被重組；如此，發光有機 化合物被激發。當發光有機化合物從激發狀態回到接地狀 態時發出光。因爲此種機制，所以發光元件被稱作電流激 發發光元件。 無機EL元件係根據其元件結構而分類成分散型無機 EL元件和薄膜無機EL元件。分散型無機EL元件具有發 光材料的粒子分散在接合劑中之發光層，及其光發射機制 -50- 201203863 爲利用施體能階和受體能階之施體受體重組型光發 膜無機EL元件具有發光層夾置在介電層之間，而 另外被夾置在電極之間的結構，及其光發射機制爲 屬離子的內殻電子過渡之局部型光發射。 另外，可設置驅動電子墨水之電子紙作爲顯示 電子紙亦被稱作電泳顯示裝置（電泳顯示），及具有 與一般紙張相同的可讀性位準，其具有比其他顯示 的電力消耗，及其可被設定成具有薄且明亮的形式 點。 電泳顯示裝置可具有各種模式。電泳顯示裝置 數個微型膠囊分散在溶劑或溶質中，各微型膠囊含 電的第一粒子和帶負電的第二粒子。藉由施加電場 膠囊，微型膠囊中的粒子在相反方向移動，及只顯 在一側上之粒子的顏色。需注意的是，第一粒子和 子各含有色素及在沒有電場之下不移動。而且，第 和第二粒子具有不同顔色（其可以是無色的）。 如此，電泳顯示裝置爲利用具有高介電常數的 動到高電場區之所謂的介電泳動效應之顯示裝置。 微型膠囊分散在溶劑中之溶液被稱作電子墨水 子墨水可印刷在玻璃、塑膠、布料、紙張等等的表 另外，藉由使用具有色素之濾色器或粒子，亦可顯 影像。 需注意的是，微型膠囊中的第一粒子和第二粒 使用選自導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性 射。薄 介電層 利用金 裝置。 其具有 裝置低 之有利 含有複 有帶正 到微型 示聚集 第二粒 一粒子 物質移 。此電 面上。 示彩色 子係各 材料、 -51 - 201203863 液晶材料、鐵電材料、電致發光材料、電致變色材料、及 磁泳材料之單一材料來形成，或者使用這些的任一者之合 成材料來形成。 作爲電子紙’可使用使用扭轉球顯示系統之顯示裝置 。扭轉球顯示系統意指各個以黑和白著色之球狀粒子排列 在用於顯示元件的電極層之第一電極層和第二電極層之間 ，及在第一電極層和第二電極層之間產生電位差，以控制 球狀粒子的對準’使得影像被顯示之方法。 實施例1或2所圖解說明之脈衝信號輸出電路被用於 其例子如上所圖解說明一般之顯示裝置，藉以顯示裝置可 具有各種功能。 如上述，此實施例所說明之結構、方法等等可與其他 實施例所說明之結構、方法等等的任一者適當組合。 (實施例6) 此說明書所揭示之半導體裝置可用在各種電子裝置中 (包括遊戲機）。電子裝置的例子爲電視機（亦稱作電視或電 視接收器）、電腦等等的監視器、諸如數位相機或數位視 頻相機等相機、數位相框、蜂巢式電話聽筒（亦稱作蜂巢 式電話或蜂巢式電話裝置）、可攜式遊戲機、個人數位助 理、聲頻再生裝置、諸如柏青哥機等大型遊戲機等等。 圖12A圖解膝上型個人電腦，其包括至少此說明書所 揭示的半導體裝置作爲組件。膝上型個人電腦包括主體 3 001、機殼3002、顯示部3003、鍵盤3004等等。 -52- 201203863 圖12B圖解個人數位助理（PDA)，其包括至少此說明 書所揭示的半導體裝置作爲組件。個人數位助理包括顯示 部3023、外部介面3 025、操作按鈕30 24等等在主體3021 中。包括電子筆3 022作爲操作的配件。 可使用此說明書所揭示的半導體裝置作爲電子紙。圖 12C圖解電子書閱讀器，其包括電子紙作爲組件。圖12C 圖解電子書閱讀器的例子。例如，電子書閱讀器2700包 括兩機殼2701及2703。機殼2 7 01及2703可以鉸鏈2711 彼此組合，使得電子書閱讀器27 00可藉由使用鉸鏈2711 作爲軸來開閡。利用此種結構，電子書閱讀器2700可像 紙張書本一般操作。 顯示部2705和顯示部2707被分別結合在機殼270 1 和機殼2703中。顯示部2705和顯示部2707可顯示一影 像或不同影像。在顯示部2 705和顯示部2707顯示不同影 像之例子中，例如，右側上的顯示部（圖12C的顯示部 2705)可顯示正文，而左側上的顯示部（圖12C的顯示部 2707)可顯示影像。 圖12C圖解機殻2701包括操作部等等之例子。例如 ，機殼2701包括電力開關2721、操作鍵2723、揚聲器 2725等等。利用操作鍵2723，可翻動頁面。需注意的是 ，可將鍵盤、定位裝置等等設置在與機殼之顯示部相同的 表面上。另外，外部連接端子（如、耳機端子或USB端子） 、記錄媒體插入部等等可設置在機殻的背表面或側表面上 。而且，電子書閱讀器2700可充作電子字典。 -53- 201203863 另外，電子書閱讀器2 7 00可無線傳送和接收資料。 經由無線通訊，可從電子書伺服器購買和下載想要的書籍 資料等等。 圖12D圖解蜂巢式電話，其包括至少此說明書所揭示 之半導體裝置作爲組件。蜂巢式電話包括兩機殼2800及 2801。機殼2801包括顯示面板28 02、揚聲器28 03、麥克 風2804、定位裝置28 06、相機透鏡28 07、外部連接端子 28 08等等。此外，機殼28 00包括太陽能電池2810，用以 儲存電力在個人數位助理中；外部記憶體插槽2811等等 。另外，天線結合在機殻2801中。 另外，顯示面板28 02包括觸碰面板。在圖12D中以 虛線指示被顯示作影像之複數個操作鍵2805。需注意的是 ，蜂巢式電話包括DC-DC轉換器，用以將輸出自太陽能 電池2810的電壓升高到各電路所需的電壓。 依據使用圖案適當改變顯示面板28 02的顯示方向。 另外，因爲蜂巢式電話包括相機透鏡2807在與顯示面板 2 8 02相同的表面上，所以其可被使用作爲視頻電話。揚聲 器2 803和麥克風2804可被用於視頻電話撥打、記錄、播 放等等以及語音電話。而且，如圖12D所示一般展開之機 殼2800及2801可藉由滑動而彼此重疊；如此，可減少蜂 巢式電話的尺寸，其使蜂巢式電話適於攜帶。 外部連接端子2808可連接到AC配接器和諸如USB 纜線等各種纜線，及能夠充電和與個人電腦等等資料通訊 。另外，可藉由插入儲存媒體到外部記憶體插槽2811來 -54- 201203863 儲存和移動大量資料。 另外，除了上述功能之外，蜂巢式電話還可具有紅外 線通訊功能、電視接收功能等等。 圖1 2Ε圖解數位視頻相機，其包括至少此說明書所揭 示的半導體裝置作爲組件。數位視頻相機包括主體305 1、 第一顯示部3057、目鏡部3053、操作開關3054、第二顯 示部3055、電池3056等等。 圖1 2F圖解電視機的例子•其包括至少此說明書所揭 示的半導體裝置作爲組件。在電視機9600中，顯示部 9603結合在機殼9601中。顯示部9603可顯示影像。此處 ，機殼960 1係由機座9605支撐。 電視機9600係可藉由機殼960 1的操作開關或遙控器 來操作。另外，遙控器可包括用以顯示輸出自遙控器之資 料的顯示部》 需注意的是，電視機9600包括接收器、數據機等等 。利用接收器，可接收一般電視廣播。另外，當透過數據 機以線路或不以線路將電視機連接到通訊網路時，可執行 單向（從發射器到接收器）或雙向（在發射器和接收器之間或 者接收器之間）資料通訊。 如上述，此實施例所說明之結構、方法等等可與其他 實施例所說明之結構、方法等等的任一者適當組合。 此申請案係依據日本專利局於2010、3、2所發表之 日本專利申請案序號201 0-044965，藉以倂入其全文做爲 參考。 -55- 201203863 【圖式簡單說明】 在附圖中： 圖1A至1C爲脈衝信號輸出電路和移位暫存器的結構 例子圖； 圖2爲移位暫存器的時序圖； 圖3A至3C爲脈衝信號輸出電路的操作圖； 圖4A至4C爲脈衝信號輸出電路的操作圖； 圖5A至5C爲脈衝信號輸出電路和移位暫存器的結構 例子圖； 圖6爲移位暫存器的時序圖； 圖7A至7C爲脈衝信號輸出電路的操作圖； 圖8A及8B爲脈衝信號輸出電路的操作圖； 圖9 A至9 D爲電晶體的結構例子圖； 圖1 0A至1 0E爲電晶體的製造方法之例子圖； 圖11A至11C爲半導體裝置的一實施例；及 圖12A至12F爲電子裝置圖。 【主要元件符號說明】 10:脈衝信號輸出電路 1 1 :信號線 1 2 :信號線 1 3 :信號線 1 4 :信號線 -56- 201203863 1 5 :配線 21 :輸入端子 22 :輸入端子 23 :輸入端子 24 :輸入端子 25 :輸入端子 2 6 :輸出端子 27 :輸出端子 3 1 :供電線 3 2 :供電線 51 :週期 52 :週期 53 :週期 54 :週期 55 :週期 56 :週期 1 ··電晶體 1 〇 2 :電晶體 1 〇 3 :電晶體 1 〇 4 :電晶體 1 〇 5 :電晶體 1 〇 6 :電晶體 107 :電晶體 1 〇 8 :電晶體 -57 201203863 1 〇 9 :電晶體 1 1 0 :電晶體 1 1 1 :電晶體 1 20 :電容器 400 :基板 4 0 1 :閘極電極層 4 0 2 :閘極絕緣層 403 :氧化物半導體層 405a：源極電極層 4 0 5 b :汲極電極層 407 :絕緣層 409 :保護絕緣層 4 1 0 :電晶體 420 :電晶體 4 2 7 :絕緣層 4 3 0 :電晶體 4 3 6 a :配線層 43 6b :配線層 4 3 7 :絕緣層 440 :電晶體 505 :基板 506 :保護絕緣層 5 0 7 :閘極絕緣層 5 1 0 :電晶體 -58- 201203863 5 1 1 :閘極電極層 5 1 5 a :源極電極層 515b:汲極電極層 5 1 6 :絕緣層 530 :氧化物半導體膜 531 :氧化物半導體層 2700 :電子書閱讀器 2701 :機殼 2703 :機殼 2705 :顯示部 2707 :顯示部 2711 :鉸鏈 272 1 :電力開關 2723 :操作鍵 2725 :揚聲器 2800 :機殼 2801 :機殼 2802 :顯示面板 2803 :揚聲器 2804 :麥克風 2805 :操作鍵 2806 :定位裝置 2 8 07 :相機透鏡 2808 :外部連接端子 201203863 2 8 1 0 :太陽能電池 2811 :外部記憶體插槽 3 0 0 1 :主體 3 002 :機殼 3003 :顯示部 3004 :鍵盤 3021 :主體 3022 :電子筆 3 023 :顯示部 3024 :操作按鈕 3 025 :外部介面 3051 :主體 3 053 :目鏡部 3054 :操作開關 3 0 5 5 :顯示部 3056 ：電池 3 057 :顯示部 4001 :基板 4002 :像素部 4003 :信號線驅動器電路 4004 :掃描線驅動器電路 4 0 0 5 :密封劑 4006 :基板 4018 :撓性印刷電路 201203863 4018a :撓性印刷電路 40 18b :撓性印刷電路 9600 :電視機 960 1 :機殼 9603 :顯示部 9605 :機座

Claims (1)

1. 201203863 七、申請專利範圍： 1. 一種脈衝信號輸出電路，包含： 第一電晶體； 第二電晶體； 第三電晶體； 第四電晶體； 第一輸入信號產生電路；以及 第二輸入信號產生電路， 其中，該第一電晶體的第一端子和該第二電晶體的第 一端子係彼此電連接，以充作第一輸出端子’ 其中，該第三電晶體的第一端子和該第四電晶體的第 一端子係彼此電連接，以充作第二輸出端子’ 其中，該第一電晶體的閘極端子、該第三電晶體的閘 極端子、和該第一輸入信號產生電路的輸出端子係彼此電 連接， 其中，該第二電晶體的閘極端子、該第四電晶體的閘 極端子、和該第二輸入信號產生電路的輸出端子係彼此電 連接， 其中，第一時脈信號係輸入到該第一電晶體的第二端 子， 其中，第一電位係施加到該第二電晶體的第二端子， 其中，高於該第一電位之第二電位係施加到該第三電 晶體的第二端子， 其中，該第一電位係施加到該第四電晶體的第二端子 -62- 201203863 其中，至少第一脈衝信號係輸入到該第一輸入信號產 生電路， 其中，至少第二時脈信號係輸入到該第二輸入信號產 生電路，並且 其中，第二脈衝信號係輸出自該第一輸出端子和該第 二輸出端子的其中之一。 2. 根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電路，其 中，連接到該第二輸出端子之負載大於連接到該第—輸出 端子之負載》 3. 根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電路，其 中，除了該第一脈衝信號之外，該第二輸入信號產生電路 的輸出信號亦輸入到該第一輸入信號產生電路。 4. 根據申請專利範圍第3項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一輸入信號產生電路包括第五電晶體和第 六電晶體， 其中，該第五電晶體的第一端子和該第六電晶體的第 一端子係彼此電連接，以充作該第一輸入信號產生電路的 輸出端子， 其中，該第二電位係施加到該第五電晶體的第二端子 其中’該第一電位係施加到該第六電晶體的第二端子 > 其中，該第一脈衝信號係輸入到該第五電晶體的閘極 -63- 201203863 端子，並且 其中，該第二輸入信號產生電路的該輸出信號係輸入 到該第六電晶體的閘極端子。 5.根據申請專利範圍第3項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一輸入信號產生電路包括第五電晶體、第 六電晶體、和第七電晶體， 其中，該第五電晶體的第一端子、該第六電晶體的第 一端子、和該第七電晶體的第一端子係彼此電連接， 其中，該第七電晶體的第二端子充作該第一輸入信號 產生電路的該輸出端子， 其中，該第二電位係施加到該第五電晶體的第二端子 其中，該第一電位係施加到該第六電晶體的第二端子 9 其中，該第一脈衝信號係輸入到該第五電晶體的閘極 端子， 其中，該第二輸入信號產生電路的該輸出信號係輸入 到該第六電晶體的閘極端子，並且 其中，該第二電位係施加到該第七電晶體的閘極端子 Ο 6. 根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電路，其 中，除了該第二時脈信號之外，該第一脈衝信號和第三脈 衝信號亦輸入到該第二輸入信號產生電路。 7. 根據申請專利範圍第6項之脈衝信號輸出電路， -64- 201203863 其中，該第二輸入信號產生電路包括第八電晶體、第 九電晶體、和第十電晶體， 其中，該第八電晶體的第二端子、該第九電晶體的第 二端子、和該第十電晶體的第一端子係彼此電連接，以充 作該第二輸入信號產生電路的該輸出端子， 其中，該第二電位係施加到該第八電晶體的第一端子 和該第九電晶體的第一端子， 其中，該第一電位係施加到該第十電晶體的第二端子 9 其中，該第三脈衝信號係輸入到該第八電晶體的閘極 端子， 其中，該第二時脈信號係輸入到該第九電晶體的閘極 端子，以及 其中，該第一脈衝信號係輸入到該第十電晶體的閘極 端子》 8. 根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電路，其 中，除了該第二時脈信號之外，該第三時脈信號、該第一 脈衝信號、和第三脈衝信號亦輸入到該第二輸入信號產生 電路。 9. 根據申請專利範圍第8項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第二輸入信號產生電路包括第八電晶體、第 九電晶體、第十電晶體、和第十一電晶體， 其中，該第十一電晶體的第二端子和該第九電晶體的 第一端子係彼此電連接， -65- 201203863 其中’該第九電晶體的第二端子、該第八電晶體的第 二端子、和該第十電晶體的第一端子係彼此電連接，以充 作該第二輸入信號產生電路的該輸出端子， 其中’該第二電位係施加到該第八電晶體的第一端子 和該第十一電晶體的第一端子， 其中，該第一電位係施加到該第十電晶體的第二端子 9 其中，該第三脈衝信號係輸入到該第八電晶體的閘極 端子， 其中，該第二時脈信號係輸入到該第九電晶體的閘極 端子， 其中，該第一脈衝信號係輸入到該第十電晶體的閘極 端子，並且 其中，該第三時脈信號係輸入到該第十一電晶體的閘 極端子。 10. 根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 11. 根據申請專利範圍第2項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 12. 根據申請專利範圍第3項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 -66- 201203863 13. 根據申請專利範圍第4項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第六電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 14. 根據申請專利範圍第5項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第七電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 15. 根據申請專利範圍第6項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 16. 根據申請專利範圍第7項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體和該第八至第十電晶體的至少 其中之一包括氧化物半導體^ 17. 根據申請專利範圍第8項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體的至少其中之一包括氧化物半 導體。 18. 根據申請專利範圍第9項之脈衝信號輸出電路， 其中，該第一至第四電晶體和該第八至第十一電晶體的至 少其中之一包括氧化物半導體。 19. 一種移位暫存器，包含複數個脈衝信號輸出電路 ，其每一個爲根據申請專利範圍第1項之脈衝信號輸出電 路。 2 0.—種脈衝信號輸出電路，包含： 第一電晶體，具有作爲第一輸出脈衝信號的第一輸出 端子之第一端子’及具有第一時脈信號的第二端子； -67- 201203863 第二電晶體，具有作爲該第一輸出脈衝信號的該第一 輸出端子之第一端子’及具有第一電位的第二端子； 第三電晶體’具有作爲第二輸出脈衝信號的第二輸出 端子之第一端子，及具有高於該第一電位的第二電位之第 二端子； 第四電晶體，具有作爲該第二輸出脈衝信號的該第二 輸出端子之第一端子，及具有該第一電位的第二端子； 第一輸入信號產生電路，具有輸入脈衝信號的輸入端 子；以及 第二輸入信號產生電路，具有第二時脈信號的輸入端 子， 其中，該第一電晶體的閘極端子、該第三電晶體的閘 極端子、和該第一輸入信號產生電路的輸出端子係彼此電 連接，並且 其中，該第二電晶體的閘極端子、該第四電晶體的閘 極端子、和該第二輸入信號產生電路的輸出端子係彼此電 連接。 -68-