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WO2019186339A1 - 表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2019186339A1
WO2019186339A1 PCT/IB2019/052328 IB2019052328W WO2019186339A1 WO 2019186339 A1 WO2019186339 A1 WO 2019186339A1 IB 2019052328 W IB2019052328 W IB 2019052328W WO 2019186339 A1 WO2019186339 A1 WO 2019186339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
conductive layer
transistor
layer
display device
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/IB2019/052328
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
豊高耕平
楠紘慈
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.)
Filing date
Publication date
Priority to US17/042,326 priority Critical patent/US11513409B2/en
Priority to KR1020207029518A priority patent/KR102856765B1/ko
Priority to CN201980021406.9A priority patent/CN111902856A/zh
Priority to JP2020510166A priority patent/JP7212673B2/ja
Priority to KR1020257029365A priority patent/KR20250135906A/ko
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of WO2019186339A1 publication Critical patent/WO2019186339A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US17/993,268 priority patent/US12461418B2/en
Priority to JP2023003529A priority patent/JP7389926B2/ja
Priority to JP2023195748A priority patent/JP2024037725A/ja
Priority to JP2025032557A priority patent/JP2025087777A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/674—Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/6755—Oxide semiconductors, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide or cadmium stannate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/421—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs having a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H10D86/423—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs having a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer comprising semiconductor materials not belonging to the Group IV, e.g. InGaZnO
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/441—Interconnections, e.g. scanning lines
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/60—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a display device, a display module, and an electronic device.
  • One embodiment of the present invention particularly relates to a liquid crystal display device.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • a semiconductor device e.g., a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, an electronic device, a lighting device, an input device (eg, a touch sensor), an input / output device (eg, a touch panel) ), A driving method thereof, or a manufacturing method thereof can be given as an example.
  • Patent Document 1 shows an example of a pixel portion and a driving circuit of a notation device.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a transistor using a metal oxide as a semiconductor material is used as a switching element of a pixel of a display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a high-definition display device. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with low power consumption. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable display device. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with high visibility.
  • One embodiment of the present invention includes a transistor, a first conductive layer, a second conductive layer, and a third conductive layer.
  • the channel width of the transistor is greater than or equal to 30 ⁇ m and less than or equal to 1000 ⁇ m.
  • the metal oxide includes at least indium or zinc, a channel formation region included in each of the plurality of semiconductor layers includes a region overlapping with the first conductive layer, and the first region includes the second conductive layer. Layer and Overlapping and not overlapping with the first conductive layer, the second region overlaps with the third conductive layer and does not overlap with the first conductive layer, and the third conductive layer emits visible light.
  • the width of the channel formation region included in each of the plurality of semiconductor layers is preferably 2 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the first region functions as one of a source region and a drain region of the transistor
  • the second region functions as the other of the source region and the drain region of the transistor
  • the first region and the second region The region preferably has lower electric resistance than the channel formation region, and the first region and the second region preferably include boron or phosphorus.
  • the display device preferably has a function of displaying by a field sequential driving method.
  • the display device includes a liquid crystal element.
  • the liquid crystal element is a light-scattering liquid crystal element.
  • the liquid crystal element scatters light when it is on and transmits light when it is off. It is preferable to make it.
  • a high-definition display device can be provided.
  • a display device with low power consumption can be provided.
  • a highly reliable display device can be provided.
  • a display device with high visibility can be provided.
  • a liquid crystal display device with a high aperture ratio can be provided.
  • a high-definition liquid crystal display device can be provided.
  • FIG. 6A is a circuit diagram illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 6A is a top view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 5B is a top view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 4C is a top view illustrating an example of a partial structure of a pixel.
  • FIG. 4D is a top view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 11 is a top view illustrating an example of a structure of a transistor.
  • FIG. 6A is a circuit diagram illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 6 is a top view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a pixel.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an example of a pixel structure.
  • FIG. 6A is a top view of a transistor.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of a transistor.
  • (C) is a cross-sectional view of a transistor.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a transistor.
  • FIG. 6A is a top view of a transistor.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of a transistor.
  • FIG. 6A illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 5B illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 6C illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 6A illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 5B illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 6C illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 4D illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 9E illustrates an example of an electronic device.
  • FIG. 4A illustrates an example of a display system.
  • FIG. 5B illustrates an example of a display system.
  • FIG. 4A illustrates an example of a display system.
  • FIG. 5B illustrates an example of a display system.
  • film and “layer” can be interchanged with each other depending on circumstances or circumstances.
  • conductive layer can be changed to the term “conductive film”.
  • insulating film can be changed to the term “insulating layer”.
  • FIG. 1 shows a top view of the display module.
  • the display module shown in FIG. 1 includes a display device, an integrated circuit (IC) connected to the display device, and a flexible printed circuit board (FPCa, FPCb).
  • IC integrated circuit
  • FPCa, FPCb flexible printed circuit board
  • the display device includes a display area 100, a gate driver GD_L, and a gate driver GD_R.
  • the display area 100 includes a plurality of pixels 11 and has a function of displaying an image.
  • the pixel 11 can also be called a sub-pixel.
  • a single pixel unit is configured by a sub-pixel that exhibits red, a sub-pixel that exhibits green, and a sub-pixel that exhibits blue, so that a full color display can be performed in the display region 100.
  • the color which a subpixel exhibits is not restricted to red, green, and blue.
  • subpixels exhibiting colors such as white, yellow, magenta, and cyan may be used. Note that in this specification and the like, a subpixel may be simply referred to as a pixel.
  • the display device may incorporate one or more of a scanning line driving circuit (gate driver), a signal line driving circuit (source driver), and a touch sensor driving circuit. One or more of these may be externally attached.
  • the display device shown in FIG. 1 has a built-in gate driver and an external integrated circuit IC having a source driver.
  • One of the gate driver GD_L and the gate driver GD_R has a function of controlling pixels in odd rows, and the other has a function of controlling pixels in even rows.
  • the pixels in the m-th row are connected to the scanning line GL_m and controlled by the gate driver GD_L.
  • the pixels in the (m + 1) th row are connected to the scanning line GL_m + 1 and are controlled by the gate driver GD_R.
  • the pixels 11 electrically connected to the gate driver GD_L and the pixels 11 electrically connected to the gate driver GD_R are alternately connected to the signal line SL_n in the nth column.
  • Signals and power are supplied to the gate driver GD_L and the gate driver GD_R from the outside through the flexible printed circuit board FPCa. Signals and power are supplied to the integrated circuit IC from the outside through the flexible printed circuit board FPCb.
  • a pixel 11 a illustrated in FIG. 2A includes a transistor 102 and a capacitor 105.
  • One of the source and the drain of the transistor 102 is electrically connected to one electrode of the capacitor 105.
  • the display element is electrically connected in parallel or in series with the capacitor 105.
  • the display element include a liquid crystal element, an organic EL element, an LED element, and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element.
  • a node to which one of the source and drain of the transistor 102 and one electrode of the capacitor 105 are connected is a node NA.
  • the gate of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 121.
  • the other of the source and the drain of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 124.
  • the wiring 121 can be called a scanning line and has a function of controlling the operation of the transistor.
  • the wiring 124 functions as a signal line that supplies an image signal.
  • the transistor 102 By using a transistor with extremely low off-state current as the transistor 102, the potential of the node NA can be held for a long time.
  • a transistor using a metal oxide for a channel formation region hereinafter referred to as an OS transistor can be used.
  • a transistor having silicon in a channel formation region may be applied to a transistor included in a pixel.
  • Si transistor a transistor having silicon in a channel formation region
  • a transistor having amorphous silicon a transistor having crystalline silicon (typically low-temperature polysilicon or single crystal silicon), and the like can be given.
  • an OS transistor or an Si transistor may be used.
  • an OS transistor rather than a Si transistor.
  • FIG. 3A illustrates an example of a top view of the transistor 102 and the capacitor 105.
  • 2B shows a cross section corresponding to the two-dot chain line CD shown in FIG.
  • the capacitor 105 is electrically connected to the transistor 102 through the conductive layer 41 and the like.
  • the transistor 102 includes a semiconductor layer 231a, a conductive layer 223a, a conductive layer 221a, a conductive layer 222a, and a conductive layer 46c.
  • the capacitor 105 can be configured by a conductive layer 46b, a conductive layer 41, and an insulating layer 44 sandwiched between two conductive layers.
  • the conductive layer 223a and the conductive layer 221a preferably function as gate electrodes.
  • the conductive layer 223a is stacked with the semiconductor layer 231a with the insulating layer 225 functioning as a gate insulating film interposed therebetween, and the conductive layer 221a is stacked with the semiconductor layer 231a with the insulating layer 211 functioning as a gate insulating film interposed therebetween.
  • the conductive layer 223a and the conductive layer 221a may be electrically connected to each other through an opening 303 provided in a layer sandwiched between the conductive layer 223a and the conductive layer 221a.
  • the conductive layer 223a and the conductive layer 221a are electrically connected through the opening 303, and the conductive layer 221a is used as a wiring extending to another region, for example, an adjacent pixel.
  • the conductive layer 223a may be used as the wiring.
  • the conductive layer 221a has a region intersecting with the conductive layer 222a when viewed from above.
  • the conductive layer 222a is disposed on the semiconductor layer 231a through an insulating layer.
  • the conductive layer 222a is disposed on the low resistance region of the semiconductor layer 231a.
  • An opening 301 is provided in the insulating layer.
  • the conductive layer 222a is preferably electrically connected to the semiconductor layer 231a in the opening 301.
  • the conductive layer 222a is preferably provided so as to fill the opening 301.
  • the semiconductor layer 231a includes a region 231ai that is a region overlapping with the conductive layer 223a and two low-resistance regions 231an.
  • the two low-resistance regions 231an are arranged with the conductive layer 223a interposed therebetween as viewed from the upper surface.
  • the region 231ai preferably functions as a channel formation region.
  • One of the two low-resistance regions 231an preferably functions as a source region and the other as a drain region.
  • the low resistance region of the semiconductor layer includes an impurity element such as hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, arsenic, aluminum, or a rare gas. In particular, it preferably contains boron or phosphorus. Two or more of these elements may be included.
  • the conductive layer 41 is disposed on the conductive layer 46b and the conductive layer 46c via an insulating layer. In the insulating layer, an opening 304 is provided in a region overlapping with the conductive layer 46c. The conductive layer 41 is preferably electrically connected to the conductive layer 46 c at the opening 304. The conductive layer 41 is provided so as to cover the opening 302.
  • FIG. 3B is a top view of the case where the conductive layer 41 is not illustrated in FIG. 3A for easier viewing.
  • FIG. 3C is a top view when the conductive layer 222a, the conductive layer 46c, the conductive layer 46b, the opening 301, the opening 302, and the like are not illustrated.
  • the conductive layer 46c is disposed over the semiconductor layer 231a with an insulating layer interposed therebetween. In particular, the conductive layer 46c is disposed on the low resistance region 231an of the semiconductor layer 231a.
  • An opening 302 is provided in the insulating layer.
  • the conductive layer 46 c is preferably electrically connected to the semiconductor layer 231 a in the opening 302. In addition, the conductive layer 46 c is provided so as to cover the opening 302.
  • the conductive layer 222a is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 102, and the conductive layer 46c is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 102.
  • the semiconductor layer 231a can have a function of transmitting visible light.
  • the resistance of the semiconductor layer can be reduced while maintaining the function of transmitting visible light.
  • the semiconductor layer 231a, the conductive layer 46c, the conductive layer 46b, and the conductive layer 41 are preferably formed using a material that transmits visible light.
  • the region 111 illustrated in FIG. 3A can be a region having a function of transmitting visible light.
  • the area of the region 111 as viewed from above can be increased. Therefore, the aperture ratio of the pixel can be increased. By increasing the aperture ratio, light extraction efficiency (or pixel transmittance) can be increased. Thereby, the power consumption of the display device can be reduced. Further, the display quality of the display device can be improved.
  • one of wirings electrically connected to a source and a drain can be formed using a conductive layer 222a and the other is formed using a conductive layer 46c.
  • Each conductive layer is formed in a different layer via an insulating layer.
  • the conductive layer 222a includes a region overlapping with the conductive layer 223a when viewed from above, so that the wiring width of the conductive layer 222a can be increased.
  • the channel width of the transistor 102 By increasing the channel width of the transistor 102, the current driving capability of the transistor 102 is improved, and the charging speed of the capacitor 105 is improved. On the other hand, when the channel width of the transistor 102 is increased, the area occupied by the transistor 102 in the pixel is increased and the aperture ratio may be decreased.
  • the channel width is, for example, the width of the channel formation region.
  • a higher aperture ratio may be realized when the channel width of the transistor 102 is wide.
  • the capacity can be increased by using the structure of one embodiment of the present invention. Therefore, even when a liquid crystal material having a high relative dielectric constant is used, an excellent response speed can be realized.
  • the semiconductor layer included in the transistor may be composed of a plurality of island-shaped semiconductor layers.
  • FIG. 4 illustrates an example in which the semiconductor layer 231a included in the transistor 102 includes a plurality of island-shaped semiconductor layers. 4 includes m island-shaped semiconductor layers 231a_1 to 231a_m (where m is an integer of 2 to 50, more preferably 3 to 20, and still more preferably 3 to 10). Is done.
  • m is an integer of 2 to 50, more preferably 3 to 20, and still more preferably 3 to 10.
  • the channel width of the transistor 102 is, for example, a width in a direction substantially perpendicular to a direction from the source region to the drain region when viewed from the upper surface in a region overlapping with the gate electrode in the semiconductor layer included in the transistor 102.
  • the channel width of the transistor 102 is, for example, the sum of the widths of the respective island-shaped semiconductor layers.
  • the width of each island-shaped semiconductor layer is, for example, 2 ⁇ m to 300 ⁇ m, 3 ⁇ m to 200 ⁇ m, 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, or 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the width of each island-shaped semiconductor layer is, for example, less than 100 times the channel length of the transistor 102, more preferably less than 50 times, and even more preferably less than 25 times.
  • the channel width is, for example, 30 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less.
  • the display device has a function for adding a correction signal to an image signal.
  • the correction signal is added to the image signal by capacitive coupling and supplied to the liquid crystal element. Therefore, the liquid crystal element can display a corrected image.
  • the liquid crystal element can express more gradations than can be expressed using only the image signal.
  • the liquid crystal element can be driven at a voltage higher than the output voltage of the source driver. Since the voltage supplied to the liquid crystal element can be changed to a desired value in the pixel, an existing source driver can be used, and the cost for newly designing the source driver can be reduced. In addition, an increase in the output voltage of the source driver can be suppressed, and the power consumption of the source driver can be reduced.
  • the display device By driving the liquid crystal element by applying a high voltage, the display device can be used in a wide temperature range, and display can be performed with high reliability in both a low temperature environment and a high temperature environment.
  • the display device can be used as a vehicle-mounted display device or a camera display device.
  • liquid crystal element can be driven by applying a high voltage
  • a liquid crystal material having a high driving voltage such as a liquid crystal exhibiting a blue phase
  • the selection range of the liquid crystal material can be widened.
  • the liquid crystal element can be driven by applying a high voltage
  • the response speed of the liquid crystal can be improved by overdrive driving in which the voltage applied to the liquid crystal element is temporarily increased to rapidly change the alignment of the liquid crystal. it can.
  • the correction signal is generated by, for example, an external device and written to each pixel.
  • the correction signal may be generated in real time using an external device, or the correction signal stored in the recording medium may be read out and synchronized with the image signal.
  • a supplied image signal is not changed, and a new image signal can be generated using a pixel supplied with a correction signal.
  • the load on the external device can be reduced.
  • an operation for generating a new image signal with pixels can be performed with few steps, and a display device with a large number of pixels and a short horizontal period can be used.
  • FIG. 5A shows a circuit diagram of the pixel 11b.
  • the pixel 11b includes a transistor 101, a transistor 102, a capacitor 104, a capacitor 105, and a liquid crystal element 106.
  • One of the source and the drain of the transistor 101 is electrically connected to one electrode of the capacitor 104.
  • the other electrode of the capacitor 104 is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 102, one electrode of the capacitor 105, and one electrode of the liquid crystal element 106.
  • a node to which one of a source and a drain of the transistor 101 and one electrode of the capacitor 104 are connected is a node NS.
  • a node to which the other electrode of the capacitor 104, one of a source and a drain of the transistor 102, one electrode of the capacitor 105, and one electrode of the liquid crystal element 106 are connected is a node NA.
  • the gate of the transistor 101 is electrically connected to the wiring 122.
  • a gate of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 121.
  • the other of the source and the drain of the transistor 101 is electrically connected to the wiring 125.
  • the other of the source and the drain of the transistor 102 is electrically connected to the wiring 124.
  • the other electrode of the capacitor element 105 and the other electrode of the liquid crystal element 106 are electrically connected to the common wiring VCOM and the common wiring TCOM, respectively.
  • An arbitrary potential can be supplied to each of the common wiring VCOM and the common wiring TCOM.
  • the wiring 121 and the wiring 122 can each be called a scanning line and have a function of controlling the operation of the transistor.
  • the wiring 125 functions as a signal line that supplies an image signal.
  • the wiring 124 functions as a signal line for writing data to the node NA.
  • Each transistor illustrated in FIG. 5A includes a back gate electrically connected to the gate, but the connection of the back gate is not limited thereto. In addition, a back gate is not necessarily provided for the transistor.
  • the potential of the node NS can be held. Further, when the transistor 102 is turned off, the potential of the node NA can be held. In addition, by supplying a predetermined potential to the node NS via the transistor 101 in a state where the transistor 102 is non-conductive, the node NA is changed according to the change in the potential of the node NS due to capacitive coupling via the capacitor 104. Can be changed.
  • the correction signal written from the wiring 124 to the node NA is capacitively coupled to the image signal supplied from the wiring 125 and supplied to the liquid crystal element 106. Therefore, the liquid crystal element 106 can display a corrected image.
  • the potential of the node NS can be held for a long time.
  • an OS transistor can be used as the transistor.
  • the transistor 102 has a very low off-state current
  • the potential of the node NA can be held for a long time.
  • an OS transistor can be given.
  • a Si transistor may be applied to a transistor included in a pixel.
  • both an OS transistor and a Si transistor may be used.
  • a Si transistor may be applied to the transistor included in the pixel.
  • a transistor having amorphous silicon, a transistor having crystalline silicon (typically low-temperature polysilicon or single crystal silicon), and the like can be given.
  • an OS transistor or an Si transistor may be used as the transistor 101 and the transistor 102.
  • an OS transistor is preferably used as the transistor 101 and the transistor 102 rather than the Si transistor.
  • ⁇ Timing chart> The operation of writing the correction signal (Vp) in the pixel 11b to the node NA will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
  • the correction signal Vp is preferably written every frame period.
  • a positive or negative arbitrary signal can be used as the correction signal (Vp) supplied to the wiring 124, but here, a case where a positive signal is supplied will be described.
  • the high potential is represented by “H” and the low potential is represented by “L”.
  • the transistor 102 is turned on and the node NA
  • the potential is the potential of the wiring 124.
  • the operation of the liquid crystal element 106 can be reset by setting the potential of the wiring 124 to a reset potential (eg, “L”).
  • the transistor 101 is turned on, and the potential of the node NA is increased by capacitive coupling of the capacitor 104.
  • the potential of the wiring 125 is added. That is, the node NA becomes a potential (Vs + Vp) ′ obtained by adding the correction signal (Vp) to the image signal (Vs). It should be noted that the potential (Vs + Vp) 'includes potential fluctuations due to capacitive coupling of inter-wiring capacitance.
  • a display operation by the liquid crystal element 106 may be performed by supplying an image signal to the wiring 124 and controlling conduction and non-conduction of the transistor 102.
  • the transistor 101 may be normally off, or the transistor 101 may be normally on with a constant potential supplied to the wiring 125.
  • FIG. 6 shows an example of a top view of the pixel 11b.
  • the semiconductor layer 231a and the semiconductor layer 231b can have a function of transmitting visible light.
  • the conductive layer 222a included in the transistor 102 includes a region overlapping with the conductive layer 223a.
  • the transistor 101 illustrated in FIG. 6 includes a semiconductor layer 231b, a conductive layer 223b, a conductive layer 221b, and a conductive layer 222c.
  • the capacitor 104 can be configured by a conductive layer 46a, a conductive layer 41, and an insulating layer 44 sandwiched between the two conductive layers.
  • the conductive layer 41 is a common electrode in the capacitor 105 and the capacitor 104.
  • the capacitor 104 preferably has a larger capacitance value than the capacitor 105.
  • the area of the region where the conductive layer 41 and the conductive layer 46a overlap is preferably larger than the area of the region where the conductive layer 41 and the conductive layer 46b overlap.
  • a capacitive element is also formed by two electrodes of the conductive layer 41 and a conductive layer 43c described later with reference to FIG.
  • the conductive layer 223b and the conductive layer 221b preferably function as gate electrodes. Further, the conductive layer 223b and the conductive layer 221b may be electrically connected to each other through an opening provided in a layer sandwiched therebetween.
  • the conductive layer 222c is disposed on the semiconductor layer 231b via an insulating layer.
  • the conductive layer 222c is disposed on the low resistance region of the semiconductor layer 231b.
  • the conductive layer 222c is preferably electrically connected to the semiconductor layer 231b in an opening provided in the insulating layer.
  • the conductive layer 46a is preferably electrically connected to the semiconductor layer 231b.
  • the conductive layer 222c and the conductive layer 46a are electrically connected to either the source or the drain of the transistor 101.
  • the conductive layer 46a and the semiconductor layer 231b preferably have a function of transmitting visible light.
  • the conductive layer 46a, the conductive layer 46b, the conductive layer 46c, and the conductive layer 41 transmit visible light more easily than the semiconductor layer 231a and the semiconductor layer 231b. Visible light is more easily transmitted means, for example, that the transmittance of visible light is higher.
  • a channel formation region (eg, the region 231ai) included in the semiconductor layer 231a and the semiconductor layer 231b transmits more visible light than a low resistance region (eg, the low resistance region 231an) included in the semiconductor layer 231a and the semiconductor layer 231b. It may be easy.
  • FIG. 7A illustrates an example of a cross section of the display device 10 including the pixel of one embodiment of the present invention.
  • a cross section AB shows a cross section corresponding to the two-dot chain line AB shown in FIG.
  • the display device 10 includes an FPC 172, a connection body 242, and a conductive layer 43b provided over the substrate.
  • the FPC 172 is electrically connected to the conductive layer 43 b through the connection body 242.
  • the conductive layer 43b is preferably formed in the same layer as the conductive layer 222a and the like.
  • the display device 10 shown in FIG. 7A includes a substrate 32 arranged so as to face the substrate 31.
  • a light shielding layer 38, an overcoat 135, and a conductive layer 43 c are sequentially provided on the surface facing the substrate 31.
  • the liquid crystal layer 42 is sandwiched between the substrate 31 and the substrate 32. More specifically, for example, it is sandwiched between the conductive layer 43c and the conductive layer 41 or the like.
  • the display device 10 may have a spacer, an alignment film, a colored layer, and the like.
  • the display device 10 illustrated in FIG. 7A includes a polarizing plate 61, a polarizing plate 63, and a backlight unit 30.
  • the backlight unit 30 includes a light emitting element 33, a diffusion plate 34, and a light guide plate 39.
  • a light diffusion lens may be provided in the light emitting element 33 as necessary.
  • the polarizing plate 61 and the polarizing plate 63 are included; however, the display device 10 may have a configuration that does not include the polarizing plate 61 and / or the polarizing plate 63.
  • the insulating layers 211 and 225 in contact with the semiconductor layers 231a and 231b are preferably oxide insulating layers. Note that in the case where the insulating layer 211 or the insulating layer 225 has a stacked structure, at least a layer in contact with the semiconductor layer 231a or the like is preferably an oxide insulating layer. Thus, oxygen vacancies can be suppressed from occurring in the semiconductor layer 231a and the like, and the reliability of the transistor can be improved.
  • Either the insulating layer 213 or the insulating layer 214 is preferably a nitride insulating layer. Accordingly, impurities can be prevented from entering the semiconductor layer 231a and the like, and the reliability of the transistor can be improved in some cases.
  • the insulating layer 215 preferably has a planarization function, and is preferably an organic insulating layer, for example. Note that the insulating layer 215 is not necessarily formed, and the conductive layer 46 a or the like may be formed in contact with the insulating layer 214.
  • the insulating layer 211, the insulating layer 225, the insulating layer 213, the insulating layer 214, and the insulating layer 215 preferably have a function of transmitting visible light.
  • the substrate 31 and the substrate 32 preferably have a function of transmitting visible light.
  • the material of the substrate 31 and the substrate 32 there are no major limitations on the material of the substrate 31 and the substrate 32, and various substrates can be used.
  • a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
  • the display device can be reduced in weight and thickness. Furthermore, a flexible display device can be realized by using a substrate having a thickness that is flexible.
  • the backlight unit 30 shown in FIG. 7A has a configuration in which a light guide plate 39 is provided via a diffusion plate 34 directly below a pixel.
  • a light emitting element 33 is provided at the end of the light guide plate 39.
  • the light guide plate 39 has a concavo-convex shape on the surface opposite to the diffusing plate 34, and the guided light can be scattered by the concavo-convex shape and emitted in the direction of the diffusing plate 34.
  • the light emitting element 33 has a function of emitting visible light.
  • the light emitted in the direction of the diffusing plate 34 is emitted toward the substrate 32 through a route 36 and a route 37 shown in FIG.
  • the insulating layer 211 In the path 36, light incident from the substrate 31 side is the insulating layer 211, the insulating layer 225, the insulating layer 213, the insulating layer 214, the insulating layer 215, the conductive layer 46a, the insulating layer 44, the conductive layer 41, the liquid crystal layer 42, and the conductive layer. Injected to the substrate 32 side through 43c and the overcoat 135.
  • the light emitting element 33 can be fixed to the printed circuit board 35.
  • the light emitting elements 33 are arranged so that light emitting elements of each color of RGB are arranged.
  • the display device 10 can display a color image.
  • the display device 10 When the display device 10 has a colored layer, out of the light emitted from the light source of the backlight unit 30, light outside the specific wavelength region is absorbed by the colored layer. Thereby, for example, light emitted from the red pixel (subpixel) to the outside of the display module exhibits red, and light emitted from the green subpixel (subpixel) to the outside of the display module exhibits green, Light emitted from the blue sub-pixel (sub-pixel) to the outside of the display module is blue.
  • the backlight unit 30 may be configured to sequentially flash the three color light emitting elements.
  • the display device 10 can sequentially flash the three color light emitting elements and drive the pixels in synchronism with this to perform color display based on the successive additive color mixing method.
  • This driving method can also be called field sequential driving.
  • the field sequential drive method is a drive method that performs color display by time division. Specifically, red, green, and blue light-emitting elements are sequentially turned on at different times, and the pixels are driven in synchronization with the light-emitting elements to perform color display based on the continuous additive color mixing method.
  • the display device can have high definition.
  • a colored layer such as a color filter
  • light is not absorbed by the colored layer, and the transmittance of the pixel can be improved.
  • the required luminance can be obtained with a small amount of electric power, so that low power consumption can be realized.
  • the manufacturing process of the display device can be simplified and manufacturing cost can be reduced.
  • the display device of one embodiment of the present invention When applying the field sequential drive method, a high frame frequency is required. Since the display device of one embodiment of the present invention includes two capacitor elements in one pixel, the storage capacitor of the pixel is large and a high voltage can be supplied to the liquid crystal element, so that the response speed of the liquid crystal element is improved. be able to. For example, the response speed of the liquid crystal element can be improved by overdrive driving in which the voltage applied to the liquid crystal element is temporarily increased to rapidly change the alignment of the liquid crystal. Therefore, it can be said that the display device of one embodiment of the present invention has a preferable structure when a field sequential driving method in which a high frame frequency is required is applied.
  • the rotational viscosity coefficient of the liquid crystal material is small because the response of the liquid crystal element can be made faster.
  • the rotational viscosity coefficient of the liquid crystal material is preferably 10 mPa ⁇ sec or more and 150 mPa ⁇ sec or less.
  • the backlight unit 30 uses the light guide plate 39 to allow light to enter from the substrate 31 side. However, the backlight unit 30 faces the substrate 31 and emits light directly below the pixels.
  • the element 33 may be provided.
  • a planar light emitting element may be provided so as to face the substrate 31.
  • FIG. 7B illustrates an example in which an electrode electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 101 is formed using a conductive layer 46d formed in the same layer as the conductive layer 46c.
  • the conductive layer 46d has a function of transmitting visible light.
  • the semiconductor layer 231b which overlaps with the conductive layer 46d also has a function of transmitting visible light. In the region where the semiconductor layer 231b and the conductive layer 46d overlap and does not overlap with the conductive layer 223b, Light emitted from the light unit 30 can be emitted to the substrate 32 side.
  • the material of the substrate included in the display device there is no major limitation on the material of the substrate included in the display device, and various substrates can be used.
  • a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
  • the display device can be reduced in weight and thickness. Furthermore, a flexible display device can be realized by using a flexible substrate.
  • liquid crystal materials there are two types of liquid crystal materials: positive liquid crystal materials having a positive dielectric anisotropy ( ⁇ ) and negative liquid crystal materials having a negative dielectric constant.
  • positive liquid crystal materials having a positive dielectric anisotropy ( ⁇ ) positive dielectric anisotropy ( ⁇ )
  • negative liquid crystal materials having a negative dielectric constant.
  • either material can be used, and an optimum liquid crystal material can be used depending on a mode to be applied and a design.
  • liquid crystal elements to which various modes are applied can be used.
  • TN mode FFS mode
  • IPS mode ASM (Axially Symmetrically Aligned Micro-cell) mode
  • OCB Optically Compensated Birefringence
  • FLC Fluoroelectric LiquidCrystalCryFractiveCrystalCryFractiveCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryCryClinicCryCtFlCnCt
  • a liquid crystal element to which a birefringence mode, a VA-IPS mode, a guest-host mode, or the like is applied can be used.
  • the liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal.
  • the optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field).
  • a thermotropic liquid crystal a low molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • ferroelectric liquid crystal an antiferroelectric liquid crystal, or the like
  • These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like depending on conditions.
  • liquid crystal exhibiting a blue phase may be used.
  • the blue phase is one of the liquid crystal phases.
  • a liquid crystal composition mixed with 5% by weight or more of a chiral agent is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and exhibits optical isotropy.
  • a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent does not require alignment treatment and has a small viewing angle dependency. Further, since it is not necessary to provide an alignment film, a rubbing process is unnecessary, electrostatic damage caused by the rubbing process can be prevented, and defects or breakage of the display panel during the manufacturing process can be reduced.
  • a light scattering type liquid crystal element may be used as the liquid crystal element.
  • the light scattering liquid crystal element an element having a composite material of liquid crystal and a polymer is preferably used.
  • a polymer dispersed liquid crystal (PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal)) element can be used.
  • a polymer network type liquid crystal (PNLC (Polymer Network Liquid Crystal)) element may be used.
  • the light scattering liquid crystal element has a structure in which a liquid crystal part is provided in a three-dimensional network structure of a resin part sandwiched between a pair of electrodes.
  • a material used for the liquid crystal part for example, nematic liquid crystal can be used.
  • a photocuring resin can be used as the resin portion.
  • the photocurable resin for example, a monofunctional monomer such as acrylate or methacrylate, a polyfunctional monomer such as diacrylate, triacrylate, dimethacrylate, or trimethacrylate, or a polymerizable compound obtained by mixing them can be used.
  • a light scattering type liquid crystal element performs display by transmitting or scattering light using the anisotropy of the refractive index of a liquid crystal material.
  • the resin part may also have anisotropy in refractive index.
  • the difference in the refractive index between the liquid crystal part and the resin part does not change significantly, so that incident light is scattered by the liquid crystal part. Therefore, the light scattering liquid crystal element is in an opaque state regardless of the viewing direction.
  • a light-scattering liquid crystal element When a light-scattering liquid crystal element is used as the liquid crystal element, for example, light is emitted when the light-scattering liquid crystal element is turned off, for example, when no voltage is applied or when the absolute value of the applied voltage is small.
  • the display device is operated in a mode that scatters light when it is turned on, that is, when the absolute value of the applied voltage is increased.
  • a transparent display device can be obtained in a normal state (a state where no display is performed). In this case, color display can be performed when an operation of scattering light is performed. Such an operation may be referred to as a reverse mode.
  • a material containing one or more selected from indium (In), zinc (Zn), and tin (Sn) may be used.
  • indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, indium oxide including tungsten oxide, indium zinc oxide including tungsten oxide, indium oxide including titanium oxide, and titanium oxide are included. Examples thereof include indium tin oxide, indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), zinc oxide, and zinc oxide containing gallium.
  • a film containing graphene can also be used. The film containing graphene can be formed by, for example, reducing a film containing graphene oxide.
  • the conductive film that transmits visible light can be formed using an oxide semiconductor (hereinafter, the conductive film formed using an oxide semiconductor is also referred to as an oxide conductive layer).
  • the oxide conductive layer preferably includes, for example, indium, and further includes an In-M-Zn oxide (M is Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, Sn, or Hf). preferable.
  • An oxide semiconductor is a semiconductor material whose resistance can be controlled by at least one of oxygen vacancies in the film and impurity concentrations such as hydrogen and water in the film. Therefore, the resistivity of the oxide conductive layer is controlled by selecting a treatment in which at least one of oxygen vacancies and impurity concentrations is increased or a treatment in which at least one of oxygen vacancies and impurity concentrations is reduced in the oxide semiconductor layer. be able to.
  • an oxide conductive layer formed using an oxide semiconductor in this manner is an oxide semiconductor layer with high carrier density and low resistance, an oxide semiconductor layer with conductivity, or an oxide semiconductor with high conductivity. It can also be called a layer.
  • the transistor included in the display device of this embodiment may have a top-gate structure or a bottom-gate structure.
  • gate electrodes may be provided above and below the channel.
  • a semiconductor material used for the transistor is not particularly limited, and examples thereof include an oxide semiconductor, silicon, and germanium.
  • crystallinity of the semiconductor material used for the transistor there is no particular limitation on the crystallinity of the semiconductor material used for the transistor, and either an amorphous semiconductor or a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor partially including a crystal region) is used. May be used. It is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • a Group 14 element, a compound semiconductor, or an oxide semiconductor can be used for the semiconductor layer.
  • a semiconductor containing silicon, a semiconductor containing gallium arsenide, an oxide semiconductor containing indium, or the like can be used for the semiconductor layer.
  • an oxide semiconductor it is preferable to apply an oxide semiconductor to a semiconductor in which a transistor channel is formed.
  • an oxide semiconductor having a larger band gap than silicon is preferably used. It is preferable to use a semiconductor material with a wider band gap and lower carrier density than silicon because current in an off state of the transistor can be reduced.
  • the charge accumulated in the capacitor through the transistor can be held for a long time.
  • the driving circuit can be stopped while maintaining the gradation of the displayed image. As a result, a display device with extremely reduced power consumption can be realized.
  • the transistor preferably includes an oxide semiconductor layer that is highly purified and suppresses formation of oxygen vacancies.
  • the current value (off-current value) in the off state of the transistor can be reduced. Therefore, the holding time of an electric signal such as an image signal can be increased, and the writing interval can be set longer in the power-on state. Therefore, since the frequency of the refresh operation can be reduced, there is an effect of suppressing power consumption.
  • a transistor including an oxide semiconductor can be driven at high speed because a relatively high field-effect mobility can be obtained.
  • the transistor in the display portion and the transistor in the driver circuit portion can be formed over the same substrate. That is, it is not necessary to separately use a semiconductor device formed of a silicon wafer or the like as the drive circuit, so that the number of parts of the display device can be reduced.
  • a high-quality image can be provided by using a transistor that can be driven at high speed.
  • the transistors included in the gate drivers GD_L and GD_R and the transistors included in the display region 100 may have the same structure or different structures.
  • the transistors included in the gate driver may all have the same structure, or two or more kinds of structures may be used in combination.
  • the transistors included in the display region 100 may have the same structure, or two or more structures may be used in combination.
  • an organic insulating material or an inorganic insulating material can be used as an insulating material that can be used for each insulating layer, overcoat, and the like included in the display device.
  • the organic insulating material include acrylic resin, epoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polyimide amide resin, siloxane resin, benzocyclobutene resin, and phenol resin.
  • examples thereof include a film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, and a neodymium oxide film.
  • conductive layers such as various wirings and electrodes included in the display device include metals such as aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, tantalum, and tungsten,
  • a single-layer structure or a stacked structure can be formed using one or a plurality of alloys containing the metal as a main component.
  • a two-layer structure in which a titanium film is laminated on an aluminum film a two-layer structure in which a titanium film is laminated on a tungsten film, a two-layer structure in which a copper film is laminated on a molybdenum film, or an alloy film containing molybdenum and tungsten
  • Two-layer structure in which a copper film is laminated two-layer structure in which a copper film is laminated on a copper-magnesium-aluminum alloy film, a titanium film or a titanium nitride film, and an aluminum film or copper layered on the titanium film or titanium nitride film
  • the first and third layers include titanium, titanium nitride, molybdenum, tungsten, an alloy containing molybdenum and tungsten, an alloy containing molybdenum and zirconium, or a film made of molybdenum nitride.
  • a film made of a low resistance material such as copper, aluminum, gold or silver, or an alloy of copper and manganese is preferably formed.
  • ITO indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, ITSO, etc. You may use the electroconductive material which has.
  • the oxide conductive layer may be formed by controlling the resistivity of the oxide semiconductor.
  • a silicon nitride film is suitable for the insulating layer 44 functioning as a dielectric of the capacitor element.
  • a curable resin such as a thermosetting resin, a light curable resin, or a two-component mixed curable resin
  • a curable resin such as a thermosetting resin, a light curable resin, or a two-component mixed curable resin
  • an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, a siloxane resin, or the like can be used.
  • connection body 242 for example, an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film), an anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste), or the like can be used.
  • ACF Anisotropic Conductive Film
  • ACP Anisotropic Conductive Paste
  • the colored layer is a colored layer that transmits light in a specific wavelength range.
  • materials that can be used for the colored layer include metal materials, resin materials, and resin materials containing pigments or dyes.
  • the light shielding layer 38 is provided between adjacent colored layers of different colors, for example.
  • a black matrix formed using a metal material or a resin material containing a pigment or dye can be used as the light shielding layer 38. Note that it is preferable to provide the light shielding layer 38 in a region other than the display portion such as a drive circuit portion because light leakage such as guided light can be suppressed.
  • the backlight unit 30 may be a direct type backlight, an edge light type backlight, or the like.
  • As the light source an LED (Light Emitting Diode), an organic EL (Electroluminescence) element, or the like can be used.
  • Thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) constituting the display device are respectively formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, and pulsed laser deposition (PLD: Pulsed Laser Deposition).
  • CVD chemical vapor deposition
  • PLD Pulsed Laser Deposition
  • Method atomic layer deposition
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the CVD method include a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a thermal chemical vapor deposition (PECVD) method, a thermal CVD method, and the like.
  • An example of the thermal CVD method is a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • Thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) that constitute display devices are spin coat, dip, spray coating, ink jet printing, dispensing, screen printing, offset printing, slit coating, roll coating, curtain coating, and knife, respectively. It can be formed by a method such as coating or a tool such as a doctor knife.
  • the thin film constituting the display device can be processed using a photolithography method or the like.
  • an island-shaped thin film may be formed by a film formation method using a shielding mask.
  • the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sand blast method, a lift-off method, or the like.
  • a photolithography method a resist mask is formed on a thin film to be processed, the thin film is processed by etching or the like, and the resist mask is removed. After forming a photosensitive thin film, exposure and development are performed. And a method for processing the thin film into a desired shape.
  • examples of light used for exposure include i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), and light obtained by mixing these.
  • ultraviolet light, KrF laser light, ArF laser light, or the like can be used.
  • exposure may be performed by an immersion exposure technique.
  • examples of light used for exposure include extreme ultraviolet light (EUV: Extreme-violet) and X-rays.
  • EUV Extreme-violet
  • an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible. Note that a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.
  • etching the thin film For etching the thin film, a dry etching method, a wet etching method, a sand blasting method, or the like can be used.
  • FIG. 8A is a top view of the transistor 200
  • FIG. 8B corresponds to a cross-sectional view of a cross-sectional view taken along dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 8A
  • FIG. 8A corresponds to a cross-sectional view of a cut surface taken along one-dot chain line B1-B2 shown in FIG.
  • some components such as a gate insulating layer
  • the direction of the alternate long and short dash line A1-A2 corresponds to the channel length direction
  • the direction of the alternate long and short dash line B1-B2 corresponds to the channel width direction.
  • the top view of the transistor some components are omitted in the following drawings as in FIG. 8A.
  • the transistor 200 is provided over a substrate 109 and includes an insulating layer 103, a semiconductor layer 108, an insulating layer 110, a metal oxide layer 114, a conductive layer 112, an insulating layer 116, an insulating layer 118, and the like.
  • the island-shaped semiconductor layer 108 is provided over the insulating layer 103.
  • the insulating layer 110 is provided in contact with the upper surface of the insulating layer 103 and the upper surface and side surfaces of the semiconductor layer 108.
  • the metal oxide layer 114 and the conductive layer 112 are provided in this order on the insulating layer 110 and overlap with the semiconductor layer 108.
  • the insulating layer 116 is provided to cover the upper surface of the insulating layer 110, the side surface of the metal oxide layer 114, and the upper surface and side surfaces of the conductive layer 112.
  • the insulating layer 118 is provided so as to cover the insulating layer 116.
  • Part of the conductive layer 112 functions as a gate electrode.
  • a part of the insulating layer 110 functions as a gate insulating layer.
  • the transistor 200 is a so-called top gate transistor in which a gate electrode is provided over the semiconductor layer 108.
  • the transistor 200 may include a conductive layer 120a and a conductive layer 120b over the insulating layer 118.
  • the conductive layer 120a and the conductive layer 120b function as a source electrode and a drain electrode.
  • the conductive layer 120a and the conductive layer 120b are electrically connected to a region 108n described later through an opening 141a and an opening 141b provided in the insulating layer 118, the insulating layer 116, and the insulating layer 110, respectively.
  • the semiconductor layer 108 preferably contains a metal oxide.
  • the semiconductor layer 108 includes indium and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, One or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium) and zinc are preferable.
  • M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, or tin.
  • an oxide containing indium, gallium, and zinc is preferably used as the semiconductor layer 108.
  • the semiconductor layer 108 may have a stacked structure in which layers having different compositions, layers having different crystallinity, or layers having different impurity concentrations are stacked.
  • the conductive layer 112 and the metal oxide layer 114 are processed so that their upper surface shapes substantially coincide with each other.
  • the top surface shape is approximately the same” means that at least a part of the contour overlaps between the stacked layers.
  • the case where the upper layer and the lower layer are processed by the same mask pattern or a part thereof by the same mask pattern is included.
  • the contours do not overlap, and the upper layer contour may be located inside the lower layer contour, or the upper layer contour may be located outside the lower layer contour. It is called “match”
  • the metal oxide layer 114 positioned between the insulating layer 110 and the conductive layer 112 functions as a barrier film that prevents oxygen contained in the insulating layer 110 from diffusing to the conductive layer 112 side. Further, the metal oxide layer 114 also functions as a barrier film that prevents hydrogen and water contained in the conductive layer 112 from diffusing to the insulating layer 110 side.
  • a material that hardly transmits oxygen and hydrogen more than the insulating layer 110 can be used.
  • the metal oxide layer 114 can prevent oxygen from diffusing from the insulating layer 110 to the conductive layer 112 even when a metal material that easily absorbs oxygen, such as aluminum or copper, is used for the conductive layer 112. . Further, even when the conductive layer 112 contains hydrogen, diffusion of hydrogen from the conductive layer 112 to the semiconductor layer 108 through the insulating layer 110 can be prevented. As a result, the carrier density in the channel formation region of the semiconductor layer 108 can be extremely low.
  • the metal oxide layer 114 an insulating material or a conductive material can be used. In the case where the metal oxide layer 114 has an insulating property, it functions as part of the gate insulating layer. On the other hand, when the metal oxide layer 114 has conductivity, it functions as a part of the gate electrode.
  • an insulating material having a dielectric constant higher than that of silicon oxide is preferably used.
  • an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a hafnium aluminate film, or the like is preferably used because the driving voltage can be reduced.
  • a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide (ITO), or indium tin oxide containing silicon (ITSO) can be used.
  • ITO indium tin oxide
  • ITSO indium tin oxide containing silicon
  • a conductive oxide containing indium is preferable because of its high conductivity.
  • an oxide material containing one or more of the same elements as the semiconductor layer 108 is preferably used.
  • an oxide semiconductor material that can be used for the semiconductor layer 108 is preferably used.
  • a metal oxide film formed using the same sputtering target as that of the semiconductor layer 108 is preferably used as the metal oxide layer 114 because the device can be used in common.
  • the metal oxide layer 114 has a gallium composition ratio (content ratio) higher than that of the semiconductor layer 108. It is preferable to use a high material because the blocking property of the metal oxide layer 114 with respect to oxygen can be further increased. At this time, the field-effect mobility of the transistor 200 can be increased by using a material whose composition ratio of indium is higher than that of the metal oxide layer 114 for the semiconductor layer 108.
  • the metal oxide layer 114 is preferably formed using a sputtering apparatus.
  • oxygen can be preferably added to the insulating layer 110 and the semiconductor layer 108 by being formed in an atmosphere containing oxygen gas.
  • the semiconductor layer 108 includes a region overlapping with the conductive layer 112 and a pair of low resistance regions 108n sandwiching the region.
  • a region of the semiconductor layer 108 that overlaps with the conductive layer 112 functions as a channel formation region of the transistor 200.
  • the region 108n functions as a source region or a drain region of the transistor 200.
  • the region 108n can also be referred to as a region having a lower resistance than the channel formation region, a region with a high carrier concentration, a region with a high oxygen defect density, a region with a high impurity concentration, or an n-type region.
  • the region 108n of the semiconductor layer 108 is a region containing an impurity element.
  • the impurity element include hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, arsenic, aluminum, or a rare gas.
  • typical examples of rare gases include helium, neon, argon, krypton, and xenon. In particular, it preferably contains boron or phosphorus. Two or more of these elements may be included.
  • the insulating layer 110 has a region in contact with the channel formation region of the semiconductor layer 108, that is, a region overlapping with the conductive layer 112.
  • the insulating layer 110 has a region in contact with the low-resistance region 108 n of the semiconductor layer 108 and not overlapping with the conductive layer 112.
  • an oxide film is preferably used for the insulating layers 103 and 110 in contact with the channel formation region of the semiconductor layer 108.
  • an oxide film such as a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or an aluminum oxide film can be used. Accordingly, oxygen released from the insulating layers 103 and 110 can be supplied to the channel formation region of the semiconductor layer 108 by heat treatment or the like in the manufacturing process of the transistor 200, so that oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced. .
  • FIG. 9 shows an enlarged cross-sectional view of a region P surrounded by a one-dot chain line in FIG. 8 (B).
  • the insulating layer 110 has a region 110d containing the impurity element described above.
  • the region 110d is located at least near the interface with the region 108n.
  • the region 110 d is also located at least near the interface with the insulating layer 103 in a region where the semiconductor layer 108 is not provided and does not overlap with the conductive layer 112. 8B, 8C, and 9, it is preferable that the region 110d is not provided in a portion in contact with the channel formation region of the semiconductor layer 108.
  • the insulating layer 103 has a region 103 d containing the above-described impurity element in the vicinity of the interface in contact with the insulating layer 110. As shown in FIG. 9, the region 103d may be provided near the interface in contact with the region 108n. At this time, the impurity concentration of the portion overlapping with the region 108 n is lower than that of the portion in contact with the insulating layer 110.
  • the impurity in the region 108n has a concentration gradient such that the concentration becomes higher as the insulating layer 110 is closer. Accordingly, the upper portion of the region 108n has a lower resistance, so that the contact resistance with the conductive layer 120a (or the conductive layer 120b) can be more effectively reduced.
  • the total amount of impurities in the region 108n can be reduced as compared with the case where the concentration is uniform over the entire region 108n, the amount of impurities that can diffuse into the channel formation region due to the influence of heat or the like during the manufacturing process can be reduced. Can be kept low.
  • the impurity in the region 110d has a concentration gradient such that the concentration becomes higher as it is closer to the semiconductor layer 108.
  • the above-described region 110d to which the impurity element is added can suppress release of oxygen compared to other regions. Therefore, the region 110d located in the vicinity of the interface with the region 108n of the insulating layer 110 functions as a blocking layer for oxygen, and oxygen supplied to the region 108n can be effectively reduced.
  • the treatment for adding an impurity element to the region 108n and the region 110d can be performed using the conductive layer 112 as a mask. Accordingly, the region 110d can be formed in a self-aligned manner simultaneously with the formation of the region 108n.
  • the region 110d is formed in the vicinity of the semiconductor layer 108 in the insulating layer 110 in order to exaggerately indicate that the high impurity concentration portion of the insulating layer 110 is positioned in the vicinity of the interface with the semiconductor layer 108.
  • the impurity element is actually included in the entire thickness direction of the insulating layer 110.
  • Each of the region 108n and the region 110d has an impurity concentration of 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more, 1 ⁇ 10 23 atoms / cm 3 or less, preferably 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more, and 5 ⁇ 10 22 atoms / cm 3. It is preferable to include a region of cm 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more and 1 ⁇ 10 22 atoms / cm 3 or less.
  • the region 108n preferably includes a portion with a higher impurity concentration than the region 110d of the insulating layer 110, because the electric resistance of the region 108n can be reduced more effectively.
  • the concentration of impurities contained in the region 108n and the region 110d is analyzed by an analysis method such as secondary ion mass spectrometry (SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or the like. can do.
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • concentration distribution in the depth direction can be known by combining ion sputtering from the front side or the back side and XPS analysis.
  • the impurity element is preferably present in an oxidized state.
  • an easily oxidizable element such as boron, phosphorus, magnesium, aluminum, or silicon
  • Such an easily oxidizable element can be stably present in an oxidized state by being combined with oxygen in the semiconductor layer 108, so that a high temperature (eg, 400 ° C. or higher, 600 ° C. or higher, or 800 ° C. or higher) is used in a later step. ) Is suppressed even if it is applied.
  • the impurity element deprives oxygen in the semiconductor layer 108, many oxygen vacancies are generated in the region 108n. Since the oxygen deficiency and hydrogen in the film are combined to form a carrier supply source, the region 108n is in a very low resistance state.
  • the treatment is preferably performed in a state of being covered with an insulating layer 116 having a high barrier property against oxygen.
  • the impurity element is preferably present in an oxidized state.
  • Such an easily oxidizable element can be stably present in an oxidized state by being combined with oxygen in the insulating layer 110, so that desorption is suppressed even when a high temperature is applied in a later step.
  • oxygen that can be released by heating also referred to as excess oxygen
  • the excess oxygen and the impurity element are combined and stabilized, so that oxygen is transferred from the region 110d to the region 108n. Supplying can be suppressed.
  • the region 110d containing the impurity element in an oxidized state is in a state where oxygen is difficult to diffuse, it is possible to prevent oxygen from being supplied to the region 108n through the region 110d from above the region 110d. it can.
  • boron contained in the region 108n and the region 110d can exist in a state of being bonded to oxygen. This can be confirmed by observing a spectrum peak due to the B 2 O 3 bond in the XPS analysis. Further, in XPS analysis, the peak intensity becomes extremely small to such an extent that a spectrum peak due to the state in which boron element exists alone is not observed or is buried in the background noise at the lower limit of measurement.
  • the insulating layer 116 and the insulating layer 118 function as a protective layer that protects the transistor 200.
  • One of the insulating layer 116 and the insulating layer 118 preferably has a function of preventing oxygen that can be released from the insulating layer 110 from diffusing outside.
  • an inorganic insulating material such as an oxide or a nitride can be used.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, aluminum nitride, hafnium oxide, or hafnium aluminate can be used.
  • the insulating layer 116 and the insulating layer 118 are stacked as the protective layer is shown here, one of the insulating layer 116 and the insulating layer 118 may be omitted if unnecessary.
  • Oxygen deficiency formed in the semiconductor layer 108 is a problem because it affects transistor characteristics. For example, when an oxygen vacancy is formed in the semiconductor layer 108, hydrogen is bonded to the oxygen vacancy and can serve as a carrier supply source. When a carrier supply source is generated in the semiconductor layer 108, a change in electrical characteristics of the transistor 200, typically, a threshold voltage shift occurs. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 has fewer oxygen vacancies.
  • the insulating film in the vicinity of the semiconductor layer 108 specifically, the insulating layer 110 located above the semiconductor layer 108 and the insulating layer 103 located below include an oxide film. .
  • oxygen vacancies in the semiconductor layer 108 can be reduced.
  • the semiconductor layer 108 preferably has a region in which the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M. As the In atomic ratio increases, the field-effect mobility of the transistor can be improved.
  • a very large amount of oxygen can be supplied into the semiconductor layer 108 containing a metal oxide, so that a metal oxide material having a large atomic ratio of In can be used.
  • a transistor having extremely high field effect mobility, stable electrical characteristics, and high reliability can be realized.
  • a metal oxide in which the atomic ratio of In is 1.5 times or more, or 2 times or more, or 3 times or more, or 3.5 times or more, or 4 times or more of the atomic ratio of M can be preferably used.
  • a display device with a narrow frame width (also referred to as a narrow frame) can be provided by using the above-described transistor with high field-effect mobility for a gate driver that generates a gate signal.
  • a gate driver that generates a gate signal.
  • the transistor with high field-effect mobility described above for a source driver particularly, a demultiplexer connected to an output terminal of a shift register included in the source driver
  • a display with a small number of wirings connected to a display device can be obtained.
  • An apparatus can be provided.
  • the crystallinity of the semiconductor layer 108 can be analyzed by, for example, analyzing using X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction), or analyzing using a transmission electron microscope (TEM). .
  • XRD X-ray diffraction
  • TEM transmission electron microscope
  • impurities such as hydrogen or moisture mixed in the semiconductor layer 108 are problematic because they affect the transistor characteristics. Therefore, it is preferable that the semiconductor layer 108 have fewer impurities such as hydrogen or moisture.
  • a metal oxide film having a low impurity concentration and a low density of defect states is preferably used because a transistor having excellent electric characteristics can be manufactured. When the impurity concentration is low and the defect level density is low (oxygen vacancies are reduced), the carrier density in the film can be reduced.
  • a transistor in which such a metal oxide film is used for a semiconductor layer rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative.
  • a transistor including such a metal oxide film can obtain characteristics with extremely low off-state current.
  • the semiconductor layer 108 may have a stacked structure of two or more layers.
  • the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different compositions are stacked can be used.
  • the semiconductor layer 108 in which two or more metal oxide films having different crystallinity are stacked can be used.
  • the same oxide target is used and the film formation conditions are different so that the film is continuously formed without being exposed to the atmosphere.
  • the oxygen flow rate ratio at the time of forming the first metal oxide film formed first is made smaller than the oxygen flow rate ratio at the time of forming the second metal oxide film formed later.
  • oxygen is not allowed to flow when the first metal oxide film is formed.
  • oxygen can be effectively supplied when forming the second metal oxide film.
  • the first metal oxide film can be a film having lower crystallinity and higher electrical conductivity than the second metal oxide film.
  • the second metal oxide film provided on the top is a film having higher crystallinity than the first metal oxide film, so that damage during the processing of the semiconductor layer 108 or the film formation of the insulating layer 110 is caused. Can be suppressed.
  • the oxygen flow rate ratio during the formation of the first metal oxide film is 0% or more and less than 50%, preferably 0% or more and 30% or less, more preferably 0% or more and 20% or less. Specifically, it is 10%.
  • the oxygen flow rate ratio during the formation of the second metal oxide film is 50% to 100%, preferably 60% to 100%, more preferably 80% to 100%, and still more preferably 90% or more. 100% or less, typically 100%.
  • the first metal oxide film and the second metal oxide film may have different conditions such as pressure, temperature, and power at the time of film formation, but the conditions other than the oxygen flow rate ratio are the same. This is preferable because the time required for the film forming process can be shortened.
  • the transistor 200 having excellent electrical characteristics and high reliability can be realized.
  • FIG. 10A is a top view of the transistor 200A
  • FIG. 10B is a cross-sectional view in the channel length direction of the transistor 200A
  • FIG. 10C is a cross-sectional view in the channel width direction of the transistor 200A. .
  • the transistor 200A is mainly different from the transistor 100 illustrated in Structural Example 1 in that the conductive layer 107 is provided between the substrate 109 and the insulating layer 103.
  • the conductive layer 107 has a region overlapping with the semiconductor layer 108 and the conductive layer 112.
  • the conductive layer 107 functions as a first gate electrode (also referred to as a bottom gate electrode), and the conductive layer 112 functions as a second gate electrode (also referred to as a top gate electrode).
  • a part of the insulating layer 103 functions as a first gate insulating layer, and a part of the insulating layer 110 functions as a second gate insulating layer.
  • a portion of the semiconductor layer 108 overlapping with at least one of the conductive layer 112 and the conductive layer 107 functions as a channel formation region. Note that a portion overlapping with the conductive layer 112 of the semiconductor layer 108 is sometimes referred to as a channel formation region for ease of explanation below, but actually overlaps with the conductive layer 107 without overlapping with the conductive layer 112. A channel can also be formed in a portion (a portion including the region 108n).
  • the conductive layer 107 is electrically connected to the conductive layer 112 through the metal oxide layer 114, the insulating layer 110, and the opening 142 provided in the insulating layer 103. May be. Accordingly, the same potential can be applied to the conductive layer 107 and the conductive layer 112.
  • the conductive layer 107 can be formed using a material similar to that of the conductive layer 112, the conductive layer 120a, or the conductive layer 120b. In particular, it is preferable to use a material containing copper for the conductive layer 107 because wiring resistance can be reduced.
  • the conductive layer 112 and the conductive layer 107 protrude outward from the end portion of the semiconductor layer 108 in the channel width direction.
  • the entire semiconductor layer 108 in the channel width direction is covered with the conductive layer 112 and the conductive layer 107 with the insulating layer 110 and the insulating layer 103 interposed therebetween.
  • the semiconductor layer 108 can be electrically surrounded by an electric field generated by the pair of gate electrodes. At this time, it is particularly preferable to apply the same potential to the conductive layer 107 and the conductive layer 112. Accordingly, an electric field for inducing a channel in the semiconductor layer 108 can be effectively applied, so that the on-state current of the transistor 200A can be increased. Therefore, the transistor 200A can be miniaturized.
  • the conductive layer 112 and the conductive layer 107 may not be connected.
  • a constant potential may be applied to one of the pair of gate electrodes, and a signal for driving the transistor 200A may be applied to the other.
  • the threshold voltage when the transistor 200A is driven by the other gate electrode can be controlled by the potential applied to the one gate electrode.
  • the electronic device of this embodiment includes the display device of one embodiment of the present invention in the display portion.
  • the display part of an electronic device can display a high quality image
  • display can be performed with high reliability in a wide temperature range.
  • full high-definition, 2K, 4K, 8K, 16K, or higher resolution video can be displayed on the display unit of the electronic device of this embodiment.
  • the screen size of the display unit can be 20 inches or more diagonal, 30 inches or more, 50 inches or more, 60 inches or more, or 70 inches or more.
  • Examples of an electronic device that can use the display device of one embodiment of the present invention include a television device, a desktop or notebook personal computer, a monitor for a computer, a digital signage (digital signage), a pachinko machine, and the like.
  • a television device a desktop or notebook personal computer
  • a monitor for a computer a digital signage (digital signage), a pachinko machine, and the like.
  • electronic devices having a relatively large screen such as large game machines such as digital cameras, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, portable information terminals, sound reproduction devices, and the like can be given.
  • the display device of one embodiment of the present invention can also be favorably used for a portable electronic device, a wearable electronic device (wearable device), a VR (Virtual Reality) device, an AR (Augmented Reality) device, and the like. .
  • the electronic device of one embodiment of the present invention may have a secondary battery, and it is preferable that the secondary battery can be charged using non-contact power transmission.
  • Secondary batteries include, for example, lithium ion secondary batteries such as lithium polymer batteries (lithium ion polymer batteries) using gel electrolyte, nickel metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, organic radical batteries, lead storage batteries, air secondary batteries, nickel A zinc battery, a silver zinc battery, etc. are mentioned.
  • lithium ion secondary batteries such as lithium polymer batteries (lithium ion polymer batteries) using gel electrolyte, nickel metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, organic radical batteries, lead storage batteries, air secondary batteries, nickel A zinc battery, a silver zinc battery, etc. are mentioned.
  • the electronic device of one embodiment of the present invention may have an antenna. By receiving a signal with an antenna, video, information, and the like can be displayed on the display unit.
  • the antenna may be used for non-contact power transmission.
  • the electronic device of one embodiment of the present invention includes a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, It may have a function of measuring voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or infrared).
  • the electronic device of one embodiment of the present invention can have various functions. For example, a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function for displaying a calendar, date or time, a function for executing various software (programs), and wireless communication A function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like can be provided.
  • a function that displays image information mainly on one display unit and mainly displays character information on another display unit, or parallax is considered in the plurality of display units.
  • a function of displaying a stereoscopic image can be provided.
  • a function of displaying the photographed image on the display portion can be provided.
  • the functions of the electronic device of one embodiment of the present invention are not limited thereto, and the electronic device can have various functions.
  • FIG. 11A illustrates a television device 1810.
  • a television device 1810 includes a display portion 1811, a housing 1812, a speaker 1813, and the like. Furthermore, an LED lamp, operation keys (including a power switch or an operation switch), a connection terminal, various sensors, a microphone, and the like can be provided.
  • the television device 1810 can be operated by a remote controller 1814.
  • Broadcasting radio waves that can be received by the television device 1810 include terrestrial waves or radio waves transmitted from satellites.
  • broadcast radio waves there are analog broadcasts, digital broadcasts, etc., and video and audio, or audio-only broadcasts.
  • broadcast radio waves transmitted in a specific frequency band in the UHF band (about 300 MHz to 3 GHz) or the VHF band (30 MHz to 300 MHz) can be received.
  • the transfer rate can be increased and more information can be obtained.
  • an image having a resolution exceeding full high-definition can be displayed on the display unit 1811. For example, an image having a resolution of 4K, 8K, 16K, or higher can be displayed.
  • FIG. 11B shows a digital signage 1820 attached to a cylindrical column 1822.
  • the digital signage 1820 has a display portion 1821.
  • the wider the display unit 1821 the more information can be provided at one time. Moreover, the wider the display portion 1821 is, the easier it is to be noticed by humans. For example, the advertising effect of advertisement can be enhanced.
  • a touch panel to the display unit 1821 so that not only a still image or a moving image is displayed on the display unit 1821 but also a user can operate intuitively.
  • usability can be improved by an intuitive operation.
  • FIG. 11C shows a notebook personal computer 1830.
  • the personal computer 1830 includes a display portion 1831, a housing 1832, a touch pad 1833, a connection port 1834, and the like.
  • the touch pad 1833 functions as an input means such as a pointing device or a pen tablet, and can be operated with a finger or a stylus.
  • a display element is incorporated in the touch pad 1833. As shown in FIG. 11C, by displaying the input key 1835 on the surface of the touch pad 1833, the touch pad 1833 can be used as a keyboard. At this time, when the input key 1835 is touched, a vibration module may be incorporated in the touch pad 1833 in order to realize tactile sensation by vibration.
  • FIG. 12A and 12B show a portable information terminal 800.
  • FIG. The portable information terminal 800 includes a housing 801, a housing 802, a display portion 803, a display portion 804, a hinge portion 805, and the like.
  • the housing 801 and the housing 802 are connected by a hinge portion 805.
  • the portable information terminal 800 can open the housing 801 and the housing 802 as illustrated in FIG. 12B from the folded state as illustrated in FIG.
  • document information can be displayed on the display portion 803 and the display portion 804, and can also be used as an electronic book terminal.
  • still images and moving images can be displayed on the display portion 803 and the display portion 804.
  • the portable information terminal 800 can be folded when being carried, it has excellent versatility.
  • housing 801 and the housing 802 may include a power button, an operation button, an external connection port, a speaker, a microphone, and the like.
  • FIG. 12C shows an example of a portable information terminal.
  • a portable information terminal 810 illustrated in FIG. 12C includes a housing 811, a display portion 812, operation buttons 813, an external connection port 814, a speaker 815, a microphone 816, a camera 817, and the like.
  • the portable information terminal 810 includes a touch sensor in the display unit 812. Any operation such as making a call or inputting characters can be performed by touching the display portion 812 with a finger or a stylus.
  • the operation button 813 by operating the operation button 813, the power ON / OFF operation and the type of image displayed on the display unit 812 can be switched.
  • the mail creation screen can be switched to the main menu screen.
  • the orientation (portrait or landscape) of the portable information terminal 810 is determined, and the screen display orientation of the display unit 812 is changed. It can be switched automatically.
  • the screen display orientation can be switched by touching the display portion 812, operating the operation button 813, or inputting voice using the microphone 816.
  • the portable information terminal 810 has one or a plurality of functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, or the like. Specifically, it can be used as a smartphone.
  • the portable information terminal 810 can execute various applications such as mobile phone, electronic mail, text browsing and creation, music playback, video playback, Internet communication, and games.
  • FIG. 12D shows an example of a camera.
  • the camera 820 includes a housing 821, a display portion 822, operation buttons 823, a shutter button 824, and the like.
  • a removable lens 826 is attached to the camera 820.
  • the camera 820 is configured such that the lens 826 can be removed from the housing 821 and replaced, but the lens 826 and the housing 821 may be integrated.
  • the camera 820 can capture a still image or a moving image by pressing the shutter button 824.
  • the display portion 822 has a function as a touch panel and can capture an image by touching the display portion 822.
  • the camera 820 can be separately equipped with a strobe device, a viewfinder, and the like. Alternatively, these may be incorporated in the housing 821.
  • FIG. 12E illustrates an example in which the display device of one embodiment of the present invention is mounted as a vehicle-mounted display.
  • the display unit 832 and the display unit 833 can provide various information by displaying navigation information, a speedometer, a tachometer, a travel distance, a fuel gauge, a gear state, an air conditioner setting, and the like.
  • the display items and layout can be appropriately changed according to the user's preference.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be used in a wide temperature range and can display with high reliability in both a low temperature environment and a high temperature environment. Therefore, by using the display device of one embodiment of the present invention as a vehicle-mounted display, driving safety can be improved.
  • FIGS. 14A and 14B illustrate a display system to which the display device of one embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 13A shows a perspective view of a display system
  • the display system includes a display device 910 and an imaging device 911 arranged behind the display device 910.
  • An image of the other party is displayed on the first display surface 912 of the display device 910.
  • the display system shown in FIGS. 13A and 13B may be called a videophone device.
  • the conversation person 913 can be imaged by using the imaging device 911 disposed behind the display device 910.
  • the conversation person 913 is on the first display surface 912 side and visually recognizes the first display surface so as to match the line of sight of the other party's video. Furthermore, in the imaging device 911, specifically, the photographing lens 914 is arranged so as to be on the line of sight of the conversation person 913. At this time, the imaging device 911 has a range of distance that allows the conversation person 913 to take an image, and the focus needs to be arranged in accordance with the conversation person 913.
  • FIG. 13B shows a top view of the videophone device, and shows a display device 910, an imaging device 911, and a first display surface 912.
  • the conversation person 913 is opposed to the front of the first display surface 912, the other conversation person can match the line of sight of the conversation person 913 in the image captured by the imaging device 911.
  • the present display system can obtain information behind the display device 910 while viewing the image displayed on the first display surface 912.
  • the conversation person 913 can observe the state of the passer-by 915 behind the display device 910 while viewing the image displayed on the first display surface 912.
  • FIG. 14B shows a top view corresponding to FIG. Note that the structure illustrated in FIG. 14A does not have to include an imaging device.
  • this display system can obtain an image obtained by combining the image displayed on the first display surface 912 and the information behind the image.
  • an electronic device can be obtained by using the display device of one embodiment of the present invention.
  • the application range of the display device is extremely wide and can be applied to electronic devices in all fields.
  • FPCa flexible printed circuit board
  • FPCb flexible printed circuit board
  • GD_L gate driver
  • GD_R gate driver
  • GL_m scanning line
  • GL_m + 1 scanning line
  • IC integrated circuit
  • P region
  • SL_n signal line
  • TCOM Common wiring
  • VCOM Common wiring
  • 10 Display device
  • 32 Substrate
  • 33 Light emitting element
  • 34 Diffusion plate
  • 35 : Printed circuit board
  • 36 Path
  • 39 Light guide plate
  • 43b Conductive layer
  • 43c Conductive layer
  • 44 Insulating layer
  • 46a Conductive Layer
  • 46b conductive layer
  • 46c conductive layer
  • 46d conductive layer
  • 63 polarizing plate
  • 100 display region

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Abstract

要約書 高精細な表示装置を提供する。 または、 消費電力の低い表示装置を提供する。 または、 信頼性の高い 表示装置を提供する。または、視認性の高い表示装置を提供する。 金属酸化物を有するトランジスタと、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、を有し、 トランジスタのチャネル幅は３０μｍ以上１０００μｍ以下であり、トランジスタは２より大きく５ ０以下の半導体層を有し、 半導体層のそれぞれは、 第１の領域、 第２の領域および上面からみて第１ の領域と第２の領域に挟まれるチャネル形成領域を有し、チャネル形成領域は第１の導電層と重なる 領域を有し、 第１の領域は第２の導電層と重なり、 かつ第１の導電層と重ならず、 第２の領域は第３ の導電層と重なり、 かつ第１の導電層と重ならず、 第３の導電層は可視光を透過する機能を有し、 積 層された状態の前記第２の領域と前記第３の導電層は可視光を透過する機能を有する表示装置。

Description

表示装置
　本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。また、本発明の一態様は特に液晶表示装置に関する。
　なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
　表示装置として、液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイが広く用いられている。特許文献１には、表記装置の画素部と駆動回路の一例が示されている。
　また近年、金属酸化物を用いたトランジスタを表示装置の画素に用いる技術も開発されている。特許文献２には、半導体材料に金属酸化物を用いたトランジスタを、表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が開示されている。
特開２０１４−０５２６３４号公報 特開２０１１−２２７４７７号公報
　本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。
　または、本発明の一態様は、開口率が高い液晶表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高精細な液晶表示装置を提供することを課題の一とする。
　なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
　本発明の一態様は、トランジスタと、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、を有し、トランジスタのチャネル幅は、３０μｍ以上１０００μｍ以下であり、トランジスタは、複数の半導体層を有し、複数の半導体層の個数は２より大きく５０以下であり、複数の半導体層のそれぞれは、チャネル形成領域、第１の領域および第２の領域を有し、複数の半導体層のそれぞれにおいて、チャネル形成領域は、上面からみて、第１の領域と第２の領域に挟まれて配置され、複数の半導体層のそれぞれが有するチャネル形成領域は、金属酸化物を有し、金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有し、複数の半導体層のそれぞれが有するチャネル形成領域は、第１の導電層と重なる領域を有し、第１の領域は、第２の導電層と重なり、かつ、第１の導電層と重ならず、第２の領域は、第３の導電層と重なり、かつ、第１の導電層と重ならず、第３の導電層は、可視光を透過する機能を有し、積層された状態の前記第２の領域と前記第３の導電層は可視光を透過する機能を有する表示装置。
　また、上記構成において、複数の半導体層のそれぞれが有するチャネル形成領域の幅は、２μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
　また、上記構成において、第１の領域はトランジスタのソース領域およびドレイン領域の一方として機能し、第２の領域はトランジスタのソース領域およびドレイン領域の他方として機能し、第１の領域および第２の領域は、チャネル形成領域よりも電気抵抗が低く、第１の領域および第２の領域は、ホウ素またはリンを有することが好ましい。
　また、上記構成において、表示装置は、フィールドシーケンシャル駆動方式により表示する機能を有することが好ましい。
　また、上記構成において、表示装置は、液晶素子を有し、液晶素子は、光散乱型液晶素子であり、液晶素子は、オン状態のときに光を散乱させ、オフ状態のときに光を透過させることが好ましい。
　本発明の一態様により、高精細な表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、視認性の高い表示装置を提供することができる。
　また、本発明の一態様により、開口率が高い液晶表示装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、高精細な液晶表示装置を提供することができる。
　なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
表示モジュールの構成の一例を示す図。 （Ａ）は画素の構成の一例を示す回路図。（Ｂ）は画素の構成の一例を示す断面図。 （Ａ）は画素の構成の一例を示す上面図。（Ｂ）は画素の構成の一例を示す上面図。（Ｃ）は画素の一部の構成の一例を示す上面図。（Ｄ）は画素の構成の一例を示す上面図。 トランジスタの構成の一例を示す上面図。 （Ａ）は画素の構成の一例を示す回路図。（Ｂ）は動作を説明するタイミングチャート。（Ｃ）は動作を説明するタイミングチャート。 画素の構成の一例を示す上面図。 （Ａ）は画素の構成の一例を示す断面図。（Ｂ）は画素の構成の一例を示す断面図。 （Ａ）はトランジスタの上面図。（Ｂ）はトランジスタの断面図。（Ｃ）はトランジスタの断面図。 トランジスタの断面図。 （Ａ）はトランジスタの上面図。（Ｂ）はトランジスタの断面図。（Ｃ）はトランジスタの断面図。 （Ａ）は電子機器の一例を示す図。（Ｂ）は電子機器の一例を示す図。（Ｃ）は電子機器の一例を示す図。 （Ａ）は電子機器の一例を示す図。（Ｂ）は電子機器の一例を示す図。（Ｃ）は電子機器の一例を示す図。（Ｄ）は電子機器の一例を示す図。（Ｅ）は電子機器の一例を示す図。 （Ａ）は表示システムの一例を示す図。（Ｂ）は表示システムの一例を示す図。 （Ａ）は表示システムの一例を示す図。（Ｂ）は表示システムの一例を示す図。
　実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
　なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
　また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
　なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
（実施の形態１）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１乃至図７を用いて説明する。
＜表示モジュールの上面レイアウト＞
　図１に、表示モジュールの上面図を示す。
　図１に示す表示モジュールは、表示装置と、表示装置に接続された集積回路（ＩＣ）及びフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣａ、ＦＰＣｂ）と、を有する。
　表示装置は、表示領域１００、ゲートドライバＧＤ＿Ｌ、及びゲートドライバＧＤ＿Ｒを有する。
　表示領域１００は、複数の画素１１を有し、画像を表示する機能を有する。
　画素１１は、副画素と呼ぶこともできる。例えば、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、及び青色を呈する副画素によって１つの画素ユニットが構成されることで、表示領域１００ではフルカラーの表示を行うことができる。なお、副画素が呈する色は、赤、緑、及び青に限られない。画素ユニットには、例えば、白、黄、マゼンタ、またはシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい。なお、本明細書等において、副画素を単に画素と記す場合がある。
　表示装置は、走査線駆動回路（ゲートドライバ）、信号線駆動回路（ソースドライバ）、及びタッチセンサ用の駆動回路のうち一つまたは複数を内蔵していてもよい。また、これらのうち一つまたは複数が外付けされていてもよい。図１に示す表示装置は、ゲートドライバを内蔵しており、ソースドライバを有する集積回路ＩＣが外付けされている。
　ゲートドライバＧＤ＿Ｌ及びゲートドライバＧＤ＿Ｒのうち、一方は奇数行の画素を制御する機能を有し、他方は偶数行の画素を制御する機能を有する。例えば、ｍ行目の画素は走査線ＧＬ＿ｍと接続され、ゲートドライバＧＤ＿Ｌによって制御される。また、ｍ＋１行目の画素は走査線ＧＬ＿ｍ＋１と接続され、ゲートドライバＧＤ＿Ｒによって制御される。ｎ列目の信号線ＳＬ＿ｎには、ゲートドライバＧＤ＿Ｌと電気的に接続される画素１１と、ゲートドライバＧＤ＿Ｒと電気的に接続される画素１１と、が交互に接続される。ゲートドライバを互いに対向する二辺に分けて設けることで、１つのゲートドライバに接続される配線のピッチを広くすることができる。また、ゲートドライバを一辺にのみ設ける場合、当該辺側の非表示領域が広くなってしまう。このことから、ゲートドライバを二辺に分けて設けることで、表示装置の各辺の非表示領域を狭くし、狭額縁化できる。
　ゲートドライバＧＤ＿Ｌ及びゲートドライバＧＤ＿Ｒには、フレキシブルプリント回路基板ＦＰＣａを介して外部から信号及び電力が供給される。集積回路ＩＣには、フレキシブルプリント回路基板ＦＰＣｂを介して外部から信号及び電力が供給される。
　画素１１が有する回路構成の一例について、図２（Ａ）を用いて説明する。図２（Ａ）に示す画素１１ａは、トランジスタ１０２および容量素子１０５を有する。
　トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方は、容量素子１０５の一方の電極と電気的に接続される。
　また、容量素子１０５に並列、あるいは直列に表示素子が電気的に接続されることが好ましい。表示素子として例えば、液晶素子、有機ＥＬ素子、ＬＥＤ素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子等が挙げられる。
　ここで、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方および容量素子１０５の一方の電極が接続されるノードをノードＮＡとする。
　トランジスタ１０２のゲートは、配線１２１と電気的に接続される。トランジスタ１０２のソースまたはドレインの他方は、配線１２４と電気的に接続される。
　配線１２１は走査線と呼ぶことができ、トランジスタの動作を制御する機能を有する。配線１２４は、画像信号を供給する信号線としての機能を有する。
　トランジスタ１０２に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＡの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。
　または、画素が有するトランジスタにシリコンをチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）を適用してもよい。Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコンや、単結晶シリコン）を有するトランジスタなどが挙げられる。
　例えば、１フレーム期間ごとに画像信号を書き換える場合、ＯＳトランジスタを用いてもよく、Ｓｉトランジスタを用いてもよい。ノードＮＡの電位を長時間保持する必要がある場合、ＳｉトランジスタよりもＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
＜画素の上面レイアウト＞
　画素１１ａが有するトランジスタ１０２および容量素子１０５の一例について、図２（Ｂ）および図３を用いて説明する。
　図３（Ａ）はトランジスタ１０２および容量素子１０５の上面図の一例を示す。また図２（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す二点鎖線Ｃ−Ｄに対応する断面を示す。容量素子１０５は、導電層４１等を介してトランジスタ１０２に電気的に接続される。
　トランジスタ１０２は、半導体層２３１ａと、導電層２２３ａと、導電層２２１ａと、導電層２２２ａと、導電層４６ｃと、を有する。容量素子１０５は、導電層４６ｂと、導電層４１と、２つの導電層に挟まれる絶縁層４４と、により構成することができる。導電層２２３ａおよび導電層２２１ａは、ゲート電極として機能することが好ましい。導電層２２３ａは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層２２５を挟んで半導体層２３１ａと積層して配置され、導電層２２１ａは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層２１１を挟んで半導体層２３１ａと積層して配置される。導電層２２３ａと導電層２２１ａは、導電層２２３ａと導電層２２１ａに挟まれる層に設けられる開口部３０３において電気的に接続されてもよい。
　ここで図３（Ａ）において、導電層２２３ａと導電層２２１ａは開口部３０３により電気的に接続され、導電層２２１ａは他の領域、例えば隣接する画素等へ延伸する配線として用いられる。導電層２２１ａではなく導電層２２３ａを配線として用いてもよい。導電層２２１ａは例えば上面からみて、導電層２２２ａと交差する領域を有する。導電層２２１ａを該配線として用いることにより、導電層２２２ａと導電層２２１ａとの間に複数の絶縁層を配置することができ、導電層間の物理的な距離を大きくできるために、ショートがより生じづらい、寄生容量が小さくできる、などの利点がある。
　導電層２２２ａは、絶縁層を介して半導体層２３１ａ上に配置される。特に、導電層２２２ａは、半導体層２３１ａの低抵抗領域上に配置される。該絶縁層には開口部３０１が設けられる。導電層２２２ａは、開口部３０１において、半導体層２３１ａと電気的に接続されることが好ましい。また、導電層２２２ａは、開口部３０１内を埋めるように設けられることが好ましい。半導体層２３１ａは、導電層２２３ａと重なる領域である領域２３１ａｉと、２つの低抵抗領域２３１ａｎと、を有する。２つの低抵抗領域２３１ａｎは、上面からみて、導電層２２３ａを挟んで配置される。領域２３１ａｉは、チャネル形成領域として機能することが好ましい。２つの低抵抗領域２３１ａｎの一方はソース領域、他方はドレイン領域として機能することが好ましい。半導体層の低抵抗領域は例えば、水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、ヒ素、アルミニウム、または希ガスなどの不純物元素を有する。特に、ホウ素またはリンを含むことが好ましい。またこれら元素を２以上含んでいてもよい。
　導電層４１は、絶縁層を介して導電層４６ｂ上、および導電層４６ｃ上に配置される。該絶縁層において、導電層４６ｃと重なる領域には開口部３０４が設けられる。導電層４１は、開口部３０４において、導電層４６ｃと電気的に接続されることが好ましい。また、導電層４１は、開口部３０２を覆うように設けられる。
　図３（Ｂ）は、図をよりみやすくするため、図３（Ａ）において導電層４１を図示しない場合の上面図である。また、図３（Ｃ）はさらに導電層２２２ａ、導電層４６ｃ、導電層４６ｂ、開口部３０１、開口部３０２等を図示しない場合の上面図である。導電層４６ｃは、絶縁層を介して半導体層２３１ａ上に配置される。特に、導電層４６ｃは、半導体層２３１ａの低抵抗領域２３１ａｎ上に配置される。該絶縁層には開口部３０２が設けられる。導電層４６ｃは、開口部３０２において、半導体層２３１ａと電気的に接続されることが好ましい。また、導電層４６ｃは、開口部３０２内を覆うように設けられる。
　導電層２２２ａは、トランジスタ１０２のソースおよびドレインの一方と電気的に接続され、導電層４６ｃはトランジスタ１０２のソースおよびドレインの他方と電気的に接続される。
　トランジスタ１０２として、ＯＳトランジスタを用いることにより、半導体層２３１ａを可視光を透過する機能を有する構成とすることができる。また、半導体層２３１ａ等に不純物元素を含ませることにより、可視光を透過させる機能を保持したまま、半導体層の抵抗を下げることができる。
　半導体層２３１ａ、導電層４６ｃ、導電層４６ｂ、および導電層４１には可視光を透過する材料を用いることが好ましい。可視光を透過する基板上にトランジスタ１０２および容量素子１０５を形成することにより、図３（Ａ）に示す領域１１１を可視光を透過する機能を有する領域とすることができる。本発明の一態様の構成を用いることにより、上面からみた領域１１１の面積をより広くすることができる。よって画素の開口率を高めることができる。開口率を高めることで、光取り出し効率（または画素の透過率）を高めることができる。これにより、表示装置の消費電力を低減させることができる。また、表示装置の表示品位を高めることができる。
　図３（Ａ）に示すトランジスタ１０２は、ソースおよびドレインに電気的に接続される配線の一方を導電層２２２ａ、他方を導電層４６ｃにより構成することができ、図２（Ｂ）に示す断面の通り、それぞれの導電層は、絶縁層を介して異なる層に形成される。それぞれの導電層を同じ層に形成する場合と比較して、上面からみて、導電層間の距離をより小さくできる場合がある。例えば図３（Ｄ）に示すように、導電層２２２ａが、上面からみて導電層２２３ａと重なる領域を有することにより、導電層２２２ａの配線幅をより太くすることができる。配線幅を太くすることにより例えば、配線抵抗を減少させることができ、表示装置の性能を高めることができる。
　トランジスタ１０２のチャネル幅を広くすることにより、トランジスタ１０２の電流駆動能力が向上し、容量素子１０５への充電速度が向上する。一方、トランジスタ１０２のチャネル幅を広くすると、画素におけるトランジスタ１０２の占有面積が高くなり、開口率が低下する場合がある。ここでチャネル幅とは例えば、チャネル形成領域の幅である。
　本発明の一態様の構成を用いることにより、トランジスタ１０２のチャネル幅が広い場合において、より高い開口率を実現できる場合がある。
　本発明の一態様の構成を用いることにより容量を大きくすることができる。よって、比誘電率の高い液晶材料を用いた場合においても、優れた応答速度を実現することができる。
　トランジスタが有する半導体層は、複数の島状の半導体層により構成されてもよい。図４はトランジスタ１０２が有する半導体層２３１ａが、複数の島状の半導体層により構成される例を示す。図４に示す半導体層２３１ａは、ｍ個（ここでｍは２以上５０以下、より好ましくは３以上２０以下、さらに好ましくは３以上１０以下の整数）の島状の半導体層２３１ａ＿１乃至２３１ａ＿ｍにより構成される。複数の島状の半導体層とすることにより、熱の発散がし易くなる場合がある。よって、トランジスタの動作中の温度上昇を抑制できる場合がある。これにより、トランジスタの信頼性が向上する場合がある。
　トランジスタ１０２のチャネル幅とは例えば、トランジスタ１０２が有する半導体層において、ゲート電極と重なる領域において、上面からみてソース領域からドレイン領域へ向かう方向と概略垂直な方向の幅である。
　トランジスタ１０２が複数の島状の半導体層を有する場合には、トランジスタ１０２のチャネル幅は例えば、それぞれの島状の半導体層の幅の総和である。一つあたりの島状の半導体層の幅は例えば２μｍ以上３００μｍ以下、あるいは３μｍ以上２００μｍ以下、あるいは５μｍ以上１００μｍ以下、あるいは１０μｍ以上５０μｍ以下である。また、一つあたりの島状の半導体層の幅は例えば、トランジスタ１０２のチャネル長の１００倍より小さく、より好ましくは５０倍より小さく、さらに好ましくは２５倍より小さい。
　トランジスタ１０２として図４に示す構成を用いる場合のチャネル幅は例えば、３０μｍ以上１０００μｍ以下、あるいは３０μｍ以上５００μｍ以下、あるいは５０μｍ以上３５０μｍ以下である。
＜表示装置の構成例＞
　図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、図６および図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて、画素に、２つのトランジスタと、２つの容量素子と、を有する表示装置の構成例について説明する。
　本発明の一態様の表示装置は、画像信号に補正信号を付加するための機能を有する。
　当該補正信号は、容量結合によって画像信号に付加され、液晶素子に供給される。したがって、液晶素子では補正された画像を表示することができる。当該補正によって、例えば、液晶素子は、画像信号のみを用いて表現できる階調よりも多くの階調を表現することができる。
　また、当該補正によって、ソースドライバの出力電圧よりも高い電圧で、液晶素子を駆動させることができる。画素内で、液晶素子に供給する電圧を所望の値に変えることができるため、既存のソースドライバを利用でき、ソースドライバを新規に設計するコストなどを削減することができる。また、ソースドライバの出力電圧が高くなることを抑制でき、ソースドライバの消費電力を低減することができる。
　高い電圧をかけて液晶素子を駆動させることで、表示装置を広い温度範囲で使用することができ、低温環境及び高温環境のいずれにおいても信頼性高く表示を行うことができる。例えば、当該表示装置を車載用またはカメラ用の表示装置として利用することができる。
　また、高い電圧をかけて液晶素子を駆動させることができるため、ブルー相を示す液晶など、駆動電圧の高い液晶材料を用いることもでき、液晶材料の選択の幅を広げることができる。
　また、高い電圧をかけて液晶素子を駆動させることができるため、液晶素子に印加する電圧を一時的に高くして液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動により液晶の応答速度を向上させることもできる。
　補正信号は、例えば、外部機器にて生成され、各画素に書き込まれる。補正信号の生成は、外部機器を用いてリアルタイムで行ってもよいし、記録媒体に保存されている補正信号を読み出して画像信号と同期させてもよい。
　本発明の一態様の表示装置では、供給する画像信号は変化させず、補正信号を供給した画素で新たな画像信号を生成することができる。外部機器を用いて新しい画像信号そのものを生成する場合に比べて、外部機器にかかる負荷を低減することができる。また、新たな画像信号を画素で生成するための動作は少ないステップで行うことができ、画素数が多く水平期間の短い表示装置でも対応することができる。
＜回路＞
　図５（Ａ）に、画素１１ｂの回路図を示す。
　画素１１ｂは、トランジスタ１０１、トランジスタ１０２、容量素子１０４、容量素子１０５、及び液晶素子１０６を有する。
　トランジスタ１０１のソースまたはドレインの一方は、容量素子１０４の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１０４の他方の電極は、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方、容量素子１０５の一方の電極、及び液晶素子１０６の一方の電極と電気的に接続される。
　ここで、トランジスタ１０１のソースまたはドレインの一方及び容量素子１０４の一方の電極が接続されるノードをノードＮＳとする。容量素子１０４の他方の電極、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方、容量素子１０５の一方の電極、及び液晶素子１０６の一方の電極が接続されるノードをノードＮＡとする。
　トランジスタ１０１のゲートは、配線１２２と電気的に接続される。トランジスタ１０２のゲートは、配線１２１と電気的に接続される。トランジスタ１０１のソースまたはドレインの他方は、配線１２５と電気的に接続される。トランジスタ１０２のソースまたはドレインの他方は、配線１２４と電気的に接続される。
　容量素子１０５の他方の電極及び液晶素子１０６の他方の電極は、それぞれ、共通配線ＶＣＯＭおよび共通配線ＴＣＯＭと電気的に接続される。共通配線ＶＣＯＭおよび共通配線ＴＣＯＭにはそれぞれ、任意の電位を供給することができる。
　配線１２１及び配線１２２はそれぞれ走査線と呼ぶことができ、トランジスタの動作を制御する機能を有する。配線１２５は、画像信号を供給する信号線としての機能を有する。配線１２４は、ノードＮＡにデータを書き込むための信号線としての機能を有する。
　図５（Ａ）に示す各トランジスタは、ゲートと電気的に接続されたバックゲートを有するが、バックゲートの接続はこれに限定されない。また、トランジスタにバックゲートを設けなくてもよい。
　トランジスタ１０１を非導通とすることで、ノードＮＳの電位を保持することができる。また、トランジスタ１０２を非導通とすることで、ノードＮＡの電位を保持することができる。また、トランジスタ１０２を非導通とした状態で、トランジスタ１０１を介してノードＮＳに所定の電位を供給することで、容量素子１０４を介した容量結合により、ノードＮＳの電位の変化に応じてノードＮＡの電位を変化させることができる。
　画素１１ｂにおいて、配線１２４からノードＮＡに書き込まれた補正信号は、配線１２５から供給される画像信号と容量結合され、液晶素子１０６に供給される。したがって、液晶素子１０６では補正された画像を表示することができる。
　トランジスタ１０１に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＳの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、ＯＳトランジスタを用いることができる。同様に、トランジスタ１０２に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＡの電位を長時間保持することができる。極めてオフ電流の低いトランジスタとして、例えば、ＯＳトランジスタが挙げられる。また、画素が有するトランジスタにＳｉトランジスタを適用してもよい。または、ＯＳトランジスタと、Ｓｉトランジスタとの両方を用いてもよい。
　または、画素が有するトランジスタにＳｉトランジスタを適用してもよい。Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコンや、単結晶シリコン）を有するトランジスタなどが挙げられる。
　例えば、１フレーム期間ごとに補正信号及び画像信号を書き換える場合、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０２には、ＯＳトランジスタを用いてもよく、Ｓｉトランジスタを用いてもよい。ノードＮＳまたはノードＮＡの電位を長時間保持する必要がある場合、トランジスタ１０１及びトランジスタ１０２には、ＳｉトランジスタよりもＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
＜タイミングチャート＞
　図５（Ｂ）に示すタイミングチャートを用いて、画素１１ｂにおける補正信号（Ｖｐ）をノードＮＡに書き込む動作を説明する。画像信号（Ｖｓ）の補正を目的とする場合、補正信号Ｖｐの書き込みは、フレーム期間毎に行うことが好ましい。なお、配線１２４に供給される補正信号（Ｖｐ）には正または負の任意の信号を用いることができるが、ここでは正の信号が供給される場合を説明する。また、以下の説明においては、高電位を“Ｈ”、低電位を“Ｌ”で表す。
　時刻Ｔ１に配線１２１の電位を“Ｈ”、配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２４の電位を“Ｌ”、配線１２５の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＡの電位は配線１２４の電位となる。このとき、配線１２４の電位をリセット電位（例えば“Ｌ”）とすることで、液晶素子１０６の動作をリセットすることができる。
　なお、時刻Ｔ１より前は、前フレーム期間における液晶素子１０６の表示動作が行われている状態である。
　時刻Ｔ２に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｐ”、配線１２５の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１が導通し、容量素子１０４の一方の電極の電位は“Ｌ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
　時刻Ｔ３に配線１２１の電位を“Ｈ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｐ”、配線１２５の電位を“Ｌ”とすると、ノードＮＡに配線１２４の電位（補正信号（Ｖｐ））が書き込まれる。
　時刻Ｔ４に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｐ”、配線１２５の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＡに補正信号（Ｖｐ）が保持される。
　時刻Ｔ５に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２５の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１が非導通となり、補正信号（Ｖｐ）の書き込み動作が終了する。
　次に、図５（Ｃ）に示すタイミングチャートを用いて、画素１１ｂにおける画像信号（Ｖｓ）の補正動作と、液晶素子１０６の表示動作と、を説明する。なお、配線１２５には、適切なタイミングで所望の電位が供給されていることとする。
　時刻Ｔ１１に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１が導通し、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＡの電位に配線１２５の電位が付加される。すなわち、ノードＮＡは、画像信号（Ｖｓ）に補正信号（Ｖｐ）が付加された電位（Ｖｓ＋Ｖｐ）’となる。なお、電位（Ｖｓ＋Ｖｐ）’には、配線間容量の容量結合による電位の変動なども含まれる。
　時刻Ｔ１２に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２４の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１が非導通となり、ノードＮＡに電位（Ｖｓ＋Ｖｐ）’が保持される。そして、当該電位に応じて液晶素子１０６で表示動作が行われる。
　以上が画像信号（Ｖｓ）の補正動作と、液晶素子１０６の表示動作の説明である。なお、先に説明した補正信号（Ｖｐ）の書き込み動作と、画像信号（Ｖｓ）の入力動作は連続して行ってもよく、全ての画素に補正信号（Ｖｐ）を書き込んだのちに画像信号（Ｖｓ）の入力動作を行ってもよい。
　なお、補正動作を行わない場合は、画像信号を配線１２４に供給し、トランジスタ１０２の導通、非導通を制御することで液晶素子１０６による表示動作を行ってもよい。このとき、トランジスタ１０１は常時非導通としてもよいし、配線１２５に定電位を供給した状態でトランジスタ１０１を常時導通としてもよい。
　図６は、画素１１ｂの上面図の一例を示す。
　トランジスタ１０１およびトランジスタ１０２として、ＯＳトランジスタを用いることにより、半導体層２３１ａおよび半導体層２３１ｂを、可視光を透過する機能を有する構成とすることができる。
　図６において、トランジスタ１０２が有する導電層２２２ａは、導電層２２３ａと重なる領域を有する。
　図６に示すトランジスタ１０１は、半導体層２３１ｂと、導電層２２３ｂと、導電層２２１ｂと、導電層２２２ｃと、を有する。容量素子１０４は、導電層４６ａと、導電層４１と、該２つの導電層に挟まれる絶縁層４４と、により構成することができる。導電層４１は、容量素子１０５および容量素子１０４において共通の電極である。
　本発明の一態様の画素において、容量素子１０４は、容量素子１０５よりも大きな容量値を有することが好ましい。例えば導電層４１と導電層４６ａが重なる領域の面積は、導電層４１と導電層４６ｂが重なる領域の面積より大きいことが好ましい。
　また、導電層４１と、図７等にて後述する導電層４３ｃと、の２つの電極によっても容量素子が形成される。
　導電層２２３ｂおよび導電層２２１ｂは、ゲート電極として機能することが好ましい。また、導電層２２３ｂおよび導電層２２１ｂは、間に挟まれる層に設けられる開口部において電気的に接続されてもよい。
　導電層２２２ｃは、絶縁層を介して半導体層２３１ｂ上に配置される。特に、導電層２２２ｃは、半導体層２３１ｂの低抵抗領域上に配置される。導電層２２２ｃは、該絶縁層に設けられる開口部において、半導体層２３１ｂと電気的に接続されることが好ましい。
　導電層４６ａは、半導体層２３１ｂと電気的に接続されることが好ましい。導電層２２２ｃおよび導電層４６ａは、トランジスタ１０１のソースおよびドレインのいずれか一方と電気的に接続される。
　導電層４６ａおよび半導体層２３１ｂは、可視光を透過する機能を有することが好ましい。
　ここで、導電層４６ａ、導電層４６ｂ、導電層４６ｃ、および導電層４１は、半導体層２３１ａおよび半導体層２３１ｂに比べて、可視光を、より透過しやすい。可視光を、より透過しやすい、とは例えば、可視光の透過率がより高いことを示す。また、半導体層２３１ａおよび半導体層２３１ｂが有するチャネル形成領域（例えば領域２３１ａｉ）は、半導体層２３１ａおよび半導体層２３１ｂが有する低抵抗領域（例えば低抵抗領域２３１ａｎ）に比べて、可視光をより透過しやすい場合がある。
　図７（Ａ）は、本発明の一態様の画素を有する表示装置１０の断面の一例を示す。断面Ａ−Ｂは、図６に示す二点鎖線Ａ−Ｂに対応する断面を示す。
　図７（Ａ）に示す表示装置１０は、基板３１、基板３１上に設けられるトランジスタ１０１およびトランジスタ１０２、両トランジスタ上に設けられる絶縁層２１３、絶縁層２１３上に設けられる絶縁層２１４、絶縁層２１４上に設けられる絶縁層２１５を有する。また、表示装置１０は、基板上に設けられるＦＰＣ１７２、接続体２４２、および導電層４３ｂを有する。図７（Ａ）に示す例においては、ＦＰＣ１７２は接続体２４２により導電層４３ｂと電気的に接続される。また、導電層４３ｂは、導電層２２２ａ等と同層で形成されることが好ましい。
　また、図７（Ａ）に示す表示装置１０は、基板３１と向かい合うように配置される基板３２を有する。基板３２において、基板３１と向かい合う側の面には遮光層３８、オーバーコート１３５、導電層４３ｃが順に設けられる。
　液晶層４２は基板３１と基板３２の間に挟持される。より詳しくは例えば、導電層４３ｃと、導電層４１等との間に挟持される。
　また表示装置１０はスペーサ、配向膜、着色層、等を有してもよい。
　また、図７（Ａ）に示す表示装置１０は、偏光板６１、偏光板６３、バックライトユニット３０を有する。バックライトユニット３０は、発光素子３３、拡散板３４、導光板３９を有する。必要に応じて発光素子３３に光拡散用のレンズを設けてもよい。ここで図７（Ａ）においては偏光板６１および偏光板６３を有する構成としたが、表示装置１０は、偏光板６１および偏光板６３の両方またはいずれかを有さない構成としてもよい。
　半導体層２３１ａおよび半導体層２３１ｂと接する絶縁層２１１及び絶縁層２２５は酸化物絶縁層であることが好ましい。なお、絶縁層２１１または絶縁層２２５が積層構造である場合、少なくとも半導体層２３１ａ等と接する層が酸化物絶縁層であることが好ましい。これにより、半導体層２３１ａ等に酸素欠損が生じることを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる。
　絶縁層２１３および絶縁層２１４のいずれかは窒化物絶縁層であることが好ましい。これにより、半導体層２３１ａ等に不純物が入り込むことを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる場合がある。
　絶縁層２１５は、平坦化機能を有することが好ましく、例えば、有機絶縁層であることが好ましい。なお、絶縁層２１５は形成しなくてもよく、絶縁層２１４上に接して導電層４６ａ等を形成してもよい。
　絶縁層２１１、絶縁層２２５、絶縁層２１３、絶縁層２１４、および絶縁層２１５は可視光を透過する機能を有することが好ましい。
　基板３１および基板３２は、可視光を透過する機能を有することが好ましい。基板３１および基板３２の材質などに大きな制限はなく、様々な基板を用いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、またはプラスチック基板等を用いることができる。
　厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。さらに、可橈性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現できる。
　図７（Ａ）に示すバックライトユニット３０は、画素の直下に拡散板３４を介して導光板３９が設けられた構成である。導光板３９の端部には発光素子３３が設けられる。導光板３９は、拡散板３４とは逆側の面に凹凸形状を有し、導波した光を当該凹凸形状で散乱して拡散板３４の方向に射出することができる。
　発光素子３３は可視光を射出する機能を有する。
　拡散板３４の方向に射出された光は、図７（Ａ）に示す経路３６および経路３７等の経路を経て基板３２側に射出される。
　経路３６では、基板３１側から入射した光が絶縁層２１１、絶縁層２２５、絶縁層２１３、絶縁層２１４、絶縁層２１５、導電層４６ａ、絶縁層４４、導電層４１、液晶層４２、導電層４３ｃ、オーバーコート１３５を経て基板３２側に射出される。
　経路３７では、基板３１側から入射した光が絶縁層２１１、半導体層２３１ａの低抵抗領域、導電層４６ｃ、導電層４１、液晶層４２、導電層４３ｃ、オーバーコート１３５を経て基板３２側に射出される。
　発光素子３３は、プリント基板３５に固定することができる。発光素子３３では例えば、ＲＧＢ各色の発光素子が並ぶように配置される。
　表示装置１０は、カラー画像を表示することができる。
　表示装置１０が着色層を有する場合には、バックライトユニット３０が有する光源から発せられた光のうち、着色層によって特定の波長領域以外の光が吸収される。これにより、例えば、赤色の画素（副画素）から表示モジュールの外部に射出される光は赤色を呈し、緑色の副画素（副画素）から表示モジュールの外部に射出される光は緑色を呈し、青色の副画素（副画素）から表示モジュールの外部に射出される光は青色を呈する。
　また、バックライトユニット３０は、３色の発光素子を順次点滅させる構成とすることもできる。表示装置１０は、３色の発光素子を順次点滅させるとともに、これと同期させて画素を駆動し、継時加法混色法に基づいてカラー表示を行うことができる。当該駆動方法は、フィールドシーケンシャル駆動とも呼ぶことができる。
　フィールドシーケンシャル駆動では、鮮やかなカラー画像を表示することができる。また、滑らかな動画像を表示することができる。また上記駆動方法を用いることで、１つの画素を複数の異なる色の副画素で構成する必要がなく、１つの画素の有効反射面積（有効表示面積、開口率ともいう）を大きくできるため、明るい表示を行うことができる。さらに、画素にカラーフィルタを設ける必要がないため、画素の透過率も向上させることもでき、さらに明るい表示を行うことができる。また、作製工程を簡略化でき、作製コストを低減することができる。
　フィールドシーケンシャル駆動方式は、時分割によりカラー表示を行う駆動方式である。具体的には、赤色、緑色、青色等の各色の発光素子を、時間をずらして順次点灯し、これと同期させて画素を駆動し、継時加法混色法に基づいてカラー表示を行う。
　フィールドシーケンシャル駆動方式を適用する場合、１つの画素を複数の異なる色の副画素で構成する必要がないため、画素の開口率を大きくすることができる。また、表示装置の高精細化も可能である。また、カラーフィルタなどの着色層を設ける必要がないため、着色層による光の吸収がなく、画素の透過率を向上させることができる。これにより、必要な輝度を少ない電力で得ることができるため、低消費電力化が実現できる。また、表示装置の作製工程を簡略化し、作製コストを低減できる。
　フィールドシーケンシャル駆動方式を適用する場合、高いフレーム周波数が求められる。本発明の一態様の表示装置は、１つの画素に２つの容量素子を有するため、画素の保持容量が大きく、液晶素子に高い電圧を供給することができるため、液晶素子の応答速度を向上させることができる。例えば、液晶素子に印加する電圧を一時的に高くして液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動により、液晶素子の応答速度を向上させることができる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、高いフレーム周波数が求められるフィールドシーケンシャル駆動方式を適用する際に好適な構成であるといえる。
　液晶材料の回転粘性係数が小さいと液晶素子の応答を速くできるため、好ましい。具体的には、液晶材料の回転粘性係数が、１０ｍＰａ・ｓｅｃ以上１５０ｍＰａ・ｓｅｃ以下であることが好ましい。
　図７（Ａ）では、バックライトユニット３０は導光板３９を用いて、基板３１側から光を入射させる構成としたが、バックライトユニット３０は、基板３１に面して、画素の直下に発光素子３３を設ける構成としてもよい。例えば面状の発光素子を基板３１と向かい合うように設ける構成としてもよい。
　図７（Ｂ）は、トランジスタ１０１のソースおよびドレインの一方と電気的に接続される電極を、導電層４６ｃと同層で形成される導電層４６ｄを用いて形成する例を示す。導電層４６ｄは、可視光を透過させる機能を有する。図７（Ｂ）においては、導電層４６ｄと重なる半導体層２３１ｂも可視光を透過させる機能を有し、半導体層２３１ｂと導電層４６ｄとが重なり、かつ導電層２２３ｂと重ならない領域においては、バックライトユニット３０から射出される光を基板３２側へ射出することができる。
＜構成要素の材料＞
　次に、本実施の形態の表示装置及び表示モジュールの各構成要素に用いることができる材料等の詳細について、説明を行う。
　表示装置が有する基板の材質などに大きな制限はなく、様々な基板を用いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、またはプラスチック基板等を用いることができる。
　厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現できる。
　液晶材料には、誘電率の異方性（Δε）が正であるポジ型の液晶材料と、負であるネガ型の液晶材料がある。本発明の一態様では、どちらの材料を用いることもでき、適用するモード及び設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。
　表示装置では、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えば、ＴＮモード、ＦＦＳモード、ＩＰＳモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ　Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　ａｌｉｇｎｅｄ　Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡ−ＩＰＳモード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。
　なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
　上述の通り、本実施の形態の表示装置は、高い電圧をかけて液晶素子を駆動させることができるため、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性を示す。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要であり、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の表示パネルの不良または破損を軽減することができる。
　また、液晶素子には、光散乱型液晶素子を用いてもよい。光散乱型液晶素子としては、液晶と高分子の複合材料を有する素子を用いることが好ましい。例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ））素子を用いることができる。または、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ））素子を用いてもよい。
　光散乱型液晶素子は、一対の電極で挟まれる樹脂部の３次元ネットワーク構造中に液晶部が設けられた構造を有する。液晶部に用いる材料としては、例えばネマティック液晶を用いることができる。また、樹脂部としては光硬化樹脂を用いることができる。光硬化樹脂としては、例えば、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマー、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマー、または、これらを混合させた重合性化合物を用いることができる。
　光散乱型液晶素子は液晶材料の屈折率の異方性を利用し、光を透過または散乱させることにより表示を行う。また、樹脂部も屈折率の異方性を有していてもよい。光散乱型液晶素子に印加される電圧に従って液晶分子が一定方向に配列するとき、ある方向において液晶部と樹脂部の屈折率の差が小さくなり、当該方向に沿って入射する光は液晶部で散乱されることなく透過する。したがって、光散乱型液晶素子は当該方向からは透明な状態に視認される。一方で、印加される電圧に従って液晶分子の配列がランダムとなるとき、液晶部と樹脂部の屈折率の差に大きな変化が生じないため、入射する光は液晶部で散乱される。したがって、光散乱型液晶素子は視認の方向を問わず不透明の状態となる。
　光散乱型液晶素子を用いる場合は、配向膜および偏光板が不要となる。
　液晶素子として光散乱型液晶素子を用いる場合には例えば、光散乱型液晶素子をオフ状態とする、例えば電圧を印加しない状態とする、あるいは印加電圧の絶対値を小さい状態とするときに光を透過し、オン状態とする、すなわち印加電圧の絶対値をより大きくしたときに光を散乱させるモードで、表示装置を動作させる。当該構成とすることで、ノーマル状態（表示をさせない状態）で透明な表示装置とすることができる。この場合は、光を散乱させる動作を行ったときにカラー表示を行うことができる。このような動作をリバースモードと呼ぶ場合がある。
　可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。
　また、可視光を透過する導電膜は、酸化物半導体を用いて形成することができる（以下、酸化物半導体を用いて形成された導電膜を酸化物導電層ともいう）。酸化物導電層は、例えば、インジウムを含むことが好ましく、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）を含むことがさらに好ましい。
　酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、または酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物導電層の有する抵抗率を制御することができる。
　なお、このように、酸化物半導体を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、または導電性の高い酸化物半導体層ということもできる。
　本実施の形態の表示装置が有するトランジスタは、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれの構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。
　トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
　例えば、第１４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを半導体層に適用できる。
　トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
　酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
　また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
　トランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体層を有することが好ましい。これにより、トランジスタのオフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
　また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。このような高速駆動が可能なトランジスタを表示装置に用いることで、表示部のトランジスタと、駆動回路部のトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、駆動回路として、別途、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、表示装置の部品点数を削減することができる。また、表示部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
　ゲートドライバＧＤ＿Ｌ、ＧＤ＿Ｒが有するトランジスタと表示領域１００が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。ゲートドライバが有するトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示領域１００が有するトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
　表示装置が有する各絶縁層、オーバーコート等に用いることのできる絶縁材料としては、有機絶縁材料または無機絶縁材料を用いることができる。有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。無機絶縁層としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等が挙げられる。
　トランジスタのゲート、ソース、ドレインのほか、表示装置が有する各種配線及び電極等の導電層は、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金のうち一つまたは複数を用いて、単層構造または積層構造で構成することができる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に銅膜を積層した二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。例えば、導電層を三層構造とする場合、一層目及び三層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステンを含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、または窒化モリブデンでなる膜を形成し、二層目には、銅、アルミニウム、金または銀、或いは銅とマンガンの合金等の低抵抗材料でなる膜を形成することが好ましい。なお、ＩＴＯ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＩＴＳＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。なお、酸化物半導体の抵抗率を制御することで、酸化物導電層を形成してもよい。
　容量素子の誘電体として機能する絶縁層４４等には、窒化シリコン膜が好適である。
　接着層１４１としては、熱硬化樹脂、光硬化樹脂、または２液混合型の硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。
　接続体２４２としては、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ）、または異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
　着色層は特定の波長域の光を透過する有色層である。着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、及び顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
　遮光層３８は、例えば、隣接する異なる色の着色層の間に設けられる。例えば、金属材料、または、顔料もしくは染料を含む樹脂材料を用いて形成されたブラックマトリクスを遮光層３８として用いることができる。なお、遮光層３８は、駆動回路部など、表示部以外の領域にも設けると、導波光などの光漏れを抑制できるため好ましい。
　バックライトユニット３０には、直下型のバックライト、エッジライト型のバックライト等を用いることができる。光源には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等を用いることができる。
　表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法の例として、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法及び熱ＣＶＤ法等が挙げられる。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　ＣＶＤ）法が挙げられる。
　表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット印刷、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法、ドクターナイフ等のツールにより形成することができる。
　表示装置を構成する薄膜は、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、もしくはリフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
　フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光としては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、及びこれらを混合させた光が挙げられる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。露光に用いる光としては、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）及びＸ線等が挙げられる。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
　薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
　本実施の形態は、本発明の一態様に用いることができるトランジスタの一例を説明する。
［構成例１］
　図８（Ａ）は、トランジスタ２００の上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２における切断面の断面図に相当し、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ１−Ｂ２における切断面の断面図に相当する。なお、図８（Ａ）において、トランジスタ２００の構成要素の一部（ゲート絶縁層等）を省略して図示している。また、一点鎖線Ａ１−Ａ２方向はチャネル長方向、一点鎖線Ｂ１−Ｂ２方向はチャネル幅方向に相当する。また、トランジスタの上面図については、以降の図面においても図８（Ａ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示するものとする。
　トランジスタ２００は、基板１０９上に設けられ、絶縁層１０３、半導体層１０８、絶縁層１１０、金属酸化物層１１４、導電層１１２、絶縁層１１６、絶縁層１１８等を有する。島状の半導体層１０８は、絶縁層１０３上に設けられる。絶縁層１１０は、絶縁層１０３の上面、半導体層１０８の上面及び側面に接して設けられる。金属酸化物層１１４及び導電層１１２は、絶縁層１１０上にこの順に積層して設けられ、半導体層１０８と重畳する部分を有する。絶縁層１１６は、絶縁層１１０の上面、金属酸化物層１１４の側面、及び導電層１１２の上面及び側面を覆って設けられている。絶縁層１１８は、絶縁層１１６を覆って設けられている。
　導電層１１２の一部は、ゲート電極として機能する。絶縁層１１０の一部は、ゲート絶縁層として機能する。トランジスタ２００は、半導体層１０８上にゲート電極が設けられる、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。
　また、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、トランジスタ２００は、絶縁層１１８上に導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂを有していてもよい。導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂはソース電極及びドレイン電極として機能する。導電層１２０ａ及び導電層１２０ｂは、それぞれ絶縁層１１８、絶縁層１１６、及び絶縁層１１０に設けられた開口部１４１ａ及び開口部１４１ｂを介して、後述する領域１０８ｎに電気的に接続される。
　半導体層１０８は、金属酸化物を含むことが好ましい。
　例えば半導体層１０８は、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有すると好ましい。特にＭはアルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
　特に、半導体層１０８として、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。
　半導体層１０８として、組成の異なる層、または結晶性の異なる層、または不純物濃度の異なる層を積層した積層構造としてもよい。
　導電層１１２、及び金属酸化物層１１４は、上面形状が互いに概略一致するように加工されている。
　なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層の輪郭が下層の内側の輪郭に位置することや、上層の輪郭が下層の輪郭の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。
　絶縁層１１０と導電層１１２との間に位置する金属酸化物層１１４は、絶縁層１１０に含まれる酸素が導電層１１２側に拡散することを防ぐバリア膜として機能する。さらに金属酸化物層１１４は、導電層１１２に含まれる水素や水が絶縁層１１０側に拡散することを防ぐバリア膜としても機能する。金属酸化物層１１４は、例えば少なくとも絶縁層１１０よりも酸素及び水素を透過しにくい材料を用いることができる。
　金属酸化物層１１４により、導電層１１２にアルミニウムや銅などの酸素を吸引しやすい金属材料を用いた場合であっても、絶縁層１１０から導電層１１２へ酸素が拡散することを防ぐことができる。また、導電層１１２が水素を含む場合であっても、導電層１１２から絶縁層１１０を介して半導体層１０８へ水素が拡散することを防ぐことができる。その結果、半導体層１０８のチャネル形成領域におけるキャリア密度を極めて低いものとすることができる。
　金属酸化物層１１４としては、絶縁性材料または導電性材料を用いることができる。金属酸化物層１１４が絶縁性を有する場合には、ゲート絶縁層の一部として機能する。一方、金属酸化物層１１４が導電性を有する場合には、ゲート電極の一部として機能する。
　金属酸化物層１１４として、酸化シリコンよりも誘電率の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。特に、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、またはハフニウムアルミネート膜等を用いると、駆動電圧を低減できるため好ましい。
　金属酸化物層１１４として、例えば酸化インジウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、またはシリコンを含有したインジウムスズ酸化物（ＩＴＳＯ）などの、導電性酸化物を用いることもできる。特にインジウムを含む導電性酸化物は、導電性が高いため好ましい。
　また、金属酸化物層１１４として、半導体層１０８と同一の元素を一以上含む酸化物材料を用いることが好ましい。特に、上記半導体層１０８に適用可能な酸化物半導体材料を用いることが好ましい。このとき、金属酸化物層１１４として、半導体層１０８と同じスパッタリングターゲットを用いて形成した金属酸化物膜を適用することで、装置を共通化できるため好ましい。
　または、半導体層１０８と金属酸化物層１１４の両方に、インジウム及びガリウムを含む金属酸化物材料を用いる場合、金属酸化物層１１４に半導体層１０８の材料よりもガリウムの組成比（含有割合）が高い材料を用いると、金属酸化物層１１４の、酸素に対するブロッキング性をより高めることができるため好ましい。このとき、半導体層１０８には、金属酸化物層１１４の材料よりもインジウムの組成比が高い材料を用いることで、トランジスタ２００の電界効果移動度を高めることができる。
　また、金属酸化物層１１４は、スパッタリング装置を用いて形成すると好ましい。例えば、スパッタリング装置を用いて酸化物膜を形成する場合、酸素ガスを含む雰囲気で形成することで、絶縁層１１０や半導体層１０８中に好適に酸素を添加することができる。
　半導体層１０８は、導電層１１２と重畳する領域と、当該領域を挟む一対の低抵抗な領域１０８ｎを有する。半導体層１０８の、導電層１１２と重畳する領域は、トランジスタ２００のチャネル形成領域として機能する。一方、領域１０８ｎは、トランジスタ２００のソース領域またはドレイン領域として機能する。
　また領域１０８ｎは、チャネル形成領域よりも低抵抗な領域、キャリア濃度が高い領域、酸素欠陥密度の高い領域、不純物濃度の高い領域、またはｎ型である領域ともいうことができる。
　半導体層１０８の領域１０８ｎは、不純物元素を含む領域である。当該不純物元素としては、例えば水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、ヒ素、アルミニウム、または希ガスなどが挙げられる。なお、希ガスの代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン等がある。特に、ホウ素またはリンを含むことが好ましい。またこれら元素を２以上含んでいてもよい。
　絶縁層１１０は、半導体層１０８のチャネル形成領域と接する領域、すなわち導電層１１２と重畳する領域を有する。また、絶縁層１１０は、半導体層１０８の低抵抗な領域１０８ｎと接し、且つ導電層１１２と重畳しない領域を有する。
　また、半導体層１０８のチャネル形成領域に接する絶縁層１０３と絶縁層１１０には、酸化物膜を用いることが好ましい。例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの酸化物膜を用いることができる。これにより、トランジスタ２００の作製工程における熱処理などで、絶縁層１０３や絶縁層１１０から脱離した酸素を半導体層１０８のチャネル形成領域に供給し、半導体層１０８中の酸素欠損を低減することができる。
　図９に、図８（Ｂ）中の一点鎖線で囲った領域Ｐを拡大した断面図を示している。
　絶縁層１１０は、上述した不純物元素を含む領域１１０ｄを有する。領域１１０ｄは、少なくとも領域１０８ｎとの界面近傍に位置している。また領域１１０ｄは、半導体層１０８が設けられず、且つ導電層１１２と重畳しない領域において、少なくとも絶縁層１０３との界面近傍にも位置している。また、図８（Ｂ）、（Ｃ）および図９に示すように、領域１１０ｄは、半導体層１０８のチャネル形成領域と接する部分には設けられていないことが好ましい。
　また、絶縁層１０３は、絶縁層１１０と接する界面近傍に、上述した不純物元素を含む領域１０３ｄを有している。また図９に示すように、領域１０３ｄは、領域１０８ｎと接する界面近傍にも設けられていてもよい。このとき、領域１０８ｎと重畳する部分の不純物濃度は、絶縁層１１０と接する部分よりも低い濃度となる。
　ここで、領域１０８ｎにおける不純物は、絶縁層１１０に近いほど濃度が高くなるような濃度勾配を有することが好ましい。これにより、領域１０８ｎの上部ほど低抵抗となるため、導電層１２０ａ（または導電層１２０ｂ）との接触抵抗をより効果的に低減することができる。また、領域１０８ｎ全体に亘って均一な濃度とした場合に比べて、領域１０８ｎ内の不純物の総量を低くできるため、作製工程中の熱などの影響によりチャネル形成領域に拡散しうる不純物の量を低く保つことができる。
　また、領域１１０ｄにおける不純物は、半導体層１０８に近いほど濃度が高くなるような濃度勾配を有することが好ましい。加熱により酸素を放出可能な酸化物膜を適用した絶縁層１１０において、上述した不純物元素が添加された領域１１０ｄでは、他の領域に比べて酸素の放出を抑えることができる。そのため、絶縁層１１０の領域１０８ｎとの界面近傍に位置する領域１１０ｄは、酸素に対するブロッキング層として機能し、領域１０８ｎに供給される酸素を効果的に低減することができる。
　後述するように、領域１０８ｎ及び領域１１０ｄに不純物元素を添加する処理は、導電層１１２をマスクとして行うことができる。これにより、領域１０８ｎの形成と同時に、領域１１０ｄを自己整合的に形成することができる。
　なお、図９等では、絶縁層１１０の不純物濃度の高い部分が、半導体層１０８との界面近傍に位置することを誇張して示すために、領域１１０ｄを絶縁層１１０中の半導体層１０８の近傍にのみハッチングパターンを付して図示しているが、実際には絶縁層１１０の厚さ方向全体に亘って上記不純物元素が含まれる。
　領域１０８ｎ及び領域１１０ｄはそれぞれ、不純物濃度が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、５×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である領域を含むことが好ましい。また、領域１０８ｎは、絶縁層１１０の領域１１０ｄよりも、不純物濃度が高い部分を有すると、領域１０８ｎの電気抵抗をより効果的に低抵抗化できるため好ましい。
　領域１０８ｎ及び領域１１０ｄに含まれる不純物の濃度は、例えば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等の分析法により分析することができる。ＸＰＳ分析を用いる場合には、表面側または裏面側からのイオンスパッタリングとＸＰＳ分析を組み合わせることで、深さ方向の濃度分布を知ることができる。
　また、領域１０８ｎにおいて、不純物元素は酸化した状態で存在していることが好ましい。例えば不純物元素としてホウ素、リン、マグネシウム、アルミニウム、シリコンなどの酸化しやすい元素を用いることが好ましい。このような酸化しやすい元素は、半導体層１０８中の酸素と結合して酸化した状態で安定に存在しうるため、後の工程で高い温度（例えば４００℃以上、６００℃以上、または８００℃以上）がかかった場合であっても、脱離することが抑制される。また、不純物元素が半導体層１０８中の酸素を奪うことで、領域１０８ｎ中に多くの酸素欠損が生成される。この酸素欠損と、膜中の水素とが結合することでキャリア供給源となるため、領域１０８ｎは極めて低抵抗な状態となる。
　なお、後の工程で高い温度がかかる処理を行なう際、外部や領域１０８ｎの近傍の膜から多量の酸素が領域１０８ｎに供給されてしまうと、抵抗が上昇してしまう場合がある。そのため、高い温度のかかる処理を行なう際には、酸素に対するバリア性の高い絶縁層１１６で覆った状態で処理することが好ましい。
　また、領域１１０ｄにおいても、不純物元素は酸化した状態で存在していることが好ましい。このような酸化しやすい元素は、絶縁層１１０中の酸素と結合して酸化した状態で安定に存在しうるため、後の工程で高い温度がかかった場合でも脱離することが抑制される。また特に絶縁層１１０中に加熱により脱離しうる酸素（過剰酸素ともいう）が含まれる場合には、当該過剰酸素と不純物元素とが結合して安定化するため、領域１１０ｄから領域１０８ｎへ酸素が供給されることを抑制することができる。また、酸化した状態の不純物元素が含まれる領域１１０ｄは、酸素が拡散しにくい状態となるため、領域１１０ｄよりも上部から当該領域１１０ｄを介して領域１０８ｎに酸素が供給されることも防ぐことができる。
　例えば、不純物元素としてホウ素を用いた場合、領域１０８ｎ及び領域１１０ｄに含まれるホウ素は酸素と結合した状態で存在しうる。このことは、ＸＰＳ分析において、Ｂ２Ｏ３結合に起因するスペクトルピークが観測されることで確認できる。また、ＸＰＳ分析において、ホウ素元素が単体で存在する状態に起因するスペクトルピークが観測されない、または測定下限のバックグラウンドノイズに埋もれる程度にまでピーク強度が極めて小さくなる。
　絶縁層１１６及び絶縁層１１８は、トランジスタ２００を保護する保護層として機能する。また絶縁層１１６及び絶縁層１１８のいずれか一方は、絶縁層１１０から放出されうる酸素が外部に拡散することを防ぐ機能を有することが好ましい。例えば、酸化物または窒化物などの無機絶縁材料を用いることができる。より具体的な例としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネートなどの無機絶縁材料を用いることができる。
　なお、ここでは保護層として絶縁層１１６と絶縁層１１８の積層構造とする場合を示したが、絶縁層１１６及び絶縁層１１８のいずれか一方は、不要であれば設けなくてもよい。
　ここで、半導体層１０８、及び半導体層１０８中に形成されうる酸素欠損について説明する。
　半導体層１０８に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、半導体層１０８中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となりうる。半導体層１０８中にキャリア供給源が生成されると、トランジスタ２００の電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、半導体層１０８においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
　そこで、本発明の一態様においては、半導体層１０８近傍の絶縁膜、具体的には、半導体層１０８の上方に位置する絶縁層１１０、及び下方に位置する絶縁層１０３が、酸化物膜を含む。作製工程中の熱などにより絶縁層１０３及び絶縁層１１０から半導体層１０８へ酸素を移動させることで、半導体層１０８中の酸素欠損を低減することが可能となる。
　また、半導体層１０８は、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。Ｉｎの原子数比が多いほど、トランジスタの電界効果移動度を向上させることができる。
　ここで、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎを含む金属酸化物の場合、Ｉｎと酸素の結合力は、Ｇａと酸素の結合力よりも弱いため、Ｉｎの原子数比が大きい場合には、金属酸化物膜中に酸素欠損が形成されやすい。また、Ｇａに代えて、上記Ｍで示す金属元素を用いた場合でも同様の傾向がある。金属酸化物膜中に酸素欠損が多く存在すると、トランジスタの電気特性の低下や、信頼性の低下が生じる。
　しかしながら本発明の一態様では、金属酸化物を含む半導体層１０８中に極めて多くの酸素を供給できるため、Ｉｎの原子数比の大きな金属酸化物材料を用いることが可能となる。これにより、極めて高い電界効果移動度と、安定した電気特性と、高い信頼性とを兼ね備えたトランジスタを実現することができる。
　例えば、Ｉｎの原子数比が、Ｍの原子数比に対して１．５倍以上、または２倍以上、または３倍以上、または３．５倍以上、または４倍以上である金属酸化物を、好適に用いることができる。
　特に、半導体層１０８のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍（Ｉｎが５の場合、Ｍが０．５以上１．５以下であり、且つＺｎが５以上７以下を含む）とすることが好ましい。または、Ｉｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍とすると好ましい。また、半導体層１０８の組成として、半導体層１０８のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を概略等しくしてもよい。すなわち、Ｉｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比が、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の材料を含んでいてもよい。
　例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。また、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ソースドライバ（特に、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
　なお、半導体層１０８が、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有していても、半導体層１０８の結晶性が高い場合、電界効果移動度が低くなる場合がある。半導体層１０８の結晶性としては、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて分析することで解析できる。
　ここで、半導体層１０８に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、半導体層１０８においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。不純物濃度が低く、欠陥準位密度を低く（酸素欠損を少なく）することで、膜中のキャリア密度を低くすることができる。このような金属酸化物膜を半導体層に用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう）になることが少ない。また、このような金属酸化物膜を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく小さい特性を得ることができる。
　また、半導体層１０８が、２層以上の積層構造を有していてもよい。
　例えば、組成の異なる２以上の金属酸化物膜を積層した半導体層１０８を用いることができる。例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いた場合に、Ｉｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比が、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２、またはそれらの近傍であるスパッタリングターゲットで形成する膜のうち、２以上を積層して用いることが好ましい。
　また、結晶性の異なる２以上の金属酸化物膜を積層した半導体層１０８を用いることができる。その場合、同じ酸化物ターゲットを用い、成膜条件を異ならせることで、大気に触れることなく連続して形成されることが好ましい。
　例えば、先に形成する第１の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、後に形成する第２の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比よりも小さくする。または、第１の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を流さない条件とする。これにより、第２の金属酸化物膜の成膜時に、酸素を効果的に供給することができる。また、第１の金属酸化物膜は第２の金属酸化物膜よりも結晶性が低く、電気伝導性の高い膜とすることができる。一方、上部に設けられる第２の金属酸化物膜を第１の金属酸化物膜よりも結晶性の高い膜とすることで、半導体層１０８の加工時や、絶縁層１１０の成膜時のダメージを抑制することができる。
　より具体的には、第１の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、０％以上５０％未満、好ましくは０％以上３０％以下、より好ましくは０％以上２０％以下、代表的には１０％とする。また第２の金属酸化物膜の成膜時の酸素流量比を、５０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下、より好ましくは８０％以上１００％以下、さらに好ましくは９０％以上１００％以下、代表的には１００％とする。また、第１の金属酸化物膜と第２の金属酸化物膜とで、成膜時の圧力、温度、電力等の条件を異ならせてもよいが、酸素流量比以外の条件を同じとすることで、成膜工程にかかる時間を短縮することができるため好ましい。
　このような構成とすることで、電気特性に優れ、且つ信頼性の高いトランジスタ２００を実現できる。
　以上が構成例１についての説明である。
［構成例２］
　以下では、上記構成例１と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、上記構成例１と重複する部分は説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、上記構成例と同様の機能を有する部分についてはハッチングパターンを同じくし、符号を付さない場合もある。
　図１０（Ａ）は、トランジスタ２００Ａの上面図であり、図１０（Ｂ）はトランジスタ２００Ａのチャネル長方向の断面図であり、図１０（Ｃ）はトランジスタ２００Ａのチャネル幅方向の断面図である。
　トランジスタ２００Ａは、基板１０９と絶縁層１０３との間に導電層１０７を有する点で、構成例１で例示したトランジスタ１００と主に相違している。導電層１０７は半導体層１０８及び導電層１１２と重畳する領域を有する。
　トランジスタ２００Ａにおいて、導電層１０７は、第１のゲート電極（ボトムゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電層１１２は、第２のゲート電極（トップゲート電極ともいう）としての機能を有する。また、絶縁層１０３の一部は第１のゲート絶縁層として機能し、絶縁層１１０の一部は、第２のゲート絶縁層として機能する。
　半導体層１０８の、導電層１１２及び導電層１０７の少なくとも一方と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。なお以下では説明を容易にするため、半導体層１０８の導電層１１２と重畳する部分をチャネル形成領域と呼ぶ場合があるが、実際には導電層１１２と重畳せずに、導電層１０７と重畳する部分（領域１０８ｎを含む部分）にもチャネルが形成しうる。
　また、図１０（Ｃ）に示すように、導電層１０７は、金属酸化物層１１４、絶縁層１１０、及び絶縁層１０３に設けられた開口部１４２を介して、導電層１１２と電気的に接続されていてもよい。これにより、導電層１０７と導電層１１２には、同じ電位を与えることができる。
　導電層１０７は、導電層１１２、導電層１２０ａ、または導電層１２０ｂと同様の材料を用いることができる。特に導電層１０７に銅を含む材料を用いると、配線抵抗を低減できるため好ましい。
　また、図１０（Ａ）および（Ｃ）に示すように、チャネル幅方向において、導電層１１２及び導電層１０７が、半導体層１０８の端部よりも外側に突出していることが好ましい。このとき、図１０（Ｃ）に示すように、半導体層１０８のチャネル幅方向の全体が、絶縁層１１０と絶縁層１０３を介して、導電層１１２と導電層１０７に覆われた構成となる。
　このような構成とすることで、半導体層１０８を一対のゲート電極によって生じる電界で、電気的に取り囲むことができる。このとき特に、導電層１０７と導電層１１２に同じ電位を与えることが好ましい。これにより、半導体層１０８にチャネルを誘起させるための電界を効果的に印加できるため、トランジスタ２００Ａのオン電流を増大させることができる。そのため、トランジスタ２００Ａを微細化することも可能となる。
　なお、導電層１１２と導電層１０７とを接続しない構成としてもよい。このとき、一対のゲート電極の一方に定電位を与え、他方にトランジスタ２００Ａを駆動するための信号を与えてもよい。このとき、一方のゲート電極に与える電位により、トランジスタ２００Ａを他方のゲート電極で駆動する際のしきい値電圧を制御することもできる。
　以上が、構成例２についての説明である。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
　本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）を用いて説明する。
　本実施の形態の電子機器は、表示部に、本発明の一態様の表示装置を有する。これにより、電子機器の表示部は、高品質な映像を表示することができる。また、広い温度範囲で信頼性高く表示を行うことができる。
　本実施の形態の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、２Ｋ、４Ｋ、８Ｋ、１６Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。また、表示部の画面サイズは、対角２０インチ以上、対角３０インチ以上、対角５０インチ以上、対角６０インチ以上、または対角７０インチ以上とすることができる。
　本発明の一態様の表示装置を用いることができる電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。また、本発明の一態様の表示装置は、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）機器、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）機器などにも好適に用いることができる。
　本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
　二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
　本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
　本発明の一態様の電子機器は、センサ（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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
　本発明の一態様の電子機器は、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、日付また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）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す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、静止画または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（外部または電子機器に内蔵）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、本発明の一態様の電子機器が有す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。
　図１１（Ａ）に、テレビジョン装置１８１０を示す。テレビジョン装置１８１０は、表示部１８１１、筐体１８１２、スピーカ１８１３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
　テレビジョン装置１８１０は、リモコン操作機１８１４により、操作することができる。
　テレビジョン装置１８１０が受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。また放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ~３ＧＨｚ）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ~３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示部１８１１に表示させることができる。例えば、４Ｋ、８Ｋ、１６Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
　また、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、表示部１８１１に表示する画像を生成する構成としてもよい。このとき、テレビジョン装置１８１０にチューナーを有さなくてもよい。
　図１１（Ｂ）は円柱状の柱１８２２に取り付けられたデジタルサイネージ１８２０を示している。デジタルサイネージ１８２０は、表示部１８２１を有する。
　表示部１８２１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部１８２１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
　表示部１８２１にタッチパネルを適用することで、表示部１８２１に静止画または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
　図１１（Ｃ）はノート型のパーソナルコンピュータ１８３０を示している。パーソナルコンピュータ１８３０は、表示部１８３１、筐体１８３２、タッチパッド１８３３、接続ポート１８３４等を有する。
　タッチパッド１８３３は、ポインティングデバイスや、ペンタブレット等の入力手段として機能し、指やスタイラス等で操作することができる。
　また、タッチパッド１８３３には表示素子が組み込まれている。図１１（Ｃ）に示すように、タッチパッド１８３３の表面に入力キー１８３５を表示することで、タッチパッド１８３３をキーボードとして使用することができる。このとき、入力キー１８３５に触れた際に、振動により触感を実現するため、振動モジュールがタッチパッド１８３３に組み込まれていてもよい。
　図１２（Ａ）および（Ｂ）に、携帯情報端末８００を示す。携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
　筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、図１２（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図１２（Ｂ）に示すように筐体８０１と筐体８０２を開くことができる。
　例えば表示部８０３及び表示部８０４に、文書情報を表示することができ、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部８０３及び表示部８０４に静止画像や動画像を表示することもできる。
　このように、携帯情報端末８００は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
　なお、筐体８０１及び筐体８０２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
　図１２（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図１２（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
　携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部８１２に触れることで行うことができる。
　また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
　また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２を触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
　携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
　図１２（Ｄ）に、カメラの一例を示す。カメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
　ここではカメラ８２０として、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１が一体となっていてもよい。
　カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
　なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
　図１２（Ｅ）に、本発明の一態様の表示装置を車載用ディスプレイとして搭載した一例を示す。表示部８３２及び表示部８３３はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、燃料計、ギア状態、エアコンの設定などを表示することで、様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。本発明の一態様の表示装置は、広い温度範囲で使用することができ、低温環境及び高温環境のいずれにおいても信頼性高く表示を行うことができる。したがって、本発明の一態様の表示装置を車載用のディスプレイとして利用することで、走行の安全性を高めることができる。
　図１３（Ａ）、（Ｂ）および図１４（Ａ）、（Ｂ）には、本発明の一態様の表示装置を適用した表示システムを示す。
　図１３（Ａ）は、表示システムの斜視図を示し、表示システムは、表示装置９１０、表示装置９１０の後方に配置された撮像装置９１１を有する。表示装置９１０の第１の表示面９１２には、相手の映像が表示されている。図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す表示システムをテレビ電話装置と呼ぶ場合がある。
　表示装置９１０は可視光を透過する機能を有するため、表示装置９１０の後方に配置された撮像装置９１１を用いて、対話者９１３の撮像を行うことができる。
　対話者９１３は、第１の表示面９１２側にいて、相手の映像の視線と合うように第１の表示面を視認する。さらに撮像装置９１１において、具体的には撮影レンズ９１４が、対話者９１３の視線上となるように配置されている。このとき撮像装置９１１は、対話者９１３の撮像が可能な距離の範囲であって、焦点を対話者９１３に合わせて配置する必要がある。
　図１３（Ｂ）にはテレビ電話装置の上面図を示し、表示装置９１０、撮像装置９１１、第１の表示面９１２を示す。対話者９１３が第１の表示面９１２の前に相対することにより、撮像装置９１１が撮像する画像で、他方の対話者は、対話者９１３の視線と合わせることができる。
　また、本表示システムは、第１の表示面９１２に表示された画像をみながら、さらに、表示装置９１０の後方の情報を得ることができる。図１４（Ａ）に示す例においては、対話者９１３は、第１の表示面９１２に映し出された映像をみながら、表示装置９１０の後方にいる通行者９１５の様子を観察することができる。図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に対応する上面図を示す。なお、図１４（Ａ）に示す構成は、撮像装置を有さなくてもよい。図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本表示システムは、第１の表示面９１２に表示された画像と、その後方の情報を合成した画像を得ることができる。
　以上示したとおり、本発明の一態様の表示装置を適用して電子機器を得ることができる。表示装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用できる。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
ＦＰＣａ：フレキシブルプリント回路基板、ＦＰＣｂ：フレキシブルプリント回路基板、ＧＤ＿Ｌ：ゲートドライバ、ＧＤ＿Ｒ：ゲートドライバ、ＧＬ＿ｍ：走査線、ＧＬ＿ｍ＋１：走査線、ＩＣ：集積回路、Ｐ：領域、ＳＬ＿ｎ：信号線、ＴＣＯＭ：共通配線、ＶＣＯＭ：共通配線、１０：表示装置、１１：画素、１１ａ：画素、１１ｂ：画素、３０：バックライトユニット、３１：基板、３２：基板、３３：発光素子、３４：拡散板、３５：プリント基板、３６：経路、３７：経路、３８：遮光層、３９：導光板、４１：導電層、４２：液晶層、４３ｂ：導電層、４３ｃ：導電層、４４：絶縁層、４６ａ：導電層、４６ｂ：導電層、４６ｃ：導電層、４６ｄ：導電層、６１：偏光板、６３：偏光板、１００：表示領域、１０１：トランジスタ、１０２：トランジスタ、１０３：絶縁層、１０４：容量素子、１０５：容量素子、１０６：液晶素子、１０７：導電層、１０８：半導体層、１０８ｎ：領域、１０９：基板、１１０：絶縁層、１１０ｄ：領域、１１１：領域、１１２：導電層、１１６：絶縁層、１１８：絶縁層、１２０ａ：導電層、１２０ｂ：導電層、１２１：配線、１２２：配線、１２４：配線、１２５：配線、１３５：オーバーコート、１４１：接着層、１４１ａ：開口部、１４１ｂ：開口部、１７２：ＦＰＣ、２００：トランジスタ、２００Ａ：トランジスタ、２１１：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２２１ａ：導電層、２２１ｂ：導電層、２２２ａ：導電層、２２２ｃ：導電層、２２３ａ：導電層、２２３ｂ：導電層、２２５：絶縁層、２３１ａ：半導体層、２３１ａ＿１：半導体層、２３１ａ＿ｍ：半導体層、２３１ａｉ：領域、２３１ａｎ：低抵抗領域、２３１ｂ：半導体層、２４２：接続体

Claims (5)

  1. 　トランジスタと、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、を有し、
    　前記トランジスタのチャネル幅は、３０μｍ以上１０００μｍ以下であり、
    　前記トランジスタは、複数の半導体層を有し、
    　前記複数の半導体層の個数は２より大きく５０以下であり、
    　前記複数の半導体層のそれぞれは、チャネル形成領域、第１の領域および第２の領域を有し、
    　前記複数の半導体層のそれぞれにおいて、前記チャネル形成領域は、上面からみて、前記第１の領域と前記第２の領域に挟まれて配置され、
    　前記複数の半導体層のそれぞれが有する前記チャネル形成領域は、金属酸化物を有し、
    　前記金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有し、
    　前記複数の半導体層のそれぞれが有する前記チャネル形成領域は、前記第１の導電層と重なる領域を有し、
    　前記第１の領域は、前記第２の導電層と重なり、かつ、前記第１の導電層と重ならず、
    　前記第２の領域は、前記第３の導電層と重なり、かつ、前記第１の導電層と重ならず、
    　前記第３の導電層は、可視光を透過する機能を有し、
    　積層された状態の前記第２の領域と前記第３の導電層は可視光を透過する機能を有する表示装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記複数の半導体層のそれぞれが有する前記チャネル形成領域の幅は、２μｍ以上３００μｍ以下である表示装置。
  3. 　請求項１または請求項２において、
    　前記第１の領域は前記トランジスタのソース領域およびドレイン領域の一方として機能し、
    　前記第２の領域は前記トランジスタのソース領域およびドレイン領域の他方として機能し、
    　前記第１の領域および前記第２の領域は、前記チャネル形成領域よりも電気抵抗が低く、
    　前記第１の領域および前記第２の領域は、ホウ素またはリンを有する表示装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    　フィールドシーケンシャル駆動方式により表示する機能を有する表示装置。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    　液晶素子を有し、
    　前記液晶素子は、光散乱型液晶素子であり、
    　前記液晶素子は、オン状態のときに光を散乱させ、オフ状態のときに光を透過させる表示装置。
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