JP6486660B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。特に本発明の一態様は、表示素子として液晶素子を有する表示装置に関する。
なお本発明は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する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、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
近年、三原色、すなわちＲＧＢ（赤、緑、青）のカラーフィルタを備えた副画素でカラー表示を行う構成に対して、ＲＧＢにＷ（白）の副画素を追加し、低消費電力化あるいは輝度の向上を図る表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２９５７１７号公報
ＲＧＢ（赤、緑、青）のカラーフィルタを備えた副画素にＷの副画素を加えることで、各副画素を制御するための配線数が増加する。配線数が増加すると、配線を駆動するための回路面積を大きくする必要があるため、駆動するための回路を内蔵する構成で狭額縁化が難しくなる。
あるいは、画素を構成する副画素の数は増えることで、副画素一つあたりの面積が小さくなる。そのため、開口率の低下、あるいは容量素子において必要な容量値の確保が難しくなる。
そこで、本発明の一態様は、副画素数が増えても配線数の増加を抑制できる、新規な構成の表示装置等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、狭額縁化を実現できる、新規な構成の表示装置等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、開口率の低下を抑制できる、新規な構成の表示装置等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、容量素子において必要な容量値の確保ができる、新規な構成の表示装置等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、表示品位に優れた、新規な構成の表示装置等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、新規な表示装置等を提供することを課題の一とする。
なお本発明の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
本発明の一態様は、第１乃至第４の副画素を有する第１の画素、及び第１の画素の次行に設けられる第１乃至第４の副画素を有する第２の画素を有し、第１の画素が有する第１乃至第３の副画素を選択するための信号を与える第１の配線と、第１の画素が有する第４の副画素を選択するための第２の配線と、を有し、第２の配線は、第２の画素が有する第４の副画素を選択するための配線である表示装置である。
別の本発明の一態様は、第１乃至第４の副画素を有する第１の画素、及び第１の画素の次行に設けられる第１乃至第４の副画素を有する第２の画素を有し、第１の画素が有する第１乃至第３の副画素を選択するための信号を与える第１の配線と、第１の画素が有する第４の副画素を選択するための第２の配線と、第２の画素が有する第１乃至第３の副画素を選択するための第３の配線と、を有し、第２の配線は、第２の画素が有する第４の副画素を選択するための配線である表示装置である。
本発明の一態様により、副画素数が増えても配線数の増加を抑制できる、新規な構成の表示装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、狭額縁化を実現できる、新規な構成の表示装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、開口率の低下を抑制できる、新規な構成の表示装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、容量素子において必要な容量値の確保ができる、新規な構成の表示装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、表示品位に優れた、新規な構成の表示装置等を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な表示装置等を提供することができる。
なお本発明の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
表示装置の一形態を説明するブロック図及び回路図である。 表示装置の一形態を説明する上面図である。 表示装置の一形態を説明する上面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の作製方法の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 酸化物半導体の断面ＴＥＭ像および局所的なフーリエ変換像。 酸化物半導体膜のナノビーム電子回折パターンを示す図、および透過電子回折測定装置の一例を示す図。 透過電子回折測定による構造解析の一例を示す図、および平面ＴＥＭ像。 表示装置の駆動方法の一例を示す概念図である。 表示モジュールを説明する図である。 実施の形態に係る、電子機器の外観図を説明する図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 表示装置の一形態を説明する回路図である。 表示装置の一形態を説明する断面図である。 抵抗率の温度依存性を説明する図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の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、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
また本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースとして機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第１端子と表記し、ソースとドレインとの他方を第２端子と表記する場合がある。
なお本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
なお本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
なお本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
なお図面における各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう図面で示していても、実際の回路や領域では、同じ回路ブロック内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面における各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路や領域では、一つの回路ブロックで行う処理を複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。
なお電圧とは、ある電位と、基準電位（例えばグラウンド電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。なお電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。
なお、一般に、電位や電圧は、相対的なものである。したがって、グラウンド電位は、必ずしも、０ボルトであるとは限定されない。
また本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
また本明細書等において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置が有する画素の構成について図面を参照して説明する。
図１（Ａ）に、表示装置の一例として表示装置１００を示す。図１（Ａ）に示す表示装置１００は、画素部１１と、走査線駆動回路１２と、信号線駆動回路１６と、各々が平行または略平行に配設され、且つ走査線駆動回路１２によって電位が制御される走査線１７と、各々が平行または略平行に配設され、且つ信号線駆動回路１６によって電位が制御される信号線２５と、を有する。さらに、画素部１１はマトリクス状に配設された画素１３を有する。画素は、複数の副画素１４を有する。また、信号線２５に沿って、各々が平行または略平行に配設され、電位生成回路１８の電位を与える容量線１９を有する。
なお、表示装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路等を含む。また、表示装置は、別の基板上に配置された制御回路、電源回路、信号生成回路及びバックライトモジュール等を含み、液晶モジュールとよばれることもある。なお、走査線駆動回路１２は、走査線１７を駆動する機能を有する回路であり、単に回路という場合がある。また電位生成回路１８は、容量線１９に与える電位を生成する機能を有する回路であり、単に回路という場合がある。また、信号線駆動回路１６は、信号線２５を駆動する機能を有する回路であり、単に回路という場合がある。
画素１３は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色にＷ（白）を加えた４色の光の透過を副画素１４にて制御し、これらの光の加法混色に従ってカラー表示を行う機能を有する。ＲＧＢの光の透過を制御する副画素は、光源の光を、各色を呈する光にするための、有色膜を有する。なおＷの光の透過を制御する副画素は、光源の光が白色であれば、そのまま透過させる。なお白色とは、ＲＧＢの加法混色で得られる白色の他、補色の関係の色の混色で得られる白色でもよい。
ＲＧＢの光を透過する副画素で得られる白色は、カラーフィルタを透過した光であるため、光源より射出された光の強度より小さくなって得られる白色である。本発明の一態様のように、光源の光をそのまま透過することができるＷの光を透過する副画素で得られる白色は、光源より射出される光の強度がほとんど小さくなることなく得られる白色である。そのため本発明の一態様で得られるＲＧＢＷの光を透過する副画素で得られる白色は、ＲＧＢの光を透過する副画素で得られる白色に比べ、光の強度が大きい白色である。言い換えればＲＧＢＷの光を透過する副画素で得られる白色は、光の強度の低下が抑えられた白色である。そのためＲＧＢＷの光を透過する副画素を用いる本発明の一態様による構成では、ＲＧＢの光を透過する副画素を有する表示装置で白色を得る場合に比べて、光源の光を弱めることができる。その結果、表示装置は、消費電力の低減を図ることができる。
副画素１４は、走査信号を与えてトランジスタの導通状態を制御し、容量素子によってデータ信号を保持し、データ信号によって与えられた電荷量に従って表示素子を駆動することで、光の透過を制御する機能を有する。なお副画素１４は、ＲＧＢＷの各色に対応する、第１乃至第４の副画素を有する。
走査線１７は、一例として、画素部１１においてマトリクス状に配設された副画素１４のうち、行ごとに電気的な接続が異なる。例えば、１行目の走査線１７は、１行目にある画素１３におけるＲＧＢの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。また２行目の走査線１７は、１行目にある画素１３におけるＷの光の透過を制御する副画素１４、及び２行目にある画素１３におけるＷの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。また３行目の走査線１７は、２行目にある画素１３におけるＲＧＢの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。なお走査線１７は、副画素を選択するための信号を与える配線であり、単に配線という場合がある。
信号線２５は、一例として、画素部１１においてマトリクス状に配設された副画素１４のうち、列ごとに電気的な接続が異なる。例えば、１列目の信号線２５は、１列目にある画素１３におけるＲの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。また２列目の信号線２５は、１列目にある画素１３におけるＧの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。また３列目の信号線２５は、１列目にある信号線に電気的に接続された画素１３におけるＢの光の透過を制御する副画素１４、及びＷの光の透過を制御する副画素１４、と電気的に接続される。なお信号線２５は、副画素にデータ信号によるデータを与える配線であり、単に配線という場合がある。
容量線１９は、一例として、１列目の容量線１９は、１乃至３列目にある画素１３におけるＲＧＢＷの光の透過を制御する副画素１４と電気的に接続される。なお容量線１９は、副画素に固定電位を与えるための配線であり、単に配線という場合がある。
ここで図１（Ａ）に示す表示装置の副画素１４に用いることができる回路構成の一例を、図２７（Ａ）、（Ｂ）に示している。
図２７（Ａ）に示す副画素３０１は、液晶素子３１と、トランジスタ１０３と、容量素子１０５と、を有する。
液晶素子３１の一対の電極の一方の電位は、副画素３０１の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子３１は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。また、複数の副画素３０１のそれぞれが有する液晶素子３１の一対の電極の一方に共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。また、各行の副画素３０１毎の液晶素子３１の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
なお、液晶素子３１は、液晶の光学的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。なお、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、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子３１としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、サーモトロピック液晶、ライオトロピック液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等が挙げられる。
液晶素子３１を有する表示装置の駆動方法としては、例えば、ＴＮモード、ＶＡモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＭＶＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用いることができる。
また、ブルー相（Ｂｌｕｅ Ｐｈａｓｅ）を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短い。またブルー相を示す液晶は、光学的等方性であるが故に、配向処理が不要であり、且つ視野角依存性が小さい。
図２７（Ａ）に示す副画素３０１の構成において、トランジスタ１０３のソース電極及びドレイン電極の一方は、信号線２５に電気的に接続され、他方は液晶素子３１の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ１０３のゲート電極は、走査線１７に電気的に接続される。トランジスタ１０３は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
図２７（Ａ）に示す副画素３０１の構成において、容量素子１０５の一対の電極の一方は、電位が供給される容量線１９に電気的に接続され、他方は、液晶素子３１の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、容量線１９の電位の値は、副画素３０１の仕様に応じて適宜設定される。容量素子１０５は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
例えば、図２７（Ａ）の副画素３０１を有する表示装置では、走査線駆動回路１２により各行の副画素３０１を順次選択し、トランジスタ１０３をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
データが書き込まれた副画素３０１は、トランジスタ１０３がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
また、図２７（Ｂ）に示す副画素３０１は、表示素子のスイッチングを行うトランジスタ４３と、画素の駆動を制御するトランジスタ１０３と、トランジスタ４５と、容量素子１０５と、発光素子４１と、を有する。
トランジスタ４３のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる信号線２５に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３のゲート電極は、ゲート信号が与えられる走査線１７に電気的に接続される。
トランジスタ４３は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
トランジスタ１０３のソース電極及びドレイン電極の一方は、アノード線として機能する配線４７と電気的に接続され、トランジスタ１０３のソース電極及びドレイン電極の他方は、発光素子４１の一方の電極に電気的に接続される。さらに、トランジスタ１０３のゲート電極は、トランジスタ４３のソース電極及びドレイン電極の他方、及び容量素子１０５の一方の電極に電気的に接続される。
トランジスタ１０３は、オン状態またはオフ状態になることにより、発光素子４１に流れる電流を制御する機能を有する。
トランジスタ４５のソース電極及びドレイン電極の一方はデータの基準電位が与えられる配線４９と接続され、トランジスタ４５のソース電極及びドレイン電極の他方は、発光素子４１の一方の電極、及び容量素子１０５の他方の電極に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４５のゲート電極は、ゲート信号が与えられる走査線１７に電気的に接続される。
トランジスタ４５は、発光素子４１に流れる電流を調整する機能を有する。例えば、発光素子４１が劣化等により、発光素子４１の内部抵抗が上昇した場合、トランジスタ４５のソース電極及びドレイン電極の一方が接続された配線４９に流れる電流をモニタリングすることで、発光素子４１に流れる電流を補正することができる。配線４９に与えられる電位としては、例えば、０Ｖとすることができる。
容量素子１０５の一対の電極の一方は、トランジスタ４３のソース電極及びドレイン電極の他方、及びトランジスタ１０３のゲート電極と電気的に接続され、容量素子１０５の一対の電極の他方は、トランジスタ４５のソース電極及びドレイン電極の他方、及び発光素子４１の一方の電極に電気的に接続される。
図２７（Ｂ）に示す副画素３０１の構成において、容量素子１０５は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
発光素子４１の一対の電極の一方は、トランジスタ４５のソース電極及びドレイン電極の他方、容量素子１０５の一対の電極の他方、及びトランジスタ１０３のソース電極及びドレイン電極の他方と電気的に接続される。また、発光素子４１の一対の電極の他方は、カソード線として機能する配線５０に電気的に接続される。
発光素子４１としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、発光素子４１としては、これに限定されず、無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。
なお、配線４７及び配線５０の一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。図２７（Ｂ）に示す構成においては、配線４７に高電源電位ＶＤＤを、配線５０に低電源電位ＶＳＳを、それぞれ与える構成としている。
図２７（Ｂ）の副画素３０１を有する表示装置では、走査線駆動回路１２により各行の副画素３０１を順次選択し、トランジスタ４３をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
データが書き込まれた副画素３０１は、トランジスタ４３がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、トランジスタ４３は、容量素子１０５と接続しているため、書き込まれたデータを長時間保持することが可能となる。また、トランジスタ１０３により、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子４１は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
なお、図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）では、表示素子として、液晶素子３１や発光素子４１を用いた例を示したが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。様々な表示素子を用いることも可能である。例えば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
次いで図１（Ｂ）には、図２７（Ａ）で説明した回路構成を図１（Ａ）のレイアウトに適用した際の回路構成の例を示す。
図１（Ｂ）では、画素１３として、ｍ行目（ｍは自然数）の画素として画素１３＿１、（ｍ＋１）行目の画素として画素１３＿２を示している。
画素１３＿１は、Ｒの光の透過を制御する副画素１４Ｒ＿１、Ｇの光の透過を制御する副画素１４Ｇ＿１、Ｂの光の透過を制御する副画素１４Ｂ＿１及びＷの光の透過を制御する副画素１４Ｗ＿１を有する。また画素１３＿２は、Ｒの光の透過を制御する副画素１４Ｒ＿２、Ｇの光の透過を制御する副画素１４Ｇ＿２、Ｂの光の透過を制御する副画素１４Ｂ＿２及びＷの光の透過を制御する副画素１４Ｗ＿２を有する。
なお副画素１４Ｒ＿１及び１４Ｒ＿２は、第１の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｇ＿１及び１４Ｇ＿２は、第２の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｂ＿１及び１４Ｂ＿２は、第３の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｗ＿１及び１４Ｗ＿２は、第４の副画素という場合がある。
画素１３＿１及び画素１３＿２が有する、副画素１４Ｒ＿１乃至１４Ｗ＿２は、それぞれトランジスタ１０３、容量素子１０５及び液晶素子３１を有する。
また図１（Ｂ）では、走査線１７として、Ｍ行目（Ｍは自然数）の走査線として走査線１７＿１、（Ｍ＋１）行目の走査線として走査線１７＿２、（Ｍ＋２）行目の走査線として走査線１７＿３を示している。
また図１（Ｂ）では、信号線２５として、ｎ列目（ｎは自然数）の信号線として信号線２５＿１、（ｎ＋１）列目の信号線として信号線２５＿２、（ｎ＋２）列目の信号線として信号線２５＿３を示している。
なお副画素１４Ｒは、第１の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｇは、第２の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｂは、第３の副画素という場合がある。なお副画素１４Ｗは、第４の副画素という場合がある。
ゲート電極でもある第１のゲート線は、４つの副画素のうち、３つの副画素を選択するよう接続し、第２のゲート線は、残りの副画素を選択するとともに、次行の１つの副画素を選択するよう接続する。
画素１３＿１及び１３＿２内の副画素１４Ｒ＿１及び１４Ｒ＿２を図１（Ａ）、（Ｂ）のように配置することで、信号線の本数をストライプ配置したＲＧＢの副画素を有する画素の構成と同じ数とすることができる。加えて、走査線の数を２つの画素に対して３本の走査線に抑えることができる。
例えば表示装置は液晶表示装置の場合で、ＲＧＢＷの４つの副画素をストライプ配置とする場合、データ線の数が４本、走査線の数が１本、容量線の数が１本で、計６本の配線を用いて制御できるものの、信号線の数が増えてしまう。
またＲＧＢＷの４つの副画素を２行２列の配置とする場合、データ線の数が２本、走査線の数が２本、容量線の数が１本で、計５本の配線を用いて制御できるものの、走査線の数が１行の画素に対して増えてしまう。この場合、走査線駆動回路１２の回路構成が大きくなり、表示装置の狭額縁化が難しくなってしまう。
一方、本発明の一態様で開示する構成では、２行に配置された画素１３＿１、１３＿２が有する副画素１４Ｒ＿１乃至１４Ｗ＿２を３行の走査線で駆動することができる。加えて本発明の一態様で開示する構成では、ＲＧＢの３つの副画素をストライプ配置した信号線と同じ本数で済むため、ＲＧＢＷの４つの副画素をストライプ配置した場合に比べ信号線の数を削減することができる。そのため、特に走査線駆動回路１２の回路構成を小さくすることができるため、表示装置の狭額縁化を実現することができる。
次いで図２８（Ａ）に、表示装置が有するトランジスタ１０３及び容量素子１０５の断面図を示す。
図２８（Ａ）に示すトランジスタ１０３は、基板３０２上に設けられるゲート電極として機能する導電膜３０４ｃと、基板３０２及び導電膜３０４ｃ上に形成されるゲート絶縁膜５１と、ゲート絶縁膜５１を介して、導電膜３０４ｃと重なる酸化物半導体膜３０８ｂと、酸化物半導体膜３０８ｂに接する、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の導電膜３１０ｄ、３１０ｅとを有する。
また、ゲート絶縁膜５１上には、金属酸化物膜３０８ｃが設けられる。なお、金属酸化物膜３０８ｃは、トランジスタ１０３に含まれる一対の導電膜の一方の導電膜３１０ｅと接続する。また、トランジスタ１０３及び金属酸化物膜３０８ｃ上には無機絶縁膜５３が設けられる。無機絶縁膜５３上には導電膜３１６ｂが設けられる。金属酸化物膜３０８ｃ、無機絶縁膜５３、及び導電膜３１６ｂにより容量素子１０５が構成される。
また、無機絶縁膜５３及び導電膜３１６ｂ上には、有機絶縁膜３１７が設けられる。また、無機絶縁膜５３及び有機絶縁膜３１７に設けられた開口部において、導電膜３１０ｅと接続する導電膜３１９が、有機絶縁膜３１７上に設けられる。導電膜３１９は、画素電極として機能する。
金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ｂと同時に形成された酸化物半導体膜に、水素、ホウ素、リン、窒素、スズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の不純物を添加し、酸素欠損を有せしめることで、導電性が向上し、導電性を有する膜となる。なお、酸化物半導体膜は透光性を有するため、金属酸化物膜３０８ｃも透光性を有する。
なお酸素欠損が形成された酸化物半導体は、酸素欠損サイトに水素が入ることで伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、酸化物半導体は、導電性が高くなり、導電体化する。導電体化された酸化物半導体を金属酸化物膜と呼ぶが、酸化物導電体という場合もある。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、該ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
また、導電膜３１６ｂ及び導電膜３１９は透光性を有する導電膜で形成される。このため、容量素子１０５は透光性を有する。このため、画素において、容量素子の面積を大きくすることが可能であり、容量素子の容量値及び画素の開口率を高めることが可能である。
無機絶縁膜５３は、少なくとも酸化物絶縁膜を有し、さらには酸化物絶縁膜及び窒化物絶縁膜が積層されていることが好ましい。無機絶縁膜５３において、酸化物半導体膜３０８ｂと接する領域において、酸化物絶縁膜が形成されることで、酸化物半導体膜３０８ｂと無機絶縁膜５３との界面における欠陥量を低減することが可能である。
また、窒化物絶縁膜は、水、水素等のバリア膜として機能する。酸化物半導体膜３０８ｂに水、水素等が含まれると、酸化物半導体膜３０８ｂに含まれる酸素と、水、水素等とが反応してしまい、酸素欠損が形成される。酸素欠損により、酸化物半導体膜３０８ｂ中にはキャリアが生成され、トランジスタのしきい値電圧がマイナスシフトし、ノーマリーオン特性となってしまう。このため、無機絶縁膜５３に窒化物絶縁膜を設けることで、外部から酸化物半導体膜３０８ｂへの水、水素等の拡散量を低減することが可能であり、酸化物半導体膜３０８ｂの欠陥量を低減することが可能である。このため、無機絶縁膜５３において、酸化物半導体膜３０８ｂ側から順に酸化物絶縁膜及び窒化物絶縁膜が積層されていることで、酸化物半導体膜３０８ｂ及び無機絶縁膜５３の界面における欠陥量、及び酸化物半導体膜３０８ｂにおける酸素欠損量を低減することが可能であり、ノーマリーオフ特性のトランジスタを作製することが可能である。
有機絶縁膜３１７は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有機樹脂で形成されるため、平坦性が高い。また、有機絶縁膜３１７の厚さは、５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、好ましくは１０００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
また、有機絶縁膜３１７上に形成された導電膜３１９は、トランジスタ１０３と接続する。導電膜３１９は、画素電極として機能し、無機絶縁膜５３及び有機絶縁膜３１７に設けられた開口部でトランジスタ１０３と接続する。即ち、導電膜３１９は、トランジスタ１０３との距離が離れているため、トランジスタ１０３の導電膜３１０ｄの電位の影響を受けにくい。この結果、導電膜３１９をトランジスタ１０３と重畳させることが可能であり、画素の開口率を高めることができる。
ここで、比較例として無機絶縁膜５３上に有機絶縁膜３１７が形成されないトランジスタ１０３を有する表示装置において、トランジスタ１０３のゲート電極として機能する導電膜３０４ｃに負の電圧を印加した場合について、説明する。
ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃに負の電圧が印加されると、電界が発生する。該電界は、酸化物半導体膜３０８ｂで遮蔽されず、無機絶縁膜５３にまで影響するため、無機絶縁膜５３の表面に弱い正の電荷が帯電する。また、ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃに負の電圧が印加されると、空気中に含まれる正の荷電粒子が無機絶縁膜５３の表面に吸着し、無機絶縁膜５３の表面に弱い正の電荷が帯電する。
無機絶縁膜５３の表面に正の電荷が帯電することにより、電場が生じ、該電場が酸化物半導体膜３０８ｂ及び無機絶縁膜５３の界面まで影響する。この結果、酸化物半導体膜３０８ｂ及び無機絶縁膜５３の界面において、実質的に正のバイアスが印加された状態となり、トランジスタのしきい値電圧が負にシフトしてしまう。
一方、図２８（Ａ）に示すトランジスタ１０３は、無機絶縁膜５３上に有機絶縁膜３１７を有する。有機絶縁膜３１７は厚いため、ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃに負の電圧が印加されることによって発生する電場の影響が有機絶縁膜３１７の表面にまで影響せず、有機絶縁膜３１７の表面に正の電荷が帯電しにくい。また、空気中に含まれる正の荷電粒子が、有機絶縁膜３１７の表面に吸着しても、有機絶縁膜３１７は厚いため、有機絶縁膜３１７の表面に吸着した正の荷電粒子の電場は、酸化物半導体膜３０８ｂ及び無機絶縁膜５３の界面まで影響しにくい。これらの結果、酸化物半導体膜３０８ｂ及び無機絶縁膜５３の界面において、実質的に正のバイアスが印加された状態とならず、トランジスタのしきい値電圧の変動が少ない。
また、有機絶縁膜３１７において、水等が拡散しやすいが、無機絶縁膜５３が窒化物絶縁膜を有することで、窒化物絶縁膜が水のバリア膜となり、有機絶縁膜３１７に拡散した水が酸化物半導体膜３０８ｂに拡散することを防ぐことが可能である。
以上のことから、有機絶縁膜３１７をトランジスタ上に設けることで、トランジスタの電気特性のばらつきを低減することが可能である。また、ノーマリーオフ特性を有し、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。また、有機絶縁膜は、印刷法、塗布法等を用いて形成することが可能であるため、作製時間を短縮することが可能である。また、有機絶縁膜３１７上に画素電極として機能する導電膜を設けることで、画素における開口率を高めることができる。
＜酸化物導電体（金属酸化物膜）について＞
ここで、酸化物半導体で形成される膜（以下、酸化物半導体膜（ＯＳ）という。）及び酸化物導電体で形成される膜（以下、酸化物導電体膜（ＯＣ）という。）それぞれにおける、抵抗率の温度依存性について、図２９を用いて説明する。図２９において、横軸に測定温度を示し、縦軸に抵抗率を示す。また、酸化物半導体膜（ＯＳ）の測定結果を丸印で示し、酸化物導電体膜（ＯＣ）の測定結果を四角印で示す。
なお、酸化物半導体膜（ＯＳ）を含む試料は、ガラス基板上に、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ３５ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物膜を形成し、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：４：５のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ２０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物膜を形成し、４５０℃の窒素雰囲気で加熱処理した後、４５０℃の窒素及び酸素の混合ガス雰囲気で加熱処理し、さらにプラズマＣＶＤ法で酸化窒化シリコン膜を形成して、作製された。
また、酸化物導電体膜（ＯＣ）を含む試料は、ガラス基板上に、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物膜を形成し、４５０℃の窒素雰囲気で加熱処理した後、４５０℃の窒素及び酸素の混合ガス雰囲気で加熱処理し、プラズマＣＶＤ法で窒化シリコン膜を形成して、作製された。
図２９からわかるように、酸化物導電体膜（ＯＣ）における抵抗率の温度依存性は、酸化物半導体膜（ＯＳ）における抵抗率の温度依存性より小さい。代表的には、８０Ｋ以上２９０Ｋ以下における酸化物導電体膜（ＯＣ）の抵抗率の変化率は、±２０％未満である。または、１５０Ｋ以上２５０Ｋ以下における抵抗率の変化率は、±１０％未満である。即ち、酸化物導電体は、縮退半導体であり、伝導帯端とフェルミ準位とが一致または略一致していると推定される。このため、酸化物導電体膜を、配線、電極、画素電極等に用いることが可能である。
＜変形例１＞
図２８（Ａ）に示すトランジスタの変形例について、図２８（Ｂ）を用いて説明する。本変形例に示すトランジスタ１０３ｃは、多階調マスクを用いて形成された酸化物半導体膜３０８ｅ及び一対の導電膜３１０ｆ、３１０ｇを有することを特徴とする。また、トランジスタ１０３ｃ及び容量素子１０５が、画素電極として機能する導電膜３１９で接続されていることを特徴とする。
多階調マスクを用いることで、複数の厚さを有するレジストマスクを形成することが可能であり、該レジストマスクを用い、酸化物半導体膜３０８ｅを形成した後、酸素プラズマ等にレジストマスクを曝すことで、レジストマスクの一部が除去され、一対の導電膜を形成するためのレジストマスクとなる。このため、酸化物半導体膜３０８ｅ及び一対の導電膜３１０ｆ、３１０ｇの作製工程におけるフォトリソグラフィ工程数を削減することができる。
なお、多階調マスクを用いて形成した酸化物半導体膜３０８ｅの一部は、平面形状において一対の導電膜３１０ｆ、３１０ｇを超えて伸び、一対の導電膜３１０ｆ、３１０ｇに覆われていない。つまり、酸化物半導体膜３０８ｅの一部は、一対の導電膜３１０ｆ、３１０ｇの外側に露出している。
また、図２８（Ｂ）において、金属酸化物膜３０８ｆがゲート絶縁膜５１上に形成される。また、金属酸化物膜３０８ｆ上に、導電膜３１０ｆ、３１０ｇと同時に導電膜３１０ｈが形成される。また、導電膜３１９が導電膜３１０ｇ及び導電膜３１０ｈと接続する。この結果、トランジスタ１０３ｃ及び容量素子１０５が電気的に接続する。
＜変形例２＞
図２８（Ａ）に示すトランジスタの変形例について、図２８（Ｃ）を用いて説明する。本変形例に示すトランジスタ１０３ｄは、チャネル保護構造で形成されたトランジスタであることを特徴とする。
チャネル保護構造のトランジスタ１０３ｄは、絶縁膜５３ａに開口部を有し、該開口部で酸化物半導体膜３０８ｂと、一対の導電膜３１０ｉ、３１０ｊとが接続される形状となる。該形状とすることで、酸化物半導体膜３０８ｂへのダメージを低減することができる。
＜変形例３＞
図２８（Ａ）乃至（Ｃ）に示す表示装置において、場合によっては、または、状況に応じて、例えば、導電膜３１９として、光を反射する機能を有する導電膜を用いて形成してもよい。または、導電膜３１９として、積層膜を用いて形成し、積層膜の少なくとも一つの膜として、光を反射する機能を有する導電膜を用いてもよい。光を反射する機能を有する導電膜の材料の一例としては、銀、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンなどを用いることができる。または、導電膜３１９として、銀を用いて形成した膜の上下をＩＴＯで挟んだような積層膜を用いて形成してもよい。このような場合、反射型の表示装置、半透過型の表示装置、トップエミッション構造の発光装置などに、図２８（Ａ）乃至（Ｃ）に示す表示装置を適用することができる。
以上説明した、本発明の一態様における表示装置では、第１乃至第４の副画素を有する第１の画素、及び第１の画素の次行に設けられる第１乃至第４の副画素を有する第２の画素を有する構成において、第１の画素が有する第１乃至第３の副画素を選択するための信号を与える第１の配線と、第１の画素が有する第４の副画素を選択するための第２の配線と、を有し、第２の配線は、第２の画素が有する第４の副画素を選択するための配線である、とする構成とするものである。
そのため、信号線の数を、ＲＧＢの３つの副画素をストライプ配置した信号線と同じ本数とすることができるとともに、画素２行分あたりの走査線の数を３本と削減することができるため、走査線駆動回路１２の回路構成を小さくすることができる。そして表示装置の狭額縁化を実現することができる。
加えて本発明の一態様における表示装置では、容量素子が透光性を有するため、副画素内に容量素子を大きく（大面積に）形成することができる。従って、開口率を高めつつ、代表的には５０％以上、好ましくは６０％以上とすることが可能であると共に、容量値を増大させた表示装置を得ることができる。例えば、解像度の高い表示装置、例えば液晶表示装置においては、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い表示装置において、容量素子に蓄積される電荷量が小さくなる。しかしながら、本実施の形態に示す容量素子１０５は透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、各画素において十分な容量値を得つつ、開口率を高めることができる。
また液晶表示装置において、容量素子の容量値を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させる場合、当該期間を長くできるため、画像データを書き換える回数を低減することが可能であり、消費電力を低減することができる。また、本実施の形態に示す構造により、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができるため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することができ、表示装置の消費電力を低減することができる。
なお、画素は、Ｒの副画素と、Ｇの副画素と、Ｂの副画素と、Ｗの副画素と、という４種類の副画素を有していてもよいが、本発明の一態様は、これに限定されない。１つの画素は、４種類の副画素のうち、少なくとも、複数の副画素を有していればよい。また、それぞれの画素が有する副画素は、画素によって、異なっていてもよい。
例えば、第１の画素は、Ｒの副画素、Ｇの副画素、Ｂの副画素を有し、第２の画素は、Ｒの副画素、Ｇの副画素、Ｗの副画素を有してもよい。または、第１の画素は、Ｒの副画素、Ｇの副画素を有し、第２の画素は、Ｂの副画素、Ｗの副画素を有してもよい。または、第１の画素は、Ｒの副画素、Ｇの副画素、Ｂの副画素を有し、第２の画素は、Ｒの副画素と、Ｇの副画素と、Ｂの副画素と、Ｗの副画素を有してもよい。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置及びその作製方法について、具体的な構成を示す図面を参照して説明する。
まず表示装置に含まれる素子基板の具体的な構成について説明する。ここでは、表示装置としてＶＡ方式の液晶表示装置を用い、該液晶表示装置に含まれる副画素１４Ｒ＿１、１４Ｇ＿１、１４Ｂ＿１、１４Ｗ＿１、１４Ｒ＿２、１４Ｇ＿２、１４Ｂ＿２、１４Ｗ＿２（以下、副画素１４という）の上面図を説明する。図２では、副画素１４における素子基板側の部材の配置を表す上面図を示す。また図３では、図２に示す素子基板側の部材の上面図に対応する、対向基板側の部材の配置を表す上面図を示す。なお図２及び図３は、図１（Ｂ）に示す回路構成に対応する上面図である。
図２において、副画素１４Ｒ＿１、１４Ｇ＿１及び１４Ｂ＿１の走査線として機能する導電膜３０４ｃ並びに１４Ｗ＿１及び１４Ｗ＿２の走査線として機能する導電膜３０４ｄは、信号線として機能する導電膜に略直交する方向（図中左右方向）に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜３１０ｄは、走査線として機能する導電膜に略直交する方向（図中上下方向）に延伸して設けられている。なお、走査線として機能する導電膜３０４ｃは、走査線駆動回路１２（図１（Ａ）を参照。）と電気的に接続されており、信号線として機能する導電膜３１０ｄは、信号線駆動回路１６（図１（Ａ）を参照。）に電気的に接続されている。
トランジスタ１０３は、走査線として機能する導電膜及び信号線として機能する導電膜が交差する領域に設けられている。トランジスタ１０３は、ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃ、ゲート絶縁膜（図２に図示せず。）、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される酸化物半導体膜３０８ｂ、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の導電膜３１０ｄ、３１０ｅにより構成される。なお、導電膜３０４ｃは、走査線として機能する導電膜としても機能し、酸化物半導体膜３０８ｂと重畳する領域がトランジスタ１０３のゲート電極として機能する。また、導電膜３１０ｄは、信号線として機能する導電膜としても機能し、酸化物半導体膜３０８ｂと重畳する領域がトランジスタ１０３のソース電極またはドレイン電極として機能する。また、図２において、走査線として機能する導電膜は、上面形状において端部が酸化物半導体膜３０８ｂの端部より外側に位置する。このため、走査線として機能する導電膜はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トランジスタに含まれる酸化物半導体膜３０８ｂに光が照射されず、トランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
また、金属酸化物膜３０８ｃは、トランジスタ１０３に含まれる導電膜３１０ｅと接続する。また、金属酸化物膜３０８ｃ上において、絶縁膜を介して導電膜３１６ｂが設けられている。なお、金属酸化物膜３０８ｃ上に設けられる絶縁膜において、開口部３６２が設けられている。該開口部３６２において、金属酸化物膜３０８ｃは、絶縁膜に含まれる窒化物絶縁膜（図２に図示せず。）と接する。
容量素子１０５は、金属酸化物膜３０８ｃ及び導電膜３１６ｂが重なる領域で形成される。金属酸化物膜３０８ｃ及び導電膜３１６ｂは透光性を有する。即ち、容量素子１０５は透光性を有する。
画素電極として機能する導電膜３１９は、有機絶縁膜（図２に図示せず。）を介して、導電膜３１０ｅ及び導電膜３１６ｂ上に設けられる。また、導電膜３１９は、開口部３６４ｃにおいて導電膜３１０ｅと接続する。すなわち、トランジスタ１０３、容量素子１０５、及び導電膜３１９は電気的に接続する。
容量素子１０５は透光性を有するため、副画素１４内に容量素子１０５を大きく（大面積に）形成することができる。従って、開口率を高めつつ、代表的には５０％以上、好ましくは６０％以上とすることが可能であると共に、容量値を増大させた表示装置を得ることができる。例えば、解像度の高い表示装置、例えば液晶表示装置においては、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い表示装置において、容量素子に蓄積される電荷量が小さくなる。しかしながら、本実施の形態に示す容量素子１０５は透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、各画素において十分な容量値を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画素密度が２００ｐｐｉ以上、さらには３００ｐｐｉ以上、更には５００ｐｐｉ以上である高解像度の表示装置に好適に用いることができる。
また、液晶表示装置において、容量素子の容量値を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させる場合、当該期間を長くできるため、画像データを書き換える回数を低減することが可能であり、消費電力を低減することができる。また、本実施の形態に示す構造により、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができるため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することができ、表示装置の消費電力を低減することができる。
また図３に示す、図２の上面図に対応する対向基板側の上面図では、副画素１４の配置例を示している。副画素１４では、遮光部ＢＭに設けられる開口部において、有色膜Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、透光性を有する層Ｗ１、有色膜Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、透光性を有する層Ｗ２が設けられている。
遮光膜ＢＭとしては、特定の波長帯域の光を遮光する機能を有していればよく、金属膜、または黒色顔料等を含んだ有機絶縁膜などを用いることができる。
有色膜Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２は、透過する光源の光を所定の色を呈する光にするための層である。代表的には、カラーフィルタを用い、ＲＧＢの副画素の対応する、副画素に配置すればよい。
透光性を有する層Ｗ１、Ｗ２は、光源の光を透過させるための層である。代表的には、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂を用い、Ｗの副画素に対応する、副画素に配置すればよい。なお透光性を有する層Ｗ１、Ｗ２は、配置しなくてもよい。あるいは、透光性を有する層Ｗ１、Ｗ２を有する層として、特定の波長の光を吸収する層を設ける構成としてもよい。該構成の場合、例えば、光源の光の波長によって適切な白色が得られなくても、ホワイトバランスを調整するできるため、色純度の高い表示を行うことができる。
次いで、図２、図３の線Ｃ−Ｄ間における断面図を図４に示す。なお、図４において、図１で説明した走査線駆動回路１２及び信号線駆動回路１６を含む駆動回路部（上面図を省略する。）の断面図をＡ−Ｂに示す。本実施の形態においては、表示装置として、ＶＡ方式の液晶表示装置について説明する。
本実施の形態に示す液晶表示装置は、一対の基板（基板３０２と基板３４２）間に液晶素子３２２が挟持されている。
液晶素子３２２は、基板３０２の上方の導電膜３１９と、配向性を制御する膜（以下、配向膜３２０、３５２という）と、液晶層３２１と、導電膜３５０と、を有する。なお、導電膜３１９は、液晶素子３２２の一方の電極として機能し、導電膜３５０は、液晶素子３２２の他方の電極として機能する。
このように、液晶表示装置とは、液晶素子を有する装置のことをいう。なお、液晶表示装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路等を含む。また、液晶表示装置は、別の基板上に配置された制御回路、電源回路、信号生成回路及びバックライトモジュール等を含み、液晶モジュールとよぶこともある。
駆動回路部において、ゲート電極として機能する導電膜３０４ａ、ゲート絶縁膜５１として機能する絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜３０８ａ、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂによりトランジスタ１０２を構成する。酸化物半導体膜３０８ａは、ゲート絶縁膜５１上に設けられる。
画素部において、ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃ、ゲート絶縁膜５１として機能する絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６、ゲート絶縁膜５１上に形成されたチャネル領域が形成される酸化物半導体膜３０８ｂ、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅによりトランジスタ１０３を構成する。酸化物半導体膜３０８ｂは、ゲート絶縁膜５１上に設けられる。また、導電膜３１０ｄ、３１０ｅ上には、無機絶縁膜５３である絶縁膜３１２、絶縁膜３１４が保護膜として設けられている。
また、一方の電極として機能する金属酸化物膜３０８ｃ、誘電体膜として機能する絶縁膜３１４、他方の電極として機能する導電膜３１６ｂにより容量素子１０５を構成する。金属酸化物膜３０８ｃは、ゲート絶縁膜５１上に設けられる。
無機絶縁膜５３上に有機絶縁膜３１７が形成される。また、有機絶縁膜３１７上には、画素電極として機能する導電膜３１９が形成される。導電膜３１９は、導電膜３１０ｅと接続される。
また、駆動回路部において、導電膜３０４ａ、３０４ｃと同時に形成された導電膜３０４ｂと、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅと同時に形成された導電膜３１０ｃとは、導電膜３１９と同時に形成された導電膜３１９ａで接続される。
導電膜３０４ｂ及び導電膜３１９ａは、絶縁膜３０５、絶縁膜３０６、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４、及び有機絶縁膜３１７に設けられた開口部において接続する。また、導電膜３１０ｃと導電膜３１９ａは、絶縁膜３１２、絶縁膜３１４、及び有機絶縁膜３１７に設けられた開口部において接続する。
なお、図示しないが、導電膜３１６ｂは、導電膜３１９、３１９ａと同時に形成された導電膜により、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃと同時に形成された導電膜、または導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅと同時に形成された導電膜と電気的に接続する。また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃと同時に形成された導電膜、または導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅと同時に形成された導電膜を介して、コモン電位、接地電位等の任意の電位が導電膜３１６ｂに印加される。
ここで、図４に示す表示装置の構成要素について、以下に説明する。
基板３０２上には、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃが形成されている。導電膜３０４ａは、駆動回路部のトランジスタのゲート電極としての機能を有する。また、導電膜３０４ｂは、駆動回路部に形成され、導電膜３１０ｃと接続する。また、導電膜３０４ｃは、画素部１１に形成され、画素部のトランジスタのゲート電極として機能する。
基板３０２の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板３０２として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板３０２として用いてもよい。なお、基板３０２として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を用いることで、大型の液晶表示装置を作製することができる。
また、基板３０２として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタを形成してもよい。または、基板３０２とトランジスタの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に素子部を一部あるいは全部完成させた後、基板３０２より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとしては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、インジウム錫酸化物、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、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。
基板３０２、及び導電膜３０４ａ、３０４ｃ、３０４ｂ上には、絶縁膜３０５、絶縁膜３０６が形成されている。絶縁膜３０５、絶縁膜３０６は、駆動回路部のトランジスタのゲート絶縁膜５１、及び画素部１１のトランジスタのゲート絶縁膜５１としての機能を有する。
絶縁膜３０５としては、例えば窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等の窒化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。
絶縁膜３０６としては、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化物などを用いればよく、積層または単層で設ける。また、絶縁膜３０６としては、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。
絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６の合計の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とするとよい。
絶縁膜３０６上には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、金属酸化物膜３０８ｃが形成されている。酸化物半導体膜３０８ａは、導電膜３０４ａと重畳する位置に形成され、駆動回路部のトランジスタのチャネル領域として機能する。また、酸化物半導体膜３０８ｂは、導電膜３０４ｃと重畳する位置に形成され、画素部のトランジスタのチャネル領域として機能する。金属酸化物膜３０８ｃは、トランジスタ１０３に含まれる導電膜３１０ｅと接続し、且つ容量素子１０５の電極として機能する。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃは、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ、またはＨｆ）がある。なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃは、透光性を有する。
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＩｎとＭの原子数比率は、ＩｎおよびＭの和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたときＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃは、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃの厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２、または３：１：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変動を含む。
また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃは、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、後述する微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃは、結晶性が同じである。
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃがそれぞれ、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、当該酸化物半導体膜において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとしては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、特に好ましくは８×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上の酸化物半導体膜を用いる。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、絶縁膜３０６及び絶縁膜３１２等の、酸化物半導体膜との界面特性を向上させることが可能な材料で形成される膜と接しているため、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂは、半導体として機能し、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂを有するトランジスタは、優れた電気特性を有する。
なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとして、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、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。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる場合がある。従って、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、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場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。従って、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる場合がある。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等がある。
金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された酸化物半導体膜を加工して形成される。このため、金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同様の金属元素を有する膜である。また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同様の結晶構造、または異なる結晶構造を有する膜である。しかしながら、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された酸化物半導体膜に、不純物または酸素欠損を有せしめることで、導電性を有する膜となり、容量素子の電極として機能する。酸化物半導体膜に含まれる不純物としては、水素がある。なお、水素の代わりに不純物として、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が含まれていてもよい。または、金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された膜であり、プラズマダメージ等により酸素欠損が形成され、導電性が高められた膜である。または、金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された膜であり、且つ不純物を含むと共に、プラズマダメージ等により酸素欠損が形成され、導電性が高められた膜である。
このため、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ及び金属酸化物膜３０８ｃは共に、絶縁膜３０６上に形成されるが、不純物濃度が異なる。具体的には、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比較して、金属酸化物膜３０８ｃの不純物濃度が高い。例えば、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれる水素濃度は、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、金属酸化物膜３０８ｃに含まれる水素濃度は、８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、より好ましくは５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと比較して、金属酸化物膜３０８ｃに含まれる水素濃度は２倍、好ましくは１０倍以上である。
また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された酸化物半導体膜をプラズマに曝すことにより、酸化物半導体膜にダメージを与え、酸素欠損を形成することができる。例えば、酸化物半導体膜上に、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法で膜を成膜すると、酸化物半導体膜がプラズマに曝され、酸素欠損が生成される。または、絶縁膜３１２を形成するためのエッチング処理において酸化物半導体膜がプラズマに曝されることで、酸素欠損が生成される。または、酸化物半導体膜が水素、希ガス、アンモニア、酸素及び水素の混合ガス等のプラズマに曝されることで、酸素欠損が生成される。この結果、酸化物半導体膜は導電性が高くなり、導電性を有する膜となり、金属酸化物膜３０８ｃとして機能する。
即ち、金属酸化物膜３０８ｃは、導電性の高い酸化物半導体膜で形成されるともいえる。また金属酸化物膜３０８ｃは、導電性の高い金属酸化物膜で形成されるともいえる。
また、絶縁膜３１４として、窒化シリコン膜を用いる場合、窒化シリコン膜は水素を含む。このため、絶縁膜３１４の水素が酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと同時に形成された酸化物半導体膜に拡散すると、該酸化物半導体膜において水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成される。また、窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法で成膜すると、酸化物半導体膜がプラズマに曝され、酸素欠損が生成される。当該酸素欠損に、窒化シリコン膜に含まれる水素が入ることで、キャリアである電子が生成される。これらの結果、酸化物半導体膜は導電性が高くなり、金属酸化物膜３０８ｃとなる。
金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂより抵抗率が低い。金属酸化物膜３０８ｃの抵抗率が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂの抵抗率の１×１０−８倍以上１×１０−１倍未満であることが好ましく、代表的には１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、さらに好ましくは、抵抗率が１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満であるとよい。
ただし、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されず、金属酸化物膜３０８ｃは、場合によっては、絶縁膜３１４と接していないことも可能である。
また、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されず、金属酸化物膜３０８ｃは、場合によっては、酸化物半導体膜３０８ａ、または、３０８ｂと別々の工程で形成されてもよい。その場合には、金属酸化物膜３０８ｃは、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂと、異なる材質を有していても良い。例えば、金属酸化物膜３０８ｃは、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、または、インジウム亜鉛酸化物等を用いて形成してもよい。
本実施の形態に示す液晶表示装置は、容量素子は、透光性を有する。この結果、容量素子の占有面積を大きくしつつ、画素の開口率を高めることができる。
導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ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、またはタングステンからなる単体金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、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、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。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。
絶縁膜３０６、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、金属酸化物膜３０８ｃ、及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ上には、無機絶縁膜５３として、絶縁膜３１２及び絶縁膜３１４が形成されている。絶縁膜３１２は、絶縁膜３０６と同様に、酸化物半導体膜との界面特性を向上させることが可能な材料を用いることが好ましく、酸化物絶縁膜を用いて形成することができる。ここでは、絶縁膜３１２としては、絶縁膜３１２ａ、３１２ｂを積層して形成する。
絶縁膜３１２ａは、酸素を透過する酸化物絶縁膜である。なお、絶縁膜３１２ａは、後に形成する絶縁膜３１２ｂを形成する際の、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃへのダメージ緩和膜としても機能する。
絶縁膜３１２ａとしては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を用いることができる。なお、本明細書中において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い膜を指し、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い膜を指す。
また、絶縁膜３１２ａは、酸化物絶縁膜であり、該酸化物絶縁膜は、窒素を含み、且つ欠陥量の少ないことが好ましい。
窒素を含み、且つ欠陥量の少ない酸化物絶縁膜の代表例としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜等がある。
欠陥の少ない酸化物絶縁膜は、１００Ｋ以下のＥＳＲで測定して得られたスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルが観測される。なお、第１のシグナル及び第２のシグナルのスプリット幅、並びに第２のシグナル及び第３のシグナルのスプリット幅は、ＸバンドのＥＳＲ測定において約５ｍＴである。また、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満であり、代表的には１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満である。
なお、１００Ｋ以下のＥＳＲスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１シグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルは、窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０以上２以下、好ましくは１以上２以下）起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例としては、一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど、酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
絶縁膜３１２ａが、上記のように、窒素酸化物の含有量が少ないと、絶縁膜３１２ａと酸化物半導体膜との界面におけるキャリアのトラップを低減することが可能である。この結果、表示装置に含まれるトランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
また、絶縁膜３１２ａは、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。この結果、絶縁膜３１２ａにおいて、窒素酸化物が生成されにくくなり、絶縁膜３１２ａと、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面におけるキャリアのトラップを低減することが可能である。また、表示装置に含まれるトランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
なお、絶縁膜３１２ａにおいて、膜中に窒素酸化物及びアンモニアが含まれると、作製工程のプロセスにおける加熱処理において、窒素酸化物及びアンモニアが反応し、窒素酸化物が窒素ガスとなって脱離する。この結果、絶縁膜３１２ａの窒素濃度及び窒素酸化物の含有量を低減することができる。また、絶縁膜３１２ａと、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとの界面におけるキャリアのトラップを低減することが可能である。また、表示装置に含まれるトランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
なお、絶縁膜３１２ａにおいては、外部から絶縁膜３１２ａに入った酸素が全て絶縁膜３１２ａの外部に移動せず、絶縁膜３１２ａにとどまる酸素もある。また、絶縁膜３１２ａに酸素が入ると共に、絶縁膜３１２ａに含まれる酸素が絶縁膜３１２ａの外部へ移動することで絶縁膜３１２ａにおいて酸素の移動が生じる場合もある。
絶縁膜３１２ａとして酸素を透過する酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜３１２ａ上に設けられる、絶縁膜３１２ｂから脱離する酸素を、絶縁膜３１２ａを介して酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに移動させることができる。
絶縁膜３１２ａに接するように絶縁膜３１２ｂが形成されている。絶縁膜３１２ｂは、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、ＴＤＳ分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物絶縁膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、または１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
絶縁膜３１２ｂとしては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁膜３１２ｂは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、更には１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁膜３１２ｂは、絶縁膜３１２ａと比較して酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂから離れているため、絶縁膜３１２ａより、欠陥密度が多くともよい。
絶縁膜３１４として、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜を設けることで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、及び金属酸化物膜３０８ｃからの酸素の外部への拡散を防ぐことができる。窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。
なお、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜上に、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けてもよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。また、容量素子の容量値を制御するため、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜上に窒化物絶縁膜または酸化絶縁膜を適宜設けてもよい。
また、絶縁膜３１４上には導電膜３１６ｂが形成されている。導電膜３１６ｂは、絶縁膜３１４上に形成され、容量素子の電極として機能することができる。
導電膜３１６ｂとしては、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料としては、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、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などがある。
有機絶縁膜３１７としては、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂を用いることができる。なお、有機絶縁膜３１７は、５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下、好ましくは１０００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とする。有機絶縁膜３１７の厚さを上記の厚さとすることで、導電膜３１６ｂ上の凹部に有機絶縁膜３１７を充填させることが可能であり、配向膜３２０が形成される領域の凹凸を低減することができる。
有機樹脂を用いて有機絶縁膜３１７を形成することで、少なくとも導電膜３１６ｂの凹部を有機絶縁膜３１７で充填することが可能であり、液晶層３２１を構成する液晶材料の配向ムラを低減することが可能である。
また、有機絶縁膜３１７上には、導電膜３１９、３１９ａが形成されている。導電膜３１９は、画素電極として機能する。導電膜３１９ａは、開口部３６４ａ（図９（Ａ）参照。）において導電膜３０４ｂと電気的に接続され、開口部３６４ｂ（図９（Ａ）参照。）において導電膜３１０ｃと電気的に接続される。即ち、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する接続電極として機能する。
有機絶縁膜３１７は、これに限定されない。例えば、有機絶縁膜３１７は、カラーフィルタや、ブラックマトリックスの機能を有することも可能である。例えば、有機絶縁膜３１７が、カラーフィルタの機能を有する場合には、例えば、赤色の画素、青色の画素、緑色の画素に合わせて、各色ごとに、有色性を有する有機絶縁膜３１７を形成すればよい。
導電膜３１９、３１９ａは、導電膜３１６ｂと同様に透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。
なお、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃが直接接するような接続構造とするには、導電膜３１０ｃを形成する前に、絶縁膜３０５、絶縁膜３０６に開口部を形成するために、パターニングのためのマスクを形成する必要がある。しかしながら、図４のように、導電膜３１９ａにより、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続することで、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃが直接接する接続部を作製する必要が無くなり、フォトマスクを１枚少なくすることができる。即ち、液晶表示装置の作製工程を削減することが可能である。
配向膜３２０としては、透光性を有することが望ましく、代表的には、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂を用いることができる。
また、基板３４２上には、有色性を有する膜（以下、有色膜３４６という。）が形成されている。有色膜３４６は、カラーフィルタとしての機能を有する。また、有色膜３４６に隣接する遮光膜３４４が基板３４２上に形成される。遮光膜３４４は、ブラックマトリクスとして機能する。また、有色膜３４６は、必ずしも設ける必要はなく、例えば、液晶表示装置が白黒の場合等によって、有色膜３４６を設けない構成としてもよい。
有色膜３４６としては、特定の波長帯域の光を透過する有色膜であればよく、例えば、赤色の波長帯域の光を透過する赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色（Ｂ）のカラーフィルタなどを用いることができる。または有色膜３４６としては、光源の光をそのまま透過する、透光性を有する層を用いることができる。例えば透光性を有する層には、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂を用いることができる。
遮光膜３４４としては、特定の波長帯域の光を遮光する機能を有していればよく、金属膜または黒色顔料等を含んだ有機絶縁膜などを用いることができる。
また、有色膜３４６上には、絶縁膜３４８が形成されている。絶縁膜３４８は、平坦化層としての機能、または有色膜３４６が含有しうる不純物を液晶素子側へ拡散するのを抑制する機能を有する。
また、絶縁膜３４８上には、導電膜３５０が形成されている。導電膜３５０は、画素部の液晶素子が有する一対の電極の他方としての機能を有する。なお、導電膜３１９、３１９ａ上には、配向膜３２０が形成され、導電膜３５０上には、配向膜３５２が形成される。
また、導電膜３１９、３１９ａと導電膜３５０との間には、液晶層３２１が形成されている。また液晶層３２１は、シール材（図示しない）を用いて、基板３０２と基板３４２の間に封止されている。なお、シール材は、外部からの水分等の入り込みを抑制するために、無機材料と接触する構成が好ましい。
また、導電膜３１９、３１９ａと導電膜３５０との間に液晶層３２１の厚さ（セルギャップともいう）を維持するスペーサを設けてもよい。
図４に示す液晶表示装置に示す基板３０２上に設けられた素子部の作製方法について、図５乃至図８を用いて説明する。なお、ここでは、基板３０２上に設けられた素子部としては、基板３０２と配向膜３２０に挟まれた領域のことをさす。
トランジスタを構成する膜（絶縁膜、酸化物半導体膜、金属酸化物膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法を用いて形成することができる。あるいは、塗布法や印刷法で形成することができる。成膜方法としては、スパッタリング法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法が代表的であるが、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学堆積）法やＡＬＤ（原子層成膜）法を使ってもよい。
熱ＣＶＤ法は、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行ってもよい。このように、熱ＣＶＤ法は、プラズマを発生させない成膜方法であるため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
また、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブともよぶ）を切り替えて２種類以上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガスと同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の層が第１の層上に積層されて薄膜が形成される。
このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なトランジスタを作製する場合に適している。
まず、基板３０２を準備する。ここでは、基板３０２としてガラス基板を用いる。
次に、基板３０２上に導電膜を形成し、該導電膜を所望の形状に加工することで、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを形成する。なお、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの形成は、所望の領域に第１のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる。
また、導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとしては、代表的には、スパッタリング法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、熱ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。
また、ＡＬＤを利用する成膜装置により導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃとしてタングステン膜を成膜することができる。この場合には、ＷＦ６ガスとＢ２Ｈ６ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、ＷＦ６ガスとＨ２ガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、Ｂ２Ｈ６ガスに代えてＳｉＨ４ガスを用いてもよい。
次に、基板３０２、及び導電膜３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ上に、絶縁膜３０５を形成し、絶縁膜３０５上に絶縁膜３０６を形成する（図５（Ａ）参照。）。
絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、熱ＣＶＤ法等により形成することができる。なお、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６は、真空中で連続して形成すると不純物の混入が抑制され好ましい。
絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
また、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成することができる。
また、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６として、ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法を用いて、酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒とハフニウム前駆体化合物を含む液体（ハフニウムアルコキシド溶液、代表的にはテトラキスジメチルアミドハフニウム（ＴＤＭＡＨ））を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン（Ｏ３）の２種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化学式はＨｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４である。また、他の材料液としては、テトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウムなどがある。
また、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６として、ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体（トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）など）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてＨ２Ｏの２種類のガスを用いる。なお、トリメチルアルミニウムの化学式はＡｌ（ＣＨ３）３である。また、他の材料液としては、トリス（ジメチルアミド）アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）などがある。
また、絶縁膜３０５及び絶縁膜３０６として、ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサクロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス（Ｏ２、一酸化二窒素）のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
次に、絶縁膜３０６上に酸化物半導体膜３０７を形成する（図５（Ｂ）参照。）。
酸化物半導体膜３０７は、スパッタリング法、塗布法、パルスレーザー蒸着法、レーザーアブレーション法、熱ＣＶＤ法等などを用いて形成することができる。
スパッタリングガスは、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、希ガス及び酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい。
また、ターゲットは、形成する酸化物半導体膜の組成にあわせて、適宜選択すればよい。
なお、酸化物半導体膜を形成する際に、例えば、スパッタリング法を用いる場合、基板温度を１５０℃以上７５０℃以下、好ましくは１５０℃以上４５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上３５０℃以下として、酸化物半導体膜を成膜することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を形成することができる。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。
成膜時の不純物混入を抑制することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制できる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素及び窒素など）を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。
ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する場合には、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＩｎ−Ｏ層を形成し、その後、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを同時に導入してＧａＯ層を形成し、更にその後Ｚｎ（ＣＨ３）２とＯ３ガスを同時に導入してＺｎＯ層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてＩｎ−Ｇａ−Ｏ層やＩｎ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層などの混合化合物層を形成してもよい。なお、Ｏ３ガスに変えてＡｒ等の不活性ガスでバブリングしたＨ２Ｏガスを用いてもよいが、Ｈを含まないＯ３ガスを用いる方が好ましい。また、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いてもよい。また、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いてもよい。また、Ｚｎ（ＣＨ３）２ガスを用いてもよい。
次に、酸化物半導体膜３０７を所望の形状に加工することで、島状の酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄを形成する。なお、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄの形成は、所望の領域に第２のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる。エッチングとしては、ドライエッチング、ウエットエッチング、または双方を組み合わせたエッチングを用いることができる（図５（Ｃ）参照。）。
なお、この後、加熱処理を行って、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる水素、水等を脱離させ、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる水素濃度及び水濃度を低減してもよい。この結果、高純度化された酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄを形成することができる。該加熱処理の温度は、代表的には、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下とする。なお、該加熱処理の温度を、代表的には、３００℃以上４００℃以下、好ましくは３２０℃以上３７０℃以下とすることで、大面積基板においても基板の反りやシュリンクを低減することが可能であり、歩留まりが向上する。
当該加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することが可能であり、加熱処理中の基板の反りを低減することが可能であり、大面積基板において特に好ましい。
また、加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。また、窒素または希ガス雰囲気で加熱処理した後、酸素または超乾燥空気雰囲気で加熱してもよい。この結果、酸化物半導体膜中に含まれる水素、水等を脱離させると共に、酸化物半導体膜中に酸素を供給することができる。この結果、酸化物半導体膜中に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
なお、後に形成される絶縁膜３１１ａの成膜温度を２８０℃以上４００℃以下とする場合、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる水素、水等を脱離させることが可能であるため、当該加熱処理は不要である。
次に、絶縁膜３０６、及び酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄ上に導電膜３０９を形成する（図６（Ａ）参照。）。
導電膜３０９としては、スパッタリング法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、熱ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。
次に、導電膜３０９を所望の形状に加工することで、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを形成する。なお、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅの形成は、所望の領域に第３のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで、形成することができる（図６（Ｂ）参照。）。
次に、絶縁膜３０６、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄ、及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ上を覆うように、絶縁膜３１１ａ、３１１ｂが積層された絶縁膜３１１を形成する（図６（Ｃ）参照。）。絶縁膜３１１は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等を用いて形成することができる。
なお、絶縁膜３１１ａを形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜３１１ｂを形成することが好ましい。絶縁膜３１１ａを形成した後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜３１１ｂを連続的に形成することで、絶縁膜３１１ａ、３１１ｂにおける界面の大気成分由来の不純物濃度を低減することができると共に、絶縁膜３１１ｂに含まれる酸素を酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに移動させることが可能であり、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄの酸素欠損量を低減することができる。
絶縁膜３１１ａとしては、堆積性気体に対する酸化性気体を２０倍より大きく１００倍未満、好ましくは４０倍以上８０倍以下とし、処理室内の圧力を１００Ｐａ未満、好ましくは５０Ｐａ以下とするＣＶＤ法を用いることで、窒素を含み、且つ欠陥量の少ない酸化物絶縁膜を形成することができる。
絶縁膜３１１ａの原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
上記条件を用いることで、絶縁膜３１１ａとして酸素を透過する酸化物絶縁膜を形成することができる。また、絶縁膜３１１ａを設けることで、後に形成する絶縁膜３１１ｂの形成工程において、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄへのダメージ低減が可能である。
絶縁膜３１１ｂとしては、プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上２８０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上２４０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に０．１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ２以上０．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する。
絶縁膜３１１ｂの原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
絶縁膜３１１ｂの成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜３１１ｂ中における酸素含有量が化学量論比よりも多くなる。しかしながら、基板温度が、上記絶縁膜３１１ｂの成膜温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成することができる。また、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄ上に絶縁膜３１１ａが設けられている。このため、絶縁膜３１１ｂの形成工程において、絶縁膜３１１ａが酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄの保護膜となる。この結果、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄへのダメージを低減しつつ、高いパワー密度の高周波電力を用いて絶縁膜３１１ｂを形成することができる。
なお、絶縁膜３１１ｂの成膜条件において、酸化性気体に対するシリコンを含む堆積性気体の流量を増加することで、絶縁膜３１１ｂの欠陥量を低減することが可能である。代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が６×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、好ましくは３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１．５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である欠陥量の少ない酸化物絶縁膜を形成することができる。この結果トランジスタの信頼性を高めることができる。
次に、加熱処理を行う。該加熱処理の温度は、代表的には、１５０℃以上基板歪み点未満、好ましくは２００℃以上４５０℃以下、更に好ましくは３００℃以上４５０℃以下とする。なお、該加熱処理の温度を、代表的には、３００℃以上４００℃以下、好ましくは３２０℃以上３７０℃以下とすることで、大面積基板においても基板の反りやシュリンクを低減することが可能であり、歩留まりが向上する。
該加熱処理は、電気炉、ＲＴＡ装置等を用いることができる。ＲＴＡ装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。
加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気（水の含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）、または希ガス（アルゴン、ヘリウム等）の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。
当該加熱処理により、絶縁膜３１１ｂに含まれる酸素の一部を酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに移動させ、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。この結果、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる酸素欠損量をさらに低減することができる。
また、絶縁膜３１１ａ、３１１ｂに水、水素等が含まる場合、水、水素等をブロッキングする機能を有する絶縁膜３１３を後に形成し、加熱処理を行うと、絶縁膜３１１ａ、３１１ｂに含まれる水、水素等が、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに移動し、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに欠陥が生じてしまう。しかしながら、当該加熱により、絶縁膜３１１ａ、３１１ｂに含まれる水、水素等を脱離させることが可能であり、トランジスタの電気特性のばらつきを低減すると共に、しきい値電圧の変動を抑制することができる。
なお、加熱しながら絶縁膜３１１ｂを絶縁膜３１１ａ上に形成することで、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに酸素を移動させ、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄに含まれる酸素欠損を低減することが可能であるため、当該加熱処理を行わなくともよい。
また、導電膜３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅを形成する際、導電膜のエッチングによって、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｄはダメージを受け、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂのバックチャネル（酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂにおいて、ゲート電極として機能する導電膜３０４ａ、３０４ｃと対向する面と反対側の面）側に酸素欠損が生じる。しかし、絶縁膜３１１ｂに化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を適用することで、加熱処理によって当該バックチャネル側に生じた酸素欠損を修復することができる。これにより、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂに含まれる欠陥を低減することができるため、トランジスタの信頼性を向上させることができる。
なお、当該加熱処理は、後に形成される開口部３６２を形成した後に行ってもよい。
次に、絶縁膜３１１を所望の形状に加工することで、絶縁膜３１２、及び開口部３６２を形成する。なお、絶縁膜３１２、及び開口部３６２の形成は、所望の領域に第４のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで、形成することができる（図７（Ａ）参照。）。
なお、開口部３６２は、酸化物半導体膜３０８ｄの表面が露出するように形成する。開口部３６２の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法を用いることができる。ドライエッチング法により、絶縁膜３１１をエッチングすることが好ましい。この結果、酸化物半導体膜３０８ｄはエッチング処理においてプラズマに曝されるため、酸化物半導体膜３０８ｄの酸素欠損を増加させることが可能である。ただし、開口部３６２の形成方法としては、これに限定されず、ウエットエッチング法、またはドライエッチング法とウエットエッチング法を組み合わせた形成方法としてもよい。
次に、絶縁膜３１２及び酸化物半導体膜３０８ｄ上に絶縁膜３１３を形成する（図７（Ｂ）参照。）。
絶縁膜３１３としては、外部からの不純物、例えば、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料を用いることが好ましく、更には水素を含むことが好ましく、代表的には窒素を含む無機絶縁材料、例えば窒化物絶縁膜を用いることができる。絶縁膜３１３としては、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法を用いて形成することができる。
絶縁膜３１３をプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法で成膜すると、酸化物半導体膜がプラズマに曝され、酸化物半導体膜に酸素欠損が生成される。また、絶縁膜３１３は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜へ拡散するのを防ぐ材料で形成される膜であり、更には水素を含む。このため、絶縁膜３１３の水素が酸化物半導体膜３０８ｄに拡散すると、該酸化物半導体膜３０８ｄにおいて水素は酸素と結合し、キャリアである電子が生成される。または、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される。これらの結果、酸化物半導体膜３０８ｄは、導電性が高くなり、金属酸化物膜３０８ｃとなる。
また、上記窒化絶縁膜は、ブロック性を高めるために、高温で成膜されることが好ましく、例えば基板温度１００℃以上４００℃以下、より好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。また高温で成膜する場合は、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂとして用いる酸化物半導体から酸素が脱離し、キャリア濃度が上昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。
次に、絶縁膜３１３上に導電膜３１５を形成する（図８（Ａ）参照。）。
導電膜３１５としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
次に、導電膜３１５を所望の形状に加工することで、導電膜３１６ｂを形成する。なお、導電膜３１６ｂの形成は、所望の領域に第５のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図８（Ｂ）参照。）。
次に、絶縁膜３１３、導電膜３１６ｂを覆うように有機絶縁膜３１７を形成する（図８（Ｃ）参照。）。平坦化膜として機能する有機絶縁膜３１７は、絶縁膜３１３の一部が露出されるように開口部を有する。
有機絶縁膜３１７としては、スピンコート法、ディップコート法等の塗布法を用いて感光性の組成物を絶縁膜３１３及び導電膜３１６ｂ上に塗布した後、第６のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により組成物を露光及び現像し、その後加熱処理を行う。なお、非感光性の組成物を絶縁膜３１３及び導電膜３１６ｂ上に塗布した場合、非感光性の組成物上にレジストを塗布し、第６のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程によりレジストを加工してマスクを形成し、該マスクを用いて非感光性の組成物をエッチングすることで、有機絶縁膜３１７を形成することができる。
なお、有機絶縁膜３１７として、インクジェット法、印刷法等の湿式法を用いて形成することで、フォトマスク枚数を削減することができる。
次に、有機絶縁膜３１７をマスクとして、絶縁膜３０５、絶縁膜３０６、絶縁膜３１２、及び絶縁膜３１３それぞれの一部をエッチングして、導電膜３０４ｂを露出する開口部３６４ａ、導電膜３１０ｃを露出する開口部３６４ｂ、及び導電膜３１０ｅを露出する開口部３６４ｃを形成する（図９（Ａ）参照。）。
次に、導電膜３１８を形成する（図９（Ｂ）参照。）。
導電膜３１８としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。
次に、導電膜３１８を所望の形状に加工することで、導電膜３１９、３１９ａを形成する。なお、導電膜３１９、３１９ａの形成は、所望の領域に第７のパターニングによるマスクの形成を行い、該マスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成することができる（図９（Ｃ）参照。）。
以上の工程で基板３０２上に、トランジスタを有する画素部及び駆動回路部を形成することができる。なお、本実施の形態に示す作製工程においては、第１乃至第７のパターニング、すなわち７枚のフォトマスクで、トランジスタ及び容量素子を同時に形成することができる。
なお、本実施の形態では、絶縁膜３１３に含まれる水素を酸化物半導体膜３０８ｄに拡散させて、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めたが、酸化物半導体膜３０８ａ、３０８ｂをマスクで覆い、酸化物半導体膜３０８ｄに不純物、代表的には、水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属等を添加して、酸化物半導体膜３０８ｄの導電性を高めてもよい。酸化物半導体膜３０８ｄに水素、ホウ素、リン、スズ、アンチモン、希ガス元素等を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法等がある。一方、酸化物半導体膜３０８ｄにアルカリ金属、アルカリ土類金属等を添加する方法としては、該不純物を含む溶液を酸化物半導体膜３０８ｄに塗布する方法がある。
次に、基板３０２に対向して設けられる基板３４２上に設けられた素子部について、以下説明を行う。なお、ここでは、基板３４２上に設けられた素子部としては、基板３４２と配向膜３５２に挟まれた領域のことをさす。
まず、基板３４２を準備する。基板３４２としては、基板３０２に示す材料を援用することができる。次に、基板３４２上に遮光膜３４４、有色膜３４６を形成する（図１０（Ａ）参照。）。
遮光膜３４４及び有色膜３４６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
次に、遮光膜３４４、及び有色膜３４６上に絶縁膜３４８を形成する（図１０（Ｂ）参照。）。
絶縁膜３４８としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の有機絶縁膜を用いることができる。絶縁膜３４８を形成することによって、例えば、有色膜３４６中に含まれる不純物等を液晶層３２１側に拡散することを抑制することができる。ただし、絶縁膜３４８は、必ずしも設ける必要はなく、絶縁膜３４８を形成しない構造としてもよい。
次に、絶縁膜３４８上に導電膜３５０を形成する（図１０（Ｃ）参照。）。導電膜３５０としては、導電膜３１５に示す材料を援用することができる。
以上の工程で基板３４２上に形成される構造を形成することができる。
次に、基板３０２と基板３４２上、より詳しくは基板３０２上に形成された絶縁膜３１７、導電膜３１９、３１９ａ上と、基板３４２上に形成された導電膜３５０上とに、それぞれ配向膜３２０と配向膜３５２を形成する。配向膜３２０、配向膜３５２は、ラビング法、光配向法等を用いて形成することができる。その後、基板３０２と、基板３４２との間に液晶層３２１を形成する。液晶層３２１の形成方法としては、ディスペンサ法（滴下法）や、基板３０２と基板３４２とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
以上の工程で、図４に示す液晶表示装置を作製することができる。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１と異なるトランジスタを有する液晶表示装置について、図１１乃至図１５を用いて説明する。
図１１に示す液晶表示装置は、Ａ−Ｂに示す駆動回路部において、デュアルゲート構造のトランジスタ１０２ａを有することを特徴とする。
駆動回路部に設けられたトランジスタ１０２ａは、基板３０２上に設けられるゲート電極として機能する導電膜３０４ａと、ゲート絶縁膜５１として機能する絶縁膜３０５、３０６と、絶縁膜３０６上に形成される酸化物半導体膜３０８ａと、酸化物半導体膜３０８ａに接する、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂとを有する。また、酸化物半導体膜３０８ａ及び導電膜３１０ａ、３１０ｂ上に無機絶縁膜５３が形成され、無機絶縁膜５３上にゲート電極として機能する導電膜３１６ｄが形成される。ゲート電極として機能する導電膜３１６ｄは、ゲート絶縁膜５１及び無機絶縁膜５３に設けられた開口部（図示しない。）において、ゲート電極として機能する導電膜３０４ａと接続する。即ち、導電膜３０４ａ及び導電膜３１６ｄは同電位である。
このため、トランジスタ１０２ａの各ゲート電極に同電位の電圧を印加することで、初期特性バラつきの低減、−ＧＢＴストレス試験の劣化の抑制及び異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動の抑制が可能である。また、酸化物半導体膜３０８ａにおいてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ１０２ａのオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなり、代表的には電界効果移動度が２０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上となる。
エッチング等で加工された酸化物半導体膜の端部においては、加工におけるダメージにより欠陥が形成される共に、不純物付着などにより汚染されるため、電界などのストレスが与えられることによって活性化しやすく、それによりｎ型（低抵抗）となりやすい。そのため、ゲート電極として機能する導電膜３０４ａと重なる酸化物半導体膜３０８ａの端部において、ｎ型化しやすくなる。当該ｎ型化された端部が、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ａ、３１０ｂの間に設けられると、ｎ型化された領域がキャリアのパスとなってしまい、寄生チャネルが形成される。しかしながら、チャネル幅方向において、ゲート電極として機能する導電膜３１６ｄが、設けられることで、ゲート電極として機能する導電膜３１６ｄの電界の影響により、酸化物半導体膜３０８ａの側面、または側面及びその近傍を含む端部における寄生チャネルの発生が抑制される。この結果、しきい値電圧におけるドレイン電流の上昇が急峻である、電気特性の優れたトランジスタとなる。
なお、ゲート電極として機能する導電膜３１６ｄは、実施の形態２に示す導電膜３１６ｂと同様の材料を適宜用いることができる。
＜変形例１＞
実施の形態３の図１１に示す液晶表示装置は、駆動回路部のトランジスタとして、デュアルゲート構造のトランジスタを用いて作製されているが、図１２に示すように、Ａ−Ｂに示す駆動回路部にデュアルゲート構造のトランジスタ１０２ａを有するとともに、Ｃ−Ｄに示す画素部にデュアルゲート構造のトランジスタ１０３ａを用いてもよい。
トランジスタ１０３ａは、基板３０２上に設けられるゲート電極として機能する導電膜３０４ｃと、ゲート絶縁膜５１として機能する絶縁膜３０５、３０６と、絶縁膜３０６上に形成される酸化物半導体膜３０８ｂと、酸化物半導体膜３０８ｂに接する、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３１０ｄ、３１０ｅとを有する。また、酸化物半導体膜３０８ｂ及び導電膜３１０ｄ、３１０ｅ上に無機絶縁膜５３が形成され、無機絶縁膜５３上にゲート電極として機能する導電膜３１６ｅが形成される。ゲート電極として機能する導電膜３１６ｅは、ゲート絶縁膜５１及び無機絶縁膜５３に設けられた開口部（図示しない。）において、ゲート電極として機能する導電膜３０４ｃと接続する。即ち、導電膜３０４ｃ及び導電膜３１６ｅは同電位である。
駆動回路部と共に画素部に、信頼性が高く、オン電流が大きく、電界効果移動度の高いデュアルゲート構造のトランジスタを設けることで、表示品質の優れた液晶表示装置を作製することができる。
＜変形例２＞
実施の形態２または実施の形態３に示す液晶表示装置において、図１３に示すように、駆動回路部に設けられたトランジスタ１０２ａと重なる領域であって、且つ有機絶縁膜３１７上に、導電膜３１９と同時に形成された導電膜３１９ｂを設けてもよい。導電膜３１９ｂは、コモン電位、接地電位等の任意の電位とすることができる。デュアルゲート構造のトランジスタ１０２ａと重なる導電膜３１９ｂを設けることで、トランジスタ１０２ａのゲート電極として機能する導電膜３１６ｄに印加された電圧により発生する電界を導電膜３１９ｂが遮蔽することが可能である。この結果、該電界による液晶層３２１の配向不良を防ぐことができる。
＜変形例３＞
実施の形態２または実施の形態３において、駆動回路部及び画素部に有機絶縁膜３１７を有する液晶表示装置を説明したが、図１４に示すように、画素部にのみ有機絶縁膜３１７ａを設けてもよい。
なお、図１４に示す液晶表示装置において、図７（Ｂ）に示すように絶縁膜３１３を形成した後、パターニングによるマスクの形成を行い、該マスクを用いて絶縁膜３０５、３０６、３１２、３１３をそれぞれエッチングして、開口部を形成する。次に、図８（Ａ）に示す導電膜３１５を形成した後、図８（Ｂ）に示す導電膜３１６ｂを形成すると同時に、導電膜３０４ｂ及び導電膜３１０ｃを接続する導電膜３１６ａを形成する。こののち、有機絶縁膜３１７ａ及び導電膜３１９を形成する。
なお、図１５に示すように、駆動回路部に有機絶縁膜３１７ａを設けない場合、デュアルゲート構造のトランジスタ１０２ａのゲート電極として機能する導電膜３１６ｄ上に、導電膜３１９と同時に形成された導電膜３１９ｃを設けてもよい。
＜変形例４＞
なお、実施の形態２及び実施の形態３において、表示素子の一例として液晶素子を用いて説明したが、様々な表示素子を用いることができる。一例として、有機ＥＬ素子を用いた場合の例を、図２３、図２４、図２５、及び図２６に示す。有機ＥＬ素子を有する表示装置は、アクリル樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機樹脂膜３７１、有機樹脂膜上に設けられるＥＬ層３７３、及びＥＬ層上に設けられる共通電極３７５を有する。また、導電膜３１９、ＥＬ層３７３、及び共通電極３７５により有機ＥＬ素子を構成する。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態４）
実施の形態２及び実施の形態３に示すトランジスタ１０２、１０２ａ、１０３、１０３ａにおいて、必要に応じて、酸化物半導体膜を積層構造とすることができる。ここでは、トランジスタ１０３を用いて説明する。
図１６に示すトランジスタは、絶縁膜３０６及び導電膜３１０ｄ、３１０ｅの間に、酸化物半導体膜を含む多層膜３３６が形成されている。
多層膜３３６は、酸化物半導体膜３３６ａ及び酸化物半導体膜３３６ｂを有する。即ち、多層膜３３６は２層構造である。また、酸化物半導体膜３３６ａの一部がチャネル領域として機能する。また、多層膜３３６に接するように、絶縁膜３１２ａが形成されており、絶縁膜３１２ａに接するように酸化物半導体膜３３６ｂが形成されている。即ち、酸化物半導体膜３３６ａと絶縁膜３１２ａとの間に、酸化物半導体膜３３６ｂが設けられている。
酸化物半導体膜３３６ｂは、酸化物半導体膜３３６ａを構成する元素の一種以上から構成される。酸化物半導体膜３３６ｂは、酸化物半導体膜３３６ａを構成する元素の一種以上から構成されるため、酸化物半導体膜３３６ａと酸化物半導体膜３３６ｂとの界面において、界面散乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。
酸化物半導体膜３３６ｂは、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）であり、且つ酸化物半導体膜３３６ａよりも伝導帯の下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体膜３３６ｂの伝導帯の下端のエネルギーと、酸化物半導体膜３３６ａの伝導帯の下端のエネルギーとの差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下である。即ち、酸化物半導体膜３３６ｂの電子親和力と、酸化物半導体膜３３６ａの電子親和力との差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下である。
酸化物半導体膜３３６ｂは、Ｉｎを含むことで、キャリア移動度（電子移動度）が高くなるため好ましい。
酸化物半導体膜３３６ｂとして、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆをＩｎより高い原子数比で有することで、以下の効果を有する場合がある。（１）酸化物半導体膜３３６ｂのエネルギーギャップを大きくする。（２）酸化物半導体膜３３６ｂの電子親和力を小さくする。（３）外部からの不純物を遮蔽する。（４）酸化物半導体膜３３６ａと比較して、絶縁性が高くなる。（５）Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆは酸素との結合力が強い金属元素であるため、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆをＩｎより高い原子数比で有することで、酸素欠損が生じにくくなる。
酸化物半導体膜３３６ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＩｎとＭの原子数比率は、ＩｎおよびＭの和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたときＩｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上とする。
また、酸化物半導体膜３３６ａ、及び酸化物半導体膜３３６ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）の場合、酸化物半導体膜３３６ａと比較して、酸化物半導体膜３３６ｂに含まれるＭ（Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）の原子数比が大きく、代表的には、酸化物半導体膜３３６ａに含まれる上記原子と比較して、１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上高い原子数比である。
また、酸化物半導体膜３３６ａ、及び酸化物半導体膜３３６ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、ＳｎまたはＨｆ）の場合、酸化物半導体膜３３６ｂをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１［原子数比］、酸化物半導体膜３３６ａをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ２：ｙ２：ｚ２［原子数比］とすると、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも大きく、好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも１．５倍以上である。さらに好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも２倍以上大きく、より好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも３倍以上大きい。このとき酸化物半導体膜３３６ｂにおいて、ｙ１がｘ１以上であると、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタに安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、ｙ１がｘ１の３倍以上になると、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ１はｘ１の３倍未満であると好ましい。
例えば、酸化物半導体膜３３６ａとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２、または３：１：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。また、酸化物半導体膜３３６ｂとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：ｎ（ｎは２以上８以下の整数）、１：６：ｍ（ｍは２以上１０以下の整数）、または１：９：６の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、酸化物半導体膜３３６ａ、及び酸化物半導体膜３３６ｂの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変動を含む。なお、酸化物半導体膜３３６ａにおいて、Ｚｎの割合がＧａ以上であるとＣＡＡＣ−ＯＳが形成されやすく好ましい。
酸化物半導体膜３３６ｂは、後に形成される絶縁膜３１２ｂを形成する際の、酸化物半導体膜３３６ａへのダメージ緩和膜としても機能する。
酸化物半導体膜３３６ｂの厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
また、酸化物半導体膜３３６ｂは、酸化物半導体膜３３６ａと同様に、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、後述する微結晶構造、または非晶質構造を含む。
なお、酸化物半導体膜３３６ａ及び酸化物半導体膜３３６ｂがそれぞれ、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。
ここでは、酸化物半導体膜３３６ａ及び絶縁膜３１２ａの間に、酸化物半導体膜３３６ｂが設けられている。このため、酸化物半導体膜３３６ｂと絶縁膜３１２ａの間において、不純物及び欠陥によりトラップ準位が形成されても、当該トラップ準位と酸化物半導体膜３３６ａとの間には隔たりがある。この結果、酸化物半導体膜３３６ａを流れる電子がトラップ準位に捕獲されにくく、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。また、トラップ準位に電子が捕獲されると、該電子がマイナスの固定電荷となってしまう。この結果、トランジスタのしきい値電圧が変動してしまう。しかしながら、酸化物半導体膜３３６ａとトラップ準位との間に隔たりがあるため、トラップ準位における電子の捕獲を低減することが可能であり、しきい値電圧の変動を低減することができる。
また、酸化物半導体膜３３６ｂは、外部からの不純物を遮蔽することが可能であるため、外部から酸化物半導体膜３３６ａへ移動する不純物量を低減することが可能である。また、酸化物半導体膜３３６ｂは、酸素欠損を形成しにくい。これらのため、酸化物半導体膜３３６ａにおける不純物濃度及び酸素欠損量を低減することが可能である。
なお、酸化物半導体膜３３６ａ及び酸化物半導体膜３３６ｂは、各膜を単に積層するのではなく連続接合（ここでは特に伝導帯の下端のエネルギーが各膜の間で連続的に変化する構造）が形成されるように作製する。すなわち、各膜の界面においてトラップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないような積層構造とする。仮に、積層された酸化物半導体膜３３６ａ及び酸化物半導体膜３３６ｂの間に不純物が混在していると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップされ、あるいは再結合して、消滅してしまう。
連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体膜にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排気（５×１０−７Ｐａ乃至１×１０−４Ｐａ程度まで）することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。
なお、図１６において、多層膜３３６を酸化物半導体膜３３６ａ及び酸化物半導体膜３３６ｂの２層構造としたが、絶縁膜３０６と酸化物半導体膜３３６ａの間に、さらに酸化物半導体膜３３６ｂと同様の膜を設ける３層構造としてもよい。この場合、絶縁膜３０６及び酸化物半導体膜３３６ａの間に設ける酸化物膜の膜厚は、酸化物半導体膜３３６ａより小さいと好ましい。酸化物膜の厚さを１ｎｍ以上５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上３ｎｍ以下とすることで、トランジスタのしきい値電圧の変動量を低減することが可能である。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示装置に含まれているトランジスタにおいて、酸化物半導体膜に適用可能な一態様について説明する。
酸化物半導体膜は、単結晶構造の酸化物半導体（以下、単結晶酸化物半導体という。）、多結晶構造の酸化物半導体（以下、多結晶酸化物半導体という。）、微結晶構造の酸化物半導体（以下、微結晶酸化物半導体という。）、及び非晶質構造の酸化物半導体（以下、非晶質酸化物半導体という。）の一以上で構成されてもよい。また、酸化物半導体膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜で構成されていてもよい。また、酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体及び結晶粒を有する酸化物半導体で構成されていてもよい。以下に、代表例として、ＣＡＡＣ−ＯＳ及び微結晶酸化物半導体について説明する。
まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
図１７（ａ）は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面ＴＥＭ像である。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）をさらに拡大した断面ＴＥＭ像であり、理解を容易にするために原子配列を強調表示している。
図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ’間において、丸で囲んだ領域（直径約４ｎｍ）の局所的なフーリエ変換像である。図１７（ｃ）より、各領域においてｃ軸配向性が確認できる。また、Ａ−Ｏ間とＯ−Ａ’間とでは、ｃ軸の向きが異なるため、異なるグレインであることが示唆される。また、Ａ−Ｏ間では、ｃ軸の角度が１４．３°、１６．６°、２６．４°のように少しずつ連続的に変化していることがわかる。同様に、Ｏ−Ａ’間では、ｃ軸の角度が−１８．３°、−１７．６°、−１５．９°と少しずつ連続的に変化していることがわかる。
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、電子回折を行うと、配向性を示すスポット（輝点）が観測される。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面に対し、例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の電子線を用いる電子回折（ナノビーム電子回折ともいう。）を行うと、スポットが観測される（図１８（Ａ）参照。）。
断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有していることがわかる。
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれるほとんどの結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさの場合も含まれる。ただし、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる複数の結晶部が連結することで、一つの大きな結晶領域を形成する場合がある。例えば、平面ＴＥＭ像において、２５００ｎｍ２以上、５μｍ２以上または１０００μｍ２以上となる結晶領域が観察される場合がある。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中において、ｃ軸配向した結晶部の分布が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりもｃ軸配向した結晶部の割合が高くなることがある。また、不純物の添加されたＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物が添加された領域が変質し、部分的にｃ軸配向した結晶部の割合の異なる領域が形成されることもある。
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、当該酸化物半導体膜を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、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。
微結晶酸化物半導体膜は、ＴＥＭによる観察像では、明確に結晶部を確認することができない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、例えば、ＴＥＭによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
ｎｃ−ＯＳ膜は、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、ｎｃ−ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある（図１８（Ｂ）参照。）。
ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
酸化物半導体膜が複数の構造を有する場合、ナノビーム電子回折を用いることで構造解析が可能となる場合がある。
図１８（Ｃ）に、電子銃室７０と、電子銃室７０の下の光学系７２と、光学系７２の下の試料室７４と、試料室７４の下の光学系７６と、光学系７６の下の観察室８０と、観察室８０に設置されたカメラ７８と、観察室８０の下のフィルム室８２と、を有する透過電子回折測定装置を示す。カメラ７８は、観察室８０内部に向けて設置される。なお、フィルム室８２を有さなくても構わない。
また、図１８（Ｄ）に、図１８（Ｃ）で示した透過電子回折測定装置内部の構造を示す。透過電子回折測定装置内部では、電子銃室７０に設置された電子銃から放出された電子が、光学系７２を介して試料室７４に配置された物質８８に照射される。物質８８を通過した電子は、光学系７６を介して観察室８０内部に設置された蛍光板９２に入射する。蛍光板９２では、入射した電子の強度に応じたパターンが現れることで透過電子回折パターンを測定することができる。
カメラ７８は、蛍光板９２を向いて設置されており、蛍光板９２に現れたパターンを撮影することが可能である。カメラ７８のレンズの中央、および蛍光板９２の中央を通る直線と、蛍光板９２の上面と、の為す角度は、例えば、１５°以上８０°以下、３０°以上７５°以下、または４５°以上７０°以下とする。該角度が小さいほど、カメラ７８で撮影される透過電子回折パターンは歪みが大きくなる。ただし、あらかじめ該角度がわかっていれば、得られた透過電子回折パターンの歪みを補正することも可能である。なお、カメラ７８をフィルム室８２に設置しても構わない場合がある。例えば、カメラ７８をフィルム室８２に、電子８４の入射方向と対向するように設置してもよい。この場合、蛍光板９２の裏面から歪みの少ない透過電子回折パターンを撮影することができる。
試料室７４には、試料である物質８８を固定するためのホルダが設置されている。ホルダは、物質８８を通過する電子を透過するような構造をしている。ホルダは、例えば、物質８８をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸などに移動させる機能を有していてもよい。ホルダの移動機能は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、１００ｎｍ以上１μｍ以下などの範囲で移動させる精度を有すればよい。これらの範囲は、物質８８の構造によって最適な範囲を設定すればよい。
次に、上述した透過電子回折測定装置を用いて、物質の透過電子回折パターンを測定する方法について説明する。
例えば、図１８（Ｄ）に示すように物質におけるナノビームである電子８４の照射位置を変化させる（スキャンする）ことで、物質の構造が変化していく様子を確認することができる。このとき、物質８８がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であれば、図１８（Ａ）に示したような回折パターンが観測される。または、物質８８がｎｃ−ＯＳ膜であれば、図１８（Ｂ）に示したような回折パターンが観測される。
ところで、物質８８がＣＡＡＣ−ＯＳ膜であったとしても、部分的にｎｃ−ＯＳ膜などと同様の回折パターンが観測される場合がある。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の良否は、一定の範囲におけるＣＡＡＣ−ＯＳ膜の回折パターンが観測される領域の割合（ＣＡＡＣ化率ともいう。）で表すことができる場合がある。例えば、良質なＣＡＡＣ−ＯＳ膜であれば、ＣＡＡＣ化率は、５０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上となる。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と異なる回折パターンが観測される領域の割合を非ＣＡＡＣ化率と表記する。
一例として、成膜直後（ａｓ−ｓｐｕｔｔｅｒｅｄと表記。）、または酸素を含む雰囲気における４５０℃加熱処理後のＣＡＡＣ−ＯＳ膜を有する各試料の上面に対し、スキャンしながら透過電子回折パターンを取得した。ここでは、５ｎｍ／秒の速度で６０秒間スキャンしながら回折パターンを観測し、観測された回折パターンを０．５秒ごとに静止画に変換することで、ＣＡＡＣ化率を導出した。なお、電子線としては、プローブ径が１ｎｍのナノビームを用いた。なお、同様の測定は６試料に対して行った。そしてＣＡＡＣ化率の算出には、６試料における平均値を用いた。
各試料におけるＣＡＡＣ化率を図１９（Ａ）に示す。成膜直後のＣＡＡＣ−ＯＳ膜のＣＡＡＣ化率は７５．７％（非ＣＡＡＣ化率は２４．３％）であった。また、４５０℃加熱処理後のＣＡＡＣ−ＯＳ膜のＣＡＡＣ化率は８５．３％（非ＣＡＡＣ化率は１４．７％）であった。成膜直後と比べて、４５０℃加熱処理後のＣＡＡＣ化率が高いことがわかる。即ち、高い温度（例えば４００℃以上）における加熱処理によって、非ＣＡＡＣ化率が低くなる（ＣＡＡＣ化率が高くなる）ことがわかる。また、５００℃未満の加熱処理においても高いＣＡＡＣ化率を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜が得られることがわかる。
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と異なる回折パターンのほとんどはｎｃ−ＯＳ膜と同様の回折パターンであった。また、測定領域において非晶質酸化物半導体膜は、確認することができなかった。したがって、加熱処理によって、ｎｃ−ＯＳ膜と同様の構造を有する領域が、隣接する領域の構造の影響を受けて再配列し、ＣＡＡＣ化していることが示唆される。
図１９（Ｂ）および図１９（Ｃ）は、成膜直後および４５０℃加熱処理後のＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面ＴＥＭ像である。図１９（Ｂ）と図１９（Ｃ）とを比較することにより、４５０℃加熱処理後のＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、膜質がより均質であることがわかる。即ち、高い温度における加熱処理によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜質が向上することがわかる。
このような測定方法を用いれば、複数の構造を有する酸化物半導体膜の構造解析が可能となる場合がある。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態６）
実施の形態２で述べたように、酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低く制御することができる。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、書き込み間隔も長く設定できる。
本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流値の低いトランジスタを適用することで、少なくとも２つの駆動方法（モード）で表示を行う液晶表示装置とすることができる。第１の駆動モードは、従来の液晶表示装置の駆動方法であり、１フレームごとにデータを逐次書き換える駆動方法である。第２の駆動モードは、データの書き込み処理を実行した後、データの書き換えを停止する駆動方法である。すなわち、リフレッシュレートを低減した駆動モードである。
動画の表示は、第１の駆動モードにより行われる。静止画の表示は、フレームごとの画像データに変化がないため、１フレームごとにデータの書き換えを行う必要がない。そこで、静止画を表示する際は、第２の駆動モードで動作させると、画面のちらつきをなくすとともに、電力消費を削減することができる。
また、本実施の形態の液晶表示装置に適用される液晶素子は、面積の大きい容量素子を有し、容量素子で蓄積する電荷量が大きい。このため、画素電極の電位を保持する時間を長くすることが可能であり、リフレッシュレートを低減する駆動モードを適用できる。さらに、液晶表示装置においてリフレッシュレートを低減する駆動モードを適用した場合であっても、液晶層に印加された電圧の変化を長期間抑制することが可能であるため、使用者による画像のちらつきの知覚をより防止することができる。したがって、低消費電力化と表示品質の向上を図ることができる。
ここで、リフレッシュレートを低減する効果に関して説明する。
目の疲労には、神経系の疲労と、筋肉系の疲労の２種類がある。神経系の疲労は、長時間液晶表示装置の発光、点滅画面を見続けることで、その明るさが眼の網膜や神経、脳を刺激して疲れさせるものである。筋肉系の疲労は、ピント調節のときに使用する毛様体の筋肉を酷使することにより疲れさせるものである。
図２０（Ａ）に、従来の液晶表示装置の表示を表す模式図を示す。図２０（Ａ）に示すように、従来の液晶表示装置の表示では、１秒間に６０回の画像の書き換えが行われている。このような画面を長時間見続けることにより、使用者の眼の網膜や神経、脳を刺激して眼の疲労が引き起こされるおそれがあった。
本発明の一態様では、液晶表示装置の画素部に、オフ電流の極めて低いトランジスタ、例えば酸化物半導体を用いたトランジスタを適用する。また、液晶素子は、面積の大きい容量素子を有する。これらによって、容量素子に蓄積された電荷のリークを抑制することが可能となるため、フレーム周波数を下げても、液晶表示装置の輝度の維持が可能となる。
つまり、図２０（Ｂ）に示すように、例えば、５秒間に１回の画像の書き換えが可能となるため、極力同じ映像を見ることが可能となり、使用者に視認される画面のちらつきが低減される。これにより、使用者の眼の網膜や神経、脳の刺激が低減され、神経系の疲労が軽減される。
本発明の一態様によれば、目に優しい液晶表示装置を提供することができる。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器の構成例について説明する。また、本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用した表示モジュールについて、図２１を用いて説明を行う。
図２１に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基板８０１０、バッテリー８０１１を有する。なお、バックライトユニット８００７、バッテリー８０１１、タッチパネル８００４などは、設けられない場合もある。
本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル８００６に用いることができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル８００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル８００６の対向基板（封止基板）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。または、表示パネル８００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。または、表示パネル８００６の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、容量型式のタッチパネルとすることも可能である。
バックライトユニット８００７は、光源８００８を有する。光源８００８をバックライトユニット８００７の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリー８０１１による電源であってもよい。バッテリー８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール８０００には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
図２２は、本発明の一態様の表示装置を含む電子機器の外観図である。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
図２２（Ａ）は、携帯型の情報端末であり、本体１００１、筐体１００２、表示部１００３ａ、１００３ｂなどによって構成されている。表示部１００３ｂはタッチパネルとなっており、表示部１００３ｂに表示されるキーボードボタン１００４を触れることで画面操作や、文字入力を行うことができる。勿論、表示部１００３ａをタッチパネルとして構成してもよい。上記実施の形態で示したトランジスタをスイッチング素子として液晶パネルや有機発光パネルを作製して表示部１００３ａ、１００３ｂに適用することにより、信頼性の高い携帯型の情報端末とすることができる。
図２２（Ａ）に示す携帯型の情報端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。
また、図２２（Ａ）に示す携帯型の情報端末は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
図２２（Ｂ）は、携帯音楽プレイヤーであり、本体１０２１には表示部１０２３と、耳に装着するための固定部１０２２と、スピーカー、操作ボタン１０２４、外部メモリスロット１０２５等が設けられている。上記実施の形態で示したトランジスタをスイッチング素子として液晶パネルや有機発光パネルを作製して表示部１０２３に適用することにより、より信頼性の高い携帯音楽プレイヤーとすることができる。
さらに、図２２（Ｂ）に示す携帯音楽プレイヤーにアンテナやマイク機能や無線機能を持たせ、携帯電話と連携させれば、乗用車などを運転しながらワイヤレスによるハンズフリーでの会話も可能である。
図２２（Ｃ）は、携帯電話であり、筐体１０３０及び筐体１０３１の二つの筐体で構成されている。筐体１０３１には、表示パネル１０３２、スピーカー１０３３、マイクロフォン１０３４、ポインティングデバイス１０３６、カメラ１０３７、外部接続端子１０３８などを備えている。また、筐体１０３０には、携帯電話の充電を行う太陽電池１０４０、外部メモリスロット１０４１などを備えている。また、アンテナは筐体１０３１内部に内蔵されている。上記実施の形態で説明するトランジスタを表示パネル１０３２に適用することにより、信頼性の高い携帯電話とすることができる。
また、表示パネル１０３２はタッチパネルを備えており、図２２（Ｃ）には映像表示されている複数の操作キー１０３５を点線で示している。なお、太陽電池１０４０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
表示パネル１０３２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル１０３２と同一面上にカメラ１０３７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー１０３３及びマイクロフォン１０３４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体１０３０と筐体１０３１は、スライドし、図２２（Ｃ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
外部接続端子１０３８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット１０４１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
図２２（Ｄ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置１０５０は、筐体１０５１に表示部１０５３が組み込まれている。表示部１０５３により、映像を表示することが可能である。また、筐体１０５１を支持するスタンド１０５５にＣＰＵが内蔵されている。上記実施の形態で説明するトランジスタを表示部１０５３及びＣＰＵに適用することにより、信頼性の高いテレビジョン装置１０５０とすることができる。
テレビジョン装置１０５０の操作は、筐体１０５１が備える操作スイッチや、別体のリモートコントローラにより行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置１０５０は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
また、テレビジョン装置１０５０は、外部接続端子１０５４や、記憶媒体再生録画部１０５２、外部メモリスロットを備えている。外部接続端子１０５４は、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、パーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。記憶媒体再生録画部１０５２では、ディスク状の記録媒体を挿入し、記録媒体に記憶されているデータの読み出し、記録媒体への書き込みが可能である。また、外部メモリスロットに差し込まれた外部メモリ１０５６にデータ保存されている画像や映像などを表示部１０５３に映し出すことも可能である。
また、上記実施の形態で説明するトランジスタのオフリーク電流が極めて小さい場合は、当該トランジスタを外部メモリ１０５６やＣＰＵに適用することにより、消費電力が十分に低減された信頼性の高いテレビジョン装置１０５０とすることができる。
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
１１ 画素部
１３ 画素
１３＿１ 画素
１３＿２ 画素
１４ 副画素
１４Ｂ 副画素
１４Ｂ＿１ 副画素
１４Ｂ＿２ 副画素
１４Ｇ 副画素
１４Ｇ＿１ 副画素
１４Ｇ＿２ 副画素
１４Ｒ 副画素
１４Ｒ＿１ 副画素
１４Ｒ＿２ 副画素
１４Ｗ＿１ 副画素
１４Ｗ＿２ 副画素
１６ 信号線駆動回路
１７ 走査線
１７＿１ 走査線
１７＿２ 走査線
１７＿３ 走査線
１８ 電位生成回路
１９ 容量線
２５ 信号線
２５＿１ 信号線
２５＿２ 信号線
２５＿３ 信号線
３１ 液晶素子
４１ 発光素子
４３ トランジスタ
４５ トランジスタ
４７ 配線
４９ 配線
５０ 配線
５１ ゲート絶縁膜
５３ 無機絶縁膜
５３ａ 絶縁膜
７０ 電子銃室
７２ 光学系
７４ 試料室
７６ 光学系
７８ カメラ
８０ 観察室
８２ フィルム室
８４ 電子
８８ 物質
９２ 蛍光板
１００ 表示装置
１０２ トランジスタ
１０２ａ トランジスタ
１０３ トランジスタ
１０３ａ トランジスタ
１０３ｄ トランジスタ
１０５ 容量素子
３０２ 基板
３０４ａ 導電膜
３０４ｂ 導電膜
３０４ｃ 導電膜
３０４ｄ 導電膜
３０５ 絶縁膜
３０６ 絶縁膜
３０７ 酸化物半導体膜
３０８ａ 酸化物半導体膜
３０８ｂ 酸化物半導体膜
３０８ｃ 金属酸化物膜
３０８ｄ 酸化物半導体膜
３０８ｅ 酸化物半導体膜
３０８ｆ 金属酸化物膜
３０９ 導電膜
３１０ａ 導電膜
３１０ｂ 導電膜
３１０ｃ 導電膜
３１０ｄ 導電膜
３１０ｅ 導電膜
３１０ｆ 導電膜
３１０ｇ 導電膜
３１０ｈ 導電膜
３１０ｉ 導電膜
３１０ｊ 導電膜
３１１ 絶縁膜
３１１ａ 絶縁膜
３１１ｂ 絶縁膜
３１２ 絶縁膜
３１２ａ 絶縁膜
３１２ｂ 絶縁膜
３１３ 絶縁膜
３１４ 絶縁膜
３１５ 導電膜
３１６ａ 導電膜
３１６ｂ 導電膜
３１６ｄ 導電膜
３１６ｅ 導電膜
３１７ 有機絶縁膜
３１７ａ 有機絶縁膜
３１８ 導電膜
３１９ 導電膜
３１９ａ 導電膜
３１９ｂ 導電膜
３２０ 配向膜
３２１ 液晶層
３２２ 液晶素子
３３６ 多層膜
３３６ａ 酸化物半導体膜
３３６ｂ 酸化物半導体膜
３４２ 基板
３４４ 遮光膜
３４６ 有色膜
３４８ 絶縁膜
３５０ 導電膜
３５２ 配向膜
３６２ 開口部
３６４ａ 開口部
３６４ｂ 開口部
３６４ｃ 開口部
３６４ｄ 開口部
３７１ 有機樹脂膜
３７３ ＥＬ層
３７５ 共通電極
１００１ 本体
１００２ 筐体
１００３ａ 表示部
１００３ｂ 表示部
１００４ キーボードボタン
１０２１ 本体
１０２２ 固定部
１０２３ 表示部
１０２４ 操作ボタン
１０２５ 外部メモリスロット
１０３０ 筐体
１０３１ 筐体
１０３２ 表示パネル
１０３３ スピーカー
１０３４ マイクロフォン
１０３５ 操作キー
１０３６ ポインティングデバイス
１０３７ カメラ
１０３８ 外部接続端子
１０４０ 太陽電池
１０４１ 外部メモリスロット
１０５０ テレビジョン装置
１０５１ 筐体
１０５２ 記憶媒体再生録画部
１０５３ 表示部
１０５４ 外部接続端子
１０５５ スタンド
１０５６ 外部メモリ
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００７ バックライトユニット
８００８ 光源
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリー

Claims (6)

  1. 第１乃至第４の副画素を有する第１の画素、及び前記第１の画素の次行に設けられる第１乃至第４の副画素を有する第２の画素を有し、
    前記第１の画素が有する前記第１乃至第３の副画素を選択するための信号を与える第１の配線と、
    前記第１の画素が有する前記第４の副画素を選択するための第２の配線と、
    前記第２の画素が有する前記第１乃至第３の副画素を選択するための第３の配線と、を有し、
    前記第２の配線は、前記第２の画素が有する前記第４の副画素を選択するための配線であることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の画素及び前記第２の画素が有する前記第１乃至第４の副画素の各々は、
    基板上のトランジスタと、
    前記トランジスタと接する無機絶縁膜と、
    前記無機絶縁膜と接する有機絶縁膜と、
    前記トランジスタと電気的に接続する容量素子と、
    前記有機絶縁膜上に設けられ、且つ前記トランジスタと電気的に接続する画素電極と、を有し、
    前記トランジスタは、前記基板上のゲート電極と、
    前記ゲート電極と重なる酸化物半導体膜と、
    前記酸化物半導体膜の一方の面に接するゲート絶縁膜と、
    前記酸化物半導体膜に接する一対の導電膜と、を有し、
    前記容量素子は、前記ゲート絶縁膜上であって、且つ前記一対の導電膜の一方と接する金属酸化物膜と、
    前記無機絶縁膜と、
    前記無機絶縁膜上の第１の透光性を有する導電膜と、を有し、
    前記画素電極は、第２の透光性を有する導電膜を有し、且つ前記一対の導電膜の一方と接することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項２において、
    前記無機絶縁膜は、前記酸化物半導体膜の他方の面に接する酸化物絶縁膜と、
    前記酸化物絶縁膜に接する窒化物絶縁膜と、
    を有すること特徴とする表示装置。
  4. 請求項３において、
    前記金属酸化物膜は、前記窒化物絶縁膜に接して設けられ、且つ前記酸化物半導体膜と同じ金属元素を含むことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項２乃至４いずれか一において、
    前記酸化物半導体膜は、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、またはＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ、またはＨｆ）を有することを特徴とする表示装置。
  6. 請求項２乃至５いずれか一において、
    前記酸化物半導体膜は、第１の膜及び第２の膜を含む多層構造であり、
    前記第１の膜は、前記第２の膜と金属元素の原子数比が異なることを特徴とする表示装置。
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