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    显示装置 及其 制造 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200980137845.2

    申请日:

    2009.08.31

    公开号:

    CN102160105A

    公开日:

    2011.08.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G09F 9/30申请日:20090831|||公开
    IPC分类号: G09F9/30; G02F1/1368; H01L21/28; H01L21/3205; H01L23/52; H01L29/417; H01L29/423; H01L29/49; H01L29/786 主分类号: G09F9/30
    申请人: 株式会社半导体能源研究所
    发明人: 山崎舜平; 秋元健吾; 小森茂树; 鱼地秀贵; 和田理人; 千叶阳子
    地址: 日本神奈川县
    优先权: 2008.09.19 JP 2008-241557
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 柯广华;王忠忠
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200980137845.2

    授权公告号:

    102160105B||||||

    法律状态公告日:

    2014.06.11|||2011.11.02|||2011.08.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种适用于设置在显示面板中的共同连接部的结构。设置在像素部的外侧区域的共同连接部具有使用与栅极绝缘层相同的层形成的绝缘层、使用与第二氧化物半导体层相同的层形成的氧化物半导体层、以及使用与导电层相同的层形成的导电层(也称为共同电位线)的层叠结构,其中,通过设置在第一氧化物半导体层上的层间绝缘层中的开口,导电层(也称为共同电位线)连接到共同电极,并且与像素电极相对的电极通过导电粒子电连接到共同电极。

    权利要求书

    1: 一种显示装置, 包括 : 具有像素部和共同连接部的第一衬底 ; 具有第一导电层的第二衬底 ; 以及 插入所述第一衬底和所述第二衬底之间的导电粒子, 其中, 所述像素部包括 : 所述第一衬底上的栅电极 ; 所述栅电极上的第一绝缘层 ; 所述第一绝缘层上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层 ; 所述第一氧化物半导体层上的第二导电层 ; 所述第二氧化物半导体层上的第三导电层 ; 所述第二导电层及第三导电层和所述第一绝缘层上的第三氧化物半导体层 ; 具有形成在所述第三导电层上的第一接触孔的第二绝缘层, 所述第二绝缘层在所述第 二导电层及第三导电层和所述第三氧化物半导体层上 ; 以及 在所述第二绝缘层上并通过所述第一接触孔电连接到所述第三导电层的第四导电层, 其中, 所述共同连接部包括 : 所述第一衬底上的第三绝缘层, 所述第三绝缘层使用与所述第一绝缘层相同的材料形 成; 所述第三绝缘层上的第四氧化物半导体层, 所述第四氧化物半导体层使用与所述第一 氧化物半导体层及第二氧化物半导体层相同的材料形成 ; 所述第四氧化物半导体层上的第五导电层, 所述第五导电层使用与所述第二导电层及 第三导电层相同的材料形成 ; 具有形成在所述第五导电层上的第二接触孔的第四绝缘层, 所述第四绝缘层使用与所 述第二绝缘层相同的材料形成 ; 以及 在所述第四绝缘层上并通过所述第二接触孔电连接到所述第五导电层的第六导电层, 所述第六导电层使用与所述第四导电层相同的材料形成, 其中, 所述共同连接部中的所述第六导电层通过所述导电粒子电连接到所述第一导电 层。
    2: 根据权利要求 1 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的氧浓度高于所述 第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的氧浓度。
    3: 根据权利要求 1 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的电导率低于所述 第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的电导率。
    4: 根据权利要求 1 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层是氧过剩型, 并且 所述第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层是氧缺乏型。
    5: 根据权利要求 1 所述的显示装置, 其中所述第一氧化物半导体层、 所述第二氧化物 半导体层及所述第三氧化物半导体层包含铟、 镓及锌。
    6: 一种显示装置, 包括 : 具有像素部和共同连接部的第一衬底 ; 具有第一导电层的第二衬底 ; 以及 插入所述第一衬底和所述第二衬底之间的导电粒子, 2 其中, 所述像素部包括 : 所述第一衬底上的栅电极 ; 所述栅电极上的第一绝缘层 ; 所述第一绝缘层上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层 ; 所述第一氧化物半导体层上的第二导电层 ; 所述第二氧化物半导体层上的第三导电层 ; 所述第二导电层及第三导电层和所述第一绝缘层上的第三氧化物半导体层 ; 具有形成在所述第三导电层上的第一接触孔的第二绝缘层, 所述第二绝缘层在所述第 二导电层及第三导电层和所述第三氧化物半导体层上 ; 以及 在所述第二绝缘层上并通过所述第一接触孔电连接到所述第三导电层的第四导电层, 其中, 所述共同连接部包括 : 所述第一衬底上的第五导电层, 所述第五导电层使用与所述栅电极相同的材料形成 ; 所述第五导电层上的第三绝缘层, 所述第三绝缘层使用与所述第一绝缘层相同的材料 形成 ; 所述第三绝缘层上的第四绝缘层, 所述第四绝缘层使用与所述第二绝缘层相同的材料 形成, 所述第三绝缘层及第四绝缘层具有形成在所述第五导电层上的第二接触孔 ; 以及 在所述第四绝缘层上并通过所述第二接触孔电连接到所述第五导电层的第六导电层, 所述第六导电层使用与所述第四导电层相同的材料形成, 其中, 所述共同连接部中的所述第六导电层通过所述导电粒子电连接到所述第一导电 层。
    7: 根据权利要求 6 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的氧浓度高于所述 第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的氧浓度。
    8: 根据权利要求 6 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的电导率低于所述 第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的电导率。
    9: 根据权利要求 6 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层是氧过剩型, 并且 所述第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层是氧缺乏型。
    10: 根据权利要求 6 所述的显示装置, 其中所述第一氧化物半导体层、 所述第二氧化物 半导体层及所述第三氧化物半导体层包含铟、 镓及锌。
    11: 一种显示装置, 包括 : 具有像素部和共同连接部的第一衬底 ; 具有第一导电层的第二衬底 ; 以及 插入所述第一衬底和所述第二衬底之间的导电粒子, 其中, 所述像素部包括 : 所述第一衬底上的栅电极 ; 所述栅电极上的第一绝缘层 ; 所述第一绝缘层上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层 ; 所述第一氧化物半导体层上的第二导电层 ; 所述第二氧化物半导体层上的第三导电层 ; 所述第二导电层及第三导电层和所述第一绝缘层上的第三氧化物半导体层 ; 3 具有形成在所述第三导电层上的第一接触孔的第二绝缘层, 所述第二绝缘层在所述第 二导电层及第三导电层和所述第三氧化物半导体层上 ; 以及 在所述第二绝缘层上并通过所述第一接触孔电连接到所述第三导电层的第四导电层, 其中, 所述共同连接部包括 : 所述第一衬底上的第五导电层, 所述第五导电层使用与所述栅电极相同的材料形成 ; 所述第五导电层上的第三绝缘层, 所述第三绝缘层使用与所述第一绝缘层相同的材料 形成 ; 所述第三绝缘层上的第四氧化物半导体层, 所述第四氧化物半导体层使用与所述第一 氧化物半导体层及第二氧化物半导体层相同的材料形成 ; 所述第四氧化物半导体层上的第六导电层, 所述第六导电层使用与所述第二导电层及 第三导电层相同的材料形成 ; 具有形成在所述第六导电层上的第二接触孔的第四绝缘层, 所述第四绝缘层使用与所 述第二绝缘层相同的材料形成 ; 以及 在所述第四绝缘层上并通过所述第二接触孔电连接到所述第六导电层的第七导电层, 所述第七导电层使用与所述第四导电层相同的材料形成, 其中, 所述共同连接部中的所述第七导电层通过所述导电粒子电连接到所述第一导电 层。
    12: 根据权利要求 11 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的氧浓度高于所 述第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的氧浓度。
    13: 根据权利要求 11 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层的电导率低于所 述第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层的电导率。
    14: 根据权利要求 11 所述的显示装置, 其中所述第三氧化物半导体层是氧过剩型, 并 且所述第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层是氧缺乏型。
    15: 根据权利要求 11 所述的显示装置, 其中所述第一氧化物半导体层、 所述第二氧化 物半导体层及所述第三氧化物半导体层包含铟、 镓及锌。

    说明书


    显示装置及其制造方法

        【技术领域】
         本发明涉及一种使用氧化物半导体的显示装置及其制造方法。背景技术 如通常在液晶显示装置中所见到的, 形成在如玻璃衬底之类的平板上的薄膜晶体 管使用非晶硅或多晶硅制造。虽然非晶硅薄膜晶体管的场效应迁移率低, 但是它可以在大 玻璃衬底上形成。 另一方面, 多晶硅薄膜晶体管的场效应迁移率高, 但是由于如激光退火之 类的晶化工序, 它无法总是在大玻璃衬底上形成。
         制造使用氧化物半导体的薄膜晶体管, 并将其应用于电子装置或光装置的技 术受到注目。引用文献 1 及引用文献 2 公开了这些技术的例子, 其中, 把氧化锌或基于 In-Ga-Zn-O 的氧化物半导体用于氧化物半导体膜来制造薄膜晶体管, 并将其用作图像显示 装置的开关元件等。
         [ 引用文献 ]
         [ 专利文献 ]
         引用文献 1 : 日本公开特许公报 No.2007-123861
         引用文献 2 : 日本公开特许公报 No.2007-096055
         发明内容 在沟道形成区中使用氧化物半导体的薄膜晶体管的场效应迁移率比非晶硅薄膜 晶体管的场效应迁移率更高。氧化物半导体膜可以利用溅射法等在 300℃以下的温度下形 成。制造工序比多晶硅薄膜晶体管的制造工序简单。
         可以期待使用这种氧化物半导体在玻璃衬底、 塑料衬底等上形成薄膜晶体管, 并 将其应用于液晶显示装置、 电致发光显示装置、 电子纸等。
         氧化物半导体薄膜晶体管具有优良的工作特性, 并且可以在低温下制造。为了有 效利用这些特征, 不仅需要对元件的结构和制造条件进行最优化, 还需要考虑到信号的输 入和输出所必要的布线的结构和布线的连接结构。 尽管实际上氧化物半导体膜可以在低温 下形成, 但是如果用于布线或电极的金属等的薄膜、 或者如层间绝缘膜之类的绝缘膜剥离, 也会造成产品缺陷。另外, 如果设置在显示面板的元件衬底一侧上的共同连接部中的电极 的连接电阻高, 则有显示屏幕上出现斑点且因而亮度降低的问题。
         本发明的一个实施方式的一个目的在于 : 提供一种适用于设置在显示面板上的共 同连接部的结构。
         本发明的一个实施方式的另一目的在于 : 在采用氧化物半导体、 绝缘膜及导电膜 的层叠的层而制造的各种类型的显示装置中, 防止薄膜的剥离造成的缺陷。
         本发明的一个实施方式是显示装置, 包括 : 具有以矩阵形式排列的像素电极的像 素部, 其中扫描线与信号线相互交叉, 并且其中薄膜晶体管对应于该像素电极而设置, 并且 由氧含量不同的至少两种氧化物半导体层堆叠而构成。在这个显示装置中, 在像素部的外
         侧区域中, 设置共同连接部。 共同连接部包括 : 构成扫描线、 信号线或共同电位线的导电层 ; 使用与包括在薄膜晶体管中的氧化物半导体层相同的材料形成的半导体层 ; 以及共同电 极, 该共同电极电连接到与像素电极相对的电极。
         本发明的一个实施方式的一个例子是显示装置, 包括 : 包括连接到像素电极的薄 膜晶体管的像素部 ; 以及其中共同电极和与像素电极相对的电极电连接的共同连接部, 并 且具有以下结构。
         在像素部中, 扫描线和信号线相互交叉, 像素电极以矩阵形式排列。
         对应于像素电极而设置的薄膜晶体管包括 : 用作沟道形成区的第一氧化物半导体 层; 连接到扫描线的栅电极 ; 覆盖该栅电极的栅极绝缘层 ; 连接到信号线并接触第一氧化 物半导体层, 并且通过层叠第二氧化物半导体层 ( 也称为源区 ) 和导电层 ( 也称为源电极 层 ) 而形成的第一布线层 ; 以及连接到像素电极并接触第一氧化物半导体层, 并且具有与 第一布线层相同的层叠结构的第二布线层。
         设置在像素部的外侧区域中的共同连接部包括 : 在使用与栅极绝缘层相同的层形 成的绝缘层上层叠的、 使用与第二氧化物半导体层相同的层形成的氧化物半导体层和使用 与像素部中的导电层相同的层形成的导电层 ( 也称为共同电位线 )。导电层 ( 也称为共同 电位线 ) 通过设置在第一氧化物半导体层上的层间绝缘层中的开口连接到共同电极, 并且 与像素电极相对的电极通过导电粒子 ( 例如镀金的塑料粒子 ) 电连接到共同电极。 注意, 术语 “与像素电极相对的电极” 是指设置在对置衬底上的对置电极。
         在本发明的一个实施方式的一个例子中, 设置在像素部的外侧区域中的共同连接 部具有另一结构, 其中 : 层叠有在与栅极绝缘层相同的绝缘层上, 使用与栅电极相同的层形 成的第一导电层 ; 使用与第二氧化物半导体层相同的层形成的氧化物半导体层 ; 以及使用 与上述像素部中的导电层相同的层形成的第二导电层 ( 也称为共同电位线 )。第一导电层 及第二导电层通过设置在第一氧化物半导体层上的层间绝缘层中的多个开口电连接到共 同电极, 并且共同电极通过安排在与第一导电层重叠的区域中的导电粒子电连接到与像素 电极相对的电极。
         在此, 第一氧化物半导体层中的氧浓度高于第二氧化物半导体层中的氧浓度。就 是说, 第一氧化物半导体层是氧过剩型, 第二氧化物半导体层是氧缺乏型。 第二氧化物半导 体层具有 n 型导电型, 第一氧化物半导体层的电导率低于第二氧化物半导体层的电导率。 第二氧化物半导体层可以用作薄膜晶体管的源区和漏区。 第一氧化物半导体层具有非晶结 构, 而第二氧化物半导体层可在非晶结构中包括晶粒 ( 纳米晶 )。注意, 第二氧化物半导体 层是非单晶半导体层, 并且至少含有非晶成分。
         注意, 在本说明书中为方便起见使用诸如 “第一” 和 “第二” 之类的序数词。因此, 它们不表示指定发明的步骤的顺序、 层的层叠顺序以及特定名称。
         在表面上包括像素电极及与该像素电极电连接的薄膜晶体管的衬底使用被称为 密封材料的粘结材料固定到对置衬底。
         在液晶显示装置中, 使用密封材料把液晶材料密封在两个衬底之间。
         把密封材料与多个导电粒子 ( 例如, 镀金的塑料粒子 ) 混合 ; 因此, 设置在对置衬 底上的对置电极 ( 也称为共同电极 ) 与设置在另一衬底上的共同电极或共同电位线被电连 接。
         可以通过与薄膜晶体管相同的制造工序在同一衬底上形成共同电位线。
         另外, 可将共同电位线与密封材料中的导电粒子重叠的部分称为共同连接部。也 可将共同电位线与导电粒子重叠的部分称为共同电极。
         在与薄膜晶体管同一衬底上形成的共同电位线也可认为是当交流驱动液晶时供 给要用作基准的参考电压的线。
         除了连接到对置电极的共同电位线之外, 连接到存储电容器的一个电极的电容器 布线也可视为共同电位线的一种变体, 同样地也可以形成在与薄膜晶体管同一衬底上。
         使用电泳显示元件的也被称为电子纸的显示装置具有以下结构 : 在一对衬底之间 容纳具有相反极性的白色粒子和黑色粒子以及使它们分散的分散介质 ( 气体或液体 )。设 置在该对衬底中的一个衬底上的电极是共同电极。 在另一个衬底上面对该共同电极地设置 像素电极。在该衬底上还安排了多个电连接到像素电极的薄膜晶体管。例如, 在使用电泳 显示元件的显示装置的操作中, 为了使白色显示变成黑色显示, 把相对于施加到共同电极 的共同电位为正的电压施加到像素电极 ; 而为了使黑色显示变成白色显示, 把相对于施加 到共同电极的共同电位为负的电压施加到像素电极 ; 或者, 为了不改变显示, 将像素电极设 定在与共同电位相同的电位。 在与薄膜晶体管同一衬底上形成的共同电位线也可以认为是当操作电泳显示元 件时供给要用作基准的参考电压的线。
         注意, 使用电泳显示元件的显示装置包括由一对衬底及在这对衬底之间设置的分 隔壁形成的统一尺寸的多个分隔空间。分隔空间用作像素单元, 显示图像的一部分。分隔 空间容纳具有相反极性的多个白色粒子和黑色粒子以及使它们分散的分散介质 ( 气体或 液体 )。
         在使用电泳显示元件的显示装置中, 带有不同极性的多个有色粒子以及使它们分 散的分散介质也用密封材料密封在两个衬底之间。另外, 在使用电泳显示元件的显示装置 中, 设置在一个衬底上的共同电极与形成在另一个衬底上的共同电位线通过共同连接部中 的导电粒子进行电连接。
         塑料膜可用作要用在液晶显示装置中或使用电泳显示元件的显示装置中的一对 衬底的材料, 取决于制造工艺的温度。
         根据本发明的一个实施方式, 通过在设置在像素部的外侧区域中的共同连接部中 层叠氧化物半导体层和导电层, 可以防止由于薄膜的剥离造成的缺陷。
         另外, 通过层叠氧化物半导体层和导电层, 共同连接部变厚 ; 因此, 可减小电阻, 而 且结构可以是牢固的。
         附图说明
         图 1A 和 1B 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图及俯视 图;
         图 2A 和 2B 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图及俯视 图;
         图 3A 和 3B 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图及俯视 图;图 4A 至 4C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置在其制造工序中的 截面图 ;
         图 5A 至 5C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置在其制造工序中的 截面图 ;
         图 6 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图 ;
         图 7 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图 ;
         图 8 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图 ;
         图 9 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图 ;
         图 10A1、 10A2、 10B1 和 10B2 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的 端部的俯视图及截面图 ;
         图 11 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的像素的俯视图 ;
         图 12A 至 12C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图 ;
         图 13A 至 13C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置在其制造工序中 的截面图 ;
         图 14A 至 14C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置在其制造工序中 的截面图 ; 图 15A 至 15C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图 ;
         图 16A 至 16C 是各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图 ;
         图 17 表示根据本发明的一个实施方式的电子纸的截面图 ;
         图 18A 和 18B 是各说明根据本发明的一个实施方式的半导体装置的框图 ;
         图 19 说明根据本发明的一个实施方式的信号线驱动电路的结构 ;
         图 20 是说明信号线驱动电路的工作的时序图 ;
         图 21 是说明信号线驱动电路的工作的时序图 ;
         图 22 说明移位寄存器的结构 ;
         图 23 说明图 22 中的触发器的连接结构 ;
         图 24A1、 24A2 和 24B 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图 及截面图 ;
         图 25 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的截面图 ;
         图 26 表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的像素的等效电路图 ;
         图 27A 至 27C 各表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置 ;
         图 28A 和 28B 分别表示根据本发明的一个实施方式的半导体装置的俯视图及截面 图;
         图 29A 和 29B 各表示根据本发明的一个实施方式的电子纸的应用的一个例子 ;
         图 30 表示根据本发明的一个实施方式的电子书阅读器的外观图 ;
         图 31A 和 31B 分别表示根据本发明的一个实施方式的电视机及数码相框的外观 图;
         图 32A 和 32B 是各表示根据本发明的一个实施方式的游戏机的外观图 ;
         图 33 表示根据本发明的一个实施方式的移动电话手机的外观图。
         具体实施方式
         对于本发明的实施方式, 下面进行说明。
         实施方式 1
         这个实施方式示出液晶显示装置的一个例子, 其中在第一衬底和第二衬底之间封 入液晶层, 将用于电连接到设置在第二衬底上的对置电极的共同连接部形成在第一衬底 上。 注意, 在第一衬底上形成有用作开关元件的薄膜晶体管, 并且通过与像素部中的开关元 件相同的制造工序来形成共同连接部, 使得工序不复杂。
         共同连接部配置于与用于粘接第一衬底和第二衬底的密封材料重叠的位置, 并通 过密封材料中的导电粒子与对置电极电连接?;蛘?, 在不与密封材料重叠的位置 ( 除了像 素部 ) 设置共同连接部, 以与共同连接部重叠的方式将含有导电粒子的膏剂与密封材料分 开设置, 使得共同连接部可与对置电极电连接。
         图 1A 示出在同一衬底上制造薄膜晶体管和共同连接部的半导体装置的结构的截 面图。注意, 图 1A 所示的薄膜晶体管包括在栅极绝缘层 102 上隔着源区 106a 及漏区 106b 设置的源电极层 105a 及漏电极层 105b。 此例子中的薄膜晶体管还包括在源电极层 105a 及 漏电极层 105b 上的 IGZO 半导体层 103。IGZO 半导体层 103 是包含 In、 Ga、 Zn 及 O 的非单 晶半导体层, 至少含有非晶成分。 源区 106a 及漏区 106b 是包含 In、 Ga、 Zn 及 O 的氧化物层。 在与 IGZO 半导体层 103 不同的条件下形成, 氧化物层的氧浓度和电阻低于 IGZO 半导体层 103。源区 106a 及漏区 106b 具有 n 型导电型, 其活化能 (ΔE) 为 0.01eV 以上且 0.1eV 以 + 下, 也可称为 n 区。注意, 源区 106a 及漏区 106b 是非单晶半导体层, 至少含有非晶成分。
         图 1B 示出共同连接部的俯视图的一个例子, 图 1B 中的虚线 D1-D2 对应于图 1A 中 的共同连接部的截面。注意, 在图 1B 中与图 1A 中类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         氧化物半导体层 186 设置在栅极绝缘层 102 上, 并使用与源区 106a 及漏区 106b 相同的材料及通过相同的工序制造。
         共同电位线 185 设置在氧化物半导体层 186 上, 并使用与源电极层 105a 及漏电极 层 105b 相同的材料及通过相同的工序制造。
         共同电位线 185 由?;ぞ的?107 覆盖, ?;ぞ的?107 在与共同电位线 185 重 叠的位置中具有多个开口。该开口通过与连接漏电极层 105b 和像素电极 110 的接触孔相 同的工序而形成。
         注意, 由于尺寸差异很大, 所以区分描述像素部中的接触孔和共同连接部中的开 口。在图 1A 中, 像素部和共同连接部不是使用相同的比例尺来图示的。例如, 共同连接部 中的虚线 D1-D2 的长度为 500μm 左右, 而薄膜晶体管的宽度小于 50μm, 因此, 共同连接部 的面积是薄膜晶体管的面积的 10 倍以上。但是, 为了简化, 在图 1A 中改变了像素部和共同 连接部的比例尺。
         共同电极 190 设置在?;ぞ的?107 上, 并使用与像素部中的像素电极 110 相同 的材料和通过相同的工序而形成。
         如此, 通过与像素部中的开关元件相同的工序来制造共同连接部。
         使用密封材料固定设置有像素部和共同连接部的第一衬底和具有对置电极的第 二衬底。
         当密封材料中包含导电粒子时, 固定一对衬底, 使得密封材料和共同连接部相互重叠。例如, 在小型的液晶面板中, 两个共同连接部在像素部的对角等处与密封材料重叠。 在大型的液晶面板中, 四个以上的共同连接部与密封材料重叠。
         注意, 共同电极 190 与密封材料中的导电粒子接触, 并且因此与第二衬底上的对 置电极电连接。
         当使用液晶注入法时, 在使用密封材料固定一对衬底之后, 将液晶注入到一对衬 底之间。当使用液晶滴落法时, 在第二衬底或第一衬底上涂画密封材料并且使液晶滴落在 其上之后, 在减压下将一对衬底相互接合。
         本实施方式示出共同连接部与对置电极电连接的例子, 但是, 本发明不局限于此。 本发明还可以用于连接部与其他布线连接的情况、 连接部与外部连接端子连接的情况、 等 等。
         例如, 当制造发光显示装置时, 与液晶显示装置不同, 没有要与对置电极连接的连 接部。但是, 发光显示装置具有将发光元件的阴极 ( 负电极 ) 与共同布线连接的部分。该 部分的结构可以与图 1A 所示的连接结构相同。发光元件的阴极可在每个像素中设置有连 接部, 或者, 可在像素部和驱动电路部之间设置连接部。
         实施方式 2 在这个实施方式中, 图 2A 和 2B 示出制造共同连接部的例子, 其中, 使用与栅极布 线相同的材料以及通过相同的工序形成的布线被用作共同电位线。
         图 2B 示出共同连接部的俯视图的一个例子, 图 2B 中的虚线 E1-E2 对应于图 2A 的 共同连接部的截面。
         注意, 如图 2A 所示, 像素部中的薄膜晶体管具有与实施方式 1 中的结构相同的结 构, 所以与图 1A 中类似的部分使用相同的参考标号来标明, 而在这里省略其详细说明。
         共同电位线 181 设置在衬底 100 上, 并使用与栅电极 101 相同的材料以及通过相 同的工序来形成。
         另外, 共同电位线 181 由栅极绝缘层 102 和?;ぞ的?107 覆盖。栅极绝缘层 102 和?;ぞ的?107 在与共同电位线 181 重叠的位置具有多个开口。这些开口与实施方式 1 中不同, 具有对应于两个绝缘层的厚度的大深度。注意, 通过与连接漏电极层 105b 和像素 电极 110 的接触孔相同的工序进行蚀刻之后, 进一步对栅极绝缘层进行选择性蚀刻而形成 这些开口。
         共同电极 190 设置在?;ぞ的?107 上, 并使用与像素部中的像素电极 110 相同 的材料以及通过相同的工序来形成。
         如此, 通过与像素部中的开关元件相同的工序制造共同连接部。
         然后, 使用密封材料把设置有像素部和共同连接部的第一衬底 100 固定到设置有 对置电极的第二衬底。
         当密封材料包含导电粒子时, 对该对衬底进行对准以使密封材料和共同连接部重 叠。
         注意, 共同电极 190 是与包含在密封材料中的导电粒子接触的电极, 与第二衬底 的对置电极电连接。
         当使用液晶注入法时, 在使用密封材料固定该对衬底之后, 将液晶注入到该对衬 底之间。当使用液晶滴落法时, 在第二衬底或第一衬底上涂画密封材料并且使液晶滴落在
         其上之后, 在减压下将该对衬底相互接合。
         本实施方式示出共同连接部与对置电极电连接的例子, 但是本发明不局限于此。 本发明还可以用于连接部与其他的布线连接的情况、 连接部与外部连接端子连接的情况、 等等。
         实施方式 3
         在此实施方式中, 在图 3A 和 3B 中示出制造共同连接部的例子, 其中, 形成使用与 栅极布线相同的材料及通过相同的工序而形成的电极, 使用与源电极层相同的材料及通过 相同的工序形成的布线被作为共同电位线设置在电极上。
         图 3B 示出共同连接部的俯视图的一个例子, 图 3B 中的虚线 F1-F2 对应于图 3A 的 共同连接部的截面。
         注意, 如图 3A 所示, 像素部中的薄膜晶体管具有与实施方式 1 中的结构相同的结 构, 所以与图 1A 中类似的部分使用相同的参考标号来标明, 而在这里省略其详细说明。
         连接电极 191 设置在衬底 100 上, 并使用与栅电极 101 相同的材料以及通过相同 的工序而形成。
         另外, 连接电极 191 由栅极绝缘层 102 和?;ぞ的?107 覆盖, 栅极绝缘层 102 和 ?;ぞ的?107 在与共同电极 190 重叠的位置具有开口。该开口与实施方式 1 中不同, 具 有对应于两个绝缘层的厚度的大深度。注意, 通过与连接漏电极层 105b 和像素电极 110 的 接触孔相同的工序进行蚀刻之后, 进一步对栅极绝缘层进行选择性蚀刻而制造该开口。 氧化物半导体层 186 设置在栅极绝缘层 102 上, 并使用与源区 106a 及漏区 106b 相同的材料以及通过相同的工序来形成。
         共同电位线 185 设置在氧化物半导体层 186 上, 并使用与源电极层 105a 及漏电极 层 105b 相同的材料及通过相同的工序来形成。
         共同电位线 185 由?;ぞ的?107 覆盖, ?;ぞ的?107 在与共同电位线 185 重 叠的位置具有多个开口。这些开口通过与连接漏电极层 105b 和像素电极 110 的接触孔相 同的工序而形成。
         共同电极 190 设置在?;ぞ的?107 上方, 并使用与像素部中的像素电极 110 相 同的材料及通过相同的工序而形成。
         如此, 通过与像素部中的开关元件相同的工序制造共同连接部。
         然后, 使用密封材料把设置有像素部和共同连接部的第一衬底 100 固定到设置有 对置电极的第二衬底。
         注意, 在本实施方式中, 在栅极绝缘层的开口中选择性地设置多个导电粒子。即, 在共同电极 190 与连接电极 191 相互接触的区域中设置多个导电粒子。与连接电极 191 和 共同电位线 185 双方接触的共同电极 190 是与导电粒子接触的电极, 并与第二衬底的对置 电极电连接。
         当使用液晶注入法时, 在使用密封材料固定一对衬底之后, 将液晶注入到一对衬 底之间。当使用液晶滴落法时, 在第二衬底或第一衬底上涂画密封材料并且使液晶滴落在 其上之后, 在减压下将一对衬底相互接合。
         本实施方式示出共同连接部与对置电极电连接的例子, 但是本发明不局限于此。 本发明还可以用于连接部与其他的布线连接的情况、 连接部与外部连接端子连接的情况、
         等等。 实施方式 4
         本实施方式说明图 1A、 图 2A 及图 3A 示出的薄膜晶体管 170、 连接部、 端子部, 并且 参照图 4A 至 4C、 图 5A 至 5C、 图 6 至 9 以及图 10A 和 10B 说明它们的制造工序。
         在图 4A 中, 作为透光性衬底 100, 可以使用以康宁公司制造的 #7059 玻璃或 #1737 玻璃等为代表的钡硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃等制造的玻璃衬底。
         在衬底 100 的整个表面上形成导电层之后, 通过第一光刻工序形成抗蚀剂掩模。 然后, 通过蚀刻去除不需要的部分来形成布线及电极 ( 包括栅电极 101 的栅极布线、 电容布 线 108 及第一端子 121)。此时, 进行蚀刻, 使得至少栅电极 101 的端部形成锥形。图 4A 示 出这个阶段的截面图。注意, 图 6 表示在这个阶段的俯视图。
         包括栅电极 101 的栅极布线、 电容布线 108 及端子部的第一端子 121 优选使用诸 如铝 (Al) 或铜 (Cu) 之类的低电阻导电材料形成, 但是, 单独的铝具有耐热性低并且容易腐 蚀等缺点, 所以, 它与具有耐热性的导电材料组合使用。作为具有耐热性的导电材料, 有可 能使用选自钛 (Ti)、 钽 (Ta)、 钨 (W)、 钼 (Mo)、 铬 (Cr)、 钕 (Nd)、 钪 (Sc) 中的元素、 包含上述 元素中任一种作为其成分的合金、 包含上述元素中任一种的组合的合金、 或包含上述元素 中任一种作为其成分的氮化物。
         接着, 在栅电极 101 的整个表面上形成栅极绝缘层 102。通过溅射法等, 形成 50nm 至 250nm 厚的栅极绝缘层 102。
         例如, 通过溅射法形成 100nm 厚的氧化硅膜, 作为栅极绝缘层 102。 当然, 栅极绝缘 层 102 不局限于这种氧化硅膜, 可使用诸如氧氮化硅膜、 氮化硅膜、 氧化铝膜或氧化钽膜等 的其他绝缘膜来形成单层结构或多层结构。
         接 着, 通 过 溅 射 法 在 栅 极 绝 缘 层 102 上 沉 积 第 一 IGZO 膜。 在 此, 使用 In2O3 ∶ Ga2O3 ∶ ZnO = 1 ∶ 1 ∶ 1 的靶, 在如下条件下进行溅射沉积 : 压力为 0.4Pa ; 功率为 500W ; 温度为室温 ; 氩气体流速为 40sccm。 虽然有意地使用 In2O3 ∶ Ga2O3 ∶ ZnO = 1 ∶ 1 ∶ 1 的靶, 但有时刚沉积之后形成包括尺寸为 1nm 至 10nm 的晶粒的 IGZO 膜。据说, 通过适当地 调整诸如靶的成分比、 沉积压力 (0.1Pa 至 2.0Pa)、 功率 (250W 至 3000W : 8 英寸 φ) 或温度 ( 室温至 100℃ ) 之类的反应性溅射的沉积条件, 可以控制晶粒的有无、 密度和直径。晶粒 的直径被控制在 1nm 至 10nm 的范围内。第一 IGZO 膜的厚度为 5nm 至 20nm。当然, 如果膜 中包括晶粒, 则晶粒的直径不超过膜厚度。在本实施方式中, 第一 IGZO 膜的厚度为 5nm。
         接着, 通过溅射法、 真空蒸镀法在第一 IGZO 膜上形成由金属材料构成的导电膜。 作为导电膜的材料, 有选自 Al、 Cr、 Ta、 Ti、 Mo、 W 中的元素、 包括上述元素中任一种作为其成 分的合金、 包含上述元素中任何的组合的合金等。如果进行 200℃至 600℃的热处理, 导电 膜优选具有足以承受该热处理的耐热性。 由于单独的铝具有耐热性低、 容易腐蚀等缺点, 所 以它与具有耐热性的导电材料组合使用。作为与铝组合的具有耐热性的导电材料, 有可能 使用选自钛 (Ti)、 钽 (Ta)、 钨 (W)、 钼 (Mo)、 铬 (Cr)、 钕 (Nd)、 钪 (Sc) 中的元素、 包含上述元 素中任一种作为其成分的合金、 包含上述元素中任何的组合的合金、 或者包含上述元素中 任一种作为其成分的氮化物。在此, 作为导电膜采用三层结构, 其中依次层叠了 Ti 膜、 包含 钕的铝膜 (Al-Nd 膜 ) 和 Ti 膜?;蛘?, 导电膜可具有两层结构, 其中在铝膜上层叠钛膜。又 或者, 导电膜可具有包含硅的铝膜的单层结构或者钛膜的单层结构。
         通过溅射法并且适当地改变引入室中的气体或设置在其中的靶, 可以以不接触大 气的方式连续形成栅极绝缘层、 第一 IGZO 膜及导电膜。以不接触大气的方式的这种连续形 成防止杂质的混入。在这种情况下, 优选使用多室系统制造装置。
         接着, 通过第二光刻工序形成抗蚀剂掩模, 通过蚀刻去除不需要的部分来形成源 电极层 105a 及漏电极层 105b。在此蚀刻工序中采用湿蚀刻或干蚀刻。在此, 采用 SiCl4、 Cl2 和 BCl3 的混合气体作为反应气体进行干蚀刻, 从而按如下顺序蚀刻层叠的 Ti 膜、 Al 膜 和 Ti 膜的导电膜来形成源电极层 105a 及漏电极层 105b。
         在第二光刻工序中, 将使用与源电极层 105a 及漏电极层 105b 相同的材料形成的 第二端子 122 留在端子部。注意, 第二端子 122 与源极布线 ( 包括源电极层 105a 的源极布 线 ) 电连接。
         接着, 用源电极层 105a 及漏电极层 105b 作为掩模以自对准的方式蚀刻第一 IGZO 膜。在此, 使用 ITO07N( 由关东化学公司制造 ) 执行湿蚀刻, 去除不需要的部分来形成源区 106a 及漏区 106b。在此的蚀刻不局限于湿蚀刻, 而还可以采用干蚀刻。图 4B 示出这个阶 段的截面图。注意, 图 7 示出这个阶段的俯视图。
         在电容部中, 与电容器布线 108 重叠的第一 IGZO 膜被去除。在端子部, 存在于第 二端子 122 的下方并与第二端子 122 重叠的第一 IGZO 膜 130 的一部分残留。
         在去除抗蚀剂掩模之后进行等离子体处理。图 4C 示出这个阶段的截面图。在此, 进行反溅射, 其中引入氩气并产生等离子体来去除附着于表面的碎屑。 如此, 去除附着于表 面的碎屑, 比如蚀刻剂掩模的蚀刻残渣。 等离子体处理不局限于仅使用氩气, 而是还可以使 用 N2O 气体或氧气?;蛘?, 可以在包含氧的氮气氛中、 包含氧的氦气氛中、 包含氧的 Ar 气氛 中进行等离子体处理。在包含氧的 Ar 气氛中的等离子体处理中, 通过引入氩气和氧气并产 生等离子体来进行薄膜表面的改性。其中施加电场并产生放电等离子体的反应空间中的 Ar 原子 (Ar) 被放电等离子体中的电子 (e) 激发或电离而转变成为氩自由基 (Ar*)、 氩离子 + * (Ar ) 或电子 (e)。 氩自由基 (Ar ) 处于能量高的准稳定状态, 并且通过与其周围的同种或异 种原子起反应并使该原子激发或电离, 趋向于回到稳定状态 ; 因此, 如雪崩那样发生反应。 此时, 若在其周围存在着氧, 则使氧原子 (O) 激发或电离而成为氧自由基 (O*)、 氧离子 (O+) 或氧 (O)。氧自由基 (O*) 与作为处理对象的薄膜的表面上的材料进行反应。在这个等离子 体处理中, 以如下方式对表面进行改性 : 氧自由基与表面上的有机物起反应并去除有机物。 注意, 与反应气体的自由基相比, 惰性气体 ( 比如氦或氩 ) 的自由基的特点是在长时间段维 持准稳定状态 ; 因此, 通常使用惰性气体以产生等离子体。对栅极绝缘层的表面进行氧自 由基处理而在其表面上形成氧过剩区域是有用的, 因为在为了提高可靠性的后面工序中的 热处理 (200℃至 600℃ ) 中, 它可用作用于使 IGZO 半导体层界面改性的氧供给源?;蛘?, 可利用包含氧的气体由等离子体产生装置供给氧自由基, 或者由臭氧产生装置供给氧自由 基。当使薄膜表面暴露于所供给的氧自由基或氧时, 能够对该薄膜表面进行改性。
         在等离子体处理之后, 以不暴露于大气的方式形成第二 IGZO 膜。由于尘屑或水分 不附着到栅极绝缘层和半导体膜之间的界面, 所以在等离子体处理之后以不暴露于大气的 方式形成第二 IGZO 膜是有用的。在此, 使用直径为 8 英寸的包含 In、 Ga 及 Zn 的氧化物半 导体靶 (In2O3 ∶ Ga2O3 ∶ ZnO = 1 ∶ 1 ∶ 1), 以如下条件形成第二 IGZO 膜 : 衬底和靶之间 的距离为 170mm, 压强为 0.4Pa, 直流 (DC) 电源为 0.5kW, 并且在氩或氧气氛中。 使用脉冲直流 (DC) 电源是优选的, 因为可以减少尘屑且膜厚度能均匀。第二 IGZO 膜的厚度为 5nm 至 200nm。在本实施方式中, 形成的第二 IGZO 膜的厚度为 100nm。
         在不同于第一 IGZO 膜的形成条件的条件下形成, 第二 IGZO 膜具有高于第一 IGZO 膜的氧浓度。例如, 与第一 IGZO 膜的形成中的氧的流速比率相比, 在第二 IGZO 膜的形成中 氧的气体流速比率更高。具体而言, 第一 IGZO 膜在稀有气体 ( 比如氩或氦 ) 的气氛中 ( 或 者, 在包含 10%以下的氧气和 90%以上的氩气的气氛中 ) 形成, 而第二 IGZO 膜在氧气氛中 ( 或者, 在氩气的流速等于或小于氧气流速的气氛中 ) 形成。 由于第二 IGZO 膜中氧的量大, 所以第二 IGZO 膜具有低于第一 IGZO 膜的电导率。此外, 第二 IGZO 膜中大量的氧可以减小 截止电流, 从而可以得到具有高开 / 关比的薄膜晶体管。
         第二 IGZO 膜可使用与先前用于反溅射的室相同的室来形成?;蛘?, 只要能够以不 暴露于大气的方式来形成第二 IGZO 膜, 就可以使用与用于反溅射的室不同的室形成第二 IGZO 膜。
         接着, 优选地以 200℃至 600℃, 典型地以 300℃至 500℃进行热处理。在此, 在炉 中, 在氮气氛中以 350℃进行一个小时的热处理。 通过该热处理, 进行 IGZO 膜的原子级的重 新排列。由于热处理释放阻碍载流子迁移的应变能, 所以热处理 ( 包括光退火 ) 是重要的。 注意, 热处理的时序只要它在形成第二 IGZO 膜之后执行, 就没有限制。例如, 可以在形成像 素电极之后进行热处理。
         接着, 通过第三光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并通过蚀刻去除不需要的部分, 来形成 IGZO 半导体层 103。然后, 去除蚀刻剂掩模。通过上述工序, 形成以 IGZO 半导体层 103 作 为沟道形成区的薄膜晶体管 170。图 5A 示出这个阶段的截面图。注意, 图 8 示出这个阶段 的俯视图。在此, 使用 ITO07N( 由关东化学公司制造 ) 执行湿蚀刻, 以去除第二 IGZO 膜并 形成 IGZO 半导体层 103。由于对第一 IGZO 膜的蚀刻和第二 IGZO 膜的蚀刻使用相同的蚀刻 剂, 因此通过此蚀刻还去除第一 IGZO 膜。因此, 如图 5A 所示, 第二 IGZO 膜覆盖的第一 IGZO 膜的一侧被?;?, 而其另一侧被露出, 并且其形状通过蚀刻工序而稍微变化。 IGZO 半导体层 103 的蚀刻不局限于湿蚀刻, 而还可以采用干蚀刻。
         在去除抗蚀剂掩模之后, 形成覆盖 IGZO 半导体层 103 的?;ぞ的?107。?;ぞ?缘膜 107 可以使用通过溅射法等得到的氮化硅膜、 氧化硅膜、 氧氮化硅膜、 氧化铝膜、 氧化 钽膜等来形成。另外, 优选在形成?;ぞ的?107 之前对 IGZO 半导体层 103 表面进行氧自 由基处理。作为 IGZO 半导体层 103 表面的氧自由基处理, 可进行等离子体处理, 例如反溅 射。 反溅射是一种方法, 其中在氧气氛或者包含氧及氩的气氛中, 通过对衬底一侧而不是对 靶一侧施加电压而产生的等离子体, 对衬底上的薄膜表面进行改性。通过在 IGZO 半导体 层 103 表面上的氧自由基处理, 薄膜晶体管 170 的阈值电压为正, 并且可获得所谓的常断 (normally off) 开关元件。对显示装置来说, 期望形成的沟道的阈值电压是正值并且尽量 接近于 0V。如果薄膜晶体管的阈值电压为负, 它往往是常通的 (normally on), 换言之, 即 使在栅电压为 0V 时, 也在源电极和漏电极之间有电流流过。
         然后, 通过第四光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并且对?;ぞ的?107 进行蚀刻来形 成到达漏电极层 105b 的接触孔 125。此外, 通过相同的蚀刻工序, 还形成到达第二端子 122 的接触孔 127。为了缩减掩模数, 优选使用相同的抗蚀剂掩模蚀刻栅极绝缘层, 以形成到达 栅电极的接触孔 126。图 5B 示出这个阶段的截面图。接着, 在去除抗蚀剂掩模之后, 形成透明导电膜。 通过溅射法或真空蒸镀法等使用 氧化铟 (In2O3) 或氧化铟氧化锡合金 (In2O3-SnO2、 缩写为 ITO) 等形成透明导电膜。使用基 于盐酸的溶液对这种材料进行蚀刻。然而, 由于对 ITO 的蚀刻特别容易产生残渣, 因此可以 使用氧化铟氧化锌合金 (In2O3-ZnO), 以便改善蚀刻加工性。
         接着, 通过第五光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并通过蚀刻去除透明导电膜的不需要 的部分, 来形成像素电极 110。
         在第五光刻工序中, 通过使用电容器部中的栅极绝缘层 102 及?;ぞ的?107 作 为电介质, 在电容器布线 108 和像素电极 110 之间形成存储电容器。
         另外, 在该第五光刻工序中, 使用抗蚀剂掩模覆盖第一端子及第二端子, 使得在端 子部的透明导电膜 128、 129 残留。透明导电膜 128、 129 用作与 FPC 连接的电极或布线。形 成在第二端子 122 上的透明导电膜 129 是用作源极布线的输入端子的连接端子电极。
         接着, 去除抗蚀剂掩模。图 5C 示出这个阶段的截面图。注意, 图 9 示出这个阶段 的俯视图。
         图 10A1 和图 10A2 分别是这个阶段的栅极布线端子部的截面图及俯视图。 图 10A1 是沿着图 10A2 中的 C1-C2 线所取的截面图。在图 10A1 中, 形成在?;ぞ的?154 上的透 明导电膜 155 是用作输入端子的连接端子电极。另外, 在图 10A1 的端子部中, 使用与栅极 布线相同的材料形成的第一端子 151 和使用与源极布线相同的材料形成的连接电极 153 隔 着栅极绝缘层 152 相互重叠, 并通过透明导电膜 155 相互电连接。注意, 图 5C 中透明导电 膜 128 和第一端子 121 接触的部分对应于图 10A1 中透明导电膜 155 和第一端子 151 接触 的部分。另外, 在栅极绝缘层 152 和连接电极 153 之间设置有第一 IGZO 膜 157。 图 10B1 及图 10B2 分别是与图 5C 所示的源极布线端子部不同的源极布线端子部 的截面图及俯视图。图 10B1 是沿着图 10B2 中的 G1-G2 线所取的截面图。在图 10B1 中, 形成在?;ぞ的?154 上的透明导电膜 155 是用作输入端子的连接端子电极。另外, 在图 10B1 的端子部中, 使用与栅极布线相同的材料形成的电极 156 形成于与源极布线电连接的 第二端子 150 的下面, 并隔着栅极绝缘层 152 与第二端子 150 重叠。 电极 156 不与第二端子 150 电连接, 如果将电极 156 的电位设定为与第二端子 150 不同的电位, 诸如浮动状态、 GND 或 0V, 则可以形成防止噪声或静电的电容器。第二端子 150 隔着?;ぞ的?154 与透明导 电膜 155 电连接。另外, 在栅极绝缘层 152 和第二端子 150 之间设置有第一 IGZO 膜 158。
         根据像素密度设置多个栅极布线、 源极布线及电容器布线。此外, 在端子部, 配置 多个具有与栅极布线相同的电位的第一端子、 多个具有与源极布线相同的电位的第二端 子、 多个具有与电容器布线相同的电位的第三端子等。 对各端子的数量没有特别的限制, 实 施者可适当地决定端子的数量。
         通过这五个光刻工序, 使用五个光掩模, 可以完成包括作为底栅型 n 沟道薄膜晶 体管的薄膜晶体管 170 的像素薄膜晶体管部、 以及存储电容器。当对应于相应像素将这些 像素薄膜晶体管部和存储电容器排列为矩阵形式时, 可形成像素部, 并且可得到用来制造 有源矩阵型显示装置的衬底之一。在本说明书中, 为方便起见将这种衬底称为有源矩阵衬 底。
         当制造有源矩阵型液晶显示装置时, 在有源矩阵衬底和设置有对置电极的对置衬 底之间设置液晶层, 并且将有源矩阵衬底和对置衬底相互接合。 注意, 在有源矩阵衬底上设
         置与设置在对置衬底上的对置电极电连接的共同电极, 在端子部中设置与共同电极电连接 的第四端子。第四端子是用来将共同电极固定到预定电位, 诸如 GND 或 0V。
         本发明的一个实施方式不局限于图 9 的像素结构。图 11 示出与图 9 不同的俯视 图的例子。图 11 示出一个例子, 其中不设置电容器布线, 并隔着?;ぞ的ぜ罢ぜ挡?重叠像素电极和相邻像素的栅极布线来形成存储电容器。在此情况下, 可以省略电容器布 线及与电容器布线连接的第三端子。注意, 在图 11 中, 使用相同的参考标号标明与图 9 中 的那些部分类似的部分。
         在有源矩阵型液晶显示装置中, 驱动配置为矩阵状的像素电极以在屏幕上形成显 示图案。 详细地说, 在被选择的像素电极和对应于该像素电极的对置电极之间施加电压, 使 得配置在像素电极和对置电极之间的液晶层被光学调制, 该光学调制被观察者识别为显示 图案。
         液晶显示装置当显示动态图像时, 由于液晶分子本身的响应时间长, 所以有产生 余象或动态图像的模糊的问题。为了改善液晶显示装置的动态图像特性, 采用一种所谓黑 插入的驱动方法, 其中, 每隔一帧期在整个屏幕上显示黑。
         或者, 可采用所谓双倍帧速驱动的驱动方法, 其中将垂直周期设定为常规垂直周 期的 1.5 倍以上 ( 优选为 2 倍以上 ), 以改善动态图像特性。 又或者, 为了改善液晶显示装置的动态图像特性, 还可采用如下驱动方法 : 作为背 光, 使用多个 LED( 发光二极管 ) 或多个 EL 光源以构成面光源, 并且面光源的各光源被独立 地在一个帧期内以脉冲方式驱动。作为面光源, 可以使用三种以上的 LED, 并且可使用发白 光的 LED。由于可以独立地控制多个 LED, 因此也可以使 LED 的发光时序与液晶层的光学调 制的时序同步。按照这种驱动方法, 可以部分地关断 LED, 所以特别在显示大部分显示黑色 的图像的情况下, 可以得到减少功耗的效果。
         通过组合这些驱动方法, 如动态图像特性之类的液晶显示装置的显示特性与传统 液晶显示装置的那些特性相比可得到改善。
         本实施方式的 n 沟道型晶体管将 IGZO 半导体层包含于沟道形成区中, 并具有良好 的动态特性, 因此, 可以把这些驱动方法组合运用到本实施方式的 n 沟道型晶体管。
         在制造发光显示装置的情况下, 将有机发光元件的一方电极 ( 也称为阴极 ) 设定 为低电源电位, 例如 GND 或 0V, 所以在端子部设置用来将阴极设定为低电源电位, 例如 GND 或 0V 的第四端子。此外, 在制造发光显示装置的情况下, 除了源极布线及栅极布线之外, 还 设置电源线。因此, 在端子部设置与电源线电连接的第五端子。
         本实施方式可以与实施方式 1、 实施方式 2、 或实施方式 3 组合。
         实施方式 5
         本实施方式在图 12A 至 12C、 图 13A 至 13C 以及图 14A 至 14C 示出一个例子, 其中, 在与薄膜晶体管 171 相同的衬底上形成共同连接部, 薄膜晶体管 171 的结构与实施方式 1 至 3 中的薄膜晶体管 170 的结构不同。
         图 12A 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 1 中所述的共同连接部的例 子。由于与实施方式 1 的不同之处在于薄膜晶体管的结构, 所以与图 1A 和 1B 中那些部分 类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 12B 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 2 中所述的共同连接部的例
         子。由于与实施方式 2 的不同之处仅在于薄膜晶体管的结构, 所以与图 2A 和 2B 中那些部 分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 12C 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 3 中所述的共同连接部的例 子。由于与实施方式 3 的不同之处仅在于薄膜晶体管的结构, 所以与图 3A 和 3B 中那些部 分相同的部分使用相同的参考标号来标明。
         在设计共同连接部的情况下, 在上述三种共同连接部中选择一种。
         下面描述在与共同连接部同一衬底上形成的薄膜晶体管 171 的制造工序。
         实施方式 1 至 3 示出在源电极层和漏电极层的下方形成源区和漏区的例子, 但是 本实施方式示出在源电极层和漏电极层的上方和下方形成源区和漏区的例子。
         由于本实施方式与实施方式 4 之间仅有一些部分不同, 所以与图 4A 至 4C、 图 5A 至 5C、 图 6 至 9、 图 10A 和 10B 以及图 11 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明, 省略相同工序的描述。
         首先, 与实施方式 4 同样, 在衬底 100 上形成导电层之后, 通过第一光刻工序形成 蚀刻剂掩模, 通过蚀刻去除不需要的部分来形成布线及电极 ( 包含栅电极 101 的栅极布线、 电容器布线 108 以及第一端子 121)。图 13A 示出这个阶段的截面图, 图 13A 与图 4A 相同。 因此, 图 6 的俯视图对应于图 13A。
         接着, 与实施方式 4 同样, 在栅电极 101 的整个表面上形成栅极绝缘层 102。通过 溅射法等, 形成 50nm 至 250nm 厚的栅极绝缘层 102。 例如, 通过溅射法并使用氧化硅膜来形 成 100nm 厚的栅极绝缘层 102。
         接着, 与实施方式 4 同样, 通过溅射法在栅极绝缘层 102 上形成第一 IGZO 膜。
         与实施方式 4 同样, 通过溅射法或真空蒸镀法在第一 IGZO 膜上形成包含金属材料 的导电膜。在此, 形成 Ti 膜、 包含 Nd 的铝膜、 Ti 膜的三层导电膜。
         接着, 通过溅射法在导电膜上形成第二 IGZO 膜。 该第二 IGZO 膜可以在与第一 IGZO 膜相同的条件下形成。在本实施方式中, 第二 IGZO 膜的厚度为 5nm。
         通过第二光刻工序形成抗蚀剂掩模, 通过蚀刻去除不需要的部分来形成源电极层 105a 及漏电极层 105b。作为此时的蚀刻方法, 采用湿蚀刻或干蚀刻。在此实施方式中, 作 为 Ti 膜的蚀刻剂, 使用氨过氧化氢混合物 ( 过氧化氢∶氨∶水= 5 ∶ 2 ∶ 2), 并且对于包 含 Nd 的铝膜的蚀刻, 使用磷酸、 醋酸及硝酸的混合溶液。 在该湿蚀刻中, 蚀刻按顺序层叠 Ti 膜、 Al-Nd 膜和 Ti 膜而成的导电膜来形成源电极层 105a 及漏电极层 105b。注意, 通过使用 氨过氧化氢混合物的湿蚀刻也可以对第一 IGZO 膜及第二 IGZO 膜进行蚀刻, 而形成第一源 区 106a 及第一漏区 106b、 都作为第二 IGZO 膜的 IGZO 层 111a、 111b。图 13B 示出执行上述 工序时的截面图。
         在电容器部中, 与电容器布线 108 重叠的第一 IGZO 膜及第二 IGZO 膜被去除。
         在端子部中, 在第二端子 122 上残留有作为第二 IGZO 膜的 IGZO 层 123。存在于第 二端子 122 的下方并与第二端子 122 重叠的 IGZO 膜 130 的一部分残留。
         在去除抗蚀剂掩模之后进行等离子体处理。图 13C 示出执行这个处理时的截面 图。在此实施方式中, 执行反溅射, 其中通过引入氧气和氩气来产生等离子体, 露出的栅极 绝缘层被暴露于氧自由基或氧。
         在源电极层 105a 及漏电极层 105b 上分别形成并且都作为第二 IGZO 膜的 IGZO 层111a、 111b 减少等离子体损坏。
         在等离子体处理之后, 以不暴露于大气的方式形成第三 IGZO 膜。由于尘屑及水分 不会附着到栅极绝缘层和半导体膜之间的界面, 所以在等离子体处理之后以不暴露于大气 的方式形成第三 IGZO 膜是有用的。第三 IGZO 膜的厚度为 5nm 至 200nm。在本实施方式中, 第三 IGZO 膜的厚度为 100nm。
         由于第三 IGZO 膜在不同于第一及第二 IGZO 膜的条件下形成, 第三 IGZO 膜具有高 于第一及第二 IGZO 膜的氧浓度。例如, 与第一及第二 IGZO 膜的形成中的氧与氩的流速比 率相比, 第三 IGZO 膜的形成中的氧与氩的气体流速比率更高。
         具体而言, 第一及第二 IGZO 膜在稀有气体 ( 比如氩或氦 ) 的气氛中 ( 或者, 在包 含 10%以下的氧气和 90%以上的氩气的气氛中 ) 形成。第三 IGZO 膜在氧气氛中 ( 或者, 在氩气的流速等于或小于氧气的流速的气氛中 ) 形成。
         第三 IGZO 膜可以使用与先前用于反溅射的室相同的室来形成?;蛘?, 只要能够以 不暴露于大气的方式形成, 就可以使用与用于反溅射的室不同的室来形成第三 IGZO 膜。
         接着, 优选的是, 以 200℃至 600℃, 典型地以 300℃至 500℃进行热处理。在此, 在 炉中, 在氮气氛中以 350℃进行一个小时的热处理。 通过该热处理, 对 IGZO 膜的原子级进行 重新排列。由于热处理改进阻碍载流子迁移的歪曲, 所以热处理 ( 包括光退火 ) 是重要的。 注意, 热处理的时序只要在形成第三 IGZO 膜之后执行, 就没有限制。例如, 可以在形成像素 电极之后进行热处理。
         通过第三光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并通过蚀刻去除不需要的部分, 来形成 IGZO 半导体层 103。通过上述工序, 形成其中 IGZO 半导体层 103 用作沟道形成区的薄膜晶体管 171。图 14A 示出这个阶段的截面图。注意, 图 8 示出这个阶段的俯视图。由于通过蚀刻工 序, 第一 IGZO 膜、 第二 IGZO 膜及第三 IGZO 膜选择性地被去除, 因此去除第一 IGZO 膜及第 二 IGZO 膜的一部分。被第三 IGZO 膜覆盖的第二 IGZO 膜的残留部分用作第二源区 104a 及 第二漏区 104b。另外, 如图 14A 所示, ?;け坏谌?IGZO 膜覆盖的第一 IGZO 膜的一侧, 其另 一侧露出, 并且其形状通过蚀刻工序而稍微变化。
         另外, 在端子部中, 作为在第二端子 122 上形成的第二 IGZO 膜的 IGZO 层 123 通过 蚀刻被去除。
         与实施方式 4 同样, 形成覆盖 IGZO 半导体层 103 的?;ぞ的?107。由于之后的 工序与实施方式 4 相同, 所以在此仅简单地说明。
         在形成?;ぞ的?107 之后, 通过第四光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并对?;ぞ?膜 107 的一些部分蚀刻来形成接触孔 125、 126 及 127。图 14B 示出这个阶段的截面图。
         在去除抗蚀剂掩模之后, 形成透明导电膜。 通过第五光刻工序形成抗蚀剂掩模, 并 通过蚀刻去除不需要的部分, 来形成像素电极 110, 在端子部的透明导电膜 128、 129 保留。 接着, 去除抗蚀剂掩模。 图 14C 示出这个阶段的截面图。 注意, 图 9 示出这个阶段的俯视图。
         通过这五个光刻工序, 使用五个光掩模, 可以完成包括底栅型的 n 沟道薄膜晶体 管 171 的像素薄膜晶体管部和存储电容器。
         本实施方式中的 n 沟道薄膜晶体管 171 包括多个源区和漏区, 因此, 与实施方式 4 中相比, 可以增大导通电流。
         注意, 本实施方式可以与实施方式 4 自由地组合。实施方式 6
         参照图 15A、 15B 及 15C, 本实施方式示出一个例子, 其中, 在与薄膜晶体管 172 同一 衬底上形成共同连接部, 薄膜晶体管 172 的结构与实施方式 1 至 5 中所示的薄膜晶体管中 的任一个不同。
         注意, 薄膜晶体管 172 是在源电极层 105a 及漏电极层 105b 上隔着源区 104a 及漏 区 104b 设置有 IGZO 半导体层 103 的薄膜晶体管的例子。
         图 15A 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 1 中所述的共同连接部的例 子。 由于与实施方式 1 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 1A 和 1B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 15B 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 2 中所述的共同连接部的例 子。 由于与实施方式 2 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 2A 和 2B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 15C 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 3 中所述的共同连接部的例 子。 由于与实施方式 3 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 3A 和 3B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         实施方式 7
         参照图 16A、 16B 及 16C, 本实施方式示出一个例子, 其中在与薄膜晶体管 173 同一 衬底上形成共同连接部, 薄膜晶体管 173 的结构与实施方式 1 至 6 所示的薄膜晶体管中的 任一个不同。
         图 16A、 16B 及 16C 所示的薄膜晶体管 173 是与源电极层 105a 及漏电极层 105b 直 接接触地形成 IGZO 半导体层 103 的薄膜晶体管的例子。 在图 16A、 16B 及 16C 所示的薄膜晶 体管 173 的情况中, 也期望在形成 IGZO 半导体层 103 之前进行等离子体处理。在此实施方 式中, 通过在氩气氛中对衬底一侧施加电压而产生的等离子体, 来对衬底上的薄膜表面进 行改性。这个工序可以去除附着于露出的栅极绝缘层 102、 源电极层 105a 及漏电极层 105b 上的碎屑。在图 16A、 16B 及 16C 所示的薄膜晶体管 173 的情况中, 也优选在形成?;ぞ?膜之前对 IGZO 半导体层 103 表面进行氧自由基处理。作为 IGZO 半导体层 103 表面上的氧 自由基处理, 可进行等离子体处理, 例如反溅射。反溅射是一种方法, 其中在氧气氛或包含 氧及氩的气氛中, 通过对衬底一侧而不是靶一侧施加电压而产生的等离子体对衬底上的薄 膜表面进行改性。通过对 IGZO 半导体层 103 表面进行氧自由基处理, 使薄膜晶体管 173 的 阈值电压为正, 并且可得到所谓常断型的开关元件。 对显示装置来说, 期望以尽量接近于 0V 的为正值的阈值电压形成沟道。 如果薄膜晶体管的阈值电压为负, 它往往是常通型, 就是即 使栅电压为 0V, 也在源电极和漏电极之间有电流流过。
         图 16A 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 1 中所述的共同连接部的例 子。 由于与实施方式 1 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 1A 和 1B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 16B 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 2 中所述的共同连接部的例 子。 由于与实施方式 2 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 2A 和 2B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         图 16C 示出在与薄膜晶体管同一衬底上形成实施方式 3 中所述的共同连接部的例子。 由于与实施方式 3 的不同之处在于 : 薄膜晶体管的结构 ; 在共同连接部中不存在氧化物 半导体层 185, 因此, 与图 3A 和 3B 中那些部分类似的部分使用相同的参考标号来标明。
         实施方式 8
         本实施方式, 作为按照本发明的一个实施方式的半导体装置, 示出电子纸的例子。
         图 17 示出有源矩阵型电子纸, 作为应用本发明的一个实施方式的半导体装置的 例子??梢杂胧凳┓绞?4 所示的薄膜晶体管 170 类似的方式来制造用于半导体装置的薄膜 晶体管 581, 并且它是一种电特性高的薄膜晶体管, 其包括栅极绝缘层、 分别形成在源区及 漏区上的源电极层及漏电极层、 以及在栅极绝缘层、 源电极层及漏电极层上方的 IGZO 半导 体层。
         图 17 中的电子纸是采用扭转球显示系统的显示装置的例子。扭转球显示系统是 指一种方法, 其中把一个半球表面为黑色而另一半球表面为白色的球形粒子配置在作为用 于显示元件的电极层的第一电极层与第二电极层之间, 并在第一电极层与第二电极层之间 产生电位差来控制球形粒子的方向, 以进行显示。
         密封在衬底 580 和衬底 596 之间的薄膜晶体管 581 是底栅结构的薄膜晶体管, 并 且在形成在绝缘层 585 中的开口处, 源电极层或漏电极层与第一电极层 587 接触, 并且因此 薄膜晶体管 581 电连接到第一电极层 587。在第一电极层 587 和第二电极层 588 之间, 设置 有球形粒子 589, 各球形粒子 589 具有黑色区 590a、 白色区 590b 以及这些区域周围的填充 了液体的空腔 594。球形粒子 589 周围的空间填充了如树脂之类的填料 595( 参照图 17)。 在本实施方式中, 第一电极层 587 对应于像素电极, 第二电极层 588 对应于共同电极。第二 电极层 588 电连接到设置在与薄膜晶体管 581 同一衬底上的共同电位线。通过使用按照实 施方式 1 至 3 中任一个的共同连接部, 并通过配置在一对衬底之间的导电粒子, 第二电极层 588 与共同电位线电连接。
         此外, 还可以使用电泳元件来代替扭转球。使用直径为 10μm 至 200μm 左右的微 囊, 该微囊中封入有透明液体、 带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。 在设置在第一电极 层和第二电极层之间的微囊中, 当由第一电极层和第二电极层施加电场时, 白色微粒和黑 色微粒移动到相反侧, 从而可以显示白色或黑色。应用这种原理的显示元件就是电泳显示 元件, 一般地被称为电子纸。 电泳显示元件具有比液晶显示元件高的反射率, 因而不需要辅 助光。功耗低, 并且在昏暗的地方也能够辨别显示部。另外, 即使不向显示部供电, 也能够 保持显示过一次的图像。因此, 即使使具有显示功能的半导体装置 ( 可简单地称为显示装 置, 或称为具备显示装置的半导体装置 ) 远离电波源, 也能够储存显示过的图像。
         通过上述工序, 可以制造可靠性高的电子纸作为半导体装置。
         本实施方式可以与实施方式 1 至 3 中的任一个中所记载的共同连接部适当地组 合。
         实施方式 9
         下面, 作为根据本发明的一个实施方式的半导体装置的例子, 本实施方式说明显 示装置中在同一衬底上方形成驱动电路的至少一部分和配置在像素部的薄膜晶体管的例 子。
         根据实施方式 4 形成要配置在像素部的薄膜晶体管。此外, 实施方式 4 所示的薄 膜晶体管 170 是 n 沟道 TFT, 因此将驱动电路中的可以包括 n 沟道 TFT 的驱动电路部分形成在与像素部的薄膜晶体管同一衬底上。
         图 18A 示出作为根据本发明的一个实施方式的半导体装置的一个例子的有源矩 阵型液晶显示装置的框图的一个例子。图 18A 所示的显示装置在衬底 5300 上包括 : 具有多 个均具备显示元件的像素的像素部 5301 ; 选择像素的扫描线驱动电路 5302 ; 以及控制对被 选择的像素的视频信号输入的信号线驱动电路 5303。
         实施方式 4 中的薄膜晶体管 170 是 n 沟道 TFT。参照图 19 说明包括 n 沟道 TFT 的 信号线驱动电路。
         图 19 所示的信号线驱动电路包括 : 驱动器 IC 5601 ; 开关群 5602_1 至 5602_M ; 第 一布线 5611 ; 第二布线 5612 ; 第三布线 5613 ; 以及布线 5621_1 至 5621_M??厝?5602_1 至 5602_M 中的每一个包括第一薄膜晶体管 5603a、 第二薄膜晶体管 5603b 以及第三薄膜晶 体管 5603c。
         像 素 部 5301 通 过 从 信 号 线 驱 动 电 路 5303 在 列 方 向 上 延 伸 的 多 个 信 号 线 S1-Sm( 未图示 ) 与信号线驱动电路 5303 连接, 并且通过从扫描线驱动电路 5302 在行方向 上延伸的多个扫描线 G1-Gn( 未图示 ) 与扫描线驱动电路 5302 连接。像素部 5301 包括对 应于信号线 S1-Sm 以及扫描线 G1-Gn 配置为矩阵形式的多个像素 ( 未图示 )。各个像素与 信号线 Sj( 信号线 S1-Sm 其中之一 )、 扫描线 Gj( 扫描线 G1-Gn 其中之一 ) 连接。
         驱动器 IC 5601 连接到第一布线 5611、 第二布线 5612、 第三布线 5613 及布线 5621_1 至 5621_M??厝?5602_1 至 5602_M 中的每一个连接到第一布线 5611、 第二布线 5612、 第三布线 5613, 并且布线 5621_1 至 5621_M 分别连接到开关群 5602_1 至 5602_M。布 线 5621_1 至 5621_M 中的每一个通过第一薄膜晶体管 5603a、 第二薄膜晶体管 5603b 及第三 薄膜晶体管 5603c 连接到三个信号线。例如, 第 J 列的布线 5621_J( 布线 5621_1 至 5621_M 其中之一 ) 通过开关群 5602_J 中包括的第一薄膜晶体管 5603a、 第二薄膜晶体管 5603b 及 第三薄膜晶体管 5603c 连接到信号线 Sj-1、 信号线 Sj、 信号线 Sj+1。
         对第一布线 5611、 第二布线 5612、 第三布线 5613 中的每一个输入信号。
         注意, 驱动器 IC 5601 优选形成在单晶衬底上??厝?5602_1 至 5602_M 优选形 成在与像素部同一衬底上。因此, 优选通过 FPC 等连接驱动器 IC 5601 和开关群 5602_1 至 5602_M。
         接着, 参照图 20 的时序图说明图 19 所示的信号线驱动电路的工作。图 20 的时序 图示出选择第 i 行扫描线 Gi 时的情况。第 i 行扫描线 Gi 的选择期被分割为第一子选择期 T1、 第二子选择期 T2 及第三子选择期 T3。 而且, 图 19 的信号线驱动电路甚至在另一行的扫 描线被选择时也进行与图 20 类似的工作。
         注意, 图 20 的时序图示出第 J 列布线 5621_J 通过第一薄膜晶体管 5603a、 第二薄 膜晶体管 5603b 及第三薄膜晶体管 5603c 连接到信号线 Sj-1、 信号线 Sj、 信号线 Sj+1 的情 况。
         图 20 的时序图示出第 i 行扫描线 Gi 被选择的时序、 第一薄膜晶体管 5603a 的导 通 / 截止的时序 5703a、 第二薄膜晶体管 5603b 的导通 / 截止的时序 5703b、 第三薄膜晶体 管 5603c 的导通 / 截止的时序 5703c 及输入到第 J 列布线 5621_J 的信号 5721_J。
         在第一子选择期 T1、 第二子选择期 T2 及第三子选择期 T3 中, 对布线 5621_1 至布 线 5621_M 分别输入不同的视频信号。例如, 在第一子选择期 T1 中输入到布线 5621_J 的视频信号被输入到信号线 Sj-1, 在第二子选择期 T2 中输入到布线 5621_J 的视频信号被输入 到信号线 Sj, 在第三子选择期 T3 中输入到布线 5621_J 的视频信号被输入到信号线 Sj+1。 此外, 在第一子选择期 T1、 第二子选择期 T2 及第三子选择期 T3 中输入到布线 5621_J 的视 频信号分别标为 Data_j-1、 Data_j、 Data_j+1。
         如图 20 所示, 在第一子选择期 T1 中, 第一薄膜晶体管 5603a 导通, 第二薄膜晶体 管 5603b 及第三薄膜晶体管 5603c 截止。 此时, 输入到布线 5621_J 的 Data_j-1 通过第一薄 膜晶体管 5603a 输入到信号线 Sj-1。在第二子选择期 T2 中, 第二薄膜晶体管 5603b 导通, 第一薄膜晶体管 5603a 及第三薄膜晶体管 5603c 截止。此时, 输入到布线 5621_J 的 Data_ j 通过第二薄膜晶体管 5603b 输入到信号线 Sj。在第三子选择期 T3 中, 第三薄膜晶体管 5603c 导通, 第一薄膜晶体管 5603a 及第二薄膜晶体管 5603b 截止。 此时, 输入到布线 5621_ J 的 Data_j+1 通过第三薄膜晶体管 5603c 输入到信号线 Sj+1。
         据此, 在图 19 的信号线驱动电路中, 通过将一个栅极选择期分割为三个, 可以在 一个栅极选择期中将视频信号从一个布线 5621 输入到三个信号线。因此, 在图 19 的信号 线驱动电路中, 设置有驱动器 IC 5601 的衬底和设置有像素部的衬底之间的连接数可以为 信号线数的大约 1/3。因此, 可以提高图 19 中的信号线驱动电路的可靠性、 成品率等。 注意, 只要能够如图 19 所示, 将一个栅极选择期分割为多个子选择期, 并在多个 子选择期的每一个中从一个布线将视频信号输入到多个信号线, 就对薄膜晶体管的配置、 数量及驱动方法等没有特别的限制。
         例如, 当在三个以上的子选择期的每一个中从一个布线将视频信号输入到三个以 上的信号线时, 只需添加薄膜晶体管及用来控制薄膜晶体管的布线。 注意, 当将一个栅极选 择期分割为四个以上的子选择期时, 一个子选择期变短。 因此, 优选将一个栅极选择期分割 为两个或三个子选择期。
         作为另一个例子, 也可以如图 21 的时序图所示, 将一个栅极选择期分割为预充电 期 Tp、 第一子选择期 T1、 第二子选择期 T2、 第三子选择期 T3。图 21 的时序图示出选择第 i 行扫描线 Gi 的时序、 第一薄膜晶体管 5603a 的导通 / 截止的时序 5803a、 第二薄膜晶体管 5603b 的导通 / 截止的时序 5803b、 第三薄膜晶体管 5603c 的导通 / 截止的时序 5803c 以及 输入到第 J 列布线 5621_J 的信号 5821_J。如图 21 所示, 在预充电期 Tp 中, 第一薄膜晶体 管 5603a、 第二薄膜晶体管 5603b 及第三薄膜晶体管 5603c 导通。此时, 输入到布线 5621_ J 的预充电电压 Vp 通过第一薄膜晶体管 5603a、 第二薄膜晶体管 5603b 及第三薄膜晶体管 5603c 分别输入到信号线 Sj-1、 信号线 Sj、 信号线 Sj+1。在第一子选择期 T1 中, 第一薄膜 晶体管 5603a 导通, 第二薄膜晶体管 5603b 及第三薄膜晶体管 5603c 截止。此时, 输入到 布线 5621_J 的 Data_j-1 通过第一薄膜晶体管 5603a 输入到信号线 Sj-1。在第二子选择 期 T2 中, 第二薄膜晶体管 5603b 导通、 第一薄膜晶体管 5603a 及第三薄膜晶体管 5603c 截 止。此时, 输入到布线 5621_J 的 Data_j 通过第二薄膜晶体管 5603b 输入到信号线 Sj。在 第三子选择期 T3 中, 第三薄膜晶体管 5603c 导通, 第一薄膜晶体管 5603a 及第二薄膜晶体 管 5603b 截止。此时, 输入到布线 5621_J 的 Data_j+1 通过第三薄膜晶体管 5603c 输入到 信号线 Sj+1。
         如上所述, 在应用图 21 的时序图的图 19 的信号线驱动电路中, 因为通过在子选择 期之前设置预充电期可以对信号线进行预充电, 所以可以高速地对像素写入视频信号。注
         意, 在图 21 中, 使用相同的参考标号来表示与图 20 中类似的部分, 而省略对于相同部分和 具有类似功能的部分的详细说明。
         此外, 说明扫描线驱动电路的结构。扫描线驱动电路包括移位寄存器、 缓冲器。此 外, 在一些情况中, 扫描线驱动电路可以包括电平转移器。在扫描线驱动电路中, 当对移位 寄存器输入时钟信号 (CLK) 及起始脉冲信号 (SP) 时, 生成选择信号。所生成的选择信号被 缓冲器缓冲和放大, 并且所得到的信号被供给到对应的扫描线。扫描线连接到一条线的像 素中的晶体管的栅电极。 而且, 由于需要将一条线的像素中的晶体管同时导通, 因此使用能 够产生大量电流的缓冲器。
         参照图 22 和图 23 说明用于扫描线驱动电路的一部分的移位寄存器的一个实施方 式。
         图 22 示出移位寄存器的电路配置。图 22 所示的移位寄存器包括多个触发器 ( 触 发器 5701_1 至 5701_n)。 输入第一时钟信号、 第二时钟信号、 起始脉冲信号和 / 或复位信号 来操作移位寄存器。
         说明图 22 中的移位寄存器中的连接关系。在图 22 的移位寄存器中的第 i 级触发 器 5701_i( 触发器 5701_1 至 5701_n 中任一个 ) 中, 图 23 所示的第一布线 5501 连接到第 七布线 5717_i-1, 图 23 所示的第二布线 5502 连接到第七布线 5717_i+1, 图 23 所示的第三 布线 5503 连接到第七布线 5717_i, 并且图 23 所示的第六布线 5506 连接到第五布线 5715。
         此外, 图 23 所示的第四布线 5504 在奇数级的触发器中连接到第二布线 5712, 在偶 数级的触发器中连接到第三布线 5713。图 23 所示的第五布线 5505 连接到第四布线 5714。
         注意, 第一级触发器 5701_1 的图 23 所示的第一布线 5501 连接到第一布线 5711, 而第 n 级触发器 5701_n 的图 23 所示的第二布线 5502 连接到第六布线 5716。
         注意, 第一布线 5711、 第二布线 5712、 第三布线 5713、 第六布线 5716 也可以分别称 为第一信号线、 第二信号线、 第三信号线、 第四信号线。第四布线 5714、 第五布线 5715 可以 分别称为第一电源线、 第二电源线。
         接着, 图 23 示出图 22 所示的触发器的详细结构。图 23 所示的触发器包括第一薄 膜晶体管 5571、 第二薄膜晶体管 5572、 第三薄膜晶体管 5573、 第四薄膜晶体管 5574、 第五薄 膜晶体管 5575、 第六薄膜晶体管 5576、 第七薄膜晶体管 5577 以及第八薄膜晶体管 5578。 第 一薄膜晶体管 5571、 第二薄膜晶体管 5572、 第三薄膜晶体管 5573、 第四薄膜晶体管 5574、 第 五薄膜晶体管 5575、 第六薄膜晶体管 5576、 第七薄膜晶体管 5577 以及第八薄膜晶体管 5578 均是 n 沟道晶体管, 并且当栅极·源极之间的电压 (Vgs) 超过阈值电压 (Vth) 时导通。
         接着, 下面描述图 23 所示的触发器的连接。
         第一薄膜晶体管 5571 的第一电极 ( 源电极及漏电极其中之一 ) 连接到第四布线 5504。第一薄膜晶体管 5571 的第二电极 ( 源电极及漏电极其中另一个 ) 连接到第三布线 5503。
         第二薄膜晶体管 5572 的第一电极连接到第六布线 5506。 第二薄膜晶体管 5572 的 第二电极连接到第三布线 5503。
         第三薄膜晶体管 5573 的第一电极连接到第五布线 5505。 第三薄膜晶体管 5573 的 第二电极连接到第二薄膜晶体管 5572 的栅电极。第三薄膜晶体管 5573 的栅电极连接到第 五布线 5505。第四薄膜晶体管 5574 的第一电极连接到第六布线 5506。 第四薄膜晶体管 5574 的 第二电极连接到第二薄膜晶体管 5572 的栅电极。第四薄膜晶体管 5574 的栅电极连接到第 一薄膜晶体管 5571 的栅电极。
         第五薄膜晶体管 5575 的第一电极连接到第五布线 5505。 第五薄膜晶体管 5575 的 第二电极连接到第一薄膜晶体管 5571 的栅电极。第五薄膜晶体管 5575 的栅电极连接到第 一布线 5501。
         第六薄膜晶体管 5576 的第一电极连接到第六布线 5506。 第六薄膜晶体管 5576 的 第二电极连接到第一薄膜晶体管 5571 的栅电极。第六薄膜晶体管 5576 的栅电极连接到第 二薄膜晶体管 5572 的栅电极。
         第七薄膜晶体管 5577 的第一电极连接到第六布线 5506。第七薄膜晶体管 5577 的第二电极连接到第一薄膜晶体管 5571 的栅电极。第七薄膜晶体管 5577 的栅电极连接到 第二布线 5502。第八薄膜晶体管 5578 的第一电极连接到第六布线 5506。第八薄膜晶体管 5578 的第二电极连接到第二薄膜晶体管 5572 的栅电极。 第八薄膜晶体管 5578 的栅电极连 接到第一布线 5501。
         注意, 将第一薄膜晶体管 5571 的栅电极、 第四薄膜晶体管 5574 的栅电极、 第五薄 膜晶体管 5575 的第二电极、 第六薄膜晶体管 5576 的第二电极以及第七薄膜晶体管 5577 的 第二电极的连接点均称为节点 5543。将第二薄膜晶体管 5572 的栅电极、 第三薄膜晶体管 5573 的第二电极、 第四薄膜晶体管 5574 的第二电极、 第六薄膜晶体管 5576 的栅电极以及第 八薄膜晶体管 5578 的第二电极的连接点均称为节点 5544。
         注意, 第一布线 5501、 第二布线 5502、 第三布线 5503 以及第四布线 5504 可以分别 称为第一信号线、 第二信号线、 第三信号线、 第四信号线。第五布线 5505、 第六布线 5506 可 以分别称为第一电源线、 第二电源线。
         此外, 可以仅使用实施方式 4 所示的 n 沟道 TFT 形成信号线驱动电路及扫描线驱 动电路。实施方式 4 所示的 n 沟道 TFT 具有高迁移率, 所以可以提高驱动电路的驱动频率。 另外, 通过包含铟、 镓及锌的氧缺乏型的氧化物半导体层的源区或漏区来减少寄生电容, 因 此实施方式 4 中所述的 n 沟道 TFT 的频率特性 ( 称为 f 特性 ) 高。例如, 使用实施方式 4 所示的 n 沟道 TFT 的扫描线驱动电路可以高速工作, 因此可以提高帧频率以及可以实现黑 图像插入。
         再者, 当增大扫描线驱动电路中的晶体管的沟道宽度或配置多个扫描线驱动电路 时, 例如, 可以实现更高的帧频率。在配置多个扫描线驱动电路的情况下, 将用来驱动偶数 行的扫描线的扫描线驱动电路配置在一侧, 并将用来驱动奇数行的扫描线的扫描线驱动电 路配置在相反一侧, 因此, 可以提高帧频率。
         此外, 在制造作为根据本发明的一个实施方式的半导体装置的一个例子的有源矩 阵型发光显示装置的情况下, 在至少一个像素中配置多个薄膜晶体管, 因此优选配置多个 扫描线驱动电路。图 18B 是示出有源矩阵型发光显示装置的一个例子的框图。
         图 18B 所示的发光显示装置在衬底 5400 上包括 : 具有多个均具备显示元件的像素 的像素部 5401 ; 选择像素的第一扫描线驱动电路 5402 及第二扫描线驱动电路 5404 ; 以及 控制对被选择的像素的视频信号的输入的信号线驱动电路 5403。
         当输入到图 18B 所示的发光显示装置的像素的视频信号为数字信号时, 通过晶体管的导通 / 截止的切换, 像素变成发光状态或非发光状态。因此, 可以采用面积比灰度法或 时间比灰度法进行灰度显示。 面积比灰度法是一种驱动法, 其中, 将一个像素分割为多个子 像素并根据视频信号独立地驱动各子像素来进行灰度显示。时间比灰度法是一种驱动法, 其中, 控制像素处于发光状态的周期来进行灰度显示。
         由于发光元件的响应速度比液晶元件等高, 所以与液晶显示元件相比, 发光元件 更适合时间比灰度法。 具体地说, 在采用时间比灰度法进行显示的情况下, 将一个帧期分割 为多个子帧期。 然后, 根据视频信号, 在各子帧期中使像素中的发光元件处于发光状态或非 发光状态。通过将一帧分割为多个子帧, 可以利用视频信号控制像素在一个帧期中实际上 发光的时间的总长度以显示灰度。
         在图 18B 所示的发光显示装置中, 当在一个像素中配置开关 TFT 和电流控制 TFT 时, 第一扫描线驱动电路 5402 生成输入到用作开关 TFT 的栅极布线的第一扫描线的信号, 并且第二扫描线驱动电路 5404 生成输入到用作电流控制 TFT 的栅极布线的第二扫描线的 信号 ; 但是, 一个扫描线驱动电路可以生成输入到第一扫描线的信号和输入到第二扫描线 的信号。此外, 例如, 根据开关元件中包含的晶体管的数量, 可能会在各像素中设置多个用 来控制开关元件的工作的第一扫描线。在此情况下, 一个扫描线驱动电路可以生成输入到 多个第一扫描线的所有信号, 或者多个扫描线驱动电路可生成输入到多个第一扫描线的信 号。
         此外, 在发光显示装置中, 也可以将驱动电路中的能够包括 n 沟道 TFT 的驱动电路 的一部分形成在与像素部的薄膜晶体管同一衬底上?;蛘?, 也可以仅使用实施方式 4 所示 的 n 沟道 TFT 形成信号线驱动电路及扫描线驱动电路。
         此外, 上述驱动电路不限于应用于液晶显示装置或发光显示装置, 还可以用于利 用与开关元件电连接的元件来驱动电子墨水的电子纸。电子纸也被称为电泳显示装置 ( 电 泳显示器 ), 并具有如下优点 : 它具有与普通纸相同的易读性、 其功耗比其他的显示装置 小、 可被制成薄且轻的。
         电泳显示器可具有各种方式。电泳显示器包含在溶剂或溶质中分散的多个微囊, 各微囊包含具有正电荷的第一粒子和具有负电荷的第二粒子。通过对微囊施加电场, 使微 囊中的粒子向相反的方向移动, 并且仅显示集中在一侧的粒子的颜色。 注意, 第一粒子和第 二粒子各包含色素, 且在没有电场时不移动。此外, 第一粒子和第二粒子的颜色相互不同 ( 包含无色或非彩色 )。
         这样, 电泳显示装置利用所谓的介电电泳效应, 通过该介电电泳效应, 介电常数高 的物质移动到高电场区。 不象液晶显示装置, 电泳显示器不需要具有偏振片和对置衬底, 从 而可以使电泳显示装置的厚度和重量都为液晶显示装置的厚度和重量的一半。
         将在溶剂中分散有上述微囊的溶液称作电子墨水。该电子墨水可以印刷到玻璃、 塑料、 布、 纸等的表面上。另外, 还可以通过使用彩色滤光片或具有色素的粒子来进行彩色 显示。
         此外, 如果在有源矩阵衬底上适当地配置多个上述微囊, 使得微囊夹在两个电极 之间, 则可完成有源矩阵型显示装置, 通过对微囊施加电场可以进行显示。例如, 可以使用 以实施方式 4 所示的薄膜晶体管而获得的有源矩阵衬底。
         注意, 微囊中的第一粒子及第二粒子均可采用选自导电材料、 绝缘材料、 半导体材料、 磁性材料、 液晶材料、 铁电材料、 电致发光材料、 电致变色材料、 磁泳材料中的单个材料 或这些材料中任一个的复合材料来形成。
         通过上述工序, 可以制造作为半导体装置的可靠性高的显示装置。
         本实施方式可以与根据其他实施方式的任何结构适当地组合。
         实施方式 10
         制造本说明书中公开的本发明的一个实施方式的薄膜晶体管, 并且将该薄膜晶体 管用于像素部及驱动电路, 可以制造具有显示功能的半导体装置 ( 也称为显示装置 )。此 外, 使用本发明的一个实施方式的薄膜晶体管将驱动电路的一部分或整体形成在与像素部 同一衬底上来获得系统型面板 (system-on-panel)。
         显示装置包括显示元件。作为显示元件, 可以使用液晶元件 ( 也称为液晶显示元 件 ) 或发光元件 ( 也称为发光显示元件 )。 这里, 发光元件包括由电流或电压控制亮度的元 件, 具体而言, 包括无机电致发光 (EL) 元件、 有机 EL 元件等。此外, 也可以应用如电子墨水 等的对比度因电作用而变化的显示媒体。
         此外, 显示装置包括密封有显示元件的面板和在该面板中安装有包括控制器的 IC 等的???。 本发明的一个实施方式涉及一种元件衬底在制造该显示装置的过程中完成显示 元件之前的一个实施方式, 并且在多个像素中的每个像素中, 元件衬底具备用来将电流供 给到显示元件的单元。 具体而言, 元件衬底可以是只形成有显示元件的像素电极的状态, 或 者在形成成为像素电极的导电膜之后且在蚀刻导电膜以形成像素电极之前的状态, 或其他 任何状态。
         注意, 本说明书中的显示装置是指图像显示装置、 显示装置、 或光源 ( 包括照明 装置 )。另外, 显示装置包括以下 : 安装有连接器诸如 FPC(Flexible Printed Circuit ; 柔性印刷电路 )、 TAB(Tape Automated Bonding ; 载带自动键合 ) 带或 TCP(Tape Carrier Package ; 载带封装 ) 的???; 将印刷线路板设置于 TAB 带或 TCP 端部的???; 通过 COG(Chip On Glass ; 玻璃上芯片 ) 方式将 IC( 集成电路 ) 直接安装到显示元件上的???。
         本实施方式参照图 24A1、 24A2 和 24B 说明作为本发明的一个实施方式的半导体装 置的液晶显示面板的外观及截面。图 24A1 和 24A2 示出一种面板的俯视图, 其中利用密封 材料 4005 将薄膜晶体管 4010、 4011 以及液晶元件 4013 密封在第一衬底 4001 和第二衬底 4006 之间, 该薄膜晶体管 4010、 4011 中的每一个包括形成在第一衬底 4001 上的栅极绝缘 层、 分别形成在源区及漏区上的源电极层及漏电极层、 以及在该栅极绝缘层、 该源电极层及 该漏电极层上的 IGZO 半导体层, 并且电特性高。图 24B 示出沿着图 24A1 和 24A2 的 M-N 线 所取的截面图。
         以围绕设置在第一衬底 4001 上的像素部 4002 和扫描线驱动电路 4004 的方式设 置有密封材料 4005。在像素部 4002 和扫描线驱动电路 4004 上设置有第二衬底 4006。因 此, 像素部 4002 和扫描线驱动电路 4004 与液晶层 4008 一起用密封材料 4005 密封在第一 衬底 4001 和第二衬底 4006 之间。在与第一衬底 4001 上的由密封材料 4005 围绕的区域不 同的区域中安装有信号线驱动电路 4003, 该信号线驱动电路 4003 使用单晶半导体膜或多 晶半导体膜形成在另外准备的衬底上。
         注意, 用于另外形成的驱动电路的连接的方法包括但不限于, COG 方法、 引线键合 方法、 TAB 方法等。图 24A1 示出通过 COG 方法安装信号线驱动电路 4003 的例子, 而图 24A2示出通过 TAB 方法安装信号线驱动电路 4003 的例子。
         设置在第一衬底 4001 上的像素部 4002 和扫描线驱动电路 4004 包括多个薄膜晶 体管。图 24B 示出像素部 4002 所包括的薄膜晶体管 4010 和扫描线驱动电路 4004 所包括 的薄膜晶体管 4011。在薄膜晶体管 4010、 4011 上设置有绝缘层 4020、 4021。
         薄膜晶体管 4010、 4011 中每一个对应于包括栅极绝缘层、 分别形成在源区及漏区 上的源电极层及漏电极层、 以及在该栅极绝缘层、 该源电极层及该漏电极层上的 IGZO 半导 体层的电特性高的薄膜晶体管, 并且可以应用实施方式 4 所示的薄膜晶体管 170 作为薄膜 晶体管 4010、 4011。在本实施方式中, 薄膜晶体管 4010、 4011 是 n 沟道薄膜晶体管。
         液晶元件 4013 所具有的像素电极层 4030 与薄膜晶体管 4010 电连接。液晶元件 4013 的对置电极层 4031 形成在第二衬底 4006 上。 像素电极层 4030、 对置电极层 4031 和液 晶层 4008 彼此重叠的部分对应于液晶元件 4013。 注意, 像素电极层 4030、 对置电极层 4031 分别设置有各用作取向膜的绝缘层 4032、 4033, 且在像素电极层 4030 和对置电极层 4031 之 间隔着绝缘层 4032、 4033 夹有液晶层 4008。
         注意, 第一衬底 4001、 第二衬底 4006 可以使用玻璃、 金属 ( 典型的是不锈钢 )、 陶 瓷或塑料来形成。作为塑料, 可以使用 FRP( 玻璃纤维增强塑料 ) 板、 PVF( 聚氟乙烯 ) 膜、 聚酯膜或丙烯酸树脂膜。此外, 还可以使用具有将铝箔夹在 PVF 膜或聚酯膜之间的结构的 片。 参考标号 4035 表示通过对绝缘膜选择性地进行蚀刻而获得的柱状间隔物, 并且 它是为控制像素电极层 4030 和对置电极层 4031 之间的距离 ( 单元间隙 ) 而设置的。 另外, 还可以使用球状间隔物。对置电极层 4031 电连接到设置在与薄膜晶体管 4010 同一衬底上 的共同电位线。利用实施方式 1 至实施方式 3 所示的任一个共同连接部, 通过配置在一对 衬底之间的导电粒子, 对置电极层 4031 和共同电位线电连接。注意, 导电粒子包含在密封 材料 4005 中。
         作为选择, 还可以使用不需要取向膜的显示蓝相 (blue phase) 的液晶。蓝相是 液晶相的一种, 是指当使胆甾相液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到均质相之前出现的 相。 由于蓝相只出现在窄的温度范围内, 所以为了扩大温度范围而将包含重量占 5%以上的 手性试剂的液晶组成物用于液晶层 4008。 包含显示为蓝相的液晶和手性试剂的液晶组成物 具有响应时间短, 为 10μs 至 100μs 的特性, 并且由于液晶组合物具有光学各向同性并且 视角依赖小, 所以不需要取向处理。
         虽然在本实施方式中示出透射型液晶显示装置的例子, 但是可以将本发明应用于 反射型液晶显示装置或半透型液晶显示装置。
         本实施方式中的液晶显示装置的一个例子在衬底的外侧 ( 可见一侧 ) 设置偏振 片, 在衬底的内侧设置按顺序层叠的着色层和电极层, 但是也可以将偏振片设置在衬底的 内侧。偏振片和着色层的叠层结构不局限于本实施方式的结构, 而可以根据偏振片及着色 层的材料或制造工序条件适当地设定。此外, 还可以设置用作黑矩阵的遮光膜。
         在本实施方式中, 使用用作?;つせ蚱教够的さ木挡?( 绝缘层 4020、 绝缘 层 4021) 覆盖实施方式 4 中得到的薄膜晶体管, 以降低薄膜晶体管的表面粗糙度并提高薄 膜晶体管的可靠性。 注意, ?;つび美捶乐剐≡诳掌械闹钊缬谢?、 金属或水蒸气等的 污染杂质的侵入, 优选采用致密的膜。 可使用溅射法等, 利用氧化硅膜、 氮化硅膜、 氧氮化硅
         膜、 氮氧化硅膜、 氧化铝膜、 氮化铝膜、 氧氮化铝膜和 / 或氮氧化铝膜的单层或叠层而形成 ?;つ?。 本实施方式中示出通过溅射法形成?;つさ睦?, 但是, 并没有限制用于形成膜的 方法, 而是可采用各种方法。
         形成具有叠层结构的绝缘层 4020 作为?;つ?。这里, 作为绝缘层 4020 的第一层, 通过溅射法形成氧化硅膜。 使用氧化硅膜作为?;つぞ哂蟹乐乖谟米髟吹缂慵奥┑缂?的铝膜中产生小丘的效果。
         形成另一绝缘层作为?;つさ牡诙?。在此, 作为绝缘层 4020 的第二层, 形成氮 化硅膜。作为?;つさ牡枘さ氖褂每梢苑乐鼓频鹊囊贫胱忧秩氲桨氲继迩?, 使得 可以抑制 TFT 的电特性的改变。
         在形成?;つぶ?, 可以进行 IGZO 半导体层的退火 (300℃至 400℃ )。
         另外, 形成绝缘层 4021 作为平坦化绝缘膜。作为绝缘层 4021, 可以使用具有耐热 性的有机材料, 诸如聚酰亚胺、 丙烯酸、 苯并环丁烯、 聚酰胺或环氧树脂等。 除了上述有机材 料之外, 还可以使用低介电常数材料 ( 低 k 材料 )、 硅氧烷类树脂、 PSG( 磷硅玻璃 )、 BPSG( 硼 磷硅玻璃 ) 等。硅氧烷类树脂除了氢之外还可以具有氟、 烷基和芳香烃中的至少一种作为 取代基。注意, 也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜, 来形成绝缘层 4021。
         注意, 硅氧烷类树脂是以硅氧烷材料为起始材料而形成的包含 Si-O-Si 键的树 脂。硅氧烷类树脂除了氢以外, 还可以具有氟、 烷基和芳香烃中的至少一种作为取代基。
         对于绝缘膜 4021 的形成方法没有特别的限制, 而可以根据其材料采用以下方法 : 溅射法、 SOG 法、 旋涂法、 浸渍法、 喷涂法、 液滴喷射法 ( 例如, 喷墨法、 丝网印刷、 胶版印刷 等 )、 刮片、 辊涂机、 幕涂机、 刮刀涂布机等。在使用材料液形成绝缘层 4021 的情况下, 也可 以与焙烧工序同时进行 IGZO 半导体层的退火 (300℃至 400℃ )。绝缘层 4021 的焙烧工序 还用作 IGZO 半导体层的退火, 使得可以高效地制造半导体装置。
         像素电极层 4030 和对置电极层 4031 可以使用具有透光性的导电材料来形成, 诸 如包含氧化钨的氧化铟、 包含氧化钨的氧化铟锌、 包含氧化钛的氧化铟、 包含氧化钛的氧化 铟锡、 氧化铟锡 ( 下面表示为 ITO)、 氧化铟锌、 添加有氧化硅的氧化铟锡等。
         还可以使用包含导电高分子 ( 也称为导电聚合物 ) 的导电组成物形成像素电极层 4030、 对置电极层 4031。 使用导电组成物形成的像素电极的薄层电阻优选为 10000Ω/ □以 下, 并且其波长为 550nm 时的透光率优选为 70%以上。 另外, 导电组成物所包含的导电高分 子的电阻率优选为 0.1Ω·cm 以下。
         作为导电高分子, 可以使用所谓的 π 电子共轭导电聚合物。例如, 可以举出聚苯 胺或其衍生物、 聚吡咯或其衍生物、 聚噻吩或其衍生物、 或者上述材料中的两种以上的共聚 物等。
         输入到另外形成的信号线驱动电路 4003、 扫描线驱动电路 4004 或像素部 4002 的 各信号及电位是由 FPC4018 供给的。
         在本实施方式中, 连接端子电极 4015 使用与液晶元件 4013 所具有的像素电极层 4030 相同的导电膜形成, 端子电极 4016 使用与薄膜晶体管 4010、 4011 的源电极层及漏电极 层相同的导电膜形成。
         连接端子电极 4015 通过各向异性导电膜 4019 电连接到 FPC4018 所具有的端子。
         图 24A 和 24B 示出另外形成信号线驱动电路 4003 并将其安装在第一衬底 4001 上的例子, 但是本实施方式不局限于该结构。 还可以另外形成扫描线驱动电路并安装, 或者可 以另外仅形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分并安装。
         图 25 示出作为使用应用本发明的一个实施方式的 TFT 衬底 2600 的半导体装置的 液晶显示??榈囊桓隼?。
         图 25 示出液晶显示??榈囊桓隼?, 其中, 利用密封材料 2602 把 TFT 衬底 2600 固定到对置衬底 2601, 并在 TFT 衬底 2600 和对置衬底 2601 之间设置包括 TFT 等的像素部 2603、 包括液晶层的显示元件 2604 和着色层 2605 来形成显示区。在进行彩色显示时需要 着色层 2605。在 RGB 系统的情况下, 对于相应像素设置有分别对应于红色、 绿色、 蓝色的相 应着色层。在对置衬底 2601 的外侧配置有偏振片 2606, 在 TFT 衬底 2600 的外侧配置有偏 振片 2607 和漫射片 2613。光源包括冷阴极管 2610 和反射板 2611, 电路衬底 2612 通过柔 性布线板 2609 与 TFT 衬底 2600 的布线电路部 2608 连接, 并且包括诸如控制电路及电源电 路等的外部电路。偏振片和液晶层可以在两者之间具有延迟片的状态下进行层叠。
         液晶显示??榭梢圆捎?TN( 扭曲向列 ) 模式、 IPS( 平面内转换 ) 模式、 FFS( 边缘 场转换 ) 模式、 MVA( 多畴垂直取向 ) 模式、 PVA( 垂直取向构型 ) 模式、 ASM( 轴对称排列微 胞 ) 模式、 OCB( 光学补偿双折射 ) 模式、 FLC( 铁电液晶 ) 模式、 AFLC( 反铁电液晶 ) 模式 等。
         通过上述工序, 可以制造可靠性高的液晶显示面板作为半导体装置。
         本实施方式可以与其他实施方式中任一个适当地组合。
         实施方式 11
         在本实施方式中, 示出发光显示装置的例子作为本发明的一个实施方式的半导体 装置。在此, 描述利用电致发光的发光元件作为显示装置所具有的显示元件。对利用电致 发光的发光元件根据其发光材料是有机化合物还是无机化合物来进行分类, 一般来说, 前 者被称为有机 EL 元件, 而后者被称为无机 EL 元件。
         在有机 EL 元件中, 通过对发光元件施加电压, 电子和空穴从一对电极分别注入到 包含发光有机化合物的层, 以产生电流。由于这些载流子 ( 电子和空穴 ) 重新结合, 发光有 机化合物达到激发态。当发光有机化合物从激发态恢复到基态时发光。由于这种机理, 该 发光元件被称为电流激发型发光元件。
         根据其元件结构, 将无机 EL 元件分类为分散型无机 EL 元件和薄膜型无机 EL 元 件。分散型无机 EL 元件包括在粘合剂中分散有发光材料的粒子的发光层, 且其发光机理是 利用供体能级和受体能级的供体 - 受体重新结合型发光。薄膜型无机 EL 元件具有由电介 质层夹住发光层并还利用电极夹住该发光层的结构, 且其发光机理是利用金属离子的内层 电子跃迁的定域型发光。注意, 在以下描述中, 使用有机 EL 元件作为发光元件。
         图 26 示出可通过数字时间灰度方法驱动的像素结构的一个例子, 作为应用本发 明的一个实施方式的半导体装置的例子。
         以下说明可通过数字时间灰度方法驱动的像素的结构及像素的工作。在此, 示出 在一个像素中使用两个将 IGZO 半导体层用于沟道形成区的 n 沟道晶体管的例子。
         像素 6400 包括开关晶体管 6401、 驱动晶体管 6402、 发光元件 6404 及电容器 6403。 开关晶体管 6401 的栅极连接到扫描线 6406??鼐骞?6401 的第一电极 ( 源电极及漏电 极其中之一 ) 连接到信号线 6405, 开关晶体管 6401 的第二电极 ( 源电极及漏电极其中另一个 ) 连接到驱动晶体管 6402 的栅极。驱动晶体管 6402 的栅极通过电容器 6403 连接到电 源线 6407, 驱动晶体管 6402 的第一电极连接到电源线 6407, 驱动晶体管 6402 的第二电极 连接到发光元件 6404 的第一电极 ( 像素电极 )。发光元件 6404 的第二电极对应于共同电 极 6408。共同电极 6408 电连接到形成在同一衬底上的共同电位线。共同电极 6408 连接到 共同电位线的部分可以是共同连接部, 以获得图 1A、 图 2A 或图 3A 所示的结构。
         注意, 将发光元件 6404 的第二电极 ( 共同电极 6408) 设定为低电源电位。低电源 电位低于设定于电源线 6407 的高电源电位。作为低电源电位, 例如可以设定 GND 或 0V。由 于将高电源电位和低电源电位之间的电位差施加到发光元件 6404 以使得发光元件 6404 中 产生电流而发光, 所以各电位需要经过调节, 使得该高电源电位和低电源电位之间的电位 差高于或等于发光元件 6404 的正向阈值电压。
         注意, 可以由驱动晶体管 6402 的栅极电容来代替而省略电容器 6403。 驱动晶体管 6402 的栅极电容可以在沟道形成区和栅电极之间形成。
         在采用电压输入电压驱动方法的情况下, 对驱动晶体管 6402 的栅极输入使驱动 晶体管 6402 充分导通或截止的视频信号。也就是, 使驱动晶体管 6402 在线性区工作, 并且 因此, 对驱动晶体管 6402 的栅极施加比电源线 6407 的电压高的电压。 注意, 对信号线 6405 施加 ( 电源线电压 + 驱动晶体管 6402 的 Vth) 以上的电压。
         在采用模拟灰度方法代替数字时间灰度方法的情况下, 通过以不同方式输入信 号, 可以使用与图 26 中相同的像素结构。
         在使用模拟灰度方法的情况下, 对驱动晶体管 6402 的栅极施加 ( 发光元件 6404 的正向电压 + 驱动晶体管 6402 的 Vth) 以上的电压。发光元件 6404 的正向电压是指获得所 希望的亮度时的电压, 至少包括正向阈值电压。通过输入使驱动晶体管 6402 可以在饱和区 中工作的视频信号, 可以在发光元件 6404 中产生电流。为了使驱动晶体管 6402 可以在饱 和区工作, 电源线 6407 的电位高于驱动晶体管 6402 的栅极电位。由于视频信号为模拟信 号, 在发光元件 6404 中产生根据视频信号的电流, 并且可以执行模拟灰度方法。
         注意, 像素结构不局限于图 26 所示的一种结构。例如, 在图 26 所示的像素中可进 一步包括开关、 电阻器、 电容器、 晶体管或逻辑电路等。
         接着, 参照图 27A 至 27C 说明发光元件的结构。说明例如在使用 n 沟道驱动 TFT 的情况中的像素的截面结构??梢杂胧凳┓绞?4 所示的薄膜晶体管类似的方式制造用于图 27A 至 27C 中所示的半导体装置的驱动 TFT 7001、 7011、 7021, 并且这些 TFT 是可靠性高的 薄膜晶体管, 每一个 TFT 包括 : 栅极绝缘层 ; 源电极层 ; 漏电极层 ; 该栅极绝缘层、 该源电极 层及该漏电极层上的氧过剩型氧化物半导体层 ; 以及用作源区及漏区的氧缺乏型氧化物半 导体层。
         为了取出发光元件发出的光, 至少阳极或阴极需要透光。在衬底上形成薄膜晶体 管及发光元件。发光元件可具有通过与衬底相对的面取出发光的顶部发射结构、 通过衬底 一侧的面取出发光的底部发射结构、 或者通过衬底一侧的面及与衬底相对的面取出发光的 双面发射结构。 本说明书中公开的本发明的像素结构可以应用于具有这些发射结构中任一 种的发光元件。
         参照图 27A 说明具有顶部发射结构的发光元件。
         图 27A 示出当驱动 TFT 7001 为 n 沟道 TFT 并且从发光元件 7002 发光到共同电极( 阳极 7005) 一侧时的像素的截面图。 在图 27A 中, 发光元件 7002 的像素电极 ( 阴极 7003) 和驱动 TFT 7001 电连接, 在阴极 7003 上按顺序层叠有发光层 7004、 阳极 7005。阴极 7003 可以使用各种导电材料来形成, 只要它们的功函数小且反射光。例如, 优选采用 Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi 等。发光层 7004 可以采用单层或多层的叠层来形成。在发光层 7004 采用 多层来形成时, 通过在阴极 7003 上按顺序层叠电子注入层、 电子传输层、 发光层、 空穴传输 层、 空穴注入层来形成发光层 7004。不需要形成所有这些层。使用透光的导电膜形成阳极 7005, 例如 : 包含氧化钨的氧化铟、 包含氧化钨的氧化铟锌、 包含氧化钛的氧化铟、 包含氧化 钛的氧化铟锡、 氧化铟锡 ( 也称为 ITO)、 氧化铟锌、 或添加有氧化硅的氧化铟锡的膜。
         由阴极 7003 及阳极 7005 夹有发光层 7004 的区域对应于发光元件 7002。 在图 27A 所示的像素的情况中, 从发光元件 7002 发光如箭头所示那样到阳极 7005 一侧。
         接着, 参照图 27B 说明具有底部发射结构的发光元件。 图 27B 示出在驱动 TFT 7011 是 n 沟道晶体管并且从发光元件 7012 发光到像素电极 ( 阴极 7013) 一侧的情况下的像素 的截面图。在图 27B 中, 在与驱动 TFT 7011 电连接的透光的导电膜 7017 上形成有发光元 件 7012 的阴极 7013, 在阴极 7013 上按顺序层叠有发光层 7014、 共同电极 ( 阳极 7015)。在 阳极 7015 具有透光性的情况下, 也可以覆盖阳极 7015 地形成用来反射光或遮光的遮光膜 7016。与图 27A 的情况同样, 对于阴极 7013, 可以使用各种材料, 只要它们是功函数小的导 电材料。形成的阴极 7013 具有可透过光的厚度 ( 优选为 5nm 至 30nm 左右 )。例如, 可以将 厚度为 20nm 的铝膜用作阴极 7013。与图 27A 的情况类似, 发光层 7014 可以由单层或多个 层的叠层构成。阳极 7015 不需要透过光, 但是可以与图 27A 的情况同样地使用透光的导电 材料形成。作为遮光膜 7016, 例如可以使用反射光的金属等, 但是它不局限于金属膜。例 如, 也可以使用添加有黑色素的树脂等。
         由阴极 7013 及阳极 7015 夹有发光层 7014 的区域对应于发光元件 7012。 在图 27B 所示的像素的情况中, 从发光元件 7012 发光如箭头所示那样到阴极 7013 一侧。
         接着, 参照图 27C 说明具有双面发射结构的发光元件。在图 27C 中, 在与驱动 TFT 7021 电连接的透光的导电膜 7027 上形成发光元件 7022 的像素电极 ( 阴极 7023), 在阴极 7023 上按顺序层叠有发光层 7024、 共同电极 ( 阳极 7025)。 与图 27A 的情况同样, 阴极 7023 可以使用各种导电材料来形成, 只要它们的功函数小。所形成的阴极 7023 具有能透过光的 厚度。例如, 可以将厚度为 20nm 的 Al 膜用作阴极 7023。与图 27A 同样, 发光层 7024 可以 用单层或多个层的叠层构成。阳极 7025 可以与图 27A 的情况同样地使用透光的导电材料 形成。
         阴极 7023、 发光层 7024 和阳极 7025 彼此重叠的区域对应于发光元件 7022。在图 27C 所示的像素的情况中, 从发光元件 7022 发光, 如箭头所示那样, 到达阳极 7025 一侧和阴 极 7023 一侧。
         注意, 虽然在此描述了有机 EL 元件作为发光元件, 但是也可以设置无机 EL 元件作 为发光元件。
         在本实施方式中, 示出了控制发光元件的驱动的薄膜晶体管 ( 驱动 TFT) 和发光元 件电连接的例子, 但是, 也可以采用在驱动 TFT 和发光元件之间连接用于电流控制的 TFT 的 结构。
         本实施方式所示的半导体装置不局限于图 27A 至 27C 所示的结构, 而可以基于根据本说明书中公开的发明的技术思想以各种方式来修改。
         接着, 参照图 28A 和 28B 说明作为本发明的半导体装置的一个实施方式的发光显 示面板 ( 也称为发光面板 ) 的外观及截面。图 28A 示出一种面板的俯视图, 其中利用密封 材料将电特性高的薄膜晶体管密封在第一衬底与第二衬底之间, 该薄膜晶体管包括形成在 第一衬底上的栅极绝缘层、 分别形成在源区及漏区上的源电极层和漏电极层、 以及在该栅 极绝缘层、 该源电极层和该漏电极层上的 IGZO 半导体层。图 28B 示出沿着图 28A 的 H-I 线 所取的截面图。
         以围绕设置在第一衬底 4501 上的像素部 4502、 信号线驱动电路 4503a、 4503b 及扫 描线驱动电路 4504a、 4504b 的方式设置密封材料 4505。此外, 在像素部 4502、 信号线驱动 电路 4503a、 4503b 及扫描线驱动电路 4504a、 4504b 上设置有第二衬底 4506。因此, 像素部 4502、 信号线驱动电路 4503a、 4503b 以及扫描线驱动电路 4504a、 4504b 与填料 4507 一起用 密封材料 4505 密封在第一衬底 4501 和第二衬底 4506 之间。这样, 优选使用气密性高且脱 气少的?;つ?( 诸如贴合膜或紫外线固化树脂膜 ) 或覆盖材料封装 ( 封入 ) 像素部 4502、 信号线驱动电路 4503a、 4503b 以及扫描线驱动电路 4504a、 4504b, 以免暴露于外部空气。
         在第一衬底 4501 上形成的像素部 4502、 信号线驱动电路 4503a、 4503b 及扫描线驱 动电路 4504a、 4504b 各包括多个薄膜晶体管, 并且在图 28B 中, 作为例子示出包括在像素部 4502 中的薄膜晶体管 4510 和包括在信号线驱动电路 4503a 中的薄膜晶体管 4509。 薄膜晶体管 4509、 4510 中的每一个是包括栅极绝缘层、 分别形成在源区及漏区上 的源电极层及漏电极层、 以及在该栅极绝缘层、 该源电极层及该漏电极层上的 IGZO 半导体 层的电特性高的薄膜晶体管, 并且可以采用实施方式 4 所示的薄膜晶体管 170 作为薄膜晶 体管 4509、 4510。在本实施方式中, 薄膜晶体管 4509、 4510 是 n 沟道薄膜晶体管。
         此外, 参考标号 4511 标明发光元件。 发光元件 4511 所具有的作为像素电极的第一 电极层 4517 与薄膜晶体管 4510 的源电极层或漏电极层电连接。注意, 发光元件 4511 的结 构不局限于本实施方式所示的结构, 本实施方式示出第一电极层 4517、 电致发光层 4512、 第二电极层 4513 的叠层结构??梢愿荽臃⒐庠?4511 取出光的方向等适当地改变发光 元件 4511 的结构。
         使用有机树脂膜、 无机绝缘膜或有机聚硅氧烷形成分隔壁 4520。 特别优选的是, 使 用感光材料形成分隔壁 4520, 在第一电极层 4517 上具有开口, 并且将开口部的侧壁形成为 具有连续曲率的倾斜面。
         电致发光层 4512 可以用单层或多个层的叠层构成。
         可以在第二电极层 4513 及分隔壁 4520 上形成?;つ?, 以防止氧、 氢、 水分、 二氧化 碳等侵入到发光元件 4511 中。作为?;げ?, 可以形成氮化硅膜、 氮氧化硅膜、 类金刚石的碳 (DLC) 膜等。
         另 外, 从 FPC 4518a、 4518b 向 信 号 线 驱 动 电 路 4503a、 4503b、 扫描线驱动电路 4504a、 4504b、 或像素部 4502 提供各种信号及电位。
         在本实施方式中, 连接端子电极 4515 使用与发光元件 4511 所具有的第一电极层 4517 相同的导电膜形成, 端子电极 4516 使用与薄膜晶体管 4509、 4510 所具有的源电极层及 漏电极层相同的导电膜形成。
         连接端子电极 4515 通过各向异性导电膜 4519 电连接到 FPC 4518a 所具有的端
         子。 位于从发光元件 4511 取出光的方向上的第二衬底需要具有透光性。在此情况下, 使用诸如玻璃板、 塑料板、 聚酯膜或丙烯酸膜等的透光材料。
         作为填料 4507, 除了诸如氮或氩之类的惰性气体之外, 还可以使用紫外线固化树 脂或热固化树脂。 例如, 可以使用 PVC( 聚氯乙烯 )、 丙烯酸、 聚酰亚胺、 环氧树脂、 硅酮树脂、 PVB( 聚乙烯醇缩丁醛 )、 或 EVA( 乙烯 - 醋酸乙烯酯 )。在本实施方式中, 作为填料 4507 使 用氮。
         另外, 若有需要, 也可以在发光元件的发光面上适当地设置诸如偏振片、 圆偏振片 ( 包括椭圆偏振片 )、 延迟片 ( 四分之一波长片或二分之一波长片 ) 或滤色片等的光学膜。 另外, 也可以在偏振片或圆偏振片上设置抗反射膜。例如, 可以进行抗眩光处理, 以便通过 表面上的凹凸来扩散反射光并降低眩光。
         信号线驱动电路 4503a、 4503b 及扫描线驱动电路 4504a、 4504b 可以与在另行准备 的衬底上采用单晶半导体膜或多晶半导体膜形成的驱动电路一起安装。此外, 也可以另外 仅形成信号线驱动电路或其一部分、 或者扫描线驱动电路或其一部分并安装。本实施方式 不局限于图 28A 和 28B 所示的结构。
         通过上述工序, 可以制造作为半导体装置的可靠性高的显示装置 ( 显示面板 )。
         本实施方式可以与其他实施方式中的任一个适当地组合。
         实施方式 12
         本发明的半导体装置的一个实施方式可以应用于电子纸。 电子纸可以用于各种领 域的电子设备, 只要它们能够显示数据。例如, 可以将电子纸应用于电子书籍 ( 电子书 ) 阅 读器、 招贴、 列车等的交通工具中的广告、 如信用卡等的各种卡的显示等。图 29A 和 29B 以 及图 30 示出电子设备的例子。
         图 29A 示出使用电子纸制造的招贴 2631。在广告媒体是纸的印刷物的情况下, 用 人力来替换广告, 但是, 通过使用应用本发明的一个实施方式的电子纸, 则可以在短时间内 改变广告的显示。此外, 可以稳定地显示图像而不会失真。注意, 招贴可以配置成以无线方 式收发数据。
         图 29B 示出如列车等的交通工具中的广告 2632。 在广告媒体是纸的印刷物的情况 下, 用人力来替换广告, 但是, 通过使用应用本发明的一个实施方式的电子纸, 则可在短时 间内不需要许多人力地改变广告显示。此外, 可以稳定地显示图像而不会失真。注意, 交通 工具中的广告可以配置成以无线方式收发数据。
         图 30 示出电子书籍阅读器 2700 的一个例子。例如, 电子书籍阅读器 2700 包括两 个壳体, 即壳体 2701 及壳体 2703??翘?2701 及壳体 2703 用铰链 2711 组合在一起, 使得可 以以该铰链 2711 为轴来开闭电子书籍阅读器 2700。 采用这种结构, 可以如纸质书籍那样来 操作电子书籍阅读器 2700。
         壳体 2701 中组装有显示部 2705, 而壳体 2703 组装有显示部 2707。显示部 2705 及显示部 2707 可以配置成显示一个图像或不同图像。在显示部 2705 及显示部 2707 显示 不同图像的情况下, 例如, 在右边的显示部 ( 图 30 中的显示部 2705) 可以显示文本, 而在左 边的显示部 ( 图 30 中的显示部 2707) 可以显示图形。
         图 30 示出壳体 2701 具备操作部等的例子。例如, 壳体 2701 具备电源开关 2721、操作键 2723、 扬声器 2725 等。利用操作键 2723 可以翻页。注意, 也可以在设置了显示部 的壳体的面上设置键盘、 定位装置等。 另外, 可以在壳体的背面或侧面上设置外部连接端子 ( 耳机端子、 USB 端子、 可与诸如 AC 适配器及 USB 电缆之类的各种电缆连接的端子、 等等 )、 记录媒体插入部等。再者, 电子书籍阅读器 2700 也可以具有电子词典的功能。
         电子书籍阅读器 2700 可以配置成以无线方式收发数据?;箍梢圆捎靡晕尴叩姆?式从电子书籍服务器购买和下载所希望的书籍数据等的结构。
         实施方式 13
         根据本发明的一个实施方式的半导体装置可以应用于各种电子设备 ( 包括游戏 机 )。 电子设备的例子包括电视装置 ( 也称为电视或电视接收机 )、 计算机等的监视器、 如数 码相机或数码摄像机之类的相机、 数码相框、 移动电话手机 ( 也称为移动电话或移动电话 装置 )、 便携式游戏操纵台、 便携式信息终端、 音频再现装置、 如弹珠机等的大型游戏机等。
         图 31A 示出电视装置 9600 的一个例子。在电视装置 9600 中, 壳体 9601 组装有显 示部 9603。显示部 9603 可以显示图像。此外, 在此利用支架 9605 支撑壳体 9601。
         可以通过壳体 9601 的操作开关或分开的??仄?9610 操作电视装置 9600。 通过遥 控器 9610 的操作键 9609 可以控制频道及音量, 使得可以控制显示部 9603 上显示的图像。 此外, 也可以在??仄?9610 中设置用于显示从??仄?9610 输出的数据的显示部 9607。
         注意, 电视装置 9600 具备接收机及调制解调器等??梢酝ü邮栈邮找话愕牡?视广播。再者, 当电视装置 9600 经由调制解调器通过有线或无线连接连接到通信网络时, 可以进行单向 ( 从发送者到接收者 ) 或双向 ( 在发送者和接收者之间或在接收者之间 ) 的 数据通信。
         图 31B 示出数码相框 9700 的一个例子。例如, 在数码相框 9700 中, 壳体 9701 中 组装有显示部 9703。 显示部 9703 可以显示各种图像, 例如, 显示部 9703 可显示使用数码相 机等拍摄的图像数据, 并且可以发挥与一般的相框同样的功能。
         注意, 数码相框 9700 具备操作部、 外部连接端子 (USB 端子、 可以与 USB 电缆等的 各种电缆连接的端子等 )、 记录媒体插入部等。 虽然这些组件可以设置到上面设置了显示部 的面上, 但是对于数码相框 9700 的设计来说, 优选将它们设置在侧面或背面。例如, 在数码 相框的记录介质插入部中插入储存有使用数码相机拍摄的图像数据的存储器, 由此可传递 图像数据, 然后将其显示于显示部 9703 上。
         数码相框 9700 可以配置成以无线的方式收发数据??梢圆捎靡晕尴叩姆绞酱?所希望的图像数据以进行显示的结构。
         图 32A 示出一种便携式游戏机, 包括壳体 9881 和壳体 9891 这两个壳体, 并且通过 连接部 9893 连接, 使得可以开闭便携式游戏机??翘?9881 安装有显示部 9882, 并且壳体 9891 安装有显示部 9883。另外, 图 32A 所示的便携式游戏机还具备扬声器部 9884、 记录媒 体插入部 9886、 LED 灯 9890、 输入单元 ( 操作键 9885, 连接端子 9887, 具有测定力量、 位移、 位置、 速度、 加速度、 角速度、 转动数、 距离、 光、 液、 磁、 温度、 化学物质、 声音、 时间、 硬度、 电 场、 电流、 电压、 电力、 辐射线、 流速、 湿度、 梯度、 振动、 气味或红外线的功能的传感器 9888, 以及麦克风 9889) 等。当然, 便携式游戏机的结构不局限于上述结构。便携式游戏机可以 具有适当地设置有其它附属设备的结构, 只要至少设置根据本发明的一个实施方式的半导 体装置。图 32A 所示的便携式游戏机具有如下功能 : 读出储存在记录媒体中的程序或数据并将其显示在显示部上 ; 以及通过无线通信与其他便携式游戏机共享信息。 注意, 图 32A 所 示的便携式游戏机的功能不局限于以上所述那些功能, 便携式游戏机可以具有各种各样的 功能。
         图 32B 示出作为大型游戏机的自动贩卖机 9900 的一个例子。在自动贩卖机 9900 中, 在壳体 9901 中安装有显示部 9903。 另外, 自动贩卖机 9900 还具备诸如起动杆和停止开 关等的操作单元、 投币口、 扬声器等。当然, 自动贩卖机 9900 的结构不局限于上述结构。自 动贩卖机可以具有适当地设置有其它附属设备的结构, 只要至少设置根据本发明的一个实 施方式的半导体装置。
         图 33 示出移动电话手机 1000 的一个例子。移动电话手机 1000 具备安装在壳 体 1001 中的显示部 1002, 还具备操作按钮 1003、 外部连接端口 1004、 扬声器 1005、 麦克风 1006 等。
         当图 33 所示的移动电话手机 1000 的显示部 1002 用手指等触摸时, 可把数据输入 到移动电话手机 1000 中。此外, 可以用手指等触摸显示部 1002 来进行诸如打电话和文本 输入等操作。
         显示部 1002 主要有三个屏幕模式。第一模式是主要用于显示图像的显示模式, 第 二模式是主要用于输入如文本等的数据的输入模式, 第三模式是显示和输入模式, 这是两 个模式的组合, 即, 显示模式与输入模式的组合。
         例如, 在打电话或文本输入的情况下, 为显示部 1002 选择主要用于输入文本的文 本输入模式, 使得可以输入在屏幕上显示的字符。在此情况下, 优选的是, 在显示部 1002 的 屏幕的几乎所有区域中显示键盘或号码按钮。
         当在移动电话手机 1000 的内部设置包括诸如陀螺仪或加速度传感器等检测倾斜 度的传感器的检测装置时, 通过确定移动电话手机 1000 的方向 ( 移动电话 1000 的长侧还 是短侧是其底部 ), 可以对显示部 1002 的屏幕上的显示进行自动切换。
         通过触摸显示部 1002 或使用壳体 1001 的操作按钮 1003 来切换屏幕模式?;蛘?, 可以根据显示在显示部 1002 上的图像的种类来切换屏幕模式。例如, 当要显示在显示部上 的图像信号为动态图像数据时, 将屏幕模式切换成显示模式。 当该信号为文本数据时, 将屏 幕模式切换成输入模式。
         另外, 在输入模式中, 当在检测显示部 1002 中的光传感器所检测的信号的同时, 在一定时期中没有通过触摸显示部 1002 来进行输入时, 可以控制屏幕模式以便从输入模 式切换成显示模式。
         还可以将显示部 1002 用作图像传感器。 例如, 当通过手掌或手指触摸显示部 1002 时, 拍摄掌纹、 指纹等的图像, 从而可以进行个人识别。 此外, 通过在显示部中设置发射近红 外光的背光或感测光源, 可以拍摄手指静脉、 手掌静脉等的图像。
         本 申 请 基 于 2008 年 9 月 19 日 在 日 本 专 利 局 提 交 的 日 本 专 利 申 请 序 列 号 2008-241557, 在此引用其全部内容作为参考。

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