本申請是申請?zhí)枮?01080042876.2、申請日為2010年9月21日、名稱為“移位寄存器和顯示裝置以及其驅(qū)動方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及移位寄存器以及包含移位寄存器的顯示裝置。

背景技術(shù)：

形成于平板(例如，玻璃基板)之上的薄膜晶體管(tft)一般使用諸如非晶硅或多晶硅之類的半導體材料來形成，其中薄膜晶體管通常用于液晶顯示裝置中。雖然使用非晶硅形成的tft具有低的場效應遷移率，但是這樣的tft能夠形成于較大的玻璃基板之上。另一方面，雖然使用多晶硅形成的tft具有高的場效應遷移率，但是這樣的tft需要諸如激光退火之類的結(jié)晶步驟，而且并不總是適合于形成在較大的玻璃基板之上。

鑒于上述情況，使用氧化物半導體作為半導體材料形成的tft已經(jīng)引起了人們的注意。例如，專利文獻1和2各自公開了其中使用氧化鋅或基于in-ga-zn-o的氧化物半導體作為半導體材料來形成tft并且tft被應用于圖像顯示裝置中的開關(guān)元件的技術(shù)。

與使用非晶硅形成的tft相比，其中溝道形成區(qū)被形成于氧化物半導體中的tft會具有較高的場效應遷移率。此外，氧化物半導體膜能夠通過濺射法等在300℃或更低的溫度下形成，并且使用氧化物半導體形成的tft的制造處理比使用多晶硅形成的tft的制造處理簡單。

預期將使用此類氧化物半導體形成的tft應用于包含于顯示裝置(例如，液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器和電子紙)的像素部分和驅(qū)動電路中的開關(guān)元件。例如，非專利文獻1公開了用以使顯示裝置的像素部分和驅(qū)動電路包括使用以上氧化物半導體形成的tft的技術(shù)。

注意，使用氧化物半導體形成的tft全部都是n溝道晶體管。因此，在驅(qū)動電路用使用氧化物半導體形成的tft形成的情形中，驅(qū)動電路只包括n溝道tft(以下也稱為單極tft)。

[專利文獻1]日本公開專利申請no.2007-123861

[專利文獻2]日本公開專利申請no.2007-096055

[非專利文獻1]t.osada等，sid09digest，pp.184-187(2009)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

驅(qū)動電路包括移位寄存器、緩沖器等。例如，在移位寄存器只包括單極tft的情形中，存在信號與tft的閾值電壓等量減小或增大的問題。因此，通常在發(fā)生該問題的部分內(nèi)執(zhí)行自舉(bootstrap)操作。具體地說，通常在用以驅(qū)動顯示裝置中的信號線或掃描線的模擬開關(guān)中執(zhí)行自舉操作。

此外，在使用自舉的驅(qū)動電路的負載重的情形中，需要使包含于驅(qū)動電路中的tft的柵極寬度變大。由此，在tft中所引起的寄生電容變得更大。特別地，在其中用作柵極端子的導電層與用作源極或漏極端子的導電層需要彼此重疊，其間設(shè)置有柵極絕緣層(例如，所謂的反交錯型tft)的tft中的寄生電容變得更大。結(jié)果，存在著輸入到驅(qū)動電路的時鐘信號的功率消耗因寄生電容而變大的問題。

鑒于以上問題，本發(fā)明的一種實施方式的目的是降低移位寄存器或包含移位寄存器的顯示裝置的功率消耗。

以上問題能夠通過將包含于移位寄存器中的時鐘信號線劃分成多條脈沖信號線來解決。換言之，包含于移位寄存器中的多個觸發(fā)器不與一條時鐘信號線電連接；以及設(shè)置多條脈沖信號線并且該多個觸發(fā)器中的一部分與該多條脈沖信號線之一電連接。脈沖信號線在移位寄存器的部分操作時段內(nèi)，而不是在移位寄存器的整個操作時段內(nèi)供應時鐘信號。因此，由向移位寄存器供應時鐘信號所引起的容量負載(capacityload)能夠得以降低，從而致使移位寄存器的功率消耗降低。

本發(fā)明的一種實施方式是一種移位寄存器，其包括：第一脈沖信號線，用作用于在第一時段內(nèi)供應時鐘信號的布線，該時鐘信號在高電源電位與低電源電位之間周期性地交替；第二脈沖信號線，用作用于在第二時段內(nèi)供應時鐘信號的布線；第三脈沖信號線，用作用于在第三時段內(nèi)供應作為時鐘信號的反轉(zhuǎn)(inversion)的反相時鐘信號的布線；第四脈沖信號線，用作用于在第四時段內(nèi)供應反相時鐘信號的布線；第一觸發(fā)器，與第一脈沖信號線電連接并且在第一時段內(nèi)輸出高電源電位；第二觸發(fā)器，與第二脈沖信號線電連接并且在第二時段內(nèi)輸出高電源電位；第三觸發(fā)器，與第一觸發(fā)器及第三脈沖信號線連接并且在第三時段內(nèi)輸出高電源電位；以及第四觸發(fā)器，與第二觸發(fā)器及第四脈沖信號線連接并且在第四時段內(nèi)輸出高電源電位。第三時段與第一時段重疊，以及第四時段與第二時段重疊。

本發(fā)明的另一種實施方式是具有上述結(jié)構(gòu)的移位寄存器，在該移位寄存器中，第一脈沖信號線用作用于在除第一時段外的時段內(nèi)供應低電源電位的布線；第二脈沖信號線用作用于在除第二時段外的時段內(nèi)供應低電源電位的布線；第三脈沖信號線用作用于在除第三時段外的時段內(nèi)供應低電源電位的布線；以及第四脈沖信號線用作用于在除第四時段外的時段內(nèi)供應低電源電位的布線。

本發(fā)明的另一種實施方式是具有任意一種上述結(jié)構(gòu)的移位寄存器，其中，觸發(fā)器包括其溝道形成區(qū)使用氧化物半導體形成的晶體管。

本發(fā)明的另一種實施方式是具有任意一種上述結(jié)構(gòu)的移位寄存器，其中，脈沖信號線經(jīng)由晶體管與參考時鐘信號線或反相參考信號線電連接，該晶體管在脈沖信號線供應時鐘信號或反相時鐘信號的時段內(nèi)保持導通。

本發(fā)明的另一種實施方式是具有任意一種上述結(jié)構(gòu)的移位寄存器，其中，脈沖信號線經(jīng)由晶體管與用于供應低電源電位的布線電連接，該晶體管在脈沖信號線不供應時鐘信號或反相時鐘信號的時段內(nèi)保持導通。

本發(fā)明的另一種實施方式是包含具有任意一種上述結(jié)構(gòu)的移位寄存器的顯示裝置。

在作為本發(fā)明的一種實施方式的移位寄存器中，時鐘信號由多條布線，而不是一條布線來供應。該多條布線中的任一條僅在移位寄存器的操作時段的部分時間內(nèi)，而不是在移位寄存器的整個操作時段內(nèi)供應時鐘信號。因此，由供應時鐘信號所引起的容量負荷能夠得以降低，從而降低移位寄存器的功率消耗。

附圖說明

在附圖中：

圖1a和1b分別是示出在實施方式1中所描述的移位寄存器的配置實例的示意圖及時序圖；

圖2a和2b分別是示出在實施方式1中所描述的觸發(fā)器的配置實例的示意圖及時序圖；

圖3a和3b分別是示出在實施方式1中所描述的脈沖信號線的配置實例的示意圖及時序圖；

圖4a和4b分別是示出在實施方式1中所描述的脈沖信號線的配置實例的示意圖及時序圖；

圖5a到5c是示出在實施方式1中所描述的移位寄存器的修改實例的示意圖；

圖6a和6b是示出在實施方式1中所描述的移位寄存器的修改實例的示意圖，圖6c是示出在實施方式1中所描述的移位寄存器的修改實例的時序圖；

圖7a和7b分別是示出在實施方式1中所描述的觸發(fā)器的修改實例的示意圖及時序圖；

圖8a到8c分別是示出在實施方式2中所描述的晶體管的頂視圖及截面圖；

圖9a和9b分別是在實施方式2中所描述的晶體管的頂視圖及截面圖；

圖10a和10b分別是在實施方式2中所描述的多個晶體管的頂視圖及截面圖；

圖11a到11d是示出用于制造在實施方式2中所描述的晶體管的處理的截面圖；

圖12a和12b分別是在實施方式3中所描述的多個晶體管的頂視圖及截面圖；

圖13a和13b分別是在實施方式4中所描述的多個晶體管的頂視圖及截面圖；

圖14a到14c分別是在實施方式5中所描述的顯示裝置的框圖、掃描線驅(qū)動電路的框圖及信號線驅(qū)動電路的框圖；

圖15a到15c分別是在實施方式6中所描述的液晶顯示裝置的像素的電路圖、頂視圖及截面圖；

圖16a是在實施方式7中所描述的發(fā)光顯示裝置的像素的電路圖，圖16b到16d是在實施方式7中所描述的發(fā)光顯示裝置的像素的截面圖；

圖17a和17b分別是在實施方式7中所描述的發(fā)光顯示裝置的頂視圖及截面圖；

圖18a到18c分別是在實施方式7中所描述的電子紙的像素的電路圖、頂視圖及截面圖；

圖19是示出在實施方式8中所描述的電子書的實例的示意圖；

圖20a和20b是各自示出在實施方式9中所描述的電子設(shè)備(electronicappliance)的實例的示意圖；

圖21a和21b是各自示出在實施方式9中所描述的電子設(shè)備的實例的示意圖；以及

圖22a和22b是各自示出在實施方式9中所描述的電子設(shè)備的實例的示意圖。

具體實施方式

以下，本發(fā)明的實施方式將參照附圖詳細描述。注意，本發(fā)明并不限于以下描述，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的模式及細節(jié)進行多種變更和修改。因此，本發(fā)明不應當被理解為限制到以下關(guān)于實施方式的描述。

注意，很難確定晶體管的哪一個端子是源極端子或漏極端子，因為它取決于晶體管的結(jié)構(gòu)、操作條件等變化。因此，在本文中，源極端子和漏極端子中的一個稱為第一端子，而源極端子和漏極端子中的另一個稱為第二端子，以進行區(qū)分。

注意，在實施方式中的附圖等所示出的每個結(jié)構(gòu)的尺寸、層的厚度或區(qū)域在某些情況下出于簡明起見而被夸大。因此，本發(fā)明的實施方式并不限于這種比例。此外，在本說明書中，諸如“第一”、“第二”及“第三”之類的序數(shù)詞是為了避免元件的混淆而使用的，并且這種詞并沒有在數(shù)字上限定元件。

(實施方式1)

在該實施方式中，移位寄存器的結(jié)構(gòu)和操作的實例參照圖1a和1b、圖2a和2b、圖3a和3b、圖4a和4b、圖5a到5c、圖6a到6c以及圖7a和7b來描述。具體而言，描述了包括脈沖信號線和觸發(fā)器的移位寄存器。脈沖信號線在移位寄存器的部分操作時段的部分時間內(nèi)用作用于供應時鐘信號的布線，以及在其他時段內(nèi)用作用于供應低電源電位的布線。觸發(fā)器與脈沖信號線電連接。

<移位寄存器的結(jié)構(gòu)的實例>

在該實施方式中的移位寄存器包括第一到第六脈沖信號線以及第一到第十觸發(fā)器。

第一脈沖信號線(ps1)與第一觸發(fā)器(ff1)及第三觸發(fā)器(ff3)電連接。第二脈沖信號線(ps2)與第五觸發(fā)器(ff5)及第七觸發(fā)器(ff7)電連接。第三脈沖信號線(ps3)與第九觸發(fā)器(ff9)電連接。第四脈沖信號線(ps4)與第二觸發(fā)器(ff2)及第四觸發(fā)器(ff4)電連接。第五脈沖信號線(ps5)與第六觸發(fā)器(ff6)及第八觸發(fā)器(ff8)電連接。第六脈沖信號線(ps6)與第十觸發(fā)器(ff10)電連接(參見圖1a)。

每個觸發(fā)器的輸出端子與后一觸發(fā)器的輸入端子電連接。注意，第一觸發(fā)器(ff1)的輸入端子與用于供應起始脈沖(sp)的布線電連接。

在第一時段(t1)內(nèi)，第一脈沖信號線(ps1)用作用于供應時鐘信號的布線，該時鐘信號在高電源電位與低電源電位之間周期性地交替。在第二時段(t2)內(nèi)，第二脈沖信號線(ps2)用作用于供應時鐘信號的布線。在第三時段(t3)內(nèi)，第三脈沖信號線(ps3)用作用于供應時鐘信號的布線。在第四時段(t4)內(nèi)，第四脈沖信號線(ps4)用作用于供應作為時鐘信號的反轉(zhuǎn)的反相時鐘信號的布線。在第五時段(t5)內(nèi)，第五脈沖信號線(ps5)用作用于供應反相時鐘信號的布線。在第六時段(t6)內(nèi)，第六脈沖信號線(ps6)用作用于供應反相時鐘信號的布線(參見圖1b)。

<移位寄存器的操作的實例>

以下描述在該實施方式中的移位寄存器的操作。

高電源電位信號被作為起始脈沖(sp)輸入到第一觸發(fā)器(ff1)的輸入端子。第一觸發(fā)器(ff1)根據(jù)所輸入的信號來操作，并且輸出高電源電位信號作為具有半個時鐘周期延遲的第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)。

輸出信號(ff1out)被輸入到第二觸發(fā)器(ff2)的輸入端子。像第一觸發(fā)器(ff1)那樣，第二觸發(fā)器(ff2)根據(jù)所輸入的信號來操作，并且輸出高電源電位作為具有半個時鐘周期延遲的第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)。

類似地，對于其他觸發(fā)器，高電源電位信號被輸入到后一觸發(fā)器的輸入端子，并且該觸發(fā)器輸出具有半個時鐘周期延遲的高電源電位信號。

<觸發(fā)器的具體實例>

在圖2a中示出了在該實施方式中的觸發(fā)器的電路配置的具體實例。注意，為了方便起見，在圖2a中僅示出第一觸發(fā)器(ff1)和第二觸發(fā)器(ff2)的配置。

第一觸發(fā)器(ff1)包括晶體管101到106。注意，在這種情況下，晶體管101到106是n溝道晶體管。

晶體管101的柵極端子與第二觸發(fā)器(ff2)的輸出端子電連接。晶體管101的第一端子與用于供應高電源電位(vdd)的布線(以下也稱為高電源電位線)電連接。

晶體管102的柵極端子與用于供應起始脈沖(sp)的布線(以下也稱為起始脈沖線)電連接。晶體管102的第一端子與晶體管101的第二端子電連接。晶體管102的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線(以下也稱為低電源電位線)電連接。

晶體管103的柵極端子與起始脈沖線電連接。晶體管103的第一端子與高電源電位線電連接。

晶體管104的柵極端子與晶體管101的第二端子以及晶體管102的第一端子電連接。晶體管104的第一端子與晶體管103的第二端子電連接。晶體管104的第二端子與低電源電位線電連接。

晶體管105的柵極端子與晶體管103的第二端子以及晶體管104的第一端子電連接。晶體管105的第一端子與第一脈沖信號線(ps1)電連接。

晶體管106的柵極端子與晶體管101的第二端子、晶體管102的第一端子以及晶體管104的柵極端子電連接。晶體管106的第一端子與晶體管105的第二端子電連接。晶體管106的第二端子與低電源電位線電連接。

注意，為了方便起見，以下將晶體管101的第二端子、晶體管102的第一端子、晶體管104的柵極端子以及晶體管106的柵極端子電連接的節(jié)點稱為節(jié)點a；以及將晶體管103的第二端子、晶體管104的第一端子以及晶體管105的柵極端子彼此電連接的節(jié)點稱為節(jié)點b。

除了以上配置之外，還可以將電容器設(shè)置于晶體管105的柵極端子與源極端子之間。設(shè)置電容器，使得自舉操作能夠確定被執(zhí)行，自舉操作將在下面描述。

<觸發(fā)器的操作的實例>

作為上述觸發(fā)器的操作的實例，以下將參照圖2b來描述第一觸發(fā)器(ff1)的操作。

首先，與第一觸發(fā)器(ff1)電連接的起始脈沖線的電位被提高到高電平(以下稱為h電平)。因此，h電平信號被輸入到晶體管102和103的柵極端子。因而，晶體管102和103被導通。然后，節(jié)點a的電位被降低至低電平(以下稱為l電平)，而節(jié)點b的電位被提高至h電平。據(jù)此，晶體管105同樣被導通。結(jié)果，作為第一脈沖信號線(ps1)在本時段中的電位的l電平電位作為第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)輸出。

在隨后的時段內(nèi)，起始脈沖線的電位被降低至l電平。因而，晶體管102和103被關(guān)斷。結(jié)果，節(jié)點a的電位和節(jié)點b的電位進入浮置狀態(tài)。此時，在晶體管105的源極端子與柵極端子之間存在從l電平到h電平的電位差，并且因為節(jié)點b進入了浮置狀態(tài)該電位差被維持。也就是說，不論源極端子的狀態(tài)如何，晶體管105保持導通。而且，第一脈沖信號線(ps1)的電位被提高至h電平。因而，處于浮置狀態(tài)并且與晶體管105的柵極端子電連接的節(jié)點b的電位在本時段內(nèi)進一步增加第一脈沖信號線(ps1)的h電平電位。其中節(jié)點b的電位通過如上所述的晶體管105的源極端子與電連接至處于浮置狀態(tài)的節(jié)點b的柵極端子的電容耦合來提高的操作被稱為自舉。因此，作為第一脈沖信號線(ps1)的電位的h電平電位作為第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)輸出。

注意，在這種情況下，晶體管105是n溝道晶體管。因而，在第一脈沖信號線(ps1)的電位被設(shè)置為h電平的時段內(nèi)，晶體管105的與第一觸發(fā)器(ff1)的輸出端子電連接的端子起著源極端子的作用，而晶體管105的與第一脈沖信號線(ps1)電連接的端子起著漏極端子的作用。晶體管根據(jù)在源極端子與柵極端子之間的電位差被導通或被關(guān)斷。因此，在第一脈沖信號線(ps1)的h電平電位經(jīng)由沒有發(fā)生自舉的n溝道晶體管作為第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)來輸出的情形中，輸出電位從h電平電位降低了n溝道晶體管的閾值電壓(vth)。但是，由于在晶體管105中發(fā)生自舉，因而第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)能夠在不降低第一脈沖信號線(ps1)的電位的情況下輸出。

作為第一觸發(fā)器(ff1)的輸出信號的h電平信號被輸入到第二觸發(fā)器(ff2)。在這種情況下，除了第四脈沖信號線(ps4)代替第一脈沖信號線(ps1)與第二觸發(fā)器(ff2)電連接之外，第二觸發(fā)器(ff2)具有與第一觸發(fā)器(ff1)的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。因而，關(guān)于第一觸發(fā)器(ff1)的上述描述適用于第二觸發(fā)器(ff2)的電路操作的詳細描述。在本時段內(nèi)，第二觸發(fā)器(ff2)在該時段內(nèi)輸出作為第四脈沖信號線(ps4)的電位的l電平電位。

在隨后的時段內(nèi)，第一脈沖信號線(ps1)的電位被降低至l電平，而第四脈沖信號線(ps4)的電位被提高至h電平。結(jié)果，第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被降低至l電平。作為第四脈沖信號線(ps4)的電位的h電平電位作為第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被輸出。

第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被輸入到第三觸發(fā)器(沒有示出)以及包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管101的柵極端子。因而，包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管101被導通，然后節(jié)點a的電位被設(shè)置為h電平。因此，晶體管104和106也被導通。由于晶體管104被導通，因而節(jié)點b的電位被降低至l電平。也就是說，晶體管105的柵極端子的電位被降低至l電平。因此，晶體管105被關(guān)斷。另外，由于晶體管106被導通，因而第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)在該時段中從第一脈沖信號線(ps1)的l電平(經(jīng)由晶體管105)改變?yōu)榈碗娫措娢?vss)的l電平(經(jīng)由晶體管106)。換言之，第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)經(jīng)由不同的晶體管來輸出，而沒有實質(zhì)性的改變。

在隨后的時段內(nèi)，第四脈沖信號線(ps4)的電位被降低至l電平。也就是說，第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被降低至l電平。因而，包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管101被關(guān)斷。結(jié)果，與晶體管104的柵極端子電連接的節(jié)點以及與晶體管106的柵極端子電連接的節(jié)點進入浮置狀態(tài)，而這些節(jié)點保持h電平的信號。因而，晶體管104和106保持導通，以及第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被維持于l電平。該狀態(tài)持續(xù)下去，直到h電平電位被再次輸入到第一觸發(fā)器(ff1)的輸入端子。

按照上述方式，圖2a所示的第一觸發(fā)器(ff1)能夠輸出以半個時鐘周期的延遲輸入的信號。

<脈沖信號線的實例>

第一脈沖信號線(ps1)到第六脈沖信號線(ps6)在操作時段的部分時間內(nèi)各自用作用于供應時鐘信號的布線，以及第一到第六脈沖信號線在其他時段內(nèi)各自用作用于供應低電源電位的布線。具有此類功能的布線的實例參照圖3a和3b以及圖4a和4b來描述。

圖3a所示的第一脈沖信號線(ps1)到第六脈沖信號線(ps6)中的每一個經(jīng)由時鐘信號選擇晶體管111、112和113以及反相時鐘信號選擇晶體管114、115和116中的任意一個晶體管的源極端子和漏極端子電連接至參考時鐘信號線(ck)或反相參考時鐘信號線(ckb)。注意，在這種情況下，時鐘信號選擇晶體管111、112和113以及反相時鐘信號選擇晶體管114、115和116是n溝道晶體管。

具體而言，時鐘信號選擇晶體管111的柵極端子與控制端子a電連接。時鐘信號選擇晶體管111的第一端子與第一脈沖信號線(ps1)電連接。時鐘信號選擇晶體管111的第二端子與參考時鐘信號線(ck)電連接。時鐘信號選擇晶體管112的柵極端子與控制端子b電連接。時鐘信號選擇晶體管112的第一端子與第二脈沖信號線(ps2)電連接。時鐘信號選擇晶體管112的第二端子與參考時鐘信號線(ck)電連接。時鐘信號選擇晶體管113的柵極端子與控制端子c電連接。時鐘信號選擇晶體管113的第一端子與第三脈沖信號線(ps3)電連接。時鐘信號選擇晶體管113的第二端子與參考時鐘信號線(ck)電連接。

反相時鐘信號選擇晶體管114的柵極端子與控制端子d電連接。反相時鐘信號選擇晶體管114的第一端子與第四脈沖信號線(ps4)電連接。反相時鐘信號選擇晶體管114的第二端子與反相參考時鐘信號線(ckb)電連接。反相時鐘信號選擇晶體管115的柵極端子與控制端子e電連接。反相時鐘信號選擇晶體管115的第一端子與第五脈沖信號線(ps5)電連接。反相時鐘信號選擇晶體管115的第二端子與反相參考時鐘信號線(ckb)電連接。反相時鐘信號選擇晶體管116的柵極端子與控制端子f電連接。反相時鐘信號選擇晶體管116的第一端子與第六脈沖信號線(ps6)電連接。反相時鐘信號選擇晶體管116的第二端子與反相參考時鐘信號線(ckb)電連接。

如圖3b所示，參考時鐘信號線是用于無論在什么時段都供應時鐘信號的布線，該時鐘信號在高電源電位與低電源電位之間周期性地交替，而反相參考時鐘信號線是用于無論在什么時段都供應作為時鐘信號的反轉(zhuǎn)的反相時鐘信號的布線。

控制端子a的電位在第一時段(t1)內(nèi)被設(shè)置為h電平，以及在其他時段內(nèi)被設(shè)置為l電平。因而，在第一時段(t1)內(nèi)，第一脈沖信號線(ps1)能夠用作用于供應時鐘信號的布線。換言之，第一時段(t1)是其中控制端子a的電位被設(shè)置為h電平的時段。

類似地，控制端子b到f的電位分別在第二時段(t2)到第六時段(t6)內(nèi)被設(shè)置為h電平，以及在其他時段內(nèi)被設(shè)置為l電平。因而，第二脈沖信號線在第二時段內(nèi)以及第三脈沖信號線在第三時段內(nèi)能夠用作用于供應時鐘信號的布線；第四脈沖信號線在第四時段內(nèi)，第五脈沖信號線在第五時段內(nèi)，以及第六脈沖信號線在第六時段內(nèi)能夠用作用于供應反相時鐘信號的布線。換言之，第二時段(t2)到第六時段(t6)是其中相應的控制端子b到f的電位被設(shè)置為h電平的時段。

圖4a所示的第一脈沖信號線(ps1)到第六脈沖信號線(ps6)各自經(jīng)由低電源電位選擇晶體管121到126之一的源極端子和漏極端子連接至用于供應低電源電位(vss)的布線。注意，在這種情況下，低電源電位選擇晶體管121到126是n溝道晶體管。

低電源電位選擇晶體管121的柵極端子與控制端子g電連接。低電源電位選擇晶體管121的第一端子與第一脈沖信號線(ps1)電連接。低電源電位選擇晶體管121的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。低電源電位選擇晶體管122的柵極端子與控制端子h電連接。低電源電位選擇晶體管122的第一端子與第二脈沖信號線(ps2)電連接。低電源電位選擇晶體管122的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。低電源電位選擇晶體管123的柵極端子與控制端子i電連接。低電源電位選擇晶體管123的第一端子與第三脈沖信號線(ps3)電連接。低電源電位選擇晶體管123的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。低電源電位選擇晶體管124的柵極端子與控制端子j電連接。低電源電位選擇晶體管124的第一端子與第四脈沖信號線(ps4)電連接。低電源電位選擇晶體管124的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。低電源電位選擇晶體管125的柵極端子與控制端子k電連接。低電源電位選擇晶體管125的第一端子與第五脈沖信號線(ps5)電連接。低電源電位選擇晶體管125的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。低電源電位選擇晶體管126的柵極端子與控制端子l電連接。低電源電位選擇晶體管126的第一端子與第六脈沖信號線(ps6)電連接。低電源電位選擇晶體管126的第二端子與用于供應低電源電位(vss)的布線電連接。

控制端子g的電位在第一時段(t1)內(nèi)被設(shè)置為l電平，以及在其他時段內(nèi)被設(shè)置為h電平。因而，在除第一時段(t1)外的時段內(nèi)，第一脈沖信號線(ps1)能夠用作用于供應低電源電位(vss)的布線。

類似地，控制端子h到l的電位分別在第二時段(t2)到第六時段(t6)內(nèi)被設(shè)置為l電平，以及在其他時段內(nèi)被設(shè)置為h電平。因而，第二脈沖信號線在除第二時段外的時段內(nèi)，第三脈沖信號線在除第三時段外的時段內(nèi)，第四脈沖信號線在除第四時段外的時段內(nèi)，第五脈沖信號線在除第五時段外的時段內(nèi)，以及第六脈沖信號線在除第六時段外的時段內(nèi)能夠用作用于供應低電源電位(vss)的布線。

在該實施方式中，在移位寄存器內(nèi)，時鐘信號由多條布線，而不是由一條布線來供應。此外，該多條布線中的任意一條在移位寄存器的操作時段的部分時間內(nèi)，而不是在整個操作時段內(nèi)供應時鐘信號。因此，由供應時鐘信號所引起的容量負載能夠得以降低，從而引起移位寄存器的功率消耗的降低。

<修改實例>

上述移位寄存器是該實施方式的實例，并且在該實施方式中包括具有與以上描述不同的點的移位寄存器。

例如，在以上的移位寄存器中，兩個觸發(fā)器與每條脈沖信號線電連接(參見圖1)；但是，數(shù)量更多的觸發(fā)器可以與每條脈沖信號線電連接。特別地，例如，如圖5a所示，x(x是3或更大的自然數(shù))個觸發(fā)器能夠與每條脈沖信號線電連接。

此外，在以上的移位寄存器中包含6條脈沖信號線(參見圖1a)，但是可以包含數(shù)量更多的脈沖信號線。特別地，能夠采用圖5b所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括在操作時段的部分時間內(nèi)供應時鐘信號的第一脈沖信號線(ps1)到第y(y是4或更大的自然數(shù))脈沖信號線(psy)；以及在操作時段的部分時間內(nèi)供應反相時鐘信號的第(y+1)脈沖信號線(psy+1)到第2y脈沖信號線(ps2y)。兩個觸發(fā)器與圖5b所示的結(jié)構(gòu)中的每條脈沖信號線電連接。

而且，兩個觸發(fā)器與每條脈沖信號線電連接，以及在以上的移位寄存器中包含6條脈沖信號線(參見圖1a)；但是，數(shù)量更多的觸發(fā)器可以與每條脈沖信號線電連接，以及可以包含數(shù)量更多的脈沖信號線。特別地，例如，能夠采用圖5c所示的結(jié)構(gòu)：包含在操作時段的部分時間內(nèi)供應時鐘信號的第一脈沖信號線(ps1)到第y(y是4或更大的自然數(shù))脈沖信號線(psy)；包含在操作時段的部分時間內(nèi)供應反相時鐘信號的第(y+1)脈沖信號線(psy+1)到第2y脈沖信號線(ps2y)；以及x個觸發(fā)器與每條脈沖信號線電連接。

在以上的移位寄存器中，與每條脈沖信號線電連接的觸發(fā)器的數(shù)量是相同的(參見圖1a及圖5a到5c)，但是與每條脈沖信號線電連接的觸發(fā)器的數(shù)量可以是不同的，這取決于脈沖信號線。特別地，如圖6a所示，x個觸發(fā)器能夠與第一脈沖信號線(ps1)和第四脈沖信號線(ps4)電連接，以及z個觸發(fā)器(z是2或更大的自然數(shù)，且不同于x)能夠與第二脈沖信號線(ps2)和第五脈沖信號線(ps5)電連接。

在以上的移位寄存器中，與第一脈沖信號線(ps1)電連接的觸發(fā)器的數(shù)量以及與第四脈沖信號線(ps4)電連接的觸發(fā)器的數(shù)量是相同的(參見圖1a、圖5a及圖6a)，但是與第一脈沖信號線(ps1)電連接的觸發(fā)器的數(shù)量以及與第四脈沖信號線(ps4)電連接的觸發(fā)器的數(shù)量可以是彼此不同的。特別地，如圖6b所示，x個觸發(fā)器能夠與第一脈沖信號線(ps1)電連接，并且(x+z)個觸發(fā)器能夠與第四脈沖信號線(ps4)電連接。

在以上的移位寄存器中，第一時段(t1)和第二時段(t2)彼此不重疊(參見圖1b)，但是第一時段(t1)與第二時段(t2)可以是彼此重疊的。特別地，例如，如圖6c所示，能夠提供其中第一時段(t1)與第二時段(t2)彼此重疊的時段(t)。如圖1b和圖6c所示，時段需要提供成使得多條脈沖信號線中的至少一條用作用于供應時鐘信號的布線，以及多條脈沖信號線中的至少一條用作用于供應反相時鐘信號的布線。

圖2a所示的觸發(fā)器的電路配置是一種實例，并且可以采用任何電路配置，只要所輸入的信號被延遲輸出。特別地，圖7a所示的電路能夠應用于該實施方式中的觸發(fā)器。

圖7a所示的第一觸發(fā)器(ff1)包括晶體管131到134。注意，在這種情況下，晶體管131到134是n溝道晶體管。

晶體管131的柵極端子和第一端子與起始脈沖線電連接。

晶體管132的柵極端子與第二觸發(fā)器(ff2)的輸出端子電連接，晶體管132的第一端子與晶體管131的第二端子電連接，以及晶體管132的第二端子與低電源電位線電連接。

晶體管133的柵極端子與晶體管131的第二端子以及晶體管132的第一端子電連接，以及晶體管133的第一端子與第一脈沖信號線(ps1)電連接。

晶體管134的柵極端子與第二觸發(fā)器(ff2)的輸出端子電連接，晶體管134的第一端子與晶體管133的第二端子電連接，以及晶體管134的第二端子與低電源電位線電連接。

注意，為了方便起見，以下將晶體管131的第二端子、晶體管132的第一端子以及晶體管133的柵極端子彼此電連接的節(jié)點稱為節(jié)點c。

以下參照圖7b來描述圖7a所示的第一觸發(fā)器(ff1)的操作。

首先，與第一觸發(fā)器(ff1)電連接的起始脈沖線的電位被提高到h電平。因此，h電平信號被輸入到晶體管131的柵極端子以及晶體管131的第一端子，并且以二極管方式連接的晶體管131被導通。因而，節(jié)點c的電位被提高至h電平。因此，晶體管133同樣被導通。結(jié)果，作為第一脈沖信號線(ps1)在該時段中的電位的l電平電位作為第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被輸出。

在隨后的時段內(nèi)，起始脈沖線的電位被降低至l電平。因而，晶體管131被關(guān)斷。結(jié)果，節(jié)點c的電位進入浮置狀態(tài)。此時，在晶體管131的源極端子與柵極端子之間存在從l電平到h電平的電位差，并且該電位差被維持，因為節(jié)點c進入了浮置狀態(tài)。也就是說，不論源極端子的狀態(tài)如何，晶體管131被保持導通。而且，第一脈沖信號線(ps1)的電位被提高至h電平。因而，處于浮置狀態(tài)并且與晶體管133的柵極端子電連接的節(jié)點c的電位在該時段內(nèi)進一步增加了第一脈沖信號線(ps1)的h電平電位。因此，作為第一脈沖信號線(ps1)的電位的h電平電位作為第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被輸出。

作為第一觸發(fā)器(ff1)的輸出信號的h電平信號被輸入到第二觸發(fā)器(ff2)。在這種情況下，除了第四脈沖信號線(ps4)代替第一脈沖信號線(ps1)與第二觸發(fā)器(ff2)電連接之外，第二觸發(fā)器(ff2)具有與第一觸發(fā)器(ff1)的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。因而，關(guān)于第一觸發(fā)器(ff1)的上述描述適用于第二觸發(fā)器(ff2)的電路操作的詳細描述。在該時段內(nèi)，第二觸發(fā)器(ff2)輸出在本時段內(nèi)作為第四脈沖信號線(ps4)的電位的l電平電位。

在隨后的時段內(nèi)，第一脈沖信號線(ps1)的電位被降低至l電平，并且第四脈沖信號線(ps4)的電位被提高至h電平。結(jié)果，第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被降低至l電平。作為第四脈沖信號線(ps4)的電位的h電平電位，作為第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被輸出。

第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被輸入到第三觸發(fā)器(沒有示出)以及包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管132和134的柵極端子。因而，包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管132和134被導通。因此，晶體管132的柵極端子(節(jié)點c)的電位被設(shè)置為l電平，以及第一觸發(fā)器的輸出信號(ff1out)被從在本時段中的第一脈沖信號線(ps1)的l電平(經(jīng)由晶體管133)改變?yōu)榈碗娫措娢?vss)的l電平(經(jīng)由晶體管134)。

在隨后的時段內(nèi)，第四脈沖信號線(ps4)的電位被降低至l電平。也就是說，第二觸發(fā)器的輸出信號(ff2out)被降低至l電平。因而，包含于第一觸發(fā)器(ff1)中的晶體管132和134被關(guān)斷。該狀態(tài)持續(xù)下去，直到h電平電位被再次輸入到第一觸發(fā)器(ff1)的輸入端子。

按照上述方式，圖7a所示的第一觸發(fā)器(ff1)能夠輸出按照半個時鐘周期的延遲輸入的信號。因此，第一觸發(fā)器(ff1)能夠應用于該實施方式中的觸發(fā)器。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式2)

在該實施方式中，將描述可應用于實施方式1中所描述的移位寄存器的晶體管的實例。

該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例將參照圖8a到8c來描述。圖8a到8c示出了該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例。圖8a是頂視圖，圖8b是沿著圖8a中的線z1-z2所截取的截面圖。

在圖8a和8b中的晶體管包括在基板201之上的導電層211、在導電層211之上的絕緣層202、在絕緣層202之上的氧化物半導體層213以及在氧化物半導體層213之上的導電層215a和導電層215b。

注意，在該晶體管中，導電層211用作柵極端子，絕緣層202用作柵極絕緣層，導電層215a和215b之一用作源極端子，以及導電層215a和215b中的另一個用作漏極端子。氧化物半導體層213包括溝道形成區(qū)。氧化物半導體層213在形成時進行脫水或脫氫處理。

此外，對于在圖8a和8b中的晶體管，氧化物半導體層213進行脫水或脫氫處理，而且，氧化物絕緣層207被形成為與氧化物半導體層213的一部分接觸。在包含作為溝道形成區(qū)的氧化物半導體層213的晶體管中(在該晶體管內(nèi)氧化物絕緣層207在進行了脫水或脫氫處理之后形成)，因長期使用及大負載所致的閾值電壓(vth)偏移幾乎沒有發(fā)生并因而可靠性是較高。

注意，氮化物絕緣層可以設(shè)置于氧化物絕緣層207之上。優(yōu)選的是，氮化物絕緣層與設(shè)置于氧化物絕緣層207之下的絕緣層202或者用作基底的絕緣層接觸，從而防止諸如水分、氫離子或oh^-之類的雜質(zhì)從基板的側(cè)表面附近進入。特別地，將氮化硅層用于與氧化物絕緣層207或用作基底的絕緣層接觸的絕緣層202是有效的。也就是說，當?shù)鑼颖辉O(shè)置成包圍氧化物半導體層213的下表面、上表面及側(cè)表面時，晶體管的可靠性被提高。

此外，還可以將平坦化絕緣層設(shè)置于氧化物絕緣層207之上(在設(shè)置氮化物絕緣層的情況下，設(shè)置于氮化物絕緣層之上)。

作為選擇，如圖8c所示，晶體管可以具有以下結(jié)構(gòu)，其中：氧化物導電層214a和氧化物導電層214b被設(shè)置于氧化物半導體層213的某些部分之上，導電層215a被設(shè)置成與氧化物導電層214a接觸，以及導電層215b被設(shè)置成與氧化物導電層214b接觸。

氧化物導電層214a和氧化物導電層214b具有比氧化物導電層213的電導率高的電導率，并且用作晶體管251的源極區(qū)(也稱為低電阻源極區(qū))和漏極區(qū)(也稱為低電阻漏極區(qū))。

作為用來形成氧化物導電層214a和氧化物導電層214b的氧化物導電膜的材料，能夠使用具有對于可見光的透光性質(zhì)的導電材料，例如，基于in-sn-zn-o的金屬氧化物、基于in-al-zn-o的金屬氧化物、基于sn-ga-zn-o的金屬氧化物、基于al-ga-zn-o的金屬氧化物、基于sn-al-zn-o的金屬氧化物、基于in-zn-o的金屬氧化物、基于sn-zn-o的金屬氧化物、基于al-zn-o的金屬氧化物、基于in-sn-o的金屬氧化物、基于in-o的金屬氧化物、基于sn-o的金屬氧化物或基于zn-o的金屬氧化物。氧化物導電膜的厚度在大于等于1nm且小于等于300nm的范圍內(nèi)適當?shù)剡x擇。在使用濺射法的情況下，膜沉積使用含有重量百分比大于等于2％且小于等于10％的sio2的靶來執(zhí)行，使得在透光導電膜中含有阻礙結(jié)晶的siox(x>0)。因而，能夠防止氧化物半導體層213在稍后要執(zhí)行的用于脫水或脫氫的熱處理中晶化。

例如，在基于in-ga-zn-o的膜被用于氧化物半導體層的情形中，用作溝道形成區(qū)的氧化物半導體層213以及氧化物導電層214a和氧化物導電層214b能夠在不同的沉積條件下分開形成。

例如，在沉積通過濺射法來執(zhí)行的情形中，使用在氬氣中所形成的氧化物半導體膜形成的氧化物導電層214a和氧化物導電層214b各自具有n型導電性以及大于等于0.01ev且小于等于0.1ev的激活能(δe)。

注意，在該實施方式中，氧化物導電層214a和214b是基于in-ga-zn-o的膜并且至少包含非晶成分。而且，氧化物導電層214a和213b可以包含晶粒(納米晶體)。在氧化物導電層214a和214b中的晶粒具有大約1nm-10nm的直徑，典型為大約2nm-4nm的直徑。

氧化物導電層214a和214b并不一定要設(shè)置，但是當氧化物導電層214a和214b被設(shè)置于用作溝道形成區(qū)的氧化物半導體層213與用作源極端子和漏極端子的導電層215a到215d之間時，能夠獲得良好的電連接并且晶體管251能夠穩(wěn)定地操作。此外，即使在漏極電壓為高時也能夠維持極好的遷移率。

作為選擇，在圖8a和8b中的晶體管可以具有在圖9a和9b中的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，導電層217被設(shè)置于氧化物半導體層213之上，在它們之間設(shè)有氧化物絕緣層207(在設(shè)置氮化物絕緣層的情況下，在它們之間設(shè)有氧化物絕緣層207和氮化物絕緣層)。圖9a和9b示出了該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例。圖9a是晶體管的頂視圖，以及圖9b是沿著圖9a中的線z1-z2所截取的截面圖。導電層217起著第二柵極端子的作用。第二柵極電壓被施加于導電層217，借此能夠控制晶體管251的閾值電壓。在設(shè)置平坦化絕緣層的情況下，能夠?qū)щ妼?17設(shè)置于平坦化絕緣層之上。

例如，當?shù)诙艠O端子的電壓高于源極端子的電壓時，晶體管的閾值電壓偏移至負側(cè)；當電壓低于源極端子的電壓時，晶體管的閾值電壓偏移至正側(cè)。

如作為實例的圖8a到8c和圖9a和9b所示，該實施方式的晶體管是各自包含用作溝道形成區(qū)的氧化物半導體層的晶體管。因此，所述晶體管具有比在溝道形成區(qū)內(nèi)含有非晶硅的常規(guī)晶體管的遷移率高的遷移率，并且因而可以進行高速操作。

在圖8a和8c中的多個晶體管被使用的情況下的一種實施方式將參照圖10a和10b來描述。例如，圖10a和10b示出了可應用于本發(fā)明的一種實施方式的移位寄存器的多個晶體管的結(jié)構(gòu)。圖10a是兩個晶體管的頂視圖，圖10b是沿著圖10a中的線x1-x2所截取的截面圖。

在圖10a中示出了晶體管251和晶體管252。注意，作為示例，示出了氧化物導電層被設(shè)置于氧化物半導體層與用作源極端子或漏極端子的導電層之間的結(jié)構(gòu)。

晶體管251是圖8a和8c所示的晶體管。因此，參考以上的描述。

晶體管252包括在基板201之上的導電層211、在導電層211之上的絕緣層202、在絕緣層202之上的氧化物半導體層213、在氧化物半導體層213之上的氧化物導電層214a和214b、以及導電層215a和215b。

在晶體管252中，導電層211用作柵極端子，絕緣層202用作柵極絕緣層，其電導率高于氧化物半導體層213的電導率的氧化物導電層214a和214b各自用作源極區(qū)(也稱為低電阻源極區(qū))或漏極區(qū)(也稱為低電阻漏極區(qū))，以及導電層215a和215b各自用作源極端子或漏極端子。氧化物半導體層213包括溝道形成區(qū)。注意，氧化物半導體層213在氧化物半導體層213形成時進行脫水或脫氫處理。

除了對氧化物半導體層進行脫水或脫氫處理之外，在圖10a和10b中的晶體管251和252還被設(shè)置有氧化物絕緣層207，分別與氧化物半導體層213的一部分以及氧化物半導體層2132的一部分接觸。

此外，晶體管251的導電層211在形成于柵極絕緣層202中的開口部分內(nèi)與導電層215b接觸。因此，能夠獲得良好的接觸，這導致接觸電阻的降低。因而，開口的數(shù)量能夠得以減少，這使得由開口所占用的面積的減小。因此，例如，能夠形成具有這種使用兩個晶體管的結(jié)構(gòu)的邏輯電路(例如，逆變器)。

如圖10a和10b所示，在實施方式1所描述的移位寄存器中，用作晶體管的柵極端子的導電層可以電連接至在形成于用作柵極絕緣層的絕緣層中的開關(guān)部分中的另一晶體管的源極端子或漏極端子

然后，參照圖11a到11d來描述一種用于制造圖8a和8b所示的晶體管的方法的實例。圖11a到11d是示出一種用于制造圖8a和8b所示的晶體管的方法的實例的截面圖。

在以下的描述中，詞“膜”意指形成于將要在后續(xù)的光刻步驟等中被處理成所期望的形狀的基板的整個表面之上的某物，以及在該處理之前的某物。詞“層”意指通過以光刻步驟等將“膜”處理并成型為所期望的形狀而獲得的某物，或者將要形成于基板的整個表面之上的某物。

首先，制備基板201。在基板201之上形成導電膜，并且然后通過第一光刻步驟來形成導電層211(參見圖11a)。注意，優(yōu)選使導電層211逐漸變小。當使導電層211逐漸變小時，能夠提高在導電層211與形成于導電層211之上的膜之間的粘附力。

基板201需要具有絕緣表面以及高到足以至少耐受稍后要執(zhí)行的熱處理的耐熱性。例如，作為基板201，能夠使用玻璃基板等。

作為玻璃基板，在稍后要執(zhí)行的熱處理的溫度高的情況下，優(yōu)選使用其應變點為730℃或更高的玻璃基板。作為玻璃基板，使用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃材料。一般地，通過包含量比硼酸(b2o3)的量更大的量的氧化鋇(bao)，能夠獲得更實用的耐熱玻璃。因此，優(yōu)選使用含有bao和b2o3、且bao的量大于b2o3的量的玻璃基板

注意，由絕緣體形成的基板(例如，陶瓷基板、石英基板或藍寶石基板)可以用于基板201，代替玻璃基板。作為選擇，可以使用晶化玻璃基板等。

用作基層的絕緣層可以設(shè)置于基板201與導電層211之間。基層具有防止雜質(zhì)元素從基板201擴散的功能，并且能夠被形成為具有氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層和氧氮化硅層中的一層或多層的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。

作為用于形成導電層211的導電膜的材料的實例，能夠使用金屬材料，例如，鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧，或者含有這些材料中的任意材料作為主要成分的合金材料。用于形成導電層211的導電膜能夠以含有這些材料中的一種或多種的單層膜或者它們的疊層膜來形成。

作為用于形成導電層211的導電膜，優(yōu)選使用其中鈦層、鋁層及鈦層依次堆疊的三個層的疊層膜，或者其中鉬層、鋁層及鉬層依次堆疊的三個層的疊層膜。同樣能夠?qū)螌幽?、兩個層的疊層膜或者四個或更多層的疊層膜用作導電膜。當鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層導電膜被用作導電膜時，能夠通過利用氯氣的干法蝕刻方法來執(zhí)行蝕刻。

然后，在導電層211之上形成絕緣層202。

絕緣層202能夠通過等離子體cvd法、濺射法等形成為具有氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅或氮氧化硅層的單層或者它們的疊層。例如，氧氮化硅可以使用sih4、氧及氮作為沉積氣體通過等離子體cvd法來形成。絕緣層202的厚度大于等于100nm且小于等于500nm；在絕緣層202使用疊層來形成的情形中，例如，具有大于等于50nm且小于等于200nm的厚度的第一絕緣層以及具有大于等于5nm且小于等于300nm的厚度的第二絕緣層被堆疊。當使用以磷或硼摻雜的硅靶形成的氧化硅膜被用于絕緣層202時，能夠抑制雜質(zhì)(諸如水分、氫離子和oh^-)的進入。

在該實施方式中，例如，絕緣層202使用厚度為200nm的氮化硅膜通過等離子體cvd法來形成。

然后，在絕緣層202之上形成氧化物半導體膜。氧化物半導體膜的厚度優(yōu)選大于等于2nm且小于或等200nm。例如，當氧化物半導體膜的厚度小到50nm或更小時，氧化物半導體膜即使當用于脫水或脫氫的熱處理在氧化物半導體膜形成之后執(zhí)行時也能夠處于非晶狀態(tài)。通過使氧化物半導體膜的厚度變小，能夠在熱處理于氧化物半導體膜形成之后執(zhí)行時抑制氧化物半導體膜的晶化。

注意，在氧化物半導體膜通過濺射法來形成之前，附著于絕緣層202的表面的粒子可以通過其中引入了氬氣并且生成了等離子體的反濺射來去除。反濺射指的是這樣一種方法：在沒有對靶側(cè)施加電壓的情況下，rf功率源被用來在氬氣氛中對基板側(cè)施加電壓使得等離子體在基板附近生成以使表面改變。注意，代替氬氣氛，可以使用氮氣氛、氦氣氛、氧氣氛等。

作為氧化物半導體膜，能夠使用以下任意一種：基于in-ga-zn-o的氧化物半導體膜、基于in-sn-zn-o的氧化物半導體膜、基于in-al-zn-o的氧化物半導體膜、基于sn-ga-zn-o的氧化物半導體膜、基于al-ga-zn-o的氧化物半導體膜、基于sn-al-zn-o的氧化物半導體膜、基于in-zn-o的氧化物半導體膜、基于sn-zn-o的氧化物半導體膜、基于al-zn-o的氧化物半導體膜、基于in-sn-o的氧化物半導體膜、基于in-o的氧化物半導體膜、基于sn-o的氧化物半導體膜和基于zn-o的氧化物半導體膜。在該實施方式中，氧化物半導體膜使用基于in-ga-zn-o的金屬氧化物半導體靶通過濺射法來形成。作為選擇，氧化物半導體膜能夠通過濺射法在稀有氣體(典型為氬)氣氛、氧氣氛或稀有氣體(典型為氬)和氧的混合氣氛中形成。在使用濺射法的情況下，膜沉積可以使用含有重量百分比大于等于2％且小于等于10％的sio2的靶來進行，并且在氧化物半導體膜中可以含有阻礙結(jié)晶的siox(x>0)。因此，在稍后將要執(zhí)行的用于脫水或脫氫的熱處理中能夠抑制氧化物半導體層的晶化。

在此，氧化物半導體膜通過在下列條件下將金屬氧化物半導體靶用于包含in、ga和zn(按照in2o3:ga2o3:zno＝1:1:1[摩爾]，in:ga:zn＝1:1:0.5[原子]的組成比)的膜沉積來形成：在基板與靶之間的距離為100mm，壓力為0.6pa，直流(dc)電源為0.5kw，以及氣氛是氧(氧流量的比例為100％)。注意，脈沖直流(dc)電源是優(yōu)選的，因為在膜沉積時所生成的粉末物質(zhì)(也稱為粒子)能夠被減少并且能夠使膜的厚度變得均勻。在該實施方式中，作為氧化物半導體膜，基于in-ga-zn-o的膜借助用于膜沉積的基于in-ga-zn-o的金屬氧化物半導體靶通過濺射法來形成。

作為金屬氧化物半導體靶的組成比，能夠使用in2o3:ga2o3:zno＝1:1:0.5[摩爾]、in2o3:ga2o3:zno＝1:1:0.25[原子]，in2o3:ga2o3:zno＝1:1:2[摩爾]、in2o3:ga2o3:zno＝1:1:1[原子]等來代替上述組成比。

濺射法的實例包括將高頻功率源用作濺射功率源的rf濺射法、dc濺射法、以及偏壓以脈沖方式來施加的脈沖dc濺射法。rf濺射法主要在形成絕緣膜的情形中使用，以及dc濺射法主要在形成金屬導電膜的情形中使用。

此外，還有其中能夠設(shè)置多個不同材料的靶的多源濺射設(shè)備。通過多源濺射設(shè)備，能夠形成在同一腔室內(nèi)堆疊的不同材料的膜，或者能夠通過放電在同一腔室內(nèi)同時形成多種材料的膜。

而且，還有在腔室內(nèi)設(shè)置有磁體系統(tǒng)且用于磁控濺射法的濺射設(shè)備，以及用于其中在沒有使用輝光放電的情況下使用借助微波生成的等離子體的ecr濺射法的濺射設(shè)備。

作為使用濺射法的膜沉積方法，有其中靶物質(zhì)和濺射氣體成分在膜形成期間彼此化學反應以形成它們的化合物的薄膜的反應濺射法，以及其中在膜形成期間還將電壓施加于基板的偏壓濺射法。

作為在執(zhí)行濺射的沉積腔室的排空設(shè)備，優(yōu)選使用低溫泵。當?shù)蜏乇帽挥糜谂趴諘r，能夠去除沉積腔室中的雜質(zhì)(例如，水分)。

然后，通過第二光刻步驟將氧化物半導體膜處理成島狀以形成氧化物半導體層213(參見圖11b)。注意，在第二光刻步驟之后，氧化物半導體層213可以在惰性氣體氣氛(例如，氮、氦、氖或氬)中進行熱處理(在大于等于400℃且低于750℃的溫度下)，從而去除在該導電層內(nèi)所含有的雜質(zhì)(例如，氫和水)。

然后，使氧化物半導體層213脫水或脫氫。用于脫水或脫氫的第一熱處理在大于等于400℃且低于750℃，優(yōu)選地大于等于425℃且低于750℃的溫度下執(zhí)行。注意，在溫度為425℃或更高的情形中，熱處理時間可以是1小時或更短，然而在溫度低于425℃的情形中，熱處理時間長于1小時。在該實施方式中，基板被引入作為熱處理設(shè)備之一的電爐內(nèi)，并且在氮氣氣氛中對氧化物半導體層213執(zhí)行熱處理。然后，不將氧化物半導體層213暴露于空氣中，這防止了水和氫進入氧化物半導體層213。在該實施方式中，緩慢冷卻在一個爐子內(nèi)進行，從氧化物半導體層213進行脫水或脫氫的加熱溫度到低至足以防止水再次進入的溫度，尤其是到比加熱溫度低100℃或更多的溫度。氣氛并不僅限于氮氣氛，而是任何氣氛都可以采用，只要它是惰性氣體氣氛，例如氦、氖或氬。

注意，熱處理設(shè)備并不僅限于電爐，而是可以具有用于通過來自加熱元件(例如，電阻加熱元件)的熱傳導或熱輻射來加熱物體的裝置。例如，能夠使用諸如氣體快速熱退火(grta)設(shè)備或燈快速熱退火(lrta)設(shè)備之類的快速熱退火(rta)設(shè)備。lrta設(shè)備是用于通過由燈(例如，鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈)發(fā)射出的光(電磁波)的輻射來加熱待處理的物體的設(shè)備。grta設(shè)備是用于以高溫氣體來執(zhí)行熱處理的設(shè)備。作為氣體，使用不與將通過熱處理來處理的物體反應的惰性氣體。例如，使用氮或稀有氣體(例如，氬)。

當氧化物半導體層213在大于等于400℃且低于750℃的溫度下進行熱處理時，能夠?qū)崿F(xiàn)氧化物半導體層的脫水或脫氫；因而，能夠防止水(h2o)稍后再次被包含于氧化物半導體層之內(nèi)。

在第一熱處理中，優(yōu)選的是，在氮或稀有氣體(例如，氦、氖或氬)中不含有水、氫氣等。此外，被引入熱處理設(shè)備之中的氮或稀有氣體(例如，氦、氖或氬)的純度優(yōu)選為大于等于6n(99.9999％)，更優(yōu)選地為大于等于7n(99.99999％)(即，雜質(zhì)濃度優(yōu)選為小于等于1ppm，更優(yōu)選地為小于等于0.1ppm)。

氧化物半導體層213包含微晶粒和非晶區(qū)，或者只包含微晶粒，這取決于第一熱處理的條件或者氧化物半導體層213的材料。例如，氧化物半導體層213可以變成具有90％或更高的，或者80％或更高的結(jié)晶度的微晶半導體層。此外，取決于第一熱處理的條件或者氧化物半導體層213的材料，氧化物半導體層213可以變成不含有晶粒的非晶氧化物半導體層。

氧化物半導體層213在第一熱處理之后被改變成缺氧型，以便成為低電阻。在第一熱處理之后的氧化物半導體膜與緊接在形成之后的氧化物半導體層相比具有更高的載流子濃度，并且優(yōu)選地具有1×10¹⁸/cm³或更高的載流子濃度。

注意，在某些情況下取決于第一熱處理的條件或者取決于導電層211的材料，導電層211變成微晶層或多晶層。例如，在將氧化銦或氧化錫的合金的膜用作導電層211的情況下，通過在450℃的溫度下進行1小時的第一熱處理，導電層211被晶化，然而在將含有氧化硅的氧化銦和氧化錫的合金的膜用作導電層211的情況下，導電層211沒有晶化。

第一熱處理能夠?qū)€沒有被處理成島狀氧化物半導體層的氧化物半導體層213執(zhí)行。在這種情況下，在第一熱處理之后將基板從熱處理設(shè)備中取出，并且然后執(zhí)行光刻步驟。

然后，在絕緣層202和氧化物半導體層213之上形成導電膜。

對于導電膜，使用選自鈦(ti)、鉬(mo)、鎢(w)、鋁(al)、鉻(cr)、銅(cu)及鉭(ta)的元素，含有任意這些元素作為組分的合金，含有這些元素的任意組合的化合物等。導電膜并不僅限于含有以上元素的單層，而是能夠形成為兩個或更多層的疊層。在該實施方式中，形成了其中堆疊了鈦膜(厚度為100nm)、鋁膜(厚度為200nm)和鈦膜(厚度為100nm)的三層型導電膜?？梢允褂玫伳泶驸伳?。

在后面執(zhí)行200℃-600℃的熱處理的情形中，優(yōu)選的是，導電膜具有高到足以經(jīng)受住該熱處理的耐熱性。例如，優(yōu)選的是使用其中添加了用于防止丘狀突起(hillock)的元素的鋁合金，或者堆疊有耐熱導電膜的導電膜。作為導電膜的形成方法，可使用濺射法、真空蒸發(fā)法(例如，電子束蒸發(fā)法)、電弧放電離子鍍法或噴射法。作為選擇，導電膜可以通過以絲網(wǎng)印刷法、噴墨法等釋放出銀、金、銅等的導電納米漿料以及烘焙該納米漿料來形成。

然后，執(zhí)行第三光刻步驟，從而形成抗蝕劑掩膜233a和抗蝕劑掩膜233b。然后，選擇性蝕刻導電膜，從而形成導電層215a和導電層215b(參見圖11c)。

在第三光刻步驟中，僅僅選擇性地去除了位于氧化物半導體層213之上的那部分導電膜。例如，當氨-過氧化氫混合物(重量比為：過氧化氫:氨:水＝5:2:2)等被用作堿性蝕刻劑以便選擇性地去除只是位于基于in-ga-zn-o的氧化物半導體層之上的那部分金屬導電膜時，能夠選擇性地去除金屬導電膜，并且能夠留下由氧化物半導體形成的氧化物半導體層。

在第三光刻步驟中，取決于蝕刻條件，氧化物半導體層213的暴露區(qū)域在某些情況下被蝕刻。在這種情況下，在夾于導電層215a與導電層215b之間的區(qū)域中的氧化物半導體層比在與在導電層211之上的導電層215a和導電層215b重疊的區(qū)域中的氧化物半導體層薄。

然后，在絕緣層202和氧化物半導體層313之上形成氧化物絕緣層207。在該階段，氧化物半導體層213的一部分與氧化物絕緣層207接觸。注意，氧化物半導體層中與導電層211重疊(在它們之間具有導電層202)的區(qū)域是溝道形成區(qū)。

氧化物絕緣層207能夠通過沒有將諸如水和氫之類的雜質(zhì)混合到氧化物絕緣層之中的方法(例如，濺射法)適當?shù)匦纬蔀榫哂兄辽?nm的厚度。在該實施方式中，通過濺射法將氧化硅膜形成為氧化物絕緣層。沉積時的基板溫度可以高于或等于室溫且低于或等于300℃?；宓臏囟仍谠搶嵤┓绞街袨?00℃。氧化硅膜能夠通過濺射法在稀有氣體(典型為氬)氣氛、氧氣氛或者含有稀有氣體(典型為氬)和氧的氣氛中形成。而且，能夠?qū)⒀趸璋谢蚬璋杏米靼?。例如，使用硅靶，能夠通過濺射法在含有氧和稀有氣體的混合氣氛中形成氧化硅膜。被形成為與其電阻被降低的氧化物半導體層接觸的氧化物絕緣膜使用無機絕緣膜來形成，該無機絕緣膜不含有諸如水分、氫離子和oh^-之類的雜質(zhì)并且阻擋此類雜質(zhì)從外部進入；氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等通常被使用。注意，通過濺射法形成的氧化物絕緣層是特別致密的，并且即使單層也能夠被用作用于抑制其中雜質(zhì)擴散到與其接觸的層中的現(xiàn)象的保護膜。此外，能夠使用以磷(p)或硼(b)摻雜的靶，使得磷(p)或硼(b)被添加至氧化物絕緣層中。

在該實施方式中，膜沉積使用具有6n純度的摻雜硼的柱狀多晶硅靶(電阻率為0.01ω·cm)通過脈沖dc濺射法來執(zhí)行，其中在基板與靶之間的距離(t-s距離)是89mm，壓力是0.4pa，直流(dc)功率源是6kw，以及氣氛是氧(氧氣流的比例為100％)。該膜的厚度為300nm。

氧化物絕緣層207被設(shè)置于氧化物半導體層213的溝道形成區(qū)之上并且同樣起著溝道形成區(qū)的作用。

然后，可以在惰性氣體氣氛或氮氣氛中執(zhí)行第二熱處理(例如，在高于或等于200℃且低于或等于400℃的溫度下，優(yōu)選地，在高于或等于250℃且低于或等于350℃的溫度下)。例如，第二熱處理在氮氣氛中于250℃的溫度下執(zhí)行1小時。當?shù)诙崽幚肀粓?zhí)行時，氧化物半導體層213在它的一部分與氧化物絕緣層207接觸以及它的其他部分與導電層215a和215b接觸的情況下被加熱。

當?shù)诙崽幚碓谄潆娮栌诘谝粺崽幚碇斜唤档偷难趸锇雽w層213與氧化物絕緣層207接觸的情況下執(zhí)行時，與氧化物絕緣層207接觸的區(qū)域變成為過氧狀態(tài)。因此，氧化物半導體層213中與氧化物絕緣層207接觸的區(qū)域沿著氧化物半導體層213的深度方向增加電阻(變成i型)(參見圖11d)。

執(zhí)行第二熱處理的時刻并不限于緊接在第三光刻步驟之后的時刻，只要它在第三光刻步驟之后即可。

因而，在圖8a和8b中示出晶體管。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式3)

在該實施方式中，將描述可應用于實施方式1中所描述的移位寄存器且與實施方式2中所描述的晶體管不同的晶體管的另一個實例。

該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例將參照圖12a和12b來描述。圖12a和12b示出了該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例。圖12a是該晶體管的頂視圖，以及圖12b是沿著圖12a的線z1-z2所截取的截面圖。

圖12a和12b所示的晶體管包括在基板201之上的導電層211、在導電層211之上的絕緣層202、在絕緣層202之上的導電層215a和215b、在導電層202以及導電層215a和215b之上的氧化物半導體層213。

在該晶體管中，導電層211用作柵極端子，絕緣層202用作柵極絕緣層，導電層215a和215b之一用作源極端子，以及導電層215a和215b中的另一個用作漏極端子。氧化物半導體層213包括溝道形成區(qū)。注意，氧化物半導體層213在氧化物半導體層213形成時進行脫水或脫氫處理。

此外，對于圖12a和12b中的晶體管，氧化物半導體層213進行了脫水或脫氫處理，而且，氧化物絕緣層207被形成為與氧化物半導體層213的一部分接觸。包含作為溝道形成區(qū)的氧化物半導體層213的晶體管具有高可靠性，因為由長期使用或高負載所致的閾值電壓(v-th)偏移幾乎沒有發(fā)生，其中該氧化物半導體層213進行了脫水或脫氫處理并且然后與形成于其上的氧化物絕緣層207接觸。

注意，氮化物絕緣層可以設(shè)置于氧化物絕緣層207之上。優(yōu)選的是，該氮化物絕緣層與設(shè)置于氧化物絕緣層207之下的絕緣層202或者用作基底的絕緣層接觸，從而防止來自基板的側(cè)表面附近的諸如水分、氫離子和oh^-之類的雜質(zhì)進入。特別地，將氮化硅層用于與氧化物絕緣層207接觸的絕緣層202或者用于用作基底的絕緣層是有效的。也就是，當?shù)鑼釉O(shè)置成包圍氧化物半導體層213的下表面、上表面及側(cè)表面時，晶體管的可靠性被提高。

此外，還可以將平坦化絕緣層設(shè)置于氧化物絕緣層207之上(在氮化物絕緣層被設(shè)置的情形中，設(shè)置于氮化物絕緣層之上)。

如同在圖9a和9b中那樣，在圖12a和12b中的晶體管251可以具有以下結(jié)構(gòu)：導電層被設(shè)置于與在氧化物絕緣層207之上(在平坦化絕緣層被設(shè)置的情形中，在平坦化絕緣層之上)的氧化物半導體層213重疊的區(qū)域內(nèi)。該導電層用作第二柵極端子。第二柵極電壓被施加于該導電層，由此能夠控制晶體管的閾值電壓。

注意，平坦化絕緣層并不一定要設(shè)置。當沒有設(shè)置平坦化絕緣層時，用作第二柵極端子的導電層能夠形成于氧化物絕緣層207之上(在形成了氮化物絕緣層的情形中，形成于氮化物絕緣層之上)。

例如，當?shù)诙艠O端子的電位高于源極端子的電位時，晶體管的閾值電壓沿負方向偏移。當?shù)诙艠O端子的電位低于源極端子的電位時，晶體管的閾值電壓沿正方向偏移。

如圖12a和12b所示，該實施方式的晶體管是所謂的底接觸式晶體管，在該晶體管中氧化物半導體層被設(shè)置于用作源極端子或漏極端子的導電層之上。因此，由于該實施方式的晶體管具有比在溝道形成區(qū)內(nèi)含有非晶硅的常規(guī)晶體管的遷移率更高的遷移率，因此能夠執(zhí)行高速操作。此外，還應用了底接觸式晶體管，從而能夠增加氧化物半導體層與用作源極端子或漏極端子的導電層接觸的面積，從而防止剝離等。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式4)

在該實施方式中，將描述可應用于實施方式1所描述的移位寄存器且與實施方式2和3所描述的晶體管不同的晶體管的另一個實例。

該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例將參考圖13a和13b來描述。圖13a和13b示出了該實施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)的實例。圖13a頂視圖，以及圖13b是沿著圖13a中的線z1-z2所截取的截面圖。

如同圖8a到8c所示的晶體管那樣，圖13a和13b所示的晶體管包括在基板201之上的導電層211、在導電層211之上的絕緣層202、在絕緣層202之上的氧化物半導體層213、在氧化物半導體層213之上的導電層215a和導電層215b。

在該晶體管中，導電層211用作柵極端子，絕緣層202用作柵極絕緣層，導電層215a和215b之一用作源極端子，以及導電層215a和215b中的另一個用作漏極端子。氧化物半導體層213包括溝道形成區(qū)。注意，氧化物半導體層213在氧化物半導體層213形成時進行了脫水或脫氫處理。

此外，對于圖13a和13b所示的晶體管，氧化物半導體層213進行了脫水或脫氫處理，而且，氧化物絕緣層207被設(shè)置于導電層215a和215b之上，使得氧化物絕緣層207與氧化物半導體層213的一部分接觸。在圖13a和13b中的氧化物絕緣層207具有溝道保護層的作用。

可以在氧化物絕緣層207以及導電層215a和215b之上設(shè)置氮化物絕緣層。優(yōu)選的是，氮化物絕緣層207與設(shè)置于氧化物絕緣層207之下的絕緣層202或者用作基底的絕緣層接觸，從而防止來自基板的側(cè)表面附近的諸如例如，水分、氫離子和oh^-之類的雜質(zhì)進入。特別地，將氮化硅層用于與氧化物絕緣層207接觸的絕緣層202或者用于用作基底的絕緣層是有效的。也就是說，當?shù)鑼釉O(shè)置成包圍氧化物半導體層213的下表面、上表面及側(cè)表面時，晶體管的可靠性被提高。

此外，還可以將平坦化絕緣層設(shè)置于氧化物絕緣層207以及導電層215a和215b之上(在氮化物絕緣層被設(shè)置的情形中，設(shè)置于氮化物絕緣層之上)。

此外，還可以將導電層設(shè)置于氧化物絕緣層207之上(在平坦化絕緣層被設(shè)置的情形中，設(shè)置于平坦化絕緣層之上)，從而使氧化物絕緣層207夾在該導電層與氧化物半導體層213之間。該導電層用作第二柵極端子。第二柵極電壓被施加于該導電層，由此能夠控制晶體管251的閾值電壓。

注意，平坦化絕緣層并不一定要設(shè)置。當沒有設(shè)置平坦化絕緣層時，能夠?qū)щ妼有纬捎谘趸锝^緣層207之上(在形成了氮化物絕緣層的情形中，形成于氮化物絕緣層之上)。

例如，當?shù)诙艠O端子的電位高于源極端子的電位時，晶體管的閾值電壓沿負方向偏移。當?shù)诙艠O端子的電位低于源極端子的電位時，晶體管的閾值電壓沿正方向偏移。

此外，如同圖8c的晶體管那樣，該實施方式的晶體管可以具有以下結(jié)構(gòu)：用作緩沖層的一對氧化物導電層被設(shè)置于氧化物半導體層213的某些部分之上，以及用作一對電極的導電層215a和215b被設(shè)置成與該對氧化物導電層接觸。

如上所述，該實施方式的晶體管是所謂的溝道保護晶體管，其中每個溝道保護晶體管都包含用作在氧化物半導體層的一部分之上的溝道形成層的絕緣層。因此，該晶體管具有比在溝道形成區(qū)內(nèi)含有非晶硅的常規(guī)晶體管的遷移率更高的遷移率，并且因而可以進行高速操作。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式5)

在該實施方式中，參照圖14a到14c來描述包括實施方式1所描述的移位寄存器的顯示裝置的實例。

多種顯示裝置(例如，液晶顯示裝置或電致發(fā)光(以下也稱為el)顯示裝置)作為包括實施方式1所描述的移位寄存器的顯示裝置而被給出。在該實施方式中的顯示裝置的結(jié)構(gòu)參照圖14a來描述。圖14a是示出該實施方式中的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖14a所示的顯示裝置包括像素部分701、掃描線驅(qū)動電路702及信號線驅(qū)動電路703。

像素部分701具有其中設(shè)置有多個像素704的點陣結(jié)構(gòu)。特別地，多個像素704按照行和列的方向來排布。每個像素704通過掃描線705與掃描線驅(qū)動電路702電連接，以及通過信號線706與信號線驅(qū)動電路703電連接。

掃描線驅(qū)動電路702是用于選擇數(shù)據(jù)信號所要輸入的像素704的電路，并且通過掃描線705將選擇信號輸出到像素704。

信號線驅(qū)動電路703是用于將寫入像素704的數(shù)據(jù)作為信號來輸出的電路，并且通過信號線706將像素數(shù)據(jù)作為信號輸出到由掃描線驅(qū)動電路702所選出的像素704。

像素704至少包括顯示元件和開關(guān)元件。例如能夠?qū)⒁壕г虬l(fā)光元件(例如，el元件)應用于顯示元件。例如能夠?qū)⒕w管應用于開關(guān)元件。

然后，參照圖14b和14c來描述掃描線驅(qū)動電路702和信號線驅(qū)動電路703的結(jié)構(gòu)的實例。圖14b和14c是示出驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖14b是示出掃描線驅(qū)動電路702的結(jié)構(gòu)的框圖。圖14c是示出信號線驅(qū)動電路703的結(jié)構(gòu)的框圖。

如圖14b所示，掃描線驅(qū)動電路702包括移位寄存器900、電平移位器901和緩沖器902。

信號(例如，掃描線驅(qū)動電路起始脈沖信號(gsp)和掃描線驅(qū)動電路參考時鐘信號(gck))被輸入到移位寄存器900，并且選擇信號由順序邏輯電路按順序輸出。如實施方式1所說明的那樣，移位寄存器900在該實施方式中包括用于在操作時段的部分時間內(nèi)供應掃描線驅(qū)動電路參考時鐘信號(gck)的多條布線。

如圖14c所示，信號線驅(qū)動電路703包括移位寄存器903、第一鎖存電路904、第二鎖存電路905、電平移位器906和緩沖器907。

信號(例如，信號線驅(qū)動電路起始脈沖信號(ssp)和信號線驅(qū)動電路參考時鐘信號(sck))被輸入到移位寄存器903，并且選擇信號由順序邏輯電路按順序輸出。如同實施方式1那樣，移位寄存器903在該實施方式中包括用以在操作時段的部分時間內(nèi)供應信號線驅(qū)動電路參考時鐘信號(sck)的多條布線。

注意，實施方式1所描述的移位寄存器可以僅用于移位寄存器900和移位寄存器903之一。

數(shù)據(jù)信號(data)被輸入到第一鎖存電路904。第一鎖存電路904能夠使用邏輯電路來構(gòu)成。

緩沖器907具有放大信號的功能并且包括運算放大器等。緩沖器907能夠使用邏輯電路來構(gòu)成。

第二鎖存電路905能夠臨時性地保持鎖存(lat)信號并且將所保持的鎖存信號一次性全部輸出到圖14a中的顯示部分701。這稱為線序驅(qū)動(linesequentialdriving)。因此，在使用執(zhí)行線序驅(qū)動而非點序驅(qū)動(dotsequentialdriving)的像素的情況下，第二鎖存電路905是不必要的。第二鎖存電路905能夠使用邏輯電路來構(gòu)成。

然后，描述在該實施方式中的顯示裝置的操作。

首先，掃描線705由掃描線驅(qū)動電路702來選擇。數(shù)據(jù)信號由信號線驅(qū)動電路703經(jīng)由信號線706輸入到與所選的掃描線705電連接的像素704。因此，數(shù)據(jù)被寫入到像素704，并且像素704進入顯示狀態(tài)。掃描線705由掃描線驅(qū)動電路702順序地選擇；因而，數(shù)據(jù)被寫入到全部像素704。以上是在該實施方式中的顯示裝置的操作。

圖14a到14c所示的顯示裝置的電路能夠被設(shè)置于一個基板之上。此外，圖14a到14c所示的顯示裝置的電路還能夠使用具有相同導電類型的晶體管來配置。將電路設(shè)置于一個基板之上使得顯示裝置的尺寸的減小，以及使用具有相同導電類型的晶體管能夠簡化處理。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式6)

在該實施方式中，作為實施方式5所描述的顯示裝置的實例，將參照圖15a到15c描述液晶顯示裝置。

圖15a是包含于該實施方式的液晶顯示裝置中的像素的電路圖。圖15a所示的像素包括晶體管821、液晶元件822和電容器823。

晶體管821的柵極端子與掃描線804電連接，晶體管821的第一端子與信號線805電連接。注意，晶體管821用作用于控制對包含于像素中的液晶元件822的電壓施加的選擇晶體管。

液晶元件822的一個端子與晶體管821的第二端子電連接，以及液晶元件822的另一個端子與用于供應公共電位(vcom)的布線(以下也稱為公共電位線)電連接。液晶元件822包括用作一個端子的一部分或整體的第一電極，用作另一個端子的一部分或整體的第二電極，以及包含液晶分子的層(該層稱為液晶層)，其中所述液晶分子的配向通過在第一電極與第二電極之間施加電壓來改變。

電容器823的一個端子與晶體管821的第二端子電連接，以及電容器823的另一個端子與公共電位線電連接。電容器823包括用作一個端子的一部分或整體的第一電極，用作另一個端子的一部分或整體的第二電極，以及設(shè)置于第一電極與第二電極之間的電介質(zhì)層。電容器823具有在像素中的儲能電容器的功能。注意，雖然并不一定要設(shè)置電容器823，但是電容器823的設(shè)置能夠減少由晶體管821的泄漏電流所致的不利影響。

作為用于驅(qū)動該實施方式中的液晶顯示裝置的液晶的方法，給出了扭轉(zhuǎn)向列(tn)模式、面內(nèi)開關(guān)(ips)模式、邊緣場開關(guān)(ffs)模式、多疇垂直配向(mva)模式、圖形化垂直配向(pva)模式、軸對稱排列微單元(asm)模式、光學補償雙折射(ocb)模式、鐵電液晶(flc)模式、反鐵電液晶(aflc)模式等。

作為選擇，可以使用不需要配向膜的藍相液晶。藍相是一種液晶相，并且僅在膽甾相液晶的溫度上升時從膽甾相到均質(zhì)相的相態(tài)轉(zhuǎn)變之前出現(xiàn)。由于藍相僅在窄小的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，因而將其中混合了重量百分比為5％或更多的手性材料的液晶合成物用于液晶層，以便增大溫度范圍。含有藍相液晶和手性材料的液晶合成物具有下列特性：響應速度為10μs-100μs，這是短的；由于光學均質(zhì)，因而配向處理是不必要的；以及視角依賴性低。

當信號被輸入到像素時，首先，選擇數(shù)據(jù)所要寫入的像素，并且在所選的像素中，晶體管821通過從掃描線804所輸入的信號導通。

此時，來自信號線805的數(shù)據(jù)信號經(jīng)由晶體管821輸入到像素，并且液晶元件822的一個端子的電位對應于數(shù)據(jù)信號的電位。因此，液晶元件822的配向狀態(tài)根據(jù)施加于一個端子與另一個端子之間的電壓來設(shè)置。在數(shù)據(jù)寫入之后，晶體管821通過從掃描線804輸入的信號截止，液晶元件822的配向狀態(tài)在顯示時段內(nèi)被維持，并且像素進入顯示狀態(tài)。以上操作在包含于液晶顯示裝置中的全部像素中對每條掃描線804順序執(zhí)行。

在液晶顯示裝置中顯示運動圖像時，存在著由于液晶分子自身的慢響應而發(fā)生余像或運動模糊的問題。為了提高液晶顯示裝置的運動圖像的特性，有一種稱為黑色插入(blackinsertion)的驅(qū)動技術(shù)，在該驅(qū)動技術(shù)中，整個屏幕每隔一幀就顯示為黑色。

此外，還有一種稱為雙倍幀率驅(qū)動的驅(qū)動技術(shù)，在該驅(qū)動技術(shù)中，垂直同步頻率為正常垂直頻率的1.5倍或更大，優(yōu)選為2倍或更大。

此外，為了提高液晶顯示裝置的運動圖像的特性，存在一種驅(qū)動技術(shù)，在該驅(qū)動技術(shù)中，將多個led(發(fā)光二極管)光源、多個el光源等用作背光以形成面光源，以及形成面光源的光源在一個幀周期內(nèi)間歇性地獨立亮起。對于面光源，可以使用三種或更多種類的led或者發(fā)射白光的led。由于能夠單獨地控制多個led，因而led發(fā)射光的定時能夠與液晶層的光調(diào)制改變的定時同步。在這種驅(qū)動技術(shù)中能夠關(guān)閉一部分led，從而能夠降低功率消耗，特別是在顯示其中黑色顯示區(qū)域占據(jù)一個屏幕中的大片面積的圖像的情況下。

通過結(jié)合這些驅(qū)動技術(shù)，與常規(guī)液晶顯示裝置的顯示特性相比，能夠提高液晶顯示裝置的諸如運動圖像特性之類的顯示特性。

然后，參照圖15b和15c來描述包括以上像素的該實施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)。圖15b和15c示出了該實施方式中的顯示裝置中的像素的結(jié)構(gòu)。圖15b是像素的頂視圖，圖15c是沿著圖15b的線a1-a2和線b1-b2所截取的截面圖。

圖15b和15c所示的液晶顯示裝置在截面a1-a2內(nèi)包括設(shè)置于基板2000之上的導電層2001；設(shè)置于導電層2001之上的絕緣層2002；設(shè)置于絕緣層2002之上的氧化物半導體層2003；設(shè)置于氧化物半導體層2003之上的一對導電層2055a和2005b；設(shè)置于導電層2005a和2005b及氧化物半導體層2003之上的氧化物絕緣層2007；以及通過設(shè)置于氧化物絕緣層2007中的開口與導電層2005b接觸的透明導電層2020。

注意，導電層2001用作柵極端子，絕緣層2002用作柵極絕緣層，導電層2005a和2005b之一用作第一端子，以及導電層2005a和2005b中的另一個用作第二端子。雖然在此采用了實施方式2所描述的晶體管(參見圖8b)，但是同樣能夠?qū)嵤┓绞?或4所描述的晶體管用作該晶體管。

圖15b和15c所示的液晶顯示裝置在截面b1-b2內(nèi)包括設(shè)置于基板2000之上的導電層2008；設(shè)置于導電層2008之上的絕緣層2002；設(shè)置于絕緣層2002之上的氧化物絕緣層2007；以及設(shè)置于氧化物絕緣層2007之上的透明導電層2020。

此外，在該實施方式中的液晶顯示裝置還包括用作電極或用于連接柔性印制電路(fpc)的布線的導電層2022和透明導電層2029，導電層2023、導電層2024和透明導電層2028。

透明導電層2020、2029和2028使用氧化銦(in2o3)、氧化銦和氧化錫的合金(in2o3-sno2，也稱為ito)等通過濺射法、真空蒸發(fā)法等來形成。該材料利用基于鹽酸的溶液來蝕刻。注意，由于ito的蝕刻特別易于留下殘留物，因而可以使用氧化銦和氧化鋅的合金(in2o3-zno)以便提高蝕刻加工性。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式7)

在該實施方式中，作為實施方式5所描述的顯示裝置的實例，將參照圖16a和16b以及圖17a和17b描述包括利用電致發(fā)光的發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置。

利用電致發(fā)光的發(fā)光元件按照發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來劃分。一般地，前者稱為有機el元件，而后者稱為無機el元件。

在有機el元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子和空穴分別由一對電極注入到含有發(fā)光有機化合物的層中，并且流過電流。然后載流子(電子和空穴)重新結(jié)合，從而發(fā)射出光。基于這種機制，該發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。

無機el元件按照元件結(jié)構(gòu)劃分成分散型無機el元件和薄膜型無機el元件。分散型無機el元件包括其中發(fā)光材料的粒子散布于粘結(jié)劑中的發(fā)光層，并且該發(fā)光層的發(fā)光機制是利用施主能級和受主能級的施主-受主重新結(jié)合發(fā)光。薄膜型無機el元件具有其中發(fā)光層被夾在電介質(zhì)層之間的結(jié)構(gòu)，該電介質(zhì)層進一步夾在電極之間，并且該發(fā)光層的發(fā)光機制是利用金屬離子的內(nèi)核層電子躍遷的局部發(fā)光。注意，有機el元件在此被描述為發(fā)光元件。

圖16a是示出在該實施方式中的發(fā)光顯示裝置中的像素的電路配置的電路圖。

如圖16a所示，在該實施方式中的顯示裝置的像素包括晶體管851、用作像素中的存儲電容器的電容器852、晶體管853及發(fā)光元件854。

晶體管851的柵極端子與掃描線855電連接。晶體管851的第一端子與信號線856電連接。

電容器852的一個端子與晶體管851的第二端子電連接。電容器852的另一端子與低電源電位線電連接。

晶體管853的柵極端子與晶體管851的第二端子以及電容器852的一個端子電連接。晶體管853的第一端子與低電源電位線電連接。

發(fā)光元件854的第一端子與晶體管853的第二端子電連接。發(fā)光元件854的第二端子與高電源電位線電連接。

當信號被輸入到像素時，首先，選擇數(shù)據(jù)要寫入的像素。在所選的像素中，晶體管851通過掃描線855所輸入的掃描信號來導通，并且為固定電壓的視頻信號(也稱為數(shù)據(jù)信號)由信號線856輸入到晶體管853的柵極端子。

晶體管853通過響應于輸入到柵極端子的數(shù)據(jù)信號的電位來導通或關(guān)斷。此時，電流取決于在發(fā)光元件854的一個端子與另一個端子之間所施加的電壓而流動，并且發(fā)光元件854發(fā)射光，光的亮度隨流過其中的電流量而變。此外，晶體管853的柵極電壓由電容器852保持一段時間；因而，發(fā)光元件854在一段時間內(nèi)維持發(fā)光狀態(tài)。

當由信號線856輸入到像素的數(shù)據(jù)信號是數(shù)字信號時，像素的發(fā)光狀態(tài)通過晶體管的導通或關(guān)斷來控制。因此，灰度(gradation)能夠由面積比灰度級法(arearatiograyscalemethod)或時間比灰度級法(timeratiograyscalemethod)來表示。面積比灰度級法指的是一種驅(qū)動方法，通過該驅(qū)動方法，將一個像素劃分成多個子像素并且具有圖16a所示的結(jié)構(gòu)的每個子像素基于數(shù)據(jù)信號來單獨驅(qū)動從而表示出灰度。此外，時間比灰度級法指的是一種驅(qū)動方法，通過該驅(qū)動方法，控制像素處于發(fā)光狀態(tài)的時段從而表示出灰度。

由于發(fā)光元件的響應速度高于液晶元件等的響應速度，因而與液晶元件相比，發(fā)光元件更適合于時間比灰度級法。特別地，當顯示通過時間灰度級法來執(zhí)行時，一個幀周期被劃分成多個子幀周期。然后，根據(jù)視頻信號，在每個子幀周期內(nèi)控制發(fā)光元件的發(fā)光狀態(tài)。通過將一個幀周期劃分成多個子幀周期，像素在一個幀周期內(nèi)實際發(fā)射光的時段的總長度能夠利用視頻信號來控制，并且能夠表示灰度。

然后，參照圖16b到16d來描述發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此，其中晶體管853為n溝道晶體管的像素的截面結(jié)構(gòu)被作為實例來描述。注意，在圖16b到16d所示的發(fā)光像素裝置中所使用的晶體管853是驅(qū)動晶體管。

為了提取由發(fā)光元件854所發(fā)射出的光，需要陽極和陰極中至少有一個是透明的。晶體管和發(fā)光元件被形成于基板之上。存在以下發(fā)光元件：具有其中光通過與基板相對的表面提取的頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，具有其中光通過在基板一側(cè)的表面提取的底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，以及具有其中光通過在基板一側(cè)的表面以及與基板相對的表面提取的雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)能夠應用于具有這些發(fā)射結(jié)構(gòu)中的任一種結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。

以下參照圖16b來描述具有頂發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。

圖16b是其中作為驅(qū)動晶體管的晶體管853是n溝道晶體管并且由發(fā)光元件854所發(fā)射出的光穿過陽極7005情形下的像素的截面圖。在圖16b中，發(fā)光元件854的陰極7003與作為驅(qū)動電路的晶體管853相互電連接，并且發(fā)光層7004和陽極7005依次堆疊于陰極7003之上。作為陰極7003，任何導電膜都能夠使用，只要它具有低功函數(shù)并且反射光即可。例如，優(yōu)選使用ca、al、caf、mgag、alli等。發(fā)光層7004可以使用單層或者通過堆疊多個層來形成。當發(fā)光層7004使用多個層來形成時，發(fā)光層7004通過將電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層依次堆疊于陰極7003之上來形成。注意，并不一定要形成全部這些層。陽極7005使用透光性導電材料來形成，所述透光性導電材料例如以下材料：含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下也稱為ito)、氧化銦鋅或者其中添加了氧化硅的氧化銦錫。

發(fā)光元件854對應于發(fā)光層7004夾在陰極7003與陽極7005之間的區(qū)域。在圖16b所示的像素內(nèi)，光從發(fā)光元件854射向陽極7005一側(cè)，如箭頭所示。

然后，參照圖16c來描述具有底發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。圖16c是其中晶體管853為n溝道晶體管并且光由發(fā)光元件854射向陰極7013一側(cè)的像素的截面圖。在圖16c中，發(fā)光元件854的陰極7013形成于與晶體管853電連接的透光性導電層7017之上，以及發(fā)光層7014和陽極7015依次堆疊于陰極7013之上。注意，當陽極7015具有透光性質(zhì)時，用于反射或阻擋光的阻光層7016可以這樣形成為覆蓋陽極7015。如同圖16b的情形那樣，各種材料都能夠用于陰極7013，只要該材料是具有低功函數(shù)的導電材料。注意，陰極7013具有能夠透過光的厚度(優(yōu)選地具有大約5nm-30nm)。例如，能夠?qū)?0nm厚的鋁層用作陰極7013。發(fā)光層7014可以使用單層或者通過堆疊多個層來形成，如同圖16b那樣。陽極7015并不一定要透射光，但是能夠使用透光性導電材料來形成，如同圖16b那樣。阻光層7016能夠使用例如反射光的金屬等來形成；但是，本發(fā)明的實施方式并不限于金屬。例如，能夠使用其中添加了黑色顏料的樹脂。

發(fā)光元件854對應于發(fā)光層7014夾在陰極7013和陽極7015之間的區(qū)域。在圖16c所示的像素中，光從發(fā)光元件854射向陰極7013一側(cè)，如箭頭所示。

然后，參照圖16d來描述具有雙發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在圖16d中，發(fā)光元件854的陰極7023被形成于與晶體管853電連接的透光性導電層7027之上，以及發(fā)光層7024和陰極7025依次堆疊于陰極7023之上。如同圖16b的情形那樣，各種材料都能夠用于陰極7023，只要該材料是具有低功函數(shù)的導電材料即可。注意，陰極7023具有能夠透過光的厚度。例如，能夠?qū)?0nm厚的鋁層用作陰極7023。發(fā)光層7024可以使用單層或者通過堆疊多個層來形成，如同圖16b那樣。陽極7025能夠使用透光性導電材料來形成，如同圖16b那樣。

發(fā)光元件854對應于陰極7023、發(fā)光層7024及陽極7025相互重疊的區(qū)域。在圖16d所示的像素中，光從發(fā)光元件854射向陽極7025一側(cè)和陰極7023一側(cè)，如箭頭所示。

注意，雖然在此將有機el元件描述為發(fā)光元件，但是同樣能夠?qū)o機el元件設(shè)置為發(fā)光元件。

注意，在該實施方式中，描述了其中用于控制發(fā)光元件的驅(qū)動的晶體管(也稱為驅(qū)動晶體管)與發(fā)光元件電連接的實例；作為選擇，可以采用其中用于電流控制的晶體管被連接于驅(qū)動晶體管與發(fā)光元件之間的結(jié)構(gòu)。

然后，參照圖17a和17b來描述在該實施方式中的發(fā)光顯示裝置(也稱為發(fā)光面板)的外觀和截面。圖17a是發(fā)光顯示裝置的頂視圖，在該發(fā)光顯示裝置中，形成于第一基板之上的晶體管和發(fā)光元件通過密封材料密封于第一基板與第二基板之間。圖17b是沿著圖17a的線h-i所截取的截面圖。

密封材料4505被設(shè)置成包圍設(shè)置于第一基板4501之上的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b。而且，第二基板4506被設(shè)置于像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b之上。因此，像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b與填充物4507一起由第一基板4501、密封材料4505和第二基板4506所密封。按照這種方式，優(yōu)選的是以保護膜(例如，附著膜或紫外固化性樹脂膜)或者具有高氣密性和脫氣低的覆蓋材料來封裝(密封)像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b，使得像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b不暴露于空氣中。

形成于第一基板4501之上的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b每個都包括多個晶體管。在圖17b中，包含于像素部分4502中的晶體管4510以及包含于信號線驅(qū)動電路4503a中的晶體管4509和4555被作為實例來示出。

作為晶體管4509、4510和4555，在實施方式2到4中所描述的包含作為半導體層的氧化物半導體層的任何高度可靠的晶體管都能夠使用。在該實施方式中，晶體管4509、4510和4555是n溝道晶體管。絕緣層4542形成于晶體管4509、4510和4555之上。絕緣層4544形成于絕緣層4542之上。導電層4540形成于晶體管4509之上，在它們之間設(shè)置有絕緣層4542和4544。導電層4540具有第二柵極端子的功能。

注意，在像素部分4502內(nèi)，平坦化絕緣層4545被設(shè)置于絕緣層4542之上，并且絕緣層4543被設(shè)置于平坦化絕緣層4545之上。

而且，參考數(shù)字4511指示發(fā)光元件。作為包含于發(fā)光元件4511中的像素電極的第一電極4517與晶體管4510的第二端子電連接。注意，發(fā)光元件4511具有第一電極4517、發(fā)光層4512和第二電極4513的疊層結(jié)構(gòu)；但是，發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)并不限于該實施方式所示的結(jié)構(gòu)。取決于從發(fā)光元件4511等提取光的方向，發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu)能夠適當?shù)馗淖儭?/p>

堤部4520使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機的聚硅氧烷來形成。特別地，優(yōu)選的是，堤部4520使用感光材料來形成以在第一電極4517之上具有開口部分，并且開口部分的側(cè)壁被形成為具有連續(xù)曲率的斜面。

發(fā)光層4512可以使用單層或多個層的疊層來形成。

為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等進入發(fā)光元件4511，可以在第二電極4513和堤部4520之上形成保護層。作為保護層，能夠形成氮化硅層、氮氧化硅層、dlc(類金剛石的碳)層等。

此外，還由fpc4518a和4518b將多個信號和電壓供應給信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b或者像素部分4502。

在圖17a和17b所示的發(fā)光顯示裝置中，連接端子電極4515使用與用于形成包含于發(fā)光元件4511中的第一電極4517的導電膜相同的導電膜來形成。端子電極4516使用與用于形成晶體管4509、4510及4555的源極電極和漏極電極的導電膜相同的導電膜來形成。

連接端子電極4515通過各向異性的導電層45919與fpc4518a的端子電連接。

位于從發(fā)光元件4511中提取光的方向上的基板需要具有透光性質(zhì)。在這種情況下，將諸如玻璃、塑料、聚酯膜或丙烯酸膜之類的透光材料用作基板。

作為填充物4507，除了惰性氣體(例如，氮或氬)外還能夠使用紫外固化性樹脂或熱固性樹脂。例如，能夠使用聚氯乙烯(pvc)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)或乙烯醋酸乙烯酯(eva)。在該實施方式中，將氮用于填充物4507。

若有必要，可以將諸如偏振片、圓形偏振片(包括橢圓形偏振片)、延遲片(1/4波片或1/2波片)或彩色濾光器之類的光學膜適當?shù)卦O(shè)置于發(fā)光元件的發(fā)光表面之上。此外，還可以給偏振片或圓形偏振片設(shè)置抗反射膜。此外，還可以給偏振片或圓形偏振片設(shè)置抗反射膜。

作為信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b，可以將使用單晶半導體層或多晶半導體層形成的驅(qū)動電路安裝于單獨制備的基板上。作為選擇，只有信號線驅(qū)動電路4503a和4503b或它們的一部分，或者掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b或它們的一部分可以單獨形成，以進行安裝。該實施方式并不限于圖17a和17b中的結(jié)構(gòu)。

通過以上步驟，能夠制造發(fā)光顯示裝置(顯示板)。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式8)

在該實施方式中，作為實施方式5所描述的顯示裝置的實例，能夠在沒有外部連接線(例如，fpc)的情況下顯示圖像的電子紙參照圖18a到18c及19來描述。

注意，在該實施方式中的電子紙具有用于保持圖像的時段(圖像保持時段)以及用于重寫圖像的時段(圖像重寫時段)。在圖像保持時段內(nèi)，不需要用于保持圖像的電功率(electronicpower)。因此，電子紙是功率消耗較小的顯示裝置。

電子紙包括顯示元件；顯示能夠通過對顯示元件施加電壓來控制，并且能夠在不給顯示元件施加電壓的狀態(tài)下得以維持。顯示元件的實例包括使用電泳的元件(電泳元件)、使用扭轉(zhuǎn)球的粒子旋轉(zhuǎn)型元件、使用帶電色粉或電子液態(tài)粉末(electronicliquidpowder，注冊商標)的粒子轉(zhuǎn)移型元件、其中灰度由磁性來表示的磁泳元件、液體轉(zhuǎn)移型元件、光散射型元件和相變型元件。在該實施方式中，將包括電泳元件的電子紙作為電子紙的實例來描述。

電泳元件的實例是具有微膠囊的元件，該微膠囊含有帶正電的第一粒子、呈現(xiàn)出與第一粒子的顏色不同的顏色的帶負電的第二粒子以及用作溶劑的液體。通過對電泳元件施加電壓，使第一粒子或第二粒子集中在微膠囊的一側(cè)；從而，顯示能夠得以執(zhí)行。注意，在不對電泳元件施加電壓的狀態(tài)下，第一粒子和第二粒子并不轉(zhuǎn)移。也就是說，電泳元件的顯示被維持。作為選擇，作為電泳元件，能夠使用例如具有含有帶正電或帶負電的粒子以及呈現(xiàn)出與粒子的顏色不同的顏色且用作溶劑的液體的微膠囊的元件。

注意，對于微膠囊中的帶正電或帶負電的粒子，可以使用導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料或磁泳材料中的一種或它們的復合材料。

然后，參照圖18a到18c來描述該實施方式中的電子紙的結(jié)構(gòu)的實例。注意，圖18a是電子紙的像素的電路圖，圖18b是像素的頂視圖，以及圖18c是沿著圖18b的線a-b所截取的截面圖。

在該實施方式中的電子紙的像素包括晶體管601、電容器602和電泳元件603(參見圖18a)。晶體管601的柵極端子與掃描線630電連接。晶體管601的第一端子與信號線631電連接。電容器602的一個端子與晶體管601的第二端子電連接。電容器602的另一個端子與公共電位線電連接。電泳元件603的一個端子與晶體管601的第二端子以及電容器602的一個端子電連接。電泳元件603的另一個端子與公共電位線電連接。注意，在該實施方式中，地電位(0v)等被給定作為公共電位(vcom)。

該像素包括基板600，設(shè)置于基板600之上的晶體管601和電容器602，設(shè)置于晶體管601和電容器602之上的電泳元件603，以及設(shè)置于電泳元件603之上的基板604(參見圖18b和18c)。注意，電泳元件603并沒有示出于圖18b中。

晶體管601包含與掃描線630電連接的導電層610、在導電層610之上的絕緣層611、在絕緣層611之上的半導體層612以及在半導體層612之上的與信號線631電連接的導電層613和614。注意，導電層610用作柵極端子，絕緣層611用作柵極絕緣層，導電層613用作第一端子，以及導電層614用作第二端子。此外，導電層610和導電層613還能夠分別表示為掃描線630的一部分以及信號線631的一部分。

電容器602包含導電層614、絕緣611以及與公共電位線632電連接的導電層615。注意，導電層614用作一個端子，絕緣層611用作電介質(zhì)，以及導電層615用作另一個端子。導電層615能夠表示為公共電位線632的一部分。

電泳元件603包含在設(shè)置于絕緣層620中的開口部分中與導電層614電連接的像素電極616，施加與導電層615的電位相同的電位的對置電極617，以及包含帶電粒子并且設(shè)置于像素電極616與對置電極617之間的層618。注意，像素電極616用作一個端子，對置電極617用作另一個端子。

在該實施方式的電子紙中，施加于包含帶電粒子的層618的電壓受到控制；因而，散布于層618中的帶電粒子的轉(zhuǎn)移能夠受到控制。在該實施方式中的電子紙的對置電極617和基板604具有透光性質(zhì)。也就是說，在該實施方式中的顯示裝置是發(fā)射型顯示裝置，其中基板604一側(cè)對應于顯示表面。

以下給出了能夠用于該實施方式的電子紙的構(gòu)件的材料。

基板600的實例包括半導體基板(例如，單晶基板或硅基板)、soi基板、玻璃基板、石英基板、其上表面設(shè)置有絕緣層的導電基板、柔性基板(例如，塑料基板)、粘合膜、含有纖維材料的紙、以及基膜。作為玻璃基板的實例，有鋇硼硅酸鹽玻璃基板、鋁硼硅酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃基板。作為柔性基板的實例，有柔性合成樹脂，例如，以聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚砜(pes)及丙烯酸為代表的塑料。

作為導電層610和615、掃描線630和公共電位線632，能夠使用選自鋁(al)、銅(cu)、鈦(ti)、鉭(ta)、鎢(w)、鉬(mo)、鉻(cr)、釹(nd)和鈧(sc)中的元素，含有這些元素中的任何元素的合金，或者含有這些元素中的任何元素的氮化物。還能夠使用這些材料的疊層結(jié)構(gòu)。

作為絕緣層611，能夠使用諸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或氧化鉭之類的絕緣體。還能夠使用這些材料的疊層結(jié)構(gòu)。注意，氧氮化硅指的是這樣的物質(zhì)：其含有比氮多的氧，并且含有按照原子百分比分別為55％-65％、1％-20％、25％-35％及0.1％-10％的給定濃度的氧、氮、硅和氫，其中總的原子百分比為100％。此外，氮氧化硅指的是這樣的物質(zhì)：其含有比氧多的氮，并且含有按照原子百分比分別為15％-30％、20％-35％、25％-35％及15％-25％的給定濃度的氧、氮、硅和氫，其中總的原子百分比為100％。

半導體層612能夠使用例如下列半導體材料中的任一種材料來形成：含有屬于周期表的第14族的元素(例如，硅(si)或鍺(ge))作為其主要成分的材料；例如硅鍺(sige)或砷化鎵(gaas)的化合物；例如氧化鋅(zno)或含有銦(in)和鎵(ga)的氧化鋅的氧化物；或者呈現(xiàn)出半導體特性的有機化合物。還能夠使用利用這些半導體材料形成的層的疊層結(jié)構(gòu)。

作為導電層613和614及信號線631，能夠使用選自鋁(al)、銅(cu)、鈦(ti)、鉭(ta)、鎢(w)、鉬(mo)、鉻(cr)、釹(nd)和鈧(sc)中的元素，含有這些元素中的任何元素的合金，或者含有這些元素中的任何元素的氮化物。還能夠使用這些材料的疊層結(jié)構(gòu)。

作為絕緣層620，能夠使用諸如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或氧化鉭之類的絕緣體。此外，絕緣層620還能夠使用以下材料來形成：有機材料，例如，聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯基苯酚(polyvinylphenol)、苯并環(huán)丁烯、丙烯酸或環(huán)氧樹脂；硅氧烷材料，例如，硅氧烷樹脂；噁唑樹脂等。注意，硅氧烷材料對應于具有si-o-si鍵的材料。硅氧烷具有含硅(si)-氧(o)鍵的骨架結(jié)構(gòu)。作為代替，可以使用有機基團(例如，烷基或芳烴)或氟代基團。有機基團可以包括氟代基團。

作為像素電極616，能夠使用選自鋁(al)、銅(cu)、鈦(ti)、鉭(ta)、鎢(w)、鉬(mo)、鉻(cr)、釹(nd)和鈧(sc)中的元素，含有這些元素中的任何元素的合金，或者含有這些元素中的任何元素的氮化物。還能夠使用這些材料的疊層結(jié)構(gòu)。此外，還能夠使用透光性導電材料，例如，含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化銦鋅或者其中添加了氧化硅的氧化銦錫。

作為包含于含有帶電粒子的層618中的帶電粒子，能夠?qū)⒀趸伒扔米鲙д姷牧Ｗ?，以及能夠?qū)⑻己诘扔米鲙ж撾姷牧Ｗ印Ａ硗?，還能夠使用選自導電材料、絕緣材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料或磁泳材料中的單種材料或者使用這些材料中的任意材料形成的復合材料。

作為對置電極617，能夠使用透光性導電材料，例如，含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫、氧化銦鋅或者其中添加了氧化硅的氧化銦錫。

作為基板604，能夠使用透光性基板。透光性基板典型為使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃等形成的玻璃基板；或者使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)等形成的柔性基板。

在該實施方式中的電子紙能夠應用于顯示信息的各種領(lǐng)域的電子設(shè)備中。例如，電子紙能夠應用于電子書閱讀器(電子圖書)、海報、在車輛(例如，火車)上的廣告或者在各種卡(例如，信用卡)上的顯示。圖19示出了此類電子設(shè)備的實例。圖19示出了電子書閱讀器的實例。

如圖19所示，電子書閱讀器2700具有兩個外殼2701和2703。外殼2701和2703以軸部分2711來接合，并且電子書閱讀器2700能夠以軸部分2711作為軸來打開和閉合。以這種結(jié)構(gòu)，電子書閱讀器2700能夠象紙質(zhì)書那樣來操作。

顯示部分2705被并入外殼2701之中。顯示部分2707被并入外殼2703之中。顯示部分2705和2707可以顯示一個圖像或不同的圖像。例如，當顯示部分顯示不同的圖像時，文字能夠顯示于右側(cè)的顯示部分(在圖19中為顯示部分2705)上，以及圖像能夠顯示于左側(cè)的顯示部分(在圖19中為顯示部分2707)上。

此外，圖19還示出了其中外殼2701設(shè)置有操作部分等的實例。例如，外殼2701設(shè)置有電源開關(guān)2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。頁面能夠通過操作鍵2723來翻轉(zhuǎn)。注意，鍵盤、定點裝置等可以設(shè)置于與外殼中的顯示部分相同的一側(cè)上。而且，還可以將用于外部連接的端子(例如，耳機端子、usb端子以及能夠連接各種線纜(例如，ac適配器和usb線)的端子，用于插入記錄介質(zhì)的部分等設(shè)置于外殼的背面或側(cè)面上。而且，電子書閱讀器2700可以用作電子詞典。

另外，電子書閱讀器2700可以通過無線方式發(fā)送和接收信息。電子書閱讀器2700能夠具有其中通過無線方式從電子書服務器購買并下載所期望的圖書數(shù)據(jù)等的結(jié)構(gòu)。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

(實施方式9)

在實施方式5到8中所描述的顯示裝置能夠應用于各種電子設(shè)備(包括娛樂機器)。電子設(shè)備的實例是電視裝置(也稱為電視或電視接收器)、用于計算機等的監(jiān)視器、照相機(例如，數(shù)碼相機和數(shù)字視頻攝像機)、數(shù)字相框、移動電話裝置(也稱為移動電話或蜂窩式電話)、便攜式游戲機、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置以及大型游戲機(例如，彈球機)。

圖20a示出了電視裝置的實例。在電視裝置9600中，顯示部分9603被并入外殼9601之中。顯示部分9603能夠顯示圖像。此外，外殼9601在此由支座9605來支撐。

電視裝置9600能夠以外殼9601的操作開關(guān)或者分離的遙控器9610來操作。頻道和音量能夠以遙控器9610的操作鍵9609來控制，從而能夠控制在顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遙控器9610可以設(shè)置有用于顯示由遙控器9610所輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。

注意，電視裝置9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。利用接收器，能夠接收一般的電視廣播。此外，當電視裝置9600通過有線或無線連接經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器與通信網(wǎng)絡(luò)連接時，能夠執(zhí)行單向(從發(fā)射器到接收器)或雙向(在發(fā)射器和接收器之間或者在接收器之間)的數(shù)據(jù)通信。

圖20b示出了數(shù)字相框的實例。例如，在數(shù)字相框9700中，顯示部分9703被并入外殼9701之中。顯示部分9703能夠顯示各種圖像。例如，顯示部分9703能夠顯示以數(shù)碼相機等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)，并且用作普通相框。

注意，數(shù)字相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接部分(例如，usb端子或者能夠與各種線纜(例如，usb線纜)連接的端子)、記錄介質(zhì)插入部分等。雖然這些構(gòu)件可以設(shè)置于設(shè)置顯示部分的表面上，但是為了數(shù)字相框9700的設(shè)計，優(yōu)選的是將它們設(shè)置于側(cè)面或背面上。例如，用于存儲以數(shù)碼相機拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲器被插入到數(shù)字相框的記錄介質(zhì)插入部分中，并且該圖像數(shù)據(jù)能夠被傳輸并然后顯示于顯示部分9703之上。

此外，還可以將數(shù)字相框9700配置為通過無線方式來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？梢圆捎闷渲兴谕臄?shù)據(jù)通過無線方式來傳輸以被顯示的結(jié)構(gòu)。

圖21a是便攜式游戲機，并且包括外殼9881和外殼9891這兩個外殼，其中這兩個外殼以接合部分9893來連接使得該便攜式游戲機能夠打開及合上。顯示部分9882被并入外殼9881之中，以及顯示部分9883被并入外殼9891之中。而且，圖21a所示的便攜式游戲機設(shè)置有揚聲器9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、led燈9890、輸入部件(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888(具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、距離、光、液體、磁力、溫度、化學物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射線、流速、濕度、梯度、振動、氣味或紅外線的功能)，及麥克風9889)等。毋庸置疑，便攜式游戲機并不限于以上所描述的那種。便攜式游戲機可以具有其中適當?shù)卦O(shè)置有附加的輔助裝置的結(jié)構(gòu)，只要至少設(shè)置有顯示裝置即可。在圖21a中的便攜式游戲機具有讀取存儲于記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)以將它顯示在顯示部分上的功能，以及通過無線通信與其它的便攜式游戲機共享信息的功能。注意，在圖21a中的便攜式游戲機的功能并不限于以上所描述的那些，便攜式游戲機能夠具有各種功能。

圖21b示出了作為大型娛樂機器的自動販賣機的實例。在自動販賣機9900中，顯示部分9903被并入外殼9901之中。而且，自動販賣機9900設(shè)置有例如啟動桿和停止開關(guān)、投幣口、揚聲器等操作部件。毋庸置疑，自動販賣機9900的結(jié)構(gòu)并不限于以上結(jié)構(gòu)。自動販賣機可以具有其中適當?shù)卦O(shè)置有附加的輔助裝置的結(jié)構(gòu)，只要至少設(shè)置有以上任一實施方式所描述的顯示裝置即可。

圖22a示出了移動電話的實例。移動電話9000設(shè)置有并入外殼9001之中的顯示部分9002、操作按鈕9003、外部連接端口9004、揚聲器9005、麥克風9006等。

當以手指等來觸摸圖22a所示的移動電話9000的顯示部分9002時，能夠?qū)?shù)據(jù)輸入到移動電話9000中。此外，諸如撥打電話和輸入文字之類的操作能夠通過以手指等觸摸顯示部分9002來執(zhí)行。

顯示部分9002主要有三種顯示模式。第一模式是主要用于顯示圖像的顯示模式。第二模式是主要用于輸入數(shù)據(jù)(例如，文字)的輸入模式。第三模式是顯示和輸入模式，該模式是以上兩種模式的結(jié)合，即顯示模式和輸入模式的結(jié)合。

例如，在撥打電話或輸入文字的情形中，主要用于輸入文字的文字輸入模式被選擇用于顯示部分9002，從而能夠輸入在屏幕上顯示的字符。在這種情況下，優(yōu)選的是在顯示部分9002的幾乎整個屏幕區(qū)上顯示鍵盤或數(shù)字鍵。

當在移動電話9000內(nèi)設(shè)置有包括用于測量傾角的傳感器的檢測裝置(例如，陀螺儀或加速度傳感器)時，在顯示部分9002的屏幕上的顯示能夠通過確定移動電話9000的方向(移動電話9000是直立的還是側(cè)躺著的)而自動地改變。

屏幕模式通過觸摸顯示部分9002或者使用外殼9001的操作按鈕9003來改變。作為選擇，屏幕模式可以根據(jù)在顯示部分9002上顯示的圖像的類型來改變。例如，當在顯示部分9002上顯示的圖像的信號是運動圖像的數(shù)據(jù)時，屏幕模式改變?yōu)轱@示模式。當信號是文字數(shù)據(jù)時，屏幕模式改變?yōu)檩斎肽Ｊ健?/p>

此外，在輸入模式中，當在特定時段內(nèi)沒有執(zhí)行通過觸摸顯示屏9002進行的輸入，而由顯示部分9002中的光學傳感器來檢測的信號被檢測到時，可以控制屏幕模式以使之從輸入模式改變?yōu)轱@示模式。

顯示部分9002還能夠用作圖像傳感器。例如，掌紋、指紋等的圖像在以手掌或手指觸摸顯示部分9002時被獲取，借此能夠執(zhí)行個人識別。此外，當在顯示部分內(nèi)設(shè)置有發(fā)射出近紅外光的背光或傳感光源時，能夠獲取指靜脈、掌靜脈等的圖像。

圖22b示出了移動電話的另一個實例。在圖22b中的移動電話包括在外殼9411中的顯示裝置9410，該顯示裝置9410包括顯示部分9412和操作按鈕9413；以及在外殼9401中的通信裝置9400，該通信裝置9400包括掃描按鈕9402、外部輸入端子9403、麥克風9404、揚聲器9405以及在接收到呼叫時發(fā)射光的發(fā)光部分9406。具有顯示功能的顯示裝置9410能夠按照箭頭所示的兩個方向與具有電話功能的通信裝置9400的分離和連接。因此，顯示裝置9410和通信裝置9400的短軸能夠彼此連接，或者顯示裝置9410和通信裝置9400的長軸能夠彼此連接。此外，當僅需要顯示功能時，顯示裝置9410可以與通信裝置9400分離，從而能夠單獨使用顯示裝置9410。通信裝置9400和顯示裝置9410能夠通過無線通信或有線通信相互發(fā)送和接收圖像或者相互輸入信息，并且通信裝置9400和顯示裝置9410中的每一個都具有可充電的電池。

注意，該實施方式或該實施方式的一部分能夠與其他實施方式或其他實施方式的一部分自由地結(jié)合。

本申請基于在2009年10月9日提交日本專利局的日本專利申請no.2009-234845，并且該申請的全部內(nèi)容通過引用，包含于此。