JP7491990B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、表示装置及びその動作方法、並びに電子機器に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一
態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・
マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態
様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄
電装置、記憶装置、撮像装置、それらの動作方法、又は、それらの製造方法、を一例とし
て挙げることができる。

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。

基板上に形成された金属酸化物を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。
例えば、酸化亜鉛又はＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物を用いたトランジスタを表示装置の画素
のスイッチング素子等に用いる技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。

また、オフ電流が極めて低いトランジスタをメモリセルに用いる構成の記憶装置が特許文
献３に開示されている。

特開２００７－１２３８６１号公報 特開２００７－９６０５５号公報 特開２０１１－１１９６７４号公報

ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等を有する表示装置において、
高輝度の画像を表示する場合、ソースドライバが高い電位の画像信号を生成して、ＥＬ素
子等を有する画素に供給しなければならない。しかし、ソースドライバの耐圧等のため、
ソースドライバが生成できる画像信号の電位の高さには限界がある。また、ソースドライ
バが高い電位の画像信号を生成すると、表示装置の消費電力が増加する。

本発明の一態様は、ソースドライバが出力可能な電位より高い電位の画像信号に対応する
画像を表示することができる表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、高輝度
の画像を表示することができる表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、高ダ
イナミックレンジの表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、低消費電力の表
示装置を提供することを課題の一つとする。又は、外光の照度に応じた輝度の画像を表示
することができる表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、視認性の高い画像
を表示することができる表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、信頼性の高
い表示装置を提供することを課題の一つとする。又は、新規な表示装置等を提供すること
を課題の一つとする。又は、上記表示装置の動作方法を提供することを課題の一つとする
。又は、新規な半導体装置等を提供することを課題の一つとする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項等の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、画素と、回路と、を有する表示装置であって、画素は、第１のトラン
ジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１
の容量素子と、第２の容量素子と、表示素子と、を有し、第１のトランジスタのソース又
はドレインの一方は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第１のトランジ
スタのソース又はドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、第２のトランジス
タのソース又はドレインの一方は、第１の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第
２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続され、第１
の容量素子の一方の電極は、第３のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第３のト
ランジスタのゲートは、第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第３のトラン
ジスタのソース又はドレインの一方は、第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され
、第２の容量素子の他方の電極は、第４のトランジスタのソース又はドレインの一方と電
気的に接続され、第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、表示素子の一方の
電極と電気的に接続され、回路は、第１の配線及び第２の配線と電気的に接続され、回路
は、第１の配線に、第１の画像信号を供給する機能を有し、回路は、第２の配線に、参照
電位を供給する機能を有し、回路は、第２の配線に、第２の画像信号を供給する機能を有
する表示装置である。

または、上記態様において、参照電位は、外光の照度に応じた大きさの電位であってもよ
い。

または、上記態様において、外光の照度が高いほど、参照電位の電位は小さくてもよい。

または、上記態様において、参照電位は、負電位であってもよい。

または、上記態様において、第１の容量素子の容量値は、第２の容量素子の容量値より大
きくてもよい。

または、上記態様において、表示素子は、有機ＥＬ素子であってもよい。

または、上記態様において、第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有
し、金属酸化物は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｎｄ又はＨｆ）と、を有してもよい。

または、本発明の一態様の表示装置と、カメラと、を有する電子機器も本発明の一態様で
ある。

または、本発明の一態様は、表示素子と、第１の配線及び第２の配線と電気的に接続され
たメモリ回路と、が設けられた画素を有する表示装置の動作方法であって、第１の配線に
、参照電位を供給し、第２の配線を介して、メモリ回路に第１の画像信号を格納し、第１
の配線を介して、メモリ回路に第２の画像信号を供給することにより、第１の画像信号に
第２の画像信号を付加し、表示素子により、第１の画像信号に対応する画像と、第２の画
像信号に対応する画像と、を重ね合わせた画像を表示する表示装置の動作方法である。

または、上記態様において、参照電位は、外光の照度に応じた大きさの電位であってもよ
い。

または、上記態様において、外光の照度が高いほど、参照電位の電位は小さくてもよい。

または、上記態様において、参照電位は、負電位であってもよい。

本発明の一態様により、ソースドライバが出力可能な電位より高い電位の画像信号に対応
する画像を表示することができる表示装置を提供することができる。又は、高輝度の画像
を表示することができる表示装置を提供することができる。又は、高ダイナミックレンジ
の表示装置を提供することができる。又は、低消費電力の表示装置を提供することができ
る。又は、外光の照度に応じた輝度の画像を表示することができる表示装置を提供するこ
とができる。又は、視認性の高い画像を表示することができる表示装置を提供することが
できる。又は、信頼性の高い表示装置を提供することができる。又は、新規な表示装置等
を提供することができる。又は、上記表示装置の動作方法を提供することができる。又は
、新規な半導体装置等を提供することができる。

画素回路の構成例を説明する図。 画素回路の動作例を説明するタイミングチャート。 画素回路の動作例を説明する図。 表示装置の動作例を説明する図。 表示装置の構成例を説明するブロック図。 画素について説明する図。 画素回路の構成例を説明する図。 画素回路の構成例を説明する図。 表示装置の構成例を説明する図。 タッチパネルの構成例を説明する図。 表示装置の構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 トランジスタの構成例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 ＤＯＳＲＡＭの構成例を示す断面図。 γ値と階調との関係を説明するグラフ。 表示結果を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成にお
いて、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用
い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチン
グを異なる図面間で適宜省略又は変更する場合もある。

本明細書等において、“第１”、“第２”、“第３”という序数詞は構成要素の混同を避
けるために付す場合があり、その場合は数的に限定するものではなく、また順序を限定す
るものでもない。

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの
」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの
」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタ
等のスイッチング素子、抵抗素子、コイル、容量素子、その他の各種機能を有する素子等
が含まれる。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を参照して説明する。

本発明の一態様は、画素に第１の画像信号を供給し、当該第１の画像信号に第２の画像信
号を付加する機能を有する表示装置である。ここで、第１の画像信号及び第２の画像信号
は、ソースドライバ等の、画素の外部に設けられる回路により生成することができる。各
画素にはメモリ回路が設けられ、当該メモリ回路に第１の画像信号が保持される。

その後、第１の画像信号が保持されたメモリ回路に、第２の画像信号が付加され、表示素
子に供給される。したがって、表示素子では、第１の画像信号に対応する画像と、第２の
画像信号に対応する画像と、を重ね合わせて表示することができる。これにより、ソース
ドライバ等が生成可能な電位より高い電位の画像信号に対応する画像を、表示装置が表示
することができる。以上により、画像信号を付加せず、１つの画像信号のみに対応する画
像を表示する場合より、高輝度の画像を表示装置が表示することができ、表示装置のダイ
ナミックレンジを高めることができる。また、ソースドライバ等が生成する画像信号の電
位を低くすることができるので、表示装置の消費電力を低減することができる。

本明細書等において、第１の画像信号という用語と、第２の画像信号という用語は、必要
に応じて、又は適宜入れ替えることができるものとする。

〔画素回路の構成例〕
図１は、本発明の一態様の表示装置に用いることができる画素１０ａを説明する図である
。画素１０ａは、トランジスタ１０２と、トランジスタ１１１と、トランジスタ１１２と
、トランジスタ１１４と、容量素子１０３と、容量素子１１３と、ＥＬ素子１０４を有す
る。

トランジスタ１１１のソース又はドレインの一方は、容量素子１１３の一方の電極と電気
的に接続される。トランジスタ１１４のソース又はドレインの一方は、容量素子１１３の
他方の電極と電気的に接続される。容量素子１１３の一方の電極は、トランジスタ１１２
のゲートと電気的に接続される。トランジスタ１１２のゲートは、容量素子１０３の一方
の電極と電気的に接続される。トランジスタ１１２のソース又はドレインの一方は、容量
素子１０３の他方の電極と電気的に接続される。容量素子１０３の他方の電極は、トラン
ジスタ１０２のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１０２の
ソース又はドレインの他方は、ＥＬ素子１０４の一方の電極と電気的に接続される。

ここで、トランジスタ１１１のソース又はドレインの一方、容量素子１１３の一方の電極
、トランジスタ１１２のゲート、及び容量素子１０３の一方の電極が接続される配線をノ
ードＮＭとする。また、トランジスタ１０２のソース又はドレインの他方、及びＥＬ素子
１０４の一方の電極が接続される配線をノードＮＡとする。

トランジスタ１１１のゲートは、配線１２１に電気的に接続される。トランジスタ１１４
のゲートは、配線１２２と電気的に接続される。トランジスタ１０２のゲートは、配線１
２６と電気的に接続される。トランジスタ１１１のソース又はドレインの他方は、配線１
２４と電気的に接続される。トランジスタ１１４のソース又はドレインの他方は、配線１
２５と電気的に接続される。

トランジスタ１１２のソース又はドレインの他方は、電源線１２８（高電位）と電気的に
接続される。ＥＬ素子１０４の他方の電極は、共通配線１２９と電気的に接続される。な
お、共通配線１２９には、任意の電位を供給することができる。

配線１２１、配線１２２、及び配線１２６は、トランジスタの動作を制御するための走査
線としての機能を有する。配線１２４は、画像信号Ｓ１を供給する信号線としての機能を
有する。配線１２５は、画像信号Ｓ２を供給する信号線としての機能を有する。なお、画
像信号Ｓ１及び画像信号Ｓ２は、ソースドライバ等の、画素１０ａの外部に設けられる回
路（図１には図示せず）により生成することができる。

トランジスタ１１１、トランジスタ１１２、容量素子１１３、及びトランジスタ１１４は
、メモリ回路ＭＥＭを構成する。なお、トランジスタ１１４をメモリ回路ＭＥＭに含めな
くてもよい。

ノードＮＭは記憶ノードであり、トランジスタ１１１を導通させることで、配線１２４に
供給された信号をノードＮＭに書き込むことができる。トランジスタ１１１に極めてオフ
電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＭの電位を長時間保持することができ
る。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジス
タ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。

なお、トランジスタ１１１だけでなく、画素を構成するその他のトランジスタにＯＳトラ
ンジスタを適用してもよい。また、トランジスタ１１１にＳｉをチャネル形成領域に有す
るトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）を適用してもよい。又は、画素を構成するト
ランジスタの一部にＯＳトランジスタを用い、その他にＳｉトランジスタを用いてもよい
。なお、上記Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、
結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン）を有するトランジスタ、単結晶シリ
コンを有するトランジスタ等が挙げられる。

表示素子にＥＬ素子を用いる場合はシリコン基板を用いることができ、Ｓｉトランジスタ
とＯＳトランジスタとが重なる領域を有するように形成することができる。したがって、
トランジスタ数が比較的多くても画素密度を向上させることができる。

ＯＳトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ま
しくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができ
る。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体等であり、例えば、後述するＣＡＡＣ－
ＯＳ又はＣＡＣ－ＯＳ等を用いることができる。ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶を構成する原子が
安定であり、信頼性を重視するトランジスタ等に適する。また、ＣＡＣ－ＯＳは、高移動
度特性を示すため、高速動作を行うトランジスタ等に適する。

ＯＳトランジスタはエネルギーギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。
また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、及び短チャネル効
果等が生じない等Ｓｉトランジスタとは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成する
ことができる。

ＯＳトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛、及びＭ（アルミニウム
、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム
、スズ、ネオジム、又はハフニウム等の金属）を含むＩｎ－Ｍ－Ｚｎで表記される酸化物
膜とすることができる。

半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸
化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧
Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素
の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉ
ｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４
．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５
：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッ
タリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む
。

半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キ
ャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下、さらに
好ましくは１×１０^１３／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以下、さら
に好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^－９／ｃｍ^３以上のキャリア密
度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性又は実
質的に高純度真性な酸化物半導体という。当該酸化物半導体は欠陥準位密度が低く、安定
な特性を有する酸化物半導体であるといえる。

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果
移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする
トランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密
度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい
。

半導体層を構成する酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が
含まれると、酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコ
ンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成
する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半導
体層におけるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度（二次イオン質量分析法により得
られる濃度）を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が
生じてキャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半
導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層におけ
る窒素濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）は、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／
ｃｍ^３以下にすることが好ましい。

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向
した結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ－Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、又は非晶
質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ
－ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。

非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない
。又は、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない
。

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ
－ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合
膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、又は積層構
造を有する場合がある。

以下では、非単結晶の半導体層の一態様であるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃ
ｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの構成について説明する。

ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以
下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで偏在した材料の一構成
である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏
在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以
上２ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともい
う。

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及
び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イット
リウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲル
マニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タ
ンタル、タングステン、マグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種が含まれていても
よい。

例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳ（ＣＡＣ－ＯＳの中でもＩｎ－Ｇ
ａ－Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ－ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物
（以下、ＩｎＯ_Ｘ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、又はインジウム亜鉛酸化
物（以下、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とす
る。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯ_Ｘ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）
、又はガリウム亜鉛酸化物（以下、Ｇａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０
よりも大きい実数）とする。）等と、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイ
ク状のＩｎＯ_Ｘ１、又はＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、
クラウド状ともいう。）である。

つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、
又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体で
ある。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が
、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２
の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。

なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合
がある。代表例として、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ１（ｍ１は自然数）、又はＩｎ_{（１＋
ｘ０）}Ｇａ_{（１－ｘ０）}Ｏ_３（ＺｎＯ）_ｍ０（－１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表され
る結晶性の化合物が挙げられる。

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はＣＡＡＣ構造を有する。なお、Ｃ
ＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ－ｂ面においては
配向せずに連結した結晶構造である。

一方、ＣＡＣ－ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇ
ａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察
される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモ
ザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、結
晶構造は副次的な要素である。

なお、ＣＡＣ－ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。
例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含ま
ない。

なお、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主
成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム
、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン
、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム
等から選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、ＣＡＣ－ＯＳは、一部に該金属元
素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状
に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。

ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成
することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスと
して、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたい
ずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガス
の流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましく
は０％以上１０％以下とすることが好ましい。

ＣＡＣ－ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひ
とつであるＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに
、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折測定から、測定
領域のａ－ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

また、ＣＡＣ－ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を
照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該
リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、ＣＡＣ－
ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ
－ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。

また、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ
線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域
と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、偏在し、混合し
ている構造を有することが確認できる。

ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧ
ＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３等が主成分であ
る領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と、に互いに相
分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３等
が主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ
_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導
体としての導電性が発現する。したがって、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が
主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動
度（μ）が実現できる。

一方、ＧａＯ_Ｘ３等が主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が
主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯ_Ｘ３等が主成分
である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチ
ング動作を実現できる。

したがって、ＣＡＣ－ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３等に起因する絶縁性と
、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１に起因する導電性とが、相補的に作用するこ
とにより、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することがで
きる。

また、ＣＡＣ－ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、ＣＡＣ－ＯＳは
、様々な表示装置等の構成材料として適している。

画素１０ａにおいて、ノードＮＭに書き込まれた画像信号Ｓ１は、配線１２５から供給さ
れる画像信号Ｓ２と容量結合される。容量結合された画像信号は、ノードＮＡに出力する
ことができる。なお、トランジスタ１１４は、画素を選択する機能を有する。トランジス
タ１０２は、ＥＬ素子１０４の発光を制御するスイッチとしての機能を有する。

例えば、画像信号Ｓ１の電位がトランジスタ１１２のしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）より大きい
場合、画像信号Ｓ２が書き込まれる前にトランジスタ１１２が導通し、ＥＬ素子１０４が
発光してしまう。したがって、トランジスタ１０２を設け、ノードＮＭの電位が確定した
のちにトランジスタ１０２を導通させ、ＥＬ素子１０４を発光させることが好ましい。

すなわち、ノードＮＭに画像信号Ｓ１を格納しておけば、画像信号Ｓ１に画像信号Ｓ２を
付加することができる。画像信号を生成するソースドライバ等の耐圧等により、画像信号
の電位には上限がある。そこで、２つの画像信号を重ね合わせることにより、ソースドラ
イバ等が出力可能な電位より高い電位の画像信号に対応する画像を、表示装置が表示する
ことができる。これにより、画像信号を付加せず、１つの画像信号のみに対応する画像を
表示する場合より、高輝度の画像を表示装置が表示することができ、表示装置のダイナミ
ックレンジを拡大することができる。また、ソースドライバ等が生成する画像信号の電位
を低くすることができるので、表示装置の消費電力を低減することができる。

〔画素回路の動作例〕
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すタイミングチャートを用いて、画素１０ａの動作例の詳細を説
明する。なお、以下の説明においては、高電位を電位ＶＤＤ、低電位を電位ＶＳＳで表す
。ここで、電位ＶＳＳは、例えば接地電位とすることができる。また、配線１２４に供給
される画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１は正負の任意の電位とすることができるが、ここでは電
位ＶＳＳ以上の電位である場合を説明する。

まず、図２（Ａ）を用いて画像信号Ｓ１をノードＮＭに書き込む動作を説明する。

時刻Ｔ１に配線１２１、配線１２２、及び配線１２６の電位を電位ＶＳＳとする。また、
配線１２５の電位を、電位ＶＳＳ以下の電位である電位Ｖ_ｏｌとする。電位Ｖ_ｏｌは、例
えば負電位とすることができる。なお、本明細書等において、電位Ｖ_ｏｌを参照電位と呼
ぶ場合がある。

時刻Ｔ２に配線１２２の電位を電位ＶＤＤとする。これにより、トランジスタ１１４が導
通し、容量素子１１３の他方の電極の電位は電位Ｖ_ｏｌとなる。また、ノードＮＭの電位
は、電位Ｖ_ｏｌに対応する電位Ｖ_ｏｌ’となる。ここで、電位Ｖ_ｏｌ’は、容量素子１１
３の容量値と、容量素子１０３の容量値と、の比によって変化する。

時刻Ｔ３に配線１２１の電位を電位ＶＤＤとする。これにより、トランジスタ１１１が導
通し、配線１２４の電位Ｖ_Ｓ１がノードＮＭに書き込まれる。

時刻Ｔ４に配線１２１の電位を電位ＶＳＳとする。これにより、トランジスタ１１１が非
導通となり、ノードＮＭに電位Ｖ_Ｓ１が保持される。

時刻Ｔ５に配線１２２の電位を電位ＶＳＳとする。これにより、トランジスタ１１４が非
導通となり、画像信号Ｓ１の書き込み動作が終了する。

次に、図２（Ｂ）を用いて画像信号Ｓ２を付加する動作と、ＥＬ素子１０４を発光させる
動作を説明する。なお、画像信号Ｓ２の電位を電位Ｖ_Ｓ２とする。なお、配線１２５に供
給される画像信号Ｓ２の電位Ｖ_Ｓ２は正負の任意の電位とすることができるが、ここでは
電位ＶＳＳ以上の電位である場合を説明する。

時刻Ｔ１１に配線１２２の電位を電位ＶＤＤとする。これにより、トランジスタ１１４が
導通し、ノードＮＭの電位Ｖ_ＮＭが次の式で表される値となる。ここで、Ｃ_１は容量素子
１１３の容量値を表し、Ｃ_２は容量素子１０３の容量値を表す。

つまり、電位Ｖ_ＮＭは、容量値Ｃ_１と容量値Ｃ_２との比Ｃ_１／Ｃ_２に依存し、容量値Ｃ_１
の値そのもの、及び容量値Ｃ_２の値そのものには依存しない。ここで、電位Ｖ_ｏｌを負電
位とすると、数式１は以下のように変形できる。

よって、Ｃ_１／Ｃ_２が大きいほど、電位Ｖ_ＮＭも大きくなる。また、容量値Ｃ_２が容量値
Ｃ_１と比べて無視できるほど小さい場合は、電位Ｖ_ＮＭは以下の式で表される。なお、こ
の場合、電位Ｖ_ｏｌ’は電位Ｖ_ｏｌと等しくなる。

つまり、電位Ｖ_ＮＭが、電位Ｖ_Ｓ１と、電位Ｖ_Ｓ２と、の和に対応する電位となる。以上
より、Ｃ_１／Ｃ_２は大きいことが好ましい。例えば、Ｃ_１／Ｃ_２は１より大きいことが好
ましく、２以上とすることがより好ましく、３以上とすることがさらに好ましい。しかし
ながら、Ｃ_１／Ｃ_２が大きすぎると、画素１０ａの画素面積に対し容量値Ｃ_２が小さくな
り、容量値Ｃ_２を十分に確保できなくなるため、Ｃ_１／Ｃ_２は１０以下とすることが好ま
しく、５以下とすることがさらに好ましい。

なお、電位Ｖ_ＮＭは、トランジスタ１１２のゲート容量等に起因する寄生容量の影響で、
上記数式１乃至数式３による計算値より小さくなる場合がある。

時刻Ｔ１２に配線１２２の電位を電位ＶＳＳとする。これにより、トランジスタ１１４が
非導通となり、ノードＮＭの電位が確定される。

時刻Ｔ１３に配線１２６の電位を電位ＶＤＤとすると、トランジスタ１０２が導通し、ノ
ードＮＡの電位がノードＮＭに対応する電位となり、ＥＬ素子１０４が発光する。

以上が画素１０ａの動作例である。以上より、本発明の一態様は、配線１２５を参照電位
である電位Ｖ_ｏｌとした後に、画像信号Ｓ１をノードＮＭに書き込み、その後画像信号Ｓ
２を付加してＥＬ素子１０４を発光させる、表示装置の動作方法であるということができ
る。

なお、図２（Ａ）に示す動作と、図２（Ｂ）に示す動作と、を１回ずつ交互に行ってもよ
いが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、トランジスタ１１１をＯＳトランジス
タとすることで、ノードＮＭの電位を長時間保持することができるので、図２（Ａ）に示
す動作を１回行った後、図２（Ｂ）に示す動作を複数回行ってもよい。

ここで、図２（Ｂ）の時刻Ｔ１１において画像信号Ｓ２が付加された際のノードＮＭの電
位は、数式１等に示すように、電位Ｖ_ｏｌに依存する。電位Ｖ_ｏｌが小さいほど電位Ｖ_Ｎ
Ｍが大きくなるので、ＥＬ素子１０４の発光輝度も大きくなる。つまり、本発明の一態様
の表示装置は、電位Ｖ_ｏｌが小さいほど高輝度の画像を表示することができる。したがっ
て、電位Ｖ_ｏｌは、例えば外光の照度に応じて変化させることが好ましい。例えば、本発
明の一態様の表示装置に照度センサを設けて、外光の照度を検出することが好ましい。

図３（Ａ１）は、晴れた昼間における屋外の様子を表し、図３（Ｂ１）は、夜間における
屋外の様子を表す。図３（Ａ１）、（Ｂ１）に示す表示装置２００は、本発明の一態様の
表示装置である。

図３（Ａ２）は、図３（Ａ１）に示す環境におかれた表示装置２００の、図２（Ａ）に示
す時刻Ｔ１乃至時刻Ｔ２における配線１２５の電位を示す。図３（Ｂ２）は、図３（Ｂ１
）に示す環境におかれた表示装置２００の、図２（Ａ）に示す時刻Ｔ１乃至時刻Ｔ２にお
ける配線１２５の電位を示す。ここで、図３（Ａ２）に示す電位Ｖ_ｏｌを電位Ｖ_ｏｌ［１
］とし、図３（Ｂ２）に示す電位Ｖ_ｏｌを電位Ｖ_ｏｌ［２］とする。

図３（Ａ１）に示す環境下における外光の照度は、図３（Ｂ１）に示す環境下における外
光の照度より高い。よって、図３（Ａ１）に示す環境下では、電位Ｖ_ｏｌを図３（Ｂ１）
に示す環境下より小さくして、より高輝度の画像を表示装置２００により表示することが
好ましい。これにより、表示装置２００により表示される画像の視認性を高めることがで
きる。また、図３（Ｂ１）に示す環境下では表示装置２００が表示する画像の輝度を小さ
くすることにより、表示装置２００の消費電力を低減することができる。

なお、画像信号Ｓ１に対応する画像と、画像信号Ｓ２に対応する画像と、を異ならせても
よい。図４は、画像信号Ｓ１に対応する画像Ｐ１を、絵と文字が含まれる画像とし、画像
信号Ｓ２に対応する画像Ｐ２を、文字のみを含む画像とする場合を示している。この場合
、画像Ｐ１と画像Ｐ２を重ね合わせることで、文字の輝度を高めることができ、例えば文
字を強調することができる。また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、画像信号Ｓ１の電
位Ｖ_Ｓ１を書き換える場合は、画像信号Ｓ２の電位Ｖ_Ｓ２を再度書き込まなければならな
い。一方、画像信号Ｓ２の電位Ｖ_Ｓ２を書き換える場合は、図２（Ａ）に示す時刻Ｔ３に
おいてノードＮＭに書き込まれた電荷が、トランジスタ１１１等からリークせずにノード
ＮＭに保持されている限り、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１を書き換える必要がない。よって
、図４に示す場合において、電位Ｖ_Ｓ２の値を調整することにより、文字の輝度を調整す
ることができる。

ここで、前述のように、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１を書き換える場合は、画像信号Ｓ２の
電位Ｖ_Ｓ２を再度書き込まなければならないが、画像信号Ｓ２の電位Ｖ_Ｓ２を書き換える
場合は、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１を書き換える必要がない。よって、画像Ｐ１は、画像
Ｐ２より書き換え頻度が低い画像とすることが好ましい。なお、画像Ｐ１は、絵と文字が
含まれる画像に限定されず、画像Ｐ２は、文字のみを含む画像に限定されない。

〔表示装置の構成例〕
図５は、本発明の一態様の表示装置の構成例を示すブロック図である。当該表示装置は、
画素１０がマトリクス状に設けられた画素アレイと、ゲートドライバ１２と、ソースドラ
イバ１３と、照度センサ１４と、デマルチプレクサ１５と、を有する。画素１０としては
、前述した画素１０ａを適用することができる。なお、デマルチプレクサ１５の個数は、
例えば画素アレイに設けられた画素１０の列数と同数とすることができる。また、ソース
ドライバ１３と、デマルチプレクサ１５と、をまとめてソースドライバと呼んでもよい。
つまり、デマルチプレクサ１５は、ソースドライバに含まれるとしてもよい。

ゲートドライバ１２及びソースドライバ１３には、例えばシフトレジスタ回路を用いるこ
とができる。ゲートドライバ１２は、配線１２１、配線１２２、及び配線１２６を介して
画素１０と電気的に接続される。照度センサ１４は、ソースドライバ１３と電気的に接続
される。ソースドライバ１３は、デマルチプレクサ１５の入力端子と電気的に接続される
。デマルチプレクサ１５の第１の出力端子は、配線１２４を介して画素１０と電気的に接
続される。デマルチプレクサ１５の第２の出力端子は、配線１２５を介して画素１０と電
気的に接続される。

ゲートドライバ１２は、画素１０が有するトランジスタの動作を制御するための信号を生
成する機能を有する回路である。ソースドライバ１３は、画像信号Ｓ１及び画像信号Ｓ２
を生成する機能を有する回路である。また、ソースドライバ１３は、参照電位である電位
Ｖ_ｏｌを生成する機能を有する回路である。なお、電位Ｖ_ｏｌは、ソースドライバ以外の
回路により生成してもよい。

デマルチプレクサ１５は、画像信号Ｓ１を配線１２４に供給し、画像信号Ｓ２を配線１２
５に供給する機能を有する回路である。また、ソースドライバ１３が電位Ｖ_ｏｌを生成す
る機能を有する場合、デマルチプレクサ１５は、電位Ｖ_ｏｌを配線１２５に供給する機能
を有する。

照度センサ１４は、外光の照度を検出する機能を有する回路である。前述のように、本発
明の一態様の表示装置において、外光の照度に応じて電位Ｖ_ｏｌを変化させることができ
る。よって、照度センサ１４が外光の照度を検出し、検出した照度に関する情報をソース
ドライバ１３に供給することにより、ソースドライバ１３は外光の照度に応じた電位の電
位Ｖ_ｏｌを生成することができる。なお、ソースドライバ１３が電位Ｖ_ｏｌを生成する機
能を有しない場合は、照度センサ１４とソースドライバ１３が電気的に接続されていない
構成とすることができる。

なお、照度センサ１４は光電変換素子を有する構成とすることができる。光電変換素子と
して、例えばシリコンを光電変換層とする光電変換素子、セレン系材料を光電変換層とす
る光電変換素子を用いることができる。

セレン系材料を用いた光電変換素子は、可視光に対する外部量子効率が高いという特性を
有する。当該光電変換素子では、アバランシェ増倍を利用することにより、入射される光
量に対する電子の増幅を大きくすることができる。また、セレン系材料は光吸収係数が高
いため、光電変換層を薄膜で作製できる等の生産上の利点を有する。セレン系材料の薄膜
は、真空蒸着法又はスパッタリング法等を用いて形成することができる。

セレン系材料としては、単結晶セレン及び多結晶セレン等の結晶性セレン、非晶質セレン
、銅とインジウムとセレンとの化合物（ＣＩＳ）、又は、銅とインジウムとガリウムとセ
レンとの化合物（ＣＩＧＳ）等を用いることができる。

図６（Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明の一態様の表示装置に設けられる画素１０が呈する色に
ついて説明する図である。図６（Ａ）に示すように、赤色（Ｒ）を呈する画素１０、緑色
（Ｇ）を呈する画素１０、及び青色（Ｂ）を呈する画素１０を本発明の一態様の表示装置
に設けることができる。または、図６（Ｂ）に示すように、シアン（Ｃ）を呈する画素１
０、マゼンタ（Ｍ）を呈する画素１０、及び黄色（Ｙ）を呈する画素１０が本発明の一態
様の表示装置に設けられていてもよい。

または、図６（Ｃ）に示すように、赤色（Ｒ）を呈する画素１０、緑色（Ｇ）を呈する画
素１０、青色（Ｂ）を呈する画素１０、及び白色（Ｗ）を呈する画素１０が本発明の一態
様の表示装置に設けられていてもよい。または、図６（Ｄ）に示すように、赤色（Ｒ）を
呈する画素１０、緑色（Ｇ）を呈する画素１０、青色（Ｂ）を呈する画素１０、及び黄色
（Ｙ）を呈する画素１０が本発明の一態様の表示装置に設けられていてもよい。または、
図６（Ｅ）に示すように、シアン（Ｃ）を呈する画素１０、マゼンタ（Ｍ）を呈する画素
１０、黄色（Ｙ）を呈する画素１０、及び白色（Ｗ）を呈する画素１０が本発明の一態様
の表示装置に設けられていてもよい。

図６（Ｃ）、（Ｅ）に示すように、白色を呈する画素１０を本発明の一態様の表示装置に
設けることで、表示される画像の輝度を高めることができる。また、図６（Ｄ）等に示す
ように、画素１０が呈する色の種類を増やすことで、中間色の再現性を高めることができ
るため、表示品位を高めることができる。

〔画素回路の変形例〕
次に、画素１０の変形例について説明する。画素１０は、図７（Ａ）に示す画素１０ｂの
構成とすることもできる。画素１０ｂは、画素１０ａからトランジスタ１０２を省いた構
成である。

前述したように、トランジスタ１０２はノードＮＭに書き込む信号の電位がトランジスタ
１１２のしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）以上である場合に起こる不具合を解消するために設けら
れる。ただし、ノードＮＭに書き込まれる信号がＶ_ｔｈより低い値に限定されていればト
ランジスタ１０２を省くことができる。

また、画素１０は、図７（Ｂ）に示す画素１０ｃの構成とすることもできる。画素１０ｃ
は、それぞれのトランジスタにバックゲートを設けた構成を有する。当該バックゲートは
フロントゲートと電気的に接続されており、オン電流を高める効果を有する。また、バッ
クゲートにフロントゲートと異なる電位を供給できる構成としてもよい。当該構成とする
ことで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。なお、図７（Ｂ）におい
ては、全てのトランジスタにバックゲートを設けた構成を図示しているが、バックゲート
が設けられないトランジスタを有していてもよい。また、トランジスタがバックゲートを
有する構成は、本実施の形態における他の画素回路にも有効である。

また、画素１０は、図８に示す画素１０ｄの構成とすることもできる。画素１０ｄでは、
画素１０ａにトランジスタ１０５及び配線１３０を付加した構成を有する。

トランジスタ１０５のソース又はドレインの一方は、トランジスタ１１２のソース又はド
レインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１０５のソース又はドレインの他方は
、配線１３０と電気的に接続される。トランジスタ１０５のゲートは、配線１２２と電気
的に接続される。

配線１３０は、電源線としての機能を有する。画像信号Ｓ１の画素１０ｄへの書き込みの
最中、及び画像信号Ｓ２の画素１０ｄへの書き込みの最中に配線１３０からトランジスタ
１０５を介して容量素子１０３の他方の電極に特定の電位、例えば低電位を供給すること
により、画像信号の書き込みを安定して行うことができる。

本実施の形態は、他の実施の形態等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可
能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、ＥＬ素子を用いた表示装置の構成例について説明する。

図９（Ａ）において、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５を囲むようにして
、シール材４００５が設けられ、表示部２１５がシール材４００５及び第２の基板４００
６によって封止されている。

表示部２１５には、実施の形態１に示した画素を有する画素アレイが設けられる。

図９（Ａ）では、走査線駆動回路２２１、信号線駆動回路２３１、信号線駆動回路２３２
、及び共通線駆動回路２４１は、それぞれがプリント基板４０４１上に設けられた集積回
路４０４２を複数有する。集積回路４０４２は、単結晶半導体又は多結晶半導体で形成さ
れている。信号線駆動回路２３１及び信号線駆動回路２３２は、実施の形態１に示したソ
ースドライバの機能を有する。走査線駆動回路２２１は、実施の形態１に示したゲートド
ライバの機能を有する。共通線駆動回路２４１は、実施の形態１に示した共通配線に規定
の電位を供給する機能を有する。

走査線駆動回路２２１、共通線駆動回路２４１、信号線駆動回路２３１、及び信号線駆動
回路２３２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅ
ｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８を介して供給される。

走査線駆動回路２２１及び共通線駆動回路２４１が有する集積回路４０４２は、表示部２
１５に選択信号を供給する機能を有する。信号線駆動回路２３１及び信号線駆動回路２３
２が有する集積回路４０４２は、表示部２１５に画像信号を供給する機能を有する。集積
回路４０４２は、第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域と
は異なる領域に実装されている。

なお、集積回路４０４２の接続方法は、特に限定されるものではなく、ワイヤボンディン
グ法、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）法、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ
Ｐａｃｋａｇｅ）法、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）法等を用いることができる。

図９（Ｂ）は、信号線駆動回路２３１及び信号線駆動回路２３２に含まれる集積回路４０
４２をＣＯＧ法により実装する例を示している。また、駆動回路の一部又は全体を表示部
２１５と同じ基板上に一体形成して、システムオンパネルを形成することができる。

図９（Ｂ）では、走査線駆動回路２２１及び共通線駆動回路２４１を、表示部２１５と同
じ基板上に形成する例を示している。駆動回路を表示部２１５内の画素回路と同時に形成
することで、部品点数を削減することができる。よって、生産性を高めることができる。

また、図９（Ｂ）では、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５と、走査線駆動
回路２２１及び共通線駆動回路２４１と、を囲むようにして、シール材４００５が設けら
れている。また表示部２１５、走査線駆動回路２２１、及び共通線駆動回路２４１の上に
第２の基板４００６が設けられている。よって、表示部２１５、走査線駆動回路２２１、
及び共通線駆動回路２４１は、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４０
０６とによって、表示素子と共に封止されている。

また、図９（Ｂ）では、信号線駆動回路２３１及び信号線駆動回路２３２を別途形成し、
第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線
駆動回路を別途形成して実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の
一部を別途形成して実装してもよい。

また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラ
を含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む場合がある。

また、第１の基板上に設けられた表示部及び走査線駆動回路は、トランジスタを複数有し
ている。当該トランジスタとして、例えば以降に示すトランジスタを適用することができ
る。

周辺駆動回路が有するトランジスタと、表示部の画素回路が有するトランジスタの構造は
同じであってもよく、異なっていてもよい。周辺駆動回路が有するトランジスタは、全て
同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様
に、画素回路が有するトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造
が組み合わせて用いられていてもよい。

また、第２の基板４００６上には入力装置４２００を設けることができる。図９に示す表
示装置に入力装置４２００を設けた構成はタッチパネルとして機能させることができる。

本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。
指やスタイラス等の被検知体の、近接又は接触を検知することのできる様々なセンサを、
検知素子として適用することができる。

センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方
式、光学方式、感圧方式等様々な方式を用いることができる。

本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する
。

静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影
型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いる
と、同時多点検知が可能となるため好ましい。

本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせ
る構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の、一方又は双方に検知素子を構成する電
極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）に、タッチパネルの一例を示す。図１０（Ａ）は、タッチパネル４
２１０の斜視図である。図１０（Ｂ）は、入力装置４２００の斜視概略図である。なお、
明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。

タッチパネル４２１０は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成で
ある。

タッチパネル４２１０は、入力装置４２００と、表示装置とを有し、これらが重ねて設け
られている。

入力装置４２００は、基板４２６３、電極４２２７、電極４２２８、複数の配線４２３７
、複数の配線４２３８、及び複数の配線４２３９を有する。例えば、電極４２２７は配線
４２３７又は配線４２３９と電気的に接続することができる。また、電極４２２８は配線
４２３８と電気的に接続することができる。ＦＰＣ４２７２は、複数の配線４２３７、複
数の配線４２３８、及び複数の配線４２３９の各々と電気的に接続する。ＦＰＣ４２７２
にはＩＣ４２７３を設けることができる。

又は、表示装置の第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にタッチセンサを設け
てもよい。第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にタッチセンサを設ける場合
は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを
適用してもよい。

図１１（Ａ）は、図９（Ｂ）中でＮ１－Ｎ２の鎖線で示した部位の断面図であり、カラー
フィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の発光表示装置の構成例を示す。図１
１（Ａ）に示す表示装置は電極４０１５を有しており、電極４０１５はＦＰＣ４０１８が
有する端子と異方性導電層４０１９を介して、電気的に接続されている。図１１（Ａ）で
は、電極４０１５は、絶縁層４１１２、絶縁層４１１１、及び絶縁層４１１０に形成され
た開口において配線４０１４と電気的に接続されている。

電極４０１５は、第１の電極層４０３０と同じ導電層から形成され、配線４０１４は、ト
ランジスタ４０１０、及びトランジスタ４０１１のソース電極及びドレイン電極と同じ導
電層で形成されている。

また、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５と走査線駆動回路２２１は、トラ
ンジスタを複数有しており、図１１（Ａ）では、表示部２１５に含まれるトランジスタ４
０１０、及び走査線駆動回路２２１に含まれるトランジスタ４０１１を例示している。な
お、図１１（Ａ）では、トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１としてボトムゲ
ート型のトランジスタを例示しているが、トップゲート型のトランジスタであってもよい
。

図１１（Ａ）では、トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１上に絶縁層４１１２
が設けられている。また、絶縁層４１１２上に隔壁４５１０が形成されている。

また、トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１は、絶縁層４１０２上に設けられ
ている。また、トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１は、絶縁層４１１１上に
形成された電極４０１７を有する。電極４０１７はバックゲート電極として機能すること
ができる。

また、図１１（Ａ）に示す表示装置は、容量素子４０２０を有する。容量素子４０２０は
、トランジスタ４０１０のゲート電極と同じ工程で形成された電極４０２１と、トランジ
スタ４０１０のソース電極及びドレイン電極と同じ工程で形成された電極と、を有する。
それぞれの電極は、絶縁層４１０３を介して重なっている。

一般に、表示装置の画素部に設けられる容量素子の容量は、画素部に配置されるトランジ
スタのリーク電流等を考慮して、所定の期間電荷を保持できるように設定される。容量素
子の容量は、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。

表示部２１５に設けられたトランジスタ４０１０は、表示素子と電気的に接続する。

また、図１１（Ａ）に示す表示装置は、絶縁層４１１１と絶縁層４１０３として、不純物
元素を透過しにくい絶縁層を用いる。絶縁層４１１１と絶縁層４１０３でトランジスタの
半導体層を挟むことで、外部からの不純物の浸入を防ぐことができる。

表示装置に含まれる表示素子として、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子（Ｅ
Ｌ素子）を適用することができる。ＥＬ素子は、一対の電極の間に発光性の化合物を含む
層（「ＥＬ層」ともいう。）を有する。一対の電極間に、ＥＬ素子のしきい値電圧よりも
大きい電位差を生じさせると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注
入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光性の
化合物が発光する。

また、ＥＬ素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別さ
れ、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。

有機ＥＬ素子は、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔
がそれぞれＥＬ層に注入される。そして、それらキャリア（電子及び正孔）が再結合する
ことにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際
に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子
と呼ばれる。

なお、ＥＬ層は、発光性の化合物以外に、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質
、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性
の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を有していてもよい。

ＥＬ層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等
の方法で形成することができる。

無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分
類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー－ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明す
る。

発光素子は発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透明であればよい。そし
て、基板上にトランジスタ及び発光素子を形成し、当該基板とは逆側の面から発光を取り
出す上面射出（トップエミッション）構造や、基板側の面から発光を取り出す下面射出（
ボトムエミッション）構造や、両面から発光を取り出す両面射出（デュアルエミッション
）構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用することができる。

図１１（Ａ）は、表示素子として発光素子を用いた発光表示装置（「ＥＬ表示装置」とも
いう。）の一例である。表示素子である発光素子４５１３は、表示部２１５に設けられた
トランジスタ４０１０と電気的に接続している。発光素子４５１３は、白色光を発する素
子とすることができる。なお発光素子４５１３の構成は、第１の電極層４０３０、発光層
４５１１、第２の電極層４０３１の積層構造であるが、この構成に限定されない。発光素
子４５１３から取り出す光の方向等に合わせて、発光素子４５１３の構成は適宜変えるこ
とができる。

隔壁４５１０は、有機絶縁材料、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂
材料を用い、第１の電極層４０３０上に側面が連続した曲率を持った傾斜面となる開口部
を有するように形成することが好ましい。

発光層４５１１は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成され
ていてもよい。

なお、発光層４５１１は、量子ドット等の無機化合物を有していてもよい。例えば、量子
ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。

発光素子４５１３に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極層
４０３１上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコ
ン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウ
ム、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等を形成することができる。ま
た、第１の基板４００１、第２の基板４００６、及びシール材４００５によって封止され
た空間には充填材４５１４が設けられ密封されている。このように、外気に曝されないよ
うに気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂
フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。

充填材４５１４としては窒素やアルゴン等の不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂又は熱
硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル系樹脂、ポリ
イミド、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）、又はＥＶ
Ａ（エチレンビニルアセテート）等を用いることができる。また、充填材４５１４に乾燥
剤が含まれていてもよい。

シール材４００５には、ガラスフリット等のガラス材料や、二液混合型の樹脂等の常温で
硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂等の樹脂材料を用いることができる
。また、シール材４００５に乾燥剤が含まれていてもよい。

また、図１１（Ａ）に示す表示装置は着色層４３０１及び遮光層４３０２を有する。着色
層４３０１は、充填材４５１４を介して発光素子４５１３と重なる領域を有し、遮光層４
３０２は、充填材４５１４を介して隔壁４５１０と重なる領域を有する。

着色層４３０１は、特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青
色、シアン、マゼンタ、又は黄色の光を透過するカラーフィルタ等を用いることができる
。着色層４３０１に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料、又は
染料が含まれた樹脂材料等が挙げられる。

着色層４３０１は、隣接する遮光層４３０２の間に設けられている。遮光層４３０２は発
光素子４５１３から発せられる光を遮光し、隣接する発光素子４５１３間における混色を
抑制する機能を有する。ここで、着色層４３０１の端部を、遮光層４３０２と重なるよう
に設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層４３０２としては、発光素
子４５１３からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料、又は、顔料若
しくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。

また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、
位相差板（λ／４板、λ／２板）を適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射
防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減でき
るアンチグレア処理を施すことができる。

また、発光素子をマイクロキャビティ構造とすることで、色純度の高い光を取り出すこと
ができる。

表示素子に電圧を印加する第１の電極層（画素電極層ともいう）及び第２の電極層（共通
電極層、対向電極層等ともいう）においては、取り出す光の方向、電極層が設けられる場
所、及び電極層のパターン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。

第１の電極層４０３０、及び第２の電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウ
ム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム
酸化物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸
化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いる
ことができる。

また、第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデン
（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタ
ン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の金属、
若しくはその合金、又はその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。

また、第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリ
マーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子として
は、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若
しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導
体、又は、アニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその
誘導体等があげられる。

また、トランジスタは静電気等により破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回路を
設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。

図１１（Ａ）に示すように、発光色が白色の発光素子４５１３と着色層を組み合わせるカ
ラーフィルタ方式を適用することにより、本発明の一態様の表示装置の生産性を高めるこ
とができる。

図１１（Ｂ）は、図９（Ｂ）中でＮ１－Ｎ２の鎖線で示した部位の断面図であり、カラー
フィルタを有さず、塗り分け方式が適用されている点が図１１（Ａ）に示す構成の表示装
置と異なる。塗り分け方式の表示装置では、発光素子４５１３の発光色は発光層４５１１
を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、又は黄等とすることがで
きる。

図１１（Ｂ）に示すように塗り分け方式を適用することにより、色純度の高い光を取り出
すことができる。なお、塗り分け方式の表示装置であってもカラーフィルタを設けること
で、さらに色純度の高い光を取り出すことができる。

なお、本発明の一態様の表示装置は、色変換方式又は量子ドット方式等を適用してもよい
。

本実施の形態は、他の実施の形態等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可
能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることので
きるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。

本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタ、及びトップゲート型トラ
ンジスタ等の様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の
製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換える
ことができる。

〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図１２（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトラン
ジスタ８１０の断面図である。図１２（Ａ１）において、トランジスタ８１０は基板７７
１上に形成されている。また、トランジスタ８１０は、基板７７１上に絶縁層７７２を介
して電極７４６を有する。また、電極７４６上に絶縁層７２６を介して半導体層７４２を
有する。電極７４６はゲート電極としての機能を有する。絶縁層７２６はゲート絶縁層と
しての機能を有する。

また、半導体層７４２のチャネル形成領域上に絶縁層７４１を有する。また、半導体層７
４２の一部と接して、絶縁層７２６上に電極７４４ａ及び電極７４４ｂを有する。電極７
４４ａは、ソース電極又はドレイン電極の一方としての機能を有する。電極７４４ｂは、
ソース電極又はドレイン電極の他方としての機能を有する。電極７４４ａの一部、及び電
極７４４ｂの一部は、絶縁層７４１上に形成される。

絶縁層７４１は、チャネル保護層としての機能を有する。チャネル形成領域上に絶縁層７
４１を設けることで、電極７４４ａ及び電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の
露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａ及び電極７４４ｂの形成時に、半導体層
７４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様
によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

また、トランジスタ８１０は、電極７４４ａ、電極７４４ｂ、及び絶縁層７４１上に絶縁
層７２８を有し、絶縁層７２８の上に絶縁層７２９を有する。

半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、電極７４４ａ及び電極７４４ｂの、少なく
とも半導体層７４２と接する部分に、半導体層７４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を
生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層７４２中の酸素欠損が生
じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ^＋層）となる。し
たがって、当該領域はソース領域又はドレイン領域として機能することができる。半導体
層７４２に酸化物半導体を用いる場合、半導体層７４２から酸素を奪い、酸素欠損を生じ
させることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。

半導体層７４２にソース領域及びドレイン領域が形成されることにより、電極７４４ａ及
び電極７４４ｂと、半導体層７４２との接触抵抗を低減することができる。よって、電界
効果移動度や、しきい値電圧等の、トランジスタの電気特性を良好なものとすることがで
きる。

半導体層７４２にシリコン等の半導体を用いる場合は、半導体層７４２と電極７４４ａの
間、及び半導体層７４２と電極７４４ｂの間に、ｎ型半導体又はｐ型半導体として機能す
る層を設けることが好ましい。ｎ型半導体又はｐ型半導体として機能する層は、トランジ
スタのソース領域又はドレイン領域として機能することができる。

絶縁層７２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、又は低減する機能を
有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層７２９を省略す
ることもできる。

図１２（Ａ２）に示すトランジスタ８１１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として
の機能を有する電極７２３を有する点が、トランジスタ８１０と異なる。電極７２３は、
電極７４６と同様の材料及び方法で形成することができる。

一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体
層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電
極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位と
してもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲー
ト電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしき
い値電圧を変化させることができる。

電極７４６及び電極７２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって
、絶縁層７２６、絶縁層７４１、絶縁層７２８、及び絶縁層７２９は、それぞれがゲート
絶縁層として機能することができる。なお、電極７２３は、絶縁層７２８と絶縁層７２９
の間に設けてもよい。

なお、電極７４６又は電極７２３の一方を、「ゲート電極」と呼ぶ場合、他方を「バック
ゲート電極」と呼ぶ。例えば、トランジスタ８１１において、電極７２３を「ゲート電極
」と呼ぶ場合、電極７４６を「バックゲート電極」と呼ぶ。また、電極７２３を「ゲート
電極」として用いる場合は、トランジスタ８１１をトップゲート型のトランジスタの一種
と考えることができる。また、電極７４６及び電極７２３のどちらか一方を、「第１のゲ
ート電極」と呼び、他方を「第２のゲート電極」と呼ぶ場合がある。

半導体層７４２を挟んで電極７４６及び電極７２３を設けることで、更には、電極７４６
及び電極７２３を同電位とすることで、半導体層７４２においてキャリアの流れる領域が
膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トラン
ジスタ８１１のオン電流が高くなると共に、電界効果移動度が高くなる。

したがって、トランジスタ８１１は、占有面積に対して高いオン電流を有するトランジス
タである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８１１の占有面積を小
さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくする
ことができる。

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で
生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気
等に対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形
成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。

また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極
側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防
ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトする等の電気特性の劣化を防ぐことができる。

本発明の一態様によれば、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。また、信
頼性の高い表示装置等を実現することができる。

図１２（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトラン
ジスタ８２０の断面図を示す。トランジスタ８２０は、トランジスタ８１０とほぼ同様の
構造を有しているが、絶縁層７４１が半導体層７４２の端部を覆っている点が異なる。ま
た、半導体層７４２と重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した開口部にお
いて、半導体層７４２と電極７４４ａが電気的に接続している。また、半導体層７４２と
重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層７
４２と電極７４４ｂが電気的に接続している。絶縁層７４１の、チャネル形成領域と重な
る領域は、チャネル保護層としての機能を有する。

図１２（Ｂ２）に示すトランジスタ８２１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として
の機能を有する電極７２３を有する点が、トランジスタ８２０と異なる。

絶縁層７２９を設けることで、電極７４４ａ及び電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層
７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａ及び電極７４４ｂの形成時に半
導体層７４２の薄膜化を防ぐことができる。

また、トランジスタ８２０及びトランジスタ８２１は、トランジスタ８１０及びトランジ
スタ８１１よりも、電極７４４ａと電極７４６の間の距離、及び電極７４４ｂと電極７４
６の間の距離が長くなる。よって、電極７４４ａと電極７４６の間に生じる寄生容量を小
さくすることができる。また、電極７４４ｂと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さく
することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現でき
る。

図１２（Ｃ１）に示すトランジスタ８２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであ
るチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ８２５は、絶縁層７４１を
用いずに電極７４４ａ及び電極７４４ｂを形成する。このため、電極７４４ａ及び電極７
４４ｂの形成時に露出する半導体層７４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、
絶縁層７４１を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。

図１２（Ｃ２）に示すトランジスタ８２６は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として
の機能を有する電極７２３を有する点が、トランジスタ８２５と異なる。

〔トップゲート型トランジスタ〕
図１３（Ａ１）に例示するトランジスタ８４２は、トップゲート型のトランジスタの１つ
である。トランジスタ８４２は、絶縁層７２９を形成した後に電極７４４ａ及び電極７４
４ｂを形成する。電極７４４ａ及び電極７４４ｂは、絶縁層７２８及び絶縁層７２９に形
成した開口部において半導体層７４２と電気的に接続する。

また、電極７４６と重ならない絶縁層７２６の一部を除去し、図１３（Ａ３）に示すよう
に電極７４６と残りの絶縁層７２６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２
に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域
を形成することができる。トランジスタ８４２は、絶縁層７２６が電極７４６の端部を越
えて延伸する領域を有する。半導体層７４２の絶縁層７２６を介して不純物７５５が導入
された領域の不純物濃度は、絶縁層７２６を介さずに不純物７５５が導入された領域より
も小さくなる。半導体層７４２は、電極７４６と重ならない領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌ
ｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。

図１３（Ａ２）に示すトランジスタ８４３は、基板７１１の上に形成された電極７２３を
有する点がトランジスタ８４２と異なる。電極７２３は、絶縁層７７２を介して半導体層
７４２と重なる領域を有する。電極７２３は、バックゲート電極として機能することがで
きる。

また、図１３（Ｂ１）に示すトランジスタ８４４、及び図１３（Ｂ２）に示すトランジス
タ８４５のように、電極７４６と重ならない領域の絶縁層７２６を全て除去してもよい。
また、図１３（Ｃ１）に示すトランジスタ８４６、及び図１３（Ｃ２）に示すトランジス
タ８４７のように、絶縁層７２６を残してもよい。

トランジスタ８４３乃至トランジスタ８４７も、電極７４６を形成した後に、電極７４６
をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２
中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特
性の良好なトランジスタを実現することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可
能である。

（実施の形態４）
本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソ
ナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置又は画像再生装置、携帯電話、携帯型
を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ又はデジタルスチルカメ
ラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーショ
ンシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写
機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自
動販売機等が挙げられる。これら電子機器の具体例を図１４に示す。

図１４（Ａ）はテレビであり、筐体９７１、表示部９７３、操作キー９７４、スピーカ９
７５、通信用接続端子９７６、光センサ９７７等を有する。表示部９７３にタッチセンサ
を設け、入力操作を行うこともできる。表示部９７３に本発明の一態様の表示装置を用い
ることで、表示部９７３に高輝度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高
めることができる。

図１４（Ｂ）は情報処理端末であり、筐体９０１、表示部９０２、表示部９０３、センサ
９０４等を有する。表示部９０２及び表示部９０３は一つの表示パネルから成り、可撓性
を有する。また、筐体９０１も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することが
できるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ９０４
は筐体９０１の形状を感知することができ、例えば、筐体９０１が曲げられたときに表示
部９０２及び表示部９０３の表示を切り替えることができる。表示部９０２及び表示部９
０３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９０２及び表示部９０３に高輝
度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高めることができる。

図１４（Ｃ）は携帯電話機の一例であり、筐体９５１、表示部９５２、操作ボタン９５３
、外部接続ポート９５４、スピーカ９５５、マイク９５６、カメラ９５７等を有する。当
該携帯電話機は、表示部９５２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入
力する等のあらゆる操作は、指やスタイラス等で表示部９５２に触れることで行うことが
できる。また、筐体９５１及び表示部９５２は可撓性を有し、図示するように折り曲げて
使用することができる。表示部９５２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示
部９５２に高輝度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高めることができ
る。

図１４（Ｄ）は携帯データ端末であり、筐体９１１、表示部９１２、スピーカ９１３、カ
メラ９１９等を有する。表示部９１２が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行
うことができる。表示部９１２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９１
２に高輝度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高めることができる。

図１４（Ｅ）はデジタルカメラであり、筐体９６１、シャッターボタン９６２、マイク９
６３、表示部９６５、操作キー９６６、スピーカ９６７、ズームレバー９６８、レンズ９
６９等を有する。表示部９６５に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９６
５に高輝度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高めることができる。

図１４（Ｆ）はデジタルサイネージであり、柱９２１の側面に大型の表示部９２２が取り
付けられた構成を有する。表示部９２２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表
示部９２２に高輝度の画像を表示することができ、ダイナミックレンジを高めることがで
きる。

本実施の形態は、他の実施の形態等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可
能である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した、画像記憶装置等の記憶装置に適用可能な
半導体装置について説明する。

本実施の形態では、酸化物半導体を用いた記憶装置の一例として、ＤＯＳＲＡＭ（登録商
標）について説明する。なお、「ＤＯＳＲＡＭ」の名称は、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙに由来する
。ＤＯＳＲＡＭとは、メモリセルが、１Ｔ１Ｃ（１トランジスタ１容量）型セルであり、
かつ書込みトランジスタが、酸化物半導体が適用されたトランジスタである記憶装置のこ
とである。

図１５を用いて、ＤＯＳＲＡＭ１０００の積層構造例について説明する。ＤＯＳＲＡＭ１
０００は、データの読み出しを行うセンスアンプ部１００２と、データを格納するセルア
レイ部１００３とが積層されている。

図１５に示すように、センスアンプ部１００２には、ビット線ＢＬ、ＳｉトランジスタＴ
ａ１０、Ｔａ１１が設けられている。ＳｉトランジスタＴａ１０、Ｔａ１１は、単結晶シ
リコンウエハに半導体層をもつ。ＳｉトランジスタＴａ１０、Ｔａ１１は、センスアンプ
を構成し、ビット線ＢＬに電気的に接続されている。

セルアレイ部１００３は複数のメモリセル１００１を有する。メモリセル１００１は、ト
ランジスタＴｗ１及び容量素子Ｃ１を有する。セルアレイ部１００３において、２個のト
ランジスタＴｗ１は半導体層を共有する。半導体層とビット線ＢＬとは図示しない導電体
により電気的に接続されている。

図１５に示すような積層構造は、トランジスタ群を有する回路を複数積層して構成される
様々な半導体装置に適用できる。

図１５中の金属酸化物、絶縁体、導電体等は、単層でも積層でもよい。これらの作製には
、スパッタリング法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、パルスレーザアブレーション
法（ＰＬＡ法）、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）などの各種の
成膜方法を用いることができる。なお、ＣＶＤ法には、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、
有機金属ＣＶＤ法などがある。

ここでは、トランジスタＴｗ１の半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体）で構成されて
いる。ここでは、半導体層が３層の金属酸化物層で構成されている例を示している。半導
体層は、Ｉｎ、Ｇａ、およびＺｎを含む金属酸化物で構成されることが好ましい。

ここで、金属酸化物は、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を添加
されることで、キャリア密度が増大し、低抵抗化する場合がある。例えば、金属酸化物を
用いた半導体層を選択的に低抵抗化することで、半導体層にソース領域またはドレイン領
域を設けることができる。

なお、金属酸化物を低抵抗化する元素としては、代表的には、ホウ素、またはリンが挙げ
られる。また、水素、炭素、窒素、フッ素、硫黄、塩素、チタン、希ガス等を用いてもよ
い。希ガスの代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン
等がある。当該元素の濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）などを用いて測定することができる。

特に、ホウ素、及びリンは、アモルファスシリコン、または低温ポリシリコンの製造ライ
ンの装置を使用することができるため、好ましい。既存の設備を転用することができ、設
備投資を抑制することができる。

選択的に低抵抗化した半導体層を有するトランジスタは、例えば、ダミーゲートを用いる
ことで形成することができる。具体的には、半導体層上にダミーゲートを設け、当該ダミ
ーゲートをマスクとして用い、上記半導体層を低抵抗化する元素を添加するとよい。つま
り、半導体層が、ダミーゲートと重畳していない領域に、当該元素が添加され、低抵抗化
した領域が形成される。なお、当該元素の添加方法としては、イオン化された原料ガスを
質量分離して添加するイオン注入法、イオン化された原料ガスを質量分離せずに添加する
イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いる
ことができる。

導電体に用いられる導電材料には、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン
に代表される半導体、ニッケルシリサイド等のシリサイド、モリブデン、チタン、タンタ
ル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属、また
は上述した金属を成分とする金属窒化物（窒化タンタル、窒化チタン、窒化モリブデン、
窒化タングステン）等がある。また、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むイン
ジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジ
ウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素
を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を用いることができる。

絶縁体に用いられる絶縁材料には、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化酸化アル
ミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒
化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、
アルミニウムシリケートなどがある。なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、酸素
の含有量が窒素よりも多い化合物であり、窒化酸化物とは、窒素の含有量が酸素よりも多
い化合物のことをいう。

本実施の形態は、他の実施の形態等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可
能である。

本実施例では、本発明の一態様の表示装置が有するＥＬ素子を発光させた場合における発
光輝度の測定結果、及びγ値と階調との関係の測定結果について説明する。

本実施例では、図８に示す構成の画素１０ｄを有する表示装置を用いて、ＥＬ素子１０４
の発光輝度を測定した。具体的には、画素１０ｄに画像信号Ｓ１のみを供給した場合（条
件１）のＥＬ素子１０４の発光輝度、並びに画素１０ｄに画像信号Ｓ１及び画像信号Ｓ２
を供給した場合（条件２）のＥＬ素子１０４の発光輝度を測定した。ここで、容量素子１
１３の容量値Ｃ_１と、容量素子１０３の容量値Ｃ_２との比Ｃ_１／Ｃ_２を４／１、電位Ｖ_ｏ
ｌを０Ｖ、配線１３０の電位を０Ｖ、電源線１２８の電位を１２Ｖ、共通配線１２９の電
位を－２Ｖとした。また、条件１において、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１を５Ｖとし、条件
２において、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_Ｓ１を５Ｖ、画像信号Ｓ２の電位Ｖ_Ｓ２を５Ｖとした
。

表１に、条件１及び条件２における、実施の形態１に示す数式１を用いて計算したノード
ＮＭの電位Ｖ_ＮＭの計算値を示す。また、条件１及び条件２における、ＥＬ素子１０４の
発光輝度の測定結果を示す。

表１に示すように、画像信号Ｓ１と共に画像信号Ｓ２を画素１０ｄに供給することにより
、画像信号Ｓ１のみを画素１０ｄに供給する場合よりＥＬ素子１０４の発光輝度が高くな
ることが確認された。

また、図８に示す構成の画素１０ｄを有する表示装置を用いて、γ値と階調との関係を測
定した。具体的には、画素１０ｄに画像信号Ｓ１のみを供給した場合（条件３）における
γ値と階調との関係、並びに画素１０ｄに画像信号Ｓ１及び画像信号Ｓ２を供給した場合
（条件４）におけるγ値と階調との関係を測定した。なお、上記条件１及び条件２と同様
に、Ｃ_１／Ｃ_２を４／１、電位Ｖ_ｏｌを０Ｖ、配線１３０の電位を０Ｖ、電源線１２８の
電位を１２Ｖ、共通配線１２９の電位を－２Ｖとした。また、電位Ｖ_Ｓ１は電位Ｖ_Ｓ２と
等しくし、階調０の場合は電位Ｖ_Ｓ１と電位Ｖ_Ｓ２を共に１Ｖ、階調２５５の場合は電位
Ｖ_Ｓ１と電位Ｖ_Ｓ２を共に５Ｖとした。

図１６に、条件３及び条件４における、γ値と階調との関係の測定結果を示す。図１６よ
り、測定を行った各階調において、画像信号Ｓ１と共に画像信号Ｓ２を画素１０ｄに供給
すること（条件４）により、画像信号Ｓ１のみを画素１０ｄに供給する場合（条件３）よ
りγ値が増加することが確認された。

本実施例では、本発明の一態様の表示装置を用いて画像を表示した場合における表示結果
について説明する。

本実施例では、図８に示す構成の画素１０ｄを有する表示装置を用いて画像を表示した。
具体的には、画像信号Ｓ１に対応する画像Ｐ１、画像信号Ｓ２に対応する画像Ｐ２、及び
画像Ｐ１と画像Ｐ２を重ね合わせた画像を表示した。なお、容量素子１１３の容量値Ｃ_１
と、容量素子１０３の容量値Ｃ_２との比Ｃ_１／Ｃ_２を４／１、電位Ｖ_ｏｌを０Ｖ、配線１
３０の電位を０Ｖ、電源線１２８の電位を１０Ｖ、共通配線１２９の電位を－２Ｖとした
。

図１７に示すように、画像Ｐ１と画像Ｐ２を重ね合わせることにより、画像Ｐ１のみを表
示した場合、及び画像Ｐ２のみを表示した場合より高輝度の画像が表示されることが確認
された。

１０ 画素
１０ａ 画素
１０ｂ 画素
１０ｃ 画素
１０ｄ 画素
１２ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ 照度センサ
１５ デマルチプレクサ
１０２ トランジスタ
１０３ 容量素子
１０４ ＥＬ素子
１０５ トランジスタ
１１１ トランジスタ
１１２ トランジスタ
１１３ 容量素子
１１４ トランジスタ
１２１ 配線
１２２ 配線
１２４ 配線
１２５ 配線
１２６ 配線
１２８ 電源線
１２９ 共通配線
１３０ 配線
２００ 表示装置
２１５ 表示部
２２１ 走査線駆動回路
２３１ 信号線駆動回路
２３２ 信号線駆動回路
２４１ 共通線駆動回路
７２３ 電極
７２６ 絶縁層
７２８ 絶縁層
７２９ 絶縁層
７４１ 絶縁層
７４２ 半導体層
７４４ａ 電極
７４４ｂ 電極
７４６ 電極
７５５ 不純物
７７１ 基板
７７２ 絶縁層
８１０ トランジスタ
８１１ トランジスタ
８２０ トランジスタ
８２１ トランジスタ
８２５ トランジスタ
８２６ トランジスタ
８４２ トランジスタ
８４３ トランジスタ
８４４ トランジスタ
８４５ トランジスタ
８４６ トランジスタ
８４７ トランジスタ
９０１ 筐体
９０２ 表示部
９０３ 表示部
９０４ センサ
９１１ 筐体
９１２ 表示部
９１３ スピーカ
９１９ カメラ
９２１ 柱
９２２ 表示部
９５１ 筐体
９５２ 表示部
９５３ 操作ボタン
９５４ 外部接続ポート
９５５ スピーカ
９５６ マイク
９５７ カメラ
９６１ 筐体
９６２ シャッターボタン
９６３ マイク
９６５ 表示部
９６６ 操作キー
９６７ スピーカ
９６８ ズームレバー
９６９ レンズ
９７１ 筐体
９７３ 表示部
９７４ 操作キー
９７５ スピーカ
９７６ 通信用接続端子
９７７ 光センサ
１０００ ＤＯＳＲＡＭ
１００１ メモリセル
１００２ センスアンプ部
１００３ セルアレイ部
４００１ 基板
４００５ シール材
４００６ 基板
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１４ 配線
４０１５ 電極
４０１７ 電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電層
４０２０ 容量素子
４０２１ 電極
４０３０ 電極層
４０３１ 電極層
４０４１ プリント基板
４０４２ 集積回路
４１０２ 絶縁層
４１０３ 絶縁層
４１１０ 絶縁層
４１１１ 絶縁層
４１１２ 絶縁層
４２００ 入力装置
４２１０ タッチパネル
４２２７ 電極
４２２８ 電極
４２３７ 配線
４２３８ 配線
４２３９ 配線
４２６３ 基板
４２７２ ＦＰＣ
４２７３ ＩＣ
４３０１ 着色層
４３０２ 遮光層
４５１０ 隔壁
４５１１ 発光層
４５１３ 発光素子
４５１４ 充填材

Claims (1)

1. 画素と、回路と、を有し、
   前記画素は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、表示素子と、を有し、
   前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
   前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続され、
   前記第１の容量素子の一方の電極は、前記第３のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタのゲートは、前記第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
   前記第２の容量素子の他方の電極は、前記第４のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
   前記第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記表示素子の一方の電極と電気的に接続され、
   前記回路は、前記第１の配線に、第１の画像信号を供給する機能を有し、
   前記回路は、前記第２の配線に、参照電位を供給する機能を有し、
   前記回路は、前記第２の配線に、第２の画像信号を供給する機能を有し、
   前記参照電位は、外光の照度に応じた大きさの電位であり、且つ、前記外光の照度が高いほど、前記参照電位の電位は小さく設定され、且つ、負電位であり、
   前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、
   前記金属酸化物は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＨｆ）と、を有する、表示装置。

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