(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチセンサの検出動作の高速化、ならびに検知精度の向上が可能となるタッチパネル等を提供する。【解決手段】情報入力装置１１と、表示パネル２０と、を有するタッチパネル１０であって、情報入力装置と、表示パネルは重畳している。情報入力装置タッチセンサ１３は、遮光層１８と、第１の導電層１４と、第２の導電層１５と、第３の導電層１６と、絶縁層と、着色層とを有する。遮光層と、第１〜第３の導電層夫々は重畳し、第１の導電層と、第３の導電層は重畳し、第２の導電層と、第３の導電層が重畳する。第２の導電層と、第３の導電層は電気的に接続する。第１の導電層〜第３の導電層の幅は、遮光層の幅よりも狭く、第１の導電層〜第３の導電層は、上面形状がメッシュ状となるように配置される。第１の導電層〜第３の導電層は、表示パネルの画素を囲うような配置とする。【選択図】図１
2020109686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報入力装置と、表示パネルと、を有するタッチパネルであって、
前記情報入力装置と、前記表示パネルは重畳する領域を有し、
前記情報入力装置は、遮光層と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、絶縁層と、着色層とを有し、
前記遮光層と、前記第１の導電層は重畳する領域を有し、
前記遮光層と、前記第２の導電層は重畳する領域を有し、
前記遮光層と、前記第３の導電層は重畳する領域を有し、
前記第１の導電層と、前記第３の導電層は重畳する領域を有し、
前記第２の導電層と、前記第３の導電層が重畳する領域を有し、
前記第２の導電層と、前記第３の導電層は電気的に接続され、
前記第１の導電層、前記第２の導電層および前記第３の導電層の幅は、前記遮光層の幅よりも狭く、
前記第１の導電層、前記第２の導電層および前記第３の導電層は、上面形状がメッシュ状となるように配置され、
前記第１の導電層、前記第２の導電層および前記第３の導電層は、前記表示パネルの画素を囲うように配置されている、タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、タッチパネルに関する。
【０００２】
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
技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様
は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マ
ター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様
の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、入力装置
、入出力装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げること
ができる。
【０００３】
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。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装
置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電気
光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、半
導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
タッチセンサを搭載した情報入力装置と表示パネルを組み合わせたタッチパネルが世の中
に広く普及している。とりわけ、携帯情報端末におけるタッチパネルの重要度は、極めて
高く、情報化社会の更なる進歩に向けて世界的に開発が進められている（特許文献１参照
）。
【０００５】
また、特許文献２には、フィルム基板上に、スイッチング素子であるトランジスタや発光
素子を備えたフレキシブルなアクティブマトリクス型の発光装置が開示されている。この
ように、発光装置に柔軟性を持たせた形態の開発も進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２５６８１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表示パネルに、ユーザーインターフェースとして画面に指やスタイラス等で触れることで
入力する機能を付加したタッチパネルが電子機器に多く用いられている。
【０００８】
タッチパネルなどの入出力装置を搭載した電子機器においては、接触した段階で瞬時に応
答することが求められており、高速に応答するタッチパネルが望まれている。
【０００９】
また、タッチパネルを搭載した電子機器の薄型化、軽量化が求められている。そのため、
タッチパネル自体の薄型化、軽量化が求められている。
【００１０】
タッチパネルは、表示パネルの視認側（表示面側）にタッチセンサを搭載した情報入力装
置を設ける構成とすることができる。
【００１１】
ここで、静電容量方式のタッチセンサを搭載した情報入力装置を有するタッチパネルの場
合、タッチセンサを構成する配線間の距離が小さくなると寄生容量が大きくなり、タッチ
センサの応答速度の低下、タッチセンサの検出感度の低下を引き起こす場合がある。
【００１２】
本発明の一態様は、タッチセンサの検出動作が高速なタッチパネルを提供することを課題
の一つとする。
【００１３】
または、本発明の一態様は、タッチセンサの検知精度の高いタッチパネルを提供すること
を課題の一つとする。
【００１４】
または、本発明の一態様は、軽量なタッチパネルを提供することを課題の一とする。
【００１５】
または、本発明の一態様は、高精細な表示パネルを有するタッチパネルを提供することを
課題の一とする。
【００１６】
または、本発明の一態様は、信頼性の高いタッチパネルを提供することを課題の一とする
。
【００１７】
または、本発明の一態様は、消費電力を抑えることのできるタッチパネルを提供すること
を課題の一とする。
【００１８】
または、新規の表示装置等を提供することを課題の一とする。
【００１９】
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、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様は、情報入力装置と、表示パネルと、を有するタッチパネルであって、情
報入力装置と、表示パネルは重畳する領域を有し、情報入力装置は、遮光層と、第１の導
電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、絶縁層と、着色層とを有し、遮光層と、第１
の導電層は重畳する領域を有し、遮光層と、第２の導電層は重畳する領域を有し、遮光層
と、第３の導電層は重畳する領域を有し、第１の導電層と、第３の導電層は重畳する領域
を有し、第２の導電層と、第３の導電層が重畳する領域を有し、第２の導電層と、第３の
導電層は電気的に接続され、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層の幅は、遮
光層の幅よりも狭く、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層は、上面形状がメ
ッシュ状となるように配置され、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層は、表
示パネルの画素を囲うように配置されているタッチパネルである。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、情報入力装置と、表示パネルと、を有するタッチパネルで
あって、情報入力装置は第１の基板を有し、表示パネルは第２の基板を有し、第１の基板
および第２の基板は可撓性を有し、情報入力装置と、表示パネルは重畳する領域を有し、
情報入力装置は、遮光層と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、絶縁層
と、着色層とを有し、遮光層と、第１の導電層は重畳する領域を有し、遮光層と、第２の
導電層は重畳する領域を有し、遮光層と、第３の導電層は重畳する領域を有し、第１の導
電層と、第３の導電層は重畳する領域を有し、第２の導電層と、第３の導電層は重畳する
領域を有し、第２の導電層と、第３の導電層は電気的に接続され、第１の導電層、第２の
導電層および第３の導電層の幅は、遮光層の幅よりも狭く、第１の導電層、第２の導電層
および第３の導電層は、上面形状がメッシュ状となるように配置され、第１の導電層、第
２の導電層および第３の導電層は、表示パネルの画素を囲うように配置されているタッチ
パネルである。
【００２２】
また、表示パネルは、有機ＥＬ素子を有する構成とすることができる。
【００２３】
また、表示パネルは、液晶素子を有する構成とすることができる。
【００２４】
また、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層のそれぞれにおいて、隣接する第
１の導電層、第２の導電層または第３の導電層との間隔は、１画素分以上の幅をもって配
置されていることが好ましい。
【００２５】
また、第１の導電層、第２の導電層および第３の導電層として、アルミニウム、銀、銅、
パラジウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タング
ステン、マンガン、ジルコニウムから選ばれた金属元素、または上記金属元素を成分とす
る合金か、上記金属元素を組み合わせた合金を用いることが好ましい。
【００２６】
また、タッチパネルと、マイクおよびスピーカーを用いた構成とすることができる電子機
器である。
【００２７】
なお、その他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、及び
図面に記載されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様は、タッチセンサの検出動作が高速なタッチパネルを提供することができ
る。
【００２９】
本発明の一態様は、タッチセンサの検知精度の高いタッチパネルを提供することができる
。
【００３０】
または、本発明の一態様は、高精細な表示パネルを有するタッチパネルを提供することが
できる。
【００３１】
または、本発明の一態様は、軽量なタッチパネルを提供することができる。
【００３２】
または、本発明の一態様は、信頼性の高いタッチパネルを提供することができる。
【００３３】
または、本発明の一態様は、消費電力を抑えることのできるタッチパネルを提供すること
ができる。
【００３４】
または、本発明の一態様は、新規の表示装置等を提供することができる。
【００３５】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための側面図および上面図。
【図２】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための断面図および上面図。
【図３】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための断面図および上面図。
【図４】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図。
【図５】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図。
【図６】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図。
【図７】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための上面図。
【図８】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図。
【図９】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための上面図。
【図１０】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための上面図。
【図１１】本発明の一態様の情報入力装置を説明するための上面図。
【図１２】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図。
【図１３】本発明の一態様の回路の形態を説明するためのブロック図およびタイミングチャート図。
【図１４】本発明の一態様の回路の形態を説明するための回路図。
【図１５】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための上面図および断面図。
【図１６】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図１７】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図１８】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図１９】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２０】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２１】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２２】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２３】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２４】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２５】本発明の一態様のタッチパネルを説明するための断面図。
【図２６】本発明の一態様のトランジスタを説明するための断面図。
【図２７】本発明の一態様のトランジスタを説明するための断面図。
【図２８】本発明の一態様のトランジスタを説明するための上面図および断面図。
【図２９】本発明の一態様の表示装置を説明するための上面図および回路図。
【図３０】本発明の一態様の電子機器を示す図。
【図３１】本発明の一態様の電子機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において
、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、
その繰り返しの説明は省略する。
【００３８】
また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒ
ｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋ
ａｇｅ）などが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ
）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたものを、タッチパネルモジュール、また
は単にタッチパネルと呼ぶ場合がある。
【００３９】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００４０】
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む
少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン
領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャ
ネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことがで
きるものである。
【００４１】
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため
、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースと
して機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、
ソースとドレインとの一方を第１電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第２電極と
表記する場合がある。
【００４２】
なお本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同
を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００４３】
なお本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されてい
るものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的
に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在する
とき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
【００４４】
なお、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置
関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係
は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した
語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００４５】
本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置さ
れている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平
行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。ま
た、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態を
いう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二
つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【００４６】
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す
。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルの構成例について説明する。
【００４８】
図１（Ａ）にタッチパネル１０の側面図を示す。なお、本明細書等において、タッチパネ
ル１０は表示パネル２０と情報入力装置１１が重畳して構成されており、表示パネル２０
は表示面に画像等を表示（出力）する機能を有し、情報入力装置１１は表示面に指やスタ
イラスなどの被検知体が触れる、または近接することを検知するタッチセンサを有する。
したがって、タッチパネルは入出力装置の一態様である。
【００４９】
なお、情報入力装置がすべての情報入力の機能を有する必要はない。表示パネルに一部を
付加し、情報入力装置と表示パネルと組み合わせることで、情報入力の機能を有すること
もできる。
【００５０】
《メタルメッシュ配線の構成》
図１（Ｂ）は、情報入力装置１１に搭載されたタッチセンサ１３の拡大図である。また、
図２（Ａ）は、図１（Ｂ）の一点鎖線Ａ−Ａ’間の断面図である。また、図２（Ｂ）は、
タッチセンサ１３が有する導電層の位置関係を明瞭に説明するための上面図の一例である
。なお、明瞭化のため、一部の要素を省略している。
【００５１】
導電層１４はＸ方向またはＹ方向の一方の電極としての機能を有し、導電層１５はＸ方向
またはＹ方向の他方の電極としての機能を有する。
【００５２】
導電層１４および導電層１５は、同一面上に形成されている。導電層１６は、導電層１４
および導電層１５上に設けられた絶縁層３３０上に形成されている。なお、導電層１４、
導電層１５および導電層１６は、同じ材料を用いて形成されてもよい。導電層１５と導電
層１６は、開口部１７を介して接続することができる。Ｘ方向の電極とＹ方向の電極が交
差する部分においては、導電層１５を電気的に接続する導電層１６が設けられている。ま
た、導電層１４、導電層１５、導電層１６は、遮光層１８に重なって配置されており、導
電層１４、導電層１５、導電層１６の幅は、遮光層１８に比べて細く、遮光層１８が表面
側、導電層１４、導電層１５、導電層１６が内側に配置された場合、外側（上面方向）か
ら見た場合には導電層１４、導電層１５、導電層１６が、遮光層１８で隠れた状態となり
、視認しづらい状態とすることができる。そのため、導電層１４、導電層１５、導電層１
６には透光性を有する材料のほか、低抵抗の材料を用いることができる。
【００５３】
例えば、導電層１４、導電層１５、導電層１６は、可視光に対して透光性のある材料とし
ては、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む
材料を用いるとよい。また、アルミニウム、銀、銅、パラジウム、クロム、タンタル、チ
タン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、また
は上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用い
て形成されてもよい。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択さ
れた金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層１４、１５、１６は、単層構造で
も、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構
造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、
窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層
する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する
二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜
上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを
含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等が
ある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、
ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化
膜を用いてもよい。
【００５４】
さらに、非常に細くした（例えば、直径が数ナノメール）複数の導電体を用いて構成され
るような金属微細配線を用いてもよい。一例としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワイ
ヤ、Ａｌナノワイヤなどを用いてもよい。Ａｇナノワイヤの場合、例えば光透過率は８９
％以上、シート抵抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。なお
、このような金属微細配線は透過率が高いため、表示素子に用いる電極、例えば、画素電
極や共通電極に、当該金属微細配線を用いてもよい。この場合、必ずしも導電層１４、１
５、１６は遮光層に隠れるような配置をとる必要はなく、表面側（遮光層よりも外側）に
用いることができる。
【００５５】
上記より、導電層１４、１５、１６に低抵抗の材料を用いることで、タッチセンサ１３で
得られた情報を瞬時に送ることができ、情報入力装置は高速応答が可能となる。
【００５６】
また、図２（Ｂ）に示すように、例えば、導電層１４は、Ｙ方向に延在する形状を有し、
Ｘ方向に複数が並んで配置されている。また、導電層１５は、隣接する２つの導電層１４
の間に位置するように、Ｘ方向およびＹ方向に複数が配置されている。そして、行毎にＸ
方向に並ぶ導電層１５は、導電層１６を介して電気的に接続される。例えば、導電層１４
はＸ方向の電極として作用し、導電層１５および導電層１６は、Ｙ方向の電極として作用
することができる。
【００５７】
図３（Ａ）、（Ｂ）にタッチセンサ１３の別の構成例の断面図、上面図を示す。タッチセ
ンサ１３は、図３のように導電層１４、１５を異なる面上に形成することもできる。その
場合には、導電層１６を用いなくてもよい。導電層１５をＸ方向に延在した形状とし、導
電層１４と導電層１５との間に絶縁層を有する構成とすることができる。このとき、導電
層１４、１５の一部は、容量素子１２の一方の電極として機能する。
【００５８】
ここで、タッチパネルにおいて、情報入力装置が備えるタッチセンサとして静電容量方式
のタッチセンサを適用した場合について、以下に説明する。
【００５９】
本発明の一態様に適用することのできる静電容量方式のタッチセンサは、容量素子１２を
備える。容量素子１２は、例えば２つの導電層１４が、絶縁層３３０を挟んで設けられた
構成とすることができる。このとき、導電層１４の一方、及び他方が、それぞれ容量素子
１２の電極としての機能を有する。また、２つの導電層１５間においても、同様に絶縁層
３３０を挟んで容量素子１２が形成される。また、導電層１４の一部、及び導電層１５の
一部は、配線としての機能を有していてもよい。また、導電層１４と導電層１５との間で
も容量素子１２を形成することができる。
【００６０】
また、導電層１４と導電層１６とは互いに重なる領域を有する。導電層１４と導電層１６
との間には誘電体として機能する絶縁層３３０を有し、これらは容量素子１２を構成して
いる。したがって、導電層１４と導電層１６は、それぞれ容量素子１２の一対の電極とし
て機能する部分を有することができる。
【００６１】
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。投影型静電
容量方式としては、主に駆動方式の違いから、自己容量方式、相互容量方式などがある。
相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
【００６２】
（タッチパネル上面図について）
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に本発明の一態様のタッチパネル１０、情報入力装置１１、
表示パネル２０の上面図を示す。タッチパネル１０は、図１（Ｂ）で記載したタッチセン
サ１３を搭載した情報入力装置１１と、表示パネル２０とが重ねて配置された構成を有す
る。
【００６３】
情報入力装置１１は、基板上にＦＰＣ４１が設けられた構成を有する。また表示パネル２
０側の面にタッチセンサ１３を有する。タッチセンサ１３は、導電層１４、導電層１５、
導電層１６、開口部１７を有する。また、これら導電層とＦＰＣ４１とを電気的に接続す
る配線１９を有する。ＦＰＣ４１は、タッチセンサ１３に外部からの信号を供給する機能
を有する。または、ＦＰＣ４１は、タッチセンサ１３からの信号を外部に出力する機能を
有する。
【００６４】
表示パネル２０は、基板上に表示部２１を有する。表示部２１は、マトリクス状に配置さ
れた複数の画素を有する。画素は複数のサブ画素を備えていることが好ましい。サブ画素
は、それぞれ表示素子を備える。また基板上には、画素と電気的に接続する周辺回路２５
を備えることが好ましい。周辺回路２５は、例えばゲート駆動回路として機能する回路を
適用することができる。ＦＰＣ４２は、表示部２１または周辺回路２５の少なくとも一に
、外部からの信号を供給する機能を有する。なお、基板、またはＦＰＣ４２に、ソース駆
動回路として機能するＩＣを実装することが好ましい。ＩＣは、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ
方式により基板に実装すること、またはＩＣが実装されたＦＰＣ４２、またはＴＣＰ等を
取り付けることもできる。なお、表示パネル２０にＩＣやＦＰＣ等が実装された形態を、
表示装置と呼ぶこともある。
【００６５】
また、一対の導電層に低抵抗な材料を用いることができるため、その線幅を極めて小さい
ものとすることができる。すなわち、表示面側から見たとき（平面視における）一対の導
電層の面積を小さくすることができる。その結果、画素を駆動させたときに生じるノイズ
の影響が抑制され、検出感度を高めることができる。さらには、２枚の基板の間にタッチ
センサを構成する容量素子と、画素を構成する表示素子とを挟持させ、これらが近接して
配置された構成としても検出感度の低下を抑えることができる。したがって、タッチパネ
ルの厚さを低減することができる。特に、一対の基板に可撓性を有する材料を用いること
で、薄く、軽量で且つフレキシブルなタッチパネルを実現することができる。
【００６６】
また、本発明の一態様のタッチパネル１０は、タッチセンサ１３によりタッチ動作が行わ
れた際の容量の変化に基づく位置情報を出力することができる。また表示部２１により画
像を表示することができる。
【００６７】
また、図４の別の構成例の上面図を図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す。タッチセンサに必要
な配線（あるいは電極）を全て情報入力装置１１側に有する必要はなく、例えばＸ方向の
配線（例えば導電層１４）を設けた場合、表示パネル２０にＹ方向の配線（例えば導電層
１５）を設けることができる。上記のように、組み合わせて全体としてタッチセンサとし
ての機能を有することもできる。
【００６８】
（画素部における導電層の配置）
図１（Ｂ）の領域２８、領域２９を拡大した図を図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す。図６（
Ａ）に示すように、導電層１４は、遮光層１８と重なって配置されており、例えばサブ画
素（赤）２２、サブ画素（緑）２３、サブ画素（青）２４を組み合わせた一つの画素３３
を囲うように配置することができる。また、導電層１４は、隣接した導電層との間隔を１
画素分以上の幅を空けることが望ましく、図６（Ｂ）のように画素近傍に導電層１４がな
い領域があってもよい。また、導電層１４はメッシュ状に配置することができる。なお、
メッシュ状とは、網目のように導電層１４が配置されている構造を言う。図７（Ａ）、図
７（Ｂ）、図７（Ｃ）にメッシュ状の配列の一例を示す。図７（Ａ）のように四角形のみ
ではなく、図７（Ｂ）のような六角形、図７（Ｃ）のような円状、その他複雑な多角形の
形状を有することができる。また、導電層１５についても同様の配置とすることができる
。
【００６９】
図８に画素、トランジスタ、タッチセンサの配線の位置関係を示した上面図を示す。タッ
チセンサ用の電極である導電層１４は、例えばソース線９１、ゲート線９２に重なるよう
にして配置することができるし、重ならずに並行して配置することができる。また、図８
においては、タッチセンサの電極である導電層１４とトランジスタ５０、容量素子６１に
重ならない例を示しているが、重ねて配置することもできる。また、導電層１５、１６に
ついても同様に配置することができる。
【００７０】
（導電層の配置パターン）
また、隣接する導電層１４の間隔は、画素の幅が例えば３０μｍであれば、３０μｍ以上
離れていることが望ましい。また、画素の幅が５μｍであれば、５μｍ以上離れているこ
とが望ましい。これにより、配線間、電極間で生じる寄生容量を小さくすることができる
。導電層１５、導電層１６を含めた導電層間の間隔は、同様の配置とすることができる。
【００７１】
また、導電層１５は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）、図９（Ｅ）、
図９（Ｆ）、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）に示すように様
々な配置をとることができ、例えばサブ画素（赤）２２、サブ画素（緑）２３、サブ画素
（青）２４の面積、当該導電層が接触する物体の面積などに合わせて、配置させることが
望ましい。また、導電層１４についても同様の配置とすることができる。また、導電層１
４、１５、１６は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）、図１１
（Ｅ）、図１１（Ｆ）に示すように配置することもできる。
【００７２】
（画素部における導電層の配置パターン）
なお、画素の配置は、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）、図１
２（Ｅ）、図１２（Ｆ）に示すように、様々な配置をとることができ、１画素あたりのサ
ブ画素数は３つに限定されず、例えばサブ画素（赤）２２、サブ画素（緑）２３、サブ画
素（青）２４、サブ画素（黄）２６、などを組み合わせてもよく、サブ画素（白）をサブ
画素（黄）２６と入れ替えてもよい。また、図１２（Ｆ）のように画素がずれた配置をと
ることもあってもよい。いずれにおいても、画素を囲うように導電層１４、１５、１６が
配置されていることが望ましい。
【００７３】
したがって、本発明の一態様を用いることにより、検出信号の遅延などの影響が低減され
、情報入力装置において検知精度を向上させることが可能となる。
【００７４】
なお、このような構成は、携帯型の機器だけでなくテレビジョン等の大型の表示装置にも
好適に適用することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
《検知方法》
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器に適用可能なタッチパネルの駆動方法の例
について、図面を参照して説明する。
【００７６】
［センサの検知方法の例］
図１３（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図１３（
Ａ）では、パルス電圧出力回路６０１、電流検出回路６０２を示している。なお、図１３
（Ａ）では、パルス電圧が与えられる電極６２１、電流の変化を検知する電極６２２をそ
れぞれ、Ｘ１−Ｘ６、Ｙ１−Ｙ６のそれぞれ６本の配線として示している。また、図１３
（Ａ）は、電極６２１および電極６２２が重畳することで形成される容量６０３を図示し
ている。なお、電極６２１と電極６２２とはその機能を互いに置き換えてもよい。
【００７７】
パルス電圧出力回路６０１は、Ｘ１−Ｘ６の配線に順にパルスを印加するための回路であ
る。Ｘ１−Ｘ６の配線にパルス電圧が印加されることで、容量６０３を形成する電極６２
１および電極６２２は電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量６０３
の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出する
ことができる。
【００７８】
電流検出回路６０２は、容量６０３での相互容量の変化による、Ｙ１−Ｙ６の配線での電
流の変化を検出するための回路である。Ｙ１−Ｙ６の配線では、被検知体の近接、または
接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触に
より相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお、電流の検出は
、積分回路等を用いて行えばよい。
【００７９】
次いで、図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入
出力波形のタイミングチャートを示す。図１３（Ｂ）では、１フレーム期間で各行列での
被検知体の検出を行うものとする。また、図１３（Ｂ）では、被検知体を検出しない場合
（非タッチ）と被検知体を検出する場合（タッチ）との２つの場合について示している。
なおＹ１−Ｙ６の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示し
ている。
【００８０】
Ｘ１−Ｘ６の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってＹ１−Ｙ
６の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、Ｘ１−Ｘ６の
配線の電圧の変化に応じてＹ１−Ｙ６の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接ま
たは接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する
。
【００８１】
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知す
ることができる。
【００８２】
また、パルス電圧出力回路６０１及び電流検出回路６０２として、一体として搭載された
ＩＣの形態でタッチパネルに実装される、若しくは電子機器の筐体内の基板に実装される
ことが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生
容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受け
にくい駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ましい。例えばシグナル−ノイズ比（
Ｓ／Ｎ比）を高める駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ましい。
【００８３】
《アクティブマトリクス型タッチパネル》
また、図１３（Ａ）ではタッチセンサとして配線の交差部に容量６０３のみを設けるパッ
シブマトリクス型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアク
ティブマトリクス型のタッチセンサとしてもよい。図１４にアクティブマトリクス型のタ
ッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。
【００８４】
センサ回路は容量６０３と、トランジスタ６１１と、トランジスタ６１２と、トランジス
タ６１３とを有する。トランジスタ６１３はゲートに信号Ｇ２が与えられ、ソース又はド
レインの一方に電圧ＶＲＥＳが与えられ、他方が容量６０３の一方の電極およびトランジ
スタ６１１のゲートと電気的に接続する。トランジスタ６１１はソース又はドレインの一
方がトランジスタ６１２のソース又はドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧ＶＳ
Ｓが与えられる。トランジスタ６１２はゲートに信号Ｇ１が与えられ、ソース又はドレイ
ンの他方が配線ＭＬと電気的に接続する。容量６０３の他方の電極には電圧ＶＳＳが与え
られる。
【００８５】
続いて、センサ回路の動作について説明する。まず信号Ｇ２としてトランジスタ６１３を
オン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ６１１のゲートが接続されるノー
ドｎに電圧ＶＲＥＳに対応した電位が与えられる。次いで信号Ｇ２としてトランジスタ６
１３をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードｎの電位が保持される。
【００８６】
続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量６０３の相互容量が変化すること
に伴い、ノードｎの電位がＶＲＥＳから変化する。
【００８７】
読み出し動作は、信号Ｇ１にトランジスタ６１２をオン状態とする電位を与える。ノード
ｎの電位に応じてトランジスタ６１１に流れる電流、すなわち配線ＭＬに流れる電流が変
化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することがで
きる。
【００８８】
トランジスタ６１１、トランジスタ６１２、トランジスタ６１３としては、チャネルが形
成される半導体層に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。特に
トランジスタ６１３にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードｎの電位を
長期間に亘って保持することが可能となり、ノードｎにＶＲＥＳを供給しなおす動作（リ
フレッシュ動作）の頻度を減らすことができる。
【００８９】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み
合わせて実施することができる。
【００９０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および２で説明したタッチパネルの詳細について図を用
いて説明する。
【００９１】
図１５（Ａ）、および図１５（Ｂ）はタッチパネル１０の上面図および断面図の一例であ
る。なお、図１５（Ａ）では情報入力装置１１、表示パネル２０、周辺回路２５、および
ＦＰＣ４１、ＦＰＣ４２、のそれぞれを有する代表的な構成を図示している。
【００９２】
図１５（Ｂ）に、図１５（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ａ’間、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’間、およびＤ
−Ｄ’間の断面図を示す。情報入力装置１１と表示パネル２０は、接着層３７０によって
接着されている。
【００９３】
《有機ＥＬパネル》
図１５（Ｂ）では、表示パネル２０として、有機ＥＬパネルを例として示す。
【００９４】
《基板１００》
基板１００の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の
耐熱性を有している必要がある。透光性が高いことが望ましい。
【００９５】
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板１００に用いること
ができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板１００に用いること
ができる。
【００９６】
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス
等を、基板１００に用いることができる。また、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機
酸窒化物膜等を、基板１００に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸窒化シリコン、アルミナ等を、基板１００に用いることができる。また、ステンレ
ス鋼またはアルミニウム等を、基板１００に用いることができる。
【００９７】
または、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板１００に用いることができ
る。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基
板１００に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を
防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または
複数の膜が積層された材料を、基板１００に適用できる。または、樹脂と樹脂を透過する
不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層
された材料を、基板１００に適用できる。
【００９８】
なお、上記の基板１００に適用できる材料は、基板３００にも適用することができる。
【００９９】
《トランジスタ５０、５２》
トランジスタ５０は、導電層１２０、絶縁層１３０、半導体層１４０、導電層１５０、１
６０、絶縁層１７０，１８０で構成することができる。また、トランジスタ５２について
も同様に構成することができる。
【０１００】
《絶縁層１１０》
下地膜としての機能を有する絶縁層１１０は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ア
ルミニウム、酸化窒化アルミニウム等を用いて形成される。なお、絶縁層１１０として、
窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム等
を用いることで、基板１００から不純物、代表的にはアルカリ金属、水、水素等の半導体
層１４０への拡散を抑制することができる。絶縁層１１０は基板１００上に形成される。
また、絶縁層１１０は形成されなくてもよい。
【０１０１】
《導電層１２０》
ゲート電極としての機能を有する導電層１２０は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル
、チタン、モリブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、
または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を
用いて形成される。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択され
た金属元素を用いて形成されてもよい。また、導電層１２０は、単層構造でも、二層以上
の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガン
を含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜
上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造
、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マ
ンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニ
ウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に
銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、
アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、ス
カンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いても
よい。
【０１０２】
《絶縁層１３０》
絶縁層１３０は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。絶縁層１３０には、例えば、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン
、窒化シリコン、酸化ガリウム、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、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを一種以上含む絶
縁膜を用いることができる。また、絶縁層１３０は上記材料の積層であってもよい。なお
、絶縁層１３０に、ランタン、窒素、ジルコニウムなどを、不純物として含んでいてもよ
い。
【０１０３】
《半導体層１４０》
半導体層１４０は、少なくともＩｎ若しくはＺｎを含む金属酸化物で形成される。半導体
層１４０の上面の面積は、導電層１２０の上面の面積と同一、あるいは小さいことが好ま
しい。
【０１０４】
《酸化物半導体》
上記半導体層１４０として用いる酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化
物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物
、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、
Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ
−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−
Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−
Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｇａ系酸化物を用いることができる。
【０１０５】
なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する
酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ
以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１０６】
なお、半導体層１４０がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で形成されるとき、ＩｎおよびＭの和を１
００ａｔｏｍｉｃ％としたとき、ＩｎとＭの原子数比率は、好ましくはＩｎが２５ａｔｏ
ｍｉｃ％より高く、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍ
ｉｃ％より高く、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
【０１０７】
半導体層１４０は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より
好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用
いることで、トランジスタ５０のオフ電流を低減することができる。
【０１０８】
半導体層１４０の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ
以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【０１０９】
半導体層１４０がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、また
はＮｄ）を用いて形成される場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を形成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、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：
Ｍ：Ｚｎ＝４：１：４．１が好ましい。なお、形成される半導体層１４０の金属元素の原
子数比はそれぞれ、誤差として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。なお、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を含むター
ゲット、好ましくはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を含む多結晶ターゲットを用いることで、後
述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘ
ｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜および微結晶酸化物半導体膜を形成することが
可能である。
【０１１０】
半導体層１４０に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、
酸素が脱離した格子（または酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。当該酸素欠損
に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が
金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。
従って、水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。
【０１１１】
このため、半導体層１４０は酸素欠損と共に、水素ができる限り低減されていることが好
ましい。具体的には、半導体層１４０において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅ
ｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃
度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／
ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。この結果、トランジス
タ５０は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）を有
する。
【０１１２】
また、半導体層１４０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
、半導体層１４０において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層１
４０におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２
×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下と
する。この結果、トランジスタ５０は、しきい値電圧がプラスとなる電気特性（ノーマリ
ーオフ特性ともいう。）を有する。
【０１１３】
また、半導体層１４０において、二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属また
はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１
０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、半導体層１４０のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃
度を低減することが好ましい。この結果、トランジスタ５０は、しきい値電圧がプラスと
なる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）を有する。
【０１１４】
また、半導体層１４０に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密
度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、トランジスタはノーマリーオン特性となりやす
い。従って、半導体層１４０において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい
、例えば、二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／
ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０１１５】
半導体層１４０の不純物を低減することで、半導体層１４０のキャリア密度を低減するこ
とができる。このため、半導体層１４０は、キャリア密度が１×１０１７個／ｃｍ３以下
、好ましくは１×１０１５個／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３個／ｃｍ３以
下、より好ましくは１×１０１１個／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【０１１６】
半導体層１４０として、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体を用いるこ
とで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができる。ここでは、
不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実
質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体は、
キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる場合がある。従って
、当該酸化物半導体を用いて形成された半導体層１４０にチャネル領域が形成されるトラ
ンジスタは、しきい値電圧がプラスとなる電気特性（ノーマリーオフ特性ともいう。）に
なりやすい。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体は、欠陥準
位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実
質的に高純度真性である酸化物半導体を用いて半導体層１４０が形成されたトランジスタ
は、オフ電流が著しく小さく、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１
Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下
、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができ、さらに特性変動を抑える
ことができる。
【０１１７】
なお、酸化物半導体を半導体層１４０に用いたトランジスタ５０は、例えば、ソースとド
レインとの間の電圧を０．１Ｖ、５Ｖ、または、１０Ｖ程度とした場合に、トランジスタ
のチャネル幅で規格化したオフ電流を数ｙＡ／μｍ乃至数ｚＡ／μｍにまで低減すること
が可能となる。
【０１１８】
表示素子（例えば、発光素子７０）に接続されるトランジスタ５０に、オフ状態において
リークする電流が極めて小さいトランジスタを用いると、画像信号を保持することができ
る時間を長くすることができる。例えば、画像信号の書き込みを１１．６μＨｚ（１日に
１回）以上０．１Ｈｚ（１秒間に０．１回）未満の頻度、好ましくは０．２８ｍＨｚ（１
時間に１回）以上１Ｈｚ（１秒間に１回）未満の頻度としても画像を保持することができ
る。これにより、画像信号の書き込みの頻度を低減することができる。その結果、表示パ
ネル２０の消費電力を削減することができる。もちろん、画像信号の書き込みを１Ｈｚ以
上、好ましくは３０Ｈｚ（１秒間に３０回）以上、より好ましくは６０Ｈｚ（１秒間に６
０回）以上９６０Ｈｚ（１秒間に９６０回）未満の頻度とすることもできる。
【０１１９】
上記理由により、酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることで、信頼性が高く、消
費電力を抑えた表示パネルを作製することができる。
【０１２０】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタでは、半導体層１４０をスパッタ法、ＭＯＣＶ
Ｄ法、ＰＬＤ法などで成膜することができる。スパッタ法を用いて成膜した場合には大面
積の表示装置としても用いることができる。
【０１２１】
なお、半導体層１４０に、シリコンまたはシリコンゲルマニウムで形成される半導体層を
用いてもよい。シリコンまたはシリコンゲルマニウムで形成される半導体層は、適宜非晶
質構造、多結晶構造、単結晶構造とすることができる。
【０１２２】
《導電層１５０、導電層１６０》
導電層１５０、および導電層１６０は、ソース電極層または、ドレイン電極層としての機
能を有する。導電層１５０、および導電層１６０は、導電層１２０と同様の材料を用いる
ことができる。
【０１２３】
《絶縁層１７０》
絶縁層１７０は、トランジスタのチャネル領域を保護する機能を有する。絶縁層１７０は
、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガ
リウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム
、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶
縁膜を用いて形成される。絶縁層１７０は、単層構造または積層構造とすることができる
。
【０１２４】
また、絶縁層１７０は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁
膜を用いて形成されることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を
含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よ
りも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析において、膜の表面温度が１００℃以上７００℃以下
、または１００℃以上５００℃以下の範囲における酸素原子の脱離量が１．０×１０１８
ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸
化物絶縁膜である。加熱処理により絶縁層１７０に含まれる酸素を半導体層１４０に移動
させることが可能であり、半導体層１４０の酸素欠損を低減することが可能である。
【０１２５】
《絶縁層１８０》
絶縁層１８０として、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を設けること
で、半導体層１４０からの酸素の外部への拡散と、外部から半導体層１４０への水素、水
等の侵入を防ぐことができる。例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリ
コン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、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
ニウムおよび酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層１
８０は上記材料の積層であってもよい。なお、絶縁層１８０に、ランタン、窒素、ジルコ
ニウムなどを、不純物として含んでいてもよい。
【０１２６】
《導電層２００》
導電層２００は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、ニッケル
、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分と
する合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成される。また、マンガ
ン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いて形成されても
よい。また、導電層２００は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば
、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マンガンを含む銅膜の単層構造、アルミニ
ウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造
、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タン
グステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層
する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上に
チタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層し、さらにその上にマ
ンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタ
ル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または
複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【０１２７】
《容量素子６０、６２》
容量素子６０は、導電層１２０と、絶縁層１３０と、導電層１６０と、を有する。導電層
１２０は、容量素子６０の一方の電極としての機能を有する。導電層１６０は、容量素子
６０の他方の電極としての機能を有する。導電層１２０と、導電層１６０との間には、絶
縁層１３０が設けられる。容量素子６２についても、容量素子６０と同様に構成すること
ができる。
【０１２８】
《絶縁層２１０》
絶縁層２１０は、平坦化膜としての機能を有する。絶縁層２１０は、ポリイミド樹脂、ア
クリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキ
シ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いて形成される。なお、これらの材料で形成され
る絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層２１０を形成してもよい。
【０１２９】
《絶縁層３５０》
絶縁層３５０は、平坦化膜としての機能を有する。絶縁層３５０は、絶縁層２１０と同様
の材料を用いることができる。また、絶縁層３５０を設けない構成としてもよい。
【０１３０】
《遮光層１８》
遮光性を有する材料を遮光層１８に用いることができる。例えば、顔料を分散した樹脂、
染料を含む樹脂の他、黒色クロム膜等の無機膜を遮光層１８に用いることができる。カー
ボンブラック、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光層１８
に用いることができる。
【０１３１】
《着色層３６０》
着色層３６０は、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青
色、又は黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。各着
色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用い
たエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。また、白色の画素では、発光素
子と重ねて透明又は白色等の樹脂を配置してもよい。また、着色層３６０は、遮光層１８
と接して設けてもよい。
【０１３２】
《隔壁２４５》
絶縁性の材料を隔壁２４５に用いることができる。例えば、無機材料、有機材料または無
機材料と有機材料が積層された材料などを用いることができる。具体的には、酸化シリコ
ンまたは窒化シリコン等を含む膜、アクリルまたはポリイミド等もしくは感光性樹脂等を
適用できる。
【０１３３】
《スペーサー２４０》
絶縁性の材料をスペーサー２４０に用いることができる。例えば、無機材料、有機材料ま
たは無機材料と有機材料が積層された材料などを用いることができる。具体的には、酸化
シリコンまたは窒化シリコン等を含む膜、アクリルまたはポリイミド等もしくは感光性樹
脂等を適用できる。
【０１３４】
《発光素子７０》
発光素子７０としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって
輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有
機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等を用いることができる。例えば、下部電極、上部電極ならび
に下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層２５０とも記す
）を備える有機ＥＬ素子を発光素子７０に用いることができる。
【０１３５】
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型の
いずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光に対して透光性を有する導電
膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いる。
【０１３６】
導電層２２０からなる下部電極、及び、導電層２６０からなる上部電極の間に、発光素子
の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層２５０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２５０において再結合し、ＥＬ
層２５０に含まれる発光物質が発光する。
【０１３７】
ＥＬ層２５０は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層２５０は、発光層以外の層として、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）等を含む層をさらに有していてもよい。
【０１３８】
ＥＬ層２５０は低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化
合物を含んでいてもよい。ＥＬ層２５０を構成する層は、それぞれ、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
。
【０１３９】
発光素子は、２以上の発光物質を含んでいてもよい。これにより、例えば、白色発光の発
光素子を実現することができる。例えば２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係とな
るように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、Ｒ（赤
）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、又はＯ（橙）等の発光を示す発光物質や、Ｒ、Ｇ、
Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質を用いることができる。
例えば、青の発光を示す発光物質と、黄の発光を示す発光物質を用いてもよい。このとき
、黄の発光を示す発光物質の発光スペクトルは、緑及び赤のスペクトル成分を含むことが
好ましい。また、発光素子の発光スペクトルは、可視領域の波長（例えば３５０ｎｍ以上
７５０ｎｍ以下、又は４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下など）の範囲内に２以上のピークを
有することが好ましい。
【０１４０】
ＥＬ層２５０は、複数の発光層を有していてもよい。ＥＬ層２５０において、複数の発光
層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介して積層されていてもよい。例
えば、蛍光発光層と、燐光発光層との間に、分離層を設けてもよい。
【０１４１】
分離層は、例えば、燐光発光層中で生成する燐光材料等の励起状態から蛍光発光層中の蛍
光材料等へのデクスター機構によるエネルギー移動（特に三重項エネルギー移動）を防ぐ
ために設けることができる。分離層は数ｎｍ程度の厚さがあればよい。具体的には、０．
１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、あるいは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、あるいは１ｎｍ以上５ｎｍ
以下である。分離層は、単一の材料（好ましくはバイポーラ性の物質）、又は複数の材料
（好ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料）を含む。
【０１４２】
分離層は、該分離層と接する発光層に含まれる材料を用いて形成してもよい。これにより
、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が、
ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料（ゲスト材料）からなる場合、分離層を、該ホ
スト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光材
料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、分
離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような構
成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。こ
れにより、製造コストを削減することができる。
【０１４３】
《マイクロキャビティ》
発光素子７０は、微小共振器構造を発光素子に組み合わせた例である。例えば、発光素子
７０の下部電極および上部電極を用いて微小共振器構造を構成し、発光素子から特定の光
を効率よく取り出してもよい。
【０１４４】
具体的には、可視光を反射する反射膜を下部電極に用い、可視光の一部を透過し一部を反
射する半透過・半反射膜を上部電極に用いる。そして、所定の波長を有する光が効率よく
取り出されるように、下部電極に対して上部電極を配設する。
【０１４５】
例えば、下部電極は、発光素子の下部電極または陽極としての機能を有する。また、下部
電極は、発光層からの所望の光を共振させ、その波長を強めることができるように、光学
距離を調整する層２３０を有してもよい。光学距離を調整する層２３０としては、例えば
、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）
、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用い
て形成することができる。
【０１４６】
《導電層２６０》
また、可視光を透過する導電層２６０としては、例えば、酸化インジウム、インジウム錫
酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜
鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、
金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバ
ルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又は
これら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成す
ることで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができ
る。例えば、銀とマグネシウムの合金とＩＴＯの積層膜などを用いると、導電性を高める
ことができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
【０１４７】
《導電層２２０》
可視光を反射する導電層２２０としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケ
ル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金
属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合
金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミ
ニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金
、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金（Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ）等のアルミニウム
を含む合金（アルミニウム合金）や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ−
Ｐｄ−Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成
することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニ
ウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸
化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタ
ンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層
してもよい。例えば、銀とＩＴＯの積層膜、銀とマグネシウムの合金とＩＴＯの積層膜な
どを用いることができる。
【０１４８】
また、微小共振器構造を組み合わせる場合、発光素子の上部電極（導電層２６０）には、
半透過・半反射電極を用いることができる。半透過・半反射電極は、反射性を有する導電
性材料と透光性を有する導電性材料により形成される。該導電性材料としては、可視光の
反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗
率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。半透過・半反射電極としては
、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することが
できる。とくに、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。例
えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（リチウム、セシウム等のアルカリ金
属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等）、これら元素
を含む合金（例えば、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユーロピウム、イッテルビウム等の希
土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。
【０１４９】
なお、導電層２２０、導電層２６０は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形
成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷
法、又はメッキ法を用いて形成することができる。
【０１５０】
なお、有機ＥＬの構造として、微小共振器構造以外の方式を用いることもできる。たとえ
ば、発光素子の発光色を異ならせる塗り分け方式、白色の光を射出する材料を用いて発光
させる白色ＥＬ方式を用いることができる。
【０１５１】
《接着層３７０》
接着層３７０は、情報入力装置１１と表示パネル２０を貼り合わせる機能を有する。
【０１５２】
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接着層３７０に用いること
ができる。
【０１５３】
例えば、光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または／および嫌気型接着
剤等の有機材料を接着層３７０に用いることができる。なお、それぞれの接着剤は、単独
で用いることもできるし、または、組み合わせて用いることもできる。
【０１５４】
光硬化型接着剤は、例えば、紫外線、電子線、可視光、赤外線等により硬化する接着剤を
いう。
【０１５５】
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミ
ド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラ
ル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂、シリカ等、を含む接着剤を接着層
３７０に用いることができる。
【０１５６】
特に、光硬化型接着剤を用いた場合、材料の硬化速度が速く、作業時間を短縮することが
可能である。また、光を照射することで硬化が開始されるため、接着剤が環境起因で意図
せずに硬化してしまうことを抑えることができる。また、低温での硬化が可能であり、作
業環境の制御が容易である。上記により、光硬化型接着剤を用いることで、工程が短縮さ
れ、安価に処理することできる。
【０１５７】
《導電層１４、１５、１６》
導電層１４、導電層１５、導電層１６は、可視光に対して透光性のある材料としては、イ
ンジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む材料を用
いるとよい。また、アルミニウム、銀、銅、パラジウム、クロム、タンタル、チタン、モ
リブデン、ニッケル、鉄、コバルト、タングステンから選ばれた金属元素、または上述し
た金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成さ
れてもよい。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属
元素を用いて形成されてもよい。また、導電層１４、１５、１６は、単層構造でも、二層
以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、マン
ガンを含む銅膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタ
ン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層
構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造
、マンガンを含む銅膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアル
ミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造、マンガンを含む銅膜
上に銅膜を積層し、さらにその上にマンガンを含む銅膜を形成する三層構造等がある。ま
た、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム
、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用い
てもよい。
【０１５８】
《絶縁層３３０》
絶縁層３３０は、平坦化する機能を有する。絶縁層３３０は、無機系材料、あるいは有機
系材料を用いることができる。たとえば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミ
ニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、
酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等の酸化物絶縁膜、窒化シ
リコン、窒化アルミニウム等の窒化物絶縁膜、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミ
ドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有
する有機材料を用いて形成される。
【０１５９】
《ＦＰＣ４１、４２》
ＦＰＣ４２は、異方性導電膜４１０を介して導電層４１１と電気的に接続される。また、
導電層４１１は、トランジスタ５０等の電極層を形成する工程で形成することができる。
画像信号等は、ＦＰＣ４２からトランジスタ５２および容量素子６２等を有する駆動回路
に供給することができる。また、ＦＰＣ４１も、同様に異方性導電膜４１０を介して導電
層１４、１５と電気的に接続される。
【０１６０】
図１６、図１７に図１５（Ｂ）で示した断面図の変形例を示す。導電層１５は、非常に細
くした（例えば、直径が数ナノメール）複数の導電体を用いて構成されるような金属微細
配線を用いてもよい。一例としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイ
ヤなどを用いてもよい。Ａｇナノワイヤの場合、例えば光透過率は８９％以上、シート抵
抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。なお、このような金属
微細配線は透過率が高いため、表示素子に用いる電極、例えば、画素電極や共通電極に、
当該金属微細配線を用いてもよい。この場合、必ずしも導電層１４、１５、１６は遮光層
に隠れるような配置をとる必要はなく、表面側（遮光層よりも外側）に用いることができ
る。
【０１６１】
《塗り分け有機ＥＬパネル》
また、有機ＥＬ素子は、図１８に示すように塗り分け方式を用いて作製することも可能で
ある。導電層２２０上にＥＬ層２５０が塗り分け方式で形成されている点が図１５（Ｂ）
とは異なる。
【０１６２】
《フレキシブルタッチパネル》
また、タッチパネルは、図１９に示すように可撓性を有する基板１０１、３０１上に作製
することも可能である。
【０１６３】
可撓性を有する基板とタッチパネルは、接着層３７０を用いて貼りつけることができる。
これにより、タッチパネルは、可撓性を有し、折り曲げたり、曲面形状のタッチパネルを
実現することができる。さらに、基板の厚みを薄くすることもできるため、タッチパネル
の軽量化を図ることができる。
【０１６４】
〔フレキシブルタッチパネル作製方法例〕
ここで、可撓性を有するタッチパネルを作製する方法について説明する。
【０１６５】
ここでは便宜上、画素や回路を含む構成、カラーフィルタ等の光学部材を含む構成または
タッチセンサを含む構成を素子層と呼ぶこととする。素子層は例えば表示素子を含み、表
示素子の他に表示素子と電気的に接続する配線、画素や回路に用いるトランジスタなどの
素子を備えていてもよい。
【０１６６】
また、ここでは、素子層が形成される絶縁表面を備える支持体（例えば基板１０１または
基板３０１）のことを、基材と呼ぶこととする。
【０１６７】
可撓性を有する絶縁表面を備える基材上に素子層を形成する方法としては、基材上に直接
素子層を形成する方法と、基材とは異なる剛性を有する支持基材上に素子層を形成した後
、素子層と支持基材とを剥離して素子層を基材に転置する方法と、がある。
【０１６８】
基材を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には、
基材上に直接素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基材を
支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、及び装置間における搬送が容易
になるため好ましい。
【０１６９】
また、素子層を支持基材上に形成した後に、基材に転置する方法を用いる場合、まず支持
基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基材
と素子層を剥離し、基材に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面、剥離層と絶縁
層の界面、または剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。
【０１７０】
例えば、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化
物を含む層を積層して用い、剥離層上に窒化シリコンや酸窒化シリコンを複数積層した層
を用いることが好ましい。高融点金属材料を用いると、素子層の形成工程の自由度が高ま
るため好ましい。
【０１７１】
剥離は、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または剥離界面の一
部に液体を滴下して剥離界面全体に浸透させることなどにより剥離を行ってもよい。また
は、熱膨張の違いを利用して剥離界面に熱を加えることにより剥離を行ってもよい。
【０１７２】
また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。例
えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用いて、
有機樹脂の一部をレーザ光等を用いて局所的に加熱することにより剥離の起点を形成し、
ガラスと絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。または、支持基材と有機樹脂からなる絶縁
層の間に金属層を設け、当該金属層に電流を流すことにより当該金属層を加熱することに
より、当該金属層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。このとき、有機樹脂からなる絶
縁層は基材として用いることができる。
【０１７３】
可撓性を有する基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエ
チレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエー
テルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低
い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０−６／Ｋ以下であるポ
リアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、繊
維体に樹脂を含浸した基板（プリプレグとも記す）や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて
熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。
【０１７４】
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度
繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のこと
を言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミ
ド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサ
ゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス
、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布ま
たは不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を可撓性
を有する基板として用いても良い。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構
造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい
。
【０１７５】
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基材に用いることもできる。また
は、ガラスと樹脂材料とが貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
【０１７６】
例えば、図１９に示す構成の場合、第１の支持基材上に第１の剥離層、絶縁層１１２を順
に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成する。またこれとは別に、第２の支持基
材上に第２の剥離層、絶縁層３１２を順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成
する。続いて、第１の支持基材の構造物を設けた側と第２の支持基材の構造物を設けた側
を接着層３７０により貼り合せる。その後、第２の剥離層と絶縁層３１２との界面で剥離
することで第２の支持基材及び第２の剥離層を除去し、絶縁層３１２と基板３０１とを接
着層３７２により貼り合せる。また、第１の剥離層と絶縁層１１２との界面で剥離するこ
とで第１の支持基材及び第１の剥離層を除去し、絶縁層１１２と基板１０１とを接着層３
７１により貼り合せる。なお、剥離及び貼り合せはどちら側を先に行ってもよい。
【０１７７】
以上が可撓性を有するタッチパネルを作製する方法についての説明である。
【０１７８】
《液晶パネル》
タッチパネルに搭載する表示パネルとして、図２０に示すように液晶パネルを用いること
もできる。図２０に示すタッチパネルは、表示素子として液晶素子８０が適用されている
。また、タッチパネルは、偏光板１０３、偏光板３０３、及びバックライト１０４を有し
ており、それぞれ接着層３７３、３７４、３７５で接着されている。また、偏光板３０３
よりも視認側には保護基板３０２が設けられており、接着層３７６で接着されている。
【０１７９】
《液晶素子８０》
液晶層３９０は、導電層１９０と、導電層３８０の間に挟まれており、導電層１９０と、
導電層３８０からの電界を受けることで、液晶層３９０が有する液晶分子の配向を制御す
ることができ、液晶素子８０として機能を有する。
【０１８０】
なお、図２０において図示しないが、導電層１９０、３８０の液晶層３９０と接する側に
、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。
【０１８１】
表示装置の駆動方法としては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード
、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃ
ａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ａ
ｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐ
ｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉ
ｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖ
ｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ  ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード（
図２２、図２３、図２４、図２５の液晶素子８１として記載）、又はＴＢＡ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、表示装
置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードな
どがある。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用
いることができる。
【０１８２】
また、ネマティック相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子８０を
構成してもよい。この場合、コレステリック相と、または、ブルー相（Ｂｌｕｅ  Ｐｈａ
ｓｅ）となる。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、また、光学的
等方性であるため、配向処理が不要であり、かつ、視野角依存性が小さい。
【０１８３】
《容量素子６１、６３》
容量素子６１は、導電層１９０と、絶縁層１８０と、導電層４００と、を有する。導電層
１９０は、容量素子６１の一方の電極としての機能を有する。導電層４００は、容量素子
６１の他方の電極としての機能を有する。導電層１９０と、導電層４００との間には、絶
縁層１８０が設けられる。導電層１９０は、トランジスタ５０と接続される。容量素子６
３についても同様の構成とすることができる。
【０１８４】
導電層４００は、半導体層１４０と同じく絶縁層１３０上に形成される。
【０１８５】
また、トランジスタ５０として、酸化物半導体を半導体層１４０に用いたトランジスタと
することで、導電層４００を絶縁層１３０上に半導体層１４０と同じ材料で形成すること
ができる。この場合、導電層４００は、半導体層１４０と同時に形成された膜を加工して
形成される。このため、導電層４００は、半導体層１４０と同様の元素を有する。また、
半導体層１４０と同様の結晶構造、または異なる結晶構造を有する。また、半導体層１４
０と同時に形成された膜に、不純物または酸素欠損を有せしめることで、導電性を付与す
ることが可能となり、導電層４００となる。導電層４００に含まれる不純物の代表例とし
ては、希ガス、水素、ホウ素、窒素、フッ素、アルミニウム、およびリンがある。希ガス
の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンがある。な
お、導電層４００は、導電性を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限
定されない。場合によっては、または、状況に応じて、導電層４００は、必ずしも導電性
が付与されなくてもよい。つまり、導電層４００は、半導体層１４０と同様な特性を有し
ていてもよい。
【０１８６】
上記より、半導体層１４０及び導電層４００は、共に絶縁層１３０上に形成されるが、不
純物濃度が異なる。具体的には、半導体層１４０と比較して、導電層４００の不純物濃度
が高い。例えば、半導体層１４０において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃
度は、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３以下、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１７ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。一方、導
電層４００において、二次イオン質量分析法により得られる水素濃度は、８×１０１９ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは５
×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である。また、半導体層１４０と比較して、導電層４
００に含まれる水素濃度は２倍、または１０倍以上である。
【０１８７】
半導体層１４０の水素濃度を上記範囲とすることで、半導体層１４０におけるキャリアで
ある電子の生成を抑制することが可能である。
【０１８８】
また、半導体層１４０と同時に形成された酸化物半導体膜をプラズマに曝すことにより、
酸化物半導体膜にダメージを与え、酸素欠損を形成することができる。例えば、酸化物半
導体膜上に、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法で膜を成膜すると、酸化物半導体
膜がプラズマに曝され、酸素欠損が生成される。または、絶縁層１７０に開口部を形成す
るためのエッチング処理において、酸化物半導体膜がプラズマに曝されることで、酸素欠
損が生成される。または、酸化物半導体膜が、酸素及び水素の混合ガス、水素、希ガス、
アンモニア等のプラズマに曝されることで、酸素欠損が生成される。また、酸化物半導体
膜に不純物を添加することで、酸素欠損を形成しつつ、不純物を酸化物半導体膜に添加す
ることができる。不純物の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラ
ズマ処理法等がある。プラズマ処理法の場合、添加する不純物を含むガス雰囲気にてプラ
ズマを発生させて、プラズマ処理を行うことによって、加速させた不純物イオンを酸化物
半導体膜に衝突させ、酸化物半導体膜に酸素欠損を形成することができる。
【０１８９】
不純物元素の添加により酸素欠損が形成された酸化物半導体膜に不純物、一例として水素
が含まれると、酸素欠損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この
結果、酸化物半導体膜は、導電性が高くなり、導電体化する。導電体化された酸化物半導
体膜を酸化物導電体膜ということができる。即ち、半導体層１４０は、酸化物半導体で形
成され、導電層４００は酸化物導電体膜で形成されるといえる。また、導電層４００は、
導電性の高い酸化物半導体膜で形成されるともいえる。また、導電層４００は、導電性の
高い金属酸化物膜で形成されるともいえる。
【０１９０】
なお、絶縁層１８０は、水素を含むことが好ましい。導電層４００は、絶縁層１８０に接
しているため、絶縁層１８０が水素を含むことで、絶縁層１８０の水素を、半導体層１４
０と同時に形成された酸化物半導体膜に拡散させることができる。この結果、半導体層１
４０と同時に形成された酸化物半導体膜に不純物を添加することができる。
【０１９１】
さらに、絶縁層１７０が、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶
縁膜で形成され、絶縁層１８０が水素を含む絶縁膜で形成されることが好ましい。絶縁層
１７０に含まれる酸素がトランジスタ５０の半導体層１４０に移動することで、半導体層
１４０の酸素欠損量を低減でき、トランジスタ５０の電気特性の変動を小さくできると共
に、絶縁層１８０に含まれる水素が導電層４００に移動し、導電層４００の導電性を高め
ることができる。
【０１９２】
上記方法により、導電層４００は、半導体層１４０と同時に形成し、形成後に導電性を付
与する構成とする。該構成とすることで、製造コストの削減を図ることができる。
【０１９３】
なお、一般に、酸化物半導体膜は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透
光性を有する。一方、酸化物導電体膜は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体
膜である。したがって、該ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物
半導体膜と同程度の透光性を有する。
【０１９４】
《導電層１９０》
導電層１９０は、可視光に対して透光性のある導電膜を用いて形成される。可視光に対し
て透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ
）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。また、可視光に対して透光性のある
導電膜としては、代表的には、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含
むインジウム錫酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。
【０１９５】
上記より、導電層１９０及び導電層４００は、透光性を有する。そのため、容量素子６１
は全体として透光性を有する容量素子とすることができる。
【０１９６】
《導電層３８０》
導電層３８０は、可視光に対して透光性のある導電膜を用いて形成される。可視光に対し
て透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ
）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。また、可視光に対して透光性のある
導電膜としては、代表的には、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含
むインジウム錫酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。
【０１９７】
図２１、図２２、図２３、図２４、図２５に図２０で示した断面図の変形例を示す。導電
層１５は、非常に細くした（例えば、直径が数ナノメール）複数の導電体を用いて構成さ
れるような金属微細配線を用いてもよい。一例としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワ
イヤ、Ａｌナノワイヤなどを用いてもよい。Ａｇナノワイヤの場合、例えば光透過率は８
９％以上、シート抵抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。な
お、このような金属ナノワイヤは透過率が高いため、表示素子に用いる電極、例えば、画
素電極や共通電極に、当該金属ナノワイヤを用いてもよい。この場合、必ずしも導電層１
４、１５、１６は遮光層に隠れるような配置をとる必要はなく、表面側（遮光層よりも外
側）に用いることができる。導電層１４は、図２３で示すように導電層３８０などを援用
することができる。また、導電層１５は、図２２、図２３、図２５で示すように表示パネ
ル側で形成された導電層（たとえば導電層１９０など）を援用することができる。
【０１９８】
本実施の形態で説明したトランジスタは、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた場
合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、
状況に応じて、本発明の一態様は、酸化物半導体とは異なる半導体材料を用いたトランジ
スタを用いてもよい。
【０１９９】
例えば、半導体層に１４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体などを用いるトラン
ジスタを適用できる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体、
有機半導体、炭化シリコンを含む半導体、ゲルマニウムを含む半導体、シリコンゲルマニ
ウムを含む半導体、カーボンナノチューブなどを用いるトランジスタを適用できる。
【０２００】
例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどをトランジスタ
の半導体層に適用できる。
【０２０１】
なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法など
と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２０２】
（実施の形態４）
実施の形態４では、実施の形態３で説明したトランジスタ構造の変形例を示す。
【０２０３】
《積層酸化物半導体》
なお、半導体層１４０は、金属元素の原子数比の異なる酸化物半導体膜が複数積層されて
いてもよい。例えば、トランジスタ５１において、図２６（Ａ）に示すように、絶縁層１
３０上に酸化物半導体層１４１、１４２が順に積層されてもよい。または、図２６（Ｂ）
に示すように、絶縁層１３０上に酸化物半導体層１４２、１４１、１４３が順に積層され
てもよい。酸化物半導体層１４２、１４３は、酸化物半導体層１４１と金属元素の原子数
比が異なる。
【０２０４】
《チャネル保護型とトップゲート構造》
図１５（Ｂ）において図示するトランジスタ５０等は、ボトムゲート構造のトランジスタ
を図示しているが、これに限らない。トランジスタ５０の変形例として、図２７（Ａ）に
トランジスタ５３、図２７（Ｂ）にトランジスタ５４を示す。図１５（Ｂ）ではトランジ
スタ５０はチャネルエッチ型を図示しているが、図２７（Ａ）の断面図に示すように絶縁
層１６５を設けたチャネル保護型のトランジスタ５３でも良いし、図２７（Ｂ）の断面図
に示すようにトップゲート構造のトランジスタ５４にすることもできる。
【０２０５】
《デュアルゲート構造》
トランジスタ５０の変形例であるトランジスタ５５を、図２８を用いて説明する。図２８
に示すトランジスタは、デュアルゲート構造であることを特徴とする。
【０２０６】
図２８（Ａ）乃至図２８（Ｃ）に、トランジスタ５５の上面図及び断面図を示す。図２８
（Ａ）はトランジスタ５５の上面図であり、図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）の一点鎖線Ａ
−Ａ’間の断面図であり、図２８（Ｃ）は、図２８（Ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’間の断面図
である。なお、図２８（Ａ）では、明瞭化のため、基板１００、絶縁層１１０、絶縁層１
３０、絶縁層１７０、絶縁層１８０などを省略している。
【０２０７】
図２８（Ａ）乃至図２８（Ｃ）に示すトランジスタ５５は、絶縁層１１０上のゲート電極
としての機能を有する導電層１２０と、導電層１２０上であってゲート絶縁膜としての機
能を有する絶縁層１３０と、絶縁層１３０を介して、導電層１２０と重なる半導体層１４
０と、半導体層１４０に接する一対の導電層１５０、導電層１６０と、半導体層１４０、
一対の導電層１５０、導電層１６０上の絶縁層１７０と、絶縁層１７０上の絶縁層１８０
と、絶縁層１８０上であって、バックゲート電極としての機能を有する導電層４２０とを
有する。導電層１２０は、絶縁層１３０、１７０、１８０の開口部において、導電層４２
０と接続する構成とすることもできる。
【０２０８】
《導電層４２０》
導電層４２０は、可視光に対して透光性のある導電膜、または可視光に対して反射性のあ
る導電膜を用いて形成される。可視光に対して透光性のある導電膜としては、例えば、イ
ンジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いる
とよい。また、可視光に対して透光性のある導電膜としては、代表的には、インジウム錫
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム
亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物
、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物などの導電性酸化物を
用いることができる。可視光に対して反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウ
ム、または銀を含む材料を用いることができる。
【０２０９】
なお、図２８（Ｃ）に示すように、チャネル幅方向において半導体層１４０の側面と導電
層４２０とが対向することで、半導体層１４０において、絶縁層１７０及び絶縁層１３０
と半導体層１４０界面のみでなく、半導体層１４０の内部においてもキャリアが流れるた
め、トランジスタ５５におけるキャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ５
５のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。また、導電層４２０の電界
が半導体層１４０の側面、または側面及びその近傍を含む端部に影響するため、半導体層
１４０の側面または端部における寄生チャネルの発生を抑制することができる。
【０２１０】
また、図２８に示すトランジスタは、画素部に設けることで、大型の表示装置や、高精細
な表示装置において配線数が増大しても、各配線における信号遅延を低減することが可能
であり、表示ムラ等の表示不良を抑えることが可能である。
【０２１１】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる
。
【０２１２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成例について図２９を用いて説明す
る。
【０２１３】
［構成例］
図２９（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置の上面図であり、図２９（Ｂ）は、本発明の
一態様の表示装置の画素に液晶素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明
するための回路図である。また、図２９（Ｃ）は、本発明の一態様の表示装置の画素に有
機ＥＬ素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である
。
【０２１４】
画素部に配置するトランジスタは、他の実施の形態に従って形成することができる。また
、当該トランジスタはｎチャネル型とすることが容易なので、駆動回路のうち、ｎチャネ
ル型トランジスタで構成することができる駆動回路の一部を画素部のトランジスタと同一
基板上に形成する。このように、画素部や駆動回路に上記実施の形態に示すトランジスタ
を用いることにより、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【０２１５】
アクティブマトリクス型表示装置の上面図の一例を図２９（Ａ）に示す。表示装置の基板
７００上には、画素部７０１、走査線駆動回路７０２、走査線駆動回路７０３、信号線駆
動回路７０４を有する。画素部７０１には、複数の信号線が信号線駆動回路７０４から延
伸して配置され、複数の走査線が走査線駆動回路７０２、および走査線駆動回路７０３か
ら延伸して配置されている。なお走査線と信号線との交差領域には、各々、表示素子を有
する画素がマトリクス状に設けられている。また、表示装置の基板７００はＦＰＣ等の接
続部を介して、タイミング制御回路（コントローラ、制御ＩＣともいう）に接続されてい
る。
【０２１６】
図２９（Ａ）では、走査線駆動回路７０２、走査線駆動回路７０３、信号線駆動回路７０
４は、画素部７０１と同じ基板７００上に形成される。そのため、外部に設ける駆動回路
等の部品の数が減るので、コストの低減を図ることができる。また、基板７００外部に駆
動回路を設けた場合、配線を延伸させる必要が生じ、配線間の接続数が増える。同じ基板
７００上に駆動回路を設けた場合、その配線間の接続数を減らすことができ、信頼性の向
上、または歩留まりの向上を図ることができる。
【０２１７】
〔液晶表示装置〕
また、画素の回路構成の一例を図２９（Ｂ）に示す。ここでは、一例としてＶＡ型液晶表
示装置の画素に適用することができる画素回路を示す。
【０２１８】
この画素回路は、一つの画素に複数の画素電極層を有する構成に適用できる。それぞれの
画素電極層は異なるトランジスタに接続され、各トランジスタは異なるゲート信号で駆動
できるように構成されている。これにより、マルチドメイン設計された画素の個々の画素
電極層に印加する信号を、独立して制御できる。
【０２１９】
トランジスタ７１６のゲート配線７１２と、トランジスタ７１７のゲート配線７１３には
、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線７１４
は、トランジスタ７１６とトランジスタ７１７で共通に用いられている。トランジスタ７
１６とトランジスタ７１７は上記実施の形態で説明するトランジスタを適宜用いることが
できる。これにより、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【０２２０】
また、トランジスタ７１６には、第１の画素電極が電気的に接続され、トランジスタ７１
７には、第２の画素電極が電気的に接続される。第１の画素電極と第２の画素電極とは、
分離されている。なお、第１の画素電極及び第２の画素電極の形状としては、特に限定は
無い。例えば、第１の画素電極は、Ｖ字状とすればよい。
【０２２１】
トランジスタ７１６のゲート電極はゲート配線７１２と接続され、トランジスタ７１７の
ゲート電極はゲート配線７１３と接続されている。ゲート配線７１２とゲート配線７１３
に異なるゲート信号を与えてトランジスタ７１６とトランジスタ７１７の動作タイミング
を異ならせ、液晶の配向を制御できる。
【０２２２】
また、容量配線７１０と、誘電体として機能するゲート絶縁膜と、第１の画素電極層また
は第２の画素電極層と電気的に接続する容量電極とで保持容量を形成してもよい。
【０２２３】
マルチドメイン構造は、一画素に第１の液晶素子７１８と第２の液晶素子７１９を備える
。第１の液晶素子７１８は第１の画素電極層と対向電極層とその間の液晶層とで構成され
、第２の液晶素子７１９は第２の画素電極層と対向電極層とその間の液晶層とで構成され
る。
【０２２４】
なお、図２９（Ｂ）に示す画素回路は、これに限定されない。例えば、図２９（Ｂ）に示
す画素に新たにスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ、センサ、または論理回路
などを追加してもよい。
【０２２５】
〔有機ＥＬ表示装置〕
画素の回路構成の他の一例を図２９（Ｃ）に示す。ここでは、有機ＥＬ素子を用いた表示
装置の画素構造を示す。
【０２２６】
有機ＥＬ素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極の一方から電子が、
他方から正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして
、電子およ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。
【０２２７】
図２９（Ｃ）は、適用可能な画素回路の一例を示す図である。ここではｎチャネル型のト
ランジスタを１つの画素に２つ用いる例を示す。なお、金属酸化物膜は、ｎチャネル型の
トランジスタのチャネル形成領域に用いることができる。また、当該画素回路は、デジタ
ル時間階調駆動を適用することができる。
【０２２８】
適用可能な画素回路の構成およびデジタル時間階調駆動を適用した場合の画素の動作につ
いて説明する。
【０２２９】
画素７２０は、スイッチング用トランジスタ７２１、駆動用トランジスタ７２２、発光素
子７２４および容量素子７２３を有している。スイッチング用トランジスタ７２１は、ゲ
ート電極層が走査線７２６に接続され、第１電極（ソース電極層およびドレイン電極層の
一方）が信号線７２５に接続され、第２電極（ソース電極層およびドレイン電極層の他方
）が駆動用トランジスタ７２２のゲート電極層に接続されている。駆動用トランジスタ７
２２は、ゲート電極層が容量素子７２３を介して電源線７２７に接続され、第１電極が電
源線７２７に接続され、第２電極が発光素子７２４の第１電極（画素電極）に接続されて
いる。発光素子７２４の第２電極は共通電極７２８に相当する。共通電極７２８は、同一
基板上に形成される共通電位線と電気的に接続される。
【０２３０】
スイッチング用トランジスタ７２１および駆動用トランジスタ７２２には他の実施の形態
で説明するトランジスタを適宜用いることができる。これにより、信頼性の高い有機ＥＬ
表示装置を提供することができる。
【０２３１】
発光素子７２４の第２電極（共通電極７２８）の電位は低電源電位に設定する。なお、低
電源電位とは、電源線７２７に供給される高電源電位より低い電位であり、例えばＧＮＤ
、０Ｖなどを低電源電位として設定することができる。発光素子７２４の順方向のしきい
値電圧以上となるように高電源電位と低電源電位を設定し、その電位差を発光素子７２４
に印加することにより、発光素子７２４に電流を流して発光させる。なお、発光素子７２
４の順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており、少なくとも順方向しき
い値電圧を含む。
【０２３２】
なお、容量素子７２３は駆動用トランジスタ７２２のゲート容量を代用することにより省
略できる。駆動用トランジスタ７２２のゲート容量については、チャネル形成領域とゲー
ト電極層との間で容量が形成されていてもよい。
【０２３３】
次に、駆動用トランジスタ７２２に入力する信号について説明する。電圧入力電圧駆動方
式の場合、駆動用トランジスタ７２２が十分にオンするか、オフするかの二つの状態とな
るようなビデオ信号を、駆動用トランジスタ７２２に入力する。なお、駆動用トランジス
タ７２２を線形領域で動作させるために、電源線７２７の電圧よりも高い電圧を駆動用ト
ランジスタ７２２のゲート電極層にかける。また、信号線７２５には、電源線電圧に駆動
用トランジスタ７２２の閾値電圧Ｖｔｈを加えた値以上の電圧をかける。
【０２３４】
アナログ階調駆動を行う場合、駆動用トランジスタ７２２のゲート電極層に発光素子７２
４の順方向電圧に駆動用トランジスタ７２２の閾値電圧Ｖｔｈを加えた値以上の電圧をか
ける。なお、駆動用トランジスタ７２２が飽和領域で動作するようにビデオ信号を入力し
、発光素子７２４に電流を流す。また、駆動用トランジスタ７２２を飽和領域で動作させ
るために、電源線７２７の電位を、駆動用トランジスタ７２２のゲート電位より高くする
。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子７２４にビデオ信号に応じた電流を流し
、アナログ階調駆動を行うことができる。
【０２３５】
なお、画素回路の構成は、図２９（Ｃ）に示す画素構成に限定されない。例えば、図２９
（Ｃ）に示す画素回路にスイッチ、抵抗素子、容量素子、センサ、トランジスタまたは論
理回路などを追加してもよい。
【０２３６】
また、図２９で例示した回路に上記実施の形態で例示したトランジスタを適用する場合、
低電位側にソース電極（第１の電極）、高電位側にドレイン電極（第２の電極）がそれぞ
れ電気的に接続される構成とすることができる。また、制御回路等により第１のゲート電
極の電位を制御し、第２のゲート電極には図示しない配線によりソース電極に与える電位
よりも低い電位を与える、等の構成とすることができる。
【０２３７】
例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素
子、および発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、または様
々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、発光素子、又は発光装置は、例え
ば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物および無機物を含むＥＬ素子、有機
ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ
など）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子
、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディス
プレイ（ＰＤＰ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた
表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・
シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュ
レーション）素子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子
、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ
を用いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的または磁
気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有して
いても良い。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。
電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（
ＦＥＤ）またはＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子
を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過
型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶デ
ィスプレイ）などがある。電子インク、電子粉流体（登録商標）、または電気泳動素子を
用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプ
レイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、
反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全
部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極
の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費
電力を低減することができる。なお、ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの電極や窒化物半導体
の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複
数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設ける
ことにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層などを
容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するｐ型ＧａＮ半導体層など
を設けて、ＬＥＤを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を
有するｎ型ＧａＮ半導体層との間に、ＡｌＮ層を設けてもよい。なお、ＬＥＤが有するＧ
ａＮ半導体層は、ＭＯＣＶＤで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより
、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。
【０２３８】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる
。
【０２３９】
（実施の形態６）
以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
【０２４０】
《酸化物半導体の構造》
酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに分けられる。ま
たは、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けられ
る。
【０２４１】
なお、非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸
化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導体としては、単結
晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある
。
【０２４２】
まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
【０２４３】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
【０２４４】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（
高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバ
ウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０２４５】
試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した
形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０２４６】
一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察す
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０２４７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装
置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜
のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属される
ことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０２４８】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法
による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れ
る場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍に
ピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０２４９】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【０２５０】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
【０２５１】
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（
ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
【０２５２】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。
【０２５３】
次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。
【０２５４】
微結晶酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領
域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体膜
に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大き
さであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微
結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ
−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
膜と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確
認できない場合がある。
【０２５５】
ｎｃ−ＯＳ膜は、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上
３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる
結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。し
たがって、ｎｃ−ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かな
い場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲ
Ｄ装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面
を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ
径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）を
行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し
、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子
回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を
行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。また、
ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが
観測される場合がある。
【０２５６】
ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。その
ため、ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、
ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−Ｏ
Ｓ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０２５７】
次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。
【０２５８】
非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化
物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。
【０２５９】
非晶質酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において結晶部を確認することができない。
【０２６０】
非晶質酸化物半導体膜に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐ
ｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが
観測される。
【０２６１】
なお、酸化物半導体膜は、ｎｃ−ＯＳ膜と非晶質酸化物半導体膜との間の物性を示す構造
を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸化
物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。
【０２６２】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ膜は、高分解能ＴＥＭ像において鬆（ボイドともいう。）が観察され
る場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる
領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ膜は、
ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見ら
れる場合がある。一方、良質なｎｃ−ＯＳ膜であれば、ＴＥＭによる観察程度の微量な電
子照射による結晶化はほとんど見られない。
【０２６３】
なお、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ膜およびｎｃ−ＯＳ膜の結晶部の大きさの計測は、高分解能Ｔ
ＥＭ像を用いて行うことができる。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶は層状構造を有し、
Ｉｎ−Ｏ層の間に、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層を２層有する。ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の単位格子
は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層
状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の
格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍ
と求められている。そのため、高分解能ＴＥＭ像における格子縞に着目し、格子縞の間隔
が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所においては、それぞれの格子縞がＩｎＧ
ａＺｎＯ４の結晶のａ−ｂ面に対応する。
【０２６４】
また、酸化物半導体膜は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導
体膜の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、
その酸化物半導体膜の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、ａ−
ｌｉｋｅ  ＯＳ膜の密度は７８．６％以上９２．３％未満となる。また、例えば、単結晶
の密度に対し、ｎｃ−ＯＳ膜の密度およびＣＡＡＣ−ＯＳ膜の密度は９２．３％以上１０
０％未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が７８％未満となる酸化物半導体膜は、
成膜すること自体が困難である。
【０２６５】
上記について、具体例を用いて説明する。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子
数比］を満たす酸化物半導体膜において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ４
の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１
［原子数比］を満たす酸化物半導体膜において、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ膜の密度は５．０ｇ
／ｃｍ３以上５．９ｇ／ｃｍ３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：
１［原子数比］を満たす酸化物半導体膜において、ｎｃ−ＯＳ膜の密度およびＣＡＡＣ−
ＯＳ膜の密度は５．９ｇ／ｃｍ３以上６．３ｇ／ｃｍ３未満となる。
【０２６６】
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる
単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することが
できる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して
、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を
組み合わせて算出することが好ましい。
【０２６７】
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ膜、微結
晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０２６８】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる
。
【０２６９】
（実施の形態７）
［電子機器の説明］
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置を適用することのできる電子機器の一
例について、図３０、図３１を用いて説明する。
【０２７０】
表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジ
ョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオ
カメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携
帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げ
られる。これらの電子機器の具体例を図３０、図３１に示す。
【０２７１】
図３０（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７１０１、筐体７１０２、表示部７１０３、
表示部７１０４、マイク７１０５、スピーカー７１０６、操作キー７１０７、スタイラス
７１０８等を有する。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部７１０３または表示部７
１０４に用いることができる。
【０２７２】
表示部７１０３または表示部７１０４に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、
ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにくい携帯型ゲーム機を提供することがで
きる。なお、図３０（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７１０３と表示部７
１０４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
【０２７３】
図３０（Ｂ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示部７３０４、操作ボタン
７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する
。本発明の一態様に係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルを表示部７３０
４に用いることができる。
【０２７４】
図３０（Ｃ）は、携帯情報端末であり、筐体７５０１に組み込まれた表示部７５０２の他
、操作ボタン７５０３、外部接続ポート７５０４、スピーカー７５０５、マイク７５０６
などを備えている。本発明の一態様に係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネ
ルは、表示部７５０２に用いることができる。
【０２７５】
図３０（Ｄ）はビデオカメラであり、第１筐体７７０１、第２筐体７７０２、表示部７７
０３、操作キー７７０４、レンズ７７０５、接続部７７０６等を有する。操作キー７７０
４およびレンズ７７０５は第１筐体７７０１に設けられており、表示部７７０３は第２筐
体７７０２に設けられている。そして、第１筐体７７０１と第２筐体７７０２とは、接続
部７７０６により接続されており、第１筐体７７０１と第２筐体７７０２の間の角度は、
接続部７７０６により変更が可能である。表示部７７０３における映像を、接続部７７０
６における第１筐体７７０１と第２筐体７７０２との間の角度に従って切り替える構成と
しても良い。レンズ７７０５の焦点となる位置には本発明の一態様の撮像装置を備えるこ
とができる。本発明の一態様に係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルは、
表示部７７０３に用いることができる。
【０２７６】
図３０（Ｅ）は、曲面ディスプレイであり、筐体７８０１に組み込まれた表示部７８０２
の他、操作ボタン７８０３、スピーカー７８０４などを有している。本発明の一態様に係
る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルは、表示部７８０２に用いることがで
きる。
【０２７７】
図３０（Ｆ）は、デジタルサイネージであり、電柱７９２１に設置された表示部７９２２
を備えている。本発明の一態様に係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルは
、表示部７９２２に用いることができる。
【０２７８】
図３１（Ａ）はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体８１２１、表示部８１２２
、キーボード８１２３、ポインティングデバイス８１２４等を有する。本発明の一態様に
係る表示装置、情報入力装置、または、タッチパネルは、表示部８１２２に適用すること
ができる。
【０２７９】
図３１（Ｂ）に自動車９７００の外観を示す。図３１（Ｃ）に自動車９７００の運転席を
示す。自動車９７００は、車体９７０１、車輪９７０２、ダッシュボード９７０３、ライ
ト９７０４等を有する。本発明の一態様の表示装置、入出力装置、またはタッチパネルは
、自動車９７００の表示部などに用いることができる。例えば、図３１（Ｃ）に示す表示
部９７１０乃至表示部９７１５に本発明の一態様の表示装置、入出力装置、またはタッチ
パネルを設けることができる。
【０２８０】
表示部９７１０と表示部９７１１は、自動車のフロントガラスに設けられた表示装置、ま
たは入出力装置である。本発明の一態様の表示装置、または入出力装置は、表示装置、ま
たは入出力装置が有する電極を、透光性を有する導電性材料で作製することによって、反
対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置、または入出力装置とすること
ができる。シースルー状態の表示装置、または入出力装置であれば、自動車９７００の運
転時にも視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様の表示装置、または入出
力装置を自動車９７００のフロントガラスに設置することができる。なお、表示装置、ま
たは入出力装置に、表示装置、または入出力装置を駆動するためのトランジスタなどを設
ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトラ
ンジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよい。
【０２８１】
表示部９７１２はピラー部分に設けられた表示装置、または入出力装置である。例えば、
車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部９７１２に映し出すことによって、ピラー
で遮られた視界を補完することができる。表示部９７１３はダッシュボード部分に設けら
れた表示装置、または入出力装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像
を表示部９７１３に映し出すことによって、ダッシュボードで遮られた視界を補完するこ
とができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことに
よって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像
を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
【０２８２】
また、図３１（Ｄ）は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示して
いる。表示部９７２１は、ドア部に設けられた表示装置、または入出力装置である。例え
ば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部９７２１に映し出すことによって、ド
アで遮られた視界を補完することができる。また、表示部９７２２は、ハンドルに設けら
れた表示装置、または入出力装置である。表示部９７２３は、ベンチシートの座面の中央
部に設けられた表示装置、または入出力装置である。なお、表示装置、または入出力装置
を座面や背もたれ部分などに設置して、当該表示装置、または入出力装置を、当該表示装
置、または入出力装置の発熱を熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。
【０２８３】
表示部９７１４、表示部９７１５、または表示部９７２２はナビゲーション情報、スピー
ドメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他
様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目やレイアウトな
どは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部９
７１０乃至表示部９７１３、表示部９７２１、表示部９７２３にも表示することができる
。また、表示部９７１０乃至表示部９７１５、表示部９７２１乃至表示部９７２３は照明
装置として用いることも可能である。また、表示部９７１０乃至表示部９７１５、表示部
９７２１乃至表示部９７２３は加熱装置として用いることも可能である。
【０２８４】
本発明の一態様の表示装置、または入出力装置が適用される表示部は平面であってもよい
。この場合、本発明の一態様の表示装置、または入出力装置は、曲面や可撓性を有さない
構成であってもよい。
【０２８５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる
。
【符号の説明】
【０２８６】
１０    タッチパネル
１１    情報入力装置
１２    容量素子
１３    タッチセンサ
１４    導電層
１５    導電層
１６    導電層
１７    開口部
１８    遮光層
１９    配線
２０    表示パネル
２１    表示部
２５    周辺回路
２８    領域
２９    領域
３３    画素
４１    ＦＰＣ
４２    ＦＰＣ
５０    トランジスタ
５１    トランジスタ
５２    トランジスタ
５３    トランジスタ
５４    トランジスタ
５５    トランジスタ
６０    容量素子
６１    容量素子
６２    容量素子
６３    容量素子
７０    発光素子
８０    液晶素子
８１    液晶素子
９１    ソース線
９２    ゲート線
１００    基板
１０１    基板
１０３    偏光板
１０４    バックライト
１１０    絶縁層
１１２    絶縁層
１２０    導電層
１３０    絶縁層
１４０    半導体層
１４１    酸化物半導体層
１４２    酸化物半導体層
１４３    酸化物半導体層
１５０    導電層
１６０    導電層
１６５    絶縁層
１７０    絶縁層
１８０    絶縁層
１９０    導電層
２００    導電層
２１０    絶縁層
２２０    導電層
２３０    層
２４０    スペーサー
２４５    隔壁
２５０    ＥＬ層
２６０    導電層
３００    基板
３０１    基板
３０２    保護基板
３０３    偏光板
３１２    絶縁層
３３０    絶縁層
３５０    絶縁層
３６０    着色層
３７０    接着層
３７１    接着層
３７２    接着層
３７３    接着層
３７４    接着層
３７５    接着層
３７６    接着層
３８０    導電層
３９０    液晶層
４００    導電層
４１０    異方性導電膜
４１１    導電層
４２０    導電層
６０１    パルス電圧出力回路
６０２    電流検出回路
６０３    容量
６１１    トランジスタ
６１２    トランジスタ
６１３    トランジスタ
６２１    電極
６２２    電極
７００    基板
７０１    画素部
７０２    走査線駆動回路
７０３    走査線駆動回路
７０４    信号線駆動回路
７１０    容量配線
７１２    ゲート配線
７１３    ゲート配線
７１４    データ線
７１６    トランジスタ
７１７    トランジスタ
７１８    液晶素子
７１９    液晶素子
７２０    画素
７２１    スイッチング用トランジスタ
７２２    駆動用トランジスタ
７２３    容量素子
７２４    発光素子
７２５    信号線
７２６    走査線
７２７    電源線
７２８    共通電極
７１０１    筐体
７１０２    筐体
７１０３    表示部
７１０４    表示部
７１０５    マイク
７１０６    スピーカー
７１０７    操作キー
７１０８    スタイラス
７３０２    筐体
７３０４    表示部
７３１１    操作ボタン
７３１２    操作ボタン
７３１３    接続端子
７３２１    バンド
７３２２    留め金
７５０１    筐体
７５０２    表示部
７５０３    操作ボタン
７５０４    外部接続ポート
７５０５    スピーカー
７５０６    マイク
７７０１    筐体
７７０２    筐体
７７０３    表示部
７７０４    操作キー
７７０５    レンズ
７７０６    接続部
７８０１    筐体
７８０２    表示部
７８０３    操作ボタン
７８０４    スピーカー
７９２１    電柱
７９２２    表示部
８１２１    筐体
８１２２    表示部
８１２３    キーボード
８１２４    ポインティングデバイス
９７００    自動車
９７０１    車体
９７０２    車輪
９７０３    ダッシュボード
９７０４    ライト
９７１０    表示部
９７１１    表示部
９７１２    表示部
９７１３    表示部
９７１４    表示部
９７１５    表示部
９７２１    表示部
９７２２    表示部
９７２３    表示部
【図１】
2020109686.tif 000003
【図２】
2020109686.tif 000004
【図３】
2020109686.tif 000005
【図４】
2020109686.tif 000006
【図５】
2020109686.tif 000007
【図６】
2020109686.tif 000008
【図７】
2020109686.tif 000009
【図８】
2020109686.tif 000010
【図９】
2020109686.tif 000011
【図１０】
2020109686.tif 000012
【図１１】
2020109686.tif 000013
【図１２】
2020109686.tif 000014
【図１３】
2020109686.tif 000015
【図１４】
2020109686.tif 000016
【図１５】
2020109686.tif 000017
【図１６】
2020109686.tif 000018
【図１７】
2020109686.tif 000019
【図１８】
2020109686.tif 000020
【図１９】
2020109686.tif 000021
【図２０】
2020109686.tif 000022
【図２１】
2020109686.tif 000023
【図２２】
2020109686.tif 000024
【図２３】
2020109686.tif 000025
【図２４】
2020109686.tif 000026
【図２５】
2020109686.tif 000027
【図２６】
2020109686.tif 000028
【図２７】
2020109686.tif 000029
【図２８】
2020109686.tif 000030
【図２９】
2020109686.tif 000031
【図３０】
2020109686.tif 000032
【図３１】
2020109686.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月15日(2020.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルと重畳する領域を有する情報入力装置と、を有し、
前記情報入力装置は、タッチセンサと、遮光層と、を有し、
前記タッチセンサは、Ｘ方向の電極として機能する第１の導電層と、Ｙ方向の電極として機能する第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の絶縁層と、を有し、
前記第１の導電層は、前記絶縁層を介して、前記第２の導電層と交差する領域を有し、
前記遮光層は、前記第１の導電層及び前記第２の導電層と重畳する領域を有し、
前記第１の導電層は、第１の開口部を有し、
前記第２の導電層は、第２の開口部を有し、
前記第１の開口部は、前記第１の導電層の輪郭に沿った形状を有し、
前記第２の開口部は、前記第２の導電層の輪郭に沿った形状を有するタッチパネル。
【請求項２】
表示パネルと、
前記表示パネルと重畳する領域を有する情報入力装置と、を有し、
前記情報入力装置は、タッチセンサと、遮光層と、を有し、
前記タッチセンサは、Ｘ方向の電極として機能する第１の導電層と、Ｙ方向の電極として機能する第２の導電層及び第３の導電層と、前記第２の導電層と前記第３の導電層との間の絶縁層と、を有し、
前記第３の導電層は、前記絶縁層が有する開口部において、前記第２の導電層と接する領域を有し、
前記遮光層は、前記第１の導電層、前記第２の導電層及び前記第３の導電層と重畳する領域を有し、
前記第１の導電層は、第１の開口部を有し、
前記第２の導電層は、第２の開口部を有し、
前記第１の開口部は、前記第１の導電層の輪郭に沿った形状を有し、
前記第２の開口部は、前記第２の導電層の輪郭に沿った形状を有するタッチパネル。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の導電層は、前記第２の導電層と同一面上に設けられるタッチパネル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記表示パネルは、有機ＥＬ素子を有するタッチパネル。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記表示パネルは、液晶素子を有するタッチパネル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第１の導電層は、隣接する第１の導電層とは、前記表示パネルの１画素分以上の幅をもって配置されるタッチパネル。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記第１の導電層及び前記第２の導電層の各々は、チタンを有する膜と、アルミニウムを有する膜と、チタンを有する膜とが順に積層された導電層であるタッチパネル。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記第１の導電層及び前記第２の導電層の各々は、透光性材料を有するタッチパネル。