TWI550806B - 顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明關於一種使用氧化物半導體的顯示裝置。
以液晶顯示裝置為代表的形成在玻璃基板等的平板上的薄膜電晶體使用非晶矽、多晶矽製造。使用非晶矽的薄膜電晶體具有如下特性：雖然其場效應遷移率低，但是適合於玻璃基板的大面積化。另一方面，使用結晶矽的薄膜電晶體具有如下特性：雖然其場效應遷移率高，但是需要進行雷射退火等的晶化程序，因此其不一定適合於玻璃基板的大面積化。
另一方面，使用氧化物半導體製造薄膜電晶體，並將其應用於電子裝置和光裝置的技術受到注目。例如，專利文獻1及專利文獻2公開作為氧化物半導體膜使用氧化鋅(ZnO)、In-Ga-Zn-O類氧化物半導體來製造薄膜電晶體，並將其用於影像顯示裝置的開關元件等的技術。
[專利文獻1]日本專利申請公開2007-123861號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報
將氧化物半導體用作通道形成區域的薄膜電晶體具有如下特性：其工作速度比使用非晶矽的薄膜電晶體快，並且其製造程序比使用多晶矽的薄膜電晶體簡單。換言之，藉由使用氧化物半導體，即使在300℃或更低的低溫下也可以製造場效應遷移率高的薄膜電晶體。
為了有效地利用使用工作特性優良並可以在低溫下製造的氧化物半導體的顯示裝置的特性，需要具有適當的結構的保護電路等。此外，重要的是，保證使用氧化物半導體的顯示裝置的可靠性。
本發明的一個方式的目的之一在於提供具有適當的結構的保護電路。
本發明的一個方式的目的之一在於：在除了氧化物半導體以外還層疊絕緣膜及導電膜來製造的各種用途的顯示裝置中，提高保護電路的功能而將工作穩定化。
本發明的一個方式是一種顯示裝置，其中以使用氧化物半導體構成的非線性元件形成保護電路。組合氧的含量不同的氧化物半導體構成該非線性元件。
本發明的例示性一個方式是一種顯示裝置，包括：在具有絕緣表面的基板上交叉地設置掃描線和信號線，像素電極排列為矩陣狀的像素部；以及在該像素部的外側區域中使用氧化物半導體形成的非線性元件。像素部包括將通道形成區域形成於第一氧化物半導體層中的薄膜電晶體。像素部的薄膜電晶體包括：與掃描線連接的閘極電極；與信號線連接並接觸於第一氧化物半導體層的第一佈線層；以及與像素電極連接並接觸於第一氧化物半導體層的第二佈線層。在設置於基板的周邊部的信號輸入端子和像素部之間設置有非線性元件。非線性元件包括：閘極電極及覆蓋該閘極電極的閘極絕緣層；在該閘極絕緣層上重疊於該閘極電極的第一氧化物半導體層；重疊於該第一氧化物半導體層的通道形成區域的通道保護層；以及其端部在該通道保護層上重疊於該閘極電極，並層疊有導電層和第二氧化物半導體層的一對第一佈線層及第二佈線層。非線性元件的閘極電極與掃描線或信號線連接，並藉由第三佈線層連接第一佈線層或第二佈線層以施加閘極電極的電位。
本發明的例示性一個方式是一種顯示裝置，包括：在具有絕緣表面的基板上交叉地設置掃描線與信號線，像素電極排列為矩陣狀的像素部；以及該像素部的外側區域中的保護電路。像素部包括將通道形成區域形成於第一氧化物半導體層的薄膜電晶體。像素部的薄膜電晶體包括：與掃描線連接的閘極電極；與信號線連接並接觸於第一氧化物半導體層的第一佈線層；以及與像素電極連接並接觸於第一氧化物半導體層的第二佈線層。在像素部的外側區域中設置有連接掃描線與公共佈線的保護電路、連接信號線和公共佈線的保護電路。保護電路具有非線性元件，該非線性元件包括：閘極電極及覆蓋該閘極電極的閘極絕緣層；在該閘極絕緣層上重疊於該閘極電極的第一氧化物半導體層；重疊於該第一氧化物半導體層的通道形成區域的通道保護層；以及其端部在該通道保護層上重疊於該閘極電極，並層疊有導電層和第二氧化物半導體層的一對第一佈線層及第二佈線層。非線性元件的閘極電極與第一佈線層或第二佈線層藉由第三佈線層連接。
在此，第一氧化物半導體層的氧濃度高於第二氧化物半導體層的氧濃度。換言之，第一氧化物半導體層是氧過量型，並且第二氧化物半導體層是氧缺乏型。第一氧化物半導體層的導電率低於第二氧化物半導體層的導電率。第一氧化物半導體層及第二氧化物半導體層具有非單晶結構，至少包含非晶成分。另外，第二氧化物半導體層有時在非晶結構中包含奈米晶體。
注意，從方便起見附加第一、第二等序數詞，但其並不表示程序順序或層疊順序。另外，其在本說明書中不表示特定發明的事項的固有名稱。
根據本發明的一個方式，藉由由使用氧化物半導體的非線性元件構成保護電路，可以得到包括具有適當的結構的保護電路的顯示裝置。藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置接合於其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。
下面，參照附圖對本發明的實施例進行說明。但是，本發明不局限於以下的說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是，其方式及詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施例所記載的內容中。在以下說明的本發明的結構中，不同附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的部分。
在本實施例中，參照附圖說明形成有像素部和其周邊的包括非線性元件的保護電路的顯示裝置的一個方式。
圖1是對構成顯示裝置的信號輸入端子、掃描線、信號線、包括非線性元件的保護電路及像素部的位置關係進行說明的圖。在具有絕緣表面的基板10上掃描線13與信號線14交叉並構成像素部17。
多個像素18排列為矩陣狀而構成像素部17。像素18包括連接到掃描線13和信號線14的像素電晶體19、儲存電容部20、像素電極21而構成。
在在此進行例示的像素結構中，示出儲存電容部20的一方的電極與像素電晶體19連接，而另一方的電極與電容線22連接的情況。此外，像素電極21構成驅動顯示元件(液晶元件、發光元件、對比度媒體(電子墨)等)的一方的電極。這些顯示元件的另一方的電極連接到公共端子23。
保護電路設置在像素部17和端子11及端子12之間。在本方式中，設置多個保護電路，以使其具有不產生如下情況的結構：因靜電等而對掃描線13、信號線14及電容匯流排27施加衝擊電壓，而損壞像素電晶體19等。因此，保護電路構成為當施加衝擊電壓時，向公共佈線29或公共佈線28釋放電荷。
在實施例1中，示出在掃描線13一側設置保護電路24，在信號線14一側設置保護電路25，在電容匯流排27一側設置保護電路26的例子。注意，保護電路的結構不局限於此。
圖2示出保護電路的一例。該保護電路由相對於掃描線13並聯配置的非線性元件30及非線性元件31構成。非線性元件30及非線性元件31由二極體等的二端子元件或電晶體等的三端子元件構成。例如，可以與像素部的像素電晶體相同的程序形成保護電路，例如藉由連接閘極端子和汲極電極端子，可以使其具有與二極體同樣的特性。
非線性元件30的第一端子(閘極)和第三端子(汲極電極)連接到掃描線13，而第二端子(源極極電極)連接到公共佈線29。此外，非線性元件31的第一端子(閘極)和第三端子(汲極電極)連接到公共佈線29，而第二端子(源極電極)連接到掃描線13。即，圖2所示的保護電路採用如下結構：兩個電晶體分別使整流方向彼此相反來連接掃描線13和公共佈線29。換言之，在掃描線13和公共佈線29之間連接其整流方向從掃描線13向公共佈線29的電晶體和其整流方向從公共佈線29向掃描線13的電晶體的結構。
在圖2所示的保護電路中，當相對於公共佈線29，掃描線13因靜電等而帶正電或負電時，電流向消除其電荷的方向流過。例如，當掃描線13帶正電時，電流向將其正電荷釋放到公共佈線29的方向流過。藉由該工作，可以防止連接到帶電的掃描線13的像素電晶體19的靜電損壞或臨界值電壓的移動。此外，可以防止帶電的掃描線13與隔著絕緣層交叉的其他佈線之間的絕緣膜的絕緣擊穿。
此外，在圖2中，使用將第一端子(閘極)連接到掃描線13的非線性元件30以及將第一端子(閘極)連接到公共佈線29的非線性元件31，即，使用整流方向彼此相反的兩個一組的非線性元件，並且利用各第二端子(源極電極)和第三端子(汲極電極)而並聯連接公共佈線29和掃描線13。換言之，非線性元件30和非線性元件31並聯。作為其他結構，還可以附加並聯連接的非線性元件，而提高保護電路的工作穩定性。例如，圖3示出設置在掃描線13和公共佈線29之間並由非線性元件30a和非線性元件30b以及非線性元件31a和非線性元件31b構成的保護電路。該保護電路使用將第一端子(閘極)連接到公共佈線29的兩個非線性元件(30b、31b)和將第一端子(閘極)連接到掃描線13的兩個非線性元件(30a、31a)的一共四個非線性元件。即，在公共佈線29和掃描線13之間連接兩組的以使整流方向彼此相反的方式連接兩個非線性元件的結構。換言之，在掃描線13和公共佈線29之間連接其整流方向從掃描線13向公共佈線29的兩個電晶體和其整流方向從公共佈線29向掃描線13的兩個電晶體的結構。這樣，藉由利用四個非線性元件連接公共佈線29和掃描線13，不僅在對掃描線13施加衝擊電壓的情況，而且還在因靜電等而使公共佈線29帶電的情況下，也可以防止其電荷直接流到掃描線13。另外，在圖6A和6B中示出將四個非線性元件740a、740b、740c、740d配置在基板上的情況的一個方式及其等效電路圖。650表示掃描線，並且651表示公共佈線。
此外，作為使用奇數個非線性元件的保護電路的例子，圖7A示出將非線性元件配置在基板上的例子，而圖7B示出等效電路圖。在該電路中，將非線性元件730b、非線性元件730a作為開關元件連接到非線性元件730c。像這樣，藉由串聯連接非線性元件，可以分散對構成保護電路的非線性元件施加的暫態的負載。650表示掃描線，並且651表示公共佈線。
雖然圖2示出在掃描線13一側設置保護電路的例子，但是可以將與其同樣的結構的保護電路應用於信號線14一側。
圖4A是示出保護電路的一例的平面圖，而圖4B示出其等效電路圖。此外，圖5示出對應於圖4A所示的Q1-Q2切斷線的截面圖。以下參照圖4A至圖5說明保護電路的一個結構的例子。
非線性元件170a及非線性元件170b具有使用與掃描線13相同的層形成的閘極電極101及閘極電極16。在閘極電極101及閘極電極16上形成有閘極絕緣層102。在閘極絕緣層102上形成第一氧化物半導體層103，並且以隔著第一氧化物半導體層103在閘極電極101上形成通道保護層。進而，以在通道保護層上彼此相對的方式設置第一佈線層38及第二佈線層39。閘極絕緣層102及通道保護層由氧化矽或氧化鋁等的氧化物形成。此外，非線性元件170a及非線性元件170b在主要部分中具有相同結構。
第一氧化物半導體層103以在彼此相對的第一佈線層38及第二佈線層39下方隔著閘極絕緣層覆蓋閘極電極101的方式設置。換言之，第一氧化物半導體層103與閘極電極101重疊，並與閘極絕緣層102的上表面部和第二氧化物半導體層104a及104b的下表面部接觸地設置。在此，第一佈線層38具有從第一氧化物半導體層103一側層疊有第二氧化物半導體層104a和導電層105a的結構。與此相同，第二佈線層39具有從第一氧化物半導體層103一側層疊有第二氧化物半導體層104b和導電層105b的結構。
第一氧化物半導體層103的氧濃度高於第二氧化物半導體層(104a及104b)的氧濃度。換言之，第一氧化物半導體層103是氧過量型，而第二氧化物半導體層(104a及104b)是氧缺乏型。藉由提高第一氧化物半導體層103的氧濃度，可以減少施主型缺陷，而可以得到載流子的壽命和遷移率提高的效果。另一方面，藉由使第二氧化物半導體層(104a及104b)的氧濃度低於第一氧化物半導體層103的氧濃度，可以提高載流子濃度，而可以將其用於形成源極區及汲極區。
關於氧化物半導體的結構，第一氧化物半導體層103是包含In、Ga、Zn及O的非單晶氧化物半導體層，至少包含非晶成分。第二氧化物半導體層(104a及104b)是包含In、Ga、Zn及O的非單晶氧化物半導體層，有時在其非單晶結構中包括奈米晶體。並且，第一氧化物半導體層103具有其導電率低於第二氧化物半導體層(104a及104b)的導電率的特性。因此，在本方式的非線性元件170a及非線性元件170b中，第二氧化物半導體層(104a及104b)起到與電晶體的源極區及汲極區相同的功能。成為源極區的第二氧化物半導體層104a及成為汲極區的第二氧化物半導體層104b具有n型導電型，其活化能(ΔE)是0.01eV至0.1eV，並且也可以將其稱為n+區域。
第一氧化物半導體層103及第二氧化物半導體層(104a及104b)典型地使用氧化鋅(ZnO)或包含In、Ga及Zn的氧化物半導體材料形成作為氧化物半導體。
第二氧化物半導體層(104a及104b)與第一氧化物半導體層103、導電層(105a及105b)接觸並在其中間設置，以接合物理性質彼此不同的氧化物半導體層。藉由在第一氧化物半導體層和導電層之間設置其導電率高於第一氧化物半導體層103的第二氧化物半導體層(104a及104b)，與第一氧化物半導體層和導電層直接接觸的肖特基接合相比，可以使非線性元件穩定地工作。換言之，熱穩定性增高，而可以實現穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，接面漏電流(junction leak)降低，而可以提高非線性元件170a及非線性元件170b的特性。
在第一氧化物半導體層103上設置有保護絕緣膜107。保護絕緣膜107使用氧化矽或氧化鋁等的氧化物形成。此外，藉由在氧化矽或氧化鋁上層疊氮化矽、氮化鋁、氧氮化矽或氧氮化鋁，可以進一步提高保護膜的功能。
不管是上述哪一種情況，都藉由使用氧化物形成與第一氧化物半導體層103接觸的保護絕緣膜107可以防止從第一氧化物半導體層103抽出氧，而使其變成氧缺乏型。此外，藉由採用第一氧化物半導體層103不直接接觸於由氮化物構成的絕緣層的結構，可以防止氮化物中的氫擴散並在第一氧化物半導體層103中產生起因於羥基等的缺陷。
在保護絕緣膜107中設置有接觸孔125及128，連接使用與閘極電極101相同的層形成的掃描線13和非線性元件170a的第三端子(汲極電極)。使用由與像素部的像素電極相同材料形成的第三佈線層110形成該連接。第三佈線層110使用氧化銦錫(ITO：indium tin oxide)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)等的透明導電膜形成。由此，將第三佈線層110與使用金屬材料形成的佈線相比高電阻化。藉由將包含這種電阻成分的佈線包括在保護電路中，可以防止因過大的電流流過而損壞非線性元件170a。
注意，圖4A和4B及圖5示出設置在掃描線13中的保護電路的一例，而將同樣的保護電路可以應用於信號線、電容匯流排等。
像這樣，根據本實施例，藉由設置由氧化物半導體構成的保護電路，可以得到具有適當的結構的保護電路的顯示裝置。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。
在實施例2中，參照圖8A至9C對在實施例1中圖4A所示的保護電路的製造程序的一個方式進行說明。圖8A至9C示出對應於圖4A中的Q1-Q2切斷線的截面圖。
在圖8A中，作為具有透光性的基板100，可以使用在市場上銷售的鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃等的玻璃基板。例如，較佳使用氧化鋇(BaO)的成分比大於硼酸(B2O3)，並應變點為730℃或更多的玻璃基板。這是因為當在700℃左右的高溫下對氧化物半導體層進行熱處理時，玻璃基板也不歪的緣故。
接著，在將導電層形成在基板100的整個面上之後，進行第一光刻程序形成抗蝕劑掩模，並且藉由蝕刻去除不需要的部分來形成佈線及電極(包括閘極電極101的閘極佈線、電容佈線以及端子)。在此，進行蝕刻，以將至少閘極電極101的端部形成為錐形。
包括閘極電極101的閘極佈線、電容佈線、端子部的端子較佳使用鋁(Al)或銅(Cu)等的低電阻導電材料形成，然而，當僅採用鋁單質時耐熱性很低並有容易腐蝕等問題，所以較佳與耐熱導電材料組合來形成。耐熱導電材料使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、Sc(鈧)中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜或者以上述元素為成分的氮化物形成。
接著，在閘極電極101的整個面上形成閘極絕緣層102。閘極絕緣層102利用濺射法等並以50nm至250nm的膜厚度形成。
例如，藉由濺射法使用氧化矽膜以100nm的厚度形成閘極絕緣層102。當然，閘極絕緣層102不局限於這樣的氧化矽膜，也可以具有如下結構：由氧氮化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等的其他絕緣膜構成的單層或疊層。
接著，對形成第一氧化物半導體層之前的閘極絕緣層102進行電漿處理。在此，進行將氧氣體和氬氣體導入成膜室內並產生電漿的反濺射，並且對閘極絕緣層照射氧自由基或氧。像這樣，去除附著在表面的塵埃，並且使閘極絕緣層表面變為氧過量區域。對閘極絕緣層表面進行氧自由基處理，並且使其表面變為氧過量區域有效於：在後面的程序中的用於提高可靠性的熱處理(200℃至600℃)中，形成用於改善閘極絕緣層和第一氧化物半導體層的介面品質的氧的供應源。
藉由利用濺射法並適當地轉換導入處理室內的氣體以及設置的靶，可以不接觸於大氣並連續形成閘極絕緣層102、第一氧化物半導體層及成為通道保護層的絕緣膜。藉由不使暴露於大氣並連續進行形成，可以防止雜質的混入。在不使暴露於大氣並連續進行形成的情況下，較佳使用多室方式的製造裝置。
特別地，較佳連續形成接觸於第一氧化物半導體層的閘極絕緣層102和第一氧化物半導體層。藉由連續形成層，可以形成沒有因水蒸氣等的大氣成分和懸浮在大氣中的雜質元素及塵屑所引起的污染的疊層介面，所以可以減少非線形元件及薄膜電晶體的特性的不均勻。
注意，在本說明書中，連續成膜是指如下狀態：在從利用濺射法進行的第一成膜程序到利用濺射法進行的第二成膜程序的一系列程序中，放置有被處理基板的氣氛不接觸於大氣等的污染氣氛而一直控制為真空或惰性氣體氣氛(氮氣氛或稀有氣體氣氛)。藉由進行連續成膜，可以避免水分等再附著於清淨化的被處理基板上而進行成膜。
在對閘極絕緣層102進行電漿處理之後，不使進行電漿處理的基板暴露於大氣地形成第一氧化物半導體層。藉由不使進行電漿處理的基板暴露於大氣地形成第一氧化物半導體層，可以防止塵埃和水分附著在閘極絕緣層和半導體膜之間的介面的缺陷。在此，使用直徑8英寸的包含In、Ga及Zn的半導體靶(組成比是In2O3：Ga2O3:ZnO=1：1：1)，將基板和靶之間的距離設定為170mm，將壓力設定為0.4Pa，將直流(DC)電源設定為0.5kW，並且在氧氣氛下形成膜。此外，較佳使用脈衝直流(DC)電源，因為此時可以減少塵埃，並且膜厚度的分佈也變均勻。將第一氧化物半導體層的厚度設定為5nm至200nm。在實施例2中將第一氧化物半導體層的厚度設定為100nm。
藉由使第一氧化物半導體層的成膜條件與第二氧化物半導體層的成膜條件不同，第一氧化物半導體層具有與第二氧化物半導體層不同的組成。作為一例，使第一氧化物半導體層中包含比第二氧化物半導體層中的氧濃度多的氧。例如，採用如下條件：與第二氧化物半導體層的成膜條件中的氧氣體流量和氬氣體流量的比率相比，在第一氧化物半導體層的成膜條件中氧氣體流量所占的比率高。具體而言，第二氧化物半導體層的成膜條件是稀有氣體(氬或氦等)氣氛下(或者氧氣體10%或更少且氬氣體90%或更多)，而第一氧化物半導體層的成膜條件是氧氣氛下(或者氧氣體流量等於或多於氬氣體流量，並且其比率是1:1或更多)。藉由使多量的氧包含在第一氧化物半導體層中，可以使其導電率低於第二氧化物半導體層的導電率。另外，因為藉由使多量的氧包含在第一氧化物半導體層中，可以降低截止電流，所以可以得到導通/截止比高的薄膜電晶體。
另外，作為第一氧化物半導體層的成膜，可以使用與先進行反濺射的處理室相同的處理室，若可以不暴露於大氣地進行成膜，則還可以在與先進行反濺射的處理室不同的處理室中進行成膜。
接著，在形成半導體膜之後，在第一氧化物半導體層上連續形成成為通道保護層的絕緣膜。藉由進行連續成膜，在半導體膜的與接觸於閘極絕緣膜的面相反一側的區域，即所謂的背通道中可以形成沒有水蒸氣等的大氣成分及懸浮在大氣中的雜質元素及塵屑所引起的污染的疊層介面，從而可以減少非線性元件的特性的不均勻。
另外，在此使用具備氧化矽(人工石英)的靶和用於氧化物半導體膜的靶的多室型濺射裝置，來不使在上述程序中形成的第一氧化物半導體層暴露於大氣地形成氧化矽膜作為通道保護層。
接著，使用利用實施例2中的第二光掩模形成的抗蝕劑掩模，對形成在第一氧化物半導體層上的氧化矽膜選擇性地進行蝕刻，來形成通道保護層133。
接著，利用濺射法在通道保護層133及第一氧化物半導體層上形成第二氧化物半導體層。在此，使用直徑8英寸的將氧化銦(In2O3)、氧化鎵(Ga2O3)、氧化鋅(ZnO)的組成比設定為1:1:1(=In2O3：Ga2O3:ZnO)的靶，將基板和靶之間的距離設定為170mm，將成膜室的壓力設定為0.4Pa，將直流(DC)電源設定為0.5kW，將成膜溫度設定為室溫，並且導入流量40sccm的氬氣體而進行濺射成膜。由此，形成以In、Ga、Zn及氧為成分的半導體膜作為第二氧化物半導體層。雖然意圖性地使用將其組成比設定為1:1:1(=In2O3:Ga2O3:ZnO)的靶，但是常常形成剛成膜後包括1nm至10nm的晶粒的氧化物半導體膜。此外，藉由適當地調節反應性濺射的成膜條件，諸如靶的成分比、成膜壓力(0.1Pa至2.0Pa)、電力(250W至3000W：8英寸Φ)、溫度(室溫至100℃)等，可以調節是否有晶粒、晶粒的密度，並且將直徑尺寸調節在1nm至10nm的範圍內。將第二氧化物半導體層的厚度設定為5nm至20nm。當然，當在膜中包含晶粒時，所包含的晶粒的尺寸不超過膜厚度。在實施例2中將第二氧化物半導體層的厚度設定為5nm。
接著，進行第三光刻程序形成抗蝕劑掩模，並且對第一氧化物半導體層及第二氧化物半導體層進行蝕刻。在此，藉由使用ITO07N(日本關東化學公司製造)的濕蝕刻，去除不需要的部分，來形成第一氧化物半導體層103及第二氧化物半導體層111。注意，在此蝕刻不局限於濕蝕刻，也可以利用乾蝕刻。圖8B示出該步驟中的截面圖。
接著，在第二氧化物半導體層111及閘極絕緣層102上利用濺射法或真空蒸鍍法形成由金屬材料構成的導電膜132。作為導電膜132的材料，可以舉出選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo、W中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜等。
另外，在進行200℃至600℃的熱處理的情況下，較佳使導電膜具有承受該熱處理的耐熱性。當僅採用鋁單質時耐熱性很低並有容易腐蝕等問題，所以與耐熱導電材料組合來形成導電膜。作為與Al組合的耐熱導電材料，使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、Sc(鈧)中的元素、以上述元素為成分的合金、組合上述元素的合金膜或者以上述元素為成分的氮化物，而形成導電膜。
在此，作為導電膜132，採用如下三層結構：採用Ti膜，在該Ti膜上層疊包含Nd的鋁(Al-Nd)膜，並且在其上形成Ti膜。此外，導電膜132也可以採用兩層結構，即可以在鋁膜上層疊鈦膜。另外，導電膜132也可以採用包含矽的鋁膜的單層結構、鈦膜的單層結構。圖8C示出該步驟中的截面圖。
接著，進行第四光刻程序，形成抗蝕劑掩模131，並且藉由蝕刻去除導電膜132的不需要的部分，而形成導電層105a及105b(參照圖9A)。作為此時的蝕刻方法，使用濕蝕刻或乾蝕刻。在此，使用以SiCl4和BCl3的混合氣體為反應氣體的乾蝕刻，對依次層疊Ti膜、包含Nd的鋁(Al-Nd)膜和Ti膜的導電膜進行蝕刻，來形成導電膜105a及105b。
接著，使用與用於導電膜132的蝕刻程序的抗蝕劑掩模相同的抗蝕劑掩模，對露出在導電層105a及105b之間的第二氧化物半導體層進行蝕刻。在此，藉由使用ITO07N(日本關東化學公司製造)的濕蝕刻去除不需要得部分，來形成第二氧化物半導體層(104a、104b)。作為此時的蝕刻，不局限於濕蝕刻而也可以使用乾蝕刻。另外，第一氧化物半導體層和第二氧化物半導體層溶解在相同蝕刻劑中。從而，在第一氧化物半導體層上直接層疊有第二氧化物半導體層的情況下，難以只對第二氧化物半導體層選擇性地進行蝕刻加工。但是，因為在實施例2中第二氧化物半導體層隔著通道保護層133形成在第一氧化物半導體層上，所以在第二氧化物半導體層的蝕刻程序中沒有第一氧化物半導體層103受到損傷的憂慮。
接著，較佳進行200℃至600℃，典型地300℃至500℃的熱處理。在此，在爐中，在氮氣氛下進行350℃、一個小時的熱處理。藉由該熱處理，進行包含In、Ga及Zn的半導體層的原子級的重新排列。由於藉由該熱處理消除阻擋載流子的遷移的歪曲，所以在此進行的熱處理(包括光退火)重要。此外，進行熱處理的時序只要是第一氧化物半導體層的成膜後，就沒有特別的限制，例如也可以在形成保護膜後進行熱處理。以上述程序可以製造以第一氧化物半導體層103為通道形成區域的非線性元件170a。圖9A示出該步驟中的截面圖。
接著，去除抗蝕劑掩模，並且形成覆蓋非線性元件170a的保護絕緣膜107。作為保護絕緣膜107，可以使用藉由濺射法等可以得到的氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉭膜等。
接著，進行第五光刻程序形成抗蝕劑掩模，並且進行對保護絕緣膜107的蝕刻來形成到達導電層105b的接觸恐125。另外，為了縮減掩模數，較佳使用相同抗蝕劑掩模對閘極絕緣層102進行蝕刻，來形成到達閘極電極的接觸孔128。圖9B示出該步驟中的截面圖。
接著，在去除抗蝕劑掩模之後形成透明導電膜。作為透明導電膜的材料利用氧化銦(In2O3)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2，以下簡稱ITO)等，並使用濺射法、真空蒸鍍法等，而形成透明導電膜。藉由利用鹽酸系列的溶液進行上述材料的蝕刻處理。但是，因為尤其對ITO的蝕刻容易產生殘渣，所以也可以使用氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)，以改善蝕刻加工性。
接著，進行第六光刻程序，形成抗蝕劑掩模，藉由蝕刻去除不需要透明導電膜的部分，而形成未圖示的像素電極。
另外，在該第六光刻程序中，以未圖示的電容部中的閘極絕緣層102及保護絕緣膜107為電媒體，並由電容佈線和像素電極形成儲存電容。
另外，在該第六光刻程序中，利用抗蝕劑掩模覆蓋端子部來保留形成在端子部中的透明導電膜。透明導電膜成為用於連接到FPC的電極或佈線、用作源極電極佈線的輸入端子的用於連接的端子電極等。
此外，在實施例2中，由透明導電膜構成的第三佈線層110通過接觸孔125及128連接非線性元件170a的成為汲電極的導電層105b和掃描線108，以形成保護電路。
接著，去除抗蝕劑掩模。圖9C示出該步驟中的截面圖。
像這樣，藉由六次的光刻程序，使用六個光掩模，來完成具有多個非線性元件(在實施例2中，具有兩個非線性元件170a以及170b)的保護電路。藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層和佈線層的連接結構中，設置接合到其導電率高於第一氧化物半導體層的第二氧化物半導體層的區域，與只有金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。另外，由於根據實施例2，可以與非線性元件的形成一起並以同樣的方法製造多個TFT，因此可以同時進行包括底部閘極型的n通道型TFT的像素部的製造和保護電路的製造。換言之，根據實施例2所示的程序，可以製造安裝有起因於薄膜的剝離的保護電路不良少的保護二極體的主動矩陣型顯示裝置用基板。
另外，當第一氧化物半導體層103受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例2的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜132的蝕刻程序及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層103會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例2的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的顯示裝置也有優異的可靠性。
參照圖27A及27B說明形成有像素部和其周邊的包括非線性元件的保護電路的顯示裝置的與實施例2不同的一個方式。
圖27A是表示在相同基板上形成有配置在像素部中的薄膜電晶體和包括非線性元件的保護電路的顯示裝置的截面結構的圖。將非線性元件270a設置為源極電極及汲電極的導電層(105a、105b)接觸於第一氧化物半導體層103。
非線性元件270a較佳具有導電層105a及導電層105b接觸於藉由電漿處理改變其品質的第一氧化物半導體層103的結構。在實施例3中，在形成導電層之前，對第一氧化物半導體層103進行電漿處理。
作為電漿處理的一例，可以舉出反濺射處理。作為電漿處理，可以使用氬氣體、氫氣體、氬及氫的混合氣體。另外，也可以使上述氣體包含氧氣體。另外，也可以使用其他稀有氣體代替氬氣體。
另外，也可以如圖27B所示那樣在第一氧化物半導體層103上形成保護絕緣膜107及絕緣層136作為層間絕緣層。導電層105a及105b通過形成在保護絕緣膜107及絕緣層136中的接觸孔接觸並電連接於第一氧化物半導體層103。
另外，在圖27B中，使用氧化矽層並利用濺射法來形成閘極絕緣層102和通道保護層133，使用處於氧過量狀態的包含In、Ga及Zn的氧化物半導體層並利用濺射法來形成第一氧化物半導體層103，並且使用氮化矽層並利用濺射法形成絕緣層135。
在圖27B中也較佳在形成成為源極電極及汲電極的導電層(105a、105b)之前，對第一氧化物半導體層103進行電漿處理。既可以在將通道保護層133形成於第一氧化物半導體層103上之後進行電漿處理，又可以在將接觸孔形成於保護絕緣膜107及絕緣層136中之後對露出於接觸孔底面的第一氧化物半導體層103進行電漿處理。
藉由接觸於利用電漿處理改變其品質的第一氧化物半導體層103地形成成為源極電極及汲電極的導電層(105a、105b)，可以降低第一氧化物半導體層103和成為源極電極及汲電極的導電層(105a、105b)的接觸電阻。另外，藉由電漿處理，第一氧化物半導體層103與成為源極電極及汲電極的導電層(105a、105b)的接合強度提高，因此不容易產生起因於薄膜的剝離的不良。
藉由上述程序，可以製造具有作為非線性元件半導體裝置的可靠性高的保護電路的顯示裝置。
另外，當第一氧化物半導體層103受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例3的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層103會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例3的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的顯示裝置也有優異的可靠性。
實施例3可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
在實施例模式4中，作為應用本發明的一個方式的顯示裝置，示出在相同基板上具有配置在保護電路和像素部中的TFT的電子紙的例子。
在圖10中，作為應用本發明的一個方式的顯示裝置的例子，示出主動矩陣型電子紙。用於半導體裝置的薄膜電晶體581可以與實施例2所示的非線性元件同樣製造，並且用於半導體裝置的薄膜電晶體581是將包含In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層和源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體。
圖10的電子紙是採用扭轉球顯示方式的顯示裝置的例子。扭轉球顯示方式是指一種方法，其中將分別著色為白色和黑色的球形粒子配置在用於顯示元件的電極層的第一電極層及第二電極層之間，並且在第一電極層及第二電極層之間產生電位差來控制球形粒子的方向，以進行顯示。
薄膜電晶體581是底部閘極結構的薄膜電晶體，並且源極電極層或汲電極層在形成於絕緣層585中的開口中接觸於第一電極層587並與它電連接。閘極絕緣層583在閘極電極上，並且保護層584在通道保護層上。在第一電極層587和第二電極層588之間設置有球形粒子589，該球形粒子589具有黑色區590a和白色區590b，其周圍包括充滿了液體的空洞594，並且球形粒子589的周圍充滿有樹脂等的填充材料595。它們在第一基板580和第二基板之間(參照圖10)。
此外，還可以使用電泳元件代替扭轉球。使用直徑為10μm至20μm左右的微囊，該微囊中封入有透明液體、帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。當對設置在第一電極層和第二電極層之間的微囊由第一電極層和第二電極層施加電場時，白色微粒和黑色微粒向相反方向移動，從而可以顯示白色或黑色。應用這種原理的顯示元件就是電泳顯示元件，一般稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射率，因而不需要輔助燈。此外，耗電量低，並且在昏暗的地方也能夠辨別顯示部。另外，即使不向顯示部供應電源，也能夠保持顯示過一次的影像。從而，即使使具有顯示功能的半導體裝置(簡單地也稱為顯示裝置，或稱為具備顯示裝置的半導體裝置)離開例如成為電源供應源的電波發射源，也能夠儲存顯示過的影像。
藉由上述程序，藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的電子紙。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例4的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜的蝕刻及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例4的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的電子紙也有優異的可靠性。
實施例4可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
在實施例5中，以下使用圖11A至圖16說明：在本發明的一個方式的半導體裝置的一例的顯示裝置中，在同一基板上至少製造保護電路、驅動電路的一部分和配置在像素部中的薄膜電晶體的例子。
與實施例2或3所示的非線性元件同樣地形成配置在與保護電路同一基板上的像素部中的薄膜電晶體。此外，因為形成的薄膜電晶體是n通道型TFT，所以將驅動電路中的可以由n通道型TFT構成的驅動電路的一部分形成在與像素部的薄膜電晶體同一基板上。
圖11A示出本發明的一個方式的半導體裝置的一例的主動矩陣型液晶顯示裝置的方塊圖的一例。圖11A所示的顯示裝置在基板5300上包括：具有多個具備顯示元件的像素的像素部5301；選擇各像素的掃描線驅動電路5302；以及控制對被選擇的像素的視頻信號輸入的信號線驅動電路5303。
像素部5301藉由從信號線驅動電路5303在行方向上延伸地配置的多個信號線S1-Sm(未圖示)與信號線驅動電路5303連接，藉由從掃描線驅動電路5302在列方向上延伸地配置的多個掃描線G1-Gn(未圖示)與掃描線驅動電路5302連接，並且具有對應於信號線S1-Sm以及掃描線G1-Gn配置為矩陣形的多個像素(未圖示)。並且，各個像素與信號線Sj(信號線S1-Sm中的任一個)、掃描線Gi(掃描線G1-Gn中的任一個)連接。
此外，可以與實施例2及3所示的非線性元件同樣的方法形成的薄膜電晶體是n通道型TFT，參照圖12說明由n通道型TFT構成的信號線驅動電路。
圖12所示的信號線驅動電路包括：驅動器IC5601；開關群5602_1至5602_M；第一佈線5611；第二佈線5612；第三佈線5613；以及佈線5621_1至5621_M。開關群5602_1至5602_M分別包括第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b以及第三薄膜電晶體5603c。
驅動器IC5601連接到第一佈線5611、第二佈線5612、第三佈線5613及佈線5621_1至5621_M。而且，開關群5602_1至5602_M分別連接到第一佈線5611，第二佈線5612、第三佈線5613及分別對應於開關群5602_1至5602_M的佈線5621_1至5621_M。而且，佈線5621_1至5621_M分別藉由第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c連接到三個信號線。例如，第J行的佈線5621_J(佈線5621_1至5621_M中的任一個)分別藉由開關群5602_J所具有的第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c連接到信號線Sj-1、信號線Sj、信號線Sj+1。
注意，對第一佈線5611、第二佈線5612、第三佈線5613分別輸入信號。
注意，驅動器IC5601較佳形成在單晶基板上。再者，開關群5602_1至5602_M較佳形成在與像素部相同的基板上。因此，較佳藉由FPC等連接驅動器IC5601和開關群5602_1至5602_M。
接著，參照圖13的時序圖說明圖12所示的信號線驅動電路的工作。注意，圖13的時序圖示出選擇第i列掃描線Gi時的時序圖。再者，第i列掃描線Gi的選擇期間被分割為第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2及第三子選擇期間T3。而且，在選擇其他列的掃描線的情況下，圖12的信號線驅動電路也進行與圖13相同的工作。
注意，圖13的時序圖示出第J行佈線5621_J分別藉由第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c連接到信號線Sj-1、信號線Sj、信號線Sj+1的情況。
注意，圖13的時序圖示出第i列掃描線Gi被選擇的時序、第一薄膜電晶體5603a的導通/截止的時序5703a、第二薄膜電晶體5603b的導通/截止的時序5703b、第三薄膜電晶體5603c的導通/截止的時序5703c及輸入到第J行佈線5621_J的信號5721_J。
注意，對佈線5621_1至佈線5621_M在第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2及第三子選擇期間T3中分別輸入不同的視頻信號。例如，在第一子選擇期間T1中輸入到佈線5621_J的視頻信號輸入到信號線Sj-1，在第二子選擇期間T2中輸入到佈線5621_J的視頻信號輸入到信號線Sj，並且在第三子選擇期間T3中輸入到佈線5621_J的視頻信號輸入到信號線Sj+1。再者，在第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2及第三子選擇期間T3中輸入到佈線5621_J的視頻信號分別為Data_j-1、Data_j、Data_j+1。
如圖13所示，在第一子選擇期間T1中，第一薄膜電晶體5603a導通，而第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j-1藉由第一薄膜電晶體5603a輸入到信號線Sj-1。在第二子選擇期間T2中，第二薄膜電晶體5603b導通，而第一薄膜電晶體5603a及第三薄膜電晶體5603c截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j藉由第二薄膜電晶體5603b輸入到信號線Sj。在第三子選擇期間T3中，第三薄膜電晶體5603c導通，而第一薄膜電晶體5603a及第二薄膜電晶體5603b截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j+1藉由第三薄膜電晶體5603c輸入到信號線Sj+1。
據此，圖12的信號線驅動電路藉由將一個閘極選擇期間分割為三個來可以在一個閘極選擇期間中將視頻信號從一個佈線5621輸入到三個信號線。因此，圖12的信號線驅動電路可以將形成有驅動器IC5601的基板和形成有像素部的基板的連接數設定為信號線數的大約1/3。藉由將連接數設定為大約1/3，圖12的信號線驅動電路可以提高可靠性、成品率等。
注意，只要能夠如圖12所示，將一個閘極選擇期間分割為多個子選擇期間，並在各子選擇期間中從某一個佈線向多個信號線分別輸入視頻信號，就對於薄膜電晶體的配置、數量及驅動方法等沒有限制。
例如，當在三個或更多的子選擇期間的每一個期間中從一個佈線將視頻信號分別輸入到三個或更多的信號線時，追加薄膜電晶體及用於控制薄膜電晶體的佈線，即可。但是，當將一個閘極選擇期間分割為四個或更多的子選擇期間時，一個子選擇期間變短。因此，較佳將一個閘極選擇期間分割為兩個或三個子選擇期間。
作為另一個例子，也可以如圖14的時序圖所示，將一個選擇期間分割為預充電期間Tp、第一子選擇期間T1、第二子選擇期間T2、第三子選擇期間T3。再者，圖14的時序圖示出選擇第i列掃描線Gi的時序、第一薄膜電晶體5603a的導通/截止的時序5803a、第二薄膜電晶體5603b的導通/截止的時序5803b、第三薄膜電晶體5603c的導通/截止的時序5803c以及輸入到第J行佈線5621_J的信號5821_J。如圖14所示，在預充電期間Tp中，第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c導通。此時，輸入到佈線5621_J的預充電電壓Vp藉由第一薄膜電晶體5603a、第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c分別輸入到信號線Sj-1、信號線Sj、信號線Sj+1。在第一子選擇期間T1中，第一薄膜電晶體5603a導通，而第二薄膜電晶體5603b及第三薄膜電晶體5603c截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j-1藉由第一薄膜電晶體5603a輸入到信號線Sj-1。在第二子選擇期間T2中，第二薄膜電晶體5603b導通，而第一薄膜電晶體5603a及第三薄膜電晶體5603c截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j藉由第二薄膜電晶體5603b輸入到信號線Sj。在第三子選擇期間T3中，第三薄膜電晶體5603c導通，而第一薄膜電晶體5603a及第二薄膜電晶體5603b截止。此時，輸入到佈線5621_J的Data_j+1藉由第三薄膜電晶體5603c輸入到信號線Sj+1。
據此，因為應用圖14的時序圖的圖12的信號線驅動電路可以藉由在子選擇期間之前提供預充電選擇期間來對信號線進行預充電，所以可以高速地進行對像素的視頻信號的寫入。注意，在圖14中，使用相同的附圖標記來表示與圖13相同的部分，而省略對於相同的部分或具有相同的功能的部分的詳細說明。
此外，說明掃描線驅動電路的結構。掃描線驅動電路包括移位暫存器、緩衝器。此外，根據情況，還可以包括位準轉移器。在掃描線驅動電路中，藉由對移位暫存器輸入時脈信號(CLK)及起始脈衝信號(SP)，生成選擇信號。所生成的選擇信號在緩衝器中被緩衝放大，並供給到對應的掃描線。掃描線連接到一條線用的像素的電晶體的閘極電極。而且，由於需要將一條線用的像素的電晶體一齊導通，因此使用能夠產生大電流的緩衝器。
參照圖15和圖16說明用於掃描線驅動電路的一部分的移位暫存器的一個方式。
圖15示出移位暫存器的電路結構。圖15所示的移位暫存器由多個觸發器(觸發器5701_1至5701_n)構成。此外，該移位暫存器藉由輸入第一時脈信號、第二時脈信號、起始脈衝信號、重定信號來進行工作。
說明圖15的移位暫存器的連接關係。在圖15的移位暫存器的第i級觸發器5701_i(觸發器5701_1至5701_n中的任一個)中，圖16所示的第一佈線5501連接到第七佈線5717_i-1，圖16所示的第二佈線5502連接到第七佈線5717_i+1，圖16所示的第三佈線5503連接到第七佈線5717_i，並且圖16所示的第六佈線5506連接到第五佈線5715。
此外，在奇數級的觸發器中圖16所示的第四佈線5504連接到第二佈線5712，在偶數級的觸發器中其連接到第三佈線5713，並且圖16所示的第五佈線5505連接到第四佈線5714。
但是，第一級觸發器5701_1的圖16所示的第一佈線5501連接到第一佈線5711，而第n級觸發器5701_n的圖16所示的第二佈線5502連接到第六佈線5716。
注意，第一佈線5711、第二佈線5712、第三佈線5713、第六佈線5716也可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、第四信號線。再者，第四佈線5714、第五佈線5715也可以分別稱為第一電源線、第二電源線。
接著，圖16示出圖15所示的觸發器的詳細結構。圖16所示的觸發器包括第一薄膜電晶體5571、第二薄膜電晶體5572、第三薄膜電晶體5573、第四薄膜電晶體5574、第五薄膜電晶體5575、第六薄膜電晶體5576、第七薄膜電晶體5577以及第八薄膜電晶體5578。注意，第一薄膜電晶體5571、第二薄膜電晶體5572、第三薄膜電晶體5573、第四薄膜電晶體5574、第五薄膜電晶體5575、第六薄膜電晶體5576、第七薄膜電晶體5577以及第八薄膜電晶體5578是n通道型電晶體，並且當閘極-源極電極間電壓(Vgs)超過臨界值電壓(Vth)時它們成為導通狀態。
接著，下面示出圖16所示的觸發器的連接結構。
第一薄膜電晶體5571的第一電極(源極電極及汲電極中的一方)連接到第四佈線5504，並且第一薄膜電晶體5571的第二電極(源極電極及汲電極中的另一方)連接到第三佈線5503。
第二薄膜電晶體5572的第一電極連接到第六佈線5506，並且第二薄膜電晶體5572的第二電極連接到第三佈線5503。
第三薄膜電晶體5573的第一電極連接到第五佈線5505，第三薄膜電晶體5573的第二電極連接到第二薄膜電晶體5572的閘極電極，並且第三薄膜電晶體5573的閘極電極連接到第五佈線5505。
第四薄膜電晶體5574的第一電極連接到第六佈線5506，第四薄膜電晶體5574的第二電極連接到第二薄膜電晶體5572的閘極電極，並且第四薄膜電晶體5574的閘極電極連接到第一薄膜電晶體5571的閘極電極。
第五薄膜電晶體5575的第一電極連接到第五佈線5505，第五薄膜電晶體5575的第二電極連接到第一薄膜電晶體5571的閘極電極，並且第五薄膜電晶體5575的閘極電極連接到第一佈線5501。
第六薄膜電晶體5576的第一電極連接到第六佈線5506，第六薄膜電晶體5576的第二電極連接到第一薄膜電晶體5571的閘極電極，並且第六薄膜電晶體5576的閘極電極連接到第二薄膜電晶體5572的閘極電極。
第七薄膜電晶體5577的第一電極連接到第六佈線5506，第七薄膜電晶體5577的第二電極連接到第一薄膜電晶體5571的閘極電極，並且第七薄膜電晶體5577的閘極電極連接到第二佈線5502。第八薄膜電晶體5578的第一電極連接到第六佈線5506，第八薄膜電晶體5578的第二電極連接到第二薄膜電晶體5572的閘極電極，並且第八薄膜電晶體5578的閘極電極連接到第一佈線5501。
注意，以第一薄膜電晶體5571的閘極電極、第四薄膜電晶體5574的閘極電極、第五薄膜電晶體5575的第二電極、第六薄膜電晶體5576的第二電極以及第七薄膜電晶體5577的第二電極的連接部分為節點5543。再者，以第二薄膜電晶體5572的閘極電極、第三薄膜電晶體5573的第二電極、第四薄膜電晶體5574的第二電極、第六薄膜電晶體5576的閘極電極以及第八薄膜電晶體5578的第二電極的連接部分為節點5544。
注意，第一佈線5501、第二佈線5502、第三佈線5503以及第四佈線5504也可以分別稱為第一信號線、第二信號線、第三信號線、第四信號線。再者，第五佈線5505、第六佈線5506也可以分別稱為第一電源線、第二電源線。
此外，也可以僅使用可以以與實施例2或3所示的非線性元件相同方法形成的n通道型TFT來製造信號線驅動電路及掃描線驅動電路。因為可以以與實施例2或3所示的非線性元件相同方法形成的n通道型TFT的電晶體遷移率大，所以可以提高驅動電路的驅動頻率。另外，由於可以以與實施例2及3所示的非線性元件相同方法形成的n通道型TFT利用包含銦、鎵及鋅的氧缺乏氧化物半導體層的源極區或汲極區減少寄生電容，因此頻率特性(稱為f特性)高。例如，由於可以使如下掃描線驅動電路進行高速工作，因此可以提高圖框頻率或實現黑屏***等，該掃描線驅動電路使用可以以與實施例2或3所示的非線性元件同樣的方法形成的n通道型TFT。
再者，藉由增大掃描線驅動電路的電晶體的通道寬度，或配置多個掃描線驅動電路等，可以實現更高的圖框頻率。在配置多個掃描線驅動電路的情況下，藉由將用於驅動偶數列的掃描線的掃描線驅動電路配置在一側，並將用於驅動奇數列的掃描線的掃描線驅動電路配置在其相反一側，可以實現圖框頻率的提高。
此外，在製造應用本發明的一個方式的半導體裝置的一例的主動矩陣型發光顯示裝置的情況下，因為至少在一個像素中配置多個薄膜電晶體，因此較佳配置多個掃描線驅動電路。圖11B示出主動矩陣型發光顯示裝置的方塊圖的一例。
圖11B所示的發光顯示裝置在基板5400上包括：具有多個具備顯示元件的像素的像素部5401；選擇各像素的第一掃描線驅動電路5402及第二掃描線驅動電路5404；以及控制對被選擇的像素的視頻信號的輸入的信號線驅動電路5403。
在輸入數位視頻信號到圖11B所示的發光顯示裝置的像素的情況下，藉由切換電晶體的導通和截止，像素處於發光或非發光狀態。因此，可以採用區域灰度法或時間灰度法進行灰度級顯示。區域灰度法是一種驅動法，其中藉由將一個像素分割為多個子像素並根據視頻信號分別驅動各子像素，來進行灰度級顯示。此外，時間灰度法是一種驅動法，其中藉由控制像素發光的期間，來進行灰度級顯示。
因為發光元件的回應速度比液晶元件等高，所以與液晶元件相比適合於時間灰度法。在具體地採用時間灰度法進行顯示的情況下，將一個圖框期間分割為多個子圖框期間。然後，根據視頻信號，在各子圖框期間中使像素的發光元件處於發光或非發光狀態。藉由將一個圖框期間分割為多個子圖框期間，可以利用視頻信號控制在一個圖框期間中像素實際上發光的期間的總長度，並可以顯示灰度級。
注意，在圖11B所示的發光顯示裝置中示出一種例子，其中當在一個像素中配置兩個TFT，即開關TFT和電流控制TFT時，使用第一掃描線驅動電路5402生成輸入到開關TFT的閘極佈線的第一掃描線的信號，而使用第二掃描線驅動電路5404生成輸入到電流控制TFT的閘極佈線的第二掃描線的信號。但是，也可以使用一個掃描線驅動電路生成輸入到第一掃描線的信號和輸入到第二掃描線的信號。此外，例如根據開關元件所具有的各電晶體的數量，可能會在各像素中設置多個用來控制開關元件的工作的第一掃描線。在此情況下，既可以使用一個掃描線驅動電路生成輸入到多個第一掃描線的所有信號，又可以使用多個掃描線驅動電路分別生成輸入到多個第一掃描線的所有信號。
此外，在發光顯示裝置中也可以將能夠由n通道型TFT構成的驅動電路的一部分形成在與像素部的薄膜電晶體相同的基板上。另外，也可以僅使用可以以與實施例2及3所示的非線性元件相同的方法形成的n通道型TFT製造信號線驅動電路及掃描線驅動電路。
此外，上述驅動電路除了液晶顯示裝置及發光顯示裝置以外還可以用於利用與開關元件電連接的元件來驅動電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，並具有如下優點：與紙相同的易讀性、耗電量比其他的顯示裝置小、可形成為薄且輕的形狀。
作為電泳顯示器可考慮各種方式。電泳顯示器是如下裝置，即在溶劑或溶質中分散有多個包含具有正電荷的第一粒子和具有負電荷的第二粒子的微囊，並且藉由對微囊施加電場，使微囊中的粒子向互相相反方向移動，以僅顯示集合在一方的粒子的顏色。注意，第一粒子或第二粒子包含染料，且在沒有電場時不移動。此外，第一粒子和第二粒子的顏色不同(包含無色)。
像這樣，電泳顯示器是利用所謂的介電電泳效應的顯示器。在該介電電泳效應中，介電常數高的物質移動到高電場區。電泳顯示器不需要液晶顯示裝置所需的偏光板和對置基板，從而可以使其厚度和重量減少一半。
將在溶劑中分散有上述微囊的溶液稱作電子墨水，該電子墨水可以印刷到玻璃、塑膠、布、紙等的表面上。另外，還可以藉由使用彩色濾光片或具有色素的粒子來進行彩色顯示。
此外，藉由在主動矩陣基板上適當地設置多個上述微囊以使微囊夾在兩個電極之間，而完成主動矩陣型顯示裝置，並且當對微囊施加電場時可以進行顯示。例如，可以使用如下主動矩陣基板，藉由利用可以以與實施例2或3所示的非線性元件同樣的方法形成的薄膜電晶體來得到該主動矩陣基板。
此外，作為微囊中的第一粒子及第二粒子，採用選自導電體材料、絕緣體材料、半導體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種或這些材料的組合材料即可。
根據上述程序，藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能而實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的顯示裝置。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護本實施例的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜的蝕刻程序及對第二氧化物半導體層的蝕刻=程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例5的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的顯示裝置也有優異的可靠性。
實施例5可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
藉由與本發明的一個方式的非線性元件一起製造薄膜電晶體並將該薄膜晶體管用於像素部及驅動電路，來可以製造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，可以將本發明的一個方式的非線性元件和薄膜晶體管用於驅動電路的一部分或整體，一體形成在與像素部相同的基板上，來形成系統型面板(system-on-panel)。
顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發光元件(也稱為發光顯示元件)。在發光元件的範圍內包括利用電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括無機EL(Electro Luminescence；電致發光)、有機EL等。此外，也可以應用電子墨水等的對比度因電作用而變化的顯示媒體。
此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的模組。再者，本發明的一個方式關於一種元件基板，該元件基板相當於製造該顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一個方式，並且它在多個像素中分別具備用於將電流供給到顯示元件的單元。具體而言，元件基板既可以是只形成有顯示元件的像素電極的狀態，又可以是形成成為像素電極的導電膜之後且藉由蝕刻形成像素電極之前的狀態，或其他任何方式。
注意，本說明書中的顯示裝置是指影像顯示器件、顯示器件、或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit；柔性印刷電路)、TAB(Tape Automated Bonding；載帶自動鍵合)帶或TCP(Tape Carrier Package；載帶封裝)的模組；將印刷線路板設置於TAB帶或TCP端部的模組；藉由COG(Chip On Glass；玻璃上晶片)方式將IC(積體電路)直接安裝到顯示元件上的模組。
在實施例6中，參照圖17A1、17A2和17B說明相當於本發明的一個方式的顯示裝置的一個方式的液晶顯示面板的外觀及截面。圖17A1、17A2是一種面板的俯視圖，其中利用密封材料4005將可以以與非線性元件相同的方法形成的電特性高的薄膜電晶體4010、4011及液晶元件4013密封在第一基板與第二基板4006之間。圖17B相當於沿著圖17A1、17A2的M-N的截面圖。
以圍繞設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004的方式設置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅動電路4004上設置有第二基板4006。因此，像素部4002和掃描線驅動電路4004與液晶層4008一起由第一基板4001、密封材料4005和第二基板4006密封。此外，在與第一基板4001上的由密封材料4005圍繞的區域不同的區域中安裝有信號線驅動電路4003，該信號線驅動電路4003使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在另行準備的基板上。
注意，對於另行形成的驅動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以採用COG方法、引線鍵合方法或TAB方法等。圖17A1是藉由COG方法安裝信號線驅動電路4003的例子，而圖17A2是藉由TAB方法安裝信號線驅動電路4003的例子。
此外，設置在第一基板4001上的像素部4002和掃描線驅動電路4004包括多個薄膜電晶體。在圖17B中例示像素部4002所包括的薄膜電晶體4010和掃描線驅動電路4004所包括的薄膜電晶體4011。在薄膜電晶體4010、4011上設置有絕緣層4020、4021。
薄膜電晶體4010、4011相當於將包含In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層及源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體，而可以應用可以以與實施例2或3所示的非線性元件相同的方法形成的薄膜電晶體。在實施例6中，薄膜電晶體4010、4011是n通道型薄膜電晶體。
此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄膜電晶體4010電連接。而且，液晶元件4013的對置電極層4031形成在第二基板4006上。像素電極層4030、對置電極層4031和液晶層4008重疊的部分相當於液晶元件4013。注意，像素電極層4030、對置電極層4031分別設置有用作取向膜的絕緣層4032、4033，且隔著絕緣層4032、4033夾有液晶層4008。
注意，作為第一基板4001、第二基板4006，可以使用玻璃、金屬(典型的是不銹鋼)、陶瓷、塑膠。作為塑膠，可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics；纖維增強塑膠)板、PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，還可以使用具有將鋁箔夾在PVF薄膜及聚酯薄膜之間的結構的薄膜。
此外，附圖標記4035表示藉由對絕緣膜選擇性地進行蝕刻而得到的柱狀間隔物，並且它是為控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)而設置的。注意，還可以使用球狀間隔物。
另外，還可以使用不使用取向膜的顯示藍相的液晶。藍相是液晶相的一種，是指當使膽甾相液晶的溫度上升時即將從膽甾相轉變到均質相之前出現的相。由於藍相只出現在較窄的溫度範圍內，所以為了改善溫度範圍而將混合有5重量%或更多的手性試劑的液晶組成物用於液晶層4008。包含顯示藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度短，即為10μs至100μs，並且由於其具有光學各向同性而不需要取向處理從而視角依賴小。
另外，雖然實施例6示出透過型液晶顯示裝置的例子，但是本發明的一個方式既可以應用於反射型液晶顯示裝置，又可以應用於半透過型液晶顯示裝置。
另外，雖然在實施例6的液晶顯示裝置中示出在基板的外側(可見一側)設置偏光板，並在內側依次設置著色層、用於顯示元件的電極層的例子，但是也可以在基板的內側設置偏光板。另外，偏光板和著色層的疊層結構也不局限於實施例6的結構，只要根據偏光板和著色層的材料或製造程序條件適當地設定即可。另外，還可以設置用作黑矩陣的遮光膜。
另外，在實施例6中，使用用作保護膜或平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020、絕緣層4021)覆蓋實施例2或3所示的非線性元件、可以以與非線性元件相同的方法形成的薄膜電晶體，以降低薄膜電晶體的表面凹凸並提高薄膜電晶體的可靠性。另外，因為保護膜用來防止懸浮在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質的侵入，所以較佳採用緻密的膜。利用濺射法形成氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜或氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層作為保護膜即可。雖然在實施例6中示出利用濺射法形成保護膜的例子，但是沒有特別的限制，而使用各種方法形成保護膜即可。
在此，形成疊層結構的絕緣層4020作為保護膜。在此，利用濺射法形成氧化矽膜作為絕緣層4020的第一層。當作為保護膜使用氧化矽膜時，對用作源極電極層及汲電極層的鋁膜的小丘防止有效。
另外，形成絕緣層作為保護膜的第二層。在此，利用濺射法形成氮化矽膜作為絕緣層4020的第二層。當使用氮化矽膜作為保護膜時，可以抑制鈉等的可動離子侵入到半導體區域中而使TFT的電特性變化。
另外，也可以在形成保護膜之後進行對IGZO半導體層的退火(300℃至400℃)。
另外，形成絕緣層4021作為平坦化絕緣膜。作為絕緣層4021，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚醯亞胺、丙烯酸、苯並環丁烯、聚醯胺、環氧等。另外，除了上述有機材料之外，還可以使用低介電常數材料(low-k材料)、矽氧烷基樹脂、PSG(磷矽玻璃)、BPSG(硼磷矽玻璃)等。矽氧烷基樹脂除了氫之外還可以具有氟、烷基或芳基中的至少一種作為取代基。另外，也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，來形成絕緣層4021。
另外，矽氧烷基樹脂相當於以矽氧烷基材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷基樹脂除了氫以外，還可以具有氟、烷基或芳香烴中的至少一種作為取代基。
對絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，可以根據其材料利用濺射法、SOG法、旋轉塗敷、浸漬、噴塗、液滴噴射法(噴墨法、絲網印刷、膠版印刷等)、刮片、輥塗、幕塗、刮刀塗布等。在使用材料液形成絕緣層4021的情況下，也可以在進行焙燒的程序中同時進行對IGZO半導體層的退火(300℃至400℃)。藉由兼作絕緣層4021的焙燒程序和對IGZO半導體層的退火，可以有效地製造半導體裝置。
作為像素電極層4030、對置電極層4031，可以使用具有透光性的導電材料諸如包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面表示為ITO)、氧化銦鋅、添加有氧化矽的氧化銦錫等。
此外，可以使用包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組成物形成像素電極層4030、對置電極層4031。使用導電組成物形成的像素電極的薄層電阻較佳為10000ohm/square或更少，並且其波長為550nm時的透光率較佳為70%或更多。另外，導電組成物所包含的導電高分子的電阻率較佳為0.1Ω‧cm或更少。
作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的兩種或更多的共聚物等。
另外，供給到另行形成的信號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004或像素部4002的各種信號及電位是從FPC4018供給的。
在實施例6中，連接端子電極4015由與液晶元件4013所具有的像素電極層4030相同的導電膜形成，並且端子電極4016由與薄膜電晶體4010、4011的源極電極層及汲電極層相同的導電膜形成。
連接端子電極4015藉由各向異性導電膜4019電連接到FPC4018所具有的端子。
此外，雖然在圖17A1、17A2和17B中示出另行形成信號線驅動電路4003並將它安裝在第一基板4001上的例子，但是實施例6不局限於該結構。既可以另行形成掃描線驅動電路而安裝，又可以另行僅形成信號線驅動電路的一部分或掃描線驅動電路的一部分而安裝。
圖18示出使用應用本發明的一個方式製造的TFT基板2600來構成液晶顯示模組作為半導體裝置的一例。
圖18是液晶顯示模組的一例，其中利用密封材料2602固定TFT基板2600和對置基板2601，並在其間設置包括TFT等的像素部2603、包括液晶層的顯示元件2604、著色層2605來形成顯示區。在進行彩色顯示時需要著色層2605，並且當採用RGB方式時，對應於各像素設置有分別對應於紅色、綠色、藍色的著色層。在TFT基板2600和對置基板2601的外側配置有偏光板2606、偏光板2607、擴散板2613。光源由冷陰極管2610和反射板2611構成，電路基板2612利用柔性線路板2609與TFT基板2600的佈線電路部2608連接，且其中組裝有控制電路及電源電路等的外部電路。此外，也可以以在偏光板和液晶層之間具有相位差板的狀態層疊。
作為液晶顯示模組可以採用TN(扭曲向列；Twisted Nematic)模式、IPS(平面內轉換；In-Plane-Switching)模式、FFS(邊緣電場轉換；Fringe Field Switching)模式、MVA(多疇垂直取向；Multi-domain Vertical Alignment)模式、PVA(垂直取向構型；Patterned Vertical Alignment)模式、ASM(軸對稱排列微胞；Axially Symmetric aligned Micro-cell)模式、OCB(光學補償彎曲；Optical Compensated Birefringence)模式、FLC(鐵電性液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC(反鐵電性液晶；AntiFerroelectric Liquid Crystal)模式等。
藉由上述程序，藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的液晶顯示面板。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例6的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜的蝕刻程序及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例6的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的液晶顯示裝置也有優異的可靠性。
實施例6可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
藉由與本發明的一個方式的非線性元件一起製造薄膜電晶體，並將該薄膜晶體管用於像素部及驅動電路，可以製造具有顯示功能的半導體裝置(也稱為顯示裝置)。
在實施例7中，示出發光顯示裝置的例子作為本發明的一個方式的顯示裝置。在此，例示利用電致發光的發光元件作為顯示裝置所具有的顯示元件。利用電致發光的發光元件根據其發光材料是有機化合物還是無機化合物來進行區別，一般來說，前者稱為有機EL元件，而後者稱為無機EL元件。
在有機EL元件中，藉由對發光元件施加電壓，電子和電洞從一對電極分別注入到包含發光有機化合物的層，以電流流過。然後，由於這些載流子(電子和電洞)重新結合，發光有機化合物形成激發態，並且當該激發態恢復到基態時，得到發光。根據這種機理，該發光元件稱為電流激勵型發光元件。
根據其元件的結構，將無機EL元件分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件包括在粘合劑中分散有發光材料的粒子的發光層，且其發光機理是利用供體能級和受體能級的供體-受體重新結合型發光。薄膜型無機EL元件具有利用電媒體層夾住發光層並還利用電極夾住該發光層的結構，並且其發光機理是利用金屬離子的內層電子躍遷的定域型發光。注意，在此使用有機EL元件作為發光元件而進行說明。
圖19是作為應用本發明的一個方式的半導體裝置的例子，示出能夠應用數位時間灰度等級驅動的像素結構的一例的圖。
對能夠應用數位時間灰度等級驅動的像素的結構及像素的工作進行說明。在此示出在一個像素中使用將IGZO半導體層用作通道形成區域的兩個n通道型電晶體的例子，該n通道型電晶體可以以與實施例2所示的非線性元件相同的方法形成。
像素6400包括：開關電晶體6401、驅動電晶體6402、發光元件6404以及電容元件6403。開關電晶體6401的閘極連接到掃描線6406，第一電極(源極電極及汲電極中的一方)連接到信號線6405，第二電極(源極電極及汲電極中的另一方)連接到驅動電晶體6402的閘極。驅動電晶體6402的閘極藉由電容元件6403連接到電源線6407，第一電極連接到電源線6407，並且第二電極連接於發光元件6404的第一電極(像素電極)。發光元件6404的第二電極相當於公共電極6408。
此外，將發光元件6404的第二電極(公共電極6408)設定為低電源電位。注意，低電源電位是指當以設定為高電源電位的電源線6407為基準時，滿足低電源電位<高電源電位的電位，並且作為低電源電位，例如也可以設定GND、0V等。為了對發光元件6404施加該高電源電位和低電源電位之間的電位差以在發光元件6404中使電流流過而使它發光，以使高電源電位和低電源電位之間的電位差成為發光元件6404的正向臨界值電壓以上的方式分別設定高電源電位和低電源電位。
另外，也可以使用驅動電晶體6402的閘極電容器代替電容元件6403，而省略電容元件6403。驅動電晶體6402的閘極電容器也可以在通道形成區域和閘極電極之間形成有電容。
在此，在採用電壓輸入電壓驅動方法的情況下，對驅動電晶體6402的閘極輸入使驅動電晶體6402處於充分的導通或截止的兩個狀態的視頻信號。換言之，使驅動電晶體6402工作在線性區域中。為了使驅動電晶體6402工作在線性區域中，對驅動電晶體6402的閘極施加高於電源線6407的電壓的電壓。此外，對信號線6405施加電源線電壓+驅動電晶體6402的Vth或更多的電壓。
此外，在進行類比灰度等級驅動代替數位時間灰度等級驅動的情況下，藉由使信號的輸入不同，而可以使用與圖19相同的像素結構。
在進行類比灰度等級驅動的情況下，對驅動電晶體6402的閘極施加發光元件6404的正向電壓+驅動電晶體6402的Vth或更多的電壓。發光元件6404的正向電壓是指得到所希望的亮度時的電壓，至少包括正向臨界值電壓。此外，藉由輸入使驅動電晶體6402工作在飽和區域中的視頻信號，可以使電流流在發光元件6404中。為了使驅動電晶體6402工作在飽和區域中，將電源線6407的電位設定得高於驅動電晶體6402的閘極電位。藉由作為視頻信號採用類比信號，可以使對應於視頻信號的電流流在發光元件6404中並進行類比灰度等級驅動。
注意，圖19所示的像素結構不局限於此。例如，也可以對圖19所示的像素追加開關、電阻元件、電容元件、電晶體或邏輯電路等。
接著，參照圖20A至20C說明發光元件的結構。在此，舉出驅動TFT是n型的情況作為例子，來說明像素的截面結構。用於圖20A、20B和20C的半導體裝置的驅動TFT的TFT7001、7011、7021是可以與以實施例2所示的非線性元件相同的方法形成的薄膜電晶體，並且其是將包含In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層、源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體。
發光元件的陽極及陰極中之至少一方是透明以向外部發光，即可。而且，有如下結構的發光元件，即在基板上形成薄膜電晶體及發光元件，並從與基板相反的面向外部發光的頂部發射、從基板一側向外部發光的底部發射、以及從基板一側及與基板相反的面向外部發光的雙面發射。本發明的一個方式的像素結構可以應用於任何發射結構的發光元件。
參照圖20A說明頂部發射結構的發光元件。
在圖20A中示出當驅動TFT的TFT7001是n型，並且從發光元件7002發射的光穿過陽極7005一側時的像素的截面圖。在圖20A中，電連接發光元件7002的陰極7003和驅動TFT的TFT7001，在陰極7003上按順序層疊有發光層7004、陽極7005。作為陰極7003，只要是功函數小且反射光的導電膜，就可以使用各種材料。例如，較佳採用Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等。而且，發光層7004既可以由單層構成，又可以層疊多個層構成。在由多個層構成時，在陰極7003上按順序層疊電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層。注意，不需要設置上述的所有層。使用如下透光導電材料形成陽極7005：包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面，表示為ITO)、氧化銦鋅、添加有氧化矽的氧化銦錫等的具有透光性的導電膜。
使用陰極7003及陽極7005夾住發光層7004的區域相當於發光元件7002。在圖20A所示的像素中，從發光元件7002發射的光如箭頭所示那樣發射到陽極7005一側。
接著，參照圖20B說明底部發射結構的發光元件。圖20B示出在驅動TFT7011是n型，並且從發光元件7012發射的光發射到陰極7013一側的情況下的像素的截面圖。在圖20B中，在與驅動TFT7011電連接的具有透光性的導電膜7017上形成有發光元件7012的陰極7013，並且在陰極7013上按順序層疊有發光層7014、陽極7015。注意，在陽極7015具有透光性的情況下，也可以覆蓋陽極上地形成有用於反射光或進行遮光的遮光膜7016。與圖20A的情況同樣，作為陰極7013，只要是功函數小的導電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定為透過光的程度(較佳為5nm至30nm左右)。例如，也可以將膜厚度為20nm的鋁膜用作陰極7013。而且，與圖20A同樣，發光層7014既可以由單層構成，又可以層疊多個層構成。陽極7015不需要透過光，但是可以與圖20A同樣使用具有透光性的導電材料形成。並且，雖然作為遮光膜7016，例如可以使用反射光的金屬等，但是不局限於金屬膜。例如，也可以使用添加有黑色的顏料的樹脂等。
發光元件7012相當於利用陰極7013及陽極7015夾住發光層7014的區域。在圖20B所示的像素中，從發光元件7012發射的光如圖20B的箭頭所示那樣發射到陰極7013一側。
接著，參照圖20C說明雙面發射結構的發光元件。在圖20C中，在與驅動TFT7021電連接的具有透光性的導電膜7027上形成有發光元件7022的陰極7023，而在陰極7023上按順序層疊有發光層7024、陽極7025。與圖20A的情況同樣，作為陰極7023，只要是功函數小的導電材料，就可以使用各種材料。但是，將其厚度設定為透過光的程度。例如，可以將膜厚度為20nm的Al用作陰極7023。而且，與圖20A同樣，發光層7024既可以由單層構成，又可以層疊多個層構成。陽極7025可以與圖20A同樣使用透光導電材料形成。
陰極7023、發光層7024和陽極7025重疊的部分相當於發光元件7022。在圖20C所示的像素中，從發光元件7022發射的光如箭頭所示那樣發射到陽極7025一側和陰極7023一側的雙方。
注意，雖然在此描述有機EL元件作為發光元件，但是也可以設置無機EL元件作為發光元件。
注意，雖然在實施例7中示出電連接控制發光元件的驅動的薄膜電晶體(驅動TFT)和發光元件的例子，但是也可以採用在驅動TFT和發光元件之間連接有電流控制TFT的結構。
注意，實施例7所示的半導體裝置不局限於圖20A至20C所示的結構而可以根據本發明的技術思想進行各種變形。
接著，參照圖21A和21B說明相當於本發明的一個方式的半導體裝置的一個方式的發光顯示面板(也稱為發光面板)的外觀及截面。圖21A是一種面板的俯視圖，其中利用密封材料在第一基板與第二基板之間密封以與本發明的一個方式的非線性元件相同的方法形成的將包含In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層以及源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體及發光元件。圖21B相當於沿著圖21A的H-I的截面圖。
以圍繞設置在第一基板4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b的方式設置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b上設置有第二基板4506。因此，像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b以及掃描線驅動電路4504a、4504b與填料4507一起由第一基板4501、密封材料4505和第二基板4506密封。像這樣，為了不暴露於空氣中，較佳使用氣密性高且漏氣少的保護薄膜(貼合薄膜、紫外線固性樹脂薄膜等)及覆蓋材料進行封裝(密封)。
此外，設置在第一基板4501上的像素部4502、信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b包括多個薄膜電晶體。在圖21B中，例示包括在像素部4502中的薄膜電晶體4510和包括在信號線驅動電路4503a中的薄膜電晶體4509。
薄膜電晶體4509、4510相當於將包含In、Ga及Zn的氧化物半導體用於半導體層、源極區及汲極區的電特性高的薄膜電晶體，而可以將可以以與實施例2所示的非線性元件相同方法形成的薄膜電晶體應用於此。在實施例7中，薄膜電晶體4509、4510是n通道型薄膜電晶體。
此外，附圖標記4511相當於發光元件，發光元件4511所具有的作為像素電極的第一電極層4517與薄膜電晶體4510的源極電極層或汲電極層電連接。注意，雖然發光元件4511的結構是第一電極層4517、電場發光層4512、第二電極層4513的疊層結構，但是不局限於實施例7所示的結構。可以根據從發光元件4511發光的方向等適當地改變發光元件4511的結構。
使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚矽氧烷形成分隔壁4520。特別佳的是，使用感光材料，在第一電極層4517上形成開口部，並將其開口部的側壁形成為具有連續的曲率而成的傾斜面。
電場發光層4512既可以由單層構成，又可以層疊多個層構成。
也可以在第二電極層4513及分隔壁4520上形成保護膜，以防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發光元件4511中。作為保護膜，可以形成氮化矽膜、氮氧化矽膜、DLC膜等。
另外，供給到信號線驅動電路4503a、4503b、掃描線驅動電路4504a、4504b或像素部4502的各種信號及電位是從FPC4518a、4518b供給的。
在實施例7中，連接端子電極4515由與發光元件4511所具有的第一電極層4517相同導電膜形成，並且端子電極4516由與薄膜電晶體4509、4510所具有的源極電極層及汲電極層相同的導電膜形成。
連接端子電極4515藉由各向異性導電膜4519與FPC4518a所具有的端子電連接。
位於從發光元件4511取出光的方向的第二基板需要具有透光性。在此情況下，使用如玻璃板、塑膠板、聚酯薄膜或丙烯酸薄膜等的具有透光性的材料。
此外，作為填料4507，除了氮及氬等的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固性樹脂或熱固性樹脂。可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚醯亞胺、環氧樹脂、矽酮樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)。在實施例7中，作為填料4507使用氮。
另外，若有需要，也可以在發光元件的射出面上適當地設置諸如偏光板、圓偏光板(包括橢圓偏光板)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、彩色濾光片等的光學薄膜。另外，也可以在偏光板或圓偏光板上設置抗反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來擴散反射光並降低眩光的處理。
信號線驅動電路4503a、4503b及掃描線驅動電路4504a、4504b也可以作為在另行準備的基板上由單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的驅動電路安裝。此外，也可以另行僅形成信號線驅動電路或其一部分或者掃描線驅動電路或其一部分而安裝。實施例7不局限於圖21A和21B的結構。
藉由上述程序，藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的發光顯示裝置(顯示面板)。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例7的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜的蝕刻程序及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例7的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的顯示裝置也有優異的可靠性。
實施例7可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
本發明的一個方式的顯示裝置可以應用於電子紙。電子紙可以用於顯示資訊的所有領域的電子設備。例如，可以將電子紙應用於電子書(e-書)、海報、電車等的交通工具的車廂廣告、***等的各種卡片中的顯示等。圖22A和22B以及圖23示出電子設備的一例。
圖22A示出使用電子紙製造的海報2631。在廣告媒體是紙印刷物的情況下用手進行廣告的交換，但是如果使用應用本發明的一個方式的電子紙，則在短時間內能夠改變廣告的顯示內容。此外，顯示不會打亂而可以獲得穩定的影像。注意，海報也可以採用以無線方式收發資訊的結構。
此外，圖22B示出電車等的交通工具的車廂廣告2632。在廣告媒體是紙印刷物的情況下用手進行廣告的交換，但是如果使用應用本發明的一個方式的電子紙，則在短時間內不需要許多人手地改變廣告的顯示內容。此外，顯示不會打亂而可以得到穩定的影像。注意，海報也可以採用以無線方式收發資訊的結構。
另外，圖23示出電子書2700的一例。例如，電子書2700由兩個框體，即框體2701及框體2703構成。框體2701及框體2703由軸部2711形成為一體，且可以以該軸部2711為軸進行開閉工作。藉由這種結構，可以進行如紙的書籍那樣的工作。
框體2701組裝有顯示部2705，而框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705及顯示部2707的結構既可以是顯示連續的畫面的結構，又可以是顯示不同的畫面的結構。藉由採用顯示不同的畫面的結構，例如在右邊的顯示部(圖23中的顯示部2705)中可以顯示文章，而在左邊的顯示部(圖23中的顯示部2707)中可以顯示影像。
此外，在圖23中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中，具備電源2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁。注意，也可以採用在與框體的顯示部相同的面具備鍵盤及定位裝置等的結構。另外，也可以採用在框體的背面及側面具備外部連接用端子(耳機端子、USB端子或可與AC轉接器及USB纜線等的各種纜線連接的端子等)、記錄媒體***部等的結構。再者，電子書2700也可以具有電子詞典的功能。
此外，電子書2700也可以採用以無線方式收發資訊的結構。還可以採用以無線方式從電子書伺服器購買所希望的書籍資料等，然後下載的結構。
藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的電子紙。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例8的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源電極及汲電極的導電膜的蝕刻及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例8的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的電子紙也有優異的可靠性。
實施例8可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
根據本發明的一個方式的半導體裝置可以應用於各種電子設備(包括遊戲機)。作為電子設備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的監視器、數位相機等的照相機、數位攝像機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、聲音再現裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。
圖24A示出電視裝置9600的一例。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯示部9603。利用顯示部9603可以顯示影像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601的結構。
可以藉由利用框體9601所具備的操作開關、另行提供的遙控操作機9610進行電視裝置9600的操作。藉由利用遙控操作機9610所具備的操作鍵9609，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部9603上顯示的影像進行操作。此外，也可以採用在遙控操作機9610中設置顯示從該遙控操作機9610輸出的資訊的顯示部9607的結構。
注意，電視裝置9600採用具備接收機及數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之間或在接收者之間等)的資訊通信。
圖24B示出數位相框9700的一例。例如，在數位相框9700中，框體9701組裝有顯示部9703。顯示部9703可以顯示各種影像，例如藉由顯示使用數位相機等拍攝的影像資料，可以發揮與一般的相框同樣的功能。
注意，數位相框9700採用具備操作部、外部連接用端子(USB端子、可以與USB纜線等的各種纜線連接的端子等)、記錄媒體***部等的結構。這種結構也可以組裝到與顯示部相同的面，但是藉由將它設置在側面或背面上來提高設計性，所以是較佳的。例如，可以對數位相框的記錄媒體***部***儲存有由數位相機拍攝的影像資料的記憶體並提取影像資料，然後可以將所提取的影像資料顯示於顯示部9703。
此外，數位相框9700既可以採用以無線方式收發資訊的結構，又可以採用以無線方式提取所希望的影像資料並進行顯示的結構。
圖25A示出一種可攜式遊戲機，其由框體9881和框體9891的兩個框體構成，並且藉由連接部9893可以開閉地連接。框體9881安裝有顯示部9882，並且框體9891安裝有顯示部9883。另外，圖25A所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部9884、記錄媒體***部9886、LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、感測器9888(即，具有測定如下因素的功能的裝置：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)以及麥克風9889)等。當然，可攜式遊戲機的結構不局限於上述結構，只要採用至少具備根據本發明的一個方式的半導體裝置的結構即可。因此，可以採用適當地設置有其他附屬設備的結構。圖25A所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在記錄媒體中的程式或資料並將它顯示在顯示部上；以及藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通信而共用資訊。注意，圖25A所示的可攜式遊戲機所具有的功能不局限於此，而可以具有各種各樣的功能。
圖25B示出大型遊戲機的一種的自動賭博機9900的一例。在自動賭博機9900的框體9901中安裝有顯示部9903。另外，自動賭博機9900還具備如起動手柄或停止開關等的操作單元、投幣孔、揚聲器等。當然，自動賭博機9900的結構不局限於此，只要採用至少具備根據本發明的一個方式的半導體裝置的結構即可。因此，可以採用適當地設置有其他附屬設備的結構。
圖26示出行動電話機1000的一例。行動電話機1000除了安裝在框體1001的顯示部1002之外還具備操作按鈕1003、外部連接埠1004、揚聲器1005、麥克風1006等。
圖26所示的行動電話機1000可以用手指等觸摸顯示部1002來輸入資訊。此外，可以用手指等觸摸顯示部1002來進行打電話或電子郵件的輸入等的操作。
顯示部1002的畫面主要有三個模式。第一是以影像的顯示為主的顯示模式，第二是以文字等的資訊的輸入為主的輸入模式，第三是混合顯示模式和輸入模式的兩個模式的顯示與輸入模式。
例如，在打電話或製作電子郵件的情況下，將顯示部1002設定為以文字輸入為主的文字輸入模式，並進行在畫面上顯示的文字的輸入操作，即可。在此情況下，較佳的是，在顯示部1002的畫面的大多部分中顯示鍵盤或號碼按鈕。
此外，藉由在行動電話機1000的內部設置具有陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷行動電話機1000的方向(豎向還是橫向)，而可以對顯示部1002的畫面顯示進行自動切換。
另外，藉由觸摸顯示部1002或對框體1001的操作按鈕1003進行操作，切換畫面模式。此外，還可以根據顯示在顯示部1002上的影像種類切換畫面模式。例如，當顯示在顯示部上的視頻信號為動態影像的資料時，將畫面模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的視頻信號為文字資料時，將畫面模式切換成輸入模式。
另外，當在輸入模式中藉由檢測出顯示部1002的光電感測器所檢測的信號得知在一定期間中沒有顯示部1002的觸摸操作輸入時，也可以以將畫面模式從輸入模式切換成顯示模式的方式進行控制。
還可以將顯示部1002用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部1002，來拍攝掌紋、指紋等，而可以進行個人識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近紅外光的背光燈或發射近紅外光的感測用光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
藉由在非線性元件的第一氧化物半導體層與佈線層的連接結構中，設置與其導電率高於第一氧化物半導體層的導電率的第二氧化物半導體層接合的區域或藉由電漿處理改變品質的區域，與只採用金屬佈線的情況相比，可以進行穩定工作。由此，可以提高保護電路的功能並實現工作的穩定化。此外，可以製造安裝有實現工作的穩定化並由不容易產生起因於薄膜的剝離的不良的非線性元件構成的保護電路的可靠性高的電子設備。
另外，當第一氧化物半導體層受到損傷時，非線性元件的電特性受到損傷。但是，因為通道保護層保護實施例8的非線性元件的第一氧化物半導體層的通道形成區域，所以在對成為源極電極及汲電極的導電膜的蝕刻及對第二氧化物半導體層的蝕刻程序中，沒有第一氧化物半導體層會受到損傷的憂慮。因此，藉由通道保護層其通道形成區域被保護的實施例8的非線性元件有優異的可靠性，並且安裝有使用該非線性元件的保護電路的電子設備也有優異的可靠性。
實施例8可以與其他實施例所記載的結構適當地組合而實施。
本申請基於2008年9月19日在日本專利局受理的日本專利申請序列號2008-241743而製作，該申請內容包括在本說明書中。
10．．．基板
11．．．端子
12．．．端子
13．．．掃描線
14．．．信號線
16．．．閘極電極
17．．．像素部
18．．．像素
19．．．像素電晶體
20．．．儲存電容部
21．．．像素電極
22．．．電容線
23．．．公共端子
24．．．保護電路
25．．．保護電路
26‧‧‧保護電路
27‧‧‧電容匯流排
28‧‧‧公共佈線
29‧‧‧公共佈線
30‧‧‧非線性元件
30a‧‧‧非線性元件
30b‧‧‧非線性元件
31‧‧‧非線性元件
31a‧‧‧非線性元件
31b‧‧‧非線性元件
38‧‧‧第一佈線層
39‧‧‧第二佈線層
100‧‧‧基板
101‧‧‧閘極電極
102‧‧‧閘極絕緣層
103‧‧‧第一氧化物半導體層
104a‧‧‧第二氧化物半導體層
104b‧‧‧第二氧化物半導體層
105a‧‧‧導電層
105b‧‧‧導電層
107‧‧‧保護絕緣膜
108‧‧‧掃描線
110‧‧‧佈線層
111‧‧‧第二氧化物半導體層
125‧‧‧接觸孔
128‧‧‧接觸孔
131‧‧‧抗蝕劑掩模
132‧‧‧導電膜
133‧‧‧通道保護層
136‧‧‧絕緣層
170a‧‧‧非線性元件
170b‧‧‧非線性元件
270a‧‧‧非線性元件
581‧‧‧薄膜電晶體
585‧‧‧絕緣膜
587‧‧‧電極層
588‧‧‧電極層
589‧‧‧球形粒子
590a‧‧‧黑色區
590b‧‧‧白色區
594‧‧‧空洞
595‧‧‧填充材料
730a‧‧‧非線性元件
730b‧‧‧非線性元件
730c‧‧‧非線性元件
1000‧‧‧行動電話機
1001‧‧‧框體
1002‧‧‧顯示部
1003．．．操作按鈕
1004．．．外部連接埠
1005．．．揚聲器
1006．．．麥克風
2600．．．TFT基板
2601．．．對置基板
2602．．．密封材料
2603．．．像素部
2604．．．顯示元件
2605．．．著色層
2606．．．偏光板
2607．．．偏光板
2608．．．佈線電路部
2609．．．柔性線路板
2610．．．冷陰極管
2611．．．反射板
2612．．．電路基板
2613．．．擴散板
2631．．．海報
2632．．．車廂廣告
2700．．．電子書
2701．．．框體
2703．．．框體
2705．．．顯示部
2707．．．顯示部
2711．．．軸部
2721．．．電源
2723．．．操作鍵
2725．．．揚聲器
4001．．．基板
4002．．．像素部
4003．．．信號線驅動電路
4004．．．掃描線驅動電路
4005．．．密封材料
4006．．．基板
4008．．．液晶層
4010．．．薄膜電晶體
4011．．．薄膜電晶體
4013．．．液晶元件
4015．．．連接端子電極
4016．．．端子電極
4018．．．FPC
4019．．．各向異性導電膜
4020．．．絕緣層
4021．．．絕緣層
4030．．．像素電極層
4031．．．對置電極層
4032．．．絕緣層
4501．．．基板
4502．．．像素部
4503a．．．信號線驅動電路
4504a．．．掃描線驅動電路
4505．．．密封材料
4506．．．基板
4507．．．填料
4509．．．薄膜電晶體
4510．．．薄膜電晶體
4511．．．發光元件
4512．．．電場發光層
4513．．．電極層
4515．．．連接端子電極
4516．．．端子電極
4517．．．電極層
4518a．．．FPC
4519．．．各向異性導電膜
4520．．．分隔壁
5300．．．基板
5301．．．像素部
5302．．．掃描線驅動電路
5303．．．信號線驅動電路
5400．．．基板
5401．．．像素部
5402．．．掃描線驅動電路
5403．．．信號線驅動電路
5404．．．掃描線驅動電路
5501．．．佈線
5502．．．佈線
5503．．．佈線
5504．．．佈線
5505．．．佈線
5506．．．佈線
5543．．．節點
5544．．．節點
5571．．．薄膜電晶體
5572．．．薄膜電晶體
5573．．．薄膜電晶體
5574．．．薄膜電晶體
5575．．．薄膜電晶體
5576．．．薄膜電晶體
5577．．．薄膜電晶體
5578．．．薄膜電晶體
5601．．．驅動器IC
5602．．．開關群
5603a．．．薄膜電晶體
5603b．．．薄膜電晶體
5603c．．．薄膜電晶體
5611．．．佈線
5612．．．佈線
5613．．．佈線
5621．．．佈線
5701．．．觸發器
5703a．．．時序
5703b．．．時序
5703c．．．時序
5711．．．佈線
5712．．．佈線
5713．．．佈線
5714．．．佈線
5715．．．佈線
5716．．．佈線
5717．．．佈線
5721．．．信號
5803a．．．時序
5803b．．．時序
5803c．．．時序
5821．．．信號
6400．．．像素
6401．．．開關電晶體
6402．．．驅動電晶體
6403．．．電容元件
6404．．．發光元件
6405．．．信號線
6406．．．掃描線
6407．．．電源線
6408．．．公共電極
7001．．．TFT
7002．．．發光元件
7003．．．陰極
7004．．．發光層
7005．．．陽極
7011．．．驅動TFT
7012．．．發光元件
7013．．．陰極
7014．．．發光層
7015．．．陽極
7016．．．遮光膜
7017．．．導電膜
7021．．．驅動TFT
7022．．．發光元件
7023．．．陰極
7024．．．發光層
7025．．．陽極
7027．．．導電膜
9600．．．電視裝置
9601‧‧‧框體
9603‧‧‧顯示部
9605‧‧‧支架
9607‧‧‧顯示部
9609‧‧‧操作鍵
9610‧‧‧遙控操作機
9700‧‧‧數位相框
9701‧‧‧框體
9703‧‧‧顯示部
9881‧‧‧框體
9882‧‧‧顯示部
9883‧‧‧顯示部
9884‧‧‧揚聲器部
9885‧‧‧輸入單元(操作鍵)
9886‧‧‧記錄媒體***部
9887‧‧‧連接端子
9888‧‧‧感測器
9889‧‧‧麥克風
9890‧‧‧LED燈
9891‧‧‧框體
9893‧‧‧連接部
9900‧‧‧自動賭博機
9901‧‧‧框體
9903‧‧‧顯示部
在附圖中：
圖1是說明構成顯示裝置的信號輸入端子、掃描線、信號線、包括非線性元件的保護電路和像素部的位置關係的圖；
圖2是示出保護電路的一例的圖；
圖3是示出保護電路的一例的圖；
圖4A和4B是示出保護電路的一例的平面圖；
圖5是示出保護電路的一例的截面圖；
圖6A和6B是示出保護電路的一例的平面圖；
圖7A和7B是示出保護電路的一例的平面圖；
圖8A至8C是說明保護電路的製造程序的截面圖；
圖9A至9C是說明保護電路的製造程序的截面圖；
圖10是電子紙的截面圖；
圖11A和11B是說明半導體裝置的方塊圖的圖；
圖12是說明信號線驅動電路的結構的圖；
圖13是說明信號線驅動電路的工作的時序圖；
圖14是說明信號線驅動電路的工作的時序圖；
圖15是說明移位暫存器的結構的圖；
圖16是說明圖15所示的觸發器的連接結構的圖；
圖17A1和17A2是是說明實施例6的半導體裝置的俯視圖，圖17B是說明實施例6的半導體裝置的截面圖；
圖18是說明實施例模式6的半導體裝置的截面圖；
圖19是說明實施例7的半導體裝置的像素等效電路的圖；
圖20A至20C是說明實施例7的半導體裝置的圖；
圖21A和21B是說明實施例7的半導體裝置的俯視圖及截面圖；
圖22A和22B是說明電子紙的使用方式的例子的圖；
圖23是示出電子書的一例的外觀圖；
圖24A和24B是示出電視裝置及數位相框的例子的外觀圖；
圖25A和25B是示出遊戲機的例子的外觀圖；
圖26是示出行動電話機的一例的外觀圖；
圖27A和27B是示出保護電路的一例的截面圖。
本發明的選擇圖為圖5。
10．．．基板
11．．．端子
12．．．端子
13．．．掃描線
14．．．信號線
17．．．像素部
18．．．像素
19．．．像素電晶體
20．．．儲存電容部
21．．．像素電極
22．．．電容線
23．．．公共端子
24．．．保護電路
25．．．保護電路
26．．．保護電路
27．．．電容匯流排
28．．．公共佈線
Claims (13)
- 一種顯示裝置，包括：在基板上彼此交叉的多個掃描線和多個信號線；該基板上的像素部，該像素部包括排列為矩陣狀的多個像素電極；該基板的周邊部的信號輸入端子；以及該像素部和該信號輸入端子之間的非線性元件，其中，該像素部包括薄膜電晶體，其中，該薄膜電晶體包括：包括通道形成區域的第一氧化物半導體層；連接到該多個掃描線之一的第一閘極電極；連接該多個信號線之一和第一氧化物半導體層的第一佈線層；以及連接該多個像素電極之一和該第一氧化物半導體層的第二佈線層，並且，其中，該非線性元件包括：連接到該多個掃描線之一或該多個信號線之一的第二閘極電極；覆蓋該第二閘極電極的第一氧化矽膜；在該第一氧化矽膜上且與該第一氧化矽膜接觸的第二氧化物半導體層，該第二氧化物半導體層與該第二閘極電極重疊；作為通道保護層的第二氧化矽膜，其在該第二氧化物半導體層上且與該第二氧化物半導體層接觸，該通道 保護層與該第二氧化物半導體層的通道形成區域重疊；該通道保護層和該第二氧化物半導體層上的第三佈線層，其中該第三佈線層的端部與該第二閘極電極重疊，並且其中該第三佈線層包括第一導電層和第三氧化物半導體層的疊層；該通道保護層和該第二氧化物半導體層上的第四佈線層，其中該第四佈線層的端部與該第二閘極電極重疊，並且其中該第四佈線層包括第二導電層和第四氧化物半導體層的疊層；作為保護絕緣膜的氧化層，其在該第三佈線層、該第四佈線層、該第二氧化矽膜之上，且在該第二氧化物半導體層上且與該第二氧化物半導體層接觸；以及連接該第二閘極電極和該第三佈線層及該第四佈線層中的一者的第五佈線層，其中，該第二氧化物半導體層、該第三氧化物半導體層及該第四氧化物半導體層各包含銦、鎵、鋅及氧，且其中，該第二氧化物半導體層是氧過量型。
- 一種顯示裝置，包括：在基板上彼此交叉的多個掃描線和多個信號線；該基板上的像素部，該像素部包括排列為矩陣狀的多個像素電極；連接該多個掃描線之一和第一公共佈線的第一保護電路；以及連接該多個信號線之一和第二公共佈線的第二保護電 路，其中，該像素部包括薄膜電晶體，其中，該薄膜電晶體包括：包括通道形成區域的第一氧化物半導體層；連接到該多個掃描線之一的第一閘極電極；連接該多個信號線之一和該第一氧化物半導體層的第一佈線層；以及連接該多個像素電極之一和該第一氧化物半導體層的第二佈線層，其中，該第一保護電路和該第二保護電路分別包括非線性元件，並且，其中，該非線性元件包括：連接到該多個掃描線之一或該多個信號線之一的第二閘極電極；覆蓋該第二閘極電極的第一氧化矽膜；在該第一氧化矽膜上且與該第一氧化矽膜接觸的第二氧化物半導體層，該第二氧化物半導體層與該第二閘極電極重疊；作為通道保護層的第二氧化矽膜，其在該第二氧化物半導體層上且與該第二氧化物半導體層接觸的通道保護層，該通道保護層與該第二氧化物半導體層的通道形成區域重疊；該通道保護層和所述第二氧化物半導體層上的第三佈線層，其中該第三佈線層的端部與該第二閘極電極重 疊，並且其中該第三佈線層包括第一導電層和第三氧化物半導體層的疊層；該通道保護層和該第二氧化物半導體層上的第四佈線層，其中該第四佈線層的端部與該第二閘極電極重疊，並且其中該第四佈線層包括第二導電層和第四氧化物半導體層的疊層；作為保護絕緣膜的氧化層，其在該第三佈線層、該第四佈線層、該第二氧化矽膜之上，且在該第二氧化物半導體層上且與該第二氧化物半導體層接觸；以及連接該第二閘極電極和該第三佈線層及該第四佈線層中的一者的第五佈線層，其中，該第二氧化物半導體層、該第三氧化物半導體層及該第四氧化物半導體層各包含銦、鎵、鋅及氧，且其中，該第二氧化物半導體層是氧過量型。
- 一種顯示裝置，包括：基板上的第一佈線層；該基板上的像素；該基板上的保護電路，其中，該像素包括：薄膜電晶體，其中該薄膜電晶體的閘極電極連接到該第一佈線層；以及連接到該薄膜電晶體的源極電極或汲極電極的像素電極，其中，該保護電路包括： 在該第一佈線層上的第一氧化矽膜；在該第一氧化矽膜上且與該第一氧化矽膜接觸的第一氧化物半導體層；作為通道保護層的第二氧化矽膜，其在該第一氧化物半導體層上且與該第一氧化物半導體層接觸的通道保護層；該第一氧化物半導體層和該通道保護層上的第二氧化物半導體層；該第一氧化物半導體層和該通道保護層上的第三氧化物半導體層；該第二氧化物半導體層上的第二佈線層；該第三氧化物半導體層上的第三佈線層；作為保護絕緣膜的氧化層，其在該第一佈線層、該第二佈線層、該第二氧化矽膜之上，且在該第一氧化物半導體層上且與該第一氧化物半導體層接觸；以及連接該第一佈線層和該第二佈線層的第四佈線層，其中，該第一氧化物半導體層、該第二氧化物半導體層及該第三氧化物半導體層各包含銦、鎵、鋅及氧，且其中，該第一氧化物半導體層是氧過量型。
- 如申請專利範圍第1或2項的顯示裝置，其中該第二氧化物半導體層的氧濃度高於該第三氧化物半導體層和該第四氧化物半導體層的氧濃度。
- 如申請專利範圍第3項的顯示裝置，其中該第一氧 化物半導體層的氧濃度高於該第二氧化物半導體層和該第三氧化物半導體層的氧濃度。
- 如申請專利範圍第1或2項的顯示裝置，其中該第二氧化物半導體層的導電率低於該第三氧化物半導體層和該第四氧化物半導體層的導電率。
- 如申請專利範圍第3項的顯示裝置，其中該第一氧化物半導體層的導電率低於該第二氧化物半導體層和該第三氧化物半導體層的導電率。
- 如申請專利範圍第1或2項的顯示裝置，其中該第二氧化物半導體層是氧過量型，並且其中該第三氧化物半導體層和該第四氧化物半導體層是氧缺乏型。
- 如申請專利範圍第3項的顯示裝置，其中該第一氧化物半導體層是氧過量型，並且其中該第二氧化物半導體層和該第三氧化物半導體層是氧缺乏型。
- 如申請專利範圍第1或2項的顯示裝置，其中該第一氧化物半導體層、該第二氧化物半導體層、該第三氧化物半導體層和該第四氧化物半導體層包含銦、鎵及鋅。
- 如申請專利範圍第3項的顯示裝置，其中該第一氧化物半導體層、該第二氧化物半導體層和該第三氧化物半導體層包含銦、鎵及鋅。
- 如申請專利範圍第1或2項的顯示裝置，其中該第五佈線層係由與該多個像素電極之一相同的材料所形成。
- 如申請專利範圍第3項的顯示裝置，其中該第四 佈線層係由與該像素電極相同的材料所形成。
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