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TW202433434A - 顯示裝置 - Google Patents

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TW202433434A
TW202433434A TW113101293A TW113101293A TW202433434A TW 202433434 A TW202433434 A TW 202433434A TW 113101293 A TW113101293 A TW 113101293A TW 113101293 A TW113101293 A TW 113101293A TW 202433434 A TW202433434 A TW 202433434A
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TW
Taiwan
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light
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transistor
circuit
display device
Prior art date
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TW113101293A
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English (en)
Inventor
上妻宗広
大貫達也
小林英智
岡本佑樹
山崎舜平
Original Assignee
日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

提供一種新穎的顯示裝置。該顯示裝置包括具有多個副顯示部的顯示部，多個副顯示部各自包括記憶體電路、閘極驅動電路、源極驅動電路、多個像素電路及多個發光元件。多個像素電路設置在記憶體電路、閘極驅動電路及源極驅動電路的上方，多個發光元件設置在多個像素電路的上方。該顯示裝置具有以第一驅動頻率驅動多個副顯示部的一部分的功能及以第二驅動頻率驅動多個副顯示部的另一部分的功能。該顯示裝置具有在多個副顯示部的一部分上顯示第一解析度的第一影像的功能及在多個副顯示部的另一部分上顯示第二解析度的第二影像的功能。

Description

顯示裝置
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組合物(composition of matter)。
因此，作為根據本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子，可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、攝像裝置、記憶體裝置、信號處理裝置、處理器、電子裝置、系統、它們的驅動方法、它們的製造方法、它們的檢查方法或它們的使用方法等。
近年來，對用於VR(虛擬實境：Virtual Reality)、AR(擴增實境：Augmented Reality)等XR的電子裝置、智慧手機等行動電話機、平板資訊終端、筆記本型PC(個人電腦)等所包括的顯示裝置進行提高顯示部的解析度、提高顏色再現性(例如，NTSC比)等各種開發。
尤其是，在用於XR的電子裝置的顯示裝置中，藉由提高顯示部的像素密度(清晰度)及顏色再現性，可以使所顯示的影像清晰而提高臨場感及沉浸感。因此，有顯示裝置的清晰度提高的需求。另外，專利文獻1公開了具有包括有機EL的發光器件的解析度高且清晰度高的顯示裝置。
[專利文獻1]國際專利申請公開第2019/220278號
為了不改變顯示裝置的顯示部的尺寸而提高顯示部的清晰度，需要提高顯示部的解析度(增加顯示部中的像素數)。為了在顯示裝置的顯示部上顯示影像，需要對顯示部中的各像素寫入影像資料。因此，在解析度變高時，輸入到顯示裝置的影像資料的資訊量增多，有可能導致功耗增加。另外，在解析度高時，從外部輸入到顯示裝置的影像資料的傳送量變多。因此，有對顯示裝置輸入影像資料的介面的負載增加的擔憂。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種降低了功耗的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種實現了小型化及輕量化的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種繪圖處理能力優異的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置。
注意，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。注意，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。此外，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載衍生上述以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括具有多個副顯示部的顯示部，其中多個副顯示部各自包括記憶體電路、閘極驅動電路、源極驅動電路、多個像素電路及多個發光元件，多個像素電路設置在記憶體電路、閘極驅動電路及源極驅動電路的上方，多個發光元件設置在多個像素電路的上方，該顯示裝置具有以第一驅動頻率驅動多個副顯示部的一部分的功能及以第二驅動頻率驅動多個副顯示部的另一部分的功能。
本發明的另一個實施方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括具有多個副顯示部的顯示部，其中多個副顯示部各自包括記憶體電路、閘極驅動電路、源極驅動電路、多個像素電路及多個發光元件，多個像素電路設置在記憶體電路、閘極驅動電路及源極驅動電路的上方，多個發光元件設置在多個像素電路的上方，該顯示裝置具有在多個副顯示部的一部分上顯示第一解析度的第一影像的功能及在多個副顯示部的另一部分上顯示第二解析度的第二影像的功能。
第二驅動頻率為比第一驅動頻率低的頻率，例如也可以是第一驅動頻率的F分之一(F為2以上的整數)的頻率。第二解析度為比第一解析度低的解析度，例如也可以是第一解析度的F分之一的解析度。
作為多個發光元件例如都可以使用有機EL元件。像素電路較佳為包括在形成通道的半導體層中包含氧化物半導體的電晶體。記憶體電路、閘極驅動電路及源極驅動電路較佳為都包括形成通道的半導體層中包含矽的電晶體。
本發明的一個實施方式可以提供一種降低了功耗的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種實現了小型化及輕量化的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種繪圖處理能力優異的顯示裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的顯示裝置。
注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述效果。此外，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載衍生上述以外的效果。
以下，參照圖式對實施方式進行說明。注意，所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實，就是實施方式可以以多個不同方式來實施，其方式和詳細內容可以在不脫離本發明的精神及其範圍的條件下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實施方式所記載的內容中。
各實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而構成本發明的一個實施方式。此外，當在一個實施方式中示出多個結構例子時，可以適當地組合這些結構例子。
此外，可以將某一實施方式中說明的內容(或其一部分)應用/組合/替換成該實施方式中說明的其他內容(或其一部分)或另一個或多個其他實施方式中說明的內容(或其一部分)。
在實施方式中說明的內容是指在各實施方式中利用各種圖式說明的內容或利用說明書所記載的文章說明的內容。
此外，藉由將某一實施方式中示出的圖式(或其一部分)與該圖式的其他部分、該實施方式中示出的其他圖式(或其一部分)或另一個或多個其他實施方式中示出的圖式(或其一部分)組合，可以構成更多圖。
在本說明書等中，根據功能對組件進行分類並在方塊圖中以彼此獨立的方塊表示。然而，在實際的電路等中難以根據功能對組件進行分類，有時一個電路涉及到多個功能或者多個電路涉及到一個功能。因此，方塊圖中的方塊的分割不侷限於說明書中說明的組件，而可以根據情況適當地不同。
在圖式中，為便於清楚地說明，有時誇大表示大小、層的厚度或區。因此，本發明並不侷限於圖式中的尺寸。圖式是為了明確起見而示出任意的大小的，而不侷限於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包括因雜波或定時偏差等所引起的信號、電壓或電流的不均勻等。
在本說明書等中，在說明電晶體的連接關係時，使用“源極和汲極中的一個”(第一電極或第一端子)、“源極和汲極中的另一個”(第二電極或第二端子)的表述。這是因為電晶體的源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等而互換的緣故。注意，根據情況可以將電晶體的源極和汲極適當地稱為源極(汲極)端子或源極(汲極)電極等。
此外，在本說明書等中，“電極”、“佈線”、“端子”等的詞句不在功能上限定其組件。例如，有時將“電極”用作“佈線”的一部分，反之亦然。再者，“電極”、“佈線”等還包括多個“電極”、“佈線”等被形成為一體的情況等。此外，例如，有時將“端子”用作“佈線”或“電極”等的一部分，反之亦然。再者，“端子”的詞句包括多個“電極”、“佈線”、“端子”等被形成為一體的情況等。因此，例如，“電極”可以為“佈線”或“端子”的一部分，例如，“端子”可以為“佈線”或“電極”的一部分。此外，“電極”、“佈線”、“端子”等的詞句有時置換為“區”等的詞句。
此外，在本說明書等中，根據情況或狀態，可以互相調換“佈線”、“信號線”及“電源線”等詞句。例如，有時可以將“佈線”調換為“信號線”。此外，例如有時可以將“佈線”調換為“電源線”等。反之亦然，有時可以將“信號線”或“電源線”調換為“佈線”。有時可以將“電源線”等調換為“信號線”等。反之亦然，有時可以將“信號線”等調換為“電源線”等。此外，根據情況或狀態，可以互相將施加到佈線的“電位”調換為“信號”。反之亦然，有時可以將“信號”調換為“電位”。
此外，在本說明書等中，可以適當地調換電壓和電位。電壓是指與參考電位之間的電位差，例如在參考電位為地電壓(接地電壓)時，可以將電壓稱為電位。接地電位不一定意味著0V。注意，電位是相對的，對佈線等供應的電位有時根據參考電位而變化。
在本說明書等中，根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”等詞句。例如，有時可以將“導電層”調換為“導電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”調換為“絕緣層”。
在本說明書等中，開關是指具有藉由變為導通狀態(電流流過的狀態，也稱為開啟狀態)或非導通狀態(電流不流過的狀態，也稱為關閉狀態)來控制是否能夠電流流過的狀態的功能的元件。或者，開關是指具有選擇並切換電流路徑的功能的元件。
在本說明書等中，例如，通道長度是指在電晶體的俯視圖中，半導體(或在電晶體處於開啟狀態時，在半導體中電流流過的部分)和閘極重疊的區或者形成通道的區中的源極和汲極之間的距離。
在本說明書等中，例如，通道寬度是指半導體(或在電晶體處於開啟狀態時，在半導體中電流流過的部分)和閘極電極重疊的區、或者形成通道的區中的形成有在與通道長度方向正交的方向上延伸的通道的區的長度。
在本說明書等中，“A與B連接”除了包括A與B直接連接的情況以外，還包括A與B電連接的情況。在此，“使A與B電連接”的描述是指當在A與B之間存在具有某種電作用的物件時，能夠進行A和B的電信號的授受的情況。
在本說明書等中，有時將在各顏色的發光器件(例如為藍色(B)、綠色(G)及紅色(R))中分別形成發光層或分別塗佈發光層的結構稱為SBS(Side By Side)結構。此外，在本說明書等中，有時將可發射白色光的發光器件稱為白色發光器件。白色發光器件藉由與彩色層(例如，濾色片)組合來可以實現全彩色顯示的顯示裝置。
此外，發光器件大致可以分為單結構和串聯結構。單結構的器件較佳為具有如下結構：在一對電極間包括一個發光單元，而且該發光單元包括一個以上的發光層。在使用兩個發光層得到白色發光的情況下，以兩個發光層的各發光顏色處於補色關係的方式選擇發光層即可。例如，藉由使第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色處於補色關係，可以得到在發光器件整體上以白色發光的結構。此外，在使用三個以上的發光層得到白色發光的情況下，三個以上的發光層的各發光顏色組合而得到在發光器件整體上以白色發光的結構即可。
串聯結構的器件較佳為具有如下結構：在一對電極間包括兩個以上的多個發光單元，而且各發光單元包括一個以上的發光層。為了得到白色發光，採用組合從多個發光單元的發光層發射的光來得到白色發光的結構即可。注意，得到白色發光的結構與單結構中的結構同樣。此外，在串聯結構的器件中，較佳為在多個發光單元間設置電荷產生層等中間層。
此外，在對上述白色發光器件(單結構或串聯結構)和SBS結構的發光器件進行比較的情況下，可以使SBS結構的發光器件的功耗比白色發光器件低。想要降低功耗的器件較佳為採用SBS結構的發光器件。另一方面，白色發光器件的製造程序比SBS結構的發光器件簡單，由此可以降低製造成本或者提高製造良率，所以是較佳的。
此外，在本說明書等中，有時將使用金屬遮罩或FMM(Fine Metal Mask，高精細金屬遮罩)製造的器件稱為MM(Metal Mask)結構的器件。另外，在本說明書等中，有時將不使用金屬遮罩或FMM製造的器件稱為MML (Metal Mask Less)結構的器件。
本說明書等中的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免組件的混淆而附加的，其並不表示製程順序、層疊順序或者配置順序等某種順序或次序。注意，關於本說明書等中不附加有序數詞的術語，為了避免組件的混淆，在申請專利範圍中有時對該術語附加序數詞。注意，關於本說明書等中附加有序數詞的術語，在申請專利範圍中有時對該術語附加不同的序數詞。注意，關於本說明書等中附加有序數詞的術語，在申請專利範圍等中有時省略其序數詞。
一般而言，“電容器”具有兩個電極隔著絕緣體(電介質)彼此相對的結構。本說明書等包括“電容元件”為上述“電容器”的情況。換言之，本說明書等包括“電容元件”具有兩個電極隔著絕緣體彼此相對的結構的情況、“電容元件”具有兩個佈線隔著絕緣體彼此相對的結構的情況或者“電容元件”具有兩個佈線隔著絕緣體配置的結構的情況。
另外，在本說明書等中，當在利用光微影法(光微影法、X線光微影法、電子束光微影法、多光子光微影法、干涉光微影法、奈米壓印法等)形成光阻遮罩之後進行蝕刻製程(去除製程)時，在沒有特別說明的情況下，在蝕刻製程結束之後去除該光阻遮罩。
另外，尤其在平面圖(也稱為俯視圖)及立體圖等中，為了便於對發明的理解，有時省略部分組件的記載。另外，有時省略部分隱藏線等的記載。
注意，在實施方式中的發明的結構中，有時在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。此外，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加元件符號。在立體圖或平面圖等中，為了明確起見，有時省略部分組件的圖示。
在本說明書等中，在沒有特別的說明的情況下，關態電流是指電晶體處於關閉狀態(也稱為非導通狀態、遮斷狀態)時的汲極電流。在沒有特別的說明的情況下，在n通道電晶體中，關閉狀態是指閘極與源極間的電壓Vg低於臨界電壓Vth(p通道型電晶體中Vg高於Vth)的狀態。
在本說明書等中，金屬氧化物(metal oxide)是指廣義上的金屬的氧化物。金屬氧化物被分類為氧化物絕緣體、氧化物導電體(包括透明氧化物導電體)和氧化物半導體(Oxide Semiconductor，也可以簡稱為OS)等。例如，在將金屬氧化物用於形成電晶體的通道的半導體層的情況下，有時將該金屬氧化物稱為氧化物半導體。換言之，也可以將本說明書等中的“OS電晶體”稱為包含金屬氧化物或氧化物半導體的電晶體。另外，在本說明書等中也可以將“OSFET”稱為包含氧化物或氧化物半導體的FET (Field Effect Transistor)。因此，有時“OS電晶體”與“OSFET”同義。
此外，即使在電路圖上獨立的組件彼此電連接，也有時一個組件兼有多個組件的功能。例如，在佈線的一部分用作電極時，一個導電層兼有佈線和電極的兩個功能。
在本說明書等中，電晶體包括閘極、源極及汲極這三個端子。閘極用作控制電晶體的導通狀態的控制端子。用作源極或汲極的兩個端子是電晶體的輸入輸出端子。根據電晶體的導電型(n通道型、p通道型)及對電晶體的三個端子施加的電位的高低，兩個輸入輸出端子中的一方用作源極而另一方用作汲極。因此，在本說明書等中，有時源極和汲極等可以相互調換。
在本說明書等中，在說明電晶體的連接關係時，使用“源極和汲極中的一個”(第一電極或第一端子)、“源極和汲極中的另一個”(第二電極或第二端子)的表述。此外，根據電晶體的結構，有時除了上述三個端子以外還包括背閘極。在此情況下，在本說明書等中，有時將電晶體的閘極和背閘極中的一個稱為第一閘極，將電晶體的閘極和背閘極的另一個稱為第二閘極。並且，在相同電晶體中，有時可以將“閘極”與“背閘極”相互調換。此外，在電晶體包括三個以上的閘極時，在本說明書等中，有時將各閘極稱為第一閘極、第二閘極、第三閘極等。
此外，電路圖示出一個元件的情況也有時包括該元件具有多個元件的情況。例如，電路圖示出一個電阻的情況包括兩個以上的電阻串聯電連接的情況。此外，例如，電路圖示出一個電容的情況包括兩個以上的電容並聯電連接的情況。此外，例如，電路圖示出一個電晶體的情況包括兩個以上的電晶體串聯電連接且各電晶體的閘極彼此電連接的情況。同樣，例如，電路圖示出一個開關的情況包括該開關具有兩個以上的電晶體，兩個以上的電晶體串聯連接或者並聯連接並且各電晶體的閘極彼此連接的情況。
在本說明書等中，為了方便起見，有時使用“上”、“下”、“上方”或“下方”等表示配置的詞句以參照圖式說明組件的位置關係。此外，組件的位置關係根據描述各結構的方向適當地改變。因此，不侷限於說明書等中所說明的詞句，根據情況可以適當地換詞句。例如，如果是“位於導電層上的絕緣層”的表述，藉由將所示的圖式的方向旋轉180度，則可以換稱為“位於導電層下的絕緣層”。例如，“位於開口上的絕緣層”的表述有時包括“位於開口側面的絕緣層”。
此外，“上”及“下”這樣的術語不限定於組件的位置關係為“正上”或“正下”且直接接觸的情況。例如，如果是“絕緣層A上的電極B”的表述，則不一定必須在絕緣層A上直接接觸地形成有電極B，也可以包括在絕緣層A與電極B之間包括其他組件的情況。
在本說明書等中，“重疊”等詞語不限定組件的疊層順序等的狀態。例如，“與絕緣層A重疊的電極B”不侷限於“在絕緣層A上形成有電極B”的狀態，還包括“在絕緣層A下形成有電極B”的狀態或“在絕緣層A的右側(或左側)形成有電極B”的狀態等。
在本說明書等中，“相鄰”及“接近”等詞語不限定組件直接接觸的狀態。例如，如果是“與絕緣層A相鄰的電極B”的表述，則不一定必須是絕緣層A與電極B直接接觸而形成的情況，也可以包括在絕緣層A與電極B之間包括其他組件的情況。
在本說明書中有時使用“行”、“列”等詞句以說明配置為矩陣狀的組件及其位置關係。此外，組件的位置關係根據描述各結構的方向適當地改變。因此，不侷限於說明書等中所說明的詞句，根據情況可以適當地換詞句。例如，藉由將圖式的方向旋轉90度，有時可以將“行方向”的表述換稱為“列方向”。
此外，有時在根據本說明書的圖式等中附上表示X方向、Y方向及Z方向的箭頭。在本說明書等中，“X方向”是指沿著X軸的方向，除了明確指出的情況以外，有時不區分正方向和反方向。“Y方向”及“Z方向”也是同樣的。另外，X方向、Y方向及Z方向是彼此交叉的方向。明確而言，X方向、Y方向及Z方向是彼此正交的方向。在本說明書等中，有時將X方向、Y方向和Z方向中的一個稱為“第一方向”。此外，有時將其他另一個稱為“第二方向”。另外，有時將剩下的一個稱為“第三方向”。
在本說明書等中，在多個組件使用同一符號並且需要區分它們時，有時對符號附加“A”、“b”、“_1”、“[n]”、“[m,n]”等用於識別的符號。例如，有時將EL層172分為EL層172R、EL層172G、EL層172B及EL層172W而進行圖示。
實施方式1 在本實施方式中，說明根據本發明的一個實施方式的顯示裝置。
＜顯示裝置10A＞ 圖1A是根據本發明的一個實施方式的半導體裝置10A的立體圖。顯示裝置10A包括基板11及基板12。顯示裝置10A包括設置在基板11與基板12之間的顯示部13。顯示部13包括多個像素230。像素230包括像素電路51及發光元件61。顯示部13是顯示裝置10A中的顯示影像的區。
當將像素230配置為1920×1080個像素的矩陣狀時，可以實現以所謂全高清(也稱為“2K解析度”、“2K1K”或“2K”等)的解析度能夠顯示的顯示部13。另外，例如，當將像素230配置為3840×2160個像素的矩陣狀時，可以實現能夠以所謂超高清(也稱為“4K解析度”、“4K2K”或“4K”等)的解析度進行顯示的顯示部13。另外，例如，當將像素230配置為7680×4320個像素的矩陣狀時，可以實現能夠以所謂超高清(也稱為“8K解析度”、“8K4K”或“8K”等)的解析度進行顯示的顯示部13。藉由增加像素230，也可以實現能夠以16K、甚至為32K的解析度進行顯示的顯示部13。
另外，顯示部13的像素密度(清晰度)較佳為1000ppi以上且10000ppi以下。例如，可以為2000ppi以上且6000ppi以下，也可以為3000ppi以上且5000ppi以下。
注意，對顯示部13的螢幕比例(縱橫比)沒有特別的限制。顯示部13例如可以對應於1：1(正方形)、4：3、16：9、16：10等各種螢幕比例。
另外，在本說明書等中，有時可以將“元件”稱為“器件”。例如，例如可以將顯示元件、發光元件及液晶元件分別稱為顯示器件、發光器件及液晶器件。
顯示裝置10A可以從外部經過端子部14被輸入各種信號及電源電位而使用設置在顯示部13中的顯示元件進行影像顯示。作為顯示元件可以使用各種元件。典型的是，可以使用有機EL元件及LED元件等具有發射光的功能的發光元件、液晶元件或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)元件等。
基板11與基板12之間設置有多個層，各層中設置有用來進行電路工作的電晶體或發射光的顯示元件。多個層中設置有具有控制顯示元件的工作的功能的像素電路、具有控制像素電路的功能的驅動電路、具有控制驅動電路的功能的功能電路等。
圖1B是示意性地示出顯示裝置10A的設置在基板11與基板12之間的各層的結構的立體圖。
基板11上設置有層20。層20包括驅動電路30、功能電路40及輸入輸出電路80。層20包括在通道形成區22中包含矽的電晶體21(也稱為“Si電晶體”或“SiFET”)。基板11例如是矽基板。矽基板的熱傳導性比玻璃基板高，所以是較佳的。藉由將驅動電路30、功能電路40及輸入輸出電路80設置在同一層中，可以縮短電連接驅動電路30、功能電路40與輸入輸出電路80的佈線。由此，用來使功能電路40控制驅動電路30的控制信號的充放電時間變短，而可以降低功耗。另外，輸入輸出電路80向功能電路40及驅動電路30供應信號所需的充放電時間變短，而可以降低功耗。
電晶體21例如可以為在通道形成區中包含單晶矽的電晶體(也稱為“c-Si電晶體”)。尤其是，當作為在層20中設置的電晶體使用在通道形成區中包含單晶矽的電晶體時，可以增大該電晶體的通態電流。由此，可以高速地驅動層20所包括的電路，所以是較佳的。此外，因為Si電晶體可以藉由通道長度為3nm以上且10nm以下的微型加工來形成，所以可以實現顯示部與CPU、GPU等加速器、應用處理器等被設置為一體的顯示裝置10A。
另外，層20也可以設置有在通道形成區中包含多晶矽的電晶體(也稱為“Poly-Si電晶體”)。作為多晶矽也可以使用低溫多晶矽(LTPS：Low Temperature Poly Silicon)。在通道形成區中包含LTPS的電晶體也被稱為“LTPS電晶體”。另外，也可以根據需要在層20中設置OS電晶體。
作為驅動電路30可以使用移位暫存器、位準轉換器、反相器、閂鎖器、類比開關及邏輯電路等各種電路。驅動電路30例如包括閘極驅動電路(也稱為“掃描線驅動電路”)、源極驅動電路(也稱為“視頻信號線驅動電路”)等。此外，還可以包括運算電路、記憶體電路、電源電路等。由於可以以與顯示部13重疊的方式配置閘極驅動電路、源極驅動電路及其他電路，因此與排列地配置上述電路及顯示部13的情況相比，可以使顯示裝置10A的顯示部13的週邊的非顯示區(也稱為邊框)的寬度極小，而可以實現顯示裝置10A的小型化。
功能電路40例如具有作為應用處理器的功能，該應用處理器用來控制顯示裝置10A中的各電路並生成用於各電路的控制的信號。另外，功能電路40也可以包括CPU、GPU等的加速器等用來校正影像資料的電路。另外，功能電路40也可以包括具有作為介面的功能的LVDS (Low Voltage Differential Signaling：低壓差動信號)電路、MIPI(Mobile Industry Processor Interface：移動產業處理器介面)電路及D/A(Digital to Analog：類比數位)轉換電路等，該介面用來從顯示裝置10A的外部接收影像資料等。另外，功能電路40也可以包括用來壓縮、拉伸影像資料的電路及電源電路等。注意，也可以在顯示裝置10A中不設置功能電路40而使用外部運算裝置等代替功能電路40。另外，也可以將功能電路40的功能的一部分設置在層50一側。
層20上設置有層50。層50包括具有多個像素電路51的像素電路群55。層50也可以設置有OS電晶體。像素電路51也可以以包括OS電晶體的方式被構成。層50可以以層疊在層20上的方式設置。
層50也可以設置有Si電晶體。例如，像素電路51也可以以包括在通道形成區中包含單晶矽或多晶矽的電晶體的方式被構成。作為多晶矽也可以使用LTPS。例如，也可以在其他基板上形成層50來將其與層20貼合在一起。或者，也可以在其他基板上形成層50，將只層50從該基板轉置到層20上。或者，也可以在其他基板上形成層50，從該基板剝離層50，將層50設置在具有撓性的基板上。
例如，像素電路51也可以由使用不同的半導體材料的多種電晶體構成。在像素電路51由使用不同的半導體材料的多種電晶體構成的情況下，也可以按每個電晶體的種類將上述電晶體設置在彼此不同的層中。例如，在像素電路51由Si電晶體及OS電晶體構成的情況下，也可以以重疊的方式設置Si電晶體和OS電晶體。藉由以重疊的方式設置電晶體，像素電路51的佔有面積得到減小。因此，可以提高顯示裝置10A的清晰度。注意，有時將組合LTPS電晶體和OS電晶體的結構稱為LTPO。
作為OS電晶體的電晶體52，較佳為使用在通道形成區54中包括包含銦和鋅中的至少一個的氧化物的電晶體。這種OS電晶體具有關態電流極低的特性。因此，尤其是在作為設置在像素電路中的電晶體使用OS電晶體時，可以長期間保持寫入到像素電路的類比資料，所以是較佳的。
另外，當將功能電路40用作CPU且將OS電晶體用於該CPU時，可以為常關閉CPU(也稱為“NoffCPU”(註冊商標))。在NoffCPU中，可以停止向NoffCPU中的不需要工作的電路的供電，使該電路處於待機狀態。在供電停止而處於待機狀態的電路中，沒有電力消耗。因此，NoffCPU可以將用電量抑制到最小限度。
層50上設置有層60。層60上設置有基板12。基板12較佳為由具有透光性的基板或具有透光性的材料構成的層。層60設置有多個發光元件61。另外，層60可以以層疊在層50上的方式設置。作為發光元件61，例如可以使用有機電致發光元件(也稱為“有機EL元件”)等。但是，發光元件61不限定於此，例如也可以使用由無機材料構成的無機EL元件。注意，有時將“有機EL元件”和“無機EL元件”統稱為“EL元件”。發光元件61也可以包含量子點等無機化合物。例如，藉由將量子點用於發光層，可以將該量子點用作發光材料。
如圖1B所示，本發明的一個實施方式的顯示裝置10A可以具有層疊發光元件61、像素電路51和驅動電路30及功能電路40的結構，所以可以大幅度地提高像素的開口率(有效顯示面積比)。例如，可以使像素的開口率為40%以上且小於100%，較佳為50%以上且95%以下，更佳為60%以上且95%以下。此外，能夠極高密度地配置像素電路51，由此可以使像素具有極高的清晰度。例如，顯示裝置10A的顯示部13可以以20000ppi以下或30000ppi以下且2000ppi以上、較佳為3000ppi以上、更佳為5000ppi以上、進一步較佳為6000ppi以上的清晰度配置像素230。
這種顯示裝置10A清晰度極高，因此適合用於頭戴顯示器或眼鏡型VR設備或AR設備等。例如，因為顯示裝置10A具有清晰度極高的顯示部，所以在透過透鏡等光學構件觀看顯示裝置10A的顯示部的結構中，即使用透鏡放大顯示部也使用者不能看到像素，由此可以實現具有高度沉浸感的顯示。
當將顯示裝置10A用作頭戴顯示器或眼鏡型等可穿戴顯示裝置時，可以將顯示部13的對角線尺寸設定為0.1英寸以上且5.0英寸以下，較佳為0.5英寸以上且2.0英寸以下，更佳為1英寸以上且1.7英寸以下。例如，也可以將顯示部13的對角線尺寸設定為1.5英寸或1.5英寸附近。藉由將顯示部13的對角線尺寸設定為2.0英寸以下，可以以曝光裝置(典型的是掃描裝置)的一次曝光處理進行處理，所以顯示裝置的生產率可以得到提高。
另外，根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10A也可以應用於可穿戴電子裝置以外的設備。此時，顯示部13的對角線尺寸也可以大於2.0英寸。另外，也可以根據顯示部13的對角線尺寸適當地選擇用於像素電路51的電晶體的結構。例如，在將單晶Si電晶體用於像素電路51時，顯示部13的對角線尺寸較佳為0.1英寸以上且3英寸以下。另外，在將LTPS電晶體用於像素電路51時，顯示部13的對角線尺寸較佳為0.1英寸以上且30英寸以下，更佳為1英寸以上且30英寸以下。另外，在將LTPO用於像素電路51時，顯示部13的對角線尺寸較佳為0.1英寸以上且50英寸以下，更佳為1英寸以上且50英寸以下。另外，在將OS電晶體用於像素電路51時，顯示部13的對角線尺寸較佳為0.1英寸以上且200英寸以下，更佳為50英寸以上且100英寸以下。
單晶Si基板的大型化非常難，因此使用單晶Si電晶體的顯示裝置非常難以實現大型化。另外，當將LTPS電晶體用於顯示裝置時在製程中使用雷射晶化裝置，因此難以對應於大型化(典型的是對角線尺寸為大於30英寸的螢幕尺寸)。另一方面，OS電晶體不受在製程中使用雷射晶化裝置等的限制，或者可以以較低的製程溫度(典型的是450℃以下)製造，因此還可以對應於具有較大面積(典型的是對角線50英寸以上且100英寸以下)的顯示裝置。另外，LTPO可以對應於使用LTPS電晶體時和使用OS電晶體時之間的範圍的顯示部的對角線尺寸(典型的是1英寸以上且50英寸以下)。
參照圖2說明驅動電路30及功能電路40的具體結構例子。圖2是示出在顯示裝置10A中使像素電路51、驅動電路30與功能電路40連接的多個佈線以及顯示裝置10A內的匯流排線等的方塊圖。
在圖2所示的顯示裝置10A中，多個像素電路51以矩陣狀配置在層50中。
另外，在圖2所示的顯示裝置10A中，層20配置有驅動電路30、功能電路40及輸入輸出電路80。驅動電路30例如包括源極驅動電路31、數位類比轉換電路(DAC：Digital Analog Converter)32、閘極驅動電路33、位準轉換器34、放大電路35、檢測電路36、視頻生成電路37及視頻分配電路38。功能電路40例如包括記憶體電路(也稱為“記憶體裝置”)41、GPU(也稱為“AI加速器”)42、EL校正電路43、時序生成電路44、CPU45、感測器控制器46、電源電路47、溫度感測器48及亮度校正電路49。功能電路40具有作為應用處理器的功能。
輸入輸出電路80對應於LVDS(Low Voltage Differential Signaling：低電壓差動信號)等傳輸方式，輸入輸出電路80具有將藉由端子部14被輸入的控制信號及影像資料等分配到驅動電路30及功能電路40的功能。另外，輸入輸出電路80具有藉由端子部14將顯示裝置10A的資訊輸出到外部的功能。
另外，在圖2中示出驅動電路30所包括的電路、功能電路40所包括的電路及輸入輸出電路80都與匯流排線BSL電連接的結構。
源極驅動電路31例如具有向像素230所包括的像素電路51發送影像資料的功能。因此，源極驅動電路31藉由佈線SL(也稱為“視頻信號線”)與像素電路51電連接。注意，也可以設置多個源極驅動電路31。
數位類比轉換電路32例如具有將被後述GPU、校正電路等進行數位處理的影像資料轉換為類比資料的功能。轉換為類比資料的影像資料被運算放大器等放大電路35放大，而藉由源極驅動電路31被發送到像素電路51。注意，也可以向源極驅動電路31、數位類比轉換電路32及像素電路51依次發送影像資料。另外，數位類比轉換電路32及放大電路35也可以包括在源極驅動電路31中。
閘極驅動電路33例如具有在顯示電路51中選擇影像資料的發送對象的像素電路的功能。因此，閘極驅動電路33藉由佈線GL(也稱為“掃描線”)與像素電路51電連接。注意，也可以以對應於源極驅動電路31的方式設置多個閘極驅動電路33。
位準轉換器34例如具有將向源極驅動電路31、數位類比轉換電路32、閘極驅動電路33等輸入的信號轉換為適當的位準的功能。
記憶體電路41例如具有儲存顯示在像素電路51上的影像資料的功能。注意，記憶體電路41可以具有作為數位資料或類比資料儲存影像資料的結構。
另外，當在記憶體電路41中儲存影像資料時，較佳為作為記憶體電路41使用非揮發性記憶體。此時，作為記憶體電路41例如可以使用NAND型記憶體等。
另外，當在記憶體電路41中儲存GPU42，EL校正電路43，CPU45等所產生的暫時資料時，較佳為作為記憶體電路41使用揮發性記憶體。此時，作為記憶體電路41例如可以使用SRAM或DRAM等。
GPU42例如具有進行用來將從記憶體電路41讀出的影像資料輸出到像素電路51的處理的功能。尤其是，由於GPU42具有進行並行管線處理的結構，所以能夠高速地處理輸出到像素電路51上的影像資料。另外，GPU42還可以被用作用來對被編碼的影像進行複製的解碼器。
另外，功能電路40也可以包括能夠提高顯示裝置10A的顯示品質的多個電路。作為該電路，例如也可以設置校正電路(調色、調光)，其中檢測顯示裝置10A所顯示的影像的顏色不均勻，校正該顏色不均勻而實現最合適的影像。例如，在將使用有機EL的發光器件用作顯示元件時，也可以在功能電路40中設置根據該發光器件的特性校正影像資料的EL校正電路。功能電路40例如包括EL校正電路43。
另外，上述所說明的影像校正也可以利用人工智慧。例如，也可以對流過像素電路的電流(或施加到像素電路的電壓)進行監視及取得，由影像感測器等取得顯示的影像，將電流(或電壓)和影像用作人工智慧的運算(例如，人工神經網路等)的輸入資料，基於其輸出結果判斷該影像要不要校正。
另外，人工智慧的運算可以不但應用於影像校正而且應用於提高影像資料的解析度的上轉換處理。作為一個例子，在圖2的GPU42中示出用來進行各種校正運算(顏色不均勻校正42a、上轉換42b等)的方塊。
用於影像資料的上轉換處理的演算法可以選自Nearest neighbor法、Bilinear法、Bicubic法、RAISR (Rapid and Accurate Image Super-Resolution)法、ANR (Anchored Neighborhood Regression)法、A+法、SRCNN (Super-Resolution Convolutional Neural Network)法等中。
作為上轉換處理，也可以按每個顯示部13的特定區改變用於上轉換處理的演算法。例如，檢測出使用者的顯示部13上的注視點，用雖處理速度慢但精度高的演算法進行注視點及注視點附近的區的上轉換處理，用雖處理速度快但精度低的演算法進行該區之外的區的上轉換處理，即可。藉由採用該結構，可以縮短上轉換處理所需的時間。另外，可以降低上轉換處理所需的功耗。
另外，除了上轉換處理之外，也可以進行降低影像資料的解析度的下轉換處理。在影像資料的解析度高於顯示部13的解析度時，有時影像資料的一部分沒有顯示在顯示部13上。此時，藉由進行下轉換處理，可以將該影像資料整體顯示在顯示部13上。
時序生成電路44例如具有控制顯示影像的驅動頻率(有時稱為“圖框頻率”、“圖框頻率”或“更新頻率”等)的功能。例如，當在顯示裝置10A上顯示靜態影像時，藉由使用時序生成電路44降低驅動頻率，可以降低顯示裝置10A的功耗。也可以將藉由降低驅動頻率的驅動來降低顯示裝置的功耗這驅動稱為空轉停止(IDS)驅動。
CPU45例如具有進行作業系統的執行、資料的控制、各種運算及程式的執行等通用處理的功能。CPU45例如具有進行如下指令的功能，即記憶體電路41中的影像資料的寫入工作或讀出工作、影像資料的校正工作、對於後述感測器的工作等的指令。另外，例如，CPU45也可以具有向功能電路40所包括的電路中的至少一個發送控制信號的功能。
感測器控制器46例如具有控制感測器的功能。另外，在圖2中，作為用來與該感測器電連接的佈線，示出佈線SNCL。
該感測器例如可以為能夠設置在顯示部13中的觸控感測器。或者，該感測器例如可以為照度感測器。
電源電路47例如具有生成向像素電路51、驅動電路30及功能電路40等供應的電壓的功能。注意，電源電路47也可以具有選擇要供應電壓的電路的功能。例如，在顯示靜態影像的期間，藉由使電源電路47停止向CPU45、GPU42等供應電壓，可以降低顯示裝置10A整體的功耗。
如上所述，根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可以具有層疊顯示元件、像素電路、驅動電路和功能電路40的結構。由於可以以與像素電路重疊的方式配置作為週邊電路的驅動電路及功能電路並可以使邊框的寬度極小，因此可以實現顯示裝置的小型化。另外，本發明的一個實施方式的顯示裝置藉由採用層疊各電路的結構可以縮短連接各電路之間的佈線，因此可以實現顯示裝置的輕量化。另外，根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可以包括像素的清晰度得到提高的顯示部，因此可以實現顯示品質優異的顯示裝置。
＜顯示裝置10B＞ 圖3A及圖3B是作為顯示裝置10A的變形例子的顯示裝置10B的立體圖。圖3B是用來說明顯示裝置10B所包括的各層的結構的立體圖。為了避免重複說明，主要說明與顯示裝置10A不同之處。
顯示裝置10B層疊有包括多個像素電路51(圖3A及圖3B中未圖示)的像素電路群55和驅動電路30。在顯示裝置10B中，像素電路群55被分割為多個區劃59，驅動電路30被分割為多個區劃39。多個區劃39都包括源極驅動電路31及閘極驅動電路33(圖3A及圖3B中未圖示)。
圖4A示出顯示裝置10B所包括的像素電路群55的結構例子。圖4B示出顯示裝置10B所包括的驅動電路30的結構例子。區劃59及區劃39都被配置為m行n列(m及n都為2以上的整數)的矩陣狀。在本說明書等中，將第1行第1列區劃59表示為區劃59[1,1]，將第m行第n列區劃59表示為區劃59[m,n]。同樣地，將第1行第1列區劃39表示為區劃39[1,1]，將第m行第n列區劃39表示為區劃39[m,n]。同樣地，有時將第1行第1列副顯示部19表示為副顯示部19[1,1]。副顯示部19[1,1]包括區劃59[1,1]及區劃39[1,1]。圖4A及圖4B示出m和n分別為4和8的情況。也就是說，像素電路群55及驅動電路30各自被分割為32個。因此，顯示部13被分割為32個。
多個區劃59都包括多個像素電路51、多個佈線SL及多個佈線GL。在多個區劃59的每一個中，多個像素電路51中的一個與多個佈線SL中的至少一個及多個佈線GL中的至少一個電連接。
區劃59中的一個以與區劃39中的一個重疊的方式設置(參照圖4C)。例如，區劃59[i,j](i為1以上且m以下的整數，j為1以上且n以下的整數)以與區劃39[i,j]重疊的方式設置。區劃39[i,j]所包括的源極驅動電路31[i,j]與區劃59[i,j]所包括的佈線SL電連接。區劃39[i,j]所包括的閘極驅動電路33[i,j]與區劃59[i,j]所包括的佈線GL電連接。源極驅動電路31[i,j]及閘極驅動電路33[i,j]具有控制區劃59[i,j]所包括的多個像素電路51的功能。
藉由以重疊的方式設置區劃59[i,j]與區劃39[i,j]，可以使區劃59[i,j]所包括的像素電路51與區劃39[i,j]所包括的源極驅動電路31及閘極驅動電路33的連接距離(佈線長度)極短。其結果是，佈線電阻及寄生電容得到減少，因此充放電所需的時間得到減少，而可以實現高速驅動。另外，可以降低功耗。另外，可以實現小型化及輕量化。
另外，也可以在每個區劃39中設置時序生成電路(時序生成電路441)、輸入輸出電路(輸入輸出電路442)及記憶體電路(記憶體電路443)(參照圖4D)。作為輸入輸出電路442，例如可以使用I 2C(Inter-Integrated Circuit：積體電路匯流排線)介面等。
注意，有時將時序生成電路441、輸入輸出電路442及記憶體電路443總稱為“局部控制器”。另外，局部控制器也可以包括時序生成電路441、輸入輸出電路442及記憶體電路443以外的電路。另外，局部控制器也可以不包括時序生成電路441、輸入輸出電路442和記憶體電路443中的一個或多個。
在圖4C及圖4D中，將區劃39[i,j]所包括的時序生成電路441表示為時序生成電路441[i,j]。另外，將區劃39[i,j]所包括的輸入輸出電路442表示為輸入輸出電路442[i,j]。另外，將區劃39[i,j]所包括的記憶體電路443表示為記憶體電路443[i,j]。
例如，功能電路40向輸入輸出電路442[i,j]供應閘極驅動電路33[i,j]的掃描方向及驅動頻率的設定信號以及降低解析度時的影像資料省略像素數(在改寫影像資料時不改寫的像素數)等工作參數。時序生成電路441[i,j]具有根據該工作參數決定區劃39[i,j]的驅動頻率的功能。也就是說，時序生成電路441[i,j]具有根據該工作參數決定第i行第j列副顯示部19的驅動頻率的功能。源極驅動電路31[i,j]及閘極驅動電路33[i,j]的工作由時序生成電路441[i,j]控制。
記憶體電路443[i,j]具有儲存供應到區劃39[i,j]的解析度及驅動頻率等工作參數的功能。此外，記憶體電路443[i,j]具有儲存顯示在副顯示部19[1,1]上的影像的影像資料的功能。也就是說，記憶體電路443[i,j]被用作圖框記憶體。
作為記憶體電路443也可以使用快閃記憶體、MRAM、PRAM、ReRAM、FeRAM、DRAM或SRAM等。另外，作為記憶體電路443也可以使用DOSRAM(註冊商標)及NOSRAM(註冊商標)等。藉由在每個副顯示部19 (每個區劃39)設置用作圖框記憶體的記憶體電路443，即使在顯示靜態影像時停止對副顯示部19發送影像資料，也可以使用儲存在記憶體電路443中的影像資料繼續顯示靜態影像。
另外，藉由在每個副顯示部19中設置記憶體電路443，可以在每個副顯示部19中改寫影像資料。例如，當影像資料的一部分發生變化時，只改寫對應於發生變化的區的副顯示部19的影像資料即可。就是說，不需將顯示部13整體的影像資料都發送，所以可以降低影像資料的發送量。因此，可以實現發送資料時的節電化。
另外，在副顯示部19包括受光元件的情況下，輸入輸出電路442具有向功能電路40輸出被受光元件進行光電轉換的資訊的功能。注意，也可以將能夠用作功能電路40的外部設備連接到顯示裝置10B而不將功能電路40設置在顯示裝置10B中。該外部設備與顯示裝置10B間的信號的輸入及輸出可以藉由端子部14進行。
另外，也可以在每個區劃39中設置時序生成電路441、輸入輸出電路442及記憶體電路443以外的電路。
另外，顯示裝置10B具有每個區劃39包括源極驅動電路31及閘極驅動電路33的結構。因此，可以按照對應於區劃39的每個區劃59分割顯示部13來改寫影像資料。例如，可以在顯示部13中僅改寫影像發生變化的區劃的影像資料而保持影像沒發生變化的區劃的影像資料，而可以實現功耗的降低。
在本說明書等中，有時將按每個區劃59被分割的顯示部13中的一個稱為副顯示部19。另外，由於一個區劃59由一個區劃39控制，所以可以說副顯示部19是按每個區劃39分割的顯示部13的一部分。顯示部13由多個副顯示部19構成。因此，也可以說顯示部13包括多個副顯示部19。在參照圖3A、圖3B及圖4A至圖4C說明的顯示裝置10B中示出顯示部13被分割為4行8列的32個副顯示部19的情況。注意，顯示部13所包括的副顯示部19的個數不侷限於此。
與顯示部13同樣，副顯示部19也包括多個像素230。另外，副顯示部19根據每個區劃59被控制，一個區劃59被對應的一個區劃39控制。就是說，一個副顯示部19的影像顯示工作將多個發光元件61、一個區劃59及一個區劃39構成為一體而進行。因此，在本說明書等中，除非特別敘述，有時“副顯示部19”包括多個發光元件61、一個區劃59及一個區劃39。
另外，在圖3A中，從Z方向看顯示部13時一個副顯示部19為縱向長的矩形，但是副顯示部19的平面形狀不侷限於此。一個副顯示部19的平面形狀有時根據顯示部13的形狀和分割數不同。例如，如圖5A所示，副顯示部19的平面形狀也可以為橫向長的矩形。此外，如圖5B所示，副顯示部19的平面形狀也可以為正方形。另外，如圖5C所示，顯示部13也可以具有組合縱向長的副顯示部19、橫向長的副顯示部19及正方形的副顯示部19的結構。
另外，在顯示裝置10B中，可以藉由功能電路40所包括的時序生成電路44對每個副顯示部19任意設定顯示影像時的驅動頻率。功能電路40具有控制多個區劃39及多個區劃59的每一個的工作的功能。也就是說，功能電路40具有控制被配置為矩陣狀的多個副顯示部19的每一個的驅動頻率及工作時序的功能。另外，功能電路40具有進行副顯示部之間的同步調整的功能。
例如，藉由檢測使用者的顯示部13上的注視點，並根據注視點的移動(根據使用者的視線動作)使各副顯示部19的驅動頻率不同，可以實現低功耗化。
圖6A示出包括4行8列的副顯示部19的顯示部13。圖6A示出在顯示部13上的以注視點G為中心的第一區S1至第三區S3。將多個副顯示部19的每一個分配到重疊於第一區S1或第二區S2的第一區域29A和重疊於第三區S3的第二區域29B中的任一方。也就是說，將多個區劃39的每一個分配到第一區域29A或第二區域29B。第一區域29A包括與注視點G重疊的區。另外，第二區域29B包括位於第一區域29A的外側的副顯示部19(參照圖6B)。
多個區劃39的每一個所包括的驅動電路(源極驅動電路31及閘極驅動電路33)的工作被功能電路40控制。例如，第二區域29B是與包括在後面說明的穩定注視視野、引導視野及輔助視野的第三區S3重疊的區域，即是使用者的識別能力低的區域。因此，即便在顯示影像時使第二區域29B在單位時間內的改寫影像資料的次數(以下也稱為“影像改寫次數”)少於第一區域29A，使用者感覺到的實質上的顯示品質(以下也稱為“實質上的顯示品質”)也幾乎不降低。也就是說，即便使第二區域29B所包括的副顯示部19的驅動頻率(也稱為“第二驅動頻率”)低於第一區域29A所包括的副顯示部19的驅動頻率(也稱為“第一驅動頻率”)，實質上的顯示品質也幾乎不降低。
在降低驅動頻率時，可以降低顯示裝置的功耗。另一方面，在降低驅動頻率時，顯示品質也下降。尤其是，顯示動態影像時的顯示品質下降。根據本發明的一個實施方式，藉由使第二驅動頻率低於第一驅動頻率，可以在降低使用者的可見度較低的區域的功耗的同時抑制實質上的顯示品質的下降。根據本發明的一個實施方式，可以同時實現顯示品質的維持和功耗的降低。
第一驅動頻率為30Hz以上且500Hz以下，較佳為60Hz以上且500Hz以下即可。第二驅動頻率較佳為第一驅動頻率以下，更佳為第一驅動頻率的1/2以下，進一步較佳為第一驅動頻率的1/5以下。注意，作為驅動頻率(圖框頻率)的單位，有時使用“fps”代替“Hz”。
另外，也可以在與第三區S3重疊的副顯示部19中將離第一區域29A更遠的區域設為第三區域29C(參照圖6C)，並也可以使第三區域29C所包括的副顯示部19的驅動頻率(也稱為“第三驅動頻率”)低於第二區域29B。第三驅動頻率較佳為第二驅動頻率以下，更佳為第二驅動頻率的1/2以下，進一步較佳為第二驅動頻率的1/5以下。藉由使影像改寫次數極少，可以進一步降低功耗。另外，根據需要也可以停止改寫影像資料。藉由停止改寫影像資料，可以進一步降低功耗。
在利用這種驅動方法的情況下，較佳為將關態電流極低的電晶體用作構成像素電路51的電晶體。例如，較佳為將OS電晶體用作構成像素電路51的電晶體。OS電晶體的關態電流極低，所以該OS電晶體可以以長期間保持被供應到像素電路51的影像資料。尤其是，較佳為將OS電晶體用作電晶體52A。
另外，有時其亮度、對比度或色調等與之前的影像大不相同的影像顯示在顯示部13上，諸如顯示在顯示部13上的視頻的場景變化。在這種情況下，影像轉換的時序在第一區域29A與其驅動頻率低於第一區域29A的區域之間發生偏差，因此這兩個區域間的亮度、對比度或色調等大不相同，而有可能降低實質上的顯示品質。在這樣視頻的場景變化的情況等下，首先以與第一區域29A相同的驅動頻率還改寫第一區域29A以外的區域的影像資料，然後降低第一區域29A以外的區域的驅動頻率，即可。
另外，也可以在判斷為注視點G的變動量超過一定量時以第一區域29A相同的驅動頻率還改寫第一區域29A以外的區域的影像資料，並且在判斷為其變動量為一定量以下時降低第一區域29A以外的區域的驅動頻率。另外，在判斷為注視點G的變動量較少時，也可以進一步降低第一區域29A以外的區域的驅動頻率。
另外，在顯示裝置10B不包括保持影像資料的圖框記憶體的情況或者包括對應於顯示部13整體的一個圖框記憶體的情況下，需要將第二驅動頻率及第三驅動頻率都設為第一驅動頻率的F分之一(F為2以上的整數)。
藉由設置對應於多個副顯示部19的每一個的圖框記憶體，可以將第二驅動頻率及第三驅動頻率設為不侷限於第一驅動頻率的F分之一的任意值。藉由將第二驅動頻率及第三驅動頻率設為任意值，可以提高驅動頻率的設定彈性。因此，可以減少實質上的顯示品質的降低。
注意，對顯示部13設定的區域不侷限於第一區域29A、第二區域29B及第三區域29C這三個區域，也可以對顯示部13設定四個以上的區域。藉由對顯示部13設定多個區域並逐漸地降低驅動頻率，可以進一步減少實質上的顯示品質的降低。
另外，也可以對顯示在第一區域29A上的影像進行上述上轉換處理。藉由在第一區域29A上顯示被上轉換處理的影像，可以提高顯示品質。另外，也可以對顯示在第一區域29A以外的區域上的影像進行上述上轉換處理。藉由在第一區域29A以外的區域上顯示被上轉換處理的影像，可以進一步減少降低第一區域29A以外的區域的驅動頻率時的實質上的顯示品質的降低。
另外，也可以以高精度演算法對顯示在第一區域29A上的影像進行上轉換處理並以低精度演算法對顯示在第一區域29A以外的區域上的影像進行上轉換處理。在此情況下也可以進一步減少降低第一區域29A以外的區域的驅動頻率時的實質上的顯示品質的降低。
另外，也可以根據如影像資料的解析度高於顯示部13的解析度或者想要優先高速改寫和功耗降低等目的等對顯示在第一區域29A以外的區域上的影像進行下轉換處理。例如，藉由每隔幾行、幾列或幾個像素改寫顯示在第一區域29A以外的區域上的影像，可以實現高速改寫和功耗降低。
另外，藉由使顯示在第一區域29A以外的區域上的影像的解析度低於顯示在包括注視點的第一區域29A上的影像的解析度(減少資訊量)，生成視頻信號(渲染)時的負載得到降低。這樣的處理也被稱為“注視點渲染(Foveated Rendering)”。藉由組合進行第一區域29A以外的區域的驅動頻率的降低和注視點渲染，可以在抑制顯示品質下降的同時進一步降低功耗。
參照圖7A及圖7B說明注視點渲染的一個例子。作為一個例子，說明第一區域29A以通常的解析度顯示影像且第二區域29B以通常的一半的解析度顯示影像的情況。
圖7A示出第一區域29A中的多個像素電路51的一部分。圖7A例示出配置為6行6列的矩陣狀的36個像素電路51。一個像素電路51被寫入一個影像資料。圖7A所示的36個像素電路51被寫入影像資料A1至影像資料A6、影像資料B1至影像資料B6、影像資料C1至影像資料C6、影像資料D1至影像資料D6、影像資料E1至影像資料E6及影像資料F1至影像資料F6所示的36個影像資料。
圖7B示出第二區域29B中的多個像素電路51的一部分。在第二區域29B中，將相鄰的四個像素電路51用作一個像素電路。在圖7B中，將用作一個像素電路的四個像素電路51表示為像素電路51a。對像素電路51a所包括的四個像素電路51寫入相同的影像資料即可。
例如，可以對像素電路51a所包括的四個像素電路51寫入影像資料A1。此時，不使用影像資料A2、影像資料B1及影像資料B2，所以可以減少發送到副顯示部19(區劃39)的影像資料的資訊量。
同樣地，在對像素電路51a所包括的四個像素電路51寫入影像資料C1時，不使用影像資料C2、影像資料D1及影像資料D2。因此，可以減少發送到副顯示部19(區劃39)的影像資料的資訊量。
例如，在第一區域29A中的副顯示部19的解析度為480×720像素的情況下，可以將第二區域29B中的副顯示部19的解析度看作240×360像素。因此，發送到第二區域29B中的副顯示部19(區劃39)的影像資料的資訊量為第一區域29A的1/4。
此外，藉由將相鄰的九個像素電路51用作一個像素電路，可以將解析度看作160×240像素。此時，發送到第二區域29B中的副顯示部19(區劃39)的影像資料的資訊量為第一區域29A的1/9。
如上所述，藉由降低副顯示部19的外觀上的解析度，可以減少向副顯示部19發送的影像資料的資訊量。用於影像顯示的影像資料的資訊量減少，由此可以減輕區劃39所包括的電路諸如輸入輸出電路442、記憶體電路443、驅動電路的負擔。
另外，藉由在改寫每個副顯示部19的影像資料時一齊改寫所有副顯示部19的影像資料，可以實現高速改寫。也就是說，藉由在改寫每個區劃39的影像資料時一齊改寫所有區劃39的影像資料，可以實現高速改寫。
一般而言，在採用線序驅動的情況下，源極驅動電路在閘極驅動電路選擇一行像素時對一行所有像素一齊寫入影像資料。例如，在顯示部13不被分割為多個副顯示部19並具有4000×2000個像素的解析度的情況下，源極驅動電路需要在閘極驅動電路選擇一行像素時對4000個像素寫入影像資料。在圖框頻率為120Hz的情況下，1圖框時間約為8.3msec。因此，閘極驅動電路需要在約為8.3msec間選擇2000行像素，選擇一行像素的時間，即對每個像素寫入影像資料的時間約為4.17μsec。也就是說，顯示部的解析度越高或圖框頻率越高，越難以確保足以改寫影像資料的時間。
在本實施方式所例示的顯示裝置10B中，顯示部13在行方向上被分割為四個。由此，對一個副顯示部19中的每個像素寫入影像資料所需的時間可以為不分割顯示部13的情況的四倍。根據本發明的一個實施方式，在圖框頻率為240Hz、甚至為360Hz的情況下也可以容易確保改寫影像資料的時間，因此可以實現顯示品質高的顯示裝置。
另外，在本實施方式所例示的顯示裝置10B中，因為顯示部13在行方向上被分割為四個，所以電連接源極驅動電路與像素電路的佈線SL的長度變為四分之一。因此，佈線SL的電阻值及寄生電容都變為四分之一，可以縮短影像資料的寫入(改寫)所需的時間。
再者，在本實施方式所例示的顯示裝置10B中，因為顯示部13在列方向上被分割為八個，所以電連接閘極驅動電路與像素電路的佈線GL的長度變為八分之一。因此，佈線GL的電阻值及寄生電容都變為八分之一，信號的劣化及延遲得到改善，容易確保改寫影像資料的時間。
根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10B容易確保足以寫入影像資料的時間，所以可以實現顯示影像的高速改寫。因此，可以實現顯示品質高的顯示裝置。尤其是，可以實現在顯示動態影像的方面優異的顯示裝置。
＜顯示模組的結構例子＞ 接著，說明包括顯示裝置10(顯示裝置10A或顯示裝置10B)的顯示模組的結構例子。
圖8A至圖8C是顯示模組500的立體圖。在顯示模組500中，顯示裝置10A的端子部14具有FPC504 (FPC：Flexible printed circuit)。FPC504具有在由絕緣體構成的薄膜中包括佈線的結構。另外，FPC504具有撓性。FPC504被用作用來從外部將視頻信號、控制信號及電源電位等供應到顯示裝置10A的佈線。另外，也可以在FPC504上安裝IC。
圖8B所示的顯示模組500具有在印刷電路板501上包括顯示裝置10A的結構。印刷電路板501具有在由絕緣體構成的基板的內部或表面或者內部和表面包括佈線的結構。
在圖8B所示的顯示模組500中，顯示裝置10A的端子部14藉由引線503與印刷電路板501的端子部502電連接。引線503可以藉由打線接合來形成。此外，打線接合可以使用球焊(ball bonding)或楔焊(wedge bonding)。
此外，也可以在形成引線503後以樹脂材料等覆蓋引線503。注意，也可以以打線接合之外的方法使顯示裝置10A與印刷電路板501電連接。例如，也可以藉由各向異性導電黏合劑或凸塊等實現顯示裝置10A與印刷電路板501的電連接。
另外，在圖8B所示的顯示模組500中，印刷電路板501的端子部502與FPC504電連接。例如，在顯示裝置10A的端子部14所包括的電極的間距與FPC504所包括的電極的間距不同的情況下，也可以藉由印刷電路板501使端子部14與FPC504電連接。明確而言，可以使用形成在印刷電路板501中的佈線將端子部14所包括的多個電極的間隔(間距)改變為端子部502所包括的多個電極的間隔。也就是說，在端子部14所包括的電極的間距與FPC504所包括的電極的間距不同的情況下也可以實現兩者電極的電連接。
另外，也可以在印刷電路板501中設置電阻器、電容元件、半導體元件等各種元件。
另外，如圖8C所示的顯示模組500那樣，也可以使端子部502電連接於設置在印刷電路板501的底面(沒有設置顯示裝置10A一側的面)的連接部505。例如，藉由作為連接部505採用插座方式連接部，可以容易進行顯示模組500與其他設備的裝卸。
＜像素電路的結構例子＞ 圖9A及圖9B示出像素電路51的結構例子及連接於像素電路51的發光元件61。圖9A是示出各元件的連接的圖，圖9B是示意性地示出包括驅動電路的層20、包括像素電路所包括的多個電晶體的層50和包括發光元件的層60的上下關係的圖。
在圖9A及圖9B中作為一個例子示出的像素電路51包括電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C及電容器53。電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C可以使用OS電晶體構成。電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C的各OS電晶體較佳為包括背閘極電極，此時可以具有向背閘極電極供應與閘極電極相同的信號的結構或向背閘極電極供應與閘極電極不同的信號的結構。
電晶體52B包括與電晶體52A電連接的閘極電極、與發光元件61電連接的第一電極以及與佈線ANO電連接的第二電極。佈線ANO是用來供應電位的佈線，該電位用來給發光元件61提供電流。
電晶體52A包括與電晶體52B的閘極電極電連接的第一端子、與被用作源極線的佈線SL電連接的第二端子以及具有根據被用作閘極線的佈線GL1的電位控制導通狀態或非導通狀態的功能的閘極電極。
電晶體52C包括與佈線V0電連接的第一端子、與發光元件61電連接的第二端子以及具有根據被用作閘極線的佈線GL2的電位控制導通狀態或非導通狀態的功能的閘極電極。佈線V0是用來供應參考電位的佈線，並是用來將流過像素電路51的電流輸出到驅動電路30或功能電路40的佈線。
電容器53包括與電晶體52B的閘極電極電連接的導電膜以及與電晶體52C的第二電極電連接的導電膜。
發光元件61包括與電晶體52B的第一電極電連接的第一電極以及與佈線VCOM電連接的第二電極。佈線VCOM是用來供應電位的佈線，該電位用來給發光元件61提供電流。
由此，可以根據供應到電晶體52B的閘極電極的影像信號而控制發光元件61發射的光的強度。此外，根據藉由電晶體52C供應的佈線V0的參考電位可以抑制電晶體52B的閘極-源極間電壓的不均勻。
此外，可以從佈線V0輸出可以在設定像素參數時使用的電流值。更明確而言，佈線V0可以被用作將流過電晶體52B的電流或流過發光元件61的電流輸出到外部的監控線。輸出到佈線V0的電流由源極隨耦電路等轉換為電壓並輸出到外部。或者，可以由A/D轉換器等轉換為數位信號並輸出到功能電路40等。
在本發明的一個實施方式中說明的發光元件是指有機EL元件(也稱為OLED(Organic Light Emitting Diode))等自發光型顯示元件。另外，電連接到像素電路的發光元件可以為LED(Light Emitting Diode：發光二極體)、微型LED、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子點發光二極體)、半導體雷射等自發光型發光元件。
在圖9B所例示的結構中，可以縮短電連接像素電路51和驅動電路30的佈線，所以可以減小該佈線的佈線電阻。因此，可以高速地進行資料寫入，所以顯示裝置10A可以高速地驅動。由此，即使增加顯示裝置10A中的像素電路51也可以確保充分的圖框期間，可以提高顯示裝置10A的像素密度。另外，藉由提高顯示裝置10A的像素密度，可以提高顯示在顯示裝置10A上的影像的清晰度。例如，可以使顯示裝置10A的像素密度為1000ppi以上、5000ppi以上或者7000ppi以上。因此，顯示裝置10A例如可以為AR或VR用顯示裝置，可以將其適當地用於HMD等顯示部與使用者的距離近的電子裝置。
注意，圖9A及圖9B示出一共包括三個電晶體的像素電路51的例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。以下，說明可用於像素電路51的像素電路的結構例子及驅動方法例子。
圖10A所示的像素電路51A包括電晶體52A、電晶體52B及電容器53。另外，圖10A示出連接於像素電路51A的發光元件61。另外，像素電路51A與佈線SL、佈線GL、佈線ANO及佈線VCOM電連接。像素電路51A具有從圖9A所示的像素電路51中去除電晶體52C並將佈線GL1及佈線GL2替換為佈線GL的結構。
在電晶體52A中，閘極與佈線GL電連接，源極和汲極中的一方與佈線SL電連接，另一方與電晶體52B的閘極及電容器C1的一方電極電連接。在電晶體52B中，源極和汲極中的一方與佈線ANO電連接，另一方與發光元件61的陽極電連接。電容器C1的另一方電極與發光元件61的陽極電連接。發光元件61的陰極與佈線VCOM電連接。
圖10B所示的像素電路51B是對像素電路51A追加電晶體52C的結構。另外，像素電路51B與佈線V0電連接。
圖10C所示的像素電路51C是上述像素電路51A的電晶體52A及電晶體52B採用一對閘極彼此電連接的電晶體時的例子。另外，圖10D所示的像素電路51D是在像素電路51B中採用該電晶體時的例子。因此，可以增大電晶體能夠流過的電流。注意，在此示出所有電晶體採用一對閘極電連接的電晶體，但是不侷限於此。另外，也可以採用包括一對閘極且該一對閘極分別與不同佈線電連接的電晶體。例如，藉由使用一方閘極與源極電連接的電晶體，可以提高可靠性。
圖11A所示的像素電路51E具有對上述像素電路51B追加電晶體52D的結構。另外，像素電路51E與被用作閘極線的佈線GL1、佈線GL2及佈線GL3電連接。注意，在本實施方式等中，有時將佈線GL1、佈線GL2及佈線GL3總稱為佈線GL。因此，佈線GL不侷限為一個，有時為多個。
在電晶體52D中，閘極與佈線GL3電連接，源極和汲極中的一方與電晶體52B的閘極電連接，另一方與佈線V0電連接。另外，電晶體52A的閘極與佈線GL1電連接，電晶體52C的閘極與佈線GL2電連接。
藉由同時使電晶體52C及電晶體52D處於導通狀態，電晶體52B的源極及閘極成為相同電位，所以可以使電晶體52B處於非導通狀態。由此，可以強制性地遮斷流過發光元件61的電流。這種像素電路是在使用交替地設置顯示期間及關燈期間的顯示方法時較佳的。
圖11B所示的像素電路51F具有對上述像素電路51E追加電容器53A時的例子。電容器53A被用作儲存電容器。
圖11C所示的像素電路51G及圖11D所示的像素電路51H分別是上述像素電路51E或像素電路51F使用包括一對閘極的電晶體時的例子。電晶體52A、電晶體52C、電晶體52D採用一對閘極彼此電連接的電晶體，電晶體52B採用一方閘極與源極電連接的電晶體。
圖12所示的像素電路51I包括電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C、電晶體52D、電晶體52E、電晶體52F、電晶體52G、電容器53A、電容器53B及電容器53C。
在像素電路51I中，電晶體52A的閘極與佈線GL1電連接，電晶體52A的源極和汲極中的一個與佈線SL電連接，源極和汲極中的另一個與電晶體52B的閘極電連接。電晶體52B的背閘極與電容器53B的一個電極電連接。電晶體52B的源極和汲極中的一個與佈線ANO電連接。電晶體52D的閘極與佈線GL2電連接，電晶體52D的源極和汲極中的一個與電晶體52A的源極和汲極中的另一個、電晶體52B的閘極及電容器53A的一個電極電連接。
此外，電晶體52D的源極和汲極中的另一個與電容器53A的另一個電極、電晶體52B的源極和汲極中的另一個、電容器53B的另一個電極、電晶體52C的源極和汲極中的一個、電晶體52F的源極和汲極中的一個電連接。電晶體52C的閘極與佈線GL1電連接，電晶體52C的源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。
此外，電晶體52E的閘極與佈線GL2電連接，電晶體52E的源極和汲極中的一個與佈線V1電連接。電晶體52E的源極和汲極中的另一個與電晶體52B的背閘極及電容器53B的一個電極電連接。
此外，電晶體52G的閘極與佈線GL1電連接，電晶體52G的源極和汲極中的一個與佈線GL3電連接。電晶體52G的源極和汲極中的另一個與電晶體52F的閘極及電容器53C的一個電極電連接。電晶體52F的源極和汲極中的另一個與電容器53C的另一個電極及發光元件61的陽極電連接。
接著，說明使用像素電路51E的顯示裝置的驅動方法的一個例子。注意，使用像素電路51F、51G及51H的顯示裝置也可以利用同樣的驅動方法。
圖13是使用像素電路51E的顯示裝置的驅動方法的時序圖。在此示出第k行閘極線的佈線GL1[k]、佈線GL2[k]及佈線GL3[k]以及第k+1行閘極線的佈線GL1[k+1]、佈線GL2[k+1]及佈線GL3[k+1]的電位的推移。此外，圖13示出向被用作源極線的佈線SL供應信號的時序。
在此示出以將一個水平期間分為點亮期間和關燈期間的方式進行顯示的驅動方法的例子。此外，第k行水平期間從第k+1行水平期間漂移閘極線的選擇期間。
在第k行點亮期間，首先向佈線GL1[k]及佈線GL2[k]供應高位準電位，向佈線SL供應源極信號。由此，電晶體52A和電晶體52C成為導通狀態，從佈線SL向電晶體52B的閘極寫入與源極信號對應的電位。然後，藉由向佈線GL1[k]及佈線GL2[k]供應低位準電位，電晶體52A和電晶體52C成為非導通狀態，保持電晶體52B的閘極電位。
接著，在第k+1行點亮期間，藉由與上述同樣的工作寫入資料。
接著，說明關燈期間。在第k行關燈期間，向佈線GL2[k]和佈線GL3[k]供應高位準電位。由此，電晶體52C和電晶體52D成為導通狀態，所以在向電晶體52B的源極和閘極供應相同電位時，在電晶體52B中電流幾乎沒有流過。由此，發光元件61關燈。位於第k行的所有子像素關燈。第k行子像素直到下一個點亮期間為止維持關燈狀態。
接著，在第k+1行的關燈期間，與上述同樣地，第k+1行的所有子像素成為關燈狀態。
如此，也可以將如下驅動方法稱為工作驅動，即不是在一個水平期間中一直點亮而是在一個水平期間中設定關燈期間的驅動方法。藉由利用工作驅動，可以減少顯示動態影像時的殘像，由此可以實現動態影像的顯示性能高的顯示裝置。尤其是，在VR設備等中，藉由減少殘像，可以減輕所謂的VR暈動症(VR sickness)。
可以將工作驅動中的相對於一個水平期間的點亮期間比率稱為工作比。例如，“工作比為50%”意味著點亮期間和關燈期間的長度相等。注意，可以自由地設定工作比，例如可以在高於0%且為100%以下的範圍內適當地進行調整。
另外，參照圖14A及圖14B說明與上述像素電路不同的結構。
圖14A是像素230的方塊圖。像素230包括像素電路51J及發光元件(LED)61。圖14A所示的像素電路51J包括切換電晶體(Switching Tr)、驅動電晶體(Driving Tr)及記憶體電路MEM(Memory)。
圖14B是像素電路51J的具體電路圖。
圖14B所示的像素電路51J包括電晶體52w、電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C、電容器53s及電容器53w。另外，圖14B示出連接於像素電路51J的發光元件61。
記憶體電路MEM藉由佈線SL2及電晶體52A被供應資料DataW。當像素除了被供應影像資料Data以外還被供應資料DataW時，流過發光元件的電流增大，因此顯示裝置可以表現高亮度。
電晶體52w被用作切換電晶體。電晶體52B被用作驅動電晶體。電晶體52w的源極和汲極中的一方與電容器53w的一方電極電連接。電容器53w的另一方電極與電晶體52A的源極和汲極中的一方電連接。電晶體52A的源極和汲極中的一方與電晶體52B的閘極電連接。電晶體52B的閘極與電容器53s的一方電極電連接。電容器53s的另一方電極與電晶體52B的源極和汲極中的一方電連接。電晶體52B的源極和汲極中的一方與電晶體52C的源極和汲極中的一方電連接。電晶體52C的源極和汲極中的一方與發光元件61的一方電極電連接。圖14B所示的各電晶體包括與閘極電連接的背閘極，但是背閘極的連接方式不侷限於此。另外，也可以在電晶體中不設置背閘極。
在此，將連接有電容器53w的另一個電極、電晶體52A的源極和汲極中的一個、電晶體52B的閘極及電容器53s的一個電極的節點稱為節點NM。此外，將連接有電容器53s的另一個電極、電晶體52B的源極和汲極中的一個、電晶體52C的源極和汲極中的一個及發光元件61的一個電極的節點稱為節點NA。
電晶體52w的閘極與佈線GL1電連接。電晶體52C的閘極與佈線GL1電連接。電晶體52A的閘極與佈線GL2電連接。電晶體52w的源極和汲極中的另一個與佈線SL1電連接。電晶體52C的源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。電晶體52A的源極和汲極中的另一個與佈線SL2電連接。注意，在本實施方式等中，有時將佈線SL1及佈線SL2總稱為佈線SL。因此，佈線SL不侷限為一個，有時為多個。
電晶體52B的源極和汲極中的另一方與佈線ANO電連接。發光元件61的另一方電極與佈線VCOM電連接。
佈線GL1及GL2可以被用作用來控制電晶體的工作的信號線。佈線SL1可以被用作對像素供應影像資料Data的信號線。此外，佈線SL2可以被用作對記憶體電路MEM寫入資料DataW的信號線。例如，佈線SL2可以被用作對像素供應校正信號的信號線。佈線V0被用作取得電晶體52B的電特性的監控線。此外，藉由將特定電位從佈線V0經過電晶體52C供應到電容器53s的另一個電極，可以使影像信號的寫入穩定化。
電晶體52A及電容器53w構成記憶體電路MEM。節點NM是存儲節點，藉由使電晶體52A處於導通狀態，可以將佈線SL2所供應的資料DataW寫入到節點NM。藉由作為電晶體52A使用其關態電流極小的OS電晶體，可以長時間保持節點NM的電位。
在像素電路51J中，佈線SL1所供應的影像資料Data藉由電晶體52w被供應到電容器53w。電晶體52w的源極和汲極中的一方與節點NM電容耦合。因此，已被寫入資料DataW的節點NM的電位根據影像資料Data變化。另外，節點NA與節點NM藉由電容器53s電容耦合。因此，節點NA的電位根據資料DataW及影像資料Data變化。
另外，電晶體52w被用作決定是否被供應影像資料Data的選擇電晶體。電晶體52C被用作決定是否使節點NA的電位等於佈線V0的重設電晶體。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式2 在本實施方式中，說明根據本發明的一個實施方式的可以適用顯示裝置的電子裝置的一個例子。根據本發明的一個實施方式的顯示裝置例如適合用於VR或AR用途的可穿戴電子裝置。
＜電子裝置的結構例子＞ 作為可穿戴電子裝置的一個例子，圖15A示出眼鏡型(護目鏡型)電子裝置100的立體圖。在圖15A所示的電子裝置100中，一對顯示裝置10(顯示裝置10_L及顯示裝置10_R)、動作檢測部101、視線檢測部102、運算部103及通訊部104包括在外殼105內。作為電子裝置100所包括的顯示裝置10，可以使用上述實施方式所示的顯示裝置10A或顯示裝置10B。
圖15B是圖15A的電子裝置100的方塊圖。與圖15A同樣，電子裝置100包括顯示裝置10_L、顯示裝置10_R、動作檢測部101、視線檢測部102、運算部103及通訊部104，經過匯流排線BW互相發送或接收各種信號。顯示裝置10_L及顯示裝置10_R各自包括多個像素230、驅動電路30及功能電路40。注意，也可以在顯示裝置10_L和顯示裝置10_R中的一者或兩者不設置功能電路40而將運算部103用作功能電路40。一個像素230包括一個發光元件61及一個像素電路51。因此，顯示裝置10_L及顯示裝置10_R各自包括多個發光元件61及多個像素電路51。
動作檢測部101具有檢測外殼105的動作，即穿戴電子裝置100的使用者的頭部動作的功能。作為動作檢測部101，例如可以使用利用MEMS技術的運動感測器。作為運動感測器，可以使用三軸運動感測器或六軸運動感測器等。在本說明書等中，動作檢測部101所檢測的有關外殼105的動作的資訊有時被稱為“第一資訊”或“動作資訊”。
視線檢測部102具有取得有關使用者的視線的資訊的功能。明確而言，具有檢測使用者的視線的功能。例如，利用瞳孔角膜反射(Pupil Center Corneal Reflection)法或亮/暗瞳效應(Bright/Dark Pupil Effect)法等視線測量(眼球追蹤)方法檢測使用者的視線即可。或者，也可以利用使用雷射或超聲波等的視線測量方法取得使用者的視線。
運算部103具有利用視線檢測部102的視線檢測結果算出使用者的注視點的功能。也就是說，可以知道使用者注視顯示在顯示裝置10_L及顯示裝置10_R上的影像中的哪個物體。另外，可以知道使用者是否注視螢幕以外的部分。注意，在本說明書等中，視線檢測部102所得的有關使用者的視線的資訊(視線檢測結果)有時被稱為“第二資訊”或“視線資訊”。
運算部103具有進行根據外殼105的動作的繪圖處理(影像資料的運算處理)的功能。運算部103利用第一資訊及從外部經過通訊部104輸入的影像資料進行根據外殼105的動作的繪圖處理。作為該影像資料，例如可以使用360度全方位的影像資料。360度全方位的影像資料例如可以是用全天球相機(全方位相機、360˚相機)拍攝的影像資料，也可以是藉由電腦圖形學等生成的影像資料。運算部103具有根據第一資訊將360度全方位的影像資料轉換為能夠顯示在顯示裝置10_L及顯示裝置10_R上的影像資料的功能。
另外，運算部103具有利用第二資訊決定對顯示裝置10_L及顯示裝置10_R各自的顯示部設定的多個區的尺寸及形狀的功能。明確而言，運算部103根據第二資訊算出顯示部上的注視點，並以該注視點為准對顯示部設定下述第一區S1至第三區S3等。
作為運算部103，可以單獨或組合地使用中央處理器(CPU：Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor：數位信號處理器)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理器)等微處理器。另外，這些微處理器也可以由FPGA(Field Programmable Gate Array：現場可程式邏輯閘陣列)或FPAA(Field Programmable Analog Array：現場可程式類比陣列)等PLD(Programmable Logic Device：可程式邏輯器件)來構成。
運算部103藉由由處理器解釋且執行來自各種程式的指令，進行各種資料處理及程式控制。可由處理器執行的程式可以儲存在處理器中的記憶體區，也可以儲存在另外設置的記憶部中。作為記憶部，例如也可以使用採用非揮發性記憶元件的記憶體裝置諸如快閃記憶體、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻式隨機存取記憶體)、PRAM(Phase change RAM：相變隨機存取記憶體)、ReRAM(Resistive RAM：電阻隨機存取記憶體)、FeRAM(Ferroelectric RAM：鐵電隨機存取記憶體)等或者採用揮發性記憶元件的記憶體裝置如DRAM(Dynamic RAM：動態隨機存取記憶體)及SRAM(Static RAM：靜態隨機存取記憶體)等。
通訊部104具有為了取得影像資料等各種資料以無線或有線與外部設備進行通訊的功能。例如，在通訊部104中設置高頻電路(RF電路)進行RF信號的發送和接收即可。高頻電路是用來將各國法制所規定的頻帶的電磁信號與電信號彼此變換且使用該電磁信號以無線方式與其他通訊設備進行通訊的電路。當進行無線通訊時，作為通訊協定或通訊技術可以使用：通訊標準諸如LTE(Long Term Evolution：長期演進)、GSM(Global System for Mobile Communication：註冊商標：全球移動通訊系統)、EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution：GSM增強資料率演進)、CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000：碼分多址2000)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access：註冊商標：寬頻碼分多址)；或者由IEEE (電氣電子工程師學會)通訊標準化的規格諸如Wi-Fi (Wireless Fidelity：註冊商標：無線保真)、Bluetooth(註冊商標：藍牙)、ZigBee(註冊商標)等。此外，可以使用國際電信聯盟(ITU)所決定的第三代移動通訊系統(3G)、第四代移動通訊系統(4G)或第五代移動通訊系統(5G)等。
另外，通訊部104也可以包括LAN(Local Area Network：區域網路)連接用端子、數位廣播接收用端子、連接AC轉接器的端子等外部埠。
顯示裝置10_L及顯示裝置10_R各自包括多個發光元件61、多個像素電路51、驅動電路30及功能電路40。像素電路51具有控制發光元件61的發光的功能。驅動電路30具有控制像素電路51的功能。注意，也可以在顯示裝置10_L和顯示裝置10_R中的一者或兩者不設置功能電路40而將運算部103用作功能電路40。
運算部103所決定的顯示裝置的顯示部中的多個區的資訊用於在各區間有差異地設定解析度的驅動等。功能電路40具有如下功能：以在靠近注視點的區中進行高解析度顯示的方式控制驅動電路30；以在遠離注視點的區中進行低解析度顯示的方式控制驅動電路30。
例如，藉由每隔一個像素或每隔多個像素進行影像資料的改寫，可以實現解析度低的顯示。藉由減少要改寫影像資料的像素，可以降低顯示裝置的功耗。此外，不進行改寫的像素可以發光，但是較佳為不發光。藉由停止不進行改寫的像素的發光，可以降低顯示裝置的功耗。
如本發明的一個實施方式那樣，也可以分別設置功能電路40和運算部103。在包括運算部103時，可以使運算部103進行根據外殼105的動作的繪圖處理以及根據注視點決定下述多個區(第一區S1至第三區S3)等負載較大的運算處理。另一方面，藉由使功能電路40進行控制驅動電路30的處理，可以實現電路的小型化及低功耗化。尤其是，在可穿戴電子裝置中需要以短期間檢測使用者的頭部動作、視線動作等，所以需要高速運算處理，而增大運算的功耗。另一方面，在本發明的一個實施方式中，可以使輸出驅動電路30的控制信號的功能與運算部103分開而由功能電路40進行該輸出。因此，可以不使負載集中於一個運算部而抑制運算部的負載。由此，可以實現整體上的低功耗化。
另外，也可以在電子裝置100中設置感測器125。感測器125具有取得使用者的視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺中的任一個或多個資訊的功能即可。更明確地說，感測器125具有檢測或測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、磁、溫度、聲音、時間、電場、電流、電壓、電力、輻射線、濕度、傾斜度、振動、氣味和紅外線中的任一個或多個資訊的功能即可。電子裝置100也可以包括一個或多個感測器125。
此外，也可以使用感測器125測量周圍的溫度、濕度、照度、臭氣等。另外，也可以使用感測器125例如取得用於利用指紋、掌紋、虹膜、視網膜、脈形狀(包括靜脈形狀、動脈形狀)或臉等的個人識別的資訊。另外，也可以使用感測器125測量用戶的眨眼次數、眼瞼動作、瞳孔大小、體溫、脈搏或血液中的氧飽和度等，以檢測用戶的疲勞度及健康狀態等。電子裝置100也可以檢測使用者的疲勞度及健康狀態等而在顯示裝置10上顯示警告等。
另外，也可以檢測使用者的視線及眼瞼的動作來控制電子裝置100的工作。使用者不需觸摸電子裝置100來進行操作，所以可以實現免提的狀態(雙手無拘束的狀態)下的輸入操作等。
另外，也可以在電子裝置100中設置用來拍攝周圍的攝像裝置129。也可以使用攝像裝置129拍攝周圍的情況並將其顯示在顯示裝置10上。也可以在由攝像裝置129取得的視頻上重疊其他資訊等而將其顯示在顯示裝置10上。
另外，圖16A是示出電子裝置100的立體圖。在圖16A中，電子裝置100的外殼105除了一對顯示裝置10_L、顯示裝置10_R及運算部103之外，例如還包括安裝部106、緩衝構件107、一對透鏡108等。一對顯示裝置10_L及顯示裝置10_R各自設置在外殼105內部的經過透鏡108可看到的位置上。
另外，圖16A所示的外殼105設置有輸入端子109及輸出端子110。可以將供應來自視頻輸出設備等的影像信號(影像資料)或用於對設置在外殼105內的電池(未圖示)進行充電的電力等的電纜連線到輸入端子109。輸出端子110例如被用作聲音輸出端子，可以與耳機或頭戴式耳機等連接。
另外，外殼105較佳為具有一種機構，其中能夠調整透鏡108及顯示裝置10_L和顯示裝置10_R的左右位置，以根據使用者的眼睛的位置使透鏡108及顯示裝置10_L和顯示裝置10_R位於最合適的位置上。此外，較佳為具有一種機構，其中藉由改變透鏡108與顯示裝置10_L及顯示裝置10_R之間的距離來調整焦點。
緩衝構件107是與用戶的臉(額頭或臉頰等)接觸的部分。藉由使緩衝構件107與用戶的臉密接，可以防止外光進入(漏光)，從而可以進一步提高沉浸感。緩衝構件107較佳為使用柔軟的材料以在使用者裝上電子裝置100時與使用者的臉密接。在使用這種材料時，不僅讓用戶感覺親膚，而且當在較冷的季節等裝上的情況下不讓使用者感到寒意，所以是較佳的。在緩衝構件107或安裝部106等接觸於用戶的皮膚的構件採用可拆卸的結構時，容易進行清洗及交換，所以是較佳的。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以還包括耳機106A。耳機106A包括通訊部(未圖示)，並具有無線通訊功能。耳機106A可以藉由使用無線通訊功能輸出聲音資料。耳機106A也可以包括振動機構以被用作骨傳導耳機。
另外，如圖16B所示的耳機106B那樣，耳機106A可以與安裝部106直接連接或以有線連接。另外，耳機106B及安裝部106也可以包括磁鐵。由此，可以用磁力將耳機106B固定到安裝部106，收納變得容易，所以是較佳的。
圖17是具有與圖15A不同的結構的可穿戴式電子裝置100A的立體圖。在電子裝置100A中，示出視線檢測部102設置在顯示裝置10_R及顯示裝置10_L的背面的例子。
圖17B及圖17C示出抽出顯示裝置10(顯示裝置10_R或顯示裝置10_L)、視線檢測部102及透鏡108的示意圖。另外，圖17B及圖17C示出用戶的眼睛112i。
如圖17B所示，顯示裝置10所發射的光115A在透鏡108折射而到達眼睛112i。雖然在圖17B中示出光115A聚集在眼睛112i的表面，但是實際上光115A藉由水晶體成像於視網膜。
另一方面，如圖17C所示，眼睛112i的眼球反射的光115B被透鏡108折射，透過顯示裝置10到達視線檢測部102。由此，可以取得眼睛112i的瞳孔的位置。
作為顯示裝置10，可以使用使外光的一部分透過的所謂的透視顯示器。透視顯示器可以使用透光基板(玻璃等)，並且可以採用光從佈線及電極等的間隙透過的結構。另外，當將金屬氧化物等透光材料用於構成佈線、電極、電晶體等的導電膜及半導體膜的一部分時，可以提高外光的穿透率。透視顯示器的外光穿透率可以考慮視線檢測部102的靈敏度、光源的亮度、拍攝物件的反射率等而決定，例如為1%以上且90%以下，較佳為2%以上且70%以下，更佳為3%以上且50%以下等即可。穿透率越高，視線檢測的精度越高。另一方面，當透射率過高時，難以提高顯示亮度，因此透射率較佳為50%以下。
作為視線檢測部102，可以使用影像感測器。作為影像感測器，可以舉出CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補金屬氧化物半導體)影像感測器、CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合器件)影像感測器等，其中藉由使用CMOS感測器可以實現薄型且輕量，所以是較佳的。
視線檢測部102隔著接合層118固定於顯示裝置10的背面(與顯示面相反一側的面)。接合層118可以使用透光黏合劑。注意，視線檢測部102與顯示裝置10也可以直接接合而不隔著接合層118。或者，視線檢測部102與顯示裝置10也可以不設置接合層118而分別獨立地設置。藉由採用在視線檢測部102與顯示裝置10之間能夠直接交換信號的結構，例如藉由共同使用時序信號(時脈信號)等信號，容易進行同步。另外，由於可以共同使用電源電位等，所以可以簡化結構。
透鏡108被最佳化以使眼睛112i清晰地看到顯示裝置10的顯示面。因此，眼睛112i的眼球表面所反射的光不一定在視線檢測部102上成像。在此情況下，較佳為使視線檢測部102的縱深方向(透鏡108的光軸方向)的位置最佳化。例如，根據接合層118的厚度、用於顯示裝置10的基板的厚度等，可以使視線檢測部102的位置最佳化。另外，藉由作為透鏡108使用景深深的透鏡，可以提高透鏡108的位置的彈性，所以是較佳的。例如，也可以將視線檢測部102與顯示裝置10直接接合。
作為用來由視線檢測部102拍攝眼睛112i的眼球的光源，可以使用顯示裝置10的顯示影像。由此，在顯示影像的期間中可以一直進行視線檢測。或者，除了顯示裝置10以外還可以設置光源。此時，在將可見光用於光源時有沉浸感減薄的擔憂，因此作為該光源較佳為使用發射紅外線的光源。
＜電子裝置的工作例子＞ 關於電子裝置100的工作例子，使用圖式進行說明。圖18是說明電子裝置100的工作例子的流程圖。本實施方式所說明的電子裝置100的工作例子也可以用於電子裝置100A。
在動作檢測部101中取得第一資訊(有關外殼105的動作的資訊)(步驟E11)。
在視線檢測部102中取得第二資訊(有關使用者的視線的資訊)(步驟E12)。
在運算部103中基於第一資訊進行360度全方位的影像資料的繪圖處理(步驟E13)。
舉個具體例子說明步驟E13。在圖19A的示意圖中示出位於360度全方位的影像資料111的中心的用戶112。使用者可以看到在電子裝置100的顯示裝置10上顯示的方向113A上的影像114A。
圖19B的示意圖示出圖19A的示意圖中的用戶112轉頭看到方向113B上的影像114B的情況。根據電子裝置100的外殼的動作影像114A變為影像114B，由此使用者112可以識別360度全方位的影像資料111所表現的空間。
如圖19A及圖19B所示，使用者112根據頭部動作搖動電子裝置100的外殼。根據電子裝置100的動作可由360度全方位的影像資料111得到的影像所接受的繪圖處理的能力越高，用戶112可以識別越逼真的虛擬空間。
在運算部103中基於第二資訊決定在顯示裝置的顯示部上的區中對應於注視點G的多個區(步驟E14)。例如，如圖20A所示，決定包括注視點G的第一區S1及與第一區S1相鄰的第二區S2。將第二區的外側設為第三區S3。
舉個具體例子說明步驟E14。
雖然有個體差異，但是一般而言，人的視野大致分為如下五個。第一是辨別視野，為如下區：視力、顏色識別等視覺功能最優異；並且是視野中心的約為5˚以內(包括注視點)。第二是有效視野，為如下區：只要有眼球運動就可以短暫地識別規定資訊；是視野中心(注視點)的平行約為30˚以內且垂直約為20˚以內；並且鄰接於辨別視野外側。第三是穩定注視視野，為如下區：藉由頭部運動可以不勉強地識別規定資訊；是視野中心的平行約為90˚以內且垂直約為70˚以內；並且鄰接於有效視野外側。第四是引導視野，為如下區：雖然能夠感覺到規定物件的存在但識別能力低；是視野中心的平行約為100˚以內且垂直約為85˚以內；並且鄰接於穩定注視視野外側。第五是輔助視野，為如下區：規定物件的識別能力極低到只能感覺到刺激的存在的程度；是視野中心的平行約為100˚至200˚以內且垂直約為85˚至130˚以內；並且鄰接於引導視野外側。
如上所述可知，在影像114中，重要的是辨別視野至有效視野的影像品質。特別重要的是辨別視野的影像品質。
圖20A是示出使用者112從正面(影像顯示面)觀察顯示在電子裝置100所包括的顯示裝置10的顯示部上的影像114的情況的示意圖。圖20A所示的影像114也對應於顯示部。另外，在影像114上示出使用者112的視線113所到的注視點G。在本說明書等中，將影像114上的包括辨別視野的區設為“第一區S1”，並將包括有效視野的區設為“第二區S2”。另外，將包括穩定注視視野、引導視野或輔助視野的區設為“第三區S3”。
注意，在圖20A中，以曲線表示第一區S1與第二區S2的境界(輪廓)，但不侷限於此。如圖20B所示，第一區S1與第二區S2的境界(輪廓)可以為矩形，也可以為多角形。另外，也可以為組合直線與曲線的形狀。另外，也可以將顯示裝置10的顯示部分為兩個區，來將包括辨別視野及有效視野的區定為第一區S1並將其他區定為第二區S2。此時，沒有形成第三區S3。
圖21A是從上方看顯示在電子裝置100的顯示裝置10的顯示部上的影像114的圖，圖21B是從橫向看顯示在電子裝置100的顯示裝置10的顯示部上的影像114的圖。在本說明書等中，將第一區S1的水平方向上的角度表示為“角度θx1”，將第二區S2的水平方向上的角度表示為“角度θx2”(參照圖21A)。另外，在本說明書等中，將第一區S1的垂直方向上的角度表示為“角度θy1”，將第二區S2的垂直方向上的角度表示為“角度θy2”(參照圖21B)。
例如，藉由將角度θx1和角度θy1都設為10˚，可以增大第一區S1的面積。此時，第一區S1包括有效視野的一部分。另外，例如，藉由將角度θx2和角度θy2分別設為45˚和35˚，可以增大第二區S2的面積。此時，第二區S2包括穩定注視視野的一部分。
注意，注視點G的位置根據視線113變動而有些變動。所以，角度θx1及角度θy1各自較佳為5˚以上且小於20˚。藉由以比辨別視野廣大的方式設定第一區S1的面積，顯示裝置10的工作得到穩定，影像的可見度得到提高。
當使用者112的視線113轉移時注視點G也轉移。由此，第一區S1及第二區S2也轉移。例如，在視線113的變動量超過一定量時，判斷為視線113轉移。換言之，在注視點G的變動量超過一定量時，判斷為注視點G轉移。另外，在視線113的變動量變為一定量以下時，判斷為視線113的轉移停止，決定第一區S1至第三區S3。換言之，在注視點G的變動量變為一定量以下時，判斷為注視點G的轉移停止，而決定第一區S1至第三區S3。
在功能電路40中根據多個區(第一區S1至第三區S3)分別控制驅動電路30(步驟E15)。例如，根據多個區調整驅動頻率。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式3 本發明的一個實施方式例如也可以適當地應用於智慧手機等可攜式資訊終端。在本實施方式中，參照圖式說明根據本發明的一個實施方式的可攜式資訊終端。注意，關於在本實施方式中沒有說明的內容，參照其他實施方式等，即可。
圖22A及圖23A是示出使用者112使用可攜式資訊終端900的情況的圖。圖22B及圖23B是可攜式資訊終端900的正面圖。圖22C及圖23C是示出顯示部13的工作狀態的圖。
可攜式資訊終端900包括視線檢測部102、距離檢測部901、揚聲器902、麥克風903、操作按鈕904、外殼905及顯示裝置10。另外，外殼905的內部包括運算部103、通訊部104、天線(未圖示)及電池(未圖示)等。另外，可攜式資訊終端900也可以包括上述實施方式所示的感測器125。
作為顯示裝置10可以使用上述實施方式所示的顯示裝置10A或顯示裝置10B等。
在本實施方式所示的可攜式資訊終端900中，顯示裝置10的顯示部13包括8行4列的副顯示部19(參照圖3A及圖6A等)。也就是說，在可攜式資訊終端900所包括的顯示裝置10中，顯示部13被分割為32個副顯示部19。注意，對構成顯示部13的副顯示部19的個數沒有限制。
可攜式資訊終端900具有利用視線檢測部102檢測視線113的功能以及利用距離檢測部901檢測從可攜式資訊終端900到使用者112的距離D(也稱為“距離資訊”)的功能。視線檢測部102例如也可以為攝像元件。距離檢測部901例如也可以包括光學式感測器(TOF方式感測器等)或超聲波式感測器等。
運算部103具有利用視線檢測部102所得的視線資訊算出使用者的注視點G的功能。另外，運算部103具有利用距離檢測部901所得的距離資訊及視線資訊將多個副顯示部19的每一個分配到第一區域29A、第二區域29B或第三區域29C的功能。
當從可攜式資訊終端900到使用者112的距離D在較遠的範圍內時，例如，如圖22C所示，將6個副顯示部19分配到第一區域29A，將20個副顯示部19分配到第二區域29B，並將4個副顯示部19分配到第三區域29C。
另外，當從可攜式資訊終端900到使用者112的距離D在較近的範圍內時，例如，如圖23C所示，將1個副顯示部19分配到第一區域29A，將8個副顯示部19分配到第二區域29B，並將23個副顯示部19分配到第三區域29C。
可攜式資訊終端900與使用者112越近，顯示部13上的辨別視野越窄。因此，可攜式資訊終端900與使用者112越近，包括辨別視野的第一區S1越小。由此，可以減少分配到第一區域29A的副顯示部19。另外，可以減少分配到第二區域29B的副顯示部19。另外，可以增加分配到第三區域29C的副顯示部19。
如上實施方式所示，可以按第一區域29A、第二區域29B、第三區域29C的順序降低副顯示部19的驅動頻率。驅動頻率越低，可以越降低顯示裝置10的功耗。因此，藉由增加分配到第三區域29C的副顯示部19，顯示裝置10的功耗得到降低。另外，如上實施方式所說明，藉由組合每個副顯示部19的驅動頻率的調整和注視點渲染，不但實現顯示裝置10的節電化，而且還可以實現整個電子裝置的節電化。
另外，也可以按第一區域29A、第二區域29B、第三區域29C的順序降低發光亮度。藉由使被分配到第二區域29B及第三區域29C的副顯示部19的發光亮度低於被分配到第一區域29A的副顯示部19的發光亮度，可以在抑制顯示品質下降的同時實現顯示裝置10的節電化。因此，可以實現電子裝置的節電化。
另外，可攜式資訊終端900也可以包括以重疊於顯示裝置10的顯示部13的方式具有觸控感測器的觸控面板。另外，可攜式資訊終端900所包括的顯示裝置10也可以具有觸控感測器。
由於觸控感測器或觸控面板，可以檢測用戶的手指119等接觸顯示部13上的哪個位置。也就是說，可以檢測顯示部13上的使用者的手指119等的接觸位置。換言之，可以檢測使用者選擇顯示部13上的哪個位置。也就是說，可以檢測顯示部13上的使用者的選擇位置。
圖24A示出用戶112用手指119接觸顯示部13的一部分的情況。另外，圖24B是示出顯示部13的工作狀態的圖。在本實施方式等中，將顯示部13上的使用者所接觸的部分表示為“接觸點T”。
注意，在觸控感測器或觸控面板中，即使用戶的手指119等沒有完全接觸，有時也可以檢測顯示部13上的選擇位置。因此，在本說明書等中，“接觸”有時還包括沒有完全接觸的狀態。因此，在本說明書等中，有時可以互換“接觸”和“選擇”的稱謂。例如，在本說明書等中，也可以將“接觸點”稱為“選擇點”。
運算部103具有利用接觸點T將多個副顯示部19的每一個分配到第一區域29A、第二區域29B或第三區域29C的功能。圖24B示出如下例子：將與接觸點T重疊的副顯示部19以及與該副顯示部19接觸的多個副顯示部19的一部分分配到第三區域29C，並將其他副顯示部19分配到第一區域29A。在接觸點T及其附近用戶的視野被遮擋，因此該區可以大幅度地降低驅動頻率。
在副顯示部19包括下述受光元件的情況下，也可以根據接觸點T及手指119的陰影等檢測使用者的視野被遮擋的區。例如，也可以降低相當於該區的副顯示部19的發光亮度。或者，也可以停止有關該區的副顯示部19的發光(使來自該副顯示部19的光淬滅)。藉由降低副顯示部19的發光亮度或者停止副顯示部19的發光，可以實現顯示裝置10的節電化。因此，可以實現電子裝置的節電化。
圖24C示出用戶112用手指119在顯示部13上進行輕擊(flick)工作或滑動(swipe)工作的例子。輕擊工作是在接觸顯示部13的狀態下以快速滑動的方式使接觸點T移動的工作。另外，滑動工作是以手指沿著指定方向滑動的方式滑過顯示部13的工作。
圖24D是示出顯示部13的工作狀態的圖。圖24C及圖24D示出如下情況下的工作例子：在顯示部13的下一半進行輕擊工作或滑動工作，使得在縱方向上捲動螢幕。
在多情況下，使用者不看顯示部13上的進行輕擊工作或滑動工作的區(在本實施方式中，顯示部13的下一半)中的影像。因此，圖24D示出將位於顯示部13的下一半的16個副顯示部19分配到第三區域29C的例子。另外，還示出如下例子：將與第三區域29C相鄰的4個副顯示部19分配到第二區域29B，並且將剩下的12個副顯示部19分配到第一區域29A。
另外，也可以根據捲動速度改變副顯示部19的分配。在捲動速度快時，也可以將顯示部13的上一半的副顯示部19分配到第二區域29B。另外，在捲動速度極快時，也可以將顯示部13所包括的所有副顯示部19分配到第三區域29C。另外，在捲動速度極慢時，也可以以與圖24B同樣的方式分配副顯示部19。
藉由根據可攜式資訊終端等電子裝置的使用狀況適當地切換分配到第一區域29A、第二區域29B及第三區域29C的副顯示部19，可以在抑制顯示品質下降的同時實現功耗降低。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式4 在本實施方式中，說明包括被配置為p行q列(p及q都是2以上的整數)的矩陣狀的多個像素230的副顯示部19的結構例子。圖25A是說明副顯示部19的方塊圖。
在圖25A中，將第p行第1列像素230表示為像素230[p,1]，將第1行第q列像素230表示為像素230[1,q]，並且將第p行第q列像素230表示為像素230[p,q]。
閘極驅動電路33中的電路例如被用作掃描線驅動電路。源極驅動電路31中的電路例如被用作信號線驅動電路。
例如，也可以將OS電晶體用作構成像素230的電晶體並將Si電晶體用作構成驅動電路的電晶體。OS電晶體的關態電流低，所以可以降低功耗。另外，Si電晶體的工作速度比OS電晶體快，所以適合用於驅動電路。另外，根據顯示裝置的方式也可以將OS電晶體用作構成像素230的電晶體和構成驅動電路的電晶體。另外，根據顯示裝置的方式也可以將Si電晶體用作構成像素230的電晶體和構成驅動電路的電晶體的兩者。另外，根據顯示裝置的方式也可以將Si電晶體用作構成像素230的電晶體並將OS電晶體用作構成驅動電路的電晶體。
另外，也可以將Si電晶體和OS電晶體的兩者用作構成像素230的電晶體。另外，也可以將Si電晶體和OS電晶體的兩者用作構成驅動電路的電晶體。
另外，在圖25A中示出以彼此大致為平行的方式配置且其電位被閘極驅動電路33控制的p個佈線GL以及以彼此大致為平行的方式配置且其電位被源極驅動電路31控制的q個佈線SL。例如，配置在第r行(r表示任意數，在本實施方式等中為1以上且p以下的整數)上的像素230藉由第r行佈線GL與閘極驅動電路33電連接。另外，配置在第s列(s表示任意數，在本實施方式等中為1以上且q以下的整數)上的像素230藉由第s列佈線SL與源極驅動電路31電連接。在圖25A中，將第r行第s列像素230表示為像素230[r,s]。
注意，與一行上的像素230電連接的佈線GL不侷限於一個。另外，與一列上的像素230電連接的佈線SL不侷限於一個。另外，佈線GL及佈線SL僅是一個例子，與像素230電連接的佈線不侷限於佈線GL及佈線SL。
藉由將控制紅色光的像素230、控制綠色光的像素230以及控制藍色光的像素230配置為帶狀且將其總用作像素240，並且控制每個像素230的發光量(發光亮度)，能夠實現全彩色顯示。換言之，該三個像素230被用作子像素。也就是說，三個子像素分別控制紅色光、綠色光或藍色光的發光量等(參照圖25B1)。此外，三個子像素分別控制的光的顏色不侷限於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的組合，也可以是青色(C)、洋紅色(M)、黃色(Y)的組合(參照圖25B2)。
在將像素240配置為1920×1080的矩陣狀時，可以實現能夠以所謂2K解析度進行全彩色顯示的顯示部13。另外，例如在將像素240配置為3840×2160的矩陣狀時，可以實現能夠以所謂4K解析度進行全彩色顯示的顯示部13。另外，例如在將像素240配置為7680×4320的矩陣狀時，可以實現能夠以8K解析度進行全彩色顯示的顯示部13。藉由增加像素240，還可以實現能夠以16K或32K的解析度進行全彩色顯示的顯示部13。
另外，作為構成一個像素240的三個像素230的配置方式，也可以採用Delta配置(參照圖25B3)。明確而言，也可以以使構成一個像素240的三個像素230的每一個的中心點連接的線形成三角形的方式配置像素230。另外，作為構成一個像素240的三個像素230的配置方式，也可以採用S條紋配置(參照圖25B4)。注意，像素230的配置方式不侷限於條紋配置、Delta配置及S條紋配置。作為像素230的配置方式，也可以採用Zigzag配置、拜耳配置或Pentile配置。
另外，三個子像素(像素230)的面積也可以不同。當根據發光顏色而發光效率及可靠性等不同時，也可以按發光顏色改變子像素的面積(參照圖25B4)。
另外，也可以將四個子像素總用作一個像素。例如，也可以對分別控制紅色光、綠色光、藍色光的三個子像素追加控制白色光的子像素(參照圖25B5)。藉由追加控制白色光的子像素，能夠提高顯示區的亮度。此外，也可以對分別控制紅色光、綠色光、藍色光的三個子像素添加控制黃色光的子像素(參照圖25B6)。另外，也可以對分別控制青色光、洋紅色光、黃色光的三個子像素添加控制白色光的子像素(參照圖25B7)。
藉由增加用作一個像素的子像素的數量可以適當地組合控制紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色及白色等的光的子像素而使用，由此可以提高半色調的再現性。因此，可以提高顯示品質。
本發明的一個實施方式的顯示裝置可以再現各種規格的色域。例如，可以再現如下規格的色域等：在電視廣播中使用的PAL(Phase Alternating Line：逐行倒相)規格及NTSC(National Television System Committee：美國國家電視標準委員會)規格；在用於個人電腦、數位相機、印表機等電子裝置的顯示裝置中廣泛使用的sRGB (standard RGB：標準RGB)規格及Adobe RGB規格；在HDTV(High Definition Television，也被稱為高清)中使用的ITU-R BT.709(International Telecommunication Union Radiocommunication Sector Broadcasting Service (Television) 709：國際電信聯盟無線電通信部門廣播服務(電視)709)規格；在數位電影放映中使用的DCI-P3(Digital Cinema Initiatives P3：數位電影宣導聯盟P3)規格；以及在UHDTV(Ultra High Definition Television，也被稱為超高清)中使用的ITU-R BT.2020(REC.2020(Recommendation 2020：建議2020))規格等。
另外，也可以在一個像素240中設置具有受光元件的像素231。在圖26A所示的像素240中，呈現綠色光的像素230(G)、呈現藍色光的像素230(B)、呈現紅色光的像素230(R)及具有受光元件的像素231(S)被配置為條紋狀。注意，在本說明書等中像素231也被稱為“攝像像素”。
像素231所包括的受光元件較佳為檢測可見光的元件，更佳為檢測紫色、藍紫色、藍色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等顏色的光中的一個或多個的元件。另外，像素231所包括的受光元件也可以為檢測紅外光的元件。
圖26A所示的像素240採用條紋配置。另外，當用具有受光元件的像素231檢測規定顏色的光時，較佳為與像素231相鄰地配置呈現該顏色的光的像素230，由此可以提高檢測精度。
在圖26B所示的像素240中，三個像素230及一個像素231被配置為矩陣狀。圖26B示出呈現紅色光的像素230與具有受光元件的像素231在行方向上相鄰且呈現藍色光的像素230與呈現綠色光的像素230在行方向上相鄰的例子，但不侷限於此。
圖26C所示的像素240具有對S條紋配置追加像素231的結構。圖26C的像素240包括一個縱長形像素230、兩個橫長形像素230及一個橫長形像素231。注意，縱長形像素230也可以為R、G或S，對橫長形子像素的排列順序也沒有限制。
圖26D示出交替地配置像素240a及像素240b的例子。像素240a包括呈現藍色光的像素230、呈現綠色光的像素230及具有受光元件的像素231。另外，像素240b包括呈現紅色光的像素230、呈現綠色光的像素230及具有受光元件的像素231。將像素240a和像素240b總用作一個像素240。在圖26D中，像素240a和像素240b的兩者都包括呈現綠色光的像素230及像素231，但不侷限於此。藉由像素240a和像素240b的兩者都包括像素231，可以提高攝像像素的清晰度。
藉由採用圖26E所示的像素的佈局，可以提高各子像素的開口率，所以是較佳的。另外，圖26E示出像素230及像素231的平面形狀為六角形的例子。
圖26F所示的像素240是橫列上配置有像素230且其下配置有像素231的例子。
圖26G所示的像素240是橫列上配置有像素230及像素230X且其下配置有像素231的例子。
作為像素230X，例如可以使用呈現紅外光(IR)的像素230。也就是說，像素230X包括呈現紅外光(IR)的發光元件61。在此情況下，像素231較佳為包括檢測紅外光的受光元件。例如，可以在以發射可見光的像素230顯示影像的同時以像素231檢測子像素X所發的紅外光的反射光。
另外，也可以在一個像素240中設置多個像素231。此時，多個像素231所檢測的光的波長區域可以相同，也可以不同。例如，也可以以多個像素231的一部分檢測可見光並以其他一部分檢測紅外光。
另外，像素231可以不設置在所有像素240中，也可以按規定像素數設置包括像素231的像素240。
可以使用像素231或者像素231及上述感測器125例如檢測用於利用指紋、掌紋、虹膜、視網膜、脈形狀(包括靜脈形狀、動脈形狀)或臉等的個人識別的資訊。另外，可以使用像素231或者像素231及感測器125測量用戶的眨眼次數、眼瞼動作、瞳孔大小、體溫、脈搏、血液中的氧飽和度等，以檢測用戶的疲勞度及健康狀態等。
可以利用使用者的視線動作、眨眼次數及眨眼節奏等實現電子裝置的操作。明確而言，使用像素231或者像素231及感測器125檢測使用者的視線動作、眨眼次數及眨眼節奏等的資訊，將上述資訊中的一個或上述資訊的組合用作電子裝置的操作信號，即可。例如，也可以採用眨眼代替滑鼠的點選工作。藉由檢測視線動作及眨眼，使用者可以在免提的狀態下進行電子裝置的輸入操作。由此，可以提高電子裝置的操作性。
另外，藉由在顯示裝置10中設置多個攝像像素(像素231)，可以將該多個攝像像素用作視線檢測部102。因此，可以減少電子裝置的構件數。由此，可以實現電子裝置的輕量化、生產率的提高及成本的降低等。
圖27示出像素240包括具有受光元件的像素231的情況下的顯示部13的結構例子。圖27是說明包括像素231的顯示部13的方塊圖。顯示部13包括被配置為矩陣狀的多個像素240。作為像素240，圖27示出圖26F的像素結構。
在圖27中，顯示部13與第一驅動部141、第二驅動部143及讀出部142電連接。明確而言，第一驅動部141藉由多個佈線161與多個像素231電連接。一個佈線161與在一行上配置的多個像素231電連接。另外，讀出部142藉由多個佈線162與多個像素231電連接。一個佈線162與在一列上配置的多個像素231電連接。另外，第二驅動部143藉由多個佈線163與讀出部142電連接。
與一個像素231連接的佈線不侷限於佈線161及佈線162。除佈線161及佈線162外的佈線也可以與像素231連接。
另外，第一驅動部141、讀出部142及第二驅動部143與控制部144電連接。控制部144具有控制第一驅動部141、讀出部142及第二驅動部143的工作的功能。
第一驅動部141具有按每一行選擇像素231的功能。被第一驅動部141選擇的行的像素231藉由佈線162將攝像資料輸出到讀出部142。
讀出部142保持像素231所供應的攝像資料而進行雜訊去除處理等。作為雜訊去除處理，例如也可以進行CDS (Correlated Double Sampling：相關雙取樣)處理等。另外，讀出部142也可以具有放大攝像資料的功能、使攝像資料A/D轉換的功能等。
第二驅動部143具有依次選擇讀出部142所保持的攝像資料並將攝像資料從輸出端子OUT輸出到外部的功能。
注意，如圖25所示，多個像素230與源極驅動電路31及閘極驅動電路33電連接，圖27沒有示出上述情況。另外，圖27示出將一個第一驅動部141、一個讀出部142、一個第二驅動部143以及控制部144設置在顯示部13中的例子，但它們也可以設置在每個副顯示部19中。
藉由在每個副顯示部19中設置第一驅動部141、讀出部142、第二驅動部143及控制部144，可以使有關被判斷為不需攝像工作的區的第一驅動部141、讀出部142、第二驅動部143及控制部144的工作速度變慢或者停止它們的工作。因此，可以降低顯示裝置的功耗。
另外，與源極驅動電路31及閘極驅動電路33同樣，第一驅動部141、讀出部142、第二驅動部143及控制部144設置在層20中即可。
＜像素231的電路結構例子＞ 圖28A是說明像素231的電路結構例子的電路圖。像素231包括受光元件71(也稱為“光電轉換元件”或“攝像元件”)及像素電路72。在本說明書等中，有時將像素電路72稱為“攝像像素電路”。
像素電路72包括電晶體132及讀出電路73。讀出電路73包括電晶體133、電晶體134、電晶體135及電容器138。注意，也可以不設置電容器138。
受光元件71的一方電極(陰極)與電晶體132的源極和汲極中的一方電連接。電晶體132的源極和汲極中的另一方與電晶體133的源極和汲極中的一方電連接。電晶體133的源極和汲極中的一方與電容器138的一方電極電連接。電容器138的一方電極與電晶體134的閘極電連接。電晶體134的源極和汲極中的一方與電晶體135的源極和汲極中的一方電連接。
在此，將連接電晶體132的源極和汲極中的另一方、電晶體133的源極和汲極中的一方、電容器138的一方電極與電晶體134的閘極的佈線設為節點FD。節點FD可以被用作電荷檢測部。
受光元件71的另一方電極(陽極)與佈線121電連接。電晶體132的閘極與佈線127電連接。電晶體133的源極和汲極中的另一方與佈線122電連接。電晶體134的源極和汲極中的另一方與佈線123電連接。電晶體133的閘極與佈線126電連接。電晶體135的閘極與佈線128電連接。電容器138的另一方電極例如與GND佈線等參考電位線電連接。電晶體135的源極和汲極中的另一方與佈線352電連接。
佈線127、佈線126、佈線128具有作為控制各電晶體的開啟狀態、關閉狀態的信號線的功能。佈線352具有作為輸出線的功能。
佈線121、佈線122、佈線123具有作為電源線的功能。在圖28A所示的結構中，受光元件71的陰極一側與電晶體132電連接，並且可以將節點FD重設至高電位。因此，將佈線122設為高電位(比佈線121高的電位)。
注意，雖然在圖28A所示的結構中受光元件71的陰極一側與節點FD電連接，但也可以採用受光元件71的陽極一側與電晶體132的源極和汲極中的一方電連接的結構。在此情況下，將節點FD重設至低電位來進行工作，所以將佈線122設為低電位(比佈線121低的電位)即可。
電晶體132具有控制節點FD的電位的功能。電晶體132也被稱為“傳送電晶體”。電晶體133具有使節點FD的電位重設的功能。電晶體133也被稱為“重設電晶體”。電晶體134被用作源極隨耦電路，可以將節點FD的電位作為影像資料輸出到佈線352。電晶體135具有選擇輸出影像資料的像素的功能。電晶體134也被稱為“放大電晶體”。電晶體135也被稱為“選擇電晶體”。
另外，如圖28B所示，也可以將受光元件71和電晶體132組合為一個來使多組受光元件71及電晶體132電連接於一個節點FD。也就是說，也可以使多組受光元件71及電晶體132電連接於一個讀出電路73。
藉由由多組受光元件71及電晶體132共同使用一個讀出電路73，可以降低每個像素231所佔的面積。因此，可以提高像素231的安裝密度。例如，也可以將讀出電路73形成在層20中並將受光元件71及電晶體132形成在層50中。另外，受光元件71也可以形成在層60中。
在圖28B中，將第一組受光元件71及電晶體132表示為受光元件71_1及電晶體132_1。電晶體132_1的閘極與佈線127_1電連接。另外，將第二組受光元件71及電晶體132表示為受光元件71_2及電晶體132_2。電晶體132_2的閘極與佈線127_2電連接。另外，將第k組(k為1以上的整數)受光元件71及電晶體132表示為受光元件71_k及電晶體132_k。電晶體132_k的閘極與佈線127_k電連接。
在圖28B所示的結構中，可以將一組受光元件71和電晶體132看作一個像素231。在圖28B中，將由受光元件71_1和電晶體132_1構成的像素231表示為像素231_1。另外，將由受光元件71_2和電晶體132_2構成的像素231表示為像素231_2。另外，將由受光元件71_k和電晶體132_k構成的像素231表示為像素231_k。在圖28B所示的結構中，電晶體132相當於像素電路72。
＜發光元件的結構例子＞ 對可用於根據本發明的一個實施方式的顯示裝置的發光元件61進行說明。
如圖29A所示，發光元件61在一對電極(導電體171和導電體173)間包括EL層172。EL層172可以由層4420、發光層4411、層4430等的多個層構成。層4420例如可以包括含有電子注入性高的物質的層(電子注入層)及含有電子傳輸性高的物質的層(電子傳輸層)等。發光層4411例如包含發光化合物。層4430例如可以包括含有電洞注入性高的物質的層(電洞注入層)及含有電洞傳輸性高的物質的層(電洞傳輸層)。
包括設置在一對電極間的層4420、發光層4411及層4430的結構可以用作單一的發光單元，在本說明書等中將圖29A的結構稱為單結構。
此外，圖29B是圖29A所示的發光元件61所包括的EL層172的變形例子。明確而言，圖29B所示的發光元件61包括導電體171上的層4430-1、層4430-1上的層4430-2、層4430-2上的發光層4411、發光層4411上的層4420-1、層4420-1上的層4420-2以及層4420-2上的導電體173。例如，在將導電體171及導電體173分別用作陽極及陰極時，層4430-1被用作電洞注入層，層4430-2被用作電洞傳輸層，層4420-1被用作電子傳輸層，層4420-2被用作電子注入層。或者，在將導電體171及導電體173分別用作陰極及陽極時，層4430-1被用作電子注入層，層4430-2被用作電子傳輸層，層4420-1被用作電洞傳輸層，層4420-2被用作電洞注入層。藉由採用這種層結構，能夠向發光層4411有效地注入載子，而提高發光層4411內的載子的再結合效率。
此外，如圖29C所示，層4420與層4430之間設置有多個發光層(發光層4411、發光層4412、發光層4413)的結構也是單結構的變形例子。
如圖29D所示，多個發光單元(EL層172a、EL層172b)隔著中間層(電荷產生層)4440串聯連接的結構在本說明書中被稱為串聯結構或疊層結構。藉由採用串聯結構，可以實現能夠進行高亮度發光的發光元件。
另外，當發光元件61具有圖29D所示的串聯結構時，可以使EL層172a和EL層172b的發光顏色相同。例如，EL層172a及EL層172b的發光顏色也可以都是綠色。
另外，藉由將發射紅色光(R)的發光元件61、發射綠色光(G)的發光元件61及發射藍色光(B)的發光元件61都用作子像素而由這三個子像素構成一個像素，可以實現全彩色顯示。當一個像素包括R、G、B這三種子像素時，各發光元件61也可以具有串聯結構。明確而言，R的子像素的EL層172a及EL層172b都包含能夠發射紅色光的材料，G的子像素的EL層172a及EL層172b都包含能夠發射綠色光的材料，B的子像素的EL層172a及EL層172b都包含能夠發射藍色光的材料。換言之，發光層4411和發光層4412的材料也可以相同。藉由使EL層172a和EL層172b的發光顏色相同，可以降低單位發光亮度的電流密度。因此，可以提高發光元件61的可靠性。
發光元件的發光顏色可以根據構成EL層172的材料為紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色或白色等。另外，藉由使發光元件具有微腔結構，可以進一步提高色純度。
發光層也可以包含每個發光呈現R(紅)、G(綠)、B(藍)、Y(黃)、O(橙)等的兩種以上的發光物質。白色發光元件較佳為具有發光層包含兩種以上的發光物質的結構。為了得到白色發光，選擇各發光處於補色關係的兩種以上的發光物質即可。例如，藉由使第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色處於補色關係，可以得到在發光元件整體上以白色發光的發光元件。此外，包括三個以上的發光層的發光元件也是同樣的。
發光層較佳為包含每個發光呈現R(紅)、G(綠)、B(藍)、Y(黃)、O(橙)等的兩種以上的發光物質。或者，較佳為包含每個發光包含R、G、B中的兩種以上的光譜成分的兩種以上的發光物質。此外，作為發光物質，也可以使用發射近紅外光的物質。
作為發光物質，可以舉出發射螢光的物質(螢光材料)、發射磷光的物質(磷光材料)、呈現熱活化延遲螢光的物質(熱活化延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence：TADF)材料)等。作為EL元件所包含的發光物質，除了有機化合物之外還可以使用無機化合物(量子點材料等)。
＜發光元件的形成方法＞ 以下說明發光元件61的形成方法的一個例子。
圖30A是發光元件61的俯視示意圖。發光元件61包括呈現紅色的多個發光元件61R、呈現綠色的多個發光元件61G及呈現藍色的多個發光元件61B。在圖30A中為了便於區別各發光元件，在各發光元件的發光區內附上符號“R”、“G”、“B”。另外，圖30A示出採用具有紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)這三個發光顏色的結構作為一個例子，但不侷限於此。例如，也可以採用具有四個以上的顏色的結構。
發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B都被配置為矩陣狀。圖30A示出所謂的條紋配置，即在一個方向上配置同一個顏色的發光元件的配置，但發光元件的配置方法不侷限於此。
作為發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B，較佳為使用OLED或QOLED(Quantum-dot Organic Light Emitting Diode：量子點發光二極體)等有機EL器件。作為EL元件所包含的發光物質，可以舉出發射螢光的物質(螢光材料)、發射磷光的物質(磷光材料)、呈現熱活化延遲螢光的物質(熱活化延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence：TADF)材料)等。作為EL元件所包含的發光物質，除了有機化合物之外還可以使用無機化合物(量子點材料等)。
圖30B為對應於圖30A中的點劃線A1-A2的剖面示意圖。圖30B示出發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B的剖面。發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B都設置在絕緣體363上並包括被用作像素電極的導電體171及被用作共用電極的導電體173。作為絕緣體363，可以使用無機絕緣膜和有機絕緣膜中的一者或兩者。作為絕緣體363，較佳為使用無機絕緣膜。作為無機絕緣膜，例如可以舉出氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜等氧化物絕緣膜及氮化物絕緣膜。
發光元件61R在被用作像素電極的導電體171與被用作共用電極的導電體173之間包括EL層172R。EL層172R包含發射至少在紅色波長區域具有峰的光的發光性有機化合物。發光元件61G中的EL層172G包含發射至少在綠色波長區域具有峰的光的發光性有機化合物。發光元件61B中的EL層172B包含發射至少在藍色波長區域具有峰的光的發光性有機化合物。
除了包含發光性物質的層(發光層)以外，EL層172R、EL層172G及EL層172B各自還可以包括電子注入層、電子傳輸層、電洞注入層及電洞傳輸層中的一個以上。
每個發光元件都設置有被用作像素電極的導電體171。另外，被用作共用電極的導電體173為各發光元件共同使用的一連續的層。被用作像素電極的導電體171和被用作共用電極的導電體173中的任一個使用對可見光具有透光性的導電膜，另一個使用具有反射性的導電膜。藉由使被用作像素電極的導電體171具有透光性而被用作共用電極的導電體173具有反射性，可以製造底面發射型(底部發射結構)顯示裝置，與此相反，藉由使被用作像素電極的導電體171具有反射性而被用作共用電極的導電體173具有透光性，可以製造頂面發射型(頂部發射結構)顯示裝置。注意，藉由使被用作像素電極的導電體171和被用作共用電極的導電體173都具有透光性，也可以製造雙面發射型(雙面發射結構)顯示裝置。
例如，在發光元件61R具有頂部發射結構時，來自發光元件61R的光175R被發射到導電體173一側。在發光元件61R具有頂部發射結構時，來自發光元件61G的光175G被發射到導電體173一側。在發光元件61B具有頂部發射結構時，來自發光元件61B的光175B被發射到導電體173一側。
以覆蓋用作像素電極的導電體171的端部的方式設置絕緣體272。絕緣體272的端部較佳為錐形形狀。絕緣體272可以使用與可用於絕緣體363的材料同樣的材料。
絕緣體272是為了防止相鄰的發光元件61之間非意圖地電短路並從發光元件61非意圖地發光而設置的。此外，絕緣體272還具有當使用金屬遮罩形成EL層172時不使金屬遮罩與導電體171接觸的功能。
EL層172R、EL層172G及EL層172B各自包括與被用作像素電極的導電體171的頂面接觸的區以及與絕緣體272的表面接觸的區。另外，EL層172R、EL層172G及EL層172B的端部位於絕緣體272上。
如圖30B所示，在顏色不同的發光元件之間，在兩個EL層之間設置間隙。如此，較佳為以互不接觸的方式設置EL層172R、EL層172G及EL層172B。由此，可以適當地防止電流流過相鄰的兩個EL層而產生非意圖性發光(也稱為串擾)。因此，可以提高對比度並實現顯示品質高的顯示裝置。
可以利用使用金屬遮罩等陰影遮罩的真空蒸鍍法等分開形成EL層172R、EL層172G及EL層172B。另外，也可以藉由光微影法分開製造上述EL層。藉由利用光微影法，可以實現在使用金屬遮罩時難以實現的高清晰度的顯示裝置。
注意，在本說明書等中，有時將使用金屬遮罩或FMM(Fine Metal Mask，高精細金屬遮罩)製造的器件稱為MM(Metal Mask)結構的器件。另外，在本說明書等中，有時將不使用金屬遮罩或FMM製造的器件稱為MML (Metal Mask Less)結構的器件。MML結構的顯示裝置不使用金屬遮罩製造，因此其像素配置及像素形狀等的設計彈性比MM結構的顯示裝置高。
此外，以覆蓋發光發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B的方式在被用作共用電極的導電體173上設置保護層271。保護層271具有防止水等雜質從上方擴散到各發光元件的功能。
保護層271例如可以採用至少包括無機絕緣膜的單層結構或疊層結構。作為無機絕緣膜，例如可以舉出氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜等氧化物膜或氮化物膜。另外，作為保護層271也可以使用銦鎵氧化物、銦鎵鋅氧化物(IGZO)等半導體材料。另外，保護層271利用ALD (Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法、CVD (Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)法及濺射法形成即可。注意，作為保護層271示出具有包括無機絕緣膜的結構，但不侷限於此。例如，保護層271也可以具有無機絕緣膜和有機絕緣膜的疊層結構。
在本說明書中，氮氧化物是指氮含量大於氧含量的化合物。另外，氧氮化物是指氧含量大於氮含量的化合物。此外，例如可以使用拉塞福背散射光譜學法(RBS：Rutherford Backscattering Spectrometry)等來測定各元素的含量。
當保護層271使用銦鎵鋅氧化物時，可以利用濕蝕刻法或乾蝕刻法進行加工。例如，當保護層271使用IGZO時，可以使用草酸、磷酸或混合藥液(例如，磷酸、醋酸、硝酸和水的混合藥液(也稱為混合酸鋁蝕刻劑))等藥液。該混合酸鋁蝕刻劑可以以磷酸：醋酸：硝酸：水=53.3：6.7：3.3：36.7及其附近的體積比進行配製。
此外，也可以將圖30B所示的結構稱為後面說明的SBS結構。
圖30C示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖30C中包括呈現白色光的發光元件61W。發光元件61W在被用作像素電極的導電體171與被用作共用電極的導電體173之間包括呈現白色光的EL層172W。
作為EL層172W，例如可以採用層疊有以各自的發光顏色成為補色關係的方式選擇的兩個以上的發光層的結構。另外，也可以使用在發光層之間夾著電荷產生層的疊層型EL層。
圖30C並列地示出三個發光元件61W。左邊的發光元件61W的上部設置有彩色層264R。彩色層264R被用作使紅色光透過的帶通濾光片。同樣地，中間的發光元件61W的上部設置有使綠色光透過的彩色層264G，右邊的發光元件61W的上部設置有使藍色光透過的彩色層264B。由此，可以使顯示裝置顯示彩色影像。
在此，在相鄰的兩個發光元件61W之間，EL層172W與被用作共用電極的導電體173彼此分開。由此，可以防止在相鄰的兩個發光元件61W中電流藉由EL層172W流過而產生非意圖性發光。特別是在作為EL層172W使用兩個發光層之間設有電荷產生層的疊層型EL層時具有如下問題：當清晰度越高，即相鄰的像素間的距離越小時，串擾的影響越明顯，而對比度降低。因此，藉由採用這種結構，可以實現兼具高清晰度和高對比的顯示裝置。
較佳為利用光微影法分開EL層172W及被用作共用電極的導電體173。由此，可以縮小發光元件之間的間隙，例如與使用金屬遮罩等陰影遮罩時相比，可以實現具有高開口率的顯示裝置。
注意，底部發射結構的發光元件中在被用作像素電極的導電體171與絕緣體363之間設置彩色層即可。
圖30D示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖30D中，發光元件61R、發光元件61G與發光元件61B之間沒有設置絕緣體272。藉由採用該結構，可以實現開口率較高的顯示裝置。另外，由於不設置絕緣體272而減小發光元件61的凹凸，所以顯示裝置的視角得到提高。明確而言，可以將視角設為150度以上且小於180度，較佳為160度以上且小於180度。
另外，保護層271覆蓋EL層172R、EL層172G及EL層172B的側面。藉由採用該結構，可以抑制有可能從EL層172R、EL層172G及EL層172B的側面進入的雜質(典型的是水等)。另外，相鄰的發光元件61之間的洩漏電流得到降低，所以彩度及對比度得到提高且功耗得到降低。
另外，在圖30D所示的結構中，導電體171、EL層172R及導電體173的平面形狀大致一致。這種結構可以在形成導電體171、EL層172R及導電體173之後利用光阻遮罩等一齊形成。這種製程由於將導電體173用作遮罩對EL層172R及導電體173進行加工，因此也可以被稱為自對準構圖。注意，在此對EL層172R進行說明，但EL層172G及EL層172B也可以採用同樣的結構。
另外，在圖30D中，保護層271上還設置有保護層273。例如，藉由利用能夠沉積覆蓋性較高的膜的裝置(典型的是ALD裝置等)形成保護層271且利用沉積其覆蓋性比保護層271低的膜的裝置(典型的是濺射裝置)形成保護層273，可以在保護層271與保護層273之間設置區275。換言之，區275位於EL層172R與EL層172G之間以及EL層172G與EL層172B之間。
區275例如包含選自空氣、氮、氧、二氧化碳和第18族元素(典型的為氦、氖、氬、氪、氙等)等中的任一個或多個。另外，區275有時例如包含在沉積保護層273時使用的氣體。例如，在利用濺射法沉積保護層273時，區275有時包含上述第18族元素中的任一個或多個。注意，在區275包含氣體時，可以利用氣相層析法等進行氣體的識別等。或者，在利用濺射法沉積保護層273時，保護層273的膜中也有時包含在進行濺射時使用的氣體。在此情況下，當利用能量色散型X射線分析(EDX分析(Energy Dispersive X-ray spectroscopy))等分析保護層273時有時檢測出氬等元素。
另外，在區275的折射率比保護層271的折射率低時，EL層172R、EL層172G或EL層172B所發射的光在保護層271與區275的介面反射。由此，有時可以抑制EL層172R、EL層172G或EL層172B所發射的光入射到相鄰的像素。由此，可以抑制從相鄰的像素混入不同發光顏色，而可以提高顯示裝置的顯示品質。
此外，在採用圖30D所示的結構時，可以使發光元件61R與發光元件61G間的區或者發光元件61G與發光元件61B間的區(以下，簡單地稱為發光元件間的距離)變窄。明確而言，可以將發光元件間的距離設為1μm以下，較佳為500nm以下，更佳為200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下或者10nm以下。換言之，具有EL層172R的側面與EL層172G的側面的間隔或者EL層172G的側面與EL層172B的側面的間隔為1μm以下的區，較佳為0.5μm (500nm)以下的區，更佳為100nm以下的區。
另外，例如，在區275包含氣體時，可以在進行發光元件間的元件分離的同時抑制來自各發光元件的光的混合或串擾等。
另外，區275可以為空間，也可以被填充劑填充。作為填充劑，可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC (聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)樹脂等。另外，作為填充劑也可以使用光阻劑。被用作填充劑的光阻劑既可以是正型光阻劑，又可以是負型光阻劑。
圖31A示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖31A所示的結構的與圖30D所示的結構不同之處在於絕緣體363的結構。在對發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B進行加工時絕緣體363的頂面的一部分被削掉而具有凹部。該凹部中形成保護層271。換言之，在從剖面看時具有保護層271的底面位於導電體171的底面的下方的區。藉由具有該區，可以適當地抑制可從下方進入到發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B的雜質(典型的是水等)。此外，上述凹部可在藉由濕蝕刻等去除可在發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B的加工中附著於各發光元件的側面的雜質(也稱為殘渣物)時形成。藉由在去除上述殘渣物之後以保護層271覆蓋各發光元件的側面，可以實現可靠性高的顯示裝置。
另外，圖31B示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖31B所示的結構除了圖31A所示的結構之外還包括絕緣體276及微透鏡陣列277。絕緣體276被用作黏合層。另外，在絕緣體276的折射率比微透鏡陣列277的折射率低時，微透鏡陣列277可以聚集發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B所發射的光。由此，可以提高顯示裝置的光提取效率。尤其在使用者從顯示裝置的顯示面的正面看該顯示面時，可以看到明亮的影像，所以這是較佳的。此外，作為絕緣體276，可以使用紫外線硬化型黏合劑等光硬化型黏合劑、反應硬化型黏合劑、熱固性黏合劑、厭氧黏合劑等各種硬化型黏合劑。作為這些黏合劑，可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)樹脂等。尤其是，較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。此外，也可以使用兩液混合型樹脂。此外，也可以使用黏合薄片等。
另外，圖31C示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖31C所示的結構包括三個發光元件61W而代替圖31A所示的結構中的發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B。另外，在三個發光元件61W的上方包括絕緣體276，並在絕緣體276的上方包括彩色層264R、彩色層264G及彩色層264B。明確而言，重疊於左側的發光元件61W的位置上設置有透過紅色光的彩色層264R，重疊於中央的發光元件61W的位置上設置有透過綠色光的彩色層264G，重疊於右側的發光元件61W的位置上設置有透過藍色光的彩色層264B。由此，半導體裝置可以顯示彩色影像。圖31C所示的結構也是圖30C所示的結構的變形例子。
另外，圖31D示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖31D所示的結構中，保護層271以鄰接於導電體171及EL層172的側面的方式設置。另外，導電體173設置為各發光元件共同使用的一連續的層。另外，在圖31D所示的結構中，區275較佳為被填充劑填充。
藉由使發光元件61具有光學微腔諧振器(微腔)結構，可以提高發光顏色的色純度。在使發光元件61具有微腔結構時，將導電體171與導電體173間的距離d和EL層172的折射率n的積(光學距離)設定為波長λ的二分之一的m倍(m為1以上的整數)，即可。距離d可以由數學式1求出。
d=m×λ/(2×n) ・・・ 數學式1。
根據數學式1，在微腔結構的發光元件61中基於所發射的光的波長(發光顏色)來決定距離d。距離d相當於EL層172的厚度。因此，EL層172G有時以比EL層172B厚的方式設置，EL層172R有時以比EL層172G厚的方式設置。
注意，嚴格地說，距離d是用作反射電極的導電體171中的反射區至被用作具有所發的光的透射性及反射性的電極(半透射-半反射電極)的導電體173中的反射區的距離。例如，在導電體171是銀與透明導電膜的ITO (Indium Tin Oxide)的疊層且ITO位於EL層172一側的情況下，藉由調整ITO的厚度可以設定對應於發光顏色的距離d。就是說，即使EL層172R、EL層172G及EL層172B的厚度都相同，也藉由改變該ITO的厚度可以得到適合於發光顏色的距離d。
然而，有時難以嚴格地決定導電體171及導電體173中的反射區的位置。此時，假設為，藉由將導電體171及導電體173中的任意位置假設為反射區可以充分得到微腔效應。
發光元件61由電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層等構成。將在其他實施方式中說明發光元件61的詳細的結構例子。為了提高微腔結構的光提取效率，較佳為將被用作反射電極的導電體171至發光層的光學距離設為λ/4的奇數倍。為了實現該光學距離，較佳為調整構成發光元件61的各層的厚度。
另外，在從導電體173一側發射光時，導電體173的反射率較佳為比其穿透率高。導電體173的光透射率較佳為2%以上且50%以下，更佳為2%以上且30%以下，進一步較佳為2%以上且10%以下。藉由降低導電體173的穿透率(提高其反射率)，可以提高微腔效應。
圖32A示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖32A所示的結構中，在各發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B中EL層172都超過導電體171的端部延伸。例如，在發光元件61R中EL層172R超過導電體171的端部延伸。另外，在發光元件61G中EL層172G超過導電體171的端部延伸。另外，在發光元件61B中EL層172B超過導電體171的端部延伸。
另外，在各發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B中，EL層172和保護層271具有隔著絕緣體270重疊的區。另外，在相鄰的發光元件61之間的區中，絕緣體278設置在保護層271上。
作為絕緣體278，可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)樹脂等。另外，作為絕緣體278也可以使用光阻劑。被用作絕緣體278的光阻劑既可以是正型光阻劑，又可以是負型光阻劑。
另外，發光元件61R、發光元件61G、發光元件61B及絕緣體278上設置有共用層174，共用層174上設置有導電體173。共用層174具有接觸於EL層172R的區、接觸於EL層172G的區以及接觸於EL層172B的區。發光元件61R、發光元件61G和發光元件61B共同使用共用層174。
作為共用層174可以採用電洞注入層、電洞傳輸層、電洞阻擋層、電子阻擋層、電子傳輸層和電子注入層中的一個以上。例如，共用層174也可以是載子注入層(電洞注入層或電子注入層)。另外，共用層174也可以說是EL層172的一部分。此外，根據需要設置共用層174即可。當設置共用層174時，作為EL層172所包括的層也可以不設置具有與共用層174相同的功能的層。
另外，導電體173上設置有保護層273，保護層273上設置有絕緣體276。
另外，圖32B示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖32B所示的結構包括三個發光元件61W而代替圖32A所示的結構中的發光元件61R、發光元件61G及發光元件61B。另外，在三個發光元件61W的上方包括絕緣體276，並在絕緣體276的上方包括彩色層264R、彩色層264G及彩色層264B。明確而言，重疊於左側的發光元件61W的位置上設置有透過紅色光的彩色層264R，重疊於中央的發光元件61W的位置上設置有透過綠色光的彩色層264G，重疊於右側的發光元件61W的位置上設置有透過藍色光的彩色層264B。由此，半導體裝置可以顯示彩色影像。圖32B所示的結構也是圖31C所示的結構的變形例子。
另外，如圖32C所示，也可以在絕緣體363上設置發光元件61R、發光元件61G及受光元件71。藉由在發光元件61中使用被用作光電轉換層的活性層182(也稱為“受光層”)代替EL層172，可以實現圖32C所示的受光元件71。活性層182具有電阻值根據入射光的波長及強度變化的特性。與EL層172同樣，活性層182可以使用有機化合物形成。此外，作為活性層182也可以使用矽等無機材料。
受光元件71具有檢測從顯示裝置的外部經過保護層273、導電體173及共用層174入射的光Lin的功能。另外，也可以以與受光元件71重疊的方式在入射光Lin一側設置透過任意波長區域的光的彩色層。
＜可用於發光元件及受光元件的材料＞ 說明可用於發光元件及受光元件的材料。
電洞注入層是將電洞從陽極注入到電洞傳輸層的包含電洞注入性高的材料的層。作為電洞注入性高的材料，可以舉出芳香胺化合物、包含電洞傳輸性材料及受體性材料(電子受體性材料)的複合材料等。
電洞傳輸層是將從陽極藉由電洞注入層注入的電洞傳輸到發光層的層。電洞傳輸層是包含電洞傳輸性材料的層。作為電洞傳輸性材料，較佳為採用電洞移動率為1×10 -6cm 2/Vs以上的物質。注意，只要電洞傳輸性比電子傳輸性高，就可以使用上述以外的物質。作為電洞傳輸性材料，較佳為使用富π電子型雜芳族化合物(例如咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)、芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等電洞傳輸性高的材料。
電子傳輸層是將從陰極藉由電子注入層注入的電子傳輸到發光層的層。電子傳輸層是包含電子傳輸性材料的層。作為電子傳輸性材料，較佳為採用電子移動率為1×10 -6cm 2/Vs以上的物質。注意，只要電子傳輸性比電洞傳輸性高，就可以使用上述以外的物質。作為電子傳輸性材料，可以使用包含喹啉骨架的金屬錯合物、包含苯并喹啉骨架的金屬錯合物、包含㗁唑骨架的金屬錯合物、包含噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、包含喹啉配體的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物或者含氮雜芳族化合物等缺π電子型雜芳族化合物等的電子傳輸性高的材料。
電子注入層是將電子從陰極注入到電子傳輸層的包含電子注入性高的材料的層。作為電子注入性高的材料，可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者它們的化合物。作為電子注入性高的材料，也可以使用包含電子傳輸性材料及施體性材料(電子施體性材料)的複合材料。
作為電子注入層，例如可以使用鋰、銫、鐿、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF x，x為任意數)、8-(羥基喹啉)鋰(簡稱：Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱：LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羥基吡啶(pyridinolato)鋰(簡稱：LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱：LiPPP)、鋰氧化物(LiO x)、碳酸銫等鹼金屬、鹼土金屬或它們的化合物。另外，電子注入層也可以具有兩層以上的疊層結構。作為該疊層結構，例如可以採用作為第一層使用氟化鋰且作為第二層使用鐿的結構。
或者，作為電子注入層也可以使用電子傳輸性材料。例如，可以將具有非共用電子對並具有缺電子雜芳環的化合物用於電子傳輸性材料。明確而言，可以使用具有吡啶環、二嗪環(嘧啶環、吡嗪環、嗒𠯤環)以及三嗪環中的至少一個的化合物。
此外，具有非共用電子對的有機化合物的最低未佔據分子軌域(LUMO：Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能階較佳為-3.6eV以上且-2.3eV以下。一般來說，可以使用CV(循環伏安法)、光電子能譜法、光吸收能譜法、逆光電子能譜法等估計有機化合物的最高佔據分子軌域(HOMO：Highest Occupied Molecular Orbital)能階及LUMO能階。
例如，作為具有非共用電子對的有機化合物，可以使用4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱：BPhen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱：NBPhen)、2,2’-(1,3-伸苯基)雙(9-苯基-1,10-啡啉)(簡稱：mPPhen2P)、二喹㗁啉并[2,3-a：2’,3’-c]吩嗪(簡稱：HATNA)或2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)聯苯基-3-基]-1,3,5-三嗪(簡稱：TmPPPyTz)等。此外，與BPhen相比，NBPhen具有高玻璃轉移溫度(Tg)，從而具有高耐熱性。
受光元件在一對電極間至少包括被用作光電轉換層的活性層。在本說明書等中，有時將一對電極中的一方記為像素電極且另一方記為共用電極。
在受光元件所包括的一對電極中，一方的電極被用作陽極且另一方的電極被用作陰極。以下以像素電極被用作陽極且共用電極被用作陰極的情況為例進行說明。藉由將反向偏壓施加到像素電極與共用電極之間來驅動受光元件，可以檢測出入射到受光元件的光來產生電荷，由此可以將其提取為電流。或者，像素電極也可以被用作陰極且共用電極也可以被用作陽極。
受光元件所包括的活性層包含半導體。作為該半導體，可以舉出矽等無機半導體及包含有機化合物的有機半導體。在本實施方式中，示出使用有機半導體作為活性層所包括的半導體的例子。藉由使用有機半導體，可以以相同的方法(例如，真空蒸鍍法)形成發光層及活性層，並可以共同使用製造裝置，所以是較佳的。
作為活性層含有的n型半導體的材料，可以舉出富勒烯(例如C 60、C 70等)、富勒烯衍生物等具有電子接受性的有機半導體材料。富勒烯具有足球形狀，該形狀在能量上穩定。富勒烯的HOMO能階及LUMO能階都深(低)。因為富勒烯的LUMO能階較深，所以電子受體性(受體性)極高。一般地，當如苯那樣π電子共軛(共振)在平面上擴大時，電子施體性(施體型)變高。另一方面，富勒烯具有球形狀，儘管π電子共軛擴大，但是電子受體性變高。在電子受體性較高時，高速且高效地引起電荷分離，所以對受光元件來說是有益的。C 60、C 70都在可見光區中具有寬吸收帶，尤其是，C 70與C 60相比具有更大的π電子共軛體系，在長波長區域中也具有更寬的吸收帶，所以是較佳的。除此之外，作為富勒烯衍生物可以舉出[6,6]-苯基-C 71-丁酸甲酯(簡稱：PC70BM)、[6,6]-苯基-C 61-丁酸甲酯(簡稱：PC60BM)或1’,1”,4’,4”-四氫-二[1,4]甲烷萘并(methanonaphthaleno)[1,2：2’,3’,56,60：2”,3”][5,6]富勒烯-C 60(簡稱：ICBA)等。
作為n型半導體的材料，例如可以舉出N,N’-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(簡稱：Me-PTCDI)等的苝四羧酸衍生物。
另外，作為n型半導體的材料，例如可以舉出2,2’-(5,5’-(噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基)雙(噻吩-5,2-二基))雙(甲烷-1-基-1-亞基)二丙二腈(簡稱：FT2TDMN)。
作為n型半導體的材料，可以舉出具有喹啉骨架的金屬錯合物、具有苯并喹啉骨架的金屬錯合物、具有㗁唑骨架的金屬錯合物、具有噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物或醌衍生物等。
作為活性層含有的p型半導體的材料，可以舉出銅(II)酞青(Copper(II) phthalocyanine：CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene：DBP)、酞青鋅(Zinc Phthalocyanine：ZnPc)、錫酞青(SnPc)、喹吖啶酮、紅螢烯等具有電子施體性的有機半導體材料。
另外，作為p型半導體的材料，可以舉出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、具有芳香胺骨架的化合物等。再者，作為p型半導體的材料，可以舉出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、紫質衍生物、酞青衍生物、萘酞青衍生物、喹吖啶酮衍生物、紅螢烯衍生物、稠四苯衍生物、聚亞苯亞乙烯衍生物、聚對亞苯衍生物、聚茀衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等。
具有電子施體性的有機半導體材料的HOMO能階較佳為比具有電子接收性的有機半導體材料的HOMO能階淺(高)。具有電子施體性的有機半導體材料的LUMO能階較佳為比具有電子接收性的有機半導體材料的LUMO能階淺(高)。
較佳為使用球狀的富勒烯作為具有電子接收性的有機半導體材料，且較佳為使用其形狀與平面相似的有機半導體材料作為具有電子施體性的有機半導體材料。形狀相似的分子具有容易聚集的趨勢，當同一種分子凝集時，因分子軌域的能階相近而可以提高載子傳輸性。
例如，較佳為共蒸鍍n型半導體和p型半導體形成活性層。此外，也可以層疊n型半導體和p型半導體形成活性層。
受光元件作為活性層以外的層也可以包括包含電洞傳輸性高的物質、電子傳輸性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等的層。此外，不侷限於上述物質，也可以包括包含電洞注入性高的物質、電洞阻擋材料、電子注入性高的材料或電子阻擋材料等的層。
受光元件可以使用低分子化合物或高分子化合物，還可以包含無機化合物。構成受光元件的層可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
例如，作為電洞傳輸性材料或電子阻擋材料，可以使用聚(3,4-乙撐二氧噻吩)/(聚苯乙烯磺酸)(簡稱：PEDOT/PSS)等高分子化合物及鉬氧化物、碘化銅(CuI)等無機化合物。另外，作為電子傳輸性材料或電洞阻擋材料，可以使用氧化鋅(ZnO)等無機化合物、乙氧基化聚乙烯亞胺(PEIE)等有機化合物。受光元件例如也可以包含PEIE與ZnO的混合膜。
作為活性層可以使用被用作施體的聚[[4,8-雙[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基]-2,5-噻吩二基[5,7-雙(2-乙基己基)-4,8-二氧-4H，8H-苯并[1,2-c：4,5-c’]二噻吩-1,3-二基]]聚合物(簡稱：PBDB-T)或PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如，可以使用將受體材料分散於PBDB-T衍生物中的方法等。
此外，也可以在活性層中混合三種以上的材料。例如，以放大波長區域為目的而除了n型半導體的材料及p型半導體的材料以外還可以混合第三材料。此時，第三材料可以為低分子化合物或高分子化合物。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式5 在本實施方式中，說明根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10(顯示裝置10A或顯示裝置10B)的剖面結構例子。
圖33是示出顯示裝置10的結構例子的剖面圖。顯示裝置10包括基板11及基板12。
作為基板11，例如可以使用玻璃基板或單晶矽基板等基板。
基板11上包括半導體層15，該半導體層15設置有電晶體445及電晶體601。電晶體445及電晶體601可以為設置在實施方式1所示的層20中的電晶體21。
電晶體445由用作閘極電極的導電體448、用作閘極絕緣體的絕緣體446及基板11的一部分構成，並包括含有通道形成區的半導體區447、用作源極區和汲極區中的一個的低電阻區449a及用作源極區和汲極區中的另一個的低電阻區449b。電晶體445可以為p通道型或n通道型。
電晶體445及其他電晶體由元件分離層403電分離。圖33示出電晶體445及電晶體601由元件分離層403電分離的情況。元件分離層403可以利用LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon：矽局部氧化)法或STI(Shallow Trench Isolation：淺溝槽隔離)法等形成。
在此，在圖33所示的電晶體445中，半導體區447具有凸形狀。此外，半導體區447的側面及頂面以隔著絕緣體446被導電體448覆蓋的方式設置。注意，圖33未示出導電體448覆蓋半導體區447的側面的情況。此外，導電體448可以使用調整功函數的材料。
像電晶體445那樣，半導體區具有凸形狀的電晶體因利用半導體基板的凸部而可以被稱為鰭型電晶體。此外，也可以以與凸部的頂面接觸的方式具有被用作用來形成凸部的遮罩的絕緣體。此外，雖然在圖33中示出對基板11的一部分進行加工來形成凸部的情況，但是也可以對SOI基板進行加工來形成具有凸部的半導體。
此外，圖33所示的電晶體445的結構只是一個例子而不侷限於該結構，可以根據電路結構或電路工作方法等使用合適的電晶體。例如，電晶體445可以為平面型電晶體。
電晶體601可以採用與電晶體445相同的結構。
在基板11上除了設置有元件分離層403、電晶體445及電晶體601以外還設置有絕緣體405、絕緣體407、絕緣體409及絕緣體411。絕緣體405、絕緣體407、絕緣體409及絕緣體411中嵌入導電體451。在此，可以使導電體451的頂面的高度與絕緣體411的頂面的高度大致相同。
導電體451及絕緣體411上設置有絕緣體421及絕緣體214。絕緣體421及絕緣體214中嵌入導電體453。在此，可以使導電體453的頂面的高度與絕緣體214的頂面的高度大致相同。
導電體453及絕緣體214上設置有絕緣體216。絕緣體216中嵌入導電體455。在此，可以使導電體455的頂面的高度與絕緣體216的頂面的高度大致相同。
導電體455及絕緣體216上設置有絕緣體222、絕緣體224、絕緣體254、絕緣體280、絕緣體274及絕緣體281。絕緣體222、絕緣體224、絕緣體254、絕緣體280、絕緣體274及絕緣體281中嵌入導電體305。在此，可以使導電體305的頂面的高度與絕緣體281的頂面的高度大致相同。
導電體305及絕緣體281上設置有絕緣體361。絕緣體361中嵌入導電體317及導電體337。在此，可以使導電體337的頂面的高度與絕緣體361的頂面的高度大致相同。
導電體337及絕緣體361上設置有絕緣體363。絕緣體363中嵌入導電體347、導電體353、導電體355及導電體357。在此，可以使導電體353、導電體355及導電體357的頂面的高度與絕緣體363的頂面的高度大致相同。
在導電體353、導電體355、導電體357及絕緣體363上設置有其至少一部分被用作連接電極的導電體760。此外，以與導電體760電連接的方式設置有各向異性導電體780，並以與各向異性導電體780電連接的方式設置有FPC(撓性電路板)716。藉由使用FPC716，可以從顯示裝置10的外部向顯示裝置10供應各種信號等。
如圖33所示，電晶體445的用作源極區和汲極區中的另一個的低電阻區449b藉由導電體451、導電體453、導電體455、導電體305、導電體317、導電體337、導電體347、導電體353、導電體355、導電體357、導電體760及各向異性導電體780電連接於FPC716。在圖33中，作為具有使導電體760和導電體347電連接的功能的導電體示出導電體353、導電體355及導電體357的三個導電體，本發明的一個實施方式不侷限於此。具有使導電體760和導電體347電連接的功能的導電體的個數可以為一個、兩個、四個以上。藉由設置具有使導電體760和導電體347電連接的功能的多個導電體，可以降低接觸電阻。
絕緣體214上設置有電晶體750。電晶體750可以為設置在實施方式1所示的層50中的電晶體52。例如，可以為設置在像素電路51中的電晶體。電晶體750可以適當地使用OS電晶體。OS電晶體具有關態電流極低的特徵。由此，可以長時間保持影像資料等，從而可以降低更新頻率。例如，可以將顯示靜態影像時的圖框頻率或更新頻率設為1Hz以下、更佳為0.1Hz以下。由此，可以降低顯示裝置10的功耗。
絕緣體254、絕緣體280、絕緣體274及絕緣體281中嵌入導電體301a及導電體301b。導電體301a與電晶體750的源極和汲極中的一個電連接，導電體301b與電晶體750的源極和汲極中的另一個電連接。在此，可以使導電體301a及導電體301b的頂面的高度與絕緣體281的頂面的高度大致相同。
絕緣體361中嵌入導電體311、導電體313、導電體331、電容器790、導電體333及導電體335。導電體311及導電體313與電晶體750電連接並用作佈線。導電體333及導電體335與電容器790電連接。在此，可以使導電體331、導電體333及導電體335的頂面的高度與絕緣體361的頂面的高度大致相同。
絕緣體363中嵌入導電體341、導電體343及導電體351。在此，可以使導電體351的頂面的高度與絕緣體363的頂面的高度大致相同。
絕緣體405、絕緣體407、絕緣體409、絕緣體411、絕緣體421、絕緣體214、絕緣體280、絕緣體274、絕緣體281、絕緣體361及絕緣體363用作層間膜，也可以用作分別覆蓋其下方的凹凸形狀的平坦化膜。例如，為了提高絕緣體363的頂面的平坦性，可以藉由利用化學機械拋光(CMP：Chemical Mechanical Polishing)法等的平坦化處理使其平面平坦化。
如圖33所示，電容器790包括下部電極321、上部電極325。此外，下部電極321與上部電極325之間設置有絕緣體323。也就是說，電容器790具有一對電極間夾有用作介電體的絕緣體323的疊層型結構。此外，雖然圖33示出絕緣體281上設置有電容器790的例子，但是也可以在與絕緣體281不同的絕緣體上設置電容器790。
圖33示出導電體301a、導電體301b及導電體305形成在同一層中的例子。此外，還示出導電體311、導電體313、導電體317及下部電極321形成在同一層中的例子。此外，還示出導電體331、導電體333、導電體335及導電體337形成在同一層中的例子。此外，還示出導電體341、導電體343及導電體347形成在同一層中的例子。此外，還示出導電體351、導電體353、導電體355及導電體357形成在同一層中的例子。藉由在同一層中形成多個導電體，可以簡化顯示裝置10的製程，由此可以降低顯示裝置10的製造成本。此外，它們也可以分別形成在不同的層中並含有不同種類的材料。
圖33所示的顯示裝置10包括發光元件61。發光元件61包括導電體772、EL層786及導電體788。EL層786具有有機化合物或者量子點等無機化合物。
作為可用於有機化合物的材料，可以舉出螢光性材料或磷光性材料等。此外，作為可用作量子點的材料，可以舉出膠狀量子點材料、合金型量子點材料、核殼(Core Shell)型量子點材料、核型量子點材料等。
此外，導電體772藉由導電體351、導電體341、導電體331、導電體313及導電體301b電連接於電晶體750的源極和汲極中的另一個。導電體772形成在絕緣體363上，並被用作像素電極。
導電體772可以使用對可見光具有透光性的材料或具有反射性的材料。作為透光性材料，例如，可以使用含有銦、鋅、錫等的氧化物材料。作為反射性材料，例如，可以使用含有鋁、銀等材料。
雖然圖33中沒有進行圖示，但顯示裝置10可以設置偏振構件、相位差構件、抗反射構件等的光學構件(光學基板)等。
基板12一側設置有遮光層738及與該遮光層738接觸的絕緣體734。遮光層738具有遮蔽從鄰接區發射的光的功能。或者，遮光層738具有防止外光到達電晶體750等的功能。基板12藉由密封劑712與絕緣體363連接。
圖33所示的顯示裝置10在絕緣體363上設置有絕緣體730。在此，絕緣體730可以覆蓋導電體772的一部分。此外，發光元件61包括透光性導電體788，可以為頂部發射結構的發光元件。
此外，遮光層738以具有與絕緣體730重疊的區的方式設置。此外，遮光層738被絕緣體734覆蓋。此外，密封層732填充發光元件61與絕緣體734之間的空間。
再者，絕緣體730與EL層786之間設置有結構體778。此外，絕緣體730與絕緣體734之間設置有結構體778。
圖34示出圖33所示的顯示裝置10的變形例子。圖34所示的顯示裝置10的與圖33所示的顯示裝置10不同之處是設置有彩色層736。此外，彩色層736具有與發光元件61重疊的區。藉由設置彩色層736，可以提高從發光元件61提取的光的色純度。因此，顯示裝置10能夠顯示高品質影像。此外，因為顯示裝置10中的所有發光元件61例如可以為發射白色光的發光元件，所以不需要分別塗佈形成EL層786，可以實現高清晰的顯示裝置10。
發光元件61可以具有光學微腔諧振器(微腔)結構。由此，即使不設置彩色層也可以提取規定的顏色的光(例如RGB)，由此顯示裝置10能夠進行彩色顯示。藉由採用不設置彩色層的結構，可以抑制由彩色層吸收光。由此，顯示裝置10能夠顯示高亮度影像，並且可以降低顯示裝置10的功耗。此外，當藉由在各像素中將EL層786形成為島狀或者在各像素列中將EL層786形成為條狀，也就是說，藉由分別塗佈來形成EL層786時，也可以採用不設置彩色層的結構。注意，顯示裝置10的發光亮度較佳為500cd/m 2以上，更佳為1000cd/m 2以上，進一步較佳為2000cd/m 2以上。此外，高亮度的發光有可能導致顯示裝置10的可靠性下降。因此，顯示裝置10的發光亮度較佳為15000cd/m 2以下，更佳為10000cd/m 2以下。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式6 在本實施方式中，說明顯示裝置10的與實施方式5不同的剖面結構例子。
圖35A示出顯示裝置10的剖面結構例子。圖35A所示的顯示裝置10包括基板16、發光元件61R、發光元件61G、受光元件71、電晶體300及電晶體310。
發光元件61R具有呈現紅色光(R)的功能。發光元件61G具有呈現綠色光(G)的功能。電晶體300及電晶體310是在基板16中具有通道形成區的電晶體。作為基板16，例如可以使用如單晶矽基板等半導體基板。電晶體300及電晶體310包括基板16的一部分、導電體371、低電阻區372、絕緣體373及絕緣體374。導電體371被用作閘極電極。絕緣體373位於基板16與導電體371之間，並被用作閘極絕緣體。低電阻區372是基板16中摻雜有雜質的區，並被用作源極或汲極。絕緣體374覆蓋導電體371的側面。
電晶體300例如相當於上述實施方式所示的電晶體52B。電晶體310例如相當於上述實施方式所示的電晶體132。
此外，在相鄰的兩個電晶體300之間，以嵌入基板16的方式設置有元件分離層403。
此外，以覆蓋電晶體310的方式設置有絕緣體261，並絕緣體261上設置有電容器791。
電容器791包括導電體792、導電體794及位於它們之間的絕緣體793。導電體792用作電容器791的一個電極，導電體794用作電容器791的另一個電極，並且絕緣體793用作電容器791的介電質。
導電體792設置在絕緣體261上，並嵌入導電體795中。導電體792藉由嵌入絕緣體261中的插頭257與電晶體300的源極和汲極中的一個電連接。絕緣體793覆蓋導電體792而設置。導電體792與導電體794具有隔著絕緣體793彼此重疊的區。
另外，絕緣體793較佳為使用high-k材料或具有鐵電性的絕緣層。更明確而言，可以使用相對介電常數高(high-k)的材料與其介電強度比該high-k材料大的材料的疊層結構。例如，絕緣體793可以使用依次層疊有氧化鋯、氧化鋁、氧化鋯的絕緣膜。此外，例如可以使用依次層疊有氧化鋯、氧化鋁、氧化鋯以及氧化鋁的絕緣膜。此外，例如，可以使用依次層疊有鉿鋯氧化物、氧化鋁、鉿鋯氧化物、氧化鋁的絕緣膜。藉由將氧化鋁等介電強度較大的絕緣體層疊地使用，介電強度得到提高，因此可以抑制電容器791的靜電破壞。
以覆蓋電容器791的方式設置有絕緣體255a，絕緣體255a上設置有絕緣體255b，絕緣體255b上設置有絕緣體255c。絕緣體255c上設置有發光元件61R及發光元件61G。相鄰的發光器件之間的區以及相鄰的發光器件與受光器件之間的區中設置有絕緣物。在圖35A等中，該區中設置有保護層271及保護層271上的絕緣體278。
發光元件61R所包括的EL層172R及發光元件61G所包括的EL層172G各自上設置有絕緣體270。另外，EL層172R、EL層172G及絕緣體278上設置有共用層174，共用層174上設置有導電體173。另外，導電體173上設置有保護層273。
導電體171藉由嵌入絕緣體793、絕緣體255a、絕緣體255b及絕緣體255c中的插頭256、嵌入導電體795中的導電體792及嵌入絕緣體261中的插頭257與電晶體310的源極和汲極中的一方電連接。絕緣體255c的頂面的高度與插頭256的頂面的高度一致或大致一致。插頭可以使用各種導電材料。
另外，發光元件61R、發光元件61G及受光元件71上設置有絕緣體276。導電體171至絕緣體276相當於層60。絕緣體276上設置有基板12。絕緣體276被用作黏合層。基板16至絕緣體255c的疊層結構相當於顯示裝置10A及顯示裝置10B的層50。
在圖35A所示的結構例子中，發光元件形成在層60中，受光元件形成在層50或層20中。
受光元件71具有檢測從顯示裝置的外部經過絕緣體276、絕緣體255a及絕緣體261等入射的光Lin的功能。
圖35B示出與圖35A所示的顯示裝置10的剖面結構例子不同的剖面結構例子。圖35B示出圖35A的變形例子。圖35B所示的顯示裝置10設置有發光元件61W代替發光元件61R及發光元件61G，並且在絕緣體276上的重疊於發光元件61W的區包括彩色層。圖35B示出包括重疊於一個發光元件61W的彩色層264R以及重疊於另一個發光元件61W的彩色層264G的顯示裝置10的剖面結構例子。
發光元件61W具有呈現白色光的功能。另外，彩色層264R具有透過紅色光的功能，彩色層264G具有透過綠色光的功能。來自發光元件61W的白色光(W)經過彩色層264R作為紅色光被發射到顯示裝置的外部。另外，來自發光元件61W的白色光(W)經過彩色層264G作為綠色光被發射到顯示裝置的外部。注意，雖然圖35B沒有示出，但也可以使用透過藍色光等除紅色光及綠色光外的波長區域的光的彩色層。
另外，也可以在絕緣體276上的重疊於受光元件71的區上設置彩色層264X。作為彩色層264X，可以設置透過任意波長區域的光的彩色層。藉由設置彩色層264X，可以由受光元件71僅檢測透過彩色層264X的光。
圖35B所示的顯示裝置10在彩色層264R、彩色層264G及彩色層264X上包括絕緣體258，在絕緣體258上包括基板12。絕緣體258被用作黏合層。
圖36A示出圖35B所示的顯示裝置10的變形例子。圖36A所示的顯示裝置10具有在相鄰的發光元件61W之間共同使用相同的EL層172W的結構。另外，EL層172W還殘留在重疊於受光元件71的區上。只要EL層172W薄得透過光Lin，即使EL層172W殘留在重疊於受光元件71的區上也可以檢測光Lin。
圖36B示出圖35A所示的顯示裝置10的變形例子。如上述實施方式所示，藉由使用被用作光電轉換層的活性層182代替發光元件61的EL層172，可以實現受光元件71。
在圖36B所示的顯示裝置10中，發光元件61及受光元件71設置在層60中。設置在層60中的受光元件71藉由插頭256及插頭257與電晶體310的源極和汲極中的一方電連接。
另外，如圖37A所示，也可以以重疊於發光元件61W的方式設置彩色層264R及彩色層264G並以重疊於受光元件71的方式設置彩色層264X。
另外，如圖37B所示，也可以以重疊於發光元件61W的方式設置彩色層264R及彩色層264G並在受光元件71上不設置彩色層。
圖38示出圖35A所示的顯示裝置10的變形例子。圖38所示的顯示裝置10具有層疊電晶體300和電晶體302的結構。電晶體300的通道形成在基板16中。電晶體302的通道形成在基板17中。作為基板16及基板17都使用半導體基板。
圖38所示的顯示裝置10具有如下結構：貼合設置有電晶體300、電容器791及受光元件71的基板16與設置有電晶體302的基板17。
這裡，較佳為在基板16的底面設置絕緣體345。此外，較佳為在設置於基板17上的絕緣體262上設置絕緣體346。絕緣體345、絕緣體346為被用作保護層的絕緣體，可以抑制雜質擴散到基板16及基板17。
另外，也可以在絕緣體261與導電體792之間設置絕緣體796及絕緣體797。另外，也可以在絕緣體261上設置導電體798。較佳的是，以嵌入絕緣體797中的方式設置導電體798。
基板16中設置有穿過基板16及絕緣體345的插頭342。這裡，較佳為覆蓋插頭342的側面設置絕緣體344。絕緣體344為被用作保護層的絕緣體，可以抑制雜質擴散到基板16。在基板16為矽基板的情況下，插頭342也被稱為矽穿孔電極(TSV：Through Silicon Via)。
在基板16的背面(與基板12一側相反的一側的表面)一側、絕緣體345下設置導電體348。導電體348較佳為以嵌入在絕緣體332中的方式設置。此外，較佳為使導電體348及絕緣體332的底面平坦化。這裡，導電體348藉由插頭342與導電體798電連接。
另一方面，基板17在絕緣體346上設置有導電體349。導電體349較佳為以嵌入在絕緣體336中的方式設置。此外，較佳為使導電體349及絕緣體336的頂面平坦化。
藉由使導電體348與導電體349接合，基板17與基板16電連接。這裡，藉由提高由導電體349及絕緣體332形成的面以及由導電體348及絕緣體336形成的面的平坦性，可以良好地貼合導電體348與導電體349。
作為導電體348及導電體349較佳為使用相同的導電材料。例如，可以使用包含選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)等。尤其較佳的是，作為導電體348及導電體349使用銅。由此，可以採用Cu-Cu(銅-銅)直接接合技術(藉由彼此連接Cu(銅)的電極焊盤來進行電導通的技術)。
在圖38所示的顯示裝置10中，導電體348及絕緣體332至絕緣體255c的疊層結構相當於顯示裝置10A及顯示裝置10B的層50。另外，基板17至導電體349及絕緣體336的疊層結構相當於顯示裝置10A及顯示裝置10B的層20。
如圖39所示的顯示裝置10，也可以在導電體348與導電體349之間設置凸塊358以藉由凸塊358使導電體348與導電體349電連接。凸塊358例如可以使用包含金(Au)、鎳(Ni)、銦(In)、錫(Sn)等的導電材料形成。此外，例如，有時作為凸塊358使用焊料。此外，也可以在絕緣體332與絕緣體336之間設置黏合層359。此外，在設置凸塊358時，也可以不設置絕緣體332及絕緣體336。
圖40示出圖38所示的顯示裝置10的變形例子。在圖40所示的顯示裝置10中，基板16上設置有電晶體380。因此，圖40所示的顯示裝置10具有層疊電晶體380和電晶體302的結構。電晶體380是具有背閘極的電晶體。作為基板16可以使用半導體基板，也可以使用其他材料的基板。
另外，在圖40中，作為受光元件71使用圖36B所示的受光元件71。明確而言，作為被用作光電轉換層的活性層使用有機半導體。
電晶體380包括半導體382、絕緣體384、導電體385、一對導電體383、絕緣體326及導電體381。作為半導體382，例如也可以使用氧化物半導體。
在圖40所示的顯示裝置10中，基板16上設置有絕緣體324。絕緣體324被用作阻擋層，該阻擋層防止水或氫等雜質從基板16一側擴散到電晶體380且防止氧從半導體382向絕緣體324一側脫離。作為絕緣體324，例如可以使用與氧化矽膜相比氫或氧不容易擴散的膜諸如氧化鋁膜、氧化鉿膜、氮化矽膜等。
絕緣體324上設置有導電體381，並以覆蓋導電體381的方式設置有絕緣體326。絕緣體326中的至少接觸半導體382的部分較佳為使用氧化矽膜等氧化物絕緣膜。絕緣體326的頂面較佳為被平坦化。
半導體382設置在絕緣體326上。一對導電體383接觸於半導體382上並用作源極電極及汲極電極。
以覆蓋一對導電體383的頂面及側面以及半導體382的側面等的方式設置有絕緣體327，絕緣體327上設置有絕緣體261。絕緣體327被用作阻擋層，該阻擋層防止水或氫等雜質從絕緣體261等擴散到半導體382以及氧從半導體382脫離。作為絕緣體327，可以使用與絕緣體324同樣的絕緣膜。
絕緣體327及絕緣體261中設置有到達半導體382的開口。該開口內部嵌入有接觸於絕緣體261、絕緣體327及導電體383的側面以及半導體382的頂面的絕緣體384、以及接觸於絕緣體384的導電體385。
導電體385被用作電晶體380的第一閘極電極，絕緣體384被用作第一閘極絕緣體。導電體381被用作電晶體380的第二閘極電極，絕緣體326的一部分被用作第二閘極絕緣體。
當將第一閘極電極和第二閘極電極中的一方稱為“閘極”或“閘極電極”時，有時將第一閘極電極和第二閘極電極中的另一方稱為“背閘極”或“背閘極電極”。
導電體385的頂面、絕緣體384的頂面及絕緣體261的頂面被進行平坦化處理以它們的高度都一致或大致一致，並以覆蓋它們的方式設置有絕緣體329及絕緣體263。
絕緣體261及絕緣體263被用作層間絕緣體。絕緣體329被用作阻擋層，該阻擋層防止水或氫等雜質從絕緣體263一側擴散到電晶體380。絕緣體329可以使用與絕緣體327及絕緣體324同樣的絕緣膜。
以嵌入於設置在絕緣體796、絕緣體797、絕緣體263、絕緣體329、絕緣體261及絕緣體327中的開口中的方式設置有與一對導電體383中的一方電連接的插頭799。
這裡，在插頭799中，較佳的是，作為接觸於絕緣體796、絕緣體797、絕緣體263、絕緣體329、絕緣體261及絕緣體327的各開口的側面的部分以及該開口底部的接觸於導電體383的一部分的部分使用氫及氧不容易擴散的導電材料。
另外，圖40所示的顯示裝置10中以穿過絕緣體263、絕緣體329、絕緣體261、絕緣體327、絕緣體326、絕緣體324、基板16及絕緣體345的方式設置有插頭342。另外，如上所述，較佳為設置覆蓋插頭342的側面的絕緣體344。
另外，如圖41所示的顯示裝置10，也可以在導電體348與導電體349之間設置凸塊358以藉由凸塊358使導電體348與導電體349電連接。此外，也可以在絕緣體332與絕緣體336之間設置黏合層359。圖41所示的顯示裝置10是圖40所示的顯示裝置10的變形例子，也是圖38所示的顯示裝置10的變形例子。
另外，如圖36A所示，也可以以重疊於受光元件71的方式設置彩色層264X。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式7 在本實施方式中，說明可以用於本發明的一個實施方式的顯示裝置的OS電晶體的結構例子。
＜電晶體的結構例子1＞ 圖42A、圖42B及圖42C是可以用於本發明的一個實施方式的顯示裝置的電晶體750及電晶體750周邊的平面圖及剖面圖。電晶體750還可被用作電晶體380等。
圖42A是電晶體750的平面圖。此外，圖42B及圖42C是電晶體750的剖面圖。在此，圖42B是沿著圖42A中的點劃線A1-A2的剖面圖，該剖面圖相當於電晶體750的通道長度方向上的剖面圖。圖42C是沿著圖42A中的點劃線A3-A4的剖面圖，該剖面圖相當於電晶體750的通道寬度方向上的剖面圖。注意，為了容易理解，在圖42A的平面圖中省略部分組件。
如圖42A至圖42C所示，電晶體750包括：配置在基板(未圖示)上的金屬氧化物220a；配置在金屬氧化物220a上的金屬氧化物220b；配置在金屬氧化物220b上的相互分離的導電體242a及導電體242b；配置在導電體242a及導電體242b上並形成有導電體242a與導電體242b之間的開口的絕緣體280；配置在開口中的導電體260；配置在金屬氧化物220b、導電體242a、導電體242b以及絕緣體280與導電體260之間的絕緣體250；以及配置在金屬氧化物220b、導電體242a、導電體242b以及絕緣體280與絕緣體250之間的金屬氧化物220c。在此，如圖42B和圖42C所示，導電體260的頂面較佳為與絕緣體250、金屬氧化物220c以及絕緣體280的頂面大致對齊。以下，金屬氧化物220a、金屬氧化物220b以及金屬氧化物220c有時被統稱為金屬氧化物220。此外，導電體242a及導電體242b有時被統稱為導電體242。
此外，如圖42A至圖42C所示，較佳為在絕緣體224、金屬氧化物220a、金屬氧化物220b、導電體242a、導電體242b及金屬氧化物220c與絕緣體280之間配置有絕緣體254。在此，如圖42B、圖42C所示，絕緣體254較佳為與金屬氧化物220c的側面、導電體242a的頂面及側面、導電體242b的頂面及側面、金屬氧化物220a及金屬氧化物220b的側面以及絕緣體224的頂面接觸。
注意，在電晶體750中，形成通道的區(以下也稱為通道形成區)及其附近層疊有金屬氧化物220a、金屬氧化物220b及金屬氧化物220c的三層，但是本發明不侷限於此。例如，可以是金屬氧化物220b與金屬氧化物220c的兩層結構或者四層以上的疊層結構。此外，金屬氧化物220a、金屬氧化物220b以及金屬氧化物220c也可以各自具有兩層以上的疊層結構。
例如，在金屬氧化物220c具有由第一金屬氧化物和第一金屬氧化物上的第二金屬氧化物構成的疊層結構的情況下，較佳的是，第一金屬氧化物具有與金屬氧化物220b同樣的組成，第二金屬氧化物具有與金屬氧化物220a同樣的組成。
在此，導電體260被用作電晶體的閘極電極，導電體242a及導電體242b各被用作源極電極或汲極電極。如上所述，導電體260以嵌入絕緣體280的開口及被夾在導電體242a與導電體242b之間的區中的方式形成。在此，導電體260、導電體242a及導電體242b的配置相對於絕緣體280的開口自對準地被選擇。也就是說，在電晶體750中，閘極電極可以自對準地配置在源極電極與汲極電極之間。由此，可以以不設置用於對準的餘地的方式形成導電體260，所以可以實現電晶體750的佔有面積的縮小。由此，可以實現顯示裝置的高清晰化。此外，可以縮小顯示裝置的邊框。
此外，如圖42A至圖42C所示，導電體260較佳為包括配置在絕緣體250的內側的導電體260a及以嵌入導電體260a的內側的方式配置的導電體260b。此外，在電晶體750中，導電體260具有兩層疊層結構，但是本發明不侷限於此。例如，導電體260也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
此外，電晶體750較佳為包括配置在基板(未圖示)上的絕緣體214、配置在絕緣體214上的絕緣體216、以嵌入絕緣體216的方式配置的導電體205、配置在絕緣體216及導電體205上的絕緣體222以及配置在絕緣體222上的絕緣體224。較佳為在絕緣體224上配置有金屬氧化物220a。
此外，較佳為在電晶體750上配置有被用作層間膜的絕緣體274及絕緣體281。在此，絕緣體274較佳為與導電體260、絕緣體250、金屬氧化物220c以及絕緣體280的頂面接觸。
此外，絕緣體222、絕緣體254以及絕緣體274較佳為具有抑制氫(例如，氫原子、氫分子等中的至少一個)的擴散的功能。例如，絕緣體222、絕緣體254以及絕緣體274的氫透過性較佳為低於絕緣體224、絕緣體250以及絕緣體280。此外，絕緣體222及絕緣體254較佳為具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能。例如，絕緣體222及絕緣體254的氧透過性較佳為低於絕緣體224、絕緣體250以及絕緣體280。
在此，絕緣體224、金屬氧化物220及絕緣體250被絕緣體222及絕緣體274隔離。由此，可以抑制包含在絕緣體274的上層及絕緣體222的下層中的氫等雜質或過剩的氧混入絕緣體224、金屬氧化物220及絕緣體250。
較佳的是，設置與電晶體750電連接且被用作插頭的導電體245(導電體245a及導電體245b)。此外，還包括與被用作插頭的導電體245的側面接觸的絕緣體241 (絕緣體241a及絕緣體241b)。也就是說，絕緣體241以與絕緣體254、絕緣體280、絕緣體274以及絕緣體281的開口的內壁接觸的方式形成。此外，可以以與絕緣體241的側面接觸的方式設置有導電體245的第一導電體且在其內側設置有導電體245的第二導電體。在此，導電體245的頂面的高度與絕緣體281的頂面的高度可以大致相同。此外，示出電晶體750中層疊有導電體245的第一導電體及導電體245的第二導電體的結構，但是本發明不侷限於此。例如，導電體245也可以具有單層結構或者三層以上的疊層結構。在結構體具有疊層結構的情況下，有時按形成順序賦予序數以進行區別。
此外，較佳為在電晶體750中將被用作氧化物半導體的金屬氧化物(以下也稱為氧化物半導體)用於包含通道形成區的金屬氧化物220(金屬氧化物220a、金屬氧化物220b及金屬氧化物220c)。例如，作為將成為金屬氧化物220的通道形成區的金屬氧化物，較佳為使用其能帶間隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上的金屬氧化物。
作為上述金屬氧化物，較佳為至少包含銦(In)或鋅(Zn)。尤其是，較佳為包含銦(In)及鋅(Zn)。此外，除此之外，較佳為還包含元素M。元素M可以為鋁(Al)、鎵(Ga)、釔(Y)、錫(Sn)、硼(B)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鍺(Ge)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、鈰(Ce)、釹(Nd)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)、鎂(Mg)、鈷(Co)中的一種以上。尤其是，元素M較佳為鋁(Al)、鎵(Ga)、釔(Y)或錫(Sn)。另外，元素M更佳為包含鎵(Ga)和錫(Sn)中的任一者或兩者。
作為可用於OS電晶體的半導體層的金屬氧化物，例如可以使用銦氧化物(In氧化物)、銦鋅氧化物(In-Zn氧化物)、銦錫氧化物(In-Sn氧化物)、銦鈦氧化物(In-Ti氧化物)、銦鎵氧化物(In-Ga氧化物)、銦鎵鋁氧化物(In-Ga-Al氧化物)、銦鎵錫氧化物(In-Ga-Sn氧化物)、鎵鋅氧化物(Ga-Zn氧化物，也記作GZO)、鋁鋅氧化物(Al-Zn氧化物，也記作AZO)、銦鋁鋅氧化物(In-Al-Zn氧化物，也記作IAZO)、銦錫鋅氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、銦鈦鋅氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、銦鎵鋅氧化物(In-Ga-Zn氧化物，也記作IGZO)、銦鎵錫鋅氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物，也記作IGZTO)、銦鎵鋁鋅氧化物(In-Ga-Al-Zn氧化物，也記作IGAZO或IAGZO)等。或者，可以使用包含矽的銦錫氧化物、鎵錫氧化物(Ga-Sn氧化物)、鋁錫氧化物(Al-Sn氧化物)等。
藉由提高包含在金屬氧化物中的相對於所有金屬元素的原子個數的總和的銦的原子數比，可以提高電晶體的場效移動率。
藉由提高包含在金屬氧化物中的主要成分元素中相對於金屬元素的原子數的總和的鋅的原子數比，成為結晶性高的金屬氧化物，由此可以抑制金屬氧化物中的雜質的擴散。因此，電晶體的電特性的變動得到抑制且可以提高可靠性。
藉由提高包含在金屬氧化物中的主要成分元素中相對於金屬元素的原子數的總和的元素M的原子數比，可以抑制在金屬氧化物中形成氧空位。因此，起因於氧空位的載子生成得到抑制，由此可以實現關態電流小的電晶體。此外，電晶體的電特性的變動得到抑制，由此可以提高可靠性。
根據用於半導體層的金屬氧化物的組成而電晶體的電特性及可靠性不同。因此，藉由根據電晶體所需的電特性及可靠性使金屬氧化物的組成不同，可以實現兼具優異的電特性及高可靠性的半導體裝置。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-Zn氧化物的情況下，也可以使用銦的原子數比為鋅的原子數比以上的金屬氧化物。例如，也可以使用銦和鋅的原子數比為In：Zn=1：1、In：Zn=2：1、In：Zn=3：1、In：Zn=4：1、In：Zn=5：1、In：Zn=7：1、In：Zn=10：1或其附近的金屬氧化物。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-Sn氧化物的情況下，也可以使用銦的原子數比為錫的原子數比以上的金屬氧化物。例如，也可以使用銦和錫的原子數比為In：Sn=1：1、In：Sn=2：1、In：Sn=3：1、In：Sn=4：1、In：Sn=5：1、In：Sn=7：1、In：Sn=10：1或其附近的金屬氧化物。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-Sn-Zn氧化物的情況下，也可以使用銦的原子數比高於錫的原子數比的金屬氧化物。再者，較佳為使用鋅的原子數比高於錫的原子數比的金屬氧化物。例如，可以使用銦和錫和鋅的原子數比為In：Sn：Zn=2：1：3、In：Sn：Zn=3：1：2、In：Sn：Zn=4：2：3、In：Sn：Zn=4：2：4.1、In：Sn：Zn=5：1：3、In：Sn：Zn=5：1：6、In：Sn：Zn=5：1：7、In：Sn：Zn=5：1：8、In：Sn：Zn=6：1：6、In：Sn：Zn=10：1：3、In：Sn：Zn=10：1：6、In：Sn：Zn=10：1：7、In：Sn：Zn=10：1：8、In：Sn：Zn=5：2：5、In：Sn：Zn=10：1：10、In：Sn：Zn=20：1：10、In：Sn：Zn=40：1：10或其附近的金屬氧化物。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-Al-Zn氧化物的情況下，也可以使用銦的原子數比高於鋁的原子數比的金屬氧化物。再者，較佳為使用鋅的原子數比高於鋁的原子數比的金屬氧化物。例如，也可以使用銦和鋁和鋅的原子數比為In：Al：Zn=2：1：3、In：Al：Zn=3：1：2、In：Al：Zn=4：2：3、In：Al：Zn=4：2：4.1、In：Al：Zn=5：1：3、In：Al：Zn=5：1：6、In：Al：Zn=5：1：7、In：Al：Zn=5：1：8、In：Al：Zn=6：1：6、In：Al：Zn=10：1：3、In：Al：Zn=10：1：6、In：Al：Zn=10：1：7、In：Al：Zn=10：1：8、In：Al：Zn=5：2：5、In：Al：Zn=10：1：10、In：Al：Zn=20：1：10、In：Al：Zn=40：1：10或其附近的金屬氧化物。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-Ga-Zn氧化物的情況下，也可以使用原子數之和的銦的原子數比高於鎵的原子數比的金屬氧化物。再者，較佳為使用鋅的原子數比高於鎵的原子數比的金屬氧化物。例如，半導體層也可以使用金屬元素的原子數比為In：Ga：Zn=2：1：3、In：Ga：Zn=3：1：2、In：Ga：Zn=4：2：3、In：Ga：Zn=4：2：4.1、In：Ga：Zn=5：1：3、In：Ga：Zn=5：1：6、In：Ga：Zn=5：1：7、In：Ga：Zn=5：1：8、In：Ga：Zn=6：1：6、In：Ga：Zn=10：1：3、In：Ga：Zn=10：1：6、In：Ga：Zn=10：1：7、In：Ga：Zn=10：1：8、In：Ga：Zn=5：2：5、In：Ga：Zn=10：1：10、In：Ga：Zn=20：1：10、In：Ga：Zn=40：1：10或其附近的金屬氧化物。
在作為OS電晶體的半導體層使用In-M-Zn氧化物的情況下，也可以使用原子數之和的銦的原子數比高於元素M的原子數比的金屬氧化物。再者，較佳為使用鋅的原子數比高於元素M的原子數比的金屬氧化物。例如，半導體層也可以使用金屬元素的原子數比為In：M：Zn=2：1：3、In：M：Zn=3：1：2、In：M：Zn=4：2：3、In：M：Zn=4：2：4.1、In：M：Zn=5：1：3、In：M：Zn=5：1：6、In：M：Zn=5：1：7、In：M：Zn=5：1：8、In：M：Zn=6：1：6、In：M：Zn=10：1：3、In：M：Zn=10：1：6、In：M：Zn=10：1：7、In：M：Zn=10：1：8、In：M：Zn=5：2：5、In：M：Zn=10：1：10、In：M：Zn=20：1：10、In：M：Zn=40：1：10或其附近的金屬氧化物。
此外，在作為半導體層使用In-M-Zn氧化物時，也可以使用如下金屬氧化物：銦和元素M和鋅的原子數比為In：M：Zn=1：3：2[原子數比]或其附近的組成、In：M：Zn=1：1：0.5[原子數比]或其附近的組成、In：M：Zn=1：1：1[原子數比]或其附近的組成、In：M：Zn=1：1：1.2[原子數比]或其附近的組成或者In：M：Zn=1：1：2[原子數比]或其附近的組成。注意，附近的組成包括所希望的原子數比的±30%的範圍。此外，作為元素M較佳為使用鎵。
注意，在作為元素M包含多個金屬元素時，該金屬元素的原子數比的總計可以為元素M的原子數比。例如，在採用作為元素M包含鎵及鋁的In-Ga-Al-Zn氧化物時，鎵的原子數比和鋁的原子數比的總計可以為元素M的原子數比。此外，銦、元素M及鋅的原子數比較佳為在上述範圍內。
金屬氧化物的組成的分析例如可以使用能量色散X射線光譜法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)、X射線光電子能譜法(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy)、電感耦合電漿質譜分析法(ICP-MS：Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)或電感耦合電漿原子發射光譜法(ICP-AES：Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)。或者，也可以組合多個上述方法而分析。注意，含有率低的元素有時受分析精度的影響實際上的含有率與分析所得的含有率不同。例如，當元素M的含有率低時，有時分析所得的元素M的含有率低於實際上的含有率。
金屬氧化物可以利用濺射法、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等CVD法或ALD法等形成。
注意，在利用濺射法形成金屬氧化物的情況下，有時靶材的原子數比與該金屬氧化物的原子數比不同。尤其是，金屬氧化物中的鋅的原子數比有時小於靶材中的鋅的原子數比。明確而言，該鋅的原子數比有時為靶材中的鋅的原子數比的40%以上且90%以下左右。
此外，在藉由濺射法沉積金屬氧化物時，上述原子數比不侷限於所沉積的金屬氧化物的原子數比，而也可以是用於金屬氧化物的沉積的濺射靶材的原子數比。
此外，金屬氧化物220b中的不與導電體242重疊的區的厚度有時比其與導電體242重疊的區的厚度薄。該厚度薄區由於在形成導電體242a及導電體242b時去除金屬氧化物220b的頂面的一部分而形成。當在金屬氧化物220b的頂面上沉積成為導電體242的導電膜時，有時在與該導電膜的介面附近形成低電阻區。如此，藉由去除金屬氧化物220b的頂面上的位於導電體242a與導電體242b之間的低電阻區，可以抑制通道形成在該區中。
藉由本發明的一個實施方式，可以提供一種包括尺寸小的電晶體並其清晰度高的顯示裝置。此外，可以提供一種包括通態電流大的電晶體並其亮度高的顯示裝置。此外，可以提供一種包括工作速度快的電晶體並其工作速度快的顯示裝置。此外，可以提供一種包括電特性穩定的電晶體並其可靠性高的顯示裝置。此外，可以提供一種包括關態電流小的電晶體並其功耗低的顯示裝置。
以下說明可以用於本發明的一個實施方式的顯示裝置的電晶體750的詳細結構。
導電體205以包括與金屬氧化物220及導電體260重疊的區的方式配置。此外，導電體205較佳為以嵌入絕緣體216中的方式設置。
導電體205包括導電體205a、導電體205b及導電體205c。導電體205a與設置在絕緣體216中的開口的底面及側壁接觸。導電體205b以嵌入於形成在導電體205a的凹部的方式設置。在此，導電體205b的頂面低於導電體205a的頂面及絕緣體216的頂面。導電體205c與導電體205b的頂面及導電體205a的側面接觸。在此，導電體205c的頂面的高度與導電體205a的頂面的高度及絕緣體216的頂面的高度大致一致。換言之，導電體205b由導電體205a及導電體205c包圍。
作為導電體205a及導電體205c較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N 2O、NO、NO 2等)、銅原子等雜質的擴散的功能的導電材料。或者，較佳為使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能的導電材料。
藉由作為導電體205a及導電體205c使用具有抑制氫的擴散的功能的導電材料，可以抑制含在導電體205b中的氫等雜質藉由絕緣體224等擴散到金屬氧化物220。此外，藉由作為導電體205a及導電體205c使用具有抑制氧的擴散的功能的導電材料，可以抑制導電體205b被氧化而導電率下降。作為具有抑制氧擴散的功能的導電材料，例如可以使用鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、釕、氧化釕等。由此，導電體205a可以採用上述導電材料的單層或疊層。例如，作為導電體205a使用氮化鈦即可。
此外，導電體205b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。例如，導電體205b可以使用鎢。
在此，導電體260有時被用作第一閘極(也稱為頂閘極)電極。此外，導電體205有時被用作第二閘極(也稱為底閘極)電極。在此情況下，藉由獨立地改變供應到導電體205的電位而不使其與供應到導電體260的電位聯動，可以控制電晶體750的Vth。尤其是，藉由對導電體205供應負電位，可以使電晶體750的Vth更大且可以減小關態電流。因此，與不對導電體205供應負電位時相比，在對導電體205供應負電位的情況下，可以減小對導電體260供應的電位為0V時的汲極電流。
導電體205較佳為比金屬氧化物220中的通道形成區大。尤其是，如圖42C所示，導電體205較佳為延伸到與通道寬度方向上的金屬氧化物220交叉的端部的外側的區。就是說，較佳為在金屬氧化物220的通道寬度方向的側面的外側，導電體205和導電體260隔著絕緣體重疊。
藉由具有上述結構，可以由被用作第一閘極電極的導電體260的電場和被用作第二閘極電極的導電體205的電場電圍繞金屬氧化物220的通道形成區。
此外，如圖42C所示，將導電體205延伸來用作佈線。但是，本發明不侷限於此，也可以在導電體205下設置被用作佈線的導電體。
絕緣體214較佳為被用作抑制水或氫等雜質從基板一側進入電晶體750的阻擋絕緣膜。因此，作為絕緣體214較佳為使用具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N 2O、NO、NO 2等)、銅原子等雜質的擴散的功能(不容易使上述雜質透過)的絕緣材料。或者，較佳為使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能(不容易使上述氧透過)的絕緣材料。
例如，較佳的是，作為絕緣體214使用氧化鋁或氮化矽等。由此，可以抑制水或氫等雜質從與絕緣體214相比更靠近基板一側擴散到電晶體750一側。此外，可以抑制包含在絕緣體224等中的氧擴散到與絕緣體214相比更靠近基板一側。
此外，被用作層間膜的絕緣體216、絕緣體280及絕緣體281的介電常數較佳為比絕緣體214低。藉由將介電常數低的材料作為層間膜，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。例如，作為絕緣體216、絕緣體280及絕緣體281，適當地使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或具有空孔的氧化矽等。
絕緣體222及絕緣體224被用作閘極絕緣體。
在此，在與金屬氧化物220接觸的絕緣體224中，較佳為藉由加熱使氧脫離。在本說明書等中，有時將藉由加熱脫離的氧稱為過量氧。例如，作為絕緣體224適當地使用氧化矽或氧氮化矽等，即可。藉由以與金屬氧化物220接觸的方式設置包含氧的絕緣體，可以減少金屬氧化物220中的氧空位，從而可以提高電晶體750的可靠性。
明確而言，作為絕緣體224，較佳為使用藉由加熱使一部分的氧脫離的氧化物材料。藉由加熱使氧脫離的氧化物是指在TDS(Thermal Desorption Spectroscopy：熱脫附譜)分析中換算為氧原子的氧的脫離量為1.0×10 18atoms/cm 3以上，較佳為1.0×10 19atoms/cm 3以上，進一步較佳為2.0×10 19atoms/cm 3以上，或者3.0×10 20atoms/cm 3以上的氧化物膜。此外，進行上述TDS分析時的膜的表面溫度較佳為在100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且400℃以下的範圍內。
此外，如圖42C所示，有時在絕緣體224中不與絕緣體254重疊並不與金屬氧化物220b重疊的區的厚度比其他區的厚度薄。在絕緣體224中，不與絕緣體254重疊並不與金屬氧化物220b重疊的區較佳為具有足夠使上述氧擴散的厚度。
與絕緣體214等同樣，絕緣體222較佳為被用作抑制水或氫等雜質從基板一側混入電晶體750的阻擋絕緣膜。例如，絕緣體222的氫透過性較佳為比絕緣體224低。藉由由絕緣體222、絕緣體254以及絕緣體274圍繞絕緣體224、金屬氧化物220以及絕緣體250等，可以抑制水或氫等雜質從外部進入電晶體750。
再者，絕緣體222較佳為具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能(不容易使上述氧透過)。例如，絕緣體222的氧透過性較佳為比絕緣體224低。藉由使絕緣體222具有抑制氧或雜質的擴散的功能，可以減少金屬氧化物220所具有的氧擴散到基板一側，所以是較佳的。此外，可以抑制導電體205與絕緣體224或金屬氧化物220所具有的氧起反應。
絕緣體222較佳為使用作為絕緣材料的包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體。作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體，較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物(鋁酸鉿)等。當使用這種材料形成絕緣體222時，絕緣體222被用作抑制氧從金屬氧化物220釋放或氫等雜質從電晶體750的周圍部進入金屬氧化物220的層。
或者，例如也可以對上述絕緣體添加氧化鋁、氧化鉍、氧化鍺、氧化鈮、氧化矽、氧化鈦、氧化鎢、氧化釔、氧化鋯。此外，也可以對上述絕緣體進行氮化處理。還可以在上述絕緣體上層疊氧化矽、氧氮化矽或氮化矽。例如，作為絕緣體222可以採用依次層疊氮化矽、氧化矽和氧化鋁這三層的結構等。
此外，作為絕緣體222，例如也可以以單層或疊層使用包含氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶(SrTiO 3)或(Ba，Sr)TiO 3(BST)等所謂的high-k材料的絕緣體。當進行電晶體的微型化及高積體化時，由於閘極絕緣體的薄膜化，有時發生洩漏電流等問題。藉由作為被用作閘極絕緣體的絕緣體使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同時降低電晶體工作時的閘極電位。
此外，絕緣體222及絕緣體224也可以具有兩層以上的疊層結構。此時，不侷限於由相同材料構成的疊層結構，也可以是由不同材料構成的疊層結構。例如，也可以在絕緣體222下設置有與絕緣體224同樣的絕緣體。
金屬氧化物220包括金屬氧化物220a、金屬氧化物220a上的金屬氧化物220b及金屬氧化物220b上的金屬氧化物220c。當在金屬氧化物220b下設置有金屬氧化物220a時，可以抑制雜質從形成在金屬氧化物220a下方的結構物擴散到金屬氧化物220b。當在金屬氧化物220b上設置有金屬氧化物220c時，可以抑制雜質從形成在金屬氧化物220c的上方的結構物擴散到金屬氧化物220b。
此外，金屬氧化物220較佳為具有各金屬原子的原子數比互不相同的氧化物的疊層結構。例如，在金屬氧化物220至少包含銦(In)及元素M的情況下，金屬氧化物220a的構成元素中的元素M與其他元素的原子數比較佳為大於金屬氧化物220b的構成元素中的元素M與其他元素的原子數比。此外，金屬氧化物220a中的元素M與In的原子數比較佳為大於金屬氧化物220b中的元素M與In的原子數比。在此，金屬氧化物220c可以使用可用於金屬氧化物220a或金屬氧化物220b的金屬氧化物。
較佳的是，使金屬氧化物220a及金屬氧化物220c的導帶底的能量高於金屬氧化物220b的導帶底的能量。換言之，金屬氧化物220a及金屬氧化物220c的電子親和力較佳為小於金屬氧化物220b的電子親和力。在此情況下，金屬氧化物220c較佳為使用可以用於金屬氧化物220a的金屬氧化物。明確而言，金屬氧化物220c的構成元素中的元素M與其他元素的原子數比較佳為大於金屬氧化物220b的構成元素中的元素M與其他元素的原子數比。此外，金屬氧化物220c中的元素M與In的原子數比較佳為大於金屬氧化物220b中的元素M與In的原子數比。
在此，在金屬氧化物220a、金屬氧化物220b及金屬氧化物220c的接合部中，導帶底的能階平緩地變化。換言之，也可以將上述情況表達為金屬氧化物220a、金屬氧化物220b及金屬氧化物220c的接合部的導帶底的能階連續地變化或者連續地接合。為此，較佳為降低形成在金屬氧化物220a與金屬氧化物220b的介面以及金屬氧化物220b與金屬氧化物220c的介面的混合層的缺陷態密度。
明確而言，藉由使金屬氧化物220a與金屬氧化物220b以及金屬氧化物220b與金屬氧化物220c除了氧之外還包含共同元素(為主要成分)，可以形成缺陷態密度低的混合層。例如，在金屬氧化物220b為In-Ga-Zn氧化物的情況下，作為金屬氧化物220a及金屬氧化物220c可以使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化鎵等。此外，金屬氧化物220c可以具有疊層結構。例如，可以使用In-Ga-Zn氧化物和該In-Ga-Zn氧化物上的Ga-Zn氧化物的疊層結構，或者，可以使用In-Ga-Zn氧化物和該In-Ga-Zn氧化物上的氧化鎵的疊層結構。換言之，作為金屬氧化物220c，也可以使用In-Ga-Zn氧化物和不包含In的氧化物的疊層結構。
明確而言，作為金屬氧化物220a使用In：Ga：Zn=1：3：4[原子數比]或其附近或者1：1：0.5[原子數比]或其附近的金屬氧化物，即可。此外，作為金屬氧化物220b使用In：Ga：Zn=4：2：3[原子數比]或其附近、3：1：2[原子數比]或其附近或者1：1：1[原子數比]或其附近的金屬氧化物，即可。此外，作為金屬氧化物220c使用In：Ga：Zn=1：3：4[原子數比]或其附近、In：Ga：Zn=4：2：3[原子數比]或其附近、Ga：Zn=2：1[原子數比]或其附近或者Ga：Zn=2：5[原子數比]或其附近的金屬氧化物，即可。此外，作為金屬氧化物220c具有疊層結構的情況下的具體例子，可以舉出In：Ga：Zn=4：2：3[原子數比]或其附近和Ga：Zn=2：1[原子數比]或其附近的疊層結構、In：Ga：Zn=4：2：3[原子數比]或其附近和Ga：Zn=2：5[原子數比]或其附近的疊層結構、In：Ga：Zn=4：2：3[原子數比]或其附近和氧化鎵的疊層結構等。
此時，載子的主要路徑為金屬氧化物220b。藉由使金屬氧化物220a及金屬氧化物220c具有上述結構，可以降低金屬氧化物220a與金屬氧化物220b的介面及金屬氧化物220b與金屬氧化物220c的介面的缺陷態密度。因此，介面散射對載子傳導的影響減少，從而電晶體750可以得到高通態電流及高頻率特性。此外，在金屬氧化物220c具有疊層結構時，被期待降低上述金屬氧化物220b和金屬氧化物220c之間的介面的缺陷態密度的效果及抑制金屬氧化物220c所具有的構成元素擴散到絕緣體250一側的效果。更明確而言，在金屬氧化物220c具有疊層結構時，因為使不包含In的氧化物位於疊層結構的上方，所以可以抑制會擴散到絕緣體250一側的In。由於絕緣體250被用作閘極絕緣體，因此在In擴散在其中的情況下導致電晶體的特性不良。由此，藉由使金屬氧化物220c具有疊層結構，可以提供可靠性高的顯示裝置。
在金屬氧化物220b上設置被用作源極電極及汲極電極的導電體242(導電體242a及導電體242b)。作為導電體242，較佳為使用選自鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹、銦、釕、銥、鍶和鑭中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或者組合上述金屬元素的合金等。例如，較佳為使用氮化鉭、氮化鈦、鎢、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物等。此外，氮化鉭、氮化鈦、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物是不容易氧化的導電材料或者吸收氧也維持導電性的材料，所以是較佳的。
藉由以與金屬氧化物220接觸的方式形成上述導電體242，金屬氧化物220中的導電體242附近的氧濃度有時降低。此外，在金屬氧化物220中的導電體242附近有時形成包括包含在導電體242中的金屬及金屬氧化物220的成分的金屬化合物層。在此情況下，金屬氧化物220的導電體242附近的區中的載子密度增加，該區的電阻降低。
在此，導電體242a與導電體242b之間的區以與絕緣體280的開口重疊的方式形成。因此，可以在導電體242a與導電體242b之間自對準地配置導電體260。
絕緣體250被用作閘極絕緣體。絕緣體250較佳為與金屬氧化物220c的頂面接觸地配置。絕緣體250可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽、具有空孔的氧化矽。尤其是，氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。
與絕緣體224同樣，較佳為降低絕緣體250中的水或氫等雜質的濃度。絕緣體250的厚度較佳為1nm以上且20nm以下。
此外，也可以在絕緣體250與導電體260之間設置金屬氧化物。該金屬氧化物較佳為抑制從絕緣體250擴散到導電體260的氧。由此，可以抑制因絕緣體250中的氧所導致的導電體260的氧化。
此外，該金屬氧化物有時被用作閘極絕緣體的一部分。因此，在將氧化矽或氧氮化矽等用於絕緣體250的情況下，作為該金屬氧化物較佳為使用作為相對介電常數高的high-k材料的金屬氧化物。藉由使閘極絕緣體具有絕緣體250與該金屬氧化物的疊層結構，可以形成具有熱穩定性且相對介電常數高的疊層結構。因此，可以在保持閘極絕緣體的物理厚度的同時降低在電晶體工作時施加的閘極電位。此外，可以減少被用作閘極絕緣體的絕緣體的等效氧化物厚度(EOT：Equivalent Oxide Thickness)。
明確而言，可以使用包含選自鉿、鋁、鎵、釔、鋯、鎢、鈦、鉭、鎳、鍺和鎂等中的一種或兩種以上的金屬氧化物。特別是，較佳為使用作為包含鋁及鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體的氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物(鋁酸鉿)等。
雖然在圖42A至圖42C中，導電體260具有兩層結構，但是也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
作為導電體260a較佳為使用上述具有抑制氫原子、氫分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(N 2O、NO、NO 2等)、銅原子等雜質的擴散的功能的導電體。此外，較佳為使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能的導電材料。
此外，當導電體260a具有抑制氧的擴散的功能時，可以抑制絕緣體250所包含的氧使導電體260b氧化而導致導電率的下降。作為具有抑制氧的擴散的功能的導電材料，例如，較佳為使用鉭、氮化鉭、釕或氧化釕等。
此外，作為導電體260b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，由於導電體260還被用作佈線，所以較佳為使用導電性高的導電體。例如，可以使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，導電體260b可以具有疊層結構，例如可以具有鈦、氮化鈦與上述導電材料的疊層結構。
此外，如圖42A和圖42C所示，在金屬氧化物220b的不與導電體242重疊的區，即金屬氧化物220的通道形成區中，金屬氧化物220的側面被導電體260覆蓋。由此，可以容易將被用作第一閘極電極的導電體260的電場影響到金屬氧化物220的側面。由此，可以提高電晶體750的通態電流及頻率特性。
絕緣體254與絕緣體214等同樣地較佳為被用作抑制水或氫等雜質從絕緣體280一側混入電晶體750的阻擋絕緣膜。例如，絕緣體254的氫透過性較佳為比絕緣體224低。再者，如圖42B、圖42C所示，絕緣體254較佳為與金屬氧化物220c的側面、導電體242a的頂面及側面、導電體242b的頂面及側面、金屬氧化物220a及金屬氧化物220b的側面以及絕緣體224的頂面接觸。藉由採用這種結構，可以抑制絕緣體280所包含的氫從導電體242a、導電體242b、金屬氧化物220a、金屬氧化物220b及絕緣體224的頂面或側面進入金屬氧化物220。
再者，絕緣體254還具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一個)的擴散的功能(不容易使上述氧透過)。例如，絕緣體254的氧透過性較佳為比絕緣體280或絕緣體224低。
絕緣體254較佳為藉由濺射法進行沉積。藉由在包含氧的氛圍下使用濺射法沉積絕緣體254，可以對絕緣體224與絕緣體254接觸的區附近添加氧。由此，可以將氧從該區藉由絕緣體224供應到金屬氧化物220中。在此，藉由使絕緣體254具有抑制擴散到上方的氧的功能，可以防止氧從金屬氧化物220擴散到絕緣體280。此外，藉由使絕緣體222具有抑制擴散到下方的氧的功能，可以防止氧從金屬氧化物220擴散到基板一側。如此，對金屬氧化物220中的通道形成區供應氧。由此，可以減少金屬氧化物220的氧空位並抑制電晶體的常開啟化。
作為絕緣體254，例如可以沉積包含鋁及鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體。注意，作為包含鋁和鉿中的一者或兩者的氧化物的絕緣體，較佳為使用氧化鋁、氧化鉿、包含鋁及鉿的氧化物(鋁酸鉿)等。
絕緣體280較佳為隔著絕緣體254設置在絕緣體224、金屬氧化物220及導電體242上。例如，作為絕緣體280，較佳為具有氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或具有空孔的氧化矽等。尤其是，氧化矽及氧氮化矽具有熱穩定性，所以是較佳的。特別是，因為氧化矽、氧氮化矽、具有空孔的氧化矽等的材料容易形成包含藉由加熱脫離的氧的區，所以是較佳的。
此外，較佳為絕緣體280中的水或氫等雜質的濃度得到降低。此外，絕緣體280的頂面也可以被平坦化。
絕緣體274較佳為與絕緣體214等同樣地被用作抑制水或氫等雜質從上方混入到絕緣體280的阻擋絕緣膜。作為絕緣體274，例如可以使用能夠用於絕緣體214、絕緣體254等的絕緣體。
較佳為在絕緣體274上設置被用作層間膜的絕緣體281。與絕緣體224等同樣，較佳為絕緣體281中的水或氫等雜質的濃度得到降低。
在形成於絕緣體281、絕緣體274、絕緣體280及絕緣體254中的開口中配置導電體245a及導電體245b。導電體245a及導電體245b以中間夾著導電體260的方式設置。此外，導電體245a及導電體245b的頂面的高度與絕緣體281的頂面可以位於同一平面上。
此外，以與絕緣體281、絕緣體274、絕緣體280以及絕緣體254的開口的內壁接觸的方式設置有絕緣體241a，以與其側面接觸的方式形成有導電體245a的第一導電體。導電體242a位於該開口的底部的至少一部分，導電體245a與導電體242a接觸。同樣，以與絕緣體281、絕緣體274、絕緣體280以及絕緣體254的開口的內壁接觸的方式設置有絕緣體241b，以與其側面接觸的方式形成有導電體245b的第一導電體。導電體242b位於該開口的底部的至少一部分，導電體245b與導電體242b接觸。
導電體245a及導電體245b較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，導電體245a及導電體245b也可以具有疊層結構。
當作為導電體245採用疊層結構時，作為與金屬氧化物220a、金屬氧化物220b、導電體242、絕緣體254、絕緣體280、絕緣體274及絕緣體281接觸的導電體較佳為使用上述具有抑制水或氫等雜質的擴散的功能的導電體。例如，較佳為使用鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、釕或氧化釕等。可以以單層或疊層使用具有抑制水或氫等雜質的擴散的功能的導電材料。藉由使用該導電材料，可以防止添加到絕緣體280的氧被導電體245a及導電體245b吸收。此外，可以防止水或氫等雜質從絕緣體281的上方的層藉由導電體245a及導電體245b進入金屬氧化物220。
作為絕緣體241a及絕緣體241b，例如使用能夠用於絕緣體254等的絕緣體，即可。因為絕緣體241a及絕緣體241b與絕緣體254及接觸地設置，所以可以抑制從絕緣體280等水或氫等雜質經過導電體245a及導電體245b混入金屬氧化物220。此外，可以抑制絕緣體280所包含的氧被導電體245a及導電體245b吸收。
雖然未圖示，但是可以以與導電體245a的頂面及導電體245b的頂面接觸的方式配置被用作佈線的導電體。被用作佈線的導電體較佳為使用以鎢、銅或鋁為主要成分的導電材料。此外，該導電體可以具有疊層結構，例如，可以具有鈦、氮化鈦與上述導電材料的疊層結構。此外，該導電體也可以以嵌入絕緣體的開口中的方式形成。
＜電晶體的結構例子2＞ 圖43示出圖42所示的電晶體750的變形例子。圖43A、圖43B及圖43C是作為電晶體750的變形例子的電晶體751的平面圖及剖面圖。電晶體751是電晶體750的變形例子，所以主要說明電晶體751的與電晶體750不同之處。另外，電晶體751也可以被用作電晶體380等。
電晶體751具有從電晶體750的結構中排除金屬氧化物220c及導電體205c的結構。藉由減少電晶體的組件，可以降低生產成本。當電晶體的組件減少時製程縮短，因此製造良率得到提高。
另外，電晶體751具有如下結構：在金屬氧化物220的外側具有絕緣體254與絕緣體222接觸的區；絕緣體224的側面被絕緣體254覆蓋。藉由以絕緣體254覆蓋絕緣體224的側面，可以防止氧經過絕緣體224擴散到外部，並且可以防止氧從絕緣體224一側過剩供應到金屬氧化物220。
另外，也可以在絕緣體280、絕緣體254、導電體242及金屬氧化物220b與絕緣體250之間設置絕緣體。作為該絕緣體較佳為使用氧化鋁及氧化鉿等。藉由設置該絕緣體，可以抑制如下現象：氧從金屬氧化物220向絕緣體250一側脫離；氧從絕緣體250一側過剩供應到金屬氧化物220；導電體242氧化等。
＜電晶體的結構例子3＞ 接著，說明具有與電晶體750及電晶體751不同的結構的電晶體752。與電晶體750及電晶體751同樣，電晶體752也可以用於本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖44A是電晶體752的平面圖。圖44B是對應於圖44A所示的點劃線A1-A2的剖面圖。另外，圖44C是對應於圖44A所示的點劃線A3-A4的剖面圖。
在圖44A至圖44C中，將點劃線A1-A2的方向看作X方向，將點劃線A3-A4的方向看作Y方向。另外，垂直於X方向及Y方向的方向為Z方向。
圖44A至圖44C所示的電晶體752包括絕緣體IS1至絕緣體IS3、絕緣體GI1、導電體ME1至導電體ME3以及半導體SC1。
作為一個例子，絕緣體IS1被用作在其上方設置電晶體752的源極、汲極及通道形成區的基底膜。絕緣體IS1例如可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽或氮化矽等形成。另外，作為絕緣體IS1，例如可以使用添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽或者具有空孔的氧化矽。尤其是，氧化矽及氧氮化矽在熱方面穩定，因此是較佳的。尤其是，因為氧化矽、氧氮化矽、具有空孔的氧化矽等的材料容易形成包含藉由加熱脫離的氧的區，所以是較佳的。另外，絕緣體IS1例如可以使用樹脂。此外，作為用於絕緣體IS1的材料，也可以適當地組合上述絕緣材料。
導電體ME1是在電晶體752中被用作源極和汲極中的一個的導電體(有時也稱為端子、佈線等)。此外，導電體ME2是在電晶體752中被用作源極和汲極中的另一個的導電體(有時也稱為端子、佈線等)。
注意，在圖44A至圖44C中，作為一個例子，導電體ME1作為佈線延伸在Y方向上。此外，作為一個例子，導電體ME2作為佈線延伸在X方向上。
作為導電體ME1、導電體ME2及導電體ME3，例如較佳為使用選自鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹、銦、釕、銥、鍶和鑭中的金屬元素、以選自上述金屬元素的兩種以上為成分的合金或者組合選自上述金屬元素的兩種以上的合金。此外，作為導電體ME1、導電體ME2及導電體ME3，例如較佳為使用氮化鉭、氮化鈦、鎢、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物。氮化鉭、氮化鈦、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物及包含鑭和鎳的氧化物是不容易氧化的導電材料或者吸收氧也維持導電性的材料，所以是較佳的。另外，作為導電體例如也可以使用以含有雜質元素(例如，磷)的多晶矽為代表的導電率高的半導體或矽化物(例如，鎳矽化物)。
此外，導電體ME1、導電體ME2及導電體ME3也可以使用導電氧化物。作為導電氧化物，例如可以舉出氧化銦、氧化鋅、In-Sn氧化物(ITO)、In-Zn氧化物(也稱為IZO(註冊商標))、In-W氧化物、In-W-Zn氧化物、In-Ti氧化物、In-Ti-Sn氧化物、In-Sn-Si氧化物(包含矽的ITO，也稱為ITSO)、添加有鎵的氧化鋅及In-Ga-Zn氧化物。尤其是，較佳為使用包含銦的導電氧化物，因為其導電性高。
此外，也可以層疊多個由上述材料形成的導電膜。例如，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料和包含氧的導電材料的疊層結構。作為導電膜的具體疊層結構，例如可以舉出氧化物和包含釕的金屬膜的疊層結構等。此外，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料和包含氮的導電材料的疊層結構。此外，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料、包含氧的導電材料和包含氮的導電材料的疊層結構。
此外，絕緣體IS2例如被用作在電晶體752中使源極與汲極隔開的層間膜。絕緣體IS2例如可以使用可用於絕緣體IS1的材料。當半導體SC1為被用作氧化物半導體的金屬氧化物時，較佳為使用氧化矽、氧氮化矽或具有空孔的氧化矽。這些材料可以容易形成包含藉由加熱脫離的氧的區，可以將該脫離的氧供應給該金屬氧化物。由此，在與絕緣體IS2接觸的半導體SC1的介面及介面附近該金屬氧化物的載子濃度降低，半導體SC1的介面及介面附近成為i型或實質上i型。因此，可以將半導體SC1的介面及介面附近用作電晶體752中的通道形成區。
半導體SC1例如可以為被用作氧化物半導體的金屬氧化物。在此情況下，電晶體752是OS電晶體。作為該金屬氧化物的一個例子，較佳為至少包含銦或鋅。尤其較佳為包含銦及鋅。此外，除此之外，較佳為還包含元素M。作為元素M，可以使用選自鋁、鎵、矽、釔、錫、銅、釩、鈹、硼、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂、鈷和銻中的一個以上。尤其是，元素M較佳為鋁、鎵、釔和錫中的一種以上。另外，元素M更佳為包含鎵和錫中的一者或兩者。
更明確地說，作為金屬氧化物，可以舉出銦氧化物、鎵氧化物、鋅氧化物、銦鋅氧化物(In-Zn氧化物，也稱為IZO(註冊商標))、銦錫氧化物(In-Sn氧化物)、銦鈦氧化物(In-Ti氧化物)、銦鎵氧化物(In-Ga氧化物)、銦鎵鋁氧化物(In-Ga-Al氧化物)、銦鎵錫氧化物(In-Ga-Sn氧化物)、鎵鋅氧化物(Ga-Zn氧化物，也稱為GZO)、鋁鋅氧化物(Al-Zn氧化物，也稱為AZO)、銦鋁鋅氧化物(In-Al-Zn氧化物，也稱為IAZO)、銦錫鋅氧化物(In-Sn-Zn氧化物，也稱為ITZO(註冊商標))、銦鈦鋅氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、銦鎵鋅氧化物(In-Ga-Zn氧化物，也稱為IGZO)、銦鎵錫鋅氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物，也稱為IGZTO)、銦鎵鋁鋅氧化物(In-Ga-Al-Zn氧化物，也稱為IGAZO、IGZAO或IAGZO)等。或者，可以舉出包含矽的銦錫氧化物、鎵錫氧化物(Ga-Sn氧化物)及鋁錫氧化物(Al-Sn氧化物)等。另外，以銦氧化物等為代表的不包含Zn的材料與Si製程的親和性高，所以是較佳的。另一方面，包含Zn的材料可以提高結晶性，所以是較佳的。
注意，在半導體SC1為被用作氧化物半導體的金屬氧化物的情況下，較佳為利用ALD法形成。如圖44B及圖44C所示，當在具有步階的區中形成半導體SC1時，藉由利用ALD法可以形成覆蓋性良好的半導體SC1。
此外，當作為半導體SC1使用被用作氧化物半導體的金屬氧化物時，較佳為在金屬氧化物的沉積中或沉積後在含氧氛圍下進行微波處理來進行降低該金屬氧化物中的雜質濃度的處理。作為雜質尤其可以舉出氫及碳。此外，藉由進行微波處理，有時可以提高金屬氧化物的結晶性。在此，微波處理例如是指使用包括利用微波生成高密度電漿的電源的裝置的處理。
此外，作為半導體SC1較佳為使用具有結晶性的金屬氧化物層。例如，可以使用具有CAAC(c-axis-aligned crystalline)結構、多晶結構、微晶(nc：nanocrystalline)結構等的金屬氧化物層。藉由將具有結晶性的金屬氧化物層用於半導體SC1，可以降低半導體SC1中的缺陷態密度，由此可以實現可靠性高的半導體裝置。
作為一個例子，半導體SC1較佳為使用In-Ga-Zn氧化物。尤其是，作為In-Ga-Zn氧化物，更佳為使用In：Ga：Zn=1：1：1[原子數比]或其附近的組成、4：2：3[原子數比]或其附近的組成、或者3：1：2[原子數比]或其附近的組成的金屬氧化物。此外，作為另一個例子，半導體膜SC1A較佳為使用In-Zn氧化物。尤其是，In-Zn氧化物更佳為In：Zn=4：1[原子數比]或其附近的組成的金屬氧化物。
例如，半導體SC1較佳為具有各金屬原子的原子數比互不相同的多個氧化物層的疊層結構。例如，作為金屬氧化物考慮第一金屬氧化物及形成在第一金屬氧化物上的第二金屬氧化物。在各金屬氧化物至少包含銦(In)及元素M的情況下，第一金屬氧化物的所有構成元素中的元素M的原子數比較佳為大於第二金屬氧化物的所有構成元素中的元素M的原子數比。此外，第一金屬氧化物中的元素M的相對於In的原子數比較佳為大於第二金屬氧化物中的元素M的相對於In的原子數比。
明確而言，作為第一金屬氧化物，使用In：Ga：Zn=1：3：4[原子數比]或其附近的組成、1：3：2[原子數比]或其附近的組成或者1：1：0.5[原子數比]或其附近的組成的金屬氧化物，即可。另外，作為第二金屬氧化物，使用In：Ga：Zn=1：1：1[原子數比]或其附近的組成、4：2：3[原子數比]或其附近的組成或者3：1：2[原子數比]或其附近的組成的金屬氧化物，即可。注意，附近的組成包括所希望的原子數比的±30%的範圍。
此時，第二金屬氧化物成為載子的主要路徑。藉由第一金屬氧化物採用上述結構，可以降低第一金屬氧化物與第二金屬氧化物的介面的缺陷態密度。因此，介面散射對載子傳導的影響減少，從而電晶體可以得到高通態電流及高頻率特性。
另外，絕緣體IS2的設置有電晶體752的區中形成有其側面大致垂直於X-Y平面(錐角為70˚以上且110˚以下)的開口KK1。另外，包括電晶體752的通道形成區的半導體SC1以藉由開口KK1與導電體ME1及導電體ME2接觸的方式設置。
另外，在電晶體752中，半導體SC1上設置有絕緣體GI1。明確而言，在俯視時，絕緣體GI1與半導體SC1中的通道形成區重疊並位於其上方。絕緣體GI1被用作電晶體752的閘極絕緣膜。
作為絕緣體GI1，例如較佳為使用包含氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶(SrTiO 3)或(Ba，Sr)TiO 3(BST)等所謂的high-k材料的絕緣體的單層或疊層。或者，絕緣體GI1也可以使用相對介電常數高的絕緣體如包含鋁及鉿的氧化物、包含鋁及鉿的氧氮化物、包含矽及鉿的氧化物(矽酸鉿，也稱為HfxSiOy(x及y都為任意數))、包含矽及鉿的氧氮化物或者包含矽及鉿的氮化物。另外，絕緣體GI1也可以使用可用於絕緣體IS1的材料。例如，作為絕緣體GI1也可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽或氮化矽。
此外，在電晶體752中，導電體ME3以填充開口KK1的方式設置在絕緣體GI1上。導電體ME3是電晶體752中的被用作閘極的導電體(有時換稱為端子、佈線等)。
注意，在圖44A至圖44C中，作為一個例子，導電體ME3作為佈線延伸在Y方向上。
絕緣體IS3例如是用作層間膜的膜。因此，絕緣體IS3較佳為包含相對介電常數低的絕緣材料。藉由將相對介電常數低的絕緣材料用於層間膜，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。
作為絕緣體IS3，例如可以使用可用於絕緣體IS1的材料。
如上所述，在圖44A至圖44C所示的電晶體752中，被用作源極和汲極中的一個的導電體ME1位於成為層間膜的絕緣體IS2的下方，被用作源極和汲極中的另一個的導電體ME2位於絕緣體IS2的上方。因此，在電晶體752中，通道形成區沿著絕緣體IS2的開口設置。
電晶體752的源極和汲極位於不同的高度，因此流過半導體層的電流在高度方向上流過。就是可以說通道長度方向具有高度方向(縱方向)的成分，因此電晶體752也可以被稱為VFET(Vertical Field Effect Transistor：垂直場效應電晶體)、縱向電晶體、縱向型通道電晶體、縱向通道型電晶體等。
如圖44A至圖44C所示，藉由沿著被用作層間膜的絕緣體的開口的側面設置電晶體的通道形成區，與沿著X-Y平面設置電晶體的通道形成區的情況相比，可以縮小電晶體的佔有面積。因此，藉由使用電晶體752中的一者或兩者形成電路，可以減小該電路的面積。此外，其結果是，可以實現包括該電路的半導體裝置或半導體裝置的小型化。
＜電晶體的構成材料＞ 以下，說明可用於電晶體的構成材料。
[基板] 作為形成電晶體的基板例如可以使用絕緣體基板、半導體基板或導電體基板。作為絕緣體基板，例如可以舉出玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、穩定氧化鋯基板(釔安定氧化鋯基板等)、樹脂基板等。此外，作為半導體基板，例如可以舉出由矽或鍺等構成的半導體基板、或者由碳化矽、矽鍺、砷化鎵、磷化銦、氧化鋅、氧化鎵、氮化鎵構成的化合物半導體基板等。再者，還可以舉出在上述半導體基板內部具有絕緣體區的半導體基板，例如有SOI (Silicon On Insulator；絕緣層上覆矽)基板等。作為導電體基板，可以舉出石墨基板、金屬基板、合金基板、導電樹脂基板等。或者，可以舉出包含金屬氮化物的基板、包含金屬氧化物的基板等。再者，還可以舉出設置有導電體或半導體的絕緣體基板、設置有導電體或絕緣體的半導體基板、設置有半導體或絕緣體的導電體基板等。或者，也可以使用在這些基板上設置有元件的基板。作為設置在基板上的元件，可以舉出電容器、電阻器、切換元件、發光元件、記憶元件等。
[絕緣體] 作為絕緣體，有具有絕緣性的氧化物、氮化物、氧氮化物、氮氧化物、金屬氧化物、金屬氧氮化物以及金屬氮氧化物等。
例如，當進行電晶體的微型化及高積體化時，由於閘極絕緣體的薄膜化，有時發生洩漏電流等的問題。藉由作為被用作閘極絕緣體的絕緣體使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同時實現電晶體工作時的低電壓化。另一方面，藉由將相對介電常數較低的材料用於被用作層間膜的絕緣體，可以減少產生在佈線之間的寄生電容。因此，較佳為根據絕緣體的功能選擇材料。
作為相對介電常數較高的絕緣體，可以舉出氧化鎵、氧化鉿、氧化鋯、含有鋁及鉿的氧化物、含有鋁及鉿的氧氮化物、含有矽及鉿的氧化物、含有矽及鉿的氧氮化物或者含有矽及鉿的氮化物等。
作為相對介電常數較低的絕緣體，可以舉出氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、添加有氟的氧化矽、添加有碳的氧化矽、添加有碳及氮的氧化矽、具有空孔的氧化矽或樹脂等。
藉由由具有抑制氫等雜質及氧的透過的功能的絕緣體(絕緣體214、絕緣體222、絕緣體254、及絕緣體274等)圍繞使用氧化物半導體的電晶體，可以使電晶體的電特性穩定。作為具有抑制氫等雜質及氧的透過的功能的絕緣體，例如可以以單層或疊層使用包含硼、碳、氮、氧、氟、鎂、鋁、矽、磷、氯、氬、鎵、鍺、釔、鋯、鑭、釹、鉿或鉭的絕緣體。明確而言，作為具有抑制氫等雜質及氧的透過的功能的絕緣體，可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿或氧化鉭等金屬氧化物、氮化鋁、氮化鋁鈦、氮化鈦、氮氧化矽或氮化矽等金屬氮化物。
被用作閘極絕緣體的絕緣體較佳為具有包含藉由加熱脫離的氧的區的絕緣體。例如，藉由採用具有包含藉由加熱脫離的氧的區的氧化矽或者氧氮化矽接觸於金屬氧化物220的結構，可以填補金屬氧化物220所包含的氧空位。
[導電體] 作為導電體，較佳為使用選自鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹、銦、釕、銥、鍶和鑭等中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或者組合上述金屬元素的合金等。例如，較佳為使用氮化鉭、氮化鈦、鎢、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物等。此外，氮化鉭、氮化鈦、包含鈦和鋁的氮化物、包含鉭和鋁的氮化物、氧化釕、氮化釕、包含鍶和釕的氧化物、包含鑭和鎳的氧化物是不容易氧化的導電材料或者吸收氧也維持導電性的材料，所以是較佳的。此外，也可以使用以包含磷等雜質元素的多晶矽為代表的導電率高的半導體以及鎳矽化物等矽化物。
另外，作為導電體，也可以使用Cu-X合金(X為Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta或Ti)。由Cu-X合金形成的導電體可以以濕蝕刻製程進行加工，從而可以抑制製造成本。此外，作為導電體，也可以使用包含選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹和鈧中的一種或多種的元素的鋁合金。
此外，也可以層疊多個由上述材料形成的導電層。例如，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料和包含氧的導電材料的疊層結構。此外，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料和包含氮的導電材料的疊層結構。此外，也可以採用組合包含上述金屬元素的材料、包含氧的導電材料和包含氮的導電材料的疊層結構。
此外，在將金屬氧化物用於電晶體的通道形成區的情況下，作為被用作閘極電極的導電體較佳為採用組合包含上述金屬元素的材料和包含氧的導電材料的疊層結構。在此情況下，較佳為將包含氧的導電材料設置在通道形成區一側。藉由將包含氧的導電材料設置在通道形成區一側，從該導電材料脫離的氧容易被供應到通道形成區。
尤其是，作為被用作閘極電極的導電體，較佳為使用含有包含在形成通道的金屬氧化物中的金屬元素及氧的導電材料。此外，也可以使用含有上述金屬元素及氮的導電材料。例如，也可以使用氮化鈦、氮化鉭等包含氮的導電材料。此外，可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有矽的銦錫氧化物。此外，也可以使用包含氮的銦鎵鋅氧化物。藉由使用上述材料，有時可以俘獲形成通道的金屬氧化物所包含的氫。或者，有時可以俘獲從外方的絕緣體等進入的氫。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
實施方式8 在本實施方式中，說明可用於上述實施方式中說明的OS電晶體的氧化物半導體。
用於OS電晶體的金屬氧化物可以使用上述實施方式所示的金屬氧化物。以下，作為金屬氧化物的一個例子說明In-Ga-Zn氧化物。
＜結晶結構的分類＞ 作為氧化物半導體的結晶結構，可以舉出非晶(包括completely amorphous)、CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud-aligned composite)、單晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。
可以使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)譜對膜或基板的結晶結構進行評價。例如，可以使用藉由GIXD(Grazing-Incidence XRD)測量測得的XRD譜進行評價。此外，將GIXD法也稱為薄膜法或Seemann-Bohlin法。以下，有時將GIXD測量所得的XRD譜簡單地記為XRD譜。
例如，石英玻璃基板的XRD譜的峰形狀大致為左右對稱。另一方面，具有結晶結構的In-Ga-Zn氧化物膜的XRD譜的峰形狀不是左右對稱。XRD譜的峰形狀不是左右對稱說明膜中或基板中存在結晶。換言之，除非XRD譜的峰形狀左右對稱，否則不能說膜或基板處於非晶狀態。
此外，可以使用藉由奈米束電子繞射法(NBED：Nano Beam Electron Diffraction)觀察的繞射圖案(也稱為奈米束電子繞射圖案)對膜或基板的結晶結構進行評價。例如，在石英玻璃基板的繞射圖案中觀察到光暈，可以確認石英玻璃處於非晶狀態。此外，以室溫沉積的In-Ga-Zn氧化物膜的繞射圖案中觀察到斑點狀的圖案而沒有觀察到光暈。因此可以推測，以室溫沉積的In-Ga-Zn氧化物處於既不是單晶或多晶也不是非晶態的中間態，不能得出該In-Ga-Zn氧化物是非晶態的結論。
[氧化物半導體的結構] 此外，在注目於氧化物半導體的結構的情況下，有時氧化物半導體的分類與上述分類不同。例如，氧化物半導體可以分類為單晶氧化物半導體和除此之外的非單晶氧化物半導體。作為非單晶氧化物半導體，例如可以舉出上述CAAC-OS及nc-OS。此外，在非單晶氧化物半導體中包含多晶氧化物半導體、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半導體等。
在此，對上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的詳細內容進行說明。
[CAAC-OS] CAAC-OS是包括多個結晶區的氧化物半導體，該多個結晶區的c軸配向於特定的方向。此外，特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法線方向、或者CAAC-OS膜的表面的法線方向。此外，結晶區是具有原子排列的週期性的區。注意，在將原子排列看作晶格排列時結晶區也是晶格排列一致的區。再者，CAAC-OS具有在a-b面方向上多個結晶區連接的區，有時該區具有畸變。此外，畸變是指在多個結晶區連接的區中，晶格排列一致的區和其他晶格排列一致的區之間的晶格排列的方向變化的部分。換言之，CAAC-OS是指c軸配向並在a-b面方向上沒有明顯的配向的氧化物半導體。
此外，上述多個結晶區的每一個由一個或多個微小結晶(最大徑小於10nm的結晶)構成。在結晶區由一個微小結晶構成的情況下，該結晶區的最大徑小於10nm。此外，在結晶區由多個微小結晶構成的情況下，有時該結晶區的最大徑為幾十nm左右。
此外，在In-Ga-Zn氧化物中，CAAC-OS有具有層疊有含有銦(In)及氧的層(以下，In層)、含有鎵(Ga)、鋅(Zn)及氧的層(以下，(Ga，Zn)層)的層狀結晶結構(也稱為層狀結構)的趨勢。此外，銦和鎵可以彼此置換。因此，有時(Ga，Zn)層包含銦。此外，有時In層包含鎵。注意，有時In層包含鋅。該層狀結構例如在高解析度TEM (Transmission Electron Microscope)影像中被觀察作為晶格影像。
例如，當對CAAC-OS膜使用XRD裝置進行結構分析時，在使用θ/2θ掃描的Out-of-plane XRD測量中，在2θ=31˚或其附近檢測出表示c軸配向的峰。注意，表示c軸配向的峰的位置(2θ值)有時根據構成CAAC-OS的金屬元素的種類或組成等變動。
此外，例如，在CAAC-OS膜的電子繞射圖案中觀察到多個亮點(斑點)。此外，在以透過樣品的入射電子束的斑點(也稱為直接斑點)為對稱中心時，某一個斑點和其他斑點被觀察在點對稱的位置。
在從上述特定的方向觀察結晶區的情況下，雖然該結晶區中的晶格排列基本上是六方晶格，但是單位晶格並不侷限於正六角形，有是非正六角形的情況。此外，在上述畸變中，有時具有五角形、七角形等晶格排列。此外，在CAAC-OS的畸變附近觀察不到明確的晶界(grain boundary)。也就是說，晶格排列的畸變抑制晶界的形成。這可能是由於CAAC-OS因為a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金屬原子被取代而使原子間的鍵合距離產生變化等而能夠包容畸變。
此外，確認到明確的晶界的結晶結構被稱為所謂的多晶。晶界成為再結合中心而載子被俘獲，因而有可能導致電晶體的通態電流的降低以及場效移動率的降低等。因此，確認不到明確的晶界的CAAC-OS是對電晶體的半導體層提供具有優異的結晶結構的結晶性氧化物之一。注意，為了構成CAAC-OS，較佳為包含Zn的結構。例如，與In氧化物相比，In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能夠進一步抑制晶界的發生，所以是較佳的。
CAAC-OS是結晶性高且確認不到明確的晶界的氧化物半導體。因此，可以說在CAAC-OS中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。此外，氧化物半導體的結晶性有時因雜質的混入及/或缺陷的生成等而降低，因此可以說CAAC-OS是雜質及缺陷(氧空位等)少的氧化物半導體。因此，包含CAAC-OS的氧化物半導體的物理性質穩定。因此，包含CAAC-OS的氧化物半導體具有高耐熱性及高可靠性。此外，CAAC-OS對製程中的高溫度(所謂熱積存：thermal budget)也很穩定。由此，藉由在OS電晶體中使用CAAC-OS，可以擴大製程的彈性。
[nc-OS] 在nc-OS中，微小的區(例如1nm以上且10nm以下的區，特別是1nm以上且3nm以下的區)中的原子排列具有週期性。換言之，nc-OS具有微小的結晶。此外，例如，該微小的結晶的尺寸為1nm以上且10nm以下，尤其為1nm以上且3nm以下，將該微小的結晶稱為奈米晶。此外，nc-OS在不同的奈米晶之間觀察不到結晶定向的規律性。因此，在膜整體中觀察不到配向性。所以，有時nc-OS在某些分析方法中與a-like OS及非晶氧化物半導體沒有差別。例如，在對nc-OS膜使用XRD裝置進行結構分析時，在使用θ/2θ掃描的Out-of-plane XRD測量中，檢測不出表示結晶性的峰。此外，在對nc-OS膜進行使用其束徑比奈米晶大(例如，50nm以上)的電子束的電子繞射(也稱為選區電子繞射)時，觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另一方面，在對nc-OS膜進行使用其束徑近於或小於奈米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的電子束的電子繞射(也稱為奈米束電子繞射)的情況下，有時得到在以直接斑點為中心的環狀區內觀察到多個斑點的電子繞射圖案。
[a-like OS] a-like OS是具有介於nc-OS與非晶氧化物半導體之間的結構的氧化物半導體。a-like OS包含空洞或低密度區。也就是說，a-like OS的結晶性比nc-OS及CAAC-OS的結晶性低。此外，a-like OS的膜中的氫濃度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氫濃度高。
[氧化物半導體的構成] 接著，說明上述CAC-OS的詳細內容。此外，CAC-OS與材料構成有關。
[CAC-OS] CAC-OS例如是指包含在金屬氧化物中的元素不均勻地分佈的構成，其中包含不均勻地分佈的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在金屬氧化物中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區混合的狀態稱為馬賽克狀或補丁(patch)狀，該區的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者，CAC-OS是指其材料分開為第一區與第二區而成為馬賽克狀且該第一區分佈於膜中的結構(下面也稱為雲狀)。就是說，CAC-OS是指具有該第一區和該第二區混合的結構的複合金屬氧化物。
在此，將相對於構成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金屬元素的In、Ga及Zn的原子數比的每一個記為[In]、[Ga]及[Zn]。例如，在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，第一區是其[In]大於CAC-OS膜的組成中的[In]的區。此外，第二區是其[Ga]大於CAC-OS膜的組成中的[Ga]的區。此外，例如，第一區是其[In]大於第二區中的[In]且其[Ga]小於第二區中的[Ga]的區。此外，第二區是其[Ga]大於第一區中的[Ga]且其[In]小於第一區中的[In]的區。
明確而言，上述第一區是以銦氧化物或銦鋅氧化物等為主要成分的區。此外，上述第二區是以鎵氧化物或鎵鋅氧化物等為主要成分的區。換言之，可以將上述第一區稱為以In為主要成分的區。此外，可以將上述第二區稱為以Ga為主要成分的區。
注意，有時觀察不到上述第一區和上述第二區的明確的邊界。
此外，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS是指如下構成：在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中，部分主要成分為Ga的區與部分主要成分為In的區無規律地以馬賽克狀存在。因此，可推測，CAC-OS具有金屬元素不均勻地分佈的結構。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行意圖性的加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下，作為沉積氣體，可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的任一種或多種。此外，沉積時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好。例如，使沉積時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比為0%以上且低於30%，較佳為0%以上且10%以下。
例如，在In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS中，根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)影像，可確認到具有以In為主要成分的區(第一區)及以Ga為主要成分的區(第二區)不均勻地分佈而混合的結構。
在此，第一區是具有比第二區高的導電性的區。就是說，當載子流過第一區時，呈現作為金屬氧化物的導電性。因此，當第一區以雲狀分佈在金屬氧化物中時，可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面，第二區是具有比第一區高的絕緣性的區。就是說，當第二區分佈在金屬氧化物中時，可以抑制洩漏電流。
因此，在將CAC-OS用於電晶體的情況下，藉由起因於第一區的導電性和起因於第二區的絕緣性的互補作用，可以使CAC-OS具有開關功能(控制導通/關閉的功能)。換言之，在CAC-OS的材料的一部分中具有導電性的功能且在另一部分中具有絕緣性的功能，在材料的整體中具有半導體的功能。藉由使導電性的功能和絕緣性的功能分離，可以最大限度地提高各功能。因此，藉由將CAC-OS用於電晶體，可以實現大通態電流(I on)、高場效移動率(μ)及良好的切換工作。
此外，使用CAC-OS的電晶體具有高可靠性。因此，CAC-OS最適合於顯示裝置等各種半導體裝置。
氧化物半導體具有各種結構及各種特性。本發明的一個實施方式的氧化物半導體也可以包括非晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、a-like OS、CAC-OS、nc-OS和CAAC-OS中的兩種以上。
＜雜質＞ 在此，說明氧化物半導體中的各雜質的影響。
在氧化物半導體包含第14族元素之一的矽或碳時，在氧化物半導體中形成缺陷態。因此，當將氧化物半導體用於常關閉型電晶體的半導體層時，將氧化物半導體中的矽或碳的濃度(藉由二次離子質譜(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測得的濃度)設定為2×10 18atoms/cm 3以下，較佳為2×10 17atoms/cm 3以下，即可。
當氧化物半導體包含鹼金屬或鹼土金屬時，有時形成缺陷態而形成載子。因此，藉由使用包含鹼金屬或鹼土金屬的氧化物半導體，容易實現常開啟型電晶體。另一方面，當將氧化物半導體用於常關閉型電晶體的半導體層時，將藉由SIMS測得的氧化物半導體中的鹼金屬或鹼土金屬的濃度設定為1×10 18atoms/cm 3以下，較佳為2×10 16atoms/cm 3以下，即可。
當氧化物半導體包含氮時，容易產生作為載子的電子，使載子濃度增高，而n型化。其結果是，藉由將包含氮的氧化物半導體用於半導體，容易實現常開啟型電晶體。另一方面，當將氧化物半導體用於常關閉型電晶體的半導體層時，將利用SIMS測得的氧化物半導體中的氮濃度設定為低於5×10 19atoms/cm 3，較佳為5×10 18atoms/cm 3以下，更佳為1×10 18atoms/cm 3以下，進一步較佳為5×10 17atoms/cm 3以下，即可。
包含在氧化物半導體中的氫與鍵合於金屬原子的氧起反應生成水，因此有時形成氧空位。當氫進入該氧空位時，有時產生作為載子的電子。此外，有時由於氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧鍵合，產生作為載子的電子。因此，藉由使用包含氫的氧化物半導體，容易實現常開啟型電晶體。另一方面，當將氧化物半導體用於常關閉型電晶體的半導體層時，較佳為儘可能減少氧化物半導體中的氫。明確而言，在氧化物半導體中，將利用SIMS測得的氫濃度設定為低於1×10 20atoms/cm 3，較佳為低於1×10 19atoms/cm 3，更佳為低於5×10 18atoms/cm 3，進一步較佳為低於1×10 18atoms/cm 3，即可。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。 實施例1
發明人製造相當於上述實施方式所示的顯示裝置10B的顯示裝置810。在本實施例中，說明相當於顯示裝置10B的顯示裝置810。注意，關於本實施例中沒有的說明，參照上述實施方式及其他實施例即可。
圖45A是說明現有結構的顯示裝置800的立體圖。圖45B是說明所製造的顯示裝置810的結構影像的立體圖。現有結構的顯示裝置800在同一平面上包括由Si電晶體構成的驅動電路30及由Si電晶體構成的像素電路群55。所製造的顯示裝置810在由Si電晶體構成的驅動電路30的上方包括由OS電晶體構成的像素電路群55。藉由由OS電晶體構成像素電路，可以在驅動電路30的上方重疊地設置像素電路群55。
首先，說明顯示裝置810的系統結構。圖46A示出現有結構的顯示裝置800的系統結構。圖46B示出所製造的顯示裝置810的系統結構。另外，與顯示裝置10B同樣，在顯示裝置810中，顯示部13由多個副顯示部19構成。
顯示裝置800與包括Application processor及GPU等的外部IC820a電連接。用來在顯示裝置800上顯示影像的影像資料801a從外部IC820a供應到顯示裝置800。顯示裝置810與包括AP及GPU等的外部IC820b電連接。用來在顯示裝置810上顯示影像的影像資料801b從外部IC820b供應到顯示裝置810。外部IC820b可以被用作功能電路40。
當在現有結構的顯示裝置800中進行注視點渲染時，例如，將顯示部13上的包括用戶的注視點的區802稱為第一區域29A，將其他區稱為第二區域29B。外部IC820a進行顯示在第二區域29B上的影像的下轉換，在降低該影像的解析度(減少資訊量)之後進行渲染。因此，可以在短時間內進行顯示在第二區域29B上的影像的渲染。而且，可減少能量消耗。但是，由於需要對顯示裝置800供應所有像素的影像資料801a，所以需要生成藉由下轉換被減去的影像資料。
當在所製造的顯示裝置810中進行注視點渲染時，顯示裝置810可以生成藉由下轉換被減去的影像資料。因此，不需要在外部IC820b中進行顯示在第二區域29B上的影像的下轉換及渲染，生成在下轉換中被減去的影像資料。因此，影像資料801b的資訊量得到減少，可以實現傳輸時間的縮短及傳輸電力的降低。另外，在由於影像資料801b的傳輸時間的縮短而影像資料不被傳輸的期間增加的情況下，藉由在該期間使驅動電路30的一部分或所有圖式處於待機狀態，可以進一步降低功耗。
圖47A及圖47B是說明所製造的顯示裝置810的結構影像的立體圖。注意，在圖47A及圖47B中省略包括發光元件61的層60的記載。顯示裝置810的顯示部13由配置為4行8列的矩陣狀的32個副顯示部19構成。因此，顯示裝置810包括32個區劃39及32個區劃59。顯示部13的解析度為3840×RGB×2880，副顯示部19的解析度為480×RGB×720。多個區劃59的每一個包括多個像素電路51(圖47A及圖47B中未圖示)。由OS電晶體構成像素電路51。
注意，包括配置為矩陣狀的多個區劃39的驅動電路30也被稱為“二維配置驅動器”。驅動電路30所包括的32個區劃39被分為四個獨立的驅動塊821。驅動塊821由Si電晶體構成。另外，在層50中設置兩個端子部14(端子部14a、端子部14b)。端子部14a與兩個驅動塊821的輸入輸出電路822電連接，端子部14b與其他兩個驅動塊821的輸入輸出電路822電連接。圖48A示出由Si電晶體構成的驅動電路30的晶片照片。圖48B示出驅動塊821的方塊圖。
一個驅動塊821包括八個區劃39(區劃39[0]至區劃39[7])、一個輸入輸出電路822、一個LVDS823及一個全局控制器824。全局控制器824包括時脈生成電路827、反相器828、全局時序生成電路825及I 2C電路826。區劃39包括源極驅動電路31、閘極驅動電路33及局部控制器829。局部控制器829包括被用作圖框記憶體的記憶體電路443(Memory)。在顯示裝置810中，記憶體電路443由SRAM構成。記憶體電路443被用作根據顯示裝置810的工作條件資訊量不同的影像資料的暫時記憶單元。就是說，記憶體電路443被用作緩衝記憶體。
LVDS823具有時脈1通道及資料10通道的結構。各通道的傳送速率在圖框頻率為90Hz時實現750Mbps。另外，各通道的最大傳送速度為1Gbps。全局控制器824具有控制八個區劃39的工作時序及影像資料的分配的功能。
參照圖49A至圖49F說明所製造的顯示裝置810的解析度及驅動頻率(圖框頻率)的控制方法。圖49A是示出顯示部13的一部分的方塊圖。像素230[r,s]與佈線GL[r]及佈線SL[s]電連接。另外，像素230[r+1，s+1]與佈線GL[r+1]及佈線SL[s+1]電連接。
顯示裝置810的解析度可以按每個副顯示部19改變為高解析度HR、其解析度低於高解析度HR的低解析度LR1、其解析度低於低解析度LR1的低解析度LR2這三個階段。
圖49B示出在解析度為高解析度HR時供應給像素230(像素電路51)的影像資料的一個例子。圖49B示出影像資料A至影像資料L及影像資料X至影像資料Z分別供應給不同的像素230的例子。
當將解析度改變為低解析度LR1時，對相鄰的發光顏色相同的三個像素230供應相同的影像資料(參照圖49C)。當將解析度改變為低解析度LR2時，對相鄰的發光顏色相同的八個像素230供應相同的影像資料(參照圖49D)。圖49E示出說明解析度為高解析度HR的情況及低解析度LR1的情況下的影像資料的供應工作的時序圖。
當顯示裝置810以低解析度LR1或低解析度LR2工作時，可以減少從外部IC820b供應的影像資料801b的資訊量。低解析度LR1的工作所需要的影像資料的資訊量為高解析度HR的工作所需要的影像資料的資訊量的1/4(減少75%)。另外，低解析度LR2的工作所需要的影像資料的資訊量為高解析度HR的工作所需要的影像資料的資訊量的1/9(減少88.8%)。因此，LVDS823的工作頻率得到降低，而可以進行LVDS823的準備工作。其結果是，LVDS823的恆定電流降低。由此，可以降低顯示裝置810的功耗。
圖49F是說明閘極驅動電路33的工作的時序圖。閘極驅動電路33與同步信號Vsync同步地工作。藉由降低閘極驅動電路33的工作頻率，可以降低圖框頻率。將構成動態影像的靜態影像稱為圖框(frame)。藉由由閘極驅動電路33依次選擇(掃描)所有佈線GL一次，將1圖框的影像資料供應到像素電路群55。
在一般的閘極驅動電路33的驅動頻率為90Hz時，對像素電路群55每1秒供應90圖框的影像資料。例如，藉由將影像資料的供應(active)設定為通常的每兩個圖框一次的頻率，可以對像素電路群55每1秒進行45次(30Hz)的影像資料的供應。也就是說，可以將影像資料的資訊量設定為1/2。藉由將通常的每兩個圖框的影像資料的供應頻率設定為一次，可以以每兩個圖框一次的頻率停止(standby)閘極驅動電路33的工作。
例如，藉由將影像資料的供應(active)設定為通常的每三個圖框一次的頻率，可以對像素電路群55每1秒進行30次(30Hz)的影像資料的供應。就是說，可以使影像資料的資訊量減少1/3(減少66.7%)。藉由將影像資料的供應頻率設定為通常的每三個圖框一次，可以以每三個圖框兩次的頻率停止閘極驅動電路33的工作。
由於像素電路群55中的像素電路51由OS電晶體構成，所以即使供應頻率降低也長期間保持供應到像素電路51的影像資料。並且，也可以降低源極驅動電路31的工作頻率。其結果是，可以停止LVDS823等的資料處理的電路。由此，可以更降低顯示裝置810的功耗。顯示裝置810藉由按每個副顯示部19改變解析度及圖框頻率，可以實現注視點渲染及功耗的降低。
圖50示出構成驅動塊821的區劃39的方塊圖。圖51A及圖51B示出說明區劃39的工作的時序圖的一個例子。
閘極驅動電路33包括掃描驅動邏輯831及位準轉換器832。掃描驅動邏輯831具有依次輸出720個信號GLs(信號GLs[0]至信號GLs[719])的功能。信號GLs被位準轉換器832升壓而供應到佈線GL。
源極驅動電路31包括具有14400位元的暫存器的線路記憶體833、多工器834、4800位的暫存器835、DA轉換電路836及解多工器837。另外，DA轉換電路836包括60位元的閂鎖器、位準轉換器、傳輸電晶體邏輯及放大器。另外，對多工器834及解多工器837供應6位元的選擇信號Ds。
從全局控制器824輸出包括解析度及驅動頻率等工作參數(param)的控制信號CS及480位元的影像資料Vdata(GC output)，寫入到區劃39(Write state)。工作參數在區劃39的遮沒期從全局控制器824供應。因此，可以按每個圖框控制區劃39的功能。
在顯示裝置810中，當不進行注視點渲染而進行更新速率為90Hz的通常顯示(Normal mode)時，將影像資料Vdata不藉由記憶體電路443直接供應到源極驅動電路31(流處理)。因此，在Normal mode中，在顯示部13整體上顯示高解析度HR的影像。
另一方面，在進行伴隨注視點渲染的顯示(Foveated mode)的情況下，在以低解析度LR1或低解析度LR2顯示影像的區劃39中，需要構成從被供應的影像資料Vdata供應到源極驅動電路31的影像資料Vdata。在此情況下，如果沒有記憶體電路443，則需要每1水平期間進行影像資料Vdata的接收及供應到源極驅動電路31的影像資料Vdata的構建。因此，接收影像資料Vdata的LVDS823頻繁反復進行工作和停止。
藉由在區劃39中設置記憶體電路443，雖然在接收影像資料Vdata時產生稍微延遲(data latency)，但是可以同時接收從全局控制器824供應的影像資料Vdata。因此，可以總結LVDS823的工作期間及停止期間。由於LVDS823的工作和停止的反復頻率得到降低，所以功耗得到降低。另外，LVDS823的負載也得到降低，所以顯示裝置810的可靠性得到提高。
在記憶體電路443中，有時在影像資料Vdata被寫入到記憶體電路443的期間同時進行讀出(Write and Read)。在對記憶體電路443寫入影像資料Vdata之後，只進行讀出(Read only)。
如上所述，在Foveated mode中，可以減少從外部IC820b供應到顯示裝置810的影像資料的資訊量。由此，可以縮短影像資料的供應時間(傳送時間)。另外，可以增加使輸入輸出電路822及LVDS823等與顯示裝置810內部的資料傳送有關的電路處於待機狀態的期間。因此，顯示裝置810內部的充放電電力及恆定電流得到降低，而可以實現耗電量的降低。
另外，在區劃39中，將1水平期間的影像資料Vdata儲存在線路記憶體833中，然後根據選擇信號Ds以每隔4800位元將該影像資料Vdata儲存在暫存器835中。儲存在暫存器835中的影像資料Vdata在DA轉換電路836中被轉換為信號R(信號R[0]至信號R[479])、信號G(信號G[0]至信號G[479])、信號B(信號B[0]至信號B[479])的類比信號。信號R、信號G及信號B藉由解多工器837供應到佈線SL。
信號R、信號G及信號B按每1行被寫入到像素電路51。明確而言，對配置在第1行的多個像素電路51寫入信號R、信號G及信號B(Write_H001)，接著，對配置在第二行的多個像素電路51寫入信號R、信號G及信號B (Write_H002)。藉由將信號R、信號G及信號B寫入到配置在第480行的多個像素電路51，顯示一個圖框的影像。注意，信號R被供應到發射紅色光的像素230的像素電路51，信號G被供應到發射綠色光的像素230的像素電路51，信號B被供應到發射藍色光的像素230的像素電路51。
表1示出所製造的顯示裝置810的規格。在顯示裝置810中，層20所包括的電路藉由Si CMOS 55nm HV製程形成。另外，層20所包括的電路藉由CAAC-OS 360nm製程形成。另外，層60所包括的發光元件61使用OLED，顯示部13由利用光微影法的SBS結構構成。
[表1]
圖52示出使顯示裝置810以Normal mode工作時的顯示部13的照片。顯示裝置810的顯示部13的尺寸為30.41mm×22.81mm。在顯示裝置810中，可以以更新頻率為90Hz進行影像顯示。
接著，說明在顯示裝置810中以Foveated type1 mode顯示圖52所示的影像時的顯示結果。Foveated type1 mode是如下顯示模式：在構成顯示部13的多個副顯示部19中，將第2行4列的副顯示部19(副顯示部19[2,4])及第2行5列的副顯示部19(副顯示部19[2,5])的解析度設定為高解析度HR且將其驅動頻率設定為90Hz，將與副顯示部19[2,4]或副顯示部19[2,5]的外側的相鄰的副顯示部19的解析度設定為低解析度LR1且將其驅動頻率設定為45Hz，並且將外側的副顯示部19的解析度設定為低解析度LR2且將其驅動頻率設定為30Hz，由此以低功耗顯示影像(參照圖53A)。圖53E是說明在Normal mode中工作時的資料傳送量與在Foveated type1 mode中工作時的資料傳送量的不同之處的圖表。Foveated type1 mode與Normal mode相比可以減少影像資料的資訊量。因此，Foveated type1 mode可以比Normal mode減少影像資料的傳送量。
圖53B示出在顯示裝置810中以Foveated type1 mode顯示圖52所示的影像時的顯示部13的照片。圖53C示出圖53B所示的部分888的放大照片。部分888是顯示低解析度LR2的影像的部分。另外，圖53D示出在部分888上以高解析度HR顯示影像時的放大照片。可以確認到以低解析度LR2顯示的影像的解析度比以高解析度HR顯示的影像低。
接著，說明在顯示裝置810中以Foveated type2 mode顯示圖52所示的影像時的顯示結果。Foveated type2 mode是如下顯示模式：在構成顯示部13的多個副顯示部19中，將顯示部13中央的八個副顯示部19的解析度設定為高解析度HR，將其他副顯示部19的解析度設定為高解析度LR1，來顯示影像(參照圖54A)。另外，在Foveated type2 mode中，將LVDS的輸入時脈頻率設定為相當於更新頻率60Hz，將時脈生成電路827所生成的分頻時脈的頻率設定為2倍，將顯示部13整體的驅動頻率設定為120Hz。
圖54B示出在顯示裝置810中以Foveated type2 mode顯示圖52所示的影像時的顯示部13的照片。圖54C示出說明Foveated type2 mode的工作的時序圖的一個例子。
Foveated type2 mode是如下顯示模式：在顯示部13由多個副顯示部19構成，並且在每個副顯示部19中具備驅動電路，由此可以實現。藉由提高介面的資料傳送性能、內置放大器數的最佳化、構成顯示部13的副顯示部19的最佳化(顯示部13的分割數的最佳化)等，可以實現以更高驅動頻率的工作。
按每個工作模式測量顯示圖52所示的影像時的功耗。表2示出測量結果。在Foveated type1 mode中，相對於Normal mode的功耗可以降低39.2%。另外，雖然在Foveated type2 mode中，功耗比Normal mode增加4.9%，但是確認到以120Hz的驅動頻率顯示影像。可確認到：藉由使顯示裝置810以Foveated type2 mode工作，可以實現功耗大致相等且在抑制從外部的資料傳送量的同時使顯示部13部分地高清晰且高速地工作。
[表2] 實施例2
在實施例2中，更詳細地說明實施例1所說明的顯示裝置810的源極驅動電路31的結構。注意，關於本實施例中沒有的說明，參照上述實施方式及其他實施例即可。
首先，圖55的方塊圖示出用來將用作源極線的佈線SL在延伸方向上分割為m的源極驅動電路31的結構例子。圖55所示的源極驅動電路31可以切換優先高圖框頻率性能的工作和優先低功耗性能的工作。圖55所示的源極驅動電路31包括多個閂鎖電路841、多個DA轉換電路842、多個放大器843及多個類比開關844。另外，圖55所示的源極驅動電路31藉由端子Sout與佈線SL電連接。
閂鎖電路841、DA轉換電路842、放大器843及類比開關844設置在每個端子Sout中。另外，相鄰的兩個端子Sout藉由類比開關845電連接。在圖55等中，作為端子Sout例示出端子Sout[0]至端子Sout[4]。例如，端子Sout[0]與佈線SL[1]電連接，端子Sout[1]與佈線SL[2]電連接(未圖示)。
在以優先高圖框頻率性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時，使所有類比開關845處於非導通狀態，使所有類比開關844處於導通狀態。圖56A示出以優先高圖框頻率性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時的等效方塊圖。圖56B示出以優先高圖框頻率性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時的時序圖。
在圖56B中，將一個佈線GL被選擇的期間記為期間Th，將一個圖框期間記為期間Tframe。供應到源極驅動電路31的影像資料Vdata藉由閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843被轉換為類比視頻信號D，並藉由端子Sout被供應到佈線SL。
作為一個例子，在圖56B中，將供應給端子Sout[0]的類比視頻信號D稱為類比視頻信號D00至類比視頻信號D04，將供應給端子Sout[1]的類比視頻信號D稱為類比視頻信號D10至類比視頻信號D14，將供應給端子Sout[2]的類比視頻信號D稱為類比視頻信號D20至類比視頻信號D24，將供應給端子Sout[3]的類比視頻信號D稱為類比視頻信號D30至類比視頻信號D34，將供應給端子Sout[4]的類比視頻信號D稱為類比視頻信號D40至類比視頻信號D44。
圖56A示出將用作源極線的佈線SL在延伸方向上分割為4(m=4)且在被分割的佈線SL的每一個設置源極驅動電路31時的方塊圖。在圖56A及圖56B所示的結構中，與佈線SL不在延伸方向分割的情況相比，包括m倍的源極驅動電路31。因此，可以將閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843的總數設定為m倍。因此，在圖56A及圖56B所示的結構中，可以將圖框頻率提高到m倍。
在以優先低功耗性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時，使相鄰的m個端子Sout處於藉由類比開關845能夠導通的狀態。供應到m個端子Sout的類比視頻信號D使用一組閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843依次生成。所生成的類比視頻信號D藉由根據選擇信號Ds選擇的類比開關844供應到m個端子Sout中的任一個。作為供應對象沒有被選擇的端子Sout成為浮動狀態(也稱為高阻抗狀態(Hi-z))。
藉由停止無助於類比視頻信號D的生成的剩餘m-1組的閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843的工作，可以降低源極驅動電路31的功耗。圖56C示出以優先低功耗性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時的等效方塊圖。圖56C示出將用作源極線的佈線SL在延伸方向上分割為4(m=4)且在被分割的佈線SL的每一個設置源極驅動電路31時的方塊圖。
圖56D示出以優先低功耗性能的方式使圖55所示的源極驅動電路31工作時的時序圖。在圖56D中，作為類比視頻信號D例示出類比視頻信號D00、類比視頻信號D01、類比視頻信號D10、類比視頻信號D20、類比視頻信號D30、類比視頻信號D40及類比視頻信號D41。
類比視頻信號D根據選擇信號Ds依次供應到四個端子Sout。例如，在佈線GL[r]被選擇且選擇信號Ds信號為信號4’h1時，類比視頻信號D00被供應到端子Sout[0]，類比視頻信號D40被供應到端子Sout[4]。另外，例如，在佈線GL[r]被選擇的期間，在選擇信號Ds信號為信號4’h2時類比視頻信號D10被供應到端子Sout[1]，在選擇信號Ds信號為信號4’h4時類比視頻信號D20被供應到端子Sout[2]，在選擇信號Ds信號為信號4’h8時類比視頻信號D30被供應到端子Sout[3]。
另外，例如，在佈線GL[r+1]被選擇且選擇信號Ds信號為信號4’h1時，類比視頻信號D01被供應到端子Sout[0]且類比視頻信號D41被供應到端子Sout[4]。
注意，一個圖框中的佈線GL的選擇次數(閘極線的掃描數)為1/4(1/m)，但是選擇一個佈線GL的期間Th為4倍(4Th)。因此，即使在延伸方向上分割佈線SL，也可以以與不分割的情況相等程度的功耗工作。在不需要高圖框頻率的情況下，藉由優先低功耗性能進行工作，可以降低顯示裝置的功耗。
另外，與佈線SL同樣，也可以將佈線GL在延伸方向上分割。除了佈線SL以外，還分割佈線GL，藉由在被分割的佈線GL的每一個設置閘極驅動電路33，可以將顯示影像的解析度及圖框頻率設定為佈線SL與佈線GL的分割。
圖57示出驅動塊821的方塊圖。時脈生成電路827以藉由輸入輸出電路822及LVDS823從外部供應的時脈信號clk為基準生成第一時脈信號lvds_clk、第二時脈信號des_clk、第三時脈信號ctrl_clk、第四時脈信號driv_clk。LVDS823的工作(active)及停止(standby)被從全局時序生成電路825供應的信號LVDS_stb控制。注意，在圖57中省略I 2C電路826的記載。
圖58示出構成驅動塊821的區劃39的方塊圖。在圖58中，源極驅動電路31包括具有14400位元暫存器的線路記憶體833、具有6輸入1輸出的功能或3輸入1輸出的功能的多工器834以及4800位(2400位×2)暫存器835。另外，源極驅動電路31還包括多個10位元閂鎖電路841、多個DA轉換電路842、多個放大器843、多個類比開關844及多個類比開關845。
放大器843的輸出部藉由設置在每個端子Sout中的類比開關844與三個端子Sout電連接。供應到三個端子Sout的類比視頻信號D使用一組閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843依次生成。
圖58示出使用160組閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843生成480個信號R(信號R[0]至信號R[479])作為類比視頻信號D的結構。另外，雖然在圖58中未圖示，但是源極驅動電路31具有作為類比視頻信號D生成480個信號G(信號G[0]至信號G[479])及480個信號B(信號B[0]至信號B[479])的功能。所生成的類比視頻信號D藉由根據選擇信號Ds選擇的類比開關844供應到端子Sout中的任意個。
另外，在圖58所示的源極驅動電路31中，相鄰的兩個放大器843(放大器843[0]、放大器843[1])的輸出部藉由類比開關845電連接。圖58所示的源極驅動電路31可以切換優先高圖框頻率性能的工作和優先低功耗性能的工作。相鄰的兩個放大器843中的一個根據信號stb[0]控制本身的偏置電壓(bias)的供應及停止。另外，兩個放大器843中的另一個根據信號stb[1]控制本身的偏置電壓的供應和停止。
圖59的方塊圖示出以優先高圖框頻率性能進行工作時的源極驅動電路31的工作狀態。另外，圖60的方塊圖示出以優先低功耗性能進行工作時的源極驅動電路31的工作狀態。在圖59及圖60中，省略類比開關845的記載。此外，在每2400位中將4800位的暫存器835表示為暫存器835[0]及暫存器835[1]。
在以優先高圖框頻率性能的方式使源極驅動電路31工作時，將多工器834用作兩個3輸入1輸出(3MUX1)多工器。另外，使類比開關845處於關閉狀態。
在以優先低功耗性能的方式使源極驅動電路31工作時，將多工器834用作一個6輸入1輸出(6MUX1)多工器。另外，停止暫存器835[0]和暫存器835[1]中的一個的工作。另外，使類比開關845處於開啟狀態，以閂鎖電路841、DA轉換電路842及放大器843為一組，而停止兩組中的一個組的工作。明確而言，控制上述信號stb[0]及信號stb[1]，而停止偏置電壓供應到包括在一個組中的放大器843。圖60示出停止偏置電壓供應到放大器843[1]而停止對放大器843[1]供應信號的閂鎖電路841、DA轉換電路842及暫存器835[1]的工作時的方塊圖。注意，在圖60中，除了類比開關845以外，還省略停止工作的電路的記載。
在優先高圖框頻率性能進行工作時，電流流過顯示裝置810的源極驅動電路31所包括的所有放大器843 (所有放大器843[0]及所有放大器843[1])。另外，在優先低功耗性能進行工作時，電流流過顯示裝置810的源極驅動電路31所包括的所有放大器843中的一半的放大器843。
圖61示出使所有的放大器843工作時的恆定電流及使一半的放大器843工作時的恆定電流的測量結果。另外，在圖61中，作為使一半的放大器843工作時的恆定電流，示出停止所有的放大器843[1]並使所有的放大器843[0]工作時的恆定電流的測量結果。使所有的放大器843工作時的恆定電流為68.7mA，使一半的放大器843工作時的恆定電流為35.9mA。可知使一半的放大器843工作時的恆定電流大約為使所有的放大器843工作時的恆定電流的一半。由此可知，藉由上述優先低功耗性能的工作，可以降低顯示裝置810的功耗。
圖62A是示出源極驅動電路31和LVDS823的工作時序的時序圖。圖62B是示出源極驅動電路31和放大器843的工作時序的時序圖。
在100ns左右的時間內可以實現LVDS823中的從準備狀態到活動狀態的變化以及從活動狀態到準備狀態的變化。另外，可以在100ns左右的時間內實現放大器843中的從活動狀態到準備狀態的變化。
另外，在上述實施例所示的顯示裝置810中，確認到優先高圖框頻率性能的工作和優先低功耗性能的工作的切換，確認到放大器843的恆定電流不影響到顯示工作，並且變化。
表3示出所製造的顯示裝置810的規格。表3將表1所示的顯示裝置810的規格分為關於週邊驅動電路(驅動器)的規格及關於顯示部(顯示器)的規格而更詳細地示出。
[表3]
圖63A示出使顯示裝置810以Normal mode工作時的顯示部13的照片。在圖63A中，顯示與圖50所示的影像不同的影像。另外，圖63B示出顯示裝置810的外觀照片。
接著，說明在顯示裝置810中以Foveated type1 mode顯示圖63A所示的影像時的顯示結果。如上所述，Foveated type1 mode是如下顯示模式：在構成顯示部13的多個副顯示部19中，將第2行4列的副顯示部19(副顯示部19[2,4])及第2行5列的副顯示部19(副顯示部19[2,5])的解析度設定為高解析度HR且將其驅動頻率設定為90Hz，將與副顯示部19[2,4]或副顯示部19[2,5]的外側的相鄰的副顯示部19的解析度設定為低解析度LR1且將其驅動頻率設定為45Hz，並且將外側的副顯示部19的解析度設定為低解析度LR2且將其驅動頻率設定為30Hz，由此以低功耗顯示影像(參照圖64A)。
在Foveated type1 mode中，將注視點G假設在組合副顯示部19[2,4]和副顯示部19[2,5]的區的中央，將副顯示部19[2,4]和副顯示部19[2,5]假設為第一區S1。另外，將副顯示部19[2,4]或與副顯示部19[2,5]的外側相鄰的副顯示部19假設為第二區S2。另外，將更外側的副顯示部19假設為第三區S3。
圖64B示出在顯示裝置810中以Foveated type1 mode顯示圖63A所示的影像時的顯示部13的照片。圖64C示出圖64B所示的部分889的放大照片。部分889是顯示低解析度LR2的影像的部分。另外，圖64D示出在部分889上以高解析度HR顯示影像時的放大照片。與圖53C及圖53D同樣，可以確認到以低解析度LR2顯示的影像的解析度比以高解析度HR顯示的影像低。
分別測量在Normal mode下顯示圖63A所示的影像時的功耗及在Foveated type1 mode下顯示圖63A所示的影像時的功耗。表4及圖64E示出測量結果。表4及圖64E所示的“LVDS”相當於表2的“介面”。另外，表4及圖64E所示的“邏輯”與“類比”的合計值相當於表2的“Si電路w/o介面”。注意，表4及圖64E不示出相當於表2的“OLED”的項目。
從表4及圖64E可知，藉由以Foveated type1 mode顯示圖63A所示的影像，可以相對於Normal mode減少52%的功耗。
[表4]
如實施例1及實施例2所示，製造包括使用二維配置驅動器及OS電晶體的像素電路的顯示裝置810，確認到通常顯示(Normal mode)及伴隨注視點渲染的顯示(Foveated mode)以及優先高圖框頻率性能的工作及優先低功耗性能的工作。藉由使用本發明的一個實施方式的顯示裝置，可以提供高清晰且高圖框頻率的視聽體驗，並可以減輕包括顯示裝置的系統整體的負載。 實施例3
使用在實施例1及實施例2中說明的顯示裝置810製造雙眼式VR裝置1100。圖65A示出雙眼式VR裝置1100的外觀照片。雙眼式VR裝置1100包括右眼用透鏡1101R、左眼用透鏡1101L、右眼用顯示裝置810、左眼用顯示裝置810、用來檢測使用者的視線的眼球追蹤1102以及瞳孔間距離調整部1103。注意，因為兩個顯示裝置810位於雙眼式VR裝置1100的內部，所以在圖65A中未圖示。
表5示出所製造的雙眼式VR裝置1100的主要規格。
[表5]
藉由作為透鏡1101R及透鏡1101L使用餅乾鏡頭(pancake lens)，實現透鏡的厚度為21mm且透鏡的重量為33g。
用戶可以藉由透鏡1101R用右眼看到右眼用顯示裝置810的顯示影像，而藉由透鏡1101L用左眼看到左眼用顯示裝置810的顯示影像。藉由使用兩個顯示裝置810使使用者的右眼和左眼看到不同的顯示影像，可以使使用者看到立體影像。
圖65B示出可以用雙眼式VR裝置1100看到的顯示影像的一個例子。顯示裝置810包括32個副顯示部19。在圖65B中，重疊地示出表示32個副顯示部19的每一個的邊界位置的邊界線1190。雙眼式VR裝置1100可以使用眼球追蹤1102檢測使用者的注視點，根據32個副顯示部19改變顯示影像的解析度。 實施例4
在本實施例中，說明導電層及絕緣層中的氫濃度的測量結果。作為導電層中的氫濃度，測量氮化鈦層及鎢層中的氫濃度。另外，作為絕緣層中的氫濃度，測量氧化矽層及氧氮化矽層中的氫濃度。為了測量上述各層中的氫濃度，製造樣品911、樣品921、樣品931及樣品941。氫濃度利用二次離子質譜分析法(SIMS)測量。
圖66A、圖66C、圖67A及圖67C示出SIMS分析結果。圖66B、圖66D、圖67B及圖67D示出樣品911、樣品921、樣品931及樣品941的疊層結構。
＜＜樣品結構＞＞ ＜樣品911＞ 為了測量氮化鈦層中的氫濃度，製造樣品911。樣品911包括在Si晶片(基板912)上藉由熱氧化法形成的氧化矽層(絕緣層913)以及在絕緣層913上藉由ALD法形成的厚度大約為30nm的氮化鈦層(導電層914)。導電層914在形成絕緣層913之後將基板912加熱到400℃，作為材料氣體使用氯化鈦(TiCl 4)及氨(NH 3)，沉積壓力為667Pa。
＜樣品921＞ 為了測量鎢層中的氫濃度，製造樣品921。樣品921包括在Si晶片(基板922)上藉由熱氧化法形成的氧化矽層(絕緣層923)、在絕緣層923上藉由ALD法形成的厚度大約為10nm的氮化鈦層(導電層924)以及在導電層924上藉由熱CVD法形成的厚度大約為150nm的鎢層(導電層925)。導電層924在與導電層914同樣的條件下形成。另外，將基板912加熱到400℃，作為材料氣體使用WF 6、矽烷(SiH 4)及氫(H 2)形成導電層925。另外，導電層924和導電層925使用相同的沉積裝置在中途不暴露於大氣的情況下連續地形成。
＜樣品931＞ 為了測量氧化矽層中的氫濃度，製造樣品931。樣品931包括在Si晶片(基板932)上藉由熱氧化法形成的氧化矽層(絕緣層933)以及在絕緣層933上藉由PECVD法形成的厚度大約為100nm的氧化矽層(絕緣層934)。絕緣層934在如下條件下形成：將基板932加熱到300℃，使用四乙氧基矽烷(TEOS)和氧的混合氣體，沉積壓力為100Pa，RF功率為300W。
＜樣品941＞ 為了測量氧氮化矽層中的氫濃度，製造樣品941。樣品941包括在Si晶片(基板942)上藉由熱氧化法形成的氧化矽層(絕緣層943)以及在絕緣層943上藉由PECVD法形成的厚度大約為100nm的氧氮化矽層(絕緣層944)。絕緣層944在如下條件下形成：將基板942加熱到350℃，使用矽烷(SiH 4)和氧化二氮(N 2O)的混合氣體，沉積壓力為40Pa，RF功率為150W。
＜＜分析結果＞＞ 使用ULVAC-PHI公司製造的四極型二次離子質譜分析裝置“ADEPT1010”調查樣品911、樣品921、樣品931及樣品941的深度方向的氫濃度分佈。圖66A、圖66C、圖67A及圖67C的橫軸表示離樣品表面的深度，縱軸表示氫濃度。在圖66A至圖66D及圖67A至圖67D中附上表示分析方向的箭頭910。注意，根據SIMS分析的原理，有時在樣品表面及其附近以及不同材料的疊層介面及其附近不示出正確的值。
＜樣品911＞ 圖66A是樣品911的SIMS分析結果。圖式中的分佈919表示藉由SIMS分析得到的氫濃度的變化。圖66A中的氫濃度的定量值只對導電層914有效。藉由SIMS分析可知，藉由ALD法形成的氮化鈦層(導電層914)的深度10nm至20nm處的平均氫濃度為8.3×10 20atoms/cm 3。
＜樣品921＞ 圖66C是樣品921的SIMS分析結果。圖式中的分佈929表示藉由SIMS分析得到的氫濃度的變化。圖66C中的氫濃度的定量值只對導電層925有效。藉由SIMS分析可知，藉由ALD法形成的鎢層(導電層925)的深度50nm至100nm處的平均氫濃度為4.7×10 19atoms/cm 3。
＜樣品931＞ 圖67A是樣品931的SIMS分析結果。圖式中的分佈939表示藉由SIMS分析得到的氫濃度的變化。樣品931的SIMS分析中的氫的背景能階(BGL)為5.4×10 17atoms/cm 3。圖67A中的氫濃度的定量值只對絕緣層934有效。藉由SIMS分析可知，藉由PECVD法形成的氧化矽層(絕緣層934)的深度10nm至70nm處的平均氫濃度為2.0×10 21atoms/cm 3。
＜樣品941＞ 圖67C是樣品941的SIMS分析結果。圖式中的分佈949表示藉由SIMS分析得到的氫濃度的變化。樣品941的SIMS分析中的氫的背景能階(BGL)為1.5×10 17atoms/cm 3。圖67C中的氫濃度的定量值只對絕緣層944有效。藉由SIMS分析可知，藉由PECVD法形成的氧氮化矽層(絕緣層944)的深度10nm至70nm處的平均氫濃度為9.0×10 20atoms/cm 3。 實施例5
製造相當於在上述實施方式中參照圖42A至圖42C說明的電晶體751的電晶體950。為了確認所製造的電晶體950的結構，對電晶體950的剖面TEM進行觀察。在本實施例中，示出電晶體950的剖面TEM觀察結果。注意，電晶體950是OS電晶體。此外，關於在本實施例中沒有說明的內容，可以參照上述實施方式或其他實施例。
圖68A是與圖42B相同的圖，是電晶體751的通道長度方向的剖面示意圖。圖68B是所製造的電晶體950的通道長度方向的剖面TEM照片。圖69A是放大在圖68B中以點劃線示出的部分951的剖面TEM照片。圖69B是放大在圖68B中以點劃線示出的部分952的剖面TEM照片。
使用日立高新技術公司製造的掃描穿透式電子顯微鏡HD-2700進行剖面TEM觀察及TEM照片的攝像。藉由剖面TEM觀察，可確認到所製造的電晶體950具有相當於電晶體751的結構。
電晶體950的導電體205還被用作佈線，藉由鑲嵌製程製造。在此，說明包括藉由鑲嵌製程製造的佈線的樣品960。圖70是說明鑲嵌製程的流程圖。圖71A是藉由鑲嵌製程製造的樣品960的平面SEM照片。圖71B是對應於圖71A中的點劃線A1-A2所示的部分的剖面TEM照片。
接著，說明樣品960的製程。首先，在絕緣層(SiOx)中設置具有與佈線相同的平面圖案的槽(步驟S961)。接著，在絕緣層(SiOx)上設置導電層(步驟S962)。在樣品960中，作為導電層使用氮化鎢(TaNx)、氮化鈦(TiNx)、鎢(W)的疊層。在步驟S962中，導電層不僅設置在絕緣層(SiOx)上，而且還設置在絕緣層(SiOx)設置有的槽中。在該槽中，導電層在垂直於該槽的底部的方向及垂直於該槽的側面的方向上沉積。因此，在導電層中，有時在該槽的中央或中央附近產生微小空間。
接著，進行CMP處理去除導電層的一部分而使絕緣層(SiOx)的表面露出(步驟S963)。注意，形成在上述槽中的導電層的一部分殘留。另外，藉由步驟S963，有時產生在導電層內部的微小空間露出，形成在上述槽中的導電層的表層部產生凹凸。
接著，進行用來減少產生在導電層的表層部中的凹凸的處理。首先，去除導電層的表層部(步驟S964)。藉由步驟S964，可以使產生在表層部中的凹凸平緩，而提高形成在導電層上的層的覆蓋性。
接著，在絕緣層(SiOx)及導電層上作為平坦化用導電層設置氮化鈦(TiNx)(步驟S965)。接著，進行CMP處理，使絕緣層(SiOx)的表面露出(步驟S966)。另外，在步驟S966中，在導電層的表層部的凹陷部殘留平坦化用導電層，導電層的表層部的凹凸減少。
圖71B所示的剖面TEM照片是在導電層的表層部具有凹陷部(凹部)的部分的剖面。在圖71B中，可以確認到在導電層的表層部嵌入有被用作平坦化用導電層的氮化鈦(TiNx)的情況。另外，當然導電層的表層部也有沒有凹陷部的部分。在沒有凹陷部的部分，在步驟S966中用作平坦化用導電層的氮化鈦(TiNx)被去除。
藉由進行上述鑲嵌製程，可以減少絕緣層(SiOx)及導電層的凹凸，而可以提高形成在絕緣層(SiOx)及導電層上的層的覆蓋性。此外，藉由進行上述鑲嵌製程，絕緣層(SiOx)及導電層的表面的平坦性得到提高，而容易進行形成在絕緣層(SiOx)及導電層上的佈線層等的微型加工。 實施例6
在本實施例中，說明電晶體的應力測試結果。在上述實施方式所示的像素電路51中，電晶體52B被用作決定發光元件61的發光亮度的驅動電晶體。因此，電晶體52B的特性變動對發光元件61的亮度變動最有影響。
使用所製造的電晶體950在假定施加到電晶體52B的電壓的條件下進行可靠性測試。可靠性測試在如下兩個條件下進行：假設在亮度為5000cd/cm 2的發光時施加到電晶體52B的電壓；以及假設在非發光時(0cd/cm 2)施加到電晶體52B的電壓。
作為電晶體52B，使用三個通道長度L為200nm且通道寬度為130nm的電晶體950串聯連接的電晶體。就是說，將外觀上的通道長度L為600nm(200nm×3)的電晶體950用作電晶體52B。表6示出用於可靠性測試的應力條件。
[表6]
在表6中，Vg是閘極電壓，Vd是汲極電壓，Vs是源極電壓，Vbg是背閘極電壓。注意，Vg是施加到導電體260的電壓，Vbg是施加到導電體205的電壓。
圖72A及圖72B是示出假設發光時的可靠性測試結果的圖表。圖72C及圖72D是示出假設非發光時的可靠性測試結果的圖表。圖72A及圖72C是示出電晶體950的Id-Vg特性的圖表。圖72A及圖72C的橫軸表示閘極電壓(Vg)，縱軸表示汲極電流(Id)。
圖72B及圖72D是示出漂移值Vsh的時間變化的圖表。漂移值Vsh是指在電晶體的Id-Vg特性中Vd為1.2V時Id成為1pA(1×10 -12A)的Vg的值。圖72B及圖72D的橫軸表示經過時間(Time)，縱軸表示ΔVsh。ΔVsh表示漂移值Vsh的變動量。圖72B及圖72D的ΔVsh示出從可靠性測試開始時的漂移值Vsh的變動量。
在圖72A中，以特性971a及特性972a表示可靠性測試開始時的Id-Vg特性，以特性971b及特性972b表示可靠性測試經過12小時後的Id-Vg特性。另外，在圖72C中，以特性981a及特性982a表示可靠性測試開始時的Id-Vg特性，以特性981b及特性982b表示可靠性測試經過12小時後的Id-Vg特性。
特性971a、特性972a、特性981a及特性982a是Vd為0.1V時的Id-Vg特性，特性971b、特性972b、特性981b及特性982b是Vd為1.2V時的Id-Vg特性。在Id-Vg特性的測量中，在150℃的環境下使用由德科技公司製造的半導體參數分析儀。
由圖72A至圖72D可知：即使在可靠性測試經過12小時後，ΔVsh也低於100mV，得到良好的可靠性。應力溫度150℃是可靠性測試的加速條件。應力溫度為150℃的12小時相當於應力溫度為85℃的1200小時以上，相當於應力溫度為40℃的100000小時。
10:顯示裝置 11:基板 12:基板 13:顯示部 14:端子部 15:半導體層 16:基板 17:基板 19:副顯示部 20:層 21:電晶體 22:通道形成區 30:驅動電路 31:源極驅動電路 32:數位類比轉換電路 33:閘極驅動電路 34:位準轉換器 35:放大電路 36:檢測電路 37:視頻生成電路 38:視頻分配電路 39:區劃 40:功能電路 41:記憶體電路
[圖1A]及[圖1B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖2]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖3A]及[圖3B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖4A]至[圖4D]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖5A]至[圖5C]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖6A]至[圖6C]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖7A]及[圖7B]是說明顯示裝置的工作例子的圖。 [圖8A]至[圖8C]是顯示模組的立體圖。 [圖9A]及[圖9B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖10A]至[圖10D]是說明像素電路的結構例子的圖。 [圖11A]至[圖11D]是說明像素電路的結構例子的圖。 [圖12]是說明像素電路的結構例子的圖。 [圖13]是說明顯示裝置的驅動方法的時序圖。 [圖14A]是說明像素的結構例子的方塊圖。[圖14B]是說明像素電路的結構例子的圖。 [圖15A]及[圖15B]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖16A]及[圖16B]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖17A]至[圖17C]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖18]是說明電子裝置的工作例子的圖。 [圖19A]及[圖19B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖20A]及[圖20B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖21A]及[圖21B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖22A]是示出使用者使用可攜式資訊終端的情況的圖。[圖22B]是可攜式資訊終端的正面圖。[圖22C]是示出顯示部的工作狀態的圖。 [圖23A]是示出使用者使用可攜式資訊終端的情況的圖。[圖23B]是可攜式資訊終端的正面圖。[圖23C]是示出顯示部的工作狀態的圖。 [圖24A]及[圖24C]是示出使用者接觸顯示部的情況的圖。[圖24B]及[圖24D]是示出顯示部的工作狀態的圖。 [圖25A]是說明副顯示部的圖。[圖25B1]至[圖25B7]是說明像素的結構例子的圖。 [圖26A]至[圖26G]是說明像素的結構例子的圖。 [圖27]是說明顯示部的圖。 [圖28A]及[圖28B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖29A]至[圖29D]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖30A]至[圖30D]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖31A]至[圖31D]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖32A]至[圖32C]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖33]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖34]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖35A]及[圖35B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖36A]及[圖36B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖37A]及[圖37B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖38]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖39]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖40]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖41]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖42A]至[圖42C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖43A]至[圖43C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖44A]至[圖44C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖45A]及[圖45B]是說明顯示裝置的結構的圖。 [圖46A]及[圖46B]是說明顯示裝置的結構的圖。 [圖47A]及[圖47B]是說明顯示裝置的結構的圖。 [圖48A]是驅動電路的晶片照片。[圖48B]是說明驅動塊的結構的方塊圖。 [圖49A]至[圖49F]是說明顯示裝置的工作例子的圖。 [圖50]是說明區劃39的結構例子的圖。 [圖51A]及[圖51B]是說明顯示裝置的工作例子的圖。 [圖52]是示出顯示在顯示裝置的顯示部的影像的照片。 [圖53A]是說明顯示裝置的工作例子的圖。[圖53B]至[圖53D]是說明顯示裝置的工作例子的照片。[圖53E]是說明顯示模式及資料傳送量的圖表。 [圖54A]及[圖54C]是說明顯示裝置的工作例子的圖。[圖54B]是說明顯示裝置的工作例子的照片。 [圖55]是說明源極驅動電路的結構例子的圖。 [圖56A]至[圖56D]是說明源極驅動電路的結構例子的圖。 [圖57]是說明驅動塊的結構的方塊圖。 [圖58]是說明區劃39的結構例子的圖。 [圖59]是說明源極驅動電路的工作的圖。 [圖60]是說明源極驅動電路的工作的圖。 [圖61]是說明放大器的恆定電流的測量結果的圖。 [圖62A]是示出源極驅動電路和LVDS的工作時序的時序圖。[圖62B]是示出源極驅動電路和放大器的工作時序的時序圖。 [圖63A]是示出顯示在顯示裝置的顯示部的影像的照片。[圖63B]是顯示裝置的外觀照片。 [圖64A]是說明顯示裝置的工作例子的圖。[圖64B]至[圖64D]是說明顯示裝置的工作例子的照片。[圖64E]是說明顯示模式及功耗的圖表。 [圖65A]及[圖65B]是說明實施例的圖。 [圖66A]及[圖66C]是示出SIMS分析結果的圖表。[圖66B]及[圖66D]是說明樣品結構的圖。 [圖67A]及[圖67C]是說明SIMS分析結果的圖表。[圖67B]及[圖67D]是說明樣品結構的圖。 [圖68A]是說明電晶體的結構例子的圖。[圖68B]是電晶體的剖面TEM照片。 [圖69A]及[圖69B]是電晶體的剖面TEM照片。 [圖70]是說明鑲嵌製程的流程圖。 [圖71A]是藉由鑲嵌製程製造的樣品的平面SEM照片。[圖71B]是藉由鑲嵌製程製造的樣品的平面TEM照片。 [圖72A]至[圖72D]是說明可靠性測試結果的圖。
10B:顯示裝置
11:基板
12:基板
14:端子部
20:層
30:驅動電路
39:區劃
40:功能電路
50:層
55:像素電路群
59:區劃
60:層
61:發光元件

Claims (8)

  1. 一種顯示裝置，包括： 具有多個副顯示部的顯示部， 其中，該多個副顯示部各自包括 記憶體電路、閘極驅動電路、源極驅動電路、多個像素電路及多個發光元件， 該多個像素電路設置在該記憶體電路、該閘極驅動電路及該源極驅動電路的上方， 該多個發光元件設置在該多個像素電路的上方， 並且，該顯示裝置具有： 以第一驅動頻率驅動該多個副顯示部的一部分的功能；以及 以第二驅動頻率驅動該多個副顯示部的另一部分的功能。
  2. 如請求項1之顯示裝置， 其中該第二驅動頻率為該第一驅動頻率的F分之一(F為2以上的整數)的頻率。
  3. 一種顯示裝置，包括： 具有多個副顯示部的顯示部， 其中，該多個副顯示部各自包括記憶體電路、閘極驅動電路、源極驅動電路、多個像素電路及多個發光元件， 該多個像素電路設置在該記憶體電路、該閘極驅動電路及該源極驅動電路的上方， 該多個發光元件設置在該多個像素電路的上方， 並且，該顯示裝置具有： 在該多個副顯示部的一部分上顯示第一解析度的第一影像的功能；以及 在該多個副顯示部的另一部分上顯示第二解析度的第二影像的功能。
  4. 如請求項3之顯示裝置， 其中該第二解析度為該第一解析度的F分之一(F為2以上的整數)的解析度。
  5. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置， 其中該多個發光元件都是有機EL元件。
  6. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置， 其中該像素電路包括在形成通道的半導體層中包含氧化物半導體的電晶體。
  7. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置， 其中該記憶體電路、該閘極驅動電路及該源極驅動電路都包括在形成通道的半導體層中包含矽的電晶體。
  8. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置， 其中該記憶體電路被用作圖框記憶體。
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