CN110192239A - 显示装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种功耗得到降低的电子设备。电子设备具有发送数据的功能。电子设备被供应第一数据及第二数据。电子设备具有从第一数据生成第一哈希值，且发送第一数据的功能。电子设备具有如下功能：从第二数据生成第二哈希值；对第一哈希值及第二哈希值进行比较；当第一哈希值与第二哈希值不同时，发送第二数据；当第一哈希值与第二哈希值相同时，不发送第二数据。
Description
技术领域
本发明的一个实施方式涉及一种显示装置及电子设备。
注意，本发明的一个实施方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个实施方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。尤其是，本发明的一个实施方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。
另外，在本说明书等中，半导体装置是指通过利用半导体特性而能够工作的元件、电路或装置等。半导体装置的例子是晶体管或二极管等半导体元件。半导体装置的其他例子是包含半导体元件的电路。半导体装置的其他例子是设置有包含半导体元件的电路的装置。
背景技术
显示装置被用于智能手机、平板电脑、电子书阅读器等移动设备，还被用于显示器、TV、数字标牌(digital signage)等电子设备。移动设备被要求能够长时间使用，电子设备被要求低功耗。
作为实现低功耗的技术，能够应用于晶体管的金属氧化物受到瞩目。例如，专利文献1公开了使用氧化锌或In-Ga-Zn类氧化物等金属氧化物制造晶体管的技术。将包括由金属氧化物制造的半导体层的晶体管称为OS晶体管。
OS晶体管的关态电流(off-state current)非常小。专利文献2公开了降低显示静态图像时的显示更新频率，来降低液晶显示器的功耗的技术。此外，在本说明书中，将上述降低显示装置的功耗的技术称为空转停止(idling stop)驱动或IDS驱动。
专利文献3公开了使用哈希值进行的程序或数据集合的比较。
已报告的其他例子是通过利用OS晶体管的小关态电流而得到的包括OS晶体管的存储元件。例如，专利文献4公开了将OS晶体管用于动态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory：DRAM)的例子。作为其他例子，专利文献5公开了包括OS晶体管的非易失性存储元件。在本说明书中，将这些包括OS晶体管的存储元件称为OS存储器。OS存储器对重写次数没有限制，且其功耗低。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2007-123861号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2011-141522号公报
[专利文献3]国际公开第2011/155098号
[专利文献4]日本专利申请公开第2013-168631号公报
[专利文献5]日本专利申请公开第2012-069932号公报
发明内容
智能手机、平板电脑及电子书阅读器等需要节省功耗以长时间使用。功耗通常通过电源门控或时钟门控来降低。关于显示装置，已提出了减少显示更新频率的方法。控制外围电路的处理器为了进行电源门控及时钟门控需要监视外围电路。因此，因用来监视外围电路的轮询或中断处理导致处理器性能的下降，由此导致功耗增加。
另外，电子设备的显示由程序控制。也就是说，控制智能手机、平板电脑、电子书阅读器、显示器、TV及数字标牌等的程序需要控制显示更新频率。
鉴于上述问题，本发明的一个实施方式的目的是提供一种新颖结构的显示装置。本发明的一个实施方式的其他目的是根据显示内容调整显示更新频率。本发明的一个实施方式的其他目的是提供一种功耗得到降低的电子设备。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。在本发明的一个实施方式中，并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的目的。
注意，本发明的一个实施方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。其他目的是上面没有提到而将在下面进行说明的目的。所属技术领域的普通技术人员可以从说明书及附图等的记载中导出并适当抽取该上面没有提到的其他目的。注意，本发明的一个实施方式实现上述目的及其他目的中的至少一个目的。
本发明的一个实施方式是一种被构成为发送数据的电子设备。电子设备被供应第一数据及第二数据。电子设备被构成为：从第一数据生成第一哈希值；发送第一数据；从第二数据生成第二哈希值；对第一哈希值及第二哈希值进行比较；当第一哈希值与第二哈希值不同时，发送第二数据；当第一哈希值与第二哈希值相同时，不发送第二数据。
本发明的一个实施方式是一种显示装置，包括：显示器控制器以及显示面板。显示器控制器包括哈希生成电路、哈希控制电路、帧存储器、比较电路、时序控制电路及图像处理电路。哈希生成电路被供应第一显示数据。哈希生成电路被构成为生成第一哈希值且将第一显示数据供应给帧存储器。哈希控制电路被构成为确定第一哈希值。比较电路被构成为储存第一哈希值且启动时序控制电路。时序控制电路被构成为启动图像处理电路对储存于帧存储器中的第一显示数据进行图像处理，且将处理过的第一显示数据从图像处理电路发送到显示面板以使显示更新。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。哈希生成电路被供应第二显示数据。哈希生成电路被构成为生成第二哈希值且将第二显示数据供应给帧存储器。哈希控制电路被构成为确定第二哈希值。比较电路被构成为对储存的第一哈希值与第二哈希值进行比较且当第一哈希值与第二哈希值不同时储存第二哈希值且启动时序控制电路。时序控制电路被构成为启动图像处理电路对储存于帧存储器中的第二显示数据进行图像处理，且将处理过的第二显示数据从图像处理电路发送到显示面板以使显示更新。比较电路被构成为在第一哈希值与第二哈希值相同时停止时序控制电路的工作。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。哈希生成电路被供应第二显示数据。哈希生成电路被构成为生成第二哈希值且将第二显示数据供应给帧存储器。哈希控制电路被构成为确定第二哈希值。比较电路被构成为对储存的第一哈希值与第二哈希值进行比较且当第一哈希值与第二哈希值不同时储存第二哈希值且启动时序控制电路。由时序控制电路启动的图像处理电路被构成为将储存于帧存储器中的第二显示数据发送到显示面板以使显示更新。比较电路被构成为在第一哈希值与第二哈希值相同时停止时序控制电路的工作。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。显示面板包括多个像素。像素还包括表示显示面板的显示位置的第一坐标数据。哈希生成电路被构成为对包括在第一显示数据中的第一坐标数据规律性地进行采样且从采样的第一显示数据生成第一哈希值。哈希生成电路还被构成为对包括在第二显示数据中的第一坐标数据规律性地进行采样且从采样的第二显示数据生成第二哈希值。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。哈希生成电路被构成为将权重系数加到第一显示数据并生成第一哈希值。哈希生成电路还被构成为将权重系数加到第二显示数据并生成第二哈希值。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。像素还包括多个子像素。子像素还包括表示显示面板的显示位置的第二坐标数据。第一显示数据包括多个第一子显示数据。哈希生成电路被构成为从包括在第一子显示数据中的第二坐标数据生成第一子哈希值。第二显示数据包括多个第二子显示数据。哈希生成电路被构成为从包括在第二子显示数据中的第二坐标数据生成第二子哈希值。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。哈希生成电路被构成为对包括在第一子显示数据中的第二坐标数据规律性地进行采样并生成第一子哈希值。哈希生成电路还被构成为对包括在第二子显示数据中的第二坐标数据规律性地进行采样并生成第二子哈希值。
具有上述各结构的显示装置优选为如下。哈希生成电路被构成为将权重系数加到第一子显示数据并生成第一子哈希值。哈希生成电路还被构成为将权重系数加到第二子显示数据并生成第二子哈希值。
具有上述各结构的显示装置的任一个优选包括晶体管，该晶体管优选在半导体层中包含非晶硅。
具有上述各结构的显示装置的任一个优选包括晶体管，该晶体管优选在半导体层中包含多晶硅。
具有上述各结构的显示装置的任一个优选包括晶体管，该晶体管优选在半导体层中包含金属氧化物。
本发明的一个实施方式优选为一种显示模块，包括：具有上述各结构的显示装置的任一个；以及触摸传感器。
本发明的一个实施方式优选为一种电子设备，包括：具有上述各结构的显示装置的任一个或显示模块；以及操作键。
鉴于上述问题，根据本发明的一个实施方式，可以提供一种新颖结构的显示装置。根据本发明的一个实施方式，可以根据显示内容调整显示更新频率。根据本发明的一个实施方式，可以提供一种功耗得到降低的电子设备。
注意，本发明的一个实施方式的效果不局限于上述效果。上述效果并不妨碍其他效果的存在。其他效果是上面没有提到而将在下面进行说明的效果。所属技术领域的普通技术人员可以从说明书及附图等的记载中导出并适当抽取上面没有提到的效果。注意，本发明的一个实施方式具有上述效果及其他效果中的至少一个效果。因此，本发明的一个实施方式有时不具有上述效果。
附图说明
图1是说明电子设备的结构的方框图。
图2说明显示装置的结构。
图3说明显示装置的结构。
图4说明显示面板。
图5A至图5F说明显示面板。
图6A说明显示数据的结构，图6B及图6C说明运算处理的方法。
图7说明显示装置的结构例子。
图8说明显示装置的结构例子。
图9A至图9D说明显示装置的结构例子。
图10说明显示装置的结构例子。
图11说明显示装置的结构例子。
图12A至图12F说明显示装置的结构例子。
图13A及图13B说明激光照射方法及激光晶化装置。
图14A及图14B说明激光照射方法。
图15说明像素单元。
图16A至图16C说明像素单元。
图17A说明显示装置的电路，图17B1及图17B2是像素的俯视图。
图18说明显示装置的电路。
图19A说明显示装置的电路，图19B是像素的俯视图。
图20说明显示装置的结构。
图21说明显示装置的结构。
图22说明显示装置的结构。
图23说明显示装置的结构。
图24A至图24F说明电子设备。
具体实施方式
下面，参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面的实施方式的内容中。
在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示大小、层的厚度或区域，因此，并不一定限定于上述尺寸。此外，附图是示出理想例子的示意图，因此本发明的实施方式不局限于附图所示的形状或数值。
在本说明书中，“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而使用的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
在本说明书中，为方便起见，使用了“上”、“下”等表示配置的词句，以参照附图说明构成要素的位置关系。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，上述位置关系不局限于在本说明书中使用的词句所描述的位置关系，可以根据情况适当地利用其他词句来解译。
在本说明书等中，晶体管是至少包括栅极、漏极以及源极这三个端子的元件。晶体管在漏极(漏极端子、漏区域或漏电极)与源极(源极端子、源区域或源电极)之间具有沟道区域，并且电流能够流过漏极、沟道区域及源极。注意，在本说明书等中，沟道区域是指电流主要流过的区域。
另外，在使用极性相反的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，源极及漏极的功能有时相互调换。因此，在本说明书等中，“源极”和“漏极”可以相互调换。
在本说明书等中，“电连接”包括构成要素通过“具有某种电作用的元件”连接的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行由该元件连接的构成要素间的电信号的授收，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等的开关元件、电阻器、电感器、电容器、具有各种功能的元件等。
在本说明书等中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此也包括该角度为85°以上且95°以下的状态。
在本说明书等中，可以将“膜”和“层”相互调换。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
在本说明书等中，在没有特别的说明的情况下，关态电流是指晶体管处于关闭状态(也称为非导通状态、遮断状态)的漏极电流。在没有特别的说明的情况下，n沟道晶体管的关闭状态是指栅极与源极间的电压(Vgs)低于阈值电压Vth的状态，p沟道晶体管的关闭状态是指栅极与源极间的电压Vgs高于阈值电压Vth的状态。例如，n沟道晶体管的关态电流有时是指在栅极与源极间的电压Vgs低于阈值电压Vth时流过的漏极电流。
晶体管的关态电流有时取决于Vgs。因此，“晶体管的关态电流为I以下”有时是指“存在使晶体管的关态电流成为I以下的Vgs”。晶体管的关态电流有时是指预定的Vgs时的关态电流、预定的范围内的Vgs时的关态电流或能够获得充分被降低的关态电流的Vgs时的关态电流。
作为例子，设想一种n沟道晶体管，该n沟道晶体管的阈值电压Vth为0.5V，Vgs为0.5V时的漏极电流为1×10-9A，Vgs为0.1V时的漏极电流为1×10-13A，Vgs为-0.5V时的漏极电流为1×10-19A，Vgs为-0.8V时的漏极电流为1×10-22A。在Vgs为-0.5V时或在Vgs为-0.8V至-0.5V的范围内时，该晶体管的漏极电流为1×10-19A以下，所以有时称该晶体管的关态电流为1×10-19A以下。由于存在使该晶体管的漏极电流成为1×10-22A以下的Vgs，因此有时称该晶体管的关态电流为1×10-22A以下。
在本说明书等中，有时以每沟道宽度W的电流值或者每预定的沟道宽度(例如1μm)的电流值表示具有沟道宽度W的晶体管的关态电流。在为后者时，关态电流有时以具有每长度的电流的次元的单位(例如，A/μm)表示。
晶体管的关态电流有时取决于温度。在本说明书中，在没有特别的说明的情况下，关态电流有时是指在室温、60℃、85℃、95℃或125℃下的关态电流。或者，关态电流有时是指在保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的温度下或者在该半导体装置等被使用的温度(例如，5℃至35℃的范围内的温度)下的关态电流。晶体管的关态电流为I以下的状态有时是指在室温、60℃、85℃、95℃、125℃、保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的温度下或者在包括该晶体管的半导体装置等被使用的温度(例如，5℃至35℃的范围内的温度)下晶体管的关态电流在某个Vgs下为I以下。
晶体管的关态电流有时取决于漏极与源极间的电压Vds。在本说明书中，在没有特别的说明的情况下，关态电流有时是指Vds为0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V或20V时的关态电流。或者，关态电流有时是指保证包括该晶体管的半导体装置等的可靠性的Vds时或者包括该晶体管的半导体装置等所使用的Vds时的关态电流。晶体管的关态电流为I以下的状态有时是指：在Vds为0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、保证包括该晶体管的半导体装置的可靠性的Vds或包括该晶体管的半导体装置等所使用的Vds下晶体管的关态电流在某个Vgs下为I以下。
在上述关态电流的说明中，可以将漏极换称为源极。也就是说，关态电流有时指晶体管处于关闭状态时流过源极的电流。
在本说明书等中，“泄漏电流”有时表示与关态电流相同的含义。在本说明书等中，关态电流例如有时指在晶体管处于关闭状态时流在源极与漏极间的电流。
电压是指两个点的电位之间的电位差，而电位是指某一点的静电场中的某单位电荷的静电能(电位能量)。注意，一般来说，将某一点的电位与基准的电位(例如，接地电位)之间的电位差简单地称为电位或电压，在许多情况下，电位和电压用作同义词。因此，在本说明书中，除了特别指定的情况以外，既可将电位称为电压，又可将电压称为电位。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照图1至图4、图5A至图5F、图6A至图6C对利用从显示数据生成的哈希值调整显示更新频率的显示装置进行说明。
图1示出电子设备1000的结构。电子设备1000包括显示装置1100、处理器1011、存储装置1012、输入装置1013、时钟生成电路1014、扬声器1015及麦克风1016。显示装置1100包括显示器控制器1101及显示面板1102。显示器控制器1101包括译码器电路1111、哈希生成电路1112、帧存储器1113、图像处理电路1114、哈希控制电路1115、比较电路1116及时序控制电路1117。
电子设备1000具有无线通信及有线通信的功能。因此，电子设备1000利用无线通信或有线通信与数据服务器1121之间进行数据的发送及接收。例如，在进行无线通信时，可以使用载波收发数据。在本实施方式中，作为例子对电子设备1000接收显示数据的情况进行说明。数据服务器1121也可以是包括存储装置的移动设备等。
可以利用由IEEE开发的通信标准诸如无线局域网(local areanetwork：LAN)、Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)来进行无线通信。
电子设备1000也可以与外部存储装置1122电连接。外部存储装置1122优选为HDD、光盘、磁盘、磁带、能够连接USB存储器的非易失性存储器或者被插入的外部非易失性存储器。电子设备1000也可以包括上述外部存储装置1122。
存储装置1012储存控制程序、应用程序及数据。处理器1011具有根据控制程序或应用程序控制显示装置1100、存储装置1012、输入装置1013、时钟生成电路1014、扬声器1015及麦克风1016的功能。存储装置1012即使关闭电子设备1000的电源也可以保持数据。由此，在再次启动电子设备1000的电源时，可以缩短程序的启动时间。
存储装置1012或帧存储器1113优选为内置存储器(例如，非易失性存储器、静态随机存取存储器(static random access memory：SRAM)、DRAM、OS存储器)或被插入的外部非易失性存储器。或者，存储装置1012或帧存储器1113也可以为暂时储存由通信模块下载的程序或数据的工作存储器(例如，非易失性存储器、SRAM、DRAM、OS存储器)。
非易失性存储器的电子式可抹除可编程只读存储器(electrically erasableand programmable read only memory：EEPROM)或快闪存储器通过在设置于沟道与栅极之间的所谓浮动栅极中储存电荷，来保持数据。但是，在现有的EEPROM或快闪存储器中，在对浮动栅极注入电荷或者去除电荷时需要高电压。由此，无法避免栅极绝缘膜的劣化，并且无法没有限制地反复进行写入和擦除工作。
由于关态电流小的OS晶体管，OS存储器具有即使关闭电源也可以保持数据的存储器结构。在实施方式6中对用于OS存储器的晶体管进行详细说明。
作为输入装置1013的例子，有传感器(该传感器具有测量或检测如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、控制杆、键盘、硬件按钮、指向装置、摄像装置、声音输入装置、视点输入装置及姿势检测装置。
时钟生成电路1014生成在电子设备1000中使用的时钟。处理器1011由通过时钟生成电路1014生成的时钟而工作。例如，时钟生成电路1014生成用来控制显示器控制器1101的时钟。再者，时钟生成电路1014生成用来生成从时序控制电路1117供应给显示面板1102的时钟的基准时钟等。
对显示器控制器1101进行说明。译码器电路1111从数据服务器1121或外部存储装置1122接收数据，从所接收的数据去除头部，对该数据进行熵译码化处理，由此抽出显示数据。
显示数据供应给哈希生成电路1112。哈希生成电路1112将显示数据储存在帧存储器1113中，同时从显示数据生成哈希值。哈希控制电路1115可以检测显示数据的每帧的断点(breakpoint)。因此，哈希控制电路1115可以确定每帧的哈希值。
这里，为了说明定义以下内容。第一哈希值是显示在显示面板1102上的第一显示数据的哈希值。第二哈希值由哈希控制电路1115确定。第二哈希值表示储存在帧存储器1113中的第二显示数据，即未被供应给显示面板1102的非显示的第二显示数据。
比较电路1116可以储存第一哈希值。此外，比较电路1116可以对第一哈希值及第二哈希值进行比较。在比较的值彼此不同时，为了使显示面板1102以第二显示数据进行更新，使时序控制电路1117工作。再者，将第二哈希值储存于比较电路1116中。另一方面，在比较的值相同时，时序控制电路1117停止工作，比较电路1116所储存的哈希值及显示面板1102的显示都不更新。
时序控制电路1117可以生成用来更新显示面板1102的显示的控制信号。图像处理电路1114可以对储存在帧存储器1113中的显示数据进行图像处理(例如，伽马校正、调色、调光)。例如，在调色处理中，可以改变白色显示时的色温。通过根据使用环境调整色温可以减轻电子设备1000的使用者的眼睛疲劳。
图像处理电路1114可以与时序控制电路1117所生成的控制信号同步地将储存在帧存储器1113中的显示数据供应给显示面板1102。因此，显示面板1102的显示以储存在帧存储器1113中的第二显示数据更新。
图2示出显示器控制器1101的详细结构。哈希控制电路1115包括检测表示1个帧的结束的帧尾标志(end-of-frame flag：EOF)的EOF检测电路1115a和存储器1115b。比较电路1116包括比较控制电路1116a和存储器1116b。
这里，以图1中为了说明被定义的条件继续进行说明。第二显示数据通过译码器电路1111供应给哈希生成电路1112。哈希生成电路1112可以从第二显示数据生成哈希值。哈希生成电路1112可以将第二显示数据储存在帧存储器1113中。第一显示数据显示在显示面板1102上，第一哈希值储存在存储器1116b中。
EOF检测电路1115a可以检测每个帧的EOF且确定第二显示数据的哈希值。换言之，在检测第二显示数据的EOF时确定第二哈希值。确定的第二哈希值储存于存储器1115b中。作为EOF检测电路，可以使用计数电路或比较电路等。例如，在使用计数电路检测EOF时，通过对将数据写入到帧存储器1113的次数进行计数，可以检测EOF。同样地，在使用比较电路检测EOF时，通过对写入到帧存储器1113的地址进行比较，可以检测EOF。
包括在比较电路1116中的存储器1116b储存从显示在显示面板1102上的第一显示数据生成的第一哈希值。从EOF检测电路1115a接收EOF的比较控制电路1116a对储存于存储器1116b中的第一哈希值及储存于存储器1115b中的第二哈希值进行比较。
当比较控制电路1116a判断出比较过的第一哈希值及第二哈希值不同时，将第二哈希值储存于存储器1116b中，再者，启动时序控制电路1117。时序控制电路1117启动图像处理电路1114，该图像处理电路1114被供应储存于帧存储器1113中的显示数据。显示数据由图像处理电路1114进行图像处理。处理过的显示数据由时序控制电路1117从图像处理电路1114发送到显示面板1102，对显示面板1102的显示进行更新。
图3示出哈希生成电路1112的详细结构。哈希生成电路1112包括锁存电路1130、运算电路1131、加法电路1132及存储器1133。
显示面板1102包括多个像素，每个像素包括多个子像素。这里，对像素由三个子像素构成的例子进行说明。注意，像素中的子像素的个数不局限于三个，也可以为四个以上。在显示面板1102显示灰度图像时，每个像素包括一个子像素。
由译码器电路1111抽出的显示数据由三个子显示数据构成。锁存电路1130可以储存三个子显示数据。
锁存电路1130可以对运算电路1131供应三个子显示数据。此外，锁存电路1130可以对帧存储器1113供应数据。再者，锁存电路1130可以将对运算电路1131及帧存储器1113供应数据的时序供应给EOF检测电路1115a。上述时序根据用来更新显示数据的输入到帧存储器1113的控制信号来决定。例如，控制信号可以为用来对帧存储器1113写入数据的选择信号或写入信号。因此，选择信号或写入信号适合于计数对帧存储器1113写入数据的次数。
运算电路1131通过对每个子显示数据进行运算处理生成第一中间数据。参照图5A至图5F以及图6A至图6C对第一中间数据的生成方法进行详细说明。第一中间数据供应给加法电路1132。加法电路1132可以对第一中间数据与储存于存储器1133中的第二中间数据进行加法。加法的结果供应给存储器1115b作为子显示数据的第二中间数据。再者，加法的结果复写于存储器1133中。
哈希生成电路1112通过对每个子显示数据进行运算处理，确定子哈希值。哈希值通过组合每个子哈希值生成。因此，哈希值在由EOF检测电路1115a检测的EOF的时序储存于存储器1115b中。以后，由EOF检测电路1115a确定的第二中间数据称为子哈希值。该子哈希值示出子显示数据的积分值。
参照图4、图5A至图5F以及图6A至图6C说明由运算电路1131生成哈希值的运算处理。作为例子，图4示出显示面板1102的坐标数据。显示面板1102包括像素P(1、1)至像素P(m、n)。例如，像素P(i、j)包括坐标数据(i、j)。也就是说，坐标数据表示由显示数据显示的像素的位置。注意，i为1以上且m以下的自然数，j为1以上且n以下的自然数。
在图5A至图5F中，为方便起见，说明像素P(1、1)至P(4、4)。图5A至图5F示出为了生成哈希值进行积分的显示数据的坐标。如图5A所示，哈希值优选对所有的显示数据进行积分来得到。但是，用来对所有的显示数据进行积分的计算量与像素数成比例地增加。再者，功耗与像素数成比例地增加。当对所有的显示数据进行积分时，还产生如下问题：在图形或文字等显示数据在垂直、水平或倾斜方向上平行移动时，哈希值的计算结果没有变化。
例如，当像素P(1、1)的显示数据向像素P(2、2)移动时，对像素P(1、1)与像素P(2、2)的显示数据一起进行积分，所以所得到的哈希值没有变化。换言之，难以从哈希值检测显示数据的变化。
与图5A相比，在图5B至图5F中可以减少用于获得哈希值的运算量。再者，在对显示在图5B至图5F中的位置的显示数据进行积分时，即使图形或文字等的显示平行移动也可以算出正确的哈希值。
在图5B的例子中，对奇数x坐标的显示数据进行积分，因此哈希值的运算量可以减少到图5A的一半。通过增大所积分的x坐标的间隔，可以进一步减少哈希值的运算量。但是，在这种情况下，当在所运算的x坐标的间隔内显示向x方向平行移动时，哈希值没有变化。
例如，即使像素P(1、1)的显示数据向像素P(3、1)移动，对像素P(1、1)与像素P(3、1)的显示数据一起进行积分，所以所得到的哈希值也没有变化。作为其他例子，在所积分的x坐标间隔如像素P(1、1)与像素P(1、4)之间那样与图5B不同的间隔时，即使像素P(2、1)的显示数据向像素P(3、1)平行移动，也不对像素P(2、1)及P(3、1)的显示数据进行积分，所以所得到的哈希值没有变化。换言之，难以从哈希值检测显示数据的变化。
此外，在显示内容在y方向上移动时，有可能为了算出哈希值对所有坐标进行积分或不进行积分，在这种情况下，算出的哈希值没反映有显示变化。因此，电子设备1000的使用者优选确定不需要反映显示内容的移动的范围。
此外，在图5B中，也可以对偶数x坐标的显示数据进行积分来得到哈希值。此外，也可以对奇数或偶数y坐标的显示数据进行积分。
图5C示出对奇数x及y坐标的显示数据进行积分且对偶数x及y坐标的显示数据进行积分的例子。哈希值的运算量可以减少到图5A的一半。与图5B相比，图5C可以反映垂直及水平方向的平行移动的变化。
图5D示出从图5C减少所积分的x坐标的个数的例子。因此，哈希值的运算量可以减少到图5A的四分之一。也就是说，图5D的配置是图5B与图5C的组合，在能够减少运算量的同时，除了垂直及水平方向的平行移动以外还可以反映倾斜方向的平行移动的变化。
图5E示出对倾斜排列的坐标群的显示数据进行积分的例子。哈希值的运算量可以减少到图5A的四分之一。再者，除了垂直及水平方向的平行移动以外还可以将倾斜方向的平行移动的变化反映到哈希值。
图5F示出从图5E减少所积分的坐标的个数的例子。哈希值的运算量可以减少到图5A的八分之一。再者，除了垂直及水平方向的平行移动以外还可以将倾斜方向的平行移动的变化反映到哈希值。但是，当在x方向上的平行移动在算出的x坐标的间隔内时，哈希值没有变化。y坐标也有相同的问题。
例如，即使像素P(1、1)的显示数据向像素P(3、3)平行移动，也对像素P(1、1)与像素P(3、3)的显示数据一起进行积分，所以所得到的哈希值没有变化。作为其他例子，在所积分的x坐标如像素P(2、2)与像素P(4、4)之间那样具有间隔时，即使像素P(2、2)的显示数据向像素P(4、4)平行移动，也不对像素P(2、2)及P(4、4)的显示数据进行积分，所以所得到哈希值没有变化。换言之，难以从哈希值检测显示数据的变化。
在图5B至图5F中，所积分的坐标数据具有有规则的间隔。因此，运算电路1131可以容易确定所积分的坐标数据。图5B至图5F所示的坐标数据只是例子而已，对进行积分的坐标位置没有限制。此外，当图5B至图5F所示的有规则的间隔例如应用于更广大的范围诸如从像素P(1、1)至像素P(i、j)时，优选改变为与上述不同的有规则的间隔。
参照图6A至图6C说明将权重系数加到运算电路1131的运算处理的方法。例如，在显示内容平行移动时，通过将权重系数加到第一中间数据，可以算出准确地反映有显示内容的变化的哈希值。
图6A示出显示数据的例子。显示数据由R、G、B这三个子显示数据构成。每个子显示数据具有权重系数，由此即使具有相同的灰度的显示数据，也可以生成不同的第一中间数据。
这里，为了简单起见，说明对如图5A所示那样显示的子显示数据进行积分处理的例子。显示数据由R、G、B这三种颜色构成且其数据宽度为24位。因此，子显示数据的每一个具有8(＝24/3)位宽度。子显示数据的每个位由0(LSB)至7(MSB)表示。二进制数据储存于0至7的位中而实现显示灰度。
图6A至图6C示出将权重系数加到子显示数据的方法。权重系数优选通过位移位加上不同的权重。再者，通过位移位产生溢出位，并且，子哈希值的算出结果根据溢出位是消失(图6B)还是重用(图6C)而不同。也就是说，优选通过将子显示数据向左移位(向左移一位，使子显示数据加倍)，来算出子哈希值。
在图6B中，在将子显示数据向左移位时，如像素P(2、1)所示，位7溢出，换言之，溢出的位7消失。此外，当将子显示数据向左移位时，将位s加到位0的位置作为存储位。位s为“0”或“1”。通过对子显示数据进行位移位处理，可以将不同的显示位置的子显示数据转换为不同的第一中间数据。
例如，在显示内容向x方向平行移动时，运算电路1131可以对于相同的子显示数据生成不同的第一中间数据，因为权重系数被加到子显示数据。
图6C示出以与图6B不同的方法加上权重系数的例子。首先，通过与图6B相同地将子显示数据向左移位，生成第一中间数据。如像素P(2、1)所示那样，在将数据向左移位时，位7溢出。但是，溢出的位7不消失而加到位0。换言之，通过使子显示数据循环来生成第一中间数据，来防止数据的消失。
因此，在哈希生成电路1112中，通过对利用按不同的显示位置而不同的权重系数生成的第一中间数据进行积分，可以生成反映有显示内容的变化的哈希值。虽然上面示出向左移位1位的例子，但是对移位方向、每个坐标的移位宽度及子显示数据的位宽度的移位量没有限制，优选适当地确定。
图6B及图6C示出将不同的权重系数加到不同的坐标像素的例子，但是对加上权重系数的方法没有特别的限制。可以组合不同的加上权重系数的方法。哈希值的生成方法不局限于上述方法，也可以使用错误检测符号生成哈希值。例如，也可以使用如下已知的函数：CRC32等错误检测符号以及MD5、RIPEMD-256、SHA-1、SHA-256、SHA-384等加密学哈希函数。
图5A至图5F示出通过选择对子显示数据进行积分的显示位置，生成准确地反映有显示内容的变化的哈希值的方法。在图6A至图6C中，通过将权重系数还加到子显示数据，即使减少运算量也可以生成反映有显示内容的变化的哈希值。因此，通过对显示数据的哈希值进行比较，可以判断是否显示面板1102的显示内容与下一个帧的显示数据相同。当表示显示内容的哈希值彼此不同时，存储器1116b被第二哈希值更新，由此显示面板的显示被更新。当表示显示内容的哈希值相同时，保持于存储器1116b中的哈希值及显示面板的显示不被更新。
在显示器控制器1101中，在显示数据的哈希值彼此不同时，显示被更新，另一方面，在显示数据的哈希值相同时，可以进行空转停止驱动而不需要处理器的监视。
显示面板的像素数越多，用来更新显示面板的显示的电力越大。因此，与被应用于高清装置(1366×768个像素)时相比，本实施方式所示的显示装置在被应用于全高清装置(1920×1080个像素)时产生降低功耗的效果。与被应用于全高清装置时相比，本实施方式的显示装置在被应用于4K装置(3840×2160个像素)时实现功耗的进一步降低。再者，本实施方式的显示装置在被应用于8K装置(7680×4320个像素)时可以产生功耗得到降低的显著的效果。
本实施方式所示的结构、方法可以与其他实施方式所示的结构、方法适当地组合而实施。
(实施方式2)
在本实施方式中，对本发明的一个实施方式的显示装置进行说明。
本发明的一个实施方式是一种包括多个像素排列为矩阵状的显示区域(也称为像素部)的显示装置。在像素部中，设置有：多个被供应选择信号的布线(也称为栅极线或扫描线)；以及多个被供应写入像素的信号(也称为视频信号等)的布线(也称为源极线、信号线、数据线等)。栅极线以彼此平行的方式设置，源极线以彼此平行的方式设置。栅极线和源极线彼此交叉。
一个像素至少包括一个晶体管以及一个显示元件。显示元件包括被用作像素电极的导电层。该导电层与晶体管的源极和漏极中的一个电连接。晶体管的栅极与栅极线电连接。源极和漏极中的另一个与源极线电连接。
在此，栅极线的延伸方向称为行方向或第一方向，源极线的延伸方向称为列方向或第二方向。
优选对相邻的两个栅极线供应相同的选择信号。就是说，这些栅极线的选择期间优选为相同。在以下的说明中，将三个栅极线视为一组。注意，同时被选择的栅极线的个数不局限于三个，也可以将四个以上的栅极线视为一组。
在对三个栅极线供应相同的选择信号时，在列方向上相邻的三个像素同时被选择。由此，不同的源极线连接于该三个像素。就是说，每列排列有三个源极线。
在此，三个源极线中的位于内侧的源极线优选以与被用作像素电路的导电层重叠的方式配置。由此，可以缩短各像素电极之间的距离。
再者，晶体管的半导体层的一部分优选设置在三个源极线中的位于外侧的源极线和内侧的源极线之间。例如，在将第一至第三源极线依次排列时，与第一源极线连接的晶体管的半导体层的一部分以及与第二源极线连接的晶体管的半导体层的一部分位于第一源极线和第二源极线之间。再者，与第三源极线连接的晶体管的半导体层的一部分位于第二源极线和第三源极线之间。由此，可以防止各源极线和各半导体层之间的节点与其他源极线交叉。因此，可以减少各源极线之间的寄生电容。
通过采用该结构，与以前的结构相比可以延长一水平期间。例如在对三个栅极线供应相同的选择信号时，一水平期间的长度可以为以前的长度的三倍。再者，由于可以减少各源极线之间的寄生电容，所以可以减少源极线的负载。由此，4K显示器、8K显示器等极高分辨率的显示装置也可以使用场效应迁移率低的晶体管而工作。上述结构可以适用于屏幕的对角线尺寸为50英寸以上、60英寸以上或者70英寸以上的大型显示装置。
以下参照附图对显示装置的更具体的例子进行说明。
[显示装置的结构例子]
图7是本发明的一个实施方式的显示装置1100的方框图。显示装置1100包括像素区域(显示区域)、源极驱动器(source driver)以及栅极驱动器(gate driver)。
图7示出显示装置1100夹着像素区域包括两个栅极驱动器的例子。多个栅极线GL0连接于上述两个栅极驱动器。在图7中，示出第i个栅极线GL0(i)。栅极线GL0(i)与三个栅极线(栅极线GL(i)、栅极线GL(i+1)及栅极线GL(i+2))电连接。因此，对上述三个栅极线供应相同的选择信号。
多个源极线连接于源极驱动器。在一个像素列中设置有三个源极线。图7示出对应于第j个像素列的三个源极线(源极线SL1(j)、源极线SL2(j)、源极线SL3(j))以及对应于第j+1个像素列的三个源极线(源极线SL1(j+1)、源极线SL2(j+1)、源极线SL3(j+1))。
一个像素至少包括一个晶体管以及被用作显示元件的像素电极的一个导电层21。各像素对应于一个颜色。在利用多个像素所发射的光的混合进行彩色显示时，像素可以称为子像素。
另外，在列方向上排列的像素优选发射相同颜色的光。在作为显示元件使用液晶元件的情况下，排列在列方向上的像素设置有与液晶元件重叠并使相同颜色的光透过的着色层。
在此，在对应于一个像素列的三个源极线中位于内侧的源极线(源极线SL2(j))的一部分优选与导电层21重叠。再者，源极线SL2(j)优选与其他源极线隔开地在导电层21的中央部分配置。例如，源极线SL1(j)与源极线SL2(j)间的间隔优选大致相同于源极线SL2(j)与源极线SL3(j)间的间隔。由此，可以更有效地减少源极线之间的寄生电容且减少每一个源极线的负载。
作为使用包含场效应迁移率很难提高的非晶硅等的晶体管来实现高分辨率的方法，可以举出将显示装置的显示区域分成多个像素区域而驱动的方法。在采用上述方法的情况下，有时因驱动电路的特性的不均匀在被分割的像素区域之间的边界被看到，而导致可见度降低。另外，需要进行用于预先分割被输入的图像数据的图像处理，因此需要高速的大规模图像处理装置。
另一方面，本发明的一个实施方式的显示装置即使包括场效应迁移率较低的晶体管也无需分割显示区域而驱动。
虽然图7示出沿着像素区域的一边配置源极驱动器的例子，但是也可以沿着像素区域的彼此相对的两个边以夹着像素区域的方式配置源极驱动器。
在图8所示的例子中，与设置于像素区域的多个源极线中的奇数源极线连接的源极驱动器IC及与偶数源极线连接的源极驱动器IC彼此相对配置。换言之，排列在行方向的多个源极线交替地连接于不同的源极驱动器IC。图8示出源极线SL1(j)及源极线SL3(j)与位于上侧的源极驱动器IC连接，源极线SL2(j)与位于下侧的源极驱动器IC连接的例子。通过采用上述结构，即使是大型显示装置也可以减少因布线电阻的电位下降导致的显示的不均匀。在图8的结构中，与图7的结构相比，可以使源极驱动器IC的配置面积增大。因此，可以使相邻的两个源极驱动器IC之间的距离增大，由此可以提高成品率。
[像素的结构例子]
下面，说明配置在显示装置1100的像素区域中的像素的结构例子。
图9A是包括在列方向上排列的三个像素的电路图。
各像素包括晶体管30、液晶元件20以及电容器60。
布线S1至S3是源极线，布线G1至G3是栅极线。布线CS与电容器60的一个电极电连接，并且被供应预定的电位。
像素与布线S1至S3中的任一个以及布线G1至G3中的任一个电连接。作为例子，说明与布线S1及布线G1连接的像素。在晶体管30中，栅极与布线G1电连接，源极和漏极中的一个与布线S1电连接，源极和漏极中的另一个与电容器60的另一个电极及液晶元件20的一个电极(像素电极)电连接。对电容器60的一个电极供应公共电位。
图9B示出与布线S1及布线G1连接的像素的布局的例子。
如图9B所示，布线G1及布线CS在行方向(横方向)上延伸，布线S1至S3在列方向(纵方向)上延伸。
在晶体管30中，在布线G1上设置有半导体层32，并且布线G1的一部分被用作栅电极。布线S1的一部分被用作源电极和漏电极中的一个。半导体层32具有位于布线S1和布线S2之间的区域。
晶体管30的源电极和漏电极中的另一个通过连接部38与被用作像素电极的导电层21电连接。与导电层21重叠的位置设置有着色层41。
导电层21具有与布线S2重叠的部分。导电层21优选不与位于其两端的布线S1及布线S3重叠。由此，可以减少布线S1及布线S3的寄生电容。
当将布线S1与布线S2之间的距离称为距离D1，将布线S2与布线S3之间的距离称为距离D2时，距离D1优选大致相同于距离D2。例如，对于距离D1的距离D2的比率(即D2/D1的值)为0.8至1.2，优选为0.9至1.1。由此，可以降低布线S1与布线S2之间的寄生电容及布线S2与布线S3之间的寄生电容。
通过延长各布线之间的距离，可以容易通过清洗去除在制造工序中附着于布线之间的尘埃等，所以可以提高成品率。在使用线状清洗装置进行清洗的情况下，优选在进行清洗的同时沿着布线S1等的延伸方向移动衬底，此时可以更容易地去除尘埃。
另外，在图9B中，布线S1至S3的一部分以及布线CS的一部分具有比其他部分宽的部分。由此，可以降低布线电阻。
图9C及图9D分别示出与布线G2连接的像素及与布线G3连接的像素的布局的例子。
在图9C中，设置在布线G2上的半导体层32与布线S2电连接，并且具有位于布线S1与布线S2之间的区域。
在图9D中，设置在布线G3上的半导体层32与布线S3电连接，并且具有位于布线S2与布线S3之间的区域。
图9B至图9D所示的各像素优选发射相同颜色的光。可以在重叠于导电层21的区域设置使相同颜色的光透过的着色层41。在列方向上相邻的像素可以具有与图9B至图9D相同的结构，但是着色层41发射不同颜色的光。
[截面结构例子]
下面说明显示装置的截面结构的例子。
[截面结构例子1]
图10示出沿着图9B的线A1-A2的截面的例子。在此示出作为显示元件使用透射型液晶元件20的例子。在图10中，衬底12一侧是显示面一侧。
在显示装置1100中，液晶22设置在衬底11与衬底12之间。液晶元件20包括：设置在衬底11一侧的导电层21；设置在衬底12一侧的导电层23；以及设置在上述导电层21与23之间的液晶22。另外，在液晶22和导电层21之间设置有取向膜24a，在液晶22和导电层23之间设置有取向膜24b。
导电层21用作像素电极。导电层23用作公共电极等。导电层21及导电层23都具有使可见光透过的功能。由此，液晶元件20是透射型液晶元件。
衬底12的衬底11一侧的面上设置有着色层41及遮光层42。以覆盖着色层41及遮光层42的方式设置有绝缘层26。以覆盖绝缘层26的方式设置有导电层23。着色层41设置在与导电层21重叠的区域中。遮光层42以覆盖晶体管30及连接部38的方式设置。
偏振片39a位于衬底11的外侧，偏振片39b位于衬底12的外侧。再者，背光单元90位于偏振片39a的外侧。
衬底11上设置有晶体管30及电容器60等。晶体管30被用作像素的选择晶体管。晶体管30通过连接部38与液晶元件20电连接。
图10所示的晶体管30为所谓沟道蚀刻结构的底栅型晶体管。晶体管30包括：被用作栅电极的导电层31；被用作栅极绝缘层的绝缘层34；半导体层32；被用作源区域及漏区域的一对杂质半导体层35；以及被用作源电极及漏电极的一对导电层33a及33b。半导体层32中的与导电层31重叠的区域被用作沟道形成区域。半导体层32接触于杂质半导体层35，杂质半导体层35接触于导电层33a或33b。
另外，导电层31对应于图9B中的布线G1的一部分，导电层33a对应于布线S1的一部分。另外，在后面说明的导电层31a、导电层33c及导电层33d分别对应于布线CS、布线S2及布线S3。
作为半导体层32，优选使用包含硅的半导体。例如，可以使用非晶硅、微晶硅或多晶硅等。尤其优选使用非晶硅，因为其可以高成品率地形成在大型衬底上。本发明的一个实施方式的显示装置即使利用包含场效应迁移率较低的非晶硅的晶体管也可以进行良好的显示。作为非晶硅，优选使用利用氢实现悬空键的终结的氢化非晶硅(有时记为a-Si：H)。
形成杂质半导体层35的杂质半导体膜使用对其添加赋予一种导电类型的杂质元素的半导体来形成。当晶体管为n沟道型晶体管时，作为添加有赋予一种导电型的杂质元素的半导体，例如可以举出添加有P或As的硅。当晶体管为p沟道型晶体管时，作为赋予一种导电型的杂质元素，例如可以添加B，但是，优选使用n沟道型晶体管。杂质半导体层35可以使用非晶半导体或者如微晶半导体等的结晶半导体来形成。
电容器60包括导电层31a、绝缘层34以及导电层33b。另外，在导电层31a上隔着绝缘层34设置有导电层33c以及导电层33d。
以覆盖晶体管30等的方式层叠有绝缘层82和绝缘层81。被用作像素电极的导电层21设置在绝缘层81上。在连接部38中，通过绝缘层81及82中的开口，导电层21与导电层33b电连接。绝缘层81优选被用作平坦化层。绝缘层82优选被用作抑制杂质等扩散到晶体管30等的保护膜。例如，绝缘层82可以使用无机绝缘材料形成，绝缘层81可以使用有机绝缘材料形成。
[截面结构例子2]
在上述例子中，作为液晶元件使用一对电极配置在液晶的上下的垂直电场方式液晶元件，但是液晶元件的结构不局限于此，可以使用各种液晶元件。
图11是具有采用边缘场切换(fringe field switching：FFS)模式的液晶元件的显示装置的截面示意图。
液晶元件20包括：被用作像素电极的导电层21；以及隔着绝缘层83与导电层21重叠的导电层23。导电层23具有狭缝状或梳齿状的顶面。
在上述结构中，在导电层21与导电层23彼此重叠的部分形成有电容器，该电容器可被用作电容器60。由此，可以减小像素的占有面积，所以可以实现高分辨率的显示装置。因此，可以提高开口率。
在此，在显示装置的制造工序中的光刻工序越少，即光掩模的数量越少，越可以降低制造成本。
例如，图10所示的结构通过五个光刻工序制造：即，衬底11一侧的工序中的导电层31等的形成工序、半导体层32及杂质半导体层35的形成工序、导电层33a等的形成工序、将成为连接部38的开口的形成工序以及导电层21的形成工序。就是说，可以使用五个光掩模制造背板衬底。另一方面，在衬底12(对置衬底)一侧，作为着色层41及遮光层42的形成方法，优选使用喷墨法或丝网印刷法，此时不需要光掩模。例如，在设置三个颜色的着色层41及遮光层42的情况下，与利用光刻工序形成的情况相比，可以减少四个光掩模。
以上是截面结构例子的说明。
[晶体管的结构]
以下说明与上述不同的晶体管的结构例子。
图12A所示的晶体管在半导体层32与杂质半导体层35之间包括半导体层37。
半导体层37可以使用与半导体层32相同的半导体膜形成。半导体层37可以被用作在对杂质半导体层35进行蚀刻时防止半导体层32被去除的蚀刻停止层。虽然图12A示出半导体层37分为右侧部分及左侧部分的例子，但是半导体层37的一部分也可以覆盖半导体层32的沟道形成区域。
另外，半导体层37也可以以低于杂质半导体层35的浓度包括杂质。由此，半导体层37可以被用作低掺杂漏极(lightly doped drain：LDD)区域，而可以抑制在驱动晶体管时发生的热载流子劣化。
在图12B所示的晶体管中，在半导体层32的沟道形成区域上设置有绝缘层84。绝缘层84被用作在对杂质半导体层35进行蚀刻时的蚀刻停止层。
图12C所示的晶体管包括半导体层32p代替半导体层32。半导体层32p包括高结晶性的半导体膜。例如，半导体层32p包括多晶半导体或单晶半导体。由此，可以提供场效应迁移率高的晶体管。
图12D所示的晶体管在半导体层32的沟道形成区域中包括半导体层32p。例如，图12D所示的晶体管可以通过对将成为半导体层32的半导体膜照射激光等局部地产生晶化而形成。由此，可以提供场效应迁移率高的晶体管。
图12E所示的晶体管在图12A所示的晶体管的半导体层32的沟道形成区域中包括具有结晶性的半导体层32p。
图12F所示的晶体管在图12B所示的晶体管的半导体层32的沟道形成区域中包括具有结晶性的半导体层32p。
以上是晶体管的结构例子的说明。
[各构成要素]
下面，说明上述各构成要素。
<衬底>
作为显示面板所包括的衬底，可以使用具有平坦面的材料。提取来自显示元件的光的一侧的衬底使用使该光透过的材料形成。例如，可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石或有机树脂等的材料。
通过使用厚度薄的衬底，可以减小显示面板的重量及厚度。通过使用其厚度允许其具有柔性的衬底，可以实现柔性显示面板。或者，可以将薄得足以具有柔性的玻璃等用作衬底。或者，可以使用玻璃与树脂材料由粘合层贴合在一起的复合材料。
<晶体管>
晶体管包括被用作栅电极的导电层、半导体层、被用作源电极的导电层、被用作漏电极的导电层以及被用作栅极绝缘层的绝缘层。
注意，对本发明的一个实施方式的显示装置所包括的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。另外，还可以采用顶栅型晶体管或底栅型晶体管。或者，也可以在沟道的上下设置有栅电极。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性没有特别的限制，可以使用非晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。优选使用具有结晶性的半导体，此时可以抑制晶体管的特性劣化。
例如，作为形成晶体管的沟道的半导体可以使用硅。尤其是，作为硅优选使用非晶硅，此时可以在大型衬底上以高成品率形成晶体管，而实现优良的生产性。
另外，可以使用微晶硅、多晶硅、单晶硅等具有结晶性的硅。尤其是，多晶硅与单晶硅相比能够在低温下形成，并且其场效应迁移率和可靠性比非晶硅高。
或者，作为晶体管的半导体层也可以使用金属氧化物。已知在半导体层中包含金属氧化物的晶体管的关态电流小。当作为像素中的选择晶体管使用关态电流小的晶体管时，即使显示更新频率长，显示品质也不容易劣化。因此，可以以低显示更新频率显示静态图像，所以可以降低功耗。实施方式1的显示器控制器1101适合用来控制在半导体层中包含金属氧化物的选择晶体管。在实施方式6中对在半导体层中包含金属氧化物的晶体管进行详细说明。
本实施方式所示的底栅型晶体管由于能够减少制造工序的数量，所以是优选的。当使用在比多晶硅低的温度下可以形成的非晶硅作为半导体层时，可以作为半导体层下方的布线、电极、衬底使用耐热性低的材料，由此可以扩大材料的选择范围。例如，可以适当地使用极大型的玻璃衬底。另一方面，顶栅型晶体管容易自对准地形成杂质区域，并可以减少特性的不均匀，所以是优选的。当采用多晶硅或单晶硅等时，有时尤其优选使用顶栅型晶体管。
<导电层>
作为用于晶体管的栅极、源极及漏极和被用作显示装置所包括的布线及电极的导电层的材料，可以使用铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽及钨等金属或者包含上述金属作为主要成分的合金。可以使用具有包含这些材料的膜的单层结构或叠层结构。例如，可以举出如下结构：包含硅的铝膜的单层结构、在钛膜上层叠铝膜的两层结构、在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠钛膜或氮化钛膜、铝膜或铜膜以及钛膜或氮化钛膜的三层结构、以及依次层叠钼膜或氮化钼膜、铝膜或铜膜以及钼膜或氮化钼膜的三层结构。另外，可以使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等氧化物。优选使用包含锰的铜，因为蚀刻时的形状的控制性得到提高。
作为可用于晶体管的栅极、源极以及漏极和显示装置所包括的布线及电极等导电层的透光性导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。当使用金属材料、合金材料(或者它们的氮化物)时，可以将其形成得薄到具有透光性。可以将上述材料的叠层膜用于导电层。例如，优选使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜，因为导电性得到提高。上述材料也可以用于显示装置所包括的布线及电极等导电层、显示元件所包括的导电层(例如，被用作像素电极或公共电极的导电层)。
<绝缘层>
作为可用于各绝缘层的绝缘材料的例子，可以举出丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂、具有硅氧烷键的树脂、无机绝缘材料诸如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝。
作为透水性低的绝缘膜的例子，可以举出含有氮及硅的膜(例如，氮化硅膜、氮氧化硅膜)以及含有氮及铝的膜(例如，氮化铝膜)。另外，也可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜或氧化铝膜等。
<液晶元件>
液晶元件例如可以采用垂直取向(vertical alignment：VA)模式。作为垂直取向模式的例子，可以举出多象限垂直取向(multi-domain vertical alignment：MVA)模式、垂直取向构型(patterned vertical alignment：PVA)模式、高级超视觉(advanced super view：ASV)模式。
液晶元件可以采用各种模式。例如，除了垂直取向(vertical alignment：VA)模式以外，可以使用扭曲向列(twisted nematic：TN)模式、平面切换(in-plane switching：IPS)模式、边缘电场转换(fringe field switching：FFS)模式、轴对称排列微单元(axially symmetric aligned micro-cell：ASM)模式、光学补偿弯曲(opticallycompensated birefringence：OCB)模式、铁电性液晶(ferroelectric liquid crystal：FLC)模式、反铁电液晶(antiferroelectric liquid crystal：AFLC)模式、电控双折射(electrically controlled birefringence：ECB)模式、宾主模式。
液晶元件利用液晶的光学调制作用而控制光的透过或非透过。液晶的光学调制作用由施加到液晶的电场(包括横向电场、纵向电场或倾斜方向电场)控制。作为用于液晶元件的液晶，可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:polymerdispersed liquid crystal)、高分子网络型液晶(PNLC：polymer network liquidcrystal)、铁电液晶、反铁电液晶等。这些液晶材料根据条件呈现出胆甾相、近晶相、立方相、手向列相、各向同性相等。
作为液晶材料，可以使用正型液晶或负型液晶中的任一种，根据所适用的模式或设计可以采用适当的液晶材料。
为了调整液晶的取向，可以设置取向膜。在采用横向电场方式的情况下，也可以使用不需要取向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是液晶相的一种，是指当使胆甾液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到各向同性相之前出现的相。因为蓝相只在窄的温度范围内出现，所以将其中混合了几重量百分比以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶层，以扩大温度范围。包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快，并且其具有光学各向同性，由此不需要取向处理，并且视角依赖性小。由于不需要设置取向膜而不需要摩擦处理，因此可以防止由于摩擦处理而引起的静电破坏，并可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良及破损。
作为液晶元件的例子，可以举出透射型液晶元件、反射型液晶元件、半透射型液晶元件。
在本发明的一个实施方式中，尤其优选采用透射型液晶元件。
当采用透射型液晶元件或半透射型液晶元件时，以夹着一对衬底的方式设置两个偏振片。另外，在偏振片的外侧设置背光。背光可以是直下型背光或边缘照明型背光。优选使用包括发光二极管(light emitting diode：LED)的直下型背光，因为容易进行局部调光(local dimming)，由此可以提高对比度。优选使用边缘照明型背光，因为可以减小包括背光的模块的厚度。
当边缘照明型背光处于关闭状态时，可以进行透视显示。
<着色层>
作为能够用于着色层的材料的例子，可以举出金属材料、树脂材料、包含颜料或染料的树脂材料。
<遮光层>
作为能够用于遮光层的材料的例子，可以举出碳黑、钛黑、金属、金属氧化物以及包含多个金属氧化物的固溶体的复合氧化物。遮光层也可以为包含树脂材料的膜或金属等无机材料的薄膜。可以对遮光层使用包含着色层的材料的叠层膜。例如，可以采用包括包含使某个颜色的光透过的着色层的材料的膜与包含使其他颜色的光透过的着色层的材料的膜的叠层结构。优选使用相同的材料形成着色层和遮光层，因为可以使用相同的制造设备，并可以实现工序简化。
以上是各构成要素的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式3)
在本实施方式中，对能够用于晶体管的半导体层的多晶硅的晶化方法及激光晶化装置的例子进行说明。
为了形成结晶性良好的多晶硅层，优选在衬底上形成非晶硅层并通过照射激光进行晶化。例如，在将线状光束照射到非晶硅层的同时移动衬底，由此可以在衬底上的所希望的区域形成多晶硅层。
使用线状光束的方法的生产量比较好。另一方面，在该方法中，将激光以相对地移动的方式多次照射到一个区域，因此激光的输出变动及起因于该输出变动的光束分布的变化容易导致结晶性不均匀。例如，当将用该方法晶化的半导体层用于显示装置的像素所包括的晶体管时，有时当显示图像时会看到起因于结晶性不均匀的无规则的条纹图案。
理想的是，线状光束的长度为衬底的一边的长度以上，但是线状光束的长度受到激光振荡器的输出和光学系统的结构的限制。因此，在衬底面内折回激光来对大型衬底照射激光是实用的。因此，存在多次被激光照射的区域。由于该区域的结晶性可能与其他区域的结晶性不同，因此在该区域中有时发生显示不均匀。
为了避免上述问题，也可以对形成在衬底上的非晶硅层进行局部性激光照射而使其晶化。通过局部性激光照射，容易形成结晶性不均匀少的多晶硅层。
图13A示出对形成在衬底上的非晶硅层局部性地照射激光的方法。
从光学系统单元821射出的激光826被镜子822反射而入射到微透镜阵列823。微透镜阵列823集聚激光826而形成多个激光束827。
形成有非晶硅层840的衬底830固定在载物台815。通过对非晶硅层840照射多个激光束827，可以同时形成多个多晶硅层841。
微透镜阵列823的各微透镜优选以显示装置的像素间距设置。或者，它们也可以以像素间距的整数倍的间隔设置。无论采用上述任何方式，都可以通过反复照射激光并在X方向或Y方向上移动载物台815来在对应于所有的像素的区域形成多晶硅层。
例如，在微透镜阵列823以像素间距具有M行N列(M和N为自然数)的微透镜的情况下，首先，通过对指定的开始位置照射激光，可以形成M行N列的多晶硅层。然后，将载物台815在行方向上移动N列并照射激光，可以进一步形成M行N列的多晶硅层841。由此，可以得到M行2N列的多晶硅层841。通过反复上述工序，可以在所希望的区域形成多个多晶硅层841。在折回激光而照射该激光的情况下，反复如下工序：将载物台815在行方向上移动N列；照射激光；将载物台815在列方向上移动M行；照射激光。
另外，通过适当地调节激光的振荡频率及载物台815的移动速度，即使采用一边在一个方向上移动载物台815一边照射激光的方法，也可以以像素间距形成多晶硅层。
例如，激光束827的尺寸可以为包括晶体管的半导体层整体的程度的面积。或者，该尺寸可以为包括晶体管的沟道区域整体的程度的面积。或者，该尺寸可以为包括晶体管的沟道区域的一部分的程度的面积。该尺寸可以根据所需要的晶体管的电特性适当地设定。
另外，当采用在像素中包括多个晶体管的显示装置时，激光束827的尺寸可以为包括像素内的各晶体管的半导体层整体的程度的面积。另外，激光束827的尺寸也可以为包括多个像素中的晶体管的半导体层整体的程度的面积。
如图14A所示，也可以在镜子822与微透镜阵列823之间设置掩模824。掩模824包括对应于各微透镜的多个开口。该开口的形状可以反映到激光束827的形状，如图14A所示，在掩模824包括圆形开口的情况下，可以获得圆形的激光束827。在掩模824包括矩形开口的情况下，可以获得矩形的激光束827。例如，在只使晶体管的沟道区域晶化的情况下，掩模824是有效的。另外，如图14B所示，也可以将掩模824设置在光学系统单元821与镜子822之间。
图13B是说明可用于上述局部性激光照射工序的激光晶化装置的主要结构的立体图。激光晶化装置包括作为X-Y载物台的构成要素的移动机构812、移动机构813及载物台815。该激光晶化装置还包括用来对激光束827进行成型的激光振荡器820、光学系统单元821、镜子822及微透镜阵列823。
移动机构812及移动机构813具有在水平方向上进行往复直线运动的功能。作为对移动机构812及移动机构813供应动力的机构，例如可以使用用电动机驱动的滚珠丝杠机构816。移动机构812及移动机构813的各移动方向垂直地相交，所以固定在移动机构813的载物台815可以在X方向及Y方向上自如地移动。
载物台815包括真空吸着机构等固定机构，可以固定衬底830等。另外，载物台815也可以根据需要包括加热机构。虽然未图示，但是载物台815也可以包括弹力顶出杆及其垂直移动机构，在移动衬底830等时，可以在上下方向上移动该衬底830等。
激光振荡器820优选为脉冲激光器，但是只要能够输出具有适于处理目的的波长及强度的光，也可以为CW激光器。典型的是，可以使用射出波长为351nm至353nm(XeF)或308nm(XeCl)等的紫外光的准分子激光器。或者，也可以使用固体激光(例如，YAG激光、光纤激光)的二倍频波长(515nm、532nm等)或者三倍频波长(343nm、355nm等)。另外，也可以设置多个激光振荡器820。
光学系统单元821例如包括镜子、光束扩展器、光束均质器等，可以使从激光振荡器820射出的激光825的能量的面内分布均匀且扩展。
作为镜子822，例如可以使用介电质多层膜镜子，以使激光的入射角大致为45°的方式设置。微透镜阵列823例如可以具有在石英板的顶面或顶底面上设置有多个凸透镜的形状。
通过采用上述激光晶化装置，可以形成结晶性不均匀少的多晶硅层。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式4)
在本实施方式中，对本发明的一个实施方式的混合型显示器进行说明。
另外，混合型显示方法是指在一个像素或一个子像素中显示多个光而显示文字和/或图像的方法。混合型显示器是指在显示部所包括的一个像素或一个子像素中显示多个光而显示文字和/或图像的集合体。
作为混合型显示方法的例子，可以举出在一个像素或一个子像素中以不同的时序显示第一光及第二光的方法。此时，在一个像素或一个子像素中，可以同时显示同一色调(红色、绿色和蓝色中的任一个或者青色(cyan)、品红色(magenta)和黄色(yellow)中的任一个)的第一光及第二光，而在显示部中显示文字和/或图像。
作为混合型显示方法的其他例子，可以举出在一个像素或一个子像素中显示反射光及自发光的方法。在一个像素或一个子像素中，可以同时显示同一色调的反射光及自发光(例如，从有机发光二极管(organic light-emitting diode：OLED)发射的光以及从发光二极管(LED)发射的光)。
注意，在混合型显示方法中，也可以在相邻像素或相邻子像素中显示多个光而不在一个像素或一个子像素中显示多个光。此外，同时显示第一光及第二光是指在观察者的眼睛感觉不到闪烁的程度以相同期间显示第一光及第二光。只要观察者的眼睛感觉不到闪烁，第一光的显示期间也可以与第二光的显示期间不同。
另外，混合型显示器是在一个像素或一个子像素中具有多个显示元件且其中在同一期间多个显示元件的每一个进行显示的集合体。混合型显示器在一个像素或一个子像素中具有多个显示元件及用来驱动显示元件的有源元件。作为有源元件，可以举出开关、晶体管、薄膜晶体管等。由于有源元件与多个显示元件的每一个连接，所以可以独立地控制多个显示元件的各显示。
注意，在本说明书等中，将满足上述结构中的任何一个或多个的显示方法称为混合型显示。实施方式1的显示器控制器1101可以控制混合型显示器。
此外，混合型显示器在一个像素或一个子像素中包括多个显示元件。作为多个显示元件，例如可以举出反射光的反射型元件和发射光的自发光元件。反射型元件和自发光元件可以独立地被控制。混合型显示器具有在显示部中使用反射光和自发光中的一个或两个来显示文字和/或图像的功能。
本发明的一个实施方式的显示装置可以包括设置有反射可见光的第一显示元件的像素。此外，显示装置可以包括设置有发射可见光的第二显示元件的像素。此外，显示装置可以包括设置有第一显示元件及第二显示元件的像素。
在本实施方式中，对包括反射可见光的第一显示元件和发射可见光的第二显示元件的显示装置进行说明。
显示装置具有利用第一显示元件所反射的第一光和/或第二显示元件所发射的第二光显示图像的功能。另外，显示装置具有独立地控制第一显示元件所反射的第一光的光量和第二显示元件所发射的第二光的光量来表达灰度的功能。
显示装置优选包括通过控制第一显示元件所反射的光之量来表达灰度的第一像素及通过控制第二显示元件所发射的光之量来表达灰度的第二像素。例如，第一像素及第二像素配置为矩阵状而形成显示部。
优选在显示区域中以相同间距配置相同数量的第一像素及第二像素。此时，可以将相邻的第一像素和第二像素统称为像素单元。由此，如下面所描述，可以在相同的显示区域中显示只由多个第一像素显示的图像、只由多个第二像素显示的图像及由多个第一像素和多个第二像素的双方显示的图像。
作为第一像素所包括的第一显示元件，可以使用反射外光来进行显示的元件。因为这种元件不包括光源，所以可以显着降低显示时的功耗。
作为第一显示元件，可以典型地使用反射型液晶元件。或者，作为第一显示元件，可以使用微电子机械系统(microelectromechanical system：MEMS)快门元件、光干涉型MEMS元件、应用微囊方式、电泳方式、电润湿方式、电子粉流体(注册商标)方式等的元件等。
作为第二像素所包括的第二显示元件，可以使用利用来自自己的光源的光来进行显示的元件。尤其是，优选使用能够通过施加电场从发光物质提取发光的电场发光元件。由于这种像素所发射的光的亮度及色度不受到外光的影响，因此可以进行色彩再现性高(色域宽)且对比度高的显示，即可以显示鲜明的图像。
作为第二显示元件，可以使用OLED、发光二极管(LED)、量子点发光二极管(quantum-dot light-emitting diode：QLED)、半导体激光器等自发光型发光元件。或者，作为第二像素所包括的显示元件，也可以使用被用作光源的背光和控制来自背光的光的透过光量的透射型液晶元件的组合。
例如，第一像素可以包括呈现白色(W)的子像素或者呈现相当于红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这三种颜色中的一个的光的子像素。同样地，例如第二像素可以包括呈现白色(W)的子像素或者呈现相当于红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这三种颜色中的一个的光的子像素。另外，第一像素及第二像素的每一个也可以包括四种颜色以上的子像素。子像素的种类越多，越可以降低功耗并提高色彩再现性。
在本发明的一个实施方式中，显示模式可以切换为由第一像素显示图像的第一模式、由第二像素显示图像的第二模式或由第一像素和第二像素显示图像的第三模式。此外，也可以对第一像素和第二象素输入彼此不同的图像信号来显示合成图像。
在第一模式中，利用第一显示元件所反射的光显示图像。不需要光源的第一模式是功耗极低的驱动模式。例如，在外光为具有足够高的照度的白色光或接近于白色光的情况下，第一模式是有效的。第一模式适于显示书本或文件等的文字信息。通过使用反射光，可以实现对眼睛刺激少的显示，由此不容易引起眼疲劳。
在第二模式中，利用第二显示元件所发射的光显示图像。因此，无论外光的照度及色度如何，都可以显示极为鲜明的图像(可以进行对比度及色彩再现性高的显示)。例如，在夜间或昏暗室内等外光的照度极低的情况等下，第二模式是有效的。在外光较弱时，明亮图像的显示有时让使用者感到刺眼。为了防止发生这种问题，在第二模式中优选显示低亮度的图像。由此，可以抑制过高的亮度，而且可以降低功耗。第二模式适于显示鲜明的图像或流畅的动态图像等。
在第三模式中，利用第一显示元件所反射的光及第二显示元件所发射的光的双方进行显示。具体而言，在该驱动模式中，混合来自第一像素的光和来自与第一像素相邻的第二像素的光来表达一个颜色。可以以比第二模式小的功耗显示比第一模式鲜明的图像。例如，在室内照明下或者早晨或傍晚等外光的照度较低的情况、外光不呈现白色色度的情况下，第三模式是有效的。
下面，参照附图说明本发明的一个实施方式的更具体的例子。
[显示装置的结构例子]
图15说明本发明的一个实施方式的显示装置所包括的显示区域70。显示区域70包括设置为矩阵状的多个像素单元75。像素单元75包括像素76和像素77。
图15示出像素76和像素77都包括对应于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三种颜色的显示元件的例子。
像素76包括对应于红色(R)的显示元件76R、对应于绿色(G)的显示元件76G、对应于蓝色(B)的显示元件76B。显示元件76R、76G、76B是利用来自光源的光的第二显示元件。
像素77包括对应于红色(R)的显示元件77R、对应于绿色(G)的显示元件77G、对应于蓝色(B)的显示元件77B。显示元件77R、77G、77B是利用外光的反射的第一显示元件。
以上是显示装置的结构例子的说明。
[像素单元的结构例子]
接着，参照图16A至图16C说明像素单元75。图16A至图16C是示出像素单元75的结构例子的示意图。
像素76包括显示元件76R、显示元件76G以及显示元件76B。显示元件76R包括光源，并向显示面一侧发射具有与输入到像素76的第二灰度值所包括的红色灰度值对应的亮度的红色光RL2。与此同样，显示元件76G及显示元件76B分别向显示面一侧发射绿色光GL2及蓝色光BL2。
像素77包括显示元件77R、显示元件77G以及显示元件77B。显示元件77R反射外光，并向显示面一侧提取具有与输入到像素77的第一灰度值所包括的红色灰度值对应的亮度的红色光RL1。与此同样，显示元件77G及显示元件77B分别向显示面一侧提取绿色光GL1及蓝色光BL1。
<第一模式>
图16A示出驱动反射外光的显示元件77R、77G和77B显示图像的工作模式的例子。如图16A所示，例如在外光的照度充分高的情况下，通过只混合来自像素77的光(光RL1、光GL1及光BL1)的颜色而不驱动像素76，可以从像素单元75向显示面一侧提取指定颜色的光79。由此，可以以极低功耗进行驱动。
<第二模式>
图16B示出驱动显示元件76R、76G和76B显示图像的工作模式的例子。如图16B所示，例如在外光的照度极低的情况下，通过只混合来自像素76的光(光RL2、光GL2及光BL2)的颜色而不驱动像素77，也可以从像素单元75向显示面一侧提取指定颜色的光79。由此，可以显示鲜明的图像。此外，通过在外光的照度低时降低亮度，可以防止使用者的刺眼，而且可以降低功耗。
<第三模式>
图16C示出驱动反射外光的显示元件77R、77G、77B以及发射光的显示元件76R、76G、76B显示图像的工作模式的例子。如图16C所示，通过混合光RL1、光GL1、光BL1、光RL2、光GL2及光BL2这六个光的颜色，可以从像素单元75向显示面一侧提取指定颜色的光79。
因此，图15所示的显示区域70包括设置有发光型显示元件及反射型显示元件的像素单元，所以适合于选择区域的显示。例如，当由反射型显示元件进行显示区域70的显示时，可以由发光型显示元件进行选择区域的显示。此外，当由发光型显示元件进行显示区域70的显示时，也可以由反射型显示元件显示选择区域。此外，可以通过改变反射型显示元件的灰度数据或者通过改变发光型显示元件的灰度数据，来显示选择区域。
以上是对像素单元75的结构例子的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式5)
下面，说明在实施方式4中说明的混合型显示器的具体结构例子。下面例示的显示面板包括反射型液晶元件及发光元件的双方且能够以透射模式和反射模式的双方显示图像。
[结构例子]
图17A是示出显示装置400的结构例子的方框图。显示装置400包括在显示部362中排列为矩阵状的多个像素410。另外，显示装置400包括电路GD及电路SD。此外，显示装置400包括与在方向R上排列的多个像素410及电路GD电连接的多个布线GD1、多个布线GD2、多个布线ANO及多个布线CSCOM。此外，显示装置400包括与在方向C上排列的多个像素410及电路SD电连接的多个布线S1及多个布线S2。
虽然为了简化起见在此设置一个电路GD和一个电路SD，但是也可以分别设置驱动液晶元件的电路GD及电路SD以及驱动发光元件的电路GD及电路SD。
像素410包括反射型液晶元件及发光元件。在像素410中，液晶元件及发光元件部分地彼此重叠。
图17B1示出像素410所包括的导电层311b的结构例子。导电层311b被用作像素410中的液晶元件的反射电极。导电层311b具有开口451。
图17B1中的虚线表示位于与导电层311b重叠的区域中的发光元件360。发光元件360与导电层311b的开口451重叠。由此，发光元件360所发射出的光通过开口451提取到显示面一侧。
在图17B1中，在方向R上相邻的像素410是不同颜色的像素。如图17B1所示，在方向R上相邻的两个像素中的开口451优选以不设置在一条线上的方式设置于导电层311b的不同位置。由此，可以使相邻的两个发光元件360分开地配置，从而可以防止发光元件360所发射的光入射到相邻的像素410所包括的着色层(该现象也称为串扰)。另外，由于可以使相邻的两个发光元件360分开地配置，因此即使利用荫罩等分别形成发光元件360的EL层，也可以实现高分辨率显示装置。
另外，也可以采用图17B2所示的排列。
如果在开口451的总面积中开口以外的总面积的比例过大，则使用液晶元件的显示变暗。如果在开口451的总面积中开口以外的总面积的比例过小，则使用发光元件360的显示变暗。
如果被用作反射电极的导电层311b的开口451的面积过小，则发光元件360所发射出的光的提取效率变低。
开口451例如可以具有多角形、四角形、椭圆形、圆形、十字状、条状、狭缝状、方格状的形状。另外，也可以以靠近相邻的像素的方式配置开口451。优选的是，将开口451配置以靠近显示相同的颜色的其他像素，此时，可以抑制产生串扰。
[电路结构例子]
图18是示出像素410的结构例子的电路图。图18示出相邻的两个像素410。
像素410包括开关SW1、电容器C1、液晶元件340、开关SW2、晶体管M、电容器C2以及发光元件360等。像素410电连接于布线GD1、布线GD3、布线ANO、布线CSCOM、布线S1及布线S2。图18还示出与液晶元件340电连接的布线VCOM1以及与发光元件360电连接的布线VCOM2。
图18示出将晶体管用于开关SW1及SW2的情况的例子。
开关SW1的栅极与布线GD3连接。开关SW1的源极和漏极中的一个与布线S1连接，源极和漏极中的另一个与电容器C1的一个电极及液晶元件340的一个电极连接。电容器C1的另一个电极与布线CSCOM连接。液晶元件340的另一个电极与布线VCOM1连接。
开关SW2的栅极与布线GD1连接。开关SW2的源极和漏极中的一个与布线S2连接，源极和漏极中的另一个与电容器C2的一个电极及晶体管M的栅极连接。电容器C2的另一个电极与布线CSCOM连接。晶体管M的源极和漏极中的另一个与发光元件360的一个电极连接。发光元件360的另一个电极与布线VCOM2连接。
图18示出晶体管M夹着半导体包括彼此连接的两个栅极的例子。该结构可以提高能够流过晶体管M的电流量。
可以对布线GD3供应切换开关SW1的导通/非导通状态的信号。可以对布线VCOM1供应规定的电位。可以对布线S1供应切换液晶元件340所具有的液晶的取向状态的信号。可以对布线CSCOM供应规定的电位。
可以对布线GD1供应切换开关SW2的导通/非导通状态的信号。可以对布线VCOM2及布线ANO供应产生用来使发光元件360发射光的电位差的电位。可以对布线S2供应切换晶体管M的导通状态的信号。
在反射模式中，例如，可以通过利用供应给布线GD3及布线S1的信号以及液晶元件340的光学调制使图18的像素410驱动来进行显示。在透射模式中，可以通过利用供应给布线GD1及布线S2的信号驱动像素，并使发光元件360发射光而进行显示。在组合两个驱动模式时，可以利用供应给布线GD1、布线GD3、布线S1及布线S2的信号驱动像素。
注意，本发明的一个实施方式不局限于图18所示的像素410包括一个液晶元件340及一个发光元件360的例子。图19A示出一个像素410包括一个液晶元件340及四个发光元件360(发光元件360r、360g、360b、360w)的例子。
在图19A中，除了图18的布线之外，布线GD4及布线S3与像素410连接。
在图19A所示的例子中，例如作为四个发光元件360，可以使用呈现红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)及白色(W)的发光元件。作为液晶元件340可以使用呈现白色的反射型液晶元件。由此，可以在反射模式中进行高反射率的白色显示。另外，可以在透射模式中以低功耗进行高演色性的显示。
图19B示出像素410的结构例子。像素410包括与电极311的开口重叠的发光元件360w、配置在电极311周围的发光元件360r、360g及360b。发光元件360r、360g及360b优选具有几乎相同的发光面积。
[显示面板的结构例子]
图20是本发明的一个实施方式的显示面板300的透视示意图。在显示面板300中，衬底351与衬底361贴合在一起。在图20中，以虚线表示衬底361。
显示面板300包括显示部362、电路364及布线365等。衬底351例如设置有电路364、布线365及被用作像素电极的导电层311b。图20示出在衬底351上安装有IC373及FPC372的例子。由此，图20所示的结构可以说是包括显示面板300、FPC372及IC373的显示模块。
作为电路364，例如可以使用用作扫描线驱动电路的电路。
布线365具有对显示部及电路364供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC372或者从IC373输入到布线365。
图20示出利用玻璃覆晶封装(chip on glass：COG)方式等在衬底351上设置IC373的例子。作为IC373，例如，可以应用用作扫描线驱动电路或信号线驱动电路的IC。另外，当显示面板300具备用作扫描线驱动电路及信号线驱动电路的电路，或者将用作扫描线驱动电路及信号线驱动电路的电路设置在外部且通过FPC372输入用来驱动显示面板300的信号时，也可以省略IC373。另外，也可以将IC373利用薄膜覆晶封装(chip on film：COF)方式等安装于FPC372。
图20示出显示部362的一部分的放大图。在显示部362中以矩阵状配置有多个显示元件所包括的导电层311b。导电层311b具有反射可见光的功能且被用作下述液晶元件340的反射电极。
如图20所示，导电层311b包括开口。发光元件360比导电层311b更近于衬底351。光从发光元件360透过导电层311b的开口发射到衬底361一侧。
另外，可以在衬底361上设置输入装置366。例如，可以与显示部362重叠地设置薄片状的静电电容式触摸传感器。或者，也可以在衬底361与衬底351之间设置触摸传感器。当在衬底361与衬底351之间设置触摸传感器时，既可以使用静电电容式触摸传感器，又可以使用包括光电转换元件的光学式触摸传感器。
[截面结构例子1]
图21示出图20所例示的显示面板的包括FPC372的区域的一部分、包括电路364的区域的一部分、包括显示部362的区域的一部分的截面的例子。
显示面板在衬底351与衬底361之间包括绝缘层220。在衬底351与绝缘层220之间设置有发光元件360、晶体管201、晶体管205、晶体管206及着色层134等。在绝缘层220与衬底361之间设置有液晶元件340、着色层135等。衬底361与绝缘层220通过粘合层143粘合在一起。衬底351与绝缘层220通过粘合层142粘合在一起。
晶体管206与液晶元件340电连接，而晶体管205与发光元件360电连接。形成在绝缘层220的衬底351一侧的面上的晶体管205和晶体管206可以通过同一工序形成。
衬底361设置有着色层135、遮光层136、绝缘层125及被用作液晶元件340的公共电极的导电层313、取向膜133b、绝缘层117等。绝缘层117被用作用来保持液晶元件340的单元间隙的间隔物。
在绝缘层220的衬底351一侧设置有绝缘层211、绝缘层212、绝缘层213、绝缘层214、绝缘层215等绝缘层。绝缘层211的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层212、绝缘层213及绝缘层214以覆盖各晶体管的方式设置。绝缘层215以覆盖绝缘层214的方式设置。绝缘层214及绝缘层215被用作平坦化层。这里，绝缘层212、绝缘层213及绝缘层214这三层绝缘层以覆盖晶体管等的方式设置，但是绝缘层的层数不局限于三层，也可以为一层、两层、四层以上。不一定需要设置用作平坦化层的绝缘层214。
晶体管201、晶体管205及晶体管206包括其一部分用作栅极的导电层221、其一部分用作源极和漏极的导电层222、半导体层231。在此，对同一导电膜进行加工而得到的多个层由相同的阴影线表示。
液晶元件340是反射型液晶元件。液晶元件340具有层叠有导电层370、液晶312及导电层313的结构。以与导电层370的衬底351一侧的面接触的方式设置有反射可见光的导电层311b。导电层311b包括开口251。导电层370及导电层313包含使可见光透过的材料。此外，在液晶312和导电层370之间设置有取向膜133a，并且在液晶312和导电层313之间设置有取向膜133b。
在衬底361的外侧的面上设置有光扩散片129及偏振片140。作为偏振片140可以使用直线偏振片或圆偏振片。作为圆偏振片的例子，有直线偏振片和四分之一波片的层叠。该结构可以抑制外光的反射。设置光扩散片129以抑制外光的反射。可以根据偏振片的种类调整用作液晶元件340的液晶元件的单元间隙、取向及驱动电压等，来实现所希望的对比度。
在液晶元件340中，导电层311b具有反射可见光的功能，导电层313具有使可见光透过的功能。从衬底361一侧入射的光被偏振片140偏振，透过导电层313、液晶312，且被导电层311b反射。然后，该光再次透过液晶312及导电层313而到达偏振片140。此时，由施加到导电层311b和导电层313之间的电压控制液晶的取向，从而可以控制光的光学调制。也就是说，可以控制经过偏振片140提取的光的强度。特定的波长区域之外的光被着色层135吸收，因此例如红色光被提取。
发光元件360是底部发射型发光元件。发光元件360具有从绝缘层220一侧依次层叠有导电层191、EL层192及导电层193b的结构。另外，以覆盖导电层193b的方式设置有导电层193a。导电层193b包含反射可见光的材料，导电层191及导电层193a包含使可见光透过的材料。光从发光元件360经过着色层134、绝缘层220、开口251及导电层313等向衬底361一侧发射出。
在此，如图21所示，开口251优选设置有使可见光透过的导电层370。由此，液晶312在与开口251重叠的区域中也与其他区域同样地取向，从而可以抑制因在这些区域的边界产生液晶的取向不良而产生非意图的漏光。
在覆盖导电层191的端部的绝缘层216上设置有绝缘层217。绝缘层217被用作抑制绝缘层220与衬底351之间的距离过近的间隙物。另外，当使用荫罩(金属掩模)形成EL层192或导电层193a时，绝缘层217可以具有抑制该荫罩接触于形成EL层192或导电层193a的面的功能。另外，不一定需要设置绝缘层217。
晶体管205的源极和漏极中的一个通过导电层224与发光元件360的导电层191电连接。
晶体管206的源极和漏极中的一个通过连接部207与导电层311b电连接。导电层311b与导电层370接触，它们彼此电连接。在连接部207中，设置在绝缘层220的双面上的导电层通过绝缘层220中的开口彼此电连接。
在衬底351与衬底361不重叠的区域中设置有连接部204。连接部204通过连接层242与FPC372电连接。连接部204具有与连接部207相同的结构。在连接部204的顶面上，对与导电层370同一的导电膜进行加工来获得的导电层露出。因此，连接部204与FPC372可以通过连接层242彼此电连接。
在设置有粘合层143的一部分的区域中设置有连接部252。在连接部252中，对与导电层370同一的导电膜进行加工来获得的导电层通过连接体243与导电层313的一部分电连接。由此，可以将从连接于衬底351一侧的FPC372输入的信号或电位通过连接部252供应到形成在衬底361一侧的导电层313。
例如，作为连接体243可以使用导电粒子。作为导电粒子，可以采用被金属材料覆盖的有机树脂或二氧化硅等的粒子。作为金属材料，优选使用镍或金，因为其可以降低接触电阻。另外，优选使用如被镍覆盖且还被金覆盖的粒子等覆盖有两层以上的金属材料的粒子。作为连接体243，优选采用能够弹性变形或塑性变形的材料。如图21所示，有时导电粒子的连接体243具有在纵向上被压扁的形状。因此，可以增大连接体243与电连接于该连接体243的导电层的接触面积，从而可以降低接触电阻并抑制接触不良等问题发生。
连接体243优选以由粘合层143覆盖的方式设置。例如，可以将连接体243分散在未固化的粘合层143中。
图21示出设置有晶体管201的电路364的例子。
在图21中，例如，晶体管201及晶体管205具有在两个栅极之间设置有形成沟道的半导体层231的结构。一个栅极使用导电层221形成，而另一个栅极使用隔着绝缘层212与半导体层231重叠的导电层223形成。通过采用这种结构，可以控制晶体管的阈值电压。此时，两个栅极也可以彼此连接，并被供应同一信号来驱动晶体管。与其他晶体管相比，这种晶体管能够实现高场效应迁移率及大通态电流(on-state current)。其结果是，可以形成能够高速驱动的电路。再者，能够缩小电路部的占有面积。通过使用通态电流大的晶体管，即使在使显示面板大型化或高清晰化时布线数增多，也可以降低各布线的信号延迟，由此可以抑制显示的不均匀。
另外，电路364所包括的晶体管与显示部362所包括的晶体管也可以具有相同的结构。电路364所包括的多个晶体管可以具有相同的结构或不同的结构。显示部362所包括的多个晶体管可以具有相同的结构或不同的结构。
作为覆盖各晶体管的绝缘层212和213中的至少一个优选使用水及氢等杂质不容易扩散的材料。也就是说，绝缘层212或绝缘层213可以被用作阻挡膜。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而能够提供可靠性高的显示面板。
在衬底361一侧以覆盖着色层135、遮光层136的方式设置有绝缘层125。绝缘层125可以被用作平坦化层。绝缘层125可以使导电层313具有大致平坦的表面，由此可以实现液晶312的均匀取向状态。
[截面结构例子2]
图22示出在图21所示的结构中对各晶体管采用顶栅型晶体管的显示面板的例子。通过采用顶栅型晶体管，可以降低寄生电容，因此可以提高显示的帧频。
本发明的一个实施方式的显示装置所包括的晶体管包括被用作栅电极的导电层、半导体层、被用作源电极的导电层、被用作漏电极的导电层以及被用作栅极绝缘层的绝缘层。注意，对晶体管的结构没有特别的限制。
作为用于晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。作为典型例子，可以举出包含铟的氧化物半导体。
包含其带隙比硅宽且载流子密度小的氧化物半导体的晶体管的关态电流小，因此能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。
作为半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以In-M-Zn类氧化物、In-M类氧化物、M-Zn类氧化物或In-Zn类氧化物表示的膜。
当半导体层所包含的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn类氧化物的溅射靶材的金属元素的原子个数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子个数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的金属元素的原子个数比有可能从上述溅射靶材中的金属元素的原子个数比在±40％的范围内变动。
包含上述材料等形成的金属氧化物通过调整杂质及氧空位等可以被用作透光性导电体。因此，当除了上述半导体层以外，源电极、漏电极及栅电极等晶体管的构成要素使用透光性导电体形成时，可以制造透光性晶体管。通过将该透光性晶体管用于显示装置的像素，透过显示元件的光或从显示元件发射的光能够透过该晶体管，因此可以提高开口率。
例如，如图23所示的截面结构例子1的变形例子所示，晶体管205、206及连接部207的构成要素可以使用透光性导电体形成。当在截面结构例子1的结构中不设置导电层311b时，发光元件360所发射的光可以透过晶体管205、206及连接部207的一部分或者全部。另外，从衬底361一侧入射而透过液晶312的光可以被导电层193b反射。为了提高晶体管205、206的可靠性，被用作栅电极的导电层及被用作背栅电极的导电层的一个或两个也可以使用金属等不具有透光性的材料形成。
可以将硅用作形成晶体管的沟道的半导体。虽然作为硅可以使用非晶硅，但是尤其优选使用具有结晶性的硅。例如，优选使用微晶硅、多晶硅、单晶硅等。尤其是，多晶硅与单晶硅相比能够在低温下形成，并且其场效应迁移率和可靠性比非晶硅高。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式6)
在本说明书等中，金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(oxidesemiconductor，也可以简称为OS)等。例如，用于晶体管的半导体层的金属氧化物有时被称为氧化物半导体。换言之，具有放大作用、整流作用及开关作用中的至少一个的金属氧化物可以被称为金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor)，或被简称为OS。此外，可以将OS FET换称为包含金属氧化物或氧化物半导体的晶体管。
在本说明书等中，有时将包含氮的金属氧化物也称为金属氧化物(metal oxide)。此外，也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。
在本说明书等中，有时记载“c-axis aligned crystal(CAAC)”或“cloud-alignedcomposite(CAC)”。注意，CAAC是指结晶结构的例子，CAC是指功能或材料构成的例子。
在本说明书等中，CAC-OS或CAC metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为整体，CAC-OS或CAC metal oxide具有半导体的功能。在将CAC-OS或CAC metal oxide用于晶体管的半导体层的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使CAC-OS或CAC metaloxide具有开关功能(开启/关闭的功能)。在CAC-OS或CAC metal oxide中，通过使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。
CAC-OS或CAC metal oxide包含具有不同带隙的成分。例如，CAC-OS或CAC metaloxide包含具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分。在该构成中，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。具有窄隙的成分与具有宽隙的成分互补作用，与具有窄隙的成分联动地在具有宽隙的成分中载流子流过。因此，在将上述CAC-OS或CAC metal oxide用于晶体管的沟道区域时，导通状态的晶体管可以得到高电流驱动力，即大通态电流(on-state current)及高场效应迁移率。
就是说，也可以将CAC-OS或CAC metal oxide称为基质复合材料(matrixcomposite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
<CAC-OS的构成>
以下，对可用于在本发明的一个实施方式中公开的晶体管的CAC-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如具有包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成。包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面的氧化物半导体的记载中，将一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch-like)状。该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。此外，也可以包含铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的具有CAC构成的CAC-OS(尤其可以将这种In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)具有其材料分成铟氧化物(InOX1，X1为大于0的实数)或铟锌氧化物(InX2ZnY2OZ2，X2、Y2及Z2为大于0的实数)以及镓氧化物(GaOX3，X3为大于0的实数)或镓锌氧化物(GaX4ZnY4OZ4，X4、Y4及Z4为大于0的实数)，且形成马赛克状的构成。马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中。该构成也称为云状。
换言之，CAC-OS是具有包含GaOX3作为主要成分的区域和包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子数比大于第二区域的In与元素M的原子数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，包含In、Ga、Zn及O的化合物也称为IGZO。作为IGZO的典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)表示的结晶性化合物及以In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。在包含In、Ga、Zn及O的CAC-OS的材料构成中，CAC-OS的一部分中观察到包含Ga作为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到包含In作为主要成分的纳米粒子状区域。这些纳米粒子状区域无规律地分散而形成马赛克状。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
在CAC-OS中，不包括原子个数比不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包括包含In作为主要成分的膜与包含Ga作为主要成分的膜的两层结构。
有时观察不到包含GaOX3作为主要成分的区域与包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，在CAC-OS的一部分中观察到包含该元素作为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到包含In作为主要成分的纳米粒子状区域，这些纳米粒子状区域在CAC-OS中无规律地分散而形成马赛克状。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比优选尽可能低，例如，氧气体的流量比优选为0％以上且低于30％，更优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS的特征在于：在通过X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，该电子衍射图案表示CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nano-crystal(nc)结构。
例如，根据能量分散型X射线分析法(EDX：energy dispersive X-rayspectroscopy)EDX面分析图像，可确认到：具有CAC-OS构成的In-Ga-Zn氧化物具有包含GaOX3作为主要成分的区域及包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域不均匀地分布而混合的结构。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，在CAC-OS中，包含GaOX3等作为主要成分的区域及包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域互相分离而形成马赛克状。
包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域的导电性高于包含GaOX3等作为主要成分的区域。换言之，当载流子流过包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，包含GaOX3等作为主要成分的区域的绝缘性高于包含InX2ZnY2OZ2或InOX1作为主要成分的区域。换言之，当包含GaOX3等作为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
包含CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于以显示器为代表的各种半导体装置。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式7)
在本实施方式中，参照附图对本发明的一个实施方式的电子设备进行说明。
以下所例示的电子设备在显示部中设置有本发明的一个实施方式的显示装置。因此，该电子设备实现高分辨率。此外，该电子设备可以实现高分辨率及大型屏幕的双方。
本发明的一个实施方式的电子设备的显示部例如可以显示具有全高清、4K2K、8K4K、16K8K或更高的分辨率的图像。作为显示部的屏幕尺寸，对角线的尺寸可以为20英寸以上、30英寸以上、50英寸以上、60英寸以上或70英寸以上。
作为电子设备的例子，可以举出：电视装置、台式或笔记本型个人计算机、计算机等的显示器、数字标牌、大型游戏机(例如，弹珠机)等具有较大的屏幕的电子设备；数码相机、数码摄像机等相机；数码相框；移动电话机；便携式游戏机；便携式信息终端；声音再现装置。
可以将本发明的一个实施方式的电子设备或照明装置沿着房屋或高楼的内壁/外壁的曲面、汽车的内部/外部装饰的曲面组装。
本发明的一个实施方式的电子设备也可以包括天线。当由天线接收信号时，电子设备可以在显示部上显示图像或数据等。在电子设备包括天线及二次电池时，该天线可以被用于非接触电力传送。
本发明的一个实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测定如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本发明的一个实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如：将各种信息(例如，静态图像、动态图像、文字图像)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能。
图24A示出电视装置的例子。在电视装置7100中，外壳7101中组装有显示部7000。在此，由支架7103支撑外壳7101。
可以对显示部7000适用本发明的一个实施方式的显示装置。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图24A所示的电视装置7100的操作。另外，显示部7000也可以具备触摸传感器。可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。另外，遥控操作机7111也可以具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111的操作键或触摸面板，可以控制频道及音量，并可以控制显示在显示部7000上的图像。
另外，电视装置7100具备接收机及调制解调器等。通过利用接收机，可以接收一般的电视广播。当电视装置通过调制解调器以有线或无线方式连接到通信网络时，可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间)的信息通信。
图24B示出笔记型个人计算机7200。笔记型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在外壳7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000适用本发明的一个实施方式的显示装置。
图24C和图24D示出数字标牌的例子。
图24C所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，数字标牌7300还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图24D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
可以对图24C和图24D所示的显示部7000适用本发明的一个实施方式的显示装置。
显示部7000的面积越大，一次能够提供的信息量越多。此外，显示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。显示部7000优选具备触摸面板。通过触摸显示部7000的一部分，使用者可以得到显示在显示部7000的显示区域7001中的详细信息。
优选将触摸面板用于显示部7000，因为不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作。在将该显示装置用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
另外，如图24C和图24D所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端7311或信息终端7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端7311或信息终端7411的屏幕。此外，通过操作信息终端7311或7411，可以切换显示部7000的显示图像。
此外，可以利用信息终端7311或7411的屏幕作为操作单元(控制器或触摸面板)，使用数字标牌7300或7400执行游戏。由此，不特定多个用户可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
图24E是便携式信息终端7500的立体图。便携式信息终端例如被用作电话机、电子笔记本和信息阅读系统中的一种或多种。具体而言，可以将该便携式信息终端用作智能手机。本实施方式所例示出的便携式信息终端例如可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编写、音乐播放、网络通讯以及电脑游戏等各种应用程序。
便携式信息终端7500可以将文字及图像信息等显示在其多个面上。例如，如图24E所示，可以将三个操作键7502显示在一个面上，而将由矩形表示的信息7503显示在另一个面上。显示在显示部7000上的操作键7502也可以通过触摸面板进行操作。图24E示出在便携式信息终端的侧面上显示信息的例子。此外，也可以在便携式信息终端的三个以上的面显示信息。
作为信息的例子，可以举出社交网络服务(social networking services：SNS)的通知、提示收到电子邮件或电话的显示；电子邮件等的标题或发送者姓名；日期；时间；电量；以及天线接收强度。或者，也可以在显示信息的位置显示操作键或图标等而代替信息。
图24F示出一种平板电脑式个人计算机，其包括外壳7601、外壳7602、本发明的一个实施方式的显示部7000、光传感器7604、光传感器7605、开关7606等。显示部7000由外壳7601及外壳7602支撑。显示部7000使用柔性衬底形成，因此具有可以被弯曲的功能。
通过利用铰链7607及铰链7608改变外壳7601与外壳7602之间的角度，可以以外壳7601与外壳7602重叠的方式折叠显示部7000。虽然未图示，但是也可以内置开/闭传感器来将上述角度的变化用于平板电脑式个人计算机的使用条件的信息。用于平板电脑式个人计算机中的本发明的一个实施方式的显示部7000无论使用环境下的外光的强度如何，也可以显示高品质的图像，并可以实现低功耗。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
符号说明
BL1：光 BL2：光 C1：电容器 C2：电容器 D1：距离 D2：距离 G1：布线 G2：布线 G3：布线 GD1：布线 GD2：布线 GD3：布线 GD4：布线 GL1：光 GL2：光 RL1：光 RL2：光 S1：布线S2：布线 S3：布线 SW1：开关 SW2：开关 VCOM1：布线 VCOM2：布线 11：衬底 12：衬底 20：液晶元件 21：导电层 22：液晶 23：导电层 24a：取向膜 24b：取向膜 26：绝缘层 30：晶体管31：导电层 31a：导电层 32：半导体层 32p：半导体层 33a：导电层33b：导电层 33c：导电层33d：导电层 34：绝缘层 35：杂质半导体层 37：半导体层 38：连接部 39a：偏振片 39b：偏振片 41：着色层 42：遮光层 60：电容器 70：显示区域 75：像素单元 76：像素 76B：显示元件 76G：显示元件 76R：显示元件 77：像素 77B：显示元件 77G：显示元件 77R：显示元件79：光 81：绝缘层 82：绝缘层 83：绝缘层 84：绝缘层 90：背光单元 117：绝缘层 125：绝缘层 129：光扩散片 133a：取向膜 133b：取向膜 134：着色层 135：着色层 136：遮光层 140：偏振片 142：粘合层 143：粘合层 191：导电层 192：EL层 193a：导电层 193b：导电层 201：晶体管 204：连接部 205：晶体管 206：晶体管 207：连接部 211：绝缘层 212：绝缘层 213：绝缘层 214：绝缘层 215：绝缘层 216：绝缘层 217：绝缘层 220：绝缘层 221：导电层 222：导电层 223：导电层 224：导电层 231：半导体层 242：连接层 243：连接体251：开口 252：连接部 300：显示面板 311：电极 311b：导电层 312：液晶 313：导电层 340：液晶元件351：衬底 360：发光元件 360b：发光元件 360g：发光元件 360r：发光元件 360w：发光元件361：衬底 362：显示部 364：电路 365：布线 366：输入装置 370：导电层 372：FPC 373：IC400：显示装置 410：像素 451：开口 812：移动机构 813：移动机构 815：载物台 816：滚珠丝杠机构 820：激光振荡器 821：光学系统单元 822：镜子823：微透镜阵列 824：掩模 825：激光 826：激光 827：激光束830：衬底 840：非晶硅层 841：多晶硅层 1000：电子设备1011：处理器 1012：存储装置 1013：输入装置 1014：时钟生成电路1015：扬声器 1016：麦克风 1100：显示装置 1101：显示器控制器 1102：显示面板 1111：译码器电路 1112：哈希生成电路 1113：帧存储器 1114：图像处理电路 1115：哈希控制电路 1115a：EOF检测电路1115b：存储器 1116：比较电路 1116a：比较控制电路1116b：存储器 1117：时序控制电路1121：数据服务器 1122：外部存储装置 1130：锁存电路 1131：运算电路 1132：加法电路1133：存储器 7000：显示部 7001：显示区域 7100：电视装置 7101：外壳 7103：支架 7111：遥控操作机 7200：笔记型个人计算机7211：外壳 7212：键盘 7213：指向装置 7214：外部连接端口 7300：数字标牌 7301：外壳 7303：扬声器 7311：信息终端 7400：数字标牌 7401：柱子 7411：信息终端 7500：便携式信息终端 7502：操作键 7503：信息 7601：外壳 7602：外壳 7604：光传感器 7605：光传感器 7606：开关 7607：铰链
本申请基于2017年1月24日提交到日本专利局的日本专利申请No.2017-010511，通过引用将其完整内容并入在此。
Claims (18)
1.一种显示装置，包括：
包括像素的显示面板；以及
包括哈希生成电路、哈希控制电路、比较电路、时序控制电路以及图像处理电路的显示器控制器，
其中，所述哈希生成电路被构成为从第一显示数据生成第一哈希值且从第二显示数据生成第二哈希值，且将所述第一显示数据及所述第二显示数据供应给帧存储器，
所述哈希控制电路被构成为确定所述第一哈希值及所述第二哈希值，
所述比较电路被构成为对所述第一哈希值及所述第二哈希值进行比较，在所述第一哈希值与所述第二哈希值不同时，启动所述时序控制电路，在所述第一哈希值与所述第二哈希值相同时，停止所述时序控制电路的工作，
所述时序控制电路被构成为启动所述图像处理电路以对储存于所述帧存储器中的所述第二显示数据进行图像处理，
并且，所述图像处理电路被构成为将所述处理过的第二显示数据发送到所述显示面板以使显示更新。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述哈希生成电路被构成为对包括在所述第一显示数据中的所述像素的第一坐标数据规律性地进行采样来生成所述第一哈希值，
并且所述哈希生成电路被构成为对包括在所述第二显示数据中的所述像素的所述第一坐标数据规律性地进行采样来生成所述第二哈希值。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述哈希生成电路被构成为将第一权重系数加到所述第一显示数据来生成所述第一哈希值，且将第二权重系数加到所述第二显示数据来生成所述第二哈希值。
4.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述像素包括子像素，
所述第一显示数据包括第一子显示数据，
所述第二显示数据包括第二子显示数据，
并且所述哈希生成电路被构成为从所述第一子显示数据生成第一子哈希值且从所述第二子显示数据生成第二子哈希值。
5.根据权利要求4所述的显示装置，
其中所述哈希生成电路被构成为对包括在所述第一子显示数据中的所述子像素的第二坐标数据规律性地进行采样来生成所述第一子哈希值，
并且所述哈希生成电路被构成为对包括在所述第二子显示数据中的所述子像素的所述第二坐标数据规律性地进行采样来生成所述第二子哈希值。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述哈希生成电路被构成为将第三权重系数加到所述第一子显示数据来生成所述第一子哈希值，且将第四权重系数加到所述第二子显示数据来生成所述第二子哈希值。
7.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述显示器控制器及所述显示面板都包括晶体管，
并且所述晶体管在半导体层中包含非晶硅或多晶硅。
8.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述显示器控制器及所述显示面板都包括晶体管，
并且所述晶体管在半导体层中包含金属氧化物。
9.一种包括权利要求1所述的显示装置的显示模块。
10.一种包括权利要求1所述的显示装置的电子设备。
11.一种电子设备，包括：
包括像素的显示面板；以及
包括哈希生成电路、比较电路以及时序控制电路的显示器控制器，
其中，所述哈希生成电路被构成为从第一显示数据生成第一哈希值且将所述第一显示数据供应给帧存储器，
并且，所述比较电路被构成为对所述第一哈希值及第二哈希值进行比较，在所述第一哈希值与所述第二哈希值不同时，启动所述时序控制电路，在所述第一哈希值与所述第二哈希值相同时，停止所述时序控制电路的工作。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述哈希生成电路被构成为对包括在所述第一显示数据中的所述像素的第一坐标数据规律性地进行采样来生成所述第一哈希值。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述哈希生成电路被构成为将第一权重系数加到所述第一显示数据来生成所述第一哈希值。
14.根据权利要求11所述的显示装置，
其中所述显示器控制器及所述显示面板都包括晶体管，
并且所述晶体管在半导体层中包含非晶硅或多晶硅。
15.根据权利要求11所述的显示装置，
其中所述显示器控制器及所述显示面板都包括晶体管，
并且所述晶体管在半导体层中包含金属氧化物。
16.一种包括权利要求11所述的显示装置的显示模块。
17.一种包括权利要求11所述的显示装置的电子设备。
18.一种电子设备，被构成为：
从第一数据生成第一哈希值；
从第二数据生成第二哈希值；
对所述第一哈希值及所述第二哈希值进行比较；
当所述第一哈希值与所述第二哈希值不同时发送所述第二数据；以及
当所述第一哈希值与所述第二哈希值相同时不发送所述第二数据。
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