CN112655040A - 显示装置的工作方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够不需校正图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置。涉及一种显示装置，该显示装置包括具有驱动晶体管、显示元件及存储电路的像素以及校正数据生成电路。驱动晶体管的源极及漏极中的一个与显示元件的一个电极电连接，驱动晶体管的栅极与存储电路电连接。在第一期间，校正数据生成电路生成作为用来校正驱动晶体管的阈值电压的数据的校正数据。在第二期间，将第一数据写入存储电路。在第三期间，通过将第二数据供应到像素，生成作为对第一数据附加第二数据而成的数据的第三数据。在第四期间，对应于第三数据的图像被显示元件显示。

Description

显示装置的工作方法

技术领域

本发明的一个方式涉及一种显示装置及其工作方法。

注意，本发明的一个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方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。

注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路为半导体装置的一个方式。此外，存储装置、显示装置、摄像装置、电子设备有时包括半导体装置。

背景技术

在使用发光元件作为显示元件的显示装置中，从显示元件发射的光的亮度容易反映根据图像数据而控制供应到显示元件的电流的晶体管，即驱动晶体管的阈值电压的不均匀。专利文献1阐述了从驱动晶体管的源极电位检测出该驱动晶体管的阈值电压及迁移率并基于该阈值电压及该迁移率校正图像数据的显示装置。由此，可以校正驱动晶体管的阈值电压。因此，可以抑制各像素间的驱动晶体管的阈值电压不均匀影响到从显示元件发射的光的亮度。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2009-265459号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

当校正图像数据以校正驱动晶体管的阈值电压时，需要增加图像数据的动态范围(对应于图像数据的信号可取的电位的最大值与最小值的差异)。由此，例如，从显示元件发射的光的亮度提升了1灰度级，对应于图像数据的信号的电位的增加幅度就变大，从而有时所显示的图像质量降低。此外，显示装置需要设置具有高耐压性的数据驱动电路，有时显示装置的制造成本增高。再者，数据驱动电路的输出电位增大，这有可能导致显示装置的功耗增大。

本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够不需校正图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高质量图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高亮度图像的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种小型显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示部的面积大的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高可靠性显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。

此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够不需校正图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高质量图像的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够显示高亮度图像的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种小型显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示部的面积大的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高可靠性显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置的工作方法。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等的工作方法。

注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。此外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外，这些目的之外的目的根据说明书、附图、权利要求书等的记载来看是自然明了的，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得出上述以外的目的。

解决技术问题的手段

本发明的一个方式是一种显示装置的工作方法，该显示装置包括具有晶体管、显示元件及存储电路的像素以及校正数据生成电路，晶体管的源极及漏极中的一个与显示元件的一个电极电连接，晶体管的栅极与存储电路电连接，在第一期间，校正数据生成电路生成作为用来校正晶体管的阈值电压的数据的校正数据，在第二期间，将第一数据写入存储电路，在第三期间，通过将第二数据供应到像素，生成作为对第一数据附加第二数据而成的数据的第三数据，并且在第四期间，对应于第三数据的图像被显示元件显示。

此外，在上述方式中，在第一期间，也可以为：校正数据生成电路生成校正数据，然后将对应于校正数据的电位供应到晶体管的背栅极。

此外，在上述方式中，在第一期间，也可以使电流流过晶体管，校正数据生成电路生成对应于该电流的校正数据。

此外，在上述方式中，在第一期间，校正数据生成电路也可以以使流过晶体管的电流成为一定值以下的方式生成校正数据。

此外，在上述方式中，也可以在第一期间不使电流流过显示元件而在第四期间使电流流过显示元件。

此外，本发明的一个方式是一种显示装置的工作方法，该显示装置包括具有第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电容器及显示元件的像素以及校正数据生成电路，第一晶体管的源极及漏极中的一个与电容器的一个电极电连接，第二晶体管的源极及漏极中的一个与电容器的另一个电极电连接，电容器的另一个电极与第三晶体管的栅极电连接，第三晶体管的源极及漏极中的一个与显示元件的一个电极电连接，在第一期间，校正数据生成电路生成作为用来校正第三晶体管的阈值电压的数据的校正数据，在第二期间，将第一电位供应到电容器的另一个电极，在第三期间，将第二电位供应到电容器的一个电极，使得电容器的另一个电极的电位成为第三电位，并且在第四期间，对应于第三电位的电流流过显示元件。

此外，在上述方式中，在第一期间，也可以为：校正数据生成电路生成校正数据，然后，将对应于校正数据的电位供应到第三晶体管的背栅极。

此外，在上述方式，即显示装置的工作方法中，像素还包括第四晶体管，第四晶体管的源极及漏极中的一个与第三晶体管的源极及漏极中的一个电连接，在第一期间，也可以使第四晶体管成为开启状态，使得电流流过第三及第四晶体管，对应于该电流的校正数据被校正数据生成电路生成。

此外，在上述方式中，在第一期间，校正数据生成电路也可以以使流过第三晶体管的电流成为一定值以下的方式生成校正数据。

此外，在上述方式中，在第四期间，第四晶体管也可以成为关闭状态。

此外，在上述方式中，第二晶体管也可以在沟道形成区域包含金属氧化物，该金属氧化物包含In、Zn、M(M为Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。

此外，在上述方式中，显示元件也可以为有机EL元件。

发明效果

根据本发明的一个方式，可以提供一种能够不需校正图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置。此外，可以提供一种能够显示高质量图像的显示装置。此外，可以提供一种廉价的显示装置。此外，可以提供一种低功耗的显示装置。此外，可以提供一种能够显示高亮度图像的显示装置。此外，可以提供一种小型显示装置。此外，可以提供一种显示部的面积大的显示装置。此外，可以提供一种高可靠性显示装置。此外，可以提供一种新颖的显示装置。此外，可以提供一种新颖的半导体装置等。

此外，可以提供一种能够不需校正图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种能够显示高质量图像的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种廉价的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种低功耗的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种能够显示高亮度图像的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种小型显示装置的工作方法。此外，可以提供一种显示部的面积大的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种高可靠性显示装置的工作方法。此外，可以提供一种新颖的显示装置的工作方法。此外，可以提供一种新颖的半导体装置等的工作方法。

注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不一定需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得出上述以外的效果。

附图简要说明

图1是示出像素的结构例子的电路图。

图2是示出像素的工作方法的一个例子的时序图。

图3A及图3B是示出像素的工作方法的一个例子的电路图。

图4A及图4B是示出像素的工作方法的一个例子的电路图。

图5A及图5B是示出像素的工作方法的一个例子的电路图。

图6是示出像素的工作方法的一个例子的电路图。

图7是示出显示装置的工作的一个例子的图。

图8A及图8B是示出显示装置的结构例子的方框图。

图9是示出像素的结构例子的电路图。

图10A及图10B是示出像素的结构例子的电路图。

图11A及图11B是示出像素的结构例子的电路图。

图12是示出像素的工作方法的一个例子的时序图。

图13是示出像素的工作方法的一个例子的时序图。

图14A及图14B是示出显示装置的结构例子的图。

图15A及图15B是示出触摸面板的结构例子的图。

图16A及图16B是示出显示装置的结构例子的图。

图17是示出显示装置的结构例子的图。

图18是示出显示装置的结构例子的图。

图19A1、图19A2、图19B1，图19B2、图19C1及图19C2是示出晶体管的结构例子的图。

图20A1、图20A2、图20A3、图20B1，图20B2、图20C1及图20C2是示出晶体管的结构例子的图。

图21A、图21B、图21C、图21D、图21E及图21F是示出电子设备的一个例子的图。

实施发明的方式

参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，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其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以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以下所示的实施方式所记载的内容中。

注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的符号来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加符号。

此外，为了便于理解，有时附图中示出的各构成的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。

此外，根据情况或状态，“膜”和“层”词语可以互换。例如，有时可以将“导电层”转换成“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”转换成“绝缘层”。

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(Oxide Semiconductor，也可以简称为OS)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的半导体层的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之，“OS FET”是指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，有时也将包含氮的金属氧化物称为金属氧化物(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)。

(实施方式1)

在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的显示装置及其工作方法。

本发明的一个方式是能够不需校正供应到像素的图像数据而校正驱动晶体管的阈值电压的显示装置的工作方法。根据本发明的一个方式，可以不需增加图像数据的动态范围(对应于图像数据的信号可取的电位的最大值与最小值的差异)而校正驱动晶体管的阈值电压。由此，可以抑制如下情况：当校正驱动晶体管的阈值电压时，例如，从显示元件发射的光的亮度提升了1灰度级，对应于图像数据的信号的电位的增加幅度就变大的情况。因此，可以精密地控制从显示元件发射的光的亮度，由此显示装置能够显示高质量图像。此外，设置在显示装置中的数据驱动电路不需要具有高耐压性，由此显示装置的价格也会变得低廉。再者，可以抑制数据驱动电路的输出电位增大，由此可以降低显示装置的功耗。

此外，本发明的一个方式的显示装置中的像素包括存储电路。该存储电路能够被写入例如用来校正图像数据的图像校正数据。由此，例如可以在像素内部进行噪音去除等图像处理。因此，与使用设置在像素外部的运算电路等直接校正图像数据以进行图像处理等的情况相比，运算处理可能变得简单。因此，可以降低显示装置的功耗。

此外，可以对上述存储电路写入图像数据。通过将第一图像数据写入存储电路之后对包括该存储电路的像素供应第二图像数据，可以使显示装置显示对应于第一图像数据的图像与对应于第二图像数据的图像叠加而成的图像。该叠加而成的图像的亮度可以为第一图像数据所呈现的亮度与第二图像数据所呈现的亮度的总和。因此，显示装置能够显示由其电位比数据驱动电路能够生成的电位高的信号表现的图像数据所对应的图像。如上所述，与不叠加图像数据而只显示一个图像数据所对应的图像的情况相比，显示装置能够显示高亮度图像。此外，不需要具有高耐压性的数据驱动电路，由此显示装置的价格也会变得低廉。再者，可以抑制数据驱动电路的输出电位增大，由此可以降低显示装置的功耗。

<像素的结构例子1>

图1示出作为可以用于本发明的一个方式的显示装置的像素的像素10的结构例子。像素10包括晶体管11、晶体管12、晶体管13、晶体管14、晶体管15、显示元件20、电容器21、电容器22、电容器23。在此，晶体管13不仅包括栅极还包括背栅极。

晶体管11的源极及漏极中的一个与电容器21的一个电极电连接。晶体管12的源极及漏极中的一个与晶体管13的栅极电连接。晶体管13的栅极与电容器21的另一个电极电连接。电容器21的另一个电极与电容器22的一个电极电连接。

晶体管13的源极及漏极中的一个与晶体管14的源极及漏极中的一个电连接。晶体管14的源极及漏极中的一个与显示元件20的一个电极电连接。显示元件20的一个电极与电容器22的另一个电极电连接。电容器22的另一个电极与电容器23的一个电极电连接。

晶体管13的背栅极与晶体管15的源极及漏极中的一个电连接。晶体管15的源极及漏极中的一个与电容器23的另一个电极电连接。

在此，将晶体管11的源极及漏极中的一个及电容器21的一个电极电连接的节点称为节点ND1。此外，将晶体管12的源极及漏极中的一个、晶体管13的栅极、电容器21的另一个电极及电容器22的一个电极电连接的节点称为节点ND2。此外，将晶体管13的源极及漏极中的一个、晶体管14的源极及漏极中的一个、显示元件20的一个电极、电容器22的另一个电极及电容器23的一个电极电连接的节点称为节点ND3。再者，将晶体管13的背栅极、晶体管15的源极及漏极中的一个及电容器23的另一个电极电连接的节点称为节点ND4。

晶体管11的栅极及晶体管14的栅极与布线31电连接。晶体管12的栅极与布线32电连接。晶体管15的栅极与布线35电连接。晶体管11的源极及漏极中的另一个与布线41电连接。晶体管12的源极及漏极中的另一个与布线42电连接。晶体管15的源极及漏极中的另一个与布线45电连接。晶体管13的源极及漏极中的另一个与布线53电连接。晶体管14的源极及漏极中的另一个与布线54电连接。显示元件20的另一个电极与布线50电连接。

布线31、布线32及布线35被用作扫描线。晶体管11及晶体管14的开启及关闭可以被通过布线31供应到晶体管11的栅极及晶体管14的栅极的信号控制。晶体管12的开启及关闭可以被通过布线32供应到晶体管12的栅极的信号所控制。晶体管15的开启及关闭可以被通过布线35供应到晶体管15的栅极的信号控制。

布线41、布线42及布线45被用作数据线。将所希望的数据通过布线41、布线42及布线45供应到像素10。

布线50、布线53及布线54被用作电源线。例如，可以将低电位作为电源电位供应到布线50及布线54。例如，可以将高电位作为电源电位供应到布线53。

存储电路MEM由晶体管12及电容器21构成。通过使晶体管12成为开启状态，将通过布线42供应到像素10的数据写入设置在存储电路MEM中的节点ND2。通过使晶体管12成为关闭状态，保持写入到节点ND2的数据。此外，存储电路MEM也可以包括晶体管12及电容器21以外的元件。

此外，通过使晶体管15成为开启状态，将通过布线45供应到像素10的数据写入节点ND4。通过使晶体管15成为关闭状态，保持写入到节点ND4的数据。写入到节点ND4的数据可以为用来校正晶体管13的阈值电压的数据。

在本说明书等中，用来校正晶体管的阈值电压的数据被称为阈值电压校正数据或者被简称为校正数据。

通过使晶体管11成为开启状态，将通过布线41供应到像素10的数据写入节点ND1。写入到节点ND1的数据可以为图像数据，对应于该图像数据的图像可以被显示元件20显示。

在此，当对节点ND1写入数据使得节点ND1的电位变化时，节点ND2的电位因电容耦合而变化。由此，节点ND2的电位取决于节点ND1的电位。因此，例如，通过在将用来校正图像数据的数据写入节点ND2之后将图像数据写入节点ND1，使节点ND2的电位成为对应于校正后的图像数据的电位。由此，可以在像素10的内部进行噪音去除等图像处理。因此，与使用设置在像素10的外部的运算电路等直接校正图像数据以进行图像处理等的情况相比，运算处理可能变得简单。因此，可以降低显示装置的功耗。

在本说明书等中，用来校正图像数据的数据被称为图像校正数据。

此外，也可以将图像数据写入节点ND2。例如，通过在将第一图像数据写入节点ND2之后将第二图像数据写入节点ND1，使显示元件20显示对应于第一图像数据的图像与对应于第二图像数据的图像叠加而成的图像。该叠加而成的图像的亮度可以为第一图像数据所呈现的亮度与第二图像数据所呈现的亮度的总和。因此，与不叠加图像数据而只显示一个图像数据所对应的图像的情况相比，显示装置能够显示高亮度图像。

注意，由于传输路径上的因素有时写入节点ND2等的数据会衰减，因此优选考虑该衰减来生成该数据。

晶体管13被用作根据其栅极的电位，即节点ND2的电位控制流过显示元件20的电流的驱动晶体管。也就是说，晶体管13具有使在显示元件20显示图像时流过显示元件20的电流值对应供应到像素10的图像数据等的功能。

通过使用关态电流极低的晶体管作为晶体管12，可以长期保持节点ND2的电位，由此像素10可以长期保持写入到节点ND2的电位。此外，通过使用关态电流极低的晶体管作为晶体管15，可以长期保持节点ND4的电位，由此像素10可以长期保持写入到节点ND4的电位。作为关态电流极低的晶体管，例如，可以使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(以下称为OS晶体管)。

注意，除了晶体管12及晶体管15以外，OS晶体管还可以应用于构成像素10的其他晶体管。此外，作为晶体管12及晶体管15也可以使用在沟道形成区域中包含硅的晶体管(以下称为Si晶体管)。或者，作为晶体管11至晶体管15中的一部分晶体管使用OS晶体管，并作为其他晶体管使用Si晶体管。作为上述Si晶体管，可以举出：包含非晶硅的晶体管、包含具有结晶性的硅(典型的是，低温多晶硅)的晶体管，包含单晶硅的晶体管等。

作为用于OS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。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)或CAC-OS(Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor)等。CAAC-OS中构成晶体的原子稳定，适合用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性，适合用于进行高速驱动的晶体管等。

OS晶体管具有大能隙而呈现极低的关态电流特性。与Si晶体管不同，OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成高可靠性的电路。

作为OS晶体管中的半导体层，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氧化物”表示的膜。

当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为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原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。

作为半导体层，可以使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×10¹⁷/cm³以下，优选为1×10¹⁵/cm³以下，更优选为1×10¹³/cm³以下，进一步优选为1×10¹¹/cm³以下，更进一步优选为小于1×10¹⁰/cm³且1×10^-9/cm³以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷态密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。

注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。此外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。

当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×10¹⁸atoms/cm³以下，优选为2×10¹⁷atoms/cm³以下。

此外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×10¹⁸atoms/cm³以下，优选为2×10¹⁶atoms/cm³以下。

此外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开特性。因此，半导体层的氮浓度(利用二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×10¹⁸atoms/cm³以下。

此外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。

非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。

此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。

显示元件20例如可以使用发光元件。例如，发光元件可以使用有机电致发光(EL)元件、无机EL元件、量子点发光二极管(QDLED)。此外，发光元件可以使用Micro LED等LED。

通过作为显示元件20使用Micro LED，可以降低本发明的一个方式的显示装置的功耗。此外，可以实现本发明的一个方式的显示装置的薄型及轻量化。此外，使用Micro LED作为显示元件20的显示装置具有高对比度及广视角，因此能够显示高质量图像。此外，当使用Micro LED作为显示元件20时，光发射区域的面积优选为10000μm²以下，更优选为1000μm²以下，进一步优选为700μm²以下。

<像素的工作方法例子1>

图2是示出具有图1所示的结构的像素10的工作方法的一个例子的时序图。在图2中，分别说明期间T01、期间T11、期间T12、期间T13、期间T14、期间T21及期间T22的像素10的工作。图3A至图6示出图2所示的各期间的晶体管的开启及关闭、布线及节点的电位、电流的方向。在此，在图2至图6等中，“H”表示高电位，“L”表示低电位。

在本说明书等中，高电位是指高于低电位的电位。例如，高电位是指使n沟道型晶体管成为开启状态的电位，低电位是指使n沟道型晶体管成为关闭状态的电位。此外，高电位是指使p沟道型晶体管成为关闭状态的电位，低电位是指使p沟道型晶体管成为开启状态的电位。例如，高电位可以为正电位，低电位可以为接地电位或负电位。

假设为在图2至图6中布线50被供应低电位，布线53被供应高电位且布线54被供应电位V0的情况来说明像素10的工作方法。电位V0低于布线53的电位。

此外，假设为在图2至图6中晶体管11至晶体管15都是n沟道型晶体管的情况来说明像素10的工作方法。通过适当地使电位的大小关系颠倒等，在晶体管11至晶体管15一部或全部都是p沟道型晶体管的情况下也可以参见图2至图6所示的工作方法。

在图3A至图6中，为了明确示出开启或关闭，以开关符号示出晶体管13以外的晶体管，并且不示出布线31、布线32及布线35。此外，以实线围绕符号来示出其电位与前一期间不同的布线、节点。

在期间T01(参照图2及图3A)，将布线31的电位、布线32的电位及布线35的电位设定为高电位，然后，将布线42的电位设定为电位V0且将布线45的电位设定为电位V1。由此，晶体管11、晶体管12、晶体管14及晶体管15成为开启状态，节点ND2的电位及节点ND3的电位成为电位V0，节点ND4的电位成为电位V1。经上述工作，电流从布线53通过晶体管13流过布线54。该电流被设置在像素10外部的电路检测出。此外，布线42的电位也可以与作为布线54的电位的电位V0不相等。此外，布线41的电位可以为任意电位，但是以下将其电位作为0V进行说明。

在此，电位V0优选为不使电流流过显示元件20的电位。例如，优选以施加到显示元件20的电压成为显示元件20的阈值电压以下的方式设定电位V0的值。例如，电位V0优选为与布线50的电位相等的低电位。由此，能够准确检测出流过晶体管13的电流。此外，可以抑制异常显示。

在期间T11(参照图2及图3B)，将布线45的电位设定为根据在期间T01检测出的电流计算出的电位，即电位Vc。由此，节点ND4的电位成为电位Vc，晶体管13的背栅极的电位成为电位Vc。电位Vc例如为在晶体管14成为开启状态的情况下流过晶体管13的电流成为一定值以下的电位。例如，以使晶体管13的阈值电压成为期间T11的节点ND2的电位与节点ND3的电位的差异的方式计算出电位Vc。在图3B所示的情况下，因为节点ND2的电位与节点ND3的电位的差异为0V，所以例如可以以使晶体管13的阈值电压成为0V的方式计算出电位Vc。

经上述工作，校正作为驱动晶体管的晶体管13的阈值电压。因此，期间T01及期间T11可以被称为阈值电压校正期间。在此，优选尽量提高电位V1，由此在期间T01流过晶体管13的电流增大，从而可以以高精度校正阈值电压。

在期间T12(参照图2及图4A)，将布线35的电位设定为低电位。由此，晶体管15成为关闭状态，节点ND4的电位被保持为电位Vc。然后，将布线42的电位设定为对应于第一数据的电位，即电位VD1。由此，节点ND2的电位成为电位VD1，存储电路MEM被写入第一数据。在此，第一数据可以为图像校正数据或图像数据。此外，布线45的电位可以为任意电位。

总之，可以将期间T12称为第一数据的写入期间。

在期间T13(参照图2及图4B)，将布线32的电位设定为低电位。由此，晶体管12成为关闭状态，节点ND2的电位被保持。然后，将布线41的电位设定为对应于第二数据的电位，即电位VD2，使得节点ND1的电位从0V成为电位VD2。也就是说，节点ND1的电位提升了电位VD2。在此，因为节点ND2处于浮动状态，所以节点ND2的电容耦合系数为1时，节点ND2的电位就成为电位“VD1+VD2”。经上述工作，像素10被供应第二数据，由此存储电路MEM所保持的数据成为作为对第一数据附加第二数据而成的数据的第三数据。在此，第二数据可以为图像数据。此外，布线42的电位可以为任意电位。

在本说明书等中，在第一数据和第二数据都是图像数据的情况下，有时将第一数据称为第一图像数据且将第二数据称为第二图像数据。

总之，可以将期间T13称为第二数据的写入期间。

在期间T14(参照图2及图5A)，将布线31的电位设定为低电位。由此，晶体管11及晶体管14成为关闭状态。因为晶体管11成为关闭状态，所以节点ND1的电位被保持。此外，因为晶体管14成为关闭状态，所以节点ND3的电位与节点ND2的电位相应上升。由此，节点ND3与布线50的电位差对应的电流流过显示元件20。因此，对应于节点ND2的电位的图像，即对应于第三数据的图像被显示元件20显示。例如，在电位VD1对应的数据是图像校正数据且电位VD2对应的数据为图像数据的情况下，对应于校正后的图像数据的图像被显示元件20显示。此外，在电位VD1对应的数据为第一图像数据且电位VD2对应的数据为第二图像数据的情况下，对应于第一图像数据的图像与对应于第二图像数据的图像叠加而成的图像被显示元件20显示。

总之，可以将期间T14称为第三数据的读出期间。

在期间T21(参照图2及图5B)，布线31的电位被设定为高电位。由此，晶体管11及晶体管14成为开启状态。然后，将布线41的电位设定为对应于第二数据的电位，即电位VD2’。因为晶体管11成为开启状态并使布线41的电位成为电位VD2’，所以在节点ND2的电容耦合系数为1时，节点ND2的电位就成为电位“VD1+VD2’”。经上述工作，像素10被供应第二数据，由此存储电路MEM所保持的数据成为作为对第一数据附加第二数据而成的数据的第三数据。在此，电位VD2’可以为与电位VD2不同的电位。例如，可以为在期间T13对像素10供应图像数据之后的下一帧的图像数据所对应的电位。

此外，因为晶体管14成为开启状态，所以节点ND3的电位成为作为布线54的电位的电位V0。由此，电流不流过显示元件20。

在期间T22(参照图2及图6)，将布线31的电位设定为低电位。由此，晶体管11及晶体管14成为关闭状态。因为晶体管11成为关闭状态，所以节点ND1的电位被保持。此外，因为晶体管14成为关闭状态，所以节点ND3的电位与节点ND2的电位相应上升。由此，节点ND3与布线50的电位差对应的电流流过显示元件20。因此，对应于节点ND2的电位的图像，即对应于第三数据的图像被显示元件20显示。

总之，期间T21就是第二数据的写入期间，期间T22就是第三数据的读出期间。也就是说，期间T21和期间T13是进行同一种工作的期间，期间T22和期间T14是进行同一种工作的期间。此外，可以说，一帧期间由期间T13及期间T14构成，下一帧期间由期间T21及期间T22构成。

在此，在期间T14与期间T21之间既不将作为对应于阈值电压校正数据的电位的电位Vc供应到节点ND4也不将作为对应于第一数据的电位的电位VD1供应到节点ND2。如上所述，可以将OS晶体管等用作晶体管15来长期保持节点ND4的电位，并可以将OS晶体管等用作晶体管12来长期保持节点ND2的电位。因此，不需要在每一帧期间都对节点ND4供应电位Vc且对节点ND2供应电位VD1，由此可以使本发明的一个方式的显示装置进行高速工作。

经上述工作，本发明的一个方式的显示装置能够不需校正供应到像素10的图像数据而校正作为驱动晶体管的晶体管13的阈值电压。由此，可以不需增加图像数据的动态范围(对应于图像数据的信号可取的电位的最大值与最小值的差异)而校正晶体管13的阈值电压。由此，可以抑制如下情况：当校正晶体管13的阈值电压时，例如，从显示元件发射的光的亮度提升了1灰度级，对应于图像数据的信号的电位的增加幅度就变大的情况。因此，可以精密地控制从显示元件发射的光的亮度，由此能够由显示元件20显示高质量图像。此外，作为具有生成图像数据的功能的电路的数据驱动电路不需要具有高耐压性，由此显示装置的价格也会变得低廉。再者，可以抑制数据驱动电路的输出电位增大，由此可以降低显示装置的功耗。

此外，像素10包括存储电路MEM，该存储电路MEM能够被写入第一数据。通过在将图像校正数据作为第一数据写入到存储电路MEM之后将图像数据作为第二数据供应到像素10，可以在像素10的内部进行如噪音处理等图像处理。因此，与使用设置在像素10的外部的运算电路等直接校正图像数据以进行图像处理等的情况相比，运算处理可能变得简单。因此，可以降低本发明的一个方式的显示装置的功耗。

此外，通过将作为第一数据的第一图像数据写入存储电路MEM之后对像素10供应作为第二数据的第二图像数据，可以使显示元件20显示对应于第一图像数据的图像与对应于第二图像数据的图像叠加而成的图像。该叠加而成的图像的亮度可以为第一图像数据所呈现的亮度与第二图像数据所呈现的亮度的总和。因此，显示元件20能够显示由其电位比具有图像生成功能的数据驱动电路能够生成的电位高的信号表现的图像数据所对应的图像。如上所述，与不叠加图像数据而只显示一个图像数据所对应的图像的情况相比，显示元件20能够显示高亮度图像。此外，不需要具有高耐压性的数据驱动电路等，由此显示装置的价格也会变得低廉。再者，可以抑制数据驱动电路的输出电位增大，由此可以降低显示装置的功耗。

在此，对应于第一图像数据的图像与对应于第二图像数据的图像既可相同又可不同。图7示出对应于第一图像数据的图像P1包括图画及文字且对应于第二图像数据的图像P2只包括文字的情况。在此情况下，通过使图像P1与图像P2重叠，可以提高文字的亮度，例如可以强调文字。此外，图像P2不局限于只包括文字的图像，图像P1不局限于包括图画及文字的图像。

此外，如图2等所示，节点ND2被供应电位VD1，随后其电位根据节点ND1的电位而变化，由此当改写对应于节点ND2的电位的图像数据，即第一图像数据时，需要对像素10重新写入节点ND1的电位所对应的图像数据,即第二图像数据。另一方面，当改写第二图像数据时，只要供应到节点ND2的电荷一直被保持而不从晶体管12等泄漏，就不需要改写第一图像数据。因此，在图7所示的情况下，可以通过调整供应到节点ND1的电位调整文字的亮度。

在此，如上所述，当改写第一图像数据时，需要对像素10重新写入第二图像数据。另一方面，当改写第二图像数据时，不需要改写第一图像数据。因此，图像P1优选为其改写频率比图像P2低的图像。

<显示装置的结构例子>

图8A是作为本发明的一个方式的显示装置的显示装置60的结构例子的方框图。显示装置60包括显示部61、栅极驱动电路62、数据驱动电路63、电流检测电路64及校正数据生成电路65。在此，在显示部61，像素10排列为矩阵状。

栅极驱动电路62在行方向(水平方向)上延伸，并与用作扫描线的多个布线31、布线32及布线35电连接。如上所述，布线31、布线32及布线35与像素10电连接。数据驱动电路63在列方向(垂直方向)上延伸，并与用作数据线的多个布线41、布线42及布线45电连接。电流检测电路64与在列方向延伸的多个布线54电连接。如上所述，布线41、布线42、布线45及布线54与像素10电连接。

栅极驱动电路62具有生成用来控制设置在像素10中的晶体管的开启及关闭的信号的功能，例如，具有生成用来控制晶体管11、晶体管12、晶体管14及晶体管15的开启及关闭的信号的功能。数据驱动电路63具有生成阈值电压校正数据、第一及第二数据的功能。

在此，如上所述，不需要具有高耐压性的数据驱动电路63。因此，可以提供廉价的显示装置60。此外，可以抑制数据驱动电路的输出电位增大，由此可以降低显示装置60的功耗。

电流检测电路64具有检测出流过布线54的电流生成表示该电流的电流值的数据，并将所生成的数据供应到校正数据生成电路65的功能。校正数据生成电路65具有根据从电流检测电路64供应的数据等生成阈值电压校正数据Dc并将该数据供应到数据驱动电路63的功能。数据驱动电路63能够将布线45的电位设定为被供应的阈值电压校正数据Dc对应的电位，即电位Vc。此外，校正数据生成电路65能够不仅根据表示流过布线54的电流的电流值的数据也根据例如该电流流过时的晶体管13的栅极-源极间电位差(Vgs)及栅极-漏极间电位差(Vds)的数据生成阈值电压校正数据Dc。

图8B是示出显示装置60的结构例子的方框图，也是图8A所示的结构的显示装置60的变形例子。图8B所示的结构的显示装置60包括存储装置66及存储装置67，这一点与图8A所示的结构的显示装置60不同。

在图8B所示的结构的显示装置60中，校正数据生成电路65所生成的每个像素10的阈值电压校正数据Dc被写入存储装置66。写入到存储装置66的阈值电压校正数据Dc在规定时序被读出，然后被供应到数据驱动电路63。存储装置66优选为DRAM、SRAM等易失性存储器。由此，可以使存储装置66进行高速工作，从而可以使显示装置60进行高速工作。

写入到存储装置66的阈值电压校正数据Dc也被写入存储装置67。存储装置67的数据保持时间比存储装置66长，存储装置67所保持的阈值校正数据Dc根据需要被供应到存储装置66。存储装置67例如优选为硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、闪存等非易失性存储器。通过使用非易失性存储器作为存储装置67，例如在向显示装置60的电源供给停止且作为易失性存储器的存储装置66所保持的数据消失的情况下也可以从存储装置67向存储装置66供应数据来迅速恢复数据。此外，既不将阈值电压校正数据Dc从校正数据生成电路65直接写入存储装置67也不将存储装置67所保持的数据直接供应到数据驱动电路63。因此，即使存储装置67的工作速度慢，也不会降低显示装置60的工作速度。

如上所述，OS晶体管的特征在于关态电流极低。因此，通过使用OS晶体管构成存储装置67，可以形成作为非易失性存储器的存储装置67。此外，通过使用由OS晶体管构成的存储装置67作为非易失性存储器，可以使存储装置67的结构与HDD、SSD、闪存等相比更简单。因此，可以简化存储装置67的制造工序并可以提供廉价的显示装置60。

如此，通过使显示装置60具有图8B所示的结构，可以与在像素10内保持阈值电压校正数据Dc的期间相比更长期保持阈值电压校正数据Dc。由此，可以在图2所示的期间T01降低校正数据生成电路65生成阈值电压校正数据Dc的频率，从而可以使显示装置60进行高速工作。

<像素的结构例子2>

图9是示出像素10的结构例子的图，也是图1所示的像素10的结构的变形例子。图9所示的结构的像素10中设置有晶体管16，这一点与图1所示的结构的像素10不同。

在具有图9所示的结构的像素10中，节点ND3与晶体管13的源极及漏极中的一个、晶体管14的源极及漏极中的一个、晶体管16的源极及漏极中的一个、电容器22的另一个电极及电容器23的一个电极电连接。晶体管16的源极及漏极中的另一个与显示元件20的一个电极电连接。晶体管16的栅极与布线36电连接。布线36用作扫描线，与图8A及图8B所示的栅极驱动电路62电连接。

晶体管16能够在晶体管14处于开启状态的期间成为关闭状态而在晶体管14处于关闭状态的期间成为开启状态。也就是说，对晶体管16的栅极供应的信号与对晶体管14的栅极供应的信号可以为互补信号。例如，当与晶体管14的栅极电连接的布线31的电位为高电位时，与晶体管16的栅极电连接的布线36的电位可以为低电位，当布线31的电位为低电位时，布线36的电位可以为高电位。

具有图9所示的结构的像素10可以抑制在数据读出期间以外的期间，例如图2等所示的期间T01、期间T11至期间T13及期间T21电流流过显示元件20。由此，图8A及图8B所示的电流检测电路64准确地检测出通过晶体管13流过布线54的电流。此外，可以抑制异常显示。

<像素的结构例子3>

图10A及图10B示出像素10的结构例子。图10A所示的像素10具有图1所示的像素10的晶体管11、晶体管12、晶体管14及晶体管15含有背栅极的结构。此外，图10B所示的像素10具有图9所示的像素10的晶体管11、晶体管12及晶体管14至晶体管16含有背栅极的结构。背栅极与前栅极电连接，具有提高晶体管的通态电流的效果。此外，背栅极也可以被供应与前栅极不同的电位的结构。通过采用该结构，可以控制晶体管的阈值电压。虽然在图10A及图10B中示出所有的晶体管含有背栅极的结构，但是像素10也可以包括没有背栅极的晶体管。

<像素的结构例子4>

图11A是示出像素10的结构例子的图，也是图1所示的像素10的结构的变形例子。图11A所示的像素10具有晶体管15的源极及漏极中的另一个不与布线45电连接而与布线41电连接的结构，这一点与图1所示的像素10不同。

关于图11A所示的像素10的工作方法可以参照图2至图6。在此，在期间T01将布线41的电位设定为电位V1，在期间T11将布线41的电位设定为电位Vc。此外，期间T12之后的布线41的电位可以与图2等所示的电位相同。

此外，图11B所示的像素10具有图11A所示的像素10的晶体管11、晶体管12、晶体管14及晶体管15含有背栅极的结构。虽然在图11B中示出所有的晶体管含有背栅极的结构，但是像素10也可以包括不具有背栅极的晶体管。

<像素的工作方法例子2>

图12是示出具有图1所示的结构的像素10的工作方法的一个例子的时序图，也是图2所示的工作方法的变形例子。图12所示的工作方法在期间T11校正晶体管13的阈值电压两次，这一点与图2所示的工作方法不同。具体而言，在期间T11-1，将布线45的电位设定为根据在期间T01检测出的电流而计算出的电位，即电位Vc1。由此，节点ND4的电位成为电位Vc1。然后，再次检测出通过晶体管13流过布线54的电流，在期间T11-2，将布线45的电位设定为根据检测出的该电流而计算出的电位，即电位Vc2。由此，节点ND4的电位成为电位Vc1。此外，也可以校正三次以上的阈值电压。

通过进行多次的阈值电压校正，可以以高精度校正阈值电压。由此，可以由显示元件20显示高质量图像。

<像素的工作方法例子3>

图13是示出具有图1所示的结构的像素10的工作方法的一个例子的时序图，也是图2所示的工作方法的变形例子。在图13所示的工作方法中进行期间T02所示的工作代替期间T01及期间T11所示的工作，这一点与图2所示的工作方法不同。

在期间T02，将布线31的电位、布线32的电位及布线35的电位设定为高电位，然后将布线42的电位设定为电位V0，并将布线45的电位设定为电位V1。由此，晶体管11、晶体管12、晶体管14及晶体管15成为开启状态，节点ND2的电位及节点ND3的电位成为电位V0，节点ND4的电位成为电位V1。经上述工作，电流从布线53通过晶体管13流过布线54。该电流被设置在像素10外部的电路检测出。此外，与图2所示的情况同样，布线42的电位也可以不与布线54的电位，即电位V0相等。此外，布线41的电位可以为任意电位，但是以下将其电位作为0V进行说明。

在将布线45的电位设定为电位V1之后，以扫描方式降低布线45的电位。由此，节点ND4的电位也下降，晶体管13的阈值电压增高，使得通过晶体管13流过布线54的电流减少。然后，当通过晶体管13流过布线54的电流成为一定值以下时，停止上述扫描工作。以上是期间T02的工作。

在此，在将扫描工作结束时的布线45的电位设定为电位Vc的情况下，节点ND4的电位成为电位Vc。经上述工作，晶体管13的背栅极的电位成为电位Vc，由此校正晶体管13的阈值电压。

在期间T02结束后，进行与图2所示的期间T12以后的工作同样的工作。以上是图13所示的工作方法。

如图13所示，由于以扫描布线45的电位的方式校正晶体管13的阈值电压，所以不需要在显示装置60中设置校正数据生成电路65、存储装置66及存储装置67。由此，可以实现显示装置60的小型化，并可以增加显示部61的面积。

本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。

(实施方式2)

在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的显示装置的结构例子。

在图14A中，以围绕设置在衬底4001上的显示部215的方式设置密封剂4005，显示部215被密封剂4005及衬底4006密封。

在显示部215设置有包括实施方式1所示的像素的显示部。

在图14A中，栅极驱动电路221、数据驱动电路231、数据驱动电路232及电源电路241都包括设置在印刷线路板4041上的多个集成电路4042。集成电路4042由单晶半导体或多晶半导体形成。数据驱动电路231及数据驱动电路232具有实施方式1所示的数据驱动电路的功能。栅极驱动电路221具有实施方式1所示的栅极驱动电路的功能。电源电路241具有生成供应到实施方式1所示的电源线的规定电位的功能。

通过FPC(Flexible printed circuit：柔性印刷电路)4018向栅极驱动电路221、电源电路241、数据驱动电路231及数据驱动电路232供应各种信号及电位。

包括在栅极驱动电路221及电源电路241中的集成电路4042具有生成对显示部215供应的选择信号的功能。包括在数据驱动电路231及数据驱动电路232中的集成电路4042具有生成对显示部215供应的图像数据的功能。集成电路4042被安装在与由衬底4001上的密封剂4005围绕的区域不同的区域中。

注意，对集成电路4042的连接方法没有特别的限制，可以使用引线键合法、COG(Chip On Glass)法、TCP(Tape Carrier Package)法以及COF(Chip On Film)法等。

图14B示出利用COG法安装包含于数据驱动电路231及数据驱动电路232中的集成电路4042的例子。此外，通过将驱动电路的一部分或整体形成在形成有显示部215的衬底上，可以形成系统整合型面板(system-on-panel)。

图14B示出将栅极驱动电路221及电源电路241形成在形成有显示部215的衬底上的例子。通过同时形成驱动电路与显示部215内的像素电路，可以减少构件数。由此，可以提高生产率。

此外，在图14B中，以围绕设置在衬底4001上的显示部215、栅极驱动电路221以及电源电路241的方式设置密封剂4005。显示部215、栅极驱动电路221及电源电路241上设置有衬底4006。由此，显示部215、栅极驱动电路221及电源电路241由衬底4001、密封剂4005及衬底4006与显示元件密封在一起。

虽然图14B中示出另行形成数据驱动电路231及数据驱动电路232并将其安装至衬底4001的例子，但是本发明的一个方式不局限于该结构，也可以另行形成栅极驱动电路并进行安装，或者另行形成数据驱动电路的一部分或栅极驱动电路的一部分并进行安装。

此外，显示装置有时包括显示元件为密封状态的面板和在该面板中安装有包括控制器的IC等的模块。

设置于衬底上的显示部及栅极驱动电路包括多个晶体管。作为该晶体管，例如可以应用以下所示的晶体管。

外围驱动电路所包括的晶体管及显示部的像素电路所包括的晶体管的结构既可以具有相同的结构又可以具有不同的结构。外围驱动电路所包括的晶体管既可以都具有相同的结构，又可以组合两种以上的结构。同样地，像素电路所包括的晶体管既可以都具有相同的结构，又可以组合两种以上的结构。

此外，可以在衬底4006上设置输入装置。图14A及图14B所示的对显示装置设置输入装置的结构能够用作触摸面板。在图14A及图14B中，输入装置未图示。输入装置的结构将在后面描述。

对本发明的一个方式的触摸面板所包括的感测元件(也称为传感元件)没有特别的限制。还可以将能够检测出手指、触屏笔等检测对象的接近或接触的各种传感器用作检测元件。

例如，作为传感器的方式，可以利用静电电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。

在本实施方式中，以包括静电电容式的感测元件的触摸面板为例进行说明。

作为静电电容式，有表面型静电电容式、投影型静电电容式等。此外，作为投影型静电电容式，有自电容式、互电容式等。优选使用互电容式，因为可以同时进行多点感测。

本发明的一个方式的触摸面板可以采用贴合了分别制造的显示装置和检测元件的结构、在支撑显示元件的衬底和对置衬底中的一方或双方设置有构成检测元件的电极等的结构等各种各样的结构。

图15A和图15B示出触摸面板的一个例子。图15A是触摸面板4210的透视图。图15B是输入装置4200的透视示意图。注意，为了明确起见，只示出典型的构成要素。

触摸面板4210具有贴合了分别制造的显示装置与感测元件的结构。

触摸面板4210包括重叠设置的输入装置4200和显示装置。

输入装置4200包括衬底4263、电极4227、电极4228、多个布线4237、多个布线4238及多个布线4239。例如，电极4227可以与布线4237或布线4239电连接。此外，电极4228可以与布线4238电连接。FPC4272可以与多个布线4237、多个布线4238及多个布线4239分别电连接。FPC4272可以设置有IC4273。

显示装置的衬底4001与衬底4006间可以设置触摸传感器。当在衬底4001与衬底4006之间设置触摸传感器时，除了静电电容式触摸传感器之外还可以使用利用光电转换元件的光学式触摸传感器。

<显示装置的截面结构例子1>

图16A是沿着图14B中的点划线N1-N2的截面图，并示出采用应用滤色片方式的顶部发射结构的发光显示装置的结构实例。图16A所示的显示装置包括电极4015，该电极4015与FPC4018的端子通过各向异性导电层4019电连接。在图16A中，电极4015在形成于绝缘层4112、绝缘层4111及绝缘层4110的开口中与布线4014电连接。

电极4015与电极层4030使用同一导电层形成，布线4014与晶体管4010及晶体管4011的源电极及漏电极使用同一导电层形成。

此外，设置在衬底4001上的显示部215和栅极驱动电路221包括多个晶体管。在图16A中，示出显示部215中的晶体管4010及栅极驱动电路221中的晶体管4011。虽然图16A中作为晶体管4010及晶体管4011示出底栅极型晶体管，但是也可以使用顶栅极型晶体管。

在图16A中，在晶体管4010及晶体管4011上设置有绝缘层4112。此外，绝缘层4112上形成有分隔壁4510。

此外，晶体管4010及晶体管4011设置在绝缘层4102上。此外，晶体管4010及晶体管4011包括形成在绝缘层4111上的电极4017。电极4017可以用作背栅电极。

此外，图16A所示的显示装置包括电容器4020。电容器4020包括与晶体管4010的栅电极以同一工序形成的电极4021以及与晶体管4010的源电极及漏电极以同一工序形成的电极。各电极隔着绝缘层4103彼此重叠。

一般而言，考虑到在像素部中配置的晶体管的泄漏电流等设定在显示装置的像素部中设置的电容器的容量以使其能够在指定期间保持电荷。电容器的容量考虑到晶体管的关态电流等设定即可。

设置在显示部215中的晶体管4010与显示元件电连接。

此外，图16A所示的显示装置使用不容易使杂质元素透过的绝缘层作为绝缘层4111及绝缘层4103。通过由绝缘层4111和绝缘层4103夹持晶体管的半导体层，可以防止来自外部的杂质的混入。

作为显示装置所包括的显示元件，可以应用利用电致发光的发光元件(也称为EL元件)。EL元件在一对电极之间具有包含发光化合物的层(也称为EL层)。当使一对电极之间产生高于EL元件的阈值电压的电位差时，空穴从阳极一侧注入到EL层中，而电子从阴极一侧注入到EL层中。被注入的电子和空穴在EL层中重新结合，由此，包含在EL层中的发光物质发光。

EL元件根据发光材料是有机化合物还是无机化合物被区别，通常前者被称为有机EL元件，而后者被称为无机EL元件。

在有机EL元件中，通过施加电压，电子从一个电极注入到EL层中，而空穴从另一个电极注入到EL层中。通过这些载流子(电子及空穴)重新结合，发光有机化合物形成激发态，当从该激发态回到基态时发光。由于这种机理，这种发光元件被称为电流激发型发光元件。

EL层除了发光化合物以外也可以还包括空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等。

EL层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。

无机EL元件根据其元件结构而分类为分散型无机EL元件和薄膜型无机EL元件。分散型无机EL元件包括发光层，其中发光材料的粒子分散在粘合剂中，并且其发光机理是利用供体能级和受主能级的供体-受主重新结合型发光。薄膜型无机EL元件是其中发光层夹在电介质层之间，并且该夹着发光层的电介质层夹在电极之间的结构，其发光机理是利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部型发光。注意，这里作为发光元件使用有机EL元件进行说明。

为了提取发光，使发光元件的一对电极中的至少一个为透明。在衬底上形成有晶体管及发光元件。作为发光元件可以采用从与该衬底相反一侧的表面提取发光的顶部发射结构；从衬底一侧的表面提取发光的底部发射结构；以及从两个表面提取发光的双面发射结构。

图16A是作为显示元件使用发光元件的发光显示装置(也称为“EL显示装置”)的一个例子。被用作显示元件的发光元件4513与设置在显示部215中的晶体管4010电连接。发光元件4513可以为发射白色的元件。虽然发光元件4513具有电极层4030、发光层4511及电极层4031的叠层结构，但是不局限于该结构。根据从发光元件4513提取光的方向等，可以适当地改变发光元件4513的结构。

分隔壁4510使用有机绝缘材料或无机绝缘材料形成。尤其优选使用感光树脂材料，以在电极层4030上包括开口部的方式形成分隔壁4510，该开口部的侧面为具有连续曲率的倾斜面。

发光层4511可以使用一个层构成，也可以使用多个层的叠层构成。

发光层4511也可以包含量子点等无机化合物。例如，通过将量子点(QD)用于发光层，也可以将其用作发光材料。

量子点是其尺寸为几nm至几十nm的半导体纳米晶，并由1×10³个至1×10⁶个左右的原子构成。量子点的能量移动依赖于其尺寸，因此，即使是由相同的物质构成的量子点也根据尺寸具有互不相同的发光波长。所以，通过改变所使用的量子点的尺寸，容易改变发光波长。

此外，量子点的发射光谱的峰宽窄，因此，可以得到色纯度高的发光。再者，量子点的理论上的内部量子效率被认为大致是100％，即，大幅度地超过呈现荧光发光的有机化合物的25％，且与呈现磷光发光的有机化合物相等。因此，通过将量子点用作发光材料，可以获得发光效率高的发光元件。而且，作为无机材料的量子点在实质稳定性上也是优异的，因此，可以获得使用寿命长的发光元件。

作为构成量子点的材料，可以举出第14族元素、第15族元素、第16族元素、包含多个第14族元素的化合物、第4族至第14族的元素和第16族元素的化合物、第2族元素和第16族元素的化合物、第13族元素和第15族元素的化合物、第13族元素和第17族元素的化合物、第14族元素和第15族元素的化合物、第11族元素和第17族元素的化合物、氧化铁类、氧化钛类、硫系尖晶石(spinel chalcogenide)类、各种半导体簇等。

具体而言，可以举出硒化镉、硫化镉、碲化镉、硒化锌、氧化锌、硫化锌、碲化锌、硫化汞、硒化汞、碲化汞、砷化铟、磷化铟、砷化镓、磷化镓、氮化铟、氮化镓、锑化铟、锑化镓、磷化铝、砷化铝、锑化铝、硒化铅、碲化铅、硫化铅、硒化铟、碲化铟、硫化铟、硒化镓、硫化砷、硒化砷、碲化砷、硫化锑、硒化锑、碲化锑、硫化铋、硒化铋、碲化铋、硅、碳化硅、锗、锡、硒、碲、硼、碳、磷、氮化硼、磷化硼、砷化硼、氮化铝、硫化铝、硫化钡、硒化钡、碲化钡、硫化钙、硒化钙、碲化钙、硫化铍、硒化铍、碲化铍、硫化镁、硒化镁、硫化锗、硒化锗、碲化锗、硫化锡、硫化锡、硒化锡、碲化锡、氧化铅、氟化铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氧化铜、硒化铜、氧化镍、氧化钴、硫化钴、氧化铁、硫化铁、氧化锰、硫化钼、氧化钒、氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氮化锗、氧化铝、钛酸钡、硒锌镉的化合物、铟砷磷的化合物、镉硒硫的化合物、镉硒碲的化合物、铟镓砷的化合物、铟镓硒的化合物、铟硒硫化合物、铜铟硫的化合物以及它们的组合等，但是不局限于此。此外，也可以使用以任意比例表示组成的所谓的合金型量子点。例如，因为镉硒硫的合金型量子点可以通过改变元素的含量比来改变发光波长，所以镉硒硫的合金型量子点是有效于得到蓝色光的方法之一。

作为量子点的结构，有核型、核壳(Core Shell)型、核多壳(Core Multishell)型等。可以使用上述任一个，但是通过使用覆盖核且具有更宽的带隙的其他无机材料来形成壳，可以减少存在于纳米晶表面上的缺陷或悬空键的影响，从而可以大幅度地提高发光的量子效率。由此，优选使用核壳型或核多壳型的量子点。作为壳的材料的例子，可以举出硫化锌或氧化锌。

此外，在量子点中，由于表面原子的比例高，因此反应性高而容易发生聚集。因此，量子点的表面优选附着有保护剂或设置有保护基。由此可以防止聚集并提高对溶剂的溶解性。此外，还可以通过降低反应性来提高电稳定性。作为保护剂(或保护基)，例如可以举出：月桂醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯硬脂酸酯(polyoxyethylene stearyl ether)、聚氧乙烯月桂醚(polyoxyethylene oleyl ether)等聚氧乙烯烷基醚类；三丙基膦、三丁基膦、三已基膦、三辛基膦等三烷基膦类；聚氧乙烯正-辛基苯基醚、聚氧乙烯正-壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基苯基醚类；三(正-己基)胺、三(正-辛基)胺、三(正-癸基)胺等叔胺类；三丙基氧化膦、三丁基氧化膦、三己基氧化膦、三辛基氧化膦、三癸基氧化膦等有机磷化合物；聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等聚乙二醇二酯类；吡啶、卢惕啶、可力丁、喹啉类等含氮芳香化合物等有机氮化合物；己基胺、辛基胺、癸基胺、十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺等氨基链烷类；二丁基硫醚等二烷基硫醚类；二甲亚砜、二丁亚砜等二烷亚砜类；噻吩等含硫芳香化合物等有机硫化合物；棕榈酸、硬脂酸、油酸等高级脂肪酸；乙醇类；失水山梨醇脂肪酸酯类；脂肪酸改性聚酯类；叔胺类改性聚氨酯类；聚乙烯亚胺类等。

量子点其尺寸越小带隙越大，因此适当地调节其尺寸以获得所希望的波长的光。随着结晶尺寸变小，量子点的发光向蓝色一侧(即，向高能量一侧)迁移，因此，通过改变量子点的尺寸，可以在涵盖紫外区域、可见光区域和红外区域的光谱的波长区域中调节其发光波长。通常使用的量子点的尺寸(直径)为0.5nm以上且20nm以下，优选为1nm以上且10nm以下。此外，量子点其尺寸分布越小发射光谱越窄，因此可以获得色纯度高的发光。此外，对量子点的形状没有特别的限制，可以为球状、棒状、圆盘状、其他的形状。此外，作为棒状量子点的量子杆具有呈现具有指向性的光的功能，所以通过将量子杆用作发光材料，可以得到外量子效率更高的发光元件。

在有机EL元件中，通常通过将发光材料分散在主体材料中来抑制发光材料的浓度猝灭，而提高发光效率。主体材料需要具有发光材料以上的单重激发能级或三重激发能级。特别是，在将蓝色磷光材料用作发光材料时，需要具有蓝色磷光材料以上的三重激发能级且寿命长的主体材料，这种材料的开发是极困难的。在此，量子点即使在只使用量子点而不使用主体材料来形成发光层的情况下，也可以确保发光效率，因此可以得到寿命长的发光元件。在只使用量子点形成发光层时，量子点优选具有核壳型结构(包括核多壳型结构)。

在将量子点用作发光层的发光材料的情况下，该发光层的厚度为3nm以上且100nm以下，优选为10nm以上且100nm以下，发光层所包含的量子点的比率为1vol.％以上且100vol.％以下。注意，优选只由量子点形成发光层。此外，在形成将该量子点用作发光材料而将其分散在主体材料中的发光层时，可以将量子点分散在主体材料中或将主体材料和量子点溶解或分散在适当的液体介质中，并使用湿式法(旋涂法、浇铸法、点胶涂布法、刮涂法、辊涂法、喷墨法、印刷法、喷涂法、帘式涂布法、朗缪尔-布罗基特(Langmuir Blodgett)法等)形成。使用磷光发光材料的发光层除了上述湿式法之外也可以采用真空蒸镀法。

作为用于湿式法的液体介质，例如可以使用：甲乙酮、环己酮等酮类；乙酸乙酯等脂肪酸酯类；二氯苯等卤化烃类；甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳烃类；环己烷、十氢化萘、十二烷等脂肪族烃类；二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)等有机溶剂。

为了防止氧、氢、水分、二氧化碳等侵入发光元件4513，也可以在电极层4031上形成保护层。作为保护层，可以使用氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮氧化铝、DLC(Diamond Like Carbon)等。此外，在由衬底4001、衬底4006以及密封剂4005密封的空间中设置有填充剂4514并被密封。如此，为了不暴露于外部气体，优选使用气密性高且脱气少的保护薄膜(粘合薄膜、紫外线固化树脂薄膜等)、覆盖材料进行封装(封入)。

作为填充剂4514，除了氮或氩等惰性气体以外，也可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺、环氧类树脂、硅酮类树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。填充剂4514也可以包含干燥剂。

作为密封剂4005，可以使用玻璃粉等玻璃材料或者两液混合型树脂等在常温下固化的固化树脂、光固化树脂、热固化树脂等树脂材料。密封剂4005也可以包含干燥剂。

此外，图16A所示的显示装置包括着色层4301及遮光层4302。着色层4301包括隔着填充剂4514与发光元件4513重叠的区域，遮光层4302包括隔着填充剂4514与分隔壁4510重叠的区域。

着色层4301是使特定的波长区域的光透过的有色层。例如，可以使用使红色、绿色、蓝色、青色、品红色或黄色的光透过的滤色片等。作为可用于着色层4301的材料，可以举出金属材料、树脂材料、颜料或包含染料的树脂材料等。

着色层4301设置在相邻的遮光层4302之间。遮光层4302具有遮挡从发光元件4513发出的光而抑制相邻的发光元件4513之间的混色的功能。在此，通过以着色层4301的端部与遮光层4302重叠的方式设置着色层4301，可以抑制漏光。作为遮光层4302可以使用遮挡从发光元件4513发出的光的材料，例如，可以使用金属材料或者包含颜料或染料的树脂材料等形成黑矩阵。

此外，根据需要，也可以在发光元件的光射出面上适当地设置诸如偏振片或者圆偏振片(包括椭圆偏振片)、相位差板(λ/4板、λ/2板)。此外，也可以在偏振片或者圆偏振片上设置抗反射膜。例如，可以进行抗眩光处理，该处理是通过利用表面的凹凸扩散反射光来降低反射眩光的处理。

通过使发光元件具有微腔结构，能够提取色纯度高的光。

关于电极层4030及电极层4031，根据提取光的方向、设置电极层的地方以及电极层的图案结构而选择其透光性、反射性，即可。

作为电极层4030及电极层4031，可以使用包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、铟锡氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等具有透光性的导电材料。

此外，电极层4030及电极层4031可以使用钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)等金属、其合金和其金属氮化物中的一种以上形成。

此外，电极层4030及电极层4031可以使用包含导电高分子(也称为导电聚合体)的导电组成物形成。作为导电高分子，可以使用所谓的π电子共轭导电高分子。例如，可以举出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯及噻吩中的两种以上构成的共聚物或其衍生物等。

此外，由于晶体管容易因静电等而损坏，所以优选设置用来保护驱动电路的保护电路。保护电路优选使用非线性元件构成。

如图16A所示，通过采用发光颜色为白色的发光元件4513与着色层组合的滤色片方式，可以提高本发明的一个方式的显示装置的生产率。

图16B是在图14B中以点划线N1-N2表示的部分的截面图，与图16A所示的显示装置不同之处是图16B的显示装置不包括滤色片且采用分别涂布方式。在分别涂布方式的显示装置中，发光元件4513的发光颜色根据构成发光层4511的材料可以为白色、红色、绿色、蓝色、青色、品红色或黄色等。

通过采用如图16B所示那样的分别涂布方式，可以提取色纯度高的光。此外，通过设置滤色片，即使采用分别涂布方式的显示装置，也可以提取色纯度更高的光。

此外，本发明的一个方式的显示装置也可以采用颜色转换方法或量子点方式等。

<显示装置的断面结构例子2>

图17是沿着图14B中的点划线N1-N2的截面图，并示出使用发光元件，即LED，特别使用Micro LED作为显示元件的显示装置的结构实例。在图17等中，不说明与图16A等所示的显示装置相同的结构。

在具有图17所示的结构的显示装置中，电极层4031设置在与电极层4030相同的层中。此外，显示元件782设置在绝缘层4112上。显示元件782通过凸块791电连接于电极层4030，并通过凸块793电连接于电极层4031。

此外，在由衬底4001、衬底4006以及密封剂4005密封的空间中设置有遮光层795。遮光层795优选设置在相邻的显示元件782间。通过在相邻的显示元件782间设置遮光层795，可以抑制向相邻的像素的漏光、像素间的混色。作为遮光层795，可以使用包含颜料、染料或碳黑等的树脂。此外，显示元件782的侧面优选与遮光层795接触。通过由遮光层795覆盖显示元件782的侧面，可以抑制向相邻的像素的漏光、像素间的混色。注意，图17示出遮光层795的顶面的高度与显示元件782的顶面的高度大致一致的结构，但是本发明的一个方式不局限于此。遮光层795的顶面的高度也可以低于或高于显示元件782的顶面的高度。通过使遮光层795的顶面的高度大致等于或高于显示元件782的顶面的高度，可以有效地抑制向相邻的像素的漏光、像素间的混色。

显示元件782包括衬底771上的半导体层781。半导体层781包括n型半导体层775、n型半导体层775上的发光层777、发光层777上的p型半导体层779。作为p型半导体层779的材料，可以使用其带隙能量大于发光层777的带隙能量且能够使载流子封闭在发光层777中的材料。

此外，显示元件782还包括n型半导体层775上的用作阴极的电极层785、p型半导体层779上的用作接触电极的电极层783以及电极层783上的用作阳极的电极层787。此外，电极层783的顶面及侧面优选被绝缘层789覆盖。绝缘层789被用作显示元件782的保护膜。

此外，n型半导体层775和p型半导体层779也可以分别为p型半导体层和n型半导体层。在此情况下，电极层785和电极层787可以分别被用作阳极和阴极。

通过在电极层785与电极层4030之间设置凸块791，电极层785与电极层4030电连接。此外，通过在电极层787与电极层4031之间设置凸块793，电极层787与电极层4031电连接。在图17中，设置电极层785的位置的高度与设置电极层787的位置的高度不同，凸块791的高度与凸块793的高度也不同。当设置电极层785的位置的高度与设置电极层787的位置的高度相等时，凸块791的高度与凸块793的高度可以大致相等。

显示元件782可以为LED。在此情况下，发射光的区域的面积为1mm²以下，优选为10000μm²以下，更优选为3000μm²以下，进一步优选为700μm²以下。通过减少发射光的区域的面积，可以降低本发明的一个方式的显示装置的功耗。此外，可以实现本发明的一个方式的显示装置的薄型化及轻量化。再者，还可以提高本发明的一个方式的显示装置的对比度来增大视角，由此可以显示高质量图像。

图18是图17所示的结构的显示装置的变形例子，在衬底4006与显示元件782及遮光层795之间设置有着色层4301、遮光层4302及荧光体层797，这一点与具有图17所示的结构的显示装置不同。

着色层4301具有与显示元件782重叠的区域。此外，遮光层4302以其端部与着色层4301的端部重叠的方式设置。再者，荧光体层797设置在着色层4301上。

因此，荧光体层797、显示元件782及着色层4301具有彼此重叠的区域。如图18所示，荧光体层797的端部优选位于比显示元件782的端部的外侧，并且着色层4301的端部优选位于荧光体层797的端部的外侧。通过采用这种结构，可以抑制向相邻的像素的漏光、像素间的混色。

填充剂4514设置在着色层4301、遮光层4302及荧光体层797与显示元件782及遮光层795之间。

例如，通过采用荧光体层797包含发射黄光的荧光体且发光元件782发射蓝光的结构，从荧光体层797发射白光。在此，当着色层4301为透射红光的着色层时，显示元件782所发射的光透过荧光体层797及着色层736并作为红光射出到显示面一侧。同样，当着色层4301为透射绿光的着色层时，显示元件782所发射的光透过荧光体层797及着色层736并作为绿光射出到显示面一侧。此外，当着色层4301为透射蓝光的着色层时，显示元件782所发射的光透过荧光体层797及着色层736并作为蓝光射出到显示面一侧。由此，可以使用一种显示元件782进行彩色显示。此外，因为用于显示装置的显示元件782的种类为一种，所以可以使用简单的方法制造本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置的价格也可以变得低廉。

例如，也可以采用荧光体层797包含发射红光的荧光体且发光元件782发射蓝绿光的结构，以从荧光体层797发射白光。此外，也可以采用荧光体层797包含发射红光的荧光体、发射绿光的荧光体及发射蓝光的荧光体且发光元件782发射近紫外光或紫光，以从荧光体层797发射白光。

本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。

(实施方式3)

在本实施方式中，参照附图说明可以置换为上述实施方式所示的各晶体管而使用的晶体管的一个例子。

可以使用底栅型晶体管及顶栅型晶体管等的各种方式的晶体管来制造本发明的一个方式的显示装置。因此，可以根据现有的生产线容易置换所使用的半导体层的材料或晶体管结构。

〔底栅型晶体管〕

图19A1是底栅型晶体管的一种的沟道保护型晶体管810的截面图。在图19A1中，晶体管810形成在衬底771上。此外，晶体管810在衬底771上隔着绝缘层772包括电极746。此外，在电极746上隔着绝缘层726包括半导体层742。电极746可以被用作栅电极。绝缘层726可以被用作栅极绝缘层。

此外，在半导体层742的沟道形成区域上包括绝缘层741。此外，在绝缘层726上以与半导体层742的一部分接触的方式包括电极744a及电极744b。电极744a可以用作源电极和漏电极中的一个。电极744b用作源电极和漏电极中的另一个。电极744a的一部分及电极744b的一部分形成在绝缘层741上。

绝缘层741被用作沟道保护层。通过在沟道形成区域上设置绝缘层741，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742被露出。由此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742的沟道形成区域被蚀刻。根据本发明的一个方式，可以实现电特性良好的晶体管。

此外，晶体管810在电极744a、电极744b及绝缘层741上包括绝缘层728，在绝缘层728上包括绝缘层729。

当将氧化物半导体用于半导体层742时，优选将能够从半导体层742的一部分中夺取氧而产生氧空位的材料用于电极744a及电极744b的至少与半导体层742接触的部分。半导体层742中的产生氧空位的区域的载流子浓度增加，该区域n型化而成为n型区域(n⁺层)。因此，该区域能够被用作源区域或漏区域。当将氧化物半导体用于半导体层742时，作为能够从半导体层742中夺取氧而产生氧空位的材料的一个例子，可以举出钨、钛等。

通过在半导体层742中形成源区域及漏区域，可以降低电极744a及电极744b与半导体层742的接触电阻。因此，可以使场效应迁移率及阈值电压等晶体管的电特性良好。

当将硅等半导体用于半导体层742时，优选在半导体层742与电极744a之间及半导体层742与电极744b之间设置被用作n型半导体或p型半导体的层。用作n型半导体或p型半导体的层可以被用作晶体管的源区域或漏区域。

绝缘层729优选使用具有防止杂质从外部扩散到晶体管中或者抑制杂质的扩散的功能的材料形成。此外，根据需要也可以省略绝缘层729。

图19A2所示的晶体管811与晶体管810之间的不同之处在于：晶体管811在绝缘层729上包括可用作背栅电极的电极723。电极723可以使用与电极746同样的材料及方法形成。

一般而言，背栅电极使用导电层来形成，并以半导体层的沟道形成区域被栅电极与背栅电极夹住的方式设置。因此，背栅电极可以具有与栅电极同样的功能。背栅电极的电位可以与栅电极相等，也可以为接地电位(GND电位)或任意电位。此外，通过不跟栅电极联动而独立地改变背栅电极的电位，可以改变晶体管的阈值电压。

电极746及电极723都可以被用作栅电极。因此，绝缘层726、绝缘层741、绝缘层728及绝缘层729都可以被用作栅极绝缘层。此外，也可以将电极723设置在绝缘层728与绝缘层729之间。

注意，当将电极746和电极723中的一个称为“栅电极”时，将另一个称为“背栅电极”。例如，在晶体管811中，当将电极723称为“栅电极”时，将电极746称为“背栅电极”。此外，当将电极723用作“栅电极”时，晶体管811可以说是顶栅型晶体管之一种。此外，有时将电极746和电极723中的一个称为“第一栅电极”，有时将另一个称为“第二栅电极”。

通过隔着半导体层742设置电极746以及电极723并将电极746及电极723的电位设定为相同，半导体层742中的载流子流过的区域在厚度方向上更加扩大，所以载流子的移动量增加。其结果是，晶体管811的通态电流增大，并且场效应迁移率也增高。

因此，晶体管811是相对于占有面积具有较大的通态电流的晶体管。即，可以相对于所要求的通态电流缩小晶体管811的占有面积。根据本发明的一个方式，可以缩小晶体管的占有面积。

此外，由于栅电极及背栅电极使用导电层形成，因此具有防止在晶体管的外部产生的电场影响到形成沟道的半导体层的功能(尤其是对静电等的电场遮蔽功能)。此外，当将背栅电极形成得比半导体层大以使用背栅电极覆盖半导体层时，能够提高电场遮蔽功能。

此外，通过使用具有遮光性的导电膜形成背栅电极，能够防止光从背栅电极一侧入射到半导体层。由此，能够防止半导体层的光劣化，并防止晶体管的阈值电压漂移等电特性劣化。

根据本发明的一个方式，可以实现可靠性高的晶体管。此外，可以实现可靠性高的显示装置等。

图19B1示出作为底栅型的晶体管之一的沟道保护型晶体管820的截面图。晶体管820具有与晶体管810大致相同的结构，而不同之处在于：绝缘层741覆盖半导体层742的端部。此外，在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的开口部中，半导体层742与电极744a电连接。此外，在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的其他开口部中，半导体层742与电极744b电连接。绝缘层741的与沟道形成区域重叠的区域可以被用作沟道保护层。

图19B2所示的晶体管821与晶体管820的不同之处在于：晶体管821在绝缘层729上包括可以被用作背栅电极的电极723。

通过设置绝缘层729，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742露出。因此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742被薄膜化。

此外，与晶体管810及晶体管811相比，晶体管820及晶体管821的电极744a与电极746之间的距离及电极744b与电极746之间的距离更长。因此，可以减少产生在电极744a与电极746之间的寄生电容。此外，可以减少产生在电极744b与电极746之间的寄生电容。根据本发明的一个方式，可以提供一种电特性良好的晶体管。

图19C1所示的晶体管825是底栅型晶体管之一的沟道蚀刻型晶体管。在晶体管825中，不使用绝缘层741形成电极744a及电极744b。因此，在形成电极744a及电极744b时露出的半导体层742的一部分有时被蚀刻。另一方面，由于不设置绝缘层741，可以提高晶体管的生产率。

图19C2所示的晶体管826与晶体管825的不同之处在于：晶体管826在绝缘层729上具有可以用作背栅电极的电极723。

〔顶栅极型晶体管〕

图20A1所例示的晶体管842是顶栅型晶体管之一。晶体管842在形成绝缘层729之后形成电极744a及电极744b。电极744a及电极744b在形成于绝缘层728及绝缘层729中的开口与半导体层742电连接。

此外，去除不与电极746重叠的绝缘层726的一部分，并如图20A3所示，以电极746及剩余的绝缘层726为掩模将杂质755引入到半导体层742，由此可以在半导体层742中以自对准(self-alignment)的方式形成杂质区域。晶体管842包括绝缘层726超过电极746的端部延伸的区域。半导体层742的通过绝缘层726被引入杂质755的区域的杂质浓度低于不通过绝缘层726被引入杂质755的区域。在半导体层742的不与电极746重叠的区域中形成LDD(Lightly Doped Drain：轻掺杂漏极)区域。

图20A2所示的晶体管843与晶体管842的不同之处在于晶体管843包括形成在衬底711上的电极723。电极723具有隔着绝缘层772与半导体层742层叠的区域。电极723可以用作背栅电极。

此外，如图20B1所示的晶体管844及图20B2所示的晶体管845那样，也可以完全去除不与电极746重叠的区域的绝缘层726。此外，如图20C1所示的晶体管846及图20C2所示的晶体管847那样，也可以不去除绝缘层726。

在晶体管843至晶体管847中，也可以在形成电极746之后以电极746为掩模而将杂质755引入到半导体层742，由此在半导体层742中自对准地形成杂质区域。根据本发明的一个方式，可以实现电特性良好的晶体管。

本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。

(实施方式4)

在本实施方式中，对可用于本发明的一个方式所公开的晶体管中的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。

CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中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，在下面也将在氧化物半导体中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以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。

此外，氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、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CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下称为InO_X1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下称为In_X2Zn_Y2O_Z2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))等以及镓氧化物(以下称为GaO_X3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下称为Ga_X4Zn_Y4O_Z4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InO_X1或In_X2Zn_Y2O_Z2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。

换言之，CAC-OS是具有以GaO_X3为主要成分的区域和以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1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的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。

注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO₃(ZnO)_m1(m1为自然数)或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。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。

注意，CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。

注意，有时观察不到以GaO_X3为主要成分的区域与以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域之间的明确的边界。

在CAC-OS中包含选自铝、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，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。

CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的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。此外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。

CAC-OS具有如下特征：通过根据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射线衍射测量，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。

此外，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(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知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nc(nano-crystal)结构。

此外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)图像，可确认到：具有以GaO_X3为主要成分的区域及以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。

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，CAC-OS具有以GaO_X3等为主要成分的区域及以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的结构。

在此，以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域的导电性高于以GaO_X3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1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，以GaO_X3等为主要成分的区域的绝缘性高于以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域。换言之，当以GaO_X3等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GaO_X3等的绝缘性及起因于In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(I_on)及高场效应迁移率(μ)。

此外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适合用于显示器等各种半导体装置。

本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。

(实施方式5)

在本实施方式中，参照附图说明可以使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备。

作为可以使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备，可以举出显示器件、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置及图像再现装置、移动电话、包括便携式游戏机的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如摄像机或数码相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图21A至21F示出这些电子设备的具体例子。

图21A示出电视装置910的一个例子，包括外壳911、显示部912、扬声器913等。图21A示出利用支架914支撑外壳911的结构。

可以利用设置在外壳911中的开关或遥控操作机915来进行电视装置910的操作。此外，也可以将触摸传感器设置在显示部912，以利用手指等触摸显示部912来操作该电视装置。遥控操作机915也可以具备显示从该遥控操作机915输出的信息的显示部。通过利用遥控操作机915所具备的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部912上的图像进行操作。

此外，电视装置910可以具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，在通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络时，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等)的信息通信。

电视装置910可以在显示部912使用本发明的一个方式的显示装置。由此，可以在显示部912显示高质量图像。

图21B示出手表型信息终端920的一个例子，包括外壳兼腕带921、显示部922、操作按钮923、外部连接端口924、摄像头925等。显示部922设置有用来进行信息终端920的操作的触摸面板。外壳兼腕带921及显示部922具有柔性，并且适于佩戴于身体。

信息终端920可以在显示部922使用本发明的一个方式的显示装置。由此，可以在显示部922显示高质量图像。

图21C示出数码相机930的一个例子，其安装有取景器931。数码相机930包括外壳932、显示部933、操作按钮934、快门按钮935等。此外，数码相机930还包括可装卸的透镜936。此外，透镜936也可以是不可装卸的。

通过按下快门按钮935，数码相机930可以进行拍摄。此外，显示部933可以具有触摸面板的功能。在此情况下，通过触摸显示部933，可以进行拍摄。

外壳932包括具有电极的嵌入器，除了可以与取景器931连接以外，还可以与闪光灯装置等连接。

取景器931包括外壳937、显示部938等。

外壳937包括嵌合到数码相机930的嵌入器的嵌入器，可以将取景器931安装到数码相机930。此外，该嵌入器包括电极，可以将从数码相机930供应的图像数据所对应的图像等显示在显示部938上。

数码相机930的显示部933及取景器931的显示部938可以使用本发明的一个方式的显示装置。由此，可以在显示部933及显示部938显示高质量图像。

图21D是数字标牌940的一个例子。通过在地板941与天花板942之间设置有柱子943，并沿柱子943的曲面安装有显示部944。

显示部944越宽，一次能够提供的信息量越多。此外，显示部944越宽，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。

通过将触摸面板用于显示部944，不仅可以在显示部944上显示图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。

数字标牌940可以在显示部944使用本发明的一个方式的显示装置，由此可以在显示部944显示高质量图像。

图21E示出移动电话机950的一个例子，包括外壳951、显示部952、操作按钮953、外部连接端口954、扬声器955、插槽956、摄像头957、耳机插孔958等。移动电话机950可以在显示部952设置有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部952可以进行打电话或输入文字等所有操作。此外，可以将SD卡等存储卡、USB存储器、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等各种可移动存储装置插入到插槽956中。

移动电话机950可以在显示部952使用本发明的一个方式的显示装置。由此，可以在显示部952显示高质量图像。

图21F示出便携式数据终端960的一个例子，其包括外壳961、显示部962、扬声器963、摄像头964等。通过利用显示部962所具有的触摸面板功能，可以输入并输出信息。此外，可以从由摄像头964获取的图像中识别出文字等，并可以使用扬声器963以语音输出该文字。

便携式数据终端960可以在显示部962使用本发明的一个方式的显示装置。由此，可以在显示部962显示高质量图像。

本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。

[符号说明]

10：像素、11：晶体管、12：晶体管、13：晶体管、14：晶体管、15：晶体管、16：晶体管、20：显示元件、21：电容器、22：电容器、23：电容器、31：布线、32：布线、35：布线、36：布线、41：布线、42：布线、45：布线、50：布线、53：布线、54：布线、60：显示装置、61：显示部、62：栅极驱动电路、63：数据驱动电路、64：电流检测电路、65：校正数据生成电路、66：存储装置、67：存储装置、215：显示部、221：栅极驱动电路、231：数据驱动电路、232：数据驱动电路、241：电源电路、723：电极、726：绝缘层、728：绝缘层、729：绝缘层、736：着色层、741：绝缘层、742：半导体层、744a：电极、744b：电极、746：电极、755：杂质、771：衬底、772：绝缘层、775：n型半导体层、777：发光层、779：p型半导体层、781：半导体层、782：显示元件、783：电极层、785：电极层、787：电极层、789：绝缘层、791：凸块、793：凸块、795：遮光层、797：荧光体层、810：晶体管、811：晶体管、820：晶体管、821：晶体管、825：晶体管、826：晶体管、842：晶体管、843：晶体管、844：晶体管、845：晶体管、846：晶体管、847：晶体管、910：电视装置、911：外壳、912：显示部、913：扬声器、914：支架、915：遥控操作机、920：信息终端、921：外壳兼腕带、922：显示部、923：操作按钮、924：外部连接端口、925：摄像头、930：数码相机、931：取景器、932：外壳、933：显示部、934：操作按钮、935：快门按钮、936：透镜、937：外壳、938：显示部、940：数字标牌、941：地板、942：天花板、943：柱子、944：显示部、950：移动电话机、951：外壳、952：显示部、953：操作按钮、954：外部连接端口、955：扬声器、956：插槽、957：摄像头、958：耳机插孔、960：便携式信息终端、961：外壳、962：显示部、963：扬声器、964：摄像头、4001：衬底、4005：密封剂、4006：衬底、4010：晶体管、4011：晶体管、4014：布线、4015：电极、4017：电极、4018：FPC、4019：各向异性导电层、4020：电容器、4021：电极、4030：电极层、4031：电极层、4041：印刷线路板、4042：集成电路、4102：绝缘层、4103：绝缘层、4110：绝缘层、4111：绝缘层、4112：绝缘层、4200：输入装置、4210：触摸面板、4227：电极、4228：电极、4237：布线、4238：布线、4239：布线、4263：衬底、4272：FPC、4273：IC、4301：着色层、4302：遮光层、4510：分隔壁、4511：发光层、4513：发光元件、4514：填充剂

Claims (12)

1.一种显示装置的工作方法，

所述显示装置包括具有晶体管、显示元件及存储电路的像素以及校正数据生成电路，

其中，所述晶体管的源极及漏极中的一个与所述显示元件的一个电极电连接，

所述晶体管的栅极与所述存储电路电连接，

所述工作方法包括：

在第一期间，所述校正数据生成电路生成作为用来校正所述晶体管的阈值电压的数据的校正数据，

在第二期间，将第一数据写入所述存储电路，

在第三期间，通过将第二数据供应到所述像素，生成作为对所述第一数据附加所述第二数据而成的数据的第三数据，

并且，在第四期间，对应于所述第三数据的图像被所述显示元件显示。

2.根据权利要求1所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间，所述校正数据生成电路生成所述校正数据，然后，将对应于所述校正数据的电位供应到所述晶体管的背栅极。

3.根据权利要求1所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间，使电流流过所述晶体管，所述校正数据生成电路生成对应于所述电流的所述校正数据。

4.根据权利要求3所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间，所述校正数据生成电路以使流过所述晶体管的电流成为一定值以下的方式生成所述校正数据。

5.根据权利要求1所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间不使电流流过所述显示元件，

并且在所述第四期间使电流流过所述显示元件。

6.一种显示装置的工作方法，

所述显示装置包括具有第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电容器及显示元件的像素以及校正数据生成电路，

其中，所述第一晶体管的源极及漏极中的一个与所述电容器的一个电极电连接，

所述第二晶体管的源极及漏极中的一个与所述电容器的另一个电极电连接，

所述电容器的另一个电极与所述第三晶体管的栅极电连接，

所述第三晶体管的源极及漏极中的一个与所述显示元件的一个电极电连接，

所述工作方法包括：

在第一期间，所述校正数据生成电路生成作为用来校正所述第三晶体管的阈值电压的数据的校正数据，

在第二期间，将第一电位供应到所述电容器的另一个电极，

在第三期间，将第二电位供应到所述电容器的一个电极，使得所述电容器的另一个电极的电位成为第三电位，

并且在第四期间，对应于所述第三电位的电流流过所述显示元件。

7.根据权利要求6所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间，所述校正数据生成电路生成所述校正数据，然后，将对应于所述校正数据的电位供应到所述第三晶体管的背栅极。

8.根据权利要求6所述的显示装置的工作方法，

其中所述像素还包括第四晶体管，

所述第四晶体管的源极及漏极中的一个与所述第三晶体管的源极及漏极中的一个电连接，

在所述第一期间，使所述第四晶体管成为开启状态，使得电流流过所述第三及第四晶体管，所述校正数据生成电路生成对应于所述电流的所述校正数据。

9.根据权利要求8所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第一期间，所述校正数据生成电路以使流过所述第三晶体管的电流成为一定值以下的方式生成所述校正数据。

10.根据权利要求8所述的显示装置的工作方法，

其中在所述第四期间，所述第四晶体管成为关闭状态。

11.根据权利要求6所述的显示装置的工作方法，

其中所述第二晶体管在沟道形成区域包含金属氧化物，

并且所述金属氧化物包含In、Zn、M，该M为Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。

12.根据权利要求1或6所述的显示装置的工作方法，

其中所述显示元件为有机EL元件。

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