TW202323934A - 電子裝置 - Google Patents

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岡本佑樹
大貫達也
小林英智
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Abstract

提供一種新穎結構的電子裝置。該電子裝置包括顯示裝置、運算部及視線檢測部。顯示裝置包括被分割成多個副顯示部的顯示部、多個閘極驅動電路及多個源極驅動電路。閘極驅動電路中的一個及源極驅動電路中的一個與副顯示部中的一個電連接。多個副顯示部的每一個包括多個像素電路及多個發光元件。視線檢測部具有檢測使用者的視線的功能。運算部具有使用視線檢測部的檢測結果將多個副顯示部的每一個分配為第一區域或第二區域的功能。包括在第二區域中的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第一期間的選擇信號，包括在第一區域中的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第二期間的選擇信號，第一期間比第二期間短。

Description

電子裝置
本發明的一個實施方式係關於一種電子裝置。本發明的一個實施方式係關於一種具備顯示裝置的可穿戴電子裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本說明書等所公開的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、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、其驅動方法或者其製造方法。
顯示裝置除了智慧手機等可攜式資訊終端、電視機等以外還用於適合於虛擬實境(VR：Virtual Reality)、擴增實境(AR：Augmented Reality)等的用途的HMD(Head Mounted Display)型電子裝置等各種設備。因此，顯示裝置除了窄邊框化及低功耗化以外例如還需要能夠以120Hz以上的高更新頻率進行顯示。例如，專利文獻1公開了由於使用能夠進行高速驅動的電晶體而具有精細像素的HMD。
[專利文獻1] 日本專利申請公開第2000-2856號公報
HMD型電子裝置被要求具有根據使用者的頭部動作、使用者的視線或操作的較高繪圖處理能力。當以具有較高繪圖處理能力的運算電路驅動實現了高清晰化及小型化的顯示裝置時，功耗有可能增大。並且，具有較高繪圖處理能力的運算電路需要用來冷卻運算電路的散熱機構，這有可能導致電子裝置的大型化。
或者，在將用來驅動顯示裝置的應用處理器等功能電路設置在與顯示部重疊的區上的結構中，如果採用實現了高清晰化及小型化的顯示裝置，繪圖處理能力就有可能不足夠。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種實現了低功耗化的電子裝置。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電子裝置。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電子裝置。此外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎電子裝置。
多個目的的記載不妨礙彼此的目的的存在。本發明的一個實施方式並不需要實現所例示的所有目的。此外，上述列舉的目的以外的目的是從本說明書等的記載自然得知的，而這種目的有可能成為本發明的一個實施方式的目的。
本發明的一個實施方式是一種電子裝置，包括：顯示裝置；運算部；以及視線檢測部，其中，顯示裝置包括分割為多個副顯示部的顯示部、多個閘極驅動電路以及多個源極驅動電路，閘極驅動電路中的一個及源極驅動電路中的一個與副顯示部中的一個電連接，多個副顯示部的每一個包括多個像素電路及多個發光元件，視線檢測部具有檢測使用者的視線的功能，運算部具有使用視線檢測部的檢測結果將多個副顯示部的每一個分配為第一區域或第二區域的功能，包括在第二區域中的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第一期間的選擇信號，包括在第一區域中的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第二期間的選擇信號，並且，第一期間短於第二期間。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第一區域較佳為包括與使用者的注視點重疊的區域。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，較佳的是，多個閘極驅動電路及多個源極驅動電路都設置在第一層中，多個像素電路設置在第一層上的第二層中，並且多個發光元件設置在第二層上的第三層中。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，較佳的是，多個閘極驅動電路及多個源極驅動電路具有包括第一半導體的電晶體，並且多個像素電路的每一個具有包括第二半導體的電晶體。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第一半導體較佳為包含矽。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第二半導體較佳為包括氧化物半導體。
本發明的一個實施方式是一種電子裝置，包括：顯示裝置；運算部；以及視線檢測部，其中，顯示裝置包括分割為多個副顯示部的顯示部、多個第一閘極驅動電路、多個發光控制驅動電路以及多個源極驅動電路，第一閘極驅動電路中的一個、發光控制驅動電路中的一個以及源極驅動電路中的一個與副顯示部中的一個電連接，多個副顯示部的每一個包括多個像素電路以及多個發光元件，視線檢測部具有檢測使用者的視線的功能，運算部具有使用視線檢測部的檢測結果將多個副顯示部的每一個分配為第一區域或第二區域的功能，包括在第二區域中的第一閘極驅動電路輸出在第一週期使像素電路的影像資料更新的選擇信號，包括在第一區域中的第一閘極驅動電路輸出在第二週期使像素電路的影像資料更新的選擇信號，第二週期短於第一週期，並且，包括在第一區域中的發光控制驅動電路及包括在第二區域中的發光控制驅動電路輸出根據第二週期使發光元件點亮的選擇信號。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第一區域較佳為包括與使用者的注視點重疊的區域。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，較佳的是，多個第一閘極驅動電路、多個發光控制驅動電路及多個源極驅動電路都設置在第一層中，多個像素電路設置在第一層上的第二層中，並且多個發光元件設置在第二層上的第三層中。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，較佳的是，多個第一閘極驅動電路、多個發光控制驅動電路及多個源極驅動電路具有包括第一半導體的電晶體，並且多個像素電路的每一個具有包括第二半導體的電晶體。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第一半導體較佳為包含矽。
在本發明的一個實施方式的電子裝置中，第二半導體較佳為包括氧化物半導體。
注意，本發明的其他實施方式被記載於以下說明的實施方式及圖式中。
本發明的一個實施方式可以提供一種實現了低功耗化的電子裝置。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電子裝置。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電子裝置。此外，本發明的一個實施方式可以提供一種新穎電子裝置。
多個效果的記載並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具有所有上述效果。在本發明的一個實施方式中，上述之外的目的、效果及新穎的特徵可從本說明書中的描述及圖式自然得知。
以下說明本發明的實施方式。注意，本發明的一個實施方式不侷限於以下說明，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，本發明的一個實施方式不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
注意，在本說明書等中，“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了避免組件的混淆而附加的。因此，該序數詞不限制組件的個數。此外，該序數詞不限制組件的順序。此外，例如，在本說明書等中，一個實施方式中的“第一”所指的組件有可能在其他實施方式或申請專利範圍中被設定為“第二”所指的組件。此外，例如，在本說明書等中，一個實施方式中的“第一”所指的組件有可能在其他實施方式或申請專利範圍中被省略。
在圖式中，有時使用同一元件符號表示同一組件、具有相同功能的組件、由同一材料構成的組件或者同時形成的組件等，並且有時省略重複說明。
在本說明書中，有時將電源電位VDD簡稱為電位VDD、VDD等。其他組件(例如，信號、電壓、電路、元件、電極及佈線等)也是同樣的。
此外，在多個要素使用同一符號並且需要區別它們時，有時對符號附加“_1”，“_2”，“[n]”，“[m，n]”等用於識別的符號。例如，將第二佈線GL表示為佈線GL[2]。
實施方式1 在本實施方式中，說明本發明的一個實施方式的電子裝置。根據本發明的一個實施方式的電子裝置適合用於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1A示出眼鏡型(護目鏡型)電子裝置100的立體圖。在圖1A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。
圖1B是圖1A的電子裝置100的方塊圖。與圖1A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。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具有如下功能：檢測外殼105的動作，亦即，穿戴電子裝置100的使用者的頭部動作。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。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、第一資料或動作資料等。
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，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等。
運算部103具有進行根據外殼105的動作的繪圖處理的功能。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是藉由全天球相機(全方位相機、360°相機)或電腦圖形學等生成的資料。明確而言，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域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。
運算部103所決定的顯示裝置的顯示部中的多個區域的資訊用於在各區域間有差異地設定亮度等的驅動等。注意，每個區域的亮度可以根據發光元件的點亮期間的長度來控制。功能電路40具有如下功能：以在靠近注視點的區域中進行高亮度顯示的方式控制驅動電路30；以在遠離注視點的區域中進行低亮度顯示的方式控制驅動電路30。注意，運算部103所決定的顯示裝置的顯示部中的多個區域的資訊也可以與按每個區域使影像資料的更新頻率或解析度等不同的驅動組合。
例如，藉由採用按每個區域使用來控制1圖框期間中的發光元件的點亮期間的選擇信號不同的結構，可以實現按每個區域亮度不同的顯示。例如靠近注視點的區域的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第二期間的選擇信號，遠離注視點的區域的閘極驅動電路輸出將1圖框期間中的發光元件的點亮期間設為第一期間的選擇信號，使第一期間比第二期間短，由此使靠近注視點的區域的亮度變大且使遠離注視點的區域的亮度變小。藉由減少進行高亮度的顯示的像素的區域，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測量使用者的眨眼次數、眼瞼動作、瞳孔大小、體溫、脈搏或血液中的氧飽和度等，以檢測使用者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。使用者不需使用雙手操作電子裝置100，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，圖2A是示出電子裝置100的立體圖。在圖2A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2A所示的外殼105設置有輸入端子109及輸出端子110。可以將供應來自影像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是與使用者的臉(額頭或臉頰等)接觸的部分。藉由使緩衝構件107與使用者的臉密接，可以防止漏光，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，不僅讓使用者感覺親膚，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等接觸於使用者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2B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。
＜顯示裝置的結構例子＞ 參照圖3A、圖3B及圖4說明可應用於圖1A及圖1B所示的顯示裝置10_L及顯示裝置10_R的顯示裝置10A的結構。
圖3A是可應用於圖1A及圖1B所示的顯示裝置10_L及顯示裝置10_R的顯示裝置10A的立體圖。
顯示裝置10A包括基板11及基板12。顯示裝置10A包括由設置在基板11與基板12之間的元件構成的顯示部13。顯示部13是顯示裝置10A中的顯示影像的區。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。
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”換稱為“器件”。例如，可以將顯示元件、發光元件及液晶元件分別換稱為顯示器件、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3B是示意性地示出設置在基板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)。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，層20也可以設置有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、源極驅動電路等。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GPU等加速器等用來校正影像資料的電路以及CPU。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/或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資料。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/或電源電路等。
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。
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。
尤其是，作為OS電晶體的電晶體52，較佳為使用在通道形成區中包括包含銦、元素M(元素M是鋁、鎵、釔或錫)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。
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3B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(層疊有像素電路51和發光元件61的區)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。
這種顯示裝置10A清晰度極高，因此適合用於頭戴顯示器等VR用設備或眼鏡型AR用設備。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用作可穿戴VR用顯示裝置或AR用顯示裝置時，可以將顯示部13的對角尺寸設定為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，所以可以提高製造程序的生產率。
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。此外，在將LTPO(組合LTPS電晶體和OS電晶體的結構)用於像素電路51時，顯示部13的對角尺寸較佳為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。
由於單晶Si基板的尺寸，使用單晶Si電晶體很難使顯示面板大型化。另外，LTPS電晶體在製程中使用雷射晶化裝置，很難將其應用於大型化(典型的是對角尺寸超過30英寸的螢幕尺寸)。另一方面，OS電晶體在製程中並不需要使用雷射晶化裝置等或者可以在較低溫的製程溫度(典型的是，450℃以下)製造，所以可以對應於較大面積(典型的是，對角尺寸為50英寸以上且100英寸以下)的顯示面板。另外，在採用LTPO時，可以將其適用於使用LTPS電晶體的情況與使用OS電晶體的情況之間的區的顯示部的對角尺寸(典型的是對角尺寸為1英寸以上且50英寸以下)。
＜電子裝置的工作例子＞ 參照圖式說明電子裝置100的工作例子。圖4是用來說明電子裝置100的工作例子的流程圖。
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5A的示意圖中示出位於360度全方位的影像資料111的中心的使用者112。使用者112可以看到在電子裝置100的顯示裝置10A上顯示的方向113A上的影像114A。
圖5B的示意圖示出圖5A的示意圖中的使用者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5A及圖5B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，使用者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6A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；並且是包括視野中心的約為5°以內的注視點。第二是有效視野，為如下區：只要有眼球運動就可以立刻識別規定資訊；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6A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的顯示裝置10A的顯示部上的影像114的情況的示意圖。圖6A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、引導視野及/或輔助視野的區設為“第三區S3”。
注意，在圖6A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6B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10A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7A是從上方看顯示在電子裝置100的顯示裝置10A的顯示部上的影像114的圖，圖7B是從橫向看顯示在電子裝置100的顯示裝置10A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7A)。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7B)。
例如，藉由將角度θx1及角度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及角度θy2分別設為45°及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的位置根據使用者112的視線變動而有些變動。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10A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)。
＜顯示裝置的具體例子＞ 圖8A及圖8B是相當於顯示裝置10A的具體例子的顯示裝置10B的立體圖。圖8B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被分割為多個區域59，驅動電路30被分割為多個區域39。多個區域39都包括源極驅動電路31及閘極驅動電路33。
圖9A示出顯示裝置10B所包括的像素電路群55的結構例子。圖9B示出顯示裝置10B所包括的驅動電路30的結構例子。區域59及區域39都被配置為m行n列(m及n都為1以上的整數)的矩陣狀。在本說明書等中，將第1行第1列區域59表示為區域59[1，1]，將第m行第n列區域59表示為區域59[m，n]。同樣地，將第1行第1列區域39表示為區域39[1，1]，將第m行第n列區域39表示為區域39[m，n]。圖9A及圖9B示出m及n分別為4及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。
多個區域59都包括多個像素電路51、多個佈線SL、多個佈線BL及多個佈線GL。在多個區域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、多個佈線BL中的至少一個及多個佈線GL中的至少一個電連接。
區域59中的一個以與區域39中的一個重疊的方式設置(參照圖9C)。例如，區域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)以與區域39[i，j]重疊的方式設置。區域39[i，j]所包括的源極驅動電路31[i，j]與區域59[i，j]所包括的佈線SL電連接。區域39[i，j]所包括的閘極驅動電路33[i，j]與區域59[i，j]所包括的佈線GL及佈線BL電連接。源極驅動電路31[i，j]及閘極驅動電路33[i，j]具有控制區域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域59[i，j]與區域39[i，j]，可以使區域59[i，j]所包括的像素電路51與區域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，顯示裝置10B具有每個區域39包括源極驅動電路31及閘極驅動電路33的結構。因此，可以按照對應於區域39的每個區域59分割顯示部13來改寫影像資料以及控制發光元件的點亮期間。例如，可以在顯示部13中僅改寫影像發生變化的區域的影像資料而保持影像沒發生變化的區域的影像資料以及按每個區域使發光元件的點亮期間不同，而可以實現功耗的降低。
在本實施方式等中，將按每個區域59被分割的顯示部13中的一個稱為副顯示部19。因此，也可以說副顯示部19按每個區域39被分割。在參照圖8A、圖8B及圖9A至圖9D說明的顯示裝置10B中示出顯示部13被分割為32個副顯示部19的情況(參照圖8A)。副顯示部19包括多個像素230。明確而言，一個副顯示部19包括具有多個像素電路51的區域59中的一個以及多個發光元件61。另外，一個區域39具有控制一個副顯示部19所包括的多個像素230的功能。
在顯示裝置10B中，可以藉由功能電路40所包括的時序控制器對每個副顯示部19任意設定發光元件的點亮期間的控制。另外，在顯示裝置10B中，可以藉由功能電路40所包括的時序控制器對每個副顯示部19任意設定顯示影像時的驅動頻率(圖框頻率、圖框頻率或更新頻率等)。功能電路40具有控制多個區域39及多個區域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的每一個所包括的發光元件的點亮期間及驅動頻率。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。
在顯示裝置10B中，藉由與視線測量(眼動追蹤)等組合，可以使用對應使用者的視線提高區域的解析度的驅動的注釋點渲染(Foveated Rendering)。因此，可以輸出低負載的顯示品質優異的影像。
另外，也可以在每個區域39中設置時序控制器441及輸入輸出電路442(參照圖9D)。作為輸入輸出電路442，例如可以使用I2C(Inter-Integrated Circuit：積體電路匯流排)介面等。在圖9D中，將區域39[i，j]所包括的時序控制器441表示為時序控制器441[i，j]。另外，將區域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]。
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、用來控制1圖框期間中的發光元件的點亮期間的選擇信號以及降低解析度時的省略影像資料的像素數(在改寫影像資料時不改寫的像素數)等工作參數。源極驅動電路31[i，j]及閘極驅動電路33[i，j]根據該工作參數工作。
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向功能電路40輸出被受光元件進行光電轉換的資訊。
在根據本發明的一個實施方式的電子裝置的顯示裝置10B中，藉由層疊像素電路51與驅動電路30並根據使用者的視線動作使每個副顯示部19的發光元件的點亮期間不同，可以實現低功耗化。加上，在根據本發明的一個實施方式的電子裝置的顯示裝置10B中，藉由層疊像素電路51與驅動電路30並根據使用者的視線動作使每個副顯示部19的驅動頻率不同，可以實現低功耗化。
圖10A示出包括4行8列的副顯示部19的顯示部13。另外，圖10A示出以注視點G為中心的第一區S1至第三區S3。運算部103將多個副顯示部19的每一個分配為重疊於第一區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，運算部103將多個區域39的每一個分配為第一區域29A或第二區域29B。此時，重疊於第一區S1及第二區S2的第一區域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10B)。
多個區域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是與包括上述穩定注視視野、引導視野及輔助視野的第三區S3重疊的區域，亦即，是使用者的識別能力低的區。因此，即便在顯示影像時使第二區域29B中的發光元件的點亮期間(1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率)短於第一區域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1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率(第二點亮比率)低於第一區域29A所包括的副顯示部19的1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率(第一點亮比率)，實質上的顯示品質也幾乎不降低。
在降低第二點亮比率時，可以降低顯示裝置的功耗。另一方面，在降低第二點亮比率時，顯示品質也下降。尤其是，包括該發光元件的第二區域29B的亮度下降。第二區域29B由於離以注視點G為中心的區域遠，所以使用者的可見度較低。因此，即使第二區域29B的亮度降低，實質上的顯示品質的下降幅度也較小。根據本發明的一個實施方式，藉由使第二點亮比率低於第一點亮比率，可以在降低使用者的可見度較低的區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。
第二點亮比率為第一點亮比率的99%以下，較佳為90%以下。
另外，也可以在與第三區S3重疊的副顯示部19中將第二區域29B的外側設定第三區域29C(參照圖10C)，並也可以使第三區域29C所包括的副顯示部19的1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率(第三點亮比率)低於第二區域29B。第三點亮比率較佳為第二點亮比率以下，更佳為第二點亮比率的99%以下，進一步較佳為第二點亮比率的90%以下。藉由使1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率短，可以降低功耗。另外，根據需要也可以按每個驅動頻率的區域的設定改變、停止改寫影像資料。藉由改變驅動頻率以及停止改寫影像資料，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，較佳為將關態電流極低的OS電晶體用作構成像素電路51的電晶體。尤其是，當電流在發光元件中流過的路徑中包括OS電晶體時，可以顯著降低電源線間的關態電流，因此是較佳的。
＜顯示裝置的驅動方法的具體例子＞ 說明在顯示裝置10B中按每個副顯示部使1圖框期間中的發光元件的點亮期間的比率不同時的驅動。
圖11示出圖10C中說明的包括4行8列的副顯示部的顯示部13。圖11示出分配為第一區域29A的像素電路51A、分配為第二區域29B的像素電路51B以及分配為第三區域29C的像素電路51C。
設置在重疊於上述注視點G的第一區S1中的第一區域29A的像素電路51A中，將1圖框期間(1F)中的點亮期間設為期間T EA且將發光元件的非點亮期間設為期間T BA。在第一區域29A的外側的第二區域29B的像素電路51B中，將1圖框期間(1F)中的發光元件的點亮期間設為期間T EB且將發光元件的非點亮期間設為期間T BB。在第二區域29B的外側的第三區域29C的像素電路51C中，將1圖框期間(1F)中的發光元件的點亮期間設為期間T EC且將發光元件的非點亮期間設為期間T BC。
如圖11所示，在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，使由包括在第二區域29B中的像素電路51B控制的發光元件的點亮期間的比率(第二點亮比率)低於由包括在第一區域29A中的像素電路51A控制的發光元件的點亮期間的比率(第一點亮比率)。也就是說，使期間T EB短於期間T EA。此外，使由包括在第三區域29C中的像素電路51C控制的發光元件的點亮期間的比率(第三點亮比率)低於由包括在第二區域29B中的像素電路51B控制的發光元件的點亮期間的比率(第二點亮比率)。也就是說，使期間T EC短於期間T EB。
藉由使第二點亮比率低於第一點亮比率且使第三點亮比率低於第二點亮比率，可以降低顯示裝置的功耗。另一方面，在使第二點亮比率低於第一點亮比率且使第三點亮比率低於第二點亮比率時，顯示品質也降低。尤其是，包括該發光元件的第二區域29B及第三區域29C的亮度降低。第二區域29B及第三區域29C由於離以注視點G為中心的區域遠所以使用者的可見度較低。因此，即使第二區域29B及第三區域29C的亮度降低，實質上的顯示品質的下降幅度也較小。藉由本發明的一個實施方式使第二點亮比率低於第一點亮比率且使第三點亮比率低於第二點亮比率，可以在降低使用者的可見度較低的區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。
注意，設置於第一區域29A、第二區域29B及第三區域29C中的像素電路51A、51B及51C具有相同的電路結構。像素電路51A、51B及51C具有在用來使電流流過的佈線間除了控制流過發光元件的電流的驅動電晶體以外還包括用來控制發光元件的點亮期間的發光控制電晶體的電路結構。
圖12A所示的像素電路51是能夠用於像素電路51A、51B及51C的電路結構的一個例子。閘極驅動電路33被供應閘極時脈信號GCLK且向佈線GL[m]、佈線BL[m] (m表示任意行)輸出信號。佈線GL[m]是被供應用來控制影像資料的寫入行的選擇信號的佈線。佈線BL[m]是被供應用來控制發光元件61的點亮期間的選擇信號的佈線。佈線SL[n](n表示任意行)是被供應供應給像素電路51的影像資料的佈線。
電晶體52A是用來選擇根據供應給連接於閘極的佈線GL[m]的選擇信號供應給佈線SL[n]的影像資料是否寫入到像素電路51的選擇電晶體。電晶體52B是藉由對應於保持在電容器53中的影像資料的電位控制流過電晶體52B的電流的驅動電晶體。電容器53的一個電極與電晶體52B的閘極連接，另一個電極與供應固定電位(例如電位Vc)的佈線連接。電晶體52C是用來控制根據供應給連接於閘極的佈線BL[m]的選擇信號是否使流過電晶體52B的電流流過發光元件61的發光控制電晶體。佈線ANO、佈線VCOM是被供應用來使電流流過發光元件61的電位的佈線。注意，以下假設電晶體52A至52C是n通道型電晶體進行說明，但電晶體52A至52C的一部分或全部也可以使用p通道型電晶體。
圖12B是用來說明供應給佈線GL[m]、佈線BL[m]的選擇信號的圖。佈線GL[m]被供應用來在1圖框期間1F向像素電路51寫入影像資料的選擇信號。佈線BL[m]被供應用來在1圖框期間1F控制電流流過發光元件61的期間(點亮期間)的選擇信號。電流流過發光元件61的點亮期間由在佈線BL[m]的選擇信號為H位準的期間使電晶體52C處於導通狀態來使發光元件點亮的期間T E控制。電流不流過發光元件61的非點亮期間由在佈線BL[m]的選擇信號為L位準的期間使電晶體52C處於非導通狀態來使發光元件關閉的期間T B控制。
在上述圖11中按每個區域使點亮比率不同時，按每個區域使圖12B的期間T E、期間T B不同。圖13A所示的第一區域29A中的像素電路51A在圖13B所示的1圖框期間1F在選擇佈線GL A[m]的同時以使第一點亮比率大於第二點亮比率及第三點亮比率的方式將控制發光元件點亮的期間T EA及發光元件關閉的期間T BA的選擇信號供應給佈線BL A[m]。
圖13C所示的第二區域29B中的像素電路51B在圖13D所示的1圖框期間1F選擇佈線GL B[m]的同時以使第二點亮比率大於第三點亮比率且使第二點亮比率小於第一點亮比率的方式將控制發光元件點亮的期間T EB及發光元件關閉的期間T BB的選擇信號供應給佈線BL B[m]。
圖13E所示的第三區域29C中的像素電路51C在圖13F所示的1圖框期間1F選擇佈線GL C[m]的同時以使第三點亮比率小於第一點亮比率及第二點亮比率的方式將控制發光元件點亮的期間T EC及發光元件關閉的期間T BC的選擇信號供應給佈線BL C[m]。
如上所述本發明的一個實施方式的電子裝置所包括的顯示裝置中藉由供應給控制發光元件的點亮期間的電晶體的選擇信號可以按顯示部的每個區域使點亮期間不同。因此，可以在降低使用者的可見度低的區的功耗的同時抑制實質上的顯示品質下降。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。
＜像素電路的結構例子＞ 圖14A至圖14F示出能夠用於像素電路51的像素電路的結構例子及連接於像素電路51的發光元件61。注意，以下說明中，發光元件61為有機EL元件(OLED：Organic Light Emitting Diode)等發光器件。
注意，在本發明的一個實施方式中說明的發光器件不侷限於有機EL元件，可以為LED(Light Emitting Diode：發光二極體)、Micro LED、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子點發光二極體)、半導體雷射等自發光性的發光器件。
圖14A所示的像素電路51A包括電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C及電容器53。此外，圖14A示出連接於像素電路51A的發光元件61。另外，圖14A示出佈線SL、佈線GL、佈線BL、佈線ANO及佈線VCOM。
在電晶體52A中，閘極與佈線GL電連接，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的閘極及電容器53的一個電極電連接。在電晶體52B中，源極和汲極中的一個與佈線ANO電連接，源極和汲極中的另一個與電晶體52C的源極和汲極中的一個電連接。在電晶體52C中，閘極與佈線BL電連接，源極和汲極中的另一個與發光元件61的陽極電連接。電容器53的另一個電極與電晶體52C的源極和汲極中的一個電連接。發光元件61的陰極與佈線VCOM電連接。注意，發光元件61的陽極和陰極可以藉由改變所供應的電位的大小適當地替換。
圖14B所示的像素電路51B具有對像素電路51A追加電晶體52D的結構。在電晶體52D中，閘極與佈線GL電連接，源極和汲極中的一個與發光元件61的陽極電連接，源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。藉由同時使電晶體52A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，且在電晶體52B的臨界電壓大於0V時可以使電晶體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。這種像素電路適合於交替地設置顯示期間和關閉期間的顯示方法。
圖14C所示的像素電路51C是上述像素電路51A的電晶體52A至52C採用包括一對閘極的電晶體時的例子。由此，可以增大能夠流過電晶體的電流。注意，在此示出所有電晶體採用包括一對閘極的電晶體，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14D所示的像素電路51D是將像素電路51A中的電晶體52C的位置移動到電晶體52B與佈線ANO之間時的例子。藉由採用該結構也可以由電晶體52C控制流過佈線ANO與佈線VCOM之間的電流。
圖14E所示的像素電路51E是在上述像素電路51B中將佈線GL設為多個閘極線(佈線GL1、佈線GL2)且對電晶體52A及電晶體52D進行不同控制時的例子。由於佈線V0藉由電晶體52D流過發光元件61中流過的電流，所以可以根據該電流值校正影像資料。
圖14A至圖14E示出由只使用n通道型電晶體的OS電晶體的各電晶體構成電路的結構例子，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，如圖14F所示，也可以採用包括OS電晶體及Si電晶體的像素電路結構。
圖14F所示的像素電路51F包括電晶體52A、電晶體52B、電晶體52C及電容器53。圖14F所示的像素電路51F是用p通道型Si電晶體代替上述像素電路51A中的電晶體52B、52C時的例子。圖14F所示的像素電路51F藉由使作為OS電晶體的電晶體52A處於非導通狀態可以保持對應於影像資料的類比電位。此外，藉由在像素電路51F中作為電晶體52B、52C包括Si電晶體，可以使流過發光元件61的電流量變大。
如上所述，在本發明的一個實施方式的電子裝置中層疊像素電路51與驅動電路30根據使用者的視線的動作使每個副顯示部19的發光元件的點亮期間不同。可以在降低使用者的可見度低的區的功耗的同時抑制實質上的顯示品質下降。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。
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電子裝置的變形例子。注意，在本實施方式中有時省略附有與上述實施方式相同的符號的組件的重複說明。
＜顯示裝置的結構例子＞ 本實施方式中說明的顯示裝置相當於在上述實施方式1中說明的顯示裝置10B的結構中驅動電路30不同的結構。圖15A示出顯示裝置10B所包括的像素電路群55的結構例子。圖15B示出能夠用於顯示裝置10B所包括的驅動電路30的驅動電路30A的結構例子。區域59及區域39都被配置為m行n列(m及n都為1以上的整數)的矩陣狀。
多個區域59都包括多個像素電路51、多個佈線SL、多個佈線BL及多個佈線GL。在多個區域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。
區域59中的一個與區域39中的一個重疊設置(參照圖15C)。例如，區域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。)與區域39[i，j]重疊設置。區域39[i，j]所包括的源極驅動電路31[i，j]與區域59[i，j]所包括的佈線SL電連接。區域39[i，j]所包括的閘極驅動電路33[i，j]與區域59[i，j]所包括的佈線GL電連接。區域39[i，j]所包括的發光控制驅動電路34[i，j]與區域59[i，j]所包括的佈線BL電連接。源極驅動電路31[i，j]及閘極驅動電路33[i，j]具有控制區域59[i，j]所包括的多個像素電路51的功能。
藉由重疊設置區域59[i，j]與區域39[i，j]，可以使區域59[i，j]所包括的像素電路51與區域39[i，j]所包括的源極驅動電路31、發光控制驅動電路34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。
此外，顯示裝置10B具有每個區域39都包括源極驅動電路31、發光控制驅動電路34及閘極驅動電路33的結構。因此，可以按每個對應於區域39的區域59使顯示部13分割來控制驅動頻率。例如，可以在顯示部13中以高驅動頻率改寫重疊於注視點的區的區域的影像資料且以低驅動頻率改寫遠離注視點的區的區域的影像資料，或者可以在顯示部13中僅改寫影像發生變化的區域的影像資料且保持影像沒發生變化的區域的影像資料。在採用該結構的情況下，在按每個區域使驅動閘極驅動電路和發光控制驅動電路的驅動頻率相同時，發光元件的點亮期間依賴於驅動頻率。
在本實施方式的結構中，發光控制驅動電路34及閘極驅動電路33具有不同結構。因此，可以以不同驅動頻率進行如下控制：按每個區域控制影像資料的更新；以及按每個區域控制發光元件的點亮期間，由此可以抑制顯示品質的下降。
對在顯示裝置10B中按每個副顯示部進行驅動頻率不同的影像資料的更新的控制進行說明。
圖16示出上述實施方式1的圖10C所說明的包括4行8列的副顯示部13A的顯示部13。圖16示出設置在分配為第一區域29A的副顯示部13A中的像素電路51A、設置在分配為第二區域29B的副顯示部13B中的像素電路51B以及設置在分配為第三區域29C的副顯示部13C中的像素電路51C。
在設置在重疊於上述注視點G的第一區S1中的第一區域29A的像素電路51A中將1秒(1s)的驅動頻率設為120Hz(Hz有時以fps表示)。在第一區域29A的外側的第二區域29B的像素電路51B中將1秒(1s)的驅動頻率設為60Hz。在第二區域29B的外側的第三區域29C的像素電路51C中將1秒(1s)的驅動頻率設為30Hz。也就是說，在顯示部13中將重疊於注視點的區的區域的驅動頻率設為高驅動頻率且將遠離注視點的區的區域的驅動頻率設為低驅動頻率。
多個副顯示部13A的每一個所包括的閘極線驅動電路的工作由功能電路40控制。例如，對應於第二區域29B的副顯示部是與包括穩定注視視野、引導視野及輔助視野的第三區S3重疊的區域，亦即，是使用者的識別能力低的區域。因此，即便在顯示影像時使對應於第二區域29B的副顯示部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”)少於對應於第一區域29A的副顯示部，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”)的下降幅度也較小。就是說，即使對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率低於對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率，實質上的顯示品質的下降幅度也較小。
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，藉由使對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率低於對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率，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。此外，在對應於第三區S3的副顯示部中將第二區域29B的外側設定第三區域29C，可以使對應於第三區域29C的副顯示部的驅動頻率低於對應於第二區域29B的副顯示部。
對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率為30Hz以上且500Hz以下，較佳為60Hz以上且500Hz以下。對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率較佳為對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率以下，更佳為對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率的1/2以下，進一步較佳為對應於第一區域29A的副顯示部的驅動頻率的1/5以下。對應於第三區域29C的副顯示部的驅動頻率較佳為對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率以下，更佳為對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率的1/2以下，進一步較佳為對應於第二區域29B的副顯示部的驅動頻率的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。
注意，設置於第一區域29A、第二區域29B及第三區域29C中的像素電路51A、51B及51C具有相同的電路結構。像素電路51A、51B及51C具有在用來使電流流過的佈線間除了控制流過發光元件的電流的驅動電晶體以外還包括用來控制發光元件的點亮期間的發光控制電晶體的電路結構。
圖17A所示的像素電路51是能夠用於像素電路51A、51B及51C的電路結構的一個例子。閘極驅動電路33被供應閘極時脈信號GCLK且向佈線GL[m]輸出信號來控制像素電路51。發光控制驅動電路34具有被供應發光控制時脈信號BCLK且向佈線BL輸出信號來控制像素電路51的功能。佈線GL[m]是被供應用來控制寫入影像資料的行的選擇信號的佈線。佈線BL[m]是被供應用來控制發光元件61的點亮期間的選擇信號的佈線。佈線SL[n]是被供應供應給像素電路51的影像資料的佈線。注意，圖17A所示的像素電路51中的各組件的說明與圖12A相同。
圖17B是用來說明供應給佈線GL[m]、佈線BL[m]的選擇信號的圖。佈線GL[m]被供應用來在1圖框期間1F向像素電路51寫入影像資料的選擇信號。佈線BL[m]被供應用來在1圖框期間1F控制電流流過發光元件61的點亮期間的選擇信號。供應給閘極驅動電路33的閘極時脈信號GCLK與供應給發光控制驅動電路34的發光控制時脈信號BCLK是不同信號。因此，在不同區域的副顯示部中可以使由閘極驅動電路33使像素電路51的影像資料更新的週期與由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期不同。
藉由電流流過發光元件61的點亮期間的週期與供應給用來使像素電路51中的影像資料更新的佈線GL[m]的選擇信號的週期不同，可以在使不同區域的副顯示部的驅動頻率彼此不同時使發光元件61的點亮期間恆定而無需顧及驅動頻率。例如如圖17B所示，可以在與供應給佈線GL[m]的選擇信號處於H位準的間隔(1F)不同的期間向佈線BL[m]輸出控制發光元件點亮的期間T E及電流不流過發光元件61的期間T B的選擇信號。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，如圖16所示，可以使由包括在第二區域29B中的像素電路51B控制的驅動頻率低於由包括在第一區域29A中的像素電路51A控制的驅動頻率。此外，可以使由包括在第三區域29C中的像素電路51C控制的驅動頻率低於由包括在第二區域29B中的像素電路51B控制的驅動頻率。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，如圖17B所示，可以以與閘極驅動電路33獨立的方式由發光控制驅動電路34控制相當於發光元件點亮的期間T E和發光元件關閉的期間T B的比率的點亮比率。
在供應給閘極驅動電路33的閘極時脈信號GCLK和供應給發光控制驅動電路34的發光控制時脈信號BCLK是相同信號時，亦即，在由閘極驅動電路33使像素電路51的影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期相同時，供應給佈線GL[m]、佈線BL[m]的選擇信號成為如圖18A所示的信號。此時，由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期相同。因此，在以低驅動頻率更新影像資料時，使用者容易看到發光元件處於點亮期間或非點亮期間的期間T E及期間T B交替切換的情況，由此有顯示品質下降的擔憂。
另一方面，在本實施方式中說明的結構中，供應給閘極驅動電路33的閘極時脈信號GCLK和供應給發光控制驅動電路34的發光控制時脈信號BCLK是不同信號。即可以使由閘極驅動電路33使像素電路51的影像資料更新的週期與由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期不同。因此，可以使由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期不同。例如如圖18B所示，供應給佈線GL[m]、佈線BL[m]的選擇信號在1圖框期間(1F)可以以不同週期工作。也就是說，即使按每個副顯示部控制驅動頻率不同的影像資料的更新時，也可以使由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期不同。因此，即使進行降低閘極驅動電路33的驅動頻率而實現低功耗的驅動，也可以以短週期反復進行由發光控制驅動電路34控制的期間T E和期間T B，所以可以抑制顯示品質的下降。
圖19A示出如下週期的圖：在由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期是相同的週期下工作的情況下，在將由多個副顯示部13A構成的顯示部分割為不同區域並在將驅動頻率設為120Hz、60Hz、30Hz、1Hz時點亮比率固定為50%的情況的期間T E及期間T B。如圖19A所示，閘極驅動電路33的驅動頻率越降低，期間T E和期間T B的週期越長，單位時間的發光元件的點亮和非點亮的反復頻率降低，因此有顯示品質下降的擔憂。
圖19B示出如下週期的圖：在由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期是不同週期下工作的情況下，在將由多個副顯示部13A構成的顯示部分割為不同區域並將驅動頻率設為120Hz、60Hz、30Hz、1Hz時點亮比率固定為50%的情況的期間T E及期間T B。此時，如圖19B所示，可以以短週期反復進行由發光控制驅動電路34控制的期間T E和期間T B。例如如圖19B所示，可以將點亮比率固定為50%且按照驅動頻率120Hz的週期進行反復期間T E和期間T B的週期的工作。如圖19B所示，即使降低閘極驅動電路33的驅動頻率，期間T E和期間T B的反復週期也不會變長，所以可以抑制顯示品質的下降。
注意，多個副顯示部13A的每一個所包括的閘極驅動電路33及發光控制驅動電路34例如從功能電路40供應用來控制各電路的信號。如圖20A所示，向驅動電路30所包括的閘極驅動電路33從功能電路40供應用來在多個副顯示部13A中以不同驅動頻率進行顯示的信號。該信號以按每個區域驅動頻率不同的方式控制，所以被供應將閘極驅動電路33的驅動頻率設為F GCLK的閘極時脈信號。在圖20A中，作為一個例子，將最大驅動頻率設為120Hz且按每個區域示出60Hz或30Hz等驅動頻率(F GCLK≤120Hz)，用來成為該驅動頻率的閘極時脈信號(例如，100kHz、50kHz或25kHz等頻率的閘極時脈信號)供應給各區的閘極驅動電路33。
如圖20A所示，將用來在多個副顯示部13A中以相同的週期反復進行點亮和非點亮來進行顯示的信號從功能電路40供應給驅動電路30所包括的發光控制驅動電路34。作為該信號，供應將用來按每個區域以相同的週期反復進行點亮和非點亮來進行顯示的驅動頻率設為F BCLK的發光控制時脈信號。在圖20A中，作為一個例子，示出與閘極驅動電路33中的最大驅動頻率120Hz一致的驅動頻率(F BCLK=120Hz)，用來成為該驅動頻率的發光控制時脈信號(例如，100kHz的頻率的發光控制時脈信號)供應給各區的發光控制驅動電路34。
如圖20B所示，可以具有與圖20A不同的結構。在圖20B中，從功能電路40將用來成為發光控制驅動電路34的驅動頻率F BCLK以下的驅動頻率F GCLK的閘極時脈信號供應給驅動電路30所包括的閘極驅動電路33的各電路中(F GCLK≤F BCLK)。此外，如圖20B所示，用來按每個區域以相同的週期反復進行點亮和非點亮來進行顯示的驅動頻率F BCLK的發光控制時脈信號從功能電路40供應給驅動電路30所包括的發光控制驅動電路34。在圖20B中，作為一個例子，示出如下結構：在將多個閘極驅動電路33的最大驅動頻率設為F GCLK_MAX時，供應用來成為驅動頻率F GCLK_MAX以下的驅動頻率(F BCLK≤F GCLK_MAX)的發光控制時脈信號。
如上所述，藉由在由閘極驅動電路33使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路34使發光元件點亮的期間的週期是不同的週期的情況下進行工作，即使降低閘極驅動電路33的驅動頻率，期間T E和期間T B的反復週期也不會變長，所以可以抑制顯示品質的下降。
＜閘極驅動電路的結構例子＞ 圖21A示出用來說明閘極驅動電路33的電路結構的方塊圖的一個例子。此外，圖21B示出用來說明圖21A所示的閘極驅動電路33的電路結構的時序圖的一個例子。
圖21A所示的閘極驅動電路33包括移位暫存器SR、邏輯乘電路AND、位準轉換器LS及緩衝器BUF。移位暫存器SR被供應閘極時脈信號GCLK及啟動脈衝GSP。此外，邏輯乘電路AND被供應脈衝寬度控制信號GPWC。藉由採用該結構，如圖21B所示，圖21A所示的閘極驅動電路可以在多個行的佈線GL[1]至GL[k](k為自然數)中依次輸出選擇信號。
＜發光控制驅動電路的結構例子＞ 圖22A示出用來說明發光控制驅動電路34的電路結構的方塊圖的一個例子。圖22B示出用來說明圖22A所示的發光控制驅動電路34的電路結構的時序圖的一個例子。
圖22A所示的發光控制驅動電路包括移位暫存器SR、位準轉換器LS及緩衝器BUF。移位暫存器SR被供應發光控制時脈信號BCLK及啟動脈衝BSP。啟動脈衝BSP的縱橫比(H位準和L位準的長度之比)根據發光元件的點亮期間和非點亮期間的比率(點亮比率)設定。藉由採用該結構，如圖21B所示，圖22A所示的發光控制驅動電路可以在多個行的佈線BL[1]至BL[k](k為自然數)中依次輸出選擇信號。
注意，發光控制驅動電路34在閘極驅動電路33輸出選擇信號之後輸出選擇信號。明確而言，如圖23的時序圖所示(圖式中虛線箭頭)，藉由發光控制驅動電路34在閘極驅動電路33輸出選擇信號之後輸出選擇信號，可以根據對應於影像資料的電流進行發光控制。
如上所述，本發明的一個實施方式的電子裝置由於可以使閘極驅動電路和發光控制驅動電路以不同週期進行工作，所以控制影像資料的寫入的選擇信號、控制點亮期間的選擇信號在1圖框期間(1F)中以不同週期工作。也就是說，在按每個副顯示部控制驅動頻率不同的影像資料的更新時，由於由閘極驅動電路使影像資料更新的週期和由發光控制驅動電路使發光元件點亮的期間的週期是不同週期，所以即使降低閘極驅動電路的驅動頻率，可以以短週期反復進行由發光控制驅動電路控制的期間T E和期間T B，因此可以抑制顯示品質的下降。
實施方式3 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24A是說明副顯示部19的方塊圖。副顯示部19與設置在區域39中的源極驅動電路31及閘極驅動電路33電連接。
在圖24A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24A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個佈線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個佈線SL與源極驅動電路31電連接。在圖24A中，將第r行第s列的像素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配置為矩陣狀並總用作一個像素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24B1)。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24B2)。
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24B3)。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。注意，像素230的配置方式不侷限於條紋配置及Delta配置。作為像素230的配置方式，也可以採用Zigzag配置、S條紋配置、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24B4)。注意，也可以將圖24B4所示的子像素的配置稱為“S條紋配置”或“S條紋排列”等。
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24B5)。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24B6)。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24B7)。
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、洋紅色及黃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25A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，較佳為檢測藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等顏色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25A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25B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25B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25C所示的像素240具有對S條紋配置追加像素231的結構。圖25C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25D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25D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。
圖25E示出作為像素230及像素231的配置方式採用六方格子型的佈局的例子。藉由採用六方格子型的佈局，可以提高各子像素的開口率，所以是較佳的。另外，圖25E示出像素230及像素231的頂面形狀為六角形的例子。
圖25F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25G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測量使用者的眨眼次數、眼瞼動作、瞳孔大小、體溫、脈搏、血液中的氧飽和度等，以檢測使用者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26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26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26例示出圖25F的像素結構。
在圖26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24A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26沒有示出上述情況。另外，圖26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27A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27A所示的結構中，受光元件71的陰極一側與電晶體132電連接，並且將節點FD重設至高電位而工作。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27A所示的結構中受光元件71的陰極與節點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27B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。
在圖27B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27B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27B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27B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28A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28A的結構稱為單結構。
此外，圖28B是圖28A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28B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28C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28D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28D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。當顯示部13包括R、G、B這三種子像素時，各發光元件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29A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29A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29A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29A示出所謂的條紋配置，亦即，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(Organic Light Emitting Diode：有機發光二極體)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子點有機發光二極體)等有機EL元件。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。
圖29B為對應於圖29A中的點劃線A1-A2的剖面示意圖。圖29B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光的發光性有機化合物。
除了包含發光性有機化合物的層(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。
以覆蓋被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29B所示，在發光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法、CVD法及濺射法形成即可。注意，作為保護層271例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29B所示的結構稱為後面說明的SBS結構。
圖29C示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖29C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29C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，亦即，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29D示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖29D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°以上且小於180°，較佳為160°以上且小於180°。
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29D所示的結構中，導電體171、EL層172R及導電體173的頂面形狀大致一致。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29D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)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29D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30A示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖30A所示的結構的與圖29D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30B示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖30B所示的結構除了圖30A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30C示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖30C所示的結構包括三個發光元件61W而代替圖30A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30C所示的結構也是圖29C所示的結構的變形例子。
另外，圖30D示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖30D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30D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是被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31A示出與上述結構不同的例子。明確而言，在圖31A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、電洞障壁層、電子障壁層、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31B示出與上述結構不同的例子。明確而言，圖31B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31B所示的結構也是圖30C所示的結構的變形例子。
另外，如圖31C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31C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功能。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電子型芳雜族化合物(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芳雜族化合物等缺π電子型芳雜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-(羥基喔啉)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芳雜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)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-亞苯)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[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，也可以包括包含正孔注入性高的物質、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或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4 在本實施方式中，說明作為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32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，該基板11及該基板12使用密封劑712貼合在一起。
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上包括半導體基板15，該半導體基板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32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32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32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32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32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上設置有其一部分被用作連接電極的佈線760。此外，以與佈線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 (Flexible Printed Circuit：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32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、佈線760及各向異性導電體780電連接於FPC716。在圖32中，作為具有使佈線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。具有使佈線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。藉由設置具有使佈線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，較佳為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32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32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32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32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32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。
圖32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33示出圖32所示的顯示裝置10的變形例子。圖33所示的顯示裝置10的與圖32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。此外，顯示裝置10的亮度例如可以為500cd/m 2以上，較佳為1000cd/m 2以上且10000cd/m 2以下，更佳為2000cd/m 2以上且5000cd/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5 在本實施方式中，說明顯示裝置10的與實施方式3不同的剖面結構例子。
圖34A示出顯示裝置10的剖面結構例子。圖34A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。
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34A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34A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34B示出與圖34A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34B示出圖34A的變形例子。圖34B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34B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34B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34B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35A示出圖34B所示的顯示裝置10的變形例子。圖35A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35B示出圖34A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35B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36A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36B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37示出圖34A所示的顯示裝置10的變形例子。圖37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37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)的焊盤來進行電導通的技術)。
在圖37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38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39示出圖36A及圖36B所示的顯示裝置10的變形例子。在圖39所示的顯示裝置10中，基板16上設置有電晶體380。因此，圖39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39中，作為受光元件71使用圖35B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39所示的顯示裝置10中，基板16上設置有絕緣體324。絕緣體324被用作障壁層，該障壁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被用作障壁層，該障壁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被用作障壁層，該障壁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39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40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40所示的顯示裝置10是圖39所示的顯示裝置10的變形例子，也是圖37所示的顯示裝置10的變形例子。
另外，如圖35A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6 ＜OS電晶體的結構例子＞ 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。圖41A、圖41B及圖41C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周邊的俯視圖及剖面圖。電晶體750還可被用作電晶體380等。
圖41A是電晶體750的俯視圖。此外，圖41B及圖41C是電晶體750的剖面圖。在此，圖41B是沿著圖41A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41C是沿著圖41A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41A的俯視圖中省略部分組件。
如圖41A至圖41C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；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與導電體260之間的絕緣體250。在此，如圖41B和圖41C所示，導電體260的頂面較佳為與絕緣體250以及絕緣體280的頂面大致對齊。以下，金屬氧化物220a及金屬氧化物220b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。
在圖41A至圖41C所示的電晶體750中，導電體242a及導電體242b的位於導電體260一側的側面具有大致垂直的形狀。此外，圖41A至圖41C所示的電晶體750不侷限於此，導電體242a及導電體242b的側面和底面所形成的角度可以為10°以上且80°以下，較佳為30°以上且60°以下。此外，導電體242a和導電體242b的相對的側面也可以具有多個面。
如圖41A至圖41C所示，較佳為在絕緣體222、絕緣體224、金屬氧化物220a、金屬氧化物220b、導電體242a、導電體242b及絕緣體250與絕緣體280之間配置有絕緣體254。在此，如圖41B、圖41C所示，絕緣體254較佳為與絕緣體250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、金屬氧化物220b及絕緣體222的側面以及絕緣體222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。
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41A至圖41C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。
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及金屬氧化物220b)。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。
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及導電體205b。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以嵌入形成在導電體205a的凹部中的方式設置。在此，導電體205b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。
作為導電體205a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材料。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。
藉由作為導電體205a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V th。尤其是，藉由對導電體205施加負電位，可以增大電晶體750的V th而減少關態電流。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41C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41C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。
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及金屬氧化物220a上的金屬氧化物220b。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。
此外，金屬氧化物220較佳為具有各金屬原子的原子個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與其他元素的原子個數比較佳為大於金屬氧化物220b的構成元素中的元素M與其他元素的原子個數比。此外，金屬氧化物220a中的元素M與In的原子個數比較佳為大於金屬氧化物220b中的元素M與In的原子個數比。
較佳的是，使金屬氧化物220a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，在金屬氧化物220a及金屬氧化物220b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及金屬氧化物220b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可以使用In-Ga-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物及氧化鎵等。
明確而言，作為金屬氧化物220a使用In：Ga：Zn=1：3：4[原子個數比]或其附近或者1：1：0.5[原子個數比]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[原子個數比]或其附近或者3：1：2[原子個數比]或其附近的金屬氧化物，即可。
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。
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220b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41A至圖41C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41A和圖41C所示，在金屬氧化物220b的不與導電體242重疊的區，亦即，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41B、圖41C所示，絕緣體254較佳為與絕緣體250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、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、氧化鋅或氧化鎵等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。
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。
＜包括氧化物半導體的電晶體＞ 下面，說明將上述氧化物半導體膜用於電晶體的情況。
用於OS電晶體的金屬氧化物較佳為至少包含銦或鋅，更佳為包含銦及鋅。例如，金屬氧化物較佳為包含銦、M(M為選自鎵、鋁、釔、錫、矽、硼、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂和鈷中的一種或多種)及鋅。尤其是，M較佳為選自鎵、鋁、釔和錫中的一種或多種，更佳為鎵。
此外，金屬氧化物可以藉由濺射法、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等化學氣相沉積(CVD：Chemical Vapor Deposition)法或原子層沉積(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。
以下，作為金屬氧化物的一個例子說明包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物。注意，有時將包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物稱為In-Ga-Zn氧化物。
藉由將上述氧化物半導體用於電晶體，可以實現場效移動率高的電晶體。此外，可以實現可靠性高的電晶體。
較佳為將載子濃度低的氧化物半導體用於電晶體。例如，氧化物半導體中的載子濃度可以為1×10 17cm -3以下，較佳為1×10 15cm -3以下，更佳為1×10 13cm -3以下，進一步較佳為1×10 11cm -3以下，更進一步較佳為低於1×10 10cm -3，且1×10 -9cm -3以上。在以降低氧化物半導體膜的載子濃度為目的的情況下，可以降低氧化物半導體膜中的雜質濃度以降低缺陷態密度。在本說明書等中，將雜質濃度低且缺陷態密度低的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。此外，有時將載子濃度低的氧化物半導體稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”的氧化物半導體。
因為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較低的缺陷態密度，所以有可能具有較低的陷阱態密度。
此外，被氧化物半導體的陷阱能階俘獲的電荷到消失需要較長的時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，有時在陷阱態密度高的氧化物半導體中形成通道形成區的電晶體的電特性不穩定。
因此，為了使電晶體的電特性穩定，降低氧化物半導體中的雜質濃度是有效的。為了降低氧化物半導體中的雜質濃度，較佳為還降低附近膜中的雜質濃度。作為雜質有氫、氮、鹼金屬、鹼土金屬、鐵、鎳、矽等。注意，氧化物半導體中的雜質例如是指構成氧化物半導體的主要成分之外的元素。例如，濃度小於0.1atomic%的元素可以說是雜質。
＜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，將氧化物半導體的矽或碳的濃度(藉由二次離子質譜分析(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測得的濃度)例如設定為2×10 18atoms/cm 3以下，較佳為2×10 17atoms/cm 3以下。
當氧化物半導體包含鹼金屬或鹼土金屬時，有時形成缺陷能階而形成載子。因此，使用包含鹼金屬或鹼土金屬的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。因此，使藉由SIMS測得的氧化物半導體中的鹼金屬或鹼土金屬的濃度為1×10 18atoms/cm 3以下，較佳為2×10 16atoms/cm 3以下。
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，在將包含氮的氧化物半導體用於半導體的電晶體容易具有常開啟特性。或者，在氧化物半導體包含氮時，有時形成陷阱能階。其結果，有時電晶體的電特性不穩定。因此，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。
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，使用包含氫的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。由此，較佳為儘可能地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。
藉由將雜質被充分降低的氧化物半導體用於電晶體的通道形成區，可以使電晶體具有穩定的電特性。
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能夠具備在上述實施方式中說明的顯示裝置的電子裝置。
以下所例示的電子裝置是在顯示部中包括上述實施方式中說明的顯示裝置的電子裝置，因此是可以實現高清晰的電子裝置。此外，可以同時實現高清晰及大螢幕的電子裝置。
在本發明的一個實施方式的電子裝置的顯示部上例如可以顯示具有全高清、4K2K、8K4K、16K8K或更高的解析度的影像。
作為電子裝置，例如除了電視機、膝上型個人電腦、顯示器裝置、數位看板、彈珠機、遊戲機等大型的具有比較大的螢幕的電子裝置之外，還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。
使用了本發明的一個實施方式的電子裝置可以沿著房屋或樓等的內壁或外壁、汽車等的內部裝飾或外部裝飾等的平面或曲面組裝。
圖42A是安裝有取景器8100的照相機8000的外觀圖。
照相機8000包括外殼8001、顯示部8002、操作按鈕8003、快門按鈕8004等。此外，照相機8000安裝有可裝卸的鏡頭8006。
在照相機8000中，鏡頭8006和外殼也可以被形成為一體。
照相機8000藉由按下快門按鈕8004或者觸摸用作觸控面板的顯示部8002，可以進行成像。
外殼8001包括具有電極的嵌入器，除了可以與取景器8100連接以外，還可以與閃光燈裝置等連接。
取景器8100包括外殼8101、顯示部8102以及按鈕8103等。
外殼8101藉由嵌合到照相機8000的嵌入器的嵌入器裝到照相機8000。取景器8100可以將從照相機8000接收的影像等顯示到顯示部8102上。
按鈕8103被用作電源按鈕等。
本發明的一個實施方式的顯示裝置可以用於照相機8000的顯示部8002及取景器8100的顯示部8102。此外，也可以在照相機8000中內置有取景器。
圖42B是頭戴顯示器8200的外觀圖。
頭戴顯示器8200包括安裝部8201、透鏡8202、主體8203、顯示部8204以及電纜8205等。此外，在安裝部8201中內置有電池8206。
藉由電纜8205，將電力從電池8206供應到主體8203。主體8203具備無線接收器等，能夠將所接收的影像資訊等顯示到顯示部8204上。此外，主體8203具有相機，由此可以利用使用者的眼球及眼瞼的動作作為輸入方法。
此外，也可以對安裝部8201的被使用者接觸的位置設置多個電極，以檢測出根據使用者的眼球的動作而流過電極的電流，由此實現識別使用者的視線的功能。此外，還可以具有根據流過該電極的電流監視使用者的脈搏的功能。安裝部8201可以具有溫度感測器、壓力感測器、加速度感測器等各種感測器，也可以具有將使用者的生物資訊顯示在顯示部8204上的功能或與使用者的頭部的動作同步地使顯示在顯示部8204上的影像變化的功能等。
可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部8204。
圖42C、圖42D及圖42E是頭戴顯示器8300的外觀圖。頭戴顯示器8300包括外殼8301、顯示部8302、帶狀固定工具8304以及一對透鏡8305。
使用者可以藉由透鏡8305看到顯示部8302上的顯示。較佳的是，彎曲配置顯示部8302。因為使用者可以感受高真實感。此外，藉由透鏡8305分別看到顯示在顯示部8302的不同區域上的影像，來可以進行利用視差的三維顯示等。此外，本發明的一個實施方式不侷限於設置有一個顯示部8302的結構，也可以設置兩個顯示部8302以對使用者的一對眼睛分別配置兩個不同的顯示部。
可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部8302。因為包括本發明的一個實施方式的半導體裝置的顯示裝置具有極高的解析度，所以即使如圖42E那樣地使用透鏡8305放大，也可以不使使用者看到像素而可以顯示現實感更高的影像。
圖43A至圖43G所示的電子裝置包括外殼9000、顯示部9001、揚聲器9003、操作鍵9005(包括電源開關或操作開關)、連接端子9006、感測器9007(該感測器具有測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)、麥克風9008等。
圖43A至圖43G所示的電子裝置具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；藉由利用各種軟體(程式)控制處理的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料來處理的功能；等。注意，電子裝置的功能不侷限於上述功能，而可以具有各種功能。電子裝置可以包括多個顯示部。此外，也可以在該電子裝置中設置照相機等而使其具有如下功能：拍攝靜態影像或動態影像來將所拍攝的影像儲存在存儲介質(外部存儲介質或內置於照相機的存儲介質)中的功能；將所拍攝的影像顯示在顯示部上的功能；等。
下面，詳細地說明圖43A至圖43G所示的電子裝置。
圖43A是示出電視機9100的立體圖。可以將例如是50英寸以上或100英寸以上的大型顯示部9001組裝到電視機9100。
圖43B是示出可攜式資訊終端9101的立體圖。可攜式資訊終端9101例如可以用作智慧手機。可攜式資訊終端9101也可以設置有揚聲器9003、連接端子9006、感測器9007等。此外，可攜式資訊終端9101可以將文字或影像資訊顯示在其多個面上。圖43B示出顯示三個圖示9050的例子。此外，也可以將由虛線矩形表示的資訊9051顯示在顯示部9001的另一個面上。作為資訊9051的一個例子，可以舉出提示收到電子郵件、SNS或電話等的資訊；電子郵件或SNS等的標題；發送者姓名；日期；時間；電池餘量；以及天線接收信號強度等。或者，可以在顯示有資訊9051的位置上顯示圖示9050等。
圖43C是示出可攜式資訊終端9102的立體圖。可攜式資訊終端9102具有將資訊顯示在顯示部9001的三個以上的面上的功能。在此，示出資訊9052、資訊9053、資訊9054分別顯示於不同的面上的例子。例如，使用者也可以在將可攜式資訊終端9102放在上衣口袋裡的狀態下確認顯示在能夠從可攜式資訊終端9102的上方觀察到的位置上的資訊9053。使用者可以確認到該顯示而無需從口袋裡拿出可攜式資訊終端9102，由此能夠判斷例如是否接電話。
圖43D是示出手錶型可攜式資訊終端9200的立體圖。此外，顯示部9001的顯示面被彎曲，能夠在所彎曲的顯示面上進行顯示。例如，藉由與可進行無線通訊的耳麥相互通訊，可攜式資訊終端9200可以進行免提通話。此外，可攜式資訊終端9200包括連接端子9006，可以與其他資訊終端進行資料的交換或者進行充電。此外，充電工作也可以利用無線供電進行。
圖43E、圖43F及圖43G是示出能夠折疊的可攜式資訊終端9201的立體圖。此外，圖43E是可攜式資訊終端9201為展開狀態的立體圖，圖43G是可攜式資訊終端9201為折疊狀態的立體圖，並且圖43F是可攜式資訊終端9201為從圖43E和圖43G中的一個狀態變為另一個狀態的中途的狀態的立體圖。可攜式資訊終端9201在折疊狀態下可攜性好，在展開狀態下因為具有無縫拼接的較大的顯示區域而其顯示的一覽性優異。可攜式資訊終端9201所包括的顯示部9001由鉸鏈9055所連接的三個外殼9000來支撐。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半徑使顯示部9001彎曲。
圖44A示出電視機的一個例子。電視機7100的顯示部7500被組裝在外殼7101中。在此示出利用支架7103支撐外殼7101的結構。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關或另外提供的遙控器7111進行圖44A所示的電視機7100的操作。此外，也可以將觸控面板應用於顯示部7500，藉由用手指等觸摸顯示部7500可以進行電視機7100的操作。此外，遙控器7111也可以除了具備操作按鈕以外還具備顯示部。
此外，電視機7100也可以具備電視廣播的接收機或用來連接到通訊網路的通訊設備。
圖44B示出筆記型個人電腦7200。筆記型個人電腦7200包括外殼7211、鍵盤7212、指向裝置7213、外部連接埠7214等。在外殼7211中組裝有顯示部7500。
圖44C示出數位看板(Digital Signage)的一個例子。
圖44C所示的數位看板7300包括外殼7301、顯示部7500及揚聲器7303等。此外，還可以包括LED燈、操作鍵(包括電源開關或操作開關)、連接端子、各種感測器以及麥克風等。
顯示部7500越大，一次能夠提供的資訊量越多，並且容易吸引人的注意，由此例如可以提高廣告宣傳效果。
較佳為將觸控面板用於顯示部7500，使得使用者能夠操作。由此，不僅可以用於廣告，還可以用於提供路線資訊或交通資訊、商用設施的指南等使用者需要的資訊。
如圖44C所示，數位看板7300較佳為藉由無線通訊可以與使用者所攜帶的智慧手機等資訊終端設備7311聯動。例如，顯示在顯示部7500上的廣告的資訊可以顯示在資訊終端設備7311的螢幕，並且藉由操作資訊終端設備7311，可以切換顯示部7500的顯示。
此外，可以在數位看板7300上以資訊終端設備7311為操作單元(控制器)執行遊戲。由此，不特定多個使用者可以同時參加遊戲，享受遊戲的樂趣。
圖44D示出設置於圓柱狀的空間的內壁7401上的數位看板7400。數位看板7400除了沿著內壁7401的曲面設置的顯示部7500以外還包括多個攝像裝置7402、多個音響裝置7403。此外，數位看板7400可以藉由多個攝像裝置7402進行使用者的視線測量(眼動追蹤)或檢測手勢等而與顯示部7500及音響裝置7403的工作聯動。例如，藉由使用者的視線向顯示在顯示部7500上的廣告的資訊，可以進行顯示部7500的顯示切換以及音響裝置7403的聲音的切換等。由此，使用者可以享受高真實感的顯示及聲音等。
本發明的一個實施方式的顯示裝置可以應用於圖44A至圖44D所示的顯示部7500。
此外，在能夠使用圖44A至圖44D所示的根據本發明的一個實施方式的顯示裝置的電子裝置中，也可以藉由網路與外部的伺服器連接。此外，也可以在電子裝置中不進行需要具有高運算能力的處理而在藉由網路連接的伺服器中進行需要具有高運算能力的處理。這種處理也被稱為所謂精簡型使用者端，在使用者一側(客戶一側)的終端(這裡，電子裝置)只執行有限的處理，在伺服器一側執行應用程式以及管理等高度處理，由此可以降低客戶一側的終端的處理規模。由此，由於在電子裝置中不需要使用具有高運算性能的運算裝置，所以容易實現低成本化、輕量化及小型化。此外，在本發明的一個實施方式的電子裝置中，可以組合上述精簡型使用者端與電子裝置一側需要具有高運算能力的處理進行處理。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。 實施例1
在本實施例中，根據所試製的結構說明能夠用於實施方式1所示的電子裝置的顯示裝置的具體例子。
圖45是由Si電晶體構成的CMOS電路(Si CMOS LSI)和由使用CAAC-OS(c-axis aligned crystalline OS)的OS電晶體構成的電路(OSLSI)的疊層結構的剖面圖。設置在層501中的包括SiFET的CMOS LSI採用55nm製程，佈線層為六層。在設置於層502中的包括OSFET的OSLSI中，在OSFET下設置三層佈線層且在OSFET上設置三層佈線層。此外，在上層形成利用光微影法使用像素電極製造的OEL層。
圖46是對SiFET及OSFET施加汲極電壓時的電流量的圖表。SiFET的特性為W(通道寬度)=120nm、L(通道長度)=60nm，在閘極電壓為0V時，Vd耐壓為5V以下。另一方面，OSFET的耐壓較高，明確而言，在W=130nm、L=200nm，閘極電壓及背閘極電壓為0V時，Vd耐壓為20V以上。
為了進行高清晰化需要縮小像素尺寸。為此需要實現像素電路的電晶體的微型化。OEL的發光所需的電壓無論電晶體的微型化如何不變。為了提高OEL的亮度，需要微細且高耐壓的電晶體。OSFET滿足上述必要條件。此外，已知OSFET能夠在形成SiFET的銅佈線等的製程之後形成而不會對SiFET特性造成影響。OSFET的特性即使W=130nm、L=200nm也可以得到常關閉特性。
圖47是形成SiFET的Si基板上整體式(monolithic)層疊有CAAC-OS FET的Si＼CAAC-OS結構的示意圖。層503表示設置有由CAAC-OS FET和OEL構成的像素的層。如圖47所示，CAAC-OS的層中的由佈線SL及佈線GL圍繞的區的像素電路的下層可以內置源極驅動電路SD及閘極驅動電路GD等Si驅動電路。因此，可以實現窄框化或佈線SL、佈線GL的分割控制。
設置在包括SiFET的層中的電路中設置有全局驅動器。全局驅動器中設置有包括源極驅動電路SD及閘極驅動電路GD的多組局部驅動器。
圖48是示出包括SiFET的層的電路配置的俯視圖。在包括SiFET的層中例如可以設置四個全局驅動器504。在圖48中還示出輸入輸出電路(IO)505。各全局驅動器504的方塊使用相同的電路及相同的佈局，由此可以縮短設計及驗證時間。
圖49是全局驅動器504的電路的方塊圖。圖49示出輸入輸出電路511及全局驅動器504。此外，在圖49中作為全局驅動器504所包括的電路示出用於控制信號的LVDS電路512A、用於資料信號的LVDS電路512B、串並轉換器513、控制電路506、電阻串電路516以及多個局部驅動器520。控制電路506包括時序發生器514以及設定暫存器515。局部驅動器520包括源極驅動電路517、閘極驅動電路518以及設定暫存器519。
全局驅動器504中設置有用來改變掃描方向或工作時序的設定暫存器515。因此，可以使用多個全局驅動器作為一個面板工作。此外，全局驅動器504例如包括八個局部驅動器520。例如局部驅動器520可以分別獨立地使480×720的像素矩陣驅動。也就是說，螢幕以全局驅動器為單位進行8分割驅動。螢幕整體可以進行32分割驅動。藉由採用這種結構，在降低閘極驅動電路518及源極驅動電路517的負載的同時可以進行並列工作。因此，可以以高速圖框頻率進行電路工作。
圖50是局部驅動器520的電路的方塊圖。局部驅動器520包括閘極驅動電路518及源極驅動電路517。局部驅動器520與資料匯流排526連接。源極驅動電路517包括邏輯電路521、閂鎖電路522、傳輸電晶體邏輯(PTL)電路523、放大電路524以及解複用電路525。為了將來自電阻串電路516的512灰階的輸出高效地連接於多個源極驅動電路517，閘極驅動電路518排列在佈線GL方向上。藉由採用上述排列，多個源極驅動電路517中共同使用來自電阻串電路516的輸出，因此可以抑制電阻串電路516的輸出不均勻的影響。
圖51是用來說明各局部驅動器520的輸出與像素陣列的連接的示意圖。在圖51中，層531示出設置有局部驅動器520的SiFET的最上層。此外，層532示出用來連接上層的像素陣列與局部驅動器520的佈線層。層533示出具有包括由佈線SL及佈線GL圍繞的像素電路的像素陣列的層。此外，在層531中，輸出端子534示出閘極驅動電路的輸出端子，輸出端子535示出源極驅動電路的輸出端子。
層531中的閘極驅動電路的輸出端子534藉由正上的層532中的佈線層與層533的佈線GL連接。此外，層531中的源極驅動電路的輸出端子535藉由正上的層532中的佈線層與層533的佈線SL連接。閘極驅動電路的輸出端子534藉由在層532中延伸設置的佈線與正上的層533的佈線GL連接。因此，閘極驅動電路的輸出端子534排列在閘極線方向上，藉由由引導的佈線改變排列，可以準確地連接於像素陣列。
圖52示出設置在圖51的層533中的像素540的電路結構。像素540包括像素電路541及發光元件EL。像素電路541包括七個OS電晶體(M1至M7)及三個電容器(C1至C3)。像素電路541所包括的七個OS電晶體及三個電容器(7Tr-3C)與佈線GL1至GL3、佈線SL、被供應規定恆電位的佈線V1、V0、ANODE、CATHODE連接。
圖53A及圖53B是用來說明對應圖52所示的7Tr-3C的像素電路的實際試製的佈局圖的示意圖的圖。
圖53A示出相當於電晶體的佈局圖的示意圖，並示出作為電晶體的閘極的電極GE、作為電晶體的源極或汲極的電極SDE。
圖53B示出相當於圖52所示的7Tr-3C的像素電路的子像素的佈局圖的示意圖。單位子像素的尺寸為2.64μm×7.92μm，若採用微細且高耐壓的OSFET，可以配置多個電晶體，且設計彈性高。
圖53B示出除了OS電晶體M1至M7的配置以外連接於佈線GL2的電極551、連接於佈線GL1的電極552、連接於佈線SL的電極553以及連接於佈線GL3的電極554。藉由採用該結構，可以將OSLSI一側的佈線SL及佈線GL以及Si CMOS LSI一側的輸出端子配置於子像素內的任意位置上且進行連接。因此，可以在不使傳送上層及下層的信號的部分離開子像素的情況下進行佈局。
注意，如圖53B所示，除了OS電晶體M1至M7以及電極551至電極554以外還配置佈線及電極。該佈線及電極是無助於工作的偽電晶體。偽電晶體以使OS電晶體M1至M7的特性穩定為目的相等間隔配置於x方向、y方向上。
這裡試製層疊由OSFET構成的像素電路及由SiFET構成的驅動電路的顯示裝置。表1示出試製的顯示裝置的規格。
[表1]
螢幕尺寸 1.50英寸
解析度 3840×2880
像素尺寸 7.92 μm×7.92 μm
像素密度 3207 ppi
開口率 53.7 %
像素排列 S條紋
彩色方式 SBS
發光方式 頂部發射
CMOS製程 55nm HV (1.2V/6.0V)
源極驅動器 集成
掃描驅動器 集成
試製面板中螢幕尺寸的對角為1.50英寸，解析度為3840×2880。包括OEL層的發光元件藉由光微影法分別塗佈RGB各個顏色來形成。與使用高精細金屬遮罩塗佈RGB各個顏色的結構相比精度更高，試製面板可以實現超過1000ppi的高清晰度或53.7%的高開口率。
分別塗佈RGB各個顏色的結構(分別塗佈方式)與組合包括呈現白色的OEL層的發光元件與濾色片進行彩色顯示的結構(WTC方式)相比視角優良，沒有因濾色片導致的亮度降低的擔憂，所以可以使功耗降低到三分之一左右。此外，由於可以消除子像素間的電流洩漏路徑，可以防止由於因洩漏導致的發光的混色。由於驅動電路配置於與螢幕電路重疊的區上，所以可以縮小包括驅動電路及像素電路的佈局面積。其結果是，顯示裝置的獲取個數得到增加，因此可以實現低成本。
層疊Si CMOS LSI和OSLSI藉由分別塗佈方式進行彩色顯示的結構與在Si CMOS LSI上藉由WTC方式進行彩色顯示的結構相比具有開口率、色純度、視角、功耗及成本這五個優點。
由於開口率不受到高精細金屬遮罩的尺寸的限制，所以可以實現高開口率。由於不發生因濾色片或洩漏電流導致的混色，所以色純度優良。由於不受到相鄰的濾色片的影響，所以視角優良。由於發光元件的電流效率高且在相同的亮度下可以實低功耗，所以功耗優良。藉由利用層疊Si CMOS LSI和OSLSI的結構保持資料的結構等，也可以實現低功耗。藉由層疊Si CMOS LSI和OSLSI可以縮小尺寸，且獲取個數得到增加，在低成本的觀點來看成本優良。
圖54示出顯示裝置的顯示影像，該顯示裝置內置藉由在Si CMOS LSI上整體式層疊OSLSI能夠並行驅動32個顯示區域的驅動電路。藉由該顯示裝置利用OSFET是微細且高耐壓的器件且採用具有7Tr-3C且在子像素中設置像素電路和驅動電路的連接區的佈局圖，可以實現使用Si CMOS LSI的單個層或OSLSI的單個層時難以實現的像素陣列的分割顯示驅動。從圖54可知雖然確認到線狀顯示不良(也稱為“線缺陷”)及顯示不均勻等，但螢幕整體上顯示影像。
(關於本說明書等的記載的附加說明) 下面，對上述實施方式及實施方式中的各結構的說明進行附加說明。
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。另外，當在一個實施方式中示出了多個結構例子時，可以適當地組合這些結構例子。
另外，可以將某一實施方式中說明的內容(或其一部分)應用於該實施方式中說明的其他內容(或其一部分)及/或一個或多個其他實施方式中說明的內容(或其一部分)、將某一實施方式中說明的內容(或其一部分)與該實施方式中說明的其他內容(或其一部分)及/或一個或多個其他實施方式中說明的內容(或其一部分)組合、用某一實施方式中說明的內容(或其一部分)替換該實施方式中說明的其他內容(或其一部分)及/或一個或多個其他實施方式中說明的內容(或其一部分)。
另外，實施方式中說明的內容是指在各實施方式中參照各個圖式所說明的內容或者利用說明書所記載的文字說明的內容。
另外，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)及/或一個或多個其他實施方式中示出的圖式(或其一部分)組合，可以構成更多的圖。
此外，在本說明書等中，按照功能對組件進行分類並在方塊中以彼此獨立的方塊表示。然而，有時也存在有在實際的電路等中難以按照功能區分組件、一個電路涉及到多個功能或者多個電路涉及到一個功能的情況。因此，方塊圖中的方塊不限定於在說明書中說明過的組件，而可以根據情況適當地換個方式表述。
此外，為了便於說明，在圖式中，任意示出尺寸、層的厚度或區域。因此，本發明並不限定於圖式中的尺寸。此外，圖式是為了明確起見而示意性地示出的，而不限定於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包括雜訊引起的信號、電壓或電流的不均勻、或者時間偏差引起的信號、電壓或電流的不均勻等。
在本說明書等中，當說明電晶體的連接關係時，記載為“源極和汲極中的一個”(或者第一電極或第一端子)或“源極和汲極中的另一個”(或者第二電極或第二端子)。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改變。此外，根據情況可以將電晶體的源極和汲極適當地換稱為源極(汲極)端子或源極(汲極)電極等。
此外，在本說明書等中，“電極”或“佈線”這樣的用語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”或“佈線”這樣的用語還包括多個“電極”或“佈線”被形成為一體的情況等。
另外，在本說明書等中，可以適當地換稱電壓和電位。電壓是指與成為基準的電位之間的電位差，例如在成為基準的電位為接地電壓時，可以將電壓換稱為電位。接地電位不一定意味著0V。此外，電位是相對的，對佈線等供應的電位有時根據成為基準的電位而變化。
此外，在本說明書等中，根據情況或狀況，可以互相調換“膜”和“層”等詞句。例如，有時可以將“導電層”這個用語變更為“導電膜”這個用語。此外，例如，有時可以將“絕緣膜”這個用語變更為“絕緣層”這個用語。
在本說明書等中，開關是指具有藉由變為導通狀態(開啟狀態)或非導通狀態(關閉狀態)來控制是否使電流流過的功能的元件。或者，開關是指具有選擇並切換電流的路徑的功能的元件。
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(或在電晶體處於導通狀態時在半導體中電流流過的部分)和閘極重疊的區域或者形成通道的區域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(或在電晶體處於導通狀態時在半導體中電流流過的部分)和閘極重疊的區域或者形成通道的區域中的源極和汲極相對的部分的長度。
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，“A與B電連接”是指在A與B之間存在具有某種電作用的物件，能夠在A和B之間進行電信號的授受。
10:顯示裝置 11:基板 12:基板 13:顯示部 14:端子部 15:半導體基板 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 33:閘極驅動電路 34:發光控制驅動電路 40:功能電路 50:層 51:像素電路 60:層
[圖1A]及[圖1B]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖2A]及[圖2B]是說明電子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4]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖5A]及[圖5B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖6A]及[圖6B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖7A]及[圖7B]是說明電子裝置的結構例子的示意圖。 [圖8A]及[圖8B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖9A]至[圖9D]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖10A]至[圖10C]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖11]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖12A]及[圖12B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖13A]至[圖13F]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖14A]至[圖14F]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖15A]至[圖15C]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖16]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖17A]及[圖17B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖18A]及[圖18B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖19A]及[圖19B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖20A]及[圖20B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖21A]及[圖21B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖22A]及[圖22B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖23]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖24A]是說明副顯示部的圖。[圖24B1]至[圖24B7]是說明像素的結構例子的圖。 [圖25A]至[圖25G]是說明像素的結構例子的圖。 [圖26]是說明顯示部的圖。 [圖27A]及[圖27B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖28A]至[圖28D]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖29A]至[圖29D]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖30A]至[圖30D]是示出發光元件的結構例子的圖。 [圖31A]至[圖31C]是說明發光元件的結構例子的圖。 [圖32]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖33]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖34A]及[圖34B]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37]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41A]至[圖41C]是說明電晶體的結構例子的圖。 [圖42A]至[圖42E]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖43A]至[圖43G]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖44A]至[圖44D]是說明電子裝置的結構例子的圖。 [圖45]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖46]是說明電晶體特性的圖。 [圖47]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖48]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖49]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖50]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖51]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖52]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖53A]及[圖53B]是說明顯示裝置的結構例子的圖。 [圖54]是說明顯示裝置的結構例子的圖。
13:顯示部
29A:第一區域
29B:第二區域
29C:第三區域
51A:像素電路
51B:像素電路
51C:像素電路

Claims (12)

  1. 一種電子裝置，包括： 顯示裝置； 運算部；以及 視線檢測部， 其中，該顯示裝置包括分割為多個副顯示部的顯示部、多個閘極驅動電路以及多個源極驅動電路， 該閘極驅動電路中的一個及該源極驅動電路中的一個與該副顯示部中的一個電連接， 該多個副顯示部的每一個包括多個像素電路及多個發光元件， 該視線檢測部具有檢測使用者的視線的功能， 該運算部具有使用該視線檢測部的檢測結果將該多個副顯示部的每一個分配為第一區域或第二區域的功能， 包括在該第二區域中的該閘極驅動電路輸出將1圖框期間的該發光元件的點亮期間設為第一期間的選擇信號， 包括在該第一區域中的該閘極驅動電路輸出將1圖框期間的該發光元件的點亮期間設為第二期間的選擇信號， 並且，該第一期間短於該第二期間。
  2. 如請求項1之電子裝置， 其中該第一區域包括與該使用者的注視點重疊的區。
  3. 如請求項1或2之電子裝置， 其中該多個閘極驅動電路及該多個源極驅動電路都設置在第一層中， 該多個像素電路設置在該第一層上的第二層中， 並且該多個發光元件設置在該第二層上的第三層中。
  4. 如請求項3之電子裝置， 其中該多個閘極驅動電路及該多個源極驅動電路具有包括第一半導體的電晶體， 並且該多個像素電路的每一個具有包括第二半導體的電晶體。
  5. 如請求項4之電子裝置， 其中該第一半導體包含矽。
  6. 如請求項4或5之電子裝置， 其中該第二半導體包括氧化物半導體。
  7. 一種電子裝置，包括： 顯示裝置； 運算部；以及 視線檢測部， 其中，該顯示裝置包括分割為多個副顯示部的顯示部、多個第一閘極驅動電路、多個發光控制驅動電路以及多個源極驅動電路， 該第一閘極驅動電路中的一個、該發光控制驅動電路中的一個以及該源極驅動電路中的一個與該副顯示部中的一個電連接， 該多個副顯示部的每一個包括多個像素電路以及多個發光元件， 該視線檢測部具有檢測使用者的視線的功能， 該運算部具有使用該視線檢測部的檢測結果將該多個副顯示部的每一個分配為第一區域或第二區域的功能， 包括在該第二區域中的該第一閘極驅動電路輸出在第一週期使該像素電路的影像資料更新的選擇信號， 包括在該第一區域中的該第一閘極驅動電路輸出在第二週期使該像素電路的影像資料更新的選擇信號， 該第二週期短於該第一週期， 並且，包括在該第一區域中的該發光控制驅動電路及包括在該第二區域中的該發光控制驅動電路輸出根據該第二週期使該發光元件點亮的選擇信號。
  8. 如請求項7之電子裝置， 其中該第一區域包括與該使用者的注視點重疊的區。
  9. 如請求項7或8之電子裝置， 其中該多個第一閘極驅動電路、該多個發光控制驅動電路及該多個源極驅動電路都設置在第一層中， 該多個像素電路設置在該第一層上的第二層中， 並且該多個發光元件設置在該第二層上的第三層中。
  10. 如請求項9之電子裝置， 其中該多個第一閘極驅動電路、該多個發光控制驅動電路及該多個源極驅動電路具有包括第一半導體的電晶體， 並且該多個像素電路的每一個具有包括第二半導體的電晶體。
  11. 如請求項10之電子裝置， 其中該第一半導體包含矽。
  12. 如請求項10或11之電子裝置， 其中該第二半導體包括氧化物半導體。
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