TWI708223B - 半導體裝置、顯示裝置、和電子裝置 - Google Patents

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TWI708223B
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山本朗央
宮口厚
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日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

提供一種具有新穎結構的半導體裝置。減少供應到用來驅動包含彼此不同的顯示元件的顯示裝置的半導體裝置的資料量，以便減少電路面積及減少耗電量。在用來驅動包含彼此不同的顯示元件的顯示裝置的驅動電路內產生施加到顯示元件的灰階級資料。根據基於所顯示的灰階級資料的設計亮度及基於照度資料的反射光的強度，供應到彼此不同的顯示元件之灰階級資料改變。因為可以減少從外部供應到驅動電路的資料量，所以可以實現伴隨資料傳輸率的下降的低耗電量，並可以實現伴隨介面尺寸的小型化的電路面積的減少。

Description

半導體裝置、顯示裝置、和電子裝置
本發明的一個實施方式係關於半導體裝置、顯示裝置以及電子裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所揭露的發明的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。此外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組成物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書所揭露的本發明的一個實施方式的技術領域的例子可以包括半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、這些裝置之任意者的驅動方法或者這些裝置之任意者的製造方法。
在本說明書等中，半導體裝置是指藉由利用半導體特性而能夠工作的元件、電路或裝置等。作為半導體裝置之例子為諸如電晶體和二極體之半導體元件。作為半導體裝置之另外的例子為包含半導體元件的電路。作為半導體裝置之另外的例子為具備包含半導體元件的電路的裝置。
諸如智慧手機之移動設備已趨向普及。移動設備被要求以適合於(亦即，室外或室內環境)利用環境來顯示影像。
例如，專利文獻1至3各揭露了在室外環境下進行利用反射光的顯示而在室內環境下進行利用發光元件的顯示的顯示裝置。專利文獻1至3揭露藉由採用其所說明的結構，可以實現顯示品質的提高、低耗電量、可見度的提高等。
[專利文獻1]美國專利申請公開第2003/0107688號說明書
[專利文獻2]美國專利申請公開第2006/0072047號說明書
[專利文獻3]日本專利申請公開第2008-225381號公報
但是，顯示裝置在一個像素中包含利用反射光的液晶元件和如有機電致發光EL(EL)等發光元件的兩個顯示元件的情況下，作為從處理器供應到驅動電路的灰階級資料，需要用來驅動液晶元件的灰階級資料和用來驅動發光元件的灰階級資料。在此情況下，供應到驅動電 路的資料量為在像素中包含顯示元件的顯示裝置的資料量的兩倍或更多倍。例如，在從處理器供應到驅動電路的資料量為兩倍的情況下，需要兩倍的介面來傳輸信號或者需要兩倍的信號傳輸率，這導致諸如電路面積的增加及耗電量的增加等。
另一方面，在其中組合液晶元件和發光元件以根據周圍環境亮度切換它們來進行顯示的顯示裝置雖然在如陽光直射下等明亮環境或如月光下等黑暗環境下具有優異的可見度，但是在室內等不夠亮的環境或在些微較亮的如室外背陰處等環境下的可見度不夠。
鑒於上述問題，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種具有與習知的半導體裝置等不同的結構的新穎的半導體裝置、新穎的顯示裝置、新穎的電子裝置等。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是：提供一種具有新穎結構及小電路面積的半導體裝置等；提供一種具有其中耗電量減少的新穎結構的半導體裝置等；提供一種具有改善可見度之新穎半導體裝置等。
注意，本發明的一個實施方式的目的不侷限於上述目的。上述列舉的目的並不妨礙其他目的的存在。其他目的是在此沒有提到而在後面描述的目的。在此沒有提到的目的是可以由所屬技術領域的通常知識者從說明書或圖式等的記載自然得知且衍生出的。注意，本發明的一個實施方式達到上述目的及/或其他目的中的至少一個。
本發明的一個實施方式是包含第一電路、第二電路以及第三電路的半導體裝置，第一電路被配置以根據第一信號及第二信號產生第三信號及第四信號，第二電路被配置以保持第三信號及第四信號，第三電路被配置以對第三信號及第四信號進行數位類比轉換以輸出信號，第一信號是照度資料，第二信號是灰階級資料，第三信號是用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，並且第四信號是用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料。
本發明的一個實施方式是包含第一電路、第二電路以及第三電路的半導體裝置，第一電路被配置以根據第一信號及第二信號產生第三信號及第四信號，第二電路被配置以保持第三信號及第四信號，第三電路被配置以對第三信號及第四信號進行數位類比轉換以輸出信號，第一信號是照度資料，第二信號是灰階級資料，第三信號是用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，第四信號是用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料，並且第一電路被配置以根據照度資料的大小而改變基於液晶用灰階級資料的亮度與基於發光元件用灰階級資料的亮度的比例。
本發明的一個實施方式是包含第一電路、第二電路以及第三電路的半導體裝置，第一電路被配置以根據第一信號及第二信號產生第三信號及第四信號，第二電路被配置以保持第三信號及第四信號，第三電路被配置以對第三信號及第四信號進行數位類比轉換以輸出信號，第一信號是照度資料，第二信號是灰階級資料，第三信號是 用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，第四信號是用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料，第一電路被配置以估計基於灰階級資料的設計亮度，根據照度資料的大小估計反射光亮度，並根據設計亮度與反射光亮度之間的大小關係改變基於液晶用灰階級資料的亮度與基於發光元件用灰階級資料的亮度的比例。
另外，本發明的一個實施方式是包括半導體裝置和像素部之任意者的顯示裝置，像素部包含像素，並且像素包含發光元件和包含反射電極的液晶元件。
本發明的一個實施方式中，較佳為將液晶元件和發光元件設置為彼此重疊。
注意，本發明的其他實施方式是在以下實施方式的有關說明及圖式中記載的。
本發明的一個實施方式的效果是可以提供一種新穎的半導體裝置、新穎的顯示裝置、新穎的電子裝置等。
本發明的一個實施方式的效果是：可以提供一種具有新穎結構及小電路面積的半導體裝置等；可以提供一種具有其中耗電量減少的新穎結構的半導體裝置等；可以提供一種具有新穎結構及高可見度的半導體裝置等。
注意，本發明的一個實施方式的效果不侷限於上述效果。上述效果不妨礙其他效果的存在。其他效果是在此沒有提到而在後面描述的效果。在此沒有提到的效果是可以由所屬技術領域的通常知識者從說明書或圖式等 的記載自然得知且衍生出的。注意，本發明的一個實施方式具有上述效果及/或其他效果中的至少一個。由此，本發明的一個實施方式有時根據情況而不具有上述效果。
M1‧‧‧電晶體
M2‧‧‧電晶體
M3‧‧‧電晶體
100‧‧‧半導體裝置
100A‧‧‧半導體裝置
100B‧‧‧半導體裝置
100D‧‧‧半導體裝置
102‧‧‧控制器
103‧‧‧移位暫存器
104‧‧‧資料暫存器
104A‧‧‧資料暫存器
104B‧‧‧資料暫存器
105‧‧‧位準轉移器
106‧‧‧數位類比轉換電路
106A‧‧‧數位類比轉換電路
106B‧‧‧數位類比轉換電路
107‧‧‧輸出緩衝器
108‧‧‧像素部
109‧‧‧解多工器
110‧‧‧感測器
110A‧‧‧感測器
110B‧‧‧感測器
110D‧‧‧感測器
112‧‧‧光電轉換元件
112B‧‧‧光電二極體
112G‧‧‧光電二極體
112R‧‧‧光電二極體
113‧‧‧放大器
114‧‧‧電流電壓轉換電路
115‧‧‧電阻元件
116‧‧‧類比數位轉換電路
120‧‧‧處理器
130A‧‧‧查找表
130B‧‧‧查找表
140‧‧‧計算電路
141‧‧‧圖框記憶體
150‧‧‧外部電路基板
152‧‧‧串並轉換電路
154‧‧‧LVDS接收器
156‧‧‧LVDS發送器
160‧‧‧記憶體裝置
170‧‧‧外部通訊機構
500‧‧‧基板
501‧‧‧通道形成區域
502‧‧‧低濃度雜質區域
503‧‧‧高濃度雜質區域
504a‧‧‧閘極絕緣膜
504b‧‧‧閘極絕緣膜
505a‧‧‧閘極電極層
505b‧‧‧閘極電極層
506a‧‧‧源極電極層
506b‧‧‧汲極電極層
506c‧‧‧源極電極層
506d‧‧‧汲極電極層
507‧‧‧金屬間化合物區域
508a‧‧‧側壁絕緣膜
508b‧‧‧側壁絕緣膜
509‧‧‧元件分離絕緣膜
510‧‧‧電晶體
511‧‧‧通道形成區域
512‧‧‧低濃度雜質區域
513‧‧‧高濃度雜質區域
517‧‧‧金屬間化合物區域
520‧‧‧電晶體
521‧‧‧層間絕緣膜
522‧‧‧層間絕緣膜
523‧‧‧佈線
601‧‧‧像素部
602‧‧‧閘極線驅動電路
603‧‧‧閘極線驅動電路
604‧‧‧信號線驅動電路
605‧‧‧像素
605A‧‧‧像素
605B‧‧‧像素
605C‧‧‧像素
605D‧‧‧像素
611‧‧‧顯示元件
612‧‧‧顯示元件
621‧‧‧層
622‧‧‧層
623‧‧‧層
631‧‧‧基板
632‧‧‧基板
633‧‧‧發光層
634‧‧‧電極
635‧‧‧電極
636‧‧‧濾色片
637‧‧‧導電層
638‧‧‧導電層
639‧‧‧液晶
640‧‧‧導電層
641‧‧‧濾色片
651‧‧‧黏合層
652‧‧‧絕緣層
653‧‧‧絕緣層
654‧‧‧絕緣層
655‧‧‧絕緣層
656‧‧‧絕緣層
657‧‧‧絕緣層
658‧‧‧絕緣層
659‧‧‧絕緣層
660‧‧‧配向膜
661‧‧‧配向膜
662‧‧‧遮光膜
663‧‧‧導電層
664‧‧‧導電層
665‧‧‧絕緣層
670‧‧‧連接部
671‧‧‧連接層
672‧‧‧FPC
673‧‧‧黏合層
680‧‧‧電晶體
690‧‧‧連接部
691‧‧‧連接器
705‧‧‧絕緣層
706‧‧‧電極
707‧‧‧絕緣層
708‧‧‧半導體層
710‧‧‧絕緣層
711‧‧‧絕緣層
714‧‧‧電極
715‧‧‧電極
722‧‧‧絕緣層
723‧‧‧電極
726‧‧‧絕緣層
727‧‧‧絕緣層
728‧‧‧絕緣層
729‧‧‧絕緣層
741‧‧‧絕緣層
742‧‧‧半導體層
744a‧‧‧電極
744b‧‧‧電極
746‧‧‧電極
755‧‧‧雜質
771‧‧‧基板
772‧‧‧絕緣層
810‧‧‧電晶體
811‧‧‧電晶體
820‧‧‧電晶體
821‧‧‧電晶體
825‧‧‧電晶體
830‧‧‧電晶體
831‧‧‧電晶體
840‧‧‧電晶體
841‧‧‧電晶體
842‧‧‧電晶體
843‧‧‧電晶體
844‧‧‧電晶體
845‧‧‧電晶體
846‧‧‧電晶體
847‧‧‧電晶體
901‧‧‧外殼
902‧‧‧外殼
903a‧‧‧顯示部
903b‧‧‧顯示部
904‧‧‧選擇按鈕
905‧‧‧鍵盤
910‧‧‧電子書閱讀器
911‧‧‧外殼
912‧‧‧外殼
913‧‧‧顯示部
914‧‧‧顯示部
915‧‧‧軸部
916‧‧‧電源
917‧‧‧操作鍵
918‧‧‧揚聲器
920‧‧‧電視機
921‧‧‧外殼
922‧‧‧顯示部
923‧‧‧支架
924‧‧‧遙控器
930‧‧‧主體
931‧‧‧顯示部
932‧‧‧揚聲器
933‧‧‧麥克風
934‧‧‧操作按鈕
941‧‧‧主體
942‧‧‧顯示部
943‧‧‧操作開關
7711‧‧‧顯示部
7712‧‧‧源極驅動器
7712A‧‧‧閘極驅動器
7712B‧‧‧閘極驅動器
7713‧‧‧基板
7714‧‧‧源極驅動器IC
7715‧‧‧FPC
7716‧‧‧外部電路基板
8000‧‧‧顯示模組
8001‧‧‧上蓋
8002‧‧‧下蓋
8003‧‧‧FPC
8004‧‧‧觸控面板
8005‧‧‧FPC
8006‧‧‧顯示面板
8009‧‧‧框架
8010‧‧‧印刷電路板
8011‧‧‧電池
在圖式中：圖1A和圖1B是說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖2是說明本發明的一個實施方式的流程圖；圖3A至圖3D是說明本發明的一個實施方式的圖表；圖4A至圖4C各是說明本發明的一個實施方式的電路圖；圖5A和圖5B各是說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖6是說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖7A和圖7B各是說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖8A和圖8B各是說明本發明的一個實施方式的方塊圖；圖9A和圖9B是說明本發明的一個實施方式的方塊圖及電路圖；圖10A至圖10D各是說明本發明的一個實施方式的電路圖； 圖11A至圖11C是說明本發明的一個實施方式的電路圖及佈局圖；圖12A和圖12B是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖及透視圖；圖13是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖14A至圖14C是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖15A1、圖15A2、圖15B1、圖B2、圖15C1以及圖15C2是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖16A1、圖16A2、圖16A3、圖16B1以及圖16B2是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖17A1、圖17A2、圖17A3、圖17B1、圖17B2、圖17C1以及圖17C2是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖18是說明本發明的一個實施方式的剖面示意圖；圖19A和圖19B各是說明本發明的一個實施方式的示意圖；圖20是說明本發明的一個實施方式的透視圖；圖21A至圖21E各示出本發明的一個實施方式的電子裝置；圖22A至圖22F是說明本發明的一個實施方式的圖表；及圖23A和圖23B是說明本發明的一個實施方式的方塊圖及波形圖。
下面，參照圖式對實施方式進行說明。然而，實施方式可以多種不同方式來實施，本領域技術人員可以很容易地理解到，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情況下被變更為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施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。另外，該序數詞不限制組件的順序。另外，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為“第二”所指的組件。另外，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不具有序數編號。
注意，在圖式中，有時使用同一參考數字表示具有相同功能的同一組件、由同一材料構成的組件或者同時形成的組件等，並且有時省略重複的說明。
實施方式1
在本實施方式中，說明被用作顯示裝置的驅動電路的半導體裝置的一個例子。注意，驅動電路也可以被稱為驅動器IC、源極驅動器IC或控制器驅動器IC。
<半導體裝置的結構>
圖1A是用來說明半導體裝置的方塊圖的例子。
圖1A所示的半導體裝置100包含控制器102(以“CONT.”表示)、資料暫存器104A及104B(以“DATA REG.”表示)、以及數位類比轉換電路106A及106B(以“DAC”表示)。
除了半導體裝置100以外，圖1A還示出處理器120(以“PU”表示)、以及感測器110(以“SENSOR”表示)。感測器110將信號DLX供應到控制器102。信號DLX是例如對應於基於外光強度的照度大小的資料或對應於亮度大小的資料。信號DIN從處理器120被供應到控制器102。信號DIN是例如用於以像素顯示影像之灰階級資料。
半導體裝置100根據信號DLX及信號DIN將對應於包含灰階級資料的信號DLC及DEL的灰階級電壓輸出到在一個像素中包含兩個顯示元件的顯示裝置的像素。信號DLC例如對應於用來產生將被施加到液晶元件的灰階級電壓的灰階級資料。注意，液晶元件是包含反射電極且藉由控制反射率來控制亮度的元件。信號DEL例如對應於用來產生將被施加到發光元件的灰階級電壓的灰階級資料。注意，發光元件是包含發光部且控制從發光部所發射的光的強度來控制亮度的元件。注意，信號DLC有時被稱為用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，而信號DEL有時被 稱為用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料。
在圖1A中，半導體裝置100將相應於信號DLC及DEL的灰階級電壓個別輸出到連接於第k行(k為自然數)像素的信號線SLLC[k]及SLEL[k]。由此，圖1A示出對應於一個像素的兩個資料暫存器及兩個數位類比轉換電路。雖然在本實施方式中說明應用於包含兩個顯示元件的一個像素的例子，但是也可以應用於包含三個或更多的顯示元件的一個像素。
控制器102是根據信號DLX及DIN產生信號DLC及DEL的電路。控制器102有時被簡單地稱為電路。控制器102根據信號DLX調整基於信號DLC的亮度與基於信號DEL的亮度的比例，以進行基於信號DIN的灰階級顯示。明確而言，估計基於灰階級資料的設計亮度，根據對應於照度資料的信號DLX的大小估計像素的反射光亮度，以根據設計亮度與反射光亮度之間的大小關係調整基於信號DLC的亮度與基於信號DEL的亮度的比例。注意，信號DLX、DIN、DLC以及DEL較佳為數位信號，以便容易進行計算處理等。
注意，設計亮度是指基於在由像素顯示影像時相應於灰階級資料射出到觀看者一側的光的亮度，而反射光亮度是指基於相應於外光的反射光射出到觀看者一側的光的亮度。例如，當反射光亮度大時，減小基於信號DEL的亮度與基於信號DLC的亮度的比例，以便得到所希望的設計亮度。與此相反，當反射光亮度小時，增大基於 信號DEL的亮度與基於信號DLC的亮度的比例，以便得到所希望的設計亮度。像這樣，可以根據反射光亮度調整基於信號DEL的亮度，由此除了在如陽光直射下等明亮環境或如月光下等黑暗環境下以外還可以在如室內等不夠亮的環境或如室外背陰處等稍微較亮的環境下實現優異的可見度。
借助於控制器102的功能，可以減少從外部的處理器120輸入到半導體裝置100的資料量。由此，可以藉由降低處理器120與半導體裝置100之間的資料傳輸率以實現低耗電量。另外，藉由減少資料量，可以實現連接電路之間的介面的小型化以減少電路面積。
資料暫存器104A及104B是保持基於信號DLC及DEL的資料的電路。資料暫存器104A及104B有時被簡單地稱為電路。資料暫存器104A及104B是藉由控制信號將灰階級資料DLC及DEL輸出到數位類比轉換電路106A及106B的電路。
數位類比轉換電路106A及106B是對應於係數位信號的信號DLC及DEL產生係類比信號的灰階級電壓並將灰階級該電壓輸出到連接於第k行像素的信號線SLLC[k]及SLEL[k]的電路。數位類比轉換電路106A及106B有時被簡單地稱為電路。
注意，半導體裝置100的結構不侷限於圖1A所示的結構，也可以進一步包含位準轉移電路及輸出緩衝電路等。或者，也可以省略資料暫存器104A及104B與 數位類比轉換電路106A及106B之任意者。
另外，圖1B示出控制器102的方塊圖的一個例子。控制器102包含查找表130A及130B(以“LUT”表示)和計算電路140(以“LOGIC”表示)。
查找表130A根據對應於照度資料的信號DLX的大小估計包含對像素的反射光亮度之資料的信號DREF並將該信號輸出到計算電路140。對應於照度資料的信號DLX較佳為數位信號以便容易進行換算。所輸出的信號DREF為數位信號。
查找表130B根據對應於灰階級資料的信號DIN的大小估計包含對像素的設計亮度之資料的信號DDE並將該信號與信號DIN一起輸出到計算電路140。對應於灰階級資料的信號DIN較佳為數位信號以便容易進行換算。所輸出的信號DDE為數位信號。
計算電路140能夠例如按照圖2所示的流程圖根據信號DREF、DIN以及DDE估計信號DLC及DEL。基於由計算電路140估計的信號DLC及DEL的亮度的比例根據包含對反射光亮度之資料的信號DREF與包含對設計亮度之資料的信號DDE的最大值DDE-MAX之間的大小關係而改變。關於該比例可以將在後面參照圖3A至圖3D所示的圖表進行說明。
首先，說明圖2所示的流程圖。在步驟S01中，根據對應於照度資料的信號DLX的大小得到包含對像素的反射光亮度之資料的信號DREF。接著，在步驟S02 中，根據對應於灰階級資料的信號DIN的大小得到包含對像素的設計亮度之資料的信號DDE。
接著，在步驟S03中判斷是否為DREF=0。當DREF是0(程序進行至步驟S04)時，因為外光反射不對設計亮度做貢獻，由此設定以下公式為DLC=0、DEL=DIN，根據信號DIN設定對應於灰階級資料的信號DEL以利用發光元件的亮度得到設計亮度。當DREF不是0時，進行步驟S05的判斷。
接著，在步驟S05中判斷是否為0<DREF≦DDE-MAX。當DREF大於0且等於或小於DDE-MAX(程序進行至步驟S06)時，因為外光反射對設計亮度做貢獻，由此設定以下公式為DEL=DIN-DREF、DLC=DIN*DDE-MAX/DREF，且設定對應於灰階級資料的信號以利用發光元件的亮度和利用反射光的液晶元件的亮度的兩者得到設計亮度。就是說，設定信號DLC及DEL以利用發光元件的亮度彌補利用反射光的液晶元件的亮度與設計亮度之間亮度的差異。當0<DREF≦DDE-MAX不為真時，進行步驟S07。
接著，在步驟S07中判斷為DDE-MAX<DREF。然後，在步驟S08中，因為外光反射對設計亮度做過大貢獻，所以設定以下公式為DEL=0、DLC=DIN*DDE-MAX/DREF，不利用發光元件的亮度，將利用反射光的液晶元件的亮度設定為小於對應於原來的灰階級資料的信號DIN，以得到設計亮度的方式設定灰階級資 料。就是說，因為利用反射光的液晶元件的亮度大於設計亮度，所以減小對應於原來的灰階級資料的信號DIN，設定信號DLC及DEL以利用反射光的液晶元件的亮度得到設計亮度。
圖3A所示的圖表示出信號DREF與信號DLX之間的關係。兩者成比例。另外，在圖3A所示的圖表中示出設計亮度的信號DDE和信號DDE的最大值DDE-MAX。例如，當被輸入的信號DIN為8位元的灰階級資料時，圖3A所示的設計亮度的最大值DDE-MAX為最大灰階級數255，而圖3A所示的設計亮度的信號DDE的灰階級數為128。
當設計亮度的信號DDE的灰階級數128由相當於灰階級資料的信號DLC及DEL顯示時，即使在設計亮度相同的情況下，也根據反射光亮度的大小改變信號DLC與信號DEL的比例。
例如，假設如DREF=0等包含反射光亮度資料的信號DREF小的情況為期間MA，在期間MA中，外光反射幾乎不對設計亮度做貢獻，由此設定以下公式為DLC=0、DEL=DIN，且如圖3B所示那樣設定信號DLC及DEL以利用發光元件的亮度得到設計亮度。注意，在圖3B中，橫軸表示其中最大為255的灰階級數，而縱軸表示電壓。隨著基於發光元件的灰階級資料的信號DEL的增大，灰階級電壓增高，其最大值為VEL-MAX。
或者，假設如0<DREF≦DDE-MAX等包含反射光 亮度資料的信號DREF為小於或等於設計亮度的最大值DDE-MAX的情況為期間MB，在期間MB中，因為外光反射對設計亮度做貢獻，由此如圖3C所示那樣在低灰階級一側以液晶元件的亮度顯示設計亮度，且在高灰階級一側設定信號DLC及DEL以利用發光元件的亮度彌補液晶元件的亮度與設計亮度之間的差異。注意，在圖3C中，橫軸表示其中最大為255的灰階級數，而縱軸表示電壓。在低灰階級一側由基於液晶元件的灰階級資料的信號DLC施加灰階級電壓，以顯示設計亮度。當施加到液晶元件的灰階級電壓最大(VLC-MAX)時，增大基於發光元件的灰階級資料的信號DEL以彌補不足亮度，由此顯示出所欲亮度。
或者，假設如DDE-MAX<DREF等包含反射光亮度資料的信號DREF超過設計亮度的最大值DDE-MAX的情況為期間MC，在期間MC中，因為外光反射對設計亮度做過大貢獻，利用反射光的液晶元件的亮度超過設計亮度，所以如圖3D所示那樣以具有電壓位準小於電壓VLC-MAX的信號DLC顯示設計亮度。注意，在圖3D中，橫軸表示其中最大值為255的灰階級數，而縱軸表示電壓。隨著基於液晶元件的灰階級資料的信號DLC的增大，灰階級電壓增高，但是其最大值為設計亮度的最大值DDE-MAX除以反射光亮度的信號的值。
在以上說明中，假設發光元件的驅動電晶體為n通道型電晶體且液晶元件為常黑的情況，但是本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，發光元件的驅動電晶 體也可以為p通道型電晶體。在此情況中，圖22A至圖22C示出期間MA至MC中的對應於圖3A至圖3C的圖表。另外，例如，液晶元件也可以為常白。在此情況中，圖22D至圖22F示出期間MA至MC中的對應於圖3A至圖3C的圖表。另外，當在液晶元件中進行反轉驅動時，使施加到液晶元件的電壓相對於參考共用電壓反轉即可。
如上述，計算電路140能夠根據信號DREF、DIN以及信號DDE估計基於灰階級資料的信號DLC及DEL。借助於所設定的信號DLC及DEL，當反射光亮度的信號大時，可以減小發光元件的亮度相對於液晶元件的亮度的比例，由此可以提高如室內等不夠亮的環境或如室外背陰處等稍微較亮的環境下的可見度，並可以實現低耗電量。
<感測器的結構例子>
以下說明圖1A所示的供應信號DLX的感測器110的例子。
圖4A至圖4C各自是用來說明感測器的電路圖的例子。
圖4A所示的感測器110A包含光電轉換元件112、電流電壓轉換電路114(以“I-V”表示)、及類比數位轉換電路116(以“ADC”表示)。
在圖4A中，使用光電二極體作為光電轉換元件112，但是也可以使用其他光電轉換元件。例如，可以 使用二極體連接的電晶體。另外，也可以使用矽、鍺、硒等形成利用光電效應的可變電阻等。
另外，如圖4B所示的感測器110B那樣，也可以設置有對應於RGB(RED：紅、Green：綠、Blue：藍)的光電二極體112R、112G以及112B。藉由獲取各顏色的照度資料產生信號DLX_RGB，可以使半導體裝置100根據各顏色的照度變化產生基於灰階級資料的信號DLC及DEL。
另外，如圖4B所示的感測器110B那樣，可電流電壓轉換電路114被配置以包含放大器113和電阻元件115的組合。另外，類比數位轉換電路116可以採用如快速型、Delta-Sigma(△-Σ)型、管線型、積分型、或逐次逼近型等方式。
<半導體裝置的變形例子>
以下說明圖1A所示的半導體裝置100的例子。
圖5A和圖5B是用來說明半導體裝置的變形例子的方塊圖的例子。
圖5A所示的半導體裝置100A除了包括圖1A所示的半導體裝置100的各組件以外還包含圖框記憶體141(以“Frame Memory”表示)。
如上所述，在本發明的一個實施方式中，借助於控制器102的功能，可以減少從外部的處理器120輸入到半導體裝置100的資料量。由此，可以降低處理器 120與半導體裝置100之間的資料傳輸率或者實現連接電路之間的介面的小型化，除此以外還可以減少保持在半導體裝置100中的資料，從而可以減少圖框記憶體141的記憶容量。由此，在實現介面的小型化的同時，電路面積的減少效果為大。
在圖5B中的半導體裝置100B，包含除了圖1A所示的半導體裝置100的各組件以外，還有圖4A所示的光電轉換元件112、電流電壓轉換電路114以及類比數位轉換電路116。
如圖5B所示，因為電流電壓轉換電路114及類比數位轉換電路116係由半導體元件構成之電路，故它們可以設置在半導體裝置100B內。
<半導體裝置及週邊電路>
以下說明包含圖1A所示的半導體裝置100、設置有處理器120的外部電路部以及諸如像素部等週邊電路的方塊圖。
圖6是用來說明半導體裝置及其週邊電路的方塊圖的例子。
在圖6中，除了圖1A和圖1B所示的各組件(控制器102、資料暫存器104(104A及104B)、數位類比轉換電路106(106A及106B)、感測器110、及處理器120)以外，還示出移位暫存器103(以“SR”表示)、像素部108(“PIXEL AREA”表示)、串並聯轉 換電路152(以“SERDES”表示)、LVDS接收器154(以“LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低電壓差分發信)RECEIVER”表示)、LVDS發送器156(以“LVDS TRANSMITTER”表示)、記憶體裝置160(以“MEMORY”表示)、及外部通訊機構170(以“NETWORK”表示)。
移位暫存器103是輸出用來將信號DLC及DEL按照預定時序依次保持於資料暫存器104中的定時信號的電路。
像素部108包含以m列及n行(m和n都是自然數)配置的多個像素(未圖示)。另外，以j列及k行(j為小於或等於m的自然數，而k為小於或等於n的自然數)表示位於任意的列及任意的行的像素，在圖6中示出信號線SLLC[1]、SLEL[1]、SLLC[k]、SLEL[k]、SLLC[n]以及SLEL[n]。
LVDS接收器154及LVDS發送器156是用來將在外部電路基板150一側的處理器120中產生的包含灰階級資料的信號DIN供應到作為驅動電路的半導體裝置100的介面。在LVDS發送器156中被轉換成差分信號的信號DIN輸入到LVDS接收器154，並在LVDS接收器154中被轉換成單端信號。串並聯轉換電路152是用來將每個資料轉換成並行資料或串列資料來輸出該資料以將信號DIN輸入到控制器102的電路。
在圖6中，記憶體裝置160及外部通訊機構 170各被配置以供應用來產生信號DIN的影像資料。經網路獲取或者儲存在記憶體裝置中的影像資料在處理器120中被轉換成信號DIN，然後被供應到半導體裝置100一側。
注意，在半導體裝置100中，可以適當地改變資料暫存器104與像素部108之間的結構。例如，如圖7A所示，可以採用在資料暫存器104與數位類比轉換電路106之間設置有位準轉移器105(以“LS”表示)的結構。藉由採用該結構，可以不發生故障地進行從以低電壓工作的電路到以高電壓工作的電路的信號收發。另外，如圖7A所示，可以採用在數位類比轉換電路106與像素部108之間設置有輸出緩衝器107(以“OUTPUT BUFFER”表示)的結構。藉由採用該結構，可以將高精確度的類比電壓輸出到具有大負載的信號線SLLC[1]、SLEL[1]、SLLC[k]、SLEL[k]、SLLC[n]以及SLEL[n]。
例如，如圖7B所示，也可以採用在數位類比轉換電路106與像素部108之間設置有解多工器109(以“DeMUX”表示)的結構。藉由採用該結構，可以減少位於移位暫存器、資料暫存器以及數位類比轉換電路106之間的佈線相對於像素行數的個數。
當像素行數大時，也可以對像素部108配置多個半導體裝置100。圖8A示出此時的方塊圖。圖8A示出對像素部108配置半導體裝置100A至100D的例子。半導體裝置100A至100D的每一個被供應來自感測器110 的信號DLX及來自處理器120的信號DIN。藉由採用該結構，即使在像素個數增加時也可以應用本發明的一個實施方式的結構。
注意，也可以配置對應於半導體裝置100A至100D的多個感測器110。圖8B示出此時的方塊圖。圖8B示出配置對應於半導體裝置100A至100D的感測器110A至110D的例子。藉由採用該結構，對在半導體裝置上顯示的影項的各區域使用感測器得到信號DLX，且可產生信號DLC及DEL。
<顯示裝置的結構例子>
以下說明包含上述半導體裝置及像素部的顯示裝置。圖9A是顯示裝置的方塊圖的例子。在圖9A中，示出像素部601、閘極線驅動電路602、閘極線驅動電路603以及信號線驅動電路604。半導體裝置100對應於信號線驅動電路604。
像素部601包含以m列及n行(m和n都是自然數)配置的多個像素。在圖9A中，以j列及k行(j為小於或等於m的自然數，而k為小於或等於n的自然數)表示像素605係位於任意的列及任意的行的像素。
像素605不僅可以應用於驅動顯示裝置用於黑白顯示的像素而且還可以應用於驅動顯示裝置用於彩色顯示的像素。當進行彩色顯示時，像素605對應於顏色要素為RGB(R表示紅，G表示綠，及B表示藍)的三種顏 色時的多個子像素。構成一個像素的子像素的個數不侷限於三個。例如，一個像素也可以包含四個子像素：R的子像素、G的子像素、B的子像素以及W(白)的子像素。或者，如PenTile排列，也可以由RGB中的兩個顏色構成一個顏色要素，並根據顏色要素選擇不同的兩個顏色來構成。或者，可以對RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、洋紅色(magenta)等中的一或更多種的顏色。
另外，在針對彩色顯示的顯示裝置的像素之情況中，各種顏色的每個像素的佔有面積或形狀等既可為相同也可為不同。另外，像素排列方法可以採用條紋排列或矩陣狀排列。除此以外，也可以採用三角洲狀排列、拜耳排列(Bayer arrangement)、PenTile排列等。
閘極線驅動電路602具有將掃描信號傳輸到閘極線GLLC[j]的功能。閘極線GLLC[j]將從閘極線驅動電路602所輸出的掃描信號傳輸到像素605。供應到閘極線GLLC[j]的掃描信號是用來將供應到信號線SLLC[k]的灰階級電壓寫入到像素中的信號。
閘極線驅動電路603具有將掃描信號傳輸到閘極線GLEL[j]的功能。閘極線GLEL[j]將從閘極線驅動電路603所輸出的掃描信號傳輸到像素605。供應到閘極線GLEL[j]的掃描信號是用來將供應到信號線SLEL[k]的灰階級電壓寫入到像素中的信號。
信號線驅動電路604具有將用來驅動像素605 所包含的液晶元件的灰階級電壓傳輸到信號線SLLC[k]的功能。另外，信號線驅動電路604具有將用來驅動像素605所包含的發光元件的灰階級電壓傳輸到信號線SLEL[k]的功能。信號線SLLC[k]將從閘極線驅動電路603所輸出的掃描信號傳輸到像素605。供應到閘極線GLEL[j]的掃描信號是用來將供應到信號線SLEL[k]的灰階級電壓寫入到像素的信號。
閘極線驅動電路602、閘極線驅動電路603以及信號線驅動電路604被輸入驅動所需的各種信號(時脈信號、起動脈衝信號、及灰階級電壓)。如上所述，本發明的一個實施方式的信號線驅動電路604具有如下功能，亦即根據周圍環境從一個灰階級資料產生供應到液晶元件和發光元件的兩個顯示元件的灰階級資料，並將該灰階級資料供應到包含兩個顯示元件的像素。由此，可以減少供應到信號線驅動電路604的灰階級資料的資料量，可以降低灰階級資料的傳輸率以實現低耗電量，並可以實現介面的小型化以實現電路面積的減少。
以下說明像素605。圖9B是像素605的電路圖的例子。在圖9B中，示出電晶體M1至M3、液晶元件LC、電容器CsLC以及發光元件EL。像素605所具有的各元件如圖9B所示那樣連接於閘極線GLLC[j]、閘極線GLEL[j]、信號線SLLC[k]、信號線SLEL[k]、電容器線LCS、電流供應線Lano以及共用電位線Lcas。
藉由控制電晶體M1的導通狀態，從而將用來 驅動液晶元件LC的灰階級電壓供應到電容器CsLC。藉由控制電晶體M2的導通狀態，從而將用來驅動發光元件EL的灰階級電壓供應到電晶體M3的閘極。根據電晶體M3之閘極電壓使電流流過電流供應線Lano與共用電位線Lcas之間以從而驅動發光元件EL。
可以使用n通道型電晶體作為電晶體M1至M3。藉由改變各佈線的電壓的大小關係，也可以使用p通道型電晶體代替n通道型電晶體。可以使用矽作為電晶體M1至M3的半導體材料。可以適當地選擇單晶矽、多晶矽、微晶矽或非晶矽等作為矽。
或者，可以使用氧化物半導體作為電晶體M1至M3的半導體材料。可以使用包含銦的氧化物半導體或包含銦、鎵以及鋅的氧化物半導體等更明確地作為氧化物半導體。
針對像素605所包含的電晶體M1至M3可以採用如底閘極型電晶體、頂閘極型電晶體等各種形式的電晶體。
像素605也可以包含電容器CsEL，以將用來驅動發光元件EL的灰階級電壓保持在電晶體M3的閘極中。例如，像圖10A所示的像素605A的電路結構那樣，可以在電晶體M3的閘極與電流供應線Lano之間設置電容器CsEL。藉由採用該結構，可以更確實地保持用來驅動發光元件EL的灰階級電壓。
另外，共同使用連接到像素605的佈線，以 便可以減少佈線的數量。例如，像如圖10B所示的像素605B的電路結構那樣，也可以省略電流供應線Lano，以一佈線作用為電容器線LCS和電流供應線Lano兩者。藉由採用該結構，可以實現像素尺寸的縮小或開口率的提高。
另外，像素605所包含的電晶體M1至M3也可以為具有背閘極的電晶體。例如，像圖10C所示的像素605C的電路結構那樣，電晶體M1至M3的每一個也可以為具有背閘極的電晶體。施加到背閘極的電壓也可以從與閘極線GLLC[j]或閘極線GLEL[j]不同的其他佈線供應。另外，也可以只有電晶體M3具有背閘極。藉由採用該結構，可以控制電晶體的臨界電壓或者提高流過電晶體的電流量。
另外，像素605所包含的液晶元件LC及發光元件EL也可以被彼此置換。例如，像圖10D所示的像素605D的電路結構那樣，液晶元件LC可以使用藉由調整反射了外光LOL的反射光LREF的光量而將該光應用於顯示的顯示元件611。另外，發光元件EL可以使用藉由調整自發光的光LLum的發射而將該光應用於顯示的顯示元件612。注意，像素605D所具有的電晶體的個數可以根據顯示元件611及612的種類及像素605D的功能適當地改變。
注意，可以例如使用液晶元件與偏光板的組合結構或MEMS快門顯示元件作為顯示元件611。藉由使用利用外光反射的顯示元件，可以降低顯示裝置的耗電 量。
另外，可以藉由IPS(In-Plane-Switching：平面內切換)模式、TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、FFS(Fringe Field Switching：邊緣電場切換)模式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell：軸對稱排列微單元)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence：光學補償彎曲)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal：鐵電性液晶)模式以及AFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal：反鐵電性液晶)模式等驅動方法驅動液晶元件。此外，可以藉由如下模式驅動液晶元件：垂直配向(VA)模式諸如MVA(Multi-Domain Vertical Alignment：多象限垂直配向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment：垂直配向構型)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence：電控雙折射)模式、CPA(Continuous Pinwheel Alignment：連續焰火狀排列)模式、或ASV(Advanced Super View：高級超視覺)模式等。
作為液晶元件所具有的液晶材料，例如，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、或反鐵電液晶等。或者，可以使用呈現膽固醇相、層列相、立方相、手性向列相、或各向同性相等的液晶材料。或者，可以使用呈現藍相的液晶材料。
可以使用諸如有機電致發光元件之EL元件、或無機電致發光元件或發光二極體等作為顯示元件612。
形成為發射白色光的疊層體可以用作EL元件。明確而言，可以使用層疊有使用包含發射藍色光的螢光材料的發光性有機化合物的層及包含發射綠色光及紅色光的螢光材料以外的材料的層或包含發射黃色光的螢光材料以外的材料的層的疊層體。
以下說明可以應用於像素605的像素的佈局圖。在圖11A的電路圖中，將圖10A中的電晶體M3改變成具有背閘極的電晶體。另外，圖11B的佈局圖對應於圖11A的電路圖，示出發光元件EL所具有的電極PEEL、發光元件EL、電晶體M1至M3的配置、閘極線GLLC[j]、閘極線GLEL[j]、信號線SLLC[k]、信號線SLEL[k]、電容器線LCS、電流供應線Lano以及共用電位線Lcas。另外，圖11C的佈局圖對應於圖11A的電路圖，示出液晶元件LC所具有的反射電極PELC、配置於與發光元件EL重疊的位置的開口HOLE、電晶體M1至M3的配置、閘極線GLLC[j]、閘極線GLEL[j]、信號線SLLC[k]、信號線SLEL[k]、電容器線LCS、電流供應線Lano以及共用電位線Lcas。注意，反射電極PELC有時被簡單地稱為電極。
雖然在圖11B及圖11C佈局圖中分別示出液晶元件LC和發光元件EL，但是將彼者設置為彼此重疊。圖12A是用來說明液晶元件LC與發光元件EL的疊層結構的剖面示意圖。圖12A示出包含發光元件EL的層621、包含電晶體的層622以及包含液晶元件LC的層623。層621至623設置在基板631與基板632之間。雖 然未圖示，但是還可以包含諸如偏光板等光學部件。
層621包含發光元件EL。發光元件EL包含圖11B所示的電極PEEL、發光層633以及電極634。使電流流過被夾在電極PEEL與電極634之間的發光層633時，發射光LLum。光LLum的強度被層622所具有的電晶體M3控制。
層622包含電晶體M1、電晶體M3以及濾色片636。層622還包含用來連接電晶體M1與反射電極PELC的導電層637以及用來連接電晶體M3與電極PEEL的電極635。在光LLum為白色的情況下，設置濾色片636，以可以將特定波長的光發射到觀看者一側。將濾色片636設置於與開口HOLE重疊的位置。將電晶體M1至M3(未圖示電晶體M2)設置於與反射電極PELC重疊的位置。
層623包含開口HOLE、反射電極PELC、導電層638、液晶639、導電層640以及濾色片641。導電層638控制設置在其與導電層640之間的液晶639的配向狀態。反射電極PELC反射外光LOL並發射反射光LREF。藉由利用電晶體M1調整液晶639的配向狀態，控制反射光LREF的強度。將開口HOLE設置於由層621中的發光元件EL所發射的光LLum將通過的位置。
例如，反射電極PELC可以使用反射可見光的材料。明確而言，可以將包含銀的材料用於反射膜。例如，可以將包含銀及鈀等的材料或包含銀及銅等的材料用 於反射膜。另外，例如，可以將其表面不平坦的材料用於反射膜。由此，使入射的光向各種方向反射，以便顯示白色影像。
例如，導電層638及導電層640可以使用透射可見光的材料。明確而言，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、或添加了鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。
例如，基板631及632可以使用諸如玻璃、陶瓷、或金屬等無機材料。或者，基板631及632可以使用具有撓性的材料，例如，樹脂薄膜或塑膠等有機材料。或者，基板631及632可以使用諸如偏光板、相位差板、及稜鏡片之構件的適當的堆疊體。
例如，顯示裝置所包含的絕緣層可以使用絕緣無機材料、絕緣有機材料或包含無機材料和有機材料的絕緣複合材料。例如，絕緣層可以使用氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜等，或者可以使用包含選自這些膜之任意者的疊層材料。替代地，可以使用聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚矽氧烷、丙烯酸樹脂、或可以使用選自這些材料的多種樹脂的疊層材料或複合材料。
使用導電材料形成的導電層，例如包含在顯示裝置中的電極635及637等，可以用於佈線等。例如，導電層可以使用選自鋁、金、鉑、銀、銅、鉻、鉭、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鈷、鈀、及錳的金屬元素等。或者，可 以將包含有上述金屬元素之任意者的合金等用於佈線等。
圖12B是將圖11B和圖11C所示的佈局圖彼此重疊而成的透視圖，其用來說明液晶元件LC與發光元件EL的疊層結構。如圖12B所示，將液晶元件LC與發光元件EL設置為彼此重疊。接著將開口HOLE設置於由發光元件EL所發射的光LLum將通過的位置。藉由採用該結構，可以在不增加像素的佔有面積的情況下根據周圍環境亮度切換顯示元件。其結果是，可以實現可見度得到提高的顯示裝置。
圖13示出圖12A所示的像素的詳細的剖面示意圖。在圖13中，以同一符號表示與圖12A相同的組件，且不重複其說明。
在圖13所示的顯示裝置的像素的剖面示意圖中，在基板631與基板632之間包含除了圖12A所示的各組件以外還有黏合層651、絕緣層652、絕緣層653、絕緣層654、絕緣層655、絕緣層656、絕緣層657、絕緣層658、絕緣層659、配向膜660、配向膜661、遮光膜662、導電層663、導電層664及絕緣層665。
絕緣層652、絕緣層653、絕緣層654、絕緣層655、絕緣層656、絕緣層657、絕緣層658、絕緣層659及絕緣層665可以使用絕緣無機材料、絕緣有機材料或包含無機材料和有機材料的絕緣複合材料來形成。例如，絕緣層可以使用氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜等，或者可以使用包含選自這些膜之任意者的疊 層材料。替代地，可以使用聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚矽氧烷、丙烯酸樹脂、或可以使用選自這些材料的多種樹脂之疊層材料或複合材料。
作為導電層663及664，可以將具有導電性的材料用於佈線等。例如，導電層可以使用選自鋁、金、鉑、銀、銅、鉻、鉭、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鈷、鈀、及錳的金屬元素等。或者，可以將包含有上述金屬元素之任意者的合金等用於佈線等。
作為黏合層651，可以例如使用諸如紫外線固化黏合劑等光固化黏合劑、反應固化黏合劑、熱固性黏合劑、及厭氧黏合劑等各種固化黏合劑之任意者。作為這些黏合劑的例子，可以包含環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、聚氯乙烯(PVC)樹脂、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)樹脂等。尤其較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。仍另外，也可以使用兩液混合型樹脂。另外，也可以使用黏合薄片等。
配向膜660及配向膜661可以使用如聚醯亞胺等有機樹脂。當利用使液晶639配向為預定方向的光配向技術時，也可以省略配向膜660及配向膜661。另外，當使用不需要配向處理的液晶時，也可以省略配向膜660及配向膜661。
遮光膜662可以使用諸如鉻、氧化鉻、或黑色樹脂等的吸收光的遮光材料形成。
圖14A至圖14C是對應於圖13所示的顯示裝置的像素的剖面示意圖的端子部、驅動電路部以及共同接觸部的剖面示意圖。在圖14A至圖14C中，以同一符號表示與圖12A和圖13相同的組件，且不重複其說明。
圖14A是顯示裝置的端子部的剖面示意圖。在端子部的與外部電路之間的連接部670中，層疊有導電層637、導電層664、反射電極PELC以及導電層638。連接部670藉由連接層671連接於撓性電路板(FPC)672。在基板632的端部設置有黏合層673，使得基板632與基板631彼此貼合。
圖14B是顯示裝置的驅動電路部的剖面示意圖。電晶體680可以具有與電晶體M3相同的結構。
圖14C是顯示裝置的共同接觸部的剖面示意圖。在共同接觸部的連接部690中，基板632一側上的導電層640與基板631一側上的導電層638及反射電極PELC藉由設置在黏合層673中的連接器691連接。
以上為對顯示裝置之各組件的說明
<總結>
在上述半導體裝置中，能夠在其內部產生供應到不同顯示元件的灰階級資料，以驅動包含顯示元件的顯示裝置。根據所顯示的灰階級資料的設計亮度及基於照度資料的反射光的強度，供應到彼此不同的顯示元件的灰階級資料改變。因為可以減少從外部供應到驅動電路的 資料量，所以可以實現伴隨資料傳輸率的下降的低耗電量，並可以因為實現介面的小型化以實現電路面積的減少。
在被供應基於灰階級資料的灰階級電壓的像素部的像素中，可以組合液晶元件和發光元件並根據周圍環境的亮度改變灰階級資料來進行顯示。具有上述像素的顯示裝置除了在如直射陽光下等明亮環境或如月光下等黑暗環境下以外還可以在如室內等不夠亮的環境或如室外背陰處等稍微較亮的環境下實現優異的可見度。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖式說明可以代替上述實施方式所示的各電晶體而使用的電晶體的一個例子。
可以使用例如底閘極型電晶體或頂閘極型電晶體等的各種方式的電晶體來製造本發明的一個實施方式的顯示裝置。因此，可以根據習知的生產線容易置換用於半導體層的材料或電晶體的結構。
[底閘極型電晶體]
圖15A1是底閘極型電晶體的一種的通道保護型電晶體810的剖面示意圖。在圖15A1中，電晶體810形成在基板771上。電晶體810在基板771上隔著絕緣層772包含電極746。電晶體810在電極746上隔著絕緣層726包括半導體層742。電極746可以被用作閘極電極。絕緣層 726可以被用作閘極絕緣層。
另外，電晶體810包含在半導體層742中通道形成區域上的絕緣層741。此外，電晶體810包含在絕緣層726上以與半導體層742的一部分接觸的電極744a及電極744b。電極744a可以用作源極電極和汲極電極中的一者。電極744b用作源極電極和汲極電極中的另一者。電極744a的一部分及電極744b的一部分形成在絕緣層741上。
絕緣層741可以被用作通道保護層。藉由在通道形成區域上設置絕緣層741，可以防止在形成電極744a及電極744b時半導體層742被露出。由此，可以防止在形成電極744a及電極744b時半導體層742中的通道形成區域被蝕刻。根據本發明的一個實施方式，可以實現電特性良好的電晶體。
電晶體810在電極744a、電極744b及絕緣層741上包含絕緣層728，及進一步在絕緣層728上包含絕緣層729。
絕緣層772可以使用與絕緣層722及絕緣層705同樣的材料及方法形成。注意，絕緣層772可以由絕緣層的疊層體形成。例如，半導體層742可以使用與半導體層708同樣的材料及方法形成。注意，半導體層742也可以由半導體層的疊層體所形成。例如，電極746可以使用與電極706同樣的材料及方法形成。注意，電極746也可以由導電層的疊層體所形成。另外，例如，絕緣層726 可以使用與絕緣層707同樣的材料及方法形成。注意，絕緣層726也可以由絕緣層的疊層體所形成。另外，例如，電極744a及電極744b可以使用與電極714或電極715同樣的材料及方法形成。注意，電極744a及電極744b也可以由導電層的疊層體所形成。例如，絕緣層741可以使用與絕緣層726同樣的材料及方法形成。注意，絕緣層741也可以由絕緣層的疊層體所形成。例如，絕緣層728可以使用與絕緣層710同樣的材料及方法形成。注意，絕緣層728也可以由絕緣層的疊層體所形成。例如，絕緣層729可以使用與絕緣層711同樣的材料及方法形成。注意，絕緣層729也可以由絕緣層的疊層體所形成。
可以使用於其他實施方式之任意者中所揭露的材料及方法來形成構成本實施方式所揭露的電晶體的電極、半導體層、及絕緣層等。
當將氧化物半導體用於半導體層742時，較佳為將能夠從半導體層742的一部分中移除氧而產生氧空位的材料用於電極744a及電極744b的至少與半導體層742接觸的部分。半導體層742中的產生氧空位的區域的載子濃度增加，以便使該區域成為n型區域(n+層)。因此，該區域能夠被用作源極區域及汲極區域。當將氧化物半導體用於半導體層742時，作為能夠從半導體層742中移除氧而產生氧空位的材料的一個例子可以包含鎢及鈦。
藉由在半導體層742中形成源極區域及汲極區域，可以降低電極744a及電極744b的每一個與半導體 層742之間的接觸電阻。因此，可以使諸如場效移動率及臨界電壓等電晶體的電特性良好。
當將諸如矽之半導體用於半導體層742時，較佳為在半導體層742與電極744a之間及半導體層742與電極744b之間設置被用作n型半導體或p型半導體的層。用作n型半導體或p型半導體的層可以被用作電晶體中的源極區域或汲極區域。
絕緣層729較佳為使用能夠防止雜質從外部擴散到電晶體中或者降低雜質的擴散的材料形成。絕緣層729之形成為非必需的。
當將氧化物半導體用於半導體層742時，也可以在形成絕緣層729之前及/或在形成絕緣層729之後進行加熱處理。藉由進行加熱處理，可以使絕緣層729或其他絕緣層所包含的氧擴散到半導體層742中，並且可以填補半導體層742中的氧空位。或者，藉由在進行加熱處理的同時形成絕緣層729，以便可以填補半導體層742中的氧空位。
注意，一般來說，可以將CVD法分類為利用電漿的電漿增強CVD(PECVD：Plasma Enhanced CVD)法及利用熱的熱CVD(TCVD：Thermal CVD)法等。再者，根據所使用的源氣體，CVD法可以分類為金屬CVD(MCVD：Metal CVD)法、有機金屬CVD(MOCVD：Metal Organic CVD)法等。
另外，一般來說，可以將蒸鍍法分類為電阻 加熱法、電子束蒸鍍法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束磊晶)法、脈衝雷射沉積(PLD：Pulsed Laser Deposition)法、離子束輔助沉積(IBAD：Ion Beam Assisted Deposition)法及原子層沉積(ALD：Atomic Layer Deposition)法等。
藉由使用電漿CVD法，可以以相對低的溫度得到高品質的膜。另外，在使用當沉積時不使用電漿的諸如MOCVD法或蒸鍍法等的沉積方法的情況下，因為在其上沉積膜的面上不容易產生損傷，由此可以獲得缺陷少的膜。
另外，一般來說，可以將濺射法分類為DC濺射法、磁控濺射法、RF濺射法、離子束濺射法、電子迴旋共振(ECR：Electron Cyclotron Resonance)濺射法及對向靶材式濺射法等。
在對向靶材式濺射法中，電漿封閉在靶材之間，所以可以減輕基板的電漿損傷。此外，根據靶材的傾斜可以使濺射粒子對基板的入射角度小，所以可以改善步階覆蓋性。
圖15A2所示的電晶體811與電晶體810之間的不同之處在於：電晶體811在絕緣層729上包括可用作背閘極電極的電極723。電極723可以使用與閘極電極746同樣的材料及方法形成。
一般而言，背閘極電極使用導電層來形成，並以半導體層的通道形成區域被閘極電極與背閘極電極夾 住的方式設置。因此，背閘極電極可以具有與閘極電極同樣的功能。背閘極電極的電位可以與閘極電極相等，也可以為接地電位(GND電位)或預定電位。另外，藉由不跟閘極電極連動而獨立地改變背閘極電極的電位，可以改變電晶體的臨界電壓。
電極746及電極723都可以被用作閘極電極。因此，絕緣層726、絕緣層728及絕緣層729都可各被用作閘極絕緣層。另外，也可以將電極723設置在絕緣層728與絕緣層729之間。
注意，當將電極746和電極723中的一個稱為“閘極電極”時，將另一個稱為“背閘極電極”。例如，在電晶體811中，當將電極723稱為“閘極電極”時，將電極746稱為“背閘極電極”。另外，當將電極723用作“閘極電極”時，電晶體811被視為是頂閘極型電晶體之一種。替代地，將電極746和電極723中的一者稱為“第一閘極電極”，且將另一者稱為“第二閘極電極”。
藉由隔著半導體層742設置電極746以及電極723並將電極746及電極723的電位設定為相同，半導體層742中的載子流過的區域在厚度方向上更加擴大，所以載子的移動量增加。其結果是，電晶體811的通態電流增大，並且場效移動率也增高。
因此，電晶體811是相對於佔有面積具有高通態電流的電晶體。亦即，可以相對於所要求的通態電流 縮小電晶體811的佔有面積。根據本發明的一個實施方式，可以縮小電晶體的佔有面積。因此，根據本發明的一個實施方式，可以實現集成度高的半導體裝置。
由於閘極電極及背閘極電極使用導電層形成，因此各自具有防止在電晶體的外部產生的電場影響到形成有通道的半導體層的功能(尤其是對靜電等的電場遮蔽功能)。注意，當將背閘極電極形成得比半導體層大以使半導體層被背閘極電極覆蓋時，能夠提高電場遮蔽功能。
另外，因為電極746和電極723都具有屏蔽來自外部的電場的功能，所以產生在絕緣層772一側或電極723上方的帶電粒子等電荷不會影響到半導體層742的通道形成區域。其結果是，可以抑制應力測試(例如，對閘極施加負的電荷的-GBT(Gate Bias-Temperature：閘極偏壓-溫度)應力測試)所導致的劣化。另外，根據汲極電壓，可以減輕通態電流開始流過的閘極電壓(上升電壓)變動的現象。注意，在電極746及電極723具有相同的電位時或不同的電位時得到這效果。
注意，BT應力測試是一種加速試驗，可以在短時間內評估因長時間使用而產生的電晶體的特性變化(亦即，隨時間變化)。尤其是，BT應力測試之前及之後的電晶體的臨界電壓的變動量是用於檢查電晶體可靠性的重要指標。隨著臨界電壓的變動量越少，電晶體的可靠性則越高。
藉由設置電極746及電極723且將電極746及電極723的電位設定為相同，臨界電壓的變動量得到降低。因此，在多個電晶體之間的電特性的不均勻也同時得到降低。
相較於不包含背閘極電極的電晶體，包含背閘極電極的電晶體具有對閘極施加正電荷的+GBT應力測試之前及之後的臨界電壓的較小變動。
另外，藉由使用具有遮光性的導電膜形成背閘極電極，能夠防止光從背閘極電極一側入射到半導體層。由此，能夠防止半導體層的光劣化，並防止電晶體的諸如臨界電壓漂移等電特性之劣化。
根據本發明的一個實施方式，可以實現可靠性良好的電晶體。另外，可以實現可靠性良好的半導體裝置。
圖15B1示出為底閘極型電晶體之一種的通道保護型電晶體820的剖面示意圖。雖然電晶體820具有與電晶體810大致同樣的結構，而不同之處在於：絕緣層741覆蓋半導體層742的端部。此外，藉由選擇性地去除重疊於半導體層742的絕緣層741的一部分而形成的開口部，半導體層742與電極744a電連接。此外，藉由選擇性地去除重疊於半導體層742的絕緣層741的一部分而形成的另一開口部，半導體層742與電極744b電連接。絕緣層741的與通道形成區域重疊的區域可以被用作通道保護層。
圖15B2所示的電晶體821與電晶體820之間的不同之處在於：電晶體821在絕緣層729上具有能夠用作背閘極電極的電極723。
藉由設置絕緣層741，可以防止在形成電極744a及電極744b時半導體層742被露出。因此，可以防止在形成電極744a及電極744b時半導體層742被薄膜化。
與電晶體810及電晶體811之對照者相比，電晶體820及電晶體821中的電極744a與電極746之間的距離及電極744b與電極746之間的距離更長。因此，可以減少產生在電極744a與電極746之間的寄生電容。此外，可以減少產生在電極744b與電極746之間的寄生電容。根據本發明的一個實施方式，可以提供一種電特性良好的電晶體。
圖15C1所示的電晶體825是通道蝕刻型電晶體，其為底閘極型電晶體的一種。在電晶體825中，不使用絕緣層741地形成電極744a及電極744b。因此，在某些情況中，在形成電極744a及電極744b時露出的半導體層742的一部分有時被蝕刻。另一方面，由於不設置絕緣層741，可以提高電晶體的生產率。
圖15C2所示的電晶體826與電晶體825之間的不同之處在於：電晶體825在絕緣層729上具有能夠用作背閘極電極的電極723。
[頂閘極型電晶體]
圖16A1示出頂閘極型電晶體之一種的電晶體830的剖面示意圖。電晶體830在絕緣層772上具有半導體層742，在半導體層742及絕緣層772上包含與半導體層742的一部分接觸的電極744a以及電極744b，在半導體層742、電極744a及電極744b上具有絕緣層726，及在絕緣層726上具有電極746。
因為在電晶體830中，電極746和電極744a不重疊以及電極746和電極744b不重疊，所以可以減少產生在電極746與電極744a之間的寄生電容以及產生在電極746與電極744b之間的寄生電容。另外，在形成電極746之後，以電極746為遮罩將雜質755引入到半導體層742中，以便可以在半導體層742中以自對準(Self-alignment)的方式形成雜質區(參照圖16A3)。根據本發明的一個實施方式，可以實現電特性良好的電晶體。
另外，可以使用離子植入裝置、離子摻雜裝置或電漿處理裝置進行雜質755的引入。
作為雜質755，例如可以使用第13族元素和第15族元素中的至少一種元素。另外，在作為半導體層742使用氧化物半導體的情況下，也可以使用稀有氣體、氫和氮中的至少一種元素作為雜質755。
圖16A2所示的電晶體831與電晶體830之間的不同之處在於：電晶體831包含電極723及絕緣層727。電晶體831包含形成在絕緣層772上的電極723、 形成在電極723上的絕緣層727。電極723可以被用作背閘極電極。因此，絕緣層727可以被用作閘極絕緣層。絕緣層727可以使用與絕緣層726同樣的材料及方法來形成。
與電晶體811同樣，電晶體831是相對於佔有面積具有較大的通態電流的電晶體。亦即，可以相對於所要求的通態電流縮小電晶體831的佔有面積。根據本發明的一個實施方式，可以縮小電晶體的佔有面積。因此，根據本發明的一個實施方式，可以實現集成度高的半導體裝置。
圖16B1所例示的電晶體840是頂閘極型電晶體之一種。電晶體840與電晶體830之間的不同之處在於：在電晶體840中，在形成電極744a及電極744b之後形成半導體層742。另外，圖16B2所例示的電晶體841與電晶體840之間的不同之處在於：電晶體841包含電極723及絕緣層727。在電晶體840及電晶體841中，半導體層742的一部分形成在電極744a上，且半導體層742的另一一部分形成在電極744b上。
與電晶體811同樣，電晶體841是相對於佔有面積具有高通態電流的電晶體。亦即，可以相對於所要求的通態電流縮小電晶體841的佔有面積。根據本發明的一個實施方式，可以縮小電晶體的佔有面積。因此，根據本發明的一個實施方式，可以實現集成度高的半導體裝置。
圖17A1所例示的電晶體842是一種頂閘極型電晶體。電晶體842與電晶體830或電晶體840不同之處在於：在形成絕緣層729之後形成電極744a及電極744b。電極744a及電極744b藉由形成在絕緣層728及絕緣層729中的開口部而與半導體層742電連接。
藉由去除不與電極746重疊的絕緣層726的一部分，並以電極746和殘留的絕緣層726為遮罩將雜質755引入到半導體層742中，以便可以在半導體層742中自對準地形成雜質區域(參照圖17A3)。電晶體842包含絕緣層726超過電極746的端部而延伸的區域。當將雜質755引入到半導體層742中時，半導體層742中的藉由絕緣層726引入有雜質755的區域的雜質濃度小於不藉由絕緣層726引入有雜質755的區域的雜質濃度。由此，在半導體層742中重疊於電極746的部分的相鄰區域中形成LDD(Lightly Doped Drain：輕摻雜汲極)區域。
圖17A2所示的電晶體843與電晶體842不同之處在於：電晶體843包含電極723。電晶體843包含形成在基板771上的電極723，並隔著絕緣層772與半導體層742重疊。電極723可以用作背閘極電極。
如圖17B1所示的電晶體844及圖17B2所示的電晶體845那樣，也可以完全去除不與電極746重疊的區域的絕緣層726。另外，如圖17C1所示的電晶體846及圖17C2所示的電晶體847那樣，也可以使絕緣層726殘留。
在電晶體842至電晶體847中，在形成電極746之後以電極746為遮罩將雜質755引入到半導體層742中，以便可以在半導體層742中以自對準的方式形成雜質區。根據本發明的一個實施方式，可以實現電特性良好的電晶體。另外，根據本發明的一個實施方式，可以實現集成度高的半導體裝置。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖18說明本發明的一個實施方式的半導體裝置的剖面結構的一個例子。
上述實施方式所示的半導體裝置包含控制器102、資料暫存器104、及數位類比轉換電路106等，可以使用包含矽等的電晶體形成。此外，矽可以使用多晶矽、微晶矽、或非晶矽。注意，可以使用氧化物半導體等以代替矽。
圖18示出本發明的一個實施方式的半導體裝置的剖面示意圖。圖18所示的剖面示意圖示出半導體裝置包含使用半導體材料(例如，矽)的n通道電晶體及p通道電晶體。
n通道電晶體510包含：設置於包含半導體材料的基板500的通道形成區域501；夾著通道形成區域501地設置的低濃度雜質區域502及高濃度雜質區域503(將這些雜質區域簡單地總稱為雜質區域)；與該雜質區域相接地設置的金屬間化合物區域507；設置在通道形成 區域501上的閘極絕緣膜504a；設置在閘極絕緣膜504a上的閘極電極層505a；以及與金屬間化合物區域507相接地設置的源極電極層506a及汲極電極層506b。在閘極電極層505a的側面設置有側壁絕緣膜508a。以覆蓋電晶體510的方式設置有層間絕緣膜521及層間絕緣膜522。源極電極層506a及汲極電極層506b與金屬間化合物區域507是藉由形成在層間絕緣膜521及層間絕緣膜522中的開口而連接的。
p通道電晶體520包含：設置在包含半導體材料的基板500中的通道形成區域511；夾著通道形成區域511的低濃度雜質區域512及高濃度雜質區域513(將這些雜質區簡單地總稱為雜質區域)；與該雜質區域相接地設置的金屬間化合物區域517；設置在通道形成區域511上的閘極絕緣膜504b；設置在閘極絕緣膜504b上的閘極電極層505b；以及與金屬間化合物區域517相接地設置的源極電極層506c及汲極電極層506d。在閘極電極層505b的側面設置有側壁絕緣膜508b。以覆蓋電晶體520的方式設置有層間絕緣膜521及層間絕緣膜522。源極電極層506c及汲極電極層506d與金屬間化合物區域517是藉由形成在層間絕緣膜521及層間絕緣膜522中的開口而連接的。
在基板500上以分別圍繞電晶體510及電晶體520的方式設置有元件分離絕緣膜509。
雖然圖18示出電晶體510及電晶體520的通 道是在半導體基板中形成的情況，但是電晶體510及電晶體520的通道也可以是在形成在絕緣表面上的非晶半導體膜或多晶半導體膜中。或者，如使用SOI基板的情況那樣，也可以是在單晶半導體膜中形成電晶體的通道。
當使用單晶半導體基板形成電晶體510和520時，可以使電晶體510及電晶體520高速工作。因此，較佳為將構成上述實施方式所示的各電路的電晶體形成於單晶半導體基板。
電晶體510藉由佈線523與電晶體520連接。此外，也可以採用在佈線523上設置層間絕緣膜及電極層、並在其上還層疊設置另一電晶體的結構。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖19A、圖19B、圖20及圖21A至圖21E，作為上述實施方式中說明的半導體裝置的應用例子而說明應用於顯示面板的例子、將該顯示面板應用於顯示模組的例子、該顯示模組的應用例子以及將該顯示模組應用於電子裝置的例子。
〈安裝於顯示面板的例子〉
參照圖19A和圖19B說明將半導體裝置安裝於顯示面板的安裝例子。
圖19A示出在顯示面板所包括的顯示部7711的周圍設置有源極驅動器7712及閘極驅動器7712A、 7712B並在基板7713上安裝實施方式1所示的半導體裝置作為源極驅動器7712的例子。
使用各向異性導電黏合劑及各向異性導電薄膜將源極驅動器IC 7714安裝於基板7713上。
另外，源極驅動器IC 7714經由FPC 7715與外部電路基板7716連接。
圖19B示出在顯示部7711的周圍設置有源極驅動器7712及閘極驅動器7712A、7712B並在FPC 7715上安裝源極驅動器IC 7714來作為源極驅動器7712的例子。
藉由將源極驅動器IC 7714安裝於FPC 7715上，可以在基板7713上設置較大的顯示部7711，由此能夠實現窄邊框化。
〈顯示模組的應用例子〉
接著，參照圖20說明使用圖19A或圖19B所示的顯示面板的顯示模組的應用實例。
在圖20所示的顯示模組8000中，在上蓋8001與下蓋8002之間設置有連接於FPC 8003的觸控面板8004、連接於FPC 8005的顯示面板8006、框架8009、印刷電路板8010和電池8011。注意，在某些情況中沒有設置電池8011、及觸控面板8004等。
可以將圖19A和圖19B所說明的顯示面板用於圖20中的顯示面板8006。
上蓋8001和下蓋8002的形狀和尺寸可以根據觸控面板8004和顯示面板8006的尺寸適當地改變。
觸控面板8004可以為電阻膜式觸控面板或靜電電容式觸控面板，並且能夠被形成為與顯示面板8006重疊來使用。可以使顯示面板8006的相對基板(密封基板)具有觸控面板功能。或者，光感測器可以被設置於顯示面板8006的每個像素內，以便製成光學式觸控面板。或者，觸控感測器用電極被設置於顯示面板8006的每個像素內，以便製成靜電電容式觸控面板。此時，可以省略觸控面板8004。
框架8009除了保護顯示面板8006的功能之外還具有阻擋由於印刷電路板8010的操作產生的電磁波的電磁屏蔽的功能。框架8009可以具有散熱板的功能。
印刷電路板8010包括電源電路以及用於輸出灰階級資料和時脈信號的信號處理電路。作為用於給電源電路供電的電源，可以使用外部商用電源或者使用另行設置的電池8011的電源。在使用商用電源時，可以省略電池8011。
顯示模組8000可以另外設置有諸如偏光板、相位差板或稜鏡片等的構件。
<觸控面板>
以下說明包含能夠用於本發明的一個實施方式的顯示裝置的輸入裝置(觸控感測器)的觸控面板的例子。
圖23A是示出互電容式的觸控感測器的結構的方塊圖。在圖23A中，示出脈衝電壓輸出電路1001及電流檢測電路1002。注意，在圖23A中，以佈線X1至X6的六個佈線表示被施加脈衝電壓的電極1021，並以佈線Y1至Y6的六個佈線表示感測電流的變化的電極1022。注意，電極的個數並不侷限於此。此外，在圖23A中圖示藉由使電極1021與電極1022彼此重疊或藉由使電極1021與電極1022彼此接近地配置而形成的電容器1003。注意，電極1021與電極1022的功能可以互相調換。
脈衝電壓輸出電路1001例如是用來依次將脈衝電壓輸入到佈線X1至X6的電路。電流檢測電路1002例如是用來檢測流過佈線Y1-Y6的每一個的電流的電路。
藉由對佈線X1至X6中的一者施加脈衝電壓，在電容器1003的電極1021與電極1022之間產生電場，且由此電流流過電極1022。在該電極之間產生的電場的一部分當手指或觸控筆等感測對象的接近或接觸時，在該電極之間產生的電場的一部分被遮蔽，以便在電極之間的電場強度發生變化。其結果，流過電極1022的電流量發生變化。
例如，在沒有感測物件的接近或接觸的情況下，流過每個佈線Y1-Y6的電流量相依於電容器1003的電容大小。另一方面，在因感測對象的接近或接觸而電場 的一部分被遮蔽的情況下，檢測流過佈線Y1-Y6的電流量減少的變化。利用這種現象可以檢測感測物件的接近或接觸。
另外，電流檢測電路1002也可以檢測流過一個佈線的電流的(時間的)積分值。此時，例如使用積分電路等進行檢測即可。或者，也可以檢測電流的峰值。此時，例如可以將電流轉換為電壓，並檢測電壓值的峰值。
圖23B示出圖23A所示的互電容式觸控感測器中的輸入/輸出波形的時序圖例子。在圖23B中，在一個感測期間中進行各列和各行的檢測。另外，在圖23B中，列示出沒有檢測出感測對象的接觸或接近的情況(未觸摸時)以及檢測出感測物件的接觸或接近的情況(觸摸時)這兩個情況。在此，關於每個佈線Y1-Y6，示出對應於檢測出的電流量的電壓波形。
如圖23B所示，對佈線X1-X6依次施加脈衝電壓。與此相應地，電流流過佈線Y1-Y6。在未觸摸時，根據佈線X1-X6的電壓的變化，同樣的電流流過佈線Y1-Y6，因此佈線Y1-Y6的每一個的輸出波形是同樣的。另一方面，在觸摸時，流過佈線Y1-Y6中的位於感測物件所接觸或接近的部分的佈線的電流減少，因此如圖23B所示，輸出波形發生變化。
在圖23B中，例示出感測對象接觸或接近佈線X3與佈線Y3交叉的部分或其附近的情況。
如此，在互電容式中，藉由檢測因在一對電 極之間產生的電場被遮蔽而發生的電流變化，以便取得感測物件的位置資訊。另外，當檢測靈敏度高時，即使感測物件遠離感測面(例如，觸控面板的表面)，也可以檢測其座標。
在觸控面板中，藉由使用顯示部的顯示期間與觸控感測器的感測期間彼此不重疊的驅動方法，可以提高觸控感測器的檢測靈敏度。例如，在顯示的一個圖框期間之間分別進行顯示期間和感測期間即可。此時，較佳為在一個圖框期間中設置兩個或更多的感測期間。當增加感測頻率時，可以提高檢測靈敏度。
脈衝電壓輸出電路1001及電流檢測電路1002例如較佳為形成在一個IC晶片中。該IC晶片例如較佳為安裝在觸控面板中或電子裝置的外殼內的基板中。在使用具有撓性的觸控面板時，由於在其彎曲部分的寄生電容增大，有雜訊的影響變大的擔憂，所以較佳為使用應用了不容易受雜訊的影響的驅動方法的IC。例如較佳為使用應用了提高信噪比(S/N比)的驅動方法的IC。
〈應用於電子裝置的例子〉
接著，說明作為如下電子裝置的顯示面板而使用包含上述顯示模組的顯示面板的情況，該電子裝置的例子包含電腦、可攜式資訊終端(包含行動電話、可攜式遊戲機以及音頻再生裝置等)、電子紙、電視機(也稱為電視或電視接收機)以及數位攝影機等。
圖21A示出可攜式資訊終端，其包含外殼901、外殼902、第一顯示部903a和第二顯示部903b等。在外殼901和外殼902中的至少一者中設置有包含前面的實施方式所示的半導體裝置的顯示模組。因此，能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的可攜式資訊終端。
第一顯示部903a為具有觸摸輸入功能的面板，例如如圖21A的左圖所示，可以由顯示在第一顯示部903a的選擇按鈕904選擇進行“觸摸輸入”還是進行“鍵盤輸入”。由於可以以各種各樣的尺寸顯示選擇按鈕，所以各個年齡段的入都能容易使用。在此，例如在選擇“鍵盤輸入”的情況下，如圖21A的右圖所示，在第一顯示部903a中顯示鍵盤905。由此，舉例而言，與習知的資訊終端同樣地，可以利用鍵盤迅速地進行文字輸入等。
如圖21A的右圖所示，可以從可攜式資訊終端將第一顯示部903a和第二顯示部903b的一者卸下。藉由提供第二顯示部903b觸摸輸入功能，可以進一步減輕攜帶時的重量並可以用一隻手拿著外殼902而用另一隻手進行操作，故使其方便攜帶。
圖21A所示的可攜式資訊終端可具有：顯示各種資訊(例如靜態影像、動態影像和文字影像等)的功能；在顯示部上顯示日曆、日期、或時間等的功能；操作或編輯顯示在顯示部上的資訊的功能；利用各種軟體(程 式)控制處理的功能等。另外，也可以在外殼的背面或側面設置外部連接端子(耳機端子、或USB端子等)、記錄介質插入部等。
圖21A所示的可攜式資訊終端可以無線方式發送及接收資訊。透過無線方式，可以從電子書籍伺服器購買及下載所希望的書籍資料等。
再者，也可以使圖21A所示的外殼902具有天線、麥克風功能和無線通訊功能，來將其用作行動電話。
圖21B示出包含有電子紙的電子書閱讀器910，該電子書閱讀器910包含兩個外殼911及外殼912。在外殼911及外殼912中分別設置有顯示部913及顯示部914。外殼911及外殼912由軸部915彼此連接，並且可以以該軸部915為軸而進行開閉動作。外殼911包括電源開關916、操作鍵917以及揚聲器918等。在外殼911和外殼912中的至少一者中設置有包含前面的實施方式所示的半導體裝置的顯示模組。因此，能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的電子書閱讀器。
圖21C示出電視機，其包含外殼921、顯示部922和支架923等。可以藉由外殼921所具有的開關和分離的遙控器924來進行電視機920的操作。在外殼921和遙控器924中安裝有包含前面的實施方式所示的半導體裝置的顯示模組。因此，可以能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的電視機。
圖21D示出智慧手機，其主體930中設置有顯示部931、揚聲器932、麥克風933和操作按鈕934等。包含前面的實施方式所示的半導體裝置的顯示模組設置在主體930中。因此，可以能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的智慧手機。
圖21E示出數位相機，其包含主體941、顯示部942和操作開關943等。包含前面的實施方式所示的半導體裝置的顯示模組設置在主體941中。因此，可以能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的數位相機。
如上所述，在本實施方式所示的電子裝置中搭載有包含根據前面的實施方式的半導體裝置的顯示模組。因此，可以能夠實現電路面積得到縮小且顯示品質得到改善的電子裝置。
(關於本說明書等的記載的注釋)
以下是對上述實施方式及實施方式中的各結構的說明的注釋。
<關於實施方式中說明的本發明的一個實施方式的注釋>
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多個結構實例時，可以適當地組合這些結構實例之任意者。
注意，可以將某一實施方式中說明的內容 (或其一部分)應用於/組合於/替換成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)。
注意在各實施方式中，實施方式中說明的內容是指參照各種圖式所說明的內容或者利用本說明書中所記載的文章而說明的內容。
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。
<關於說明圖式的記載的注釋>
在本說明書等中，諸如“上”及“下”等表示配置的詞語是為了方便參照圖式對組件彼此的位置關係進行說明而使用的。組件彼此的位置關係根據描述各組件的方向適當地改變。因此，表示配置的詞語不侷限於本說明書中所示的記載，根據情況可以適當地更換表達方式。
“上”或“下”這樣的詞語不是將組件的位置關係限定為“正上方”或“正下方”且直接相接的情況。例如，當記載為“絕緣層A上的電極B”時，不一定必須在絕緣層A上直接相接地形成有電極B，不排除在絕緣層A與電極B之間包括其他組件的情況。
此外，在本說明書等中，根據功能對組件進 行分類並在方塊圖中以彼此獨立的方塊表示。然而，在實際的電路等中難以根據功能對組件進行分類，有時一個電路涉及到多個功能或者多個電路涉及到一個功能。因此，方塊圖中的方塊的分割不侷限於說明書中說明的組件，而可以根據情況適當地不同。
為了便於說明，在圖式中，示出任意大小的尺寸、層的厚度或區域。因此，本發明的實施方式並不侷限於圖式中的尺寸。注意，圖式是為了明確起見而示意性地示出的，而本發明的實施方式不侷限於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包含雜波或定時偏差等所引起的信號、電壓或電流的不均勻等。
<關於可以換稱的記載的注釋>
在本說明書等中，當說明電晶體的連接關係時，記載為“源極和汲極中的一者”(或者第一電極或第一端子)和“源極和汲極中的另一者”(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互換的緣故。注意，根據情況可以將電晶體的源極和汲極適當地換稱為源極(或汲極)端子或源極(或汲極)電極等。
注意，在本說明書等中，“電極”或“佈線”這樣的詞語不是用來在功能上限定其組件。例如，有時將“電極”用作“佈線”的一部分，且反之亦然。再者，“電極”或“佈線”這樣的詞語還包括多個“電極” 或“佈線”被形成為一體的情況等。
在本說明書等中，可以適當地對“電壓”和“電位”進行彼此換稱。詞語“電壓”是指與參考電位之間的電位差，例如在參考電位為地電壓(接地電壓)時，可以將“電壓”換稱為“電位”。接地電位不一定意味著0V。電位是相對值，且對佈線等供應的電位有時根據基準電壓而變化。
在本說明書等中，根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”等詞語。例如，有時可以將“導電層”換稱為“導電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”換稱為“絕緣層”。
另外，在本說明書等中，示出在一個像素中具備一個電晶體及一個電容器的1T-1C的電路結構或在一個像素中具備兩個電晶體及一個電容器的2T-1C的電路結構，但是本實施方式不侷限於此。也可以採用在一個像素中包含三個或更多的電晶體及兩個或更多的電容器的電路結構，也可以採用還形成有其他的佈線的各種電路結構。
<關於詞語的定義的注釋>
下面將對上述實施方式中沒有提到的詞語的定義進行說明。
《開關》
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)來決定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路徑的功能的元件。
開關之實例係電開關或機械開關等。換而言之，開關只要可以控制電流，就不侷限於特定的元件。
電開關的例子包括電晶體(例如雙極電晶體或MOS電晶體)、二極體(例如PN二極體、PIN二極體、肖特基二極體、金屬-絕緣體-金屬(MIM：Metal-Insulator-Metal)二極體、金屬-絕緣體-半導體(MIS：Metal-Insulator-Semiconductor)二極體或者二極體接法的電晶體)或者組合這些元件的邏輯電路。
當作為開關使用電晶體時，電晶體的“導通狀態”是指視為電晶體的源極與汲極電短路的狀態。另外，電晶體的“非導通狀態”是指視為電晶體的源極與汲極電斷開的狀態。當僅將電晶體用作開關時，對電晶體的極性(導電類型)不限於某種類型。
機械開關的例子包括像數位微鏡裝置(DMD)那樣的利用MEMS(微機電系統)技術的開關。該開關包含以機械方式可動的電極，並且藉由根據該電極的移動來控制導通和非導通而進行工作。
《通道長度》
在本說明書等中，例如，通道長度是指在電晶體的俯視圖中半導體(或在電晶體處於開啟狀態時，在半導體中 電流流過的部分)和閘極互相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。
在一個電晶體中，通道長度不一定在所有的區域中取相同的值。也就是說，一個電晶體的通道長度有時不限於一個值。因此，在本說明書中，通道長度是形成通道的區域中的任一個值、最大值、最小值或平均值。
《通道寬度》
在本說明書等中，例如，通道寬度是指半導體(或在電晶體處於開啟狀態時，在半導體中電流流過的部分)和閘極電極重疊的區域、或者形成通道的區域中的源極和汲極相對的部分的長度。
在一個電晶體中，通道寬度不一定在所有的區域中取相同的值。也就是說，一個電晶體的通道寬度有時不限於一個值。因此，在本說明書中，通道寬度是形成通道的區域中的任一個值、最大值、最小值或平均值。
注意，根據電晶體的結構，有時實際上形成通道的區域中的通道寬度(下面稱為實效的通道寬度)和電晶體的俯視圖所示的通道寬度(下面稱為外觀上的通道寬度)不同。例如，在具有立體結構的電晶體中，有時實效的通道寬度大於電晶體的俯視圖所示的外觀上的通道寬度，而不能忽略其影響。例如，在具有微型且立體結構的電晶體中，有時形成在半導體的側面上的通道區域的比例較大。在此情況下，實際形成通道時獲得的實效的通道寬 度大於俯視圖所示的外觀上的通道寬度。
在具有立體結構的電晶體中，有時難以藉由實測估計實效通道寬度。例如，為了根據設計值估計實效通道寬度，需要假定已知半導體的形狀。因此，當不清楚半導體的形狀時，難以準確地測量實效通道寬度。
因此，在本說明書中，有時將在電晶體的俯視圖中半導體和閘極電極重疊的區域中的源極與汲極相對的部分的長度、亦即外觀上的通道寬度稱為“圍繞通道寬度(SCW：Surrounded Channel Width)”。此外，在本說明書中，在簡單地描述為“通道寬度”時，有時是指圍繞通道寬度或外觀上的通道寬度。或者，在本說明書中，在簡單地描述為“通道寬度”時，有時是指實效通道寬度。注意，藉由取得剖面TEM影像等並對其進行分析等，可以確定通道長度、通道寬度、實效通道寬度、外觀上的通道寬度、圍繞通道寬度等的值。
注意，在藉由計算求出電晶體的場效移動率或每通道寬度的電流值等時，有時使用圍繞通道寬度來計算。在此情況下，該值有時與使用實效通道寬度計算時的值不同。
《像素》
在本說明書等中，像素指的是例如能夠控制明亮度的一個單元。因此，作為一個例子，一個像素指的是一個色彩單元，並用該一個色彩單元來顯示明亮度。因此，在採 用由R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)這些色彩單元構成的彩色顯示裝置的情況下，將影像的最小單位設置為由R的像素、G的像素以及B的像素這三個像素構成的像素。
注意，色彩單元並不侷限於三種顏色，也可以使用更多的顏色，例如有RGBW(W是白色)或對RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、洋紅色(magenta)的顏色等。
《顯示元件》
在本說明書等中，顯示元件包含對比度、亮度、反射率、透射率等因電或磁作用變化的顯示媒體。作為顯示元件的一個例子包含有電致發光(EL)元件、LED晶片(白色LED晶片、紅色LED晶片、綠色LED晶片、藍色LED晶片等)、電晶體(根據電流而發光的電晶體)、電子發射元件、使用碳奈米管的顯示元件、液晶元件、電子墨水、電濕潤(electrowetting)元件、電泳元件、電漿顯示器面板(PDP)、使用微機電系統(MEMS)的顯示元件(例如，柵光閥(GLV)、數位微鏡裝置(DMD)、數位微快門(DMS)、MIRASOL(註冊商標)、干涉調變顯示(IMOD)元件、快門方式的MEMS顯示元件、光干涉型MEMS顯示元件、壓電陶瓷顯示器等)、使用碳奈米管的顯示元件或使用量子點的顯示元件等。作為使用EL元件的顯示裝置的例子，包含有EL顯示器等。作為使 用電子發射元件的顯示裝置的例子，包含有場致發射顯示器(FED)或SED型平面型顯示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display：表面傳導電子發射顯示器)等。包含液晶元件的顯示裝置的例子，包含有液晶顯示器(例如透射型液晶顯示器、半透射型液晶顯示器、反射型液晶顯示器、直觀型液晶顯示器、投射型液晶顯示器)等。包含電子墨水、電子液態粉末(註冊商標)或電泳元件的顯示裝置的一個例子，可以包含電子紙等。作為在各像素中使用量子點的顯示裝置的一個例子，包含有量子點顯示器等。注意，量子點可以不用作顯示元件而用作背光的一部分。藉由使用量子點，可以進行色純度高的顯示。當實現半透射型液晶顯示器或反射型液晶顯示器時，使像素電極的一部分或全部具有作為反射電極的功能即可。例如，使像素電極的一部分或全部包含鋁、銀等即可。此時，也可以將SRAM等記憶體電路設置在反射電極下。由此，可以進一步降低功耗。注意，當使用LED晶片時，也可以在LED晶片的電極或氮化物半導體下配置石墨烯或石墨。石墨烯或石墨也可以為層疊有多個層的多層膜。如此藉由設置石墨烯或石墨，可以容易在其上形成氮化物半導體，例如包含晶體的n型GaN半導體層等。並且，在其上設置包含晶體的p型GaN半導體層等，由此能夠構成LED晶片。注意，也可以在石墨烯或石墨與包含晶體的n型GaN半導體層之間設置AlN層。注意，LED晶片所包含的GaN半導體層也可以藉由MOCVD形 成。注意，也可以藉由設置石墨烯，以濺射法形成LED晶片所包含的GaN半導體層。另外，在包含MEMS(微機電系統)的顯示元件中，可以在顯示元件被密封的空間(例如，配置有顯示元件的元件基板與和元件基板對置配置的相對基板之間)中配置乾燥劑。藉由配置乾燥劑，可以防止MEMS等由於水分而難以工作或容易劣化的情形。
《連接》
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”是指當在A與B之間存在具有某種電作用的物件時，能夠在A和B之間發送和接收電信號的情況。
注意，例如，在電晶體的源極(或第一端子等)藉由Z1(或沒有藉由Z1)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)藉由Z2(或沒有藉由Z2)與Y電連接的情況下以及在電晶體的源極(或第一端子等)與Z1的一部分直接連接，Z1的另一部分與X直接連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Z2的一部分直接連接，Z2的另一部分與Y直接連接的情況下，可以表達為如下。
例如，可以表達為“X、Y、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)互相電連接，並以X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶 體的汲極(或第二端子等)、Y的順序依次電連接”。或者，可以表達為“電晶體的源極(或第一端子等)與X電連接，電晶體的汲極(或第二端子等)與Y電連接，並以X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)、Y的順序依次電連接”。或者，可以表達為“X藉由電晶體的源極(或第一端子等)及汲極(或第二端子等)與Y電連接，並按照X、電晶體的源極(或第一端子等)、電晶體的汲極(或第二端子等)、Y的連接順序進行設置”。藉由使用與這些例子相同的表達方法定義電路結構中的連接順序，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)與汲極(或第二端子等)而確定技術範圍。
作為其他表達方法，例如可以表達為“電晶體的源極(或第一端子等)至少藉由第一連接路徑與X電連接，所述第一連接路徑不包含第二連接路徑，所述第二連接路徑是藉由電晶體的電晶體的源極(或第一端子等)與電晶體的汲極(或第二端子等)之間的路徑，所述第一連接路徑是藉由Z1的路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少藉由第三連接路徑與Y電連接，所述第三連接路徑不包含所述第二連接路徑，所述第三連接路徑是藉由Z2的路徑”。或者，也可以表達為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一連接路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一連接路徑不包含第二連接路徑，所述第二連接路徑包含藉由電晶體的連接路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三連接路徑，藉由Z2與Y電連 接，所述第三連接路徑不包含所述第二連接路徑”。或者，也可以表達為“電晶體的源極(或第一端子等)至少經過第一電路徑，藉由Z1與X電連接，所述第一電路徑不包含第二電路徑，所述第二電路徑是從電晶體的源極(或第一端子等)到電晶體的汲極(或第二端子等)的電路徑，電晶體的汲極(或第二端子等)至少經過第三電路徑，藉由Z2與Y電連接，所述第三電路徑不包含第四電路徑，所述第四電路徑是從電晶體的汲極(或第二端子等)到電晶體的源極(或第一端子等)的電路徑”。藉由使用與這些例子同樣的表達方法定義電路結構中的連接路徑，可以區別電晶體的源極(或第一端子等)和汲極(或第二端子等)來確定技術範圍。
本發明之一實施方式不侷限於此些其僅為實例之表達方法。在此，X、Y、Z1及Z2各為物件(例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜或層等)。
100‧‧‧半導體裝置
102‧‧‧控制器
104A‧‧‧資料暫存器
104B‧‧‧資料暫存器
106A‧‧‧數位類比轉換電路
106B‧‧‧數位類比轉換電路
110‧‧‧感測器
120‧‧‧處理器

Claims (4)

  1. 一種半導體裝置，包括：第一電路；第二電路；以及第三電路，其中，該第一電路被配置以根據第一信號及第二信號產生第三信號及第四信號，該第二電路被配置以保持該第三信號及該第四信號，該第三電路被配置以對該第三信號及該第四信號進行數位類比轉換，該第一信號是照度資料，該第二信號是灰階級資料，該第三信號是用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，該第四信號是用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料，並且該第一電路被配置以根據該照度資料和該灰階級資料的大小而改變基於該液晶用灰階級資料的亮度與基於該發光元件用灰階級資料的亮度的比例。
  2. 一種半導體裝置，包括：第一電路；第二電路；以及第三電路，其中，該第一電路被配置以根據第一信號及第二信號 產生第三信號及第四信號，該第二電路被配置以保持該第三信號及該第四信號，該第三電路被配置以對該第三信號及該第四信號進行數位類比轉換，該第一信號是照度資料，該第二信號是灰階級資料，該第三信號是用來驅動液晶元件的液晶用灰階級資料，該第四信號是用來驅動發光元件的發光元件用灰階級資料，並且該第一電路被配置以估計基於該灰階級資料的設計亮度，根據該照度資料的大小估計反射光亮度，並根據該設計亮度與該反射光亮度之間的大小關係改變基於該液晶用灰階級資料的亮度與基於該發光元件用灰階級資料的亮度的比例。
  3. 一種顯示裝置，包括：根據申請專利範圍第1或2項之半導體裝置；以及包含像素之像素部，其中，該像素包含該發光元件和包含反射電極的該液晶元件。
  4. 根據申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該液晶元件和該發光元件設置為彼此重疊。
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