TWI753870B - 顯示裝置及電子裝置 - Google Patents

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TWI753870B
TWI753870B TW105138110A TW105138110A TWI753870B TW I753870 B TWI753870 B TW I753870B TW 105138110 A TW105138110 A TW 105138110A TW 105138110 A TW105138110 A TW 105138110A TW I753870 B TWI753870 B TW I753870B
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山崎舜平
高橋圭
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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

本發明提供一種新穎的顯示裝置及電子裝置。顯示裝置包括信號生成電路、第一閘極驅動器、第二閘極驅動器以及具有像素的顯示面板。像素包括液晶元件、發光元件、控制液晶元件的顯示的第一像素電路以及控制發光元件的顯示的第二像素電路。第一閘極驅動器具有對第一像素電路輸出第一掃描信號的功能。第二閘極驅動器具有對第二像素電路輸出第二掃描信號的功能。信號生成電路具有對第二閘極驅動器輸出如下信號的功能，該信號是停止對任意行的第二像素電路進行控制的第二掃描信號的輸出的信號。

Description

顯示裝置及電子裝置
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置及電子裝置。
具備顯示裝置的電子裝置已經普及。該電子裝置在攜帶地使用時，作為電源使用二次電池。為了延長二次電池可以供應電源的時間，顯示裝置的低功耗化是有效的。
為了實現示裝置的低功耗化，在專利文獻1中提出了組合反射型元件與發光型元件的顯示裝置(專利文獻1)。藉由在明亮環境下使用反射型元件並在昏暗環境下使用發光型元件，可以提供一種實現不依賴於外光環境的良好的顯示品質及低功耗化的顯示裝置。
已提出將氧化物半導體電晶體(Oxide Semiconductor電晶體，下面稱為“OS電晶體”)用於液晶顯示裝置及有機EL(電致發光)顯示裝置等顯示裝置的技術。OS電晶體的關態電流(off-state current)非常小，因此公開了利用該特徵的如下技術：藉由減少顯示靜 態影像時的更新頻率，降低液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置的功耗(專利文獻2、專利文獻3)。注意，在本說明書中，將上述降低顯示裝置的功耗的技術稱為“Idling stop”或“IDS驅動”。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2003-157026號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開第2011-141522號公報
[專利文獻3]日本專利申請公開第2011-141524號公報
IDS驅動由於間歇性地更新資料，所以在實現低功耗化上是有效的。然而，減少資料更新的頻率，因此方便性有可能會不高。為了提高方便性，對需要更新資料的部分的顯示進行更新的結構是重要的。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗低且方便性優異的顯示裝置及電子裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種即使使用在屋外或屋內也可見性優異的顯示裝置及電子裝置。
上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。另外，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載得知並衍生 上述以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括信號生成電路、第一閘極驅動器、第二閘極驅動器以及具有像素的顯示面板，其中，像素包括液晶元件、發光元件、控制液晶元件的顯示的第一像素電路以及控制發光元件的顯示的第二像素電路，第一閘極驅動器具有對第一像素電路輸出第一掃描信號的功能，第二閘極驅動器具有對第二像素電路輸出第二掃描信號的功能，信號生成電路具有對第二閘極驅動器輸出如下信號的功能，該信號是停止對任意行的第二像素電路進行控制的第二掃描信號的輸出的信號。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括信號生成電路、第一閘極驅動器、第二閘極驅動器以及具有像素的顯示面板，其中，像素包括液晶元件、發光元件、控制液晶元件的顯示的第一像素電路以及控制發光元件的顯示的第二像素電路，第一閘極驅動器具有對第一像素電路輸出第一掃描信號的功能，第二閘極驅動器具有對第二像素電路輸出第二掃描信號的功能，信號生成電路具有對第二閘極驅動器輸出停止對任意行的第二像素電路進行控制的第二掃描信號的輸出的信號的功能並具有對第一閘極驅動器輸出停止對各行的第一像素電路進行控制的第一掃描信號的輸出的信號的功能。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，其中較佳的是：第一像素電路及第二像素電路包括電晶體， 該電晶體在半導體層中具有金屬氧化物。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，其中較佳的是：第一像素電路所包括的電晶體與第二像素電路所包括的電晶體設置在同一層中。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置，其中較佳的是：液晶元件包括設置有開口的反射電極，並具有由反射電極反射外光進行顯示的功能，發光元件具有經過開口發射光而進行顯示的功能。
本發明的一個實施方式是一種電子裝置，該電子裝置包括上述本發明的一個實施方式的顯示裝置、外殼以及電源按鈕。其中，該顯示裝置具有切換如下第一顯示模式與如下第二顯示模式進行顯示的功能，該第一顯示模式是如下模式：將用來輸出控制各行的第一像素電路及第二像素電路的第一掃描信號及第二掃描信號的信號輸出到第一閘極驅動器及第二閘極驅動器的顯示模式，該第二顯示模式是如下模式：將用來停止控制任意行的第二像素電路的第二掃描信號的輸出的信號輸出到第二閘極驅動器的顯示模式，藉由電源按鈕的操作可以切換第一顯示模式的控制和第二顯示模式的控制。
注意，本發明的其他實施方式記載於下面所述的實施方式中的說明及圖式中。
根據本發明的一個實施方式，可以提供一種功耗低且方便性優異的顯示裝置及電子裝置。根據本發明的一個實施方式，可以提供一種即使使用在屋外或屋內也 可見性優異的顯示裝置及電子裝置。
a1‧‧‧黑點
a2‧‧‧黑點
a3‧‧‧黑點
a4‧‧‧黑點
a5‧‧‧黑點
b1‧‧‧黑點
b2‧‧‧黑點
b3‧‧‧黑點
b4‧‧‧黑點
b5‧‧‧黑點
C1‧‧‧狀態
C2‧‧‧狀態
C3‧‧‧狀態
C4‧‧‧狀態
C5‧‧‧狀態
CLK1‧‧‧時脈信號
CLK2‧‧‧時脈信號
CLK3‧‧‧時脈信號
CLK4‧‧‧時脈信號
M1‧‧‧電晶體
M2‧‧‧電晶體
M3‧‧‧電晶體
OUT_m‧‧‧輸出端子
OUT_1‧‧‧輸出端子
P1‧‧‧期間
P2‧‧‧期間
PWC1‧‧‧脈衝寬度控制信號
PWC2‧‧‧脈衝寬度控制信號
PWC3‧‧‧脈衝寬度控制信號
PWC4‧‧‧脈衝寬度控制信號
10‧‧‧顯示裝置
10A‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧像素電路
12‧‧‧反射光
13‧‧‧顯示部
14‧‧‧顯示部
15‧‧‧像素電路
16‧‧‧光
17‧‧‧像素電路
18‧‧‧顯示部
19‧‧‧像素
20‧‧‧閘極驅動器
21‧‧‧開口
22‧‧‧閘極驅動器
23‧‧‧虛線箭頭
24‧‧‧源極驅動器
25‧‧‧虛線箭頭
26‧‧‧信號生成電路
28‧‧‧信號生成電路
30‧‧‧圖框記憶體
31‧‧‧源極驅動器IC
31A‧‧‧源極驅動器IC
32‧‧‧圖框記憶體
34‧‧‧控制電路
35‧‧‧時序控制器
36‧‧‧介面
40‧‧‧電子裝置
42‧‧‧外殼
44‧‧‧光感測器
46‧‧‧電源按鈕
47‧‧‧靜態影像顯示部
48‧‧‧背景部
49‧‧‧動態影像顯示部
50‧‧‧鐘錶顯示部
51‧‧‧靜態影像顯示部
52‧‧‧長針、短針及秒針
53‧‧‧錶盤
54‧‧‧形象
99‧‧‧應用處理器
102‧‧‧顯示部
104‧‧‧顯示部
107‧‧‧介面
201‧‧‧基板
202‧‧‧基板
203‧‧‧發光元件
204‧‧‧液晶元件
205‧‧‧電晶體
206‧‧‧電晶體
207‧‧‧像素電極
208‧‧‧共用電極
209‧‧‧液晶層
210‧‧‧層
210a‧‧‧層
210b‧‧‧層
250‧‧‧基板
251‧‧‧基板
252‧‧‧黏合層
300‧‧‧像素
301‧‧‧液晶元件
302‧‧‧發光元件
303‧‧‧電晶體
304‧‧‧電容器
305‧‧‧電晶體
306‧‧‧電晶體
307‧‧‧電容器
308‧‧‧電晶體
309‧‧‧電晶體
310‧‧‧電晶體
311‧‧‧導電層
312‧‧‧絕緣層
313‧‧‧半導體層
314‧‧‧導電層
315‧‧‧導電層
316‧‧‧絕緣層
317‧‧‧導電層
318‧‧‧絕緣層
319‧‧‧導電層
320‧‧‧導電層
321‧‧‧導電層
322‧‧‧半導體層
323‧‧‧導電層
324‧‧‧絕緣層
325‧‧‧絕緣層
326‧‧‧導電層
327‧‧‧導電層
328‧‧‧絕緣層
329‧‧‧導電層
330‧‧‧絕緣層
331‧‧‧EL層
332‧‧‧導電層
333‧‧‧黏合層
334‧‧‧彩色層
335‧‧‧間隔物
336‧‧‧遮光層
340‧‧‧導電層
341‧‧‧絕緣層
342‧‧‧半導體層
343‧‧‧絕緣層
344‧‧‧導電層
345‧‧‧絕緣層
346‧‧‧導電層
347‧‧‧導電層
348‧‧‧導電層
349‧‧‧導電層
350‧‧‧像素
351‧‧‧像素
351a‧‧‧像素
351b‧‧‧像素
351c‧‧‧像素
351d‧‧‧像素
360‧‧‧絕緣層
361‧‧‧導電層
362‧‧‧黏合層
363‧‧‧絕緣層
364‧‧‧配向膜
365‧‧‧配向膜
366‧‧‧液晶層
406‧‧‧顯示裝置
700‧‧‧電路
701‧‧‧電晶體
709‧‧‧電晶體
710‧‧‧電路
711‧‧‧電晶體
713‧‧‧電晶體
720‧‧‧電路
721‧‧‧電晶體
723‧‧‧電晶體
900‧‧‧電子裝置
901‧‧‧外殼
901a‧‧‧外殼
901b‧‧‧外殼
902‧‧‧顯示部
902a‧‧‧顯示部
902b‧‧‧顯示部
903‧‧‧鉸鏈
910‧‧‧電子裝置
911a‧‧‧外殼
911b‧‧‧外殼
912‧‧‧顯示部
913‧‧‧鉸鏈
914a‧‧‧操作按鈕
914b‧‧‧操作按鈕
915‧‧‧盒
6000‧‧‧顯示模組
6001‧‧‧上蓋
6002‧‧‧下蓋
6005‧‧‧FPC
6006‧‧‧顯示面板
6009‧‧‧框架
6010‧‧‧印刷電路板
6011‧‧‧電池
6015‧‧‧發光部
6016‧‧‧受光部
6017a‧‧‧導光部
6017b‧‧‧導光部
6018‧‧‧光
5001‧‧‧外殼
5002‧‧‧外殼
5003‧‧‧顯示裝置
5004‧‧‧顯示裝置
5005‧‧‧麥克風
5006‧‧‧揚聲器
5007‧‧‧操作鍵
5008‧‧‧觸控筆
5201‧‧‧外殼
5202‧‧‧顯示裝置
5203‧‧‧手錶帶
5204‧‧‧光感測器
5205‧‧‧開關
5301‧‧‧外殼
5302‧‧‧外殼
5303‧‧‧顯示裝置
5304‧‧‧光感測器
5305‧‧‧光感測器
5306‧‧‧開關
5307‧‧‧鉸鏈
5701‧‧‧外殼
5702‧‧‧顯示裝置
5801‧‧‧外殼
5802‧‧‧外殼
5803‧‧‧顯示裝置
5804‧‧‧操作鍵
5805‧‧‧鏡頭
5806‧‧‧連接部
5901‧‧‧外殼
5902‧‧‧顯示裝置
5903‧‧‧相機
5904‧‧‧揚聲器
5905‧‧‧按鈕
5906‧‧‧外部連接部
5907‧‧‧麥克風
6200‧‧‧可攜式終端
6201‧‧‧可攜式終端
6221‧‧‧外殼
6222‧‧‧顯示裝置
6223‧‧‧操作按鈕
6224‧‧‧揚聲器
6225X‧‧‧光感測器
6225Y‧‧‧光感測器
在圖式中：圖1是示出顯示裝置的結構實例的圖：圖2A和圖2B是示出顯示裝置的結構實例的圖：圖3是示出顯示裝置的結構實例的圖：圖4A和圖4B是示出顯示裝置的像素的結構實例的圖：圖5A和圖5B是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖6是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖7A和圖7B是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖8A和圖8B是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖9A至圖9D是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖10是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖11A和圖11B是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖12A和圖12B是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖13A至圖13E是示出顯示裝置的工作例子的圖：圖14A至圖14C是示出顯示裝置的驅動電路的結構實例的圖：圖15A和圖15B是示出顯示裝置的驅動電路的結構實例的圖：圖16是示出顯示裝置的驅動電路的工作例子的圖；圖17A至圖17C是示出顯示裝置的像素的結構實例 的圖；圖18A和圖18B是示出顯示裝置的像素的結構實例的圖；圖19A和圖19B是示出顯示裝置的像素的結構實例的圖；圖20是示出顯示裝置的像素的結構實例的圖；圖21是示出顯示裝置的像素的結構實例的圖；圖22是示出顯示裝置的剖面結構的一個例子的圖；圖23是示出顯示裝置的剖面結構的一個例子的圖；圖24是示出顯示裝置的剖面結構的一個例子的圖；圖25是說明樣本的XRD譜的測量結果的圖；圖26A至圖26L是說明樣本的TEM影像及電子繞射圖案的圖；圖27A至圖27C是說明樣本的EDX面分析影像的圖；圖28A和圖28B是示出顯示模組的外觀的一個例子的圖；圖29A和圖29B是示出電子裝置的例子的圖；圖30A至圖30F是示出電子裝置的例子的圖。
下面參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，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及詳細 內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
實施方式1 〈顯示裝置的結構〉
圖1是說明顯示裝置的結構的方塊圖。顯示裝置10包括源極驅動器IC31、閘極驅動器20、閘極驅動器22、顯示部14以及顯示部18。
顯示部14包括反射型顯示元件的液晶元件LC以及發光型顯示元件的發光元件EL。顯示部14具有重疊於顯示部18的區域。並且，在上述重疊的區域中，具有顯示部18的發光元件EL所發射的光穿過顯示部14的結構。發光元件EL及液晶元件LC設置在顯示部14及顯示部18所具有的每一個像素(或每一個子像素)中。
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，像素的最小單位由R的像素、G的像素以及B的像素這三個像素構成。在此情況下，將RGB的每一個像素稱為子像素，將RGB的子像素總稱為像素。
源極驅動器IC31包括源極驅動器24、信號生 成電路26、信號生成電路28、圖框記憶體30、圖框記憶體32、控制電路34以及介面36。
源極驅動器IC31從應用處理器99接收用來顯示影像的信號(影像資料)等。應用處理器99具有將影像資料轉換為規定形式的信號而輸出到介面36的功能。作為介面36，可以舉出轉換為適合於LVDS(Low voltage differential signaling：低壓差分信號)、MIPI(Mobile Industry Processor Interface：移動產業處理器介面)等的信號的電路。
圖框記憶體30及圖框記憶體32是用來暫時儲存經過介面36從控制電路34輸入的一個幀的影像資料的電路。圖1示出多個圖框記憶體，但是也可以為一個圖框記憶體。另外，也可以使用線記憶體。圖框記憶體的記憶單元可以使用SRAM(Static RAM：靜態隨機存取記憶體)或DRAM(Dynamic RAM：動態隨機存取記憶體)。藉由使用關態電流小的電晶體作為DRAM的電晶體，可以減少更新頻率，從而在實現低功耗化上是較佳的。
信號生成電路26是生成用來控制閘極驅動器20所輸出的掃描信號的信號的電路。信號生成電路28是生成用來控制閘極驅動器22所輸出的掃描信號的信號的電路。信號生成電路26及信號生成電路28對閘極驅動器20及閘極驅動器22輸出時脈信號CLK、脈衝寬度控制信號PWC、重設信號RES以及起動脈衝等信號，控制掃描信號的輸出。
例如，在信號生成電路26或信號生成電路28中，藉由將脈衝寬度控制信號PWC及時脈信號CLK固定為L位準，可以設置將從閘極驅動器20或閘極驅動器22輸出的掃描信號設定為L位準的期間，可以減少寫入到像素的影像資料的更新速率。另外，在閘極驅動器20或閘極驅動器22中，將作為掃描信號輸出的脈衝信號設定為L位準的信號也是指“停止掃描信號的輸出”。
另外，在信號生成電路26或信號生成電路28中，藉由將對應於任意行的脈衝寬度控制信號PWC固定為L位準，可以設置將從閘極驅動器20或閘極驅動器22的任意行輸出的掃描信號設定為L位準的期間，可以將掃描信號輸出到一部分的行，並且將輸出到其他行的掃描信號設定為L位準的信號。另外，在閘極驅動器20或閘極驅動器22中，將作為掃描信號輸出到任意行的脈衝信號設定為L位準的信號也是指“停止輸出到任意行的像素的掃描信號的輸出”。
源極驅動器24是用來對各列的源極線供應基於影像資料的電壓(視頻電壓)的電路。閘極驅動器20是用來對選擇了的行的像素中的液晶元件LC供應控制基於施加到源極線的視頻電壓的灰階的掃描信號的電路。閘極驅動器22是用來對選擇了的行的像素中的發光元件EL供應控制基於施加到源極線的視頻電壓的灰階的掃描信號的電路。藉由控制液晶元件LC的灰階，顯示部14可以顯示影像。另外，藉由控制發光元件EL的灰階，顯示部 18可以顯示影像。
在圖1所示的顯示裝置10中，顯示部14和顯示部18中的顯示部14只可以顯示影像。由於在顯示部14中使用反射型顯示元件的液晶元件LC，所以可以在顯示影像時利用外光作為光源。當利用外光時，藉由只在顯示部14中顯示影像，可以抑制顯示裝置10的功耗。另外，藉由在顯示部18中使用發光型顯示元件的發光元件EL，可以不利用外光而顯示影像。由此，藉由只在顯示部14和顯示部18中的顯示部14顯示影像，即使外光的強度低也可以提高影像的顯示品質。就是說，即使顯示裝置10的使用環境如何也可以確保高顯示品質。
另外，在根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10中，也可以使用顯示部14和顯示部18的兩者顯示影像。藉由採用上述結構，可以提高能夠在顯示裝置10中顯示的影像的灰階數。或者，可以擴大能夠在顯示裝置10中顯示的影像的色域的範圍。
另外，在根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10中，在使用顯示部14和顯示部18的兩者顯示影像時，信號生成電路28對應於顯示的影像採用如下結構：對閘極驅動器22輸出在任意行中停止用來對像素寫入視頻電壓的掃描信號的輸出的信號的結構。由此，可以在外光的強度低時，抑制不需要更新資料的像素中的發光元件EL的發光。換句話說，在外光的強度低時，可以在提高影像的顯示品質的同時，只在需要更新資料的區域中 進行發光元件EL的發光。由此，可以實現功耗低且方便性優異的顯示裝置。
另外，在根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10中，在使用顯示部14和顯示部18的兩者顯示影像時，信號生成電路26對應於顯示的影像採用如下結構：對閘極驅動器22輸出在所有行中停止用來對像素寫入視頻電壓的掃描信號的輸出的信號的結構。由此，在外光的強度低時，可以間歇性地，亦即，以低更新速率進行不需要更新資料的像素中的液晶元件LC的顯示的更新而進行顯示。由此，可以實現功耗低且方便性優異的顯示裝置。
注意，上述資料是指在像素所具有的各顯示部上顯示的資料。就是說，相當於輸入到各顯示部的影像資料。另外，資料更新是指對像素所具有的各顯示部上顯示的資料進行更新。就是說，相當於輸入到各顯示部的影像資料的改寫(更新)頻率。
另外，顯示裝置的結構不侷限於圖1所示的顯示裝置10的結構。例如，如圖2A所示的顯示裝置10A那樣，也可以採用省略源極驅動器IC31A中的信號生成電路26、信號生成電路28、圖框記憶體30及圖框記憶體32的結構。在該結構中，源極驅動器IC31A包括源極驅動器24及介面36。
在圖2A所示的源極驅動器IC31A中，使外部的時序控制器等具有信號生成電路26、信號生成電路 28、圖框記憶體30以及圖框記憶體32等的功能。並且，藉由介面36對源極驅動器24及閘極驅動器(未圖示)傳送用來控制的信號。介面36為了以高速進行與外部的時序控制器之間的通信，較佳為選擇DVI(Digital Visual Interface：數字顯示介面)、EPI(External Presentation Interface：外部顯示介面)、SPI(Serial Peripheral Interface：串列外設介面)等。藉由採用上述結構，可以實現源極驅動器IC31A的小型化，這適合於將顯示裝置安裝到小型的電子裝置的情況。
另外，如圖2B所示的顯示裝置10A那樣，也可以採用使用多個源極驅動器IC31A的結構。藉由採用該結構，可以實現源極驅動器IC31A的小型化，同時這適合於將顯示裝置安裝到大型的電子裝置的情況。另外，可以採用由外部的時序控制器35控制多個源極驅動器IC31A的結構。
〈顯示部的結構〉
圖3是說明顯示裝置的顯示部的結構的方塊圖。顯示部13相當於合併圖1所示的顯示部14和顯示部18的區域。顯示部13包括多個像素19。像素19包括像素電路15及像素電路17。另外，圖3示出圖1所示的源極驅動器24、閘極驅動器20及閘極驅動器22。
像素電路15是藉由被寫入視頻電壓控制液晶元件LC(未圖示)的灰階的電路。像素電路15包括電晶 體及電容器。藉由源極線SLLC被供應寫入到像素電路15的視頻電壓。從閘極驅動器20藉由閘極線GLLC被供應用來對像素電路15寫入視頻電壓的掃描信號。
像素電路17是藉由被寫入視頻電壓控制發光元件EL(未圖示)的灰階的電路。像素電路17包括電晶體及電容器。藉由源極線SLEL被供應寫入到像素電路17的視頻電壓。從閘極驅動器22藉由閘極線GLEL被供應用來對像素電路17寫入視頻電壓的掃描信號。
另外，在圖式等中，作為源極線SLEL、源極線SLLC、閘極線GLLC及閘極線GLEL示出源極線SLEL[1]、源極線SLLC[1]、閘極線GLLC[1]及閘極線GLEL[1]，這些佈線表示第一行或第一列。另外，在以m行n列(m、n都是自然數)表示像素19時，顯示部13所包括的像素連接到源極線SLEL[1]至[n]中的任一列、源極線SLLC[1]至[n]中的任一列、閘極線GLLC[1]至[m]中的任一行及閘極線GLEL[1]至[m]中的任一行。
接著，說明像素19。圖4A是像素19的電路圖的一個例子。像素19包括像素電路15、像素電路17、液晶元件LC及發光元件EL。
在圖4A中，像素電路15包括電晶體M1及電容器CsLC。像素電路17包括電晶體M2、M3及電容器CsEL。如圖4A所示，像素19所包括的各元件連接到閘極線GLLC[1]、閘極線GLEL[1]、信號線SLLC[1]、信號線SLEL[1]、電容線LCS、電流供應線Lano以及共用電位線 Lcas。
另外，電容器CsEL是為了將用來驅動發光元件EL的灰階電壓儲存在電晶體M3的閘極中而設置的。藉由採用該結構，可以更確實地保持用來驅動發光元件EL的灰階電壓。
另外，電晶體M3是具有背閘極的電晶體。藉由採用該結構，可以提高流過電晶體的電流量。另外，施加到背閘極的電壓也可以從其他佈線供應。藉由採用該結構，可以控制電晶體的臨界電壓。
藉由控制電晶體M1的導通狀態，將用來驅動液晶元件LC的灰階電壓供應給電容器CsLC。藉由控制電晶體M2的導通狀態，將用來驅動發光元件EL的灰階電壓供應給電晶體M3的閘極。電晶體M3根據閘極電壓使電流流過電流供應線Lano與共用電位線Lcas之間以驅動發光元件EL。
電晶體M1至M3可以使用n通道型電晶體。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。電晶體M1至M3的半導體材料可以使用矽。作為矽，可以適當地選擇單晶矽、多晶矽、微晶矽或非晶矽等。
或者，電晶體M1至M3的半導體材料可以使用金屬氧化物。作為金屬氧化物，可以使用包含銦的金屬氧化物或包含銦、鎵以及鋅的金屬氧化物等。
另外，像素19所具有的電晶體M1至M3可 以使用底閘極型電晶體或頂閘極型電晶體等各種形態的電晶體來製造。
另外，像素19所具有的電晶體M1至M3也可以為具有背閘極的電晶體。供應給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，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LC。或者，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、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、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、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。
作為發光元件EL，可以使用有機電致發光元件、無機電致發光元件等EL元件或發光二極體等。
EL元件可以使用以發射白色光的方式層疊的疊層體。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有機化合物的層及使用包含發射綠色光及紅色光的螢光材料以外的材料的層或使用包含發射黃色光的螢光材料以外的材料的層的疊層體。
接著，說明像素19的層結構的示意圖。在圖4B所示的像素19中，示出像素電路15、像素電路17、液晶元件LC及發光元件EL的配置。圖4B所示的液晶元件LC具有開口21。該開口21表示設置於反射電極中的開口。圖4B所示的發光元件EL與液晶元件LC所具有的開口21重疊地設置。圖4B所示的像素電路15及像素電路17設置於設置有液晶元件LC的層與設置有發光元件EL的層之間。另外，圖4B所示的像素電路15及像素電路17也可以設置在不同的層中。
藉由採用圖4B所示的結構，可以控制由液晶元件LC的反射光12的強度以及經過開口21的發光元件EL所發射的光16的強度來控制像素19的灰階。另外， 發射反射光12的方向及發射發光元件EL所發射的光16的方向成為顯示裝置10的顯示面。
在圖4B所示的結構中，可以將用來驅動像素的電路諸如像素電路15及像素電路17等配置於液晶元件LC所包括的反射電極下。由此，可以抑制由於用來驅動發光元件EL的像素電路17的增加所導致的開口率的降低。
另外，圖4B所示的結構包括能夠按像素19控制液晶元件LC的像素電路15及能夠按像素19控制發光元件EL的像素電路17。就是說，可以按像素19分別控制液晶元件LC及發光元件EL的灰階顯示。在上述結構中，與使多個像素的全部都發射光的背光源的控制不同，可以以像素的最小單位控制對應於顯示的影像的發光元件EL的發光，因此可以抑制剩餘的發光。由此，包括圖4B所示的像素的顯示裝置可以實現低功耗化。
另外，像素電路15及像素電路17都包括用來控制灰階顯示的電晶體。作為該電晶體，較佳為採用在通道形成區域中具有金屬氧化物的電晶體。金屬氧化物被用作氧化物半導體，在通道形成區域中具有該氧化物半導體的OS電晶體的關態電流極小。由此，當使用顯示裝置顯示靜態影像時，可以在像素電路中長時間保持對應於視頻電壓的電荷。藉由採用在像素電路中長時間保持對應於視頻電壓的電荷的結構，可以減少像素的改寫頻率(更新速率)(例如，圖框頻率為30Hz以下)，因此可以實現 低功耗化。
〈顯示裝置的工作例子〉
接著，舉出具備該顯示裝置的電子裝置的工作說明圖1所示的顯示裝置的工作。圖5A示出具備圖1所示的顯示裝置的電子裝置40。
圖5A所示的電子裝置40是具有顯示部的可攜式電子裝置，在外殼42中具備顯示裝置，作為其他組件還示出光感測器44及電源按鈕46。在顯示裝置的顯示部中示出背景部48及鐘錶顯示部50。在鐘錶顯示部50中示出錶盤、長針、短針及秒針等顯示時間的組件。
當在外殼42的長軸方向上配置閘極驅動器輸出掃描信號時，可以將只顯示上述背景部48的像素連接於閘極線的區域設定為如圖5A的靜態影像顯示部47、51所示的不需要更新資料的區域。另一方面，可以將顯示上述鐘錶顯示部50的像素連接於閘極線的區域設定為如圖5A的動態影像顯示部49所示的需要更新資料的區域。
圖5B示出包括圖5A的動態影像顯示部49及靜態影像顯示部47、51的顯示部13以及周邊的驅動電路的方塊圖。圖5B所示的顯示部13包括多個像素19。像素19包括像素電路15及像素電路17。另外，圖5A和圖5B示出源極驅動器24、閘極驅動器20及閘極驅動器22。
另外，與圖3同樣，圖5B示出第一列的源極 線SLEL[1]及源極線SLLC[1]以及第一行的閘極線GLLC[1]及閘極線GLEL[1]。並且，圖5B示出第二行的閘極線GLLC[2]及閘極線GLEL[2]、第j行(j為3以上且(m-1)以下(m為5以上的自然數)的自然數)的閘極線GLLC[j]及閘極線GLEL[j]、第j+1行的閘極線GLLC[j+1]及閘極線GLEL[j+1]、第m-1行的閘極線GLLC[m-1]及閘極線GLEL[m-1]、第m行的閘極線GLLC[m]及閘極線GLEL[m]。
另外，圖5B所示的第一行的閘極線GLLC[1]及閘極線GLEL[1]以及第二行的閘極線GLLC[2]及閘極線GLEL[2]為對圖5A的靜態影像顯示部47的像素供應掃描信號的閘極線。另外，圖5B所示的第j行的閘極線GLLC[j]及閘極線GLEL[j]以及第j+1行的閘極線GLLC[j+1]及閘極線GLEL[j+1]為對圖5A的動態影像顯示部49的像素供應掃描信號的閘極線。另外，圖5B所示的第m-1行的閘極線GLLC[m-1]及閘極線GLEL[m-1]以及第m行的閘極線GLLC[m]及閘極線GLEL[m]為對圖5A的靜態影像顯示部51的像素供應掃描信號的閘極線。
圖6再次示出圖5A所示的電子裝置40。電子裝置40中的動態影像顯示部49可以為需要更新資料的區域。電子裝置40中的靜態影像顯示部47、51如上所述可以為不需要更新資料的區域。由此，在靜態影像顯示部47、51中，在間歇性地進行使用液晶元件LC的顯示的更新，就是說減少更新速率的情況下進行顯示。另一方面， 在動態影像顯示部49中，與使用液晶元件LC的顯示對應地進行使用發光元件EL的發光的顯示。就是說，如圖6所示，在靜態影像顯示部47、51中，利用使用液晶元件LC的反射光12進行顯示，在動態影像顯示部49中，利用液晶元件LC的反射光12及發光元件EL的光16進行顯示。
在圖7A和圖7B中，使用圖5B所示的方塊圖說明進行圖6所示的工作時的圖1的顯示裝置的工作。
在圖7A中，虛線箭頭23是使閘極驅動器20依次輸出掃描信號的掃描方向視覺化的箭頭。另外，在圖7A中，虛線箭頭25是使閘極驅動器22依次輸出掃描信號的掃描方向視覺化的箭頭。
本發明的一個實施方式的顯示裝置的工作為如下工作：如圖7A所示那樣，在進行圖6所示的工作時，在需要更新資料的區域中，以進行寫入到發光元件EL的視頻電壓的更新的方式輸出掃描信號。就是說，在閘極驅動器20如虛線箭頭23所示那樣依次輸出掃描信號時，在閘極驅動器22中以不從第一行的閘極線GLEL[1]、第二行的閘極線GLEL[2]輸出掃描信號，從第j行的閘極線GLEL[j]、第j+1行的閘極線GLEL[j+1]輸出掃描信號，不從第m-1行的閘極線GLEL[m-1]、第m行的閘極線GLEL[m]輸出掃描信號的方式進行工作。以從閘極驅動器22輸出掃描信號的方式切換由圖1所示的信號生成電路26生成的各控制信號，而實現該掃描信號的切換。
由此，在外光的強度低時，可以抑制不需要更新資料的像素中的發光元件EL的發光。就是說，只在需要資料更新的區域中進行發光元件EL的發光。由此，可以實現功耗低且方便性優異的顯示裝置。
另外，圖7B是說明與圖7A不同的本發明的一個實施方式的顯示裝置的工作的圖。如圖7A所示那樣，圖7B所示的工作為如下工作：使由閘極驅動器20輸出掃描信號的間隔大而間歇性地進行使用掃描信號的顯示的更新，因此定期停止由閘極驅動器20的掃描信號的輸出。在圖7B中，由於不示出圖7A所示的虛線箭頭23而示出掃描信號的輸出的定期停止。在停止由上述閘極驅動器20的掃描信號的輸出的狀態下，在閘極驅動器22中以不從第一行的閘極線GLEL[1]、第二行的閘極線GLEL[2]輸出掃描信號，從第j行的閘極線GLEL[j]、第j+1行的閘極線GLEL[j+1]輸出掃描信號，不從第m-1行的閘極線GLEL[m-1]、第m行的閘極線GLEL[m]輸出掃描信號的方式進行工作。以從閘極驅動器22輸出掃描信號的方式切換由圖1所示的信號生成電路26產生的各控制信號，而實現該掃描信號的切換。另外，藉由由圖1所示的信號生成電路28生成的各控制信號，實現掃描信號的輸出的停止。
由此，在外光的強度低時，可以抑制不需要更新資料的像素中的發光元件EL的發光，同時間歇性地，亦即，以低更新速率進行不需要更新資料的像素中的 液晶元件LC的顯示的更新而進行顯示。由此，可以實現功耗低且方便性優異的顯示裝置。
另外，在根據本發明的一個實施方式的顯示裝置10中，在使用顯示部14和顯示部18的兩者顯示影像時，信號生成電路26對應於顯示的影像採用如下結構：對閘極驅動器22輸出在所有行中停止用來對像素寫入視頻電壓的掃描信號的輸出的信號的結構。由此，可以在外光的強度低時，間歇性地，亦即，以低更新速率進行不需要更新資料的像素中的液晶元件LC的顯示的更新而進行顯示。由此，可以實現功耗低且方便性優異的顯示裝置。
另外，在圖6至圖8B的說明中，作為顯示部的顯示的一個例子，說明在動態影像顯示部與靜態影像顯示部之間使向具有對應於各區域的顯示元件的像素電路的掃描信號的輸出不同的結構，但是也可以採用其他結構。
例如，如圖8A所示，在驅動液晶元件LC而以低更新速率進行顯示的顯示部14中顯示鐘錶的錶盤53，在驅動發光元件EL進行顯示的顯示部18中顯示長針、短針及秒針52。另外，驅動發光元件EL進行顯示的顯示部18的更新速率為1次/每一秒，亦即，1Hz以下即可。另外，驅動液晶元件LC進行顯示的顯示部14的更新速率較佳為比顯示部18小。
作為其他例子，如圖8B所示，在驅動液晶元件LC而以低更新速率進行顯示的顯示部14中顯示地圖 55，在驅動發光元件EL進行顯示的顯示部14中顯示形象54。另外，驅動發光元件EL進行顯示的顯示部18的更新速率為1次/每一秒，亦即，1Hz以下即可。另外，驅動液晶元件LC進行顯示的顯示部14的更新速率較佳為比顯示部18小。
〈顯示裝置的顯示模式〉
使用圖9A至圖9D說明上述顯示裝置的工作例子所說明的降低更新速率的顯示模式。另外，使用圖10至圖12B說明圖5A所說明的利用電源按鈕46的顯示模式的切換。另外，使用圖13A至圖13E說明利用圖5A所說明的光感測器44的顯示模式的切換。
下面，將上述顯示裝置的工作例子所說明的降低更新速率的顯示模式稱為空轉停止(IDS)驅動模式，而進行說明。另外，作為顯示裝置10可能會進行的顯示模式，舉出以通常的圖框頻率進行工作的通常驅動模式(Normal mode)及空轉停止(IDS)驅動模式進行說明。
另外，IDS驅動是指在執行影像資料的寫入處理之後停止影像資料的改寫的驅動方法。藉由延長從影像資料的寫入起下一次的影像資料的寫入為止的間隔時間，可以減少該間隔時間中的影像資料的寫入所需要的功耗。
在圖9A至圖9D中舉出一個例子說明上述通常驅動模式及IDS驅動。另外，在圖9A至圖9D中說明 對液晶元件LC及像素電路15適用通常驅動模式及IDS驅動的情況，但是也可以對發光元件EL及像素電路17適用通常驅動模式及IDS驅動。
圖9A示出由液晶元件LC及像素電路15構成的像素的電路圖。圖9A示出連接於源極線SL及閘極線GL的電晶體M1、電容器CsLC及液晶元件LC。源極線SL及閘極線GL相當於圖3等所示的源極線SLLC及閘極線GLLC。
圖9B是示出分別對通常驅動模式下的源極線SL及閘極線GL供應的信號的波形的時序圖。在通常驅動模式下以通常的圖框頻率(例如60Hz)工作。一個圖框期間以期間T1至T3表示，在各圖框期間中進行對閘極線供應掃描信號並且將源極線的視頻電壓D1寫入到像素中的工作。該工作在期間T1至T3中寫入相同的視頻電壓D1時或寫入不同的視頻電壓時都一樣。
另一方面，圖9C是示出分別對IDS驅動下的源極線SL及閘極線GL供應的信號的波形的時序圖。在IDS驅動中以低速的圖框頻率(例如1Hz)工作。一個圖框期間用期間T1表示，其中將寫入視頻電壓的期間表示為期間TW，將視頻電壓的保持期間表示為期間TRET。在IDS驅動中，在期間TW中對閘極線供應掃描信號，將源極線的視頻電壓D1寫入到像素，在期間TRET中將閘極線固定為L位準的電壓，使電晶體M1成為非導通狀態而將暫時寫入到的視頻電壓D1保持在像素中。
圖9D示出切換上述通常驅動模式與IDS驅動時的狀態遷移圖。狀態C1表示IDS驅動模式，狀態C2表示通常驅動模式。
狀態C1及C2對應於顯示內容而不同。例如，在進行圖5A和圖5B所示的鐘錶的顯示時，在液晶元件LC及發光元件EL的兩者中進行IDS驅動是有效的。另外，例如，驅動液晶元件LC及發光元件EL在畫面的整體上顯示動態影像時，進行通常驅動模式是有效的。
另外，使用圖10至圖12B說明利用圖5A所說明的電源按鈕46的電子裝置40中的顯示裝置的顯示模式的切換。
在電子裝置40中，在電源為導通時，進行是否待機模式(休眠模式)的判斷(步驟S11)。待機模式是指開啟電子裝置的電源的狀態且沒有進行顯示部上的顯示的狀態。
在待機模式下，進行是否按下電源按鈕46(第一次)的判斷(步驟S12)。接著，進行是否按下電源按鈕46(第二次)的判斷(步驟S13)。就是說，根據是否連續按下電源按鈕46兩次，進行顯示模式A或顯示模式B的切換。
圖11A和圖11B是對設想圖2A所說明的小型電子裝置時的顯示模式A及顯示模式B的工作進行說明的流程圖。
圖11A是顯示模式A下，就是說按下電源按鈕46兩次時的工作的流程圖。顯示模式A是進行通常顯示的模式。
首先，在按下電源按鈕46兩次時，為了進行通常顯示，從應用處理器經過SPI等介面向源極驅動器IC傳送設定資料(步驟S21)。接著，以進行通常驅動模式的方式進行用來驅動源極驅動器及閘極驅動器的信號生成電路的設定(步驟S22)。接著，經過MIPI等介面向源極驅動器IC傳送動態影像的影像資料(步驟S23)。接著，從信號生成電路輸出用來驅動源極驅動器及閘極驅動器的各種控制信號及視頻電壓(步驟S24)。並且，從閘極驅動器輸出掃描信號，從源極驅動器輸出視頻電壓以進行通常顯示(步驟S25)。
圖11B是顯示模式B下，就是說按下電源按鈕46一次時的工作的流程圖。顯示模式B是進行鐘錶顯示的模式。
首先，在按下電源按鈕46一次時，為了進行通常顯示，從應用處理器經過SPI等介面向源極驅動器IC傳送設定資料(步驟S31)。接著，以進行IDS驅動模式的方式進行用來驅動源極驅動器及閘極驅動器的信號生成電路的設定(步驟S32)。接著，經過MIPI等介面向源極驅動器IC傳送靜態影像，亦即，一個圖框期間的影像資料(步驟S33)。接著，將一個圖框期間的影像資料儲存於圖框記憶體中(步驟S34)。接著，從信號生成電 路輸出用來驅動源極驅動器及閘極驅動器的各種控制信號及視頻電壓(步驟S35)。並且，從閘極驅動器輸出掃描信號，從源極驅動器輸出視頻電壓以進行鐘錶顯示(步驟S36)。
藉由判斷按下電源按鈕46的次數，可以進行顯示模式的切換，並減少進行鐘錶顯示時的功耗。
圖12A和圖12B是對設想圖2B所說明的大型電子裝置時的顯示模式A及顯示模式B的工作進行說明的流程圖。
圖12A是顯示模式A下，就是說按下電源按鈕46兩次時的工作的流程圖。顯示模式A是進行通常顯示的模式。
首先，在按下電源按鈕46兩次時，為了進行通常顯示，從時序控制器向源極驅動器IC傳送設定資料(步驟S41)。接著，以進行通常驅動模式的方式設定信號生成電路(步驟S42)。接著，經過EPI等介面向源極驅動器IC傳送動態影像的影像資料(步驟S43)。接著，從時序控制器及源極驅動器輸出用來驅動閘極驅動器的各種控制信號及視頻電壓(步驟S44)。然後，進行通常顯示(步驟S45)。
圖12B是顯示模式B下，就是說按下電源按鈕46一次時的工作的流程圖。顯示模式B是進行鐘錶顯示的模式。
首先，在按下電源按鈕46一次時，為了進行 通常顯示，從應用處理器經過SPI等介面向源極驅動器IC傳送設定資料(步驟S51)。接著，以進行IDS驅動模式的方式設定源極驅動器及閘極驅動器(步驟S52)。接著，經過EPI等介面向源極驅動器IC間歇性地傳送與更新速率同步的影像資料(步驟S53)。接著，從時序控制器及源極驅動器輸出用來驅動閘極驅動器的各種控制信號及視頻電壓(步驟S54)。然後，進行鐘錶顯示(步驟S55)。
藉由判斷按下上述電源按鈕46的次數，可以進行顯示模式的切換，並減少進行鐘錶顯示時的功耗。
另外，使用圖13A至圖13E說明利用圖5A所說明的光感測器44的電子裝置40中的顯示裝置的顯示模式的切換。
電子裝置40可以根據包含藉由光感測器44取得的照度資訊的信號切換工作模式。在圖13A的方塊圖中示出光感測器44及應用處理器99。
在圖13A中，光感測器44例如具有生成對應於照度的信號SILL的功能。應用處理器99具有根據信號SILL切換顯示模式的功能。
另外，圖13B至圖13D是用來說明顯示裝置根據照度可能會採用的顯示模式的像素的示意圖。在圖13B至圖13D中，與圖4B同樣地，示出像素電路15、像素電路17、液晶元件LC、發光元件EL、開口21、液晶元件LC所具有的反射電極所反射的反射光12以及從開 口21射出的發光元件EL所發射的光16。
作為顯示裝置10可取的顯示模式舉出圖13B至圖13D所示的反射顯示模式(R mode)、反射+發光顯示模式(ER mode)以及發光顯示模式(E mode)來進行說明。
反射顯示模式是指藉由驅動像素所具有的液晶元件調節反射光的強度來控制灰階的顯示模式。明確而言，如圖13B所示的像素的示意圖那樣，利用液晶元件LC所具有的反射電極調節反射光12的強度來控制灰階。
反射+發光顯示模式(ER mode)是指藉由利用液晶元件的驅動及發光元件的驅動調節反射光及發光元件的光的強度的兩者來控制灰階的顯示模式。明確而言，如圖13C所示的像素的示意圖那樣，利用液晶元件LC所具有的反射電極調節反射光12的強度，並且調節發光元件EL從開口21射出的光16的強度，來控制灰階。藉由將上述圖6所示的顯示裝置的工作適用於圖13C中的反射+發光顯示模式下的工作，可以實現顯示品質的提高及功耗的減少。
注意，在本說明書中，將像上述反射+發光顯示模式(ER mode)那樣的組合發光元件EL(第一顯示元件)和液晶元件LC(第二顯示元件)的顯示稱為混合型顯示方法。另外，混合型顯示方法是指在同一像素或同一子像素中顯示多個光並顯示文字及/或影像的方法。另外，混合型顯示器是指在顯示部所包括的同一像素或同一 子像素中顯示多個光並顯示文字及/或影像的集合體。
作為混合型顯示方法的一個例子，有在同一像素或同一子像素中以不同的顯示時序顯示第一光及第二光而進行顯示的方法。此時，在同一像素或同一子像素中，可以同時顯示同一色調(紅色、綠色和藍色中的任一個或者青色(cyan)、洋紅色(magenta)和黃色(yellow)中的任一個)的第一光及第二光，而在顯示部中顯示文字及/或影像。
另外，作為混合型顯示方法的一個例子，有在同一像素或同一子像素中顯示反射光及自發光的方法。在同一像素或同一子像素中，可以同時顯示同一色調的反射光及自發光(例如，有機EL的發光、發光二極體的發光等)。
另外，混合型顯示器是在同一像素或同一子像素中具有多個顯示元件且在同一期間多個顯示元件的每一個進行顯示的集合體。另外，混合型顯示器在同一像素或同一子像素中具有多個顯示元件及用來驅動顯示元件的主動元件。作為主動元件，有開關、電晶體、薄膜電晶體等。由於多個顯示元件的每一個與主動元件連接，所以可以獨立地控制多個顯示元件的每一個的顯示。
發光顯示模式(E mode)是驅動發光元件調節光的強度來控制灰階的顯示模式。明確而言，如圖13D所示的像素的示意圖那樣，發光元件EL調節從開口21發射的光16的強度控制灰階。藉由將上述圖6所示的顯示 裝置的工作適用於圖13D中的發光顯示模式下的工作，可以實現功耗的減少。
圖13E示出上述三種模式(反射顯示模式、反射+發光顯示模式、發光顯示模式)的狀態遷移圖。狀態C3示出反射顯示模式，狀態C4示出反射+發光顯示模式，狀態C5示出發光顯示模式。
如圖13E所示，根據照度可取處於狀態C3至狀態C5中的任一個狀態的顯示模式。例如，在如室外等照度高的情況下，可取狀態C3。另外，在如從室外移動到室內時等照度變低的情況下，從狀態C3轉移到狀態C5。另外，在即使在室內照度也高且能夠進行利用反射光的灰階顯示的情況下，從狀態C5轉移到狀態C4。
如上所述，藉由採用根據照度切換顯示模式的結構，可以減少利用發光元件的光的強度的灰階顯示的頻率，該發光元件的功耗較大。由此，可以降低顯示裝置的功耗。
〈閘極驅動器的結構實例〉
接著，對可用於上述圖1等所說明的閘極驅動器20、22的移位暫存器的具體例子進行說明。
圖14A示出可以輸出m+2級脈衝的移位暫存器的電路結構的一個例子。圖14A的移位暫存器可以藉由來自外部的起動脈衝SP、時脈信號CLK1至CLK4、脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4、重設信號RES對輸出端子 OUT_1至OUT_m+2輸出脈衝。雖然未圖示，但是重設信號RES、控制信號Φ及控制信號ΦB是分別供應到不同佈線的信號。另外，輸出端子OUT_1至OUT_m相當於上述閘極線GLEL[1]至[m]、GLLC[1]至[m]，脈衝相當於掃描信號。
電路SR被供應圖14B所示的各信號。電路SRDUM被供應圖14C所示的各信號。供應到電路SR及電路SRDUM的時脈信號CLK1至CLK4、脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4根據級而不同。LIN是從移位暫存器的移位方向的上級一側供應的信號。RIN是從移位暫存器的移位方向的下級一側供應的信號。SROUT是供應到下一級移位暫存器的信號。OUT是供應到成為負載的閘極線的信號。
圖15A示出電路SR的電路結構的一個例子。圖15A所示的電路700包括電晶體701至電晶體709。圖15A所示的電路710包括電晶體711至電晶體713。圖15A所示的電路720包括電晶體721至電晶體723。在圖式中，電晶體701至電晶體709、電晶體711至電晶體713以及電晶體721至電晶體723是單閘極電晶體，但是也可以是具有背閘極的雙閘極電晶體。同樣地，圖15B示出電路SRDUM的電路結構的一個例子。
圖16為示出脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4、時脈信號CLK1至CLK4、起動脈衝SP及輸出端子OUT_1至OUT_m的波形的時序圖。在圖16所示的時 序圖中，上半期間相當於圖7A所示的以虛線箭頭23表示的依次對各行輸出掃描信號的期間P1。另外，下半期間相當於圖7A所示的以虛線箭頭25表示的只對規定的行輸出掃描信號的期間P2。
在期間P1中，根據起動脈衝SP、脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4、時脈信號CLK1至CLK4，依次輸出脈衝。
另一方面，在第二期間P2中，為了只對規定的行輸出脈衝，在一定期間將脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4固定為L位準。例如，在圖16中，對輸出端子OUT_1、輸出端子OUT_2、輸出端子OUT_m-1及OUT_m輸出脈衝，而不對輸出端子OUT_j及OUT_j+1輸出脈衝。在此情況下，在期間Pa、期間Pc與期間P1同樣地進行利用脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4的觸發式操作(toggle operation)，在期間Pb將脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4固定為L位準。藉由將脈衝寬度控制信號PWC1至PWC4固定為L位準，輸出端子OUT_j及OUT_j+1成為L位準，因此不輸出脈衝。
如上所述，可以在不按區域分割閘極驅動器的情況下停止對規定的行的掃描信號的輸出。
注意，可以將本實施方式的一部分或整體自由地組合於其他實施方式的一部分或整體而實施。
實施方式2
在本實施方式中，對上述實施方式1所說明的使用反射型顯示元件及發光型顯示元件的顯示裝置的結構實例進行說明。另外，在本實施方式中，以作為反射型顯示元件利用液晶元件且作為發光型顯示元件利用使用EL材料的發光元件的情況為例子說明顯示裝置的結構實例。
圖17A示出根據本發明的一個實施方式的顯示裝置406的剖面結構作為一個例子。圖17A所示的顯示裝置406包括發光元件203、液晶元件204、具有控制向發光元件203的電流的供應的功能的電晶體205、具有控制向液晶元件204的電壓的供應的功能的電晶體206。並且，發光元件203、液晶元件204、電晶體205以及電晶體206位於基板201與基板202之間。
另外，在顯示裝置406中，液晶元件204包括像素電極207、共用電極208以及液晶層209。像素電極207與電晶體206電連接。並且，藉由施加到像素電極207與共用電極208之間的電壓，液晶層209的配向被控制。另外，在圖17A中例示出像素電極207具有反射可見光的功能且共用電極208具有使可見光透過的功能的情況，從基板202一側入射的光如輪廓箭頭所示那樣由像素電極207發射，再次從基板202一側發射。
另外，發光元件203與電晶體205電連接。從發光元件203發射的光向基板202一側發射。另外，在圖17A中例示出像素電極207具有反射可見光的功能且共用電極208具有使可見光透過的功能的情況，因此，從發 光元件203發射的光如輪廓箭頭所示那樣穿過沒有重疊於像素電極207的區域及存在共用電極208的區域，而從基板202一側發射。
在圖17A所示的顯示裝置406中，電晶體205及電晶體206位於同一層210中，包括電晶體205及電晶體206的層210具有液晶元件204與發光元件203之間的區域。另外，在電晶體205所包括的半導體層及電晶體206所包括的半導體層至少位於同一絕緣表面上的情況下，可以說電晶體205及電晶體206包括在同一層210中。
藉由採用上述結構，可以在共同的製程中形成電晶體205及電晶體206。
接著，圖17B示出根據本發明的一個實施方式的顯示裝置406的其他結構的剖面結構作為一個例子。在圖17B所示的顯示裝置406與圖17A所示的顯示裝置406的不同之處在於：電晶體205及電晶體206分別包括在不同的層中。
明確而言，圖17B所示的顯示裝置406具有包括電晶體205的層210a以及包括電晶體206的層210b，層210a及層210b具有液晶元件204與發光元件203之間的區域。並且，在圖17B所示的顯示裝置406中，層210a設置得比層210b靠近發光元件203一側。另外，在電晶體205所包括的半導體層及電晶體206所包括的半導體層至少位於不同的絕緣表面上的情況下，可以說 電晶體205及電晶體206包括在不同層中。
藉由採用上述結構，可以使電晶體205、電連接於電晶體205的各種佈線與電晶體206、電連接於電晶體206的各種佈線部分地重疊，因此可以將像素的尺寸抑制得小，並實現顯示裝置406的高解析度。
接著，圖17C示出根據本發明的一個實施方式的顯示裝置406的其他結構的剖面結構作為一個例子。在圖17C所示的顯示裝置406與圖17A所示的顯示裝置406的不同之處在於：電晶體205及電晶體206分別包括在不同的層中。另外，在圖17C所示的顯示裝置406與圖17B所示的顯示裝置406的不同之處在於：包括電晶體205的層210a設置得比發光元件203靠近基板201一側。
明確而言，圖17C所示的顯示裝置406具有包括電晶體205的層210a及包括電晶體206的層210b。並且，層210a具有發光元件203與基板201之間的區域。另外，層210b具有液晶元件204與發光元件203之間的區域。
藉由採用上述結構，與圖17B所示的情況相比，可以進一步增大電晶體205、電連接於電晶體205的各種佈線與電晶體206、電連接於電晶體206的各種佈線重疊的面積，因此可以將像素的尺寸抑制得小，並實現顯示裝置406的高解析度。
另外，圖17A至圖17C例示出一個發光元件 203對應於兩個液晶元件204的剖面結構，但是根據本發明的一個實施方式的顯示裝置既可以具有一個發光元件203對應於一個液晶元件204的剖面結構，又可以具有多個發光元件203對應於一個液晶元件204的剖面結構。
另外，圖17A至圖17C例示出液晶元件204所包括的像素電極207具有反射可見光的功能的情況，但是像素電極207也可以具有使可見光透過的功能。在此情況下，既可以將背光源及前光源等光源設置在顯示裝置406中，又可以在使用液晶元件204顯示影像時使用發光元件203作為光源。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式3
在本實施方式中，對使用反射型顯示元件及發光型顯示元件的顯示裝置所包括的像素的結構實例進行說明。另外，在本實施方式中，以作為反射型顯示元件利用液晶元件且作為發光型顯示元件利用使用EL材料的發光元件的情況為例子說明根據本發明的一個實施方式的像素300的結構實例。
圖18A所示的像素300包括像素350及像素351。像素350包括液晶元件301，像素351包括發光元 件302。
明確而言，像素350包括液晶元件301、具有控制施加到液晶元件301的電壓的功能的電晶體303及電容器304。電晶體303的閘極與佈線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液晶元件301的像素電極電連接。另外，液晶元件301的共用電極與被供應指定的電位的佈線或電極電連接。另外，電容器304的一個電極與液晶元件301的像素電極電連接，另一個電極與被供應指定的電位的佈線或電極電連接。
明確而言，像素351包括發光元件302、具有控制供應到發光元件302的電流的功能的電晶體305、具有控制對電晶體305的閘極供應電位的功能的電晶體306及電容器307。電晶體306的閘極與佈線GE電連接，源極和汲極中的一個與佈線DL電連接，源極和汲極中的另一個與電晶體305的閘極電連接。電晶體305的源極和汲極中的一個與佈線AL電連接，源極和汲極中的另一個與發光元件302電連接。電容器307的一個電極與佈線AL電連接，另一個電極與電晶體305的閘極電連接。
在圖18A所示的像素300中，藉由將對應於液晶元件301的影像信號供應到佈線SL，來將對應於發光元件302的影像信號供應到佈線DL，由此可以獨立地控制液晶元件301所表達的灰階及發光元件302所表達的灰階。
注意，圖18A示出包括一個包括液晶元件301的像素350及一個包括發光元件302的像素351的像素300的結構實例，但是像素300也可以包括多個像素350或者多個像素351。
圖18B示出包括一個像素350及四個像素351的像素300的結構實例。
明確而言，圖18B所示的像素300包括包括液晶元件301的像素350及各自包括發光元件302的像素351a至像素351d。
關於圖18B所示的像素350的結構，可以參照圖18A所示的像素350的結構。
圖18B所示的像素351a至像素351d與圖18A所示的像素351同樣分別包括發光元件302、具有控制供應到發光元件302的電流的功能的電晶體305、具有控制對電晶體305的閘極供應電位的功能的電晶體306及電容器307。藉由使從像素351a至像素351d各自包括的發光元件302發射的光具有不同區域的波長，可以在顯示裝置中顯示彩色影像。
在圖18B所示的像素351a至像素351d中，像素351a所包括的電晶體306的閘極及像素351c所包括的電晶體306的閘極與佈線GEb電連接。另外，像素351b所包括的電晶體306的閘極及像素351d所包括的電晶體306的閘極與佈線GEa電連接。
另外，在圖18B所示的像素351a至像素351d 中，像素351a所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個及像素351b所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個與佈線DLa電連接。另外，像素351c所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個及像素351d所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個與佈線DLb電連接。
在圖18B所示的像素351a至像素351d中，所有的電晶體305的源極和汲極中的一個與佈線AL電連接。
如上所述，在圖18B所示的像素351a至像素351d中，像素351a及像素351c共同使用佈線GEb，像素351b及像素351d共同使用佈線GEa，但是像素351a至像素351d也可以共同使用一個佈線GE。在此情況下，像素351a至像素351d較佳為與彼此不同的四個佈線DL電連接。
接著，圖19A示出與圖18A不同的像素300的結構實例。圖19A所示的像素300與圖18A所示的像素300的不同之處在於像素351所包括的電晶體305包括背後通道。
明確而言，在圖19A所示的像素300中，電晶體305的背閘極與閘極(前閘極)電連接。由於圖19A所示的像素300具有上述結構，因此可以抑制電晶體305的臨界電壓的漂移，而可以提高電晶體305的可靠性。另外，由於圖19A所示的像素300具有上述結構，因此可以減小電晶體305的尺寸，同時可以提高電晶體305的通態 電流。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，像素300也可以包括多個圖19A所示的像素350或者圖19A所示的像素351。明確而言，與圖18B所示的像素300同樣，可以包括圖19A所示的一個像素350及四個像素351。在此情況下，關於各種佈線與四個像素351的連接關係可以參照圖18B所示的像素300。
接著，圖19B示出與圖18A不同的像素300的結構實例。圖19B所示的像素300與圖18A所示的像素300的不同之處在於像素351所包括的電晶體305包括背閘極。圖19B所示的像素300與圖19A所示的像素300的不同之處在於電晶體305的背閘極與發光元件302電連接，而不與閘極電連接。
由於圖19B所示的像素300具有上述結構，因此可以抑制電晶體305的臨界電壓的漂移，而可以提高電晶體305的可靠性。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，像素300也可以包括多個圖19B所示的像素350或者圖19B所示的像素351。明確而言，與圖18B所示的像素300同樣，可以包括圖19B所示的一個像素350及四個像素351。在此情況下，關於各種佈線與四個像素351的連接關係可以參照圖18B所示的像素300。
接著，圖20示出與圖18A不同的像素300的結構實例。圖20所示的像素300包括像素350及像素 351，像素351的結構與圖18A不同。
明確而言，圖20所示的像素351包括發光元件302、具有控制供應到發光元件302的電流的功能的電晶體305、具有控制對電晶體305的閘極供應電位的功能的電晶體306、具有對發光元件302的像素電極供應指定電位的功能的電晶體308及電容器307。另外，電晶體305、電晶體306及電晶體308都包括背閘極。
電晶體306的閘極(前閘極)與佈線ML電連接，背閘極與佈線GE電連接，源極和汲極中的一個與佈線DL電連接，源極和汲極中的另一個與電晶體305的閘極及背閘極電連接。電晶體305的源極和汲極中的一個與佈線AL電連接，源極和汲極中的另一個與發光元件302電連接。
電晶體308的閘極(前閘極)與佈線ML電連接，背閘極與佈線GE電連接，源極和汲極中的一個與佈線ML電連接，源極和汲極中的另一個與發光元件302電連接。電容器307的一個電極與佈線AL電連接，另一個電極與電晶體305的閘極電連接。
注意，圖20示出包括一個包括液晶元件301的像素350及一個包括發光元件302的像素351的像素300的結構實例，但是像素300也可以包括多個像素350或者多個像素351。
圖21示出包括一個像素351及四個像素351的像素300的結構實例。
明確而言，圖21所示的像素300包括包括液晶元件301的像素350及各自包括發光元件302的像素351a至像素351d。
關於圖21所示的像素350的結構，可以參照圖20所示的像素350的結構。
圖21所示的像素351a至像素351d與圖20所示的像素351同樣分別包括發光元件302、具有控制供應到發光元件302的電流的功能的電晶體305、具有控制對電晶體305的閘極供應電位的功能的電晶體306、具有對發光元件302的像素電極供應指定電位的功能的電晶體308及電容器307。藉由使從像素351a至像素351d各自包括的發光元件302發射的光具有不同區域的波長，可以在顯示裝置中顯示彩色影像。
在圖21所示的像素351a至像素351d中，像素351a所包括的電晶體306的閘極及像素351b所包括的電晶體306的閘極與佈線MLa電連接。另外，像素351c所包括的電晶體306的閘極及像素351d所包括的電晶體306的閘極與佈線MLb電連接。
在圖21所示的像素351a至像素351d中，像素351a所包括的電晶體306的背閘極及像素351c所包括的電晶體306的背閘極與佈線GEb電連接。另外，像素351b所包括的電晶體306的背閘極及像素351d所包括的電晶體306的背閘極與佈線GEa電連接。
另外，在圖21所示的像素351a至像素351d 中，像素351a所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個及像素351b所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個與佈線DLa電連接。另外，像素351c所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個及像素351d所包括的電晶體306的源極和汲極中的一個與佈線DLb電連接。
在圖21所示的像素351a至像素351d中，像素351a所包括的電晶體308的背閘極及像素351c所包括的電晶體308的背閘極與佈線GEb電連接。另外，像素351b所包括的電晶體308的背閘極及像素351d所包括的電晶體308的背閘極與佈線GEa電連接。
在圖21所示的像素351a至像素351d中，像素351a所包括的電晶體308的閘極及源極和汲極中的一個與佈線MLa電連接，像素351b所包括的電晶體308的閘極及源極和汲極中的一個與佈線MLa電連接。另外，像素351c所包括的電晶體308的閘極及源極和汲極中的一個與佈線MLb電連接，像素351b所包括的電晶體308的閘極及源極和汲極中的一個與佈線MLb電連接。
在圖21所示的像素351a至像素351d中，所有的電晶體305的源極和汲極中的一個與佈線AL電連接。
如上所述，在圖21所示的像素351a至像素351d中，像素351a及像素351c共同使用佈線GEb，像素351b及像素351d共同使用佈線GEa，但是像素351a至像素351d也可以共同使用一個佈線GE。在此情況下，像素 351a至像素351d較佳為與彼此不同的四個佈線DL電連接。
藉由在像素350中使用關態電流低的電晶體，可以在不需要改寫顯示畫面的情況(換言之，顯示靜態影像的情況)下暫時停止驅動電路(以下，稱為“空轉停止(idling stop)”或者“IDS驅動”)。藉由進行IDS驅動，可以降低顯示裝置406的功耗。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式4
在實施方式中，以圖17C所示的顯示裝置406為例子，參照圖22說明使用反射型顯示元件及發光型顯示元件的顯示裝置406的具體結構實例。另外，關於圖17A、圖17B所示的顯示裝置406，圖23及圖24示出使用反射型顯示元件及發光型顯示元件的顯示裝置406的具體結構實例的剖面結構，但是省略詳細的說明。注意，在圖23、圖24中對與圖22相同的組件附上相同符號。
圖22示出顯示裝置406的剖面結構的一個例子。
圖22所示的顯示裝置406具有在基板250與基板251之間層疊有顯示部102和顯示部104的結構。明 確而言，在圖22中，使用黏合層252黏合顯示部102和顯示部104。
圖22示出顯示部102的像素所具有的發光元件302、電晶體305和電容器307以及顯示部102的驅動電路所具有的電晶體309。另外，圖22示出顯示部104的像素所具有的液晶元件301、電晶體303和電容器304以及顯示部104的驅動電路所具有的電晶體310。
電晶體305包括：被用作背閘極的導電層311、導電層311上的絕緣層312、位於絕緣層312上且與導電層311重疊的半導體層313、半導體層313上的絕緣層316、位於絕緣層316上且被用作閘極的導電層317、位於導電層317上的絕緣層318上且與半導體層313電連接的導電層314及導電層315。
導電層315與導電層319電連接，導電層319與導電層320電連接。導電層319和導電層317形成在同一個層中，導電層320和導電層311形成在同一個層中。
電晶體306(未圖示)的被用作背閘極的導電層321與導電層311及導電層320位於同一個層中。絕緣層312位於導電層321上，具有與導電層321重疊的區域的半導體層322位於絕緣層312上。半導體層322包括電晶體306(未圖示)的通道形成區。絕緣層318位於半導體層322上，導電層323位於絕緣層318上。導電層323與半導體層322電連接，導電層323被用作電晶體306(未圖示)的源極電極或者汲極。
由於電晶體309具有與電晶體305相同的結構，因此省略詳細說明。
絕緣層324位於電晶體305、導電層323及電晶體309上，絕緣層325位於絕緣層324上。導電層326及導電層327位於絕緣層325上。導電層326與導電層314電連接，導電層327與導電層323電連接。絕緣層328位於導電層326及導電層327上，導電層329位於絕緣層328上。導電層329與導電層326電連接，被用作發光元件302的像素電極。
導電層327、絕緣層328及導電層329彼此重疊的區域被用作電容器307。
絕緣層330位於導電層329上，EL層331位於絕緣層330上，被用作相對電極的導電層332位於EL層331上。導電層329、EL層331及導電層332在絕緣層330的開口部中彼此電連接，導電層329、EL層331及導電層332彼此電連接的區域被用作發光元件302。發光元件302具有從導電層332一側向虛線的箭頭所示的方向發射光的頂部發射結構。
導電層329和導電層332中的一個被用作陽極，另一個被用作陰極。當對導電層329和導電層332之間施加高於發光元件302的臨界電壓的電壓時，電洞從陽極一側注入到EL層331中，而電子從陰極一側注入到EL層331中。被注入的電子和電洞在EL層331中再結合，而使包含在EL層331中的發光物質發光。
在作為半導體層313、322使用金屬氧化物的情況下，為了提高顯示裝置的可靠性，較佳為作為絕緣層318使用包含氧的絕緣材料且作為絕緣層324使用不容易擴散水或氫等雜質的材料。
在作為絕緣層325或絕緣層330使用有機材料的情況下，如果絕緣層325或絕緣層330在顯示裝置的端部中露出，水分等雜質則有可能從顯示器的外部經過絕緣層325或絕緣層330進入發光元件302等。如果雜質的侵入使發光元件302劣化，則導致顯示裝置的劣化。因此，如圖22所示，絕緣層325及絕緣層330較佳為不位於顯示裝置的端部。
發光元件302隔著黏合層333與彩色層334重疊。間隔物335隔著黏合層333與遮光層336重疊。圖22示出在導電層332與遮光層336之間有間隔的情況，但是，它們也可以接觸。
彩色層334是使特定波長區域的光透射的有色層。例如，可以使用使紅色、綠色、藍色或黃色波長範圍的光透過的濾色片等。
另外，本發明的一個實施方式不侷限於濾色片方式，也可以採用塗佈方式、顏色轉換方法或量子點方式等。
在顯示部104中，電晶體303包括被用作背閘極的導電層340、導電層340上的絕緣層341、位於絕緣層341上且與導電層340重疊的半導體層342、半導體 層342上的絕緣層343、位於絕緣層343上且被用作閘極的導電層344、位於導電層344上的絕緣層345上且與半導體層342電連接的導電層346及導電層347。
導電層340和導電層348位於同一個層中。絕緣層341位於導電層348上，導電層347位於絕緣層341上的與導電層348重疊的區域。導電層347、絕緣層341和導電層348彼此重疊的區域被用作電容器304。
由於電晶體310具有與電晶體303相同的結構，因此省略詳細說明。
絕緣層360位於電晶體303、電容器304及電晶體310上，導電層349位於絕緣層360上。導電層349與導電層347電連接，被用作液晶元件301的像素電極。配向膜364位於導電層349上。
基板251設置有被用作共用電極的導電層361。明確而言，在圖22中，使用黏合層362將絕緣層363黏合到基板251，導電層361位於絕緣層363上。配向膜365位於導電層361上，液晶層366位於配向膜364與配向膜365之間。
在圖22中，由於導電層349具有反射可見光的功能，導電層361具有透過可見光的功能，因此如虛線的箭頭所示，可以使從基板251一側入射的光被導電層349反射且從基板251一側射出。
作為透射可見光的導電材料，例如較佳為使用包含選自銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)中的一種的材 料。明確而言，可以舉出氧化銦、銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)、銦鋅氧化物、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、包含氧化矽的銦錫氧化物(ITSO)、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅等。另外，也可以使用包含石墨烯的膜。包含石墨烯的膜例如可以藉由還原形成為膜狀的氧化石墨烯而形成。
作為反射可見光的導電材料，例如可以舉出鋁、銀或包含這些金屬材料的合金等。另外，可以使用金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬材料或包含這些金屬材料的合金。另外，也可以在上述金屬材料或合金中添加有鑭、釹或鍺等。另外，也可以使用鋁和鈦的合金、鋁和鎳的合金、鋁和釹的合金、鋁、鎳和鑭的合金(Al-Ni-La)等包含鋁的合金(鋁合金)、銀和銅的合金、銀、鈀和銅的合金(Ag-Pd-Cu，也記為APC)或者銀和鎂的合金等包含銀的合金。
圖22至圖24示出使用包括背閘極的頂閘極型電晶體的顯示裝置的結構，但是本發明的一個實施方式的顯示裝置也可以使用不包括背閘極的電晶體，還可以使用頂閘極型電晶體。
對用於電晶體的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制，可以使用非晶半導體或具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體、單晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用具有結晶性的半導體時可以 抑制電晶體的特性劣化，所以是較佳的。
此外，作為用於電晶體的半導體材料，可以使用金屬氧化物。典型地，可以使用包含銦的金屬氧化物等。尤其是，當使用其能帶間隙比矽寬且載子密度小的半導體材料時，可以降低電晶體的關閉狀態下的電流，所以是較佳的。
當使用金屬氧化物時，作為半導體層例如可以採用包含銦、鋅及M(鋁、鈦、鎵、鍺、釔、鋯、鑭、鈰、錫、釹或鉿等金屬)的以“In-M-Zn類氧化物”表示的膜。
當構成半導體層的金屬氧化物為In-M-Zn類氧化物時，較佳為用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子數比滿足In
Figure 105138110-A0202-12-0051-35
M及Zn
Figure 105138110-A0202-12-0051-36
M。這種濺射靶材的金屬元素的原子數比較佳為In：M：Zn=1：1：1、In：M：Zn=1：1：1.2、In：M：Zn=3：1：2、In：M：Zn=4：2：3、In：M：Zn=4：2：4.1、In：M：Zn=5：1：6、In：M：Zn=5：1：7、In：M：Zn=5：1：8等。注意，所形成的半導體層的原子數比分別可以在上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內變動。
本實施方式所示的底閘極結構的電晶體由於能夠減少製程，所以是較佳的。另外，此時藉由使用金屬氧化物，可以在比多晶矽低的溫度下形成金屬氧化物，並且作為半導體層下方的佈線或電極的材料及基板材料可以使用耐熱性低的材料，由此可以擴大材料的選擇範圍。例 如，可以適當地使用極大面積的玻璃基板等。
作為半導體層，可以使用載子密度低的金屬氧化物膜。例如，作為半導體層可以使用載子密度為1×1017/cm3以下，較佳為1×1015/cm3以下，更佳為1×1013/cm3以下，進一步較佳為1×1011/cm3以下，更進一步較佳為小於1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的金屬氧化物。將這樣的金屬氧化物稱為高純度本質或實質上高純度本質的金屬氧化物。由此，因為雜質濃度及缺陷能階密度低，可以說是具有穩定的特性的金屬氧化物。
注意，本發明不侷限於上述記載，可以根據所需的電晶體的半導體特性及電特性(場效移動率、臨界電壓等)來使用具有適當的組成的材料。另外，較佳為適當地設定半導體層的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需的電晶體的半導體特性。
當構成半導體層的金屬氧化物包含第14族元素之一的矽或碳時，半導體層中的氧缺陷增加，會使該半導體層變為n型。因此，將半導體層中的矽或碳的濃度(藉由二次離子質譜分析法測得的濃度)設定為2×1018atoms/cm3以下，較佳為2×1017atoms/cm3以下。
另外，有時當鹼金屬及鹼土金屬與金屬氧化物鍵合時生成載子，而使電晶體的關態電流增大。因此，將藉由二次離子質譜分析法測得的半導體層的鹼金屬或鹼土金屬的濃度設定為1×1018atoms/cm3以下，較佳為 2×1016atoms/cm3以下。
另外，當構成半導體層的金屬氧化物含有氮時生成作為載子的電子，載子密度增加而容易n型化。其結果是，使用具有含有氮的金屬氧化物的電晶體容易變為常開特性。因此，利用二次離子質譜分析法測得的半導體層的氮濃度較佳為5×1018atoms/cm3以下。
另外，半導體層例如也可以具有非單晶結構。非單晶結構例如包括具有c軸配向的結晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor或者C-Axis Aligned and A-B-plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶結構、微晶結構或非晶結構。在非單晶結構中，非晶結構的缺陷態密度最高，而CAAC-OS的缺陷態密度最低。
非晶結構的金屬氧化物膜例如具有無秩序的原子排列且不具有結晶成分。或者，非晶結構的氧化物膜例如是完全的非晶結構且不具有結晶部。
此外，半導體層也可以為具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的混合膜。混合膜有時例如具有包括上述區域中的兩種以上的區域的單層結構或疊層結構。
另外，在本實施方式中例示出使用液晶元件作為反射型顯示元件的顯示裝置的結構，但是作為反射型顯示元件，可以使用快門方式的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微機電系統)元件、光干涉方式的MEMS元件、應用微囊方式、電泳方式、電潤濕方式、電子粉流體(日本的註冊商標)方式等的顯示元件等。
另外，作為發光型顯示元件，例如可以使用OLED(Organic Light Emitting Diode：有機發光二極體)、LED(Light Emitting Diode：發光二極體)、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子點發光二極體)等自發光發光元件。
作為液晶元件，可以採用使用VA(Vertical Alignment：垂直配向)模式的元件。作為垂直配向模式，可以使用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、ASV(Advanced Super View：高級超視覺)模式等。
另外，作為液晶元件，可以採用使用各種模式的液晶元件。例如，除了VA模式以外，可以使用TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching：平面切換)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、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal：反鐵電液晶)模式等的液晶元件。
作為用於液晶元件的液晶可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal：聚合物分散液晶)、鐵電液晶、反鐵電液晶等。這些液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、層列相、立方相、手向列相、各向同性相等。
另外，作為液晶材料，可以使用正型液晶和負型液晶中的任一種，根據所使用的模式或設計採用適當的液晶材料即可。
另外，為了控制液晶的配向，可以設置配向膜。在採用橫向電場方式的情況下，也可以使用不使用配向膜的呈現藍相的液晶。藍相是液晶相的一種，是指當使膽固醇液晶的溫度上升時即將從膽固醇相轉變到各向同性相之前出現的相。因為藍相只在窄的溫度範圍內出現，所以將其中混合了幾wt%以上的手性試劑的液晶組合物用於液晶層，以擴大溫度範圍。包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度快，並且其具有光學各向同性。此外，包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物不需要配向處理，並且視角依賴性小。另外，由於不需要設置配向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由於摩擦處理而引起的靜電破壞，並可以降低製程中的液晶顯示裝置的不良、破損。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因 此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式5
在本實施方式中，對可用於本發明的一個實施方式所公開的電晶體的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的構成進行說明。
〈CAC-OS的構成〉
在本說明書等中，金屬氧化物(metal oxide)是指廣義上的金屬的氧化物。金屬氧化物被分類為氧化物絕緣體、氧化物導電體(包括透明氧化物導電體)和氧化物半導體(Oxide Semiconductor，也可以簡稱為OS)等。例如，在將金屬氧化物用於電晶體的活性層的情況下，有時將該金屬氧化物稱為氧化物半導體。換言之，可以將OS FET換稱為包含金屬氧化物或氧化物半導體的電晶體。
在本說明書中，將如下金屬氧化物定義為CAC(Cloud Aligned Composite)-OS(Oxide Semiconductor)或CAC-metal oxide：金屬氧化物中具有導電體的功能的區域和具有電介質的功能的區域混合而使金屬氧化物在整體上具有半導體的功能。
換言之，CAC-OS例如是指包含在氧化物半導體中的元素不均勻地分佈的構成，其中包含不均勻地分佈 的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為0.5nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在氧化物半導體中一個或多個元素不均勻地分佈且包含該元素的區域混合的狀態稱為馬賽克(mosaic)狀或補丁(patch)狀，該區域的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為0.5nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
包含不均勻地分佈的特定的元素的區域其物理特性由該元素所具有的性質決定。例如，包含不均勻地分佈的包含在金屬氧化物中的元素中更趨於成為絕緣體的元素的區域成為電介質區域。另一方面，包含不均勻地分佈的包含在金屬氧化物中的元素中更趨於成為導體的元素的區域成為導電體區域。藉由使導電體區域及電介質區域以馬賽克狀混合，該材料具有半導體的功能。
換言之，本發明的一個實施方式的金屬氧化物是物理特性不同的材料混合的基質複合材料(matrix composite)或金屬基質複合材料(metal matrix composite)的一種。
氧化物半導體較佳為至少包含銦。尤其較佳為包含銦及鋅。除此之外，也可以還包含元素M(M選自鎵、鋁、矽、硼、釔、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種)。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以將In-Ga-Zn氧化物稱為CAC- IGZO)是指材料分成銦氧化物(以下，稱為InOX1(X1為大於0的實數))或銦鋅氧化物(以下，稱為InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2為大於0的實數))以及鎵氧化物(以下，稱為GaOX3(X3為大於0的實數))或鎵鋅氧化物(以下，稱為GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4為大於0的實數))等而成為馬賽克狀，且馬賽克狀的InOX1或InX2ZnY2OZ2均勻地分佈在膜中的構成(以下，也稱為雲狀)。
換言之，CAC-OS是具有以GaOX3為主要成分的區域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域混在一起的構成的複合氧化物半導體。在本說明書中，例如，當第一區域的In對元素M的原子數比大於第二區域的In對元素M的原子數比時，第一區域的In濃度高於第二區域。
注意，IGZO是通稱，有時是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作為典型例子，可以舉出以InGaO3(ZnO)m1(m1為自然數)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1
Figure 105138110-A0202-12-0058-33
x0
Figure 105138110-A0202-12-0058-34
1，m0為任意數)表示的結晶性化合物。
上述結晶性化合物具有單晶結構、多晶結構或CAAC結構。CAAC結構是多個IGZO的奈米晶具有c軸配向性且在a-b面上以不配向的方式連接的結晶結構。
另一方面，CAC-OS與氧化物半導體的材料構成有關。CAC-OS是指如下構成：在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中，一部分中觀察到以Ga為主要成分的奈 米粒子狀區域，一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域，並且，這些區域以馬賽克狀無規律地分散。因此，在CAC-OS中，結晶結構是次要因素。
CAC-OS不包含組成不同的兩種以上的膜的疊層結構。例如，不包含由以In為主要成分的膜與以Ga為主要成分的膜的兩層構成的結構。
注意，有時觀察不到以GaOX3為主要成分的區域與以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域之間的明確的邊界。
在CAC-OS中包含選自鋁、矽、硼、釔、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種以代替鎵的情況下，CAC-OS是指如下結構：一部分中觀察到以該元素為主要成分的奈米粒子狀區域，一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域，並且，這些區域以馬賽克狀無規律地分散。
〈CAC-OS的分析〉
接著，說明使用各種測定方法對在基板上形成的氧化物半導體進行測定的結果。
〈〈樣本的結構及製造方法〉〉
以下，對本發明的一個實施方式的九個樣本進行說明。各樣本在形成氧化物半導體時的基板溫度及氧氣體流 量比上不同。各樣本包括基板及基板上的氧化物半導體。
對各樣本的製造方法進行說明。
作為基板使用玻璃基板。使用濺射裝置在玻璃基板上作為氧化物半導體形成厚度為100nm的In-Ga-Zn氧化物。成膜條件為如下：將腔室內的壓力設定為0.6Pa，作為靶材使用氧化物靶材(In：Ga：Zn=4：2：4.1[原子數比])。另外，對設置在濺射裝置內的氧化物靶材供應2500W的AC功率。
在形成氧化物時採用如下條件來製造九個樣本：將基板溫度設定為不進行意圖性的加熱時的溫度(以下，也稱為室溫或R.T.)、130℃或170℃。另外，將氧氣體對Ar和氧的混合氣體的流量比(以下，也稱為氧氣體流量比)設定為10%、30%或100%。
〈〈X射線繞射分析〉〉
在本節中，說明對九個樣本進行X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)測定的結果。作為XRD裝置，使用Bruker公司製造的D8 ADVANCE。條件為如下：利用Out-of-plane法進行θ/2θ掃描，掃描範圍為15deg.至50deg.，步進寬度為0.02deg.，掃描速度為3.0deg./分。
圖25示出利用Out-of-plane法測定XRD譜的結果。在圖25中，最上行示出成膜時的基板溫度為170℃的樣本的測定結果，中間行示出成膜時的基板溫度為130℃的樣本的測定結果，最下行示出成膜時的基板溫度 為R.T.的樣本的測定結果。另外，最左列示出氧氣體流量比為10%的樣本的測定結果，中間列示出氧氣體流量比為30%的樣本的測定結果，最右列示出氧氣體流量比為100%的樣本的測定結果。
圖25所示的XRD譜示出成膜時的基板溫度越高或成膜時的氧氣體流量比越高，2θ=31°附近的峰值強度則越高。另外，已知2θ=31°附近的峰值來源於在大致垂直於被形成面或頂面的方向上具有c軸配向性的結晶性IGZO化合物(也稱為CAAC(c-axis aligned crystalline)-IGZO)。
另外，如圖25的XRD譜所示，成膜時的基板溫度越低或氧氣體流量比越低，峰值則越不明顯。因此，可知在成膜時的基板溫度低或氧氣體流量比低的樣本中，觀察不到測定區域的a-b面方向及c軸方向的配向。
〈〈電子顯微鏡分析〉〉
在本節中，說明對在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本利用HAADF-STEM(High-Angle Annular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscope：高角度環形暗場-掃描穿透式電子顯微鏡)進行觀察及分析的結果(以下，也將利用HAADF-STEM取得的影像稱為TEM影像)。
說明對利用HAADF-STEM取得的平面影像(以下，也稱為平面TEM影像)及剖面影像(以下，也 稱為剖面TEM影像)進行影像分析的結果。利用球面像差校正功能觀察TEM影像。在取得HAADF-STEM影像時，使用日本電子株式會社製造的原子解析度分析電子顯微鏡JEM-ARM200F，將加速電壓設定為200kV，照射束徑大致為0.1nmΦ的電子束。
圖26A為在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的平面TEM影像。圖26B為在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的剖面TEM影像。
〈〈電子繞射圖案的分析〉〉
在本節中，說明藉由對在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本照射束徑為1nm的電子束(也稱為奈米束)，來取得電子繞射圖案的結果。
觀察圖26A所示的在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的平面TEM影像中的黑點a1、黑點a2、黑點a3、黑點a4及黑點a5的電子繞射圖案。電子繞射圖案的觀察以以固定速度照射電子束35秒鐘的方式進行。圖26C示出黑點a1的結果，圖26D示出黑點a2的結果，圖26E示出黑點a3的結果，圖26F示出黑點a4的結果，圖26G示出黑點a5的結果。
在圖26C、圖26D、圖26E、圖26F及圖26G 中，觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。另外，在環狀區域內觀察到多個斑點。
觀察圖26B所示的在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的剖面TEM影像中的黑點b1、黑點b2、黑點b3、黑點b4及黑點b5的電子繞射圖案。圖26H示出黑點b1的結果，圖26I示出黑點b2的結果，圖26J示出黑點b3的結果，圖26K示出黑點b4的結果，圖26L示出黑點b5的結果。
在圖26H、圖26I、圖26J、圖26K及圖26L中，觀察到環狀的亮度高的區域。另外，在環狀區域內觀察到多個斑點。
例如，當對包含InGaZnO4結晶的CAAC-OS在平行於樣本面的方向上入射束徑為300nm的電子束時，獲得了包含起因於InGaZnO4結晶的(009)面的斑點的繞射圖案。換言之，CAAC-OS具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於被形成面或頂面的方向。另一方面，當對相同的樣本在垂直於樣本面的方向上入射束徑為300nm的電子束時，確認到環狀繞射圖案。換言之，CAAC-OS不具有a軸配向性及b軸配向性。
當使用大束徑(例如，50nm以上)的電子束對具有微晶的氧化物半導體(nano crystalline oxide semiconductor。以下稱為nc-OS)進行電子繞射時，觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另外，當使用小束徑(例如，小於50nm)的電子束對nc-OS進行奈米束電子繞射 時，觀察到亮點(斑點)。另外，在nc-OS的奈米束電子繞射圖案中，有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。而且，有時在環狀區域內觀察到多個亮點。
在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的電子繞射圖案具有環狀的亮度高的區域且在該環狀區域內出現多個亮點。因此，在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本呈現與nc-OS類似的電子繞射圖案，在平面方向及剖面方向上不具有配向性。
如上所述，成膜時的基板溫度低或氧氣體流量比低的氧化物半導體的性質與非晶結構的氧化物半導體膜及單晶結構的氧化物半導體膜都明顯不同。
〈〈元素分析〉〉
在本節中，說明使用能量色散型X射線分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得EDX面分析影像且進行評價，由此進行在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的元素分析的結果。在EDX測定中，作為元素分析裝置使用日本電子株式會社製造的能量色散型X射線分析裝置JED-2300T。在檢測從樣本發射的X射線時，使用矽漂移探測器。
在EDX測定中，對樣本的分析目標區域的各點照射電子束，並測定此時發生的樣本的特性X射線的能 量及發生次數，獲得對應於各點的EDX譜。在本實施方式中，各點的EDX譜的峰值歸屬於In原子中的向L殼層的電子躍遷、Ga原子中的向K殼層的電子躍遷、Zn原子中的向K殼層的電子躍遷及O原子中的向K殼層的電子躍遷，並算出各點的各原子的比率。藉由在樣本的分析目標區域中進行上述步驟，可以獲得示出各原子的比率分佈的EDX面分析影像。
圖27A至圖27C示出在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的剖面的EDX面分析影像。圖27A示出Ga原子的EDX面分析影像(在所有的原子中Ga原子所佔的比率為1.18至18.64[atomic%])。圖27B示出In原子的EDX面分析影像(在所有的原子中In原子所佔的比率為9.28至33.74[atomic%])。圖27C示出Zn原子的EDX面分析影像(在所有的原子中Zn原子所佔的比率為6.69至24.99[atomic%])。另外，圖27A、圖27B及圖27C示出在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本的剖面中的相同區域。在EDX面分析影像中，由明暗表示元素的比率：該區域內的測定元素越多該區域越亮，測定元素越少該區域就越暗。圖27A至圖27C所示的EDX面分析影像的倍率為720萬倍。
在圖27A、圖27B及圖27C所示的EDX面分析影像中，確認到明暗的相對分佈，在成膜時的基板溫度為R.T.且氧氣體流量比為10%的條件下製造的樣本中確認 到各原子具有分佈。在此，著眼於圖27A、圖27B及圖27C所示的由實線圍繞的區域及由虛線圍繞的區域。
在圖27A中，在由實線圍繞的區域內相對較暗的區域較多，在由虛線圍繞的區域內相對較亮的區域較多。另外，在圖27B中，在由實線圍繞的區域內相對較亮的區域較多，在由虛線圍繞的區域內相對較暗的區域較多。
換言之，由實線圍繞的區域為In原子相對較多的區域，由虛線圍繞的區域為In原子相對較少的區域。在圖27C中，在由實線圍繞的區域內，右側是相對較亮的區域，左側是相對較暗的區域。因此，由實線圍繞的區域為以InX2ZnY2OZ2或InOX1等為主要成分的區域。
另外，由實線圍繞的區域為Ga原子相對較少的區域，由虛線圍繞的區域為Ga原子相對較多的區域。在圖27C中，在由虛線圍繞的區域內，左上方的區域為相對較亮的區域，右下方的區域為相對較暗的區域。因此，由虛線圍繞的區域為以GaOX3或GaX4ZnY4OZ4等為主要成分的區域。
如圖27A、圖27B及圖27C所示，In原子的分佈與Ga原子的分佈相比更均勻，以InOX1為主要成分的區域看起來像是藉由以InX2ZnY2OZ2為主要成分的區域互相連接的。如此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域以雲狀展開形成。
如此，可以將具有以GaOX3等為主要成分的 區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域不均勻地分佈而混合的構成的In-Ga-Zn氧化物稱為CAC-OS。
CAC-OS的結晶結構具有nc結構。在具有nc結構的CAC-OS的電子繞射圖案中，除了起因於包含單晶、多晶或CAAC結構的IGZO的亮點(斑點)以外，還出現多個亮點(斑點)。或者，該結晶結構定義為除了出現多個亮點(斑點)之外，還出現環狀的亮度高的區域。
另外，如圖27A、圖27B及圖27C所示，以GaOX3等為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域的尺寸為0.5nm以上且10nm以下或者1nm以上且3nm以下。在EDX面分析影像中，以各元素為主要成分的區域的直徑較佳為1nm以上且2nm以下。
如上所述，CAC-OS的結構與金屬元素均勻地分佈的IGZO化合物不同，具有與IGZO化合物不同的性質。換言之，CAC-OS具有以GaOX3等為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域互相分離且以各元素為主要成分的區域為馬賽克狀的構成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域的導電性高於以GaOX3等為主要成分的區域。換言之，當載子流過以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域時，呈現氧化物半導體的導電性。因此，當以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域在氧化物半導體中以雲狀分佈時，可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面，以GaOX3等為主要成分的區域的 絕緣性高於以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域。換言之，當以GaOX3等為主要成分的區域在氧化物半導體中分佈時，可以抑制洩漏電流而實現良好的切換工作。
因此，當將CAC-OS用於半導體元件時，起因於GaOX3等的絕緣性及起因於InX2ZnY2OZ2或InOX1的導電性的互補作用可以實現高通態電流(Ion)及高場效移動率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半導體元件具有高可靠性。因此，CAC-OS適於顯示器等各種半導體裝置。
由於在半導體層中具有CAC-OS的電晶體中其場效移動率高並驅動能量高，所以藉由將該電晶體用於驅動電路，典型地是生成閘極信號的掃描線驅動電路，可以提供邊框寬度窄(也稱為窄邊框)的顯示裝置。另外，藉由將該電晶體用於供應來自顯示裝置所包括的信號線的信號的信號線驅動電路(尤其是，與信號線驅動電路所包括的移位暫存器的輸出端子連接的解多工器)，可以提供連接於顯示裝置的佈線數少的顯示裝置。
另外，半導體層具有CAC-OS的電晶體像使用低溫多矽的電晶體那樣不需要進行雷射晶化製程。由此，即使為使用大面積基板的顯示裝置，也可以減少製造成本。並且，在如超高清(也稱為“4K解析度”、“4K2K”或“4K”)、超高清(也稱為“8K解析度”、“8K4K”或“8K”)等具有高解析度的大型顯示裝置中，藉由將在半導體層具有CAC-OS的電晶體用於驅動電 路及顯示部，可以在短時間內進行寫入並降低顯示不良，所以是較佳的。
另外，可以將矽用於電晶體的形成有通道的半導體。作為矽可以使用非晶矽，尤其較佳為使用具有結晶性的矽。例如，較佳為使用微晶矽、多晶矽、單晶矽等。尤其是，多晶矽與單晶矽相比能夠在低溫下形成，並且其場效移動率比非晶矽高，所以多晶矽的可靠性高。
本實施方式所示的底閘極結構的電晶體由於能夠減少製程，所以是較佳的。另外，此時藉由使用非晶矽，可以在比多晶矽低的溫度下形成氧化物半導體，並且作為半導體層下方的佈線或電極的材料及基板材料可以使用耐熱性低的材料，由此可以擴大材料的選擇範圍。例如，可以適當地使用極大面積的玻璃基板等。另一方面，頂閘極型電晶體容易自對準地形成雜質區域，從而可以減少特性的不均勻等，所以是較佳的。此時，尤其較佳為使用多晶矽或單晶矽等。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式6
在本實施方式中，對可使用本發明的一個實施方式製造的顯示模組進行說明。
圖28A所示的顯示模組6000在上蓋6001與下蓋6002之間包括連接到FPC6005的顯示面板6006、框架6009、印刷電路板6010及電池6011。
例如，可以將上述使用本發明的一個實施方式製造的顯示裝置用於顯示面板6006。由此，可以以高良率製造顯示模組。
上蓋6001及下蓋6002可以根據顯示面板6006的尺寸適當地改變其形狀或尺寸。
可以與顯示面板6006重疊地設置觸控面板。觸控面板可以是電阻膜式觸控面板或靜電容量式觸控面板，並且可以與顯示面板6006重疊地設置。此外，也可以使顯示面板6006具有觸控面板功能，而不設置觸控面板。
框架6009具有保護顯示面板6006的功能，還具有阻擋因印刷電路板6010的工作產生的電磁波的電磁屏蔽的功能。此外，框架6009也可以具有散熱板的功能。
印刷電路板6010包括電源電路以及用來輸出視訊信號及時脈信號的信號生成電路等電路。作為對電源電路供應電力的電源，可以使用外部的商用電源，也可以使用利用另行設置的電池6011的電源。當使用商用電源時可以省略電池6011。
此外，在顯示模組6000中還可以設置偏光板、相位差板、稜鏡片等構件。
圖28B是具備光學觸控感測器的顯示模組6000的剖面示意圖。
顯示模組6000包括設置在印刷電路板6010上的發光部6015及受光部6016。另外，由上蓋6001與下蓋6002圍繞的區域設置有一對導光部(導光部6017a、導光部6017b)。
作為上蓋6001和下蓋6002例如可以使用塑膠。上蓋6001和下蓋6002的厚度可以為薄(例如0.5mm以上且5mm以下)。因此，可以使顯示模組6000的重量極輕。另外，可以用很少的材料製造上蓋6001和下蓋6002，因此可以降低製造成本。
顯示面板6006隔著框架6009與印刷電路板6010、電池6011重疊。顯示面板6006及框架6009固定在導光部6017a、導光部6017b。
從發光部6015發射的光6018經過導光部6017a、顯示面板6006的頂部及導光部6017b到達受光部6016。例如，當光6018被指頭或觸控筆等被檢測體阻擋時，可以檢測觸摸操作。
例如，多個發光部6015沿著顯示面板6006的相鄰的兩個邊設置。多個受光部6016配置在隔著顯示面板6006與發光部6015對置的位置。由此，可以取得觸摸操作的位置的資訊。
作為發光部6015例如可以使用LED元件等光源。尤其是，作為發光部6015，較佳為使用發射不被使 用者看到且對使用者無害的紅外線的光源。
作為受光部6016可以使用接收發光部6015所發射的光且將其轉換為電信號的光電元件。較佳為使用能夠接收紅外線的光電二極體。
作為導光部6017a、導光部6017b可以使用至少透過光6018的構件。藉由使用導光部6017a及導光部6017b，可以將發光部6015及受光部6016配置在顯示面板6006中的下側，可以抑制外光到達受光部6016而導致觸控感測器的錯誤工作。尤其較佳為使用吸收可見光且透過紅外線的樹脂。由此，更有效地抑制觸控感測器的錯誤工作。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式7
在本實施方式中示出使用根據本發明的一個實施方式的顯示裝置或顯示模組的電子裝置的一個例子。
圖29A是平板電腦型可攜式終端6200，其包括外殼6221、顯示裝置6222、操作按鈕6223及揚聲器6224。可以對本發明的一個實施方式的顯示裝置6222附加位置輸入功能。另外，可以藉由在顯示裝置中設置觸控面板來附加位置輸入功能。或者，也可以藉由在顯示裝置 的像素部中設置被稱為光感測器的光電轉換元件來附加位置輸入功能。另外，可以將操作按鈕6223用作打開可攜式終端6200的電源開關、操作可攜式終端6200的應用程式的按鈕、音量調整按鈕或者開啟/關閉顯示裝置6222的開關等。另外，圖29A示出可攜式終端6200包括四個操作按鈕6223的例子，但是可攜式終端6200所具有的操作按鈕的個數及配置不侷限於此。
另外，可攜式終端6200包括檢測外光的照度的光感測器6225X及光感測器6225Y。光感測器6225X及光感測器6225Y配置在外殼6221的框架(bezel)上。尤其是，光感測器6225X配置在外殼6221的框架的兩個短邊中之一，光感測器6225Y配置在外殼6221的框架的兩個長邊中之一。在本發明的一個實施方式中，可以使用光感測器6225X及光感測器6225Y檢測出外光的照度，根據該照度的資料調整顯示在顯示裝置6222上的顯示元件的切換等。
另外，配置光感測器6225X及光感測器6225Y的位置不侷限於圖29A所示的可攜式終端6200。例如，如圖29B所示的可攜式終端6201那樣，光感測器6225X可以配置在外殼6221的框架的兩個短邊的兩者，光感測器6225Y配置在外殼6221的框架的兩個長邊的兩者。
另外，雖然未圖示，但是圖29A所示的可攜式終端6200可以在外殼6221的內部設置感測器(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)。尤其是，藉由設置具有陀螺儀感測器或加速度感測器等測定傾斜度的感測器的測定裝置，可以判斷圖29A所示的可攜式終端6200的方向(可攜式終端相對於垂直方向朝向哪個方向)而將顯示裝置6222的畫面顯示根據可攜式終端6200的方向自動切換。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
實施方式8
圖30A至圖30F示出可用於具有根據本發明的一個實施方式的顯示裝置的可攜式終端的電子裝置的具體例子。
圖30A示出一種可攜式遊戲機，其包括外殼5001、外殼5002、根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5003、根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5004、麥克風5005、揚聲器5006、操作鍵5007以及觸控筆5008等。雖然圖30A所示的可攜式遊戲機包括兩個顯示裝置亦即顯示裝置5003和顯示裝置5004，但是可攜式遊 戲機所具有的顯示裝置的數量不限於兩個。藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5003及顯示裝置5004用於可攜式遊戲機，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示裝置5003和顯示裝置5004上，並可以抑制功耗。
圖30B是一種手錶型可攜式終端，其包括外殼5201、根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5202、手錶帶5203、光感測器5204以及開關5205等。藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5202用於手錶型可攜式終端，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示裝置5202上，並可以抑制功耗。
圖30C是一種平板電腦式個人電腦，其包括外殼5301、外殼5302、根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5303、光感測器5304、光感測器5305、開關5306等。顯示裝置5303由外殼5301及外殼5302支撐。由於顯示裝置5303使用具有撓性的基板形成，因此可以被彎曲。藉由利用鉸鏈5307及5308改變外殼5301與外殼5302之間的角度，可以以外殼5301與外殼5302重疊的方式折疊顯示裝置5303。雖然未圖示，但是也可以內置開閉感測器來將上述角度的變化用於顯示裝置5303的使用條件的資訊。藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5303用於平板電腦式個人電腦，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示 裝置5303上，並可以抑制功耗。
圖30D是一種視頻攝影機，其包括外殼5801、外殼5802、根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5803、操作鍵5804、鏡頭5805、連接部5806等。操作鍵5804及鏡頭5805設置在外殼5801中，而顯示裝置5803設置在外殼5802中。並且，外殼5801和外殼5802由連接部5806連接，由連接部5806可以改變外殼5801和外殼5802之間的角度。顯示裝置5803的影像也可以根據連接部5806所形成的外殼5801和外殼5802之間的角度切換。藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5803用於視頻攝影機，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示裝置5803上，並可以抑制功耗。
圖30E是一種手錶型可攜式終端，其包括具有曲面的外殼5701以及根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5702。藉由將具有撓性的基板用於根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5702，可以使具有曲面的外殼5701支撐顯示裝置5702，從而可以提供撓性、輕量且使用方便的手錶型可攜式終端。並且，藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5702用於手錶型可攜式終端，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示裝置5702上，並可以抑制功耗。
圖30F是一種行動電話，在具有曲面的外殼5901中設置有根據本發明的一個實施方式的顯示裝置 5902、麥克風5907、揚聲器5904、相機5903、外部連接部5906以及操作按鈕5905。藉由將根據本發明的一個實施方式的顯示裝置5902用於行動電話，無論使用環境下的外光的強度如何，也可以將顯示品質高的影像顯示在顯示裝置5902上，並可以抑制功耗。
本實施方式相當於對其他實施方式的一部分進行更改、應用、上位概念化或下位概念化的方式。因此，本實施方式的一部分或全部可以和其他實施方式組合或替換而實施。
〈關於本說明書等的記載的附記〉
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。
在本說明書等中，在方塊圖中根據功能對組件進行分類並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，有時一個電路係關於到多個功能或者多個電路係關於到一個功能。因此，方塊圖中的方塊的分割不侷限於說明書中說明的組件，而可以根據情況適當地不同。
在圖式中，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、由同一材料形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)和“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改變的緣故。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(汲極)端子或源極(汲極)電極等。
另外，在本說明書等中，可以適當地對電壓和電位進行換稱。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位(接地電位)時，可以將電壓換稱為電位。接地電位不一定意味著0V。注意，電位是相對的，對佈線等供應的電位有時根據參考電位而變化。
在本說明書等中，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路徑的功能的元件。
例如，可以使用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。
當作為開關使用電晶體時，電晶體的“導通狀態”是指視電晶體的源極與汲極為電短路的狀態。另外，電晶體的“非導通狀態”是指視電晶體的源極與汲極為電斷開的狀態。當將電晶體僅用作開關時，對電晶體的極性(導電型)沒有特別的限制。
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，將像素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。有時，將RGB的每一個像素稱為子像素，將RGB的子像素總稱為像素。
再者，色彩單元並不侷限於三種顏色，也可以使用三種以上的顏色，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。
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之間進行電信號的交換的情況。
10‧‧‧顯示裝置
14‧‧‧顯示部
18‧‧‧顯示部
20‧‧‧閘極驅動器
22‧‧‧閘極驅動器
24‧‧‧源極驅動器
26‧‧‧信號生成電路
28‧‧‧信號生成電路
30‧‧‧圖框記憶體
31‧‧‧源極驅動器IC
32‧‧‧圖框記憶體
34‧‧‧控制電路
36‧‧‧介面
99‧‧‧應用處理器
LC‧‧‧液晶元件
EL‧‧‧發光元件

Claims (6)

  1. 一種顯示裝置，包括：信號生成電路；第一閘極驅動器；第二閘極驅動器；以及具有像素的顯示面板，其中，該像素包括液晶元件、發光元件、控制該液晶元件的顯示的第一像素電路以及控制該發光元件的顯示的第二像素電路，該第一閘極驅動器具有對該第一像素電路輸出第一掃描信號的功能，該第二閘極驅動器具有對該第二像素電路輸出第二掃描信號的功能，並且，該信號生成電路具有對該第二閘極驅動器輸出如下信號的功能，該信號是停止對任意行的該第二像素電路進行控制的該第二掃描信號的輸出的信號。
  2. 一種顯示裝置，包括：信號生成電路；第一閘極驅動器；第二閘極驅動器；以及具有像素的顯示面板，其中，該像素包括液晶元件、發光元件、控制該液晶元件的顯示的第一像素電路以及控制該發光元件的顯示的第二像素電路， 該第一閘極驅動器具有對該第一像素電路輸出第一掃描信號的功能，該第二閘極驅動器具有對該第二像素電路輸出第二掃描信號的功能，並且，該信號生成電路具有對該第二閘極驅動器輸出停止對任意行的該第二像素電路進行控制的該第二掃描信號的輸出的信號的功能並具有對該第一閘極驅動器輸出停止對各行的該第一像素電路進行控制的該第一掃描信號的輸出的信號的功能。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置，其中該第一像素電路及該第二像素電路包括電晶體，並且該電晶體在半導體層中具有金屬氧化物。
  4. 根據申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該第一像素電路所包括的該電晶體設置在與該第二像素電路所包括的該電晶體同一層中。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置，其中該液晶元件包括設置有開口的反射電極，具有由該反射電極反射外光進行顯示的功能，並且該發光元件具有經過該開口發射光而進行顯示的功能。
  6. 一種電子裝置，包括：申請專利範圍第1或2項之顯示裝置；外殼；以及電源按鈕， 其中，該顯示裝置具有切換如下第一顯示模式與如下第二顯示模式進行顯示的功能，該第一顯示模式是將用來輸出控制各行的該第一像素電路及該第二像素電路的該第一掃描信號及該第二掃描信號的信號輸出到該第一閘極驅動器及該第二閘極驅動器的顯示模式，該第二顯示模式是將用來停止控制任意行的該第二像素電路的該第二掃描信號的輸出的信號輸出到該第二閘極驅動器的顯示模式，並且，藉由對應於電源按鈕的操作，切換該第一顯示模式的控制和該第二顯示模式的控制。
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