CN107767804A - 半导体装置、显示模块及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式提供一种新颖的半导体装置、显示模块或电子设备。本发明是一种半导体装置，包括控制器、图像处理部、驱动电路及检查电路，控制器具有控制图像处理部及检查电路的工作的功能，图像处理部具有利用图像数据生成影像信号的功能，驱动电路具有将影像信号输出到显示部的功能，检查电路具有对设置在显示部中的元件的特性的不均匀程度进行检查的功能，检查结果被输出到外部。

Description

半导体装置、显示模块及电子设备

技术领域

本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示模块及电子设备。

注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、显示模块、显示***、检查***、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、其驱动方法或者其制造方法。

注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路、运算装置、驱动电路及存储装置等都是半导体装置的一个方式。另外，摄像装置、电光装置、发电装置(包括薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等)以及电子设备有时包括半导体装置。

背景技术

以液晶显示装置及发光显示装置为代表的平板显示器广泛地用于影像的显示。作为用于这些显示装置的晶体管主要使用硅半导体等，然而，近年来将呈现半导体特性的金属氧化物用于晶体管来代替硅半导体的技术受到瞩目。例如，专利文献1、2已公开了将作为半导体层使用氧化锌或In-Ga-Zn氧化物的晶体管用于显示装置的像素的技术。

在使用发光元件的显示装置中，设置有根据影像信号控制向发光元件供应的电流的驱动晶体管。如果各像素中的驱动晶体管的特性不均匀，各像素的发光元件的亮度则不均匀。作为防止这种发光元件的亮度不均匀的方法，专利文献3公开了在像素内校正驱动晶体管的阈值电压的不均匀的方法(以下还称为内部校正)。

[专利文献1]日本专利申请公开第2007-96055号公报

[专利文献2]日本专利申请公开第2007-123861号公报

[专利文献3]日本专利申请公开第2008-233933号公报

发明内容

本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可以容易对元件特性的不均匀进行检查的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种通用性高的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够进行自由度高的外部校正的半导体装置、显示模块或电子设备。

注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的，只要可以实现至少一个目的即可。另外，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。可以从说明书、权利要求书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的目的。

本发明的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括控制器、图像处理部、驱动电路及检查电路，控制器具有控制图像处理部的工作及检查电路的工作的功能，图像处理部具有利用图像数据生成影像信号的功能，驱动电路具有将影像信号输出到显示部的功能，检查电路具有对设置在显示部中的元件的特性不均匀的程度进行检查的功能，检查结果被输出到外部。

另外，在根据本发明的一个方式的半导体装置中，根据包含有关设置在显示部中的元件的特性的信息的信号可以进行检查，信号可以从显示部被输入到检查电路。

另外，在根据本发明的一个方式的半导体装置中，检查电路可以包括转换电路、评价电路及存储装置，转换电路可以具有将信号转换为数字信号的功能，评价电路可以具有计算出对应于数字信号的第一元件特性与基准的第二元件特性之间的差的功能，存储装置可以具有储存第一元件特性、第二元件特性及由评价电路计算出的数据的功能。

另外，在根据本发明的一个方式的半导体装置中，控制器可以具有将信号输出到发送部的功能，控制器可以具有根据信号将被发送部校正的图像数据输出到图像处理部的功能。

本发明的一个方式是一种显示模块，该显示模块包括使用上述半导体装置的控制部及显示部，显示部包括发光元件、电连接到发光元件的晶体管，检查电路具有对晶体管的阈值电压、晶体管的场效应迁移率或发光元件的阈值电压的不均匀的程度进行检查的功能。

另外，在根据本发明的一个方式的显示模块中，显示部可以包括含有多个第一像素的第一像素群、以及含有多个第二像素的第二像素群，第一像素可以包括反射型液晶元件，第二像素可以包括发光元件。

本发明的一个方式是一种电子设备，该电子设备包括上述显示模块及处理器，处理器具有根据设置在显示部中的元件的特性的不均匀对图像数据进行校正的功能。

根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种能够容易对元件特性的不均匀进行检查的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种通用性高的半导体装置、显示模块或电子设备。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种能够进行自由度高的外部校正的半导体装置、显示模块或电子设备。

注意，上述效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、权利要求书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。

附图说明

图1A和图1B是示出***的结构例子的图；

图2A至图2C是示出检查电路的结构例子的图；

图3A至图3C是示出读出电路的结构例子的图；

图4是示出***的工作例子的图；

图5是示出***的工作例子的图；

图6是示出显示部的结构例子的图；

图7A和图7B是示出像素的结构例子及工作例子的图；

图8是示出显示模块的结构例子的图；

图9A和图9B是示出电子设备的结构例子的图；

图10A和图10B是示出像素的结构例子的图；

图11A和图11B是示出像素的结构例子的图；

图12是示出显示部的结构例子的图；

图13是示出显示部的结构例子的图；

图14是示出像素单元的结构例子的图；

图15A至图15D是示出像素单元的结构例子的图；

图16是示出像素单元的结构例子的图；

图17A和图17B是示出像素单元的结构例子的图；

图18是示出显示装置的结构例子的图；

图19是示出显示装置的结构例子的图；

图20是示出显示装置的结构例子的图；

图21是示出显示装置的结构例子的图；

图22是示出控制部的结构例子的图；

图23A至图23D是示出晶体管的结构例子的图；

图24A至图24C是示出晶体管的结构例子的图；

图25A至图25D是示出电子设备的结构例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下实施方式中的说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面所示的实施方式所记载的内容中。

另外，本发明的一个方式在其范畴内包括半导体装置、存储装置、显示装置、摄像装置、RF(Radio Frequency：射频)标签等所有装置。此外，显示装置在其范畴内包括液晶显示装置、其每个像素具备以有机发光元件为代表的发光元件的发光装置、电子纸、DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜装置)、PDP(Plasma Display Panel；等离子体显示面板)、FED(Field Emission Display；场致发射显示器)等。

在本说明书等中，金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(Oxide Semiconductor，也可以简称为OS)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的沟道形成区域的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之，在金属氧化物具有放大作用、整流作用和开关作用中的至少一个的情况下，可以将该金属氧化物称为金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor)，或者可以将其缩称为OS。下面，将在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管也称为OS晶体管。

此外，在本说明书等中，有时将包含氮的金属氧化物也称为金属氧化物(metaloxide)。此外，也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。将在后面说明金属氧化物的详细内容。

在本说明书等中，当明确地记载为“X与Y连接”时，表示在本说明书等中公开了如下情况：X与Y电连接的情况；X与Y在功能上连接的情况；以及X与Y直接连接的情况。因此，不局限于附图或文中所示的连接关系，例如其他的连接关系也包括在附图或文中所记载的范围内。在此，X和Y都是对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。

作为X与Y直接连接的情况的一个例子，可以举出在X与Y之间没有连接能够电连接X与Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件和负载等)，并且X与Y没有通过能够电连接X与Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件和负载等)连接的情况。

作为X和Y电连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够电连接X和Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件、负载等)。另外，开关具有控制开启和关闭的功能。换言之，开关具有其成为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)而控制是否使电流流过的功能。或者，开关具有选择并切换电流路径的功能。另外，X和Y电连接的情况包括X与Y直接连接的情况。

作为X和Y在功能上连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够在功能上连接X和Y的电路(例如，逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换电路(DA转换电路、AD转换电路、γ(伽马)校正电路等)、电位电平转换电路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平转换器电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、缓冲器电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。注意，例如，即使在X与Y之间夹有其他电路，当从X输出的信号传送到Y时，就可以说X与Y在功能上是连接着的。另外，X与Y在功能上连接的情况包括X与Y直接连接的情况及X与Y电连接的情况。

此外，当明确地记载为“X与Y电连接”时，在本说明书等中公开了如下情况：X与Y电连接的情况(换言之，以中间夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)；X与Y在功能上连接的情况(换言之，以中间夹有其他电路的方式在功能上连接X与Y的情况)；以及X与Y直接连接的情况(换言之，以中间不夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)。换言之，当明确记载为“电连接”时，在本说明书等中公开了与只明确记载为“连接”的情况相同的内容。

另外，即使示出在附图上独立的构成要素相互电连接，也有一个构成要素兼有多个构成要素的功能的情况。例如，在布线的一部分用作电极时，一个导电膜兼有布线和电极的两个构成要素的功能。因此，本说明书中的“电连接”的范畴内还包括这种一个导电膜兼有多个构成要素的功能的情况。

实施方式1

在本实施方式中，说明根据本发明的一个方式的半导体装置及***。

<***的结构例子>

图1A示出***10的结构例子。***10包括发送部11、控制部12及显示部13。***10具有根据从发送部11发送的数据生成用来显示影像的信号(以下，还称为影像信号)，根据该影像信号显示影像的功能。***10具有对用来显示影像的元件的特性进行检查的功能。就是说，***10具有作为显示***的功能以及作为检查***的功能。

发送部11具有将与显示在显示部13上的影像对应的数据(以下，还称为图像数据)Di、用来控制影像的显示的控制信号(信号CSd)发送到控制部12的功能。发送部11具有将用来控制元件特性的检查的控制信号(信号CSt)发送到控制部12的功能。

发送部11相当于向控制部12发出影像的显示或元件特性的检查的执行的指令的主机。发送部11可以由处理器等构成。

控制部12具有根据从发送部11输入的数据Di生成影像信号并将其输出到显示部13的功能。控制部12具有对用来显示影像的元件的特性进行检查，将检查结果输出到发送部11的功能。控制部12包括接口20、接口21、控制器22、图像处理部23、驱动电路24及检查电路25。

控制部12可以由半导体装置构成。因此，可以将控制部12称为半导体装置。可以将控制部12所包括的电路集成于一个集成电路中。

接口20及接口21具有与发送部11进行信号的发送和接收的功能。将从发送部11输入的数据Di通过接口20输出到图像处理部23，将从发送部11输入的信号CSd通过接口20输入到控制器22。将从发送部11输入的信号CSt通过接口21输出到控制器22。通过接口20或接口21进行从控制部12到发送部11的信号发送。

控制器22具有根据从发送部11输入的信号控制包括在控制部12中的各种电路的工作的功能。具体而言，控制器22具有根据从发送部11通过接口20输入的信号CSd生成用来控制图像处理部23的工作的信号Cip，将其输出到图像处理部23的功能。控制器22具有根据从发送部11通过接口21输入的信号CSt生成用来控制检查电路25的工作的信号Ctc，将其输出到检查电路25的功能。

图像处理部23具有利用图像数据生成影像信号的功能。具体而言，图像处理部23具有通过对从发送部11输入的数据Di进行各种处理来生成信号Sv，将其输出到驱动电路24的功能。作为在图像处理部23中进行的处理例子，可以举出γ校正、调光、调色等。

驱动电路24具有对影像信号适当地进行信号处理，将其输出到显示部13的功能。具体而言，驱动电路24具有对从图像处理部23输入的信号Sv进行电平转换或数字模拟(DA)转换等处理，将被处理的信号Sv发送到显示部13的功能。驱动电路24也可以设置在显示部13中。

显示部13包括像素部30，像素部30包括多个像素31。由于像素部30被输入信号Sv而显示对应于信号Sv的影像。

像素31包括发光元件、以及具有控制发光元件的亮度的功能的晶体管。图1B示出包括发光元件E1、与发光元件E1连接的晶体管Tr1的像素31的结构例子。晶体管Tr1具有控制流过发光元件E1的电流的量的功能。通过控制流过发光元件E1的电流的量，可以控制发光元件E1的亮度，因此可以使像素31显示指定灰度。

作为发光元件E1，例如可以使用OLED(Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)、QLED(Quantum-dot Light EmittingDiode：量子点发光二极管)、半导体激光等自发光型发光元件。

在此，显示在显示部13上的影像受到像素31所包括的元件(晶体管Tr1或发光元件E1等)的特性不均匀的影响。因此，为了管理显示在显示部13上的影像的质量，需要得知像素31所包括的元件的特性的不均匀程度。

在此，根据本发明的一个方式的控制部12具有根据有关包含像素31所包括的元件(晶体管Tr1、发光元件E1等)的特性的信息的信号Sch对像素31所包括的元件的特性的不均匀程度进行检查的功能。并且，从控制部12到发送部11输出对应于控制部12所进行的检查的结果的信号Str。由此，发送部11可以得知像素31所包括的元件的特性的不均匀程度。

根据本发明的一个方式的控制部12具有向发送部11输出信号Sch的功能。并且，发送部11具有根据信号Sch所呈现的元件特性的不均匀校正发送到控制部12的数据Di的功能。由此，即使像素31所包括的元件的特性不均匀，也可以准确地进行显示部13上的影像显示。

元件特性的检查通过从像素31向控制部12所包括的检查电路25输入信号Sch而进行。作为信号Sch，可以使用在对像素31供应指定的信号Sv时流过像素31的电流、从像素31输出的电压等。

检查电路25具有根据信号Sch对元件特性的不均匀程度进行检查的功能。具体而言，检查电路25具有根据在像素31被供应指定信号Sv时从像素31输出的信号Sch计算出元件特性的不均匀程度，将该结果作为信号Str输出到控制器22的功能。将输入到控制器22的信号Str通过接口21输出到发送部11。由此，发送部11可以得知元件特性的不均匀程度，并判别是否需要数据Di的校正等。

信号Str例如可以包括根据晶体管Tr1的与理想特性之间的特性偏差而分类的元件等级、属于该等级的元件的个数等信息。根据这些信息可以得知元件特性的不均匀程度。

检查电路25具有将信号Sch输出到控制器22的功能。将输入到控制器22的信号Sch通过接口21输出到发送部11。并且，在根据上述检查而判断为需要校正数据Di的情况下，发送部11根据信号Sch校正数据Di。将被校正的数据Di发送到控制部12，使用该数据Di生成影像信号。由此，可以生成考虑了元件特性的不均匀的影像信号，提高显示在显示部13上的影像的质量，实现可靠性高的显示***。

检查电路25的工作根据控制器22根据信号CSt生成的信号Ctc而被控制。因此，通过对控制部12输入指定控制信号，发送部11可以从控制部12接收检查结果。

如上所述，在本发明的一个方式中，控制部12除了用来显示影像的图像处理部23或驱动电路24等以外还包括检查电路25。因此，通过对控制部12输入指定控制信号，可以容易得到有关显示部13的元件特性的信息。

当在像素31中进行内部校正时，由于像素31所包括的元件个数增加而像素31的面积增大。因为内部校正是在像素31中进行校正的方式，因此难以从外部控制校正内容，并且校正内容会受到限制。另一方面，在本发明的一个方式中，通过发送部11接收从控制部12输出的信号Sch，可以在像素31的外部自由地进行根据元件特性的不均匀的校正。就是说，可以进行自由度高的外部校正。由此，可以边防止像素31的面积的增大边进行广泛内容的校正。

<检查电路的结构例子>

图2A示出检查电路25的结构例子。检查电路25包括转换电路100、评价电路110、存储装置120。转换电路100、评价电路110、存储装置120的工作根据从控制器22输入的信号Ctc而被控制。

转换电路100具有将信号Sch转换为指定信号而输出到控制器22或评价电路110的功能。转换电路100例如具有对信号Sch进行AD(模拟数字)转换的功能。

图2B示出转换电路100的具体结构例子。转换电路100包括读出电路101及AD转换电路102。读出电路101具有进行信号Sch的转换、放大等的功能。可以省略读出电路101。图3A至图3C示出读出电路的结构例子。

图3A所示的读出电路101a具有在从像素31被供应电流作为信号Sch时输出该电流的积分值的功能。读出电路101a包括运算放大器OPa、电容器C1、开关SW1。

运算放大器OPa的非反相输入端子被输入参考电位，反相输入端子被输入信号Sch。运算放大器OPa的反相输入端子与开关SW1的一个端子及电容器C1的一个电极连接，输出端子与开关SW1的另一个端子及电容器C1的另一个电极连接。由此，构成积分电路，读出电路101a可以对AD转换电路102输出对应于作为信号Sch被输入的电流的积分值的电位。

图3B所示的读出电路101b具有在从像素31被供应电流作为信号Sch时将该电流转换为电压而输出的功能。读出电路101b包括运算放大器OPb、电阻R1。

运算放大器OPb的非反相输入端子被输入参考电位，反相输入端子被输入信号Sch。运算放大器OPb的输出端子通过电阻R1与反相输入端子连接。由此，读出电路101b可以对AD转换电路102输出对应于作为信号Sch被输入的电流之值的电位。

图3C所示的读出电路101c具有在从像素31被供应电流作为信号Sch位时放大该电位而输出的功能。读出电路101c包括运算放大器OPc。

运算放大器OPc的非反相输入端子被输入信号Sch。运算放大器OPc的输出端子与反相输入端子连接。因此，读出电路101c可以放大作为信号Sch被输入的电位而输出到AD转换电路102。

AD转换电路102具有将作为模拟信号被输入的信号Sch转换为数字信号而输出到控制器22或评价电路110的功能。作为模拟信号被输入的信号Sch既可以是电流又可以是电压。

评价电路110具有计算出元件特性的不均匀程度的功能。具体而言，评价电路110具有比较对应于从转换电路100输入的信号Sch的元件特性与基准的元件特性，计算出其差异的功能。图2C示出评价电路110的具体结构例子。图2C所示的评价电路110包括运算电路111及寄存器112。

运算电路111具有进行用来评价元件特性的运算的功能。具体而言，运算电路111具有访问存储装置120读出基准的元件特性及对应于信号Sch的元件特性的功能、以及比较这些元件特性而计算出其差异的功能。运算电路111具有按照计算出的元件特性的差异的大小而将元件分等级，将该结果储存在存储装置120的功能。作为在运算中使用的基准的元件特性，例如可以使用像素31所包括的元件被要求的理想特性等。

寄存器112与运算电路111连接，并具有暂时保持用于运算电路111中的运算的数据的功能。

存储装置120具有储存用来评价元件特性的数据的功能。具体而言，存储装置120具有储存基准的元件特性、示出信号Sch和元件特性的对应关系的表格、由运算电路111计算出的元件特性的评价结果等的功能。储存在存储装置120中的元件特性的评价结果作为信号Str被输出到控制器22。

作为储存在存储装置120中的元件特性，例如可以举出图1B所示的晶体管Tr1的场效应迁移率、晶体管Tr1的阈值电压、发光元件E1的阈值电压等。可以使用控制器22改写储存在存储装置120中的元件特性。作为储存在存储装置120中的元件特性的评价结果，例如可以举出由运算电路111计算出的元件分级、被分等级的元件的个数等。

将从转换电路100输出到控制器22的信号Sch、以及从存储装置120输出到控制器22的信号Str通过接口21输出到发送部11。因此，发送部11可以接收元件特性的检查结果以及有关元件特性的信息。

<***的工作例子>

接着，对***10的工作例子进行说明。***10具有作为对元件特性进行检查的检查***10a的功能、以及作为使用根据元件特性的不均匀被校正的图像数据显示影像的显示***10b的功能。以下，对各工作例子进行说明。

[检查***]

图4示出检查***10a的工作例子。在此，作为一个例子，说明从像素31作为信号Sch读出电流Ich，对图1B所示的晶体管Tr1的阈值电压及场效应迁移率的不均匀进行检查的情况。

首先，从驱动电路24到像素31供应信号Sv，此时，流过晶体管Tr1的电流Ich被输入到转换电路100。并且，电流Ich被变换为数字信号，并被输入到评价电路110。

接着，评价电路110访问存储装置120读出数据，并计算出元件特性的不均匀。在此，存储装置120包括区域121、122、123。区域121储存有基准阈值电压Vth、基准场效应迁移率μ。假设基准阈值电压Vth、基准场效应迁移率μ分别是晶体管Tr1被要求的理想阈值电压、理想场效应迁移率。区域122储存有对应于N个(N是自然数)电流Ich(Ich₁至Ich_N)的N个晶体管Tr1的阈值电压Vth′(Vth′₁至Vth′_N)及N个场效应迁移率μ′(μ′₁至μ′_N)。

首先，评价电路110访问区域121，从存储装置120读出基准场效应迁移率μ及基准阈值电压Vth。评价电路110将电流Ich输出到存储装置120，并从区域122读出对应于电流Ich的场效应迁移率μ′及阈值电压Vth′。并且，计算出Vth和Vth′之间的误差ΔVth、以及μ和μ′之间的误差Δμ，元件按照这些数值分等级。并且，将对应于分等级结果的数据Drank储存在区域123中。

对分等级方法没有特别的限制，可以自由地设定。例如，如表1所示，按照ΔVth、Δμ的范围可分类为A级至F级。在此，分类为6个等级进行评价，其中A级是最高评价，F级是最低评价。另外，分类为F级的晶体管Tr1的评价是：不能校正。注意，用来判断是否能够校正的ΔVth、Δμ的基准值根据生成信号Sv的驱动电路24的动态范围等而决定。

[表1]

等级	ΔVth	Δμ
			A	|ΔVth|≤0.10V	|Δμ|≤10％
B	0.10V<|ΔVth|≤0.25V	10％<|Δμ|≤25％
			C	0.25V<|ΔVth|≤0.50V	25％<|Δμ|≤50％
D	0.50V<|ΔVth|≤1.00V	50％<|Δμ|≤100％
			E	1.00V<|ΔVth|≤2.00V	100％<|Δμ|≤200％
F	|ΔVth|>2.00V	|Δμ|>200％

区域123储存数据Drank、对应于分类为各等级的元件的个数的数据。并且，这些数据作为信号Str被输出到控制器22，并通过接口21被输出到发送部11(参照图2A)。由此，发送部11可以按照晶体管Tr1的等级决定是否需要校正或者可否校正。

上述检查通过从发送部11对控制部12输入信号CSt(参照图2A)且从控制器22对检查电路25输入信号Ctc而进行。就是说，通过对控制部12输入指定指令，可以对像素31所包括的元件的特性进行检查，将该检查结果输出到控制部12的外部。从发送部11发送到控制部12的信号CSt可以被加密。

通过上述工作，可以对像素31所包括的元件的特性进行检查。

[显示***]

图5示出显示***10b的工作例子。显示***10b具有在根据上述检查判断为需要校正图像数据时，校正图像数据而根据被校正的图像数据显示影像的功能。

首先，从驱动电路24对像素31供应信号Sv，此时，流过晶体管Tr1(参照图1B)的电流Ich被输入到转换电路100。并且，被转换为数字信号的电流Ich被输入到控制器22。然后，电流Ich通过接口21被输出到发送部11。

发送部11根据电流Ich校正发送到控制部12的数据Di。具体而言，以流过晶体管Tr1的电流Ich被校正为在对像素31供应信号Sv时要流过的理想电流的方式校正图像数据。并且，将被校正的图像数据Di′通过接口20输入到图像处理部23。然后，图像处理部23根据数据Di′生成信号Sv′，并将其输出到驱动电路24。

通过上述工作，可以根据元件特性的检查结果校正图像数据。在此，发送部11独自决定校正内容。因此，可以进行自由度高的外部校正。

<显示部的结构例子>

接着，对显示部13的具体结构例子进行说明。图6示出显示部13的结构例子。显示部13包括像素部30、驱动电路40。

驱动电路40具有将用来选择像素31的信号(以下，也称为选择信号)供应到像素部30的功能。具体而言，驱动电路40具有对与写入影像信号的像素31连接的布线GL供应选择信号的功能、以及对与读出元件特性的像素31连接的布线RL供应选择信号的功能。布线GL及布线RL具有传输从驱动电路40输出的选择信号的功能。

驱动电路24具有对布线SL供应影像信号的功能。供应到布线SL的影像信号被写入到由驱动电路40选择的像素31。

另外，像素31与布线OL连接。对布线OL输出包含有关像素31所包括的元件的特性的信息的信号Sch。输出到布线OL的信号Sch被输入到检查电路25。

接着，说明与布线OL连接的像素31的结构例子。图7A示出像素31的结构例子。

像素31包括晶体管Tr2、晶体管Tr3、晶体管Tr4、电容器C2、发光元件E2。晶体管Tr2的栅极与布线GL连接，晶体管Tr2的源极和漏极中的一个与晶体管Tr3的栅极及电容器C2的一个电极连接，晶体管Tr2的源极和漏极中的另一个与布线SL连接。晶体管Tr3的源极和漏极中的一个与发光元件E2的一个电极、电容器C2的另一个电极及晶体管Tr4的源极和漏极中的一个连接，晶体管Tr3的源极和漏极中的另一个与被供应电位Va的布线连接。晶体管Tr4的栅极与布线RL连接，晶体管Tr4的源极和漏极中的另一个与布线OL连接。发光元件E2的另一个电极与被供应电位Vc(<Va)的布线连接。注意，在此假设布线OL被供应固定电位。

图7B示出像素31的工作例子。控制布线GL及布线RL的电位，使晶体管Tr2、Tr4处于导通状态，由此将布线SL的电位(信号Sv)供应到晶体管Tr3的栅极。布线OL的电位被供应到晶体管Tr3的源极和漏极中的一个。此时，布线OL的电位近于Vc，电流不流过发光元件E2。然后，控制布线GL及布线RL的电位，使晶体管Tr2、Tr4处于关闭状态。由此，在晶体管Tr3的栅极和源极之间的电位被保持的状态下，晶体管Tr3的栅极电位上升。

在此，作为晶体管Tr2优选使用OS晶体管。与硅等半导体相比，金属氧化物的能隙大且少数载流子密度低，因此OS晶体管的关态电流(off-state current)极小。由此，在将OS晶体管用于晶体管Tr2的情况下，与使用在沟道形成区域中具有硅的晶体管(以下，也称为Si晶体管)等的情况相比，在像素31中可以长期间保持影像信号。因此，能够大幅度地减少向像素31写入影像信号的频率，由此可以减少功耗。例如，影像信号的写入频率可以低于1秒0.1次，优选低于1秒0.1次，更优选低于1秒0.01次。

当减少影像信号的写入频率时，优选在驱动电路24没有生成影像信号期间，停止向驱动电路24的电力供应。由此可以减少控制部12的功耗。由控制器22进行向驱动电路24的电力供应的控制。

晶体管Tr3具有将对应于栅极和源极之间的电位，即影像信号的电流供应到发光元件E2的功能。并且，发光元件E2以对应于流过发光元件E2的电流的亮度发光。由此，像素31可以显示对应于影像信号的灰度。晶体管Tr3、发光元件E2分别对应于图1B的晶体管Tr1、发光元件E1。

在此，供应到发光元件E2的电流的值受到晶体管Tr3的特性的影响。因此，当利用像素31显示灰度时，优选输出包含晶体管Tr3的特性的信息的信号，对晶体管Tr3的特性进行检查。在此，作为一个例子，说明将流过晶体管Tr3的电流Ich作为信号Sch(参照图1A和图1B)输出到检查电路25的情况。

当输出电流Ich时，如图7B所示，控制布线RL的电位，由此使晶体管Tr4处于导通状态。因此，将流过晶体管Tr3的电流输出到布线OL，并作为电流Ich输出到检查电路25。并且，检查电路25根据电流Ich计算出晶体管Tr3的特性(阈值电压、场效应迁移率等)的不均匀。

在此，作为信号Sch使用流过晶体管Tr3的电流，但是也可以使用其他信号。例如，作为信号Sch可以使用流过发光元件E2的电流。此时，可以对发光元件E2的阈值电压等特性进行检查。

如上所述，通过对布线OL输出信号Sch，可以进行元件特性的检查。

作为晶体管Tr2也可以使用OS晶体管以外的晶体管。例如，也可以使用在包含金属氧化物以外的单晶半导体的衬底的一部分中形成有沟道形成区域的晶体管。作为这样的衬底，可以举出单晶硅衬底或单晶锗衬底等。作为晶体管Tr2，也可以使用在包含金属氧化物以外的材料的膜中形成沟道形成区域的晶体管。作为金属氧化物以外的材料，可以举出硅、锗、硅锗、碳化硅、砷化镓、砷化铝镓、铟磷、氮化镓、有机半导体等。这些材料既可以是单晶半导体，又可以是非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体等非单晶半导体。

可用于晶体管Tr3、Tr4的材料的例子与晶体管Tr2相同。

<显示模块的结构例子>

接着，说明包括图1A中的控制部12及显示部13中的显示模块的结构例子。图8示出显示模块的结构例子。

显示模块150包括与FPC153连接的触摸屏154、与FPC155连接的显示装置156。

作为触摸屏154，可以使用重叠于显示装置156的电阻膜式触摸屏或静电容量式触摸屏。另外，也可以不设置触摸屏154而使显示装置156具有触摸屏的功能。显示装置156具有使用发光元件显示影像的功能。

另外，在显示模块150中还可以设置偏振片、相位差板、棱镜片等构件。

在此，可以将图1A中的控制部12及显示部13设置在显示装置156中。就是说，显示模块150是包括具有发光元件的显示部、具有检查电路的控制部的显示模块。在此，示出在显示装置156中设置有被用作图1A中的控制部12的集成电路160的结构。可以以COG(ChipOn Glass：玻璃覆晶封装)方式或COF(Chip on Film：薄膜覆晶封装)方式等将集成电路160设置在显示装置156中。

显示模块150的使用者可以通过对集成电路160输入信号CSt对显示装置156所包括的元件的特性进行检查，且接收该检查结果作为信号Str。另外，显示模块150的使用者可以通过对集成电路160输入信号CSt接收显示装置156所包括的元件的特性作为信号Sch，将根据信号Sch校正的数据Di输出到集成电路160。因此，使用者在购买显示模块150之后可以容易进行元件特性的检查，并且，可以以独自评价基准进行独自内容的校正。

如此，在显示模块150包括控制部12时，可以实现通用性高的显示模块。

<电子设备的结构例子>

接着，说明使用图8所示的显示模块的电子设备的结构例子。图9A和图9B作为电子设备的一个例子示出平板型信息终端的结构例子。

图9A示出平板型信息终端的结构例子。信息终端170包括框体171、显示部172、操作键173、扬声器174。在此，显示部172可以使用被用作位置输入装置的显示装置。通过将触摸屏设置在显示装置中或者将包括光电转换元件的像素部设置在显示装置中等，可以附加作为位置输入装置的功能。另外，可以将操作键173用作打开信息终端170的电源开关、操作信息终端170的应用程序的按钮、音量调整按钮或者开启/关闭显示部172的开关等。

图9A示出4个操作键173，但是信息终端170的操作键的个数及配置不局限于此。信息终端170可以包括麦克风。由此，例如，可以对信息终端170附加如移动电话般的通话功能。信息终端170也可以包括摄像头。信息终端170也可以包括闪光灯或可被用作照明的发光装置。

信息终端170可以在框体171的内部设置传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。尤其是，通过设置具有陀螺仪传感器或加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置，可以判断信息终端170的方向(信息终端170相对于垂直方向朝向哪个方向)而将显示部172的屏面显示根据信息终端170的方向自动切换。

可以将图8所示的显示模块150安装在信息终端170。此时，将设置有集成电路160的显示装置156用于显示部172。信息终端170内置有与集成电路160进行信号发送及接收的处理器161。因此，将根据本发明的一个方式的***安装在信息终端170。

图9B示出安装在信息终端170的***180的结构例子。***180由处理器161、集成电路160、显示部172构成。处理器161、集成电路160、显示部172分别对应于图1A中的发送部11、控制部12、显示部13。

处理器161对集成电路160发送数据Di，集成电路160利用数据Di生成信号Sv并将其发送到显示部172。并且，从显示部172对集成电路160输入包括元件特性的信息的信号Sch，在集成电路160中进行元件特性的检查。

然后，集成电路160将信号Str或信号Sch输出到处理器161。并且，处理器161进行利用信号Str的显示部172的评价或者使用信号Sch的数据Di的校正。并且，将被校正的数据Di发送到集成电路160，从集成电路160对显示部172输出利用该数据Di生成的信号Sv。

如此，当电子设备包括***180时，可以实现利用处理器161能够校正图像数据的电子设备。

电子设备的制造者可以购买图8所示的显示模块150，组装内置有显示模块150及自己制造的处理器161的电子设备。在此，可以使处理器161执行电子设备的制造者设定的独自校正。由此，可以提供一种附加价值高的电子设备。

如上所述，在本发明的一个方式中，被用作控制部的半导体装置包括检查电路，因此可以容易进行元件特性的评价及图像数据的校正。另外，通过将根据本发明的一个方式的控制部内置在显示模块中，可以提供一种通用性高的显示模块。并且，通过将根据本发明的一个方式的***安装在电子设备，可以提供一种附加价值高的电子设备。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

实施方式2

在本实施方式中，说明在上述实施方式中说明的像素的变形例子。

图10A和图10B、图11A和图11B示出图7A和图7B所示的像素31的变形例子。

像素31所包括的元件可以与其他元件共同使用指定的布线。图10A所示的像素31的与图7A和图7B所示的像素31不同之处在于：晶体管Tr4的栅极与布线GL连接。就是说，晶体管Tr2的栅极及晶体管Tr4的栅极与同一布线连接。此时，晶体管Tr2和晶体管Tr4的导通状态根据布线GL的电位同时被控制。

在像素31中，可以适当地改变晶体管的极性、发光元件的方向、布线的电位等。图10B所示的像素31中的晶体管Tr2、Tr3、Tr4的极性与图7A和图7B不同，即为p沟道型。电容器C2的一个电极与晶体管Tr3的栅极连接，电容器C2的另一个电极与被供应电位Va的布线连接。

在像素31中，可以适当地设置图7A和图7B所示的以外的元件。例如，如图11A所示，可以在晶体管Tr3和发光元件E2之间设置开关SW2。在读出元件特性期间，通过使开关SW2处于关闭状态，可以对布线OL准确地传输流过晶体管Tr3的电流的量而无需顾及布线OL的电位。

在像素31中，也可以设置极性互不相同的晶体管。例如，如图11B所示，晶体管Tr2、Tr4可以为n沟道型，晶体管Tr3可以为p沟道型。注意，图11B所示的电容器C2的连接关系与图10B相同。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

实施方式3

在本实施方式中，说明在上述实施方式中说明的显示部的变形例子。在此，尤其说明显示部包括多个像素群的结构。

<显示装置的结构例子>

图12示出显示部13的结构例子。图12所示的显示部13包括多个驱动电路40。另外，像素部30包括多个像素群32。下面，虽然作为一个例子说明显示部13包括两个像素群32(32a、32b)、两个驱动电路40(40a、40b)的结构，但是这些的数量也可以为3以上。

像素群32a由多个像素31a构成，像素群32b由多个像素31b构成。像素群32a与驱动电路24a连接，像素群32b与驱动电路24b连接。像素31a、31b都包括显示元件，并都具有显示锁定的灰度的功能。像素31a所包括的显示元件和像素31b所包括的显示元件的种类或特性既可以相同又可以不同。另外，像素31a和像素31b的电路结构既可以相同又可以不同。由于多个像素31a或多个像素31b显示锁定的灰度，所以像素部30显示锁定的影像。

作为显示元件的例子，可以举出液晶元件、发光元件等。作为液晶元件，可以采用透射型液晶元件、反射型液晶元件、半透射型液晶元件等。此外，作为显示元件，也可以使用快门方式的MEMS(Micro Electro Mechanical System：微电子机械***)元件、光干涉方式的MEMS元件、应用微囊方式、电泳方式、电润湿方式、电子粉流体(日本的注册商标)方式等的显示元件等。

另外，作为发光元件，例如可以举出OLED、LED、QLED、半导体激光等自发光性发光元件。

当显示影像时，既可以使用像素群32a和像素群32b双方，又可以只使用其中一方。在使用双方的情况下，像素群32a和像素群32b既可以显示一个影像，又可以分别显示不同的影像。

在只使用像素群32a和像素群32b中的一个显示影像的情况下，能够以自动或手动切换显示影像的像素群32。在此，通过在像素31a和像素31b中设置不同的显示元件，可以使像素群32a所显示的影像的特性或品质等与像素群32b所显示的影像不同。在此情况下，可以根据周围的环境或显示内容等选择进行显示的像素群32。下面，作为一个例子，说明在像素31a中设置有反射型液晶元件并在像素31b中设置有发光元件的结构。

驱动电路40a具有向与像素31a连接的布线GLa供应选择信号的功能，布线GLa具有传送从驱动电路40a输出的选择信号的功能。驱动电路40b具有向与像素31b连接的布线GLb及布线RL供应选择信号的功能，布线GLb及布线RL具有传送从驱动电路40b输出的选择信号的功能。

驱动电路24a具有向与像素31a连接的布线SLa供应影像信号的功能，驱动电路24b具有向与像素31b连接的布线SLb供应影像信号的功能。供应到布线SLa、SLb的影像信号被写入到由驱动电路40a、40b选择的像素31a、31b。

像素31b相当于图6中的像素31，驱动电路40b相当于图6中的驱动电路40，驱动电路24b相当于图6中的驱动电路24。

图13示出显示部13的更具体的结构例子。像素部30包括m列n行(m、n为2以上的整数)的像素31a、31b。第i列第j行(i为1以上且m以下的整数，j为1以上且n以下的整数)的像素31a与布线SLa[i]及布线GLa[j]连接，第i列第j行的像素31b与布线SLb[i]、布线GLb[j]、布线OL[i]、布线RL[j]连接。布线GLa[1]至[n]与驱动电路40a连接，布线GLb[1]至[n]及布线RL[1]至[n]与驱动电路40b连接。布线SLa[1]至[m]与驱动电路24a连接，布线SLb[1]至[m]与驱动电路24b连接。在此，像素31a和像素31b在列方向(布线SLa及布线SLb延伸的方向(纸面上下方向))上交替地设置，像素31a和像素31b构成像素单元33。如此，像素31a和像素31b可以混合存在于像素部30的同一区域内。

像素单元33可以利用反射型液晶元件和发光元件中的一个或两个显示灰度。图14示出说明使用反射型液晶元件60和发光元件70进行显示的像素单元33的结构的示意图。液晶元件60包括反射电极61、液晶层62、透明电极63。

通过根据液晶的取向控制液晶层62对由反射电极61反射的光64的透过率，控制液晶元件60的灰度。由反射电极61反射的光64穿过液晶层62、透明电极63射出到外部。此外，反射电极61具有开口65，发光元件70设置在与开口65重叠的位置上。通过控制流过发光元件70的电流，控制发光元件70所发射的光71的强度，由此控制发光元件70的灰度。发光元件70所发射的光71穿过开口65、液晶层62、透明电极63射出到外部。光64及光71射出的方向为显示部13的显示面。

通过采用上述结构，像素部30可以使用反射型液晶元件60及发光元件70显示影像。

显示部13能够以自动或手动切换如下模式而使用：使用反射型液晶元件显示影像的第一模式；使用发光元件显示影像的第二模式；以及使用反射型液晶元件和发光元件显示影像的第三模式。

在第一模式中，利用反射型液晶元件和外光显示影像。因为第一模式不使用光源，所以功耗极低。例如，当外光充分入射到显示装置时(在明亮的环境等下)，可以使用反射型液晶元件所反射的光进行显示。例如，第一模式在外光充分强且外光为白色光或近似的光的情况下是有效的。第一模式是适于显示文字的模式。另外，因为在第一模式中使用反射外光的光，所以可以进行护眼显示而有眼睛不容易疲累的效果。

在第二模式中，利用发光元件的发光显示影像。由此，可以与照度及外光的色度无关地进行极鲜明(对比度高且色彩再现性高)的显示。例如，第二模式在夜间及昏暗的室内等的照度极低的情况等下是有效的。另外，在周围昏暗时，明亮的显示有时让使用者感到刺眼。为了防止发生这种问题，在第二模式中优选进行抑制亮度的显示。由此，不仅可以抑制刺眼，而且还可以降低功耗。第二模式是适合显示鲜明的图像(静态图像及动态图像)等的模式。

在第三模式中，利用反射型液晶元件的反射光和发光元件的发光的双方来进行显示。不但可以进行比第一模式鲜明的显示，而且可以使功耗比第二模式小。例如，第三模式在室内照明下或者早晨傍晚等照度较低的情况、外光的色度不是白色的情况等下是有效的。另外，通过使用混合了反射光和发光的光，可以显示仿佛看到绘画一样的图像。

通过采用上述结构，可以实现无论周围的亮度如何都具有高可见度及高方便性的显示装置或全天候型显示装置。

像素31a及像素31b可以分别包括一个以上的子像素。例如，像素可以采用具有一个子像素的结构(白色(W)等)、具有三个子像素的结构(红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的三种颜色或黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)的三种颜色等)、具有四个子像素的结构(红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、白色(W)的四种颜色或者红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、黄色(Y)的四种颜色等)。

在显示部13中，可以采用像素31a及像素31b都进行全彩色显示的结构。此外，在显示部13中，可以采用像素31a进行黑白显示或灰度级显示，且像素31b进行全彩色显示的结构。使用像素31a的黑白显示或灰度级显示适用于显示不需要彩色显示的信息例如显示文件信息。

另外，在第三模式中，当使用反射型液晶元件显示影像时，通过使用发光元件的发光，可以校正色调。例如，在黄昏时的红色的环境下显示影像的情况下，当只使用反射型液晶元件进行显示时，有时B(蓝色)成分不足。此时，通过使发光元件发光，能够校正色调。

另外，在第三模式中，例如可以在反射型液晶元件中显示成为背景的静态图像或文字等并在发光元件中显示动态图像等。因此，可以同时实现功耗的减少和高品质影像的显示。上述结构适用于将显示装置用于教科书等教材或笔记本等的情况。

另外，显示部13也可以具有能够根据所显示的影像的分辨率而在第一模式或第二模式与第三模式之间进行切换的结构。例如，在显示高精度的影像或照片时可以以第三模式进行显示，在显示背景或文字等时可以以第一模式或第二模式进行显示。由此，可以根据所显示的影像改变分辨率，而可以实现通用性高的显示装置。

注意，在图12和图13中，虽然作为例子说明在像素31a中设置反射型液晶元件并在像素31b中设置发光元件的情况，但是对设置在像素31a、31b中的显示元件没有特别的限制，而可以自由地进行选择。此外，也可以分别在像素31a、31b中设置不同种类的发光元件。此时，可以对像素群32a及像素群32b进行元件特性的检查以及图像数据的校正。

<像素单元的结构例子>

接着，使用图15A至图17B说明由反射型液晶元件和发光元件构成的像素单元33的结构例子。

图15A至图15D示出像素单元33所包括的电极611的结构例子。电极611被用作液晶元件的反射电极。在图15A、图15B的电极611中设置有开口601。

在图15A、图15B中，以虚线示出位于与电极611重叠的区域中的发光元件660。发光元件660与电极611所包括的开口601重叠。由此，发光元件660所发射出的光通过开口601射出到显示面一侧。

在图15A中，在箭头R表示的方向上相邻的像素单元33是对应于不同的颜色的像素。此时，如图15A所示，优选在箭头R表示的方向上相邻的两个像素单元33中开口601以不设置在一列上的方式设置于电极611的不同位置上。由此，可以将两个发光元件660分开地配置，从而可以抑制发光元件660所发射出的光入射到相邻的像素单元33所包括的着色层的现象(也称为串扰)。另外，由于可以将相邻的两个发光元件660分开地配置，因此即使利用荫罩等分别制造发光元件660的EL层，也可以实现高分辨率的显示装置。

在图15B中，在箭头C表示的方向上相邻的像素单元33是对应于不同的颜色的像素。图15B也是同样的，优选在箭头C表示的方向上相邻的两个像素单元33中开口601以不设置在一列上的方式设置于电极611的不同位置上。

开口601的总面积相对于非开口部的总面积的比例越小，越可以使使用液晶元件的显示明亮。另外，开口601的总面积相对于非开口部的总面积的比例越大，越可以使使用发光元件660的显示明亮。

开口601的形状例如可以为多角形、四角形、椭圆形、圆形或十字状等的形状。另外，也可以为细长的条状、狭缝状、方格状的形状。另外，也可以以靠近相邻的像素单元33的方式配置开口601。优选的是，将开口601配置为靠近显示相同的颜色的其他像素单元33。由此，可以抑制产生串扰。

此外，如图15C和图15D所示，发光元件660的发光区域也可以位于不设置有电极611的部分。由此，发光元件660所发射出的光射出到显示面一侧。

在图15C中，在箭头R表示的方向上相邻的两个像素单元33中，发光元件660不设置在一列上。在图15D中，在箭头R表示的方向上相邻的两个像素单元33中，发光元件660设置在一列上。

在图15C的结构中，可以将相邻的两个像素单元33所包括的发光元件660分开地配置，所以如上所述，可以抑制串扰且实现高分辨率化。此外，在图15D的结构中，电极611不位于发光元件660的与箭头C平行的边一侧，因此可以抑制发光元件660所发射出的光被电极611遮蔽，而可以实现高视角特性。

接着，对像素单元33的电路结构进行说明。图16是像素单元33的电路图的一个例子。图16示出相邻的两个像素单元33。

像素单元33包括具有开关SW11、电容器C11及液晶元件640的像素31a以及具有开关SW12、开关SW13、晶体管M、电容器C12及发光元件660的像素31b。另外，布线GLa、布线GLb、布线ANO、布线CSCOM、布线SLa、布线SLb、布线RL、布线OL与像素单元33连接。另外，图16示出与液晶元件640连接的布线VCOM1以及与发光元件660连接的布线VCOM2。

图16示出将晶体管用于开关SW11、开关SW12及开关SW13时的例子。图16中的像素31b的电路结构对应于图7A。布线ANO被供应电位Va，布线VCOM2被供应电位Vc。

开关SW11的栅极与布线GLa连接。开关SW11的源极和漏极中的一个与布线SLa连接，另一个与电容器C11的一个电极及液晶元件640的一个电极连接。电容器C11的另一个电极与布线CSCOM连接。液晶元件640的另一个电极与布线VCOM1连接。

开关SW12的栅极与布线GLb连接。开关SW12的源极和漏极中的一个与布线SLb连接，另一个与电容器C12的一个电极及晶体管M的栅极连接。电容器C12的另一个电极与晶体管M的源极和漏极中的一个及布线ANO连接。晶体管M的源极和漏极中的另一个与发光元件660的一个电极连接。发光元件660的另一个电极与布线VCOM2连接。

开关SW13的栅极与布线RL连接。开关SW13的源极和漏极中的一个与布线OL连接，开关SW13的源极和漏极中的另一个与晶体管M的源极和漏极中的另一个连接。

图16示出晶体管M包括夹着半导体的两个互相连接着的栅极的例子。由此，可以提高晶体管M能够流过的电流量。

可以分别对布线VCOM1、布线CSCOM供应规定的电位。

可以对布线VCOM2及布线ANO分别供应产生用来使发光元件660发光的电位差的电位。

图16所示的像素单元33例如在以反射模式进行显示时，可以利用供应给布线GLa及布线SLa的信号驱动，并利用液晶元件640的光学调制而进行显示。另外，在以透射模式进行显示时，可以利用供应给布线GLb及布线SLb的信号驱动，并使发光元件660发光而进行显示。另外，在以两个模式驱动时，可以利用分别供应给布线GLa、布线GLb、布线SLa及布线SLb的信号而驱动。

另外，作为开关SW11及开关SW12，优选使用OS晶体管。因此，在像素31a、31b中能够极长期间保持影像信号，而能够长期维持像素31a、31b所显示的灰度。因此，能够减少写入影像信号的频率。例如，影像信号的写入频率可以低于1秒0.1次，优选低于1秒0.1次，更优选低于1秒0.01次。

当减少影像信号的写入频率时，优选在驱动电路24a、24b(参照图12)没有生成影像信号期间，停止向驱动电路24a、24b的电力供应。由此可以减少功耗。

注意，虽然图16示出一个像素单元33包括一个液晶元件640及一个发光元件660的例子，但是不局限于此。图17A示出一个像素单元33包括一个液晶元件640及四个发光元件660(发光元件660r、660g、660b、660w)的例子。与图16不同，图17A所示的像素31b可以利用一个像素进行使用发光元件的全彩色显示。

在图17A中，布线GLba、布线GLbb、布线SLba、布线SLbb、布线RLa、布线RLb、布线OLa、布线OLb连接于像素单元33。

在图17A所示的例子中，例如作为四个发光元件660，可以使用分别呈现红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)及白色(W)的发光元件。另外，作为液晶元件640可以使用呈现白色的反射型液晶元件。由此，在以反射模式进行显示时，可以进行高反射率的白色显示。另外，在以透射模式进行显示时，可以以低功耗进行高演色性的显示。

图17B示出对应于图17A的像素单元33的结构例子。像素单元33包括与电极611所包括的开口重叠的发光元件660w、配置在电极611周围的发光元件660r、发光元件660g及发光元件660b。发光元件660r、发光元件660g及发光元件660b优选具有几乎相同的发光面积。

<显示装置的结构例子>

说明可以用于显示部13的显示装置的结构例子。

[结构例子1]

图18是显示装置600的透视示意图。显示装置600具有贴合衬底651与衬底661的结构。在图18中，以虚线表示衬底661。

显示装置600包括显示部662、电路664及布线665等。图18示出在显示装置600中安装有IC(集成电路)673及FPC672的例子。因此，也可以将图18所示的结构称为包括显示装置600、IC673及FPC672的显示模块。

作为电路664，例如可以使用扫描线驱动电路。

布线665具有对显示部662及电路664供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC672或者从IC673输入到布线665。

图18示出通过COG方式或COF方式等在衬底651上设置有IC673的例子。作为IC673，例如可以使用包括扫描线驱动电路或信号线驱动电路等的IC。注意，显示装置600及显示模块不一定需要设置有IC。另外，也可以将IC利用COF方式等安装于FPC。

图18示出显示部662的一部分的放大图。在显示部662中以矩阵状配置有多个显示元件所包括的电极611b。电极611b具有反射可见光的功能，并被用作液晶元件的反射电极。

此外，如图18所示，电极611b具有开口601。再者，显示部662在比电极611b更靠近衬底651一侧包括发光元件。来自发光元件的光经过电极611b的开口601射出到衬底661一侧。发光元件的发光区域的面积与开口601的面积也可以相同。发光元件的发光区域的面积和开口601的面积中的一个优选比另一个大，这是因为可以增大错位的余地的缘故。尤其是，开口601的面积优选比发光元件的发光区域的面积大。当开口601小时，有时来自发光元件的光的一部分被电极611b遮蔽，不能提取到外部。当开口601充分大时，可以抑制发光元件的发光的浪费。

图19示出图18所示的显示装置600的包括FPC672的区域的一部分、包括电路664的区域的一部分及包括显示部662的区域的一部分的截面的一个例子。

图19所示的显示装置600在衬底651与衬底661之间包括晶体管501、晶体管503、晶体管505、晶体管506、液晶元件480、发光元件470、绝缘层520、着色层431、着色层434等。衬底661与绝缘层520通过粘合层441粘合。衬底651与绝缘层520通过粘合层442粘合。

衬底661设置有着色层431、遮光层432、绝缘层421及被用作液晶元件480的公共电极的电极413、取向膜433b、绝缘层417等。在衬底661的外侧的面包括偏振片435。绝缘层421可以具有平坦化层的功能。通过使用绝缘层421可以使电极413的表面大致平坦，可以使液晶层412的取向状态成为均匀。绝缘层417被用作用来保持液晶元件480的单元间隙的间隔物。在绝缘层417透过可见光的情况下，绝缘层417也可以与液晶元件480的显示区域重叠。

液晶元件480是反射型液晶元件。液晶元件480具有层叠有被用作像素电极的电极611a、液晶层412、电极413的叠层结构。以与电极611a的衬底651一侧接触的方式设置有反射可见光的电极611b。电极611b具有开口601。电极611a及电极413透过可见光。在液晶层412与电极611a之间设置有取向膜433a。在液晶层412与电极413之间设置有取向膜433b。

在液晶元件480中，电极611b具有反射可见光的功能，电极413具有透过可见光的功能。从衬底661一侧入射的光被偏振片435偏振，经过电极413、液晶层412，被电极611b反射。并且，再次透过液晶层412及电极413，到达偏振片435。此时，可以由施加到电极611b与电极413之间的电压控制液晶的取向，来控制光的光学调制。也就是说，可以控制经过偏振片435射出的光的强度。此外，由于特定的波长区域之外的光被着色层431吸收，因此被提取的光例如呈现红色。

如图19所示，在开口601中优选设置有透过可见光的电极611a。由此，液晶在与开口601重叠的区域中也与其他区域同样地取向，从而可以抑制因在该区域的境界部产生液晶的取向不良而产生非意图的漏光。

在连接部507中，电极611b通过导电层521b与晶体管506所包括的导电层522a连接。晶体管506具有控制液晶元件480的驱动的功能。

在设置有粘合层441的一部分的区域中设置有连接部552。在连接部552中，通过连接体543使对与电极611a同一的导电膜进行加工来获得的导电层和电极413的一部分连接。由此，可以将从连接于衬底651一侧的FPC672输入的信号或电位通过连接部552供应到形成在衬底661一侧的电极413。

例如，连接体543可以使用导电粒子。作为导电粒子，可以采用表面覆盖有金属材料的有机树脂或二氧化硅等的粒子。作为金属材料，优选使用镍或金，因为其可以降低接触电阻。另外，优选使用如在镍上还覆盖有金等以层状覆盖有两种以上的金属材料的粒子。另外，连接体543优选采用能够弹性变形或塑性变形的材料。此时，有时导电粒子的连接体543成为图19所示那样的在纵向上被压扁的形状。通过具有该形状，可以增大连接体543与电连接于该连接体的导电层的接触面积，从而可以降低接触电阻并抑制接触不良等问题发生。

连接体543优选以由粘合层441覆盖的方式配置。例如，在进行固化之前的粘合层441中分散连接体543即可。

发光元件470是底部发射型发光元件。发光元件470具有从绝缘层520一侧依次层叠有被用作像素电极的电极491、EL层492及被用作公共电极的电极493的叠层结构。电极491通过形成在绝缘层514中的开口与晶体管505所包括的导电层522b连接。晶体管505具有控制发光元件470的驱动的功能。绝缘层516覆盖电极491的端部。电极493包含反射可见光的材料，电极491包含透过可见光的材料。绝缘层494以覆盖电极493的方式设置。发光元件470所发射的光经过着色层434、绝缘层520、开口601、电极611a等射出到衬底661一侧。

当在像素之间改变着色层的颜色时，液晶元件480及发光元件470可以呈现各种颜色。显示装置600可以使用液晶元件480进行彩色显示。显示装置600可以使用发光元件470进行彩色显示。

由于晶体管501、晶体管503、晶体管505及晶体管506都形成在绝缘层520的衬底651一侧的面上。这些晶体管可以通过同一工序来制造。

连接于液晶元件480的电路优选与连接于发光元件470的电路形成在同一面上。由此，与将两个电路形成在不同的面上的情况相比，可以减小显示装置的厚度。此外，因为可以通过同一工序制造两个晶体管，所以与将两个晶体管形成在不同的面上的情况相比，可以简化制造工序。

液晶元件480的像素电极位于相对于晶体管的栅极绝缘层与发光元件470的像素电极对置的位置上。

在此，当将OS晶体管用作晶体管506或者使用与晶体管506连接的存储元件时，即使在使用液晶元件480显示静态图像时停止向像素的写入工作也可以维持灰度。也就是说，即便使帧频极小也可以保持显示。在本发明的一个方式中，可以使帧频极小而能够进行功耗低的驱动。

晶体管503为控制像素的选择/非选择状态的晶体管(也被称为开关晶体管或选择晶体管)。晶体管505为控制流过发光元件470的电流的晶体管(也被称为驱动晶体管)。

在绝缘层520的衬底651一侧设置有绝缘层511、绝缘层512、绝缘层513、绝缘层514等绝缘层。绝缘层511的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层512以覆盖晶体管506等的方式设置。绝缘层513以覆盖晶体管505等的方式设置。绝缘层514被用作平坦化层。注意，对覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制，既可以为一个，又可以为两个以上。

优选的是，将水或氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖各晶体管的绝缘层中的至少一个。由此，可以将绝缘层被用作阻挡膜。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而能够实现可靠性高的显示装置。

晶体管501、晶体管503、晶体管505及晶体管506包括：被用作栅极的导电层521a；被用作栅极绝缘层的绝缘层511；被用作源极及漏极的导电层522a及导电层522b；以及半导体层531。在此，对经过对同一导电膜进行加工而得到的多个层附有相同的阴影线。

晶体管501及晶体管505除了晶体管503及晶体管506的结构以外还包括被用作栅极的导电层523。

作为晶体管501及晶体管505，采用两个栅极夹持包括沟道形成区域的半导体层的结构。通过采用这种结构，可以控制晶体管的阈值电压。另外，也可以连接两个栅极，并通过对该两个栅极供应同一信号，来驱动晶体管。与其他晶体管相比，这种晶体管能够提高场效应迁移率，而可以增大通态电流(on-state current)。其结果是，可以制造能够进行高速驱动的电路。再者，能够缩小电路部的占有面积。通过使用通态电流大的晶体管，即使因显示装置大型化或高分辨率化而布线数增多，也可以降低各布线的信号延迟，而可以抑制显示的不均匀。

或者，通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，对另一个施加用来进行驱动的电位，可以控制晶体管的阈值电压。

对显示装置所包括的晶体管的结构没有限制。电路664所包括的晶体管和显示部662所包括的晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有不同的结构。电路664所包括的多个晶体管既可以都具有相同的结构，又可以组合两种以上的结构。同样地，显示部662所包括的多个晶体管既可以都具有相同的结构，又可以组合两种以上的结构。

作为导电层523，优选使用包含氧化物的导电材料。通过在包含氧的气氛下形成构成导电层523的导电膜，可以对绝缘层512供应氧。优选的是，成膜气体中的氧气体的比率为90％以上且100％以下。供应到绝缘层512中的氧通过后面的热处理被供应给半导体层531，由此可以实现半导体层531中的氧缺陷的降低。

尤其是，作为导电层523，优选使用低电阻化了的金属氧化物。此时，作为绝缘层513优选使用释放氢的绝缘膜，例如氮化硅膜等。通过在绝缘层513的成膜中或后面的热处理，氢被供应给导电层523中，由此可以有效地降低导电层523的电阻。

以接触于绝缘层513的方式设置有着色层434。着色层434被绝缘层514覆盖。

在衬底651的不与衬底661重叠的区域中设置有连接部504。在连接部504中，布线665通过连接层542与FPC672连接。连接部504具有与连接部507相同的结构。在连接部504的顶面上露出对与电极611a同一的导电膜进行加工来获得的导电层。因此，通过连接层542可以使连接部504与FPC672连接。

作为设置在衬底661外侧的面的偏振片435，既可以使用直线偏振片，也可以使用圆偏振片。作为圆偏振片，例如可以使用将直线偏振片和四分之一波相位差板层叠而成的偏振片。由此，可以抑制外光反射。此外，通过根据偏振片的种类调整用于液晶元件480的液晶元件的单元间隙、取向、驱动电压等，可以实现所希望的对比度。

此外，可以在衬底661的外侧的表面上配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外，在衬底661的外侧的表面上也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜等。

衬底651及衬底661可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及有机树脂等。通过将具有柔性的材料用于衬底651及衬底661，可以提高显示装置的柔性。

当采用反射型液晶元件时，将偏振片435设置在显示面一侧。此外，当在显示面一侧另外设置光扩散板时，可以提高可见度，所以是优选的。

可以在偏振片435的外侧设置前光源。作为前光源，优选使用边缘照明型前光源。当使用具备LED(Light Emitting Diode)的前光源时，可以降低功耗，所以是优选的。

[结构例子2]

图20所示的显示装置600A的与显示装置600的主要不同之处在于：不包括晶体管501、晶体管503、晶体管505及晶体管506，而包括晶体管581、晶体管584、晶体管585及晶体管586。

图20的绝缘层417及连接部507等的位置也与图19不同。图20示出像素的端部。绝缘层417以与着色层431的端部重叠的方式配置。绝缘层417以与遮光层432的端部重叠的方式配置。如此，绝缘层也可以设置在不与显示区域重叠的部分(与遮光层432重叠的部分)。

如晶体管584及晶体管585，显示装置所包括的两个晶体管也可以部分地层叠。由此，可以缩小像素电路的占有面积，而可以提高分辨率。另外，可以增大发光元件470的发光面积，而可以提高开口率。当发光元件470的开口率高时，可以降低用来得到所需要的亮度的电流密度，因此可靠性得到提高。

晶体管581、晶体管584及晶体管586包括导电层521a、绝缘层511、半导体层531、导电层522a及导电层522b。导电层521a隔着绝缘层511与半导体层531重叠。导电层522a及导电层522b与半导体层531电连接。晶体管581包括导电层523。

晶体管585包括导电层522b、绝缘层517、半导体层561、导电层523、绝缘层512、绝缘层513、导电层563a及导电层563b。导电层522b隔着绝缘层517与半导体层561重叠。导电层523隔着绝缘层512及绝缘层513与半导体层561重叠。导电层563a及导电层563b与半导体层561电连接。

导电层521a被用作栅极。绝缘层511被用作栅极绝缘层。导电层522a被用作源极和漏极中的一个。导电层522b被用作源极和漏极中的另一个。

晶体管584和晶体管585共享的导电层522b具有被用作晶体管584的源极和漏极中的另一个的部分、以及被用作晶体管585的栅极的部分。绝缘层517、绝缘层512及绝缘层513被用作栅极绝缘层。导电层563a和导电层563b中的一个被用作源极，导电层563a和导电层563b中的另一个被用作漏极。导电层523被用作栅极。

[结构例子3]

图21示出显示装置600B的显示部的截面图。

图21所示的显示装置600B在衬底651与衬底661之间包括晶体管540、晶体管580、液晶元件480、发光元件470、绝缘层520、着色层431、着色层434等。

在液晶元件480中，电极611b反射外光，向衬底661一侧射出反射光。发光元件470向衬底661一侧射出光。

衬底661设置有着色层431、绝缘层421及被用作液晶元件480的公共电极的电极413、取向膜433b。

液晶层412隔着取向膜433a及取向膜433b夹在电极611a与电极413之间。

晶体管540由绝缘层512及绝缘层513覆盖。绝缘层513及着色层434由粘合层442与绝缘层494贴合。

因为显示装置600B在不同的面上形成驱动液晶元件480的晶体管540和驱动发光元件470的晶体管580，所以容易使用适于驱动各个显示元件的结构及材料形成。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

实施方式4

在本实施方式中，对在显示部13包括多个像素群32时的控制部的具体结构例子进行说明。

图22示出控制部12的结构例子。控制部12包括接口821、帧存储器822、译码器823、传感控制器824、控制器825、时钟生成电路826、图像处理部830、存储装置841、时序控制器842、寄存器843、驱动电路850、触摸传感器控制器861及检查电路862。接口821、控制器825、检查电路862分别相当于图1A中的接口20、21、控制器22、检查电路25。

显示部13包括像素群32a、32b。作为一个例子，图22示出显示部13包括使用反射型液晶元件进行显示的像素群32a、以及使用发光元件进行显示的像素群32b的结构。显示部13还可以包括具有获得触摸的有无、触摸位置等信息的功能的触摸传感器单元812。在显示部13不包括触摸传感器单元812的情况下，可以省略触摸传感器控制器861。

驱动电路850包括源极驱动器851。源极驱动器851是具有对像素群32供应影像信号的功能的电路。在图22中，显示部13包括像素群32a、32b，因此驱动电路850包括源极驱动器851a、851b。源极驱动器851a、851b分别相当于图12中的驱动电路24a、24b。

触摸传感器控制器861所获得的触摸的有无、触摸位置等信息从控制部12发送到发送部11。注意，控制部12所包括的各电路可根据发送部11、显示部13的规格等适当地进行取舍。

帧存储器822具有储存输入到控制部12的图像数据的功能。在被压缩的图像数据从发送部11发送到控制部12的情况下，帧存储器822能够储存被压缩的图像数据。译码器823是用来扩展被压缩的图像数据的电路。在不需要扩展图像数据的情况下，译码器823就无需进行处理。此外，译码器823也可以配置在帧存储器822与接口821之间。

图像处理部830具有对从帧存储器822或译码器823输入的图像数据进行各种图像处理并生成影像信号的功能。例如，图像处理部830包括伽马校正电路831、调光电路832、调色电路833。

在图像处理部830中生成的影像信号通过存储装置841输出到驱动电路850。存储装置841具有暂时储存图像数据的功能。源极驱动器851a、851b分别具有对从存储装置841输入的影像信号进行各种处理并将其输出到像素群32a、32b的功能。

时序控制器842具有生成在驱动电路850、触摸传感器控制器861、像素群32所包括的驱动电路中使用的时序信号等的功能。

触摸传感器控制器861具有控制触摸传感器单元812的工作的功能。包括在触摸传感器单元812中检测出的触摸信息的信号由触摸传感器控制器861进行处理，然后通过接口821发送到发送部11。发送部11生成反映触摸信息的图像数据并将其发送到控制部12。另外，控制部12也可以具有将触摸信息反映于图像数据的功能。另外，触摸传感器控制器861也可以设置在触摸传感器单元812中。

时钟生成电路826具有生成在控制部12中使用的时钟信号的功能。控制器825具有处理通过接口821从发送部11发送的各种控制信号并控制控制部12内的各种电路的功能。另外，控制器825具有控制向控制部12内的各种电路的电源供应的功能。例如，控制器825能够暂时遮断向停止状态的电路的电源供应。

寄存器843具有储存用于控制部12的工作的数据的功能。作为寄存器843所储存的数据，可以举出用于图像处理部830的校正处理的参数、用于时序控制器842的各种时序信号的波形生成的参数等。寄存器843能够由包括多个寄存器的扫描器链寄存器构成。

此外，在控制部12中可以设置与光传感器880连接的传感控制器824。光传感器880具有检测外光881而生成检测信号的功能。传感控制器824具有根据检测信号生成控制信号的功能。传感控制器824所生成的控制信号例如被输出到控制器825。

图像处理部830具有分别生成像素群32a的影像信号和像素群32b的影像信号的功能。在此情况下，可以根据使用光传感器880及传感控制器824测量的外光881的亮度调整像素群32a所包括的反射型液晶元件的反射强度和像素群32b所包括的发光元件的发光强度。在此，将该调整称为调光或调光处理。此外，将执行该处理的电路称为调光电路。

图像处理部830根据显示部13的规格也可以包括RGB-RGBW转换电路等其他处理电路。RGB-RGBW转换电路是指具有将RGB(红色、绿色、蓝色)图像数据转换为RGBW(红色、绿色、蓝色、白色)图像信号的功能的电路。也就是说，在显示部13包括RGBW4个颜色的像素的情况下，通过使用W(白色)像素显示图像数据内的W(白色)成分，可以减少功耗。注意，在显示部13包括RGBY4个颜色的像素的情况下，例如也可以使用RGB-RGBY(红色、绿色、蓝色、黄色)转换电路等。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

实施方式5

在本实施方式中，说明可以在上述实施方式中使用的OS晶体管的结构例子。

<晶体管的结构例子>

[结构例子1]

图23A是晶体管900的俯视图，图23C相当于沿着图23A所示的切断线X1-X2的切断面的截面图，图23D相当于沿着图23A所示的切断线Y1-Y2的切断面的截面图。注意，在图23A中，为了方便起见，省略晶体管900的构成要素的一部分(用作栅极绝缘膜的绝缘膜等)而进行图示。此外，有时将切断线X1-X2方向称为沟道长度方向，将切断线Y1-Y2方向称为沟道宽度方向。注意，有时在后面的晶体管的俯视图中也与图23A同样地省略构成要素的一部分。

晶体管900包括：衬底902上的用作栅电极的导电膜904；衬底902及导电膜904上的绝缘膜906；绝缘膜906上的绝缘膜907；绝缘膜907上的金属氧化膜908；与金属氧化膜908电连接的用作源电极的导电膜912a；以及与金属氧化膜908电连接的用作漏电极的导电膜912b。另外，在晶体管900上，详细地说，在导电膜912a、912b及金属氧化膜908上设置有绝缘膜914、916及918。绝缘膜914、916及918具有晶体管900的保护绝缘膜的功能。

此外，金属氧化膜908包括导电膜904一侧的第一金属氧化膜908a以及第一金属氧化膜908a上的第二金属氧化膜908b。另外，绝缘膜906及绝缘膜907具有晶体管900的栅极绝缘膜的功能。

作为金属氧化膜908可以使用In-M(M表示Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)氧化物及In-M-Zn氧化物。尤其是，作为金属氧化膜908优选使用In-M-Zn氧化物。

此外，第一金属氧化膜908a包括其In的原子个数比大于M的原子个数比的第一区域。第二金属氧化膜908b包括其In的原子个数比小于第一金属氧化膜908a的第二区域。第二区域包括薄于第一区域的部分。

通过使第一金属氧化膜908a包括其In的原子个数比大于M的原子个数比的第一区域，可以提高晶体管900的场效应迁移率(有时简单地称为迁移率或μFE)。具体而言，晶体管900的场效应迁移率可以超过10cm²/Vs。

例如，通过将上述场效应迁移率高的晶体管用于生成选择信号的驱动电路(特别是，连接到该驱动电路所包括的移位寄存器的输出端子的多路分配器)，可以提供边框宽度窄(也称为窄边框)的半导体装置或显示装置。

另一方面，当采用包括其In的原子个数比大于M的原子个数比的第一区域的第一金属氧化膜908a时，光照射时的晶体管900的电特性容易变动。然而，在本发明的一个方式的半导体装置中，在第一金属氧化膜908a上形成有第二金属氧化膜908b。另外，第二金属氧化膜908b的沟道区域的厚度小于第一金属氧化膜908a的厚度。

此外，因为第二金属氧化膜908b包括其In的原子个数比小于第一金属氧化膜908a的第二区域，所以其Eg大于第一金属氧化膜908a。因此，具有第一金属氧化膜908a和第二金属氧化膜908b的叠层结构的金属氧化膜908的对光负偏压应力测试的耐性变高。

通过采用上述结构的金属氧化膜，可以减少光照射时的金属氧化膜908的光吸收量。因此，能够抑制光照射时的晶体管900的电特性变动。此外，因为在本发明的一个方式的半导体装置中，绝缘膜914或绝缘膜916包含过剩氧，所以可以进一步抑制光照射时的晶体管900的电特性变动。

在此，参照图23B详细地说明金属氧化膜908。

图23B是将图23C所示的晶体管900的截面中的金属氧化膜908附近放大的截面图。

在图23B中，将第一金属氧化膜908a的厚度表示为t1，将第二金属氧化膜908b的厚度表示为t2-1及t2-2。因为在第一金属氧化膜908a上设置有第二金属氧化膜908b，所以在形成导电膜912a、912b时不会使第一金属氧化膜908a暴露于蚀刻气体或蚀刻溶液等。因此，第一金属氧化膜908a不会变薄或几乎不会变薄。另一方面，在第二金属氧化膜908b中，在形成导电膜912a、912b时第二金属氧化膜908b的不与导电膜912a、912b重叠的部分被蚀刻而形成凹部。也就是说，第二金属氧化膜908b的与导电膜912a、912b重叠的区域的厚度为t2-1，第二金属氧化膜908b的不与导电膜912a、912b重叠的区域的厚度为t2-2。

第一金属氧化膜908a和第二金属氧化膜908b的厚度的关系优选为t2-1>t1>t2-2。通过采用这种厚度的关系，可以提供具有高场效应迁移率且光照射时的阈值电压的变动量少的晶体管。

此外，当在晶体管900所具有的金属氧化膜908中形成有氧缺陷时，产生作为载流子的电子，由此容易成为常开启特性。由此，为了获得稳定的晶体管特性，减少金属氧化膜908中的氧缺陷，特别减少第一金属氧化膜908a中的氧缺陷是重要的。于是，本发明的一个方式的晶体管的结构特征在于：通过对金属氧化膜908上的绝缘膜，在此，金属氧化膜908上的绝缘膜914及/或绝缘膜916引入过剩氧，使氧从绝缘膜914及/或绝缘膜916移动到金属氧化膜908中，来填补金属氧化膜908中的氧缺陷，特别填补第一金属氧化膜908a中的氧缺陷。

另外，绝缘膜914、916更优选具有含有超过化学计量组成的氧的区域(氧过剩区域)。换句话说，绝缘膜914、916是一种能够释放氧的绝缘膜。此外，为了在绝缘膜914、916中设置氧过剩区域，例如，通过对成膜后的绝缘膜914、916引入氧形成氧过剩区域。作为氧的引入方法，可以使用离子注入法、离子掺杂法、等离子体浸没式离子注入法、等离子体处理等。

此外，为了填补第一金属氧化膜908a中的氧缺陷，优选使第二金属氧化膜908b的沟道形成区域附近的厚度减薄。因此，满足t2-2<t1的关系，即可。例如，第二金属氧化膜908b的沟道形成区域附近的厚度优选为1nm以上且20nm以下，更优选为3nm以上且10nm以下。

[结构例子2]

图24A至图24C示出晶体管900的其他结构例子。图24A是晶体管900的俯视图，图24B相当于沿着图24A所示的切断线X1-X2的切断面的截面图，图24C相当于沿着图24A所示的切断线Y1-Y2的切断面的截面图。

晶体管900包括：衬底902上的被用作第一栅电极的导电膜904；衬底902及导电膜904上的绝缘膜906；绝缘膜906上的绝缘膜907；绝缘膜907上的金属氧化膜908；与金属氧化膜908电连接的被用作源电极的导电膜912a；与金属氧化膜908电连接的被用作漏电极的导电膜912b；金属氧化膜908、导电膜912a及912b上的绝缘膜914、916；设置在绝缘膜916上且与导电膜912b电连接的导电膜920a；绝缘膜916上的导电膜920b；以及绝缘膜916及导电膜920a、920b上的绝缘膜918。

可以将导电膜920b用于晶体管900的第二栅电极。另外，当将晶体管900用于输入输出装置的显示部时，可以将导电膜920a用于显示元件的电极等。

被用作导电膜的导电膜920a及被用作第二栅电极的导电膜920b含有包含于金属氧化膜908中的金属元素。例如，通过使被用作第二栅电极的导电膜920b与金属氧化膜908包含同一金属元素，能够抑制制造成本。

例如，当被用作导电膜的导电膜920a及用作第二栅电极的导电膜920b是In-M-Zn氧化物时，用来形成In-M-Zn氧化物的溅射靶材的金属元素的原子个数比优选满足In≥M。作为这种溅射靶材的金属元素的原子个数比，可以举出In:M:Zn＝2:1:3、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:4.1等。

另外，作为被用作导电膜的导电膜920a及用作第二栅电极的导电膜920b的结构，可以采用单层结构或两层以上的叠层结构。注意，当导电膜920a、920b是叠层结构时，不限于上述溅射靶材的组成。

在形成导电膜920a、920b的工序中，导电膜920a、920b被用作抑制氧从绝缘膜914、916释放的保护膜。另外，导电膜920a、920b在形成绝缘膜918的工序之前具有作为半导体的功能，而导电膜920a、920b在形成绝缘膜918的工序之后具有作为导电体的功能。

在导电膜920a、920b中形成氧缺陷，对该氧缺陷从绝缘膜918添加氢，由此在传导带附近形成施主能级。其结果是，导电膜920a、920b的导电性变高而成为导电体。可以将成为导电体的导电膜920a、920b分别称为氧化物导电体。一般而言，氧化物半导体的能隙较大，所以对可见光具有透光性。另一方面，氧化物导电体是在传导带附近具有施主能级的氧化物半导体。因此，氧化物导电体的起因于该施主能级的吸收的影响较小，而对可见光具有与氧化物半导体相同程度的透光性。

<金属氧化物>

接着，对可用于上述OS晶体管的金属氧化物进行说明。以下，特别是对金属氧化物和CAC(Cloud-Aligned Composite)的详细内容进行说明。

CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为材料的整体具有半导体的功能。此外，在将CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有开关功能(开启/关闭的功能)。通过在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。

此外，CAC-OS或CAC-metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。另外，导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外，有时导电性区域被观察为其边缘模糊且以云状连接。

在CAC-OS或CAC-metal oxide中，有时导电性区域及绝缘性区域分别分散在材料中，其尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下。

此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该结构中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分与具有宽隙的成分互补作用，与具有窄隙的成分联动地在具有宽隙的成分中载流子流过。因此，在将上述CAC-OS或CAC-metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时，在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。

就是说，也可以将CAC-OS或CAC-metal oxide称为基质复合材料(matrixcomposite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。

CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。

金属氧化物优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。

例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InO_X1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为In_X2Zn_Y2O_Z2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaO_X3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为Ga_X4Zn_Y4O_Z4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InO_X1或In_X2Zn_Y2O_Z2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。

换言之，CAC-OS是具有以GaO_X3为主要成分的区域和以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域混在一起的构成的复合金属氧化物。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。

注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO₃(ZnO)_m1(m1为自然数)或In_(1+x0)Ga_(1-x0)O₃(ZnO)_m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。

上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC(c-axis aligned crystal)结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。

另一方面，CAC-OS与金属氧化物的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。

CAC-OS不包含组成不同的二种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。

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

在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。

CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。

CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。

另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。

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

CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaO_X3等为主要成分的区域及以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。

在此，以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域的导电性高于以GaO_X3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。

另一方面，以GaO_X3等为主要成分的区域的绝缘性高于以In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1为主要成分的区域。换言之，当以GaO_X3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。

因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaO_X3等的绝缘性及起因于In_X2Zn_Y2O_Z2或InO_X1的导电性的互补作用可以实现大通态电流(I_on)及高场效应迁移率(μ)。

另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

实施方式6

在本实施方式中，对上述实施方式所说明的电子设备的其他例子进行说明。

可以将本发明的一个方式的半导体装置及***应用于便携式电子设备、穿戴式电子设备以及电子书阅读器等。图25A至图25D示出使用本发明的一个方式的半导体装置或***的电子设备的例子。

图25A和图25B示出便携式信息终端2000的一个例子。便携式信息终端2000包括框体2001、框体2002、显示部2003、显示部2004及铰链部2005等。

框体2001与框体2002通过铰链部2005连接在一起。便携式信息终端2000可以从图25A所示的折叠状态转换成图25B所示的框体2001和框体2002展開的状态。

例如，可以在显示部2003及显示部2004中显示文件信息，并可以被用作电子书阅读器。此外，也可以在显示部2003及显示部2004中显示静态图像或动态图像。另外，显示部2003也可以包括触摸屏。

如此，当携带时可以使便携式信息终端2000为折叠状态，因此通用性优越。

另外，框体2001和框体2002也可以包括电源按钮、操作按钮、外部连接端口、扬声器、麦克风等。

此外，在便携式信息终端2000也可以具有使用设置在显示部2003中的触摸传感器识别文字、图形、图像的功能。在此情况下，例如可以进行如下学习：使用手指或触屏笔等对显示用来学习数学或语言等的问题集等的信息终端写入解答并由便携式信息终端2000判定正误。此外，便携式信息终端2000也可以具有语音解释功能。在此情况下，例如，可以使用便携式信息终端2000学习外语等。上述便携式信息终端适用于用于教科书等教材或笔记本等的情况。

另外，设置在显示部2003中的触摸传感器所取得的触摸信息可以在本发明的一个方式的半导体装置预测电力供应的有无时使用。

图25C示出便携式信息终端的一个例子。图25C所示的便携式信息终端2010包括框体2011、显示部2012、操作按钮2013、外部连接端口2014、扬声器2015、麦克风2016、照相机2017等。

在便携式信息终端2010中，在显示部2012中具有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部2012可以进行打电话或输入文字等各种操作。

另外，通过操作按钮2013的操作，可以进行电源的开启、关闭工作或切换显示在显示部2012上的图像的种类。例如，可以将电子邮件的编写画面切换为主菜单画面。

另外，通过在便携式信息终端2010内部设置陀螺仪传感器或加速度传感器等检测装置，可以判断便携式信息终端2010的方向(纵向或横向)，而对显示部2012的屏面显示方向进行自动切换。另外，屏面显示的切换也可以通过触摸显示部2012、操作操作按钮2013或者使用麦克风2016输入声音来进行。

便携式信息终端2010例如具有选自电话机、笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种功能。例如，便携式信息终端2010可以被用作智能手机。此外，便携式信息终端2010例如可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、动画播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。

图25D示出照相机的一个例子。照相机2020包括框体2021、显示部2022、操作按钮2023、快门按钮2024等。另外，照相机2020安装有可装卸的镜头2026。

在此，虽然照相机2020具有能够从框体2021拆卸下镜头2026而交换的结构，但是镜头2026和框体2021也可以被形成为一体。

通过按下快门按钮2024，照相机2020可以拍摄静态图像或动态图像。另外，也可以使显示部2022具有触摸屏的功能，通过触摸显示部2022进行摄像。

另外，照相机2020还可以具备另外安装的闪光灯装置及取景器等。另外，这些构件也可以组装在框体2021中。

在图25A至图25D所示的电子设备中可以安装在上述实施方式中说明的***。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

Claims (14)

1.一种半导体装置，包括：

发送部；

控制器；

图像处理部；

驱动电路；以及

检查电路，

其中，所述控制器控制所述图像处理部的工作及所述检查电路的工作，

所述图像处理部利用图像数据生成影像信号，

所述驱动电路将所述影像信号输出到显示部，

所述检查电路对设置在所述显示部中的元件的特性不均匀的程度进行检查，

并且，检查结果被输出到所述发送部。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，

其中根据包含有关设置在所述显示部中的所述元件的所述特性的信息的信号进行所述检查，

并且所述信号从所述显示部被输入到所述检查电路。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，

其中所述检查电路包括转换电路、评价电路及存储装置，

所述转换电路将所述信号转换为数字信号，

所述评价电路计算出对应于所述数字信号的第一元件特性与基准的第二元件特性之间的差，

并且所述存储装置储存所述第一元件特性、所述第二元件特性及由所述评价电路计算出的数据。

4.根据权利要求2所述的半导体装置，

其中所述控制器将所述信号输出到所述发送部，

并且所述控制器根据所述信号将被所述发送部校正的图像数据输出到所述图像处理部。

5.一种显示模块，包括：

包括权利要求1所述的半导体装置的控制部；以及

所述显示部，

其中，所述显示部包括发光元件、电连接到所述发光元件的晶体管，

并且，所述检查电路对所述晶体管的阈值电压、所述晶体管的场效应迁移率或所述发光元件的阈值电压的不均匀的程度进行检查。

6.根据权利要求5所述的显示模块，

其中所述显示部包括含有多个第一像素的第一像素群、以及含有多个第二像素的第二像素群，

所述第一像素包括反射型液晶元件，

并且所述第二像素包括所述发光元件。

7.一种电子设备，包括：

权利要求5所述的显示模块；以及

处理器，

其中，所述处理器根据设置在所述显示部中的所述元件的所述特性的所述不均匀对图像数据进行校正。

8.一种显示模块，包括：

控制器；

图像处理部；

驱动电路；以及

检查电路，

其中，所述控制器控制所述图像处理部的工作及所述检查电路的工作，

所述图像处理部利用图像数据生成影像信号，

所述驱动电路将所述影像信号输出到显示部，

所述检查电路对设置在所述显示部中的元件的特性不均匀的程度进行检查，

并且，检查结果被输出到所述显示模块的外部。

9.根据权利要求8所述的显示模块，

其中根据包含有关设置在所述显示部中的所述元件的所述特性的信息的信号进行所述检查，

并且所述信号从所述显示部被输入到所述检查电路。

10.根据权利要求9所述的显示模块，

其中所述检查电路包括转换电路、评价电路及存储装置，

所述转换电路将所述信号转换为数字信号，

所述评价电路计算出对应于所述数字信号的第一元件特性与基准的第二元件特性之间的差，

并且所述存储装置储存所述第一元件特性、所述第二元件特性及由所述评价电路计算出的数据。

11.根据权利要求9所述的显示模块，

其中所述控制器将所述信号输出到发送部，

并且所述控制器根据所述信号将被所述发送部校正的图像数据输出到所述图像处理部。

12.根据权利要求8所述的显示模块，还包括：

控制部；以及

所述显示部，

其中所述显示部包括发光元件、电连接到所述发光元件的晶体管，

并且所述检查电路对所述晶体管的阈值电压、所述晶体管的场效应迁移率或所述发光元件的阈值电压的不均匀的程度进行检查。

13.根据权利要求12所述的显示模块，

其中所述显示部包括含有多个第一像素的第一像素群、以及含有多个第二像素的第二像素群，

所述第一像素包括反射型液晶元件，

并且所述第二像素包括所述发光元件。

14.一种电子设备，包括：

权利要求12所述的显示模块；以及

处理器，

其中，所述处理器根据设置在所述显示部中的所述元件的所述特性的所述不均匀对图像数据进行校正。