TWI793126B - 機器學習方法及機器學習系統 - Google Patents

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TWI793126B
TWI793126B TW107116490A TW107116490A TWI793126B TW I793126 B TWI793126 B TW I793126B TW 107116490 A TW107116490 A TW 107116490A TW 107116490 A TW107116490 A TW 107116490A TW I793126 B TWI793126 B TW I793126B
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岡本佑樹
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日商半導體能源硏究所股份有限公司
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Abstract

本發明提高顯示裝置的顯示品質。提供一種輸入到顯示裝置的影像資料的校正方法。提供一種新穎的影像校正方法或影像校正系統。利用如下方法進行校正輸入到顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習：取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示在顯示裝置上的影像；藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由使第一影像資料加第三影像資料而生成第四影像資料；以及以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第四影像資料的方式更新權係數。

Description

機器學習方法及機器學習系統
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置。本發明的一個實施方式係關於一種影像校正技術。本發明的一個實施方式係關於一種機器學習方法及使用該方法的系統。
本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本說明書等所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的例子，可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、其驅動方法或者其製造方法。
注意，在本說明書等中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路、運算裝置及記憶體裝置等都是半導體裝置的一個實施方式。另外，攝像裝置、電光裝置、發電裝置(包括薄膜太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等)以及電子裝置有時包括半導體裝置。
近年來，被要求具備高解析度的顯示裝置的電子裝置。例如，現在家用電視機(也稱為電視或電視接收器)的主流為全高清(Full High-Definition，像素數為1920×1080)，並且正在對諸如4K2K(像素數為3840×2160)、8K4K(像素數為7680×4320)等高解析度的顯示裝置進行研發。在非專利文獻1中，已公開了具有8K4K解析度的有機EL顯示器。
[非專利文獻1]S.Kawashima，et al.，”13.3-In. 8K X 4K 664-ppi OLED Display Using CAAC-OS FETs，”SID 2014 DIGEST，pp.627-630.
對顯示裝置有大型化的要求。例如，家用電視機的主流為螢幕尺寸超過對角線50英寸的電視機。另外，數位看板(Digital Signage)等的螢幕尺寸越大，能夠顯示的資訊量越多，對數位看板有進一步的大螢幕化的要求。
另一方面，在顯示裝置的顯示區域大時，容易受到構成像素的電晶體的特性不均勻和顯示元件的特性不均勻等的影響，由此發生顯示不均勻很顯著的問題。尤其是，在排列多個顯示面板而實現了大顯示區域的顯示裝置中，發生起因於各顯示面板的特性不均勻而明顯看出面板間的邊界的問題。
本發明的一個實施方式的目的之一是提高顯示裝置的顯示品質。本發明的一個實施方式的另一目的是提供一種輸入到顯示裝置的影像資料的校正方法。本發明的一個實施方式的另一目的是提供一種新穎的影像校正方法或影像校正系統。
注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，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衍生上述以外的目的。
本發明的一個實施方式是利用人工智慧(AI：Artificial Intelligence)的影像校正。作為人工智慧，可以利用神經網路，尤其可以利用人工神經網路(ANN：Artificial Neural Network)。另外，本發明的一個實施方式係關於一種神經網路的學習方法。
本發明的一個實施方式是一種校正輸入到顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習方法。該方法包括如下步驟：取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示在顯示裝置上的影像；藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由使第一影像資料加第三影像資料而生成第四影像資料；以及以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第四影像資料的方式更新權係數。
本發明的另一個實施方式是一種校正輸入到顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習方法。該方法包括如下步驟：取得第二影像資料，該第 二影像資料基於藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示在顯示裝置上的影像；藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由作為參考值使用第三影像資料中的所有灰階的最大值並反轉第三影像資料中的灰階，而生成第五影像資料；藉由取得第一影像資料與第五影像資料之間的差異而生成第六影像資料；以及以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第六影像資料的方式更新權係數。
本發明的另一個實施方式是一種校正輸入到包括多個顯示面板的顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習方法。該方法包括如下步驟：將第一影像資料分割為其數量與顯示面板的數量相等的部分，並且取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料的該部分輸入到多個顯示面板而顯示在顯示裝置上的影像；藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由使第一影像資料加第三影像資料而生成第四影像資料；以及以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第四影像資料的方式更新權係數。
本發明的另一個實施方式是一種校正輸入到包括多個顯示面板的顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習方法。該方法包括如下步驟：將第一影像資料分割為其數量與顯示面板的數量相等的部分，並且取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料的該部分輸入到顯示面板而顯示在顯示裝置上的影像；藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由作為參考值使用第三影像資料中的所有灰階的最大值並反轉第三影像資料中的灰階，而生成第五影像資料；藉 由取得第一影像資料與第五影像資料之間的差異而生成第六影像資料；以及以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第六影像資料的方式更新權係數。
在上述結構中，神經網路較佳為包括輸入層與輸出層之間的一個以上的卷積層。此時，作為輸入到輸入層的資料較佳為使用藉由對第一影像資料進行填料處理(padding processing)而得到的資料。
本發明的另一個實施方式是一種校正輸入到顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習系統。機器學習系統包括處理裝置及成像裝置。處理裝置包括具有神經網路的運算部、控制部及資料生成部。控制部具有向顯示裝置輸出第一影像資料的功能、以及控制成像裝置的工作的功能。成像裝置拍攝具有如下功能：藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示的影像，並且將該影像作為第二影像資料輸出到處理裝置。資料生成部具有藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料的功能、以及藉由使第一影像資料加第三影像資料而生成第四影像資料的功能。運算部具有以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第四影像資料的方式更新權係數的功能。
本發明的另一個實施方式是一種校正輸入到顯示裝置的影像資料的神經網路的機器學習系統。機器學習系統包括處理裝置及成像裝置。處理裝置包括具有神經網路的運算部、控制部及資料生成部。控制部具有向顯示裝置輸出第一影像資料的功能、以及控制成像裝置的工作的功能。成像裝置具有如下功能：拍攝藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示的影 像，並且將該影像作為第二影像資料輸出到處理裝置。資料生成部具有藉由取得第一影像資料與第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料的功能、藉由作為參考值使用第三影像資料中的所有灰階的最大值並反轉第三影像資料中的灰階，而生成第五影像資料的功能、以及藉由取得第一影像資料與第五影像資料之間的差異而生成第六影像資料的功能。運算部具有以藉由將第一影像資料輸入到神經網路而得到的輸出資料靠近於第六影像資料的方式更新權係數的功能。
在上述結構中，控制部較佳為包括影像分割部。此時，較佳的是，顯示裝置包括多個顯示面板，並且影像分割部具有將控制部所輸出的第一影像資料分割為其數量與多個顯示面板的數量相等的部分的功能。
在上述結構中，神經網路較佳為包括輸入層與輸出層之間的一個以上的卷積層。此時，資料生成部較佳為具有對輸入到神經網路的第一影像資料進行填料處理的功能。
本發明的另一個實施方式是一種包括顯示裝置及信號生成部的顯示系統。顯示裝置包括多個顯示面板。信號生成部包括校正電路及分割電路。校正電路校正具有輸入到校正電路的影像資料並將影像資料輸出到分割電路的功能。分割電路具有將被校正電路校正的影像資料分割為其數量與顯示面板的數量相等的部分並輸出影像資料的該部分的功能。
在上述結構中，校正電路較佳為具有以顯示在多個顯示面板的邊界連貫的影像的方式校正影像資料的功能。
在上述結構中，校正電路較佳為使用神經網路校正影像資料。
上述顯示系統較佳為包括具有接收神經網路的權係數的功能的接收部。此時，信號生成部較佳為具有將從接收部輸入的權係數反映到神經網路的功能。
根據本發明的一個實施方式，可以提高顯示裝置的顯示品質。可以提供一種輸入到顯示裝置的影像資料的校正方法。可以提供一種新穎的影像校正方法或影像校正系統。
注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。另外，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載衍生上述以外的效果。
DP:顯示面板
FE:前端部
DEC:解碼器
PC:處理電路
RCV:接收部
IF:介面
CTRL:控制電路
DIV:分割電路
CC:校正電路
10:顯示系統
20:顯示裝置
21:像素部
22:像素
23:驅動電路
24:驅動電路
30:信號生成部
40:運算處理裝置
51:顯示區域
51a:顯示區域
51b:顯示區域
51c:顯示區域
51d:顯示區域
52:區域
52b:區域
52c:區域
52d:區域
53:區域
54:FPC
54a:FPC
55:顯示區域
60:機器學習系統
61:控制部
62:資料生成部
63:運算部
64:記憶部
64a:記憶部
64b:記憶部
64c:記憶部
65:成像裝置
70:處理裝置
71:分割電路
400:顯示裝置
411:基板
412:基板
420:液晶元件
421:導電層
422:液晶
423:導電層
424a:配向膜
424b:配向膜
426:絕緣層
430:電晶體
431:導電層
431a:導電層
432:半導體層
432j:區域
432n:區域
432p:半導體層
433a:導電層
433b:導電層
434:絕緣層
435:雜質半導體層
437:半導體層
438:連接部
439a:偏光板
439b:偏光板
441:彩色層
442:遮光層
460:電容器
481:絕緣層
482:絕緣層
483:絕緣層
484:絕緣層
485:絕緣層
486:導電層
487:導電層
488:絕緣層
490:背光單元
700:顯示裝置
700A:顯示裝置
701:基板
702:像素部
704:源極驅動電路部
705:基板
706:閘極驅動電路部
708:FPC端子部
710:信號線
711:佈線部
712:密封劑
716:FPC
721:源極驅動器IC
722:閘極驅動器電路
723:FPC
724:印刷電路板
730:絕緣膜
732:密封膜
734:絕緣膜
736:彩色膜
738:遮光膜
750:電晶體
752:電晶體
760:連接電極
770:平坦化絕緣膜
772:導電膜
778:結構體
780:異方性導電膜
782:發光元件
786:EL層
788:導電膜
790:電容器
791:觸控面板
792:絕緣膜
793:電極
794:電極
795:絕緣膜
796:電極
797:絕緣膜
5001:顯示部
5002:儀表板
5003:方向盤
5004:擋風玻璃
5005:照相機
5006:出風口
5007:顯示面板
5007a:顯示面板
5007b:顯示面板
5007c:顯示面板
5007d:顯示面板
7000:顯示部
7100:電視機
7101:外殼
7103:支架
7111:遙控器
7200:筆記型個人電腦
7211:外殼
7212:鍵盤
7213:指向裝置
7214:外部連接埠
7300:數位看板
7301:外殼
7303:揚聲器
7311:資訊終端設備
7400:數位看板
7401:柱子
7411:資訊終端設備
在圖式中：圖1示出顯示系統的結構例子；圖2A和圖2B示出顯示裝置的結構例子；圖3A至圖3C示出顯示裝置的結構例子；圖4A、圖4B-1、圖4B-2及圖4C是說明顯示裝置的工作例子的圖；圖5示出校正電路的結構例子；圖6是機器學習系統的結構例子； 圖7是機器學習系統的工作方法的流程圖；圖8是說明資料生成部的工作例子的圖；圖9A示出神經網路的結構例子，圖9B是說明學習方法的圖；圖10是說明資料生成部的工作例子的圖；圖11A和圖11B示出神經網路的結構例子；圖12示出半導體裝置的結構例子；圖13示出記憶單元的結構例子；圖14示出偏置電路的結構例子；圖15是時序圖；圖16A和圖16B示出像素的結構例子；圖17A和圖17B示出顯示裝置的結構例子；圖18示出顯示裝置的結構例子；圖19示出顯示裝置的結構例子；圖20示出顯示裝置的結構例子；圖21示出顯示裝置的結構例子；圖22示出顯示裝置的結構例子；圖23示出顯示裝置的結構例子；圖24A至圖24G示出電晶體的結構例子；圖25A至圖25E示出電晶體的結構例子；圖26A和圖26B示出電子裝置的結構例子；圖27A和圖27B示出電子裝置的結構例子；圖28示出車輛的結構例子。
本發明的選擇圖為圖6。
參照圖式對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侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。
注意，在以下說明的發明的結構中，在不同的圖式之間共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重複說明。此外，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加元件符號。
注意，在本說明書所說明的各個圖式中，有時為了明確起見，誇大表示各組件的大小、層的厚度、區域。因此，本發明並不侷限於圖式中的尺寸。
在本說明書等中使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免組件的混淆而附記的，而不是為了在數目方面上進行限定的。
電晶體是半導體元件的一種，並且可以進行電流或電壓的放大、控制導通或非導通的切換工作等。本說明書中的電晶體包括IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor：絕緣閘場效電晶體)和薄膜電晶體(TFT：Thin Film Transistor)。
在本說明書等中，顯示裝置的一個實施方式的顯示面板是指能夠在顯示面顯示(輸出)影像等的面板。因此，顯示面板是輸出裝置的一個實施方式。
另外，在本說明書等中，有時將在顯示面板的基板上安裝有例如FPC(Flexible Printed Circuit：軟性印刷電路板)或TCP(Tape Carrier Package：捲帶式封裝)等連接器的結構或在基板上以COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)方式等直接安裝IC(積體電路)的結構稱為顯示面板模組或顯示模組，或者也簡稱為顯示面板等。
另外，在本說明書等中，觸控感測器是指能夠檢測出手指或觸控筆等被檢測體的接觸、被壓或靠近等的感測器。另外，也可以具有檢測其位置資訊的功能。因此，觸控感測器是輸入裝置的一個實施方式。例如，觸控感測器可以採用具有一個以上的感測器元件的結構。
另外，在本說明書等中，有時將包括觸控感測器的基板稱為觸控感測器面板，或者簡稱為觸控感測器等。另外，在本說明書等中，有時將在觸控感測器面板的基板上安裝有例如FPC或TCP等連接器的結構或者在基板上以COG方式等安裝有IC的結構稱為觸控感測器面板模組、觸控感測器模組、感測器模組，或者簡稱為觸控感測器等。
注意，在本說明書等中，顯示裝置的一個實施方式的觸控面板具有如下功能：在顯示面顯示(輸出)影像等的功能；以及檢測出手指或觸控筆 等被檢測體接觸、被壓或靠近顯示面的作為觸控感測器的功能。因此觸控面板是輸入輸出裝置的一個實施方式。
觸控面板例如也可以稱為具有觸控感測器的顯示面板(或顯示裝置)、具有觸控感測器功能的顯示面板(或顯示裝置)。
觸控面板也可以包括顯示面板及觸控感測器面板。或者，也可以是顯示面板內部或表面具有觸控感測器的功能的結構。
另外，在本說明書等中，有時將在觸控面板的基板上安裝有例如FPC或TCP等連接器的結構或者在基板上以COG方式等安裝有IC的結構稱為觸控面板模組、顯示模組，或者簡稱為觸控面板等。
實施方式1
在本實施方式中，說明本發明的一個實施方式的顯示系統及機器學習系統的結構例子、以及機器學習方法等。
[顯示系統的結構例子]
在此，以顯示系統所具有的顯示裝置包括多個顯示面板的情況為例進行說明。注意，顯示裝置也可以包括一個顯示面板。
圖1示出顯示系統10的結構例子。顯示系統10具有基於從外部接收的資料生成用來顯示預定影像的信號並使用該信號顯示影像的功能。顯示 系統10包括顯示裝置20及信號生成部30。
顯示裝置20及信號生成部30都可以由半導體裝置構成。此外，可以將信號生成部30所包括的電路集成於一個積體電路中。因此，可以將顯示裝置20稱為半導體裝置。另外，可以將信號生成部稱為半導體裝置或積體電路。
〔顯示裝置的結構例子〕
顯示裝置20包括多個顯示面板DP。顯示面板DP都具有基於從信號生成部30輸入的用來顯示預定影像的信號(以下，也稱為視訊信號)而顯示影像的功能。圖1示出包括N行M列(N、M為自然數)的顯示面板DP的顯示裝置20。注意，顯示面板DP能夠分別獨立地控制顯示。
藉由將一個影像分割為多個影像而顯示在顯示裝置20所包括的多個顯示面板DP的每一個上，可以擴大影像的顯示區域，由此可以使顯示裝置20大型化。例如，可以實現螢幕尺寸為對角線30英寸以上、40英寸以上、50英寸以上或60英寸以上的顯示裝置20。另外，可以實現解析度為全高清以上，例如解析度為4K2K、8K4K或其以上的具有高解析度的顯示裝置。
注意，雖然圖1示出將多個顯示面板DP配置為N行M列的矩陣狀的例子，但是顯示面板DP的排列方法不侷限於此，根據用途可以採用各種配置方法。
在使用多個顯示面板DP顯示影像的情況下，一個顯示面板DP的尺寸不需要大。由此，不需要使用來製造顯示面板的製造裝置大型化。此外，因為可以使用中小型顯示面板的製造裝置，所以不需要另行準備大型顯示裝置用設備，從而可以抑制製造成本。另外，能夠防止顯示面板的大型化所導致的良率的下降。
從信號生成部30供應的視訊信號(資料SD’[1，1]至SD’[N，M]，以下有時總稱為SD’)分別被輸入到顯示面板DP。圖2A示出將視訊信號供應到顯示面板DP[1，1]至[N，M]的狀態。N×M個資料SD’(SD’[1，1]至[N，M])被輸入到顯示裝置20，資料SD’[i，j](i為1以上且N以下的整數，j為1以上且M以下的整數)被輸入到顯示面板DP[i，j]。
圖2B示出一個顯示面板DP的結構例子。顯示面板DP包括具有多個像素22的像素部21、驅動電路23及驅動電路24。
像素22都包括顯示元件，並具有顯示規定的灰階的功能。藉由從驅動電路23及驅動電路24輸出的信號，控制像素22的灰階，在像素部21上顯示規定的影像。
作為設置在像素22中的顯示元件的例子，可以舉出液晶元件、發光元件等。作為液晶元件，可以採用透過式液晶元件、反射式液晶元件、半透過式液晶元件等。此外，作為顯示元件，也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(註冊 商標)方式等的顯示元件等。另外，作為發光元件，例如可以舉出OLED(有機發光二極體)、LED(發光二極體)、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子點發光二極體)、半導體雷射等自發光性發光元件。
此外，可以自由地設定設置在像素部21中的像素22的個數。例如，當在顯示裝置20上顯示4K2K的影像時，在N×M個顯示面板DP中設置的像素的總數較佳為3840×2160個以上或4096×2160個以上。此外，當顯示8K4K的影像時，被設置的像素的總數較佳為7680×4320個以上。另外，也可以在像素部21上設置更多的像素22。
像素22的每一個與佈線SL及佈線GL連接。此外，佈線GL的每一個與驅動電路23連接，佈線SL的每一個與驅動電路24連接。
驅動電路23具有將用來選擇像素22的信號(以下，也稱為選擇信號)供應到像素22的功能。明確而言，驅動電路23具有將選擇信號供應到佈線GL的功能，佈線GL具有將從驅動電路23輸出的選擇信號傳送到像素22的功能。此外，也可以將佈線GL稱為選擇信號線、閘極線等。
驅動電路24具有將視訊信號供應到像素22的功能。明確而言，驅動電路24具有將視訊信號供應到佈線SL的功能，佈線SL具有將從驅動電路24輸出的視訊信號傳送到像素22的功能。此外，也可以將佈線SL稱為視訊信號線、源極線等。藉由對被供應選擇信號的像素22供應視訊信號，像素22被寫入視訊信號並顯示規定的灰階。
當在顯示裝置20中設置多個顯示面板DP時，在多個顯示面板DP中，較佳為在相鄰的顯示面板DP間連貫地設置顯示區域。圖3A至圖3C示出顯示面板DP的結構例子及配置例子。
圖3A所示的顯示面板DP包括顯示區域51、以及與顯示區域51相鄰且使可見光透過的區域52和遮斷可見光的區域53。圖3A示出顯示面板DP中設置有FPC(Flexible Printed Circuit)54的例子。
顯示區域51具有多個像素22(未圖示)。在區域52中，例如可以設置有構成顯示面板DP的一對基板及用來密封夾在該一對基板之間的顯示元件的密封劑等。此時，將對可見光具有透光性的材料用作設置在區域52中的構件。在區域53中，例如可以設置有與顯示區域51所具有的像素22連接的佈線等。在區域53中，還可以設置有驅動電路23或驅動電路24。在區域53中，還可以設置有與FPC54連接的端子及與該端子連接的佈線等。
圖3B示出圖3A所示的顯示面板DP的配置例子。在此，作為一個例子示出相鄰的四個顯示面板DPa、DPb、DPc及DPd。另外，圖3C是從與顯示面相反一側看四個顯示面板時的立體示意圖。
顯示面板DP具有與其他顯示面板DP彼此重疊的區域。具體地，以一個顯示面板DP所具有的使可見光透過的區域52包括重疊於其他顯示面板DP所包括的顯示區域51上(顯示面一側)的區域的方式配置有顯示面板DPa、DPb、DPc及DPd。此外，以一個顯示面板DP所具有的遮斷可 見光的區域53不重疊於其他顯示面板DP的顯示區域51上的方式配置有顯示面板DPa、DPb、DPc及DPd。
更明確而言，沿著顯示面板DPa的顯示區域51a的短邊的區域重疊於顯示面板DPb的區域52b的一部分。另外，沿著顯示面板DPa的顯示區域51a的長邊的區域重疊於顯示面板DPc的區域52c的一部分。另外，顯示面板DPd的區域52d重疊於沿著顯示面板DPb的顯示區域51b的長邊的區域以及沿著顯示面板DPc的顯示區域51c的短邊的區域。
如此，藉由在一個顯示面板的顯示區域51上重疊另一個顯示面板的使可見光透過的區域52，可以從顯示面一側看到顯示區域51。由此，能夠將沒有接縫且連貫地配置有顯示區域51a、51b、51c及51d的區域用作顯示裝置20的顯示區域55。
較佳的是，用於顯示面板DP的一對基板具有撓性，顯示面板DP具有撓性。因此，如圖3B和圖3C所示，使FPC54a一側的顯示面板DPa的一部分彎曲，將FPC54a重疊於相鄰的顯示面板DPb的顯示區域51b的下側。其結果，可以使FPC54a與顯示面板DPb的背面在物理上互不干涉。另外，當將顯示面板DPa與顯示面板DPb重疊黏合時，由於不需要考慮FPC54a的厚度，所以可以減少顯示面板DPb的區域52b的頂面與顯示面板DPa的顯示區域51a的頂面的高度差。其結果，可以抑制位於顯示區域51a上的顯示面板DPb的端部被看到。
再者，藉由使各顯示面板DP具有撓性，例如可以以顯示面板DPb的 顯示區域51b的頂面高度與顯示面板DPa的顯示區域51a的頂面高度一致的方式平緩地使顯示面板DPb彎曲。由此，除了顯示面板DPa與顯示面板DPb重疊的區域附近以外，能夠使各顯示區域的高度一致，從而可以提高顯示在顯示區域55上的影像的顯示品質。
另外，為了減小兩個相鄰的顯示面板DP間的步階，較佳為顯示面板DP的厚度較薄。例如顯示面板DP的厚度較佳為1mm以下，更佳為300μm以下，進一步較佳為100μm以下。
如上所述，顯示裝置20可以使用多個顯示面板DP顯示影像。
〔信號生成部的結構例子〕
圖1所示的信號生成部30具有基於從外部輸入的資料生成視訊信號的功能。信號生成部30包括前端部FE、解碼器DEC、處理電路PC、接收部RCV、介面IF、控制電路CTRL、分割電路DIV及校正電路CC。
前端部FE具有接收從外部輸入的信號並適當地進行信號處理的功能。前端部FE例如被輸入以預定的方式被編碼並調變的廣播信號等。前端部FE可以具有對接收的視訊信號進行解調及類比-數位變換等的功能。另外，前端部FE可以具有進行錯誤糾正的功能。被前端部FE接收且進行了信號處理的資料被輸出到解碼器DEC。
解碼器DEC具有對被編碼的信號進行解碼的功能。當輸入到前端部FE的廣播信號所包括的影像資料被壓縮時，解碼器DEC對該影像資料進 行延伸。例如，解碼器DEC可以具有熵解碼、逆量子化、逆離散餘弦變換(IDCT)或逆離散正弦變換(IDST)等逆正交變換、圖框內預測及圖框間預測等的功能。
作為8K4K廣播的編碼標準採用H.265/MPEG-H High Efficiency Video Coding(高效率視頻編碼，以下稱為HEVC)。當輸入到前端部FE的廣播信號所包括的影像資料根據HEVC被編碼時，解碼器DEC根據HEVC進行解碼。
藉由利用解碼器DEC的解碼處理來生成影像資料，將該影像資料輸出到處理電路PC。
處理電路PC具有對從解碼器DEC輸入的影像資料進行影像處理來生成資料SD並將資料SD輸出到校正電路CC的功能。
作為影像處理的例子，可以舉出雜訊去除處理、灰階轉換處理、色調校正處理、亮度校正處理等。色調校正處理或亮度校正處理可以使用伽瑪校正等進行。此外，處理電路PC也可以具有執行如下處理的功能：伴隨解析度的上變頻(up-conversion)的像素間插補處理；以及伴隨圖框頻率的上變頻的圖框間插補處理等。
作為雜訊去除處理，可以舉出如下處理：去除各種雜訊諸如產生在文字等的輪廓附近的蚊狀雜訊、產生在高速的動態影像中的塊狀雜訊、產生閃爍的隨機雜訊、解析度的上變頻所引起的點狀雜訊等。
灰階轉換處理是指將資料SD所示的灰階轉換為對應於顯示裝置20的輸出特性的灰階的處理。例如，在使灰階數增大時，藉由對以較小的灰階數輸入的影像資料插補對應於各像素的灰階且將該對應於各像素的灰階分配於各像素，可以進行使長條圖平滑化的處理。此外，擴大動態範圍的高動態範圍(HDR)處理也包括在灰階變化處理中。
色調校正處理是指校正影像的色調的處理。此外，亮度校正處理是指校正影像的亮度(亮度對比)的處理。例如，根據設置有顯示裝置20的空間的照明的種類、亮度或色純度將顯示在顯示裝置20上的影像的亮度或色調校正為最適合的亮度或色調。
像素間插補處理是在使解析度上變頻時插補本來不存在的資料的處理。例如，作為重新插補的像素的顏色的資料(例如，對應於紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的各顏色的灰階)，參照該像素附近的像素的顏色的資料，將資料插補為該像素附近的像素的顏色的中間顏色的資料。
圖框間插補處理是在增大顯示的影像的圖框頻率時生成本來不存在的圖框(插補圖框)的影像的處理。例如，利用某兩個影像的差異生成***在兩個影像之間的插補圖框的影像。或者，也可以在兩個影像之間生成多個插補圖框的影像。例如，當影像資料的圖框頻率為60Hz時，藉由生成多個插補圖框，可以將輸出到顯示裝置20的視訊信號的圖框頻率增大為兩倍的120Hz、四倍的240Hz或八倍的480Hz等。
上述影像處理也可以使用獨立於處理電路PC的影像處理電路進行。
校正電路CC包括神經網路NN1。校正電路CC具有使用神經網路對從處理電路PC輸入的資料SD進行校正並輸出被校正的資料SD’的功能。
分割電路DIV具有將從校正電路CC輸入的資料SD’分割為多個資料SD’[1，1]至SD’[N，M]的功能。資料SD’[i，j]是對應於顯示面板DP[i，j]所顯示的影像的影像資料。資料SD’被分割為其數量與設置在顯示裝置20中的顯示面板DP的數量相等的資料。在圖1中，資料SD’被分割為N×M個資料而輸出到顯示裝置20。
接收部RCV具有接收從外部輸入的資料或控制信號的功能。除了運算處理裝置40之外，還可以利用遙控器、可攜式資訊終端(智慧手機或平板終端等)或者設置在顯示裝置20中的操作按鈕等對接收部RCV輸入資料或控制信號。
下述的神經網路NN1的權係數W能夠被設置在信號生成部30的外部的運算處理裝置40等接收。作為運算處理裝置40，可以使用電腦、專用伺服器或雲等運算處理能力強的電腦。在運算處理裝置40中，藉由將利用下述的機器學習系統的學習得到的權係數W藉由接收部RCV供應到校正電路CC，可以將學習結果反映到神經網路NN1。在此，也可以使用下述的機器學習系統代替運算處理裝置40。
介面IF具有對接收部RCV所接收的資料或控制信號進行適當的信號 處理並將該資料或控制信號輸出到控制電路CTRL的功能。
控制電路CTRL具有對信號生成部30所包括的各電路供應控制信號的功能。例如，控制電路CTRL具有對解碼器DEC、處理電路PC、分割電路DIV或校正電路CC供應控制信號的功能。可以基於接收部RCV所接收的控制信號等進行利用控制電路CTRL的控制。
在上述信號生成部30中生成的視訊信號被輸出到顯示裝置20，在顯示裝置20上顯示影像。在此，當在顯示裝置20中將多個顯示面板DP配置為矩陣狀時，如圖4A所示，存在有顯示面板DP彼此相鄰的區域，亦即顯示面板DP的接縫區域(圖式中的區域S)。在使用多個顯示面板DP顯示影像時，較佳為確保區域S的影像連貫性。
然而，像素22所包括的電晶體的特性或電容器的尺寸、佈線SL的寄生電阻或寄生電容器、驅動電路24的驅動能力等有可能根據顯示面板DP而產生不均勻。由此，在視訊信號被供應到各顯示面板DP時，根據顯示面板DP而產生顯示影像的誤差，因此有可能在接縫區域中使影像不連貫。此外，如圖3B和圖3C所示，在一個顯示面板DP的顯示區域51具有與其他顯示面板DP的使可見光透過的區域52重疊的區域的情況下，在接縫區域中，顯示在顯示區域51中的影像隔著區域52被看到，由此有可能產生灰階誤差。因此，當將直接分割生成在處理電路PC中的資料SD的資料(資料SD[1，1]至[N，M])供應到各顯示面板DP時，如圖4B-1所示，有可能看到在區域S中不連貫的影像。
於是，在本發明的一個實施方式中，將具有利用人工智慧(AI：Artificial Intelligence)校正視訊信號的功能的校正電路CC設置於信號生成部30中。明確而言，校正電路CC具有人工神經網路(ANN：Artificial Neural Network)，藉由該人工神經網路的推論(認知)，以尤其補償接縫的影像的不連貫性的方式校正視訊信號。由此，在使用多個顯示面板DP構成顯示裝置20的情況下，能夠不使顯示面板DP的接縫的影像歪曲被看到，從而可以提高影像的品質。
人工智慧是指以人類的智慧為模型的電腦。人工神經網路是以由神經元和突觸構成的神經網為模型的電路，人工神經網路是人工智慧的一種。在本說明書等中，“神經網路”尤其是指人工神經網路。
圖1所示的校正電路CC具有校正從處理電路PC輸入的視訊信號的功能。明確而言，當在顯示裝置20中設置多個顯示面板DP時，校正電路CC具有以顯示在顯示面板DP的邊界上連貫的影像的方式校正資料SD的功能，換言之，具有以補償接縫的影像的不連貫性的方式校正資料SD的功能。
校正電路CC所包括的神經網路NN1進行資料SD的校正。使神經網路NN1執行用來適當地校正視訊信號的學習，以緩和接縫區域中的影像的不連貫性。在向神經網路NN1供應資料SD作為輸入資料時，神經網路NN1進行推論而輸出資料SD’。當使用分割電路DIV分割生成在神經網路NN1中的資料SD’的N×M個資料SD’[i，j]供應到顯示裝置20時，顯示裝置20顯示如圖4B-2所示的接縫不顯眼的影像。
注意，雖然在此以包括多個顯示面板DP的顯示裝置20為例進行說明，但是在如圖4C所示那樣顯示裝置20包括一個顯示面板DP的情況下，有時根據電晶體的特性或電容器的尺寸的大小、佈線SL的寄生電阻或寄生電容器的影響、驅動電路24的驅動能力的面內不均勻或顯示元件的特性的面內不均勻等而產生顯示不均勻。在此情況下也可以使用被校正電路CC生成的資料SD’顯示不均勻不顯眼的影像。
以下，詳細地說明包括神經網路NN1的校正電路CC。
〔校正電路的結構例子〕
圖5示出校正電路CC的結構例子。校正電路CC包括神經網路NN1並具有校正資料SD的功能。神經網路NN1被輸入資料SD。
注意，雖然在此說明校正電路包括一個神經網路NN1的結構例子，但是校正電路也可以具有並聯設置多個神經網路的結構。此時，將被輸入的資料SD分割為多個資料，將其輸入到各神經網路。另外，較佳為包括將從多個神經網路輸出的資料結合並將其作為包括一個影像資料的資料SD’輸出的層。因此，能夠高速地校正視訊信號。在8K4K等高解析度的影像資料的處理的情況下，這是尤其較佳的。
神經網路NN1包括輸入層IL、輸出層OL及隱藏層(中間層)HL。神經網路NN1可以由具有多個隱藏層HL的神經網路，亦即深度神經網路構成。注意，有時將使用深度神經網路的學習稱為深度學習。輸出層 OL、輸入層IL及隱藏層HL都具有多個神經元電路，設置於不同層的神經元電路藉由突觸電路彼此連接。
神經網路NN1藉由學習被附加有以緩和顯示在顯示裝置20上的影像的不連貫性的方式校正資料SD的功能。當將資料SD輸入到神經網路NN1時，在各層中進行運算處理。各層的運算處理藉由前一層所包括的神經元電路的輸出與權係數的積和運算等執行。此外，層與層的結合既可以是所有神經元電路彼此結合的全結合，也可以是一部分的神經元電路彼此結合的部分結合。運算結果作為資料SD’從輸出層OL輸出。由此，資料SD被校正為資料SD’。
然後，從神經網路NN1的輸出層OL輸出的資料SD’被輸入到分割電路DIV。如此，藉由使用被神經網路NN1校正的視訊信號，可以在顯示裝置20上顯示接縫不顯眼的影像。
神經網路NN1中儲存有權係數。將在後面描述權係數的最佳化，亦即學習方法。
以上是顯示系統10的說明。藉由採用上述結構，可以實現能夠進行顯示品質極高的顯示的顯示系統。
[機器學習系統的結構例子]
下面，以可以進行儲存在上述校正電路CC內的神經網路NN1中的權係數的最佳化(亦即，神經網路的學習)的系統為例，對該系統的結構例 子、工作例子、本發明的一個實施方式的機器學習方法或用於機器學習的資料的生成方法進行說明。
圖6示出機器學習系統60的結構例子。在圖6中，除了機械學系系統60之外還示出顯示裝置20。顯示裝置20的結構可以援用上述結構。
機器學習系統60包括處理裝置70及成像裝置65。
成像裝置65能夠拍攝顯示在顯示裝置20上的影像。成像裝置65所拍攝的影像資料作為資料SD2輸出到處理裝置70。作為成像裝置65，例如可以使用照相機。拍攝裝置65能夠拍攝的影像的解析度越高越佳。尤其較佳為使用其解析度為顯示裝置20的所有像素數以上的成像裝置。
處理裝置70包括控制部61、資料生成部62、運算部63、記憶部64a、記憶部64b及記憶部64c等。
記憶部64a具有儲存X個資料SD1(X為2以上的整數)的功能。
在以後的說明中，在需要區別各資料SD1等的情況下，有時對第x(x為1以上且X以下的整數)資料附加(x)，例如記載為資料SD1(x)等。另一方面，在不區別各資料而進行說明的情況下，有時不附加(x)而記載為資料SD1等。
記憶部64a可以根據控制部61的要求輸出資料SD1(x)。X個資料 SD1(x)是彼此不同的影像資料，資料SD1(x)的數量越多，後述的神經網路NN2的學習精度越高。
控制部61具有將從記憶部64輸入的資料SD1(x)輸出到資料生成部62的功能。
控制部61包括分割電路71，並具有將資料SD1(x)分割為N×M個資料SD(x)[1，1]至[N，M]而將其輸出到顯示裝置20的功能。
控制部61也可以具有控制處理裝置70的各組件的功能。此外，也可以生成對成像裝置65要求成像或資料的輸出等工作的信號而將其輸出的功能。注意，除了控制部61以外，還可以設置具有控制控制處理裝置70的各組件的工作的功能的控制部。
資料生成部62具有基於資料SD1(x)和資料SD2(x)生成資料SD3(x)而將資料SD3(x)輸出到運算部63的功能。資料生成部62也可以具有生成對資料SD1(x)進行填料處理的資料SD1p(x)並將其輸出到運算部63的功能。關於資料生成部所生成的各資料的詳細內容，將在後面描述。
注意，填料處理是指在資料長度小於預定的尺寸時追加對應於不足資料的資料而調整資料長度的處理。在此，在物件資料是影像資料的情況下，填料處理相當於對影像的上下左右追加資料而對原來的影像的周圍附加余白部分(也稱為空白)的處理。在此，作為被追加的像素灰階的資 料，既可以使用利用“0”的0填料處理，又可以使用與相鄰的像素灰階相等的灰階。
記憶部64b具有儲存從成像裝置65輸入的資料SD2(x)的功能。另外，記憶部64b可以根據控制部61的要求向資料生成部62輸出資料SD2(x)。
記憶部64c具有儲存資料生成部62所生成的資料SD3(x)及資料SD1p(x)的功能。另外，記憶部64c具有根據來自控制部61的要求將資料SD3(x)和資料SD1p(x)輸出到運算部63的功能。
注意，雖然在此將記憶部64a、記憶部64b及記憶部64c記載為彼此不同的區塊，但是也可以將一個記憶體裝置用作這些記憶部。
此外，也可以省略記憶部64c。當進行學習時，可以將資料生成部62所生成的資料SD3(x)及資料SD1p(x)不藉由記憶部64c直接依次輸出到運算部63。
運算部63包括神經網路NN2。在神經網路NN2中，資料生成部62所生成的資料SD1p和資料SD3進行權係數W的更新，亦即學習。
在此，神經網路NN2的結構較佳為對應於上述顯示系統10的校正電路CC所具有的神經網路NN1的結構。藉由將神經網路NN2的結構與神經網路NN1相同的結構，可以將學習後的權係數W直接反映到神經網路 NN1。另外，為了高效地進行學習，也可以將神經網路NN2的結構與神經網路NN1的結構不同。神經網路NN2主要用來執行學習，神經網路NN1主要用來執行推論，因此也可以使神經網路NN1的結構比神經網路NN2的結構簡單。例如，雖然為了進行學習而神經網路NN2需要進行對應於反向傳播演算法(backpropagation method)的計算，但是神經網路NN1不需要進行對應於反向傳播演算法的計算。
[機器學習系統的工作方法例子]
以下，說明機器學習系統60的工作方法的一個例子。圖7是根據機器學習系統60的工作方法的一個例子的流程圖。
〔步驟S00〕
在步驟S00中，開始機器學習系統60的工作。
〔步驟S01〕
在步驟S01中，資料SD1(x)從記憶部64a讀出到控制部61。
〔步驟S02〕
在步驟S02中，使用控制部61內的分割電路71生成分割資料SD1(x)的N×M個資料SD1(x)[1，1]至[N，M]。
〔步驟S03〕
在步驟S03中，控制部61將N×M個資料SD1(x)[1，1]至[N，M]輸出到顯示裝置20。顯示裝置20的各顯示面板DP基於被輸入的資料顯 示影像。
〔步驟S04〕
在步驟S04中，使用成像裝置65拍攝顯示在顯示裝置20上的影像。被拍攝的影像作為資料SD2(x)輸出到記憶部64b。
〔步驟S05〕
在步驟S05中，資料生成部62基於從控制部61輸入的資料SD1(x)和從記憶部64b輸入的資料SD2(x)而生成資料SD3(x)，並將其輸出到記憶部64c。
在此，參照圖8說明被生成的資料SD3。
首先，如圖8的上級所示，資料生成部62以從資料SD1減去資料SD2的方式進行運算，亦即對它們的差異進行運算，由此生成資料SDc1。
在圖8中，資料SD2所示的影像中存在有其亮度比其他區域低且具有十字形狀的區域U。該區域U例如對應於兩個相鄰的顯示面板DP中的一個顯示面板DP的使可見光透過的區域重疊於另一個顯示面板DP的顯示部的區域(接縫部分)。
在從資料SD1減去資料SD2來得到的資料SDc1中，區域U的亮度比其他區域的亮度高。
接著，如圖8的下級所示，以資料SD1加資料SDc1的方式進行運算，亦即對它們之和進行運算，由此生成資料SD3。
與資料SD1相比，資料SD3是區域U的亮度得到提高的影像資料。資料SD3可以說是為了補償多個顯示面板DP的接縫部分的亮度的下降而其灰階得到提高的資料。因此，資料SD3在直接被輸入到顯示裝置20時不容易看到接縫部分的影像資料。
以公式1表示步驟S05的運算處理。在此，Vg1[x，y]是指資料SD1內的預定的位址[x，y]的像素灰階(參照圖8)。同樣地，Vg2[x，y]、Vgc1[x，y]及Vg3[x，y]分別是指資料SD2、資料SDc1及資料SD3內的預定的位址的像素灰階。
Vg c1[x,y]=Vg 1[x,y]-Vg 2[x,y]Vg 3[x,y]=Vg 1[x,y]+Vg c1[x,y]‧‧‧(1)
注意，上面為了容易說明而作為中間生成影像使用資料SDc1，但是在實際上進行運算時不使用資料SDc1且基於下述公式2進行運算。
Vg 3[x,y]=2Vg 1[x,y]-Vg 2[x,y]‧‧‧(2)
〔步驟S06〕
在步驟S06中，在成像結束時，亦即資料SD1(x)是第X資料時，下一個步驟是步驟S07。另一方面，在繼續成像時，亦即資料SD1(x)不是第X資料時，下一個步驟是步驟S01。此時，對x加1，對下一個資料(SD(x+1))進行步驟S01至S06。
在繼續成像時，讀出作為儲存在記憶部64a中的下一個影像資料的資料SD1(x+1)。
反復進行步驟S01至S06的次數相當於儲存在記憶部64中的資料SD1的數量(亦即X)。注意，在使用者或其他程式進行中斷處理的情況下，反復進行步驟S01至S06的次數不侷限於此。
〔步驟S07〕
在步驟S07中，進行神經網路NN2的學習。
首先，說明神經網路NN2的結構例子。圖9A示出神經網路NN2的結構例子。圖9B是用來說明學習方法的示意圖。
圖9A所示的神經網路NN2在輸入層與輸出層之間包括多個卷積層。因為神經網路NN2包括卷積層，所以神經網路NN2可以說是卷積神經網路(CNN：Convolutional Neural Network)之一。藉由使用如圖9A所示的CNN，可以構成其精度更高的神經網路。
注意，神經網路NN2的結構不侷限於此，可以具有各種結構。
在使用卷積層進行卷積處理時，減少影像資料的尺寸(明確而言，像素數)，較佳為對用作輸入資料的資料預先進行填料處理，以增大影像資料的尺寸。
接著，說明學習。學習可以藉由所謂監督學習法執行，其中將填料處理後的資料SD1p用作輸入資料並將資料SD3用作監督資料。如圖9A和圖9B所示，從神經網路NN2的輸入層一側輸入填料處理後的資料SD1p，從輸出層一側輸入資料SD3。此時，以神經網路NN2的輸出資料Dout相等於(或儘可能靠近於)資料SD3的方式更新神經網路NN2內的權係數。當更新權係數時，可以利用反向傳播演算法等方法。
更明確而言，隨著神經網路NN2的輸出資料Dout的更新而更新權係數一次，然後基於輸出資料Dout與資料SD3的差異再次更新權係數。直到輸出資料Dout和資料SD3的誤差(差異)減少到固定值以下為止反復進行該工作。注意，可以在神經網路NN2的內部或外部算出差異。另外，可以自由地設定誤差的允許範圍。最後，當輸出資料Dout與資料SD3的誤差減少到固定值以下時，神經網路NN1的一個資料SD1的學習結束。
〔步驟S08〕
當在步驟S08中結束學習時，下一個步驟是步驟S09，由此結束工作。另一方面，當在步驟S08中不結束學習時，下一個步驟是步驟S07。
在不結束學習時，在步驟S07中基於儲存在記憶部64c中的下一個資 料(資料SD3(x+1)、資料SD1p(x+1))進行學習。
反復進行步驟S07的次數相當於儲存在記憶部64a中的資料SD1的數量，亦即X。注意，在使用者或其他程式進行中斷處理的情況下，反復進行步驟S07的次數不侷限於此。
〔步驟S09〕
在步驟S09中結束工作。此時，可以得到作為學習結果的神經網路NN2的權係數。
以上是機器學習系統60的工作方法例子的說明。
注意，也可以並行成像的步驟、生成資料SD3的步驟以及執行學習的步驟。例如，也可以在執行基於第一影像資料(資料SD1(1))的學習的同時進行基於第二影像資料(資料SD1(2))的成像及資料SD3(2)的生成。因為可以並行學習和資料生成，所以可以縮短機器學習所需要的期間。
例如，在上述機器學習系統60的工作方法中，程式能夠儲存在非暫時媒體中而被硬體所具有的運算裝置讀出，並被執行。也就是說，本發明的一個實施方式是使硬體執行基於如上所說明的工作方法的工作的程式或者儲存有該程式的非暫時儲存介質。
[變形例子]
下面，說明上述資料生成部62的工作的變形例子。
在圖8所例示的方法中，藉由使對應於原來的影像的資料SD1加資料SDc1來生成資料SD3，因此根據資料SD1的影像而有時生成後的資料SD3內的像素灰階超過最大亮度的灰階(例如，若8bit資料則灰階255)。以下，說明不發生這種不良的方法。
下面，參照圖10說明資料生成方法的例子。
首先，與圖8所示的例子同樣，生成從資料SD1減去資料SD2的資料SDc1。
此時，資料SDc1內的亮度最高的像素灰階為Vgc1max。在很多情況下，對應於Vgc1max的像素位於區域U內。
接著，藉由以灰階Vgc1max為標準而反轉資料SDc1內的所有像素灰階的方式進行運算，生成資料SDc2。在此，資料SDc2內的任意像素灰階為Vgc2[x，y]。
接著，以從資料SD1減去資料SDc2的方式進行運算，亦即對它們的差異進行運算，可以生成資料SD3’。
以公式3表示此時的一系列運算處理。
Vg c1[x,y]=Vg 1[x,y]-Vg 2[x,y] Vg c2[x,y]=2Vg c1max-Vg c1[x,y] Vg 3'[x,y]=Vg 1[x,y]-Vg c2[x,y]‧‧‧(3)
在實際上進行運算時，也可以基於作為中間影像不生成資料SDc2的下述公式4進行運算。
Vg 3'[x,y]=2Vg 1[x,y]-Vg 2[x,y]-2Vg c1max‧‧‧(4)
由於如此生成的資料SD3’的最大灰階為亮度最大時的灰階以下，所以不發生上述不良。
以上是變形例子的說明。
藉由使用本發明的一個實施方式的機器學習方法或機器學習系統，可以進行能夠適合降低顯示裝置的顯示不均勻且使用神經網路的影像校正。
另外，藉由使顯示系統具備使用基於本發明的一個實施方式的機器學習方法或機器學習系統得到的權係數的神經網路，該顯示系統可以根據顯示裝置的特性進行最適合的影像校正，由此可以具有極高的顯示品質。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式2
在本實施方式中，說明能夠用於在上述實施方式中說明的神經網路的半導體裝置的結構例子。
如圖11A所示，神經網路NN可以由輸入層IL、輸出層OL及中間層(隱藏層)HL構成。輸入層IL、輸出層OL及中間層HL都包括一個或多個神經元(單元)。注意，中間層HL可以為一層或兩層以上。包括兩層以上的中間層HL的神經網路可以被稱為DNN(深度神經網路)，使用深度神經網路的學習可以被稱為深度學習。
輸入層IL的各神經元被輸入輸入資料，中間層HL的各神經元被輸入前一層或後一層的神經元的輸出信號，輸出層OL的各神經元被輸入前一層的神經元的輸出信號。注意，各神經元既可以與前一層和後一層的所有神經元連結(全連結)，又可以與部分神經元連結。
圖11B示出利用神經元的運算的例子。在此，示出神經元N及向神經元N輸出信號的前一層的兩個神經元。神經元N被輸入前一層的神經元的輸出x1及前一層的神經元的輸出x2。在神經元N中，算出輸出x1與權重w1的乘法結果(x1w1)和輸出x2與權重w2的乘法結果(x2w2)之總和x1w1+x2w2，然後根據需要對其加偏壓b，從而得到值a=x1w1+x2w2+b。值a被活化函數h( )變換，輸出信號y=h(a)從神經元N輸出。
如此，利用神經元的運算包括對前一層的神經元的輸出與權重之積進行加法的運算，亦即積和運算(上述x1w1+x2w2)。該積和運算既可以藉由程式在軟體上進行，又可以藉由硬體進行。在藉由硬體進行積和運算時，可以使用積和運算電路。作為該積和運算電路，既可以使用數位電路，又可以使用類比電路。在作為積和運算電路使用類比電路時，可以因積和運算電路的電路規模的縮小或向記憶體訪問的次數的減少而實現處理速度的提高及功耗的降低。
積和運算電路既可以由在通道形成區域中包含矽(單晶矽等)的電晶體(以下，也稱為Si電晶體)構成，又可以由在通道形成區域中包含氧化物半導體的電晶體(以下，也稱為OS電晶體)構成。尤其是，因為OS電晶體具有極小的關態電流(off-state current)，所以較佳為用作構成積和運算電路的類比記憶體的電晶體。注意，也可以由Si電晶體和OS電晶體的兩者構成積和運算電路。下面，說明具有積和運算電路的功能的半導體裝置的結構例子。
[半導體裝置的結構例子]
圖12示出具有進行神經網路的運算的功能的半導體裝置MAC的結構例子。半導體裝置MAC具有進行對應於神經元間的連結強度(權重)的第一資料與對應於輸入資料的第二資料的積和運算的功能。注意，第一資料及第二資料分別可以為類比資料或多值資料(分散資料)。此外，半導體裝置MAC具有使用活化函數對利用積和運算得到的資料進行變換的功能。
半導體裝置MAC包括單元陣列CA、電流源電路CS、電流鏡電路CM、電路WDD、電路WLD、電路CLD、偏置電路OFST及活化函數電路ACTV。
單元陣列CA包括多個記憶單元MC及多個記憶單元MCref。圖12示出單元陣列CA包括m行n列(m和n為1以上的整數)的記憶單元MC(MC[1，1]至[m，n])及m個記憶單元MCref(MCref[1]至[m])的結構例子。記憶單元MC具有儲存第一資料的功能。此外，記憶單元Mcref具有儲存用於積和運算的參考資料的功能。注意，參考資料可以為類比資料或多值資料。
記憶單元MC[i，j](i為1以上且m以下的整數，j為1以上且n以下的整數)連接於佈線WL[i]、佈線RW[i]、佈線WD[j]及佈線BL[j]。此外，記憶單元Mcref[i]連接於佈線WL[i]、佈線RW[i]、佈線WDref及佈線BLref。在此，將流在記憶單元MC[i，j]與佈線BL[j]間的電流記載為IMC[i，j]，將流在記憶單元MCref[i]與佈線BLref間的電流記載為IMCref[i]。
圖13示出記憶單元MC及記憶單元MCref的具體結構例子。雖然在圖13中作為典型例子示出記憶單元MC[1，1]、[2，1]及記憶單元Mcref[1]、[2]，但是在其他記憶單元MC及記憶單元MCref中可以使用同樣的結構。記憶單元MC及記憶單元MCref都包括電晶體Tr11、Tr12、電容器C11。在此，說明電晶體Tr11及電晶體Tr12為n通道型電晶體的情況。
在記憶單元MC中，電晶體Tr11的閘極連接於佈線WL，源極和汲極中的一個連接於電晶體Tr12的閘極及電容器C11的第一電極，源極和汲極中的另一個連接於佈線WD。電晶體Tr12的源極和汲極中的一個連接於佈線BL，源極和汲極中的另一個連接於佈線VR。電容器C11的第二電極連接於佈線RW。佈線VR具有供應預定電位的功能。在此，作為一個例子，說明從佈線VR供應低電源電位(接地電位等)的情況。
將與電晶體Tr11的源極和汲極中的一個、電晶體Tr12的閘極以及電容器C11的第一電極連接的節點稱為節點NM。此外，將記憶單元MC[1，1]、[2，1]的節點NM分別稱為節點NM[1，1]、[2，1]。
記憶單元MCref也具有與記憶單元MC同樣的結構。但是，記憶單元MCref連接於佈線WDref代替佈線WD並連接於佈線BLref代替佈線BL。此外，在記憶單元MCref[1]、[2]中，將連接於電晶體Tr11的源極和汲極中的一個、電晶體Tr12的閘極及電容器C11的第一電極的節點分別記載為節點NMref[1]、[2]。
節點NM和節點NMref分別被用作記憶單元MC和記憶單元MCref的保持節點。節點NM保持第一資料，節點NMref保持參考資料。另外，電流IMC[1，1]、IMC[2，1]分別從佈線BL[1]流到記憶單元MC[1，1]、[2，1]的電晶體Tr12。另外，電流IMCref[1]、IMCref[2]分別從佈線BLref流到記憶單元MCref[1]、[2]的電晶體Tr12。
由於電晶體Tr11具有保持節點NM或節點NMref的電位的功能，所 以電晶體Tr11的關態電流較佳為小。因此，作為電晶體Tr11，較佳為使用關態電流極小的OS電晶體。由此，可以抑制節點NM或節點NMref的電位變動而提高運算精度。此外，可以將更新節點NM或節點NMref的電位的工作的頻率抑制為低，由此可以降低功耗。
對電晶體Tr12沒有特別的限制，例如可以使用Si電晶體或OS電晶體等。在作為電晶體Tr12使用OS電晶體的情況下，能夠使用與電晶體Tr11相同的製造裝置製造電晶體Tr12，從而可以抑制製造成本。注意，電晶體Tr12可以為n通道型電晶體或p通道型電晶體。
電流源電路CS連接於佈線BL[1]至[n]及佈線BLref。電流源電路CS具有向佈線BL[1]至[n]及佈線BLref供應電流的功能。注意，供應到佈線BL[1]至[n]的電流值也可以與供應到佈線BLref的電流值不同。在此，將從電流源電路CS供應到佈線BL[1]至[n]的電流記載為IC，將從電流源電路CS供應到佈線BLref的電流記載為ICref。
電流鏡電路CM包括佈線IL[1]至[n]及佈線ILref。佈線IL[1]至[n]分別連接於佈線BL[1]至[n]，佈線ILref連接於佈線BLref。在此，佈線IL[1]至[n]與佈線BL[1]至[n]的連接部分記載為節點NP[1]至[n]。此外，佈線ILref與佈線BLref的連接部分記載為節點NPref。
電流鏡電路CM具有將對應於節點NPref的電位的電流ICM流到佈線ILref的功能及還將該電流ICM流到佈線IL[1]至[n]的功能。圖12示出電流ICM從佈線BLref排出到佈線ILref且電流ICM從佈線BL[1]至[n]排出到佈 線IL[1]至[n]的例子。將從電流鏡電路CM藉由佈線BL[1]至[n]流到單元陣列CA的電流記載為IB[1]至[n]。此外，將從電流鏡電路CM藉由佈線BLref流到單元陣列CA的電流記載為IBref。
電路WDD連接於佈線WD[1]至[n]及佈線WDref。電路WDD具有將對應於儲存在記憶單元MC中的第一資料的電位供應到佈線WD[1]至[n]的功能。另外，電路WDD具有將對應於儲存在記憶單元MCref中的參考資料的電位供應到佈線WDref的功能。電路WLD與佈線WL[1]至[m]連接。電路WLD具有將選擇寫入資料的記憶單元MC或記憶單元MCref的信號供應到佈線WL[1]至[m]的功能。電路CLD與佈線RW[1]至[m]連接。電路CLD具有將對應於第二資料的電位供應到佈線RW[1]至[m]的功能。
偏置電路OFST連接於佈線BL[1]至[n]及佈線OL[1]至[n]。偏置電路OFST具有檢測出從佈線BL[1]至[n]流到偏置電路OFST的電流量及/或從佈線BL[1]至[n]流到偏置電路OFST的電流的變化量的功能。此外，偏置電路OFST具有將檢測結果輸出到佈線OL[1]至[n]的功能。注意，偏置電路OFST既可以將對應於檢測結果的電流輸出到佈線OL，又可以將對應於檢測結果的電流變換為電壓而將其輸出到佈線OL。將流在單元陣列CA與偏置電路OFST之間的電流記載為Iα[1]至[n]。
圖14示出偏置電路OFST的結構例子。圖14所示的偏置電路OFST包括電路OC[1]至[n]。電路OC[1]至[n]都包括電晶體Tr21、電晶體Tr22、電晶體Tr23、電容器C21及電阻元件R1。各元件的連接關係如圖14所示。注意，將連接於電容器C21的第一電極及電阻元件R1的第一端子的 節點稱為節點Na。另外，將連接於電容器C21的第二電極、電晶體Tr21的源極和汲極中的一個及電晶體Tr22的閘極的節點稱為節點Nb。
佈線VrefL具有供應電位Vref的功能，佈線VaL具有供應電位Va的功能，佈線VbL具有供應電位Vb的功能。佈線VDDL具有供應電位VDD的功能，佈線VSSL具有供應電位VSS的功能。在此，說明電位VDD是高電源電位且電位VSS是低電源電位的情況。佈線RST具有供應用來控制電晶體Tr21的導通狀態的電位的功能。由電晶體Tr22、電晶體Tr23、佈線VDDL、佈線VSSL及佈線VbL構成源極隨耦電路。
接著，說明電路OC[1]至[n]的工作例子。注意，雖然在此作為典型例子說明電路OC[1]的工作例子，但是電路OC[2]至[n]也可以與此同樣地工作。首先，當第一電流流到佈線BL[1]時，節點Na的電位成為對應於第一電流與電阻元件R1的電阻值的電位。此時，電晶體Tr21處於開啟狀態，電位Va被供應到節點Nb。然後，電晶體Tr21成為關閉狀態。
接著，當第二電流流到佈線BL[1]時，節點Na的電位變為對應於第二電流與電阻元件R1的電阻值的電位。此時，電晶體Tr21處於關閉狀態，節點Nb處於浮動狀態，因此在節點Na的電位變化時節點Nb的電位由於電容耦合而變化。在此，在節點Na的電位變化為△VNa且電容耦合係數為1時，節點Nb的電位為Va+△VNa。在電晶體Tr22的臨界電壓為Vth時，從佈線OL[1]輸出電位Va+△VNa-Vth。在此，藉由滿足Va=Vth，可以從佈線OL[1]輸出電位△VNa。
電位△VNa根據從第一電流到第二電流的變化量、電阻元件R1及電位Vref決定。在此，已知電阻元件R1和電位Vref，由此可以求得從電位△VNa流到佈線BL的電流的變化量。
如上所述，對應於藉由偏置電路OFST檢測出的電流量及/或電流的變化量的信號藉由佈線OL[1]至[n]輸入到活化函數電路ACTV。
活化函數電路ACTV連接於佈線OL[1]至[n]和佈線NIL[1]至[n]。活化函數電路ACTV具有進行運算以根據預定的活化函數變換從偏置電路OFST輸入的信號的功能。作為活化函數，例如可以使用sigmoid函數、tanh函數、softmax函數、ReLU函數及定限函數等。被活化函數電路ACTV變換的信號作為輸出資料輸出到佈線NIL[1]至[n]。
[半導體裝置的工作例子]
能夠使用上述半導體裝置MAC對第一資料和第二資料進行積和運算。下面，說明進行積和運算時的半導體裝置MAC的工作例子。
圖15示出半導體裝置MAC的工作例子的時序圖。圖15示出圖13中的佈線WL[1]、佈線WL[2]、佈線WD[1]、佈線WDref、節點NM[1，1]、節點NM[2，1]、節點NMref[1]、節點NMref[2]、佈線RW[1]及佈線RW[2]的電位推移、以及電流IB[1]-Iα[1]和電流IBref的值的推移。電流IB[1]-Iα[1]相當於從佈線BL[1]流到記憶單元MC[1，1]、[2，1]的電流之總和。
雖然在此著眼於在圖13中作為典型例子示出的記憶單元MC[1，1]、[2，1]及記憶單元Mcref[1]、[2]而說明其工作，但是其他記憶單元MC及記憶單元MCref也可以進行同樣的工作。
〔第一資料的存儲〕
首先，在時刻T01-T02，佈線WL[1]的電位成為高位準，佈線WD[1]的電位成為比接地電位(GND)大VPR-VW[1，1]的電位，佈線WDref的電位成為比接地電位大VPR的電位。佈線RW[1]及佈線RW[2]的電位成為參考電位(REFP)。注意，電位VW[1，1]對應於儲存在記憶單元MC[1，1]中的第一資料。此外，電位VPR對應於參考資料。因此，記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]所具有的電晶體Tr11成為開啟狀態，節點NM[1，1]的電位成為VPR-VW[1，1]，節點NMref[1]的電位成為VPR。
此時，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[1，1]的電晶體Tr12的電流IMC[1，1]，0能夠以如下公式表示。在此，k是取決於電晶體Tr12的通道長度、通道寬度、移動率以及閘極絕緣膜的電容等的常數。此外，Vth為電晶體Tr12的臨界電壓。
IMC[1，1]，0=k(VPR-VW[1，1]-Vth)2 (E1)
此外，從佈線BLref流到記憶單元MCref[1]的電晶體Tr12的電流IMCref[1]，0能夠以如下公式表示。
IMCref[1]，0=k(VPR-Vth)2 (E2)
接著，在時刻T02-T03，佈線WL[1]的電位成為低位準。因此，記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]所具有的電晶體Tr11成為關閉狀態，節點NM[1，1]及節點NMref[1]的電位被保持。
如上所述，作為電晶體Tr11，較佳為使用OS電晶體。由此，可以抑制電晶體Tr11的洩漏電流而正確地保持節點NM[1，1]及節點NMref[1]的電位。
接著，在時刻T03-T04，佈線WL[2]的電位成為高位準，佈線WD[1]的電位成為比接地電位大VPR-VW[2，1]的電位，佈線WDref的電位成為比接地電位大VPR的電位。注意，電位VW[2，1]對應於儲存在記憶單元MC[2，1]中的第一資料。因此，記憶單元MC[2，1]及記憶單元MCref[2]所具有的電晶體Tr11成為開啟狀態，節點NM[2，1]的電位成為VPR-VW[2，1]，節點NMref[2]的電位成為VPR。
此時，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[2，1]的電晶體Tr12的電流IMCref[2，1]，0能夠以如下公式表示。
IMC[2，1]，0=k(VPR-VW[2，1]-Vth)2 (E3)
此外，從佈線BLref流到記憶單元MC[2]的電晶體Tr12的電流IMCref[2]，0能夠以如下公式表示。
IMCref[2]，0=k(VPR-Vth)2 (E4)
接著，在時刻T04-T05，佈線WL[2]的電位成為低位準。因此，記憶單元MC[2，1]及記憶單元MCref[2]所具有的電晶體Tr11成為關閉狀態，節點NM[2，1]及節點NMref[2]的電位被保持。
藉由上述工作，在記憶單元MC[1，1]、[2，1]中儲存第一資料，記憶單元MCref[1]、[2]中儲存參考資料。
在此，在時刻T04-T05，考慮流到佈線BL[1]和佈線BLref的電流。向佈線BLref從電流源電路CS供應電流。流過佈線BLref的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MCref[1]、[2]。將從電流源電路CS供應到佈線BLref的電流稱為ICref，將從佈線BLref排出到電流鏡電路CM的電流稱為ICM，0，此時滿足下式。
ICref-ICM，0=IMCref[1]，0+IMCref[2]，0 (E5)
向佈線BL[1]從電流源電路CS供應電流。流過佈線BL[1]的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MC[1，1]、[2，1]。另外，電流從佈線BL[1]流到偏置電路OFST。將從電流源電路CS供應到佈線BL[1]的電流稱為IC，0，將從佈線BL[1]流到偏置電路OFST的電流稱為Iα，0，此時滿足下式。
IC-ICM，0=IMC[1，1]，0+IMC[2，1]，0+Iα，0 (E6)
〔第一資料和第二資料的積和運算〕
接著，在時刻T05-T06，佈線RW[1]的電位比參考電位大VX[1]。此時，電位VX[1]被供應到記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]的各電容器C11，電晶體Tr12的閘極電位因電容耦合而上升。注意，電位VX[1]對應於供應到記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]的第二資料。
電晶體Tr12的閘極的電位的變化量相當於佈線RW的電位的變化乘以根據記憶單元的結構決定的電容耦合係數的值。電容耦合係數根據電容器C11的電容、電晶體Tr12的閘極電容以及寄生電容等而算出。下面，為了方便起見，說明佈線RW的電位的變化量與電晶體Tr12的閘極的電位的變化量相等的情況，亦即說明電容耦合係數為1的情況。實際上，考慮電容耦合係數決定電位VX，即可。
當電位VX[1]被供應到記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]的電容器C11時，節點NN[1，1]及節點NMref[1]的電位都上升VX[1]。
在此，在時刻T05-T06，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[1，1]的電晶體Tr12的電流IMC[1，1]，1能夠以如下公式表示。
IMC[1，1]，1=k(VPR-VW[1，1]+VX[1]-Vth)2 (E7)
也就是說，藉由向佈線RW[1]供應電位VX[1]，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[1，1]的電晶體Tr12的電流增加△IMC[1，1]=IMC[1，1]，1-IMC[1，1]，0。
此外，在時刻T05-T06，從佈線BLref流到記憶單元MCref[1]的電晶體Tr12的電流IMCref[1]，1能夠以如下公式表示。
IMCref[1]，1=k(VPR+VX[1]-Vth)2 (E8)
也就是說，藉由向佈線RW[1]供應電位VX[1]，從佈線BLref流到記憶單元MC[1]的電晶體Tr12的電流增加△IMCref[1]=IMCref[1]，1-IMCref[1]，0。
另外，考慮流到佈線BL[1]和佈線BLref的電流。向佈線BLref從電流源電路CS供應電流ICref。流過佈線BLref的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MCref[1]、[2]。將從佈線BLref排出到電流鏡電路CM的電流稱為ICM，1，此時滿足下式。
ICref-ICM，1=IMCref[1]，1+IMCref[2]，0 (E9)
向佈線BL[1]從電流源電路CS供應電流IC。流過佈線BL[1]的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MC[1，1]、[2，1]。再者，電流從佈線BL[1]流到偏置電路OFST。將從佈線BL[1]流到偏置電路OFST的電流稱為Iα，1，此時滿足下式。
IC-ICM，1=IMC[1，1]，1+IMC[2，1]，1+Iα，1 (E10)
根據公式(E1)至公式(E10)，能夠以下式表示電流Iα，0與電流Iα，1 之差(差異電流△Iα)。
△Iα=Iα，1-Iα，0=2kVW[1，1]VX[1] (E11)
如此，差異電流△Iα表示對應於電位VW[1，1]與VX[1]之積的值。
然後，在時刻T06-T07，佈線RW[1]的電位成為接地電位，節點NM[1，1]及節點NMref[1]的電位與時刻T04-T05同樣。
接著，在時刻T07-T08，佈線RW[1]的電位成為比接地電位大VX[1]的電位，佈線RW[2]的電位成為比接地電位大VX[2]的電位。因此，電位VX[1]被供應到記憶單元MC[1，1]及記憶單元MCref[1]的電容器C11，因電容耦合而節點NM[1，1]及節點NMref[1]的電位都上升VX[1]。另外，電位VX[2]被供應到記憶單元MC[2，1]及記憶單元MCref[2]的電容器C11，因電容耦合而節點NM[2，1]及節點NMref[2]的電位都上升VX[2]。
在此，在時刻T07-T08，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[2，1]的電晶體Tr12的電流IMC[2，1]，1能夠以如下公式表示。
IMC[2，1]，1=k(VPR-VW[2，1]+VX[2]-Vth)2 (E12)
也就是說，藉由向佈線RW[2]供應電位VX[2]，從佈線BL[1]流到記憶單元MC[2，1]的電晶體Tr12的電流增加△IMC[2，1]=IMC[2，1]，1-IMCref[2，1]，0。
此外，在時刻T05-T06，從佈線BLerf流到記憶單元MCref[2]的電晶體Tr12的電流IMCref[2]，1能夠以如下公式表示。
IMCref[2]，1=k(VPR+VX[2]-Vth)2 (E13)
也就是說，藉由向佈線RW[2]供應電位VX[2]，從佈線BLref流到記憶單元MC[2]的電晶體Tr12的電流增加△IMCref[2]=IMCref[2]，1-IMCref[2]，0。
另外，考慮流到佈線BL[1]和佈線BLref的電流。向佈線BLref從電流源電路CS供應電流ICref。流過佈線BLref的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MCref[1]、[2]。將從佈線BLref排出到電流鏡電路CM的電流稱為ICM，2，此時滿足下式。
ICref-ICM，2=IMCref[1]，1+IMCref[2]，1 (E14)
向佈線BL[1]從電流源電路CS供應電流IC。流過佈線BL[1]的電流排出到電流鏡電路CM及記憶單元MC[1，1]、[2，1]。再者，電流從佈線BL[1]流到偏置電路OFST。將從佈線BL[1]流到偏置電路OFST的電流稱為Iα，2，此時滿足下式。
IC-ICM，2=IMC[1，1]，1+IMC[2，1]，1+Iα，2 (E15)
根據公式(E1)至公式(E8)及公式(E12)至公式(E15)，能夠以下式表示電流Iα，0與電流Iα，2之差(差異電流△Iα)。
△Iα=Iα，2-Iα，0=2k(VW[1，1]VX[1]+VW[2，1]VX[2]) (E16)
如此，差異電流△Iα表示對應於對電位VW[1，1]與電位VX[1]之積和電位VW[2，1]與電位VX[2]之積進行加法的結果的值。
然後，在時刻T06-T07，佈線RW[1]的電位成為接地電位，節點NM[1，1]及節點NMref[1]的電位與時刻T04-T05同樣。
如公式(E9)和公式(E16)所示，輸入到偏置電路OFST的差異電流△Iα表示對應於如下結果的值，亦即對對應於第一資料(權重)的電位VX與對應於第二資料(輸入資料)的電位VW之積進行加法的結果。也就是說，藉由使用偏置電路OFST對差異電流△Iα進行測量，可以獲得第一資料與第二資料的積和運算的結果。
注意，雖然在上述說明中著眼於記憶單元MC[1，1]、[2，1]及記憶單元MCref[1]、[2]，但是可以任意設定記憶單元MC及記憶單元MCref的數量。在將記憶單元MC及記憶單元MCref的行數m設定為任意數量的情況下，能夠以下式表示差異電流△Iα。
△Iα=2kΣiVW[i，1]VX[i] (E17)
此外，藉由使記憶單元MC及記憶單元MCref的列數n增加，可以使並行的積和運算的數量增加。
如上所述，藉由使用半導體裝置MAC，可以對第一資料和第二資料進行積和運算。另外，藉由使用圖13所示的記憶單元MC及記憶單元MCref的結構，可以使用以電晶體的數量較少的方式構成積和運算電路。由此，可以縮小半導體裝置MAC的電路規模。
在將半導體裝置MAC用於利用神經網路的運算時，可以使記憶單元MC的行數m對應於供應到一個神經元的輸入資料的數量並使記憶單元MC的列數n對應於神經元的數量。例如，考慮在圖11A所示的中間層HL中進行使用半導體裝置MAC的積和運算的情況。此時，可以將記憶單元MC的行數m設定為從輸入層IL供應的輸入資料的數量(輸入層IL的神經元的數量)並將記憶單元MC的列數n設定為中間層HL的神經元的數量。
注意，對使用半導體裝置MAC的神經網路的結構沒有特別的限制。例如，半導體裝置MAC可以用於卷積神經網路(CNN)、遞迴神經網路(RNN)、自編碼器及波茲曼機(包括限制波茲曼機)等。
如上所述，藉由使用半導體裝置MAC，可以進行神經網路的積和運算。再者，藉由將圖13所示的記憶單元MC及記憶單元MCref用於單元陣列CA，可以提供運算精度高、功耗低或電路規模小的積體電路。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中，說明能夠用於在上述實施方式中說明的顯示面板的像素的結構例子。
在圖2B所示的像素22中，可以設置各種顯示元件。圖16A和圖16B示出將液晶元件或發光元件用作顯示元件的像素的結構例子。
圖16A示出使用液晶元件的像素的結構例子。圖16A所示的像素22包括電晶體Tr11、電容器C11、液晶元件LC。在此，作為電晶體Tr11採用n通道型，電晶體的極性可以適當地改變。
電晶體Tr11的閘極與佈線GL連接，源極和汲極中的一方與液晶元件LC的一個電極及電容器C11的一個電極連接，源極和汲極中的另一方與佈線SL連接。液晶元件LC的另一個電極及電容器C11的另一個電極分別與被供應規定的電位的佈線連接。將與電晶體Tr11的源極和汲極中的另一方、液晶元件LC的一個電極及電容器C11的一個電極連接的節點記作節點N11。
在本說明書等中，電晶體的源極是指用作通道形成區域的半導體層的一部分的源極區域或者與該該半導體層連接的源極電極等。同樣地，電晶體的汲極是指為該半導體層的一部分的汲極區域或者與該半導體層連接的汲極電極等。另外，閘極是指閘極電極等。
另外，電晶體的源極和汲極的名稱根據電晶體的導電型及施加到各端子的電位的高低而相互調換。一般而言，在n通道型電晶體中，將被施加低電位的端子稱為源極，而將被施加高電位的端子稱為汲極。另外，在p通道型電晶體中，將被施加低電位的端子稱為汲極，而將被施加高電位的端子稱為源極。在本說明書中，儘管為方便起見在一些情況下假定源極和汲極是固定的來描述電晶體的連接關係，但是實際上，源極和汲極的名稱根據上述電位關係而相互調換。
液晶元件LC的另一個電極的電位既可以為多個像素22共用的電位(共用電位)，又可以為與電容器C11的另一個電極相同的電位。此外，液晶元件LC的另一個電極的電位也可以按每個像素22不同。另外，電容器C11被用作用來保持節點N11的電位的儲存電容器。
電晶體Tr11具有控制向節點N11供應佈線SL的電位的功能。明確而言，藉由控制佈線GL的電位，使電晶體Tr11成為開啟狀態，佈線SL的電位(對應視訊信號)被供應到節點N11，由此進行對像素22的寫入。然後，藉由控制佈線GL的電位，使電晶體Tr11成為關閉狀態，由此保持節點N11的電位。
液晶元件LC包括一對電極及包含被供應一對電極間的電壓的液晶材料的液晶層。包含在液晶元件LC中的液晶分子的配向根據被供應到一對電極間的電壓的值變化，因此液晶層的穿透率變化。由此，藉由控制從佈線SL供應到節點N11的電位，可以控制像素22的灰階。
另外，圖16B示出使用發光元件的像素22的結構例子。圖16B所示的像素22包括電晶體Tr12、Tr13、電容器C12、發光元件LE。在此，電晶體Tr12、Tr13採用n通道型，但是電晶體的極性可以適當地改變。
電晶體Tr12的閘極與佈線GL連接，源極和汲極中的一方與電晶體Tr13的閘極及電容器C12的一個電極連接，源極和汲極中的另一方與佈線SL連接。電晶體Tr13的源極和汲極中的一方與電容器C12的另一個電極及發光元件LE的一個電極連接，源極和汲極中的另一方與被供給電位Va的佈線連接。發光元件LE的另一個電極與被電位Vc的佈線連接。將與電晶體Tr12的源極和汲極的另一方、電晶體Tr13的閘極及電容器C12的一個電極連接的節點記作節點N12。另外，將與電晶體Tr13的源極和汲極中的另一方及電容器C12的另一個電極連接的節點記作節點N13。
在此，對電位Va為高電源電位而電位Vc為低電源電位時的情況進行說明。另外，電容器C11被用作保持節點N12的電位的儲存電容器。
電晶體Tr12具有控制向節點N12供應佈線SL的電位的功能。明確而言，藉由控制佈線GL的電位，使電晶體Tr12成為開啟狀態，佈線SL的電位(對應視訊信號)被供應到節點N12，由此進行對像素22的寫入。然後，藉由控制佈線GL的電位，使電晶體Tr12成為關閉狀態，由此保持節點N12的電位。
並且，根據節點N12、N13間的電壓控制流過電晶體Tr13的源極-汲 極間的電流量，發光元件LE以對應於該電流量的亮度發光。由此，可以控制像素22的灰階。另外，較佳為使電晶體Tr13在飽和區域中工作。
藉由按每個佈線GL依次進行上述工作，可以顯示第一個圖框的影像。
當選擇佈線GL時，既可以使用逐行掃描方式，又可以使用隔行掃描方式。另外，當對佈線SL供應視訊信號時，既可以使用向佈線SL依次供應視訊信號的點順序驅動，又可以使用向所有佈線SL一齊供應視訊信號的線順序驅動。此外，也可以按每多個佈線SL依次供應視訊信號。
然後，在第二圖框期間藉由進行與第一圖框期間同樣的工作來進行影像顯示。由此，改寫像素部21所顯示的影像。
作為像素22中的電晶體所使用的半導體，可以使用第十四族的元素(矽、鍺等)、砷化鎵等化合物半導體、有機半導體、金屬氧化物等。另外，半導體可以為非單晶半導體(非晶半導體、微晶半導體、多晶半導體等)，也可以為單晶半導體。
例如，作為像素22中的電晶體可以使用在通道形成區中含有非晶半導體、尤其是氫化非晶矽(a-Si：H)的電晶體。使用非晶半導體的電晶體更容易對應基板的大面積化，由此可以簡化製程。
另外，作為像素22中的電晶體可以使用通道形成區中含有金屬氧化 物的電晶體，亦即，OS電晶體。由於OS電晶體的關態電流極小，當作為電晶體Tr11或電晶體Tr12使用OS電晶體時，可以在像素22中極長時間地保持視訊信號。由此，在像素部21顯示的影像沒有變化的期間或變化為一定值以下的期間中，可以將視訊信號的更新頻率設定得極低。作為視訊信號的更新頻率，例如，可以設定為0.1秒間1回以下、1秒間1回以下或10秒間1回以下等。另外，可以按每個顯示面板DP設定更新視訊信號的頻率。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式4
在本實施方式中，說明能夠用於前面的實施方式中例示出的顯示系統的顯示裝置的一個例子。
[結構例子]
圖17A是示出顯示裝置的一個例子的俯視圖。圖17A所示的顯示裝置700包括：設置在第一基板701上的像素部702；設置在第一基板701上的源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706；以圍繞像素部702、源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706的方式設置的密封劑712；以及以與第一基板701對置的方式設置的第二基板705。注意，由密封劑712密封第一基板701及第二基板705。也就是說，像素部702、源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706被第一基板701、密封劑712及第二基板 705密封。注意，雖然在圖17A中未圖示，但是第一基板701與第二基板705之間設置有顯示元件。
另外，在顯示裝置700中，第一基板701上的不由密封劑712圍繞的區域中設置有分別電連接於像素部702、源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706的FPC(Flexible printed circuit：軟性印刷電路板)端子部708。另外，FPC端子部708連接於FPC716，並且藉由FPC716對像素部702、源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706供應各種信號等。另外，像素部702、源極驅動電路部704、閘極驅動電路部706以及FPC端子部708各與信號線710連接。由FPC716供應的各種信號等是藉由信號線710供應到像素部702、源極驅動電路部704、閘極驅動電路部706以及FPC端子部708的。
另外，也可以在顯示裝置700中設置多個閘極驅動電路部706。另外，作為顯示裝置700，雖然示出將源極驅動電路部704及閘極驅動電路部706形成在與像素部702相同的第一基板701上的例子，但是並不侷限於該結構。例如，可以只將閘極驅動電路部706形成在第一基板701上，或者可以只將源極驅動電路部704形成在第一基板701上。此時，也可以採用將形成有源極驅動電路或閘極驅動電路等的基板(例如，由單晶半導體膜、多晶半導體膜形成的驅動電路基板)形成於第一基板701的結構。另外，對另行形成的驅動電路基板的連接方法沒有特別的限制，而可以採用COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)方法、打線接合方法等。
另外，顯示裝置700可以包括各種元件。作為該元件，例如可以舉出 電致發光(EL)元件(包含有機物及無機物的EL元件、有機EL元件、無機EL元件、LED等)、發光電晶體元件(根據電流發光的電晶體)、電子發射元件、液晶元件、電子墨水元件、電泳元件、電濕潤(electrowetting)元件、電漿顯示面板(PDP)、MEMS(微機電系統)、顯示器(例如柵光閥(GLV)、數位微鏡裝置(DMD)、數位微快門(DMS)元件、干涉調變(IMOD)元件等)、壓電陶瓷顯示器等。
此外，作為使用EL元件的顯示裝置的一個例子，有EL顯示器等。作為使用電子發射元件的顯示裝置的一個例子，有場致發射顯示器(FED)或SED方式平面型顯示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display，表面傳導電子發射顯示器)等。作為使用液晶元件的顯示裝置的一個例子，有液晶顯示器(透過式液晶顯示器、半透過式液晶顯示器、反射式液晶顯示器、直觀式液晶顯示器、投射式液晶顯示器)等。作為使用電子墨水元件或電泳元件的顯示裝置的一個例子，有電子紙等。注意，當實現半透過式液晶顯示器或反射式液晶顯示器時，使像素電極的一部分或全部具有反射電極的功能。例如，使像素電極的一部分或全部包含鋁、銀等。並且，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。
作為顯示裝置700的顯示方式，可以採用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。另外，作為當進行彩色顯示時在像素中控制的顏色要素，不侷限於RGB(R表示紅色，G表示綠色，B表示藍色)這三種顏色。例如，可以由R像素、G像素、B像素及W(白色)像素的四個像素構成。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)等中的一種以上的顏色。另外，各個顏色要素的點的顯示區域的大小可以不同。但是，所公開的發明不侷限於彩色顯示的顯示裝置，而也可以應用於黑白顯示的顯示裝置。
另外，為了將白色光(W)用於背光(有機EL元件、無機EL元件、LED、螢光燈等)使顯示裝置進行全彩色顯示，也可以使用彩色層(也稱為濾光片)。作為彩色層，例如可以適當地組合紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、黃色(Y)等而使用。藉由使用彩色層，可以與不使用彩色層的情況相比進一步提高顏色再現性。此時，也可以藉由設置包括彩色層的區域和不包括彩色層的區域，將不包括彩色層的區域中的白色光直接用於顯示。藉由部分地設置不包括彩色層的區域，在顯示明亮的影像時，有時可以減少彩色層所引起的亮度降低而減少功耗兩成至三成左右。但是，在使用有機EL元件或無機EL元件等自發光元件進行全彩色顯示時，也可以從具有各發光顏色的元件發射R、G、B、Y、W。藉由使用自發光元件，有時與使用彩色層的情況相比進一步減少功耗。
此外，作為彩色化的方式，除了經過濾色片將來自上述白色光的發光的一部分轉換為紅色、綠色及藍色的方式(濾色片方式)之外，還可以使用分別使用紅色、綠色及藍色的發光的方式(三色方式)以及將來自藍色光的發光的一部分轉換為紅色或綠色的方式(顏色轉換方式或量子點方式)。
圖17B所示的顯示裝置700A是能夠適當地用於具有大型螢幕的電子 裝置的顯示裝置。例如，能夠適當地用於電視機、顯示器裝置、數位看板等。
顯示裝置700A包括多個源極驅動器IC721、一對閘極驅動器電路722。
多個源極驅動器IC721分別安裝在FPC723上。此外，多個FPC723的一個端子與第一基板701連接，另一個端子與印刷電路板724連接。藉由使FPC723彎曲，將印刷電路板724配置在像素部702的背面，安裝在電器設備中。
另一方面，閘極驅動器電路722形成在第一基板701上。由此，可以實現窄邊框的電子裝置。
藉由採用上述結構，可以實現大型且高解析度的顯示裝置。例如，可以應用於螢幕尺寸為對角線30英寸以上、40英寸以上、50英寸以上或60英寸以上的顯示裝置。此外，可以實現分別率為全高清、4K2K、8K4K等極為高解析度的顯示裝置。
[剖面結構例子]
下面，使用圖18說明作為顯示元件使用EL元件的結構。圖18是沿著圖17A所示的點劃線Q-R的剖面圖，作為顯示元件使用EL元件的結構。
圖18所示的顯示裝置700包括：引線配線部711；像素部702；源極驅動電路部704；以及FPC端子部708。另外，引線配線部711包括信號線710。另外，像素部702包括電晶體750及電容器790。另外，源極驅動電路部704包括電晶體752。
在設置在各像素的電晶體中，作為形成通道的半導體層較佳為使用金屬氧化物(氧化物半導體)。由此，與使用非晶矽的情況相比可以進一步提高電晶體的場效移動率，所以可以減小電晶體的尺寸(佔有面積)。由此，可以進一步減少源極線及閘極線的寄生電容。
另外，尤其是，藉由採用使用氧化物半導體的電晶體，可以得到如下所示的各種效果。例如，由於可以減小電晶體的尺寸(佔有面積)，所以可以減少電晶體本身的寄生電容。再者，與使用多晶矽的情況相比，可以提高開口率或者無需犧牲開口率而增大佈線寬度，由此可以降低佈線電阻。另外，由於可以增高電晶體的通態電流(on-state current)，所以可以縮短對像素寫入所需時間。藉由上述效果，可以縮短閘極線及源極線的充放電時間，從而可以提高圖框頻率。
再者，由於使用氧化物半導體的電晶體可以具有極低的關態電流，所以可以延長寫入像素的電位的保持期間，從而也可以降低圖框頻率。例如，圖框頻率可以在0.1Hz以上且480Hz以下的範圍內變化。另外，關於電視機等，圖框頻率較佳為30Hz以上且480Hz以下，更佳為60Hz以上且240Hz以下。
作為使用關態電流極小的電晶體的另一個效果，可以舉出：可以減小像素的儲存電容器。由此，可以提高像素的開口率，並且可以進一步縮短對像素寫入所需時間。
另外，藉由儘量減少各源極線的電阻及電容，可以以更高圖框頻率驅動並可以實現更大型的顯示裝置等。例如，可以舉出：作為源極線使用低電阻的材料(例如銅、鋁等)；增大源極線的厚度及寬度；增大源極線和其他佈線之間的層間絕緣膜的厚度；以及減小源極線與其他佈線的交叉部的面積等。
在本實施方式中使用的電晶體包括高度純化且氧缺陷的形成被抑制的氧化物半導體膜。該電晶體可以降低關態電流。因此，可以延長視訊信號等電信號的保持時間，在供電狀態下也可以延長寫入間隔。因此，可以降低更新工作的頻率，由此可以發揮抑制功耗的效果。
另外，在本實施方式中使用的電晶體能夠得到較高的場效移動率，因此能夠進行高速驅動。例如，藉由將這種能夠進行高速驅動的電晶體用於顯示裝置，可以在同一基板上形成像素部的切換電晶體及用於驅動電路部的驅動電晶體。也就是說，因為作為驅動電路不需要另行使用由矽晶圓等形成的半導體裝置，所以可以縮減半導體裝置的構件數。另外，在像素部中也可以藉由使用能夠進行高速驅動的電晶體提供高品質的影像。
此外，也可以使用在形成通道的半導體層中具有包含矽的半導體的電晶體。例如，可以使用包含非晶矽、微晶矽或多晶矽等的電晶體。尤其 是，使用非晶矽時可以高良率地形成在大型基板上，所以是較佳的。在利用非晶矽時，較佳為使用利用氫實現懸空鍵的終結的氫化非晶矽(有時記為a-Si：H)。
電容器790包括：藉由對與電晶體750所包括的被用作第一閘極電極的導電膜相同的導電膜進行加工而形成的下部電極；以及藉由對與電晶體750所包括的被用作第二閘極電極的導電膜相同的導電膜進行加工而形成的上部電極。另外，在下部電極與上部電極之間設置有：藉由形成與電晶體750所包括的被用作第一閘極絕緣膜的絕緣膜相同的絕緣膜而形成的絕緣膜；以及藉由形成與電晶體750上的被用作保護絕緣膜的絕緣膜相同的絕緣膜而形成的絕緣膜。就是說，電容器790具有將用作電介質膜的絕緣膜夾在一對電極之間的疊層型結構。
另外，在圖18中，在電晶體750、電晶體752及電容器790上設置有平坦化絕緣膜770。
在圖18中示出像素部702所包括的電晶體750及源極驅動電路部704所包括的電晶體752使用相同的結構的電晶體的結構，但是不侷限於此。例如，像素部702及源極驅動電路部704也可以使用不同電晶體。明確而言，可以舉出像素部702使用頂閘極型電晶體，且源極驅動電路部704使用底閘極型電晶體的結構，或者像素部702使用底閘極型電晶體，且源極驅動電路部704使用頂閘極型電晶體的結構等。此外，也可以將上述源極驅動電路部704置換為閘極驅動電路部。
信號線710與被用作電晶體750、752的源極電極及汲極電極的導電膜在同一製程中形成。例如，當使用包含銅元素的材料形成信號線710時，起因於佈線電阻的信號延遲等較少，而可以實現大螢幕的顯示。
另外，FPC端子部708包括連接電極760、異方性導電膜780及FPC716。連接電極760與被用作電晶體750、752的源極電極及汲極電極的導電膜在同一製程中形成。另外，連接電極760與FPC716所包括的端子藉由異方性導電膜780電連接。
另外，作為第一基板701及第二基板705，例如可以使用玻璃基板。另外，作為第一基板701及第二基板705，也可以使用具有撓性的基板。作為該具有撓性的基板，例如可以舉出塑膠基板等。
另外，在第一基板701與第二基板705之間設置有結構體778。結構體778是柱狀間隔物，用來控制第一基板701與第二基板705之間的距離(液晶盒厚(cell gap))。另外，作為結構體778，也可以使用球狀間隔物。
另外，在第二基板705一側，設置有被用作黑矩陣的遮光膜738、被用作濾色片的彩色膜736、與遮光膜738及彩色膜736接觸的絕緣膜734。
圖18所示的顯示裝置700包括發光元件782。發光元件782包括導電膜772、EL層786及導電膜788。圖18所示的顯示裝置700藉由設置在 每個像素中的發光元件782所包括的EL層786發光，可以顯示影像。此外，EL層786具有有機化合物或量子點等無機化合物。
作為可以用於有機化合物的材料，可以舉出螢光性材料或磷光性材料等。此外，作為可以用於量子點的材料，可以舉出膠狀量子點材料、合金型量子點材料、核殼(Core Shell)型量子點材料、核型量子點材料等。另外，也可以使用包含第12族與第16族、第13族與第15族或第14族與第16族的元素群的材料。或者，可以使用包含鎘(Cd)、硒(Se)、鋅(Zn)、硫(S)、磷(P)、銦(In)、碲(Te)、鉛(Pb)、鎵(Ga)、砷(As)、鋁(Al)等元素的量子點材料。
在圖18所示的顯示裝置700中，在平坦化絕緣膜770及導電膜772上設置有絕緣膜730。絕緣膜730覆蓋導電膜772的一部分。發光元件782採用頂部發射結構。因此，導電膜788具有透光性且使EL層786發射的光透過。注意，雖然在本實施方式中例示出頂部發射結構，但是不侷限於此。例如，也可以應用於向導電膜772一側發射光的底部發射結構或向導電膜772一側及導電膜788一側的兩者發射光的雙面發射結構。
另外，在與發光元件782重疊的位置上設置有彩色膜736，並在與絕緣膜730重疊的位置、引線配線部711及源極驅動電路部704中設置有遮光膜738。彩色膜736及遮光膜738被絕緣膜734覆蓋。由密封膜732填充發光元件782與絕緣膜734之間。注意，雖然例示出在圖18所示的顯示裝置700中設置彩色膜736的結構，但是並不侷限於此。例如，在藉由在每個像素中將EL層786形成為島狀，亦即分別塗佈來形成EL層786 時，也可以採用不設置彩色膜736的結構。
〔在顯示裝置中設置輸入輸出裝置的結構例子〕
另外，也可以在圖18所示的顯示裝置700中設置輸入輸出裝置。作為該輸入輸出裝置例如可以舉出觸控面板等。
圖19示出對圖18所示的顯示裝置700設置觸控面板791的結構。
首先，以下說明圖19所示的觸控面板791。
圖19所示的觸控面板791是設置在第二基板705與彩色膜736之間的所謂的In-Cell型觸控面板。觸控面板791在形成彩色膜736之前形成在第二基板705一側即可。
觸控面板791包括遮光膜738、絕緣膜792、電極793、電極794、絕緣膜795、電極796及絕緣膜797。例如，可以檢測出在手指或觸控筆等被檢測體靠近觸控面板時有可能發生的電極793與電極794之間的電容的變化。
此外，在圖19所示的電晶體750的上方示出電極793、電極794的交叉部。電極796藉由設置在絕緣膜795中的開口與夾住電極794的兩個電極793電連接。此外，在圖19中示出設置有電極796的區域設置在像素部702中的結構，但是不侷限於此，例如也可以形成在源極驅動電路部704中。
電極793及電極794設置在與遮光膜738重疊的區域。此外，如圖19所示，電極793較佳為以不與發光元件782重疊的方式設置。換言之，電極793在與發光元件782重疊的區域具有開口。也就是說，電極793具有網格形狀。藉由採用這種結構，電極793可以具有不遮斷發光元件782所發射的光的結構。因此，由於因配置觸控面板791而導致的亮度下降極少，所以可以實現可見度高且功耗得到降低的顯示裝置。此外，電極794也可以具有相同的結構。
電極793及電極794由於不與發光元件782重疊，所以電極793及電極794可以使用可見光的穿透率低的金屬材料。
因此，與使用可見光的穿透率高的氧化物材料的電極相比，可以降低電極793及電極794的電阻，由此可以提高觸控面板的感測器靈敏度。
例如，電極793、794、796也可以使用導電奈米線。該奈米線的直徑平均值可以為1nm以上且100nm以下，較佳為5nm以上且50nm以下，更佳為5nm以上且25nm以下。此外，作為上述奈米線可以使用Ag奈米線、Cu奈米線、Al奈米線等金屬奈米線或碳奈米管等。例如，在作為電極793、794、796中的任一個或全部使用Ag奈米線的情況下，能夠實現89%以上的可見光穿透率及40Ω/平方以上且100Ω/平方以下的片電阻值。
雖然在圖19中示出In-Cell型觸控面板的結構，但是不侷限於此。例如，也可以採用形成在顯示裝置700上的所謂的On-Cell型觸控面板或貼 合於顯示裝置700而使用的所謂的Out-Cell型觸控面板。
如此，本發明的一個實施方式的顯示裝置可以與各種方式的觸控面板組合而使用。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式5
在本實施方式中，對能夠用於在上述實施方式中說明的顯示面板的顯示裝置的結構例子進行說明。這裡，尤其對作為顯示元件使用液晶元件的顯示裝置進行說明。
[顯示裝置的結構例子1]
圖20示出顯示裝置400的剖面結構的一個例子。在此，示出作為顯示元件採用透過式液晶元件420時的例子。在圖20中，基板412一側為顯示面側。
顯示裝置400具有在基板411與基板412間夾有液晶422的結構。液晶元件420包括設置於基板411一側的導電層421、設置於基板412一側的導電層423以及被夾在上述導電層421與導電層423之間的液晶422。另外，液晶422與導電層421間設置有配向膜424a，液晶422與導電層423之間設置有配向膜424b。
導電層421用作像素電極。導電層423用作共用電極等。導電層421和導電層423都具有使可見光透過的功能。因此，液晶元件420是透過式液晶元件。
基板412的基板411一側的面上設置有彩色層441及遮光層442。以覆蓋彩色層441及遮光層442的方式設置有絕緣層426。以覆蓋絕緣層426的方式設置有導電層423。另外，彩色層441設置在與導電層421重疊的區域中。遮光層442以覆蓋電晶體430及連接部438的方式設置。
在基板411的外側配置有偏光板439a，在基板412的外側配置有偏光板439b。再者，在偏光板439a的外側設置有背光單元490。圖20所示的顯示裝置400的基板412側是顯示面側。
基板411上設置有電晶體430及電容器460等。電晶體430被用作像素的選擇電晶體。電晶體430藉由連接部438與液晶元件420連接。
圖20所示的電晶體430為所謂底閘極型通道蝕刻結構的電晶體。電晶體430包括：被用作閘極電極的導電層431；被用作閘極絕緣層的絕緣層434；半導體層432；以及被用作源極電極及汲極電極的一對導電層433a及導電層433b。半導體層432中的與導電層431重疊的部分被用作通道形成區。半導體層432與導電層433a及導電層433b連接。
電容器460由導電層431a、絕緣層434、導電層433b構成。
覆蓋電晶體430等層疊有絕緣層482和絕緣層481。用作像素電極的導電層421設置在絕緣層481上。另外，在連接部438中，導電層421與導電層433b藉由絕緣層481及絕緣層482中的開口電連接。絕緣層481較佳為用作平坦化層。絕緣層482較佳為具有抑制雜質等擴散到電晶體430等的作為保護膜的功能。例如，絕緣層482可以使用無機極絕緣材料，絕緣層481可以使用有機絕緣材料。
[顯示裝置的結構例子2]
在圖21中，示出將彩色層441設置在基板411一側的例子。由此，可以簡化基板412側的結構。
另外，當將彩色層441用作平坦化膜時，也可以採用不設置絕緣層481的結構。
[顯示裝置的結構例子3]
上面作為液晶元件示出一對電極配置在液晶的上下的垂直電場方式液晶元件的例子，但是液晶元件的結構不侷限於此，可以使用各種方式的液晶元件。
圖22示出採用具有FFS(Fringe Field Switching：邊緣場切換)模式的液晶元件的顯示裝置的剖面示意圖。
液晶元件420包括：被用作像素電極的導電層421；以及與導電層 421隔著絕緣層483重疊的導電層423。導電層423具有狹縫狀或梳齒狀的頂面形狀。
另外，在上述結構中，在導電層421與導電層423重疊的部分形成有電容，可以將該電容用作電容器460。由此，可以減小像素的佔有面積，所以可以實現高解析度的顯示裝置。另外，可以提高開口率。
在圖22中採用被用作共用電極的導電層423位於液晶422一側的結構，但是也可以如圖23所示地採用被用作像素電極的導電層421位於液晶422一側的結構。此時，導電層421具有狹縫狀或梳齒狀的頂面形狀。
在此，在製造顯示裝置時，製程中的光微影製程越少，亦即，光罩的遮罩個數越少，製造成本越低。
例如，具有圖20所示的結構的顯示裝置可以藉由如下五個光微影製程製造：在基板411側的製程中，導電層431等的形成製程、半導體層432的形成製程、導電層433a等的形成製程、成為連接部438的開口部的形成製程以及導電層421的形成製程。也就是說，可以利用五個光罩製造底板基板。在基板412(相對基板)一側，作為彩色層441及遮光層442的形成方法較佳為利用噴墨法或網版印刷法等，由此可以省略光罩。例如，當設置3色的彩色層441和遮光層442時，與利用光微影法形成的情況相比可以減少四個光罩。
[電晶體的結構例子1]
接著，對電晶體430的具體結構例子進行說明。圖24A至圖24G所示的電晶體的半導體層432可以使用含有矽的半導體。作為含有矽的半導體，例如，可以使用氫化非晶矽、微晶矽或多晶矽等。尤其較佳為使用氫化非晶矽，由此可以在大型基板上以高良率形成。本發明的一個實施方式的顯示裝置即使使用採用場效移動率相對較低的非晶矽的電晶體也可以實現良好的顯示。
圖24A所示的電晶體包括用作源極區域及汲極區域的一對雜質半導體層435。雜質半導體層435設置在半導體層432與導電層433a間以及半導體層432與導電層433b間。半導體層432以與雜質半導體層435接觸的方式設置，雜質半導體層435以與導電層433a或導電層433b接觸的方式設置。
構成雜質半導體層435的雜質半導體膜使用對其添加賦予一種導電類型的雜質元素的半導體來形成。當電晶體為n型時，作為添加有賦予一種導電型的雜質元素的半導體，例如可以舉出添加有P或As的矽。或者，當電晶體為p型時，作為添加有賦予一種導電型的雜質元素，例如可以添加B，但是電晶體較佳為n型。雜質半導體層可使用非晶半導體或者如微晶半導體等的結晶半導體來形成。
圖24B所示的電晶體在半導體層432與雜質半導體層435間包括半導體層437。
半導體層437可以使用與半導體層432同樣的半導體膜形成。半導體 層437可以用作進行雜質半導體層435的蝕刻時防止半導體層432被蝕刻而消失的蝕刻停止層。另外，雖然在圖24A中示出半導體層437被左右分離的例子，但是半導體層437的一部分也可以覆蓋半導體層432的通道形成區。
另外，可以使半導體層437的雜質濃度低於雜質半導體層435的濃度雜質。由此，可以將半導體層437用作LDD(Lightly Doped Drain：輕摻雜汲極)區域，由此可以抑制驅動電晶體時的熱載子劣化。
圖24C所示的電晶體在半導體層432的通道形成區上設置有絕緣層484。絕緣層484用作雜質半導體層435的蝕刻時的蝕刻停止層。
圖24D所示的電晶體包括半導體層432p替代半導體層432。半導體層432p含有具有高結晶性的半導體膜。例如，半導體層432p含有多晶半導體或單晶半導體。由此，可以實現具有高場效移動率的電晶體。
圖24E所示的電晶體在半導體層432的通道形成區中包括半導體層432p。例如，圖24E所示的電晶體可以藉由對成為半導體層432的半導體膜照射雷射等來使該半導體膜局部晶化而形成。由此，可以實現具有高場效移動率的電晶體。
圖24F所示的電晶體在圖24B所示的電晶體的半導體層432的通道形成區中包括結晶性的半導體層432p。
圖24G所示的電晶體是圖24C所示的電晶體的半導體層432的通道形成區中包括結晶性的半導體層432p的電晶體。
[電晶體的結構例子2]
接著，對電晶體430的其他變形例進行說明。藉由作為圖25A至圖25E所示的電晶體的半導體層432使用金屬氧化物可以構成OS電晶體。當使用OS電晶體時，在影像不發生變化的期間或者變化為一定值以下的期間可以將視訊信號的更新頻率設定為極低，由此可以降低功耗。
圖25A所示的電晶體在半導體層432的通道形成區上設置有絕緣層484。絕緣層484用作導電層433a及導電層433b的蝕刻時的蝕刻停止層。
圖25B所示的電晶體具有絕緣層484覆蓋半導體層432在絕緣層434上延伸的結構。此時，導電層433a及導電層433b藉由絕緣層484中的開口與半導體層432連接。
圖25C所示的電晶體包括絕緣層485、導電層486。絕緣層485以覆蓋半導體層432、導電層433a、導電層433b的方式設置。另外，導電層486設置在絕緣層485上並具有與半導體層432重疊的區域。
導電層486位於夾著半導體層432與導電層431相對的位置。在導電層431為第一閘極電極時，導電層486可以被用作第二閘極電極。藉由對導電層431及導電層486供應相同的電位，可以提高電晶體的通態電流。 另外，藉由對導電層431和導電層486中的一個供應用來控制臨界電壓的電位並且對另一個供應用來驅動的電位，可以控制電晶體的臨界電壓。
圖25D所示的電晶體為頂閘極結構的電晶體，用作閘極電極的導電層431比半導體層432設置在更上一側(與被形成面相反一側)。另外，半導體層432上層疊形成有絕緣層434及導電層431。另外，絕緣層482以覆蓋半導體層432的頂面及側端部以及導電層431的方式設置。導電層433a及導電層433b設置在絕緣層482上。導電層433a及導電層433b藉由絕緣層482中的開口與半導體層432連接。
注意，雖然在此示出了絕緣層434不存在於不與導電層431重疊的部分中的例子，但是絕緣層434也可以覆蓋半導體層432的頂面及側端部。
圖25D所示的電晶體中，容易拉開導電層431與導電層433a或導電層433b之間的物理距離，由此可以減少這些導電層之間的寄生電容。
圖25E所示的電晶體的與圖25D所示的電晶體不同之處在於包括導電層487及絕緣層488。導電層487包括與半導體層432重疊的區域。另外，絕緣層488覆蓋導電層487。
導電層487用作第二閘極電極。由此，可以提高通態電流，並且可以控制臨界電壓。
如圖25D及圖25E所示，半導體層432也可以包括區域432n。區域 432n具有與包含氮或氫的絕緣層482接觸的區域。當絕緣層482中的氮或氫被添加到區域432n時，區域432n被n型化。此時，區域432n被用作源極區域或汲極區域。注意，區域432n所包含的氮或氫的濃度高於通道形成區域。此外，區域432n的載子密度高於通道形成區域。
此外，半導體層432也可以包括區域432j。區域432j被用作通道形成區域與源極區域或汲極區域之間的黏合區域。區域432j所包含的氮或氫的濃度低於區域432n且高於通道形成區域。此外，區域432j的載子密度低於區域432n且高於通道形成區域。
[組件]
下面，說明上述各組件。
〔基板〕
顯示裝置所包括的基板可以使用具有平坦面的材料。作為提取來自顯示元件的光的基板，使用使該光透過的材料。例如，可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石或有機樹脂等的材料。
藉由使用厚度薄的基板，可以實現顯示面板的輕量化及薄型化。再者，藉由使用其厚度允許其具有撓性的基板，可以實現具有撓性的顯示面板。或者，可以將薄得足以具有撓性的玻璃等用於基板。或者，可以使用玻璃與樹脂材料由黏合層貼合在一起的複合材料。
〔電晶體〕
電晶體包括被用作閘極電極的導電層、半導體層、被用作源極電極的導電層、被用作汲極電極的導電層以及被用作閘極絕緣層的絕緣層。
注意，對本發明的一個實施方式的顯示裝置所包括的電晶體的結構沒有特別的限制。例如，可以採用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體。另外，還可以採用頂閘極型或底閘極型的電晶體結構。或者，也可以在通道的上下設置有閘極電極。
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。
另外，作為用於電晶體的半導體材料，例如可以將第14族元素(矽、鍺等)或金屬氧化物用於半導體層。典型的是，可以使用包含矽的半導體、包含砷化鎵的半導體或包含銦的金屬氧化物等。作為包含矽的半導體，例如可以使用氫化非晶矽。
另外，使用其能帶間隙比矽寬的金屬氧化物的電晶體由於其關態電流低，因此能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容器中的電荷。藉由將這種電晶體用於像素，能夠在保持各像素的灰階的同時，停止驅動電路。其結果是，可以實現功耗極小的顯示裝置。
例如，半導體層較佳為包括至少包含銦、鋅及M(鋁、鈦、鎵、鍺、 釔、鋯、鑭、鈰、錫、釹或鉿等金屬)的表示為In-M-Zn類氧化物的膜。另外，為了減少使用該半導體層的電晶體的電特性不均勻，除了上述元素以外，較佳為還包含穩定劑(stabilizer)。
作為穩定劑，可以舉出上述表示為M的金屬，例如有鎵、錫、鉿、鋁或鋯等。另外，作為其他穩定劑，可以舉出鑭系元素的鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦等。
作為構成半導體層的金屬氧化物，例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
注意，在此，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分具有In、Ga和Zn的氧化物，對In、Ga、Zn的比例沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
另外，半導體層和導電層也可以具有上述氧化物中的相同的金屬元素。藉由使半導體層和導電層具有相同的金屬元素，可以降低製造成本。例如，藉由使用由相同的金屬組成的金屬氧化物靶材，可以降低製造成 本。另外，也可以共同使用對半導體層和導電層進行加工時的蝕刻氣體或蝕刻劑。然而，即使半導體層和導電層具有相同的金屬元素，有時其組成也互不相同。例如，在電晶體及電容器的製程中，有時膜中的金屬元素脫離而成為不同的金屬組成。
構成半導體層的金屬氧化物的能隙較佳為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上。如此，藉由使用能隙寬的金屬氧化物，可以減少電晶體的關態電流。
當構成半導體層的金屬氧化物為In-M-Zn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 107116490-A0305-02-0083-1
M及Zn
Figure 107116490-A0305-02-0083-2
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等。注意，所形成的半導體層的原子數比分別包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%的範圍內的誤差。
較佳為將載子密度低的金屬氧化物用於半導體層。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。因為這種半導體層的雜質濃度及缺陷能階密度低，所以具有穩定的特性。
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。
另外，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，半導體層中的氧空位增加，有可能使該半導體層變為n型。因此，較佳為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，較佳為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，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。
非晶結構的金屬氧化物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。
〔導電層〕
作為可用於電晶體的閘極、源極及汲極和構成顯示裝置的各種佈線及電極等導電層的材料，可以舉出鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以上述金屬為主要成分的合金等。另外，可以使用包含這些材料的單層或疊層。例如，可以舉出包含矽的鋁膜的單層結構、在鈦膜上層疊鋁膜的兩層結構、在鎢膜上層疊鋁膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在鈦膜上層疊銅膜的兩層結構、在鎢膜上層疊銅膜的兩層結構、依次層疊鈦膜或氮化鈦膜、鋁膜或銅膜以及鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、以及依次層疊鉬膜或氮化鉬膜、鋁膜或銅膜以及鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外，可以使用氧化銦、氧化錫或氧化鋅等氧化物。另外，藉由使用包含錳的銅，可以提高蝕刻時的形狀的控制性，所以是較佳的。
另外，作為除了電晶體的閘極、源極以及汲極以外還可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層的具有透光性的導電性材料，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含該金屬材料的合金材料。或者，還可以使用該金屬材料的氮化物(例如，氮化鈦)等。另外，當使用金屬材料、合金材料(或者它們的氮化物)時，將其形成得薄到具有透光性，即可。此外，可以將上述材料的疊層膜用作導電層。例如，藉由使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等，可以提高導電性，所以是較佳的。上述材料也可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層、顯示元件所 包括的導電層(被用作像素電極及共用電極的導電層)。
〔絕緣層〕
作為可用於各絕緣層的絕緣材料，例如可以使用丙烯酸樹脂或環氧樹脂等樹脂、矽酮等具有矽氧烷鍵的樹脂、無機絕緣材料如氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。
作為透水性低的絕緣膜，可以舉出氮化矽膜、氮氧化矽膜等含有氮及矽的膜以及氮化鋁膜等含有氮及鋁的膜等。另外，也可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜以及氧化鋁膜等。
〔液晶元件〕
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：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、 ECB(Electrically Controlled Birefringence：電控雙折射)模式、賓主模式等的液晶元件。
另外，液晶元件是利用液晶的光學調變作用而控制光的透過或非透過的元件。液晶的光學調變作用由施加到液晶的電場(包括橫向電場、縱向電場或傾斜方向電場)控制。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)、高分子網路型液晶(PNLC：Polymer Network Liquid Crystal)、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，根據所適用的模式或設計可以採用適當的液晶材料。
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。另外，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及破損。
另外，作為液晶元件，可以採用透過式液晶元件、反射式液晶元件或半透過式液晶元件。
在本發明的一個實施方式中，尤其較佳為使用透過式液晶元件。
當採用透過式液晶元件或半透過式液晶元件時，以夾著一對基板的方式設置兩個偏光板。另外，在一個偏光板的外側設置背光源。背光源可以是直下型背光源，也可以是邊緣照明型背光源。當使用具備LED的直下型背光源時，容易進行區域調光(local dimming)處理，由此可以提高對比度，所以是較佳的。另外，當使用邊緣照明型背光源時，可以將包括背光源的模組形成得較薄，所以是較佳的。
當使邊緣照明型背光處於關閉狀態時，本發明的一個實施方式可以用於透明顯示器。
〔彩色層〕
作為能夠用於彩色層的材料，可以舉出金屬材料、樹脂材料、包含顏料或染料的樹脂材料等。
〔遮光層〕
作為能夠用於遮光層的材料，可以舉出碳黑、鈦黑、金屬、金屬氧化物或包含多個金屬氧化物的固溶體的複合氧化物等。遮光層也可以為包含 樹脂材料的膜或包含金屬等無機材料的薄膜。另外，也可以對遮光層使用包含彩色層的材料的膜的疊層膜。例如，可以採用包含用於使某個顏色的光透過的彩色層的材料的膜與包含用於使其他顏色的光透過的彩色層的材料的膜的疊層結構。藉由使彩色層與遮光層的材料相同，除了可以使用相同的裝置以外，還可以簡化製程，因此是較佳的。
在本實施方式中，雖然作為顯示元件對使用液晶元件的顯示裝置進行了說明，但是作為顯示元件也可以使用發光元件。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式6
在本實施方式中，對可用於在上述實施方式中說明的OS電晶體的金屬氧化物進行說明。下面尤其對金屬氧化物與CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS進行詳細說明。
CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有導電性的功能，在材料的另一部分中具有絕緣性的功能，作為材料的整體具有半導體的功能。此外，在將CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的通道形成區域的情況下，導電性的功能是使被用作載子的電子(或電洞)流過的功能，絕緣性的功能是不使被用作載子的電子流過的功能。藉由導電性的功能和絕緣性的功能的互補作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有開關 功能(控制開啟/關閉的功能)。藉由在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分離，可以最大限度地提高各功能。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide包括導電性區域及絕緣性區域。導電性區域具有上述導電性的功能，絕緣性區域具有上述絕緣性的功能。此外，在材料中，導電性區域和絕緣性區域有時以奈米粒子級分離。另外，導電性區域和絕緣性區域有時在材料中不均勻地分佈。此外，有時觀察到其邊緣模糊而以雲狀連接的導電性區域。
此外，在CAC-OS或CAC-metal oxide中，導電性區域和絕緣性區域有時以0.5nm以上且10nm以下，較佳為0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同能帶間隙的成分構成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因於絕緣性區域的寬隙的成分及具有起因於導電性區域的窄隙的成分構成。在該結構中，當使載子流過時，載子主要在具有窄隙的成分中流過。此外，具有窄隙的成分藉由與具有寬隙的成分的互補作用，與具有窄隙的成分聯動而使載子流過具有寬隙的成分。因此，在將上述CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的通道形成區域時，在電晶體的開啟狀態中可以得到高電流驅動力，亦即大通態電流及高場效移動率。
就是說，也可以將CAC-OS或CAC-metal oxide稱為基質複合材料(matrix composite)或金屬基質複合材料(metal matrix composite)。
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1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在金屬氧化物中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域以0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的狀態稱為馬賽克(mosaic)狀或補丁(patch)狀。
金屬氧化物較佳為至少包含銦。尤其較佳為包含銦及鋅。除此之外，也可以還包含鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、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金屬氧化物。在本說明書中，例如，當第一區域的In與元素M的原子個數比大於第二區域的In與元素M的原子個數比時，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 107116490-A0305-02-0092-4
x0
Figure 107116490-A0305-02-0092-5
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(c-axis-aligned crystal：c軸配向結晶)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與金屬氧化物的材料構成有關。CAC-OS是指在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中部分地觀察到以Ga為主要成分的奈米粒子的區域和部分地觀察到以In為主要成分的奈米粒子的區域以馬賽克狀無規律地分散的構成。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、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、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是指如下構成：一部分中觀察到以該金屬元素為主要成分的奈米粒子狀區域和一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域 分別以馬賽克狀無規律地分散。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行意圖性的加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下，作為沉積氣體，可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的一種或多種。另外，成膜時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好，例如，將氧氣體的流量比設定為0%以上且低於30%，較佳為0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特徵：藉由X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)測定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ掃描進行測定時，觀察不到明確的峰值。也就是說，根據X射線繞射，可知在測定區域中沒有a-b面方向及c軸方向上的配向。
另外，在藉由照射束徑為1nm的電子束(也稱為奈米束)而取得的CAC-OS的電子繞射圖案中，觀察到環狀的亮度高的區域以及在該環狀區域內的多個亮點。由此，根據電子繞射圖案，可知CAC-OS的結晶結構是在平面方向及剖面方向上沒有配向的nc(nano-crystal)結構。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析影像，可確認到：具有以GaOX3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。
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，藉由起因於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適合於各種半導體裝置。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式的內容適當地組合而實施。
實施方式7
在本實施方式中，參照圖式對本發明的一個實施方式的電子裝置進行說明。
下面所示的電子裝置可以安裝上述實施方式中說明的顯示系統。由此，可以提供能夠顯示高品質的影像的電子裝置。
另外，作為下面所示的電子裝置的顯示部，可以使用上述實施方式中說明的顯示部。因此，可以構成具有使用多個顯示面板顯示影像的功能的電子裝置。此外，根據本發明的一個實施方式的顯示面板可以具有撓性。在此情況下，可以在以下所例示的電子裝置中設置具有曲面的顯示部。
作為電子裝置，例如除了電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等大型遊戲機等具有較大的螢幕的電子裝置以外，還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以包括天線。藉由由天線接收信號，可以在顯示部上顯示影像或資料等。另外，在電子裝置包括天線及二次電池時，可以用天線進行非接觸電力傳送。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以包括感測器(該感測器具有測定如下因素的功能：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)。
本發明的一個實施方式的電子裝置可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；執行各種軟體(程式)的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能；等。
圖26A示出電視機的一個例子。在電視機7100中，外殼7101中組裝有顯示部7000。在此示出利用支架7103支撐外殼7101的結構。
可以對顯示部7000適用本發明的一個實施方式的顯示部。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關或另外提供的遙控器7111進行圖26A所示的電視機7100的操作。另外，也可以在顯示部7000中具備觸控感測器，也可以藉由用指頭等觸摸顯示部7000進行電視機7100的操作。另外，也可以在遙控器7111中具備顯示從該遙控器7111輸出的資料的顯示部。藉由利用遙控器7111所具備的操作鍵或觸控面板，可以進行頻道及音量的操作，並可以對顯示在顯示部7000上的影像進行操作。
另外，電視機7100具備接收機及數據機等。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機將電視機連接到有線或無線方式的通訊網路，從而進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者 之間或接收者之間等)的資訊通訊。
圖26B示出筆記型個人電腦7200。筆記型個人電腦7200包括外殼7211、鍵盤7212、指向裝置7213、外部連接埠7214等。在外殼7211中組裝有顯示部7000。
可以對顯示部7000適用本發明的一個實施方式的半導體裝置。
圖27A和圖27B示出數位看板的例子。
圖27A所示的數位看板7300包括外殼7301、顯示部7000及揚聲器7303等。此外，還可以包括LED燈、操作鍵(包括電源開關或操作開關)、連接端子、各種感測器、麥克風等。
圖27B示出設置於圓柱狀柱子7401上的數位看板7400。數位看板7400包括沿著柱子7401的曲面設置的顯示部7000。
在圖27A和圖27B中，可以對顯示部7000適用本發明的一個實施方式的顯示部。
顯示部7000越大，一次能夠提供的資訊量越多。顯示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高廣告宣傳效果。
藉由將觸控面板用於顯示部7000，不僅可以在顯示部7000上顯示靜 態影像或動態影像，使用者還能夠直覺性地進行操作，所以是較佳的。另外，在用於提供路線資訊或交通資訊等資訊的用途時，可以藉由直覺性的操作提高易用性。
如圖27A和圖27B所示，數位看板7300或數位看板7400較佳為藉由無線通訊可以與使用者所攜帶的智慧手機等資訊終端設備7311或資訊終端設備7411聯動。例如，顯示在顯示部7000上的廣告資訊可以顯示在資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕上。此外，藉由操作資訊終端設備7311或資訊終端設備7411，可以切換顯示部7000的顯示。
此外，可以在數位看板7300或數位看板7400上以資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕為操作單元(控制器)執行遊戲。由此，不特定多個使用者可以同時參加遊戲，享受遊戲的樂趣。
另外，可以將根據本發明的一個實施方式的顯示系統沿著房屋或高樓的內壁或外壁、車輛的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝。圖28示出將根據本發明的一個實施方式的顯示系統安裝於車輛的例子。
圖28示出具備顯示部5001的車輛的結構例子。作為顯示部5001，可以使用根據本發明的一個實施方式的顯示系統的顯示部。注意，圖28示出將顯示部5001安裝在右側駕駛車輛上的例子，但不侷限於此，也可以將其安裝在左側駕駛車輛上。此時，圖28所示的結構的配置的左右互換。
在圖28中示出配置在駕駛員座位和前排乘客座位的周圍的儀表板5002、方向盤5003及前擋風玻璃5004等。顯示部5001配置在儀表板5002的預定位置(明確而言，駕駛員的周圍)，並具有大致T字型的形狀。雖然在圖28中示出沿著儀表板5002設置使用多個顯示面板5007(顯示面板5007a、5007b、5007c及5007d)形成的一個顯示部5001的例子，但是顯示部5001也可以以分為多個地方的方式配置。
多個顯示面板5007也可以具有撓性。在此情況下，可以將顯示部5001加工為複雜形狀，由此能夠實現沿著儀表板5002等的曲面設置顯示部5001的結構及在方向盤的連接部分、儀錶的顯示部、出風口5006等上沒有設置顯示部5001的顯示區域的結構等。
此外，也可以在車輛外部設置用來拍攝側後方情況的照相機5005。雖然圖28示出設置照相機5005代替後視鏡的例子，但是也可以設置後視鏡和照相機的兩者。
作為照相機5005，可以使用CCD照相機或CMOS照相機。此外，也可以與上述照相機組合地使用紅外線照相機。由於隨著被攝體的溫度變高而紅外線照相機的輸出位準會變高，因此可以檢測或提取人或動物等生物體。
可以將照相機5005所拍攝的影像輸出到顯示面板5007中的任一個或多個。上述顯示部5001主要用於輔助車輛的駕駛。藉由使用照相機5005拍攝後方的廣視角影像並將該影像顯示在面板5007上，可以使駕駛員看 到死角區域而防止事故發生。
另外，藉由使用根據本發明的一個實施方式的顯示系統，可以補償顯示面板5007a、5007b、5007c及5007d之間的接縫的影像的不連貫性。由此，可以實現接縫不容易被看到的影像顯示，而可以提高駕駛時的顯示部5001的可見度。
此外，可以將距離影像感測器設置在汽車的屋頂上等，將使用距離影像感測器獲得的影像顯示在顯示部5001上。作為距離影像感測器，可以使用影像感測器或雷射雷達(LIDAR：Light Detection and Ranging)等。藉由將使用影像感測器獲得的影像和使用距離影像感測器獲得的影像都顯示在顯示部5001上，可以將更多資訊提供給駕駛員而輔助駕駛。
顯示部5001還可以具有顯示地圖資訊、交通資訊、電視影像、DVD影像等的功能，例如，可以以顯示面板5007a、5007b、5007c及5007d為一個顯示螢幕來顯示大尺寸的地圖資訊。注意，可以根據所顯示的影像增加顯示面板5007的數量。
顯示面板5007a、5007b、5007c及5002d所顯示的影像可以根據駕駛員的喜好自由地設定。例如，可以將電視影像或DVD影像顯示在左側的顯示面板5007d上，將地圖資訊顯示在中央部的顯示面板5007b上，將儀錶顯示在右側的顯示面板5007c上，將音訊資訊顯示在變速杆附近(駕駛員座位與前排乘客座位之間)的顯示面板5007a上。此外，藉由組合多個顯示面板5007，可以對顯示部5001附加故障安全的功能。例如，即使由 於某種原因某個顯示面板5007發生故障，藉由改變顯示區域，也可以使用其他顯示面板5007進行顯示。
DP:顯示面板
20:顯示裝置
60:機器學習系統
61:控制部
62:資料生成部
63:運算部
64a:記憶部
64b:記憶部
64c:記憶部
65:成像裝置
70:處理裝置
71:分割電路

Claims (10)

  1. 一種機器學習系統，包括：成像裝置；與該成像裝置電連接的資料生成部；以及與該資料生成部電連接且包括神經網路的運算部，其中，該成像裝置藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而拍攝顯示在該顯示裝置上的影像，並作為第二影像資料輸出被拍攝的資料，該資料生成部藉由取得該第一影像資料與該第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料，並且藉由使該第一影像資料加該第三影像資料而生成第四影像資料，該運算部以藉由將該第一影像資料輸入到該神經網路而得到的輸出資料靠近於該第四影像資料的方式更新權係數，該顯示裝置包括第一顯示面板及第二顯示面板，該第一顯示面板包括具有多個像素的第一區域，並且該第二顯示面板包括使可見光透過並與該第一顯示面板的該第一區域重疊的第二區域。
  2. 一種機器學習系統，包括：成像裝置；與該成像裝置電連接的資料生成部；以及與該資料生成部電連接且包括神經網路的運算部，其中，該成像裝置藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而拍攝顯示在該顯示裝置上的影像，並作為第二影像資料輸出被拍攝的資料，該資料生成部藉由取得該第一影像資料與該第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料，藉由作為參考值使用該第三影像資料中的所有灰階 的最大值並反轉該第三影像資料中的灰階，而生成第五影像資料，並且藉由取得該第一影像資料與該第五影像資料之間的差異而生成第六影像資料，並且，該運算部以藉由將該第一影像資料輸入到該神經網路而得到的輸出資料靠近於該第六影像資料的方式更新權係數。
  3. 根據申請專利範圍第2項之機器學習系統，其中該顯示裝置包括多個顯示面板，並且該機器學習系統還包括將該第一影像資料分割為其數量與該多個顯示面板的數量相等的部分。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項之機器學習系統，其中該神經網路包括輸入層與輸出層之間的一個以上的卷積層，並且該資料生成部對該第一影像資料進行填料處理。
  5. 根據申請專利範圍第2項之機器學習系統，其中該顯示裝置包括第一顯示面板及第二顯示面板，該第一顯示面板包括具有多個像素的第一區域，並且該第二顯示面板包括使可見光透過並與該第一顯示面板的該第一區域重疊的第二區域。
  6. 一種神經網路的機器學習方法，該方法包括如下步驟：取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示在該顯示裝置上的影像；藉由取得該第一影像資料與該第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由使該第一影像資料加該第三影像資料而生成第四影像資料；以及以藉由將該第一影像資料輸入到該神經網路而得到的輸出資料靠近於 該第四影像資料的方式更新權係數，其中該顯示裝置包括第一顯示面板及第二顯示面板，該第一顯示面板包括具有多個像素的第一區域，並且，該第二顯示面板包括使可見光透過並與該第一顯示面板的該第一區域重疊的第二區域。
  7. 一種神經網路的機器學習方法，該方法包括如下步驟：取得第二影像資料，該第二影像資料基於藉由將第一影像資料輸入到顯示裝置而顯示在該顯示裝置上的影像；藉由取得該第一影像資料與該第二影像資料之間的差異而生成第三影像資料；藉由作為參考值使用該第三影像資料中的所有灰階的最大值並反轉該第三影像資料中的灰階，而生成第五影像資料；藉由取得該第一影像資料與該第五影像資料之間的差異而生成第六影像資料；以及以藉由將該第一影像資料輸入到該神經網路而得到的輸出資料靠近於該第六影像資料的方式更新權係數。
  8. 根據申請專利範圍第7項之機器學習方法，其中該顯示裝置包括多個顯示面板，並且該方法還包括將該第一影像資料分割為其數量與該多個顯示面板的數量相等的部分的步驟。
  9. 根據申請專利範圍第6或7項之機器學習方法，其中該神經網路包括輸入層與輸出層之間的一個以上的卷積層，並且作為輸入到該輸入層的資料使用藉由對該第一影像資料進行填料處理而得到的資料。
  10. 根據申請專利範圍第7項之機器學習方法，其中該顯示裝置包括第一顯示面板及第二顯示面板，該第一顯示面板包括具有多個像素的第一區域，並且該第二顯示面板包括使可見光透過並與該第一顯示面板的該第一區域重疊的第二區域。
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