(57)【要約】【課題】新規な半導体装置、表示モジュール又は電子機器の提供。【解決手段】コントローラと、画像処理部と、駆動回路と、検査回路と、を有し、コントローラは、画像処理部及び検査回路の動作を制御する機能を有し、画像処理部は、画像データを用いて映像信号を生成する機能を有し、駆動回路は、映像信号を表示部に出力する機能を有し、検査回路は、表示部に設けられた素子の特性のばらつきの程度を検査する機能を有し、検査の結果が外部に出力される半導体装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラと、画像処理部と、駆動回路と、検査回路と、を有し、
前記コントローラは、前記画像処理部及び前記検査回路の動作を制御する機能を有し、
前記画像処理部は、画像データを用いて映像信号を生成する機能を有し、
前記駆動回路は、前記映像信号を表示部に出力する機能を有し、
前記検査回路は、前記表示部に設けられた素子の特性のばらつきの程度を検査する機能を有し、
前記検査の結果が外部に出力される半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検査は、前記表示部に設けられた素子の特性に関する情報を含む信号に基づいて行われ、
前記信号は、前記表示部から前記検査回路に入力される半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記検査回路は、変換回路と、評価回路と、記憶装置と、を有し、
前記変換回路は、前記信号をデジタル信号に変換する機能を有し、
前記評価回路は、前記デジタル信号に対応する第１の素子特性と、基準となる第２の素子特性との差を算出する機能を有し、
前記記憶装置は、前記第１の素子特性と、前記第２の素子特性と、前記評価回路によって算出されたデータと、を記憶する機能を有する半導体装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記コントローラは、前記信号を送信部に出力する機能を有し、
前記コントローラは、前記信号に基づき、前記送信部によって補正された画像データを、前記画像処理部に出力する機能を有する半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置を用いた制御部と、表示部と、を有し、
前記表示部は、発光素子と、前記発光素子と電気的に接続されたトランジスタと、を有し、
前記検査回路は、前記トランジスタの閾値電圧、前記トランジスタの電界効果移動度、又は前記発光素子の閾値電圧のばらつきの程度を検査する機能を有する表示モジュール。
【請求項６】
請求項５において、
前記表示部は、複数の第１の画素によって構成される第１の画素群と、複数の第２の画素によって構成される第２の画素群と、を有し、
前記第１の画素は、反射型の液晶素子を有し、
前記第２の画素は、前記発光素子を有する表示モジュール。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の表示モジュールと、プロセッサと、を有し、
前記プロセッサは、前記表示部に設けられた素子の特性のばらつきに応じて画像データを補正する機能を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置、表示モジュール及び電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、表示モジュール、表示システム、検査システム、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、駆動回路、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイは、映像の表示に広く用いられている。これらの表示装置に用いられているトランジスタとしては主にシリコン半導体などが用いられているが、近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる技術が注目されている。例えば特許文献１、２には、半導体層に、酸化亜鉛、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を用いたトランジスタを、表示装置の画素に用いる技術が開示されている。
【０００５】
また、発光素子を用いた表示装置では、映像信号に従って発光素子に供給する電流を制御する駆動用トランジスタが設けられている。この駆動用トランジスタの特性が各画素でばらつくと、各画素の発光素子の輝度がばらつくことになってしまう。特許文献３には、このような発光素子の輝度のばらつきを防ぐ方法として、画素内部で駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補正する方式（以下、内部補正ともいう）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９６０５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献３】特開２００８−２３３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、新規な半導体装置、表示モジュール又は電子機器の提供を課題とする。又は、本発明の一態様は、素子特性のばらつきを容易に検査することが可能な半導体装置、表示モジュール又は電子機器の提供を課題とする。又は、本発明の一態様は、汎用性が高い半導体装置、表示モジュール又は電子機器の提供を課題とする。又は、本発明の一態様は、自由度の高い外部補正が可能な半導体装置、表示モジュール又は電子機器の提供を課題とする。
【０００８】
なお、本発明の一態様は、必ずしも上記の課題の全てを解決する必要はなく、少なくとも一の課題を解決できるものであればよい。また、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。これら以外の課題は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る半導体装置は、コントローラと、画像処理部と、駆動回路と、検査回路と、を有し、コントローラは、画像処理部及び検査回路の動作を制御する機能を有し、画像処理部は、画像データを用いて映像信号を生成する機能を有し、駆動回路は、映像信号を表示部に出力する機能を有し、検査回路は、表示部に設けられた素子の特性のばらつきの程度を検査する機能を有し、検査の結果が外部に出力される半導体装置である。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る半導体装置において、検査は、表示部に設けられた素子の特性に関する情報を含む信号に基づいて行われ、信号は、表示部から検査回路に入力されてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置において、検査回路は、変換回路と、評価回路と、記憶装置と、を有し、変換回路は、信号をデジタル信号に変換する機能を有し、評価回路は、デジタル信号に対応する第１の素子特性と、基準となる第２の素子特性との差を算出する機能を有し、記憶装置は、第１の素子特性と、第２の素子特性と、評価回路によって算出されたデータと、を記憶する機能を有していてもよい。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る半導体装置において、コントローラは、信号を送信部に出力する機能を有し、コントローラは、信号に基づき、送信部によって補正された画像データを、画像処理部に出力する機能を有していてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様にかかる表示モジュールは、上記の半導体装置を用いた制御部と、表示部と、を有し、表示部は、発光素子と、発光素子と電気的に接続されたトランジスタと、を有し、検査回路は、トランジスタの閾値電圧、トランジスタの電界効果移動度、又は発光素子の閾値電圧のばらつきの程度を検査する機能を有する表示モジュールである。
【００１４】
また、本発明の一態様にかかる表示モジュールにおいて、表示部は、複数の第１の画素によって構成される第１の画素群と、複数の第２の画素によって構成される第２の画素群と、を有し、第１の画素は、反射型の液晶素子を有し、第２の画素は、発光素子を有していてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様にかかる電子機器は、上記の表示モジュールと、プロセッサと、を有し、プロセッサは、表示部に設けられた素子の特性のばらつきに応じて画像データを補正する機能を有する電子機器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様により、新規な半導体装置、表示モジュール又は電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様により、素子特性のばらつきを容易に検査することが可能な半導体装置、表示モジュール又は電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様により、汎用性が高い半導体装置、表示モジュール又は電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様により、自由度の高い外部補正が可能な半導体装置、表示モジュール又は電子機器を提供することができる。
【００１７】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。また、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。これら以外の効果は、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、特許請求の範囲、図面などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】システムの構成例を示す図。
【図２】検査回路の構成例を示す図。
【図３】読み出し回路の構成例を示す図。
【図４】システムの動作例を示す図。
【図５】システムの動作例を示す図。
【図６】表示部の構成例を示す図。
【図７】画素の構成例及び動作例を示す図。
【図８】表示モジュールの構成例を示す図。
【図９】電子機器の構成例を示す図。
【図１０】画素の構成例を示す図。
【図１１】画素の構成例を示す図。
【図１２】表示部の構成例を示す図。
【図１３】表示部の構成例を示す図。
【図１４】画素ユニットの構成例を示す図。
【図１５】画素ユニットの構成例を示す図。
【図１６】画素ユニットの構成例を示す図。
【図１７】画素ユニットの構成例を示す図。
【図１８】表示装置の構成例を示す図。
【図１９】表示装置の構成例を示す図。
【図２０】表示装置の構成例を示す図。
【図２１】表示装置の構成例を示す図。
【図２２】制御部の構成例を示す図。
【図２３】トランジスタの構成例を示す図。
【図２４】トランジスタの構成例を示す図。
【図２５】電子機器の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態における説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
また、本発明の一態様には、半導体装置、記憶装置、表示装置、撮像装置、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグなど、あらゆる装置がその範疇に含まれる。また、表示装置には、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、電子ペーパー、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などが、その範疇に含まれる。
【００２１】
また、本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。以下、チャネル形成領域に金属酸化物を含むトランジスタを、ＯＳトランジスタとも表記する。
【００２２】
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。金属酸化物の詳細については後述する。
【００２３】
また、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又は文章に記載されているものとする。ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００２４】
ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に接続されていない場合であり、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。
【００２５】
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、又は、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。又は、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
【００２６】
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅又は電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。なお、ＸとＹとが機能的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合と、ＸとＹとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
【００２７】
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
【００２８】
また、図面上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置、及びシステムについて説明する。
【００３０】
＜システムの構成例＞
図１（Ａ）に、システム１０の構成例を示す。システム１０は、送信部１１、制御部１２、表示部１３を有する。システム１０は、送信部１１から送信されたデータに基づいて、映像を表示するための信号（以下、映像信号ともいう）を生成し、当該映像信号に基づいて映像を表示する機能を有する。また、システム１０は、映像の表示に用いられる素子の特性を検査する機能を有する。すなわちシステム１０は、表示システムとしての機能と、検査システムとしての機能を有する。
【００３１】
送信部１１は、表示部１３に表示される映像に対応するデータ（以下、画像データともいう）Ｄｉと、映像の表示を制御するための制御信号（信号ＣＳｄ）を、制御部１２に送信する機能を有する。また、送信部１１は、素子特性の検査を制御するための制御信号（信号ＣＳｔ）を、制御部１２に送信する機能を有する。
【００３２】
送信部１１は、映像の表示又は素子特性の検査の実行を制御部１２に命令するホストに相当する。また、送信部１１はプロセッサなどによって構成することができる。
【００３３】
制御部１２は、送信部１１から入力されたデータＤｉに基づいて映像信号を生成し、表示部１３に出力する機能を有する。また、制御部１２は、映像の表示に用いられる素子の特性を検査し、その検査結果を送信部１１に出力する機能を有する。制御部１２は、インターフェース２０、インターフェース２１、コントローラ２２、画像処理部２３、駆動回路２４、検査回路２５を有する。
【００３４】
なお、制御部１２は、半導体装置によって構成することができる。従って、制御部１２は半導体装置と呼ぶこともできる。また、制御部１２に含まれる回路は、１つの集積回路に集約することができる。
【００３５】
インターフェース２０及びインターフェース２１は、送信部１１と信号の送受信を行う機能を有する。送信部１１から入力されたデータＤｉは、インターフェース２０を介して画像処理部２３に出力され、送信部１１から入力された信号ＣＳｄは、インターフェース２０を介してコントローラ２２に出力される。また、送信部１１から入力された信号ＣＳｔは、インターフェース２１を介してコントローラ２２に出力される。また、制御部１２から送信部１１への信号の送信は、インターフェース２０又はインターフェース２１を介して行われる。
【００３６】
コントローラ２２は、送信部１１から入力された信号に基づいて、制御部１２に含まれる各種回路の動作を制御する機能を有する。具体的には、コントローラ２２は、送信部１１からインターフェース２０を介して入力された信号ＣＳｄに基づいて、画像処理部２３の動作を制御するための信号Ｃｉｐを生成し、画像処理部２３に出力する機能を有する。また、コントローラ２２は、送信部１１からインターフェース２１を介して入力された信号ＣＳｔに基づいて、検査回路２５の動作を制御するための信号Ｃｔｃを生成し、検査回路２５に出力する機能を有する。
【００３７】
画像処理部２３は、画像データを用いて映像信号を生成する機能を有する。具体的には、送信部１１から入力されたデータＤｉに対して各種の処理を行うことにより信号Ｓｖを生成し、駆動回路２４に送信する機能を有する。画像処理部２３において行われる処理の例としては、γ補正、調光、調色などが挙げられる。
【００３８】
駆動回路２４は、映像信号に対して適宜信号処理を行い、表示部１３へ出力する機能を有する。具体的には、画像処理部２３から入力された信号Ｓｖに、レベルシフトやデジタルアナログ（ＤＡ）変換などの処理を施し、表示部１３に送信する機能を有する。なお、駆動回路２４は表示部１３に設けられていてもよい。
【００３９】
表示部１３は画素部３０を有し、画素部３０は複数の画素３１を有する。画素部３０に信号Ｓｖが入力されることにより、信号Ｓｖに対応する映像が表示される。
【００４０】
画素３１は、発光素子と、発光素子の輝度を制御する機能を有するトランジスタを有する。図１（Ｂ）に、発光素子Ｅ１と、発光素子Ｅ１と接続されたトランジスタＴｒ１を有する画素３１の構成例を示す。トランジスタＴｒ１は、発光素子Ｅ１に流れる電流の量を制御する機能を有する。発光素子Ｅ１に流れる電流の量を制御することにより、発光素子Ｅ１の輝度を制御することができ、画素３１に所定の階調を表示させることができる。
【００４１】
発光素子Ｅ１としては、例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザなどの、自発光性の発光素子を用いることができる。
【００４２】
ここで、表示部１３に表示される映像は、画素３１に含まれる素子（トランジスタＴｒ１や発光素子Ｅ１など）の特性のばらつきによって影響を受ける。そのため、表示部１３に表示される映像の品質を管理するためには、画素３１に含まれる素子の特性のばらつきの程度を認識する必要がある。
【００４３】
ここで、本発明の一態様に係る制御部１２は、画素３１に含まれる素子（トランジスタＴｒ１、発光素子Ｅ１など）の特性に関する情報を含む信号Ｓｃｈに基づいて、画素３１に含まれる素子の特性のばらつきの程度を検査する機能を有する。そして、制御部１２から送信部１１には、制御部１２による検査の結果に対応する信号Ｓｔｒが出力される。これにより、送信部１１は画素３１に含まれる素子の特性のばらつきの程度を認識することができる。
【００４４】
また、本発明の一態様に係る制御部１２は、送信部１１に信号Ｓｃｈを出力する機能を有する。そして送信部１１は、信号Ｓｃｈが示す素子特性のばらつきに応じて、制御部１２に送信するデータＤｉを補正する機能を有する。これにより、画素３１に含まれる素子の特性にばらつきがある場合にも、表示部１３における映像の表示を正確に行うことができる。
【００４５】
素子特性の検査は、画素３１から制御部１２が有する検査回路２５に信号Ｓｃｈが入力されることによって行われる。なお、信号Ｓｃｈとしては、画素３１に所定の信号Ｓｖを供給した際に、画素３１に流れる電流、画素３１から出力される電圧などを用いることができる。
【００４６】
検査回路２５は、信号Ｓｃｈに基づいて、素子特性のばらつきの程度を検査する機能を有する。具体的には、検査回路２５は、画素３１に所定の信号Ｓｖが供給された際に画素３１から出力される信号Ｓｃｈに基づいて、素子特性のばらつきの程度を算出し、その結果を信号Ｓｔｒとしてコントローラ２２に出力する機能を有する。コントローラ２２に入力された信号Ｓｔｒは、インターフェース２１を介して送信部１１に出力される。これにより、送信部１１は素子特性のばらつきの程度を認識し、データＤｉの補正の要否などを判別することができる。
【００４７】
信号Ｓｔｒには、例えば、トランジスタＴｒ１の特性が理想的な特性からどの程度ずれているかによって分類された素子のランク、及びそのランクに属する素子の個数などの情報を含ませることができる。これらの情報から、素子特性のばらつきの程度を認識することができる。
【００４８】
また、検査回路２５は、信号Ｓｃｈをコントローラ２２に出力する機能を有する。コントローラ２２に入力された信号Ｓｃｈは、インターフェース２１を介して送信部１１に出力される。そして、上記の検査によってデータＤｉの補正が必要であると判断された場合、送信部１１は、信号Ｓｃｈに基づいてデータＤｉの補正を行う。そして、補正されたデータＤｉは制御部１２に送信され、これを用いて映像信号が生成される。これにより、素子特性のばらつきを考慮した映像信号を生成することができ、表示部１３に表示される映像の品質を向上させ、信頼性の高い表示システムを実現することができる。
【００４９】
なお、検査回路２５の動作は、コントローラ２２が信号ＣＳｔに基づいて生成した信号Ｃｔｃによって制御される。従って、制御部１２に所定の制御信号を入力することにより、送信部１１は制御部１２から検査結果を受け取ることができる。
【００５０】
以上のように、本発明の一態様において、制御部１２は、映像の表示に用いられる画像処理部２３や駆動回路２４などに加えて、検査回路２５を有する。そのため、制御部１２に所定の制御信号を入力することにより、表示部１３の素子特性に関する情報を容易に得ることができる。
【００５１】
また、画素３１において内部補正を行う場合、画素３１に含まれる素子の数が増加するため、画素３１の面積が増加する。また、内部補正は画素３１内で補正を行う方式であるため、補正の内容を外部から制御することが難しく、また、補正の内容も制限され得る。一方、本発明の一態様においては、制御部１２から出力される信号Ｓｃｈを送信部１１が受信することにより、素子特性のばらつきに応じた補正を画素３１の外部で自由に行うことができる。すなわち、自由度が高い外部補正を行うことができる。これにより、画素３１の面積の増加を防ぎつつ、幅広い内容の補正を行うことができる。
【００５２】
＜検査回路の構成例＞
図２（Ａ）に、検査回路２５の構成例を示す。検査回路２５は、変換回路１００、評価回路１１０、記憶装置１２０を有する。変換回路１００、評価回路１１０、記憶装置１２０の動作は、コントローラ２２から入力される信号Ｃｔｃによって制御される。
【００５３】
変換回路１００は、信号Ｓｃｈを所定の信号に変換して、コントローラ２２又は評価回路１１０に出力する機能を有する。変換回路１００は例えば、信号Ｓｃｈに対してＡＤ（アナログデジタル）変換を行う機能を有する。
【００５４】
図２（Ｂ）に、変換回路１００の具体的な構成例を示す。変換回路１００は、読み出し回路１０１、ＡＤ変換回路１０２を有する。読み出し回路１０１は、信号Ｓｃｈの変換、増幅などを行う機能を有する。読み出し回路１０１は省略することもできる。図３に、読み出し回路の構成例を示す。
【００５５】
図３（Ａ）に示す読み出し回路１０１ａは、画素３１から信号Ｓｃｈとして電流が供給される場合に、その電流の積分値を出力する機能を有する。読み出し回路１０１ａは、オペアンプＯＰａ、容量素子Ｃ１、スイッチＳＷ１を有する。
【００５６】
オペアンプＯＰａの非反転入力端子には参照電位が入力され、反転入力端子には信号Ｓｃｈが入力される。また、オペアンプＯＰａの反転入力端子はスイッチＳＷ１の一方の端子、及び容量素子Ｃ１の一方の電極と接続され、出力端子はスイッチＳＷ１の他方の端子、及び容量素子Ｃ１の他方の電極と接続されている。これにより積分回路が構成され、読み出し回路１０１ａは、信号Ｓｃｈとして入力された電流の積分値に対応する電位をＡＤ変換回路１０２に出力することができる。
【００５７】
図３（Ｂ）に示す読み出し回路１０１ｂは、信号Ｓｃｈとして画素３１から電流が供給される場合に、その電流を電圧に変換して出力する機能を有する。読み出し回路１０１ｂは、オペアンプＯＰｂ、抵抗Ｒ１を有する。
【００５８】
オペアンプＯＰｂの非反転入力端子には参照電位が入力され、反転入力端子には信号Ｓｃｈが入力される。また、オペアンプＯＰｂの出力端子は、抵抗Ｒ１を介して反転入力端子と接続されている。これにより、読み出し回路１０１ｂは、信号Ｓｃｈとして入力された電流の値に対応する電位をＡＤ変換回路１０２に出力することができる。
【００５９】
図３（Ｃ）に示す読み出し回路１０１ｃは、信号Ｓｃｈとして画素３１から電位が供給される場合に、その電位を増幅して出力する機能を有する。読み出し回路１０１ｃは、オペアンプＯＰｃを有する。
【００６０】
オペアンプＯＰｃの非反転入力端子には信号Ｓｃｈが入力される。また、オペアンプＯＰｃの出力端子は、反転入力端子と接続されている。これにより、読み出し回路１０１ｃは、信号Ｓｃｈとして入力された電位を増幅して、ＡＤ変換回路１０２に出力することができる。
【００６１】
ＡＤ変換回路１０２は、アナログ信号として入力された信号Ｓｃｈをデジタル信号に変換して、コントローラ２２又は評価回路１１０に出力する機能を有する。アナログ信号として入力される信号Ｓｃｈは、電流であっても電圧であってもよい。
【００６２】
評価回路１１０は、素子特性のばらつきの程度を算出する機能を有する。具体的には、評価回路１１０は、変換回路１００から入力された信号Ｓｃｈに対応する素子特性と、基準となる素子特性とを比較し、その差を算出する機能を有する。図２（Ｃ）に、評価回路１１０の具体的な構成例を示す。図２（Ｃ）に示す評価回路１１０は、演算回路１１１、レジスタ１１２を有する。
【００６３】
演算回路１１１は、素子特性を評価するための演算を行う機能を有する。具体的には、演算回路１１１は、記憶装置１２０にアクセスして、基準となる素子特性、及び信号Ｓｃｈに対応する素子特性を読み出す機能と、これらの素子特性を比較して差を算出する機能を有する。また、演算回路１１１は、算出した素子特性の差の大きさに応じて素子をランク付けし、その結果を記憶装置１２０に記憶する機能を有する。なお、演算に用いられる、基準となる素子特性としては、例えば、画素３１が有する素子に要求される理想的な特性などを用いることができる。
【００６４】
レジスタ１１２は、演算回路１１１と接続されており、演算回路１１１における演算に用いられるデータを一時的に保持する機能を有する。
【００６５】
記憶装置１２０は、素子特性の評価に用いられるデータを記憶する機能を有する。具体的には、記憶装置１２０は、基準となる素子特性、信号Ｓｃｈと素子特性の対応関係を表すテーブル、演算回路１１１によって算出された素子特性の評価結果などを記憶する機能を有する。記憶装置１２０に記憶された素子特性の評価結果は、信号Ｓｔｒとしてコントローラ２２に出力される。
【００６６】
記憶装置１２０に記憶される素子特性としては、例えば、図１（Ｂ）に示すトランジスタＴｒ１の電界効果移動度、トランジスタＴｒ１の閾値電圧、発光素子Ｅ１の閾値電圧などが挙げられる。なお、記憶装置１２０に記憶される素子特性は、コントローラ２２を用いて書き替えることができる。また、記憶装置１２０に記憶される素子特性の評価結果としては、例えば、演算回路１１１によって算出された素子のランクや、そのランクが付された素子の数などが挙げられる。
【００６７】
変換回路１００からコントローラ２２に出力された信号Ｓｃｈ、及び記憶装置１２０からコントローラ２２に出力された信号Ｓｔｒは、インターフェース２１を介して送信部１１に出力される。これにより、送信部１１は、素子特性の検査結果、及び素子特性に関する情報を得ることができる。
【００６８】
＜システムの動作例＞
次に、システム１０の動作例について説明する。システム１０は、素子特性の検査を行う検査システム１０ａとしての機能と、素子特性のばらつきに基づいて補正された画像データを用いて映像を表示する表示システム１０ｂとしての機能と、を有する。以下、それぞれの動作例について説明する。
【００６９】
［検査システム］
図４に、検査システム１０ａの動作例を示す。ここでは一例として、画素３１から信号Ｓｃｈとして電流Ｉｃｈを読み出し、図１（Ｂ）に示すトランジスタＴｒ１の閾値電圧及び電界効果移動度のばらつきを検査する場合について説明する。
【００７０】
まず、駆動回路２４から画素３１に信号Ｓｖが供給され、このときトランジスタＴｒ１を流れる電流Ｉｃｈが変換回路１００に入力される。そして、電流Ｉｃｈがデジタル信号に変換され、評価回路１１０に入力される。
【００７１】
次に、評価回路１１０は記憶装置１２０にアクセスしてデータを読み出し、素子特性のばらつきを算出する。ここで、記憶装置１２０は、領域１２１、１２２、１２３を有する。領域１２１には、基準閾値電圧Ｖｔｈ、基準電界効果移動度μが記憶されている。基準閾値電圧Ｖｔｈ、基準電界効果移動度μはそれぞれ、トランジスタＴｒ１に要求される理想的な閾値電圧、電界効果移動度であるとする。領域１２２には、Ｎ個（Ｎは自然数）の電流Ｉｃｈ（Ｉｃｈ１乃至ＩｃｈＮ）に対応する、Ｎ個のトランジスタＴｒ１の閾値電圧Ｖｔｈ´（Ｖｔｈ´１乃至Ｖｔｈ´Ｎ）及びＮ個の電界効果移動度μ´（μ´１乃至μ´Ｎ）が記憶されている。
【００７２】
まず、評価回路１１０は領域１２１にアクセスし、記憶装置１２０から基準電界効果移動度μ及び基準閾値電圧Ｖｔｈを読み出す。また、評価回路１１０は、電流Ｉｃｈを記憶装置１２０に出力し、領域１２２から電流Ｉｃｈに対応する電界効果移動度μ´及び閾値電圧Ｖｔｈ´を読み出す。そして、Ｖｔｈに対するＶｔｈ´の誤差ΔＶｔｈ、及び、μに対するμ´の誤差Δμを算出し、これらに基づいて素子をランク付けする。そして、ランク付けの結果に対応するデータＤｒａｎｋを、領域１２３に記憶する。
【００７３】
ランク付けの方法は特に限定されず、自由に設定することができる。例えば、表１に示すように、ΔＶｔｈ、Δμの範囲に基づいて、ランクＡ乃至Ｆに分類することができる。ここではランクＡを最高評価、ランクＦを最低評価とする６段階のランクで評価を行っている。また、ランクＦに分類されたトランジスタＴｒ１は、補正が不可であると評価される。なお、補正不可の基準となるΔＶｔｈ、Δμの値は、信号Ｓｖを生成する駆動回路２４のダイナミックレンジなどに基づいて決定される。
【００７４】
【表１】
2018032018.tif 000003
【００７５】
領域１２３には、データＤｒａｎｋと、各ランクに分類された素子の個数に対応するデータが記憶される。そして、これらのデータが信号Ｓｔｒとしてコントローラ２２に出力され、インターフェース２１を介して送信部１１に出力される（図２（Ａ）参照）。これにより、送信部１１は、トランジスタＴｒ１のランクに基づいて、補正の要否又は可否を決定することができる。
【００７６】
なお、上記の検査は、送信部１１から制御部１２に信号ＣＳｔが入力され（図２（Ａ）参照）、コントローラ２２から検査回路２５に信号Ｃｔｃが入力されることによって行われる。すなわち、制御部１２に所定のコマンドを入力することによって、画素３１に含まれる素子の特性を検査し、その検査結果を制御部１２の外部に出力することができる。なお、送信部１１から制御部１２に送信される信号ＣＳｔは、暗号化されていてもよい。
【００７７】
以上のような動作により、画素３１が有する素子の特性を検査することができる。
【００７８】
［表示システム］
図５に、表示システム１０ｂの動作例を示す。表示システム１０ｂは、上記の検査によって画像データの補正が必要であると判断された場合に、画像データを補正し、補正された画像データに基づいて映像を表示する機能を有する。
【００７９】
まず、駆動回路２４から画素３１に信号Ｓｖが供給され、このときトランジスタＴｒ１（図１（Ｂ）参照）を流れる電流Ｉｃｈが変換回路１００に入力される。そして、電流Ｉｃｈがデジタル信号に変換され、コントローラ２２に入力される。その後、電流Ｉｃｈはインターフェース２１を介して送信部１１に出力される。
【００８０】
送信部１１は、電流Ｉｃｈに基づいて、制御部１２に送信するデータＤｉの補正を行う。具体的には、トランジスタＴｒ１を流れる電流Ｉｃｈが、画素３１に信号Ｓｖを供給した際に流れるべき理想的な電流に補正されるように、画像データが補正される。そして、補正された画像データＤｉ´は、インターフェース２０を介して画像処理部２３に入力される。その後、画像処理部２３はデータＤｉ´に基づいて信号Ｓｖ´を生成し、駆動回路２４に出力する。
【００８１】
以上のような動作により、素子特性の検査結果に基づいて画像データの補正を行うことができる。ここで、補正の内容は送信部１１が独自に決定することができる。そのため、自由度が高い外部補正を行うことができる。
【００８２】
＜表示部の構成例＞
次に、表示部１３の具体的な構成例について説明する。図６に、表示部１３の構成例を示す。表示部１３は、画素部３０、駆動回路４０を有する。
【００８３】
駆動回路４０は、画素３１を選択するための信号（以下、選択信号ともいう）を画素部３０に供給する機能を有する。具体的には、駆動回路４０は、映像信号を書き込む画素３１と接続された配線ＧＬに選択信号を供給する機能と、素子特性を読み出す画素３１と接続された配線ＲＬに選択信号を供給する機能と、を有する。また、配線ＧＬ及び配線ＲＬは、駆動回路４０から出力された選択信号を伝える機能を有する。
【００８４】
駆動回路２４は、配線ＳＬに映像信号を供給する機能を有する。配線ＳＬに供給された映像信号は、駆動回路４０によって選択された画素３１に書き込まれる。
【００８５】
また、画素３１は配線ＯＬと接続されている。配線ＯＬには、画素３１が有する素子の特性に関する情報を含む信号Ｓｃｈが出力される。配線ＯＬに出力された信号Ｓｃｈは、検査回路２５に入力される。
【００８６】
次に、配線ＯＬと接続された画素３１の構成例について説明する。図７（Ａ）に、画素３１の構成例を示す。
【００８７】
画素３１は、トランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ４、容量素子Ｃ２、発光素子Ｅ２を有する。トランジスタＴｒ２のゲートは配線ＧＬと接続され、ソース又はドレインの一方はトランジスタＴｒ３のゲート、及び容量素子Ｃ２の一方の電極と接続され、ソース又はドレインの他方は配線ＳＬと接続されている。トランジスタＴｒ３のソース又はドレインの一方は発光素子Ｅ２の一方の電極、容量素子Ｃ２の他方の電極、及びトランジスタＴｒ４のソース又はドレインの一方と接続され、ソース又はドレインの他方は電位Ｖａが供給される配線と接続されている。トランジスタＴｒ４のゲートは配線ＲＬと接続され、ソース又はドレインの他方は配線ＯＬと接続されている。発光素子Ｅ２の他方の電極は、電位Ｖｃ（＜Ｖａ）が供給される配線と接続されている。なお、ここでは配線ＯＬに固定電位が供給されているものとする。
【００８８】
図７（Ｂ）に、画素３１の動作例を示す。配線ＧＬ及び配線ＲＬの電位を制御してトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４をオン状態とすることにより、配線ＳＬの電位（信号Ｓｖ）がトランジスタＴｒ３のゲートに供給される。また、配線ＯＬの電位がトランジスタＴｒ３のソース又はドレインの一方に供給される。このとき、配線ＯＬの電位はＶｃに近い値であり、発光素子Ｅ２には電流が流れない。その後、配線ＧＬ及び配線ＲＬの電位を制御してトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４をオフ状態とする。これにより、トランジスタＴｒ３のゲートとソース間の電位が保持されたまま、トランジスタＴｒ３のゲート電位が上昇する。
【００８９】
ここで、トランジスタＴｒ２にはＯＳトランジスタを用いることが好ましい。金属酸化物は、シリコンなどの半導体よりもエネルギーギャップが大きく、少数キャリア密度を低くすることができるため、ＯＳトランジスタのオフ電流は極めて小さい。そのため、トランジスタＴｒ２にＯＳトランジスタを用いた場合、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタともいう）などを用いる場合と比較して、画素３１に映像信号を長期間にわたって保持することができる。これにより、画素３１への映像信号の書き込みの頻度を大幅に減らすことができ、消費電力を削減することができる。映像信号の書き込みの頻度は、例えば、１秒間に１回未満、好ましくは１秒間に０．１回未満、より好ましくは１秒間に０．０１回未満とすることができる。
【００９０】
また、映像信号の書き込みの頻度を減らす場合、駆動回路２４によって映像信号が生成されない期間において、駆動回路２４への電力の供給を停止することが好ましい。これにより、制御部１２の消費電力を低減することができる。駆動回路２４への電力の供給の制御は、コントローラ２２によって行われる。
【００９１】
トランジスタＴｒ３は、ゲートとソース間の電位、すなわち映像信号に応じた電流を、発光素子Ｅ２に供給する機能を有する。そして、発光素子Ｅ２は、発光素子Ｅ２を流れる電流に応じた輝度で発光する。これにより、画素３１は映像信号に応じた階調を表示することができる。トランジスタＴｒ３、発光素子Ｅ２はそれぞれ、図１（Ｂ）のトランジスタＴｒ１、発光素子Ｅ１に対応する。
【００９２】
ここで、発光素子Ｅ２に供給される電流の値はトランジスタＴｒ３の特性によって影響を受ける。そのため、画素３１によって階調を表示する際は、トランジスタＴｒ３の特性の情報を含む信号を出力し、トランジスタＴｒ３の特性の検査を行うことが好ましい。ここでは一例として、トランジスタＴｒ３を流れる電流Ｉｃｈを、信号Ｓｃｈ（図１参照）として検査回路２５に出力する場合について説明する。
【００９３】
電流Ｉｃｈを出力する際は、図７（Ｂ）に示すように、配線ＲＬの電位を制御することにより、トランジスタＴｒ４をオン状態とする。これにより、トランジスタＴｒ３を流れる電流が配線ＯＬに出力され、電流Ｉｃｈとして検査回路２５に出力される。そして、検査回路２５は、電流Ｉｃｈに基づいてトランジスタＴｒ３の特性（閾値電圧、電界効果移動度など）のばらつきを算出する。
【００９４】
なお、ここでは信号ＳｃｈとしてトランジスタＴｒ３を流れる電流を用いたが、その他の信号を用いてもよい。例えば、信号Ｓｃｈとして発光素子Ｅ２を流れる電流を用いることもできる。この場合、発光素子Ｅ２の閾値電圧などの特性を検査することができる。
【００９５】
以上のように、配線ＯＬに信号Ｓｃｈを出力することにより、素子特性の検査を行うことができる。
【００９６】
なお、トランジスタＴｒ２には、ＯＳトランジスタ以外のトランジスタを用いてもよい。例えば、金属酸化物以外の単結晶半導体を有する基板の一部にチャネル形成領域が形成されるトランジスタを用いてもよい。このような基板としては、単結晶シリコン基板や単結晶ゲルマニウム基板などが挙げられる。また、トランジスタＴｒ２として、金属酸化物以外の材料を含む膜にチャネル形成領域が形成されるトランジスタを用いることもできる。金属酸化物以外の材料としては、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、有機半導体などがあげられる。これらの材料は、単結晶半導体であってもよいし、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体などの非単結晶半導体であってもよい。
【００９７】
また、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に用いることができる材料の例は、トランジスタＴｒ２と同様である。
【００９８】
＜表示モジュールの構成例＞
次に、図１（Ａ）における制御部１２、表示部１３を備えた表示モジュールの構成例について説明する。図８に、表示モジュールの構成例を示す。
【００９９】
表示モジュール１５０は、ＦＰＣ１５３と接続されたタッチパネル１５４、ＦＰＣ１５５と接続された表示装置１５６を有する。
【０１００】
タッチパネル１５４としては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示装置１５６に重畳して用いることができる。また、タッチパネル１５４を設けず、表示装置１５６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示装置１５６は、発光素子を用いて映像の表示を行う機能を有する。
【０１０１】
また、表示モジュール１５０は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０１０２】
ここで、図１（Ａ）における制御部１２、表示部１３は、表示装置１５６に設けることができる。すなわち、表示モジュール１５０は、発光素子を有する表示部と、検査回路を有する制御部と、を有する表示モジュールである。ここでは、表示装置１５６に、図１（Ａ）における制御部１２としての機能を有する集積回路１６０が設けられた構成を示している。なお、集積回路１６０は、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式などによって、表示装置１５６に設けることができる。
【０１０３】
表示モジュール１５０のユーザーは、集積回路１６０に信号ＣＳｔを入力することにより、表示装置１５６が有する素子の特性を検査し、その検査結果を信号Ｓｔｒとして受け取ることができる。また、表示モジュール１５０のユーザーは、集積回路１６０に信号ＣＳｔを入力することにより、表示装置１５６が有する素子の特性を信号Ｓｃｈとして受け取り、信号Ｓｃｈに基づいて補正を施したデータＤｉを集積回路１６０に出力することができる。そのため、ユーザーは表示モジュール１５０を購入した後、素子特性の検査を容易に行うことができ、また、独自の評価基準に基づいて独自の内容の補正を行うことができる。
【０１０４】
このように、表示モジュール１５０に制御部１２を備えることにより、汎用性の高い表示モジュールを実現することができる。
【０１０５】
＜電子機器の構成例＞
次に、図８に示す表示モジュールを用いた電子機器の構成例について説明する。図９に、電子機器の一例として、タブレット型の情報端末の構成例を示す。
【０１０６】
図９（Ａ）に、タブレット型の情報端末の構成例を示す。情報端末１７０は、筐体１７１、表示部１７２、操作キー１７３、スピーカ１７４を有する。ここで、表示部１７２には、位置入力装置としての機能を有する表示装置を用いることができる。位置入力装置としての機能は例えば、表示装置にタッチパネルを設ける、表示装置に光電変換素子を有する画素部を設けるなどの方法によって付加することができる。また、操作キー１７３は、情報端末１７０を起動する電源スイッチ、情報端末１７０のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、又は表示部１７２を点灯、あるいは消灯するスイッチとして用いることができる。
【０１０７】
図９（Ａ）には操作キー１７３を４個示しているが、情報端末１７０の有する操作キーの数及び配置は、これに限定されない。また、情報端末１７０はマイクロホンを有していてもよい。これにより、例えば、情報端末１７０に携帯電話のような通話機能を付することができる。また、情報端末１７０はカメラを有していてもよい。また、情報端末１７０はフラッシュライト、又は照明として用いることができる発光装置を有していてもよい。
【０１０８】
また、情報端末１７０は、筐体１７１の内部にセンサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線などを測定する機能を含むもの）を有していてもよい。特に、ジャイロセンサ、加速度センサなどの傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、情報端末１７０の向き（鉛直方向に対して情報端末がどの向きに向いているか）を判断して、表示部１７２の画面表示を、情報端末１７０の向きに応じて自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１０９】
情報端末１７０には、図８に示す表示モジュール１５０を搭載することができる。この場合、表示部１７２には集積回路１６０が設けられた表示装置１５６が用いられる。また、情報端末１７０には集積回路１６０と信号の送受信を行うプロセッサ１６１が内蔵される。これにより、情報端末１７０に本発明の一態様に係るシステムが搭載される。
【０１１０】
図９（Ｂ）に、情報端末１７０に搭載されるシステム１８０の構成例を示す。システム１８０は、プロセッサ１６１、集積回路１６０、表示部１７２によって構成される。プロセッサ１６１、集積回路１６０、表示部１７２はそれぞれ、図１（Ａ）における送信部１１、制御部１２、表示部１３に対応する。
【０１１１】
プロセッサ１６１は集積回路１６０にデータＤｉを送信し、集積回路１６０はデータＤｉを用いて信号Ｓｖを生成して表示部１７２に送信する。そして、表示部１７２から集積回路１６０に素子特性の情報を含む信号Ｓｃｈが入力され、集積回路１６０において素子特性の検査が行われる。
【０１１２】
その後、集積回路１６０は信号Ｓｔｒ又は信号Ｓｃｈをプロセッサ１６１に出力する。そして、プロセッサ１６１は、信号Ｓｔｒを用いた表示部１７２の評価、又は信号Ｓｃｈを用いたデータＤｉの補正を行う。そして、補正されたデータＤｉは集積回路１６０に送信され、このデータＤｉを用いて生成された信号Ｓｖが集積回路１６０から表示部１７２に出力される。
【０１１３】
このように、電子機器にシステム１８０を備えることにより、プロセッサ１６１を用いて画像データの補正を行うことが可能な電子機器を実現することができる。
【０１１４】
電子機器の製造者は、図８に示す表示モジュール１５０を購入し、表示モジュール１５０と、自己の作製したプロセッサ１６１とを内蔵した電子機器を組み立てることができる。ここで、プロセッサ１６１には、電子機器の製造者が設定した独自の補正を実行させることができる。これにより、付加価値の高い電子機器を提供することができる。
【０１１５】
以上の通り、本発明の一態様は、制御部として機能する半導体装置に検査回路が備えられることにより、素子特性の評価、及び画像データの補正を容易に行うことができる。また、本発明の一態様に係る制御部を表示モジュールに内蔵することにより、汎用性の高い表示モジュールを提供することができる。さらに、本発明の一態様に係るシステムを電子機器に搭載することにより、付加価値の高い電子機器を提供することができる。
【０１１６】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【０１１７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した画素の変形例について説明する。
【０１１８】
図７に示す画素３１の変形例を、図１０、図１１に示す。
【０１１９】
画素３１が有する素子は、他の素子と所定の配線を共有することができる。図１０（Ａ）に示す画素３１は、トランジスタＴｒ４のゲートが配線ＧＬと接続されている点において、図７と異なる。すなわち、トランジスタＴｒ２のゲートとトランジスタＴｒ４のゲートは、同一の配線と接続されている。この場合、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ４と導通状態は、配線ＧＬの電位によって同時に制御される。
【０１２０】
また、画素３１において、トランジスタの極性、発光素子の向き、配線の電位などは、適宜変更することができる。図１０（Ｂ）に示す画素３１は、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４の極性が図７と異なり、ｐチャネル型である。また、容量素子Ｃ２の一方の電極はトランジスタＴｒ３のゲートと接続され、他方の電極は電位Ｖａが供給される配線と接続されている。
【０１２１】
また、画素３１には、図７に示す以外の素子を適宜設けることができる。例えば、図１１（Ａ）に示すように、トランジスタＴｒ３と発光素子Ｅ２の間にスイッチＳＷ２を設けることもできる。素子特性を読み出す期間において、スイッチＳＷ２をオフ状態とすることにより、トランジスタＴｒ３に流れる電流の値を配線ＯＬの電位に依らずに、配線ＯＬに正確に伝えることができる。
【０１２２】
また、画素３１には極性が異なるトランジスタが設けられていてもよい。例えば、図１１（Ｂ）に示すように、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４をｎチャネル型とし、トランジスタＴｒ３をｐチャネル型とすることができる。なお、図１１（Ｂ）に示す容量素子Ｃ２の接続関係は、図１０（Ｂ）と同様である。
【０１２３】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【０１２４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示部の変形例について説明する。ここでは特に、表示部が複数の画素群を有する構成について説明する。
【０１２５】
＜表示部の構成例＞
図１２に、表示部１３の構成例を示す。図１２に示す表示部１３は、複数の駆動回路４０を有する。また、画素部３０は複数の画素群３２を有する。以下では一例として、表示部１３が２つの画素群３２（３２ａ、３２ｂ）、２つの駆動回路４０（４０ａ、４０ｂ）を有する構成について説明するが、これらの数は３以上であってもよい。
【０１２６】
画素群３２ａは複数の画素３１ａによって構成され、画素群３２ｂは複数の画素３１ｂによって構成されている。また、画素群３２ａは駆動回路２４ａと接続され、画素群３２ｂは駆動回路２４ｂと接続されている。画素３１ａ、３１ｂはそれぞれ表示素子を有し、所定の階調を表示する機能を有する。画素３１ａが有する表示素子と画素３１ｂが有する表示素子の種類や特性は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。また、画素３１ａと画素３１ｂの回路構成は、同じであっても異なっていてもよい。複数の画素３１ａ又は複数の画素３１ｂが所定の階調を表示することにより、画素部３０が所定の映像を表示する。
【０１２７】
表示素子の例としては、液晶素子、発光素子などが挙げられる。液晶素子としては、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、半透過型の液晶素子などを用いることができる。また、表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した表示素子などを用いることもできる。
【０１２８】
また、発光素子の例としては、例えばＯＬＥＤ、ＬＥＤ、ＱＬＥＤ、半導体レーザなどの、自発光性の発光素子が挙げられる。
【０１２９】
映像の表示には、画素群３２ａと画素群３２ｂの両方を用いてもよいし、一方のみを用いてもよい。両方を用いる場合、画素群３２ａと画素群３２ｂを用いて１つの映像を表示してもよいし、画素群３２ａと画素群３２ｂがそれぞれ異なる映像を表示してもよい。
【０１３０】
映像の表示に画素群３２ａと画素群３２ｂの一方のみを用いる場合は、自動又は手動で、映像を表示する画素群３２を切り替えることができる。ここで、画素３１ａと画素３１ｂに異なる表示素子を設けることにより、画素群３２ａと画素群３２ｂが表示する映像の特性や品質などを異ならせることができる。この場合、表示を行う画素群３２を、周囲の環境や表示内容などに合わせて選択することができる。以下では一例として、画素３１ａに反射型の液晶素子が設けられ、画素３１ｂに発光素子が設けられた構成について説明する。
【０１３１】
駆動回路４０ａは、画素３１ａと接続された配線ＧＬａに選択信号を供給する機能を有し、配線ＧＬａは、駆動回路４０ａから出力された選択信号を伝える機能を有する。駆動回路４０ｂは、画素３１ｂと接続された配線ＧＬｂ及び配線ＲＬに選択信号を供給する機能を有し、配線ＧＬｂ及び配線ＲＬは、駆動回路４０ｂから出力された選択信号を伝える機能を有する。
【０１３２】
駆動回路２４ａは、画素３１ａと接続された配線ＳＬａに映像信号を供給する機能を有し、駆動回路２４ｂは、画素３１ｂと接続された配線ＳＬｂに映像信号を供給する機能を有する。配線ＳＬａ、ＳＬｂに供給された映像信号は、駆動回路４０ａ、４０ｂによって選択された画素３１ａ、３１ｂに書き込まれる。
【０１３３】
なお、画素３１ｂは図６における画素３１に対応し、駆動回路４０ｂは図６における駆動回路４０に対応し、駆動回路２４ｂは図６における駆動回路２４に対応する。
【０１３４】
図１３に、表示部１３のより具体的な構成例を示す。画素部３０は、ｍ列ｎ行（ｍ、ｎは２以上の整数）の画素３１ａ、３１ｂを有する。ｉ列ｊ行（ｉは１以上ｍ以下の整数、ｊは１以上ｎ以下の整数）の画素３１ａは、配線ＳＬａ［ｉ］及び配線ＧＬａ［ｊ］と接続され、ｉ列ｊ行の画素３１ｂは、配線ＳＬｂ［ｉ］、配線ＧＬｂ［ｊ］、配線ＯＬ［ｉ］、配線ＲＬ［ｊ］と接続されている。配線ＧＬａ［１］乃至［ｎ］は駆動回路４０ａと接続され、配線ＧＬｂ［１］乃至［ｎ］及び配線ＲＬ［１］乃至［ｎ］は駆動回路４０ｂと接続されている。配線ＳＬａ［１］乃至［ｍ］は駆動回路２４ａと接続され、配線ＳＬｂ［１］乃至［ｍ］は駆動回路２４ｂと接続されている。ここでは、画素３１ａと画素３１ｂは列方向（配線ＳＬａ及び配線ＳＬｂが延在する方向（紙面上下方向））に交互に設けられており、画素３１ａと画素３１ｂによって画素ユニット３３が構成されている。このように、画素３１ａと画素３１ｂは画素部３０の同一領域内に混在させることができる。
【０１３５】
画素ユニット３３は、反射型の液晶素子と発光素子の一方又は両方を用いて階調を表示することができる。図１４は、反射型の液晶素子６０と発光素子７０を用いて表示を行う画素ユニット３３の構成を説明する模式図を示す。液晶素子６０は、反射電極６１、液晶層６２、透明電極６３を有する。
【０１３６】
液晶素子６０の階調の制御は、反射電極６１によって反射された光６４に対する液晶層６２の透過率を、液晶の配向によって制御することにより行われる。反射電極６１によって反射された光６４は、液晶層６２、透明電極６３を通過して外部に放出される。また、反射電極６１は開口部６５を有し、発光素子７０は開口部６５と重なる位置に設けられる。発光素子７０の階調の制御は、発光素子７０に流れる電流を制御して、発光素子７０が発する光７１の強度を制御することにより行われる。発光素子７０が発する光７１は、開口部６５、液晶層６２、透明電極６３を通過して外部に放出される。光６４及び光７１が放出される方向が、表示部１３の表示面となる。
【０１３７】
このような構成により、反射型の液晶素子６０及び発光素子７０を用いて画素部３０が映像を表示することができる。
【０１３８】
表示部１３は、反射型の液晶素子を用いて映像を表示する第１のモード、発光素子を用いて映像を表示する第２のモード、並びに、反射型の液晶素子及び発光素子を用いて映像を表示する第３のモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。
【０１３９】
第１のモードでは、反射型の液晶素子と外光を用いて映像を表示する。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、反射型の液晶素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、文字を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
【０１４０】
第２のモードでは、発光素子による発光を利用して映像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。
【０１４１】
第３のモードでは、反射型の液晶素子による反射光と、発光素子による発光の両方を利用して表示を行う。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。また、反射光と発光とを混合させた光を用いることで、まるで絵画を見ているかのように感じさせる画像を表示することが可能となる。
【０１４２】
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。
【０１４３】
画素３１ａ及び画素３１ｂは、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。
【０１４４】
表示部１３は、画素３１ａと画素３１ｂのどちらでも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、表示部１３は、画素３１ａでは白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、画素３１ｂではフルカラー表示を行う構成とすることができる。画素３１ａを用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。
【０１４５】
また、第３のモードでは、反射型の液晶素子による映像の表示に、発光素子の発光を用いることにより、色調を補正することができる。例えば、夕暮れ時の赤みがかった環境において映像を表示する場合、反射型の液晶素子による表示のみではＢ（青）成分が不足する場合がある。このとき、発光素子を発光させることで、色調を補正することができる。
【０１４６】
また、第３のモードでは、例えば反射型の液晶素子で背景となる静止画や文字などを表示し、発光素子で動画などを表示することができる。これにより、消費電力の低減と高品質の映像の表示を両立させることができる。このような構成は、表示装置を教科書などの教材、又はノートなどとして利用する場合に適している。
【０１４７】
また、表示部１３は、表示される映像の解像度に応じて、第１のモード又は第２のモードと、第３のモードとの切り替えが可能な構成とすることもできる。例えば、高精細な映像や写真を表示する際は第３のモードで表示を行い、背景や文字などを表示する際は第１のモード又は第２のモードで表示を行うことができる。これにより、表示される映像に合わせて解像度を変更することができ、汎用性が高い表示装置を実現することができる。
【０１４８】
なお、図１２、図１３では一例として、画素３１ａに反射型の液晶素子を設け、画素３１ｂに発光素子を設ける場合について説明したが、画素３１ａ、３１ｂに設ける表示素子は特に限定されず、自由に選択することができる。例えば、画素３１ａ、３１ｂにそれぞれ異なる種類の発光素子を設けることもできる。この場合、画素群３２ａと画素群３２ｂに対して、素子特性の検査と画像データの補正を行うことができる。
【０１４９】
＜画素ユニットの構成例＞
次に、反射型の液晶素子と発光素子によって構成される画素ユニット３３の構成例について、図１５乃至図１７を用いて説明する。
【０１５０】
図１５（Ａ）乃至（Ｄ）に、画素ユニット３３が有する電極６１１の構成例を示す。電極６１１は、液晶素子の反射電極として機能する。図１５（Ａ）、（Ｂ）の電極６１１には、開口６０１が設けられている。
【０１５１】
図１５（Ａ）、（Ｂ）には、電極６１１と重なる領域に位置する発光素子６６０を破線で示している。発光素子６６０は、電極６１１が有する開口６０１と重ねて配置されている。これにより、発光素子６６０が発する光は、開口６０１を介して表示面側に射出される。
【０１５２】
図１５（Ａ）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する画素ユニット３３が異なる色に対応する画素である。このとき、図１５（Ａ）に示すように、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素ユニット３３において、開口６０１が一列に配列されないように、電極６１１の異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、２つの発光素子６６０を離すことが可能で、発光素子６６０が発する光が隣接する画素ユニット３３が有する着色層に入射してしまう現象（クロストークともいう）を抑制することができる。また、隣接する２つの発光素子６６０を離して配置することができるため、発光素子６６０のＥＬ層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
【０１５３】
図１５（Ｂ）では、矢印Ｃで示す方向に隣接する画素ユニット３３が異なる色に対応する画素である。図１５（Ｂ）においても同様に、矢印Ｃで示す方向に隣接する２つの画素ユニット３３において、開口６０１が一列に配列されないように、電極６１１の異なる位置に設けられていることが好ましい。
【０１５４】
非開口部の総面積に対する開口６０１の総面積の比の値が小さいほど、液晶素子を用いた表示を明るくすることができる。また、非開口部の総面積に対する開口６０１の総面積の比の値が大きいほど、発光素子６６０を用いた表示を明るくすることができる。
【０１５５】
開口６０１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口６０１を隣接する画素ユニット３３に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口６０１を同じ色を表示する他の画素ユニット３３に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
【０１５６】
また、図１５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、電極６１１が設けられていない部分に、発光素子６６０の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子６６０が発する光は、表示面側に射出される。
【０１５７】
図１５（Ｃ）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素ユニット３３において、発光素子６６０が一列に配列されていない。図１５（Ｄ）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素ユニット３３において、発光素子６６０が一列に配列されている。
【０１５８】
図１５（Ｃ）の構成は、隣接する２つの画素ユニット３３が有する発光素子６６０どうしを離すことができるため、上述の通り、クロストークの抑制、及び、高精細化が可能となる。また、図１５（Ｄ）の構成では、発光素子６６０の矢印Ｃに平行な辺側に、電極６１１が位置しないため、発光素子６６０の光が電極６１１に遮られることを抑制でき、高い視野角特性を実現できる。
【０１５９】
次に、画素ユニット３３の回路構成について説明する。図１６は、画素ユニット３３の回路図の一例である。図１６では、隣接する２つの画素ユニット３３を示している。
【０１６０】
画素ユニット３３は、スイッチＳＷ１１、容量素子Ｃ１１、液晶素子６４０を有する画素３１ａと、スイッチＳＷ１２、スイッチＳＷ１３、トランジスタＭ、容量素子Ｃ１２、及び発光素子６６０を有する画素３１ｂを有する。また、画素ユニット３３には、配線ＧＬａ、配線ＧＬｂ、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線ＳＬａ、配線ＳＬｂ、配線ＲＬ、配線ＯＬが接続されている。また、図１６では、液晶素子６４０と接続された配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子６６０と接続された配線ＶＣＯＭ２を示している。
【０１６１】
図１６では、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３にトランジスタを用いた場合の例を示している。なお、図１６における画素３１ｂの回路構成は、図７（Ａ）に対応する。また、配線ＡＮＯには電位Ｖａが供給され、配線ＶＣＯＭ２には電位Ｖｃが供給される。
【０１６２】
スイッチＳＷ１１のゲートは、配線ＧＬａと接続されている。スイッチＳＷ１１のソース又はドレインの一方は配線ＳＬａと接続され、ソース又はドレインの他方は容量素子Ｃ１１の一方の電極、及び液晶素子６４０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１１の他方の電極は配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子６４０の他方の電極は配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
【０１６３】
スイッチＳＷ１２のゲートは、配線ＧＬｂと接続されている。スイッチＳＷ１２のソース又はドレインの一方は配線ＳＬｂと接続され、ソース又はドレインの他方は容量素子Ｃ１２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ１２の他方の電極は、トランジスタＭのソース又はドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭのソース又はドレインの他方は、発光素子６６０の一方の電極と接続されている。発光素子６６０の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
【０１６４】
スイッチＳＷ１３のゲートは、配線ＲＬと接続されている。スイッチＳＷ１３のソース又はドレインの一方は配線ＯＬと接続され、ソース又はドレインの他方はトランジスタＭのソース又はドレインの他方と接続されている。
【０１６５】
図１６では、トランジスタＭが半導体を挟む２つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタＭが流すことのできる電流を増大させることができる。
【０１６６】
配線ＶＣＯＭ１、配線ＣＳＣＯＭには、それぞれ所定の電位を与えることができる。
【０１６７】
配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子６６０が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。
【０１６８】
図１６に示す画素ユニット３３は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線ＧＬａ及び配線ＳＬａに与える信号により駆動し、液晶素子６４０による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線ＧＬｂ及び配線ＳＬｂに与える信号により駆動し、発光素子６６０を発光させて表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線ＧＬａ、配線ＧＬｂ、配線ＳＬａ及び配線ＳＬｂのそれぞれに与える信号により駆動することができる。
【０１６９】
なお、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。これにより、画素３１ａ、３１ｂに映像信号を極めて長期間保持することができ、画素３１ａ、３１ｂが表示する階調を長期間維持することができる。よって、映像信号の書き込みの頻度を減らすことができる。映像信号の書き込みの頻度は、例えば、１秒間に１回未満、好ましくは１秒間に０．１回未満、より好ましくは１秒間に０．０１回未満とすることができる。
【０１７０】
映像信号の書き込みの頻度を減らす場合、駆動回路２４ａ、２４ｂ（図１２参照）によって映像信号が生成されない期間において、駆動回路２４ａ、２４ｂへの電力の供給を停止することが好ましい。これにより、消費電力を低減することができる。
【０１７１】
なお、図１６では一つの画素ユニット３３に、一つの液晶素子６４０と一つの発光素子６６０とを有する例を示したが、これに限られない。図１７（Ａ）は、一つの画素ユニット３３に一つの液晶素子６４０と４つの発光素子６６０（発光素子６６０ｒ、６６０ｇ、６６０ｂ、６６０ｗ）を有する例を示している。図１７（Ａ）に示す画素３１ｂは、図１６とは異なり、１つの画素で発光素子を用いたフルカラーの表示が可能である。
【０１７２】
図１７（Ａ）では、画素ユニット３３に配線ＧＬｂａ、配線ＧＬｂｂ、配線ＳＬｂａ、配線ＳＬｂｂ、配線ＲＬａ、配線ＲＬｂ、配線ＯＬａ、配線ＯＬｂが接続されている。
【０１７３】
図１７（Ａ）に示す例では、例えば４つの発光素子６６０に、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子６４０として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
【０１７４】
図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）に対応した画素ユニット３３の構成例を示す。画素ユニット３３は、電極６１１が有する開口部と重なる発光素子６６０ｗと、電極６１１の周囲に配置された発光素子６６０ｒ、発光素子６６０ｇ、及び発光素子６６０ｂとを有する。発光素子６６０ｒ、発光素子６６０ｇ、及び発光素子６６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
【０１７５】
＜表示装置の構成例＞
次に、表示部１３に用いることができる表示装置の構成例について説明する。
【０１７６】
［構成例１］
図１８は、表示装置６００の斜視概略図である。表示装置６００は、基板６５１と基板６６１とが貼り合わされた構成を有する。図１８では、基板６６１を破線で明示している。
【０１７７】
表示装置６００は、表示部６６２、回路６６４、配線６６５等を有する。図１８では表示装置６００にＩＣ（集積回路）６７３及びＦＰＣ６７２が実装されている例を示している。そのため、図１８に示す構成は、表示装置６００、ＩＣ６７３、及びＦＰＣ６７２を有する表示モジュールということもできる。
【０１７８】
回路６６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
【０１７９】
配線６６５は、表示部６６２及び回路６６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ６７２を介して外部から、またはＩＣ６７３から配線６６５に入力される。
【０１８０】
図１８では、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式等により、基板６５１にＩＣ６７３が設けられている例を示す。ＩＣ６７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置６００及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
【０１８１】
図１８には、表示部６６２の一部の拡大図を示している。表示部６６２には、複数の表示素子が有する電極６１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極６１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子の反射電極として機能する。
【０１８２】
また、図１８に示すように、電極６１１ｂは開口６０１を有する。さらに表示部６６２は、電極６１１ｂよりも基板６５１側に、発光素子を有する。発光素子からの光は、電極６１１ｂの開口６０１を介して基板６６１側に射出される。発光素子の発光領域の面積と開口６０１の面積とは等しくてもよい。発光素子の発光領域の面積と開口６０１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口６０１の面積は、発光素子の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口６０１が小さいと、発光素子からの光の一部が電極６１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口６０１を十分に大きくすることで、発光素子の発光が無駄になることを抑制できる。
【０１８３】
図１９に、図１８で示した表示装置６００の、ＦＰＣ６７２を含む領域の一部、回路６６４を含む領域の一部、及び表示部６６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
【０１８４】
図１９に示す表示装置６００は、基板６５１と基板６６１の間に、トランジスタ５０１、トランジスタ５０３、トランジスタ５０５、トランジスタ５０６、液晶素子４８０、発光素子４７０、絶縁層５２０、着色層４３１、着色層４３４等を有する。基板６６１と絶縁層５２０は接着層４４１を介して接着されている。基板６５１と絶縁層５２０は接着層４４２を介して接着されている。
【０１８５】
基板６６１には、着色層４３１、遮光層４３２、絶縁層４２１、及び液晶素子４８０の共通電極として機能する電極４１３、配向膜４３３ｂ、絶縁層４１７等が設けられている。基板６６１の外側の面には、偏光板４３５を有する。絶縁層４２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層４２１により、電極４１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層４１２の配向状態を均一にできる。絶縁層４１７は、液晶素子４８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層４１７が可視光を透過する場合は、絶縁層４１７を液晶素子４８０の表示領域と重ねて配置してもよい。
【０１８６】
液晶素子４８０は反射型の液晶素子である。液晶素子４８０は、画素電極として機能する電極６１１ａ、液晶層４１２、電極４１３が積層された積層構造を有する。電極６１１ａの基板６５１側に接して、可視光を反射する電極６１１ｂが設けられている。電極６１１ｂは開口６０１を有する。電極６１１ａ及び電極４１３は可視光を透過する。液晶層４１２と電極６１１ａの間に配向膜４３３ａが設けられている。液晶層４１２と電極４１３の間に配向膜４３３ｂが設けられている。
【０１８７】
液晶素子４８０において、電極６１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極４１３は可視光を透過する機能を有する。基板６６１側から入射した光は、偏光板４３５により偏光され、電極４１３、液晶層４１２を透過し、電極６１１ｂで反射する。そして液晶層４１２及び電極４１３を再度透過して、偏光板４３５に達する。このとき、電極６１１ｂと電極４１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板４３５を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層４３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
【０１８８】
図１９に示すように、開口６０１には可視光を透過する電極６１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口６０１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
【０１８９】
接続部５０７において、電極６１１ｂは、導電層５２１ｂを介して、トランジスタ５０６が有する導電層５２２ａと接続されている。トランジスタ５０６は、液晶素子４８０の駆動を制御する機能を有する。
【０１９０】
接着層４４１が設けられる一部の領域には、接続部５５２が設けられている。接続部５５２において、電極６１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極４１３の一部が、接続体５４３により接続されている。したがって、基板６６１側に形成された電極４１３に、基板６５１側に接続されたＦＰＣ６７２から入力される信号または電位を、接続部５５２を介して供給することができる。
【０１９１】
接続体５４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体５４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体５４３は、図１９に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体５４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
【０１９２】
接続体５４３は、接着層４４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば、硬化前の接着層４４１に接続体５４３を分散させておけばよい。
【０１９３】
発光素子４７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子４７０は、絶縁層５２０側から画素電極として機能する電極４９１、ＥＬ層４９２、及び共通電極として機能する電極４９３の順に積層された積層構造を有する。電極４９１は、絶縁層５１４に設けられた開口を介して、トランジスタ５０５が有する導電層５２２ｂと接続されている。トランジスタ５０５は、発光素子４７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層５１６が電極４９１の端部を覆っている。電極４９３は可視光を反射する材料を含み、電極４９１は可視光を透過する材料を含む。電極４９３を覆って絶縁層４９４が設けられている。発光素子４７０が発する光は、着色層４３４、絶縁層５２０、開口６０１、電極６１１ａ等を介して、基板６６１側に射出される。
【０１９４】
液晶素子４８０及び発光素子４７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置６００は、液晶素子４８０を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置６００は、発光素子４７０を用いて、カラー表示を行うことができる。
【０１９５】
トランジスタ５０１、トランジスタ５０３、トランジスタ５０５、及びトランジスタ５０６は、いずれも絶縁層５２０の基板６５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
【０１９６】
液晶素子４８０と接続される回路は、発光素子４７０と接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
【０１９７】
液晶素子４８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子４７０の画素電極とは反対に位置する。
【０１９８】
ここで、トランジスタ５０６にＯＳトランジスタを適用した場合や、トランジスタ５０６と接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子４８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
【０１９９】
トランジスタ５０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ５０５は、発光素子４７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。
【０２００】
絶縁層５２０の基板６５１側には、絶縁層５１１、絶縁層５１２、絶縁層５１３、絶縁層５１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層５１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層５１２は、トランジスタ５０６等を覆って設けられる。絶縁層５１３は、トランジスタ５０５等を覆って設けられている。絶縁層５１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。
【０２０１】
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。
【０２０２】
トランジスタ５０１、トランジスタ５０３、トランジスタ５０５、及びトランジスタ５０６は、ゲートとして機能する導電層５２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層５１１、ソース及びドレインとして機能する導電層５２２ａ及び導電層５２２ｂ、並びに、半導体層５３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
【０２０３】
トランジスタ５０１及びトランジスタ５０５は、トランジスタ５０３及びトランジスタ５０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層５２３を有する。
【０２０４】
トランジスタ５０１及びトランジスタ５０５には、チャネル形成領域を有する半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
【０２０５】
または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
【０２０６】
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路６６４が有するトランジスタと、表示部６６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路６６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部６６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
【０２０７】
導電層５２３には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層５２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層５１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層５１２に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層５３１に供給され、半導体層５３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。
【０２０８】
特に、導電層５２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層５１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層５１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層５２３中に水素が供給され、導電層５２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。
【０２０９】
絶縁層５１３に接して着色層４３４が設けられている。着色層４３４は、絶縁層５１４に覆われている。
【０２１０】
基板６５１と基板６６１が重ならない領域には、接続部５０４が設けられている。接続部５０４では、配線６６５が接続層５４２を介してＦＰＣ６７２と接続されている。接続部５０４は接続部５０７と同様の構成を有している。接続部５０４の上面は、電極６１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部５０４とＦＰＣ６７２とを接続層５４２を介して接続することができる。
【０２１１】
基板６６１の外側の面に配置する偏光板４３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子４８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。
【０２１２】
なお、基板６６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板６６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。
【０２１３】
基板６５１及び基板６６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板６５１及び基板６６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
【０２１４】
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板４３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
【０２１５】
偏光板４３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
【０２１６】
［構成例２］
図２０に示す表示装置６００Ａは、トランジスタ５０１、トランジスタ５０３、トランジスタ５０５、及びトランジスタ５０６を有さず、トランジスタ５８１、トランジスタ５８４、トランジスタ５８５、及びトランジスタ５８６を有する点で、主に表示装置６００と異なる。
【０２１７】
なお、図２０では、絶縁層４１７及び接続部５０７等の位置も図１９と異なる。図２０では、画素の端部を図示している。絶縁層４１７は、着色層４３１の端部に重ねて配置されている。また、絶縁層４１７は、遮光層４３２の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層は、表示領域と重ならない部分（遮光層４３２と重なる部分）に配置されてもよい。
【０２１８】
トランジスタ５８４及びトランジスタ５８５のように、表示装置が有する２つのトランジスタは、部分的に積層して設けられていてもよい。これにより、画素回路の占有面積を縮小することが可能なため、精細度を高めることができる。また、発光素子４７０の発光面積を大きくでき、開口率を向上させることができる。発光素子４７０は、開口率が高いと、必要な輝度を得るための電流密度を低くできるため、信頼性が向上する。
【０２１９】
トランジスタ５８１、トランジスタ５８４、及びトランジスタ５８６は、導電層５２１ａ、絶縁層５１１、半導体層５３１、導電層５２２ａ、及び導電層５２２ｂを有する。導電層５２１ａは、絶縁層５１１を介して半導体層５３１と重なる。導電層５２２ａ及び導電層５２２ｂは、半導体層５３１と電気的に接続される。トランジスタ５８１は、導電層５２３を有する。
【０２２０】
トランジスタ５８５は、導電層５２２ｂ、絶縁層５１７、半導体層５６１、導電層５２３、絶縁層５１２、絶縁層５１３、導電層５６３ａ、及び導電層５６３ｂを有する。導電層５２２ｂは、絶縁層５１７を介して半導体層５６１と重なる。導電層５２３は、絶縁層５１２及び絶縁層５１３を介して半導体層５６１と重なる。導電層５６３ａ及び導電層５６３ｂは、半導体層５６１と電気的に接続される。
【０２２１】
導電層５２１ａは、ゲートとして機能する。絶縁層５１１は、ゲート絶縁層として機能する。導電層５２２ａはソースまたはドレインの一方として機能する。導電層５２２ｂは、ソースまたはドレインの他方として機能する。
【０２２２】
トランジスタ５８４とトランジスタ５８５が共有している導電層５２２ｂは、トランジスタ５８４のソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ５８５のゲートとして機能する部分を有する。絶縁層５１７、絶縁層５１２、及び絶縁層５１３は、ゲート絶縁層として機能する。導電層５６３ａ及び導電層５６３ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層５２３は、ゲートとして機能する。
【０２２３】
［構成例３］
図２１に、表示装置６００Ｂの表示部の断面図を示す。
【０２２４】
図２１に示す表示装置６００Ｂは、基板６５１と基板６６１の間に、トランジスタ５４０、トランジスタ５８０、液晶素子４８０、発光素子４７０、絶縁層５２０、着色層４３１、着色層４３４等を有する。
【０２２５】
液晶素子４８０では、外光を電極６１１ｂが反射し、基板６６１側に反射光を射出する。発光素子４７０は、基板６６１側に光を射出する。
【０２２６】
基板６６１には、着色層４３１、絶縁層４２１、及び液晶素子４８０の共通電極として機能する電極４１３、配向膜４３３ｂが設けられている。
【０２２７】
液晶層４１２は、配向膜４３３ａ及び配向膜４３３ｂを介して、電極６１１ａ及び電極４１３の間に挟持されている。
【０２２８】
トランジスタ５４０は、絶縁層５１２及び絶縁層５１３で覆われている。絶縁層５１３と着色層４３４は、接着層４４２によって、絶縁層４９４と貼り合わされている。
【０２２９】
表示装置６００Ｂは、液晶素子４８０を駆動するトランジスタ５４０と発光素子４７０を駆動するトランジスタ５８０とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。
【０２３０】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【０２３１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、表示部１３が複数の画素群３２を有する場合における、制御部の具体的な構成例について説明する。
【０２３２】
図２２に、制御部１２の構成例を示す。制御部１２は、インターフェース８２１、フレームメモリ８２２、デコーダ８２３、センサコントローラ８２４、コントローラ８２５、クロック生成回路８２６、画像処理部８３０、記憶装置８４１、タイミングコントローラ８４２、レジスタ８４３、駆動回路８５０、タッチセンサコントローラ８６１、検査回路８６２を有する。インターフェース８２１、コントローラ８２５、検査回路８６２はそれぞれ、図１（Ａ）におけるインターフェース２０、２１、コントローラ２２、検査回路２５に相当する。
【０２３３】
表示部１３は、画素群３２ａ、３２ｂを有する。図２２には一例として、表示部１３が、反射型の液晶素子を用いて表示を行う画素群３２ａと、発光素子を用いて表示を行う画素群３２ｂを有する構成を示している。また、表示部１３は、タッチの有無、タッチ位置などの情報を得る機能を有するタッチセンサユニット８１２を有していてもよい。表示部１３がタッチセンサユニット８１２を有さない場合、タッチセンサコントローラ８６１は省略することができる。
【０２３４】
駆動回路８５０は、ソースドライバ８５１を有する。ソースドライバ８５１は、画素群３２に映像信号を供給する機能を有する回路である。図２２においては、表示部１３が画素群３２ａ、３２ｂを有するため、駆動回路８５０はソースドライバ８５１ａ、８５１ｂを有する。ソースドライバ８５１ａ、８５１ｂはそれぞれ、図１２における駆動回路２４ａ、２４ｂに相当する。
【０２３５】
制御部１２から送信部１１には、タッチセンサコントローラ８６１が取得したタッチの有無、タッチ位置などの情報が送られる。なお、制御部１２が有するそれぞれの回路は、送信部１１の規格、表示部１３の仕様等によって、適宜取捨される。
【０２３６】
フレームメモリ８２２は、制御部１２に入力された画像データを記憶する機能を有する記憶回路である。送信部１１から制御部１２に圧縮された画像データが送られる場合、フレームメモリ８２２は、圧縮された画像データを格納することができる。デコーダ８２３は、圧縮された画像データを伸長するための回路である。画像データを伸長する必要がない場合、デコーダ８２３は処理を行わない。なお、デコーダ８２３は、フレームメモリ８２２とインターフェース８２１との間に配置することもできる。
【０２３７】
画像処理部８３０は、フレームメモリ８２２又はデコーダ８２３から入力された画像データに対して、各種の画像処理を行い、映像信号を生成する機能を有する。例えば、画像処理部８３０は、ガンマ補正回路８３１、調光回路８３２、調色回路８３３を有する。
【０２３８】
画像処理部８３０で生成された映像信号は、記憶装置８４１を経て、駆動回路８５０に出力される。記憶装置８４１は、画像データを一時的に格納する機能を有する。ソースドライバ８５１ａ、８５１ｂはそれぞれ、記憶装置８４１から入力された映像信号に対して各種の処理を行い、画素群３２ａ、３２ｂに出力する機能を有する。
【０２３９】
タイミングコントローラ８４２は、駆動回路８５０、タッチセンサコントローラ８６１、画素群３２が有する駆動回路で用いられるタイミング信号などを生成する機能を有する。
【０２４０】
タッチセンサコントローラ８６１は、タッチセンサユニット８１２の動作を制御する機能を有する。タッチセンサユニット８１２で検出されたタッチ情報を含む信号は、タッチセンサコントローラ８６１で処理された後、インターフェース８２１を介して送信部１１に送信される。送信部１１は、タッチ情報を反映した画像データを生成し、制御部１２に送信する。なお、制御部１２が画像データにタッチ情報を反映させる機能を有していてもよい。また、タッチセンサコントローラ８６１は、タッチセンサユニット８１２に設けられていてもよい。
【０２４１】
クロック生成回路８２６は、制御部１２で使用されるクロック信号を生成する機能を有する。コントローラ８２５は、インターフェース８２１を介して送信部１１から送られる各種制御信号を処理し、制御部１２内の各種回路を制御する機能を有する。また、コントローラ８２５は、制御部１２内の各種回路への電源供給を制御する機能を有する。例えばコントローラ８２５は、停止状態の回路への電源供給を一時的に遮断することができる。
【０２４２】
レジスタ８４３は、制御部１２の動作に用いられるデータを格納する機能を有する。レジスタ８４３が格納するデータとしては、画像処理部８３０が補正処理を行うために使用するパラメータ、タイミングコントローラ８４２が各種タイミング信号の波形生成に用いるパラメータなどが挙げられる。レジスタ８４３は、複数のレジスタで構成されるスキャンチェーンレジスタによって構成することができる。
【０２４３】
また、制御部１２には、光センサ８８０と接続されたセンサコントローラ８２４を設けることができる。光センサ８８０は、外光８８１を検知して、検知信号を生成する機能を有する。センサコントローラ８２４は、検知信号に基づいて制御信号を生成する機能を有する。センサコントローラ８２４で生成された制御信号は、例えば、コントローラ８２５に出力される。
【０２４４】
画像処理部８３０は、画素群３２ａの映像信号と画素群３２ｂの映像信号とを分けて生成する機能を有する。この場合、光センサ８８０およびセンサコントローラ８２４を用いて測定した外光８８１の明るさに応じて、画素群３２ａが有する反射型の液晶素子の反射強度と、画素群３２ｂが有する発光素子の発光強度を調整することができる。ここでは、当該調整を調光、あるいは調光処理と呼ぶ。また、当該処理を実行する回路を調光回路と呼ぶ。
【０２４５】
画像処理部８３０は、表示部１３の仕様によって、ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路など、他の処理回路を有していてもよい。ＲＧＢ−ＲＧＢＷ変換回路とは、ＲＧＢ（赤、緑、青）画像データを、ＲＧＢＷ（赤、緑、青、白）画像信号に変換する機能をもつ回路である。すなわち、表示部１３がＲＧＢＷ４色の画素を有する場合、画像データ内のＷ（白）成分を、Ｗ（白）画素を用いて表示することで、消費電力を低減することができる。なお、表示部１３がＲＧＢＹの４色の画素を有する場合、例えば、ＲＧＢ−ＲＧＢＹ（赤、緑、青、黄）変換回路を用いることができる。
【０２４６】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【０２４７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態において用いることができるＯＳトランジスタの構成例について説明する。
【０２４８】
＜トランジスタの構成例＞
［構成例１］
図２３（Ａ）は、トランジスタ９００の上面図であり、図２３（Ｃ）は、図２３（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２３（Ｄ）は、図２３（Ａ）に示す切断線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図２３（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ９００の構成要素の一部（ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等）を省略して図示している。また、切断線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、切断線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図２３（Ａ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
【０２４９】
トランジスタ９００は、基板９０２上のゲート電極として機能する導電膜９０４と、基板９０２及び導電膜９０４上の絶縁膜９０６と、絶縁膜９０６上の絶縁膜９０７と、絶縁膜９０７上の金属酸化膜９０８と、金属酸化膜９０８に接続されるソース電極として機能する導電膜９１２ａと、金属酸化膜９０８に接続されるドレイン電極として機能する導電膜９１２ｂと、を有する。また、トランジスタ９００上、より詳しくは、導電膜９１２ａ、９１２ｂ及び金属酸化膜９０８上には絶縁膜９１４、９１６、９１８が設けられる。絶縁膜９１４、９１６、９１８は、トランジスタ９００の保護絶縁膜としての機能を有する。
【０２５０】
また、金属酸化膜９０８は、導電膜９０４側の第１の金属酸化膜９０８ａと、第１の金属酸化膜９０８ａ上の第２の金属酸化膜９０８ｂと、を有する。また、絶縁膜９０６及び絶縁膜９０７は、トランジスタ９００のゲート絶縁膜としての機能を有する。
【０２５１】
金属酸化膜９０８としては、Ｉｎ−Ｍ（Ｍは、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆを表す）酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。とくに、金属酸化膜９０８としては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いると好ましい。
【０２５２】
また、第１の金属酸化膜９０８ａは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する。また、第２の金属酸化膜９０８ｂは、第１の金属酸化膜９０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有する。また、第２の領域は、第１の領域よりも薄い部分を有する。
【０２５３】
第１の金属酸化膜９０８ａにＩｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有することで、トランジスタ９００の電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥという場合がある）を高くすることができる。具体的には、トランジスタ９００の電界効果移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓを超えることが可能となる。
【０２５４】
例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、選択信号を生成する駆動回路（とくに、当該駆動回路が有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）半導体装置または表示装置を提供することができる。
【０２５５】
一方で、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する第１の金属酸化膜９０８ａとすることで、光照射時にトランジスタ９００の電気特性が変動しやすくなる場合がある。しかしながら、本発明の一態様の半導体装置においては、第１の金属酸化膜９０８ａ上に第２の金属酸化膜９０８ｂが形成されている。また、第２の金属酸化膜９０８ｂのチャネル形成領域の膜厚が第１の金属酸化膜９０８ａの膜厚よりも小さい。
【０２５６】
また、第２の金属酸化膜９０８ｂは、第１の金属酸化膜９０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有するため、第１の金属酸化膜９０８ａよりもＥｇが大きくなる。したがって、第１の金属酸化膜９０８ａと、第２の金属酸化膜９０８ｂとの積層構造である金属酸化膜９０８は、光負バイアスストレス試験による耐性が高くなる。
【０２５７】
上記構成の金属酸化膜とすることで、光照射時における金属酸化膜９０８の光吸収量を低減させることができる。したがって、光照射時におけるトランジスタ９００の電気特性の変動を抑制することができる。また、本発明の一態様の半導体装置においては、絶縁膜９１４または絶縁膜９１６中に過剰の酸素を含有する構成のため、光照射におけるトランジスタ９００の電気特性の変動をさらに、抑制することができる。
【０２５８】
ここで、金属酸化膜９０８について、図２３（Ｂ）を用いて詳細に説明する。
【０２５９】
図２３（Ｂ）は、図２３（Ｃ）を用いて示すトランジスタ９００の断面の、金属酸化膜９０８の近傍を拡大した断面図である。
【０２６０】
図２３（Ｂ）において、第１の金属酸化膜９０８ａの膜厚をｔ１として、第２の金属酸化膜９０８ｂの膜厚をｔ２−１、及びｔ２−２として、それぞれ示している。第１の金属酸化膜９０８ａ上には、第２の金属酸化膜９０８ｂが設けられているため、導電膜９１２ａ、９１２ｂの形成時において、第１の金属酸化膜９０８ａがエッチングガスまたはエッチング溶液等に曝されることがない。したがって、第１の金属酸化膜９０８ａにおいては、膜減りがない、または極めて少ない。一方で、第２の金属酸化膜９０８ｂにおいては、導電膜９１２ａ、９１２ｂの形成時において、第２の金属酸化膜９０８ｂの導電膜９１２ａ、９１２ｂと重ならない部分がエッチングされ、凹部が形成される。すなわち、第２の金属酸化膜９０８ｂの導電膜９１２ａ、９１２ｂと重なる領域の膜厚がｔ２−１となり、第２の金属酸化膜９０８ｂの導電膜９１２ａ、９１２ｂと重ならない領域の膜厚がｔ２−２となる。
【０２６１】
第１の金属酸化膜９０８ａと第２の金属酸化膜９０８ｂの膜厚の関係は、ｔ２−１＞ｔ１＞ｔ２−２となると好ましい。このような膜厚の関係とすることによって、高い電界効果移動度を有し、且つ光照射時における、しきい値電圧の変動量が少ないトランジスタとすることが可能となる。
【０２６２】
また、トランジスタ９００が有する金属酸化膜９０８は、酸素欠損が形成されるとキャリアである電子が生じ、ノーマリーオン特性になりやすい。したがって、金属酸化膜９０８中の酸素欠損、とくに第１の金属酸化膜９０８ａ中の酸素欠損を減らすことが、安定したトランジスタ特性を得る上でも重要となる。そこで、本発明の一態様のトランジスタの構成においては、金属酸化膜９０８上の絶縁膜、ここでは、金属酸化膜９０８上の絶縁膜９１４及び／又は絶縁膜９１６に過剰な酸素を導入することで、絶縁膜９１４及び／又は絶縁膜９１６から金属酸化膜９０８中に酸素を移動させ、金属酸化膜９０８中、とくに第１の金属酸化膜９０８ａ中の酸素欠損を補填することを特徴とする。
【０２６３】
なお、絶縁膜９１４、９１６としては、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（酸素過剰領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜９１４、９１６は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜９１４、９１６に酸素過剰領域を設けるには、例えば、成膜後の絶縁膜９１４、９１６に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成する。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることができる。
【０２６４】
また、第１の金属酸化膜９０８ａ中の酸素欠損を補填するためには、第２の金属酸化膜９０８ｂのチャネル形成領域近傍の膜厚を薄くした方が好適である。したがって、ｔ２−２＜ｔ１の関係を満たせばよい。例えば、第２の金属酸化膜９０８ｂのチャネル形成領域近傍の膜厚としては、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【０２６５】
［構成例２］
図２４に、トランジスタ９００の他の構成例を示す。図２４（Ａ）は、トランジスタ９００の上面図であり、図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２４（Ｃ）は、図２４（Ａ）に示す切断線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
【０２６６】
トランジスタ９００は、基板９０２上の第１のゲート電極として機能する導電膜９０４と、基板９０２及び導電膜９０４上の絶縁膜９０６と、絶縁膜９０６上の絶縁膜９０７と、絶縁膜９０７上の金属酸化膜９０８と、金属酸化膜９０８に電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜９１２ａと、金属酸化膜９０８に電気的に接続されるドレイン電極として機能する導電膜９１２ｂと、金属酸化膜９０８、導電膜９１２ａ、及び９１２ｂ上の絶縁膜９１４、９１６と、絶縁膜９１６上に設けられ、且つ導電膜９１２ｂと電気的に接続される導電膜９２０ａと、絶縁膜９１６上の導電膜９２０ｂと、絶縁膜９１６及び導電膜９２０ａ、９２０ｂ上の絶縁膜９１８と、を有する。
【０２６７】
導電膜９２０ｂは、トランジスタ９００の第２のゲート電極に用いることができる。また、トランジスタ９００を入出力装置の表示部に用いる場合は、導電膜９２０ａを表示素子の電極等に用いることができる。
【０２６８】
導電膜として機能する導電膜９２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜９２０ｂは、金属酸化膜９０８に含まれる金属元素を有する。例えば、第２のゲート電極として機能する導電膜９２０ｂと、金属酸化膜９０８と、が同一の金属元素を有する構成とすることで、製造コストを抑制することが可能となる。
【０２６９】
例えば、導電膜として機能する導電膜９２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜９２０ｂとしては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等が挙げられる。
【０２７０】
また、導電膜として機能する導電膜９２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜９２０ｂの構造としては、単層構造または２層以上の積層構造とすることができる。なお、導電膜９２０ａ、９２０ｂが積層構造の場合においては、上記のスパッタリングターゲットの組成に限定されない。
【０２７１】
導電膜９２０ａ、９２０ｂを形成する工程において、導電膜９２０ａ、９２０ｂは、絶縁膜９１４、９１６から酸素の放出を抑制する保護膜として機能する。また、導電膜９２０ａ、９２０ｂは、絶縁膜９１８を形成する工程の前においては、半導体としての機能を有し、絶縁膜９１８を形成する工程の後においては、導電膜９２０ａ、９２０ｂは、導電体としての機能を有する。
【０２７２】
導電膜９２０ａ、９２０ｂに酸素欠損を形成し、該酸素欠損に絶縁膜９１８から水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、導電膜９２０ａ、９２０ｂは、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された導電膜９２０ａ、９２０ｂを、それぞれ酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
【０２７３】
＜金属酸化物＞
次に、上記のＯＳトランジスタに用いることができる、金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の詳細について説明する。
【０２７４】
ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【０２７５】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【０２７６】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【０２７７】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【０２７８】
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
【０２７９】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０２８０】
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０２８１】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【０２８２】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０２８３】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【０２８４】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【０２８５】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２８６】
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
【０２８７】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【０２８８】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０２８９】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０２９０】
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０２９１】
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【０２９２】
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【０２９３】
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０２９４】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０２９５】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【０２９６】
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０２９７】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、さまざまな半導体装置に最適である。
【０２９８】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【０２９９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した電子機器の他の例について説明する。
【０３００】
本発明の一態様の半導体装置及びシステムは、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに用いることができる。図２５に、本発明の一態様の半導体装置又はシステムを用いた電子機器の例を示す。
【０３０１】
図２５（Ａ）、（Ｂ）に、携帯情報端末２０００の一例を示す。携帯情報端末２０００は、筐体２００１、筐体２００２、表示部２００３、表示部２００４、及びヒンジ部２００５等を有する。
【０３０２】
筐体２００１と筐体２００２は、ヒンジ部２００５で連結されている。携帯情報端末２０００は、図２５（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図２５（Ｂ）に示すように筐体２００１と筐体２００２を開くことができる。
【０３０３】
例えば表示部２００３及び表示部２００４に文書情報を表示することが可能であり、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部２００３及び表示部２００４に静止画像や動画像を表示することもできる。また、表示部２００３は、タッチパネルを有していてもよい。
【０３０４】
このように、携帯情報端末２０００は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
【０３０５】
なお、筐体２００１及び筐体２００２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
【０３０６】
なお、携帯情報端末２０００は、表示部２００３に設けられたタッチセンサを用いて、文字、図形、イメージを識別する機能を有していてもよい。この場合、例えば、数学又は言語などを学ぶための問題集などを表示する情報端末に対して、指、又はスタイラスペンなどで解答を書き込んで、携帯情報端末２０００で正誤の判定を行うといった学習を行うことができる。また、携帯情報端末２０００は、音声解読を行う機能を有していてもよい。この場合、例えば、携帯情報端末２０００を用いて外国語の学習などを行うことができる。このような携帯情報端末は、教科書などの教材、又はノートなどとして利用する場合に適している。
【０３０７】
なお、表示部２００３に設けられたタッチセンサによって取得したタッチ情報は、本発明の一態様に係る半導体装置による、電力供給の有無の予測に用いることができる。
【０３０８】
図２５（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図２５（Ｃ）に示す携帯情報端末２０１０は、筐体２０１１、表示部２０１２、操作ボタン２０１３、外部接続ポート２０１４、スピーカ２０１５、マイク２０１６、カメラ２０１７等を有する。
【０３０９】
携帯情報端末２０１０は、表示部２０１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部２０１２に触れることで行うことができる。
【０３１０】
また、操作ボタン２０１３の操作により、電源のオン、オフ動作や、表示部２０１２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０３１１】
また、携帯情報端末２０１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末２０１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部２０１２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部２０１２を触れること、操作ボタン２０１３の操作、またはマイク２０１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【０３１２】
携帯情報端末２０１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。例えば、携帯情報端末２０１０はスマートフォンとして用いることができる。また、携帯情報端末２０１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０３１３】
図２５（Ｄ）に、カメラの一例を示す。カメラ２０２０は、筐体２０２１、表示部２０２２、操作ボタン２０２３、シャッターボタン２０２４等を有する。またカメラ２０２０には、着脱可能なレンズ２０２６が取り付けられている。
【０３１４】
ここではカメラ２０２０として、レンズ２０２６を筐体２０２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ２０２６と筐体が一体となっていてもよい。
【０３１５】
カメラ２０２０は、シャッターボタン２０２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部２０２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部２０２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
【０３１６】
なお、カメラ２０２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体２０２１に組み込まれていてもよい。
【０３１７】
図２５に示す電子機器には、上記実施の形態で説明したシステムを搭載することができる。
【０３１８】
本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０３１９】
１０    システム
１０ａ    検査システム
１０ｂ    表示システム
１１    送信部
１２    制御部
１３    表示部
２０    インターフェース
２１    インターフェース
２２    コントローラ
２３    画像処理部
２４    駆動回路
２４ａ    駆動回路
２４ｂ    駆動回路
２５    検査回路
３０    画素部
３１    画素
３１ａ    画素
３１ｂ    画素
３２    画素群
３２ａ    画素群
３２ｂ    画素群
３３    画素ユニット
４０    駆動回路
４０ａ    駆動回路
４０ｂ    駆動回路
６０    液晶素子
６１    反射電極
６２    液晶層
６３    透明電極
６４    光
６５    開口部
７０    発光素子
７１    光
１００    変換回路
１０１    回路
１０１ａ    回路
１０１ｂ    回路
１０１ｃ    回路
１０２    ＡＤ変換回路
１１０    評価回路
１１１    演算回路
１１２    レジスタ
１２０    記憶装置
１２１    領域
１２２    領域
１２３    領域
１５０    表示モジュール
１５３    ＦＰＣ
１５４    タッチパネル
１５５    ＦＰＣ
１５６    表示装置
１６０    集積回路
１６１    プロセッサ
１７０    情報端末
１７１    筐体
１７２    表示部
１７３    操作キー
１７４    スピーカ
１８０    システム
４１２    液晶層
４１３    電極
４１７    絶縁層
４２１    絶縁層
４３１    着色層
４３２    遮光層
４３３ａ    配向膜
４３３ｂ    配向膜
４３４    着色層
４３５    偏光板
４４１    接着層
４４２    接着層
４７０    発光素子
４８０    液晶素子
４９１    電極
４９２    ＥＬ層
４９３    電極
４９４    絶縁層
５０１    トランジスタ
５０３    トランジスタ
５０４    接続部
５０５    トランジスタ
５０６    トランジスタ
５０７    接続部
５１１    絶縁層
５１２    絶縁層
５１３    絶縁層
５１４    絶縁層
５１６    絶縁層
５１７    絶縁層
５２０    絶縁層
５２１ａ    導電層
５２１ｂ    導電層
５２２ａ    導電層
５２２ｂ    導電層
５２３    導電層
５３１    半導体層
５４０    トランジスタ
５４２    接続層
５４３    接続体
５５２    接続部
５６１    半導体層
５６３ａ    導電層
５６３ｂ    導電層
５８０    トランジスタ
５８１    トランジスタ
５８４    トランジスタ
５８５    トランジスタ
５８６    トランジスタ
６００    表示装置
６００Ａ    表示装置
６００Ｂ    表示装置
６０１    開口
６１１    電極
６１１ａ    電極
６１１ｂ    電極
６４０    液晶素子
６５１    基板
６６０    発光素子
６６０ｂ    発光素子
６６０ｇ    発光素子
６６０ｒ    発光素子
６６０ｗ    発光素子
６６１    基板
６６２    表示部
６６４    回路
６６５    配線
６７２    ＦＰＣ
６７３    ＩＣ
８１２    タッチセンサユニット
８２１    インターフェース
８２２    フレームメモリ
８２３    デコーダ
８２４    センサコントローラ
８２５    コントローラ
８２６    クロック生成回路
８３０    画像処理部
８３１    ガンマ補正回路
８３２    調光回路
８３３    調色回路
８４１    記憶装置
８４２    タイミングコントローラ
８４３    レジスタ
８５０    駆動回路
８５１    ソースドライバ
８５１ａ    ソースドライバ
８５１ｂ    ソースドライバ
８６１    タッチセンサコントローラ
８６２    検査回路
８８０    光センサ
８８１    外光
９００    トランジスタ
９０２    基板
９０４    導電膜
９０６    絶縁膜
９０７    絶縁膜
９０８    金属酸化膜
９０８ａ    金属酸化膜
９０８ｂ    金属酸化膜
９１２ａ    導電膜
９１２ｂ    導電膜
９１４    絶縁膜
９１６    絶縁膜
９１８    絶縁膜
９２０ａ    導電膜
９２０ｂ    導電膜
２０００    携帯情報端末
２００１    筐体
２００２    筐体
２００３    表示部
２００４    表示部
２００５    ヒンジ部
２０１０    携帯情報端末
２０１１    筐体
２０１２    表示部
２０１３    操作ボタン
２０１４    外部接続ポート
２０１５    スピーカ
２０１６    マイク
２０１７    カメラ
２０２０    カメラ
２０２１    筐体
２０２２    表示部
２０２３    操作ボタン
２０２４    シャッターボタン
２０２６    レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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