(57)【要約】画像品質を高めることができる表示装置を提供する。画素内に複数の容量素子と、複数のトランジスタと、表示素子と、を有する。複数の容量素子は配線を介して直列に接続され、直列に接続された複数の容量素子の一端、他端および当該配線にはそれぞれ複数のトランジスタのうちの一つが電気的に接続される。入力される複数のデータの和に従って表示素子を動作させることができ、画像のアップコンバート、ＨＤＲ表示、または輝度の向上などの画像補正を行うことができる。
2019123163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の容量素子と、複数のトランジスタと、表示素子と、を有し、
前記複数の容量素子は配線を介して直列に接続され、
前記直列に接続された複数の容量素子の一端の電極には、前記トランジスタの一つが電気的に接続され、
前記直列に接続された複数の容量素子の他端の電極には、前記トランジスタの一つが電気的に接続され、
前記直列に接続された複数の容量素子の他端の電極には、前記表示素子が電気的に接続され、
前記配線には、前記トランジスタの一つが電気的に接続されている表示装置。
【請求項２】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、回路ブロックと、を有する表示装置であって、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第１の容量素子の一方の電極は、前記回路ブロックと電気的に接続され、
前記第１の容量素子の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第２の容量素子の他方の電極は、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記回路ブロックは、表示素子を有する表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
さらに第１の配線を有し、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続されている表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
さらに第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、第２の配線と、第３の配線と、を有し、
前記第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのゲートは、前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのゲートは、前記第３の配線と電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのゲートは、前記第３の配線と電気的に接続されている表示装置。
【請求項５】
第１の回路と、第２の回路と、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第２の容量素子と、を有する表示装置であって、
前記第１の回路および第２の回路のそれぞれは、第１のトランジスタと、第１の容量素子と、回路ブロックと、を有し、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第１の容量素子の一方の電極は、前記回路ブロックと電気的に接続され、
前記第１の容量素子の他方の電極は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第２の容量素子の他方の電極は、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記回路ブロックは表示素子を有する表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
さらに第１の配線を有し、
前記第１の回路が有する前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続されている表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
さらに第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、第２の配線と、第３の配線と、を有し、
前記第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の配線と電気的に接続され、
前記第１の回路が有する前記第１のトランジスタのゲートは、前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第２の回路が有する前記第１のトランジスタのゲートは、前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのゲートは、前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのゲートは、前記第３の配線と電気的に接続され、
前記第５のトランジスタのゲートは、前記第３の配線と電気的に接続されている表示装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか一項において、
前記回路ブロックは、第６のトランジスタと、第７のトランジスタと、第３の容量素子と、前記表示素子としてＥＬ素子と、を有し、
前記ＥＬ素子の一方の電極は、前記第７のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第７のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第３の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第３の容量素子の一方の電極は、前記第６のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第６のトランジスタのゲートは、前記第３の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第３の容量素子の他方の電極は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されている表示装置。
【請求項９】
請求項２乃至７のいずれか一項において、
前記回路ブロックは、第４の容量素子と、前記表示素子として液晶素子と、を有し、
前記液晶素子の一方の電極は、前記第４の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第４の容量素子の一方の電極は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されている表示装置。
【請求項１０】
請求項９において、
さらに第８のトランジスタを有し、
前記第４の容量素子の一方の電極は、前記第８のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第８のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されている表示装置。
【請求項１１】
請求項２乃至１０のいずれか一項において、
前記第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有する表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の表示装置と、カメラと、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、表示装置に関する。【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発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書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、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、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、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００４】トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛などの一元系金属の酸化物のみでなく、多元系金属の酸化物も知られている。多元系金属の酸化物の中でも、特にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物（以下、ＩＧＺＯとも呼ぶ）に関する研究が盛んに行われている。【０００５】ＩＧＺＯに関する研究により、酸化物半導体において、単結晶でも非晶質でもないＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造およびｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造が見出された（非特許文献１乃至非特許文献３参照）。非特許文献１および非特許文献２では、ＣＡＡＣ構造を有する酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術も開示されている。さらに、ＣＡＡＣ構造およびｎｃ構造よりも結晶性の低い酸化物半導体でさえも微小な結晶を有することが非特許文献４および非特許文献５に示されている。【０００６】さらに、ＩＧＺＯを活性層として用いたトランジスタは極めて低いオフ電流を持ち（非特許文献６参照）、その特性を利用したＬＳＩおよびディスプレイが報告されている（非特許文献７および非特許文献８参照）。【０００７】また、オフ電流が極めて低いトランジスタをメモリセルに用いる構成の記憶装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１１９６７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，“ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ”，２０１２，ｖｏｌｕｍｅ  ４３，ｉｓｓｕｅ  １，ｐ．１８３−１８６
【非特許文献２】Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ  ５３，Ｎｕｍｂｅｒ  ４Ｓ，ｐ．０４ＥＤ１８−１−０４ＥＤ１８−１０
【非特許文献３】Ｓ．Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＡＭ−ＦＰＤ’１３  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ”，２０１３，ｐ．１５１−１５４
【非特許文献４】Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，“ＥＣＳ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ  ３，ｉｓｓｕｅ  ９，ｐ．Ｑ３０１２−Ｑ３０２２
【非特許文献５】Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉ，“ＥＣＳ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ  ６４，ｉｓｓｕｅ  １０，ｐ．１５５−１６４
【非特許文献６】Ｋ．Ｋａｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ”，２０１２，ｖｏｌｕｍｅ  ５１，ｐ．０２１２０１−１−０２１２０１−７
【非特許文献７】Ｓ．Ｍａｔｓｕｄａ  ｅｔ  ａｌ．，“２０１５  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ”，２０１５，ｐ．Ｔ２１６−Ｔ２１７
【非特許文献８】Ｓ．Ａｍａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，“ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ”，２０１０，ｖｏｌｕｍｅ  ４１，ｉｓｓｕｅ  １，ｐ．６２６−６２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】表示装置では高解像度化が進み、８Ｋ４Ｋ（画素数：７６８０×４３２０）解像度またはそれ以上の解像度で表示を行うことができるハードウェアが開発されている。また、輝度調整によって画像品質を高めるＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）表示技術の導入も進んでいる。【００１１】表示装置で適切な表示を行うためには、画像データを表示装置の解像度に合わせる必要がある。例えば、表示装置の解像度が８Ｋ４Ｋであって画像データが４Ｋ２Ｋ（画素数：３８４０×２１６０）用である場合は、データ数を４倍に変換しなければ全画面表示をすることができない。逆に、表示装置の解像度が４Ｋ２Ｋであって画像データが８Ｋ４Ｋ用である場合は、データ数を１／４に変換する必要がある。【００１２】また、ＨＤＲ処理による画像データの生成やデータ数の変換には専用の回路が必要となり、消費電力も高めてしまう問題がある。少なくとも元の画像データは変換せずに表示装置の画素に入力できることが好ましい。【００１３】したがって、本発明の一態様では、画像品質を高めることができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、画像データを変換せずに適切な表示が行える表示装置を提供することを目的の一つとする。または、ＨＤＲ表示を行うことができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することを目的の一つとする。または、表示画像の輝度を高めることができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、二つ以上の画像を重ねて表示できる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、駆動回路の出力電圧以上の電圧を画素回路に印加できる表示装置を提供することを目的の一つとする。【００１４】または、低消費電力の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置などを提供することを目的の一つとする。または、上記表示装置の駆動方法を提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。【００１５】なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、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】
【００１６】本発明の一態様は、画像品質を高めることができる表示装置に関する。または、画像処理を行うことができる表示装置に関する。【００１７】本発明の一態様は、複数の容量素子と、複数のトランジスタと、表示素子と、を有し、複数の容量素子は配線を介して直列に接続され、直列に接続された複数の容量素子の一端の電極には、トランジスタの一つが電気的に接続され、直列に接続された複数の容量素子の他端の電極には、トランジスタの一つが電気的に接続され、直列に接続された複数の容量素子の他端の電極には、表示素子が電気的に接続され、配線には、前記トランジスタの一つが電気的に接続されている表示装置である。【００１８】本発明の他の一態様は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、回路ブロックと、を有する表示装置であって、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第１の容量素子の一方の電極は、回路ブロックと電気的に接続され、第１の容量素子の他方の電極は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第２の容量素子の他方の電極は、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、回路ブロックは、表示素子を有する表示装置である。【００１９】さらに第１の配線を有し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続されていてもよい。【００２０】また、さらに第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、第２の配線と、第３の配線と、を有し、第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第５のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、第１のトランジスタのゲートは、第２の配線と電気的に接続され、第４のトランジスタのゲートは、第２の配線と電気的に接続され、第２のトランジスタのゲートは、第３の配線と電気的に接続され、第５のトランジスタのゲートは、第３の配線と電気的に接続されていてもよい。【００２１】また、本発明の他の一態様は、第１の回路と、第２の回路と、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第２の容量素子と、を有する表示装置であって、第１の回路および第２の回路のそれぞれは、第１のトランジスタと、第１の容量素子と、回路ブロックと、を有し、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第１の容量素子の一方の電極は、回路ブロックと電気的に接続され、第１の容量素子の他方の電極は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第２の容量素子の他方の電極は、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、回路ブロックは表示素子を有する表示装置である。【００２２】さらに第１の配線を有し、第１の回路が有する第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、第３のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続されていてもよい。【００２３】また、さらに第４のトランジスタと、第５のトランジスタと、第２の配線と、第３の配線と、を有し、第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第５のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の配線と電気的に接続され、第１の回路が有する第１のトランジスタのゲートは、第２の配線と電気的に接続され、第２の回路が有する第１のトランジスタのゲートは、第２の配線と電気的に接続され、第４のトランジスタのゲートは、第２の配線と電気的に接続され、第２のトランジスタのゲートは、第３の配線と電気的に接続され、第５のトランジスタのゲートは、第３の配線と電気的に接続されていてもよい。【００２４】回路ブロックは、第６のトランジスタと、第７のトランジスタと、第３の容量素子と、表示素子としてＥＬ素子と、を有し、ＥＬ素子の一方の電極は、第７のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第７のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第３の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第３の容量素子の一方の電極は、第６のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第６のトランジスタのゲートは、第３の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第３の容量素子の他方の電極は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されている構成とすることができる。【００２５】また、回路ブロックは、第４の容量素子と、表示素子として液晶素子と、を有し、液晶素子の一方の電極は、第４の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第４の容量素子の一方の電極は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されている構成としてもよい。【００２６】さらに第８のトランジスタを有し、第４の容量素子の一方の電極は、第８のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第８のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第１の容量素子の一方の電極と電気的に接続されていてもよい。【００２７】第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、金属酸化物は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）と、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】本発明の一態様を用いることで、画像品質を高めることができる表示装置を提供することができる。または、画像データを変換せずに適切な表示が行える表示装置を提供することができる。または、ＨＤＲ表示を行うことができる表示装置を提供することができる。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することができる。または、表示画像の輝度を高めることができる表示装置を提供することができる。または、二つ以上の画像を重ねて表示できる表示装置を提供することができる。または、駆動回路の出力電圧以上の電圧を画素回路に印加できる表示装置を提供することができる。【００２９】または、低消費電力の表示装置を提供することができる。または、信頼性の高い表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置などを提供することができる。または、上記表示装置の駆動方法を提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画素回路を説明する図。
【図２】画素回路の動作を説明するタイミングチャート。
【図３】画素回路の動作を説明するタイミングチャート。
【図４】画素回路を説明する図および画素回路の動作を説明するタイミングチャート。
【図５】画素回路を説明する図および画素回路の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】画素回路を説明する図。
【図７】回路ブロックを説明する図。
【図８】回路ブロックを説明する図。
【図９】画素回路を説明する図。
【図１０】画像データの補正および画像の合成を説明する図。
【図１１】画素アレイを説明する図。
【図１２】画素アレイを説明する図。
【図１３】画素アレイを説明する図。
【図１４】表示装置を説明するブロック図。
【図１５】ニューラルネットワークの構成例を説明する図。
【図１６】シミュレーションに用いる画素回路を説明する図。
【図１７】シミュレーションの結果を説明する図。
【図１８】表示装置を説明する図。
【図１９】タッチパネルを説明する図。
【図２０】表示装置を説明する図。
【図２１】表示装置を説明する図。
【図２２】トランジスタを説明する図。
【図２３】トランジスタを説明する図。
【図２４】トランジスタを説明する図。
【図２５】トランジスタを説明する図。
【図２６】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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、本発明は以下に示す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。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。
【００３２】（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を参照して説明する。
【００３３】本発明の一態様は、画素内で画像データを補正する機能を有する表示装置である。各画素には複数の記憶ノードが直列に設けられ、入力される複数のデータの和に従って表示素子を動作させることができる。
【００３４】したがって、当該表示装置では、例えば、画像のアップコンバート、表示領域における一部または全体の画像を補正するＨＤＲ表示、または表示画像の輝度の向上などの画像補正を行うことができる。また、複数の画像の重ね合わせ表示、駆動回路の出力電圧以上の電圧の画素回路への供給などを行うこともできる。
【００３５】また、本発明の一態様を用いることで、解像度の異なる画像データに対して、アップコンバートまたはダウンコンバートすることなく適切な表示を行うことができる。一例として、解像度を高中低の３段階を対象とした画素構成のとき、高解像度で表示する場合は、各画素が有する第１のトランジスタを経路して各画素に個別のデータを供給する。中解像度で表示する場合は、第１のグループ内の複数の画素と電気的に接続する第２のトランジスタを経路して当該複数の画素に同一のデータを供給する。低解像度で表示する場合は、第２のグループ内の複数の画素と電気的に接続する第３のトランジスタを経路して当該複数の画素に同一のデータを供給する。
【００３６】ここで、高解像度用の画像データとは、例えば、８Ｋ４Ｋ（画素数：７６８０×４３２０）に対応する情報量を有するデータに相当する。また、中解像度用の画像データとは、例えば、４Ｋ２Ｋ（画素数：３８４０×２１６０）に対応する情報量を有するデータに相当する。また、低解像度用の画像データとは、例えば、ＦｕｌｌＨＤ（画素数：１９２０×１０８０）に対応する情報量を有するデータに相当する。
【００３７】すなわち、高解像度用画像データと中解像度用画像データの有効なデータ量（有効な画素数に対応）の比率、および中解像度用画像データと低解像度用画像データの有効なデータ量の比率は４：１であることを前提とする。また、高解像度用画像データと低解像度用画像データの有効なデータ量の比率は１６：１となる。なお、データ量が上記の比率であれば、画素数は上記の例に限らず、その他の規格であってもよい。
【００３８】図１は、本発明の一態様の表示装置に用いることができる画素１０を説明する図である。画素１０は容量素子を二つ有し、容量結合により最大で３つのデータの和に従った表示を行うことができる。
【００３９】画素１０は、トランジスタ１０１と、トランジスタ１０２と、トランジスタ１０３と、容量素子１０４と、容量素子１０５と、回路ブロック１１０と、を有する。回路ブロック１１０は、トランジスタ、容量素子、および表示素子などを有することができ、詳細は後述する。
【００４０】トランジスタ１０１のソースまたはドレインの一方は、容量素子１０４の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１０４の一方の電極は、回路ブロック１１０と電気的に接続される。容量素子１０４の他方の電極は、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方は、容量素子１０５の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１０５の他方の電極は、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。
【００４１】ここで、トランジスタ１０１のソースまたはドレインの一方、容量素子１０４の一方の電極、および回路ブロック１１０が接続される配線をノードＮＭとする。なお、ノードＮＭと接続する回路ブロック１１０の要素は、ノードＮＭをフローティングにすることができる。また、容量素子１０４の他方の電極、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの一方および容量素子１０５の一方の電極が接続される配線をノードＮＢとする。また、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの一方および容量素子１０５の他方の電極が接続される配線をノードＮＡとする。
【００４２】トランジスタ１０１のゲートは、配線１２１と電気的に接続される。トランジスタ１０２のゲートは、配線１２２と電気的に接続される。トランジスタ１０３のゲートは、配線１２３と電気的に接続される。トランジスタ１０１のソースまたはドレインの他方は、配線１２４と電気的に接続される。トランジスタ１０２のソースまたはドレインの他方は、配線１２５と電気的に接続される。トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方は、配線１２６と電気的に接続される。
【００４３】配線１２１、１２２、１２３は、トランジスタの動作を制御するための信号線としての機能を有することができる。配線１２４は、第１のデータを供給する信号線としての機能を有することができる。配線１２５は、第２のデータを供給する信号線としての機能を有することができる。配線１２６は、第３のデータを供給する信号線としての機能を有することができる。
【００４４】ノードＮＭ、ノードＮＢおよびノードＮＡは記憶ノードとして作用させることができる。トランジスタ１０１を導通させることで、配線１２４に供給された第１のデータをノードＮＭに書き込むことができる。トランジスタ１０１を非導通とすることで、当該データをノードＮＭに保持することができる。また、トランジスタ１０２を導通させることで、配線１２５に供給された第２のデータをノードＮＢに書き込むことができる。トランジスタ１０２を非導通とすることで、当該データをノードＮＢに保持することができる。また、トランジスタ１０３を導通させることで、配線１２６に供給された第３のデータをノードＮＡに書き込むことができる。トランジスタ１０３を非導通とすることで、当該データをノードＮＡに保持することができる。
【００４５】トランジスタ１０１、１０２、１０３に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＭおよびノードＮＢの電位を長時間保持することが可能となる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。
【００４６】なお、画素が有するその他のトランジスタにＯＳトランジスタを適用してもよい。また、画素が有するトランジスタにＳｉをチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）を適用してもよい。または、ＯＳトランジスタと、Ｓｉトランジスタとの両方を用いてもよい。なお、上記Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン、単結晶シリコン）を有するトランジスタなどが挙げられる。
【００４７】ＯＳトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶を構成する原子が安定であり、信頼性を重視するトランジスタなどに適する。また、ＣＡＣ−ＯＳは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタなどに適する。
【００４８】ＯＳトランジスタはエネルギーギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどＳｉトランジスタとは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成することができる。
【００４９】ＯＳトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。
【００５０】半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、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、Ｚｎ≧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＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
【００５１】半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。当該酸化物半導体は欠陥準位密度が低く、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【００５２】なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【００５３】半導体層を構成する酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【００５４】また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半導体層におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【００５５】また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じてキャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における窒素濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【００５６】また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【００５７】非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【００５８】なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
【００５９】以下では、非単結晶の半導体層の一態様であるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【００６０】ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、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、酸化物半導体において、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。
【００６１】なお、酸化物半導体は、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。
【００６２】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。
【００６３】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酸化物半導体である。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。
【００６４】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。
【００６５】上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ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。
【００６６】一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体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。したがって、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【００６７】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。
【００６８】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。
【００６９】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。
【００７０】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、およ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。
【００７１】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線回折測定から、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。
【００７２】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。したがって、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。
【００７３】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。
【００７４】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。
【００７５】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。したがって、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。
【００７６】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。
【００７７】したがって、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。
【００７８】また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、ＣＡＣ−ＯＳは、様々な半導体装置の構成材料として適している。
【００７９】図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すタイミングチャートを用いて、第１のデータに第２のデータおよび第３のデータを加算する画素１０の動作の一例を説明する。なお、以下の説明においては、高電位を“Ｈ”、低電位を“Ｌ”で表す。また、第１のデータを“Ｖｄａｔａ１”、第２のデータを“Ｖｄａｔａ２”、第３のデータを“Ｖｄａｔａ３”とする。また、基準電位の一つ（例えば０Ｖ、ＧＮＤ電位または特定の電位）を“Ｖｒｅｆ”とする。なお、第１のデータ乃至第３のデータは負の値であってもよく、データの減算にも対応する。
【００８０】まず、図２（Ａ）を用いて第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”をノードＮＭに書き込む動作を説明する。なお、ここでは理想的な動作を説明し、電位の分配、結合または損失において、回路の構成や動作タイミングなどに起因する電位の詳細な変化は勘案しない。また、容量結合による電位の変化は供給側と被供給側の容量比に依存するが、説明を明瞭にするため、ノードＮＢおよびノードＮＭの容量値は十分に小さい値に仮定する。
【００８１】時刻Ｔ１に配線１２１の電位を“Ｈ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｄａｔａ１”、配線１２５の電位を“Ｖｒｅｆ”とすると、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
【００８２】また、トランジスタ１０１が導通し、ノードＮＭに配線１２４の電位（第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”）が書き込まれる。
【００８３】時刻Ｔ２に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＭに第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”が保持される。また、容量素子１０４には、“Ｖｄａｔａ１−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【００８４】ここまでが第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”の書き込み動作である。なお、第１のデータを表示に反映させない場合は、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。
【００８５】続いて、図２（Ｂ）を用いて、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”をノードＮＢに書き込む動作を説明する。
【００８６】時刻Ｔ１１に配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２５の電位を“Ｖｄａｔａ２”、配線１２６の電位を“Ｖｒｅｆ”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
【００８７】また、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢに配線１２５の電位（第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”）が書き込まれる。
【００８８】このとき、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ２”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”となる。
【００８９】時刻Ｔ１２に配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＢに第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、ノードＮＭには、第１のデータと第２データの和である“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、容量素子１０５には“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【００９０】ここまでが第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”の書き込み動作である。なお、第２のデータを表示に反映させない場合は、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。
【００９１】続いて、図２（Ｃ）を用いて、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”を書き込む動作を説明する。
【００９２】時刻Ｔ２１に配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２６の電位を“Ｖｄａｔａ３”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｄａｔａ３”となる。
【００９３】このとき、容量素子１０５の容量結合によりノードＮＢの電位にノードＮＡの電位が付加される。したがって、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ３”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【００９４】また、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【００９５】時刻Ｔ２２に配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３が非導通となり、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”に保持される。
【００９６】以上により、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”乃至第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”の書き込み動作が完了する。なお、第３のデータを表示に反映させない場合は、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。または、第３のデータの書き込み動作を省いてもよい。
【００９７】その後、回路ブロック１１０が有する表示素子において、ノードＮＭの電位に応じた表示動作を行う。なお、回路ブロックの構成によっては、時刻Ｔ１または時刻Ｔ１１から表示動作を行う場合もある。
【００９８】また、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、図２（Ａ）に示す動作と図２（Ｂ）に示す動作の順序を入れ替えてもよい。
【００９９】図３（Ａ）を用いて第１のデータ“Ｖｄａｔａ２”をノードＮＢに書き込む動作を説明する。
【０１００】時刻Ｔ１に配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２５の電位を“Ｖｄａｔａ２”、配線１２６の電位を“Ｖｒｅｆ”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。また、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢに配線１２５の電位（第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”）が書き込まれる。
【０１０１】時刻Ｔ２に配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２およびトランジスタ１０３が非導通となり、ノードＮＢに第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、容量素子１０５には、“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【０１０２】続いて、図３（Ｂ）を用いて、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”をノードＮＭに書き込む動作を説明する。
【０１０３】時刻Ｔ１１に配線１２１の電位を“Ｈ”、配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｄａｔａ１”、配線１２５の電位を“Ｖｒｅｆ”とすると、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。また、トランジスタ１０１が導通し、ノードＭＮに配線１２４の電位（第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”）が書き込まれる。
【０１０４】時刻Ｔ１２に配線１２１の電位を“Ｌ”、配線１２２の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＢに“Ｖｒｅｆ”が保持される。また、ノードＮＭには、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”が保持される。また、容量素子１０５には“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ”が保持されているため、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＡの電位は“−Ｖｄａｔａ１”となる。
【０１０５】続いて、図３（Ｃ）を用いて、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”を書き込む動作を説明する。
【０１０６】時刻Ｔ２１に配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２６の電位を“Ｖｄａｔａ３”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１０７】このとき、容量素子１０５の容量結合によりノードＮＢの電位にノードＮＡの電位が付加される。したがって、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ３−（−Ｖｄａｔａ２）＋Ｖｒｅｆ”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１０８】また、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１０９】時刻Ｔ２２に配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３が非導通となり、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”に保持される。
【０１１０】以上により、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”乃至第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”の書き込み動作が完了する。
【０１１１】なお、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作は、１水平期間内で連続して行うことができる。または、図２（Ａ）の動作を第ｋのフレームで行い（ｋは自然数）、図２（Ｂ）、（Ｃ）の動作を第ｋ＋１のフレームで行ってもよい。または、図２（Ａ）、（Ｂ）の動作を第ｋのフレームで行い、図２（Ｃ）の動作を第ｋ＋１のフレームで行ってもよい。または、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作をそれぞれ連続する異なるフレームで行ってもよい。または、図２（Ａ）の動作を第ｋのフレームで行い、図２（Ｂ）、（Ｃ）の動作を第ｋ＋１のフレーム以降で繰り返して行ってもよい。または、図２（Ａ）、（Ｂ）の動作を第ｋのフレームで行い、図２（Ｃ）の動作を第ｋ＋１のフレーム以降で繰り返して行ってもよい。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の動作についても同様に行うことができる。また、上記動作は、本実施の形態におけるその他の構成の画素にも適用できる。
【０１１２】本発明の一態様の表示装置に用いることのできる画素は、図４（Ａ）に示す画素１１の構成であってもよい。画素１１では、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方が配線１２４と電気的に接続される。したがって、配線１２６を省くことができる。その他の構成は、画素１０と同じである。
【０１１３】図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すタイミングチャートを用いて、第１のデータに第２のデータおよび第３のデータを加算する画素１１の動作の一例を説明する。図４（Ｂ）に示す第１のデータを書き込む手順は、実質的に画素１０と同じであるため説明を省略する。
【０１１４】図４（Ｃ）を用いて、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”をノードＮＢに書き込む動作を説明する。
【０１１５】時刻Ｔ１１に配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｒｅｆ”、配線１２５の電位を“Ｖｄａｔａ２”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
【０１１６】また、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢに配線１２５の電位（第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”）が書き込まれる。
【０１１７】このとき、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ２”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”となる。
【０１１８】時刻Ｔ１２に配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＢに第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、ノードＮＭには、第１のデータと第２のデータの和である“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、容量素子１０５には“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【０１１９】ここまでが第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”の書き込み動作である。なお、第２のデータを表示に反映させない場合は、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。
【０１２０】続いて、図４（Ｄ）を用いて、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”を書き込む動作を説明する。
【０１２１】時刻Ｔ２１に配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｄａｔａ３”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は、“Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１２２】このとき、容量素子１０５の容量結合によりノードＮＢの電位に容量素子１０５の他方の電極の電位が付加される。したがって、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ３”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１２３】また、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１２４】時刻Ｔ２２に配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３が非導通となり、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”に保持される。
【０１２５】以上により、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”乃至第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”の書き込み動作が完了する。なお、第３のデータを表示に反映させない場合は、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。または、第３のデータの書き込み動作を省いてもよい。
【０１２６】その後、回路ブロック１１０が有する表示素子において、ノードＮＭの電位に応じた表示動作を行う。なお、回路ブロックの構成によっては、時刻Ｔ１または時刻Ｔ１１から表示動作を行う場合もある。
【０１２７】以上の説明のように、配線１２４から第１のデータおよび第３のデータを供給することができるため、配線数を少なくすることができる。なお、説明は省略するが、画素１１でも図３（Ａ）乃至（Ｃ）に相当する動作を行うことができる。
【０１２８】また、本発明の一態様の表示装置に用いることのできる画素は、図５（Ａ）に示す画素１２の構成であってもよい。画素１２は、画素１０の構成にトランジスタ１０６およびトランジスタ１０７が付加した構成を有する。また、画素１０が要する配線１２５および配線１２６を省くことができる。その他の構成は、画素１０と同じである。
【０１２９】画素１２では、トランジスタ１０２のソースまたはドレインの他方が配線１２４と電気的に接続される。また、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方が配線１２４と電気的に接続される。
【０１３０】また、容量素子１０４の他方の電極には、トランジスタ１０６のソースまたはドレインの一方が電気的に接続される。容量素子１０５の他方の電極には、トランジスタ１０７のソースまたはドレインの一方が電気的に接続される。トランジスタ１０６のゲートは、配線１２１と電気的に接続される。トランジスタ１０７のゲートは、配線１２２と電気的に接続される。
【０１３１】トランジスタ１０６のソースまたはドレインの他方は、基準電位“Ｖｒｅｆ”を供給することのできる配線と電気的に接続される。トランジスタ１０７のソースまたはドレインの他方は、基準電位“Ｖｒｅｆ”を供給することのできる配線と電気的に接続される。“Ｖｒｅｆ”を供給することのできる配線としては、例えば回路ブロック１１０の要素と電気的に接続される電源線などを用いることができる。
【０１３２】なお、容量結合動作を効率良く行うには、容量素子のデータを書き込む側の電極とは逆の電極の電位を“Ｖｒｅｆ”とするなど、当該データよりも十分に小さくすることが好ましい。
【０１３３】画素１０では、データの供給と“Ｖｒｅｆ”の供給を同じ配線から供給する構成であるが、画素１２では電源線等から“Ｖｒｅｆ”を供給するため、第１のデータ乃至第３のデータの供給を一つの配線（配線１２４）から行うことができる。したがって、配線数をより少なくすることができ、配線１２５および配線１２６を省くことができる。
【０１３４】図５（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すタイミングチャートを用いて、第１のデータに第２のデータおよび第３のデータを加算する画素１２の動作の一例を説明する。
【０１３５】まず、図５（Ｂ）を用いて第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”をノードＮＭに書き込む動作を説明する。
【０１３６】時刻Ｔ１に配線１２１の電位を“Ｈ”、配線１２４の電位を“Ｖｄａｔａ１”とすると、トランジスタ１０６が導通し、ノードＮＢの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
【０１３７】また、トランジスタ１０１が導通し、ノードＮＭに配線１２４の電位（第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”）が書き込まれる。
【０１３８】時刻Ｔ２に配線１２１の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０６が非導通となり、ノードＮＭに第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”が保持される。また、容量素子１０４には、“Ｖｄａｔａ１−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【０１３９】ここまでが第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”の書き込み動作である。なお、第１のデータを表示に反映させない場合は、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。
【０１４０】続いて、図５（Ｃ）を用いて、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”をノードＮＢに書き込む動作を説明する。
【０１４１】時刻Ｔ１１に配線１２２の電位を“Ｈ”、配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２５の電位を“Ｖｄａｔａ２”、配線１２６の電位を“Ｖｒｅｆ”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｒｅｆ”となる。当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。
【０１４２】また、トランジスタ１０２が導通し、ノードＮＢに配線１２５の電位（第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”）が書き込まれる。
【０１４３】このとき、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ２”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”となる。
【０１４４】時刻Ｔ１２に配線１２２の電位を“Ｌ”、配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０２が非導通となり、ノードＮＢに第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、ノードＮＭには、第１のデータと第２データの和である“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２”が保持される。また、容量素子１０５には“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ”が保持される。
【０１４５】ここまでが第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”の書き込み動作である。なお、第２のデータを表示に反映させない場合は、第２のデータ“Ｖｄａｔａ２”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。
【０１４６】続いて、図５（Ｄ）を用いて、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”を書き込む動作を説明する。
【０１４７】時刻Ｔ２１に配線１２３の電位を“Ｈ”、配線１２６の電位を“Ｖｄａｔａ３”とすると、トランジスタ１０３が導通し、ノードＮＡの電位は“Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１４８】このとき、容量素子１０５の容量結合によりノードＮＢの電位に容量素子１０５の他方の電極の電位が付加される。したがって、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ３”となり、“Ｖｒｅｆ”＝０であれば、ノードＮＢの電位は“Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１４９】また、容量素子１０４の容量結合によりノードＮＭの電位にノードＮＢの電位が付加される。したがって、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”となる。
【０１５０】時刻Ｔ２２に配線１２３の電位を“Ｌ”とすると、トランジスタ１０３が非導通となり、ノードＮＭの電位は“Ｖｄａｔａ１＋Ｖｄａｔａ２＋Ｖｄａｔａ３”に保持される。
【０１５１】以上により、第１のデータ“Ｖｄａｔａ１”乃至第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”の書き込み動作が完了する。なお、第３のデータを表示に反映させない場合は、第３のデータ“Ｖｄａｔａ３”として“Ｖｒｅｆ”と同じ電位を供給すればよい。または、第３のデータの書き込み動作を省いてもよい。
【０１５２】その後、回路ブロック１１０が有する表示素子において、ノードＮＭの電位に応じた表示動作を行う。なお、回路ブロックの構成によっては、時刻Ｔ１または時刻Ｔ１１から表示動作を行う場合もある。なお、説明は省略するが、画素１３でも図３（Ａ）乃至（Ｃ）に相当する動作を行うことができる。
【０１５３】画素１０、１１、１２では、二つの容量素子が直列に接続された構成例を示したが、図６に示すようにさらに多くの容量素子Ｃ１乃至Ｃｎを直列に接続した構成であってもよい。このとき、容量素子一つを追加するごとにトランジスタも一つ追加する。当該トランジスタのソースまたはドレインの一方は、一方の容量素子と他方の容量素子とを接続する配線に電気的に接続する。すなわち、ノードＮＢのようなノードが増える構成となる。
【０１５４】直列に接続する容量素子の数ｎは、好ましくは２乃至８、より好ましくは２乃至６、さらに好ましくは２乃至４とする。容量素子の数が多いほど本発明の一態様の効果を高めることができる。ただし、容量素子の増加にともなってトランジスタおよび信号線も増加させる必要があるため、画素の開口率の低下、解像度の低下、信号入力時間が確保できないなどの弊害を伴うことがある。したがって、直列に接続する容量素子の数ｎは、用途に応じて上記範囲とすることが好ましい。
【０１５５】図７（Ａ）乃至（Ｃ）は、回路ブロック１１０に適用でき、表示素子としてＥＬ素子を含む構成の例である。
【０１５６】図７（Ａ）に示す構成は、トランジスタ１１１と、容量素子１１３と、ＥＬ素子１１４を有する。トランジスタ１１１のソースまたはドレインの一方は、ＥＬ素子１１４の一方の電極と電気的に接続される。ＥＬ素子１１４の一方の電極は、容量素子１１３の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１１３の他方の電極は、トランジスタ１１１のゲートと電気的に接続される。トランジスタ１１１のゲートは、ノードＮＭに電気的に接続される。
【０１５７】トランジスタ１１１のソースまたはドレインの他方は、配線１２８と電気的に接続される。ＥＬ素子１１４の他方の電極は、配線１２９と電気的に接続される。配線１２８、１２９は電源を供給する機能を有する。例えば、配線１２８は、高電位電源を供給することができる。また、配線１２９は、低電位電源を供給することができる。
【０１５８】図７（Ａ）に示す構成では、ノードＮＭの電位がトランジスタ１１１のしきい値電圧以上となったときにＥＬ素子１１４に電流が流れる。したがって、図２（Ａ）、図３（Ａ）、図４（Ｂ）または図５（Ｂ）に示すタイミングチャートの時刻Ｔ１の段階でＥＬ素子１１４の発光が始まる場合があり、用途が限定されることがある。
【０１５９】図７（Ｂ）は、図４（Ａ）の構成にトランジスタ１１２を付加した構成である。トランジスタ１１２のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ１１１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１１２のソースまたはドレインの他方は、ＥＬ素子１１４と電気的に接続される。トランジスタ１１２のゲートは、配線１２７と電気的に接続される。配線１２７は、トランジスタ１１２の導通を制御する信号線としての機能を有することができる。
【０１６０】当該構成では、ノードＮＭの電位がトランジスタ１１１のしきい値電圧以上であって、トランジスタ１１２が導通したときにＥＬ素子１１４に電流が流れる。したがって、図２（Ｃ）、図３（Ｃ）、図４（Ｄ）または図５（Ｄ）に示すタイミングチャートの時刻Ｔ２２以降にＥＬ素子１１４の発光を開始することができ、補正を伴う動作に適している。
【０１６１】図７（Ｃ）は、図６（Ｂ）の構成にトランジスタ１１５を付加した構成である。トランジスタ１１５のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ１１１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１１５のソースまたはドレインの他方は、配線１３０と電気的に接続される。トランジスタ１１５のゲートは、配線１３１と電気的に接続される。配線１３１は、トランジスタ１１５の導通を制御する信号線としての機能を有することができる。なお、トランジスタ１１５のゲートは、配線１２３と電気的に接続してもよい。
【０１６２】配線１３０は、基準電位などの特定の電位の供給源と電気的に接続することができる。配線１３０からトランジスタ１１１のソースまたはドレインの一方に特定の電位を供給することで、画像データの書き込みを安定化させることもできる。
【０１６３】また、配線１３０は回路１２０と接続することができ、モニタ線としての機能を有することもできる。回路１２０は、上記特定の電位を供給する機能、トランジスタ１１１の電気特性を取得する機能、および補正データを生成する機能の一つ以上を有することができる。
【０１６４】配線１３０をモニタ線として機能させる場合、例えばノードＮＭに書き込む第１のデータとして、トランジスタ１１１のしきい値電圧を補正する電位を回路１２０で生成することができる。
【０１６５】ここで、図５（Ａ）に示した“Ｖｒｅｆ”を供給するためのトランジスタ１０６およびトランジスタ１０７は、図７（Ｄ）に示すように配線１２８と電気的に接続することができる。“Ｖｒｅｆ”は０Ｖ、ＧＮＤまたは低電位であることが好ましいため、配線１２８は、少なくともそれらの電位のいずれかを供給する機能も有する。配線１２８には、ノードＮＭまたはノードＮＢにデータを書き込むタイミングでは“Ｖｒｅｆ”を供給し、ＥＬ素子１１４を発光させるタイミングでは高電位電源を供給すればよい。
【０１６６】図８（Ａ）乃至（Ｃ）は、回路ブロック１１０に適用でき、表示素子として液晶素子を含む構成の例である。
【０１６７】図８（Ａ）に示す構成は、容量素子１１６および液晶素子１１７を有する。液晶素子１１７の一方の電極は、容量素子１１６の一方の電極と電気的に接続される。容量素子１１６の一方の電極は、ノードＮＭに電気的に接続される。
【０１６８】容量素子１１６の他方の電極は、配線１３２と電気的に接続される。液晶素子１１７の他方の電極は、配線１３３と電気的に接続される。配線１３２、１３３は電源を供給する機能を有する。例えば、配線１３２、１３３は、ＧＮＤや０Ｖなどの基準電位や任意の電位を供給することができる。
【０１６９】当該構成では、ノードＮＭの電位が液晶素子１１７の動作しきい値以上になったときに液晶素子１１７の動作が開始される。したがって、図２（Ａ）、図３（Ａ），図４（Ｂ）または図５（Ｂ）に示すタイミングチャートの時刻Ｔ１の段階で表示動作が始まる場合があり、用途が限定されることがある。ただし、透過型液晶表示装置の場合は、図２（Ｃ）、図３（Ｃ）、図４（Ｄ）または図５（Ｄ）に示す時刻Ｔ２２までバックライトを消灯するなどの動作を併用することで、不必要な表示動作が行われても視認を抑制することができる。
【０１７０】図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の構成にトランジスタ１１８を付加した構成である。トランジスタ１１８のソースまたはドレインの一方は、容量素子１１６の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ１１８のソースまたはドレインの他方は、ノードＮＭと電気的に接続される。トランジスタ１１８のゲートは、配線１２７と電気的に接続される。配線１２７は、トランジスタ１１８の導通を制御する信号線としての機能を有することができる。
【０１７１】当該構成では、トランジスタ１１８の導通に伴って液晶素子１１７にノードＮＭの電位が印加される。したがって、図２（Ｃ）、図３（Ｃ）、図４（Ｄ）または図５（Ｄ）に示すタイミングチャートの時刻Ｔ２２以降に液晶素子の動作を開始することができ、補正を伴う動作に適している。
【０１７２】なお、トランジスタ１１８が非導通の状態では容量素子１１６および液晶素子１１７に供給された電位が保持され続けるため、画像データを書き換える前に容量素子１１６および液晶素子１１７に供給された電位をリセットすることが好ましい。当該リセットは、例えば、配線１２３にリセット電位を供給し、トランジスタ１０３およびトランジスタ１１８を同時に導通させればよい。
【０１７３】図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）の構成にトランジスタ１１９を付加した構成である。トランジスタ１１９のソースまたはドレインの一方は、液晶素子１１７の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ１１９のソースまたはドレインの他方は、配線１３０と電気的に接続される。トランジスタ１１９のゲートは、配線１３１と電気的に接続される。配線１３１はトランジスタ１１９の導通を制御する信号線としての機能を有することができる。なお、トランジスタ１１９のゲートは、配線１２３と電気的に接続してもよい。
【０１７４】配線１３０と電気的に接続される回路１２０は、前述した図７（Ｃ）の説明と同様であるほか、容量素子１１６および液晶素子１１７に供給された電位をリセットする機能を有していてもよい。
【０１７５】また、図５（Ａ）に示した“Ｖｒｅｆ”を供給するためのトランジスタ１０６およびトランジスタ１０７は、図８（Ｄ）に示すように配線１３２と電気的に接続することができる。
【０１７６】また、図７（Ｄ）、図８（Ｄ）では“Ｖｒｅｆ”を電源線から供給する例を示したが、走査線から供給することもできる。例えば、図９（Ａ）に示すように配線１２１および配線１２３などから“Ｖｒｅｆ”を供給してもよい。例えば図２（Ａ）に示すように、ノードＮＭへのデータ書き込み時（トランジスタ１０１の導通時）に配線１２３は“Ｌ”に相当する電位が供給されているため、当該電位を“Ｖｒｅｆ”として利用することができる。また、図２（Ｂ）に示すように、ノードＮＢへのデータ書き込み時（トランジスタ１０２の導通時）に配線１２１は“Ｌ”に相当する電位が供給されているため、当該電位を“Ｖｒｅｆ”として利用することができる。
【０１７７】また、図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにトランジスタ１０１、１０２、１０３は、バックゲートを設けた構成であってもよい。図９（Ｂ）は、バックゲートがフロントゲートと電気的に接続された構成を示しており、オン電流を高める効果を有する。図９（Ｃ）は、バックゲートが定電位を供給できる配線１３４と電気的に接続された構成を示しており、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。なお、図９（Ｂ）に示す構成と図９（Ｃ）に示す構成は適宜組み合わせてもよい。また、図７（Ａ）乃至（Ｃ）および図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示す回路ブロック１１０が有するトランジスタにもバックゲートを設けてもよい。
【０１７８】次に、画像データの補正動作について、図１０（Ａ）を用いて説明する。
【０１７９】図１０（Ａ）に示す図は水平垂直方向の４画素（Ｐ１乃至Ｐ４）に入力されるデータ電位の一例を示しており、第１のデータ（＋Ａ１、＋Ａ２、−Ａ１、Ａ０）、第２のデータ（＋Ｂ１、Ｂ０、Ｂ０、−Ｂ１）、第３のデータ（＋Ｃ３、Ｃ２、Ｃ２、＋Ｃ１）、および生成される画像データである。表示素子では、第１乃至第３のデータの和に応じて表示を行うことができ、元画像の補正を行うことができる。
【０１８０】例えば、第１のデータおよび第２のデータは、補正用のデータとすることができる。また、第３のデータは元の画像データとすることができる。
【０１８１】このような補正データと画像データとの組み合わせにおいては、アップコンバート、ＨＤＲ表示、表示装置固有の表示ムラの補正、画素が有するトランジスタのしきい値電圧の補正などのいずれかを行うことができる。または、これらを組み合わせて行うことができる。
【０１８２】アップコンバート動作では、例えば、４画素全てに同じ画像データを供給する。補正によりそれぞれの画素で異なる画像の表示を行うことができる。例えば、８Ｋ４Ｋの画素数を有する表示装置の特定の４画素に４Ｋ２Ｋの画素数を有する表示装置の特定の１画素に適用される画像データを入力し、解像度を向上させた表示を行うことができる。
【０１８３】また、第１乃至第３のデータとして、同じ画像データを用いることで、表示画像の輝度を大幅に向上させることができる。当該動作では、カラムドライバの最大の出力値以上の電圧を画素回路に供給することができるため、画像品質の向上だけでなく、消費電力の低減や安価なドライバ用ＩＣチップを利用できるなど、製品コストを低減させることもできる。
【０１８４】また、広義では画像データの補正であるが、異なる画像を重ねて表示させることができる。図１０（Ｂ）は、表示部全体の画像を示しており、第１のデータで構成する第１の画像、第２のデータで構成する第２の画像、第３のデータで構成する第３の画像、第１の画像、第２の画像および第３の画像が合成された画像を示している。
【０１８５】このような異なる画像データの組み合わせは、例えば、文字の挿入やＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）表示などに適用することができる。
【０１８６】これまでに説明した画素１０、画素１１および画素１２においては、それぞれ説明した構成を一つの画素の要素としてマトリクス状に配置し、画素アレイを形成することができる。また、その他の形態として、一部のトランジスタを画素間で共有することで別の機能を付与することもできる。トランジスタを共有することで配線数を削減することもでき、画素の開口率の向上、解像度の向上、信号線の充放電の効率化やドライバ動作の効率化による消費電力の低減を行うことができる。
【０１８７】図１１は、画素１０の基本構成を適用した画素１３を有する画素アレイの一部（１６画素分）を表す図である。画素１３には、トランジスタ１０１と、容量素子１０４と、回路ブロック１１０が設けられる。なお、符号に付記する括弧内のｎ、ｍは特定の行、ｉ、ｊ、ｋは特定の列（ｎ、ｍ、ｉ、ｊ、ｋは自然数）を表す。
【０１８８】画素アレイには、４個の画素１３と接続されるトランジスタ１０２が設けられる。また、４個の画素１３と接続される容量素子１０５が設けられる。また、４個の容量素子１０５と接続されるトランジスタ１０３が設けられる。
【０１８９】なお、画素１０の基本構成を前提とすると、トランジスタ１０２および容量素子１０５は、各画素１３の要素であって、４個の画素で共有しているともいえる。また、トランジスタ１０３は、各画素１３の要素であって、１６個の画素で共有しているともいえる。
【０１９０】当該画素アレイでは、画素１０を単純にマトリクス状に配置した構成よりも、配線数およびトランジスタ数が少ない構成でいくつかの同じ動作を行うこともできる。
【０１９１】また、表示装置と画像データの解像度が異なる場合であっても、画像データおよび補正データの入力経路を切り替えることで、アップコンバートまたはダウンコンバートすることなく適切な表示を行うことができる。なお、基本的には図２（Ａ）乃至（Ｃ）または図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示したタイミングチャートに従って動作させることができる。
【０１９２】以下では当該画素アレイの画素数が８Ｋ４Ｋに対応している場合であって、解像度の異なる画像データの表示を行う例について説明する。なお、後に示す他の画素アレイも同様の表示動作を行うことができる。
【０１９３】まず、８Ｋ４Ｋ解像度の画像データを用いて表示を行う場合を説明する。８Ｋ４Ｋ解像度の画像データで表示を行うときは、トランジスタ１０１を介して第１のデータとして各画素のノードＮＭに当該画像データを書き込めばよい。このとき、トランジスタ１０２を介して第２のデータを供給すれば、トランジスタ１０２を共有する４画素のノードＮＭに第２のデータを付加することができる。また、トランジスタ１０３を介して第３のデータを供給すれば、トランジスタ１０３を共有する１６画素のノードＮＭに第３のデータを付加することができる。つまり、第２のデータおよび第３のデータを用いて画像の補正や重ね合わせを行うことができる。
【０１９４】次に、４Ｋ２Ｋ解像度の画像データを用いて表示を行う場合を説明する。４Ｋ２Ｋの画像データで表示を行うときは、第２のデータとして各画素のノードＮＢに当該画像データを書き込めばよい。第２のデータは４画素に供給されるため、８Ｋ４Ｋ解像度の画素アレイであっても新たな画像データを生成することなく表示を行うことができる。
【０１９５】このとき、トランジスタ１０１を介して各画素のノードＮＭに第１のデータを供給しておけば、各画素で異なる表示を行うことができる。当該動作では、例えば４Ｋ２Ｋ解像度から８Ｋ４Ｋ解像度へのアップコンバートなどが可能となる。また、トランジスタ１０３を介して第３のデータを供給すれば、トランジスタ１０３を共有する１６画素のノードＮＭに第３のデータを付加することができる。つまり、第１のデータおよび第３のデータを用いて画像の補正や重ね合わせを行うことができる。
【０１９６】次に、ＦｕｌｌＨＤ解像度の画像データを用いて表示を行う場合を説明する。ＦｕｌｌＨＤの画像データで表示を行うときは、トランジスタ１０３を介して各画素に第３のデータとして当該画像データを書き込めばよい。第３のデータは１６画素に供給されるため、８Ｋ４Ｋ解像度の画素アレイであっても新たな画像データを生成することなく表示を行うことができる。
【０１９７】このとき、トランジスタ１０１を介して各画素のノードＮＭに第１のデータを供給しておけば、各画素で異なる表示を行うことができる。当該動作では、ＦｕｌｌＨＤ解像度から８Ｋ４Ｋ解像度へのアップコンバートなどが可能となる。また、トランジスタ１０２を介して第２のデータを供給すれば、トランジスタ１０２を共有する４画素のノードＮＭに第３のデータを付加することができる。つまり、第１のデータおよび第２のデータを用いて画像の補正や重ね合わせを行うことができる。
【０１９８】図１２は、画素１１の基本構成を適用した画素１４を有する画素アレイの一部（１６画素分）を表す図である。構成要素としては、配線１２６が省かれていることと、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方が配線１２４に接続されているほかは図１０に示す画素アレイと同じである。なお、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方は、配線１２４［ｉ］と接続する例を示しているが、配線１２４［ｉ＋１］と接続してもよい。図１２に示す画素アレイは、図４（Ｂ）乃至（Ｄ）に示したタイミングチャートに従って動作させることができる。
【０１９９】図１３は、画素１２の基本構成を適用した画素１５を有する画素アレイの一部（１６画素分）を表す図である。画素１５には、画素１３および画素１４と同じくトランジスタ１０１と、容量素子１０４と、回路ブロック１１０が設けられる。なお、トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方は、配線１２４［ｉ］と接続する例を示しているが、配線１２４［ｉ＋１］と接続してもよい。図１３に示す画素アレイは、図５（Ｂ）乃至（Ｄ）に示したタイミングチャートに従って動作させることができる。
【０２００】画素アレイには、４個の画素１５と接続されるトランジスタ１０２が設けられる。また、４個の画素１５と接続されるトランジスタ１０６が設けられる。また、４個の画素１５と接続される容量素子１０５が設けられる。また、４個の容量素子１０５と接続されるトランジスタ１０７が設けられる。また、４個の容量素子１０５と接続されるトランジスタ１０３が設けられる。なお、電気的な接続の状態は上記の通りであるが、トランジスタ１０６の動作は、ゲート線を共用する２個の画素１５の動作に従う。
【０２０１】なお、画素１２の基本構成を前提とすると、トランジスタ１０２および容量素子１０５は、各画素１５の要素であって、４個の画素で共有しているともいえる。また、トランジスタ１０６は、各画素１５の要素であって、２個の画素で共有しているともいえる。また、トランジスタ１０７は、各画素１５の要素であって、８個の画素で共有しているともいえる。また、トランジスタ１０３は、各画素１５の要素であって、１６個の画素で共有しているともいえる。
【０２０２】図１４（Ａ）は、図１１に示した画素アレイを適用した表示装置のブロック図の一例である。当該表示装置は、画素１３がマトリクス状に設けられた画素アレイ１９と、ロードライバ３１と、カラムドライバ３２と、回路３３と、選択回路３４を有する。図１４（Ａ）では、トランジスタ１０１を介して個別にデータが入力できる要素を画素１３、トランジスタ１０２を介して同じデータが入力できる４個の画素のグループを画素ブロック１７、トランジスタ１０３を介して同じデータが入力できる１６個の画素のグループを画素ブロック１８で表している。
【０２０３】なお、各ドライバと画素とを接続する配線数が上記とは異なるが、表示装置に図１２または図１３に示した画素アレイを適用することもできる。
【０２０４】ロードライバ３１は、例えば、シフトレジスタ２０およびバッファ回路２１を組み合わせた構成とすることができる。バッファ回路２１の導通を制御することにより、配線１２１または配線１２２にデータを出力することができる。
【０２０５】カラムドライバ３２は、例えば、シフトレジスタ２２およびバッファ回路２３を組み合わせた構成とすることができる。バッファ回路２３の導通を制御することにより、配線１２３にデータを出力することができる。また、さらに選択回路を組み合わせた構成としてもよい。
【０２０６】回路３３は、補正データを生成する機能を有する。なお、回路３３は、補正データを生成するための外部機器ということもできる。ここで、補正データとは主となる画像データを元に生成されるデータであり、前述した第１乃至第３のデータのいずれかに相当する。
【０２０７】ロードライバ３１は、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０２、１０３の導通を制御することができる。カラムドライバ３２は、配線１２４、１２５、１２６に第１乃至第３のデータを供給することができる。
【０２０８】第１乃至第３のデータは回路３３に入力することができる。回路３３は、主となる画像データに従い、アップコンバートや輝度補正をするための補正データを生成し、第１乃至第３のデータのいずれかとして出力する。
【０２０９】選択回路３４には、回路３３で生成された補正データのほか第１乃至第３のデータを入力することができ、いずれかをカラムドライバ３２に出力することができる。
【０２１０】なお、補正データの生成は、回路３３に限らず前述した回路１２０で行うこともできる（図１４（Ｂ）参照）。また、表示部でグレースケールの表示を行い、当該表示の輝度を輝度計で読み取ったデータや当該表示の写真を読み取ったデータを元に補正データを生成してもよい。また、表示の輝度を検出できるセンサ２４を設け、表示素子の劣化を検出して補正データを生成できる回路２５を設けてもよい（図１４（Ｃ）参照）。
【０２１１】回路３３および回路２５は、ニューラルネットワークを有していてもよい。例えば、膨大な画像を教師データとして学習したディープニューラルネットワークを用いることで、精度の高い補正データを生成することができる。
【０２１２】図１５（Ａ）に示すように、ニューラルネットワークＮＮは入力層ＩＬ、出力層ＯＬ、中間層（隠れ層）ＨＬによって構成することができる。入力層ＩＬ、出力層ＯＬ、中間層ＨＬはそれぞれ、１または複数のニューロン（ユニット）を有する。なお、中間層ＨＬは１層であってもよいし２層以上であってもよい。２層以上の中間層ＨＬを有するニューラルネットワークはＤＮＮ（ディープニューラルネットワーク）と呼ぶこともでき、ディープニューラルネットワークを用いた学習は深層学習と呼ぶこともできる。
【０２１３】入力層ＩＬの各ニューロンには入力データが入力され、中間層ＨＬの各ニューロンには前層または後層のニューロンの出力信号が入力され、出力層ＯＬの各ニューロンには前層のニューロンの出力信号が入力される。なお、各ニューロンは、前後の層の全てのニューロンと結合されていてもよいし（全結合）、一部のニューロンと結合されていてもよい。
【０２１４】図１５（Ｂ）に、ニューロンによる演算の例を示す。ここでは、ニューロンＮと、ニューロンＮに信号を出力する前層の２つのニューロンを示している。ニューロンＮには、前層のニューロンの出力ｘ１と、前層のニューロンの出力ｘ２が入力される。そして、ニューロンＮにおいて、出力ｘ１と重みｗ１の乗算結果（ｘ１ｗ１）と出力ｘ２と重みｗ２の乗算結果（ｘ２ｗ２）の総和ｘ１ｗ１＋ｘ２ｗ２が計算された後、必要に応じてバイアスｂが加算され、値ａ＝ｘ１ｗ１＋ｘ２ｗ２＋ｂが得られる。そして、値ａは活性化関数ｈによって変換され、ニューロンＮから出力信号ｙ＝ｈ（ａ）が出力される。
【０２１５】このように、ニューロンによる演算には、前層のニューロンの出力と重みの積を足し合わせる演算、すなわち積和演算が含まれる（上記のｘ１ｗ１＋ｘ２ｗ２）。この積和演算は、プログラムを用いてソフトウェア上で行ってもよいし、ハードウェアによって行われてもよい。積和演算をハードウェアによって行う場合は、積和演算回路を用いることができる。この積和演算回路としては、デジタル回路を用いてもよいし、アナログ回路を用いてもよい。
【０２１６】積和演算回路は、Ｓｉトランジスタによって構成してもよいし、ＯＳトランジスタによって構成してもよい。特に、ＯＳトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、積和演算回路のアナログメモリを構成するトランジスタとして好適である。なお、ＳｉトランジスタとＯＳトランジスタの両方を用いて積和演算回路を構成してもよい。
【０２１７】次に、図１に示す画素１０に図８（Ａ）に示す回路ブロックを適用した構成（図１６参照）のシミュレーション結果を説明する。パラメータは以下の通りであり、トランジスタサイズは全てＬ／Ｗ＝４μｍ／４μｍ、容量素子１０４の容量値５００ｆＦ、容量素子１０５の容量値５００ｆＦ、容量素子１１６の容量値１００ｆＦ、液晶素子１１７の容量値５０ｆＦとした。配線１３２および配線１３３の電位は０Ｖとし、ソースドライバＩＣは−５Ｖから＋５Ｖまで線形の出力が可能と仮定し、第１のデータ（Ｄ１）乃至第３のデータ（Ｄ３）まで同じ電圧を書き込んだときのノードＮＭの電位を見積もった。なお、回路シミュレーションソフトウェアにはＳＰＩＣＥを用いた。
【０２１８】図１７（Ａ）はシミュレーションに用いたタイミングチャートであり、図３（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した動作に準じている。データの書き込み順序は第２のデータ（Ｄ２）、第１のデータ（Ｄ１）、第３のデータ（Ｄ３）とし、各データとも同じ値を書き込んだ。
【０２１９】図１７（Ｂ）はシミュレーション結果である。トランジスタ１０２、１０３、容量素子１０４、１０５を省いた構成で、第１のデータ（Ｄ１）のみを入力できる構成（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）と、トランジスタ１０３および容量素子１０５を省いた構成で、第１のデータ（Ｄ１）および第２のデータ（Ｄ２）を入力できる構成（ＭＥＭ＿Ｘ１）と、本願の構成（ＭＥＭ＿Ｘ２）を比較している。
【０２２０】シミュレーション結果より、本願の構成（ＭＥＭ＿Ｘ２）において、画素電極にかけられる電位がドライバＩＣの出力以上に十分に大きくすることができることが確認できた。また、負の値であっても絶対値を大きくできることを確認した。これらは反転駆動および高い電圧が必要な液晶素子の駆動などに有用である。同様にＥＬ素子に対しても駆動トランジスタのゲートに高い電位を与えることが可能となる。
【０２２１】本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２２２】（実施の形態２）
本実施の形態では、液晶素子を用いた表示装置の構成例と、ＥＬ素子を用いた表示装置の構成例について説明する。なお、本実施の形態においては、実施の形態１で説明した表示装置の要素、動作および機能の説明は省略する。
【０２２３】図１８（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一態様を用いることのできる表示装置の構成を示す図である。
【０２２４】図１８（Ａ）において、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５を囲むようにして、シール材４００５が設けられ、表示部２１５がシール材４００５および第２の基板４００６によって封止されている。
【０２２５】表示部２１５には、実施の形態１に示した画素１０乃至１５のいずれかを有する画素アレイを設けることができる。なお、以下に説明する走査線駆動回路はロードライバ、信号線駆動回路はカラムドライバに相当する。
【０２２６】図１８（Ａ）では、走査線駆動回路２２１ａ、信号線駆動回路２３１ａ、信号線駆動回路２３２ａ、および共通線駆動回路２４１ａは、それぞれがプリント基板４０４１上に設けられた集積回路４０４２を複数有する。集積回路４０４２は、単結晶半導体または多結晶半導体で形成されている。信号線駆動回路２３１ａおよび信号線駆動回路２３２ａは、実施の形態１に示したカラムドライバの機能を有する。走査線駆動回路２２１ａは、実施の形態１に示したロードライバの機能を有する。共通線駆動回路２４１ａは、実施の形態１に示した配線１２８、１２９、１３２、１３３などに規定の電位を供給する機能を有する。
【０２２７】走査線駆動回路２２１ａ、共通線駆動回路２４１ａ、信号線駆動回路２３１ａ、および信号線駆動回路２３２ａに与えられる各種信号および電位は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）４０１８を介して供給される。
【０２２８】走査線駆動回路２２１ａおよび共通線駆動回路２４１ａが有する集積回路４０４２は、表示部２１５に選択信号を供給する機能を有する。信号線駆動回路２３１ａおよび信号線駆動回路２３２ａが有する集積回路４０４２は、表示部２１５に画像データを供給する機能を有する。集積回路４０４２は、第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に実装されている。
【０２２９】なお、集積回路４０４２の接続方法は、特に限定されるものではなく、ワイヤボンディング法、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）法、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）法などを用いることができる。
【０２３０】図１８（Ｂ）は、信号線駆動回路２３１ａおよび信号線駆動回路２３２ａに含まれる集積回路４０４２をＣＯＧ法により実装する例を示している。また、駆動回路の一部または全体を表示部２１５と同じ基板上に一体形成して、システムオンパネルを形成することができる。
【０２３１】図１８（Ｂ）では、走査線駆動回路２２１ａおよび共通線駆動回路２４１ａを、表示部２１５と同じ基板上に形成する例を示している。駆動回路を表示部２１５内の画素回路と同時に形成することで、部品点数を削減することができる。よって、生産性を高めることができる。
【０２３２】また、図１８（Ｂ）では、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５と、走査線駆動回路２２１ａおよび共通線駆動回路２４１ａと、を囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また表示部２１５、走査線駆動回路２２１ａ、および共通線駆動回路２４１ａの上に第２の基板４００６が設けられている。よって、表示部２１５、走査線駆動回路２２１ａ、および共通線駆動回路２４１ａは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、表示素子と共に封止されている。
【０２３３】また、図１８（Ｂ）では、信号線駆動回路２３１ａおよび信号線駆動回路２３２ａを別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部を別途形成して実装しても良い。また、図１８（Ｃ）に示すように、信号線駆動回路２３１ａおよび信号線駆動回路２３２ａを表示部２１５と同じ基板上に形成してもよい。
【０２３４】また、表示装置は、表示素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む場合がある。
【０２３５】また第１の基板上に設けられた表示部および走査線駆動回路は、トランジスタを複数有している。当該トランジスタとして、上記実施の形態で示したトランジスタを適用することができる。
【０２３６】周辺駆動回路が有するトランジスタと、表示部の画素回路が有するトランジスタの構造は同じであってもよく、異なっていてもよい。周辺駆動回路が有するトランジスタは、全て同じ構造のトランジスタであってもよく、２種類以上の構造のトランジスタを有していてもよい。同様に、画素回路が有するトランジスタは、全て同じ構造のトランジスタであってもよく、２種類以上の構造のトランジスタを有していてもよい。
【０２３７】また、第２の基板４００６上には入力装置４２００を設けることができる。図１８（Ａ）乃至（Ｃ）に示す表示装置に入力装置４２００を設けた構成はタッチパネルとして機能させることができる。
【０２３８】本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
【０２３９】センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
【０２４０】本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。
【０２４１】静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検知が可能となるため好ましい。
【０２４２】本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板および対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成、等、様々な構成を適用することができる。
【０２４３】図１９（Ａ）、（Ｂ）に、タッチパネルの一例を示す。図１９（Ａ）は、タッチパネル４２１０の斜視図である。図１９（Ｂ）は、入力装置４２００の斜視概略図である。なお、明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。
【０２４４】タッチパネル４２１０は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成である。
【０２４５】タッチパネル４２１０は、入力装置４２００と、表示装置とを有し、これらが重ねて設けられている。
【０２４６】入力装置４２００は、基板４２６３、電極４２２７、電極４２２８、複数の配線４２３７、複数の配線４２３８および複数の配線４２３９を有する。例えば、電極４２２７は配線４２３７または配線４２３９と電気的に接続することができる。また、電極４２２８は配線４２３９と電気的に接続することができる。ＦＰＣ４２７２ｂは、複数の配線４２３７および複数の配線４２３８の各々と電気的に接続する。ＦＰＣ４２７２ｂにはＩＣ４２７３ｂを設けることができる。
【０２４７】または、表示装置の第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にタッチセンサを設けてもよい。第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。
【０２４８】図２０（Ａ）、（Ｂ）は、図１８（Ｂ）中でＮ１−Ｎ２の鎖線で示した部位の断面図である。図２０（Ａ）、（Ｂ）に示す表示装置は電極４０１５を有しており、電極４０１５はＦＰＣ４０１８が有する端子と異方性導電層４０１９を介して、電気的に接続されている。また、図２０（Ａ）、（Ｂ）では、電極４０１５は、絶縁層４１１２、絶縁層４１１１、および絶縁層４１１０に形成された開口において配線４０１４と電気的に接続されている。
【０２４９】電極４０１５は、第１の電極層４０３０と同じ導電層から形成され、配線４０１４は、トランジスタ４０１０、およびトランジスタ４０１１のソース電極およびドレイン電極と同じ導電層で形成されている。
【０２５０】また、第１の基板４００１上に設けられた表示部２１５と走査線駆動回路２２１ａは、トランジスタを複数有しており、図２０（Ａ）、（Ｂ）では、表示部２１５に含まれるトランジスタ４０１０、および走査線駆動回路２２１ａに含まれるトランジスタ４０１１を例示している。なお、図２０（Ａ）、（Ｂ）では、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１としてボトムゲート型のトランジスタを例示しているが、トップゲート型のトランジスタであってもよい。
【０２５１】図２０（Ａ）、（Ｂ）では、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１上に絶縁層４１１２が設けられている。また、図２０（Ｂ）では、絶縁層４１１２上に隔壁４５１０が形成されている。
【０２５２】また、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１は、絶縁層４１０２上に設けられている。また、トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１は、絶縁層４１１１上に形成された電極４０１７を有する。電極４０１７はバックゲート電極として機能することができる。
【０２５３】また、図２０（Ａ）、（Ｂ）に示す表示装置は、容量素子４０２０を有する。容量素子４０２０は、トランジスタ４０１０のゲート電極と同じ工程で形成された電極４０２１と、ソース電極およびドレイン電極と同じ工程で形成された電極と、を有する。それぞれの電極は、絶縁層４１０３を介して重なっている。
【０２５４】一般に、表示装置の画素部に設けられる容量素子の容量は、画素部に配置されるトランジスタのリーク電流等を考慮して、所定の期間の間電荷を保持できるように設定される。容量素子の容量は、トランジスタのオフ電流等を考慮して設定すればよい。
【０２５５】表示部２１５に設けられたトランジスタ４０１０は表示素子と電気的に接続する。図２０（Ａ）は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示装置の一例である。図２０（Ａ）において、表示素子である液晶素子４０１３は、第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１、および液晶層４００８を含む。なお、液晶層４００８を挟持するように配向膜として機能する絶縁層４０３２、絶縁層４０３３が設けられている。第２の電極層４０３１は第２の基板４００６側に設けられ、第１の電極層４０３０と第２の電極層４０３１は液晶層４００８を介して重畳する。
【０２５６】また、スペーサ４０３５は絶縁層を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、第１の電極層４０３０と第２の電極層４０３１との間隔（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。
【０２５７】また、必要に応じて、ブラックマトリクス（遮光層）、着色層（カラーフィルタ）、偏光部材、位相差部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などを適宜設けてもよい。例えば、偏光基板および位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。また、上記バックライト、およびサイドライトとして、マイクロＬＥＤなどを用いても良い。
【０２５８】図２０（Ａ）に示す表示装置では、第２の基板４００６と第２の電極層４０３１の間に、遮光層４１３２、着色層４１３１、絶縁層４１３３が設けられている。
【０２５９】遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
【０２６０】着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。遮光層および着色層は、例えば、インクジェット法などを用いて形成することができる。
【０２６１】また、図２０（Ａ）、（Ｂ）に示す表示装置は、絶縁層４１１１と絶縁層４１０４を有する。絶縁層４１１１と絶縁層４１０４として、不純物元素を透過しにくい絶縁層を用いる。絶縁層４１１１と絶縁層４１０４でトランジスタの半導体層を挟むことで、外部からの不純物の浸入を防ぐことができる。
【０２６２】また、表示装置に含まれる表示素子として、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子（ＥＬ素子）を適用することができる。ＥＬ素子は、一対の電極の間に発光性の化合物を含む層（「ＥＬ層」ともいう。）を有する。一対の電極間に、ＥＬ素子の閾値電圧よりも大きい電位差を生じさせると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光性の化合物が発光する。
【０２６３】また、ＥＬ素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０２６４】有機ＥＬ素子は、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔がそれぞれＥＬ層に注入される。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０２６５】なお、ＥＬ層は、発光性の化合物以外に、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）などを有していてもよい。
【０２６６】ＥＬ層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法などの方法で形成することができる。
【０２６７】無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。分散型無機ＥＬ素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬ素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いて説明する。
【０２６８】発光素子は発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透明であればよい。そして、基板上にトランジスタおよび発光素子を形成し、当該基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出（トップエミッション）構造や、基板側の面から発光を取り出す下面射出（ボトムエミッション）構造や、両面から発光を取り出す両面射出（デュアルエミッション）構造の発光素子があり、どの射出構造の発光素子も適用することができる。
【０２６９】図２０（Ｂ）は、表示素子として発光素子を用いた発光表示装置（「ＥＬ表示装置」ともいう。）の一例である。表示素子である発光素子４５１３は、表示部２１５に設けられたトランジスタ４０１０と電気的に接続している。なお発光素子４５１３の構成は、第１の電極層４０３０、発光層４５１１、第２の電極層４０３１の積層構造であるが、この構成に限定されない。発光素子４５１３から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子４５１３の構成は適宜変えることができる。
【０２７０】隔壁４５１０は、有機絶縁材料、または無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、第１の電極層４０３０上に開口部を形成し、その開口部の側面が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
【０２７１】発光層４５１１は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。
【０２７２】発光素子４５１３の発光色は、発光層４５１１を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などとすることができる。
【０２７３】カラー表示を実現する方法としては、発光色が白色の発光素子４５１３と着色層を組み合わせて行う方法と、画素毎に発光色の異なる発光素子４５１３を設ける方法がある。前者の方法は後者の方法よりも生産性が高い。一方、後者の方法では画素毎に発光層４５１１を作り分ける必要があるため、前者の方法よりも生産性が劣る。ただし、後者の方法では、前者の方法よりも色純度の高い発光色を得ることができる。後者の方法に加えて、発光素子４５１３にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
【０２７４】なお、発光層４５１１は、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
【０２７５】発光素子４５１３に酸素、水素、水分、二酸化炭素等が侵入しないように、第２の電極層４０３１および隔壁４５１０上に保護層を形成してもよい。保護層としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）などを形成することができる。また、第１の基板４００１、第２の基板４００６、およびシール材４００５によって封止された空間には充填材４５１４が設けられ密封されている。このように、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。
【０２７６】充填材４５１４としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル系樹脂、ポリイミド、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などを用いることができる。また、充填材４５１４に乾燥剤が含まれていてもよい。
【０２７７】シール材４００５には、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。また、シール材４００５に乾燥剤が含まれていてもよい。
【０２７８】また、必要であれば、発光素子の射出面に偏光板、または円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板または円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０２７９】また、発光素子をマイクロキャビティ構造とすることで、色純度の高い光を取り出すことができる。また、マイクロキャビティ構造とカラーフィルタを組み合わせることで、映り込みが低減し、表示画像の視認性を高めることができる。
【０２８０】表示素子に電圧を印加する第１の電極層および第２の電極層（画素電極層、共通電極層、対向電極層などともいう）においては、取り出す光の方向、電極層が設けられる場所、および電極層のパターン構造によって透光性、反射性を選択すればよい。
【０２８１】第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。
【０２８２】また、第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの金属、またはその合金、もしくはその金属窒化物から一種以上を用いて形成することができる。
【０２８３】また、第１の電極層４０３０、第２の電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、または、アニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。
【０２８４】また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、駆動回路保護用の保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、非線形素子を用いて構成することが好ましい。
【０２８５】なお、図２１に示すように、トランジスタや容量素子が高さ方向に重なる領域を有するようなスタック構造としてもよい。例えば、駆動回路を構成するトランジスタ４０１１およびトランジスタ４０２２を重ねて配置すれば、狭額縁の表示装置とすることができる。また、画素回路を構成するトランジスタ４０１０、トランジスタ４０２３、容量素子４０２０などが一部でも重なる領域を有するように配置すれば開口率や解像度を向上させることができる。なお、図２１では図２０（Ａ）に示す液晶表示装置にスタック構造を応用した例を示しているが、図２０（Ｂ）に示すＥＬ表示装置に応用してもよい。
【０２８６】また、画素回路において、電極や配線に可視光に対して透光性の高い透光性導電膜を用いることで、画素内の光の透過率を高めることができ、実質的に開口率を向上させることができる。なお、ＯＳトランジスタを用いる場合は半導体層も透光性を有するため、さらに開口率を高めることができる。これらは、トランジスタ等をスタック構造としない場合においても有効である。
【０２８７】本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２８８】（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
【０２８９】本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。
【０２９０】〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図２２（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ８１０のチャネル長方向の断面図である。図２２（Ａ１）において、トランジスタ８１０は基板７７１上に形成されている。また、トランジスタ８１０は、基板７７１上に絶縁層７７２を介して電極７４６を有する。また、電極７４６上に絶縁層７２６を介して半導体層７４２を有する。電極７４６はゲート電極として機能できる。絶縁層７２６はゲート絶縁層として機能できる。
【０２９１】また、半導体層７４２のチャネル形成領域上に絶縁層７４１を有する。また、半導体層７４２の一部と接して、絶縁層７２６上に電極７４４ａおよび電極７４４ｂを有する。電極７４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極７４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極７４４ａの一部、および電極７４４ｂの一部は、絶縁層７４１上に形成される。
【０２９２】絶縁層７４１は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層７４１を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に、半導体層７４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０２９３】また、トランジスタ８１０は、電極７４４ａ、電極７４４ｂおよび絶縁層７４１上に絶縁層７２８を有し、絶縁層７２８の上に絶縁層７２９を有する。
【０２９４】半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの、少なくとも半導体層７４２と接する部分に、半導体層７４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層７４２中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ＋層）となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、半導体層７４２から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。
【０２９５】半導体層７４２にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極７４４ａおよび電極７４４ｂと半導体層７４２の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。
【０２９６】半導体層７４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層７４２と電極７４４ａの間、および半導体層７４２と電極７４４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。
【０２９７】絶縁層７２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層７２９を省略することもできる。
【０２９８】図２２（Ａ２）に示すトランジスタ８１１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８１０と異なる。電極７２３は、電極７４６と同様の材料および方法で形成することができる。
【０２９９】一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０３００】電極７４６および電極７２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層７２６、絶縁層７２８、および絶縁層７２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極７２３は、絶縁層７２８と絶縁層７２９の間に設けてもよい。
【０３０１】なお、電極７４６または電極７２３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ８１１において、電極７２３を「ゲート電極」と言う場合、電極７４６を「バックゲート電極」と言う。また、電極７２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ８１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極７４６および電極７２３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。
【０３０２】半導体層７４２を挟んで電極７４６および電極７２３を設けることで、更には、電極７４６および電極７２３を同電位とすることで、半導体層７４２においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ８１１のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。
【０３０３】したがって、トランジスタ８１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３０４】また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
【０３０５】また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
【０３０６】本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
【０３０７】図２２（Ｂ１）は、図２２（Ａ１）とは異なる構成のチャネル保護型のトランジスタ８２０のチャネル長方向の断面図である。トランジスタ８２０は、トランジスタ８１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層７４１が半導体層７４２の端部を覆っている点が異なる。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層７４２と電極７４４ａが電気的に接続している。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層７４２と電極７４４ｂが電気的に接続している。絶縁層７４１の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
【０３０８】図２２（Ｂ２）に示すトランジスタ８２１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２０と異なる。
【０３０９】絶縁層７４１を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に半導体層７４２の薄膜化を防ぐことができる。
【０３１０】また、トランジスタ８２０およびトランジスタ８２１は、トランジスタ８１０およびトランジスタ８１１よりも、電極７４４ａと電極７４６の間の距離と、電極７４４ｂと電極７４６の間の距離が長くなる。よって、電極７４４ａと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極７４４ｂと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
【０３１１】図２２（Ｃ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタ８２５のチャネル長方向の断面図である。トランジスタ８２５は、絶縁層７４１を用いずに電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成する。このため、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に露出する半導体層７４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層７４１を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
【０３１２】図２２（Ｃ２）に示すトランジスタ８２６は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２５と異なる。
【０３１３】図２３（Ａ１）乃至（Ｃ２）にトランジスタ８１０、８１１、８２０、８２１、８２５、８２６のチャネル幅方向の断面図をそれぞれ示す。
【０３１４】図２３（Ｂ２）、（Ｃ２）に示す構造では、ゲート電極とバックゲート電極とが接続され、ゲート電極とバックゲート電極との電位が同電位となる。また、半導体層７４２は、ゲート電極とバックゲート電極と挟まれている。
【０３１５】ゲート電極およびバックゲート電極のそれぞれのチャネル幅方向の長さは、半導体層７４２のチャネル幅方向の長さよりも長く、半導体層７４２のチャネル幅方向全体は、絶縁層７２６、７４１、７２８、７２９を間に挟んでゲート電極またはバックゲート電極に覆われた構成である。
【０３１６】当該構成とすることで、トランジスタに含まれる半導体層７４２を、ゲート電極およびバックゲート電極の電界によって電気的に取り囲むことができる。
【０３１７】トランジスタ８２１またはトランジスタ８２６のように、ゲート電極およびバックゲート電極の電界によって、チャネル形成領域が形成される半導体層７４２を電気的に取り囲むトランジスタのデバイス構造をＳｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
【０３１８】Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造とすることで、ゲート電極およびバックゲート電極の一方または双方によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層７４２に印加することができるため、トランジスタの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタを微細化することが可能となる。また、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造とすることで、トランジスタの機械的強度を高めることができる。
【０３１９】〔トップゲート型トランジスタ〕
図２４（Ａ１）に例示するトランジスタ８４２は、トップゲート型のトランジスタの１つである。電極７４４ａおよび電極７４４ｂは、絶縁層７２８および絶縁層７２９に形成した開口部において半導体層７４２と電気的に接続する。
【０３２０】また、電極７４６と重ならない絶縁層７２６の一部を除去し、電極７４６と残りの絶縁層７２６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる。トランジスタ８４２は、絶縁層７２６が電極７４６の端部を越えて延伸する領域を有する。半導体層７４２の絶縁層７２６を介して不純物７５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層７２６を介さずに不純物７５５が導入された領域よりも小さくなる。よって、半導体層７４２は、電極７４６と重ならない領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。
【０３２１】図２４（Ａ２）に示すトランジスタ８４３は、電極７２３を有する点がトランジスタ８４２と異なる。トランジスタ８４３は、基板７７１の上に形成された電極７２３を有する。電極７２３は、絶縁層７７２を介して半導体層７４２と重なる領域を有する。電極７２３は、バックゲート電極として機能することができる。
【０３２２】また、図２４（Ｂ１）に示すトランジスタ８４４および図２４（Ｂ２）に示すトランジスタ８４５のように、電極７４６と重ならない領域の絶縁層７２６を全て除去してもよい。また、図２４（Ｃ１）に示すトランジスタ８４６および図２４（Ｃ２）に示すトランジスタ８４７のように、絶縁層７２６を残してもよい。
【０３２３】トランジスタ８４２乃至トランジスタ８４７も、電極７４６を形成した後に、電極７４６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３２４】図２５（Ａ１）乃至（Ｃ２）にトランジスタ８４２、８４３、８４４、８４５、８４６、８４７のチャネル幅方向の断面図をそれぞれ示す。
【０３２５】トランジスタ８４３、トランジスタ８４５、およびトランジスタ８４７は、それぞれ先に説明したＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造である。ただし、これに限定されず、トランジスタ８４３、トランジスタ８４５、およびトランジスタ８４７をＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造としなくてもよい。
【０３２６】本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３２７】（実施の形態４）
本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図２６に示す。
【０３２８】図２６（Ａ）はデジタルカメラであり、筐体９６１、シャッターボタン９６２、マイク９６３、スピーカ９６７、表示部９６５、操作キー９６６、ズームレバー９６８、レンズ９６９等を有する。表示部９６５に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる。
【０３２９】図２６（Ｂ）はデジタルサイネージであり、大型の表示部９２２を有する。例えば、柱９２１の側面に取り付けられる。表示部９２２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。
【０３３０】図２６（Ｃ）は携帯電話機であり、筐体９５１、表示部９５２、操作ボタン９５３、外部接続ポート９５４、スピーカ９５５、マイク９５６、カメラ９５７等を有する。当該携帯電話機は、表示部９５２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９５２に触れることで行うことができる。また、筐体９５１および表示部９５２は可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができる。表示部９５２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる。
【０３３１】図２６（Ｄ）は携帯データ端末であり、筐体９１１、表示部９１２、スピーカ９１３、カメラ９１９等を有する。表示部９１２が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。表示部９１２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる。
【０３３２】図２６（Ｅ）はテレビであり、筐体９７１、表示部９７３、操作キー９７４、スピーカ９７５、通信用接続端子９７６、光センサ９７７等を有する。表示部９７３にはタッチセンサが設けられ、入力操作を行うこともできる。表示部９７３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる。
【０３３３】図２６（Ｆ）は情報処理端末であり、筐体９０１、表示部９０２、表示部９０３、センサ９０４等を有する。表示部９０２および表示部９０３は一つの表示パネルから成り、可撓性を有する。また、筐体９０１も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ９０４は筐体９０１の形状を感知することができ、例えば、筐体が曲げられたときに表示部９０２および表示部９０３の表示を切り替えることができる。表示部９０２および表示部９０３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、様々な画像の表示を行うことができる。
【０３３４】本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０３３５】１０：画素、１１：画素、１２：画素、１３：画素、１４：画素、１５：画素、１７：画素ブロック、１８：画素ブロック、１９：画素アレイ、２０：シフトレジスタ、２１：バッファ回路、２２：シフトレジスタ、２３：バッファ回路、２４：センサ、２５：回路、３１：ロードライバ、３２：カラムドライバ、３３：回路、３４：選択回路、１０１：トランジスタ、１０２：トランジスタ、１０３：トランジスタ、１０４：容量素子、１０５：容量素子、１０６：トランジスタ、１０７：トランジスタ、１１０：回路ブロック、１１１：トランジスタ、１１２：トランジスタ、１１３：容量素子、１１４：ＥＬ素子、１１５：トランジスタ、１１６：容量素子、１１７：液晶素子、１１８：トランジスタ、１１９：トランジスタ、１２０：回路、１２１：配線、１２２：配線、１２３：配線、１２４：配線、１２５：配線、１２６：配線、１２７：配線、１２８：配線、１２９：配線、１３０：配線、１３１：配線、１３２：配線、１３３：配線、１３４：配線、２１５：表示部、２２１ａ：走査線駆動回路、２３１ａ：信号線駆動回路、２３２ａ：信号線駆動回路、２４１ａ：共通線駆動回路、７２３：電極、７２６：絶縁層、７２８：絶縁層、７２９：絶縁層、７４１：絶縁層、７４２：半導体層、７４４ａ：電極、７４４ｂ：電極、７４６：電極、７５５：不純物、７７１：基板、７７２：絶縁層、８１０：トランジスタ、８１１：トランジスタ、８２０：トランジスタ、８２１：トランジスタ、８２５：トランジスタ、８２６：トランジスタ、８４２：トランジスタ、８４３：トランジスタ、８４４：トランジスタ、８４５：トランジスタ、８４６：トランジスタ、８４７：トランジスタ、９０１：筐体、９０２：表示部、９０３：表示部、９０４：センサ、９１１：筐体、９１２：表示部、９１３：スピーカ、９１９：カメラ、９２１：柱、９２２：表示部、９５１：筐体、９５２：表示部、９５３：操作ボタン、９５４：外部接続ポート、９５５：スピーカ、９５６：マイク、９５７：カメラ、９６１：筐体、９６２：シャッターボタン、９６３：マイク、９６５：表示部、９６６：操作キー、９６７：スピーカ、９６８：ズームレバー、９６９：レンズ、９７１：筐体、９７３：表示部、９７４：操作キー、９７５：スピーカ、９７６：通信用接続端子、９７７：光センサ、４００１：基板、４００５：シール材、４００６：基板、４００８：液晶層、４０１０：トランジスタ、４０１１：トランジスタ、４０１３：液晶素子、４０１４：配線、４０１５：電極、４０１７：電極、４０１８：ＦＰＣ、４０１９：異方性導電層、４０２０：容量素子、４０２１：電極、４０２２：トランジスタ、４０２３：トランジスタ、４０３０：電極層、４０３１：電極層、４０３２：絶縁層、４０３３：絶縁層、４０３５：スペーサ、４０４１：プリント基板、４０４２：集積回路、４１０２：絶縁層、４１０３：絶縁層、４１０４：絶縁層、４１１０：絶縁層、４１１１：絶縁層、４１１２：絶縁層、４１３１：着色層、４１３２：遮光層、４１３３：絶縁層、４２００：入力装置、４２１０：タッチパネル、４２２７：電極、４２２８：電極、４２３７：配線、４２３８：配線、４２３９：配線、４２６３：基板、４２７２ｂ：ＦＰＣ、４２７３ｂ：ＩＣ、４５１０：隔壁、４５１１：発光層、４５１３：発光素子、４５１４：充填材
【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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【図２６】
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【国際調査報告】
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