TWI798308B - 顯示器及包括該顯示器的電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種顯示器。本發明提供一種微型發光二極體的相對於電流密度的色度變化小的顯示器。本發明提供一種在靜態影像的顯示中可以降低驅動電路的功耗的顯示器。本發明的一個實施方式是一種顯示器，該顯示器包括多個像素，多個像素各自包括顯示元件及微控制器，微控制器包括第一電晶體、三角波生成電路、比較器、開關以及定電流電路，第一電晶體在關閉狀態時具有保持對應於寫入到像素的資料的電位的功能，三角波生成電路具有生成三角波的信號的功能，比較器具有生成對應於電位、三角波的信號的輸出信號的功能，開關具有根據輸出信號控制是否使流過定電流電路的電流流過顯示元件的功能。

Description

顯示器及包括該顯示器的電子裝置

本發明的一個實施方式係關於一種顯示器及包括該顯示器的電子裝置。

近年來，已提出了包括微型發光二極體（以下，Micro LED（LED：Light Emitting Diode））的顯示器及照明設備（例如，專利文獻1）。包括Micro LED的顯示器可以實現高亮度化，因此有實現可以看到的牆壁上或桌子上的投影、室外的可見度的提高等優點，因此，作為新一代顯示器，對其的研究開發非常活躍。

Micro LED的亮度與電流密度成比例地變化。Micro LED的色度相對於電流密度而稍微變化。專利文獻2公開了對Micro LED進行脈寬調變（PWM：Pulse Width Modulation）控制的結構。藉由進行PWM控制來驅動，可以獲得良好的色度以及所希望的亮度。

[專利文獻1] 美國專利申請公開第2014/0367705號說明書 [專利文獻2] 美國專利申請公開第2010/0102752號說明書

為了以良好的色度進行顯示，藉由PWM控制對Micro LED的亮度進行控制的結構是有效的。但是，即便是在進行靜態影像的顯示時也需要使驅動電路一直工作。

本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示器及包括該顯示器的電子裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種顯示器，在該顯示器中，即使在靜態影像的顯示中停止驅動電路的工作以降低功耗，微型發光二極體的相對於電流密度的色度變化也較小。

注意，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的，只要可以實現至少一個目的即可。另外，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。可以從說明書、申請專利範圍、圖式等的記載顯而易見地看出並衍生上述以外的目的。

本發明的一個實施方式是一種顯示器，該顯示器包括多個像素。像素包括顯示元件及微控制器。顯示元件包括微型發光二極體。微控制器包括第一電晶體、三角波生成電路、比較器、開關及定電流電路。第一電晶體在關閉狀態時具有保持對應於寫入到像素的資料的電位的功能。三角波生成電路具有生成三角波的信號的功能。比較器具有生成對應於電位、三角波的信號的輸出信號的功能。開關具有根據輸出信號控制是否使流過定電流電路的電流流過顯示元件的功能。

本發明的一個實施方式是一種顯示器，該顯示器包括多個像素及三角波生成電路。像素包括顯示元件及微控制器。三角波生成電路具有生成三角波的信號的功能以及將三角波的信號輸出到像素的功能。顯示元件包括微型發光二極體。微控制器包括第一電晶體、比較器、開關及定電流電路。第一電晶體在關閉狀態時具有保持對應於寫入到像素的資料的電位的功能。比較器具有生成對應於電位、三角波的信號的輸出信號的功能。開關具有根據輸出信號控制是否使流過定電流電路的電流流過顯示元件的功能。

在本發明的一個實施方式的顯示器中，較佳的是，第一電晶體包括具有通道形成區域的第一半導體層，第一半導體層包含氧化物半導體。

在本發明的一個實施方式的顯示器中，較佳的是，比較器及開關包括第二電晶體，第二電晶體包括具有通道形成區域的第二半導體層，第二半導體層包含矽。

在本發明的一個實施方式的顯示器中，較佳的是，定電流電路包括第三電晶體及第四電晶體，第三電晶體包括具有通道形成區域的第三半導體層，第三半導體層包含氧化物半導體，第四電晶體包括具有通道形成區域的第四半導體層，第四半導體層包含矽。

在本發明的一個實施方式的顯示器中，微型發光二極體較佳為包括含有鎵氮化物及銦-氮化鎵化合物的活性層及包覆層的元件。

本發明的一個實施方式是一種包括上述顯示器的電子裝置。

另外，本發明的其他實施方式記載於下面所述的實施方式中的說明及圖式中。

根據本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的顯示器及包括該顯示器的電子裝置。另外，根據本發明的一個實施方式可以提供一種顯示器，在該顯示器中，即使在靜態影像的顯示中停止驅動電路的工作以降低功耗，微型發光二極體的相對於電流密度的色度變化也較小。

注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。可以從說明書、申請專利範圍、圖式等的記載顯而易見地看出並衍生上述以外的效果。

下面，參照圖式對實施方式進行說明。但是，所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實，就是實施方式可以以多個不同形式來實施，其方式和詳細內容可以在不脫離本發明的精神及其範圍的條件下被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。

另外，在本說明書等中，“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了避免組件的混淆而附加上的。因此，這不是為了限定組件的數量而附加上的。此外，這不是為了限定組件的順序而附加上的。例如，在本說明書等的實施方式之一中附有“第一”的組件有可能在其他實施方式或申請專利範圍中附有“第二”。此外，例如，在本說明書等的實施方式之一中附有“第一”的組件也有可能在其他實施方式或申請專利範圍中被省略。

在圖式中，有時對同一組件、具有相同功能的組件、同一材料的組件或者同時形成的組件等賦予同一元件符號，並且有時省略重複說明。

實施方式1 在本實施方式中，說明根據本發明的一個實施方式的顯示器的結構例子。

圖1A是本發明的一個實施方式的顯示器的方塊圖。圖1A所示的顯示器10包括閘極驅動器13、源極驅動器14、電源電路15及顯示部11。顯示部11包括多個像素20。

閘極驅動器13具有將用來驅動像素20的信號，例如掃描信號輸出到佈線GL的功能。源極驅動器14具有將用來驅動像素20的信號，例如像素資料（也稱為影像資料、視頻資料）輸出到佈線SL的功能。電源電路15具有將用來驅動像素20的電源電壓，例如電壓VDD供應到佈線VL的功能。

圖1B是用來說明圖1A所示的像素20的結構的圖。像素20包括微控制器30及顯示元件90。

微控制器30與佈線SL、佈線GL及佈線VL連接。佈線SL是具有將影像資料傳送給像素20的功能的佈線。佈線GL是具有傳送用來將像素資料寫入到或保持在像素的掃描信號的功能的佈線。佈線VL是具有將電源電壓VDD傳送給像素20的功能的佈線。

顯示元件90是Micro LED。Micro LED例如是一個邊長是10mm至100mm左右的發光二極體。顯示元件90所包括的發光二極體可以使用無機材料，例如可以使用鎵氮化物及銦-氮化鎵化合物。藉由採用該結構，可以實現比使用有機材料的顯示元件長的壽命。顯示元件90所包括的發光二極體是自發光元件並實現良好的黑色顯示，因此可以實現對比度高的顯示器。此外，顯示元件90可以發射紅色、綠色、藍色等不同波長的光，因此可以以較低的功耗進行不需要濾色片或偏光板的彩色顯示。

顯示元件90可以高速地回應輸出電流，因此可以採用在像素中設置定電流電路進行占空驅動的時間灰階方式。因此，可以進行脈寬調變控制來驅動顯示元件90，可以實現良好的色度以及所希望的亮度。

顯示元件90的發光效率比使用有機材料的顯示元件高，因此可以實現屋外的可見度良好的顯示器。此外，顯示元件90可以具有極高的亮度，因此可用於照明設備。

微控制器30具有使顯示元件90進行根據對應於被輸入的像素資料的PWM控制的灰階顯示的功能。微控制器30具有保持像素資料的功能。在微控制器30具有保持像素資料的功能時，可以在微控制器30保持像素資料的期間中，間歇地停止具有輸出像素資料的功能的電路的功能，例如源極驅動器14的功能。

微控制器30包括用來根據像素資料生成工作比不同的信號的電路。微控制器30包括開關及定電流電路。微控制器30具有根據在內部生成的信號控制開關的開啟或關閉的功能。微控制器30具有間歇地使開關開啟來使在定電流電路中生成的電流（I_led ）流過顯示元件90的功能。藉由採用該結構，可以按每個發光元件LED進行不同的PWM控制，因此可以得到良好的色度以及所希望的亮度。

藉由採用本發明的一個實施方式的結構，在靜態影像的顯示等不需要像素資料的反復寫入的期間中，可以停止源極驅動器14的工作來實現功耗的降低，同時可以對作為發光二極體的顯示元件90進行PWM控制，因此可以實現色度變化小的顯示器。

圖1C是用來說明圖1B所示的微控制器30的結構例子的圖。微控制器30包括電晶體31、電容器32、三角波生成電路33、比較器34、定電流電路35及開關36。

電晶體31的源極和汲極中的一個與佈線SL連接。電晶體31的閘極與佈線GL連接。電晶體31的源極和汲極中的另一個與比較器34的非反相輸入端子連接。如圖1C所示，將連接有電晶體31的源極和汲極中的另一個以及比較器34的非反相輸入端子的節點稱為節點V_S 。節點V_S 與電容器32連接。電容器32是用來提高節點V_S 的電荷保持特性的，也可以省略。

在電晶體31中，較佳為在關閉時流過源極和汲極之間的電流（關態電流）小。藉由使用關態電流極小的電晶體，可以長時間保持節點V_S 的電位，亦即，對應於寫入到像素20的像素資料的電位。因此，可以將電晶體31用作取樣保持電路。作為該電晶體31例如可以使用在通道形成區域中使用金屬氧化物的電晶體（以下，OS電晶體）。作為金屬氧化物，包含In、Zn、M（M是Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf）。將在後面的實施方式中詳細地說明OS電晶體。

三角波生成電路33具有輸出用來進行PWM控制的三角波的功能。三角波生成電路33與比較器34的反相輸入端子連接。如圖1C所示，將連接有三角波生成電路33以及比較器34的反相輸入端子的節點稱為節點V_T 。

比較器34被用作比較電路。非反相輸入端子與電晶體31的源極和汲極中的一個（亦即，節點V_S ）連接，並被供應節點V_S 的電位。反相輸入端子與供應三角波生成電路33的三角波的佈線（亦即，節點V_T ）連接，並被供應節點V_T 的電位。輸出端子輸出改變節點V_S 的電位與節點V_T 的電位的大小關係的電位V_PWM 。就是說，比較器34生成與對應於保持在微控制器30中的像素資料的電位以及三角波的信號對應的輸出信號。

定電流電路35是被用作定電流源的電路。定電流電路35與佈線VL連接。定電流電路35與開關36串聯連接。定電流電路35既可以被構成為從外部寫入用來供應定電流的資料並在保持該資料的狀態下供應定電流，又可以被構成為在內部生成電位且供應根據該電位的定電流。

開關36被用作根據其開啟或關閉控制是否使定電流電路35所供應的電流作為對顯示元件90供應的電流I_led 流過的開關。開關36的開啟或關閉由比較器34的輸出端子的信號控制。

作為構成三角波生成電路33、比較器34、開關36及定電流電路35的電晶體，較佳為使用在通道形成區域中使用矽的電晶體（Si電晶體）。作為Si電晶體可以舉出在半導體層中包含單晶矽的電晶體。Si電晶體開啟時流過源極和汲極之間的電流（通態電流）比OS電晶體大。Si電晶體適合用於需要PWM控制等高速工作的切換的開關36等的電路。注意，本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，構成三角波生成電路33、比較器34、開關36及定電流電路35的電晶體也可以是OS電晶體。

在構成三角波生成電路33、比較器34、開關36及定電流電路35的電晶體是Si電晶體時，可以採用層疊構成電晶體31的OS電晶體的結構。藉由採用該結構，可以縮小構成微控制器30的電路的配置面積。

注意，上述定電流電路35較佳為採用使用關態電流小的OS電晶體的結構，以便從外部寫入用來供應定電流的資料且將其保持。藉由採用該結構，可以層疊Si電晶體和OS電晶體而縮小電路的配置面積，並且可以減少電晶體個數，所以是較佳的。

圖2是用來說明圖1A至圖1C中說明的本發明的一個實施方式的顯示器的工作的波形圖。在圖2中，示出圖1C中所示的佈線SL、佈線GL、節點V_S 、節點V_T 、比較器34的輸出端子的電位V_PWM 的各波形。

如圖2所示，佈線SL被供應相當於供應到各行的像素的像素資料的電位。節點V_S 保持相當於像素資料的電位。藉由使佈線GL處於L位準，可以一直保持節點V_S 所保持的電位。節點V_T 被供應基於一定的振幅電壓及頻率的三角波的電位。根據節點V_S 與節點V_T 的電位的大小關係決定基於電位V_PWM 的變化的脈衝寬度（占空）。藉由使佈線GL處於H位準，更新節點V_S 所保持的電位。當更新節點V_S 所保持的電位時，電位V_PWM 發生變化。當電位V_PWM 發生變化且電流I_led 以設置的間隔週期性地流動時，可以切換為所希望的灰階。

藉由採用本發明的一個實施方式的結構，在靜態影像的顯示等不需要像素資料的反復寫入的期間中，即使停止源極驅動器14的工作也可以在像素20中進行對應於PWM控制的灰階顯示。因此，可以實現功耗的降低，同時可以實現色度變化小的顯示器。

注意，本發明的一個實施方式不侷限於圖1A至圖1C所說明的結構。作為其他的結構，可以採用圖3A至圖3C所示的結構。

圖3A所示的顯示器10A包括閘極驅動器13、源極驅動器14、電源電路15、顯示部11及三角波生成電路16。就是說，圖3A相當於將圖1A至圖1C中說明的三角波生成電路33配置在顯示部11的外側而用作三角波生成電路16的結構。顯示部11包括多個像素20A。

圖3B是用來說明圖3A所示的像素20A的結構的圖。像素20A包括微控制器30A及顯示元件90。微控制器30A與佈線SL、佈線GL、佈線VL及佈線TL連接。佈線TL是具有傳送三角波生成電路33D所生成的三角波的功能的佈線。

圖3C是用來說明圖3B所示的微控制器30A的結構例子的圖。微控制器30A包括電晶體31、電容器32、比較器34、定電流電路35及開關36。就是說，圖3C相當於去掉圖1C中說明的三角波生成電路33的結構。微控制器30A藉由佈線TL被供應三角波。

注意，本發明的一個實施方式的結構不侷限於圖3A至圖3C所說明的結構。作為其他的結構，可以採用圖4A及圖4B所示的結構。

在圖4A所示的用來說明顯示器的像素20B的結構的圖中，示出由一個微控制器30B控制分別供應到三個顯示元件90_R、90_G、90_B的電流I_{led _ R} 、I_{led _ G} 、I_{led _ B} 的結構。微控制器30B與佈線SL、佈線GL_R、佈線GL_G、佈線GL_B及佈線VL連接。佈線GL_R、佈線GL_G及佈線GL_B是被供應用來對微控制器30B以不同時序寫入供應到佈線SL的像素資料的信號的佈線。

圖4B是用來說明圖4A所示的微控制器30B的結構例子的圖。微控制器30B除了圖1C中說明的各組件、三角波生成電路33以外，還包括電晶體31_R、31_G、31_B、多個電容器32、比較器34、定電流電路35及開關36。電晶體31_R、31_G、31_B被佈線GL_R、佈線GL_G、佈線GL_B供應用來以不同時序寫入像素資料的信號。並且，藉由在微控制器30B中的各節點V_{S _ R} 、V_{S _ G} 、V_{S _ B} 中保持像素資料，可以對對應於各顏色的顯示元件90進行不同的PWM控制（V_{PWM _ R} 、V_{PWM _ G} 、V_{PWM _ B} ）。

注意，本發明的一個實施方式不侷限於圖4A及圖4B所說明的結構。作為其他的結構，可以採用圖5A及圖5B所示的結構。

在圖5A所示的用來說明顯示器的像素20C的結構的圖中，示出由一個微控制器30C控制分別供應到三個顯示元件90_R、90_G、90_B的電流I_{led _ R} 、I_{led _ G} 、I_{led _ B} 的結構。微控制器30C與佈線GL、佈線SL_R、佈線SL_G、佈線SL_B、佈線VL連接。佈線SL_R、佈線SL_G及佈線SL_B是用來在使佈線GL處於H位準時對微控制器30C寫入不同像素資料的佈線。

圖5B是用來說明圖5A所示的微控制器30C的結構例子的圖。微控制器30C除了圖1C中說明的各組件、三角波生成電路33以外，還包括電晶體31_R、31_G、31_B、多個電容器32、比較器34、定電流電路35及開關36。電晶體31_R、31_G、31_B被佈線GL供應用來以相同時序從佈線SL_R、佈線SL_G、佈線SL_B寫入像素資料的信號。並且，藉由在微控制器30C中的各節點V_{S _ R} 、V_{S _ G} 、V_{S _ B} 中保持像素資料，可以對對應於各顏色的顯示元件90進行不同的PWM控制（V_{PWM _ R} 、V_{PWM _ G} 、V_{PWM _ B} ）。

接著，使用圖6A、圖6B、圖7A和圖7B說明圖1C等中說明的定電流電路35的結構例子。

圖6A示出使用OS電晶體的定電流電路35A的結構例子。圖6A示出由OS電晶體構成的電晶體41、由Si電晶體構成的p通道型電晶體42及電容器43。佈線GLP被供應控制電晶體41的開啟或關閉的信號。佈線SLP被供應保持在節點MN中的信號。節點MN根據所保持的信號的電位生成流過電晶體42的I_led 。電容器43保持供應到節點MN的電荷。藉由將關態電流小的OS電晶體用作電晶體41，可以抑制節點MN的洩漏電流所導致的電位變動。

圖6B示出使用OS電晶體的定電流電路35B的結構例子。圖6B示出由OS電晶體構成的電晶體44及電晶體45、由Si電晶體構成的p通道型電晶體46及p通道型電晶體47以及電容器48。佈線GLP被供應控制電晶體44及電晶體45的開啟或關閉的信號。佈線SLP被供應保持在節點MN中的信號。節點MN根據所保持的信號的電位生成流過電晶體46的I_led 。電容器48保持供應到節點MN的電荷。藉由將關態電流小的OS電晶體用作電晶體44及電晶體45，可以抑制節點MN的洩漏電流所導致的電位變動。此外，在圖6B的結構中，電晶體46及電晶體47構成電流鏡。因此，可以利用電流程式方式寫入資料，可以不容易受到各像素的電晶體特性不均勻的影響。

圖7A和圖7B示出使用Si電晶體的定電流電路的結構例子。在圖7A所示的定電流電路35C中，由使用Si電晶體構成的多個電晶體構成能帶間隙基準電路51及運算放大器52等。利用能帶間隙基準電路51在內部生成電位Vc來生成電流I_led 。當圖7A的結構採用從外部供應電位Vc的結構時，可以如圖7B所示的定電流電路35D那樣省略能帶間隙基準電路51。

接著，使用圖8A和圖8B說明在圖1C等中說明的電晶體31的其他結構例子。

圖8A所示的微控制器30所包括的電晶體31_DG具有電晶體設置有背閘極的結構。該背閘極與前閘極電連接，並具有增高通態電流的效果。可以採用如圖8B所示的微控制器30所包括的電晶體31_BG那樣的對背閘極供應與前閘極不同的恆電位（VBG）的結構。藉由採用該結構，可以控制電晶體的臨界電壓。此外，電晶體包括背閘極的結構對本實施方式中的其他電路，例如定電流電路也是有效的。

本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。

實施方式2 在本實施方式中，詳細地說明在實施方式1中說明的OS電晶體。

作為用於OS電晶體的半導體材料，可以使用能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上的金屬氧化物。典型的有含有銦的氧化物半導體等，例如，可以使用後面提到的CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS中構成結晶的原子穩定，適用於重視可靠性的電晶體等。CAC-OS呈現高移動率特性，適用於進行高速驅動的電晶體等。

OS電晶體具有大能隙而呈現極小的關態電流特性。與Si電晶體不同，OS電晶體不會發生碰撞電離、突崩潰、短通道效應等，因此能夠形成可靠性高的電路。

作為OS電晶體中的半導體層，例如可以採用包含銦、鋅及M（鋁、鈦、鎵、鍺、釔、鋯、鑭、鈰、錫、釹或鉿等金屬）的以“In-M-Zn類氧化物”表示的膜。

當構成半導體層的氧化物半導體為In-M-Zn類氧化物時，較佳為用來形成In-M-Zn氧化物膜的濺射靶材的金屬元素的原子個數比滿足In≥M及Zn≥M。這種濺射靶材的金屬元素的原子個數比較佳為In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等。注意，所形成的半導體層的原子個數比分別有可能在上述濺射靶材中的金屬元素的原子個數比的±40%的範圍內變動。

作為半導體層，可以使用載子密度低的氧化物半導體。例如，作為半導體層可以使用載子密度為1´10¹⁷ /cm³ 以下，較佳為1´10¹⁵ /cm³ 以下，更佳為1´10¹³ /cm³ 以下，進一步較佳為1´10¹¹ /cm³ 以下，更進一步較佳為低於1´10¹⁰ /cm³ ，1´10^{- 9} /cm³ 以上的氧化物半導體。將這樣的氧化物半導體稱為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體。該氧化物半導體的缺陷態密度低，因此可以說是具有穩定的特性的氧化物半導體。

注意，本發明不侷限於上述記載，可以根據所需的電晶體的半導體特性及電特性（場效移動率、臨界電壓等）來使用具有適當的組成的材料。另外，較佳為適當地設定半導體層的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子個數比、原子間距離、密度等，以得到所需的電晶體的半導體特性。

當構成半導體層的氧化物半導體包含第14族元素之一的矽或碳時，氧空位增加，會使該半導體層變為n型。因此，將半導體層中的矽或碳的濃度（藉由二次離子質譜分析法測得的濃度）設定為2´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，較佳為2´10¹⁷ atoms/cm³ 以下。

另外，有時當鹼金屬及鹼土金屬與氧化物半導體鍵合時生成載子，而使電晶體的關態電流增大。因此，將半導體層的鹼金屬或鹼土金屬的濃度（藉由二次離子質譜分析法測得的濃度）設定為1´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，較佳為2´10¹⁶ atoms/cm³ 以下。

另外，當構成半導體層的氧化物半導體含有氮時生成作為載子的電子，載子密度增加而容易n型化。其結果是，使用含有氮的氧化物半導體的電晶體容易變為常開啟特性。因此，半導體層的氮濃度（利用二次離子質譜分析法測得的濃度）較佳為5´10¹⁸ atoms/cm³ 以下。

另外，半導體層例如也可以具有非單晶結構。非單晶結構例如包括具有c軸配向的結晶的CAAC-OS（C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor）、多晶結構、微晶結構或非晶結構。在非單晶結構中，非晶結構的缺陷態密度最高，而CAAC-OS的缺陷態密度最低。

非晶結構的氧化物半導體膜例如具有無秩序的原子排列且不具有結晶成分。或者，非晶結構的氧化物膜例如是完全的非晶結構且不具有結晶部。

此外，半導體層也可以為具有非晶結構的區域、微晶結構的區域、多晶結構的區域、CAAC-OS的區域和單晶結構的區域中的兩種以上的混合膜。混合膜有時例如具有包括上述區域中的兩種以上的區域的單層結構或疊層結構。

以下對非單晶半導體層的一個實施方式的CAC（Cloud-Aligned Composite）-OS的構成進行說明。

CAC-OS例如是指包含在氧化物半導體中的元素不均勻地分佈的構成，其中包含不均勻地分佈的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在氧化物半導體中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域以0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的狀態稱為馬賽克（mosaic）狀或補丁（patch）狀。

氧化物半導體較佳為至少包含銦。尤其是，較佳為包含銦及鋅。除此之外，也可以還包含選自鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種。

例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS（在CAC-OS中，尤其可以將In-Ga-Zn氧化物稱為CAC-IGZO）是指材料分成銦氧化物（以下，稱為InO_X1 （X1為大於0的實數））或銦鋅氧化物（以下，稱為In_X2 Zn_Y2 O_Z2 （X2、Y2及Z2為大於0的實數））以及鎵氧化物（以下，稱為GaO_X3 （X3為大於0的實數））或鎵鋅氧化物（以下，稱為Ga_X4 Zn_Y4 O_Z4 （X4、Y4及Z4為大於0的實數））等而成為馬賽克狀，且馬賽克狀的InO_X1 或In_X2 Zn_Y2 O_Z2 均勻地分佈在膜中的構成（以下，也稱為雲狀）。

換言之，CAC-OS是具有以GaO_X3 為主要成分的區域和以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域混在一起的構成的複合氧化物半導體。在本說明書中，例如，當第一區域的In與元素M的原子個數比大於第二區域的In與元素M的原子個數比時，第一區域的In濃度高於第二區域。

注意，IGZO是通稱，有時是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作為典型例子，可以舉出以InGaO₃ （ZnO）_m1 （m1為自然數）或In_{（ 1 ＋ x0 ）} Ga_{（ 1 - x0 ）} O₃ （ZnO）_m0 （-1≤x0≤1，m0為任意數）表示的結晶性化合物。

上述結晶性化合物具有單晶結構、多晶結構或CAAC結構。CAAC結構是多個IGZO的奈米晶具有c軸配向性且在a-b面上以不配向的方式連接的結晶結構。

另一方面，CAC-OS與氧化物半導體的材料構成有關。CAC-OS是指如下構成：在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中，一部分中觀察到以Ga為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域分別以馬賽克狀無規律地分散。因此，在CAC-OS中，結晶結構是次要因素。

CAC-OS不包含組成不同的二種以上的膜的疊層結構。例如，不包含由以In為主要成分的膜與以Ga為主要成分的膜的兩層構成的結構。

注意，有時觀察不到以GaO_X3 為主要成分的區域與以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域之間的明確的邊界。

在CAC-OS中包含選自鋁、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種以代替鎵的情況下，CAC-OS是指如下構成：一部分中觀察到以該金屬元素為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域以馬賽克狀無規律地分散。

CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下，作為沉積氣體，可以使用選自惰性氣體（典型的是氬）、氧氣體和氮氣體中的一種或多種。另外，成膜時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好，例如，將氧氣體的流量比設定為0%以上且低於30%，較佳為0%以上且10%以下。

CAC-OS具有如下特徵：藉由根據X射線繞射（XRD：X-ray diffraction）測定法之一的Out-of-plane法利用q/2q掃描進行測定時，觀察不到明確的峰值。也就是說，根據X射線繞射測量，可知在測定區域中沒有a-b面方向及c軸方向上的配向。

另外，在藉由照射束徑為1nm的電子束（也稱為奈米束）而取得的CAC-OS的電子繞射圖案中，觀察到環狀的亮度高的區域以及在該環狀區域內的多個亮點。由此，根據電子繞射圖案，可知CAC-OS的結晶結構具有在平面方向及剖面方向上沒有配向的nc（nano-crystal）結構。

另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根據藉由能量色散型X射線分析法（EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy）取得的EDX面分析影像（EDX-mapping），可確認到：具有以GaO_X3 為主要成分的區域及以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域不均勻地分佈而混合的構成。

CAC-OS的結構與金屬元素均勻地分佈的IGZO化合物不同，具有與IGZO化合物不同的性質。換言之，CAC-OS具有以GaO_X3 等為主要成分的區域及以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域互相分離且以各元素為主要成分的區域為馬賽克狀的構成。

在此，以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域的導電性高於以GaO_X3 等為主要成分的區域。換言之，當載子流過以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域時，呈現氧化物半導體的導電性。因此，當以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域在氧化物半導體中以雲狀分佈時，可以實現高場效移動率（m）。

另一方面，以GaO_X3 等為主要成分的區域的絕緣性高於以In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 為主要成分的區域。換言之，當以GaO_X3 等為主要成分的區域在氧化物半導體中分佈時，可以抑制洩漏電流而實現良好的切換工作。

因此，當將CAC-OS用於半導體元件時，藉由起因於GaO_X3 等的絕緣性及起因於In_X2 Zn_Y2 O_Z2 或InO_X1 的導電性的互補作用可以實現大通態電流（I_on ）及高場效移動率（m）。

另外，使用CAC-OS的半導體元件具有高可靠性。因此，CAC-OS適用於各種半導體裝置的構成材料。

本實施方式可以與其他實施方式等中記載的結構適當地組合而實施。

實施方式3 在本實施方式中，使用圖式對可用於具有Si電晶體和OS電晶體的疊層結構的微控制器30的半導體裝置900的剖面結構例子。注意，在本實施方式中說明的剖面結構例子也可以用於上述實施方式中說明的定電流電路。

＜半導體裝置900的結構例子＞ 圖9示出半導體裝置900的一部分的剖面。圖9所示的半導體裝置900在基板231上層疊層300、層301。在圖9中，示出作為基板231使用單晶半導體基板（例如，單晶矽基板）的情況。層300中的電晶體的源極、汲極及通道形成於基板231的一部分中。另外，層301包含薄膜電晶體（例如，OS電晶體）。

[層300] 在圖9中，層300在基板231上具有電晶體233a、電晶體233b及電晶體233c。在圖9中，示出電晶體233a、電晶體233b及電晶體233c的通道長度方向的剖面。

如上所述，電晶體233a、電晶體233b及電晶體233c的通道形成於基板231的一部分中。當積體電路被要求高速工作時，較佳為作為基板231使用單晶半導體基板。

電晶體233a、電晶體233b及電晶體233c由於元件分離層232而彼此電分離。元件分離層的形成可以使用LOCOS（Local Oxidation of Silicon：矽局部氧化）法、STI（Shallow Trench Isolation：淺溝槽隔離）法等。

另外，電晶體233a、電晶體233b及電晶體233c上設置有絕緣層234、絕緣層235、絕緣層237，絕緣層237中埋設有電極238。電極238藉由接觸插頭236與電晶體233a的源極或汲極電連接。

另外，電極238及絕緣層237上設置有絕緣層239、絕緣層240及絕緣層241，絕緣層239、絕緣層240及絕緣層241中埋設有電極242。電極242與電極238電連接。

另外，電極242及絕緣層241上設置有絕緣層243及絕緣層244，絕緣層243及絕緣層244中埋設有電極245。電極245與電極242電連接。

另外，電極245及絕緣層244上設置有絕緣層246及絕緣層247，絕緣層246及絕緣層247中埋設有電極249。電極249與電極245電連接。

另外，電極249及絕緣層247上設置有絕緣層248及絕緣層250，絕緣層248及絕緣層250中埋設有電極251。電極251與電極249電連接。

[層301] 層301設置在層300上。在圖9中，層301包括電晶體368a、電晶體368b、電容器369a及電容器369b。圖9示出電晶體368a及電晶體368b的通道長度方向的剖面。電晶體368a及電晶體368b是具有背閘極的電晶體。

電晶體368a及電晶體368b的半導體層使用為金屬氧化物的一種的氧化物半導體。也就是說，電晶體368a及電晶體368b使用OS電晶體。

電晶體368a及電晶體368b設置在絕緣層361及絕緣層362上。另外，絕緣層362上設置有絕緣層363及絕緣層364。電晶體368a及電晶體368b的背閘極埋設於絕緣層363及絕緣層364中。絕緣層364上設置有絕緣層365及絕緣層366。另外，電極367埋設於絕緣層361至絕緣層366中。電極367與電極251電連接。

另外，電晶體368a、電晶體368b、電容器369a及電容器369b上形成有絕緣層371、絕緣層372及絕緣層373，絕緣層373上形成有電極375。電極375藉由接觸插頭374與電極367電連接。

另外，電極375上設置有絕緣層376、絕緣層377、絕緣層378及絕緣層379。另外，電極380埋設於絕緣層376至絕緣層379中。電極380與電極375電連接。

另外，電極380及絕緣層379上設置有絕緣層381及絕緣層382，絕緣層382上設置有電極383。

＜構成材料＞ [基板] 雖然對可用於基板的材料沒有較大的限制，但是基板必需至少具有足夠高的耐熱性來耐受後面進行的熱處理。例如，作為基板，可以使用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺等為材料的化合物半導體基板等。此外，也可以使用SOI基板或者在半導體基板上設置有應變電晶體或FIN型電晶體等半導體元件的基板等。另外，也可以使用可用於高電子移動率電晶體（HEMT：High Electron Mobility Transistor）的砷化鎵、砷化鋁鎵、砷化銦鎵、氮化鎵、磷化銦、矽鍺等。也就是說，基板不僅是支撐基板，也可以是形成有電晶體等其他元件的基板。

此外，作為基板，可以使用硼矽酸鋇玻璃和硼矽酸鋁玻璃等玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板等。此外，作為基板可以使用撓性基板。在使用撓性基板時，既可以在撓性基板上直接製造電晶體和電容器等，又可以在其他製造基板上製造電晶體和電容器等，然後將其剝離並轉置到撓性基板上。另外，為了從製造基板剝離電晶體和電容器等並將其轉置到撓性基板上，較佳為在製造基板與電晶體和電容器等之間設置剝離層。

作為撓性基板，例如可以使用金屬、合金、樹脂或玻璃，或者它們的纖維等。用作基板的撓性基板的線性膨脹係數越低，因環境而發生的變形越得到抑制，所以是較佳的。用作基板的撓性基板例如可以使用線性膨脹係數為1´10^{- 3} /K以下、5´10^{- 5} /K以下或1´10^{- 5} /K以下的材料。作為樹脂例如有聚酯、聚烯烴、聚醯胺（尼龍、芳族聚醯胺等）、聚醯亞胺、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂等。尤其是，芳族聚醯胺具有低線性膨脹係數，因此適用於撓性基板。

[絕緣層] 絕緣層採用如下材料的單層或疊層，該材料選自氮化鋁、氧化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、鋁矽酸鹽等。另外，也可以使用混合有氧化物材料、氮化物材料、氧氮化物材料、氮氧化物材料中的多種的材料。

在本說明書等中，氮氧化物是指氮含量大於氧含量的化合物。另外，氧氮化物是指氧含量大於氮含量的化合物。另外，例如可以使用拉塞福背散射光譜學法（RBS：Rutherford Backscattering Spectrometry）等來測量各元素的含量。

另外，當將為金屬氧化物的一種的氧化物半導體用作半導體層時，為了防止半導體層中的氫濃度增加，較佳為降低絕緣層中的氫濃度。明確而言，絕緣層中的利用二次離子質譜分析法（SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry）測量的氫濃度為2´10²⁰ atoms/cm³ 以下，較佳為5´10¹⁹ atoms/cm³ 以下，更佳為1´10¹⁹ atoms/cm³ 以下，進一步較佳為5´10¹⁸ atoms/cm³ 以下。尤其是，較佳為降低與半導體層接觸的絕緣層中的氫濃度。

另外，為了防止半導體層中的氮濃度增加，較佳為降低絕緣層中的氮濃度。明確而言，絕緣層中的利用SIMS測量的氮濃度為5´10¹⁹ atoms/cm³ 以下，較佳為5´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，更佳為1´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，進一步較佳為5´10¹⁷ atoms/cm³ 以下。

絕緣層中的至少與半導體層接觸的區域的缺陷較佳為少，典型的是藉由電子自旋共振法（ESR：Electron Spin Resonance）觀察的信號較佳為少。例如，作為上述信號可舉出在g值為2.001時觀察到的E’中心。該E’中心起因於矽的懸空鍵。例如，作為絕緣層使用氧化矽層或氧氮化矽層時，可以使用起因於E’中心的自旋密度為3´10¹⁷ spins/cm³ 以下、較佳為5´10¹⁶ spins/cm³ 以下的氧化矽層或氧氮化矽層。

有時觀察到除了上述信號以外起因於二氧化氮（NO₂ ）的信號。該信號因N的核自旋而分裂成三個信號，各個g值為2.037以上且2.039以下（第一信號）、g值為2.001以上且2.003以下（第二信號）及g值為1.964以上且1.966以下（第三信號）。

例如，作為絕緣層較佳為使用起因於二氧化氮（NO₂ ）的信號的自旋密度為1´10¹⁷ spins/cm³ 以上且低於1´10¹⁸ spins/cm³ 的絕緣層。

二氧化氮（NO₂ ）等氮氧化物（NO_x ）在絕緣層中形成能階。該能階位於氧化物半導體層的能隙中。由此，當氮氧化物（NO_x ）擴散到絕緣層與氧化物半導體層的介面時，有時該能階在絕緣層一側俘獲電子。其結果是，被俘獲的電子留在絕緣層與氧化物半導體層的介面附近，由此使電晶體的臨界電壓向正方向漂移。因此，藉由作為絕緣層使用氮氧化物的含量少的膜，可以降低電晶體的臨界電壓的漂移。

作為氮氧化物（NO_x ）的釋放量少的絕緣層例如可以使用氧氮化矽層。該氧氮化矽層是在熱脫附譜分析法（TDS：Thermal Desorption Spectroscopy）中氨釋放量比氮氧化物（NO_x ）的釋放量多的膜，典型的是氨釋放量為1´10¹⁸ /cm³ 以上且5´10¹⁹ /cm³ 以下。注意，上述氨釋放量為TDS中的加熱處理溫度為50℃以上且650℃以下或50℃以上且550℃以下的範圍內的總量。

由於當進行加熱處理時，氮氧化物（NO_x ）與氨及氧起反應，所以藉由使用氨釋放量多的絕緣層可以減少氮氧化物（NO_x ）。

與氧化物半導體層接觸的絕緣層中的至少一個較佳為使用藉由加熱釋放氧的絕緣層形成。具體來說，較佳為使用如下絕緣層：在進行TDS分析（其中進行層表面溫度為100℃以上且700℃以下，較佳為100℃以上且500℃以下的加熱處理）時換算為氧原子的氧的脫離量為1.0´10¹⁸ atoms/cm³ 以上，1.0´10¹⁹ atoms/cm³ 以上，或者1.0´10²⁰ atoms/cm³ 以上。注意，在本說明書等中也將藉由加熱釋放出的氧稱為“過量氧”。

包含過量氧的絕緣層也可以進行對絕緣層添加氧的處理來形成。作為氧添加處理，可以使用氧化氛圍下的熱處理、電漿處理等進行。或者，也可以利用離子植入法、離子摻雜法、電漿浸沒離子佈植技術等進行氧添加。作為氧添加處理所使用的氣體，可以舉出¹⁶ O₂ 或¹⁸ O₂ 等氧氣體、一氧化二氮氣體或臭氧氣體等的含氧氣體。在本說明書中，也將添加氧的處理稱為“氧摻雜處理”。氧摻雜處理也可以邊對基板進行加熱邊進行。

作為絕緣層，可以使用聚醯亞胺、丙烯酸類樹脂、苯并環丁烯類樹脂、聚醯胺、環氧類樹脂等具有耐熱性的有機材料。除了上述有機材料以外，也可以使用低介電常數材料（low-k材料）、矽氧烷類樹脂、PSG（磷矽玻璃）、BPSG（硼磷矽玻璃）等。另外，也可以藉由層疊多個由這些材料形成的絕緣層來形成絕緣層。

矽氧烷類樹脂相當於以矽氧烷類材料為起始材料而形成的包含Si-O-Si鍵的樹脂。矽氧烷類樹脂還可以使用有機基（例如烷基或芳基）或氟基團作為取代基。此外，有機基也可以包括氟基團。

對絕緣層的形成方法沒有特別的限制。注意，有時根據絕緣層所使用的材料需要焙燒製程。在該情況下，藉由將絕緣層的焙燒製程和其他熱處理製程兼在一起，可以高效地製造電晶體。

[電極] 作為用來形成電極的導電材料，可以使用包含選自鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹、銦等中的一種以上的金屬元素的材料。另外，也可以使用以包含磷等雜質元素的多晶矽為代表的導電率高的半導體、鎳矽化物等矽化物。

另外，也可以使用包含上述金屬元素和氧的導電材料。另外，也可以使用包含上述金屬元素和氮的導電材料。例如，可以使用氮化鈦、氮化鉭等包含氮的導電材料。另外，也可以使用銦錫氧化物（ITO：Indium Tin Oxide）、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、添加有矽的銦錫氧化物。此外，也可以使用包含氮的銦鎵鋅氧化物。

另外，也可以將多個由上述材料形成的導電層層疊來使用。例如，可以製成組合包含上述金屬元素的材料與包含氧的導電材料的疊層結構。此外，可以製成組合包含上述金屬元素的材料與包含氮的導電材料的疊層結構。此外，可以製成組合包含上述金屬元素的材料、包含氧的導電材料與包含氮的導電材料的疊層結構。另外，也可以採用組合包含氮的導電材料和包含氧的導電材料的疊層結構。

另外，在作為半導體層使用氧化物半導體，並且作為閘極電極使用組合包含上述金屬元素的材料與包含氧的導電材料的疊層結構的情況下，較佳為在半導體層一側設置包含氧的導電材料。藉由在半導體層一側設置包含氧的導電材料，從該導電材料釋放出的氧容易供應給半導體層中。

另外，作為電極，例如可以使用鎢或多晶矽等埋入性高的導電材料。此外，也可以使用埋入性高的導電材料與鈦層、氮化鈦層、氮化鉭層等障壁層（擴散防止層）的組合。有時將電極稱為“接觸插頭”。

尤其是，作為與閘極絕緣層接觸的電極較佳為使用不容易使雜質透過的導電材料。作為不容易使雜質透過的導電材料，例如可以舉出氮化鉭。

藉由作為絕緣層使用不容易使雜質透過的絕緣材料，並且作為與閘極絕緣層接觸的電極使用不容易使雜質透過的導電材料，來可以進一步抑制雜質擴散到電晶體中。由此，可以進一步提高電晶體的可靠性。也就是說，可以進一步提高半導體裝置的可靠性。

[半導體層] 作為半導體層，可以使用單晶半導體、多晶半導體、微晶半導體、或非晶半導體等中的一個或多個。作為半導體材料，例如可以使用矽或鍺等。另外，也可以使用矽鍺、碳化矽、砷化鎵、氧化物半導體、氮化物半導體等化合物半導體或有機半導體等。

另外，當作為半導體層使用有機半導體時，可以使用具有芳環的低分子有機材料或p電子共軛導電高分子等。例如，可以使用紅螢烯、稠四苯、稠五苯、苝二醯亞胺、四氰基對醌二甲烷、聚噻吩、聚乙炔、聚對伸苯基伸乙烯基等。

半導體層也可以採用疊層結構。當半導體層採用疊層結構時，可以使用具有不同結晶狀態的半導體，也可以使用不同半導體材料。

另外，由於氧化物半導體的能帶間隙為2eV以上，當作為半導體層使用氧化物半導體時，可以實現關態電流極小的電晶體。明確而言，在源極與汲極間的電壓為3.5V且室溫（典型為25℃）下的每1mm通道寬度的關態電流可以小於1´10^{- 20} A，小於1´10^{- 22} A，或小於1´10^{- 24} A。就是說，導通截止比可以為20位數以上。另外，在作為半導體層使用氧化物半導體的電晶體中，源極與汲極間的絕緣耐壓高。由此，可以提供可靠性良好的電晶體。另外，可以提供輸出電壓大且耐壓高的電晶體。另外，可以提供可靠性良好的半導體裝置等。另外，可以提供輸出電壓大且耐壓高的半導體裝置等。

此外，在本說明書等中，將在形成通道的半導體層中使用具有結晶性的矽的電晶體稱為“晶體Si電晶體”。

與OS電晶體相比，晶體Si電晶體可以容易得到較高的移動率。另一方面，晶體Si電晶體難以實現如OS電晶體那樣的極小關態電流。因此，重要的是，根據目的或用途適當地選擇用於半導體層的半導體材料。例如，根據目的或用途，可以使用OS電晶體和晶體Si電晶體等的組合。

當作為半導體層使用氧化物半導體層時，較佳為藉由濺射法形成氧化物半導體層。藉由濺射法形成氧化物半導體層時，可提高氧化物半導體層的密度，所以是較佳的。在藉由濺射法形成氧化物半導體層的情況下，作為濺射氣體，可以使用稀有氣體（典型為氬）、氧或者，稀有氣體和氧的混合氣體。此外，需要濺射氣體的高度純化。例如，作為用作濺射氣體的氧氣體或稀有氣體，使用露點為-60℃以下，較佳為-100℃以下的高純度氣體。藉由使用高純度濺射氣體形成薄膜，可以儘可能地防止水分等混入氧化物半導體層中。

在藉由濺射法形成氧化物半導體層的情況下，較佳為儘可能地去除濺射裝置所具有的成膜處理室內的水分。例如，較佳為使用低溫泵等吸附式真空泵對成膜處理室進行高真空抽氣（抽空到5´10^{- 7} Pa至1´10^{- 4} Pa 左右）。尤其是，在濺射裝置的待機時成膜處理室內的相當於H₂ O的氣體分子（相當於m/z=18的氣體分子）的分壓較佳為1´10^{- 4} Pa以下，更佳為5´10^{- 5} Pa以下。

[金屬氧化物] 氧化物半導體較佳為至少包含銦或鋅。特別較佳為包含銦及鋅。另外，較佳的是，除此之外，還包含鋁、鎵、釔或錫等。另外，也可以包含選自硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種。

在此考慮氧化物半導體包含銦、元素M及鋅的情況。注意，元素M為鋁、鎵、釔或錫等。作為其他的可用作元素M的元素，除了上述元素以外，還有硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂等。注意，作為元素M有時可以組合多個上述元素。

另外，在本說明書等中，有時將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧化物（metal oxide）。此外，也可以將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧氮化物（metal oxynitride）。

[金屬氧化物的構成] 以下，對可用於在本發明的一個實施方式中公開的電晶體的CAC（Cloud-Aligned Composite）-OS的構成進行說明。

在本說明書等中，有時記載為CAAC（c-axis aligned crystal）或CAC（Cloud-Aligned Composite）。注意，CAAC是指結晶結構的一個例子，CAC是指功能或材料構成的一個例子。

CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有導電性的功能，在材料的另一部分中具有絕緣性的功能，作為材料的整體具有半導體的功能。此外，在將CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的活性層的情況下，導電性的功能是使被用作載子的電子（或電洞）流過的功能，絕緣性的功能是不使被用作載子的電子流過的功能。藉由導電性的功能和絕緣性的功能的互補作用，可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有開關功能（控制開啟/關閉的功能）。藉由在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分離，可以最大限度地提高各功能。

此外，CAC-OS或CAC-metal oxide包括導電性區域及絕緣性區域。導電性區域具有上述導電性的功能，絕緣性區域具有上述絕緣性的功能。此外，在材料中，導電性區域和絕緣性區域有時以奈米粒子級分離。另外，導電性區域和絕緣性區域有時在材料中不均勻地分佈。此外，有時觀察到其邊緣模糊而以雲狀連接的導電性區域。

此外，在CAC-OS或CAC-metal oxide中，導電性區域和絕緣性區域有時以0.5nm以上且10nm以下，較佳為0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。

此外，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同能帶間隙的成分構成。例如，CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因於絕緣性區域的寬隙的成分及具有起因於導電性區域的窄隙的成分構成。在該構成中，載子主要在具有窄隙的成分中流過。此外，具有窄隙的成分藉由與具有寬隙的成分的互補作用，與具有窄隙的成分聯動而使載子流過具有寬隙的成分。因此，在將上述CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的通道形成區域時，在電晶體的導通狀態中可以得到高電流驅動力，亦即，大通態電流及高場效移動率。

就是說，也可以將CAC-OS或CAC-metal oxide稱為基質複合材料（matrix composite）或金屬基質複合材料（metal matrix composite）。

[金屬氧化物的結構] 氧化物半導體（金屬氧化物）被分為單晶氧化物半導體和非單晶氧化物半導體。作為非單晶氧化物半導體例如有CAAC-OS（c-axis aligned crystalline oxide semiconductor）、多晶氧化物半導體、nc-OS（nanocrystalline oxide semiconductor）、a-like OS（amorphous-like oxide semiconductor）及非晶氧化物半導體等。

CAAC-OS具有c軸配向性，其多個奈米晶在a-b面方向上連結而結晶結構具有畸變。注意，畸變是指在多個奈米晶連結的區域中晶格排列一致的區域與其他晶格排列一致的區域之間的晶格排列的方向變化的部分。

雖然奈米晶基本上是六角形，但是並不侷限於正六角形，有不是正六角形的情況。此外，在畸變中有時具有五角形或七角形等晶格排列。另外，在CAAC-OS中，即使在畸變附近也觀察不到明確的晶界（grain boundary）。亦即，可知由於晶格排列畸變，可抑制晶界的形成。這是由於CAAC-OS因為a-b面方向上的氧原子排列的低密度或因金屬元素被取代而使原子間的鍵合距離產生變化等而能夠包容畸變。

CAAC-OS有具有層狀結晶結構（也稱為層狀結構）的傾向，在該層狀結晶結構中層疊有包含銦及氧的層（下面稱為In層）和包含元素M、鋅及氧的層（下面稱為（M、Zn）層）。另外，銦和元素M彼此可以取代，在用銦取代（M、Zn）層中的元素M的情況下，也可以將該層表示為（In、M、Zn）層。另外，在用元素M取代In層中的銦的情況下，也可以將該層表示為（In、M）層。

CAAC-OS是結晶性高的金屬氧化物。另一方面，在CAAC-OS中不容易觀察明確的晶界，因此不容易發生起因於晶界的電子移動率的下降。此外，金屬氧化物的結晶性有時因雜質的進入或缺陷的生成等而降低，因此可以說CAAC-OS是雜質或缺陷（氧空位等）少的金屬氧化物。因此，包含CAAC-OS的金屬氧化物的物理性質穩定。因此，包含CAAC-OS的金屬氧化物具有高耐熱性及高可靠性。

在nc-OS中，微小的區域（例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域）中的原子排列具有週期性。另外，nc-OS在不同的奈米晶之間觀察不到結晶定向的規律性。因此，在膜整體中觀察不到配向性。所以，有時nc-OS在某些分析方法中與a-like OS或非晶氧化物半導體沒有差別。

a-like OS是具有介於nc-OS與非晶氧化物半導體之間的結構的金屬氧化物。a-like OS包含空洞或低密度區域。也就是說，a-like OS的結晶性比nc-OS及CAAC-OS的結晶性低。

氧化物半導體（金屬氧化物）具有各種結構及各種特性。能夠用於本發明的一個實施方式的氧化物半導體也可以包括非晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、a-like OS、nc-OS、CAAC-OS中的兩種以上。

[具有金屬氧化物的電晶體] 接著，說明將上述金屬氧化物用於電晶體的通道形成區域的情況。

藉由將上述金屬氧化物用於電晶體的通道形成區域，可以實現場效移動率高的電晶體。另外，可以實現可靠性高的電晶體。

另外，較佳為將載子密度低的金屬氧化物用於電晶體。在要降低金屬氧化物膜的載子密度的情況下，可以降低金屬氧化物膜中的雜質濃度以降低缺陷態密度。在本說明書等中，將雜質濃度低且缺陷態密度低的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。例如，金屬氧化物中的載子密度可以低於8´10¹¹ /cm³ ，較佳為低於1´10¹¹ /cm³ ，更佳為低於1´10¹⁰ /cm³ ，且為1´10^{- 9} /cm³ 以上。

此外，高純度本質或實質上高純度本質的金屬氧化物膜具有較低的缺陷態密度，因此有時具有較低的陷阱態密度。

此外，被金屬氧化物的陷阱能階俘獲的電荷到消失需要較長的時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，在陷阱態密度高的金屬氧化物中具有通道形成區域的電晶體的電特性有時不穩定。

因此，為了使電晶體的電特性穩定，減少金屬氧化物中的雜質濃度是有效的。為了減少金屬氧化物中的雜質濃度，較佳為還減少附近膜中的雜質濃度。作為雜質有氫、氮、鹼金屬、鹼土金屬、鐵、鎳、矽等。

[雜質] 在此，說明金屬氧化物中的各雜質的影響。

在金屬氧化物包含第14族元素之一的矽或碳時，在金屬氧化物中形成缺陷能階。因此，將金屬氧化物中或金屬氧化物的介面附近的矽或碳的濃度（藉由二次離子質譜分析法（SIMS）測得的濃度）設定為2´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，較佳為2´10¹⁷ atoms/cm³ 以下。

另外，當金屬氧化物包含鹼金屬或鹼土金屬時，有時形成缺陷能階而形成載子。因此，作為通道形成區域使用包含鹼金屬或鹼土金屬的金屬氧化物的電晶體容易具有常開啟特性。由此，較佳為減少金屬氧化物中的鹼金屬或鹼土金屬的濃度。明確而言，使藉由SIMS測得的金屬氧化物中的鹼金屬或鹼土金屬的濃度為1´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，較佳為2´10¹⁶ atoms/cm³ 以下。

當金屬氧化物包含氮時，容易產生作為載子的電子，使載子密度增高，而n型化。其結果是，在將包含氮的金屬氧化物用於通道形成區域的電晶體容易具有常開啟特性。因此，在該金屬氧化物中，較佳為儘可能地減少通道形成區域中的氮。例如，利用SIMS測得的金屬氧化物中的氮濃度低於5´10¹⁹ atoms/cm³ ，較佳為5´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，更佳為1´10¹⁸ atoms/cm³ 以下，進一步較佳為5´10¹⁷ atoms/cm³ 以下。

包含在金屬氧化物中的氫與鍵合於金屬原子的氧起反應生成水，因此有時形成氧空位。當氫進入該氧空位時，有時產生作為載子的電子。另外，有時由於氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧鍵合，產生作為載子的電子。因此，作為通道形成區域使用包含氫的金屬氧化物的電晶體容易具有常開啟特性。由此，較佳為儘可能減少金屬氧化物中的氫。明確而言，在金屬氧化物中，將利用SIMS測得的氫濃度設定為低於1´10²⁰ atoms/cm³ ，較佳為低於1´10¹⁹ atoms/cm³ ，更佳為低於5´10¹⁸ atoms/cm³ ，進一步較佳為低於1´10¹⁸ atoms/cm³ 。

藉由將雜質濃度被充分降低的金屬氧化物用於電晶體的通道形成區域，可以使電晶體具有穩定的電特性。

＜成膜方法＞ 用來形成絕緣層的絕緣材料、用來形成電極的導電材料或用來形成半導體層的半導體材料可以利用濺射法、旋塗法、化學氣相沉積（CVD：Chemical Vapor Deposition）法（包括熱CVD法、有機金屬CVD（MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、電漿增強CVD（PECVD：Plasma Enhanced CVD）法、高密度電漿CVD（HDPCVD：High density plasma CVD）法、減壓CVD（LPCVD：low pressure CVD）法、常壓CVD（APCVD：atmospheric pressure CVD）等）法、原子層沉積（ALD：Atomic Layer Deposition）法或分子束磊晶（MBE：Molecular Beam Epitaxy）法、脈衝雷射沉積（PLD：Pulsed Laser Deposition）法、浸塗法、噴塗法、液滴噴射法（噴墨法等）、印刷法（網版印刷、平板印刷等）形成。

電漿CVD法可以以較低的溫度得到高品質的膜。在利用不使用電漿的諸如MOCVD法、ALD法或熱CVD法等的成膜方法的情況下，在被形成面不容易產生損傷。例如，包括在半導體裝置中的佈線、電極、元件（電晶體、電容器等）等有時因從電漿接收電荷而會產生電荷積聚（charge up）。此時，有時由於所累積的電荷而使包括在半導體裝置中的佈線、電極、元件等受損傷。另一方面，在採用不使用電漿的成膜方法的情況下，因為不發生這種電漿損傷，所以能夠提高半導體裝置的良率。此外，不發生成膜時的電漿損傷，所以能夠得到缺陷較少的膜。

不同於從靶材等被釋放的粒子沉積的成膜方法，CVD法及ALD法是因被處理物表面的反應而形成膜的成膜方法。因此，藉由CVD法及ALD法形成的膜不易受被處理物的形狀的影響，而具有良好的步階覆蓋性。尤其是，藉由ALD法形成的膜具有良好的步階覆蓋性和厚度均勻性，所以ALD法適合用於覆蓋縱橫比高的開口部的表面的情況等。但是，ALD法的沉積速度比較慢，所以有時較佳為與沉積速度快的CVD法等其他成膜方法組合而使用。

CVD法及ALD法可以藉由調整源氣體的流量比控制所得到的膜的組成。例如，當使用CVD法及ALD法時，可以藉由調整源氣體的流量比形成任意組成的膜。此外，例如，當使用CVD法及ALD法時，可以藉由一邊形成膜一邊改變源氣體的流量比來形成其組成連續變化的膜。在一邊改變源氣體的流量比一邊形成膜時，因為可以省略傳送及調整壓力所需的時間，所以與使用多個成膜室進行成膜的情況相比可以使其成膜時所需的時間縮短。因此，有時可以提高半導體裝置的生產率。

注意，在利用ALD法進行成膜的情況下，作為材料氣體較佳為使用不包含氯的氣體。

本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。

實施方式4 在本實施方式中，使用圖式說明本發明的一個實施方式中的微控制器及顯示元件的安裝方法的一個例子。

本實施方式的顯示器作為顯示元件使用Micro LED。在本實施方式中，說明具有雙異質接合的Micro LED。注意，本發明的一個實施方式不侷限於此，也可以使用具有量子井接合的Micro LED。

藉由作為顯示器的顯示元件使用Micro LED，亮度可以比使用液晶元件或有機電致發光元件的顯示器高。藉由作為顯示器的顯示元件使用Micro LED，不需要具有如液晶顯示裝置那樣的一直點亮背光的結構，因此可以降低功耗。此外，作為顯示元件使用Micro LED的顯示器具有高對比及寬視角，因此可以提高顯示品質。

Micro LED的發射光的區域的面積較佳為1mm² 以下，更佳為10000mm² 以下，進一步較佳為1000mm² 以下，還較佳為100mm² 以下。

Micro LED具有在電極之間包覆層夾持活性層的結構。電極較佳為使用使可見光透過的導電材料以便發射光。在活性層中，電子和電洞鍵合而發光。就是說，可以說活性層是發光層。夾持活性層的一對包覆層中的一個是n型包覆層，夾持活性層的一對包覆層中的另一個是p型包覆層。以呈現紅色、黃色、綠色或藍色等的光的方式形成包括包覆層及活性層的疊層結構。將鎵-磷化合物、鎵-砷化合物、鎵-鋁-砷化合物、鋁-鎵-銦-磷化合物、鎵氮化物、銦-氮化鎵化合物、硒-鋅化合物等用於該疊層結構。例如，可以使用鎵氮化物、銦-氮化鎵化合物。

Micro LED例如形成在藍寶石晶圓等承載基板上。Micro LED從該承載基板轉置到顯示器的基板上。

例如，如圖10A所示，Micro LED根據顏色（例如，紅色、綠色、藍色）形成在不同的承載基板1001R、1001G、1001B上。並且，將各Micro LED（LED晶片1002R、1002G、1002B）轉置到基板1003上。基板1003是預先設置有微控制器的電晶體基板。藉由採用該結構，可以實現上述實施方式中說明的顯示器。

將微控制器及顯示元件安裝到顯示器的方法不侷限於圖10A。例如，如圖10B所示，Micro LED根據顏色（例如，紅色、綠色、藍色）形成在不同的承載基板1001R、1001G、1001B上，並作為將各Micro LED（LED晶片1002R、1002G、1002B）一體化的LED晶片1004轉置到基板1003上。基板1003是預先設置有微控制器的電晶體基板。藉由採用該結構，可以減少將LED晶片轉置到設置有微控制器的電晶體基板的次數，可以實現上述實施方式中說明的顯示器。

注意，將微控制器及顯示元件安裝到顯示器的方法不侷限於圖10A和圖10B。例如，如圖10C所示，作為Micro LED，利用按顏色（例如，紅色、綠色、藍色）而不同的承載基板1001R、1001G、1001B以及形成有微控制器的承載基板1005形成各Micro LED（LED晶片1002R、1002G、1002B）以及具有微控制器的電路結構的半導體晶片1006。並且，作為將LED晶片1002R、1002G、1002B和半導體晶片1006一體化的LED晶片1007轉置到基板1008上。基板1008是預先設置有電極及佈線的基板。藉由採用該結構，可以使用預先電連接有微控制器和Micro LED的晶片來實現上述實施方式中說明的顯示器。

本實施方式可以與其他實施方式的記載適當地組合。

實施方式5 在本實施方式中，對能夠用於上述實施方式中示出的顯示器的半導體裝置進行說明。以下示出的半導體裝置可以被用作記憶體裝置。

在本實施方式中，作為使用氧化物半導體的記憶體裝置的一個例子，對DOSRAM（註冊商標）進行說明。“DOSRAM”來源於Dynamic Oxide Semiconductor Random Access Memory。DOSRAM是指如下記憶體裝置：記憶單元為1T1C（一個電晶體和一個電容器）型單元；寫入用電晶體為使用氧化物半導體的電晶體。

參照圖11對DOSRAM1000的疊層結構例子進行說明。在DOSRAM1300中，進行資料的讀出的感測放大器部1302與儲存資料的單元陣列部1303層疊。

如圖11所示，感測放大器部1302設置有位元線BL、Si電晶體Ta10、Ta11。Si電晶體Ta10、Ta11在單晶矽晶圓中包括半導體層。Si電晶體Ta10、Ta11構成感測放大器並與位元線BL電連接。

單元陣列部1303包括多個記憶單元1301。記憶單元1301包括電晶體Tw1及電容器C1。在單元陣列部1303中，兩個電晶體Tw1共用半導體層。半導體層與位元線BL藉由未圖示的導電體電連接。

圖11所示的疊層結構可以用於藉由層疊多個包括電晶體群的電路形成的各種半導體裝置。

圖11中的金屬氧化物、絕緣體、導電體等可以為單層或疊層。在製造這些層時，可以使用濺射法、分子束磊晶(MBE：Molecular Beam Epitaxy)法、脈衝雷射燒蝕(PLA：Pulsed Laser Ablation)法、CVD法、原子層沉積法(ALD法)等各種成膜方法。CVD法包括電漿CVD法、熱CVD法、有機金屬CVD法等。

在此，電晶體Tw1的半導體層由金屬氧化物（氧化物半導體）構成。在此，示出半導體層由3層的金屬氧化物層構成的例子。半導體層較佳為由含有In、Ga及Zn的金屬氧化物構成。

在此，藉由對金屬氧化物添加形成氧空位的元素或者與氧空位鍵合的元素，金屬氧化物的載子密度可能增大而被低電阻化。例如，藉由選擇性地使使用金屬氧化物的半導體層低電阻化，可以在半導體層中設置源極區域或汲極區域。

另外，作為使金屬氧化物低電阻化的元素，典型的有硼或磷。另外，也可以使用氫、碳、氮、氟、硫、氯、鈦、稀有氣體等。作為稀有氣體的典型例子有氦、氖、氬、氪及氙等。該元素的濃度可以利用二次離子質譜分析法（SIMS）等進行測量。

尤其是，在是硼及磷的情況下，可以使用非晶矽或低溫多晶矽的生產線的裝置，所以是較佳的。可以使用已有的設備，由此可以降低設備投資。

例如，包括被選擇性地低電阻化的半導體層的電晶體可以使用偽閘極形成。明確而言，在半導體層上設置偽閘極，將該偽閘極用作遮罩，對半導體層添加使該半導體層低電阻化的元素。也就是說，該元素被添加到半導體層的不與偽閘極重疊的區域中，由此形成被低電阻化的區域。作為該元素的添加方法，可以使用：對離子化了的源氣體進行質量分離而將其添加的離子植入法；不對離子化了的源氣體進行質量分離而將其添加的離子摻雜法；以及電漿浸沒離子佈植技術等。

作為用於導電體的導電材料，有如下材料：以摻雜有磷等雜質元素的多晶矽為代表的半導體；鎳矽化物等矽化物；鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等金屬；或以上述金屬為成分的金屬氮化物（氮化鉭、氮化鈦、氮化鉬、氮化鎢）等。另外，也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等導電材料。

作為可以用於絕緣體的絕緣材料，有氮化鋁、氧化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、矽酸鋁等。在本說明書等中，氧氮化物是指氧含量大於氮含量的化合物，氮氧化物是指氮含量大於氧含量的化合物。

實施方式6 在本實施方式中，參照圖式對包括本發明的一個實施方式的顯示器的電子裝置進行說明。

可以將上述實施方式中說明的顯示器安裝到下面所示的電子裝置。由此，可以提供能夠實現低功耗化、色度變化小且能夠顯示亮度高的影像的電子裝置。

作為電子裝置，例如，除了電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板（Digital Signage）、可穿戴顯示器、彈珠機等大型遊戲機等具有較大的螢幕的電子裝置以外，還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。

本發明的一個實施方式的電子裝置可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊（靜態影像、動態影像、文字影像等）顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；執行各種軟體（程式）的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能；等。

圖12A示出電視機的一個例子。在電視機1100中，外殼1101中組裝有顯示器1102。在此示出利用支架1103支撐外殼1101的結構。

可以將本發明的一個實施方式的顯示器用於顯示器1102。由此，可以提供能夠實現低功耗化、色度變化小且能夠顯示亮度高的影像的電視機。

圖12B示出可攜式電子裝置1110。在可攜式電子裝置1110中，外殼1111組裝有顯示器1112。此外，圖12B示出外殼1111的攝像裝置1113。

可以將本發明的一個實施方式的顯示器用於顯示器1112。由此，可以提供能夠實現低功耗化色度變化小且能夠顯示亮度高的影像的可攜式電子裝置1110。此外，可以增高顯示器1112的亮度，因此可以將顯示器1112用作在利用攝像裝置1113時的光源。由此，可以提供一種方便性高的可攜式電子裝置1110。

圖12C示出投影式顯示裝置1120及投射的影像。在投影式顯示裝置1120中，外殼1121組裝有顯示器及投影鏡頭。此外，在圖12C中，示出用來放映投影式顯示裝置1120投射的影像1122的銀幕1123。

可以將本發明的一個實施方式的顯示器用於外殼1121中的顯示器。由此，可以提供能夠實現低功耗化、色度變化小且能夠將亮度高的影像投射到銀幕上的投影式顯示裝置1120。

此外，本發明的一個實施方式的顯示器具有高亮度，在屋外的可見度也良好。因此，可以將本發明的一個實施方式的顯示器例如用作汽車的車頭燈。

圖13A示出汽車1200。汽車1200組裝有可用作光源的顯示器1201作為車頭燈。

可以將本發明的一個實施方式的顯示器用於顯示器1201。由此，可以提供實現低功耗化、色度變化小且能夠射出亮度高的光的汽車1200。此外，顯示器1201不但可以射出亮度高的光而且作為顯示器可以顯示可見度高的影像，因此可被用作通訊手段。此外，藉由如圖13B所示地包括多個顯示器1201_1、1201_2，不但可以在多個方向上漫射光而且可以利用不同顏色來分開顯示轉向燈的功能或刹車燈的功能等。

本實施方式可以與其他實施方式的記載適當地組合。

10‧‧‧顯示器 11‧‧‧顯示部 13‧‧‧閘極驅動器 14‧‧‧源極驅動器 15‧‧‧電源電路 20‧‧‧像素 30‧‧‧微控制器 90‧‧‧顯示元件 SL‧‧‧佈線 GL‧‧‧佈線 VL‧‧‧佈線 31‧‧‧電晶體 32‧‧‧電容器 33‧‧‧三角波生成電路 34‧‧‧比較器 35‧‧‧定電流電路 36‧‧‧開關

在圖式中： 圖1A至圖1C是說明顯示器的結構例子的方塊圖及電路圖； 圖2是說明顯示器的結構例子的波形圖； 圖3A至圖3C是說明顯示器的結構例子的方塊圖及電路圖； 圖4A和圖4B是說明顯示器的結構例子的電路圖； 圖5A和圖5B是說明顯示器的結構例子的電路圖； 圖6A和圖6B是說明顯示器的結構例子的電路圖； 圖7A和圖7B是說明顯示器的結構例子的電路圖； 圖8A和圖8B是說明顯示器的結構例子的電路圖； 圖9是說明半導體裝置的剖面結構的圖； 圖10A至圖10C是說明顯示器的安裝例子的圖； 圖11是示出DOSRAM的結構例子的剖面圖； 圖12A至圖12C是說明顯示器的應用例子的圖； 圖13A和圖13B是說明顯示器的應用例子的圖。

30‧‧‧微控制器

31‧‧‧電晶體

32‧‧‧電容器

33‧‧‧三角波生成電路

34‧‧‧比較器

35‧‧‧定電流電路

36‧‧‧開關

90‧‧‧顯示元件

GL‧‧‧佈線

I_led‧‧‧電流

SL‧‧‧佈線

VL‧‧‧佈線

V_S、V_T‧‧‧節點

V_PWM‧‧‧電位

Claims (6)

1. 一種顯示器，包括：多個像素，其中，該像素包括顯示元件及微控制器，該顯示元件包括微型發光二極體，該微控制器包括第一電晶體、三角波生成電路、比較器、開關、定電流電路，該第一電晶體在關閉狀態時具有保持對應於寫入到該像素的資料的電位的功能，該三角波生成電路具有生成三角波的信號的功能，該比較器具有生成對應於該電位、該三角波的信號的輸出信號的功能，該開關具有根據該輸出信號控制是否使流過該定電流電路的電流流過該顯示元件的功能，該第一電晶體包括具有通道形成區域的第一半導體層，並且，該第一半導體層具有氧化物半導體。
2. 一種顯示器，包括：多個像素及三角波生成電路，其中，該像素包括顯示元件及微控制器，該三角波生成電路具有生成三角波的信號的功能以及將該三角波的信號輸出到該像素的功能， 該顯示元件包括微型發光二極體，該微控制器包括第一電晶體、比較器、開關及定電流電路，該第一電晶體在關閉狀態時具有保持對應於寫入到該像素的資料的電位的功能，該比較器具有生成對應於該電位、該三角波的信號的輸出信號的功能，該開關具有根據該輸出信號控制是否使流過該定電流電路的電流流過該顯示元件的功能，該第一電晶體包括具有通道形成區域的第一半導體層，並且，該第一半導體層具有氧化物半導體。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示器，其中該比較器及該開關包括第二電晶體，該第二電晶體包括具有通道形成區域的第二半導體層，並且該第二半導體層包含矽。
4. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示器，其中該定電流電路包括第三電晶體及第四電晶體，該第三電晶體包括具有通道形成區域的第三半導體層，該第三半導體層包含氧化物半導體， 該第四電晶體包括具有通道形成區域的第四半導體層，並且該第四半導體層包含矽。
5. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示器，該微型發光二極體為包括含有鎵氮化物及銦-氮化鎵化合物的活性層及包覆層的元件。
6. 一種包括申請專利範圍第1或2項之顯示器的電子裝置。

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