(57)【要約】【課題】撮像された画像から検出した被服に適した商品の情報を提供する。【解決手段】第１の表示装置と、第２の表示装置と、撮像素子と、プロセッサとを有した電子機器において、第１の表示装置は商品情報を表示する機能を有し、第２の表示装置は広告情報を表示する機能を有し、プロセッサは、撮像素子によって得られた画像から、物品の一部として被服を検出し、さらに、被服の種類を分類する。プロセッサは、分類された被服の種類に応じた、商品情報と広告情報とを抽出し、第２の表示装置に、広告情報を表示する。プロセッサは、複数の商品情報が表示されている第１の表示装置の中から、広告情報に応じた商品に対してマーク、文字列、又はハイライトなどが付加されて第１の表示装置の情報が更新される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表示装置と、第２の表示装置と、撮像素子と、プロセッサとを有する電子機器の情報提供方法において、
前記第１の表示装置は、商品情報を表示する機能を有し、
前記第２の表示装置は、広告情報を表示する機能を有し、
前記撮像素子が、前記電子機器に接近してくる検出体を撮像するステップを有し、
前記プロセッサが、前記撮像素子によって得られた画像から、前記検出体が有している物品を検出するステップを有し、
前記プロセッサが、前記物品の種類を分類するステップを有し、
前記プロセッサが、前記物品の種類に応じた、前記商品情報と前記広告情報とを選択するステップを有し、
前記プロセッサが、前記第１の表示装置に、前記商品情報を表示するステップと、
前記プロセッサが、前記第２の表示装置に、前記広告情報を表示するステップと、を有することを特徴とする電子機器の情報提供方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記電子機器は、通信モジュールと、記憶装置と、を有し、
前記記憶装置は、複数の前記広告情報を保存し、
前記記憶装置は、前記通信モジュールを介してネットワーク上のサーバから配信される前記広告情報を保存し、
前記プロセッサは、前記記憶装置に保存された複数の前記広告情報のいずれか一を前記第２の表示装置に表示する情報提供方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記電子機器は、前記電子機器が設置された場所に付与された地域コードを有し、
前記商品情報は、撮影された検出体によって選択されることで、選択商品情報として保存されるステップを有し、
前記プロセッサは、撮影された検出体の物品と、前記選択商品情報と、前記広告情報と、前記地域コードを第３の情報として管理するステップを有し、
前記プロセッサは、前記第３の情報を前記通信モジュールを介してネットワーク上の前記サーバに送信するステップを有し、
前記サーバは、複数の前記電子機器から受信した前記第３の情報を集計するステップを有し、
前記サーバは、前記第３の情報から抽出した情報を用いて前記地域コードに適した前記広告情報を前記電子機器に配信するステップを有し、
前記プロセッサは、前記サーバからの指示に従い、前記第２の表示パネルに表示する前記広告情報を前記地域コードに応じて変更する情報提供方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記プロセッサは、前記撮像素子によって得られた画像から、前記物品の一部として被服を認識するステップを有し、
前記プロセッサは、前記撮像素子によって得られた画像から、前記物品の他部として携行品の種類を認識するステップを有し、
前記プロセッサは、前記撮像素子によって得られた画像から、複数の検知体を認識するステップを有し、
前記プロセッサは、前記複数の検知体のいずれか一が子供もしくは動物であることを認識するステップを有し、
前記プロセッサは、認識された前記ステップに応じた、前記商品情報と前記広告情報とを抽出するステップを有し、
前記プロセッサは、前記第２の表示装置に、前記広告情報を表示する情報提供方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記プロセッサは、前記第２の表示装置に、前記広告情報を表示するステップを有し、
前記プロセッサは、複数の前記商品情報が表示されている前記第１の表示装置の中から、前記広告情報に応じた前記商品情報を明示するためのマーク、文字列、又はハイライトなどを付加するステップを有し、
前記プロセッサは、前記広告情報に応じた前記商品情報を、前記マーク、前記文字列、又は前記ハイライトなどが付加された情報によって更新する情報提供方法。
【請求項６】
筐体と、第１の表示装置と、第２の表示装置と、タッチパネルと、撮像素子と、照度センサと、を有し、
前記第１の表示装置と、前記第２の表示装置は、それぞれ表示領域を有し、
前記タッチパネルは、前記第１の表示装置と重なる領域を有し、
前記撮像素子は、検出体を撮像する機能を有し、
前記第１の表示装置は、第１の情報を表示する機能を有し、
前記第２の表示装置は、第２の情報を表示する機能を有し、
前記照度センサは、筐体の設置されている環境の明るさを、物理量として照度を検出する機能を有し、
前記表示領域は、前記照度に応じて表示輝度が変化する機能を有する電子機器。
【請求項７】
請求項６において、
人感センサを有し、
前記人感センサは、前記筐体に接近してくる検出体が検出されると検出信号を出力する機能を有し、
前記人感センサによって検出された検出体を、前記撮像素子は、撮像する機能を有する機能を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７において、
前記表示領域は、複数の画素を有し、
前記画素は、第１の画素回路と、第２の画素回路と、を有し、
前記第１の画素回路は、第１の表示素子を有し、
前記第２の画素回路は、第２の表示素子を有し、
前記第１の表示素子は、反射電極を有し、
前記第１の表示素子は、外光を前記反射電極に反射させることで表示する機能を有し、
前記反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、
前記第２の表示素子により発せられた光は、前記開口領域又は切欠き領域を通過し、表示する機能を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の表示素子は、反射型の液晶素子である電子機器。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第２の表示素子は、発光素子である電子機器。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一において、
前記第１の表示素子が反射する第１の光、及び前記第２の表示素子が発する第２の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する電子機器。
【請求項１２】
請求項６乃至１１のいずれか一において、
トランジスタを有し、前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する電子機器。
【請求項１３】
請求項１２において、
半導体層に金属酸化物を有する前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする電子機器。
【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、電子機器、及び情報提供方法に関する。
【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、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。
【背景技術】
【０００４】
店頭や街頭などに設置され、不特定の通行人に対して商品の販売を行う自動販売機などの電子機器が知られている。また、店頭や街頭などに設置され、不特定の通行人に向けた情報の表示を行うサイネージ端末などの電子機器が知られている。また、電子機器で表示される情報としては、画像などの広告が用いられている。したがって表示装置を有した電子機器が利用されている。
【０００５】
従来の電子機器は表示パネルを有する。電子機器が屋外に設置されると、外光の影響などにより、表示装置に表示される情報の視認性が低下する。そのため、外光の明るい環境下では、表示装置の輝度を上げることで視認性を改善することができる。例えば特許文献１では、反射型の表示素子を用いることで、直射日光下でも明瞭な表示を行う自動販売機が提案されている。
【０００６】
また表示される情報は、ネットワークを介して配信され、さらに通行人もしくは、自動販売機などの電子機器の利用者の顔などを認識して、利用者に適切な情報を提供するサイネージシステムが特許文献２で提案されている。
【０００７】
また表示パネルに表示するデータは記憶装置に保存されている。例えば電子機器が、待機状態のときは消費電力を小さくすることが好ましい。酸化物半導体を有するトランジスタはオフ電流が極めて小さいという優れた電気特性を有する。酸化物半導体を有するトランジスタの電気特性を効果的に利用したメモリとして、”ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）”、”ＮＯＳＲＡＭ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）”等がある。また、ＮＯＳＲＡＭ又はＤＯＳＲＡＭを用いた処理装置を備えた電子機器が特許文献３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２００１−１２６１２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３８７２６号公報
【特許文献３】特開２０１４―２３２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
外光を利用して表示を行う方法として、反射型液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置ではバックライトを必要としないため低消費電力であるが、明るい外光が得られる場所でないと良好な表示を行えない。そのため外光が十分でない環境では、補助的な光源としてＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）又は冷陰極管等の発光素子を用いて表示される。しかし、光源からの入射角が均一でないことにより、視認性が低下してしまう課題がある。
【００１０】
反射型液晶表示装置は、外光の強さに応じて輝度が変化するため、朝方、夕方、もしくは、夜間の蛍光灯の下、又は室内における廊下など、補助的な光源が点灯しない明るさではあるが、外光を利用して表示をするには外光の強さが十分でないため、表示の視認性が低下してしまう課題がある。また、補助的な光源を利用する時間が長くなると、消費電力が大きくなる課題がある。
【００１１】
デジタルサイネージ端末としての機能を有した自動販売機は、通行人に対して広告等を含む情報（以下、情報とする）を配信することで、購買意欲を喚起させることができる。したがって、通行人を購買者にするための適切な情報の選択方法には課題がある。
【００１２】
デジタルサイネージ端末としての機能を有する自動販売機は、撮像素子を有している。撮像素子によって得られた画像から、画像の中の人物に対して顔認証用いて解析し、性別又は年齢層等のデータを抽出することができる。性別又は年齢層等の抽出されたデータから購買者に適した情報を配信することができる。しかしながら、趣味、嗜好、もしくは地域性などに適した情報を配信するには、抽出するデータが不足している課題がある。
【００１３】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、撮像された画像から情報を抽出するプログラムによって、新規な情報を抽出することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、プログラムによって抽出された新規な情報を用いて、適切な情報を配信することを課題の一とする。
【００１４】
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。
【００１５】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様は、第１の表示装置と、第２の表示装置と、撮像素子と、プロセッサとを有する電子機器の情報提供方法において、第１の表示装置は、商品情報を表示する機能を有し、第２の表示装置は、広告情報を表示する機能を有し、撮像素子が、電子機器に接近してくる検出体を撮像するステップを有し、プロセッサが、撮像素子によって得られた画像から、検出体が有している物品を検出するステップを有し、プロセッサが、物品の種類を分類するステップを有し、プロセッサが、物品の種類に応じた、商品情報と広告情報とを選択するステップを有し、プロセッサが、前記第１の表示装置に、前記商品情報を表示するステップと、プロセッサが、第２の表示装置に、広告情報を表示するステップと、を有することを特徴とする電子機器の情報提供方法である。
【００１７】
上記各構成において、前記電子機器は、通信モジュールと、記憶装置と、を有し、記憶装置は、複数の広告情報を保存し、記憶装置は、通信モジュールを介してネットワーク上のサーバから配信される広告情報を保存し、プロセッサは、記憶装置に保存された複数の広告情報のいずれか一を第２の表示装置に表示する情報提供方法が好ましい。
【００１８】
上記各構成において、電子機器は、電子機器が設置された場所に付与された地域コードを有し、商品情報は、撮影された検出体によって選択されることで、選択商品情報として保存されるステップを有し、プロセッサは、撮影された検出体の部品と、選択商品情報と、広告情報と、地域コードを第３の情報として管理するステップを有し、プロセッサは、第３の情報を通信モジュールを介してネットワーク上の前記サーバに送信するステップを有し、サーバは、複数の電子機器から受信した第３の情報を集計するステップを有し、サーバは、第３の情報から抽出した情報を用いて地域コードに適した広告情報を電子機器に配信するステップを有し、プロセッサは、サーバからの指示に従い、第２の表示パネルに表示する広告情報を前記地域コードに応じて変更する情報提供方法が好ましい。
【００１９】
上記各構成において、プロセッサは、撮像素子によって得られた画像から、物品の一部として被服を認識するステップを有し、プロセッサは、撮像素子によって得られた画像から、物品の他部として携行品の種類を認識するステップを有し、プロセッサは、撮像素子によって得られた画像から、複数の検知体を認識するステップを有し、プロセッサは、複数の検知体のいずれか一が子供もしくは動物であることを認識するステップを有し、プロセッサは、認識されたステップに応じた、商品情報と広告情報とを抽出するステップを有し、プロセッサは、第２の表示パネルに、広告情報を表示する情報提供方法が好ましい。
【００２０】
上記各構成において、プロセッサは、第２の表示装置に、広告情報を表示するステップを有し、プロセッサは、複数の商品情報が表示されている第１の表示装置の中から、広告情報に応じた商品情報を明示するためのマーク、文字列、又はハイライトなどを付加するステップを有し、プロセッサは、広告情報に応じた商品情報を、マーク、文字列、又はハイライトなどが付加された情報によって更新する情報提供方法が好ましい。
【００２１】
本発明の一態様は、筐体と、第１の表示装置と、第２の表示装置と、タッチパネルと、撮像素子と、照度センサと、を有し、第１の表示装置と、第２の表示装置は、それぞれ表示領域を有し、タッチパネルは、第１の表示装置と重なる領域を有し、撮像素子は、検出体を撮像する機能を有し、第１の表示装置は、第１の情報を表示する機能を有し、第２の表示装置は、第２の情報を表示する機能を有し、照度センサは、筐体の設置されている環境の明るさを、物理量として照度を検出する機能を有し、表示領域は、照度に応じて表示輝度が変化する機能を有する電子機器である。
【００２２】
上記各構成において、人感センサを有し、人感センサは、筐体に接近してくる検出体が検出されると検出信号を出力する機能を有し、人感センサによって検出された検出体を、撮像素子は、撮像する機能を有する機能を有することを特徴とする電子機器。
【００２３】
上記各構成において、表示領域は、複数の画素を有し、画素は、第１の画素回路と、第２の画素回路と、を有し、第１の画素回路は、第１の表示素子を有し、第２の画素回路は、第２の表示素子を有し、第１の表示素子は、反射電極を有し、第１の表示素子は、外光を反射電極に反射させることで表示する機能を有し、反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、第２の表示素子により発せられた光は、開口領域又は切欠き領域を通過し、表示する機能を有することを特徴とする電子機器が好ましい。
【００２４】
上記各構成において、第１の表示素子は、反射型の液晶素子である電子機器が好ましい。
【００２５】
上記各構成において、第２の表示素子は、発光素子である電子機器が好ましい。
【００２６】
上記各構成において、第１の表示素子が反射する第１の光、及び第２の表示素子が発する第２の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する電子機器が好ましい。
【００２７】
上記各構成において、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する電子機器が好ましい。
【００２８】
上記各構成において、半導体層に金属酸化物を有する前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする電子機器が好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様は、撮像された画像から情報を抽出するプログラムによって、新規な情報を抽出することができる。又は、本発明の一態様は、プログラムによって抽出された新規な情報を用いて、適切な情報を提供することができる。
【００３０】
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電子機器を説明する図。
【図２】表示装置の概念を説明する図。
【図３】電子機器を説明するブロック図。
【図４】電子機器の動作を説明するタイミングチャート。
【図５】電子機器の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】ネットワークに接続される電子機器を説明する図。
【図７】画素ユニットを説明する図。
【図８】画素ユニットを説明する図。
【図９】表示装置の回路を説明する図及び画素の上面図。
【図１０】表示装置の回路を説明する図。
【図１１】表示装置の回路を説明する図及び画素の上面図。
【図１２】表示装置の構成を説明する図。
【図１３】表示装置の構成を説明する図。
【図１４】表示装置の構成を説明する図。
【図１５】表示装置の構成を説明する図。
【図１６】表示装置の作製方法を説明する図。
【図１７】画素の一例を示す上面図及び断面図。
【図１８】画素の一例を示す上面図及び断面図
【図１９】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。
【図２０】試料のＴＥＭ像、及び電子線回折パターンを説明する図。
【図２１】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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。
【００３３】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。
【００３４】
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３５】
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。したがって、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００３６】
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【００３７】
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００３８】
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
【００３９】
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００４０】
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００４１】
また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流をいう場合がある。
【００４２】
トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓに依存する場合がある。したがって、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することをいう場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、又は、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
【００４３】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、又は、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、という場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、という場合がある。
【００４４】
また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。
【００４５】
トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、又は１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４６】
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、又は２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４７】
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流をいう場合もある。
【００４８】
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
【００４９】
なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
【００５０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、新しい情報提供方法を備えた自動販売機について、図１乃至図６を用いて説明する。自動販売機は、電子機器と呼ぶ場合もある。なお、本発明の一態様において、電子機器に含まれる対物センサで検出される対象を検出体という。本実施の形態及び他の実施の形態では、検出体の例として人間を用いて説明し、対物センサの例として人感センサを用いて説明するが、検出体が人間以外の動物、物体等であってもよく、対物センサが人感センサ以外の動物、物体等を検知するセンサであってもよい。
【００５１】
図１は、商品の広告情報を提供する機能と、商品を販売する機能と、を有する自動販売機１０について説明する。表示装置１１と、表示装置１２と、タッチパネル１３と、撮像素子１４と、人感センサ１５ａ及び人感センサ１５ｂ（まとめて人感センサ１５と呼ぶ）と、照度センサ１６と、スピーカ１７ａ及びスピーカ１７ｂ（まとめてスピーカ１７と呼ぶ）と、入出力機器１８と、筐体１９と、を有している。入出力機器１８は、硬貨投入口１８ａ、紙幣投入口１８ｂ、電子マネー用ＩＣリーダライタ１８ｃ、返却レバー１８ｄ、つり銭受け取り口１８ｅ、商品受け取り口１８ｆを有している。タッチパネル１３は、表示装置１１と重なる領域を有している。
【００５２】
自動販売機１０では、人感センサ１５ａ及び１５ｂの二つを設けた例を示している。人感センサ１５ａ及び１５ｂは、それぞれが筐体の離れた位置に配置されることで、近づいてくる人物を検出できる範囲を広くすることができる。人感センサ１５ａ及び１５ｂは、筐体１９の近傍に人が検出されると検出信号を出力する機能を有している。筐体１９の近傍とは、人感センサ１５ａ及び１５ｂが配置されてる位置を中心として半径３ｍ以内であることが好ましい。もしくは、人感センサ１５ａ及び１５ｂが配置されてる位置を中心として半径５ｍ以内であることが好ましい。もしくは、人感センサ１５ａ及び１５ｂが配置されてる位置を中心として半径１０ｍ以内であることが好ましい。人感センサ１５ａ及び１５ｂから遠い距離まで検出範囲が広がることで、より広範囲まで広告情報を提供できる機会が増える。
【００５３】
照度センサ１６は、自動販売機１０の設置された場所の外光を検出することができる。外光を検出することで、表示装置１１及び表示装置１２の輝度を適宜制御することができる。輝度を制御することで、外光により表示装置１１及び表示装置１２の視認性が低下することを抑えることができる。
【００５４】
表示装置１１は、複数の商品情報を表示する機能を有している。図１では、十個の商品情報２１ａ乃至２１ｊが表示されている例を示している。タッチパネル１３は、表示装置１１に重なる位置に配置されている。したがって、一例として商品情報２１ａが表示されている位置をタッチすることで、タッチされた商品情報２１ａを選択することができる。もし投入金額が、商品価格に対して不足しているときは、商品情報２１ａをタッチしても選択することができない。
【００５５】
投入金額が、商品情報２１ａ乃至２１ｊに設定された価格以上であれば、選択可能な商品情報２１ａ乃至２１ｊの階調や色調を変化させることで、選択可能であることを明示することが好ましい。選択可能な商品情報２１ａ乃至２１ｊのいずれか一が選択されたときに、商品の決済が行われる。
【００５６】
表示装置１２は、商品情報２１ａ乃至２１ｊとして表示装置１１に表示されたいずれか一の商品についての広告情報を表示することができる。スピーカ１７は、広告情報に音声や、音楽などを付与することができる。したがって、表示装置１２に広告情報を表示することで、購買意欲を喚起させることができる。
【００５７】
さらに、表示装置１２に広告情報が表示されたときは、広告情報に関連付けられた表示装置１１に表示されている商品情報２１ａ乃至２１ｊのいずれか一に対してマーク、文字列、又は点灯もしくは点滅表示を含むハイライトなどの表示を付加することができる。
【００５８】
撮像素子１４は、人感センサ１５によって検出された利用者を撮像する機能を有してる。自動販売機１０は、撮像された画像（以下、本実施の形態において、画像とは、撮像素子１４によって撮像された画像を示す）から利用者の特徴を検出することができる。利用者の特徴とは、性別又は年齢層などがある。性別や年齢層は、顔を解析することで大きく分類することができる。しかしながら、利用者の趣味や、嗜好、又は地域性などを判断するには顔を解析するだけでは情報として不足している。
【００５９】
ここで、趣味、嗜好について説明する。趣味とは、健康のための運動、スポーツ、ケーキを食べ歩く、好きなキャラクターに関する服、鞄、アクセサリーなどを集めるなど、積極的に行っている行為のことを示す。また嗜好とは、無意識に好んで選択する行為のことをいい、無意識に好んで選択する対象の例としては、着用する服の種類、甘いもの、コーヒーなどがある。また地域性とは、ある特定の範囲に住む人たちが有する特徴のことを示す。例えば、１２歳以下の子供の多い地域では、親子で公園やスポーツ施設などに行くことが多い。そのような地域では、子供の興味を喚起できる広告情報は、商品の販売において有効な効果を与えることができる。
【００６０】
そこで、自動販売機１０は、撮像された画像から利用者の被服や携行品を検出することができる。また子供を連れているか、ペットを連れているかといった情報も検出することができる。さらに、検出情報から被服の種類を分類することができる。分類された被服の情報から適切に商品情報を選択することができる。選択された商品情報を、表示装置１２に表示することができる。
【００６１】
自動販売機１０は、多くが屋外に設置されている。屋内に設置されるときは、廊下や、ロビーなどの共有スペースに設置されている。自動販売機１０は、表示装置１１と、表示装置１２と、を備えることで、表示する情報の変更を容易にし、さらに提供する情報量を増やすことができる。しかしながら、表示パネルには使用する環境において、外光の強さにより視認性が影響されることが知られている。特に、屋外に設置され直射日光を受ける日中は、表示パネルの輝度と直射日光の輝度の相対比が大きくなり視認性が低下する。
【００６２】
表示装置１１及び表示装置１２は、様々な外光環境下においても、表示パネルの視認性が低下しないことが望ましい。そのために、表示装置１１及び表示装置１２は、それぞれが表示領域１１ａ及び１２ａを有している。表示領域１１ａ及び１２ａは、複数の画素を有している。各画素には、第１の表示素子及び第２の表示素子が設けられており、これらのいずれか一方、あるいは両方を用いることで、様々な外光環境下においても視認性を低下させることなく表示を行うことができる。
【００６３】
また、カラー表示を行う表示パネルでは、画素は色毎にサブ画素を有する場合もある。例えば、赤を表示させるためのサブ画素（Ｒ）、緑を表示させるためのサブ画素（Ｇ）、青を表示させるためのサブ画素（Ｂ）が各画素に設けられることで、フルカラー表示が可能となる。また、サブ画素を、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等で構成し、フルカラー表示を行ってもよい。この場合は、各サブ画素が第１の表示素子及び第２の表示素子を有しても良い。また、画素毎に第１の表示素子を有し、サブ画素毎に第２の表示素子を有しても良い。
【００６４】
第１の表示素子と第２の表示素子は異なる表示方式により表示を行う。例えば、第１の表示素子は外光を利用する表示素子とし、第２の表示素子を自発光型の表示素子とすることができる。外光を利用する表示素子としては、反射型の液晶表示素子、電気泳動方式の表示素子、マイクロカプセル方式の表示素子、エレクトロウェッティング方式の表示素子等を用いることができる。
【００６５】
ここで、外光を利用する表示素子とは、表示に必要な光源として外光を用いる表示素子のことをいう。また、外光とは、屋外における太陽光や、屋内における蛍光灯や電球等の照明からの光、表示パネルの前面や端部に設けられたフロントライトからの光など、自動販売機１０が有する表示パネルへ入射する光のことをいう。外光の強度は、照度センサ１６にて検知することができる。
【００６６】
また、自発光型の表示素子としては、エレクトロルミネセンスを用いた発光素子を用いることができる。このような発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ（ＯＥＬ、又はＯＬＥＤともいう）、無機ＥＬ（ＩＥＬ）、量子ドットＬＥＤ（ＱドットＬＥＤ）等を用いることができる。また、本実施の形態では、バックライトを用いて表示を行う透過型液晶素子を自発光型の表示素子に置き換え、外光を利用する表示素子と一体化させて表示を行うことも可能である。本実施の形態では、このように一つの画素に２種類の表示素子を用いる表示方法をハイブリッド表示方法、またこのような表示装置をハイブリッドディスプレイと呼ぶ。
【００６７】
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射型素子での反射光と自発光型素子（例えば、ＯＥＬ、ＬＥＤ等）からの発光とを併用して、色調又は光強度を互いに補完して、文字又は画像を表示する方法である。又は、ハイブリッド表示とは、同一画素又は同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字及び／又は画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一方を用いて表示される画素又は副画素と、複数の表示素子の双方二以上を用いて表示される画素又は副画素と、を有する場合がある。
【００６８】
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つ又は複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
【００６９】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素又は同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射型素子での反射光と自発光型素子からの発光のいずれか一方又は双方を用いて、文字及び／又は画像を表示する機能を有する。
【００７０】
また、ハイブリッドディスプレイが有する表示パネルの表面は、平面、曲面、又はその両方を有する。
【００７１】
また、ハイブリッドディスプレイとは、表示方式の異なる表示装置を一体化させた表示装置と呼ぶこともできる。例えば、反射型液晶表示装置と有機ＥＬ表示装置を一体化させた表示装置、あるいは反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置を一体化させた表示装置をハイブリッドディスプレイと呼ぶことができる。
【００７２】
図２にハイブリッドディスプレイの概念を示す。ハイブリッドディスプレイ１０１０は第１の基板１０１２、第２の基板１０１４の間に、外光を利用する表示素子として第１の表示素子１０２０、自発光型の表示素子として第２の表示素子１０１６、第１の表示素子１０２０、第２の表示素子１０１６それぞれを駆動する素子１０１８が設けられている。
【００７３】
図２（Ａ）は、夜間の屋外や照明の無い屋内など、外光の得られない暗所でハイブリッドディスプレイ１０１０を使用する例を示している。例えば、照度センサ１６で検知される明るさは、１００ｌｘ未満である。このような場合、ハイブリッドディスプレイ１０１０は、外光を利用する表示素子による表示は視認性が悪い。一方、周囲が暗いほど、自発光型の表示素子の視認性は良い。自発光型の表示装置は、その発光強度が強くなるにつれて消費電力が増加する。暗所での表示ならば、発光強度が強くなくても高い視認性が得られ、電力の消費量を抑えることができ好ましい。そこで、ハイブリッドディスプレイ１０１０は、自発光型の第２の表示素子１０１６のみを用いて表示している。図２（Ａ）中の矢印１０２２は第２の表示素子１０１６からの発光を示している。
【００７４】
図２（Ｃ）は、太陽光の当たる昼間の屋外や、強い照明が設けられた屋内など、十分な外光が得られる明るい場所でハイブリッドディスプレイ１０１０を使用する例を示している。例えば、照度センサ１６で検知される明るさは、１０００ｌｘ以上である。このような場合、表示装置に入射する外光の反射光や散乱光により、自発光型の表示装置やバックライトを用いた透過型の液晶表示装置の視認性は悪くなる。一方、外光を利用する表示素子の視認性は良い。そこで、ハイブリッドディスプレイ１０１０は、外光を利用する第１の表示素子１０２０のみを用いて表示している。図２（Ｃ）中の矢印１０２８はハイブリッドディスプレイ１０１０への入射光、及び第１の表示素子１０２０での反射光を示している。
【００７５】
図２（Ｂ）は、明け方や夕方の薄暗い屋外や、屋内など、十分な外光が得られない場所でハイブリッドディスプレイ１０１０を使用する例を示している。例えば、照度センサ１６で検知される明るさは、１００ｌｘ以上１０００ｌｘ未満である。このような場合、外光を利用する表示素子では十分な視認性が得られない。そこで、自発光型の表示素子も利用して表示を行う。外光を利用する表示素子と、自発光型の表示素子を組み合わせて表示していることから、このような表示方法はハイブリッド表示と呼ぶことができる。図２（Ｂ）では、第１の表示素子１０２０と第２の表示素子１０１６の両方を用いて表示しており、矢印１０２４はハイブリッドディスプレイ１０１０への入射光、及び第１の表示素子１０２０での反射光を示し、矢印１０２６は第２の表示素子１０１６からの発光を示している。
【００７６】
なお、得られる外光の強度に応じて、第２の表示素子１０１６の発光強度は適宜調整されるのが好ましい。すなわち、たとえ屋内でも得られる外光が比較的強く、第１の表示素子１０２０による表示がわかる程度であれば、第２の表示素子１０１６の発光強度は弱くても構わない。一方、外光が弱く、第１の表示素子１０２０による表示が認識しにくい場合は、第２の表示素子１０１６の発光強度を強くすればよい。ハイブリッド表示では、第１の表示素子１０２０による表示をアシストするように第２の表示素子１０１６による表示を用いることができる。
【００７７】
また、ハイブリッド表示が適しているのは、上記のように十分な外光が得られない環境だけではない。仮に、図２（Ｃ）で説明したような十分な外光が得られる明るい場所でもハイブリッド表示により得られる効果がある。本実施の形態のハイブリッドディスプレイは、表示する情報に応じて第１の表示素子１０２０と第２の表示素子１０１６を使い分けることができる。
【００７８】
特に、各表示素子を駆動する素子１０１８に酸化物半導体を有するトランジスタ（ＯＳトランジスタ）を用いた場合、ＯＳトランジスタはオフ電流が非常に小さい。そのことを利用して、静止画像を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの消費電力を低減することができる。具体的には、フレーム周波数に対応した画面の書き換えが不要となり、より長い周期毎に、あるいは特別な信号を受信したときに画面の書き換えを行えばよく、画面の書き換えに要する電力を大幅に削減できる。なお、本明細書において、このような表示装置の消費電力を減らす技術を、アイドリングストップ（ＩＤＳ）と呼称する。特に第１の表示素子１０２０でアイドリングストップを行うことにより、表示装置１１及び表示装置１２の表示を更新するための消費電力を抑えることができる。その結果、自動販売機１０の消費電力を抑えることができる。ＯＳトランジスタについては、実施の形態５で詳細な説明をする。
【００７９】
本実施の形態において、自動販売機１０を設置型の電子機器として用いる場合、上記のようなハイブリッドディスプレイ１０１０を用い、ハイブリッド表示やアイドリングストップを行うことで、新規な構成の表示装置を提供することができる。また、直射日光下に設置される電子機器において、視認性を向上させることができる。さらに、自動販売機１０の消費電力を小さくすることができる。
【００８０】
以上、本実施の形態に記載の自動販売機１０を用いることで、消費電力の小さい電子機器を提供することができる。また、視認性の優れた自動販売機１０を提供することができる。また、新規な自動販売機１０を提供することができる。
【００８１】
図３は、図１で示した自動販売機１０の詳細な構成を示す。自動販売機１０は、プロセッサ３００１、記憶装置３００２、通信モジュール３００３、表示モジュール３００４、制御モジュール３００５、入力装置３００６、出力装置３００７、撮像素子１４、人感センサ１５、照度センサ１６、及びスピーカ１７を有している。
【００８２】
表示モジュール３００４は、表示装置２０と、タッチパネル１３と、を有している。表示装置２０は、ディスプレイコントローラ３００４ａと、フレームメモリ３００４ｂと、表示装置１１と、表示装置１２と、を有している。
【００８３】
表示装置１１は、表示領域１１ａを有し、表示装置１２は、表示領域１２ａを有している。表示領域１１ａは、反射型表示素子を有した表示部３００４ｃと、発光型表示素子を有する表示部３００４ｄと、を有している。表示領域１２ａは、反射型表示素子を有した表示部３００４ｅと、発光型表示素子を有する表示部３００４ｆと、を有している。したがって、表示装置１１及び表示装置１２は、図２で説明したハイブリッドディスプレイのことを示している。ハイブリッドディスプレイは、実施の形態２以降で詳細な説明をする。
【００８４】
表示装置１１及び表示装置１２のそれぞれが二つの表示部を有した例を示した。ただし、本実施の形態で利用できる表示装置は、ハイブリッドディスプレイに限定されない。表示装置１１及び表示装置１２のいずれか一は、反射型表示素子によって表示する表示装置でもよい。又は、発光型表示素子によって表示する表示装置でもよい。もしくは、透過型表示素子によって表示する表示装置でもよい。表示装置に用いるトランジスタについては、実施の形態５にて詳細な説明をする。
【００８５】
図３では、表示装置１１及び表示装置１２が、一つのディスプレイコントローラ３００４ａ及びフレームメモリ３００４ｂによって制御される例を示した。異なる構成として、表示装置１１及び表示装置１２が、それぞれが異なるディスプレイコントローラ３００４ａ及びフレームメモリ３００４ｂによって制御されてもよい。
【００８６】
入力装置３００６は、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、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、ジョイスティック、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、撮像装置、音声入力装置、視点入力装置、姿勢検出装置、及び太陽電池などがある。
【００８７】
出力装置３００７は、外部記憶装置、外付け表示装置、点灯装置などがある。
【００８８】
記憶装置３００２は、制御プログラム、アプリケーションプログラム、及びデータが保持されている。制御プログラム又はアプリケーションプログラムは、プロセッサを介して記憶装置３００２と、通信モジュール３００３と、撮像素子１４、人感センサ１５、照度センサ１６、スピーカ１７、入力装置３００６と、出力装置３００７と、表示モジュール３００４と、制御モジュール３００５と、を使用することができる。記憶装置３００２は、自動販売機１０の電源が切られても、データが保持することができる。再度、自動販売機１０の電源が起動されたときに、プログラムの起動時間を早くすることができる。
【００８９】
アプリケーションプログラムは、プロセッサを介して記憶装置３００２と、通信モジュール３００３と、撮像素子１４、人感センサ１５、照度センサ１６、スピーカ１７、及び表示モジュール３００４を制御することで、自動販売機１０に近づいてきた人物を撮像し、特徴を解析し、適切な広告情報を、表示パネルに表示させる機能を有している。
【００９０】
記憶装置３００２又は表示モジュール３００４が有するフレームメモリ３００４ｂは、内蔵メモリ（不揮発性メモリ、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＮＯＳＲＡＭ、ＤＯＳＲＡＭなど）もしくは外部から挿入された不揮発性メモリであることが望ましい。もしくは通信モジュールでダウンロードしたプログラムや、データを一時的に記憶するワークメモリ（不揮発性メモリ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＯＳＲＡＭ、ＤＯＳＲＡＭなど）でもよい。
【００９１】
不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリは、フローティングゲートと呼ばれるものを、チャネルとゲートの間に設け、フローティングゲートに電荷を蓄えることにより、データを保持する。しかしながら、従来のＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリは、フローティングゲートへの電荷の注入や除去の際に高い電圧を必要とし、また、そのせいもあって、ゲート絶縁膜の劣化が避けられず、無制限に書き込みや消去を繰り返せなかった。
【００９２】
ＮＯＳＲＡＭ及びＤＯＳＲＡＭは、トランジスタのオフ電流が小さいことが知られている金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタを用いることで、電源が切られても、データを保持できるメモリの構成である。ＮＯＳＲＡＭ及びＤＯＳＲＡＭに用いるトランジスタについては、実施の形態５にて詳細な説明をする。
【００９３】
撮像素子１４は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ    Ｍｅｔａｌ    Ｏｘｉｄｅ    Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサや、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）  イメージセンサを用いることができる。また撮像素子は、複数の撮像素子を有していてもよい。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサと、赤外線センサと、を組み合わせることができる。もしくは、ＣＣＤイメージセンサと、赤外線センサと、を組み合わせてもよい。
【００９４】
ＣＭＯＳイメージセンサ及びＣＣＤイメージセンサは、被服や、顔や、携行品など細かい情報を画像として得ることができる。赤外線センサは、人間の目では認識されない波長領域の情報を物理量に変換した画像として得ることができる。例えば、対象物の温度などの熱源の分布を画像で得ることができる。したがって、撮像素子１４は複数の撮像素子を組み合わせることが好ましい。
【００９５】
人感センサ１５は、人感センサ１５ａ及び１５ｂの二つを設けることで、自動販売機１０の利用者が、自動販売機１０を利用するのに適した位置に移動したか検出することができる。人感センサ１５ａ及び１５ｂのそれぞれの検出信号が等距離であれば、自動販売機１０の正面に人物が存在していることを示している。自動販売機１０の正面に位置し、表示装置１１と、表示装置１２とを正面近傍から視認できる人物のことを、自動販売機１０の利用者と呼ぶことができる。したがって、利用者とは、自動販売機１０から広告情報を受け取り、もしくは、商品情報から商品を選択する意思を持つ人のことを示す。ここでいう正面近傍とは、自動販売機１０を操作できる位置を示している。
【００９６】
人感センサ１５は、赤外線センサを用いることで温度などの熱源の分布を画像で得ることができる。したがって、人物、車、動力を有する電子機器などを識別することができる。又は、人感センサ１５に撮像素子を用いてもよい。撮像素子によって撮像された画像を解析することで、赤外線センサに比べ正確な識別をすることができる。もしくは、赤外線センサと、撮像素子を組み合わせてもよい。早朝、夕方、夜間など、撮像するには周囲の明るさが十分でないときには赤外線センサを用いて近傍に近づいた人物の検知を行い、日中は、撮像素子を用いて近傍に近づいた利用者の検知を行うことができる。
【００９７】
自動販売機１０が設置された場所が野外のときは、早朝、日中、夕方、夜間等の時間帯における外光の変化や、もしくは、晴れ、曇り、雨等の天候による外光の明るさの変化を照度センサ１６を用いることで、物理量として検出することができる。また、自動販売機１０が設置された場所が屋内のときは、廊下、室内等などの室内環境の明るさの変化を照度センサ１６を用いることで、室内環境の明るさを物理量として検出することができる。
【００９８】
自動販売機１０は、スピーカ１７ａ及びスピーカ１７ｂを設けることで、音の臨場感を向上させることができる。広告情報は、主に表示装置１２を用いて、視覚に対して情報が提供されるが、さらに音を組み合わせることで広告効果を向上させることができる。
【００９９】
制御モジュール３００５は、装置コントローラ３００５ａと、電源制御３００５ｂと、温度制御３００５ｃと、を有している。プロセッサ３００１は、装置コントローラ３００５ａを介して電源制御３００５ｂと、温度制御３００５ｃとの制御をすることができる。電源制御３００５ｂは、自動販売機１０の各制御部に供給する電源電圧を制御している。温度制御３００５ｃは、筐体１９に収納されている商品の温度管理を行うことができる。
【０１００】
図４は、広告情報の情報提供方法についてフローチャートに従って説明する。
【０１０１】
ＳＴ１００１は、人感センサ１５が、自動販売機１０の近傍に人物が近づいたか判断するステップである。人感センサ１５が、人物を検出したときは、ＳＴ１００３へ移行する。人感センサ１５が、人物を検出していないときは、ＳＴ１００２へ移行する。
【０１０２】
ＳＴ１００２は、自動販売機１０が低電力モードで動作しているステップである。低電力モードでは、表示装置１１及び表示装置１２は反射型の素子を用いて表示を行っている。人感センサ１５は、自動販売機１０の近傍に人物が近づいていないか検出を行っているが、低電力モードでは、検出間隔を長くすることで、さらに電力を小さくすることができる。撮像素子１４、照度センサ１６、スピーカ１７などは電力をオフにしておくことが好ましい。
【０１０３】
表示装置１１及び表示装置１２には、反射型の表示素子を用いて広告情報が表示されていてもよい。反射型の表示素子を用いて表示を行うので、表示するための電力を小さくすることができる。また表示パネルの画素にＯＳトランジスタを用いることで、アイドリングストップの機能を用いることができる。したがって表示の更新間隔を長く設定することができる。例えば１秒間に６０回の表示を更新する必要のある表示パネルに比べると、１秒間に１回の表示を更新するだけでよくなり、表示の更新をするための電力を小さくすることができる。
【０１０４】
ＳＴ１００３は、人感センサ１５が、自動販売機１０に人物が近づいてきたことを検出し、表示装置１１及び表示装置１２の表示の開始もしくは表示の更新をするステップである。ＳＴ１００３の詳細は、図５にて説明する。
【０１０５】
図５で示したＳＴ１１０３は、照度センサ１６を用いて自動販売機１０が設置されている環境下における外光の強さを検出する。図２の説明では、一例として規定値Ａを１０００ｌｘ、規定値Ｂを１００ｌｘとして示した。図５においても、一例として規定値Ａを１０００ｌｘ、規定値Ｂを１００ｌｘとして説明をする。
【０１０６】
ＳＴ１１０４は、照度センサ１６で検出した照度が、規定値Ａの１０００ｌｘより大きいときは、ＳＴ１１０６ａに移行する。ＳＴ１１０６ａは、反射型の表示素子を用いて表示される。外光を利用して表示を行うことが可能である。照度センサ１６で検出した外光の物理量の大きさが、規定値Ａの１０００ｌｘより小さいときは、ＳＴ１１０５に移行する。
【０１０７】
ＳＴ１１０５は、照度センサ１６で検出した大きさが、規定値Ｂの１００ｌｘより大きいときは、ＳＴ１１０６ｂに移行する。しかしながら、明け方や、夕方の薄暗い屋外や、屋内など、十分な外光が得られない場所では、外光を利用する表示素子では十分な視認性が得られない。そこで、自発光型の表示素子も利用して表示を行う。外光を利用する表示素子と、自発光型の表示素子を組み合わせて表示していることから、このような表示方法はハイブリッド表示であると呼ぶことができる。
【０１０８】
ＳＴ１１０５は、照度センサ１６で検出した大きさが、規定値Ａの１００ｌｘより小さいときは、ＳＴ１１０６ｃに移行する。得られる外光が小さいので、自動販売機１０は第２の表示素子を用いて表示を行う。外光を用いず表示ができるため、夜間の表示などには好適である。
【０１０９】
ＳＴ１００３によって、表示装置１１及び表示装置１２の表示をするための輝度が照度センサ１６によって算出されることで、表示装置１１には、複数の商品が表示される。また表示装置１２には、表示装置１１に表示されている商品のいずれか一の広告情報が表示されている。自動販売機１０は、待機状態から復帰し、表示の輝度は適宜調整され、ＳＴ１００４に移行する。
【０１１０】
ＳＴ１００４は、人感センサ１５によって、近づいてくる人物の位置検出し、撮像素子１４を用いて人物の画像を取得するステップである。図１では、二つの人感センサ１５ａ及び１５ｂを設けた例を示した。二つの人感センサ１５が検出した人物までの距離が等距離であれば、自動販売機１０に近づいてくる人物は正面にいることがわかる。したがって、撮像素子１４を用いて、近づいてくる人物の画像を取得することができる。又は、二つの人感センサ１５が検出した人物までの距離が等距離でなくても、撮像素子１４で撮像できる範囲に人物が近づいたら、人物の画像を取得することができる。
【０１１１】
さらに、撮像素子１４に撮像する方向を変えられる機能を与えることで、人感センサ１５が検出した方向に、撮像素子１４の撮像する方向を向けることができる。よって、人感センサ１５が検出した方向から近づいてくる人物を撮像することができ、人物の画像を取得することができる。したがって、人感センサ１５が複数の通行人を検出していたときは、複数の通行人の中から、自動販売機１０に近づいてくる人物を検出し、近づいてくる人物の画像を取得することができる。
【０１１２】
ＳＴ１００６は、ＳＴ１００４で取得した画像から人物が身に着けている被服を検出するステップである。画像から検出される情報は、被服のほかに携行品も含まれる。携行品として、例えば鞄、ハンドバック、ショルダーバック、バックパック、紙袋、箱などが含まれる。又は、携行品として、楽器、スポーツ用品（テニスラケットや、サッカーボールなど）なども含まれる。さらに、画像から、ペット、ペットをつないでいるリード、又は子供を連れた親子を検出することができる。さらに、顔の画像から、性別、及び年齢などを検出することができる。
【０１１３】
撮像素子１４によって得られた画像の人物を解析するとき、例えばＣＭＯＳイメージセンサから得られた画像によって、対象とする人物の被服又は顔などの情報を得ることができる。さらに、赤外線センサから得られた画像によって、対象とする人物の体温などの生体情報を得ることができる。したがって、撮像素子１４は、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて人物の被服又は顔を撮像する機能を有することが好ましい。さらに、赤外線センサを用いて人物の体温などの生体情報を取得する機能を有することが好ましい。
【０１１４】
人物の被服、携行品、顔、及び体温などを解析することで、人物の有する趣味、嗜好などを得ることができる。運動を好んでする人物は、運動をする前、又は運動をした後に積極的に水分を補給することが知られている。また運動をするために、運動に適した被服を着用することも知られている。例えば、ジョギング、野球、サッカー、フットボール、スケートボードなど、それぞれのスポーツには、そのスポーツに適した被服がある。スケートボードなどではプロテクターやヘルメットなど特定の保護具を着用することが知られている。
【０１１５】
自動販売機１０が有するアプリケーションプログラムは、画像の人物を解析した結果によって広告情報を選択することができる。例えば、人物が着用している被服が野球のユニフォームであると検出されたとする。この時点で、表示装置１２に表示する広告情報は、運動時に消費されたブドウ糖やミネラルなどを多く含む飲料又はエネルギー補給食など、複数の候補が挙げられる。さらに赤外線センサによって得られた体温の情報から、上記候補の中から、飲料又は補給食のいずれか一が選択される。体温が高いときは、運動後であると判断するため、飲料の広告が選択されてもよい。したがって、画像の人物を解析した結果、人物の趣味と、体調と、に応じた広告を提供することで購買意欲を喚起させることができる。
【０１１６】
上記とは異なり、例えば、画像の人物を解析した結果から、人物の被服もしくは携行品に、広告キャラクターやマスコットを用いた印刷物、縫込み、もしくは鞄に着けているキャラクターの人形等が検出されたときは、キャラクターやマスコットに関連する商品の広告情報を表示装置１２に表示することができる。
【０１１７】
さらに、表示装置１２には、キャンペーンの告知をしてもよい。キャンペーンとして、関連する広告キャラクターやマスコットを身に着けて、対象の商品を購入することで販売とは異なるサービスを提供してもよい。例えば、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）で使用できるサービスの一つを、人物の利用しているスマートフォン、タブレット等の電子機器で使用できるようにすることができる。例えば使用できる絵文字が使えるようにしてもよい。もしくは、商品を購入する度に、スマートフォン、タブレット等の電子機器に対してポイントを付与することができる。いずれにおいても通信モジュール３００３を用いて、サービスを提供することができる。又は、表示装置１２に表示されたコードを用いてスマートフォン、タブレット等の電子機器に対してサービスや、ポイントを付与してもよい。
【０１１８】
また、画像の人物を解析した結果から、画像の中の人物が身に着けている被服がスカートもしくはワンピースであり、さらにペットを連れていることが検出されたとする。表示装置１２は、画像の人物と同じく、スカートもしくはワンピースを身に着けて犬の散歩をしているモデルが、飲料水をおいしそうに飲んでいる映像を広告情報として表示する。上記のように、ある特徴を有する被服及び携行品を身に着けた人物に対し、広告情報が適宜選択されてもよい。
【０１１９】
広告情報により購買意欲を喚起し販売を促進したい企業は、利用者の特徴に応じた広告情報を提供することができる。もしくは、利用者の特徴に応じた広告情報を提供することで、商品に対しての認知度を向上させることができる。したがって広告情報を提供する企業は、商品の販売戦略を適宜選択することができる。
【０１２０】
さらに、広告情報が表示され、かつ、商品が販売されたかを集計をすることができる。また、同じ商品であっても、冷たい商品と、あたたかい商品のどちらが好まれるかを、赤外線センサから得られた体温などの情報と組み合わせて集計することができる。
【０１２１】
ＳＴ１００６では、画像の人物を解析することで、被服、携行品、体温といった情報から、人物の有する趣味や、嗜好などを検出し、どのような広告情報が適しているか判断するステップである。趣味、嗜好などに適した広告情報を提供することは、特定の人物に対し商品の購買意欲を喚起させることができるので好ましい。したがって、特定の人物に対して画像から解析された趣味、嗜好などの情報により広告情報を提供し、購買意欲を喚起させる情報提供をするときは、ＳＴ１００７ａへ移行する。
【０１２２】
企業は、利用者の被服、携行品、体温といった情報から、人物の有する趣味や、嗜好などを検出し、企業が設定した条件の分類に応じて選択的に広告情報を提供することができる。例えば、新しい商品について広告情報を提供をするときは、有効な情報提供方法である。したがって、企業の設定に応じた広告情報を表示装置１２に表示するときはＳＴ１００７ｂへ移行する。
【０１２３】
ＳＴ１００７ａは、特定の人物に対して画像から解析された趣味、嗜好などの情報に応じた広告情報を表示装置１２へ表示するステップである。
【０１２４】
ＳＴ１００７ｂは、企業の設定に応じた広告情報を表示装置１２に表示するステップである。例えば新しい商品について広告情報を表示装置１２へ表示することができる。
【０１２５】
ＳＴ１００８は、広告情報を表示装置１２へ表示したとき、商品が売れたかを判断するステップである。商品が売れたときは、ＳＴ１００９ａに移行する。商品が売れなかったとき、もしくは、広告情報とは異なる商品が売れたときは、ＳＴ１００９ｂへ移行する。
【０１２６】
ＳＴ１００９ａは、広告情報が表示装置１２に表示されたことで商品が売れたことを集計するステップである。適切な広告情報が、購買意欲を喚起できたことを示している。
【０１２７】
ＳＴ１００９ｂは、広告情報が表示装置１２に表示されたにもかかわらず商品が売れなかったことを集計することができる。広告情報が、購買意欲を喚起できなかったことを示している。しかしながら、広告情報が、購買意欲を喚起できなかったことを集計することは商品開発におけるマーケッティングリサーチとしては重要な情報である。これらの集計情報をもとに、ＴＶや、ラジオ、インターネットでの広告を有効に展開することができる。
【０１２８】
ＳＴ１００６におけるＳＴ１００７ａ及びＳＴ１００７ｂへの移行の判断は、自動販売機１０が接続されるネットワークを介してサーバからの指示で選択することができる。また集計情報は、ネットワークを介してサーバに送られる。サーバは、自動販売機１０で収集した、広告情報及び売り上げのデータを解析し、広告情報の種類を時間帯や、地域で変更することができる。
【０１２９】
図６では、サーバ５０が、ネットワーク６０を介して、複数の自動販売機１０に接続されている例を示している。サーバ５０は、複数のデータサーバ５５を有し、自動販売機１０が待機状態の期間と、広告情報を提供している期間の比を稼働率として管理することができる。
【０１３０】
稼働率によって利用者の数、利用時間帯、売上、広告情報の提供頻度、広告情報と売り上げの相関関係を解析している。地域によっては、１２歳以下の子供が多い地域、スポーツ人口の多い地域、ペットなどを飼っている人の多い地域など特色を有することがある。被服や携行品を解析することで、いずれの地域においても適切な広告情報を提供することができる。また、各地域には地域コードが与えられ、地域コードに応じた広告情報が提供されることが好ましい。
【０１３１】
また上記とは異なる局所的な広告情報の提供方法を説明する。例えば、公園および公園から５０ｍ以内に設置された自動販売機１０は、早朝や夕方、そして夜間はジョギングを楽しむ人が多く、また、昼間は子供連れの通行人が多い場所に設置されている。したがって特定の場所に設置された自動販売機１０に表示する広告情報は、時間帯によって広告情報を変えることで有効な情報提供方法になる。したがって電子機器には、時間コードが与えられ、時間コードに応じた広告情報が提供されることが好ましい。
【０１３２】
また、サーバ５０は、ネットワークを介して自動販売機１０に対して新しい広告情報を配信することができる。新しく配信された広告情報は、自動販売機１０が有する記憶装置３００２に保存することができる。したがって、自動販売機１０は、サーバーの指示に従い新しい広告情報を用いて利用者の購買意欲を喚起することができる。また、新しい広告情報を用いて、企業が設定した分類の特徴を有する利用者に対して、広告情報を提供し、マーケッティングリサーチを実施することができる。
【０１３３】
本実施の形態に記載の情報提供方法を用いることで、特定の人物の趣味、嗜好、さらに、体温などの生体情報に応じた、広告情報を提供することができる、
【０１３４】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ハイブリッドディスプレイについて説明する。
【０１３６】
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調又は光強度を互いに補完して、文字又は画像を表示する方法である。又は、ハイブリッド表示とは、同一画素又は同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字及び／又は画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素又は副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素又は副画素と、を有する場合がある。
【０１３７】
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つ又は複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
【０１３８】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素又は同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方又は双方を用いて、文字及び／又は画像を表示する機能を有する。
【０１３９】
本発明の一態様の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子が設けられた画素を有することができる。又は、可視光を発する第２の表示素子が設けられた画素を有することができる。又は、第１の表示素子及び第２の表示素子が設けられた画素を有することができる。
【０１４０】
本実施の形態では、可視光を反射する第１の表示素子と、可視光を発する第２の表示素子とを有する表示装置について説明する。
【０１４１】
表示装置は、第１の表示素子が反射する第１の光と、第２の表示素子が発する第２の光のうち、いずれか一方、又は両方により、画像を表示する機能を有する。又は、表示装置は、第１の表示素子が反射する第１の光の光量と、第２の表示素子が発する第２の光の光量と、をそれぞれ制御することにより、階調を表現する機能を有する。
【０１４２】
また、表示装置は、第１の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第１の画素と、第２の表示素子からの発光の光量を制御することにより階調を表現する第２の画素を有する構成とすることが好ましい。第１の画素及び第２の画素は、例えばそれぞれマトリクス状に複数配置され、表示部を構成する。
【０１４３】
また、第１の画素と第２の画素は、同数且つ同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第１の画素と第２の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。これにより、後述するように複数の第１の画素のみで表示された画像と、複数の第２の画素のみで表示された画像、ならびに複数の第１の画素及び複数の第２の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。
【０１４４】
第１の画素が有する第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
【０１４５】
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。又は、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、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）方式等を適用した素子などを用いることができる。
【０１４６】
第２の画素が有する第２の表示素子は光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。このような画素が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。
【０１４７】
第２の表示素子には、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。又は、第２の画素が有する表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。
【０１４８】
第１の画素は、例えば白色（Ｗ）を呈する副画素、又は例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。また、第２の画素も同様に、例えば白色（Ｗ）を呈する副画素、又は例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。なお、第１の画素及び第２の画素がそれぞれ有する副画素は、４色以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。
【０１４９】
本発明の一態様は、第１の画素で画像を表示する第１のモード、第２の画素で画像を表示する第２のモード、及び第１の画素及び第２の画素で画像を表示する第３のモードを切り替えることができる。また、実施の形態１で示したように、第１の画素及び第２の画素のそれぞれに異なる画像信号を入力し、合成画像を表示することもできる。
【０１５０】
第１のモードは、第１の表示素子による反射光を用いて画像を表示するモードである。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駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光又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、例えば本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。また、反射光を用いるため、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。
【０１５１】
第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示するモードである。そのため、外光の照度や色度によらず、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、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また外光が暗い場合、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。またこれにより、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、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。
【０１５２】
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行うモードである。具体的には、第１の画素が呈する光と、第１の画素と隣接する第２の画素が呈する光を混色させることにより、１つの色を表現するように駆動する。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、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
【０１５３】
以下では、本発明の一態様のより具体的な例について、図面を参照して説明する。
【０１５４】
［表示装置の構成例］
【０１５５】
図７は、本発明の一態様の表示装置が有する表示領域７０を説明する図である。表示領域７０は、実施の形態１で示した、表示装置１１が有する表示領域１１ａと、表示装置１２が有する表示領域１２ａと、に相当する。表示領域７０は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット７５を有する。画素ユニット７５は、画素７６と、画素７７を有する。
【０１５６】
図７では、画素７６及び画素７７が、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。
【０１５７】
画素７６は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子７６Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子７６Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子７６Ｂを有する。表示素子７６Ｒ、７６Ｇ、７６Ｂはそれぞれ、光源の光を利用した第２の表示素子である。
【０１５８】
画素７７は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子７７Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子７７Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子７７Ｂを有する。表示素子７７Ｒ、７７Ｇ、７７Ｂはそれぞれ、外光の反射を利用した第１の表示素子である。
【０１５９】
以上が表示装置の構成例についての説明である。
【０１６０】
［画素ユニットの構成例］
続いて、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて画素ユニット７５について説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、画素ユニット７５の構成例を示す模式図である。
【０１６１】
画素７６は、表示素子７６Ｒ、表示素子７６Ｇ、表示素子７６Ｂを有する。表示素子７６Ｒは、光源を有し、画素７６に入力される第２の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光Ｒ２を、表示面側に射出する。表示素子７６Ｇ、表示素子７６Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇ２又は青色の光Ｂ２を、表示面側に射出する。
【０１６２】
画素７７は、表示素子７７Ｒ、表示素子７７Ｇ、表示素子７７Ｂを有する。表示素子７７Ｒは、外光を反射し、画素７７に入力される第１の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光Ｒ１を、表示面側に射出する。表示素子７７Ｇ、表示素子７７Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇ１又は青色の光Ｂ１を、表示面側に射出する。
【０１６３】
〔第１のモード〕
図８（Ａ）は、外光を反射する表示素子７７Ｒ、表示素子７７Ｇ、表示素子７７Ｂを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図８（Ａ）に示すように、画素ユニット７５は、例えば外光の照度が十分に高い場合などでは、画素７６を駆動させずに、画素７７からの光（光Ｒ１、光Ｇ１、および光Ｂ１）のみを混色させることにより、所定の色の光７９を表示面側に射出することもできる。これにより、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。
【０１６４】
〔第２のモード〕
図８（Ｂ）は、表示素子７６Ｒ、表示素子７６Ｇ、表示素子７６Ｂを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図８（Ｂ）に示すように、画素ユニット７５は、例えば外光の照度が極めて小さい場合などでは、画素７７を駆動させずに、画素７６からの光（光Ｒ２、光Ｇ２、および光Ｂ２）のみを混色させることにより、所定の色の光７９を表示面側に射出することもできる。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また外光の照度が小さい場合に輝度を低くすることで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
【０１６５】
〔第３のモード〕
図８（Ｃ）は、外光を反射する表示素子７７Ｒ、表示素子７７Ｇ、表示素子７７Ｂと、光を発する表示素子７６Ｒ、表示素子７６Ｇ、表示素子７６Ｂの両方を駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図８（Ｃ）に示すように、画素ユニット７５は、光Ｒ１、光Ｇ１、光Ｂ１、光Ｒ２、光Ｇ２、及び光Ｂ２の６つの光を混色させることにより、所定の色の光７９を表示面側に射出することができる。
【０１６６】
したがって、実施の形態１で示した表示装置１１は、反射型の表示素子を有した表示部７１８ｄと、発光型の表示素子を有した表示部７１８ｅとを有しているため、選択領域を表示するのに好適である。例えば、反射型の表示素子で表示領域７０の表示を行っているときに、発光型の表示素子で、選択領域を表示することができる。また、発光型の表示素子で表示領域７０の表示を行っているときに、反射型の表示素子で、選択領域を表示してもよい。もしくは、反射型の表示素子の階調データを変更することで選択領域を表示してもよいし、発光型の表示素子の階調データを変更することで選択領域を表示してもよい。
【０１６７】
以上が画素ユニット７５の構成例についての説明である。
【０１６８】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０１６９】
（実施の形態３）
以下では、実施の形態２で説明したハイブリッドディスプレイの構成の具体例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子の両方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。
【０１７０】
［構成例］
図９（Ａ）は、表示装置４００の構成の一例を示すブロック図である。表示装置４００は、表示部３６２にマトリクス状に配列した複数の画素４１０を有する。また表示装置４００は、回路ＧＤと、回路ＳＤを有する。また、方向Ｒに配列した複数の画素４１０、回路ＧＤと電気的に接続する複数の配線ＧＤ１、複数の配線ＧＤ２、複数の配線ＡＮＯ、及び複数の配線ＣＳＣＯＭを有する。また、方向Ｃに配列した複数の画素４１０、回路ＳＤと電気的に接続する複数の配線Ｓ１、及び複数の配線Ｓ２を有する。
【０１７１】
なお、ここでは簡単のために回路ＧＤと回路ＳＤを１つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。
【０１７２】
画素４１０は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。画素４１０において、液晶素子と発光素子とは、互いに重なる部分を有する。
【０１７３】
図９（Ｂ１）は、画素４１０が有する導電層３１１ｂの構成例を示す。導電層３１１ｂは、画素４１０における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層３１１ｂには、開口４５１が設けられている。
【０１７４】
図９（Ｂ１）には、導電層３１１ｂと重なる領域に位置する発光素子３６０を破線で示している。発光素子３６０は、導電層３１１ｂが有する開口４５１と重ねて配置されている。これにより、発光素子３６０が発する光は、開口４５１を介して表示面側に射出される。
【０１７５】
図９（Ｂ１）では、方向Ｒに隣接する画素４１０が異なる色に対応する画素である。このとき、図９（Ｂ１）に示すように、方向Ｒに隣接する２つの画素において、開口４５１が一列に配列されないように、導電層３１１ｂ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３６０を離すことが可能で、発光素子３６０が発する光が隣接する画素４１０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３６０を離して配置することができるため、発光素子３６０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。
【０１７６】
また、図９（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。
【０１７７】
非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が小さすぎると、発光素子３６０を用いた表示が暗くなってしまう。
【０１７８】
また、反射電極として機能する導電層３１１ｂに設ける開口４５１の面積が小さすぎると、発光素子３６０が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
【０１７９】
開口４５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形又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４５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口４５１を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
【０１８０】
［回路構成例］
図１０は、画素４１０の構成例を示す回路図である。図１０では、隣接する２つの画素４１０を示している。
【０１８１】
画素４１０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子３４０、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子３６０等を有する。また、画素４１０には、配線ＧＤ１、配線ＧＤ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図１０では、液晶素子３４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子３６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
【０１８２】
図１０では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２に、トランジスタを用いた場合の例を示している。
【０１８３】
スイッチＳＷ１は、ゲートが配線ＧＤ１と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ１と接続され、ソース又はドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子３４０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１は、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子３４０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
【０１８４】
また、スイッチＳＷ２は、ゲートが配線ＧＤ２と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ２と接続され、ソース又はドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、トランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２は、他方の電極がトランジスタ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は、ソース又はドレインの他方が発光素子３６０の一方の電極と接続されている。発光素子３６０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
【０１８５】
図１０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。
【０１８６】
配線ＧＤ１には、スイッチＳＷ１を導通状態又は非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子３４０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭには、所定の電位を与えることができる。
【０１８７】
配線ＧＤ２には、スイッチＳＷ２を導通状態又は非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子３６０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。配線Ｓ２には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。
【０１８８】
図１０に示す画素４１０は、例えば、反射モードの表示を行う場合には、配線ＧＤ１及び配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子３４０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ＧＤ２及び配線Ｓ２に与える信号により駆動し、発光素子３６０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ＧＤ１、配線ＧＤ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
【０１８９】
なお、図１１では一つの画素４１０に、一つの液晶素子３４０と一つの発光素子３６０とを有する例を示したが、これに限られない。図１１（Ａ）は、一つの画素４１０に一つの液晶素子３４０と４つの発光素子３６０（発光素子３６０ｒ、３６０ｇ、３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。
【０１９０】
図１１（Ａ）では図１０の例に加えて、画素４１０に配線ＧＤ３及び配線Ｓ３が接続されている。
【０１９１】
図１１（Ａ）に示す例では、例えば４つの発光素子３６０を、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３４０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。
【０１９２】
また、図１１（Ｂ）には、画素４１０の構成例を示している。画素４１０は、電極３１１が有する開口部と重なる発光素子３６０ｗと、電極３１１の周囲に配置された発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂとを有する。発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
【０１９３】
［表示パネルの構成例］
図１２は、本発明の一態様の表示パネル３００の斜視概略図である。表示パネル３００は、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図１２では、基板３６１を破線で明示している。
【０１９４】
表示パネル３００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。基板３５１には、例えば回路３６４、配線３６５、及び画素電極として機能する導電層３１１ｂ等が設けられる。また図１２では基板３５１上にＩＣ３７３とＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１２に示す構成は、表示パネル３００とＦＰＣ３７２及びＩＣ３７３を有する表示モジュールと言うこともできる。
【０１９５】
回路３６４は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。
【０１９６】
配線３６５は、表示部や回路３６４に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部、又はＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
【０１９７】
また、図１２では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示している。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路、又は信号線駆動回路などとしての機能を有するＩＣを適用できる。なお表示パネル３００が走査線駆動回路及び信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ３７２を介して表示パネル３００を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ３７３を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ３７３を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、ＦＰＣ３７２に実装してもよい。
【０１９８】
図１２には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の表示素子が有する導電層３１１ｂがマトリクス状に配置されている。導電層３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、後述する液晶素子３４０の反射電極として機能する。
【０１９９】
また、図１２に示すように、導電層３１１ｂは開口を有する。さらに導電層３１１ｂよりも基板３５１側に、発光素子３６０を有する。発光素子３６０からの光は、導電層３１１ｂの開口を介して基板３６１側に射出される。
【０２００】
また、基板３６１上には入力装置３６６を設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサを表示部３６２に重ねて設ける構成とすればよい。又は、基板３６１と基板３５１との間にタッチセンサを設けてもよい。基板３６１と基板３５１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。
【０２０１】
［断面構成例１］
図１３に、図１２で例示した表示パネルの、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部及び表示部３６２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。
【０２０２】
表示パネルは、基板３５１と基板３６１の間に、絶縁層２２０を有する。また基板３５１と絶縁層２２０の間に、発光素子３６０、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、着色層１３４等を有する。また絶縁層２２０と基板３６１の間に、液晶素子３４０、着色層１３５等を有する。また基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４３を介して接着され、基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。
【０２０３】
トランジスタ２０６は、液晶素子３４０と電気的に接続し、トランジスタ２０５は、発光素子３６０と電気的に接続する。トランジスタ２０５とトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２０の基板３５１側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。
【０２０４】
基板３６１には、着色層１３５、遮光層１３６、絶縁層１２５、及び液晶素子３４０の共通電極として機能する導電層３１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。絶縁層１１７は、液晶素子３４０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。
【０２０５】
絶縁層２２０の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４、絶縁層２１５等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１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２１２、絶縁層２１３、及び絶縁層２１４は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層２１４を覆って絶縁層２１５が設けられている。絶縁層２１４及び絶縁層２１５は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４の３層を有する場合について示しているが、これに限られず４層以上であってもよいし、単層、又は２層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層２１４は、不要であれば設けなくてもよい。
【０２０６】
また、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、一部がゲートとして機能する導電層２２１、一部がソース又はドレインとして機能する導電層２２２、半導体層２３１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。
【０２０７】
液晶素子３４０は反射型の液晶素子である。液晶素子３４０は、導電層３７０、液晶３１２、導電層３１３が積層された積層構造を有する。また、導電層３７０の基板３５１側に接して、可視光を反射する導電層３１１ｂが設けられている。導電層３１１ｂは開口２５１を有する。また、導電層３７０及び導電層３１３は可視光を透過する材料を含む。また、液晶３１２と導電層３７０の間に配向膜１３３ａが設けられ、液晶３１２と導電層３１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
【０２０８】
基板３６１の外側の面には、光拡散板１２９及び偏光板１４０を配置する。偏光板１４０としては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、外光反射を抑制するために光拡散板１２９が設けられる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子３４０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。
【０２０９】
液晶素子３４０において、導電層３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、導電層３１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１４０により偏光され、導電層３１３、液晶３１２を透過し、導電層３１１ｂで反射する。そして、液晶３１２及び導電層３１３を再度透過して、偏光板１４０に達する。このとき、導電層３１１ｂと導電層３１３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１４０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１３５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。
【０２１０】
発光素子３６０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子３６０は、絶縁層２２０側から導電層１９１、ＥＬ層１９２、及び導電層１９３ｂの順に積層された積層構造を有する。また導電層１９３ｂを覆って導電層１９３ａが設けられている。導電層１９３ｂは可視光を反射する材料を含み、導電層１９１及び導電層１９３ａは可視光を透過する材料を含む。発光素子３６０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口２５１、導電層３１３等を介して、基板３６１側に射出される。
【０２１１】
ここで、図１３に示すように、開口２５１には可視光を透過する導電層３７０が設けられていることが好ましい。これにより、開口２５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶３１２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。
【０２１２】
導電層１９１の端部を覆う絶縁層２１６上には、絶縁層２１７が設けられている。絶縁層２１７は、絶縁層２２０と基板３５１が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。またＥＬ層１９２や導電層１９３ａを遮蔽マスク（メタルマスク）を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するための機能を有していてもよい。なお、絶縁層２１７は不要であれば設けなくてもよい。
【０２１３】
トランジスタ２０５のソース又はドレインの一方は、導電層２２４を介して発光素子３６０の導電層１９１と電気的に接続されている。
【０２１４】
トランジスタ２０６のソース又はドレインの一方は、接続部２０７を介して導電層３１１ｂと電気的に接続されている。導電層３１１ｂと導電層３７０は接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部２０７は、絶縁層２２０に設けられた開口を介して、絶縁層２２０の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。
【０２１５】
基板３５１の基板３６１と重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４は、接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、導電層３７０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２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
【０２１６】
接着層１４３が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、導電層３７０と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層３１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された導電層３１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号又は電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
【０２１７】
接続体２４３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、有機樹脂又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２４３として、弾性変形、又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２４３は、図１３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２４３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。
【０２１８】
接続体２４３は、接着層１４３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１４３に接続体２４３を分散させておけばよい。
【０２１９】
図１３では、回路３６４の例としてトランジスタ２０１が設けられている例を示している。
【０２２０】
図１３では、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５の例として、チャネルが形成される半導体層２３１を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層２２１により、他方のゲートは絶縁層２１２を介して半導体層２３１と重なる導電層２２３により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、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、表示パネルを大型化、又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。
【０２２１】
なお、回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路３６４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いし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部３６２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いし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。
【０２２２】
各トランジスタを覆う絶縁層２１２、絶縁層２１３のうち少なくとも一方は、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。すなわち、絶縁層２１２又は絶縁層２１３は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、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【０２２３】
基板３６１側において、着色層１３５、遮光層１３６を覆って絶縁層１２５が設けられている。絶縁層１２５は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２５により、導電層３１３の表面を概略平坦にできるため、液晶３１２の配向状態を均一にできる。
【０２２４】
〔断面構成例２〕
図１４に示す表示パネルは、図１３に示す構成において各トランジスタにトップゲート型のトランジスタを適用した場合の例である。このように、トップゲート型のトランジスタを適用することにより、寄生容量が低減できるため、表示のフレーム周波数を高めることができる。
【０２２５】
本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。
【０２２６】
なお、トランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０２２７】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０２２８】
また、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を用いることができる。
【０２２９】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０２３０】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛及び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、ネオジム又はハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｍ系酸化物、Ｍ−Ｚｎ系酸化物、又はＩｎ−Ｚｎ酸化物で表記される膜とすることができる。
【０２３１】
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。
【０２３２】
また、上記材料等で形成した金属酸化物は、不純物や酸素欠損などを制御することで透光性を有する導電体として作用させることができる。したがって、上述した半導体層に加え、トランジスタの他の構成要素であるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極などを透光性を有する導電体で形成することで、透光性を有するトランジスタを構成することができる。当該透光性を有するトランジスタを表示装置の画素に用いることで、表示素子を透過又は発するが当該トランジスタを透過することができるため、開口率を向上させることができる。
【０２３３】
例えば、図１５に示す断面構成例１の変形例のように、トランジスタ２０５、２０６及び接続部２０７を構成する要素を透光性を有する導電体で形成することができる。断面構成例１から、さらに導電層３１１ｂを省くことで発光素子３６０から発する光は、トランジスタ２０５、２０６及び接続部２０７の一部又は全体を透過することができる。また、基板３６１側から入射し、液晶３１２を透過した光は、導電層３１１ｂで反射させることができる。なお、トランジスタ２０５、２０６の信頼性を向上させるため、ゲート電極として作用する導電層及びバックゲート電極として作用する導電層の一方又は両方は、金属などの透光性を有さない層で形成してもよい。
【０２３４】
トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
【０２３５】
上述した表示パネル３００は、大きく分けて発光素子及びトランジスタ等を有する領域６０１と、液晶素子等を有する領域６０２を有する。以下に図１６（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて表示パネル３００の作製方法を簡単に説明する。
【０２３６】
表示パネル３００は、剥離工程を用いることで、比較的容易に作製することができる。まず、基板３５２上に剥離層１７３及び樹脂層１７５を設け、樹脂層１７５上に領域６０１を完成させる（図１６（Ａ）参照）。
【０２３７】
次に、レーザ光１６０を加工領域（剥離層１７３及び樹脂層１７５を含む領域）に照射し（図１６（Ｂ）参照）、基板３５２及び剥離層１７３を取り除く。
【０２３８】
次に、アッシング処理により樹脂層１７５を取り除き、導電層３７０等を露出させる。そして、表示部となる領域に配向膜１３３ａを形成し、液晶３１２を挟むように別途形成した領域６０２の残りの構成要素を接着層１４３を用いて貼り合わせる（図１６（Ｃ）参照）。以上の工程で図１３に示す表示パネル３００を完成させることができる。
【０２３９】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２４０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、表示装置が有する画素の構成の一例について、図１７及び図１８を用いて説明を行う。図１７は、発光表示装置の構成の一例を示し、図１８は液晶表示装置の構成の一例を示す。
【０２４１】
［画素について］
まず、発光表示装置の画素について、図１７（Ａ１）、図１７（Ａ２）、及び図１７（Ｂ）を用いて説明する。
【０２４２】
図１７（Ａ１）に、画素９００を表示面側から見たときの上面概略図を示す。図１７（Ａ１）に示す画素９００は、３つの副画素を有する。各副画素には、発光素子９３０ＥＬ（図１７（Ａ１）（Ａ２）には図示しない）、トランジスタ９１０、及びトランジスタ９１２が設けられている。また、図１７（Ａ１）に示す各副画素では、発光素子９３０ＥＬの発光領域（発光領域９１６Ｒ、発光領域９１６Ｇ、又は発光領域９１６Ｂ）を示している。なお、発光素子９３０ＥＬは、トランジスタ９１０及びトランジスタ９１２側に光を射出する、所謂ボトムエミッション型の発光素子とする。
【０２４３】
また、画素９００は、配線９０２、配線９０４、及び配線９０６等を有する。配線９０２は、例えば走査線として機能する。配線９０４は、例えば信号線として機能する。配線９０６は、例えば発光素子に電位を供給する電源線として機能する。また、配線９０２と配線９０４とは、互いに交差する部分を有する。また、配線９０２と配線９０６とは、互いに交差する部分を有する。なお、ここでは、配線９０２と配線９０４、及び配線９０２と配線９０６とが交差する構成について例示したが、これに限定されず、配線９０４と配線９０６とが交差する構成としてもよい。
【０２４４】
トランジスタ９１０は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ９１０のゲートは、配線９０２と電気的に接続されている。トランジスタ９１０のソース又はドレインの一方は、配線９０４と電気的に接続されている。
【０２４５】
トランジスタ９１２は、発光素子に流れる電流を制御するトランジスタである。トランジスタ９１２のゲートは、トランジスタ９１０のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ９１２のソース又はドレインの一方は配線９０６と電気的に接続され、他方は発光素子９３０ＥＬの一対の電極の一方と電気的に接続されている。
【０２４６】
図１７（Ａ１）では、発光領域９１６Ｒ、発光領域９１６Ｇ、及び発光領域９１６Ｂが、それぞれ縦方向に長い短冊状の形状を有し、横方向にストライプ状に配列している。
【０２４７】
ここで、配線９０２、配線９０４、及び配線９０６は遮光性を有する。またこれ以外の層、すなわち、トランジスタ９１０、トランジスタ９１２、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量等を構成する各層には、透光性を有する膜を用いると好適である。図１７（Ａ２）は、図１７（Ａ１）に示す画素９００を、可視光を透過する透過領域９００ｔと、可視光を遮る遮光領域９００ｓと、に分けて明示した例である。このように、透光性を有する膜を用いてトランジスタを作製することで、各配線が設けられる部分以外を透過領域９００ｔとすることができる。また、発光素子の発光領域を、トランジスタ、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量などと重ねることができるため、画素の開口率を高めることができる。
【０２４８】
なお、画素の面積に対する透過領域の面積の割合が高いほど、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。例えば、画素の面積に対する、透過領域の面積の割合は、１％以上９５％以下、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上８０％以下とすることができる。特に４０％以上又は５０％以上とすることが好ましく、６０％以上８０％以下であるとより好ましい。
【０２４９】
また、図１７（Ａ２）に示す一点鎖線Ａ−Ｂの切断面に相当する断面図を図１７（Ｂ）に示す。なお、図１７（Ｂ）では、上面図において図示していない、発光素子９３０ＥＬ、容量素子９１３、及び駆動回路部９０１などの断面も合わせて図示している。駆動回路部９０１としては、走査線駆動回路部又は信号線駆動回路部として用いることができる。また、駆動回路部９０１は、トランジスタ９１１を有する。
【０２５０】
図１７（Ｂ）に示すように、発光素子９３０ＥＬからの光は、破線の矢印に示す方向に射出される。発光素子９３０ＥＬの光は、トランジスタ９１０、トランジスタ９１２、及び容量素子９１３等を介して外部に取り出される。したがって、容量素子９１３を構成する膜などについても、透光性を有すると好ましい。容量素子９１３が有する透光性の領域の面積が広いほど、発光素子９３０ＥＬから射出される光の減衰を抑制することができる。
【０２５１】
なお、駆動回路部９０１においては、トランジスタ９１１については、遮光性であってもよい。駆動回路部９０１のトランジスタ９１１などを遮光性とすることで、駆動回路部の信頼性や、駆動能力を高めることができる。すなわち、トランジスタ９１１を構成するゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。またこれらに接続される配線も同様に、遮光性を有する導電膜を用いることが好ましい。
【０２５２】
次に、液晶表示装置の画素の一例について図１８（Ａ１）、図１８（Ａ２）、及び図１８（Ｂ）と、を用いて説明する。
【０２５３】
図１８（Ａ１）に、画素９００の上面概略図を示す。図１８（Ａ１）に示す画素９００は、４つの副画素を有する。図１８（Ａ１）では、画素９００において、副画素が縦に２つ、横に２つ配列している例を示している。各副画素には、透過型の液晶素子９３０ＬＣ（図１８（Ａ１）（Ａ２）には図示しない）及びトランジスタ９１４等が設けられている。図１８（Ａ１）では、画素９００に、配線９０２及び配線９０４が、それぞれ２本ずつ設けられている。図１８（Ａ１）に示す各副画素では、液晶素子の表示領域（表示領域９１８Ｒ、表示領域９１８Ｇ、表示領域９１８Ｂ、及び表示領域９１８Ｗ）を示している。バックライトユニット（ＢＬＵ）から射出される光は、トランジスタ９１４等を介して、液晶素子９３０ＬＣに入射される。
【０２５４】
また、画素９００は、配線９０２及び配線９０４等を有する。配線９０２は、例えば走査線として機能する。配線９０４は、例えば信号線として機能する。配線９０２と配線９０４とは、互いに交差する部分を有する。
【０２５５】
トランジスタ９１４は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ９１４のゲートは、配線９０２と電気的に接続されている。トランジスタ９１４のソース又はドレインの一方は、配線９０４と電気的に接続されており、他方は、液晶素子９３０ＬＣと電気的に接続されている。
【０２５６】
ここで、配線９０２及び配線９０４は遮光性を有する。またこれ以外の層、すなわち、トランジスタ９１４、トランジスタ９１４に接続する配線、コンタクト、容量等を構成する各層には、透光性を有する膜を用いると好適である。図１８（Ａ２）は、図１８（Ａ１）に示す画素９００を、可視光を透過する透過領域９００ｔと、可視光を遮る遮光領域９００ｓと、に分けて明示した例である。このように、透光性を有する膜を用いてトランジスタを作製することで、各配線が設けられる部分以外を透過領域９００ｔとすることができる。液晶素子の透過領域をトランジスタ、トランジスタに接続する配線、コンタクト、容量等と重ねることができるため、画素の開口率を高めることができる。
【０２５７】
なお、画素の面積に対する透過領域の面積の割合が高いほど、透過光の光量を増大させることができる。例えば、画素の面積に対する、透過領域の面積の割合は、１％以上９５％以下、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上８０％以下とすることができる。特に４０％以上又は５０％以上とすることが好ましく、６０％以上８０％以下であるとより好ましい。
【０２５８】
また、図１８（Ａ２）に示す一点鎖線Ｃ−Ｄの切断面に相当する断面図を図１８（Ｂ）に示す。なお、図１８（Ｂ）では、上面図において図示していない、液晶素子９３０ＬＣ、着色膜９３２ＣＦ、遮光膜９３２ＢＭ、容量素子９１５、駆動回路部９０１等の断面も合わせて図示している。駆動回路部９０１としては、走査線駆動回路部又は信号線駆動回路部として用いることができる。また、駆動回路部９０１は、トランジスタ９１１を有する。
【０２５９】
図１８（Ｂ）に示すように、バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光は、破線の矢印に示す方向に射出される。バックライトユニット（ＢＬＵ）の光は、トランジスタ９１４、及び容量素子９１５等を介して外部に取り出される。したがって、トランジスタ９１４、及び容量素子９１５を構成する膜などについても、透光性を有すると好ましい。トランジスタ９１４、容量素子９１５等が有する透光性の領域の面積が広いほど、バックライトユニット（ＢＬＵ）の光を効率良く使用することができる。
【０２６０】
なお、図１８（Ｂ）に示すように、バックライトユニット（ＢＬＵ）からの光は、着色膜９３２ＣＦを介して外部に取り出してもよい。着色膜９３２ＣＦを介して取り出すことで、所望の色に着色することができる。着色膜９３２ＣＦとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ）等から選択することができる。
【０２６１】
また、図１７及び図１８に示すトランジスタ、配線、容量素子等には、以下に示す材料を用いることができる。
【０２６２】
トランジスタが有する半導体膜は、透光性を有する半導体材料を用いて形成することができる。透光性を有する半導体材料としては、金属酸化物、又は酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等が挙げられる。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。特にインジウム及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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
【０２６３】
トランジスタが有する導電膜は、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料は、インジウム、亜鉛、錫の中から選ばれた一種、又は複数種を含むことが好ましい。具体的には、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅともいう）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｗ酸化物、Ｉｎ−Ｗ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物などが挙げられる。
【０２６４】
また、トランジスタが有する導電膜に、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた酸化物半導体を用いてもよい。当該低抵抗化させた酸化物半導体は、酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ということができる。
【０２６５】
例えば、酸化物導電体は、酸化物半導体に酸素欠損を形成し、当該酸素欠損に水素を添加することで、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。酸化物半導体にドナー準位が形成されることで、酸化物半導体は、導電性が高くなり導電体化する。
【０２６６】
なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きい（例えば、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上である）ため、可視光に対して透光性を有する。また、上述したように酸化物導電体は、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。
【０２６７】
また、酸化物導電体は、トランジスタが有する半導体膜に含まれる金属元素を一種類以上有することが好ましい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、トランジスタを構成する層のうち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。
【０２６８】
本実施の形態に示す表示装置が有する画素の構成とすることで、発光素子及びバックライトユニットのいずれか一方又は双方から射出される光を効率よく使用することができる。したがって、消費電力が抑制された、優れた表示装置を提供することができる。
【０２６９】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２７０】
（実施の形態５）
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。図１２では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
【０２７１】
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０２７２】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０２７３】
また、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、インジウムを含む金属酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。
【０２７４】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０２７５】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛及び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、ネオジム又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。
【０２７６】
半導体層を構成する金属酸化物が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。
【０２７７】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。
【０２７８】
半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。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以上のキャリア密度の金属酸化物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性又は実質的に高純度真性な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する金属酸化物であるといえる。
【０２７９】
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及び電気特性（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。
【０２８０】
半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、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。
【０２８１】
また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、金属酸化物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二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【０２８２】
また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、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金属酸化物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二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０２８３】
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、又は、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、又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。
【０２８４】
非晶質構造の金属酸化物膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。又は、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。
【０２８５】
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、又は積層構造を有する場合がある。
【０２８６】
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【０２８７】
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又は単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層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、ＯＳ  ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
【０２８８】
本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅと定義する。
【０２８９】
つまり、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、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又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元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
【０２９０】
特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、及び誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。
【０２９１】
つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、又は金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。
【０２９２】
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。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種）が含まれていてもよい。
【０２９３】
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。）、又はインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及び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。）、又はガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及び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、又は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。
【０２９４】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０２９５】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及び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）、又は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。
【０２９６】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又は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。
【０２９７】
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、及び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領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０３００】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、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。
【０３０１】
＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。
【０３０２】
≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、及び酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。
【０３０３】
各試料の作製方法について、説明する。
【０３０４】
まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。
【０３０５】
なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、加熱しない温度（以下、室温又はＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、又は１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、又は１００％とすることで、９個の試料を作製する。
【０３０６】
≪Ｘ線回折による解析≫
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。
【０３０７】
図１９にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図１９において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。
【０３０８】
図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、又は、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面又は上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。
【０３０９】
また、図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、又は、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。したがって、成膜時の基板温度が低い、又は、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０３１０】
≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、及び解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。
【０３１１】
ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、及び断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。
【０３１２】
図２０（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図２０（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。
【０３１３】
≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、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、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
【０３１４】
図２０（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、及び黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図２０（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２０（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２０（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図２０（Ｆ）、及び黒点ａ５の結果を図２０（Ｇ）に示す。
【０３１５】
図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）、図２０（Ｅ）、図２０（Ｆ）、及び図２０（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０３１６】
また、図２０（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、及び黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２０（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図２０（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２０（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２０（Ｋ）、及び黒点ｂ５の結果を図２０（Ｌ）に示す。
【０３１７】
図２０（Ｈ）、図２０（Ｉ）、図２０（Ｊ）、図２０（Ｋ）、及び図２０（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０３１８】
ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面又は上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸及びｂ軸は配向性を有さないことがわかる。
【０３１９】
また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、小さいプローブ径の電子線（例えば５０ｎｍ未満）を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。
【０３２０】
成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、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を有する。したがって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、及び断面方向において、配向性は有さない。
【０３２１】
以上より、成膜時の基板温度が低い、又は、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。
【０３２２】
≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。
【０３２３】
ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。
【０３２４】
図２１には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２１（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、及び図２１（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図２１に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。
【０３２５】
図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、及び図２１（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、及び図２１（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。
【０３２６】
図２１（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２１（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。
【０３２７】
つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２１（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。したがって、実線で囲む範囲は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１などが主成分である領域である。
【０３２８】
また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図２１（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。したがって、破線で囲む範囲は、ＧａＯＸ３、又はＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４などが主成分である領域である。
【０３２９】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、及び図２１（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。
【０３３０】
このように、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。
【０３３１】
また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、又はＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。又は、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。
【０３３２】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、及び図２１（Ｃ）より、ＧａＯＸ３などが主成分である領域、及びＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、又は１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。
【０３３３】
以上より、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、又は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。
【０３３４】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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、又は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、又は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。
【０３３５】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０３３６】
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、又は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）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０３３７】
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、ディスプレイをはじめとする様々な半導体装置に最適である。
【０３３８】
また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、該トランジスタを、駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲート線駆動回路に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。また、該トランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行う信号線駆動回路（特に、信号線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、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
【０３３９】
また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは低温ポリシコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。
【０３４０】
又は、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
【０３４１】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。このとき、特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
【０３４２】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０３４３】
Ｂ１    光
Ｂ２    光
Ｃ１    容量素子
Ｃ２    容量素子
Ｇ１    光
Ｇ２    光
ＧＤ１    配線
ＧＤ２    配線
ＧＤ３    配線
Ｒ１    光
Ｒ２    光
Ｓ１    配線
Ｓ２    配線
Ｓ３    配線
ＳＷ１    スイッチ
ＳＷ２    スイッチ
ＶＣＯＭ１    配線
ＶＣＯＭ２    配線
１０    自動販売機
１１    表示装置
１１ａ    表示領域
１２    表示装置
１２ａ    表示領域
１３    タッチパネル
１４    撮像素子
１５    人感センサ
１５ａ    人感センサ
１５ｂ    人感センサ
１６    照度センサ
１７    スピーカ
１７ａ    スピーカ
１７ｂ    スピーカ
１８    入出力機器
１８ａ    硬貨投入口
１８ｂ    紙幣投入口
１８ｃ    電子マネー用ＩＣリーダライタ
１８ｄ    返却レバー
１８ｅ    つり銭受け取り口
１８ｆ    商品受け取り口
１９    筐体
２０    表示装置
２１ａ    商品情報
２１ｊ    商品情報
５０    サーバ
５５    データサーバ
６０    ネットワーク
７０    表示領域
７５    画素ユニット
７６    画素
７６Ｂ    表示素子
７６Ｇ    表示素子
７６Ｒ    表示素子
７７    画素
７７Ｂ    表示素子
７７Ｇ    表示素子
７７Ｒ    表示素子
７９    光
１１７    絶縁層
１２５    絶縁層
１２９    光拡散板
１３３ａ    配向膜
１３３ｂ    配向膜
１３４    着色層
１３５    着色層
１３６    遮光層
１４０    偏光板
１４２    接着層
１４３    接着層
１６０    レーザ光
１７３    剥離層
１７５    樹脂層
１９１    導電層
１９２    ＥＬ層
１９３ａ    導電層
１９３ｂ    導電層
２０１    トランジスタ
２０４    接続部
２０５    トランジスタ
２０６    トランジスタ
２０７    接続部
２１１    絶縁層
２１２    絶縁層
２１３    絶縁層
２１４    絶縁層
２１５    絶縁層
２１６    絶縁層
２１７    絶縁層
２２０    絶縁層
２２１    導電層
２２２    導電層
２２３    導電層
２２４    導電層
２３１    半導体層
２４２    接続層
２４３    接続体
２５１    開口
２５２    接続部
３００    表示パネル
３１１    電極
３１１ｂ    導電層
３１２    液晶
３１３    導電層
３４０    液晶素子
３５１    基板
３５２    基板
３６０    発光素子
３６０ｂ    発光素子
３６０ｇ    発光素子
３６０ｒ    発光素子
３６０ｗ    発光素子
３６１    基板
３６２    表示部
３６４    回路
３６５    配線
３６６    入力装置
３７０    導電層
３７２    ＦＰＣ
３７３    ＩＣ
４００    表示装置
４１０    画素
４５１    開口
６０１    領域
６０２    領域
７１８ｄ    表示部
７１８ｅ    表示部
９００    画素
９００ｓ    遮光領域
９００ｔ    透過領域
９０１    駆動回路部
９０２    配線
９０４    配線
９０６    配線
９１０    トランジスタ
９１１    トランジスタ
９１２    トランジスタ
９１３    容量素子
９１４    トランジスタ
９１５    容量素子
９１６Ｂ    発光領域
９１６Ｇ    発光領域
９１６Ｒ    発光領域
９１８Ｂ    表示領域
９１８Ｇ    表示領域
９１８Ｒ    表示領域
９３０ＥＬ    発光素子
９３０ＬＣ    液晶素子
９３２ＢＭ    遮光膜
９３２ＣＦ    着色膜
１０１０    ハイブリッドディスプレイ
１０１２    基板
１０１４    基板
１０１６    表示素子
１０１８    素子
１０２０    表示素子
１０２２    矢印
１０２４    矢印
１０２６    矢印
１０２８    矢印
３００１    プロセッサ
３００２    記憶装置
３００３    通信モジュール
３００４    表示モジュール
３００４ａ    ディスプレイコントローラ
３００４ｂ    フレームメモリ
３００４ｃ    表示部
３００４ｄ    表示部
３００４ｅ    表示部
３００４ｆ    表示部
３００５    制御モジュール
３００５ａ    装置コントローラ
３００５ｂ    電源制御
３００５ｃ    温度制御
３００６    入力装置
３００７    出力装置
【図１】
2018084775.tif 000003
【図２】
2018084775.tif 000004
【図３】
2018084775.tif 000005
【図４】
2018084775.tif 000006
【図５】
2018084775.tif 000007
【図６】
2018084775.tif 000008
【図７】
2018084775.tif 000009
【図８】
2018084775.tif 000010
【図９】
2018084775.tif 000011
【図１０】
2018084775.tif 000012
【図１１】
2018084775.tif 000013
【図１２】
2018084775.tif 000014
【図１３】
2018084775.tif 000015
【図１４】
2018084775.tif 000016
【図１５】
2018084775.tif 000017
【図１６】
2018084775.tif 000018
【図１７】
2018084775.tif 000019
【図１８】
2018084775.tif 000020
【図１９】
2018084775.tif 000021
【図２０】
2018084775.tif 000022
【図２１】
2018084775.tif 000023