(57)【要約】【課題】表示装置の消費電力を低減する。【解決手段】表示装置、センサ、スイッチ、及び第１の配線とを有し、表示装置は、複数の画素回路、走査線、信号線、第２の配線、及び第１のノードを有し、画素回路は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、容量素子、表示素子、及び第２のノードを有している。スイッチは、第１の配線、第２の配線、第１のノード、及びセンサとが電気的に接続されている。センサが検出した信号によってスイッチを制御する。スイッチは、第１の配線に与えられる電圧と、第２の配線に与えられる電圧を切り替えて、表示素子の表示又は非表示を切り替えることができる。表示素子は発光素子であることが好ましく、非表示のときも、表示データを容量素子に保持することができるため、容易に再表示できる表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置と、センサと、スイッチと、第１の配線と、を有し、
前記表示装置は、複数の画素回路と、走査線と、信号線と、第２の配線と、第１のノードと、を有し、
前記画素回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量素子と、表示素子と、第２のノードと、を有し、
前記スイッチは、前記第１の配線と、前記第２の配線と、前記第１のノードと、前記センサとに電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記走査線に電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、前記信号線に電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、前記容量素子の電極の一方と、第２のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、前記第１のノードに電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、前記表示素子の一方の電極に接続され、
前記容量素子の電極の他方は、前記第２の配線に電気的に接続されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記センサは、第１の信号が与えられる機能を有し、
前記センサは、前記第１の信号によって、検知体を検出する機能が起動される機能を有し、
前記センサは、接近する検知体を検出したとき、第２の信号をスイッチに与える機能を有し、
前記スイッチは、前記第２の信号によって、前記第１の配線、又は前記第２の配線のいずれかを前記第１のノードに接続する機能を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記第１の配線は、前記発光素子の発光に寄与する電圧が印加され、
前記第２の配線は、前記発光素子の発光に寄与しない電圧が印加されることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記第１の表示素子は、発光素子であることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置。
【請求項６】
請求項５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表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一の表示装置と、
スピーカと、
マイクと、を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置、電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する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】
スマートフォン、携帯電話、タブレット、電子ブック等の電子機器が普及している。電子機器は、バッテリで動作するため低電力化することで長時間使用できることが求められている。したがって、利用者が電子機器を利用中であっても、使用しない機能を停止することで電力の使用を抑えることが求められている。
【０００５】
携帯電話端末において通話中にディスプレイ表示をオフにするシステムが特許文献１に開示されている。使用者が通話中であることをセンサに検知させて、通話中にディスプレイを表示し続けることによる電力消費を低減している。
【０００６】
低電力化を実現する技術の一つは、トランジスタに適用可能な半導体材料としての酸化物半導体が注目されている。例えば、金属酸化物として酸化亜鉛、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体を用いてトランジスタを作製する技術が特許文献２に開示されている。半導体層に、金属酸化物を有するトランジスタをＯＳトランジスタという。
【０００７】
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、液晶ディスプレイの消費電力を低減する技術が特許文献３に開示されている。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を減らす技術を、「アイドリング・ストップ駆動」もしくは「ＩＤＳ駆動」と呼称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８８４９３５８号明細書
【特許文献２】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スマートフォン、携帯電話、タブレット、及び電子ブックなどは、通話をする機能を有している。その中でもスマートフォンや、携帯電話などは、小型のモバイル機器であり、例えば、利用者は、スマートフォンが備えるスピーカを用いて通話するとき、スマートフォンを耳元に近づけて利用することが知られている。
【００１０】
利用者が通話するとき、スマートフォンが備えた表示装置が表示する情報は、利用者からは見られない。したがって、利用者がスマートフォンを利用して通話するときは、表示を消して消費電力を抑えることが好ましい。しかしながら、表示装置への電力を停止することで、消費電力を抑えることができるが、再表示するための即応性が低下してしまう問題がある。
【００１１】
さらに、表示装置が有する表示素子は、視認性が優れたＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が用いられている。ＥＬ素子は、自発光素子であるため電力を消費しやすい。したがって、長時間の使用に耐えられるようにバッテリの容量を大きくする必要がある。ただしバッテリの容量を大きくすると、モバイル機器が重くなる問題がある。
【００１２】
スマートフォン、タブレット、及び電子ブックなどで長時間の使用をするとき、消費電力を小さくする必要がある。消費電力を制御する代表的な方法としてパワーゲーティングやクロックゲーティングなどの制御方法がある。表示装置の場合は、表示の更新回数を減らすなどの方法が提案されている。しかしながら表示の更新間隔が長くなると、データを保持するスイッチトランジスタで電荷のリークが発生する。電荷のリークによって保持されているデータが劣化しちらつきが発生することで、視認性が低下する問題がある。
【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、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、プログラムによって表示の点灯制御をすることで表示の応答性を向上す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、プログラムによって表示の点灯制御をすることで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。
【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、表示装置と、センサと、スイッチと、第１の配線と、を有し、表示装置は、複数の画素回路と、走査線と、信号線と、第２の配線と、第１のノードと、を有し、画素回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量素子と、表示素子と、第２のノードと、を有し、スイッチは、第１の配線と、第２の配線と、第１のノードと、センサとに電気的に接続され、第１のトランジスタのゲートは、走査線に電気的に接続され、第１のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、信号線に電気的に接続され、第１のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、容量素子の電極の一方と、第２のトランジスタのゲートに電気的に接続され、第２のトランジスタのドレイン又はソースの一方は、第１のノードに電気的に接続され、第２のトランジスタのドレイン又はソースの他方は、表示素子の一方の電極に接続され、容量素子の電極の他方は、第２の配線に電気的に接続されることを特徴とする表示装置である。
【００１７】
上記各構成において、センサは、第１の信号が与えられる機能を有し、センサは、第１の信号によって、検知体を検出する機能が起動される機能を有し、センサは、接近する検知体を検出したとき、第２の信号をスイッチに与える機能を有し、スイッチは、第２の信号によって、第１の配線、又は第２の配線のいずれかを第１のノードに接続する機能を有することを特徴とする表示装置が好ましい。
【００１８】
上記各構成において、第１の表示素子は、発光素子であることを特徴とする表示装置が好ましい。
【００１９】
上記各構成において、第１の配線は、発光素子の発光に寄与する電圧が印加され、第２の配線は、発光素子の発光に寄与しない電圧が印加されることを特徴とする表示装置が好ましい。
【００２０】
上記各構成のいずれか一の表示装置は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置が好ましい。
【００２１】
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表示装置が好ましい。
【００２２】
上記各構成のいずれか一の表示装置と、スピーカと、マイクと、を有する電子機器が好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
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、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、プログラムによって表示の点灯制御をすることで表示の応答性を向上す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、プログラムによって表示の点灯制御をすることで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。
【００２４】
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】
【００２５】
【図１】表示装置の回路を説明する図。
【図２】表示装置の構成を説明する図。
【図３】電子機器の上面図。
【図４】電子機器の動作を説明するフローチャート
【図５】表示装置の回路を説明する図。
【図６】画素の上面図及び断面図。
【図７】表示装置の構成を説明する図
【図８】表示装置の回路を説明する図。
【図９】表示装置の回路を説明する図。
【図１０】画素ユニットを説明する図。
【図１１】画素ユニットを説明する図。
【図１２】表示装置の回路を説明する図及び画素の上面図。
【図１３】表示装置の回路を説明する図。
【図１４】表示装置の回路を説明する図及び画素の上面図。
【図１５】表示装置の構成を説明する図。
【図１６】表示装置の構成を説明する図。
【図１７】表示装置の構成を説明する図。
【図１８】表示装置の構成を説明する図。
【図１９】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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７００°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。
【００３４】
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。
【００３５】
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言う場合がある。
【００３６】
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言う場合がある。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。
【００３７】
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、と言う場合がある。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、と言う場合がある。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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言う場合もある。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、電子機器が備える表示装置が非表示のときに表示データを保持することができる。また表示装置が再表示するときは、表示を容易に復帰させることができる構成について、図１乃至図５を用いて説明する。
【００４５】
図１は、一例として表示装置７０８ａの回路構成を示している。表示装置７０８ａは、近接センサ７０６と、スイッチ１０と、配線ＡＮＯを有している。表示装置７０８ａは、複数の画素回路７２０と、配線ＧＤ１と、配線Ｓ１と、配線ＣＯＭと、第１のノードＮＤ１と、を有している。スイッチ１０は、端子１０ａと、端子１０ｂと、端子１０ｃと、端子１０ｄと、を有している。画素回路７２０は、トランジスタ１１と、トランジスタ１２と、容量素子１３と、表示素子７２０ａと、第２のノードＮＤ２と、を有している。
【００４６】
スイッチ１０の端子１０ａは、配線ＡＮＯと電気的に接続されている、スイッチ１０の端子１０ｂは、配線ＣＯＭと電気的に接続されている。スイッチ１０の端子１０ｃは、ノードＮＤ１と電気的に接続されている。スイッチ１０の端子１０ｄは、近接センサ７０６と電気的に接続されている。トランジスタ１２のゲートは、配線ＧＤ１が電気的に接続されている。トランジスタ１１のドレイン又はソースの一方は、配線Ｓ１に電気的に接続されている。トランジスタ１１のドレイン又はソースの他方は、容量素子の電極の一方と、トランジスタ１２のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ１２のドレイン又はソースの一方は、ノードＮＤ１に電気的に接続されている。トランジスタ１２のドレイン又はソースの他方は、表示素子の一方の電極に接続されている。容量素子の電極の他方は、配線ＣＯＭに電気的に接続されている。
【００４７】
実施の形態１では、表示素子に発光層を有する発光素子を用いた例について説明をする。発光素子の一例として、ＥＬ素子について説明する。ＥＬ素子は、陽極、陰極、及びこれらに挟まれている発光層を有している。発光層は、有機化合物を含む。陽極及び陰極のいずれか一方が画素電極であり、画素電極はトランジスタ１２のドレイン又はソースの他方と電気的に接続されている。ＥＬ素子の発光層は、発光性の物質を少なくとも含んでいる。発光性の物質としては、有機ＥＬ材料、無機ＥＬ材料等がある。また、発光層の発光としては、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）がある。陽極及び陰極のいずれか他方は、配線Ｃａｔｈに電気的に接続されている。
【００４８】
近接センサ７０６は、近接センサ７０６に近づいてくる検知体を検出することができる。近接センサ７０６が検知体を検出するときは、スイッチ１０が有する端子１０ｄに出力信号Ｓｏｕｔを与えることができる。また、制御信号Ｃｔｌ１は、近接センサ７０６の検出機能の起動又は停止の制御をすることができる。スイッチ１０は、出力信号Ｓｏｕｔが与えられることによって、端子１０ａ又は端子１０ｂのいずれかを端子１０ｃに導通させることができる。即ち、スイッチ１０は、配線ＡＮＯ又は配線ＣＯＭのいずれかをノードＮＤ１に導通させる機能を有している。
【００４９】
一例として、近接センサ７０６は、検知体を検出するとき出力信号ＳｏｕｔをＨｉｇｈにすることができる。よって、スイッチ１０は、端子１０ｄにＨｉｇｈが与えられ、端子１０ｂを端子１０ｃに導通させる。即ち、近接センサ７０６がスイッチ１０を制御することができる。よって、配線ＣＯＭの電圧は、スイッチ１０を介してトランジスタ１２のソース又はドレインの一方に与えられる。
【００５０】
また、近接センサ７０６は、検知体を検出しないとき、出力信号ＳｏｕｔをＬｏｗにすることができる。よって、スイッチ１０は、端子１０ｄにＬｏｗが与えられ、端子１０ａを端子１０ｃに導通させる。よって、配線ＡＮＯの電圧は、スイッチ１０を介してトランジスタ１２のソース又はドレインの一方に与えられる。
【００５１】
配線ＧＤ１は、走査信号が与えられるため走査線と言い換えることができる。走査信号がＨｉｇｈのときは、トランジスタ１１のゲートがＨｉｇｈになり、トランジスタ１１がオンになる。配線Ｓ１は、画像データの信号が与えられるため信号線と言い換えることができる。画像データは、配線Ｓ１に電圧として与えられる。画像データは、トランジスタ１１を介して容量素子１３に与えられる。走査信号がＬｏｗのとき、トランジスタ１１のゲートがＬｏｗになり、トランジスタ１１はオフになる。したがって、画像データが容量素子１３に保持される。
【００５２】
容量素子１３に保持された画像データの電圧は、トランジスタ１２のゲートに与えられる。画像データの電圧は、配線ＣＯＭに与えられた電圧を基準電圧として保持される。したがって、トランジスタ１２のソース又はドレインの電圧に影響されずに保持することができる。
【００５３】
したがって、近接センサ７０６が検知体を検出しないときは、配線ＡＮＯの電圧がノードＮＤ１に与えられる。したがって、容量素子１３に保持された画像データに応じた電圧が、トランジスタ１２によって電流に変換され、表示素子７２０ａに与えられる。即ち、ノードＮＤ１に与える電圧は、表示素子７２０ａの発光に寄与する電圧であることが好ましい。
【００５４】
また、近接センサ７０６が検知体を検出するときは、配線ＣＯＭの電圧がノードＮＤ１に与えられる。配線ＣＯＭの電圧は、画像データのもっとも小さな電圧以下が好ましい。もしくは、配線ＣＯＭの電圧は、配線Ｃａｔｈに与えられる電圧と同じでもよい。即ち、ノードＮＤ１に与える電圧は、表示素子７２０ａの発光に寄与しない電圧であることが好ましい。
【００５５】
したがって、近接センサ７０６が検知体を検出するときは、画像データの電圧によらず表示素子７２０ａは発光しない。また、容量素子１３で保持する画像データの電圧は、ノードＮＤ１の電圧が変わっても影響を受けない。再び、近接センサ７０６が検知体を検出しなくなるときは、スイッチ１０が切り替わり、配線ＡＮＯがノードＮＤ１と導通する。したがって、表示素子７２０ａは、配線ＡＮＯの電圧がノードＮＤ１に与えられることで、容量素子１３が保持する表示データを用いて表示することができる。表示データを更新せずに再表示ができるため、表示を更新するための電力の消費を抑えることができる。
【００５６】
ノードＮＤ１は、スイッチ１０を介して配線ＡＮＯによって与えられる発光に寄与する電圧、又は配線ＣＯＭによって与えられる発光に寄与しない電圧のいずれかが与えられる。スイッチ１０の制御は、近接センサ７０６の検出信号により制御されるため、表示装置７０８ａの画像データの更新とは異なるタイミングで制御することができる。また、容量素子１３で保持する画像データは、トランジスタ１２のソース又はドレインとは電気的に接続されていないため、ノードＮＤ１の影響を受けない。したがって、発光素子が発光しない期間は、非表示のアイドリング・ストップ駆動ということができる。
【００５７】
図２は、電子機器７００の構成を示す。電子機器７００は、図１で示した表示装置７０８ａを備えている。電子機器７００は、プロセッサ７０１、記憶装置７０２、通信モジュール７０３、スピーカ７０４、マイク７０５、近接センサ７０６、イメージセンサ７０７、表示モジュール７０８、出力装置７０９、入力装置７１０、バッテリ７１１を有している。
【００５８】
記憶装置７０２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７０１を介して記憶装置７０２、通信モジュール７０３、スピーカ７０４、マイク７０５、近接センサ７０６、イメージセンサ７０７、表示モジュール７０８、出力装置７０９、入力装置７１０、バッテリ７１１を使用することができる。記憶装置７０２は、電子機器７００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、電子機器７００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。
【００５９】
記憶装置７０２又は表示モジュール７０８が有するフレームメモリ７０８ｄ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好ましい。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。
【００６０】
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。
【００６１】
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６にて詳細な説明をする。
【００６２】
通信モジュール７０３は、無線通信の機能と、有線通信の機能と、を有している。通信モジュール７０３が無線通信を行うとき、通信モジュール７０３が搬送波を用いて、通話、操作命令、データ、プログラムなどを送受信することができる。通信モジュール７０３は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ：登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等のＩＥＥＥにより通信規格化された仕様を利用することができる。
【００６３】
近接センサ７０６は、近接センサの機能を備えている。近接センサは、光センサ、赤外線センサ、イメージセンサ、磁界センサ、電磁波センサ、電界センサ、超音波センサなどを利用することができる。したがって、近接センサ７０６は、近接センサ７０６に近づいてくる検知体を検出することができる。
【００６４】
イメージセンサ７０７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。またイメージセンサは、複数のイメージセンサ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。
【００６５】
ＣＭＯＳイメージセンサ及びＣＣＤイメージセンサは、顔や、被服や、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、イメージセンサ７０７は複数のセンサを組み合わせて構成することができる。
【００６６】
表示モジュール７０８は、表示装置７０８ａと、タッチパネル７０８ｂと、を有している。表示装置７０８ａは、ディスプレイコントローラ７０８ｃと、フレームメモリ７０８ｄと、表示パネル７０８ｅと、を有している。表示パネル７０８ｅは、ディスプレイコントローラ７０８ｃ及びフレームメモリ７０８ｄによって制御される。
【００６７】
表示パネル７０８ｅは、表示領域２０を有している。表示領域２０は、複数の画素回路７２０を有し、それぞれの画素回路７２０は、発光型の表示素子７２０ａを有している。表示装置７０８ａに用いるトランジスタについては、実施の形態６にて詳細な説明をする。
【００６８】
出力装置７０９は、外部記憶装置、外付け表示装置、点灯装置などがある。
【００６９】
入力装置７１０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。
【００７０】
例えば、電子機器７００の表示装置７０８ａは、アプリケーションプログラムによって表示されている。通信モジュール７０３は、通話機能が起動されると、プロセッサを介してアプリケーションプログラムに通知することができる。アプリケーションプログラムは、プロセッサを介して制御信号Ｃｔｌ１を制御し近接センサ７０６を起動することができる。
【００７１】
即ち、近接センサ７０６は、通信モジュール７０３を用いて通話が始まると、電子機器７００が耳のそばに移動するため、耳などを検知体として検出することができる。近接センサ７０６は、スイッチ１０を制御して配線ＣＯＭをノードＮＤ１に導通させる。よって、表示装置７０８ａは非表示になる。ただし、容量素子１３が保持する画像データは、更新されない。したがって、表示装置７０８ａが、非表示のアイドリング・ストップ駆動になる。電子機器７００は、通話後もしくは通話中、近接センサ７０６が検知体を検出しない位置まで移動すると、ノードＮＤ１と配線ＡＮＯとが導通し容量素子１３に保持された画像データによって容易に再表示することができる。
【００７２】
図３は、電子機器７００の一例を示す。電子機器７００は、筐体７００ａ、表示パネル７０８ｅ、スピーカ７０４、マイク７０５、近接センサ７０６ａ、近接センサ７０６ｂ、及びボタンスイッチ７１０ａを有している。
【００７３】
電子機器７００が備える近接センサは、一つ以上配置されることが好ましい。図３では、近接センサ７０６ａ及び７０６ｂの二つが配置された例を示している。ただし、近接センサのいずれか一つは、スピーカ７０４の近傍に配置されていることが好ましい。なお近傍とは、スピーカの端部から近接センサの端部までの距離が２０ｍｍ以内の位置に配置することが好ましい。もしくは、スピーカの端部から近接センサの端部までの距離が１０ｍｍ以内の位置に配置することがより好ましい。
【００７４】
また、複数の近接センサを配置するときは、例として近接センサ７０６ａの端部から、近接センサ７０６ｂの端部までの距離が、５０ｍｍ以上離れた位置に配置することが好ましい。もしくは、近接センサ７０６ａの端部から、近接センサ７０６ｂの端部までの距離が、８０ｍｍ以上離れた位置に配置することが好ましい。二つの近接センサを離して配置することで、指などの検知体による誤検出を防止することができる。
【００７５】
図４は、電子機器７００の動作を、フローチャートに沿って説明する。アプリケーションプログラムが、表示装置７０８ａで表示をしているとき、通信モジュール７０３が通話機能を起動されたときの動作を説明する。
【００７６】
ＳＴ１０００は、アプリケーションプログラムが通信モジュール７０３の通話機能を起動するステップである。利用者は、電子機器７００を用いて通話をすることができる。
【００７７】
ＳＴ１００１は、アプリケーションプログラムが近接センサ７０６を起動するステップである。
【００７８】
ＳＴ１００２は、近接センサ７０６が、検知体を検出するか判断するステップである。近接センサ７０６が検知体を検出するときは、ＳＴ１００３に移行する。近接センサ７０６が検知体を検出しないときは、ＳＴ１００４に移行する。
【００７９】
ＳＴ１００３は、表示装置７０８ａを非表示にするステップである。表示を非表示にするときは、スイッチ１０を制御し、配線ＣＯＭをノードＮＤ１に導通させる。よって、トランジスタ１２がオフとなる。したがって、表示素子７２０ａは、トランジスタ１２からの電流が供給されなくなり非表示になる。
【００８０】
ＳＴ１００４は、表示装置７０８ａを表示するステップである。表示データは、容量素子１３に保持されている。よって、近接センサ７０６は、スイッチ１０を制御し、配線ＡＮＯをノードＮＤ１に導通させる。したがって、表示装置７０８ａは、表示データを用いて容易に再表示することができる。アプリケーションプログラムは、表示データを更新せずに表示を回復させることができるため、非表示のアイドリング・ストップ駆動で制御することができる。
【００８１】
ＳＴ１００５は、通話機能が停止されたかを判断するステップである。通話機能が停止されたときはＳＴ１００６に移行する。通話機能が起動されているときは、ＳＴ１００２へ移行する。
【００８２】
ＳＴ１００６は、アプリケーションプログラムが近接センサ７０６を停止するステップである。
【００８３】
ＳＴ１００７は、アプリケーションプログラムが容量素子１３に保持された表示データを用いて再表示するステップである。
【００８４】
アプリケーションプログラムは、近接センサ７０６の検出結果に従い、表示もしくは非表示の切り替えを容易にすることができる。表示装置７０８ａは、表示の切り替えを行うとき、表示データの更新を必要としないため、消費電力を低減することができる。
【００８５】
表示素子は、発光素子に限定されない。表示素子は、透光型の液晶表示素子、反射型の液晶素子、電気泳動素子、又はＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子でもよい。表示素子が透光型の液晶表示素子のときは、近接センサ７０６がバックライトの点灯又は非点灯を制御することができる。
【００８６】
図５は、図１と異なる構成について説明する。図５は、配線ＧＤ２と、配線ＶＢＩＡＳと、画素回路７２０がトランジスタ１４を有している。トランジスタ１４のゲートは、配線ＧＤ２と電気的に接続されている。トランジスタ１４のソース又はドレインの一方は配線ＶＢＩＡＳと電気的に接続されている。トランジスタ１４のソース又はドレインの他方はトランジスタ１２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。また、配線ＶＢＩＡＳは、スイッチ１０の端子１０ｂに電気的に接続されている。容量素子１３の電極の他方は配線ＣＯＭと電気的に接続されている。
【００８７】
図５で示す、画素回路７２０は、配線Ｓ１より画像データを与えるとき、トランジスタ１２のソース又はドレインの他方を、トランジスタ１４を介して配線ＶＢＩＡＳに与えられた電圧で固定することができる。したがって、配線ＧＤ２に与えられる走査信号は、配線ＧＤ１に与えられる走査信号と同期して制御されることが好ましい。配線ＶＢＩＡＳ及び配線ＣＯＭに与えられる電圧は、表示素子７２０ａの発光に寄与しない電圧であることが好ましい。配線ＶＢＩＡＳに与えられる電圧は、配線ＣＯＭに与えられる電圧と同じ電圧でもよい。又は、配線ＶＢＩＡＳに与えられる電圧は、配線ＣＯＭに与えられる電圧と異なる電圧でもよい。
【００８８】
したがって、図５で示した構成においても、近接センサ７０６は、表示装置７０８ａの表示を非表示にすることができる。近接センサ７０６は、表示装置７０８ａの表示をアイドリング・ストップ駆動で制御することができる。アイドリング・ストップ駆動については、すでに説明しているため省略する。
【００８９】
画素回路７２０が有するトランジスタの数、電気的な接続が異なる構成であっても、近接センサ７０６とスイッチ１０とを利用したアイドリング・ストップ駆動で表示を制御することができる。表示装置７０８ａは、表示素子７２０ａの表示又は非表示を容易に制御することができる。さらに、表示装置７０８ａは、非表示から表示に移行するときに、表示データを更新せずに再表示することができるため、ディスプレイコントローラ７０８ｃの消費電力を小さくすることができる。つまり、ディスプレイコントローラ７０８ｃは、近接センサ７０６から出力信号Ｓｏｕｔが与えられることで、パワーゲーティング機能を備えることができる。したがって電子機器７００は、さらに、消費電力を小さくすることができる。
【００９０】
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、電子機器７００に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、電子機器７００に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を有していなくてもよい。
【００９１】
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。
【００９２】
（実施の形態２）
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６を用いて説明を行う。
【００９３】
［画素について］
まず、画素について、図６（Ａ１）（Ａ２）（Ｂ）を用いて説明する。
【００９４】
図６（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６（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６（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６（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。
【００９５】
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、例えば配線として機能する。配線９０４は、例えば配線として機能する。配線９０６は、例えば発光素子に電位を供給する配線として機能する。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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
図６（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。
【００９９】
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６（Ａ２）は、図６（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
また、図６（Ａ２）に示す一点鎖線Ａ−Ｂの切断面に相当する断面図を図６（Ｂ）に示す。なお、図６（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、配線駆動回路部又は配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。
【０１０２】
図６（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
以上、本実施の形態で示す構成は、他の実施の形態で示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１の電子機器７００とは異なる構成について、図７乃至図９を用いて説明する。
【０１０６】
図７が図２で示した電子機器７００と異なる点について説明する。図７で示した電子機器７００が有する表示装置７０８ａは、表示パネル７０８ｆが二つの異なる表示素子を有している。表示素子７２０ａは、発光素子を有している。の表示素子７２０ｂは、反射型表示素子を有している。
【０１０７】
図８では、図１と異なる構成について説明をする。図８で示す画素回路７２０は、トランジスタ１５と、容量素子１６と、表示素子７２０ｂと、を有している。トランジスタ１５のゲートは、配線ＧＤ３と電気的に接続されている。よって、画素回路７２０は、第１の表示領域を表示する表示素子７２０ａと、第２の表示領域を表示する表示素子７２０ｂとの二つの表示素子を有している。表示素子７２０ａは、図１で示したように発光素子であることが好ましい。表示素子７２０ｂは反射型表示素子であることが好ましい。かつ、反射型表示素子は、液晶層を有していることが好ましい。また、表示素子７２０ａと、表示素子７２０ｂとは、異なるタイミングで表示データが更新されることが好ましい。
【０１０８】
画素回路７２０に用いられるトランジスタは、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ることが好ましい。オフ電流が小さなトランジスタは、トランジスタがオフのときもデータを保持することができる。
【０１０９】
例えば、表示装置７０８ａは、近接センサ７０６が検知体を検出することによって表示素子７２０ａは非表示となる。さらにディスプレイコントローラ７０８ｃがパワーゲーティングしても、トランジスタ１１は、オフ電流の小さなトランジスタを用いることで、表示データを保持することができる。よって、表示データは、更新されなくても表示データが保持される。したがって、オフ電流の小さなトランジスタは、表示品質の劣化を低減させることができる。
【０１１０】
また、表示素子７２０ｂは、外光を反射することで表示を行うため、消費電力を小さくすることができる。さらに、トランジスタ１５は、オフ電流の小さなトランジスタを用いることで、表示データは、更新されなくても表示データが保持される。したがって、オフ電流の小さなトランジスタは、表示品質の劣化を低減させた表示を保持することができる。金属酸化物を半導体に用いたトランジスタについては実施の形態６で詳細な説明をする。
【０１１１】
図９では、図５と異なる構成について説明をする。図９で示す画素回路７２０は、トランジスタ１５と、容量素子１６と、表示素子７２０ｂとを有している。表示素子７２０ｂの説明は省略する。
【０１１２】
画素回路７２０が有するトランジスタの数、表示素子の数などが異なる構成であっても、近接センサ７０６と、スイッチ１０と、を利用したアイドリング・ストップ駆動で表示を制御することができる。表示装置７０８ａは、表示素子７２０ａが有する発光素子の表示又は非表示を簡便に制御することができる。さらに、表示装置７０８ａは、表示素子７２０ｂが有する反射型表示素子を用いて、外光を反射することで表示を保持することができる。
【０１１３】
したがって、表示装置７０８ａは、自発光のため電力を消費する表示素子７２０ａを近接センサ７０６によって非表示に移行し、電力を消費しない反射型表示素子を用いて表示を保持することができる。反射型表示素子がオフの小さなトランジスタ１５を用いて表示を保持することを、表示のアイドリング・ストップ駆動ということができる。即ち、表示装置７０８ａが有する画素回路７２０は、非表示のアイドリング・ストップ駆動と、表示のアイドリング・ストップ駆動とを、同じタイミングで用いることで消費電力を小さくすることができる。
【０１１４】
さらに、ディスプレイコントローラ７０８ｃは、近接センサ７０６から出力信号Ｓｏｕｔが与えられることで、パワーゲーティング機能を備えることができる。したがって電子機器７００は、表示素子７２０ｂの表示を保持したまま、さらに、消費電力を小さくすることができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（実施の形態４）
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。
【０１１７】
また、ハイブリッド表示方法とは、同一画素又は同一副画素において複数の光を表示し、文字又は／及び画像を表示する方法である。また、ハイブリッドディスプレイとは、表示部に含まれる同一画素又は同一副画素において複数の光を表示し、文字又は／及び画像を表示する集合体である。
【０１１８】
ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素又は同一副画素において、第１の光と、第２の光の表示タイミングを異ならせて表示する方法がある。このとき、同一画素又は同一副画素において、同一色調（赤、緑、又は青、もしくはシアン、マゼンタ、又はイエローのいずれかの一）の第１の光及び第２の光を同時に表示し、表示部において文字又は／及び画像を表示させることができる。
【０１１９】
また、ハイブリッド表示方法の一例としては、反射光と自発光とを同一画素又は同一副画素で表示する方法がある。同一色調の反射光及び自発光（例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光、ＬＥＤ光等）を、同一画素又は同一副画素で、同時に表示させることができる。
【０１２０】
なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素又は同一副画素ではなく、隣接する画素又は隣接する副画素において、複数の光を表示してもよい（１の一部）。また、第１の光及び第２の光を同時に表示するとは、人の目の感覚でちらつきを感知しない程度に第１の光及び第２の光を同じ期間表示することをいい、人の目の感覚でちらつきを感知しなければ、第１の光の表示期間と第２の光の表示期間がずれていてもよい。
【０１２１】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一の副画素において、複数の表示素子を有し、同じ期間に複数の表示素子それぞれが表示する集合体である。また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一の副画素において、複数の表示素子と、表示素子を駆動する能動素子とを有する。能動素子として、スイッチ、トランジスタ、薄膜トランジスタ等がある。複数の表示素子それぞれに能動素子が接続されているため、複数の表示素子それぞれの表示を個別に制御することができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（、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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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、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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
［表示装置の構成例］
【０１４０】
図１０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、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。
【０１４１】
図１０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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
以上が表示装置の構成例についての説明である。
【０１４５】
［画素ユニットの構成例］
続いて、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて画素ユニット７５について説明する。図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、画素ユニット７５の構成例を示す模式図である。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
〔第１のモード〕
図１１（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１１（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。
【０１４９】
〔第２のモード〕
図１１（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１１（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。
【０１５０】
〔第３のモード〕
図１１（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１１（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。
【０１５１】
したがって、実施の形態２で示した表示パネル７０８ｆは、発光型の表示素子７２０ａと、反射型の表示素子７２０ｂ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。
【０１５２】
以上が画素ユニット７５の構成例についての説明である。
【０１５３】
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。
【０１５４】
（実施の形態５）
以下では、実施の形態３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。
【０１５５】
［構成例］
図１２（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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
図１２（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。
【０１５９】
図１２（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。
【０１６０】
図１２（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１２（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。
【０１６１】
また、図１２（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
［回路構成例］
図１３は、画素４１０の構成例を示す回路図である。図１３では、隣接する２つの画素４１０を示している。図１０と異なる点は、画素回路が有する容量素子へ画像データを書き込む配線Ｓ１及び配線Ｓ２を有している例を示している。
【０１６６】
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ＧＤ３、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１３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。
【０１６７】
図１３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。
【０１６８】
スイッチＳＷ１は、ゲートが配線ＧＤ３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。
【０１６９】
また、スイッチＳＷ２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、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭ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。
【０１７０】
図１３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。
【０１７１】
配線ＧＤ３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。
【０１７２】
配線ＧＤ１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。
【０１７３】
図１３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ＧＤ３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ＧＤ１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ＧＤ３、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。
【０１７４】
なお、図１４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１４（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、３６０ＧＤ３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。
【０１７５】
図１４（Ａ）では図１３の例に加えて、画素４１０に配線ＧＤ４及び配線Ｓ３が接続されている。
【０１７６】
図１４（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。
【０１７７】
また、図１４（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。
【０１７８】
［表示パネルの構成例］
図１５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１５では、基板３６１を破線で明示している。
【０１７９】
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１５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１５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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
また、図１５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、又は配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配線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や配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。
【０１８３】
図１５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。
【０１８４】
また、図１５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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
［断面構成例１］
図１６に、図１５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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
ここで、図１６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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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１６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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
図１６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。
【０２０５】
図１６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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
〔断面構成例２〕
図１７に示す表示パネルは、図１６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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
例えば、図１８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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
（実施の形態６）
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、トランジスタの半導体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、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。また、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。
【０２２２】
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【０２２３】
また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、又は材料の構成の一例を表す。
【０２２４】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【０２２５】
また、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【０２２６】
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳ又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、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）と呼称することもできる。
【０２２７】
＜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−ＯＳの構成について説明する。
【０２２８】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、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金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、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。
【０２２９】
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、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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、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、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０２３８】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０２３９】
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法の一つであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０２４０】
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【０２４１】
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、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ことが確認できる。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を適用可能な携帯可能な電子機器について説明する。
【０２４９】
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に、携帯情報端末８００の一例を示す。携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
【０２５０】
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、図１９（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図１９（Ｂ）に示すように筐体８０１と筐体８０２を開くことができる。
【０２５１】
例えば表示部８０３及び表示部８０４に、文書情報を表示することが可能であり、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部８０３及び表示部８０４に静止画像や動画像を表示することもできる。
【０２５２】
このように、携帯情報端末８００は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
【０２５３】
なお、筐体８０１及び筐体８０２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
【０２５４】
図１９（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図１９（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
【０２５５】
携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部８１２に触れることで行うことができる。
【０２５６】
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０２５７】
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサ又は加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２を触れること、操作ボタン８１３の操作、又はマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【０２５８】
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０２５９】
図１９（Ｄ）に、カメラの一例を示す。カメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
【０２６０】
ここではカメラ８２０として、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体が一体となっていてもよい。
【０２６１】
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、又は動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
【０２６２】
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。又は、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
【０２６３】
本発明の半導体装置を本実施の形態の携帯可能な電子機器に用いた場合、利用者が電子機器を使用するとき、近接センサが起動することで、表示又は非表示を簡便に切り替えることができる。さらに電子機器は、消費電力を小さくすることができる。なお、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】
【０２６４】
Ｃ１    容量素子
Ｃ２    容量素子
Ｃｔｌ１    制御信号
ＧＤ１    配線
ＧＤ２    配線
ＧＤ３    配線
ＧＤ４    配線
ＮＤ１    ノード
ＮＤ２    ノード
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    スイッチ
１０ａ    端子
１０ｂ    端子
１０ｃ    端子
１０ｄ    端子
１１    トランジスタ
１２    トランジスタ
１３    容量素子
１４    トランジスタ
１５    トランジスタ
１６    容量素子
２０    表示領域
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
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
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
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
７００    電子機器
７００ａ    筐体
７０１    プロセッサ
７０２    記憶装置
７０３    通信モジュール
７０４    スピーカ
７０５    マイク
７０６    近接センサ
７０６ａ    近接センサ
７０６ｂ    近接センサ
７０７    イメージセンサ
７０８    表示モジュール
７０８ａ    表示装置
７０８ｂ    タッチパネル
７０８ｃ    ディスプレイコントローラ
７０８ｄ    フレームメモリ
７０８ｅ    表示パネル
７０８ｆ    表示パネル
７０９    出力装置
７１０    入力装置
７１０ａ    ボタンスイッチ
７１１    バッテリ
７２０    画素回路
７２０ａ    表示素子
７２０ｂ    表示素子
８００    携帯情報端末
８０１    筐体
８０２    筐体
８０３    表示部
８０４    表示部
８０５    ヒンジ部
８１０    携帯情報端末
８１１    筐体
８１２    表示部
８１３    操作ボタン
８１４    外部接続ポート
８１５    スピーカ
８１６    マイク
８１７    カメラ
８２０    カメラ
８２１    筐体
８２２    表示部
８２３    操作ボタン
８２４    シャッターボタン
８２６    レンズ
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
９１６Ｂ    発光領域
９１６Ｇ    発光領域
９１６Ｒ    発光領域
９３０ＥＬ    発光素子
【図１】
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【図２】
2018106069.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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