(57)【要約】【課題】消費電力を低減可能な表示装置を提供すること。表示装置の開口率を高めること。【解決手段】表示装置は、第１の副画素と、第２の副画素を有する画素を有する構成とする。第１の副画素は、第１の着色層と第１のトランジスタを有し、第２の副画素は、第２の着色層と第２のトランジスタを有する。少なくとも第１のトランジスタ及び第２のトランジスタがそれぞれ有する半導体層の、チャネルが形成されうる部分は、第１の着色層と重畳するように配置される。第１の着色層は、第２の着色層と比較して、短波長側の光を吸収しやすい着色層とし、トランジスタを構成する半導体層、電極、配線等は、可視光を透過する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の着色層と、第２の着色層と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有し、
前記第１の表示素子は、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ、前記第１の着色層と重畳し、
前記第２の表示素子は、前記第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ、前記第２の着色層と重畳し、
前記第１のトランジスタは、第１の半導体層を有し、
前記第２のトランジスタは、第２の半導体層を有し、
前記第１の半導体層と、前記第２の半導体層とは、それぞれ前記第１の着色層と重畳する部分を有する、
表示装置。
【請求項２】
第１の着色層と、第２の着色層と、第３の着色層と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の表示素子と、第２の表示素子と、第３の表示素子と、を有し、
前記第１の表示素子は、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ、前記第１の着色層と重畳し、
前記第２の表示素子は、前記第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ、前記第２の着色層と重畳し、
前記第３の表示素子は、前記第３のトランジスタと電気的に接続され、且つ、前記第３の着色層と重畳し、
前記第１のトランジスタは、第１の半導体層を有し、
前記第２のトランジスタは、第２の半導体層を有し、
前記第３のトランジスタは、第３の半導体層を有し、
前記第１の半導体層、前記第２の半導体層、及び前記第３の半導体層は、それぞれ前記第１の着色層と重畳する部分を有する、
表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の着色層は、前記第２の着色層よりも長波長の光を透過する、
表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の着色層は、赤色の光を透過する、
表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
白色光を呈する光源を有し、
前記第１の着色層は、前記光源と前記第１の半導体層の間、及び、前記光源と前記第２の半導体層の間に位置する、
表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第１のトランジスタは、第１のゲート電極、並びに前記第１の半導体層と接続する第１の電極及び第２の電極を有し、
前記第２のトランジスタは、第２のゲート電極、並びに前記第２の半導体層と接続する第３の電極及び第４の電極を有し、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極、及び前記第４の電極は、それぞれ可視光を透過し、且つ、前記第１の着色層と重畳する部分を有する、
表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極は、それぞれ可視光を透過し、且つ前記第１の着色層と重畳する部分を有する、
表示装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極は、それぞれ可視光を遮光する、
表示装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
第１の配線及び第２の配線を有し、
前記第１の電極は、前記第１の配線と電気的に接続し、
前記第２の電極は、前記第１の表示素子と電気的に接続し、
前記第３の電極は、前記第２の配線と電気的に接続し、
前記第４の電極は、前記第２の表示素子と電気的に接続し、
前記第４の電極は、前記第２の配線と交差する部分を有する、
表示装置。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
第１の配線及び第２の配線を有し、
前記第１の電極は、前記第１の配線と電気的に接続し、
前記第２の電極は、前記第１の表示素子と電気的に接続し、
前記第３の電極は、前記第２の配線と電気的に接続し、
前記第４の電極は、前記第２の表示素子と電気的に接続し、
前記第４の電極は、前記第１の配線と交差する部分、及び前記第２の配線と交差する部分を有する、
表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
第１の配線及び第２の配線を有し、
前記第１のトランジスタは、第１のゲート電極を有し、
前記第２のトランジスタは、第２のゲート電極を有し、
前記第１の半導体層は、前記第１のゲート電極と重畳する部分と、前記第１の配線と接続する部分と、を有し、
前記第２の半導体層は、前記第２のゲート電極と重畳する部分と、前記第２の配線と接続する部分と、前記第２の配線と交差する部分と、を有する、
表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
第１の配線及び第２の配線を有し、
前記第１のトランジスタは、第１のゲート電極を有し、
前記第２のトランジスタは、第２のゲート電極を有し、
前記第１の半導体層は、前記第１のゲート電極と重畳する部分と、前記第１の配線と接続する部分と、を有し、
前記第２の半導体層は、前記第２のゲート電極と重畳する部分と、前記第２の配線と接続する部分と、前記第２の配線と交差する部分と、前記第１の配線と交差する部分と、を有する、
表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
前記第１の半導体層、及び前記第２の半導体層は、それぞれ金属酸化物を含む、
表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記第１の表示素子は、第５の電極と、第６の電極と、液晶と、を有し、
前記第５の電極は、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、
前記第５の電極及び前記第６の電極は、それぞれ可視光を透過する、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
電子機器の省電力化が求められている。特に、スマートフォンやタブレット端末などの携帯型の電子機器はバッテリを電源として用いるために、消費電力が高いと一度の充電で使用可能な期間が短くなってしまう。
【０００５】
また、電子機器に搭載される表示装置の一つに、液晶表示装置が知られている。透過型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用してバックライトからの光の透過量を制御することでコントラストを表現し、画像表示を行うものである。
【０００６】
例えば、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶表示装置（液晶パネル）の消費電力を低減する１つの方法として、バックライトからの光を効率的に取り出すことが挙げられる。
【０００９】
本発明の一態様は、消費電力を低減可能な表示装置を提供することを課題の一とする。または、表示装置の開口率を高めることを課題の一とする。または、高い開口率と、高い信頼性を兼ね備えた表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
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抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は第１の着色層と、第２の着色層と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有する表示装置である。第１の表示素子は、第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ、第１の着色層と重畳する。第２の表示素子は、第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ、第２の着色層と重畳する。第１のトランジスタは、第１の半導体層を有し、第２のトランジスタは、第２の半導体層を有する。第１の半導体層と、第２の半導体層とは、それぞれ第１の着色層と重畳する部分を有する。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、第１の着色層と、第２の着色層と、第３の着色層と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第１の表示素子と、第２の表示素子と、第３の表示素子と、を有する表示装置である。第１の表示素子は、第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ、第１の着色層と重畳する。第２の表示素子は、第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ、第２の着色層と重畳する。第３の表示素子は、第３のトランジスタと電気的に接続され、且つ、第３の着色層と重畳する。第１のトランジスタは、第１の半導体層を有し、第２のトランジスタは、第２の半導体層を有し、第３のトランジスタは、第３の半導体層を有する。第１の半導体層、第２の半導体層、及び第３の半導体層は、それぞれ第１の着色層と重畳する部分を有する。
【００１３】
また、上記において、第１の着色層は、第２の着色層よりも長波長の光を透過することが好ましい。または、第１の着色層は、赤色の光を透過することが好ましい。
【００１４】
また、上記において、白色光を呈する光源を有することが好ましい。このとき、第１の着色層は、光源と第１の半導体層の間、及び、光源と第２の半導体層の間に位置することが好ましい。
【００１５】
また、上記において、第１のトランジスタは、第１のゲート電極、並びに第１の半導体層と接続する第１の電極及び第２の電極を有し、第２のトランジスタは、第２のゲート電極、並びに第２の半導体層と接続する第３の電極及び第４の電極を有する構成とすることが好ましい。このとき、第１の電極、第２の電極、第３の電極、及び第４の電極は、それぞれ可視光を透過し、且つ、第１の着色層と重畳する部分を有することが好ましい。また、このとき、第１のゲート電極及び第２のゲート電極も、それぞれ可視光を透過し、且つ第１の着色層と重畳する部分を有することが好ましい。または、第１のゲート電極及び第２のゲート電極が、それぞれ可視光を遮光する機能を有していてもよい。
【００１６】
また、上記において、第１の配線及び第２の配線を有することが好ましい。このとき、第１の電極は第１の配線と電気的に接続し、第２の電極は第１の表示素子と電気的に接続し、第３の電極は第２の配線と電気的に接続し、第４の電極は第２の表示素子と電気的に接続する構成とすることが好ましい。このとき、第４の電極は、第２の配線と交差する部分を有する構成とすることが好ましい。または、第４の電極は、第１の配線と交差する部分、及び第２の配線と交差する部分を有することが好ましい。または、第４の電極は、第１の配線及び第２の配線のいずれとも交差しないことが好ましい。
【００１７】
また、上記において、第１の配線及び第２の配線を有することが好ましい。このとき、第１のトランジスタは、第１のゲート電極を有し、第２のトランジスタは、第２のゲート電極を有する構成とする。このとき、第１の半導体層は、第１のゲート電極と重畳する部分と、第１の配線と接続する部分と、を有し、第２の半導体層は、第２のゲート電極と重畳する部分と、第２の配線と接続する部分を有する構成とする。このとき、第２の半導体層が、第２の配線と交差する部分と、を有する構成とすることが好ましい。または、第２の半導体層が、第２の配線と交差する部分、及び第１の配線と交差する部分を有することが好ましい。または、第２の半導体層は、第１の配線及び第２の配線のいずれとも交差しないことが好ましい。
【００１８】
また、上記において、第１の半導体層、及び第２の半導体層は、それぞれ金属酸化物を含むことが好ましい。
【００１９】
また、上記において、第１の表示素子は、第５の電極と、第６の電極と、液晶と、を有することが好ましい。このとき、第５の電極は、第１のトランジスタと電気的に接続され、第５の電極及び第６の電極は、それぞれ可視光を透過することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、消費電力を低減可能な表示装置を提供できる。または、表示装置の開口率を高めることができる。または、高い開口率と、高い信頼性を兼ね備えた表示装置を提供できる。または、新規な表示装置を提供できる。
【００２１】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】表示装置の構成例。
【図２】表示装置の構成例。
【図３】表示装置の構成例。
【図４】表示装置の構成例。
【図５】表示装置の構成例。
【図６】表示装置の構成例。
【図７】表示装置の構成例。
【図８】表示装置の構成例。
【図９】表示装置の構成例。
【図１０】表示装置の構成例。
【図１１】表示装置の構成例。
【図１２】表示装置の構成例。
【図１３】表示装置の構成例。
【図１４】表示装置の構成例。
【図１５】表示装置の構成例。
【図１６】表示装置の構成例。
【図１７】入力装置の構成例。
【図１８】入力装置の構成例。
【図１９】タッチパネルの構成例。
【図２０】回路図及びタイミングチャート。
【図２１】表示モジュールの構成例。
【図２２】電子機器の構成例。
【図２３】電子機器の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨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。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００２５】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、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。
【００２６】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
【００２７】
トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
【００２８】
本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
【００２９】
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
【００３０】
また、本明細書等において、タッチセンサは指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出する機能を有するものである。またその位置情報を検知する機能を有していてもよい。したがってタッチセンサは入力装置の一態様である。例えばタッチセンサは１以上のセンサ素子を有する構成とすることができる。
【００３１】
また、本明細書等では、タッチセンサを有する基板を、タッチセンサパネル、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。また、本明細書等では、タッチセンサパネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチセンサパネルモジュール、タッチセンサモジュール、センサモジュール、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。
【００３２】
なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。
【００３３】
タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル（または表示装置）、タッチセンサ機能つき表示パネル（または表示装置）とも呼ぶことができる。
【００３４】
タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部または表面にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。
【００３５】
また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。
【００３６】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。
【００３７】
本発明の一態様は、複数の透過型の液晶素子と、当該液晶素子と電気的に接続するトランジスタと、を備える、表示装置である。
【００３８】
液晶素子は、一対の電極と、液晶とを有する。一対の電極は、いずれも可視光を透過する。一対の電極の一方は、画素電極として機能し、トランジスタと電気的に接続される。一対の電極の他方は、共通電極として機能し、他の画素と共通の電位が供給される。
【００３９】
表示装置の表示領域には、複数の画素がマトリクス状に配列した構成を有する。画素は、２以上の副画素を有する。一つの副画素は、１つの画素電極と、選択トランジスタとして機能するトランジスタと、着色層と、を有する。
【００４０】
例えば、１つの画素は、第１の副画素と、第２の副画素とを有する。第１の副画素は、第１の着色層と第１のトランジスタを有し、第２の副画素は、第２の着色層と第２のトランジスタを有する。このとき、第１のトランジスタと、第２のトランジスタとは、それぞれ第１の着色層と重畳するように配置される。より具体的には、少なくとも第１のトランジスタ及び第２のトランジスタがそれぞれ有する半導体層の、チャネルが形成されうる部分が、第１の着色層と重畳するように配置される。
【００４１】
これにより、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタに照射される光は、いずれも第１の着色層を透過した光となる。したがって、第１のトランジスタと第２のトランジスタとは、それぞれ光を照射されることによって受ける影響の度合いを同等にすることができる。したがって、隣接する副画素間で、コントラストのばらつきが生じることを防ぐことができる。
【００４２】
さらに、第１の着色層は、第２の着色層と比較して、短波長側の光を吸収しやすい着色層であることが好ましい。特に、第１の着色層は、第２の着色層よりも長波長の光を透過し、それ以外の可視光を吸収する着色層であることが好ましい。これにより、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタに第１の着色層を介して照射される光は、入射光に比べて、短波長の光が吸収された光となるため、これらトランジスタが受ける光の影響を低減することができる。または、第１の着色層を透過した光を、各トランジスタへ影響を及ぼさない光とすることができる。これにより、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
【００４３】
ここで、バックライトを設ける場合には、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタと、バックライトとの間に、第１の着色層が配置されるように、バックライトを設けることが好ましい。これにより、バックライトから第１のトランジスタ及び第２のトランジスタに照射される光の影響を抑制することができる。
【００４４】
また、各トランジスタを挟んで、バックライトとは反対側（表示面側）に第１の着色層が設けられていてもよい。このとき、表示面側から表示装置に入射される外光がトランジスタに及ぼす影響を抑制することができる。
【００４５】
第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのチャネルが形成される半導体層には、半導体特性を示す金属酸化物（酸化物半導体（ＯＳ：Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ともいう）を適用することが好ましい。さらに、半導体層は、チャネル形成領域を挟む一対の低抵抗領域を有することが好ましい。当該低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも導電性が高い部分であり、酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）とも言うことができる。これにより、半導体層が配置された領域を、可視光を透過する領域（透過領域ともいう）として用いることができるため、表示装置の開口率を高めることができる。
【００４６】
さらに、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを構成する電極や配線等に、可視光を透過する材料を用いることが好ましい。特に、金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極のそれぞれに、透光性を有する導電性材料を用いることができる。これにより、表示装置の開口率をより高めることができる。
【００４７】
また、半導体層の低抵抗領域、ソース電極、及びドレイン電極はそれぞれ透光性を有するため、これらのコンタクト部もまた、透過領域として用いることができ、開口率をさらに高めることができる。
【００４８】
上述するように、半導体層のチャネル形成領域は、第１の着色層と重ねて配置されるため、ゲート電極が透光性を有し、当該チャネル形成領域に第１の着色層を介して光が照射される場合であっても、各トランジスタへの影響を抑制できる。
【００４９】
例えば第１の副画素は、画素電極が、透光性を有する半導体層、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極等と重畳する部分を有する構成とすることができる。
【００５０】
また、各副画素は保持容量として機能する容量素子を有していてもよい。このとき、容量素子を構成する一対の電極、及びこれと電気的に接続する配線等に、透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。各容量素子は、光の影響を受けにくいため、各副画素が有する着色層と重ねて配置すればよい。
【００５１】
ここで、ソース電極及びドレイン電極には透光性の材料を用い、ゲート電極には遮光性の材料を用いる構成としてもよい。このとき、遮光性のゲート電極を表示面側に配し、第１の着色層を各トランジスタよりもバックライト側に配置することが好ましい。これにより、バックライトからの光の影響は、第１の着色層により抑制でき、表示面側から入射される外光の影響は遮光性のゲート電極で抑制することができる。
【００５２】
また、各副画素に電気的に信号や電位を供給するための配線（バスラインともいう）は、透光性を有する材料を用いてもよいが、金属などの遮光性を有する材料を用いると配線抵抗を低減できるため好ましい。バスラインとしては、例えばゲート信号が供給される配線（ゲート線ともいう）、ソース信号が供給される配線（ソース線、または信号線ともいう）、共通電位や電源電位などが供給される配線（電源線ともいう）などが挙げられる。このとき、バスライン以外の部分を全て透過領域とすることができ、極めて高い開口率を実現できる。
【００５３】
なお、画素は異なる色の３つ以上の副画素を有していてもよい。このとき、最も短波長の光を透過する着色層と重なる領域にトランジスタを配置せず、その他の着色層と重畳してトランジスタを配置する構成とすることができる。特に、最も長波長側の光を透過する着色層と重畳して、それぞれの副画素のトランジスタを配置する構成とすることが好ましい。
【００５４】
例えば、画素が赤色、緑色、青色の３つの光に対応する副画素を有する場合、各副画素が有するトランジスタは、それぞれ青色以外の着色層、すなわち赤色または緑色の着色層に重ねて配置することができる。特に、赤色の着色層に重ねて、３つのトランジスタを配置することが好ましい。
【００５５】
以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。
【００５６】
［構成例１］
図１（Ａ）に、表示装置１０の斜視概略図を示す。表示装置１０は、基板１１と基板１２とが貼り合わされた構成を有する。図１（Ａ）では、基板１２を破線で示している。また図１（Ａ）は、表示面側とは反対側から見たときの斜視概略図に相当する。すなわち、表示装置１０は、基板１１側が表示面側となる。
【００５７】
表示装置１０は、表示部１３、回路１４、配線１５等を有する。基板１１には、例えば表示部１３に含まれ、画素電極として機能する導電層２１、回路１４、及び配線１５が設けられている。また図１（Ａ）では基板１１にＩＣ１７とＦＰＣ１６が実装されている例を示している。そのため、図１（Ａ）に示す構成は、表示モジュールとも呼ぶことができる。
【００５８】
回路１４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。
【００５９】
配線１５は、表示部１３や回路１４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、外部からＦＰＣ１６を介して配線１５に供給される。またはＩＣ１７から配線１５に供給される。
【００６０】
図１（Ａ）では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板１１にＩＣ１７が設けられている例を示している。ＩＣ１７は、例えば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ＩＣ１７を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ１７は、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等によりＦＰＣ１６に実装されていてもよい。
【００６１】
図１（Ａ）には、表示部１３の一部の拡大図を示している。表示部１３には、複数の表示素子が有する導電層２１がマトリクス状に配置されている。導電層２１は、例えば画素電極として機能する。
【００６２】
〔断面構成例〕
図１（Ｂ）に、図１（Ａ）中の切断線Ａ１−Ａ２に対応する断面の一例を示す。図１（Ｂ）には、隣接する３つの画素（副画素）を含む領域の断面を示している。またここでは、表示素子として透過型の液晶素子２０を適用した場合の例を示している。図１（Ｂ）において、基板１１側が表示面側となる。
【００６３】
表示装置１０は、基板１１と基板１２との間に、液晶２２が挟持された構成を有している。液晶素子２０は、基板１１側に設けられた導電層２１と、基板１２側に設けられた導電層２３と、これらに挟持された液晶２２と、を有する。また、液晶２２と導電層２１との間に配向膜２４ａが設けられ、液晶２２と導電層２３との間に配向膜２４ｂが設けられている。
【００６４】
導電層２１は、画素電極として機能する。また導電層２３は共通電極などとして機能する。また導電層２１と導電層２３は、いずれも可視光を透過する機能を有する。したがって、液晶素子２０は、透過型の液晶素子である。
【００６５】
図１（Ｂ）には、３つの液晶素子２０を明示している。液晶素子２０は、それぞれ着色層４１Ｒ、着色層４１Ｇ、または着色層４１Ｂと重畳する。また、２つの着色層の間には遮光層４２が設けられている。各着色層及び遮光層４２を覆って絶縁層２６が設けられ、絶縁層２６を覆って導電層２３が設けられている。また遮光層４２は、トランジスタ３０Ｒ等と、導電層２１とのコンタクト部にも重ねて配置されていることが好ましい。
【００６６】
例えば、着色層４１Ｒは赤色の光を透過し、それ以外の波長の可視光を吸収する。また着色層４１Ｇは緑色の光を透過し、それ以外の波長の可視光を吸収する。また着色層４１Ｂは、青色の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する。着色層４１Ｒ、着色層４１Ｇ、または着色層４１Ｂを透過した、光２５Ｒ、光２５Ｇ、及び光２５Ｂは、それぞれ可視光領域に２以上のピークを有していてもよいが、可視光領域に単一ピークを有する光であることが好ましい。ここで、着色層４１Ｒは、３つの着色層の中で、最も長波長の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収しうる層である。
【００６７】
なお、着色層４１Ｒ、着色層４１Ｇ、及び着色層４１Ｂのそれぞれが透過する光の色はこれに限られない。
【００６８】
図１（Ｂ）には、着色層４１Ｒが設けられている領域を表示領域１３Ｒ、着色層４１Ｇが設けられている領域を表示領域１３Ｇ、着色層４１Ｂが設けられている領域を表示領域１３Ｂとして示している。また異なる色の表示領域の間には、遮光層４２が設けられる遮光領域を有することが好ましい。
【００６９】
基板１１よりも外側には偏光板３９ａが配置され、基板１２よりも外側には偏光板３９ｂが配置されている。さらに、偏光板３９ｂよりも外側に、バックライトユニット９０が設けられている。図１（Ｂ）に示す表示装置１０は、基板１１側が表示面側となる。
【００７０】
基板１１上には、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｇ、及びトランジスタ３０Ｂがそれぞれ設けられている。各トランジスタは、例えばそれぞれ副画素の選択トランジスタとして機能する。トランジスタ３０Ｒは、着色層４１Ｒと重なる導電層２１と電気的に接続する。トランジスタ３０Ｇは、着色層４１Ｇと重なる導電層２１と電気的に接続する。トランジスタ３０Ｂは、着色層４１Ｂと重なる導電層２１と電気的に接続する。
【００７１】
図１（Ｃ）に、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｇ、及びトランジスタ３０Ｂに適用することのできるトランジスタ３０の拡大図を示す。図１（Ｃ）に示すトランジスタ３０は、いわゆるボトムゲート・チャネルエッチ構造のトランジスタである。トランジスタ３０は、ゲート電極として機能する導電層３１と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層３４と、半導体層３２と、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の導電層３３と、を有する。半導体層３２の、導電層３１と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。半導体層３２と導電層３３とは、接して設けられる。
【００７２】
また、画素電極として機能する導電層２１は、絶縁層８１上に設けられ、絶縁層８１に設けられた開口を介して、導電層３３と電気的に接続されている。絶縁層８１は、平坦化層として機能することが好ましい。
【００７３】
ここで、導電層３１、半導体層３２、導電層３３、絶縁層３４は、それぞれ可視光に対して透光性を有することが好ましい。これにより、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、トランジスタ３０を光２５Ｒが透過することができる。トランジスタ３０、液晶素子２０、及び着色層４１Ｒを重ねて配置することで、トランジスタ３０が設けられている領域は透過領域４０ｔとして機能し、表示領域の一部として用いることができる。これにより、開口率（すなわち、表示領域内における単位面積当たりの透過領域の面積の割合）の高い表示装置を実現できる。
【００７４】
図１（Ｂ）に示すように、画素を構成する複数のトランジスタを、１つの着色層４１Ｒと重ねて配置することにより、各トランジスタには同じ波長、且つ同じ強度の光２５Ｒが照射されることとなる。そのため、各トランジスタが、光２５Ｒの照射によって電気特性などに影響を受ける場合、その影響の度合いを同等なものとすることができる。そのため各副画素のコントラストに差が生じることを防ぐことができる。
【００７５】
また、着色層４１Ｒを透過した光２５Ｒは、他の光に比べて最も波長が長い（すなわちエネルギーの低い）光であり、赤色よりも短波長の光を含まないため、半導体層３２等に最も吸収されにくい光といえる。そのため、各トランジスタの半導体層３２に光２５Ｒが透過する構成としても、信頼性の高い表示装置を実現することができる。
【００７６】
なお、図２に示すトランジスタ３０ａのように、ゲート電極として機能する導電層に、可視光を遮光する導電層３１ａを適用してもよい。このように、半導体層３２の表示面側を遮光することで、表示面側から入射される外光などが半導体層３２に達することを防ぐことができ、より信頼性の高い表示装置を実現できる。一方、このとき、導電層３１ａが設けられる部分は、遮光領域４０ｓとして機能するため、図１（Ｃ）で示す構成の方が開口率を高めることができる。
【００７７】
以上が構成例１についての説明である。
【００７８】
［構成例２］
以下では、表示装置のより具体的な例について説明する。
【００７９】
〔画素構成例２−１〕
図３（Ａ）に、１つの画素４０を表示面側とは反対側（すなわち、バックライトユニット９０側）から見たときの上面概略図を示している。画素４０は、副画素４０Ｇ、副画素４０Ｒ、及び副画素４０Ｂを有する。画素４０には、ゲート線として機能する配線５１と、それぞれソース線として機能する配線５２Ｇ、配線５２Ｒ、及び配線５２Ｂと、電源線として機能する配線５３が接続されている。
【００８０】
副画素４０Ｇ、副画素４０Ｒ、及び副画素４０Ｂには、それぞれ着色層４１Ｇ、着色層４１Ｒ、または着色層４１Ｂが設けられている。ここでは、各着色層を破線で示している。また、図３（Ａ）では、一部の構成要素（例えば導電層２１等）を省略して示している。
【００８１】
副画素４０Ｒにおいて、着色層４１Ｒと重なる領域に、トランジスタ３０Ｇ、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｂ、及び容量素子６０Ｒが設けられている。各トランジスタ及び容量素子６０Ｒを構成する導電層や半導体層は、可視光を透過する材料が適用されていることが好ましい。
【００８２】
図３（Ａ）では、画素４０が有するトランジスタ３０Ｇ、トランジスタ３０Ｒ、及びトランジスタ３０Ｂとして、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合の例を示している。
【００８３】
副画素４０Ｇ及び副画素４０Ｂには、それぞれ容量素子６０Ｇまたは容量素子６０Ｂが設けられている。各容量素子は、着色層４１Ｇまたは着色層４１Ｂと重なる領域に設けられている。各容量素子は、副画素４０Ｒに設けられる容量素子６０Ｒと同様に、可視光を透過することが好ましい。なお、これら容量素子６０Ｇまたは容量素子６０Ｂの少なくとも一方が、副画素４０Ｒの着色層４１Ｒと重なる領域に設けられていてもよい。また容量素子６０Ｒが、着色層４１Ｇ及び着色層４１Ｂの少なくとも一方と重なる領域に設けられていてもよい。
【００８４】
画素４０では、配線５１、配線５２Ｒ、配線５２Ｇ、配線５２Ｂ、及び配線５３には可視光を遮光する材料を用い、それ以外の層には、可視光を透過する材料を用いることができる。図４には、画素４０を、可視光を遮光する遮光領域４０ｓと、可視光を透過する透過領域４０ｔとに分けて明示した例を示している。このように、バスラインが設けられる領域以外のほとんどの領域を、透過領域４０ｔとすることができるため、従来の表示装置と比較して開口率を大きく向上させることができる。
【００８５】
図３（Ｂ）には、図３（Ａ）に対応する画素４０の回路図を示している。図３（Ｂ）では上記の構成に加え、液晶素子２０Ｒ、液晶素子２０Ｇ、及び液晶素子２０Ｂを明示している。
【００８６】
トランジスタ３０Ｒは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｒと電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｒの一方の電極、及び液晶素子２０Ｒの一方の電極（画素電極）と電気的に接続されている。
【００８７】
トランジスタ３０Ｇは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｒと交差し、配線５２Ｇと電気的に接続され、他方が配線５２Ｒ及び配線５２Ｇと交差し、容量素子６０Ｇの一方の電極及び液晶素子２０Ｇの画素電極と電気的に接続されている。
【００８８】
トランジスタ３０Ｂは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｂと電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｂの一方の電極及び液晶素子２０Ｂの画素電極と電気的に接続されている。
【００８９】
また容量素子６０Ｒ、容量素子６０Ｇ、及び容量素子６０Ｂのそれぞれの他方の電極は、配線５３と電気的に接続されている。
【００９０】
〔断面構成例２−１〕
図５に、図３（Ａ）で示した切断線Ｂ１−Ｂ２及び切断線Ｃ１−Ｃ２に沿った断面を示す。切断線Ｂ１−Ｂ２は、配線５２Ｒ、トランジスタ３０Ｒ、容量素子６０Ｒ、及び配線５３等を通る線であり、切断線Ｃ１−Ｃ２は、トランジスタ３０Ｇ、交差部５５、容量素子６０Ｇ、及び配線５３等を通る線である。
【００９１】
なお、以下では、上記構成例１及び図１（Ｂ）で説明した部分については、説明を省略する。また、以下では、特に説明の無い限り、同一の膜を加工して得られる層について同じ符号を用いて説明することとする。
【００９２】
トランジスタ３０Ｒ及びトランジスタ３０Ｇは、それぞれボトムゲート構造のトランジスタである。また、容量素子６０Ｒ等は、導電層３１と、導電層３３と、これらの間に位置する絶縁層３４の一部と、により構成されている。
【００９３】
各トランジスタのソース電極やドレイン電極を構成する導電層３３と、配線５２Ｒ等を構成する導電層とは、絶縁層を介さずに形成されている。したがって、例えばトランジスタ３０Ｒのソースまたはドレインの一方の上面及び側面に接して、配線５２Ｒが設けられることにより、これらが電気的に接続されている。
【００９４】
また、各トランジスタのゲート電極を構成する導電層３１と、配線５１（図示しない）及び配線５３等を構成する導電層とは、絶縁層を介さずに形成されている。例えば、容量素子６０Ｒを構成する導電層３１の上面及び側面に接して、配線５３が設けられることにより、これらが電気的に接続されている。
【００９５】
また図５では、トランジスタ３０Ｒ等を覆って、絶縁層８２が設けられ、絶縁層８２上に、平坦化膜として機能する絶縁層８１が設けられている。絶縁層８２は、トランジスタ３０Ｒ等へ不純物等が拡散することを抑制する保護膜としての機能を有することが好ましい。例えば、絶縁層８２に無機絶縁材料を用い、絶縁層８１に有機絶縁材料を用いることができる。
【００９６】
導電層２１は、容量素子６０Ｒと重なる領域で、絶縁層８１及び絶縁層８２に設けられた開口を介して、導電層３３と電気的に接続されている。導電層２１と導電層３３との接続部と、容量素子６０Ｒとを重ねることにより、画素の面積を縮小することが可能で、より高精細な表示装置を実現できる。
【００９７】
導電層２１と導電層３３との接続部と重なる部分では、液晶素子２０のセルギャップが他の部分よりも大きくなる場合がある。また、接続部では、導電層２１の上面に凹凸形状が形成されやすいため、液晶２２の初期配向が他の部分と異なってしまい、光漏れの原因となる場合がある。光漏れは、コントラストの低下につながるため、図５に示すように、当該接続部と重なる領域に、遮光層４２を配置することが好ましい。なお、接続部において、液晶の駆動が十分に行える場合などでは、この部分に遮光層４２を設けずに表示領域の一部として利用すると、開口率が高まるため好ましい。
【００９８】
ここで、配線５２Ｇや配線５２Ｒを構成する導電層と、導電層３３とはこれらの間に絶縁層を有していないため、これらを交差させると電気的にショートしてしまう。そのため、交差部５５において、配線５２Ｇ及び配線５２Ｒを挟む２つの導電層３３は、それぞれ絶縁層３４に設けられた開口を介して導電層３１と電気的に接続されている。導電層３１と配線５２Ｇ及び配線５２Ｒとは、絶縁層３４を介して互いに重なる部分を有する。すなわち、交差部５５は、ブリッジ構造を有すると言うこともできる。
【００９９】
交差部５５において、配線５２Ｇ及び配線５２Ｒの電気的なノイズが、これと重畳する導電層３１に伝達し、液晶素子２０Ｇの表示に影響を及ぼす場合がある。しかしながら、画素４０は、副画素４０Ｇにトランジスタ３０Ｇが配置されない構成を有するため、容量素子６０Ｇの面積を、容量素子６０Ｒよりも大きくすることが可能となる。その結果、ノイズの影響を受けにくい構成とすることができる。さらに、容量素子６０Ｇは可視光を透過するため、この面積を大きくしても、高い開口率を保持することができる。また、ノイズの影響をより低減する方法として、配線５２Ｇまたは配線５２Ｒと、導電層３１との交差部の面積を出来るだけ小さくし、これらの間の容量を低減することが好ましい。
【０１００】
以上が断面構成例２−１についての説明である。
【０１０１】
〔画素構成例２−２〕
図６に、図３（Ａ）とは異なる上面概略図を示す。なお、回路図については図３（Ｂ）を援用できる。
【０１０２】
図６に示す構成は、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｇ、トランジスタ３０Ｂのそれぞれに、トップゲート構造のトランジスタを適用した場合の例である。
【０１０３】
〔断面構成例２−２〕
図７に、図６中の切断線Ｂ３−Ｂ４及び切断線Ｃ３−Ｃ４に対応する断面概略図を示す。
【０１０４】
例えばトランジスタ３０Ｒは、半導体層３２上に、ゲート絶縁層として機能する絶縁層３４と、ゲート電極として機能する導電層３１とが積層して設けられている。さらにこれらを覆って絶縁層８２が設けられ、絶縁層８２上に、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電層３３が設けられている。半導体層３２は、導電層３１と重ならない領域に、低抵抗領域３２ａを有する。導電層３３は、絶縁層８２に設けられた開口を介して低抵抗領域３２ａと電気的に接続されている。
【０１０５】
交差部５５において、配線５２Ｇ及び配線５２Ｒを挟む一対の導電層３３は、配線５２Ｇ及び配線５２Ｒと絶縁層８２を介して交差する導電層３１と電気的に接続されている。
【０１０６】
半導体層３２の、導電層３１と重なる領域は、チャネル形成領域として機能する。一対の低抵抗領域３２ａは、当該チャネル形成領域を挟んで形成される。低抵抗領域３２ａは、当該チャネル形成領域よりもキャリア濃度が高い領域、または不純物濃度が高い領域とすることができる。半導体層３２に、酸化物半導体（ＯＳ）を用いた場合、低抵抗領域３２ａを、酸化物導電体（ＯＣ）と呼ぶことができる。
【０１０７】
〔画素構成例２−３〕
図８に、図６とは一部の構成が異なる上面概略図を示す。なお、回路図については図３（Ｂ）を援用できる。
【０１０８】
図８に示す構成は、図６に示す構成と比較して、低抵抗領域３２ａの一部を、副画素内の配線として用いている点で、主に相違している。
【０１０９】
〔断面構成例２−３〕
図９に、図８中の切断線Ｂ５−Ｂ６及び切断線Ｃ５−Ｃ６に対応する断面概略図を示す。
【０１１０】
例えば、トランジスタ３０Ｒに注目すると、低抵抗領域３２ａの一部と、配線５２Ｒとが、導電層３３を介さずに電気的に接続されている。
【０１１１】
また、トランジスタ３０Ｇに着目すると、低抵抗領域３２ａの一部が配線５２Ｒおよび配線５２Ｇと交差し、容量素子６０Ｇの一方の電極を構成する導電層３３と電気的に接続されている。
【０１１２】
このように、半導体層３２の低抵抗領域３２ａの一部を、画素内の配線として用いることにより、例えば図６及び図７に示す構成と比較して、コンタクト部の数を減らすことができる。そのため、より高精細な表示装置を実現できる。
【０１１３】
〔変形例〕
上記では、液晶素子として、液晶を挟む一対の電極が上下に配置された、縦電界方式の液晶素子の例を示しているが、液晶素子の構成はこれに限られず、様々な方式の液晶素子を適用することができる。
【０１１４】
図１０（Ａ）には、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが適用された液晶素子を有する表示装置の断面概略図を示す。
【０１１５】
液晶素子２０Ｒ等は、画素電極として機能する導電層２１と、導電層２１と絶縁層８３を介して重なる導電層２３と、を有する。導電層２１は、スリット状または櫛歯状の上面形状を有している。
【０１１６】
また、この構成では、導電層２１と導電層２３とが重なる部分に容量が形成され、これを保持容量として用いることができる。そのため、容量素子６０Ｒ等を設けない構成とすることで、画素４０の占有面積を縮小できるため、高精細な表示装置を実現できる。
【０１１７】
図１０（Ａ）では、画素電極として機能する導電層２１が液晶２２側に位置する構成としたが、図１０（Ｂ）に示すように、共通電極として機能する導電層２３が、液晶２２側に位置する構成としてもよい。
【０１１８】
なお、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｇ、交差部５５などの構成はこれに限られず、上記で例示した構成と適宜入れ替えることができる。
【０１１９】
［構成例３］
上記では、着色層等を基板１２側に配置した例を示したが、これを基板１１側に配置することで、基板１２側の構成を簡略化することができる。また、基板１１と基板１２の貼り合せの際に高い位置精度が要求されることが無くなるため、生産性を高めることができる。
【０１２０】
〔断面構成例３−１〕
図１１に、以下で例示する断面概略図を示す。図１１に示す構成は、図５に示した構成と比較して、着色層４１Ｒ及び着色層４１Ｇ等を基板１１側に設けた点で、主に相違している。
【０１２１】
図１１において、着色層４１Ｒ及び着色層４１Ｇは、絶縁層８２と絶縁層８１との間に位置している。着色層４１Ｒは、トランジスタ３０Ｇ、トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｂ（図示しない）、容量素子６０Ｒ等を覆って設けられている。また、着色層４１Ｇは、容量素子６０Ｇを覆って設けられている。
【０１２２】
基板１２の基板１１側には、導電層２３と、配向膜２４ｂが設けられている。これらは共に表示領域全域に亘って設けることができ、微細な加工を必要としないため、着色層４１Ｒ等を形成する場合に比べて、構成を簡略化できる。
【０１２３】
ここで、上述したように、画素電極として機能する導電層２１と、他の導電層とのコンタクト部は、光漏れの要因となりうるため、遮光層で覆う構成とすることが好ましい。しかしながら、図５等に示すように基板１２側に遮光層を設けると、基板１１と基板１２との貼り合せの際に、高い位置精度が要求されることとなるため、着色層を基板１１側に配置した効果が薄れてしまう。そのため、遮光層は基板１１側に配置することが好ましい。
【０１２４】
図１１では、当該コンタクト部と重なる位置に、遮光性を有する遮光層５７が配置されている。遮光層５７は、例えば配線５３や配線５１等と同一の導電膜を加工して形成することができるため、工程を増やすことなく形成することができる。
【０１２５】
遮光層５７が導電性を有する場合、遮光層５７は島状に形成され、他の配線や電極とは、電気的に絶縁されている構成とすることができる。すなわち、遮光層５７は電気的にフローティングの状態とすることができる。または、例えば遮光層５７を容量素子６０Ｒの一方の電極として機能させてもよい。または、コンタクト部を配線５１の一部と重畳させることで、配線５１の一部が遮光層５７を兼ねる構成としてもよい。
【０１２６】
図１２では、図１１で示した遮光層５７に代えて、遮光層５８を有する例を示している。
【０１２７】
遮光層５８は、導電層２１のコンタクト部の上部に設けられている。遮光層５８は、可視光を遮光、または可視光の少なくとも一部を吸収する機能を有する。
【０１２８】
遮光層５８は、基板１１と基板１２の間の距離を保持するためのギャップスペーサとして機能させることもできる。そのため、表示面を押す、または表示装置を曲げるなどの外力が加わった際や、表示装置を振動させたときなどに、液晶素子２０Ｒ等のセルギャップが変化しにくいため、セルギャップが変化することによる干渉や色の変化などが生じにくい。
【０１２９】
また遮光層５８は、導電層２１と導電層２３とが電気的にショートすることを防ぐため、少なくともその上面が絶縁性を有していることが好ましい。
【０１３０】
例えば、遮光層５８には、顔料、染料、またはカーボンブラックなどを含む樹脂を用いることができる。また、当該樹脂が導電性を有している場合には、当該樹脂を形成した後に、絶縁膜で被覆した２層構造を有していてもよい。また配向膜２４ａの絶縁性が十分に高く、且つ遮光層５８を十分に被覆する場合には、遮光層５８の上面が導電性を有していてもよい。
【０１３１】
なお、遮光層５８を基板１２側に設けることもできるが、その場合、基板１１と基板１２を貼り合わせる際に高い位置精度が要求されることとなる。そのため、図１２に示すように、遮光層５８は基板１１側に設けることが好ましい。
【０１３２】
［構成例４］
図３（Ａ）、（Ｂ）では、画素４０に１つのゲート線と、３つのソース線が接続される構成を示したが、これに限られない。以下では、画素４０に３つのゲート線が接続される構成の例を示す。
【０１３３】
〔画素構成例４〕
図１３（Ａ）に示す画素４０は、それぞれゲート線として機能する配線５１Ｇ、配線５１Ｒ、及び配線５１Ｂと、ソース線として機能する配線５２と、電源線として機能する配線５３が接続されている。
【０１３４】
また図１３（Ａ）では、図３（Ａ）と同様に、各トランジスタにボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合の例を示している。
【０１３５】
トランジスタ３０Ｒ、トランジスタ３０Ｇ及びトランジスタ３０Ｂ、並びに容量素子６０Ｒは、着色層４１Ｒと重ねて配置されている。また容量素子６０Ｇ、容量素子６０Ｂはそれぞれ、着色層４１Ｇ、着色層４１Ｂと重ねて配置されている。
【０１３６】
図１３（Ｂ）に、図１３（Ａ）と対応する画素４０の回路図を示している。
【０１３７】
トランジスタ３０Ｒは、ゲートが配線５１Ｒと電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２と電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｒの一方の電極、及び液晶素子２０Ｒの一方の電極（画素電極）と電気的に接続されている。
【０１３８】
トランジスタ３０Ｇは、ゲートが配線５１Ｒと交差し、配線５１Ｇと電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２と電気的に接続され、他方が配線５１Ｒ及び配線５１Ｇと交差し、容量素子６０Ｇの一方の電極及び液晶素子２０Ｇの画素電極と電気的に接続されている。
【０１３９】
トランジスタ３０Ｂは、ゲートが配線５１Ｂと電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２と電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｂの一方の電極及び液晶素子２０Ｂの画素電極と電気的に接続されている。
【０１４０】
また容量素子６０Ｒ、容量素子６０Ｇ、及び容量素子６０Ｂのそれぞれの他方の電極は、配線５３と電気的に接続されている。
【０１４１】
［構成例５］
上記では、トランジスタ３０Ｇのソースまたはドレインの一方、若しくはゲートが、配線と交差する交差部を有する例を示した。この交差部では、配線からの電気的なノイズが、表示に影響を及ぼす可能性があるため、交差部を設けない構成とすると、より好ましい。
【０１４２】
〔画素構成例５−１〕
図１４（Ａ）に示す構成は、図３（Ａ）に示す構成と比較して、トランジスタ３０Ｇとトランジスタ３０Ｂの間に、配線５２Ｒが設けられている点、交差部５５を有さない点などで主に相違している。
【０１４３】
図１４（Ａ）では、配線５２Ｒと配線５２Ｂの間にトランジスタ３０Ｒとトランジスタ３０Ｂを配置し、配線５２Ｒと配線５２Ｇの間に、トランジスタ３０Ｇが配置されている。また配線５２Ｒは、着色層４１Ｒと重なる部分を有する。
【０１４４】
図１４（Ａ）において、配線５２Ｒは、着色層４１Ｒが設けられる領域を縦方向に横断するように配置されている。配線５２Ｒが遮光性を有する場合、副画素４０Ｒの表示領域には、縦方向に延在する非表示領域（遮光領域）を有することとなる。そのため、着色層４１Ｒの横方向の幅を、配線５２Ｒの幅を考慮して大きくすることが好ましい。
【０１４５】
このような構成とすることで、交差部を設ける必要がないことに加え、図３（Ａ）等と比較して、配線５２Ｇ、配線５２Ｒ、及び配線５２Ｂを離して配置することができる。そのため、配線間の寄生容量が低減できるため、よりフレーム周波数の高い表示に適した構成といえる。
【０１４６】
図１４（Ｂ）に、図１４（Ａ）に対応する画素４０の回路図を示している。
【０１４７】
トランジスタ３０Ｒは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｒと電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｒの一方の電極、及び液晶素子２０Ｒの一方の電極（画素電極）と電気的に接続されている。
【０１４８】
トランジスタ３０Ｇは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｇと電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｇの一方の電極及び液晶素子２０Ｇの画素電極と電気的に接続されている。
【０１４９】
トランジスタ３０Ｂは、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線５２Ｂと電気的に接続され、他方が容量素子６０Ｂの一方の電極及び液晶素子２０Ｂの画素電極と電気的に接続されている。
【０１５０】
〔画素構成例５−２〕
図１５（Ａ）に、以下で説明する構成の回路図を示す。図１５（Ａ）には、６つの副画素を含む画素ユニット４０Ｕを示している。画素ユニット４０Ｕをマトリクス状に配置することで、表示領域を構成することができる。
【０１５１】
図１５（Ａ）に示す画素ユニット４０Ｕは、左から一方の配線５２Ｒと一方の配線５２Ｇの間に副画素４０Ｒ及び副画素４０Ｇが配置され、配線５２Ｇに隣接して配線５２Ｂが設けられ、当該配線５２Ｂと配線５２Ｒの間に副画素４０Ｂと副画素４０Ｒが配置され、配線５２Ｒに隣接して配線５２Ｇが設けられ、当該配線５２Ｇと配線５２Ｂの間に副画素４０Ｇと副画素４０Ｂが配置されている。
【０１５２】
隣接する２つの副画素には、少なくとも各副画素につき１つのトランジスタが配置される。この２つのトランジスタは、２つの副画素が有する２つの着色層のうち、いずれか一方と重畳するように配置される。このとき、２つの着色層のうち、より短波長の光を吸収する着色層に重ねて、トランジスタを配置することが好ましい。
【０１５３】
例えば、着色層４１Ｒが赤色を、着色層４１Ｇが緑色を、着色層４１Ｂが青色を、それぞれ透過する着色層である場合を考える。副画素４０Ｒと副画素４０Ｇの組み合わせの場合、及び副画素４０Ｒと副画素４０Ｂの組み合わせの場合には、いずれも赤色の着色層４１Ｒと重ねて２つのトランジスタを配置する。一方、副画素４０Ｇと副画素４０Ｂの組み合わせの場合には、緑色の着色層４１Ｇと重ねて２つのトランジスタを配置する。
【０１５４】
例えば図１５（Ａ）に示した回路図の場合、各着色層４１Ｒ、着色層４１Ｇ、及び着色層４１Ｂの配列は、図１５（Ｂ）に示すようになる。
【０１５５】
〔画素構成例５−３〕
図１６（Ａ）に示す画素４０は、副画素４０Ｗを加えた４つの副画素を有する。画素４０には、２つのゲート線（配線５１ａ、配線５１ｂ）、２つのソース線（配線５２ａ、配線５２ｂ）、１つの電源線（配線５３）が接続されている。画素４０は、配線５１ａ、配線５１ｂ、配線５２ａ及び配線５２ｂに囲まれた領域に、４つの副画素を縦方向に２つ、横方向に２つ配置した構成を有する。
【０１５６】
副画素４０Ｗは、例えば白色の光を発する副画素である。したがって、副画素４０Ｗには着色層を設けない構成とすることができる。
【０１５７】
画素４０は、少なくとも４つのトランジスタを有する。４つのトランジスタは、各副画素の選択トランジスタとして機能する。この４つのトランジスタは、着色層４１Ｒと重なる位置に配置される。
【０１５８】
例えば図１６（Ａ）に示した回路図の場合、着色層の配列は、図１６（Ｂ）に示すようになる。副画素４０Ｗの領域には、着色層が設けられていない。
【０１５９】
以上が、表示装置の各構成例についての説明である。
【０１６０】
［各構成要素について］
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
【０１６１】
〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
【０１６２】
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。または、可撓性を有する程度に薄いガラスなどを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
【０１６３】
〔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。
【０１６４】
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、トップゲート型また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。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０１６５】
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、また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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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、高純度真性また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。
【０１７２】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１７３】
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。
【０１７４】
また、アルカリ金属およ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また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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（ｃ−ａｘｉｓ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
【０１７７】
また、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層には、ＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。
【０１７８】
なお、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層は、上述した非単結晶酸化物半導体またはＣＡＣ−ＯＳを好適に用いることができる。また、非単結晶酸化物半導体としては、ｎｃ−ＯＳまたはＣＡＡＣ−ＯＳを好適に用いることができる。
【０１７９】
なお、本発明の一態様では、トランジスタの半導体層として、ＣＡＣ−ＯＳを用いると好ましい。ＣＡＣ−ＯＳを用いることで、トランジスタに高い電気特性または高い信頼性を付与することができる。
【０１８０】
なお、半導体層がＣＡＡＣ−ＯＳの領域、多結晶酸化物半導体の領域、ｎｃ−ＯＳの領域、擬似非晶質酸化物半導体の領域、及び非晶質酸化物半導体の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
【０１８１】
＜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。
【０１８２】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０１８３】
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０１８４】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【０１８５】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０１８６】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【０１８７】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【０１８８】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０１８９】
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。
【０１９０】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【０１９１】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０１９２】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０１９３】
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０１９４】
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【０１９５】
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【０１９６】
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０１９７】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、金属酸化物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。
【０１９８】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、金属酸化物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。
【０１９９】
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０２００】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【０２０１】
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走査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（とくに、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。
【０２０２】
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リ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」）のような高解像度であり、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。
【０２０３】
または、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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
〔導電層〕
遮光性のトランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
【０２０６】
また、透光性のトランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
【０２０７】
また、透光性を有する導電性材料として、不純物元素を含有させるなどして低抵抗化された酸化物半導体（酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ））を用いることが好ましい。
【０２０８】
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
【０２０９】
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【０２１０】
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
【０２１１】
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。
【０２１２】
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０２１３】
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
【０２１４】
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
【０２１５】
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などがある。
【０２１６】
本発明の一態様では、特に透過型の液晶素子を好適に用いることができる。
【０２１７】
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
【０２１８】
なお、エッジライト型のバックライトをオフ状態とすることで、シースルー表示を行うことができる。
【０２１９】
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
【０２２０】
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
【０２２１】
以上が構成要素についての説明である。
【０２２２】
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。
【０２２３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置（タッチセンサ）、及び本発明の一態様の表示装置の例である入出力装置（タッチパネル）等の構成例について説明する。
【０２２４】
［タッチセンサの構成例］
以下では、入力装置（タッチセンサ）の構成例について、図面を参照して説明する。
【０２２５】
図１７（Ａ）に、入力装置５５０の上面概略図を示す。入力装置５５０は、基板５６０上に複数の導電層５５１、複数の導電層５５２、複数の配線５５５、複数の配線５５６を有する。また基板５６０には、複数の導電層５５１及び複数の導電層５５２の各々と電気的に接続するＦＰＣ５５７が設けられている。また、図１７（Ａ）では、ＦＰＣ５５７にＩＣ５５８が設けられている例を示している。
【０２２６】
図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。導電層５５１は、複数の菱形の電極パターンが、横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱形の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。また導電層５５２も同様に、複数の菱形の電極パターンが、縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パターンはそれぞれ電気的に接続されている。また、導電層５５１と、導電層５５２とはこれらの一部が重畳し、互いに交差している。この交差部分では導電層５５１と導電層５５２とが電気的に短絡（ショート）しないように、絶縁体が挟持されている。
【０２２７】
また図１７（Ｃ）に示すように、菱形の形状を有する複数の導電層５５２が、導電層５５３によって接続された構成としてもよい。島状の導電層５５２は、縦方向に並べて配置され、導電層５５３により隣接する２つの導電層５５２が電気的に接続されている。このような構成とすることで、導電層５５１と、導電層５５２を同一の導電膜を加工することで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制することができ、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる。なお、ここでは導電層５５２が導電層５５３を有する構成としたが、導電層５５１がこのような構成であってもよい。
【０２２８】
また、図１７（Ｄ）に示すように、図１７（Ｂ）で示した導電層５５１及び導電層５５２の菱形の電極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。このとき、導電層５５１及び導電層５５２の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合には、後述するように導電層５５１及び導電層５５２に金属や合金などの遮光性の材料を用いてもよい。また、図１７（Ｄ）に示す導電層５５１または導電層５５２が、上記導電層５５３を有する構成としてもよい。
【０２２９】
１つの導電層５５１は、１つの配線５５５と電気的に接続している。また１つの導電層５５２は、１つの配線５５６と電気的に接続している。ここで、導電層５５１と導電層５５２のいずれか一方が、行配線に相当し、いずれか他方が列配線に相当する。
【０２３０】
ＩＣ５５８は、タッチセンサを駆動する機能を有する。ＩＣ５５８から出力された信号は配線５５５または配線５５６を介して、導電層５５１または導電層５５２のいずれかに供給される。また導電層５５１または導電層５５２のいずれかに流れる電流（または電位）が、配線５５５または配線５５６を介してＩＣ５５８に入力される。
【０２３１】
ここで、入力装置５５０を表示パネルの表示面に重ねて、タッチパネルを構成する場合には、導電層５５１及び導電層５５２に透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。また、導電層５５１及び導電層５５２に透光性の導電性材料を用い、表示パネルからの光を導電層５５１または導電層５５２を介して取り出す場合には、導電層５５１と導電層５５２との間に、同一の導電性材料を含む導電膜をダミーパターンとして配置することが好ましい。このように、導電層５５１と導電層５５２との間の隙間の一部をダミーパターンにより埋めることにより、光透過率のばらつきを低減できる。その結果、入力装置５５０を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
【０２３２】
透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。
【０２３３】
または、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属や、該金属を含む合金を用いることができる。または、該金属または合金の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。また、上述した材料を含む導電膜のうち、２以上を積層した積層膜を用いてもよい。
【０２３４】
また、導電層５５１及び導電層５５２には、使用者から視認されない程度に細く加工された導電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状（メッシュ状）に加工することで、高い導電性と表示装置の高い視認性を得ることができる。このとき、導電膜は３０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２０μｍ以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、１０μｍ以下のパターン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。
【０２３５】
一例として、図１８（Ａ）乃至（Ｄ）に、導電層５５１または導電層５５２の一部を拡大した概略図を示している。図１８（Ａ）は、格子状の導電膜５４６を用いた場合の例を示している。このとき、導電膜５４６を、表示装置が有する表示素子と重ならないように配置することで、表示装置からの光を遮光することがないため好ましい。その場合、格子の向きを表示素子の配列と同じ向きとし、また格子の周期を表示素子の配列の周期の整数倍とすることが好ましい。
【０２３６】
また、図１８（Ｂ）には、三角形の開口が形成されるように加工された格子状の導電膜５４７の例を示している。このような構成とすることで、図１８（Ａ）に示した場合に比べて抵抗をより低くすることが可能となる。
【０２３７】
また、図１８（Ｃ）に示すように、周期性を有さないパターン形状を有する導電膜５４８としてもよい。このような構成とすることで、表示装置の表示部と重ねたときにモアレが生じることを抑制できる。
【０２３８】
また、導電層５５１及び導電層５５２に、導電性のナノワイヤを用いてもよい。図１８（Ｄ）には、ナノワイヤ５４９を用いた場合の例を示している。隣接するナノワイヤ５４９同士が接触するように、適当な密度で分散することにより、２次元的なネットワークが形成され、極めて透光性の高い導電膜として機能させることができる。例えば直径の平均値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下のナノワイヤを用いることができる。ナノワイヤ５４９としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、または、カーボンナノチューブなどを用いることができる。例えばＡｇナノワイヤの場合、光透過率は８９％以上、シート抵抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。
【０２３９】
以上がタッチセンサの構成例についての説明である。
【０２４０】
［タッチパネルの構成例］
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接又は接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
【０２４１】
例えばセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
【０２４２】
本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。
【０２４３】
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
【０２４４】
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方又は双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
【０２４５】
〔構成例〕
図１９（Ａ）は、タッチパネル４２０Ａの斜視概略図である。図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図１９（Ｂ）では、一部の構成要素（基板４３０、基板４７２等）を破線で輪郭のみ明示している。
【０２４６】
タッチパネル４２０Ａは、入力装置４１０と、表示装置４７０とを有し、これらが重ねて設けられている。したがってタッチパネル４２０Ａはアウトセル型のタッチパネルと呼ぶことができる。
【０２４７】
表示装置４７０としては、実施の形態１に示す表示装置を用いることができる。したがって、タッチパネル４２０Ａは、開口率が極めて高く、低消費電力なタッチパネルである。
【０２４８】
入力装置４１０は、基板４３０、電極４３１、電極４３２、複数の配線４４１、及び複数の配線４４２を有する。ＦＰＣ４５０は、複数の配線４４１及び複数の配線４４２の各々と電気的に接続する。ＦＰＣ４５０にはＩＣ４５１が設けられている。
【０２４９】
表示装置４７０は、対向して設けられた基板４７１と基板４７２とを有する。表示装置４７０は、表示部４８１及び駆動回路部４８２を有する。基板４７１上には、配線４０７等が設けられている。ＦＰＣ４７３は、配線４０７と電気的に接続される。ＦＰＣ４７３にはＩＣ４７４が設けられている。
【０２５０】
図１９（Ａ）に示すタッチパネル４２０は、ＦＰＣ４７３、ＩＣ４７４、ＦＰＣ４５０、及びＩＣ４５１等が実装されているため、タッチパネルモジュールとも呼ぶことができる。
【０２５１】
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。
【０２５２】
（実施の形態３）
液晶素子を駆動する画素回路には、酸化物半導体が適用され、オフ電流が極めて低いトランジスタを適用することが好ましい。または、当該画素回路に記憶素子を適用してもよい。これにより、液晶素子を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。これにより、極めて低消費電力な表示を行うことができる。
【０２５３】
以下では、液晶素子で行うことができる動作モードについて、図２０を用いて説明を行う。
【０２５４】
なお、以下では、通常のフレーム周波数（代表的には３０Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下、または６０Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下）で動作する通常動作モード（Ｎｏｒｍａｌ  ｍｏｄｅ）と、低速のフレーム周波数で動作するアイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードと、を例示して説明する。
【０２５５】
なお、アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードとは、画像データの書き込み処理を実行した後、画像データの書き換えを停止する駆動方法のことをいう。一旦画像データの書き込みをして、その後、次の画像データの書き込みまでの間隔を延ばすことで、その間の画像データの書き込みに要する分の消費電力を削減することができる。アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードは、例えば、通常動作モードの１／１００乃至１／１０程度のフレーム周波数とすることができる。
【０２５６】
図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、通常駆動モードとアイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードを説明する回路図及びタイミングチャートである。なお、図２０（Ａ）では、液晶素子６０１（ここでは透過型の液晶素子）と、液晶素子６０１に電気的に接続される画素回路６０６と、を明示している。また、図２０（Ａ）に示す画素回路６０６では、信号線ＳＬと、ゲート線ＧＬと、信号線ＳＬ及びゲート線ＧＬに接続されたトランジスタＭ１と、トランジスタＭ１に接続される容量素子ＣｓＬＣとを図示している。
【０２５７】
トランジスタＭ１としては、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。金属酸化物を有するトランジスタが増幅作用、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）または酸化物半導体（ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。以下、トランジスタの代表例として、酸化物半導体を有するトランジスタ（ＯＳトランジスタ）を用いて説明する。ＯＳトランジスタは、非導通状態時のリーク電流（オフ電流）が極めて低いため、ＯＳトランジスタを非導通状態とすることで液晶素子の画素電極に電荷の保持をすることができる。
【０２５８】
なお、図２０（Ａ）に示す回路図において、液晶素子ＬＣはデータＤ１のリークパスとなる。したがって、適切にアイドリング・ストップ駆動を行うには、液晶素子ＬＣの抵抗率を１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
【０２５９】
なお、上記ＯＳトランジスタのチャネル領域には、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物などを好適に用いることができる。また、上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物としては、代表的には、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］近傍、またはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍の組成を用いることができる。
【０２６０】
また、図２０（Ｂ）は、通常駆動モードでの信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。通常駆動モードでは通常のフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）で動作する。図２０（Ｂ）に期間Ｔ１からＴ３までを表す。各フレーム期間でゲート線ＧＬに走査信号を与え、信号線ＳＬからデータＤ１を書き込む動作を行う。この動作は、期間Ｔ１からＴ３までで同じデータＤ１を書き込む場合、または異なるデータを書き込む場合でも同じである。
【０２６１】
一方、図２０（Ｃ）は、アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードでの信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬに、それぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動では低速のフレーム周波数（例えば１Ｈｚ以下）で動作する。１フレーム期間を期間Ｔ１で表し、その中でデータの書き込み期間を期間ＴＷ、データの保持期間を期間ＴＲＥＴで表す。アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードは、期間ＴＷでゲート線ＧＬに走査信号を与え、信号線ＳＬのデータＤ１を書き込み、期間ＴＲＥＴでゲート線ＧＬをローレベルの電圧に固定し、トランジスタＭ１を非導通状態として一旦書き込んだデータＤ１を保持させる動作を行う。なお、低速のフレーム周波数としては、例えば、０．１Ｈｚ以上６０Ｈｚ未満、または０．１Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満とすればよい。
【０２６２】
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。
【０２６３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
【０２６４】
図２１（Ａ）に示す表示モジュール６０００は、上部カバー６００１と下部カバー６００２との間に、ＦＰＣ６００５に接続された表示パネル６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、及びバッテリ６０１１を有する。
【０２６５】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル６００６に用いることができる。表示パネル６００６は、偏光板及びバックライトを有する構成とすることができる。極めて消費電力の低い表示モジュールを実現することができる。
【０２６６】
上部カバー６００１及び下部カバー６００２は、表示パネル６００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【０２６７】
また、表示パネル６００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル６００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル６００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
【０２６８】
フレーム６００９は、表示パネル６００６の保護機能の他、プリント基板６０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム６００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０２６９】
プリント基板６０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であってもよいし、別途設けたバッテリ６０１１による電源であってもよい。バッテリ６０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０２７０】
図２１（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール６０００の断面概略図である。
【０２７１】
表示モジュール６０００は、プリント基板６０１０に設けられた発光部６０１５及び受光部６０１６を有する。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂ）を有する。
【０２７２】
上部カバー６００１と下部カバー６００２は、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２とは、それぞれ薄く（例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下）することが可能である。そのため、表示モジュール６０００を極めて軽量にすることが可能となる。また少ない材料で上部カバー６００１と下部カバー６００２を作製できるため、作製コストを低減できる。
【０２７３】
表示パネル６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０やバッテリ６０１１と重ねて設けられている。表示パネル６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。
【０２７４】
発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示パネル６００６の上部を経由し、導光部６０１７ｂを通って受光部６０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光６０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
【０２７５】
発光部６０１５は、例えば表示パネル６００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部６０１６は、発光部６０１５と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
【０２７６】
発光部６０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部６０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
【０２７７】
受光部６０１６は、発光部６０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
【０２７８】
導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂとしては、少なくとも光６０１８を透過する部材を用いることができる。導光部６０１７ａ及び導光部６０１７ｂを用いることで、発光部６０１５と受光部６０１６とを表示パネル６００６の下側に配置することができ、外光が受光部６０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
【０２７９】
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。
【０２８０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用可能な電子機器について説明する。
【０２８１】
本発明の一態様の表示装置は、明るい表示を行うことができ、外光の強さに依らず高い視認性を実現できる。また、本発明の一態様の表示装置は、低い消費電力を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末、テレビジョン装置、デジタルサイネージ、などに好適に用いることができる。
【０２８２】
図２２（Ａ）、（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。
【０２８３】
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２２（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図２２（Ｂ）に示すように筐体８０１と筐体８０２を開くことができる。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
図２２（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図２２（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。
【０２８８】
表示部８１２に、本発明の一態様の表示装置を備える。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末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、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【０２９２】
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。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。
【０２９３】
図２２（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。
【０２９４】
表示部８２２に、本発明の一態様の表示装置を備える。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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、また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。
【０２９７】
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。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
【０２９８】
図２３（Ａ）に、テレビジョン装置８３０を示す。テレビジョン装置８３０は、表示部８３１、筐体８３２、スピーカ８３３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
【０２９９】
またテレビジョン装置８３０は、リモコン操作機８３４により、操作することができる。
【０３００】
テレビジョン装置８３０が受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。また放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。
【０３０１】
テレビジョン装置８３０は、例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示部８３１に表示させることができる。例えば、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【０３０２】
また、テレビジョン装置８３０は、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、表示部８３１に表示する画像を生成する構成としてもよい。このとき、テレビジョン装置８３０にチューナを有さなくてもよい。
【０３０３】
図２３（Ｂ）は円柱状の柱８４２に取り付けられたデジタルサイネージ８４０を示している。デジタルサイネージ８４０は、表示部８４１を有する。
【０３０４】
表示部８４１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部８４１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
【０３０５】
表示部８４１にタッチパネルを適用することで、表示部８４１に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
【０３０６】
図２３（Ｃ）はノート型のパーソナルコンピュータ８５０を示している。パーソナルコンピュータ８５０は、表示部８５１、筐体８５２、タッチパッド８５３、接続ポート８５４等を有する。
【０３０７】
タッチパッド８５３は、ポインティングデバイスや、ペンタブレット等の入力手段として機能し、指やスタイラス等で操作することができる。
【０３０８】
また、タッチパッド８５３には表示素子が組み込まれている。図２３（Ｃ）に示すように、タッチパッド８５３の表面に入力キー８５５を表示することで、タッチパッド８５３をキーボードとして使用することができる。このとき、入力キー８５５に触れた際に、振動により触感を実現するため、振動モジュールがタッチパッド８５３に組み込まれていてもよい。
【０３０９】
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】
【０３１０】
１０    表示装置
１１    基板
１２    基板
１３    表示部
１３Ｂ    表示領域
１３Ｇ    表示領域
１３Ｒ    表示領域
１４    回路
１５    配線
１６    ＦＰＣ
１７    ＩＣ
２０    液晶素子
２０Ｂ    液晶素子
２０Ｇ    液晶素子
２０Ｒ    液晶素子
２１    導電層
２２    液晶
２３    導電層
２４ａ    配向膜
２４ｂ    配向膜
２５Ｂ    光
２５Ｇ    光
２５Ｒ    光
２６    絶縁層
３０    トランジスタ
３０ａ    トランジスタ
３０Ｂ    トランジスタ
３０Ｇ    トランジスタ
３０Ｒ    トランジスタ
３１    導電層
３１ａ    導電層
３２    半導体層
３２ａ    低抵抗領域
３３    導電層
３４    絶縁層
３９ａ    偏光板
３９ｂ    偏光板
４０    画素
４０Ｂ    副画素
４０Ｇ    副画素
４０Ｒ    副画素
４０Ｗ    副画素
４０ｓ    遮光領域
４０ｔ    透過領域
４０Ｕ    画素ユニット
４１Ｂ    着色層
４１Ｇ    着色層
４１Ｒ    着色層
４２    遮光層
５１    配線
５１ａ    配線
５１ｂ    配線
５１Ｂ    配線
５１Ｇ    配線
５１Ｒ    配線
５２    配線
５２ａ    配線
５２ｂ    配線
５２Ｂ    配線
５２Ｇ    配線
５２Ｒ    配線
５３    配線
５５    交差部
５７    遮光層
５８    遮光層
６０Ｂ    容量素子
６０Ｇ    容量素子
６０Ｒ    容量素子
８１    絶縁層
８２    絶縁層
８３    絶縁層
９０    バックライトユニット
４０７    配線
４１０    入力装置
４２０    タッチパネル
４２０Ａ    タッチパネル
４３０    基板
４３１    電極
４３２    電極
４４１    配線
４４２    配線
４５０    ＦＰＣ
４５１    ＩＣ
４７０    表示装置
４７１    基板
４７２    基板
４７３    ＦＰＣ
４７４    ＩＣ
４８１    表示部
４８２    駆動回路部
５４６    導電膜
５４７    導電膜
５４８    導電膜
５４９    ナノワイヤ
５５０    入力装置
５５１    導電層
５５２    導電層
５５３    導電層
５５５    配線
５５６    配線
５５７    ＦＰＣ
５５８    ＩＣ
５６０    基板
６０１    液晶素子
６０６    画素回路
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
８３０    テレビジョン装置
８３１    表示部
８３２    筐体
８３３    スピーカ
８３４    リモコン操作機
８４０    デジタルサイネージ
８４１    表示部
８４２    柱
８５０    パーソナルコンピュータ
８５１    表示部
８５２    筐体
８５３    タッチパッド
８５４    接続ポート
８５５    入力キー
６０００    表示モジュール
６００１    上部カバー
６００２    下部カバー
６００５    ＦＰＣ
６００６    表示パネル
６００９    フレーム
６０１０    プリント基板
６０１１    バッテリ
６０１５    発光部
６０１６    受光部
６０１７ａ    導光部
６０１７ｂ    導光部
６０１８    光
【図１】
2018087969.tif 000003
【図２】
2018087969.tif 000004
【図３】
2018087969.tif 000005
【図４】
2018087969.tif 000006
【図５】
2018087969.tif 000007
【図６】
2018087969.tif 000008
【図７】
2018087969.tif 000009
【図８】
2018087969.tif 000010
【図９】
2018087969.tif 000011
【図１０】
2018087969.tif 000012
【図１１】
2018087969.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018087969.tif 000017
【図１６】
2018087969.tif 000018
【図１７】
2018087969.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2018087969.tif 000021
【図２０】
2018087969.tif 000022
【図２１】
2018087969.tif 000023
【図２２】
2018087969.tif 000024
【図２３】
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