(57)【要約】【課題】複数の画像を合成した表示を高速に行える表示装置を提供する。【解決手段】駆動回路と、画素ユニットと、を有し、駆動回路は第１の回路を有し、画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータを出力する機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータを出力する機能を有する。【選択図】図１
2018028589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、
前記駆動回路は第１の回路を有し、
前記画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、
前記第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、
前記第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、前記第１のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、前記第２のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記駆動回路は前記第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して前記第１の画素に出力する機能を有し、
前記駆動回路は前記第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して前記第２の画素に出力する機能を有する表示装置。
【請求項２】
駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、
前記駆動回路は第１の回路を有し、
前記画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、
前記第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、
前記第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、第３のデジタルデータと、第４のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、前記第１のデジタルデータおよび前記第３のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、前記第２のデジタルデータおよび前記第４のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第１の値であると判定したときに、前記第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して前記第１の画素に出力し、前記第３のデジタルデータを第３のアナログデータに変換して前記第２の画素に出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第２の値であると判定したときに、前記第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して前記第２の画素に出力し、前記第４のデジタルデータを第４のアナログデータに変換して前記第１の画素に出力する機能を有する表示装置。
【請求項３】
駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、
前記駆動回路は第１の回路および第２の回路を有し、
前記画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、
前記第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、
前記第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、
前記第２の回路は、第１のアナログデータと、第２のアナログデータと、第３のアナログデータと、第４のアナログデータと、が入出力できる機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、前記第１のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記第１の回路は、前記第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、前記第２のデジタルデータを出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第１の値であると判定したときに、前記第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して前記第２の回路に入力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第２の値であると判定したときに、前記第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して前記第２の回路に入力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第１の値であると判定したときに、前記第２の回路は前記第１のアナログデータを前記第１の画素に出力し、前記第３のアナログデータを第２の画素に出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記第１の回路が前記第２のデジタルデータの階調を前記第２の値であると判定したときに、前記第２の回路は前記第２のアナログデータを前記第２の画素に出力し、前記第４のアナログデータを第１の画素に出力する機能を有する表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第１の画素は可視光を発する機能を有する第１の表示素子を有し、前記第２の画素は可視光を反射する機能を有する第２の表示素子を有する表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記第１の値は有意な画像ではないことを表す値であり、前記第２の値は有意な画像であることを表す値である表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記第１の値は、有意な画像であることを表すしきい値より小さく、前記第２の値は前記しきい値以上である表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記第１の画素および前記第２の画素は、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタを有する表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置を有し、
表示領域と重なる位置にタッチセンサを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、それらの駆動方法、またはそれらの作製方法に関する。特に、曲面に表示が可能な表示装置（表示パネル）に関する。または、曲面に表示が可能な表示装置を備える電子機器、発光装置、照明装置、またはそれらの作製方法に関する。
【０００２】
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、撮発光装置、表示装置、電子機器、照明装置およ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】
【０００３】
近年、スマートフォンやタブレット型端末などの電子機器が広く普及し、屋外で情報通信を利用する機会が増えている。また、情報端末が備える表示装置の分野においては、限られた容量のバッテリーで長時間の動作が可能な低消費電力技術の開発が競われている。例えば、酸化物半導体を有するオフ電流の低いトランジスタを画素に用いることで、画像信号を長時間保持する低消費電力の液晶表示装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
上述したような表示装置を備える電子機器において、複数の画像を合成して表示するような場合、被写体の一部に情報を付加させて表示する拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）と呼ばれる技術が使用される。
【０００６】
このような場合、元の画像および付加させる画像を合成するデータ処理が必要になる。当該データ処理はデータ処理回路で行われ、処理後のデータを表示装置の駆動回路に入力し、表示部で表示する。当該データ処理にはデータ量に応じた時間を要するが、現実との整合性を得るために当該データ処理を高速に行うことが望まれる。
【０００７】
一方で、電子機器の多くはバッテリー駆動が主流であるため、上記データ処理などを行う場合においても低消費電力化が求められている。
【０００８】
したがって、本発明の一態様では、複数の画像を合成した表示を高速に行える表示装置を提供することを目的の一つとする。または、画像データを合成する機能を有する駆動回路を備えた表示装置を提供することを目的の一つとする。または、表示エリアごとに表示内容に適した表示素子で表示を行う表示装置を提供することを目的の一つとする。または、低消費電力の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、認識性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置を提供することを目的の一つとする。または上記表示装置を備えた電子機器を提供することを目的の一つとする。または、新規な電子機器を提供することを目的の一つとする。
【０００９】
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。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。また、上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、可視光を発する機能を有する表示装置、可視光を反射する機能を有する表示装置、可視光を発する機能および可視光を反射する機能を有する表示装置、ならびに当該いずれかの表示装置を有する電子機器に関する。
【００１１】
本発明の一態様は、駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、駆動回路は第１の回路を有し、画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータを出力する機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータを出力する機能を有し、駆動回路は第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して第１の画素に出力する機能を有し、駆動回路は第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して第２の画素に出力する機能を有する表示装置である。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、駆動回路は第１の回路を有し、画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、第３のデジタルデータと、第４のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータおよび第３のデジタルデータを出力する機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータおよび第４のデジタルデータを出力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して第１の画素に出力し、第３のデジタルデータを第３のアナログデータに変換して第２の画素に出力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して第２の画素に出力し、第４のデジタルデータを第４のアナログデータに変換して第１の画素に出力する機能を有する表示装置である。
【００１３】
また、本発明の他の一態様は、駆動回路と、画素ユニットと、を有する表示装置であって、駆動回路は第１の回路および第２の回路を有し、画素ユニットは、第１の画素と、第２の画素と、を有し、第１の回路は入力された画像データの階調を判定する機能を有し、第１の回路は、第１のデジタルデータと、第２のデジタルデータと、が入出力できる機能を有し、第２の回路は、第１のアナログデータと、第２のアナログデータと、第３のアナログデータと、第４のアナログデータと、が入出力できる機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータを出力する機能を有し、第１の回路は、第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータを出力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第１のデジタルデータを第１のアナログデータに変換して第２の回路に入力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２のデジタルデータを第２のアナログデータに変換して第２の回路に入力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第１の値であると判定したときに、第２の回路は第１のアナログデータを第１の画素に出力し、第３のアナログデータを第２の画素に出力する機能を有し、駆動回路は、第１の回路が第２のデジタルデータの階調を第２の値であると判定したときに、第２の回路は第２のアナログデータを第２の画素に出力し、第４のアナログデータを第１の画素に出力する機能を有する表示装置である。
【００１４】
第１の画素は可視光を発する機能を有する第２の表示素子を有し、第２の画素は可視光を反射する機能を有する第１の表示素子を有することができる。
【００１５】
第１の値は第１の値は有意な画像ではないことを表す値であり、第２の値は有意な画像であることを表す値とすることができる。
【００１６】
また、第１の値は、有意な画像であることを表すしきい値より小さく、第２の値はしきい値以上とすることができる。
【００１７】
第１の画素および第２の画素は、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタを有することが好ましい。
【００１８】
なお、本明細書中において、表示装置（表示パネル）にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールは、表示装置を含む場合がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様を用いることで、複数の画像を合成した表示を高速に行える表示装置を提供することができる。または、画像データを合成する機能を有する駆動回路を備えた表示装置を提供することができる。または、表示エリアごとに表示内容に適した表示素子で表示を行う表示装置を提供することができる。または、低消費電力の表示装置を提供することができる。または、認識性の高い表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置を提供することができる。または上記表示装置を備えた電子機器を提供することができる。または、新規な電子機器を提供することができる。
【００２０】
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、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、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】表示装置を説明するブロック図。
【図２】表示の具体例について説明する図。
【図３】表示の具体例について説明する図。
【図４】駆動回路を説明するブロック図。
【図５】回路ブロックの一例を説明する回路図。
【図６】駆動回路を説明するブロック図。
【図７】回路ブロックの一例を説明する回路図。
【図８】回路ブロックの一例を説明する回路図。
【図９】画素ユニットを説明する図。
【図１０】画素ユニットを説明する図。
【図１１】表示装置の回路を説明する図および画素の上面図。
【図１２】表示装置の回路を説明する図。
【図１３】表示装置の回路を説明する図および画素の上面図。
【図１４】表示装置の構成を説明する図。
【図１５】表示装置の構成を説明する図。
【図１６】駆動回路および画素ユニットの動作を説明するフローチャート。
【図１７】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２３】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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、図面を参照して説明する。
【００２７】
本発明の一態様の表示装置は、判定回路を有する駆動回路と、一つの画素ユニットに異なる二つの表示素子を有し、複数の画像を合成した表示を高速に行うことができる。
【００２８】
図１は、本発明の一態様の表示装置を説明するブロック図である。図１に示す表示装置１０は、駆動回路２０と、駆動回路３１と、駆動回路３２と、画素アレイ４０と、を有する。
【００２９】
駆動回路２０はソースドライバとして機能させることができ、回路２１と、回路２２を有する。なお、駆動回路２０の各ブロックおよび配線は簡略化して図示しており、詳細は後述する。また、駆動回路３１、３２はそれぞれ異なる画素を駆動するためのゲートドライバとして機能させることができる。
【００３０】
画素アレイ４０は、ｍ行ｎ列（ｍおよびｎは２以上の自然数）のマトリクス状に配置された画素ユニット４５を有する。また、画素ユニット４５は、画素４６および画素４７を有する。
【００３１】
駆動回路２０は、各ソース線を介して画素４６および画素４７のそれぞれと電気的に接続される。駆動回路３１は第１のゲート線を介して画素４６と電気的に接続される。駆動回路３２は第２のゲート線を介して画素４７と電気的に接続される。
【００３２】
回路２１は、順次回路を含み回路２２と電気的に接続される。回路２２は画素４６および画素４７と電気的に接続され、一方の画素に対して入力される画像データの階調を比較判定することができる。また、回路２２は、当該判定結果に伴って、画素４６および画素４７の一方で表示が行われるように切り替える機能を有する。
【００３３】
詳細は後述するが、画素４６は第１の表示素子を有し、画素４７は第２の表示素子を有する。第１の表示素子としては、例えば発光素子を用いることができる。また、第２の表示素子としては、例えば反射型の液晶素子を用いることができる。発光素子は視認性の高い表示を行うことができ、反射型の液晶素子は低消費電力で動作することができる。なお、画素４６が第２の表示素子を有し、画素４７が第１の表示素子を有する構成とすることもできる。
【００３４】
ここで、駆動回路２０および画素ユニット４５の動作について、図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず、回路２１で列を選択し（Ｓ１）、当該列に対応するＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２を入力する（Ｓ２）。なお、ＤＡＴＡ１は画素４６が接続される列に入力され、ＤＡＴＡ２は画素４７が接続される列に入力される。
【００３６】
ここで、ＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２はデジタルデータであり、ＤＡＴＡ１は背景画像などの元画像のデータとする。また、ＤＡＴＡ２は元画像に付加する画像のデータとする。
【００３７】
回路２２はＤＡＴＡ２の階調を判定し、当該階調が第１の値以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。第１の値とは、有意なデータであることを示すしきい値である。すなわち、ＤＡＴＡ２の階調が第１の値より小さいときは、「元画像に付加する画像のデータは無し」と判定される。また、ＤＡＴＡ２の階調が第１の値以上である場合は、「元画像に付加する画像のデータは有り」と判定される。
【００３８】
駆動回路２０は、ＤＡＴＡ２の階調が第１の値より小さいとき、ＤＡＴＡ１をアナログデータであるＤＡＴＡ１’に変換し、ＤＡＴＡ１’を画素４６に出力する。また、ＤＡＴＡ２’として、黒表示に相当するデータを画素４７に出力する（Ｓ４）。
【００３９】
また、駆動回路２０は、ＤＡＴＡ２の階調が第１の値以上であるとき、ＤＡＴＡ２をアナログデータであるＤＡＴＡ２’に変換し、ＤＡＴＡ２’を画素４７に出力する。また、ＤＡＴＡ１’として、黒表示に相当するデータを画素４６に出力する（Ｓ５）。
【００４０】
上記動作を全ての列に対して行うことで、画像を合成した表示を高速に行うことができる。
【００４１】
次に、表示の具体例について説明する。図２は従来例として表示装置１０ｂにおいて、画像データを合成して表示を行う場合を説明する図である。なお、表示装置１０ｂは、選択した画素にデータを供給する基本機能を有する駆動回路２０ｂ（ソースドライバ）および駆動回路３１ｂ（ゲートドライバ）と、一種類の表示素子を有する画素からなる画素アレイ４０ｂを有する。
【００４２】
ここでは、元画像（ＤＡＴＡ１）としてビル群の画像、付加する画像（ＤＡＴＡ２）としてサービス施設を意味する図を例として説明する。
【００４３】
ＤＡＴＡ１は使用者が電子機器で撮像した画像であり、ＤＡＴＡ２は当該電子機器が有するＧＰＳ機能、通信機能、および形状認識機能などを用いて取得した使用者が欲する情報である。
【００４４】
従来例では、ＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２を取得した後、データ処理回路５０を用いてＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２を合成した画像データ（ＤＡＴＡ３）を生成する。そして、駆動回路２０ｂを介してＤＡＴＡ３を画素アレイ４０ｂに供給し、画素アレイ４０ｂで表示を行う。
【００４５】
つまり、新たに画像データ（ＤＡＴＡ３）を生成するための時間が必要になる。そのため、現実との整合性を得るために当該データ処理を高速に行わなければならない。しかしながら、高速にデータ処理を行うには消費電力も増大してしまう。また、データ処理量が膨大であれば処理に時間を要し、表示のタイミングに大きな遅れを生じてしまう。
【００４６】
図３は、本発明の一態様の表示装置において、画像データを合成して表示を行う場合を説明する図である。なお、ＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２の説明は図２と同じである。
【００４７】
本発明の一態様の表示装置が有する駆動回路２０は、ＤＡＴＡ１を表示する画素４６、およびＤＡＴＡ２を表示する画素４７を有し、両画素を併用して表示することができる。したがって、ＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２を駆動回路２０に直接入力することができ、高速に表示を行うことができる。また、データ処理回路５０が不要となるため、ＤＡＴＡ３を生成するための電力も不要である。
【００４８】
また、駆動回路２０が有する回路２２は、画像表示に用いられる比較的低い周波数のサイクル時間で動作できればよいため、画素数（列数）が多い表示装置であっても十分に処理が可能である。
【００４９】
なお、付加する画像（ＤＡＴＡ２）においては、有意な図の領域以外は、例えば黒表示の階調またはその近傍の階調とすることが好ましい。前述したように回路２２はＤＡＴＡ２の階調を判定し、第１の値以上であるか否かを判定する。したがって、黒表示の階調またはその近傍の階調を第１の値としたとき、回路２２は有意な図の有無を判定することができる。このとき、付加する画像（ＤＡＴＡ２）の有意な図の領域は、第１の値以下の階調の画像を含まない構成することが好ましい。このようにすることで、黒色として認識できる文字や図形もＤＡＴＡ２における有意なデータとして認識させることができる。
【００５０】
なお、本発明の一態様の表示装置は、上述したような画素４６および画素４７を併用して表示を行う動作だけでなく、画素４６のみまたは画素４７のみで表示を行うこともできる。
【００５１】
画素４６のみで表示を行う一例としては、第１の値より小さい階調で構成された全黒表示のＤＡＴＡ２を駆動回路２０に入力すればよい。回路２２において、ＤＡＴＡ２に有意な図の領域を構成するデータは無いと判定され、駆動回路２０からはＤＡＴＡ１のみが出力される。すなわち、画素４６のみで表示が行われる。
【００５２】
画素４７のみで表示を行う一例としては、第１の値以上の階調でＤＡＴＡ２を構成して駆動回路２０に入力すればよい。回路２２において、ＤＡＴＡ２は全て有意な図の領域と判定され、駆動回路２０からはＤＡＴＡ２のみが出力される。すなわち、画素４７のみで表示が行われる。
【００５３】
なお、回路２２の動作をオフとし、ＤＡＴＡ２をＤＡＴＡ１と同じデータとすれば、画素４６および画素４７の両方で背景画像等の表示を行うこともできる。
【００５４】
図４は駆動回路２０の具体的な構成を示すブロック図である。駆動回路２０は、Ｍビット（Ｍは２以上の自然数）のデジタル信号をアナログの電圧信号に変換する機能を有する。当該電圧信号を外部に出力する出力端子は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）とする。
【００５５】
駆動回路２０は、回路２１としてシフトレジスタ回路（ＳＲ）と、第１のラッチ回路（ＬＡＴ１）と、回路２２と、デコーダ回路（ＤＥＣ）と、第２のラッチ回路（ＬＡＴ２）と、レベルシフタ回路（ＬＳ）と、ＤＡ変換回路（Ｒ−ＤＡＣ）と、パストランジスタロジック回路（ＰＴＬ）と、アンプ回路（ＡＭＰ）を有する。なお、Ｒ−ＤＡＣ、ＰＴＬおよびＡＭＰは、第１の表示素子（発光素子）用、および第２の表示素子（液晶素子）用として、それぞれに適する構成とすることが好ましい。
【００５６】
ＳＲにはリセット信号（ＲＥＳＥＴ）、クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス（ＳＰ）を入力することができる。ＳＲの後段のＬＡＴ１には、ＳＲの選択信号、およびデジタルの画像データであるＤＡＴＡ１またはＤＡＴＡ２が入力される。なお、図４に示す構成においては、ＤＡＴＡ１が画素４６にデータが出力する列に入力され、ＤＡＴＡ２が画素４７にデータが出力する列に入力されるが、ＤＡＴＡ２が画素４６にデータが出力する列に入力され、ＤＡＴＡ１が画素４７にデータが出力する列に入力されてもよい。
【００５７】
回路２２には、ＬＡＴ１からＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２が出力される。前述したように、回路２２は画像データ（ＤＡＴＡ１）に追加する有意な画像データ（ＤＡＴＡ２）があるか否か判定する機能を有する。例えば、ＤＡＴＡ２が黒表示のデータである場合、追加データがないと判定し、ＤＡＴＡ１を後段の回路に出力させる。このとき、回路２２は、後段の回路にＤＡＴＡ２を出力させない動作を行ってもよいし、後段の回路にＤＡＴＡ２を出力させてもよい。画素４７でＤＡＴＡ２に対応する黒表示が行われても、画素４６で表示されるＤＡＴＡ１の視認性が低下することはない。
【００５８】
ＤＡＴＡ２が有意な画像データである場合は、回路２２は追加データがあると判定し、ＤＡＴＡ２を後段の回路に出力させる。このとき、回路２２は、ＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２の表示が重なることを防ぐため、後段の回路にＤＡＴＡ１として強制的に黒表示のデータを出力する。または、後段のＡＭＰに黒表示のデータに相当する電圧信号を出力する機能を付加させてもよい。
【００５９】
回路２２から出力された画像データはＤＥＣを介してＬＡＴ２に入力される。ＬＡＴ２には同期信号（ＬＳ）が入力され、全ての列のＬＡＴ２の出力を同期させて後段のレベルシフタ（ＬＳ）に入力することができる。なお、同期信号（ＬＳ）は１系統に限らず、複数の系統でブロック単位のＬＡＴ２を同期させてもよい。このようにすることで、貫通電流等による電源電圧の変化を抑えることができ、駆動回路２０の誤動作を防ぐことができる。
【００６０】
レベルシフタ（ＬＳ）から出力された画像データは、ＰＴＬに入力される。ＰＴＬ、および発光素子用のＲ＿ＤＡＣまたは液晶素子用のＲ＿ＤＡＣにより、ＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２はアナログの電圧信号であるＤＡＴＡ１’およびＤＡＴＡ２’に変換され、各ＡＭＰを介して出力線ＳＯＵＴに出力される。ここで、ＤＡＴＡ１’は画素４６に出力され、ＤＡＴＡ２’は画素４７に出力される。
【００６１】
このような動作を実行することで、画像データと追加データを合成する処理を駆動回路２０で行うことができる。外部回路での画像処理が不要なため、ソースドライバに入力するタイミングを早めることができ、合成画像を高速にディスプレイに表示することができる。
【００６２】
図５（Ａ）に回路２２の一例を示す。回路２２に入力されるデータはデジタルデータであり、比較対象のデジタルデータがＡおよびＢのとき、その比較はＡ−Ｂの処理で行う。結果が負であればＡ＜Ｂ、正であればＡ≧Ｂの関係となる。なお、デジタルデータにおいては、Ａ−Ｂ＝Ａ＋Ｂｂ＋１（ｂは反転信号）とすることができるため、加算器２５を用いることができる。
【００６３】
加算器２５は、例えば、図５（Ｂ）に示すように２つのＸＯＲ回路と、２つのＡＮＤ回路と、一つのＯＲ回路から構成することができる。Ｃｉｎ端子には下位の桁からの繰り上がりのデータが入力され、Ｃｏｕｔ端子にはＡ＋Ｂ＋Ｃｉｎの繰り上がりのデータが出力される。デジタルデータが４ｂｉｔであるとき、加算器２５をｂｉｔ数と同じ４個用いることで、４ｂｉｔのデジタルデータを加算することができる。なお、回路としては、加算器２５の入力端子の一方にデータを反転するためのインバータを加えた構成となる。
【００６４】
図５（Ａ）は、図４に示すＡのブロックを示している。回路２２は、加算器２５ａ乃至２５ｄ、アナログスイッチ２６ａ乃至２６ｆ、インバータ２７ａ乃至２７ｇおよびＮＡＮＤ回路２８を有する構成とすることができる。
【００６５】
以下では、ＤＡＴＡ１は３ｂｉｔ階調のデジタル信号とし、ＤＡＴＡ２は３ｂｉｔ階調と、最上位ビットを符号信号とする４ビットのデジタル信号として説明する。
【００６６】
ＤＡＴＡ１［２：０］はＳＲ００１が接続される列のＬＡＴ１から出力される信号であり、当該信号はＳＲ００１が接続される列のＤＥＣに出力される。また、ＤＡＴＡ２［２：０］はＳＲ００２の後段のＬＡＴ１から出力される信号であり、当該信号はＳＲ００２が接続される列のＤＥＣに出力される。
【００６７】
加算器２５ａ乃至２５ｄの一方の端子には、ＤＡＴＡ２＿［３］、ＤＡＴＡ２＿［２］、ＤＡＴＡ２＿［１］、ＤＡＴＡ２＿［０］が入力される。また、加算器２５ａ乃至２５ｄの他方の端子には、それぞれインバータ２７ａ乃至２７ｄを介してＢ＿［３］、Ｂ＿［２］、Ｂ＿［１］、Ｂ＿［０］が入力される。なお、加算器２５ａ乃至２５ｄからはＹ［３：０］およびＣｏｕｔが出力されるが、ここではＹ［３］のみ使用し、ＣｏｕｔおよびＹ［２：０］は使用しない。なお、ＣｏｕｔおよびＹ［２：０］を用いて、より詳細な制御を行ってもよい。
【００６８】
ここで、ＤＡＴＡ２＿［３］は、符号ｂｉｔであり、”０”として回路内部で入力データＤＡＴＡ２［２：０］に追加されているデータである。また、ＤＡＴＡ２＿［２］、ＤＡＴＡ２＿［１］、ＤＡＴＡ２＿［０］は、階調データである。また、Ｂ＿［３］、Ｂ＿［２］、Ｂ＿［１］、Ｂ＿［０］は、前述した第１の値に相当するしきい値データであるＢ［３：０］を１ｂｉｔずつに分離したデータである。
【００６９】
アナログスイッチ２６ａおよび２６ｃには、黒表示のデータ”０００”が入力される。また、アナログスイッチ２６ｂにはＤＡＴＡ１［２：０］が入力され、アナログスイッチ２６ｄにはＤＡＴＡ２［２：０］入力される。
【００７０】
ここで、Ｙ［３］＝“０”、すなわちＤＡＴＡ２［３：０］≧Ｂ［３：０］のとき、アナログスイッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆがそれぞれｏｎ、ｏｆｆ、ｏｆｆ、ｏｎ、ｏｎ、ｏｆｆとなる。したがって、アナログスイッチ２６ａから黒表示のデータ”０００”が１列目のＤＥＣに出力され、アナログスイッチ２６ｅからＤＡＴＡ２［２：０］が２列目のＤＥＣに出力される。すなわち、画素４６は黒表示になり、画素４７にはＤＡＴＡ２が表示される。
【００７１】
また、Ｙ［３］＝“１”、すなわちＤＡＴＡ２［３：０］＜Ｂ［３：０］のとき、アナログスイッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆがそれぞれｏｆｆ、ｏｎ、ｏｎ、ｏｆｆ、ｏｎ、ｏｆｆとなる。したがって、アナログスイッチ２６ｂからＤＡＴＡ１［２：０］が１列目のＤＥＣに出力され、アナログスイッチ２６ｅから黒表示のデータ”０００”が２列目のＤＥＣに出力される。すなわち、画素４６にはＤＡＴＡ１が表示され、画素４７は黒表示となる。
【００７２】
なお、ＮＡＮＤ回路２８およびインバータ２７ｇに入力される信号ＨＥＢは、画素４６および画素４７の両方で背景画像などの表示を行うハイブリッドモードをＯＮ／ＯＦＦするための信号であり、“０”のときにアナログスイッチ２６ｆからＤＡＴＡ２［２：０］が２列目のＤＥＣに出力することができ、ハイブリッドモードでの表示を行うことができる。
【００７３】
なお、階調を３ｂｉｔとする場合、外部から入力するデジタルデータを３ｂｉｔ（絶対値）として、内部で符号として４ｂｉｔ目に”０”を追加する構成とすることが望ましい。発光素子は基本的に正の値のみであり、液晶素子は負の電圧を出力するが、黒表示は絶対値が一番小さい（または大きい）データとなるので、正の値で比較すればよい。４ｂｉｔのデータを入力端子から入力する構成では、入力部の回路規模が大きくなってしまう。
【００７４】
以上がＤＡＴＡ２の表示を有効にする場合に、回路２２の後段の回路にＤＡＴＡ１として強制的に黒表示のデータを出力する例である。続いて、ＡＭＰの入力信号を回路２２の結果で変更する場合の一例を説明する。
【００７５】
図６にＡＭＰの入力信号を回路２２の結果で変更するための駆動回路２０のブロック図を示す。なお、回路２２とＡＭＰとが直接電気的に接続されている点以外は、ブロック図としては図４と同じである。
【００７６】
図７は、図６に示すＢのブロックを示している。回路２２は、加算器２５ａ乃至２５ｄ、インバータ２７ａ乃至２７ｇおよびＮＡＮＤ回路２８を有する構成とすることができる。
【００７７】
図８は、図６に示すＣのブロックを示している。ＡＭＰ（ＯＬＥＤＡＭＰ、ＬＣＤＡＭＰ）は、アナログスイッチ２６ａ乃至２６ｆおよびオペアンプ２８ａ、２８ｂを有する構成とすることができる。
【００７８】
ここで、Ｂのブロックに設けられたインバータ２７ｆは信号ＳＵＢＥを出力し、ＮＡＮＤ回路２８は信号ＭＡＩＮＥを出力し、インバータ２７ｇは信号ＨＥを出力することができる。そして、信号ＳＵＢＥ、信号ＭＡＩＮＥ、信号ＨＥおよび信号ＨＥＢは、それぞれ異なる配線およびレベルシフタ回路を介して、Ｃのブロックに設けられたアナログスイッチ２６ａ乃至２６ｆに適宜入力される。
【００７９】
なお、インバータ２７ｆ、ＮＡＮＤ回路２８およびインバータ２７ｇのそれぞれ出力端子と接続の対象となるアナログスイッチ２６ａ乃至２６ｆは、図５と同じである。したがって、回路動作としては前述した説明を参照することができる。
【００８０】
なお、アナログスイッチ２６ａ、２６ｃにはアナログの電圧信号である０Ｖが入力される。また、アナログスイッチ２６ｂにはアナログの電圧信号であるＤＡＴＡ１’が入力され、アナログスイッチ２６ｄにはアナログの電圧信号であるＤＡＴＡ２’が入力される。
【００８１】
したがって、アナログスイッチ２６ａ、２６ｂが電気的に接続されるオペアンプ２８ａは、増幅したＤＡＴＡ１’をＳＯＵＴ［１］に出力することができる。また、アナログスイッチ２６ｅ、２６ｆが電気的に接続されるオペアンプ２８ｂは、増幅したＤＡＴＡ２’をＳＯＵＴ［２］に出力することができる。また、オペアンプ２８ａ、２８ｂは、ＤＡＴＡ１’またはＤＡＴＡ２’の出力が選択されないとき、黒表示のデータに相当する０Ｖを出力することができる。なお、０Ｖが黒表示のデータに相当しない場合は、黒表示に相当する電圧信号を用いればよい。
【００８２】
当該構成では、アナログ変換された画像データをアナログスイッチに入力するため、ＤＡＴＡ１とＤＡＴＡ２のそれぞれが入力されるアナログスイッチが一つずつあればよい。一方で、前述した図４および図５に示す構成では、デジタルデータをアナログスイッチに入力するため、画像信号の入力部にあるアナログスイッチはｂｉｔ数分必要となる。したがって、当該構成ではアナログスイッチの数を減らすことができる。
【００８３】
また、ＡＭＰの出力が０Ｖとなるとき、前段の回路の動作が不要となるため、例えば、当該ＡＭＰと同列のＤＥＣ、ＬＡＴ２、ＬＳなどは電源をオフにすることができ、省電力化することができる。
【００８４】
上述した構成の表示装置を用いることにより、複数の画像を合成した表示を高速に行うことができる。
【００８５】
上述した各表示領域が備える画素や、当該画素を駆動する回路に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、半導体層に金属酸化物を適用することが好ましい。当該金属酸化物としては、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いることができる。
【００８６】
特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。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半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減することができる。
【００８７】
また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量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。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
【００８８】
また、上述した各表示領域が備える画素や、当該画素を駆動する回路に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、多結晶半導体を用いてもよい。例えば、多結晶シリコンなどを用いることが好ましい。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、か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。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることができる。また極めて多くの画素を有する場合であっても、ゲート駆動回路とソース駆動回路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできる表示装置、および表示装置の駆動方法について説明する。
【００９１】
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。または、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。または、可視光を透過する第３の表示素子が設けられた画素を有することができる。または、第１の表示素子と、第２の表示素子または第３の表示素子と、が設けられた画素を有することができる。
【００９２】
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。
【００９３】
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、または両方により、画像を表示する機能を有する。または、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。
【００９４】
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の画素および第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。
【００９５】
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の画素および複数の第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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。または、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。
【００９８】
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。
【００９９】
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。または、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。
【０１００】
第１の画素は、例えば白色（Ｗ）を呈する副画素、または例えば赤色（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、または例えば赤色（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の画素および第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。
【０１０１】
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、および第１の画素および第２の画素で画像を表示する第３のモードを切り替えることができる。また、実施の形態１で示したように、第１の画素および第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。
【０１０２】
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、且つ外光が白色光また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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。また、反射光と発光とを混色させた光を用いることで、まるで絵画を見ているかのように感じさせる画像を表示することが可能となる。
【０１０５】
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。
【０１０６】
［表示装置の構成例］
図９は、図１に示した画素アレイ４０を説明する図である。画素アレイ４０は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット４５を有する。画素ユニット４５は、画素４６と、画素４７を有する。
【０１０７】
図９では、画素４６および画素４７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。
【０１０８】
画素４６は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子４６Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子４６Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子４６Ｂを有する。表示素子４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂはそれぞれ、光源の光を利用した第１の表示素子である。
【０１０９】
画素４７は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子４７Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子４７Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子４７Ｂを有する。表示素子４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂはそれぞれ、外光の反射を利用した第２の表示素子である。
【０１１０】
以上が表示装置の構成例についての説明である。
【０１１１】
［画素ユニットの構成例］
続いて、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて画素ユニット４５について説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、画素ユニット４５の構成例を示す模式図である。
【０１１２】
画素４６は、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂを有する。表示素子４６Ｒは、光源を有し、画素４６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４６Ｇ、表示素子４６Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇ２または青色の光Ｂ２を、表示面側に射出する。
【０１１３】
画素４７は、表示素子４７Ｒ、表示素子４７Ｇ、表示素子４７Ｂを有する。表示素子４７Ｒは、外光を反射し、画素４７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４７Ｇ、表示素子４７Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇ１または青色の光Ｂ１を、表示面側に射出する。
【０１１４】
〔第３のモード〕
図１０（Ａ）は、外光を反射する表示素子４７Ｒ、表示素子４７Ｇ、表示素子４７Ｂと、光を発する表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂ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１０（Ａ）に示すように、画素ユニット４５は、光Ｒ１、光Ｇ１、光Ｂ１、光Ｒ２、光Ｇ２、および光Ｂ２の６つの光を混色させることにより、所定の色の光５５を表示面側に射出することができる。
【０１１５】
このとき、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇおよび表示素子４６Ｂのそれぞれの輝度を低く抑えることが好ましい。例えば、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇおよび表示素子４６Ｂのそれぞれが発することのできる光の輝度の最大値（最大輝度ともいう）を１００％としたときに、第３のモードで表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇおよび表示素子４６Ｂのそれぞれが発する光の輝度の最大値を、最大輝度の５％以上５０％以下、好ましくは１％以上６０％以下とすることが好ましい。これにより、低い消費電力で表示できるとともに、表示される画像がより絵画的になり、また目に優しい表示を行うことが可能となる。
【０１１６】
〔第１のモード〕
図１０（Ｂ）は、外光を反射する表示素子４７Ｒ、表示素子４７Ｇ、表示素子４７Ｂ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１０（Ｂ）に示すように、画素ユニット４５は、例えば外光の照度が十分に高い場合などでは、画素４６を駆動させずに、画素４７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５５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。
【０１１７】
〔第２のモード〕
図１０（Ｃ）は、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂ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１０（Ｃ）に示すように、画素ユニット４５は、例えば外光の照度が極めて小さい場合などでは、画素４７を駆動させずに、画素４６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５５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。
【０１１８】
このとき、第３のモードよりも、可視光を発光する表示素子の輝度を高めることが好ましい。例えば、第２のモードで表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂのそれぞれが発する光の輝度の最大値を、最大輝度の１００％とする、または、５０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下とすることができる。これにより、外光の明るい場所であっても鮮やかな画像を表示することができる。
【０１１９】
ここで、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂのそれぞれが発する光の輝度の最大値は、ダイナミックレンジに置き換えることができる。すなわち、第３のモードでは、第２のモードよりも表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂのそれぞれのダイナミックレンジを狭く設定することができる。例えば、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇまたは表示素子４６Ｂにおける第３のモードのダイナミックレンジを、第２のモードのダイナミックレンジの５％以上５０％以下、好ましくは１％以上６０％以下に設定することができる。
【０１２０】
以上が画素ユニット４５の構成例についての説明である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（実施の形態３）
以下では、本発明の一態様の表示装置に用いることのできる表示パネルの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。
【０１２３】
［構成例］
図１１（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Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、および複数の配線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、および複数の配線Ｓ２を有する。
【０１２４】
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および回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤおよび回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図１１（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。
【０１２７】
図１１（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。
【０１２８】
図１１（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１１（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。
【０１２９】
また、図１１（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
開口４５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形また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。
【０１３３】
［回路構成例］
図１２は、画素４１０の構成例を示す回路図である。図１２では、隣接する２つの画素４１０を示している。
【０１３４】
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、および発光素子３６０等を有する。また、画素４１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、および配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図１２では、液晶素子３４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、および発光素子３６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
【０１３５】
図１２では、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２に、トランジスタを用いた場合の例を示している。
【０１３６】
スイッチＳＷ１は、ゲートが配線Ｇ１と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ１と接続され、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、および液晶素子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。
【０１３７】
また、スイッチＳＷ２は、ゲートが配線Ｇ２と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ２と接続され、ソースまたはドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、トランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２は、他方の電極がトランジスタＭのソースまたはドレインの一方、および配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭは、ソースまた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。
【０１３８】
図１２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。
【０１３９】
配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態また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。
【０１４０】
配線Ｇ２には、スイッチＳＷ２を導通状態また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および配線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。
【０１４１】
図１２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Ｇ１および配線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Ｇ２および配線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Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１および配線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。
【０１４２】
なお、図１３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１３（Ａ）は、一つの画素４１０に一つの液晶素子３４０と４つの発光素子３６０（発光素子３６０ｒ、３６０ｇ、３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。
【０１４３】
図１３（Ａ）では図１２の例に加えて、画素４１０に配線Ｇ３および配線Ｓ３が接続されている。
【０１４４】
図１３（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）、および白色（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。
【０１４５】
また、図１３（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、および発光素子３６０ｂとを有する。発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、および発光素子３６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
【０１４６】
［表示パネルの構成例］
図１４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１４では、基板３６１を破線で明示している。
【０１４７】
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、およ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１４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１４に示す構成は、表示パネル３００とＦＰＣ３７２およびＩＣ３７３を有する表示モジュールと言うこともできる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
【０１５０】
また、図１４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、または信号線駆動回路などとしての機能を有するＩＣを適用できる。なお表示パネル３００が走査線駆動回路および信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ３７２を介して表示パネル３００を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ３７３を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ３７３を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、ＦＰＣ３７２に実装してもよい。
【０１５１】
図１４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。
【０１５２】
また、図１４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。
【０１５３】
また、基板３６１上にはタッチセンサ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３６６を表示部３６２に重ねて設ける構成とすればよい。または、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。
［断面構成例］
図１５に、図１４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、および表示部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。なお、タッチセンサ３６６は含まない。
【０１５４】
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１３１等を有する。また基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
基板３６１には、着色層１３１、遮光層１３２、絶縁層１２１、および液晶素子３４０の共通電極として機能する導電層１１３、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。
【０１５７】
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、および絶縁層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および絶縁層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、または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。
【０１５８】
また、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６は、一部がゲートとして機能する導電層２２１、一部がソースまた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。
【０１５９】
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３１１ａ、液晶１１２、導電層１１３が積層された積層構造を有する。また、導電層３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射性する導電層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３１１ａおよび導電層１１３は可視光を透過する材料を含む。また、液晶１１２と導電層３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられ、液晶１１２と導電層１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。また、基板３６１の外側の面には、偏光板１３０を有する。
【０１６０】
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１１３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１３０により偏光され、導電層１１３、液晶１１２を透過し、導電層３１１ｂで反射する。そして、液晶１１２および導電層１１３を再度透過して、偏光板１３０に達する。このとき、導電層３１１ｂと導電層１１３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１３０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１３１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。
【０１６１】
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、および導電層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および導電層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１１３等を介して、基板３６１側に射出される。
【０１６２】
ここで、図１５に示すように、開口２５１には可視光を透過する導電層３１１ａ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１１２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。
【０１６３】
ここで、基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３０として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、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。
【０１６４】
また導電層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マスクギャッパとして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。
【０１６５】
トランジスタ２０５のソースまた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。
【０１６６】
トランジスタ２０６のソースまた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３１１ａ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。
【０１６７】
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３１１ａ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。
【０１６８】
接着層１４１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３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層１１３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１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
【０１６９】
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、有機樹脂また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、また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１５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。
【０１７０】
接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば接着層１４１となるペースト等を塗布した後に、接続体２４３を散布すればよい。
【０１７１】
図１５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。
【０１７２】
図１５では、トランジスタ２０１およびトランジスタ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、また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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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または絶縁層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。
【０１７５】
基板３６１側において、着色層１３１、遮光層１３２を覆って絶縁層１２１が設けられている。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していていもよい。絶縁層１２１により、導電層１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶１１２の配向状態を均一にできる。
【０１７６】
［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。
【０１７７】
〔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側の基板には、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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【０１８０】
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
【０１８１】
また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。
【０１８２】
可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０−６／Ｋ以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。
【０１８３】
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。
【０１８４】
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属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。
【０１８５】
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂など）等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
【０１８６】
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。
【０１８７】
〔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。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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であり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。またこのとき酸化物半導体を用いることで、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は電極の材料、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。
【０１９５】
半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。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酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。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酸化物半導体であるといえる。
【０１９６】
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。
【０１９７】
半導体層を構成する酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、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。
【０１９８】
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における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。
【０１９９】
また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における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。
【０２００】
また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【０２０１】
非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【０２０２】
なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
＜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  Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）−ＯＳの構成について説明する。
【０２０３】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０２０４】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０２１９】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【０２２０】
したがって、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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は電極の材料、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。
【０２２４】
〔導電層〕
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。
【０２２５】
また、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。
【０２２６】
〔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。
【０２２７】
また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
【０２２８】
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。
【０２２９】
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０−５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０−６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０−７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０−８［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下とする。
【０２３０】
〔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。
【０２３１】
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）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
【０２３２】
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）、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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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を用いることができる。
【０２３６】
本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。
【０２３７】
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。
め好ましい。
【０２３８】
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
【０２３９】
また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
【０２４０】
〔発光素子〕
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等を用いることができる。
【０２４１】
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
【０２４２】
ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
【０２４３】
ＥＬ層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【０２４４】
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。
【０２４５】
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、ＥＬ層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質、またはＲ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、２以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長（例えば３５０ｎｍ乃至７５０ｎｍ）の範囲内に２以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
【０２４６】
ＥＬ層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、ＥＬ層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料（例えばホスト材料、アシスト材料）を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。
【０２４７】
また、発光素子は、ＥＬ層を１つ有するシングル素子であってもよいし、複数のＥＬ層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
【０２４８】
可視光を透過する導電膜は、例えば、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を用いて形成することができる。また、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、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。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錫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。また、グラフェン等を用いてもよい。
【０２４９】
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。
【０２５０】
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。
【０２５１】
なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
【０２５２】
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
【０２５３】
〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
【０２５４】
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
【０２５５】
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
【０２５６】
〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
【０２５７】
〔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。
【０２５８】
〔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。
【０２５９】
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。
（実施の形態４）
本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１７に示す。
【０２６０】
図１７（Ａ）はナビゲーションシステムであり、筐体９７１、表示部９７３、操作キー９７４等を有する。表示部９７３にはタッチセンサが設けられ、主な入力操作を行うことができる。表示部９７３に本発明の一態様の表示システムを用いることで表示部９７３の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６１】
図１７（Ｂ）は携帯型ゲーム機であり、筐体９０１、筐体９０２、表示部９０３、表示部９０４、マイク９０５、スピーカ９０６、操作キー９０７、スタイラス９０８、カメラ９０９等を有する。なお、図１７（Ｅ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部９０３と表示部９０４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。表示部９０３に本発明の一態様の表示装置を備えることで表示部９０３の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６２】
図１７（Ｃ）はデジタルカメラであり、筐体９６１、シャッターボタン９６２、マイク９６３、スピーカ９６７、表示部９６５、操作キー等を有する。表示部９６５に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９６５の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６３】
図１７（Ｄ）は腕時計型の情報端末であり、筐体９３１、表示部９３２、リストバンド９３３、操作用のボタン９３５、竜頭９３６、カメラ９３９等を有する。表示部９３２はタッチパネルとなっていてもよい。表示部９３２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９３２の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６４】
図１７（Ｅ）携帯電話機の一例であり、筐体９５１、表示部９５２、操作ボタン９５３、外部接続ポート９５４、スピーカ９５５、マイク９５６、カメラ９５７等を有する。当該携帯電話機は、表示部９５２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９５２に触れることで行うことができる。表示部９５２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部９５２の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６５】
図１７（Ｆ）は携帯データ端末であり、筐体９１１、表示部９１２、カメラ９１９等を有する。表示部９１２が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。表示部９３２に本発明の高速表示、視認性の向上および低消費電力化を行うことができる。
【０２６６】
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】
【０２６７】
１０    表示装置
１０ｂ    表示装置
２０    駆動回路
２０ｂ    駆動回路
２１    回路
２２    回路
２５    加算器
２５ａ    加算器
２５ｄ    加算器
２６ａ    アナログスイッチ
２６ｂ    アナログスイッチ
２６ｃ    アナログスイッチ
２６ｄ    アナログスイッチ
２６ｅ    アナログスイッチ
２６ｆ    アナログスイッチ
２７ａ    インバータ
２７ｄ    インバータ
２７ｆ    インバータ
２７ｇ    インバータ
２８    ＮＡＮＤ回路
２８ａ    オペアンプ
２８ｂ    オペアンプ
３１    駆動回路
３１ｂ    駆動回路
３２    駆動回路
４０    画素アレイ
４０ｂ    画素アレイ
４５    画素ユニット
４６    画素
４６Ｂ    表示素子
４６Ｇ    表示素子
４６Ｒ    表示素子
４７    画素
４７Ｂ    表示素子
４７Ｇ    表示素子
４７Ｒ    表示素子
５０    データ処理回路
５５    光
１１２    液晶
１１３    導電層
１１７    絶縁層
１２１    絶縁層
１３０    偏光板
１３１    着色層
１３２    遮光層
１３３ａ    配向膜
１３３ｂ    配向膜
１３４    着色層
１４１    接着層
１４２    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
３１１ａ    導電層
３１１ｂ    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    タッチセンサ
３７２    ＦＰＣ
３７３    ＩＣ
４００    表示装置
４１０    画素
４５１    開口
９０１    筐体
９０２    筐体
９０３    表示部
９０４    表示部
９０５    マイク
９０６    スピーカ
９０７    操作キー
９０８    スタイラス
９０９    カメラ
９１１    筐体
９１２    表示部
９１９    カメラ
９３１    筐体
９３２    表示部
９３３    リストバンド
９３５    ボタン
９３６    竜頭
９３９    カメラ
９５１    筐体
９５２    表示部
９５３    操作ボタン
９５４    外部接続ポート
９５５    スピーカ
９５６    マイク
９５７    カメラ
９６１    筐体
９６２    シャッターボタン
９６３    マイク
９６５    表示部
９６７    スピーカ
９７１    筐体
９７３    表示部
９７４    操作キー
【図１】
2018028589.tif 000003
【図２】
2018028589.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018028589.tif 000006
【図５】
2018028589.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018028589.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018028589.tif 000011
【図１０】
2018028589.tif 000012
【図１１】
2018028589.tif 000013
【図１２】
2018028589.tif 000014
【図１３】
2018028589.tif 000015
【図１４】
2018028589.tif 000016
【図１５】
2018028589.tif 000017
【図１６】
2018028589.tif 000018
【図１７】
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