(57)【要約】【課題】外光の強度によらず視認性の高い表示装置を提供する。多様な表示方法を行うことのできる表示装置を提供する。低消費電力駆動が可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、第１の電極と、第２の電極と、第１の液晶層と、第２の液晶層と、第１の着色層と、第１の絶縁層と、を有する。第１の液晶層と、第２の液晶層とは、第１の絶縁層を介して互いに重ねて設けられる。第１の電極は、可視光を反射する機能を有する。第２の電極は、第１の電極と重ならない部分を有し、且つ、可視光を透過する機能を有する。第２の液晶層は、第１の着色層及び第２の電極と重なる第１の部分と、第１の着色層と重ならない第２の部分と、を有する。第１の部分は、モノマーと、液晶と、を含み、第２の部分は、モノマーが重合したポリマーを含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、第１の液晶層と、第２の液晶層と、第１の着色層と、第１の絶縁層と、を有し、
前記第１の液晶層と、前記第２の液晶層とは、前記第１の絶縁層を介して互いに重ねて設けられ、
前記第１の電極は、可視光を反射する機能を有し、
前記第２の電極は、前記第１の電極と重ならない部分を有し、且つ、可視光を透過する機能を有し、
前記第２の液晶層は、前記第１の着色層及び前記第２の電極と重なる第１の部分と、前記第１の着色層と重ならない第２の部分と、を有し、
前記第１の部分は、モノマーと、液晶と、を含み、
前記第２の部分は、前記モノマーが重合したポリマーを含む、
表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の液晶層を挟んで前記第１の電極と対向する第３の電極と、
前記第２の液晶層を挟んで前記第２の電極と対向する第４の電極と、を有し、
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する機能を有する、
表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記着色層と前記第２の電極とは、前記第２の液晶層を挟んで互いに重なる部分を有する、
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、
可視光を透過し、且つ絶縁性を有する第１の構造体を有し、
前記第１の構造体は、側面が前記第１の液晶層に覆われるように設けられ、
前記第１の構造体は、前記第１の電極と重ならず、且つ前記第２の電極と重なる部分を有する、
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、
絶縁性を有する第２の構造体を有し、
前記第２の構造体は、側面が前記第２の液晶層の前記第２の部分に接して設けられる、
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、
同一面上に設けられた、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、それぞれ前記第１の絶縁層と前記第２の液晶層との間に位置し、
前記第１のトランジスタは、前記第１の絶縁層に設けられた開口を介して前記第１の電極と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記第２の電極と電気的に接続されている、
表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタは、それぞれチャネルが形成される半導体層に、金属酸化物を含む、
表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の表示装置と、
第１の偏光板と、第２の偏光板と、バックライトユニットと、を有し、
前記第１の偏光板は、前記表示装置の前記第１の液晶層よりも外側に位置し、
前記第２の偏光板は、前記表示装置の前記第２の液晶層よりも外側に位置し、
前記バックライトユニットは、前記第２の偏光板よりも外側に位置し、且つ、前記第２の液晶層側に光を射出する機能を有する、
表示モジュール。
【請求項９】
第１の基板上に第１の電極を形成する第１の工程と、
第２の基板上に着色層を形成する第２の工程と、
液晶、モノマー及び重合開始剤を含む液晶層を挟み、且つ、前記着色層と前記第１の電極とが互いに重ならない部分を有するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合せる第３の工程と、
前記第２の基板側から前記着色層及び前記液晶層に光を照射し、前記着色層と重ならない領域において、前記液晶層中の前記モノマーを重合させる第４の工程と、を有する、
表示装置の作製方法。
【請求項１０】
支持基板上に、第１の電極と、当該第１の電極を覆う絶縁層と、当該絶縁層上に前記第１の電極と重ならない部分を有する第２の電極を形成する第１の工程と、
第２の基板上に、着色層と、当該着色層上に第４の電極を形成する第２の工程と、
液晶、モノマー及び重合開始剤を含む第２の液晶層を挟み、且つ、前記着色層と前記第１の電極とが互いに重ならない部分を有するように、且つ、前記着色層と前記第２の電極とが互いに重なる部分を有するように、前記支持基板と前記第２の基板とを貼り合せる第３の工程と、
前記第２の基板側から前記着色層及び前記第２の液晶層に光を照射し、前記着色層と重ならない領域において、前記第２の液晶層中の前記モノマーを重合させる第４の工程と、
前記支持基板と、前記第１の電極との間で剥離し、前記支持基板を除去する第５の工程と、
前記第２の基板と第１の基板とを、当該第１の基板と前記第１の電極との間に液晶を含む第１の液晶層を挟むように貼り合せる第６の工程と、を有する、
表示装置の作製方法。
【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。本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。本発明の一態様は、液晶素子を有する表示装置、及びその作製方法に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する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】
表示装置の一つとして、液晶素子を備える液晶表示装置がある。例えば、画素電極をマトリクス状に配置し、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてトランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置が注目を集めている。
【０００５】
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）
【０００６】
アクティブマトリクス型液晶表示装置には大きく分けて透過型と反射型の二種類のタイプが知られている。
【０００７】
透過型の液晶表示装置は、冷陰極蛍光ランプやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などのバックライトを用い、液晶の光学変調作用を利用して、バックライトからの光が液晶を透過して液晶表示装置外部に出力される状態と、出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。
【０００８】
また、反射型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、外光、即ち入射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と比較して、バックライトを使用しないため、消費電力が少ないといった長所を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、スマートウォッチ等の携帯用途において、これらに組み込まれる表示装置として、厚さの低減、軽量化、低消費電力駆動が可能なことなどが求められている。
【００１１】
本発明の一態様は、外光の強度によらず視認性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、多様な表示方法を行うことのできる表示装置を提供することを課題の一とする。または、低消費電力駆動が可能な表示装置を提供することを課題の一とする。
【００１２】
または、本発明の一態様は、厚さの薄い表示装置を提供することを課題の一とする。または、軽量な表示装置を提供することを課題の一とする。または、曲げることのできる表示装置を提供することを課題の一とする。または、強度の高い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。
【００１３】
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、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】
【００１４】
本発明の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第１の液晶層と、第２の液晶層と、第１の着色層と、第１の絶縁層と、を有する表示装置である。第１の液晶層と、第２の液晶層とは、第１の絶縁層を介して互いに重ねて設けられる。第１の電極は、可視光を反射する機能を有する。第２の電極は、第１の電極と重ならない部分を有し、且つ、可視光を透過する機能を有する。第２の液晶層は、第１の着色層及び第２の電極と重なる第１の部分と、第１の着色層と重ならない第２の部分と、を有する。第１の部分は、モノマーと、液晶と、を含み、第２の部分は、モノマーが重合したポリマーを含む。
【００１５】
また、上記において、第１の液晶層を挟んで第１の電極と対向する第３の電極と、第２の液晶層を挟んで第２の電極と対向する第４の電極と、を有することが好ましい。このとき、第３の電極及び第４の電極は、それぞれ可視光を透過する機能を有することが好ましい。
【００１６】
また、上記において、着色層と第２の電極とは、第２の液晶層を挟んで互いに重なる部分を有することが好ましい。
【００１７】
また、上記において、可視光を透過し、且つ絶縁性を有する第１の構造体を有することが好ましい。このとき、第１の構造体は、側面が第１の液晶層に覆われるように設けられていることが好ましい。また、第１の構造体は、第１の電極と重ならず、且つ第２の電極と重なる部分を有することが好ましい。
【００１８】
また、上記において、絶縁性を有する第２の構造体を有することが好ましい。このとき、第２の構造体は、側面が前記第２の液晶層の前記第２の部分に接して設けられることが好ましい。
【００１９】
また、上記において、同一面上に設けられた、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを有することが好ましい。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の絶縁層と第２の液晶層との間に位置することが好ましい。また、第１のトランジスタは、第１の絶縁層に設けられた開口を介して第１の電極と電気的に接続され、第２のトランジスタは、第２の電極と電気的に接続されていることが好ましい。またこのとき、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは、それぞれチャネルが形成される半導体層に、金属酸化物を含むことが好ましい。
【００２０】
また、本発明の他の一態様は、上記いずれかの表示装置と、第１の偏光板と、第２の偏光板と、バックライトユニットと、を有する表示モジュールである。このとき、第１の偏光板は、表示装置の第１の液晶層よりも外側に位置し、第２の偏光板は、表示装置の第２の液晶層よりも外側に位置し、バックライトユニットは、第２の偏光板よりも外側に位置し、且つ、第２の液晶層側に光を射出する機能を有する。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、第１の基板上に第１の電極を形成する第１の工程と、第２の基板上に着色層を形成する第２の工程と、液晶、モノマー及び重合開始剤を含む液晶層を挟み、且つ、着色層と第１の電極とが互いに重ならない部分を有するように、第１の基板と第２の基板とを貼り合せる第３の工程と、第２の基板側から着色層及び液晶層に光を照射し、着色層と重ならない領域において、液晶層中のモノマーを重合させる第４の工程と、を有する、表示装置の作製方法である。
【００２２】
また、本発明の他の一態様は、支持基板上に、第１の電極と、当該第１の電極を覆う絶縁層と、当該絶縁層上に第１の電極と重ならない部分を有する第２の電極を形成する第１の工程と、第２の基板上に、着色層と、当該着色層上に第４の電極を形成する第２の工程と、液晶、モノマー及び重合開始剤を含む第２の液晶層を挟み、且つ、着色層と第１の電極とが互いに重ならない部分を有するように、且つ着色層と第２の電極とが互いに重なる部分を有するように、支持基板と第２の基板とを貼り合せる第３の工程と、第２の基板側から着色層及び第２の液晶層に光を照射し、着色層と重ならない領域において、第２の液晶層中のモノマーを重合させる第４の工程と、支持基板と、第１の電極との間で剥離し、支持基板を除去する第５の工程と、第２の基板と第１の基板とを、当該第１の基板と第１の電極との間に液晶を含む第１の液晶層を挟むように貼り合せる第６の工程と、を有する、表示装置の作製方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様によれば、外光の強度によらず視認性の高い表示装置を提供できる。または、多様な表示方法を行うことのできる表示装置を提供できる。または、低消費電力駆動が可能な表示装置を提供できる。
【００２４】
本発明の一態様によれば、厚さの薄い表示装置を提供できる。または、軽量な表示装置を提供できる。または、曲げることのできる表示装置を提供できる。または、強度の高い表示装置を提供できる。または、低消費電力駆動が可能な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。
【００２５】
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、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】
【００２６】
【図１】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図２】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図３】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図４】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図５】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図６】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図７】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図８】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図９】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図１０】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図１１】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図１２】実施の形態に係る、表示装置の作製方法を説明する図。
【図１３】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図１４】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図１５】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図１６】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図１７】実施の形態にかかる、表示装置の模式図及び状態遷移図。
【図１８】実施の形態にかかる、回路図及びタイミングチャート。
【図１９】実施の形態に係る、表示装置の構成例。
【図２０】実施の形態に係る、表示装置の回路図。
【図２１】実施の形態に係る、表示装置の回路図。
【図２２】実施の形態に係る、表示装置の回路図。
【図２３】実施の形態に係る、表示モジュールの構成例。
【図２４】実施の形態に係る、電子機器の構成例。
【図２５】実施の形態に係る、電子機器の構成例。
【図２６】実施の形態に係る、電子機器の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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の構成例、および表示装置の作製方法例について説明する。
【００３３】
本発明の一態様の表示装置は、複数の液晶素子を含む。液晶素子は、一対の電極と、液晶層を含む。一対の電極のうち、一方は画素電極として機能し、他方は共通電極として機能する。液晶層は、一対の基板の間に設けることができる。
【００３４】
液晶素子は反射型の液晶素子、または透過型の液晶素子とすることができる。反射型の液晶素子とする場合、画素電極として可視光を反射する導電層を用いることができる。また、透過型の液晶素子とする場合、画素電極として可視光を透過する導電層を用いることができる。
【００３５】
また、表示装置は、画素電極と重なる位置に着色層を有する。着色層は、液晶素子の光路上に位置するように配置することができる。
【００３６】
液晶層は、画素電極及び着色層と重なる第１の部分と、着色層と重ならない第２の部分を有する。第２の部分は、隣接する２つの画素電極の間の領域と重なる部分とも言うことができる。
【００３７】
第１の部分は、モノマー及び液晶を含み、第２の部分は、当該モノマーが重合したポリマー（高分子材料）を含む。第２の部分において、ポリマーは一対の基板を接着する柱状の隔壁の骨子を構成する。また第２の部分には、液晶が含まれていてもよいし、柱状の隔壁がポリマーと液晶を含んでいてもよい。
【００３８】
液晶層の第２の部分に設けられた、ポリマーを含む柱状の隔壁は、隣り合う２つの液晶素子の間に配置され、隣接する２つの液晶素子間における液晶を分離する機能を有する。そのため、当該ポリマーを含む柱状の隔壁はポリマーウォールとも呼ぶこともできる。１つの液晶素子は第１の部分において、当該隔壁と、一対の基板とに取り囲まれた液晶を有する構成とすることができる。隔壁により、隣の液晶素子が有する液晶の配向状態の影響を受けにくくなるため、コントラストなどが向上し、より鮮やかな表示が可能な表示装置を実現できる。なお、１つの液晶素子の液晶は、隣接する液晶素子の液晶と完全に分離されている必要はなく、隣接する２つの液晶素子間に少なくとも一つ以上の島状の隔壁が存在する領域を有する構成とすればよい。
【００３９】
本発明の一態様の表示装置を作製する際、一対の基板の一方に着色層を形成し、他方に画素電極を形成する。また、液晶層には、液晶と、モノマーと、重合開始剤を含む材料を用いる。続いて、液晶層を挟むように、着色層が形成された基板と画素電極が形成された基板とを貼り合せた後、着色層側から光を照射する。このとき、着色層を遮光マスクとして用いることができるため、液晶層の一部に対して光を照射することにより、着色層と重ならない領域において、モノマーが重合してポリマーに変化する。これにより、着色層と重ならない位置に、ポリマーを含む隔壁を形成することができる。
【００４０】
ここで、液晶層の一部に照射する光としては、着色層が吸収しうる波長の光であって、且つ、表示の際に用いる可視光の波長領域よりも外側の波長の光を好適に用いることができる。例えば、紫外線や赤外線を用いることができる。特に、波長１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用いることが好ましい。
【００４１】
上記方法によれば、光の照射の際に、遮光層として機能する着色層と液晶層との間の距離が極めて近い状態で光を照射することが可能となる。例えば、一対の基板の間に液晶層を挟んだ状態で、遮光マスクを用いて基板越しに光を照射した場合、光の散乱や回折等により意図しない領域にまで光が照射されてしまい、ポリマーが形成される領域が広がってしまう場合がある。一方、上記方法によれば、着色層と液晶層との距離が極めて近いため、上述した光の散乱などの影響が極めて小さく、所望の位置に高い精度でポリマーを形成することができる。
【００４２】
さらに、カラー表示のための着色層が、ポリマーの形成時の遮光層を兼ねるため、工程を増やすことなく、低コストで表示装置を作製することができる。また、着色層は任意の位置に形成することができるため、画素電極や、そのほかの配線の位置などに制限されることなく、隔壁を形成する領域を自由に決定することが可能となる。
【００４３】
本発明の一態様の表示装置は、一対の基板を接着するポリマーを含む隔壁を、隣接画素間に配置することが可能となるため、基板間の接着強度が極めて高い。また隔壁は一対の基板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。
【００４４】
また上述した方法を用いることで、任意の位置に高い精度でポリマーを形成することができる。また遮光マスクなどを用いてポリマーを形成する場合に比べて、径の小さなポリマーを高密度に配置することが可能となる。そのため、極めて高精細な表示装置を作製することが可能となる。本発明の一態様の方法を用いることで、例えば、表示部の精細度が３００ｐｐｉ以上、または５００ｐｐｉ以上、または８００ｐｐｉ以上、または１０００ｐｐｉ以上であって、３０００ｐｐｉ以下、または４０００ｐｐｉ以下、または５０００ｐｐｉ以下の極めて高精細な表示装置を実現することも可能となる。
【００４５】
また、本発明の一態様は、反射型の表示素子と、透過型の表示素子の両方を有し、透過モード、反射モード、およびハイブリッドモードの表示を行うことのできる、表示装置（表示パネル）であることが好ましい。このような表示パネルを、ＴＲ−Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ、または、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）とも呼ぶことができる。
【００４６】
本明細書等において、ハイブリッド表示（ハイブリッドモード）とは、１つのパネルにおいて、反射光と、透過光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字、画像、またはその両方を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。
【００４７】
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
【００４８】
また、ハイブリッドディスプレイは、ひとつの画素またはひとつの副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を透過する透過型素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、透過型素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び透過光のいずれか一方または双方を用いて、文字、画像、またはその両方を表示する機能を有する。
【００４９】
このような表示装置の一例として、一対の基板の間に、反射型の液晶素子を構成する第１の液晶層と、透過型の液晶素子を構成する第２の液晶層とが積層された構成とすることができる。このとき、第１の液晶層または第２の液晶層のいずれか一方に、上記ポリマーウォールを形成することができる。先に形成する液晶層に着色層を遮光層として用いてポリマーウォールを形成し、その後、他方の液晶層を形成することで、歩留り良く表示装置を作製することができる。
【００５０】
以下では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及び作製方法の例について、図面を参照して説明する。
【００５１】
なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の構成を積層順（または形成順）に説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面（被形成面、支持面、接着面、平坦面など）が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。
【００５２】
［構成例１］
図１（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置１０の斜視概略図である。表示装置１０は、基板２１と基板３１とが貼り合わされた構成を有する。図１（Ａ）では、基板３１を破線で明示している。
【００５３】
表示装置１０は、表示部３２、回路３４、配線３５等を有する。基板２１には、例えば回路３４、配線３５、及び表示部３２に含まれ、画素電極として機能する導電層２３が設けられる。また、図１（Ａ）では基板２１にＩＣ３７とＦＰＣ３６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。
【００５４】
回路３４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。
【００５５】
配線３５は、表示部３２や回路３４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、ＦＰＣ３６を介して外部から配線３５に入力されるか、またはＩＣ３７から配線３５に入力される。
【００５６】
また、図１（Ａ）では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板２１にＩＣ３７が設けられている例を示している。ＩＣ３７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。なお表示装置１０が信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ３６を介して表示装置１０を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ３７を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ３７を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、ＦＰＣ３６に実装してもよい。
【００５７】
図１（Ａ）には、表示部３２の一部の拡大図を示している。表示部３２には、複数の表示素子が有する導電層２３がマトリクス状に配置されている。導電層２３は、例えば画素電極として機能する。
【００５８】
〔断面構成例１−１〕
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２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、反射型の液晶素子４０を適用した場合の例を示している。図１（Ｂ）において、基板３１側が表示面側となる。
【００５９】
表示装置１０は、基板２１と基板３１の間に液晶層２４が挟持された構成を有している。また液晶素子４０は、基板２１側に設けられた導電層２３と、基板３１側に設けられた導電層２５と、これらに挟持された液晶層２４と、を有する。
【００６０】
ここで、導電層２３は画素電極として機能する。ここでは導電層２３が可視光を反射する機能を有する。また導電層２５は、共通電極などとして機能する。ここでは導電層２５が可視光を透過する機能を有する。そのため液晶素子４０は、反射型の液晶素子である。
【００６１】
なお、ここでは図示しないが、基板３１よりも外側に円偏光板を設けることができる。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、反射光を利用した表示を行うことができるとともに、表示面側の外光反射を抑制することができる。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。
【００６２】
基板２１上には、導電層２３と電気的に接続するトランジスタ７０が設けられている。一方、基板３１の基板２１側には、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、着色層５１ｃ、絶縁層６１、導電層２５等が設けられている。また導電層２３と液晶層２４の間に配向膜５３ａが設けられ、導電層２５と液晶層２４の間に配向膜５３ｂが設けられている。なお、配向膜５３ａ及び配向膜５３ｂは、不要であれば設けなくてもよい。
【００６３】
トランジスタ７０は、ゲートとして機能する導電層７１、半導体層７２、ゲート絶縁層として機能する絶縁層７３、ソース又はドレインの一方として機能する導電層７４ａ、ソース又はドレインの他方として機能する導電層７４ｂ等を有する。
【００６４】
トランジスタ７０を覆って絶縁層８１が設けられている。また絶縁層８１上に導電層２３が設けられている。導電層２３と導電層７４ｂとは、絶縁層８１に設けられた開口を介して電気的に接続している。トランジスタ７０及び導電層２３は、画素（副画素）ごとに配置されている。
【００６５】
着色層５１ａ、着色層５１ｂ、着色層５１ｃは、それぞれ異なる導電層２３と重ねて配置されている。
【００６６】
液晶層２４は、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、または着色層５１ｃと重なる領域であって、且つ導電層２３と重なる領域において、液晶１２と、モノマー１３を有する。また液晶層２４は、いずれの着色層とも重ならない領域において、隔壁１１を有する。隔壁１１は、隣り合う２つの導電層２３の間と重なる領域に位置する。
【００６７】
モノマー１３は、重合することによりポリマーとなる材料である。また、隔壁１１は、モノマー１３が重合することにより得られるポリマーを含んで構成される。隔壁１１の内部には、液晶１２と同じ材料が含まれていてもよい。
【００６８】
モノマー１３としては、重合性モノマーを用いることができる。例えば光により重合が進行する光重合性（光硬化性）や、熱により重合が進行する熱重合性（熱硬化性）を有する重合性モノマーを用いることができる。特に、光重合性を有する材料を用いることが好ましい。また、液晶層２４は、モノマー１３に加えて、例えば重合数が２以上１００以下のオリゴマーも含んでいてもよい。このとき、当該オリゴマーは、光重合性または熱重合性を有することが好ましい。
【００６９】
モノマー１３としては、例えば、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマー、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマーなどを用いることができる。また、単官能モノマーや多官能モノマーを、２種類以上混合させたものでもよい。また、モノマー１３としては液晶性の材料、非液晶性の材料、またはこれらが混合された材料を用いることができる。
【００７０】
液晶層２４の、各着色層及び導電層２３と重なる領域において、重合開始剤が含まれていてもよい。重合開始剤は、例えば光や熱などの外的刺激によりモノマーの重合のきっかけとなる物質に変化する材料である。重合開始剤としては、例えば紫外線などの光または熱によってラジカルが生成するラジカル重合開始剤等を用いることができる。なお、重合開始剤は液晶やモノマーに比べて極微量であればよく、例えば重合開始剤は、液晶、モノマー及び重合開始剤等が混合された組成物の総重量に対する重量比が、１ｗｔ％以下の比率で混合されていればよい。また、重合開始剤はモノマー１３の材料に応じて適宜選択することができる。モノマー１３の材料によっては、ラジカル重合開始剤に代えて、カチオン重合開始剤、アニオン重合開始剤などを用いてもよい。
【００７１】
モノマー１３は、使用する重合開始剤により重合が開始される材料を選択すればよい。特に、モノマー１３及び重合開始剤の組み合わせとして、紫外線により重合が開始され、且つ重合が進行する材料をそれぞれ用いることが好ましい。
【００７２】
また液晶層２４には、液晶１２、モノマー１３、重合開始剤等の他に、カイラル剤を含んでいてもよい。
【００７３】
隔壁１１は、モノマー１３が重合することにより得られるポリマーを含む。例えば、モノマー１３としてアクリレートを用いた場合には、隔壁１１がポリアクリレートを含む。
【００７４】
また、ポリマーの重合度は、その形成条件やモノマー１３の材料に応じて変化する。また隔壁１１の体積密度も同様に、ポリマーの形成条件や、モノマー１３の材料等によって変わるが、例えば７０％以上１００％以下、好ましくは８０％以上１００％以下、より好ましくは９０％以上１００％以下とすることができる。
【００７５】
隔壁１１は、基板２１と基板３１を接着することが好ましい。より具体的には、隔壁１１は、基板２１側に設けられ、液晶層２４と接する層と、基板３１側に設けられ、液晶層２４と接する層を接着する機能を有する。図１（Ｂ）においては、基板２１側に設けられ液晶層２４と接する配向膜５３ａの一部と、基板３１側に設けられ、液晶層２４と接する配向膜５３ｂの一部とを、隔壁１１が接着している。なお、配向膜５３ａや配向膜５３ｂを設けない場合では、基板２１側に設けられ、液晶層２４と接する絶縁層８１の一部と、基板３１側に設けられ、液晶層２４と接する導電層２５の一部とを隔壁１１が接着する構成となる。
【００７６】
着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃは、それぞれ異なる色の可視光を透過する。これにより、表示装置１０によりカラーの画像を表示することができる。
【００７７】
また着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃは、それぞれ隔壁１１の形成時に用いる光を遮光（吸収）することが好ましい。より具体的には、重合開始剤が吸収する波長の光を遮光（吸収）することが好ましい。例えば、各着色層は、波長１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲において、透過率が４０％以下、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下であって、０％以上である範囲を有することが好ましい。
【００７８】
なお、各着色層のうちの一以上が、上記光を透過しやすい場合には、当該着色層のみ、または全ての着色層に重ねて、可視光を透過し、且つ紫外線を吸収するフィルタ層を設けてもよい。例えば、無機絶縁膜、導電性酸化物膜、透光性を有する程度に薄い金属膜、または顔料や染料を含む樹脂などを、着色層に重ねて配置することができる。
【００７９】
基板２１と基板３１としては、例えばガラス基板を用いることができる。または、基板２１と基板３１とに、薄く軽量な材料を用いてもよい。例えば、厚さ０．５ｍｍのガラスよりも単位面積当たりの重量が小さい材料を好適に用いることが好ましい。好適には、樹脂を含む材料や、可撓性を有する程度に薄いガラスを用いることができる。
【００８０】
例えば、基板２１または基板３１として、厚さが１μｍ以上３００μｍ以下、好ましくは３μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下の薄いシート状の材料を用いることができる。基板２１と３１の両方に、このような材料を用いることで、曲げることのできる表示装置を実現できる。
【００８１】
本発明の一態様の表示装置１０は、表示面側からみて画素電極として機能する２つの導電層２３の間に位置する隔壁１１により、基板２１と基板３１との接着強度が高められており、破損しにくく、信頼性の高い表示装置である。また隔壁１１によって外力に対する物理的強度が高められたことに加え、外力によるセルギャップの変化が抑制された表示装置である。
【００８２】
以上が断面構成例１−１についての説明である。
【００８３】
〔作製方法例１−１〕
続いて、図１（Ｂ）に示した表示装置１０の作製方法の一例について説明する。図２〜図６に示す各図は、表示装置１０の作製方法に係る、工程の各段階における断面概略図である。
【００８４】
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ）法を使ってもよい。
【００８５】
また、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
【００８６】
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、例えば以下の２つの方法がある。１つは、加工したい薄膜上に感光性のレジスト材料を塗布し、フォトマスクを介して露光した後、現像することによりレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう１つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
【００８７】
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
【００８８】
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
【００８９】
〈トランジスタ７０の形成〉
まず、基板２１上に導電層７１を形成する。導電層７１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
【００９０】
続いて、基板２１及び導電層７１を覆って絶縁層７３を形成する。
【００９１】
続いて、半導体層７２を形成する。半導体層７２は、半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
【００９２】
続いて、導電層７４ａ及び導電層７４ｂを形成する。導電層７４ａ及び導電層７４ｂは、導電層７１と同様の方法により形成できる。
【００９３】
以上の工程により、トランジスタ７０を形成することができる（図２（Ａ））。
【００９４】
〈絶縁層８１の形成〉
続いて、絶縁層８１を形成する。絶縁層８１に感光性の材料を用いることで、フォトリソグラフィ法等により開口を形成することができる。なお絶縁層８１として、絶縁膜を成膜した後に、レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をエッチングして開口を形成してもよい。絶縁層８１は、有機絶縁材料を用いると、その上面の平坦性を高めることができるため好ましい。
【００９５】
また、絶縁層８１として、無機絶縁膜を用いてもよい。絶縁層８１として、窒化シリコン、酸化シリコン、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、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料の層を、単層で、または積層して用いることができる。これにより、絶縁層８１はトランジスタ７０の保護層として機能する。
【００９６】
また、絶縁層８１を、無機絶縁膜と有機絶縁膜の積層構造としてもよい。
【００９７】
〈導電層２３、配向膜５３ａの形成〉
続いて、絶縁層８１上に導電層２３を形成する。導電層２３は、導電層７１と同様の方法により形成できる。
【００９８】
続いて、配向膜５３ａを形成する（図２（Ｂ））。配向膜５３ａとなる薄膜を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜５３ａを形成することができる。
【００９９】
〈着色層の形成〉
続いて、基板３１上に着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃを形成する（図３（Ａ））。
【０１００】
着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃには、例えば感光性の樹脂材料を用いることが好ましい。各着色層は、それぞれ基板３１に材料を塗布した後、フォトマスクを介して当該材料を露光し、現像処理の後に加熱処理を行うことで、形成することができる。
【０１０１】
着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃは、それぞれカラーフィルタとしての機能の他に、後の隔壁１１の形成のための光２０の照射時において、光２０を遮光する機能を有する。例えば、光２０に用いる光に対する吸収率が６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であって、１００％以下となるように、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃの材料、厚さ、密度等をそれぞれ決定することが好ましい。また、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃに用いる材料、厚さ、密度等は、後の光２０の照射の条件（強度、照射時間等）に応じて決定することができる。
【０１０２】
〈絶縁層６１の形成〉
続いて、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃを覆って絶縁層６１を形成する（図３（Ｂ））。絶縁層６１は、絶縁層８１と同様の方法により形成することができる。絶縁層６１は、各着色層に含まれる材料が後の液晶層２４に拡散することを抑制するオーバーコートとしての機能を有する。
【０１０３】
〈導電層２５、配向膜５３ｂの形成〉
続いて、絶縁層６１上に、導電層２５を形成する。導電層２５は、導電層７１等と同様の方法により形成することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の導電層２５を形成してもよい。
【０１０４】
続いて、導電層２５上に配向膜５３ｂを形成する（図３（Ｃ））。配向膜５３ｂは、配向膜５３ａと同様の方法により形成することができる。
【０１０５】
なお、上述した基板２１側の工程と、基板３１側の工程は、それぞれ独立に進めることができる。
【０１０６】
〈基板２１と基板３１の貼り合せ〉
続いて、基板２１と基板３１のいずれか一方、または両方に、これらを接着する接着層（図示しない）を形成する。接着層は、画素が配置されている領域を囲むように形成する。接着層は、例えばスクリーン印刷法や、ディスペンス法等により形成することができる。接着層としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂等を用いることができる。また、紫外線により仮硬化した後に、熱を加えることにより硬化する樹脂などを用いてもよい。または、接着層として、紫外線硬化性と熱硬化性の両方を有する樹脂などを用いてもよい。
【０１０７】
続いて、液晶層２４となる組成物をディスペンス法等により接着層に囲まれた領域に滴下する。具体的には、液晶１２、モノマー１３、及び重合開始剤を含む組成物を滴下する。また、当該組成物にカイラル剤等が含まれていてもよい。
【０１０８】
続いて、液晶層２４となる組成物を挟むように基板２１と基板３１とを貼り合せ、接着層を硬化する。貼り合せは、減圧雰囲気下で行うと基板２１と基板３１の間に気泡等が混入することを防ぐことができるため好ましい。
【０１０９】
なお、液晶層２４となる組成物は、基板２１と基板３１を貼り合せた後に、減圧雰囲気下において、接着層に設けた隙間から注入する方法を用いてもよい。また、液晶層２４となる組成物の滴下後に粒状のギャップスペーサを画素が配置されている領域や、当該領域の外側に散布してもよいし、当該ギャップスペーサを含む組成物を滴下してもよい。
【０１１０】
この時点で、導電層２３、導電層２５及び液晶１２を含む液晶素子４０が形成される（図４（Ａ））。なおこの時点では、隔壁１１が形成されておらず、また液晶層２４に含まれるモノマー１３の濃度が高い状態である。
【０１１１】
〈隔壁１１の形成〉
続いて、基板３１側から光２０を照射する（図４（Ｂ））。
【０１１２】
光２０は、重合開始剤が反応する波長、及び強度の光を用いることができる。例えば、光２０は、波長１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用いることができる。波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長を用いると、大気による吸収が抑制できるため好ましい。代表的には、波長２５４ｎｍの光や、波長３６５ｎｍの光、波長３８５ｎｍの光などがある。光２０は、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等の光源を用いて生成することができる。また、ランプやＬＥＤの他に、エキシマレーザ等のレーザを、光源として用いてもよい。
【０１１３】
光２０は、基板３１の表面に対して垂直に入射されるように、できるだけ平行光に近い光を用いることが好ましい。特に基板３１が大きい場合などで、複数の光源を用いる場合には、光が斜め方向から入射されてしまう恐れがある。その場合、光源と基板３１との間に、光源からの光を平行光に近づけるためのスリット等を設けることが好ましい。
【０１１４】
ここで、光２０のスペクトルが、可視光領域にまで亘っている場合には、例えば光２０の一部が青色の着色層を透過してしまう場合がある。そのため、光２０のスペクトルのピーク幅はできるだけ狭いほうが好ましい。例えば、特定の波長領域の光のみを透過し、それ以外の波長の光を遮蔽（吸収）するフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、光２０のスペクトルを狭線化することもできる。このとき、例えば、重合開始剤が吸収する波長の光（代表的には３５０ｎｍ近傍の光）のみを透過するＢＰＦを用いることが好ましい。
【０１１５】
図４（Ｂ）に示すように、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃが設けられていない領域において、光２０は液晶層２４に照射される。一方、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃが設けられている領域では、光２０のほとんどは着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃにより遮光（吸収）され、液晶層２４に到達しない。
【０１１６】
また、照射装置の出力、及び照射時間を調整し、液晶層２４に到達する光のエネルギーが０．１Ｊ／ｃｍ２以上１００Ｊ／ｃｍ２以下、好ましくは１Ｊ／ｃｍ２以上５０Ｊ／ｃｍ２以下となるような条件で、光２０を照射することが好ましい。
【０１１７】
また、ここではトランジスタ７０が、ゲートとして機能する導電層７１が絶縁層８１側に位置するボトムゲート構造のトランジスタである例を示している。そのため、図４（Ｂ）に示すように、トランジスタ７０の半導体層７２が導電層２３で覆われた構成とすることで、光２０の一部が散乱する場合であっても、散乱光が半導体層７２に到達することを抑制し、トランジスタ７０の電気特性の変動が生じてしまうことを防ぐことができる。なお、液晶素子４０に透過型の液晶素子を適用する場合には、導電層２３が透光性を有するため、半導体層７２と導電層２３との間に、可視光を遮光する層を設けることが好ましい。例えば、半導体層７２と導電層２３との間に、トランジスタの第２のゲートとして機能する導電層を設けることが好ましい。
【０１１８】
図５には、図４（Ｂ）中に一点鎖線で示す領域の拡大図を示す。図５は、光２０の照射が開始され、モノマー１３の重合が進んでいく過程における概念図である。
【０１１９】
着色層５１ａ及び着色層５１ｂ等に遮光されず、光２０が照射される領域を照射領域３０とする。照射領域３０では、光２０により、液晶層２４中の重合開始剤がラジカルを生成し、これによりモノマー１３が重合を開始する。重合が進行することにより、図５に示すようにポリマーを含む隔壁１１が成長する。
【０１２０】
ここで、モノマー１３の重合に伴い、照射領域３０近傍の液晶層２４に含まれるモノマー１３の濃度が低下し、照射領域３０から離れるほどモノマー１３の濃度が高くなるような濃度分布が生じる場合がある。モノマー１３は、当該濃度分布を均一にするように、濃度の高いほうから濃度の低い方に拡散する性質を有する場合がある。このとき、モノマー１３の一部は、図５中の矢印で示すように照射領域３０に向かって拡散する。これにより、導電層２３と重なる領域の、液晶層２４中のモノマー１３の濃度は、光２０の照射前に比べて、照射後では低い状態となる。また、液晶層２４中に含まれるモノマー１３の濃度が十分に低い場合や、モノマー１３が液晶層２４中を拡散しやすい場合などでは、光２０を照射した後におけるモノマー１３の濃度が検出されない程度に低い状態となる場合もある。
【０１２１】
光２０を照射する前における、液晶層２４中のモノマー１３の最適な濃度は、光２０の照射領域３０の面積に応じて決定することができる。例えば、画素が配列している領域（表示領域ともいう）に対する、照射領域３０の面積比率をα％（α＞０）としたとき、液晶層２４中のモノマー１３の重量濃度を（α−ｘ）ｗｔ％以上、（α＋ｘ）ｗｔ％以下の範囲内に設定することが好ましい。または、液晶層２４中のモノマー１３の体積濃度を（α−ｘ）％以上、（α＋ｘ）％以下の範囲内に設定することが好ましい。ここで、ｘ＝０．５α、好ましくはｘ＝０．３α、より好ましくはｘ＝０．２αを満たす。これにより、光２０を照射した後における、液晶素子４０として機能する部分の液晶層２４中のモノマー１３の濃度を十分に低減することができる。
【０１２２】
モノマー１３の重合が進行することで、照射領域３０内において、配向膜５３ａと配向膜５３ｂの両方と接する隔壁１１が形成される。隔壁１１は、配向膜５３ａ及び配向膜５３ｂを接着する機能を有する。
【０１２３】
なお、図５では隔壁１１が配向膜５３ｂ側から成長する場合の例を示しているが、あくまでも概念図であり、隔壁１１の成長過程は様々な形態を取りうる。例えば、液晶層２４中に形成された無数の小さなポリマーが連結しながら成長する場合もある。または、光２０の強度が強く、光２０が配向膜５３ａまで十分な強度で到達する場合や、基板２１側に位置する導電層（例えば導電層７１、導電層７４ａ、または導電層７４ｂ等）によって光２０が反射され、液晶層２４に再度照射される場合などでは、配向膜５３ａ側からもポリマーが成長し、配向膜５３ｂ側から成長したポリマーと繋がって一体となることで隔壁１１が形成される場合もある。どのような成長過程を経て隔壁１１が形成されたかは、隔壁１１の断面形状等から推定することができる。
【０１２４】
以上の工程により、隔壁１１を形成することができる（図４（Ｃ））。
【０１２５】
なお、上述した作製方法において、光２０の照射条件や、光２０が散乱することなどにより、液晶層２４中の、導電層２３、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び着色層５１ｃと重なる領域にも、隔壁１１が形成される場合もある。
【０１２６】
ここで、導電層２３と重なる領域において、モノマー１３は、隔壁１１に近いほど濃度が低く、隔壁１１から遠いほど濃度が高い濃度分布を有している場合がある。
【０１２７】
また、導電層２３と重なる領域において、未反応の重合開始剤が残存している場合もある。このとき、液晶層２４中にモノマー１３と重合開始剤の両方が残存している場合には、外光に含まれる紫外線などにより、モノマー１３の重合反応が生じてしまう恐れがある。しかしながら、表示装置１０では、液晶層２４よりも表示面側には着色層５１ａ等が設けられており、これにより外光に含まれる紫外線が液晶層２４に到達することを防ぐことができる。したがって、モノマー１３や重合開始剤が残存していたとしても、使用環境下で重合反応が生じてしまうようなことはなく、信頼性の高い表示装置を実現することができる。
【０１２８】
〔断面構成例１−２〕
図６（Ａ）に、以下で例示する表示装置の断面概略図を示す。図６（Ａ）に示す構成は主に、構造体１４を有する点で、図１（Ｂ）に示す構成と相違している。
【０１２９】
構造体１４は、導電層２５と配向膜５３ｂの間に設けられている。配向膜５３ｂは、構造体１４を覆って設けられている。また構造体１４は、隣接する２つの導電層２３の間に位置する。また構造体１４は、隣接する２つの着色層の間に位置する。また、隔壁１１は、構造体１４を取り囲むように設けられている。
【０１３０】
構造体１４は、基板２１と基板３１を貼り合せる際に、これらが必要以上に近づくことを抑制し、液晶素子４０のセルギャップを調整するための、スペーサとして機能する。
【０１３１】
また、隔壁１１が、構造体１４を取り囲むように設けられることで、隔壁１１の接着面の面積が増大するためアンカー効果が生じ、図１（Ｂ）に示す例に比べて接着強度がより高められている。
【０１３２】
構造体１４は、以下のように形成することができる。まず導電層２５上に構造体１４となる絶縁膜を成膜する。当該絶縁膜は、感光性の樹脂を用いることが好ましい。絶縁膜は、例えばスピンコート法等により形成することができる。続いてフォトマスクを介して絶縁膜を露光し、現像処理の後にベークすることで構造体１４を形成することができる。ここで、絶縁膜として光が照射されない部分が現像後に残る、ポジ型の感光性材料を用いることが好ましい。
【０１３３】
以上が、断面構成例１−２についての説明である。
【０１３４】
〔断面構成例１−３〕
図６（Ｂ）に、以下で例示する表示装置の断面概略図を示す。図６（Ｂ）に示す構成は主に、構造体１４を有する点、及び絶縁層８１に凹部が設けられている点で、図１（Ｂ）に示す構成と相違している。
【０１３５】
絶縁層８１は、凹部５０を有する。凹部５０は、導電層２３と重ならない部分に設けられている。言い換えると、絶縁層８１は、導電層２３と重ならず、且つ導電層２３と重なる部分よりも厚さが薄い部分を有する。配向膜５３ａは、絶縁層８１の凹部５０を覆って設けられている。配向膜５３ａの上面は、凹部５０の形状に沿った凹形状を有する。
【０１３６】
ここで、図６（Ｂ）では配向膜５３ａが凹部５０の側面及び上面を覆って設けられている例を示している。なお、配向膜５３ａの被覆性が低い場合には、配向膜５３ａの凹部５０の側面に接する部分が他の部分（例えば導電層２３と重なる部分）よりも薄い場合や、凹部５０の側面を被覆しきれずに分断されている場合もある。
【０１３７】
また、隔壁１１は、絶縁層８１の凹部５０と重ねて設けられている。より具体的には、隔壁１１が凹部５０の上面を覆う配向膜５３ａの一部と、凹部５０の側面を覆う配向膜５３ａの一部と、に接して設けられている。これにより、隔壁１１と配向膜５３ａとの接触面積が増大することに伴いアンカー効果が生じ、これらの密着強度を高めることができる。隔壁１１が凹部５０を埋めるように設けられていると、より効果的に密着強度を高めることができるため好ましい。
【０１３８】
なお、配向膜５３ａが絶縁層８１の凹部５０の側面を被覆しきれずに分断されている場合や、配向膜５３ａを設けない場合などでは、隔壁１１と絶縁層８１とが接している部分があってもよい。
【０１３９】
また、凸状の構造体１４は、凹部５０に嵌合するように重ねて設けられている。絶縁層８１の凹部５０と、凸状の構造体１４の両方が設けられた部分に隔壁１１が設けられることで、よりアンカー効果が強まり、基板間の接着強度を相乗的に高めることができる。
【０１４０】
凹部５０は、例えば導電層２３の形成時に用いるレジストマスクを用いて、絶縁層８１の一部をエッチングすること、または導電層２３をハードマスクとして用い、絶縁層８１の一部をエッチングすることにより形成できる。
【０１４１】
以上が、断面構成例１−３についての説明である。
【０１４２】
〔断面構成例１−４〕
図７に、以下で例示する表示装置の断面概略図を示す。図７に示す表示装置は、透過型の液晶素子が適用された表示装置である。
【０１４３】
液晶素子４０ａは、導電層２３ａと、液晶層２４と、導電層２５とを有する。ここで、導電層２３ａは、導電層２５と同様に、可視光を透過する機能を有する。これにより、図７中の矢印で示すように、基板２１側から入射した光が液晶素子４０ａを透過し、基板３１側に射出される。
【０１４４】
なお、ここでは図示しないが、基板２１と、基板３１とを挟むように、一対の直線偏光板を設けることができる。また、基板２１側の直線偏光板よりも外側にバックライト（バックライトユニット）を設けることができる。また、直線偏光板に代えて、円偏光板を用いると、表示面側の外光反射を抑制することができる。
【０１４５】
また、図７に示すように、表示に寄与しない領域に位置する隔壁１１は、基板２１上に設けられる導電層と重ねて配置されることが好ましい。言い換えると、基板２１側に設けられる配線、電極等と重なる位置に、隔壁１１を配置することが好ましい。これにより、隔壁１１近傍において、液晶１２の配向不良が生じた場合であっても、この部分における光漏れが生じにくくなるため、コントラストの低下を抑制できる。
【０１４６】
以上が、断面構成例１−４についての説明である。
【０１４７】
［構成例２］
以下では、本発明の一態様の表示装置の例として、本発明の一態様の表示装置の例として、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子の両方を有し、透過モード、反射モード、及びこれらを同時に行うハイブリッドモードの表示を行うことのできる、表示装置（表示パネル）の例を説明する。このような表示パネルを、ＴＲ−Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ、または、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）とも呼ぶことができる。
【０１４８】
このような表示パネルの一例としては、可視光を反射する電極を備える反射型の液晶素子と、可視光を透過する電極を備える透過型の液晶素子とを積層して配置した構成が挙げられる。このとき、可視光を反射する電極が開口を有し、当該開口と透過型の素子とが重ねて配置されていることが好ましい。これにより、透過モードでは当該開口を介して透過型の液晶素子からの光が射出されるように駆動することができる。また、平面視において、反射型の液晶素子と透過型の液晶素子を並べて配置した場合と比べて、これらを積層して配置することで、透過型の液晶素子と反射型の液晶素子の両方を有する画素の大きさを小さくすることができるため、より高精細な表示装置を実現できる。
【０１４９】
さらに、透過型の液晶素子を駆動するトランジスタと、反射型の液晶素子を構成するトランジスタとをそれぞれ個別に有することが好ましい。これにより、透過型の液晶素子と反射型の液晶素子とを、それぞれ独立して駆動することができる。
【０１５０】
ここで、液晶素子を駆動する画素回路に、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。
【０１５１】
本発明の一態様は、第１の表示素子で画像を表示する第１のモード、第２の表示素子で画像を表示する第２のモード、及び第１の表示素子及び第２の表示素子の両方により画像を表示する第３のモードを切り替えることができる。
【０１５２】
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。なお、第１のモードを、反射した光を用いて表示を行うため、反射型の表示モード（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。
【０１５３】
第２のモードでは、第２の表示素子による透過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。なお、第２のモードを、透過した光を用いて表示を行うため、透過型の表示モード（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。
【０１５４】
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による透過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。
【０１５５】
なお、本明細書等において、第１の表示素子と、第２の表示素子とを組み合わせた表示、すなわち、第３のモードをハイブリッド表示モード（ＨＢ表示モード）と呼称することができる。または、第３のモードを、透過型の表示モードと、反射型の表示モードとを組み合わせた表示モード（ＴＲ−Ｈｙｂｒｉｄ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。
【０１５６】
ここで、表示装置の構成として、第１の表示素子を含む第１の画素及び第２の表示素子を含む第２の画素を有する表示パネルと、制御部と、を有する構成とすることができる。制御部は、外部から入力される画像情報に基づき、第１の画素に出力する第１の階調値、及び第２の画素に出力する第２の階調値を生成し、出力する。ここで画像情報は、各画素に対応する階調値を含む情報であり、例えばビデオ信号などの映像信号が挙げられる。
【０１５７】
なお、制御部は、外光の照度等に基づいて、上述した表示モードを選択する機能を有していてもよい。
【０１５８】
また、表示装置は、第１の画素は、第１の表示素子と電気的に接続される第１のトランジスタを有し、第２の画素は、第２の表示素子と電気的に接続される第２のトランジスタを有することが好ましい。
【０１５９】
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、それぞれ同一面上に形成されることが好ましい。このとき、第１の表示素子及び第２の表示素子のいずれか一方は、絶縁層に設けられた開口を介して、第１のトランジスタまたは第２のトランジスタと電気的に接続されることが好ましい。これにより、第１のトランジスタと第２のトランジスタとを、同一の工程により作製することができるため、工程を簡略化できる。
【０１６０】
また、一対の基板間に第１の表示素子と、第２の表示素子と、各トランジスタとを挟持した構成とすることで、厚さが薄く、軽量な表示装置を実現できる。
【０１６１】
〔断面構成例２−１〕
図８に、以下で例示する表示装置（表示モジュール）の断面概略図を示す。図８に示す構成は、液晶素子４０と液晶素子９０とが、絶縁層８３を介して重ねて配置されている。図８に示す構成では、基板３１側が表示面側に相当する。
【０１６２】
また、図８では、基板３１よりも外側に偏光板３９ａが設けられ、基板２１よりも外側に、偏光板３９ｂと、バックライトユニット６５が設けられている例を示している。例えば、基板２１と基板３１を有する構成を、表示装置または表示パネルと呼ぶことができる。また、これに偏光板３９ａ、偏光板３９ｂ、およびバックライトユニット６５を有する構成を、表示モジュールと呼ぶことができる。
【０１６３】
表示装置は、絶縁層８３の一方の面上にそれぞれ形成された、トランジスタ７０ａとトランジスタ７０ｂを有する。トランジスタ７０ａは、液晶素子４０と電気的に接続し、トランジスタ７０ｂは、液晶素子９０と電気的に接続する。
【０１６４】
トランジスタ７０ａとトランジスタ７０ｂを覆う絶縁層８１の基板２１側には、導電層９１が設けられ、導電層９１を覆って配向膜５６ａが設けられている。導電層９１とトランジスタ７０ｂのソース又はドレインの一方とは、絶縁層８１に設けられた開口を介して電気的に接続されている。絶縁層８１は、保護層及び平坦化層として機能する。また基板２１上には、着色層５４、絶縁層６３、導電層９３、配向膜５６ｂ、及び構造体１４ｂ等が設けられている。配向膜５６ａと配向膜５６ｂの間には、液晶層２４ｂが位置している。液晶層２４ｂには、隔壁１１、液晶９２、及びモノマー１３等が含まれている。導電層９１、液晶層２４ｂ、及び導電層９３により、液晶素子９０が構成されている。
【０１６５】
導電層９１及び導電層９３は、それぞれ可視光を透過する機能を有する。したがって、液晶素子９０は透過型の液晶素子である。
【０１６６】
また、絶縁層８３の基板３１側には、導電層２３ａと導電層２３ｂが積層して設けられている。また導電層２３ａと液晶層２４ａの間に、配向膜５３ａが設けられている。
【０１６７】
基板３１の基板２１側には、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、遮光層５２等が設けられている。また、これらを覆って絶縁層６１が設けられ、絶縁層６１の基板２１側に、導電層２５、配向膜５３ｂ、構造体１４ａ等が設けられている。配向膜５３ａと配向膜５３ｂの間には、液晶２２を含む液晶層２４ａが挟持されている。導電層２３ａ、導電層２３ｂ、導電層２５、及び液晶２２により、液晶素子４０が構成されている。
【０１６８】
また表示装置は、絶縁層８３の両面に設けられる導電層同士を電気的に接続する接続部８０を有する。図８では、接続部８０が絶縁層８３に設けられた開口と、当該開口に位置し、トランジスタ７０ａ等のゲートと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、を有する構成を示している。トランジスタ７０ａのソース又はドレインの一方と導電層２３ｂとは、接続部８０を介して電気的に接続されている。
【０１６９】
導電層２３ａ及び導電層２５は、可視光を透過する機能を有する。また導電層２３ｂは、可視光を反射する機能を有する。したがって液晶素子４０は、反射型の液晶素子として機能する。
【０１７０】
また、可視光を反射する導電層２３ｂには、液晶素子９０と重なる領域において、開口が設けられている。バックライトユニット６５から射出され、液晶素子９０を透過した光は、当該開口を介して、基板３１側に射出される。
【０１７１】
また、液晶層２４ａにおいて、導電層２３ｂの開口と重なる位置に透光性を有する構造体１４ａが設けられている。構造体１４ａは、液晶素子９０を透過する光の光路上に位置し、バックライトユニット６５から射出され、偏光板３９ｂにより偏光され、液晶素子９０を透過した光は、構造体１４ａを透過し、偏光板３９ａに達する。これにより、液晶素子９０を透過した光が、液晶２２によって偏光状態が変化してしまうことを防ぐことができる。すなわち、液晶素子４０に印加される電圧によって、液晶２２の配向状態が変わっても、液晶素子９０による表示への影響は生じない。
【０１７２】
このような構成により、液晶素子４０と、液晶素子９０とをそれぞれ独立して駆動させることが可能となり、液晶素子４０のみで画像を表示すること、液晶素子９０のみで画像を表示すること、及び液晶素子４０と液晶素子９０の両方を同時に駆動させることにより画像を表示することを、それぞれ実現できる。
【０１７３】
また、透過モードにおいて、液晶素子４０の状態は表示に影響しないため、液晶素子４０の駆動を停止することが可能で、低い消費電力で駆動することが可能となる。このとき、液晶素子４０を駆動する駆動回路が出力する信号を停止するだけでなく、当該駆動回路への電源の供給を停止すると、さらに消費電力を抑えることができるため好ましい。
【０１７４】
図８に示す表示装置は、液晶素子４０と電気的に接続するトランジスタ７０ａと、液晶素子９０と電気的に接続するトランジスタ７０ｂを有するため、液晶素子４０と液晶素子９０をそれぞれ独立に制御することが可能である。また、トランジスタ７０ａとトランジスタ７０ｂは、同一面上に同一工程を経て形成することが可能であるため、工程が簡略化され、高い歩留りで作製することができる。
【０１７５】
以上が断面構成例２−１についての説明である。
【０１７６】
〔断面構成例２−２〕
図９に、以下で例示する表示装置の断面概略図を示す。図９に示す構成は、遮光層５２、着色層５１ａ、着色層５１ｂ、及び絶縁層６１等を有さない点で、図８で例示した構成と主に相違している。
【０１７７】
図９では、液晶素子４０による表示は無彩色のグレースケール表示（白黒表示ともいう）となる。着色層を有さないため、液晶素子４０の反射率の最大値を高めることが可能となり、明るい表示を行うことができる。
【０１７８】
一方、液晶素子９０による表示は、カラー表示とすることができる。これにより、鮮やかな画像表示を行うことができる。
【０１７９】
以上が断面構成例２−２についての説明である。
【０１８０】
〔作製方法例２〕
以下では、図８に示した表示装置の作製方法の例について説明する。図１０〜図１２は、以下で例示する作製方法例における、各段階における断面概略図である。
【０１８１】
まず、支持基板４４ａを準備し、支持基板４４ａ上に、剥離層４３ａと、絶縁層４５を積層して形成する（図１０（Ａ））。
【０１８２】
支持基板４４ａとしては、装置内または装置間における搬送が容易な程度に剛性を有する基板を用いることができる。また、作製工程にかかる熱に対して耐熱性を有する基板を用いる。例えば、厚さ０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下のガラス基板を用いることができる。
【０１８３】
剥離層４３ａ及び絶縁層４５に用いる材料としては、剥離層４３ａと絶縁層４５の界面、または剥離層４３ａ中で剥離が生じるような材料を選択することができる。
【０１８４】
例えば、剥離層４３ａとしてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と、当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、絶縁層４５として、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどの無機絶縁材料の層を積層して用いることができる。剥離層４３ａに高融点金属材料を用いると、その後の工程において、高い温度での処理が可能となるため、材料や形成方法の選択の自由度が高まり、好ましい。
【０１８５】
剥離層４３ａとして、タングステンと酸化タングステンの積層構造を用いた場合では、タングステンと酸化タングステンの界面、酸化タングステン中、または酸化タングステンと絶縁層４５の界面で剥離することができる。
【０１８６】
または剥離層４３ａとして、有機樹脂を用い、支持基板４４ａと剥離層４３ａとの界面、または剥離層４３ａ中、または剥離層４３ａと絶縁層４５の界面で剥離する構成としてもよい。
【０１８７】
剥離層４３ａとしては、代表的にはポリイミド樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂は、耐熱性に優れるため好ましい。なお、剥離層４３ａとしては、このほかにアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂等を用いることができる。
【０１８８】
有機樹脂を含む剥離層４３ａは、まずスピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により、樹脂前駆体と溶媒の混合材料を支持基板４４ａ上に形成する。その後、加熱処理を行うことにより、溶媒等が除去しつつ、材料を硬化させ、有機樹脂を含む剥離層４３ａを形成することができる。
【０１８９】
例えば、剥離層４３ａにポリイミドを用いる場合には、脱水によりイミド結合が生じる樹脂前駆体を用いることができる。または、可溶性のポリイミド樹脂を含む材料を用いてもよい。
【０１９０】
剥離層４３ａに有機樹脂を用いる場合、感光性、または非感光性のいずれの樹脂を用いてもよい。感光性のポリイミドは、表示パネルの平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、形成装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。また、感光性の樹脂材料を用いることにより、露光及び現像処理を施すことで、剥離層４３ａを加工することが可能となる。例えば、開口部を形成することや、不要な部分を除去することができる。さらに露光方法や露光条件を最適化することで、表面に凹凸形状を形成することも可能となる。例えば多重露光技術や、ハーフトーンマスクやグレートーンマスクを用いた露光技術などを用いればよい。
【０１９１】
剥離層４３ａに有機樹脂を用いた場合、剥離層４３ａを局所的に加熱することにより、剥離性を向上させることができる場合がある。例えば、加熱方法としてレーザ光を照射することが挙げられる。このとき、レーザ光に線状のレーザを用い、これを走査することにより、レーザ光を照射することが好ましい。これにより、支持基板の面積を大きくした際の工程時間を短縮することができる。レーザ光としては、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを好適に用いることができる。
【０１９２】
レーザ光などの光を照射することにより剥離性を向上させる場合、剥離層４３ａと重ねて発熱層を設けてもよい。当該発熱層は、光を吸収して発熱する機能を有する層である。発熱層は、支持基板４４ａと剥離層４３ａとの間に設けることが好ましいが、剥離層４３ａ上に配置してもよい。発熱層としては、レーザ光等に用いる光の一部を吸収しうる材料を用いることができる。例えば、レーザ光として３０８ｎｍのエキシマレーザを用いる場合、発熱層としては、金属膜、半導体膜、または酸化物膜等を用いることができる。例えば、チタンやタングステンなどの金属材料、アモルファスシリコンなどの半導体材料、酸化チタン、酸化タングステン、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電体材料、または、インジウムを含む酸化物半導体材料などを用いることができる。
【０１９３】
また、剥離層４３ａに接して、酸素、水素、または水などを含む層を設け、加熱処理により剥離層４３ａ中、または剥離層４３ａと当該層との界面に酸素、水素、または水などを供給することにより、剥離性を向上させてもよい。または、支持基板４４ａに酸素、水素または水などを供給してもよい。または、剥離層４３ａに酸素、水素、または水などを供給してもよい。酸素、水素または水などを含む雰囲気下で加熱処理やプラズマ処理を行うことで、これらを支持基板４４ａや剥離層４３ａに供給することができる。これにより、レーザ装置等を用いる必要が無いため、より低コストで表示装置を作製することができる。
【０１９４】
また、剥離後に、液晶素子９０や液晶素子４０の光の経路上に剥離層４３ａが残存する場合がある。剥離層４３ａが可視光の一部を吸収する場合には、剥離層４３ａを透過した光が着色してしまう場合があるため、剥離を行った後に、これをエッチングにより除去することが好ましい。例えば、剥離層４３ａに有機樹脂を用いた場合には、酸素を含む雰囲気下におけるプラズマ処理（アッシング処理ともいう）等で、残存した剥離層４３ａを除去することができる。
【０１９５】
続いて、絶縁層４５上に導電層２３ａを形成する。導電層２３ａとしては、酸化物導電性材料を用いることが好ましい。導電層２３ａとして酸化物導電性材料を用いることで、液晶素子９０の光路上に導電層２３ａが位置していても、光を透過させることができる。導電層２３ａとしては、例えば金属酸化物や、低抵抗化された酸化物半導体材料を用いることができる。
【０１９６】
導電層２３ａに酸化物半導体材料を用いる場合には、プラズマ処理や熱処理等により、酸化物半導体材料中に酸素欠損を生じさせることによりキャリア密度を高めてもよい。また酸化物半導体材料中に、水素や窒素の他、アルゴンなどの希ガス等の不純物を導入することによりキャリア密度を高めてもよい。また導電層２３ａ上に形成する導電層２３ｂとして、酸素が拡散しやすい材料を用いることで、酸化物半導体中の酸素を低減させてもよい。なお、上述した方法を二以上適用してもよい。
【０１９７】
続いて、導電層２３ａ上に開口部を有する導電層２３ｂを形成する。導電層２３ｂとしては、金属、または合金材料含む単層構造、または積層構造を用いることができる。導電層２３ｂとして積層構造を用いる場合には、導電層２３ａと接する層に、それ以外の層よりも反射率の高い材料を用いることが好ましい。
【０１９８】
続いて、絶縁層４５、導電層２３ａ及び導電層２３ｂを覆って絶縁層８３を形成する。このとき、絶縁層８３の一部に、導電層２３ｂに達する開口を形成する。
【０１９９】
この段階における断面概略図が、図１０（Ｂ）に相当する。
【０２００】
続いて、絶縁層８３上にトランジスタ７０ａ及びトランジスタ７０ｂを形成する。これらは、構成例１と同様の方法により、形成することができる。
【０２０１】
このとき、トランジスタ７０ａ及びトランジスタ７０ｂのゲートを形成する工程において、導電膜を成膜した後に加工するときに、絶縁層８３に設けられた開口を介して導電層２３ｂと電気的に接続する導電層を同時に形成する。これにより、接続部８０を形成することができる。
【０２０２】
また、トランジスタ７０ａのソース又はドレインの一方が、接続部８０と電気的に接続するように、トランジスタ７０ａ等のゲート絶縁層として機能する絶縁層の一部に、開口を形成する。
【０２０３】
続いて、トランジスタ７０ａ及びトランジスタ７０ｂを覆う絶縁層８１を形成する。このとき、絶縁層８１には、トランジスタ７０ｂのソース又はドレインの一方に達する開口を形成する。その後、絶縁層８１上に導電層９１を形成する。
【０２０４】
続いて、絶縁層８１及び導電層９１上に配向膜５６ａを形成する。
【０２０５】
この段階における断面概略図が、図１０（Ｃ）に相当する。
【０２０６】
次に、基板２１を準備し、基板２１上に着色層５４を形成する。続いて、着色層５４を覆って絶縁層６３を形成する。
【０２０７】
続いて、絶縁層６３上に導電層９３、構造体１４ｂ、及び配向膜５６ｂを順に形成する。
【０２０８】
この段階における断面概略図が、図１０（Ｄ）に相当する。
【０２０９】
続いて、基板２１と、支持基板４４ａとを、液晶層２４ｂとなる組成物を挟んで貼り合せる（図１１（Ａ））。
【０２１０】
続いて、基板２１側から光２０を照射し、着色層５４と重ならない領域に隔壁１１を形成する（図１１（Ｂ））。
【０２１１】
続いて、剥離層４３ａと絶縁層４５との間で剥離し、支持基板４４ａ及び剥離層４３ａを除去する（図１１（Ｃ））。
【０２１２】
このように、剥離を行うよりも前に、隔壁１１を形成することが好ましい。ここで、隔壁１１は、隣接画素間に複数配置することが可能なため、液晶層２４ｂを挟む一対の層（ここでは、配向膜５６ａと配向膜５６ｂ）の接着強度が高められている。したがって、剥離を行う工程において、液晶層２４ｂの内部で剥離されてしまうことが抑制され、より高い歩留りで支持基板４４ａを剥離することができる。
【０２１３】
絶縁層４５と支持基板４４ａとを剥離する方法としては、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または支持基板４４ａの端部に液体を滴下する、または支持基板４４ａを液体に含浸させるなどし、剥離界面に液体を浸透させることなどが、一例として挙げられる。または、剥離界面を形成する２層の熱膨張率の違いを利用し、支持基板４４ａを加熱または冷却することにより剥離を行ってもよい。
【０２１４】
また、剥離を行う前に、剥離界面の一部を露出させる処理を行ってもよい。例えばレーザや鋭利な部材などにより、剥離層４３ａ上の絶縁層４５の一部を除去する。これにより、絶縁層４５が除去された部分を出発点（起点）として、剥離を進行させることができる。
【０２１５】
また、上述したように、剥離層４３ａ等にレーザ光を照射することで、剥離性を高めてもよい。または、剥離層４３ａの形成後から、剥離工程まで間の工程で、加熱処理を行うことで、剥離性を向上させてもよい。
【０２１６】
剥離を終えた後、絶縁層４５の表面に剥離層４３ａの一部が残存している場合がある。その場合、残存した剥離層４３ａを洗浄、エッチング、プラズマ処理、または拭き取りなどを行うことにより除去してもよい。また、残存した剥離層４３ａが表示装置の動作や、表示品位に影響のない場合には、除去しなくてもよい。その場合には、絶縁層４５の表面に接して剥離層４３ａに含まれる元素を含む層が残存する。
【０２１７】
続いて、絶縁層４５を除去する。絶縁層４５は、例えばドライエッチング法またはウェットエッチング法により、除去することができる。絶縁層４５を除去することで、導電層２３ｂ及び絶縁層８３の表面が露出する。
【０２１８】
なお、絶縁層４５が透光性を有する場合には、これを除去しなくてもよい。その場合、絶縁層４５が厚すぎると、液晶素子４０の駆動電圧が上昇してしまう恐れがあるため、上記エッチング法により薄膜化してもよい。
【０２１９】
続いて、導電層２３ａ上に配向膜５３ａを形成する（図１２（Ａ））。配向膜２６ａは、薄膜を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより形成することができる。
【０２２０】
なお、絶縁層４５として有機樹脂を用いた場合には、これを除去せずにラビング処理することで、配向膜２６ａとしてもよい。または、剥離層４３ａに有機樹脂を用い、剥離層４３ａと支持基板４４ａとの間で剥離した場合には、剥離層４３ａを除去せずにラビング処理することで、配向膜２６ａとしてもよい。このとき、絶縁層４５はあらかじめ薄く形成しておくか、絶縁層４５を設けないことが好ましい。
【０２２１】
次に、基板３１を準備し、基板３１上に遮光層５２、着色層５１ａ、着色層５１ｂ等を形成する。その後、これらを覆う絶縁層６１を形成する。
【０２２２】
遮光層５２としては、金属材料、または樹脂材料を用いることができる。
【０２２３】
続いて、絶縁層６１上に、導電層２５、構造体１４ａ、及び配向膜５３ｂを順に形成する（図１２（Ｂ））。
【０２２４】
最後に、基板３１と基板２１とを、液晶２２を挟むように貼り合せる（図１２（Ｃ））。
【０２２５】
以上の工程により、図８に示す表示装置を作製することができる。
【０２２６】
以上が、作製方法例２についての説明である。
【０２２７】
［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。
【０２２８】
表示装置が有する基板には、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。
【０２２９】
厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化、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装置を実現できる。
【０２３０】
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、表示装置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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
また、金属基板の表面を酸化する、又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、又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又は加熱するほか、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。
【０２３３】
可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、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装置も軽量にすることができる。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
可撓性を有する基板に、表示装置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。
【０２３７】
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、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【０２３８】
〔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。
【０２３９】
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。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。
【０２４０】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０２４１】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、第１４族の元素（シリコン、ゲルマニウム等）、化合物半導体又は酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
【０２４２】
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できるため好ましい。
【０２４３】
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界が確認できない酸化物半導体を用いることが好ましい。
【０２４４】
このような酸化物半導体は、結晶粒界を有さないために表示パネルを湾曲させたときの応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、可撓性を有し、湾曲させて用いる表示装置などに、このような酸化物半導体を好適に用いることができる。
【０２４５】
また半導体層としてこのような結晶性を有する酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０２４６】
また、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。このようなトランジスタを画素に適用することで、各画素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表示装置を実現できる。
【０２４７】
半導体層は、例えば少なくともインジウム、亜鉛及びＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジム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を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
【０２４８】
スタビライザーとしては、上記Ｍで記載の金属を含め、例えば、ガリウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、またはジルコニウム等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等がある。
【０２４９】
半導体層を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０２５０】
なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０２５１】
また、半導体層と導電層は、上記酸化物のうち同一の金属元素を有していてもよい。半導体層と導電層を同一の金属元素とすることで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで、製造コストを低減させることができる。また半導体層と導電層を加工する際のエッチングガスまたはエッチング液を共通して用いることができる。ただし、半導体層と導電層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、トランジスタ及び容量素子の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。
【０２５２】
半導体層を構成する酸化物半導体は、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以上であることが好ましい。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０２５３】
半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ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、４：２：４．１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、誤差として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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０２５６】
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。
【０２５７】
また、アルカリ金属及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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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、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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
＜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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、シリコンを用いることが好ましい。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。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。また極めて高精細な表示部と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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
〔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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
〔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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
〔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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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、縦方向の電界又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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子と透過型の液晶素子とを組み合わせて用いることができる。
【０２９７】
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（バックライトユニット）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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
〔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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
〔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。
【０３０３】
〔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。
【０３０４】
〔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。
【０３０５】
以上が各構成要素についての説明である。
【０３０６】
［構成例３］
以下では、本発明の一態様の表示装置のより具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
【０３０７】
〔断面構成例３−１〕
図１３は、以下で例示する表示装置の断面概略図である。図１（Ａ）におけるＦＰＣ３６を含む領域、回路３４を含む領域、表示部３２を含む領域などの断面の一例を示している。
【０３０８】
基板２１と基板３１とは、接着層１４１によって貼り合わされている。また基板２１、基板３１、及び接着層１４１に囲まれた領域に、液晶１１２が封止されている。また、基板３１の外側の面には、偏光板１３０を有する。
【０３０９】
図１３では、液晶素子４０が導電層１１１と、導電層１１３の一部と、これらの間に挟持された液晶１１２により構成されている。また液晶１１２と導電層１１１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。
【０３１０】
また、基板２１と基板３１の間には、液晶１１２中にモノマー１３が分散されている。また基板２１と基板３１の間には、隔壁１１が設けられている。
【０３１１】
また、図示しないが、偏光板１３０よりも外側に、フロントライトを設けることができる。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。
【０３１２】
基板３１には、着色層１３１、絶縁層１２１、及び液晶素子４０の共通電極として機能する導電層１１３、配向膜１３３ｂ等が設けられている。
【０３１３】
基板２１には、液晶素子４０の画素電極として機能する導電層１１１、配向膜１３３ａ、トランジスタ２０１、トランジスタ２０２、容量素子２０３、接続部２０４、配線３５等が設けられている。トランジスタ２０１は、例えば上述したトランジスタ７０と対応する。
【０３１４】
基板２１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４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し、また他の一部は、容量素子２０３の誘電体として機能する。絶縁層２１２、絶縁層２１３、及び絶縁層２１４は、各トランジスタや容量素子２０３を覆って設けられている。絶縁層２１４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。
【０３１５】
また、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０２は、一部がゲートとして機能する導電層２２１、一部がソース又はドレインとして機能する導電層２２２、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
【０３１６】
ここで、トランジスタ２０２の一対の導電層２２２のうち、導電層１１１と電気的に接続されていない方の導電層２２２は、信号線の一部として機能してもよい。また、トランジスタ２０２のゲートとして機能する導電層２２２は、走査線の一部として機能してもよい。
【０３１７】
図１３では、表示部３２の例として、２つの画素（副画素）の断面を示している。例えば１つの副画素は、トランジスタ２０２と、容量素子２０３と、液晶素子４０と、着色層１３１と、を有する。例えば着色層１３１を選択的に形成して赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、青色を呈する副画素を配列することで、フルカラーの表示を行うことができる。
【０３１８】
図１３では、回路３４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。
【０３１９】
図１３では、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０２の例として、１つのゲートを設ける構成を示したが、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を適用してもよい。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、表示装置を大型化、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。
【０３２０】
なお、回路３４が有するトランジスタと、表示部３２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３４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３２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。
【０３２１】
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、信頼性の高い表示装置を実現できる。
【０３２２】
絶縁層２１４上には、導電層１１１が設けられている。導電層１１１は、絶縁層２１４、絶縁層２１３、絶縁層２１２等に形成された開口を介して、トランジスタ２０２のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。また導電層１１１は、容量素子２０３の一方の電極と電気的に接続されている。
【０３２３】
基板３１側において、着色層１３１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。
【０３２４】
また、図１３において、隔壁１１は２つの隣接する導電層１１１の間と重なる領域に位置する。また隔壁１１は、配向膜１３３ａ、配向膜１３３ｂ、導電層１１３等と重ねて配置されている。
【０３２５】
液晶素子４０において、導電層１１１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３１側から入射した光は、偏光板１３０により偏光され、導電層１１３及び液晶１１２を透過し、導電層１１１で反射する。そして液晶１１２及び導電層１１３を再度透過して、偏光板１３０に達する。このとき、導電層１１１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。
【０３２６】
ここで、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１３０の種類に応じて、液晶素子４０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。
【０３２７】
導電層１１３は、基板３１の端部に近い部分において、基板２１側に設けられた導電層と接続体２４３により電気的に接続されている。これにより、基板２１側に配置されるＦＰＣやＩＣ等から導電層１１３に電位や信号を供給することができる。
【０３２８】
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１３に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
【０３２９】
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、硬化前の接着層１４１に接続体２４３を分散させておけばよい。
【０３３０】
基板２１の端部に近い領域には、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ＦＰＣ３６と電気的に接続されている。図１３に示す構成では、配線３５の一部と、導電層１１１と同一の導電膜を加工して得られた導電層を積層することで接続部２０４を構成している例を示している。
【０３３１】
以上が断面構成例３−１についての説明である。
【０３３２】
〔断面構成例３−２〕
以下では、本発明の一態様の表示装置の例として、タッチセンサを備えるタッチパネルの構成例について説明する。
【０３３３】
図１４は、以下で例示する表示装置の断面概略図である。
【０３３４】
図１４では、タッチセンサを構成する導電層１５１、導電層１５２等を、基板３１の基板２１側とは反対側に形成した例を示している。このような構成を、オンセル型のタッチパネルと呼ぶことができる。
【０３３５】
基板３１上には、導電層１５１、導電層１５２等が形成され、これらを覆って絶縁層１６３が設けられている。また、絶縁層１６３上に導電層１５３が設けられている。
【０３３６】
導電層１５１と導電層１５２はそれぞれ静電容量方式のタッチセンサを構成する配線として機能する。
【０３３７】
図１４では、導電層１５１と導電層１５２の交差部を明示している。導電層１５３は、絶縁層１６３に設けられた開口を介して、導電層１５２を挟む２つの導電層１５１と電気的に接続されている。
【０３３８】
基板１７０は、タッチ面として機能する基板であり、例えば表示装置を電子機器に組み込んだ際の筐体の一部、または保護ガラスなどとして機能する。図１４では、基板１７０と偏光板１３０とが積層され、偏光板１３０と基板３１とは、接着層１６５によって貼り合わされている。
【０３３９】
ここで、図１４では、導電層１５１が液晶素子４０、着色層１３１等と重なる領域に配置されている例を示している。このとき、導電層１５１には、可視光を透過する材料を用いることができる。例えば金属酸化物を含む膜や、グラフェンを含む膜、または金属や合金を含み、可視光を透過する程度に薄い膜などを、導電層１５１に用いることができる。なお、導電層１５２についても同様である。また、導電層１５３も同様の可視光を透過する材料を用いてもよいが、導電層１５３の面積が極めて小さい場合には、金属や合金など、可視光を遮光する材料を用いてもよい。
【０３４０】
なお、導電層１５１と導電層１５２は、表示部において、液晶素子４０と重ならないように配置されていてもよい。言い換えると、導電層１５１は液晶素子４０と重なる開口を有するメッシュ形状を有する構成とすることができる。このような構成により、外部から入射し、液晶素子４０により反射されて再度外部に射出される光の経路上に、導電層１５１が配置されないため、導電層１５１を配置することによる輝度の低下は実質的に生じず、視認性が高く、且つ消費電力が低減された表示装置を実現できる。なお、導電層１５２や導電層１５３も同様の構成とすることができる。また、導電層１５１、導電層１５２、導電層１５３が液晶素子４０と重ならないため、これらに比較的低抵抗な金属材料を用いることができる。そのためこれらに透光性の導電性材料を用いた場合に比べて、タッチセンサの感度を向上させることができる。
【０３４１】
以上が断面構成例３−２についての説明である。
【０３４２】
［構成例４］
以下では、構成例２で例示した、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子の両方を有し、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、表示装置のより具体的な断面構成例について説明する。
【０３４３】
〔断面構成例４〕
図１５に、以下で例示する表示装置の断面概略図を示す。図１５に示す表示装置は、図８で例示した表示装置に対応する。
【０３４４】
表示装置は、基板２１と基板３１の間に、絶縁層２２０を有する。また基板２１と絶縁層２２０の間に、液晶素子９０、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、着色層１３４、隔壁１１等を有する。また絶縁層２２０と基板３１の間に、液晶素子４０、着色層１３１等を有する。
【０３４５】
また、基板３１の外側には偏光板１３０ａが設けられ、基板２１の外側には、偏光板１３０ｂ及びバックライトユニット６５が設けられている。
【０３４６】
基板２１の基板３１側の面には、着色層１３４が設けられ、着色層１３４を覆って絶縁層２１８が設けられている。
【０３４７】
液晶素子４０は反射型の液晶素子である。液晶素子４０は、導電層１１１ａ、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１１１ａの基板２１側に接して、可視光を反射する導電層１１１ｂが設けられている。導電層１１１ｂは開口２５１を有する。また導電層１１１ａ及び導電層１１３は可視光を透過する材料を含む。
【０３４８】
液晶素子９０は、透過型の液晶素子である。液晶素子９０は、絶縁層２２０側から導電層１９１、液晶１９２、及び導電層１９３の順に積層された積層構造を有する。また液晶１９２はモノマー１３が分散されている。導電層１９１及び導電層１９３は、それぞれ可視光を透過する材料を含む。バックライトユニット６５から射出された光は、偏光板１３０ｂにより偏光され、着色層１３４を介して着色され、液晶素子９０、絶縁層２２０、開口２５１、構造体２７０等を介して、偏光板１３０ａに到達する。
【０３４９】
トランジスタ２０５のソース又はドレインの一方は、導電層１９１と電気的に接続されている。
【０３５０】
トランジスタ２０６のソース又はドレインの一方は、接続部２０７を介して導電層１１１ｂと電気的に接続されている。導電層１１１ｂと導電層１１１ａ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。
【０３５１】
基板３１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１１１ａ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ＦＰＣ３６とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
【０３５２】
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１１１ａ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３１側に形成された導電層１１３に、基板２１側に接続されたＦＰＣ３６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。
【０３５３】
また、接着層１４２が設けられる一部の領域には、接続部２５３が設けられている。接続部２５３において、導電層１９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層１９３の一部が、接続体２４４により電気的に接続されている。
【０３５４】
以上が断面構成例４についての説明である。
【０３５５】
［トランジスタについて］
以下では、上記表示装置に適用可能なトランジスタの構成例について説明する。
【０３５６】
図１６（Ａ）で例示したトランジスタ３１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの例である。
【０３５７】
トランジスタ３１０は、ゲート電極として機能する導電層３１１と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層３３２の一部と、半導体層３１２と、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能する導電層３１３ａと、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能する導電層３１３ｂと、を有する。
【０３５８】
図１６（Ａ）では、絶縁層３３１上にトランジスタ３１０が設けられている。またトランジスタ３１０を覆って絶縁層３３４が設けられ、絶縁層３３４上に導電層３２１が設けられている。導電層３２１は絶縁層３３４に設けられた開口を介して導電層３１３ｂと電気的に接続され、画素電極として機能する。また図１６（Ａ）では、導電層３２１の端部を覆う絶縁層３３５を有する例を示している。
【０３５９】
トランジスタ３１０は、ゲート電極として機能する導電層３１１が、半導体層３１２よりも被形成面側（絶縁層３３１側）に位置する。また、絶縁層３３２が導電層３１１を覆って設けられている。また半導体層３１２は、導電層３１１を覆って設けられている。半導体層３１２の導電層３１１と重なる領域が、チャネル形成領域に相当する。また、導電層３１３ａ及び導電層３１３ｂは、それぞれ半導体層３１２の上面及び側端部に接して設けられている。
【０３６０】
なお、トランジスタ３１０は、導電層３１１よりも半導体層３１２の幅が大きい場合の例を示している。このような構成により、導電層３１１と導電層３１３ａまたは導電層３１３ｂの間に半導体層３１２が配置されるため、導電層３１１と導電層３１３ａまたは導電層３１３ｂとの間の寄生容量を小さくすることができる。
【０３６１】
トランジスタ３１０は、チャネルエッチ型のトランジスタであり、トランジスタの占有面積を縮小することが比較的容易であるため、高精細な表示装置に好適に用いることができる。
【０３６２】
図１６（Ｂ）に示したトランジスタ３１０ａは、トランジスタ３１０と比較して、導電層３１４及び絶縁層３３６を有する点で相違している。導電層３１４は、絶縁層３３３上に設けられ、半導体層３１２と重なる領域を有する。また絶縁層３３６は、導電層３１４及び絶縁層３３３を覆って設けられている。
【０３６３】
導電層３１４は、半導体層３１２を挟んで導電層３１１とは反対側に位置している。導電層３１１を第１のゲート電極とした場合、導電層３１４は、第２のゲート電極として機能することができる。導電層３１１と導電層３１４に同じ電位を与えることで、トランジスタ３１０ａのオン電流を高めることができる。また導電層３１１及び導電層３１４の一方にしきい値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタ３１０ａのしきい値電圧を制御することができる。
【０３６４】
ここで、導電層３１４として、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。これにより、導電層３１４を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層３３３に酸素を供給することができる。好適には、成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層３３３に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層３１２に供給され、半導体層３１２中の酸素欠損の低減を図ることができる。
【０３６５】
特に、導電層３１４には低抵抗化された酸化物半導体を用いることが好ましい。このとき、絶縁層３３６に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層３３６の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層３１４中に水素が供給され、導電層３１４の電気抵抗を効果的に低減することができる。
【０３６６】
図１６（Ｃ）に示すトランジスタ３１０ｂは、トップゲート構造のトランジスタである。
【０３６７】
トランジスタ３１０ｂは、ゲート電極として機能する導電層３１１が、半導体層３１２よりも上側（被形成面側とは反対側）に設けられている。また、絶縁層３３１上に半導体層３１２が形成されている。また半導体層３１２上には、絶縁層３３２及び導電層３１１が積層して形成されている。また、絶縁層３３３は、半導体層３１２の上面及び側端部、絶縁層３３３の側面、及び導電層３１１を覆って設けられている。導電層３１３ａ及び導電層３１３ｂは、絶縁層３３３上に設けられている。導電層３１３ａ及び導電層３１３ｂは、絶縁層３３３に設けられた開口を介して、半導体層３１２の上面と電気的に接続されている。
【０３６８】
なお、ここでは絶縁層３３２が、導電層３１１と重ならない部分に存在しない場合の例を示しているが、絶縁層３３２が半導体層３１２の上面及び側端部を覆って設けられていてもよい。
【０３６９】
トランジスタ３１０ｂは、導電層３１１と導電層３１３ａまたは導電層３１３ｂとの物理的な距離を離すことが容易なため、これらの間の寄生容量を低減することが可能である。
【０３７０】
図１６（Ｄ）に示すトランジスタ３１０ｃは、トランジスタ３１０ｂと比較して、導電層３１５及び絶縁層３３７を有している点で相違している。導電層３１５は絶縁層３３１上に設けられ、半導体層３１２と重なる領域を有する。また絶縁層３３７は、導電層３１５及び絶縁層３３１を覆って設けられている。
【０３７１】
導電層３１５は、上記導電層３１４と同様に第２のゲート電極として機能する。そのため、オン電流を高めることや、しきい値電圧を制御することなどが可能である。
【０３７２】
以上がトランジスタについての説明である。
【０３７３】
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。
【０３７４】
（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の例として、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子の両方を有し、透過モード、反射モード、及びこれらを同時に行うハイブリッドモードの表示を行うことのできる、表示装置（表示パネル）の例を説明する。このような表示パネルを、ＴＲ−Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ、または、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）とも呼ぶことができる。
【０３７５】
このような表示装置の一例としては、可視光を反射する電極を備える反射型の液晶素子と、可視光を透過する電極を備える透過型の液晶素子とを積層して配置した構成が挙げられる。このとき、可視光を反射する電極が開口を有し、当該開口と透過型の素子とが重ねて配置されていることが好ましい。これにより、透過モードでは当該開口を介して透過型の液晶素子からの光が射出されるように駆動することができる。また、平面視において、反射型の液晶素子と透過型の液晶素子を並べて配置した場合と比べて、これらを積層して配置することで、透過型の液晶素子と反射型の液晶素子の両方を有する画素の大きさを小さくすることができるため、より高精細な表示装置を実現できる。
【０３７６】
さらに、透過型の液晶素子を駆動するトランジスタと、反射型の液晶素子を構成するトランジスタとをそれぞれ個別に有することが好ましい。これにより、透過型の液晶素子と反射型の液晶素子とを、それぞれ独立して駆動することができる。
【０３７７】
ここで、液晶素子を駆動する画素回路に、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。
【０３７８】
本発明の一態様は、反射型の素子で画像を表示する第１のモード、透過型の素子で画像を表示する第２のモード、及び反射型の素子及び透過型の素子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。特に第３のモードは、ハイブリッドモードとも呼ぶことができる。
【０３７９】
［第１乃至第３のモードの具体例］
ここで、上述した第１乃至第３のモードを用いる場合の具体例について、図１７及び図１８を用いて説明する。
【０３８０】
なお、以下では、第１乃至第３のモードが照度に応じて自動に切り替わる場合について説明する。なお、照度に応じて自動で切り替わる場合、例えば、表示装置に照度センサ等を設け、当該照度センサからの情報をもとに表示モードを切り替えることができる。
【０３８１】
図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本実施の形態の表示装置が取り得る表示モードを説明するための画素の模式図である。
【０３８２】
図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、第１の表示素子６０１、第２の表示素子６０２、開口部６０３、第１の表示素子６０１から反射される反射光６０４、及び第２の表示素子６０２から開口部６０３を通って射出される透過光６０５が明示されている。なお、図１７（Ａ）が第１のモード（ｍｏｄｅ１）を説明する図であり、図１７（Ｂ）が第２のモード（ｍｏｄｅ２）を説明する図であり、図１７（Ｃ）が第３のモード（ｍｏｄｅ３）を説明する図である。
【０３８３】
なお、図１７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、第１の表示素子６０１として、反射型の液晶素子を用い、第２の表示素子６０２として、透過型の液晶素子を用いる場合とする。
【０３８４】
図１７（Ａ）に示す第１のモードでは、第１の表示素子６０１である、反射型の液晶素子を駆動して反射光の強度を調節して階調表示を行うことができる。例えば、図１７（Ａ）に示すように、第１の表示素子６０１である、反射型の液晶素子が有する反射電極で、反射光６０４の強度を液晶層で調節することで階調表示を行うことができる。
【０３８５】
図１７（Ｂ）に示す第２のモードでは、第２の表示素子６０２である、透過型の液晶素子を駆動して透過光の強度を調節して階調表示を行うことができる。なお、第２の表示素子６０２を透過する光は、開口部６０３を通過し、透過光６０５として外部に取り出される。
【０３８６】
図１７（Ｃ）に示す第３のモードは、上述した第１のモードと、第２のモードとを組み合わせた表示モードである。例えば、第１の表示素子６０１である、反射型の液晶素子が有する反射電極で、反射光６０４の強度を液晶層で調節し階調表示を行う。また、第１の表示素子６０１の駆動する期間と、同じ期間内に、第２の表示素子６０２である、透過型の液晶素子の透過光の強度、ここでは透過光６０５の強度を調整し階調表示を行う。
【０３８７】
［第１乃至第３のモードの状態遷移］
次に、第１乃至第３のモードの状態遷移について、図１７（Ｄ）を用いて説明を行う。図１７（Ｄ）は、第１のモード、第２のモード、及び第３のモードの状態遷移図である。図１７（Ｄ）に示す、状態Ｃ１は第１のモードに相当し、状態Ｃ２は第２のモードに相当し、状態Ｃ３は第３のモードに相当する。
【０３８８】
図１７（Ｄ）に図示するように、状態Ｃ１から状態Ｃ３までは照度に応じていずれかの状態の表示モードを取り得る。例えば、屋外のように照度が大きい場合には、状態Ｃ１を取り得る。また、屋外から屋内に移動するような照度が小さくなる場合には、状態Ｃ１から状態Ｃ２に遷移する。また、屋外であっても照度が低く、反射光による階調表示が十分でない場合には、状態Ｃ２から状態Ｃ３に遷移する。もちろん、状態Ｃ３から状態Ｃ１への遷移、状態Ｃ１から状態Ｃ３への遷移、状態Ｃ３から状態Ｃ２への遷移、または状態Ｃ２から状態Ｃ１への遷移も生じる。
【０３８９】
なお、図１７（Ｄ）では、第１のモードのイメージとして太陽のシンボルを、第２のモードのイメージとして、月のシンボルを、第３のモードのイメージとして、雲のシンボルを、それぞれ図示してある。
【０３９０】
なお、図１７（Ｄ）に図示するように、状態Ｃ１乃至状態Ｃ３において、照度の変化がない、または照度の変化が少ない場合には、他の状態に遷移せずに、続けて元の状態を維持すればよい。
【０３９１】
以上のように照度に応じて表示モードを切り替える構成とすることで、消費電力が比較的大きいバックライト等の光源を必要とする透過型の液晶素子の階調表示の頻度を減らすことができる。そのため、表示装置の消費電力を低減することができる。また、表示装置は、バッテリの残容量、表示するコンテンツ、または周辺環境の照度に応じて、さらに動作モードを切り替えることができる。なお、上記の説明においては、照度に応じて表示モードが自動で切り替わる場合について例示したがこれに限定されず、使用者が手動で表示モードを切り替えてもよい。
【０３９２】
［動作モード］
次に、第１の表示素子で行うことができる動作モードについて、図１８を用いて説明を行う。
【０３９３】
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。
【０３９４】
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。
【０３９５】
図１８（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１８（Ａ）では、第１の表示素子６０１（ここでは反射型の液晶素子）と、第１の表示素子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１８（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。
【０３９６】
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。半導体特性を有する金属酸化物を、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。
【０３９７】
なお、図１８（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。
【０３９８】
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。
【０３９９】
また、図１８（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。１フレーム期間を期間Ｔ１からＴ３までで表すと、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。
【０４００】
一方、図１８（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）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。
【０４０１】
アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動モードは、上述した第１のモード、または第３のモードと組み合わせることで、さらなる低消費電力化を図ることができるため有効である。
【０４０２】
以上のように、本実施の形態の表示装置は、第１のモード乃至第３のモードを切り替えて表示を行うことができる。したがって、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。
【０４０３】
また、本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子を有する第１の画素と、第２の表示素子を有する第２の画素とをそれぞれ複数有すると好ましい。また、第１の画素と第２の画素とは、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。
【０４０４】
第１の画素及び第２の画素は、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、第１の画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色など）、あるいは、副画素を４つ有する構成（シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、白色（Ｗ）の４色、または、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、緑色（Ｇ）の４色など）を適用できる。また、第２の画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色など）、あるいは、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。なお、第１の画素及び第２の画素が有する色要素は、上記に限定されず、必要に応じて他の色を組み合わせてもよい。
【０４０５】
本実施の形態の表示装置は、第１の画素及び第２の画素は、双方とも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。
【０４０６】
＜表示装置の斜視概略図＞
次に、本実施の形態の表示装置について、図１９を用いて説明を行う。図１９は、表示装置６１０の斜視概略図である。
【０４０７】
表示装置６１０は、基板６１１と基板６１２とが貼り合わされた構成を有する。図１９では、基板６１２を破線で明示している。
【０４０８】
表示装置６１０は、表示部６１４、回路６１６、配線６１８等を有する。図１９では表示装置６１０にＩＣ６２０及びＦＰＣ６２２が実装されている例を示している。そのため、図１９に示す構成は、表示装置６１０、ＩＣ６２０、及びＦＰＣ６２２を有する表示モジュールということもできる。
【０４０９】
回路６１６としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
【０４１０】
配線６１８は、表示部６１４及び回路６１６に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ６２２を介して外部から配線６１８に入力されるか、またはＩＣ６２０から配線６１８に入力される。
【０４１１】
図１９では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、基板６１１にＩＣ６２０が設けられている例を示す。ＩＣ６２０は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置６１０には、ＩＣ６２０を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ６２０を、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
【０４１２】
図１９には、表示部６１４の一部の拡大図を示している。表示部６１４には、複数の表示素子が有する電極６２４がマトリクス状に配置されている。電極６２４は、可視光を反射する機能を有し、液晶素子６５０の反射電極として機能する。
【０４１３】
また、図１９に示すように、電極６２４は開口部６２６を有する。さらに表示部６１４は、電極６２４よりも基板６１１側に、透過型の液晶素子６７０を有する。液晶素子６７０からの光は、電極６２４の開口部６２６を介して基板６１２側に射出される。液晶素子６７０の透過領域の面積と開口部６２６の面積とは等しくてもよい。液晶素子６７０の透過領域の面積と開口部６２６の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。
【０４１４】
［構成例］
図２０（Ａ）は、表示装置７００の構成の一例を示すブロック図である。表示装置７００は、表示部７０１にマトリクス状に配列した複数の画素７１０を有する。また表示装置７００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７１０、及び回路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、及び複数の配線ＣＳＣＯＭを有する。また方向Ｃに配列した複数の画素７１０、及び回路ＳＤと電気的に接続する複数の配線Ｓ１及び複数の配線Ｓ２を有する。
【０４１５】
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、反射型の液晶素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤと、透過型の液晶素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。
【０４１６】
画素７１０は、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子を有する。
【０４１７】
図２０（Ｂ１）は、画素７１０が有する電極７６１の構成例を示す。電極７６１は、画素７１０における反射型の液晶素子の反射電極として機能する。また電極７６１には、開口７５１が設けられている。
【０４１８】
図２０（Ｂ１）には、電極７６１と重なる領域に位置する透過型の液晶素子７６０を破線で示している。透過型の液晶素子７６０は、電極７６１が有する開口７５１と重ねて配置されている。これにより、透過型の液晶素子７６０が透過する光は、開口７５１を介して表示面側に射出される。
【０４１９】
図２０（Ｂ１）では、方向Ｒに隣接する画素７１０が異なる色に対応する副画素である。
【０４２０】
また、図２０（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。
【０４２１】
非開口部の総面積に対する開口７５１の総面積の比の値が大きすぎると、反射型の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７５１の総面積の比の値が小さすぎると、透過型の液晶素子７６０を用いた表示が暗くなってしまう。
【０４２２】
また、反射電極として機能する電極７６１に設ける開口７５１の面積が小さすぎると、透過型の液晶素子７６０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。
【０４２３】
開口７５１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７５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。
【０４２４】
［回路構成例］
図２１は、画素７１０の構成例を示す回路図である。図２１では、隣接する２つの画素７１０を示している。
【０４２５】
画素７１０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子７４０、スイッチＳＷ２、容量素子Ｃ２、及び液晶素子７６０等を有する。また、画素７１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図２１では、液晶素子７４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び液晶素子７６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
【０４２６】
図２１では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２に、トランジスタを用いた場合の例を示している。
【０４２７】
スイッチＳＷ１は、ゲートが配線Ｇ１と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ１と接続され、ソース又はドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子７４０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７４０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
【０４２８】
スイッチＳＷ２は、ゲートが配線Ｇ２と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ２と接続され、ソース又はドレインの他方が容量素子Ｃ２の一方の電極、及び液晶素子７６０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ２は、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子７６０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
【０４２９】
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７４０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。
【０４３０】
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には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ２には、液晶素子７６０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。
【０４３１】
図２１に示す画素７１０は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子７４０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及び配線Ｓ２に与える信号により駆動し、液晶素子７６０による光学変調を利用し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及び配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
【０４３２】
なお、図２１では一つの画素７１０に、一つの液晶素子７４０と一つの液晶素子７６０とを有する例を示している。このとき、画素７１０は１つの副画素として機能する。または、液晶素子７６０を時間階調法により駆動することで、透過モードまたは両方のモードで表示する際に、１つの画素７１０でフルカラーの表示が可能である。
【０４３３】
図２２は、１つの画素７１０に１つの反射型の液晶素子７４０と３つの透過型の液晶素子（液晶素子７６０ｒ、液晶素子７６０ｇ、及び液晶素子７６０ｂ）を有する例を示している。液晶素子７６０ｒ、液晶素子７６０ｇ、及び液晶素子７６０ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を透過する、透過型の液晶素子である。図２２に示す画素７１０は、透過モードまたは両方のモードで表示する際に、３つの透過型の液晶素子によりフルカラーの表示が可能である。
【０４３４】
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。
【０４３５】
（実施の形態３）
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。
【０４３６】
図２３（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。
【０４３７】
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。これにより、外光の強さによらず、高い視認性を有する表示モジュールを実現することができる。
【０４３８】
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。
【０４３９】
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。
【０４４０】
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。
【０４４１】
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。
【０４４２】
また、表示モジュール６０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０４４３】
図２３（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。
【０４４４】
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。
【０４４５】
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。
【０４４６】
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。
【０４４７】
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。
【０４４８】
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。
【０４４９】
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。
【０４５０】
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。
【０４５１】
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。
【０４５２】
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。
【０４５３】
（実施の形態４）
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。
【０４５４】
本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性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。
【０４５５】
図２４（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。
【０４５６】
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２４（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図２４（Ｂ）に示すように筐体８０１と筐体８０２を開くことができる。
【０４５７】
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。
【０４５８】
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。
【０４５９】
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。
【０４６０】
図２４（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図２４（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。
【０４６１】
表示部８１２に、本発明の一態様の表示装置を備える。
【０４６２】
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。
【０４６３】
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。
【０４６４】
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。
【０４６５】
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。
【０４６６】
図２４（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。
【０４６７】
表示部８２２に、本発明の一態様の表示装置を備える。
【０４６８】
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。
【０４６９】
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。
【０４７０】
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。
【０４７１】
図２５（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。
【０４７２】
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。
【０４７３】
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。また例えば、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。
【０４７４】
また、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。
【０４７５】
図２５（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。
【０４７６】
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。
【０４７７】
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。
【０４７８】
図２５（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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
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２５（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。
【０４８１】
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ折り畳みが可能な電子機器を示している。
【０４８２】
図２６（Ａ）に示す電子機器９００は、筐体９０１ａ、筐体９０１ｂ、ヒンジ９０３、表示部９０２等を有する。表示部９０２は、筐体９０１ａ及び筐体９０１ｂに組み込まれている。
【０４８３】
筐体９０１ａと筐体９０１ｂとは、ヒンジ９０３で回転可能に連結されている。電子機器９００は、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとが閉じた状態と、図２６（Ａ）に示すように開いた状態と、に変形することができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
【０４８４】
また、ヒンジ９０３は、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとを開いたときに、これらの角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、または１５０度、１７５度などとすることができる。これにより、利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
【０４８５】
表示部９０２は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
【０４８６】
筐体９０１ａまたは筐体９０１ｂのいずれか一には、無線通信モジュールが設けられ、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て、データを送受信することが可能である。
【０４８７】
表示部９０２には、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１ａと筐体９０１ｂの間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。このとき、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとが開いた状態において、表示部９０２を構成するフレキシブルディスプレイは一部が湾曲した状態で保持されることが好ましい。なお、筐体９０１ａと筐体９０１ｂのそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
【０４８８】
図２６（Ｂ）には、携帯型のゲーム機として機能する電子機器９１０を示している。電子機器９１０は、筐体９１１ａ、筐体９１１ｂ、表示部９１２、ヒンジ９１３、操作ボタン９１４ａ、操作ボタン９１４ｂ等を有する。
【０４８９】
また、筐体９１１ｂには、カートリッジ９１５を挿入することができる。カートリッジ９１５は、例えばゲームなどのアプリケーションソフトが記憶されており、カートリッジ９１５を交換することにより、電子機器９１０で様々なアプリケーションを実行することができる。
【０４９０】
また、図２６（Ｂ）では、表示部９１２の筐体９１１ａと重なる部分のサイズと、筐体９１１ｂと重なる部分のサイズが、それぞれ異なる例を示している。具体的には、操作ボタン９１４ａ及び操作ボタン９１４ｂの設けられる筐体９１１ｂと重なる表示部９１２の一部よりも、筐体９１１ａに設けられる表示部９１２の一部が大きい。例えば、表示部９１２の筐体９１１ａ側に主画面となる表示を行い、筐体９１１ｂ側には操作画面となる表示を行うなど、それぞれの表示部を使い分けることができる。
【０４９１】
図２６（Ｃ）に示す電子機器９２０は、ヒンジ９２３により連結された筐体９２１ａと筐体９２１ｂに亘って、フレキシブルな表示部９２２が設けられている。
【０４９２】
図２６（Ｃ）では、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとを開いたときに、表示部９２２が大きく湾曲した形態で保持されている。例えば、曲率半径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の状態で、表示部９２２が保持された状態とすることができる。表示部９２２の一部は、筐体９２１ａから筐体９２１ｂにかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
【０４９３】
ヒンジ９２３は、上述したロック機構を有しているため、表示部９２２に無理な力がかかることなく、表示部９２２が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【０４９４】
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】
【０４９５】
１０    表示装置
１１    隔壁
１２    液晶
１３    モノマー
１４    構造体
１４ａ    構造体
１４ｂ    構造体
２０    光
２１    基板
２２    液晶
２３    導電層
２３ａ    導電層
２３ｂ    導電層
２４    液晶層
２４ａ    液晶層
２４ｂ    液晶層
２５    導電層
２６ａ    配向膜
３０    照射領域
３１    基板
３２    表示部
３４    回路
３５    配線
３６    ＦＰＣ
３７    ＩＣ
３９ａ    偏光板
３９ｂ    偏光板
４０    液晶素子
４０ａ    液晶素子
４３ａ    剥離層
４４ａ    支持基板
４５    絶縁層
５０    凹部
５１ａ    着色層
５１ｂ    着色層
５１ｃ    着色層
５２    遮光層
５３ａ    配向膜
５３ｂ    配向膜
５４    着色層
５６ａ    配向膜
５６ｂ    配向膜
６１    絶縁層
６３    絶縁層
６５    バックライトユニット
７０    トランジスタ
７０ａ    トランジスタ
７０ｂ    トランジスタ
７１    導電層
７２    半導体層
７３    絶縁層
７４ａ    導電層
７４ｂ    導電層
８０    接続部
８１    絶縁層
８３    絶縁層
９０    液晶素子
９１    導電層
９２    液晶
９３    導電層
１１１    導電層
１１１ａ    導電層
１１１ｂ    導電層
１１２    液晶
１１３    導電層
１２１    絶縁層
１３０    偏光板
１３０ａ    偏光板
１３０ｂ    偏光板
１３１    着色層
１３３ａ    配向膜
１３３ｂ    配向膜
１３４    着色層
１４１    接着層
１４２    接着層
１５１    導電層
１５２    導電層
１５３    導電層
１６３    絶縁層
１６５    接着層
１７０    基板
１９１    導電層
１９２    液晶
１９３    導電層
２０１    トランジスタ
２０２    トランジスタ
２０３    容量素子
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
２１８    絶縁層
２２０    絶縁層
２２１    導電層
２２２    導電層
２３１    半導体層
２４２    接続層
２４３    接続体
２４４    接続体
２５１    開口
２５２    接続部
２５３    接続部
２７０    構造体
３１０    トランジスタ
３１０ａ    トランジスタ
３１０ｂ    トランジスタ
３１０ｃ    トランジスタ
３１１    導電層
３１２    半導体層
３１３ａ    導電層
３１３ｂ    導電層
３１４    導電層
３１５    導電層
３２１    導電層
３３１    絶縁層
３３２    絶縁層
３３３    絶縁層
３３４    絶縁層
３３５    絶縁層
３３６    絶縁層
３３７    絶縁層
６０１    表示素子
６０２    表示素子
６０３    開口部
６０４    反射光
６０５    透過光
６０６    画素回路
６１０    表示装置
６１１    基板
６１２    基板
６１４    表示部
６１６    回路
６１８    配線
６２０    ＩＣ
６２２    ＦＰＣ
６２４    電極
６２６    開口部
６５０    液晶素子
６７０    液晶素子
７００    表示装置
７０１    表示部
７１０    画素
７４０    液晶素子
７５１    開口
７６０    液晶素子
７６０ｂ    液晶素子
７６０ｇ    液晶素子
７６０ｒ    液晶素子
７６１    電極
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
９００    電子機器
９０１    筐体
９０１ａ    筐体
９０１ｂ    筐体
９０２    表示部
９０３    ヒンジ
９１０    電子機器
９１１ａ    筐体
９１１ｂ    筐体
９１２    表示部
９１３    ヒンジ
９１４ａ    操作ボタン
９１４ｂ    操作ボタン
９１５    カートリッジ
９２０    電子機器
９２１ａ    筐体
９２１ｂ    筐体
９２２    表示部
９２３    ヒンジ
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】
2018060196.tif 000003
【図２】
2018060196.tif 000004
【図３】
2018060196.tif 000005
【図４】
2018060196.tif 000006
【図５】
2018060196.tif 000007
【図６】
2018060196.tif 000008
【図７】
2018060196.tif 000009
【図８】
2018060196.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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