(57)【要約】【課題】強光下でも視認性の良好な表示装置を提供する。【解決手段】第１の基板と第２の基板との間に、可視光を反射する機能を有する第１の表示素子および可視光を発する機能を有する第２の表示素子を有する。強光下では第１の表示素子を動作させ、弱光下では第２の表示素子を動作させることで視認性が良好な表示を行うことができる。また、第２の基板の第１面には配線に暗色層を有するタッチセンサが設けられ、当該第１面と対向する第２面には反射防止層が設けられる。したがって、強光下において、表示面の外光反射を十分に抑えることができ、視認性をさらに向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する表示装置であって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは互いに重なる領域を有し、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、前記第１の基板の第１の面と前記第２の基板の第１の面との間に設けられ、
前記第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、
前記第２の表示素子は、可視光を発する機能を有し、
前記第２の基板の第１の面と、前記第１の表示素子および前記第２の表示素子との間には、前記入力装置が設けられ、
前記入力装置は、第１の絶縁層、第２の絶縁層、第１の配線および第２の配線を有し、
前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層と前記第１の基板との間に設けられ、
前記第１の配線および前記第２の配線は前記第２の絶縁層を介して重なる領域を有し、
前記第１の配線は第１の層と、第２の層と、を有し、
前記第２の配線は第３の層と、第４の層と、を有し、
前記第１の層は第１の絶縁層に接して設けられ、
前記第２の層は前記第１の層の前記第１の絶縁層と接しない面を覆うように設けられ
前記第３の層は第１の絶縁層に接して設けられ、
前記第４の層は前記第２の層の前記第２の絶縁層と接しない面を覆うように設けられ
前記第２の層は、前記第１の層よりも可視光の反射率が低く、
前記第４の層は、前記第３の層よりも可視光の反射率が低く、
前記第３の層は、前記第２の絶縁層および前記第２の層に設けられた開口部を通じて前記第１の層と電気的に接続され、
前記第２の基板の第１の面に対向する第２の面上には第１の反射防止層が設けられ、
前記第１の基板の第１の面上には前記駆動回路が設けられ、
前記入力装置および前記駆動回路は、可撓性を有する配線を介して電気的に接続される表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、同一の画素ユニット内に設けられている表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記駆動回路は、前記第１の表示素子、前記第２の表示素子および前記入力装置を駆動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２の基板の第１の面上には第２の反射防止層が設けられている表示装置。
【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の反射防止層は、誘電体層である表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記第１の反射防止層は、アンチグレアパターンを有する表示装置。
【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の表示素子および前記第２の表示素子と、前記入力装置との間に光拡散板および偏光板が設けられている表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、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とそれぞれ電気的に接続されている表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置を有する電子機器であって、
ヒンジにより連結された第１の筐体と第２の筐体に亘って前記表示装置が設けられ、前記表示装置はその一部が湾曲することができる電子機器。
【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、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、電子機器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】
電子機器が備える表示装置には、バックライトを光源とした透過型の液晶素子や自発光型の有機ＥＬ素子などが多く用いられている。これらの表示素子は屋内での視認性は良好であるが、晴天時の屋外などの強光下では表示面における外光反射が強いため、表示装置の内部から放たれる光（表示）の視認性が低下する。
【０００６】
そのため、強光下では外光の反射を利用した反射型の表示素子を用いることが好ましい。例えば、反射型の液晶素子を用いた表示装置は、外光強度が強いほど視認性は向上する。ただし、表示装置の表示面は数％の反射率を有するガラス基板や樹脂基板などが用いられるため、外光反射が表示に与える影響は解決していない。
【０００７】
また、反射型の表示素子は外光強度の弱い屋内での視認性が十分でないため、透過型の液晶素子や自発光型の有機ＥＬ素子などを組み合わせて用い、環境の変化にあわせて適切な表示素子で表示を行うことが好ましい。
【０００８】
したがって、本発明の一態様では、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することを目的の一つとする。または、可視光を発する機能を有する表示素子および可視光を反射する機能を有する表示素子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、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、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、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に関する。また、当該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、第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する表示装置であって、第１の基板と第２の基板とは互いに重なる領域を有し、第１の表示素子および第２の表示素子は、第１の基板の第１の面と第２の基板の第１の面との間に設けられ、第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第２の表示素子は、可視光を発する機能を有し、第２の基板の第１の面と、第１の表示素子および第２の表示素子との間には、入力装置が設けられ、入力装置は、第１の絶縁層、第２の絶縁層、第１の配線および第２の配線を有し、第２の絶縁層は、第１の絶縁層と第１の基板との間に設けられ、第１の配線および第２の配線は第２の絶縁層を介して重なる領域を有し、第１の配線は第１の層と、第２の層と、を有し、第２の配線は第３の層と、第４の層と、を有し、第１の層は第１の絶縁層に接して設けられ、第２の層は第１の層の第１の絶縁層と接しない面を覆うように設けられ第３の層は第１の絶縁層に接して設けられ、第４の層は第２の層の第２の絶縁層と接しない面を覆うように設けられ第２の層は、第１の層よりも可視光の反射率が低く、第４の層は、第３の層よりも可視光の反射率が低く、第３の層は、第２の絶縁層および第２の層に設けられた開口部を通じて第１の層と電気的に接続され、第２の基板の第１の面に対向する第２の面上には第１の反射防止層が設けられ、第１の基板の第１の面上には駆動回路が設けられ、入力装置および前記駆動回路は、可撓性を有する配線を介して電気的に接続される表示装置である。
【００１２】
第１の表示素子および第２の表示素子は、同一の画素ユニット内に設けることができる。
【００１３】
駆動回路は、第１の表示素子、第２の表示素子および入力装置を駆動する機能を有することができる。
【００１４】
第２の基板の第１の面上には第２の反射防止層が設けられていてもよい。
【００１５】
反射防止層は誘電体層で形成することができる。または、アンチグレアパターンで反射防止層を形成してもよい。
【００１６】
第１の表示素子および第２の表示素子と、入力装置との間に光拡散板および偏光板が設けられていることが好ましい。
【００１７】
第１の表示素子および第２の表示素子は、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とそれぞれ電気的に接続されていることが好ましい。
【００１８】
なお、本明細書中において、表示素子（表示部）が形成された基板にコネクター、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も、表示装置に含む場合がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様を用いることで、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することができる。または、可視光を発する機能を有する表示素子および可視光を反射する機能を有する表示素子を備えた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、新規な表示装置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図。
【図２】反射防止層を説明する図。
【図３】表示装置を説明する図。
【図４】タッチセンサの構成を説明する図。
【図５】タッチセンサの構成を説明する図。
【図６】駆動回路とＦＰＣの接続例を説明する図。
【図７】アイドリングストップ駆動を説明する図。
【図８】タッチパネルの作製方法を説明する図。
【図９】タッチパネルの作製方法を説明する図。
【図１０】表示装置の作製方法を説明する図。
【図１１】画素ユニットを説明する図。
【図１２】画素ユニットを説明する図。
【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】表示装置の回路を説明する図。
【図１５】表示装置の回路を説明する図および画素の上面図。
【図１６】表示装置の構成を説明する図。
【図１７】表示装置の構成を説明する図。
【図１８】金属酸化物の構成の概念図。
【図１９】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。
【図２０】試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。
【図２１】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。
【図２２】トランジスタを説明する図。
【図２３】トランジスタを説明する図。
【図２４】トランジスタを説明する図。
【図２５】トランジスタを説明する図。
【図２６】トランジスタを説明する図。
【図２７】トランジスタを説明する図。
【図２８】トランジスタを説明する図。
【図２９】表示モジュールの構成を説明する図。
【図３０】電子機器を説明する図。
【図３１】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、第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する。
【００２８】
第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第２の表示素子は、可視光を発する機能を有する。したがって、強光下では第１の表示素子を動作させ、弱光下では第２の表示素子を動作させるなど、低消費電力で視認性が良好な表示を行うことができる。
【００２９】
第１の表示素子、第２の表示素子および入力装置は、第１の基板の第１面と第２の基板の第１面との間に設けられる。第２の基板の第１面と対向する第２面には、反射防止層が設けられる。したがって、第２の基板を表示面側に用いることで、強光下でも外光反射を十分に抑えることができ、さらに視認性を向上させることができる。
【００３０】
図１（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置を説明する図である。図１（Ａ）に示す表示装置１０は、第１の基板１１と、第２の基板１２と、層２０と、駆動回路３０と、ＦＰＣ３１と、ＦＰＣ３２を有する。
【００３１】
第１の基板１１および第２の基板１２には、例えばガラス基板を用いることができる。または、可撓性を有する樹脂基板であってもよい。なお、表示装置１０では第２の基板１２側を表示側（視認側）とするため、少なくとも第２の基板１２には透光性を有する材料を用いる。
【００３２】
また、第２の基板１２の第１面および第２面の両方、または第２面には、反射防止層１３が設けられる。反射防止層１３は、例えば図２（Ａ）乃至（Ｆ）の誘電体層１３ａ乃至１３ｄに示す構成とすることができる。
【００３３】
図２（Ａ）は、表示装置１０の上面である第２の基板１２の第２面に透光性を有する誘電体層１３ａを設けた例である。誘電体層１３ａとして適切な厚さの多層の誘電体層を設けることで、光の干渉効果により反射光を抑えることができる。ガラス基板片面の反射率は、４乃至５％程度であるが、第２の基板１２の第２面に透光性を有する誘電体層１３ａを設けることで０．０５乃至０．５％程度まで反射率を抑えることができる。
【００３４】
また、図２（Ｂ）に示すように、第２の基板１２の第１面にも透光性を有する誘電体層１３ｂを設けることで、ガラス基板の裏面側の反射率を抑えることができる。この場合、第２の基板１２の表裏で反射率を０．１乃至１．０％程度まで抑えることができる。したがって、外光の映り込みを抑えることができ、表示の視認性を向上させることができる。
【００３５】
または、図２（Ｃ）に示すように、微細な突起で形成されるアンチグレアパターン１３ｃを第２の基板１２の第２面に設けてもよい。アンチグレアパターン１３ｃにより反射光を散乱させることができ、反射型の表示素子による表示を見やすくすることができる。また、指紋などの汚れを付きにくくすることができる。なお、図２（Ｃ）では、第２の基板１２の第２面を加工してアンチグレアパターン１３ｃを設ける例を示しているが、図２（Ｄ）に示すように、アンチグレアパターンが形成されたフィルム１３ｄを第２の基板１２の第２面に貼り付けてもよい。
【００３６】
また、図２（Ｅ）に示すように、アンチグレアパターン１３ｃと誘電体層１３ｂを組み合わせてもよい。また、図２（Ｆ）に示すように、アンチグレアパターンが形成されたフィルム１３ｄと誘電体層１３ｂを組み合わせてもよい。
【００３７】
第１の基板１１と第２の基板１２との間には、層２０が設けられる。層２０について、図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すＸ１−Ｘ２位置の断面の拡大図に相当する。層２０は、素子層２１、基板２２、光拡散板２３、偏光板２４、入力装置２５、および接着層２６を有する。
【００３８】
素子層２１は、ＦＥＴ層２１ａ、ＬＣ層２１ｂおよびＯＬＥＤ層２１ｃを有する。ＦＥＴ層２１ａは、画素回路を構成するトランジスタ等を有する。ＬＣ層２１ｂは、第１の表示素子を有する。ＯＬＥＤ層２１ｃは、第２の表示素子を有する。第１の表示素子および第２の表示素子は、ＦＥＴ層２１ａが有するトランジスタと電気的に接続される。
【００３９】
第１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。また、第２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。反射型の液晶素子は低消費電力で、晴天時の太陽光下でも視認性の高い表示を行うことができる。発光素子は室内光下や曇天時の屋外などで視認性の高い表示を行うことができる。
【００４０】
基板２２は、第１の表示素子が有する液晶層を封止する機能を有する。基板２２には、ガラス基板などのほか、フィルムなどの樹脂基板を用いることができる。
【００４１】
光拡散板２３は、液晶素子の反射電極で反射した光を拡散する機能を有する。当該機能により、反射型の液晶素子でも自然な発色を行うことができる。また、白紙に近い白色を表示させることができる。
【００４２】
偏光板２４としては、例えば円偏光板を用いることができる。円偏光板および液晶による偏向角の変化を利用することによって、反射光を利用した表示を行うことができる。
【００４３】
入力装置２５としては、例えば、静電容量型のタッチセンサを用いることができる。入力装置２５は表示部と重ねて設けられ、表示部をユーザーがタッチする動作を電気信号に変換して出力する機能を有する。
【００４４】
入力装置２５は、図３に示すように第２の基板１２の第１面に設けることができる。または、前述した誘電体層１３ｂ上に設けられていてもよい。静電容量型のタッチセンサとしては、配線および電極として透光性導電膜を用いることもできるが、より抵抗が低く大型の表示装置にも適用可能なメタルメッシュを用いることが好ましい。なお、一般的にメタルは反射率が大きい材料であるが、酸化処理などを施すことにより暗色にすることができる。したがって、第２の基板側から視認した場合においても、外光の反射による視認性の低下を抑えることができる。
【００４５】
図４は、基板上に設けた静電容量型タッチセンサの一例を示す図であり、一部を拡大して図示している。図５（Ａ）は当該タッチセンサの上面図であり、近接センサを有する構成となっている。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の切断線Ｘ３−Ｘ４における断面図である。なお、当該タッチセンサを設ける基板は、図１等に示す第２の基板１２とすることができる。
【００４６】
図５（Ｂ）に示す絶縁膜５０１Ｂは、図１等に示す接着層２６に相当する。また、絶縁膜５７２は、絶縁膜５０１Ｂおよび近接センサ５７５の間に挟まれる領域を備える。
【００４７】
近接するものがもたらす静電容量、照度、磁力、電波または圧力等の変化を検知して、検知した物理量に基づく信号を供給する検知素子を近接センサ５７５に用いることができる。
【００４８】
例えば、導電膜、光電変換素子、磁気検知素子、圧電素子または共振器等を検知素子に用いることができる。
【００４９】
例えば、導電膜に寄生する静電容量に基づいて変化する信号を供給する機能を備える検知回路を、近接センサ５７５に用いることができる。制御信号を第１の電極に供給し、供給された制御信号および静電容量に基づいて変化する第２の電極の電位または電流などを検知して、検知信号として供給することができる。これにより、大気中において導電膜に近接する指などを、静電容量の変化を用いて検知できる。
【００５０】
例えば、第１の電極Ｃ１（ｇ）と第２の電極Ｃ２（ｈ）と、を近接センサ５７５に用いることができる（図４および図５（Ａ）参照）。なお、第２の電極Ｃ２（ｈ）は、第１の電極Ｃ１（ｇ）と重ならない部分を備える。また、ｇおよびｈは１以上の自然数である。
【００５１】
具体的には、行方向（図中にＲで示す矢印の方向）に延在する制御線ＣＬ（ｇ）に電気的に接続される第１の電極Ｃ１（ｇ）と、行方向と交差する列方向（図中にＣで示す矢印の方向）に延在する信号線ＭＬ（ｈ）に電気的に接続される第２の電極Ｃ２（ｈ）とを、近接センサ５７５に用いることができる。
【００５２】
例えば、透光性の領域を画素と重なる領域に具備する導電膜を、第１の電極Ｃ１（ｇ）または第２の電極Ｃ２（ｈ）に用いることができる。
【００５３】
例えば、開口部５７６を画素と重なる領域に具備する網目状の導電膜を、第１の電極Ｃ１（ｇ）または第２の電極Ｃ２（ｈ）に用いることができる。
【００５４】
制御線ＣＬ（ｇ）は配線ＢＲ（ｇ，ｈ）を備える。制御線ＣＬ（ｇ）は、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）において信号線ＭＬ（ｈ）と交差する（図５（Ｂ）参照）。
【００５５】
例えば、積層膜を第１の電極Ｃ１（ｇ）、第２の電極Ｃ２（ｈ）、制御線ＣＬ（ｇ）、信号線ＭＬ（ｈ）、および配線ＢＲ（ｇ，ｈ）に用いることができる。例えば、導電膜ＣＬ（ｇ）Ａを暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂおよび画素の間に挟むように、導電膜ＣＬ（ｇ）Ａおよび暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂを積層した積層膜を用いることができる。
【００５６】
ここで、可視光に対する反射率が導電膜ＣＬ（ｇ）Ａより低い膜を、暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂに用いることが好ましい。
【００５７】
また、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）には、導電膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ａおよび暗色膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ｂを積層した積層膜を用いることができる。可視光に対する反射率が導電膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ａより低い膜を、暗色膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ｂに用いることが好ましい。
【００５８】
これにより、第１の電極Ｃ１（ｇ）、第２の電極Ｃ２（ｈ）、制御線ＣＬ（ｇ）、信号線ＭＬ（ｈ）、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）による可視光の反射を弱めることができる。その結果、表示部の表示を際立たせ、良好な表示をすることができる。
【００５９】
例えば、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、および配線ＣＳＣＯＭ等に用いることができる材料を導電膜ＣＬ（ｇ）Ａおよび導電膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ａに用いることができる。
【００６０】
また、例えば、酸化銅を含む膜、塩化銅、塩化テルルまたは酸化ニッケルを含む膜などを暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂおよび暗色膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ｂに用いることができる。また、暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂおよび暗色膜ＢＲ（ｇ，ｈ）Ｂは、Ａｇ粒子、Ａｇファイバー、Ｃｕ粒子等の金属微粒子、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン等のナノ炭素材料、またはＰＥＤＯＴ，ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子などを用いて形成してもよい。
【００６１】
また、近接センサ５７５は、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）および信号線ＭＬ（ｈ）の間に絶縁膜５７１を備える。これにより、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）と信号線ＭＬ（ｈ）の短絡を防ぐことができる。
【００６２】
入力装置２５は外付け型であり、可視光に対して透光性を有する接着層２６を介して第１の表示素子および第２の表示素子と重なる構成とする。入力装置２５は、素子層２１が有するトランジスタ、第１の表示素子および第２の表示素子の製造工程とは別工程で作製することができるため、それぞれの要素の歩留りを向上させることができる。
【００６３】
駆動回路３０は、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能を有するほか、入力装置２５を制御する機能を有していてもよい。駆動回路３０は、例えばシリコンウエハを用いて形成したＩＣチップを実装して設けることができる。または、第１の基板１１上に設けたトランジスタで駆動回路３０を形成してもよい。
【００６４】
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）および図３では、駆動回路３０として、ベアチップをＣＯＧで実装する形態を図示しているが、ＴＣＰまたはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）を用いて設けてもよい。また、図１（Ａ）、（Ｂ）および図３では、基板１１上に設けられる配線は省略している。
【００６５】
駆動回路３０は、ＦＰＣ３１を介して画像データを供給する回路等と電気的に接続される。また、入力装置２５は、ＦＰＣ３２を介して駆動回路３０と電気的に接続される。
【００６６】
図６（Ａ）乃至（Ｄ）は、駆動回路３０、ＦＰＣ３１およびＦＰＣ３２の電気的な接続を説明する図である。
【００６７】
図６（Ａ）は、駆動回路３０が、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能および入力装置２５を制御する機能を有する場合の例である。このとき、駆動回路３０は、配線３３ａを介してＦＰＣ３１と電気的に接続することができる。また、駆動回路３０は、配線３３ｂを介してＦＰＣ３２と電気的に接続することができる。
【００６８】
図６（Ｂ）は、駆動回路３０が二つに分割された場合の例である。ここで、駆動回路３０ａは、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能を有する。また、駆動回路３０ｂは入力装置２５を制御する機能を有する。このとき、駆動回路３０ａは、配線３３ａを介して、ＦＰＣ３１と電気的に接続することができる。また、駆動回路３０ｂは、配線３３ｂを介して、ＦＰＣ３２と電気的に接続することができる。
【００６９】
なお、図６（Ｃ）に示すように、駆動回路３０ａおよび駆動回路３０ｂは、配線３３ｃを介して電気的に接続されていてもよい。また、図６（Ｄ）に示すように、ＦＰＣ３１およびＦＰＣ３２は、配線３３ｄを介して電気的に接続されていてもよい。このような構成とすることで、電源電圧や信号を供給するための配線を削減することができる。
【００７０】
ＦＥＴ層２１ａに設けられるトランジスタには、金属酸化物をチャネル領域に有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタは極めてオフ電流が小さく、画像データとして書き込んだ電位を長時間保持することが可能となる。したがって、複数のフレーム期間において、新たに画像データを書き込むことなく画像表示が維持できる、所謂アイドリングストップ駆動が可能となる。
【００７１】
アイドリングストップ駆動では、画素に書き込んだ画像データを２フレーム以上に亘り保持することができる。これにより、画像データの書き換え頻度を少なくすることができるため、消費電力を低減することができる。
【００７２】
第１の表示素子として用いることのできる反射型の液晶素子は、バックライトを必要としないため、画素部の消費電力は回路動作の消費電力と等しくなる。したがって、第１の表示素子を有する画素をアイドリングストップ駆動することが特に好ましく、画素部の消費電力は書き換え頻度に比例して低減することができる。
【００７３】
上述したアイドリングストップ駆動の一例について、図７（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。
【００７４】
図７（Ａ）は、液晶素子３５および画素回路３６で構成される画素の回路図を図示している。図７（Ａ）では、信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬに接続されたトランジスタＭ１、容量素子ＣｓＬＣおよび液晶素子ＬＣを図示している。
【００７５】
図７（Ｂ）は、アイドリングストップ駆動ではない通常駆動モードにおいて、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）で動作させることができる。
【００７６】
当該フレーム周波数における連続するフレームの各期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３としたとき、各フレーム期間でゲート線に走査信号を与え、信号線のデータＤ１を画素に書き込む動作を行う。この動作は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で同じデータＤ１を書き込む場合であっても、異なるデータを書き込む場合であっても同じである。
【００７７】
図７（Ｃ）は、アイドリングストップ駆動において、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駆動では、低速のフレーム周波数（例えば１Ｈｚ）で動作させることができる。
【００７８】
図７（Ｃ）では、当該フレーム周波数におけるフレーム期間をＴ１、その中でデータを書き込む期間をＴＷ、データを保持する期間をＴＲＥＴで表している。アイドリングストップ駆動は、期間ＴＷでゲート線に走査信号を与え、信号線のデータＤ１を画素に書き込み、期間ＴＲＥＴでゲート線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を画素に保持させる動作を行う。
【００７９】
ここで、トランジスタＭ１としてＯＳトランジスタを用いることで、その低いオフ電流によってデータＤ１を長時間保持することが可能となる。また、図７（Ａ）乃至（Ｃ）では液晶素子ＬＣを用いた例を示したが、有機ＥＬ素子などの発光素子を用いても、同様にアイドリングストップ駆動は可能である。
【００８０】
なお、図７（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。
【００８１】
上述したトランジスタに用いる金属酸化物としては、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いることができる。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、上述した画素や、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。
【００８５】
以上の構成を用いることで、外光の強弱の環境によらず、視認性の高い表示が行える表示装置を提供することができる。特に、当該表示装置は、強光下でも視認性が良好であり、低消費電力で動作させることができる利点を有する。
【００８６】
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。
【００８７】
（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が有する入力装置の作製方法について、図面を参照して説明する。なお、ここでは、入力装置として静電容量式のタッチセンサを適用する場合について説明する。
【００８８】
また、本実施の形態では、支持基板上にタッチセンサを形成し、当該タッチセンサを別の基板に転置する例を説明する。支持基板は耐熱性や剛性に優れたタッチセンサの作製工程に適した基板であり、タッチセンサを歩留りよく形成することができる。また、支持基板からタッチセンサを別の基板に転置した後に、支持基板の表面をクリーニングし、再利用することもできる。
【００８９】
タッチセンサの転置先の基板には、支持基板として適さないフィルム上の基板や剛性の劣る薄型の基板などを用いることができる。また、当該基板には、タッチセンサの作製工程に耐えない反射防止膜やアンチグレアパターンなどが形成された基板を用いることができる。
【００９０】
まず、支持基板１６１を準備する。支持基板１６１には比較的平坦な表面を有する基板を用いる。支持基板１６１としては、ガラス基板または樹脂基板のほか、金属基板、セラミック基板などの非透光性の基板を用いることもできる。
【００９１】
次に、支持基板１６１上に、剥離層１６２、被剥離層１６３および絶縁層１６４を積層する（図８（Ａ）参照）。ここで、剥離層１６２と被剥離層１６３は、これらの界面で剥離可能な組み合わせの材料を用いる。
【００９２】
剥離層１６２としては金属または金属酸化物を用い、被剥離層１６３としてはポリイミドなどの樹脂を用いることが好ましい。両者の密着性を変化させることで剥離可能な構成とすることができる。
【００９３】
例えば、金属としては、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、タンタルなどの各種金属、または合金を用いることができる。
【００９４】
また、金属酸化物としては、各種金属の酸化物を用いることができる。例えば、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
【００９５】
または、剥離層１６２としてタングステンなどの金属を用い、被剥離層１６３として酸化シリコンなどの酸化物を用いてもよい。この場合、金属の表面が酸化物との接触により酸化され、該金属の酸化物（例えば酸化タングステン）が形成される。また、被剥離層１６３を形成した後に熱処理を施し、酸化反応を促進させてもよい。ここで、剥離層１６２を物理的に剥離する外力を加えることにより、剥離層１６２と被剥離層１６３との界面で剥離を行うことができる。
【００９６】
本実施の形態では、剥離層１６２として酸化チタン、被剥離層１６３としてポリイミドを用いる。
【００９７】
絶縁層１６４には、可視光に対して透光性を有する絶縁膜を用いることができる。例えば、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膜のほか、有機樹脂の絶縁膜なども用いることができる。
【００９８】
次に、絶縁層１６４に開口部１６５を形成する（図８（Ｂ）参照）。開口部１６５を設けることで、タッチセンサと外部との電気的な接続を行う接続部を設けることができる。
【００９９】
次に、被剥離層１６３上に、導電層１７０を形成する（図８（Ｃ）参照）。導電層１７０としては、銅またはニッケルなどの金属層を用いることが好ましい。導電層１７０は、導電膜を形成後、縦方向の配線および横方向の配線となるように加工して形成する。また、導電層１７０の一部は、延在して開口部１６５を覆うように設けられる。
【０１００】
次に、導電層１７０の表面を酸化処理して、暗色層１７１ｂおよび暗色層１７２ｂを形成する（図８（Ｄ）参照）。当該酸化処理には、酸素プラズマ処理などを用いることができる。暗色層１７１ｂおよび暗色層１７２ｂを形成することにより、反射率を低減させることができる。なお、暗色層１７１ｂおよび暗色層１７２ｂは十分な導電性を示さなくなる場合もあるが、酸化処理により酸化されない領域である導電層１７１ａおよび導電層１７２ａは、導電層１７０と同等の導電性を維持する。
【０１０１】
ここで、導電層１７１ａおよび暗色層１７１ｂを有する導電層を配線１７１とする。また、導電層１７２ａおよび暗色層１７２ｂを有する導電層を配線１７２とする。また、配線１７１および配線１７２と同様に形成され、開口部１６５を覆う導電層１７３ａおよび暗色層１７３ｂを有する導電層を配線１７３とする。
【０１０２】
次に、配線１７１、１７２、１７３上に絶縁層１６６を形成する。絶縁層１６６は、絶縁層１６４と同じ材料で形成することができる。そして、配線１７２と接しないように、配線１７１同士および配線１７１と配線１７３とを電気的に接続する配線１７４を形成する（図８（Ｅ）参照）。
【０１０３】
配線１７４は、絶縁層１６６、暗色層１７１ｂおよび暗色層１７３ｂに設けられた開口部に導電層を設ける工程と、所望の形状に加工する工程と、酸化処理を行う工程により形成することができる。配線１７４は、配線１７１などと同様に、導電性の高い導電層１７４ａおよび酸化処理により設けられた暗色層１７４ｂを有する。暗色層１７１ｂに開口部を設けることにより、導電層１７４ａと導電層１７１ａは電気的に接続することができる。また、暗色層１７３ｂに開口部を設けることにより、導電層１７４ａと導電層１７３ａは電気的に接続することができる。
【０１０４】
次に、絶縁層１６６および暗色層１７４ｂ上に、接着層１６７を介して基板１６８を貼り合わせる（図９（Ａ）参照）。ここで、基板１６８は、図１（Ａ）、（Ｂ）等に示す第２の基板１２に相当する。
【０１０５】
次に、支持基板１６１側から加工領域（剥離層１６２および被剥離層１６３を含む領域）に光照射を行う（図９（Ｂ）参照）。当該光照射により、剥離層１６２、被剥離層１６３、およびその界面が加熱されることによる構造変化により、両者の密着性を低下させることができる。
【０１０６】
ここで照射する光は、例えば短波長のレーザ光を用いることができる。代表的には波長３５１−３５３ｎｍ（ＸｅＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）などの光を照射できるエキシマレーザを用いることができる。または、固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザなど）の二倍波（５１５ｎｍ、５３２ｎｍなど）または三倍波（３４３ｎｍ、３５５ｎｍなど）を用いてもよい。
【０１０７】
ここで、レーザ光は線状ビームとすることが好ましい。線状ビームを照射しながら、被加工物を線状ビームの短軸方向に水平移動させることで、効率良く被加工物の全面にレーザ照射を行うことができる。
【０１０８】
なお、レーザ光は支持基板１６１を介して加工領域に照射するため、支持基板１６１の表面に異物などがあると加工領域に照射されるレーザ光が遮られ、後工程の剥離不良が局部的に発生することがある。しかしながら、剥離層１６２として用いる金属酸化物のレーザ光の吸収によって、レーザ光が照射された領域よりも広い範囲で剥離層１６２と被剥離層１６３との密着性が低下することができる。したがって、支持基板１６１の表面上に異物などによってレーザ光が遮られた場合であっても、後工程における剥離不良を抑制することができる。
【０１０９】
次に、図９（Ｂ）に示す構造物から、支持基板１６１および剥離層１６２の積層を物理的な手段により剥離する（図９（Ｃ）参照）。例えば、支持基板１６１を吸着ステージ等で固定し、基板１６８側を上方に移動させるような物理的な力を加えることで当該剥離を行うことができる。
【０１１０】
次に、図９（Ｃ）の上側に示す構造物において、基板１６８とは逆の面に露出した被剥離層１６３をアッシング処理により取り除く。この工程により、絶縁層１６４および開口部１６５に形成された配線１７３の導電層１７３ａを露出させる（図９（Ｄ）参照）。
【０１１１】
以上の工程により、基板１６８が剛性の乏しい薄型の基板や可撓性を有する基板であっても、基板１６８の一方の面にタッチセンサ（入力装置２５）を形成することができる。
【０１１２】
続いて、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す表示装置１０が有する入力装置２５として、図９（Ｄ）に示すタッチセンサを設ける手順を図１０（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。なお、図１０（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１（Ａ）に示すＸ１−Ｘ２位置の断面工程図に相当する。
【０１１３】
まず、第１の基板１１上に配線３３、素子層２１および基板２２を設ける（図１０（Ａ）参照）。次に、基板２２上に光拡散板２３、偏光板２４を設ける。また、駆動回路３０を基板１１上に設けられた配線３３と電気的に接続するように実装する（図１０（Ｂ）参照）。
【０１１４】
次に、タッチセンサ（入力装置２５）の配線１７３の導電層１７３ａと、配線３３をＦＰＣ３２を介して電気的に接続する。当該工程は図３に示すような形態で行えばよい。そして、図１０（Ｂ）に示す構造体と、基板１６８の一方の面に形成したタッチセンサ（入力装置２５）とを接着層２６を介して貼り合わせることで、表示装置１０を形成することができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、および表示装置の駆動方法について説明する。
【０１１７】
本発明の一態様の表示装置としては、例えば、ハイブリッドディスプレイを好適に用いることができる。なお、当該ハイブリッドディスプレイは、ハイブリッド表示を行うことができる。
【０１１８】
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調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、文字および／または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字および／または画像を表示する機能を有する。
【０１２１】
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、第１の表示素子および第２の表示素子が設けられた画素を有することができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
［表示装置の構成例］
【０１３７】
図１１は、本発明の一態様の表示装置が有する画素アレイ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。
【０１３８】
図１１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。
【０１３９】
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２の表示素子である。
【０１４０】
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１の表示素子である。
【０１４１】
以上が表示装置の構成例についての説明である。
【０１４２】
［画素ユニットの構成例］
続いて、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて画素ユニット４５について説明する。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、画素ユニット４５の構成例を示す模式図である。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
〔第１のモード〕
図１２（Ａ）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１２（Ａ）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。
【０１４６】
〔第２のモード〕
図１２（Ｂ）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１２（Ｂ）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。
【０１４７】
〔第３のモード〕
図１２（Ｃ）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１２（Ｃ）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。
【０１４８】
以上が画素ユニット４５の構成例についての説明である。
【０１４９】
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。
【０１５０】
（実施の形態４）
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。
【０１５１】
［構成例］
図１３（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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
図１３（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。
【０１５５】
図１３（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。
【０１５６】
図１３（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１３（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。
【０１５７】
また、図１３（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
［回路構成例］
図１４は、画素４１０の構成例を示す回路図である。図１４では、隣接する２つの画素４１０を示している。
【０１６２】
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１４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。
【０１６３】
図１４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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
図１４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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
図１４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。
【０１７０】
なお、図１５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１５（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。
【０１７１】
図１５（Ａ）では図１４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。
【０１７２】
図１５（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。
【０１７３】
また、図１５（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。
【０１７４】
［表示パネルの構成例］
図１６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１６では、基板３６１を破線で明示している。
【０１７５】
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１６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１６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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
また、図１６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。
【０１７９】
図１６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。
【０１８０】
また、図１６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。
【０１８１】
また、基板３６１上には入力装置３６６を設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサを表示部３６２に重ねて設ける構成とすればよい。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。
【０１８２】
［断面構成例］
図１７に、図１６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、表示部３６２を含む領域の一部および入力装置３６６をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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３１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。絶縁層１１７は、液晶素子３４０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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３１２、導電層３１３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３１３は可視光を透過する材料を含む。また、液晶３１２と導電層３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられ、液晶３１２と導電層３１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
【０１８９】
基板３６１の外側の面には、光拡散板１２９および偏光板１３０を配置する。偏光板１３０としては直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、外光反射を抑制するために光拡散板を設けてもよい。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。
【０１９０】
液晶素子３４０において、導電層３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、導電層３１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３０により偏光され、導電層３１３、液晶３１２を透過し、導電層３１１ｂで反射する。そして、液晶３１２および導電層３１３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３１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板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。
【０１９１】
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３１３等を介して、基板３６１側に射出される。
【０１９２】
ここで、図１７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３１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
【０１９３】
導電層１９１の端部を覆う絶縁層２１６上には、絶縁層２１７が設けられている。絶縁層２１７は、絶縁層２２０と基板３５１が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。またＥＬ層１９２や導電層１９３ａを遮蔽マスク（メタルマスク）を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するための機能を有していてもよい。なお、絶縁層２１７は不要であれば設けなくてもよい。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
基板３５１と基板３６１が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。
【０１９７】
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３１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された導電層３１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
【０１９８】
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１７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。
【０１９９】
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。
【０２００】
また、基板５６０の第１面に設けられた入力装置３６６は、接着層１４１を介して偏光板１３０と貼り合わされる。
【０２０１】
図１７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。
【０２０２】
図１７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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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もよい。絶縁層１２１により、導電層３１３の表面を概略平坦にできるため、液晶３１２の配向状態を均一にできる。
【０２０６】
［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。
【０２０７】
〔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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
〔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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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の半導体層に用いることができるＣＡＣ構成を有する金属酸化物の詳細について説明する。ここでは、ＣＡＣ構成を有する金属酸化物の代表例として、ＣＡＣ−ＯＳを用いて説明する。
【０２３３】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、図１８に示す絶縁膜１０６上に形成された例のように、金属酸化物を構成する元素が偏在することで、各元素を主成分とする領域１０１、および領域１０２を形成し、各領域が、混合し、モザイク状に形成または分散される。つまり、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、０．５ｎｍ以上３ｎｍ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。
【０２３４】
特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。
【０２３５】
つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。
【０２３６】
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、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、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、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０２４５】
＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。
【０２４６】
≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。
【０２４７】
各試料の作製方法について、説明する。
【０２４８】
まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。
【０２４９】
なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。
【０２５０】
≪Ｘ線回折による解析≫
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。
【０２５１】
図１９にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図１９において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。
【０２５２】
図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。
【０２５３】
また、図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。したがって、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０２５４】
≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。
【０２５５】
ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。
【０２５６】
図２０（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図２０（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。
【０２５７】
≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
【０２５８】
図２０（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図２０（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２０（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２０（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図２０（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図２０（Ｇ）に示す。
【０２５９】
図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）、図２０（Ｅ）、図２０（Ｆ）、および図２０（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０２６０】
また、図２０（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２０（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図２０（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２０（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２０（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図２０（Ｌ）に示す。
【０２６１】
図２０（Ｈ）、図２０（Ｉ）、図２０（Ｊ）、図２０（Ｋ）、および図２０（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０２６２】
ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。
【０２６３】
また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、小さいプローブ径の電子線（例えば５０ｎｍ未満）を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。
【０２６４】
成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。したがって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。
【０２６５】
以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。
【０２６６】
≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。
【０２６７】
ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。
【０２６８】
図２１には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２１（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図２３に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。
【０２６９】
図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。
【０２７０】
図２１（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２１（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。
【０２７１】
つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２１（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。したがって、実線で囲む範囲は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１などが主成分である領域である。
【０２７２】
また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図２１（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。したがって、破線で囲む範囲は、ＧａＯＸ３、またはＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４などが主成分である領域である。
【０２７３】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。
【０２７４】
このように、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が、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。
【０２７５】
また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。
【０２７６】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、ＧａＯＸ３などが主成分である領域、及びＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。
【０２７７】
以上より、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、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、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、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。
【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、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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとする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。
【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。
【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を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】
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。
【０３００】
〔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。
【０３０１】
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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
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。
【０３１０】
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。
【０３１１】
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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
〔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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
〔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。
【０３１７】
〔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。
【０３１８】
〔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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
【０３２１】
本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。
【０３２２】
＜５−１．ボトムゲート型トランジスタ＞
図２２（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ８１０のチャネル長方向の断面図である。また、図２２（Ａ２）（Ｂ１）（Ｂ２）（Ｃ１）（Ｃ２）は、それぞれ、ボトムゲート型のトランジスタのチャネル長方向の断面図である。
【０３２３】
図２２（Ａ１）において、トランジスタ８１０は基板７７１上に形成されている。また、トランジスタ８１０は、基板７７１上に絶縁層７７２を介して電極７４６を有する。また、電極７４６上に絶縁層７２６を介して半導体層７４２を有する。電極７４６はゲート電極として機能できる。絶縁層７２６はゲート絶縁層として機能できる。
【０３２４】
また、半導体層７４２のチャネル形成領域上に絶縁層７４１を有する。また、半導体層７４２の一部と接して、絶縁層７２６上に電極７４４ａおよび電極７４４ｂを有する。電極７４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極７４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極７４４ａの一部、および電極７４４ｂの一部は、絶縁層７４１上に形成される。
【０３２５】
絶縁層７４１は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層７４１を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に、半導体層７４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０３２６】
また、トランジスタ８１０は、電極７４４ａ、電極７４４ｂおよび絶縁層７４１上に絶縁層７２８を有し、絶縁層７２８の上に絶縁層７２９を有する。
【０３２７】
半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの、少なくとも半導体層７４２と接する部分に、半導体層７４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層７４２中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ＋層）となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、半導体層７４２から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。
【０３２８】
半導体層７４２にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極７４４ａおよび電極７４４ｂと半導体層７４２の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。
【０３２９】
半導体層７４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層７４２と電極７４４ａの間、および半導体層７４２と電極７４４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。
【０３３０】
絶縁層７２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層７２９を省略することもできる。
【０３３１】
図２２（Ａ２）に示すトランジスタ８１１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８１０と異なる。電極７２３は、電極７４６と同様の材料および方法で形成することができる。
【０３３２】
一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０３３３】
ここで、トランジスタ８１０のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ａ１）に、トランジスタ８１１のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ａ２）に、トランジスタ８２０のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ｂ１）に、トランジスタ８２１のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ｂ２）に、トランジスタ８２５のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ｃ１）に、トランジスタ８２６のチャネル幅方向の断面図を図２３（Ｃ２）に、それぞれ示す。
【０３３４】
図２３（Ｂ２）及び図２３（Ｃ２）に示す構造では、ゲート電極とバックゲート電極とが接続され、ゲート電極とバックゲート電極との電位が導電位となる。
【０３３５】
また、図２３（Ｂ２）及び図２３（Ｃ２）に示す構造では、半導体層７４２は、ゲート電極とバックゲート電極と挟まれている。また、ゲート電極及びバックゲート電極のそれぞれのチャネル幅方向の長さは、半導体層７４２のチャネル幅方向の長さよりも長く、半導体層７４２のチャネル幅方向全体は、絶縁層７２６、７４１、７２８、７２９を間に挟んでゲート電極またはバックゲート電極に覆われた構成である。当該構成とすることで、トランジスタに含まれる半導体層７４２を、ゲート電極及びバックゲート電極の電界によって電気的に取り囲むことができる。
【０３３６】
トランジスタ８２１またはトランジスタ８２６のように、ゲート電極及びバックゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される半導体層７４２を電気的に取り囲むトランジスタのデバイス構造をＳｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
【０３３７】
Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造とすることで、ゲート電極及びバックゲート電極の一方または双方によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に半導体層７４２に印加することができるため、トランジスタの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタを微細化することが可能となる。また、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造とすることで、トランジスタの機械的強度を高めることができる。
【０３３８】
また、電極７４６および電極７２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層７２６、絶縁層７２９、絶縁層７２８、および絶縁層７２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極７２３は、絶縁層７２８と絶縁層７２９の間に設けてもよい。
【０３３９】
なお、電極７４６または電極７２３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ８１１において、電極７２３を「ゲート電極」と言う場合、電極７４６を「バックゲート電極」と言う。また、電極７２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ８１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極７４６および電極７２３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。
【０３４０】
半導体層７４２を挟んで電極７４６および電極７２３を設けることで、更には、電極７４６および電極７２３を同電位とすることで、半導体層７４２においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ８１１のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。
【０３４１】
したがって、トランジスタ８１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３４２】
また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
【０３４３】
また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
【０３４４】
本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
【０３４５】
図２２（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタ８２０の断面図を示す。トランジスタ８２０は、トランジスタ８１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層７４１が半導体層７４２の端部を覆っている点が異なる。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層７４２と電極７４４ａが電気的に接続している。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７４１の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層７４２と電極７４４ｂが電気的に接続している。絶縁層７４１の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
【０３４６】
図２２（Ｂ２）に示すトランジスタ８２１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２０と異なる。
【０３４７】
絶縁層７４１を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に半導体層７４２の薄膜化を防ぐことができる。
【０３４８】
また、トランジスタ８２０およびトランジスタ８２１は、トランジスタ８１０およびトランジスタ８１１よりも、電極７４４ａと電極７４６の間の距離と、電極７４４ｂと電極７４６の間の距離が長くなる。よって、電極７４４ａと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極７４４ｂと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
【０３４９】
図２２（Ｃ１）に示すトランジスタ８２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ８２５は、絶縁層７４１を用いずに電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成する。このため、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に露出する半導体層７４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層７４１を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
【０３５０】
図２２（Ｃ２）に示すトランジスタ８２６は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２５と異なる。
【０３５１】
＜５−２．トップゲート型トランジスタ＞
図２４（Ａ１）に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ８３０のチャネル長方向の断面図を示す。トランジスタ８３０は、絶縁層７７２の上に半導体層７４２を有し、半導体層７４２および絶縁層７７２上に、半導体層７４２の一部に接する電極７４４ａ、および半導体層７４２の一部に接する電極７４４ｂを有し、半導体層７４２、電極７４４ａ、および電極７４４ｂ上に絶縁層７２６を有し、絶縁層７２６上に電極７４６を有する。また、図２４（Ａ２）（Ａ３）（Ｂ１）（Ｂ２）は、それぞれ、トップゲート型のトランジスタのチャネル長方向の断面図である。
【０３５２】
トランジスタ８３０は、電極７４６および電極７４４ａ、並びに、電極７４６および電極７４４ｂが重ならないため、電極７４６および電極７４４ａの間に生じる寄生容量、並びに、電極７４６および電極７４４ｂの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極７４６を形成した後に、電極７４６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２４（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０３５３】
なお、不純物７５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。
【０３５４】
不純物７５５としては、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合は、不純物７５５として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。
【０３５５】
図２４（Ａ２）に示すトランジスタ８３１は、電極７２３および絶縁層７２７を有する点がトランジスタ８３０と異なる。トランジスタ８３１は、絶縁層７７２の上に形成された電極７２３を有し、電極７２３上に形成された絶縁層７２７を有する。電極７２３は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層７２７は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層７２７は、絶縁層７２６と同様の材料および方法により形成することができる。
【０３５６】
トランジスタ８１１と同様に、トランジスタ８３１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３５７】
図２４（Ｂ１）に例示するトランジスタ８４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ８４０は、電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成した後に半導体層７４２を形成する点が、トランジスタ８３０と異なる。また、図２４（Ｂ２）に例示するトランジスタ８４１は、電極７２３および絶縁層７２７を有する点が、トランジスタ８４０と異なる。トランジスタ８４０およびトランジスタ８４１において、半導体層７４２の一部は電極７４４ａ上に形成され、半導体層７４２の他の一部は電極７４４ｂ上に形成される。
【０３５８】
トランジスタ８１１と同様に、トランジスタ８４１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３５９】
また、図２４（Ａ１）に示すトランジスタ８３０のチャネル幅方向の断面図を図２５（Ａ１）に、図２４（Ａ２）に示すトランジスタ８３１のチャネル幅方向の断面図を図２５（Ａ２）に、図２４（Ｂ１）に示すトランジスタ８４０のチャネル幅方向の断面図を図２５（Ｂ１）に、図２４（Ｂ２）に示すトランジスタ８４１のチャネル幅方向の断面図を図２５（Ｂ２）に、それぞれ示す。
【０３６０】
なお、トランジスタ８３１及びトランジスタ８４１は、それぞれ先に説明したＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造である。ただし、これに限定されず、トランジスタ８３１及びトランジスタ８４１をＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造としなくてもよい。
【０３６１】
次に、図２４及び図２５に示すトランジスタと異なる態様のトップゲート型のトランジスタを図２６及び図２７に示す。
【０３６２】
図２６（Ａ１）は、トランジスタ８４２のチャネル長方向の断面図であり、図２６（Ａ２）は、トランジスタ８４３のチャネル長方向の断面図であり、図２６（Ｂ１）は、トランジスタ８４４のチャネル長方向の断面図であり、図２６（Ｂ２）は、トランジスタ８４５のチャネル長方向の断面図であり、図２６（Ｃ１）は、トランジスタ８４６のチャネル長方向の断面図であり、図２６（Ｃ２）は、トランジスタ８４７のチャネル長方向の断面図である。
【０３６３】
また、図２６（Ａ３）は、トランジスタ８４２のチャネル長方向の作製工程を説明する断面図である。
【０３６４】
図２６（Ａ１）に示すトランジスタ８４２は、絶縁層７２９を形成した後に電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成する点がトランジスタ８３０やトランジスタ８４０と異なる。電極７４４ａおよび電極７４４ｂは、絶縁層７２８および絶縁層７２９に形成した開口部において半導体層７４２と電気的に接続する。
【０３６５】
また、電極７４６と重ならない絶縁層７２６の一部を除去し、電極７４６と残りの絶縁層７２６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２３（Ａ３）参照）。トランジスタ８４２は、絶縁層７２６が電極７４６の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物７５５を半導体層７４２に導入する際に、半導体層７４２の絶縁層７２６を介して不純物７５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層７２６を介さずに不純物７５５が導入された領域よりも小さくなる。よって、半導体層７４２には、電極７４６と重ならない領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。
【０３６６】
図２６（Ａ２）に示すトランジスタ８４３は、電極７２３を有する点がトランジスタ８４２と異なる。トランジスタ８４３は、基板７７１の上に形成された電極７２３を有し、絶縁層７７２を介して半導体層７４２と重なる。電極７２３は、バックゲート電極として機能することができる。
【０３６７】
また、図２６（Ｂ１）に示すトランジスタ８４４および図２６（Ｂ２）に示すトランジスタ８４５のように、電極７４６と重ならない領域の絶縁層７２６を除去してもよい。また、図２６（Ｃ１）に示すトランジスタ８４６および図２６（Ｃ２）に示すトランジスタ８４７のように、絶縁層７２６を残してもよい。
【０３６８】
トランジスタ８４２乃至トランジスタ８４７も、電極７４６を形成した後に、電極７４６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３６９】
また、図２６（Ａ１）に示すトランジスタ８４２のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ａ１）に、図２６（Ａ２）に示すトランジスタ８４３のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ａ２）に、図２６（Ｂ１）に示すトランジスタ８４４のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ｂ１）に、図２６（Ｂ２）に示すトランジスタ８４５のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ｂ２）に、図２６（Ｃ１）に示すトランジスタ８４６のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ｃ１）に、図２６（Ｃ２）に示すトランジスタ８４７のチャネル幅方向の断面図を図２７（Ｃ２）に、それぞれ示す。
【０３７０】
なお、トランジスタ８４３、トランジスタ８４５、及びトランジスタ８４７は、それぞれ先に説明したＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造である。ただし、これに限定されず、トランジスタ８４３、トランジスタ８４５、及びトランジスタ８４７をＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造としなくてもよい。
【０３７１】
また、図２６（Ｂ２）及び図２７（Ｂ２）に示すトランジスタ８４５の変形例を図２８（Ａ１）（Ａ２）に示す。図２８（Ａ１）は、トランジスタ８４５Ａのチャネル長方向の断面図であり、図２８（Ａ２）は、トランジスタ８４５Ａのチャネル幅方向の断面図である。
【０３７２】
図２８（Ａ１）（Ａ２）に示すトランジスタ８４５Ａは、絶縁層７２９と絶縁層７２８との位置がトランジスタ８４５と異なり、それ以外の点については、トランジスタ８４５と同じである。
【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６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置を用いた表示モジュールについて説明する。図２９（Ａ）に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、およびバッテリ８０１１を有する。
【０３７５】
例えば、本発明の一態様に係る表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、視認性が高く、低消費電力の表示モジュールを作製することができる。
【０３７６】
上部カバー８００１および下部カバー８００２は、表示パネル８００６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。
【０３７７】
また、表示パネル８００６には本発明の一態様のタッチセンサが設けられている。
【０３７８】
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０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８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０３７９】
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号およ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良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０３８０】
図２９（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール８０００の断面概略図である。
【０３８１】
表示モジュール８０００は、プリント基板８０１０に設けられた発光部８０１５および受光部８０１６を有する。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂ）を有する。
【０３８２】
表示パネル８００６は、フレーム８００９を間に介してプリント基板８０１０やバッテリ８０１１と重ねて設けられている。表示パネル８００６とフレーム８００９は、導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂに固定されている。
【０３８３】
発光部８０１５から発せられた光８０１８は、導光部８０１７ａにより表示パネル８００６の上部を経由し、導光部８０１７ｂを通って受光部８０１６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８０１８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。
【０３８４】
発光部８０１５は、例えば表示パネル８００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部８０１６は、発光部８０１５と表示パネル８００６を挟んで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。
【０３８５】
発光部８０１５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８０１５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。
【０３８６】
受光部８０１６は、発光部８０１５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。
【０３８７】
導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂとしては、少なくとも光８０１８を透過する部材を用いることができる。導光部８０１７ａおよび導光部８０１７ｂを用いることで、発光部８０１５と受光部８０１６とを表示パネル８００６の下側に配置することができ、外光が受光部８０１６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。
【０３８８】
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。
【０３８９】
（実施の形態７）
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３０に示す。
【０３９０】
図３０（Ａ）はテレビであり、筐体９７１、表示部９７３、操作キー９７４、スピーカ９７５、通信用接続端子９７６、光センサ９７７等を有する。表示部９７３にはタッチセンサが設けられ、入力操作を行うこともできる。表示部９７３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３９１】
図３０（Ｂ）は情報処理端末であり、筐体９０１、表示部９０２、表示部９０３、センサ９０４等を有する。表示部９０２および表示部９０３は一つの表示パネルから成り、可撓性を有する。また、筐体９０１も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ９０４は筐体９０１の形状を感知することができ、例えば、筐体が曲げられたときに表示部９０２および表示部９０３の表示を切り替えることができる。表示部９０２および表示部９０３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３９２】
図３０（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９６６、ズームレバー９６８、レンズ９６９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、低消費電力化することができる。
【０３９３】
図３０（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備えることで、低消費電力化することができる。
【０３９４】
図３０（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、低消費電力化することができる。
【０３９５】
図３０（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に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３９６】
図３１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ折り畳みが可能な電子機器を示している。
【０３９７】
図３１（Ａ）に示す電子機器９２０は、筐体９２１ａ、筐体９２１ｂ、ヒンジ９２３、表示部９２２等を有する。表示部９２２は筐体９２１及び筐体９２１ｂに、組み込まれている。
【０３９８】
筐体９２１ａと筐体９２１ｂとは、ヒンジ９２３で回転可能に連結されている。電子機器９２０は、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとが閉じた状態と、図３１（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。
【０３９９】
また、ヒンジ９２３は、筐体９２１ａと筐体９２１ｂ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。
【０４００】
表示部９２２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。
【０４０１】
筐体９２１ａまたは筐体９２１ｂ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（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ：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。
【０４０２】
表示部９２２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９２１ａ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。なお、筐体９２１ａと筐体９２１ｂ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。
【０４０３】
図３１（Ｂ）に示す電子機器９８０は、ヒンジ９８３により連結された筐体９８１ａと筐体９８１ｂに亘って、フレキシブルな表示部９８２が設けられている。
【０４０４】
図３１（Ｂ）では、筐体９８１ａと筐体９８１ｂとを開いたときに、表示部９８２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９８２が保持された状態とすることができる。表示部９８２の一部は、筐体９８１ａから筐体９８１ｂ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。
【０４０５】
ヒンジ９８３は、上述したロック機構を有しているため、表示部９８２に無理な力がかかることなく、表示部９８２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。
【０４０６】
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】
【０４０７】
１０    表示装置
１１    基板
１２    基板
１３    反射防止層
１３ａ    誘電体層
１３ｂ    誘電体層
１３ｃ    アンチグレアパターン
１３ｄ    フィルム
２０    層
２１    素子層
２１ａ    ＦＥＴ層
２１ｂ    ＬＣ層
２１ｃ    ＯＬＥＤ層
２２    基板
２３    光拡散板
２４    偏光板
２５    入力装置
２６    接着層
３０    駆動回路
３０ａ    駆動回路
３０ｂ    駆動回路
３１    ＦＰＣ
３２    ＦＰＣ
３３    配線
３３ａ    配線
３３ｂ    配線
３３ｃ    配線
３３ｄ    配線
３５    液晶素子
３６    画素回路
４０    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
５５    光
１０１    領域
１０２    領域
１０６    絶縁膜
１１７    絶縁層
１２１    絶縁層
１２９    光拡散板
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
１６１    支持基板
１６２    剥離層
１６３    被剥離層
１６４    絶縁層
１６５    開口部
１６６    絶縁層
１６７    接着層
１６８    基板
１７０    導電層
１７１    配線
１７１ａ    導電層
１７１ｂ    暗色層
１７２    配線
１７２ａ    導電層
１７２ｂ    暗色層
１７３    配線
１７３ａ    導電層
１７３ｂ    暗色層
１７４    配線
１７４ａ    導電層
１７４ｂ    暗色層
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
３１２    液晶
３１３    導電層
３４０    液晶素子
３５１    基板
３６０    発光素子
３６０ｂ    発光素子
３６０ｇ    発光素子
３６０ｒ    発光素子
３６０ｗ    発光素子
３６１    基板
３６２    表示部
３６４    回路
３６５    配線
３６６    入力装置
３７２    ＦＰＣ
３７３    ＩＣ
４００    表示装置
４１０    画素
４５１    開口
５０１Ｂ    絶縁膜
５６０    基板
５７１    絶縁膜
５７２    絶縁膜
５７５    近接センサ
５７６    開口部
７２３    電極
７２６    絶縁層
７２７    絶縁層
７２８    絶縁層
７２９    絶縁層
７４１    絶縁層
７４２    半導体層
７４４ａ    電極
７４４ｂ    電極
７４６    電極
７５５    不純物
７７１    基板
７７２    絶縁層
８１０    トランジスタ
８１１    トランジスタ
８２０    トランジスタ
８２１    トランジスタ
８２５    トランジスタ
８２６    トランジスタ
８３０    トランジスタ
８３１    トランジスタ
８４０    トランジスタ
８４１    トランジスタ
８４２    トランジスタ
８４３    トランジスタ
８４４    トランジスタ
８４５    トランジスタ
８４５Ａ    トランジスタ
８４６    トランジスタ
８４７    トランジスタ
９０１    筐体
９０１ｂ    筐体
９０２    表示部
９０３    表示部
９０４    センサ
９１１    筐体
９１２    表示部
９１９    カメラ
９２０    電子機器
９２１    筐体
９２１ａ    筐体
９２１ｂ    筐体
９２２    表示部
９２３    ヒンジ
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
９６６    操作キー
９６７    スピーカ
９６８    ズームレバー
９６９    レンズ
９７１    筐体
９７３    表示部
９７４    操作キー
９７５    スピーカ
９７６    通信用接続端子
９７７    光センサ
９８０    電子機器
９８１ａ    筐体
９８１ｂ    筐体
９８２    表示部
９８３    ヒンジ
８０００    表示モジュール
８００１    上部カバー
８００２    下部カバー
８００５    ＦＰＣ
８００６    表示パネル
８００９    フレーム
８０１０    プリント基板
８０１１    バッテリ
８０１５    発光部
８０１６    受光部
８０１７ａ    導光部
８０１７ｂ    導光部
８０１８    光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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