(57)【要約】【課題】視認性が優れた表示装置を提供する。【解決手段】表示領域を有する表示装置であって、表示装置は、表示素子と、受光素子と、を有し、表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、受光素子は、表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、受光素子によって、表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、第１の領域は、第２の領域よりも、照射される光の照度が低い領域であり、第１の領域に表示される画像の輝度は、第２の領域に表示される画像の輝度より高い表示装置。表示素子および受光素子は、表示領域に設けることができる。なお、第１の領域には、発光素子によって画像を表示し、第２の領域には、反射素子によって画像を表示することができる。または、第１の領域には、発光素子および反射素子によって画像を表示し、第２の領域には、反射素子によって画像を表示することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域を有する表示装置であって、
前記表示装置は、表示素子と、受光素子と、を有し、
前記表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、
前記受光素子は、前記表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、
前記受光素子によって、前記表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも、照射される光の照度が低い領域であり、
前記第１の領域に表示される画像の輝度は、前記第２の領域に表示される画像の輝度より高いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
表示領域を有する表示装置であって、
前記表示装置は、表示素子と、受光素子と、を有し、
前記表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、
前記受光素子は、前記表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、
前記受光素子によって、前記表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、
前記第１の領域は、第１の照度以下かつ第２の照度以上の光が照射される領域であり、
前記第２の領域は、前記第１の照度より高い照度の光、または前記第２の照度未満の照度の光が照射される領域であり、
前記第１の照度は、前記第２の照度より高く、
前記第１の領域に表示される画像の輝度は、前記第２の領域に表示される画像の輝度より高いことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
表示領域を有する表示装置であって、
前記表示装置は、表示素子と、受光素子と、入出力装置と、を有し、
前記表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、
前記受光素子は、前記表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、
前記受光素子によって、前記表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも照射される光の照度が低い領域、かつ入出力動作が検出されていない領域であり、
前記第１の領域に表示される画像の輝度は、前記第２の領域に表示される画像の輝度より高いことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記入出力装置は、タッチセンサであり、
前記入出力動作は、タッチ動作であることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記表示領域には、前記表示素子と、前記受光素子とが設けられることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記表示素子は、発光素子及び反射素子の双方を有し、
前記第１の領域には、前記発光素子によって画像が表示され、
前記第２の領域には、前記反射素子によって画像が表示されることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記表示素子は、発光素子及び反射素子の双方を有し、
前記第１の領域には、前記発光素子および前記反射素子によって画像が表示され、
前記第３の領域には、前記反射素子によって画像が表示されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項６または７において、
第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、
前記第１の層には、前記発光素子が設けられ、
前記第２の層には、前記受光素子と、前記反射素子を駆動する機能を有するトランジスタと、が設けられ、
前記第３の層には、前記反射素子が設けられることを特徴とする表示装置。
【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と、
操作キーと、を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は表示装置、または、電子機器に関する。
【０００２】
また、本発明の一形態は、半導体装置に関する。なお本発明の一形態は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一形態は、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）に関するものである。
【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。表示装置、発光装置、記憶装置、電気光学装置、半導体回路および電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００４】
タッチパネルを備えた携帯情報端末が普及している。その携帯情報端末のディスプレイとして有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイは視認性に優れ、フレキシブルディスプレイへの応用も可能である。
【０００５】
酸化物半導体トランジスタを、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に用いる技術が注目されている。酸化物半導体トランジスタはオフ電流が非常に小さい。そのことを利用して、静止画像を表示する際のリフレッシュ頻度を少なくし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの消費電力を低減する技術が開示されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００６】
１つの画素に発光素子と反射型の液晶素子が設けられている表示装置が提案されている（特許文献３）。当該表示装置では、十分な明るさの外光がある環境では液晶素子による表示を行い、十分な明るさを得られない環境では発光素子を利用した表示を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１‐１４１５２２号公報
【特許文献２】特開２０１１‐１４１５２４号公報
【特許文献３】特表２００９−５１０５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スマートフォン等、タッチ検出機能を有する電子機器において、例えばタッチ動作を行おうとして手をかざすと、手をかざした部分が影となり、視認性が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の一形態は、視認性が優れた表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一形態は、消費電力の小さい表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一形態は、新規な電子機器を提供することを課題の一とする。または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
なお、複数の課題の記載は、互いの課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一形態は、これらの課題の全て解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、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、これらの課題も、本発明の一形態の課題となり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、表示領域を有する表示装置であって、表示装置は、表示素子と、受光素子と、を有し、表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、受光素子は、表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、受光素子によって、表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、第１の領域は、第２の領域よりも、照射される光の照度が低い領域であり、第１の領域に表示される画像の輝度は、第２の領域に表示される画像の輝度より高い表示装置である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、表示領域を有する表示装置であって、表示装置は、表示素子と、受光素子と、を有し、表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、受光素子は、表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、受光素子によって、表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、第１の領域は、第１の照度以下かつ第２の照度以上の光が照射される領域であり、第２の領域は、第１の照度より高い照度の光、または第２の照度未満の照度の光が照射される領域であり、第１の照度は、第２の照度より高く、第１の領域に表示される画像の輝度は、第２の領域に表示される画像の輝度より表示装置である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、表示領域を有する表示装置であって、表示装置は、表示素子と、受光素子と、入出力装置と、を有し、表示素子は、発光素子及び反射素子のいずれか一方または双方を有し、受光素子は、表示領域に照射された光の照度を検出する機能を有し、受光素子によって、表示領域は、第１の領域と、第２の領域とに分割され、第１の領域は、第２の領域よりも照射される光の照度が低い領域、かつ入出力動作が検出されていない領域であり、第１の領域に表示される画像の輝度は、第２の領域に表示される画像の輝度より高い表示装置である。
【００１４】
また、上記態様において、入出力装置は、タッチセンサであり、入出力動作は、タッチ動作であってもよい。
【００１５】
また、上記態様において、表示領域には、表示素子と、受光素子とが設けられていてもよい。
【００１６】
また、上記態様において、表示素子は、発光素子及び反射素子の双方を有し、第１の領域には、発光素子によって画像が表示され、第２の領域には、反射素子によって画像が表示されてもよい。
【００１７】
また、上記態様において、表示素子は、発光素子及び反射素子の双方を有し、第１の領域には、発光素子および反射素子によって画像が表示され、第３の領域には、反射素子によって画像が表示されてもよい。
【００１８】
また、上記態様において、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、第１の層には、発光素子が設けられ、第２の層には、受光素子と、反射素子を駆動する機能を有するトランジスタと、が設けられ、第３の層には、反射素子が設けられてもよい。
【００１９】
また、本発明の一態様の表示装置と、操作キーと、を有する電子機器も本発明の一態様である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一形態は、視認性が優れた表示装置を提供することができる。または、本発明の一形態は、消費電力の小さい表示装置を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な表示装置を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な電子機器を提供することができる。または、本発明の一形態は、新規な半導体装置を提供することができる。
【００２１】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一形態は、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】
【００２２】
【図１】表示装置の使用例を示す図。
【図２】表示装置の使用例を示す図。
【図３】表示装置の構成例を示すブロック図。
【図４】表示装置の構成例を示すブロック図。
【図５】画素の構成例を示す回路図および模式図。
【図６】光センサ回路の構成例を示す回路図および光センサの動作方法の一例を示すタイミングチャート。
【図７】光センサ回路の構成例を示す回路図。
【図８】グローバルシャッタ方式およびローリングシャッタ方式の動作を説明する図。
【図９】光センサ回路の構成例を示す回路図。
【図１０】ドライバの構成例を示すブロック図。
【図１１】順序回路の構成例を示す回路図。
【図１２】プリチャージ回路とスイッチ回路の構成例を示す回路図。
【図１３】画素と光センサ回路の構成例を示すブロック図。
【図１４】画像データの生成方法を説明する図。
【図１５】画像データの生成方法を説明する図。
【図１６】表示装置の構成例を示す断面模式図。
【図１７】表示装置の構成例を示す断面図。
【図１８】表示装置の構成例を示す断面図。
【図１９】表示装置の構成例を示す断面図。
【図２０】電子機器の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる形態で実施することが可能であり、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。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２４】
また、図面において、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。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。
【００２５】
また、本明細書は、以下の実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互い構成例を適宜組み合わせることが可能である。
【００２６】
本明細書において、特に断りがない場合、オン電流とは、トランジスタがオン状態にあるときのドレイン電流をいう。オン状態（オンと略す場合もある）とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧（ＶＧ）がしきい値電圧（Ｖｔｈ）以上の状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ＶＧがＶｔｈ以下の状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオン電流とは、ＶＧがＶｔｈ以上のときのドレイン電流を言う。また、トランジスタのオン電流は、ドレインとソースの間の電圧（ＶＤ）に依存する場合がある。
【００２７】
本明細書において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態（オフと略す場合もある）とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ＶＧがＶｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ＶＧがＶｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ＶＧがＶｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う。トランジスタのオフ電流は、ＶＧに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流が１０−２１Ａ未満である、とは、トランジスタのオフ電流が１０−２１Ａ未満となるＶＧの値が存在することを言う場合がある。
【００２８】
また、トランジスタのオフ電流は、ＶＤに依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、ＶＤの絶対値が０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、または２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶＤにおけるオフ電流を表す場合がある。
【００２９】
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソースまたはドレインの一方」（または第１電極、または第１端子）と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソースまたはドレインの他方」（または第２電極、または第２端子）と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造または動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース（ドレイン）端子や、ソース（ドレイン）電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００３０】
本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。
【００３１】
ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
【００３２】
ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。
【００３３】
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
【００３４】
（実施の形態１）
本実施の形態は、本発明の一形態である表示装置について説明を行う。
【００３５】
図１（Ａ）、（Ｂ）および図２（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の表示装置である表示装置１０を示す。表示装置１０は、表示素子および受光素子を有する。また、表示装置１０は、画像を表示することができる領域１１を有する。つまり、領域１１は、表示領域と言うことができる。表示素子および受光素子は、例えば領域１１に設けることができる。なお、表示装置１０は、入出力装置を有してもよい。入出力装置は、例えば領域１１と重なるように設けることができる。入出力装置として、例えばタッチパネルとすることができる。
【００３６】
表示素子として、例えば発光素子とすることができる。発光素子は、自発光により領域１１に画像を表示する機能を有する表示素子である。発光素子として、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザー等を用いることができる。なお、発光素子として、バックライト、またはサイドライト等の光源と、透過型の液晶素子とを組み合わせた素子を用いてもよい。
【００３７】
受光素子は、外部から照射される光の照度を検出する機能を有する。入出力装置は、表示装置１０への入出力動作を行う機能を有する。例えば、入出力装置がタッチパネルである場合は、当該タッチパネルは例えば領域１１に対するタッチ動作を検出し、検出されたタッチ動作に応じて入出力を行うことができる。本明細書等では、指で領域１１をタッチする例を示すが、指の代わりにスタイラスを用いてもよい。
【００３８】
＜使用例＞
図１（Ａ）は、使用者が領域１１を例えばタッチしようとして、領域１１に手をかざしている場合を示している。この場合、領域１１において手と重なる領域は、手の影となるため、視認性が低下する。そこで、本発明の一態様では、当該領域に設けられた表示素子の輝度を、領域１１内のその他の領域に設けられた表示素子の輝度より高める。つまり、例えば手の影部分となる領域に表示される画像の輝度を、領域１１内のその他の領域に表示される画像の輝度より高める。これにより、表示装置１０の視認性を高めることができる。また、影部分となった領域の輝度を選択的に高めることにより、領域１１全体の輝度を高める場合より表示装置１０の消費電力を低減させることができる。
【００３９】
本明細書等において、表示される画像の輝度を高めた領域を領域１２とし、領域１１内における、領域１２以外の領域を領域１３とする。この場合、照射される光の照度が領域１３に照射される光の照度よりも低い領域を、領域１２とすることができる。つまり、領域１１は、受光素子に照射される光の照度によって領域１２と領域１３に分割することができる。
【００４０】
なお、表示素子は、例えば反射素子としてもよい。反射素子は、外光の反射を利用して画像を表示する機能を有する表示素子である。反射素子として、例えば液晶素子、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子、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）等を用いることができる。
【００４１】
なお、表示素子として、発光素子および反射素子の両方を有する構成としてもよい。当該構成では、高輝度の画像を表示する場合は発光素子による表示を行い、低消費電力で画像を表示する場合は反射素子による表示を行うことができる。つまり、例えば領域１２では発光素子による表示を行い、領域１３では反射素子による表示を行うことができる。
【００４２】
また、表示装置１０は、発光素子および反射素子の両方により画像を表示する機能を有してもよい。本明細書等において、発光素子および反射素子の両方により画像を表示することを、ハイブリッド表示と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、ハイブリッド表示を行う機能を有する表示装置を、ハイブリッドディスプレイと呼ぶ場合がある。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、およ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。
【００４６】
例えば、領域１２では発光素子および反射素子を用いて画像を表示し、領域１３では反射素子を用いて画像を表示してもよい。例えば、領域１２では発光素子を用いて画像を表示し、領域１３では発光素子および反射素子を用いて画像を表示してもよい。
【００４７】
なお、領域１２および領域１３において、どの表示素子を用いて画像を表示するかは、例えば領域１３に照射される光の照度を基にして規定することができる。例えば、晴れの日の屋外など、外光の照度が高い場合は、領域１２は発光素子および反射素子を用いて画像を表示し、領域１３は反射素子を用いて画像を表示することができる。例えば、屋内または曇りの日の屋外等、外光の照度が低い場合は、領域１２は発光素子を用いて画像を表示し、領域１３は発光素子および反射素子の両方、または反射素子のみを用いて画像を表示することができる。また、夜間や暗所等では、影等による視認性の低下は発生しづらいと考えられるため、領域１１全体について発光素子を用いて画像を表示してもよい。
【００４８】
図１（Ｂ）は、使用者が領域１１をタッチしている場合を示している。使用者がタッチしている領域を、領域１４とする。領域１４は、指等で隠れているため、領域１４に表示される画像は使用者から見えないと考えられる。したがって、領域１４には、領域１３と同様の輝度の画像を表示する、つまり、領域１２に表示される画像より輝度を低くすることが好ましい。これにより、領域１４に表示される画像の輝度を領域１２に表示される画像の輝度と同様に高くする場合より、表示装置１０の消費電力を低減させることができる。
【００４９】
なお、タッチ動作が検出されなくても、領域１１内で、照射される光の照度が一定値未満の領域は、手等に隠れて使用者から見えない領域と考えられるので、当該領域を領域１４としてもよい。
【００５０】
つまり、表示装置１０において、照度が高いほうから第１の照度、第２の照度とすると、領域１２は第１の照度以下かつ第２の照度以上の光が照射される領域とすることができ、領域１３は第１の照度より高い照度の光が照射される領域とすることができ、領域１４は第２の照度未満の光が照射される領域とすることができる。例えば、表示装置１０は、第１の照度を１０００ｌｘとすることができ、第２の照度を１０ｌｘとすることができる。
【００５１】
図１（Ａ）では、影部分の領域のみを領域１２としたが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、図２（Ａ）に示すように、影部分の領域およびその周辺領域を領域１２としてもよい。つまり、第１の照度以下の光が照射される領域だけでなく、その周辺領域（当該周辺領域には、第１の照度より高い照度の光が照射されている）も領域１２として、高輝度の画像を表示してもよい。これにより、表示装置１０の視認性を高めることができる。
【００５２】
なお、領域１２は、様々な形状とすることができる。例えば、図２（Ｂ）に示すように、影部分を含んだ矩形とすることができる。または、領域１２は、影部分を含んだ円形、楕円形等とすることができる。このように、領域１２を特定の形状とすることにより、表示装置１０の動作を簡易なものとすることができる。
【００５３】
＜ブロック図＞
図３は表示装置１０の構成例を示すブロック図である。表示装置１０は、領域１１の他、ゲートドライバ２５、ゲートドライバ２６、ソースドライバ２７、ゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、ホスト４１、コントローラ４２、フレームメモリ４３、画像処理回路５１、画像送信回路５２、ドライバ制御回路５３、画像送信回路５４、ドライバ制御回路５５、補正用モニタ回路５６、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路５７、ドライバ制御回路５８およびデータ生成回路５９を有する。
【００５４】
また、領域１１は、表示部２１、光センサ部３１およびタッチパネル３６を有する。表示部２１、光センサ部３１およびタッチパネル３６は互いに重なる領域を有するように設けられる。なお、タッチパネル３６は省略することができる。また、タッチパネル３６と共に、またはタッチパネル３６の代わりに、タッチパネル以外の入出力装置を設けてもよい。
【００５５】
表示部２１は、画素２２を有する。画素２２は、反射素子２３および発光素子２４を有する。詳細は後述するが、画素２２は、反射素子２３を駆動する機能を有する画素回路および発光素子２４を駆動する機能を有する画素回路を有する。なお、画素２２は、副画素としてもよい。また、反射素子２３は省略することができる。なお、発光素子２４を省略してもよい。
【００５６】
反射素子２３は、発光素子２４と重なる領域を有する。当該重なる領域において、発光素子２４から発せられた光が、反射素子２３を通過する構成を有している。詳細は後述するが、画素２２はマトリクス状に設けられ、反射素子２３および発光素子２４は、画素２２ごとに設けられる。
【００５７】
光センサ部３１は、光センサ回路３２を有する。光センサ回路３２は、受光素子３３を有する。詳細は後述するが、光センサ回路３２はマトリクス状に設けられ、受光素子３３は光センサ回路３２ごとに設けられる。
【００５８】
また、タッチパネル３６には、タッチセンサが設けられ、当該タッチセンサにより、領域１１に対するタッチ動作を検出することができる。なお、タッチパネル３６は、静電容量方式タッチパネル、抵抗膜方式タッチパネル、光学式タッチパネル、赤外線誘導方式タッチパネル、電磁誘導方式タッチパネル、超音波方式等タッチパネル等とすることができる。
【００５９】
ホスト４１は、表示部２１に表示させる画像に対応する画像データ６１を生成する機能を有する。ホスト４１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ等を有する。ＣＰＵは、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有してもよい。メモリは表示装置１０を制御するコンピュータプログラムが記憶されている。
【００６０】
コントローラ４２は、画像処理回路５１、画像送信回路５２、ドライバ制御回路５３、画像送信回路５４、ドライバ制御回路５５、補正用モニタ回路５６、Ａ／Ｄ変換回路５７、ドライバ制御回路５８およびデータ生成回路５９等の動作を制御する機能を有する。また、コントローラ４２は、ホスト４１が生成した画像データ６１を受信し、フレームメモリ４３に供給する機能を有する。
【００６１】
フレームメモリ４３は、コントローラから出力された画像データ６１を一時的に記憶する機能を有する。フレームメモリ４３は、光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度に対応するデータ６２を、Ａ／Ｄ変換回路５７から受信して、当該データを一時的に記憶する機能を有する。フレームメモリ４３は、タッチパネル３６に設けられたタッチセンサにより検出されたタッチ動作に対応するデータ６３を、データ生成回路５９から受信して、当該データを一時的に記憶する機能を有する。フレームメモリ４３は、記憶した画像データ６１、光の照度に対応するデータ６２およびタッチ動作に対応するデータ６３を、所定のタイミングで画像処理回路５１に供給する機能を有する。
【００６２】
画像処理回路５１は、フレームメモリ４３から供給された、光の照度に対応するデータ６２およびタッチ動作に対応するデータ６３を基に、領域１２、領域１３および領域１４の位置を算出する機能を有する。また、画像処理回路５１は、当該算出結果、およびフレームメモリ４３から供給された画像データ６１を基に、反射素子２３により表示する画像に対応する画像データ６４および発光素子２４により表示する画像に対応する画像データ６５を生成する機能を有する。例えば、前述の領域１２に表示する画像に対応する画像データを画像データ６５とし、前述の領域１３および領域１４に表示する画像に対応する画像データを画像データ６４とすることができる。また、画像処理回路５１は、画像データ６４を画像送信回路５２に供給し、画像データ６５を画像送信回路５４に供給する機能を有する。
【００６３】
また、画像処理回路５１は、例えば領域１２に設けられた発光素子２４により表示される画像の輝度が、領域１３および領域１４に設けられた発光素子２４により表示される画像の輝度より高くなるように、画像データ６１に対して処理を行う機能を有する。その後、画像処理回路５１は、処理を行った画像データを、画像送信回路５２および画像送信回路５４に供給することができる。
【００６４】
また、画像処理回路５１は、画像データに対してガンマ補正、調光、調色等の画像処理を行う機能を有する。
【００６５】
画像送信回路５２は、画像処理回路５１から受信した、反射素子２３により表示される画像に対応する画像データ６４を、所定のタイミングでソースドライバ２７に供給する機能を有する。ドライバ制御回路５３は、ゲートドライバ２５およびソースドライバ２７に制御信号、ビデオ信号、スタートパルスおよびクロックパルス等を供給する機能を有する。これにより、ゲートドライバ２５およびソースドライバ２７の動作を制御し、画像データ６４を適切なタイミングでソースドライバ２７から、反射素子２３を駆動する機能を有する画素回路に供給することができる。なお、画素２２が反射素子２３を有しない構成とする場合は、画像送信回路５２、ドライバ制御回路５３およびゲートドライバ２５を省略することができる。また、画素２２が発光素子２４を有しない構成とする場合は、画像送信回路５４、ドライバ制御回路５５およびゲートドライバ２６を省略することができる。
【００６６】
画像送信回路５４は、画像処理回路５１から受信した、発光素子２４により表示される画像に対応する画像データ６５を、所定のタイミングでソースドライバ２７に供給する機能を有する。ドライバ制御回路５５は、ゲートドライバ２６およびソースドライバ２７に制御信号、ビデオ信号、スタートパルスおよびクロックパルス等を供給する機能を有する。これにより、ゲートドライバ２６およびソースドライバ２７の動作を制御し、画像データ６５を適切なタイミングでソースドライバ２７から、発光素子２４を駆動する機能を有する画素回路に供給することができる。
【００６７】
補正用モニタ回路５６は、例えば発光素子２４に流れる電流をモニタし、当該電流値に対応する信号を画像処理回路５１に供給する機能を有する。これにより、画像処理回路５１は、例えば焼き付きが発生しないように、発光素子２４により表示する画像に対応する画像データ６５に対して処理を行うことができる。なお、補正用モニタ回路５６は省略してもよい。
【００６８】
ゲートドライバ２５は、走査信号を生成し、当該走査信号により、反射素子２３により表示される画像に対応する画像データ６４を供給する画素２２の行を選択する機能を有する。ゲートドライバ２６は、発光素子２４により表示される画像に対応する画像データ６５を供給する画素２２の行を選択する機能を有する。
【００６９】
ソースドライバ２７は、画像送信回路５２から受信した画像データ６４に対応する電圧を、ゲートドライバ２５により選択された画素２２に設けられた、反射素子２３を駆動する画素回路に供給する機能を有する。ソースドライバ２７は、画像送信回路５４から受信した画像データ６５に対応する電圧を、ゲートドライバ２６により選択された画素２２に設けられた、発光素子２４を駆動する画素回路に供給する機能を有する。以上により、表示部２１は画像を表示することができる。
【００７０】
ゲートドライバ３４は、光センサ回路３２を選択する機能を有する。ソースドライバ３５は、ゲートドライバ３４により選択された光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度に対応するデータを生成し、当該データをＡ／Ｄ変換回路５７に供給する機能を有する。ドライバ制御回路５８は、ゲートドライバ３４およびソースドライバ３５に制御信号、ビデオ信号、スタートパルスおよびクロックパルス等を供給する機能を有する。これにより、ゲートドライバ３４およびソースドライバ３５の動作を制御し、適切なタイミングでソースドライバ３５が光センサ回路３２から、当該光センサ回路３２に設けられた受光素子３３より検出された光の照度に関するデータを受信することができる。
【００７１】
Ａ／Ｄ変換回路５７は、ソースドライバ３５から供給されたデータを、アナログデータからデジタルデータに変換し、当該デジタルデータをデータ６２としてフレームメモリ４３に供給する機能を有する。なお、Ａ／Ｄ変換回路５７は、データ６２をホスト４１に供給してもよい。この場合、反射素子２３を用いて表示する画像に対応する画像データと、発光素子２４を用いて表示する画像に対応する画像データとをホスト４１が別々に生成することができるため、画像処理回路５１を有しない構成とすることができる。
【００７２】
データ生成回路５９は、タッチパネル３６に設けられたタッチセンサにより検出されたタッチ動作に対応するデータを生成し、フレームメモリ４３に供給する機能を有する。なお、タッチパネル３６を省略する場合、データ生成回路５９は省略することができる。
【００７３】
＜画素回路＞
図４は、表示装置１０が有する表示部２１の構成を説明するためのブロック図である。表示部２１は、複数の画素２２を有する。画素２２は、画素回路２８および画素回路２９を有する。また、図４は、図３に示すゲートドライバ２５、ゲートドライバ２６およびソースドライバ２７を示している。
【００７４】
画素回路２８は、反射素子２３（図示せず）の動作を制御するための回路である。画素回路２８は、トランジスタおよび容量素子を有する。反射素子２３により表示される画像に対応する電圧は、ソースドライバ２７と電気的に接続されたソース線ＳＬ１を介して画素回路２８に書き込まれる。また、ゲートドライバ２５から出力される走査信号は、ゲート線ＧＬ１を介して画素回路２８に供給される。
【００７５】
画素回路２９は、発光素子２４（図示せず）の動作を制御するための回路である。画素回路２９は、トランジスタおよび容量素子を有する。発光素子２４により表示される画像に対応する電圧は、ソースドライバ２７と電気的に接続されたソース線ＳＬ２を介して画素回路２９に書き込まれる。また、ゲートドライバ２６から出力される走査信号は、ゲート線ＧＬ２を介して画素回路２９に供給される。
【００７６】
なお図４等において、ソース線ＳＬ１、ソース線ＳＬ２、ゲート線ＧＬ１およびゲート線ＧＬ２は、ソース線ＳＬ１［１］、ソース線ＳＬ２［１］、ゲート線ＧＬ１［１］およびゲート線ＧＬ２［１］として図示しているが、これらは１行目または１列目を表している。なお画素２２をｍ行ｎ列（ｍ、ｎは共に自然数）で表す場合、表示部２１が有する画素２２は、ソース線ＳＬ１［１］乃至［ｎ］のいずれか一列、ソース線ＳＬ２［１］乃至［ｎ］のいずれか１列、ゲート線ＧＬ１［１］乃至［ｍ］のいずれか１行およびゲート線ＧＬ２［１］乃至［ｍ］のいずれか１行に接続される。
【００７７】
図５（Ａ）は、画素２２の回路図の一例である。画素２２は、画素回路２８、画素回路２９、反射素子２３および発光素子２４を有する。
【００７８】
図５（Ａ）において、画素回路２８は、トランジスタＭ１および容量素子Ｃｓ１を有する。画素回路２９は、トランジスタＭ２、Ｍ３および容量素子Ｃｓ２を有する。画素２２が有する各素子は、図５（Ａ）に示すように、ゲート線ＧＬ１［１］、ゲート線ＧＬ２［１］、ソース線ＳＬ１［１］、ソース線ＳＬ２［１］、容量線ＬＣＳ、電流供給線Ｌａｎｏ、および共通電位線Ｌｃａｓに接続される。
【００７９】
なお容量素子Ｃｓ２は、発光素子２４を駆動するために、画像データ６５に対応する電圧をトランジスタＭ３のゲートに保持するために設けている。このような構成とすることで、発光素子２４を駆動するための電圧の保持をより確実に行うことができる。
【００８０】
またトランジスタＭ３は、バックゲートを有するトランジスタとしている。このような構成とすることで、トランジスタを流れる電流量を大きくすることができる。なおバックゲートに与える電圧は、別の配線から与える構成としてもよい。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧のコントロールすることができる。
【００８１】
トランジスタＭ１は、導通状態を制御することで、反射素子２３の駆動に用いられる、画像データ６４に対応する電圧を容量素子Ｃｓ１に与える。トランジスタＭ２は、導通状態を制御することで、発光素子２４の駆動に用いられる、画像データ６５に対応する電圧をトランジスタＭ３のゲートに与える。トランジスタＭ３は、ゲートの電圧に応じて電流供給線Ｌａｎｏと共通電位線Ｌｃａｓとの間に電流を流して発光素子２４を駆動する。
【００８２】
トランジスタＭ１乃至Ｍ３は、ｎチャネル型トランジスタを用いることができる。ｎチャネル型トランジスタは、各配線の電位の大小関係を変えることで、ｐチャネル型トランジスタに置き換えることもできる。トランジスタＭ１乃至Ｍ３の半導体材料は、シリコンを用いることができる。なお、半導体材料としてシリコンを用いたトランジスタを、Ｓｉトランジスタと呼ぶ場合がある。シリコンは、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを適宜選択して用いることができる。
【００８３】
あるいはトランジスタＭ１乃至Ｍ３の半導体材料は、酸化物半導体を用いることができる。酸化物半導体は、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体などを用いることができる。
【００８４】
また画素２２が有するトランジスタＭ１乃至Ｍ３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。
【００８５】
また画素２２が有するトランジスタＭ１乃至Ｍ３を、バックゲートを有するトランジスタとしてもよい。バックゲートに与える電圧は、ゲート線ＧＬ１［ｊ］やゲート線ＧＬ２［ｊ］とは異なる、別の配線から与える構成としてもよい。また、バックゲートを有するトランジスタは、トランジスタＭ３だけというように限定してもよい。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧のコントロール、あるいはトランジスタを流れる電流量を大きくすることができる。
【００８６】
前述のように、反射素子２３は、外光の反射を利用して画像を表示する機能を有する表示素子である。反射素子として、例えば液晶素子、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子、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）等を用いることができる。
【００８７】
反射素子２３が液晶素子である場合、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）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）モードなどを用いることができる。または、垂直配向（ＶＡ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等を用いることができる。また、反射素子２３が有する液晶材料には、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、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。または、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、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
【００８８】
発光素子２４は、前述のように自発光により画像を表示する機能を有する表示素子であり、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザー等を用いることができる。
【００８９】
ＥＬ素子は、白色の光を射出するように積層された積層体を用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、用いることができる。
【００９０】
なお、トランジスタＭ１およびトランジスタＭ２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、容量素子Ｃｓ１および容量素子Ｃｓ２の電位を長時間保持することが可能となる。これにより、表示画面を書き換える必要がない場合（すなわち静止画を表示する場合）、一時的に駆動回路を停止することができる（以下、「アイドリングストップ」、もしくは「ＩＤＳ駆動」と呼ぶ。）。ＩＤＳ駆動によって、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
【００９１】
なお、ＩＤＳ駆動を行うためには、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、液晶層の抵抗率を１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０１５（Ω・ｃｍ）以下とすることが好ましい。
【００９２】
液晶層の誘電率の異方性が高いと、電界との相互作用が大きく、液晶層の挙動が速くなるため、表示パネルの高速動作が可能である。なお、液晶層の誘電率の異方性が３．８を超えると、液晶中の不純物の精製が困難となる。この不純物が液晶層に残留することで、液晶層の導電率が増大してしまい、ＩＤＳ駆動の場合に、画素に書き込んだ電圧を保持することが困難になる。
【００９３】
一方、液晶層の誘電率の異方性が低いと、液晶層中の不純物の量を低減することができるため、液晶層の導電率を低減できる。なお、液晶層の誘電率の異方性が２未満であると、電界との相互作用が小さく、液晶層の挙動が遅いため、高速動作を促すために駆動電圧を高く設定しなければならず、消費電力の低減が困難である。
【００９４】
これらのことから、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、液晶層の抵抗率を１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０１５（Ω・ｃｍ）以下とすることで、ＩＤＳ駆動化可能であり、表示パネル２０の消費電力を低減することができる。
【００９５】
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、およびスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。
【００９６】
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ  ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
【００９７】
また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、およびＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表す。
【００９８】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【００９９】
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、導電性領域、および絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【０１００】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【０１０１】
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、および高い電界効果移動度を得ることができる。
【０１０２】
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅは、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）と呼称することもできる。
【０１０３】
図５（Ｂ）は、画素２２の層構造の模式図である。図５（Ｂ）に示す画素２２では、画素回路２８、画素回路２９、反射素子２３および発光素子２４の配置を示している。図５（Ｂ）に示す反射素子２３は開口４４を有する。この開口４４は、反射電極に設けられる開口を示している。図５（Ｂ）に示す発光素子２４は、反射素子２３が有する開口４４に重ねて設けられる。図５（Ｂ）に示す画素回路２８および画素回路２９は、反射素子２３が設けられる層と発光素子２４が設けられる層の間に設けられる。なお図５（Ｂ）に示す画素回路２８および画素回路２９は、異なる層に設けられてもよい。
【０１０４】
図５（Ｂ）に示す構成とすることで画素２２は、反射素子２３による反射光４５の輝度の制御と、開口４４を透過する発光素子２４の発する光４６の輝度の制御と、によって表示部２１に表示される画像の輝度を制御することができる。なお反射光４５が射出される方向および発光素子２４が発する光４６が射出される方向は、表示装置１０の表示面となる。なお発光素子２４の発する光４６を射出するために反射素子２３の反射電極に設けられる開口４４は、光４６が射出される構成であればよく、開口に限らず反射電極に形成した切欠きあるいはスリット状の形状とすることもできる。
【０１０５】
図５（Ｂ）に示す構成では、反射素子２３が有する反射電極の下に画素回路２８および画素回路２９といった画素を駆動するための回路を配置することができる。そのため、発光素子２４を駆動するための画素回路２９が増える分の開口率の低下を抑制することができる。
【０１０６】
＜光センサ＞
図６（Ａ）は、光センサ部３１が有する光センサ回路３２の構成例を示す。光センサ回路３２は、受光素子３３、トランジスタ７１、トランジスタ７２、トランジスタ７３およびトランジスタ７４を有する。
【０１０７】
受光素子３３の一方の電極は、トランジスタ７１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタ７１のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ７２のソースまたはドレインの一方およびトランジスタ７３のゲートと電気的に接続されている。トランジスタ７３のソースまたはドレインの一方は、トランジスタ７４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。
【０１０８】
ここで、トランジスタ７１のソースまたはドレインの他方、トランジスタ７２のソースまたはドレインの一方およびトランジスタ７３のゲートが接続されるノードをノードＮＤとする。
【０１０９】
受光素子３３の他方の電極は、配線ＰＲと電気的に接続される。トランジスタ７２のソースまたはドレインの他方は、配線ＶＲと電気的に接続される。トランジスタ７３のソースまたはドレインの他方は、配線ＶＰと電気的に接続される。トランジスタ７４のソースまたはドレインの他方は、配線ＰＯと電気的に接続される。
【０１１０】
なお、トランジスタおよび受光素子等の要素と、配線との接続形態は一例であり、それぞれの要素が異なる配線と電気的に接続される場合や、複数の要素が同一の配線に電気的に接続される場合もある。
【０１１１】
配線ＰＲ、配線ＶＲおよび配線ＶＰは、電源線としての機能を有する。例えば、配線ＰＲおよび配線ＶＰは高電位電源線、配線ＶＲは低電位電源線として機能させることができる。
【０１１２】
配線ＶＲを低電位電源線、配線ＰＲを高電位電源線として機能させる場合、図６（Ａ）に示すように、受光素子３３のアノードがトランジスタ７１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、受光素子３３のカソードが配線ＰＲと電気的に接続される。なお、配線ＶＲを高電位電源線、配線ＰＲを低電位電源線として機能させる場合は、受光素子３３のアノードが配線ＰＲと電気的に接続され、受光素子３３のカソードがトランジスタ７１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される構成となる。
【０１１３】
トランジスタ７１のゲートは、配線ＴＸと電気的に接続される。トランジスタ７２のゲートは、配線ＲＥと電気的に接続される。トランジスタ７４のゲートは、配線ＳＥと電気的に接続される。
【０１１４】
配線ＴＸ、配線ＲＥおよび配線ＳＥは、それぞれが接続されるトランジスタの導通を制御する信号線として機能させることができる。
【０１１５】
受光素子３３は、照射される光を感知する機能を有する。受光素子３３として、光が照射されると、当該光の照度に応じた電流が発生するフォトダイオード等の光電変換素子を用いることができる。
【０１１６】
トランジスタ７１は、受光素子３３の一方の電極の電位を、ノードＮＤに転送する機能を有する。これにより、ノードＮＤの電位は、受光素子３３に照射された光の照度に対応する電位となる。
【０１１７】
トランジスタ７２は、ノードＮＤの電位を、配線ＶＲの電位にリセットする機能を有する。
【０１１８】
トランジスタ７３は、ノードＮＤの電位に対応した電位の信号を出力する機能を有する。トランジスタ７４は、光センサ回路３２を選択する機能を有する。トランジスタ７４が導通状態となると、当該トランジスタ７４を有する光センサ回路３２が選択され、ノードＮＤの電位に対応した電位の信号がトランジスタ７３およびトランジスタ７４を介して配線ＰＯに出力される。つまり、配線ＰＯが、ノードＮＤの電位に対応した電位となる。
【０１１９】
なお、上述した光センサ回路３２の構成は一例であり、一部の回路、一部のトランジスタ、一部の容量素子、または一部の配線等が含まれない場合もある。または、上述した構成に含まれない回路、トランジスタ、容量素子、配線等が含まれる場合もある。また、一部の配線の接続形態が上述した構成とは異なる場合もある。
【０１２０】
トランジスタ７１およびトランジスタ７２は、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。前述のように、ＯＳトランジスタは極めてオフ電流が小さいため、ノードＮＤの電位を長時間保持することができる。したがって、回路構成や動作方法を複雑にすることなく、後述するグローバルシャッタ方式を適用することができる。なお、トランジスタ７３およびトランジスタ７４は、Ｓｉトランジスタを用いることができる。Ｓｉトランジスタは、オン電流が大きいため、配線ＰＯへの信号の出力の際、速やかに配線ＰＯの電位をノードＮＤの電位に対応した電位とすることができる。これにより、表示装置１０の動作を高速化することができる。
【０１２１】
トランジスタ７１乃至トランジスタ７４は、ｎチャネル型トランジスタを用いることができる。ｎチャネル型トランジスタは、各配線の電位の大小関係を変えることで、ｐチャネル型トランジスタに置き換えることもできる。
【０１２２】
また、トランジスタ７１乃至トランジスタ７４を、バックゲートを有するトランジスタとしてもよい。これにより、トランジスタの閾値電圧のコントロール、あるいはトランジスタを流れる電流量を大きくすることができる。
【０１２３】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す光センサ回路３２の動作の一例を説明するタイミングチャートである。図６（Ａ）には、各期間における配線ＴＸ、配線ＲＥ、配線ＳＥ、ノードＮＤおよび配線ＰＯの電位を示す。なお、図６（Ｂ）は、トランジスタ７１乃至トランジスタ７４が全てｎチャネル型トランジスタであり、配線ＰＲおよび配線ＶＰの電位は高電位、配線ＶＲの電位が低電位である場合を示している。
【０１２４】
期間Ｔ０１において、配線ＴＸおよび配線ＲＥの電位を高電位とする。これにより、トランジスタ７１およびトランジスタ７２が導通し、ノードＮＤの電位は配線ＶＲの電位、つまり例えば低電位にリセットされる。つまり、期間Ｔ０１は、リセット動作を行う期間である。
【０１２５】
期間Ｔ０２において、配線ＲＥの電位を低電位とする。これにより、トランジスタ７２が非導通となり、リセット動作が終了してノードＮＤの電位は受光素子３３に照射された光の照度に対応する電位となる。つまり、期間Ｔ０２は露光動作を行う期間ということができる。なお、当該露光動作は、表示部２１の動作が停止している期間、または表示部２１の帰線期間中に行うことが好ましい。これにより、表示部２１に表示される画像が、光センサ部３１の動作による影響を受けることを抑制することができる。
【０１２６】
期間Ｔ０３において、配線ＴＸの電位を低電位とする。これにより、トランジスタ７１が非導通となり、ノードＮＤの電位が確定して保持される。つまり、期間Ｔ０３は、保持動作を行う期間ということができる。
【０１２７】
期間Ｔ０４において、配線ＳＥの電位を高電位とする。これにより、トランジスタ７４が導通して、配線ＰＯがノードＮＤの電位と対応する電位となる。つまり、期間Ｔ０４は、受光素子３３に照射された光の照度に対応する電位の信号を出力する。以上より、期間Ｔ０４は、出力動作を行う期間ということができる。
【０１２８】
期間Ｔ０５において、配線ＳＥの電位を低電位とする。これにより、トランジスタ７４が非導通となり、出力動作が終了する。以上が光センサ回路３２の、１フレーム分の動作の一例である。なお、表示部２１におけるフレーム周波数と、光センサ部３１におけるフレーム周波数は同一であることが好ましい。
【０１２９】
図７は、図６（Ａ）に示す構成の光センサ回路３２を複数有する、光センサ部３１の構成例である。図７に示す光センサ部には、複数の光センサ回路３２がマトリクス状に配置されている。図７は、ｐ行ｑ列の光センサ回路３２がマトリクス状に配置されている場合を示している。各列の光センサ回路３２は、配線ＰＲ１乃至配線ＰＲｐ（ｐは２以上の整数）で示される複数の配線ＰＲのいずれか１つ、配線ＶＲ１乃至配線ＶＲｐで示される複数の配線ＶＲのいずれか１つ、および配線ＰＯ１乃至配線ＰＯｐで示される複数の配線ＰＯのいずれか１つと電気的に接続されている。また、各行の光センサ回路３２は、配線ＴＸ１乃至配線ＴＸｑ（ｑは２以上の整数）で示される複数の配線ＴＸのいずれか１つ、配線ＲＥ１乃至配線ＲＥｑで示される複数の配線ＲＥのいずれか１つ、および配線ＳＥ１乃至配線ＳＥｑで示される複数の配線ＳＥのいずれか１つと電気的に接続されている。
【０１３０】
なお、図７では、配線ＰＲと配線ＶＰが電気的に接続されているものとし、配線ＰＲが配線ＶＰの一部であるものとして光センサ部３１の構成を示しているが、図６（Ａ）に示すように、配線ＰＲと配線ＶＰは分離していてもよい。
【０１３１】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、光センサ部３１の動作方法の一例を示す模式図である。図８（Ａ）、（Ｂ）において、Ｅは露光動作を示し、Ｈは保持動作を示し、Ｏは出力動作を示す。
【０１３２】
図８（Ａ）は、全行で同時に露光動作Ｅを行い、行毎に順次出力動作Ｏを行うグローバルシャッタ方式を示す模式図である。図８（Ｂ）は、行毎に露光動作Ｅ、保持動作Ｈおよび出力動作Ｏを行うローリングシャッタ方式を示す模式図である。グローバルシャッタ方式では、配線ＴＸ１乃至配線ＴＸｑの電位、および配線ＲＥ１乃至配線ＲＥｑの電位を同時に切り替えることができ、行毎に切り替える必要がないため、行毎に切り替えるローリングシャッタ方式より光センサ部３１における動作を簡易なものとすることができる。なお、光センサ部３１は、ローリングシャッタ方式による動作を行ってもよい。
【０１３３】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、複数の光センサ回路３２でトランジスタ７２乃至トランジスタ７４を共有した場合における、光センサ回路の構成を示す回路図である。複数の光センサ回路３２でトランジスタを共有する構成とする場合、光センサ回路３２における、トランジスタの占有面積を減少させることができる。これにより、受光素子３３の面積を増加させることができ、受光素子３３の光感度を高めることができる。
【０１３４】
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ共有型の光センサ回路は、４個の光センサ回路３２（光センサ回路３２ａ乃至光センサ回路３２ｄ）がそれぞれ受光素子３３およびトランジスタ７１を個別に有し、トランジスタ７２、トランジスタ７３およびトランジスタ７４を共有している構成である。光センサ回路３２ａ乃至光センサ回路３２ｄが有するトランジスタ７１のそれぞれは、配線ＴＸａ乃至配線ＴＸｄで動作が制御される。
【０１３５】
図９（Ａ）に示す光センサ回路は、光センサ回路３２ａ乃至光センサ回路３２ｄがそれぞれトランジスタ７５を個別に有し、各トランジスタ７５は受光素子３３と配線ＰＲとの間に設けられる。トランジスタ７５は、配線ＧＰＤの電位により動作が制御される。光センサ回路を図９（Ａ）に示す構成とすることにより、受光素子３３のソースまたはドレインの一方と、トランジスタ７１のソースまたはドレインの一方と、の間に電位を保持することができる。したがって、図９（Ａ）に示す構成の光センサ回路は、グローバルシャッタ方式による動作に適している。
【０１３６】
図９（Ｂ）に示す光センサ回路は、トランジスタ７５を有しない点が図９（Ａ）に示す光センサ回路と異なる。トランジスタ７５を有しないため、光センサ回路３２に設けられるトランジスタの数を減らすことができる。これにより、受光素子３３の面積を増加させることができ、受光素子３３の光感度を高めることができる。図９（Ｂ）に示す構成の光センサ回路は、ローリングシャッタ方式による動作に適している。
【０１３７】
図１０（Ａ）は、光センサ回路３２と配線ＰＯを介して電気的に接続されたソースドライバ３５の具体的な構成例を示したブロック図である。なお、光センサ回路３２とソースドライバ３５との接続関係を明確にするために、図１０（Ａ）には、光センサ部３１の構成例を示すブロック図を、ソースドライバ３５の具体的な構成例を示したブロック図と共に示す。
【０１３８】
ソースドライバ３５は、プリチャージ回路８０、スイッチ回路８１およびシフトレジスタ８２を有する。プリチャージ回路８０は、光センサ回路３２に接続された配線ＰＯの電位を所定の値に初期化する機能を有する。シフトレジスタ８２は、光センサ回路３２を列ごとに選択する信号を生成する機能を有する。スイッチ回路８１は、シフトレジスタ８２で生成された信号に従って、選択された列の光センサ回路３２に接続された配線ＰＯの電位を読み出す機能を有する。
【０１３９】
なお、光センサ回路３２を列ごとに選択する信号を生成するために、シフトレジスタ８２の代わりにデコーダを用いても良い。
【０１４０】
また、図１０（Ｂ）は、ゲートドライバ３４の具体的な構成例を示したブロック図である。ゲートドライバ３４は、第１のゲートドライバ３４ａ、第２のゲートドライバ３４ｂおよび第３のゲートドライバ３４ｃを有する。第１のゲートドライバ３４ａは、シフトレジスタ８３を有し、第２のゲートドライバ３４ｂは、シフトレジスタ８４を有し、第３のゲートドライバ３４ｃは、シフトレジスタ８５を有する。なお、シフトレジスタ８３乃至シフトレジスタ８５の後段には、バッファを設けてもよい。
【０１４１】
第１のゲートドライバ３４ａは、配線ＴＸの電位を制御する機能を有する。第２のゲートドライバ３４ｂは、配線ＲＥの電位を制御する機能を有する。第３のゲートドライバ３４ｃは、配線ＳＥの電位を制御する機能を有する。
【０１４２】
シフトレジスタ８３乃至シフトレジスタ８５は、光センサ回路３２を行ごとに選択する信号を生成する機能を有する。具体的には、シフトレジスタ８３は、選択された行の光センサ回路３２が有するトランジスタ７１の動作状態を制御するための信号を生成する機能を有する。また、シフトレジスタ８４は、選択された行の光センサ回路３２が有するトランジスタ７２の動作状態を制御するための信号を生成する機能を有する。また、シフトレジスタ８５は、選択された行の光センサ回路３２が有するトランジスタ７４の動作状態を制御するための信号を生成する機能を有する。
【０１４３】
なお、光センサ回路３２を行ごとに選択する信号を生成するために、シフトレジスタ８３乃至シフトレジスタ８５の代わりに、デコーダを用いても良い。
【０１４４】
図１１は、第１のゲートドライバ３４ａに設けられたシフトレジスタ８３が有する順序回路の、具体的な回路構成の一例である。図１１に示す順序回路が複数段接続されることで、シフトレジスタ８３を構成することができる。
【０１４５】
図１１に示す順序回路は、トランジスタ９０乃至トランジスタ１０４を有する。トランジスタ９０のゲート、トランジスタ９７のゲート、およびトランジスタ９８のゲートには、信号ＬＩＮが入力されている。トランジスタ９０のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ９３乃至トランジスタ９５のソースまたはドレインの一方には、電位Ｖ１が供給されている。トランジスタ９６のゲート、トランジスタ９９のゲート、およびトランジスタ１０２のゲートには、電位Ｖ１が供給されている。トランジスタ９２のソースまたはドレインの一方、トランジスタ９８のソースまたはドレインの一方、トランジスタ１０１のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ１０４のソースまたはドレインの一方には、電位Ｖ０が供給されている。トランジスタ９０のソースまたはドレインの他方、トランジスタ９６のソースまたはドレインの一方、トランジスタ９１のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ１０２のソースおよびドレインの一方は、互いに電気的に接続されている。トランジスタ９１のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ９２のソースまたはドレインの他方は、互いに電気的に接続されている。トランジスタ９１のゲート、トランジスタ９２のゲート、トランジスタ１０１のゲート、トランジスタ１０４のゲート、トランジスタ９３のソースまたはドレインの他方、トランジスタ９４のソースまたはドレインの他方、トランジスタ９５のソースまたはドレインの他方は、互いに電気的に接続されている。トランジスタ９７のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ９８のソースまたはドレインの他方は、互いに電気的に接続されている。トランジスタ９６のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ９９のソースまたはドレインの一方は、互いに電気的に接続されている。トランジスタ９９のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ１００のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ９３のゲートには信号ＣＬＫ２が入力されている。トランジスタ９４のゲートには信号ＲＩＮが入力されている。トランジスタ９５のゲートには信号ＩＮＲＥＳが入力されている。トランジスタ１００のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ１０３のソースまたはドレインの一方には、信号ＣＬＫ１が入力されている。トランジスタ１０２のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ１０３のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ１００のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ１０１のソースまたはドレインの他方は、端子ＳＲＯＵＴに電気的に接続されている。端子ＳＲＯＵＴから出力される電位は、他の順序回路の信号ＲＩＮまたは信号ＬＩＮとして用いられる。トランジスタ１０３のソースまたはドレインの他方、およびトランジスタ１０４のソースまたはドレインの他方は、端子ＧＯＵＴに電気的に接続されている。
【０１４６】
例えば、トランジスタ９０乃至トランジスタ１０４がｎチャネル型である場合において、信号ＬＩＮ、信号ＲＩＮ、信号ＣＬＫ１、信号ＣＬＫ２、信号ＩＮＲＥＳは、例えばパルスを有する信号とすることができる。また、例えば電位Ｖ１を高電位として、電位Ｖ０を低電位とすることができる。上記構成により、端子ＧＯＵＴから、配線ＴＸに高電位または低電位が供給され、トランジスタ７１の動作状態を制御することができる。
【０１４７】
なお、第２のゲートドライバ３４ｂおよび第３のゲートドライバ３４ｃの構成についても、図１１に示す構成を適宜参照することができる。
【０１４８】
図１２は、ソースドライバ３５が有するプリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１の、具体的な構成例を示す回路図である。なお、図１２では、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２に対応するプリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１の構成を例示している。そして、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２と光センサ回路３２との接続構造を明確にするために、配線ＰＯ１に接続された光センサ回路３２−１と、配線ＰＯ２に接続された光センサ回路３２−２とを、プリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１と共に、図１２に示す。
【０１４９】
図１２に示すプリチャージ回路８０は、信号ＢＲに従って、配線ＰＯ１への電位ＶＰＯの供給を制御するトランジスタ１１０−１と、信号ＢＲに従って、配線ＰＯ２への電位ＶＰＯの供給を制御するトランジスタ１１０−２とを有する。
【０１５０】
また、図１２に示すスイッチ回路８１は、配線ＰＯ１の電位に従って、そのソースとドレイン間の抵抗値が定まるトランジスタ１１１−１と、配線ＰＯ２の電位に従って、そのソースとドレイン間の抵抗値が定まるトランジスタ１１１−２とを有する。トランジスタ１１１−１のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ１１１−２のソースまたはドレインの一方には、電位ＳＦＧＮＤが供給されている。また、図１２に示すスイッチ回路８１は、出力端子と、トランジスタ１１１−１のソースまたはドレインの他方との電気的な接続を、信号Ｓ２に従って制御するトランジスタ１１２−１と、出力端子とトランジスタ１１１−２のソースまたはドレインの他方との電気的な接続を、信号Ｓ２に従って制御するトランジスタ１１２−２とを有する。
【０１５１】
また、出力端子には抵抗素子１１３を介して電位ＰＵＬＬが供給されている。そして、出力端子の電位は、信号ＲＥＡＤＯＵＴとして出力され、図３に示したＡ／Ｄ変換回路５７に供給される。
【０１５２】
次に、プリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１が有する全てのトランジスタがｎチャネル型である場合を例に挙げて、プリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１の動作について説明する。
【０１５３】
まず、画像情報の読み出しを行う前に、トランジスタ７４を非導通状態にしたままで、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２の電位を初期化する。具体的には、プリチャージ回路８０において、信号ＢＲの電位を高電位とし、トランジスタ１１０−１およびトランジスタ１１０−２を導通状態にする。上記動作により、トランジスタ１１０−１およびトランジスタ１１０−２を介して、電位ＶＰＯが、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２に供給される。
【０１５４】
次に、信号ＢＲの電位を低電位とし、トランジスタ１１０−１およびトランジスタ１１０−２を非導通状態にする。そして、光センサ回路３２−１および光センサ回路３２−２において、順に配線ＳＥの電位を高電位とし、トランジスタ７４を導通状態にする。上記動作により、トランジスタ７３のソースとドレイン間の抵抗値に従って、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２の電位が定まる。なお、トランジスタ７３のソースとドレイン間の抵抗値はノードＮＤの電位によって定まり、さらに、ノードＮＤの電位には受光素子３３に照射された光の照度が反映されているため、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２の電位には、上記光の照度が間接的に反映されていると言える。
【０１５５】
次に、光センサ回路３２−１および光センサ回路３２−２において、順に配線ＳＥの電位を低電位とし、トランジスタ７４を非導通状態にする。そして、信号Ｓ１の電位を高電位にすることでトランジスタ１１２−１を導通状態とする。トランジスタ１１１−１のソースとドレイン間の抵抗値は、配線ＰＯ１の電位によって定まるため、上記動作により、配線ＰＯ１の電位によって、つまり光センサ回路３２−１の受光素子３３に照射された光の照度によって、出力端子の電位が定まる。次に、信号Ｓ１の電位を低電位にした後、信号Ｓ２の電位を高電位にすることでトランジスタ１１２−２を導通状態とする。トランジスタ１１１−２のソースとドレイン間の抵抗値は、配線ＰＯ２の電位によって定まるため、上記動作により、配線ＰＯ２の電位によって、延いては光センサ回路３２−２の受光素子３３に照射された光の照度によって、出力端子の電位が定まる。
【０１５６】
なお、図１２では、配線ＰＯ１および配線ＰＯ２に対応するプリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１の構成を例示しているが、より多い数の配線ＰＯに対応するプリチャージ回路８０およびスイッチ回路８１を構成することも可能である。また、図１２では、抵抗素子１１３をスイッチ回路８１の外部に設ける構成としているが、抵抗素子１１３をスイッチ回路８１の内部に設けてもよい。
【０１５７】
図１３は、画素２２と光センサ回路３２の個数比を示すブロック図である。図１３に示すように、画素２２と光センサ回路３２の個数比は１：１ではなく、光センサ回路３２の個数の方が画素２２の個数よりも少ないことが好ましい。これにより、光センサ回路３２を動作させる機能を有するゲートドライバ３４およびソースドライバ３５の動作速度を遅くすることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
【０１５８】
図１４および図１５は、発光素子２４により表示される画像に対応する画像データ６５の生成方法の一例を示す図である。図１４に示すように、ホスト４１により生成された画像データ６１と、受光素子３３により検出された光の照度に対応するデータ６２と、タッチセンサにより検出されたタッチ動作に対応するデータ６３とを分割し、分割した各領域ごとに画像データ６１と、データ６２と、データ６３との積をとることにより画像データ６５を生成することができる。
【０１５９】
画像データ６１および画像データ６５は、画素２２に対応するように分割することができる。例えば、画像データ６１に含まれる領域の行数および列数と、表示部２１が有する画素２２の行数および列数とが同数となるように、画像データ６１および画像データ６５を分割することができる。つまり、画像データ６１に含まれる領域の行数および列数は、画像データ６５に含まれる領域の行数および列数と同様とすることができる。
【０１６０】
データ６２は、光センサ回路３２に対応するように分割することができる。例えば、データ６２に含まれる領域の行数および列数と、光センサ部３１が有する光センサ回路３２の行数および列数とが同数となるように、データ６２を分割することができる。この場合、データ６２における領域の個数は、画像データ６１および画像データ６５における領域の個数より少なくすることができる。
【０１６１】
データ６３は、例えばデータ６２における領域と対応するように分割することができる。例えば、データ６３に含まれる領域の行数および列数と、データ６３に含まれる領域の行数および列数とが同数となるように、データ６３を分割することができる。この場合、データ６３における領域の個数は、画像データ６１および画像データ６５における領域の個数より少なくすることができる。
【０１６２】
図１４に示す画像データ６１において、ｘと記載された領域は、当該領域に対応する画素２２に設けられた反射素子２３および／または発光素子２４の階調に関する情報を有していることを示す。例えば、階調を８ビットで表す場合、ｘは０乃至２５５とすることができる。
【０１６３】
図１４に示すデータ６２において、１と記載された領域は、当該領域に対応する光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度が規定値未満、例えば前述の第１の照度未満であることを示す。また、図１４に示すデータ６２において、０と記載された領域は、当該領域に対応する光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度が規定値以上、例えば前述の第１の照度以上であることを示す。なお、図の明瞭化のため、図１４に示すデータ６２において、光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度が規定値未満である領域にハッチングを付している。
【０１６４】
図１４に示すデータ６３において、１と記載された領域は、タッチ動作が検出されなかった領域であることを示し、０と記載された領域は、タッチ動作が検出された領域であることを示す。なお、図の明瞭化のため、図１４に示すデータ６３において、タッチ動作が検出された領域にハッチングを付している。
【０１６５】
図１４に示す画像データ６５において、ｘと記載された領域は、発光素子２４により画像を表示する画素２２に対応する領域を示す。また、図１４に示す画像データ６５において、０と記載された領域は、発光素子２４では画像を表示しない画素２２に対応する領域を示す。
【０１６６】
図１４では、画像データ６１および画像データ６５における領域の行数が、データ６２およびデータ６３における領域の行数の倍であり、画像データ６１および画像データ６５における領域の列数が、データ６２およびデータ６３における領域の列数の倍である場合を示す。つまり、図１４では、画像データ６１および画像データ６５における領域の数が、データ６２およびデータ６３における領域の数の４倍である場合を示す。この場合、例えば画像データ６１における１行１列目の領域の情報（ｘ）と、データ６２における１行１列目の領域の情報（０または１、図１４では０）と、データ６３における１行１列目の領域の情報（０または１、図１４では１）と、を掛け合わせることにより、画像データ６５における１行１列目の領域の情報（０またはｘ、図１４では０）を生成することができる。また、例えば画像データ６５における１行２列目の領域の情報、２行１列目の情報および２行２列目の情報は、それぞれ画像データ６１における１行２列目の領域の情報、２行１列目の情報および２行２列目の情報に、データ６２における１行１列目の領域の情報とデータ６３における１行１列目の領域の情報とを掛け合わせることにより生成することができる。また、例えば画像データ６５における３行３列目の情報、３行４列目の情報、４行３列目の情報および４行４列目の情報は、それぞれ画像データ６１における３行３列目の情報、３行４列目の情報、４行３列目の情報および４行４列目の情報に、データ６２における２行２列目の領域の情報とデータ６３における２行２列目の領域の情報とを掛け合わせることにより生成することができる。
【０１６７】
以上に示す方法で画像データ６５を生成することにより、例えば図１等に示す領域１２では発光素子２４による表示を行い、図１等に示す領域１３および領域１４では発光素子２４による表示を行わないとすることができる。
【０１６８】
なお、図１５に示すように、データ６２において、例えば光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度が第１の照度未満かつ第２の照度以上である場合に、当該受光素子が設けられた領域の情報を１としてもよい。この場合、例えば光センサ回路３２に設けられた受光素子３３により検出された光の照度が第１の照度以上または第２の照度未満である場合に、当該受光素子が設けられた領域の情報が０となる。図１５に示す動作では、データ６３を用いなくても画像データ６５を生成することができるため、当該動作は表示装置１０がタッチパネル３６を有しない構成である場合においても適用可能である。
【０１６９】
図１４および図１５に示す画像データ６５の生成方法は、表示部２１に設けられた画素２２が反射素子２３を有しない場合においても適用することができる。この場合、例えば画像データ６５においてｘと記載された領域に対応する画素２２に設けられた発光素子２４の輝度を、画像データ６５において０と記載された領域に対応する画素２２に設けられた発光素子２４の輝度より高くすることができる。なお、当該方法は、画素２２が反射素子２３を有する場合、または画素２２が発光素子２４を有しない場合においても適用することができる。
【０１７０】
＜表示装置の構成例＞
図１６は、表示装置１０の構成例を示す断面図である。図１６（Ａ）に示す表示装置１０は、発光素子２４と、反射素子２３と、発光素子２４への電流の供給を制御する機能を有するトランジスタ２０５と、反射素子２３への電圧の供給を制御する機能を有するトランジスタ２０６とを有する。そして、発光素子２４と、反射素子２３と、トランジスタ２０５と、トランジスタ２０６とは、基板２０１と基板２０２の間に位置する。
【０１７１】
また、表示装置１０において反射素子２３は、画素電極２０７と、共通電極２０８と、液晶層２０９とを有する。画素電極２０７は、トランジスタ２０６に電気的に接続されている。そして、画素電極２０７と共通電極２０８の間に印加される電圧にしたがって液晶層２０９の配向が制御される。なお、図１６（Ａ）では、画素電極２０７が可視光を反射する機能を有し、共通電極２０８が可視光を透過する機能を有する場合を例示しており、基板２０２側から入射した光が白抜きの矢印で示すように画素電極２０７において反射し、再び基板２０２側から放射される。
【０１７２】
また、発光素子２４は、トランジスタ２０５に電気的に接続されている。発光素子２４から発せられる光は、基板２０２側に放射される。なお、図１６（Ａ）では、画素電極２０７が可視光を反射する機能を有し、共通電極２０８が可視光を透過する機能を有する場合を例示しているため、発光素子２４から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように画素電極２０７と重ならない領域を通過し、共通電極２０８が位置する領域を通過して、基板２０２側から放射される。
【０１７３】
そして、図１６（Ａ）に示す表示装置１０では、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが同一の層２１０に位置しており、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが含まれる層２１０は、反射素子２３と発光素子２４の間の領域を有する。なお、少なくとも、トランジスタ２０５が有する半導体層と、トランジスタ２０６が有する半導体層とが同一の絶縁表面上に位置している場合、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが同一の層２１０に含まれていると言える。
【０１７４】
上記構成により、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とを共通の作製工程で作製することができる。
【０１７５】
次に、図１６（Ｂ）に表示装置１０の別の構成について、断面の構造を一例として示す。図１６（Ｂ）に示す表示装置１０は、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが異なる層に含まれている点において、図１６（Ａ）に示す表示装置１０と構成が異なる。
【０１７６】
具体的に、図１６（Ｂ）に示す表示装置１０では、トランジスタ２０５が含まれる層２１０ａと、トランジスタ２０６が含まれる層２１０ｂとを有し、層２１０ａと層２１０ｂとは、反射素子２３と発光素子２４の間の領域を有する。そして、図１６（Ｂ）に示す表示装置１０では、層２１０ａが層２１０ｂよりも発光素子２４側に近い。なお、少なくとも、トランジスタ２０５が有する半導体層と、トランジスタ２０６が有する半導体層とが異なる絶縁表面上に位置している場合、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが異なる層に含まれていると言える。
【０１７７】
上記構成により、トランジスタ２０５と、トランジスタ２０５に電気的に接続される各種配線とを、トランジスタ２０６と、トランジスタ２０６に電気的に接続される各種配線とを、部分的に重ねることができるため、画素のサイズを小さく抑え、表示装置１０の高精細化を実現することができる。
【０１７８】
次に、図１６（Ｃ）に、本発明の一態様に係る表示装置１０の別の構成について、断面の構造を一例として示す。図１６（Ｃ）に示す表示装置１０は、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とが異なる層含まれている点において、図１６（Ａ）に示す表示装置１０と構成が異なる。そして、図１６（Ｃ）に示す表示装置１０は、トランジスタ２０５が含まれる層２１０ａが、発光素子２４よりも基板２０１側に近い点において、図１６（Ｂ）に示す表示装置１０と構成が異なる。
【０１７９】
具体的に、図１６（Ｃ）に示す表示装置１０では、トランジスタ２０５が含まれる層２１０ａと、トランジスタ２０６が含まれる層２１０ｂとを有する。そして、層２１０ａは、発光素子２４と基板２０１との間の領域を有する。また、層２１０ｂは、反射素子２３と発光素子２４の間の領域を有する。
【０１８０】
上記構成により、トランジスタ２０５と、トランジスタ２０５に電気的に接続される各種配線とを、トランジスタ２０６と、トランジスタ２０６に電気的に接続される各種配線とを、図１６（Ｂ）の場合よりもより多く重ねることができるため、画素のサイズを小さく抑え、表示装置１０の高精細化を実現することができる。
【０１８１】
なお、図１６では、２つの反射素子２３に対して１つの発光素子２４が対応している断面構造を例示しているが、これに限定されず、表示装置１０は１つの反射素子２３に対して１つの発光素子２４が対応している断面構造を有していても良いし、１つの反射素子２３に対して複数の発光素子２４が対応している断面構造を有していても良い。
【０１８２】
また、図１６では、反射素子２３が有する画素電極２０７が、可視光を反射する機能を有する場合を例示しているが、これに限定されず、画素電極２０７は可視光を透過する機能を有していても良い。この場合、バックライトやフロントライトなどの光源を表示装置１０に設けても良いし、反射素子２３を用いて画像を表示する際に発光素子２４を光源として用いても良い。
【０１８３】
＜表示装置の断面図＞
図１６（Ｃ）に示した表示装置１０のより具体的な構成例を図１７に示す。なお図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示した表示装置１０についても、より具体的な構成例の断面構造を図１８、図１９に図示するが、詳細な説明については省略する。なお図１８、図１９においては、図１７と同じ構成について同じ符号を付している。
【０１８４】
図１７に示す表示装置１０は、基板２５０と基板２５１の間に、表示部３７２と、表示部３７１とが積層された構成を有する。具体的に図１７では、表示部３７２と表示部３７１とが接着層２５２により接着されている。また、基板２５１上に、タッチパネル３６に設けることができる。なお、図１７に示すように、基板上にタッチパネル設ける構成を、アウトセル型と呼ぶことができる。
【０１８５】
そして、図１７では、表示部３７２に設けられた発光素子２４と、トランジスタＭ３と、容量素子Ｃｓ２と、接続部３８１を介してＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）３８２と電気的に接続されたトランジスタ３０９とを図示している。また、図１７では、表示部３７１に設けられた反射素子２３と、トランジスタＭ１と、容量素子Ｃｓ１と、接続部３８３を介してＦＰＣ３８４と電気的に接続されたトランジスタ３１０とを図示している。また、図１７では、受光素子３３と、トランジスタ７１とを図示している。
【０１８６】
なお、図１７等において、表示部３７２が設けられている層を層２１１とすることができる。また、受光素子３３と、トランジスタ７１等の受光素子３３を駆動する機能を有するトランジスタと、トランジスタＭ１と、が設けられている層を層２１２とすることができる。つまり、受光素子３３および受光素子３３を駆動する機能を有するトランジスタは、トランジスタＭ１等、反射素子２３を駆動する機能を有する画素回路２８が有するトランジスタと同一の層に設けることができると言うことができる。また、反射素子２３が設けられている層を層２１３とすることができる。
【０１８７】
トランジスタＭ３は、バックゲートとしての機能を有する導電層３１１と、導電層３１１上の絶縁層３１２と、絶縁層３１２上において導電層３１１と重なる半導体層３１３と、半導体層３１３上の絶縁層３１６と、絶縁層３１６上に位置し、ゲートとしての機能を有する導電層３１７と、導電層３１７上に位置する絶縁層３１８のさらに上に位置し、半導体層３１３と電気的に接続されている導電層３１４および導電層３１５と、を有する。
【０１８８】
また、導電層３１５は、導電層３１９と電気的に接続され、導電層３１９は導電層３２０に電気的に接続されている。導電層３１９は導電層３１７と同一の層に形成されており、導電層３２０は導電層３１１と同一の層に形成されている。
【０１８９】
また、導電層３１１および導電層３２０と同一の層に、トランジスタ３０６（図示せず）のバックゲートとしての機能を有する導電層３２１が位置している。導電層３２１上には絶縁層３１２が位置し、絶縁層３１２上には導電層３２１と重なる領域を有する半導体層３２２が位置する。半導体層３２２にはトランジスタ３０６（図示せず）のチャネル形成領域が含まれる。半導体層３２２上には絶縁層３１８が位置し、絶縁層３１８上には導電層３２３が位置する。導電層３２３は半導体層３２２に電気的に接続されており、導電層３２３はトランジスタ３０６（図示せず）のソース電極またはドレインとしての機能を有する。
【０１９０】
トランジスタ３０９は、トランジスタＭ３と同様の構成を有するので、詳細な説明は割愛する。
【０１９１】
トランジスタＭ３、導電層３２３、トランジスタ３０９上には、絶縁層３２４が位置し、絶縁層３２４上には絶縁層３２５が位置する。絶縁層３２５上には導電層３２６および導電層３２７が位置する。導電層３２６は導電層３１４と電気的に接続されており、導電層３２７は導電層３２７と電気的に接続されている。導電層３２６および導電層３２７上には絶縁層３２８が位置し、絶縁層３２８上には導電層３２９が位置する。導電層３２９は導電層３２６に電気的に接続されており、発光素子２４の画素電極としての機能を有する。
【０１９２】
導電層３２７と絶縁層３２８と導電層３２９とが重なる領域が、容量素子Ｃｓ２として機能する。
【０１９３】
導電層３２９上には絶縁層３３０が位置し、絶縁層３３０上にはＥＬ層３３１が位置し、ＥＬ層３３１上には対向電極としての機能を有する導電層３３２が位置する。導電層３２９とＥＬ層３３１と導電層３３２とは、絶縁層３３０の開口部において電気的に接続されており、導電層３２９とＥＬ層３３１と導電層３３２とが電気的に接続された領域が発光素子２４として機能する。発光素子２４は、導電層３３２側から破線の矢印で示す方向に光を放射する、トップエミッション構造を有する。
【０１９４】
導電層３２９と導電層３３２とは、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。導電層３２９と導電層３３２の間に、発光素子２４の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層３３１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３３１において再結合し、ＥＬ層３３１に含まれる発光物質が発光する。
【０１９５】
なお、半導体層３１３、３２２に金属酸化物を用いる場合、ディスプレイの信頼性を高めるには、絶縁層３１８は酸素を含む絶縁材料を用いることが望ましく、絶縁層３２４には水または水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが望ましい。
【０１９６】
絶縁層３２５または絶縁層３３０として有機材料を用いる場合、絶縁層３２５または絶縁層３３０がディスプレイの端部に露出していると、絶縁層３２５または絶縁層３３０を介して発光素子２４等にディスプレイの外部から水分等の不純物が侵入する恐れがある。不純物の侵入により、発光素子２４が劣化すると、ディスプレイの劣化につながる。そのため、図１７に示すように、絶縁層３２５および絶縁層３３０が、ディスプレイの端部に位置しないことが好ましい。
【０１９７】
発光素子２４は、接着層３３３を介して着色層３３４と重なる。スペーサ３３５は、接着層３３３を介して遮光層３３６と重なる。図１７では、導電層３３２と遮光層３３６との間に隙間がある場合を示しているが、これらが接していてもよい。
【０１９８】
着色層３３４は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、または黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。
【０１９９】
なお、本発明の一態様は、カラーフィルタ方式に限られず、塗り分け方式、色変換方式、または量子ドット方式等を適用してもよい。
【０２００】
表示部３７１において、トランジスタＭ１は、バックゲートとしての機能を有する導電層３４０と、導電層３４０上の絶縁層３４１と、絶縁層３４１上において導電層３４０と重なる半導体層３４２と、半導体層３４２上の絶縁層３４３と、絶縁層３４３上に位置し、ゲートとしての機能を有する導電層３４４と、導電層３４４上に位置する絶縁層３４５のさらに上に位置し、半導体層３４２と電気的に接続されている導電層３４６および導電層３４７と、を有する。
【０２０１】
また、導電層３４０と同一の層に導電層３４８が位置する。導電層３４８上には絶縁層３４１が位置し、絶縁層３４１上には導電層３４８と重なる領域に導電層３４７が位置する。導電層３４７と絶縁層３４１と導電層３４８とが重なる領域が、容量素子Ｃｓ１として機能する。
【０２０２】
トランジスタ３１０およびトランジスタ７１は、トランジスタＭ１と同様の構成を有するので、詳細な説明は割愛する。
【０２０３】
トランジスタＭ１、容量素子Ｃｓ１、トランジスタ３１０、受光素子３３、トランジスタ７１上には、絶縁層３６０が位置し、絶縁層３３０上には導電層３４９が位置する。導電層３４９は導電層３４７と電気的に接続されており、反射素子２３の画素電極としての機能を有する。導電層３４９上には配向膜３６４が位置する。なお、発光素子２４から射出される光が反射されないように、発光素子２４と重なる領域の導電層３４９には開口部を設ける。
【０２０４】
基板２５１には、共通電極としての機能を有する導電層３６１が位置する。具体的に、図１７では、基板２５１上に接着層３６２を介して絶縁層３６３が接着されており、絶縁層３６３上に導電層３６１が位置する。そして、導電層３６１上には配向膜３６５が位置し、配向膜３６４と配向膜３６５の間には液晶層３６６が位置する。
【０２０５】
図１７では、導電層３４９が可視光を反射する機能を有し、導電層３６１が可視光を透過する機能を有することで、破線の矢印で示すように基板２５１側から入射した光を、導電層３４９において反射させ、基板２５１側から放射させることができる。
【０２０６】
可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。
【０２０７】
可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、またはこれらの金属材料を含む合金等が挙げられる。そのほか、金、白金、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、上記金属材料または合金に、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。アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウム、ニッケル、およびランタンの合金（Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いてもよい。
【０２０８】
受光素子３３は、導電層２２１と、導電層２２１上の半導体層２２２と、半導体層２２２上の半導体層２２３と、半導体層２２３上の半導体層２２４とを有する。半導体層２２２は、例えばｐ型の半導体層とすることができ、半導体層２２３は、例えばｉ型の半導体層とすることができ、半導体層２２４は、例えばｎ型の半導体層とすることができる。なお、例えば半導体層２２２をｎ型の半導体層として、半導体層２２４をｐ型の半導体層としてもよい。
【０２０９】
なお、導電層３４９と受光素子３３が重ならないように、導電層３４９に開口部を設けることが好ましい。これにより、受光素子３３の受光効率を高めることができる。なお、受光素子３３の一部が、導電層３４９と重なってもよい。また、受光素子３３の全体が、導電層３４９と重なってもよい。この場合、発光素子２４と重なる領域に設けられた導電層３４９の開口部から光を取り込むことにより、受光素子３３が外光の照度を検出することができる。
【０２１０】
基板２５１において、表示面側に光拡散板を設けることが好ましい。光拡散板を設けることで、導電層３４９における映り込みやぎらつきを低下することが可能であり、表示装置１０の視認性を高めることが可能である。なお、光拡散板を基板２５１の表示面側に設ける代わりに、導電層３４９の表面を凹凸状とすることで、表示装置１０の視認性を高めることができる。
【０２１１】
なお、図１７では、バックゲートを有するトップゲート方のトランジスタを用いたディスプレイの構成について説明したが、本発明の一態様に係るディスプレイはバックゲートを有さないトランジスタを用いていても良いし、バックゲート型のトランジスタを用いていても良い。
【０２１２】
半導体層３４２、３１３、３２２はトランジスタのチャネル形成領域としての機能を有する。上述の半導体層として、結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、金属酸化物、有機半導体、などを用いればよい。また、必要に応じて、上述の半導体層の導電率を高めるため、または、トランジスタの閾値を制御するために、上述の半導体層に不純物を導入してもよい。
【０２１３】
半導体層３４２、３１３、３２２として金属酸化物を用いた場合、インジウム（Ｉｎ）および亜鉛（Ｚｎ）の少なくとも一方を含むことが好ましい。このような酸化物としては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ酸化物、Ｚ−Ｍ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、スズ（Ｓｎ）、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、バナジウム（Ｖ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）またはタングステン（Ｗ）など）が代表的である。
【０２１４】
上記金属酸化物を用いたトランジスタは、オフ電流を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０２１５】
図１８および図１９に示す構成の表示装置１０では、トランジスタＭ３等、発光素子２４を駆動する機能を有する画素回路２９が有するトランジスタを、受光素子３３およびトランジスタＭ１と同一の層に設けることができる。つまり、トランジスタＭ３等を、層２１２に設けることができる。
【０２１６】
なお、図１８および図１９では、表示装置１０の内部、つまり基板２５０と基板２５１の間に、タッチパネル３６が有するタッチセンサ３９０を設ける構成を示している。当該構成を、インセル型と呼ぶことができる。
【０２１７】
タッチセンサ３９０は、例えば図１８および図１９に示すように、基板２５１と着色層３９６の間に設けることができる。なお、着色層３９６は、着色層３３４と同様に、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンダまたは黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。
【０２１８】
タッチセンサ３９０は、遮光層３９１と、絶縁層３９２、電極３９３、電極３９４および電極３９５を有する。例えば、指やタッチ入力ペンなどの被検知体が近接することで、電極３９３と、電極３９４との相互容量の変化を検知することができる。電極３９５は、絶縁層３９２に設けられた開口部を介して、電極３９４を挟む２つの電極３９３と電気的に接続されている。
【０２１９】
電極３９３および電極３９４は、遮光層３９１と重なる領域に設けられる。また、図１８および図１９に示すように、電極３９３および電極３９４は、発光素子２４と重ならないように設けられると好ましい。これにより、電極３９３および電極３９４は、発光素子２４が射出する光を遮らない構成とすることができる。したがって、タッチセンサ３９０を配置することによる輝度の低下が極めて少ないため、表示装置１０の視認性を高め、かつ消費電力を低減することができる。
【０２２０】
また、電極３９３および電極３９４が発光素子２４と重ならないため、電極３９３および電極３９４には、可視光の透過率が低い金属材料を用いることができる。このため、可視光の透過率が高い酸化物材料を用いた電極より、電極７９３及び電極７９４の抵抗を低くすることができ、したがってタッチパネル３６のセンサ感度を向上させることができる。
【０２２１】
例えば、電極３９３、電極３９４および電極３９５には、導電性のナノワイヤを用いてもよい。当該ナノワイヤは、直径の平均値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の大きさとすればよい。また、上記ナノワイヤとしては、Ａｇナノワイヤ、Ｃｕナノワイヤ、またはＡｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、あるいは、カーボンナノチューブなどを用いればよい。例えば、電極６６４、６６５、６６７のいずれか一つあるいは全部にＡｇナノワイヤを用いる場合、可視光における光透過率を８９％以上、シート抵抗値を４０Ω／ｓｑｕａｒｅ（Ω／ｓｑ．）以上１００Ω／ｓｑ．以下とすることができる。
【０２２２】
なお、図１７に示す構成の表示装置１０に、図１８および図１９に示すようなインセル型のタッチパネルを適用してもよい。また、図１８に示す構成の表示装置１０および図１９に示す構成の表示装置１０に、図１８に示すようなアウトセル型のタッチパネルを適用してもよい。
【０２２３】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２２４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ−ＯＳの構成について説明する。
【０２２５】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０２２６】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２４５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置１０を有する電子機器の具体例について、図２０を用いて説明する。
【０２４６】
図２０（Ａ）は腕時計型の携帯端末であり、筐体５２０１、ディスプレイ５２０２、ベルト５２０３、光センサ５２０４、スイッチ５２０５等を有する。ディスプレイ５２０２はタッチセンサを有し、使用者はディスプレイ５２０２をタッチすることで形態端末を操作することができる。ディスプレイ５２０２に上記実施の形態に示す表示装置１０を用いることで、視認性を向上させることができる。また、携帯端末の消費電力も抑えることができる。
【０２４７】
図２０（Ｂ）はタブレット型のパーソナルコンピュータであり、筐体５３０１、筐体５３０２、ディスプレイ５３０３、光センサ５３０４、光センサ５３０５、スイッチ５３０６等を有する。ディスプレイ５３０３は、筐体５３０１および筐体５３０２によって支持されている。そして、ディスプレイ５３０３は可撓性を有する基板を用いて形成されているため形状をフレキシブルに曲げることができる機能を有する。筐体５３０１と筐体５３０２の間の角度をヒンジ５３０７および５３０８において変更することで、筐体５３０１と筐体５３０２が重なるように、ディスプレイ５３０３を折りたたむことができる。図示してはいないが、開閉センサを内蔵させ、上記角度の変化をディスプレイ５３０３において使用条件の情報として用いても良い。ディスプレイ５３０３はタッチセンサを有し、使用者はディスプレイ５３０３をタッチすることでパーソナルコンピュータを操作することができる。ディスプレイ５３０３に上記実施の形態に示す表示装置１０を用いることで、視認性を向上させることができる。また、パーソナルコンピュータの消費電力も抑えることができる。
【０２４８】
図２０（Ｃ）はビデオカメラであり、筐体５８０１、筐体５８０２、ディスプレイ５８０３、操作キー５８０４、レンズ５８０５、接続部５８０６等を有する。操作キー５８０４およびレンズ５８０５は筐体５８０１に設けられており、ディスプレイ５８０３は筐体５８０２に設けられている。そして、筐体５８０１と筐体５８０２とは、接続部５８０６により接続されており、筐体５８０１と筐体５８０２の間の角度は、接続部５８０６により変更が可能である。ディスプレイ５８０３における映像を、接続部５８０６における筐体５８０１と筐体５８０２との間の角度に従って切り替える構成としても良い。ディスプレイ５８０３はタッチセンサを有し、使用者はディスプレイ５８０３をタッチすることでビデオカメラを操作することができる。ディスプレイ５８０３に上記実施の形態に示す表示装置１０を用いることで、視認性を向上させることができる。また、ビデオカメラの消費電力も抑えることができる。
【０２４９】
図２０（Ｄ）は腕時計型の携帯端末であり、曲面を有する筐体５７０１、ディスプレイ５７０２等を有する。ディスプレイ５７０２に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する筐体５７０１にディスプレイ５７０２を支持させることができ、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い腕時計型の携帯端末を提供することができる。ディスプレイ５７０２はタッチセンサを有し、使用者はディスプレイ５７０２をタッチすることで形態端末を操作することができる。ディスプレイ５７０２に上記実施の形態に示す表示装置１０を用いることで、視認性を向上させることができる。また、携帯端末の消費電力も抑えることができる。
【０２５０】
図２０（Ｅ）は携帯電話であり、曲面を有する筐体５９０１に、ディスプレイ５９０２、マイク５９０７、スピーカ５９０４、カメラ５９０３、外部接続部５９０６、操作用のボタン５９０５が設けられている。ディスプレイ５９０２はタッチセンサを有し、使用者はディスプレイ５９０２をタッチすることで携帯電話を操作することができる。ディスプレイ５９０２に上記実施の形態に示す表示装置１０を用いることで、視認性を向上させることができる。また、携帯電話の消費電力も抑えることができる。
【符号の説明】
【０２５１】
１０    表示装置
１１    領域
１２    領域
１３    領域
１４    領域
２０    表示パネル
２１    表示部
２２    画素
２３    反射素子
２４    発光素子
２５    ゲートドライバ
２６    ゲートドライバ
２７    ソースドライバ
２８    画素回路
２９    画素回路
３１    光センサ部
３２    光センサ回路
３２ａ    光センサ回路
３２ｄ    光センサ回路
３３    受光素子
３４    ゲートドライバ
３４ａ    ゲートドライバ
３４ｂ    ゲートドライバ
３４ｃ    ゲートドライバ
３５    ソースドライバ
３６    タッチパネル
４１    ホスト
４２    コントローラ
４３    フレームメモリ
４４    開口
４５    反射光
４６    光
５１    画像処理回路
５２    画像送信回路
５３    ドライバ制御回路
５４    画像送信回路
５５    ドライバ制御回路
５６    補正用モニタ回路
５７    Ａ／Ｄ変換回路
５８    ドライバ制御回路
５９    データ生成回路
６１    画像データ
６２    データ
６３    データ
６４    画像データ
６５    画像データ
７１    トランジスタ
７２    トランジスタ
７３    トランジスタ
７４    トランジスタ
７５    トランジスタ
８０    プリチャージ回路
８１    スイッチ回路
８２    シフトレジスタ
８３    シフトレジスタ
８４    シフトレジスタ
８５    シフトレジスタ
９０    トランジスタ
９１    トランジスタ
９２    トランジスタ
９３    トランジスタ
９４    トランジスタ
９５    トランジスタ
９６    トランジスタ
９７    トランジスタ
９８    トランジスタ
９９    トランジスタ
１００    トランジスタ
１０１    トランジスタ
１０２    トランジスタ
１０３    トランジスタ
１０４    トランジスタ
１１０    トランジスタ
１１１    トランジスタ
１１２    トランジスタ
１１３    抵抗素子
２０１    基板
２０２    基板
２０５    トランジスタ
２０６    トランジスタ
２０７    画素電極
２０８    共通電極
２０９    液晶層
２１０    層
２１０ａ    層
２１０ｂ    層
２１１    層
２１２    層
２１３    層
２２１    導電層
２２２    半導体層
２２３    半導体層
２２４    半導体層
２５０    基板
２５１    基板
２５２    接着層
３０６    トランジスタ
３０９    トランジスタ
３１０    トランジスタ
３１１    導電層
３１２    絶縁層
３１３    半導体層
３１４    導電層
３１５    導電層
３１６    絶縁層
３１７    導電層
３１８    絶縁層
３１９    導電層
３２０    導電層
３２１    導電層
３２２    半導体層
３２３    導電層
３２４    絶縁層
３２５    絶縁層
３２６    導電層
３２７    導電層
３２８    絶縁層
３２９    導電層
３３０    絶縁層
３３１    ＥＬ層
３３２    導電層
３３３    接着層
３３４    着色層
３３５    スペーサ
３３６    遮光層
３４０    導電層
３４１    絶縁層
３４２    半導体層
３４３    絶縁層
３４４    導電層
３４５    絶縁層
３４６    導電層
３４７    導電層
３４８    導電層
３４９    導電層
３６０    絶縁層
３６１    導電層
３６２    接着層
３６３    絶縁層
３６４    配向膜
３６５    配向膜
３６６    液晶層
３７１    表示部
３７２    表示部
３８１    接続部
３８３    接続部
３８４    ＦＰＣ
３９０    タッチセンサ
３９１    遮光層
３９２    絶縁層
３９３    電極
３９４    電極
３９５    電極
３９６    着色層
６６４    電極
６６５    電極
６６７    電極
７９３    電極
７９４    電極
５２０１    筐体
５２０２    ディスプレイ
５２０３    ベルト
５２０４    光センサ
５２０５    スイッチ
５３０１    筐体
５３０２    筐体
５３０３    ディスプレイ
５３０４    光センサ
５３０５    光センサ
５３０６    スイッチ
５３０７    ヒンジ
５７０１    筐体
５７０２    ディスプレイ
５８０１    筐体
５８０２    筐体
５８０３    ディスプレイ
５８０４    操作キー
５８０５    レンズ
５８０６    接続部
５９０１    筐体
５９０２    ディスプレイ
５９０３    カメラ
５９０４    スピーカ
５９０５    ボタン
５９０６    外部接続部
５９０７    マイク
【図１】
2018072483.tif 000003
【図２】
2018072483.tif 000004
【図３】
2018072483.tif 000005
【図４】
2018072483.tif 000006
【図５】
2018072483.tif 000007
【図６】
2018072483.tif 000008
【図７】
2018072483.tif 000009
【図８】
2018072483.tif 000010
【図９】
2018072483.tif 000011
【図１０】
2018072483.tif 000012
【図１１】
2018072483.tif 000013
【図１２】
2018072483.tif 000014
【図１３】
2018072483.tif 000015
【図１４】
2018072483.tif 000016
【図１５】
2018072483.tif 000017
【図１６】
2018072483.tif 000018
【図１７】
2018072483.tif 000019
【図１８】
2018072483.tif 000020
【図１９】
2018072483.tif 000021
【図２０】
2018072483.tif 000022