(57)【要約】【課題】視野角を広げることで、低電力化した表示装置を提供する。【解決手段】第１の面には第１の表示領域、第２の面には第２の表示領域、及び第３の面には第３の表示領域を有している。筐体は、前記第１の面と、前記第３の面とを、異なる方向に固定するためのヒンジを有している。表示領域は画素を有し、画素は第１の表示素子と、第２の表示素子とを有し、第１の表示素子は、可視光を反射するための反射電極を有し、反射電極は、開口領域を有し、第２の表示素子からの可視光を透過して表示することができる。第２の表示素子は、開口領域と同じ面積の第１の領域と、開口領域よりも大きな面積の第２の領域とを有し、第２の領域は、第１の面が有する第２の表示素子の第１の視野角と、第３の面が有する第２の表示素子の第２の視野角とを広げることで、視野が重なる範囲を有する表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、第２の面と、第３の面とを有し、
前記第１の面と、前記第３の面とは、前記第２の面を介して連続しており、
前記第１の面と、前記第３の面の間には、曲率を有する前記第２の面を有し、
前記第１の面には、第１の表示領域を有し、
前記第２の面には、第２の表示領域を有し、
前記第３の面には、第３の表示領域を有し、
前記第１の表示領域および前記第２の表示領域を用いて第４の表示領域を構成し、
前記第２の表示領域および前記第３の表示領域を用いて第５の表示領域を構成し、
前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域と、前記第３の表示領域とを用いて第６の表示領域を構成することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の表示領域と、前記第２の表示領域と、前記第３の表示領域と、は、複数の画素を有し、
前記画素は、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有し、
前記第１の表示素子は、外光に含まれる可視光を反射するための反射電極を有し、
前記反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、
前記第２の表示素子は、前記開口領域又は前記切欠き領域から、可視光を透過して表示する機能を有し、
前記第１の表示素子と、前記第２の表示素子は、異なる階調を表示する機能を有する表示装置。
【請求項３】
請求項１において
前記第１の面における第１の視野角と、前記第３の面における第２の視野角とを有し、
前記第１の視野角と前記第２の視野角が重なる領域を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第２の表示素子は、前記開口領域又は前記切欠き領域と同じ面積の第１の領域と、前記開口領域又は前記切欠き領域よりも大きな面積の第２の領域とを有し、
前記第２の領域は、前記第１の表示領域における前記第２の表示素子の視野角と、前記第３の表示領域における前記第２の表示素子の視野角とを、広げる機能を有し、
第１の表示領域における前記第２の表示素子の視野角は、前記第３の表示領域における前記第２の表示素子の視野角と重なる領域を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の表示領域及び前記第３の表示領域それぞれにおいて、前記第２の表示素子は、前記開口領域又は前記切欠き領域と重なる第１の領域と、前記開口領域又は前記切欠き領域と重ならない第２の領域とを有し、
前記第１の表示領域における前記第２の領域の面積は、前記第３の表示領域における前記第２の領域の面積と異なることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第１の表示素子は、反射型の液晶素子である表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第２の表示素子は、発光素子である表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一の表示装置は、トランジスタを有し、前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一の表示装置において、
前記第１の表示素子が反射する第１の光、及び前記第２の表示素子が発する第２の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一の表示装置と、
タッチセンサと、
を有することを特徴とする表示モジュール。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか一の表示装置、又は請求項１１に記載の表示モジュールと、
ＣＰＵとバッテリと、
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】
本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び、電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、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、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。
【背景技術】
【０００４】
スマートフォン、タブレット、電子ブック等のモバイル機器が普及している。モバイル機器は、屋外環境や室内環境など利用する環境の明るさに適した表示をすることが求められている。さらに電子ブック、タブレットなどで、電子書籍を読む場合、長時間使用できることが求められている。
【０００５】
自然光や室内照明光など、十分な明るさの外光がある環境では反射光を利用した表示を行い、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で、低電力化を実現する表示装置が提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１では、１つの画素に、液晶素子を制御する画素回路と、発光素子を制御する画素回路とが設けられている、ハイブリッド（複合型）表示装置が開示されている。
【０００７】
例えば特許文献２では、モバイル機器の消費電力を削減するために、デコーダ回路により特定の領域の表示を選択的に更新することが開示されている。
【０００８】
ＯＳ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特許文献３に開示されている。なお、本明細書において、上述の表示装置の消費電力を減らす技術を、アイドリングストップ駆動と呼称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／０４１１５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８５９１８号公報
【特許文献３】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】
【００１０】
外光を利用して表示を行う方法として、反射型液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置ではバックライトを必要としないため低消費電力であるが、明るい外光が得られる場所でないと良好な表示を行えない。ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は自発光素子であるため、発光表示装置は暗い場所で良好な表示ができる一方、明るい場所では、外光に対して輝度が固定されるため、視認性が低下してしまう課題がある。
【００１１】
明るい外光が得られる場所でスマートフォン、タブレット、電子ブック、及びパーソナルコンピュータなどが使用されることが多くなってきた。その中でも、スマートフォン、タブレットなど、明るい外光が得られる場所で使用されるモバイル機器は、視認性を上げるために高輝度で表示される。そのため電力を消費しやすい。従って、長時間の使用に耐えられるようにバッテリの容量を大きくする必要がある。ただしバッテリの容量を大きくすると、モバイル機器が重くなる課題がある。
【００１２】
スマートフォン、タブレット、及び電子ブックなどで長時間の使用をするとき、消費電力を小さくする必要がある。消費電力を制御する代表的な方法としてパワーゲーティングやクロックゲーティングなどの制御方法がある。表示装置の場合は、表示の更新回数を減らすなどの方法が提案されている。しかしながら表示の更新間隔が長くなると、データを保持するスイッチトランジスタで電荷のリークが発生する。電荷のリークによって保持されているデータが劣化しちらつきが発生することで、視認性が低下する課題がある。
【００１３】
また、表示情報の多様化により、折り畳み式のゲーム機や、可撓性を有するフレキシブルディスプレイを備えた電子機器が開発されている。しかし、折り畳み式のゲーム機は、少なくとも２つの異なる表示領域が採用されている。また、フレキシブルディスプレイを備えた電子機器では、曲面を有するため表示方向が一つとは限らない。２つ、もしくは曲面を有する表示領域を、一つの表示領域として扱うときは、表示角度が異なるため視認性に課題がある。さらに、２つの表示領域を制御するには、ＩＣなどの部品数が増える課題がある。
【００１４】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。
【００１５】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、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、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【００１６】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、第１の面と、第２の面と、第３の面とを有し、第１の面と、第３の面とは、第２の面を介して連続しており、第１の面と、第３の面の間には、曲率を有する前記第２の面を有し、第１の面には、第１の表示領域を有し、第２の面には、第２の表示領域を有し、第３の面には、第３の表示領域を有し、第１の表示領域および第２の表示領域を用いて第４の表示領域を構成し、第２の表示領域および第３の表示領域を用いて第５の表示領域を構成し、第１の表示領域及び第２の表示領域と、第３の表示領域とを用いて第６の表示領域を構成することを特徴とする表示装置である。
【００１８】
上記各構成において、第１の表示領域と、第２の表示領域と、第３の表示領域と、は、複数の画素を有し、画素は、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有し、第１の表示素子は、外光に含まれる可視光を反射するための反射電極を有し、反射電極は、開口領域又は切欠き領域を有し、第２の表示素子は、開口領域又は切欠き領域から、可視光を透過して表示する機能を有し、第１の表示素子と、第２の表示素子は、異なる階調を表示する機能を有する表示装置が好ましい。
【００１９】
上記各構成において、第１の面における第１の視野角と、第３の面における第２の視野角とを有し、第１の視野角と第２の視野角が重なる領域を有することを特徴とする表示装置が好ましい。
【００２０】
上記各構成において、前記第２の表示素子は、前記開口領域又は前記切欠き領域と同じ面積の第１の領域と、前記開口領域又は前記切欠き領域よりも大きな面積の第２の領域とを有し、
前記第２の領域は、第１の表示領域における第２の表示素子の視野角と、第３の表示領域における第２の表示素子の視野角とを、広げる機能を有し、第１の表示領域における第２の表示素子の視野角は、第３の表示領域における第２の表示素子の視野角と重なる領域を有することを特徴とする表示装置が好ましい。
【００２１】
上記各構成において、第１の表示領域及び第３の表示領域それぞれにおいて、第２の表示素子は、開口領域又は切欠き領域と重なる第１の領域と、開口領域又は切欠き領域と重ならない第２の領域とを有し、第１の表示領域における第２の領域の面積は、第３の表示領域における第２の領域の面積と異なることを特徴とする表示装置が好ましい。
【００２２】
上記各構成において、第１の表示素子は、反射型の液晶素子である表示装置が好ましい。
【００２３】
上記各構成において、第２の表示素子は、発光素子である表示装置が好ましい。
【００２４】
上記各構成のいずれか一の表示装置は、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する表示装置が好ましい。
【００２５】
上記各構成において、トランジスタは、バックゲートを有することを特徴とする表示装置が好ましい。
【００２６】
上記各構成において、第１の表示素子が反射する第１の光、及び第２の表示素子が発する第２の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する表示装置が好ましい。
【００２７】
上記各構成のいずれか一の表示装置と、タッチセンサとを有することを特徴とする表示モジュールが好ましい。
【００２８】
上記各構成のいずれか一の表示装置、又は表示モジュールと、ＣＰＵとバッテリとを有することを特徴とする電子機器が好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様は、新規な構成の表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、表示の視認性を向上させる表示装置を提供することができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。
【００３０】
なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）電子機器の側面図。（Ｂ）表示装置の構成を説明する断面図。
【図２】表示装置の断面図。
【図３】電子機器の配置図。
【図４】電子機器の構成例。
【図５】画素を説明する回路図。
【図６】画素の構成を説明する図。
【図７】画素の構成を説明する断面図。
【図８】トランジスタの構成を説明する図。
【図９】（Ａ）表示装置の構成を説明する図。（Ｂ）表示モジュールの一例を示す図。
【図１０】（Ａ）ナビゲーションシステムの構成例。（Ｂ）ナビゲーションシステムのブロック図。
【図１１】表示モードを説明する表。
【図１２】フローチャート。
【図１３】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。
【図１４】試料のＴＥＭ像、及び電子線回折パターンを説明する図。
【図１５】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。
【図１６】電子機器の構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下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。
【００３３】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、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、図面に示す形状又は値などに限定されない。
【００３４】
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００３５】
また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００３６】
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
【００３７】
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００３８】
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
【００３９】
また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００４０】
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００４１】
また、本明細書等において、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（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、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Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐ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Ｖｇｓがしきい値電圧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、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
【００４２】
トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓ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Ｉ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、又は、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
【００４３】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、又は、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、と言う場合がある。
【００４４】
また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。
【００４５】
トランジスタのオフ電流は、温度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、室温、６０℃、８５℃、９５℃、又は１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４６】
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓ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、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、又は２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、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Ｖｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、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Ｖｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００４７】
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
【００４８】
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
【００４９】
なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
【００５０】
また、ハイブリッド表示方法とは、同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示し、文字又は／及び画像を表示する方法である。また、ハイブリッドディスプレイとは、表示部に含まれる同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示し、文字又は／及び画像を表示する集合体である。
【００５１】
ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素又は同一サブ画素において、第１の光と、第２の光の表示タイミングを異ならせて表示する方法がある。このとき、同一画素又は同一サブ画素において、同一色調（赤、緑、又は青、もしくはシアン、マゼンタ、又はイエローのいずれかの一）の第１の光及び第２の光を同時に表示し、表示部において文字又は／及び画像を表示させることができる。
【００５２】
また、ハイブリッド表示方法の一例としては、反射光と自発光とを同一画素又は同一サブ画素で表示する方法がある。同一色調の反射光及び自発光（例えば、ＯＥＬ光、ＬＥＤ光等）を、同一画素又は同一サブ画素で、同時に表示させることができる。
【００５３】
なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素又は同一サブ画素ではなく、隣接する画素又は隣接するサブ画素において、複数の光を表示してもよい（１の一部）。また、第１の光及び第２の光を同時に表示するとは、人の目の感覚でちらつきを感知しない程度に第１の光及び第２の光を同じ期間表示することをいい、人の目の感覚でちらつきを感知しなければ、第１の光の表示期間と第２の光の表示期間がずれていてもよい。
【００５４】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の表示素子を有し、同じ期間に複数の表示素子それぞれが表示する集合体である。また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の表示素子と、表示素子を駆動する能動素子とを有する。能動素子として、スイッチ、トランジスタ、薄膜トランジスタ等がある。複数の表示素子それぞれに能動素子が接続されているため、複数の表示素子それぞれの表示を個別に制御することができる。
【００５５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、電子機器の筐体に備えた少なくとも１つの表示装置が、筐体が有するヒンジにより、異なる方向に向けて表示させる機能を有した表示装置について、図１乃至図８を用いて説明する。
【００５６】
図１（Ａ）は、折り畳み可能な電子機器を示している。図１（Ａ）に示す電子機器１０は、筐体１１と筐体１２とヒンジ１３と、表示装置１４を有している。筐体１１と、筐体１２とは、ヒンジ１３で回転可能に連結されている。電子機器１０は、筐体１１と、筐体１２とが閉じた状態と、図１（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。
【００５７】
また、ヒンジ１３は筐体１１と筐体１２とを開いたときに、これらの角度より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望ましい。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望ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、又は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。図１（Ａ）では、１３５度でロックがかかる例について説明をする。
【００５８】
表示装置１４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走査することができる。
【００５９】
筐体１１又は筐体１２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。
【００６０】
表示装置１４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１１と筐体１２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１１と筐体１２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。
【００６１】
図１（Ａ）に示す電子機器１０は、ヒンジ１３により連結された筐体１１と筐体１２に亘って、フレキシブルな表示装置１４が設けられている。
【００６２】
図１（Ａ）では、筐体１１と筐体１２とを開いたときに、表示装置１４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、表示装置１４が保持された状態とすることができる。表示装置１４の一部は、筐体１１から筐体１２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。
【００６３】
ヒンジ１３は、上述したロック機構を有しているため、表示装置１４に無理な力がかかることなく、表示装置１４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。
【００６４】
表示装置１４は、表示領域５１と、表示領域５２と、表示領域５３と、を有している。筐体１１には、表示領域５１が配置され、筐体１２には、表示領域５２が配置されている。筐体１１と筐体１２は、ヒンジ１３によって連結されており、筐体１１、ヒンジ１３、及び筐体１２に、表示領域５３が配置されている。ヒンジ１３によって、表示装置４３０は、表示領域５１と異なる角度に表示領域５２を固定する機能を有しているため、表示領域５３は曲率を有することで、シームレスな表示面を構成することができる。
【００６５】
表示装置１４は、複数の画素１００を有している。図１（Ｂ）に、本発明の一態様に係る画素１００の断面の構造を一例として示す。回路の詳細は、図５にて説明するが、図１（Ｂ）に示す画素１００は、トランジスタ１１１と、表示素子１１３と、トランジスタ１２１と、トランジスタ１２２と、表示素子１２７とを有する。そして、トランジスタ１１１と、表示素子１１３と、トランジスタ１２１と、トランジスタ１２２と、表示素子１２７とは、基板１０１と基板１０２の間に位置する。
【００６６】
また、画素１００において表示素子１１３は、画素電極１１４と、共通電極１１５と、反射電極２０８と、液晶層１１６とを有する。画素電極１１４と、反射電極２０８と、は電気的に接続されている。画素電極１１４は、反射電極２０８を介してトランジスタ１１１に電気的に接続されている。そして、画素電極１１４と共通電極１１５の間に印加された電圧にしたがって液晶層１１６の配向が制御される。なお、図１（Ｂ）では、反射電極２０８が可視光を反射する機能を有し、共通電極１１５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１０２側から入射した光が矢印で示すように反射電極２０８において反射し、再び基板１０２側から放射される。
【００６７】
表示素子１２７は、画素電極１２５と、電界発光層１２４と、共通電極１２６と、を有している。表示素子１２７は、トランジスタ１２２に電気的に接続されている。表示素子１２７から発せられる光は、基板１０２側に放射される。
【００６８】
なお、図１（Ｂ）では、反射電極２０８が可視光を反射する機能を有し、共通電極１１５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、表示素子１２７から発せられる光は、矢印で示すように反射電極２０８に設けられた開口領域１５０Ｈ（又は切欠き領域）を導光路として通過し、共通電極１１５が位置する領域を透過して、基板１０２側から放射される。本実施の形態では、反射電極２０８に開口領域１５０Ｈを有した場合を例に挙げて説明をするが、反射電極２０８は、切欠き領域を有する場合もある。
【００６９】
そして、図１（Ｂ）に示す画素１００では、トランジスタ１１１と、トランジスタ１２１と、トランジスタ１２２とが同一の層２００に位置しており、トランジスタ１１１と、トランジスタ１２２と、トランジスタ１２１とが含まれた層２００は、表示素子１１３の下層に設けられ、表示素子１２７は層２００の上層に設けられる。なお、少なくとも、トランジスタ１１１が有する半導体層と、トランジスタ１２１及びトランジスタ１２２が有する半導体層とが同一の絶縁層の表面上に位置している場合、トランジスタ１１１と、トランジスタ１２１及びトランジスタ１２２が、同一の層２００に含まれているといえる。
【００７０】
上記構成により、トランジスタ１１１と、トランジスタ１２１と、トランジスタ１２２とを、共通の工程で作製することができる。
【００７１】
表示素子１２７は、開口領域１５０Ｈに重なり合う領域が、発光することが望ましい。開口領域１５０Ｈから放射する光を効率よく用いるために、絶縁層２１６に開口領域１６０Ｈを有することで、表示素子１２７の発光領域を決めることができる。
【００７２】
表示素子１２７は、開口領域１６０Ｈに重なる領域に画素電極１２５を設け、その下に電界発光層１２４を設け、電界発光層１２４の下に、共通電極１２６を設けることで形成する。
【００７３】
開口領域１６０Ｈに形成された表示素子１２７は、開口領域１５０Ｈより大きくすることにより、表示素子１２７の視野角を広くすることができる。そのため、表示素子１２７の外周部から、開口領域１５０Ｈの外周部を結んだ直線の内側を導光路とすることができる。導光路には、導電層を配置しないことが望ましい。導電層が導光路内に配置されたとき、導電層は反射率が高いため遮光膜となり、光の取り出し効率が低下する。従って、視野角により階調が変化することになる。ただし、導電層でも透光性を有する場合は、その限りではない。
【００７４】
図２は、図１（Ａ）の表示領域５１の画素Ａ１と、表示領域５２の画素Ａ２を示す。画素Ａ１及び画素Ａ２それぞれが有する、表示素子１１３と、表示素子１２７との位置関係を示した。ここで示す画素Ａ１は、筐体１１が閉じた状態から１３５度開いた位置で固定されたときの例である。ただし説明を簡単にするために、筐体１１が、１８０度開いた位置から、４５度立ち上がった位置で固定されたとして説明をする。
【００７５】
画素Ａ１が有する表示素子１１３は、筐体１１が固定された角度Ｒ４５の角度を有する表示面Ｂ１に沿って配置されている。表示素子１２７は、表示面Ｂ１に平行に位置する表示面Ｂ１１に沿って配置されている。角度Ｒ４５は、表示面Ｂ１を基準にした４５度を意味する。表示素子１１３の有する反射電極の位置から、表示素子１２７までの距離は、距離ｄで示すことができる。距離ｄの詳細な説明は、図７にて示す。
【００７６】
表示素子１１３が有する反射電極は、開口領域１５０Ｈを有している。開口領域１５０Ｈの中心位置は、表示素子１２７が配置される開口領域１６０Ｈの中心位置と重なって配置されている。表示素子１２７は、表示方向Ｂ２に向けて角度Ｒ９０で光を放射し、表示を行う。角度Ｒ９０は、表示面Ｂ１を基準にした９０度の方向を意味する。従って、電子機器１０の操作者が表示面Ｂ１に角度Ｒ９０の位置で表示領域５１を見た場合、表示素子１２７の階調と、輝度とは、正しく操作者に向けて表示することができる。
【００７７】
ただし、操作者は、常に最適な角度Ｒ９０の位置で表示を見ることはない。従って操作者が、表示素子１２７の階調を正しく認識できる範囲を広げる必要がある。そのため、表示素子１２７の視野角を広くする必要がある。
【００７８】
従って、表示素子１２７が形成される開口領域１６０Ｈは、開口領域１５０Ｈより大きくすることが望ましい。図２の画素Ａ１では、開口領域１５０Ｈの外周部より距離ａに相当する面積を大きく設定した例を示す。視野角は、距離ａにより制御することができる。距離ａと距離ｄで形成される直角三角形で形成される角度が、視野角となる。一例として、表示方向Ｂ２を中心にして角度Ｒ３０を設けた場合は三平方の定理より、距離ａを求めることができる。視野角３０度を実現するためには、式１で表すことができる。
【００７９】
ａ＝ｄ／（√３）  （式１）
【００８０】
従って開口領域１５０Ｈより距離ａに相当する表示素子１２７の面積を大きくすることで、筐体１１が有する表示領域５１の視野角を制御することができる。
【００８１】
表示素子１１３は、入射方向Ｒ１から入射した光を反射電極で方向Ｒ２に反射することで、表示を行う機能を有している。反射電極が表面に凹凸を有し、入射光を拡散して反射することができる。よって、入射光の方向にかかわらず、視野角が広い表示をすることができる。表示素子１１３の表示が、反射電極で拡散されて表示されても、表示素子１２７に対しては影響を及ぼさない。
【００８２】
次に、画素Ａ２について説明する。筐体１２には表示領域５２配置され、表示領域５２は、画素Ａ２を有している。ここで示す画素Ａ２は、筐体１２が水平に置かれた状態で表示しているときの例である。もしくは、電子機器１０が操作者によって持って操作され、操作者の視線の方向は表示領域５１に直交していると考えてもよい。
【００８３】
画素Ａ２が、画素Ａ１と異なる点は、表示素子１１３が、筐体１２が表示面Ｃ１に沿って配置されている。表示素子１２７は、表示面Ｃ１に平行に位置する表示面Ｃ１１に沿って配置されている。表示装置１４で形成された、画素Ａ１と、画素Ａ２とは、同じ工程で形成されているため、距離ｄは同じ距離になる。
【００８４】
画素Ａ２では、視野角を４５度として設定した例を示す。視野角４５度にするためには、開口領域１６０は、開口領域１５０より距離ｂ大きな面積が必要となる。距離ｂは三平方の定理より式２で管理することができる。角度Ｒ４５は、４５度を意味する。
【００８５】
ｂ＝ｄ  （式２）
【００８６】
視野角を４５度とすることで、表示素子１２７の光の放射方向を、画素Ａ１の表示方向の中心と合わせることができる。画素Ａ１と、画素Ａ２とは、表示方向が４５度異なっているが、表示素子１２７の面積を制御することで視野角を拡大し、操作者にとって表示領域５１と表示領域５２の視認性を劣化させることなく、表示することができる。
【００８７】
画素Ａ２の表示素子１１３は、入射方向Ｒ３から入射した光を反射電極で方向Ｒ４に反射することで、表示を行う機能を有している。反射電極が表面に凹凸を有し、入射光を拡散して反射することで表示してもよい。入射光の方向にかかわらず、視野角が広い表示をすることができる。表示素子１１３の表示が、反射電極で拡散されて表示されても、表示素子１２７に対しては影響を及ぼさない。
【００８８】
図３では、図２で示した視野角を有した電子機器を、操作者が使用したときの位置関係を示している。筐体１１に配置された表示領域５１と筐体１２に配置された表示領域５２が１３５度（４５度立てた位置）で開いた位置で固定された例で説明する。
【００８９】
表示領域５１の画素が有する表示素子１２７は直交する表示方向Ｒ９０Ｂ（図２の表示方向Ｂ２）に表示することができる。表示領域５２の画素が有する表示素子１２７は、距離ｂを設けることで表示方向Ｒ４５Ｃに表示することができる。つまり、視野角を広げることができる。
【００９０】
従って、表示方向Ｒ９０Ｂと、表示方向Ｒ４５Ｃ（図２の表示方向Ｃ２）とは、同じ方向に表示をすることができるため、表示領域５１及び表示領域５２の二つの異なる角度で配置された表示領域であっても、最適な表示を提供することができる。
【００９１】
図３で示すように、Ｒ４５ＣからＲ６０Ｂの延長線上に囲まれた範囲に操作者の視点があれば、電子機器は最適な表示を提供することができる。筐体１１と筐体１２とを固定する角度に応じた最適な視野角を提供するには、距離ａ及び距離ｂは、最適な表示を提供するために異なる距離を設定してもよい。また、より広い視野角を提供するために同じ距離を設定してもよい。さらに、距離ａ及び距離ｂは上下方向に対しての視野角の制御だけでなく、横方向に対しても視野角を広げることができる。従って、より快適な表示を提供するためには、ヒンジの固定角度を考慮して、距離ａ及び距離ｂを設定することが望ましい。
【００９２】
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、図１（Ａ）とは異なる折り畳みが可能な電子機器の例を示している。
【００９３】
図４（Ａ）に示す電子機器９００は、筐体９０１ａ、筐体９０１ｂ、ヒンジ９０３、表示部９０２等を有する。表示部９０２は筐体９０１及び筐体９０１ｂに、組み込まれている。
【００９４】
図４（Ｂ）には、携帯型のゲーム機として機能する電子機器９１０を示している。電子機器９１０は、筐体９１１ａ、筐体９１１ｂ、表示部９１２、ヒンジ９１３、操作ボタン９１４ａ、操作ボタン９１４ｂ等を有する。
【００９５】
また、筐体９１１ｂには、カートリッジ９１５を挿入することができる。カートリッジ９１５は、例えばゲームなどのアプリケーションソフトが記憶されており、カートリッジ９１５を交換することにより、電子機器９１０で様々なアプリケーションを実行することができる。
【００９６】
また、図４（Ｂ）では、表示部９１２の筐体９１１ａと重なる部分のサイズと、筐体９１１ｂと重なる部分のサイズが、それぞれ異なる例を示している。具体的には、操作ボタン９１４ａ及び操作ボタン９１４ｂの設けられる筐体９１１ｂと重なる表示部９１２の一部よりも、筐体９１１ａに設けられる表示部９１２の一部が大きい。例えば、表示部９１２の筐体９１１ａ側に主画面となる表示を行い、筐体９１１ｂ側には操作画面となる表示を行うなど、それぞれの表示部を使い分けることができる。
【００９７】
図４（Ｃ）に示す電子機器９２０は、ヒンジ９２３により連結された筐体９２１ａと筐体９２１ｂに亘って、フレキシブルな表示部９２２が設けられている。表示部９２２は、図１（Ａ）の曲率を有する表示領域５３に相当する。
【００９８】
図４（Ｃ）では、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとを開いたときに、表示部９２２が大きく湾曲した形態で保持されている。例えば、曲率半径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の状態で、表示部９２２が保持された状態とすることができる。表示部９２２の一部は、筐体９２１ａから筐体９２１ｂにかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
【００９９】
ヒンジ９２３は、上述したロック機構を有しているため、表示部９２２に無理な力がかかることなく、表示部９２２が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【０１００】
図５に画素１００の構成例を示す。画素１００は、画素回路１１０を有し、画素回路１１０は、表示素子１１３を有している。表示素子１１３は、一例として焼き付きを防止するために電圧により交流駆動されることが好ましい。
【０１０１】
画素１００は、画素回路１２０を有し、画素回路１２０は、表示素子１２７を有する。表示素子１２７は、一例として直流駆動される表示素子が好ましい。
【０１０２】
画素回路１１０の表示素子１１３及び画素回路１２０の表示素子１２７の階調は、電圧又は電流に応じた階調信号によって制御される。
【０１０３】
画素回路１１０は、トランジスタ１１１、容量素子１１２、及び表示素子１１３を有する。表示素子１１３は、画素電極１１４と、液晶層１１６と、共通電極１１５とを有する。画素電極１１４は、陽極又は陰極のいずれか一方であり、共通電極１１５は、陽極又は陰極のいずれか他方である。
【０１０４】
画素回路１１０のトランジスタ１１１のゲートは、走査線Ｇ１と電気的に接続される。トランジスタ１１１のソース又はドレインの一方は、信号線Ｓ１と電気的に接続される。
【０１０５】
トランジスタ１１１のソース又はドレインの他方は、容量素子１１２の一方の電極及び画素電極１１４に電気的に接続される。画素電極１１４は、液晶層１１６を介して、共通電極１１５に電気的に接続される。
【０１０６】
容量素子１１２の他方の電極には、容量素子１１２の基準電圧がＣＳＣＯＭ端子を介して与えられる。共通電極１１５には、コモン電圧がＶＣＯＭ端子を介して与えられる。
【０１０７】
信号線Ｓ１から与えられる階調信号により、画素電極１１４と、共通電極１１５との間に生成された電圧により、表示素子１１３の階調が制御される機能を有している。
【０１０８】
画素回路１２０は、トランジスタ１２１、トランジスタ１２２、容量素子１２３、及び表示素子１２７を有する。表示素子１２７は、画素電極１２５と、電界発光層１２４と、共通電極１２６を有する。画素電極１２５は、陽極又は陰極のいずれか一方であり、共通電極１２６は、陽極又は陰極のいずれか他方である。
【０１０９】
画素回路１２０のトランジスタ１２１のゲートは、走査線Ｇ２と電気的に接続される。トランジスタ１２１のソース又はドレインの一方が信号線Ｓ２と電気的に接続される。
【０１１０】
トランジスタ１２１のソース又はドレインの他方は、容量素子１２３の一方の電極及びトランジスタ１２２のゲートと電気的に接続される。トランジスタ１２２のドレインには、ＡＮＯ端子及び容量素子１２３の他方の電極が電気的に接続される。トランジスタ１２２のソースは、画素電極１２５が電気的に接続される。画素電極１２５は、電界発光層１２４を介して共通電極１２６に接続される。
【０１１１】
トランジスタ１２２のドレインには、ＡＮＯ端子を介してアノード電圧が与えられる。共通電極１２６には、ＶＣａｔｈ端子を介してカソード電圧が与えられる。
【０１１２】
容量素子１２３の電極の他方がトランジスタ１２２のドレインと電気的に接続された例を示したが、ソースと電気的に接続してもよいし、他の電圧が与えられる配線又は電極と電気的に接続してもよい。
【０１１３】
信号線Ｓ２から与えられる階調信号によって、トランジスタ１２２は表示素子１２７に与える駆動電流を制御することができる。表示素子１２７に流れる駆動電流により、表示素子１２７の階調が制御される機能を有している。
【０１１４】
図６は、画素１００を説明する下面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に図示する一部の構成を省略して説明する下面図である。
【０１１５】
＜構成例１＞
図６（Ａ）で説明する画素１００は、画素回路１１０と、画素回路１２０とを有している。画素は、信号線Ｓ１、信号線Ｓ２、走査線Ｇ１、走査線Ｇ２、画素回路１１０、画素回路１２０、配線ＡＮＯ、及び配線ＣＳＣＯＭを有している。
【０１１６】
画素回路１１０は、信号線Ｓ１、走査線Ｇ１、トランジスタ１１１、容量素子１１２、及び画素電極の機能を有する反射電極２０８を有している。画素回路１２０は、信号線Ｓ２と走査線Ｇ２と、トランジスタ１２１と、トランジスタ１２２と、容量素子１２３と、画素電極１２５を有している。画素電極１２５を省略した下面図を図６（Ｂ）で示し、開口領域１５０Ｈの位置には、表示素子１２７を示した。表示素子１２７は、開口領域１６０Ｈと同じ位置に位置している。以降は図６（Ｂ）を用いて説明する。
【０１１７】
画素回路１１０では、トランジスタ１１１のソースもしくはドレインの一方が、信号線Ｓ１に電気的に接続され、トランジスタ１１１のソースもしくはドレインの他方が、コンタクト１３１を介して画素電極１１４と電気的に接続している。さらに、トランジスタ１１１のソースもしくはドレインの他方は、容量素子１１２の一方の電極に電気的に接続されている。また容量素子１１２の他方の電極には、配線ＣＳＣＯＭが電気的に接続されている。画素電極１１４より下には、図７（Ａ）に示すように表示素子１１３が形成される。
【０１１８】
画素回路１２０では、トランジスタ１２１のソースもしくはドレインの一方が、信号線Ｓ２に電気的に接続され、トランジスタ１２１のソースもしくはドレインの他方が、コンタクト１３４を介してトランジスタ１２２のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ１２２のドレインは、コンタクト１３０を介して、配線ＡＮＯに電気的に接続されている。トランジスタ１２２のドレインは、コンタクト１３２を介して、画素電極１２５に電気的に接続されている。容量素子１２３は、配線ＡＮＯと、トランジスタ１２２のゲートに接続される配線の重なる領域を用いて形成されている。画素電極１２５上には、図３（Ｂ）に示すように表示素子１２７が形成される。
【０１１９】
図６（Ｂ）に示した画素１００を例に挙げて、反射型表示素子を用いた画素回路１１０と、表示素子を用いた画素回路１２０の具体的な構成例について説明する。
【０１２０】
図７に、画素１００の断面構造の一例を示す。図６の切断線Ｘ１−Ｘ２、Ｘ３−Ｘ４における断面構造である。
【０１２１】
図７（Ａ）は画素回路１１０の断面構成例であり、図７（Ｂ）は画素回路１２０の断面構成例である。図７（Ａ）は、基板１０１と基板１０２との間に、画素回路１０３が配置された構造を有する。
【０１２２】
図７（Ａ）は、図６（Ｂ）の画素回路１１０を、切断線Ｘ１−Ｘ２を切断した断面図である。切断線Ｘ１−Ｘ２は、画素回路１２０の有する表示素子１２７の光を放射するための開口領域１５０Ｈと、容量素子１１２と、コンタクト１３１と、トランジスタ１１１とを切断している。さらに、開口領域１５０Ｈと重なる領域に画素回路１２０の表示素子１２７が配置されている。
【０１２３】
トランジスタ１１１は、絶縁層２１０の下と、絶縁層２１０の下の導電層２０１ａと、導電層２０１ａの下に位置しゲートとして機能を有する絶縁層２１１と、絶縁層２１１の下において導電層２０１ａと重なる位置にある酸化物半導体層２０２ａと、酸化物半導体層２０２ａの下においてパッシベーション層の機能を有する絶縁層２１２と、酸化物半導体層２０２ａと電気的に接続されている導電層２０３ａと、導電層２０３ｂと、を有する。
【０１２４】
絶縁層２１２の下の絶縁層２１３は、酸化物半導体層２０２ａ下にも設けられている。酸化物半導体層２０２ａ下で重なる絶縁層２１３は、防湿層の機能も有している。
【０１２５】
外部から水分等の不純物が侵入することにより、トランジスタ１１１が劣化すると、画素の階調を正しく制御できなくなる。そのため表示が劣化する。防湿膜は外部からの水の浸入を抑える機能を有している。従って、絶縁層２１３は、窒化シリコン膜、又は酸化窒素シリコン膜などを用いることが好ましい。
【０１２６】
ここで、トランジスタ１１１の上に形成される反射型液晶素子について説明をする。トランジスタ１１１は、コンタクト１３１を介して画素電極１１４と電気的に接続するために、絶縁層２１０は開口領域を有している。コンタクト１３１では、導電層２０３ａと、反射電極２０８とは、導電層２０１ｂを介して電気的に接続される。反射電極２０８は、導電層２０８ａと、導電層２０８ｂと、導電層２０８ｃとによって構成され、反射電極２０８は画素電極１１４と電気的に接続されている。
【０１２７】
表示素子１１３は、画素電極１１４、液晶層１１６、共通電極１１５で構成されている。画素電極１１４上に液晶の配向を制御する配向膜ＡＦ１と、配向膜ＡＦ１上に液晶層１１６と、液晶層１１６上に配向膜ＡＦ２と、配向膜ＡＦ２上に共通電極１１５とを有している。さらに、共通電極１１５上に絶縁層２１８と、画素１００の表示領域には、着色層ＣＦ１を有している。また、画素間を分離するために遮光膜ＢＭを有してもよい。
【０１２８】
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、又は量子ドット方式等を適用してもよい。また配向膜は用いなくてもよい。
【０１２９】
画素電極１１４と、共通電極１１５は、透光性を有する導電層である。表示素子１１３を反射型液晶素子として用いるとき、画素電極は、入射した光を反射する機能を有している。そのため画素電極１１４は導電層２０１ｂとの間に、反射電極２０８を有している。
【０１３０】
また、画素１００は、画素回路１２０を有している。図７（Ｂ）にて詳細な説明をするが、画素回路１２０が有している表示素子１２７は、基板１０２の方向へ、光を放射する機能を有している。そのため、画素電極１１４と共通電極１１５は、光を透過する機能を有している。反射電極２０８は、表示素子１２７が発光した光の導光路として機能する開口領域１５０Ｈを有し、さらに基板１０２の外から受ける外光を反射する機能を有していることが望ましい。
【０１３１】
反射電極２０８は、反射率を高くする効果を有していることが望ましい。反射率を高くすることで、外光によって反射表示を行うとき、高い輝度を得られる。また導電層２０８ａの表面は、凹凸を有していてもよい。凹凸を有することで、基板１０２の外から受ける外光を乱反射する機能を有することができる。導電層２０８ａで光を乱反射することで、外光の入射方向に依存せず、様々な方向に光を反射することができる。従って視野角を広くすることができる。さらに反射電極２０８は、トランジスタを外光から保護する遮光機能も有している。
【０１３２】
可視光の透光性を有する導電性材料として、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（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、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。
【０１３３】
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、又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、又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、上記金属材料又は合金に、ランタン、ネオジム、又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、及びランタンの合金（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。
【０１３４】
反射電極２０８は、複数の導電層で構成されてもよい。一例として、反射層として機能する導電層２０８ａ、外光に含まれる紫外域の波長についても反射する機能を有する導電層２０８ｂ、導電層２０８ｃは、導電層２０１ｂと導電層２０８ｃとを低抵抗で電気的に接続する構成にすることができる。
【０１３５】
例えば、アルミニウムは、可視光に対して高い反射率を有し、さらに２９０ｎｍ乃至３９０ｎｍの紫外域の波長に対しても高い反射率を有することが知られている。従って、導電層２０８ｂにアルミニウムを用いることで、反射電極は外光下において紫外線からトランジスタを保護する機能を有している。本実施の形態では、３層で構成した例を示したが、１層の導電層で形成してもよいし、２層、もしくはさらに複数の層で構成してもよい。
【０１３６】
画素回路１１０は、反射型液晶素子が表示するため階調信号を保持する容量素子１１２を有している。導電層２０３ａと、導電層２０１ｅと、の間に位置する絶縁層２１１によって、容量素子１１２が構成される。
【０１３７】
反射電極２０８が有する開口領域１５０Ｈは、画素回路１２０で制御された表示素子１２７の発光した光が放射され、基板１０２の方向へ放射する導光路として機能する。表示素子１２７は、画素回路１１０で制御された表示素子１１３の表示とは異なる階調の表示をすることができる。
【０１３８】
図７（Ｂ）で詳細を説明するが、表示素子１２７が形成される開口領域１６０Ｈは、開口領域１５０Ｈよりも大きくすることが好ましい。例として、図７（Ａ）では、表示素子１２７が配置される開口領域１６０Ｈは、開口領域１５０Ｈの外周部から距離ａだけ広げた面積に相当する。
【０１３９】
反射電極２０８を構成する導電層２０８ａから表示素子１２７までを距離ｄとし、開口領域１５０Ｈの外周部から開口領域１６０Ｈの外周部との差を距離ａとしたとき、図７（Ａ）に示すように頂点Ｘ、頂点Ｙ、頂点Ｚで指定される直角三角形を考えることができる。頂点Ｘから頂点Ｚを結ぶ直線と、頂点Ｙから頂点Ｚを結ぶ直線とで形成される角度が、表示素子１２７の視野角に相当する。視野角を３０度に設定するときは、距離ａは式１で算出することができ、視野角を４５度に設定するときは、式２で算出することができる。
【０１４０】
図７（Ｂ）は画素回路１２０の断面構成例である。図７（Ｂ）は、基板１０１と基板１０２との間に、画素回路１０３が配置された構造を有する。
【０１４１】
図７（Ｂ）は、図６（Ｂ）の画素回路１２０を、切断線Ｘ３−Ｘ４を切断した断面図である。切断線Ｘ３−Ｘ４は、コンタクト１３２と、トランジスタ１２２と、コンタクト１３０と、開口領域１５０Ｈと、を切断している。さらに、開口領域１５０Ｈと重なる領域に画素回路１２０の表示素子１２７が配置されている。
【０１４２】
トランジスタ１２２は、絶縁層２１０の下と、絶縁層２１０の下の導電層２０１ｃと、導電層２０１ｃの下に位置し、ゲートとして機能を有する絶縁層２１１と、絶縁層２１１の下において導電層２０１ｃと重なる位置にある酸化物半導体層２０２ｂと、酸化物半導体層２０２ｂの下においてパッシベーション層の機能を有する絶縁層２１２と、酸化物半導体層２０２ｂと電気的に接続されている導電層２０３ｄと、導電層２０３ｅと、を有する。
【０１４３】
導電層２０３ｄは、酸化物半導体層２０２ｂと電気的に接続され、また導電層２０３ｅは、酸化物半導体層２０２ｂと電気的に接続されている。また導電層２０３ｅは導電層２０１ｄとコンタクト１３０を介して電気的に接続されている。導電層２０３ｄは、コンタクト１３２を介して画素電極１２５に電気的に接続されている。導電層２０１ｃと、導電層２０１ｄは同一の層で形成されている。
【０１４４】
酸化物半導体層２０２ｂの下の絶縁層２１３は、防湿層の機能を有している。
【０１４５】
表示素子１２７は、画素電極１２５と、電界発光層１２４と、共通電極１２６を有している。開口領域１５０Ｈと重なる位置で、画素電極１２５下に電界発光層１２４が設けられ、電界発光層１２４下に共通電極１２６が設けられる。画素電極１２５から、共通電極１２６に対して電気的に接続される。
【０１４６】
トランジスタ１２２から、コンタクト１３２を介して、電界発光層１２４へ電流が供給されることで、表示素子１２７の階調が制御される。表示素子１２７は、開口領域１５０Ｈを導光路として、基板１０２の方向へ発光する機能を有している。
【０１４７】
表示素子１２７は、開口領域１５０Ｈに重なり合う領域より広い面積が、発光することが望ましい。開口領域１６０Ｈを大きくすることで、光の取り出し角度が広くなり、視野角による階調の変化を抑えることができる。ただし、開口領域１５０Ｈから放射する光を効率よく用いるために、視野角の拡大に影響しない反射電極２０８の下に配置された表示素子１２７は、発光しないことが望ましい。そのため、絶縁層２１６に開口領域１６０Ｈを有することで、表示素子１２７の発光領域を決めることができる。
【０１４８】
絶縁層２１３の下に、平坦化膜として絶縁層２１５を設ける。絶縁層２１５にコンタクト１３２を設け、その下に画素電極１２５を設ける。画素電極１２５の下に絶縁層２１６を設け、開口領域１６０Ｈを設ける。開口領域１６０Ｈに重なる領域に電界発光層１２４を設け、電界発光層１２４の下に、共通電極１２６を設ける。
【０１４９】
絶縁層２１５は有機絶縁膜が望ましい。有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリル、又はポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。
【０１５０】
図７（Ｂ）では、開口領域１５０Ｈの外周部から距離ａに相当する開口領域１５０Ｈより広い面積の開口領域１６０Ｈに配置された表示素子１２７の一部を示す。図７（Ａ）と同様に、設定したい視野角に応じて、距離ａを決めることとができる。
【０１５１】
図７（Ｂ）では、開口領域１５０Ｈと重なる位置、さらに表示素子１２７の視野角に対しても覆う位置に、着色層ＣＦ１を配置した例を示す。しかし着色層ＣＦ１は必ずしも有しなくてもよい。表示素子１２７に白色表示素子を用いてカラー表示をする場合は、着色層ＣＦ１を有した構造が望ましい。しかしながらＲ，Ｇ，Ｂで発光する単色表示素子を用いた場合は、着色層ＣＦ１を用いない構造の方が望ましい。もしくは、Ｒ，Ｇ，Ｂで発光する単色表示素子を用いた場合においても、着色層ＣＦ１を用いることで、より高い色純度を得ることができる。
【０１５２】
なおトランジスタが有する酸化物半導体層２０２ａ、もしくは酸化物半導体層２０２ｂの下に位置する絶縁層２１２の上に、導電層２０４ａを配置してもよい。導電層２０４ａはバックゲート電極の機能を有する。酸化物半導体層２０２ａと絶縁層２１２が接する領域より大きな領域で、かつ酸化物半導体層２０２ａ又は酸化物半導体層２０２ｂの側壁が覆われることが好ましい。
【０１５３】
図８（Ａ）は、図７（Ａ）、（Ｂ）において、トランジスタ１１１、トランジスタ１２１、又はトランジスタ１２２のチャネル形成領域の上を覆ってバックゲートを配置するときは、導電層２０４ａにて形成することができる。さらに、図８（Ｂ）には、トップゲート構造のトランジスタを示す。トップゲート構造を用いることで、走査線の容量負荷を小さくすることができる。
【０１５４】
バックゲートを有するトランジスタは、トランジスタのゲート又はソースと、バックゲートが電気的に接続されることが望ましい。トランジスタがバックゲートを有することで、トランジスタは信頼性を高めることができる。さらに、オン電流を高めることができるため、トランジスタのサイズを小さくすることができる。ただし、バックゲートは他の配線に電気的に接続してもよい。回路の特性に応じて接続先は選択することができる。
【０１５５】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性については、特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。
【０１５６】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、酸化物半導体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を適用できる。
【０１５７】
特にシリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
【０１５８】
なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。酸化物半導体を半導体層に有するトランジスタについては、実施の形態４にてさらに詳細を説明する。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、反射型表示素子として液晶素子を用いた表示装置の構成を例示したが、反射型表示素子として、液晶素子のほかに、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）方式等を適用した表示素子などを用いることができる。
【０１６０】
また、発光型表示素子として、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の表示素子を用いることができる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、又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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、表示装置に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、表示装置に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を有していなくてもよい。
【０１６７】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６８】
（実施の形態２）
［表示装置の構成例］
図９（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置３００の斜視概略図である。表示装置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９（Ａ）では、基板３６１を破線で明示している。
【０１６９】
また、基板３６１上にはタッチセンサを設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサ３６８を表示部３６２に重ねて設ける構成とすればよい。又は、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他、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。
【０１７０】
表示装置３００は実施の形態１で説明した表示装置１４に相当し、表示部３６２は、表示領域５１乃至５３に相当する。
【０１７１】
図９（Ｂ）は、表示装置３００に用いた表示モジュール８０００に、タッチセンサを設けた例を示す。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、及びバッテリ８０１１を有する。表示パネル８００６は図１６（Ａ）の表示装置３００を用いることができる。
【０１７２】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
【０１７３】
上部カバー８００１及び下部カバー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。
【０１７４】
また、表示パネル８００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
【０１７５】
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。
【０１７６】
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、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。
【０１７７】
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０１７８】
図９（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。
【０１７９】
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及び受光部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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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及び導光部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。
【０１８６】
ここで、表示装置３００の説明に戻る。表示装置３００は、表示部３６２、回路部３６４、配線３６５、回路部３６６等を有する。基板３５１には、例えば回路部３６４、配線３６５、回路部３６６及び画素電極として機能する電極３１１ｂ等が設けられる。また図１６では基板３５１上にＩＣ３７３及び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、表示装置３００とＩＣ３７３、ＦＰＣ３７２を有する表示モジュールということもできる。
【０１８７】
回路部３６４及び回路部３６６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。
【０１８８】
配線３６５及び配線３６７は、表示部や回路部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、又はＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
【０１８９】
また、図９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としての機能を有するＩＣを適用できる。なお表示装置３００が走査線駆動回路及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を介して表示装置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、基板３５１に設けられていてもよい。
【０１９０】
図９には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２は、実施の形態１で説明した表示領域５１乃至５３に相当する。表示部３６２には、複数の表示素子が有する電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、電極３１１ｂは実施の形態１の表示素子１１３の反射電極２８０に相当している。
【０１９１】
また、図９に示すように、電極３１１ｂは開口を有する。さらに電極３１１ｂよりも基板３５１側に、表示素子３６０を有する。表示素子３６０からの光は、電極３１１ｂの開口を介して基板３６１側に射出される。表示素子３６０は実施の形態１の表示素子１２７に相当している。
【０１９２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、アプリケーション例としてナビゲーションシステムに実施の形態１の表示装置を適用した例について、図１０乃至図１３を用いて説明する。
【０１９３】
図１０（Ａ）で示すナビゲーションシステム９３０は、折り畳み可能な構造を有している。図１０（Ａ）は、ナビゲーションシステム９３０の構成例を示している。図１０（Ｂ）は、ナビゲーションシステム９３０のシステムブロック図である。
【０１９４】
図１０（Ａ）で示すナビゲーションシステム９３０は、筐体１１、筐体１２、ヒンジ１３、表示装置１４、カメラ４１３ａ、カメラ４１３ｂ、光センサ４１７、スピーカ４１９、マイク４２０等を有している。表示装置４３０は、筐体１１及び筐体１２に、組み込まれている。表示装置１４に重なりあう位置にタッチセンサ４１８が配置されている。
【０１９５】
筐体１１と、筐体１２とは、ヒンジ１３で回転可能に連結されている。ナビゲーションシステム９３０は、筐体１１と、筐体１２とが閉じた状態と、図１（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。また、ヒンジ１３は筐体１１と筐体１２とを開いたときに、これらの角度より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望ましい。図１０（Ａ）では、１３５度でロックがかかった例を示す。
【０１９６】
表示装置４３０は、表示領域５１、表示領域５２、及び表示領域５３を有し、図２で示した画素を有している。筐体１１には、表示領域５１が配置され、筐体１２には、表示領域５２が配置されている。筐体１１と筐体１２は、ヒンジ１３によって連結されており、筐体１１、ヒンジ１３、及び筐体１２に、表示領域５３が配置されている。ヒンジ１３によって、表示装置４３０は、表示領域５１と異なる角度に表示領域５２を固定する機能を有しているため、表示領域５３は曲率を有することで、シームレスな表示面を構成することができる。
【０１９７】
図１０（Ｂ）は、ナビゲーションシステム９３０のシステムブロック図である。ナビゲーションシステム９３０は、ＣＰＵ４１０、ディスプレイコントローラ４１１、メモリ４１２、カメラ４１３（カメラ４１３ａ及びカメラ４１３ｂ）、ＧＰＳ通信モジュール４１４、ジャイロセンサ４１５、加速度センサ４１６、光センサ４１７、タッチセンサ４１８、スピーカ４１９、マイク４２０、バッテリ４２１、通信モジュール４２２、及び表示装置４３０などで構成されている。なお、カメラ４１３ａは筐体１１の裏面領域に設けられる。
【０１９８】
ＣＰＵ４００は、メモリ４１２に記憶されている制御プログラムによって、システム全体を管理する機能を有し、制御プログラムは必要に応じて周辺機器と通信を行うことができる。ナビゲーションシステム９３０においては、ＧＰＳ通信モジュールから取得した位置情報と、地図情報とを統合し、表示装置４３０に表示する機能を有している。
【０１９９】
表示装置４３０は、外光の反射を用いて表示する反射型液晶素子を用いて表示する反射型液晶表示装置４３１と、自発光素子を用いた発光表示装置４３２とを、光センサ４１７を用いて環境光を検出し、最適な表示方法を選択して表示することができる。
【０２００】
太陽光の下など明るい環境では、反射型液晶表示装置４３１を用いて表示を行い、外光を得られない環境下においては、発光表示装置４３２を用いて表示を行い、蛍光灯の下や、トンネル内など、十分な外光を得られない環境下においては、反射型液晶表示装置４３１と、発光表示装置４３２の両方を用いてハイブリッド表示を行うことができる。
【０２０１】
表示装置４３０は、表示領域５１、表示領域５２、及び表示領域５３を個別に更新する機能を有していることが望ましい。従って、表示装置４３０の表示を制御するゲートドライバは、デコーダタイプが望ましい。デコーダタイプのゲートドライバは、表示を更新したい画素が接続される走査線を選択することができるので、表示の更新を管理するのに適している。シフトレジスタを用いたゲートドライバで表示の更新を管理してもよい。
【０２０２】
またメモリ４１２は、ディスプレイコントローラ４１１のフレームメモリの機能を有している。ディスプレイコントローラ４１１は、反射型液晶表示装置４３１と、発光表示装置４３２とを、使用状況に応じて切り替えて、表示装置４３０に信号を送るためのデータの一次保持領域として使用される。
【０２０３】
カメラ４１３ａ（図１０（Ａ）では筐体１１に設けられ、非表示）は、入射光に応じた撮像画像を取得する機能を有する。カメラ４１３ａで撮像した画像に対して、目的地の方向、行程距離、ルート等の情報を付加した画像を表示することができる。
【０２０４】
ジャイロセンサ４１５は、方向変化を電気信号として出力する機能を有する。端末の向きを認識することで、ナビゲーションの精度を向上させることができる。
【０２０５】
加速度センサ４１６は、傾きや加速度情報を電気信号として出力する機能を有する。ＧＰＳ情報が取得できない場合に端末位置を認識するために加速度センサ４１６の出力情報を利用することができる。
【０２０６】
タッチセンサ４１８から入力される信号によって、ナビゲーションシステム９３０の設定、起動、終了等の制御が行われる。さらに、カメラ４１３ｂ、スピーカ４１９、マイク４２０、通信モジュール４２２等を用いて、通話、ＴＶ電話、チャット、メール等を行うための、設定、起動、終了などの制御が行われる。
【０２０７】
図１１には、一例としてナビゲーションシステム９３０の表示モードを示している。３つの表示モードを有し、それぞれの表示モードによって、表示領域５１乃至５３の表示を切り替えることができる。
【０２０８】
Ｍｏｄｅ１は、メニューを表示し、ナビゲーションシステム９３０の設定を行うことができる。目的地、中継地、ナビゲーション中のインフォメーションの選択、インフォメーションの種類の設定など、様々な設定ができる。操作者にとって地図を見ながら、ルートを設定することで、利便性を高めることができる。地図情報を表示領域５１に表示し、設定情報を表示領域５２及び５３に表示してもよい。操作者は自由に表示内容を切り替えて使用することができる。
【０２０９】
設定情報など、静止画の表示においては、酸化物半導体を半導体層に有するトランジスタは、オフリークが少ないため、表示の更新を少なくすることができる。従って、静止画を表示するときは消費電力を小さくすることができる。酸化物半導体を半導体層に有するトランジスタについては、実施の形態４にてさらに詳細を説明する。デコーダタイプのゲートドライバと組み合わせることで、表示領域を選択して、フレームの更新レートを管理することができ、さらに消費電力を小さくすることができる。
【０２１０】
Ｍｏｄｅ２は、ナビゲーション中の位置情報と地図情報を表示している。表示領域５１にナビゲーション情報を表示し、表示領域５２にナビゲーションのルート情報、分岐点の距離情報などが表示される。表示領域５３に次の分岐点までの距離情報や、例えば交差点の地名などを表示することができる。
【０２１１】
図１０（Ａ）に示した表示例は、Ｍｏｄｅ２を例として示した。Ｍｏｄｅ２は、設定画面において、分岐点までの距離を登録することで、ＧＰＳモジュールにより検知した位置情報から算出し、Ｍｏｄｅ２の表示に自動で切り替えることができる。ただし、常にＭｏｄｅ２又はＭｏｄｅ３の表示方法に固定することもできる。
【０２１２】
Ｍｏｄｅ３は、ナビゲーション中の位置情報と地図情報を表示している。表示領域５１乃至５３を一つの表示領域として使用することができる。ナビゲーション中に、通知情報がある場合に、曲率を有する表示領域５３に表示する機能を有している。
【０２１３】
表示領域５３に、通知情報が割り込んで表示されるために、強調表示されることが望ましい。強調表示によって、視認性と、認知性とを高める効果がある。通知情報の種類としては、通話、ＴＶ電話、チャット、メール等のコミュニケーションツール、もしくは周辺の店舗情報、イベント情報などを表示することができる。通知情報の種類は、Ｍｏｄｅ１において設定をすることができる。
【０２１４】
Ｍｏｄｅ２とＭｏｄｅ３とは、設定により自動で切り替えることができる。またＭｏｄｅ２の表示モードで、表示領域５３にだけ通知情報を表示することもできる。
【０２１５】
本実施の形態で示したナビゲーションシステム９３０は、小型で可搬性に優れている。そのため、歩行、ジョギング、マラソンなどの運動時に携帯することができる。さらに、車輪もしくはモータを動力として移動する移動手段にも設置することができる。移動手段としては、自転車、電動機付自転車、バイク、車、電車、飛行機、船舶などにも設置することができる。ヒンジ１３を有することで、表示角度を変えることができるため、設置面積を小さくすることができる。従って、容易に設置が可能で、さらに着脱も容易になる。
【０２１６】
また表示領域が広く、情報量を多く表示することができる。表示領域５１と、表示領域５２の視野角を合わせることで、折り畳み式の構成においても、視認性は劣化しない。また、表示領域５３が曲面を有しているため、表示領域５１乃至５３を一つの表示領域として、地図情報などを見るときにもシームレスな表示を提供することができる。
【０２１７】
さらに、ナビゲーション中は、早朝や夜間など外光がない環境、トンネルの中や建物の中など蛍光灯や特殊な光源の環境、さらに太陽光の下など非常に明るい環境など、様々な外光の変化が存在する。いずれの場合も、光センサ４１７及びＧＰＳ通信モジュール４１４からの位置情報から、ＣＰＵは判断することができ、反射型液晶表示装置４３１と、発光表示装置４３２と、を組み合わせて最適な表示を提供することができる。
【０２１８】
図１２は、ナビゲーションシステム９３０の処理をフローチャートで示す。
【０２１９】
Ｓｔｅｐ１は、Ｍｏｄｅ１における設定を行う。
【０２２０】
Ｓｔｅｐ２は、Ｍｏｄｅ１における、目的地の設定を行う。ナビゲーションを行う上で目的地が未設定の場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。
【０２２１】
Ｓｔｅｐ３は、ナビゲーションシステムを用いたルート案内がスタートする。Ｍｏｄｅ３の表示モードになり、表示領域５１乃至５３に地図情報及び、ＧＰＳ通信モジュール４１４で検出した、現在位置の情報を表示する。
【０２２２】
Ｓｔｅｐ４は、新たに現在位置の情報をＧＰＳ通信モジュール４１４から取得する。Ｍｏｄｅ３の表示モードを基本とする。
【０２２３】
Ｓｔｅｐ５は、分岐点に近づいて表示をする必要があるか判断する。表示する必要がなければ、ＳＴＥＰ７に移行する。
【０２２４】
Ｓｔｅｐ６は、Ｓｔｅｐ５において分岐点の表示を行う距離内に入ったことを示す。表示モードはＭｏｄｅ２に移行し、表示領域５１には、図１０（Ａ）に示したように案内表示６１及び方向指示６２などの表示オブジェクトが表示される。表示領域５２は、現在位置から先に想定される分岐ポイントの詳細をリストとして表示する。表示領域５３には、直近の分岐に関する詳細が表示される。表示領域５３は、明るさや、塗りつぶし、点滅等、様々な方法を用いて、操作者に注意喚起を促すことができる。表示領域５３はＳｔｅｐ１の設定で、表示方法を選択することができる。分岐ポイントを通過したあとは、Ｓｔｅｐ７に移行する。
【０２２５】
Ｓｔｅｐ７は、表示モードがＭｏｄｅ２又はＭｏｄｅ３において判断される。操作者への通知情報があれば、表示領域５３の情報を更新する。通知情報がなければＳｔｅｐ９に移行する。
【０２２６】
Ｓｔｅｐ８は、通知情報を表示領域５３に表示する。通知情報の種類としては、通話、ＴＶ電話、チャット、メール等のコミュニケーションツールからの通知、もしくは周辺の店舗情報、イベント情報などを表示することができる。表示の終了後は、Ｓｔｅｐ９に移行する。
【０２２７】
Ｓｔｅｐ９は、Ｓｔｅｐ４におけるＧＰＳ通信モジュール４１４からの情報を基に、地図情報と、現在位置情報を更新する。
【０２２８】
Ｓｔｅｐ１０は、目的地に到着したかを判断する。目的地に到着したときは、表示領域５１乃至５３のいずれか、もしくは全て、もしくは表示領域５１乃至５３を一つの表示領域として目的地到着の表示、移動距離、移動時間などの詳細を表示し、ナビゲーションを終了することができる。目的地に到着せず、ナビゲーションの途中であれば、Ｓｔｅｐ４に移行する。
【０２２９】
これらのＳｔｅｐを実行することで、折り畳み可能なナビゲーションシステム９３０を用いて快適な表示と、ルート案内を実現することができる。
【０２３０】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２３１】
（実施の形態４）
【０２３２】
〔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。図７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。
【０２３３】
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０２３４】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０２３５】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む金属酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。
【０２３６】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０２３７】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛及びＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジム又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。
【０２３８】
半導体層を構成する金属酸化物がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
【０２３９】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる、半導体層よりも下層の配線は電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。
【０２４０】
半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上のキャリア密度の金属酸化物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性又は実質的に高純度真性な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する金属酸化物であるといえる。
【０２４１】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０２４２】
半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０２４３】
また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又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。
【０２４４】
また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０２４５】
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、又は、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、又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。
【０２４６】
非晶質構造の金属酸化物膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。又は、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。
【０２４７】
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、又は積層構造を有する場合がある。
【０２４８】
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【０２４９】
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又は単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性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、ＯＳ  ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
【０２５０】
本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅと定義する。
【０２５１】
つまり、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、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又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元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
【０２５２】
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、及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。
【０２５３】
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）、又は金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。
【０２５４】
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。特にインジウム及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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種）が含まれていてもよい。
【０２５５】
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。）、又はインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及び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。）、又はガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及び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、又は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。
【０２５６】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０２５７】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及び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）、又は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。
【０２５８】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又は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。
【０２５９】
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、及び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。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２６０】
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。
【０２６１】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０２６２】
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、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又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。
【０２６３】
＜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。
【０２６４】
≪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、及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。
【０２６５】
各試料の作製方法について、説明する。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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、室温又はＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、又は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％、又は１００％とすることで、９個の試料を作製する。
【０２６８】
≪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。
【０２６９】
図１３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１３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。
【０２７０】
図１３に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、又は、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、被形成面又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。
【０２７１】
また、図１３に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、又は、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。従って、成膜時の基板温度が低い、又は、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０２７２】
≪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．、及び酸素ガス流量比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、及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。）。
【０２７３】
ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、及び断面像（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。
【０２７４】
図１４（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図１４（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。
【０２７５】
≪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．、及び酸素ガス流量比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。
【０２７６】
図１４（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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、及び黒点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１４（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図１４（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図１４（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図１４（Ｆ）、及び黒点ａ５の結果を図１４（Ｇ）に示す。
【０２７７】
図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）、図１４（Ｅ）、図１４（Ｆ）、及び図１４（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。
【０２７８】
また、図１４（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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、及び黒点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１４（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図１４（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図１４（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図１４（Ｋ）、及び黒点ｂ５の結果を図１４（Ｌ）に示す。
【０２７９】
図１４（Ｈ）、図１４（Ｉ）、図１４（Ｊ）、図１４（Ｋ）、及び図１４（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。
【０２８０】
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軸が被形成面又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軸及びｂ軸は配向性を有さないことがわかる。
【０２８１】
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。
【０２８２】
成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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。従って、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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、及び断面方向において、配向性は有さない。
【０２８３】
以上より、成膜時の基板温度が低い、又は、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。
【０２８４】
≪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．、及び酸素ガス流量比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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
図１５には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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１５（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１５（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１５（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１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１５（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比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１５に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。
【０２８７】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１５（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．、及び酸素ガス流量比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１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１５（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。
【０２８８】
図１５（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１５（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。
【０２８９】
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１５（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。従って、実線で囲む範囲は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１などが主成分である領域である。
【０２９０】
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１５（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。従って、破線で囲む範囲は、ＧａＯＸ３、又はＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４などが主成分である領域である。
【０２９１】
また、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１５（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、又は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。
【０２９２】
このように、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０２９３】
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、又は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。又は、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。
【０２９４】
また、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１５（Ｃ）より、ＧａＯＸ３などが主成分である領域、及びＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、又は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。
【０２９５】
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、又は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。
【０２９６】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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、又は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、又は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。
【０２９７】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又は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。
【０２９８】
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、又は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）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０２９９】
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様々な半導体装置に最適である。
【０３００】
また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、該トランジスタを、駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲート線駆動回路に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。また、該トランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行う信号線駆動回路（特に、信号線駆動回路が有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
【０３０１】
また、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタは低温ポリシコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、半導体層にＣＡＣ−ＯＳを有するトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。
【０３０２】
又は、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。
【０３０３】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線は電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することできるため好ましい。このとき、特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
【０３０４】
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。
【０３０５】
（実施の形態５）
図１６に、本発明の一態様に係る表示装置を有する携帯端末に適用可能な電子機器の具体例を示す。図１６（Ａ）乃至（Ｆ）いずれの電子機器においても、曲面や、複数の方向に対して表示面を有している。実施の形態１で示した表示装置を用いることで、視野角は制御可能であり表示品質は劣化しない快適な表示を得ることができる。
【０３０６】
実施の形態１、図１６（Ａ）、及び図１６（Ｃ）では二つの筐体の内角に対して視野角制御を行った電子機器の例を示したが、図１６（Ｂ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）では、１８０度を超える外角に向けて視野角制御を行うことができる。
【０３０７】
図１６（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体５００１、筐体５００２、本発明の一態様に係る表示装置５００３、マイクロホン５００５、スピーカ５００６、操作キー５００７、スタイラス５００８等を有する。携帯型ゲーム機に本発明の一態様に係る表示装置５００３を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５００３に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３０８】
図１６（Ｂ）は腕時計型の携帯端末であり、筐体５２０１、本発明の一態様に係る表示装置５２０２、ベルト５２０３、光センサ５２０４、スイッチ５２０５等を有する。腕時計型の携帯端末に本発明の一態様に係る表示装置５２０２を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５２０２に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３０９】
図１６（Ｃ）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、本発明の一態様に係る表示装置５３０３、光センサ５３０４、光センサ５３０５、スイッチ５３０６等を有する。表示装置５３０３は、筐体５３０１及び筐体５３０２によって支持されている。そして、表示装置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及び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、表示装置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、上記角度の変化を表示装置５３０３において使用条件の情報として用いても良い。タブレット型のパーソナルコンピュータに本発明の一態様に係る表示装置５３０３を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５３０３に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３１０】
図１６（Ｄ）は自動車等の移動体における運転席の周辺を表す図であり、ハンドル５８０１、ピラー５８０２、ドア５８０３、フロントガラス５８０４、本発明に一態様に係る表示装置５８０５等を有する。表示装置５８０５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。そのため、平面や異なる曲面を有する自動車のダッシュボードにおいて、計器類を表示するインストルメントパネルに適用することができる。自動車のインストルメントパネルに本発明の一態様に係る表示装置５８０５を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５８０５に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３１１】
図１６（Ｅ）は腕時計型の携帯端末であり、曲面を有する筐体５７０１、本発明の一態様に係る表示装置５７０２等を有する。本発明の一態様に係る表示装置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に表示装置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。そして、腕時計型の携帯端末に本発明の一態様に係る表示装置５７０２を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５７０２に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３１２】
図１６（Ｆ）は携帯電話であり、曲面を有する筐体５９０１に、本発明の一態様に係る表示装置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。携帯電話に本発明の一態様に係る表示装置５９０２を用いることで、使用環境における外光の強度に左右されずに、表示装置５９０２に表示品質の高い画像を表示することができ、消費電力も抑えることができる。
【０３１３】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０３１４】
Ａ１    画素
Ａ２    画素
ＡＦ１    配向膜
ＡＦ２    配向膜
ＡＮＯ    配線
Ｂ１    表示面
Ｂ２    表示方向
Ｂ１１    表示面
Ｃ１    表示面
Ｃ２    表示方向
Ｃ１１    表示面
ＣＳＣＯＭ    配線
ＣＦ１    着色層
Ｇ１    走査線
Ｇ２    走査線
Ｒ１    入射方向
Ｒ２    方向
Ｒ３    入射方向
Ｒ４    方向
Ｒ３０    角度
Ｒ４５    角度
Ｒ４５Ｃ    表示方向
Ｒ９０    角度
Ｒ９０Ｂ    表示方向
Ｓ１    信号線
Ｓ２    信号線
１０    電子機器
１１    筐体
１２    筐体
１３    ヒンジ
１４    表示装置
３０    視野角
４５    視野角
５１    表示領域
５２    表示領域
５３    表示領域
６１    案内表示
６２    方向指示
１００    画素
１０１    基板
１０２    基板
１０３    画素回路
１１０    画素回路
１１１    トランジスタ
１１２    容量素子
１１３    表示素子
１１４    画素電極
１１５    共通電極
１１６    液晶層
１２０    画素回路
１２１    トランジスタ
１２２    トランジスタ
１２３    容量素子
１２４    電界発光層
１２５    画素電極
１２６    共通電極
１２７    表示素子
１３０    コンタクト
１３１    コンタクト
１３２    コンタクト
１３４    コンタクト
１５０    開口領域
１５０Ｈ    開口領域
１６０    開口領域
１６０Ｈ    開口領域
２００    層
２０１ａ    導電層
２０１ｂ    導電層
２０１ｃ    導電層
２０１ｄ    導電層
２０１ｅ    導電層
２０２ａ    酸化物半導体層
２０２ｂ    酸化物半導体層
２０３ａ    導電層
２０３ｂ    導電層
２０３ｄ    導電層
２０３ｅ    導電層
２０４ａ    導電層
２０８    反射電極
２０８ａ    導電層
２０８ｂ    導電層
２０８ｃ    導電層
２１０    絶縁層
２１１    絶縁層
２１２    絶縁層
２１３    絶縁層
２１５    絶縁層
２１６    絶縁層
２１８    絶縁層
２８０    反射電極
３００    表示装置
３１１ｂ    電極
３５１    基板
３６０    表示素子
３６１    基板
３６２    表示部
３６４    回路部
３６５    配線
３６６    回路部
３６７    配線
３６８    タッチセンサ
３７２    ＦＰＣ
３７３    ＩＣ
４００    ＣＰＵ
４１０    ＣＰＵ
４１１    ディスプレイコントローラ
４１２    メモリ
４１３    カメラ
４１３ａ    カメラ
４１３ｂ    カメラ
４１４    ＧＰＳ通信モジュール
４１５    ジャイロセンサ
４１６    加速度センサ
４１７    光センサ
４１８    タッチセンサ
４１９    スピーカ
４２０    マイク
４２１    バッテリ
４３０    表示装置
４３１    反射型液晶表示装置
４３２    発光表示装置
９００    電子機器
９０１    筐体
９０１ａ    筐体
９０１ｂ    筐体
９０２    表示部
９０３    ヒンジ
９１０    電子機器
９１１ａ    筐体
９１１ｂ    筐体
９１２    表示部
９１３    ヒンジ
９１４ａ    操作ボタン
９１４ｂ    操作ボタン
９１５    カートリッジ
９２０    電子機器
９２１ａ    筐体
９２１ｂ    筐体
９２２    表示部
９２３    ヒンジ
９３０    ナビゲーションシステム
５００１    筐体
５００２    筐体
５００３    表示装置
５００５    マイクロホン
５００６    スピーカ
５００７    操作キー
５００８    スタイラス
５２０１    筐体
５２０２    表示装置
５２０３    ベルト
５２０４    光センサ
５２０５    スイッチ
５３０１    筐体
５３０２    筐体
５３０３    表示装置
５３０４    光センサ
５３０５    光センサ
５３０６    スイッチ
５３０７    ヒンジ
５７０１    筐体
５７０２    表示装置
５８０１    ハンドル
５８０２    ピラー
５８０３    ドア
５８０４    フロントガラス
５８０５    表示装置
５９０１    筐体
５９０２    表示装置
５９０３    カメラ
５９０４    スピーカ
５９０５    ボタン
５９０６    外部接続部
５９０７    マイク
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】
2018059983.tif 000003
【図２】
2018059983.tif 000004
【図３】
2018059983.tif 000005
【図４】
2018059983.tif 000006
【図５】
2018059983.tif 000007
【図６】
2018059983.tif 000008
【図７】
2018059983.tif 000009
【図８】
2018059983.tif 000010
【図９】
2018059983.tif 000011
【図１０】
2018059983.tif 000012
【図１１】
2018059983.tif 000013
【図１２】
2018059983.tif 000014
【図１３】
2018059983.tif 000015
【図１４】
2018059983.tif 000016
【図１５】
2018059983.tif 000017
【図１６】
2018059983.tif 000018