(57)【要約】【課題】強光下でも視認性の良好な表示装置を提供する。【解決手段】第１の基板と第２の基板との間に、可視光を反射する機能を有する第１の表示素子および可視光を透過する機能を有する第２の表示素子を有する。強光下では第１の表示素子を動作させ、弱光下では第２の表示素子を動作させることで視認性が良好な表示を行うことができる。また、第２の基板の第１面にはタッチセンサが設けられ、当該第１面と対向する第２面には反射防止層が設けられる。したがって、強光下において、表示面の外光反射を十分に抑えることができ、視認性をさらに向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する表示装置であって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは互いに重なる領域を有し、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、前記第１の基板の第１の面と前記第２の基板の第１の面との間に設けられ、
前記第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、
前記第２の表示素子は、可視光を透過する機能を有し、
前記第２の基板の第１の面と、前記第１の表示素子および前記第２の表示素子との間には、前記入力装置が設けられ、
前記第２の基板の第１の面に対向する第２の面上には反射防止層が設けられ、
前記第１の基板の第１の面上には前記駆動回路が設けられ、
前記入力装置および前記駆動回路は、可撓性を有する配線を介して電気的に接続される表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、同一の画素ユニット内に設けられている表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記駆動回路は、前記第１の表示素子、前記第２の表示素子および前記入力装置を駆動する機能を有する表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第２の基板の第１の面および第２の面に前記反射防止層が設けられている表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記反射防止層は、誘電体層である表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記反射防止層は、アンチグレアパターンを有する表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記入力装置は、前記第２の基板の第１の面上に設けられた第１の層と、前記第１の層に接して設けられた第２の層と、を有する配線を有し、
前記第１の層は、前記第２の層よりも可視光の反射率が低い表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子と、前記入力装置との間に光拡散板および偏光板が設けられている表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタとそれぞれ電気的に接続されている表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置を有し、
前記表示部と重なる位置に入力装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、それらの駆動方法、またはそれらの作製方法に関する。特に、曲面に表示が可能な表示装置（表示パネル）に関する。または、曲面に表示が可能な表示装置を備える電子機器、発光装置、照明装置、またはそれらの作製方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮発光装置、表示装置、電子機器、照明装置および電子機器は半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００３】
近年、スマートフォンやタブレット型端末などの電子機器が広く普及し、屋外で情報通信を利用する機会が増えている。また、電子機器が備える表示装置の分野においては、限られた容量のバッテリで長時間の動作が可能な低消費電力技術の開発が競われている。例えば、酸化物半導体を有するオフ電流の低いトランジスタを画素に用いることで、画像信号を長時間保持する低消費電力の液晶表示装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、電子機器が備える表示装置として、反射型液晶表示装置および透過型液晶表示装置とを組み合わせた表示装置が提案されている。例えば、反射型液晶表示装置の利点を生かし、かつ、周囲照明光が弱い環境下での使用を可能にする液晶表示装置として、入射光の一部を透過し、残りの入射光は反射させる、いわゆる半透過性の反射膜を用いた液晶表示装置が特許文献２に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４１５２２号公報
【特許文献１】特開２００２−３７２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器が備える表示装置には、バックライトを光源とした透過型の液晶素子や自発光型の有機ＥＬ素子などが多く用いられている。これらの表示素子は屋内での視認性は良好であるが、晴天時の屋外などの強光下では表示面における外光反射が強いため、表示装置の内部から放たれる光（表示）の視認性が低下する。
【０００７】
そのため、強光下では外光の反射を利用した反射型の表示素子を用いることが好ましい。例えば、反射型の液晶素子を用いた表示装置は、外光強度が強いほど視認性は向上する。ただし、表示装置の表示面は数％の反射率を有するガラス基板や樹脂基板などが用いられるため、外光反射が表示に与える影響は解決していない。
【０００８】
また、従来の半透過性の反射膜を用いた液晶表示装置では、１つのトランジスタで反射型の液晶表示素子および透過型の液晶表示素子を制御しているため、反射型の液晶表示素子と、透過型の液晶表示素子と、をそれぞれ独立して制御できない問題があった。また、バックライトの光を効率的に利用できていない問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の一態様では、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することを目的の一つとする。または、可視光を透過する機能を有する表示素子および可視光を反射する機能を有する表示を備えた表示装置を提供することを目的の一つとする。または、低消費電力の表示システムを提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な電子機器を提供することを目的の一つとする。
【００１０】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。また、上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、可視光を発する機能を有する表示装置、可視光を反射する機能を有する表示装置、可視光を発する機能および可視光を反射する機能を有する表示装置を用いた表示装置に関する。また、当該表示装置を有する電子機器に関する。
【００１２】
本発明の一態様は、第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する表示装置であって、第１の基板と第２の基板とは互いに重なる領域を有し、第１の表示素子および第２の表示素子は、第１の基板の第１の面と第２の基板の第１の面との間に設けられ、第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第２の表示素子は、可視光を透過する機能を有し、第２の基板の第１の面と、第１の表示素子および第２の表示素子との間には、入力装置が設けられ、第２の基板の第１の面に対向する第２の面上には反射防止層が設けられ、第１の基板の第１の面上には駆動回路が設けられ、入力装置および駆動回路は、可撓性を有する配線を介して電気的に接続される表示装置である。
【００１３】
第１の表示素子および前記第２の表示素子は、同一の画素ユニット内に設けることができる。
【００１４】
駆動回路は、第１の表示素子、第２の表示素子および入力装置を駆動する機能を有することができる。
【００１５】
反射防止層は、第２の基板の第２の面にも設けられていてもよい。
【００１６】
反射防止層は誘電体層で形成することができる。または、アンチグレアパターンで反射防止層を形成してもよい。
【００１７】
入力装置は、第２の基板の第１の面上に設けられた第１の層と、第１の層に接して設けられた第２の層と、を有する配線を有し、第１の層は、第２の層よりも可視光の反射率が低い材料で形成することが好ましい。
【００１８】
第１の表示素子および第２の表示素子と、入力装置との間に光拡散板および偏光板が設けられていることが好ましい。
【００１９】
第１の表示素子および第２の表示素子は、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタとそれぞれ電気的に接続されていることが好ましい。
【００２０】
なお、本明細書中において、表示装置（表示部）にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールは、表示装置を含む場合がある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様を用いることで、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することができる。または、可視光を発する機能を有する表示素子および可視光を反射する機能を有する表示を備えた表示装置を提供することができる。または、低消費電力の表示システムを提供することができる。または、新規な表示装置を提供することができる。または、新規な電子機器を提供することができる。
【００２２】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】表示装置を説明する図。
【図２】反射防止層を説明する図。
【図３】表示装置を説明する図。
【図４】駆動回路とＦＰＣの接続例を説明する図。
【図５】アイドリングストップ駆動を説明する図。
【図６】画素ユニットを説明する図。
【図７】画素ユニットを説明する図。
【図８】画素ユニットを説明する図。
【図９】表示装置の回路を説明する図および画素の上面図。
【図１０】表示装置の回路を説明する図。
【図１１】表示装置の回路を説明する図。
【図１２】表示装置の構成を説明する図。
【図１３】タッチセンサの構成を説明する図。
【図１４】タッチセンサの構成を説明する図。
【図１５】表示装置の構成を説明する図。
【図１６】表示装置の構成を説明する図。
【図１７】表示装置の構成を説明する図。
【図１８】金属酸化物の構成の概念図。
【図１９】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。
【図２０】試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。
【図２１】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。
【図２２】トランジスタを説明する図。
【図２３】トランジスタを説明する図。
【図２４】トランジスタを説明する図。
【図２５】表示モジュールの構成を説明する図。
【図２６】電子機器を説明する図。
【図２７】電子機器を説明する図。
【図２８】液晶層を有する表示装置の白黒表示後の階調変化を説明する図。
【図２９】液晶層の比抵抗と液晶層の分子の双極子モーメントとの関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２５】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００２６】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２７】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明の一態様の表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、第１の表示素子と、第２の表示素子と、入力装置と、駆動回路と、を有する。
【００３０】
第１の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第２の表示素子は、可視光を透過する機能を有する。したがって、強光下では第１の表示素子を動作させ、弱光下では第２の表示素子を動作させるなど、低消費電力で視認性が良好な表示を行うことができる。
【００３１】
第１の表示素子、第２の表示素子および入力装置は、第１の基板と第２の基板との間に設けられる。第２の基板の第１面には入力装置が設けられ、当該第１面と対向する第２面には反射防止層が設けられる。したがって、強光下において、表示面の外光反射を十分に抑えることができ、さらに視認性を向上させることができる。
【００３２】
図１（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置を説明する図である。図１（Ａ）に示す表示装置１０は、第１の基板１１と、第２の基板１２と、層２０と、駆動回路３０と、ＦＰＣ３１と、ＦＰＣ３２を有する。
【００３３】
第１の基板１１および第２の基板１２には、例えばガラス基板を用いることができる。または、可撓性を有する樹脂基板であってもよい。なお、表示装置１０では可視光を透過する第２の表示素子を用いるため、第１の基板１１および第２の基板１２側には透光性を有する材料を用いる。
【００３４】
また、第２の基板１２の第１面および第２面の両方または第２面には、反射防止層１３が設けられる。反射防止層１３は、例えば図２（Ａ）乃至（Ｆ）に示す構成とすることができる。
【００３５】
図２（Ａ）は、表示装置１０の上面である第２の基板１２の第２面に透光性を有する誘電体層１３ａを設けた例である。誘電体層１３ａとして適切な厚さの多層の誘電体層を設けることで、光の干渉効果により反射光を抑えることができる。ガラス基板片面の反射率は、４乃至５％程度であるが、第２の基板１２の第２面に透光性を有する誘電体層１３ａを設けることで０．０５乃至０．５％程度まで反射率を抑えることができる。
【００３６】
また、図２（Ｂ）に示すように、第２の基板１２の第１面にも透光性を有する誘電体層１３ｂを設けることで、ガラス基板の裏面側の反射率を抑えることができる。この場合、第２の基板１２の表裏で反射率を０．１乃至１．０％程度まで抑えることができる。したがって、外光の映り込みを抑えることができ、表示の視認性を向上させることができる。
【００３７】
または、図２（Ｃ）に示すように、微細な突起で形成されるアンチグレアパターン１３ｃを第２の基板１２の第２面に設けてもよい。アンチグレアパターン１３ｃにより反射光を散乱させることができ、反射の表示素子による表示を見やすくすることができる。また、指紋などの汚れを付きにくくすることができる。なお、図２（Ｃ）では、第２の基板１２の第２面を加工してアンチグレアパターン１３ｃを設ける例を示しているが、図２（Ｄ）に示すように、アンチグレアパターンが形成されたフィルム１３ｄを第２の基板１２の第２面に貼り付けてもよい。
【００３８】
また、図２（Ｅ）に示すように、アンチグレアパターン１３ｃと誘電体層１３ｂを組み合わせてもよい。また、図２（Ｆ）に示すように、アンチグレアパターンが形成されたフィルム１３ｄと誘電体層１３ｂを組み合わせてもよい。
【００３９】
第１の基板１１と第２の基板１２との間には、層２０が設けられる。層２０について、図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ｂ）は図１に示すＸ１−Ｘ２位置の断面に相当し、明瞭化のため厚さ方向を拡大して図示している。層２０は、素子層２１、基板２２、光拡散板２３、偏光板２４ｂ、入力装置２５、および接着層２６を有する。
【００４０】
素子層２１は、ＦＥＴ層２１ａ、ＬＣ１層２１ｂおよびＬＣ２層２１ｃを有する。ＦＥＴ層２１ａは、画素回路を構成するトランジスタ等を有する。ＬＣ１層２１ｂは、第１の表示素子を有する。ＬＣ２層２１ｃは、第２の表示素子を有する。第１の表示素子および第２の表示素子は、ＦＥＴ層２１ａが有するトランジスタと電気的に接続される。
【００４１】
第１の表示素子としては、例えば反射型の液晶素子を用いることができる。また、第２の表示素子としては、例えば透過型の液晶素子を用いることができる。反射型の液晶素子は低消費電力で、晴天時の太陽光下でも視認性の高い表示を行うことができる。透過型の液晶素子は室内光下や曇天時の屋外などで視認性の高い表示を行うことができる。
【００４２】
基板２２は、第１の表示素子が有する液晶層を封止する機能を有する。基板２２には、ガラス基板などのほか、フィルムなどの樹脂基板を用いることができる。
【００４３】
光拡散板２３は、液晶素子の反射電極で反射した光を拡散する機能を有する。当該機能により、反射型の液晶素子でも自然な発色を行うことができる。また、白紙に近い白色を表示させることができる。
【００４４】
偏光板２４ｂとしては、例えば円偏光板を用いることができる。円偏光板および液晶による偏向角の変化を利用することによって、反射光を利用した表示を行うことができる。
【００４５】
また、第１の基板１１の第１面と対向する第２面には、偏光板２４ａが設けられる。偏光板２４ａとしては、例えば円偏光板を用いることができる。偏光板２４ａ、２４ｂおよびＬＣ２層が有する液晶による偏向角の変化を利用することによって、透過光を利用した表示を行うことができる。
【００４６】
入力装置２５としては、例えば、静電容量型のタッチセンサを用いることができる。入力装置２５は表示部と重ねて設けられ、表示部をユーザーがタッチする動作を電気信号に変換して出力する機能を有する。
【００４７】
入力装置２５は、図３に示すように第２の基板１２の第１面に設けられる。または、前述した誘電体層１３ｂ上に設けられていてもよい。静電容量型のタッチセンサとしては、配線および電極として透光性導電膜を用いることもできるが、より抵抗が低く大型の表示装置にも適用可能なメタルメッシュを用いることが好ましい。なお、一般的にメタルは反射率が大きい材料であるが、酸化処理などを施すことにより暗色にすることができる。したがって、第２の基板１２の第１面に設けられた場合においても、外光の反射を抑えることができる。
【００４８】
入力装置２５は外付け型であり、可視光に対して透光性を有する接着層２６を介して第１の表示素子および第２の表示素子と重なる構成とする。入力装置２５は、トランジスタ、第１の表示素子および第２の表示素子の製造工程とは別工程で作製することができるため、それぞれの要素の歩留りを向上させることができる。
【００４９】
駆動回路３０は、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能を有するほか、入力装置２５を制御する機能を有していてもよい。駆動回路３０は、例えばシリコンウエハを用いて形成したＩＣチップを実装して設けることができる。または、第１の基板１１上に設けたトランジスタで駆動回路３０を形成してもよい。
【００５０】
なお、図１（Ａ）、（Ｂ）および図３では、駆動回路３０として、ベアチップをＣＯＧで実装する形態を図示しているが、ＴＣＰまたはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）を用いて設けてもよい。
【００５１】
駆動回路３０はＦＰＣ３１を介して画像データを供給する回路等と電気的に接続される。また、入力装置２５はＦＰＣ３２を介して駆動回路３０と電気的に接続される。ＦＰＣ３１、３２は、配線が形成された可撓性を有する基板であり、例えば、ポリイミドフィルムと銅配線などを貼り合わせて形成することができる。
【００５２】
図４（Ａ）乃至（Ｄ）は、駆動回路３０、ＦＰＣ３１およびＦＰＣ３２の電気的な接続を説明する図である。
【００５３】
図４（Ａ）は、駆動回路３０が、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能および入力装置２５を制御する機能を有する場合の例である。このとき、駆動回路３０は、配線３３ａを介してＦＰＣ３１と電気的に接続することができる。また、駆動回路３０は、配線３３ｂを介してＦＰＣ３２と電気的に接続することができる。
【００５４】
図４（Ｂ）は、駆動回路３０が二つに分割された場合の例である。ここで、駆動回路３０ａは、第１の表示素子および第２の表示素子に画像データを供給するソースドライバとしての機能を有する。また、駆動回路３０ｂは入力装置２５を制御する機能を有する。このとき、駆動回路３０ａは、配線３３ａを介して、ＦＰＣ３１と電気的に接続することができる。また、駆動回路３０ｂは、配線３３ｂを介して、ＦＰＣ３２と電気的に接続することができる。
【００５５】
なお、図４（Ｃ）に示すように、駆動回路３０ａおよび駆動回路３０ｂは、配線３３ｃを介して電気的に接続されていてもよい。また、図４（Ｄ）に示すように、ＦＰＣ３１およびＦＰＣ３２は、配線３３ｄを介して電気的に接続されていてもよい。このような構成とすることで、電源電圧や信号を供給するための配線を削減することができる。
【００５６】
ＦＥＴ層２１ａに設けられるトランジスタには、金属酸化物をチャネル領域に有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタは極めてオフ電流が小さく、画像データとして書き込んだ電位を長時間保持することが可能となる。したがって、複数のフレーム期間において、新たに画像データを書き込むことなく画像表示が維持できる、所謂アイドリングストップ駆動が可能となる。
【００５７】
アイドリングストップ駆動では、画素に書き込んだ画像データを２フレーム以上に亘り保持することができる。これにより、画像データの書き換え頻度を少なくすることができるため、消費電力を低減することができる。
【００５８】
第１の表示素子として用いることのできる反射型の液晶素子は、バックライトを必要としないため、画素部の消費電力は回路動作の消費電力と等しくなる。したがって、第１の表示素子を有する画素をアイドリングストップ駆動することが特に好ましく、画素部の消費電力は書き換え頻度に比例して低減することができる。
【００５９】
上述したアイドリングストップ駆動の一例について、図５（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。
【００６０】
図５（Ａ）は、液晶素子３５および画素回路３６で構成される画素の回路図を図示している。図５（Ａ）では、信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬに接続されたトランジスタＭ１、容量素子ＣｓＬＣおよび液晶素子ＬＣを図示している。
【００６１】
図５（Ｂ）は、アイドリングストップ駆動ではない通常駆動モードにおいて、信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。通常駆動モードでは、通常のフレーム周波数（例えば６０Ｈｚ）で動作させることができる。
【００６２】
当該フレーム周波数における連続するフレームの各期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３としたとき、各フレーム期間でゲート線に走査信号を与え、信号線のデータＤ１を画素に書き込む動作を行う。この動作は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で同じデータＤ１を書き込む場合であっても、異なるデータを書き込む場合であっても同じである。
【００６３】
図５（Ｃ）は、アイドリングストップ駆動において、信号線ＳＬおよびゲート線ＧＬにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。アイドリングストップ駆動では、低速のフレーム周波数（例えば１Ｈｚ）で動作させることができる。
【００６４】
図５（Ｃ）では、当該フレーム周波数におけるフレーム期間をＴ１、その中でデータを書き込む期間をＴＷ、データを保持する期間をＴＲＥＴで表している。アイドリングストップ駆動は、期間ＴＷでゲート線に走査信号を与え、信号線のデータＤ１を画素に書き込み、期間ＴＲＥＴでゲート線をローレベルの電圧に固定し、トランジスタＭ１を非導通状態として一旦書き込んだデータＤ１を画素に保持させる動作を行う。
【００６５】
ここで、トランジスタＭ１としてＯＳトランジスタを用いることで、その低いオフ電流によってデータＤ１を長時間保持することが可能となる。また、図５（Ａ）乃至（Ｃ）では液晶素子ＬＣを用いた例を示したが、有機ＥＬ素子などの発光素子を用いても、同様にアイドリングストップ駆動は可能である。
【００６６】
なお、図５（Ａ）に示す回路図において、液晶素子ＬＣはデータＤ１のリークパスとなる。したがって、適切にアイドリングストップ駆動を行うには、液晶素子ＬＣの比抵抗を１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００６７】
ここで、液晶層の誘電率の異方性について、図２８を用いて説明を行う。
【００６８】
まず、液晶層に用いる材料として、誘電率の異方性が異なる２つの材料を用いる場合の表示装置の焼き付きについて説明する。
【００６９】
１つ目の表示装置としては、液晶層に誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ  １）を用い、２つ目の表示装置としては、液晶層に誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ  ２）を用いる。
【００７０】
なお、表示装置の焼き付きの評価方法としては、連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）した際の階調に対する白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、連続して中間調を表示した際の階調に対する黒表示後の中間調表示（Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、の階調のずれを測定する。図２８に、白黒表示後の階調変化の結果を示す。なお、図２８において、縦軸が中間階調（グレイレベル）変化を、横軸が中間調の書き込みからの時間を、それぞれ表す。
【００７１】
図２８に示す結果より、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ  １）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、７．２階調のずれがあることがわかる。一方で、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ  ２）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、１．４階調のずれであることがわかる。なお、図２８において、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ  ２）の連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）した際のデータは、白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）のデータと概ね重なって表示されている。
【００７２】
図２８に示す結果より、液晶層に誘電率の異方性が低い材料を用いることで階調のずれを抑制できることがわかる。
【００７３】
なお、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲とは、例えば、２５６段階の透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上３階調以下のずれをいう。同一静止画像における階調値のずれとして０階調以上３階調以下の階調値のずれであれば、視認者がフリッカーを知覚しづらいものとなる。また、別の例としては、１０２４段階と透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上１２階調以下のずれをいう。すなわち、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲は、表示する最大階調数の１％以上１．２％以下が好適である。
【００７４】
次に、液晶層の双極子モーメントについて、図２９を用いて説明を行う。
【００７５】
図２９に示すグラフは、双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする分子を有する液晶層の一例として、分子の双極子モーメントと比抵抗の関係を示している。
【００７６】
図２９に示すグラフの縦軸は、分子の双極子モーメント（Ｄｉｐｏｌｅ  ｍｏｍｅｎｔ）を示すものである。図２９の値の測定にあたり、液晶層は母体液晶と、それに添加する添加材料を混合して構成する。双極子モーメントは添加材料の分子の双極子モーメントである。図２９に示す横軸は液晶層、すなわち母体液晶と、添加材料との、混合物の比抵抗（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を示すものである。母体液晶と、添加材料との混合比は、混合材料全体に対して添加材料が２０重量％となるように混合する。以下、母体液晶と、添加材料の混合物を「混合液晶」と表す。図２９の各点は、母体液晶に添加する添加材料の種類を変え、添加材料の種類ごとに添加材料の分子の双極子モーメントと、添加材料を添加した各混合液晶の比抵抗の関係を示したものである。
【００７７】
図２９では、添加材料の分子の双極子モーメントの値の減少に伴い、混合液晶の比抵抗値が増加する。別言すると、添加材料の双極子モーメントが大きいと比抵抗が減少する。
【００７８】
図２９より、添加材料の分子の双極子モーメントが３デバイ以下の混合液晶は比抵抗値が１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上である。添加材料の分子の双極子モーメントが小さければ比抵抗値が大きくなる。例えば、分子構造が、分子の中心に対して対称である場合は電荷分布に偏りがないので双極子モーメントが０になる。このため、本発明の一態様の表示装置として、添加材料の分子の永久双極子モーメントは０デバイ以上、３デバイ以下であることが好ましく、さらに比抵抗が１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上とすると好ましいといえる。
【００７９】
上述したトランジスタに用いる金属酸化物としては、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などを用いることができる。
【００８０】
特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減することができる。
【００８１】
また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
【００８２】
また、上述した画素や、当該画素を駆動する回路に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、多結晶半導体を用いてもよい。例えば、多結晶シリコンなどを用いることが好ましい。多結晶シリコンは単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、かつアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることができる。また極めて多くの画素を有する場合であっても、ゲート駆動回路とソース駆動回路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
【００８３】
以上の構成を用いることで、外光の強弱の環境によらず、視認性の高い表示が行える表示装置を提供することができる。特に、当該表示装置は、強光下でも視認性が良好であり、低消費電力で動作させることができる利点を有する。
【００８４】
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。
【００８５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、および表示装置の駆動方法について説明する。
本発明の一態様の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子が設けられた画素と、可視光を発する第２の表示素子が設けられた画素を有することができる。
【００８６】
表示装置は、第１の表示素子が反射する第１の光と、第２の表示素子が透過する第２の光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。または、表示装置は、第１の表示素子が反射する第１の光の光量と、第２の表示素子が発する第２の光の光量と、をそれぞれ制御することにより、階調を表現する機能を有する。
【００８７】
また、表示装置は、第１の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第１の画素と、第２の表示素子の透過光の光量を制御することにより階調を表現する第２の画素を有する構成とすることが好ましい。第１の画素および第２の画素は、例えばそれぞれマトリクス状に複数配置され、表示部を構成する。
【００８８】
また、第１の画素と第２の画素は、同数且つ同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第１の画素と第２の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。これにより、後述するように複数の第１の画素のみで表示された画像と、複数の第２の画素のみで表示された画像、ならびに複数の第１の画素および複数の第２の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。
【００８９】
第１の画素が有する第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
【００９０】
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。
【００９１】
第２の画素が有する第２の表示素子は光源からの光を透過することで表示する素子を用いることができる。第２の画素が有する表示素子としては、透過光の光量を制御する透過型の液晶素子を用いることができる。光源としては、例えばバックライトを用いることができる。
【００９２】
第１の画素は、例えば白色（Ｗ）を呈する副画素、または例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。また、第２の画素も同様に、例えば白色（Ｗ）を呈する副画素、または例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。なお、第１の画素および第２の画素がそれぞれ有する副画素は、４色以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。
【００９３】
本発明の一態様は、第１の画素で画像を表示する第１のモード、第２の画素で画像を表示する第２のモード、ならびに第１の画素および第２の画素で画像を表示する第３のモードを切り替えることができる。
【００９４】
第１のモードは、第１の表示素子による反射光を用いて画像を表示するモードである。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、例えば本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。また、反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。なお、第１のモードを、反射した光を用いて表示を行うため、反射型の表示モード（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。
【００９５】
第２のモードは、第２の表示素子による透過光を利用して画像を表示するモードである。そのため、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また外光が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。またこれにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。なお、第２のモードを、透過した光を用いて表示を行うため、透過型の表示モード（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。
【００９６】
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による透過光の両方を利用して表示を行うモードである。具体的には、第１の画素が呈する光と、第１の画素と隣接する第２の画素が呈する光を混色させることにより、１つの色を表現するように駆動する。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
【００９７】
なお、本明細書等において、第１の表示素子と、第２の表示素子とを組み合わせた表示、すなわち、第３のモードをハイブリッド表示モード（ＨＢ表示モード）と呼称することができる。または、第３のモードを、透過型の表示モードと、反射型の表示モードとを組み合わせた表示モード（ＴＲ−Ｈｙｂｒｉｄ  ｍｏｄｅ）と呼称してもよい。また、ハイブリッド表示が可能なディスプレイをハイブリッドディスプレイと呼称することができる。
【００９８】
ここで、ハイブリッド表示およびハイブリッドディスプレイの定義について説明する。
【００９９】
ハイブリッド表示方法とは、同一画素または同一副画素において複数の光を表示し、文字または／およ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または同一副画素において複数の光を表示し、文字または／および画像を表示する集合体である。
【０１００】
ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素または同一副画素において、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、同一画素または同一副画素において、同一色調（赤、緑、または青、もしくはシアン、マゼンタ、また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または／および画像を表示させることができる。
【０１０１】
なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素または同一副画素ではなく、隣接する画素または隣接する副画素において、複数の光を表示してもよい。また、第１の光および第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の光および第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。
【０１０２】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素または同一の副画素において、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、同一の画素または同一の副画素において、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。
【０１０３】
表示装置の構成として、第１の画素および第２の画素を有する表示パネルと、制御部と、を有する構成とすることができる。制御部は、外部から入力される画像情報に基づき、第１の画素に出力する第１の階調値、および第２の画素に出力する第２の階調値を生成し、出力する。ここで画像情報は、各画素ユニットに対応する階調値を含む情報であり、例えばビデオ信号などの映像信号が挙げられる。
【０１０４】
なお、制御部は、外光の照度等に基づいて、上述した表示モードを選択する機能を有していてもよい。
【０１０５】
また、第１の画素は、第１の表示素子と電気的に接続される第１のトランジスタを有し、第２の画素は、第２の表示素子と電気的に接続される第２のトランジスタを有することが好ましい。
【０１０６】
このとき、第１のトランジスタと第２のトランジスタとは、それぞれ同一面上に形成されることが好ましい。このとき、第１の表示素子および第２の表示素子のいずれか一方は、絶縁層に設けられた開口を介して、第１のトランジスタまたは第２のトランジスタと電気的に接続されることが好ましい。これにより、第１のトランジスタと第２のトランジスタとを、同一の工程により作製することができるため、工程を簡略化できる。
【０１０７】
また、一対の基板間に第１の表示素子と、第２の表示素子と、各トランジスタとを挟持した構成とすることで、厚さが薄く、軽量な表示装置を実現できる。
【０１０８】
また、透過光を利用した第２の表示素子として、バックライトと、透過型の表示素子とを組み合わせた構成とすることができる。このとき、バックライトとして白色光を呈する光源を用い、第２の表示素子が着色層（カラーフィルタ）を有する構成とすることで、カラー表示可能な構成とすることができる。
【０１０９】
また、第２の表示素子は、時間階調法（フィールドシーケンシャル法ともいう）によりカラー表示を行う構成としてもよい。このとき、バックライトとして赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を、それぞれ時間的に分散させて、繰り返し発光可能な光源を用いることができる。すなわち、第２の表示素子と、バックライトとを連動させることで、時間階調法によりカラー表示を行うことができる。
【０１１０】
このとき、輝度の変化がフリッカ（ちらつき）として知覚されることを防ぐため、バックライトの光の色を変化させる周期（駆動周波数、サブフレーム周波数ともいう）を高めることが好ましい。例えば、駆動周波数を３０Ｈｚ以上７２０Ｈｚ以下、好ましくは６０Ｈｚ以上３６０Ｈｚ以下、より好ましくは、６０Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下、代表的には１８０Ｈｚとすることができる。
【０１１１】
以下では、本発明の一態様のより具体的な例について、図面を参照して説明する。
【０１１２】
［表示装置の構成例］
図６は、本発明の一態様の表示装置が有する画素アレイ４０を説明する図である。画素アレイ４０は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット４５を有する。画素ユニット４５は、画素４６と、画素４７を有する。
【０１１３】
図７（Ａ）では、第１の画素４６が白色（Ｗ）に対応する表示素子を有し、第２の画素４７が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。
【０１１４】
第１の画素４６は、白色（Ｗ）に対応する表示素子４６Ｗを有する。表示素子４６Ｗは、外光の反射を利用した第１の表示素子である。
【０１１５】
第２の画素４７は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子３２Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子３２Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子３２Ｂを有する。表示素子３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂはそれぞれ、光源の光を透過する第２の表示素子である。
【０１１６】
［画素ユニットの構成例］
図６（Ｂ）は、画素ユニット４５の構成例を示す模式図である。
【０１１７】
第１の画素４６は、表示素子４６Ｗを有する。表示素子４６Ｗは、外光を反射して表示する素子である。表示素子４６Ｗは外光を反射し、白色の光Ｗｒを表示面側に射出する。
【０１１８】
第２の画素４７は、表示素子４７Ｒ、表示素子４７Ｇおよび表示素子４７Ｂを有する。表示素子４７Ｒ、４７Ｇ、４７Ｂは、それぞれ可視光を透過する素子である。表示素子４７Ｒは赤色の光Ｒｔを、表示面側に射出する。表示素子４７Ｇ、表示素子４７Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇｔまたは青色の光Ｂｔを、表示面側に射出する。
【０１１９】
続いて、図７（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、画素ユニット４５による表示モードについて説明する。
【０１２０】
〔第１のモード〕
図７（Ａ）は、第１の画素４６を駆動させることにより、反射光のみを用いて表示を行うモード（第１のモード）に対応する。画素ユニット４５は、例えば外光の照度が十分に高い場合などでは、第２の画素４７を駆動させずに、第１の画素４６からの光のみを用いることにより、反射光である光５５ｒを表示面側に射出することができる。これにより、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。また、目に優しい表示を行うことができる。
【０１２１】
〔第２のモード〕
図７（Ｂ）は、第２の画素４７を駆動させることにより、透過光のみを用いて表示を行うモード（第２のモード）に対応する。画素ユニット４５は、例えば外光の照度が極めて小さい場合などでは、第１の画素４６を駆動させずに、第２の画素４７からの光（光Ｒｔ、光Ｇｔ、および光Ｂｔ）のみを混色させることにより、所定の色の光５５ｔを表示面側に射出することができる。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また外光の照度が小さい場合に輝度を低くすることで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
【０１２２】
〔第３のモード〕
図７（Ｃ）は、第１の画素４６と第２の画素４７の両方を、同一期間内にそれぞれ駆動させることで表示を行うモード（第３のモード）に対応する。画素ユニット４５は、光Ｗｒと、光Ｒｔ、光Ｇｔ、および光Ｂｔの４つの光を混色させることにより、反射光と透過光とが混在した所定の色の光５５ｔｒを表示面側に射出することができる。
【０１２３】
［変形例］
上記では、第１の画素４６が白色に対応した表示素子を有し、第２の画素４７が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応した表示素子を有する例を示したが、これに限られない。以下では、上記とは異なる構成例を示す。
【０１２４】
図８（Ａ）、（Ｂ）には、第１の画素４６が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応した表示素子を有する場合の例を示している。
【０１２５】
第１の画素４６は、表示素子４６Ｒ、表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂを有する。表示素子４６Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂは、それぞれ外光を反射して表示する素子である。表示素子４６Ｒは、外光を反射し、赤色の光Ｒｒを表示面側に射出する。表示素子４６Ｇ、表示素子４６Ｂも同様に、それぞれ緑色の光Ｇｒまたは青色の光Ｂｒを、表示面側に射出する。
【０１２６】
図８（Ｂ）は、第１の画素４６と第２の画素４７の両方を駆動させることで表示を行うモード（第３のモード）に対応する。画素ユニット４５は、光Ｒｒ、光Ｇｒ、光Ｂｒ、光Ｒｔ、光Ｇｔ、および光Ｂｔの６つの光を混色させることにより、反射光と透過光とが混在した所定の色の光３５ｔｒを表示面側に射出することができる。
【０１２７】
このとき、光５５ｔｒが所定の輝度および色度の光となるような、光Ｒｒ、光Ｇｒ、光Ｂｒ、光Ｒｔ、光Ｇｔ、および光Ｂｔの６つの光それぞれの輝度の組み合わせは、複数存在する。そこで、同じ輝度および色度の光５５ｔｒを実現する６つの光それぞれの輝度（階調）の組み合わせのうち、第１の画素４６から射出される光Ｒｒ、光Ｇｒおよび光Ｂｒの輝度（階調）が最も大きくなる組み合わせを選択することが好ましい。これにより、色再現性を犠牲にすることなく、消費電力を低減することができる。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（実施の形態３）
以下では、本発明の一態様の表示装置に用いることのできる表示パネルの例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子の両方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。
【０１３０】
［構成例］
図９（Ａ）は、表示装置８００の構成の一例を示すブロック図である。表示装置８００は、表示部８０１にマトリクス状に配列した複数の画素８５０を有する。また表示装置８００は、回路ＧＤと、回路ＳＤを有する。また方向Ｒに配列した複数の画素８５０、および回路ＧＤと電気的に接続する複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、および複数の配線ＣＳＣＯＭを有する。また方向Ｃに配列した複数の画素８５０、および回路ＳＤと電気的に接続する複数の配線Ｓ１および複数の配線Ｓ２を有する。
【０１３１】
なお、ここでは簡単のために回路ＧＤと回路ＳＤを１つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路ＧＤおよび回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤおよび回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。
【０１３２】
画素８５０は、反射型の液晶素子と、透過型の液晶素子を有する。
【０１３３】
図９（Ｂ１）は、画素８５０が有する電極８６１の構成例を示す。電極８６１は、画素８５０における反射型の液晶素子の反射電極として機能する。また電極８６１には、開口８５１が設けられている。
【０１３４】
図９（Ｂ１）には、電極８６１と重なる領域に位置する透過型の液晶素子８６０を破線で示している。透過型の液晶素子８６０は、電極８６１が有する開口８５１と重ねて配置されている。これにより、透過型の液晶素子８６０が透過する光は、開口８５１を介して表示面側に射出される。
【０１３５】
図９（Ｂ１）では、方向Ｃに配列する２つの画素８５０を示している。一つの電極８６１は、一つの開口８５１を有している。このとき、透過型の液晶素子８６０は、時間階調法により駆動することで、開口８５１を介して時間的に分散された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）等の光を射出することができる。
【０１３６】
図９（Ｂ２）は、一つの電極８６１が、三つの開口８５１を有する例を示している。このとき、各開口８５１には、異なる色を透過する透過型の液晶素子８６０が重ねて配置されている。これにより、各透過型の液晶素子８６０から、三つの開口８５１を介して異なる色の光が表示面側に射出される。
【０１３７】
非開口部の総面積に対する開口８５１の総面積の比の値が大きすぎると、反射型の液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口８５１の総面積の比の値が小さすぎると、透過型の液晶素子８６０を用いた表示が暗くなってしまう。
【０１３８】
また、反射電極として機能する電極８６１に設ける開口８５１の面積が小さすぎると、透過型の液晶素子８６０が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。
【０１３９】
開口８５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口８５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。
【０１４０】
［回路構成例］
図１０は、画素８５０の構成例を示す回路図である。図１０では、隣接する２つの画素８５０を示している。
【０１４１】
画素８５０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子８７０、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ２、容量素子Ｃ２、および液晶素子８６０等を有する。また、画素８５０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、および配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図１０では、液晶素子８７０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、および液晶素子８６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
【０１４２】
図１０では、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２に、トランジスタを用いた場合の例を示している。
【０１４３】
スイッチＳＷ１は、ゲートが配線Ｇ１と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ１と接続され、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、および液晶素子８７０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１は、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子８７０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
【０１４４】
スイッチＳＷ２は、ゲートが配線Ｇ２と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ２と接続され、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ２の一方の電極、および液晶素子８６０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ２は、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子８６０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
【０１４５】
配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子８７０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭには、所定の電位を与えることができる。
【０１４６】
配線Ｇ２には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ２には、液晶素子８６０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。
【０１４７】
図１０に示す画素８５０は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線Ｇ１および配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子８７０による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線Ｇ２および配線Ｓ２に与える信号により駆動し、液晶素子８６０による光学変調を利用して表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１および配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
【０１４８】
なお、図１０では一つの画素８５０に、一つの液晶素子８７０と一つの液晶素子８６０とを有する例を示している。液晶素子８６０を時間階調法により駆動することで、透過モードまたは両方のモードで表示する際に、１つの画素８５０でフルカラーの表示が可能である。
【０１４９】
図１１は、１つの画素８５０に１つの反射型の液晶素子８７０と３つの透過型の液晶素子（液晶素子８６０ｒ、液晶素子８６０ｇ、および液晶素子８６０ｂ）を有する例を示している。液晶素子８６０ｒ、液晶素子８６０ｇ、および液晶素子８６０ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を透過する、透過型の液晶素子である。図１１に示す画素８５０は、透過モードまたは両方のモードで表示する際に、３つの透過型の液晶素子によりフルカラーの表示が可能である。
【０１５０】
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。
【０１５１】
［表示パネルの構成例］
図１２は、本発明の一態様の表示パネル５１０の斜視概略図である。表示パネル５１０は、基板５１１と基板５１２とが貼り合わされた構成を有する。図１２では、基板５１２を破線で明示している。
【０１５２】
表示パネル５１０は、表示部５１４、回路５１６、配線５１８等を有する。基板５１１には、例えば回路５１６、配線５１８、および画素電極として機能する電極５２４等が設けられる。図１２では表示パネル５１０にＩＣ５２０およびＦＰＣ５２２が実装されている例を示している。そのため、図１２に示す構成は、表示パネル５１０、ＩＣ５２０、およびＦＰＣ５２２を有する表示モジュールということもできる。
【０１５３】
回路５１６としては、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。
【０１５４】
配線５１８は、表示部５１４および回路５１６に信号および電力を供給する機能を有する。当該信号および電力は、ＦＰＣ５２２を介して外部から、またはＩＣ５２０から配線５１８に入力される。
【０１５５】
また、図１２では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板５１１にＩＣ５２０が設けられている例を示す。ＩＣ５２０は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などとしての機能を有するＩＣを適用できる。なお、表示パネル５１０が走査線駆動回路および信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ５２２を介して表示パネル５１０を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ５２０を設けない構成としてもよい。また、ＩＣ５２０を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）方式等により、ＦＰＣ５２２に実装してもよい。
【０１５６】
図１２には、表示部５１４の一部の拡大図を示している。表示部５１４には、複数の表示素子が有する電極５２４がマトリクス状に配置されている。電極５２４は、可視光を反射する機能を有し、後述の液晶素子５５０の反射電極として機能する。
【０１５７】
また、図１２に示すように、電極５２４は開口部５２６を有する。さらに表示部５１４は、電極５２４よりも基板５１１側に、透過型の液晶素子５７０を有する。液晶素子５７０からの光は、電極５２４の開口部５２６を介して基板５１２側に射出される。液晶素子５７０の透過領域の面積と開口部５２６の面積とは等しくてもよい。液晶素子５７０の透過領域の面積と開口部５２６の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。
【０１５８】
また、基板５１２上には入力装置１３０を設けることができる。例えば、入力装置１３０として、シート状の静電容量方式のタッチセンサを表示部５１４に重ねて設ける構成とすればよい。または、基板５１１と基板５１２との間にタッチセンサを設けてもよい。基板５１１と基板５１２との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。
【０１５９】
図１３は、基板上に設けた静電容量型タッチセンサの一例を示す図であり、一部を拡大して図示している。図１４（Ａ）は当該タッチセンサの上面図であり、近接センサを有する構成となっている。図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の切断線Ｘ３−Ｘ４における断面図である。なお、当該タッチセンサを設ける基板５６０は、図１等に示す第２の基板１２に相当する。
【０１６０】
図１４（Ｂ）に示す絶縁膜５０１Ｂは、図１等に示す接着層２６に相当する。また、絶縁膜５７２は、絶縁膜５０１Ｂおよび近接センサ５７５の間に挟まれる領域を備える。
【０１６１】
近接するものがもたらす静電容量、照度、磁力、電波または圧力等の変化を検知して、検知した物理量に基づく信号を供給する検知素子を近接センサ５７５に用いることができる。
【０１６２】
例えば、導電膜、光電変換素子、磁気検知素子、圧電素子または共振器等を検知素子に用いることができる。
【０１６３】
例えば、導電膜に寄生する静電容量に基づいて変化する信号を供給する機能を備える検知回路を、近接センサ５７５に用いることができる。制御信号を第１の電極に供給し、供給された制御信号および静電容量に基づいて変化する第２の電極の電位または電流などを検知して、検知信号として供給することができる。これにより、大気中において導電膜に近接する指などを、静電容量の変化を用いて検知できる。
【０１６４】
例えば、第１の電極Ｃ１（ｇ）と第２の電極Ｃ２（ｈ）と、を近接センサ５７５に用いることができる（図１２および図１３（Ａ）参照）。なお、第２の電極Ｃ２（ｈ）は、第１の電極Ｃ１（ｇ）と重ならない部分を備える。また、ｇおよびｈは１以上の自然数である。
【０１６５】
具体的には、行方向（図中にＲで示す矢印の方向）に延在する制御線ＣＬ（ｇ）に電気的に接続される第１の電極Ｃ１（ｇ）と、行方向と交差する列方向（図中にＣで示す矢印の方向）に延在する信号線ＭＬ（ｈ）に電気的に接続される第２の電極Ｃ２（ｈ）とを、近接センサ５７５に用いることができる。
【０１６６】
例えば、透光性の領域を画素４１０と重なる領域に具備する導電膜を、第１の電極Ｃ１（ｇ）または第２の電極Ｃ２（ｈ）に用いることができる。
【０１６７】
例えば、開口部５７６を画素４１０と重なる領域に具備する網目状の導電膜を、第１の電極Ｃ１（ｇ）または第２の電極Ｃ２（ｈ）に用いることができる。
【０１６８】
制御線ＣＬ（ｇ）は配線ＢＲ（ｇ，ｈ）を備える。制御線ＣＬ（ｇ）は、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）において信号線ＭＬ（ｈ）と交差する（図１３（Ｂ）参照）。
【０１６９】
例えば、積層膜を第１の電極Ｃ１（ｇ）、第２の電極Ｃ２（ｈ）、制御線ＣＬ（ｇ）または信号線ＭＬ（ｈ）に用いることができる。具体的には、導電膜ＣＬ（ｇ）Ａを暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂおよび画素４１０の間に挟むように、導電膜ＣＬ（ｇ）Ａおよび暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂを積層した積層膜を用いることができる。
【０１７０】
例えば、可視光に対する反射率が導電膜ＣＬ（ｇ）Ａより低い膜を、暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂに用いることができる。これにより、第１の電極Ｃ１（ｇ）、第２の電極Ｃ２（ｈ）、制御線ＣＬ（ｇ）または信号線ＭＬ（ｈ）による可視光の反射を弱めることができる。その結果、表示部５１４の表示を際立たせ、良好な表示をすることができる。また、表示装置を薄くすることができる。また、表示装置を屈曲する際に基板５６０などに生じるストレスを、軽減することができる。
【０１７１】
例えば、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、および配線ＣＳＣＯＭ等に用いることができる材料を導電膜ＣＬ（ｇ）Ａに用いることができる。
【０１７２】
また、例えば、酸化銅を含む膜、塩化銅または塩化テルルを含む膜などを暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂに用いることができる。また、暗色膜ＣＬ（ｇ）Ｂは、Ａｇ粒子、Ａｇファイバー、Ｃｕ粒子等の金属微粒子、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン等のナノ炭素粒子、またはＰＥＤＯＴ，ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子などを用いて形成してもよい。
【０１７３】
また、近接センサ５７５は、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）および信号線ＭＬ（ｈ）の間に絶縁膜５７１を備える。これにより、配線ＢＲ（ｇ，ｈ）と信号線ＭＬ（ｈ）の短絡を防ぐことができる。
【０１７４】
［断面構成例］
本発明の一態様の表示装置の具体的な断面構成例について、図１５乃至１７を用いて説明する。
【０１７５】
＜断面構成例１＞
まず、図１５を用いて、表示装置１００Ａについて説明する。
【０１７６】
表示装置１００Ａは、第１の基板１０３と、第２の基板１０４と、を有し、第１の基板１０３と、第２の基板１０４との間に、第１の液晶素子１０５と、第２の液晶素子１０８とが挟持されている。
【０１７７】
また、第１の液晶素子１０５は、第１の電極１０５ＰＥと、第２の電極１０５ＣＥと、第１の電極１０５ＰＥおよび第２の電極１０５ＣＥの間に位置する第１の液晶層１０５ＬＣと、を有する。また、第２の液晶素子１０８は、第３の電極１０８ＰＥと、第４の電極１０８ＣＥと、第３の電極１０８ＰＥおよび第４の電極１０８ＣＥの間に位置する第２の液晶層１０８ＬＣと、を有する。
【０１７８】
また、第１の液晶素子１０５と、第２の液晶素子１０８との間には、素子層１１０を有する。本実施の形態においては、素子層１１０には、第１のトランジスタ１１１と、第２のトランジスタ１１２と、が形成されている。
【０１７９】
第１のトランジスタ１１１は、第１の電極１０５ＰＥと重なるように配置され、且つ絶縁膜（ここでは、複数の絶縁膜）を介して、第１の電極１０５ＰＥと一部が離間して配置される。なお、第１電極１０５ＰＥと、第１のトランジスタ１１１とは、上記絶縁膜に形成された第１の開口部１１４、および第１の開口部１１４に形成された電極１１６を介して電気的に接続される。なお、電極１１６を、接続電極または貫通電極と呼称してもよい。
【０１８０】
第２のトランジスタ１１２は、第３の電極１０８ＰＥと重なるように配置され、且つ、絶縁膜（ここでは、複数の絶縁膜）を介して、第３の電極１０８ＰＥと一部が離間して配置される。なお、第３の電極１０８ＰＥと、第２のトランジスタ１１２とは、上記絶縁膜に形成された第２の開口部１１８を介して電気的に接続される。
【０１８１】
第１の液晶素子１０５は、光を反射させることで画像を表示する機能を有し、第２の液晶素子１０８は、光を透過させることで画像を表示する機能を有する。すなわち、第１の液晶素子１０５は、反射型の液晶素子であり、第２の液晶素子１０８は、透過型の液晶素子である。
【０１８２】
第２の基板１０４の下方には、偏光板１２０を介して、光射出装置１２２が配置されている。光射出装置１２２は、所謂バックライトユニットとしての機能を有し、エッジライト１２２Ｅ、導光板１２２Ｇ、光取出し部１２２Ｒなどを有する。
【０１８３】
なお、図１５において、エッジライト１２２Ｅから射出された光を、点線の矢印で表している。光射出装置１２２は、エッジライト１２２Ｅから射出された光は、導光板１２２Ｇを通り、光取出し部１２２Ｒによって集光され、第２の液晶素子１０８側に射出される。すなわち、光取出し部１２２Ｒは、所謂レンズ（マイクロレンズともいう）としての機能を有する。
【０１８４】
また、光取出し部１２２Ｒと重なる素子層１１０には、第１の構造体１２４が設けられる。第１の構造体１２４は、少なくとも反射膜１２４Ｒを有する。光取出し部１２２Ｒを通過した光は、さらに第１の構造体１２４が有する反射膜１２４Ｒによって集光され、第１の基板１０３側に射出される。
【０１８５】
第１の構造体１２４が有する反射膜１２４Ｒは、その内壁が入射側（基板１０４側）から射出側（基板１０３側）にかけて連続的に幅が小さくなるような形状を有する。例えば、円錐の一部を切り取った形状を有していてもよい。特に、内壁がくびれた三次元曲面形状（例えばラッパ状とも言うことができる）を有することが好ましい。また、反射膜１２４Ｒの内壁は、基板１０４等に垂直な断面において、対向する一対の内壁の表面が、双曲線に近い形状を有することが好ましい。
【０１８６】
第１の構造体１２４が上記のような形状であることで、光取り出し部１２２Ｒから射出され、第２の液晶素子１０８を透過した光うち、第１の構造体１２４に斜め方向に入射した光は、第１の構造体１２４の反射膜１２４Ｒで反射されることにより、輝度（単位面積あたりの光束）が高まる。
【０１８７】
第１の構造体１２４の反射膜１２４Ｒの射出側の開口面積が入射側の開口面積よりも小さいほど、また反射膜１２４Ｒの側面の傾斜角（側面と基板１０３等の表面との成す角）が９０度に近いほど、また、反射膜１２４Ｒの反射率が高いほど、第１の構造体１２４を透過した光の輝度を高めることができる。
【０１８８】
また、第１の構造体１２４の、反射膜１２４Ｒに囲まれる領域は、光透過率が高いことが好ましい。例えば、アルミニウムまたは銀を含む材料を用いることが好ましい。また、当該領域は、屈折率が高いことが好ましい。例えば、絶対屈折率が１よりも大きく２．５以下、好ましくは１．２以上２．０以下、より好ましくは、１．３以上１．９以下である材料を用いることが好ましい。
【０１８９】
また、第１の構造体１２４の上方、且つ第１の電極１０５ＰＥおよび第２の電極１０５ＣＥの間には、第２の構造体１２６が設けられる。第２の構造体１２６は、第１の電極１０５ＰＥと、第２の電極１０５ＣＥとの間の距離を制御する機能を有する。すなわち、第２の構造体１２６は、いわゆるギャップスペーサ、またはセルギャップスペーサとしての機能を有する。
【０１９０】
第２の構造体１２６は、可視光を透過することが好ましい。第１の構造体１２４により集光された光は、第２の構造体１２６を介して第１の基板１０３側に射出される。また、第１の構造体１２４の上方に第２の構造体１２６を設けることで、エッジライト１２２Ｅから射出される光が第１の液晶層１０５ＬＣに吸収されることを抑制する機能も有する。
【０１９１】
第１の基板１０３の上方には、光拡散板１２８および偏光板１３２上が設けられる。
【０１９２】
また、基板５６０上に設けられた入力装置１３０は、接着層１４１を介して偏光板１３２と貼り合わされる。
【０１９３】
＜断面構成例２＞
次に、図１６を用いて、表示装置１００Ｂについて説明する。なお、表示装置１００Ｂは、先に示す表示装置１００Ａの変形例である。
【０１９４】
表示装置１００Ｂは、先に示す表示装置１００Ａの構成に加え、第２の電極１０５ＣＥと基板１０３との間に、絶縁層１３４と、着色層１３６と、絶縁層１３８と、を有する。
【０１９５】
着色層１３６は、所謂カラーフィルタとしての機能を有する。絶縁層１３８は、着色層１３６の厚さを制御する機能を有する。
【０１９６】
例えば、図１６に示すように、絶縁層１３８が第１の液晶素子１０５と重なる部分に設けられ、且つ第２の液晶素子１０８と重なる部分に開口を有する構成とする。これにより、絶縁層１３８を覆って設けられる着色層１３６は、第１の液晶素子１０５と重なる部分よりも、第２の液晶素子１０８と重なる部分の方が厚さを厚く形成することができる。これにより、反射型の液晶素子である第１の液晶素子１０５と、透過型の液晶素子である第２の液晶素子１０８とで、これらの光路上に位置する着色層１３６の厚さを異ならせることができる。
【０１９７】
また、図１６において、液晶層１０８ＬＣは、その両端を樹脂層１４２で囲まれた構成を有する。樹脂層１４２は、例えば樹脂と、液晶層１０８ＬＣに含まれる液晶材料と、を含む。樹脂層１４２を有することにより、素子層１１０と基板１０４との間の密着性が高められ、表示装置１００Ｂの機械的強度を高めることができる。
【０１９８】
＜断面構成例３＞
続いて、図１７を用いて表示装置１００Ｃについて説明する。表示装置１００Ｃは、先に示す表示装置１００Ａおよび表示装置１００Ｂの変形例である。
【０１９９】
表示装置１００Ｃでは、トランジスタ１１１とトランジスタ１１２とが、異なる絶縁表面上に形成されている。
【０２００】
より具体的には、トランジスタ１１２は基板１０４上に設けられている。また、トランジスタ１１１とトランジスタ１１２とは、第２の液晶素子１０８を挟むように位置している。
【０２０１】
また、第２の液晶素子１０８と、第１の構造体１２４との間に、着色層１４０を有する。光取り出し部１２２Ｒから射出され、第２の液晶素子１０８を透過した光は、着色層１４０、第１の構造体１２４、および第２の構造体１２６を通り、基板１０３側に射出される。
【０２０２】
［各構成要素について］
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
【０２０３】
〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂などの材料を用いることができる。
【０２０４】
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。
【０２０５】
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【０２０６】
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
【０２０７】
また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。
【０２０８】
可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０−６／Ｋ以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。
【０２０９】
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。
【０２１０】
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
【０２１１】
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂など）等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
【０２１２】
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。
【０２１３】
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
【０２１４】
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【０２１５】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０２１６】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。
【０２１７】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０２１８】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。
【０２１９】
半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
【０２２０】
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのとき酸化物半導体を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる、半導体層よりも下層の配線は電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。
【０２２１】
半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上のキャリア密度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【０２２２】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０２２３】
半導体層を構成する酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０２２４】
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【０２２５】
また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０２２６】
また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【０２２７】
非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【０２２８】
なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層に用いることができるＣＡＣ構成を有する金属酸化物の詳細について説明する。ここでは、ＣＡＣ構成を有する金属酸化物の代表例として、ＣＡＣ−ＯＳを用いて説明する。
【０２２９】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、図１８に示す絶縁膜１０６上に形成された例のように、金属酸化物を構成する元素が偏在することで、各元素を主成分とする領域１０１、および領域１０２を形成し、各領域が、混合し、モザイク状に形成または分散される。つまり、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。
【０２３０】
特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。
【０２３１】
つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。
【０２３２】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種）が含まれていてもよい。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０２４１】
＜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。
【０２４２】
≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。
【０２４３】
各試料の作製方法について、説明する。
【０２４４】
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。
【０２４５】
なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。
【０２４６】
≪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。
【０２４７】
図１９にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図１９において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。
【０２４８】
図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。
【０２４９】
また、図１９に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。したがって、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０２５０】
≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。
【０２５１】
ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。
【０２５２】
図２０（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図２０（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。
【０２５３】
≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
【０２５４】
図２０（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図２０（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２０（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２０（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図１９（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図１９（Ｇ）に示す。
【０２５５】
図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）、図２０（Ｅ）、図２０（Ｆ）、および図２０（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０２５６】
また、図２０（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２０（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図２０（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２０（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２０（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図２０（Ｌ）に示す。
【０２５７】
図２０（Ｈ）、図２０（Ｉ）、図２０（Ｊ）、図２０（Ｋ）、および図２０（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。
【０２５８】
ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。
【０２５９】
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。
【０２６０】
成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。したがって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。
【０２６１】
以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。
【０２６２】
≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。
【０２６３】
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殻への電子遷移および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。
【０２６４】
図２１には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２１（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２１（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図２１に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。
【０２６５】
図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。
【０２６６】
図２１（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２１（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。
【０２６７】
つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２１（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。したがって、実線で囲む範囲は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１などが主成分である領域である。
【０２６８】
また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図２１（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。したがって、破線で囲む範囲は、ＧａＯＸ３、またはＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４などが主成分である領域である。
【０２６９】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。
【０２７０】
このように、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。
【０２７１】
また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。
【０２７２】
また、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）より、ＧａＯＸ３などが主成分である領域、およびＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。
【０２７３】
以上より、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０２７４】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０２７５】
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。
【０２７６】
したがって、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０２７７】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【０２７８】
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
【０２７９】
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。
【０２８０】
〔導電層〕
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
【０２８１】
また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
【０２８２】
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
【０２８３】
また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
【０２８４】
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
【０２８５】
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０−５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０−６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０−７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０−８［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下とする。
【０２８６】
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
【０２８７】
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。
【０２８８】
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０２８９】
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
【０２９０】
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。
【０２９１】
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。
【０２９２】
本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。
【０２９３】
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
め好ましい。
【０２９４】
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
【０２９５】
また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
【０２９６】
〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
【０２９７】
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
【０２９８】
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
【０２９９】
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。色要素としては、赤色、緑色、青色などを用いることができる。また、シアン、マゼンダ、イエロー（黄）などを用いてもよい。着色された色の光のみを透過するとは、着色層において透過する光は、その有彩色の光の波長にピークを有するということである。
【０３００】
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
【０３０１】
〔構造体〕
第１の構造体１２４、および第２の構造体１２６としては、少なくとも光が透過する材料を有する。また、第１の構造体１２４が有する反射膜１２４Ｒには、反射性を有する材料を適用すればよい。なお、第２の構造体１２６にも反射膜を設けてもよい。
【０３０２】
〔光取り出し部〕
光取り出し部１２２Ｒとしては、マイクロレンズ等の微小なレンズ状構造体を用いることができる。光取り出し部１２２Ｒには、可視光を透過する材料を用いることができる。または、光取り出し部１２２Ｒには、１．３以上２．５以下の屈折率を備える材料を用いることができる。例えば、無機材料または有機材料を好適に用いることができる。
【０３０３】
具体的には、光取り出し部１２２Ｒには、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを用いることができる。または、硫化亜鉛などを用いてもよい。
【０３０４】
または、光取り出し部１２２Ｒに樹脂を含む材料を用いることができる。具体的には、塩素、臭素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹脂、硫黄が導入された樹脂などを用いることができる。または、樹脂と樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む樹脂を用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。
【０３０５】
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。
【０３０６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタに置き換えて用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
【０３０７】
本発明の一態様の表示装置は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。
【０３０８】
〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図２２（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ８１０の断面図である。図２２（Ａ１）において、トランジスタ８１０は基板７７１上に形成されている。また、トランジスタ８１０は、基板７７１上に絶縁層７７２を介して電極７４６を有する。また、電極７４６上に絶縁層７２６を介して半導体層７４２を有する。電極７４６はゲート電極として機能できる。絶縁層７２６はゲート絶縁層として機能できる。
【０３０９】
また、半導体層７４２のチャネル形成領域上に絶縁層７４１を有する。また、半導体層７４２の一部と接して、絶縁層７２６上に電極７４４ａおよび電極７４４ｂを有する。電極７４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極７４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極７４４ａの一部、および電極７４４ｂの一部は、絶縁層７４１上に形成される。
【０３１０】
絶縁層７４１は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層７４１を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に、半導体層７４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０３１１】
また、トランジスタ８１０は、電極７４４ａ、電極７４４ｂおよび絶縁層７４１上に絶縁層７２８を有し、絶縁層７２８の上に絶縁層７２９を有する。
【０３１２】
半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、電極７２４ａおよび電極７２４ｂの、少なくとも半導体層７４２と接する部分に、半導体層７４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層７４２中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ＋層）となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合、半導体層７４２から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。
【０３１３】
半導体層７４２にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極７２４ａおよび電極７２４ｂと半導体層７４２の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。
【０３１４】
半導体層７４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層７４２と電極７２４ａの間、および半導体層７４２と電極７２４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。
【０３１５】
絶縁層７２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層７２９を省略することもできる。
【０３１６】
図２２（Ａ２）に示すトランジスタ８１１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８１０と異なる。電極７２３は、電極７４６と同様の材料および方法で形成することができる。
【０３１７】
一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０３１８】
電極７４６および電極７２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層７２６、絶縁層７２９、絶縁層７２８、および絶縁層７２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極７２３は、絶縁層７２８と絶縁層７２９の間に設けてもよい。
【０３１９】
なお、電極７４６または電極７２３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ８１１において、電極７２３を「ゲート電極」と言う場合、電極７４６を「バックゲート電極」と言う。また、電極７２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ８１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極７４６および電極７２３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。
【０３２０】
半導体層７４２を挟んで電極７４６および電極７２３を設けることで、更には、電極７４６および電極７２３を同電位とすることで、半導体層７４２においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ８１１のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。
【０３２１】
したがって、トランジスタ８１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３２２】
また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
【０３２３】
また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
【０３２４】
本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
【０３２５】
図２２（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタ８２０の断面図を示す。トランジスタ８２０は、トランジスタ８１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層７４１が半導体層７４２の端部を覆っている点が異なる。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７２９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層７４２と電極７４４ａが電気的に接続している。また、半導体層７４２と重なる絶縁層７２９の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層７４２と電極７４４ｂが電気的に接続している。絶縁層７２９の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
【０３２６】
図２２（Ｂ２）に示すトランジスタ８２１は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２０と異なる。
【０３２７】
絶縁層７２９を設けることで、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に生じる半導体層７４２の露出を防ぐことができる。よって、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に半導体層７４２の薄膜化を防ぐことができる。
【０３２８】
また、トランジスタ８２０およびトランジスタ８２１は、トランジスタ８１０およびトランジスタ８１１よりも、電極７４４ａと電極７４６の間の距離と、電極７４４ｂと電極７４６の間の距離が長くなる。よって、電極７４４ａと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極７４４ｂと電極７４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
【０３２９】
図２２（Ｃ１）に示すトランジスタ８２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ８２５は、絶縁層７２９を用いずに電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成する。このため、電極７４４ａおよび電極７４４ｂの形成時に露出する半導体層７４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層７２９を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
【０３３０】
図２２（Ｃ２）に示すトランジスタ８２５は、絶縁層７２９上にバックゲート電極として機能できる電極７２３を有する点が、トランジスタ８２０と異なる。
【０３３１】
〔トップゲート型トランジスタ〕
図２３（Ａ１）に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ８３０の断面図を示す。トランジスタ８３０は、絶縁層７７２の上に半導体層７４２を有し、半導体層７４２および絶縁層７７２上に、半導体層７４２の一部に接する電極７４４ａ、および半導体層７４２の一部に接する電極７４４ｂを有し、半導体層７４２、電極７４４ａ、および電極７４４ｂ上に絶縁層７２６を有し、絶縁層７２６上に電極７４６を有する。
【０３３２】
トランジスタ８３０は、電極７４６および電極７４４ａ、並びに、電極７４６および電極７４４ｂが重ならないため、電極７４６および電極７４４ａの間に生じる寄生容量、並びに、電極７４６および電極７４４ｂの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極７４６を形成した後に、電極７４６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２２（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０３３３】
なお、不純物７５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。
【０３３４】
不純物７５５としては、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層７４２に酸化物半導体を用いる場合は、不純物７５５として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。
【０３３５】
図２３（Ａ２）に示すトランジスタ８３１は、電極７２３および絶縁層７２７を有する点がトランジスタ８３０と異なる。トランジスタ８３１は、絶縁層７７２の上に形成された電極７２３を有し、電極７２３上に形成された絶縁層７２７を有する。電極７２３は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層７２７は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層７２７は、絶縁層７２６と同様の材料および方法により形成することができる。
【０３３６】
トランジスタ８１１と同様に、トランジスタ８３１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３３７】
図２３（Ｂ１）に例示するトランジスタ８４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ８４０は、電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成した後に半導体層７４２を形成する点が、トランジスタ８３０と異なる。また、図２３（Ｂ２）に例示するトランジスタ８４１は、電極７２３および絶縁層７２７を有する点が、トランジスタ８４０と異なる。トランジスタ８４０およびトランジスタ８４１において、半導体層７４２の一部は電極７４４ａ上に形成され、半導体層７４２の他の一部は電極７４４ｂ上に形成される。
【０３３８】
トランジスタ８１１と同様に、トランジスタ８４１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ８４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３３９】
図２４（Ａ１）に例示するトランジスタ８４２は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ８４２は、絶縁層７２９を形成した後に電極７４４ａおよび電極７４４ｂを形成する点がトランジスタ８３０やトランジスタ８４０と異なる。電極７４４ａおよび電極７４４ｂは、絶縁層７２８および絶縁層７２９に形成した開口部において半導体層７４２と電気的に接続する。
【０３４０】
また、電極７４６と重ならない絶縁層７２６の一部を除去し、電極７４６と残りの絶縁層７２６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２３（Ａ３）参照）。トランジスタ８４２は、絶縁層７２６が電極７４６の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物７５５を半導体層７４２に導入する際に、半導体層７４２の絶縁層７２６を介して不純物７５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層７２６を介さずに不純物７５５が導入された領域よりも小さくなる。よって、電極７４６に隣接する半導体層７４２の領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。
【０３４１】
図２４（Ａ２）に示すトランジスタ８４３は、電極７２３を有する点がトランジスタ８４２と異なる。トランジスタ８４３は、基板７７１の上に形成された電極７２３を有し、絶縁層７７２を介して半導体層７４２と重なる。電極７２３は、バックゲート電極として機能することができる。
【０３４２】
また、図２４（Ｂ１）に示すトランジスタ８４４および図２４（Ｂ２）に示すトランジスタ８４５のように、電極７４６と重ならない領域の絶縁層７２６を全て除去してもよい。また、図２４（Ｃ１）に示すトランジスタ８４６および図２４（Ｃ２）に示すトランジスタ８４７のように、絶縁層７２６を残してもよい。
【０３４３】
トランジスタ８４２乃至トランジスタ８４７も、電極７４６を形成した後に、電極７４６をマスクとして用いて不純物７５５を半導体層７４２に導入することで、半導体層７４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０３４４】
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。
【０３４５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュールについて説明する。
【０３４６】
図２５（Ａ）に示す表示モジュール６０００は、上部カバー６００１と下部カバー６００２との間に、ＦＰＣ６００５に接続された表示パネル６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、およびバッテリ６０１１を有する。
【０３４７】
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル６００６に用いることができる。これにより、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。
【０３４８】
上部カバー６００１および下部カバー６００２は、表示パネル６００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【０３４９】
また、表示パネル６００６には本発明の一態様の入力装置が設けられている。
【０３５０】
フレーム６００９は、表示パネル６００６の保護機能の他、プリント基板６０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム６００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
【０３５１】
プリント基板６０１０は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ６０１１による電源であってもよい。バッテリ６０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
【０３５２】
また、表示モジュール６０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
【０３５３】
図２５（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール６０００の断面概略図である。
【０３５４】
表示モジュール６０００は、プリント基板６０１０に設けられた発光部６０１５および受光部６０１６を有する。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂ）を有する。
【０３５５】
上部カバー６００１と下部カバー６００２は、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２とは、それぞれ薄く（例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下）することが可能である。そのため、表示モジュール６０００を極めて軽量にすることが可能となる。また少ない材料で上部カバー６００１と下部カバー６００２を作製できるため、作製コストを低減できる。
【０３５６】
表示パネル６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０やバッテリ６０１１と重ねて設けられている。表示パネル６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。
【０３５７】
発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示パネル６００６の上部を経由し、導光部６０１７ｂを通って受光部６０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光６０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
【０３５８】
発光部６０１５は、例えば表示パネル６００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部６０１６は、発光部６０１５と表示パネル６００６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。
【０３５９】
発光部６０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部６０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
【０３６０】
受光部６０１６は、発光部６０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
【０３６１】
導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂとしては、少なくとも光６０１８を透過する部材を用いることができる。導光部６０１７ａおよび導光部６０１７ｂを用いることで、発光部６０１５と受光部６０１６とを表示パネル６００６の下側に配置することができ、外光が受光部６０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
【０３６２】
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。
【０３６３】
（実施の形態６）
本発明の一態様に係る表示システムを用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図２６に示す。
【０３６４】
図２６（Ａ）はテレビであり、筐体９７１、表示部９７３、操作キー９７４、スピーカ９７５、通信用接続端子９７６、光センサ９７７等を有する。表示部９７３にはタッチセンサが設けられ、入力操作を行うこともできる。表示部９７３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３６５】
図２６（Ｂ）は情報処理端末であり、筐体９０１、表示部９０２、表示部９０３、センサ９０４等を有する。表示部９０２および表示部９０３は一つの表示パネルから成り、可撓性を有する。また、筐体９０１も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ９０４は筐体９０１の形状を感知することができ、例えば、筐体が曲げられたときに表示部９０２および表示部９０３の表示を切り替えることができる。表示部９０２および表示部９０３に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３６６】
図２６（Ｃ）はデジタルカメラであり、筐体９６１、シャッターボタン９６２、マイク９６３、スピーカ９６７、表示部９６５、操作キー等を有する。表示部９６５に本発明の一態様の表示システムを用いることで、低消費電力化することができる。
【０３６７】
図２６（Ｄ）は腕時計型の情報端末であり、筐体９３１、表示部９３２、リストバンド９３３、操作用のボタン９３５、竜頭９３６、カメラ９３９等を有する。表示部９３２はタッチパネルとなっていてもよい。表示部９３２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３６８】
図２６（Ｅ）携帯電話機の一例であり、筐体９５１、表示部９５２、操作ボタン９５３、外部接続ポート９５４、スピーカ９５５、マイク９５６、カメラ９５７等を有する。当該携帯電話機は、表示部９５２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９５２に触れることで行うことができる。表示部９５２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３６９】
図２６（Ｆ）は携帯データ端末であり、筐体９１１、表示部９１２、カメラ９１９等を有する。表示部９１２が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。表示部９３２に本発明の一態様の表示装置を用いることで、低消費電力化することができる。
【０３７０】
図２７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ折り畳みが可能な電子機器を示している。
【０３７１】
図２７（Ａ）に示す電子機器９２０は、筐体９２１ａ、筐体９２１ｂ、ヒンジ９２３、表示部９２２等を有する。表示部９２２は筐体９２１及び筐体９２１ｂに、組み込まれている。
【０３７２】
筐体９２１ａと筐体９２１ｂとは、ヒンジ９２３で回転可能に連結されている。電子機器９２０は、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとが閉じた状態と、図２７（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。
【０３７３】
また、ヒンジ９２３は、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとを開いたときに、これらの角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、または１５０度、１７５度などとすることができる。これにより、利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
【０３７４】
表示部９２２は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
【０３７５】
筐体９２１ａまたは筐体９２１ｂのいずれか一には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ：登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
【０３７６】
表示部９２２には、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９２１ａと筐体９０１ｂの間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体９２１ａと筐体９２１ｂのそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
【０３７７】
図２７（Ｂ）には、携帯型のゲーム機として機能する電子機器９４０を示している。電子機器９４０は、筐体９４１ａ、筐体９４１ｂ、表示部９４２、ヒンジ９４３、操作ボタン９４４ａ、操作ボタン９４４ｂ等を有する。
【０３７８】
また、筐体９４１ｂには、カートリッジ９４５を挿入することができる。カートリッジ９４５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９４５を交換することにより、電子機器９４０で様々なアプリケーションを実行することができる。
【０３７９】
また、図２７（Ｂ）では、表示部９１２の筐体９４１ａと重なる部分のサイズと、筐体９４１ｂ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９４４ａ及び操作ボタン９４４ｂの設けられる筐体９４１ｂと重なる表示部９４２の一部よりも、筐体９４１ａに設けられる表示部９４２の一部が大きい。例えば、表示部９４２の筐体９４１ａ側に主画面となる表示を行い、筐体９４１ｂ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。
【０３８０】
図２７（Ｃ）に示す電子機器９８０は、ヒンジ９８３により連結された筐体９８１ａと筐体９８１ｂに亘って、フレキシブルな表示部９８２が設けられている。
【０３８１】
図２７（Ｃ）では、筐体９８１ａと筐体９８１ｂとを開いたときに、表示部９８２が大きく湾曲した形態で保持されている。例えば、曲率半径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の状態で、表示部９８２が保持された状態とすることができる。表示部９８２の一部は、筐体９８１ａから筐体９８１ｂにかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
【０３８２】
ヒンジ９８３は、上述したロック機構を有しているため、表示部９８２に無理な力がかかることなく、表示部９８２が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【０３８３】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０３８４】
１０    表示装置
１１    基板
１２    基板
１３    反射防止層
１３ａ    誘電体層
１３ｂ    誘電体層
１３ｃ    アンチグレアパターン
１３ｄ    フィルム
２０    層
２１    素子層
２１ａ    ＦＥＴ層
２１ｂ    層
２１ｃ    層
２２    基板
２３    光拡散板
２４ａ    偏光板
２４ｂ    偏光板
２５    入力装置
２６    接着層
３０    駆動回路
３０ａ    駆動回路
３０ｂ    駆動回路
３１    ＦＰＣ
３１Ｂ    表示素子
３１Ｇ    表示素子
３２    ＦＰＣ
３２Ｂ    表示素子
３２Ｇ    表示素子
３２Ｒ    表示素子
３３ａ    配線
３３ｂ    配線
３３ｃ    配線
３３ｄ    配線
３５    液晶素子
３５ｔｒ    光
３６    画素回路
４０    画素アレイ
４５    画素ユニット
４６    画素
４６Ｂ    表示素子
４６Ｇ    表示素子
４６Ｒ    表示素子
４６Ｗ    表示素子
４７    画素
４７Ｂ    表示素子
４７Ｇ    表示素子
４７Ｒ    表示素子
５５ｒ    光
５５ｔ    光
５５ｔｒ    光
１００Ａ    表示装置
１００Ｂ    表示装置
１００Ｃ    表示装置
１０１    領域
１０２    領域
１０３    基板
１０４    基板
１０５    液晶素子
１０５ＣＥ    電極
１０５ＬＣ    液晶層
１０５ＰＥ    電極
１０６    絶縁膜
１０８    液晶素子
１０８ＣＥ    電極
１０８ＬＣ    液晶層
１０８ＰＥ    電極
１１０    素子層
１１１    トランジスタ
１１２    トランジスタ
１１４    開口部
１１６    電極
１１８    開口部
１２０    偏光板
１２２    光射出装置
１２２Ｅ    エッジライト
１２２Ｇ    導光板
１２２Ｒ    部
１２４    構造体
１２４Ｒ    反射膜
１２６    構造体
１２８    光拡散板
１３０    入力装置
１３２    偏光板
１３４    絶縁層
１３６    着色層
１３８    絶縁層
１４０    着色層
１４１    接着層
１４２    樹脂層
４１０    画素
５０１Ｂ    絶縁膜
５１０    表示パネル
５１１    基板
５１２    基板
５１４    表示部
５１６    回路
５１８    配線
５２０    ＩＣ
５２２    ＦＰＣ
５２４    電極
５２６    開口部
５５０    液晶素子
５６０    基板
５７０    液晶素子
５７１    絶縁膜
５７２    絶縁膜
５７５    近接センサ
５７６    開口部
７２３    電極
７２４ａ    電極
７２４ｂ    電極
７２６    絶縁層
７２７    絶縁層
７２８    絶縁層
７２９    絶縁層
７４１    絶縁層
７４２    半導体層
７４４ａ    電極
７４４ｂ    電極
７４６    電極
７５５    不純物
７７１    基板
７７２    絶縁層
８００    表示装置
８０１    表示部
８１０    トランジスタ
８１１    トランジスタ
８２０    トランジスタ
８２１    トランジスタ
８２５    トランジスタ
８３０    トランジスタ
８３１    トランジスタ
８４０    トランジスタ
８４１    トランジスタ
８４２    トランジスタ
８４３    トランジスタ
８４４    トランジスタ
８４５    トランジスタ
８４６    トランジスタ
８４７    トランジスタ
８５０    画素
８５１    開口
８６０    液晶素子
８６０ｂ    液晶素子
８６０ｇ    液晶素子
８６０ｒ    液晶素子
８６１    電極
８７０    液晶素子
９０１    筐体
９０１ｂ    筐体
９０２    表示部
９０３    表示部
９０４    センサ
９１１    筐体
９１２    表示部
９１９    カメラ
９２０    電子機器
９２１    筐体
９２１ａ    筐体
９２１ｂ    筐体
９２２    表示部
９２３    ヒンジ
９３１    筐体
９３２    表示部
９３３    リストバンド
９３５    ボタン
９３６    竜頭
９３９    カメラ
９４０    電子機器
９４１ａ    筐体
９４１ｂ    筐体
９４２    表示部
９４３    ヒンジ
９４４ａ    操作ボタン
９４４ｂ    操作ボタン
９４５    カートリッジ
９５１    筐体
９５２    表示部
９５３    操作ボタン
９５４    外部接続ポート
９５５    スピーカ
９５６    マイク
９５７    カメラ
９６１    筐体
９６２    シャッターボタン
９６３    マイク
９６５    表示部
９６７    スピーカ
９７１    筐体
９７３    表示部
９７４    操作キー
９７５    スピーカ
９７６    通信用接続端子
９７７    光センサ
９８０    電子機器
９８１ａ    筐体
９８１ｂ    筐体
９８２    表示部
９８３    ヒンジ
６０００    表示モジュール
６００１    上部カバー
６００２    下部カバー
６００５    ＦＰＣ
６００６    表示パネル
６００９    フレーム
６０１０    プリント基板
６０１１    バッテリ
６０１５    発光部
６０１６    受光部
６０１７ａ    導光部
６０１７ｂ    導光部
６０１８    光
【図１】
2018049227.tif 000003
【図２】
2018049227.tif 000004
【図３】
2018049227.tif 000005
【図４】
2018049227.tif 000006
【図５】
2018049227.tif 000007
【図６】
2018049227.tif 000008
【図７】
2018049227.tif 000009
【図８】
2018049227.tif 000010
【図９】
2018049227.tif 000011
【図１０】
2018049227.tif 000012
【図１１】
2018049227.tif 000013
【図１２】
2018049227.tif 000014
【図１３】
2018049227.tif 000015
【図１４】
2018049227.tif 000016
【図１５】
2018049227.tif 000017
【図１６】
2018049227.tif 000018
【図１７】
2018049227.tif 000019
【図１８】
2018049227.tif 000020
【図１９】
2018049227.tif 000021
【図２０】
2018049227.tif 000022
【図２１】
2018049227.tif 000023
【図２２】
2018049227.tif 000024
【図２３】
2018049227.tif 000025
【図２４】
2018049227.tif 000026
【図２５】
2018049227.tif 000027
【図２６】
2018049227.tif 000028
【図２７】
2018049227.tif 000029
【図２８】
2018049227.tif 000030
【図２９】
2018049227.tif 000031