(57)【要約】      （修正有）【課題】低消費電力化に優れた表示パネルを提供する。【解決手段】第１の表示素子１０３と、第２の表示素子１０７と、を有する表示パネル１００であって、第１の表示素子１０３は、光を射出する機能を有し、第２の表示素子１０７は、光を透過する状態または散乱する状態にすることができる機能を有し、第２の表示素子１０７は、第１の表示素子１０３が光を射出する側に重ねて配置され、第１の表示素子１０３および第２の表示素子１０７がマトリクス状に配置された表示領域１１０を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有する表示パネルであって、
前記第１の表示素子は、光を射出する機能を有し、
前記第２の表示素子は、光を透過する状態または散乱する状態にすることができる機能を有し、
前記第２の表示素子は、前記第１の表示素子が光を射出する側に重ねて配置され、
前記第１の表示素子および前記第２の表示素子がマトリクス状に配置された表示領域を有することを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
請求項１において、
前記表示パネルは着色層を有し、
前記第２の表示素子は、着色層および前記第１の表示素子の間に配置されることを特徴とする表示パネル。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の表示素子は、発光性の有機化合物を含む層を有し、
前記第２の表示素子は、高分子分散型液晶を含む層を有することを特徴とする表示パネル。
【請求項４】
表示パネルと、光検出器と、駆動装置と、を有する表示装置であって、
前記表示パネルは、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有し、
前記光検出器は、前記表示パネルが使用される環境の照度を検出する機能を有し、
前記駆動装置は、前記光検出器が検出した照度が所定の照度未満である場合に、画像信号を前記第１の表示素子に供給し且つ透過する状態にする信号を前記第２の表示素子に供給し、前記光検出器が検出した照度が所定の照度以上である場合に、画像情報を前記第２の表示素子に供給する機能を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
照度情報を取得する第１のステップと、
画像信号を第１の表示素子に供給し、かつ透過する状態にする信号を第２の表示素子に供給する第２のステップと、
前記第１の表示素子をオフ状態とし、かつ画像信号を前記第２の表示素子に供給する第３のステップと、を有し、
前記照度情報が所定の照度未満の情報を含む場合には、前記第１のステップから前記第２のステップに進み、前記照度情報が所定の照度以上の情報を含む場合には、前記第１のステップから前記第３のステップに進むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示パネル、表示装置および表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、入出力装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
携帯型情報端末などに用いられる表示装置として、液晶素子を有する液晶表示装置や自発光素子を有する発光装置が多く用いられている。携帯型情報端末は、屋外で使用されることが多いことから長時間の使用が可能であることが望まれている。また、様々な環境下において表示画面の視認性が優れていることが望まれている。
【０００４】
上記課題の対策として、偏光板やバックライトを必須としない、液晶による光の散乱光を利用して表示を行う高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ））、または高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ））を用いる液晶表示装置が研究されている（例えば非特許文献１参照）。この液晶表示装置を用いることで、低消費電力で、絵や文字が書かれた紙面と同等の高い視認性を得ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍ．Ｍｉｎｏｕｒａら．ＳＩＤ  ０６  ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．７６９−７７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、低消費電力化に優れた表示パネルを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、利便性に優れた表示パネルを提供することを課題の一とする。または、新規な表示パネルを提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置の駆動方法を提供することを課題の一とする。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有する表示パネルであって、第１の表示素子は、光を射出する機能を有し、第２の表示素子は、光を透過する状態または散乱する状態にすることができる機能を有し、第２の表示素子は、第１の表示素子が光を射出する側に重ねて配置され、第１の表示素子および第２の表示素子がマトリクス状に配置された表示領域を有することを特徴とする表示パネルである。
【０００９】
また、表示パネルは着色層を有し、第２の表示素子は、着色層および第１の表示素子の間に配置することができる。
【００１０】
表示パネルは、第１の表示素子と第２の表示素子を第１の支持体と第２の支持体の間に含んで構成される。第２の表示素子は第１の表示素子が射出する光を透過する状態または散乱する状態にすることができる機能を備える。これにより、第１の表示素子と第２の表示素子を選択的に利用することができる。
【００１１】
第１の表示素子は発光性の有機化合物を含む層を備え、第２の表示素子は高分子分散液晶を含む層を備える構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、表示パネルと、光検出器と、駆動装置と、を有する表示装置であって、表示パネルは、第１の表示素子と、第２の表示素子と、を有し、光検出器は、表示パネルが使用される環境の照度を検出する機能を有し、駆動装置は、光検出器が検出した照度が所定の照度未満である場合に、画像信号を第１の表示素子に供給し且つ透過する状態にする信号を第２の表示素子に供給し、光検出器が検出した照度が所定の照度以上である場合に、画像情報を第２の表示素子に供給する機能を有することを特徴とする表示装置である。
【００１３】
また、本発明の他の一態様は、照度情報を取得する第１のステップと、画像信号を第１の表示素子に供給し、かつ透過する状態にする信号を第２の表示素子に供給する第２のステップと、第１の表示素子をオフ状態とし、かつ画像信号を第２の表示素子に供給する第３のステップと、を有し、照度情報が所定の照度未満の情報を含む場合には、第１のステップから第２のステップに進み、照度情報が所定の照度以上の情報を含む場合には、第１のステップから第３のステップに進むことを特徴とする表示装置の駆動方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、低消費電力化に優れた表示パネルを提供することができる。または、本発明の一態様は、利便性に優れた表示パネルを提供することができる。または、新規な表示パネル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、新規は表示装置の駆動方法を提供することができる。
【００１５】
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】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する模式図。
【図２】実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する模式図。
【図３】実施の形態に係る表示パネルの表示モードを説明する模式図。
【図４】実施の形態に係る表示パネルの詳細を説明する断面図。
【図５】実施の形態に係る表示装置のブロック図。
【図６】実施の形態に係る表示装置の動作を説明するフローチャート。
【図７】実施の形態に係る情報処理装置の構成を説明する投影図。
【図８】ＣＡＡＣ−ＯＳの断面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像、およびＣＡＡＣ−ＯＳの断面模式図。
【図９】ＣＡＡＣ−ＯＳの平面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像。
【図１０】ＣＡＡＣ−ＯＳおよび単結晶酸化物半導体のＸＲＤによる構造解析を説明する図。
【図１１】ＣＡＡＣ−ＯＳの電子回折パターンを示す図。
【図１２】Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。
【図１３】ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。
【図１４】ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶、およびペレットを説明する図。
【図１５】ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。
【図１６】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、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。または、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。
【００１９】
なお、本明細書において、エレクトロルミネッセンス素子の一対の電極間に設けられた層をＥＬ層という。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光性の有機化合物を含む発光層を備える。したがって、一対の電極間に設けられた発光層はＥＬ層の一態様である。
【００２０】
また、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクターが取り付けられたモジュール、当該モジュールのＴＣＰの先にプリント配線板が取り付けられたものもしくはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が実装され且つ表示素子が形成された基板も、表示パネルに含まれる。
【００２１】
また、本明細書中において、トランジスタの第１の電極または第２の電極の一方がソース電極を、他方がドレイン電極を指す。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の一態様の表示パネルは、第１の表示素子と第２の表示素子が接着材を介して接続した状態で構成される。
【００２３】
第１の表示素子と第２の表示素子を組み合わせて使用し、環境に合わせて表示形態を変える。その結果、低消費電力で利便性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。または、当該表示パネルの作製方法を提供することができる。または、当該表示パネルを有した新規な表示装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の一態様の表示パネルの構成について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一態様の表示パネル１００の構成を説明する図である。
【００２５】
図１（Ａ）は本発明の一態様の表示パネル１００の上面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の切断線Ａ１−Ａ２における表示パネル１００の断面図である。
【００２６】
本実施の形態で説明する表示パネル１００は、基板１０１と基板１０９との間に素子層１１３および素子層１１７を有し、素子層１１３と素子層１１７の間には接着層１０５を有する。
【００２７】
図２（Ａ）等で後述するように、素子層１１３には、表示素子１０３、および表示素子１０３を駆動するためのトランジスタ等が設けられる。また、素子層１１７には、表示素子１０７、および表示素子１０７を駆動するためのトランジスタ等が設けられる。
【００２８】
表示素子１０３および表示素子１０７は、互いに重なる領域を有した素子領域１０２を形成し、素子領域１０２はマトリクス状に配置されて表示領域１１０を形成している。
【００２９】
《表示素子１０３と表示素子１０７》
図２（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１（Ａ）の切断線Ｂ１−Ｂ２における表示パネル１００の断面図である。なお、図２（Ａ）乃至（Ｃ）は、それぞれ表示素子１０３の構成が異なる形態を示している。図２（Ａ）は、表示素子１０３に塗り分け方式の有機ＥＬ素子を適用する場合の一例である。図２（Ｂ）は、表示素子１０３に白色の光を射出する有機ＥＬ素子を適用する場合の一例である。図２（Ｃ）は、有機ＥＬ素子に微小共振器構造（「マイクロキャビティ」ともいう）を組み合わせた場合の一例である。
【００３０】
《素子層１１３》
素子層１１３は、基板１０１に設けられたトランジスタ層１２１と、トランジスタ層１２１に設けられた下部電極１３１と、下部電極１３１の端部を覆う絶縁膜１４１と、下部電極１３１上および絶縁膜１４１に接して設けられたＥＬ層１３３と、ＥＬ層１３３に接して設けられた上部電極１３５を有する。なお、トランジスタ層１２１は、前述した表示素子（表示素子１０３と表示素子１０７）を駆動するためのトランジスタを有するほか、抵抗素子や容量素子などの他の素子を有していてもよい。下部電極１３１は、可視光を反射することができる。上部電極１３５は、可視光を透過することができる。
【００３１】
《素子層１１７》
素子層１１７は、基板１０９に重ねて設けられたトランジスタ層１９１と、トランジスタ層１９１に重ねて設けられた遮光層１８３および着色層１８１と、遮光層１８３および着色層１８１に重ねて設けられた透光性を有する電極層１７５と、電極層１７５に重ねて設けられた高分子分散型液晶層１７３と、高分子分散型液晶層１７３に重ねて設けられた透光性を有する電極層１７１を有する。
【００３２】
素子領域１０２は、図中に破線枠で囲んだ領域に相当し、表示素子１０３と表示素子１０７が重なる領域を有する。また、着色層１８１は、表示素子１０３および表示素子１０７と重なるように配置する。
【００３３】
以下に、表示パネル１００を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
【００３４】
《基板１０１》
基板１０１は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであれば、特に限定されない。
【００３５】
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板１０１に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板１０１に用いることができる。
【００３６】
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、基板１０１に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜または無機酸窒化物膜等を、基板１０１に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ等を、基板１０１に用いることができる。ステンレス鋼またはアルミニウム等を、基板１０１に用いることができる。
【００３７】
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板１０１に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板１０１に用いることができる。
【００３８】
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板１０１に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板１０１に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板１０１に用いることができる。
【００３９】
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板１０１に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板１０１に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板１０１に適用できる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板１０１に適用できる。
【００４０】
なお、上記の基板１０１に適用できる基板は、基板１０９にも適用することができる。
【００４１】
《トランジスタ》
トランジスタ層１２１およびトランジスタ層１９１が有するトランジスタには、さまざまなトランジスタを用いることができる。
【００４２】
例えば、半導体層に１４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体などを用いるトランジスタを適用できる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを用いるトランジスタを適用できる。
【００４３】
例えば、単結晶シリコン、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどをトランジスタの半導体層に適用できる。
【００４４】
例えば、ボトムゲート型のトランジスタ、トップゲート型のトランジスタ等を適用できる。
【００４５】
表示素子１０３に接続されるトランジスタ、および表示素子１０７に接続されるトランジスタに、オフ状態においてリークする電流が極めて小さいトランジスタを用いると、画像信号を保持することができる時間を長くすることができる。例えば、画像信号の書き込みを１１．６μＨｚ（１日に１回）以上０．１Ｈｚ（１秒間に０．１回）未満の頻度、好ましくは０．２８ｍＨｚ（１時間に１回）以上１Ｈｚ（１秒間に１回）未満の頻度としても画像を保持することができる。これにより、画像信号の書き込みの頻度を低減することができる。その結果、表示パネル１００の消費電力を削減することができる。もちろん、画像信号の書き込みを３０Ｈｚ（１秒間に３０回）以上、好ましくは６０Ｈｚ（１秒間に６０回）以上９６０Ｈｚ（１秒間に９６０回）未満の頻度とすることもできる。
【００４６】
オフ状態においてリークする電流が極めて小さいトランジスタとしては、例えば、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタを用いることができる。具体的には、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で表記される材料を含む酸化物半導体を、好適に半導体層に用いることができる。または、ＩｎとＺｎの双方を含むことが好ましい。
【００４７】
酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタは、例えば、ソースとドレインとの間の電圧を０．１Ｖ、５Ｖ、または、１０Ｖ程度とした場合に、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流を数ｙＡ／μｍ乃至数ｚＡ／μｍにまで低減することが可能となる。
【００４８】
上記酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物を用いることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
《表示素子１０３》
表示素子１０３には、例えば発光素子を用いることができる。発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等を用いることができる。例えば、下部電極、上部電極ならびに下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層とも記す）を備える有機ＥＬ素子を表示素子１０３に用いることができる。
【００５１】
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光に対して透光性を有する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いる。
【００５２】
下部電極１３１及び上部電極１３５の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層１３３に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層１３３において再結合し、ＥＬ層１３３に含まれる発光物質が発光する。
【００５３】
ＥＬ層１３３は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層１３３は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
【００５４】
ＥＬ層１３３には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層１３３を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００５５】
発光素子は、２以上の発光物質を含んでいてもよい。これにより、例えば、白色発光の発光素子を実現することができる。例えば２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、又はＯ（橙）等の発光を示す発光物質や、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質を用いることができる。例えば、青の発光を示す発光物質と、黄の発光を示す発光物質を用いてもよい。このとき、黄の発光を示す発光物質の発光スペクトルは、緑及び赤のスペクトル成分を含むことが好ましい。また、発光素子８３０の発光スペクトルは、可視領域の波長（例えば３５０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下、又は４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下など）の範囲内に２以上のピークを有することが好ましい。
【００５６】
ＥＬ層１３３は、複数の発光層を有していてもよい。ＥＬ層１３３において、複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と、燐光発光層との間に、分離層を設けてもよい。
【００５７】
分離層は、例えば、燐光発光層中で生成する燐光材料等の励起状態から蛍光発光層中の蛍光材料等へのデクスター機構によるエネルギー移動（特に三重項エネルギー移動）を防ぐために設けることができる。分離層は数ｎｍ程度の厚さがあればよい。具体的には、０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、あるいは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、あるいは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。分離層は、単一の材料（好ましくはバイポーラ性の物質）、又は複数の材料（好ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料）を含む。
【００５８】
分離層は、該分離層と接する発光層に含まれる材料を用いて形成してもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が、ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料（ゲスト材料）からなる場合、分離層を、該ホスト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光材料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、分離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような構成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。これにより、製造コストを削減することができる。
【００５９】
《塗り分け》
図２（Ａ）は、表示素子１０３に塗り分け方式の発光素子を用いた例である。ＥＬ層１３３等を塗り分けることで、素子領域１０２によって発光素子の発光色を異ならせることができる。例えば、赤色、黄色、緑色、又は青色の光を呈する発光層を発光性の有機化合物を含む層に用いることができる。
【００６０】
《白色ＥＬ》
また、図２（Ｂ）は、表示素子１０３のＥＬ層１３３に白色の光を射出する材料を用いた発光素子を用いた例である。発光素子は、ＥＬ層１３３を一層とするシングル素子であってもよいし、電荷発生層を介してＥＬ層１３３を複数有するタンデム素子であってもよい。例えば、青色の光を呈する発光層を有する蛍光発光ユニットと、緑色の光を呈する発光層及び赤色の光を呈する発光層を有する燐光発光ユニットと、を有し、白色の光を呈するタンデム素子を用いることができる。
【００６１】
《マイクロキャビティ》
また、図２（Ｃ）は、表示素子１０３に発光素子を用いる場合において、微小共振器構造を発光素子に組み合わせた例である。例えば、発光素子の下部電極および上部電極を用いて微小共振器構造を構成し、発光素子から特定の波長の光を効率よく取り出してもよい。
【００６２】
具体的には、可視光を反射する反射膜を下部電極に用い、可視光の一部を透過し一部を反射する半透過・半反射膜を上部電極に用いる。そして、所定の波長を有する光が効率よく取り出されるように、下部電極と上部電極を配設する。
【００６３】
例えば、第１の下部電極１３１Ｒ、第２の下部電極１３１Ｇ、及び第３の下部電極１３１Ｂは、各発光素子の下部電極または陽極としての機能を有する。または、第１の下部電極１３１Ｒ、第２の下部電極１３１Ｇ、及び第３の下部電極１３１Ｂは、各発光層からの所望の光を共振させ、その波長を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有する。なお、光学距離を調整する層は、下部電極に限られず、発光素子を構成する少なくとも一つの層により光学距離を調整すればよい。
【００６４】
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とＩＴＯの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
【００６５】
可視光を反射する導電膜としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、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、上記金属材料や合金に、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。また、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）や、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形成することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とＩＴＯの積層膜、銀とマグネシウムの合金とＩＴＯの積層膜などを用いることができる。
【００６６】
微小共振器構造を組み合わせる場合、発光素子の上部電極には、半透過・半反射電極を用いることができる。半透過・半反射電極は、反射性を有する導電性材料と透光性を有する導電性材料により形成される。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。半透過・半反射電極としては、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。とくに、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等）、これら元素を含む合金（例えば、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。
【００６７】
なお、電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形成することができる。
【００６８】
《接着層１０５》
接着層１０５は、素子層１１３と素子層１１７を貼り合わせる機能を有する。
【００６９】
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接着層１０５に用いることができる。
【００７０】
例えば、融点が４００℃以下好ましくは３００℃以下のガラス層を接着層１０５に用いることができる。または接着剤等を接着層１０５に用いることができる。
【００７１】
例えば、光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または／および嫌気型接着剤等の有機材料を接着層１０５に用いることができる。
【００７２】
具体的には、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）樹脂等を含む接着剤を接着層１０５に用いることができる。
【００７３】
《基板１０９》
基板１０９は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであることが望ましい。基板１０９には、前述した基板１０１に適用できる基板を用いることができる。なお、第２の基板は透光性が高いことが望ましい。また、基板１０９は、工程途中で置き換えることも可能である。
【００７４】
《遮光層１８３》
遮光性を有する材料を遮光層１８３に用いることができる。例えば、顔料を分散した樹脂、染料を含む樹脂の他、黒色クロム膜等の無機膜を遮光層１８３に用いることができる。カーボンブラック、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光層１８３に用いることができる。
【００７５】
《着色層１８１》
着色層１８１は、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、又は黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。各着色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。また、白色の画素では、発光素子と重ねて透明又は白色等の樹脂を配置してもよい。
【００７６】
《高分子分散型液晶》
高分子分散型液晶層１７３には、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子分散液晶、ポリマー分散型液晶ともいう）を用いる。高分子分散型液晶は、液晶を高分子中に分散させた層を液晶層として用いる液晶方式である。液晶は、該径が約０．１μｍ以上２０μｍ以下（代表的には１μｍ程度）の微小粒である。なお、駆動方法としてはＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードを用いる。
【００７７】
また、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ））を用いてもよい。高分子ネットワーク型液晶は、高分子ネットワーク中に液晶が連続的に配置された層を液晶層として用いる液晶方式である。
【００７８】
高分子分散型液晶層１７３は、高分子ネットワークを形成する高分子層中に液晶粒が分散された構成となっている。
【００７９】
液晶粒としては、ネマティック液晶を用いることができる。
【００８０】
また、高分子層（ポリマー層）としては光硬化樹脂を用いることができる。光硬化樹脂は、アクリレート、メタクリレートなどの単官能モノマーでもよく、ジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレートなどの多官能モノマーでもよく、これらを混合させたものでもよい。また、液晶性のものでも非液晶性のものでもよく、両者を混合させてもよい。光硬化樹脂は、用いる光重合開始剤の反応する波長の光で硬化する樹脂を選択すれば良く、代表的には紫外線硬化樹脂を用いることができる。
【００８１】
例えば、高分子分散型液晶層１７３は、ネマティック液晶を用いた液晶粒、光硬化樹脂を用いた高分子層、及び光重合開始剤を含む液晶材料に、光硬化樹脂、及び光重合開始剤が反応する波長の光を照射して硬化し、形成することができる。
【００８２】
光重合開始剤は、光照射によってラジカルを発生させるラジカル重合開始剤でもよく、酸を発生させる酸発生剤でもよく、塩基を発生させる塩基発生剤でもよい。
【００８３】
高分子分散型液晶層１７３を形成する方法として、ディスペンサ法（滴下法）や、毛細管現象を用いて液晶を注入する注入法を用いることができる。
【００８４】
また、高分子分散型液晶は、あらかじめ液晶を配向させず、かつ入射した光に偏光を行わないため、配向膜及び偏光板を設けなくてもよい。
【００８５】
したがって、高分子分散型液晶を用いた表示パネルは、配向膜及び偏光板を設けないため、配向膜及び偏光板による光の吸収がなく、より高輝度な明るい表示画面とすることができる。よって、光の利用効率がよいため、低消費電力化にもなる。配向膜及び偏光板にかかる工程やコストを削減することができ、より高スループット、低コストを実現できる。また配向膜を設けないためラビング処理も不要となり、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、作製工程中の表示パネルの不良や破損を軽減することができる。よって表示パネルを歩留まりよく作製でき、生産性を向上させることが可能となる。特に、トランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よってトランジスタを有する表示パネルに高分子分散型液晶材料を用いることはより効果的である。
【００８６】
高分子分散型液晶の動作原理を説明する。高分子分散型液晶層１７３において、電極層１７５と電極層１７１に電圧を印加しない場合（オフ状態ともいう）は、高分子層内に分散している液晶粒はランダムに配列し高分子の屈折率と液晶分子の屈折率とが異なるため、液晶粒によって、入射した光は散乱され非透明な状態となる。
【００８７】
一方、電極層１７５と電極層１７１に電圧を印加した場合（オン状態ともいう）、高分子分散型液晶層１７３に電界が形成され、液晶粒内の液晶分子は電界方向に配列し高分子の屈折率と液晶分子短軸の屈折率とがほぼ一致するため、入射した光は液晶粒で散乱されず、高分子分散型液晶層１７３を透過する。よって、高分子分散型液晶層１７３は透光性となり透明な状態となる。
【００８８】
高分子分散型液晶層１７３の厚さであるセルギャップは２μｍ以上３０μｍ以下（好ましくは３μｍ以上８μｍ以下）とすればよい。なお、本明細書においてセルギャップの厚さとは、高分子分散型液晶層１７３の厚さ（膜厚）の最大値とする。
【００８９】
後述するように、本発明の一態様の表示パネルでは、表示素子１０３が有する反射電極を利用することにより、外部からの入射光は、高分子分散型液晶層１７３で散乱した後、該反射電極で反射して、再度、高分子分散型液晶層１７３に入射するため、高分子分散型液晶層１７３の２倍の厚さの高分子分散型液晶層１７３と同等の散乱効果が得られる。したがって、本発明の一態様では、セルギャップを狭くすることができる。セルギャップを狭くすることができると、表示素子１０７を低電圧で駆動でき好ましい。
【００９０】
《表示方法の選択》
本発明の一態様では、表示素子１０３、表示素子１０７を選択して動作させ、画像を表示させることができる。
【００９１】
表示素子１０３を動作させて画像を表示する方法を図３（Ａ）を用いて説明する。この表示方法では、電極層１７５と電極層１７１間の全画素に電圧が印加された状態となる。この状態において、高分子分散型液晶層１７３は透過状態１７４となり、表示素子１０３から射出した光が透過し、画像として表示される。この表示方法は、室内での使用等で、色彩豊かでメリハリのある映像や、動画を見たい場合に適する。
【００９２】
なお、表示素子１０３を動作させて画像を表示する際、高分子分散型液晶層１７３が可視光を散乱する状態となっていてもよい。例えば、表示素子１０３に点欠陥（輝点）が生じた場合、表示素子１０３が射出した光を高分子分散型液晶層１７３により散乱させることで、輝点の発光強度を弱め、輝点を見難くすることが可能となる。
【００９３】
表示素子１０７を動作させて画像を表示する方法を図３（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）に記した鎖線円内の表示素子１０３、１０７を拡大した図である。表示素子１０７は、外光反射を利用した表示方法として用いられる。ここでは、着色層１８１にＲ（赤）を用いた画素とＢ（青）を用いた画素において、電極層１７５と電極層１７１との間に電圧を印加した場合を例示する。着色層１８１下の高分子分散型液晶層１７３は可視光に対して透過状態となり、これらの画素に入射した外光は、まず着色層１８１でそれぞれ赤色光、青色光となって高分子分散型液晶層１７３を通過して表示素子１０３の下部電極１３１で反射され、再度、高分子分散型液晶層１７３と着色層１８１を通過して観察者の目を通して画像として映し出される。
【００９４】
一方、着色層１８１にＧ（緑）を用いた画素の電極層１７５と電極層１７１との間には電圧は印加されず、入射光は着色層１８１で緑色光となり高分子分散型液晶層１７３に入射した後、少なくとも一部が高分子分散型液晶層１７３内で散乱される。また、高分子分散型液晶層１７３を通過し表示素子１０３の下部電極１３１に到達した光も、表示素子１０３の下部電極１３１により反射され、再度、高分子分散型液晶層１７３で散乱される。高分子分散型液晶層１７３から再度透過し、同一色の着色層１８１に再度入射した光は、高分子分散型液晶層１７３での散乱により減衰しており、ほとんど表示パネルから取り出されない状況がこのモードの黒状態となる。
【００９５】
この場合の着色層１８１の膜厚は、通常の透過で使用する場合に対して従来の半分程度の膜厚とすることが可能である。着色層が薄いと、表示素子１０３から射出する光の減衰が抑制でき好ましい。表示素子１０７では外光反射を使用するため、表示素子内で発光させる必要がなく、消費電力を抑えることが可能となる。
【００９６】
表示パネル１００は、高分子分散型液晶層１７３の散乱時に黒表示を行う構成に限られない。例えば、図２（Ｃ）に示すように、表示素子１０３に微小共振器構造を用いる場合などでは、高分子分散型液晶層１７３の透過時に、表示パネル１００は黒表示の状態となってもよい。
【００９７】
微小共振器構造を用いて射出する光の共振の最適化を図ると、上部電極１３５に入射する、第１の下部電極１３１Ｒ、第２の下部電極１３１Ｇ、第３の下部電極１３１Ｂで反射した外光の位相と、高分子分散型液晶層１７３から入射する外光の位相とは、λ／２の位相差があるため、上部電極１３５において二つの光は打ち消され、ほとんど表示パネル１００から取り出されないことがある。この状況を表示パネル１００における黒表示の状態としてもよい。この場合、高分子分散型液晶層１７３での散乱による反射光を着色層から取り出すことで、観察者の目を通して画像として映し出される。
【００９８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は表示パネル１００の詳細を示す上面図および断面図の一例である。なお、図４（Ａ）では素子領域１０２が含まれる表示領域１１０、およびＦＰＣ４０９ａ、ＦＰＣ４０９ｂ、駆動回路ＳＤおよび駆動回路ＧＤのそれぞれを有する代表的な構成の一部を図示している。
【００９９】
図４（Ｂ）に示す表示パネルは、図１（Ａ）に示す表示パネル１００の一例であり、基板１０１と、素子層１１３と、素子層１１７と、基板１０９が、上記順序で積層されている。また、図４（Ｂ）には、基板１０９に重ねてタッチセンサ１８９を設けた例を図示しているが、タッチセンサ１８９を設けない構成としてもよい。
【０１００】
《絶縁膜１２２、絶縁膜１２３》
絶縁膜１２２には、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタを用いる場合、絶縁膜１２２は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。また、絶縁膜１２３は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する窒化絶縁膜などを用いることが好ましい。このような構成とすることで、半導体層に酸化物半導体を有するトランジスタの電気特性および信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
なお、絶縁膜１２２に適用できる絶縁膜は、絶縁膜１９０にも適用することができる。また、絶縁膜１２３に適用できる絶縁膜は、絶縁膜１９２にも適用することができる。
【０１０２】
《平坦化絶縁膜１２５、平坦化絶縁膜１２７》
また、平坦化絶縁膜１２５、平坦化絶縁膜１２７としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜１２５、１２７を形成してもよい。
【０１０３】
なお、上記の平坦化絶縁膜１２５、平坦化絶縁膜１２７に適用できる材料は、平坦化絶縁膜１９７、平坦化絶縁膜１９８、平坦化絶縁膜１９９にも適用することができる。
【０１０４】
《絶縁膜１４１》
絶縁膜１４１としては、例えば、有機樹脂または無機絶縁材料を用いることができる。有機樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、またはフェノール樹脂等を用いることができる。無機絶縁材料としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
【０１０５】
《スペーサー１４２》
絶縁性の材料をスペーサー１４２に用いることができる。例えば、無機材料、有機材料または無機材料と有機材料が積層された材料などを用いることができる。具体的には、酸化シリコンまたは窒化シリコン等を含む膜、アクリルまたはポリイミド等もしくは感光性樹脂等を適用できる。
【０１０６】
《表示素子１０３》
表示素子１０３は、下部電極１３１、ＥＬ層１３３、および上部電極１３５を有する。上部電極１３５は共通電極としての機能を有する。図４（Ｂ）に示す表示装置は、表示素子１０３が有するＥＬ層１３３が発光することによって、画像を表示することができる。なお、トランジスタ１２０は、導電膜１２６を介して表示素子１０３と電気的に接続される。
【０１０７】
また、表示素子１０３と重なる位置に着色層１８１が設けられ、絶縁膜１４１と重なる位置に遮光層１８３が設けられている。
【０１０８】
ＦＰＣ４０９ａは、異方性導電膜１８８を介して接続電極１８６と電気的に接続される。また、接続電極１８６は、トランジスタ１２０等の電極層を形成する工程で形成することができる。画像信号等は、ＦＰＣ４０９ａからトランジスタ１４６および容量素子１４５等を有する駆動回路ＳＤに供給することができる。
【０１０９】
《表示素子１０７》
表示素子１０７は、透光性を有する電極層１７５、電極層１７１と、高分子分散型液晶層１７３で形成される。電極層１７５は、素子領域１０２のトランジスタ１８０と導電膜１９４および導電膜１９６を介して接続される。
【０１１０】
《電極層１７１》
電極層１７１は一定の電圧が供給される共通電極であり、電極層１７１はトランジスタ１６０と導電膜１９５および導電膜１８７を介して接続される。
【０１１１】
トランジスタ１８０、トランジスタ１６０と重なるように遮光膜１９３を設けてもよい。
【０１１２】
《接着層１０５》
接着層１０５は、可撓性を有する固体材料を用いることができる。無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接着層１０５に用いることができる。
【０１１３】
接着層１０５は、積層構造としてもよい。例えば、異なる有機材料の積層、有機材料と無機材料との積層、または異なる無機材料の積層等を用いることができる。
【０１１４】
上記無機材料としては、ガラスフリットなどのガラス材料や、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を用いることができる。
【０１１５】
絶縁膜１４３としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を用いることができる。
【０１１６】
上記本発明の一態様の表示パネル１００は、表示素子１０３と表示素子１０７を有し、表示素子１０７は高分子分散型液晶を有し、表示素子１０７は表示素子１０３が射出する光を透過する状態または散乱する状態にすることができる機能を備える。これにより、表示素子を選択的に利用することができ、低消費電力化および利便性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１１８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した表示パネル１００を用いた表示装置の一態様およびその動作方法について、図５および図６を参照しながら説明する。
【０１１９】
図５は本発明の一態様の表示装置２００を説明するブロック図である。表示装置２００は、表示パネル１００と、光検出器２０５と、駆動装置２０３を有する。
【０１２０】
《光検出器２０５》
光検出器２０５は、照度を検出し、且つ検出した情報を駆動装置２０３に供給する。例えば、光電変換素子と光電変換素子が供給する信号に基づいて、環境の照度を検出および出力する回路を光検出器２０５に用いることができる。
【０１２１】
具体的には、フォトダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどを光検出器２０５に用いることができる。
【０１２２】
《駆動装置２０３》
駆動装置２０３は、光検出器２０５から供給された情報を元に表示パネル１００の駆動方法を決定し、表示パネル１００を駆動する。
【０１２３】
駆動装置２０３は、検出した照度が所定の値未満である場合には画像信号を表示素子１０３に供給し、表示素子１０７に透過する状態にする信号を供給する。一方で、照度が所定の照度以上の値である場合には、表示素子１０３は動作させず、表示素子１０７に画像情報を供給する機能を有する。
【０１２４】
次に、図６に示すフローチャートを用いて、表示装置２００の動作方法の一例を説明する。
【０１２５】
まず、表示装置２００内の光検出器２０５を用いて、照度を検出する（Ｓ１０１）。
【０１２６】
Ｓ１０１で、検知された照度が、所定の照度Ｘ未満であれば、表示素子１０７に透過信号を供給する（Ｓ１０２）。そして、画像信号を表示素子１０３に供給し、画像を表示させる（Ｓ１０３）。
【０１２７】
一方、Ｓ１０１で、検知された照度が、所定の照度Ｘ以上であれば、表示素子１０３をオフ状態とする（Ｓ１０４）。そして、画像信号を表示素子１０７に供給し、画像を表示させる（Ｓ１０５）。
【０１２８】
そして、タイマー等で予め設定した時間が経過した後にＳ１０１に戻り、再度照度を検出し、上記ステップを繰り返す。
【０１２９】
表示素子１０３では、自発光により画像を表示させるため電力消費をともなうが、表示素子１０７は外光を利用して画像を表示させることができる。したがって、表示素子１０７を用いて画像表示する照度が高い環境下においては、消費電力を大幅に削減することができる。また、照度により自動で表示状態が変わるため、使用者が設定する必要がない。ゆえに、低消費電力化で利便性に優れた表示装置を提供することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１３１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルを備える入出力装置の構成について、図７を参照しながら説明する。
【０１３２】
図７（Ａ）は本発明の一態様の入出力装置５００ＴＰを説明する投影図である。なお、説明の便宜のために検知パネル７００の一部を拡大して図示している。また、図７（Ｂ）は検知パネル７００の一部の構成を説明する上面図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）に示す切断線Ｗ３−Ｗ４における断面図である。
【０１３３】
＜入出力装置構成例＞
本実施の形態で説明する入出力装置５００ＴＰは、表示パネル５００Ｐおよび表示パネル５００Ｐに重なる領域を備える検知パネル７００を有する（図７（Ａ）参照）。なお、表示パネル５００Ｐは、実施の形態１に示す表示パネル１００に相当する。また、検知パネル７００は、実施の形態１に示すタッチセンサ１８９に相当する。
【０１３４】
以下に、入出力装置５００ＴＰを構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
【０１３５】
また、検知パネル７００が表示パネル５００Ｐに重ねられた入出力装置５００ＴＰは、検知パネル７００であるとともに表示パネル５００Ｐでもある。なお、表示パネル５００Ｐに検知パネル７００が重ねられた入出力装置５００ＴＰをタッチパネルともいう。
【０１３６】
《表示パネル》
表示パネル５００Ｐは、画素５０２、走査線、信号線または基材５１０を備える。
【０１３７】
《検知パネル》
検知パネル７００は近接または接触するものを検知して検知信号を供給する。例えば、静電容量、照度、磁力、電波または圧力等を検知して、検知した物理量に基づく情報を供給する。具体的には、容量素子、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。
【０１３８】
検知パネル７００は、例えば、近接または接触するものとの間の静電容量の変化を検知する。
【０１３９】
なお、大気中において、大気より大きな誘電率を備える指などが導電膜に近接すると、指と導電膜の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知して検知情報を供給することができる。具体的には、導電膜および当該導電膜に一方の電極が接続された容量素子を用いることができる。
【０１４０】
例えば、静電容量の変化に伴い容量素子との間で電荷の分配が引き起こされ、容量素子の一対の電極間の電圧が変化する。この電圧の変化を検知信号に用いることができる。
【０１４１】
検知パネル７００は、制御線ＣＬ（ｉ）、信号線ＭＬ（ｊ）、第１の電極Ｃ１（ｉ）、第２の電極Ｃ２（ｊ）および基材７１０を備える（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）。
【０１４２】
なお、制御線ＣＬ（ｉ）は、配線ＢＲ（ｉ，ｊ）を信号線ＭＬ（ｊ）と交差する部分に備える。そして、短絡を防ぐ機能を有する絶縁膜７１１が、配線ＢＲ（ｉ，ｊ）と信号線ＭＬ（ｊ）の間に設けられている（図７（Ｃ）参照）。
【０１４３】
例えば、信号線ＭＬ（ｊ）は、第１の電極Ｃ１（ｉ）と第２の電極Ｃ２（ｊ）を備える容量を介して制御線ＣＬ（ｉ）に供給された制御信号を検知して、検知信号として供給できる。
【０１４４】
例えば、遮光層５１１を、制御線ＣＬ（ｉ）と基材７１０の間および信号線ＭＬ（ｊ）と基材７１０の間に備える。これにより、制御線ＣＬ（ｉ）または信号線ＭＬ（ｊ）に到達する外光を弱め、制御線ＣＬ（ｉ）または信号線ＭＬ（ｊ）が反射する外光の強度を制御することができる。
【０１４５】
なお、基材７１０に検知パネル７００を形成するための膜を成膜し、当該膜を加工する方法を用いて、検知パネル７００を作製してもよい。
【０１４６】
または、検知パネル７００の一部を他の基材に作成し、当該一部を基材６１０に転置する方法を用いて、検知パネル７００を作製してもよい。
【０１４７】
検知パネル７００は、制御信号を供給され、行方向（図中にＲで示す矢印の方向）に延在する複数の制御線ＣＬ（ｉ）を備える。また、列方向（図中にＣで示す矢印の方向）に延在し、検知信号を供給する複数の信号線ＭＬ（ｊ）を備える。また、制御線ＣＬ（ｉ）および信号線ＭＬ（ｊ）を支持する基材７１０を備える。
【０１４８】
検知パネル７００は、制御線ＣＬ（ｉ）と電気的に接続される第１の電極Ｃ１（ｉ）と、信号線ＭＬ（ｊ）と電気的に接続される第２の電極Ｃ２（ｊ）を備える。第２の電極Ｃ２（ｊ）は、第１の電極Ｃ１（ｉ）と重ならない部分を備える。
【０１４９】
第１の電極Ｃ１（ｉ）または第２の電極Ｃ２（ｊ）は、画素５０２と重なる領域に透光性を備える領域を具備する導電膜を含む。または、第１の電極Ｃ１（ｉ）または第２の電極Ｃ２（ｊ）は、領域を画素５０２と重なる領域に開口部を具備する網目状の導電膜を含む。
【０１５０】
本実施の形態で説明する入出力装置５００ＴＰは、検知パネル７００と、検知パネル７００と重なる領域を備える表示パネル５００Ｐと、を有し、第１の電極Ｃ１（ｉ）または第２の電極Ｃ２（ｊ）が表示パネル５００Ｐの画素と重なる位置に透光性を備える領域または開口部を具備する導電膜を含む。これにより、第１の電極または第２の電極に近づくものを検知することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。
【０１５１】
例えば、入出力装置５００ＴＰの検知パネル７００は検知した検知情報を位置情報と共に供給することができる。具体的には、入出力装置５００ＴＰの使用者は、検知パネル７００に近接または接触させた指等をポインタに用いて様々なジェスチャー（タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等）をすることができる。
【０１５２】
検知パネル７００は、検知パネル７００に近接または接触する指等を検知して、検知した位置または軌跡等を含む検知情報を供給することができる。
【０１５３】
演算装置は供給された情報が所定の条件を満たすか否かをプログラム等に基づいて判断し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を実行する。
【０１５４】
これにより、検知パネル７００の使用者は、所定のジェスチャーを供給し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を演算装置に実行させることができる。
【０１５５】
また、入出力装置５００ＴＰの表示パネル５００Ｐは、例えば演算装置等が供給する表示情報Ｖを表示できる。
【０１５６】
入出力装置５００ＴＰの検知パネル７００は、ＦＰＣ５０９と電気的に接続される。
【０１５７】
保護層７７０を検知パネル７００の使用者側に備える。
【０１５８】
例えば、セラミックコート層またはハードコート層を保護層７７０に用いることができる。具体的には、酸化アルミニウムを含む層またはＵＶ硬化された樹脂層を用いることができる。
【０１５９】
例えば、検知パネル７００が反射する外光の強度を弱める反射防止層を保護層７７０に用いることができる。具体的には、円偏光板等を用いることができる。
【０１６０】
《配線》
検知パネル７００は配線を備える。配線は制御線ＣＬ（ｉ）、信号線ＭＬ（ｊ）などを含む。
【０１６１】
導電性を有する材料を、配線などに用いることができる。
【０１６２】
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを、配線に用いることができる。
【０１６３】
具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、イットリウム、ジルコニウム、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を含む合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを配線等に用いることができる。特に、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
【０１６４】
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。
【０１６５】
具体的には、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を積層する積層構造を用いることができる。
【０１６６】
または、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を用いることができる。
【０１６７】
または、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。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。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
【０１６８】
または、導電性高分子を用いることができる。
《基材》
【０１６９】
基材７１０は、第１の電極Ｃ１（ｉ）および第２の電極Ｃ２（ｊ）を支持する。
【０１７０】
基材７１０は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであれば、特に限定されない。特に、可撓性を有する材料を基材７１０に用いると、検知パネル７００を折り畳んだ状態または展開された状態にすることができる。なお、表示パネル５００Ｐが表示をする側に検知パネル７００を配置する場合は、透光性を備える材料を基材７１０に用いる。
【０１７１】
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基材７１０に用いることができる。
【０１７２】
例えば、ガラス、セラミックスまたは金属等の無機材料を基材７１０に用いることができる。
【０１７３】
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、基材７１０に用いることができる。
【０１７４】
具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を、基材７１０に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ膜等を、基材７１０に用いることができる。
【０１７５】
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基材７１０に用いることができる。
【０１７６】
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基材７１０に用いることができる。
【０１７７】
例えば、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基材７１０に用いることができる。
【０１７８】
例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基材７１０に用いることができる。
【０１７９】
例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を基材７１０に用いることができる。
【０１８０】
また、単層の材料または複数の層が積層された積層材料を、基材７１０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁層等が積層された積層材料を、基材７１０に用いることができる。
【０１８１】
具体的には、ガラスと、ガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等から選ばれた一または複数の膜とが、積層された積層材料を、基材７１０に適用できる。
【０１８２】
または、樹脂と、樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等と、が積層された積層材料を、基材７１０に適用できる。
【０１８３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１８４】
（実施の形態４）
＜酸化物半導体の構造について＞
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできる酸化物半導体の構造について説明する。
【０１８５】
本明細書において、「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。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。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。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【０１８６】
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。
【０１８７】
酸化物半導体は、例えば、非単結晶酸化物半導体と単結晶酸化物半導体とに分けられる。または、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けられる。
【０１８８】
なお、非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。
【０１８９】
まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。
【０１９０】
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向した複数の結晶部（ペレットともいう。）を有する酸化物半導体の一つである。
【０１９１】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳの明視野像および回折パターンの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数のペレットを確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確なペレット同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１９２】
例えば、図８（Ａ）に示すように、試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳの断面の高分解能ＴＥＭ像を観察する。ここでは、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いてＴＥＭ像を観察する。なお、球面収差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、以下では、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼ぶ。なお、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。
【０１９３】
図８（Ａ）の領域（１）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳの膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳの被形成面または上面と平行に配列する。
【０１９４】
図８（Ｂ）において、ＣＡＡＣ−ＯＳは特徴的な原子配列を有する。図８（Ｃ）は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図８（Ｂ）および図８（Ｃ）より、ペレット一つの大きさは１ｎｍ以上３ｎｍ以下程度であり、ペレットとペレットとの傾きにより生じる隙間の大きさは０．８ｎｍ程度であることがわかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶこともできる。
【０１９５】
ここで、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像から、基板５１２０上のＣＡＡＣ−ＯＳのペレット５１００の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造となる（図８（Ｄ）参照。）。図８（Ｃ）で観察されたペレットとペレットとの間で傾きが生じている箇所は、図８（Ｄ）に示す領域５１６１に相当する。
【０１９６】
また、例えば、図９（Ａ）に示すように、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳの平面のＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を観察する。図９（Ａ）の領域（１）、領域（２）および領域（３）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を、それぞれ図９（Ｂ）、図９（Ｃ）および図９（Ｄ）に示す。図９（Ｂ）、図９（Ｃ）および図９（Ｄ）より、ペレットは、金属原子が三角形状、四角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０１９７】
例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いてｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、図１０（Ａ）に示すように回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳの結晶が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確認できる。
【０１９８】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳのｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳは、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０１９９】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｃ軸に略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、２θが５６°近傍にピークが現れる。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＣＡＡＣ−ＯＳの場合は、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行っても、図１０（Ｂ）に示すように明瞭なピークは現れない。これに対し、ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体であれば、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合、図１０（Ｃ）に示すように（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。したがって、ＸＲＤを用いた構造解析から、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸の配向が不規則であることが確認できる。
【０２００】
次に、ＣＡＡＣ−ＯＳであるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物に対し、試料面に平行な方向からプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターン（制限視野透過電子回折パターンともいう。）を図１１（Ａ）に示す。図１１（Ａ）より、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが確認される。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットが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、試料面に垂直な方向からプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターンを図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットのａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図１１（Ｂ）における第１リングは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（０１０）面および（１００）面などに起因すると考えられる。また、図１１（Ｂ）における第２リングは（１１０）面などに起因すると考えられる。
【０２０１】
このように、それぞれのペレット（ナノ結晶）の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から、ＣＡＡＣ−ＯＳをＣＡＮＣ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０２０２】
ＣＡＡＣ−ＯＳは、不純物濃度の低い酸化物半導体である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体内部に含まれると、酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【０２０３】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、欠陥準位密度の低い酸化物半導体である。例えば、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。
【０２０４】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳを用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
【０２０５】
次に、微結晶酸化物半導体について説明する。
【０２０６】
微結晶酸化物半導体は、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶を有する酸化物半導体を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳは、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、ＣＡＡＣ−ＯＳにおけるペレットと同じ起源を有する可能性がある。そのため、以下ではｎｃ−ＯＳの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
【０２０７】
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）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。一方、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、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。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
【０２０８】
このように、それぞれのペレット（ナノ結晶）の結晶方位が規則性を有さないことから、ｎｃ−ＯＳをＮＡＮＣ（Ｎｏｎ−Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０２０９】
ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ＣＡＡＣ−ＯＳと比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０２１０】
次に、非晶質酸化物半導体について説明する。
【０２１１】
非晶質酸化物半導体は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物半導体である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体が一例である。
【０２１２】
非晶質酸化物半導体は、高分解能ＴＥＭ像において結晶部を確認することができない。
【０２１３】
非晶質酸化物半導体に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導体に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが観測される。
【０２１４】
非晶質構造については、様々な見解が示されている。例えば、原子配列に全く秩序性を有さない構造を完全な非晶質構造（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ぶ場合がある。また、最近接原子間距離または第２近接原子間距離まで秩序性を有し、かつ長距離秩序性を有さない構造を非晶質構造と呼ぶ場合もある。したがって、最も厳格な定義によれば、僅かでも原子配列に秩序性を有する酸化物半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、少なくとも、長距離秩序性を有する酸化物半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。よって、結晶部を有することから、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳを、非晶質酸化物半導体または完全な非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。
【０２１５】
なお、酸化物半導体は、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の物性を示す構造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体を、特に非晶質ライク酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。
【０２１６】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において鬆（ボイドともいう。）が観察される場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。
【０２１７】
以下では、酸化物半導体の構造による電子照射の影響の違いについて説明する。
【０２１８】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳを準備する。いずれの試料もＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である。
【０２１９】
まず、各試料の高分解能断面ＴＥＭ像を取得する。高分解能断面ＴＥＭ像により、各試料は、いずれも結晶部を有することがわかる。
【０２２０】
さらに、各試料の結晶部の大きさを計測する。図１２は、各試料の結晶部（２２箇所から４５箇所）の平均の大きさの変化を調査した例である。図１２より、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図１２中に（１）で示すように、ＴＥＭによる観察初期においては１．２ｎｍ程度の大きさだった結晶部（初期核ともいう。）が、累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２においては２．６ｎｍ程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射開始時から電子の累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２になるまでの範囲で、電子の累積照射量によらず結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図１２中の（２）で示すように、ＴＥＭによる観察の経過によらず、結晶部の大きさは１．４ｎｍ程度であることがわかる。また、図１２中の（３）で示すように、ＴＥＭによる観察の経過によらず、結晶部の大きさは２．１ｎｍ程度であることがわかる。
【０２２１】
このように、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見られる場合がある。一方、良質なｎｃ−ＯＳ、およびＣＡＡＣ−ＯＳであれば、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射による結晶化はほとんど見られないことがわかる。
【０２２２】
なお、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳおよびｎｃ−ＯＳの結晶部の大きさの計測は、高分解能ＴＥＭ像を用いて行うことができる。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶は層状構造を有し、Ｉｎ−Ｏ層の間に、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層を２層有する。ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の単位格子は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求められている。そのため、高分解能ＴＥＭ像における格子縞に着目し、格子縞の間隔が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所においては、それぞれの格子縞がＩｎＧａＺｎＯ４の結晶のａ−ｂ面に対応する。
【０２２３】
また、酸化物半導体は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導体の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、その酸化物半導体の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は７８．６％以上９２．３％未満となる。また、例えば、単結晶の密度に対し、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は９２．３％以上１００％未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が７８％未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
【０２２４】
上記について、具体例を用いて説明する。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ４の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は５．０ｇ／ｃｍ３以上５．９ｇ／ｃｍ３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は５．９ｇ／ｃｍ３以上６．３ｇ／ｃｍ３未満となる。
【０２２５】
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することができる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて算出することが好ましい。
【０２２６】
なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、微結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０２２７】
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損が少ない）酸化物半導体は、キャリア密度を低くすることができる。したがって、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。ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳは、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳおよび非晶質酸化物半導体よりも不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、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なりやすい。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳまたはｎｃ−ＯＳを用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体は、キャリアトラップが少ない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳまたはｎｃ−ＯＳを用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【０２２８】
＜成膜モデル＞
以下では、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳの成膜モデルの一例について説明する。
【０２２９】
図１３（Ａ）は、スパッタリング法によりＣＡＡＣ−ＯＳが成膜される様子を示した成膜室内の模式図である。
【０２３０】
ターゲット５１３０は、バッキングプレートに接着されている。バッキングプレートを介してターゲット５１３０と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置される。該複数のマグネットによって磁場が生じている。マグネットの磁場を利用して成膜速度を高めるスパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。
【０２３１】
ターゲット５１３０は、多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる。
【０２３２】
一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１３０の劈開面について説明する。図１４（Ａ）に、ターゲット５１３０に含まれるＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の構造を示す。なお、図１４（Ａ）は、ｃ軸を上向きとし、ｂ軸に平行な方向からＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を観察した場合の構造である。
【０２３３】
図１４（Ａ）より、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層において、それぞれの層における酸素原子同士が近距離に配置されていることがわかる。そして、酸素原子が負の電荷を有することにより、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層は互いに反発する。その結果、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶は、近接する二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層の間に劈開面を有する。
【０２３４】
基板５１２０は、ターゲット５１３０と向かい合うように配置しており、その距離ｄ（ターゲット−基板間距離（Ｔ−Ｓ間距離）ともいう。）は０．０１ｍ以上１ｍ以下、好ましくは０．０２ｍ以上０．５ｍ以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス（例えば、酸素、アルゴン、または酸素を５体積％以上の割合で含む混合ガス）で満たされ、０．０１Ｐａ以上１００Ｐａ以下、好ましくは０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下に制御される。ここで、ターゲット５１３０に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマが確認される。なお、ターゲット５１３０の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン５１０１が生じる。イオン５１０１は、例えば、酸素の陽イオン（Ｏ＋）やアルゴンの陽イオン（Ａｒ＋）などである。
【０２３５】
イオン５１０１は、電界によってターゲット５１３０側に加速され、やがてターゲット５１３０と衝突する。このとき、劈開面から平板状またはペレット状のスパッタ粒子であるペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂが剥離し、叩き出される。なお、ペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂは、イオン５１０１の衝突の衝撃によって、構造に歪みが生じる場合がある。
【０２３６】
ペレット５１００ａは、三角形、例えば正三角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。また、ペレット５１００ｂは、六角形、例えば正六角形の平面を有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。なお、ペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂなどの平板状またはペレット状のスパッタ粒子を総称してペレット５１００と呼ぶ。ペレット５１００の平面の形状は、三角形、六角形に限定されない、例えば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形（例えば、正三角形）が２個合わさった四角形（例えば、ひし形）となる場合もある。
【０２３７】
ペレット５１００は、成膜ガスの種類などに応じて厚さが決定する。理由は後述するが、ペレット５１００の厚さは、均一にすることが好ましい。また、スパッタ粒子は厚みのないペレット状である方が、厚みのあるサイコロ状であるよりも好ましい。例えば、ペレット５１００は、厚さを０．４ｎｍ以上１ｎｍ以下、好ましくは０．６ｎｍ以上０．８ｎｍ以下とする。また、例えば、ペレット５１００は、幅を１ｎｍ以上３ｎｍ以下、好ましくは１．２ｎｍ以上２．５ｎｍ以下とする。ペレット５１００は、上述の図１２中の（１）で説明した初期核に相当する。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１３０にイオン５１０１を衝突させる場合、図１４（Ｂ）に示すように、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｉｎ−Ｏ層およびＧａ−Ｚｎ−Ｏ層の３層を有するペレット５１００が飛び出してくる。なお、図１４（Ｃ）は、ペレット５１００をｃ軸に平行な方向から観察した場合の構造である。したがって、ペレット５１００は、二つのＧａ−Ｚｎ−Ｏ層（パン）と、Ｉｎ−Ｏ層（具）と、を有するナノサイズのサンドイッチ構造と呼ぶこともできる。
【０２３８】
ペレット５１００は、プラズマを通過する際に電荷を受け取ることで、側面が負または正に帯電する場合がある。ペレット５１００は、側面に酸素原子を有し、当該酸素原子が負に帯電する可能性がある。このように、側面が同じ極性の電荷を帯びることにより、電荷同士の反発が起こり、平板状の形状を維持することが可能となる。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳが、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である場合、インジウム原子と結合した酸素原子が負に帯電する可能性がある。または、インジウム原子、ガリウム原子または亜鉛原子と結合した酸素原子が負に帯電する可能性がある。また、ペレット５１００は、プラズマを通過する際にインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子および酸素原子などと結合することで成長する場合がある。上述の図１２中の（２）と（１）の大きさの違いが、プラズマ中での成長分に相当する。ここで、基板５１２０が室温程度である場合、ペレット５１００がこれ以上成長しないためｎｃ−ＯＳとなる（図１３（Ｂ）参照。）。成膜可能な温度が室温程度であることから、基板５１２０が大面積である場合でもｎｃ−ＯＳの成膜は可能である。なお、ペレット５１００をプラズマ中で成長させるためには、スパッタリング法における成膜電力を高くすることが有効である。成膜電力を高くすることで、ペレット５１００の構造を安定にすることができる。
【０２３９】
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、例えば、ペレット５１００は、プラズマ中を凧のように飛翔し、ひらひらと基板５１２０上まで舞い上がっていく。ペレット５１００は電荷を帯びているため、ほかのペレット５１００が既に堆積している領域が近づくと、斥力が生じる。ここで、基板５１２０の上面では、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場（水平磁場ともいう。）が生じている。また、基板５１２０およびターゲット５１３０間には、電位差が与えられているため、基板５１２０からターゲット５１３０に向けて電流が流れている。したがって、ペレット５１００は、基板５１２０の上面において、磁場および電流の作用によって、力（ローレンツ力）を受ける。このことは、フレミングの左手の法則によって理解できる。
【０２４０】
ペレット５１００は、原子一つと比べると質量が大きい。そのため、基板５１２０の上面を移動するためには何らかの力を外部から印加することが重要となる。その力の一つが磁場および電流の作用で生じる力である可能性がある。なお、ペレット５１００に与える力を大きくするためには、基板５１２０の上面において、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場が１０Ｇ以上、好ましくは２０Ｇ以上、さらに好ましくは３０Ｇ以上、より好ましくは５０Ｇ以上となる領域を設けるとよい。または、基板５１２０の上面において、基板５１２０の上面に平行な向きの磁場が、基板５１２０の上面に垂直な向きの磁場の１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上、より好ましくは５倍以上となる領域を設けるとよい。
【０２４１】
このとき、マグネットと基板５１２０とが相対的に移動すること、または回転することによって、基板５１２０の上面における水平磁場の向きは変化し続ける。したがって、基板５１２０の上面において、ペレット５１００は、様々な方向への力を受け、様々な方向へ移動することができる。
【０２４２】
また、図１３（Ａ）に示すように基板５１２０が加熱されている場合、ペレット５１００と基板５１２０との間で摩擦などによる抵抗が小さい状態となっている。その結果、ペレット５１００は、基板５１２０の上面を滑空するように移動する。ペレット５１００の移動は、平板面を基板５１２０に向けた状態で起こる。その後、既に堆積しているほかのペレット５１００の側面まで到達すると、側面同士が結合する。このとき、ペレット５１００の側面にある酸素原子が脱離する。脱離した酸素原子によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の酸素欠損が埋まる場合があるため、欠陥準位密度の低いＣＡＡＣ−ＯＳとなる。なお、基板５１２０の上面の温度は、例えば、１００℃以上５００℃未満、１５０℃以上４５０℃未満、または１７０℃以上４００℃未満とすればよい。即ち、基板５１２０が大面積である場合でもＣＡＡＣ−ＯＳの成膜は可能である。
【０２４３】
また、ペレット５１００が基板５１２０上で加熱されることにより、原子が再配列し、イオン５１０１の衝突で生じた構造の歪みが緩和される。歪みの緩和されたペレット５１００は、ほぼ単結晶となる。ペレット５１００がほぼ単結晶となることにより、ペレット５１００同士が結合した後に加熱されたとしても、ペレット５１００自体の伸縮はほとんど起こり得ない。したがって、ペレット５１００間の隙間が広がることで結晶粒界などの欠陥を形成し、クレバス化することがない。
【０２４４】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、単結晶酸化物半導体が一枚板のようになっているのではなく、ペレット５１００（ナノ結晶）の集合体がレンガまたはブロックが積み重なったような配列をしている。また、その間には結晶粒界を有さない。そのため、成膜時の加熱、成膜後の加熱または曲げなどで、ＣＡＡＣ−ＯＳに縮みなどの変形が生じた場合でも、局部応力を緩和する、または歪みを逃がすことが可能である。したがって、可とう性を有する半導体装置に適した構造である。なお、ｎｃ−ＯＳは、ペレット５１００（ナノ結晶）が無秩序に積み重なったような配列となる。
【０２４５】
ターゲットをイオンでスパッタした際に、ペレットだけでなく、酸化亜鉛などが飛び出す場合がある。酸化亜鉛はペレットよりも軽量であるため、先に基板５１２０の上面に到達する。そして、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、０．２ｎｍ以上５ｎｍ以下、または０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下の酸化亜鉛層５１０２を形成する。図１５に断面模式図を示す。
【０２４６】
図１５（Ａ）に示すように、酸化亜鉛層５１０２上にはペレット５１０５ａと、ペレット５１０５ｂと、が堆積する。ここで、ペレット５１０５ａとペレット５１０５ｂとは、互いに側面が接するように配置している。また、ペレット５１０５ｃは、ペレット５１０５ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０５ａの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０３が基板５１２０の加熱により結晶化し、領域５１０５ａ１を形成する。なお、複数の粒子５１０３は、酸素、亜鉛、インジウムおよびガリウムなどを含む可能性がある。
【０２４７】
そして、図１５（Ｂ）に示すように、領域５１０５ａ１は、ペレット５１０５ａと同化し、ペレット５１０５ａ２となる。また、ペレット５１０５ｃは、その側面がペレット５１０５ｂの別の側面と接するように配置する。
【０２４８】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、さらにペレット５１０５ｄがペレット５１０５ａ２上およびペレット５１０５ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ａ２上およびペレット５１０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０５ｃの別の側面に向けて、さらにペレット５１０５ｅが酸化亜鉛層５１０２上を滑るように移動する。
【０２４９】
そして、図１５（Ｄ）に示すように、ペレット５１０５ｄは、その側面がペレット５１０５ａ２の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｅは、その側面がペレット５１０５ｃの別の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｄの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０３が基板５１２０の加熱により結晶化し、領域５１０５ｄ１を形成する。
【０２５０】
以上のように、堆積したペレット同士が接するように配置し、ペレットの側面において成長が起こることで、基板５１２０上にＣＡＡＣ−ＯＳが形成される。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｎｃ−ＯＳよりも一つ一つのペレットが大きくなる。上述の図１２中の（３）と（２）の大きさの違いが、堆積後の成長分に相当する。
【０２５１】
また、ペレット５１００の隙間が極めて小さくなることで、一つの大きなペレットが形成される場合がある。大きなペレットは、単結晶構造を有する。例えば、大きなペレットの大きさが、上面から見て１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となる場合がある。したがって、トランジスタのチャネル形成領域が、大きなペレットよりも小さい場合、チャネル形成領域として単結晶構造を有する領域を用いることができる。また、ペレットが大きくなることで、トランジスタのチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域として単結晶構造を有する領域を用いることができる場合がある。
【０２５２】
このように、トランジスタのチャネル形成領域などが、単結晶構造を有する領域に形成されることによって、トランジスタの周波数特性を高くすることができる場合がある。
【０２５３】
以上のようなモデルにより、ペレット５１００が基板５１２０上に堆積していくと考えられる。したがって、エピタキシャル成長とは異なり、被形成面が結晶構造を有さない場合においても、ＣＡＡＣ−ＯＳの成膜が可能であることがわかる。例えば、基板５１２０の上面（被形成面）の構造が非晶質構造（例えば非晶質酸化シリコン）であっても、ＣＡＡＣ−ＯＳを成膜することは可能である。
【０２５４】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、被形成面である基板５１２０の上面に凹凸がある場合でも、その形状に沿ってペレット５１００が配列することがわかる。例えば、基板５１２０の上面が原子レベルで平坦な場合、ペレット５１００はａｂ面と平行な平面である平板面を下に向けて並置する。ペレット５１００の厚さが均一である場合、厚さが均一で平坦、かつ高い結晶性を有する層が形成される。そして、当該層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なることで、ＣＡＡＣ−ＯＳを得ることができる。
【０２５５】
一方、基板５１２０の上面が凹凸を有する場合でも、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ペレット５１００が凹凸に沿って並置した層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なった構造となる。基板５１２０が凹凸を有するため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ペレット５１００間に隙間が生じやすい場合がある。ただし、ペレット５１００間で分子間力が働き、凹凸があってもペレット間の隙間はなるべく小さくなるように配列する。したがって、凹凸があっても高い結晶性を有するＣＡＡＣ−ＯＳとすることができる。
【０２５６】
したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、レーザ結晶化が不要であり、大面積のガラス基板などであっても均一な成膜が可能である。
【０２５７】
このようなモデルによってＣＡＡＣ−ＯＳが成膜されるため、スパッタ粒子が厚みのないペレット状である方が好ましい。なお、スパッタ粒子が厚みのあるサイコロ状である場合、基板５１２０上に向ける面が一定とならず、厚さや結晶の配向を均一にできない場合がある。
【０２５８】
以上に示した成膜モデルにより、非晶質構造を有する被形成面上であっても、高い結晶性を有するＣＡＡＣ−ＯＳを得ることができる。
【０２５９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置を適用することのできる電子機器の一例について、図１６を用いて説明する。
【０２６０】
表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１６に示す。
【０２６１】
図１６（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７１０１、筐体７１０２、表示部７１０３、表示部７１０４、マイク７１０５、スピーカー７１０６、操作キー７１０７、スタイラス７１０８等を有する。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部７１０３または表示部７１０４に用いることができる。表示部７１０３または表示部７１０４に本発明の一態様に係る表示装置を用いることで、ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにくい携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図１６（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７１０３と表示部７１０４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
【０２６２】
図１６（Ｂ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示部７３０４、操作ボタン７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部７３０４に用いることができる。
【０２６３】
図１６（Ｃ）は、携帯情報端末であり、筐体７５０１に組み込まれた表示部７５０２の他、操作ボタン７５０３、外部接続ポート７５０４、スピーカー７５０５、マイク７５０６などを備えている。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部７５０２に用いることができる。
【０２６４】
図１６（Ｄ）はビデオカメラであり、第１筐体７７０１、第２筐体７７０２、表示部７７０３、操作キー７７０４、レンズ７７０５、接続部７７０６等を有する。操作キー７７０４およびレンズ７７０５は第１筐体７７０１に設けられており、表示部７７０３は第２筐体７７０２に設けられている。そして、第１筐体７７０１と第２筐体７７０２とは、接続部７７０６により接続されており、第１筐体７７０１と第２筐体７７０２の間の角度は、接続部７７０６により変更が可能である。表示部７７０３における映像を、接続部７７０６における第１筐体７７０１と第２筐体７７０２との間の角度に従って切り替える構成としても良い。本発明の一態様に係る表示装置は、表示部７７０３に用いることができる。
【０２６５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０２６６】
１００    表示パネル
１０１    基板
１０２    素子領域
１０３    表示素子
１０５    接着層
１０７    表示素子
１０９    基板
１１０    表示領域
１１３    素子層
１１７    素子層
１２０    トランジスタ
１２１    トランジスタ層
１２２    絶縁膜
１２３    絶縁膜
１２５    平坦化絶縁膜
１２６    導電膜
１２７    平坦化絶縁膜
１３１    下部電極
１３１Ｂ    下部電極
１３１Ｇ    下部電極
１３１Ｒ    下部電極
１３３    ＥＬ層
１３５    上部電極
１４１    絶縁膜
１４２    スペーサー
１４３    絶縁膜
１４５    容量素子
１４６    トランジスタ
１６０    トランジスタ
１７１    電極層
１７３    高分子分散型液晶層
１７４    透過状態
１７５    電極層
１８０    トランジスタ
１８１    着色層
１８３    遮光層
１８６    接続電極
１８７    導電膜
１８８    異方性導電膜
１８９    タッチセンサ
１９０    絶縁膜
１９１    トランジスタ層
１９２    絶縁膜
１９３    遮光膜
１９４    導電膜
１９５    導電膜
１９６    導電膜
１９７    平坦化絶縁膜
１９８    平坦化絶縁膜
１９９    平坦化絶縁膜
２００    表示装置
２０３    駆動装置
２０５    光検出器
４０９ａ    ＦＰＣ
４０９ｂ    ＦＰＣ
５００Ｐ    表示パネル
５００ＴＰ    入出力装置
５０２    画素
５０９    ＦＰＣ
５１０    基材
５１１    遮光層
６１０    基材
７００    検知パネル
７１０    基材
７１１    絶縁膜
７７０    保護層
８３０    発光素子
５１００    ペレット
５１００ａ    ペレット
５１００ｂ    ペレット
５１０１    イオン
５１０２    酸化亜鉛層
５１０３    粒子
５１０５ａ    ペレット
５１０５ａ１    領域
５１０５ａ２    ペレット
５１０５ｂ    ペレット
５１０５ｃ    ペレット
５１０５ｄ    ペレット
５１０５ｄ１    領域
５１０５ｅ    ペレット
５１２０    基板
５１３０    ターゲット
５１６１    領域
７１０１    筐体
７１０２    筐体
７１０３    表示部
７１０４    表示部
７１０５    マイク
７１０６    スピーカー
７１０７    操作キー
７１０８    スタイラス
７３０２    筐体
７３０４    表示部
７３１１    操作ボタン
７３１２    操作ボタン
７３１３    接続端子
７３２１    バンド
７３２２    留め金
７５０１    筐体
７５０２    表示部
７５０３    操作ボタン
７５０４    外部接続ポート
７５０５    スピーカー
７５０６    マイク
７７０１    筐体
７７０２    筐体
７７０３    表示部
７７０４    操作キー
７７０５    レンズ
７７０６    接続部
【図１】
2016038581.tif 000003
【図２】
2016038581.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016038581.tif 000009
【図１３】
2016038581.tif 000010
【図１５】
2016038581.tif 000011
【図１６】
2016038581.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016038581.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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