JP2017227896A - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低い表示装置を提供する。周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供する。
【解決手段】受光素子、表示素子、第１のトランジスタ、及び第２のトランジスタを有する表示装置である。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の一方の電極と電気的に接続される。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。表示装置は、第２のトランジスタが導通することで、受光素子が検出した光量に応じて、表示素子の階調を変化させる機能を有する。
【選択図】図２

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、タッチセンサ機能を有する表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。

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、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、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。

近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。表示装置としては、例えば、発光素子を有する発光装置、液晶素子を有する液晶表示装置等が開発されている。

例えば、特許文献１に、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が適用された可撓性を有する発光装置が開示されている。

特許文献２には、可視光を反射する領域と可視光を透過する領域とを有し、十分な外光が得られる環境下では反射型液晶表示装置として利用することができ、十分な外光が得られない環境下では透過型液晶表示装置として利用することができる、半透過型の液晶表示装置が開示されている。

特開２０１４−１９７５２２号公報 特開２０１１−１９１７５０号公報

携帯情報端末のようなモバイル用途においては、表示装置の低消費電力化が重要である。

表示装置の視認性は、使用環境に大きく依存する。表示装置で表示する画像の輝度が同じ場合でも、外光が強い（照度が高い）環境下では表示が暗く感じられることがあり、外光が弱い（照度が低い）環境下では表示が眩しく感じられることがある。そのため、使用環境によって、表示装置の視認性が低くなることがある。

本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、全天候型の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、表示装置の薄型化または軽量化を課題の一とする。本発明の一態様は、新規な表示装置、入出力装置、表示モジュール、または電子機器などを提供することを課題の一とする。

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、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様の表示装置は、受光素子、表示素子、第１のトランジスタ、及び第２のトランジスタを有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の第１の電極、及び、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。該表示装置は、第２のトランジスタが導通することで、受光素子が検出した光量に応じて、表示素子の階調を変化させる機能を有する。受光素子が検出した光量が多いほど、表示素子の階調が高くなることが好ましい。

本発明の一態様の表示装置は、光検出回路及び画素回路を有する。光検出回路は、受光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有する。画素回路は、発光素子と、第３のトランジスタと、を有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の第１の電極、及び、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第３のトランジスタが有する２つのゲートのうちの一方と電気的に接続される。第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、発光素子の第１の電極と電気的に接続される。画素回路は、可視光を反射する液晶素子を有していてもよい。その場合、表示装置は、発光素子が発する光及び液晶素子が反射する光のうち一方または両方により、画像を表示する機能を有する。さらに、表示装置は、信号生成回路を有していてもよく、画素回路は、第４のトランジスタを有していてもよい。第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第３のトランジスタが有する２つのゲートのうちの他方と電気的に接続される。光検出回路は、受光素子が検出した光量に応じた第１の信号を出力する機能を有する。信号生成回路は、第１の信号に応じた第２の信号を生成し、第４のトランジスタのゲートに供給する機能を有する。

本発明の一態様の表示装置は、光検出回路及び画素回路を有する。光検出回路は、受光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有する。画素回路は、液晶素子と、第３のトランジスタと、を有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の第１の電極、及び、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、液晶素子の第１の電極と電気的に接続される。

上記各構成の表示装置において、光検出回路は、第５のトランジスタを有していてもよい。第５のトランジスタのソース及びドレインのうち、一方が第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、他方が受光素子の第１の電極と電気的に接続されることで、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、受光素子の第１の電極と電気的に接続される。

上記各構成の表示装置において、第２のトランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。

上記各構成の表示装置は、タッチ動作を検出する機能を有することが好ましい。画素回路は、センサ駆動回路と電気的に接続されることが好ましい。光検出回路は、受光素子が検出した光量に応じた信号をセンサ駆動回路に出力する機能を有することが好ましい。

本発明の一態様は、上記のいずれかの構成の表示装置と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の回路基板と、を有する表示モジュールである。

本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する、電子機器である。

本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、全天候型の表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、表示モジュール、または電子機器などを提供することができる。

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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

表示装置の一例を示すブロック図、画素ユニットの一例を示すブロック図、及び表示素子の階調の変化を説明する図。 画素ユニットの一例を示す回路図、及びトランジスタのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性を説明する図。 光検出回路のタイミングチャートの一例を示す図。 光検出回路のタイミングチャートの一例を示す図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 画素ユニットの一例を示す断面図。 表示装置の一例を示すブロック図。 画素ユニットの一例を示す図。 画素ユニットの一例を示す図。 画素ユニットの一例を示す図。 表示装置の一例及び画素ユニットの一例を示す図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 表示装置の一例を示す斜視図。 表示装置の一例を示す断面図。 画素ユニットの一例を示す回路図。 表示装置の一例を示すブロック図。 シフトレジスタの一例を示す回路図。 シフトレジスタのタイミングチャートの一例を示す図。 表示モジュールの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。

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。

また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

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である。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である。

（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１〜図７を用いて説明する。

本実施の形態の表示装置は、受光素子が検出した光量に応じて、表示素子の階調を変化させる機能を有する。

例えば、表示装置の周囲が暗いとき（表示装置の使用環境の照度が低いとき、外光が弱いときなどともいえる）は、受光素子に照射される光量が少なく、表示装置の周囲が明るいとき（表示装置の使用環境の照度が高いとき、外光が強いときなどともいえる）は、受光素子に照射される光量が多い。本発明の一態様では、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量に応じて表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行う。表示装置の周囲が暗いときは表示素子の階調を低くし、消費電力を低下させることができる。表示装置の周囲が明るいときは表示素子の階調を高くし、視認性を高めることができる。

［表示装置の構成例１］
図１（Ａ）に、本実施の形態の表示装置１０のブロック図を示す。表示装置１０は、表示領域１２、回路１３、回路１４、及び回路１５を有する。

表示領域１２は、画素ユニット１１を複数有する。

図１（Ｂ）、（Ｃ）に、画素ユニット１１を示す。図１（Ｂ）に示す画素ユニット１１は、１つの光検出回路１５０と１つの画素回路１１０を有する。図１（Ｃ）に示す画素ユニット１１は、１つの光検出回路１５０と２つの画素回路１１０を有する。光検出回路１５０の数と画素回路１１０の数はそれぞれ独立に決定できる。例えば、１つの光検出回路１５０に対して、３つ以上の画素回路１１０を有していてもよい。

光検出回路１５０は、受光素子１９０を有する。

画素回路１１０は、表示素子１７５を有する。

表示素子１７５としては、発光素子、液晶素子、電気泳動素子、またはＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子等を適用することができる。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、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、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。

光検出回路１５０と画素回路１１０は電気的に接続されている。光検出回路１５０は、受光素子１９０が検出した光量に応じた信号または電位を画素回路１１０に供給する機能を有する。当該信号または電位が画素回路１１０に供給されることで、表示素子１７５の階調（輝度）が変化する。すなわち、光検出回路１５０は、表示素子１７５からの光の強度を変化させることができる。

ここで表示素子１７５からの光とは、表示素子１７５が自発光可能な素子（発光素子ともいえる）であれば表示素子１７５が発する光に相当し、表示素子１７５が光の偏光、反射、透過、屈折、回折、散乱、吸収など、発光以外の光学的な現象を利用した素子（光学素子ともいえる）であれば、表示素子１７５を介して外部に発せられる光に相当する。

次に、図１（Ｄ）を用いて、表示装置の使用環境の照度に対する表示素子の階調の変化を説明する。実線は本実施の形態の表示装置１０で表示を行う場合に対応し、点線は照度に依らず常に一定の階調の表示を行う場合に対応する。

照度の高さに比例して受光素子１９０が検出する光量は多くなる。表示装置１０は、照度の高さに応じて表示素子１７５の階調を高めるように動作する。すなわち、表示装置１０は、照度が高い場合には、表示素子１７５の階調を高めて輝度の高い表示を行い、照度が低い場合には、表示素子１７５の階調を低くして輝度の低い表示を行うことができる。これにより、表示装置１０の使用環境に依らず、使用者は常に最適な輝度で表示された画像等を見ることができる。また、表示装置１０は、プロセッサなどによる画像処理を要することなく、このような階調を変換する処理を表示装置１０自体で行うことができる。

表示領域１２中に光検出回路１５０を有する画素ユニット１１が複数配置されていることで、表示領域１２内の一つ一つの画素ユニット１１で、検出された光量に応じて階調を補正することができる。その結果、表示領域１２全体に亘って階調を補正するのではなく、表示領域１２内の複数の箇所で、それぞれ独立に階調を補正することができる。例えば表示領域１２内で局所的に光が当たっている箇所のみ、他の箇所に比べて輝度の高い表示を行うこともできる。

回路１３及び回路１４は、それぞれ、画素回路１１０に信号及び電位等を供給する回路である。例えば、回路１３及び回路１４のうち一方を信号線駆動回路として用い、他方を走査線駆動回路として用いることができる。

表示装置１０は、走査線駆動回路及び信号線駆動回路のうち、一方または双方を有していてもよい。または、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の双方を有していなくてもよい。

回路１５は、光検出回路１５０に信号及び電位等を供給する回路である。

表示装置１０は、タッチセンサ等のセンサの駆動回路（以下、センサ駆動回路と記す）を有していてもよい。回路１５はセンサ駆動回路であることが好ましい。

表示装置１０は、光検出回路１５０を有するため、タッチ動作を検出する機能を有する表示装置として機能することができる。具体的には、受光素子１９０を、光学式タッチパネルの検知素子として用いることができる。タッチ動作を検出する機能を有する表示装置は、入出力装置の一種ともいえる。

表示装置１０には、集積回路（ＩＣ）が電気的に接続されていてもよい。ＩＣは、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有する。

以下では、図１（Ａ）に示す画素ユニット１１の構成例について説明する。

［画素ユニットの構成例１］
図２（Ａ）に、画素ユニットが有する光検出回路１５０及び画素回路１１０の回路図を示す。画素ユニットは光検出回路１５０と画素回路１１０が電気的に接続された構成を有する。本構成例では、表示素子１７５として発光素子１７０を適用した場合を示す。図２（Ａ）の構成は、表示素子１７５が発光素子１７０である場合だけでなく、素子に流れる電流、または素子にかかる電圧によりその階調が変化する様々な素子を用いる場合にも適用することができる。

画素回路１１０は、発光素子１７０、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、及び容量素子Ｃ１を有する。トランジスタＭ１は、ゲートを１つ有する。トランジスタＭ２は、第１のゲート及び第２のゲートを有する。

発光素子１７０の第１の電極は、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。発光素子１７０の第２の電極は、配線ＣＡＴＨＯＤと電気的に接続されている。発光素子１７０の第１の電極はアノードとして機能し、第２の電極はカソードとして機能する。

トランジスタＭ１のゲートは、配線ＧＬ＿Ｅと電気的に接続されている。トランジスタＭ１のソース及びドレインのうち、一方は配線ＳＬ＿Ｅと電気的に接続され、他方は容量素子Ｃ１の一方の電極、及びトランジスタＭ２の第１のゲートと接続されている。

ここで、トランジスタＭ１のソースまたはドレインの他方、容量素子Ｃ１の一方の電極、及びトランジスタＭ２の第１のゲートが接続されるノードをノードＦＤ３とする。

トランジスタＭ２のソースまたはドレインの他方は、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続されている。

容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ１と電気的に接続されている。

配線ＧＬ＿Ｅ及び配線ＳＬ＿Ｅにはそれぞれ回路１３または回路１４から信号が供給される。例えば配線ＧＬ＿Ｅには走査信号が供給され、配線ＳＬ＿Ｅにはビデオ信号が供給される。配線ＡＮＯＤＥ、配線ＣＡＴＨＯＤ、及び配線ＣＳＣＯＭ１にはそれぞれ所定の電位が供給される。配線ＡＮＯＤＥに供給される電位は、配線ＣＡＴＨＯＤに供給される電位よりも高電位とする。

なお、発光素子１７０のダイオード特性の向きに応じて、これらの大小関係を反転させた電位を与えてもよい。または、発光素子１７０は、トランジスタＭ２よりも配線ＡＮＯＤＥ側に直列に接続される構成としてもよい。

次に、画素回路１１０の動作の一例を説明する。トランジスタＭ１は配線ＧＬ＿Ｅにより導通状態が制御される。トランジスタＭ１が導通しているとき、配線ＳＬ＿Ｅから入力されるビデオデータに応じたアナログ値がノードＦＤ３に格納される。容量素子Ｃ１は、ノードＦＤ３の電荷を保持する機能を有する。ノードＦＤ３の電位に応じてトランジスタＭ２のソース−ドレイン間に流れる電流は変化する。トランジスタＭ２を介して発光素子１７０に電流が流れることで、発光素子１７０が発光する。発光素子１７０の発光強度は、発光素子１７０に流れる電流量に依存する。

光検出回路１５０は、受光素子１９０、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量素子Ｃ２を有する。なお、本明細書等において、トランジスタＭ７を、光検出回路１５０の構成要素として説明するが、これに限られない。トランジスタＭ７は、光検出回路１５０の外に設けられていてもよく、例えば、画素回路１１０がトランジスタＭ７を有していてもよい。

受光素子１９０の第１の電極は、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。受光素子１９０の第２の電極は、配線ＶＰＤと電気的に接続されている。受光素子１９０の第１の電極はアノードとして機能し、第２の電極はカソードとして機能する。

トランジスタＭ３のゲートは配線ＴＸと電気的に接続されている。トランジスタＭ３のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ５のゲート、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃ２の一方の電極と接続されている。

光検出回路１５０は、トランジスタＭ３を有していなくてもよい。その場合、受光素子１９０の第１の電極は、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。

ここで、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの他方、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ５のゲート、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃ２の一方の電極が接続されるノードをノードＦＤとする。

トランジスタＭ４のゲートは配線ＰＲと電気的に接続されている。トランジスタＭ４のソースまたはドレインの他方は配線ＶＰＲと電気的に接続されている。

トランジスタＭ５のソース及びドレインのうち、一方は配線ＰＣと電気的に接続され、他方はトランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。

トランジスタＭ６のゲートは配線ＳＥと電気的に接続されている。トランジスタＭ６のソースまたはドレインの他方は配線ＰＯＵＴと電気的に接続されている。

トランジスタＭ７のゲートは配線ＴＸ２と電気的に接続されている。トランジスタＭ７のソースまたはドレインの他方は画素回路１１０が有するトランジスタＭ２の第２のゲートと電気的に接続されている。

ここで、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの他方と、トランジスタＭ２の第２のゲートと、が接続されるノードをノードＦＤ２とする。

トランジスタＭ７は、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。例えばシリコンにチャネル形成領域を有するトランジスタでは、ゲート電圧の調整により、ドレイン電流が１０^−１４Ａ程度となるように制御することが困難である。一方、酸化物半導体にチャネル形成領域を有するトランジスタでは、ゲート電圧を調整することで、ドレイン電流を１０^−２３Ａ程度まで下げることができる。そのため、ノードＦＤ２の電位の変化がほとんど生じないように制御することが、シリコンにチャネル形成領域を有するトランジスタに比べて、容易である。

図２（Ａ）に示す、トランジスタＭ７以外のトランジスタも、トランジスタＭ７と同様に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。

なお、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。

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。

トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、第１４族の元素（シリコン、ゲルマニウム等）、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、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適用できる。

特にシリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。

表示装置内の全てのトランジスタに、同じ半導体材料を用いることで、プロセスを簡略化することができる。

各ノードに蓄積された電荷を長時間保持するために、ノードと接続されたトランジスタＭ１、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及びトランジスタＭ７は、それぞれ、オフ電流が小さいことが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い酸化物半導体に、チャネル形成領域が形成されるトランジスタは、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタに比べて、オフ電流を著しく小さくすることが可能であるため、トランジスタＭ１、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及びトランジスタＭ７として好適である。

図２（Ａ）等では、トランジスタＭ２以外の各トランジスタが、ゲートを１つのみ有している場合を示している。各トランジスタが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有している場合、一対のゲートに、同じ高さの電位が与えられていてもよいし、一方のゲートにのみグラウンドなどの固定電位が与えられていてもよい。他方のゲートに与える電位の高さを制御することで、各トランジスタの閾値電圧を制御することができる。

容量素子Ｃ２の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ２と電気的に接続されている。容量素子Ｃ２は、ノードＦＤの電位を保持する機能を有する。容量素子Ｃ２は設けなくてもよい。

配線ＶＰＤには電位Ｖ_ＶＰＤが供給される。配線ＶＰＲには電位Ｖ_ＶＰＲが供給される。ここで、電位Ｖ_ＶＰＤは電位Ｖ_ＶＰＲよりも高電位であることが好ましい。

配線ＴＸ、配線ＴＸ２、配線ＳＥ、及び配線ＰＲにはそれぞれ回路１５から信号が供給される。

次に、光検出回路１５０の動作の一例を説明する。トランジスタＭ３は配線ＴＸにより導通状態が制御される。トランジスタＭ３が導通しているとき、受光素子１９０を流れる電流に応じて、ノードＦＤの電位が変化する。すなわち、受光素子１９０に照射される光の量に応じて、ノードＦＤの電位が変化する。

トランジスタＭ４は、ノードＦＤの電位をリセットする機能を有する。トランジスタＭ４は、配線ＰＲにより導通状態が制御される。トランジスタＭ４が導通しているとき、ノードＦＤは、配線ＶＰＲの電位と同等になるようリセットされる。

トランジスタＭ５は、ノードＦＤのデータを増幅する機能を有する。トランジスタＭ５は、ノードＦＤの電位により導通状態が制御される。ノードＦＤの電位に応じて、配線ＰＯＵＴの電位が決定される。

トランジスタＭ６は、画素アレイにおける特定の行を選択する機能を有する。トランジスタＭ６は配線ＳＥにより導通状態が制御される。トランジスタＭ６が導通しているとき、ノードＦＤの電位に応じて、特定の電位が配線ＰＯＵＴより出力される。配線ＰＯＵＴは、受光素子１９０に照射される光の量に応じた電位（信号）をセンサ駆動回路に出力することができる。

トランジスタＭ７は配線ＴＸ２により導通状態が制御される。トランジスタＭ７が導通しているとき、ノードＦＤの電位が、ノードＦＤ２に転送される。

トランジスタＭ７を非導通状態とすることで、ノードＦＤ２の電位が保持される。光検出回路１５０がトランジスタＭ７を有することで、転送動作以外の間、トランジスタＭ２の第２のゲートの電位を保持することができる。これにより、光検出回路１５０の動作の影響を受けて、トランジスタＭ２の第２のゲートに不要な電位変化が生じることを抑制できる。そのため、発光素子１７０に望まない階調変化が生じず、表示品位を高めることができる。

図２（Ａ）では、容量素子Ｃ１が配線ＣＳＣＯＭ１と電気的に接続され、容量素子Ｃ２が配線ＣＳＣＯＭ２と電気的に接続される例を示したが、同じ配線と電気的に接続されていてもよい。配線ＣＳＣＯＭ１と配線ＣＳＣＯＭ２は、異なる電位が供給されていてもよく、同じ電位が供給されていてもよい。

［画素ユニットの駆動方法例１］
図２（Ｂ）及び図３を用いて画素ユニット１１の駆動方法の一例について説明する。ここでは画素ユニット１１が有するトランジスタが全てｎチャネル型のトランジスタである場合について説明する。

図２（Ｂ）はトランジスタＭ２の第１のゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ）に対するソース−ドレイン間に流れる電流（Ｉｄｓ）を模式的に示した図である。図２（Ｂ）において、横軸はＶｇｓをリニアスケールで示し、縦軸はＩｄｓの平方根（√Ｉｄｓ）をリニアスケールで示している。

図３は画素ユニット１１の動作に係るタイミングチャートである。

＜初期リセット動作＞
図３に示す時刻Ｔａから時刻Ｔｂまでの期間は、ノードＦＤ２の初期リセット動作を行う期間である。

時刻Ｔａにおいて、配線ＰＲの電位をローレベルからハイレベルに変化させ、かつ、配線ＴＸ２の電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ４とトランジスタＭ７が導通する。ノードＦＤ及びノードＦＤ２には、配線ＶＰＲの電位に近い電位が与えられるため、ノードＦＤ及びノードＦＤ２に保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。なお、配線ＴＸにはローレベルの電位が与えられ、トランジスタＭ３は非導通状態である。

時刻Ｔｂにおいて、配線ＰＲの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、かつ、配線ＴＸ２の電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ４とトランジスタＭ７を非導通状態とする。

図３に示す時刻Ｔ０からＴ１５までの期間では、光検出を３回行う。図３では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ５までを第１の検出期間Ｐ１、時刻Ｔ５から時刻Ｔ１０までを第２の検出期間Ｐ２、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１５までを第３の検出期間Ｐ３として示す。

なお、光検出の回数、周期等は特に限定されない。光検出を繰り返し行うことで、使用環境の明るさの変化に応じて、表示素子の階調を変化させることができる。

＜第１の検出期間Ｐ１＞
《リセット動作》
時刻Ｔ０において、配線ＰＲの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ４が導通する。ノードＦＤには配線ＶＰＲの電位に近い電位が与えられるため、ノードＦＤに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。配線ＴＸ及び配線ＴＸ２にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタＭ３及びトランジスタＭ７は非導通状態である。

ここでは、第１の検出期間Ｐ１の前に初期リセット動作を行っているため、ノードＦＤ２には、配線ＶＰＲの電位に近い電位が与えられている。第１の検出期間Ｐ１の前に光検出を行った場合、ノードＦＤ２は、該光検出に応じた電位を保持している。

その後、配線ＰＲの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ４を非導通状態とする。図３では時刻Ｔ１で配線ＰＲにローレベルの電位を供給する例を示すが、時刻Ｔ１よりも前に該電位を供給してもよい。

《露光動作》
時刻Ｔ１において、配線ＴＸの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ３が導通する。

配線ＶＰＤには、配線ＶＰＲの電位Ｖ_ＶＰＲよりも高い電位Ｖ_ＶＰＤが与えられている。このとき、トランジスタＭ３は導通状態であるため、受光素子１９０には逆方向バイアスの電圧が印加された状態となる。受光素子１９０に逆方向バイアスの電圧が印加された状態で、受光素子１９０に光が照射されると、受光素子１９０のカソードからアノードに向かって電流が流れる。電流値は光の強さ、すなわち受光素子１９０の露光量に応じて変化する。受光素子１９０の露光量が多いほど該電流値は大きくなり、ノードＦＤに流入する電荷量は大きくなる。逆に、受光素子１９０の露光量が少ないほど該電流値は小さくなり、ノードＦＤに流入する電荷量が少なくなる。つまり、受光素子１９０の露光量が多いほど、ノードＦＤの電位の変化は大きく（ノードＦＤの電位は電位Ｖ_ＶＰＤに近い電位となる）、受光素子１９０の露光量が少ないほど、ノードＦＤの電位の変化は小さい（ノードＦＤの電位は電位Ｖ_ＶＰＲに近い電位となる）。

時刻Ｔ２において、配線ＴＸの電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ３を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤの電位が保持される。

《転送動作》
その後、配線ＴＸ２の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタＭ７を導通状態とすることで、ノードＦＤの電位がノードＦＤ２に転送される。図３では時刻Ｔ３で配線ＴＸ２にハイレベルの電位を供給する例を示すが、時刻Ｔ２で該電位を供給してもよい。

なお、ノードＦＤの電位をノードＦＤ２に転送する際に、ノードＦＤの電位がわずかに低下することがある。ここで、容量素子Ｃ２の容量を、ノードＦＤ２の寄生容量とトランジスタＭ２のバックゲート容量との合成容量よりも大きくすることで、ノードＦＤの電位の変化を小さくすることができる。例えば、容量素子Ｃ２の容量値を、当該合成容量値の５倍以上、または１０倍以上とすることが好ましい。

ノードＦＤ２は、トランジスタＭ２の第２のゲートと接続されている。そのため、ノードＦＤ２の電位が変化すると、トランジスタＭ２の閾値電圧が変化する。

図２（Ｂ）では、トランジスタＭ２のＶｇｓ−Ｉｄｓ特性を、受光素子１９０の露光量が少ない順から実線、一点鎖線、破線の順で示している。露光量が少ないほどノードＦＤ２の電位が低く、実線で示すように閾値電圧はプラス側に位置する。一方、露光量が多いほどノードＦＤ２の電位が高く、破線で示すように閾値電圧はマイナス側に位置する。したがって、トランジスタＭ２の第１のゲートにある電位が与えられたとき、露光量が少ないほどトランジスタＭ２のソース−ドレイン間に流れる電流は小さく、露光量が多いほど当該電流は大きくなる。その結果、露光量が少ないほど発光素子１７０が発する光の輝度は低く、露光量が多いほど発光素子１７０が発する光の輝度は高くなる。

したがって、画素ユニット１１を有する表示装置１０は、外光が強い場所ではその輝度が高められることで視認性が向上し、一方外光が弱い場所では、その輝度が低減されて目にやさしい表示を行うことができる。表示装置１０は、外光の強さに応じて輝度を調整できるため、消費電力を削減することができる。表示装置１０は、このような機能を外部の演算装置や特別なＩＣなどを用いることなく実現することができるため、表示装置１０やこれを用いた電子機器の部品点数を増やすことなく、このような機能を実現できる。

トランジスタＭ２の閾値電圧の変動幅は、電位Ｖ_ＶＰＤと、電位Ｖ_ＶＰＲによって定めることができる。例えば電位Ｖ_ＶＰＲを負の電位とし、電位Ｖ_ＶＰＤをこれよりも高い負の電位とすることで、トランジスタＭ２の閾値電圧はプラス方向にシフトするため、トランジスタＭ２をノーマリーオフとすることができる。または、電位Ｖ_ＶＰＲを負の電位とし、電位Ｖ_ＶＰＤを正の電位とすることで、トランジスタＭ２をノーマリーオフとノーマリーオンのいずれにもすることができる。

以上のように、受光素子１９０に照射された光の強度に応じて、発光素子１７０の発光強度を最適化することができる。

時刻Ｔ４において、配線ＴＸ２の電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ７を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤ２の電位が保持される。以降、配線ＴＸ２の電位をローレベルで保持している間はノードＦＤ２の電位が保持される。したがって、発光素子１７０の階調が、光検出回路１５０の動作の影響を受けて意図せず変化することを抑制できる。具体的には、外光の強さの変化の有無を把握するため、光検出回路１５０でリフレッシュ動作を行う間、または光検出回路１５０を用いてタッチ検出動作を行う間などに、発光素子１７０の階調が、これらの動作によって変化してしまうことを抑制することができる。

光検出回路１５０を光学式タッチセンサとして用いる場合、ノードＦＤの電位を、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６を介して、配線ＰＯＵＴに出力する。

出力は、各検出期間において、ノードＦＤの電位が、受光素子１９０に照射された光の強度に対応した電位となった後に行うことができる。例えば、第１の検出期間Ｐ１の場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔ５の間に行う。

具体的には、配線ＴＸの電位がローレベルである間に、配線ＳＥの電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタＭ６を導通させる。これにより、配線ＰＣと配線ＰＯＵＴが、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６を介して導通する。

ノードＦＤの電位に応じた速度で、配線ＰＯＵＴの電位が配線ＰＣの電位に近づく。

ここで、配線ＰＯＵＴの電位変化の速度は、トランジスタＭ５のソースとドレインの間の電流に依存する。即ち、受光素子１９０に照射される光の強度に依存する。つまり、ここでの配線ＰＯＵＴの電位を取得することで、受光素子１９０に照射された光の量を検出信号の電圧として得ることができる。これにより、タッチ動作を検出することができる。例えば、マルチプレクサ１６１により選択されることで、各列の配線ＰＯＵＴの電位が、配線ＯＵＴに出力される（後述する図２０参照）。

また、タッチ動作を検出する期間を別途設けてもよい。当該期間は、配線ＴＸ及び配線ＴＸ２の電位をローレベルとする。これにより、ノードＦＤ及びノードＦＤ２の電位が保持され、タッチ検出動作が表示に不具合を与えることを抑制できる。

具体的には、上記リセット動作及び露光動作と同様の動作を行った後、配線ＳＥの電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタＭ６を導通させる。これにより、配線ＰＣと配線ＰＯＵＴが、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６を介して導通する。

ノードＦＤの電位に応じた速度で、配線ＰＯＵＴの電位が配線ＰＣの電位に近づく。

その後、配線ＰＯＵＴの電位を取得することで、受光素子１９０に照射された光の量を検出信号の電圧として得ることができる。これにより、タッチ動作を検出することができる。

＜第２の検出期間Ｐ２＞
以下では、第１の検出期間Ｐ１と第２の検出期間Ｐ２で、受光素子１９０に照射される光の強度が等しい場合を例に挙げて説明する。

《リセット動作》
時刻Ｔ５において、配線ＰＲの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ４が導通する。ノードＦＤには配線ＶＰＲの電位が与えられるため、ノードＦＤに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。配線ＴＸ及び配線ＴＸ２にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタＭ３及びトランジスタＭ７は非導通状態である。ノードＦＤ２の電位は保持されている。

《露光動作》
時刻Ｔ６において、配線ＰＲの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ４を非導通状態とする。また、配線ＴＸの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ３が導通する。受光素子１９０に照射される光の強度に応じて、受光素子１９０に電流が流れ、ノードＦＤの電位が上昇する。

時刻Ｔ７において、配線ＴＸの電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ３を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤの電位が保持される。

《転送動作》
時刻Ｔ８において、配線ＴＸ２の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタＭ７を導通状態とすることで、ノードＦＤの電位がノードＦＤ２に転送される。上記の通り、第１の検出期間Ｐ１と第２の検出期間Ｐ２で、受光素子１９０に照射される光の強度が等しいため、ノードＦＤ２の電位は変化しない。

第２の検出期間Ｐ２では、リセット動作及び露光動作のために、ノードＦＤの電位が変化する。ここで、トランジスタＭ７を介さず、直接、ノードＦＤとトランジスタＭ２の第２のゲートが接続されると、トランジスタＭ２の第２のゲートに不要な電位変化が生じてしまう。一方、本発明の一態様では、光検出回路１５０がトランジスタＭ７を有するため、転送動作以外の間、トランジスタＭ２の第２のゲートの電位を保持することができる。そのため、発光素子１７０に望まない階調変化が生じず、表示品位を高めることができる。

時刻Ｔ９において、配線ＴＸ２の電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ７を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤ２の電位が保持される。

第１の検出期間Ｐ１と同様に、第２の検出期間Ｐ２においても、タッチ検出動作を行うことができる。例えば、時刻Ｔ７から時刻Ｔ１０の間に行うことができる。

＜第３の検出期間Ｐ３＞
以下では、第３の検出期間Ｐ３が、第１の検出期間Ｐ１と第２の検出期間Ｐ２とは、受光素子１９０に照射される光の強度が異なる場合を例に挙げて説明する。

《リセット動作》
時刻Ｔ１０において、配線ＰＲの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ４が導通する。ノードＦＤには配線ＶＰＲの電位が与えられるため、ノードＦＤに保持されている電荷はリセットされ、初期状態となる電荷量が保持される。配線ＴＸ及び配線ＴＸ２にはローレベルの電位が与えられ、トランジスタＭ３及びトランジスタＭ７は非導通状態である。ノードＦＤ２の電位は保持されている。

《露光動作》
時刻Ｔ１１において、配線ＰＲの電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ４を非導通状態とする。また、配線ＴＸの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ３が導通する。受光素子１９０に照射される光の強度に応じて、受光素子１９０に電流が流れ、ノードＦＤの電位が上昇する。

時刻Ｔ１２において、配線ＴＸの電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ３を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤの電位が保持される。ここでは、第１の検出期間Ｐ１及び第２の検出期間Ｐ２に比べて、受光素子１９０に照射される光の強度が弱い場合を示す。時刻Ｔ２及び時刻Ｔ７におけるノードＦＤの電位に比べて、時刻Ｔ１２におけるノードＦＤの電位は低い。

《転送動作》
時刻Ｔ１３において、配線ＴＸ２の電位をローレベルからハイレベルに変化させ、トランジスタＭ７を導通状態とすることで、ノードＦＤの電位がノードＦＤ２に転送される。時刻Ｔ２及び時刻Ｔ７におけるノードＦＤの電位（時刻Ｔ１３までのノードＦＤ２の電位に対応）に比べて、時刻Ｔ１２におけるノードＦＤの電位は低いため、ノードＦＤ２の電位が低下する。

ここで、ノードＦＤの電位をノードＦＤ２に転送する際に、ノードＦＤ２の電位が低下し、ノードＦＤの電位が上昇することがある。上述の通り、容量素子Ｃ２の容量を、ノードＦＤ２の寄生容量とトランジスタＭ２のバックゲート容量との合成容量よりも大きくすることで、ノードＦＤの電位の変化を小さくすることができる。

このように、前後の検出期間で、受光素子１９０に照射される光の強度が変化したときのみ、ノードＦＤ２の電位が変化し、発光素子の発光強度が変化する。本発明の一態様を適用することで、外光の強さに応じて、トランジスタＭ２の第２のゲートの電位を適切に制御することができる。

時刻Ｔ１４において、配線ＴＸ２の電位をハイレベルからローレベルに変化させ、トランジスタＭ７を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤ２の電位が保持される。

第１の検出期間Ｐ１と同様に、第３の検出期間Ｐ３においても、タッチ検出動作を行うことができる。例えば、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１５の間に行うことができる。

［画素ユニットの駆動方法例２］
上記の駆動方法例１では、受光素子１９０に照射された光の量に応じて変化したノードＦＤの電位をノードＦＤ２に転送することにより、表示素子の階調を制御する方法を説明した。本駆動方法例２では、表示装置の使用者が、表示素子の階調を所望の値とするための駆動方法について説明する。

なお、以下では、図２（Ａ）に示す構成を例に挙げて説明するが、本明細書中の他の構成に適用することもできる。

本駆動方法例２では、所望のタイミングで、配線ＰＲの電位及び配線ＴＸ２の電位をハイレベルとすることで、トランジスタＭ４及びトランジスタＭ７を導通させる。このとき、ノードＦＤの電位及びノードＦＤ２の電位は、配線ＶＰＲの電位に近い電位となる。

配線ＶＰＲの電位は、固定値であってもよく、可変であってもよい。配線ＶＰＲの電位が可変であると、表示装置の使用者が所望する階調に応じた電位をノードＦＤ２に与えることができる。

その後、配線ＴＸ２の電位をローレベルとすることで、ノードＦＤ２の電位を保持することができる。全ての画素ユニット１１の光検出回路１５０にて、この動作を行うことで、全ての画素ユニット１１のトランジスタＭ２の閾値電圧を制御することができる。

なお、本駆動は、光検出回路１５０の動作期間以外、すなわち光検出回路１５０の帰線期間に行う。

図４は画素ユニット１１の動作に係るタイミングチャートである。

図４における時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの期間が光検出回路１５０の帰線期間である。

時刻Ｔ０において、配線ＰＲの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ４が導通する。また、配線ＴＸ２の電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ７が導通する。また、配線ＶＰＲに電位Ｖａを与える。これにより、ノードＦＤとノードＦＤ２に、配線ＶＰＲの電位Ｖａに近い電位が与えられる。配線ＴＸにはローレベルの電位が与えられ、トランジスタＭ３は非導通状態である。

電位Ｖａによって、トランジスタＭ２の閾値電圧を変化させ、発光素子の発光強度を所望の値とすることができる。

時刻Ｔ１において、配線ＰＲの電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ４を非導通状態とする。また、配線ＴＸ２の電位をハイレベルからローレベルに変化させることで、トランジスタＭ７を非導通状態とする。これにより、ノードＦＤ２の電位が保持される。

時刻Ｔ２において、配線ＶＰＲに電位Ｖｂを与える。時刻Ｔ２で帰線期間が終了する。

時刻Ｔ３以降では、光検出回路１５０を用いた光検出が行われる。当該光検出により、タッチ動作の検出が可能である。配線ＴＸ２は常にローレベルの電位とし、ノードＦＤの電位が、ノードＦＤ２に転送されないようにする。

以上のように、本駆動方法例では、受光素子１９０を用いずにノードＦＤ２の電位を決定するため、外光の強さによらず、一定の階調で表示を行う。これにより、表示装置の使用者が所望する階調で表示を行うことができる。本駆動方法例を用いることで、プロセッサなどによる画像処理を要することなく、このような階調を変換する処理を表示装置自体で行うことができる。

［変形例１］
図２（Ａ）では、１つの光検出回路１５０に対して、画素回路１１０を１つ有する例を示した。図５では、１つの光検出回路１５０に対して、画素回路１１０を４つ有する例を示す。

複数の画素回路１１０は、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）のマトリクス状に設けられている。

ｍ−１行目の画素回路１１０は、配線ＧＬ＿Ｅ（ｍ−１）と電気的に接続されており、ｍ行目の画素回路１１０は、配線ＧＬ＿Ｅ（ｍ）と電気的に接続されている。

ｎ−１列目の画素回路１１０は、配線ＳＬ＿Ｅ（ｎ−１）と電気的に接続されており、ｎ列目の画素回路１１０は、配線ＳＬ＿Ｅ（ｎ）と電気的に接続されている。

光検出回路１５０（ｉ，ｊ）（ｉ、ｊはそれぞれ１以上の整数）は、配線ＳＥ（ｉ）及び配線ＰＯＵＴ（ｊ）と電気的に接続されている。表示装置において、配線ＴＸ、配線ＴＸ２、及び配線ＰＲは、複数本設けられていてもよい。例えば、光検出回路１５０（ｉ、ｊ）は、配線ＴＸ（ｉ）、配線ＴＸ２（ｉ）、及び配線ＰＲ（ｉ）と電気的に接続されてもよい。

光検出回路１５０及び４つの画素回路１１０の構成は、それぞれ、図２（Ａ）と同じである。図５では、ノードＦＤ２が、４つの画素回路１１０のトランジスタＭ２の第２のゲートと接続されている。光検出回路１５０のノードＦＤ２の電位の変化に応じて、４つの画素回路１１０が有する発光素子１７０の輝度を同時に変化させることができる。

［変形例２］
図６に、表示素子１７５として液晶素子１８０を適用した場合の回路図を示す。図６の構成は、表示素子１７５が液晶素子１８０である場合だけでなく、素子にかかる電圧によりその階調が変化する様々な素子を用いる場合にも適用することができる。

画素回路１３０は、液晶素子１８０、トランジスタＭ１１、容量素子Ｃ３、及び容量素子Ｃ４を有する。トランジスタＭ１１は、ゲートを１つ有する。

液晶素子１８０の第１の電極は、トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃ３の一方の電極、及び容量素子Ｃ４の一方の電極と電気的に接続されている。液晶素子１８０の第２の電極は、配線ＶＣＯＭと電気的に接続されている。

ここで、液晶素子１８０の第１の電極、トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの一方、容量素子Ｃ３の一方の電極、及び容量素子Ｃ４の一方の電極が接続されるノードをノードＦＤ４とする。

トランジスタＭ１１のゲートは、配線ＧＬ＿Ｌと電気的に接続されている。トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの他方は配線ＳＬ＿Ｌと電気的に接続されている。

ノードＦＤ４を極めて高い絶縁状態とし、ノードＦＤ４に蓄積された電荷を長時間保持するために、トランジスタＭ１１は、オフ電流が小さいことが好ましい。トランジスタＭ１１は、チャネル形成領域に酸化物半導体を有することが好ましい。

容量素子Ｃ３の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ３と電気的に接続されている。

容量素子Ｃ４の他方の電極は、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されている。

配線ＧＬ＿Ｌ及び配線ＳＬ＿Ｌにはそれぞれ回路１３または回路１４（図１（Ａ）参照）から信号が供給される。例えば配線ＧＬ＿Ｌには走査信号が供給され、配線ＳＬ＿Ｌにはビデオ信号が供給される。配線ＶＣＯＭ及び配線ＣＳＣＯＭ３にはそれぞれ所定の電位が供給される。

光検出回路１５０は、トランジスタＭ７のソースまたはドレインの他方が、容量素子Ｃ４の他方の電極と電気的に接続されている点以外は、図２（Ａ）と同様の構成である。

トランジスタＭ１１は配線ＧＬ＿Ｌにより導通状態が制御される。トランジスタＭ１１が導通しているとき、配線ＳＬ＿Ｌから入力されるビデオデータに応じたアナログ値がノードＦＤ４に格納される。容量素子Ｃ３は、ノードＦＤ４の電荷を保持する機能を有する。ノードＦＤ４と配線ＶＣＯＭの間の電圧により液晶の配向が制御され、液晶素子１８０を介して射出される光の輝度が変化する。このようにして、液晶素子１８０の階調を制御することができる。

ノードＦＤ２とノードＦＤ４は、容量素子Ｃ４を介して容量性の結合が形成されている。したがって、トランジスタＭ１１を非導通状態とし、ノードＦＤ４を電気的にフローティングとした状態で、ノードＦＤ２の電位が変化すると、これに伴ってノードＦＤ４の電位が変化する。これに伴って、液晶素子１８０にかかる電圧が変化し、液晶素子１８０の階調を変化させることができる。

［表示装置の断面構成例］
図７に、表示装置１０の表示領域１２の断面図の一例を示す。図７では、図２（Ａ）の受光素子１９０、発光素子１７０、トランジスタＭ２、及び容量素子Ｃ１等を示している。

図７に示す表示装置は、基板４００上にトランジスタＭ２と、容量素子Ｃ１と、受光素子１９０を有する。

トランジスタＭ２は、第１のゲートとして機能する導電層４０１と、導電層４０１上の絶縁層４０２と、絶縁層４０２を間に挟んで導電層４０１と重なる半導体層４０３と、半導体層４０３に電気的に接続されたソース又はドレインとして機能する導電層４０４及び導電層４０５と、半導体層４０３、導電層４０４、及び導電層４０５上の絶縁層４１１と、絶縁層４１１を間に挟んで半導体層４０３と重なり、なおかつ第２のゲートとして機能する導電層４１２と、を有する。

容量素子Ｃ１は、電極として機能する導電層４０１と、導電層４０１上の絶縁層４０２と、絶縁層４０２を間に挟んで導電層４０１と重なり、なおかつ電極として機能する導電層４０５と、を有する。

受光素子１９０は、順次積層されたｐ型の半導体層４０６と、ｉ型の半導体層４０７と、ｎ型の半導体層４０８と、を有している。導電層４０９は、受光素子１９０の陽極として機能するｐ型の半導体層４０６に接続されている。そして、基板４００と受光素子１９０の間には、受光素子１９０を透過した光を反射する機能を有する、導電層４１０が設けられている。

受光素子１９０には、単結晶基板にｐｎ型やｐｉｎ型の接合が形成されたダイオード素子を用いてもよい。または非晶質シリコン膜や微結晶シリコン膜などを用いたｐｉｎ型ダイオード素子などを用いてもよい。なお、上記においては、フォトダイオードを有する構成を例示したが、他の光電変換素子であってもよい。例えば、ダイオード接続のトランジスタを用いてもよい。また、光電効果を利用した可変抵抗などをシリコン、ゲルマニウム、セレンなどを用いて形成してもよい。また、アバランシェ増倍を利用したセレンを用いたフォトダイオードを用いてもよい。当該フォトダイオードでは、入射する光量に対する電子の増幅が大きい高感度の受光素子とすることができる。

導電層４１０上には絶縁層４０２が設けられており、絶縁層４０２上には導電層４０９が設けられており、導電層４０９上には絶縁層４１１が設けられており、絶縁層４１１上には受光素子１９０の半導体層４０６が設けられている。そして、絶縁層４１１には開口部が設けられており、当該開口部において、導電層４０９と半導体層４０６とが接続されている。

トランジスタＭ２、容量素子Ｃ１、及び受光素子１９０上には絶縁層４２０が設けられており、絶縁層４２０上には導電層４２１、導電層４２２、及び導電層４１３が設けられている。導電層４２１は、絶縁層４１１及び絶縁層４２０に設けられた開口部において、導電層４０５に接続されている。導電層４２２は、絶縁層４２０に設けられた開口部において、受光素子１９０の半導体層４０８に接続されている。導電層４１３は、絶縁層４２０に設けられた開口部において、トランジスタＭ２の導電層４１２と接続されている。

絶縁層４２０、導電層４２１、導電層４２２、及び導電層４１３上には絶縁層４２３が設けられており、絶縁層４２３上には導電層４２４が設けられている。導電層４２４は絶縁層４２３に設けられた開口部において、導電層４２１に接続されている。

絶縁層４２３及び導電層４２４の上に絶縁層４２５が設けられている。絶縁層４２５は、導電層４２４と重なる位置に開口部を有し、受光素子１９０と重なる位置に開口部を有する。また、絶縁層４２５上において、絶縁層４２５の開口部とは異なる位置に、絶縁層４２６が設けられている。そして、絶縁層４２５及び絶縁層４２６上には、ＥＬ層４２７及び導電層４２８が、順に積層するように設けられている。導電層４２４及び導電層４２８が、ＥＬ層４２７を間に挟んで重なり合う部分が、発光素子１７０として機能する。導電層４２４及び導電層４２８のうち一方はアノード、他方はカソードとして機能する。

表示装置は、発光素子１７０を間に挟んで基板４００と対向する、基板４３０を有する。基板４３０の基板４００側の面には、光を遮蔽する機能を有する遮光層４３１が設けられている。そして、遮光層４３１は、発光素子１７０に重なる領域と、受光素子１９０に重なる領域とに、それぞれ開口部を有している。発光素子１７０に重なる開口部において、基板４３０の基板４００側の面には特定の波長範囲の可視光を透過する着色層４３２が設けられている。基板４３０を透過して受光素子１９０に入射する光の強度を高めるために、着色層４３２は、受光素子１９０と重なる領域とは異なる位置に設けることが好ましい。

基板４００及び基板４３０には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板４００及び基板４３０に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。

発光素子１７０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

ＥＬ層４２７は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層４２７は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性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。

ＥＬ層４２７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４２７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。

ＥＬ層４２７は、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。

トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及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。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。

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及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。

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、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が挙げられる。

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。

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。

以上のように、本実施の形態の表示装置は、受光素子に照射される光の量を検出して、使用環境において最適な表示を行うことができる。これにより、消費電力の低い表示装置を提供することができる。また、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。また、光検出の際に、不要な階調変化が表示素子で生じないため、表示品位を高めることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。

（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について図８〜図１８を用いて説明する。

本実施の形態の表示装置は、受光素子、可視光を反射する第１の表示素子、及び可視光を発する第２の表示素子を有する。表示装置は、受光素子が検出した光量に応じて、第２の表示素子の階調を変化させる機能を有する。

本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、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。

具体的には、本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。

第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。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モードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、第１の表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、か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、文字情報を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、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。

第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、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、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、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。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（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。

第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。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、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。

このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。

本発明の一態様では、特に、第２のモードにおいて、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量に応じて第２の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことができる。表示装置の周囲が暗いほど、第２の表示素子の階調を低くし、消費電力を低下させることができる。表示装置の周囲が明るい場合は、第２の表示素子の階調を高くすることで、視認性を高めることができる。これにより、本実施の形態の表示装置の使用環境に依らず、使用者は常に最適な輝度で表示された画像等を見ることができる。なお、第２のモードに加えて、第３のモードにおいても同様に、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量に応じて第２の表示素子の階調を変化させてもよい。

また、本発明の別の一態様では、特に、第３のモードにおいて、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量に応じて第２の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことができる。

実施の形態１で例示した回路構成（例えば図２（Ａ））において、電位Ｖ_ＶＰＤと電位Ｖ_ＶＰＲの大小関係を逆にし、かつ、受光素子１９０のカソード及びアノードの向きを逆にすることで、光電流の向きを逆にすることができる。すなわち、受光素子への露光量が少ないほど、ノードＦＤ及びノードＦＤ２の電位は高くなり、また、受光素子への露光量が多いほど、ノードＦＤ及びノードＦＤ２の電位は低くなる。

このような構成とすることで、第３のモードでは、表示装置の周囲が暗いほど、第２の表示素子の階調を高くすることで、視認性を高めることができる。第３のモードでは、表示装置の周囲が明るいほど、表示における第１の表示素子の寄与が大きくなるため、第２の表示素子の階調を低くし、消費電力を低下させることができる。また、第３のモードにおいて、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光を合わせた明るさが一定となるように、第２の表示素子の階調を変化させることが好ましい。

以上のように、処理内容に応じて、回路構成を決定することが望ましい。本実施の形態の表示装置は、プロセッサなどによる画像処理を要することなく、このような階調を変換する処理を表示装置自体で行うことができる。

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（人工光源を使用しない）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。

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。

第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。

第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。

図８に、表示装置１０のブロック図を示す。表示装置１０は、表示領域１２を有する。

表示領域１２は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット３０を有する。画素ユニット３０は、第１の画素３１ｐと、第２の画素３２ｐを有する。

図８では、第１の画素３１ｐ及び第２の画素３２ｐが、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。

第１の画素３１ｐが有する表示素子は、それぞれ、外光の反射を利用した表示素子である。第１の画素３１ｐは、赤色（Ｒ）に対応する第１の表示素子３１Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する第１の表示素子３１Ｇ、青色（Ｂ）に対応する第１の表示素子３１Ｂを有する。

第２の画素３２ｐが有する表示素子は、それぞれ、発光素子である。第２の画素３２ｐは、赤色（Ｒ）に対応する第２の表示素子３２Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する第２の表示素子３２Ｇ、青色（Ｂ）に対応する第２の表示素子３２Ｂを有する。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、画素ユニット３０の構成例を示す模式図である。

第１の画素３１ｐは、第１の表示素子３１Ｒ、第１の表示素子３１Ｇ、第１の表示素子３１Ｂを有する。第１の表示素子３１Ｒは、外光を反射し、赤色の光Ｒｒを表示面側に射出する。第１の表示素子３１Ｇ、第１の表示素子３１Ｂ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。

第２の画素３２ｐは、第２の表示素子３２Ｒ、第２の表示素子３２Ｇ、第２の表示素子３２Ｂを有する。第２の表示素子３２Ｒは赤色の光Ｒｔを、表示面側に射出する。第２の表示素子３２Ｇ、第２の表示素子３２Ｂ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。

図９（Ａ）は、第１の画素３１ｐと第２の画素３２ｐ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３０は、反射光（光Ｒｒ、光Ｇｒ、光Ｂｒ）と透過光（光Ｒｔ、光Ｇｔ、光Ｂｔ）とを用いて、所定の色の光３５ｔｒを表示面側に射出することができる。

図９（Ｂ）は、第１の画素３１ｐのみを駆動させることにより、反射光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３０は、例えば外光が十分に強い場合などでは、第２の画素３２ｐを駆動させずに、第１の画素３１ｐからの光（光Ｒｒ、光Ｇｒ、及び光Ｂｒ）のみを用いて、光３５ｒ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。

図９（Ｃ）は、第２の画素３２ｐのみを駆動させることにより、発光（透過光）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３０は、例えば外光が極めて弱い場合などでは、第１の画素３１ｐを駆動させずに、第２の画素３２ｐからの光（光Ｒｔ、光Ｇｔ、及び光Ｂｔ）のみを用いて、光３５ｔ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。また周囲が暗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。

第１の画素３１ｐと第２の画素３２ｐとが有する表示素子の色、数は、それぞれ限定されない。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に、それぞれ画素ユニット３０の構成例を示す。なおここでは、第１の画素３１ｐと第２の画素３２ｐ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）に対応した模式図を示しているが、上記と同様に、第１の画素３１ｐまたは第２の画素３２ｐのみを駆動させるモード（第１のモード及び第２のモード）でも表示を行うことができる。

図１０（Ａ）、（Ｃ）、図１１（Ｂ）に示す第２の画素３２ｐは、第２の表示素子３２Ｒ、第２の表示素子３２Ｇ、第２の表示素子３２Ｂに加えて、白色（Ｗ）を呈する第２の表示素子３２Ｗを有する。

図１０（Ｂ）、図１１（Ｃ）に示す第２の画素３２ｐは、第２の表示素子３２Ｒ、第２の表示素子３２Ｇ、第２の表示素子３２Ｂに加えて、黄色（Ｙ）を呈する第２の表示素子３２Ｙを有する。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示す構成は、第２の表示素子３２Ｗ及び第２の表示素子３２Ｙを有さない構成に比べて、第２の画素３２ｐを用いた表示モード（第２のモード及び第３のモード）における消費電力を低減することができる。

図１０（Ｃ）に示す第１の画素３１ｐは、第１の表示素子３１Ｒ、第１の表示素子３１Ｇ、第１の表示素子３１Ｂに加えて、白色（Ｗ）を呈する第１の表示素子３１Ｗを有する。

図１０（Ｃ）に示す構成は、図９（Ａ）に示す構成に比べて、第１の画素３１ｐを用いた表示モード（第１のモード及び第３のモード）における消費電力を低減することができる。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示す第１の画素３１ｐは、白色を呈する第１の表示素子３１Ｗのみを有する。このとき、第１の画素３１ｐのみを用いた表示モード（第１のモード）では、白黒表示またはグレースケールでの表示を行うことができ、第２の画素３２ｐを用いた表示モード（第２のモード及び第３のモード）では、カラー表示を行うことができる。

このような構成とすることで、第１の画素３１ｐの開口率を高めることができるため、第１の画素３１ｐの反射率を向上させ、より明るい表示を行うことができる。

第１のモードは、例えば、文書情報などのカラー表示を必要としない情報を表示することに適している。

［表示装置の構成例２］
図１２（Ａ）は、表示装置４５０のブロック図である。表示装置４５０は、表示部３６２、回路ＧＤ、及び回路ＳＤを有する。表示部３６２は、マトリクス状に配列した複数の画素ユニット４６０を有する。

表示装置４５０は、複数の配線ＧＬ＿Ｌ、複数の配線ＧＬ＿Ｅ、複数の配線ＡＮＯＤＥ、複数の配線ＣＳＣＯＭ、複数の配線ＳＬ＿Ｌ、及び複数の配線ＳＬ＿Ｅを有する。複数の配線ＧＬ＿Ｌ、複数の配線ＧＬ＿Ｅ、複数の配線ＡＮＯＤＥ、及び複数の配線ＣＳＣＯＭは、それぞれ、矢印Ｒで示す方向に配列した複数の画素ユニット４６０及び回路ＧＤと電気的に接続する。複数の配線ＳＬ＿Ｌ及び複数の配線ＳＬ＿Ｅは、それぞれ、矢印Ｃで示す方向に配列した複数の画素ユニット４６０及び回路ＳＤと電気的に接続する。

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及び回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。

画素ユニット４６０は、反射型の液晶素子と、発光素子とを有する。

図１２（Ｂ１）〜（Ｂ４）に、画素ユニット４６０が有する導電層３１１ｂの構成例を示す。導電層３１１ｂは、液晶素子の反射電極として機能する。図１２（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ４）の導電層３１１ｂには、開口４５１が設けられている。

図１２（Ｂ１）、（Ｂ２）には、導電層３１１ｂと重なる領域に位置する発光素子１７０を破線で示している。発光素子１７０は、導電層３１１ｂが有する開口４５１と重ねて配置されている。これにより、発光素子１７０が発する光は、開口４５１を介して表示面側に射出される。

図１２（Ｂ１）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する画素ユニット４６０が異なる色に対応する画素である。このとき、図１２（Ｂ１）に示すように、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素において、開口４５１が一列に配列されないように、導電層３１１ｂの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、２つの発光素子１７０を離すことが可能で、発光素子１７０が発する光が隣接する画素ユニット４６０が有する着色層に入射してしまう現象（クロストークともいう）を抑制することができる。また、隣接する２つの発光素子１７０を離して配置することができるため、発光素子１７０のＥＬ層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。

図１２（Ｂ２）では、矢印Ｃで示す方向に隣接する画素ユニット４６０が異なる色に対応する画素である。図１２（Ｂ２）においても同様に、矢印Ｃで示す方向に隣接する２つの画素において、開口４５１が一列に配列されないように、導電層３１１ｂの異なる位置に設けられていることが好ましい。

非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が小さいほど、液晶素子を用いた表示を明るくすることができる。また、非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が大きいほど、発光素子１７０を用いた表示を明るくすることができる。

また、反射電極として機能する導電層３１１ｂに設ける開口４５１の面積が大きいほど、発光素子１７０が射出する光の取り出し効率を高めることができる。

開口４５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口４５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口４５１を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。

また、図１２（Ｂ３）に示すように、導電層３１１ｂが設けられていない部分に、発光素子１７０の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子１７０が発する光は、表示面側に射出される。

図１２（Ｂ４）に示す画素ユニット４６０は、導電層３１１ｂが有する開口部と重なる発光素子１７０ｗと、導電層３１１ｂの周囲に配置された発光素子１７０ｒ、発光素子１７０ｇ、及び発光素子１７０ｂとを有する。発光素子１７０ｒ、発光素子１７０ｇ、及び発光素子１７０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。

また、図１２（Ｂ１）〜（Ｂ４）では、導電層３１１ｂが設けられていない部分に、受光素子１９０を配置する例を示す。

回路ＧＤには、シフトレジスタ等の様々な順序回路等を用いることができる。回路ＧＤには、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路ＧＤが有するトランジスタは、画素ユニット４６０に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる。

回路ＳＤは、配線ＳＬ＿Ｌと電気的に接続される。回路ＳＤには、例えば、集積回路を用いることができる。具体的には、回路ＳＤには、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。

例えば、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等を用いて、画素ユニット４６０と電気的に接続されるパッドに回路ＳＤを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。

図１３〜図１６に、画素ユニット４６０の回路図の一例を示す。

［画素ユニットの構成例２］
図１３に、画素ユニット４６０が有する光検出回路１５０、画素回路１１０、及び画素回路１３０の回路図を示す。

画素ユニット４６０は光検出回路１５０と画素回路１１０が電気的に接続された構成を有する。画素回路１１０は、発光素子１７０を含む画素回路である。画素回路１３０は、液晶素子を含む画素回路である。

光検出回路１５０と画素回路１１０の構成は、図２（Ａ）と同様であるため、実施の形態１での説明を援用する。

画素回路１３０は、液晶素子１８０、トランジスタＭ１１、及び容量素子Ｃ３を有する。トランジスタＭ１１は、ゲートを１つ有する。

液晶素子１８０の第１の電極は、トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃ３の一方の電極と電気的に接続されている。液晶素子１８０の第２の電極は、配線ＶＣＯＭと電気的に接続されている。液晶素子１８０の第１の電極は画素電極として機能し、第２の電極は共通電極として機能する。

ここで、液晶素子１８０の第１の電極、トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの一方、及び容量素子Ｃ３の一方の電極が接続されるノードをノードＦＤ４とする。

トランジスタＭ１１のゲートは、配線ＧＬ＿Ｌと電気的に接続されている。トランジスタＭ１１のソースまたはドレインの他方は配線ＳＬ＿Ｌと電気的に接続されている。

容量素子Ｃ３の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ３と電気的に接続されている。

配線ＧＬ＿Ｅ及び配線ＧＬ＿Ｌにはそれぞれ回路ＧＤから信号が供給される。配線ＳＬ＿Ｅ及び配線ＳＬ＿Ｌにはそれぞれ回路ＳＤから信号が供給される。例えば配線ＧＬ＿Ｅ及び配線ＧＬ＿Ｌにはそれぞれ走査信号が供給され、配線ＳＬ＿Ｅ及び配線ＳＬ＿Ｌにはそれぞれビデオ信号が供給される。配線ＶＣＯＭ及び配線ＣＳＣＯＭ３にはそれぞれ所定の電位が供給される。

トランジスタＭ１１は配線ＧＬ＿Ｌにより導通状態が制御される。トランジスタＭ１１が導通しているとき、配線ＳＬ＿Ｌから入力されるビデオデータに応じたアナログ値がノードＦＤ４に格納される。容量素子Ｃ３は、ノードＦＤ４の電荷を保持する機能を有する。ノードＦＤ４と配線ＶＣＯＭの間の電圧により液晶の配向が制御され、液晶素子１８０を介して射出される光の輝度が変化する。このようにして、液晶素子１８０の階調を制御することができる。

図１３に示す画素ユニット４６０は、第１のモードで表示を行う場合には、配線ＧＬ＿Ｌ及び配線ＳＬ＿Ｌに与える信号により駆動し、液晶素子１８０による光学変調を利用して表示することができる。また、第２のモードで表示を行う場合には、配線ＧＬ＿Ｅ及び配線ＳＬ＿Ｅに与える信号により駆動し、発光素子１７０を発光させて表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線ＧＬ＿Ｌ、配線ＧＬ＿Ｅ、配線ＳＬ＿Ｌ及び配線ＳＬ＿Ｅのそれぞれに与える信号により駆動することができる。

図１３に示す画素ユニット４６０では、実施の形態１で示した画素ユニットの駆動方法を適用することができる。つまり、光検出回路１５０を用いて発光素子１７０の発光強度を変えることができる。具体的には、駆動方法例１を用いて、光の検出量に応じて発光素子１７０の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことができる。または、駆動方法例２を用いて、発光素子１７０の階調を所望の値に設定することができる。

ここで、チャネル形成領域に酸化物半導体を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタＭ１１を適用した場合や、トランジスタＭ１１と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、低消費電力な駆動を行うことができる。

なお、図１３では１つの画素ユニット４６０に、液晶素子１８０、発光素子１７０、及び受光素子１９０を１つずつ有する例を示したが、これに限られない。

図１４及び図１５に、１つの光検出回路１５０に対して、画素回路１２０を４つ有する例を示す。１つの画素回路１２０は、液晶素子１８０と発光素子１７０を１つずつ有する。

図１４の画素回路１２０の構成は、図１３の画素回路１１０と画素回路１３０を合わせた構成であるため、詳細な説明は省略する。

図１４において、複数の画素回路１２０は、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）のマトリクス状に設けられている。

ｍ−１行目の画素回路１２０は、配線ＧＬ＿Ｅ（ｍ−１）と電気的に接続されており、ｍ行目の画素回路１２０は、配線ＧＬ＿Ｅ（ｍ）と電気的に接続されている。

ｍ−１行目の画素回路１２０は、配線ＧＬ＿Ｌ（ｍ−１）と電気的に接続されており、ｍ行目の画素回路１２０は、配線ＧＬ＿Ｌ（ｍ）と電気的に接続されている。

ｎ−１列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ＿Ｅ（ｎ−１）と電気的に接続されており、ｎ列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ＿Ｅ（ｎ）と電気的に接続されている。

ｎ−１列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ＿Ｌ（ｎ−１）と電気的に接続されており、ｎ列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ＿Ｌ（ｎ）と電気的に接続されている。

光検出回路１５０（ｉ，ｊ）（ｉ、ｊはそれぞれ１以上の整数）は、配線ＳＥ（ｉ）及び配線ＰＯＵＴ（ｊ）と電気的に接続されている。

図１５の画素回路１２０の構成は、トランジスタＭ１のソースまたはドレインと、トランジスタＭ１１のソースまたはドレインとが、配線ＳＬを共有している点で、図１４の構成と異なる。それ以外の構成は、図１４の構成と同様である。

図１５において、ｎ−１列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ（ｎ−１）と電気的に接続されており、ｎ列目の画素回路１２０は、配線ＳＬ（ｎ）と電気的に接続されている。

図１４及び図１５では、ノードＦＤ２が、４つの画素回路１２０のトランジスタＭ２の第２のゲートと接続されている。光検出回路１５０のノードＦＤ２の電位の変化に応じて、４つの画素回路１２０が有する発光素子１７０の輝度を同時に変化させることができる。

図１６に、１つの光検出回路１５０に対して、１つの液晶素子１８０と４つの発光素子１７０を有する例を示す。図１６に示す画素ユニット４６０は、図１３〜図１５とは異なり、１つの画素で発光素子を用いたフルカラーの表示が可能である。

図１６では図１３の配線ＧＬ＿Ｅ及び配線ＳＬ＿Ｅに替えて、配線ＧＬ＿Ｅ１、配線ＧＬ＿Ｅ２、配線ＳＬ＿Ｅ１、及び配線ＳＬ＿Ｅ２が、画素ユニット４６０に接続されている。

図１６に示す例では、例えば４つの発光素子１７０に、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子１８０として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、第１のモードで表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また第２のモードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。

図１７（Ａ）、（Ｂ）は、表示装置３００の斜視概略図である。表示装置３００は、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図１７（Ａ）、（Ｂ）では、基板３６１を破線で明示している。

表示装置３００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５、配線３６７等を有する。基板３５１には、例えば回路３６４、配線３６５、配線３６７及び画素電極として機能する導電層３１１ｂ等が設けられる。図１７（Ａ）では基板３５１上にＩＣ３７３、ＦＰＣ３７２、ＩＣ３７５及びＦＰＣ３７４が実装されている例を示している。図１７（Ｂ）では基板３５１上にＩＣ３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示す構成は、表示装置３００、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

ＩＣ３７３及びＩＣ３７５は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお表示装置３００及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

図１７（Ａ）には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の表示素子が有する導電層３１１ｂがマトリクス状に配置されている。導電層３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。

また、図１７（Ａ）に示すように、導電層３１１ｂは開口を有する。さらに導電層３１１ｂよりも基板３５１側に、発光素子１７０を有する。発光素子１７０からの光は、導電層３１１ｂの開口を介して基板３６１側に射出される。

図１８に、図１７で例示した表示装置３００の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び表示部３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

図１８に示す表示装置３００は、基板３５１と基板３６１の間に、絶縁層２２０を有する。また基板３５１と絶縁層２２０の間に、発光素子１７０、受光素子１９０、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、着色層１３４等を有する。また絶縁層２２０と基板３６１の間に、液晶素子１８０、着色層１３１等を有する。また基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着され、基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。

トランジスタ２０６は、液晶素子１８０と電気的に接続し、トランジスタ２０５は、発光素子１７０と電気的に接続する。トランジスタ２０５とトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２０の基板３５１側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。

基板３６１には、着色層１３１、遮光層１３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する導電層１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。

絶縁層２２０の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４、絶縁層２１５等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２、絶縁層２１３、及び絶縁層２１４は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層２１４を覆って絶縁層２１５が設けられている。絶縁層２１４及び絶縁層２１５は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４の３層を有する場合について示しているが、これに限られず４層以上であってもよいし、単層、または２層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層２１４は、不要であれば設けなくてもよい。

また、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、一部がゲートとして機能する導電層２２１、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層２２２ａ、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。

液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、導電層３１１ａ、液晶１１２、導電層１１３が積層された積層構造を有する。また導電層３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する導電層３１１ｂが設けられている。導電層３１１ｂは開口４５１を有する。また導電層３１１ａ及び導電層１１３は可視光を透過する。また液晶１１２と導電層３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられ、液晶１１２と導電層１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。また、基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。

液晶素子１８０において、導電層３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、導電層１１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３５により偏光され、導電層１１３、液晶１１２を透過し、導電層３１１ｂで反射する。そして液晶１１２及び導電層１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、導電層３１１ｂと導電層１１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板１３５を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層１３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。

発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から導電層１９１、ＥＬ層１９２、及び導電層１９３ｂの順に積層された積層構造を有する。絶縁層２１６が導電層１９１の端部を覆っている。また導電層１９３ｂを覆って導電層１９３ａが設けられている。導電層１９３ｂは可視光を反射する材料を含み、導電層１９１及び導電層１９３ａは可視光を透過する材料を含む。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５１、導電層１１３等を介して、基板３６１側に射出される。

ここで、図１８に示すように、開口４５１には可視光を透過する導電層３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶１１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。

ここで、基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。

トランジスタ２０５のソースまたはドレインの一方は、導電層２２４ａを介して発光素子１７０の導電層１９１と電気的に接続されている。

トランジスタ２０６のソースまたはドレインの一方は、接続部２０７を介して導電層３１１ｂと電気的に接続されている。導電層３１１ｂと導電層３１１ａは接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部２０７は、絶縁層２２０に設けられた開口を介して、絶縁層２２０の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。

受光素子１９０は、ｐ型の半導体層と、ｉ型の半導体層と、ｎ型の半導体層と、を積層して有している。導電層２２２ｂ及び導電層２２４ｂのうち一方はｐ型の半導体層に接続され、他方はｎ型の半導体層に接続される。受光素子１９０は、着色層１３１、遮光層１３２、及び可視光を反射する導電層３１１ｂのいずれとも重ならない部分を有する。当該部分から受光素子１９０に外光が入射される。導電層２２４ｂは、受光素子１９０を透過した光を反射する機能を有する。

基板３５１と基板３６１とが重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、導電層３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

接着層１４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、導電層３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層１１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された導電層１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。

接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図１８に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。

接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層１４１に、接続体２４３を分散させておけばよい。

図１８では、回路３６４の例としてトランジスタ２０１が設けられている例を示している。

図１８では、トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５の例として、チャネルが形成される半導体層２３１を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層２２１により、他方のゲートは絶縁層２１２を介して半導体層２３１と重なる導電層２２３により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。このとき、２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。

なお、回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。

各トランジスタを覆う絶縁層２１２、絶縁層２１３のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層２１２または絶縁層２１３はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。

基板３６１側において、着色層１３１、遮光層１３２を覆って絶縁層１２１が設けられている。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、導電層１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶１１２の配向状態を均一にできる。

表示装置３００を作製する方法の一例について説明する。例えば剥離層を有する支持基板上に、導電層３１１ａ、導電層３１１ｂ、絶縁層２２０を順に形成し、その後、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、発光素子１７０、受光素子１９０等を形成した後、接着層１４２を用いて基板３５１と支持基板を貼り合わせる。その後、剥離層と絶縁層２２０、及び剥離層と導電層３１１ａのそれぞれの界面で剥離することにより、支持基板及び剥離層を除去する。またこれとは別に、着色層１３１、遮光層１３２、導電層１１３等をあらかじめ形成した基板３６１を準備する。そして基板３５１または基板３６１に液晶１１２を滴下し、接着層１４１により基板３５１と基板３６１を貼り合わせることで、表示装置３００を作製することができる。

剥離層としては、絶縁層２２０及び導電層３１１ａとの界面で剥離が生じる材料を適宜選択することができる。特に、剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層２２０として、窒化シリコンや酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を複数積層した層を用いることが好ましい。剥離層に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高めることが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示装置を実現できる。

導電層３１１ａとしては、金属酸化物、金属窒化物、または低抵抗化された酸化物半導体等の酸化物または窒化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層３１１ａに用いればよい。

基板３５１及び基板３６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板３５１及び基板３６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。

液晶素子１８０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。

液晶素子１８０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。

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。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

なお、表示装置３００を構成する各層の材料については、実施の形態１の記載も参照することができる。

以上のように、本実施の形態の表示装置は、２種類の表示素子を有し、複数の表示モードを切り替えて使用することができる。また、受光素子に照射される光の量を検出して、使用環境において最適な表示を行うことができる。これにより、消費電力の低い表示装置を提供することができる。また、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１９〜図２２を用いて説明する。

本実施の形態の表示装置は、受光素子、可視光を反射する第１の表示素子、及び可視光を発する第２の表示素子を有する。表示装置は、受光素子が検出した光量に応じて、第２の表示素子の階調を変化させる機能を有する。

本実施の形態の表示装置は、実施の形態２で説明した表示装置と同様の機能を有する。

具体的には、本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、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。

本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。

第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。

このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。本実施の形態の表示装置では、特に、第２のモードまたは第３のモードにおいて、受光素子に照射される光の量を検出し、光の検出量に応じて第２の表示素子の階調を変化させ、使用環境に適した明るさで表示を行うことができる。

本実施の形態の表示装置は、さらに、光検出回路における光の検出量が一定以上であると、第２の表示素子の発光を停止する機能を有する。例えば、表示装置の使用者が暗い環境下から明るい環境下に移動した場合に、表示装置は、第２のモードまたは第３のモードから第１のモードへと自動で切り替わる。本発明の一態様を適用することで、表示装置の利便性を高めることができる。

［画素ユニットの構成例３］
図１９に、画素ユニットが有する光検出回路１５０、画素回路１１０、及び画素回路１３０の回路図を示す。

画素ユニットは光検出回路１５０と画素回路１１０が電気的に接続された構成を有する。画素回路１１０は、発光素子１７０を含む画素回路である。画素回路１３０は、液晶素子を含む画素回路である。

光検出回路１５０の構成は、図２（Ａ）と同様であるため、実施の形態１での説明を援用する。

画素回路１３０の構成は、図１３と同様であるため、実施の形態２での説明を援用する。

画素回路１１０は、図２（Ａ）に示す構成に加えて、トランジスタＭ８を有する。トランジスタＭ８のゲートは、配線ＲＥＳと電気的に接続されている。トランジスタＭ８のソース及びドレインのうち一方は、トランジスタＭ１のソース又はドレインの他方、容量素子Ｃ１の一方の電極、及びトランジスタＭ２の第１のゲートと接続されており、他方は配線ＶＲＥＳと電気的に接続されている。それ以外の構成は、図２（Ａ）と同様であるため、実施の形態１での説明を援用する。

図２０に、光検出回路ユニット１５５と周辺回路のブロック図を示す。図２０では、光検出回路ユニット１５５として、ｉ×ｊ個の光検出回路１５０の一部を示している。

マルチプレクサ１６１は、配線ＰＯＵＴ（１）〜配線ＰＯＵＴ（ｊ）の中から１つの配線を選択し、配線ＯＵＴに信号を出力する機能を有する。

配線ＯＵＴに出力された信号はＡＤコンバータ１６２を介してデジタル信号に変換される。

演算部１６３は、ＡＤコンバータ１６２から出力された信号をもとに、発光素子１７０の発光を停止させるか否かを判定する機能を有する。判定は、１つ以上の光検出回路１５０における光の検出量を用いて行うことができる。例えば、ｉ×ｊ個の光検出回路１５０のうち８割以上で、受光素子１９０における光の検出量が一定以上である場合に、発光素子１７０の発光を停止させるよう設定してもよい。演算部１６３は、受光素子１９０における光の検出量が一定以上であると判定すると、配線ＲＥＳにハイレベルの電位を供給する。

光検出回路１５０は、検出した光量に応じた第１の信号を出力する。演算部１６３は、第１の信号に応じた第２の信号を生成する信号生成回路ということができる。

配線ＲＥＳの電位がハイレベルになると、トランジスタＭ８が導通し、ノードＦＤ３には配線ＶＲＥＳの電位（ローレベル）に近い電位が与えられるため、ノードＦＤ３に保持されている電荷はリセットされる。これにより、トランジスタＭ２が非導通状態となり、発光素子１７０が発光しなくなる。

同様に、配線ＲＥＳの電位を変化させることで、画素回路１１０と電気的に接続された走査線駆動回路（ゲートドライバともいう）の駆動を止めることも可能である。

なお、第２のモード（液晶素子１８０を用いた表示を行っていない状態）から第１のモード（液晶素子１８０を用いた表示を行う状態）に切り替える場合は、演算部１６３から、画素回路１３０と電気的に接続された走査線駆動回路または画素回路１３０に信号を供給し、液晶素子１８０を用いた表示を開始させることが好ましい。

ゲートドライバの構成に特に限定は無い。例えば、シリコンまたは酸化物半導体を用いたトランジスタをゲートドライバに適用してもよい。

ゲートドライバは、多段のシフトレジスタで構成することができる。ここでは、初段のシフトレジスタの動作に着目して、ゲートドライバのリセット機能について説明する。

図２１に示すシフトレジスタ回路は、１１個のトランジスタ（トランジスタＭ３１からトランジスタＭ４１まで）を有する。

トランジスタＭ３１のゲートは、配線ＬＩＮ及びトランジスタＭ３２のゲートと電気的に接続されている。トランジスタＭ３１のソースまたはドレインの一方は、高電源電位ＧＶＤＤ、トランジスタＭ３９のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ４０のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ４１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタＭ３１のソースまたはドレインの他方は、ノードＮＤ１と接続され、かつ、トランジスタＭ３３のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ３４のゲート、及びトランジスタＭ３６のゲートと電気的に接続されている。

トランジスタＭ３２のソースまたはドレインの一方は、低電源電位ＧＶＳＳ、トランジスタＭ３３のソースまたはドレインの他方、トランジスタＭ３５のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ３７のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタＭ３２のソースまたはドレインの他方は、ノードＮＤ２と接続され、かつ、トランジスタＭ３３のゲート、トランジスタＭ３５のゲート、トランジスタＭ３７のゲート、トランジスタＭ３８のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ４０のソースまたはドレインの他方、及びトランジスタＭ４１のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されている。

トランジスタＭ３４のソースまたはドレインの一方は、クロック信号線ＣＬＫ１及びトランジスタＭ３６のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタＭ３４のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ３５のソースまたはドレインの他方、及び配線ＳＲＯＵＴと電気的に接続されている。

トランジスタＭ３６のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ３７のソースまたはドレインの他方、及び配線ＧＯＵＴと電気的に接続されている。

トランジスタＭ３８のゲートは、クロック信号線ＣＬＫ２と電気的に接続されている。トランジスタＭ３９のゲートは、クロック信号線ＣＬＫ３と電気的に接続されている。トランジスタＭ３８のソースまたはドレインの他方は、トランジスタＭ３９のソースまたはドレインの他方と電気的に接続されている。

トランジスタＭ４０のゲートは、配線ＩＮＩ＿ＲＥＳと電気的に接続されている。トランジスタＭ４１のゲートは、配線ＲＥＳと電気的に接続されている。

配線ＳＲＯＵＴは、次段のシフトレジスタの配線ＬＩＮと接続する。配線ＧＯＵＴは、ゲートドライバの選択信号線として、各画素のゲートラインに接続する。

図２２に、図２１に示すシフトレジスタ回路のタイミングチャートを示す。

時刻Ｔ０以前は、配線ＩＮＩ＿ＲＥＳの電位がハイレベルである、すなわちゲートドライバが初期リセット状態である。なお、配線ＩＮＩ＿ＲＥＳには、使用者が所望するタイミングでハイレベルの電位を与えることができる。そのため、使用者が所望するタイミングにてゲートドライバの動作をリセットすることができる。

時刻Ｔ１において、配線ＬＩＮの電位をローレベルからハイレベルに変化させることで、トランジスタＭ３１が導通し、ノードＮＤ１の電位がハイレベルとなる。また、トランジスタＭ３２が導通し、ノードＮＤ２の電位がローレベルとなる。したがって、トランジスタＭ３４及びトランジスタＭ３６が導通状態となり、トランジスタＭ３５及びトランジスタＭ３７は非導通状態となる。なお、ここでは初段のシフトレジスタに着目しているため、配線ＬＩＮの信号をスタートパルスとみなすことができる。

時刻Ｔ２において、クロック信号線ＣＬＫ１の電位がハイレベルとなることで、トランジスタＭ３４を介して、配線ＳＲＯＵＴからハイレベルの電位が出力される。また、トランジスタＭ３６を介して、配線ＧＯＵＴからハイレベルの電位が出力される。時刻Ｔ２のあと、配線ＬＩＮの電位がローレベルとなるが、ノードＮＤ１の電位とノードＮＤ２の電位は直前の状態で保持される。

時刻Ｔ３において、クロック信号線ＣＬＫ２の電位とクロック信号線ＣＬＫ３の電位の双方がハイレベルとなることで、トランジスタＭ３８及びトランジスタＭ３９は導通し、ノードＮＤ２の電位はハイレベルとなる。ノードＮＤ２の電位がハイレベルであるため、トランジスタＭ３３は導通し、ノードＮＤ１の電位はローレベルとなる。また、トランジスタＭ３５が導通し、配線ＳＲＯＵＴの電位はローレベルとなる。また、トランジスタＭ３７が導通し、配線ＧＯＵＴの電位はローレベルとなる。

以上のように、シフトレジスタ間で選択信号が伝播されていく。

次に、配線ＲＥＳを用いて、強制的にゲートドライバの動作を停止させる方法を説明する。

時刻Ｔ４において、配線ＲＥＳの電位がローレベルからハイレベルに変化すると、トランジスタＭ４１が導通し、ノードＦＤ２の電位がハイレベルになる。それに従い、ノードＮＤ１の電位はローレベルになる。

時刻Ｔ５において、配線ＬＩＮがローレベルからハイレベルに変化しても、配線ＲＥＳにより、ノードＮＤ２の電位をハイレベルにしているため、配線ＬＩＮからのスタートパルス信号は伝播されない。

以上のように、配線ＲＥＳの電位を変化させることで、ゲートドライバの動作を停止させることができる。

なお、配線ＲＥＳや配線ＩＮＩ＿ＲＥＳなど、リセット信号を供給する配線の電位がハイレベルとなる期間は、スタートパルス信号を供給する配線ＬＩＮの電位が常にローレベルとなるような構成としてもよい。

以上のように、本実施の形態の表示装置は、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、表示装置の消費電力を削減することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。

ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。

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、ＩｎＯ_Ｘ１（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、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２（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、ＧａＯ_Ｘ３（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、Ｇａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４（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ＩｎＯ_Ｘ１、またはＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２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。

つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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。

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、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ_{（１＋ｘ０）}Ｇａ_{（１−ｘ０）}Ｏ_３（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。

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）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。

一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。

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。

なお、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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。

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。

ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。

ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。

また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。

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、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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。

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３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、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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。

一方、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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、ＧａＯ_Ｘ３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。

従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３などに起因する絶縁性と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１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（Ｉ_ｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。

また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。

図２３に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。

本発明の一態様の表示装置は、例えば、表示パネル８００６に用いることができる。表示パネル８００６は、タッチパネル機能を有する。本実施の形態の表示モジュールは、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、表示モジュールの消費電力を削減することができる。

上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。

また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。

本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。

図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。

筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、折り畳んだ状態（図２４（Ａ））から、図２４（Ｂ）に示すように展開させることができる。

本発明の一態様の表示装置は、表示部８０３及び表示部８０４のうち少なくとも一方に用いることができる。

表示部８０３及び表示部８０４は、それぞれ、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末８００を電子書籍端末として用いることができる。

携帯情報端末８００は折り畳むことができるため、可搬性が高く、汎用性に優れる。

筐体８０１及び筐体８０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。

図２４（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。

本発明の一態様の表示装置は、表示部８１２に用いることができる。本実施の形態の携帯情報端末は、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、携帯情報端末の消費電力を削減することができる。

携帯情報端末８１０は、表示部８１２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８１２に触れることで行うことができる。

また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。

また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。

携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。

図２４（Ｄ）に示すカメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。

本発明の一態様の表示装置は、表示部８２２に用いることができる。本実施の形態のカメラは、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、カメラの消費電力を削減することができる。

ここではカメラ８２０を、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１とが一体となっていてもよい。

カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。

なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。

図２５（Ａ）〜（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。

本発明の一態様の表示装置は、表示部９００１に好適に用いることができる。本実施の形態の電子機器は、受光素子に照射される光の量が一定以上であった際に、発光素子の発光を停止させることができる。これにより、使用環境において最適な表示を行うことができる。また、電子機器の消費電力を削減することができる。

図２５（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図２５（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。

図２５（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図２５（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。

図２５（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。

図２５（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図２５（Ａ）に示す携帯情報端末９２００と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図２５（Ｂ）においては円形状）である。

図２５（Ｃ）〜（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図２５（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図２５（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図２５（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。

携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

ＡＮＯＤＥ 配線
Ｃ１ 容量素子
Ｃ２ 容量素子
Ｃ３ 容量素子
Ｃ４ 容量素子
ＣＡＴＨＯＤ 配線
ＣＬＫ１ クロック信号線
ＣＬＫ２ クロック信号線
ＣＬＫ３ クロック信号線
ＣＳＣＯＭ 配線
ＣＳＣＯＭ１ 配線
ＣＳＣＯＭ２ 配線
ＣＳＣＯＭ３ 配線
ＦＤ ノード
ＦＤ２ ノード
ＦＤ３ ノード
ＦＤ４ ノード
ＧＤ 回路
ＧＬ＿Ｅ 配線
ＧＬ＿Ｅ１ 配線
ＧＬ＿Ｅ２ 配線
ＧＬ＿Ｌ 配線
ＧＯＵＴ 配線
ＧＶＤＤ 高電源電位
ＧＶＳＳ 低電源電位
ＩＮＩ＿ＲＥＳ 配線
ＬＩＮ 配線
Ｍ１ トランジスタ
Ｍ２ トランジスタ
Ｍ３ トランジスタ
Ｍ４ トランジスタ
Ｍ５ トランジスタ
Ｍ６ トランジスタ
Ｍ７ トランジスタ
Ｍ８ トランジスタ
Ｍ１１ トランジスタ
Ｍ３１ トランジスタ
Ｍ３２ トランジスタ
Ｍ３３ トランジスタ
Ｍ３４ トランジスタ
Ｍ３５ トランジスタ
Ｍ３６ トランジスタ
Ｍ３７ トランジスタ
Ｍ３８ トランジスタ
Ｍ３９ トランジスタ
Ｍ４０ トランジスタ
Ｍ４１ トランジスタ
ＮＤ１ ノード
ＮＤ２ ノード
ＯＵＴ 配線
Ｐ１ 第１の検出期間
Ｐ２ 第２の検出期間
Ｐ３ 第３の検出期間
ＰＣ 配線
ＰＯＵＴ 配線
ＰＲ 配線
ＲＥＳ 配線
ＳＤ 回路
ＳＥ 配線
ＳＬ 配線
ＳＬ＿Ｅ 配線
ＳＬ＿Ｅ１ 配線
ＳＬ＿Ｅ２ 配線
ＳＬ＿Ｌ 配線
ＳＲＯＵＴ 配線
ＴＸ 配線
ＴＸ２ 配線
ＶＣＯＭ 配線
ＶＰＤ 配線
ＶＰＲ 配線
ＶＲＥＳ 配線
１０ 表示装置
１１ 画素ユニット
１２ 表示領域
１３ 回路
１４ 回路
１５ 回路
３０ 画素ユニット
３１Ｂ 第１の表示素子
３１Ｇ 第１の表示素子
３１ｐ 第１の画素
３１Ｒ 第１の表示素子
３１Ｗ 第１の表示素子
３２Ｂ 第２の表示素子
３２Ｇ 第２の表示素子
３２ｐ 第２の画素
３２Ｒ 第２の表示素子
３２Ｙ 第２の表示素子
３２Ｗ 第２の表示素子
３５ｒ 光
３５ｔ 光
３５ｔｒ 光
１１０ 画素回路
１１２ 液晶
１１３ 導電層
１１７ 絶縁層
１２０ 画素回路
１２１ 絶縁層
１３０ 画素回路
１３５ 偏光板
１３１ 着色層
１３２ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３４ 着色層
１４１ 接着層
１４２ 接着層
１５０ 光検出回路
１５５ 光検出回路ユニット
１６１ マルチプレクサ
１６２ ＡＤコンバータ
１６３ 演算部
１７０ 発光素子
１７０ｂ 発光素子
１７０ｇ 発光素子
１７０ｒ 発光素子
１７０ｗ 発光素子
１７５ 表示素子
１８０ 液晶素子
１９０ 受光素子
１９１ 導電層
１９２ ＥＬ層
１９３ａ 導電層
１９３ｂ 導電層
２０１ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ 接続部
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２２０ 絶縁層
２２１ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２２４ａ 導電層
２２４ｂ 導電層
２３１ 半導体層
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
３００ 表示装置
３１１ａ 導電層
３１１ｂ 導電層
３５１ 基板
３６１ 基板
３６２ 表示部
３６４ 回路
３６５ 配線
３６７ 配線
３７２ ＦＰＣ
３７３ ＩＣ
３７４ ＦＰＣ
３７５ ＩＣ
４００ 基板
４０１ 導電層
４０２ 絶縁層
４０３ 半導体層
４０４ 導電層
４０５ 導電層
４０６ 半導体層
４０７ 半導体層
４０８ 半導体層
４０９ 導電層
４１０ 導電層
４１１ 絶縁層
４１２ 導電層
４１３ 導電層
４２０ 絶縁層
４２１ 導電層
４２２ 導電層
４２３ 絶縁層
４２４ 導電層
４２５ 絶縁層
４２６ 絶縁層
４２７ ＥＬ層
４２８ 導電層
４３０ 基板
４３１ 遮光層
４３２ 着色層
４５０ 表示装置
４５１ 開口
４６０ 画素ユニット
８００ 携帯情報端末
８０１ 筐体
８０２ 筐体
８０３ 表示部
８０４ 表示部
８０５ ヒンジ部
８１０ 携帯情報端末
８１１ 筐体
８１２ 表示部
８１３ 操作ボタン
８１４ 外部接続ポート
８１５ スピーカ
８１６ マイク
８１７ カメラ
８２０ カメラ
８２１ 筐体
８２２ 表示部
８２３ 操作ボタン
８２４ シャッターボタン
８２６ レンズ
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５５ ヒンジ
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末
９２０２ 携帯情報端末

Claims (11)

1. 受光素子、表示素子、第１のトランジスタ、及び第２のトランジスタを有する表示装置であり、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記受光素子の第１の電極と電気的に接続され、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
   前記表示装置は、前記第２のトランジスタが導通することで、前記受光素子が検出した光量に応じて、前記表示素子の階調を変化させる機能を有する、表示装置。
2. 請求項１において、
   前記受光素子が検出した光量が多いほど、前記表示素子の階調が高くなる、表示装置。
3. 光検出回路及び画素回路を有し、
   前記光検出回路は、受光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
   前記画素回路は、発光素子と、第３のトランジスタと、を有し、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記受光素子の第１の電極と電気的に接続され、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第３のトランジスタが有する２つのゲートのうちの一方と電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記発光素子の第１の電極と電気的に接続される、表示装置。
4. 請求項３において、
   前記画素回路は、可視光を反射する液晶素子を有し、
   前記表示装置は、前記発光素子が発する光及び前記液晶素子が反射する光のうち一方または両方により、画像を表示する機能を有する、表示装置。
5. 請求項４において、
   信号生成回路を有し、
   前記画素回路は、第４のトランジスタを有し、
   前記第４のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第３のトランジスタが有する２つのゲートのうちの他方と電気的に接続され、
   前記光検出回路は、前記受光素子が検出した光量に応じた第１の信号を出力する機能を有し、
   前記信号生成回路は、前記第１の信号に応じた第２の信号を生成し、前記第４のトランジスタのゲートに供給する機能を有する、表示装置。
6. 光検出回路及び画素回路を有し、
   前記光検出回路は、受光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
   前記画素回路は、液晶素子と、第３のトランジスタと、を有し、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記受光素子の第１の電極と電気的に接続され、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
   前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
   前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記液晶素子の第１の電極と電気的に接続される、表示装置。
7. 請求項３乃至６のいずれか一において、
   前記光検出回路は、第５のトランジスタを有し、
   前記第５のトランジスタのソース及びドレインのうち、一方が前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、他方が前記受光素子の第１の電極と電気的に接続されることで、前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記受光素子の第１の電極と電気的に接続される、表示装置。
8. 請求項３乃至７のいずれか一において、
   前記第２のトランジスタは、チャネル形成領域に酸化物半導体を有する、表示装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一において、
   前記表示装置は、タッチ動作を検出する機能を有し、
   前記画素回路は、センサ駆動回路と電気的に接続され、
   前記光検出回路は、前記受光素子が検出した光量に応じた信号を前記センサ駆動回路に出力する機能を有する、表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一に記載の表示装置と、
    回路基板と、を有する表示モジュール。
11. 請求項１０に記載の表示モジュールと、
    アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する、電子機器。

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