JP2022176203A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】通常表示と、シースルー表示とを切り替えることのできる表示装置を提供する。シースルー表示における視認性を向上させる。【解決手段】発光素子に重ねて液晶素子を有する構成とし、液晶素子と重なる発光素子、トランジスタ等は可視光を透過する構成とする。液晶素子が外光を遮光した状態では発光素子により画像を表示し、液晶素子が外光を透過した状態では、液晶素子を透過した透過像に重ねて、発光素子により画像を表示する。【選択図】図１１

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示装置の作製方法、及び表示装置の駆動方法に関する
。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発
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
、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方
法、を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる
装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態
様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池
等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
近年、表示装置の多様化が求められている。その一つに表示部に光透過性を持たせ、そ
の向こう側が視認可能な、いわゆるシースルー機能を持たせた表示装置がある。このよう
なシースルー機能を有する表示装置は、車両のフロントガラス、家屋やビルなどの建築物
の窓ガラス、店舗のショーウィンドウのガラスやケース、または携帯電話やタブレット端
末などの情報端末機器やヘッドマウントディスプレイなどのウェアラブルディスプレイ、
または自動車や航空機などに用いられるヘッドアップディスプレイなど、様々な用途への
応用が期待されている。
また、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適
用された表示装置が知られている。また、そのほかにも、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉ
ｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式
などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。
有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持し
たものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得
ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コン
トラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。
また、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成
領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている（
特許文献１及び特許文献２）。
特開２００７－１２３８６１号公報 特開２００７－９６０５５号公報
近年、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、または拡張現実（ＡＲ：
Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）など、様々な画像表示技術が盛んに開発されてい
る。そのため、表示装置は単に映像を映すだけでなく、多様な機能が求められている。
本発明の一態様は、表示方法を切り替えることのできる表示装置を提供することを課題
の一とする。または、シースルー表示における視認性を向上させることを課題の一とする
。または、通常表示と、シースルー表示とを切り替えることのできる表示装置を提供する
ことを課題の一とする。または、安全性の高い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、またはその駆動方法を提供することを課題の一とする。また
は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、軽量な表示装置を
提供することを課題の一とする。または、厚さの薄い表示装置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。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抽出することが可能である。
本発明の一態様は、発光素子、液晶素子、及び第１のトランジスタを有する表示装置で
ある。第１のトランジスタは、発光素子と電気的に接続され、且つ、第１のゲート電極、
第１の半導体層、第１のソース電極、及び第１のドレイン電極を有する。第１のゲート電
極、第１の半導体層、第１のソース電極、及び第１のドレイン電極のうち、少なくとも１
つは、可視光を透過する機能を有する。液晶素子は、第１のトランジスタと重ねて配置さ
れ、且つ、電界が印加されるときに光を透過し、電界が印加されないときに光を遮光する
ことを特徴とする。
また、上記において、発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、当該第１の電極と当
該第２の電極との間に発光層と、を有し、当該第１の電極と、第２の電極とは、可視光を
透過する機能を有することが好ましい。
また、上記において、第１の半導体層、第１のゲート電極、第１のソース電極、及び前
記第１のドレイン電極の少なくとも１つは、金属酸化物を含むことが好ましい。
また、上記において、液晶素子と電気的に接続し、且つ液晶素子と重なる第２のトラン
ジスタを有することが好ましい。このとき第２のトランジスタは、第２のゲート電極、第
２の半導体層、第２のソース電極、及び第２のドレイン電極を有し、第２のゲート電極、
第２の半導体層、第２のソース電極、及び第２のドレイン電極の少なくとも一つは、可視
光を透過する機能を有することが好ましい。
また、上記において、第１のトランジスタと第２のトランジスタとは、同一面上に設け
られることが好ましい。
また、上記において、液晶素子は、パッシブ方式またはセグメント方式の液晶素子であ
ってもよい。
または、上記において、第１の基板、第２の基板、及び絶縁層を有することが好ましい
。このとき、絶縁層は、第１の基板と第２の基板の間に位置し、発光素子は、第１の基板
と絶縁層との間に位置し、液晶素子は、第２の基板と絶縁層との間の位置することが好ま
しい。また第１のトランジスタの第１のゲート電極、第１の半導体層、第１のソース電極
、及び第１のドレイン電極のうち、少なくとも１つは、絶縁層に接して設けられることが
好ましい。
また、上記において、液晶素子と電気的に接続する配線を有することが好ましい。この
とき、第１のトランジスタと配線とは、絶縁層と第１の基板との間に位置し、配線は、絶
縁層の開口を介して、液晶素子と電気的に接続することが好ましい。またこのとき、当該
配線と電気的に接続する第２のトランジスタを有する構成としてもよい。また、当該配線
は、可視光を透過する機能を有することが好ましい。
また、上記において、互いに交差する第１の配線と、第２の配線とを有することが好ま
しい。このとき、第１の配線は、第１のトランジスタの第１のゲート電極と電気的に接続
され、第２の配線は、第１のトランジスタの第１のソース電極または第１のドレイン電極
の一方と電気的に接続されることが好ましい。またこのとき、第１の配線及び第２の配線
は、それぞれ可視光を遮光する機能を有する構成とすることができる。または、第１の配
線及び第２の配線は、それぞれ可視光を透過する機能を有していてもよい。
本発明の一態様によれば、表示方法を切り替えることのできる表示装置を提供できる。
または、シースルー表示における視認性を向上させることができる。または、通常表示と
、シースルー表示とを切り替えることのできる表示装置を提供できる。または、安全性の
高い表示装置を提供できる。
または、新規な表示装置、またはその駆動方法を提供できる。または、信頼性の高い表
示装置を提供できる。または、軽量な表示装置を提供できる。または、厚さの薄い表示装
置を提供できる。
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。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抽出することが可能である。
表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 表示装置の構成例。 電子機器のブロック図。 電子機器の使用方法例。 電子機器の駆動方法に係るフローチャート。 電子機器の構成例。 電子機器の構成例。 表示パネルの構成例。 表示パネルの構成例。 表示パネルの構成例。 表示パネルの構成例。 表示パネルの構成例。 表示パネルの構成例。 実施例１に係る、トランジスタの構成とトランジスタの電気特性。 実施例１に係る、導電膜のシート抵抗。 実施例２に係る、発光素子の構成を説明する図。 実施例２に係る、液晶素子の電圧－透過率特性。 実施例２に係る、表示装置の作製方法を説明する図。 実施例２に係る、透過率の測定結果。 実施例２に係る、表示パネルの写真。 実施例２に係る、表示パネルの写真、及び撮影時の状態を示す模式図。 実施例３に係る、光学システムの模式図、及び表示状態の写真。
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。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。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、
明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されな
い。
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避ける
ために付すものであり、数的に限定するものではない。
トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制
御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは
、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
）を含む。
なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わ
せて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の
「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、
積層体等の積層順（または形成順）などを説明する場合に、図面において当該積層体が設
けられる側の面（被形成面、支持面、接着面、平坦面など）が当該積層体よりも上側に位
置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。
なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも
発光性の物質を含む層（発光層とも呼ぶ）、または発光層を含む積層体を示すものとする
。
本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出
力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒ
ｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａ
ｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ
Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュ
ール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
（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説明する。
本発明の一態様は、可視光を発する発光素子がマトリクス状に配列した表示装置である
。発光素子により、表示装置の表示面側に画像を表示することができる。また、表示装置
は、隣接する２つの発光素子、及びこれらの間の領域と重ねて、液晶素子を有する。液晶
素子は、可視光が透過する状態（透過状態）と、可視光が遮光される状態（非透過状態）
の２つの状態を遷移することができる。
液晶素子が透過状態のとき、表示面側とは反対側から入射される外光のうちの一部が、
隣接する２つの発光素子の間の領域を通って、表示面側に透過する。したがって、このと
き、発光素子により映し出される画像を、透過してきた外光による透過像に重ねて表示す
ることができる。これにより、シースルー表示を行うことができる。
また、発光素子は可視光を透過することが好ましい。より具体的には、発光素子を構成
する一対の電極が、いずれも透光性を有することが好ましい。これにより、シースルー表
示における表示装置の透過性を高めることができる。
一方、液晶素子が非透過状態のとき、外光は表示装置を透過しないため、発光素子によ
り映し出される画像のみを表示することができる。また、外光の透過が遮断されることと
、発光素子を用いることにより、極めてコントラストの高い表示を行うことが可能で、よ
り鮮明な表示を行うことができる。例えばＶＲ用の画像を表示した場合には、より没入感
や現実感の高い表示を行うことができる。
本発明の一態様は、このように２つの表示モードを切り替えることが可能となる。より
具体的には、表示装置の向こう側の景色が透過する透過モード（シースルーモード）と、
発光素子によりコントラストの高い表示を行う発光モード（エミッションモード）の２つ
の表示モードを切り替えることができる。
例えばゴーグル型やメガネ型などの装着型の電子機器に適用した場合には、ＡＲ表示と
ＶＲ表示を自由に切り替えることができる表示装置となる。さらにＡＲ表示において、カ
メラで撮像した映像を用いることなく、透過像に重ねて画像を表示することが可能なため
、より現実感が高まる。
また、ショーケースや、店舗の窓などに上記表示装置を適用し、透過モードと発光モー
ドを切り替えて用いることで、より宣伝効果を高めることができる。
なお、本発明の一態様の表示装置はＶＲやＡＲ用途、またはデジタルサイネージなどの
商用に限られず、様々な用途に用いることができる。
ここで、表示装置が有する発光素子は、光源を有し、その光源からの光を利用して表示
する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光
を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。このような画素が射出
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）、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。
例えば、発光素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉ
ｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ
（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レー
ザなどの自発光性の発光素子を好適に用いることができる。
ここで、表示装置が有する液晶素子は、電界が印加されない状態で光を遮光する、いわ
ゆるノーマリーブラックの液晶素子とすることが好ましい。これにより、発光モードにお
けるコントラストを高めることができるとともに、発光モードでは液晶素子に電界をかけ
る必要がないため、消費電力を低減できる。
表示装置は、表示面側に発光素子を設け、絶縁層を介して表示面側とは反対側（背面側
）に液晶素子が設けられる構成とすることが好ましい。これにより、発光素子が発する光
の光路上に位置する層の数を減らせるため、光取り出し効率を向上させられるとともに、
色再現性を高めることができる。
なお、液晶素子に代えて、可視光の透過状態と非透過状態を切り替えることのできる様
々な素子を適用することもできる。
複数の発光素子は、それぞれ１つ以上のトランジスタが接続されるアクティブマトリク
ス方式が適用されることが好ましい。このとき、絶縁層の一方の面側に、発光素子と電気
的に接続するトランジスタと、液晶素子が接続される配線の両方が設けられる構成とする
ことが好ましい。またこのとき、発光素子とトランジスタ、または液晶素子と配線のうち
、いずれか一方が、絶縁層に設けられた開口を介して、電気的に接続する構成とすること
が好ましい。
また、表示領域内には発光素子を備える複数の画素が設けられる構成とすることが好ま
しい。画素は、複数の副画素を有していてもよい。このとき、画素を構成する配線や電極
の一部または全部に、透光性を有する導電膜（酸化物導電膜等）を用いることが好ましい
。これにより、透光性を有する配線や電極が配置された部分も可視光を透過する領域とし
て用いることができるため、シースルー表示における透過率を向上させることが可能とな
る。
特に、表示領域内に設けられるトランジスタを、半導体層、ソース電極及びドレイン電
極、並びにゲート電極等が透光性を有する構成とすることで、トランジスタが設けられる
領域も透過領域として用いることができる。
また、例えば、間に絶縁層等が設けられた２つの配線間を繋ぐコンタクト部についても
、これら配線に可視光を透過する導電膜を用いることで、透過領域として用いることがで
きる。
また、表示領域内に設けられる配線の他の一部に、透光性を有さない導電膜（金属膜等
）を用いることで配線抵抗を低減することができる。例えば走査線、信号線、電源線など
のバスラインには、電気抵抗の低い金属などの非透光性材料を用いることが好ましい。な
お、表示領域のサイズが小さい場合（例えば対角１インチ未満）では、配線の長さを短く
できるため、配線全てに透光性を有する導電膜を用いて、光透過性を高めてもよい。
一方、表示領域よりも外側に位置する配線や、駆動回路等には、可視光を透過しない導
電膜を用いることが好ましい。これにより、配線や駆動回路等の抵抗成分を小さくでき、
高速動作が可能となる。
液晶素子は、各画素の透過領域に１つずつ設けられていてもよい。または、表示領域を
いくつかのエリアに分割し、複数の発光素子が設けられる１つのエリアにつき、１つの液
晶素子が設けられる構成としてもよい。または、表示領域全域に亘って、１つの液晶素子
が設けられる構成としてもよい。複数の液晶素子が設けられる構成とすることで、透過モ
ードで表示する領域と、発光モードで表示する領域とが混在した表示を行うこともできる
。例えば、部分的にシースルー表示を行うことなどができる。
複数の液晶素子を有する場合には、セグメント方式、パッシブマトリクス方式、または
アクティブマトリクス方式の液晶素子を適用することができる。セグメント方式及びパッ
シブマトリクス方式では、表示領域内において、液晶素子は配線と接続される構成とする
ことができる。また、アクティブマトリクス方式では、表示領域内において、各液晶素子
につき、１つ以上のトランジスタが接続される構成とすることができる。
また、液晶素子と電気的に接続する配線や、トランジスタ等についても、上記と同様に
、可視光を透過する導電膜を適用することが好ましい。
また、発光素子は、極めて高い精細度で、表示領域内に配置されていることが好ましい
。精細度は高いほど好ましいが、具体的には、３００ｐｐｉ以上１００００ｐｐｉ以下、
好ましくは５００ｐｐｉ以上５０００ｐｐｉ以下、より好ましくは、７００ｐｐｉ以上４
０００ｐｐｉ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｉ以上３０００ｐｐｉ以下の精細度で
、表示領域に配置されていることが好ましい。このような高精細な表示装置とすることで
、ゴーグル型やメガネ型などの装着型の電子機器、携帯情報機器など、比較的視聴距離が
短い機器に好適に用いることができる。
なお、デジタルサイネージや、大型の表示装置に適用する場合など、想定される視聴距
離が比較的長い場合（例えば１ｍ以上）では高精細である必要はないため、例えば１ｐｐ
ｉ以上３００ｐｐｉ未満の精細度とすることもできる。
以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。
［構成例］
図１（Ａ）に、表示装置１０の断面構成の一例を示す。
表示装置１０は、基板２１と基板３１との間に、機能層４５、絶縁層８１、絶縁層８３
、発光素子９０、及び液晶素子４０等を有する。また、基板２１の外側に偏光板３９ａが
設けられ、基板３１の外側に偏光板３９ｂが設けられている。基板２１側が、表示装置１
０の表示面側に相当する。
発光素子９０は、導電層９１、導電層９３、及びこれらに挟持されたＥＬ層９２を有す
る。ＥＬ層９２は、少なくとも発光性の物質を含む層である。導電層９１は、画素毎（副
画素毎ともいう）に配置され、画素電極として機能する。導電層９３は、複数の画素にわ
たって配置されている。導電層９３は、図示しない領域で定電位が供給される配線と接続
され、共通電極として機能する。
発光素子９０が有する導電層９１及び導電層９３は可視光を透過する。したがって、発
光素子９０は、導電層９１と導電層９３との間に電圧を印加することで、基板２１側と基
板３１側の両方に光を射出する、デュアルエミッション型（両面発光型）の発光素子であ
る。発光素子９０は可視光を透過するため、透過領域の一部として機能させることができ
る。
液晶素子４０は、導電層２３、導電層２５、及びこれらに挟持された液晶２４を有する
。導電層２３及び導電層２５は、それぞれ可視光を透過する。したがって、液晶素子４０
は透過する可視光の光量を制御することのできる透過型の液晶素子である。
ここで、導電層２３と導電層２５は、図示しない領域で、それぞれ異なる配線と接続さ
れる。このとき、２つの配線のうち、一方には固定電位が供給され、他方には液晶素子の
配向状態を制御する信号（電位）が供給される。
ここでは、導電層２３と導電層２５が、複数の発光素子９０と重なるように配置される
構成を示している。すなわち、液晶素子４０は、複数の画素に亘って設けられている。
機能層４５は、発光素子９０を駆動する回路を含む層である。例えば機能層４５は、ト
ランジスタ、容量素子、配線、電極等により、画素回路が構成されている。
機能層４５に含まれるトランジスタは、ゲート電極、半導体層、並びにソース電極及び
ドレイン電極のうち、少なくとも一つが透光性を有する。特にこれら全てが透光性を有す
ることが好ましい。これにより、当該トランジスタが可視光を透過するため、透過領域の
一部として機能させることができる。
また、機能層４５に含まれる容量素子、配線、電極等も、透光性を有していることが好
ましい。これにより、透過領域の面積を大きくできるため、シースルー表示における視認
性を向上させることができる。
また、複数の機能層４５に接続される配線には、電気抵抗の低い金属などの非透光性の
導電性材料を用いてもよい。これにより、配線抵抗を低減することができる。または、当
該配線に透光性の導電性材料を用いてもよい。これにより、当該配線が設けられる部分も
透過領域とすることができる。
機能層４５と導電層２３との間には、絶縁層８３が設けられている。図示しない領域に
おいて、導電層２３は絶縁層８３の基板３１側に設けられた配線と電気的に接続されてい
てもよい。または、図示しない領域において、導電層２３は絶縁層８３に設けられた開口
を介して、絶縁層８３よりも基板２１側に設けられた配線等と電気的に接続されていても
よい。
また機能層４５と導電層９１との間には、絶縁層８１が設けられている。絶縁層８１に
設けられた開口を介して、導電層９１と機能層４５とが電気的に接続されている。これに
より、機能層４５と発光素子９０とが電気的に接続されている。
また導電層９１の端部を覆って絶縁層８４が設けられ、絶縁層８４の一部と導電層９１
の一部を覆ってＥＬ層９２が設けられている。またＥＬ層９２を覆って導電層９３が設け
られている。
基板２１と導電層９３との間には接着層８９を有する。接着層８９により、基板２１と
基板３１とが貼り合わされているともいえる。接着層８９は、発光素子９０を封止する封
止層としても機能する。
このように、一対の基板の間に、２種類の表示素子（液晶素子４０と発光素子９０）と
、発光素子を駆動する機能層４５とを配置することで、厚さを薄くすることができる。
また、絶縁層８３や機能層４５等を挟むように、液晶素子４０と発光素子９０が重ねて
配置されていることで、例えば、発光素子を有する表示パネルと液晶素子を有する表示パ
ネルとを貼り合せた構成に比べて、液晶素子４０と発光素子９０との間の距離を縮小する
ことや、これらの間に存在する層の数を減らすことが可能となる。これにより、より透過
像をより明瞭にすることができる。
例えば、液晶素子４０の導電層２３の上側の面と、発光素子９０の導電層９１の下側の
面との距離は、２０ｎｍ以上３０μｍ未満、好ましくは５０ｎｍ以上１０μｍ未満、より
好ましくは１００ｎｍ以上５μｍ未満とすることができる。
基板２１の基板３１側には、それぞれ発光素子９０と重なる位置に、着色層ＣＦＲ、着
色層ＣＦＧ、及び着色層ＣＦＢが設けられている。着色層ＣＦＲ、着色層ＣＦＧ、及び着
色層ＣＦＢは、例えばそれぞれ赤色、緑色、または青色を透過するカラーフィルタとして
機能する。これにより、白色を呈する発光素子９０を用いてカラー表示を行うことができ
る。
図１（Ａ）では、ＥＬ層９２が複数の発光素子９０に亘って一様に設けられている。こ
こで、各発光素子９０は、白色光を発する発光素子である。したがって、着色層ＣＦＲが
設けられた発光素子９０が発した光は着色層ＣＦＲを透過し、赤色の光２０Ｒとして表示
面側に射出される。同様に、着色層ＣＦＧが設けられた発光素子９０からは緑色の光２０
Ｇが射出され、着色層ＣＦＢが設けられた発光素子９０からは青色の光２０Ｂが射出され
る。
また、隣接する２つの発光素子９０の間の領域には、遮光性の部材が設けられない領域
を有する。当該領域は、透過領域として機能し、液晶素子４０が透過状態である場合に、
液晶素子４０を透過した透過光２０ｔが、基板３１側から基板２１側に射出される。した
がって、表示面側からみたときに、表示装置１０の背後の透過像を視認することができる
。
また、隣接する２つの発光素子９０の間の領域には、各着色層が設けられないことが好
ましい。これにより、透過光２０ｔの一部が各着色層で吸収されないため、より明るい透
過像を得ることができる。
また、発光素子９０は透光性を有するため、発光素子９０が設けられる部分も透過領域
として機能する。このとき、着色層ＣＦＲ、着色層ＣＦＧ、及び着色層ＣＦＢをそれぞれ
透過した３つの透過光２０ｔが混色され、使用者に視認されるため、透過像の色合いが変
化してしまうことを抑制できる。
液晶素子４０は、電界が印加されないときに可視光を遮光する構成、いわゆるノーマリ
ーブラックの液晶素子とすることが好ましい。また、ノーマリーブラックの液晶素子とな
るように、偏光板３９ａと偏光板３９ｂの配向を調整することが好ましい。偏光板として
は、直線偏光板を用いることができる。または、直線偏光板と１／４波長位相差板を積層
した円偏光板を用いてもよい。円偏光板を表示面側に位置する偏光板３９ａに適用するこ
とで、外光反射を抑制することができる。なお、偏光板３９ａと偏光板３９ｂは、液晶素
子４０を挟むように位置していればよく、その位置は図１（Ａ）に限られない。例えば偏
光板３９ａを、導電層２３と基板２１との間に配置してもよい。
また、液晶素子４０の構成によっては、偏光板３９ａと偏光板３９ｂのうち、いずれか
一方、または両方を設けない構成とすることもできる。例えば、液晶素子４０として、ゲ
ストホスト型の液晶素子を適用した場合には、偏光板３９ａを無くすことができる。これ
により、発光素子９０の光取り出し効率を高めることができる。また、液晶素子４０とし
て、分散型の液晶素子を適用した場合には、両方の偏光板を設けない構成とすることもで
きる。偏光板の数を減らすことにより、透過モードにおける透過光の明るさを明るくする
ことができる。また、発光素子９０の裏面側から射出される光が、外部に漏れてしまうこ
とを防ぐことができる。
なお、基板２１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、
上記偏光板、位相差板のほか、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フ
ィルム等が挙げられる。また、基板２１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、
汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を
配置してもよい。
また、基板２１よりも外側にタッチセンサを設けてもよい。これにより、表示装置１０
と当該タッチセンサを含む構成を、タッチパネルとして機能させることができる。
表示装置１０は、液晶素子４０を非透過状態とすることで、発光素子により画像を表示
する発光モード（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ）と、液晶素子４０を透過状態とすること
で、発光素子による画像を透過像に重ねて表示する透過モード（シースルーモード、Ｓｅ
ｅ－ｔｈｒｏｕｇｈ Ｍｏｄｅ）とを、切り替えることができる。
図１（Ｂ）に、発光モードで表示している場合の概略図を示す。
発光素子９０は、表示面側に光２０ｅを射出し、画像を表示することができる。
一方、液晶素子４０は、可視光が遮光されるように配向している状態である。なお、液
晶素子４０がノーマリーブラックの液晶素子であるとき、液晶素子４０に電界がかかって
いない状態、ともいえる。このとき、表示装置１０の背面から入射される光２０ｉｎは表
示装置１０を透過することができないため、使用者の目に到達しない。より具体的には、
表示装置１０の背面から入射される光２０ｉｎは、偏光板３９ｂにより偏光され、液晶素
子４０を透過し、偏光板３９ａで遮光される。
以上のように、発光モードでは、表示装置１０の背面から入射される光２０ｉｎが使用
者に到達しないため、コントラストの高い表示を行うことができる。このようなモードを
、ＶＲモードとも呼ぶことができる。
図１（Ｃ）に、透過モードで表示している場合の概略図を示す。
発光素子９０は、発光モードと同様に表示面側に光２０ｅを射出し、画像を表示するこ
とができる。
また、液晶素子４０は、可視光が透過されるように配向している状態である。なお、液
晶素子４０がノーマリーブラックの液晶素子であるとき、液晶素子４０に十分な電界がか
かった状態、ともいえる。このとき、表示装置１０の背面から入射される光２０ｉｎは、
表示装置１０を透過し、使用者の目に到達する。より具体的には、表示装置１０の背面か
ら入射される光２０ｉｎは、偏光板３９ｂ、液晶素子４０、及び偏光板３９ａを透過し、
透過光２０ｔとして、表示面側に射出される。
これにより、透過モードでは、発光素子９０からの光２０ｅと、透過光２０ｔの両方を
視認することができる。すなわち、発光素子９０で表示した画像を、表示装置１０の背面
の景色（透過像）に重ねて表示することができる。このようなモードを、ＡＲモードとも
呼ぶことができる。
ここで、液晶素子４０に印加する電界の大きさを制御することで、透過光２０ｔの光量
を制御することもできる。例えば、太陽や光源からの光など、眩しく感じるほどに入射さ
れる光が極めて明るい場合などでは、透過光２０ｔの光量が小さくなるように液晶素子４
０の配向を制御することで、眩しさを軽減することができる。
また、例えば、液晶素子４０に印加する電圧を徐々に大きくすることで、外光を遮光す
る状態から、外光を最も多く透過する状態へ、連続的に変化させることもできる。また、
その逆に、外光を最も多く透過する状態から、外光を遮光する状態へと連続的に変化させ
ることもできる。これにより、使用者の目に入る透過光２０ｔの輝度の急激な変化を抑制
でき、使用者に不快感を与えることを防ぐことができる。
以上が、構成例についての説明である。
［変形例］
以下では、図１（Ａ）で例示した構成と、一部の構成が異なる構成例について説明する
。
〔変形例１〕
上記では、白色光を発することのできる発光素子９０と、着色層ＣＦＲ、着色層ＣＦＧ
、または着色層ＣＦＢとを組み合わせて、発光素子９０によりカラー表示を行う構成を示
したが、以下では、赤色、緑色、または青色等の光を発することのできる発光素子を用い
た場合について説明する。
図２（Ａ）は、図１（Ａ）における発光素子９０に代えて、赤色の光２０Ｒを発する発
光素子９０Ｒ、緑色の光２０Ｇを発する発光素子９０Ｇ、及び青色の光２０Ｂを発する発
光素子９０Ｂを有する例を示している。また、図１（Ａ）に示した着色層ＣＦＲ、着色層
ＣＦＧ、及び着色層ＣＦＢを設けていない。
発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、及び発光素子９０Ｂは、それぞれＥＬ層９２Ｒ、Ｅ
Ｌ層９２Ｇ、またはＥＬ層９２Ｂを有する。また、ＥＬ層９２Ｒ、ＥＬ層９２Ｇ、及びＥ
Ｌ層９２Ｂを覆って、導電層９３が設けられている。
このような構成とすることで、発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、及び発光素子９０Ｂ
それぞれの光取り出し効率を高めることができ、消費電力を低減できる。
なお、発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、及び発光素子９０Ｂの間で、ＥＬ層を構成す
る一部の層のみを作り分け、他の層を共通に用いてもよい。例えば、発光層のみを作り分
ける構成としてもよい。また、３色の発光層のうち、最も波長の短い色を呈する発光層（
例えば青色の光を呈する発光層）を、他の表示素子に亘って設けてもよい。これにより、
発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、及び発光素子９０Ｂの形成工程を簡略化できる。
〔変形例２〕
上記では、液晶素子４０が複数の画素に亘って設けられている構成を示したが、液晶素
子４０を、画素毎に配置することもできる。
図２（Ｂ）には、島状の導電層２３を備える複数の液晶素子４０を有する例を示してい
る。これにより、透過領域ごとに個別に透過モードと発光モードを切り替えることができ
る。
また、図２（Ｂ）では、機能層４５ａと機能層４５ｂとを有する。機能層４５ａは、発
光素子を駆動する回路を含む。機能層４５ｂは、液晶素子４０の駆動を制御する画素回路
として機能し、少なくとも一つのトランジスタを有する。導電層２３は絶縁層８３に設け
られた開口を介して、機能層４５ｂと電気的に接続されている。このような構成とするこ
とで、液晶素子４０をアクティブマトリクス方式が適用された液晶素子とすることができ
る。なお、機能層４５ｂとして、トランジスタを有さずに配線のみを有する場合には、液
晶素子４０をセグメント方式またはパッシブマトリクス方式が適用された液晶素子とする
ことができる。
ここで、機能層４５ｂが有するトランジスタは、ゲート電極、半導体層、並びにソース
電極及びドレイン電極のうち、少なくとも一つが透光性を有することが好ましい。特にこ
れら全てが透光性を有することが好ましい。これにより、当該トランジスタが可視光を透
過するため、透過領域の一部として機能させることができる。
また、機能層４５ｂに含まれる容量素子、配線、電極等も、透光性を有していることが
好ましい。これにより、透過領域の面積を大きくできるため、シースルー表示における視
認性を向上させることができる。
また、複数の機能層４５ｂに接続される配線には、電気抵抗の低い金属などの非透光性
の導電性材料を用いてもよい。これにより、配線抵抗を低減することができる。または、
当該配線に透光性の導電性材料を用いてもよい。これにより、当該配線が設けられる部分
も透過領域とすることができる。
なお、ここでは１つの発光素子９０につき、１つの液晶素子４０が設けられる構成を示
したが、複数の発光素子９０に対して、１つの液晶素子４０を備える構成とすることもで
きる。
［画素の配置方法例１］
以下では、画素の配置方法の一例について説明する。
図３（Ａ１）には、１つの画素３０を表示面側から見たときの上面概略図を示している
。画素３０は、発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、または発光素子９０Ｂを有する３つの
副画素を有する。各副画素には、トランジスタ６１と、トランジスタ６２が設けられてい
る。また、画素３０は、液晶素子４０、配線５１、配線５２、配線５３等を有する。
配線５１は、例えば走査線として機能する。配線５２は、例えば信号線として機能する
。配線５３は、例えば発光素子に電位を供給する配線として機能する。配線５１と配線５
２とは、互いに交差する部分を有する。またここでは、配線５３が配線５２と平行である
場合の例を示している。配線５３は、配線５１と平行であってもよい。
トランジスタ６１は、選択トランジスタとして機能するトランジスタである。トランジ
スタ６１は、ゲートが配線５１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が配線
５２と電気的に接続されている。また、トランジスタ６２は、発光素子に流れる電流を制
御するトランジスタであり、ソースまたはドレインの一方が配線５３と電気的に接続され
、他方が発光素子と電気的に接続する。
図３（Ａ１）では、発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ、及び発光素子９０Ｂが、それぞ
れ縦方向に長い短冊状の形状を有し、横方向にストライプ状に配列している。
液晶素子４０は、上記構成例等で説明したように、各発光素子や配線よりも背面側（表
示面とは反対側）に位置している。図３（Ａ１）では、表示面側から見たときに、各発光
素子や配線等と重ならず、液晶素子４０が視認できる領域を示しており、当該領域は、透
過領域の一部となる。透過モードにおいて、当該透過領域から、表示装置の背面から入射
される光が透過する。
ここで、配線５１、配線５２、及び配線５３は遮光性を有する。またこれ以外の層、す
なわち、トランジスタ６１やトランジスタ６２等を構成する各層には、透光性を有する膜
を用いる。図３（Ａ２）は、図３（Ａ１）に示す画素３０を、可視光を透過する透過領域
３０ｔと、可視光を遮光する遮光領域３０ｓと、に分けて明示した例である。このように
、各配線が設けられる部分以外を全て透過領域３０ｔとすることで、シースルー表示にお
ける視認性を向上させることができる。
図３（Ｂ１）、（Ｂ２）では、画素３０が、それぞれ発光素子９０Ｒ、発光素子９０Ｇ
、及び発光素子９０Ｂに加えて、発光素子９０Ｗを有する４つの副画素を有する例を示し
ている。また、図３（Ｂ１）、（Ｂ２）に示す例では、１つの画素３０において、各発光
素子が縦２つ、横２つ配列している例を示している。また、図３（Ｂ１）では、画素３０
には、配線５１、配線５２、及び配線５３が、それぞれ２本ずつ設けられている。
発光素子９０Ｗは、例えば白色光を発する発光素子とすることができる。例えば図１（
Ａ）に示す断面構成を適用する場合では、発光素子９０Ｗと重なる位置に、着色層を設け
ない構成とすることができる。
図３（Ｂ２）に示すように、各配線と重ならない領域が、透過領域３０ｔとなる。
ここで、表示領域の面積に対する、透過領域の面積の割合が高いほど、透過光の光量を
増大させることができる。例えば、表示領域全域の面積に対する、透過領域の面積の割合
は、１％以上９５％以下、好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上
８０％以下とすることができる。特に４０％以上または５０％以上とすることが好ましい
。これにより、使用者に違和感を与えることなく、発光モードと透過モードとの切り替え
を行うことができる。
図４（Ａ１）、（Ａ２）には、図３（Ａ１）、（Ａ２）における、配線５１、配線５２
、及び配線５３が、透光性を有する場合の例を示している。同様に、図４（Ｂ１）、（Ｂ
２）には、図３（Ｂ１）、（Ｂ２）の配線５１、配線５２、及び配線５３が、透光性を有
する場合の例を示している。これにより、図４（Ａ２）、（Ｂ２）に示すように、画素３
０の全領域を、透過領域３０ｔとすることが可能となる。
［画素の配置方法例２］
以下では、高精細な表示装置に適した画素の配列方法の例について説明する。
例えば以下で示す構成では、発光素子を含む画素が、３００ｐｐｉ以上１００００ｐｐ
ｉ以下、好ましくは５００ｐｐｉ以上５０００ｐｐｉ以下、より好ましくは、７００ｐｐ
ｉ以上４０００ｐｐｉ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｉ以上３０００ｐｐｉ以下の
精細度で、表示領域に配置された表示装置を実現することができる。
〔画素回路の構成例〕
図５（Ａ）に、画素ユニット７０の回路図の例を示す。画素ユニット７０は、２つの画
素（画素７０ａ及び画素７０ｂ）で構成される。また画素ユニット７０には、配線５１ａ
、配線５１ｂ、配線５２ａ、配線５２ｂ、配線５２ｃ、配線５２ｄ、配線５３ａ、配線５
３ｂ、配線５３ｃ等が接続されている。
画素７０ａは、副画素７１ａ、副画素７２ａ、及び副画素７３ａを有する。画素７０ｂ
は、副画素７１ｂ、副画素７２ｂ、及び副画素７３ｂを有する。副画素７１ａ、副画素７
２ａ、及び副画素７３ａは、それぞれ画素回路４１ａ、画素回路４２ａ、及び画素回路４
３ａを有する。また副画素７１ｂ、副画素７２ｂ、及び副画素７３ｂは、それぞれ画素回
路４１ｂ、画素回路４２ｂ、及び画素回路４３ｂを有する。
各々の副画素は、画素回路と表示素子６０を有する。例えば副画素７１ａは、画素回路
４１ａと表示素子６０を有する。ここでは、表示素子６０として、有機ＥＬ素子等の発光
素子を用いた場合を示す。
配線５１ａ及び配線５１ｂは、それぞれ走査線（ゲート線ともいう）としての機能を有
する。配線５２ａ、配線５２ｂ、配線５２ｃ、及び配線５２ｄは、それぞれ信号線（ソー
ス線、またはデータ線ともいう）としての機能を有する。また配線５３ａ、配線５３ｂ、
及び配線５３ｃは、表示素子６０に電位を供給する機能を有する。
画素回路４１ａは、配線５１ａ、配線５２ａ、及び配線５３ａと電気的に接続されてい
る。画素回路４２ａは、配線５１ｂ、配線５２ｄ、及び配線５３ａと電気的に接続されて
いる。画素回路４３ａは、配線５１ａ、配線５２ｂ、及び配線５３ｂと電気的に接続され
ている。画素回路４１ｂは、配線５１ｂ、配線５２ａ、及び配線５３ｂと電気的に接続さ
れている。画素回路４２ｂは、配線５１ａ、配線５２ｃ、及び配線５３ｃと電気的に接続
されている。画素回路４３ｂは、配線５１ｂ、配線５２ｂ、及び配線５３ｃと電気的に接
続されている。
図５（Ａ）に示すように、１つの画素に２本のゲート線が接続される構成とすることで
、反対にソース線の本数を、ストライプ配置と比べて半分にすることができる。これによ
り、ソース駆動回路として用いるＩＣの数を半分に減らすことが可能となり、部品点数を
削減することができる。
また、信号線として機能する１本の配線には、同じ色に対応した画素回路を接続する構
成とすることが好ましい。例えば、画素間の輝度のばらつきを補正するために電位が調整
された信号を当該配線に供給する場合、補正値は色ごとに大きく異なる場合がある。その
ため、１本の信号線に接続される画素回路を、全て同じ色に対応した画素回路とすること
で、補正を容易にすることができる。
また各々の画素回路は、トランジスタ６１と、トランジスタ６２と、容量素子６３と、
を有している。例えば画素回路４１ａにおいて、トランジスタ６１は、ゲートが配線５１
ａと電気的に接続し、ソース又はドレインの一方が配線５２ａと電気的に接続し、ソース
又はドレインの他方がトランジスタ６２のゲート、及び容量素子６３の一方の電極と電気
的に接続している。トランジスタ６２は、ソース又はドレインの一方が表示素子６０の一
方の電極と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方が容量素子６３の他方の電極、及
び配線５３ａと電気的に接続している。表示素子６０の他方の電極は、電位Ｖ１が与えら
れる配線と電気的に接続している。
なお、他の画素回路については、図５（Ａ）に示すようにトランジスタ６１のゲートが
接続する配線、トランジスタ６１のソース又はドレインの一方が接続する配線、及び容量
素子６３の他方の電極が接続する配線が異なる以外は、画素回路４１ａと同様の構成を有
する。
図５（Ａ）において、トランジスタ６１は選択トランジスタとしての機能を有する。ま
たトランジスタ６２は、表示素子６０と直列接続され、表示素子６０に流れる電流を制御
する機能を有する。容量素子６３は、トランジスタ６２のゲートが接続されるノードの電
位を保持する機能を有する。なお、トランジスタ６１のオフ状態におけるリーク電流や、
トランジスタ６２のゲートを介したリーク電流等が極めて小さい場合には、容量素子６３
を意図的に設けなくてもよい。
ここで、図５（Ａ）に示すように、トランジスタ６２はそれぞれ電気的に接続された第
１のゲートと第２のゲートを有する構成とすることが好ましい。このように２つのゲート
を有する構成とすることで、トランジスタ６２の流すことのできる電流を増大させること
ができる。特に高精細の表示装置においては、トランジスタ６２のサイズ、特にチャネル
幅を大きくすることなく当該電流を増大させることができるため好ましい。
なお、トランジスタ６２が１つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成と
することで、第２のゲートを形成する工程が不要となるため、上記に比べて工程を簡略化
できる。また、トランジスタ６１が２つのゲートを有する構成としてもよい。このような
構成とすることで、いずれのトランジスタもサイズを小さくすることができる。また、各
トランジスタの第１のゲートと第２のゲートがそれぞれ電気的に接続する構成とすること
ができる。または、一方のゲートが異なる配線と電気的に接続する構成としてもよい。そ
の場合、当該配線に与える電位を異ならせることにより、トランジスタのしきい値電圧を
制御することができる。
また、表示素子６０の一対の電極のうち、トランジスタ６２と電気的に接続する電極が
、画素電極（例えば導電層９１）に相当する。ここで、図５（Ａ）では、表示素子６０の
トランジスタ６２と電気的に接続する電極を陰極、反対側の電極を陽極とした構成を示し
ている。このような構成は、トランジスタ６２がｎチャネル型のトランジスタの場合に特
に有効である。すなわち、トランジスタ６２がオン状態のとき、配線５３ａにより与えら
れる電位がソース電位となるため、表示素子６０の抵抗のばらつきや変動によらず、トラ
ンジスタ６２に流れる電流を一定とすることができる。また、画素回路が有するトランジ
スタとして、ｐチャネル型のトランジスタを用いてもよい。
〔画素電極の配置方法例〕
図５（Ｂ）は、表示領域における各画素電極と、各配線の配置方法の例を示す上面概略
図である。配線５１ａと配線５１ｂとは交互に配列している。また配線５１ａ及び配線５
１ｂと交差する配線５２ａ、配線５２ｂ、及び配線５２ｃが、この順で配列している。ま
た、各画素電極は、配線５１ａ及び配線５１ｂの延伸方向に沿ってマトリクス状に配列し
ている。
画素ユニット７０は、画素７０ａと画素７０ｂを含んで構成されている。画素７０ａは
、画素電極９１Ｒ１、画素電極９１Ｇ１、及び画素電極９１Ｂ１を有する。画素７０ｂは
、画素電極９１Ｒ２、画素電極９１Ｇ２、及び画素電極９１Ｂ２を有する。また１つの副
画素の表示領域は、その副画素が有する画素電極の内側に位置する。
図５（Ｂ）に示すように、画素ユニット７０の配線５２ａ等の延伸方向（第１の方向と
もいう）に配列する周期を周期Ｐとしたとき、配線５１ａ等の延伸方向（第２の方向とも
いう）に配列する周期は、その２倍（周期２Ｐ）であることが好ましい。これにより、歪
みのない表示を行うことができる。ここで、周期Ｐは、１μｍ以上１５０μｍ以下、好ま
しくは２μｍ以上１２０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上１００μｍ以下、さらに好
ましくは、４μｍ以上６０μｍ以下とすることができる。これにより、極めて高精細な表
示装置を実現できる。
例えば画素電極９１Ｒ１等は信号線として機能する配線５２ａ等と重ならないように設
けられていることが好ましい。これにより、配線５２ａ等と画素電極９１Ｒ１等との間の
容量を介して電気的ノイズが伝わり、画素電極９１Ｒ１等の電位が変動することで、表示
素子の輝度が変化してしまうことを抑制できる。
また、画素電極９１Ｒ１等は走査線として機能する配線５１ａ等と重なって設けられて
いてもよい。これにより、画素電極９１Ｒ１の面積を大きくすることができるため、開口
率を高めることができる。図５（Ｂ）では、画素電極９１Ｒ１の一部が配線５１ａと重な
るように配置されている例を示している。
ある副画素の画素電極９１Ｒ１等と、走査線として機能する配線５１ａ等とを重ねて配
置する場合、その副画素の画素回路と接続する配線であることが好ましい。例えば、配線
５１ａ等の電位が変化する信号が入力される期間は、当該副画素のデータを書き換える期
間に相当するため、配線５１ａ等から画素電極に容量を介して電気的ノイズが伝わったと
しても、副画素の輝度が変化することがない。
〔画素レイアウトの例１〕
以下では、画素ユニット７０のレイアウトの一例について説明する。
図６（Ａ）には、１つの副画素のレイアウトの例を示している。ここでは見やすくする
ため、画素電極を形成する前の状態における例を示している。図６（Ａ）に示す副画素は
、トランジスタ６１、トランジスタ６２、及び容量素子６３を有する。トランジスタ６１
は、ボトムゲート・チャネルエッチ型のトランジスタである。トランジスタ６２は、半導
体層を挟む２つのゲートを有するトランジスタである。
下側に位置する導電層５６により、トランジスタ６１及びトランジスタ６２の下側のゲ
ート電極、容量素子６３の一方の電極等が形成されている。導電層５６よりも後に形成さ
れる導電層により、配線５１が形成されている。またこれよりも後に形成される導電層５
７により、トランジスタ６１のソース電極及びドレイン電極の一方、トランジスタ６２の
ソース電極及びドレイン電極等が形成されている。また導電層５７よりも後に形成される
導電層により、配線５２、配線５３等が形成されている。またこれよりも後に形成される
導電層５８により、トランジスタ６２の上側のゲート電極が形成されている。配線５２の
一部は、トランジスタ６１のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する。また配
線５３の一部は、容量素子６３のもう一方の電極として機能する。なお、見やすくするた
め導電層５８にはハッチングパターンを付さず、輪郭のみを示している。
ここで、各トランジスタが有する半導体層５５、並びに導電層５６、導電層５７、及び
導電層５８は、それぞれ透光性を有する。一方、配線５１、配線５２、及び配線５３は、
それぞれ遮光性を有する。
図６（Ｂ）には、図６（Ａ）に示す副画素における透過領域３０ｔと、遮光領域３０ｓ
とに分けて明示した図を示す。このように、トランジスタ６１、トランジスタ６２等は透
光性を有するため、シースルー表示における視認性を高めることができる。
例えばこのような構成の場合、透過領域３０ｔの面積の割合（開口率ともいう）を、５
０％以上とすることができる。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す構成では約６６．１％以上の開
口率が実現されている。
図６（Ｃ）には、図６（Ａ）で例示した副画素を用いた画素ユニット７０のレイアウト
の一例を示している。図６（Ｃ）には、各画素電極と、表示領域２２も明示している。こ
こでは、発光素子として、デュアルエミッション型の発光素子を適用した例を示しており
、図６（Ｃ）は、表示面側から見たときの上面概略図である。また図６（Ｄ）は、図６（
Ｃ）を透過領域３０ｔと遮光領域３０ｓに分けて明示した図である。
ここでは、配線５１ａと電気的に接続する３つの副画素と、配線５１ｂと電気的に接続
する３つの副画素は、それぞれ左右反転したような構成となっている例を示している。こ
れにより、配線５２ａ等の延伸方向に向かって同じ色の副画素をジグザグに配列し、且つ
、これら副画素が信号線として機能する一つの配線に接続する構成としたとき、副画素内
の配線の長さなどを揃えることができるため、副画素間の輝度のばらつきを抑制すること
ができる。
このような画素レイアウトを用いることにより、例えば最小加工寸法が０．５μｍ以上
６μｍ以下、代表的には１．５μｍ以上４μｍ以下である量産ラインであっても、極めて
高精細な表示装置を作製することが可能となる。
図６（Ｃ）中には、各発光素子や配線よりも背面側（表示面とは反対側）に位置する液
晶素子４０を明示している。
〔画素レイアウトの例２〕
図７（Ａ）、（Ｂ）に、図６（Ａ）、（Ｂ）と異なるレイアウトの例を示している。
トランジスタ６１は、トップゲート型のトランジスタである。またトランジスタ６２は
、半導体層を挟む２つのゲートを有するトランジスタである。
図７（Ａ）において、下側に位置する導電層５７により、トランジスタ６２の一方のゲ
ート電極が形成され、当該導電層５７よりも後に、半導体層５５が形成されている。また
、導電層５７及び半導体層５５よりも後に形成される導電層５６により、トランジスタ６
１のゲート電極、トランジスタ６２のもう一方のゲート電極が形成されている。また導電
層５６より後に形成される導電層により、配線５１等が形成されている。また、これより
も後に形成される導電層により、配線５２、容量素子６３の一方の電極等が形成されてい
る。また、これよりも後に形成される導電層により、配線５３等が形成されている。
ここで、半導体層５５、導電層５６、及び導電層５７は、透光性を有する。図７（Ａ）
、（Ｂ）に示す構成では、約３７．１％以上の開口率が実現されている。
トランジスタ６１は、配線５１上に設けられた半導体層５５と、配線５２の一部等を含
んで構成されている。トランジスタ６２は、導電層５７と、当該導電層５７上の半導体層
５５と、配線５３等を含んで構成されている。容量素子６３は、配線５３の一部と、配線
５２と同一面上に形成された導電層とを含んで構成されている。
図７（Ｃ）、（Ｄ）には、図７（Ａ）で示した副画素を用いた画素ユニットの構成例を
示している。
図７（Ｃ）中には、各発光素子や配線よりも背面側（表示面とは反対側）に位置する液
晶素子４０を明示している。
〔画素レイアウトの例３〕
図８（Ａ）、（Ｂ）に、図６（Ａ）、（Ｂ）、図７（Ａ）、（Ｂ）と異なる副画素５０
のレイアウトの例を示している。
副画素５０は、トランジスタ６１ａ、６１ｂ、６２を有する。トランジスタ６１ａ、６
１ｂ、６２は、半導体層を挟む２つのゲートを有するトランジスタである。図８（Ａ）に
は、画素電極６４、表示領域２２も明示している。なお、画素電極６４は、隣に配置する
画素（省略）にまたがっている。
図８（Ａ）において、トランジスタ６２は、図７（Ａ）に示すトランジスタ６２と同様
の積層構造を有する。
トランジスタ６１ａは、配線５１上に設けられた半導体層５５と、半導体層５５上の導
電層５８と、定電位が供給される配線５９と接続される導電層等を含んで構成されている
。トランジスタ６１ｂは、配線５１上に設けられた半導体層５５と、半導体層５５上の導
電層５８と、配線５２と接続される導電層等を含んで構成されている。導電層５８は、配
線５９に接続される。配線５１及び導電層５８はゲート電極として機能する。
ここで、配線５１、配線５２、配線５３、及び配線５９は遮光性を有する。またこれ以
外の層、すなわち、トランジスタ６１ａ、６１ｂ、トランジスタ６２等を構成する各層に
は、透光性を有する膜を用いる。図８（Ｂ）には、図８（Ａ）に示す副画素５０を、可視
光を透過する透過領域３０ｔと、可視光を遮光する遮光領域３０ｓと、に分けて明示した
例である。図８（Ｂ）に示すように、各配線と重ならない領域が、透過領域３０ｔとなる
。
ここで、比較例として、配線５１、配線５２、及び配線５９のそれぞれの一部を有する
トランジスタを有する副画素５０ａを図９（Ａ）、（Ｂ）に示す。
副画素５０ａは、トランジスタ６１ｃ、６１ｄ、６２ａを有する。トランジスタ６１ｃ
、６１ｄ、６２ａは、半導体層を挟む２つのゲートを有するトランジスタである。図９（
Ａ）には、画素電極６４、表示領域２２も明示している。
図９（Ａ）において、トランジスタ６２ａは、図７（Ａ）に示すトランジスタ６２と同
様の積層構造を有する。
トランジスタ６１ｃは、配線５１上に設けられた半導体層５５と、半導体層５５上の導
電層５８と、配線５９の一部等を含んで構成されている。トランジスタ６１ｄは、配線５
１上に設けられた半導体層５５と、半導体層５５上の導電層５８と、配線５２の一部等を
含んで構成されている。
トランジスタ６２ａは、図示しないが、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極として
機能する導電層が遮光性を有する。図９（Ｂ）には、図９（Ａ）に示す副画素５０ａを、
可視光を透過する透過領域３０ｔと、可視光を遮光する遮光領域３０ｓと、に分けて明示
した例である。図９（Ｂ）に示すように、各配線と重ならない領域が、透過領域３０ｔと
なる。
なお、画素サイズが１２．７５μｍ×３８．２５μｍ、表示領域の対角寸法が１３．３
ｉｎｃｈ、解像度が８Ｋ、発光素子がトップエミッション型の表示パネルにおいて、図９
に示す副画素５０ａの構造を用いた場合、画素における表示領域２２の割合が３０．１％
、画素における開口率（光透過率ともいう。）は１１．５％であったが、図８に示す副画
素５０の構造を用いた場合、表示領域２２の割合が３０．１％、光透過率は５７．６％で
ある。図８の画素レイアウトを用いることで、光透過率が向上させることができる。
以上が画素の配置方法例についての説明である。
本発明の一態様の表示装置は、発光素子のみによる表示と、シースルー表示とを切り替
えることができる。これにより、状況に応じて表示方法を切り替えることのできる電子機
器を実現することができる。また本発明の一態様は、シースルー表示における透過像を極
めて明るく視認することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組
み合わせて実施することができる。
（実施の形態２）
以下では、発光モードと透過モードとを切り替えることのできる表示装置を備える電子
機器と、表示装置の駆動方法について説明する。
［構成例］
図１０は、本発明の一態様の電子機器１０ａのブロック図を示している。電子機器１０
ａは、制御部１１、光学センサ１２、表示装置１０、駆動部１３ＥＬ、及び駆動部１３Ｌ
Ｃ等を有している。
制御部１１は、演算部１５を有する。制御部１１は、このほかに記憶部等を有していて
もよい。
表示装置１０は、表示部１０ＥＬと、透過制御部１０ＬＣとを有する。表示部１０ＥＬ
は、マトリクス状に配列した複数の発光素子９０を有する。透過制御部１０ＬＣは、表示
領域に亘って設けられる液晶素子４０を有する。なお、ここでは一つの液晶素子４０を有
する例を示したが、複数の液晶素子４０を有していてもよい。なお、ここでは便宜上、表
示部１０ＥＬと透過制御部１０ＬＣとをずらして明示しているが、実際には透過制御部１
０ＬＣの液晶素子４０は、表示部１０ＥＬの表示領域に重ねて配置される。
駆動部１３ＥＬは、表示部１０ＥＬを駆動する回路を有する。具体的には、表示部１０
ＥＬが有する画素回路に、階調値を含む信号、走査信号、タイミング信号、電源電位など
を供給する。駆動部１３ＥＬは、例えば信号線駆動回路及び走査線駆動回路などを有する
。
駆動部１３ＬＣは、透過制御部１０ＬＣを駆動する回路を有する。駆動部１３ＬＣは、
例えば液晶素子４０に、階調値を含む信号、電源電位などを供給する。なお、透過制御部
１０ＬＣが有する液晶素子４０がパッシブマトリクス方式またはアクティブマトリクス方
式等が適用されている場合には、走査信号、タイミング信号等を供給する構成としてもよ
い。
光学センサ１２は、表示装置１０の背面側（表示面側とは反対側）を撮像する機能を有
する。光学センサ１２は、撮像した映像情報を含む信号Ｌ０を、演算部１５の要求に応じ
て出力することができる。
制御部１１内の演算部１５には、画像情報を含む映像信号Ｓ０が外部から入力される。
演算部１５は、映像信号Ｓ０から、信号Ｓ１を生成して駆動部１３ＥＬに出力する。信号
Ｓ１は、表示部１０ＥＬの各画素に与えられる階調値を含む信号である。
また演算部１５は、信号Ｓ２を生成して駆動部１３ＬＣに出力する。信号Ｓ２は、透過
制御部１０ＬＣの透過状態に対応する階調値を含む信号である。
演算部１５は、例えばユーザからの入力や、実行中のアプリケーションの命令に応じて
、透過制御部１０ＬＣを透過状態と非透過状態のどちらにするかを決定し、駆動部１３Ｌ
Ｃに信号Ｓ２を出力する。また、演算部１５は、透過状態から非透過状態への切り替え、
または非透過状態から透過状態への切り替えることができる。
また、演算部１５は、光学センサ１２から入力された信号Ｌ０に含まれる映像情報を解
析し、その結果を元に、透過制御部１０ＬＣを、透過状態と非透過状態のどちらにするか
を判断することができる。
例えば、演算部１５は、透過制御部１０ＬＣが非透過状態である場合に、使用者の周囲
に危険性があるかどうかを検知して、危険性があると判断した場合には、透過制御部１０
ＬＣを透過状態に切り替えることができる。
ここで、使用者の周囲の危険性としては、使用者に向かって物体（例えば車や自動車な
どの移動体、歩行者、ボールなど）が近づいてくることや、使用者の進行方向に障害物や
段差があることなどが挙げられる。
より具体的には、演算部１５は、光学センサ１２から入力される映像情報から、使用者
または電子機器１０ａと、対象物との距離を算出することができる。また、所定の時間間
隔をおいて撮像された複数の映像情報（すなわち動画像）を解析することで、使用者また
は電子機器１０ａと対象物との相対速度や、対象物の進行方向などを算出することができ
る。これにより、対象物が使用者に接触する危険性を予測することもできる。
特にメガネ型やゴーグル型などの装着型の電子機器、またはスマートフォンやタブレッ
ト端末などの、携帯情報端末機器などでは、使用者が機器の視聴に没入していると、周囲
の危険性を察知できない場合がある。このとき、表示状態が透過モードに移行することで
、使用者に危険性が迫っていることを知らせることができる。また、使用者は電子機器１
０ａ越しに、その背後に位置する周囲の状況を見ることができるため、電子機器１０ａを
視界から外すなどの動作が不要であり、より早く使用者に危険を知覚させることができる
。
例えば、図１１（Ａ１）に示すように、ゴーグル型の電子機器１０ａを装着している使
用者が、発光モードで視聴しているとする。このとき、使用者に向かって自転車が近づい
てきているとする。図１１（Ａ１）では自転車との距離が十分に離れている状態である。
図１１（Ａ１）の状態から、図１１（Ａ２）に示すように自転車が近づいてきた場合に、
表示装置１０が発光モードから透過モードに移行することで、使用者が電子機器１０ａ越
しに自転車を見ることができ、瞬時に回避行動をとることができる。
また、図１１（Ｂ１）及び図１１（Ｂ２）では、タブレット型の電子機器１０ａの場合
を示している。使用者が歩行中に発光モードで視聴している場合であっても、表示装置１
０が発光モードから透過モードに移行することで、使用者が電子機器１０ａ越しに自転車
を見ることができ、瞬時に回避行動をとることができる。
［動作方法例］
以下では、電子機器１０ａが実行することのできる、表示装置１０の動作方法の一例に
ついて説明する。ここでは、非透過モードで表示している状態から、透過モードへ切り替
える方法の一例について説明する。図１２は、演算部１５の動作に係るフローチャートで
ある。
まず、ステップＳ１１において、非透過モード（発光モード）で表示を行う。
続いて、ステップＳ１２において、演算部１５は、光学センサ１２へデータの取得の要
求を開始する。光学センサ１２は、周囲の状況を撮像した映像情報を含む信号を、演算部
１５に出力する。なお、この要求は、以降動作が終了するまで継続して行われる。
ここで、光学センサ１２で映像情報を取得する頻度が多いほど、より正確な状況把握を
行うことができる。例えば、ステップＳ１２における、データ取得の頻度を、例えば、５
秒に１回以上、好ましくは１秒に１回以上、より好ましくは１秒に２回以上、さらに好ま
しくは１秒に５回以上であって、１秒に６０回以下または１秒に１２０回以下の頻度とす
ればよい。
ステップＳ１３において、演算部１５は、映像情報を解析し、周囲に危険性が存在して
いるか否かを判断する。危険を感知した場合にはステップＳ１４に移行し、感知しない場
合にはステップＳ１１に戻り、非透過モードでの表示を継続する。
ステップＳ１４では、非透過モードから透過モードに切り替えて表示する。
非透過モードから透過モードへの切り替えは、瞬時（例えば５０ｍｓ未満の期間）に行
われることで、使用者が危険を回避する時間を十分に確保することができる。一方、非透
過モードから透過モードへの切り替えの際に、使用者が知覚できる期間で、連続的に透過
率が変化するように切り替えを行うことで、使用者が驚いてしまうことを防ぐことができ
る。例えば、非透過モードから透過モードに切り替わるまでの時間を、０．１秒以上、ま
たは０．５秒以上、または１秒以上であって、５秒以内、好ましくは２秒以内とすること
ができる。
また、非透過モードから透過モードへ切り替わる前、または切り替わっている期間に、
使用者に危険を検知したことを通知する情報を、表示装置１０に表示することが好ましい
。
続いて、ステップＳ１５において、演算部１５は映像情報を解析し、周囲の危険が継続
しているか否かを判断する。危険が継続している場合には、ステップＳ１４に戻り、透過
モードでの表示を継続する。一方、危険が排除された場合には、ステップＳ１６に移行す
る。
ステップＳ１６では、表示を継続するか否かを判断する。表示を継続する場合には、ス
テップＳ１１に戻り、非透過モードでの表示を行う。表示を継続しない場合には、終了す
る。
以上が、電子機器１０ａの動作方法の例についての説明である。
［装着型の電子機器の例］
以下では、本発明の一態様の電子機器のより具体的な例を説明する。ここでは、ゴーグ
ル型の画像表示機を例に挙げて説明する。
図１３（Ａ１）、（Ａ２）に、画像表示機１００の斜視図をそれぞれ示す。図１３（Ａ
１）は、画像表示機１００の正面、上面、及び左側面を示す斜視図であり、図１３（Ａ２
）は、画像表示機１００の背面、底面、及び右側面を示す斜視図である。
画像表示機１００は、筐体１０１、表示部１０２、カメラ１０３、及び装着具１０４を
有する。表示部１０２に、上記で例示した表示装置が適用されている。
図１３（Ａ１）は、発光モードにおける画像表示機１００を示しており、表示部１０２
が可視光を遮光する状態の場合の例である。一方、図１３（Ｂ）は、シースルーモードに
おける画像表示機１００を示しており、表示部１０２が可視光を透過する状態である。図
１３（Ｂ）では、表示部１０２の奥に位置し、表示部１０２を介して透けて見える部分を
破線で示している。
図１３（Ｃ）、（Ｄ）には、画像表示機１００の上面に平行な面で切断したときの、断
面模式図を示している。表示部１０２に相当する部分には、表示パネル１０２ｐと、保護
部材１０１ｔが設けられている。保護部材１０１ｔは可視光を透過し、表示パネル１０２
ｐを保護する機能を有する。
図１３（Ｃ）は、エミッションモードの場合であり、表示パネル１０２ｐが可視光を遮
光する状態である。このとき、使用者は表示パネル１０２ｐが発する光２０ｅを用いた映
像を見ることができる。一方、図１３（Ｄ）は、シースルーモードの場合であり、表示パ
ネル１０２ｐが外光を透過する状態である。このとき、使用者は光２０ｅと透過光２０ｔ
の両方を見ることができる。
図１４（Ａ）、（Ｂ）には、上記とは一部の構成の異なる画像表示機１００ａを示して
いる。また図１４（Ｃ）、（Ｄ）には、画像表示機１００ａの断面概略図を示している。
画像表示機１００ａは、シャッター１０２ＬＣと、一対の表示パネル１０２ＥＬとを有
する。また表示パネル１０２ＥＬを挟むように、一対のレンズ（レンズ１０５ａ、レンズ
１０５ｂ）が配置されている。
シャッター１０２ＬＣは、上記透過制御部１０ＬＣに対応する。また、表示パネル１０
２ＥＬは、上記表示部１０ＥＬに対応し、マトリクス状に配列した複数の発光素子と、可
視光を透過する部分と、を有する表示装置である。
一対のレンズのうち、使用者に近い側に位置するレンズ１０５ｂは、表示パネル１０２
ＥＬに焦点を合わせる機能を有する。これにより、使用者の目と表示パネル１０２ＥＬと
の距離を縮小することができるため、画像表示機１００ａの厚さを薄くできる。
また、シースルーモードにおいて、シャッター１０２ＬＣを透過した光は、表示パネル
１０２ＥＬと、これを挟む２つのレンズを透過し、使用者の目に届くこととなる。これに
より、使用者は明瞭な透過像を見ることが可能となる。例えば、表示パネル１０２ＥＬに
高精細な表示パネルを用いた場合には、表示パネル１０２ＥＬを透過した光が、周期的に
配置された画素の影響により回折してしまう場合がある。しかしながら、一対のレンズで
表示パネルを挟むことで、このような回折の影響を防ぐことができる。
ここで、２つのレンズとして、凸レンズを用いた場合、焦点距離の同じレンズを用いる
と、透過像を等倍で見ることができる。また、透過像が反転することを防ぐために、これ
以外のレンズを配置してもよい。
なお、ここでは表示パネル１０２ＥＬを挟んで、２つの凸レンズを設ける例を示したが
、これに限られず様々な光学系を用いることができる。また、レンズに代えてマイクロレ
ンズアレイや、鏡面などを用いた光学系を適用してもよい。
また、ここでは、右目用と左目用にそれぞれ１つずつ表示パネル１０２ＥＬを有する例
を示したが、１つの表示パネル１０２ＥＬを有する構成としてもよい。また、表示パネル
１０２ＥＬを湾曲させた状態で保持してもよい。
図１４（Ｅ１）、（Ｅ２）には、筐体１０１の上面及び底面にも、シャッター１０２Ｌ
Ｃが設けられている例を示している。なお、ここで示すシャッター１０２ＬＣが設けられ
る部分に、図１３（Ａ１）等で示した表示部１０２を適用してもよい。このような構成に
より、シースルーモードにおける上下方向の視野角を広げることができる。
以上が、電子機器についての説明である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組
み合わせて実施することができる。
（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（表示パネル）の構成例について、図面
を参照して説明する。
［表示パネルの構成例］
図１５は、本発明の一態様の表示パネル３００の斜視図である。表示パネル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１５では、基板３５１を破
線で明示している。
表示パネル３００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。基板３５１
と基板３６１の間には、例えば回路３６４、配線３６５等が設けられる。また図１５では
基板３５１にＩＣ３７３とＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図
１５に示す構成は、表示パネル３００とＦＰＣ３７２およびＩＣ３７３を有する表示モジ
ュールと言うこともできる。
回路３６４は、例えば走査線駆動回路として機能する回路を用いることができる。
配線３６５は、表示部や回路３６４に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や
電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から配線３６５に入力されるか、またはＩＣ３７３か
ら配線３６５に入力される。
また、図１５では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式等により、基板３５１
にＩＣ３７３が設けられている例を示している。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路、
または信号線駆動回路などとしての機能を有するＩＣを適用できる。なお表示パネル３０
０が走査線駆動回路および信号線駆動回路として機能する回路を備える場合や、走査線駆
動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、ＦＰＣ３７２を介して表示パ
ネル３００を駆動するための信号を入力する場合などでは、ＩＣ３７３を設けない構成と
してもよい。また、ＩＣ３７３を、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、
ＦＰＣ３７２に実装してもよい。
図１５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、複数の発
光素子３６０がマトリクス状に配置されている。また、複数の発光素子３６０が設けられ
ていない部分に、液晶素子３４０が配置されている。
また、タッチパネルとする場合には、基板３６１上にはタッチセンサ３６６を設けるこ
とができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサ３６６を表示部３６２に重
ねて設ける構成とすればよい。または、基板３６１と基板３５１との間にタッチセンサを
設けてもよい。基板３６１と基板３５１との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量
方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよ
い。
［断面構成例］
以下では、表示パネルの断面構成の例について説明する。
〔断面構成例１〕
図１６（Ａ）に、図１５で例示した表示パネルの、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回
路３６４を含む領域の一部、および表示部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。なお、タッチセンサ３６６は含まない。
表示パネル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３６０、トランジスタ２０１、トランジスタ２
０２、トランジスタ２０５、配線２０９、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３４０等を有する。また基板３６１と絶縁層２２０は接着層
１６１を介して接着され、基板３５１と絶縁層２２０は接着層１６２を介して接着されて
いる。
配線２０９は、液晶素子３４０と電気的に接続し、トランジスタ２０５は、発光素子３
６０と電気的に接続する。トランジスタ２０５と配線２０９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。
ここで、配線２０９、接続部２０７等は、表示部３６２よりも外側に設けられているこ
とが好ましい。なお、複数の液晶素子３４０を有する構成とした場合、表示部３６２の端
部に接して位置する液晶素子３４０については、接続部２０７や配線２０９を表示部３６
２よりも外側に配置することができる。また、表示部３６２の端部に位置しない液晶素子
３４０については、接続部２０７や配線２０９を表示部３６２の内側に配置してもよい。
基板３６１には、液晶素子３４０の共通電極として機能する導電層３１３、配向膜１３
３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。絶縁層１１７は、液晶素子３４０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、および絶縁層
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２
１５が設けられている。絶縁層２１４および絶縁層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２
１４は、不要であれば設けなくてもよい。
図１６（Ａ）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１６（Ｂ）、（Ｃ）に、それぞれトランジスタ２０５、トランジスタ２０１の拡大図
を示している。
トランジスタ２０５は、ゲート電極として機能する導電層２２１ｔと、導電層２２１ｔ
上の絶縁層２１１と、絶縁層２１１上の半導体層２３１と、ソース電極またはドレイン電
極として機能する一対の導電層２２２ｔと、絶縁層２１２を介して半導体層２３１と重な
る導電層２２３と、を有する。ここで、導電層２２１ｔ、半導体層２３１、導電層２２２
ｔ、及び導電層２２３には、可視光を透過する膜を用いる。したがって、トランジスタ２
０５は、可視光を透過することができる。
なお、トランジスタ２０２は、一方のゲート電極として機能する導電層２２３が設けら
れていない以外は、トランジスタ２０５と同じ構成である。したがって、トランジスタ２
０２も可視光を透過することができる。
トランジスタ２０１は、ゲート電極として機能する導電層２２１と、導電層２２１上の
絶縁層２１１と、絶縁層２１１上の半導体層２３１と、ソース電極またはドレイン電極と
して機能する一対の導電層２２２と、絶縁層２１２を介して半導体層２３１と重なる導電
層２２３と、を有する。ここで、導電層２２１、導電層２２２は、それぞれ可視光を遮光
する膜を用いることが好ましい。
図１６（Ｄ）には、導電層２２１、導電層２２１ｔ、導電層２２２、及び導電層２２２
ｔが互いに接続された接続部の例を示している。導電層２２１と導電層２２１ｔとの間に
は絶縁層が設けられず、一部を積層することにより接続することができる。導電層２２１
と導電層２２２ｔとは、絶縁層２１１に設けられる開口を介して接続することができる。
導電層２２２ｔと導電層２２２の間には絶縁層が設けられず、一部を積層することにより
接続することができる。
なお、図１６（Ｄ）に示す接続部の構成は、説明を容易にするための例であり、これに
限られない。例えば、絶縁層２１１に設けられる開口を介して、導電層２２１ｔと導電層
２２２、または導電層２２１ｔと導電層２２２ｔとが、それぞれ電気的に接続される部分
を有していてもよい。
また、導電層２２１と導電層２２１ｔの積層順を入れ替えてもよい。同様に、導電層２
２２と導電層２２２ｔの積層順を入れ替えてもよい。
各トランジスタが有する半導体層２３１は、透光性を有する半導体材料を用いて形成す
ることができる。透光性を有する半導体材料としては、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が挙げられる。酸化物半導体は、少なくともインジウムを含む
ことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて
、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。
透光性を示すトランジスタが有する導電膜は、透光性を有する導電性材料を用いて形成
することができる。透光性を有する導電性材料は、インジウム、亜鉛、錫の中から選ばれ
た一種、または複数種を含むことが好ましい。具体的には、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ酸化
物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－
Ｗ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｔｉ酸化物、Ｉｎ－
Ｓｎ－Ｓｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物などが挙げられる。
また、透光性を示すトランジスタが有する導電膜に、不純物元素を含有させるなどして
低抵抗化させた酸化物半導体を用いてもよい。当該低抵抗化させた酸化物半導体は、酸化
物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ということができる。
例えば、酸化物導電体は、酸化物半導体に酸素欠損を形成し、当該酸素欠損に水素を添
加することで、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。酸化物半導体にドナー準位が形成
されることで、酸化物半導体は、導電性が高くなり導電体化する。
なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きい（例えば、エネルギーギャップが
２．５ｅＶ以上である）ため、可視光に対して透光性を有する。また、上述したように酸
化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、酸化
物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程
度の透光性を有する。
また、酸化物導電体は、トランジスタが有する半導体膜に含まれる金属元素を一種類以
上有することが好ましい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、トランジスタを構成
する層のうち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２
以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。
液晶素子３４０は透過型の液晶素子である。液晶素子３４０は、導電層３１１、液晶３
１２、導電層３１３が積層された積層構造を有する。導電層３１１および導電層３１３は
可視光を透過する材料を含む。また、液晶３１２と導電層３１１の間に配向膜１３３ａが
設けられ、液晶３１２と導電層３１３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１３０ｂを有する。また、基板３５１の外側の面には、
偏光板１３０ａを有する。
液晶素子３４０において、導電層３１１及び導電層３１３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１３０ｂにより偏光され、導電層３１１、
液晶３１２、及び導電層３１３等を透過し偏光板１３０ａに達する。このとき、導電層３
１１と導電層３１３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１３０ａを介して射出される光の強度を制御するこ
とができる。
トランジスタ２０５、トランジスタ２０２、及び発光素子３６０等はそれぞれ可視光を
透過することができるため、液晶素子３４０を透過する光を、これらを介して基板３５１
側から視認することができる。
なお、液晶素子３４０の構成によっては、偏光板１３０ａと偏光板１３０ｂのうち、い
ずれか一方、または両方を設けない構成としてもよい。例えば、液晶素子３４０としてゲ
ストホスト型の液晶素子を適用した場合には、偏光板１３０ａを無くすことができる。こ
れにより、発光素子３６０の光取り出し効率を高めることができる。
発光素子３６０は、両面発光型（デュアルエミッション型）の発光素子である。発光素
子３６０は、絶縁層２２０側から導電層１９１、ＥＬ層１９２、および導電層１９３の順
に積層された積層構造を有する。また導電層１９３を覆って絶縁層１９４が設けられてい
る。導電層１９１及び導電層１９３は可視光を透過する材料を含む。発光素子３６０が発
する光の一部は、着色層１３４、基板３５１等を介して、外部に射出される。
発光素子３６０としてデュアルエミッション型の発光素子を用いることで、発光素子３
６０が設けられている領域も、透過領域として用いることができる。なお、精細度が低い
（例えば１００ｐｐｉ未満）場合や、発光素子３６０以外の透過領域の面積が十分大きい
場合などでは、発光素子３６０をトップエミッション型の発光素子としてもよい。このと
き、導電層１９３に可視光を反射する材料を用いることができる。これにより、発光素子
３６０の光取り出し効率を向上させることができる。
ここで、基板３５１の外側の面に配置する偏光板１３０ａ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、外光反射を抑制するために光拡散板を設けてもよい。また、偏光板の
種類に応じて、液晶素子３４０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。
導電層１９１の端部を覆う絶縁層２１６上には、絶縁層２１７が設けられている。絶縁
層２１７は、絶縁層２２０と基板３５１が必要以上に接近することを抑制するスペーサと
しての機能を有する。またＥＬ層１９２や導電層１９３を遮蔽マスク（メタルマスク）を
用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制する機能を有
していてもよい。なお、絶縁層２１７は不要であれば設けなくてもよい。
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２２４を介して発光素子
３６０の導電層１９１と電気的に接続されている。
配線２０９は、接続部２０７を介して導電層３１１と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。
基板３５１の端部に近い領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４は、
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２
０７と同様の構成を有している。接続部２０４の下面は、導電層３１１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１６１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２
５２において、導電層３１１と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層３１３
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３１３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１６（Ａ）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１６１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１６１に接続体２４３を分散させておけばよい。
ここで、図１６（Ａ）では、トランジスタ２０１およびトランジスタ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２
３１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
ジスタのしきい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、表示パネルを大型化、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、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
〔断面構成例２〕
図１７には、液晶素子３４０と電気的に接続するトランジスタ２０６を有する例を示し
ている。トランジスタ２０６は、液晶素子３４０の選択トランジスタとして機能する。こ
れにより、液晶素子３４０をアクティブマトリクス方式の液晶素子とすることができる。
トランジスタ２０６は、上記トランジスタ２０２と同様に、透光性を有する導電層２２
１ｔ、導電層２２２ｔ等を備える。そのため、トランジスタ２０６が設けられる領域も、
透過領域として機能する。
接続部２０７において、導電層２２１ｔと、トランジスタ２０６のソースまたはドレイ
ンの一方として機能する導電層２２２ｔの一部とが、接して設けられている。これにより
、液晶素子３４０の導電層３１１は、接続部２０７を介してトランジスタ２０６と電気的
に接続されている。また、接続部２０７が設けられる領域も、透過領域として機能する。
また、トランジスタ２０６の半導体層２３１に酸化物半導体を用いることで、液晶素子
３４０を低いフレーム周波数（例えば１Ｈｚ未満）で駆動することが可能となる。これに
より、液晶素子３４０を駆動する際の消費電力を低減できる。
〔断面構成例３〕
図１８には、図１６（Ａ）等で示した構成において、トランジスタ２０１、トランジス
タ２０２、トランジスタ２０５の構成が異なる例を示している。
トランジスタ２０２は、いわゆるトップゲート構造のトランジスタである。また、トラ
ンジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０２に第２のゲートとして機
能する導電層が追加されたトランジスタである。
トランジスタ２０２及びトランジスタ２０５の、ゲート電極として機能する導電層、並
びにソース電極及びドレイン電極として機能する導電層には、可視光を透過する導電膜を
用いることが好ましい。これにより、トランジスタ２０２及びトランジスタ２０５が設け
られる領域を透過領域とすることができる。
一方、トランジスタ２０１のゲート電極として機能する導電層、並びにソース電極及び
ドレイン電極として機能する導電層には、可視光を遮光する導電膜を用いることができる
。
〔断面構成例４〕
また、本発明の一態様の表示パネルは、図１９に示すように、画素に設けられるトラン
ジスタ２０５と、トランジスタ２０８が重なる領域を有する構成であってもよい。このよ
うな構成とすることで、一画素あたりの面積を小さくすることができ、高精細な画像が表
示できる画素密度の高い表示パネルを形成することができる。
このような構成とすることで、ガラス基板などを用いて作製した場合であっても、１５
００ｐｐｉ、または２０００ｐｐｉを超える精細度の表示パネルを実現することができる
。
トランジスタ２０８のソースまたはドレインの一方が、トランジスタ２０５の一方のゲ
ートとして機能する。
例えば、発光素子３６０を駆動するためのトランジスタであるトランジスタ２０５と、
トランジスタ２０８が重なる領域を有するような構成とすることができる。または、液晶
素子３４０にアクティブマトリクス型のトランジスタを適用する場合には、液晶素子３４
０を駆動するためのトランジスタと、トランジスタ２０５およびトランジスタ２０８の一
方が重なる領域を有するように構成であってもよい。
トランジスタ２０８及びトランジスタ２０５の、ゲート電極、並びにソース電極及びド
レイン電極として機能する導電層には、それぞれ透光性を有する導電膜を用いることが好
ましい。
〔断面構成例５〕
上記では、一対の基板の間に、絶縁層２２０を挟んで発光素子３６０と液晶素子３４０
とを設ける構成としたが、これに限られない。例えば、発光素子３６０と一対の基板とを
備える発光パネルと、液晶素子３４０と一対の基板とを備える液晶パネルとを、互いに貼
り合せる構成としてもよい。このような例を図２０に示す。
図２０において、液晶素子３４０は、基板３６１ａと基板３６１ｂの間に挟持されてい
る。また、発光素子３６０、トランジスタ２０１、トランジスタ２０２、トランジスタ２
０５等は、基板３５１ａと基板３５１ｂとの間に挟持されている。基板３５１ａと基板３
５１ｂを有する構成を発光パネル、基板３６１ａと基板３６１ｂを有する構成を液晶パネ
ルとそれぞれ呼ぶことができる。
また、基板３６１ｂと基板３５１ａとは、接着層３５２により貼り合わされている。接
着層３５２は、透光性を有する。例えば、シート状もしくはフィルム状の接着剤を用いる
ことができる。一例としては、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ
）フィルムを好適に用いることができる。
このような構成により、偏光板１３０ａを、基板３５１ａと基板３６１ｂとの間に配置
することができる。これにより、発光素子３６０の光取り出し効率を高めることができ、
低い消費電力で明るい表示を行うことができる。
このような構成とすることで、発光パネルと液晶パネルをそれぞれ個別に作製し、貼り
合せることができる。これにより、歩留りを高めることができる。また、液晶素子３４０
にパッシブ方式またはセグメント方式を採用し、１つの液晶素子３４０を、複数の発光素
子３６０を包含する程度に大きくすることが好ましい。これにより、発光パネルと液晶パ
ネルとを貼り合せる際に高い位置精度が要求されないため、生産性を向上できる。
［作製方法例］
以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例として、図１６（Ａ）等に示す
表示装置の作製方法について説明する。
まず支持基板を準備し、当該支持基板上に導電層３１１を形成し、続いて絶縁層２２０
を形成する。その後、絶縁層２２０上にトランジスタ２０１、トランジスタ２０２、トラ
ンジスタ２０５、発光素子３６０等を形成する。このとき、絶縁層２２０に導電層３１１
に達する開口を形成し、当該開口を覆うように導電層２２１等を設けることで、接続部２
０７を形成することができる。
ここで、導電層２２１ｔと導電層２２１とは、以下のように形成することができる。ま
ず導電層２２１ｔとなる導電膜を成膜し、当該導電膜上のレジストマスクを用いて導電膜
をエッチングした後に、レジストマスクを除去することで、導電層２２１ｔを形成する。
続いて、導電層２２１ｔを覆う導電膜を成膜し、レジストマスクを用いて当該導電膜をエ
ッチングすることで、導電層２２１を形成することができる。導電層２２１の形成時のエ
ッチングは、導電層２２１ｔがエッチングされない、またはエッチングされにくい条件で
行うことが好ましい。また、導電層２２２と導電層２２２ｔの形成も、同様の方法を用い
ることができる。
続いて、接着層１６２により、基板３５１と支持基板とを貼り合せる。その後、支持基
板と導電層３１１及び絶縁層２２０の間で剥離を行う。
支持基板と導電層３１１及び絶縁層２２０の間で剥離するためには、これらの間に剥離
層を設ける。剥離層としては、剥離層と支持基板の間、剥離層中、または剥離層と導電層
３１１又は絶縁層２２０の間で剥離が生じる構成を用いることができる。
例えば、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、その上に窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコ
ン、窒化酸化シリコンなどの無機絶縁材料を含む絶縁層を積層して用いることができる。
このとき、タングステンと酸化タングステンの界面、酸化タングステン中、または酸化タ
ングステンと絶縁層の界面で剥離することができる。
または剥離層に有機樹脂を用い、支持基板と剥離層との界面、または剥離層中、または
剥離層と、その上の絶縁層との界面で剥離する構成としてもよい。
有機樹脂としては、代表的にはポリイミド樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂
は、耐熱性に優れるため好ましい。このほかにアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール
樹脂等を用いることができる。有機樹脂は、例えばスピンコート、ディップ、スプレー塗
布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ
、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により、樹脂
前駆体と溶媒の混合材料を支持基板上に形成する。その後、加熱処理を行うことにより、
溶媒等が除去しつつ、材料を硬化させ、有機樹脂を含む剥離層を形成することができる。
例えば、ポリイミドを用いる場合には、脱水によりイミド結合が生じる樹脂前駆体を用
いることができる。または、可溶性のポリイミド樹脂を含む材料を用いてもよい。
有機樹脂は、感光性、または非感光性のいずれの樹脂を用いてもよい。感光性のポリイ
ミドは、表示パネルの平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、形成装置や材料を
共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材
料を必要としない。また、感光性の樹脂材料を用いることにより、露光及び現像処理を施
すことで、剥離層を加工することが可能となる。例えば、開口部を形成することや、不要
な部分を除去することができる。さらに露光方法や露光条件を最適化することで、表面に
凹凸形状を形成することも可能となる。例えば多重露光技術や、ハーフトーンマスクやグ
レートーンマスクを用いた露光技術などを用いればよい。
また剥離層を局所的に加熱することにより、剥離性を向上させることができる場合があ
る。例えば、加熱方法としてレーザ光を照射することが挙げられる。このとき、レーザ光
に線状のレーザを用い、これを走査することにより、レーザ光を照射することが好ましい
。これにより、支持基板の面積を大きくした際の工程時間を短縮することができる。レー
ザ光としては、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを好適に用いることができる。
レーザ光などの光を照射することにより剥離性を向上させる場合、剥離層と重ねて発熱
層を設けてもよい。当該発熱層は、光を吸収して発熱する機能を有する層である。発熱層
は、支持基板と剥離層との間に設けることが好ましいが、剥離層上に配置してもよい。発
熱層としては、レーザ光等に用いる光の一部を吸収しうる材料を用いることができる。例
えば、レーザ光として３０８ｎｍのエキシマレーザを用いる場合、発熱層としては、金属
や酸化物等を用いることができる。例えば、チタンやタングステンなどの金属、酸化チタ
ン、酸化タングステン、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物などの酸化物導電体材料
、または、インジウムを含む酸化物半導体材料などを用いることができる。
また、剥離後に、発光素子３６０や液晶素子３４０の光の経路上に剥離層の一部が残存
する場合がある。剥離層が可視光の一部を吸収する場合には、剥離層を透過した光が着色
してしまう場合があるため、剥離を行った後に、これをエッチングにより除去することが
好ましい。例えば、剥離層に有機樹脂を用いた場合には、酸素を含む雰囲気下におけるプ
ラズマ処理（アッシング処理ともいう）等で、残存した剥離層を除去することができる。
剥離後に、導電層３１１の表面が露出するように、エッチングなどの処理をすることで
、液晶素子３４０により効率的に電界をかけることが可能となり、駆動電圧を低減できる
。なお、剥離後に導電層３１１の表面に、水などの不純物が拡散しにくい絶縁膜（例えば
酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を含む膜）が残存す
る場合には、これを残すことで、液晶３１２への不純物の拡散を防止する保護膜として機
能させることができる。
その後、絶縁層２２０及び導電層３１１上に配向膜１３３ａを形成する。その後、あら
かじめ導電層３１３、配向膜１３３ｂ等を形成した基板３６１と、基板３５１とを、液晶
３１２を挟んで貼り合せる。
以上の方法により、図１６（Ａ）に示す表示パネル３００を形成することができる。
［各構成要素について］
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子か
らの光を取り出す基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラ
ミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さ
らに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実
現できる。
可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、
ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカー
ボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロ
オレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料
を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が３０×１０－６／Ｋ以下であるポリアミ
ドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊
維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基
板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を
用いた表示パネルも軽量にすることができる。
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強
度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のこ
とを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリア
ミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキ
サゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Ｅガラ
ス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布
または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可
撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からな
る構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ま
しい。
または、可撓性を有する程度に薄いガラスなどを基板に用いることもできる。または、
ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層（例え
ば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、ア
ラミド樹脂など）等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下
等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい
。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒
化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とする
と、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる
。
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として
機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する
絶縁層と、を有する。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例
えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい
し、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート
型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設
けられていてもよい。
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。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、
好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることが
できる。代表的には、インジウムを含む金属酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ
－ＯＳなどを用いることができる。
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いた
トランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に
蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲ
ルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたは
ハフニウム等の金属）を含むＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる
。
半導体層を構成する金属酸化物がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化
物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ
、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の
原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ
：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．
１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：
１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタ
リングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるた
め好ましい。またこのとき金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成
できる、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料
を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面
積のガラス基板などを好適に用いることができる。
半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。例えば、半導体層は、
キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さら
に好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さ
らに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０－９／ｃｍ３以上のキャリア
密度の金属酸化物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性または実
質的に高純度真性な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低
いため、安定な特性を有する金属酸化物であるといえる。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界
効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要と
するトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠
陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ま
しい。
半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が
含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体
層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×
１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とす
る。
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生
成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導
体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／
ｃｍ３以下にする。
また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が
生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化
物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における
二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下
にすることが好ましい。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非
単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、
ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ
ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
また、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層には、ＣＡＣ－ＯＳ（Ｃｌ
ｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）を用いてもよい。
なお、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層は、上述した非単結晶酸化
物半導体またはＣＡＣ－ＯＳを好適に用いることができる。また、非単結晶酸化物半導体
としては、ｎｃ－ＯＳまたはＣＡＡＣ－ＯＳを好適に用いることができる。
なお、本発明の一態様では、トランジスタの半導体層として、ＣＡＣ－ＯＳを用いると
好ましい。ＣＡＣ－ＯＳを用いることで、トランジスタに高い電気特性または高い信頼性
を付与することができる。
なお、半導体層がＣＡＡＣ－ＯＳの領域、多結晶酸化物半導体の領域、ｎｃ－ＯＳの領
域、擬似非晶質酸化物半導体の領域、及び非晶質酸化物半導体の領域のうち、二種以上を
有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上
の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
＜ＣＡＣ－ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃ
ｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの構成について説明する。
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以
下、好ましくは、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、金属酸化物において、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、金属酸化物は、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、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛
酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数
）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とす
る。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およ
びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状と
なり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布し
た構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２
、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物
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、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ
（１＋ｘ０）Ｇａ（１－ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（－１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で
表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお
、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ－ｂ面におい
ては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、ＣＡＣ－ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇ
ａ、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、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１
が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
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 ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域
と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合
している構造を有することが確認できる。
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、Ｉ
ＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分
である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互
いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ
３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、ＩｎＸ２Ｚｎ
Ｙ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、金
属酸化物としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ
１が主成分である領域が、金属酸化物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、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、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、ＧａＯＸ３など
が主成分である領域が、金属酸化物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、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と
、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用する
ことにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現すること
ができる。
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。
また、半導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタは電界効果移動度が高く、且つ駆
動能力が高いので、該トランジスタを、駆動回路、代表的にはゲート信号を生成する走査
線駆動回路に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することが
できる。また、該トランジスタを、表示装置が有する信号線駆動回路（とくに、信号線駆
動回路が有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いること
で、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
また、半導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタは低温ポリシリコンを用いたトラ
ンジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これのため、大面積基板を用いた表
示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジ
ョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像
度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、
半導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短
時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリ
コンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用い
ることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用
いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき
、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるた
め好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも
低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐
熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例え
ば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型
のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを
低減することができるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンな
どを用いる場合に適している。
〔導電層〕
遮光性のトランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各
種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタ
ン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、
またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。また
これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シ
リコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構
造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミ
ニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タン
グステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ね
てアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形
成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム
膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する
三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いても
よい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため
好ましい。
また、透光性のトランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成
する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる、透光性を有する導電性材料と
しては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリ
ウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。ま
たは、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄
、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材
料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用
いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透
光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いること
ができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用い
ると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配
線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能
する導電層）にも用いることができる。
また、透光性を有する導電性材料として、不純物元素を含有させるなどして低抵抗化さ
れた酸化物半導体（酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ））を用いる
ことが好ましい。
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの
樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シ
リコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。
これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を
抑制できる。
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を
含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０－５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）
］以下、好ましくは１×１０－６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１
０－７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０－８［ｇ／（ｍ２・ｄ
ａｙ）］以下とする。
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）
モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（
Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（
Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖ
ａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例え
ばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ
－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗ
ｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅ
ｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔ
ｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌ
ｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎ
ｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用さ
れた液晶素子を用いることができる。
なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素
子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の
電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶と
しては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ
：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネッ
トワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）、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。
また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく
、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を
採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相
の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転
移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範
囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる
。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方
性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不
要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不
要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作
製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶
素子などがある。
本発明の一態様では、特に透過型の液晶素子を好適に用いることができる。
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光
板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、
直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい
。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備える直下型のバックライト
を用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため
好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジ
ュールの厚さを低減できるため好ましい。
なお、エッジライト型のバックライトをオフ状態とすることで、シースルー表示を行う
ことができる。
〔発光素子〕
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、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機Ｅ
Ｌ素子等を用いることができる。
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
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。
本発明の一態様では、特にトップエミッション型またはデュアルエミッション型の発光
素子を好適に用いることができる。
ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層は、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（電子輸送性およ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層には低分子系化合物およ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。
陰極と陽極の間に、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層におい
て再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、ＥＬ層に２種類以上の発光
物質を含む構成とすることが好ましい。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、
それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質、
または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のうち、
２以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の
波長（例えば３５０ｎｍ乃至７５０ｎｍ）の範囲内に２以上のピークを有する発光素子を
適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトル
は、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
ＥＬ層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含
む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、ＥＬ層における複数の発光
層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して
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、当該蛍光発光層また
は燐光発光層と同一の材料（例えばホスト材料、アシスト材料）を含み、且ついずれの発
光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。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。
また、発光素子は、ＥＬ層を１つ有するシングル素子であってもよいし、複数のＥＬ層
が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
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、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、また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インジウム錫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。また、グラフェン等を用いてもよ
い。
可視光を反射する導電膜は、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、ま
たはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ラ
ンタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッ
ケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いてもよい
。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合
金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に
接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。この
ような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや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
とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜
などを用いることができる。
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、またはメッキ法を用いて
形成することができる。
なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電
子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、
それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポ
リマー等）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。
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、
コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また
、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を
用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、
鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着
剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としては
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミ
ド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、Ｅ
ＶＡ（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。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸
化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用い
ることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を
吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入
することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出
し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジ
ルコニウム等を用いることができる。
〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃ
ｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含
まれた樹脂材料などが挙げられる。
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、
金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層
は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。ま
た、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の
光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料
を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで
、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
以上が構成要素についての説明である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組
み合わせて実施することができる。
本実施例では、可視光を透過する材料を用いてトランジスタを作製した。
［トランジスタ構造］
作製したトランジスタの構成を、図２１（Ａ）に示す。作製したトランジスタは、ボト
ムゲート構造のトランジスタである。作製したトランジスタは、半導体層（ＯＳ）、第１
のゲート電極（Ｂｏｔｔｏｍ－ｇａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、第２のゲート電極（Ｂ
ａｃｋ－ｇａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、ソース電極及びドレイン電極（Ｓ／Ｄ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅ）に、それぞれ透光性を有する材料を用いた、可視光を透過するトランジ
スタである。
［トランジスタの作製］
トランジスタの作製方法について説明する。第１のゲート電極は、シリコンを含むイン
ジウムスズ酸化物膜をスパッタリング法により形成した。続けて、ゲート線（図示しない
）となる配線として、銅膜をスパッタリング法により形成した。ゲート絶縁膜（ＧＩ）は
、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層構造とし、プラズマＣＶＤ法により形成した。
半導体層は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜をスパッタリング法により形成した。ソース電極
及びドレイン電極は、インジウム亜鉛酸化物膜をスパッタリング法により形成した。ソー
ス電極及びドレイン電極の加工は、エッチング時に半導体層が消失しないように、半導体
層の加工時とは異なるエッチング液を用いた。続けて、ソース線（図示しない）となる配
線として、銅膜をスパッタリング法により形成した。次に、絶縁層（Ｐａｓｓｉｖａｔｉ
ｏｎ ｌａｙｅｒ）として、酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成し、その
後、第２のゲート電極を形成した。
ここで、半導体層には、ＣＡＣ－ＯＳ膜と、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の積層構造を用いた。薬
液耐性及びプラズマ耐性の高いＣＡＡＣ－ＯＳ膜を上側に設けることで、トランジスタ形
成工程中のダメージによる影響を抑制できる。また、第２のゲート電極には、ＣＡＡＣ－
ＯＳ膜とＣＡＣ－ＯＳ膜の積層構造を用いた。
［トランジスタの電気特性］
図２１（Ｂ）に、作製したトランジスタの電気特性を測定した結果を示す。ここでは、
ゲート－ソース間電圧（Ｖｇ）を変化させながら測定したソース－ドレイン間電流（Ｉｄ
）（Ｉｄ－Ｖｇ特性ともいう）を測定した。また、ドレイン電圧（Ｖｄ）は、０．１Ｖ、
２０Ｖの２条件とした。また図２１（Ｂ）には、Ｖｄを２０ＶとしたＩｄ－Ｖｇ特性から
見積もった電界効果移動度を合わせて示している。測定したトランジスタのチャネル長は
約２μｍ、チャネル幅は約３．２５μｍである。図２１（Ｂ）に示すように、極めてチャ
ネル長が小さいにも関わらず、ノーマリーオフで良好な特性が得られている。また、電界
効果移動度は、市販される製品では概ね１０ｃｍ２／Ｖｓであるのに対し、作製したトラ
ンジスタでは３５ｃｍ２／Ｖｓを超える値を示している。
図２２には、作製したトランジスタに用いた透光性を有する導電膜として、酸化物導電
体膜（ＯＣ）、インジウム亜鉛酸化物膜（ＩＺＯ（登録商標））、およびシリコンを含む
インジウムスズ酸化物膜（ＩＴＳＯ）のシート抵抗を測定した結果を示している。いずれ
も十分に低抵抗であることが確認できる。
以上が実施例１についての説明である。本実施例は、少なくともその一部を本明細書中
に記載する他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせて実施することができる。
本実施例では、本発明の一態様の表示装置を作製した。ここでは、発光素子と、液晶素
子とを備え、ＶＲモードとＡＲモードを切り替えて用いることのできる表示装置を作製し
た。
［発光素子について］
表示装置に用いた発光素子について説明する。図２３に、発光素子の構成を示す。ここ
では、発光素子を透過領域の一部とし、透過モードにおける透過率を向上させるために、
発光素子の一対の電極に、それぞれ透明導電膜を用いている。発光素子には、中間層を挟
んで青色の発光層と、赤色及び緑色の発光層とを積層した、２層タンデム構造を採用した
。青色の発光層には蛍光材料を用い、赤色、緑色の発光層には、燐光材料を用いた。
［液晶素子について］
液晶素子は、ＡＲモードとＶＲモードとを切り替えるためのシャッターとして機能する
。液晶素子は、ＶＲモードでは外光を遮断し、ＡＲモードでは外光を透過する。そのため
、トランジスタ等を設けないシンプルな構成であるパッシブ駆動を適用した。液晶素子を
構成する電極等に、遮光性の材料を用いる必要がないため、開口率は１００％となる。
表示装置を主としてＶＲモードで使用する場合、液晶素子をノーマリーブラックとする
ことで、消費電力を低減できる。本実施例では、ＶＡモードの液晶素子を採用した。ＶＡ
モードのパッシブ型の液晶素子を作製する際、光配向処理を行った。これにより、液晶素
子に電圧を印加すると、液晶素子全体に亘って液晶分子を同一の方向に配向させることが
でき、ＡＲモードで使用する際に透過率を高めることができる。
図２４に、作製した液晶素子の電圧－透過率特性を示す。電圧を印加しない状態におい
て、透過率が極めて低いノーマリーブラックの特性が得られていることが分かる。
［表示装置の作製］
以下では、一対の基板の間に発光素子と液晶素子を有する表示装置の作製方法について
説明する。図２５（Ａ）～（Ｆ）に、作製工程の概略図を示す。
まず、図２５（Ａ）に示すように、ガラス基板（Ｇｌａｓｓ）上に剥離層（Ｓｅｐａｒ
ａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、絶縁層（Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、及びトラ
ンジスタ等を含む制御回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を順に形成した。また、
異なるガラス基板上にカラーフィルタ（ＣＦ）を形成した。なお、透過モードにおける透
過率を向上させるために、ブラックマトリクスは形成していない。続いて、図２５（Ｂ）
に示すように、制御回路上に発光素子（ＯＬＥＤ）を形成し、２枚のガラス基板を封止樹
脂により貼り合せた。続いて、図２５（Ｃ）に示すように、剥離層と絶縁層との間で剥離
した後、図２５（Ｄ）に示すように、絶縁層上に液晶素子の一方の電極として機能する透
明導電膜（ＩＴＯ）を形成した。続いて、異なるガラス基板上も同様に液晶素子の他方の
電極として機能する透明導電膜を形成し、図２５（Ｅ）に示すように液晶（ＬＣ）を挟ん
で２枚のガラス基板を貼り合せた。これにより、２枚のガラス基板の間に、発光素子、制
御回路、及び液晶素子を挟み込んだ、厚さの薄い表示装置を実現できる。最後に、図２５
（Ｆ）に示すように、それぞれのガラス基板の一部を分断して端子部を露出させた。
作製した表示装置の仕様を表１に、液晶素子の仕様を表２に、それぞれ示す。画素構成
は、図６で示したジグザグ配置を採用し、精細度が１０５８ｐｐｉと極めて高精細な表示
装置を実現した。
Figure 2022176203000002
Figure 2022176203000003
［透過率の測定］
ここで、表示装置のバスライン以外の導電層に、可視光を透過する導電膜を用いた透明
画素を適用することで、透過モードにおける透過率が向上することを確認するため、以下
の２つの試料を作製し、透過率を測定した。
試料は、ガラス基板上に制御回路を形成し、封止樹脂を用いてもう一方のガラス基板で
封止したものである。そのため、ここで用いた試料には、発光素子及び液晶素子は形成し
ていない。一つ目の試料は、バスライン以外の導電層に可視光を透過する導電膜を用いて
作製し、透明画素としたものである。二つ目の試料は、バスライン以外の導電層にも可視
光を遮光する導電膜を用いて作製したものである。
測定は、図２６（Ａ）に示すように、試料を透過する光の強度Ｉ１を測定した。透過率
Ｔは、透過光の強度Ｉ１を入射光の強度Ｉ０で割った値とした。
図２６（Ｂ）、（Ｃ）に、透明画素を用いた試料（Ｓａｍｐｌｅと表記）と、透明画素
ではない試料（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅと表記）の２つの試料について測定した、透過率の測
定結果を示す。図２６（Ｂ）は、直進方向の透過率の測定結果であり、図２６（Ｃ）は、
積分球を用い、全方位について測定した結果である。図２６（Ｂ）、（Ｃ）には、横軸に
波長を、縦軸に透過率をそれぞれ示している。図２６（Ｂ）に示すように、透明画素を用
いない場合には透過率が７％程度であるのに対し、透明画素を適用した試料では約３０％
に達している。また、全方位について測定した図２６（Ｃ）では、透明画素を用いない場
合には透過率が２０％程度であるのに対し、透明画素を適用した試料では平均で約４８％
にまで向上している。このように、透明画素を用いることで透過率を増大させることがで
きている。
［表示装置１］
ここでは、透明画素を採用し、極めて高精細な表示パネルを作製した。ここで作製した
表示パネルは、液晶素子を用いないものであり、表示パネルの仕様は上記表１と同様であ
る。
図２７に、透明画素を採用して作製した表示パネルの、表示状態における写真を示す。
なおここで示す表示パネルは、液晶素子を用いずに、一対の基板の間に制御回路、発光素
子、及びカラーフィルタを封止した表示パネルである。図２７に示すように、透明画素を
採用しても正常に動作していることが確認できた。
［表示装置２］
ここでは、発光素子と液晶素子とを一対の基板の間に挟持し、ＶＲモードとＡＲモード
を切り替えることのできるディスプレイパネルを作製した。なお、ここで示すディスプレ
イパネルは、透明画素ではなく、遮光性の導電膜を用いた画素を適用したものである。
図２８（Ａ）にＶＲモード、図２８（Ｃ）にＡＲモードで、ディスプレイパネルをそれ
ぞれ駆動した時の、表示状態における写真を示す。また図２８（Ｂ）、図２８（Ｄ）には
、撮影時の状態を示す模式図を示している。撮影は、背景画像が表示されたスマートフォ
ンの画面上に、作製したディスプレイパネルを配置し、上面側から行った。
ＶＲモードでは、液晶素子が遮光状態であるため、背景画像は視認されず、発光素子で
表示された画像のみを見ることが出来ている。一方、ＡＲモードでは、ディスプレイパネ
ルを透過した背景画像に重ねて、発光素子で表示された画像を見ることができている。
なお、ここで示したディスプレイパネルは、透明画素が適用されていない表示パネルで
あるため、透明画素を適用することにより、さらに透過像を鮮明に見ることが可能となる
。
以上が実施例２についての説明である。本実施例は、少なくともその一部を本明細書中
に記載する他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせて実施することができる。
以下では、上記実施例２で作製した表示装置を有する光学系（光学システム）について
説明する。
図２９（Ａ）に、光学システム（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍと表記）の模式図を示
す。光学システムは、ディスプレイパネル（Ｈｙｂｒｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙと表記）を挟
む一対のレンズ（Ｌｅｎｓ）を有する。また、観察者とは反対側に、像を反転するための
プリズム（Ｐｒｉｓｍ）を有する。ディスプレイパネルは、一対のレンズの焦点に位置す
るように配置されている。一対のレンズには、同じ焦点距離の両凸レンズを用いた。
プリズムとしては、図２９（Ｂ）に示すようなシュミット・ペカン（Ｓｃｈｍｉｄｔ－
Ｐｅｃｈａｎ）型の正立プリズムを用いた。なお、プリズムには正立プリズムを用いれば
よく、例えばアッベ・ケーニッヒ（Ａｂｂｅ－Ｋｏｅｎｉｇ）型のプリズムなどを用いる
こともできる。
図２９（Ａ）に示すように、プリズムに入射される光（破線で示す）は、プリズムによ
り反転され、１つ目のレンズで屈折され、ディスプレイパネルを透過し、２つ目のレンズ
で屈折する際に再度反転することで、観察者は正立像を見ることができる。
また図２９（Ａ）には、背景像（Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｉｍａｇｅと表記）と、ディ
スプレイパネルが表示する表示画像（ｄｉｓｐｌａｙ ｉｍａｇｅと表記）と、これらが
重ね合わされた、合成画像（Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ ｉｍａｇｅと表記）とをそれぞ
れ示している。
続いて、図２９（Ａ）に示す光学システムを用いて表示を行った。図２９（Ｃ）にＶＲ
モード、図２９（Ｄ）にＡＲモードで、ディスプレイパネルをそれぞれ駆動した時の、表
示状態における写真を示す。このように、ＡＲモードではディスプレイパネルの画素の周
期性に起因する回折の影響を受けることなく、背景像が鮮明に観察できることが確認でき
た。また、背景像と表示画像が共に正立した合成画像が得られていることが確認できた。
以上が実施例３についての説明である。
１０ 表示装置
１０ａ 電子機器
１０ＥＬ 表示部
１０ＬＣ 透過制御部
１１ 制御部
１２ 光学センサ
１３ＥＬ 駆動部
１３ＬＣ 駆動部
１５ 演算部
２０Ｂ 光
２０ｅ 光
２０Ｇ 光
２０ｉｎ 光
２０Ｒ 光
２０ｔ 透過光
２１ 基板
２２ 表示領域
２３ 導電層
２４ 液晶
２５ 導電層
３０ 画素
３１ 基板
３９ａ 偏光板
３９ｂ 偏光板
４０ 液晶素子
４１ａ 画素回路
４１ｂ 画素回路
４２ａ 画素回路
４２ｂ 画素回路
４３ａ 画素回路
４３ｂ 画素回路
４５ 機能層
４５ａ 機能層
４５ｂ 機能層
５０ 副画素
５０ａ 副画素
５１ 配線
５１ａ 配線
５１ｂ 配線
５２ 配線
５２ａ 配線
５２ｂ 配線
５２ｃ 配線
５２ｄ 配線
５３ 配線
５３ａ 配線
５３ｂ 配線
５３ｃ 配線
５５ 半導体層
５６ 導電層
５７ 導電層
５８ 導電層
５９ 配線
６０ 表示素子
６１ トランジスタ
６１ａ トランジスタ
６１ｂ トランジスタ
６１ｃ トランジスタ
６１ｄ トランジスタ
６２ トランジスタ
６２ａ トランジスタ
６３ 容量素子
６４ 画素電極
７０ 画素ユニット
７０ａ 画素
７０ｂ 画素
７１ａ 副画素
７１ｂ 副画素
７２ａ 副画素
７２ｂ 副画素
７３ａ 副画素
７３ｂ 副画素
８１ 絶縁層
８３ 絶縁層
８４ 絶縁層
８９ 接着層
９０ 発光素子
９０Ｂ 発光素子
９０Ｇ 発光素子
９０Ｒ 発光素子
９０Ｗ 発光素子
９１ 導電層
９１Ｂ１ 画素電極
９１Ｂ２ 画素電極
９１Ｇ１ 画素電極
９１Ｇ２ 画素電極
９１Ｒ１ 画素電極
９１Ｒ２ 画素電極
９２ ＥＬ層
９２Ｂ ＥＬ層
９２Ｇ ＥＬ層
９２Ｒ ＥＬ層
９３ 導電層
１００ 画像表示機
１００ａ 画像表示機
１０１ 筐体
１０２ 表示部
１０２ＥＬ 表示パネル
１０２ｐ 表示パネル
１０３ カメラ
１０４ 装着具
１１７ 絶縁層
１３０ａ 偏光板
１３０ｂ 偏光板
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３４ 着色層
１６１ 接着層
１６２ 接着層
１９１ 導電層
１９２ ＥＬ層
１９３ 導電層
１９４ 絶縁層
２０１ トランジスタ
２０２ 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
２０８ トランジスタ
２０９ 配線
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２１７ 絶縁層
２２０ 絶縁層
２２１ 導電層
２２１ｔ 導電層
２２２ 導電層
２２２ｔ 導電層
２２３ 導電層
２２４ 導電層
２３１ 半導体層
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
３００ 表示パネル
３１１ 導電層
３１２ 液晶
３１３ 導電層
３４０ 液晶素子
３５１ 基板
３５１ａ 基板
３５１ｂ 基板
３５２ 接着層
３６０ 発光素子
３６１ 基板
３６１ａ 基板
３６１ｂ 基板
３６２ 表示部
３６４ 回路
３６５ 配線
３６６ タッチセンサ
３７２ ＦＰＣ
３７３ ＩＣ

Claims (1)

  1. 表示装置と、光学センサと、演算部と、を有し、
    前記表示装置は、複数の画素を有し、
    各画素は、発光素子、液晶素子、第１のトランジスタ、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを有し、
    前記第１のトランジスタは、前記発光素子と電気的に接続され、且つ前記発光素子の電流制御用のトランジスタとして機能し、
    前記第１のトランジスタは、第１のゲート電極、第１の半導体層、第１のソース電極、及び第１のドレイン電極を有し、
    前記第１のゲート電極、前記第１の半導体層、前記第１のソース電極、及び前記第１のドレイン電極のうち、少なくとも１つは、可視光を透過する機能を有し、
    前記発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、当該第１の電極と当該第２の電極との間に発光層と、を有し、
    前記第１の電極と、前記第２の電極とは、可視光を透過する機能を有し、
    前記第１の電極は、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、
    前記液晶素子は、前記第１のトランジスタと重ねて配置され、
    前記液晶素子は、電界が印加されるときに光を透過し、電界が印加されないときに光を遮光し、
    前記光学センサは、前記表示装置の背景の画像データを撮像する機能を有し、
    前記画像データは、対象物の画像を含み、
    前記演算部は、前記画像データから前記対象物との距離を算出する機能を有し、
    前記演算部は、前記液晶素子を、光を透過する状態から、光を遮光する状態へと切り替える機能を有し、
    前記液晶素子は、画素ごとに配置され、
    前記画素ごとに光を透過する状態から、光を遮光する状態へと切り替える機能を有し、
    前記第２のトランジスタは、走査線として機能する第１の配線と、第２の半導体層と、前記第２の半導体層上の第１の導電層と、信号線として機能する第２の配線と電気的に接続される第２の導電層と、を有し、
    前記第３のトランジスタは、前記第１の配線と、第３の半導体層と、前記第３の半導体層上の前記第１の導電層と、定電位が供給される第３の配線と、を有し、
    前記第１の配線および前記第１の導電層は、前記第２のトランジスタのゲート電極として機能し、且つ前記第３のトランジスタのゲート電極として機能し、
    前記第１の電極は、前記第１の電極と同じ画素に設けられた前記第１のトランジスタの前記第１の半導体層と重なる領域を有し、
    前記第１の電極は、前記第１の電極と同じ画素に設けられた前記第２のトランジスタの前記第２の半導体層と重なる領域を有しておらず、
    前記第１の電極は、前記第１の電極と同じ画素に設けられた前記第３のトランジスタの前記第３の半導体層と重なる領域を有しておらず、
    前記第１の電極は、隣の画素に設けられた前記第２のトランジスタの前記第２の半導体層と重なる領域を有し、
    前記第１の電極は、隣の画素に設けられた前記第３のトランジスタの前記第３の半導体層と重なる領域を有する、電子機器。
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