JP6902842B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、電子機器、およびその動作方法に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、電子機器、表示装置、表示モジュール、半導体装置、発光装置、蓄電装置、蓄電池、記憶装置、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、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。

電子機器の一種として、様々な携帯情報端末（携帯電話、スマートフォンなど）が普及しており、表示するための表示部を備え、繰り返し充電できる二次電池を備えているデバイスがほとんどである。

携帯情報端末は、外光下での利用の際には表示が見難いため、液晶表示装置であればバックライトの輝度、ＥＬ表示装置であればＥＬ素子の輝度を高めることで、視認性を高めている。ただし、バックライトの輝度やＥＬ素子の輝度を高めることは消費電力の増大につながり、携帯情報端末のバッテリー残量の低下を加速させる原因の一つとなる恐れがある。

電源供給形態として一つの電池パックを搭載する従来の携帯情報端末において、使用者が電池残量を管理しており、適宜充電している。しかしながら、使用者の都合や使用環境によって電池残量がなくなるという不都合が発生することがある。

携帯情報端末を供給するメーカーは、電池パックの容量を大きくすることが求められているが、容量を大きくすることによって電池パックの重量が増える、或いは充電するための時間が長時間になってしまう恐れがある。また、安全性が高く、大容量で薄型の二次電池は、製造が困難であり、高価格となっている。従って予備のバッテリーを使用者が購入しておき、常に携帯しておくのは負担であり、安全のため携帯情報端末によっては使用者が自由に二次電池を交換できない機種もある。

スマートフォンでは、常時スムーズな接続を可能とするためにインターネット接続設定（無線設定）をオン状態としておくと、常に電波を発信して最適となる接続ポイントを探しつづけてしまう。その結果、利用者が有効にはインターネットを利用していない期間においても、バッテリー容量が低下する。

また、スマートフォンに自動でアップデートするアプリケーションなどをダウンロードしていると、使用者が知らない間に電力が消費され、バッテリー残量が低下する。

また、スマートフォンにＧＰＳなどの位置情報を常時確認するアプリケーションなどをダウンロードしていると、定期的に情報を受信または発信するため、電力が消費され、バッテリー残量が低下する。

また、使用者の誤操作により、ゲームなどのアプリケーションを起動させたまま放置された場合、使用者が気づかないまま、バッテリー残量がゼロになり、情報端末の電源すらオンできない状況になる場合もある。

このようにスマートフォンなどの情報端末においては、特に、使用者がバッテリー残量を常時把握しておかなければならず、負担となっている。さらに、情報端末の電池パックとして多く普及している二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、さまざまな利点があるが、一方で欠点も有している。

図２にリチウムイオン二次電池の放電ダイヤグラムの一例を示す。縦軸は電圧であり、横軸は一定の放電条件とした時の経過時間を示している。図２に示すようにリチウムイオン二次電池は、一回の満充電後に残量が８０％から９０％の間はほとんど一定の電圧を供給できるという長所があるが、残量の低下による急激な電圧変化が残量ゼロに近づく最後の１０％から２０％の間に起こる。従って、特定の閾値を設け、電圧が当該閾値を下回った場合に警告を発する構成とする場合、急激な電圧変化を生じる残量に対応する電圧を閾値とすると、バッテリー残量の警告があった時には再充電するタイミングとして遅すぎるといえる場合もある。また、急激な電圧変化を生じる残量に対して余裕を持った残量に対する電圧を閾値とすると、バッテリー残量に未だ余裕があるにも係わらず警告を発する可能性やノイズによる瞬間的な電圧変動に対して誤って警告を発する可能性もある。

また、情報端の充電残量切れを回避するため、充電回数を増やすことで、定期的に満充電を繰り返すと、リチウムイオン二次電池の劣化が加速され、使用不可になって交換するタイミングが早まってしまうという欠点を有している。

特許文献１には、複数の二次電池が搭載された電子機器の一例が示されている。

特開２０１５−１６４３９２号公報

携帯情報端末を使用している際にバッテリーを浪費して電池の残量がゼロになってしまうと、非常電話といった生命の存否にかかわる重要な機能を必要な時に利用できない恐れがある。

本発明は、非常事態において確実に使用（通話送信及び受信、メール送信及び受信などの連絡）できる新規な電源および電源制御方法を備えた携帯情報端末を提供することを課題とする。

また、使用環境に合わせて最適な表示モードに切り替えることで、表示装置の消費電力を低減し、バッテリー残量の低下を防止することを課題とする。

一つの電子機器に２つ以上の二次電池を設け、通常時用のバッテリーと非常時用（臨時用）の二次電池に分ける。臨時用の二次電池の使用時には使用可能な機能を制限することで所望の残量を確保する。臨時用の二次電池の使用の際には、省電力モード（非常時モードとも呼ぶ）とし、例えば、非常電話といった生命の存否にかかわる重要な機能（通信行為）のみを必要な時に実行するため、他の機能を停止させて制限する。

電子機器の一例である携帯情報端末は、位置情報を定期的に基地局に送信する必要があるが、臨時用の二次電池の使用の際には、この頻度を低くする。基地局から呼び出し信号を受信した場合、また、携帯情報端末から非常電話をかける場合には、通話が可能となる。

なお、非常時用のバッテリーの残量を第１の電力とすると、上記非常時モードで、非常時用のバッテリーの残量が第１の電力から閾値電力（通話に必要な非常時用のバッテリーの残量）に低下するまでの時間が所望の時間だけ得られるように、第１の電力を設定すればよい。当該時間の目安としては、災害が発生してから人命救助の目安とされる７２時間を目処に１００時間以上２００時間以下が望ましい。また、必要な回数だけ通話するための電力も含むことが望ましい。例えば、１０回以上２０回以下の通話が可能なことが望ましい。

また、充電する方法も複数の二次電池を同時に充電開始してもよいが、非常時用第１の二次電池よりも優先して充電を行う構成としてもよい。

また、非常時モードで表示部における消費電力が少なければ少ないほど好ましいため、表示部は反射型の表示素子を有することが好ましい。

反射型の液晶素子は、外光を光源として表示される。反射型の液晶素子を用いた表示装置は、鮮明で美しい画像が得られる。またバックライトが不要なため消費電力が抑えられる。また電子ペーパー等と比較して応答速度が速い。ここで反射型の液晶素子を用いた表示装置において後述するアイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動を用いることにより、表示装置の消費電力を極めて低くすることができる。反射型の液晶素子とＩＤＳ駆動を組み合わせた表示装置は、その低い消費電力と、美しい表示画質から、例えば書籍、特に図や画像を含む書籍、例えば教科書、参考書等を表示する携帯型端末として優れている。

また、通常モードで表示部における表示は鮮やかな表示であることが好ましいため、表示部はハイブリッド表示のできる構成とすることが好ましい。

ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字及び／または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一方を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の双方を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。

なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。

また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字及び／または画像を表示する機能を有する。

本明細書で開示する発明の構成の一つは、表示部と、通信手段と、表示部に電力を供給する第１の二次電池と、第１の二次電池よりも電池容量の小さい第２の二次電池と、第１の二次電池の残量の検出手段と、第１の二次電池の残量が閾値電力を下回ったことを検出手段が検出すると表示部への電力供給先を第２の二次電池に切り替える手段と、を有し、第２の二次電池の使用時は、通信手段により少なくとも１回以上通信できる電子機器である。

上記構成において、表示部は、液晶素子及び有機ＥＬ素子を有し、第２の二次電池の使用時は、単位時間あたりの表示書き換え回数を少なくなるように表示部の液晶素子を制御することで電子機器の消費電力を低減することも特徴の一つである。

また、上記構成において、第２の二次電池の使用時は、通信手段以外の機能回路への電力供給を停止することで電力を確保する。

また、上記構成において、第１の二次電池は複数の二次電池セルで構成されていることを特徴としている。

また、一つの電子機器に対して複数の二次電池の利用に限定されず、一つの電子機器に対して一つの二次電池とする場合においても予めバッテリーのしきい値を設定しておけば、同様に非常電話をかけることも可能である。例えば、携帯情報端末を通常時モードで利用時にバッテリーの残量がある閾値を下回った場合は、非常時モードに移行する。非常時モードでは、非常電話などの重要機能に要する電力をバッテリーに残したまま、その他の機能を利用不可にする。また、非常時モードでは、残量が当該閾値以下のバッテリーでも動作可能な程度に極めて消費電力の低い動作モードにする。

本明細書で開示する発明の構成の他の一つは、液晶素子及び有機ＥＬ素子を有する表示部と、通信手段と、表示部に電力を供給する二次電池と、二次電池の残量の検出手段と、二次電池の残量が閾値電力を下回ったことを検出手段が検出すると表示部の表示画像の変化に寄与するアプリケーションの起動を不許可、または実行停止とする手段と、を有し、二次電池の残量が閾値電力を下回った状態では、通信手段により少なくとも１回以上通信できる電子機器である。

上記構成において、二次電池の残量が閾値電力を下回った状態では、通信手段以外の機能回路への電力供給を停止することで、非常用連絡を行う電力をできるだけ確保する。

上記各構成において、さらに二次電池に充電するための供給手段を有し、供給手段は、無線給電のためのアンテナを有することを特徴の一つとする。

リチウムイオン蓄電池は、そのままでも使用することが可能であるが、取扱いを容易にするため、１個または複数個のリチウムイオン蓄電池を所定の回路（充放電制御回路や保護回路など）と共に容器の内部に収納することが好ましく、収納したものを電池パック、または電池モジュールとも呼ぶ。電池パック、または電池モジュール内には断熱のため、グラスウールなどの断熱材を設けてもよい。

電池パック、または電池モジュールは、使用者が携帯する電子機器に限らず、医療機器、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車などにも用いられる。

バッテリー残量減少による通信不能状態に陥ることを回避し、安定した通信動作が可能である。バッテリー残量が少なくとも、緊急時に少なくとも数回の通話に要する電力を確実に確保できる携帯情報端末を提供することができる。

本発明の一態様を示す回路図である。 二次電池の放電ダイヤグラムの一例を示す図である。 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。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例及び画素の一例を示す図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図及び画素の一例を示す図。 実施の形態に係る入出力パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る入出力パネルの構成を説明する図。 表示装置の構成例を示すブロック図および表示装置が有する画素の一例を示す回路図。 表示装置の動作例を示すフロー。 表示装置の動作例を示すタイミングチャート。 表示モジュールの構成例を説明する図。 蓄電装置の例を説明するための図。 蓄電装置の例を説明するための図。 蓄電装置の例を説明するための図。 蓄電装置の例を説明するための図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。 試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。 試料のＥＤＸマッピングを説明する図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、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。

（実施の形態１）
電子機器の構成の一部を示す等価回路図を図１に示す。

図１に示すように、電子機器、ここでは携帯情報端末は、３つの通常時用のバッテリーと１つの非常用のバッテリーを用いている。

３つの通常時用のバッテリーの合計残量が第１の閾値電力を下回った場合は、非常時モードに移行する。バッテリーの残量の検出手段としては、電圧計、電流計、電力計などを利用することができる。図１では電圧計を用いる例を示している。

非常時モードでは、ＣＴＬ＝“Ｈ”として、非常時用のバッテリーから電力を供給する。また、携帯情報端末全体の消費電力を低下させる。具体的には、液晶表示装置をＩＤＳ駆動とする。

また、ハイブリッドディスプレイであれば反射表示のみとし、ゲームソフトウェアなどの非常時用ではないアプリケーションソフトウェアは終了あるいは起動不許可とする。ＣＰＵやＧＰＵ、液晶表示装置のコントローラはノーマリオフ駆動、すなわち、不揮発性レジスタにレジスタデータを退避した後パワーゲーティングし、当該レジスタデータを復帰した後に動作を再開することで消費電力を低減する駆動方法、を用いるものとする。また、携帯情報端末は、位置情報を定期的に基地局に送信する必要があるが、この頻度を低くする。基地局から呼び出し信号を受信した場合、また、携帯情報端末から非常電話をかける場合には、通話が可能とする。

なお、非常時用のバッテリーの残量を第１の電力とすると、上記非常時モードで、バッテリーの残量が第１の電力から第４の閾値電力Ｐ４（通話に必要な非常時用のバッテリーの残量）に低下するまでの時間が所望の時間だけ得られるように、第１の電力を設定すればよい。当該時間の目安としては、災害が発生してから人命救助の目安とされる７２時間を目処に１００時間以上２００時間以下が望ましい。また、必要な回数だけ通話するための電力も含むことが望ましい。例えば、１０回以上２０回以下の通話が可能なことが望ましい。

なお、太陽電池や無線給電装置などの非常時用のバッテリー及び通常時用のバッテリーを充電する充電装置を有する構成が好ましい。このような構成とすることで、非常時用のバッテリーの残量が第４の閾値電力Ｐ４未満となっても、所定の時間経過後に第４の閾値電力Ｐ４以上の非常時用のバッテリーの残量に回復させることが可能となる。

また、充電装置は、非常時用のバッテリーにのみ充電する構成が可能である。具体的には。図１の構成で充電器からの電流を非常時用のバッテリーもしくは常用のバッテリーに選択的に、もしくは、同時に供給できるスイッチを設けることができる。このような構成とすることで、非常電話の回数、頻度を向上し、また、非常電話を待ち受けることの出来る時間を長くすることができる。さらに、充電装置は、非常時用のバッテリーの残量が第１の電力まで充電した後、通常時用のバッテリー及び非常時用のバッテリーを充電する構成が可能である。このような構成とすることで、情報携帯端末のその他の機能も使えるようになり、利便性が向上する。

（実施の形態２）
本実施の形態では、一つの電子機器に一つのリチウムイオン二次電池を用いる場合の例を示す。

二次電池の残量が第１の閾値電力Ｐ１を下回った場合は、非常時モードに移行する。二次電池の残量の検出には、電圧計、電流計、電力計などを利用することができる。具体的には、図２に示す第１の閾値電力Ｐ１選択範囲が示されている。バッテリーの出力で電圧が３．３Ｖ未満となるとＬＳＩなどの一部の回路では、特別に電圧を昇圧して電源電圧を生成しないと動作困難となる場合があるため、Ｐ１選択範囲の下限は３．３Ｖとする構成が適当である。なお、その他のＰ１選択範囲の下限の電圧としては、５．０Ｖ、２．５Ｖ、２．０Ｖ、１．８Ｖ、１．２Ｖなどが有効であるが、バッテリーの特性と合わせて適宜決めることができる。また、Ｐ１選択範囲の上限においては使用するリチウムイオン二次電池の性能にも左右されるが例えば、図２に示すＰ１選択範囲においては３．６Ｖ近傍とする。これよりも高い電圧に設定すると、僅かな電圧変動で閾値電力より低下したとみなす誤検出が生じやすくなる恐れがある。また、特に、バッテリーに個差がある場合には、未だ十分な残量があるにもかかわらず第１の閾値電力より低下したとみなされ、充電回数が増えることになる恐れがある。

また、定期的にバッテリーの残量を検出することで使用状況を鑑み、残量の低下傾向を予測する演算回路を電子機器に設けておくことが好ましい。電子機器の使用中に、電子機器のＰ１選択範囲となることが予測される時間が予め判明するため、使用者にアラームを出すことができる。

非常時モードでは、携帯情報端末全体の消費電力を低下させる。具体的には、液晶表示装置をＩＤＳ駆動とし、また、ハイブリッドディスプレイであれば反射表示のみとし、ゲームソフトウェアなどの非常時用ではないアプリケーションソフトウェアは終了あるいは起動不許可とする。ＣＰＵやＧＰＵ、液晶表示装置のコントローラはノーマリオフ駆動とする。

また、携帯情報端末は、スムーズな電話の授受を可能にするため、位置情報を定期的に基地局に送信する必要があるが、この頻度を低くする。基地局から呼び出し信号を受信した場合、また、携帯情報端末から非常電話をかける場合には、通話が可能とする。

なお、少なくとも数回の通話に必要なバッテリーの残量を第２の閾値電力Ｐ２（ただし、Ｐ１＞Ｐ２＞０Ｖを満たす）とすると、上記非常時モードで、バッテリーの残量が第１の閾値電力Ｐ１から第２の閾値電力Ｐ２に低下するまでの時間が所望の時間だけ得られるように、第１の閾値電力Ｐ１及び第２の閾値電力Ｐ２を設定すればよい。

さらに、太陽電池や無線給電装置などを有する構成が好ましい。このような構成とすることで、バッテリーの残量が第２の閾値電力Ｐ２未満となっても、所定の時間経過後に第２の閾値電力以上のバッテリーの残量に回復させることが可能となる。

本実施の形態ではリチウムイオン二次電池の例を示したが、特に限定されず、ナトリウムイオン二次電池や、ニッケル水素電池や、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学キャパシタ、空気電池などを用いてもよい。

本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態３）
図３乃至図５を用いて、本実施の形態の表示装置の構成例について説明する。

＜構成例１＞
図３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３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等を有する。図３では表示装置３００にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図３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を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

図３では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３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１００及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

図４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電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。

また、図３に示すように、電極３１１ｂは開口４５１を有する。さらに表示部３６２は、電極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、電極３１１ｂの開口４５１を介して基板３６１側に射出される。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積とは等しくてもよい。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口４５１の面積は、発光素子１７０の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口４５１が小さいと、発光素子１７０からの光の一部が電極３１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口４５１を十分に大きくすることで、発光素子１７０の発光が無駄になることを抑制できる。

図４に、図３で示した表示装置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４に示す表示装置３００は、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着されている。基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。

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電極１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。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、電極１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層１１２の配向状態を均一にできる。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１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。

液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極１１３は可視光を透過する。液晶層１１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。

液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極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、電極１１３、液晶層１１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層１１２及び電極１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極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。

図４に示すように、開口４５１には可視光を透過する電極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層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。

接続部２０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。

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。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、液晶素子１８０として、反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板１３５を設けてもよい。また、偏光板１３５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。

なお、偏光板１３５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。

また、ゲスト・ホスト液晶モードを用いて液晶素子１８０を駆動する構成としてもよい。これにより、偏光板を用いることなく反射型の表示パネルを提供することができる。または、表示パネルの表示を明るくすることができる。ゲスト・ホスト液晶とは、二色性色素を含む液晶材料を指している。具体的には、分子の長軸方向に大きな吸光度を備え、長軸方向と直交する短軸方向に小さな吸光度を備える材料を、二色性色素に用いることができる。好ましくは、１０以上の二色性比を備える材料を二色性色素に用いることができ、より好ましくは、２０以上の二色性比を備える材料を二色性色素に用いることができる。

例えば、アゾ系色素、アントラキノン系色素、ジオキサジン系色素等を、二色性色素に用いることができる。

また、ホモジニアス配向した二色性色素を含む二層の液晶層を、配向方向が互いに直交するように重ねた構造を、液晶材料を含む層に用いることができる。これにより、全方位について光を吸収しやすくすることができる。または、コントラストを高めることができる。

また、相転移型ゲスト・ホスト液晶や、ゲスト・ホスト液晶を含む液滴を高分子に分散した構造を、液晶素子１８０の液晶層に用いることができる。

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、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極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側に形成された電極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。また、接続体２４３は、図４に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。上下方向に潰れた形状となることで、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。例えば接着層１４１となるペースト等を塗布した後に、接続体２４３を配置すればよい。

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側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する材料を含み、電極１９１は可視光を透過する材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５１、電極３１１ａ等を介して、基板３６１側に射出される。

液晶素子１８０及び発光素子１７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置３００は、液晶素子１８０を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置３００は、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。

液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。

液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置情報する。

ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６を適用した場合や、トランジスタ２０６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、消費電力の低い駆動を行うことができる。

［金属酸化物］
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６について説明する。チャネル形成領域に用いる金属酸化物として、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう）を用いることが好ましい。

酸化物半導体は、少なくともインジウムまたは亜鉛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、イットリウムまたはスズなどが含まれていることが好ましい。また、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。

ここでは、酸化物半導体が、インジウム、元素Ｍおよび亜鉛を有するＩｎＭＺｎＯである場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズなどとする。そのほかの元素Ｍに適用可能な元素としては、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、マグネシウムなどがある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。

なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。

＜金属酸化物の構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。

本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅと定義する。

つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、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元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、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。

特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。

つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。

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

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領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。

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

＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。

≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。

各試料の作製方法について、説明する。

まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。

なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。

≪Ｘ線回折による解析≫
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。

図２２にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図２２において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。

図２２に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。

また、図２２に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ Ａｎｎｕｌａｒ Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。

ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。

図２３（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図２３（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。

≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。

図２３（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図２３（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２３（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２３（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図２３（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図２３（Ｇ）に示す。

図２３（Ｃ）、図２３（Ｄ）、図２３（Ｅ）、図２３（Ｆ）、および図２３（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

また、図２３（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２３（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図２３（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２３（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２３（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図２３（Ｌ）に示す。

図２３（Ｈ）、図２３（Ｉ）、図２３（Ｊ）、図２３（Ｋ）、および図２３（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。

また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、小さいプローブ径の電子線（例えば５０ｎｍ未満）を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。

成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。従って、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。

以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。

≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。

ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。

図２４には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２４（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２４（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２４（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、および図２４（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図２４に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。

図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、および図２４（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、および図２４（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。

図２４（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２４（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。

つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２４（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲む範囲は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１などが主成分である領域である。

また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図２４（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、破線で囲む範囲は、ＧａＯ_Ｘ３、またはＧａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４などが主成分である領域である。

また、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、および図２４（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。

このように、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が、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。

また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。

また、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、および図２４（Ｃ）より、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域、及びＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。

以上より、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、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、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。

［酸化物半導体を有するトランジスタ］
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。

なお、上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

また、トランジスタには、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体膜のキャリア密度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。例えば、酸化物半導体は、キャリア密度が８×１０^１１／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^−９／ｃｍ^３以上とすればよい。

また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。

また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。

＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。

酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に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。従って、該酸化物半導体において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満とする。

不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。

トランジスタ２０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ２０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。

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は、トランジスタ２０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ２０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。

各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、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。これにより、絶縁層を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。

トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、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。

トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０３及びトランジスタ２０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。

トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。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。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。

または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。

表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。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く、異なる構造であってもよい。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く、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、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く、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。

絶縁層２１３に接して着色層１３４が設けられている。着色層１３４は、絶縁層２１４に覆われている。

基板３５１の基板３６１と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、電極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。

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。

なお、基板３６１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、偏光板、位相差板、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。基板３６１の外側に、例えば１μｍ以下の反射防止膜が形成された材料を基板３６１に用いることができる。具体的には、誘電体を３層以上、好ましくは５層以上、より好ましくは１５層以上積層した材料を基板３６１に用いることができる。これにより、反射率を１％以下好ましくは０．３％以下に抑制することができる。

また、基板３６１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。

＜構成例２＞
図５に示す表示装置３００Ａは、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６を有さず、トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、トランジスタ２８５、及びトランジスタ２８６を有する点で、主に表示装置３００と異なる。

なお、図５では、絶縁層１１７及び接続部２０７等の位置も図４と異なる。図５では、画素の端部を図示している。絶縁層１１７は、着色層１３１の端部に重ねて配置されている。また、絶縁層１１７は、遮光層１３２の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層は、表示領域と重ならない部分（遮光層１３２と重なる部分）に配置されてもよい。

トランジスタ２８４及びトランジスタ２８５のように、表示装置が有する２つのトランジスタは、部分的に積層して設けられていてもよい。これにより、画素回路の占有面積を縮小することが可能なため、精細度を高めることができる。また、発光素子１７０の発光面積を大きくでき、開口率を向上させることができる。発光素子１７０は、開口率が高いと、必要な輝度を得るための電流密度を低くできるため、信頼性が向上する。

トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、及びトランジスタ２８６は、導電層２２１ａ、絶縁層２１１、半導体層２３１、導電層２２２ａ、及び導電層２２２ｂを有する。導電層２２１ａは、絶縁層２１１を介して半導体層２３１と重なる。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、半導体層２３１と電気的に接続される。トランジスタ２８１は、導電層２２３を有する。

トランジスタ２８５は、導電層２２２ｂ、絶縁層２１７、半導体層２６１、導電層２２３、絶縁層２１２、絶縁層２１３、導電層２６３ａ、及び導電層２６３ｂを有する。導電層２２２ｂは、絶縁層２１７を介して半導体層２６１と重なる。導電層２２３は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３を介して半導体層２６１と重なる。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂは、半導体層２６１と電気的に接続される。

導電層２２１ａは、ゲートとして機能する。絶縁層２１１は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２２２ａはソースまたはドレインの一方として機能する。トランジスタ２８６が有する導電層２２２ｂは、ソースまたはドレインの他方として機能する。

トランジスタ２８４とトランジスタ２８５が共有している導電層２２２ｂは、トランジスタ２８４のソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ２８５のゲートとして機能する部分を有する。絶縁層２１７、絶縁層２１２、及び絶縁層２１３は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層２２３は、ゲートとして機能する。

＜構成例３＞図６に、表示装置３００Ｂの表示部の断面図を示す。

図６に示す表示装置３００Ｂは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ４０、トランジスタ８０、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。

液晶素子１８０では、外光を電極３１１ｂが反射し、基板３６１側に反射光を射出する。発光素子１７０は、基板３６１側に光を射出する。液晶素子１８０及び発光素子１７０の構成については、構成例１を参照できる。

基板３６１には、着色層１３１、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂが設けられている。

液晶層１１２は、配向膜１３３ａ及び配向膜１３３ｂを介して、電極３１１ａ及び電極１１３の間に挟持されている。

トランジスタ４０は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３で覆われている。絶縁層２１３と着色層１３４は、接着層１４２によって、絶縁層１９４と貼り合わされている。

表示装置３００Ｂは、液晶素子１８０を駆動するトランジスタ４０と発光素子１７０を駆動するトランジスタ８０とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３で説明した表示装置の、より具体的な構成例について図７乃至図９を用いて説明する。

図７（Ａ）は、表示装置４００のブロック図である。表示装置４００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４１０を有する。

表示装置４００は、複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、複数の配線ＣＳＣＯＭ、複数の配線Ｓ１、及び複数の配線Ｓ２を有する。複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、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４１０及び回路ＧＤと電気的に接続する。複数の配線Ｓ１及び複数の配線Ｓ２は、それぞれ、矢印Ｃで示す方向に配列した複数の画素４１０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４１０は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。

図７（Ｂ１）、および図７（Ｂ４）に、画素４１０が有する電極３１１の構成例を示す。電極３１１は、液晶素子の反射電極として機能する。図７（Ｂ１）、および図７（Ｂ２）の電極３１１には、開口４５１が設けられている。

図７（Ｂ１）、および図７（Ｂ２）には、電極３１１と重なる領域に位置する発光素子３６０を破線で示している。発光素子３６０は、電極３１１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３６０が発する光は、開口４５１を介して表示面側に射出される。

図７（Ｂ１）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する画素４１０が異なる色に対応する画素である。このとき、図７（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、電極３１１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３６０を離すことが可能で、発光素子３６０が発する光が隣接する画素４１０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３６０を離して配置することができるため、発光素子３６０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７（Ｂ２）では、矢印Ｃで示す方向に隣接する画素４１０が異なる色に対応する画素である。図７（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、電極３１１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３６０を用いた表示を明るくすることができる。

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７（Ｂ３）、および図７（Ｂ４）に示すように、電極３１１が設けられていない部分に、発光素子３６０の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子３６０が発する光は、表示面側に射出される。

図７（Ｂ３）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素４１０において、発光素子３６０が一列に配列されていない。図７（Ｂ４）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素において、発光素子３６０が一列に配列されている。

図７（Ｂ３）の構成は、隣接する２つの画素４１０が有する発光素子３６０どうしを離すことができるため、上述の通り、クロストークの抑制、及び、高精細化が可能となる。また、図７（Ｂ４）の構成では、発光素子３６０の矢印Ｃに平行な辺側に、電極３１１が位置しないため、発光素子３６０の光が電極３１１に遮られることを抑制でき、高い視野角特性を実現できる。

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４１０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Ｓ１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方式またはＣＯＦ方式等を用いて、画素４１０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８は、画素４１０の回路図の一例である。図８では、隣接する２つの画素４１０を示している。

画素４１０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子３４０、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子３６０等を有する。また、画素４１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図８では、液晶素子３４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子３６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。

図８では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２にトランジスタを用いた場合の例を示している。

スイッチＳＷ１のゲートは、配線Ｇ１と接続されている。スイッチＳＷ１のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ１と接続され、他方は、容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子３４０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子３４０の他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。

スイッチＳＷ２のゲートは、配線Ｇ２と接続されている。スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ２と接続され、他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソースまたはドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭのソースまたはドレインの他方は、発光素子３６０の一方の電極と接続されている。発光素子３６０の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。

図８では、トランジスタＭが半導体を挟む２つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタＭが流すことのできる電流を増大させることができる。

配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子３４０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭには、所定の電位を与えることができる。

配線Ｇ２には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子３６０が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線Ｓ２には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。

図８に示す画素４１０は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子３４０による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線Ｇ２及び配線Ｓ２に与える信号により駆動し、発光素子３６０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Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。

なお、図８では一つの画素４１０に、一つの液晶素子３４０と一つの発光素子３６０とを有する例を示したが、これに限られない。図９（Ａ）は、一つの画素４１０に一つの液晶素子３４０と４つの発光素子３６０（発光素子３６０ｒ、３６０ｇ、３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。図９（Ａ）に示す画素４１０は、図８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９（Ａ）では図８の例に加えて、画素４１０に配線Ｇ３及び配線Ｓ３が接続されている。

図９（Ａ）に示す例では、例えば４つの発光素子３６０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３４０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、反射モードの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。また透過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９（Ｂ）に、図９（Ａ）に対応した画素４１０の構成例を示す。画素４１０は、電極３１１が有する開口部と重なる発光素子３６０ｗと、電極３１１の周囲に配置された発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂとを有する。発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。

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、本発明の一態様の入出力装置として用いることができる入出力パネルの構成について、図１０および図１１を参照しながら説明する。

図１０は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図１０は入出力パネルが備える画素の断面図である。

図１１は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図１１（Ａ）は図１０に示す入出力パネルの機能膜の構成を説明する断面図であり、図１１（Ｂ）は入力ユニットの構成を説明する断面図であり、図１１（Ｃ）は第２のユニットの構成を説明する断面図であり、図１１（Ｄ）は第１のユニットの構成を説明する断面図である。

なお、本明細書において、１以上の整数を値にとる変数を符号に用いる場合がある。例えば、１以上の整数の値をとる変数ｐを含む（ｐ）を、最大ｐ個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。また、例えば、１以上の整数の値をとる変数ｍおよび変数ｎを含む（ｍ，ｎ）を、最大ｍ×ｎ個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。

本構成例で説明する入出力パネル７００ＴＰ３は、画素７０２（ｉ，ｊ）を有する（図１０参照）。また、入出力パネル７００ＴＰ３は、第１のユニット１０と、第２のユニット２０と、入力ユニット３０と、機能膜７７０Ｐと、を有する（図１１参照）。第１のユニット１０は機能層６２０を含み、第２のユニット２０は機能層７２０を含む。

＜画素７０２（ｉ，ｊ）＞
画素７０２（ｉ，ｊ）は、機能層６２０の一部と、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と、を有する（図１０参照）。

機能層６２０は、第１の導電膜、第２の導電膜、絶縁膜６０１Ｃおよび画素回路６３０（ｉ，ｊ）を含む。なお、図示しない画素回路６３０（ｉ，ｊ）は、例えば、トランジスタＭを含む。また、機能層６２０は、光学素子６６０、被覆膜６６５およびレンズ６８０を含む。また、機能層６２０は、絶縁膜６２８および絶縁膜６２１を備える。絶縁膜６２１Ａおよび絶縁膜６２１Ｂを積層した材料を、絶縁膜６２１に用いることができる。

例えば、屈折率１．５５の材料を絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。または、屈折率１．６の材料を絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。または、アクリル樹脂またはポリイミドを絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。

絶縁膜６０１Ｃは、第１の導電膜および第２の導電膜の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜６０１Ｃは開口部６９１Ａを備える。

第１の導電膜は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。具体的には、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の電極７５１（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。なお、電極７５１（ｉ，ｊ）を、第１の導電膜に用いることができる。

第２の導電膜は、第１の導電膜と重なる領域を備える。第２の導電膜は、開口部６９１Ａにおいて、第１の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜６１２Ｂを第２の導電膜に用いることができる。第２の導電膜は、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。例えば、画素回路６３０（ｉ，ｊ）のスイッチＳＷ１に用いるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜を第２の導電膜に用いることができる。ところで、絶縁膜６０１Ｃに設けられた開口部６９１Ａにおいて第２の導電膜と電気的に接続される第１の導電膜を、貫通電極ということができる。

第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、機能層６２０に向けて光を射出する機能を備える。また、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、例えば、レンズ６８０または光学素子６６０に向けて光を射出する機能を備える。

第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を視認できる範囲の一部において、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を視認できるように、上記の第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）が配設される。例えば、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）が射出する光を遮らない領域７５１Ｈを備える形状を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の電極７５１（ｉ，ｊ）に用いる。なお、外光を反射する強度を制御して画像情報を表示する第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印を用いて図中に示す。また、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を視認できる範囲の一部に第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）が光を射出する方向を、実線の矢印を用いて図中に示す。

これにより、第１の表示素子を用いた表示を視認することができる領域の一部において、第２の表示素子を用いた表示を視認することができる。または、入出力パネルの姿勢等を変えることなく使用者は表示を視認することができる。または、第１の表示素子が反射する光が表現する物体色と、第２の表示素子が射出する光が表現する光源色とを掛け合わせることができる。または、物体色および光源色を用いて絵画的な表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力パネルを提供することができる。

例えば、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）は、電極７５１（ｉ，ｊ）と、電極７５２と、液晶材料を含む層７５３と、を備える。また、配向膜ＡＦ１と、配向膜ＡＦ２とを備える。具体的には、反射型の液晶素子を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

例えば、屈折率２．０の透明導電膜を電極７５２または電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極７５２または電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、屈折率１．６の材料を配向膜に用いることができる。

例えば、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、電極６５１（ｉ，ｊ）と、電極６５２と、発光性の材料を含む層６５３（ｊ）と、を備える。電極６５２は、電極６５１（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。発光性の材料を含む層６５３（ｊ）は、電極６５１（ｉ，ｊ）および電極６５２の間に挟まれる領域を備える。電極６５１（ｉ，ｊ）は、接続部６２２において、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。具体的には、有機ＥＬ素子を第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

例えば、屈折率２．０の透明導電膜を電極６５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極６５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、屈折率１．８の材料を発光性の材料を含む層６５３（ｊ）に用いることができる。

光学素子６６０は透光性を備え、光学素子６６０は第１の領域、第２の領域および第３の領域を備える。

第１の領域は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）から可視光を供給される領域を含み、第２の領域は被覆膜６６５と接する領域を含み、第３の領域は可視光の一部を射出する機能を備える。また、第３の領域は第１の領域の可視光を供給される領域の面積以下の面積を備える。

被覆膜６６５は可視光に対する反射性を備え、被覆膜６６５は可視光の一部を反射して、第３の領域に供給する機能を備える。

例えば、金属を被覆膜６６５に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を被覆膜６６５に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を被覆膜６６５に用いることができる。

＜レンズ６８０＞
可視光を透過する材料をレンズ６８０に用いることができる。または、１．３以上２．５以下の屈折率を備える材料をレンズ６８０に用いることができる。例えば、無機材料または有機材料をレンズ６８０に用いることができる。

例えば、酸化物または硫化物を含む材料をレンズ６８０に用いることができる。

具体的には、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ６８０に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ６８０に用いることができる。

例えば、樹脂を含む材料をレンズ６８０に用いることができる。具体的には、塩素、臭素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹脂、硫黄が導入された樹脂などをレンズ６８０に用いることができる。または、樹脂と樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む樹脂をレンズ６８０に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。

＜機能層７２０＞
機能層７２０は、基板７７０および絶縁膜６０１Ｃの間に挟まれる領域を備える。機能層７２０は、絶縁膜７７１と、着色膜ＣＦ１と、を有する。

着色膜ＣＦ１は、基板７７０および第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域を備える。

絶縁膜７７１は、着色膜ＣＦ１と液晶材料を含む層７５３の間に挟まれる領域を備える。これにより、着色膜ＣＦ１の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、着色膜ＣＦ１等から液晶材料を含む層７５３への不純物の拡散を、抑制することができる。

例えば、屈折率１．５５のアクリル樹脂を、絶縁膜７７１に用いることができる。

＜基板６７０、基板７７０＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、基板６７０と、基板７７０と、を有する。

基板７７０は、基板６７０と重なる領域を備える。基板７７０は、基板６７０との間に機能層６２０を挟む領域を備える。

基板７７０は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。例えば、複屈折が抑制された材料を当該領域に用いることができる。

例えば、屈折率１．５の樹脂材料を基板７７０に用いることができる。

＜接合層６０５＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、接合層６０５を有する。

接合層６０５は、機能層６２０および基板６７０の間に挟まれる領域を備え、機能層６２０および基板６７０を貼り合せる機能を備える。

＜構造体ＫＢ１、構造体ＫＢ２＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、構造体ＫＢ１と、構造体ＫＢ２とを有する。

構造体ＫＢ１は、機能層６２０および基板７７０の間に所定の間隙を設ける機能を備える。構造体ＫＢ１は領域７５１Ｈと重なる領域を備え、構造体ＫＢ１は透光性を備える。これにより、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）によって射出される光を一方の面に供給され、他方の面から射出することができる。

また、構造体ＫＢ１は光学素子６６０と重なる領域を備え、例えば、光学素子６６０に用いる材料の屈折率との差が０．２以下になるように選択された材料を構造体ＫＢ１に用いる。これにより、第２の表示素子が射出する光を効率よく利用することができる。または、第２の表示素子の面積を広くすることができる。または、有機ＥＬ素子に流す電流の密度を下げることができる。

構造体ＫＢ２は、偏光層７７０ＰＢの厚さを所定の厚さに制御する機能を備える。構造体ＫＢ２は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備え、構造体ＫＢ２は透光性を備える。

または、所定の色の光を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。これにより、構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２を例えばカラーフィルターに用いることができる。例えば、青色、緑色または赤色の光を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成してもよい。

例えば、屈折率１．５のアクリル樹脂を構造体ＫＢ１に用いることができる。また、屈折率１．５５のアクリル樹脂を構造体ＫＢ２に用いることができる。

＜入力ユニット３０＞
入力ユニット３０は検知素子を備える。検知素子は、画素７０２（ｉ，ｊ）と重なる領域に近接するものを検知する機能を備える。これにより、表示部に近接させる指などをポインタに用いて、位置情報を入力することができる。

例えば、静電容量型の近接センサ、電磁誘導型の近接センサ、光学方式の近接センサ、抵抗膜方式の近接センサまたは表面弾性波方式の近接センサなどを、入力ユニット３０に用いることができる。具体的には、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式または赤外線検知型の近接センサを用いることができる。

例えば、静電容量方式の近接センサを備える屈折率１．６のタッチセンサを入力ユニット３０に用いることができる。

＜機能膜７７０Ｄ、機能膜７７０Ｐ等＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネル７００ＴＰ３は、機能膜７７０Ｄと、機能膜７７０Ｐと、を有する。

機能膜７７０Ｄは第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。機能膜７７０Ｄは機能層６２０との間に第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を挟む領域を備える。

例えば、光拡散フィルムを機能膜７７０Ｄに用いることができる。具体的には、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、機能膜７７０Ｄに用いることができる。これにより、光を軸に沿った方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。または、例えば、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）が反射する光を拡散することができる。

機能膜７７０Ｐは、偏光層７７０ＰＢ、位相差フィルム７７０ＰＡまたは構造体ＫＢ２を備える。偏光層７７０ＰＢは開口部を備え、位相差フィルム７７０ＰＡは偏光層７７０ＰＢと重なる領域を備える。なお、構造体ＫＢ２は開口部に設けられる。

例えば、二色性色素、液晶材料および樹脂を偏光層７７０ＰＢに用いることができる。偏光層７７０ＰＢは、偏光性を備える。これにより、機能膜７７０Ｐを偏光板に用いることができる。

偏光層７７０ＰＢは第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備え、構造体ＫＢ２は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。これにより、液晶素子を第１の表示素子に用いることができる。例えば、反射型の液晶素子を第１の表示素子に用いることができる。または、第２の表示素子が射出する光を効率よく取り出すことができる。または、有機ＥＬ素子に流す電流の密度を下げることができる。または、有機ＥＬ素子の信頼性を高めることができる。

例えば、反射防止フィルム、偏光フィルムまたは位相差フィルムを機能膜７７０Ｐに用いることができる。具体的には、２色性色素を含む膜および位相差フィルムを機能膜７７０Ｐに用いることができる。

また、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などを、機能膜７７０Ｐに用いることができる。

例えば、屈折率１．６の材料を拡散フィルムに用いることができる。また、屈折率１．６の材料を位相差フィルム７７０ＰＡに用いることができる。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。

＜電子機器１３０＞
図１２（Ａ）には、本発明の一態様の電子機器を示す。図１２（Ａ）に示す電子機器１３０は、制御回路１４４と、蓄電池１４５と、表示部１０２と、表示部１０４と、を有する。制御回路１４４はパワーマネージメントＩＣを有することが好ましい。

電子機器１３０は、制御回路１４７と、駆動回路１５３と、端子１４６と、を有することが好ましい。駆動回路１５３は例えば、ドライバＩＣを有する。駆動回路１５３はソースドライバを有することが好ましい。制御回路１４７はアプリケーションプロセッサを有することが好ましい。端子１４６には例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）に対応する端子、あるいはＵＳＢに含まれる端子、と接続可能な端子が接続される。

電子機器１３０は入力部１４８を有することが好ましい。入力部１４８は例えば、制御回路１４７に電気的に接続される。入力部１４８については後述する。

電子機器１３０は、ゲートドライバ１５２を有する。あるいは、ゲートドライバ１５２は、駆動回路１５３に含まれてもよい。

電子機器１３０は、タッチセンサ１１４を有することが好ましい。表示部１０２、表示部１０４およびタッチセンサ１１４は互いに重なるように配置されることが好ましい。ここで本明細書等では、タッチセンサは例えば、近接センサを指す場合がある。

制御回路１４４は駆動回路１５３と電気的に接続される。駆動回路１５３は、表示部１０２および表示部１０４と電気的に接続される。

制御回路１４４は蓄電池１４５に電気的に接続される。また、制御回路１４４は制御回路１４７に電気的に接続される。また、制御回路１４４は制御回路１４７に、Ｉ２Ｃインターフェースを介して信号を与えることが好ましい。図１２（Ａ）に示す電子機器１３０においては、第１の蓄電池１４５の２つの端子（例えば正極、および負極）が、制御回路１４４に電気的に接続される。また、制御回路１４７は駆動回路１５３に、ＭＩＰＩインターフェースを介して信号を与えることが好ましい。

端子１４６に接続される配線は例えば、外部電源と、制御回路１４４とを電気的に接続する。図１２においては外部電源１４３の一方の一端が端子１４６に接続する例を示す。外部電源１４３の他端は例えば外部電源に接続される。蓄電池１４５は制御回路１４４を介して外部電源より充電される。また、外部電源から、非接触給電（例えばアンテナを用いた無線給電）により制御回路１４４に電力を供給してもよい。

制御回路１４４は、第１の蓄電池１４５の容量を計測する機能を有する。より具体的には例えば、制御回路１４４は、第１の蓄電池１４５の充電および放電の際に蓄電池に流れる電荷量を計測し、該電荷量を積算することにより、第１の蓄電池１４５の容量を計測する。

電荷量の計測には例えばクーロンカウンタを用いることができる。クーロンカウンタでは例えば積分回路を用いて電荷量を計測する。

制御回路１４７は、制御回路１４７より第１の蓄電池１４５の容量値が与えられる。制御回路１４７は、第１の蓄電池１４５の容量値に応じて、電子機器１３０の表示モードを決定する。

充電が行われる際には、第１の蓄電池１４５に接続される充電回路により、第１の蓄電池１４５の電流または電圧が制御される。定電流充電の際の電流値、および定電圧充電の際の電圧値の制御には例えば、トランジスタを用いて行うことができる。トランジスタにおいてゲート電圧を制御することにより、定電流と定電圧の切り替えを行うことができる。

電子機器１３０は保護回路を有することが好ましい。保護回路は、第１の蓄電池１４５を過充電、過放電、および過電流、等から保護する機能を有することが好ましい。

制御回路１４７では例えば、ゲートドライバの制御信号として、スタートパルス（ＧＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）等が生成され、ソースドライバの制御信号として、スタートパルス（ＳＳＰ）、クロック信号（ＳＣＬＫ）等が生成される。なお、これら制御信号は、１つの信号でなく、信号群である場合がある。

また、制御回路１４７は、制御回路１４４からのゲートドライバおよびソースドライバへの電源電圧の供給、およびその停止を制御する機能を備えてもよい。

ゲートドライバでは例えば、ＧＳＰが入力されるとＧＣＬＫに従ってゲート信号を生成し、各ゲート線に順次出力する。ゲート信号は、データ信号が書き込まれる画素を選択するための信号である。

ソースドライバは例えば、画像信号（Ｖｉｄｅｏ信号）を処理して、データ信号を生成し、ソース線に出力する機能を有する。ソース線では、ＳＳＰが入力されると、ＳＣＬＫに従ってデータ信号を生成し、各ソース線に順次出力する。

表示部１０２は複数の画素６１を有する。表示部１０４は複数の画素６２を有する。

表示部１０２は表示素子１０１を有する（表示素子１０１については、後述する図１２（Ｂ）に示す）。表示素子１０１は液晶素子を有することが好ましい。また、表示素子１０１は光の反射を利用して階調を表示する機能を有することが好ましい。表示素子１０１として例えば反射型の液晶素子を用いることができる。液晶素子は、電荷を蓄積するコンデンサ構造を有する。また液晶素子は２つの電極（画素電極とコモン電極）と、これらに挟まれた液晶を有する。

反射型の液晶素子は、外光を光源として表示される。反射型の液晶素子を用いた電子機器は、鮮明で美しい画像が得られる。またバックライトが不要なため消費電力が抑えられる。また電子ペーパー等と比較して応答速度が速い。ここで反射型の液晶素子を用いた電子機器において後述するアイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動を用いることにより、表示装置の消費電力を極めて低くすることができる。反射型の液晶素子とＩＤＳ駆動を組み合わせた表示装置は、その低い消費電力と、美しい表示画質から、例えば書籍、特に図や画像を含む書籍、例えば教科書、参考書等を表示する携帯型端末として優れている。

表示部１０４は表示素子１０３を有する（表示素子１０３については、後述する図１２（Ｂ）に示す）。表示素子１０３は発光型表示素子であることが好ましい。表示素子１０３として例えば有機ＥＬ素子を用いることができる。あるいは、表示素子１０３として透過型の液晶素子を用いることもできる。透過型の液晶素子は例えば、バックライトと、液晶に印加される電圧を制御するスイッチング素子と、を有する。該スイッチング素子としてトランジスタを用いればよい。また、表示素子１０１として反射型の液晶素子を用い、表示素子１０３として透過型の液晶素子を用いる場合には、表示素子１０１と表示素子１０３は同じ層の液晶を用いてもよいし、それぞれの液晶層を別々に、例えば積層させて設けてもよい。電子機器１３０が表示素子１０３を有することにより、外光が暗い場合においても高画質な画像を表示することができる。つまり、電子機器１３０を幅広い場面、環境において使用することができる。また表示素子１０１と表示素子１０３を組み合わせて表示することにより、画像の表現性が向上するため好ましい。

表示部１０２および表示部１０４はそれぞれ、複数の画素を有する。画素は、ゲート信号によりソース線（以降の図１２（Ｂ）では例えば配線ＧＬおよび配線ＧＥ）との接続が制御されるスイッチング素子（以降の図１２（Ｂ）では例えばトランジスタ６３およびトランジスタ６６等）を有する。スイッチング素子がオンとなると、ソース線（以降の図１２（Ｂ）では例えば配線ＳＬおよび配線ＤＬ等）から画素にデータ信号が書き込まれる。スイッチング素子がオフになると、画素はデータの保持状態となる。

表示部１０２が有する画素の一例として、図１２（Ｂ）に画素６１を示す。画素６１は表示素子１０１と、トランジスタ６３と、を有する。トランジスタ６３のゲートはゲート信号が与えられる配線ＧＬと電気的に接続される。トランジスタ６３のソースおよびドレインの一方はデータ信号が与えられる配線ＳＬと電気的に接続され、他方は表示素子１０１の一方の電極に電気的に接続される。トランジスタ６３にはＯＳ−ＦＥＴを用いることが好ましい。

表示部１０４が有する画素の一例として、図１２（Ｂ）に画素６２を示す。画素６２は表示素子１０３を有する。また、画素６２はトランジスタ６５、トランジスタ６６、等を有することが好ましい。

画素６１と画素６２は隣り合って配置されることが好ましい。また、画素６１と画素６２は一部の領域が重なっていてもよい。

表示部１０２および表示部１０４に同じ画像を表示する場合には例えば、画素６１と画素６２には同一の画像信号が表示される。表示部１０２および表示部１０４に同じ画像を表示することにより例えば、独特の質感を有する画像が得られる。また、目に優しい画像が得られる場合がある。

電子機器１３０は、Ｈｙｂｒｉｄモード、Ｒ‐表示モード、およびＥ‐表示モード、の３種類の表示モードを有する。Ｈｙｂｒｉｄモードにおいては、表示部１０２と表示部１０４を表示し、Ｒ‐表示モードにおいては、表示部１０２を表示し、Ｅ‐表示モードにおいては、表示部１０４を表示する。表示モードの切り替えは例えば、外光の強さ、ユーザーの好み、画像の種類、等に応じて行うことができる。あるいは後述するように、蓄電池の残量などに応じてモードが切り替えられる。

電子機器１３０の表示部１０２および表示部１０４は、電子機器１３０において、いずれの表示モードが選択されているかを示す画像や文字を表示してもよい。

電子機器１３０は例えば、外光が強い場合にはＲ‐表示モードとし、外光が弱い場合にはＥ‐表示モード、あるいはＨｙｂｒｉｄモードとする。Ｈｙｂｒｉｄモードとすることにより、独特の質感を有する画像が得られる。また、目に優しい画像が得られる場合がある。Ｒ‐表示モードの場合、表示部１０４の表示機能は停止される。

Ｒ‐表示モードとすることにより、バックライトが不要なため、消費電力を抑えることができる。また、表示部１０２が有する表示素子１０１として反射型の液晶素子を用い、動作方法としてＩＤＳ駆動を用いることにより、消費電力を極めて低くすることができる。電子機器１３０が有する第１の蓄電池１４５の残量が少ない場合には、より消費電力の低いＲ‐表示モードとすることにより、電子機器１３０の使用時間を長くすることができるため好ましい。

また、表示部１０４を表示する、すなわちＥ‐表示モードまたはＨｙｂｒｉｄモードとすることにより例えば、より視野角の広い表示が得られる場合がある。視野角が広い表示が得られることにより例えば、電子機器１３０を閲覧する角度にこだわらずに用いることができる。また、複数人で同じ表示画面を閲覧しやすい場合がある。Ｅ‐表示モードの場合、表示部１０２の表示機能は停止される。

また、表示部１０２には例えば、カラー画像が表示されてもよいし、グレー画像が表示されてもよい。表示部１０４にはカラー画像が表示されることが好ましい。

電子機器１３０において表示部１０２にグレー画像、表示部１０４にカラー画像が表示される場合を考える。この場合には例えば、電子機器１３０に表示される画像がグレー画像の場合には表示部１０２を表示し、カラー画像の場合には表示部１０４を表示する。また例えば、グレー画像あるいは白黒画像で構成される文字情報を表示部１０２に、図および写真等で構成されるカラー画像を表示部１０４に、それぞれ表示してもよい。

入力部１３８は例えば、電子機器１３０に設けられる電気的なスイッチ（接点）、あるいは機械的なスイッチである。また入力部１３８は凸部、例えばボタン状の形状を有していてもよい。例えば、後述する実施の形態に示す電子機器が有する操作ボタン、操作キー、およびスイッチ等を用いることができる。

あるいは入力部１３８は例えば、タッチセンサ１１４であってもよい。例えば表示部１０２および表示部１０４に表示される入力部と重なる領域において、タッチセンサ１１４に触れることにより信号を入力することができる。

＜動作例１＞
本発明の一態様の表示装置の動作について、図１３に示すフローを用いて説明する。

まずステップＳ００１において端子１４６へ、外部電源１４３等が接続される。外部電源１４３はＵＳＢに対応する端子を有することが好ましい。外部電源１４３に外部電源が接続されることにより、第１の蓄電池１４５への充電を行うことができる。あるいは、ステップＳ００１において端子１４６へ、ＵＳＢに対応するコネクタが接続されてもよい。

次にステップＳ１０１において、外部電源１４３より端子１４６への電源が供給されているかを判定する。電源が供給されている場合にはステップＳ１０２へ、されていない場合にはステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０２に進む場合には、電子機器１３０の表示モードの制限を行わない。ステップＳ１０２の後にはステップＳ１０１へ戻る。

制御回路１４７は例えば、制御回路１４４から与えられる第１の蓄電池１４５の残量に基づき、表示モードを決定する。決定された表示モードに基づき、制御回路１４７より駆動回路１５３に信号が与えられる。第１の蓄電池１４５の残量がほぼゼロとなれば、制御回路１４７は第２の蓄電池１４０に供給先を切り替え、非常用の通話モードに電子機器１３０の機能を制限する。

ステップＳ１０３において、第１の蓄電池１４５の残量が第１の閾値電力Ｐ１以下の場合にはステップＳ１０４へ、Ｐ１より大きい場合にはステップＳ１０５へ進む。

Ｐ１はあらかじめ初期設定値を設けてもよいし、電子機器を使用するユーザーが第１の閾値電力Ｐ１を設定してもよい。

ステップＳ１０５へ進む場合には、電子機器１３０の表示モードの制限を行わない。ステップＳ１０５の後にはステップＳ１０３へ戻る。

ステップＳ１０４へ進む場合には、電子機器１３０の表示モードを、Ｒ‐表示モードに制限する。ステップＳ１０４の後にはステップＳ１０６へ進む。

ここで、ステップＳ１０４において、電子機器１３０の表示モードがＲ‐表示モードに制限されたことをユーザーに示すために、アラートを表示してもよい。例えば、電子機器１３０に警報音、あるいはバイブレーション動作を発生させればよい。あるいは例えば、電子機器１３０の表示部１０２に、メッセージを表示してもよい。あるいは電子機器１３０の表示部１０２に、Ｒ‐表示モードに制限された旨を示す画像や文字を表示してもよい。

ステップＳ１０４の次に、ステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１において、第１の蓄電池１４５の残量がＰ２より大きい場合には第１の蓄電池１４５の残量が第２の閾値電力Ｐ２以下となるまでは次のステップには進まない。Ｐ２以下となったら、ステップＳ３０２へ進む。

第２の閾値電力Ｐ２は第３の閾値電力Ｐ３より大きい値である。また、図１３に示す動作例は、Ｐ２はＰ１以下の場合の例を示す。Ｐ２がＰ１より大きい場合には、ステップＳ３０１およびステップＳ３０２をステップＳ１０１およびステップＳ１０５より後、ステップＳ１０３より前に行えばよい。

ステップＳ３０２において、機能Ａの動作を停止、あるいは制限する。

一例として、電子機器１３０が適用される電子機器が通話、インターネットを介した情報通信、およびカメラによる撮像、の３つの機能を有する場合を考える。カメラによる撮像は、他の機能、例えば通話に比べて消費電力が大きい場合がある。一方、通話は、他の機能に比べて緊急性が高く、優先度が高い場合がある。よって、ステップＳ３０２において機能Ａとして、カメラによる撮像が選択される。すなわち、ステップＳ３０２において、カメラの起動を禁止、あるいは制限する。あるいは、ゲームなどのアプリケーションソフトの実行を停止、あるいは速度を制限してもよい。

次に、ステップＳ１０６において、第１の蓄電池１４５の残量がＰ３より大きい場合には第１の蓄電池１４５の残量がＰ３以下となるまでは次のステップには進まない。Ｐ３以下となったら、ステップＳ４０１へ進む。

ステップＳ４０１において例えば、電子機器１３０の電源供給を第２の蓄電池１４０に切り替わり、電子機器の動作を制限、具体的には非常用の連絡（通話）ができるようにのみ設定する。

ここでステップＳ１０６において残量がＰ３以下であるか否かを判断基準としている。例えば第１の蓄電池１４５が電圧ＶＬ以下であるか否かを判断基準としている。ここで電圧ＶＬは例えば、第１の蓄電池１４５の放電電圧の下限値近傍の電圧である。電圧ＶＬを判断基準とすることにより、過放電を、より生じにくくすることができる場合がある。

以上のフローにより、電子機器１３０を動作させる。

＜ＩＤＳ駆動＞
表示部１０２に静止画のように、時間に対して変化しない、あるいは変化の周波数が遅い画像を表示する場合を考える。ＯＳ−ＦＥＴは、そのオフリークが極めて低い。液晶素子の画素のスイッチングトランジスタであるトランジスタ６３にＯＳ−ＦＥＴを用いることによりリークが極限まで抑制されるためデータの劣化を抑えることができ、データの保持時間を極めて長くすることができる。例えば長期間、画像データの変動がない静止画、あるいは画像データの変化の周波数が遅い画像を表示する際のリフレッシュ頻度を小さくすることができるため、低い周波数で表示を行うことができる。表示の周波数を低くすることにより電子機器の消費電力を低減することができる。

例えば、静止画等を表示した場合に表示の周波数を１Ｈｚ以下、より好ましくは０．３Ｈｚ以下、さらに好ましくは０．１Ｈｚ以下とすることができる。このように周波数が１Ｈｚ以下の表示を行う場合の表示装置の駆動を「ＩＤＳ駆動」と呼ぶ場合がある。「ＩＤＳ駆動」の詳細については後述する。

このように、ＯＳ−ＦＥＴの優れた特性を用いることにより、書き換え頻度が少なくても画質の劣化の少ない優れた表示を実現することができる。

ＩＤＳ駆動を行う場合と、１フレーム毎に画像信号を書き込み場合と、の比較を図１４を用いて説明する。図１４は電子機器１３０を駆動する場合のＧＶＤＤ、ＧＳＰ、ＧＣＬＫの一例を示すタイミングチャートである。ここでＧＶＤＤはゲートドライバ１５２の高電源電圧である。

図１４（Ａ）はフレーム毎に画像信号を書き込む場合、例えば動画を表示する場合等、比較的速い周波数、例えば３０Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下、より好ましくは５０Ｈｚ以上１３０Ｈｚ以下で駆動する場合のタイミングチャートを示す。

まず第１のフレーム（Ｆｒａｍｅ １）において、ＧＳＰの入力をトリガーにして、ゲートドライバ１５２ではＧＣＬＫに従いゲート信号を生成し、ゲート線に出力する。駆動回路１５３が有するソースドライバでは（図示しないが）ＳＳＰが与えられると、（図示しないが）ＳＣＬＫに従い画像信号を処理してＶｄａｔａを生成し、ソース線に順次出力する。このとき、Ｖｄａｔａの極性は正になるようにする。

次に、第２のフレーム（Ｆｒａｍｅ ２）において、同様の手順でゲート信号およびＶｄａｔａを生成する。液晶素子に印加される極性に偏りがあると、液晶素子の劣化が大きくなる場合がある。よって、正の極性と負の極性を交互に書き込めばよい。第２のフレームにおいてはＶｄａｔａの極性は負になるようにする。第３のフレーム（Ｆｒａｍｅ ３）以降は、１フレーム毎に正の極性と負の極性を交互に書込む。

図１４（Ｂ）は、数フレームに渡って画像信号が同じ場合、例えば静止画を表示する場合のタイミングチャートを示す。図１４（Ｂ）に示す駆動方法は、データの書き込み処理を実行した後、データの書き換えを停止する駆動方法である。これを「ＩＤＳ駆動」と呼ぶ。例えば静止画を表示する際には１フレームごとにデータの書き換えを行う必要がない。そこで静止画を表示する際には表示部１０２をＩＤＳ駆動を用いて動作させると、電力消費を削減することができるとともに、画面のちらつきも抑制することができる。書き込みを行う期間、図１４（Ｂ）においては第１のフレーム（Ｆｒａｍｅ １）を期間３１、第２のフレーム（Ｆｒａｍｅ ２）以降、例えば同じ画像信号が続く場合には、新たに書き込みを行わず、書き込まれた画像を保持すればよい。画像を保持する期間、図１４（Ｂ）においては第２フレーム以降、次の書き込みが行われるまでの期間を期間３２とする。期間３１を書き込み期間、期間３２を保持期間とそれぞれ呼ぶ場合がある。

まずＦｒａｍｅ １において、ＧＳＰの入力をトリガーにして、ゲートドライバ１５２ではＧＣＬＫに従いゲート信号を生成し、ゲート線に出力する。駆動回路１５３が有するソースドライバでは（図示しないが）ＳＳＰが与えられると、（図示しないが）ＳＣＬＫに従い画像信号を処理してＶｄａｔａを生成し、ソース線に順次出力する。

次に、Ｆｒａｍｅ ２以降においては画素のスイッチングトランジスタであるトランジスタ６３をオフ状態とし、書き込んだ画像を保持する。Ｆｒａｍｅ ２以降は、データの書き換えが停止されるため、ＧＳＰおよびＧＣＬＫの供給を停止することができる。また、ＧＶＤＤの供給を停止してもよい。ＧＳＰ、ＧＣＬＫ、ＧＶＤＤ等の供給を停止することにより消費電力を低減することができる。

なお、図１４（Ｂ）においては書き込み期間（期間３１）をＦｒａｍｅ １としたが、書き込み期間は複数のフレームに渡って行われてもよい。例えば書き込み期間をＦｒａｍｅ １からＦｒａｍｅ ３までとし、保持期間（期間３２）をＦｒａｍｅ ４以降としてもよい。なお、書き込み期間が偶数個のフレームに渡る場合には保持期間の極性に偏りが生じるため、書込み期間は奇数個のフレームであることが好ましい。

なお、ＩＤＳ駆動を行うためには、後述する液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、液晶層の抵抗率を１．０×１０^１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０^１５（Ω・ｃｍ）以下とすることが好ましい。

液晶層の誘電率の異方性が高いと、電界との相互作用が大きく、液晶層の挙動が速くなるため、表示パネルの高速動作が可能である。なお、液晶層の誘電率の異方性が３．８を超えると、液晶中の不純物の精製が困難となる。この不純物が液晶層に残留することで、液晶層の導電率が増大してしまい、ＩＤＳ駆動の場合に、画素に書き込んだ電圧を保持することが困難になる。

一方、液晶層の誘電率の異方性が低いと、液晶層中の不純物の量を低減することができるため、液晶層の導電率を低減できる。なお、液晶層の誘電率の異方性が２未満であると、電界との相互作用が小さく、液晶層の挙動が遅いため、高速動作を促すために駆動電圧を高く設定しなければならず、消費電力の低減が困難である。

これらのことから、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、液晶層の抵抗率を１．０×１０^１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０^１５（Ω・ｃｍ）以下とすることで、ＩＤＳ駆動化可能であり、表示パネルの消費電力を低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て実施することが可能である。

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示モジュールを有する携帯情報端末６０００について説明する。

図１５（Ａ）に示す表示モジュールを有する携帯情報端末６０００は、上部カバー６００１と下部カバー６００２との間に、ＦＰＣ６００５に接続された表示パネル６００６、フレーム６００９、プリント基板６０１０、及び複数のバッテリ６０１１ａ、６０１１ｂ、６０１１ｃ、６０１１ｄを有する。

実施の形態１に示したように、複数のバッテリ６０１１ａ、６０１１ｂ、６０１１ｃ、６０１１ｄのうち、一つは非常用バッテリとして用いる。

例えば、上述した本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル６００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。

上部カバー６００１及び下部カバー６００２は、表示パネル６００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

また、表示パネル６００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル６００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル６００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。

フレーム６００９は、表示パネル６００６の保護機能の他、プリント基板６０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム６００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板６０１０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６０１１による電源であってもよい。バッテリ６０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。

また、表示モジュールを有する携帯情報端末６０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。

図１５（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュールを有する携帯情報端末６０００の断面概略図である。

表示モジュールを有する携帯情報端末６０００は、プリント基板６０１０に設けられた発光部６０１５及び受光部６０１６を有する。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂ）を有する。

上部カバー６００１と下部カバー６００２は、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー６００１と下部カバー６００２とは、それぞれ薄く（例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下）することが可能である。そのため、表示モジュールを有する携帯情報端末６０００を極めて軽量にすることが可能となる。また少ない材料で上部カバー６００１と下部カバー６００２を作製できるため、作製コストを低減できる。

表示パネル６００６は、フレーム６００９を間に介してプリント基板６０１０やバッテリ６０１１ａ、６０１１ｂ、６０１１ｃ、６０１１ｄと重ねて設けられている。バッテリ６０１１ａ、６０１１ｂ、６０１１ｃ、６０１１ｄはラミネート封止された薄型の蓄電池を用いている。表示パネル６００６とフレーム６００９は、導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂに固定されている。

発光部６０１５から発せられた光６０１８は、導光部６０１７ａにより表示パネル６００６の上部を経由し、導光部６０１７ｂを通って受光部６０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光６０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。

発光部６０１５は、例えば表示パネル６００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部６０１６は、発光部６０１５と表示パネル６００６を挟んで対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。

発光部６０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部６０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。

受光部６０１６は、発光部６０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。

導光部６０１７ａ、導光部６０１７ｂとしては、少なくとも光６０１８を透過する部材を用いることができる。導光部６０１７ａ及び導光部６０１７ｂを用いることで、発光部６０１５と受光部６０１６とを表示パネル６００６の下側に配置することができ、外光が受光部６０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。

なお、本実施の形態では、蓄電池として、薄型の蓄電池を示したが、その他のコイン型、円筒型および封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができる。また、正極、負極、およびセパレータが複数積層された構造、正極、負極、およびセパレータが捲回された構造であってもよい。例えば、他の蓄電池の例を図１６乃至図１９に示す。

〈蓄電池の構成例〉
図１６および図１７に、薄型の蓄電池の構成例を示す。図１６（Ａ）に示す捲回体９９３は、負極９９４と、正極９９５と、セパレータ９９６と、を有する。

捲回体９９３は、セパレータ９９６を挟んで負極９９４と、正極９９５とが重なり合って積層され、該積層シートを捲回したものである。この捲回体９９３を角型の封止容器などで覆うことにより角型の蓄電池が作製される。

なお、負極９９４、正極９９５およびセパレータ９９６からなる積層の積層数は、必要な容量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。負極９９４はリード電極９９７およびリード電極９９８の一方を介して負極集電体（図示せず）に接続され、正極９９５はリード電極９９７およびリード電極９９８の他方を介して正極集電体（図示せず）に接続される。

図１６（Ｂ）および図１６（Ｃ）に示す蓄電池９９０は、外装体となるフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２とを熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７およびリード電極９９８を有し、フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２との内部で電解液に含浸される。

フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２は、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。フィルム９８１および凹部を有するフィルム９８２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときにフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２を変形させることができ、可撓性を有する蓄電池を作製することができる。

また、図１６（Ｂ）および図１６（Ｃ）では２枚のフィルムを用いる例を示しているが、１枚のフィルムを折り曲げることによって空間を形成し、その空間に上述した捲回体９９３を収納してもよい。

また、可撓性を有する部分が薄型の蓄電池のみである蓄電装置ではなく、外装体や、封止容器を樹脂材料などにすることによって可撓性を有する蓄電装置を作製することができる。ただし、外装体や、封止容器を樹脂材料にする場合、外部に接続を行う部分は導電材料とする。

例えば、可撓性を有する別の薄型蓄電池の例を図１７に示す。図１７（Ａ）の捲回体９９３は、図１６（Ａ）に示したものと同一であるため、詳細な説明は省略することとする。

図１７（Ｂ）および図１７（Ｃ）に示す蓄電池９９０は、外装体９９１の内部に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７およびリード電極９９８を有し、外装体９９１、９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１、９９２は、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。外装体９９１、９９２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときに外装体９９１、９９２を変形させることができ、可撓性を有する薄型蓄電池を作製することができる。

本発明の一態様に係る活物質を含む電極を、可撓性を有する薄型蓄電池に用いることにより、薄型蓄電池を繰り返し折り曲げることによって電極に応力が作用したとしても、活物質が劈開してしまうことを防止することができる。

〈蓄電システムの構造例〉
また、蓄電システムの構造例について、図１８及び図１９を用いて説明する。ここで蓄電システムとは、例えば、蓄電装置を搭載した機器を指す。

図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）は、蓄電システムの外観図である。蓄電システムは、回路基板９００と、蓄電池９１３と、を有する。蓄電池９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図１８（Ｂ）に示すように、蓄電システムは、端子９５１と、端子９５２と、アンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。

回路基板９００は、端子９１１と、回路９１２と、を有する。端子９１１は、端子９５１、端子９５２、アンテナ９１４、アンテナ９１５、および回路９１２に接続される。なお、端子９１１をさらに複数設けて、複数の端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子などとしてもよい。

回路９１２は、回路基板９００の裏面に設けられていてもよい。なお、アンテナ９１４およびアンテナ９１５は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。

また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５は、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する２つの導体のうちの一つの導体として、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけでなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。

アンテナ９１４の線幅は、アンテナ９１５の線幅よりも大きいことが好ましい。これにより、アンテナ９１４により受電する電力量を大きくできる。

蓄電システムは、アンテナ９１４およびアンテナ９１５と、蓄電池９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。

なお、蓄電システムの構造は、図１８に示す構造に限定されない。

例えば、図１９（Ａ−１）および図１９（Ａ−２）に示すように、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよい。図１９（Ａ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１９（Ａ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図１９（Ａ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４が設けられ、図１９（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層９１７としては、例えば磁性体を用いることができる。

上記構造にすることにより、アンテナ９１４およびアンテナ９１５の両方のサイズを大きくすることができる。

または、図１９（Ｂ−１）および図１９（Ｂ−２）に示すように、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けてもよい。図１９（Ｂ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１９（Ｂ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図１９（Ｂ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４およびアンテナ９１５が設けられ、図１９（Ｂ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１８が設けられる。アンテナ９１８は、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ９１８には、例えばアンテナ９１４およびアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用することができる。アンテナ９１８を介した蓄電システムと他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電システムと他の機器の間で用いることができる応答方式などを適用することができる。

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８）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置を用いた電子機器の一例について説明する。

図２０（Ａ）に、本発明の一態様に係る表示装置を用いた電子機器の一例を示す。図２０（Ａ）は、タブレット型の情報端末６２００であり、筐体６２２１、表示装置６２２２、操作ボタン６２２３、スピーカ６２２４を有する。また、本発明の一態様に係る表示装置６２２２に、位置入力装置としての機能を付加しても良い。

また、位置入力装置としての機能は、表示装置にタッチパネルを設けることで付加することができる。あるいは、位置入力装置としての機能は、フォトセンサとも呼ばれる光電変換素子を表示装置の画素部に設けることでも、付加することができる。また、操作ボタン６２２３に情報端末６２００を起動する電源スイッチ、情報端末６２００のアプリケーションを操作するボタン、音量調整ボタン、又は表示装置６２２２を点灯、あるいは消灯するスイッチなどのいずれかを備えることができる。また、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００では、操作ボタン６２２３の数を４個示しているが、情報端末６２００の有する操作ボタンの数及び配置は、これに限定されない。

また、図示していないが、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００は、筐体６２２１の内部にセンサ（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、におい又は赤外線などを測定する機能を含むもの）を有する構成であってもよい。特に、ジャイロセンサ、加速度センサなどの傾きを測定するセンサを有する測定装置を設けることで、図２０（Ａ）に示す情報端末６２００の向き（鉛直方向に対して情報端末がどの向きに向いているか）を判断して、表示装置６２２２の画面表示を、情報端末６２００の向きに応じて自動的に切り替えるようにすることができる。

また、該傾きの情報と、先述した光センサ６２２５Ｘ及び光センサ６２２５Ｙから得た外光の入射角度、及び照度の情報を組み合わせることによって、より正確に表示装置６２２２に映す画像データの色の調整と階調の調整を行うことができる。この場合、筐体６２２１に撮像センサを設けて、情報端末６２００に対する使用者の眼の位置（あるいは視線の方向）の情報を取得し、該傾き、外光の入射角度、及び照度の情報を組み合わせることによって、より更に正確に、表示装置６２２２に表示する画像の色の調整と階調の調整を行うことができる。

また、図示していないが、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００は、マイク及びスピーカを有する構成であってもよい。この構成により、例えば、情報端末６２００に携帯電話のような通話機能を付することができる。また、図２０（Ａ）に示すように、情報端末６２００は、カメラ６２２６を有する構成であることが好ましい。また、図示していないが、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００は、フラッシュライト、又は照明の用途として発光装置を有する構成であってもよい。

また、図示していないが、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００は、指紋、静脈、虹彩、又は声紋など生体情報を取得する装置を有する構成であってもよい。この構成を適用することによって、生体認証機能を有する情報端末６２００を実現することができる。

また、図示していないが、図２０（Ａ）に示した情報端末６２００は、マイクを有する構成であってもよい。この構成を適用することによって、情報端末６２００に通話機能を付することができる。また、情報端末６２００に音声解読機能を付することができる場合がある。情報端末６２００に音声解読機能を設けることで、音声認識によって情報端末６２００を操作する機能、更には、音声や会話を判読して会話録を作成する機能、などを情報端末６２００に有することができる。これにより、例えば、会議などの議事録作成として活用することができる。

図２０（Ｂ）は携帯電話であり、曲面を有する筐体５９０１に、本発明の一態様に係る表示装置５９０２、マイク５９０７、スピーカ５９０４、カメラ５９０３、外部接続部５９０６、操作用のボタン５９０５が設けられている。携帯電話に本発明の一態様に係る表示装置５９０２を用いることで、非常時に連絡できる電力を確保する構成とすることができる。

図２０（Ｃ）はタブレット型のパーソナルコンピュータであり、筐体５３０１、筐体５３０２、本発明の一態様に係る表示装置５３０３、光センサ５３０４、光センサ５３０５、スイッチ５３０６等を有する。表示装置５３０３は、筐体５３０１及び筐体５３０２によって支持されている。そして、表示装置５３０３は可撓性を有する基板を用いて形成されているため形状をフレキシブルに曲げることができる機能を有する。筐体５３０１と筐体５３０２の間の角度をヒンジ５３０７及び５３０８において変更することで、筐体５３０１と筐体５３０２が重なるように、表示装置５３０３を折りたたむことができる。図示してはいないが、開閉センサを内蔵させ、上記角度の変化を表示装置５３０３において使用条件の情報として用いても良い。また、光センサ５３０４は筐体５３０１に付いており、光センサ５３０５は筐体５３０２に付いている。上記構成により、筐体５３０１に支持されている領域における表示装置５３０３への外光の入射角の情報と、筐体５３０２に支持されている領域における表示装置５３０３への外光の入射角の情報とを、共に表示装置５３０３における使用条件の情報として用いることができる。タブレット型のパーソナルコンピュータに本発明の一態様に係る表示装置５３０３を用いることで、非常時に連絡できるメールの電力を確保する構成とすることができる。

図２１（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末５２００であり、筐体５２０１、本発明の一態様に係る表示装置５２０２、ベルト５２０３、光センサ５２０４、スイッチ５２０５等を有する携帯情報端末５２００に本発明の一態様に係る表示装置５２０２を用いることで、非常時に連絡できる電力を確保する構成とすることができる。

図２０および図２１に示す電子機器は、非接触給電（例えばアンテナを用いた無線給電）により電力を供給してもよい。図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す携帯情報端末５２００を電力送信装置５２０９を用いて充電する例を示す。また図２１（Ｃ）には、携帯情報端末５２００の表示装置５２０２が電力送信装置５２０９上に載せられる例を示す。ここで、図示しないが表示装置５２０２、あるいは表示装置５２０２の下側の領域において、アンテナを有することが好ましい。

図２１（Ｃ）に示すように、携帯情報端末５２００は電力送信装置５２０９からの電波５２０８を用いて無線で充電を行うことができる。携帯情報端末５２００に本発明の一態様に係る表示装置５２０２を用いることで、非常時に連絡できる電力を確保する構成とすることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

ＡＦ１ 配向膜
ＡＦ２ 配向膜
ＣＦ１ 着色膜
ＫＢ１ 構造体
ＫＢ２ 構造体
ＳＷ１ スイッチ
１０ ユニット
２０ ユニット
３０ 入力ユニット
３１ 期間
３２ 期間
６１ 画素
６２ 画素
６３ トランジスタ
６５ トランジスタ
６６ トランジスタ
１０１ 表示素子
１０２ 表示部
１０４ 表示部
１１４ タッチセンサ
１３０ 電子機器
１４０ 第２の蓄電池
１４３ 外部電源
１４４ 制御回路
１４５ 第１の蓄電池
１４６ 端子
１４７ 制御回路
１４８ 入力部
１５２ ゲートドライバ
１５３ 駆動回路
７００ＴＰ３ 入出力パネル
７２０ 機能層
７５１Ｈ 領域
７５２ 電極
７５３ 液晶材料を含む層
７７０ 基板
７７０Ｄ 機能膜
７７０Ｐ 機能膜
７７０ＰＡ 位相差フィルム
７７０ＰＢ 偏光層
７７１ 絶縁膜
６０００ 表示モジュールを有する携帯情報端末
６００１ 上部カバー
６００２ 下部カバー
６００５ ＦＰＣ
６００６ 表示パネル
６００９ フレーム
６０１０ プリント基板
６０１１ａ バッテリ
６０１１ｂ バッテリ
６０１１ｃ バッテリ
６０１１ｄ バッテリ
６０１５ 発光部
６０１６ 受光部
６０１７ａ 導光部
６０１７ｂ 導光部
６０１８ 光

Claims (9)

1. 表示部と、
   通信手段と、
   前記表示部に電力を供給する第１の二次電池と、
   前記第１の二次電池よりも電池容量の小さい第２の二次電池と、
   前記第１の二次電池の残量の検出手段と、
   前記第１の二次電池の残量が閾値電力を下回ったことを前記検出手段が検出すると前記表示部への電力供給先を前記第２の二次電池に切り替える手段と、を有し、
   前記表示部は、第１の基板と、前記第１の基板の上方の第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の絶縁層と、前記絶縁層の下方に設けられた第１のトランジスタ及び第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ前記絶縁層の上方に設けられた液晶素子と、前記第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ前記絶縁層の下方に設けられた有機ＥＬ素子を有し、
   前記有機ＥＬ素子からの光は、前記液晶素子の電極に設けられた開口を介して、前記第２の基板側に射出し、
   前記第２の二次電池の使用時は、単位時間あたりの表示書き換え回数を少なくなるように前記表示部の液晶素子を制御し、
   前記第２の二次電池の使用時は、前記通信手段により少なくとも１回以上通信できる電子機器。
2. 請求項１において、
   前記液晶素子の電極は、可視光を透過する第１の電極と、前記可視光を反射する第２の電極との積層構造を有し、
   前記開口は、前記可視光を反射する第２の電極に設けられ、前記可視光を透過する第１の電極には設けられていない、電子機器。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第２の二次電池の使用時は、前記通信手段以外の機能回路への電力供給を停止する電子機器。
4. 請求項１乃至３のいずれか一において、
   前記第１の二次電池は複数の二次電池セルで構成されている電子機器。
5. 請求項１乃至４のいずれか一において、
   さらに前記第１の二次電池または前記第２の二次電池に充電するための供給手段を有し、
   前記供給手段は、無線給電のためのアンテナを有する電子機器。
6. 請求項１乃至４のいずれか一において、
   さらに前記第１の二次電池または前記第２の二次電池に充電するための発電手段を有し、
   前記発電手段は太陽電池を有する電子機器。
7. 液晶素子及び有機ＥＬ素子を有する表示部と、
   通信手段と、
   前記表示部に電力を供給する二次電池と、
   前記二次電池の残量の検出手段と、
   前記二次電池の残量が閾値電力を下回ったことを前記検出手段が検出すると前記表示部の表示画像の変化に寄与するアプリケーションの起動を不許可、または実行停止とする手段と、を有し、
   前記表示部は、第１の基板と、前記第１の基板の上方の第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の絶縁層と、前記絶縁層の下方に設けられた第１のトランジスタ及び第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電気的に接続され、且つ前記絶縁層の上方に設けられた液晶素子と、前記第２のトランジスタと電気的に接続され、且つ前記絶縁層の下方に設けられた有機ＥＬ素子を有し、
   前記有機ＥＬ素子からの光は、前記液晶素子の電極に設けられた開口を介して、前記第２の基板側に射出し、
   前記二次電池の使用時は、単位時間あたりの表示書き換え回数を少なくなるように前記表示部の液晶素子を制御し、
   前記二次電池の残量が閾値電力を下回った状態では、前記通信手段により少なくとも１回以上通信できる電子機器。
8. 請求項７において、
   前記二次電池の残量が閾値電力を下回った状態では、前記通信手段以外の機能回路への電力供給を停止する電子機器。
9. 請求項７または請求項８において、
   さらに前記二次電池に充電するための供給手段を有し、
   前記供給手段は、無線給電のためのアンテナを有する電子機器。

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