JP6921624B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6921624B2
JP6921624B2 JP2017099198A JP2017099198A JP6921624B2 JP 6921624 B2 JP6921624 B2 JP 6921624B2 JP 2017099198 A JP2017099198 A JP 2017099198A JP 2017099198 A JP2017099198 A JP 2017099198A JP 6921624 B2 JP6921624 B2 JP 6921624B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
pixel
layer
display element
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017099198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018141947A (ja
Inventor
亮 初見
亮 初見
池田　寿雄
寿雄 池田
ヨハン ベリクヴィスト
ヨハン ベリクヴィスト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2018141947A publication Critical patent/JP2018141947A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6921624B2 publication Critical patent/JP6921624B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明の一態様は、表示装置およびその作製方法、ならびに電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書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、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
バックライトとして面発光を行う光源を用い、透過型の液晶表示装置を組み合わせることで、消費電力の低減と表示品質の低下の抑制を両立する液晶表示装置が知られている（特許文献１参照）。
１つの画素に発光素子と、反射型の液晶素子とが設けられている表示装置が提案されている（特許文献２）。当該表示装置では、十分な明るさの外光がある環境では液晶素子による表示を行い、十分な明るさを得られない環境では発光素子を利用した表示を行うことができる。
特開２０１１−２４８３５１号公報 特表２００９−５１０５２７号公報
発光素子を用いて画像を表示する方式として、白色発光層を有する発光素子から発せられた白色光を着色層に通すことにより赤色、緑色、青色等の各色を表現するカラーフィルタ方式がある。また、赤色発光層を有する発光素子、緑色発光層を有する発光素子、および青色発光層を有する発光素子等を画素に設けて、各色を表現する色塗り分け方式がある。色塗り分け方式では、着色層を設けなくてもよく、したがって発光素子から発せられる光が着色層に吸収されないので、当該光の輝度の低下を、カラーフィルタ方式より抑制することができる。これにより、色塗り分け方式では、発光素子から発せられる光の輝度をカラーフィルタ方式より低下させることができ、表示装置の消費電力を低減することができる。一方、塗り分け方式では、高精細化により画素の大きさが減少すると、隣接する画素の間隔が小さくなる。隣接する画素に含まれる発光層の発光色が異なる場合、塗り分けに用いるメタルマスクの合わせ精度等のため、アライメントずれ等が発生し、高精細化がカラーフィルタ方式より難しい。
本発明の一態様は、消費電力を低減した表示装置およびその作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高精細化した表示装置およびその作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、視認性の高い表示装置およびその作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置およびその作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその作製方法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、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第１の画素と、第１の画素と行方向に隣接した第２の画素と、第１の画素と列方向に隣接した第３の画素と、を有し、第１乃至第３の画素の各々は、第１の表示領域と、第２の表示領域と、第３の表示領域と、を有し、第１の表示領域は、第１の表示素子を有し、第２の表示領域は、第２の表示素子を有し、第３の表示領域は、第３の表示素子を有し、第１の表示素子および第２の表示素子は、発光する機能を有し、第３の表示素子は、第３の表示素子に入射した光を反射する機能を有し、第２の画素は、第１の画素と第２の画素の境界を対称軸として、第１の画素が有する第１の表示領域と線対称の位置に、第１の表示領域を有し、第３の画素は、第１の画素と第３の画素の境界を対称軸として、第１の画素が有する第１の表示領域と線対称の位置に、第１の表示領域を有する表示装置である。
また、上記態様において、第２の画素は、第１の画素と第２の画素の境界の中心部を対称点として、第１の画素が有する第２の表示領域と点対称の位置に、第２の表示領域を有してもよい。
また、上記態様において、第３の画素は、第１の画素と第３の画素の境界の中心部を対称点として、第１の画素が有する第２の表示領域と点対称の位置に、第２の表示領域を有してもよい。
また、上記態様において、第１乃至第３の画素は、長辺ａμｍ（ａは０以上の実数）、短辺ｂμｍ（ｂは０以上ａ以下の実数）の矩形であり、第１の画素において、第１の表示領域は、第１の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられ、第２の画素において、第１の表示領域は、第２の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられ、第３の画素において、第１の表示領域は、第３の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられてもよい。
また、上記態様において、第１の表示領域と、第２の表示領域と、は互いに異なる色の光を射出してもよい。
また、上記態様において、第１の画素が有する第３の表示領域と、第２の画素が有する第３の表示領域と、第３の画素が有する第３の表示領域と、はそれぞれ異なる色の光を射出する機能を有してもよい。
また、上記態様において、第１乃至第３の画素の各々は、第４の表示領域を有し、第４の表示領域は、第４の表示素子を有し、第４の表示素子は、発光する機能を有し、第４の表示領域は、第１の表示領域から射出される光、および第２の表示領域から射出される光と異なる色の光を射出する機能を有してもよい。
また、上記態様において、第１乃至第３の画素は、長辺ａμｍ（ａは０以上の実数）、短辺ｂμｍ（ｂは０以上ａ以下の実数）の矩形であり、第１の画素において、第４の表示領域は、第１の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられ、第２の画素において、第４の表示領域は、第２の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられ、第３の画素において、第４の表示領域は、第３の画素が有する頂点の一つから、長辺方向にａ／４μｍ以内かつ短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けられてもよい。
また、本発明の一態様の表示装置と、操作用の入力装置と、を有する電子機器も本発明の一態様である。
本発明の一態様は、消費電力を低減した表示装置およびその作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、高精細化した表示装置およびその作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、視認性の高い表示装置およびその作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置およびその作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な表示装置およびその作製方法を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。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、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
表示装置を説明するブロック図。 画素を説明する回路図。 表示素子の表示領域を説明する模式図。 表示領域の位置関係を説明する模式図。 表示領域の位置関係を説明する模式図。 表示素子の表示領域を説明する模式図。 画素を説明する回路図。 表示素子の表示領域を説明する模式図。 表示素子を説明する断面図。 表示素子の表示領域を説明する模式図。 表示素子の表示領域を説明する模式図。 表示装置の一例を説明する図。 画素回路の構成例と、画素回路の透過部分と遮光部分を説明する上面図。 表示装置の一例を説明する断面図。 表示装置の一例を説明する断面図。 表示装置の一例を説明する断面図。 表示装置の一例を説明する断面図。 表示モード毎の電子機器の使用例を説明する図。 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図および断面図。 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図および断面図。 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図および断面図。 電子機器の構成例を説明する図。 画素構成を示す写真。 反射率の測定系を示す図。 反射率と画素密度の関係を示すグラフ。 輝度と周辺環境の照度の関係を示すグラフ。 表示装置の表示結果を示す写真。 光学特性の測定結果を示すグラフ。 反射率と波長の関係を示すグラフ。 表示装置の表示結果を示す写真。 反射率の測定系を示す図。 反射率と投光角の関係を示す図。 光学特性の測定結果を示すグラフ。 表示装置の表示結果を示す写真。 反射率と投光角の関係を示すグラフ、および反射率と開口率の関係を示すグラフ。 光学特性の測定結果を示すグラフ。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の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。
また、図面において、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。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値等に限定されない。
また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
また、本明細書において、「上に」、「下に」等の配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域またはソース電極）の間にチャネル領域を有しており、チャネル形成領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合等には入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタ等のスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子等が含まれる。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
本明細書等において、金属酸化物層（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物層は、酸化物絶縁膜、酸化物導電膜（透明酸化物導電膜を含む）、酸化物半導体膜（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）等に分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物層を用いた場合、当該金属酸化物層を酸化物半導体膜と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物層が増幅作用、整流作用、およびスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物層を、金属酸化物層半導体（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳということができる。また、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物層または酸化物半導体膜を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物層も金属酸化物層（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層を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、およびＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表す。
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、および絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、および高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、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）と呼称することもできる。
（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および当該表示装置の作製方法について、図１乃至図１１を用いて説明を行う。
＜１−１．表示装置の構成例＞
まず、表示装置の構成例について、図１を用いて説明する。図１に示す表示装置１０は、表示部１２と、表示部１２の外側に配置されるゲートドライバ回路部１４ａおよびゲートドライバ回路部１４ｂと、表示部１２の外側に配置されるソースドライバ回路部１６ａおよびソースドライバ回路部１６ｂと、を有する。
［表示部］
表示部１２は、Ｘ行（Ｘは２以上の自然数）、Ｙ列（Ｙは２以上の自然数）に配置される画素１３を有する。また、画素１３は、それぞれ２種類の表示素子を有し、当該２種類の表示素子は、それぞれ異なる機能を有する。２種類の表示素子の一方は、入射する光を反射することにより画像を表示する機能を有し、２種類の表示素子の他方は、光を発することにより画像を表示する機能を有する。なお、当該２種類の表示素子の詳細については、後述する。
なお、詳細は後述するが、画素１３は、それぞれ２種類の表示素子の一方を１個有する。一方、画素１３は、それぞれ２種類の表示素子の他方を複数有する。例えば、画素１３は、２種類の表示素子の他方を３個または４個有する。
［ゲートドライバ回路部］
また、ゲートドライバ回路部１４ａおよびゲートドライバ回路部１４ｂは、画素１３を選択する信号（走査信号）を出力する機能を有する。
また、ゲートドライバ回路部１４ａは、走査信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、および走査線ＧＬ＿Ｌ［Ｘ］）の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。また、ゲートドライバ回路部１４ｂは、走査信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［Ｘ］、および走査線ＧＬ＿Ｅ２［Ｘ］）の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。なお、上記において、ｍはＸ以下の自然数を表す。
ただし、ゲートドライバ回路部１４ａおよびゲートドライバ回路部１４ｂは、上記の機能に限定されず、別の信号を制御または供給する機能を有していてもよい。
なお、図１においては、ゲートドライバ回路部として、ゲートドライバ回路部１４ａと、ゲートドライバ回路部１４ｂと、２つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、１つのゲートドライバ回路部、または３つ以上のゲートドライバ回路部を設ける構成としてもよい。
［ソースドライバ回路部］
ソースドライバ回路部１６ａは、画像信号を元に、画素１３が有する表示素子を駆動するための信号（データ信号）を生成する機能、データ信号が与えられる配線（信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］および信号線ＳＬ＿Ｌ［Ｙ］）の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。ソースドライバ回路部１６ｂは、画像信号を元に画素１３に書き込むデータ信号を生成する機能、データ信号が与えられる配線（信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［Ｙ］）の電位を制御する機能、または初期化信号を供給する機能を有する。なお、上記において、ｎはＹ以下の自然数を表す。
ただし、ソースドライバ回路部１６ａおよびソースドライバ回路部１６ｂは、上記の機能に限定されず、別の信号を生成、制御または供給する機能を有していてもよい。
また、ソースドライバ回路部１６ａおよびソースドライバ回路部１６ｂは、複数のアナログスイッチ等を用いて構成される。ソースドライバ回路部１６ａおよびソースドライバ回路部１６ｂは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。
なお、図１においては、ソースドライバ回路部を２つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、１つのソースドライバ回路部、または３つ以上のソースドライバ回路部を設ける構成としてもよい。例えば、ソースドライバ回路部を１つだけ設け、当該ソースドライバ回路部により信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｌ［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［Ｙ］を制御してもよい。
ゲートドライバ回路部１４ａ、ゲートドライバ回路部１４ｂ、ソースドライバ回路部１６ａ、およびソースドライバ回路部１６ｂの一部または全部は、表示部１２と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことができる。ゲートドライバ回路部１４ａ、ゲートドライバ回路部１４ｂ、ソースドライバ回路部１６ａ、およびソースドライバ回路部１６ｂの一部または全部が表示部１２と同一基板上に形成されない場合には、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）、またはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって、別途用意された駆動回路基板（例えば、単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を、表示装置１０に形成してもよい。
［画素］
また、画素１３は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、および走査線ＧＬ＿Ｌ［Ｘ］の一つを介してパルス信号が入力され、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｌ［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［Ｙ］）の一つを介してデータ信号が入力される。
例えば、ｍ行ｎ列目の画素１３（ｍ，ｎ）は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］を介してゲートドライバ回路部１４ａからパルス信号が入力され、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］の電位に応じて信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］を介してソースドライバ回路部１６ａからデータ信号が入力される。
また、ｍ行ｎ列目の画素１３（ｍ，ｎ）は、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］および走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］を介してゲートドライバ回路部１４ｂからパルス信号が入力され、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］および走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］の電位に応じて信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］および信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］を介してソースドライバ回路部１６ｂからデータ信号が入力される。
また、画素１３（ｍ，ｎ）は、先の説明の通り、２種類の表示素子を有する。走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、および走査線ＧＬ＿Ｌ［Ｘ］は、２種類の表示素子の一方の電位を制御する配線であり、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［Ｘ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ＋１］、および走査線ＧＬ＿Ｅ２［Ｘ］は、２種類の表示素子の他方の電位を制御する配線である。
また、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、およびＳＬ＿Ｌ［Ｙ］は、２種類の表示素子の一方に与えられるデータ信号の電位を制御する配線であり、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、ＳＬ＿Ｅ１［Ｙ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］、ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］、およびＳＬ＿Ｅ２［Ｙ］は、２種類の表示素子の他方に与えられるデータ信号の電位を制御する配線である。
［外部回路］
表示装置１０には、外部回路１８が接続される。なお、表示装置１０が外部回路１８を有する構成としてもよい。
外部回路１８は、図１に示すように、アノード電位が与えられる配線（以下、ＡＮＯＤＥ、または配線ＡＯＮＤＥ）と電気的に接続されている。
＜１−２．画素の回路構成の一例＞
次に、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）の回路構成の一例について、図２を用いて説明する。
本明細書等において、同一行かつ隣接する列の２つの画素１３を、行方向に隣接する画素１３という場合がある。例えば、画素１３（ｍ，ｎ）は、画素１３（ｍ，ｎ＋１）と行方向に隣接しているということができる。また、同一列かつ隣接する行の２つの画素１３を、列方向に隣接する画素１３という場合がある。例えば、画素１３（ｍ，ｎ）は、画素１３（ｍ＋１，ｎ）と列方向に隣接しているということができる。
図２は、表示装置１０が有する画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）の一例を説明する回路図である。
画素１３（ｍ，ｎ）は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］を有する。画素１３（ｍ，ｎ＋１）は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］を有する。画素１３（ｍ＋１，ｎ）は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］を有する。画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、および信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］を有する。
また、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、それぞれトランジスタＭＡ１乃至トランジスタＭＡ３と、トランジスタＭＢ１乃至トランジスタＭＢ３と、容量素子Ｃｓ＿Ｌと、容量素子Ｃｓ＿ＥＡ１乃至容量素子Ｃｓ＿ＥＡ３と、容量素子Ｃｓ＿ＥＢ１乃至容量素子Ｃｓ＿ＥＢ３と、表示素子２２と、表示素子２４と、を有する。なお、図２において、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、それぞれ表示素子２２を１個ずつ有し、表示素子２４を３個ずつ（表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、表示素子２４Ｂ）有する。また、図２等において、画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示素子２２を表示素子２２Ｒと表記し、画素１３（ｍ，ｎ＋１）が有する表示素子２２を表示素子２２Ｇと表記し、画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示素子２２を表示素子２２Ｂと表記し、画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）が有する表示素子２２を表示素子２２Ｗと表記している。
表示素子２２は、２種類の表示素子の一方に該当し、入射する光を反射することにより画像を表示する機能を有する。表示素子２４は、２種類の表示素子の他方に該当し、光を発することにより画像を表示する機能を有する。例えば、表示素子２４Ｒは、赤色（波長６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ未満）の光を発する機能を有し、表示素子２４Ｇは、緑色（波長５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満）の光を発する機能を有し、表示素子２４Ｂは、青色（波長４５０ｎｍ以上５００ｎｍ未満）の光を発する機能を有する。なお、例えば紫色（３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ未満）、黄色（５７０ｎｍ以上５９０ｎｍ未満）、橙色（５９０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満）等の光を発する機能を有する表示素子２４を、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、または表示素子２４Ｂのいずれかと代えて設けてもよいし、上記表示素子２４に加えて設けてもよい。または、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、または表示素子２４Ｂは、白色光を発する機能を有してもよい。
本明細書等において、色は、分光特性と言い換えることができる。
画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、配線ＴＣＯＭ、配線ＣＡＴＨＯＤＥ、配線ＡＮＯＤＥ、および配線ＣＳＣＯＭを有する。
走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ＋１］、配線ＴＣＯＭ、および配線ＣＳＣＯＭは、それぞれ表示素子２２を駆動するための配線である。また、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ＋１］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ＋１］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ＋１］、配線ＣＡＴＨＯＤＥ、配線ＡＮＯＤＥ、および配線ＣＳＣＯＭは、それぞれ表示素子２４を駆動するための配線である。
画素１３（ｍ，ｎ）において、トランジスタＭＡ４のゲート電極は、走査線ＧＬ＿Ｌ［ｍ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ４のソース電極またはドレイン電極の一方は信号線ＳＬ＿Ｌ［ｎ］に電気的に接続され、他方は表示素子２２の一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタＭＡ４は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
また、表示素子２２の一対の電極の他方は、配線ＴＣＯＭと電気的に接続される。
また、容量素子Ｃｓ＿Ｌの一対の電極の一方は、トランジスタＭＡ４のソース電極またはドレイン電極の他方、および表示素子２２の一対の電極の一方に電気的に接続され、容量素子Ｃｓ＿Ｌの一対の電極の他方は、配線ＣＳＣＯＭに電気的に接続される。容量素子Ｃｓ＿Ｌは、画素１３（ｍ，ｎ）に書き込まれたデータを保持する機能を有する。
画素１３（ｍ，ｎ）において、トランジスタＭＡ１のゲート電極は、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ１のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ１のソース電極およびドレイン電極の他方は、トランジスタＭＢ１のゲート電極、容量素子Ｃｓ＿ＥＡ１の一対の電極の一方、および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ１の一対の電極の一方と電気的に接続される。トランジスタＭＡ１は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
また、トランジスタＭＢ１のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子２４Ｒの一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタＭＢ１のソース電極およびドレイン電極の他方は、容量素子Ｃｓ＿ＥＢ１の他方の電極、および配線ＡＮＯＤＥに電気的に接続される。また、表示素子２４Ｒの一対の電極の他方は、配線ＣＡＴＨＯＤＥに電気的に接続される。また、容量素子ＣＳ＿ＥＡ１の一対の電極の他方は、配線ＣＳＣＯＭに電気的に接続される。トランジスタＭＢ１は、表示素子２４Ｒに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。
容量素子Ｃｓ＿ＥＡ１および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ１は、画素１３（ｍ，ｎ）に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタＭＢ１は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタＭＢ１のゲート電極と電気的に接続される。
画素１３（ｍ，ｎ）において、トランジスタＭＡ２のゲート電極は、走査線ＧＬ＿Ｅ１［ｍ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ２のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ２のソース電極およびドレイン電極の他方は、トランジスタＭＢ２のゲート電極、容量素子Ｃｓ＿ＥＡ２の一対の電極の一方、および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ２の一対の電極の一方と電気的に接続される。トランジスタＭＡ２は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
また、トランジスタＭＢ２のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子２４Ｇの一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタＭＢ２のソース電極およびドレイン電極の他方は、容量素子Ｃｓ＿ＥＢ２の他方の電極、および配線ＡＮＯＤＥに電気的に接続される。また、表示素子２４Ｇの一対の電極の他方は、配線ＣＡＴＨＯＤＥに電気的に接続される。また、容量素子ＣＳ＿ＥＡ２の一対の電極の他方は、配線ＣＳＣＯＭに電気的に接続される。トランジスタＭＢ２は、表示素子２４Ｇに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。
容量素子Ｃｓ＿ＥＡ２および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ２は、画素１３（ｍ，ｎ）に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタＭＢ２は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタＭＢ２のゲート電極と電気的に接続される。
画素１３（ｍ，ｎ）において、トランジスタＭＡ３のゲート電極は、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ３のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＳＬ＿Ｅ１［ｎ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ３のソース電極およびドレイン電極の他方は、トランジスタＭＢ３のゲート電極、容量素子Ｃｓ＿ＥＡ３の一対の電極の一方、および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ３の一対の電極の一方と電気的に接続される。トランジスタＭＡ３は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
また、トランジスタＭＢ３のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子２４Ｂの一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタＭＢ３のソース電極およびドレイン電極の他方は、容量素子Ｃｓ＿ＥＢ３の他方の電極、および配線ＡＮＯＤＥに電気的に接続される。また、表示素子２４Ｂの一対の電極の他方は、配線ＣＡＴＨＯＤＥに電気的に接続される。また、容量素子ＣＳ＿ＥＡ３の一対の電極の他方は、配線ＣＳＣＯＭに電気的に接続される。トランジスタＭＢ３は、表示素子２４Ｂに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。
容量素子Ｃｓ＿ＥＡ３および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ３は、画素１３（ｍ，ｎ）に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタＭＢ３は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタＭＢ３のゲート電極と電気的に接続される。
トランジスタＭＢ１乃至トランジスタＭＢ３がバックゲート電極を有する構成、すなわち、トランジスタが複数のゲート電極を有する構成とすることで、トランジスタの信頼性または駆動能力を向上させることができる。例えば、図２に示すように、バックゲート電極をゲート電極に接続することで、トランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。また、図示しないが、バックゲート電極がソース電極またはドレイン電極のいずれか一方に接続されることで、トランジスタのバックチャネル側の電位を固定することができる。
また、本発明の一態様の表示装置に用いるトランジスタ（トランジスタＭＡ１乃至トランジスタＭＡ４、およびトランジスタＭＢ１乃至トランジスタＭＢ３）は、金属酸化物層を有すると好ましい。金属酸化物層を有するトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能となる。また、金属酸化物層を有するトランジスタのオフ電流は、極めて小さい。したがって、表示装置１０のリフレッシュレートを下げても、表示装置１０の輝度の維持が可能となり、消費電力を抑制することができる。
＜１−３．表示素子２２の構成例＞
表示素子２２は、光の反射または光の透過を制御する機能を有する。特に、表示素子２２を光の反射を制御する、所謂反射型の表示素子とすると好適である。表示素子２２を反射型の表示素子とすることで、外光を用いて表示を行うことが可能となるため、表示装置１０の消費電力を抑制することができる。例えば、表示素子２２としては、反射層と液晶素子と偏光板とを組み合わせた構成、またはマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）を用いる構成等とすればよい。なお、表示素子２２として、反射層を有しない透過型の表示素子としてもよい。
＜１−４．表示素子２４の構成例＞
表示素子２４は、発光層を有し、光を発する機能、すなわち発光する機能を有する。よって、表示素子２４を、発光素子として読み替えてもよい。例えば、表示素子２４としては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザ等の自発光性の発光素子を用いる構成等とすればよい。
このように、本発明の一態様の表示装置では、表示素子２２および表示素子２４に示すように、異なる機能を有する表示素子を用いる。例えば、表示素子の一方を液晶素子とし、他方をＥＬ素子を用いることで、利便性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。また、外光が明るい環境下においては、液晶素子を利用し、外光が暗い環境下においては、ＥＬ素子を用いることで、消費電力が低く、表示品位の高い表示装置を提供することができる。
＜１−５．表示素子の駆動方法の一例＞
次に、表示素子２２および表示素子２４の駆動方法について、図２を用いて説明する。なお、以下の説明においては、表示素子２２に液晶素子を用い、表示素子２４（表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、表示素子２４Ｂ）に発光素子を用いる構成とする。
図１に示すゲートドライバ回路部１４ａにより、各行の画素１３を順次選択し、トランジスタＭＡ４がオン状態になることで、データ信号のデータを書き込む。データが書き込まれた画素１３（ｍ，ｎ）は、トランジスタＭＡ４がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、表示素子２２により画像を表示できる。以上が表示素子２２の駆動方法の一例である。
図１に示すゲートドライバ回路部１４ｂにより、各行の画素１３を順次選択し、トランジスタＭＡ１乃至トランジスタＭＡ３をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。データが書き込まれた画素１３（ｍ，ｎ）は、トランジスタＭＡ１乃至トランジスタＭＡ３がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタＭＢ１のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、表示素子２４は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、表示素子２４により画像を表示できる。以上が表示素子２２の駆動方法の一例である。
このように、本発明の一態様の表示装置においては、２つの表示素子を、異なるトランジスタを用いて、それぞれ独立に制御することができる。よって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。
なお、表示装置１０は、表示素子２２および表示素子２４の少なくともいずれか一方を用いて階調表示を行うことができる。例えば、表示素子２２は、液晶素子であるため、外光の強度が強い環境下において視認性を向上させることができる。一方で表示素子２４は、所謂発光素子のため、外光の強度が弱い環境下において視認性を向上させることができる。
なお、表示装置１０は、表示素子２２および表示素子２４の双方を用いて階調表示を行ってもよい。表示素子２２および表示素子２４の双方を用いて階調表示を行うことで、表示素子２２および表示素子２４のいずれか一方を用いて階調表示を行う場合に比べ、視認性を向上させることができる。
画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）、および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）が有する表示素子についても、画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示素子と同様の方法により駆動することができる。
＜１−６．表示素子の表示領域１＞
次に、画素１３が有する表示領域について、図３を用いて説明する。図３は、４行４列分の画素１３（画素１３（ｍ，ｎ）乃至画素（ｍ＋３，ｎ＋３））の表示領域を説明する模式図である。
画素１３（ｍ，ｎ）は、表示素子２２Ｒの表示領域としての機能を有する表示領域２２Ｒｄを有する。画素１３（ｍ，ｎ＋１）は、表示素子２２Ｇの表示領域としての機能を有する表示領域２２Ｇｄを有する。画素１３（ｍ＋１，ｎ）は、表示素子２２Ｂの表示領域としての機能を有する表示領域２２Ｂｄを有する。画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、表示素子２２Ｗの表示領域としての機能を有する表示領域２２Ｗｄを有する。
画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）、および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）は、表示素子２４Ｒの表示領域としての機能を有する表示領域２４Ｒｄと、表示素子２４Ｇの表示領域としての機能を有する表示領域２４Ｇｄと、表示素子２４Ｂの表示領域としての機能を有する表示領域２４Ｂｄと、をそれぞれ有する。
なお、図３に示す画素１３において、同一のハッチングが付された領域には、同一の表示領域が設けられている。例えば、図３では、表示領域２２Ｒｄは画素１３（ｍ，ｎ）の他、画素１３（ｍ，ｎ＋２）、画素１３（ｍ＋２，ｎ）、および画素１３（ｍ＋２，ｎ＋２）に設けられていることを示している。なお、図３以外においても、表示領域を表す図では、同一のハッチングが付された領域は、同一の表示領域が設けられていることを示す場合がある。
また、本明細書等において、表示素子２２の表示領域としての機能を有する表示領域を表示領域２２ｄと呼び、表示素子２４の表示領域としての機能を有する表示領域を表示領域２４ｄという場合がある。つまり、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、および表示領域２２Ｗｄをまとめて表示領域２２ｄという場合がある。また、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、および表示領域２４Ｂｄをまとめて表示領域２４ｄという場合がある。
表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、および表示領域２２Ｗｄは入射した光を反射する領域を有する。例えば、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、および表示領域２２Ｗｄには、後述する反射電極としての機能を有する導電膜が設けられる。
表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、および表示領域２２Ｂｄには、特定の色の光を透過する着色層を設けることができる。例えば、表示領域２２Ｒｄには、赤色の光を透過する着色層を設けることができる。例えば、表示領域２２Ｇｄには、緑色の光を透過する着色層を設けることができる。例えば、表示領域２２Ｂｄには、青色の光を透過する着色層を設けることができる。これにより、例えば表示領域２２Ｒｄは、赤色の光を射出する機能を有し、表示領域２２Ｇｄは、緑色の光を射出する機能を有し、表示領域２２Ｂｄは、青色の光を射出する機能を有する。なお、表示領域２２Ｗｄには着色層が設けられていない。したがって、表示領域２２Ｗｄは、表示素子２２Ｗが反射した光である白色光を射出する機能を有する。
表示領域２４Ｒｄは表示素子２４Ｒが発した光を透過する領域を有し、表示領域２４Ｇｄは表示素子２４Ｇが発した光を透過する領域を有し、表示領域２４Ｂｄは表示素子２４Ｂが発した光を透過する領域を有する。
表示領域２４Ｒｄは、表示素子２４Ｒが発する光を射出する機能を有する。表示領域２４Ｇｄは、表示素子２４Ｇが発する光を射出する機能を有する。表示領域２４Ｂｄは、表示素子２４Ｂが発する光を射出する機能を有する。例えば、表示素子２４Ｒが赤色の光を発する機能を有する場合、表示領域２４Ｒｄは、赤色の光を射出する機能を有する。例えば、表示素子２４Ｇが緑色の光を発する機能を有する場合、表示領域２４Ｇｄは、緑色の光を射出する機能を有する。例えば、表示素子２４Ｂが青色の光を発する機能を有する場合、表示領域２４Ｂｄは、青色の光を射出する機能を有する。
なお、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、および表示領域２４Ｂｄに、特定の色の光を透過する着色層を設けてもよい。この場合、表示素子２４が発する光の色と対応する色の光を透過する着色層を設けることが好ましい。例えば、赤色の光を発する機能を有する表示素子２４Ｒの表示領域２４Ｒｄには、赤色の光を透過する着色層を設けることが好ましい。例えば、緑色の光を発する機能を有する表示素子２４Ｇの表示領域２４Ｇｄには、緑色の光を透過する着色層を設けることが好ましい。青色の光を発する機能を有する表示素子２４Ｂの表示領域２４Ｂｄには、青色の光を透過する着色層を設けることが好ましい。以上により、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、および表示領域２４Ｂｄから射出される光の色純度を高めることができる。
なお、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、および表示領域２４Ｂｄに、特定の色の光を透過する着色層を設ける場合、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂとして白色光を発する機能を有する表示素子を用いることができる。
また、例えば紫色、黄色、橙色等の光を射出する領域を、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、表示領域２２Ｗｄ、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、表示領域２４Ｂｄのいずれかと代えて設けてもよいし、上記表示領域に加えて設けてもよい。
以上に示すように、本発明の一態様の表示装置は、入射する光を反射する機能を有する表示素子２２では１個の画素１３で１色を表現する。例えば、図３に示すように、画素１３（ｍ，ｎ）では赤色を表現し、画素１３（ｍ，ｎ＋１）では緑色を表現し、画素１３（ｍ＋１，ｎ）では青色を表現し、画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）では白色を表現する。一方、光を発する機能を有する表示素子２４では、１個の画素１３で複数（ここでは、赤色、緑色、および青色）の色を表現する。これにより、表示素子２２が表示素子２４と同様に１個の画素１３で複数の色を表現する場合より、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、表示領域２２Ｗｄの面積を広くすることができる。これにより、表示素子２２が表示素子２４と同様に１個の画素１３で複数の色を表現する場合より、表示装置１０に入射した光の反射率を高めることができ、表示領域２２ｄから射出される光の輝度を高めることができる。したがって、表示素子２４の発光輝度を低下させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。また、表示素子２４の劣化が低減され、表示装置１０の信頼性を高めることができる。
表示素子２２では、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）の４個の画素１３により、赤色、緑色、青色、および白色を表現している。つまり、表示素子２２から見ると、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）により１画素が構成されているということができる。本明細書等において、２行２列分の画素１３をまとめて画素４３という場合がある。例えば、図３に示すように、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）をまとめて画素４３ということができる。つまり、画素１３とは、表示素子２４を用いて画像を表示する機能を有する画素であり、画素４３とは、表示素子２２を用いて画像を表示する機能を有する画素であるということができる。
上述のように、表示素子２４では、１個の画素１３が赤色、緑色、および青色を表現することができる。一方、表示素子２２では、２行２列分の画素１３を含んだ１個の画素４３が赤色、緑色、青色、および白色を表現することができる。つまり、表示素子２２を用いて表示される画像の精細度と、表示素子２４を用いて表示される画像の精細度と、が異なるということができる。具体的には、表示素子２２において表示される画像の精細度は、表示素子２４において表示される画像の精細度の例えば１／４であるということができる。
なお、図２および図３では、１個の画素１３が表示素子２２および表示領域２２ｄを１個ずつ有する構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、１個の画素１３が表示素子２２および表示領域２２ｄを２個以上ずつ有する構成としてもよい。この場合、１個の画素１３は、入射する光を反射する機能を有する表示素子２２により２色以上を表現することができる。
図４は、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、および画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域の位置関係を示す模式図である。図４において、線分Ｘ１−Ｘ２は、画素１３（ｍ，ｎ）と画素１３（ｍ＋１，ｎ）の境界を示す線分である。線分Ｘ１−Ｘ２の端部は、画素１３（ｍ，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ）の端部と一致している。また、図４において、線分Ｙ１−Ｙ２は、画素１３（ｍ，ｎ）と画素１３（ｍ，ｎ＋１）の境界を示す線分である。線分Ｙ１−Ｙ２の端部は、画素１３（ｍ，ｎ）および画素１３（ｍ，ｎ＋１）の端部と一致している。
画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｒｄの位置と画素１３（ｍ，ｎ＋１）が有する表示領域２４Ｒｄの位置は、線分Ｙ１−Ｙ２を対称軸として線対称の関係にある。画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｇｄの位置と画素１３（ｍ，ｎ＋１）が有する表示領域２４Ｇｄの位置は、線分Ｙ１−Ｙ２を対称軸として線対称の関係にある。画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの位置と画素１３（ｍ，ｎ＋１）が有する表示領域２４Ｂｄの位置は、線分Ｙ１−Ｙ２の中心を対称点として点対称の関係にある。なお、本明細書等において、線分Ｙ１−Ｙ２の中心を、画素１３（ｍ，ｎ）と画素（ｍ，ｎ＋１）の境界の中心部という場合がある。
画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｒｄの位置と画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域２４Ｒｄの位置は、線分Ｘ１−Ｘ２を対称軸として線対称の関係にある。画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｇｄの位置と画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域２４Ｇｄの位置は、線分Ｙ１−Ｙ２を対称軸として線対称の関係にある。また、画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの画素１３（ｍ，ｎ）の中での位置と、画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの画素１３（ｍ＋１，ｎ）の中での位置と、は同様の関係にある。例えば、画素１３（ｍ，ｎ）において、表示領域２４Ｂｄが画素１３（ｍ，ｎ）の左上頂点付近に設けられる場合は、画素１３（ｍ＋１，ｎ）において、表示領域２４Ｂｄは画素１３（ｍ＋１，ｎ）の左上頂点付近に設けられる。
画素１３の形状を例えば矩形とする場合、図３に示すように、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄは、画素１３の頂点付近に設けることができる。また、前述のように、隣接する画素１３において、表示領域２４Ｒｄの位置は線対称の関係とすることができ、表示領域２４Ｇｄの位置は線対称の関係とすることができる。以上により、図３の破線部に示すように、４つの表示領域２４Ｒｄ、および４つの表示領域２４Ｇｄを密集させることができる。これにより、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄの面積を減少させることができるため、表示領域２２ｄの面積を増加させることができる。したがって、表示装置１０に入射した光のうち、表示素子２２等により反射される割合である反射率を高めることができ、表示領域２２ｄから射出される光の輝度を高めることができる。したがって、表示素子２４の発光輝度を低下させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。また、表示素子２４の劣化が低減され、表示装置１０の信頼性を高めることができる。
なお、本明細書等において、矩形という用語は、正方形を含むものとする。
なお、本発明の一態様により、表示装置１０に入射した光の反射率は例えば４０％以上とすることができ、または５０％以上とすることができ、または５５％以上とすることができる。なお、本実施の形態等において、反射率とは、例えば極角３０°から入射した光を０°で受光する測定系において測定される値で、Ｂａ２ＳＯ４等の標準白色拡散反射板の反射率を１００％とした値とすることができる。
また、表示領域２４Ｒｄの面積は、例えば画素１３の面積の１５％以下とすることができ、または１０％以下とすることができ、または５％以下とすることができ、または４％以下とすることができる。また、表示領域２４Ｇｄの面積は、画素１３の面積の１５％以下とすることができ、または１０％以下とすることができ、または５％以下とすることができ、または４％以下とすることができる。また、表示領域２４Ｂｄの面積は、画素１３の面積の１５％以下とすることができ、または１０％以下とすることができ、または５％以下とすることができ、または４％以下とすることができる。
また、隣接する４つの画素において、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄを密集させることにより、異なる表示領域２４ｄ間の距離を長くすることができる。例えば、表示領域２４Ｒｄと表示領域２４Ｇｄとの距離を長くすることができる。これにより、表示素子２４Ｒが有する発光層、および表示素子２４Ｇが有する発光層を塗り分け方式により形成することができる。これにより表示装置１０の消費電力を低減することができる。表示素子２４の作製方法の詳細については後述する。
なお、例えば画素１３を５０μｍ四方の正方形とした場合、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄは、画素１３の頂点から１５μｍ四方の範囲に設けることが好ましく、画素１３の頂点から１０μｍ四方の範囲に設けることがより好ましい。また、例えば画素１３をａμｍ四方（ａは０以上の実数）の正方形とした場合、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄは、画素１３の頂点からａ／４μｍ四方の範囲に設けることが好ましく、画素１３の頂点からａ／５μｍ四方の範囲に設けることがより好ましい。また、例えば画素１３を長辺ａμｍ、短辺ｂμｍ（ｂは０以上ａ以下の実数）の矩形とした場合、表示領域２４Ｒｄおよび表示領域２４Ｇｄは、画素１３の頂点から、画素１３の長辺方向にａ／４μｍ以内かつ画素１３の短辺方向にｂ／４μｍ以内の範囲に設けることが好ましい。さらに、画素１３の長辺方向にａ／５μｍ以内かつ画素１３の短辺方向にｂ／５μｍ以内の範囲に設けることがより好ましい。
図３および図４では、隣接する画素１３において、表示領域２４Ｒｄの位置および表示領域２４Ｇｄの位置が線対称の関係である場合を示したが、表示領域２４Ｒｄの位置または表示領域２４Ｇｄの位置に代えて、表示領域２４Ｂｄの位置を線対称の関係としてもよい。例えば、隣接する画素１３において、表示領域２４Ｇｄの位置および表示領域２４Ｂｄの位置を線対称の関係としてもよいし、表示領域２４Ｒｄの位置および表示領域２４Ｂｄの位置を線対称の関係としてもよい。なお、隣接する画素１３において、表示領域２４Ｇｄの位置および表示領域２４Ｂｄの位置を線対称の関係とする場合、表示素子２４Ｇが有する発光層、および表示素子２４Ｂが有する発光層を塗り分け方式により形成することができる。また、隣接する画素１３において、表示領域２４Ｒｄの位置および表示領域２４Ｂｄの位置を線対称の関係とする場合、表示素子２４Ｒが有する発光層、および表示素子２４Ｂが有する発光層を塗り分け方式により形成することができる。
なお、隣接する画素１３において、線対称の関係にない表示領域２４ｄは、画素１３の頂点付近に設けなくてもよい。例えば、図３に示す場合において、表示領域２４Ｂｄを画素１３の中心または中心付近に設けてもよい。
図５は、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、および画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域の位置関係を示す模式図であり、図４の変形例である。図５では、画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの画素１３（ｍ，ｎ）の中での位置と、画素１３（ｍ，ｎ＋１）が有する表示領域２４Ｂｄの画素１３（ｍ，ｎ＋１）の中での位置と、は同様の関係にある。例えば、画素１３（ｍ，ｎ）において、表示領域２４Ｂｄが画素１３（ｍ，ｎ）の左上頂点付近に設けられる場合は、画素１３（ｍ，ｎ＋１）において、表示領域２４Ｂｄは画素１３（ｍ，ｎ＋１）の左上頂点付近に設けられる。一方、画素１３（ｍ，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの位置と画素１３（ｍ＋１，ｎ）が有する表示領域２４Ｂｄの位置は、線分Ｘ１−Ｘ２の中心を対称点として点対称の関係にある。以上の点が図４に示す位置関係と異なる。
なお、本明細書等において、線分Ｘ１−Ｘ２の中心を、画素１３（ｍ，ｎ）と画素（ｍ＋１，ｎ）の境界の中心部という場合がある。
図６は、４行４列分の画素１３（画素１３（ｍ，ｎ）乃至画素１３（ｍ＋３，ｎ＋３））の表示領域を説明する模式図であり、図３の変形例である。図３では、入射した光を反射する領域を有する表示領域２２ｄがすべて表示領域２２Ｗｄ、つまり白色光を射出する機能を有する表示領域である点が、図３と異なる。図６に示す画素１３では、表示領域２２ｄに着色層を設けない構成としている。これにより、表示領域２２ｄに入射する光が着色層に吸収されないため、表示装置１０に入射した光の反射率を高めることができ、表示領域２２ｄから射出される光の輝度を高めることができる。したがって、表示素子２４の発光輝度を低下させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。また、表示素子２４の劣化が低減され、表示装置１０の信頼性を高めることができる。
図７は、表示装置１０が有する画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）の一例を説明する回路図であり、図２の変形例である。図６では、画素１３（ｍ，ｎ）、画素１３（ｍ，ｎ＋１）、画素１３（ｍ＋１，ｎ）および画素１３（ｍ＋１，ｎ＋１）が表示素子２４Ｗを有する点が、図２に示す構成と異なる。表示素子２４Ｗは、白色の光を発する機能を有する。なお、本明細書等において、表示素子２４と表記した場合、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂだけでなく、表示素子２４Ｗを表す場合がある。
図７に示す構成の画素１３（ｍ，ｎ）において、トランジスタＭＡ５のゲート電極は、走査線ＧＬ＿Ｅ２［ｍ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ５のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＳＬ＿Ｅ２［ｎ］に電気的に接続される。また、トランジスタＭＡ５のソース電極およびドレイン電極の他方は、トランジスタＭＢ５のゲート電極、容量素子Ｃｓ＿ＥＡ５の一対の電極の一方、および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ５の一対の電極の一方と電気的に接続される。トランジスタＭＡ５は、オン状態とオフ状態とを切り替えることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
また、トランジスタＭＢ５のソース電極およびドレイン電極の一方は、表示素子２４Ｗの一対の電極の一方に電気的に接続される。トランジスタＭＢ５のソース電極およびドレイン電極の他方は、容量素子Ｃｓ＿ＥＢ５の他方の電極、および配線ＡＮＯＤＥに電気的に接続される。また、表示素子２４Ｗの一対の電極の他方は、配線ＣＡＴＨＯＤＥに電気的に接続される。また、容量素子ＣＳ＿ＥＡ５の一対の電極の他方は、配線ＣＳＣＯＭに電気的に接続される。トランジスタＭＢ５は、表示素子２４Ｒに与えられる電流を制御する、所謂駆動トランジスタとしての機能を有する。
容量素子Ｃｓ＿ＥＡ５および容量素子Ｃｓ＿ＥＢ５は、画素１３（ｍ，ｎ）に書き込まれたデータを保持する機能を有する。また、トランジスタＭＢ５は、バックゲート電極を有し、当該バックゲート電極は、トランジスタＭＢ１のゲート電極と電気的に接続される。なお、トランジスタＭＡ５およびトランジスタＭＢ５は、金属酸化物層を有することが好ましい。
図８は、図７に示す構成の画素１３の、表示領域を説明する模式図であり、図３の変形例である。図８では、画素１３が、表示素子２４Ｗの表示領域としての機能を有する表示領域２４Ｗｄを有する点が、図３と異なる。図８において、表示領域２４Ｗｄは、画素１３の頂点付近に設けられているが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、画素１３の中心または中心付近に表示領域２４Ｗｄを設けてもよい。
画素１３に、表示素子２４Ｗを有する表示領域２４Ｗｄを設けることにより、表示装置１０に表示される画像の輝度を高くすることができる。これにより、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂの発光輝度を低下させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
なお、図２、図３等では１個の画素１３が表示素子２４および表示領域２４ｄを３個ずつ有する場合を示し、図７、図８では１個の画素１３が表示素子２４および表示領域２４ｄを４個ずつ有する場合を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、１個の画素１３が表示素子２４および表示領域２４ｄを２個ずつ有してもよいし、５個以上ずつ有してもよい。
＜１−７．表示素子の構成例＞
図９は、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂの構成例を示す断面図である。表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂは、導電層３１と、導電層３１上の半透過層３２と、半透過層３２上の正孔輸送層３３とを有する。導電層３１は、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂの一対の電極の一方としての機能を有する。
表示素子２４Ｒは、正孔輸送層３３上の正孔輸送層３３Ｒと、正孔輸送層３３Ｒ上の発光層３４Ｒと、発光層３４Ｒ上の発光層３４Ｂと、を有する。なお、正孔輸送層３３Ｒは、正孔輸送層３３と同様の構成を有する。
表示素子２４Ｇは、正孔輸送層３３上の発光層３４Ｇと、発光層３４Ｇ上の発光層３４Ｂと、を有する。表示素子２４Ｂは、正孔輸送層３３上の発光層３４Ｂを有する。発光層３４Ｒは、例えば赤色の光を発する機能を有し、発光層３４Ｇは、例えば緑色の光を発する機能を有し、発光層３４Ｂは、例えば青色の光を発する機能を有する。
表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂは、発光層３４Ｂ上に電子輸送層３５を有し、電子輸送層３５上に導電層３６を有する。導電層３６は、表示素子２４Ｒ、表示素子２４Ｇ、および表示素子２４Ｂの一対の電極の他方としての機能を有する。
なお、図９に示す各層のうち、導電層３１および導電層３６を除いた層を合わせてＥＬ層３０ということができる。
図９に示す構成の表示素子では、導電層３１、半透過層３２、および正孔輸送層３３の形成後、正孔輸送層３３Ｒを形成し、正孔輸送層３３Ｒ上に発光層３４Ｒを形成する。これにより、発光層３４Ｒと導電層３１との間の距離、および発光層３４Ｒと導電層３６との間の距離を調整することができる。したがって、マイクロキャビティ方式を適用して、発光層３４Ｒが発する光を増幅することができる。
なお、正孔輸送層３３を形成後、表示素子２４Ｇにさらに正孔輸送層を形成し、当該正孔輸送層上に発光層３４Ｇを形成してもよい。これにより、発光層３４Ｇと導電層３１との間の距離、および発光層３４Ｇと導電層３６との間の距離を調整することができる。したがって、マイクロキャビティ方式を適用して、発光層３４Ｇが発する光を増幅することができる。
また、正孔輸送層３３を形成後、表示素子２４Ｂにさらに正孔輸送層を形成し、当該正孔輸送層上に発光層３４Ｂを形成してもよい。これにより、発光層３４Ｂと導電層３１との間の距離、および発光層３４Ｂと導電層３６との間の距離を調整することができる。したがって、マイクロキャビティ方式を適用して、発光層３４Ｂが発する光を増幅することができる。
なお、発光層３４Ｒと導電層３１との間の距離、発光層３４Ｇと導電層３１との間の距離、および発光層３４Ｂと導電層３１との間の距離は、半透過層３２によって調整することもできる。
図９に示す構成の表示素子において、発光層３４Ｒおよび発光層３４Ｇは例えば塗り分け方式を用いて形成することができる。一方、発光層３４Ｂは、塗り分け方式を用いずに、例えば全面成膜により形成することができる。前述のように、本発明の一態様では、表示素子２４Ｒを有する表示領域２４Ｒｄ、および表示素子２４Ｇを有する表示領域２４Ｇｄは、それぞれ画素１３の頂点付近に密集して設けられている。これにより、発光層３４Ｒと発光層３４Ｇとの間の距離を確保することができ、発光層３４Ｒおよび発光層３４Ｇを塗り分け方式を用いて形成することができる。一方、発光層３４Ｂは塗り分け方式を用いずに形成することができるので、発光層３４Ｂを形成する際はアライメントずれの発生を抑制することができる。したがって、発光層３４Ｂと発光層３４Ｇとの間の距離、および発光層３４Ｂと発光層３４Ｒとの間の距離を短くすることができる。
なお、発光層３４Ｒ上および発光層３４Ｇ上に発光層３４Ｂが設けられているが、キャリアバランスを制御することにより、発光層３４Ｒ上の発光層３４Ｂ、および発光層３４Ｇ上の発光層３４Ｂの発光を抑制することができる。
図９では、発光層３４Ｒおよび発光層３４Ｇを例えば塗り分け方式を用いて形成し、発光層３４Ｂを例えば塗り分け方式を用いずに形成したが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、発光層３４Ｒおよび発光層３４Ｂを塗り分け方式を用いて形成し、発光層３４Ｇを塗り分け方式を用いずに形成してもよい。または、例えば発光層３４Ｇおよび発光層３４Ｂを塗り分け方式を用いて形成し、発光層３４Ｒを塗り分け方式を用いずに形成してもよい。
＜１−８．表示素子の表示領域２＞
図１０は、画素１３の表示領域を説明する模式図である。本発明の一態様では、画素１３は、副画素１３ａ、副画素１３ｂ、および副画素１３ｃを有する構成としてもよい。
副画素１３ａは、表示素子２２を有する表示領域２２Ｍｄと、表示素子２４Ｒを有する表示領域２４Ｒｄと、を有する。副画素１３ｂは、表示素子２２を有する表示領域２２Ｙｄと、表示素子２４Ｇを有する表示領域２４Ｇｄと、を有する。副画素１３ｃは、表示素子２２を有する表示領域２２Ｃｄと、表示素子２４Ｂを有する表示領域２４Ｂｄと、を有する。前述のように、表示領域２４Ｒｄは例えば赤色の光を射出する機能を有し、表示領域２４Ｇｄは例えば緑色の光を射出する機能を有し、表示領域２４Ｂｄは例えば青色の光を射出する機能を有する。一方、表示領域２２Ｍｄは例えばマゼンタの光を射出する機能を有し、表示領域２２Ｙｄは例えば黄色の光を射出する機能を有し、表示領域２２Ｃｄは例えばシアンの光を射出する機能を有する。つまり、光を発する機能を有する表示素子２４では例えば赤色、緑色、および青色を表現し、光を反射する機能を有する表示素子２２では例えばマゼンタ、黄色、およびシアンを表現することができる。表示素子２２では例えばマゼンタ、黄色、およびシアンを表現することにより、表示装置１０に入射した光の反射率を高めることができ、表示領域２２ｄ（２２Ｍｄ、２２Ｙｄ、２２Ｃｄ）から射出される光の輝度を高めることができる。これにより、表示領域２４ｄの面積を大きくすることができる。したがって、表示素子２４の発光輝度を低下させても表示領域２４ｄから高輝度の光を射出させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
なお、表示領域２２Ｍｄは、マゼンタの光を透過する着色層を設けることで、マゼンタの光を射出する機能を有することができる。なお、表示領域２２Ｙｄは、黄色の光を透過する着色層を設けることで、黄色の光を射出する機能を有することができる。なお、表示領域２２Ｃｄは、シアンの光を透過する着色層を設けることで、シアンの光を射出する機能を有することができる。
図１０および図１１において、表示領域２２ｄと表示領域２４ｄの面積比は任意とすることができる。なお、表示領域２２ｄから射出される光の色はマゼンタ、黄色、およびシアンとし、表示領域２４ｄから射出される光の色は赤色、緑色、および青色としたが、本発明の一態様ではこれに限られず、表示領域２２ｄから射出される光の色が表示領域２４ｄから射出される光の色の補色であれば、任意の色とすることができる。また、１個の画素１３において、表示領域２２ｄおよび表示領域２４ｄから射出される光の色の数を３色ずつとしたが、１色ずつとしてもよいし、２色ずつとしてもよいし、４色以上ずつとしてもよい。
画素１３が図１０に示す構成である場合、表示素子２２では、１個の画素１３がマゼンタ、黄色、およびシアンを表現することができる。また、表示素子２４では、１個の画素１３が赤色、緑色、および青色を表現することができる。つまり、表示素子２２を用いて表示される画像の精細度と、表示素子２４を用いて表示される画像の精細度とが等しいということができる。これは、画素４３が、１個の画素１３を有することに対応する。
図１１は、４行４列分の画素１３（画素１３（ｍ，ｎ）乃至画素１３（ｍ＋３，ｎ＋３））の表示領域を説明する模式図であり、図３の変形例である。図１１では、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、および表示領域２２Ｂｄの代わりに、表示領域２２Ｍｄ、表示領域２２Ｙｄ、および表示領域２２Ｃｄを設けた点が図３に示す構成と異なる。つまり、図１１は、図３と図１０を組み合わせた構成ということができる。これにより、例えばマゼンタ、黄色、およびシアンを表現することができる表示素子２２を用いて表示される画像の精細度と、赤色、緑色、および青色を表現することができる表示素子２４を用いて表示される画像の精細度と、を異ならせることができる。具体的には、表示素子２２において表示される画像の精細度は、表示素子２４において表示される画像の精細度の例えば１／４であるということができる。これにより、表示素子２２が表示素子２４と同様に１個の画素１３で複数の色を表現する場合より、表示装置１０に入射した光の反射率を高めることができ、表示領域２２ｄから射出される光の輝度を高めることができる。したがって、表示素子２４の発光輝度を低下させることができ、表示装置１０の消費電力を低減することができる。また、表示素子２４の劣化が低減され、表示装置１０の信頼性を高めることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態または実施例等に記載した構成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２）
本実施の形態は、本発明の一態様である表示装置１０の一形態について、図面を用いて説明する。
＜２−１．構成例＞
図１２（Ａ）は、表示装置１０の斜視概略図である。表示装置１０は、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図１２では、基板３６１を破線で明示している。
表示装置１０は、表示部１２、周辺回路領域２３４、配線３６５等を有する。図１２では表示装置１０にＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６４およびＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）３７２が実装されている例を示している。
周辺回路領域２３４には、表示部１２に信号を供給するための回路が含まれる。周辺回路領域２３４に含まれる回路としては、例えば、ゲートドライバ等がある。
配線３６５は、表示部１２および周辺回路領域２３４に信号および電力を供給する機能を有する。当該信号および電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ１６４から配線３６５に入力される。
図１２（Ａ）では、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式等により、基板３５１にＩＣ１６４が設けられている例を示す。例えばゲートドライバ回路またはソースドライバ回路等を有するＩＣを適用できる。なお、ＩＣ１６４は、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図１２（Ａ）には、表示部１２の一部の拡大図を示している。表示部１２には、複数の画素１３がマトリクス状に配置されている。画素１３は、表示素子として表示素子２４および表示素子２２を有する。
図１２（Ｂ）に、画素１３の斜視概略図を示す。画素１３は、表示素子を駆動するための画素回路２３６を有する。画素１３が有する表示素子２４および表示素子２２は、画素回路２３６を介して互いに重なる。画素回路２３６は、表示素子２４を駆動するための第１回路と、表示素子２２を駆動するための第２回路と、を有する。
表示素子２４から発せされた光２３７は、画素回路２３６および表示素子２２を通過して外部に射出される。また、外部から入射した光２３８は表示素子２２および画素回路２３６を通過して表示素子２４の電極で反射され、再び画素回路２３６および表示素子２２を通過して、反射光として外部に射出される。
図１３（Ａ）に、画素回路２３６の平面構成例を示す。図１３（Ａ）に示す画素回路２３６は、トランジスタ２７１、容量素子２７２、トランジスタ２８１、容量素子２８２、およびトランジスタ２８３等の素子を有する。また、画素回路２３６は、走査線２７３の一部、信号線２７４の一部、共通電位線２７５の一部、走査線２８４の一部、信号線２８５の一部、および電源線２８６の一部を含む。
前述したように、光２３７は画素回路２３６を１回透過する。光２３８は画素回路２３６を２回透過する。このため、画素回路２３６は、透光性を有する材料を含むことが好ましい。
トランジスタ２７１、容量素子２７２、トランジスタ２８１、容量素子２８２、およびトランジスタ２８３の少なくとも一は、透光性を有する導電性材料で形成することが好ましい。また、画素回路２３６内でこれらに接続する電極を、透光性を有する材料で形成することが好ましい。
透光性を有する導電性材料としては、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等の導電性酸化物等を用いればよい。特に、エネルギーバンドギャップが２．５ｅＶ以上の導電性材料は、可視光の透過率が高いため好ましい。
一方で、透光性を有する導電性材料は、銅やアルミニウム等の遮光性を有する導電性材料と比較して抵抗率が大きい。よって、走査線２７３、信号線２７４、走査線２８４、信号線２８５、および電源線２８６等のバスラインは、信号遅延を防ぐため、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料（金属材料）を用いて形成することが好ましい。ただし、表示部１２の大きさや、バスラインの幅、バスラインの厚さ等によっては、バスラインに透光性を有する導電性材料を用いる場合もある。
また、一般に、共通電位線２７５は、画素回路２３６内に一定の電位を与えるために用いられ、共通電位線２７５に大きな電流は流れない。よって、共通電位線２７５は、抵抗率が大きい透光性を有する導電性材料で形成することができる。ただし、表示素子の駆動方法として、共通電位線２７５の電位を変動させる方法を用いる場合は、共通電位線２７５に抵抗率が小さい遮光性を有する金属材料を用いることが好ましい。
図１３（Ｂ）は、画素回路２３６の透過領域２９１と遮光領域２９２を示す平面図である。光２３７および光２３８は、透過領域２９１を通過して射出される。よって、平面図において、画素１３の占有面積に対する透過領域２９１の割合（「開口率」ともいう。）が大きいほど、光２３７および光２３８の取り出し効率を高めることができる。すなわち、表示装置１０の消費電力を低減できる。また、表示装置１０の視認性を高めることができる。また、表示装置１０の表示品位を高めることができる。
本発明の一態様の表示装置１０では、画素回路２３６を構成する素子を、透光性を有する材料で形成することにより、開口率を６０％以上さらには８０％以上にすることができる。また、表示素子２４と表示素子２２を重ねて設けることができるため、表示素子２４の発光面積と表示素子２２の反射面積の合計を、画素１３の面積以上にすることができる。言い換えると、画素１３の占有面積を１００％とした時に、発光面積と反射面積の合計面積を１００％以上にすることができる。すなわち、開口率を１００％以上にすることができる、とも言える。
例えば、一定の一画素当たりの発光輝度（発光量）を得る場合、表示素子２４の発光面積を広くすることにより、単位面積当たりの発光輝度を下げることができる。よって、表示素子２４の劣化が低減され、表示装置１０の信頼性を高めることができる。
表示素子２４は、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ、ＱＬＥＤ、半導体レーザー等の自発光性の発光素子を用いることが好ましい。また、表示素子２４として、光源（例えばＬＥＤ）と液晶を組みあわせた透過型液晶を用いてもよい。なお、本実施の形態において、表示素子２４は有機ＥＬ素子として説明を行う。
〔断面構成例〕
図１４に、図１２（Ａ）で示した表示装置１０の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、周辺回路領域２３４を含む領域の一部、および表示部１２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１４に示す表示装置１０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、容量素子２０２、表示素子２２、表示素子２４、絶縁層２２０、着色層１３１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１９４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、および表示素子２２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。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１１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、表示素子２２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を表示素子２２の表示領域と重ねて配置してもよい。
なお、基板３６１の外側の面には光学部材等の機能性部材１３５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（拡散フィルム等）、反射防止層（「Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ層」または「ＡＲ層」ともいう。）、防眩層（「Ａｎｔｉ Ｇｌａｒｅ層」または「ＡＧ層」ともいう。）および集光フィルム等が挙げられる。また、光学部材以外の機能性部材としては、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が挙げられる。機能性部材１３５として、上記部材を組み合わせて用いてもよい。例えば、直線偏光板と位相差板を組み合わせた円偏光板を用いてもよい。
ＡＲ層は、光の干渉作用を利用して、外光の正反射（鏡面反射）を低減する機能を有する。機能性部材１３５としてＡＲ層を用いる場合、ＡＲ層は、基板３６１の屈折率と異なる屈折率を有する材料で形成される。ＡＲ層は、例えば、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン等の材料を用いて形成することができる。
また、ＡＲ層に代えて防眩層（「Ａｎｔｉ Ｇｌａｒｅ層」または「ＡＧ層」ともいう。）を設けてもよい。ＡＧ層は、入射した外光を拡散させることにより、正反射（鏡面反射）を低減する機能を有する。
ＡＧ層の形成方法としては、表面に微細な凹凸を設ける方法、屈折率の異なる材料を混合する方法、または、双方を組み合わせる方法等が知られている。例えば、透光性を有する樹脂に、セルロース繊維等のナノファイバ、酸化シリコン等の無機ビーズ、または樹脂ビーズ等を混合して、ＡＧ層を形成することができる。
また、ＡＲ層に重ねてＡＧ層を設けてもよい。ＡＲ層とＡＧ層を積層して設けることで、外光の反射や映り込みを防ぐ機能をより高めることができる。ＡＲ層、および／またはＡＧ層等を用いることにより、表示装置１０の表面の外光反射率を１％未満、好ましくは０．３％未満とするとよい。
本実施の形態に示す表示素子２２は、表示素子２４の導電層３６を反射電極として用いる反射型の液晶素子である。また、表示素子２２は、電極３１１、液晶１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１および電極１１３は可視光を透過する。液晶１１２と電極３１１の間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
表示素子２２の反射電極を表示素子２４の導電層３６と兼用することで、表示素子２２専用の反射電極を削減できる。よって、表示装置を低コストで作製することができる。また、表示装置１０の生産性を高めることができる。
本実施の形態では、機能性部材１３５として円偏光板を用いる。基板３６１側から入射した光は、機能性部材１３５（円偏光板）により偏光され、電極１１３、液晶１１２、電極３１１を透過し、導電層３６で反射する。そして液晶１１２および電極１１３を再度透過して、機能性部材１３５（円偏光板）に達する。このとき、電極３１１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、機能性部材１３５（円偏光板）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。
接続部２０７において、電極３１１は、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、表示素子２２の駆動を制御する機能を有する。
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３１１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、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等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等、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１４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、接続不良等の不具合の発生を抑制することができる。例えば、硬化前の接着層１４１に接続体２４３を分散させておけばよい。なお、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。
表示素子２４は、例えばボトムエミッション型の発光素子とすることができる。表示素子２４は、絶縁層２２０側から導電層３１、ＥＬ層３０、および導電層３６の順に積層された積層構造を有する。導電層３１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、表示素子２４の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が導電層３１の端部を覆っている。導電層３６は可視光を反射する機能を有し、導電層３１は可視光を透過する機能を有する。導電層３６を覆って絶縁層１９４が設けられている。表示素子２４が発する光は、絶縁層２２０、電極３１１、着色層１３１等を介して、基板３６１側に射出される。
表示素子２４の発光色は、ＥＬ層３０を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄等に変化させることができる。また、表示素子２２によって制御される反射光は着色層１３１を構成する材料によって白、赤、緑、青、シアン、マゼンタまたは黄等に変化させることができる。表示素子２４および表示素子２２は、画素によって制御する光の色を変えることによってカラー表示を実現することができる。
また、表示素子２４に白色光を発光するＥＬ層３０を用いて、着色層１３１で着色してもよい。
カラー表示を実現するために、表示素子２４の発光色、および、表示素子２２と組み合わせる着色層の色は、赤、緑、青の組み合わせだけでなく、黄、シアン、マゼンタの組み合わせであってもよい。組み合わせる着色層の色は、目的または用途等に応じて適宜設定すればよい。
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、および容量素子２０２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。図１４では、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６としてトップゲート型のトランジスタを図示している。
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、表示素子２４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２１２、および絶縁層２１３は、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６のゲート電極等を覆って設けられる。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、水や水素等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。
容量素子２０２は、絶縁層２１１を介して互いに重なる領域を有する導電層２１７と導電層２１８を有する。導電層２１７は、導電層２２５と同様の材料および方法で形成できる。導電層２１８は、導電層２２３と同様の材料および方法で形成できる。なお、導電層２２３、導電層２２５、および導電層２２２ａは、透光性を有する材料で形成することが好ましい。
トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６は、透光性を有する材料で形成される。前述したように、透光性を有する導電性材料は、銅やアルミニウム等の遮光性を有する導電性材料と比較して抵抗率が大きい。よって、高速動作が求められる、周辺回路領域２３４に含まれるトランジスタ２０１に用いる導電層は、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料（金属材料）を用いて形成する。
トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２３、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２４、ソースおよびドレインとして機能する導電層２２２ａおよび導電層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。また、トランジスタ２０５はゲートとして機能できる導電層２２５を有する。
トランジスタ２０１も同様に、ゲートとして機能する導電層、ゲート絶縁層として機能する絶縁層、ソースとして機能する導電層、ドレインとして機能する導電層、および半導体層を有する。また、トランジスタ２０１はゲートとして機能する導電層２２１ａを有する。導電層２２１ａと導電層２２１ｂは、同一の導電膜を加工して得ることができる。
トランジスタ２０１およびトランジスタ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。周辺回路領域２３４が有するトランジスタと、表示部１２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。周辺回路領域２３４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１２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。
ゲートとして機能する導電層には、酸化物を含む導電性材料を用いてもよい。当該導電層を、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、ゲート絶縁層に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。ゲート絶縁層に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層に供給され、半導体層中の酸素欠損の低減を図ることができる。
基板３５１と基板３６１が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、電極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。
表示素子２２としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード等を用いることができる。
表示素子２２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、ＶＡ−ＩＰＳモード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、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。
液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。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、円偏光板を用いる反射型の液晶表示装置のオン状態とオフ状態の切り替え（明状態と暗状態の切り替え）は、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。一般に、ＩＰＳモード等の横電界方式で動作する液晶素子は、オン状態およびオフ状態ともに液晶分子の長軸が基板と略水平な方向にそろうため、反射型の液晶表示装置に用いることが難しい。
ＶＡ−ＩＰＳモードで動作する液晶素子は、横電界方式で動作し、かつ、オン状態とオフ状態の切り替えを、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。このため、反射型の液晶表示装置に横電界方式で動作する液晶素子を用いる場合は、ＶＡ−ＩＰＳモードで動作する液晶素子を用いることが好ましい。
機能性部材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。
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、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を用いることができる。
発光素子としては、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等がある。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。表示素子２４は、ボトムエミッション型の発光素子ということができる。
ＥＬ層３０は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層３０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。
表示素子２４の発光色は、ＥＬ層３０を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄等に変化させることができる。
カラー表示を実現する方法としては、発光色が白色の表示素子２４と着色層を組み合わせて行う方法と、副画素毎に発光色の異なる表示素子２４を設ける方法がある。前者の方法は後者の方法よりも生産性が高い。一方、後者の方法では、前者の方法よりも色純度の高い発光色を得ることができる。さらに、後者の方法では、前者の方法より、着色層１３１による光の吸収が抑制されるので、表示装置１０の消費電力を低減することができる。後者の方法に加えて、表示素子２４にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
ＥＬ層３０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３０を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
ＥＬ層３０は、量子ドット等の無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
また、量子ドットは、数ｎｍサイズの半導体ナノ結晶であり、１×１０３個から１×１０６個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なり、用いる量子ドットのサイズを変更することによって容易に発光波長を調整することができる。
また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な外部量子効率はほぼ１００％であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の２５％を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機化合物である量子ドットはその本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
量子ドットを構成する材料としては、周期表第１４族元素、周期表第１５族元素、周期表第１６族元素、複数の周期表第１４族元素からなる化合物、周期表第４族から周期表第１４族に属する元素と周期表第１６族元素との化合物、周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物、周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、周期表第１４族元素と周期表第１５族元素との化合物、周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスター等を挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、四酸化三鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物およびこれらの組合せ等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
量子ドットの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型等があり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着しているまたは保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤（または保護基）としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンｎ−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、トリ（ｎ−デシル）アミン等の第３級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、３級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるようにそのサイズを適宜調節する。結晶サイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へとシフトするため、量子ドットのサイズを変化させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調節することができる。量子ドットのサイズ（直径）は０．５ｎｍ乃至２０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ乃至１０ｎｍの範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドはｃ軸方向に偏光した指向性を有する光を呈するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
また、ＥＬ素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散することによって発光効率を高めるが、ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギーまたは三重項励起エネルギーを有する物質であることが必要である。特に青色の燐光材料を用いる場合においては、それ以上の三重項励起エネルギーを有する材料であり、かつ、寿命の観点で優れたホスト材料の開発は困難を極めている。一方で、量子ドットはホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア−シェル構造（コア−マルチシェル構造を含む）であることが好ましい。
また、本発明の一態様の表示装置１０は、表示素子２４と表示素子２２の間に基板を設けない。このため、表示素子２４と表示素子２２の厚さ方向の距離を３０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、さらに好ましくは５μｍ未満とすることができる。これにより、表示素子２４および表示素子２２を同時にまたは交互に用いる表示において、両者の間に生じる視差を少なくすることができる。または、表示装置１０の重量を軽くすることができる。または、表示装置１０の厚さを薄くすることができる。または、表示装置１０を曲げやすくすることができる。
［基板］
基板３５１および基板３６１に用いる材料に大きな制限はない。目的に応じて、透光性の有無や加熱処理に耐えうる程度の耐熱性等を勘案して決定すればよい。例えばバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラス等のガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を用いることができる。また、半導体基板、可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、基材フィルム等を用いてもよい。
半導体基板としては、例えば、シリコン、もしくはゲルマニウム等を材料とした単体半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、もしくは酸化ガリウムを材料とした化合物半導体基板等がある。また、半導体基板は、単結晶半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよい。
なお、表示装置１０の可撓性を高めるため、基板３５１および基板３６１には可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、基材フィルム等を用いてもよい。
可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルム等の材料としては、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、アクリル樹脂、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（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、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、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。
基板として上記材料を用いることにより、軽量な表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、衝撃に強い表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、破損しにくい表示装置を提供することができる。
基板３５１および基板３６１に用いる可撓性基板は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。基板３５１および基板３６１に用いる可撓性基板は、例えば、線膨張率が１×１０−３／Ｋ以下、５×１０−５／Ｋ以下、または１×１０−５／Ｋ以下である材質を用いればよい。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可撓性基板として好適である。
［導電層］
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極等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等の金属、またはこれを主成分とする合金等が挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛等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、透光性を有する導電性材料としては、酸化物導電体を適用することもできる。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、またはチタン等の金属材料や、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）等を用いてもよい。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等を用いると、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等の導電層や、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。
ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をＯＣ（Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。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。
［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、エポキシ等の樹脂材料、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、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料が挙げられる。
［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等が挙げられる。
［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、金属等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。
着色層および遮光層は、インクジェット法またはスクリーン印刷法等を用いると、フォトマスクが不要となるため好ましい。例えば、基板３６１上に、３色の着色層１３１と、遮光層１３２を設けた場合には、これらをフォトリソグラフィ法で形成した場合に比べて、計４つのフォトマスクを削減することができる。
〔変形例１〕
表示装置１０の変形例を図１５に示す。図１５に示す構成の表示装置１０は、機能性部材１３５を有していない点で、図１４に示す構成の表示装置１０と異なる。表示素子２２にゲスト−ホストモードで動作する液晶材料を用いることにより、図１５に示すように、光拡散層や偏光板等の機能性部材を省略することができる。よって、表示装置１０の生産性を高めることができる。また、偏光板等の機能性部材を設けないことにより、表示素子２２の反射輝度を高めることができる。よって、表示装置１０の視認性を高めることができる。
〔変形例２〕
表示装置１０の変形例を図１６に示す。図１６に示す構成の表示装置１０は、着色層１３１を有していない点で、図１４に示す構成の表示装置１０と異なる。その他の構成については、表示装置１０と同様のため、詳細な説明を省略する。
図１６に示す構成の表示装置１０において、表示素子２２は、白色を呈する。着色層１３１を有していないため、表示装置１０は、表示素子２２を用いて、白黒またはグレイスケールでの表示を行うことができる。
〔変形例３〕
表示装置１０の変形例を図１７に示す。図１７に示す構成の表示装置１０は、基板３６１と着色層１３１の間にタッチセンサ３７０を有する。本実施の形態では、タッチセンサ３７０は導電層３７４、絶縁層３７５、導電層３７６ａ、導電層３７６ｂ、導電層３７７、および絶縁層３７８を有する。
導電層３７６ａ、導電層３７６ｂ、および導電層３７７は、透光性を有する導電性材料で形成することが好ましい。ただし、一般に、透光性を有する導電性材料は、透光性を有さない金属材料よりも抵抗率が高い。よって、タッチセンサの大型化、高精細化を実現するため、導電層３７６ａ、導電層３７６ｂ、および導電層３７７を抵抗率が低い金属材料で形成する場合がある。
また、導電層３７６ａ、導電層３７６ｂ、および導電層３７７を金属材料で形成する場合、外光反射を低減することが好ましい。一般的に金属材料は反射率が大きい材料であるが、酸化処理等を施すことにより反射率を小さくして、暗色にすることができる。
また、導電層３７６ａ、導電層３７６ｂ、および導電層３７７を、金属層と反射率の小さい層（「暗色層」ともいう。）の積層としてもよい。暗色層は抵抗率が高いため、金属層と暗色層の積層とすることが好ましい。暗色層の一例としては、酸化銅を含む層、塩化銅または塩化テルルを含む層等がある。また、暗色層を、Ａｇ粒子、Ａｇファイバー、Ｃｕ粒子等の金属微粒子、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、またはグラフェン等のナノ炭素粒子、ならびに、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン、またはポリピロール等の導電性高分子等を用いて形成してもよい。
また、タッチセンサ３７０として、抵抗膜方式また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等を用いてもよい。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
なお、その他の構成については、表示装置１０と同様のため、詳細な説明を省略する。
また、基板３６１と着色層１３１の間にタッチセンサ３７０を設けずに、表示装置１０の基板３６１と重ねてタッチセンサを設けてもよい。例えば、シート状のタッチセンサ１７６を表示部１２に重ねて設けてもよい。
〔トランジスタについて〕
本発明の一態様において、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、トップゲート構造またはボトムゲート構造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。
［半導体材料］
トランジスタの半導体層に用いる半導体材料の結晶性について大きな制限はない。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。なお、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、例えば、トランジスタの半導体層に用いる半導体材料として、シリコンや、ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化物半導体等の化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。
例えば、トランジスタに用いる半導体材料として、多結晶シリコン（ポリシリコン）や、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）等を用いることができる。
また、トランジスタとして、金属酸化物を用いたＯＳトランジスタを用いることができる。ＯＳトランジスタを用いると、トランジスタのオフ状態におけるソースとドレインの間に流れる電流を低減できるため好ましい。
＜２−２．表示モード＞
表示装置１０は、３つの表示モードで動作させることができる。第１の表示モード（ｍｏｄｅ１）は、表示素子２２のみを用いて画像を表示するモード、つまり例えば反射型の液晶表示装置として画像を表示する表示モードである。第２の表示モード（ｍｏｄｅ２）は、表示素子２４のみを用いて画像を表示するモード、つまり例えば発光表示装置として画像を表示する表示モードである。第３の表示モード（ｍｏｄｅ３）は、表示素子２２と表示素子２４の両方を用いて画像を表示するモード、つまり例えば第１の表示モードと第２の表示モードを同時に作用させる表示モードである。
〔第１の表示モード〕
第１の表示モードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な表示モードである。例えば、外光の照度が十分大きく、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に特に有効である。また、第１の表示モードは、照度が３００ｌｘ程度より大きい環境下、例えば日中下で使用する場合に特に有効である。ただし、目的または用途等によって、照度が３００ｌｘ程度より小さい環境下であっても、表示装置１０を第１の表示モードで動作させる場合がありうる。
また、第１の表示モードは、本や書類等の文字情報を表示することに適した表示モードである。画像の表示に反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
図１８（Ａ１）は、日中の屋外で電子機器９１０を使用している様子を示している。図１８（Ａ１）において、電子機器９１０の表示装置は第１の表示モードで動作する。電子機器９１０は、例えば、スマートフォン等の携帯情報端末である。また、電子機器９１０は、本発明の一態様の表示装置１０を有している。
図１８（Ａ２）は、電子機器９１０の表示装置１０に入射する入射光９０１と、表示装置１０が反射する反射光９０２を示している。
〔第２の表示モード〕
第２の表示モードは、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、かつ色再現性の高い）表示を行うことができる表示モードである。例えば、夜間や室内等、外光の照度が小さい場合等に有効である。第２の表示モードは、照度が５０００ｌｘ程度より小さい環境下での使用時に特に有効である。ただし、目的または用途等によって、照度が５０００ｌｘ程度より大きい環境下であっても、表示装置１０を第２の表示モードで動作させる場合がありうる。また、外光の照度が小さい場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２の表示モードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２の表示モードは、鮮やかな画像や滑らかな動画等を表示することに適したモードである。
図１８（Ｂ１）は、夜間の屋外で電子機器９１０を使用している様子を示している。また、同図中の電子機器９２０は、デジタルサイネージに用いる電子機器である。図１８（Ｂ１）において、電子機器９１０および電子機器９２０の表示装置は第２の表示モードで動作する。また、電子機器９２０は、本発明の一態様の表示装置１０を有している。
図１８（Ｂ２）は、電子機器９１０の表示装置１０から射出される発光９０３と、電子機器９２０の表示装置１０から射出される発光９０３を示している。
〔第３の表示モード〕
第３の表示モードは、第１の表示モードによる反射光と、第２の表示モードによる発光の両方を利用して表示を行う表示モードである。例えば、第１の表示モードの最大反射輝度以上の光を表示装置１０から射出する必要が生じた場合に、必要な光量を第２の表示モードによる発光で補うことができる。また、例えば、第１の表示モードによる反射光と、第２の表示モードによる発光を混合することにより、１つの色を表現するように駆動することができる。
第３の表示モードは、第１の表示モードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２の表示モードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯等、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合等に有効である。
第３の表示モードは、照度が５０００ｌｘ程度より小さい環境下での使用時に特に有効である。ただし、目的または用途等によって、照度が５０００ｌｘ程度より大きい環境下であっても、表示装置１０を第３の表示モードで動作させる場合がありうる。
図１８（Ｃ１）は、室内で電子機器９１０を使用している様子を示している。また、同図中の電子機器９３０は、テレビまたはモニタとして機能できる電子機器である。また、同図中の電子機器９４０は、ノート型のパーソナルコンピュータである。図１８（Ｃ１）において、電子機器９１０、電子機器９３０、および電子機器９４０が有する表示装置は第３の表示モードで動作する。また、電子機器９３０および電子機器９４０は、本発明の一態様の表示装置１０を有している。
図１８（Ｃ２）は、電子機器９１０の表示装置１０から射出される発光９０３、電子機器９１０の表示装置１０に入射する入射光９０１、および電子機器９１０の表示装置１０が反射する反射光９０２を示している。また、電子機器９３０の表示装置１０から射出される発光９０３、電子機器９３０の表示装置１０に入射する入射光９０１、および電子機器９３０の表示装置１０が反射する反射光９０２を示している。電子機器９４０の表示装置１０も、他の表示装置１０と同様に機能することができる。
なお、第３の表示モードを用いた表示は、ハイブリッド表示モードとも言える。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、文字および／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表示装置（「ハイブリッド表示装置」または「ハイブリッドディスプレイ」ともいう。）を局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上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、反射光および自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字および／または画像を表示する機能を有する。
本実施の形態は、他の実施の形態または実施例等に記載した構成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３）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したＯＳトランジスタの構成例について説明を行う。
＜３−１．ＯＳトランジスタの構成例１＞
まず、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ａについて、図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図１９（Ａ）はトランジスタ３２００ａの上面図である。図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１９（Ｃ）は、図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図１９（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ３２００ａの構成要素の一部（ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層等）を省略して図示している。なお、以下において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図１９と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
トランジスタ３２００ａは、絶縁層３２２４上の導電層３２２１と、絶縁層３２２４および導電層３２２１上の絶縁層３２１１と、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１と、金属酸化物層３２３１上の導電層３２２２ａと、金属酸化物層３２３１上の導電層３２２２ｂと、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ、および導電層３２２２ｂ上の絶縁層３２１２と、絶縁層３２１２上の導電層３２２３と、絶縁層３２１２および導電層３２２３上の絶縁層３２１３と、を有する。
また、絶縁層３２１１および絶縁層３２１２は、開口部３２３５を有する。導電層３２２３は、開口部３２３５を介して、導電層３２２１と電気的に接続される。
ここで、絶縁層３２１１は、トランジスタ３２００ａの第１のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層３２１２は、トランジスタ３２００ａの第２のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層３２１３は、トランジスタ３２００ａの保護絶縁層としての機能を有する。また、トランジスタ３２００ａにおいて、導電層３２２１は、第１のゲートとしての機能を有し、導電層３２２２ａは、ソースまたはドレインの一方としての機能を有し、導電層３２２２ｂは、ソースまたはドレインの他方としての機能を有する。また、トランジスタ３２００ａにおいて、導電層３２２３は、第２のゲートとしての機能を有する。
なお、トランジスタ３２００ａは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。
また、トランジスタ３２００ａは、導電層３２２３を設けない構成にすることもできる。この場合、トランジスタ３２００ａは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、ボトムゲート構造である。
図１９（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、金属酸化物層３２３１は、導電層３２２１、および導電層３２２３と対向するように位置し、２つのゲートの機能を有する導電層に挟まれている。導電層３２２３のチャネル長方向の長さは金属酸化物層３２３１のチャネル長方向の長さよりも長く、導電層３２２３のチャネル幅方向の長さは金属酸化物層３２３１のチャネル幅方向の長さよりも長くなっている。金属酸化物層３２３１の全体は、絶縁層３２１２を介して導電層３２２３に覆われている。
別言すると、導電層３２２１および導電層３２２３は、絶縁層３２１１および絶縁層３２１２に設けられる開口部３２３５において接続され、かつ金属酸化物層３２３１の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
このような構成を有することで、トランジスタ３２００ａに含まれる金属酸化物層３２３１を、導電層３２２１および導電層３２２３の電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ３２００ａのように、第１のゲートおよび第２のゲートの電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物層を、電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造ということができる。
トランジスタ３２００ａは、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲートの機能を有する導電層３２２１によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層３２３１に印加することができる。このため、トランジスタ３２００ａの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ３２００ａを微細化することが可能となる。また、トランジスタ３２００ａは、金属酸化物層３２３１が、第１のゲートの機能を有する導電層３２２１および第２のゲートの機能を有する導電層３２２３によって囲まれた構造を有するため、トランジスタ３２００ａの機械的強度を高めることができる。
例えば、金属酸化物層３２３１は、Ｉｎと、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、スズ、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）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。
また、金属酸化物層３２３１は、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層３２３１のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、かつＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層３２３１のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。
また、金属酸化物層３２３１は、ＣＡＣ−ＯＳであると好適である。金属酸化物層３２３１が、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有し、かつＣＡＣ−ＯＳであることで、トランジスタ３２００ａの電界効果移動度を高くすることができる。なお、ＣＡＣ−ＯＳの詳細については、後述する。
また、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造であるトランジスタ３２００ａは電界効果移動度が高く、かつ駆動能力が高いので、トランジスタ３２００ａを駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、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、トランジスタ３２００ａを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ（とくに、ソースドライバ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、トランジスタ３２００ａはそれぞれチャネルエッチ構造のトランジスタであるため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタと比較して、作製工程数が少ない。また、トランジスタ３２００ａは、金属酸化物層をチャネルに用いているため、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。これらのため、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、かつ大型の表示装置において、トランジスタ３２００ａのように電界効果移動度が高いトランジスタを駆動回路およ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、金属酸化物層３２３１と接する絶縁層３２１１および絶縁層３２１２は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（過剰酸素領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層３２１１および絶縁層３２１２は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層３２１１および絶縁層３２１２に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層３２１１および絶縁層３２１２を形成する、もしくは成膜後の絶縁層３２１１および絶縁層３２１２を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。
金属酸化物層３２３１としては、金属酸化物の一種である酸化物半導体を用いることができる。
金属酸化物層３２３１がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ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＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、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、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５等が挙げられる。
また、金属酸化物層３２３１が、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で形成される場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する金属酸化物層３２３１を形成しやすくなる。なお、成膜される金属酸化物層３２３１の原子数比は、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。例えば、金属酸化物層３２３１に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される金属酸化物層３２３１の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。
また、金属酸化物層３２３１は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
また、金属酸化物層３２３１は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣは最も欠陥準位密度が低い。
金属酸化物層３２３１としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。なお、金属酸化物膜中の不純物としては、代表的には水、水素等が挙げられる。本明細書等において、金属酸化物膜中から水および水素を低減または除去することを、脱水化、脱水素化と表す場合がある。また、金属酸化物膜、または酸化物絶縁膜中に酸素を添加することを、加酸素化と表す場合があり、加酸素化されかつ化学量論的組成よりも過剰の酸素を有する状態を過酸素化状態と表す場合がある。
高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、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、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
絶縁層３２１３は、水素および窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁層３２１３は、窒素およびシリコンを有する。また、絶縁層３２１３は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁層３２１３を設けることで、金属酸化物層３２３１からの酸素の外部への拡散と、絶縁層３２１２に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物層３２３１への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
絶縁層３２１３としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。
＜３−２．ＯＳトランジスタの構成例２＞
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ｂについて、図２０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図２０（Ａ）はトランジスタ３２００ｂの上面図である。図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
トランジスタ３２００ｂは、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ、導電層３２２２ｂ、および絶縁層３２１２が積層構造である点において、トランジスタ３２００ａと異なる。
絶縁層３２１２は、金属酸化物層３２３１、導電層３２２２ａ、および導電層３２２２ｂの上の絶縁層３２１２ａと、絶縁層３２１２ａの上の絶縁層３２１２ｂを有する。絶縁層３２１２は、金属酸化物層３２３１に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層３２１２は、酸素を有する。また、絶縁層３２１２ａは、酸素を透過することのできる絶縁層である。なお、絶縁層３２１２ａは、後に形成する絶縁層３２１２ｂを形成する際の、金属酸化物層３２３１へのダメージ緩和膜としても機能する。
絶縁層３２１２ａとしては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁層３２１２ａは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これは、絶縁層３２１２ａに含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁層３２１２ａにおける酸素の透過性が減少してしまう。
なお、絶縁層３２１２ａにおいては、外部から絶縁層３２１２ａに入った酸素が全て絶縁層３２１２ａの外部に移動せず、絶縁層３２１２ａにとどまる酸素もある。また、絶縁層３２１２ａに酸素が入ると共に、絶縁層３２１２ａに含まれる酸素が絶縁層３２１２ａの外部へ移動することで、絶縁層３２１２ａにおいて酸素の移動が生じる場合もある。絶縁層３２１２ａとして酸素を透過することができる酸化物絶縁層を形成すると、絶縁層３２１２ａ上に設けられる、絶縁層３２１２ｂから脱離する酸素を、絶縁層３２１２ａを介して金属酸化物層３２３１に移動させることができる。
また、絶縁層３２１２ａは、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁層を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、金属酸化物膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と金属酸化物膜の伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁層として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０よりも大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２またはＮＯは、絶縁層３２１２ａ等に準位を形成する。当該準位は、金属酸化物層３２３１のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁層３２１２ａおよび金属酸化物層３２３１の界面に拡散すると、当該準位が絶縁層３２１２ａ側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁層３２１２ａおよび金属酸化物層３２３１界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。
また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニアおよび酸素と反応する。絶縁層３２１２ａに含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁層３２１２ｂに含まれるアンモニアと反応するため、絶縁層３２１２ａに含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁層３２１２ａおよび金属酸化物層３２３１の界面において、電子がトラップされにくい。
絶縁層３２１２ａとして、上記酸化物絶縁層を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
また、上記酸化物絶縁層は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シランおよび一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁層を形成することで、緻密であり、かつ硬度の高い膜を形成することができる。
絶縁層３２１２ｂは、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁層である。上記の酸化物絶縁層は、加熱により酸素の一部が脱離する。なお、ＴＤＳにおいて、上記の酸化物絶縁層は、酸素の放出量が１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の領域を有する。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける加熱処理の温度が５０℃以上６５０℃以下、または５０℃以上５５０℃以下の範囲での総量である。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける酸素原子に換算しての総量である。
絶縁層３２１２ｂとしては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁層３２１２ｂは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁層３２１２ｂは、絶縁層３２１２ａと比較して金属酸化物層３２３１から離れているため、絶縁層３２１２ａより、欠陥密度が多くともよい。
また、絶縁層３２１２は、同種の材料の絶縁層を用いることができるため、絶縁層３２１２ａと絶縁層３２１２ｂの界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁層３２１２ａと絶縁層３２１２ｂの界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁層３２１２ａと絶縁層３２１２ｂの２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁層３２１２ａの単層構造、あるいは３層以上の積層構造としてもよい。
トランジスタ３２００ｂにおいて、金属酸化物層３２３１は、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１＿１と、金属酸化物層３２３１＿１上の金属酸化物層３２３１＿２と、を有する。なお、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２は、上述の金属酸化物層３２３１が有する元素を、それぞれ独立に有することが好ましい。
また、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２は、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、かつＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２のＩｎ、Ｍ、およびＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。このように、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２を概略同じ組成とすることで、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを抑制することが可能である。また、同じスパッタリングターゲットを用いる場合、同一チャンバーにて真空中で連続して金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２を成膜することができるため、金属酸化物層３２３１＿１と金属酸化物層３２３１＿２との界面に不純物が取り込まれるのを抑制することができる。
ここで、金属酸化物層３２３１＿１は、金属酸化物層３２３１＿２よりも結晶性が低い領域を有していてもよい。なお、金属酸化物層３２３１＿１および金属酸化物層３２３１＿２の結晶性としては、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて分析することで解析できる。
金属酸化物層３２３１＿１の結晶性が低い領域が過剰酸素の拡散経路となり、金属酸化物層３２３１＿１よりも結晶性の高い金属酸化物層３２３１＿２にも過剰酸素を拡散させることができる。このように、結晶構造が異なる金属酸化物層の積層構造とし、結晶性の低い領域を過剰酸素の拡散経路とすることで、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。
また、金属酸化物層３２３１＿２が、金属酸化物層３２３１＿１より結晶性が高い領域を有することにより、金属酸化物層３２３１に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、金属酸化物層３２３１＿２の結晶性を高めることで、導電層３２２２ａおよび導電層３２２２ｂを加工する際のダメージを抑制することができる。金属酸化物層３２３１の表面、すなわち金属酸化物層３２３１＿２の表面は、導電層３２２２ａおよび導電層３２２２ｂの加工の際のエッチャントまたはエッチングガスに曝される。しかしながら、金属酸化物層３２３１＿２は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い金属酸化物層３２３１＿１と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、金属酸化物層３２３１＿２は、エッチングストッパとして機能する。
また、金属酸化物層３２３１＿１は、金属酸化物層３２３１＿２よりも結晶性が低い領域を有することで、キャリア密度が高くなる場合がある。
また、金属酸化物層３２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層３２３１＿１の伝導帯に対してフェルミ準位が相対的に高くなる場合がある。これにより、金属酸化物層３２３１＿１の伝導帯の下端が低くなり、金属酸化物層３２３１＿１の伝導帯下端と、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁層３２１１）中に形成されうるトラップ準位とのエネルギー差が大きくなる場合がある。該エネルギー差が大きくなることにより、ゲート絶縁膜中にトラップされる電荷が少なくなり、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる場合がある。また、金属酸化物層３２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層３２３１の電界効果移動度を高めることができる。
なお、トランジスタ３２００ｂにおいては、金属酸化物層３２３１を２層の積層構造にする例を示したが、これに限定されず、３層以上積層する構成にしてもよい。
トランジスタ３２００ｂが有する導電層３２２２ａは、導電層３２２２ａ＿１と、導電層３２２２ａ＿１上の導電層３２２２ａ＿２と、導電層３２２２ａ＿２上の導電層３２２２ａ＿３と、を有する。また、トランジスタ３２００ｂが有する導電層３２２２ｂは、導電層３２２２ｂ＿１と、導電層３２２２ｂ＿１上の導電層３２２２ｂ＿２と、導電層３２２２ｂ＿２上の導電層３２２２ｂ＿３と、を有する。
例えば、導電層３２２２ａ＿１、導電層３２２２ｂ＿１、導電層３２２２ａ＿３、および導電層３２２２ｂ＿３としては、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、インジウム、ガリウム、錫、および亜鉛の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。また、導電層３２２２ａ＿２および導電層３２２２ｂ＿２としては、銅、アルミニウム、および銀の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。
より具体的には、導電層３２２２ａ＿１、導電層３２２２ｂ＿１、導電層３２２２ａ＿３、および導電層３２２２ｂ＿３にＩｎ−Ｓｎ酸化物またはＩｎ−Ｚｎ酸化物を用い、導電層３２２２ａ＿２および導電層３２２２ｂ＿２に銅を用いることができる。
また、導電層３２２２ａ＿１の端部は、導電層３２２２ａ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層３２２２ａ＿３は、導電層３２２２ａ＿２の上面および側面を覆い、かつ導電層３２２２ａ＿１と接する領域を有する。また、導電層３２２２ｂ＿１の端部は、導電層３２２２ｂ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層３２２２ｂ＿３は、導電層３２２２ｂ＿２の上面および側面を覆い、かつ導電層３２２２ｂ＿１と接する領域を有する。
上記構成とすることで、導電層３２２２ａおよび導電層３２２２ｂの配線抵抗を低くし、かつ金属酸化物層３２３１への銅の拡散を抑制できるため好適である。
＜３−３．ＯＳトランジスタの構成例３＞
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ３２００ｃについて、図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図２１（Ａ）はトランジスタ３２００ｃの上面図である。図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すトランジスタ３２００ｃは、絶縁層３２２４上の導電層３２２１と、導電層３２２１上の絶縁層３２１１と、絶縁層３２１１上の金属酸化物層３２３１と、金属酸化物層３２３１上の絶縁層３２１２と、絶縁層３２１２上の導電層３２２３と、絶縁層３２１１、金属酸化物層３２３１、および導電層３２２３上の絶縁層３２１３と、を有する。なお、金属酸化物層３２３１は、導電層３２２３と重なるチャネル領域３２３１ｉと、絶縁層３２１３と接するソース領域３２３１ｓと、絶縁層３２１３と接するドレイン領域３２３１ｄと、を有する。
また、絶縁層３２１３は、窒素または水素を有する。絶縁層３２１３と、ソース領域３２３１ｓおよびドレイン領域３２３１ｄと、が接することで、絶縁層３２１３中の窒素または水素がソース領域３２３１ｓ中およびドレイン領域３２３１ｄ中に添加される。ソース領域３２３１ｓおよびドレイン領域３２３１ｄは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。
また、トランジスタ３２００ｃは、絶縁層３２１３上の絶縁層３２１５と、絶縁層３２１３および絶縁層３２１５に設けられた開口部３２３６ａを介して、ソース領域３２３１ｓに電気的に接続される導電層３２２２ａと、絶縁層３２１３および絶縁層３２１５に設けられた開口部３２３６ｂを介して、ドレイン領域３２３１ｄに電気的に接続される導電層３２２２ｂと、を有していてもよい。
絶縁層３２１５としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層３２１５としては、酸化物絶縁膜と、窒化物絶縁膜との積層膜を用いることができる。絶縁層３２１５として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ酸化物等を用いればよい。また、絶縁層３２１５としては、外部からの水素、水等のバリア膜として機能する膜であることが好ましい。
絶縁層３２１１は、第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁層３２１２は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁層３２１３および絶縁層３２１５は保護絶縁膜としての機能を有する。
また、絶縁層３２１２は、過剰酸素領域を有する。絶縁層３２１２が過剰酸素領域を有することで、金属酸化物層３２３１が有するチャネル領域３２３１ｉ中に過剰酸素を供給することができる。よって、チャネル領域３２３１ｉに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
なお、金属酸化物層３２３１中に過剰酸素を供給させるためには、金属酸化物層３２３１の下方に形成される絶縁層３２１１に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁層３２１１中に含まれる過剰酸素は、金属酸化物層３２３１が有するソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄにも供給されうる。ソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄ中に過剰酸素が供給されると、ソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄの抵抗が高くなる場合がある。
一方で、金属酸化物層３２３１の上方に形成される絶縁層３２１２に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル領域３２３１ｉにのみ選択的に過剰酸素を供給させることが可能となる。あるいは、チャネル領域３２３１ｉ、ソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域３２３１ｓおよびドレイン領域３２３１ｄのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄの抵抗が高くなることを抑制することができる。
また、金属酸化物層３２３１が有するソース領域３２３１ｓおよびドレイン領域３２３１ｄは、それぞれ、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を有すると好ましい。当該酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノン等がある。上記酸素欠損を形成する元素が、絶縁層３２１３中に１つまたは複数含まれる場合、絶縁層３２１３からソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄに拡散する、および／または不純物添加処理によりソース領域３２３１ｓ、およびドレイン領域３２３１ｄ中に添加される。
不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。
また、導電層３２２１は、第１のゲート電極としての機能を有し、導電層３２２３は、第２のゲート電極としての機能を有し、導電層３２２２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電層３２２２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
また、図２１（Ｃ）に示すように、絶縁層３２１１および絶縁層３２１２には開口部３２３７が設けられる。また、導電層３２２１は、開口部３２３７を介して、導電層３２２３と、電気的に接続される。よって、導電層３２２１と導電層３２２３には、同じ電位が与えられる。なお、開口部３２３７を設けずに、導電層３２２１と、導電層３２２３と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部３２３７を設けずに、導電層３２２１を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電層３２２１を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域３２３１ｉに照射される下方からの光を抑制することができる。
また、図２１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、金属酸化物層３２３１は、第１のゲート電極として機能する導電層３２２１と、第２のゲート電極として機能する導電層３２２３のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。
また、トランジスタ３２００ｃもトランジスタ３２００ａおよびトランジスタ３２００ｂと同様にＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造をとる。このような構成を有することで、トランジスタ３２００ｃに含まれる金属酸化物層３２３１を、第１のゲート電極として機能する導電層３２２１および第２のゲート電極として機能する導電層３２２３の電界によって電気的に取り囲むことができる。
トランジスタ３２００ｃは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電層３２２１または導電層３２２３によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層３２３１に印加することができるため、トランジスタ３２００ｃの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ３２００ｃを微細化することが可能となる。また、トランジスタ３２００ｃは、金属酸化物層３２３１が、導電層３２２１、および導電層３２２３によって取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ３２００ｃの機械的強度を高めることができる。
なお、トランジスタ３２００ｃを、導電層３２２３の金属酸化物層３２３１に対する位置、または導電層３２２３の形成方法から、ＴＧＳＡ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ）型のＦＥＴと呼称してもよい。
なお、トランジスタ３２００ｃにおいても、トランジスタ３２００ｂと同様に金属酸化物層３２３１を２層以上積層する構成にしてもよい。
また、トランジスタ３２００ｃにおいて、絶縁層３２１２が導電層３２２３と重なる部分にのみ設けられているが、これに限られることなく、絶縁層３２１２が金属酸化物層３２３１を覆う構成にすることもできる。また、導電層３２２１を設けない構成にすることもできる。
＜３−４．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−ＯＳの構成について説明する。
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム等から選ばれた一種、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。）等と、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、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（Ｃ−Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ ａｎｄ Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ Ａｎｃｈｏｒｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
なお、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等から選ばれた一種、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、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、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、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３等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、ＧａＯＸ３等が主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、ＧａＯＸ３等が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３等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、ＧａＯＸ３等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。
本実施の形態は、他の実施の形態または実施例等に記載した構成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４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用可能な電子機器について説明する。
本発明の一態様の表示装置を適用可能な電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用等のモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機等の大型ゲーム機等が挙げられる。
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、携帯情報端末を示す。本実施の形態の携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳、または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンまたはスマートウォッチとして用いることができる。本実施の形態の携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲーム等の種々のアプリケーションを実行することができる。
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す携帯情報端末は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像等）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻等を表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す携帯情報端末が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す携帯情報端末は、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションを実行することができる。また、図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す携帯情報端末は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば、図２２（Ｃ）に示す腕時計型の携帯情報端末８２０は、無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
図２２（Ａ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６等を有する。携帯情報端末８００の表示部８１２は平面を有する。
図２２（Ｂ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。携帯情報端末８１０の表示部８１２は曲面を有する。
図２２（Ｃ）に、腕時計型の携帯情報端末８２０を示す。携帯情報端末８２０は、筐体８１１、表示部８１２、スピーカ８１５、操作キー８１８（電源スイッチまたは操作スイッチを含む）等を有する。携帯情報端末８２０の表示部８１２の外形は円形状とすることができる。携帯情報端末の表示部８１２は、平面を有する。なお、操作キーを、操作用の入力装置ということもできる。
本発明の一態様の表示装置を、表示部８１２に用いることができる。これにより、消費電力を低減した携帯情報端末を作製することができる。
本実施の形態の携帯情報端末は、表示部８１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、あるいは文字を入力する等のあらゆる操作は、指やスタイラス等で表示部８１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
図２２（Ｄ）に示すコンピュータ８３０は、本体８３１、筐体８３２、表示部８３３、キーボード８３４、外部接続ポート８３５、ポインティングデバイス８３６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様の表示装置をその表示部８３３に用いることにより作製される。これにより、消費電力を低減したコンピュータを作製することができる。
図２２（Ｅ）に示すカメラ８４０は、筐体８４１、表示部８４２、操作ボタン８４３、シャッターボタン８４４等を有する。またカメラ８４０には、着脱可能なレンズ８４６が取り付けられている。
本発明の一態様の表示装置を、表示部８４２に用いることができる。これにより、消費電力を低減したカメラを作製することができる。
ここではカメラ８４０を、レンズ８４６を筐体８４１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８４６と筐体８４１とが一体となっていてもよい。
カメラ８４０は、シャッターボタン８４４を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部８４２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８４２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ８４０は、ストロボ装置や、ビューファインダー等を別途装着することができる。または、これらが筐体８４１に組み込まれていてもよい。
図２２（Ｆ）に示すテレビジョン装置８５０は、筐体８５１に表示部８５２が組み込まれている。表示部８５２では、映像を表示することが可能である。本発明の一態様の表示装置を表示部８５２に用いることができる。これにより、消費電力を低減したテレビジョン装置を作製することができる。また、ここでは、スタンド８５３により筐体８５１を支持した構成を示している。
テレビジョン装置８５０の操作は、筐体８５１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機８６１により行うことができる。リモコン操作機８６１が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部８５２に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機８６１に、当該リモコン操作機８６１から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置８５０は、受信機やモデム等を備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士等）の情報通信を行うことも可能である。
本実施の形態は、他の実施の形態または実施例等に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例では、表示装置１０の特性に関する測定結果等について説明する。なお、本実施例において、表示素子２２は反射型液晶とし、表示素子２４はＯＬＥＤとする。また、以降の実施例においても、表示素子２２は反射型液晶とし、表示素子２４はＯＬＥＤとする。
また、本実施例において、画素１３とは、表示素子２４を用いて画像を表示する機能を有する画素を意味し、画素４３とは、表示素子２２を用いて画像を表示する機能を有する画素を意味する。なお、以降の実施例においても、画素１３とは、表示素子２４を用いて画像を表示する機能を有する画素を意味し、画素４３とは、表示素子２２を用いて画像を表示する機能を有する画素を意味する場合がある。
図２３（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例で測定等を行った表示装置１０が有する、画素１３および画素４３の構成を示す写真である。図２３（Ａ）に示す構成では、１個の画素１３が、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、および表示領域２４Ｂｄをすべて有する。つまり、画素１３の画素密度と画素４３の画素密度が等しいということができる。
図２３（Ｂ）に示す構成では、１個の画素１３は、表示領域２４Ｒｄ、表示領域２４Ｇｄ、表示領域２４Ｂｄ、および表示領域２４Ｗｄをすべて有する。一方、１個の画素１３は、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、および表示領域２２Ｗｄのうち１つのみを有する。つまり、図３に示す構成と等しく、画素密度の単位をｐｐｉとした場合、画素４３の画素密度が画素１３の画素密度の１／２であるということができる。
本実施例において、図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に入射した光の反射率と、図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に入射した光の反射率を測定した。当該光の反射率の測定系を図２４に示す。
図２４に示す測定系では、極角３０°の位置に投光部６１を設け、極角０°の位置に受光部６２を設けた。つまり、投光部６１と受光部６２との間の角６３を３０°とした。投光部６１から表示部１２に光を照射し、受光部６２が受光した光の輝度を基に反射率を測定した。なお、本実施例において、図２４に示す測定系で測定される、標準白色板に入射した光の反射率を１００％とした。なお、以降の実施例においても、標準白色板に入射した光の反射率を１００％とした。
図２５は、表示装置１０に入射した光の反射率と、画素４３の画素密度との関係を示すグラフである。図２５において、「反射型液晶ディスプレイ」は、文献「Ｄ．Ｋｕｂｏｔａ，ｅｔ ａｌ．，Ｅｋｉｓｈｏ ２０（２），８５−９１，２０１６−０４−２５」に記載された反射型液晶ディスプレイにおける反射率を画素密度に対しプロットした結果である。図２５では、プロット「反射型液晶ディスプレイ」を通る直線を破線で示している。
また、「表示装置１０（見積もり）」は、プロット「反射型液晶ディスプレイ」を通る直線から見積もった、図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に入射した光の反射率を、画素４３の画素密度に対しプロットした結果である。図２５では、画素１３の画素密度と画素４３の画素密度がいずれも５１３ｐｐｉの場合における反射率、および画素１３の画素密度と画素４３の画素密度がいずれも２９２ｐｐｉの場合における反射率をプロットしている。画素１３および画素４３の画素密度が５１３ｐｐｉの場合、反射率は２７％と見積もられ、画素１３および画素４３の画素密度が２９２ｐｐｉの場合、反射率は３３％と見積もられた。なお、図２３（Ａ）には示していないが、画素１３および画素４３の画素密度がいずれも２９２ｐｐｉの場合における反射率の、図２４に示す測定系で測定した実測値は、３４．３％であった。また、画素１３および画素４３の画素密度がいずれも２９２ｐｐｉである場合、画素１３の画素ピッチは８７μｍとなった。
また、「表示装置１０（実測）」は、図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に入射した光の反射率の、図２４に示す測定系で測定した実測値をプロットした結果である。なお、画素１３の画素密度は２５７ｐｐｉとし、画素４３の画素密度は５１３ｐｐｉとした。また、画素１３の画素ピッチは４９．５μｍとした。
図２３（Ｂ）に示す構成の表示装置１０に入射した光の反射率の実測値は５４．１％であり、見積もり値より高い値であった。
図２６は、表示素子から射出される光の輝度と、周辺環境の照度との関係を示すグラフである。図２６において、「市販ＯＬＥＤディスプレイ」は、市販されているＯＬＥＤディスプレイにおけるＯＬＥＤが発する光の輝度を、周辺環境の照度に対しプロットした実測値である。周辺環境の照度が高くなると、視認性を高めるためにＯＬＥＤの輝度が高くなる。また、ＯＬＥＤが発することのできる光の輝度には限界があるため、周辺環境の照度が一定値を越えると、ＯＬＥＤが発する光の輝度が飽和し、コントラストが周辺環境の照度の増加に伴って低下する。
また、「表示装置１０（表示素子２２）」は、表示装置１０が有する表示素子２２により反射された光の輝度と、周辺環境の照度との関係を示す。また、「表示装置１０（表示素子２４）」は、表示装置１０が有する表示素子２４から発せられた光の輝度と、周辺環境の照度との関係を示す。図２６では、図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に設けられた表示素子２２により反射された光の輝度と、周辺環境の照度との関係、および当該表示装置１０に設けられた表示素子２４から発せられた光の輝度と、周辺環境の照度との関係を示す。また、図２６では、図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する表示装置１０に設けられた表示素子２２により反射された光の輝度と、周辺環境の照度との関係、および当該表示装置１０に設けられた表示素子２４から発せられた光の輝度と、周辺環境の照度との関係を示す。なお、図２６において、図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する表示装置１０を“（Ａ）”とし、図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する表示装置１０を“（Ｂ）”とする。
なお、表示装置１０に入射した光の反射率を実測した場合と同様に、図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する表示装置１０では、画素１３の画素密度および画素４３の画素密度はいずれも２９２ｐｐｉとし、画素１３の画素ピッチは８７μｍ×８７μｍとした。また、前述のように、表示装置１０に入射した光の反射率は３４．３％であった。図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する表示装置１０では、画素１３の画素密度は５１３ｐｐｉ、画素４３の画素密度は２５７ｐｐｉとし、画素１３の画素ピッチは４９．５μｍ×４９．５μｍとした。また、前述のように、表示装置１０に入射した光の反射率は５４．１％であった。
表示装置１０では、周辺環境の照度が高くなるほど表示素子２２により反射される光の輝度が高くなる。これにより、表示素子２４の輝度を低下させることができる。特に、表示装置１０が図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する場合、表示装置１０に入射した光の反射率が高くなり、これにより表示素子２２により反射された光の輝度が、表示装置１０が図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する場合より高くなる。したがって、表示装置１０が図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する場合における、表示素子２４から発せられる光の輝度を、表示装置１０が図２３（Ａ）に示す構成の画素を有する場合における、表示素子２４から発せられる光の輝度より低くすることができる。表示装置１０が図２３（Ｂ）に示す構成の画素を有する場合、周辺環境の照度が９０００ｌｘ以上では表示素子２４を使用しなくても、十分な視認性を確保するために必要な輝度の画像を表示することができることが確認された。
なお、本実施例に示す構成は、他の実施の形態または実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、図３に示す構成の表示装置１０により画像を表示した際の表示結果、および当該表示装置１０の光学特性について説明する。
表１は、画像表示および光学特性の測定を行った表示装置１０の仕様である。表１において、表示素子２２をＲ−ＬＣと表記し、表示素子２４をＯＬＥＤと表記している。なお、以降の実施の形態においても、表示素子２２をＲ−ＬＣと表記し、表示素子２４をＯＬＥＤと表記する場合がある。また、表１において、Ｒ−ＬＣの画素は、画素４３を示し、ＯＬＥＤの画素は、画素１３を示す。
また、表示素子２２のみを用いて表示された画像を図２７（Ａ）に示し、表示素子２４のみを用いて表示された画像を図２７（Ｂ）に示す。また、光学特性の測定結果を図２８に示す。なお、図２８において、「Ｒ−ＬＣ ｍｏｄｅ」は表示素子２２のみを用いて画像を表示した場合を示し、「ＯＬＥＤ ｍｏｄｅ」は表示素子２４のみを用いて画像を表示した場合を示す。
Figure 0006921624
図２７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、表示装置１０により表示される画像は、表示素子２２を用いた場合、および表示素子２４を用いた場合のいずれにおいても良好な表示品位であることが確認された。
また、表示素子２４が有する発光層をＲＧＢ塗り分け方式により形成し、ＢＴ２０２０規格の色域に対応する材料を使用することで、表示素子２２のＮＴＳＣ比が１２１％となることが図２８から確認された。なお、表示素子２２のＮＴＳＣ比は２１％であった。
なお、本実施例に示す構成は、他の実施の形態または実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０等の特性に関する測定結果等について説明する。
図２９（Ａ）は、図１０に示す表示領域２２Ｍｄを表示領域２２Ｒｄに、表示領域２４Ｇｄを表示領域２２Ｇｄに、表示領域２４Ｂｄを表示領域２２Ｂｄにそれぞれ変えた構成の画素１３を有する表示装置において、当該表示装置に入射した光のうち、表示素子２２等により反射される割合である反射率と、入射した光の波長との関係である。なお、本実施例において、このような構成の画素１３を、従来構成の画素１３という。また、以降の実施例においても、このような構成の画素１３を、従来構成の画素１３という場合がある。
従来構成の画素１３では、表示素子２２により表示される画像の精細度が、表示素子２４により表示される画像の精細度と変わらない。また、従来構成の画素１３では、表示領域２２ｄおよび表示領域２４ｄの両方から赤色、緑色、および青色の光が射出される。
図２９（Ｂ）は、図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０において、表示装置に入射した光のうち、表示素子２２等により反射される割合である反射率と、入射した光の波長との関係である。つまり、表示素子２２により表示される画像の精細度が、表示素子２４により表示される画像の精細度と変わらない。一方、表示領域２２ｄからは、マゼンタ、黄色、およびシアンの光が射出され、表示領域２４ｄからは赤色、緑色、および青色の光が射出される。
図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０において、表示領域２２Ｃｄは、青色の光および緑色の光を透過することができ、表示領域２２Ｍｄは、青色の光および赤色の光を透過することができ、表示領域２２Ｙｄは、緑色の光および赤色の光を透過することができる。これにより、図２９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、図１０に示す構成の画素１３に入射した、波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍの光の反射率の合計は、従来構成の画素１３に入射した、波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍの光の反射率の合計の約２倍となることが確認された。
図３０（Ａ）は、従来構成の画素１３を有する表示装置において、表示素子２２のみを用いて表示した画像である。また、図３０（Ｂ）は、図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０において、表示素子２２のみを用いて表示した画像である。なお、図３０（Ｂ）に示す画像を表示した表示装置１０の仕様を、表２に示す。
Figure 0006921624
図３０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０により表示される画像の表示品位は、従来構成の画素１３を有する表示装置により表示される画像の表示品位と比べて遜色なく良好であることが確認された。
また、表２に示す仕様の表示装置１０における、反射率の並行光投光角依存性を測定した。図３１は、反射率の並行光投光角依存性を測定する際に用いた測定系を示す模式図である。投光部５１から表示部１２に光を照射し、受光部５２が受光した光の輝度を基に反射率を測定した。図３１において破線で示す、表示部１２と平行な位置を０°とした場合の、表示部１２と投光部５１との角度を並行投光角５３とした。表示部１２に対して垂直方向に受光部５２を設け、投光部を動かして並行投光角５３を変化させることにより、反射率の並行光投光角依存性を測定した。
図３２は、垂直反射光の並行光投光角依存性の測定結果である。図３２において、ＲＧＢは、従来構成の画素１３を有する表示装置における測定結果であり、ＣＭＹは、表２に示した仕様の表示装置１０における測定結果である。図３２に示すように、図１０に示す構成の画素１３を有する表示装置１０に入射した光の反射率は、従来構成の画素１３に入射した光の反射率の約２倍となることが確認された。
図３３（Ａ）は、表示素子２２のみを用いて画像を表示した場合における、光学特性の測定結果を示す。図３３（Ｂ）は、表示素子２４のみを用いて画像を表示した場合における、光学特性の測定結果を示す。図３３（Ａ）に示す光学特性は、並行投光角３０°、受光部位置の角０°として測定した。
図３３（Ａ）、（Ｂ）において、ＣＭＹは、表２に示した仕様の表示装置１０における光学特性であり、ＣＭＹ−Ｗは当該表示装置１０により画像を表示する場合の白座標を示す。また、図３３（Ａ）、（Ｂ）において、ＲＧＢは、従来構成の画素１３を有する表示装置における光学特性であり、ＲＧＢ−Ｗは当該表示装置により画像を表示する場合の白座標を示す。
図３３（Ａ）より、表２に示した仕様の表示装置１０において、表示素子２２のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は１９．１％、白座標は（０．３５０，０．３６９）であることが確認された。一方、従来構成の画素１３を有する表示装置において、表示素子２２のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は３６．２％、白座標は（０．３４４，０．３６２）であることが確認された。
図３３（Ｂ）より、表２に示した仕様の表示装置１０において、表示素子２４のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は９４％、白座標は（０．３１２，０．３３１）であることが確認された。一方、従来構成の画素１３を有する表示装置において、表示素子２４のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は１０３％、白座標は（０．３０６，０．３３４）であることが確認された。
なお、本実施例に示す構成は、他の実施の形態または実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、図１１に示す構成の画素１３を有する表示装置１０等の特性に関する測定結果等について説明する。
図３４（Ａ）、（Ｂ）は、図１１に示す構成の画素１３を有する表示装置１０において、画像を表示した結果である。図３４（Ａ）は表示素子２２のみを用いて表示した画像であり、図３４（Ｂ）は表示素子２４のみを用いて表示した画像である。なお、図３４（Ａ）、（Ｂ）に示す画像を表示した表示装置１０の仕様を、表３に示す。表３において、Ｒ−ＬＣの画素は、画素４３を示し、ＯＬＥＤの画素は、画素１３を示す。
Figure 0006921624
図３４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、図１１に示す構成の画素１３を有する表示装置１０により表示される画像は、表示素子２２を用いた場合、および表示素子２４を用いた場合のいずれにおいても良好な表示品位であることが確認された。
図３５（Ａ）は、反射光の並行光投光角依存性の測定結果である。図３５（Ｂ）は、反射率と、表示素子２２における開口率（画素４３の占有面積に対する表示領域２２ｄの割合）との関係を示すグラフである。反射率は、図３１に示す測定系により測定した。
図３５（Ａ）、（Ｂ）において、レイアウトＡは、画素４３の画素密度と、画素１３の画素密度とが等しい場合を示し、レイアウトＢは、画素４３の画素密度が、画素１３の画素密度の１／２である場合を示す。また、ＲＧＢは、画素４３が、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、および表示領域２２Ｂｄを有する場合を示し、ＲＧＢＷは、画素４３が、表示領域２２Ｒｄ、表示領域２２Ｇｄ、表示領域２２Ｂｄ、および表示領域２２Ｗｄを有する場合を示す。また、ＣＭＹは、画素４３が、表示領域２２Ｃｄ、表示領域２２Ｍｄ、および表示領域２２Ｙｄを有する場合を示し、ＣＭＹＷは、画素４３が、表示領域２２Ｃｄ、表示領域２２Ｍｄ、表示領域２２Ｙｄ、および表示領域２２Ｗｄを有する場合を示す。つまり、レイアウトＡ−ＲＧＢは、画素１３および画素４３が従来構成である場合を示し、レイアウトＡ−ＣＭＹは、画素１３および画素４３が図１０に示す構成である場合を示す。また、レイアウトＢ−ＲＧＢＷは、画素１３および画素４３が図３に示す構成である場合を示し、レイアウトＢ−ＣＭＹＷは、画素１３および画素４３が図１１に示す構成である場合を示す。なお、レイアウトＡ−ＣＭＹにおいて、表示装置１０の仕様は表２と同様であり、レイアウトＢ−ＣＭＹＷにおいて、表示装置１０の使用は表３と同様である。
図３５（Ａ）、（Ｂ）より、レイアウトＢは、レイアウトＡと比べて開口率が低いが、表示領域２２Ｗｄを設けることで反射率が高くなることが確認された。
図３６（Ａ）は、図３に示す構成の画素１３および画素４３を有する表示装置１０により表示された画像の光学特性の測定結果を示す。図３６（Ｂ）は、表３に示した仕様の表示装置１０により表示された画像の光学特性の測定結果を示す。図３６（Ａ）、（Ｂ）に示す光学特性は、並行投光角３０°、受光部位置の角０°として測定した。
図３６（Ａ）、（Ｂ）において、Ｒ−ＬＣは、表示素子２２のみを用いて表示した画像の光学特性を示し、Ｒ−ＬＣ−Ｗは、表示素子２２のみを用いて表示した画像の白座標を示す。また、図３６（Ａ）、（Ｂ）において、ＯＬＥＤは、表示素子２４のみを用いて表示した画像の光学特性を示し、ＯＬＥＤ−Ｗは、表示素子２４のみを用いて表示した画像の白座標を示す。
図３６（Ａ）より、図３に示す構成の画素１３および画素４３を有する表示装置１０において、表示素子２２のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は１８％、白座標は（０．３４４，０．３７２）であることが確認された。一方、表示素子２４のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は１１３％、白座標は（０．３１０，０．３３０）であることが確認された。
図３６（Ｂ）より、表３に示す仕様の表示装置１０において、表示素子２２のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は１１％、白座標は（０．３５４，０．３７３）であることが確認された。一方、表示素子２４のみを用いて表示される画像のＮＴＳＣ比は９４％、白座標は（０．３０８，０．３２９）であることが確認された。
なお、本実施例に示す構成は、他の実施の形態または実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
１０ 表示装置
１２ 表示部
１３ 画素
１３ａ 副画素
１３ｂ 副画素
１３ｃ 副画素
１４ａ ゲートドライバ回路部
１４ｂ ゲートドライバ回路部
１６ａ ソースドライバ回路部
１６ｂ ソースドライバ回路部
１８ 外部回路
２２ 表示素子
２２Ｂ 表示素子
２２Ｂｄ 表示領域
２２Ｃｄ 表示領域
２２ｄ 表示領域
２２Ｇ 表示素子
２２Ｇｄ 表示領域
２２Ｍｄ 表示領域
２２Ｒ 表示素子
２２Ｒｄ 表示領域
２２Ｗｄ 表示領域
２２Ｙｄ 表示領域
２４ 表示素子
２４Ｂ 表示素子
２４Ｂｄ 表示領域
２４ｄ 表示領域
２４Ｇ 表示素子
２４Ｇｄ 表示領域
２４Ｒ 表示素子
２４Ｒｄ 表示領域
２４Ｗｄ 表示領域
３０ ＥＬ層
３１ 導電層
３２ 半透過層
３３ 正孔輸送層
３３Ｒ 正孔輸送層
３４Ｂ 発光層
３４Ｇ 発光層
３４Ｒ 発光層
３５ 電子輸送層
３６ 導電層
４３ 画素
５１ 投光部
５２ 受光部
５３ 並行投光角
６１ 投光部
６２ 受光部
６３ 角
１１２ 液晶
１１３ 電極
１１７ 絶縁層
１２１ 絶縁層
１３１ 着色層
１３２ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３５ 機能性部材
１４１ 接着層
１４２ 接着層
１６４ ＩＣ
１７６ タッチセンサ
１９４ 絶縁層
２０１ トランジスタ
２０２ 容量素子
２０３ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ 接続部
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２１７ 導電層
２１８ 導電層
２２０ 絶縁層
２２１ａ 導電層
２２１ｂ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２２４ 絶縁層
２２５ 導電層
２３１ 半導体層
２３４ 周辺回路領域
２３６ 画素回路
２３７ 光
２３８ 光
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
２７１ トランジスタ
２７２ 容量素子
２７３ 走査線
２７４ 信号線
２７５ 共通電位線
２８１ トランジスタ
２８２ 容量素子
２８３ トランジスタ
２８４ 走査線
２８５ 信号線
２８６ 電源線
２９１ 透過領域
２９２ 遮光領域
３１１ 電極
３５１ 基板
３６１ 基板
３６５ 配線
３７０ タッチセンサ
３７２ ＦＰＣ
３７４ 導電層
３７５ 絶縁層
３７６ａ 導電層
３７６ｂ 導電層
３７７ 導電層
３７８ 絶縁層
８００ 携帯情報端末
８１０ 携帯情報端末
８１１ 筐体
８１２ 表示部
８１３ 操作ボタン
８１４ 外部接続ポート
８１５ スピーカ
８１６ マイク
８１７ カメラ
８１８ 操作キー
８２０ 携帯情報端末
８３０ コンピュータ
８３１ 本体
８３２ 筐体
８３３ 表示部
８３４ キーボード
８３５ 外部接続ポート
８３６ ポインティングデバイス
８４０ カメラ
８４１ 筐体
８４２ 表示部
８４３ 操作ボタン
８４４ シャッターボタン
８４６ レンズ
８５０ テレビジョン装置
８５１ 筐体
８５２ 表示部
８５３ スタンド
８６１ リモコン操作機
９０１ 入射光
９０２ 反射光
９０３ 発光
９１０ 電子機器
９２０ 電子機器
９３０ 電子機器
９４０ 電子機器
２０２０ ＢＴ
３２００ａ トランジスタ
３２００ｂ トランジスタ
３２００ｃ トランジスタ
３２１１ 絶縁層
３２１２ 絶縁層
３２１２ａ 絶縁層
３２１２ｂ 絶縁層
３２１３ 絶縁層
３２１５ 絶縁層
３２２１ 導電層
３２２２ａ 導電層
３２２２ａ＿１ 導電層
３２２２ａ＿２ 導電層
３２２２ａ＿３ 導電層
３２２２ｂ 導電層
３２２２ｂ＿１ 導電層
３２２２ｂ＿２ 導電層
３２２２ｂ＿３ 導電層
３２２３ 導電層
３２２４ 絶縁層
３２３１ 金属酸化物層
３２３１＿１ 金属酸化物層
３２３１＿２ 金属酸化物層
３２３１ｄ ドレイン領域
３２３１ｉ チャネル領域
３２３１ｓ ソース領域
３２３５ 開口部
３２３６ａ 開口部
３２３６ｂ 開口部
３２３７ 開口部

Claims (2)

  1. 第１の画素と、前記第１の画素と行方向に隣接した第２の画素と、前記第１の画素と列方向に隣接した第３の画素と、を有し、
    前記第１の画素、前記第２の画素、及び前記第３の画素の各々は、第１の表示領域と、第２の表示領域と、第３の表示領域と、を有し、
    前記第１の表示領域は、第１の表示素子を有し、
    前記第２の表示領域は、第２の表示素子を有し、
    前記第３の表示領域は、第３の表示素子を有し、
    前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、発光する機能を有し、
    前記第３の表示素子は、前記第３の表示素子に入射した光を反射する機能を有し、
    前記第２の画素は、前記第１の画素と前記第２の画素の境界を対称軸として、前記第１の画素が有する前記第１の表示領域と線対称の位置に、前記第１の表示領域を有し、
    前記第２の画素は、前記第１の画素と前記第２の画素の境界の中心部を対称点として、前記第１の画素が有する前記第２の表示領域と点対称の位置に、前記第２の表示領域を有し、
    前記第３の画素は、前記第１の画素と前記第３の画素の境界を対称軸として、前記第１の画素が有する前記第１の表示領域と線対称の位置に、前記第１の表示領域を有する表示装置。
  2. 第１の画素と、前記第１の画素と行方向に隣接した第２の画素と、前記第１の画素と列方向に隣接した第３の画素と、を有し、
    前記第１の画素、前記第２の画素、及び前記第３の画素の各々は、第１の表示領域と、第２の表示領域と、第３の表示領域と、を有し、
    前記第１の表示領域は、第１の表示素子を有し、
    前記第２の表示領域は、第２の表示素子を有し、
    前記第３の表示領域は、第３の表示素子を有し、
    前記第１の表示素子および前記第２の表示素子は、発光する機能を有し、
    前記第３の表示素子は、前記第３の表示素子に入射した光を反射する機能を有し、
    前記第２の画素は、前記第１の画素と前記第２の画素の境界を対称軸として、前記第１の画素が有する前記第１の表示領域と線対称の位置に、前記第１の表示領域を有し、
    前記第３の画素は、前記第１の画素と前記第３の画素の境界を対称軸として、前記第１の画素が有する前記第１の表示領域と線対称の位置に、前記第１の表示領域を有し、
    前記第３の画素は、前記第１の画素と前記第３の画素の境界の中心部を対称点として、前記第１の画素が有する前記第２の表示領域と点対称の位置に、前記第２の表示領域を有する表示装置。
JP2017099198A 2017-01-19 2017-05-18 表示装置 Active JP6921624B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017007171 2017-01-19
JP2017007171 2017-01-19
JP2017039083 2017-03-02
JP2017039083 2017-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018141947A JP2018141947A (ja) 2018-09-13
JP6921624B2 true JP6921624B2 (ja) 2021-08-18

Family

ID=63528080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017099198A Active JP6921624B2 (ja) 2017-01-19 2017-05-18 表示装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6921624B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3931877A1 (en) * 2019-04-23 2022-01-05 Apple Inc. Methods and configurations for improving the performance of sensors under a display

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002196702A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Sony Corp 画像表示装置
JP3898012B2 (ja) * 2001-09-06 2007-03-28 シャープ株式会社 表示装置
US20060072047A1 (en) * 2002-12-06 2006-04-06 Kanetaka Sekiguchi Liquid crystal display
JP2008122473A (ja) * 2006-11-08 2008-05-29 Epson Imaging Devices Corp 電気光学装置
JP2015025875A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示素子
US9490446B2 (en) * 2014-06-16 2016-11-08 Apple Inc. Organic light-emitting diode display with split anodes
JP2016173460A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018141947A (ja) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11550181B2 (en) Display device and electronic device
JP7434632B2 (ja) 表示装置
JP6975562B2 (ja) 表示装置
JP2022082810A (ja) 表示装置
JP2018141950A (ja) 表示装置および電子機器
JP6895794B2 (ja) 表示装置、表示モジュールおよび電子機器
JP2017227891A (ja) 表示装置、及び表示装置の駆動方法
JP2017227888A (ja) 表示装置およびその動作方法、ならびに電子機器
JP2018049271A (ja) 表示装置および電子機器
JP2022087145A (ja) 表示装置
TW201816837A (zh) 半導體裝置及該半導體裝置的製造方法
JP6946126B2 (ja) 表示システム
CN110024135A (zh) 半导体装置
JP6965065B2 (ja) 表示装置
JP7043189B2 (ja) 表示装置、表示モジュール、電子機器
JP6799956B2 (ja) 表示装置、表示モジュール及び電子機器
TWI764877B (zh) 顯示裝置
JP2018031944A (ja) 表示システムおよび電子機器
JP6921624B2 (ja) 表示装置
JP2018013622A (ja) 表示装置、および電子機器
JP6799405B2 (ja) 表示装置の作製方法
JP2018049267A (ja) 表示システム、電子機器および表示方法
JP2018054901A (ja) 表示システムおよび電子機器
JP2018022145A (ja) 半導体装置、表示システム及び電子機器
JP2018060198A (ja) 表示装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200420

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210428

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210706

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210728

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6921624

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150