TW201610961A - 顯示面板、顯示裝置及顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

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平形吉晴
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Abstract

本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗低的顯示面板。該顯示面板包括第一顯示元件及第二顯示元件，其中第一顯示元件具有發射光的功能，第二顯示元件具有使光透射或散射的功能，第二顯示元件在第一顯示元件的發射光之側與第一顯示元件重疊，第一顯示元件及第二顯示元件都在顯示區域中被配置為矩陣狀。

Description

顯示面板、顯示裝置及顯示裝置的驅動方法
本發明的一個實施方式係關於一種顯示面板、顯示裝置及顯示裝置的驅動方法。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。由此，明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的例子，可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、輸入輸出裝置、這些裝置的驅動方法或這些裝置的製造方法。
作為用於可攜式資訊終端等的顯示裝置，使用包括液晶元件的液晶顯示裝置或包括自發光元件的發光裝置的情況較多。因為在室外使用可攜式資訊終端的情況較多，所以應是能夠長時間使用的可攜式資訊終端。另 外，可攜式資訊終端的顯示螢幕在各種環境下應具有高可見度。
作為上述課題的對策，對不需要偏光板及/或背光且利用液晶所引起的散射光進行顯示的液晶顯示裝置如高分子分散型液晶(PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal))或高分子網路型液晶(PNLC(Polymer Network Liquid Crystal))進行了研究(例如參照非專利文獻1)。藉由使用該液晶顯示裝置，能夠以低功耗獲得與寫有圖畫或文字的紙面同等的高可見度。
[非專利文獻1] M.Minoura et al.，SID 06 DIGEST，p.769-772
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種功耗低的顯示面板。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種方便性高的顯示面板。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示面板。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置的驅動方法。
注意，上述目的的記載並不妨礙其他目的的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。上述目的外的目的從說明書、圖式、申請專利範 圍等的描述中是顯而易見的，並且可以從所述描述中衍生。
本發明的一個實施方式是一種顯示面板，包括第一顯示元件及第二顯示元件，第一顯示元件具有發射光的功能，第二顯示元件具有可以使光透射或散射的功能，第二顯示元件以在第一顯示元件的發射光之側與第一顯示元件重疊的方式被配置，第一顯示元件及第二顯示元件都在顯示區域中被配置為矩陣狀。
另外，顯示面板包括彩色層，第二顯示元件可以被配置在彩色層與第一顯示元件之間。
顯示面板在第一支撐體與第二支撐體之間包括第一顯示元件及第二顯示元件。第二顯示元件具有可以使第一顯示元件所發射的光透射或散射的功能。由此，可以選擇性地利用第一顯示元件及第二顯示元件。
第一顯示元件包括包含發光性有機化合物的層，第二顯示元件包括包含高分子分散型液晶的層。
另外，本發明的另一個實施方式是一種顯示裝置，包括顯示面板、光檢測器及驅動裝置，顯示面板包括第一顯示元件及第二顯示元件，光檢測器具有檢測顯示面板的使用環境的照度的功能，驅動裝置具有如下功能：當光檢測器所檢測出的照度小於預定的照度時，將影像信號供應到第一顯示元件並將信號供應到第二顯示元件以使光透射，當光檢測器所檢測出的照度為預定的照度以上時，將影像資料供應到第二顯示元件。
另外，本發明的另一個實施方式是一種顯示裝置的驅動方法，包括如下步驟：獲取照度資料的第一步驟；將影像信號供應到第一顯示元件，並將信號供應到第二顯示元件以使光透射的第二步驟；以及使第一顯示元件處於關閉狀態，並將影像信號供應到第二顯示元件的第三步驟，當在第一步驟中照度資料包括小於預定的照度的資料時，執行第二步驟，當在第一步驟中照度資料包括預定的照度以上的資料時，執行第三步驟。
根據本發明的一個實施方式可以提供一種功耗低的顯示面板。另外，根據本發明的一個實施方式可以提供一種方便性高的顯示面板。另外，根據本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的顯示面板。另外，根據本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的顯示裝置。另外，根據本發明的一個實施方式可以提供一種新穎的顯示裝置的驅動方法。
注意，上述效果的記載並不妨礙其他效果的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要實現所有效果。上述效果外的效果從說明書、圖式、申請專利範圍等的描述中是顯而易見的，並且可以從所述描述中衍生。
100‧‧‧顯示面板
101‧‧‧基板
102‧‧‧元件區域
103‧‧‧顯示元件
105‧‧‧黏合層
107‧‧‧顯示元件
109‧‧‧基板
110‧‧‧顯示區域
113‧‧‧元件層
117‧‧‧元件層
120‧‧‧電晶體
121‧‧‧電晶體層
122‧‧‧絕緣膜
123‧‧‧絕緣膜
125‧‧‧平坦化絕緣膜
126‧‧‧導電膜
127‧‧‧平坦化絕緣膜
131‧‧‧下部電極
131B‧‧‧下部電極
131G‧‧‧下部電極
131R‧‧‧下部電極
133‧‧‧EL層
135‧‧‧上部電極
141‧‧‧絕緣膜
142‧‧‧間隔物
143‧‧‧絕緣膜
145‧‧‧電容元件
146‧‧‧電晶體
160‧‧‧電晶體
171‧‧‧電極層
173‧‧‧高分子分散型液晶層
174‧‧‧透射狀態
175‧‧‧電極層
180‧‧‧電晶體
181‧‧‧彩色層
183‧‧‧遮光層
186‧‧‧連接電極
187‧‧‧導電膜
188‧‧‧異方性導電膜
189‧‧‧觸控感測器
190‧‧‧絕緣膜
191‧‧‧電晶體層
192‧‧‧絕緣膜
193‧‧‧遮光膜
194‧‧‧導電膜
195‧‧‧導電膜
196‧‧‧導電膜
197‧‧‧平坦化絕緣膜
198‧‧‧平坦化絕緣膜
199‧‧‧平坦化絕緣膜
200‧‧‧顯示裝置
203‧‧‧驅動裝置
205‧‧‧光檢測器
409a‧‧‧FPC
409b‧‧‧FPC
500P‧‧‧顯示面板
500TP‧‧‧輸入/輸出裝置
502‧‧‧像素
509‧‧‧FPC
510‧‧‧基材
511‧‧‧遮光層
610‧‧‧基材
700‧‧‧檢測面板
710‧‧‧基材
711‧‧‧絕緣膜
770‧‧‧保護層
830‧‧‧發光元件
5100‧‧‧顆粒
5100a‧‧‧顆粒
5100b‧‧‧顆粒
5101‧‧‧離子
5102‧‧‧氧化鋅層
5103‧‧‧粒子
5105a‧‧‧顆粒
5105a1‧‧‧區域
5105a2‧‧‧顆粒
5105b‧‧‧顆粒
5105c‧‧‧顆粒
5105d‧‧‧顆粒
5105d1‧‧‧區域
5105e‧‧‧顆粒
5120‧‧‧基板
5130‧‧‧靶材
5161‧‧‧區域
7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧外殼
7103‧‧‧顯示部
7104‧‧‧顯示部
7105‧‧‧麥克風
7106‧‧‧揚聲器
7107‧‧‧操作鍵
7108‧‧‧觸控筆
7302‧‧‧外殼
7304‧‧‧顯示部
7311‧‧‧操作按鈕
7312‧‧‧操作按鈕
7313‧‧‧連接端子
7321‧‧‧腕帶
7322‧‧‧錶帶扣
7501‧‧‧外殼
7502‧‧‧顯示部
7503‧‧‧操作按鈕
7504‧‧‧外部連接埠
7505‧‧‧揚聲器
7506‧‧‧麥克風
7701‧‧‧外殼
7702‧‧‧外殼
7703‧‧‧顯示部
7704‧‧‧操作鍵
7705‧‧‧透鏡
7706‧‧‧連接部
在圖式中：圖1A和圖1B是說明根據實施方式的顯示面板的結構的示意圖； 圖2A至圖2C是說明根據實施方式的顯示面板的結構的示意圖；圖3A至圖3C是說明根據實施方式的顯示面板的顯示模式的示意圖；圖4A和圖4B是說明根據實施方式的顯示面板的剖面圖；圖5是根據實施方式的顯示裝置的方塊圖；圖6是說明根據實施方式的顯示裝置的工作的流程圖；圖7A至圖7C是說明根據實施方式的資料處理裝置的結構的投影圖；圖8A至圖8D是CAAC-OS的剖面的Cs校正高解析度TEM影像及CAAC-OS的剖面示意圖；圖9A至圖9D是CAAC-OS的平面的Cs校正高解析度TEM影像；圖10A至圖10C是說明藉由XRD得到的CAAC-OS以及單晶氧化物半導體的結構分析的圖；圖11A和圖11B是示出CAAC-OS的電子繞射圖案的圖；圖12是示出照射電子時的In-Ga-Zn氧化物的結晶部的變化的圖；圖13A和圖13B是說明CAAC-OS以及nc-OS的成膜模型的示意圖；圖14A至圖14C是說明InGaZnO4的結晶及顆粒的 圖；圖15A至圖15D是說明CAAC-OS的成膜模型的示意圖；圖16A至圖16D是說明電子裝置的圖。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。另外，在以下說明的發明的結構中，在不同圖式之間共同使用同一元件符號來表示同一部分或具有相同功能的部分，而省略其重複說明。
注意，根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”。例如，有時可以將“導電層”換成“導電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”換成“絕緣層”。
在本說明書中，將設置在電致發光元件的一對電極間的層稱為EL層。另外，有機電致發光元件包括包含發光性有機化合物的發光層。因此，設置在一對電極間的發光層是EL層的一個實施方式。
此外，顯示面板包括安裝有FPC(Flexible printed circuit：撓性印刷電路)或TCP(Tape Carrier Package：捲帶式封裝)等連接器的模組、該模組的TCP 端部安裝有印刷線路板的模組、或藉由COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)方式安裝有IC(積體電路)且形成有顯示元件的基板。
另外，在本說明書中，電晶體的第一電極和第二電極中的一個是源極電極，而另一個是汲極電極。
實施方式1
在本發明的一個實施方式的顯示面板中，第一顯示元件及第二顯示元件藉由黏合劑貼合。
將第一顯示元件與第二顯示元件組合來使用，並根據環境改變其顯示形態。其結果是，可以提供一種功耗低且方便性優異的新穎的顯示面板。另外，可以提供該顯示面板的製造方法。另外，可以提供一種包括該顯示面板的新穎的顯示裝置。
參照圖1A和圖1B說明本發明的一個實施方式的顯示面板的結構。圖1A和圖1B是說明本發明的一個實施方式的顯示面板100的結構的圖。
圖1A是本發明的一個實施方式的顯示面板100的俯視圖，圖1B是沿著圖1A的切斷線A1-A2的顯示面板100的剖面圖。
在本實施方式中說明的顯示面板100在基板101與基板109之間包括元件層113及元件層117，並在元件層113與元件層117之間包括黏合層105。
如後面的圖2A等所述，在元件層113中設置 有顯示元件103及用來驅動顯示元件103的電晶體等。另外，在元件層117中設置有顯示元件107及用來驅動顯示元件107的電晶體等。
元件區域102包括顯示元件103與顯示元件107互相重疊的區域，元件區域102被配置為矩陣狀以形成顯示區域110。
《顯示元件103及顯示元件107》
圖2A至圖2C是沿著圖1A的切斷線B1-B2的顯示面板100的剖面圖。圖2A至圖2C分別示出顯示元件103的結構彼此不同的形態。圖2A是將採用分別塗布方式的有機EL元件用作顯示元件103的情況的一個例子。圖2B是將發射白色光的有機EL元件用作顯示元件103的情況的一個例子。圖2C是將具有微腔結構的有機EL元件用作顯示元件103的情況的一個例子。
《元件層113》
元件層113包括：基板101上的電晶體層121；電晶體層121上的下部電極131；覆蓋下部電極131的端部的絕緣膜141；在下部電極131上且與絕緣膜141接觸的EL層133；以及與EL層133接觸的上部電極135。電晶體層121除了包括用來驅動上述顯示元件(顯示元件103及顯示元件107)的電晶體以外，也可以包括電阻元件或電容元件等其他元件。下部電極131可以反射可見光。上部電 極135可以使可見光透射。
《元件層117》
元件層117包括：與基板109重疊的電晶體層191；與電晶體層191重疊的遮光層183及彩色層181；與遮光層183及彩色層181重疊的具有透光性的電極層175；與電極層175重疊的高分子分散型液晶層173；以及與高分子分散型液晶層173重疊的具有透光性的電極層171。
元件區域102相當於圖式中的由虛線圈住的區域，並包括顯示元件103與顯示元件107互相重疊的區域。另外，彩色層181與顯示元件103及顯示元件107重疊。
下面說明構成顯示面板100的各構成要素。注意，這些構成要素不能明確地區別，有時一個構成要素兼作其他構成要素或包括其他構成要素的一部分。
《基板101》
基板101只要具有能夠承受製程的耐熱性以及可以用於製造裝置的厚度及大小，就對其沒有特別的限制。
可以將有機材料、無機材料或混合有機材料和無機材料等的複合材料等用於基板101。例如，可以將玻璃、陶瓷、金屬等無機材料用於基板101。
明確而言，可以將無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、鉀鈣玻璃或水晶玻璃等用於基板101。明確而言，可以將無 機氧化物膜、無機氮化物膜或無機氧氮化物膜等用於基板101。例如，可以將氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化鋁等用於基板101。可以將不鏽鋼或鋁等用於基板101。
例如，可以將樹脂、樹脂薄膜或塑膠等有機材料用於基板101。明確而言，可以將聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯或丙烯酸樹脂等的樹脂薄膜或樹脂板用於基板101。
例如，基板101可以使用將金屬板、薄板狀的玻璃板或無機材料等的膜貼合於樹脂薄膜等的複合材料。例如，基板101可以使用將纖維狀或粒子狀的金屬、玻璃或無機材料等分散到樹脂薄膜而得到的複合材料。例如，基板101可以使用將纖維狀或粒子狀的樹脂或有機材料等分散到無機材料中而得到的複合材料。
另外，可以將單層材料或層疊有多個層的材料用於基板101。例如，也可以將層疊有基材與防止包含在基材中的雜質擴散的絕緣膜等的材料用於基板101。明確而言，可以將層疊有玻璃與防止包含在玻璃中的雜質擴散的選自氧化矽層、氮化矽層或氧氮化矽層等中的一種或多種的膜的材料應用於基板101。或者，可以將層疊有樹脂與防止透過樹脂的雜質的擴散的氧化矽膜、氮化矽膜或氧氮化矽膜等的疊層材料應用於基板101。
注意，可被用作上述基板101的基板也可被用作基板109。
《電晶體》
可以將各種各樣的電晶體用作電晶體層121及電晶體層191所包括的電晶體。
例如，可以使用將14族的元素、化合物半導體或氧化物半導體等用於半導體層的電晶體。明確而言，可以使用包含矽的半導體、包含砷化鎵的半導體或包含銦的氧化物半導體等。
例如，可以將單晶矽、多晶矽或非晶矽等用於電晶體的半導體層。
例如，可以應用底閘極型電晶體、頂閘極型電晶體等。
當將關閉狀態下的洩漏電流極小的電晶體用作與顯示元件103連接的電晶體及與顯示元件107連接的電晶體時，可以延長能夠保持影像信號的時間。例如，在影像信號的寫入頻率為11.6μHz(1天1次)以上且低於0.1Hz(1秒0.1次)，較佳為0.28mHz(1小時1次)以上且低於1Hz(1秒1次)時，也可以保持影像。由此，可以降低影像信號的寫入頻率。其結果是，可以減少顯示面板100的功耗。當然，也可以將影像信號的寫入頻率設定為30Hz(1秒30次)以上，較佳為60Hz(1秒60次)以上且低於960Hz(1秒960次)。
作為關閉狀態下的洩漏電流極小的電晶體，例如，可以使用將氧化物半導體用於半導體層的電晶體。明確而言，可以將包括至少包含銦(In)、鋅(Zn)及M(Al、 Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金屬)的以In-M-Zn氧化物表示的材料的氧化物半導體適用於半導體層。較佳為包含In和Zn的兩者。
在將氧化物半導體用於半導體層的電晶體中，例如，當將其源極與汲極之間的電壓設定為0.1V、5V或10V左右時，可以使以電晶體的通道寬度標準化的關態電流(off-state current)降低到幾yA/μm至幾zA/μm。
作為上述氧化物半導體，例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物、In-Ga類氧化物。
注意，在此，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分包含In、Ga和Zn的氧化物，對In、Ga和Zn的比率沒有限制。此外，也可以包含In、Ga和Zn以外的金屬元素。
《顯示元件103》
例如可以將發光元件用作顯示元件103。作為發光元件，可以使用能夠進行自發光的元件，並且在其範疇內包括由電流或電壓控制亮度的元件。例如，可以使用發光二極體(LED)、有機EL元件以及無機EL元件等。例如，可以將包括下部電極、上部電極以及在下部電極與上部電極之間包含發光性有機化合物的層(以下記作EL層)的有機EL元件用作顯示元件103。
發光元件可以採用頂部發射結構、底部發射結構或雙面發射結構。將對可見光具有透光性的導電膜用作提取光之側的電極。另外，將反射可見光的導電膜用作不提取光之側的電極。
當對下部電極131與上部電極135之間施加高於發光元件的臨界電壓的電壓時，電洞從陽極一側注入到EL層133中，電子從陰極一側注入到EL層133中。被注入的電子和電洞在EL層133中再結合，由此，包含在EL層133中的發光物質發光。
EL層133至少包括發光層。作為發光層以外的層，EL層133也可以還包括包含電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電洞阻擋材料、電子傳輸性高的物質、電子注入性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等的層。
EL層133可以使用低分子化合物或高分子化合物，還可以包含無機化合物。構成EL層133的層分別 可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等方法形成。
發光元件也可以包含兩種以上的發光物質。由此，例如能夠實現白色發光的發光元件。例如，藉由以兩種以上的發光物質的各發光成為補色關係的方式選擇發光物質，能夠獲得白色發光。例如，可以使用呈R(紅)、G(綠)、B(藍)、Y(黃)或O(橙)等的發光的發光物質或呈包含R、G及B中之兩種以上的顏色的光譜成分的發光的發光物質。例如，也可以使用呈藍色發光的發光物質及呈黃色發光的發光物質。此時，呈黃色發光的發光物質的發光光譜較佳為包含綠色及紅色的光譜成分。另外，發光元件830的發光光譜較佳為在可見區域的波長(例如為350nm以上且750nm以下，或400nm以上且800nm以下等)的範圍內具有兩個以上的峰值。
EL層133也可以具有多個發光層。在EL層133中，可以以彼此接觸的方式或以隔著分離層的方式層疊多個發光層。例如，也可以在螢光發光層與磷光發光層之間設置分離層。
分離層例如可以用來防止從在磷光發光層中生成的磷光材料等的激發狀態到螢光發光層中的螢光材料等的因Dexter機制而引起的能量轉移(尤其是三重態能量轉移)。分離層具有幾nm左右的厚度即可。具體是0.1nm以上且20nm以下、1nm以上且10nm以下或1nm以上5nm以下。分離層包含單體材料(較佳為雙極性物質)或多 個材料(較佳為電洞傳輸性材料及電子傳輸性材料)。
分離層也可以使用與該分離層接觸的發光層所包含的材料來形成。由此，發光元件的製造變得容易，並且可以降低驅動電壓。例如，當磷光發光層由主體材料、輔助材料及磷光材料(客體材料)構成時，分離層也可以由該主體材料及輔助材料形成。換言之，在上述結構中，分離層具有不包含磷光材料的區域，磷光發光層具有包含磷光材料的區域。由此，可以根據磷光材料的有無分別蒸鍍分離層及磷光發光層。另外，藉由採用這種結構，可以在同一腔室中形成分離層及磷光發光層。由此，可以降低製造成本。
《分別塗布》
圖2A是將使用分別塗布方式形成的發光元件用作顯示元件103的例子。由於EL層133等具有不同的顏色，因此可以使各元件區域102的發光元件的發光顏色彼此不同。例如，可以將呈紅色、黃色、綠色或藍色的光的發光層用作包含發光性有機化合物的層。
《白色EL》
另外，圖2B是使用將發射白色光的材料用於顯示元件103的EL層133的發光元件的例子。發光元件既可以是EL層133為一層的單元件，又可以是隔著電荷產生層包括多個EL層133的串聯元件。例如，使用包括具有呈 藍色光的發光層的螢光發光單元和具有呈綠色光的發光層及呈紅色光的發光層的磷光發光單元且呈白色光的串聯元件。
《微腔》
另外，圖2C是在將具有微腔結構的發光元件用作顯示元件103的例子。例如，也可以使用發光元件的下部電極及上部電極構成微腔結構，從發光元件高效地提取特定波長的光。
明確而言，將反射可見光的反射膜用作下部電極，將使可見光的一部分透過且一部分反射的半透射及半反射膜用作上部電極。並且，以高效地提取具有指定的波長的光的方式配置下部電極及上部電極。
例如，第一下部電極131R、第二下部電極131G及第三下部電極131B具有各發光元件的下部電極或陽極的功能。或者，第一下部電極131R、第二下部電極131G及第三下部電極131B具有調整光學距離的功能以使來自各發光層的所希望的光共振而增強其波長。調整光學距離的層不侷限於下部電極，可以由構成發光元件的層中的至少一個層調整光學距離。
作為使可見光透過的導電膜，例如可以使用氧化銦、銦錫氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)、銦鋅氧化物、氧化鋅(ZnO)、添加有鎵的氧化鋅等形成。另外，也可以藉由將金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、 鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含這些金屬材料的合金或這些金屬材料的氮化物(例如，氮化鈦)等形成得薄到具有透光性來使用。此外，可以使用上述材料的疊層膜作為導電層。例如，當使用銀和鎂的合金與ITO的疊層膜等時，可以提高導電性，所以是較佳的。另外，也可以使用石墨烯等。
作為反射可見光的導電膜，例如可以使用鋁、金、鉑、銀、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等金屬材料或包含這些金屬材料的合金。另外，也可以在上述金屬材料或合金中添加有鑭、釹或鍺等。此外，也可以使用：鋁和鈦的合金、鋁和鎳的合金、鋁和釹的合金、以及鋁、鎳及鑭的合金(Al-Ni-La)等包含鋁的合金(鋁合金)；以及銀和銅的合金、銀、鈀和銅的合金(也記作Ag-Pd-Cu、APC)、銀和鎂的合金等包含銀的合金來形成。包含銀和銅的合金具有高耐熱性，所以是較佳的。並且，藉由以與鋁合金膜接觸的方式層疊金屬膜或金屬氧化物膜，可以抑制鋁合金膜的氧化。作為該金屬膜、該金屬氧化膜的材料，可以舉出鈦、氧化鈦等。另外，也可以層疊上述使可見光透過的導電膜與由金屬材料構成的膜。例如，可以使用銀與ITO的疊層膜、銀和鎂的合金與ITO的疊層膜等。
在利用微腔結構時，可以將半透射及半反射電極用作發光元件的上部電極。使用具有反射性的導電材料及具有透光性的導電材料形成半透射及半反射電極。作 為該導電材料，可以舉出可見光的反射率為20%以上且80%以下，較佳為40%以上且70%以下，且電阻率為1×10-2Ω．cm以下的導電材料。半透射及半反射電極可以使用一種或多種導電金屬、導電合金和導電化合物等形成。尤其是，較佳為使用功函數小(3.8eV以下)的材料。例如，可以使用屬於元素週期表中的第1族或第2族的元素(例如，鋰或銫等鹼金屬、鈣或鍶等鹼土金屬、鎂等)、包含上述元素的合金(例如，Ag-Mg或Al-Li)、銪或鐿等稀土金屬、包含上述稀土金屬的合金、鋁、銀等。
各電極可以藉由利用蒸鍍法或濺射法形成。除此之外，也可以藉由利用噴墨法等噴出法、網版印刷法等印刷法、或者鍍法形成。
《黏合層105》
黏合層105具有將元件層113與元件層117貼合的功能。
可以將無機材料、有機材料或混合無機材料與有機材料的複合材料等用於黏合層105。
例如，可以將熔點為400℃以下、較佳為300℃以下的玻璃層用作黏合層105。或者，可以將黏合劑等用於黏合層105。
例如，可以將光固化型黏合劑、反應固化型黏合劑、熱固性黏合劑或/及厭氧型黏合劑等有機材料用於黏合層105。
明確而言，可以將包含環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)樹脂等的黏合劑用於黏合層105。
《基板109》
基板109較佳為具有能夠承受製程的程度的耐熱性以及可適用於製造裝置的厚度及尺寸。可以對基板109使用能夠用於上述基板101的基板。注意，第二基板較佳為透光性較高。另外，基板109可以在製程的中途被其他基板替換。
《遮光層183》
可以將具有遮光性的材料用於遮光層183。例如，除了分散有顏料的樹脂、包含染料的樹脂以外，還可以將黑色鉻膜等無機膜用於遮光層183。可以將碳黑、無機氧化物、包括多個無機氧化物的固溶體的複合氧化物等用於遮光層183。
《彩色層181》
彩色層181是使特定波長範圍的光透射的有色層。例如，可以使用使紅色、綠色、藍色或黃色的波長範圍的光透射的濾色片等。各彩色層藉由使用各種材料並利用印刷法、噴墨法、使用光微影法的蝕刻方法等在所希望的位置 形成。此外，在白色像素中，也可以與發光元件重疊地設置透明或白色等的樹脂。
《高分子分散型液晶》
對高分子分散型液晶層173使用高分子分散型液晶(也稱為PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)、高分子分散液晶、聚合物分散型液晶)。高分子分散型液晶是將分散有液晶的高分子中的層用作液晶層的液晶方式。液晶是其粒徑為大約0.1μm以上且20μm以下(典型為1μm左右)的微小粒。作為驅動方法，使用PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)模式。
另外，也可以使用高分子網路型液晶(PNLC(Polymer Network Liquid Crystal))。高分子網路型液晶是將在高分子網路中連續地配置液晶的層用於液晶層的液晶方式。
高分子分散型液晶層173是液晶粒分散在形成高分子網路的高分子層中的結構。
作為液晶粒，可以使用向列液晶。
另外，作為高分子層(聚合物層)，可以使用光硬化性樹脂。光硬化性樹脂可以是：諸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等單官能基單體；諸如二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯等多官能基單體；或者上述物質的混合物。此外，光硬化性樹脂可以具有液晶性或非液晶性，或具有液晶性及非液晶性的兩者。 作為光硬化性樹脂可以選擇具有使所使用的光聚合引發劑起反應的波長的光進行固化的樹脂，典型地可以使用紫外線硬化性樹脂。
例如，作為高分子分散型液晶層173，可以藉由對使用向列液晶的液晶粒、使用光硬化性樹脂的高分子層及包含光聚合引發劑的液晶材料照射具有使光硬化性樹脂及光聚合引發劑起反應的波長的光進行固化來形成。
作為光聚合引發劑，可以使用：因光照射而產生自由基的自由基聚合引發劑；因光照射而產生酸的酸產生劑；以及因光照射而產生鹼的鹼產生劑。
作為高分子分散型液晶層173的形成方法，可以使用分配器法(滴下法)或利用毛細現象注入液晶的注入法。
另外，在高分子分散型液晶中，由於不使液晶預先配向且不使入射的光偏振，因此可以不設置配向膜及偏光板。
因此，在使用高分子分散型液晶的顯示面板中不設置配向膜及偏光板，所以光不被配向膜及偏光板吸収，而可以實現亮度更高的顯示螢幕。因此，因為光的利用效率高，所以也可以實現低功耗化。可以削減設置配向膜及偏光板的製程及成本，而可以實現更高的處理量及更低的成本。另外，因不設置配向膜而不需要進行摩擦處理，因此可以防止摩擦處理所導致的靜電破壞，由此可以降低製程中的顯示面板的不良和破損。因此，可以以高良 率製造顯示面板，而可以提高生產率。尤其是，在電晶體中，電晶體的電特性受到靜電的影響而有可能顯著地變動而超出設計範圍。因此對包括電晶體的顯示面板使用高分子分散型液晶材料是更有效的。
說明高分子分散型液晶的工作原理。在高分子分散型液晶層173中，在不對電極層175及電極層171施加電壓時(也稱為關閉狀態)，因為分散在高分子層中的液晶粒無秩序地排列且高分子的折射率和液晶分子的折射率不同，因此入射光藉由液晶粒散射而處於非透明的狀態。
另一方面，在對電極層175及電極層171施加電壓時(也稱為導通狀態)，在高分子分散型液晶層173中形成電場，液晶粒中的液晶分子在電場方向上排列而高分子的折射率和液晶分子的短軸的折射率大致一致，因此入射光不藉由液晶粒散射，而透過高分子分散型液晶層173。因此，高分子分散型液晶層173透光並成為透明的狀態。
作為高分子分散型液晶層173的厚度的單元間隙為2μm以上且30μm以下(較佳為3μm以上8μm以下)即可。注意，本說明書中的單元間隙的厚度是指高分子分散型液晶層173的厚度(膜厚)的最大值。
如後面所述，在本發明的一個實施方式的顯示面板中，藉由利用顯示元件103所包括的反射電極，來自外部的入射光在高分子分散型液晶層173散射，然後在 該反射電極反射，然後再一次入射到高分子分散型液晶層173，所以能夠獲得與其厚度為兩倍時的高分子分散型液晶層173同等的散射效果。因此，本發明的一個實施方式可以減小單元間隙。當可以減小單元間隙時可以以低電壓驅動顯示元件107，所以是較佳的。
《顯示方法的選擇》
在本發明的一個實施方式中，可以藉由選擇顯示元件103或顯示元件107使其工作來顯示影像。
參照圖3A說明使顯示元件103工作而顯示影像的方法。在該顯示方法中，電極層175與電極層171之間的所有像素都被施加電壓，並且高分子分散型液晶層173成為透射狀態174，使從顯示元件103發射的光透射，並作為影像顯示。該顯示方法適合用於在室內使用等時欲觀看色彩豐富且鮮明的影像或視頻的情況。
在使顯示元件103工作而顯示影像時，高分子分散型液晶層173也可以處於使可見光散射的狀態。例如，當顯示元件103中產生點缺陷(亮點)時，使顯示元件103所發射的光藉由高分子分散型液晶層173散射，由此使亮點的發光強度變弱，而可以使亮點不容易被看到。
參照圖3B及圖3C說明使顯示元件107工作而顯示影像的方法。圖3C是將記載於圖3B中的虛線圓內的顯示元件103、107放大的圖。可以將顯示元件107用於利用外光反射的顯示方法。在此，例示出對包括紅色 (R)彩色層181的像素及包括藍色(B)彩色層181的像素中的每一個的電極層175與電極層171之間施加電壓的情況。彩色層181下的高分子分散型液晶層173成為使可見光透過的狀態，入射到這些像素的外光首先藉由彩色層181分別成為紅色光及藍色光並穿過高分子分散型液晶層173，然後被顯示元件103的下部電極131反射，然後再一次穿過高分子分散型液晶層173及彩色層181，並被觀察者的眼睛作為影像感知。
另一方面，包括綠色(G)彩色層181的像素的電極層175與電極層171之間不被施加電壓，入射光藉由彩色層181成為綠色光並入射到高分子分散型液晶層173，然後該光的至少一部分在高分子分散型液晶層173內散射。另外，穿過高分子分散型液晶層173並到達顯示元件103的下部電極131的光也在被顯示元件103的下部電極131反射後再一次藉由高分子分散型液晶層173散射。再一次穿過高分子分散型液晶層173並再一次入射到同一顏色的彩色層181的光因在高分子分散型液晶層173內的散射而減弱，而幾乎不從顯示面板被提取出。上述狀況為該模式的黑色狀態。
該情況下的彩色層181的膜厚可以是通常的透射時使用的膜的厚度的一半左右。當彩色層薄時，可以抑制從顯示元件103發射的光的減弱，所以是較佳的。由於顯示元件107使用外光反射，因此不需要在顯示元件內進行發光，而可以抑制功耗。
顯示面板100不侷限於在光散射於高分子分散型液晶層173時進行黑色顯示的結構。例如，如圖2C所示，在顯示元件103具有微腔結構的情況等下，在光穿過高分子分散型液晶層173時，顯示面板100也可以顯示黑色。
入射到上部電極135且被第一下部電極131R、第二下部電極131G、第三下部電極131B反射的外光的相位與從高分子分散型液晶層173入射的外光的相位之間有λ/2的相位差。因此，當使用微腔結構進行光學共振的最佳化時，在上部電極135中兩個光消失，幾乎不從顯示面板100被提取出。也可以將該狀況視為顯示面板100的黑色顯示的狀態。在該情況下，藉由將因光在高分子分散型液晶層173散射而產生的反射光從彩色層提取出，而被觀察者的眼睛作為影像感知。
圖4A和圖4B是示出顯示面板100的詳細結構的俯視圖及剖面圖的一個例子。圖4A示出包括具有元件區域102的顯示區域110、FPC409a、FPC409b、驅動電路SD及驅動電路GD的典型結構的一部分。
圖4B所示的顯示面板是圖1A所示的顯示面板100的一個例子，依次層疊有基板101、元件層113、元件層117及基板109。另外，雖然圖4B示出以與基板109重疊的方式設置有觸控感測器189的例子，但是也可以不設置觸控感測器189。
《絕緣膜122、絕緣膜123》
對絕緣膜122例如可以使用氧化矽、氧氮化矽等。當將使用氧化物半導體的電晶體用於半導體層時，絕緣膜122較佳為使用其氧含量超過化學計量組成的氧化物絕緣膜形成。另外，絕緣膜123較佳為使用具有能夠阻擋氧、氫、水、鹼金屬、鹼土金屬等的功能的氮化絕緣膜等。藉由採用這種結構，可以提高在半導體層中包括氧化物半導體的電晶體的電特性及可靠性。
注意，可被用作絕緣膜122的絕緣膜也可被用作絕緣膜190。另外，可被用作絕緣膜123的絕緣膜也可被用作絕緣膜192。
《平坦化絕緣膜125，平坦化絕緣膜127》
另外，作為平坦化絕緣膜125、平坦化絕緣膜127，可以使用具有耐熱性的有機材料如聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、苯并環丁烯類樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂等。另外，也可以層疊多個由上述材料形成的絕緣膜來形成平坦化絕緣膜125、127。
注意，可被用作上述平坦化絕緣膜125、平坦化絕緣膜127的材料也可被用作平坦化絕緣膜197、平坦化絕緣膜198、平坦化絕緣膜199。
《絕緣膜141》
作為絕緣膜141，例如，可以使用有機樹脂或無機絕 緣材料。作為有機樹脂，例如，可以使用聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、矽氧烷樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂等。作為無機絕緣材料，例如，可以使用氧化矽、氧氮化矽等。
《間隔物142》
可以將絕緣材料用於間隔物142。例如，可以使用無機材料、有機材料或層疊有無機材料與有機材料而成的材料等。明確而言，可以使用包括氧化矽或氮化矽等的膜、丙烯酸、聚醯亞胺、或光敏樹脂等。
《顯示元件103》
顯示元件103包括下部電極131、EL層133及上部電極135。上部電極135具有作為共用電極的功能。作為圖4B所示的顯示裝置，藉由使顯示元件103所包括的EL層133發光，可以顯示影像。電晶體120藉由導電膜126與顯示元件103電連接。
另外，在與顯示元件103重疊的位置上設置有彩色層181，在與絕緣膜141重疊的位置上設置有遮光層183。
FPC409a藉由異方性導電膜188與連接電極186電連接。另外，連接電極186可以藉由形成電晶體120等的電極層的製程形成。可以將影像信號等從FPC409a供應到包括電晶體146及電容元件145等的驅動 電路SD。
《顯示元件107》
顯示元件107由具有透光性的電極層175、電極層171及高分子分散型液晶層173形成。電極層175與元件區域102的電晶體180藉由導電膜194及導電膜196連接。
《電極層171》
電極層171是被供應固定電壓的共用電極，電極層171與電晶體160藉由導電膜195及導電膜187連接。
可以以與電晶體180、電晶體160重疊的方式設置遮光膜193。
《黏合層105》
作為黏合層105，可以使用具有撓性的固體材料。可以將無機材料、有機材料或混合無機材料與有機材料的複合材料等用於黏合層105。
黏合層105也可以採用疊層結構。例如，可以使用不同的有機材料的疊層、有機材料與無機材料的疊層或不同的無機材料的疊層等。
作為上述無機材料，可以使用玻璃粉等玻璃材料、氧化矽、氧氮化矽、氮化矽等。
作為絕緣膜143，可以使用氧化矽、氧氮化 矽、氮化矽等。
上述本發明的一個實施方式的顯示面板100包括顯示元件103及顯示元件107，顯示元件107包含高分子分散型液晶，顯示元件107具有能夠使顯示元件103所發射的光透射或散射的功能。由此，可以選擇性地利用顯示元件，而可以提供低功耗且方便性優異的新穎的顯示面板。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖5及圖6說明在實施方式1中說明的使用顯示面板100的顯示裝置的一個實施方式及其工作方法。
圖5是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置200的方塊圖。顯示裝置200包括顯示面板100、光檢測器205及驅動裝置203。
《光檢測器205》
光檢測器205檢測照度且將檢測出的資料供應到驅動裝置203。例如，可以將根據光電轉換元件及光電轉換元件所供應的信號檢測並輸出環境的照度的電路用於光檢測器205。
明確而言，可以將光電二極體、CCD或 CMOS影像感測器等用於光檢測器205。
《驅動裝置203》
驅動裝置203根據從光檢測器205供應的資料決定顯示面板100的驅動方法，來驅動顯示面板100。
作為驅動裝置203，在所檢測出的照度低於預定的值時，將影像信號供應到顯示元件103，並供應用來使顯示元件107使光透射的信號。另一方面，在照度為預定的照度以上的值時，驅動裝置203具有不使顯示元件103工作而對顯示元件107供應影像資料的功能。
接著，參照圖6所示的流程圖說明顯示裝置200的工作方法的一個例子。
首先，使用顯示裝置200內的光檢測器205檢測照度(S101)。
在S101中，在檢測出的照度低於預定的照度X時，對顯示元件107供應透射信號(S102)。並且，將影像信號供應到顯示元件103，來顯示影像(S103)。
另一方面，在S101中，在檢測出的照度為預定的照度X以上時，使顯示元件103關閉(S104)。並且，將影像信號供應到顯示元件107，來顯示影像(S105)。
並且，在經過利用計時器等預先設定的時間之後再一次返回S101，再一次檢測照度，反復進行上述步驟。
在顯示元件103中，因為藉由自發光顯示影像，所以消耗電力，但是顯示元件107可以利用外光顯示影像。因此，在使用顯示元件107顯示影像的照度較高的環境下，可以大幅削減功耗。另外，因為顯示狀態根據照度而自動變換，所以使用者不需要進行設定。因此，可以提供低功耗且方便性優異的顯示裝置。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖7A至圖7C說明包括本發明的一個實施方式的顯示面板的輸入/輸出裝置的結構。
圖7A是說明本發明的一個實施方式的輸入/輸出裝置500TP的投影圖。注意，為便於說明，放大檢測面板700的一部分進行圖示。另外，圖7B是說明檢測面板700的一部分的結構的俯視圖，圖7C是沿圖7B所示的切斷線W3-W4的剖面圖。
〈輸入/輸出裝置結構例子〉
在本實施方式中說明的輸入/輸出裝置500TP包括顯示面板500P及具有與顯示面板500P重疊的區域的檢測面板700(參照圖7A)。顯示面板500P相當於實施方式1所示的顯示面板100。另外，檢測面板700相當於實施方式1所示的觸控感測器189。
下面，對構成輸入/輸出裝置500TP的各構成要素進行說明。注意，這些構成要素不能明確地區別，有時一個構成要素兼作其他構成要素或包括其他構成要素的一部分。
另外，重疊檢測面板700和顯示面板500P而成的輸入/輸出裝置500TP既被用作檢測面板700又被用作顯示面板500P。注意，重疊檢測面板700和顯示面板500P而成的輸入/輸出裝置500TP也被稱為觸控面板。
《顯示面板》
顯示面板500P包括像素502、掃描線、信號線或基材510。
《檢測面板》
檢測面板700檢測(出)靠近或接觸的物體並供應檢測信號。例如檢測靜電容量、照度、磁力、電波或圧力等，供應基於檢測出的物理量的資訊。明確而言，也可以將電容元件、光電轉換元件、磁力檢測元件、壓電元件或諧振器等用於檢測元件。
例如，檢測面板700檢測(出)其與靠近或接觸的物體之間的靜電容量的變化。
此外，當在大氣中，手指等具有大於大氣的介電常數的物體靠近導電膜時，手指與導電膜之間的靜電容量変化。檢測面板700可以檢測該靜電容量的變化並供 應檢測資料。明確而言，作為檢測面板700，可以使用導電膜及一個電極連接於該導電膜的電容元件。
例如，靜電容量的變化引起導電膜與電容元件之間的電荷分配，而電容元件的一對電極間的電壓變化。可以將該電壓的変化用於檢測信號。
檢測面板700包括控制線CL(i)、信號線ML(j)、第一電極C1(i)、第二電極C2(j)及基材710(參照圖7A及圖7B)。
注意，佈線BR(i，j)位於控制線CL(i)與信號線ML(j)交叉的部分。並且，具有防止短路的功能的絕緣膜711被設置在佈線BR(i，j)與信號線ML(j)之間(參照圖7C)。
例如，信號線ML(j)可以檢測藉由包括第一電極C1(i)及第二電極C2(j)的電容供應到控制線CL(i)的控制信號，並將其作為檢測信號供應。
例如，在控制線CL(i)與基材710之間及信號線ML(j)與基材710之間包括遮光層511。由此，可以減弱到達控制線CL(i)或信號線ML(j)的外光，而可以控制被控制線CL(i)或信號線ML(j)反射的外光的強度。
另外，也可以在基材710上形成用來形成檢測面板700的膜並對該膜進行加工來製造檢測面板700。
或者，也可以使用將檢測面板700的一部分製造在其他基材上並將該一部分轉置到基材610上的方法 製造檢測面板700。
檢測面板700包括被供應控制信號且延伸在行方向(圖式中的箭頭R所示的方向)的多個控制線CL(i)。另外，包括供應檢測信號且延伸在列方向(圖式中的箭頭C所示的方向)的多個信號線ML(j)。另外，包括支撐控制線CL(i)及信號線ML(j)的基材710。
檢測面板700包括與控制線CL(i)電連接的第一電極C1(i)及與信號線ML(j)電連接的第二電極C2(j)。第二電極C2(j)包括不與第一電極C1(i)重疊的部分。
第一電極C1(i)或第二電極C2(j)包括導電膜，該導電膜中的與像素502重疊的區域具有透光性。或者，第一電極C1(i)或第二電極C2(j)包括網狀的導電膜，該導電膜在與像素502重疊的區域中包括開口部。
在本實施方式中說明的輸入/輸出裝置500TP包括檢測面板700及包括與檢測面板700重疊的區域的顯示面板500P，第一電極C1(i)或第二電極C2(j)包括導電膜，該導電膜在與顯示面板500P的像素重疊的位置上包括具有透光性的區域或開口部。由此，能夠檢測出接近第一電極或第二電極的物體。其結果是，可以提供方便性或可靠性優異的新穎的輸入/輸出裝置。
例如，輸入/輸出裝置500TP的檢測面板700可以將檢測出的檢測資訊與位置資訊一起供應。明確而 言，輸入/輸出裝置500TP的使用者將靠近或接觸檢測面板700的手指等用作指示器而進行各種各樣的手勢(點按、拖拉、滑動或捏合等)。
檢測面板700可以檢測接近或接觸檢測面板700的手指，並供應包括檢測出的位置或軌跡等的檢測資訊。
算術裝置根據程式等判斷被供應的資料是否滿足指定條件且執行與指定手勢相關聯的指令。
由此，檢測面板700的使用者可以進行指定手勢並使算術裝置執行與指定手勢相關聯的指令。
另外，輸入/輸出裝置500TP的顯示面板500P可以顯示例如算術裝置等所供應的顯示資訊V。
輸入/輸出裝置500TP的檢測面板700與FPC509電連接。
在檢測面板700的使用者一側包括保護層770。
例如，可以將陶瓷塗層或硬塗層用作保護層770。明確而言，可以使用包含氧化鋁的層或UV固化的樹脂層。
例如，可以將減弱被檢測面板700反射的外光的強度的防反射層用於保護層770。明確而言，可以使用圓偏光板等。
《佈線》
檢測面板700包括佈線。佈線包括控制線CL(i)、信號線ML(j)等。
也可以將導電材料用於佈線等。
例如，可以將無機導電材料、有機導電材料、金屬或導電性陶瓷等用於佈線。
具體地，使用選自鋁、金、鉑、銀、鉻、鉭、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鈷、釔、鋯、鈀和錳中的金屬元素、包含上述金屬元素的合金或組合上述金屬元素的合金等來形成佈線。尤其是，較佳為包含選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬及鎢中的一個以上的元素。尤其是，銅和錳的合金適用於利用濕蝕刻的微細加工。
具體地，可以舉出在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的雙層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的雙層結構以及依次層疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構等。
具體地，可以採用在鋁膜上層疊有選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種元素或多種元素的合金膜或氮化膜的疊層結構。
或者，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電性氧化物。
或者，可以使用石墨烯或石墨。包含石墨烯的膜例如可以使形成為膜狀的氧化石墨烯還原而形成。作為還原方法，可以採用進行加熱的方法或使用還原劑的方 法等。
或者，可以使用導電高分子。
《基材》
基材710支撐第一電極C1(i)及第二電極C2(j)。
基材710只要是具備能夠承受製程的耐熱性及可以適用於製造裝置的厚度及尺寸，就對其沒有特別的限定。尤其是，當將具有撓性的材料用於基材710時，可以使檢測面板700處於折疊狀態或展開狀態。注意，當在顯示面板500P進行顯示之側配置檢測面板700時，將具有透光性的材料用於基材710。
可以將有機材料、無機材料或有機材料與無機材料等的複合材料等用於基材710。
例如可以將玻璃、陶瓷或金屬等無機材料用於基材710。
明確而言，可以將無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、鉀鈣玻璃或水晶玻璃等用於基材710。
明確而言，可以將金屬氧化物膜、金屬氮化物膜或金屬氧氮化物膜等用於基材710。例如，可以將氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化鋁膜等用於基材710。
例如，可以將樹脂、樹脂薄膜或塑膠等有機材料用於基材710。
具體地，可以將聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚 醯亞胺、聚碳酸酯或丙烯酸樹脂等的樹脂薄膜或樹脂板用於基材710。
例如，作為基材710可以使用將薄板狀的玻璃板或無機材料等的膜貼合於樹脂薄膜的複合材料。
例如，作為基材710可以使用將纖維狀或粒子狀的金屬、玻璃或無機材料等分散到樹脂薄膜的複合材料。
例如，作為基材710可以使用將纖維狀或粒子狀的樹脂或有機材料等分散到無機材料的複合材料。
另外，可以將單層材料或層疊有多個層的疊層材料用於基材710。例如，也可以將層疊有基材及用來防止包含在基材中的雜質擴散的絕緣層等的疊層材料用於基材710。
明確而言，可以將層疊有玻璃與選自防止包含在玻璃中的雜質擴散的氧化矽膜、氮化矽膜和氧氮化矽膜等中的一種或多種的膜的疊層材料用於基材710。
或者，可以將層疊有樹脂與防止透過樹脂的雜質的擴散的氧化矽膜、氮化矽膜或氧氮化矽膜等的疊層材料用於基材710。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式4 〈氧化物半導體的結構〉
在本實施方式中，說明能夠用於本發明的一個實施方式的氧化物半導體的結構。
在本說明書中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態。因此，也包括該角度為-5°以上且5°以下的狀態。“大致平行”是指兩條直線形成的角度為-30°以上且30°以下的狀態。另外，“垂直”是指兩條直線形成的角度為80°以上且100°以下的狀態。因此，也包括該角度為85°以上且95°以下的狀態。“大致垂直”是指兩條直線形成的角度為60°以上且120°以下的狀態。
在本說明書中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。
氧化物半導體例如被分為非單晶氧化物半導體和單晶氧化物半導體。或者，氧化物半導體例如被分為結晶氧化物半導體和非晶氧化物半導體。
作為非單晶氧化物半導體可以舉出CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)、多晶氧化物半導體、微晶氧化物半導體和非晶氧化物半導體等。另外，作為結晶氧化物半導體可以舉出單晶氧化物半導體、CAAC-OS、多晶氧化物半導體和微晶氧化物半導體等。
首先，對CAAC-OS進行說明。
CAAC-OS是包含多個c軸配向的結晶部(也稱為顆粒)的氧化物半導體之一。
在利用穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)觀察所得到的CAAC-OS的明視野影像與繞射圖案的複合分析影像(也稱為高解析度TEM影像)中，觀察到多個顆粒。另一方面，在高解析度TEM影像中，觀察不到顆粒與顆粒之間的明確的邊界，亦即晶界(grain boundary)。因此，可以說在CAAC-OS中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
例如，圖8A示出從大致平行於樣本面的方向觀察所得到的CAAC-OS的剖面的高解析度TEM影像。在此，利用球面像差校正(Spherical Aberration Corrector)功能得到TEM影像。下面，將利用球面像差校正功能的高解析度TEM影像特別稱為Cs校正高解析度TEM影像。另外，例如可以使用日本電子株式會社製造的原子解析度分析型電子顯微鏡JEM-ARM200F等得到Cs校正高解析度TEM影像。
圖8B示出將圖8A中的區域(1)放大的Cs校正高解析度TEM影像。由圖8B可以確認到在顆粒中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映了形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS的被形成面或頂面的方式排列。
在圖8B中，CAAC-OS具有特有的原子排列。圖8C是以輔助線示出特有的原子排列的圖。由圖8B 和圖8C可知，一個顆粒的尺寸為1nm以上且3nm以下左右，由顆粒與顆粒之間的傾斜產生的空隙的尺寸為0.8nm左右。因此，也可以將顆粒稱為奈米晶(nc：nanocrystal)。
在此，根據Cs校正高解析度TEM影像，將基板5120上的CAAC-OS的顆粒5100的配置示意性地表示為堆積磚塊或塊體的結構(參照圖8D)。在圖8C中觀察到的在顆粒與顆粒之間產生傾斜的部分相當於圖8D所示的區域5161。
例如，圖9A示出從大致垂直於樣本面的方向觀察所得到的CAAC-OS的平面的Cs校正高解析度TEM影像。圖9B、圖9C和圖9D分別示出將圖9A中的區域(1)、區域(2)和區域(3)放大的Cs校正高解析度TEM影像。由圖9B、圖9C和圖9D可知在顆粒中金屬原子排列為三角形狀、四角形狀或六角形狀。但是，在不同的顆粒之間金屬原子的排列沒有規律性。
例如，當使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)裝置並利用out-of-plane法分析包含InGaZnO4結晶的CAAC-OS的結構時，如圖10A所示，在繞射角(2θ)為31°附近時常出現峰值。由於該峰值來源於InGaZnO4結晶的(009)面，由此可知CAAC-OS中的結晶具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於被形成面或頂面的方向。
注意，當利用out-of-plane法分析包含 InGaZnO4結晶的CAAC-OS的結構時，除了2θ為31°附近的峰值以外，有時在2θ為36°附近時也出現峰值。2θ為36°附近的峰值表示CAAC-OS中的一部分包含不具有c軸配向性的結晶。較佳的是，在CAAC-OS中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
另一方面，當利用從大致垂直於c軸的方向使X射線入射到樣本的in-plane法分析CAAC-OS的結構時，在2θ為56°附近時出現峰值。該峰值來源於InGaZnO4結晶的(110)面。在CAAC-OS中，即使將2θ固定為56°附近並在以樣本面的法線向量為軸(Φ軸)旋轉樣本的條件下進行分析(Φ掃描)，也如圖10B所示的那樣觀察不到明確的峰值。相比之下，在InGaZnO4的單晶氧化物半導體中，在將2θ固定為56°附近來進行Φ掃描時，如圖10C所示的那樣觀察到來源於相等於(110)面的結晶面的六個峰值。因此，由使用XRD的結構分析可以確認到CAAC-OS中的a軸和b軸的配向沒有規律性。
接著，圖11A示出對作為CAAC-OS的In-Ga-Zn氧化物從平行於樣本面的方向入射束徑為300nm的電子線時的繞射圖案(也稱為選區穿透式電子繞射圖案)。由圖11A例如觀察到起因於InGaZnO4結晶的(009)面的斑點。因此，由電子繞射也可知CAAC-OS所包含的顆粒具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於被形成面或頂面的方向。另一方面，圖11B示出對相同的樣本從垂直於樣本面的方向入射束徑為300nm的電子線時 的繞射圖案。由圖11B觀察到環狀的繞射圖案。因此，由電子繞射也可知CAAC-OS所包含的顆粒的a軸和b軸不具有配向性。可以認為圖11B中的第一環起因於InGaZnO4結晶的(010)面和(100)面等。另外，可以認為圖11B中的第二環起因於(110)面等。
如此，由於每一個顆粒(奈米晶)的c軸都朝向大致垂直於被形成面或頂面的方向，所以也可以將CAAC-OS稱為包含CANC(C-Axis Aligned nanocrystals：c軸配向奈米晶)的氧化物半導體。
CAAC-OS是雜質濃度低的氧化物半導體。雜質是指氫、碳、矽和過渡金屬元素等氧化物半導體的主要成分以外的元素。尤其是，與氧的鍵合力比構成氧化物半導體的金屬元素強的矽等元素會奪取氧化物半導體中的氧，由此打亂氧化物半導體的原子排列，導致結晶性下降。另外，由於鐵或鎳等的重金屬、氬、二氧化碳等的原子半徑(或分子半徑)大，所以如果包含在氧化物半導體內，也會打亂氧化物半導體的原子排列，導致結晶性下降。此外，氧化物半導體所包含的雜質有時會成為載子陷阱或載子發生源。
CAAC-OS是缺陷態密度低的氧化物半導體。氧化物半導體中的氧缺陷有時會因成為載子陷阱或因俘獲氫而成為載子發生源。
在使用CAAC-OS的電晶體中，起因於可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。
接著，對微晶氧化物半導體進行說明。
在微晶氧化物半導體的高解析度TEM影像中有能夠觀察到結晶部的區域和觀察不到明確的結晶部的區域。微晶氧化物半導體所包含的結晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下或1nm以上且10nm以下。尤其是，將包含尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的奈米晶的氧化物半導體稱為nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor：奈米晶氧化物半導體)。例如，在nc-OS的高解析度TEM影像中，有時無法明確地觀察到晶界。注意，奈米晶的來源有可能與CAAC-OS中的顆粒相同。因此，下面有時將nc-OS的結晶部稱為顆粒。
在nc-OS中，微小的區域(例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域)中的原子排列具有週期性。另外，nc-OS在不同的顆粒之間觀察不到結晶定向的規律性。因此，在膜整體中觀察不到配向性。所以，有時nc-OS在某些分析方法中與非晶氧化物半導體沒有差別。例如，當利用使用其束徑比顆粒大的X射線的XRD裝置藉由out-of-plane法對nc-OS進行結構分析時，檢測不到表示結晶面的峰值。在使用其束徑比顆粒大(例如，50nm以上)的電子射線對nc-OS進行電子繞射(選區電子繞射)時，觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另一方面，在使用其束徑近於顆粒或者比顆粒小的電子射線對nc-OS進行奈米束電子繞射時，觀察到斑 點。另外，在nc-OS的奈米束電子繞射圖案中，有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。而且，在nc-OS的奈米束電子繞射圖案中，有時還觀察到環狀的區域內的多個斑點。
如此，由於每一個顆粒(奈米晶)的結晶定向都沒有規律性，所以也可以將nc-OS稱為包含NANC(Non-Aligned nanocrystals：無配向奈米晶)的氧化物半導體。
nc-OS是規律性比非晶氧化物半導體高的氧化物半導體。因此，nc-OS的缺陷態密度比非晶氧化物半導體低。但是，在nc-OS中的不同的顆粒之間觀察不到晶體配向的規律性。所以，nc-OS的缺陷態密度比CAAC-OS高。
接著，對非晶氧化物半導體進行說明。
非晶氧化物半導體是膜中的原子排列沒有規律且不具有結晶部的氧化物半導體。其一個例子為具有如石英那樣的無定形態的氧化物半導體。
在非晶氧化物半導體的高解析度TEM影像中無法發現結晶部。
在使用XRD裝置藉由out-of-plane法對非晶氧化物半導體進行結構分析時，檢測不到表示結晶面的峰值。在對非晶氧化物半導體進行電子繞射時，觀察到光暈圖案。在對非晶氧化物半導體進行奈米束電子繞射時，觀察不到斑點而觀察到光暈圖案。
關於非晶結構有各種見解。例如，有時將原子排列完全沒有規律性的結構稱為完全的非晶結構(completely amorphous structure)。也有時將到最接近原子間距或到第二接近原子間距具有規律性，並且不是長程有序的結構稱為非晶結構。因此，根據最嚴格的定義，即使是略微具有原子排列的規律性的氧化物半導體也不能被稱為非晶氧化物半導體。至少不能將長程有序的氧化物半導體稱為非晶氧化物半導體。因此，由於具有結晶部，例如不能將CAAC-OS和nc-OS稱為非晶氧化物半導體或完全的非晶氧化物半導體。
注意，氧化物半導體有時具有示出nc-OS與非晶氧化物半導體之間的物理性質的結構。將具有這樣的結構的氧化物半導體特別稱為amorphous-like氧化物半導體(a-like OS：amorphous-like Oxide Semiconductor)。
在a-like OS的高解析度TEM影像中有時觀察到空洞(void)。另外，在高解析度TEM影像中，有能夠明確地觀察到結晶部的區域和不能觀察到結晶部的區域。
下面，對氧化物半導體的結構所導致的電子照射的影響的不同進行說明。
準備a-like OS、nc-OS和CAAC-OS。每個樣本都是In-Ga-Zn氧化物。
首先，取得各樣本的高解析度剖面TEM影像。由高解析度剖面TEM影像可知，每個樣本都具有結 晶部。
然後，測量各樣本的結晶部的尺寸。圖12示出調查了各樣本的結晶部(22個部分至45個部分)的平均尺寸的變化的例子。由圖12可知，在a-like OS中，結晶部根據電子的累積照射量逐漸變大。明確而言，如圖12中的(1)所示，可知在利用TEM的觀察初期尺寸為1.2nm左右的結晶部(也稱為初始晶核)在累積照射量為4.2×108e-/nm2時生長到2.6nm左右。另一方面，可知nc-OS和CAAC-OS在開始電子照射時到電子的累積照射量為4.2×108e-/nm2的範圍內，無論電子的累積照射量如何結晶部的尺寸都沒有變化。明確而言，如圖12中的(2)所示，可知無論利用TEM的觀察的經過如何，結晶部的尺寸都為1.4nm左右。另外，如圖12中的(3)所示，可知無論利用TEM的觀察的經過如何，結晶部的尺寸都為2.1nm左右。
如此，有時TEM觀察中的微量的電子照射引起a-like OS的結晶化，因此發生結晶部的成長。另一方面，可知若是優質的nc-OS和CAAC-OS，則幾乎沒有TEM觀察中的微量的電子照射所引起的結晶化。
注意，可以使用高解析度TEM影像測量a-like OS和nc-OS的結晶部的尺寸。例如，InGaZnO4結晶具有層狀結構，其中在In-O層之間具有兩個Ga-Zn-O層。InGaZnO4結晶的單位晶格具有包括三個In-O層和六個Ga-Zn-O層的9個層在c軸方向上以層狀層疊的結構。 因此，這些彼此靠近的層的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱為d值)是幾乎相等的，由結晶結構分析求出其值為0.29nm。由此，重點觀察高解析度TEM影像中的晶格條紋，在晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的部分中，每一個晶格條紋對應於InGaZnO4結晶的a-b面。
另外，有時氧化物半導體的密度因結構而不同。例如，當已知某個氧化物半導體的組成時，藉由以與該組成相同的組成中的單晶氧化物半導體的密度與其進行比較，可以估計該氧化物半導體的結構。例如，相對於單晶氧化物半導體的密度，a-like OS的密度為78.6%以上且小於92.3%。例如，相對於單晶氧化物半導體的密度，nc-OS的密度和CAAC-OS的密度都為92.3%以上且小於100%。注意，難以形成其密度相對於單晶氧化物半導體的密度小於78%的氧化物半導體。
使用具體例子對上述內容進行說明。例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體中，具有菱方晶系結構的單晶InGaZnO4的密度為6.357g/cm3。因此，例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體中，a-like OS的密度為5.0g/cm3以上且小於5.9g/cm3。另外，例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體中，nc-OS的密度和CAAC-OS的密度為5.9g/cm3以上且小於6.3g/cm3。
注意，有時不存在相同組成的單晶氧化物半 導體。此時，藉由以任意比例組合組成不同的單晶氧化物半導體，可以算出相當於所希望的組成的單晶氧化物半導體的密度。根據組成不同的單晶氧化物半導體的組合比例使用加權平均計算所希望的組成的單晶氧化物半導體的密度即可。注意，較佳為儘可能減少所組合的單晶氧化物半導體的種類來計算密度。
注意，氧化物半導體例如可以是包括非晶氧化物半導體、a-like OS、微晶氧化物半導體和CAAC-OS中的兩種以上的疊層膜。
雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺陷少)的氧化物半導體可以具有低載子密度。因此，將這樣的氧化物半導體稱為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體。CAAC-OS和nc-OS的雜質濃度和缺陷態密度比a-like OS和非晶氧化物半導體低。也就是說，CAAC-OS和nc-OS容易成為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體。因此，使用CAAC-OS或nc-OS的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(很少成為常開啟)。高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體的載子陷阱少。因此，使用CAAC-OS或nc-OS的電晶體電特性變動小且可靠性高。被氧化物半導體的載子陷阱俘獲的電荷需要很長時間才能被釋放，並且有時像固定電荷那樣動作。因此，使用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體的電晶體有時電特性不穩定。
〈成膜模型〉
下面對CAAC-OS和nc-OS的成膜模型的一個例子進行說明。
圖13A是示出利用濺射法形成CAAC-OS的狀況的沉積室內的示意圖。
靶材5130被黏合到底板上。在隔著底板與靶材5130相對的位置配置多個磁鐵。由該多個磁鐵產生磁場。利用磁鐵的磁場提高沉積速度的濺射法被稱為磁控濺射法。
靶材5130具有多晶結構，其中至少一個晶粒包括劈開面。
作為一個例子，對包含In-Ga-Zn氧化物的靶材5130的劈開面進行說明。圖14A示出靶材5130所包含的InGaZnO4結晶的結構。注意，圖14A示出使c軸朝上並從平行於b軸的方向觀察InGaZnO4結晶時的結構。
由圖14A可知，在靠近的兩個Ga-Zn-O層中，每個層中的氧原子彼此配置得很近。並且，藉由氧原子具有負電荷，靠近的兩個Ga-Zn-O層相互排斥。其結果，InGaZnO4結晶在靠近的兩個Ga-Zn-O層之間具有劈開面。
基板5120以與靶材5130相對的方式配置，其距離d(也稱為靶材與基板之間的距離(T-S間距離))為0.01m以上且1m以下，較佳為0.02m以上且0.5m以下。沉積室內幾乎被沉積氣體(例如，氧、氬或 包含5vol%以上的氧的混合氣體)充滿，並且沉積室內的壓力被控制為0.01Pa以上且100Pa以下，較佳為0.1Pa以上且10Pa以下。在此，藉由對靶材5130施加一定程度以上的電壓，開始放電且確認到電漿。由磁場在靶材5130附近形成高密度電漿區域。在高密度電漿區域中，因沉積氣體的離子化而產生離子5101。離子5101例如是氧的陽離子(O+)或氬的陽離子(Ar+)等。
離子5101由電場向靶材5130一側被加速而碰撞到靶材5130。此時，平板狀或顆粒狀的濺射粒子的顆粒5100a和顆粒5100b從劈開面剝離而濺出。注意，顆粒5100a和顆粒5100b的結構有時會因離子5101碰撞的衝擊而產生畸變。
顆粒5100a是具有三角形(例如正三角形)的平面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子。顆粒5100b是具有六角形(例如正六角形)的平面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子。注意，將顆粒5100a和顆粒5100b等平板狀或顆粒狀的濺射粒子總稱為顆粒5100。顆粒5100的平面的形狀不侷限於三角形或六角形。例如，有時為組合多個三角形的形狀。例如，還有時為組合兩個三角形(例如正三角形)的四角形(例如菱形)。
根據沉積氣體的種類等決定顆粒5100的厚度。顆粒5100的厚度較佳為均勻的，其理由在後面說明。另外，與厚度大的骰子狀相比，濺射粒子較佳為厚度小的顆粒狀。例如，顆粒5100的厚度為0.4nm以上且 1nm以下，較佳為0.6nm以上且0.8nm以下。另外，例如，顆粒5100的寬度為1nm以上且3nm以下，較佳為1.2nm以上且2.5nm以下。顆粒5100相當於在上述圖12中的(1)所說明的初始晶核。例如，在使離子5101碰撞包含In-Ga-Zn氧化物的靶材5130的情況下，如圖14B所示，包含Ga-Zn-O層、In-O層和Ga-Zn-O層的三個層的顆粒5100濺出來。注意，圖14C示出從平行於c軸的方向觀察顆粒5100時的結構。因此，可以將顆粒5100的結構稱為包含兩個Ga-Zn-O層(麵包片)和In-O層(餡)的奈米尺寸的三明治結構。
有時顆粒5100在穿過電漿時接收電荷，因此其側面帶負電或帶正電。顆粒5100在其側面具有氧原子，該氧原子有可能帶負電。如此，因側面帶相同極性的電荷而電荷相互排斥，從而可以維持平板形狀。當CAAC-OS是In-Ga-Zn氧化物時，與銦原子鍵合的氧原子有可能帶負電。或者，與銦原子、鎵原子或鋅原子鍵合的氧原子有可能帶負電。另外，有時顆粒5100在穿過電漿時與銦原子、鎵原子、鋅原子和氧原子等鍵合而生長。上述圖12中的(2)和(1)的尺寸的差異相當於電漿中的生長程度。在此，當基板5120的溫度為室溫左右時，顆粒5100不再繼續生長，因此成為nc-OS(參照圖13B)。由於能夠進行成膜的溫度為室溫左右，即使基板5120的面積大也能夠形成nc-OS。注意，為了使顆粒5100在電漿中生長，提高濺射法中的成膜功率是有效的。藉由提高 成膜功率，可以使顆粒5100的結構穩定。
如圖13A和圖13B所示，例如顆粒5100像風箏那樣在電漿中飛著，並輕飄飄地飛到基板5120上。由於顆粒5100帶有電荷，所以在它靠近其他顆粒5100已沉積的區域時產生斥力。在此，在基板5120的頂面產生平行於基板5120頂面的磁場(也稱為水平磁場)。另外，由於在基板5120與靶材5130之間有電位差，所以電流從基板5120向靶材5130流過。因此，顆粒5100在基板5120頂面受到由磁場和電流的作用引起的力量(勞侖茲力)。這可以由弗萊明左手定則得到解釋。
顆粒5100的質量比一個原子大。因此，為了在基板5120頂面移動，重要的是從外部施加某些力量。該力量之一有可能是由磁場和電流的作用產生的力量。為了增大施加到顆粒5100的力量，較佳為在基板5120頂面設置平行於基板5120頂面的磁場為10G以上，較佳為20G以上，更佳為30G以上，進一步較佳為50G以上的區域。或者，較佳為在基板5120頂面設置平行於基板5120頂面的磁場為垂直於基板5120頂面的磁場的1.5倍以上，較佳為2倍以上，更佳為3倍以上，進一步較佳為5倍以上的區域。
此時，藉由磁鐵與基板5120相對地移動或旋轉，基板5120頂面的水平磁場的方向不斷地變化。因此，在基板5120頂面，顆粒5100受到各種方向的力量而可以向各種方向移動。
另外，如圖13A所示，當基板5120被加熱時，顆粒5100與基板5120之間的由摩擦等引起的電阻小。其結果，顆粒5100在基板5120頂面下滑。顆粒5100的移動發生在使其平板面朝向基板5120的狀態下。然後，當顆粒5100到達已沉積的其他顆粒5100的側面時，它們的側面彼此鍵合。此時，顆粒5100的側面的氧原子脫離。CAAC-OS中的氧缺陷有時被所脫離的氧原子填補，因此形成缺陷態密度低的CAAC-OS。注意，基板5120的頂面溫度例如為100℃以上且低於500℃、150℃以上且低於450℃或170℃以上且低於400℃即可。也就是說，即使基板5120的面積大也能夠形成CAAC-OS。
另外，藉由在基板5120上加熱顆粒5100，原子重新排列，從而離子5101的碰撞所引起的結構畸變得到緩和。畸變得到緩和的顆粒5100幾乎成為單晶。由於顆粒5100幾乎成為單晶，即使顆粒5100在彼此鍵合之後被加熱也幾乎不會發生顆粒5100本身的伸縮。因此，不會發生顆粒5100之間的空隙擴大導致晶界等缺陷的形成而成為裂縫(crevasse)的情況。
CAAC-OS不是如一張平板的單晶氧化物半導體，而是具有如磚塊或塊體堆積起來那樣的顆粒5100(奈米晶)的集合體的排列的結構。另外，它們之間沒有晶界。因此，即使因成膜時的加熱、成膜後的加熱或彎曲等而發生CAAC-OS的收縮等變形，也能夠緩和局部應力或解除畸變。因此，這是適合具有撓性的半導體裝置的結 構。注意，nc-OS具有顆粒5100(奈米晶)無序地堆積起來那樣的排列。
當使離子碰撞靶材時，有時不僅是顆粒，氧化鋅等也濺出來。氧化鋅比顆粒輕，因此先到達基板5120的頂面。並且形成0.1nm以上且10nm以下、0.2nm以上且5nm以下或0.5nm以上且2nm以下的氧化鋅層5102。圖15A至圖15D示出剖面示意圖。
如圖15A所示，在氧化鋅層5102上沉積顆粒5105a和顆粒5105b。在此，顆粒5105a和顆粒5105b的側面彼此接觸。另外，顆粒5105c在沉積到顆粒5105b上後，在顆粒5105b上滑動。此外，在顆粒5105a的其他側面上，與氧化鋅一起從靶材濺出來的多個粒子5103因對基板5120的加熱而晶化，由此形成區域5105a1。注意，多個粒子5103有可能包含氧、鋅、銦和鎵等。
然後，如圖15B所示，區域5105a1與顆粒5105a變為一體而成為顆粒5105a2。另外，顆粒5105c的側面與顆粒5105b的其他側面接觸。
接著，如圖15C所示，顆粒5105d在沉積到顆粒5105a2上和顆粒5105b上後，在顆粒5105a2上和顆粒5105b上滑動。另外，顆粒5105e在氧化鋅層5102上向顆粒5105c的其他側面滑動。
然後，如圖15D所示，顆粒5105d的側面與顆粒5105a2的側面接觸。另外，顆粒5105e的側面與顆粒5105c的其他側面接觸。此外，在顆粒5105d的其他側 面上，與氧化鋅一起從靶材濺出來的多個粒子5103因基板5120的加熱而晶化，由此形成區域5105d1。
如上所述，藉由所沉積的顆粒彼此接觸，並且在顆粒的側面發生生長，在基板5120上形成CAAC-OS。因此，CAAC-OS的顆粒的每一個都比nc-OS的顆粒大。上述圖12中的(3)和(2)的尺寸的差異相當於沉積之後的生長程度。
當顆粒5100之間的空隙極小時，有時形成有一個大顆粒。大顆粒具有單晶結構。例如，從頂面看來大顆粒的尺寸有時為10nm以上且200nm以下、15nm以上且100nm以下或20nm以上且50nm以下。因此，當電晶體的通道形成區域比大顆粒小時，可以將具有單晶結構的區域用作通道形成區域。另外，當顆粒變大時，有時可以將具有單晶結構的區域用作電晶體的通道形成區域、源極區域和汲極區域。
如此，藉由電晶體的通道形成區域等形成在具有單晶結構的區域中，有時可以提高電晶體的頻率特性。
如上述模型那樣，可以認為顆粒5100沉積到基板5120上。因此，可知即使被形成面不具有結晶結構，也能夠形成CAAC-OS，這是與磊晶生長不同的。例如，即使基板5120的頂面(被形成面)結構為非晶結構(例如非晶氧化矽)，也能夠形成CAAC-OS。
另外，可知即使作為被形成面的基板5120頂 面具有凹凸，在CAAC-OS中顆粒5100也根據基板5120頂面的形狀排列。例如，當基板5120的頂面在原子級別上平坦時，顆粒5100以使其平行於ab面的平板面朝下的方式排列。當顆粒5100的厚度均勻時，形成厚度均勻、平坦且結晶性高的層。並且，藉由層疊n個(n是自然數)該層，可以得到CAAC-OS。
另一方面，在基板5120的頂面具有凹凸的情況下，CAAC-OS也具有顆粒5100沿凹凸排列的層層疊為n個(n是自然數)層的結構。由於基板5120具有凹凸，在CAAC-OS中有時容易在顆粒5100之間產生空隙。注意，由於在顆粒5100之間產生分子間力，所以即使有凹凸，顆粒也以儘可能地減小它們之間的空隙的方式排列。因此，即使有凹凸也可以得到結晶性高的CAAC-OS。
因此，CAAC-OS不需要雷射晶化，並且在大面積的玻璃基板等上也能夠均勻地進行成膜。
因為根據這樣的模型形成CAAC-OS，所以濺射粒子較佳為厚度小的顆粒狀。注意，當濺射粒子為厚度大的骰子狀時，朝向基板5120上的面不固定，所以有時不能使厚度或結晶的配向均勻。
根據上述成膜模型，即使在具有非晶結構的被形成面上也可以形成結晶性高的CAAC-OS。
實施方式5
在本實施方式中，參照圖16A至圖16D說明能夠應 用本發明的一個實施方式的顯示裝置的電子裝置的一個例子。
作為應用顯示裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。圖16A至圖16D示出這些電子裝置的具體例子。
圖16A示出一種可攜式遊戲機，該可攜式遊戲機包括外殼7101、外殼7102、顯示部7103、顯示部7104、麥克風7105、揚聲器7106、操作鍵7107以及觸控筆7108等。根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可用於顯示部7103或顯示部7104。藉由對顯示部7103或顯示部7104使用根據本發明的一個實施方式的顯示裝置，可以提供一種使用者友好且不容易發生品質低下的可攜式遊戲機。注意，雖然圖16A所示的可攜式遊戲機包括兩個顯示部亦即顯示部7103和顯示部7104，但是可攜式遊戲機所包括的顯示部的數量不限於兩個。
圖16B示出一種智慧手錶，包括外殼7302、顯示部7304、操作按鈕7311、7312、連接端子7313、腕帶7321、錶帶扣7322等。根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可用於顯示部7304。
圖16C示出一種可攜式資訊終端，包括安裝於外殼7501中的顯示部7502、操作按鈕7503、外部連接 埠7504、揚聲器7505、麥克風7506等。根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可用於顯示部7502。
圖16D示出一種攝影機，包括第一外殼7701、第二外殼7702、顯示部7703、操作鍵7704、透鏡7705、連接部7706等。操作鍵7704及透鏡7705被設置在第一外殼7701中，顯示部7703被設置在第二外殼7702中。並且，第一外殼7701和第二外殼7702由連接部7706連接，第一外殼7701和第二外殼7702之間的角度可以由連接部7706改變。顯示部7703所顯示的影像也可以根據連接部7706所形成的第一外殼7701和第二外殼7702之間的角度切換。根據本發明的一個實施方式的顯示裝置可用於顯示部7703。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
101‧‧‧基板
102‧‧‧元件區域
103‧‧‧顯示元件
105‧‧‧黏合層
107‧‧‧顯示元件
109‧‧‧基板
113‧‧‧元件層
117‧‧‧元件層
121‧‧‧電晶體層
131‧‧‧下部電極
133‧‧‧EL層
135‧‧‧上部電極
141‧‧‧絕緣膜
171‧‧‧電極層
173‧‧‧高分子分散型液晶層
175‧‧‧電極層
181‧‧‧彩色層
183‧‧‧遮光層
191‧‧‧電晶體層

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，包括：第一顯示元件；以及第二顯示元件，其中，該第一顯示元件能夠發射光，該第二顯示元件具有能夠使光透射的第一狀態或能夠使光散射的第二狀態；並且，該第二顯示元件在該第一顯示元件的發射光之側與該第一顯示元件重疊。
  2. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，還包括驅動裝置，其中在該顯示裝置被使用的照度小於預定的照度時，將第一影像信號從該驅動裝置供應到該第一顯示元件，並且在該顯示裝置被使用的照度為該預定的照度以上時，將第二影像信號從該驅動裝置供應到該第二顯示元件。
  3. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，還包括彩色層，其中該第二顯示元件在該彩色層與該第一顯示元件之間。
  4. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該第一顯示元件包括包含發光性有機化合物的層，並且該第二顯示元件包括包含高分子分散型液晶的 層。
  5. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，還包括：第一電晶體，與該第一顯示元件電連接；以及第二電晶體，與該第二顯示元件電連接，其中該第一電晶體和該第二電晶體都包括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導體層。
  6. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該第一顯示元件與該第二顯示元件藉由黏合層互相貼合。
  7. 一種顯示裝置，包括：多個第一顯示元件；以及多個第二顯示元件，其中，該多個第一顯示元件能夠發射光，該多個第二顯示元件中的每一個分別具有能夠使光透射的第一狀態或能夠使光散射的第二狀態；該多個第二顯示元件中的一個在該多個第一顯示元件中的一個的發射光之側與該多個第一顯示元件中的該一個重疊，並且，該多個第一顯示元件及該多個第二顯示元件都在顯示區域中被配置為矩陣狀。
  8. 根據申請專利範圍第7項之顯示裝置，還包括驅動裝置，其中在該顯示裝置被使用的照度小於預定的照度時，將第一影像信號從該驅動裝置供應到該多個第一顯示元件 中的該一個，並且在該顯示裝置被使用的照度為該預定的照度以上時，將第二影像信號從該驅動裝置供應到該多個第二顯示元件中的該一個。
  9. 根據申請專利範圍第7項之顯示裝置，還包括彩色層，其中該多個第二顯示元件中的該一個在該彩色層與該多個第一顯示元件中的該一個之間。
  10. 根據申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中該多個第一顯示元件中的該一個包括包含發光性有機化合物的層，並且該多個第二顯示元件中的該一個包括包含高分子分散型液晶的層。
  11. 根據申請專利範圍第7項之顯示裝置，還包括：第一電晶體，與該多個第一顯示元件中的該一個電連接；以及第二電晶體，與該多個第二顯示元件中的該一個電連接，其中該第一電晶體和該第二電晶體都包括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導體層。
  12. 根據申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中該多個第一顯示元件與該多個第二顯示元件藉由黏合層互相貼合。
  13. 一種顯示裝置，包括： 光檢測器；驅動裝置；第一顯示元件；以及第二顯示元件，其中，該第一顯示元件能夠發射光，該光檢測器能夠檢測該顯示裝置的使用環境的照度，該驅動裝置能夠在該光檢測器所檢測出的該照度小於預定的照度時將第一影像信號供應到該第一顯示元件並將信號供應到該第二顯示元件以使光透射，該驅動裝置能夠在該光檢測器所檢測出的該照度為該預定的照度以上時將第二影像信號供應到該第二顯示元件，該第二顯示元件具有能夠使光透射的第一狀態或能夠使光散射的第二狀態，並且，該第二顯示元件在該第一顯示元件的發射光之側與該第一顯示元件重疊。
  14. 根據申請專利範圍第13項之顯示裝置，還包括彩色層，其中該第二顯示元件在該彩色層與該第一顯示元件之間。
  15. 根據申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中該第一顯示元件包括包含發光性有機化合物的層，並且該第二顯示元件包括包含高分子分散型液晶的 層。
  16. 根據申請專利範圍第13項之顯示裝置，還包括：第一電晶體，與該第一顯示元件電連接；以及第二電晶體，與該第二顯示元件電連接，其中該第一電晶體和該第二電晶體都包括包含銦、鎵及鋅的氧化物半導體層。
  17. 根據申請專利範圍第13項之顯示裝置，其中該第一顯示元件與該第二顯示元件藉由黏合層互相貼合。
  18. 一種顯示裝置的驅動方法，包括：獲取照度資料的第一步驟；將第一影像信號供應到第一顯示元件並將信號供應到第二顯示元件以使光透射的第二步驟；以及使第一顯示元件關閉並將第二影像信號供應到該第二顯示元件的第三步驟，其中，當在該第一步驟中該照度資料包含小於預定的照度的資料的時，在進行該第一步驟後進行該第二步驟，並且，當在該第一步驟中該照度資料包含該預定的照度以上的資料時，在進行該第一步驟後進行該第三步驟。
  19. 根據申請專利範圍第18項之驅動方法，其中該第二顯示元件具有能夠使光透射的第一狀態或能夠使光散射的第二狀態，並且該第二顯示元件在該第一顯示元件的發射光之側 與該第一顯示元件重疊。
  20. 根據申請專利範圍第18項之驅動方法，其中該第一顯示元件包括包含發光性有機化合物的層，並且該第二顯示元件包括包含高分子分散型液晶的層。
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