WO2018197986A1

WO2018197986A1 - 光モジュール、又は電子機器

Info

Publication number: WO2018197986A1
Application number: PCT/IB2018/052613
Authority: WO
Inventors: 福留貴浩; 森英典; 松本裕功
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-11-01
Also published as: JP7178990B2; US20200167015A1; JPWO2018197986A1; US11740739B2

Abstract

要約書新規な光モジュールを用いた電子機器を提供する。第１の発光素子と、光学変換素子と、第１の受光素子と、を有する光モジュールであって、第１の発光素子は、複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有している。また、光学変換素子は、第１の光学フィルタを有している。発光ダイオードは、第１の光を射出し、蛍光体は、第１の光により励起されることで第２の光を射出することができる。第１の光学フィルタは、第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成することができる。第１の受光素子は、第３の光を検出する機能を有し、第１の受光素子は、第１の発光素子と第１の受光素子とを結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとして機能する。さらに、光モジュールで生成された第２の光は、表示装置の光源として機能することができる。

Description

光モジュール、又は電子機器

　本発明の一態様は、光モジュール、又は電子機器に関する。

　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、又は、製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、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、又はそれらの製造方法に関する。

　なお、本明細書等において、半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる素子、回路、又は装置等を指す。一例としては、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子は半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路は、半導体装置である。また別の一例としては、半導体素子を有する回路を備えた装置は、半導体装置である。

　スマートフォン、タブレット、電子ブック、及びデジタルサイネージ等の電子機器が普及している。スマートフォン、タブレット、電子ブック、及びデジタルサイネージ等の電子機器は、利用する環境の明るさに適した表示をすることが求められている。さらに、タブレット、電子ブック、及びデジタルサイネージ等では、長時間使用できることが求められている。

　電子機器が有する表示装置は、自然光や室内照明光など、十分な明るさの外光がある環境では外光を利用する表示を行うことが好ましい。表示装置は、十分な明るさの外光を得られない環境では透過性表示素子又は発光素子を利用する表示を行うことが好ましい。表示装置は、電子機器が使用される環境に応じた駆動による低電力化が提案されている。

　さらに、表示装置は、タッチパネルを有していることが好ましい。利用者は、タッチパネルを介して電子機器が有するプログラムを起動することができる。例えば、特許文献１では、光学式タッチパネルを有する表示装置が開示されている。

　透過型表示素子を有する表示装置は、光源から与えられた光を透過して表示を行うことが知られている。光源には、冷陰極管、又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などを含むバックライトユニットが用いられている。例えば、特許文献２では、近紫外光を発光する発光ダイオードの光エネルギーによって蛍光体が励起することで白色光を得る発光装置が開示されている。近紫外光によって励起されることで、赤色を発光する蛍光体は、７００ｎｍ以上の波長域でピークを含むことが開示されている。

特開２０１３−９２８９３号公報特開２００５−２９４２８８号公報

　電子機器が大型化すると、タッチパネルの時定数（配線抵抗、寄生容量など）が大きくなる。タッチ検出精度は、時定数が大きくなることでＳＮ比が低下する問題がある。さらに、時定数の増大は、タッチパネルの駆動周波数を低下させる。したがって、時定数が増大すると、タッチパネルの応答精度が低下するという問題が起こる。

　外光を利用して表示を行う方法の一つが反射型液晶表示装置を用いることである。反射型液晶表示装置は、バックライトユニットを必要としないため消費電力が小さいが、明るい外光が得られる場所でないと良好な表示を行えないという課題がある。透過型液晶表示装置は、バックライトユニットから光を与えられることで良好な表示を行うことができるが、バックライトユニットが大きな電力を消費するという課題がある。

　上記問題に鑑み、本発明の一態様は、新規な構成の電子機器を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な光学式タッチセンサを提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することを課題の一とする。

　なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

　なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。

　本発明の一態様は、第１の発光素子と、第１の光学変換素子と、第１の受光素子と、を有する光モジュールであって、第１の発光素子は、複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、第１の光学変換素子は、第１の光学フィルタを有し、発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、複数の蛍光体は、第１の光により励起されることで第２の光を射出し、第１の光学フィルタは、第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、第２の光は、光源としての機能を有し、第１の受光素子は、第３の光を検出する機能を有し、第１の受光素子は、第１の発光素子と第１の受光素子とを結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を有することを特徴とする光モジュールである。

　本発明の一態様の電子機器は、光モジュールと、筐体と、表示装置と、を有し、筐体は、第１の開口部と、第２の開口部と、第３の開口部と、を有し、表示装置は、第１の表示領域を有し、第１の表示領域は、第１の開口部と重なるように配置され、光モジュールは、第１の発光素子と、第１の光学変換素子と、第１の受光素子と、を有し、第１の発光素子は、複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、第１の光学変換素子は、第１の光学フィルタを有し、発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、複数の蛍光体は、第１の光により励起されることで第２の光を射出し、第１の光学フィルタは、第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、第２の光は、第１の表示領域を表示するための光源の機能を有し、第２の開口部は、第３の光を射出するための第１の導光路の機能を有し、第３の開口部は、第３の光が入射するための第２の導光路の機能を有し、第１の表示領域の上方を通過する第３の光は、第２の開口部から第３の開口部に到達する機能を有し、第１の受光素子は、第１の発光素子と、第１の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能することを特徴とする電子機器である。

　上記構成において、表示装置は、反射型液晶素子を有し、第１の光学変換素子は、さらに、第２の光学フィルタを有し、第２の光学フィルタは、第２の光から６８０ｎｍ以下の波長域の第４の光を生成する機能を有し、第４の光は、表示装置に与えられ、反射型液晶素子は、第４の光を反射することで第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、表示装置は、透過型液晶素子を有し、透過型液晶素子は、第４の光を透過させることで第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、透過型液晶素子は、第２の光を透過させることで第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器が好ましい。

　本発明の一態様の電子機器は、光モジュールと、筐体と、表示装置と、を有し、筐体は、第１の開口部乃至第６の開口部を有し、表示装置は、第１の表示領域と、第２の表示領域と、を有し、第１の表示領域は、第１の開口部と重なるように配置され、第２の表示領域は、第４の開口部と重なるように配置され、第１の開口部と、第４の開口部とは、重なるように配置され、光モジュールは、第１の発光素子、第２の発光素子、第１の光学変換素子、第２の光学変換素子、第１の受光素子、及び第２の受光素子を有し、第１の発光素子および第２の発光素子は、それぞれが複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、第１の光学変換素子および第２の光学変換素子は、それぞれが第１の光学フィルタを有し、発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、複数の蛍光体は、第１の光により励起されることで第２の光を射出し、第１の光学変換素子が有する第１の光学フィルタは、前記第１の発光素子が発する第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、第２の光学変換素子が有する第１の光学フィルタは、前記第２の発光素子が発する第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第４の光を生成する機能を有し、第２の光は、第１の表示領域と第２の表示領域において表示を行うための光源の機能を有し、第１の受光素子は、第１の発光素子が射出する第３の光を検出する機能を有し、第２の受光素子は、第２の発光素子が射出する第４の光を検出する機能を有し、第２の開口部は、第３の光を射出するための第１の導光路の機能を有し、第３の開口部は、第３の光が入射するための第２の導光路の機能を有し、第１の表示領域の上方を通過する第３の光は、第２の開口部から第３の開口部に到達する機能を有し、第１の受光素子は、第１の発光素子と、第１の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を有し、第５の開口部は、第４の光を射出するための第３の導光路の機能を有し、第６の開口部は、第４の光を入射するための第４の導光路の機能を有し、第２の表示領域の上方を通過する第４の光は、第５の開口部から第６の開口部に到達する機能を有し、第２の受光素子は、第２の発光素子と、第２の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を特徴とする電子機器である。

　上記構成において、表示装置は、透過型液晶素子を有し、第２の光は、第１の表示領域と第２の表示領域において表示を行うための光源の機能を有し、第１の表示領域は、第１の方向に第１の画像を表示し、第２の表示領域は、第２の方向に第２の画像を表示し、第１の画像は、第２の画像と異なることを特徴とする電子機器。

　上記構成において、表示装置は、第３の発光素子を有し、第３の発光素子は、前記第１の表示領域と前記第２の表示領域において表示を行うための光源の機能を有し、第１の表示領域は、第１の方向に第１の画像を表示し、第２の表示領域は、第２の方向に第２の画像を表示し、第１の画像は、第２の画像と鏡像対称に表示されることを特徴とする電子機器。

　上記構成において、筐体は、さらに第７の開口部を有し、第７の開口部は、第２の光又は第４の光を照明として射出する機能を有することを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、発光ダイオードは、近紫外光を発光する機能を有し、発光ダイオードは、蛍光体を励起することで６８０ｎｍより長い波長域のいずれか一の波長の発光強度が波長域５５０ｎｍ乃至５６０ｎｍの発光強度の平均値より大きな光を発光し、複数の蛍光体は、発光ダイオードによって励起されることで６８０ｎｍ以下の波長を有する白色光を射出することを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、第３の発光素子は、ＬＥＤを有することを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、第３の発光素子は、ＯＬＥＤを有することを特徴とする電子機器が好ましい。

　上記構成において、表示装置は、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する電子機器が好ましい。

　上記構成において、表示装置は、８Ｋ解像度以上の解像度を有することを特徴とする電子機器が好ましい。

　本発明の一態様は、新規な構成の電子機器を提供することができる。又は、本発明の一態様は、新規な光学式タッチセンサを提供することができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することができる。

　なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。したがって本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。

（Ａ）電子機器を説明する図。（Ｂ）電子機器の構成を説明する断面図。（Ａ）電子機器の構成を説明する断面図。（Ｂ）光モジュールを説明する構成図。光モジュールを説明する構成図。（Ａ）電子機器の構成を説明する断面図。（Ｂ）光モジュールを説明する構成図。（Ａ）電子機器の構成を説明する断面図。（Ｂ）光モジュールを説明する構成図。電子機器を説明する図。（Ａ）電子機器の構成を説明する断面図。（Ｂ）表示装置の構成を説明する図。表示装置の構成を説明する図。表示装置の構成を説明する図。表示装置の構成を説明する図。表示装置の構成を説明する図。表示装置の構成を説明する図。トランジスタの構成を説明する図。レーザ照射方法及びレーザ結晶化装置を説明する図。レーザ照射方法を説明する図。電子機器を説明する図。電子機器を説明する図。

　実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

　また、図面などにおいて示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面などに開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理により層やレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、発明の理解を容易とするため、図に反映しないことがある。

　また、特に上面図（「平面図」ともいう。）や斜視図などにおいて、発明の理解を容易とするため、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。また、一部の隠れ線などの記載を省略する場合がある。

　本明細書等において、「第１」、「第２」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順又は積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において付された序数詞と、特許請求の範囲において付された序数詞が異なる場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。

　また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって設けられている場合なども含む。

　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、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）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、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、エンハンスメント型（ノーマリーオフ型）の電界効果トランジスタとする。また、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、ｎチャネル型のトランジスタとする。よって、そのしきい値電圧（「Ｖｔｈ」ともいう。）は、特に断りがない場合、０Ｖよりも大きいものとする。

　なお、本明細書等において、バックゲートを有するトランジスタのＶｔｈとは、特に断りがない場合、バックゲートの電位をソース又はゲートと同電位としたときのＶｔｈをいう。

　また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ソースを基準とした時のゲートとソースの間の電位差（以下、「Ｖｇ」ともいう。）がしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、Ｖｇがしきい値電圧（以下、「Ｖｔｈ」ともいう。）よりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。

　上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。

　また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。

　なお、電圧とは２点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー（電気的な位置エネルギー）のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位（例えば接地電位）との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。

　また、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又は文章に記載されているものとする。

　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。よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。

　なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上又は直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して設けられている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。

　また、本明細書において、「平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」及び「直交」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。

　なお、本明細書等において、計数値及び計量値に関して「同一」、「同じ」、「等しい」又は「均一」（これらの同意語を含む）などと言う場合は、明示されている場合を除き、プラスマイナス２０％の誤差を含むものとする。

（実施の形態１）
　本実施の形態では、新規な光モジュールを用いた電子機器について、図１乃至図６を用いて説明する。

　図１（Ａ）及び（Ｂ）は、電子機器１００を示している。図１（Ａ）は、電子機器１００の上面図であり、図１（Ｂ）は、電子機器１００がＸ−Ｘ’で切断された断面図である。電子機器１００は、光モジュール１２０、筐体１１２、プリント基板１１６、及び表示装置１３０を有している。

　筐体１１２は、筐体１１２ａと、筐体１１２ｂとを有している。筐体１１２ａは、開口部１１１、開口部１１１ａ、及び開口部１１１ｂを有している。図１（Ａ）は、電子機器１００の上面図のため、筐体１１２ａが示されている。表示装置１３０は、光学層１１７、ＴＦＴ層１１８、及び偏光層１１９を有している。

　光モジュール１２０は、導光路１１３ａ、導光路１１３ｂ、発光素子１１４、受光素子１１５、光学変換素子１２０ａ、光学変換素子１２０ｂ、光学変換素子１２０ｃ、ミラーＭ１、ミラーＭ２、ミラーＭ３、及びミラーＭ４を有している。プリント基板１１６には、発光素子１１４、受光素子１１５、及び表示装置１３０の制御ＩＣなどが実装されていることが好ましい。また、表示装置１３０の表示面１３０ａは、開口部１１１と重なるように配置されることが好ましい。また、開口部１１１ａは、開口部１１１ｂと対をなす位置に配置されていることが好ましい。筐体１１２ａは、導光路１１３ａ及び導光路１１３ｂを含む構成でもよい。

　発光素子は、発光ダイオードと、複数の蛍光体と、を有している。発光ダイオードが射出する光が複数の蛍光体を励起することで白色光を射出することが知られている。発光ダイオードが射出する光によって励起された蛍光体が射出する白色光は、６８０ｎｍより長い波長域のいずれか一の波長の発光強度が、波長域５５０ｎｍ乃至５６０ｎｍの発光強度の平均強度より大きいことが好ましい。一例として、特許文献２（特開２００５−２９４２８８号公報）では、近紫外光の発光ダイオードが複数の蛍光体を励起し、励起された複数の蛍光体が白色光を射出する発光素子が開示されている。

　光Ｌ１は、発光ダイオードによって励起される蛍光体が射出する白色光であり、６８０ｎｍより長い波長成分を含んでいる。なお、６８０ｎｍより長い波長域を有する光は、最大視感度に対して約１０００分の１以下の発光強度で認識されるため、多くの人には認識されない波長域の光であることが知られている。

　光Ｌ１は、導光路１１３ａ内に配置された光学変換素子１２０ａ及び光学変換素子１２０ｂを通過することで、光Ｌ２及び光Ｌ３に分光される。光Ｌ２は、６８０ｎｍより長い波長成分を含む近赤外光である。光Ｌ３は、６８０ｎｍ以下の波長成分を含む白色光である。

　発光素子１１４及び受光素子１１５は、表示装置１３０と重なるように配置されたプリント基板１１６に配置されることが好ましい。プリント基板１１６は、表示面１３０ａと筐体１１２ｂの間に配置されていることが好ましい。光Ｌ１の進行方向は、導光路１１３ａ及び導光路１１３ｂ内に配置されたミラーＭ１乃至ミラーＭ４によって制御することができる。よって、受光素子１１５は、発光素子１１４から射出する光を受光することができる。

　ミラーＭ１は、光Ｌ１の進行方向を９０度変えることができる。次に、光Ｌ１は、光学変換素子１２０ａによって光Ｌ１と光Ｌ３とが分光される。光Ｌ１は、さらに直進しミラーＭ２によって進行方向を９０度変えることができる。光Ｌ１は、光学変換素子１２０ｂによって６８０ｎｍより長い波長成分を含む光Ｌ２に分光される。

　光Ｌ１は、光学変換素子１２０ａが有するミラーによって進行方向を９０度変えることができる。光Ｌ１は、光学変換素子１２０ａが有する光学フィルタによって６８０ｎｍ以下の波長成分を含む光Ｌ３に分光される。光Ｌ３は、表示装置に与えられ、表示装置の光源として利用することができる。

　光Ｌ２は、開口部１１１ａから表示面１３０ａと平行に射出される。光Ｌ２は、表示面１３０ａの上方を通過し、開口部１１１ｂに入射する。開口部１１１ｂに入射する光Ｌ２は、ミラーＭ３によって進行方向を９０度変えられる。さらに光Ｌ２は、ミラーＭ４によって進行方向を９０度変えられ受光素子１１５に与えられる。よって、受光素子１１５は、光Ｌ２の受光の有無を検出することができる。

　光学変換素子１２０ｂは、ミラーＭ２と開口部１１１ａとの間に配置されることが好ましい。また、光学変換素子１２０ｃは、開口部１１１ｂとミラーＭ３との間に配置されることが好ましい。光学変換素子１２０ｂ及び光学変換素子１２０ｃは、光Ｌ２に求められる波長域の光のみを透過させることで、それ以外の波長域の光（例えば、外光など）を除去することができる。

　図２では、光モジュール１２０の説明をする。図２（Ａ）では、図１（Ｂ）の筐体１１２ａ及び筐体１１２ｂの表示を省略している。図２（Ｂ）では、光学変換素子１２０ａが透光性を有する基板１２３、ミラーＨＭ、及び光学フィルタＦ_ＩＲＣを有し、光学変換素子１２０ｂは、光学フィルタＦ_ＩＲを有する例を示している。また、光学変換素子１２０ｂは、開口部１１１ａの近傍に配置されていることが好ましい。ただし、光学変換素子１２０ｂは、必ずしも設けなくてもよい。

　まず、図２（Ｂ）の表示装置１３０について説明する。表示装置１３０は、一例として、半透過型液晶表示装置の構成を有している。半透過型液晶表示装置は、外光の明るさに応じて表示の輝度が変化するため視認性に優れている。特に太陽光の下では、視認性が優れた特徴を有している。外光が十分でない屋内、夕方、夜間等の屋外、又は蛍光灯の下では、透過光による表示を行うことで視認性の低下を抑えることができる。ただし、半透過型液晶表示装置では、反射光を用いて表示するために開口率が小さくなるため十分な輝度で表示することが難しい。なお、反射光を用いて表示するとき、又は透過光を用いて表示するときの表示素子は、液晶素子を用いることが好ましい。ただし、表示装置１３０は、透過型液晶表示装置でもよい。

　表示装置１３０は、光学層１１７、ＴＦＴ層１１８、偏光層１１９を有している。光学層１１７は、反射層１１７ａ、導光層１１７ｂ、及び拡散層１１７ｃを有している。ＴＦＴ層１１８は、ＴＦＴ層１１８ａ、液晶層１１８ｂ、及びＣＦ層１１８ｃを有している。なお、異なる例として、拡散層１１７ｃとＴＦＴ層１１８ａとの間に、偏光層１１９ａ（図中では表記せず）を設けてもよい。

　例えば、ＴＮモードの液晶表示装置では、複数の偏光板を設けることが知られている。したがって、偏光層１１９は、表示装置の表示モードによって最適な必要数が選択されることが好ましい。また液晶表示装置の駆動方法は、ＴＮモードに限らず、ＦＦＳモード、ＶＡモード、ＯＣＢモード等の公知の駆動方法を適用することができる。

　図２（Ｂ）では、光モジュール１２０の光を射出する側について説明する。ただし、説明を簡略化するために導光路１１３ａは非表示とする。また、光モジュール１２０の光を受光する側については、図２（Ａ）を用いて説明する。

　光モジュール１２０の光を射出する側は、発光素子１１４、光学変換素子１２０ａ、光学変換素子１２０ｂ、ミラーＭ１、ミラーＭ２、及びレンズ１２４を有している。発光素子１１４は、発光ダイオード１２１、蛍光体１２２ａ、蛍光体１２２ｂ、及び蛍光体１２２ｃを有している。蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃは、励起されるとそれぞれが異なる波長の光を射出する機能を有していることが好ましい。

　光モジュール１２０の光を受光する側は、受光素子１１５、光学変換素子１２０ｃ、ミラーＭ３、及びミラーＭ４を有している。

　それぞれの蛍光体から射出される異なる波長の光は、合成されることによって白色光となるように、蛍光体の大きさが調整されることが好ましい。また、合成された白色光は、色ムラが発生しないように、蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃを配置することが好ましい。一例として、蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃは、タイル状に配置することができる。

　図２（Ａ）で示すように、光Ｌ１は、ミラーＭ１乃至ミラーＭ４によって進行方向が制御される。ミラーＭ１乃至ミラーＭ４は光Ｌ１が受光素子に入射するように配置されることが好ましい。図２（Ａ）では、光の入射方向に対して４５度の角度で配置されたミラーＭ１乃至ミラーＭ４によって光の進行方向が制御されている。光学変換素子１２０ａは、ミラーＭ１とミラーＭ２と間に配置されていることが好ましい。

　光学変換素子１２０ａが有する基板１２３は、ミラーＨＭによって５０％の面積が光Ｌ１を反射する光学特性を有している。基板１２３は、光Ｌ１の入射方向に対して４５度の角度で配置されることが好ましい。また、基板１２３の残り５０％の面積は、光Ｌ１を透過する光学特性を有している。ミラーＨＭは、反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）のいずれかを主成分とする金属膜で形成されていることが好ましい。

　図２（Ｂ）では、説明を簡単にするため等間隔に配置されたミラーＨＭによって５０％の面積が光Ｌ１を反射し、残り５０％の面積が透過して直進する例を示している。ミラーＨＭは、タイル状に交互に並べてもよいし、ストライプ状に交互に配置してもよい。

　ミラーＨＭは、基板１２３の光Ｌ１が入射する側と反対側に配置されていることが好ましい。入射する光Ｌ１の反射面は、基板１２３と、ミラーＨＭとが密着することによって形成されることが好ましい。密着とは、反射面が均一な状態でミラーＨＭが基板１２３の上に空間や隙間がなく形成されている状態を示している。このような構成において、ミラーＨＭの酸化等の影響により反射面の反射率が低下するのを防ぐことができる。また、ミラーＭ１乃至ミラーＭ４は、光Ｌ１が入射する側と反対側に反射面が配置されていることが好ましい。

　基板１２３に入射する光Ｌ１は、ミラーＨＭが配置された５０％の面積で光が反射され光学フィルタＦ_ＩＲＣに与えられる。光学フィルタＦ_ＩＲＣは、６８０ｎｍ以下の波長域の光Ｌ３を透過させることができる。したがって、光Ｌ３は、６８０ｎｍ以下の波長域の白色光になる。光Ｌ３は、レンズ１２４によって集光され導光層１１７ｂに与えられ、表示装置の透過光の光源として機能することができる。ミラーＨＭが配置された５０％の面積が光を反射する例を示しているが、光Ｌ１がミラーＨＭによって反射する面積は５０％に限定されない。表示装置は、光源として必要な光量に応じて反射する面積が設定されることが好ましい。ただし、表示装置の光源として６８０ｎｍより長い波長成分を含んでもよいときは、光学フィルタＦ_ＩＲＣを設けなくてもよい。

　次に、光Ｌ２を受光する側について図２（Ａ）を用いて説明する。開口部１１１ｂには、光Ｌ２以外にも外光が入射することがある。よって、光学変換素子１２０ｃは、開口部１１１ｂから入射する光から６８０ｎｍ以下の波長域の光を除去する機能を有していることが好ましい。したがって、光学変換素子１２０ｃは、光学フィルタＦ_ＩＲを有していることが好ましい。また、光学変換素子１２０ｃは、開口部１１１ｂの近傍に配置されていることが好ましい。

　光Ｌ２を用いることで、表示面１３０ａ上の光路を遮断する障害物を検出することができる。さらに詳細に説明すると、電子機器１００は、利用者が表示面１３０ａを指又はスタイラスなどの道具を用いて触れることで光Ｌ２の光路が遮断され、受光素子１１５が光Ｌ２を検出できなくなる。つまり、光モジュール１２０は、同じ発光素子１１４を用いて、表示装置の光源として光Ｌ３を与える機能と、光学式タッチ検出を可能とする光Ｌ２を与える機能とを実現している。

　表示装置１３０は、太陽光などの強い外光の下で使用されるとき外光を主の光源として表示を行うことができる。また、夕方、夜間、屋内などの外光の強さが十分でないときは、光Ｌ３を主の光源として表示をすることができる。さらに光Ｌ２を用いてタッチ検出を行うことができる。電子機器１００は、光学式タッチ検出用光源と、表示装置１３０の光源とを一つの光源から得ることができる。したがって、電子機器１００は、使用される環境によらず消費電力を低減することができる。

　また、表示装置１３０は、表示装置１３０が大型化することで配線抵抗及び寄生容量が大きくなり時定数が増大する。静電容量方式、又は抵抗膜方式のタッチセンサでは、時定数の増大により検出信号が小さくなる問題がある。つまり時定数の増大は、ＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）を低下させる。ただし、光学式タッチ検出であれば、表示装置１３０が大型化してもＳＮ比の低下を抑えることができる。

　図３では、図２と異なる光モジュール１２０について示す。図３では、光学フィルタＦ_ＩＲＣ及び光学フィルタＦ_ＩＲが複数の蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃを備えた例を示している。

　発光素子１１４は、発光ダイオード１２１を有し、近紫外の波長成分を有する光Ｌ０を射出する。光Ｌ０は、ミラーＭ１及び光学変換素子１２０ａのミラーＨＭで光の進行方向が制御され、光学フィルタＦ_ＩＲＣに与えられる。光Ｌ０は、蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃを励起することができる。励起された蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃは、光Ｌ１を射出する。光学フィルタＦ_ＩＲＣは、光Ｌ１の６８０ｎｍより長い波長の光を遮断し、６８０ｎｍ以下の波長域の光Ｌ３を射出することができる。光Ｌ３は、レンズ１２４に与えられ、レンズ１２４によって集光された光は、表示装置１３０の光源として機能することができる。

　また、光Ｌ０は、ミラーＭ１、及びミラーＭ２で光の進行方向が制御され光学フィルタＦ_ＩＲに与えられる。光Ｌ０は、光学変換素子１２０ｂが有するそれぞれの蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃを励起することができる。励起された蛍光体１２２ａ乃至蛍光体１２２ｃは、光Ｌ１を射出する。光学フィルタＦ_ＩＲは、６８０ｎｍ以下の光を遮断し、６８０ｎｍより長い波長域の光Ｌ２を射出することができる。

　光モジュール１２０の光を受光する側については、既に図２で説明されているため省略する。

　光学フィルタＦ_ＩＲＣ及び光学フィルタＦ_ＩＲが、複数の蛍光体１２２ａ乃至１２２ｃを備えることで、ミラーＭ１、ミラーＭ２、及び基板１２３の材質による光吸収の影響による光エネルギーの損失を低減することができる。ミラーＭ１、ミラーＭ２、及び基板１２３の材質には、光Ｌ０が吸収されない材料を用いることが好ましい。光Ｌ０は、４００ｎｍ以下の波長成分を有していることが好ましい。

　図４（Ａ）及び（Ｂ）では、光Ｌ３が表示装置１３０の異なる光源として用いられる例を示している。例として、表示装置１３０は、反射型液晶表示装置である。図２の表示装置１３０と異なり、光学層１１７が、ＴＦＴ層１１８の上方に配置されている。つまり、光Ｌ３は、導光層１１７ｂに与えられ、導光層１１７ｂの下方に位置する拡散層１１７ｃは、光Ｌ３を拡散することができる。拡散された光Ｌ３は、ＴＦＴ層１１８の反射電極によって反射され、反射した光Ｌ３は、液晶層１１８ｂを透過することで表示面１３０ａに表示するための光源として機能することができる。なお、図４（Ａ）では、図１（Ｂ）の筐体１１２ａ及び筐体１１２ｂの表示を省略している。

　図４で示す表示装置１３０は、表示装置１３０に入射する外光を反射することで表示することができる。さらに、光Ｌ３を表示装置１３０の側面から入射させることで表示をすることができる。つまり、図４では、外光及び光Ｌ３を反射電極によって反射させて表示を行うことができる。したがって、図４で示す反射型液晶表示装置は、外光だけでなく光Ｌ３も反射電極で反射させて表示に用いることができるため、光の取り出し効率を向上させることができる。さらに、光Ｌ２を、表示面１３０ａのタッチ検出に用いることができる。

　図５（Ａ）で示す電子機器１００ａは、図１の電子機器１００とは異なる構成を有している。図５（Ａ）は、表示装置１３１と、光モジュール１２５とを有している。光モジュール１２５は、導光路１１３ｃ、導光路１１３ｄ、ミラーＭ５、ミラーＭ６、発光素子１１４ａ、発光素子１１４ｂ、受光素子１１５ａ、受光素子１１５ｂ、複数の光学変換素子１２０ｂ、及び開口部１１１ａ乃至開口部１１１ｆを有している。なお、図５（Ａ）では、図１（Ｂ）の筐体１１２ａ及び筐体１１２ｂの表示を省略している。

　表示装置１３１は、ＴＦＴ層１１８を有し、ＴＦＴ層１１８は、図中では表示していないが発光素子１１８ｄを有している。発光素子１１８ｄは、ＯＬＥＤ又はＬＥＤであることが好ましい。表示装置１３１は、表示面１３１ａと、表示面１３１ｂとを有している。表示装置１３１が有する発光素子１１８ｄは、表示面１３１ａと、表示面１３１ｂとに表示ができることが好ましい。また表示面１３１ａと、表示面１３１ｂとに表示する表示画像は、同じ発光素子１１８ｄによって表示されるため、表示内容が鏡像対称に表示されることが好ましい。

　つまり、電子機器１００ａにおいて、表示装置１３１が表裏に鏡像対称の画像を表示することができる。表示装置１３１は、上述した表示装置１３１の構成で静電容量方式のタッチパネルを備えると、表示面１３１ａのタッチ検出が表示面１３１ｂのタッチ検出に影響し誤って検出することがある。

　図５（Ａ）及び（Ｂ）では、表示面１３１ａのタッチ検出が表示面１３１ｂのタッチ検出に影響しない光モジュール１２５について説明する。光モジュール１２５は、第１の構成と、第２の構成を有している。第１の構成は、表示面１３１ａのタッチ検出機能を有し、第２の構成は、表示面１３１ｂのタッチ検出機能を有している。第２の構成は、第１の構成と同様の構造を有する。

　図５（Ｂ）では、第１の構成における光を射出する側について説明する。第１の構成の光を受光する側については、図５（Ａ）を用いて説明する。第１の構成は、ミラーＭ５、発光素子１１４ａ、受光素子１１５ａ、光学変換素子１２０ｂ、光学変換素子１２０ｃ、開口部１１１ａ、開口部１１１ｂ、及び開口部１１１ｅを有している。光学変換素子１２０ｂ、及び光学変換素子１２０ｃは、光学フィルタＦ_ＩＲを有している。

　発光素子１１４ａは、光Ｌ１を射出する機能を有している。光Ｌ１は、ミラーＭ５に入射し、ミラーＭ５の５０％の面積は光Ｌ１を反射し開口部１１１ｅに射出される。光Ｌ１の残りの５０％は、そのまま透過して直進する。光学フィルタＦ_ＩＲは、入射した光Ｌ１の６８０ｎｍ以下の波長成分を遮断し、６８０ｎｍより長い波長域の光Ｌ２に変換することができる。光Ｌ２は、表示面１３１ａの上方を通過し、開口部１１１ｂに入射する。光学フィルタＦ_ＩＲに入射した光Ｌ２は、６８０ｎｍ以下の波長成分が除去され受光素子１１５に与えられる。

　さらに、開口部１１１ｅから射出する光は、電子機器１００ａの周囲を照らす照明光として使用することができる。ミラーＭ５は、ミラーＭ５の５０％の面積が光を反射し、残りの光を透過させる例を示しているが、光が反射する面積は、５０％に限定されない。電子機器１００ａは、照明光の光源として必要な光量に応じて反射する面積が設定されることが好ましい。

　光モジュール１２５は、第１の構成により表示面１３１ａのタッチ検出機能と、第２の構成により表示面１３１ｂのタッチ検出機能と、を提供することができる。図５（Ａ）の構成であれば、表示面１３１ａがタッチされているときに、表示面１３１ｂがタッチされても、同時にタッチの有無を検出することができる。なお、第１の構成によるタッチ検出は、第２の構成とは独立して制御されるため、表示面１３１ｂのタッチの有無が影響しない。表示装置１３１は、大型化により時定数が増大しても、タッチの有無を良好に検出することができる。

　図５（Ａ）の構成は、一例として、空間の仕切り（扉、窓、壁、部屋、机のパーテーション）などに組み込むことができる。さらに、表示装置１３１は、ＴＦＴ層に形成される画素内に光が透過する領域を設けることで、表示装置１３１の反対側を視認できる透明な表示装置とすることができる。

　図６で示す電子機器１００は、開口部１１１ａ及び開口部１１１ｂが図１と異なる配置の例を示している。図６は、開口部１１１ａから射出した光Ｌ２が開口部１１１ｂに入射する方向が偶数番目と奇数番目で異なっている。よって、光学変換素子などの構成部品は、例えば偶数番目と奇数番目で配置を逆にすることで部品の実装領域を確保することができる。また、偶数番目を数字の小さい行から昇順でタッチ検出し、奇数番目を数字の大きい行から降順でタッチ検出することで、タッチ検出の応答性を向上させることができる。さらに、光Ｌ１又は光Ｌ３は、表示装置１３０の光源として利用できる。もしくは、電子機器１００の照明に用いてもよい。

　図７（Ａ）で示す電子機器１００ｂは、図５の電子機器１００ａとは異なる構成を有している。図７（Ａ）は、表示装置１３２が半透過型液晶表示装置を有している。図７（Ｂ）では、表示装置１３２の構成を示している。表示装置１３２は、表示面１３２ａと、表示面１３２ｂとを有している。

　表示面１３２ａは、ＴＦＴ層１１８ｅによって表示が更新され、表示面１３２ｂは、ＴＦＴ層１１８ｆによって表示が更新される。表示面１３２ａ及び表示面１３２ｂは、共通の光学層１７に与えられる光Ｌ３を光源として透過光による表示をすることができる。図５の電子機器１００ａと異なる点は、表示面１３２ａが表示面１３２ｂとは異なる表示を行うことができる点である。

　図７では、図５と同じように光モジュール１２５が第１の構成と第２の構成とを有した例をしているが、光Ｌ２は、光Ｌ４と異なる方向で射出することが好ましい。光Ｌ２は、光Ｌ４と異なる方向で射出することで、光学層１１７の導光層１１７ｂには、異なる方向から光Ｌ３が与えられる。したがって、表示に用いる光源の輝度を大きくすることができる。さらに、表示面１３２ａ又は表示面１３２ｂは、向かい合う方向から光学層に光Ｌ３を与えることで、表示装置１３２が大型化しても、表示領域の輝度の均一性の低下を抑えることができる。

　なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、電子機器に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、電子機器に適用しなくてもよい。

　以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態２）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。

　本発明の一態様は、複数の画素がマトリクス状に配列した表示領域（画素部ともいう）を備える表示装置である。説明を簡略化するために、実施の形態１の表示装置は、透過型液晶表示装置として説明する。画素部には、選択信号が供給される配線（ゲート線、または走査線ともいう）と、画素に書き込む信号（ビデオ信号等ともいう）が供給される配線（ソース線、信号線、データ線等ともいう）が、それぞれ複数設けられる。ここで、ゲート線同士、及びソース線同士は、それぞれ互いに平行に設けられ、ゲート線とソース線とは互いに交差する。

　１つの画素は、少なくとも１つのトランジスタと、１つの表示素子と、を備える。表示素子は画素電極として機能する導電層を有し、当該導電層は、トランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続する。また、トランジスタは、ゲートがゲート線と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方がソース線と電気的に接続する。

　ここで、ゲート線の延伸方向を行方向又は第１の方向とし、ソース線の延伸方向を列方向又は第２の方向と呼ぶこととする。

　ここで、隣接する２本以上のゲート線には、同じ選択信号が供給されることが好ましい。すなわち、これらゲート線の選択期間が同一となることが好ましい。ここでは３本のゲート線を一組にした例を用いて説明をする。ただし、ゲート線の選択期間が同一となるゲート線の数は、ゲート線３本一組に限定されず、ゲート線４本一組にしてもよい。また、それ以上の本数のゲート線を一組にしてもよいでもよい。

　３本のゲート線に同じ選択信号が供給される場合、列方向に隣接する３つの画素が同時に選択される。そのため、これら３つの画素には、それぞれ異なるソース線を接続する構成とする。すなわち、列ごとに３本のソース線が配列した構成とする。

　例えば３本のソース線のうち、中央に位置するソース線を、画素電極として機能する導電層と重ねて配置することが好ましい。これにより、画素電極間の距離を小さくすることができる。

　さらに、３本のソース線のうち、外側に位置するソース線と、中央に位置するソース線との間に、トランジスタの半導体層の一部が設けられる構成とすることが好ましい。例えば第１乃至第３のソース線がこの順で配列する場合、第１のソース線と接続するトランジスタ及び第２のソース線と接続するトランジスタの半導体層の一部が、第１のソース線と第２のソース線の間に位置する構成とする。さらに、第３のソース線と接続するトランジスタの半導体層の一部が、第２のソース線と第３のソース線の間に位置する構成とする。これにより、各ソース線と各半導体層との間のノードが、他のソース線と交差しない構成とすることができる。そのため、ソース線間の寄生容量を低減することができる。

　このような構成とすることで、一水平期間を従来よりも長くすることができる。例えば３本のゲート線に同じ選択信号が供給される場合では、一水平期間の長さを３倍にすることができる。さらに、ソース線間の寄生容量を低減できるため、ソース線の負荷を低減することができる。これにより、解像度が４Ｋや８Ｋなどといった極めて高解像度の表示装置であっても、電界効果移動度の低いトランジスタを用いて動作させることが可能となる。また、画面サイズが対角５０インチ以上、対角６０インチ以上、又は対角７０インチ以上の大型の表示装置にも適用することが可能となる。

　以下では、表示装置のより具体的な例について、図面を参照して説明する。

［表示装置の構成例］
　図８に、本発明の一態様の表示装置１１００のブロック図を示している。表示装置１１００は、画素領域（表示領域、Ｐｉｘｅｌ　Ａｒｅａ）と、ソースドライバ（Ｓｏｕｒｃｅ　Ｄｒｉｖｅｒ）と、ゲートドライバ（Ｇａｔｅ　Ｄｒｉｖｅｒ）と、を備える。

　図８では、画素領域を挟んで２つのゲートドライバを有する例を示している。これら２つのゲートドライバには、複数のゲート線ＧＬ_０が接続される。図８には、ｉ番目のゲート線ＧＬ_０（ｉ）を示している。ゲート線ＧＬ_０（ｉ）は、３本のゲート線（ゲート線ＧＬ（ｉ）、ゲート線ＧＬ（ｉ＋１）、ゲート線ＧＬ（ｉ＋２））と電気的に接続されている例を示している。したがって、これら３本のゲート線には同じ選択信号が与えられる。

　ソースドライバには、複数のソース線が接続される。ソース線は１つの画素列に対して３本設けられている。図８では、ｊ番目の画素列に対応する３本のソース線（ソース線ＳＬ_１（ｊ）、ソース線ＳＬ_２（ｊ）、ソース線ＳＬ_３（ｊ））と、ｊ＋１番目の画素列に対応する３本のソース線（ソース線ＳＬ_１（ｊ＋１）、ソース線ＳＬ_２（ｊ＋１）、ソース線ＳＬ_３（ｊ＋１））を示している。

　１つの画素ＰＩＸは、少なくとも１つのトランジスタと、表示素子の画素電極として機能する１つの導電層２１を有する。画素ＰＩＸは１つの色に対応する画素である。したがって、複数の画素が呈する光の混色を利用してカラー表示を行う場合には、画素ＰＩＸを副画素とも呼ぶことができる。

　また、列方向に配列する複数の画素は、それぞれ同じ色を呈する画素であることが好ましい。表示素子として液晶素子を用いる場合には、列方向に配列する画素には、液晶素子と重ねて同じ色の光を透過する着色層を設ける構成とする。

　ここで、１つの画素列に対応する３本のソース線のうち、中央に位置するソース線（ソース線ＳＬ_２（ｊ））の一部が、導電層２１と重畳することが好ましい。さらに、ソース線ＳＬ_２（ｊ）を、他のソース線と離間して導電層２１の中央部に配置することが好ましい。例えば、ソース線ＳＬ_１（ｊ）とソース線ＳＬ_２（ｊ）の間隔と、ソース線ＳＬ_２（ｊ）とソース線ＳＬ_３（ｊ）の間隔とが、概略等間隔になるように配置することが好ましい。これにより、より効果的にソース線間に生じる寄生容量を低減し、ソース線１本当たりの負荷を低減することができる。

　ここで、電界効果移動度を高めることが困難なアモルファスシリコンなどのトランジスタを適用する際、高解像度化を実現する方法として、表示装置の表示領域を複数の画素領域に分割して駆動する方法が挙げられる。しかし上記方法の場合、駆動回路の特性ばらつきなどにより、分割された画素領域の境界部が視認されてしまい、視認性が低下してしまう場合がある。また、入力される画像データを、あらかじめ分割するための画像処理などが必要となり、高速且つ大規模な画像処理装置が必要になる。

　一方、本発明の一態様の表示装置は、電界効果移動度が比較的低いトランジスタを用いた場合であっても、表示領域を分割することなく駆動することが可能となる。

　図８では、画素領域の一方の辺に沿ってソースドライバを配置した例を示したが、画素領域の対向する２辺に沿って、画素領域を挟むようにソースドライバを配置してもよい。

　図９では、画素領域に設けられる複数のソース線のうち、奇数番目と接続するソースドライバＩＣ（Ｓｏｕｒｃｅ　Ｄｒｉｖｅｒ　ＩＣ）と、偶数番目と接続するソースドライバＩＣとを、それぞれ対向して配置した例を示している。すなわち、行方向に配列する複数のソース線は、交互に異なるソースドライバＩＣと接続する構成とする。図９では、ソース線ＳＬ_１（ｊ）及びソース線ＳＬ_３（ｊ）が上側に位置するソースドライバＩＣと接続し、ソース線ＳＬ_２（ｊ）が下側に位置するソースドライバＩＣと接続する例を示している。このような構成とすることで、大型の表示装置であっても配線抵抗に起因した電位降下に伴う表示ムラを軽減することができる。また、図９の構成とすることにより、図８の構成に比べてソースドライバＩＣを配置する面積が大きくできるため、隣接する２つのソースドライバＩＣの間の距離を大きくでき、生産歩留りを向上させることができる。

［画素の構成例］
　以下では、表示装置１１００の画素領域に配置される画素の構成例について説明する。

　図１０（Ａ）には、列方向に配列する３つの画素を含む回路図を示している。

　１つの画素は、トランジスタ３０と、液晶素子２０と、容量素子６０と、を有する。

　配線Ｓ１乃至Ｓ３は、それぞれソース線に対応し、配線ＧＬ１乃至ＧＬ３は、それぞれゲート線に対応する。また配線ＣＳは容量素子６０の一方の電極と電気的に接続され、所定の電位が与えられる。

　画素は、配線Ｓ１乃至Ｓ３のいずれか１本、及び配線ＧＬ１乃至ＧＬ３のいずれか一本と電気的に接続される。一例として、配線Ｓ１及び配線ＧＬ１と接続される画素について説明する。トランジスタ３０は、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続し、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ１と電気的に接続し、他方が容量素子６０の他方の電極、及び液晶素子２０の一方の電極（画素電極）と電気的に接続する。容量素子６０の一方の電極には、共通電位が供給される。

　図１０（Ｂ）に、配線Ｓ１及び配線ＧＬ１と接続される画素のレイアウトの例を示している。

　図１０（Ｂ）に示すように、行方向（横方向）に配線ＧＬ１及び配線ＣＳが延在し、列方向（縦方向）に配線Ｓ１乃至Ｓ３が延在している。

　またトランジスタ３０において、配線ＧＬ１上に半導体層３２が設けられ、配線ＧＬ１の一部がゲート電極として機能する。また配線Ｓ１の一部がソース電極又はドレイン電極の一方として機能する。半導体層３２は、配線Ｓ１と配線Ｓ２の間に位置する領域を有する。

　トランジスタ３０のソース電極又はドレイン電極の他方と、画素電極として機能する導電層２１とは、接続部３８を介して電気的に接続されている。また、導電層２１と重なる位置に、着色層４１が設けられている。

　また、導電層２１は、配線Ｓ２と重なる部分を有する。また、導電層２１は、両端に位置する配線Ｓ１及び配線Ｓ３と重畳しないことが好ましい。これにより、配線Ｓ１及び配線Ｓ３の寄生容量を低減できる。

　ここで、配線Ｓ１と配線Ｓ２の距離を距離Ｄ１、配線Ｓ２と配線Ｓ３の距離を距離Ｄ２としたとき、距離Ｄ１と距離Ｄ２とを概略等しくすることが好ましい。例えば、距離Ｄ１と距離Ｄ２の比を、０．８以上１．２以下、好ましくは０．９以上１．１以下とすることが好ましい。これにより、配線Ｓ１と配線Ｓ２との間の寄生容量、及び配線Ｓ２と配線Ｓ３との間の寄生容量を低減できる。

　また、配線間距離を大きくすることで、作製工程中において配線間にゴミなどが付着した場合に、洗浄により除去しやすくなるため、歩留りを向上させることができる。洗浄方法として、ライン洗浄装置を用いる場合には、配線Ｓ１等の延伸方向に沿って基板を移動させながら洗浄すると、よりゴミを除去しやすくなるため好ましい。

　また、図１０（Ｂ）において、配線Ｓ１乃至Ｓ３の一部、及び配線ＣＳの一部に、他の部分よりも太い部分を有する。これにより、配線抵抗を小さくできる。

　図１０（Ｃ）、（Ｄ）にはそれぞれ、配線ＧＬ２及び配線ＧＬ３と接続する画素のレイアウトの例を示している。

　図１０（Ｃ）において、配線ＧＬ２上に設けられる半導体層３２は、配線Ｓ２と電気的に接続され、且つ、配線Ｓ１と配線Ｓ２の間に位置する領域を有する。

　また、図１０（Ｄ）において、配線ＧＬ３上に設けられる半導体層３２は、配線Ｓ３と電気的に接続され、且つ、配線Ｓ２と配線Ｓ３の間に位置する領域を有する。

　また、図１０（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すそれぞれの画素は、同じ色を呈する画素であることが好ましい。導電層２１と重なる領域に、同じ色の光を透過する着色層４１を重ねて配置することができる。また、列方向に隣接する画素は、図１０（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）と同じ構成とすることができるが、着色層４１のみ異なる色を透過する着色層とする。

［断面構成例］
　以下では、表示装置の断面構成の一例について説明する。

〔断面構成例１〕
　図１１に、図１０（Ｂ）中の切断線Ａ１−Ａ２に対応する断面の一例を示す。ここでは、表示素子として透過型の液晶素子２０を適用した場合の例を示している。図１１において、基板１２側が表示面側となる。

　表示装置１１００は、基板１１と基板１２との間に液晶２２が挟持された構成を有している。液晶素子２０は、基板１１側に設けられた導電層２１と、基板１２側に設けられた導電層２３と、これらに挟持された液晶２２と、を有する。また、液晶２２と導電層２１との間に配向膜２４ａが設けられ、液晶２２と導電層２３との間に配向膜２４ｂが設けられている。

　導電層２１は、画素電極として機能する。また導電層２３は、共通電極などとして機能する。また導電層２１と導電層２３は、いずれも可視光を透過する機能を有する。したがって、液晶素子２０は、透過型の液晶素子である。

　基板１２の基板１１側の面には、着色層４１と、遮光層４２が設けられている。着色層４１と遮光層４２を覆って絶縁層２６が設けられ、絶縁層２６を覆って導電層２３が設けられている。また着色層４１は、導電層２１と重なる領域に設けられている。遮光層４２は、トランジスタ３０や接続部３８を覆って設けられている。

　基板１１よりも外側には偏光板３９ａが配置され、基板１２よりも外側には偏光板３９ｂが配置されている。さらに、偏光板３９ａよりも外側に、バックライトユニット９０が設けられている。

　基板１１上に、トランジスタ３０、容量素子６０等が設けられている。トランジスタは、画素の選択トランジスタとして機能する。トランジスタ３０は、接続部３８を介して液晶素子２０と電気的に接続されている。

　図１１に示すトランジスタ３０は、いわゆるボトムゲート・チャネルエッチ構造のトランジスタである。トランジスタ３０は、ゲート電極として機能する導電層３１と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層３４と、半導体層３２と、ソース領域及びドレイン領域として機能する一対の不純物半導体層３５と、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の導電層３３ａ及び導電層３３ｂと、を有する。半導体層３２の、導電層３１と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。半導体層３２と不純物半導体層３５とは接して設けられ、不純物半導体層３５と導電層３３ａ又は導電層３３ｂとは接して設けられる。

　なお、導電層３１は、図１０（Ｂ）における配線ＧＬ１の一部に対応し、導電層３３ａは、配線Ｓ１の一部に対応する。また、後述する導電層３１ａ、導電層３３ｃ、導電層３３ｄはそれぞれ、配線ＣＳ、配線Ｓ２、配線Ｓ３に対応する。

　半導体層３２には、シリコンを含む半導体を用いることが好ましい。例えば、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、又は多結晶シリコン等を用いることができる。特に、アモルファスシリコンを用いると、大型の基板上に歩留り良く形成できるため好ましい。本発明の一態様の表示装置は、電界効果移動度が比較的低いアモルファスシリコンが適用されたトランジスタであっても、良好な表示が可能である。アモルファスシリコンを用いる場合には、水素によりダングリングボンドの終端を図った水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈと表記する場合がある）を用いることが好ましい。

　不純物半導体層３５を構成する不純物半導体膜は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、Ｐ又はＡｓを添加したシリコンが挙げられる。又は、トランジスタがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えばＢを添加することも可能であるが、トランジスタはｎ型とすることが好ましい。なお、不純物半導体層３５は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。

　容量素子６０は、導電層３１ａと、絶縁層３４と、導電層３３ｂにより構成されている。また、導電層３１ａ上には、絶縁層３４を介して導電層３３ｃ及び導電層３３ｄがそれぞれ設けられている。

　トランジスタ３０等を覆って、絶縁層８２と絶縁層８１が積層して設けられている。画素電極として機能する導電層２１は絶縁層８１上に設けられている。また接続部３８において、絶縁層８１及び絶縁層８２に設けられた開口を介して、導電層２１と導電層３３ｂとが電気的に接続されている。絶縁層８１は、平坦化層として機能することが好ましい。また絶縁層８２は、トランジスタ３０等へ不純物等が拡散することを抑制する保護膜としての機能を有することが好ましい。例えば、絶縁層８２に無機絶縁材料を用い、絶縁層８１に有機絶縁材料を用いることができる。

〔断面構成例３〕
　上記では、液晶素子として、液晶を挟む一対の電極が上下に配置された、縦電界方式の液晶素子の例を示しているが、液晶素子の構成はこれに限られず、様々な方式の液晶素子を適用することができる。

　図１２には、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが適用された液晶素子を有する表示装置の断面概略図を示す。

　液晶素子２０は、画素電極として機能する導電層２１と、導電層２１と絶縁層８３を介して重なる導電層２３と、を有する。導電層２３は、スリット状又は櫛歯状の上面形状を有している。

　また、この構成では、導電層２１と導電層２３とが重なる部分に容量が形成され、これを容量素子６０として用いることができる。そのため、画素の占有面積を縮小できるため、高精細な表示装置を実現できる。また、開口率を向上させることができる。

　表示装置を作製する際、作製工程におけるフォトリソグラフィ工程が少ないほど、すなわちフォトマスクのマスク枚数が少ないほど、作製コストを低くすることができる。

　例えば図１１に示す構成では、基板１１側の工程のうち、導電層３１等の形成工程、半導体層３２及び不純物半導体層３５の形成工程、導電層３３ａ等の形成工程、接続部３８となる開口部の形成工程、及び導電層２１の形成工程の、計５つのフォトリソグラフィ工程を経ることで作製できる。すなわち、５枚のフォトマスクにより、バックプレーン基板を作製することができる。一方、基板１２（対向基板）側においては、着色層４１や遮光層４２の形成方法として、インクジェット法又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、３色の着色層４１と、遮光層４２をインクジェット法又はスクリーン印刷法等を用いて設けた場合には、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。

　以上が断面構成例についての説明である。

〔トランジスタの構成について〕
　以下では、上記とは異なるトランジスタの構成の例について説明する。

　図１３（Ａ）に示すトランジスタは、半導体層３２と不純物半導体層３５の間に、半導体層３７を有する。

　半導体層３７は、半導体層３２と同様の半導体膜により形成されていてもよい。半導体層３７は、不純物半導体層３５のエッチングの際に、半導体層３２がエッチングにより消失することを防ぐためのエッチングストッパーとして機能させることができる。なお、図１３（Ａ）において、半導体層３７が左右に分離している例を示しているが、半導体層３７の一部が半導体層３２のチャネル形成領域を覆っていてもよい。

　また、半導体層３７は、不純物半導体層３５よりも低濃度の不純物が含まれていてもよい。これにより、半導体層３７をＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）領域として機能させることができ、トランジスタを駆動させたときのホットキャリア劣化を抑制することができる。

　図１３（Ｂ）に示すトランジスタは、半導体層３２のチャネル形成領域上に、絶縁層８４が設けられている。絶縁層８４は、不純物半導体層３５のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する。

　図１３（Ｃ）に示すトランジスタは、半導体層３２に代えて、半導体層３２ｐを有する。半導体層３２ｐは、結晶性の高い半導体膜を含む。例えば半導体層３２ｐは、多結晶半導体又は単結晶半導体を含む。これにより、電界効果移動度の高いトランジスタとすることができる。

　図１３（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体層３２のチャネル形成領域に半導体層３２ｐを有する。例えば図１３（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体層３２となる半導体膜に対してレーザ光などを照射することにより、局所的に結晶化することにより形成することができる。これにより、電界効果移動度の高いトランジスタを実現できる。

　図１３（Ｅ）に示すトランジスタは、図１３（Ａ）で示したトランジスタの半導体層３２のチャネル形成領域に、結晶性の半導体層３２ｐを有する。

　図１３（Ｆ）に示すトランジスタは、図１３（Ｂ）で示したトランジスタの半導体層３２のチャネル形成領域に、結晶性の半導体層３２ｐを有する。

　以上がトランジスタの構成例についての説明である。

［各構成要素について］
　以下では、上記に示す各構成要素について説明する。

〔基板〕
　表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。

　厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。又は、可撓性を有する程度に薄いガラスなどを基板に用いることもできる。又は、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。

〔トランジスタ〕
　トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。

　なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。

　トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

　トランジスタのチャネルが形成される半導体には、例えばシリコンを用いることができる。シリコンとして、特にアモルファスシリコンを用いることが好ましい。アモルファスシリコンを用いることで、大型の基板上に歩留り良くトランジスタを形成でき、量産性に優れる。

　また、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどの結晶性を有するシリコンを用いることもできる。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。

　もしくは、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いてもよい。金属酸化物を半導体層に有するトランジスタは、トランジスタのオフ電流が小さいことが知られている。画素の選択トランジスタにオフ電流の小さいトランジスタを用いることで表示の更新間隔を長くしても表示品質の劣化を抑えることができる。よって、静止画を表示するときは、表示の更新回数を削減することができるため、消費電力を小さくすることができる。金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタについては、実施の形態４で詳細な説明をする。

　本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している場合がある。

〔導電層〕
　トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、又は積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。

　また、トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物又はグラフェンを用いることができる。又は、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、又はチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。又は、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。

〔絶縁層〕
　各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。

　透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。

〔液晶素子〕
　液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｓｕｐｅｒ　Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。

　また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　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、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。

　なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶に係る電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｌｉｑｕｉｄ　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。

　また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、又はネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。

　また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。

　また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、又は半透過型の液晶素子などがある。

　本発明の一態様では、特に透過型の液晶素子を好適に用いることができる。

　透過型又は半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。ＬＥＤを備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。

　なお、エッジライト型のバックライトをオフ状態とすることで、シースルー表示を行うことができる。

〔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、顔料又は染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。

〔遮光層〕
　遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。

　以上が各構成要素についての説明である。

　本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態３）
　本実施の形態では、トランジスタの半導体層に用いることのできる多結晶シリコンの結晶化方法及びレーザ結晶化装置の一例について説明する。

　結晶性の良好な多結晶シリコン層を形成するには、基板上に非晶質シリコン層を設け、当該非晶質シリコン層にレーザ光を照射して結晶化することが好ましい。例えば、レーザ光を線状ビームとし、当該線状ビームを非晶質シリコン層に照射しながら基板を移動させることで、基板上の所望の領域に多結晶シリコン層を形成することができる。

　線状ビームを用いた方法は、スループットが比較的良好である。一方で、ある領域に対してレーザ光が相対的に移動しながら複数回照射される方法であるため、レーザ光の出力変動及びそれに起因するビームプロファイルの変化による結晶性のばらつきが生じやすい。例えば、当該方法で結晶化させた半導体層を表示装置の画素が有するトランジスタに用いると、結晶性のばらつきに起因したランダムな縞模様が表示に見えることがある。

　また、線状ビームの長さは基板の一辺の長さ以上であることが理想的であるが、線状ビームの長さは、レーザ発振器の出力と光学系の構成によって制限される。したがって、大型基板の処理では基板面内を折り返してレーザ照射することが現実的である。そのため、レーザ光をオーバーラップして照射する領域が生じる。当該領域の結晶性は、他の領域の結晶性と異なりやすいため、当該領域では表示ムラが生じることがある。

　上記のような問題を抑えるために、基板上に形成した非晶質シリコン層に局所的にレーザ照射を行って結晶化させてもよい。局所的なレーザ照射では、結晶性のばらつきの少ない多結晶シリコン層を形成しやすい。

　図１４（Ａ）は、基板上に形成した非晶質シリコン層に局所的にレーザ照射を行う方法を説明する図である。

　光学系ユニット８２１から射出されるレーザ光８２６は、ミラー８２２で反射されてマイクロレンズアレイ８２３に入射する。マイクロレンズアレイ８２３は、レーザ光８２６を集光して複数のレーザビーム８２７を形成する。

　ステージ８１５には、非晶質シリコン層８４０を形成した基板８３０が固定される。非晶質シリコン層８４０に複数のレーザビーム８２７を照射することで、複数の多結晶シリコン層８４１を同時に形成することができる。

　マイクロレンズアレイ８２３が有する個々のマイクロレンズは、表示装置の画素ピッチに合わせて設けることが好ましい。又は、画素ピッチの整数倍の間隔で設けてもよい。いずれの場合においても、レーザ照射とステージ８１５のＸ方向又はＹ方向の移動を繰り返すことで、全ての画素に対応した領域に多結晶シリコン層を形成することができる。

　例えば、マイクロレンズアレイ８２３が画素ピッチでＭ行Ｎ列（Ｍ、Ｎは自然数）のマイクロレンズを有するとき、まず所定の開始位置でレーザ光を照射し、Ｍ行Ｎ列の多結晶シリコン層８４１を形成することができる。そして、行方向にＭ行分の距離だけ移動させてレーザ光を照射し、さらにＭ行Ｎ列の多結晶シリコン層８４１を形成することで、Ｍ行２Ｎ列の多結晶シリコン層８４１を形成することができる。当該工程を繰り返し行うことで所望の領域に複数の多結晶シリコン層８４１を形成することができる。また、折り返してレーザ照射工程を行う場合は、Ｘ方向にＮ列分の距離だけ移動させてレーザ照射を行い、さらにＹ方向にＭ行分の距離の移動とレーザ光の照射を繰り返せばよい。

　なお、レーザ光の発振周波数とステージ８１５の移動速度を適切に調整すれば、ステージ８１５を一方向に移動させながらレーザ照射を行う方法でも、画素ピッチで多結晶シリコン層を形成することができる。

　レーザビーム８２７のサイズは、例えば、一つのトランジスタの半導体層全体が含まれる程度の面積とすることができる。又は、一つのトランジスタのチャネル領域全体が含まれる程度の面積とすることができる。又は、一つのトランジスタのチャネル領域の一部が含まれる程度の面積とすることができる。これらは、必要とするトランジスタの電気特性に応じて使い分ければよい。

　なお、一つの画素に複数のトランジスタを有する表示装置を対象とした場合、レーザビーム８２７は、一つの画素内の各トランジスタの半導体層全体が含まれる程度の面積とすることができる。また、レーザビーム８２７は、複数の画素が有するトランジスタの半導体層全体が含まれる程度の面積としてもよい。

　また、図１５（Ａ）に示すように、ミラー８２２とマイクロレンズアレイ８２３との間にマスク８２４を設けてもよい。マスク８２４には、各マイクロレンズに対応した複数の開口部が設けられる。当該開口部の形状はレーザビーム８２７の形状に反映させることができ、図１５（Ａ）のようにマスク８２４が円形の開口部を有する場合は、円形のレーザビーム８２７を得ることができる。また、マスク８２４が矩形の開口部を有する場合は、矩形のレーザビーム８２７を得ることができる。マスク８２４は、例えば、トランジスタのチャネル領域のみを結晶化させたい場合などに有効である。なお、マスク８２４は、図１５（Ｂ）に示すように光学系ユニット８２１とミラー８２２との間に設けてもよい。

　図１４（Ｂ）は、上記に示した局所的なレーザ照射の工程に用いることのできるレーザ結晶化装置の主要な構成を説明する斜視図である。レーザ結晶化装置は、Ｘ−Ｙステージの構成要素である移動機構８１２、移動機構８１３及びステージ８１５を有する。また、レーザビーム８２７を成形するためのレーザ発振器８２０、光学系ユニット８２１、ミラー８２２、マイクロレンズアレイ８２３を有する。

　移動機構８１２及び移動機構８１３は、水平方向に往復直線運動をする機能を備える。移動機構８１２及び移動機構８１３に動力を与える機構としては、例えば、モータで駆動するボールネジ機構８１６などを用いることができる。移動機構８１２及び移動機構８１３のそれぞれの移動方向は垂直に交わるため、移動機構８１３に固定されるステージ８１５はＸ方向及びＹ方向に自在に移動させることができる。

　ステージ８１５は真空吸着機構などの固定機構を有し、基板８３０などを固定することができる。また、ステージ８１５は、必要に応じて加熱機構を有していてもよい。なお、図示はしていないが、ステージ８１５はプッシャーピン及びその上下機構を有し、基板８３０などを搬出入する際は、基板８３０などを上下に移動させることができる。

　レーザ発振器８２０は、処理の目的に適した波長及び強度の光が出力できればよく、パルスレーザが好ましいがＣＷレーザであってもよい。代表的には、波長３５１−３５３ｎｍ（ＸｅＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）などの紫外光を照射できるエキシマレーザを用いることができる。又は、固体レーザ（ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザなど）の二倍波（５１５ｎｍ、５３２ｎｍなど）又は三倍波（３４３ｎｍ、３５５ｎｍなど）を用いてもよい。また、レーザ発振器８２０は複数であってもよい。

　光学系ユニット８２１は、例えば、ミラー、ビームエクスパンダ、ビームホモジナイザ等を有し、レーザ発振器８２０から出力されるレーザ光８２５のエネルギーの面内分布を均一化させつつ伸張させることができる。

　ミラー８２２には、例えば、誘電体多層膜ミラーを用いることができ、レーザ光の入射角が略４５°となるように設置する。マイクロレンズアレイ８２３には、例えば、石英板の上面又は上下面に複数の凸レンズが設けられたような形状とすることができる。

　以上のレーザ結晶化装置を用いることにより、結晶性のばらつきの少ない多結晶シリコン層を形成することができる。

（実施の形態４）
　本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ）とは、広い意味での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ又は単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。また、ＯＳ　ＦＥＴという記載は、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

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

　また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ　ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌ）、及び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、又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又は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又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、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又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳ又は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、ＣＡＣ−ＯＳ又は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又は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又は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、及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又はＣＡＣ−ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、又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。

＜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、又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、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又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。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。

　例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯ_Ｘ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、又はインジウム亜鉛酸化物（以下、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯ_Ｘ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、又はガリウム亜鉛酸化物（以下、Ｇａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯ_Ｘ１、又はＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。

　つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。

　なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ１（ｍ１は自然数）、又はＩｎ_{（１＋ｘ０）}Ｇａ_{（１−ｘ０）}Ｏ_３（ＺｎＯ）_ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。

　上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。

　一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及び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。したがって、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。

　なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。

　なお、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

　なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又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、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つ又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）測定法の一つである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、及びｃ軸方向の配向は見られないことがわかる。

　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。したがって、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。

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

　ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。

　ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。

　一方、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。

　したがって、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３などに起因する絶縁性と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、及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。したがって、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとする様々な半導体装置に最適である。

（実施の形態５）
　本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図面を参照して説明する。

　以下で例示する電子機器は、本発明の一態様の光モジュールによる光学式タッチパネルを備えている。したがって、表示装置の大型化に適したタッチパネルが実現された電子機器である。また光学式タッチパネルと表示装置の光源を、実施の形態１で示した光モジュール１２０で実現できるため消費電力の低減を実現できる電子機器とすることができる。また本発明の一態様の電子機器の表示装置は、光学式タッチパネルを備えるため表示装置の大型化に対応しやすく、例えばフルハイビジョン、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、又はそれ以上の解像度を有する映像を表示させることが好ましい。光学式タッチセンサは、上面図において、縦方向、横方向、又は斜め方向に対をなす開口部を有している。以降の電子機器では、説明を簡便にするため、縦方向又は横方向のいずれか、もしくは、横方向の射出側の開口部のみの図示で説明することがある。

　電子機器としては、例えば、テーブル型表示装置、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、透明表示装置、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、携帯情報端末（タブレット、スマートフォン）、デジタルビデオカメラ（デジタルカメラ）、冷蔵庫、時計、などが挙げられる。

　本発明の一態様の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。

　本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。

　本発明の一態様の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。

　本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出す機能等を有することができる。

　図１６（Ａ）に示す電子機器７１００は、テーブル型の筐体７１０１、表示装置７０００、及び光モジュール１２０（図中では表記せず）を有している。テーブル型の筐体７１０１は、開口部７１０２と、開口部７１０２ａとを有している。表示装置７０００は、半透過型液晶表示装置、又は反射型液晶表示装置のいずれかの表示装置であることが好ましい。

　電子機器７１００が有する光モジュール１２０は、６８０ｎｍより長い波長域の光Ｌ２を筐体７１０１に設けられた開口部７１０２から射出することができる。光Ｌ２は、開口部７１０２ａに入射され、光モジュール１２０が有する受光素子１１５によってタッチ検出をすることができる。図１６（Ａ）では、表示装置７０００に表示されたグラフをタッチすると、選択されたグラフの凡例が点滅している例を示している。異なるアプリケーションの表示例として、ゲームなどを実行させてもよい。複数の人数で同時に楽しむことができる。

　表示装置７０００が半透過型液晶表示装置の構成を有する例について説明する。表示装置７０００では、照明７１０３から照射された光と、光モジュール１２０が供給する光を光源として利用することができる。照明７１０３から照射される光の輝度が不足しても、光モジュール１２０から供給される光によって表示装置７０００の輝度を補完することができる。

　次に、表示装置７０００が、反射型液晶表示装置の構成を有する例について説明する。表示装置７０００では、照明７１０３から照射される光と、光モジュール１２０が供給する光とを加えて光源として表示をすることができる。照明７１０３の輝度が不足しても、光モジュール１２０から供給される光によって表示装置７０００の輝度を補完することができる。

　また、電子機器７１００は、表示装置７０００の構造によらず照明７１０３が消灯していても光モジュール１２０から供給された光源によって表示をすることができる。

　図１６（Ｂ）に示す電子機器７２００は、筐体７２０１、表示装置７０００、及び光モジュール１２０を有している。電子機器７２００は、表示装置７０００を備えたデジタルサイネージである。筐体７２０１は、開口部７２０２と、開口部７２０２ａとを有している。デジタルサイネージは、情報の表示、情報の入力、データサーバへのアクセス、又は電子黒板などの機能を備えている。

　デジタルサイネージは、屋外で使用されることが多く、外光の強度変化が大きい環境で使用されることが多い。よって、太陽光が入射されるときは、反射型液晶表示装置を用いることが好ましい。ただし夕方や、夜間などの外光が十分でないときは、光モジュールによる光源を用いた表示をすることが好ましい。また、電子機器７２００は筐体７２０１に設けられた開口部７２０２から射出し開口部７２０２ａに入射する光を検出することでタッチ検出の機能を提供することができる。つまり、表示装置７０００は、表示しているときタッチ検出を行うことができる。

　図１６（Ｃ）に示す電子機器７３００は、筐体７３０１、表示装置７０００、照明７３０３、及び光モジュール１２５を有している。筐体７３０１は、開口部７３０２と、開口部７３０２ａ（図中では表記せず）とを有している。電子機器７３００は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、空間の仕切り（扉、窓、壁、部屋、机のパーテーション）などに組み込むことができる。さらに、表示装置７０００は、ＴＦＴ層に形成される画素内に光が透過する領域を設けることで、表示装置７０００の反対側を視認できる透明な表示装置７０００を提供することができる。また、電子機器７３００は筐体７３０１に設けられた開口部７３０２から射出した開口部７３０２ａに入射する光を検出することでタッチ検出の機能を提供することができる。

　図１６（Ｃ）では、利用者が桜の花びらが降り注ぐ表示画面を両方からタッチする場面である。表示装置７０００は、異なる表示面からタッチされた情報を検出することができる。照明７３０３は、常時点灯することで照明器具として機能することができる。もしくは、タッチされたときに点灯するような応答性が与えられてもよい。また、デジタルサイネージにゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。

　図１７（Ａ）に、ノート型パーソナルコンピュータ７４００を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７４００は、表示装置７０００、筐体７４０１、ポインティングデバイス７４０３、外部接続ポート７４０４、キーボード７４０５等を有する。図１７（Ａ）の表示装置７０００は、図７で示された表示装置１３２が適用された例である。

　筐体７４０１は、開口部７４０２、開口部７４０２ａ、開口部７４０２ｂ、及び開口部７４０２ｃを有している。筐体７４０１に、表示装置７０００が組み込まれている。表示装置７０００は、表示面７０００ａ及び表示面７０００ｂを有している。ノート型パーソナルコンピュータ７４００は異なる大きさの表示面７０００ａ及び表示面７０００ｂを有した例を示しているが、同じ大きさでもよい。

　表示面７０００ａは、開口部７４０２ｂに重なるように配置され、表示面７０００ｂは開口部７４０２ｃに重なるように配置されている。表示面７０００ａ側、表示面７０００ｂ側にそれぞれ開口部７４０２及び開口部７４０２ａが設けられている。

　図１７（Ｂ）に、携帯型情報端末の一例としてタブレット７５００を示す。タブレット７５００は、表示装置７０００、筐体７５０１、イメージセンサ７５０３、複数のスイッチ７５０４等を有している。筐体７５０１は、光学式タッチセンサのための開口部７５０２と、開口部７５０２ａとを有している。筐体７５０１には、表示装置７０００が組み込まれている。

　図１７（Ｃ）に、デジタルカメラの一例としてデジタルビデオカメラ７６００を示す。デジタルビデオカメラ７６００は、表示装置７０００、筐体７６０１、筐体７６０１ａ、操作スイッチ７６０４、イメージセンサ７６０５、可動部スイッチ７６０６等を有している。筐体７６０１ａは、光学式タッチセンサのための開口部７６０２と、開口部７６０２ａとを有している。筐体７６０１ａには、表示装置７０００が組み込まれている。

　図１７（Ｄ）に、台所の電気機器の一例として冷蔵庫７７００を示す。冷蔵庫７７００は、筐体７７０１、扉７７０１ａ、扉７７０１ｂ、マイク７７０３、イメージセンサ７７０４、スピーカ７７０５等を有している。また、扉７７０１ａは、光学式タッチセンサのための開口部７７０２と、開口部７７０２ａとを有している。扉７７０１ａには、表示装置７０００が組み込まれている。

　図１７（Ｅ）に、携帯型情報端末の一例としてスマートウオッチ７８００を示す。スマートウオッチ７８００は、表示装置７０００、筐体７８０１、スイッチ７８０３、リューズ７８０４、イメージセンサ７８０５、ベルト７８０６等を有している。筐体７８０１は、光学式タッチセンサのための開口部７８０２と、開口部７８０２ａとを有している。筐体７８０１には、表示装置７０００が組み込まれている。また、筐体７８０１は、略八角形の形状の開口部を有し斜め方向にも対をなす光Ｌ２を射出及び入射する開口部を有していることが好ましい。ベルト７８０６は、必ずしも有しなくてもよい。代わりに、鎖又は紐などで構成されていてもよい。

　ＧＬ１：配線、ＧＬ２：配線、ＧＬ３：配線、Ｍ１：ミラー、Ｍ２：ミラー、Ｍ３：ミラー、Ｍ４：ミラー、Ｍ５：ミラー、Ｍ６：ミラー、Ｓ１：配線、Ｓ２：配線、Ｓ３：配線、１１：基板、１２：基板、１７：光学層、２０：液晶素子、２１：導電層、２２：液晶、２３：導電層、２４ａ：配向膜、２４ｂ：配向膜、２６：絶縁層、３０：トランジスタ、３１：導電層、３１ａ：導電層、３２：半導体層、３２ｐ：半導体層、３３ａ：導電層、３３ｂ：導電層、３３ｃ：導電層、３３ｄ：導電層、３４：絶縁層、３５：不純物半導体層、３７：半導体層、３８：接続部、３９ａ：偏光板、３９ｂ：偏光板、４１：着色層、４２：遮光層、６０：容量素子、８１：絶縁層、８２：絶縁層、８３：絶縁層、８４：絶縁層、９０：バックライトユニット、１００：電子機器、１００ａ：電子機器、１００ｂ：電子機器、１１１：開口部、１１１ａ：開口部、１１１ｂ：開口部、１１１ｅ：開口部、１１１ｆ：開口部、１１２：筐体、１１２ａ：筐体、１１２ｂ：筐体、１１３ａ：導光路、１１３ｂ：導光路、１１３ｃ：導光路、１１３ｄ：導光路、１１４：発光素子、１１４ａ：発光素子、１１４ｂ：発光素子、１１５：受光素子、１１５ａ：受光素子、１１５ｂ：受光素子、１１６：プリント基板、１１７：光学層、１１７ａ：反射層、１１７ｂ：導光層、１１７ｃ：拡散層、１１８：ＴＦＴ層、１１８ａ：ＴＦＴ層、１１８ｂ：液晶層、１１８ｃ：ＣＦ層、１１８ｄ：発光素子、１１８ｅ：ＴＦＴ層、１１８ｆ：ＴＦＴ層、１１９：偏光層、１１９ａ：偏光層、１２０：光モジュール、１２０ａ：光学変換素子、１２０ｂ：光学変換素子、１２０ｃ：光学変換素子、１２１：発光ダイオード、１２２：蛍光体、１２２ａ：蛍光体、１２２ｂ：蛍光体、１２２ｃ：蛍光体、１２３：基板、１２４：レンズ、１２５：光モジュール、１３０：表示装置、１３０ａ：表示面、１３１：表示装置、１３１ａ：表示面、１３１ｂ：表示面、１３２：表示装置、１３２ａ：表示面、１３２ｂ：表示面、８１２：移動機構、８１３：移動機構、８１５：ステージ、８１６：ボールネジ機構、８２０：レーザ発振器、８２１：光学系ユニット、８２２：ミラー、８２３：マイクロレンズアレイ、８２４：マスク、８２５：レーザ光、８２６：レーザ光、８２７：レーザビーム、８３０：基板、８４０：非晶質シリコン層、８４１：多結晶シリコン層、１１００：表示装置、１３２２ｂ：表示面、７０００：表示装置、７０００ａ：表示面、７０００ｂ：表示面、７１００：電子機器、７１０１：筐体、７１０２：開口部、７１０２ａ：開口部、７１０３：照明、７２００：電子機器、７２０１：筐体、７２０２：開口部、７２０２ａ：開口部、７３００：電子機器、７３０１：筐体、７３０２：開口部、７３０２ａ：開口部、７３０３：照明、７４００：ノート型パーソナルコンピュータ、７４０１：筐体、７４０２：開口部、７４０２ａ：開口部、７４０２ｂ：開口部、７４０２ｃ：開口部、７４０３：ポインティングデバイス、７４０４：外部接続ポート、７４０５：キーボード、７５００：タブレット、７５０１：筐体、７５０２：開口部、７５０２ａ：開口部、７５０３：イメージセンサ、７５０４：スイッチ、７６００：デジタルビデオカメラ、７６０１：筐体、７６０１ａ：筐体、７６０２：開口部、７６０２ａ：開口部、７６０４：操作スイッチ、７６０５：イメージセンサ、７６０６：可動部スイッチ、７７００：冷蔵庫、７７０１：筐体、７７０１ａ：扉、７７０１ｂ：扉、７７０２：開口部、７７０２ａ：開口部、７７０３：マイク、７７０４：イメージセンサ、７７０５：スピーカ、７８００：スマートウオッチ、７８０１：筐体、７８０２：開口部、７８０２ａ：開口部、７８０３：スイッチ、７８０４：リューズ、７８０５：イメージセンサ、７８０６：ベルト

Claims

　第１の発光素子と、第１の光学変換素子と、第１の受光素子と、を有する光モジュールであって、
　前記第１の発光素子は、複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、
　前記第１の光学変換素子は、第１の光学フィルタを有し、
　前記発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、
　前記複数の蛍光体は、前記第１の光により励起されることで第２の光を射出する機能を有し、
　前記第１の光学フィルタは、前記第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、
　前記第２の光は、光源としての機能を有し、
　前記第１の受光素子は、前記第３の光を検出する機能を有し、
　前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子と、前記第１の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を有することを特徴とする光モジュール。
　光モジュールと、筐体と、表示装置と、を有し、
　前記筐体は、第１の開口部と、第２の開口部と、第３の開口部と、を有し、
　前記表示装置は、第１の表示領域を有し、
　前記第１の表示領域は、前記第１の開口部と重なるように配置され、
　前記光モジュールは、第１の発光素子と、第１の光学変換素子と、第１の受光素子と、を有し、
　前記第１の発光素子は、複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、
　前記第１の光学変換素子は、第１の光学フィルタを有し、
　前記発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、
　前記複数の蛍光体は、前記第１の光により励起されることで第２の光を射出し、
　前記第１の光学フィルタは、前記第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、
　前記第２の光は、前記第１の表示領域を表示するための光源の機能を有し、
　前記第２の開口部は、前記第３の光を射出するための第１の導光路の機能を有し、
　前記第３の開口部は、前記第３の光が入射するための第２の導光路の機能を有し、
　前記第１の表示領域の上方を通過する前記第３の光は、前記第２の開口部から前記第３の開口部に到達する機能を有し、
　前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子と、前記第１の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能することを特徴とする電子機器。
　請求項２において、
　前記表示装置は、反射型液晶素子を有し、
　前記第１の光学変換素子は、さらに、第２の光学フィルタを有し、
　前記第２の光学フィルタは、前記第２の光から６８０ｎｍ以下の波長域の第４の光を生成する機能を有し、
　前記第４の光は、前記表示装置に与えられ、
　前記反射型液晶素子は、前記第４の光を反射することで前記第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器。
　請求項２において、
　前記表示装置は、透過型液晶素子を有し、
　前記透過型液晶素子は、前記第４の光を透過させることで前記第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器。
　請求項４において、
　前記透過型液晶素子は、前記第２の光を透過させることで前記第１の表示領域において表示を行うことを特徴とする電子機器。
　光モジュールと、筐体と、表示装置と、を有し、
　前記筐体は、第１の開口部乃至第６の開口部を有し、
　前記表示装置は、第１の表示領域と、第２の表示領域と、を有し、
　前記第１の表示領域は、前記第１の開口部と重なるように配置され、
　前記第２の表示領域は、前記第４の開口部と重なるように配置され、
　前記第１の開口部と、第４の開口部とは、重なるように配置され、
　前記光モジュールは、第１の発光素子、第２の発光素子、第１の光学変換素子、第２の光学変換素子、第１の受光素子、及び第２の受光素子を有し、
　前記第１の発光素子および前記第２の発光素子は、それぞれが複数の蛍光体と、発光ダイオードと、を有し、
　前記第１の光学変換素子および前記第２の光学変換素子は、それぞれが第１の光学フィルタを有し、
　前記発光ダイオードは、第１の光を射出する機能を有し、
　前記複数の蛍光体は、前記第１の光により励起されることで第２の光を射出し、
　前記第１の光学変換素子が有する前記第１の光学フィルタは、前記第１の発光素子が発する前記第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第３の光を生成する機能を有し、
　前記第２の光学変換素子が有する前記第１の光学フィルタは、前記第２の発光素子が発する前記第２の光から６８０ｎｍより長い波長域を有する第４の光を生成する機能を有し、
　前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子が射出する前記第３の光を検出する機能を有し、
　前記第２の受光素子は、前記第２の発光素子が射出する前記第４の光を検出する機能を有し、
　前記第２の開口部は、前記第３の光を射出するための第１の導光路の機能を有し、
　前記第３の開口部は、前記第３の光が入射するための第２の導光路の機能を有し、
　前記第１の表示領域の上方を通過する前記第３の光は、前記第２の開口部から前記第３の開口部に到達する機能を有し、
　前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子と、前記第１の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を有し、
　前記第５の開口部は、前記第４の光を射出するための第３の導光路の機能を有し、
　前記第６の開口部は、前記第４の光を入射するための第４の導光路の機能を有し、
　前記第２の表示領域の上方を通過する前記第４の光は、前記第５の開口部から前記第６の開口部に到達する機能を有し、
　前記第２の受光素子は、前記第２の発光素子と、前記第２の受光素子と、を結ぶ光路に遮蔽物が存在することを検出するセンサとしての機能を特徴とする電子機器。
　請求項６において、
　前記表示装置は、透過型液晶素子を有し、
　前記第２の光は、前記第１の表示領域と前記第２の表示領域において表示を行うための光源の機能を有し、
　前記第１の表示領域は、第１の方向に第１の画像を表示し、
　前記第２の表示領域は、第２の方向に第２の画像を表示し、
　前記第１の画像は、前記第２の画像と異なることを特徴とする電子機器。
　請求項６において、
　前記表示装置は、第３の発光素子を有し、
　前記第３の発光素子は、前記第１の表示領域と前記第２の表示領域において表示を行うための光源の機能を有し、
　前記第１の表示領域は、前記第１の方向に第１の画像を表示し、
　前記第２の表示領域は、前記第２の方向に第２の画像を表示し、
　前記第１の画像は、前記第２の画像と鏡像対称に表示されることを特徴とする電子機器。
　請求項６乃至請求項８において、
　前記筐体は、さらに第７の開口部を有し、
　前記第７の開口部は、前記第２の光又は前記第４の光を照明として射出する機能を有することを特徴とする電子機器。
　請求項１、請求項２、又は請求項６において、
　前記発光ダイオードは、近紫外光を発光する機能を有し、
　前記発光ダイオードは、前記蛍光体を励起することで６８０ｎｍより長い波長域のいずれか一の波長の発光強度が波長域５５０ｎｍ乃至５６０ｎｍの発光強度の平均値より大きな光を発光し、
　前記複数の蛍光体は、前記発光ダイオードによって励起されることで６８０ｎｍ以下の波長を有する白色光を射出することを特徴とする電子機器。
　請求項８において、
　前記第３の発光素子は、ＬＥＤを有することを特徴とする電子機器。
　請求項８において、
　前記第３の発光素子は、ＯＬＥＤを有することを特徴とする電子機器。
　請求項２又は請求項６において、
　前記表示装置は、トランジスタを有し、前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有する電子機器。
　請求項２又は請求項６において、
　前記表示装置は、８Ｋ解像度以上の解像度を有することを特徴とする電子機器。