WO2022123388A1 - 表示システム - Google Patents

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WO2022123388A1
WO2022123388A1 PCT/IB2021/061036 IB2021061036W WO2022123388A1 WO 2022123388 A1 WO2022123388 A1 WO 2022123388A1 IB 2021061036 W IB2021061036 W IB 2021061036W WO 2022123388 A1 WO2022123388 A1 WO 2022123388A1
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insulator
conductor
display
layer
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山崎舜平
池田隆之
木村肇
大貫達也
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株式会社半導体エネルギー研究所
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    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a display device and a display system having the display device.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above technical fields.
  • the technical fields of one aspect of the present invention disclosed in the present specification and the like include semiconductor devices, image pickup devices, display devices, light emitting devices, power storage devices, storage devices, display systems, electronic devices, lighting devices, input devices, and input / output devices.
  • Devices, their driving methods, or their manufacturing methods can be mentioned as an example.
  • the semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing the semiconductor characteristics.
  • Display devices liquid crystal display devices, light emission display devices, etc.
  • projection devices lighting devices
  • electro-optical devices power storage devices, storage devices, semiconductor circuits, image pickup devices, electronic devices, and the like
  • power storage devices storage devices
  • semiconductor circuits image pickup devices
  • electronic devices and the like
  • semiconductor devices may be said to be semiconductor devices.
  • they may be said to have semiconductor devices.
  • Wearable electronic devices and stationary electronic devices are becoming widespread as electronic devices provided with display devices for augmented reality (AR) or virtual reality (VR).
  • Examples of the wearable type electronic device include a head-mounted display (HMD: Head Mounted Display), a glasses-type electronic device, and the like.
  • Examples of the stationary electronic device include a head-up display (HUD: Head-Up Display) and the like.
  • Patent Document 1 discloses a method of realizing an HMD having fine pixels by using a transistor capable of high-speed driving.
  • the pixel density can be increased by making the pixels of the display device fine. As a result, a large number of pixels can be provided in the display device, and a high immersive feeling or a realistic feeling can be obtained. In order to obtain a more immersive or realistic feeling, it is preferable that there are few pixel defects (bright spots, dark spots, etc.).
  • multiple display devices may be used as display devices (or electronic devices).
  • display devices or electronic devices
  • One of the problems of one embodiment of the present invention is to provide a display device having a new configuration or a display system having a new configuration.
  • one of the problems of the present invention is to provide an operation method of a display device having a new configuration or an operation method of a display system having a new configuration.
  • One aspect of the present invention includes a first display device and a second display device, and the first display device and the second display device each have a wireless communication function and have a second display device.
  • the display device has a region having a higher pixel density than the first display device, and the screen of the first display device or a part of the screen of the first display device can be partially displayed by using the wireless communication function. It is a display system having a function of displaying on a display device of.
  • one aspect of the present invention includes a first display device and a second display device, and the first display device and the second display device each have a wireless communication function, and the first display device and the second display device are provided.
  • the display device 2 has a region having a higher pixel density than the first display device, and the wireless communication function is a function of transmitting information to the second display device in response to an operation to the first display device. It has a function of transmitting information to the first display device in response to an operation to the second display device, and is a screen of the first display device or a part of the screen of the first display device. Is a display system having a function of displaying the image on the second display device.
  • the screen ratio of the second display device is preferably 1: 1, 4: 3, or 16: 9.
  • the second display device may have a plurality of display units. At this time, the screen ratio of the plurality of display units is preferably 1: 1, 4: 3, or 16: 9, respectively.
  • the long side of the display area of the second display device is preferably 33 mm or less, and the short side is preferably 26 mm or less.
  • the long side of the display area of the second display device is preferably 52 mm or less, and the short side is preferably 33 mm or less.
  • the display system preferably has one or more selected from a source driver IC, a gate driver IC, and an FPC that are electrically connected to the second display device.
  • the second display device is preferably goggles type.
  • the second display device is preferably of the glasses type.
  • the second display device has a control unit and an earphone unit, and the control unit and the earphone unit are connected to each other by wire.
  • the earphones are provided, the earphones have a wireless communication function, and either one or both of the first display device and the second display device transmit information to the earphones by the wireless communication function. It is preferable to have a function of transmitting.
  • the first display device has the first image data
  • the second display device has the second image data
  • the second image data is the first image data. It is preferable that the image data is up-converted based on the original data.
  • the first display device has one or both of a call function and a time display function
  • the second display device has a function of displaying augmented reality content and virtual reality. It is preferable to have either one or both of the functions of displaying the contents of the above.
  • the second display device has a first layer, a second layer, and a third layer, and the first layer includes a drive circuit and a CPU. It is preferable that the second layer has a pixel circuit and the third layer has a display device.
  • the second display device has a first layer, a second layer, and a third layer, and the first layer includes a drive circuit and a CPU.
  • the second layer has a pixel circuit
  • the third layer has a display device
  • the first layer has a first transistor having a semiconductor layer having silicon in the channel forming region. It is preferable that the second layer has a second transistor having a semiconductor layer having a metal oxide in the channel forming region, and the third layer has an organic EL device.
  • the metal oxide has In, an element M (M is Al, Ga, Y, or Sn), and Zn. Further, in the above aspect, it is preferable that the organic EL device is a light emitting device processed by a photolithography method.
  • the second display device has a function of acquiring one or more information of the user's visual sense, auditory sense, tactile sense, taste sense, smell sense, and brain wave.
  • a display device having a new configuration or a display system having a new configuration it is possible to provide a display device having a new configuration or a display system having a new configuration.
  • an operation method of a display device having a new configuration or an operation method of a display system having a new configuration it is possible to provide an operation method of a display device having a new configuration or an operation method of a display system having a new configuration.
  • 1A to 1C are diagrams showing a configuration example of a display device and a display system.
  • 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of a display device and a display system.
  • 3A and 3B are diagrams showing a configuration example of a display device and a display system.
  • 4A and 4B are diagrams showing a configuration example of a display device and a display system.
  • 5A to 5C are diagrams showing an example of the screen ratio of the display device.
  • 6A to 6F are diagrams showing an example of the size of the display area of the display device.
  • 7A to 7C are diagrams showing an example of the number of display devices taken per substrate.
  • 8A to 8C are diagrams showing an example of the number of display devices taken per substrate.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an external image of the display device.
  • 10A to 10D are diagrams showing an example of an image of a display device and a display system.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an operation method of the display system.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of the display device.
  • 15A and 15B are circuit diagrams showing a configuration example of a display device.
  • 16A to 16C are a circuit diagram and a schematic diagram showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 18A to 18C are views showing a configuration example of a light emitting device.
  • 19A to 19D are views showing a configuration example of a display device.
  • 20A and 20B are diagrams showing a configuration example of a display device.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device.
  • FIG. 23 is
  • FIG. 27A is a top view showing a configuration example of the transistor.
  • 27B and 27C are cross-sectional views showing a configuration example of a transistor.
  • FIG. 28A is a diagram illustrating the classification of the crystal structure of IGZO.
  • FIG. 28B is a diagram illustrating an XRD spectrum of the CAAC-IGZO film.
  • FIG. 28C is a diagram illustrating a microelectron beam diffraction pattern of the CAAC-IGZO film.
  • 29A to 29D are views showing an example of an electronic device.
  • 30A and 30B are diagrams showing an example of an electronic device.
  • the off current means a drain current when the transistor is in an off state (also referred to as a non-conducting state or a cutoff state).
  • the off state is a state in which the voltage V gs between the gate and the source is lower than the threshold voltage V th in the n-channel transistor (higher than V th in the p-channel transistor) unless otherwise specified. To say.
  • a metal oxide is a metal oxide in a broad sense. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as Oxide Semiconductor or simply OS) and the like. For example, when a metal oxide is used for the active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. That is, when it is described as an OS transistor, it can be rephrased as a transistor having an oxide or an oxide semiconductor.
  • the display device may be read as an electronic device.
  • a device manufactured by using a metal mask or an FMM may be referred to as a device having an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device having an MML (metal maskless) structure.
  • ⁇ Display device and display system configuration example> 1A to 1C are drawings illustrating a configuration example of a display device and a display system according to an aspect of the present invention.
  • the display system includes a first display device 100A and a second display device 102A, and has a first display device 100A and a second display device.
  • Each of the devices 102A has a wireless communication function.
  • the second display device 102A has a region having a higher pixel density (also referred to as fineness) than the first display device 100A. Further, it has a function of displaying a part of the screen of the first display device 100A or a part of the screen of the first display device 100A on the second display device 102A by using the above wireless communication function.
  • the display system has a plurality of display devices.
  • the plurality of display devices exchange data using a wireless communication function, and process a part of the image data displayed on the screen of one of the display devices by a processing method such as up-conversion or down-conversion. Can be displayed on the other display device.
  • a processing method such as up-conversion or down-conversion.
  • the first display device 100A has a display unit 110, a housing 111, a communication unit 112, and a control unit 114.
  • FIG. 1A shows the user's right hand 130R.
  • the second display device 102A includes a display unit 120, a housing 121, a communication unit 122, a mounting unit 123, a control unit 124, and a camera unit 125.
  • wireless communication between the first display device 100A and the second display device 102A can be performed between the communication unit 112 and the communication unit 122.
  • the communication unit 112 has a function of transmitting information to the second display device 102A in response to an operation on the first display device 100A.
  • the communication unit 122 has a function of transmitting information to the first display device 100A in response to an operation to the second display device 102A. Further, although not shown in FIGS. 1A and 1B, the first display devices 100A and 100B and the second display device 102A have a function of receiving data transmitted from the respective display devices. You may be doing it.
  • the camera unit 125 included in the second display device 102A has a function of acquiring external information.
  • the data acquired by the camera unit 125 can be output to the display unit 120 or the display unit 110 included in the first display device 100A.
  • the mounting portion 123 of the second display device 102A allows the user to wear the second display device 102A on the head.
  • FIG. 1A it is exemplified as a shape like a vine (also referred to as a joint, a temple, etc.) of eyeglasses, but the shape is not limited to this.
  • the mounting portion 123 may be in the shape of a helmet or a band, as long as it can be worn by the user.
  • a distance measuring sensor capable of measuring the distance of an object
  • the camera unit 125 is one aspect of the detection unit.
  • the detection unit for example, one or both of an image sensor and a distance image sensor such as a lidar (LIDAR: Light Detection and Ringing) can be used.
  • LIDAR Light Detection and Ringing
  • the second display device 102A further has a lens (not shown).
  • the display unit 120 is provided at a position inside the housing 121 that can be visually recognized through the lens.
  • the second display device 102A can be said to be an electronic device for VR. A user wearing the second display device 102A can visually recognize the image displayed on the display unit 120 through the lens. Further, by displaying different images on the pair of display units 120, it is possible to perform three-dimensional display using parallax.
  • the second display device 102A may have a vibration mechanism that functions as a bone conduction earphone.
  • a configuration having the vibration mechanism can be applied to any one or more of the display unit 120, the housing 121, and the mounting unit 123.
  • the video and audio can be enjoyed simply by attaching the second display device 102A without the need for a separate audio device such as headphones, earphones, or speakers.
  • the first display device 100A and the second display device 102A can be connected to each other via a network. Thereby, each of the first display device 100A and the second display device 102A can be independently used as a communication tool.
  • the processing that can be executed by the first display device 100A and the second display device 102A described in the present embodiment is an example, and is incorporated in the first display device 100A or the second display device 102A.
  • Various processes can be executed depending on the application software.
  • the first display device 100B shown in FIG. 1B includes a display unit 110, a housing 111, a communication unit 112, a band 113, and a control unit 114. Further, FIG. 1B shows the user's right hand 130R and the user's left hand 130L. Further, since the configuration of the second display device 102A shown in FIG. 1B is the same as the configuration shown in FIG. 1A, the description thereof is omitted here.
  • the first display device 100A shown in FIG. 1A has a function as a so-called information terminal (typically a smartphone or the like), and the first display device 100B shown in FIG. 1B is a so-called clock-type information terminal. Has a function.
  • the first display device 100A and the first display device 100B have at least one or both of a call function and a time display function.
  • the second display device 102A has one or both of a function of displaying the content of augmented reality (AR) and a function of displaying the content of virtual reality (VR).
  • AR augmented reality
  • VR virtual reality
  • the second display device 102A may have a function of displaying contents of alternative reality (SR: Substitutional Reality) or mixed reality (MR: Mixed Reality). Since the second display device 102A has a function of displaying contents such as AR, VR, SR, and MR, it is possible to enhance the immersive feeling of the user.
  • SR Substitutional Reality
  • MR Mixed Reality
  • FIGS. 1C, 2A, and 2B the display device and the display system according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1C, 2A, and 2B.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating a display device and a display system according to one aspect of the present invention.
  • the first display device 100 has at least a display unit 110 and a communication unit 112
  • the second display device 102 has a display unit 120 and a communication unit 122. ..
  • the first display device 100 includes a display unit 110, a communication unit 112, a control unit 114, a power supply unit 116, and a sensor unit 118.
  • the second display device 102 includes a display unit 120, a communication unit 122, a control unit 124, a power supply unit 126, and a sensor unit 128.
  • the first display device 100 and the second display device 102 each have an example of a configuration having the same function, but the present invention is not limited thereto.
  • the first display device 100 and the second display device 102 may have different functions.
  • the first display device 100 has a camera unit 115 (also referred to as a detection unit) and a second communication unit 119 in addition to the configuration shown in FIG. 2A.
  • the second display device 102 has a camera unit 125 and a headphone unit 129 in addition to the configuration shown in FIG. 2A.
  • the camera unit 115 may have an image pickup unit such as an image sensor.
  • a plurality of cameras may be provided so as to be compatible with a plurality of angles of view such as telephoto and wide angle.
  • the second communication unit 119 may have a function of performing communication having a function different from that of the communication unit 112.
  • the communication unit 112 has a function of communicating with the communication unit 122, and the second communication unit 119 is a third generation mobile communication system (3G), a fourth generation mobile communication system (4G), and a fifth generation mobile communication system (4G). It suffices to have a function capable of making a voice call using a generation mobile communication system (5G) or the like, or a communication means capable of electronic payment.
  • 3G third generation mobile communication system
  • 4G fourth generation mobile communication system
  • 4G fifth generation mobile communication system
  • FIGS. 1A and 1B Next, a configuration example different from the configurations shown in FIGS. 1A and 1B will be described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B.
  • the second display device 102B shown in FIG. 3A and the second display device 102C shown in FIG. 3B have a display unit 120, a housing 121, a communication unit 122, a mounting unit 123, and a control unit 124, respectively. It has a camera unit 125 and a lens 132.
  • the second display device 102B and the second display device 102C can be said to be electronic devices for VR, respectively.
  • a user wearing the second display device 102B or the second display device 102C can visually recognize the image displayed on the display unit 120 through the lens 132.
  • the second display device 102D shown in FIG. 4A and the second display device 102E shown in FIG. 4B control the display panel 151, the housing 121, the communication unit (not shown), and the mounting unit 123, respectively. It has a unit (not shown), a camera unit (not shown), a pair of optical members 153, a frame 157, and a nose pad 158.
  • the second display device 102D and the second display device 102E can each project the image displayed on the display panel 151 onto the display area 156 of the optical member 153. Since the optical member 153 has translucency, the user can see the image displayed in the display area by superimposing it on the transmitted image visually recognized through the optical member 153. Therefore, the second display device 102D and the second display device 102E are electronic devices capable of AR display, respectively.
  • the display system of one aspect of the present invention may further include earphones 106.
  • the earphone 106 has a communication unit (not shown) and has a wireless communication function.
  • the earphone 106 can receive information (for example, voice data) from either one or both of the first display device and the second display device by the wireless communication function.
  • the second display device 102B shown in FIG. 3A has a function of transmitting information to the earphone 106 by a wireless communication function.
  • the second display device 102D shown in FIG. 4A has a function of transmitting information to the earphone 106 by a wireless communication function.
  • the second display device 102C and the second display device 102E each further have an earphone unit 127.
  • the earphone unit 127 and the control unit 124 may be connected to each other by wire.
  • a part of the wiring connecting the earphone unit 127 and the control unit 124 may be arranged inside the housing 121 or the mounting unit 123.
  • the earphone portion 127 and the mounting portion 123 may have a magnet.
  • the earphone portion 127 can be fixed to the mounting portion 123 by a magnetic force, which is preferable because it is easy to store.
  • the second display device may have an audio output terminal to which earphones, headphones, or the like can be connected. Further, the second display device may have either one or both of the audio input terminal and the audio input mechanism.
  • the voice input mechanism for example, a sound collecting device such as a microphone can be used. Since the second display device has a voice input mechanism, the second display device may be provided with a function as a so-called headset.
  • the second display device includes a goggle type (second display device 102A to the second display device 102C, etc.) and a glasses type (second display device 102D). , And the second display device 102E, etc.) are both suitable.
  • the display device can transmit information to the earphones by wire or wirelessly.
  • the display unit 120 shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 3A, and 3B has a higher resolution than the display unit 110.
  • the display panel 151 shown in FIGS. 4A and 4B preferably has a higher resolution than the display unit 110.
  • the display unit 110 can have a resolution such as HD (number of pixels 1280 ⁇ 720), FHD (number of pixels 1920 ⁇ 1080), WQHD (number of pixels 2560 ⁇ 1440).
  • the display unit 120 and the display panel 151 have extremely high resolutions such as WQXGA (number of pixels 2560 ⁇ 1600), 4K2K (number of pixels 3840 ⁇ 2160), and 8K4K (number of pixels 7680 ⁇ 4320), respectively. Is preferable. In particular, it is preferable to set the resolution to 4K2K, 8K4K, or higher.
  • the display unit 120 and the display panel 151 each have a higher pixel density (definition) than the display unit 110.
  • the display unit 110 can have a pixel density of 100 ppi or more and less than 1000 ppi, preferably 300 ppi or more and 800 ppi or less.
  • the display unit 120 and the display panel 151 can each have a pixel density of 1000 ppi or more and 10000 ppi or less, preferably 2000 ppi or more and 6000 ppi or less, and more preferably 3000 ppi or more and 5000 ppi or less.
  • the screen ratio (aspect ratio) of the display unit 110, the display panel 151, and the display unit 120 is not particularly limited.
  • the display unit 110, the display panel 151, and the display unit 120 can correspond to various screen ratios such as 1: 1 (square), 4: 3, 16: 9, and 16:10, respectively.
  • FIGS. 5A to 5C show an example of the screen ratio of the display device.
  • FIG. 5A is an example when the screen ratio of the display unit 120 is 1: 1.
  • FIG. 5B is an example when the screen ratio of the display unit 120 is 4: 3.
  • the resolution of the display unit 120 is preferably 4K2K or 8K4K.
  • FIG. 5C is an example when the screen ratio of the display unit 120 is 16: 9. At this time, the resolution of the display unit 120 is preferably 8K4K.
  • the display device can be manufactured at the optimum manufacturing cost.
  • a stepper, a scanner, or the like can be used as the exposure device.
  • the wavelength of the light source that can be used in the exposure apparatus is 13 nm (EUV (Extreme Ultra Violet)), 157 nm (F 2 ), 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), and 365 nm (i-line). ), 436 nm (g line) and the like.
  • the screen ratio (aspect ratio) of the display device is not particularly limited, but may be 1: 1 (square), 4: 3, 16: 9, 16:10, or the like.
  • the maximum size of the display area of the display device that can be produced by performing one exposure is the aspect ratio.
  • the ratio is 1: 1, it is “26 mm x 26 mm”, when the aspect ratio is 4: 3, it is “33 mm x 24.75 mm”, and when the aspect ratio is 16: 9, it is "33 mm x 18.5625 mm”.
  • the size of the outer shape of the actual display device is larger than the size of the display area of the display device.
  • the aspect ratio of the outer shape of the display device and the aspect ratio of the display area of the display device may be the same or different.
  • the specifications of the display unit (display area) of the display device that can be used in one aspect of the present invention are shown in Tables 1 and 2 below. As shown in Tables 1 and 2, the display unit has a specification having an extremely high resolution such as 4K3K (number of pixels 3840 ⁇ 2880).
  • the estimation is performed on the assumption that the external connection terminal is taken out from the back surface using a through electrode. Therefore, the display area can be widened. A pad may be provided in the exposed area. In this case, although the display area becomes small, it is possible to reduce the manufacturing cost related to the configuration for taking out the external connection terminal.
  • FIG. 7A is an example in which a sealing region having a width of 2.0 mm is provided inside the exposure region (32 mm ⁇ 24 mm) of the exposure apparatus.
  • the sealing region indicates a region from the end of the display region to the divided position of the substrate or the position of the terminal, and is not necessarily the region to which the sealing material is applied.
  • the size of the display area of the display device is 28 mm ⁇ 20 mm, and the diagonal is about 1.38 inches.
  • the number of display devices per board is 72.
  • FIG. 7B and 7C are examples in which a sealing region is provided outside the exposure region (32 mm ⁇ 24 mm) of the exposure apparatus. In this case, the exposure is performed with a gap corresponding to the sealing region.
  • a marker area is provided inside the exposed area.
  • FIG. 7B is an example in which the width of the marker region is 0.5 mm and the width of the sealing region is 2.0 mm. At this time, the size of the display area of the display device is about 1.53 inches diagonally. The number of display devices per board is 56. When the width of the marker area is 1.0 mm, the size of the display area is about 1.47 inches diagonally.
  • FIG. 7C is an example in which the width of the marker region is 0.5 mm and the width of the sealing region is 3.0 mm. At this time, the size of the display area of the display device is about 1.53 inches diagonally, which is the same as the configuration of FIG. 7B.
  • the number of display devices taken per board is 49, which is about 13% lower than the configuration shown in
  • 8A to 8C are examples when the aspect ratio of the display area is 4: 3, respectively.
  • FIG. 8A is an example in which a sealing region is provided inside the exposure region (32 mm ⁇ 24 mm) of the exposure apparatus.
  • the width of the sealing region is 1.5 mm in the vertical direction and 2.0 mm in the horizontal direction.
  • the size of the display area is 28 mm ⁇ 21 mm (aspect ratio is 4: 3), and the diagonal is about 1.38 inches.
  • the number of display devices per board is 72. Assuming that the width of the sealing region is 2.0 mm in the vertical direction and 2.65 mm in the horizontal direction, the size of the display region is 26.7 mm ⁇ 20 mm (aspect ratio is 4: 3), and the diagonal is about 1. It becomes .32 inch.
  • the size of the display area is 24 mm ⁇ 18 mm (aspect ratio is 4: 3) and the diagonal is about 1.18 inch. Will be. In each case, the number of display devices per board is 72.
  • FIG. 8B and 8C are examples in which a sealing region is provided outside the exposure region (32 mm ⁇ 24 mm) of the exposure apparatus. In this case, the exposure is performed with a gap corresponding to the sealing region.
  • a marker area is provided inside the exposed area.
  • FIG. 8B is an example in which the width of the marker region is 0.5 mm in the vertical direction, 0.7 mm in the horizontal direction, and the width of the sealing region is 2.0 mm. At this time, the size of the display area of the display device is about 1.51 inches diagonally. The number of display devices per board is 56. When the width of the marker area is 1.0 mm in the vertical direction and 1.3 mm in the horizontal direction, the size of the display area is about 1.45 inch diagonally.
  • FIG. 8B is an example in which the width of the marker region is 0.5 mm in the vertical direction, 0.7 mm in the horizontal direction, and the width of the sealing region is 2.0 mm. At this time, the size of the display area of the display device is about 1.51 inches
  • the width of the marker region is 1.0 mm in the vertical direction, 1.3 mm in the horizontal direction, and the width of the sealing region is 3.0 mm.
  • the size of the display area of the display device is about 1.53 inches diagonally.
  • the number of display devices taken per board is 49, which is about 13% lower than the configuration shown in FIG. 8B.
  • the display device By setting the size of the display area of the display device to be the size of a human eyeball (about 23 to 24 mm) or more, the display device can be arranged so as to cover the entire eye or the entire field of view. For example, by setting the display area of the display device to a diagonal of 1.0 inch or more, preferably 1.4 inches or more, and more preferably 1.5 inches or more, the display device covers the entire field of view of the user with the display area. Can be placed. Therefore, by using the display device or display system of one aspect of the present invention, one or more selected from the immersive feeling, the presence feeling, and the depth feeling can be felt higher.
  • the second display device has a plurality of display units in order for the user to feel one or more selected from the immersive feeling, the presence feeling, and the depth feeling higher.
  • the second display device has a first display unit and a second display unit, and the screen ratio of the first display unit and the screen ratio of the second display unit are 1: 1, respectively. It is 1, 4: 3 or 16: 9, and the diagonal length of the display area of the first display unit and the diagonal length of the display area of the second display unit are 1.0 inch or more, respectively. It is preferably 2.5 inches or less.
  • the display unit 110 is formed on a glass substrate and the display unit 120 is formed on a silicon substrate.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the display unit 110 is formed on a glass substrate, it may be difficult to increase the pixel density of the display unit 110 (typically 1000 ppi or more) due to the manufacturing apparatus. Therefore, in the display device and the display system according to one aspect of the present invention, the pixel density of the display unit 120 can be increased (typically 1000 ppi or more) by forming the display unit 120 on a silicon substrate. .. In other words, the display unit 120 can supplement and display an image having a definition that cannot be handled by the display unit 110.
  • the display system of one aspect of the present invention has two display devices having different resolutions or different pixel densities.
  • a part or all of the image data may be compressed or decompressed.
  • the user cannot recognize the pixels (such as the lines that can occur between the pixels cannot be seen), so that the feeling of immersion, presence, and depth is felt. You can feel one or more selected from higher.
  • the first display device 100A has a period during which the display unit does not display, and functions as an input / output means (for example, a controller) of the second display device 102A during the period.
  • the usage period of the power supply unit 116 included in the first display device 100A can be extended. That is, the display system according to one aspect of the present invention can save power.
  • the power supply unit 116 for example, a lithium ion secondary battery or the like can be used.
  • the first display device 100A may function as a so-called power supply unit during the period when the display unit does not display.
  • the first display device 100A may have a function as a battery or a mobile battery.
  • the second display device or other electronic device and the first display device 100A may be connected to each other by wire, and power may be supplied from the first display device 100A.
  • power may be supplied from the first display device 100A to the second display device or other electronic device by the non-contact power supply method.
  • the non-contact power supply method include a wireless power supply method that uses an electromagnetic induction method and does not use a charging cable, and a spatial transmission type wireless power transmission system that can be charged contactlessly by using a radio wave reception method.
  • a microwave space that can be charged in a non-contact manner (for example, within a radius of 10 m) using a microwave (specifically, a frequency band such as a 920 MHz band, a 2.4 GHz band, or a 5.7 GHz band).
  • a microwave specifically, a frequency band such as a 920 MHz band, a 2.4 GHz band, or a 5.7 GHz band.
  • a transmission type wireless power transmission system can be mentioned.
  • FIG. 9 shows an external image of a display device having an external drive circuit.
  • the board 160 is provided with a display unit 161, an external connection terminal 163 for a gate driver, and an external connection terminal 165 for a source driver.
  • the display unit 161 and the external connection terminal 163 for the gate driver are electrically connected by wiring 167.
  • the display unit 161 and the source driver external connection terminal 165 are electrically connected by wiring 167.
  • the external connection terminal 163 for the gate driver is shown in two areas and the external connection terminal 165 for the source driver is shown in six areas, but the area in which the external connection terminal 163 for the gate driver and the external connection terminal 165 for the source driver are provided.
  • the number and layout of the above are not particularly limited.
  • the external connection terminal 163 for the gate driver and the external connection terminal 165 for the source driver are electrically connected to an FPC (Flexible Printed Circuit), an integrated circuit (IC), or the like, respectively.
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • IC integrated circuit
  • the external connection terminal 163 for the gate driver is electrically connected to the FPC
  • the external connection terminal 165 for the source driver is electrically connected to the source driver IC.
  • the source driver external connection terminal 165 may also be electrically connected to the FPC.
  • the gate driver external connection terminal 163 is electrically connected to the gate driver IC.
  • FIGS. 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, and 4B will be described below. , Explain.
  • the display unit 110, the display unit 120, and the display panel 151 each have a function of displaying.
  • the display unit 110, the display unit 120, and the display panel 151 may include one or a plurality of light emitting devices selected from, for example, a liquid crystal display device, a light emitting device including an organic EL, and a light emitting device including a light emitting diode such as a micro LED. Can be used. Considering productivity and luminous efficiency, it is preferable to use a light emitting device containing an organic EL as the display unit 110, the display unit 120, and the display panel 151.
  • the communication unit 112 and the communication unit 122 have a function of communicating wirelessly or by wire, respectively. It is preferable that the communication unit 112 and the communication unit 122 have a function of wirelessly communicating, because the number of parts such as a cable for connection can be omitted.
  • the communication unit 112 and the communication unit 122 can communicate via the antenna.
  • Examples of the communication means (communication method) between the communication unit 112 and the communication unit 122 include the Internet, an intranet, an extranet, a PAN (Personal Area Network), and a LAN (Local Area Network), which are the foundations of the World Wide Web (WWW). ), CAN (Campus Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network), GAN (Global Area Network), etc. can be connected to each device for communication.
  • LTE Long Term Evolution
  • GSM Global System for Mobile Communication: registered trademark
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution Code Division
  • DMA Downlink Packet Control
  • W-CDMA Registered trademark
  • Wi-Fi registered trademark
  • Bluetooth registered trademark
  • ZigBee registered trademark
  • the control unit 114 and the control unit 124 each have a function of controlling the display unit.
  • the control unit 114 and the control unit 124 include, for example, a pixel circuit, a backup circuit, an image conversion circuit, and the like.
  • the image conversion circuit can perform amplifier conversion processing or down-conversion processing of image data. As a result, image data with a small resolution can be up-converted or image data with a large resolution can be down-converted according to the resolution of the display unit, and an image with high display quality can be displayed on the display unit. ..
  • the pixel circuit and the backup circuit will be described in detail in the second embodiment.
  • the power supply unit 116 and the power supply unit 126 each have a function of supplying electric power to the display unit.
  • a primary battery or a secondary battery can be used.
  • a lithium ion secondary battery can be preferably used.
  • the sensor unit 118 and the sensor unit 128 each have a function of acquiring one or more information of the user's sense of sight, hearing, touch, taste, and smell. More specifically, the sensor unit 118 and the sensor unit 128 have force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, magnetism, temperature, voice, time, electric field, current, and voltage, respectively. Has the ability to measure at least one of power, radiation, humidity, slope, vibration, odor, and infrared light.
  • the sensor unit 128 has a function of measuring brain waves in addition to the above functions. For example, it suffices to have a plurality of electrodes that come into contact with the head and have a mechanism for measuring brain waves from a weak current flowing through the electrodes. Since the sensor unit 128 has a function of measuring brain waves, the image of the display unit 110 or a part of the image of the display unit 110 can be displayed on the display unit 120 as the user thinks. In this case, since it is not necessary for the user to operate the display device with both hands, the user can perform an input operation or the like without holding anything in both hands (both hands are free).
  • FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D An example of an image of the display device and the display system according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D.
  • FIG. 10A shows a state in which the user 130 is operating the first display device 100A with the second display device 102B attached. At this time, the display unit of the first display device 100A is turned off and functions as a touch pad or the like. The user 130 can operate the image or the like provided by the second display device 102B by using the first display device 100A.
  • FIG. 10B shows an example of the image 140 shown in FIG. 10A in the field of view of the user 130 in the room.
  • image information 141 is shown superimposed on an image of an actual indoor landscape such as a floor, a wall, and a door.
  • the image information 141 is an image displayed on the display unit of the first display device 100A.
  • the user 130 can operate the first display device 100A (for example, a smartphone or the like) paired with the second display device 102B while the second display device 102B is attached.
  • the cursor 142 in the image 140 indicates the position information when the display unit of the first display device 100A of the user 130 is touch-operated. Further, at this time, since the display unit of the first display device 100A is actually turned off, the first display device 100A is in a state of being driven with low power consumption.
  • FIG. 10C shows a state in which the user 130 is operating the display system by the gesture operation of the user 130 with the second display device 102B attached.
  • the user 130 since the first display device 100A is in the state of being in the pocket of the clothes of the user 130, the user 130 can operate the display system with both hands free. Further, since the display unit of the first display device 100A is turned off, the power consumption of the first display device 100A can be suppressed.
  • FIG. 10D shows an example of the image 140 shown in FIG. 10C, which is reflected in the field of view of the user 130 in the room.
  • horizontally long image information 141 is shown in the image 140.
  • the right hand 130R of the user 130 is shown in the image 140.
  • FIG. 10D shows a state in which handwritten image information is input in the image information 141.
  • the user 130 can draw a character or an illustration according to the trajectory of the fingertip of the right hand 130R reflected in the image 140.
  • a writing tool such as a pen, a stylus, or the like can also be used.
  • the image 140 shown in FIGS. 10B and 10D shows a configuration in which the image information 141 is displayed in the image 140, but the present invention is not limited to this.
  • the image information 141 can be moved by the action of the user pinching the image information 141 with a finger (for example, the action of grasping the image information 141 with the thumb and the index finger, that is, the so-called gesture action).
  • the operation of pinching the image information 141 with a finger and then moving the image information 141 out of the image 140 for example, the operation of pinching the image information 141 with a finger and then popping it out of the image 140 like Frisby).
  • You can use the operation method.
  • this operation method the user can arbitrarily operate the information displayed in the image 140, so that only the necessary information can be displayed in the image 140.
  • the display device and the display system according to one aspect of the present invention can be operated by a new operation method or an operation method.
  • FIG. 11 is a flowchart relating to the operation method of the display system.
  • step S01 the operation is started. At this time, it is assumed that the first display device 100A is in the activated state (operable state) and the second display device 102B is in the power-on state.
  • step S02 the second display device 102B is attached.
  • the second display device 102B recognizes that it is attached and starts the system.
  • step S02 for example, when the second display device 102B is in the form of goggles, an image of the camera in front may be provided to the user, or an image of other contents may be displayed.
  • step S03 pairing of the first display device 100A and the second display device 102B is executed.
  • data can be exchanged in both directions between the first display device 100A and the second display device 102B.
  • step S04 the first image displayed on the display unit 110 of the first display device 100A is displayed on the display unit 120 of the second display device 102B.
  • the user can see the information displayed on the second display device 102B without looking at the screen of the first display device 100A.
  • the display unit 120 of the second display device 102B is not displayed as it is, instead of displaying the first image as it is.
  • the second image which has undergone image processing such as up-conversion or down-conversion with respect to the first image, may be displayed on the second display device 102B so as to have the optimum size when displayed in. preferable.
  • step S05 information is transmitted from the second display device 102B to the first display device 100A.
  • the information includes a code indicating that the display of the first image is completed.
  • step S06 the first display device 100A turns off the display unit 110 based on the received information.
  • the touch sensor of the display unit 110 maintains an active state.
  • the display unit 110 of the first display device 100A functions as an input means (touch pad) or the like.
  • step S07 the first display device 100A detects a touch operation by the user on the display unit 110.
  • the touch operation is used here, it is not limited to this, and includes various operations that can be detected by the sensor of the first display device 100A.
  • the acceleration sensor can acquire three-dimensional position information of the first display device 100A itself and information on the inclination (also referred to as posture) of the first display device 100A.
  • step S08 the first display device 100A transmits touch information to the second display device 102B. Specifically, the touch position information is transmitted to the second display device 102B.
  • step S09 the second display device 102B executes various processes based on the received touch information. For example, it is possible to classify what kind of gesture operation is performed from the time change of the touch position, and execute the operation and the process according to the touch position.
  • step S10 the process ends.
  • step S10 for example, the second display device 102B is removed, the power of the first display device 100A or the second display device 102B is turned off, or the first display device 100A and the second display device are turned off. It corresponds to the cancellation of pairing with 102B.
  • the display device and the display system of one aspect of the present invention it is possible to provide a display device having a new configuration or a display system having a new configuration. Further, by using the display device and the display system according to one aspect of the present invention, it is possible to provide an operation method of a display device having a new configuration or an operation method of a display system having a new configuration.
  • FIG. 12 is a block diagram schematically showing a configuration example of a display device 10 which is a display device of one aspect of the present invention.
  • the display device 10 has a layer 20 and a layer 30, and the layer 30 can be provided so as to be laminated on, for example, above the layer 20. Between the layers 20 and 30, an interlayer insulator or a conductor for making an electrical connection between different layers can be provided.
  • the transistor provided in the layer 20 can be, for example, a transistor having silicon in the channel forming region (also referred to as a Si transistor), and can be, for example, a transistor having single crystal silicon in the channel forming region.
  • a transistor having single crystal silicon in the channel forming region is used as the transistor provided in the layer 20
  • the on-current of the transistor can be increased. Therefore, the circuit included in the layer 20 can be driven at high speed, which is preferable.
  • the Si transistor can be formed by fine processing having a channel length of 3 nm to 10 nm, it can be used as a display device 10 provided with an accelerator such as a CPU and a GPU, an application processor, and the like.
  • the transistor provided in the layer 30 can be, for example, an OS transistor.
  • the OS transistor it is preferable to use a transistor having an oxide containing at least one of indium, element M (element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin) and zinc in the channel forming region.
  • Such an OS transistor has a characteristic that the off-current is very low. Therefore, it is particularly preferable to use an OS transistor as a transistor provided in the pixel circuit of the display unit because the analog data written in the pixel circuit can be retained for a long period of time.
  • the drive circuit 40 and the functional circuit 50 are provided on the layer 20. Since the layer 20 is provided with a Si transistor having a high on-current, each circuit included in the layer 20 can be driven at high speed.
  • the layer 30 is provided with a display unit 60 provided with a plurality of pixels 61.
  • the pixel 61 is provided with pixel circuits 62R, 62G, 62B that control the emission of red, green, and blue.
  • the pixel circuits 62R, 62G, and 62B have a function as sub-pixels of the pixel 61. Since the pixel circuits 62R, 62G, and 62B have an OS transistor, the analog data written in the pixel circuit can be held for a long period of time.
  • a backup circuit 82 is provided in each of the pixels 61 of the layer 30.
  • the backup circuit may be referred to as a storage circuit or a memory circuit.
  • the drive circuit 40 has a gate line drive circuit, a source line drive circuit, and the like for driving the pixels 61 (pixel circuits 62R, 62G, 62B).
  • the drive circuit 40 includes an LVDS (Low Voltage Differential Signaling) circuit having a function as an interface for receiving data such as image data from the outside of the display device 10, a D / A (Digital to Analog) conversion circuit, or the like. You may have.
  • the Si transistor of the layer 20 can increase the on-current of the transistor.
  • the channel length or channel width of the Si transistor may be different depending on the operating speed of each circuit.
  • the functional circuit 50 has a processor (for example, a CPU) used for data calculation processing.
  • the CPU has a plurality of CPU cores.
  • the CPU core has a flip-flop.
  • the flip-flop has a plurality of scan flip-flops.
  • the flip-flop 80 inputs / outputs scan flip-flop data (backup data) to / from the backup circuit 82.
  • the backup data BD is illustrated as a data signal held by the backup circuit 82.
  • a memory having an OS transistor is suitable for the backup circuit 82.
  • an OS transistor with an extremely small off-current for the backup circuit composed of the OS transistor the voltage of the analog data written in the backup circuit can be held for a long period of time, and almost no power is consumed for holding the data.
  • Etc. have advantages.
  • the backup circuit 82 having an OS transistor can be provided in the display unit 60 in which a plurality of pixels 61 are arranged.
  • FIG. 12 illustrates how a backup circuit 82 is provided in each pixel 61.
  • the backup circuit 82 composed of the OS transistor can be provided by being laminated with the layer 20 having the Si transistor.
  • the backup circuit 82 may be arranged in a matrix like the sub-pixels in the pixel 61, or may be arranged for each of a plurality of pixels. That is, the backup circuit 82 can be arranged in the layer 30 without being restricted by the arrangement of the pixels 61. Therefore, the degree of freedom of the display unit / circuit layout can be increased, the circuit area can be arranged without increasing the circuit area, and the storage capacity of the backup circuit 82 required for the arithmetic processing can be increased.
  • ⁇ Configuration example of pixel circuit and backup circuit> 13 and 14 show a configuration example of the arrangement of the backup circuit 82 and the pixel circuits 62R, 62G, 62B which are sub-pixels in the display unit 60.
  • FIG. 13 illustrates a configuration in which a plurality of pixels 61 are arranged in a matrix in the display unit 60.
  • the pixel 61 has a backup circuit 82 in addition to the pixel circuits 62R, 62G, and 62B.
  • the backup circuit 82 and the pixel circuits 62R, 62G, and 62B can all be configured by the OS transistor, they can be arranged in the same pixel.
  • FIG. 14 shows a block diagram for explaining each configuration of the display device 10.
  • the display device includes a drive circuit 40, a functional circuit 50, and a display unit 60.
  • the drive circuit 40 has a gate driver 41 and a source driver 42 as an example.
  • the gate driver 41 has a function of driving a plurality of gate line GLs for outputting signals to the pixel circuits 62R, 62G, and 62B.
  • the source driver 42 has a function of driving a plurality of source line SLs for outputting signals to the pixel circuits 62R, 62G, and 62B.
  • the drive circuit 40 supplies a voltage for displaying in the pixel circuits 62R, 62G, 62B to the pixel circuits 62R, 62G, 62B via a plurality of wirings.
  • the functional circuit 50 has a CPU 51.
  • the CPU 51 has a CPU core 53.
  • the CPU core 53 has a flip-flop 80 for temporarily holding data used for arithmetic processing.
  • the flip-flop 80 has a plurality of scan flip-flops 81, and each scan flip-flop 81 is electrically connected to a backup circuit 82 provided in the display unit 60.
  • the display unit 60 has a plurality of pixels 61 provided with pixel circuits 62R, 62G, 62B and a backup circuit 82.
  • the backup circuit 82 does not necessarily have to be arranged in the pixel 61, which is a repeating unit. It can be freely arranged according to the shape of the display unit 60, the shapes of the pixel circuits 62R, 62G, 62B, and the like.
  • FIG. 15A and 15B show a configuration example of the pixel circuit 62 applicable to the pixel circuits 62R, 62G, 62B, and a light emitting element 70 connected to the pixel circuit 62.
  • FIG. 15A is a diagram showing the connection of each element
  • FIG. 15B is a diagram schematically showing the vertical relationship between the drive circuit 40, the pixel circuit 62, and the light emitting element 70.
  • the term element may be paraphrased as "device".
  • the display element, the light emitting element, and the liquid crystal element can be paraphrased as, for example, a display device, a light emitting device, and a liquid crystal device.
  • the pixel circuit 62 shown as an example in FIGS. 15A and 15B includes a switch SW21, a switch SW22, a transistor M21, and a capacitance C21.
  • the switch SW21, the switch SW22, and the transistor M21 can be composed of an OS transistor.
  • Each OS transistor of the switch SW21, the switch SW22, and the transistor M21 is preferably provided with a back gate electrode.
  • the back gate electrode is configured to give the same signal as the gate electrode, or the back gate electrode is equipped with a gate electrode. It can be configured to give different signals.
  • the transistor M21 includes a gate electrode electrically connected to the switch SW21, a first electrode electrically connected to the light emitting element 70, and a second electrode electrically connected to the wiring ANO. ..
  • the wiring ANO is wiring for giving a potential for supplying a current to the light emitting element 70.
  • the switch SW21 has a first terminal electrically connected to the gate electrode of the transistor M21 and a second terminal electrically connected to the source line SL, and is based on the potential of the gate line GL1. It has a function to control the conduction state or the non-conduction state.
  • the switch SW22 has a first terminal electrically connected to the wiring V0 and a second terminal electrically connected to the light emitting element 70, and is in a conductive state or is based on the potential of the gate wire GL2. It has a function to control the non-conducting state.
  • the wiring V0 is a wiring for giving a reference potential and a wiring for outputting the current flowing through the pixel circuit 62 to the drive circuit 40 or the functional circuit 50.
  • the capacitance C21 includes a conductive film electrically connected to the gate electrode of the transistor M21 and a conductive film electrically connected to the second electrode of the switch SW22.
  • the light emitting element 70 includes a first electrode electrically connected to the first electrode of the transistor M21 and a second electrode electrically connected to the wiring VCOM.
  • the wiring VCOM is provided with a potential for supplying a current to the light emitting element 70.
  • the intensity of the light emitted by the light emitting element 70 can be controlled according to the image signal given to the gate electrode of the transistor M21. Further, the amount of current flowing through the light emitting element 70 can be increased by the reference potential of the wiring V0 given via the switch SW22. Further, by monitoring the amount of current flowing through the wiring V0 with an external circuit, the amount of current flowing through the light emitting element can be estimated. This makes it possible to detect pixel defects and the like.
  • the wiring for electrically connecting the pixel circuit 62 and the drive circuit 40 can be shortened, so that the wiring resistance of the wiring can be reduced. Therefore, since the data can be written at high speed, the display device 10 can be driven at high speed. As a result, even if the number of pixels 61 of the display device 10 is large, a sufficient frame period can be secured, so that the pixel density of the display device 10 can be increased. Further, by increasing the pixel density of the display device 10, the definition of the image displayed by the display device 10 can be increased. For example, the pixel density of the display device 10 can be 1000 ppi or more, 5000 ppi or more, or 7000 ppi or more. Therefore, the display device 10 can be, for example, a display device for AR or VR, and can be suitably applied to an electronic device such as an HMD in which the distance between the display unit and the user is short.
  • an electronic device such as an HMD in which the distance between the display unit and the user is short.
  • the gate line GL1, the gate line GL2, the wiring ANO, the wiring VCOM, the wiring V0, and the source line SL are supplied from the drive circuit 40 below the pixel circuit 62 via the wiring.
  • the wiring for supplying the signal and voltage of the drive circuit 40 may be routed around the outer peripheral portion of the display unit 60 and electrically connected to each pixel circuit 62 arranged in a matrix on the layer 30.
  • the layer 30 with a part of the functions of the source driver 42 of the drive circuit 40.
  • the display system of one aspect of the present invention may have a display correction system.
  • the display correction system can reduce display defects based on defective pixels such as bright spots and dark spots by correcting the current IEL flowing through the light emitting element 70.
  • the circuit diagram shown in FIG. 16A is a diagram showing a part of the pixel circuit 62 shown in FIG. 15A extracted.
  • the current I EL flowing through the light emitting element 70 becomes extremely large or small as compared with a pixel having a normal display.
  • the CPU 51 periodically acquires the data of the monitor current IMONI flowing through the switch SW23.
  • the current amount of the monitor current I MONI is converted into digital data that can be handled by the CPU 51, and the CPU 51 performs arithmetic processing using the digital data.
  • Defective pixels are estimated by arithmetic processing in the CPU 51, and the CPU 51 makes corrections to make it difficult to visually recognize display defects due to the defective pixels. For example, when the pixel 61D shown in FIG. 16B is a defective pixel, the current IEL flowing through the light emitting element 70 of the adjacent pixel 61N is corrected.
  • the correction is applied to artificial neural networks such as deep neural networks (DNN), convolutional neural networks (CNN), recurrent neural networks (RNN), self-encoders, deep Boltzmann machines (DBM), and deep belief networks (DBN). It can be estimated by performing an operation based on it.
  • DNN deep neural networks
  • CNN convolutional neural networks
  • RNN recurrent neural networks
  • DBM deep Boltzmann machines
  • DBN deep belief networks
  • the current I EL flowing through the pixel 61N adjacent to the defective pixel is corrected to the current I EL_C (see FIG. 16C).
  • FIG. 16C by displaying as a pixel 61G in which defective pixels and pixels 61N are combined, it is difficult to see display defects caused by defective pixels such as bright spots and dark spots, and normal display is achieved. be able to.
  • the above-mentioned CPU 51 can continue to hold the data in the middle of the calculation as backup data. Therefore, it is particularly effective in performing a huge amount of arithmetic processing such as an arithmetic based on an artificial neural network.
  • the CPU 51 function as an application processor, it is possible to reduce display defects and reduce power consumption by combining a drive that makes the frame frequency variable in addition to the calculation.
  • FIG. 17 shows a modification of each configuration of the display device 10 described above.
  • the block diagram of the display device 10A shown in FIG. 17 corresponds to a configuration in which the accelerator 52 is added to the functional circuit 50 in the display device 10 of FIG.
  • the accelerator 52 functions as a dedicated arithmetic circuit for the product-sum operation processing of the artificial neural network NN. In the calculation using the accelerator 52, it is possible to perform correction due to the display defect described above, or processing to correct the contour of the image by up-converting the display data. It should be noted that power consumption can be reduced by configuring the CPU 51 to perform power gating control while performing arithmetic processing by the accelerator 52.
  • the EL layer 786 included in the light emitting element 70 can be composed of a plurality of layers such as a layer 4420, a light emitting layer 4411, and a layer 4430.
  • the layer 4420 can have, for example, a layer containing a substance having high electron injectability (electron injection layer), a layer containing a substance having high electron transport property (electron transport layer), and the like.
  • the light emitting layer 4411 has, for example, a luminescent compound.
  • the layer 4430 can have, for example, a layer containing a substance having a high hole injection property (hole injection layer) and a layer containing a substance having a high hole transport property (hole transport layer).
  • a configuration having a layer 4420, a light emitting layer 4411 and a layer 4430 provided between a pair of electrodes can function as a single light emitting unit, and the configuration of FIG. 18A is referred to as a single structure in the present specification.
  • a configuration in which a plurality of light emitting layers (light emitting layers 4411, 4412, 4413) are provided between the layer 4420 and the layer 4430 is also a variation of the single structure.
  • tandem structure a configuration in which a plurality of light emitting units (EL layers 786a and 786b) are connected in series via an intermediate layer (charge generation layer) 4440 is referred to as a tandem structure in the present specification.
  • the configuration as shown in FIG. 18C is referred to as a tandem structure, but the structure is not limited to this, and for example, the tandem structure may be referred to as a stack structure.
  • the tandem structure can be used as a light emitting element capable of high-luminance light emission.
  • the emission color of the light emitting element 70 can be red, green, blue, cyan, magenta, yellow, white, or the like, depending on the material constituting the EL layer 786. Further, the color purity can be further improved by imparting the microcavity structure to the light emitting element 70.
  • the light emitting element that emits white light has a structure in which the light emitting layer contains two or more kinds of light emitting substances.
  • a light emitting substance may be selected so that the light emission of each of the two or more light emitting substances has a complementary color relationship. For example, by making the emission color of the first light emitting layer and the emission color of the second light emitting layer have a complementary color relationship, it is possible to obtain a light emitting element that emits white light as a whole. The same applies to a light emitting element having three or more light emitting layers.
  • the light emitting layer preferably contains two or more light emitting substances such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), and O (orange).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • Y yellow
  • O orange
  • FIG. 19A shows a schematic top view of the display device according to one aspect of the present invention.
  • the display unit 60 has a plurality of light emitting elements 70R having a red color, a light emitting element 70G having a green color, and a plurality of light emitting elements 70B having a blue color.
  • R, G, and B are designated in the light emitting region of each light emitting element in order to easily distinguish each light emitting element.
  • the configuration of the light emitting element 70 shown in FIG. 19A may be referred to as an SBS (Side By Side) structure.
  • SBS System By Side
  • the configuration shown in FIG. 19A is exemplified, but is not limited to, the configuration having three colors of red (R), green (G), and blue (B). For example, it may be configured to have four or more colors.
  • the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B are arranged in a matrix.
  • FIG. 19A shows a so-called striped arrangement in which light emitting elements of the same color are arranged in one direction.
  • the arrangement method of the light emitting elements is not limited to this, and an arrangement method such as a delta arrangement or a zigzag arrangement may be applied, or a pentile arrangement may be used.
  • Luminous substances possessed by the light emitting element include substances that emit fluorescence (fluorescent material), substances that emit phosphorescence (phosphorescent material), inorganic compounds (quantum dot material, etc.), and substances that exhibit thermal activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence). (Themally activated delayed fluorescence (TADF) material) and the like.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • QLED Quadratum-dot Light Emitting Diode
  • Luminous substances possessed by the light emitting element include substances that emit fluorescence (fluorescent material), substances that emit phosphorescence (phosphorescent material), inorganic compounds (quantum dot material, etc.), and substances that exhibit thermal activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence). (Themally activated delayed fluorescence (TADF) material) and the like.
  • TADF Thermal activated delayed fluorescence
  • FIG. 19B is a schematic cross-sectional view corresponding to the alternate long and short dash line A1-A2 in FIG. 19A.
  • FIG. 19B shows a cross section of the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B.
  • the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B are each provided on the insulating layer 251 and have a conductor 772 that functions as a pixel electrode and a conductor 788 that functions as a common electrode.
  • the insulating layer 251 one or both of the inorganic insulating film and the organic insulating film can be used. It is preferable to use an inorganic insulating film as the insulating layer 251.
  • the inorganic insulating film examples include an oxide insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, and a hafnium oxide film, and a nitride insulating film.
  • an oxide insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, and a hafnium oxide film, and a nitride insulating film.
  • the light emitting element 70R has an EL layer 786R between the conductor 772 and the conductor 788.
  • the EL layer 786R has a luminescent organic compound that emits light having a peak in at least the red wavelength region.
  • the EL layer 786G included in the light emitting device 70G has a luminescent organic compound that emits light having a peak in at least the green wavelength region.
  • the EL layer 786B included in the light emitting device 70B has a luminescent organic compound that emits light having a peak in at least a blue wavelength region.
  • the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786B are composed of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole injection layer, and a hole transport layer, in addition to a layer containing a luminescent organic compound (light emitting layer). Of these, one or more may be possessed.
  • the conductor 772 is provided for each light emitting element. Further, the conductor 788 is provided as a continuous layer common to each light emitting element. A conductive film having transparency to visible light is used for either the conductor 772 or the conductor 788, and a conductive film having reflection is used for the other.
  • the conductor 772 translucent and the conductor 788 reflective, it is possible to make a bottom injection type (bottom emission type) display device, and conversely, the conductor 772 is reflective and the conductor 788 is transparent. By making it light, it can be used as a top-emission type (top-emission type) display device. By making both the conductor 772 and the conductor 788 translucent, it is possible to make a double-sided injection type (dual emission type) display device.
  • An insulating layer 272 is provided so as to cover the end portion of the conductor 772.
  • the end of the insulating layer 272 preferably has a tapered shape.
  • the same material as the material that can be used for the insulating layer 251 can be used.
  • the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786B each have a region in contact with the upper surface of the conductor 772 and a region in contact with the surface of the insulating layer 272. Further, the ends of the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786B are located on the insulating layer 272.
  • a gap is provided between the two EL layers between the light emitting elements that emit different colors.
  • the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786G are provided so as not to be in contact with each other.
  • an unintended light emission also referred to as crosstalk
  • crosstalk an unintended light emission due to a current flowing through two adjacent EL layers. Therefore, the contrast can be enhanced, and a display device with high display quality can be realized.
  • the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786G can be separately produced by a vacuum vapor deposition method using a shadow mask such as a metal mask. Alternatively, these may be produced separately by a photolithography method. By using the photolithography method, it is possible to realize a high-definition display device that is difficult to realize when a metal mask is used.
  • a protective layer 271 is provided so as to cover the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B.
  • the protective layer 271 has a function of preventing impurities such as water from diffusing into each light emitting element from above.
  • the protective layer 271 may have, for example, a single-layer structure or a laminated structure including at least an inorganic insulating film.
  • the inorganic insulating film include an oxide film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, and a hafnium oxide film, or a nitride film. ..
  • a semiconductor material such as indium gallium oxide or indium gallium zinc oxide (IGZO) may be used as the protective layer 271.
  • the protective layer 271 may be formed by using an ALD method, a CVD method, and a sputtering method.
  • the present invention is not limited to this.
  • the protective layer 271 may have a laminated structure of an inorganic insulating film and an organic insulating film.
  • indium gallium zinc oxide When used as the protective layer 271, it can be processed by a wet etching method or a dry etching method.
  • a chemical solution such as oxalic acid, phosphoric acid, or a mixed chemical solution (for example, a mixed chemical solution of phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, and water (also referred to as a mixed acid aluminum etching solution)) is used.
  • FIG. 19C shows an example different from the above.
  • FIG. 19C has a light emitting element 70W that exhibits white light.
  • the light emitting element 70W has an EL layer 786W that exhibits white light between the conductor 772 and the conductor 788.
  • the EL layer 786W may have, for example, a configuration in which two or more light emitting layers selected so that each light emitting color has a complementary color relationship are laminated. Further, a laminated EL layer in which a charge generation layer is sandwiched between light emitting layers may be used.
  • FIG. 19C shows three light emitting elements 70W side by side.
  • a colored layer 264R is provided on the upper part of the light emitting element 70W on the left.
  • the colored layer 264R functions as a bandpass filter that transmits red light.
  • a colored layer 264G that transmits green light is provided on the upper portion of the central light emitting element 70W
  • a colored layer 264B that transmits blue light is provided on the upper portion of the right light emitting element 70W. This allows the display device to display a color image.
  • the EL layer 786W and the conductor 788 are separated from each other between the two adjacent light emitting elements 70W.
  • the influence of the above becomes remarkable and the contrast is lowered. Therefore, with such a configuration, it is possible to realize a display device having both high definition and high contrast.
  • the EL layer 786W and the conductor 788 are preferably separated by a photolithography method. As a result, the distance between the light emitting elements can be narrowed, so that a display device having a higher aperture ratio can be realized as compared with the case where a shadow mask such as a metal mask is used.
  • a colored layer may be provided between the conductor 772 and the insulating layer 251.
  • FIG. 19D shows an example different from the above.
  • FIG. 19D has a configuration in which the insulating layer 272 is not provided between the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B.
  • the protective layer 271 covers the side surfaces of the EL layer 786R, the EL layer 786G, and the EL layer 786B.
  • impurities typically water and the like
  • the top surface shapes of the conductor 772, the EL layer 786R, and the conductor 788 substantially match.
  • Such a structure can be collectively formed by using a resist mask or the like after forming the conductor 772, the EL layer 786R, and the conductor 788.
  • Such a process can also be referred to as self-aligned patterning because the EL layer 786R and the conductor 788 are processed using the conductor 788 as a mask.
  • the EL layer 786R has been described here, the EL layer 786G and the EL layer 786B can have the same configuration.
  • the protective layer 273 is further provided on the protective layer 271.
  • the protective layer 271 is formed by using a device capable of forming a film having a high covering property (typically, an ALD device or the like), and the protective layer 273 is formed by forming a film having a lower covering property than the protective layer 271.
  • a gap 275 can be provided between the protective layer 271 and the protective layer 273 by forming the protective layer 271 (typically, a sputtering device or the like).
  • the void 275 is located between the EL layer 786R and the EL layer 786G, and between the EL layer 786G and the EL layer 786B.
  • the void 275 has one or more selected from, for example, air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and Group 18 elements (typically, helium, neon, argon, xenon, krypton, etc.). .. Further, the void 275 may contain, for example, a gas used for forming the protective layer 273. For example, when the protective layer 273 is formed by the sputtering method, the void 275 may contain one or more of the above Group 18 elements. When the void 275 contains a gas, the gas can be identified by a gas chromatography method or the like. Alternatively, when the protective layer 273 is formed by the sputtering method, the gas used during sputtering may be contained in the film of the protective layer 273. In this case, when the protective layer 273 is analyzed by energy dispersive X-ray analysis (EDX analysis) or the like, an element such as argon may be detected.
  • EDX analysis energy dispersive X-ray analysis
  • the refractive index of the void 275 is lower than the refractive index of the protective layer 271
  • the light emitted from the EL layer 786R, the EL layer 786G, or the EL layer 786B is reflected at the interface between the protective layer 271 and the void 275.
  • the distance between the light emitting elements 70R and the light emitting element 70G or the region between the light emitting element 70G and the light emitting element 70B (hereinafter, simply referred to as the distance between the light emitting elements).
  • the distance between the light emitting elements is 1 ⁇ m or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less, 100 nm or less, 90 nm or less, 70 nm or less, 50 nm or less, 30 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, or 10 nm. It can be as follows.
  • the distance between the side surface of the EL layer 786R and the side surface of the EL layer 786G or the distance between the side surface of the EL layer 786G and the side surface of the EL layer 786B has a region of 1 ⁇ m or less, preferably 0.5 ⁇ m (500 nm). ) It has the following region, more preferably 100 nm or less.
  • the configuration shown in FIG. 19D can be referred to as an air isolation structure.
  • an air isolation structure it is possible to separate the light emitting elements from each other and suppress color mixing or crosstalk of light from each light emitting element.
  • FIG. 20A shows an example different from the above. Specifically, the configuration shown in FIG. 20A is different from the configuration shown in FIG. 19D in that the insulating layer 251 is configured.
  • the insulating layer 251 has a recessed portion in which a part of the upper surface of the insulating layer 251 is scraped off during processing of the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B.
  • a protective layer 271 is formed in the recess. In other words, in cross-sectional view, the lower surface of the protective layer 271 has a region located below the lower surface of the conductor 772.
  • impurities typically water and the like
  • the above recess is used when removing impurities (also referred to as residues) that may adhere to the side surface of each light emitting element during processing of the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B by wet etching or the like. Can be formed. After removing the above residue, the side surface of each light emitting element is covered with the protective layer 271 to obtain a highly reliable display device.
  • FIG. 20B shows an example different from the above.
  • the configuration shown in FIG. 20B includes an insulating layer 276 and a microlens array 277 in addition to the configuration shown in FIG. 20A.
  • the insulating layer 276 has a function as an adhesive layer.
  • the microlens array 277 can collect the light emitted from the light emitting element 70R, the light emitting element 70G, and the light emitting element 70B. .. This makes it possible to improve the light extraction efficiency of the display device.
  • various curable adhesives such as a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, a reaction curable adhesive, a thermosetting adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.
  • these adhesives include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin and the like.
  • a material having low moisture permeability such as an epoxy resin is preferable.
  • a two-component mixed type resin may be used.
  • an adhesive sheet or the like may be used.
  • This embodiment can be carried out by appropriately combining at least a part thereof with other embodiments described in the present specification.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device 10.
  • the display device 10 has a substrate 701 and a substrate 705, and the substrate 701 and the substrate 705 are bonded to each other by a sealing material 712.
  • a single crystal semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • a semiconductor substrate other than the single crystal semiconductor substrate may be used as the substrate 701.
  • a transistor 441 and a transistor 601 are provided on the substrate 701.
  • the transistor 441 and the transistor 601 can be a transistor provided on the layer 20 shown in the second embodiment.
  • the transistor 441 is composed of a conductor 443 having a function as a gate electrode, an insulator 445 having a function as a gate insulator, and a part of a substrate 701, and is a semiconductor region 447 including a channel forming region and a source region. Alternatively, it has a low resistance region 449a that functions as one of the drain regions and a low resistance region 449b that functions as the other of the source region or the drain region.
  • the transistor 441 may be either a p-channel type or an n-channel type.
  • the transistor 441 is electrically separated from other transistors by the element separation layer 403.
  • FIG. 21 shows a case where the transistor 441 and the transistor 601 are electrically separated by the element separation layer 403.
  • the element separation layer 403 can be formed by using a LOCOS (LOCOExidation of Silicon) method, an STI (Shallow Trench Isolation) method, or the like.
  • the semiconductor region 447 has a convex shape. Further, the side surface and the upper surface of the semiconductor region 447 are provided so as to be covered by the conductor 443 via the insulator 445. Note that FIG. 21 does not show how the conductor 443 covers the side surface of the semiconductor region 447. Further, a material for adjusting the work function can be used for the conductor 443.
  • a transistor having a convex shape in the semiconductor region can be called a fin type transistor because the convex portion of the semiconductor substrate is used.
  • it may have an insulator which is in contact with the upper part of the convex portion and has a function as a mask for forming the convex portion.
  • FIG. 21 shows a configuration in which a part of the substrate 701 is processed to form a convex portion, the SOI substrate may be processed to form a semiconductor having a convex shape.
  • the configuration of the transistor 441 shown in FIG. 21 is an example, and is not limited to the configuration, and may be an appropriate configuration according to the circuit configuration, the circuit operation method, and the like.
  • the transistor 441 may be a planar transistor.
  • the transistor 601 can have the same configuration as the transistor 441.
  • an insulator 405, an insulator 407, an insulator 409, and an insulator 411 are provided.
  • the conductor 451 is embedded in the insulator 405, the insulator 407, the insulator 409, and the insulator 411.
  • the height of the upper surface of the conductor 451 and the height of the upper surface of the insulator 411 can be made the same.
  • the insulator 421 and the insulator 214 are provided on the conductor 451 and the insulator 411.
  • the conductor 453 is embedded in the insulator 421 and in the insulator 214.
  • the height of the upper surface of the conductor 453 and the height of the upper surface of the insulator 214 can be made equal to each other.
  • the insulator 216 is provided on the conductor 453 and the insulator 214.
  • a conductor 455 is embedded in the insulator 216.
  • the height of the upper surface of the conductor 455 and the height of the upper surface of the insulator 216 can be made equal to each other.
  • Insulator 222, insulator 224, insulator 254, insulator 280, insulator 274, and insulator 281 are provided on the conductor 455 and the insulator 216.
  • the conductor 305 is embedded in the insulator 222, the insulator 224, the insulator 254, the insulator 280, the insulator 274, and the insulator 281.
  • the height of the upper surface of the conductor 305 and the height of the upper surface of the insulator 281 can be made equal to each other.
  • the insulator 361 is provided on the conductor 305 and the insulator 281.
  • a conductor 317 and a conductor 337 are embedded in the insulator 361.
  • the height of the upper surface of the conductor 337 and the height of the upper surface of the insulator 361 can be made the same.
  • the insulator 363 is provided on the conductor 337 and the insulator 361.
  • a conductor 347, a conductor 353, a conductor 355, and a conductor 357 are embedded in the insulator 363.
  • the height of the upper surface of the conductor 353, the conductor 355, and the conductor 357 can be made the same as the height of the upper surface of the insulator 363.
  • connection electrode 760 is provided on the conductor 353, the conductor 355, the conductor 357, and the insulator 363. Further, an anisotropic conductor 780 is provided so as to be electrically connected to the connection electrode 760, and an FPC (Flexible Printed Circuit) 716 is provided so as to be electrically connected to the anisotropic conductor 780. Various signals and the like are supplied to the display device 10 from the outside of the display device 10 by the FPC 716.
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • the low resistance region 449b having a function as the other of the source region or the drain region of the transistor 441 includes a conductor 451 and a conductor 453, a conductor 455, a conductor 305, a conductor 317, and a conductor. It is electrically connected to the FPC 716 via a 337, a conductor 347, a conductor 353, a conductor 355, a conductor 357, a connection electrode 760, and an anisotropic conductor 780.
  • FIG. 21 the low resistance region 449b having a function as the other of the source region or the drain region of the transistor 441 includes a conductor 451 and a conductor 453, a conductor 455, a conductor 305, a conductor 317, and a conductor. It is electrically connected to the FPC 716 via a 337, a conductor 347, a conductor 353, a conductor 355, a conductor 357, a connection electrode 760, and an anis
  • connection electrode 760 and the conductor 347 shows three conductors having a function of electrically connecting the connection electrode 760 and the conductor 347, that is, the conductor 353, the conductor 355, and the conductor 357, which is one of the present inventions.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the number of conductors having a function of electrically connecting the connection electrode 760 and the conductor 347 may be one, two, or four or more.
  • the contact resistance can be reduced by providing a plurality of conductors having a function of electrically connecting the connection electrode 760 and the conductor 347.
  • a transistor 750 is provided on the insulator 214.
  • the transistor 750 can be a transistor provided on the layer 30 shown in the second embodiment. For example, it may be a transistor provided in the pixel circuit 62.
  • an OS transistor can be preferably used as the transistor 750.
  • the OS transistor has a feature that the off-current is extremely small. Therefore, since the holding time of the image data or the like can be lengthened, the frequency of the refreshing operation can be reduced. Therefore, the power consumption of the display device 10 can be reduced.
  • the transistor 750 can be a transistor provided in the backup circuit 82.
  • an OS transistor can be preferably used.
  • the OS transistor has a feature that the off-current is extremely small. Therefore, the data contained in the flip-flop can be retained even during the period when the sharing of the power supply voltage is stopped. Therefore, it is possible to perform a normally-off operation of the CPU (an operation of intermittently stopping the power supply voltage). Therefore, the power consumption of the display device 10 can be reduced.
  • Conductors 301a and 301b are embedded in the insulator 254, the insulator 280, the insulator 274, and the insulator 281.
  • the conductor 301a is electrically connected to one of the source or drain of the transistor 750
  • the conductor 301b is electrically connected to the other of the source or drain of the transistor 750.
  • the height of the upper surface of the conductor 301a and the conductor 301b can be made the same as the height of the upper surface of the insulator 281.
  • Conductor 311 and conductor 313, conductor 331, capacity 790, conductor 333, and conductor 335 are embedded in the insulator 361.
  • the conductor 311 and the conductor 313 are electrically connected to the transistor 750 and have a function as wiring.
  • the conductor 333 and the conductor 335 are electrically connected to the capacity 790.
  • the height of the upper surface of the conductor 331, the conductor 333, and the conductor 335 can be made the same as the height of the upper surface of the insulator 361.
  • Conductor 341, conductor 343, and conductor 351 are embedded in the insulator 363.
  • the height of the upper surface of the conductor 351 and the height of the upper surface of the insulator 363 can be made the same.
  • the insulator 405, the insulator 407, the insulator 409, the insulator 411, the insulator 421, the insulator 214, the insulator 280, the insulator 274, the insulator 281 and the insulator 361, and the insulator 363 are used as an interlayer film. It may have a function and may have a function as a flattening film that covers each lower uneven shape. For example, the upper surface of the insulator 363 may be flattened by a flattening treatment using a chemical mechanical polishing (CMP) method or the like in order to improve the flatness.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the capacity 790 has a lower electrode 321 and an upper electrode 325. Further, an insulator 323 is provided between the lower electrode 321 and the upper electrode 325. That is, the capacitance 790 is a laminated structure in which an insulator 323 that functions as a dielectric is sandwiched between a pair of electrodes.
  • FIG. 21 shows an example in which the capacity 790 is provided on the insulator 281, the capacity 790 may be provided on an insulator different from the insulator 281.
  • FIG. 21 shows an example in which the conductor 301a, the conductor 301b, and the conductor 305 are formed in the same layer. Further, an example is shown in which the conductor 311 and the conductor 313, the conductor 317, and the lower electrode 321 are formed in the same layer. Further, an example is shown in which the conductor 331, the conductor 333, the conductor 335, and the conductor 337 are formed in the same layer. Further, an example is shown in which the conductor 341, the conductor 343, and the conductor 347 are formed in the same layer. Further, an example is shown in which the conductor 351 and the conductor 353, the conductor 355, and the conductor 357 are formed in the same layer.
  • the manufacturing process of the display device 10 can be simplified, so that the manufacturing cost of the display device 10 can be reduced. In addition, these may be formed in different layers, and may have different kinds of materials.
  • the display device 10 shown in FIG. 21 has a light emitting element 70.
  • the light emitting element 70 has a conductor 772, an EL layer 786, and a conductor 788.
  • the EL layer 786 has an organic compound or an inorganic compound such as a quantum dot.
  • Examples of materials that can be used for organic compounds include fluorescent materials and phosphorescent materials.
  • Examples of materials that can be used for quantum dots include colloidal quantum dot materials, alloy-type quantum dot materials, core-shell type quantum dot materials, and core-type quantum dot materials.
  • the conductor 772 is electrically connected to the other of the source or drain of the transistor 750 via the conductor 351 and the conductor 341, the conductor 331, the conductor 313, and the conductor 301b.
  • the conductor 772 is formed on the insulator 363 and has a function as a pixel electrode.
  • a material that is transparent to visible light or a material that is reflective can be used.
  • the translucent material for example, an oxide material containing indium, zinc, tin and the like may be used.
  • the reflective material for example, a material containing aluminum, silver, etc. may be used.
  • the display device 10 can be provided with an optical member (optical substrate) such as a polarizing member, a retardation member, and an antireflection member.
  • an optical member optical substrate
  • polarizing member such as a polarizing member, a retardation member, and an antireflection member.
  • a light-shielding layer 738 and an insulator 734 in contact with the light-shielding layer 738 are provided on the substrate 705 side.
  • the light-shielding layer 738 has a function of blocking light emitted from an adjacent region.
  • the light-shielding layer 738 has a function of blocking external light from reaching the transistor 750 or the like.
  • an insulator 730 is provided on the insulator 363.
  • the insulator 730 can be configured to cover a part of the conductor 772.
  • the light emitting element 70 has a translucent conductor 788, and can be a top emission type light emitting element.
  • the light emitting element 70 may have a bottom emission structure that emits light to the conductor 772 side, or a dual emission structure that emits light to both the conductor 772 and the conductor 788.
  • the light-shielding layer 738 is provided so as to have a region overlapping with the insulator 730. Further, the light-shielding layer 738 is covered with an insulator 734. Further, the space between the light emitting element 70 and the insulator 734 is filled with a sealing layer 732.
  • the structure 778 is provided between the insulator 730 and the EL layer 786. Further, the structure 778 is provided between the insulator 730 and the insulator 734.
  • FIG. 22 shows the Si transistor of the drive circuit 40 of the layer 20, the OS transistor of the pixel circuit 62 of the layer 30, the Si transistor of the functional circuit 50 of the layer 20, and the OS of the backup circuit 82 of the layer 30. It is sectional drawing including a transistor. The description of the cross-sectional view shown in FIG. 22 is the same as each configuration of the cross-sectional view shown in FIG. 21.
  • the layer 20 may be provided with the Si transistor 91 of the drive circuit 40 and the Si transistor 94 of the functional circuit 50.
  • the layer 30 may be provided with the OS transistor 92 and the capacity 93 of the pixel circuit 62, and the OS transistor 95 and the capacity 96 of the backup circuit 82.
  • a light emitting element 70 can be provided on the upper layer of the layer 30.
  • FIG. 23 A modified example of the display device shown in FIG. 21 is shown in FIG. 23.
  • the display device 10 shown in FIG. 23 is different from the display device 10 shown in FIG. 21 in that it does not have the transistor 601.
  • the display device may not have a Si transistor and may be composed of only an OS transistor. It is preferable to use an OS transistor for the pixel circuit.
  • at least a part of the drive circuit may be composed of an OS transistor.
  • at least a part of the functional circuit may be composed of an OS transistor.
  • at least a part of the drive circuit may be externally attached.
  • at least a part of the functional circuit may be externally attached.
  • FIG. 23 shows an example in which the transistor 750 is provided on the substrate 701.
  • a single crystal semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate or another semiconductor substrate can be used.
  • various insulator substrates such as a glass substrate and a sapphire substrate may be used.
  • FIG. 24 shows a modified example of the display device 10 shown in FIG. 21.
  • the display device 10 shown in FIG. 24 differs from the display device 10 shown in FIG. 21 in that the colored layer 736 is provided.
  • the colored layer 736 is provided so as to have a region overlapping with the light emitting element 70.
  • the color purity of the light extracted from the light emitting element 70 can be increased.
  • a high-quality image can be displayed on the display device 10.
  • all the light emitting elements 70 of the display device 10 can be light emitting elements that emit white light, it is not necessary to form the EL layer 786 by painting separately, and the display device 10 has a high definition. can do.
  • the light emitting element 70 can have a micro-optical resonator (microcavity) structure.
  • a predetermined color for example, RGB
  • the display device 10 can perform color display.
  • the display device 10 can display a high-brightness image, and the power consumption of the display device 10 can be reduced.
  • the EL layer 786 is formed in an island shape for each pixel or in a striped shape for each pixel row, that is, when the EL layer 786 is formed by painting separately, it is possible to form a configuration in which the colored layer is not provided.
  • the brightness of the display device 10 can be, for example, 500 cd / m 2 or more, preferably 1000 cd / m 2 or more and 10000 cd / m 2 or less, and more preferably 2000 cd / m 2 or more and 5000 cd / m 2 or less.
  • FIG. 21 and 24 show a configuration in which the transistor 441 and the transistor 601 are provided so that a channel forming region is formed inside the substrate 701, and the OS transistor is provided by laminating the transistor 441 and the transistor 601.
  • FIG. 25 A modification of FIG. 24 is shown in FIG. 25.
  • the display device 10 shown in FIG. 25 is mainly different from the display device 10 shown in FIG. 24 in that it has the transistor 602 and the transistor 603 which are OS transistors instead of the transistor 441 and the transistor 601. Further, as the transistor 750, an OS transistor can be used. That is, the display device 10 shown in FIG. 25 is provided with OS transistors stacked.
  • An insulator 613 and an insulator 614 are provided on the substrate 701, and a transistor 602 and a transistor 603 are provided on the insulator 614.
  • a transistor or the like may be provided between the substrate 701 and the insulator 613.
  • a transistor having the same configuration as the transistor 441 and the transistor 601 shown in FIG. 24 may be provided between the substrate 701 and the insulator 613.
  • the transistor 602 and the transistor 603 can be a transistor provided on the layer 20 shown in the second embodiment.
  • the transistor 602 and the transistor 603 can be a transistor having the same configuration as the transistor 750.
  • the transistor 602 and the transistor 603 may be an OS transistor having a configuration different from that of the transistor 750.
  • an insulator 616, an insulator 622, an insulator 624, an insulator 654, an insulator 680, an insulator 674, and an insulator 681 are provided on the insulator 614.
  • the conductor 461 is embedded in the insulator 654, the insulator 680, the insulator 674, and the insulator 681.
  • the height of the upper surface of the conductor 461 and the height of the upper surface of the insulator 681 can be made the same.
  • the insulator 501 is provided on the conductor 461 and the insulator 681.
  • a conductor 463 is embedded in the insulator 501.
  • the height of the upper surface of the conductor 463 and the height of the upper surface of the insulator 501 can be made the same.
  • the insulator 421 and the insulator 214 are provided on the conductor 463 and the insulator 501.
  • the conductor 453 is embedded in the insulator 421 and in the insulator 214.
  • the height of the upper surface of the conductor 453 and the height of the upper surface of the insulator 214 can be made equal to each other.
  • one of the source and drain of the transistor 602 is a conductor 461, a conductor 463, a conductor 453, a conductor 455, a conductor 305, a conductor 317, a conductor 337, a conductor 347, and a conductor. It is electrically connected to the FPC 716 via a body 353, a conductor 355, a conductor 357, a connection electrode 760, and an anisotropic conductor 780.
  • the insulator 613, the insulator 614, the insulator 680, the insulator 674, the insulator 681, and the insulator 501 have a function as an interlayer film and a function as a flattening film covering the uneven shape below each. May have.
  • the display device 10 By configuring the display device 10 as shown in FIG. 25, all the transistors of the display device 10 can be used as OS transistors while the display device 10 is narrowed and downsized. Thereby, for example, the transistor provided in the layer 20 shown in the second embodiment and the transistor provided in the layer 30 can be manufactured by using the same device. Therefore, the manufacturing cost of the display device 10 can be reduced, and the display device 10 can be made inexpensive.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing a configuration example of the display device 10. It is mainly different from the display device 10 shown in FIG. 24 in that a layer having a transistor 800 is provided between the layer having the transistor 750 and the layer having the transistor 601 and the transistor 441.
  • the layer 20 shown in the second embodiment can be composed of a layer having a transistor 601 and a transistor 441 and a layer having a transistor 800.
  • the transistor 750 can be a transistor provided on the layer 30 shown in the second embodiment.
  • Insulator 821 and insulator 814 are provided on the conductor 451 and the insulator 411.
  • the conductor 853 is embedded in the insulator 821 and in the insulator 814.
  • the height of the upper surface of the conductor 853 and the height of the upper surface of the insulator 814 can be made the same.
  • the insulator 816 is provided on the conductor 853 and the insulator 814.
  • a conductor 855 is embedded in the insulator 816.
  • the height of the upper surface of the conductor 855 and the height of the upper surface of the insulator 816 can be made about the same.
  • Insulator 822, insulator 824, insulator 854, insulator 880, insulator 874, and insulator 881 are provided on the conductor 855 and the insulator 816.
  • the conductor 805 is embedded in the insulator 822, the insulator 824, the insulator 854, the insulator 880, the insulator 874, and the insulator 881.
  • the height of the upper surface of the conductor 805 and the height of the upper surface of the insulator 881 can be made the same.
  • Insulator 421 and insulator 214 are provided on the conductor 817 and the insulator 881.
  • the low resistance region 449b having a function as the other of the source region or the drain region of the transistor 441 includes a conductor 451 and a conductor 853, a conductor 855, a conductor 805, a conductor 817, and a conductor.
  • FPC716 via 453, conductor 455, conductor 305, conductor 317, conductor 337, conductor 347, conductor 353, conductor 355, conductor 357, connection electrode 760, and anisotropic conductor 780. Is electrically connected to.
  • a transistor 800 is provided on the insulator 814.
  • the transistor 800 can be a transistor provided on the layer 20 shown in the second embodiment.
  • the transistor 800 is preferably an OS transistor.
  • the transistor 800 can be a transistor provided in the backup circuit 82.
  • Conductors 801a and 801b are embedded in the insulator 854, the insulator 880, the insulator 874, and the insulator 881.
  • the conductor 801a is electrically connected to one of the source or drain of the transistor 800
  • the conductor 801b is electrically connected to the other of the source or drain of the transistor 800.
  • the height of the upper surface of the conductor 801a and the conductor 801b can be made the same as the height of the upper surface of the insulator 881.
  • the transistor 750 can be a transistor provided on the layer 30 shown in the second embodiment.
  • the transistor 750 can be a transistor provided in the pixel circuit 62.
  • the transistor 750 is preferably an OS transistor.
  • the 274, the insulator 281 and the insulator 361, and the insulator 363 have a function as an interlayer film, and may have a function as a flattening film that covers the uneven shape below each of them.
  • FIG. 26 shows an example in which the conductor 801a, the conductor 801b, and the conductor 805 are formed in the same layer. Further, an example is shown in which the conductor 811, the conductor 813, and the conductor 817 are formed in the same layer.
  • This embodiment can be carried out by appropriately combining at least a part thereof with other embodiments described in the present specification.
  • Transistor configuration example> 27A, 27B, and 27C are a top view and a cross-sectional view of the transistor 200A and the periphery of the transistor 200A that can be used in the display device according to one aspect of the present invention.
  • a transistor 200A can be applied to the display device of one aspect of the present invention.
  • FIG. 27A is a top view of the transistor 200A.
  • 27B and 27C are cross-sectional views of the transistor 200A.
  • FIG. 27B is a cross-sectional view of the portion shown by the alternate long and short dash line of A1-A2 in FIG. 27A, and is also a cross-sectional view of the transistor 200A in the channel length direction.
  • FIG. 27C is a cross-sectional view of the portion shown by the alternate long and short dash line of A3-A4 in FIG. 27A, and is also a cross-sectional view of the transistor 200A in the channel width direction.
  • some elements are omitted for the sake of clarity of the figure.
  • the transistor 200A includes a metal oxide 230a arranged on a substrate (not shown), a metal oxide 230b arranged on the metal oxide 230a, and a metal oxide 230b.
  • a conductor 242a and a conductor 242b arranged apart from each other, and an insulator arranged on the conductor 242a and the conductor 242b and having an opening formed between the conductor 242a and the conductor 242b.
  • 280 a conductor 260 arranged in an opening, a metal oxide 230b, a conductor 242a, a conductor 242b, and an insulator 250 arranged between an insulator 280 and a conductor 260, and an insulator 250.
  • the metal oxide 230b has a metal oxide 230b, a conductor 242a, a conductor 242b, and a metal oxide 230c disposed between the insulator 280 and the insulator 250.
  • the upper surface of the conductor 260 substantially coincides with the upper surfaces of the insulator 250, the insulator 254, the metal oxide 230c, and the insulator 280.
  • the metal oxide 230a, the metal oxide 230b, and the metal oxide 230c may be collectively referred to as the metal oxide 230.
  • the conductor 242a and the conductor 242b may be collectively referred to as a conductor 242.
  • the side surfaces of the conductor 242a and the conductor 242b on the conductor 260 side have a substantially vertical shape.
  • the transistor 200A shown in FIG. 27B or the like is not limited to this, and the angle formed by the side surface and the bottom surface of the conductor 242a and the conductor 242b is 10 ° or more and 80 ° or less, preferably 30 ° or more and 60 °. It may be as follows. Further, the opposing side surfaces of the conductor 242a and the conductor 242b may have a plurality of surfaces.
  • the insulator 254 is arranged between the insulator 224, the metal oxide 230a, the metal oxide 230b, the conductor 242a, the conductor 242b, the metal oxide 230c, and the insulator 280. It is preferable to be done.
  • the insulator 254 includes a side surface of the metal oxide 230c, an upper surface and a side surface of the conductor 242a, an upper surface and a side surface of the conductor 242b, a metal oxide 230a and a metal oxide 230b. It is preferable to be in contact with the side surface of the insulator and the upper surface of the insulator 224.
  • the transistor 200A has a configuration in which three layers of a metal oxide 230a, a metal oxide 230b, and a metal oxide 230c are laminated in a region where a channel is formed (hereinafter, also referred to as a channel formation region) and in the vicinity thereof.
  • a two-layer structure of the metal oxide 230b and the metal oxide 230c, or a laminated structure of four or more layers may be provided.
  • the conductor 260 is shown as a two-layer laminated structure, but the present invention is not limited to this.
  • the conductor 260 may have a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers.
  • each of the metal oxide 230a, the metal oxide 230b, and the metal oxide 230c may have a laminated structure of two or more layers.
  • the metal oxide 230c has a laminated structure consisting of a first metal oxide and a second metal oxide on the first metal oxide
  • the first metal oxide is the metal oxide 230b. It has a similar composition
  • the second metal oxide preferably has the same composition as the metal oxide 230a.
  • the conductor 260 functions as a gate electrode of the transistor, and the conductor 242a and the conductor 242b function as a source electrode or a drain electrode, respectively.
  • the conductor 260 is formed so as to be embedded in the opening of the insulator 280 and the region sandwiched between the conductor 242a and the conductor 242b.
  • the arrangement of the conductor 260, the conductor 242a, and the conductor 242b is selected in a self-aligned manner with respect to the opening of the insulator 280. That is, in the transistor 200A, the gate electrode can be arranged in a self-aligned manner between the source electrode and the drain electrode. Therefore, since the conductor 260 can be formed without providing the alignment margin, the occupied area of the transistor 200A can be reduced. As a result, the display device can be made high-definition. Further, the display device can be made into a narrow frame.
  • the conductor 260 preferably has a conductor 260a provided inside the insulator 250 and a conductor 260b provided so as to be embedded inside the conductor 260a. ..
  • the transistor 200A includes an insulator 214 arranged on a substrate (not shown), an insulator 216 arranged on the insulator 214, and a conductor 205 arranged so as to be embedded in the insulator 216. It is preferable to have an insulator 222 arranged on the insulator 216 and the conductor 205, and an insulator 224 arranged on the insulator 222. It is preferable that the metal oxide 230a is arranged on the insulator 224.
  • the insulator 274 that functions as an interlayer film and the insulator 281 are arranged on the transistor 200A.
  • the insulator 274 is arranged in contact with the upper surface of the conductor 260, the insulator 250, the insulator 254, the metal oxide 230c, and the insulator 280.
  • the insulator 222, the insulator 254, and the insulator 274 have a function of suppressing the diffusion of at least one hydrogen (for example, a hydrogen atom, a hydrogen molecule, etc.).
  • the insulator 222, the insulator 254, and the insulator 274 preferably have lower hydrogen permeability than the insulator 224, the insulator 250, and the insulator 280.
  • the insulator 222 and the insulator 254 have a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one oxygen atom, oxygen molecule, etc.).
  • the insulator 222 and the insulator 254 preferably have lower oxygen permeability than the insulator 224, the insulator 250, and the insulator 280.
  • the insulator 224, the metal oxide 230, and the insulator 250 are separated from the insulator 280 and the insulator 281 by the insulator 254 and the insulator 274. Therefore, in the insulator 224, the metal oxide 230, and the insulator 250, impurities such as hydrogen contained in the insulator 280 and the insulator 281 and excess oxygen are added to the insulator 224, the metal oxide 230a, and the metal oxidation. It is possible to suppress mixing with the object 230b and the insulator 250.
  • a conductor 240 (conductor 240a and conductor 240b) that is electrically connected to the transistor 200A and functions as a plug is provided.
  • An insulator 241 (insulator 241a and insulator 241b) is provided in contact with the side surface of the conductor 240 that functions as a plug. That is, the insulator 241 is provided in contact with the inner wall of the opening of the insulator 254, the insulator 280, the insulator 274, and the insulator 281. Further, the first conductor of the conductor 240 may be provided in contact with the side surface of the insulator 241 and the second conductor of the conductor 240 may be further provided inside.
  • the height of the upper surface of the conductor 240 and the height of the upper surface of the insulator 281 can be made equal to each other.
  • the transistor 200A shows a configuration in which the first conductor of the conductor 240 and the second conductor of the conductor 240 are laminated, but the present invention is not limited to this.
  • the conductor 240 may be provided as a single layer or a laminated structure having three or more layers. When the structure has a laminated structure, an ordinal number may be given in the order of formation to distinguish them.
  • the transistor 200A is a metal oxide 230 (metal oxide 230a, metal oxide 230b, and metal oxide 230c) containing a channel forming region, and a metal oxide (hereinafter, also referred to as an oxide semiconductor) that functions as an oxide semiconductor. ) Is preferably used.
  • a metal oxide serving as the channel forming region of the metal oxide 230, it is preferable to use a metal oxide having a band gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more.
  • the metal oxide preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn). In particular, it is preferable to contain indium (In) and zinc (Zn). Further, in addition to these, it is preferable that the element M is contained.
  • Elements M include aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y), tin (Sn), boron (B), titanium (Ti), iron (Fe), nickel (Ni), germanium (Ge), and zirconium.
  • the element M is preferably one or more of aluminum (Al), gallium (Ga), yttrium (Y), or tin (Sn). Further, it is more preferable that the element M has either or both of Ga and Sn.
  • the film thickness of the region of the metal oxide 230b that does not overlap with the conductor 242 may be thinner than the film thickness of the region that overlaps with the conductor 242. This is formed by removing a part of the upper surface of the metal oxide 230b when forming the conductor 242a and the conductor 242b.
  • a region having low resistance may be formed in the vicinity of the interface with the conductive film. As described above, by removing the region having low resistance located between the conductor 242a and the conductor 242b on the upper surface of the metal oxide 230b, it is possible to prevent the formation of a channel in the region.
  • a display device having a transistor having a small size and a high definition it is possible to provide a display device having a transistor having a large on-current and a high luminance. Alternatively, it is possible to provide a display device having a fast-moving transistor and a fast-moving display device. Alternatively, it is possible to provide a highly reliable display device having a transistor having stable electrical characteristics. Alternatively, it is possible to provide a display device having a transistor having a small off current and low power consumption.
  • transistor 200A A detailed configuration of the transistor 200A that can be used in the display device according to one aspect of the present invention will be described.
  • the conductor 205 is arranged so as to have a region overlapping with the metal oxide 230 and the conductor 260. Further, it is preferable that the conductor 205 is embedded in the insulator 216.
  • the conductor 205 has a conductor 205a, a conductor 205b, and a conductor 205c.
  • the conductor 205a is provided in contact with the bottom surface and the side wall of the opening provided in the insulator 216.
  • the conductor 205b is provided so as to be embedded in the recess formed in the conductor 205a.
  • the upper surface of the conductor 205b is lower than the upper surface of the conductor 205a and the upper surface of the insulator 216.
  • the conductor 205c is provided in contact with the upper surface of the conductor 205b and the side surface of the conductor 205a.
  • the height of the upper surface of the conductor 205c substantially coincides with the height of the upper surface of the conductor 205a and the height of the upper surface of the insulator 216. That is, the conductor 205b is wrapped in the conductor 205a and the conductor 205c.
  • the conductor 205a and the conductor 205c have a function of suppressing diffusion of impurities such as hydrogen atom, hydrogen molecule, water molecule, nitrogen atom, nitrogen molecule, nitrogen oxide molecule ( N2O, NO, NO2 , etc.) and copper atom. It is preferable to use a conductive material having. Alternatively, it is preferable to use a conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one such as an oxygen atom and an oxygen molecule).
  • impurities such as hydrogen contained in the conductor 205b are removed from the metal oxide 230 via the insulator 224 and the like. It can be suppressed from spreading to hydrogen. Further, by using a conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen for the conductor 205a and the conductor 205c, it is possible to prevent the conductor 205b from being oxidized and the conductivity from being lowered.
  • the conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen for example, titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, ruthenium, ruthenium oxide and the like are preferably used. Therefore, as the conductor 205a, the above-mentioned conductive material may be a single layer or a laminated material. For example, titanium nitride may be used for the conductor 205a.
  • a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component for the conductor 205b.
  • tungsten may be used for the conductor 205b.
  • the conductor 260 may function as a first gate (also referred to as a top gate) electrode.
  • the conductor 205 may function as a second gate (also referred to as a bottom gate) electrode.
  • the Vth of the transistor 200A can be controlled by changing the potential applied to the conductor 205 independently without interlocking with the potential applied to the conductor 260.
  • a negative potential to the conductor 205, it is possible to make the Vth of the transistor 200A larger than 0V and reduce the off-current. Therefore, when a negative potential is applied to the conductor 205, the drain current when the potential applied to the conductor 260 is 0 V can be made smaller than when it is not applied.
  • the conductor 205 may be provided larger than the channel forming region in the metal oxide 230.
  • the conductor 205 is also stretched in a region outside the end portion intersecting the channel width direction of the metal oxide 230. That is, it is preferable that the conductor 205 and the conductor 260 are superimposed via an insulator on the outside of the side surface of the metal oxide 230 in the channel width direction.
  • the channel forming region of the metal oxide 230 is formed by the electric field of the conductor 260 having the function as the first gate electrode and the electric field of the conductor 205 having the function as the second gate electrode. Can be electrically surrounded.
  • the conductor 205 is stretched to function as wiring.
  • the present invention is not limited to this, and a conductor that functions as wiring may be provided under the conductor 205.
  • the insulator 214 preferably functions as a barrier insulating film that prevents impurities such as water and hydrogen from being mixed into the transistor 200A from the substrate side. Therefore, the insulator 214 has a function of suppressing the diffusion of impurities such as hydrogen atom, hydrogen molecule, water molecule, nitrogen atom, nitrogen molecule, nitrogen oxide molecule ( N2 O, NO, NO 2 , etc.) and copper atom. (It is difficult for the above impurities to permeate.) It is preferable to use an insulating material. Alternatively, it is preferable to use an insulating material having a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one of oxygen atoms, oxygen molecules, etc.) (the above oxygen is difficult to permeate).
  • oxygen for example, at least one of oxygen atoms, oxygen molecules, etc.
  • the insulator 214 it is preferable to use aluminum oxide, silicon nitride, or the like as the insulator 214. This makes it possible to prevent impurities such as water and hydrogen from diffusing from the substrate side to the transistor 200A side of the insulator 214. Alternatively, it is possible to prevent oxygen contained in the insulator 224 or the like from diffusing toward the substrate side of the insulator 214.
  • the insulator 216, the insulator 280, and the insulator 281 that function as the interlayer film have a lower dielectric constant than the insulator 214.
  • a material having a low dielectric constant as an interlayer film, it is possible to reduce the parasitic capacitance generated between the wirings.
  • silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, silicon oxide to which fluorine was added, silicon oxide to which carbon was added, carbon, and nitrogen were added. Silicon oxide, silicon oxide having pores, or the like may be appropriately used.
  • the insulator 222 and the insulator 224 have a function as a gate insulator.
  • the insulator 224 in contact with the metal oxide 230 desorbs oxygen by heating.
  • oxygen released by heating may be referred to as excess oxygen.
  • silicon oxide, silicon nitride, or the like may be appropriately used for the insulator 224.
  • the insulator 224 it is preferable to use an oxide material in which a part of oxygen is desorbed by heating.
  • Oxides that desorb oxygen by heating are those whose oxygen desorption amount in terms of oxygen atoms is 1.0 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 1 in TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) analysis.
  • the surface temperature of the film during the TDS analysis is preferably in the range of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the film thickness of the region where the insulator 224 does not overlap with the insulator 254 and does not overlap with the metal oxide 230b may be thinner than the film thickness in the other regions.
  • the film thickness of the region that does not overlap with the insulator 254 and does not overlap with the metal oxide 230b is preferably a film thickness that can sufficiently diffuse the oxygen.
  • the insulator 222 preferably functions as a barrier insulating film that prevents impurities such as water and hydrogen from being mixed into the transistor 200A from the substrate side.
  • the insulator 222 preferably has a lower hydrogen permeability than the insulator 224.
  • the insulator 222 has a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one of oxygen atoms, oxygen molecules, etc.) (the above oxygen is difficult to permeate).
  • the insulator 222 preferably has a lower oxygen permeability than the insulator 224. Since the insulator 222 has a function of suppressing the diffusion of oxygen and impurities, it is possible to reduce the diffusion of oxygen contained in the metal oxide 230 toward the substrate side, which is preferable. Further, it is possible to suppress the conductor 205 from reacting with the oxygen contained in the insulator 224 or the metal oxide 230.
  • the insulator 222 it is preferable to use an insulator containing oxides of one or both of aluminum and hafnium, which are insulating materials.
  • an insulator containing an oxide of one or both of aluminum and hafnium it is preferable to use aluminum oxide, hafnium oxide, an oxide containing aluminum and hafnium (hafnium aluminate) and the like.
  • the insulator 222 releases oxygen from the metal oxide 230 and mixes impurities such as hydrogen from the peripheral portion of the transistor 200A into the metal oxide 230. Functions as a layer that suppresses.
  • aluminum oxide, bismuth oxide, germanium oxide, niobium oxide, silicon oxide, titanium oxide, tungsten oxide, yttrium oxide, and zirconium oxide may be added to these insulators.
  • these insulators may be nitrided. Silicon oxide, silicon nitride or silicon nitride may be laminated and used on the above-mentioned insulator.
  • the insulator 222 is a so-called high such as aluminum oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, lead zirconate titanate (PZT), strontium titanate (SrTiO 3 ) or (Ba, Sr) TiO 3 (BST). Insulators containing the ⁇ k material may be used in a single layer or laminated. As the miniaturization and high integration of transistors progress, problems such as leakage current may occur due to the thinning of the gate insulator. By using a high-k material for an insulator that functions as a gate insulator, it is possible to reduce the gate potential during transistor operation while maintaining the physical film thickness.
  • the insulator 222 and the insulator 224 may have a laminated structure of two or more layers.
  • the laminated structure is not limited to the same material, and may be a laminated structure made of different materials.
  • an insulator similar to the insulator 224 may be provided under the insulator 222.
  • the metal oxide 230 has a metal oxide 230a, a metal oxide 230b on the metal oxide 230a, and a metal oxide 230c on the metal oxide 230b.
  • the metal oxide 230a under the metal oxide 230b, it is possible to suppress the diffusion of impurities from the structure formed below the metal oxide 230a to the metal oxide 230b.
  • the metal oxide 230c on the metal oxide 230b, it is possible to suppress the diffusion of impurities from the structure formed above the metal oxide 230c to the metal oxide 230b.
  • the metal oxide 230 preferably has a laminated structure of a plurality of oxide layers having different atomic number ratios of each metal atom.
  • the number of the elements M contained in the metal oxide 230a is the same as the number of atoms of all the elements constituting the metal oxide 230a.
  • the ratio is preferably higher than the ratio of the number of atoms of the element M contained in the metal oxide 230b to the number of atoms of all the elements constituting the metal oxide 230b.
  • the atomic number ratio of the element M contained in the metal oxide 230a to In is larger than the atomic number ratio of the element M contained in the metal oxide 230b to In.
  • the metal oxide 230c a metal oxide that can be used for the metal oxide 230a or the metal oxide 230b can be used.
  • the energy at the lower end of the conduction band of the metal oxide 230a and the metal oxide 230c is higher than the energy at the lower end of the conduction band of the metal oxide 230b.
  • the electron affinity of the metal oxide 230a and the metal oxide 230c is smaller than the electron affinity of the metal oxide 230b.
  • the metal oxide 230c it is preferable to use a metal oxide that can be used for the metal oxide 230a.
  • the ratio of the number of atoms of the element M contained in the metal oxide 230c to the number of atoms of all the elements constituting the metal oxide 230c is the metal with respect to the number of atoms of all the elements constituting the metal oxide 230b. It is preferably higher than the ratio of the number of atoms of the element M contained in the oxide 230b. Further, it is preferable that the atomic number ratio of the element M contained in the metal oxide 230c to In is larger than the atomic number ratio of the element M contained in the metal oxide 230b to In.
  • the energy level at the lower end of the conduction band changes gently.
  • the energy level at the lower end of the conduction band at the junction of the metal oxide 230a, the metal oxide 230b, and the metal oxide 230c is continuously changed or continuously bonded.
  • the metal oxide 230a and the metal oxide 230b, and the metal oxide 230b and the metal oxide 230c have a common element (main component) other than oxygen, so that the defect level density is low.
  • a mixed layer can be formed.
  • the metal oxide 230b is an In-Ga-Zn oxide, In-Ga-Zn oxide, Ga-Zn oxide, gallium oxide or the like may be used as the metal oxide 230a and the metal oxide 230c. ..
  • the metal oxide 230c may have a laminated structure.
  • a laminated structure with gallium oxide can be used.
  • the laminated structure of the In-Ga-Zn oxide and the oxide containing no In may be used as the metal oxide 230c.
  • the metal oxide 230c has a laminated structure
  • the main path of the carrier is the metal oxide 230b.
  • the defect level density at the interface between the metal oxide 230a and the metal oxide 230b and the interface between the metal oxide 230b and the metal oxide 230c can be determined. Can be lowered. Therefore, the influence of interfacial scattering on carrier conduction is reduced, and the transistor 200A can obtain high on-current and high frequency characteristics.
  • the constituent elements of the metal oxide 230c are It is expected to suppress diffusion to the insulator 250 side.
  • the metal oxide 230c has a laminated structure and the oxide containing no In is positioned above the laminated structure, In that can be diffused to the insulator 250 side can be suppressed. Since the insulator 250 functions as a gate insulator, if In is diffused, the characteristics of the transistor become poor. Therefore, by forming the metal oxide 230c in a laminated structure, it is possible to provide a highly reliable display device.
  • a conductor 242 (conductor 242a and conductor 242b) that functions as a source electrode and a drain electrode is provided on the metal oxide 230b.
  • the conductor 242 aluminum, chromium, copper, silver, gold, platinum, tantalum, nickel, titanium, molybdenum, tungsten, hafnium, vanadium, niobium, manganese, magnesium, zirconium, beryllium, indium, ruthenium, iridium, strontium, lanthanum. It is preferable to use a metal element selected from the above, an alloy containing the above-mentioned metal element as a component, an alloy in which the above-mentioned metal element is combined, or the like.
  • tantalum nitride, titanium nitride, tungsten, a nitride containing titanium and aluminum, a nitride containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, an oxide containing strontium and ruthenium, an oxide containing lanthanum and nickel, and the like are used. Is preferable.
  • tantalum nitride, titanium nitride, nitrides containing titanium and aluminum, nitrides containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, oxides containing strontium and ruthenium, and oxides containing lanthanum and nickel are difficult to oxidize. It is preferable because it is a conductive material or a material that maintains conductivity even if it absorbs oxygen.
  • the oxygen concentration may be reduced in the vicinity of the conductor 242 of the metal oxide 230. Further, in the vicinity of the conductor 242 of the metal oxide 230, a metal compound layer containing the metal contained in the conductor 242 and the component of the metal oxide 230 may be formed. In such a case, the carrier concentration increases in the region near the conductor 242 of the metal oxide 230, and the region becomes a low resistance region.
  • the region between the conductor 242a and the conductor 242b is formed so as to overlap with the opening of the insulator 280.
  • the conductor 260 can be arranged in a self-aligned manner between the conductor 242a and the conductor 242b.
  • the insulator 250 functions as a gate insulator.
  • the insulator 250 is preferably arranged in contact with the upper surface of the metal oxide 230c.
  • the insulator 250 uses silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, silicon oxide to which fluorine is added, silicon oxide to which carbon is added, silicon oxide to which carbon and nitrogen are added, and silicon oxide having holes. be able to.
  • silicon oxide and silicon nitride nitride are preferable because they are stable against heat.
  • the insulator 250 preferably has a reduced concentration of impurities such as water or hydrogen in the insulator 250.
  • the film thickness of the insulator 250 is preferably 1 nm or more and 20 nm or less.
  • a metal oxide may be provided between the insulator 250 and the conductor 260.
  • the metal oxide preferably suppresses oxygen diffusion from the insulator 250 to the conductor 260. As a result, the oxidation of the conductor 260 by oxygen of the insulator 250 can be suppressed.
  • the metal oxide may have a function as a part of a gate insulator. Therefore, when silicon oxide, silicon oxynitride, or the like is used for the insulator 250, it is preferable to use a metal oxide which is a high-k material having a high relative permittivity.
  • a metal oxide which is a high-k material having a high relative permittivity.
  • metal oxides selected from hafnium, aluminum, gallium, ittrium, zirconium, tungsten, titanium, tantalum, nickel, germanium, magnesium and the like.
  • metal oxides selected from hafnium, aluminum, gallium, ittrium, zirconium, tungsten, titanium, tantalum, nickel, germanium, magnesium and the like.
  • the conductor 260 is shown as a two-layer structure in FIG. 27B and the like, it may have a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers.
  • the conductor 260a has the above-mentioned function of suppressing the diffusion of impurities such as hydrogen atom, hydrogen molecule, water molecule, nitrogen atom, nitrogen molecule, nitrogen oxide molecule ( N2O, NO, NO2 , etc.) and copper atom. It is preferable to use a conductor having the same. Alternatively, it is preferable to use a conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one such as an oxygen atom and an oxygen molecule).
  • the conductor 260a has a function of suppressing the diffusion of oxygen, it is possible to prevent the conductor 260b from being oxidized by the oxygen contained in the insulator 250 and the conductivity from being lowered.
  • the conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen for example, tantalum, tantalum nitride, ruthenium, ruthenium oxide and the like are preferably used.
  • the conductor 260b it is preferable to use a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component. Further, since the conductor 260 also functions as wiring, it is preferable to use a conductor having high conductivity. For example, a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component can be used. Further, the conductor 260b may have a laminated structure, for example, a laminated structure of titanium or titanium nitride and the conductive material.
  • the side surface of the metal oxide 230 is covered with the conductor 260 in the region that does not overlap with the conductor 242 of the metal oxide 230b, that is, in the channel forming region of the metal oxide 230. Have been placed. This makes it easier for the electric field of the conductor 260, which functions as the first gate electrode, to act on the side surface of the metal oxide 230. Therefore, the on-current of the transistor 200A can be increased and the frequency characteristics can be improved.
  • the insulator 254 preferably functions as a barrier insulating film that prevents impurities such as water and hydrogen from being mixed into the transistor 200A from the insulator 280 side.
  • the insulator 254 preferably has a lower hydrogen permeability than the insulator 224.
  • the insulator 254 is the side surface of the metal oxide 230c, the upper surface and the side surface of the conductor 242a, the upper surface and the side surface of the conductor 242b, and the metal oxide 230a and the metal oxide 230b. It is preferable to be in contact with the side surface and the upper surface of the insulator 224.
  • the insulator 254 has a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one of oxygen atoms, oxygen molecules, etc.) (the above oxygen is difficult to permeate).
  • the insulator 254 preferably has lower oxygen permeability than the insulator 280 or the insulator 224.
  • the insulator 254 is preferably formed by using a sputtering method.
  • oxygen can be added to the vicinity of the region of the insulator 224 in contact with the insulator 254. Thereby, oxygen can be supplied from the region into the metal oxide 230 via the insulator 224.
  • the insulator 254 has a function of suppressing the diffusion of oxygen upward, it is possible to prevent oxygen from diffusing from the metal oxide 230 to the insulator 280.
  • the insulator 222 has a function of suppressing the diffusion of oxygen downward, it is possible to prevent oxygen from diffusing from the metal oxide 230 toward the substrate side. In this way, oxygen is supplied to the channel forming region of the metal oxide 230. As a result, the oxygen deficiency of the metal oxide 230 can be reduced and the normalization of the transistor can be suppressed.
  • the insulator 254 for example, it is preferable to form an insulator containing oxides of one or both of aluminum and hafnium.
  • the insulator containing one or both oxides of aluminum and hafnium it is preferable to use aluminum oxide, hafnium oxide, an oxide containing aluminum and hafnium (hafnium aluminate) and the like.
  • the insulator 280 is covered with the insulator 224, the metal oxide 230, by the insulator 254. And isolated from the insulator 250.
  • impurities such as hydrogen can be suppressed from entering from the outside of the transistor 200A, so that good electrical characteristics and reliability can be given to the transistor 200A.
  • the insulator 280 is provided on the insulator 224, the metal oxide 230, and the conductor 242 via the insulator 254.
  • silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride, silicon oxide to which fluorine is added, silicon oxide to which carbon is added, silicon oxide to which carbon and nitrogen are added, silicon oxide having holes, and the like are used as the insulator 280. It is preferable to have.
  • silicon oxide and silicon nitride nitride are preferable because they are thermally stable.
  • materials such as silicon oxide, silicon oxide nitride, and silicon oxide having pores are preferable because they can easily form a region containing oxygen desorbed by heating.
  • the concentration of impurities such as water or hydrogen in the insulator 280 is reduced. Further, the upper surface of the insulator 280 may be flattened.
  • the insulator 274 preferably functions as a barrier insulating film that prevents impurities such as water and hydrogen from being mixed into the insulator 280 from above.
  • the insulator 274 for example, an insulator that can be used for the insulator 214, the insulator 254, and the like may be used.
  • the insulator 281 that functions as an interlayer film on the insulator 274.
  • the insulator 281 preferably has a reduced concentration of impurities such as water and hydrogen in the membrane.
  • the conductor 240a and the conductor 240b are arranged in the openings formed in the insulator 281, the insulator 274, the insulator 280, and the insulator 254.
  • the conductor 240a and the conductor 240b are provided so as to face each other with the conductor 260 interposed therebetween.
  • the height of the upper surfaces of the conductor 240a and the conductor 240b may be flush with the upper surface of the insulator 281.
  • the insulator 241a is provided in contact with the inner wall of the opening of the insulator 281, the insulator 274, the insulator 280, and the insulator 254, and the first conductor of the conductor 240a is formed in contact with the side surface thereof. ing.
  • a conductor 242a is located at least a part of the bottom of the opening, and the conductor 240a is in contact with the conductor 242a.
  • the insulator 241b is provided in contact with the inner wall of the opening of the insulator 281, the insulator 274, the insulator 280, and the insulator 254, and the first conductor of the conductor 240b is formed in contact with the side surface thereof.
  • the conductor 242b is located at least a part of the bottom of the opening, and the conductor 240b is in contact with the conductor 242b.
  • the conductor 240a and the conductor 240b it is preferable to use a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component. Further, the conductor 240a and the conductor 240b may have a laminated structure.
  • the conductor 240 has a laminated structure
  • the above-mentioned water is used as the conductor in contact with the metal oxide 230a, the metal oxide 230b, the conductor 242, the insulator 254, the insulator 280, the insulator 274, and the insulator 281.
  • a conductor having a function of suppressing the diffusion of impurities such as hydrogen For example, tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, ruthenium, ruthenium oxide and the like are preferably used.
  • the conductive material having a function of suppressing the diffusion of impurities such as water or hydrogen may be used in a single layer or in a laminated manner.
  • the conductive material By using the conductive material, it is possible to suppress the oxygen added to the insulator 280 from being absorbed by the conductor 240a and the conductor 240b. Further, it is possible to prevent impurities such as water or hydrogen from being mixed into the metal oxide 230 from the layer above the insulator 281 through the conductor 240a and the conductor 240b.
  • the insulator 241a and the insulator 241b for example, an insulator that can be used for the insulator 254 or the like may be used. Since the insulator 241a and the insulator 241b are provided in contact with the insulator 254, impurities such as water or hydrogen from the insulator 280 and the like are suppressed from being mixed into the metal oxide 230 through the conductor 240a and the conductor 240b. can. Further, it is possible to suppress the oxygen contained in the insulator 280 from being absorbed by the conductor 240a and the conductor 240b.
  • a conductor that functions as wiring may be arranged in contact with the upper surface of the conductor 240a and the upper surface of the conductor 240b.
  • the conductor functioning as wiring it is preferable to use a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component.
  • the conductor may have a laminated structure, for example, titanium or titanium nitride may be laminated with the conductive material.
  • the conductor may be formed so as to be embedded in an opening provided in the insulator.
  • Transistor constituent materials The constituent materials that can be used for the transistor will be described.
  • the substrate on which the transistor 200A is formed for example, an insulator substrate, a semiconductor substrate, or a conductor substrate may be used.
  • the insulator substrate include a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a stabilized zirconia substrate (yttria stabilized zirconia substrate, etc.), a resin substrate, and the like.
  • the semiconductor substrate include semiconductor substrates such as silicon and germanium, and compound semiconductor substrates made of silicon carbide, silicon germanium, gallium arsenide, indium phosphide, zinc oxide, and gallium oxide.
  • the conductive substrate include a graphite substrate, a metal substrate, an alloy substrate, a conductive resin substrate and the like.
  • the conductive substrate include a graphite substrate, a metal substrate, an alloy substrate, a conductive resin substrate and the like.
  • the substrate having a metal nitride there are a substrate having a metal oxide, and the like.
  • there are a substrate in which a conductor or a semiconductor is provided in an insulator substrate a substrate in which a conductor or an insulator is provided in a semiconductor substrate, a substrate in which a semiconductor or an insulator is provided in a conductor substrate, and the like.
  • those on which an element is provided may be used.
  • Elements provided on the substrate include capacitive elements, resistance elements, switch elements, light emitting elements, storage elements, and the like.
  • Insulator examples include oxides, nitrides, oxide nitrides, nitride oxides, metal oxides, metal oxide nitrides, metal nitride oxides and the like having insulating properties.
  • silicon and hafnium there are things, or nitrides with silicon and hafnium.
  • an insulator with a low relative permittivity it has silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, silicon oxide to which fluorine is added, silicon oxide to which carbon is added, silicon oxide to which carbon and nitrogen are added, and vacancies. There are silicon oxide, resin, etc.
  • a transistor using an oxide semiconductor is surrounded by an insulator (insulator 214, insulator 222, insulator 254, insulator 274, etc.) having a function of suppressing the permeation of impurities such as hydrogen and oxygen.
  • an insulator having a function of suppressing the permeation of impurities such as hydrogen and oxygen for example, boron, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, chlorine, argon, gallium, germanium, yttrium, zirconium, Insulations containing lanthanum, neodymium, hafnium, or tantalum may be used in single layers or in layers.
  • an insulator having a function of suppressing the permeation of impurities such as hydrogen and oxygen aluminum oxide, magnesium oxide, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, etc.
  • a metal oxide such as tantalum oxide, or a metal nitride such as aluminum nitride, titanium nitride, titanium nitride, silicon nitride or silicon nitride can be used.
  • the insulator that functions as a gate insulator is preferably an insulator that has a region containing oxygen that is desorbed by heating.
  • an insulator that has a region containing oxygen that is desorbed by heating For example, by forming the silicon oxide or silicon oxide nitride having a region containing oxygen desorbed by heating in contact with the metal oxide 230, the oxygen deficiency of the metal oxide 230 can be compensated.
  • Conductors include aluminum, chromium, copper, silver, gold, platinum, tantalum, nickel, titanium, molybdenum, tungsten, hafnium, vanadium, niobium, manganese, magnesium, zirconium, beryllium, indium, ruthenium, iridium, strontium, lanthanum, etc. It is preferable to use a metal element selected from the above, an alloy containing the above-mentioned metal element as a component, an alloy in which the above-mentioned metal element is combined, or the like.
  • tantalum nitride, titanium nitride, tungsten, a nitride containing titanium and aluminum, a nitride containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, an oxide containing strontium and ruthenium, an oxide containing lanthanum and nickel, and the like are used. Is preferable.
  • tantalum nitride, titanium nitride, nitrides containing titanium and aluminum, nitrides containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, oxides containing strontium and ruthenium, and oxides containing lanthanum and nickel are difficult to oxidize.
  • a plurality of conductors formed of the above materials may be laminated and used.
  • a laminated structure may be formed in which the above-mentioned material containing a metal element and a conductive material containing oxygen are combined.
  • a laminated structure may be formed in which the above-mentioned material containing a metal element and a conductive material containing nitrogen are combined.
  • a laminated structure may be formed in which the above-mentioned material containing a metal element, a conductive material containing oxygen, and a conductive material containing nitrogen are combined.
  • a laminated structure in which the above-mentioned material containing a metal element and a conductive material containing oxygen are combined is used for the conductor functioning as a gate electrode.
  • a conductive material containing oxygen may be provided on the channel forming region side.
  • the conductor that functions as the gate electrode it is preferable to use a conductive material containing a metal element and oxygen contained in the metal oxide in which the channel is formed.
  • the above-mentioned conductive material containing a metal element and nitrogen may be used.
  • a conductive material containing nitrogen such as titanium nitride and tantalum nitride may be used.
  • indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, and silicon were added.
  • Indium zinc oxide may be used.
  • indium gallium zinc oxide containing nitrogen may be used.
  • This embodiment can be carried out by appropriately combining at least a part thereof with other embodiments described in the present specification.
  • FIG. 28A is a diagram illustrating the classification of the crystal structure of an oxide semiconductor, typically IGZO (a metal oxide containing In, Ga, and Zn).
  • IGZO a metal oxide containing In, Ga, and Zn
  • oxide semiconductors are roughly classified into “Amorphous”, “Crystalline”, and “Crystal”.
  • Amorphous includes “completable amorphous”.
  • Crystalline includes CAAC (c-axis-aligned crystalline), nc (nanocrystalline), and CAC (cloud-aligned composite).
  • single crystal, poly crystal, and compactry amorphous are excluded from the classification of “Crystalline” (excluding single crystal and poly crystal).
  • “Crystal” includes single crystal and poly crystal.
  • the structure in the thick frame shown in FIG. 28A is an intermediate state between "Amorphous” and “Crystal", and belongs to a new boundary region (New crystal line phase). .. That is, the structure can be rephrased as a structure completely different from the energetically unstable "Amorphous” and "Crystal".
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated using an X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) spectrum.
  • XRD X-ray diffraction
  • the GIXD method is also referred to as a thin film method or a Seemann-Bohlin method.
  • the XRD spectrum obtained by the GIXD measurement shown in FIG. 28B is simply referred to as an XRD spectrum.
  • the thickness of the CAAC-IGZO film shown in FIG. 28B is 500 nm.
  • a peak showing clear crystallinity is detected in the XRD spectrum of the CAAC-IGZO film.
  • the horizontal axis is 2 ⁇ [deg. ]
  • the vertical axis is the intensity [a. u. ] Is shown.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated by a diffraction pattern (also referred to as a microelectron diffraction pattern) observed by a micro electron diffraction method (NBED: Nano Beam Electron Diffraction).
  • the diffraction pattern of the CAAC-IGZO film is shown in FIG. 28C.
  • FIG. 28C is a diffraction pattern observed by the NBED in which the electron beam is incident parallel to the substrate.
  • electron beam diffraction is performed with the probe diameter set to 1 nm.
  • oxide semiconductors When focusing on the crystal structure, oxide semiconductors may be classified differently from FIG. 28A.
  • oxide semiconductors are divided into single crystal oxide semiconductors and other non-single crystal oxide semiconductors.
  • the non-single crystal oxide semiconductor include the above-mentioned CAAC-OS and nc-OS.
  • the non-single crystal oxide semiconductor includes a polycrystal oxide semiconductor, a pseudo-amorphous oxide semiconductor (a-like OS: atomous-like oxide semiconductor), an amorphous oxide semiconductor, and the like.
  • CAAC-OS CAAC-OS
  • nc-OS nc-OS
  • a-like OS the details of the above-mentioned CAAC-OS, nc-OS, and a-like OS will be described.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor having a plurality of crystal regions, the plurality of crystal regions having the c-axis oriented in a specific direction.
  • the specific direction is the thickness direction of the CAAC-OS film, the normal direction of the surface to be formed of the CAAC-OS film, or the normal direction of the surface of the CAAC-OS film.
  • the crystal region is a region having periodicity in the atomic arrangement. When the atomic arrangement is regarded as a lattice arrangement, the crystal region is also a region in which the lattice arrangement is aligned. Further, the CAAC-OS has a region in which a plurality of crystal regions are connected in the ab plane direction, and the region may have distortion.
  • the strain refers to a region in which a plurality of crystal regions are connected in which the orientation of the lattice arrangement changes between a region in which the lattice arrangement is aligned and a region in which another grid arrangement is aligned. That is, CAAC-OS is an oxide semiconductor that is c-axis oriented and not clearly oriented in the ab plane direction.
  • Each of the plurality of crystal regions is composed of one or a plurality of minute crystals (crystals having a maximum diameter of less than 10 nm).
  • the maximum diameter of the crystal region is less than 10 nm.
  • the size of the crystal region may be about several tens of nm.
  • CAAC-OS is a layer having indium (In) and oxygen (element M).
  • indium In
  • oxygen element M
  • a layered crystal structure also referred to as a layered structure
  • an In layer and a layer having elements M, zinc (Zn), and oxygen
  • (M, Zn) layer are laminated.
  • the (M, Zn) layer may contain indium.
  • the In layer may contain the element M.
  • the In layer may contain Zn.
  • the layered structure is observed as a grid image, for example, in a high-resolution TEM image.
  • the position of the peak indicating the c-axis orientation may vary depending on the type, composition, and the like of the metal elements constituting CAAC-OS.
  • a plurality of bright spots are observed in the electron diffraction pattern of the CAAC-OS film. Note that a certain spot and another spot are observed at point-symmetrical positions with the spot of the incident electron beam transmitted through the sample (also referred to as a direct spot) as the center of symmetry.
  • the lattice arrangement in the crystal region is based on a hexagonal lattice, but the unit lattice is not limited to a regular hexagon and may be a non-regular hexagon. Further, in the above strain, it may have a lattice arrangement such as a pentagon or a heptagon.
  • a clear grain boundary cannot be confirmed even in the vicinity of strain. That is, it can be seen that the formation of grain boundaries is suppressed by the distortion of the lattice arrangement. This is because CAAC-OS allows distortion due to the fact that the arrangement of oxygen atoms is not dense in the ab plane direction and that the bond distance between the atoms changes due to the substitution of metal atoms. It is thought that it can be done.
  • CAAC-OS for which no clear crystal grain boundary is confirmed, is one of the crystalline oxides having a crystal structure suitable for the semiconductor layer of the transistor.
  • a configuration having Zn is preferable.
  • In-Zn oxide and In-Ga-Zn oxide are more suitable than In oxide because they can suppress the generation of grain boundaries.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor with high crystallinity and no clear grain boundaries can be confirmed. Therefore, it can be said that CAAC-OS is unlikely to cause a decrease in electron mobility due to grain boundaries. Further, since the crystallinity of the oxide semiconductor may be deteriorated due to the mixing of impurities and the generation of defects, CAAC-OS can be said to be an oxide semiconductor having few impurities and defects (oxygen deficiency, etc.). Therefore, the oxide semiconductor having CAAC-OS has stable physical properties. Therefore, the oxide semiconductor having CAAC-OS is resistant to heat and has high reliability. CAAC-OS is also stable against high temperatures (so-called thermal budgets) in the manufacturing process. Therefore, if CAAC-OS is used for the OS transistor, the degree of freedom in the manufacturing process can be expanded.
  • nc-OS has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less).
  • nc-OS has tiny crystals. Since the size of the minute crystal is, for example, 1 nm or more and 10 nm or less, particularly 1 nm or more and 3 nm or less, the minute crystal is also referred to as a nanocrystal.
  • nc-OS has no regularity in crystal orientation between different nanocrystals. Therefore, no orientation is observed in the entire film.
  • nc-OS may be indistinguishable from a-like OS or amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
  • a peak indicating crystallinity is not detected in the Out-of-plane XRD measurement using a ⁇ / 2 ⁇ scan.
  • electron beam diffraction also referred to as limited field electron diffraction
  • a diffraction pattern such as a halo pattern is performed. Is observed.
  • electron diffraction also referred to as nanobeam electron diffraction
  • an electron beam having a probe diameter for example, 1 nm or more and 30 nm or less
  • An electron diffraction pattern in which a plurality of spots are observed in a ring-shaped region centered on a direct spot may be acquired.
  • the a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.
  • the a-like OS has a void or low density region. That is, the a-like OS has lower crystallinity than the nc-OS and CAAC-OS.
  • a-like OS has a higher hydrogen concentration in the membrane than nc-OS and CAAC-OS.
  • CAC-OS relates to the material composition.
  • CAC-OS is, for example, a composition of a material in which the elements constituting the metal oxide are unevenly distributed in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or in the vicinity thereof.
  • the metal oxide one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or a size close thereto.
  • the mixed state is also called a mosaic shape or a patch shape.
  • the CAC-OS has a structure in which the material is separated into a first region and a second region to form a mosaic, and the first region is distributed in the film (hereinafter, also referred to as a cloud shape). It is said.). That is, the CAC-OS is a composite metal oxide having a structure in which the first region and the second region are mixed.
  • the atomic number ratios of In, Ga, and Zn with respect to the metal elements constituting CAC-OS in the In-Ga-Zn oxide are expressed as [In], [Ga], and [Zn].
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the composition of CAC-OS.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the composition of CAC-OS.
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the second region and [Ga] is smaller than [Ga] in the second region.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the first region and [In] is smaller than [In] in the first region.
  • the first region is a region in which indium oxide, indium zinc oxide, or the like is the main component.
  • the second region is a region containing gallium oxide, gallium zinc oxide, or the like as a main component. That is, the first region can be rephrased as a region containing In as a main component. Further, the second region can be rephrased as a region containing Ga as a main component.
  • a region containing In as a main component (No. 1) by EDX mapping acquired by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy). It can be confirmed that the region (1 region) and the region containing Ga as a main component (second region) have a structure in which they are unevenly distributed and mixed.
  • EDX Energy Dispersive X-ray spectroscopy
  • the conductivity caused by the first region and the insulating property caused by the second region act in a complementary manner to switch the switching function (On / Off function).
  • the CAC-OS has a conductive function in a part of the material and an insulating function in a part of the material, and has a function as a semiconductor in the whole material. By separating the conductive function and the insulating function, both functions can be maximized. Therefore, by using CAC-OS for the transistor, high on -current (Ion), high field effect mobility ( ⁇ ), and good switching operation can be realized.
  • Oxide semiconductors have various structures, and each has different characteristics.
  • the oxide semiconductor of one aspect of the present invention has two or more of amorphous oxide semiconductor, polycrystalline oxide semiconductor, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, and CAAC-OS. You may.
  • the oxide semiconductor as a transistor, a transistor with high field effect mobility can be realized. In addition, a highly reliable transistor can be realized.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor is 1 ⁇ 10 17 cm -3 or less, preferably 1 ⁇ 10 15 cm -3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 13 cm -3 or less, and more preferably 1 ⁇ 10 11 cm ⁇ . It is 3 or less, more preferably less than 1 ⁇ 10 10 cm -3 , and more preferably 1 ⁇ 10 -9 cm -3 or more.
  • the impurity concentration in the oxide semiconductor film may be lowered to lower the defect level density.
  • a low impurity concentration and a low defect level density is referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic.
  • An oxide semiconductor having a low carrier concentration may be referred to as a high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductor.
  • the trap level density may also be low.
  • the charge captured at the trap level of the oxide semiconductor takes a long time to disappear and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor in which a channel forming region is formed in an oxide semiconductor having a high trap level density may have unstable electrical characteristics.
  • the impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metal, alkaline earth metal, iron, nickel, silicon and the like.
  • the concentration of silicon and carbon in the oxide semiconductor and the concentration of silicon and carbon near the interface with the oxide semiconductor are 2 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 ⁇ . 10 17 atoms / cm 3 or less.
  • the oxide semiconductor contains an alkali metal or an alkaline earth metal, it may form defect levels and generate carriers. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing an alkali metal or an alkaline earth metal tends to have a normally-on characteristic. Therefore, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor obtained by SIMS is set to 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less.
  • the nitrogen concentration in the oxide semiconductor obtained by SIMS is less than 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 , preferably 5 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, and more preferably 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less. , More preferably 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 or less.
  • Hydrogen contained in an oxide semiconductor reacts with oxygen bonded to a metal atom to form water, which may form an oxygen deficiency.
  • oxygen deficiency When hydrogen enters the oxygen deficiency, electrons that are carriers may be generated.
  • a part of hydrogen may be combined with oxygen that is bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing hydrogen tends to have a normally-on characteristic. Therefore, it is preferable that hydrogen in the oxide semiconductor is reduced as much as possible.
  • the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 , and more preferably 5 ⁇ 10 18 atoms / cm. Less than 3 , more preferably less than 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • This embodiment can be carried out by appropriately combining at least a part thereof with other embodiments described in the present specification.
  • FIG. 29A is a diagram showing the appearance of the head-mounted display 8200.
  • the head-mounted display 8200 has a mounting unit 8201, a lens 8202, a main body 8203, a display unit 8204, a cable 8205, and the like. Further, the battery 8206 is built in the mounting portion 8201.
  • the cable 8205 supplies power from the battery 8206 to the main body 8203.
  • the main body 8203 is provided with a wireless receiver or the like, and an image corresponding to the received image data or the like can be displayed on the display unit 8204.
  • the user's line of sight can be used as an input means by capturing the movement of the user's eyeball or eyelid with a camera provided on the main body 8203 and calculating the coordinates of the user's line of sight based on the information. can.
  • the mounting portion 8201 may be provided with a plurality of electrodes at positions where it touches the user.
  • the main body 8203 may have a function of recognizing the line of sight of the user by detecting the current flowing through the electrodes with the movement of the eyeball of the user. Further, it may have a function of monitoring the pulse of the user by detecting the current flowing through the electrode.
  • the mounting unit 8201 may have various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, and an acceleration sensor, and may have a function of displaying the biometric information of the user on the display unit 8204. Further, the movement of the head of the user may be detected and the image displayed on the display unit 8204 may be changed according to the movement.
  • a display device can be applied to the display unit 8204.
  • the power consumption of the head-mounted display 8200 can be reduced, so that the head-mounted display 8200 can be used continuously for a long period of time.
  • the battery 8206 can be made smaller and lighter, so that the head-mounted display 8200 can be made smaller and lighter.
  • the burden on the user of the head-mounted display 8200 can be reduced, and the user can be less likely to feel fatigue.
  • 29B, 29C, and 29D are views showing the appearance of the head-mounted display 8300.
  • the head-mounted display 8300 has a housing 8301, a display unit 8302, a band-shaped fixture 8304, and a pair of lenses 8305. Further, the battery 8306 is built in the housing 8301, and power can be supplied from the battery 8306 to the display unit 8302 and the like.
  • the user can visually recognize the display of the display unit 8302 through the lens 8305. It is preferable to arrange the display unit 8302 in a curved manner. By arranging the display unit 8302 in a curved shape, the user can feel a high sense of presence.
  • the configuration in which one display unit 8302 is provided has been illustrated, but the present invention is not limited to this, and for example, a configuration in which two display units 8302 may be provided may be used. In this case, if one display unit is arranged in one eye of the user, it is possible to perform three-dimensional display using parallax or the like.
  • the display device of one aspect of the present invention can be applied to the display unit 8302.
  • the power consumption of the head-mounted display 8300 can be reduced, so that the head-mounted display 8300 can be used continuously for a long period of time.
  • the battery 8306 can be made smaller and lighter, so that the head-mounted display 8300 can be made smaller and lighter.
  • the burden on the user of the head-mounted display 8300 can be reduced, and the user can be less likely to feel fatigue.
  • FIGS. 30A and 30B an example of an electronic device different from the electronic device shown in FIGS. 29A to 29D is shown in FIGS. 30A and 30B.
  • the electronic devices shown in FIGS. 30A and 30B include a housing 9000, a display unit 9001, a speaker 9003, an operation key 9005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 9006, and a sensor 9007 (force, displacement, position, speed). , Acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, voice, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared rays. It has a function to measure), a battery 9009, and the like.
  • the electronic devices shown in FIGS. 30A and 30B have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function to display a calendar, date, or time, etc., and a function to control processing by various software (programs).
  • Wireless communication function function to connect to various computer networks using wireless communication function, function to transmit or receive various data using wireless communication function, read out program or data recorded on recording medium It can have a function of displaying on a display unit, and the like.
  • the functions that the electronic devices shown in FIGS. 30A and 30B can have are not limited to these, and can have various functions. Further, although not shown in FIGS.
  • the electronic device may have a configuration having a plurality of display units.
  • the electronic device is provided with a camera or the like, and has a function of shooting a still image, a function of shooting a moving image, a function of saving the shot image in a recording medium (external or built in the camera), and displaying the shot image on the display unit. It may have a function to perform, etc.
  • FIGS. 30A and 30B The details of the electronic devices shown in FIGS. 30A and 30B will be described below.
  • FIG. 30A is a perspective view showing a mobile information terminal 9101.
  • the mobile information terminal 9101 has one or more functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, and the like. Specifically, it can be used as a smartphone. Further, the mobile information terminal 9101 can display characters and images on a plurality of surfaces thereof. For example, five operation buttons 9050 (also referred to as operation icons or simply icons) can be displayed on one surface of the display unit 9001. Further, the information 9051 can be displayed on another surface of the display unit 9001.
  • the operation button 9050 or the like may be displayed instead of the information 9051 at the position where the information 9051 is displayed.
  • the display device of one aspect of the present invention can be applied to the mobile information terminal 9101.
  • the power consumption of the mobile information terminal 9101 can be reduced, so that the mobile information terminal 9101 can be used continuously for a long period of time.
  • the battery 9009 can be made smaller and lighter, so that the mobile information terminal 9101 can be made smaller and lighter. This makes it possible to improve the portability of the mobile information terminal 9101.
  • FIG. 30B is a perspective view showing a wristwatch-type mobile information terminal 9200.
  • the personal digital assistant 9200 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text viewing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.
  • the display unit 9001 is provided with a curved display surface, and can display along the curved display surface.
  • FIG. 30B shows an example in which the time 9251, the operation button 9252 (also referred to as an operation icon or simply an icon), and the content 9253 are displayed on the display unit 9001.
  • the content 9253 can be, for example, a moving image.
  • the mobile information terminal 9200 can execute short-range wireless communication with communication standards. For example, by communicating with a headset capable of wireless communication, it is possible to make a hands-free call. Further, the mobile information terminal 9200 has a connection terminal 9006, and can directly exchange data with another information terminal via a connector. It is also possible to charge via the connection terminal 9006. The charging operation may be performed by wireless power supply without going through the connection terminal 9006.
  • the display device of one aspect of the present invention can be applied to the mobile information terminal 9200.
  • the power consumption of the mobile information terminal 9200 can be reduced, so that the mobile information terminal 9200 can be used continuously for a long period of time.
  • the battery 9009 can be made smaller and lighter, so that the mobile information terminal 9200 can be made smaller and lighter. This makes it possible to improve the portability of the mobile information terminal 9200.
  • This embodiment can be carried out by appropriately combining at least a part thereof with other embodiments described in the present specification.
  • each embodiment can be appropriately combined with the configurations shown in other embodiments to form one aspect of the present invention. Further, when a plurality of configuration examples are shown in one embodiment, the configuration examples can be appropriately combined.
  • the content described in one embodiment is another content described in the embodiment (may be a part of the content) and / or one or more. It can be applied, combined, or replaced with respect to the content described in another embodiment (may be a part of the content).
  • figure (which may be a part) described in one embodiment is another part of the figure, another figure (which may be a part) described in the embodiment, and / or one or more.
  • figures (which may be a part) described in another embodiment of the above more figures can be formed.
  • the components are classified by function and shown as blocks independent of each other.
  • it is difficult to separate the components for each function and there may be a case where a plurality of functions are involved in one circuit or a case where one function is involved in a plurality of circuits. Therefore, the blocks in the block diagram are not limited to the components described in the specification, and can be appropriately paraphrased according to the situation.
  • the size, the thickness of the layer, or the area is shown in an arbitrary size for convenience of explanation. Therefore, it is not necessarily limited to that scale. It should be noted that the drawings are schematically shown for the sake of clarity, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. For example, it is possible to include variations in the signal, voltage, or current due to noise, or variations in the signal, voltage, or current due to timing deviation.
  • electrode and “wiring” do not functionally limit these components.
  • an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa.
  • the terms “electrode” and “wiring” include the case where a plurality of “electrodes” or “wiring” are integrally formed.
  • voltage and potential can be paraphrased as appropriate.
  • the voltage is a potential difference from a reference potential.
  • the reference potential is a ground voltage (ground voltage)
  • the voltage can be paraphrased as a potential.
  • the ground potential does not always mean 0V.
  • the potential is relative, and the potential given to the wiring or the like may be changed depending on the reference potential.
  • a switch is a switch that is in a conducting state (on state) or a non-conducting state (off state) and has a function of controlling whether or not a current flows.
  • the switch means a switch having a function of selecting and switching a path through which a current flows.
  • the channel length means, for example, in the top view of a transistor, a region or a channel where a semiconductor (or a part where a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate overlap is formed.
  • the distance between the source and the drain in the area means, for example, in the top view of a transistor, a region or a channel where a semiconductor (or a part where a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate overlap is formed. The distance between the source and the drain in the area.
  • the channel width is a source in, for example, a region where a semiconductor (or a portion where a current flows in a semiconductor when a transistor is on) and a gate electrode overlap, or a region where a channel is formed.
  • a and B are connected includes those in which A and B are directly connected and those in which they are electrically connected.
  • the fact that A and B are electrically connected means that an electric signal can be exchanged between A and B when an object having some kind of electrical action exists between A and B. It means what is said.
  • 10A Display device, 10: Display device, 20: Layer, 30: Layer, 40: Drive circuit, 41: Gate driver, 42: Source driver, 50: Functional circuit, 51: CPU, 52: Accelerator, 53: CPU core , 60: display unit, 61D: pixel, 61G: pixel, 61N: pixel, 61: pixel, 62B: pixel circuit, 62G: pixel circuit, 62R: pixel circuit, 62: pixel circuit, 70B: light emitting element, 70G: light emitting Element, 70R: light emitting element, 70W: light emitting element, 70: light emitting element, 80: flipflop, 81: scan flipflop, 82: backup circuit, 91: Si transistor, 92: OS transistor, 93: capacitance, 94: Si Transistor, 95: OS transistor, 96: Capacity, 100A: First display device, 100B: First display device, 100: First display device, 102A: Second display device, 102B: Second display device , 102C

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Abstract

新規な構成の表示装置、または新規な構成の表示システムを提供する。 第１の表示装置と、第２の表示装置と、を有し、第１の表示装置及び第２の表示装置は、それぞれ無線通信機能を有し、第２の表示装置は、第１の表示装置よりも画素密度が高い領域を有し、無線通信機能を用いて、第１の表示装置の画面、または第１の表示装置の画面の一部を、第２の表示装置に表示する機能を有する。第２の表示装置の画面比率は、１：１、４：３、または１６：９であることが好ましい。

Description

表示システム
　本発明の一形態は、表示装置及び当該表示装置を有する表示システムに関する。
　なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、撮像装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、表示システム、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、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。
　なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置等）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置、及び電子機器等は、半導体装置といえる場合がある。もしくは、これらは半導体装置を有するといえる場合がある。
　拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）または仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）用の表示装置が設けられる電子機器として、ウェアラブル型の電子機器、及び据え置き型の電子機器が普及しつつある。ウェアラブル型の電子機器としては、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、及びメガネ型の電子機器等がある。据え置き型の電子機器としては、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等がある。
　ＨＭＤ等、表示部と使用者の距離が近い電子機器では使用者が画素を視認しやすく、粒状感を強く感じてしまうことから、ＡＲまたはＶＲの没入感及び臨場感が薄れる場合がある。このため、ＨＭＤには、使用者に画素を視認されないように微細な画素を備える表示装置を設けることが好ましい。特許文献１では、高速駆動が可能なトランジスタを用いることにより、微細な画素を有するＨＭＤを実現する方法が開示されている。
特開２０００−２８５６号公報
　表示装置が有する画素を微細なものとすることにより、画素密度を高くすることができる。これにより、表示装置に多くの画素を設けることができ、高い没入感あるいは臨場感を得ることができる。より没入感あるいは臨場感を得るためには、画素の欠陥（輝点や暗点など）が少ないことが好ましい。
　または、表示装置（または電子機器）として、複数の表示装置を使用する場合がある。この場合、複数の表示装置それぞれを操作する必要があるため、操作方法が非常に煩雑になるといった課題がある。
　本発明の一形態は、新規な構成の表示装置、または新規な構成の表示システムを提供することを課題の一とする。または、本発明の一形態は、新規な構成の表示装置の操作方法、または新規な構成の表示システムの操作方法を提供することを課題の一とする。
　なお、複数の課題の記載は、互いの課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一形態は、これらの課題の全てを解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、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、これらの課題も、本発明の一形態の課題となり得る。
　本発明の一態様は、第１の表示装置と、第２の表示装置と、を有し、第１の表示装置、及び第２の表示装置は、それぞれ無線通信機能を有し、第２の表示装置は、第１の表示装置よりも画素密度が高い領域を有し、無線通信機能を用いて、第１の表示装置の画面、または第１の表示装置の画面の一部を、第２の表示装置に表示する機能を有する、表示システムである。
　または、本発明の一態様は、第１の表示装置と、第２の表示装置と、を有し、第１の表示装置、及び第２の表示装置は、それぞれ無線通信機能を有し、第２の表示装置は、第１の表示装置よりも画素密度が高い領域を有し、無線通信機能は、第１の表示装置への操作に応じて、第２の表示装置に情報を送信する機能と、第２の表示装置への操作に応じて、第１の表示装置に情報を送信する機能と、を有し、第１の表示装置の画面、または第１の表示装置の画面の一部を、第２の表示装置に表示する機能を有する、表示システムである。
　上記各態様において、第２の表示装置の画面比率は、１：１、４：３、または、１６：９であることが好ましい。なお、第２の表示装置は、複数の表示部を有していてもよい。このとき、複数の表示部の画面比率は、それぞれ、１：１、４：３、または、１６：９であることが好ましい。
　上記各態様において、第２の表示装置の表示領域の長辺は３３ｍｍ以下であり、短辺は、２６ｍｍ以下であることが好ましい。または、上記各態様において、第２の表示装置の表示領域の長辺は５２ｍｍ以下であり、短辺は、３３ｍｍ以下であることが好ましい。
　上記各態様において、表示システムは、第２の表示装置と電気的に接続される、ソースドライバＩＣ、ゲートドライバＩＣ、及びＦＰＣの中から選ばれるいずれか一または複数を有することが好ましい。
　上記各態様において、第２の表示装置は、ゴーグル型であることが好ましい。または、上記各態様において、第２の表示装置は、メガネ型であることが好ましい。
　上記各態様において、第２の表示装置は、制御部と、イヤフォン部と、を有し、制御部と、イヤフォン部と、は、互いに有線接続されていることが好ましい。または、上記各態様において、イヤフォンを有し、イヤフォンは無線通信機能を有し、第１の表示装置、及び第２の表示装置のいずれか一または双方は、無線通信機能によって、イヤフォンに情報を送信する機能を有することが好ましい。
　上記各態様において、第１の表示装置は、第１の画像データを有し、第２の表示装置は、第２の画像データを有し、第２の画像データは、第１の画像データをもとにアップコンバートされた画像データであると好ましい。または、上記各態様において、第１の表示装置は、通話機能、及び時刻表示機能のいずれか一または双方を有し、第２の表示装置は、拡張現実のコンテンツを表示する機能、及び仮想現実のコンテンツを表示する機能のいずれか一または双方を有する、と好ましい。
　また、上記各態様において、第２の表示装置は、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、第１の層は、駆動回路と、ＣＰＵと、を有し、第２の層は、画素回路を有し、第３の層は、表示デバイスを有する、と好ましい。または、上記各態様において、第２の表示装置は、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、第１の層は、駆動回路と、ＣＰＵと、を有し、第２の層は、画素回路を有し、第３の層は、表示デバイスを有し、第１の層は、チャネル形成領域にシリコンを有する半導体層を有する第１トランジスタを有し、第２の層は、チャネル形成領域に金属酸化物を有する半導体層を有する第２トランジスタを有し、第３の層は、有機ＥＬデバイスを有する、と好ましい。
　また、上記態様において、金属酸化物は、Ｉｎと、元素Ｍ（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）と、Ｚｎと、を有する、と好ましい。また、上記態様において、有機ＥＬデバイスは、フォトリソグラフィ法で加工された発光デバイスである、と好ましい。
　また、上記各態様において、第２の表示装置は、使用者の視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚、及び脳波のいずれか一または複数の情報を取得する機能を有する、と好ましい。
　なお、その他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、及び図面に記載されている。
　本発明の一形態により、新規な構成の表示装置、または新規な構成の表示システムを提供することができる。または、本発明の一形態により、新規な構成の表示装置の操作方法、または新規な構成の表示システムの操作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、本発明の一形態は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、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、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図１Ａ乃至図１Ｃは、表示装置、及び表示システムの構成例を示す図である。
図２Ａ、及び図２Ｂは、表示装置、及び表示システムの構成例を示す図である。
図３Ａ、及び図３Ｂは、表示装置、及び表示システムの構成例を示す図である。
図４Ａ、及び図４Ｂは、表示装置、及び表示システムの構成例を示す図である。
図５Ａ乃至図５Ｃは、表示装置の画面比率の一例を示す図である。
図６Ａ乃至図６Ｆは、表示装置の表示領域のサイズの一例を示す図である。
図７Ａ乃至図７Ｃは、基板１枚あたりの表示装置の取り数の一例を示す図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、基板１枚あたりの表示装置の取り数の一例を示す図である。
図９は、表示装置の外形イメージの一例を示す図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、表示装置、及び表示システムの画像の一例を示す図である。
図１１は、表示システムの動作方法の一例を示す図である。
図１２は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図１３は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図１４は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、表示装置の構成例を示す回路図である。
図１６Ａ乃至図１６Ｃは、表示装置の構成例を示す回路図及び模式図である。
図１７は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図１８Ａ乃至図１８Ｃは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｄは、表示装置の構成例を示す図である。
図２０Ａ及び図２０Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図２１は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２２は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２３は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２４は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２５は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２６は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２７Ａは、トランジスタの構成例を示す上面図である。図２７Ｂ及び図２７Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図２８Ａは、ＩＧＺＯの結晶構造の分類を説明する図である。図２８Ｂは、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルを説明する図である。図２８Ｃは、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の極微電子線回折パターンを説明する図である。
図２９Ａ乃至図２９Ｄは、電子機器の一例を示す図である。
図３０Ａ及び図３０Ｂは、電子機器の一例を示す図である。
　以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる形態で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下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などに限定されない。
　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、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い（ｐチャネル型トランジスタでは、Ｖｔｈよりも高い）状態をいう。
　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を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳトランジスタと記載する場合においては、酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
　また、本明細書等において、表示装置を電子機器と読み替えてもよい。
　本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。
（実施の形態１）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置及び表示システムについて、図１乃至図１１を用いて説明する。
＜表示装置、及び表示システムの構成例＞
　図１Ａ乃至図１Ｃは、本発明の一態様である表示装置、及び表示システムの構成例を説明する図面である。
　図１Ａに示すように、本発明の一態様である表示システムは、第１の表示装置１００Ａと、第２の表示装置１０２Ａと、を有し、第１の表示装置１００Ａ、及び第２の表示装置１０２Ａは、それぞれ無線通信機能を有する。また、第２の表示装置１０２Ａは、第１の表示装置１００Ａよりも画素密度（精細度ともいう）が高い領域を有する。また、上記の無線通信機能を用いて、第１の表示装置１００Ａの画面、または第１の表示装置１００Ａの画面の一部を、第２の表示装置１０２Ａに表示する機能を有する。
　図１Ａに示すように、本発明の一態様である表示システムは、複数の表示装置を有する。また、当該複数の表示装置は、無線通信機能を用いてデータのやりとりを行い、アップコンバートまたはダウンコンバートなどの加工方法により、一方の表示装置の画面に表示される画像データの一部を加工して、他方の表示装置に表示することができる。このような、表示システムとすることにより、使用者の利便性が向上する、各表示装置に最適な画質で画像を表示可能となる、または表示装置の消費電力を低減させることができる。
　また、第１の表示装置１００Ａは、表示部１１０と、筐体１１１と、通信部１１２と、制御部１１４と、を有する。なお、図１Ａでは、使用者の右手１３０Ｒを示している。また、第２の表示装置１０２Ａは、表示部１２０と、筐体１２１と、通信部１２２と、装着部１２３と、制御部１２４と、カメラ部１２５と、を有する。なお、第１の表示装置１００Ａと第２の表示装置１０２Ａとの間の無線通信は、図１Ａに示すように、通信部１１２と、通信部１２２と、の間で行うことができる。なお、通信部１１２は、第１の表示装置１００Ａへの操作に応じて、第２の表示装置１０２Ａに情報を送信する機能を有する。また、通信部１２２は、第２の表示装置１０２Ａへの操作に応じて、第１の表示装置１００Ａに情報を送信する機能を有する。また、図１Ａ、及び図１Ｂにおいては、図示していないが、第１の表示装置１００Ａ、１００Ｂ、及び第２の表示装置１０２Ａは、それぞれの表示装置から送信されたデータを受信する機能を有していてもよい。
　なお、第２の表示装置１０２Ａが有するカメラ部１２５は、外部の情報を取得する機能を有する。例えば、カメラ部１２５が取得したデータは、表示部１２０、または第１の表示装置１００Ａが有する表示部１１０に出力することができる。また、第２の表示装置１０２Ａが有する装着部１２３により、使用者は第２の表示装置１０２Ａを頭部に装着することができる。なお、図１Ａにおいては、メガネのつる（ジョイント、テンプルなどともいう）のような形状として例示しているがこれに限定されない。装着部１２３は、使用者が装着できればよく、例えば、ヘルメット型、またはバンド型の形状としてもよい。
　なお、ここではカメラ部１２５を有する例を示したが、対象物の距離を測定することのできる測距センサ（以下、検知部とも呼ぶ）を設ければよい。すなわち、カメラ部１２５は、検知部の一態様である。検知部としては、例えばイメージセンサ、及び、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）などの距離画像センサの一方または双方を用いることができる。カメラによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを用いることにより、より多くの情報を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。
　第２の表示装置１０２Ａは、さらに、レンズ（図示しない）を有することが好ましい。このとき、表示部１２０は、筐体１２１の内部の、レンズを通して視認できる位置に設けられる。第２の表示装置１０２Ａは、ＶＲ向けの電子機器ということができる。第２の表示装置１０２Ａを装着した使用者は、レンズを通して、表示部１２０に表示される画像を視認することができる。また、一対の表示部１２０に異なる画像を表示させることで、視差を用いた３次元表示を行うこともできる。
　第２の表示装置１０２Ａは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していてもよい。例えば、表示部１２０、筐体１２１、及び装着部１２３のいずれか一または複数に、当該振動機構を有する構成を適用することができる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、またはスピーカなどの音響機器を必要とせず、第２の表示装置１０２Ａを装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。
　本発明の一態様の表示システムは、第１の表示装置１００Ａと、第２の表示装置１０２Ａとがそれぞれネットワーク接続が可能であることが好ましい。これにより、第１の表示装置１００Ａ、第２の表示装置１０２Ａのそれぞれを独立に、コミュニケーションツールとして利用することが可能である。
　なお、本実施の形態で挙げる、第１の表示装置１００Ａ、及び第２の表示装置１０２Ａが実行しうる処理は一例であり、第１の表示装置１００Ａ、または第２の表示装置１０２Ａに組み込まれるアプリケーションソフトウェアに応じて、様々な処理が実行されうる。
　次に、図１Ａに示す構成と異なる構成例について、図１Ｂを用いて説明を行う。
　図１Ｂに示す第１の表示装置１００Ｂは、表示部１１０と、筐体１１１と、通信部１１２と、バンド１１３と、制御部１１４と、を有する。また、図１Ｂでは、使用者の右手１３０Ｒと、使用者の左手１３０Ｌと、を示している。また、図１Ｂに示す第２の表示装置１０２Ａの構成については、図１Ａに示す構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
　図１Ａに示す第１の表示装置１００Ａは、いわゆる情報端末（代表的にはスマートフォンなど）としての機能を有し、図１Ｂに示す第１の表示装置１００Ｂは、いわゆる時計型の情報端末としての機能を有する。なお、第１の表示装置１００Ａ、及び第１の表示装置１００Ｂは、少なくとも通話機能、及び時刻表示機能のいずれか一または双方を有する。また、第２の表示装置１０２Ａは、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）のコンテンツを表示する機能、及び仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）のコンテンツを表示する機能のいずれか一または双方を有する。なお、第２の表示装置１０２Ａは、ＡＲ、ＶＲの他に、代替現実（ＳＲ：Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）、または複合現実（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）のコンテンツを表示する機能を有していてもよい。第２の表示装置１０２Ａが、ＡＲ、ＶＲ、ＳＲ、ＭＲなどのコンテンツを表示する機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。
　次に、図１Ｃ、図２Ａ、及び図２Ｂを用いて、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムについて、説明を行う。
　図１Ｃは、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムを説明する図である。図１Ｃに示すように、第１の表示装置１００は、少なくとも表示部１１０と、通信部１１２と、を有し、第２の表示装置１０２は、表示部１２０と、通信部１２２と、を有する。
　また、図２Ａに示すように、第１の表示装置１００は、表示部１１０と、通信部１１２と、制御部１１４と、電源部１１６と、センサ部１１８と、を有する。また、図２Ａに示すように、第２の表示装置１０２は、表示部１２０と、通信部１２２と、制御部１２４と、電源部１２６と、センサ部１２８と、を有する。
　なお、図１Ｃ、及び図２Ａにおいては、第１の表示装置１００と、第２の表示装置１０２とは、それぞれ同じ機能を有する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、図２Ｂに示すように、第１の表示装置１００と、第２の表示装置１０２とは、異なる機能を有していてもよい。
　図２Ｂにおいて、第１の表示装置１００は、図２Ａに示す構成に加えて、カメラ部１１５（検知部ともいう）と、第２の通信部１１９と、を有する。また、第２の表示装置１０２は、図２Ａに示す構成に加えて、カメラ部１２５と、ヘッドフォン部１２９と、を有する。カメラ部１１５としては、イメージセンサなどの撮像部を有していればよい。また、望遠、広角などの複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。また、第２の通信部１１９としては、通信部１１２と異なる機能の通信を行う機能を有していればよい。例えば、通信部１１２は、通信部１２２との通信を行う機能を有し、第２の通信部１１９は、第３世代移動通信システム（３Ｇ）、第４世代移動通信システム（４Ｇ）、第５世代移動通信システム（５Ｇ）などを利用した音声通話が可能な機能、または電子決済などが可能な通信手段を有していればよい。
　次に、図１Ａ、及び図１Ｂに示す構成と異なる構成例について、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂを用いて説明を行う。
　図３Ａに示す第２の表示装置１０２Ｂ、及び図３Ｂに示す第２の表示装置１０２Ｃは、それぞれ、表示部１２０と、筐体１２１と、通信部１２２と、装着部１２３と、制御部１２４と、カメラ部１２５と、レンズ１３２と、を有する。
　第２の表示装置１０２Ｂ、及び第２の表示装置１０２Ｃは、それぞれ、ＶＲ向けの電子機器ということができる。第２の表示装置１０２Ｂ、または第２の表示装置１０２Ｃを装着した使用者は、レンズ１３２を通して、表示部１２０に表示される画像を視認することができる。
　図４Ａに示す第２の表示装置１０２Ｄ、及び図４Ｂに示す第２の表示装置１０２Ｅは、それぞれ、表示パネル１５１と、筐体１２１と、通信部（図示しない）と、装着部１２３と、制御部（図示しない）と、カメラ部（図示しない）と、一対の光学部材１５３と、フレーム１５７と、鼻パッド１５８と、を有する。
　第２の表示装置１０２Ｄ、及び第２の表示装置１０２Ｅは、それぞれ、光学部材１５３の表示領域１５６に、表示パネル１５１で表示した画像を投影することができる。光学部材１５３は透光性を有するため、使用者は光学部材１５３を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。したがって、第２の表示装置１０２Ｄ、及び第２の表示装置１０２Ｅは、それぞれ、ＡＲ表示が可能な電子機器である。
　本発明の一態様の表示システムは、さらに、イヤフォン１０６を有していてもよい。イヤフォン１０６は、通信部（図示しない）を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン１０６は、無線通信機能により、第１の表示装置、及び第２の表示装置のいずれか一または双方から情報（例えば音声データ）を受信することができる。例えば、図３Ａに示す第２の表示装置１０２Ｂは、無線通信機能によって、イヤフォン１０６に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図４Ａに示す第２の表示装置１０２Ｄは、無線通信機能によって、イヤフォン１０６に情報を送信する機能を有する。
　また、第２の表示装置１０２Ｃ、及び第２の表示装置１０２Ｅは、それぞれ、さらに、イヤフォン部１２７を有する。例えば、イヤフォン部１２７と制御部１２４とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部１２７と制御部１２４とをつなぐ配線の一部は、筐体１２１または装着部１２３の内部に配置されていてもよい。また、イヤフォン部１２７と装着部１２３とがマグネットを有していてもよい。これにより、イヤフォン部１２７を装着部１２３に磁力によって固定することができ、収納が容易となり好ましい。
　なお、第２の表示装置は、イヤフォンまたはヘッドフォンなどを接続することができる音声出力端子を有していてもよい。また、第２の表示装置は、音声入力端子、及び音声入力機構のいずれか一または双方を有していてもよい。音声入力機構としては、例えば、マイクなどの集音装置を用いることができる。第２の表示装置が音声入力機構を有することで、第２の表示装置に、いわゆるヘッドセットとしての機能を付与してもよい。
　このように、本発明の一態様の表示システムにおいて、第２の表示装置としては、ゴーグル型（第２の表示装置１０２Ａ乃至第２の表示装置１０２Ｃなど）とメガネ型（第２の表示装置１０２Ｄ、及び第２の表示装置１０２Ｅなど）のどちらも好適である。
　また、本発明の一態様の表示システムにおいて、表示装置は、有線または無線によって、イヤフォンに情報を送信することができる。
　また、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示す、表示部１２０は、表示部１１０よりも解像度が高いと好ましい。同様に、図４Ａ、及び図４Ｂに示す、表示パネル１５１は、表示部１１０よりも解像度が高いと好ましい。例えば、表示部１１０は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）といった解像度とすることができる。また、表示部１２０、及び表示パネル１５１は、それぞれ、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００）、４Ｋ２Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ４Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、またはそれ以上の解像度とすることが好ましい。
　また、表示部１２０、及び表示パネル１５１は、それぞれ、表示部１１０よりも画素密度（精細度）が高いと好ましい。例えば、表示部１１０は、１００ｐｐｉ以上１０００ｐｐｉ未満、好ましくは３００ｐｐｉ以上８００ｐｐｉ以下の画素密度とすることができる。また、表示部１２０、及び表示パネル１５１は、それぞれ、１０００ｐｐｉ以上１００００ｐｐｉ以下、好ましくは２０００ｐｐｉ以上６０００ｐｐｉ以下、さらに好ましくは３０００ｐｐｉ以上５０００ｐｐｉ以下の画素密度とすることができる。
　なお、表示部１１０、表示パネル１５１、及び表示部１２０の画面比率（アスペクト比）については、特に限定はない。例えば、表示部１１０、表示パネル１５１、及び表示部１２０としては、それぞれ１：１（正方形）、４：３、１６：９、１６：１０など様々な画面比率に対応することができる。
　図５Ａ乃至図５Ｃに、表示装置の画面比率の一例を示す。図５Ａは、表示部１２０の画面比率が１：１の場合の例である。図５Ｂは、表示部１２０の画面比率が４：３の場合の例である。このとき、表示部１２０の解像度は、４Ｋ２Ｋまたは８Ｋ４Ｋであることが好ましい。図５Ｃは、表示部１２０の画面比率が１６：９の場合の例である。このとき、表示部１２０の解像度は８Ｋ４Ｋであることが好ましい。
　ここで、表示装置の表示部のサイズ（表示領域のサイズともいえる）と、露光装置の露光領域と、の関係について説明を行う。表示装置の表示領域のサイズは、露光装置の露光領域を基準に考えることで、最適な製造コストで表示装置を作製することができる。例えば、露光装置としては、ステッパー、及びスキャナーなどを用いることができる。また、露光装置に用いることのできる光源の波長としては、１３ｎｍ（ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ））、１５７ｎｍ（Ｆ２）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、３６５ｎｍ（ｉ線）、及び４３６ｎｍ（ｇ線）などが挙げられる。光源の波長を短波長とすることで、精細度が高い、または微細化された表示装置とすることができる。
　なお、露光装置の露光領域の最大値としては、「２６ｍｍ×３３ｍｍ」が現在の主流となっているため、以下の説明では、「２６ｍｍ×３３ｍｍ」を基準に考える。露光装置の露光領域の最大値が「２６ｍｍ×３３ｍｍ」の場合、１回の露光（１ｓｈｏｔ）で可能な表示装置の表示領域のサイズとしては、「２６ｍｍ×３３ｍｍ」となる。また、２回の露光（２ｓｈｏｔｓ）で可能な表示装置の表示領域のサイズとしては、「５２ｍｍ×３３ｍｍ」、または「２６ｍｍ×６６ｍｍ」となる。なお、表示装置の表示領域のサイズを１回の露光で可能な範囲内とすることで、製造コストを抑制することができる。
　なお、上述の通り、表示装置の画面比率（アスペクト比）としては、特に限定はないが、１：１（正方形）、４：３、１６：９、１６：１０などとすることができる。
　図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、露光装置の露光領域の最大値が「２６ｍｍ×３３ｍｍ」の場合、１回の露光を行うことで作製できる、表示装置の表示領域の最大のサイズは、アスペクト比が１：１の場合、「２６ｍｍ×２６ｍｍ」となり、アスペクト比が４：３の場合、「３３ｍｍ×２４．７５ｍｍ」となり、アスペクト比が１６：９の場合、「３３ｍｍ×１８．５６２５ｍｍ」となる。
　また、図６Ｄ乃至図６Ｆに示すように、露光装置の露光領域の最大値が「２６ｍｍ×３３ｍｍ」の場合、２回の露光を行うことで作製できる、表示装置の表示領域の最大のサイズは、アスペクト比が１：１の場合、「３３ｍｍ×３３ｍｍ」となり、アスペクト比が４：３の場合、「４４ｍｍ×３３ｍｍ」となり、アスペクト比が１６：９の場合、「５２ｍｍ×２９．２５ｍｍ」となる。
　なお、上記の数値については、表示装置の表示領域の最大のサイズとなるため、実際の表示装置の外形のサイズは、表示装置の表示領域のサイズ以上となる。また、表示装置の外形のアスペクト比と、表示装置の表示領域のアスペクト比とは、同じであっても異なっていてもよい。ここで、本発明の一態様に用いることのできる、表示装置の表示部（表示領域）の仕様を下記表１及び表２に示す。表１及び表２に示すように、表示部が、４Ｋ３Ｋ（画素数３８４０×２８８０）といった極めて高い解像度を有する仕様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、図７Ａ乃至図７Ｃ、及び図８Ａ乃至図８Ｃに、直径Φ＝１２ｉｎｃｈの基板１枚あたりの表示装置の取り数の一例を示す。図７Ａ乃至図７Ｃ、及び図８Ａ乃至図８Ｃにおいて、外部接続端子は貫通電極を用いて裏面から取り出すことを想定して見積もりを行っている。そのため、表示領域を広くすることができる。なお、露光領域内にパッドを設けてもよい。この場合、表示領域は小さくなるが、外部接続端子を取り出すための構成に係る製造コストを低減できる効果を奏する。
　図７Ａは、露光装置の露光領域（３２ｍｍ×２４ｍｍ）の内側に、幅２．０ｍｍの封止領域を設ける例である。なお、ここで、封止領域とは、表示領域の端部から基板の分断位置または端子の位置までの領域を示すものであり、封止材を塗布する領域とは限らない。このとき、表示装置の表示領域のサイズは、２８ｍｍ×２０ｍｍで、対角約１．３８ｉｎｃｈとなる。そして、基板１枚あたりの表示装置の取り数は、７２個である。なお、封止領域の幅を１．０ｍｍに縮めると、表示装置の表示領域を対角約１．５ｉｎｃｈにすることができる。
　図７Ｂ、及び図７Ｃは、露光装置の露光領域（３２ｍｍ×２４ｍｍ）の外側に、封止領域を設ける例である。この場合、封止領域の分だけ隙間を空けて露光する。露光領域の内側には、マーカ領域が設けられる。図７Ｂは、マーカ領域の幅を０．５ｍｍとし、封止領域の幅を２．０ｍｍとした場合の例である。このとき、表示装置の表示領域のサイズは、対角約１．５３ｉｎｃｈとなる。そして、基板１枚あたりの表示装置の取り数は５６個である。なお、マーカ領域の幅を１．０ｍｍとする場合、当該表示領域のサイズは、対角約１．４７ｉｎｃｈとなる。図７Ｃは、マーカ領域の幅を０．５ｍｍとし、封止領域の幅を３．０ｍｍとした場合の例である。このとき、表示装置の表示領域のサイズは、対角約１．５３ｉｎｃｈで、図７Ｂの構成と同じである。基板１枚あたりの表示装置の取り数は４９個となり、図７Ｂの構成に比べて、取り数が約１３％低下する。
　図８Ａ乃至図８Ｃは、それぞれ、表示領域のアスペクト比を４：３とした場合の例である。
　図８Ａは、露光装置の露光領域（３２ｍｍ×２４ｍｍ）の内側に、封止領域を設ける例である。図８Ａの例では、封止領域の幅を上下方向は１．５ｍｍとし、左右方向は２．０ｍｍとしている。このとき、表示領域のサイズは、２８ｍｍ×２１ｍｍ（アスペクト比は４：３）で、対角約１．３８ｉｎｃｈとなる。そして、基板１枚あたりの表示装置の取り数は、７２個である。なお、封止領域の幅を上下方向は２．０ｍｍとし、左右方向は２．６５ｍｍとすると、表示領域のサイズは、２６．７ｍｍ×２０ｍｍ（アスペクト比は４：３）で、対角約１．３２ｉｎｃｈとなる。また、封止領域の幅を上下方向は３．０ｍｍとし、左右方向は４．０ｍｍとすると、表示領域のサイズは、２４ｍｍ×１８ｍｍ（アスペクト比は４：３）で、対角約１．１８ｉｎｃｈとなる。いずれも、基板１枚あたりの表示装置の取り数は、７２個である。
　図８Ｂ、及び図８Ｃは、露光装置の露光領域（３２ｍｍ×２４ｍｍ）の外側に、封止領域を設ける例である。この場合、封止領域の分だけ隙間を空けて露光する。露光領域の内側には、マーカ領域が設けられる。図８Ｂは、マーカ領域の幅を上下方向は０．５ｍｍとし、左右方向は０．７ｍｍとし、封止領域の幅を２．０ｍｍとした場合の例である。このとき、表示装置の表示領域のサイズは、対角約１．５１ｉｎｃｈとなる。そして、基板１枚あたりの表示装置の取り数は５６個である。なお、マーカ領域の幅を上下方向は１．０ｍｍとし、左右方向は１．３ｍｍとする場合、当該表示領域のサイズは、対角約１．４５ｉｎｃｈとなる。図８Ｃは、マーカ領域の幅を上下方向は１．０ｍｍとし、左右方向は１．３ｍｍとし、封止領域の幅を３．０ｍｍとした場合の例である。このとき、表示装置の表示領域のサイズは、対角約１．５３ｉｎｃｈである。基板１枚あたりの表示装置の取り数は４９個となり、図８Ｂの構成に比べて、取り数が約１３％低下する。
　なお、表示装置の表示領域のサイズを、人間の眼球の大きさ（約２３~２４ｍｍ）以上とすることで、目の全体、または視界全体を覆うように表示装置を配置することができる。例えば、表示装置の表示領域を、対角１．０ｉｎｃｈ以上、好ましくは１．４ｉｎｃｈ以上、さらに好ましくは１．５ｉｎｃｈ以上とすることで、使用者の視界全体を表示領域で覆うように、表示装置を配置することができる。したがって、本発明の一態様の表示装置、または表示システムを用いることで、没入感、臨場感、及び奥行き感の中から選ばれる一または複数をより高く感じることができる。
　なお、使用者が、没入感、臨場感、及び奥行き感の中から選ばれる一または複数をより高く感じるためには、第２の表示装置が複数の表示部を有することが好ましい。例えば、第２の表示装置は、第１の表示部と、第２の表示部と、を有し、第１の表示部の画面比率と第２の表示部の画面比率は、それぞれ、１：１、４：３、または、１６：９であり、第１の表示部の表示領域の対角の長さと第２の表示部の表示領域の対角の長さは、それぞれ、１．０ｉｎｃｈ以上２．５ｉｎｃｈ以下であることが好ましい。
　なお、表示部１１０は、ガラス基板上に形成され、表示部１２０は、シリコン基板上に形成されると好ましい。表示部１１０をガラス基板上に形成することで、製造コストを低減させることができる。一方で、表示部１１０をガラス基板上に形成する場合、製造装置の関係上、表示部１１０の画素密度を高くする（代表的には１０００ｐｐｉ以上）ことが困難な場合がある。そこで、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムにおいては、表示部１２０をシリコン基板上に形成することで、表示部１２０の画素密度を高くする（代表的には１０００ｐｐｉ以上）ことができる。別言すると、表示部１１０で対応できない精細度の画像を、表示部１２０が補って表示することができる。
　本発明の一態様の表示システムは、異なる解像度、または異なる画素密度を有する２つの表示装置を有する。一方の表示装置で表示可能な画像データを、他方の表示装置に適した画像データとするために、画像データの一部または全部を圧縮または伸長すればよい。
　表示部１２０の解像度または精細度を高くすることで、使用者が画素を認識することができない（画素の間に生じうる線がみえない等）ため、没入感、臨場感、及び奥行き感の中から選ばれる一または複数をより高く感じることができる。
　また、図１Ａに示すように、第１の表示装置１００Ａは、表示部が表示しない期間を有し、当該期間において、第２の表示装置１０２Ａの入出力手段（例えば、コントローラー）として機能する。このような機能を有することで、第１の表示装置１００Ａが有する電源部１１６の使用期間を長くすることができる。すなわち、本発明の一態様である表示システムは、省電力化することが可能である。なお、電源部１１６としては、例えば、リチウムイオン二次電池などを用いることができる。
　なお、第１の表示装置１００Ａは、表示部が表示しない期間に、いわゆる電源部として機能してもよい。別言すると、第１の表示装置１００Ａは、バッテリまたはモバイルバッテリとしての機能を有していてもよい。例えば、第２の表示装置または他の電子機器と第１の表示装置１００Ａとを互いに有線接続させ、第１の表示装置１００Ａから電力を供給してもよい。または、非接触給電方式により、第１の表示装置１００Ａから第２の表示装置または他の電子機器へと電力を供給してもよい。非接触給電方式としては、電磁誘導方式を用い、充電ケーブルを用いないワイヤレス給電方式、及び、電波受信方式を用い、非接触で充電することができる空間伝送型ワイヤレス電力伝送システムなどが挙げられる。例えば、マイクロ波（具体的には、９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５．７ＧＨｚ帯などの周波数帯）を利用し、非接触で（例えば、半径１０ｍ以内で）充電することができるマイクロ波空間伝送型ワイヤレス電力伝送システムが挙げられる。
　また、図９に、駆動回路を外付けとする表示装置の外形イメージを示す。基板１６０に、表示部１６１、ゲートドライバ用外部接続端子１６３、ソースドライバ用外部接続端子１６５が設けられている。表示部１６１とゲートドライバ用外部接続端子１６３とは、配線１６７によって電気的に接続されている。同様に、表示部１６１とソースドライバ用外部接続端子１６５とは、配線１６７によって電気的に接続されている。
　図９では、ゲートドライバ用外部接続端子１６３を２つの領域、ソースドライバ用外部接続端子１６５を６つの領域で示すが、ゲートドライバ用外部接続端子１６３及びソースドライバ用外部接続端子１６５が設けられる領域の数及びレイアウトは特に限定されない。
　ゲートドライバ用外部接続端子１６３及びソースドライバ用外部接続端子１６５は、それぞれ、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、または、集積回路（ＩＣ）などと電気的に接続される。例えば、ゲートドライバを内蔵し、ソースドライバＩＣを外付けとする表示装置では、ゲートドライバ用外部接続端子１６３がＦＰＣと電気的に接続され、ソースドライバ用外部接続端子１６５がソースドライバＩＣと電気的に接続される。ソースドライバ用外部接続端子１６５は、さらに、ＦＰＣと電気的に接続されていてもよい。また、ゲートドライバＩＣを外付けとする場合は、ゲートドライバ用外部接続端子１６３がゲートドライバＩＣと電気的に接続される。
　また、基板１６０に対角５ｉｎｃｈの基板を用いた場合、上記表２に示す仕様を満たす、表示部１６１のサイズが対角１．５７ｉｎｃｈの表示装置を作製することが可能である。
　次に、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂに示す本発明の一態様の表示装置、及び表示システムの各構成について、以下、説明を行う。
＜表示部、及び表示パネル＞
　表示部１１０、及び表示部１２０、並びに、表示パネル１５１は、それぞれ表示する機能を有する。表示部１１０、及び表示部１２０、並びに、表示パネル１５１としては、例えば、液晶表示デバイス、有機ＥＬを含む発光デバイス、及びマイクロＬＥＤなどの発光ダイオードを含む発光デバイスの中から選ばれる一または複数を用いることができる。生産性、及び発光効率を考慮した場合、表示部１１０、及び表示部１２０、並びに、表示パネル１５１としては、有機ＥＬを含む発光デバイスを用いると好適である。
＜通信部＞
　通信部１１２、及び通信部１２２は、それぞれ無線または有線で通信する機能を有する。通信部１１２、及び通信部１２２は、とくに無線で通信する機能を有すると、接続のためのケーブルなどの部品点数を省略できるため好適である。
　通信部１１２、及び通信部１２２が、無線で通信する機能を有する場合、通信部１１２、及び通信部１２２は、アンテナを介して通信を行うことができる。通信部１１２と通信部１２２との間の通信手段（通信方法）としては、例えばＷｏｒｌｄ　Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂ（ＷＷＷ）の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（Ｃａｍｐｕｓ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＧＡＮ（Ｇｌｏｂａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のコンピュータネットワークに各装置を接続させ、通信を行うことができる。無線通信を行う場合、通信プロトコルまたは通信技術として、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：登録商標）、ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｄａｔａ　Ｒａｔｅｓ　ｆｏｒ　ＧＳＭ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＣＤＭＡ２０００（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　２０００）、Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標）などの通信規格、またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等のＩＥＥＥにより通信規格化された仕様を用いることができる。
＜制御部＞
　制御部１１４、及び制御部１２４は、それぞれ表示部を制御する機能を有する。制御部１１４、及び制御部１２４としては、例えば画素回路、バックアップ回路、画像変換回路などを有する。なお、画像変換回路は、画像データのアンプコンバート処理、またはダウンコンバート処理を行うことができる。これにより、表示部の解像度に合わせて、解像度の小さい画像データをアップコンバートする、または、解像度の大きい画像データをダウンコンバートすることができ、表示品位の高い画像を表示部に表示させることができる。なお、画素回路、及びバックアップ回路については、実施の形態２にて詳細の説明を行う。
＜電源部＞
　電源部１１６、及び電源部１２６は、それぞれ表示部に電力を供給する機能を有する。電源部１１６、及び電源部１２６は、例えば、一次電池、または二次電池を用いることができる。なお、当該二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池を好適に用いることができる。
＜センサ部＞
　センサ部１１８、及びセンサ部１２８は、それぞれ、使用者の視覚、聴覚、触覚、味覚、及び嗅覚、のいずれか一または複数の情報を取得する機能を有する。より具体的には、センサ部１１８、及びセンサ部１２８は、それぞれ、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、磁気、温度、音声、時間、電場、電流、電圧、電力、放射線、湿度、傾度、振動、におい、及び赤外線の少なくとも一つを測定する機能を有する。
　また、センサ部１２８は、上記機能に加え、脳波を測定できる機能を有すると好ましい。例えば、頭部に接触する電極を複数有し、当該電極に流れる微弱な電流から、脳波を測定する機構を有していればよい。センサ部１２８が脳波を測定できる機能を有することで、使用者が考えたところに、表示部１１０の画像、または表示部１１０の画像の一部を表示部１２０に表示させることができる。この場合、使用者は、両手を用いて表示装置を操作する必要がないため、両手に何も持たない（両手がフリーの状態）で、入力操作などを行うことができる。
　次に、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムの画像の一例について、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、及び図１０Ｄを用いて説明を行う。
＜画像の例＞
　以下では、本発明の一態様の表示システムによって、ユーザーが体験できる操作方法と、ユーザーに提示することのできる画像と、の一例について説明する。
　図１０Ａには、ユーザー１３０が、第２の表示装置１０２Ｂを装着した状態で、第１の表示装置１００Ａを操作している様子を示している。このとき、第１の表示装置１００Ａの表示部は消灯しており、タッチパッドなどとして機能する。ユーザー１３０は、第２の表示装置１０２Ｂにより提供される画像などを、第１の表示装置１００Ａを用いて操作することができる。
　図１０Ｂは、図１０Ａに示す、室内にいるユーザー１３０の視界に映る画像１４０の例を示している。図１０Ｂに示す、画像１４０中には、床、壁、ドアなどの現実の室内の風景を撮像した画像に重ねて、画像情報１４１が示されている。ここでは、画像情報１４１は、第１の表示装置１００Ａの表示部に表示される画像である。ユーザー１３０は、第２の表示装置１０２Ｂを装着した状態で、第２の表示装置１０２Ｂとペアリングされた第１の表示装置１００Ａ（例えばスマートフォンなど）を操作することができる。また、画像１４０内のカーソル１４２は、ユーザー１３０の第１の表示装置１００Ａの表示部にタッチ操作したときの、位置情報を示している。さらに、このとき、実際には第１の表示装置１００Ａの表示部は消灯しているため、第１の表示装置１００Ａは低消費電力で駆動した状態となる。
　図１０Ｃには、ユーザー１３０が、第２の表示装置１０２Ｂを装着した状態で、ユーザー１３０のジェスチャー動作により、表示システムを操作している様子を示している。このとき、第１の表示装置１００Ａは、ユーザー１３０の衣服のポケットの中に入った状態であるため、ユーザー１３０は両手が自由な状態で、表示システムの操作をすることができる。さらに、第１の表示装置１００Ａの表示部は消灯しているため、第１の表示装置１００Ａの電力消費を抑えることができる。
　図１０Ｄは図１０Ｃに示す、室内にいるユーザー１３０の視界に映る画像１４０の例を示している。図１０Ｄでは、画像１４０内に、横長の画像情報１４１が示されている。また、画像１４０内には、ユーザー１３０の右手１３０Ｒが映っている。図１０Ｄでは、画像情報１４１内に、手書きの画像情報を入力している様子を示している。ユーザー１３０は、画像１４０内に映った右手１３０Ｒの指先の軌跡に合わせて、文字またはイラストを描くことができる。なお、右手１３０Ｒだけでなく、ペンなどの筆記具、またはスタイラスなどを用いることもできる。
　なお、図１０Ｂ、及び図１０Ｄに示す画像１４０では、画像１４０中に画像情報１４１が表示されている構成を示しているが、これに限定されない。例えば、画像情報１４１をユーザーが指でつまむ動作（例えば、親指と、人差し指とで、つかむ動作、いわゆるジェスチャー動作）により、画像情報１４１を移動させることができる。または、画像情報１４１を指でつまむ動作を行ったのち、画像１４０の外に画像情報１４１を移動させる（例えば、画像情報１４１を指でつまんだのち、フリスビーのように画像１４０の外に弾き出す動作をさせる）操作方法を用いることができる。当該操作方法とすることで、画像１４０中に表示される情報をユーザーが任意に操作することが可能となるため、必要な情報のみを画像１４０中に表示させることができる。
　このように、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムは、新たな操作方法、または動作方法で動作させることもできる。
　次に、本発明の一態様の表示システムの動作方法の一例について、図１１を用いて説明を行う。
［表示システムの動作方法例］
　以下では、表示システムの動作方法の一例について説明する。図１１は、表示システムの動作方法にかかるフローチャートである。
　ステップＳ０１において、動作が開始される。このとき、第１の表示装置１００Ａは起動状態（操作が可能な状態）であり、第２の表示装置１０２Ｂは、電源が入った状態であるとする。
　ステップＳ０２において、第２の表示装置１０２Ｂが装着される。第２の表示装置１０２Ｂは、自身が装着されたことを認識し、システムが起動する。ステップＳ０２において、例えば、第２の表示装置１０２Ｂがゴーグル型の形態である場合、前方のカメラの画像がユーザーに提供されてもよい、または他のコンテンツの画像が表示されていてもよい。
　ステップＳ０３において、第１の表示装置１００Ａと、第２の表示装置１０２Ｂとのペアリングが実行される。ペアリングが完了すると、第１の表示装置１００Ａと、第２の表示装置１０２Ｂとの間で双方向にデータのやりとりが可能な状態となる。
　ステップＳ０４において、第１の表示装置１００Ａの表示部１１０に表示されている第１の画像を、第２の表示装置１０２Ｂの表示部１２０に表示する。これにより、ユーザーは、第１の表示装置１００Ａの画面を見ることなく、第２の表示装置１０２Ｂに表示される情報を見ることができる。
　このとき、第１の表示装置１００Ａと第２の表示装置１０２Ｂとで、表示部の画素密度が異なるため、第１の画像をそのまま表示するのではなく、第２の表示装置１０２Ｂの表示部１２０に表示したときに、最適な大きさとなるように、第１の画像に対してアップコンバートまたはダウンコンバートなどの画像処理を施した第２の画像を、第２の表示装置１０２Ｂで表示することが好ましい。
　ステップＳ０５において、第２の表示装置１０２Ｂから第１の表示装置１００Ａに対して、情報を送信する。例えば、情報には、第１の画像の表示が完了したことを意味するコードなどが含まれる。
　ステップＳ０６において、第１の表示装置１００Ａは、受信した上記情報に基づいて、表示部１１０を消灯する。このとき、第１の表示装置１００Ａは、表示部１１０のタッチセンサはアクティブな状態を維持する。これにより、第１の表示装置１００Ａの表示部１１０は、入力手段（タッチパッド）などとして機能する。
　ステップＳ０７において、第１の表示装置１００Ａは、表示部１１０にて、ユーザーによるタッチ操作を検知する。
　なお、ここではタッチ操作としたが、これに限られず、第１の表示装置１００Ａが有するセンサで検知可能な様々な操作が含まれる。例えば、加速度センサにより、第１の表示装置１００Ａ自体の３次元的な位置情報、及び第１の表示装置１００Ａの傾き（姿勢ともいう）の情報を取得することもできる。
　ステップＳ０８において、第１の表示装置１００Ａは、第２の表示装置１０２Ｂにタッチ情報を送信する。具体的には、タッチの位置情報を第２の表示装置１０２Ｂに送信する。
　ステップＳ０９において、第２の表示装置１０２Ｂは、受信したタッチ情報に基づいて様々な処理を実行する。例えば、タッチ位置の時間変化から、どのようなジェスチャー操作であるかを分類し、その操作及びタッチ位置に合わせた処理を実行することができる。
　ステップＳ１０において、処理が終了する。ステップＳ１０としては、例えば第２の表示装置１０２Ｂを取り外すこと、第１の表示装置１００Ａまたは第２の表示装置１０２Ｂの電源をオフにすること、または第１の表示装置１００Ａと第２の表示装置１０２Ｂとのペアリングが解除されること、などが相当する。
　以上が、本発明の一態様の表示システムの動作方法例についての説明である。
　以上のように、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムを用いることで、新規な構成の表示装置、または新規な構成の表示システムを提供することができる。また、本発明の一態様の表示装置、及び表示システムを用いることで、新規な構成の表示装置の操作方法、または新規な構成の表示システムの操作方法を提供することができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置及び表示システムについて説明する。
＜表示装置の構成例＞
　図１２は、本発明の一態様の表示装置である表示装置１０の構成例を模式的に示すブロック図である。表示装置１０は、層２０と、層３０と、を有し、層３０は層２０の例えば上方に積層して設けることができる。層２０と層３０の間には、層間絶縁体、または異なる層の間の電気的な接続を行うための導電体を設けることができる。
　層２０に設けられるトランジスタは、例えばチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉトランジスタともいう。）とすることができ、例えばチャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタとすることができる。特に、層２０に設けられるトランジスタとして、チャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタを用いると、当該トランジスタのオン電流を大きくすることができる。よって、層２０が有する回路を高速に駆動させることができるため、好ましい。またＳｉトランジスタは、チャネル長が３ｎｍ乃至１０ｎｍといった微細加工で形成することができるため、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのアクセラレータ、アプリケーションプロセッサなどが設けられた表示装置１０とすることができる。
　層３０に設けられるトランジスタは、例えばＯＳトランジスタとすることができる。特に、ＯＳトランジスタとして、チャネル形成領域にインジウム、元素Ｍ（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズ）、亜鉛の少なくとも一を含む酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。このようなＯＳトランジスタは、オフ電流が非常に低いという特性を有する。よって、特に表示部が有する画素回路に設けられるトランジスタとしてＯＳトランジスタを用いると、画素回路に書き込まれたアナログデータを長期間保持することができるため好ましい。
　層２０には、駆動回路４０、及び機能回路５０が設けられる。層２０には、オン電流の高いＳｉトランジスタが設けられるため、層２０が有する各回路は、高速駆動が可能である。
　層３０には、複数の画素６１が設けられた表示部６０が設けられる。画素６１には、赤、緑、青の発光を制御する画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂが設けられる。画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂは、画素６１の副画素としての機能を有する。画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂは、ＯＳトランジスタを有するため、画素回路に書き込まれたアナログデータを長期間保持することができる。また層３０が有する画素６１にはそれぞれ、バックアップ回路８２が設けられる。なおバックアップ回路は、記憶回路またはメモリ回路という場合がある。
　駆動回路４０は、画素６１（画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ）を駆動するためのゲート線駆動回路、ソース線駆動回路等を有する。駆動回路４０を表示部が設けられる層３０とは異なる層２０に配置する構成とすることで、層３０における表示部が占める面積を大きくすることができる。また駆動回路４０は、画像データ等のデータを表示装置１０の外部から受信するためのインターフェースとしての機能を有するＬＶＤＳ（Ｌｏｗ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）回路、あるいはＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ）変換回路等を有していてもよい。層２０のＳｉトランジスタは、当該トランジスタのオン電流を大きくすることができる。各回路の動作速度に応じて、Ｓｉトランジスタのチャネル長あるいはチャネル幅などを異ならせてもよい。
　機能回路５０は、データの演算処理に用いられるプロセッサ（例えばＣＰＵ）を有する。ＣＰＵは複数のＣＰＵコアを有する。ＣＰＵコア内は、フリップフロップを有する。フリップフロップは、複数のスキャンフリップフロップを有する。フリップフロップ８０は、スキャンフリップフロップのデータ（バックアップデータ）をバックアップ回路８２との間で入出力する。図１２では、バックアップ回路８２で保持するデータ信号として、バックアップデータＢＤを図示している。
　バックアップ回路８２には、例えば、ＯＳトランジスタを有するメモリが好適である。ＯＳトランジスタで構成されるバックアップ回路に、オフ電流が極めて小さいＯＳトランジスタを用いることで、バックアップ回路に書き込まれたアナログデータの電圧を長期間保持できること、データの保持に電力を殆んど消費しないこと、などの利点を有する。ＯＳトランジスタを有するバックアップ回路８２は、複数の画素６１が配置される表示部６０に設けることが可能である。図１２では、各画素６１にバックアップ回路８２が設けられる様子を図示している。
　ＯＳトランジスタで構成されるバックアップ回路８２は、Ｓｉトランジスタを有する層２０と積層して設けることができる。バックアップ回路８２は、画素６１内の副画素と同様にマトリクス状に配置してもよいし、複数の画素ごとに配置してもよい。つまり、バックアップ回路８２は、画素６１の配置による制約を受けることなく、層３０内に配置することができる。そのため、表示部／回路レイアウトの自由度を高めるとともに、回路面積の増加を招くことなく、配置することができ、演算処理に必要なバックアップ回路８２の記憶容量を増やすことができる。
＜画素回路及びバックアップ回路の構成例＞
　図１３、及び図１４では、表示部６０内におけるバックアップ回路８２及び副画素である画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂの配置の構成例について説明する。
　図１３では、表示部６０において、複数の画素６１がマトリクス状に配置された構成を図示している。画素６１は、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂの他、バックアップ回路８２を有する。上述したように、バックアップ回路８２、及び、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂは共に、ＯＳトランジスタで構成することができるため、同じ画素内に配置することができる。
＜表示装置のブロック図＞
　次いで、図１４では、表示装置１０が有する各構成を説明するためのブロック図を示す。表示装置は、駆動回路４０、機能回路５０、及び表示部６０を有する。
　駆動回路４０は、一例として、ゲートドライバ４１及びソースドライバ４２を有する。ゲートドライバ４１は、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに信号を出力するための複数のゲート線ＧＬを駆動する機能を有する。ソースドライバ４２は、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに信号を出力するための複数のソース線ＳＬを駆動する機能を有する。また駆動回路４０は、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂで表示を行うための電圧を、複数の配線を介して画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに供給する。
　機能回路５０は、ＣＰＵ５１を有する。ＣＰＵ５１は、ＣＰＵコア５３を有する。ＣＰＵコア５３は、演算処理に用いられるデータを一時的に保持するためのフリップフロップ８０を有する。フリップフロップ８０は、複数のスキャンフリップフロップ８１を有し、各スキャンフリップフロップ８１は、表示部６０に設けられるバックアップ回路８２に電気的に接続される。
　表示部６０は、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ、バックアップ回路８２が設けられた画素６１を複数有する。バックアップ回路８２は、図１３で説明したように、必ずしも繰り返し単位である画素６１内に配置する必要はない。表示部６０の形状、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂの形状等に応じて、自由に配置することが可能である。
＜画素回路の構成例＞
　図１５Ａ及び図１５Ｂでは、画素回路６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂに適用可能な画素回路６２の構成例、及び画素回路６２に接続される発光素子７０について示す。図１５Ａは各素子の接続を示す図、図１５Ｂは、駆動回路４０、画素回路６２及び発光素子７０の上下関係を模式的に示す図である。
　本明細書等において、素子という用語を「デバイス」と言い換えることができる場合がある。例えば、表示素子、発光素子、及び液晶素子は、例えば表示デバイス、発光デバイス、及び液晶デバイスと言い換えることができる。
　図１５Ａ及び図１５Ｂに一例として示す画素回路６２は、スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２、トランジスタＭ２１、及び容量Ｃ２１を備える。スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２、トランジスタＭ２１は、ＯＳトランジスタで構成することができる。スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２、トランジスタＭ２１の各ＯＳトランジスタは、バックゲート電極を備えていることが好ましく、この場合、バックゲート電極にゲート電極と同じ信号を与える構成、または、バックゲート電極にゲート電極と異なる信号を与える構成とすることができる。
　トランジスタＭ２１は、スイッチＳＷ２１と電気的に接続されるゲート電極と、発光素子７０と電気的に接続される第１の電極と、配線ＡＮＯと電気的に接続される第２の電極と、を備える。配線ＡＮＯは、発光素子７０に電流を供給するための電位を与えるための配線である。
　スイッチＳＷ２１は、トランジスタＭ２１のゲート電極と電気的に接続される第１の端子と、ソース線ＳＬと電気的に接続される第２の端子とを有し、ゲート線ＧＬ１の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を備える。
　スイッチＳＷ２２は、配線Ｖ０と電気的に接続される第１の端子と、発光素子７０と電気的に接続される第２の端子とを有し、ゲート線ＧＬ２の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を備える。配線Ｖ０は、基準電位を与えるための配線、及び画素回路６２を流れる電流を駆動回路４０または機能回路５０に出力するための配線である。
　容量Ｃ２１は、トランジスタＭ２１のゲート電極と電気的に接続される導電膜と、スイッチＳＷ２２の第２の電極と電気的に接続される導電膜を備える。
　発光素子７０は、トランジスタＭ２１の第１の電極に電気的に接続される第１の電極と、配線ＶＣＯＭに電気的に接続される第２の電極と、を備える。配線ＶＣＯＭには、発光素子７０に電流を供給するための電位が与えられる。
　これにより、トランジスタＭ２１のゲート電極に与えられる画像信号に応じて発光素子７０が射出する光の強度を制御することができる。またスイッチＳＷ２２を介して与えられる配線Ｖ０の基準電位によって発光素子７０に流れる電流量を大きくすることができる。また配線Ｖ０を流れる電流量を外部回路でモニターすることで、発光素子に流れる電流量を見積もることができる。これにより、画素の欠陥等を検出することができる。
　なお図１５Ｂに一例として示す構成では、画素回路６２と、駆動回路４０と、を電気的に接続する配線を短くすることができるため、当該配線の配線抵抗を小さくすることができる。よって、データの書き込みを高速に行うことができるため、表示装置１０を高速に駆動させることができる。これにより、表示装置１０が有する画素６１の数が多くても、十分なフレーム期間を確保することができるため、表示装置１０の画素密度を高めることができる。また、表示装置１０の画素密度を高めることにより、表示装置１０により表示される画像の精細度を高めることができる。例えば、表示装置１０の画素密度を、１０００ｐｐｉ以上とすることができ、または５０００ｐｐｉ以上とすることができ、または７０００ｐｐｉ以上とすることができる。よって、表示装置１０は、例えばＡＲ、またはＶＲ用の表示装置とすることができ、ＨＭＤ等、表示部と使用者の距離が近い電子機器に好適に適用することができる。
　図１５Ｂにおいて、ゲート線ＧＬ１、ゲート線ＧＬ２、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ、配線Ｖ０、ソース線ＳＬは、画素回路６２下方の駆動回路４０から配線を介して供給される図を示しているが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、駆動回路４０の信号及び電圧を供給する配線を、表示部６０の外周部に引き回し、層３０にマトリクス状に配置される各画素回路６２と電気的に接続する構成としてもよい。この場合、駆動回路４０が有するゲートドライバ４１を層３０に設ける構成が有効である。つまりゲートドライバ４１のトランジスタは、ＯＳトランジスタとする構成が有効である。駆動回路４０が有するソースドライバ４２の機能の一部を層３０に設ける構成が有効である。例えば、ソースドライバ４２が出力する信号を各ソース線に振り分けるデマルチプレクサを層３０に設ける構成が有効である。デマルチプレクサのトランジスタは、ＯＳトランジスタとする構成が有効である。
＜表示補正システムの構成例＞
　本発明の一態様の表示システムは、表示補正システムを有していてもよい。当該表示補正システムは、発光素子７０に流れる電流ＩＥＬを補正することで、輝点及び暗点などの不良画素に基づく表示不良を低減することができる。
　図１６Ａに示す回路図は、図１５Ａに示す画素回路６２の一部を抜きだして図示したものである。輝点または暗点などを引き起こす不良画素の場合、発光素子７０に流れる電流ＩＥＬは、正常な表示の画素と比べて、極端に大きくなる、または小さくなる。
　ＣＰＵ５１は、スイッチＳＷ２３を介して流れるモニター電流ＩＭＯＮＩのデータを定期的に取得する。当該モニター電流ＩＭＯＮＩの電流量をＣＰＵ５１で扱うことのできるデジタルデータに変換し、当該デジタルデータを用いてＣＰＵ５１では演算処理を行う。ＣＰＵ５１における演算処理によって不良画素を推定し、ＣＰＵ５１では不良画素による表示不良を視認しづらくするための補正を行う。例えば、図１６Ｂに図示する画素６１Ｄが不良画素の場合、隣接する画素６１Ｎの発光素子７０に流れる電流ＩＥＬを補正する。
　当該補正は、ディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ）、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、再帰型ニューラルネットワーク（ＲＮＮ）、自己符号化器、深層ボルツマンマシン（ＤＢＭ）、深層信念ネットワーク（ＤＢＮ）などの人工ニューラルネットワークに基づく演算を実行することで見積もることができる。
　上述の補正によって、不良画素に隣接する画素６１Ｎを流れる電流ＩＥＬを電流ＩＥＬ＿Ｃに補正する（図１６Ｃ参照）。図１６Ｃに示すように、不良画素と画素６１Ｎとが合成された画素６１Ｇとして表示を行うことで、輝点及び暗点などの不良画素に起因する表示不良を見えづらくし、正常な表示とすることができる。
　なお、画素に流れる電流を補正するための表示補正システムによる演算では、上述したＣＰＵ５１において、演算途中のデータをバックアップデータとして保持し続けることができる。そのため、人工ニューラルネットワークに基づく演算といった演算量の膨大な演算処理を行う上で特に有効である。なおＣＰＵ５１をアプリケーションプロセッサとして機能させることで、演算のほかに、フレーム周波数を可変にする駆動、などを組み合わせて、表示不良の低減の他、低消費電力化を図ることも可能である。
＜表示装置の変形例＞
　図１７では、上記説明した表示装置１０が有する各構成の変形例について示す。
　図１７に示す表示装置１０Ａのブロック図は、図１４の表示装置１０における機能回路５０にアクセラレータ５２を追加した構成に相当する。
　上述した表示補正システムにおいて人工ニューラルネットワークに基づく演算を行う場合、積和演算を繰り返し行う構成となる。アクセラレータ５２は、人工ニューラルネットワークＮＮの積和演算処理の専用演算回路として機能する。アクセラレータ５２を用いた演算では、上述した表示不良に起因する補正、あるいは表示データをアップコンバートするなどして、画像の輪郭を補正する処理などを行うことができる。なおアクセラレータ５２による演算処理を行う間、ＣＰＵ５１をパワーゲーティング制御する構成とすることで低消費電力化を図ることができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に用いることができる発光素子（発光デバイス）について説明する。
＜発光素子７０の構成例＞
　発光素子７０が有するＥＬ層７８６は、図１８Ａに示すように、層４４２０、発光層４４１１、層４４３０などの複数の層で構成することができる。層４４２０は、例えば電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）及び電子輸送性の高い物質を含む層（電子輸送層）などを有することができる。発光層４４１１は、例えば発光性の化合物を有する。層４４３０は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）及び正孔輸送性の高い物質を含む層（正孔輸送層）を有することができる。
　一対の電極間に設けられた層４４２０、発光層４４１１及び層４４３０を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図１８Ａの構成をシングル構造と呼ぶ。
　なお、図１８Ｂに示すように層４４２０と層４４３０との間に複数の発光層（発光層４４１１、４４１２、４４１３）が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
　また、図１８Ｃに示すように、複数の発光ユニット（ＥＬ層７８６ａ、７８６ｂ）が中間層（電荷発生層）４４４０を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、図１８Ｃに示すような構成をタンデム構造として呼称するが、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光素子とすることができる。
　発光素子７０の発光色は、ＥＬ層７８６を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光素子７０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。
　白色の光を発する発光素子は、発光層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光素子の場合も同様である。
　発光層には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質を２以上含むことが好ましい。または、発光物質を２以上有し、それぞれの発光物質の発光は、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
＜発光素子７０の形成方法＞
　以下では、画素回路６２上に設けられる発光素子７０の形成方法について説明する。
　図１９Ａに、本発明の一態様の表示装置の上面概略図を示す。表示部６０は、赤色を呈する発光素子７０Ｒ、緑色を呈する発光素子７０Ｇ、及び青色を呈する発光素子７０Ｂをそれぞれ複数有する。図１９Ａでは、各発光素子の区別を簡単にするため、各発光素子の発光領域内にＲ、Ｇ、Ｂの符号を付している。なお、図１９Ａに示す発光素子７０の構成をＳＢＳ（Ｓｉｄｅ　Ｂｙ　Ｓｉｄｅ）構造と呼称してもよい。また、図１９Ａに示す構成については、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３つの色を有する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、４つ以上の色を有する構成としてもよい。
　発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂは、それぞれマトリクス状に配列している。図１９Ａは、一方向に同一の色の発光素子が配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光素子の配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
　発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などの有機ＥＬデバイスを用いることが好ましい。発光素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、無機化合物（量子ドット材料など）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｄｅｌａｙｅｄ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）などが挙げられる。
　図１９Ｂは、図１９Ａ中の一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面概略図である。
　図１９Ｂには、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂの断面を示している。発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂは、それぞれ絶縁層２５１上に設けられ、画素電極として機能する導電体７７２、及び共通電極として機能する導電体７８８を有する。絶縁層２５１としては、無機絶縁膜及び有機絶縁膜の一方または双方を用いることができる。絶縁層２５１として、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物絶縁膜及び窒化物絶縁膜が挙げられる。
　発光素子７０Ｒは、導電体７７２と導電体７８８との間に、ＥＬ層７８６Ｒを有する。ＥＬ層７８６Ｒは、少なくとも赤色の波長域にピークを有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子７０Ｇが有するＥＬ層７８６Ｇは、少なくとも緑色の波長域にピークを有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子７０Ｂが有するＥＬ層７８６Ｂは、少なくとも青色の波長域にピークを有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
　ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層（発光層）のほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。
　導電体７７２は、発光素子毎に設けられている。また、導電体７８８は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。導電体７７２と導電体７８８のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。導電体７７２を透光性、導電体７８８を反射性とすることで、下面射出型（ボトムエミッション型）の表示装置とすることができ、反対に導電体７７２を反射性、導電体７８８を透光性とすることで、上面射出型（トップエミッション型）の表示装置とすることができる。なお、導電体７７２と導電体７８８の双方を透光性とすることで、両面射出型（デュアルエミッション型）の表示装置とすることもできる。
　導電体７７２の端部を覆って、絶縁層２７２が設けられている。絶縁層２７２の端部は、テーパー形状であることが好ましい。絶縁層２７２には、絶縁層２５１に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
　ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂは、それぞれ導電体７７２の上面に接する領域と、絶縁層２７２の表面に接する領域と、を有する。また、ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂの端部は、絶縁層２７２上に位置する。
　図１９Ｂに示すように、異なる色を発する発光素子間において、２つのＥＬ層の間に隙間が設けられている。このように、ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｇが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する２つのＥＬ層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じること（クロストークともいう）を好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
　ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｇは、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた真空蒸着法などにより、作り分けることができる。または、フォトリソグラフィ法により、これらを作り分けてもよい。フォトリソグラフィ法を用いることで、メタルマスクを用いた場合では実現することが困難である高い精細度の表示装置を実現することができる。
　また、導電体７８８上には、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂを覆って、保護層２７１が設けられている。保護層２７１は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
　保護層２７１としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層２７１としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）などの半導体材料を用いてもよい。なお、保護層２７１としては、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、及びスパッタリング法を用いて形成すればよい。なお、保護層２７１として、無機絶縁膜を含む構成について例示したがこれに限定されない。例えば、保護層２７１として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜との積層構造としてもよい。
　なお、保護層２７１として、インジウムガリウム亜鉛酸化物を用いる場合、ウェットエッチング法、またはドライエッチング法を用いて加工することができる。例えば、保護層２７１として、ＩＧＺＯを用いる場合、シュウ酸、リン酸、または混合薬液（例えば、リン酸、酢酸、硝酸、及び水の混合薬液（混酸アルミニウムエッチング液ともいう））などの薬液を用いることができる。なお、当該混酸アルミニウムエッチング液は、体積比にて、リン酸：酢酸：硝酸：水＝５３．３：６．７：３．３：３６．７近傍の配合とすることができる。
　図１９Ｃには、上記とは異なる例を示している。
　図１９Ｃでは、白色の光を呈する発光素子７０Ｗを有する。発光素子７０Ｗは、導電体７７２と導電体７８８との間に白色の光を呈するＥＬ層７８６Ｗを有する。
　ＥＬ層７８６Ｗとしては、例えば、それぞれの発光色が補色の関係になるように選択された、２以上の発光層を積層した構成とすることができる。また、発光層間に電荷発生層を挟持した、積層型のＥＬ層を用いてもよい。
　図１９Ｃには、３つの発光素子７０Ｗを並べて示している。左の発光素子７０Ｗの上部には着色層２６４Ｒが設けられている。着色層２６４Ｒは、赤色の光を透過するバンドパスフィルタとして機能する。同様に、中央の発光素子７０Ｗの上部には緑色の光を透過する着色層２６４Ｇが設けられ、右の発光素子７０Ｗの上部には、青色の光を透過する着色層２６４Ｂが設けられている。これにより、表示装置はカラーの画像を表示することができる。
　ここで、隣接する２つの発光素子７０Ｗ間において、ＥＬ層７８６Ｗと、導電体７８８とがそれぞれ分離されている。これにより、隣接する２つの発光素子７０Ｗにおいて、ＥＬ層７８６Ｗを介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。特に、ＥＬ層７８６Ｗとして、２つの発光層の間に電荷発生層が設けられる、タンデム構造の発光素子を用いた場合では、精細度が高いほど、すなわち隣接画素間の距離が小さいほど、クロストークの影響が顕著となり、コントラストが低下してしまうといった問題がある。そのため、このような構成とすることで、高い精細度と、高いコントラストを兼ね備える表示装置を実現できる。
　ＥＬ層７８６Ｗ及び導電体７８８の分離は、フォトリソグラフィ法により行うことが好ましい。これにより、発光素子間の間隔を狭めることができるため、例えばメタルマスク等のシャドーマスクを用いた場合と比較して、高い開口率の表示装置を実現することができる。
　なお、ボトムエミッション型の発光素子の場合は、導電体７７２と絶縁層２５１との間に、着色層を設ければよい。
　図１９Ｄには、上記とは異なる例を示している。具体的には、図１９Ｄは、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂの間に絶縁層２７２が設けられていない構成である。当該構成とすることで、開口率の高い表示装置とすることができる。また、保護層２７１がＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂの側面を覆う構成である。当該構成とすることで、ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂの側面から入り込みうる不純物（代表的には水など）を抑制することができる。また、図１９Ｄに示す構成においては、導電体７７２、ＥＬ層７８６Ｒ、及び導電体７８８の上面形状が概略一致する。このような構造は、導電体７７２、ＥＬ層７８６Ｒ、及び導電体７８８を形成したのち、レジストマスクなどを用いて一括して形成することができる。このようなプロセスは、導電体７８８をマスクとして、ＥＬ層７８６Ｒ、及び導電体７８８を加工することから、セルフアラインパターニングと呼称することもできる。なお、ここではＥＬ層７８６Ｒについて説明したが、ＥＬ層７８６Ｇ、及びＥＬ層７８６Ｂについても同様の構成とすることができる。
　また、図１９Ｄにおいては、保護層２７１上に、さらに保護層２７３が設けられる構造である。例えば、保護層２７１を被覆性の高い膜を成膜可能な装置（代表的にはＡＬＤ装置など）を用いて形成し、保護層２７３を保護層２７１よりも被覆性の低い膜が成膜される装置（代表的には、スパッタリング装置など）にて形成することにより、保護層２７１と、保護層２７３との間に空隙２７５を設けることができる。なお、別言すると、空隙２７５は、ＥＬ層７８６ＲとＥＬ層７８６Ｇとの間、及びＥＬ層７８６ＧとＥＬ層７８６Ｂとの間に位置する。
　なお、空隙２７５は、例えば空気、窒素、酸素、二酸化炭素、及び第１８族元素（代表的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等）の中から選ばれるいずれか一または複数を有する。また、空隙２７５には、例えば保護層２７３の成膜時に用いる気体が含まれる場合がある。例えば、スパッタリング法により保護層２７３を成膜する場合、空隙２７５には上記の第１８族元素のいずれか一または複数が含まれる場合がある。なお、空隙２７５に気体が含まれる場合、ガスクロマトグラフィー法等により気体の同定等を行うことができる。または、スパッタリング法により保護層２７３を成膜する場合、保護層２７３の膜中にもスパッタリング時に用いたガスが含まれる場合がある。この場合、保護層２７３をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ分析）等により解析した際に、アルゴン等の元素が検出される場合がある。
　また、空隙２７５の屈折率が、保護層２７１の屈折率より低い場合、ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、またはＥＬ層７８６Ｂから発せられる光が、保護層２７１と空隙２７５との界面で反射する。これにより、ＥＬ層７８６Ｒ、ＥＬ層７８６Ｇ、またはＥＬ層７８６Ｂから発せられる光が、隣接する画素に入射することを抑制することができる。これにより、異なる色の光が混色することを抑制できるため、表示装置の画質を高めることができる。
　なお、図１９Ｄに示す構成の場合、発光素子７０Ｒと発光素子７０Ｇとの間の領域、または、発光素子７０Ｇと発光素子７０Ｂとの間の領域（以下では、単に発光素子間の距離とする）を狭くすることができる。具体的には、発光素子間の距離を、１μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、または１０ｎｍ以下とすることができる。別言すると、ＥＬ層７８６Ｒの側面とＥＬ層７８６Ｇの側面との間隔、またはＥＬ層７８６Ｇの側面とＥＬ層７８６Ｂの側面との間隔が１μｍ以下の領域を有し、好ましくは０．５μｍ（５００ｎｍ）以下の領域を有し、さらに好ましくは１００ｎｍ以下の領域を有する。
　また、例えば、空隙２７５が空気を有する場合、図１９Ｄに示す構成を、エア・アイソレーション構造と呼称することができる。エア・アイソレーション構造を有することで、発光素子の間を素子分離しつつ、且つ各発光素子からの光の混色またはクロストークなどを抑制することができる。
　図２０Ａには、上記とは異なる例を示している。具体的には、図２０Ａに示す構成は、図１９Ｄに示す構成と、絶縁層２５１の構成が異なる。絶縁層２５１は、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂの加工の際に、上面の一部が削れ、凹部を有する。また、当該凹部には、保護層２７１が形成される。別言すると、断面視において、導電体７７２の下面よりも保護層２７１の下面の方が下に位置する領域を有する。当該領域を有することで、下方から発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂに入り込みうる不純物（代表的には、水など）を好適に抑制することができる。なお、上記の凹部としては、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂの加工の際に各発光素子の側面に付着しうる不純物（残渣物ともいう）をウェットエッチングなどにより除去する際に形成されうる。上記の残渣物を除去したのち、各発光素子の側面を保護層２７１で覆うことにより、信頼性の高い表示装置とすることができる。
　また、図２０Ｂには、上記とは異なる例を示している。具体的には、図２０Ｂに示す構成は、図２０Ａに示す構成に加え、絶縁層２７６と、マイクロレンズアレイ２７７と、を有する。絶縁層２７６は、接着層としての機能を有する。なお、絶縁層２７６の屈折率がマイクロレンズアレイ２７７の屈折率よりも低い場合、マイクロレンズアレイ２７７は、発光素子７０Ｒ、発光素子７０Ｇ、及び発光素子７０Ｂから発せられる光を集光することができる。これにより、表示装置の光取り出し効率を高めることができる。特に、使用者が表示装置の表示面の正面から当該表示面を見る場合において、明るい画像を視認することができ、好適である。なお、絶縁層２７６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。
　以上が、発光素子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４）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置１０の断面構成例について説明する。
　図２１は、表示装置１０の構成例を示す断面図である。表示装置１０は、基板７０１及び基板７０５を有し、基板７０１と基板７０５はシール材７１２により貼り合わされている。
　基板７０１として、単結晶シリコン基板等の単結晶半導体基板を用いることができる。なお、基板７０１として単結晶半導体基板以外の半導体基板を用いてもよい。
　基板７０１上にトランジスタ４４１、及びトランジスタ６０１が設けられる。トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１は、実施の形態２に示す層２０に設けられるトランジスタとすることができる。
　トランジスタ４４１は、ゲート電極としての機能を有する導電体４４３と、ゲート絶縁体としての機能を有する絶縁体４４５と、基板７０１の一部と、からなり、チャネル形成領域を含む半導体領域４４７、ソース領域またはドレイン領域の一方としての機能を有する低抵抗領域４４９ａ、及びソース領域またはドレイン領域の他方としての機能を有する低抵抗領域４４９ｂを有する。トランジスタ４４１は、ｐチャネル型またはｎチャネル型のいずれでもよい。
　トランジスタ４４１は、素子分離層４０３によって他のトランジスタと電気的に分離される。図２１では、素子分離層４０３によってトランジスタ４４１とトランジスタ６０１が電気的に分離される場合を示している。素子分離層４０３は、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）法、またはＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。
　ここで、図２１に示すトランジスタ４４１は半導体領域４４７が凸形状を有する。また、半導体領域４４７の側面及び上面を、絶縁体４４５を介して、導電体４４３が覆うように設けられている。なお、図２１では、導電体４４３が半導体領域４４７の側面を覆う様子は図示していない。また、導電体４４３には仕事関数を調整する材料を用いることができる。
　トランジスタ４４１のような半導体領域が凸形状を有するトランジスタは、半導体基板の凸部を利用していることから、フィン型トランジスタと呼ぶことができる。なお、凸部の上部に接して、凸部を形成するためのマスクとしての機能を有する絶縁体を有していてもよい。また、図２１では基板７０１の一部を加工して凸部を形成する構成を示しているが、ＳＯＩ基板を加工して凸形状を有する半導体を形成してもよい。
　なお、図２１に示すトランジスタ４４１の構成は一例であり、その構成に限定されず、回路構成または回路の動作方法等に応じて適切な構成とすればよい。例えば、トランジスタ４４１は、プレーナー型トランジスタであってもよい。
　トランジスタ６０１は、トランジスタ４４１と同様の構成とすることができる。
　基板７０１上には、素子分離層４０３、並びにトランジスタ４４１及びトランジスタ６０１の他、絶縁体４０５、絶縁体４０７、絶縁体４０９、及び絶縁体４１１が設けられる。絶縁体４０５中、絶縁体４０７中、絶縁体４０９中、及び絶縁体４１１中に導電体４５１が埋設されている。ここで、導電体４５１の上面の高さと、絶縁体４１１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体４５１上、及び絶縁体４１１上に絶縁体４２１及び絶縁体２１４が設けられる。絶縁体４２１中、及び絶縁体２１４中に導電体４５３が埋設されている。ここで、導電体４５３の上面の高さと、絶縁体２１４の上面の高さは同程度にできる。
　導電体４５３上、及び絶縁体２１４上に絶縁体２１６が設けられる。絶縁体２１６中に導電体４５５が埋設されている。ここで、導電体４５５の上面の高さと、絶縁体２１６の上面の高さは同程度にできる。
　導電体４５５上、及び絶縁体２１６上に絶縁体２２２、絶縁体２２４、絶縁体２５４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、及び絶縁体２８１が設けられる。絶縁体２２２中、絶縁体２２４中、絶縁体２５４中、絶縁体２８０中、絶縁体２７４中、及び絶縁体２８１中に導電体３０５が埋設されている。ここで、導電体３０５の上面の高さと、絶縁体２８１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体３０５上、及び絶縁体２８１上に絶縁体３６１が設けられる。絶縁体３６１中に導電体３１７、及び導電体３３７が埋設されている。ここで、導電体３３７の上面の高さと、絶縁体３６１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体３３７上、及び絶縁体３６１上に絶縁体３６３が設けられる。絶縁体３６３中に導電体３４７、導電体３５３、導電体３５５、及び導電体３５７が埋設されている。ここで、導電体３５３、導電体３５５、及び導電体３５７の上面の高さと、絶縁体３６３の上面の高さは同程度にできる。
　導電体３５３上、導電体３５５上、導電体３５７上、及び絶縁体３６３上に接続電極７６０が設けられる。また、接続電極７６０と電気的に接続されるように異方性導電体７８０が設けられ、異方性導電体７８０と電気的に接続されるようにＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）７１６が設けられる。ＦＰＣ７１６によって、表示装置１０の外部から、表示装置１０に各種信号等が供給される。
　図２１に示すように、トランジスタ４４１のソース領域またはドレイン領域の他方としての機能を有する低抵抗領域４４９ｂは、導電体４５１、導電体４５３、導電体４５５、導電体３０５、導電体３１７、導電体３３７、導電体３４７、導電体３５３、導電体３５５、導電体３５７、接続電極７６０、及び異方性導電体７８０を介して、ＦＰＣ７１６と電気的に接続される。ここで、図２１では接続電極７６０と導電体３４７を電気的に接続する機能を有する導電体として、導電体３５３、導電体３５５、及び導電体３５７の３つを示しているが本発明の一態様はこれに限らない。接続電極７６０と導電体３４７を電気的に接続する機能を有する導電体を１つとしてもよいし、２つとしてもよいし、４つ以上としてもよい。接続電極７６０と導電体３４７を電気的に接続する機能を有する導電体を複数設けることで、接触抵抗を小さくすることができる。
　絶縁体２１４上には、トランジスタ７５０が設けられる。トランジスタ７５０は、実施の形態２に示す層３０に設けられるトランジスタとすることができる。例えば、画素回路６２に設けられるトランジスタとすることができる。トランジスタ７５０は、ＯＳトランジスタを好適に用いることができる。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて小さいという特徴を有する。よって、画像データ等の保持時間を長くすることができるため、リフレッシュ動作の頻度を少なくできる。よって、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
　またトランジスタ７５０は、バックアップ回路８２に設けられるトランジスタとすることができる。トランジスタ７５０は、ＯＳトランジスタを好適に用いることができる。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて小さいという特徴を有する。よって、フリップフロップが有するデータを、電源電圧の共有が停止される期間においても保持し続けることができる。そのため、ＣＰＵのノーマリーオフ動作（電源電圧の間欠的な停止を行う動作）を図ることができる。よって、表示装置１０の消費電力を低減することができる。
　絶縁体２５４中、絶縁体２８０中、絶縁体２７４中、及び絶縁体２８１中に導電体３０１ａ、及び導電体３０１ｂが埋設されている。導電体３０１ａは、トランジスタ７５０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、導電体３０１ｂは、トランジスタ７５０のソースまたはドレインの他方と電気的に接続される。ここで、導電体３０１ａ、及び導電体３０１ｂの上面の高さと、絶縁体２８１の上面の高さは同程度にできる。
　絶縁体３６１中に導電体３１１、導電体３１３、導電体３３１、容量７９０、導電体３３３、及び導電体３３５が埋設されている。導電体３１１及び導電体３１３はトランジスタ７５０と電気的に接続され、配線としての機能を有する。導電体３３３及び導電体３３５は、容量７９０と電気的に接続される。ここで、導電体３３１、導電体３３３、及び導電体３３５の上面の高さと、絶縁体３６１の上面の高さは同程度にできる。
　絶縁体３６３中に導電体３４１、導電体３４３、及び導電体３５１が埋設されている。ここで、導電体３５１の上面の高さと、絶縁体３６３の上面の高さは同程度にできる。
　絶縁体４０５、絶縁体４０７、絶縁体４０９、絶縁体４１１、絶縁体４２１、絶縁体２１４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、絶縁体２８１、絶縁体３６１、及び絶縁体３６３は、層間膜としての機能を有し、それぞれの下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜としての機能を有してもよい。例えば、絶縁体３６３の上面は、平坦性を高めるために化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等を用いた平坦化処理により平坦化されていてもよい。
　図２１に示すように、容量７９０は下部電極３２１と、上部電極３２５と、を有する。また、下部電極３２１と上部電極３２５との間には、絶縁体３２３が設けられる。すなわち、容量７９０は、一対の電極間に誘電体として機能する絶縁体３２３が挟持された積層型の構造である。なお、図２１では絶縁体２８１上に容量７９０を設ける例を示しているが、絶縁体２８１と異なる絶縁体上に、容量７９０を設けてもよい。
　図２１において、導電体３０１ａ、導電体３０１ｂ、及び導電体３０５が同一の層に形成される例を示している。また、導電体３１１、導電体３１３、導電体３１７、及び下部電極３２１が同一の層に形成される例を示している。また、導電体３３１、導電体３３３、導電体３３５、及び導電体３３７が同一の層に形成される例を示している。また、導電体３４１、導電体３４３、及び導電体３４７が同一の層に形成される例を示している。さらに、導電体３５１、導電体３５３、導電体３５５、及び導電体３５７が同一の層に形成される例を示している。複数の導電体を同一の層に形成することにより、表示装置１０の作製工程を簡略にすることができるため、表示装置１０の製造コストを削減することができる。なお、これらはそれぞれ異なる層に形成されてもよく、異なる種類の材料を有してもよい。
　図２１に示す表示装置１０は、発光素子７０を有する。発光素子７０は、導電体７７２、ＥＬ層７８６、及び導電体７８８を有する。ＥＬ層７８６は、有機化合物、または量子ドット等の無機化合物を有する。
　有機化合物に用いることのできる材料として、蛍光性材料または燐光性材料等が挙げられる。また、量子ドットに用いることのできる材料として、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料等が挙げられる。
　導電体７７２は、導電体３５１、導電体３４１、導電体３３１、導電体３１３、及び導電体３０１ｂを介して、トランジスタ７５０のソースまたはドレインの他方と電気的に接続される。導電体７７２は絶縁体３６３上に形成され、画素電極としての機能を有する。
　導電体７７２には、可視光に対して透光性の材料、または反射性の材料を用いることができる。透光性の材料として、例えば、インジウム、亜鉛、スズ等を含む酸化物材料を用いるとよい。反射性の材料として、例えば、アルミニウム、銀等を含む材料を用いるとよい。
　図２１には図示しないが、表示装置１０は、偏光部材、位相差部材、反射防止部材等の光学部材（光学基板）等を設けることができる。
　基板７０５側には、遮光層７３８と、これらに接する絶縁体７３４と、が設けられる。遮光層７３８は、隣接する領域から発せられる光を遮る機能を有する。または、遮光層７３８は、外光がトランジスタ７５０等に達することを遮る機能を有する。
　図２１に示す表示装置１０には、絶縁体３６３上に絶縁体７３０が設けられる。ここで、絶縁体７３０は、導電体７７２の一部を覆う構成とすることができる。また、発光素子７０は透光性の導電体７８８を有し、トップエミッション型の発光素子とすることができる。なお、発光素子７０は、導電体７７２側に光を射出するボトムエミッション構造、または導電体７７２及び導電体７８８の双方に光を射出するデュアルエミッション構造としてもよい。
　なお、遮光層７３８は絶縁体７３０と重なる領域を有するように設けられている。また、遮光層７３８は、絶縁体７３４で覆われている。また、発光素子７０と絶縁体７３４の間は封止層７３２で充填されている。
　さらに、構造体７７８は、絶縁体７３０とＥＬ層７８６との間に設けられる。また、構造体７７８は、絶縁体７３０と絶縁体７３４との間に設けられる。
　また図２２は、層２０が有する駆動回路４０のＳｉトランジスタ、層３０が有する画素回路６２が有するＯＳトランジスタ、層２０が有する機能回路５０のＳｉトランジスタ、及び層３０が有するバックアップ回路８２が有するＯＳトランジスタを含む、断面図である。図２２に示す断面図の説明は、図２１に示す断面図の各構成と同様である。
　図２２に示すように層２０には、駆動回路４０のＳｉトランジスタ９１及び機能回路５０のＳｉトランジスタ９４を設けることができる。また図２２に示すように層３０には、画素回路６２のＯＳトランジスタ９２及び容量９３、及びバックアップ回路８２のＯＳトランジスタ９５及び容量９６を設けることができる。また層３０の上層には、発光素子７０を設けることができる。
　図２１に示す表示装置の変形例を、図２３に示す。図２３に示す表示装置１０は、トランジスタ６０１を有さない点で、図２１に示す表示装置１０と異なる。図２３に示すように、表示装置は、Ｓｉトランジスタを有していなくてもよく、ＯＳトランジスタのみで構成されていてもよい。画素回路には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。さらに、駆動回路の少なくとも一部を、ＯＳトランジスタで構成してもよい。また、機能回路の少なくとも一部をＯＳトランジスタで構成してもよい。また、駆動回路の少なくとも一部を外付けとしてもよい。また、機能回路の少なくとも一部を外付けとしてもよい。なお、図２３では、トランジスタ７５０が基板７０１上に設けられている例を示す。基板７０１としては、上述の通り、単結晶シリコン基板等の単結晶半導体基板、他の半導体基板を用いることができる。また、基板７０１として、ガラス基板、サファイア基板などの各種絶縁体基板を用いてもよい。
　図２１に示す表示装置１０の変形例を、図２４に示す。図２４に示す表示装置１０は、着色層７３６を設けている点で図２１に示す表示装置１０と異なる。なお、着色層７３６は、発光素子７０と重なる領域を有するように設けられている。着色層７３６を設けることにより、発光素子７０から取り出される光の色純度を高めることができる。これにより、表示装置１０に高品位の画像を表示することができる。また、表示装置１０の例えば全ての発光素子７０を、白色光を発する発光素子とすることができるため、ＥＬ層７８６を塗り分けにより形成しなくてもよく、表示装置１０を高精細なものとすることができる。
　発光素子７０は、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造を有することができる。これにより、着色層を設けなくても所定の色の光（例えば、ＲＧＢ）を取り出すことができ、表示装置１０はカラー表示を行うことができる。着色層を設けない構成とすることにより、着色層による光の吸収を抑制することができる。これにより、表示装置１０は高輝度の画像を表示することができ、また表示装置１０の消費電力を低減することができる。なお、ＥＬ層７８６を画素毎に島状または画素列毎に縞状に形成する、すなわち塗り分けにより形成する場合においても、着色層を設けない構成とすることができる。なお、表示装置１０の輝度としては、例えば、５００ｃｄ／ｍ２以上、好ましくは１０００ｃｄ／ｍ２以上１００００ｃｄ／ｍ２以下、さらに好ましくは２０００ｃｄ／ｍ２以上５０００ｃｄ／ｍ２以下とすることができる。
　図２１、図２４では、トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１を、基板７０１の内部にチャネル形成領域が形成されるように設け、トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１の上に積層して、ＯＳトランジスタを設ける構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。図２４の変形例を、図２５に示す。図２５に示す表示装置１０は、トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１の代わりに、ＯＳトランジスタであるトランジスタ６０２及びトランジスタ６０３を有する点が、図２４に示す表示装置１０と主に異なる。また、トランジスタ７５０は、ＯＳトランジスタを用いることができる。つまり、図２５に示す表示装置１０は、ＯＳトランジスタが積層して設けられている。
　基板７０１上には絶縁体６１３及び絶縁体６１４が設けられ、絶縁体６１４上にはトランジスタ６０２及びトランジスタ６０３が設けられる。なお、基板７０１と、絶縁体６１３と、の間にトランジスタ等が設けられていてもよい。例えば、基板７０１と、絶縁体６１３と、の間に、図２４で示したトランジスタ４４１及びトランジスタ６０１と同様の構成のトランジスタを設けてもよい。
　トランジスタ６０２及びトランジスタ６０３は、実施の形態２に示す層２０に設けられるトランジスタとすることができる。
　トランジスタ６０２及びトランジスタ６０３は、トランジスタ７５０と同様の構成のトランジスタとすることができる。なお、トランジスタ６０２及びトランジスタ６０３を、トランジスタ７５０と異なる構成のＯＳトランジスタとしてもよい。
　絶縁体６１４上には、トランジスタ６０２及びトランジスタ６０３の他、絶縁体６１６、絶縁体６２２、絶縁体６２４、絶縁体６５４、絶縁体６８０、絶縁体６７４、及び絶縁体６８１が設けられる。絶縁体６５４中、絶縁体６８０中、絶縁体６７４中、及び絶縁体６８１中に導電体４６１が埋設されている。ここで、導電体４６１の上面の高さと、絶縁体６８１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体４６１上、及び絶縁体６８１上に絶縁体５０１が設けられる。絶縁体５０１中に導電体４６３が埋設されている。ここで、導電体４６３の上面の高さと、絶縁体５０１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体４６３上、及び絶縁体５０１上に絶縁体４２１及び絶縁体２１４が設けられる。絶縁体４２１中、及び絶縁体２１４中に導電体４５３が埋設されている。ここで、導電体４５３の上面の高さと、絶縁体２１４の上面の高さは同程度にできる。
　図２５に示すように、トランジスタ６０２のソースまたはドレインの一方は、導電体４６１、導電体４６３、導電体４５３、導電体４５５、導電体３０５、導電体３１７、導電体３３７、導電体３４７、導電体３５３、導電体３５５、導電体３５７、接続電極７６０、及び異方性導電体７８０を介して、ＦＰＣ７１６と電気的に接続される。
　絶縁体６１３、絶縁体６１４、絶縁体６８０、絶縁体６７４、絶縁体６８１、及び絶縁体５０１は、層間膜としての機能を有し、それぞれの下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜としての機能を有してもよい。
　表示装置１０を図２５に示す構成とすることにより、表示装置１０を狭額縁化、小型化させつつ、表示装置１０が有するトランジスタを全てＯＳトランジスタとすることができる。これにより、例えば実施の形態２に示す層２０に設けられるトランジスタと、層３０に設けられるトランジスタと、を同一の装置を用いて作製することができる。よって、表示装置１０の作製コストを削減することができ、表示装置１０を低価格なものとすることができる。
　図２６は、表示装置１０の構成例を示す断面図である。トランジスタ７５０を有する層と、トランジスタ６０１及びトランジスタ４４１を有する層との間に、トランジスタ８００を有する層を有する点で、図２４に示す表示装置１０と主に異なる。
　図２６の構成では、実施の形態２に示す層２０を、トランジスタ６０１及びトランジスタ４４１を有する層と、トランジスタ８００を有する層と、で構成することができる。トランジスタ７５０は実施の形態２に示す層３０に設けられるトランジスタとすることができる。
　導電体４５１上、及び絶縁体４１１上に絶縁体８２１及び絶縁体８１４が設けられる。絶縁体８２１中、及び絶縁体８１４中に導電体８５３が埋設されている。ここで、導電体８５３の上面の高さと、絶縁体８１４の上面の高さは同程度にできる。
　導電体８５３上、及び絶縁体８１４上に絶縁体８１６が設けられる。絶縁体８１６中に導電体８５５が埋設されている。ここで、導電体８５５の上面の高さと、絶縁体８１６の上面の高さは同程度にできる。
　導電体８５５上、及び絶縁体８１６上に絶縁体８２２、絶縁体８２４、絶縁体８５４、絶縁体８８０、絶縁体８７４、及び絶縁体８８１が設けられる。絶縁体８２２中、絶縁体８２４中、絶縁体８５４中、絶縁体８８０中、絶縁体８７４中、及び絶縁体８８１中に導電体８０５が埋設されている。ここで、導電体８０５の上面の高さと、絶縁体８８１の上面の高さは同程度にできる。
　導電体８１７上、及び絶縁体８８１上に絶縁体４２１及び絶縁体２１４が設けられる。
　図２６に示すように、トランジスタ４４１のソース領域またはドレイン領域の他方としての機能を有する低抵抗領域４４９ｂは、導電体４５１、導電体８５３、導電体８５５、導電体８０５、導電体８１７、導電体４５３、導電体４５５、導電体３０５、導電体３１７、導電体３３７、導電体３４７、導電体３５３、導電体３５５、導電体３５７、接続電極７６０、及び異方性導電体７８０を介して、ＦＰＣ７１６と電気的に接続される。
　絶縁体８１４上には、トランジスタ８００が設けられる。トランジスタ８００は、実施の形態２に示す層２０に設けられるトランジスタとすることができる。トランジスタ８００は、ＯＳトランジスタとすることが好ましい。例えば、トランジスタ８００は、バックアップ回路８２に設けられるトランジスタとすることができる。
　絶縁体８５４中、絶縁体８８０中、絶縁体８７４中、及び絶縁体８８１中に導電体８０１ａ、及び導電体８０１ｂが埋設されている。導電体８０１ａは、トランジスタ８００のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、導電体８０１ｂは、トランジスタ８００のソースまたはドレインの他方と電気的に接続される。ここで、導電体８０１ａ、及び導電体８０１ｂの上面の高さと、絶縁体８８１の上面の高さは同程度にできる。
　トランジスタ７５０は、実施の形態２に示す層３０に設けられるトランジスタとすることができる。例えば、トランジスタ７５０は、画素回路６２に設けられるトランジスタとすることができる。トランジスタ７５０は、ＯＳトランジスタとすることが好ましい。
　絶縁体４０５、絶縁体４０７、絶縁体４０９、絶縁体４１１、絶縁体８２１、絶縁体８１４、絶縁体８８０、絶縁体８７４、絶縁体８８１、絶縁体４２１、絶縁体２１４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、絶縁体２８１、絶縁体３６１、及び絶縁体３６３は、層間膜としての機能を有し、それぞれの下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜としての機能を有してもよい。
　図２６において、導電体８０１ａ、導電体８０１ｂ、及び導電体８０５が同一の層に形成される例を示している。また、導電体８１１、導電体８１３、及び導電体８１７が同一の層に形成される例を示している。
　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５）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に用いることができるトランジスタについて説明する。
＜トランジスタの構成例＞
　図２７Ａ、図２７Ｂ、及び図２７Ｃは、本発明の一態様である表示装置に用いることができるトランジスタ２００Ａ、及びトランジスタ２００Ａ周辺の上面図及び断面図である。本発明の一態様の表示装置に、トランジスタ２００Ａを適用することができる。
　図２７Ａは、トランジスタ２００Ａの上面図である。また、図２７Ｂ、及び図２７Ｃは、トランジスタ２００Ａの断面図である。ここで、図２７Ｂは、図２７ＡにＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ａのチャネル長方向の断面図でもある。また、図２７Ｃは、図２７ＡにＡ３−Ａ４の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ａのチャネル幅方向の断面図でもある。なお、図２７Ａの上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。
　図２７Ｂ等に示すように、トランジスタ２００Ａは、基板（図示しない。）の上に配置された金属酸化物２３０ａと、金属酸化物２３０ａの上に配置された金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｂの上に、互いに離隔して配置された導電体２４２ａ、及び導電体２４２ｂと、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂ上に配置され、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に開口が形成された絶縁体２８０と、開口の中に配置された導電体２６０と、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び絶縁体２８０と、導電体２６０と、の間に配置された絶縁体２５０と、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び絶縁体２８０と、絶縁体２５０と、の間に配置された金属酸化物２３０ｃと、を有する。ここで、図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、導電体２６０の上面は、絶縁体２５０、絶縁体２５４、金属酸化物２３０ｃ、及び絶縁体２８０の上面と略一致することが好ましい。なお、以下において、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃをまとめて金属酸化物２３０という場合がある。また、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂをまとめて導電体２４２という場合がある。
　図２７Ｂ等に示すトランジスタ２００Ａでは、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの導電体２６０側の側面が、概略垂直な形状を有している。なお、図２７Ｂ等に示すトランジスタ２００Ａは、これに限られるものではなく、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの側面と底面がなす角が、１０°以上８０°以下、好ましくは、３０°以上６０°以下としてもよい。また、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの対向する側面が、複数の面を有していてもよい。
　図２７Ｂ等に示すように、絶縁体２２４、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び金属酸化物２３０ｃと、絶縁体２８０と、の間に絶縁体２５４が配置されることが好ましい。ここで、絶縁体２５４は、図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、金属酸化物２３０ｃの側面、導電体２４２ａの上面と側面、導電体２４２ｂの上面と側面、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｂの側面、並びに絶縁体２２４の上面に接することが好ましい。
　なお、トランジスタ２００Ａでは、チャネルが形成される領域（以下、チャネル形成領域ともいう。）と、その近傍において、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの３層を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃの２層構造、または４層以上の積層構造を設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ２００Ａでは、導電体２６０を２層の積層構造として示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２６０が、単層構造であってもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。また、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃのそれぞれが２層以上の積層構造を有していてもよい。
　例えば、金属酸化物２３０ｃが第１の金属酸化物と、第１の金属酸化物上の第２の金属酸化物からなる積層構造を有する場合、第１の金属酸化物は、金属酸化物２３０ｂと同様の組成を有し、第２の金属酸化物は、金属酸化物２３０ａと同様の組成を有することが好ましい。
　ここで、導電体２６０は、トランジスタのゲート電極として機能し、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂは、それぞれソース電極またはドレイン電極として機能する。上記のように、導電体２６０は、絶縁体２８０の開口、及び導電体２４２ａと導電体２４２ｂに挟まれた領域に埋め込まれるように形成される。ここで、導電体２６０、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの配置は、絶縁体２８０の開口に対して、自己整合的に選択される。つまり、トランジスタ２００Ａにおいて、ゲート電極を、ソース電極とドレイン電極の間に、自己整合的に配置させることができる。よって、導電体２６０を位置合わせのマージンを設けることなく形成することができるため、トランジスタ２００Ａの占有面積の縮小を図ることができる。これにより、表示装置を高精細にすることができる。また、表示装置を狭額縁にすることができる。
　図２７Ｂ等に示すように、導電体２６０は、絶縁体２５０の内側に設けられた導電体２６０ａと、導電体２６０ａの内側に埋め込まれるように設けられた導電体２６０ｂと、を有することが好ましい。
　トランジスタ２００Ａは、基板（図示しない。）の上に配置された絶縁体２１４と、絶縁体２１４の上に配置された絶縁体２１６と、絶縁体２１６に埋め込まれるように配置された導電体２０５と、絶縁体２１６と導電体２０５の上に配置された絶縁体２２２と、絶縁体２２２の上に配置された絶縁体２２４と、を有することが好ましい。絶縁体２２４の上に金属酸化物２３０ａが配置されることが好ましい。
　トランジスタ２００Ａの上に、層間膜として機能する絶縁体２７４、及び絶縁体２８１が配置されることが好ましい。ここで、絶縁体２７４は、導電体２６０、絶縁体２５０、絶縁体２５４、金属酸化物２３０ｃ、及び絶縁体２８０の上面に接して配置されることが好ましい。
　絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４は、水素（例えば、水素原子、水素分子等）の少なくとも一の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４は、絶縁体２２４、絶縁体２５０、及び絶縁体２８０より水素透過性が低いことが好ましい。また、絶縁体２２２、及び絶縁体２５４は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体２２２、及び絶縁体２５４は、絶縁体２２４、絶縁体２５０、及び絶縁体２８０より酸素透過性が低いことが好ましい。
　ここで、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０は、絶縁体２８０及び絶縁体２８１と、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４によって離隔されている。ゆえに、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０に、絶縁体２８０及び絶縁体２８１に含まれる水素等の不純物、及び、過剰な酸素が、絶縁体２２４、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び絶縁体２５０に混入することを抑制できる。
　トランジスタ２００Ａと電気的に接続し、プラグとして機能する導電体２４０（導電体２４０ａ、及び導電体２４０ｂ）が設けられることが好ましい。なお、プラグとして機能する導電体２４０の側面に接して絶縁体２４１（絶縁体２４１ａ、及び絶縁体２４１ｂ）が設けられる。つまり、絶縁体２５４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、及び絶縁体２８１の開口の内壁に接して絶縁体２４１が設けられる。また、絶縁体２４１の側面に接して導電体２４０の第１の導電体が設けられ、さらに内側に導電体２４０の第２の導電体が設けられる構成にしてもよい。ここで、導電体２４０の上面の高さと、絶縁体２８１の上面の高さは同程度にできる。なお、トランジスタ２００Ａでは、導電体２４０の第１の導電体及び導電体２４０の第２の導電体を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２４０を単層、または３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。構造体が積層構造を有する場合、形成順に序数を付与し、区別する場合がある。
　トランジスタ２００Ａは、チャネル形成領域を含む金属酸化物２３０（金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃ）に、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物２３０のチャネル形成領域となる金属酸化物として、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。
　上記金属酸化物として、少なくともインジウム（Ｉｎ）または亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特に、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、これらに加えて、元素Ｍが含まれていることが好ましい。元素Ｍとして、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、スズ（Ｓｎ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）またはコバルト（Ｃｏ）の一以上を用いることができる。特に、元素Ｍは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、またはスズ（Ｓｎ）の一以上とすることが好ましい。また、元素Ｍは、Ｇａ及びＳｎのいずれか一方または双方を有することがさらに好ましい。
　また、図２７Ｂに示すように、金属酸化物２３０ｂは、導電体２４２と重ならない領域の膜厚が、導電体２４２と重なる領域の膜厚より薄くなる場合がある。これは、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂを形成する際に、金属酸化物２３０ｂの上面の一部を除去することにより形成される。金属酸化物２３０ｂの上面には、導電体２４２となる導電膜を成膜した際に、当該導電膜との界面近傍に抵抗の低い領域が形成される場合がある。このように、金属酸化物２３０ｂの上面の導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に位置する、抵抗の低い領域を除去することにより、当該領域にチャネルが形成されることを防ぐことができる。
　本発明の一態様により、サイズが小さいトランジスタを有し、精細度が高い表示装置を提供することができる。または、オン電流が大きいトランジスタを有し、輝度が高い表示装置を提供することができる。または、動作が速いトランジスタを有し、動作が速い表示装置を提供することができる。または、電気特性が安定したトランジスタを有し、信頼性が高い表示装置を提供することができる。または、オフ電流が小さいトランジスタを有し、消費電力が低い表示装置を提供することができる。
　本発明の一態様である表示装置に用いることができるトランジスタ２００Ａの詳細な構成について説明する。
　導電体２０５は、金属酸化物２３０、及び導電体２６０と、重なる領域を有するように配置する。また、導電体２０５は、絶縁体２１６に埋め込まれて設けることが好ましい。
　導電体２０５は、導電体２０５ａ、導電体２０５ｂ、及び導電体２０５ｃを有する。導電体２０５ａは、絶縁体２１６に設けられた開口の底面及び側壁に接して設けられる。導電体２０５ｂは、導電体２０５ａに形成された凹部に埋め込まれるように設けられる。ここで、導電体２０５ｂの上面は、導電体２０５ａの上面及び絶縁体２１６の上面より低くなる。導電体２０５ｃは、導電体２０５ｂの上面、及び導電体２０５ａの側面に接して設けられる。ここで、導電体２０５ｃの上面の高さは、導電体２０５ａの上面の高さ及び絶縁体２１６の上面の高さと略一致する。つまり、導電体２０５ｂは、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに包み込まれる構成になる。
　導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等）、銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。
　導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに、水素の拡散を低減する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体２０５ｂに含まれる水素等の不純物が、絶縁体２２４等を介して、金属酸化物２３０に拡散することを抑制できる。また、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに、酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体２０５ｂが酸化されて導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。したがって、導電体２０５ａとしては、上記導電性材料を単層または積層とすればよい。例えば、導電体２０５ａは、窒化チタンを用いればよい。
　また、導電体２０５ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。例えば、導電体２０５ｂは、タングステンを用いればよい。
　ここで、導電体２６０は、第１のゲート（トップゲートともいう。）電極として機能する場合がある。また、導電体２０５は、第２のゲート（ボトムゲートともいう。）電極として機能する場合がある。その場合、導電体２０５に印加する電位を、導電体２６０に印加する電位と連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ２００ＡのＶｔｈを制御することができる。特に、導電体２０５に負の電位を印加することにより、トランジスタ２００ＡのＶｔｈを０Ｖより大きくし、オフ電流を小さくすることが可能となる。したがって、導電体２０５に負の電位を印加したほうが、印加しない場合よりも、導電体２６０に印加する電位が０Ｖのときのドレイン電流を小さくすることができる。
　導電体２０５は、金属酸化物２３０におけるチャネル形成領域よりも、大きく設けるとよい。特に、図２７Ｃに示すように、導電体２０５は、金属酸化物２３０のチャネル幅方向と交わる端部よりも外側の領域においても、延伸していることが好ましい。つまり、金属酸化物２３０のチャネル幅方向における側面の外側において、導電体２０５と、導電体２６０とは、絶縁体を介して重畳していることが好ましい。
　上記構成を有することで、第１のゲート電極としての機能を有する導電体２６０の電界と、第２のゲート電極としての機能を有する導電体２０５の電界によって、金属酸化物２３０のチャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。
　図２７Ｃに示すように、導電体２０５は延伸させて、配線としても機能させている。ただし、これに限られることなく、導電体２０５の下に、配線として機能する導電体を設ける構成にしてもよい。
　絶縁体２１４は、水または水素等の不純物が、基板側からトランジスタ２００Ａに混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。したがって、絶縁体２１４は、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等）、銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい。）絶縁性材料を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）絶縁性材料を用いることが好ましい。
　例えば、絶縁体２１４として、酸化アルミニウムまたは窒化シリコン等を用いることが好ましい。これにより、水または水素等の不純物が絶縁体２１４よりも基板側からトランジスタ２００Ａ側に拡散することを抑制できる。または、絶縁体２２４等に含まれる酸素が、絶縁体２１４よりも基板側に、拡散することを抑制できる。
　層間膜として機能する絶縁体２１６、絶縁体２８０、及び絶縁体２８１は、絶縁体２１４よりも誘電率が低いことが好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体２１６、絶縁体２８０、及び絶縁体２８１として、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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、または空孔を有する酸化シリコン等を適宜用いればよい。
　絶縁体２２２及び絶縁体２２４は、ゲート絶縁体としての機能を有する。
　ここで、金属酸化物２３０と接する絶縁体２２４は、加熱により酸素を脱離することが好ましい。本明細書では、加熱により離脱する酸素を過剰酸素と呼ぶことがある。例えば、絶縁体２２４は、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコン等を適宜用いればよい。酸素を含む絶縁体を金属酸化物２３０に接して設けることにより、金属酸化物２３０中の酸素欠損を低減し、トランジスタ２００Ａの信頼性を向上させることができる。
　絶縁体２２４として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、または３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度は、１００℃以上７００℃以下、または１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。
　図２７Ｃに示すように、絶縁体２２４は、絶縁体２５４と重ならず、且つ金属酸化物２３０ｂと重ならない領域の膜厚が、それ以外の領域の膜厚より薄くなる場合がある。絶縁体２２４において、絶縁体２５４と重ならず、且つ金属酸化物２３０ｂと重ならない領域の膜厚は、上記酸素を十分に拡散できる膜厚であることが好ましい。
　絶縁体２２２は、絶縁体２１４等と同様に、水または水素等の不純物が、基板側からトランジスタ２００Ａに混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。例えば、絶縁体２２２は、絶縁体２２４より水素透過性が低いことが好ましい。絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４によって、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０等を囲むことにより、外方から水または水素等の不純物がトランジスタ２００Ａに侵入することを抑制することができる。
　さらに、絶縁体２２２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）ことが好ましい。例えば、絶縁体２２２は、絶縁体２２４より酸素透過性が低いことが好ましい。絶縁体２２２が、酸素及び不純物の拡散を抑制する機能を有することで、金属酸化物２３０が有する酸素が、基板側へ拡散することを低減でき、好ましい。また、導電体２０５が、絶縁体２２４または金属酸化物２３０が有する酸素と反応することを抑制できる。
　絶縁体２２２は、絶縁性材料であるアルミニウム及びハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。アルミニウム及びハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。このような材料を用いて絶縁体２２２を形成した場合、絶縁体２２２は、金属酸化物２３０からの酸素の放出、及び、トランジスタ２００Ａの周辺部から金属酸化物２３０への水素等の不純物の混入を抑制する層として機能する。
　または、これらの絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。またはこれらの絶縁体を窒化処理してもよい。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは窒化シリコンを積層して用いてもよい。
　絶縁体２２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）または（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）等のいわゆるｈｉｇｈ−ｋ材料を含む絶縁体を単層または積層で用いてもよい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁体の薄膜化により、リーク電流等の問題が生じる場合がある。ゲート絶縁体として機能する絶縁体にｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。
　なお、絶縁体２２２、及び絶縁体２２４が、２層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。例えば、絶縁体２２２の下に絶縁体２２４と同様の絶縁体を設ける構成にしてもよい。
　金属酸化物２３０は、金属酸化物２３０ａと、金属酸化物２３０ａ上の金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｂ上の金属酸化物２３０ｃと、を有する。金属酸化物２３０ｂ下に金属酸化物２３０ａを有することで、金属酸化物２３０ａよりも下方に形成された構造物から、金属酸化物２３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。また、金属酸化物２３０ｂ上に金属酸化物２３０ｃを有することで、金属酸化物２３０ｃよりも上方に形成された構造物から、金属酸化物２３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。
　なお、金属酸化物２３０は、各金属原子の原子数比が異なる複数の酸化物層の積層構造を有することが好ましい。例えば、金属酸化物２３０が、少なくともインジウム（Ｉｎ）と、元素Ｍと、を含む場合、金属酸化物２３０ａを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ａに含まれる元素Ｍの原子数の割合が、金属酸化物２３０ｂを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの原子数の割合より高いことが好ましい。また、金属酸化物２３０ａに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比が、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比より大きいことが好ましい。ここで、金属酸化物２３０ｃは、金属酸化物２３０ａまたは金属酸化物２３０ｂに用いることができる金属酸化物を用いることができる。
　金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃの伝導帯下端のエネルギーが、金属酸化物２３０ｂの伝導帯下端のエネルギーより高くなることが好ましい。また、言い換えると、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃの電子親和力が、金属酸化物２３０ｂの電子親和力より小さいことが好ましい。この場合、金属酸化物２３０ｃは、金属酸化物２３０ａに用いることができる金属酸化物を用いることが好ましい。具体的には、金属酸化物２３０ｃを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｃに含まれる元素Ｍの原子数の割合が、金属酸化物２３０ｂを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの原子数の割合より高いことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｃに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比が、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比より大きいことが好ましい。
　ここで、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの接合部において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの接合部における伝導帯下端のエネルギー準位は、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようにするためには、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂとの界面、及び金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃとの界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。
　具体的には、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂ、金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃが、酸素以外に共通の元素を有する（主成分とする。）ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、金属酸化物２３０ｂがＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の場合、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物、酸化ガリウム等を用いてもよい。また、金属酸化物２３０ｃを積層構造としてもよい。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、当該Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物上のＧａ−Ｚｎ酸化物との積層構造、またはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、当該Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物上の酸化ガリウムとの積層構造を用いることができる。別言すると、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、Ｉｎを含まない酸化物との積層構造を、金属酸化物２３０ｃとして用いてもよい。
　具体的には、金属酸化物２３０ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、または１：１：０．５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｂとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］、または３：１：２［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］、またはＧａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｃを積層構造とする場合の具体例として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］と、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］との積層構造、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］と、Ｇａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］との積層構造、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］と、酸化ガリウムとの積層構造等が挙げられる。
　このとき、キャリアの主たる経路は金属酸化物２３０ｂとなる。金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｃを上述の構成とすることで、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂとの界面、及び金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。そのため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さくなり、トランジスタ２００Ａは高いオン電流、及び高い周波数特性を得ることができる。なお、金属酸化物２３０ｃを積層構造とした場合、上述の金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くする効果に加え、金属酸化物２３０ｃが有する構成元素が、絶縁体２５０側に拡散することを抑制することが期待される。より具体的には、金属酸化物２３０ｃを積層構造とし、積層構造の上方にＩｎを含まない酸化物を位置させるため、絶縁体２５０側に拡散しうるＩｎを抑制することができる。絶縁体２５０は、ゲート絶縁体として機能するため、Ｉｎが拡散した場合、トランジスタの特性不良となる。したがって、金属酸化物２３０ｃを積層構造とすることで、信頼性の高い表示装置を提供することが可能となる。
　金属酸化物２３０ｂ上には、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電体２４２（導電体２４２ａ、及び導電体２４２ｂ）が設けられる。導電体２４２として、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウム、イリジウム、ストロンチウム、ランタンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることが好ましい。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物等を用いることが好ましい。また、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物は、酸化しにくい導電性材料、または、酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため、好ましい。
　金属酸化物２３０と接するように上記導電体２４２を設けることで、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍において、酸素濃度が低減する場合がある。また、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍において、導電体２４２に含まれる金属と、金属酸化物２３０の成分とを含む金属化合物層が形成される場合がある。このような場合、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍の領域において、キャリア濃度が増加し、当該領域は、低抵抗領域となる。
　ここで、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間の領域は、絶縁体２８０の開口に重畳して形成される。これにより、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に導電体２６０を自己整合的に配置することができる。
　絶縁体２５０は、ゲート絶縁体として機能する。絶縁体２５０は、金属酸化物２３０ｃの上面に接して配置することが好ましい。絶縁体２５０は、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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンを用いることができる。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは熱に対し安定であるため好ましい。
　絶縁体２５０は、絶縁体２２４と同様に、絶縁体２５０中の水または水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体２５０の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とするのが好ましい。
　絶縁体２５０と導電体２６０との間に金属酸化物を設けてもよい。当該金属酸化物は、絶縁体２５０から導電体２６０への酸素拡散を抑制することが好ましい。これにより、絶縁体２５０の酸素による導電体２６０の酸化を抑制することができる。
　当該金属酸化物は、ゲート絶縁体の一部としての機能を有する場合がある。したがって、絶縁体２５０に酸化シリコンまたは酸化窒化シリコン等を用いる場合、当該金属酸化物は、比誘電率が高いｈｉｇｈ−ｋ材料である金属酸化物を用いることが好ましい。ゲート絶縁体を、絶縁体２５０と当該金属酸化物との積層構造とすることで、熱に対して安定、且つ比誘電率の高い積層構造とすることができる。したがって、ゲート絶縁体の物理膜厚を保持したまま、トランジスタ動作時に印加するゲート電位の低減化が可能となる。また、ゲート絶縁体として機能する絶縁体の等価酸化膜厚（ＥＯＴ）の薄膜化が可能となる。
　具体的には、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、または、マグネシウム等から選ばれた一種、または二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。特に、アルミニウム、またはハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体である、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。
　導電体２６０は、図２７Ｂ等では２層構造として示しているが、単層構造でもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。
　導電体２６０ａは、上述の、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等）、銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電体を用いることが好ましい。または、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。
　導電体２６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、絶縁体２５０に含まれる酸素により、導電体２６０ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料として、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、または酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。
　導電体２６０ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体２６０は、配線としても機能するため、導電性が高い導電体を用いることが好ましい。例えば、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることができる。また、導電体２６０ｂは積層構造としてもよく、例えば、チタンまたは窒化チタンと上記導電性材料との積層構造としてもよい。
　図２７Ａ及び図２７Ｃに示すように、金属酸化物２３０ｂの導電体２４２と重ならない領域、言い換えると、金属酸化物２３０のチャネル形成領域において、金属酸化物２３０の側面が導電体２６０で覆うように配置されている。これにより、第１のゲート電極としての機能する導電体２６０の電界を、金属酸化物２３０の側面に作用させやすくなる。よって、トランジスタ２００Ａのオン電流を増大させ、周波数特性を向上させることができる。
　絶縁体２５４は、絶縁体２１４等と同様に、水または水素等の不純物が、絶縁体２８０側からトランジスタ２００Ａに混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。例えば、絶縁体２５４は、絶縁体２２４より水素透過性が低いことが好ましい。さらに、図２７Ｂ及び図２７Ｃに示すように、絶縁体２５４は、金属酸化物２３０ｃの側面、導電体２４２ａの上面と側面、導電体２４２ｂの上面と側面、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｂの側面、並びに絶縁体２２４の上面に接することが好ましい。このような構成にすることで、絶縁体２８０に含まれる水素が、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ及び絶縁体２２４の上面または側面から金属酸化物２３０に侵入することを抑制できる。
　さらに、絶縁体２５４は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）ことが好ましい。例えば、絶縁体２５４は、絶縁体２８０または絶縁体２２４より酸素透過性が低いことが好ましい。
　絶縁体２５４は、スパッタリング法を用いて成膜されることが好ましい。絶縁体２５４を、酸素を含む雰囲気でスパッタリング法を用いて成膜することで、絶縁体２２４の絶縁体２５４と接する領域近傍に酸素を添加することができる。これにより、当該領域から、絶縁体２２４を介して金属酸化物２３０中に酸素を供給することができる。ここで、絶縁体２５４が、上方への酸素の拡散を抑制する機能を有することで、酸素が金属酸化物２３０から絶縁体２８０へ拡散することを防ぐことができる。また、絶縁体２２２が、下方への酸素の拡散を抑制する機能を有することで、酸素が金属酸化物２３０から基板側へ拡散することを防ぐことができる。このようにして、金属酸化物２３０のチャネル形成領域に酸素が供給される。これにより、金属酸化物２３０の酸素欠損を低減し、トランジスタのノーマリーオン化を抑制することができる。
　絶縁体２５４として、例えば、アルミニウム及びハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体を成膜するとよい。なお、アルミニウム及びハフニウムの一方または双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。
　水素に対してバリア性を有する絶縁体２５４によって、絶縁体２２４、絶縁体２５０、及び金属酸化物２３０が覆うことで、絶縁体２８０は、絶縁体２５４によって、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０と離隔されている。これにより、トランジスタ２００Ａの外方から水素等の不純物が浸入することを抑制できるため、トランジスタ２００Ａに良好な電気特性及び信頼性を与えることができる。
　絶縁体２８０は、絶縁体２５４を介して、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び導電体２４２上に設けられる。例えば、絶縁体２８０として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、または空孔を有する酸化シリコン等を有することが好ましい。特に、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好ましい。特に、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、空孔を有する酸化シリコン等の材料は、加熱により脱離する酸素を含む領域を容易に形成することができるため好ましい。
　絶縁体２８０中の水または水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。また、絶縁体２８０の上面は、平坦化されていてもよい。
　絶縁体２７４は、絶縁体２１４等と同様に、水または水素等の不純物が、上方から絶縁体２８０に混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。絶縁体２７４として、例えば、絶縁体２１４、絶縁体２５４等に用いることができる絶縁体を用いればよい。
　絶縁体２７４の上に、層間膜として機能する絶縁体２８１を設けることが好ましい。絶縁体２８１は、絶縁体２２４等と同様に、膜中の水または水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。
　絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４に形成された開口に、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを配置する。導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは、導電体２６０を挟んで対向して設ける。なお、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂの上面の高さは、絶縁体２８１の上面と、同一平面上としてもよい。
　なお、絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４の開口の内壁に接して、絶縁体２４１ａが設けられ、その側面に接して導電体２４０ａの第１の導電体が形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には導電体２４２ａが位置しており、導電体２４０ａが導電体２４２ａと接する。同様に、絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４の開口の内壁に接して、絶縁体２４１ｂが設けられ、その側面に接して導電体２４０ｂの第１の導電体が形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には導電体２４２ｂが位置しており、導電体２４０ｂが導電体２４２ｂと接する。
　導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは積層構造としてもよい。
　導電体２４０を積層構造とする場合、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２、絶縁体２５４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、絶縁体２８１と接する導電体には、上述の、水または水素等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電体を用いることが好ましい。例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、ルテニウム、または酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。また、水または水素等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料は、単層または積層で用いてもよい。当該導電性材料を用いることで、絶縁体２８０に添加された酸素が導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂに吸収されることを抑制できる。また、絶縁体２８１より上層から水または水素等の不純物が、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを通じて金属酸化物２３０に混入することを抑制できる。
　絶縁体２４１ａ及び絶縁体２４１ｂとして、例えば、絶縁体２５４等に用いることができる絶縁体を用いればよい。絶縁体２４１ａ及び絶縁体２４１ｂは、絶縁体２５４に接して設けられるため、絶縁体２８０等から水または水素等の不純物が、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを通じて金属酸化物２３０に混入することを抑制できる。また、絶縁体２８０に含まれる酸素が導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂに吸収されることを抑制できる。
　図示しないが、導電体２４０ａの上面、及び導電体２４０ｂの上面に接して配線として機能する導電体を配置してもよい。配線として機能する導電体は、タングステン、銅、またはアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、当該導電体は、積層構造としてもよく、例えば、チタンまたは窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。当該導電体は、絶縁体に設けられた開口に埋め込むように形成してもよい。
＜トランジスタの構成材料＞
　トランジスタに用いることができる構成材料について説明する。
［基板］
　トランジスタ２００Ａを形成する基板として、例えば、絶縁体基板、半導体基板、または導電体基板を用いればよい。絶縁体基板として、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジルコニア基板（イットリア安定化ジルコニア基板等）、樹脂基板等がある。また、半導体基板として、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の半導体基板、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、酸化ガリウムからなる化合物半導体基板等がある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を有する半導体基板、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等がある。導電体基板として、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板等がある。または、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板等がある。さらには、絶縁体基板に導電体または半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体または絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体または絶縁体が設けられた基板等がある。または、これらの基板に素子が設けられたものを用いてもよい。基板に設けられる素子として、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子等がある。
［絶縁体］
　絶縁体として、絶縁性を有する酸化物、窒化物、酸化窒化物、窒化酸化物、金属酸化物、金属酸化窒化物、金属窒化酸化物等がある。
　例えば、トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁体の薄膜化により、リーク電流等の問題が生じる場合がある。ゲート絶縁体として機能する絶縁体に、ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時の低電圧化が可能となる。一方、層間膜として機能する絶縁体には、比誘電率が低い材料を用いることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。したがって、絶縁体の機能に応じて、材料を選択するとよい。
　比誘電率の高い絶縁体として、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化物、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化窒化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化窒化物、またはシリコン及びハフニウムを有する窒化物等がある。
　比誘電率が低い絶縁体として、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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコン、または樹脂等がある。
　酸化物半導体を用いたトランジスタは、水素等の不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体（絶縁体２１４、絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４等）で囲うことによって、トランジスタの電気特性を安定にすることができる。水素等の不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体として、例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、塩素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオジム、ハフニウム、またはタンタルを含む絶縁体を、単層で、または積層で用いればよい。具体的には、水素等の不純物及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム、または酸化タンタル等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムチタン、窒化チタン、窒化酸化シリコンまたは窒化シリコン等の金属窒化物を用いることができる。
　ゲート絶縁体として機能する絶縁体は、加熱により脱離する酸素を含む領域を有する絶縁体であることが好ましい。例えば、加熱により脱離する酸素を含む領域を有する酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを金属酸化物２３０と接する構造とすることで、金属酸化物２３０が有する酸素欠損を補償することができる。
［導電体］
　導電体として、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウム、イリジウム、ストロンチウム、ランタン等から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることが好ましい。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物等を用いることが好ましい。また、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物は、酸化しにくい導電性材料、または、酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため、好ましい。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される、電気伝導度が高い半導体、ニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。
　上記の材料で形成される導電体を複数積層して用いてもよい。例えば、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、窒素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。
　なお、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物を用いる場合において、ゲート電極として機能する導電体には、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造を用いることが好ましい。この場合は、酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けるとよい。酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けることで、当該導電性材料から離脱した酸素がチャネル形成領域に供給されやすくなる。
　特に、ゲート電極として機能する導電体として、チャネルが形成される金属酸化物に含まれる金属元素及び酸素を含む導電性材料を用いることが好ましい。また、前述した金属元素及び窒素を含む導電性材料を用いてもよい。例えば、窒化チタン、窒化タンタル等の窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、シリコンを添加したインジウム錫酸化物を用いてもよい。また、窒素を含むインジウムガリウム亜鉛酸化物を用いてもよい。このような材料を用いることで、チャネルが形成される金属酸化物に含まれる水素を捕獲することができる場合がある。または、外方の絶縁体等から混入する水素を捕獲することができる場合がある。
　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６）
　本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）について説明する。
＜結晶構造の分類＞
　まず、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図２８Ａを用いて説明を行う。図２８Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。
　図２８Ａに示すように、酸化物半導体は、大きく分けて「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（結晶性）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」と、に分類される。また、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ」の中には、ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓが含まれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の中には、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、及びＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が含まれる。なお、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の分類には、ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ、ｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌ、及びｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓは除かれる（ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ　ａｎｄ　ｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌ）。また、「Ｃｒｙｓｔａｌ」の中には、ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ、及びｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌが含まれる。
　なお、図２８Ａに示す太枠内の構造は、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」との間の中間状態であり、新しい境界領域（Ｎｅｗ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｐｈａｓｅ）に属する構造である。すなわち、当該構造は、エネルギー的に不安定な「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」及び「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」とは全く異なる構造と言い換えることができる。
　なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。ここで、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」に分類されるＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ−Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを図２８Ｂに示す。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ−Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。以降、図２８Ｂに示すＧＩＸＤ測定で得られるＸＲＤスペクトルを、単にＸＲＤスペクトルと記す。なお、図２８Ｂに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、図２８Ｂに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の厚さは、５００ｎｍである。
　図２８Ｂに示すように、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、明確な結晶性を示すピークが検出される。図２８Ｂにおいて、横軸は２θ［ｄｅｇ．］を示し、縦軸は強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）［ａ．ｕ．］を示す。具体的には、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、２θ＝３１°近傍に、ｃ軸配向を示すピークが検出される。なお、図２８Ｂに示すように、２θ＝３１°近傍のピークは、ピーク強度が検出された角度を軸に左右非対称である。
　膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ　Ｂｅａｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう。）にて評価することができる。ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の回折パターンを、図２８Ｃに示す。図２８Ｃは、電子線を基板に対して平行に入射するＮＢＥＤによって観察される回折パターンである。なお、図２８Ｃに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、極微電子線回折法では、プローブ径を１ｎｍとして電子線回折が行われる。
　図２８Ｃに示すように、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ｃ軸配向を示す複数のスポットが観察される。
〔酸化物半導体の構造〕
　なお、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、図２８Ａとは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体として、例えば、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、及びｎｃ−ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、等が含まれる。
　ここで、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、及びａ−ｌｉｋｅ　ＯＳの詳細について、説明を行う。
［ＣＡＡＣ−ＯＳ］
　ＣＡＡＣ−ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ−ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ−ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
　なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。
　Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタン等から選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ像において、格子像として観察される。
　ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ−ＯＳを構成する金属元素の種類、組成等により変動する場合がある。
　例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう。）を対称中心として、点対称の位置に観測される。
　上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形等の格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないこと、及び、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化すること等によって、歪みを許容することができるためと考えられる。
　なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下等を引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ−ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、及びＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
　ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入及び欠陥の生成等によって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物及び欠陥（酸素欠損等）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。したがって、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ−ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
［ｎｃ−ＯＳ］
　ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ−ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳまたは非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
［ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ］
　ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。
［酸化物半導体の構成］
　次に、上述のＣＡＣ−ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ−ＯＳは材料構成に関する。
［ＣＡＣ−ＯＳ］
　ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数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３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
　さらに、ＣＡＣ−ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。
　ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ−ＯＳの組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ−ＯＳの組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。
　具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物等が主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物等が主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。
　なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
　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、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）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をトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ−ＯＳ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。導電性の機能と絶縁性の機能と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。よって、ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。
　酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ、ＣＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
　続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
　上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
　トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ−３以下、さらに好ましくは１×１０１３ｃｍ−３以下、より好ましくは１×１０１１ｃｍ−３以下、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ−３未満であり、１×１０−９ｃｍ−３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。
　高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
　酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
　従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物は、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
＜不純物＞
　ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
　酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコン及び炭素の一方または双方が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコン及び炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコン及び炭素の濃度（ＳＩＭＳにより得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
　酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
　酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
　酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満にする。
　不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
　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７）
　本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置、及び表示システムを備える電子機器について説明する。
　図２９Ａは、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
　ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
　ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した画像データ等に対応する画像を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３に設けられたカメラで使用者の眼球またはまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視線の座標を算出することにより、使用者の視線を入力手段として用いることができる。
　装着部８２０１には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体８２０３は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知することにより、使用者の脈拍をモニターする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭部の動き等を検出し、表示部８２０４に表示する画像をその動きに合わせて変化させてもよい。
　表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ８２００の消費電力を低減することができるため、ヘッドマウントディスプレイ８２００を長期間連続して使用できる。また、ヘッドマウントディスプレイ８２００の消費電力を低減することにより、バッテリ８２０６を小型化、及び軽量化することができるため、ヘッドマウントディスプレイ８２００を小型化、及び軽量化することができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ８２００の使用者の負担を小さくし、当該使用者が疲労を感じにくくすることができる。
　図２９Ｂ、図２９Ｃ及び図２９Ｄは、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。また、筐体８３０１にはバッテリ８３０６が内蔵されており、バッテリ８３０６から表示部８３０２等に電力を供給することができる。
　使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると好適である。表示部８３０２を湾曲して配置することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては、表示部８３０２を１つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表示部８３０２を２つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に１つの表示部が配置されるような構成とすると、視差を用いた３次元表示等を行うことも可能となる。
　なお、表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ８３００の消費電力を低減することができるため、ヘッドマウントディスプレイ８３００を長期間連続して使用できる。また、ヘッドマウントディスプレイ８３００の消費電力を低減することにより、バッテリ８３０６を小型化、及び軽量化することができるため、ヘッドマウントディスプレイ８３００を小型化、及び軽量化することができる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ８３００の使用者の負担を小さくし、当該使用者が疲労を感じにくくすることができる。
　次に、図２９Ａ乃至図２９Ｄに示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図３０Ａ及び図３０Ｂに示す。
　図３０Ａ及び図３０Ｂに示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（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、または赤外線を測定する機能を含むもの）、及びバッテリ９００９等を有する。
　図３０Ａ及び図３０Ｂに示す電子機器は、様々な機能を有する。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３０Ａ及び図３０Ｂに示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図３０Ａ及び図３０Ｂには図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
　図３０Ａ及び図３０Ｂに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
　図３０Ａは、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１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、スマートフォンとして用いることができる。また、携帯情報端末９１０１は、文字及び画像をその複数の面に表示することができる。例えば、５つの操作ボタン９０５０（操作アイコンまたは単にアイコンともいう）を表示部９００１の一の面に表示することができる。また、情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することができる。なお、情報９０５１の一例として、電子メール、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）メッセージ、または電話等の着信を知らせる表示、電子メールまたはＳＮＳメッセージ等の題名、電子メールまたはＳＮＳメッセージ等の送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度等がある。または、情報９０５１が表示されている位置に、情報９０５１の代わりに、操作ボタン９０５０等を表示してもよい。
　携帯情報端末９１０１に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。これにより、携帯情報端末９１０１の消費電力を低減することができるため、携帯情報端末９１０１を長期間連続して使用できる。また、携帯情報端末９１０１の消費電力を低減することにより、バッテリ９００９を小型化、及び軽量化することができるため、携帯情報端末９１０１を小型化、及び軽量化することができる。これにより、携帯情報端末９１０１の携帯性を高めることができる。
　図３０Ｂは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、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、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。図３０Ｂでは、時刻９２５１、操作ボタン９２５２（操作アイコンまたは単にアイコンともいう）、及びコンテンツ９２５３を表示部９００１に表示している例を示している。コンテンツ９２５３は、例えば動画とすることができる。
　また、携帯情報端末９２００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。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
　携帯情報端末９２００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。これにより、携帯情報端末９２００の消費電力を低減することができるため、携帯情報端末９２００を長期間連続して使用できる。また、携帯情報端末９２００の消費電力を低減することにより、バッテリ９００９を小型化、及び軽量化することができるため、携帯情報端末９２００を小型化、及び軽量化することができる。これにより、携帯情報端末９２００の携帯性を高めることができる。
　本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
＜本明細書等の記載に関する付記＞
　以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
　各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
　なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／または、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、または置き換えなどを行うことが出来る。
　なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、または明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
　なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／または、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
　また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合、及び、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
　また、図面において、大きさ、層の厚さ、または領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、または、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
　本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、「ソースまたはドレインの一方」（または第１電極、または第１端子）、「ソースまたはドレインの他方」（または第２電極、または第２端子）という表記を用いる。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造または動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース（ドレイン）端子、または、ソース（ドレイン）電極等、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「電極」及び「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」及び「配線」の用語は、複数の「電極」または「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
　また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧（接地電圧）とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも０Ｖを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。
　なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、または、状況に応じて、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、スイッチとは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。または、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
　本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲートとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。
　本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
　本明細書等において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
１０Ａ：表示装置、１０：表示装置、２０：層、３０：層、４０：駆動回路、４１：ゲートドライバ、４２：ソースドライバ、５０：機能回路、５１：ＣＰＵ、５２：アクセラレータ、５３：ＣＰＵコア、６０：表示部、６１Ｄ：画素、６１Ｇ：画素、６１Ｎ：画素、６１：画素、６２Ｂ：画素回路、６２Ｇ：画素回路、６２Ｒ：画素回路、６２：画素回路、７０Ｂ：発光素子、７０Ｇ：発光素子、７０Ｒ：発光素子、７０Ｗ：発光素子、７０：発光素子、８０：フリップフロップ、８１：スキャンフリップフロップ、８２：バックアップ回路、９１：Ｓｉトランジスタ、９２：ＯＳトランジスタ、９３：容量、９４：Ｓｉトランジスタ、９５：ＯＳトランジスタ、９６：容量、１００Ａ：第１の表示装置、１００Ｂ：第１の表示装置、１００：第１の表示装置、１０２Ａ：第２の表示装置、１０２Ｂ：第２の表示装置、１０２Ｃ：第２の表示装置、１０２Ｄ：第２の表示装置、１０２Ｅ：第２の表示装置、１０２：第２の表示装置、１０６：イヤフォン、１１０：表示部、１１１：筐体、１１２：通信部、１１３：バンド、１１４：制御部、１１５：カメラ部、１１６：電源部、１１８：センサ部、１１９：第２の通信部、１２０：表示部、１２１：筐体、１２２：通信部、１２３：装着部、１２４：制御部、１２５：カメラ部、１２６：電源部、１２７：イヤフォン部、１２８：センサ部、１２９：ヘッドフォン部、１３０Ｌ：左手、１３０Ｒ：右手、１３０：ユーザー、１３２：レンズ、１４０：画像、１４１：画像情報、１４２：カーソル、１５１：表示パネル、１５３：光学部材、１５６：表示領域、１５７：フレーム、１５８：鼻パッド、１６０：基板、１６１：表示部、１６３：ゲートドライバ用外部接続端子、１６５：ソースドライバ用外部接続端子、２００Ａ：トランジスタ、２０５ａ：導電体、２０５ｂ：導電体、２０５ｃ：導電体、２０５：導電体、２１４：絶縁体、２１６：絶縁体、２２２：絶縁体、２２４：絶縁体、２３０ａ：金属酸化物、２３０ｂ：金属酸化物、２３０ｃ：金属酸化物、２３０：金属酸化物、２４０ａ：導電体、２４０ｂ：導電体、２４０：導電体、２４１ａ：絶縁体、２４１ｂ：絶縁体、２４１：絶縁体、２４２ａ：導電体、２４２ｂ：導電体、２４２：導電体、２５０：絶縁体、２５１：絶縁層、２５４：絶縁体、２６０ａ：導電体、２６０ｂ：導電体、２６０：導電体、２６４Ｂ：着色層、２６４Ｇ：着色層、２６４Ｒ：着色層、２７１：保護層、２７２：絶縁層、２７３：保護層、２７４：絶縁体、２７５：空隙、２７６：絶縁層、２７７：マイクロレンズアレイ、２８０：絶縁体、２８１：絶縁体、３０１ａ：導電体、３０１ｂ：導電体、３０５：導電体、３１１：導電体、３１３：導電体、３１７：導電体、３２１：下部電極、３２３：絶縁体、３２５：上部電極、３３１：導電体、３３３：導電体、３３５：導電体、３３７：導電体、３４１：導電体、３４３：導電体、３４７：導電体、３５１：導電体、３５３：導電体、３５５：導電体、３５７：導電体、３６１：絶縁体、３６３：絶縁体、４０３：素子分離層、４０５：絶縁体、４０７：絶縁体、４０９：絶縁体、４１１：絶縁体、４２１：絶縁体、４４１：トランジスタ、４４３：導電体、４４５：絶縁体、４４７：半導体領域、４４９ａ：低抵抗領域、４４９ｂ：低抵抗領域、４５１：導電体、４５３：導電体、４５５：導電体、４６１：導電体、４６３：導電体、５０１：絶縁体、６０１：トランジスタ、６０２：トランジスタ、６０３：トランジスタ、６１３：絶縁体、６１４：絶縁体、６１６：絶縁体、６２２：絶縁体、６２４：絶縁体、６５４：絶縁体、６７４：絶縁体、６８０：絶縁体、６８１：絶縁体、７０１：基板、７０５：基板、７１２：シール材、７１６：ＦＰＣ、７３０：絶縁体、７３２：封止層、７３４：絶縁体、７３６：着色層、７３８：遮光層、７５０：トランジスタ、７６０：接続電極、７７２：導電体、７７８：構造体、７８０：異方性導電体、７８６Ｂ：ＥＬ層、７８６Ｇ：ＥＬ層、７８６Ｒ：ＥＬ層、７８６Ｗ：ＥＬ層、７８６：ＥＬ層、７８８：導電体、７９０：容量、８００：トランジスタ、８０１ａ：導電体、８０１ｂ：導電体、８０５：導電体、８１１：導電体、８１３：導電体、８１４：絶縁体、８１６：絶縁体、８１７：導電体、８２１：絶縁体、８２２：絶縁体、８２４：絶縁体、８５３：導電体、８５４：絶縁体、８５５：導電体、８７４：絶縁体、８８０：絶縁体、８８１：絶縁体、４４１１：発光層、４４２０：層、４４３０：層、８２００：ヘッドマウントディスプレイ、８２０１：装着部、８２０２：レンズ、８２０３：本体、８２０４：表示部、８２０５：ケーブル、８２０６：バッテリ、８３００：ヘッドマウントディスプレイ、８３０１：筐体、８３０２：表示部、８３０４：固定具、８３０５：レンズ、８３０６：バッテリ、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００９：バッテリ、９０５０：操作ボタン、９０５１：情報、９１０１：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２５１：時刻、９２５２：操作ボタン、９２５３：コンテンツ

Claims (16)

  1. 　第１の表示装置と、第２の表示装置と、を有し、
    　前記第１の表示装置及び前記第２の表示装置は、それぞれ無線通信機能を有し、
    　前記第２の表示装置は、前記第１の表示装置よりも画素密度が高い領域を有し、
    　前記無線通信機能を用いて、前記第１の表示装置の画面、または前記第１の表示装置の画面の一部を、前記第２の表示装置に表示する機能を有する、表示システム。
  2. 　第１の表示装置と、第２の表示装置と、を有し、
    　前記第１の表示装置及び前記第２の表示装置は、それぞれ無線通信機能を有し、
    　前記第２の表示装置は、前記第１の表示装置よりも画素密度が高い領域を有し、
    　前記無線通信機能は、前記第１の表示装置への操作に応じて、前記第２の表示装置に情報を送信する機能と、前記第２の表示装置への操作に応じて、前記第１の表示装置に情報を送信する機能と、を有し、
    　前記第１の表示装置の画面、または前記第１の表示装置の画面の一部を、前記第２の表示装置に表示する機能を有する、表示システム。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記第１の表示装置は、第１の画像データを有し、
    　前記第２の表示装置は、第２の画像データを有し、
    　前記第２の画像データは、前記第１の画像データをもとにアップコンバートされた画像データである、表示システム。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一において、
    　前記第１の表示装置は、通話機能、及び時刻表示機能のいずれか一または双方を有し、
    　前記第２の表示装置は、拡張現実のコンテンツを表示する機能、及び仮想現実のコンテンツを表示する機能のいずれか一または双方を有する、表示システム。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、
    　前記第１の層は、駆動回路と、ＣＰＵと、を有し、
    　前記第２の層は、画素回路を有し、
    　前記第３の層は、表示デバイスを有する、表示システム。
  6. 　請求項１乃至４のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、
    　前記第１の層は、駆動回路と、ＣＰＵと、を有し、
    　前記第２の層は、画素回路を有し、
    　前記第３の層は、表示デバイスを有し、
    　前記第１の層は、チャネル形成領域にシリコンを有する半導体層を有する第１トランジスタを有し、
    　前記第２の層は、チャネル形成領域に金属酸化物を有する半導体層を有する第２トランジスタを有し、
    　前記第３の層は、有機ＥＬデバイスを有する、表示システム。
  7. 　請求項６において、
    　前記金属酸化物は、Ｉｎと、元素Ｍ（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、又はＳｎ）と、Ｚｎと、を有する、表示システム。
  8. 　請求項６において、
    　前記有機ＥＬデバイスは、フォトリソグラフィ法で加工された発光デバイスである、表示システム。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、使用者の視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚、及び脳波のいずれか一または複数の情報を取得する機能を有する、表示システム。
  10. 　請求項１乃至８のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置の画面比率は、１：１、４：３、または、１６：９である、表示システム。
  11. 　請求項１乃至９のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置の表示領域の長辺は３３ｍｍ以下であり、
    　前記第２の表示装置の表示領域の短辺は２６ｍｍ以下である、表示システム。
  12. 　請求項１乃至９のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置の表示領域の長辺は５２ｍｍ以下であり、
    　前記第２の表示装置の表示領域の短辺は３３ｍｍ以下である、表示システム。
  13. 　請求項１乃至１１のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、ゴーグル型である、表示システム。
  14. 　請求項１乃至１１のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、メガネ型である、表示システム。
  15. 　請求項１乃至１３のいずれか一において、
    　前記第２の表示装置は、制御部と、イヤフォン部と、を有し、
    　前記制御部と、前記イヤフォン部と、は、互いに有線接続されている、表示システム。
  16. 　請求項１乃至１３のいずれか一において、
    　イヤフォンを有し、
    　前記イヤフォンは、前記無線通信機能を有し、
    　前記第１の表示装置及び前記第２の表示装置の一方または双方は、前記無線通信機能によって、前記イヤフォンに情報を送信する機能を有する、表示システム。
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