特開 2024-133493 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024133493

(43)【公開日】2024-10-02

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/36 20060101AFI20240925BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20240925BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALI20240925BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20240925BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20240925BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20240925BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

G09G3/36

G09G3/20 691D

G09G3/20 680H

G09G3/20 633L

G09G3/20 624B

G09G3/20 622D

G09G3/20 622G

G02F1/1368

G02F1/133 550

G02F1/1333

G06F3/041 412

G06F3/044 120

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024095054

(22)【出願日】2024-06-12

(62)【分割の表示】P 2023121727の分割

【原出願日】2017-10-19

(31)【優先権主張番号】P 2016207008

(32)【優先日】2016-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】三宅 博之

(72)【発明者】

【氏名】福留 貴浩

(57)【要約】

【課題】タッチセンサの検知時間を短くすることでタッチ検知の応答性を向上させる。
【解決手段】ゲートドライバと、複数のタッチセンサと、複数のタッチ用配線を有する表
示装置であって、ゲートドライバは、複数のタッチ用配線に、同じタイミングで走査信号
を与える機能を有し、異なる位置のタッチセンサが、複数のタッチの有無を同じタイミン
グで検知することで応答性を向上させる表示装置。また、ゲートドライバは、表示の更新
を行う走査信号と、タッチセンサが検知に用いる走査信号を制御する機能を有した表示装
置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチと、画素と、を有し、
前記画素は、トランジスタと、第１の容量素子と、液晶素子と、を有し、
前記スイッチは、第１の信号線と電気的に接続され、
前記スイッチの第１の端子は、コモン線と電気的に接続され、
前記スイッチの第２の端子は、配線と電気的に接続され、
前記スイッチの第３の端子は、第１のタッチ用配線と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、第２の信号線と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１の容量素子の第１の電極と電気的に接続され、
前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記液晶素子の第１の電極と電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、走査線と電気的に接続され、
前記配線は、前記第１の容量素子の第２の電極と電気的に接続され、
前記配線は、前記液晶素子の第２の電極と電気的に接続され、
前記配線は、第２の容量素子の第１の電極と電気的に接続され、
前記第２の容量素子の第２の電極は、第２のタッチ用配線と電気的に接続され、
前記第１の信号線の電位がＬのとき、前記スイッチの第１の端子と前記スイッチの第２の端子とが導通状態となり、
前記第１の信号線の電位がＨのとき、前記スイッチの第２の端子と前記スイッチの第３の端子とが導通状態となる半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、タッチセンサ、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する
。

【0002】

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関する。又は、本発明は、プロセス
、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する
。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、タ
ッチパネル、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法に関する。

【0003】

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

【背景技術】

【0004】

スマートフォン、タブレット、電子ブック等のモバイル機器が普及している。電子機器
には、小型化、薄型化、軽量化、可撓性、もしくは操作性を求められている。また、電子
機器は、屋外環境や室内環境など利用する環境の明るさに適した表示をすることが求めら
れている。さらに、スマートフォン、タブレット、電子ブックなどで、タッチ入力による
操作性の向上が求められている。

【0005】

例えば、特許文献１では自然光や室内照明光など、十分な明るさの外光がある環境では
反射光を利用した表示を行い、十分な明るさを得られない環境では透光素子を利用した表
示を行うことで、低電力化を実現する表示装置が提案されている。

【0006】

例えば、特許文献２では、モバイル機器の消費電力を削減するために、デコーダ回路に
より特定の領域の表示を選択的に更新することが開示されている。

【0007】

例えば、特許文献３では、１つの画素に、液晶素子を制御する画素回路と、発光素子を
制御する画素回路とが設けられている、ハイブリッド（複合型）表示装置が開示されてい
る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１－１５４３５７号公報

【特許文献2】特開２０１１－０８５９１８号公報

【特許文献3】国際公開第２００７／０４１１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

電子機器において、タッチ入力による操作性を向上させるためには、タッチ検知周波数
を上げることで対応することができる。しかしながら、タッチ検知周波数を上げると、表
示装置の駆動信号などがノイズとなり、タッチの検知精度が低下してしまう、という課題
がある。

【0010】

電子機器には、小型化、薄型化、軽量化、可撓性、もしくは操作性を求められている。
操作性の向上のためには、タッチセンサを有した表示装置が求められ、小型化、薄型化、
軽量化においては部品数の削減が求められている。また、可撓性を得るためには、表示装
置の厚さを薄くすることが求められている。

【0011】

明るい外光が得られる場所でスマートフォン、タブレット、電子ブック、及びパーソナ
ルコンピュータなどが使用されることが多くなってきた。その中でも、スマートフォン、
タブレットなど、明るい外光が得られる場所で使用されるモバイル機器は、視認性を上げ
るために高輝度で表示される。そのため電力を消費しやすい。したがって、長時間の使用
に耐えられるようにバッテリの容量を大きくする必要がある。ただしバッテリの容量を大
きくすると、モバイル機器が重くなる課題がある。

【0012】

スマートフォン、タブレット、及び電子ブックなどで長時間の使用をするとき、消費電
力を小さくする必要がある。消費電力を制御する代表的な方法としてパワーゲーティング
やクロックゲーティングなどの制御方法がある。表示装置の場合は、表示の更新回数を減
らすなどの方法が提案されている。しかしながら表示の更新間隔が長くなると、データを
保持するスイッチトランジスタで電荷のリークが発生する。電荷のリークによって保持さ
れているデータが劣化しちらつきが発生することで、視認性が低下する課題がある。

【0013】

上記問題に鑑み、本発明の一態様は、タッチ入力の操作性を向上させる表示装置を提供
することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、タッチセンサを有した新規な構成
の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減
させる電子機器を提供することを課題の一とする。

【0014】

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

【0015】

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

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一態様は、ゲートドライバと、複数のタッチセンサと、複数の配線を有する表
示装置であって、複数の配線はそれぞれ、複数のタッチセンサに接続され、ゲートドライ
バは、複数の配線に、同じタイミングで走査信号を与える機能を有し、異なる位置の複数
のタッチセンサが、複数のタッチの有無を同じタイミングで検知する機能を有することを
特徴とする表示装置である。

【0017】

本発明の一様態は、表示領域と、ゲートドライバと、を有する表示装置であって、表示
領域は、複数の画素と、複数のタッチセンサ、複数の走査線と、複数のタッチ用配線と、
を有し、ゲートドライバは、第１の走査信号を、複数の走査線に与える機能を有し、ゲー
トドライバは、タッチを検知するための第２の走査信号を、複数のタッチ用配線に与える
機能を有する表示装置である。

【0018】

上記各構成において、画素は、第１の表示素子を有し、第１の表示素子は、透過型の液
晶素子である表示装置が好ましい。

【0019】

上記各構成において、画素は、第１の表示素子を有し、第１の表示素子は、反射型の液
晶素子である表示装置が好ましい。

【0020】

上記構成において、画素は、第１の表示素子及び第２の表示素子を有し、第１の表示素
子は、可視光を反射する機能を有し、第２の表示素子は、可視光を発する機能を有する表
示装置が好ましい。

【0021】

上記構成において、第２の表示素子は、発光素子である表示装置が好ましい。

【0022】

上記各構成において、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層にポリシリコン
を有する表示装置が好ましい。

【0023】

上記各構成において、トランジスタを有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を
有する表示装置が好ましい。

【0024】

上記各構成において、第１の表示素子が反射する第１の光、及び第２の表示素子が発す
る第２の光のうち、いずれか一方又は両方により、画像を表示する機能を有する表示装置
が好ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の一態様は、タッチ入力の操作性を向上させる表示装置を提供することができる
。又は、本発明の一態様は、タッチセンサを有した新規な構成の表示装置を提供すること
ができる。又は、本発明の一態様は、消費電力を低減させる電子機器を提供することがで
きる。

【0026】

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

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】（Ａ）タッチセンサの駆動タイミング。（Ｂ）表示装置を説明するブロック図。

【図2】ゲートドライバを説明するブロック図。

【図3】表示装置のタッチセンサと画素とを説明する回路図。

【図4】表示装置のタッチセンサと画素とを説明する回路図。

【図5】表示装置の方式を示す断面模式図。

【図6】表示装置の方式を示す断面模式図。

【図7】表示装置のタッチセンサの構成を説明する上面図。

【図8】表示装置の上面図及び断面模式図

【図9】表示装置の断面模式図。

【図10】表示装置の画素の構成を説明する模式図。

【図11】表示装置の画素の構成を説明する断面図。

【図12】表示装置の画素の構成を説明する断面図。

【図13】表示装置の画素の構成を説明する断面図。

【図14】表示装置の画素の構成を説明する断面図。

【図15】表示装置の構成を説明する上面図及び断面図。

【図16】表示装置の構成を説明する断面図。

【図17】表示装置の構成を説明する断面図。

【図18】表示装置の画素の構成を説明する下面図。

【図19】表示装置の画素回路を説明する回路図。

【図20】表示装置の反射膜の構成を説明する断面図。

【図21】表示装置の反射膜の構成を説明する上面図。

【図22】表示装置の画素と副画素を説明する上面図。

【図23】表示装置の光学素子の形状を説明する断面図及び斜視図。

【図24】表示装置の動作を説明する図。

【図25】電子機器の構成例を説明する図。

【図26】電子機器の構成例を説明する図。

【図27】試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。

【図28】試料のＴＥＭ像、及び電子線回折パターンを説明する図。

【図29】試料のＥＤＸマッピングを説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの
異なる態様で実施することが可能であり、趣旨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。

【0029】

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、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、図面に示す形状又は値などに限定されない。

【0030】

また、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の
混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

【0031】

また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位
置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関
係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明し
た語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。

【0032】

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含
む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイ
ン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチ
ャネル領域を有しており、チャネル領域を介して、ソースとドレインとの間に電流を流す
ことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主とし
て流れる領域をいう。

【0033】

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路
動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明
細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとす
る。

【0034】

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するも
の」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するも
の」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない
。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジス
タなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有
する素子などが含まれる。

【0035】

また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が－１０°以上１０°以下の角
度で配置されている状態をいう。従って、－５°以上５°以下の場合も含まれる。また、
「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう
。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

【0036】

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ
替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変
更することが可能な場合がある。又は、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。

【0037】

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Ｖ
ｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソ
ースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル
型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔ
ｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。

【0038】

トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓに依存する場合がある。従って、トランジスタのオ
フ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在
することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態
、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、又は、十分に低減されたオフ電流が得られる
Ｖｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。

【0039】

一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイ
ン電流が１×１０^－９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^－１
３Ａであり、Ｖｇｓが－０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^－１９Ａであり、Ｖｇ
ｓが－０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０^－２２Ａであるようなｎチャネル型トラ
ンジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが－０．５Ｖにおいて
、又は、Ｖｇｓが－０．５Ｖ乃至－０．８Ｖの範囲において、１×１０^－１９Ａ以下であ
るから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０^－１９Ａ以下である、と言う場合がある
。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０^－２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため
、当該トランジスタのオフ電流は１×１０^－２２Ａ以下である、と言う場合がある。

【0040】

また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅
Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あ
たりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さの次
元を持つ単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。

【0041】

トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流
は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、又は１２５℃におけるオフ電
流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証さ
れる温度、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、
５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジス
タのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該ト
ランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、又は、当該トランジスタ
が含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度
）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場
合がある。

【0042】

トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓに依存する場合がある
。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、
１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、又は
２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。又は、当該トランジスタが含まれる半導体装
置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置等にお
いて使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流が
Ｉ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５
Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半
導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、又は、当該トランジスタが含まれる半導体装置
等において使用されるＶｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの
値が存在することを指す場合がある。

【0043】

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

【0044】

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

【0045】

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

【0046】

（実施の形態１）
本実施の形態では、タッチ検知の操作性を向上させたインセル型のタッチセンサについ
て、図１乃至図９を用いて説明する。

【0047】

図１（Ａ）は、タッチセンサを有する表示装置１０の駆動タイミングを示している。図
１（Ｂ）は、表示装置１０のブロック図を示している。例として、図１（Ａ）は、１秒間
に６０フレームを表示したときを示す。１フレームとは、表示装置が有する画素のデータ
が全て更新される期間を表している。１フレーム期間とは、約１６．６ｍｓを意味してい
る。

【0048】

図１（Ａ）は、１フレーム期間に、表示を更新する期間Ｔ０－Ｔ１と、タッチセンサを
用いて、被検知体からのタッチの検知を行う期間Ｔ１―Ｔ３を有している。表示を更新す
る期間Ｔ０－Ｔ１と、タッチの検知を行う期間Ｔ１―Ｔ３は、同じ長さの期間でもよいし
、表示を更新する期間Ｔ０－Ｔ１より、タッチの検知を行う期間Ｔ１―Ｔ３が長くてもよ
い。もしくは、タッチを検知する期間Ｔ１―Ｔ３より表示を更新する期間Ｔ０―Ｔ１が長
くてもよい。図１（Ａ）は、表示を更新する期間Ｔ０―Ｔ１と、タッチの検知を行う期間
Ｔ１―Ｔ３が同じ長さの期間として制御された例について説明をすすめる。

【0049】

図１（Ａ）では、１フレーム期間Ｔ０―Ｔ３において、期間Ｔ０―Ｔ１を用いて表示の
更新を行い、また残りの期間Ｔ１―Ｔ３を用いてタッチの検知を行う例を示している。タ
ッチを検知する期間以内には、さらに２回のタッチを検知する期間Ｔ１―Ｔ２及びＴ２―
Ｔ３を設けている。タッチ検知回数を２回もしくは複数回設けることで、タッチの検知精
度を向上させることができる。ただし、タッチを検知する期間を１回だけにしてもよい。

【0050】

タッチの検知精度は、１フレーム期間内に、タッチを検知する期間を何回設けるかで精
度が決定される。図１（Ａ）の例では、非検知期間として約８ｍｓを有し、検知期間４ｍ
ｓを２回設けている。タッチを検知する期間を複数回設けることで、タッチ検知精度を向
上させることができる。

【0051】

表示を更新するときに与えられる制御信号がノイズになり、タッチセンサが誤検知する
ため、表示を更新している期間は、タッチの検知を停止させることが好ましい。また、タ
ッチを検知する期間においては、表示の更新は行われない。従って、タッチを検知する期
間は、表示を更新するための回路は、駆動を停止していることが好ましい。さらに、表示
するデータを保持するための選択トランジスタは、選択トランジスタがオフ状態ではリー
ク電流が小さいものが好ましい。画素については、図３にて詳細を説明する。リーク電流
が小さいトランジスタについては、実施の形態４にて詳細に説明する。

【0052】

タッチセンサは、動作原理の違いにより、投影型静電容量方式、表面型静電容量方式、
抵抗膜方式、光学式など、任意の検知方式を利用することができる。いずれの方式におい
ても、被検知物がタッチセンサにタッチもしくは近接することでデータを入力することが
できる。本実施の形態においては、投影型静電容量方式を用いたタッチセンサを例に説明
をする。

【0053】

図１（Ｂ）に示した表示装置１０は、タッチセンサを動作させるための行方向の信号線
を制御するゲートドライバ６１と、タッチを検知するレシーバ回路６２と、複数のタッチ
センサ６３と、を有している。ゲートドライバ６１は、タッチセンサ６３と、画素６４と
が電気的に接続されている。図１（Ｂ）では、タッチセンサ６３（１，６）が設けられた
位置と重なる位置に複数の画素６４が設けられた例を示している。

【0054】

タッチセンサ６３は、画素と、タッチセンサのための走査信号が与えられるタッチ用配
線ＣＯＭ－Ｔｘと、タッチの検知を電気信号として伝えるタッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘと、
を有している。図３で画素について詳細な説明をするが、画素は、表示を更新するための
走査線と、信号線と、配線ＣＳＣＯＭと、が電気的に接続されている。タッチセンサ６３
については、図３にて詳細に説明する。図１（Ｂ）では、タッチセンサ６３が６×６で配
置された例を示しているが、タッチセンサ６３は、適宜、最適な数を選択することができ
る。

【0055】

図１（Ｂ）では、図１（Ａ）で示した駆動タイミングの詳細についてブロック図を用い
て説明する。図１（Ａ）で示した駆動タイミングでは、タッチセンサ６３（１，１）と、
タッチセンサ６３（１，４）とが、同時にタッチを検知する例を示している。

【0056】

離れた位置に配置されたタッチセンサ６３（１，１）とタッチセンサ６３（１，４）と
が検知する場合、同じタイミングで走査信号を与えても、二つのタッチセンサ６３間が離
れているため信号が干渉しない。よって、同じタイミングで二つのタッチセンサ６３のタ
ッチを検知することができる。

【0057】

従って、表示領域に設けられたタッチセンサの走査を、半分の時間で行うことができる
。言い換えると、一行ずつ走査するときに比べると、倍の周波数でタッチセンサを走査す
ることができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、同時に２行のタッチ用配線ＣＯＭ－Ｔ
ｘに走査信号を与えた例を示したが、タッチ検知領域が広いときは、同時に３行以上の複
数の行のタッチ用配線に走査信号を与えてもよい。

【0058】

図２は、ゲートドライバ６１について説明する。ゲートドライバ６１は、表示を更新す
るための走査信号を走査線に与える機能と、タッチセンサに与える走査信号をタッチ用配
線に与える機能を有している。図中で示した、ｎは、１以上の整数である。

【0059】

ゲートドライバ６１は、デコーダ６１ａと、複数の選択回路６１ｂと、複数のバッファ
６１ｇと、を有している。選択回路６１ｂは、シフトレジスタ６１ｃと、スイッチ６１ｄ
と、スイッチ６１ｅと、スイッチ６１ｆと、を有している。

【0060】

スイッチ６１ｄの端子２は、バッファ６１ｇを介して、走査線６５（１）と電気的に接
続されている。スイッチ６１ｅの端子２は、バッファ６１ｇを介して、走査線６５（２）
と電気的に接続されている。スイッチ６１ｆの端子２は、バッファ６１ｇを介して、タッ
チ用配線ＣＯＭ－Ｔｘと電気的に接続されている。

【0061】

デコーダ６１ａには、配線ＡＤＤと、配線ＣＴＲＬと、が電気的に接続されている。出
力信号ＤＥは、配線ＡＤＤに与えられる信号Ａｄｄｒｅｓｓから生成される。信号Ａｄｄ
ｒｅｓｓは、複数の配線ＡＤＤに複数の信号Ａｄｄｒｅｓｓが与えられることが好ましい
。さらに、配線ＣＴＲＬに与えられる信号Ｓｅｌによって、表示を更新するための走査信
号と、タッチを検知するための走査信号を切り替えて出力することができる。例えば、表
示を更新するときは、信号Ｓｅｌに“Ｌ”を与え、タッチセンサを制御するときには、信
号Ｓｅｌに“Ｈ”を与えることで、出力信号ＤＥを異なる走査信号として用いることがで
きる。

【0062】

選択回路６１ｂは、バッファ６１ｇを介して複数の走査信号ＧＯＵＴを複数の走査線に
与えることができる。選択回路６１ｂに電気的に接続される走査線の数は、一つのタッチ
センサ６３に接続される画素の数に応じて、適宜設定することができる。

【0063】

信号Ｓｅｌに“Ｌ”が与えられるときは、シフトレジスタ６１ｃは信号ＳＲ（１）乃至
信号ＳＲ（６）を順次出力する機能を有している。

【0064】

信号Ｓｅｌに“Ｌ”が与えられるときは、スイッチ６１ｄが有する端子１と端子２との
間が導通状態になり、信号ＳＲ（１）を配線ＮＤ１へ出力する。配線ＮＤ１に与えられた
信号は、バッファ６１ｇを介して走査信号ＧＯＵＴ（１）として走査線６５（１）に与え
られる。

【0065】

信号Ｓｅｌに“Ｌ”が与えられるときは、スイッチ６１ｅが有する端子１と端子２との
間が導通状態になり、信号ＳＲ（２）を配線ＮＤ２へ出力する。配線ＮＤ２に与えられた
信号は、バッファ６１ｇを介して走査信号ＧＯＵＴ（２）として走査線６５（２）に与え
られる。

【0066】

信号Ｓｅｌに“Ｌ”が与えられるときは、スイッチ６１ｆが有する端子３と端子２との
間が導通状態になり、配線ＣＯＭに与えられたコモン電位を、バッファ６１ｇを介してタ
ッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘに与えることができる。

【0067】

信号Ｓｅｌに“Ｈ”が与えられるときは、スイッチ６１ｄが有する端子３と端子２との
間が導通状態になり、配線ＧＶＳＳに与えられるＬ１電位を配線ＮＤ１へ出力する。配線
ＮＤ１に与えられたＬ１電位は、バッファ６１ｇを介して走査信号ＧＯＵＴ（１）として
走査線６５（１）に与えられる。Ｌ１電位とは、走査線に与えられるもっとも小さな電位
を示している。

【0068】

信号Ｓｅｌに“Ｈ”が与えられるときは、スイッチ６１ｅが有する端子３と端子２との
間が導通状態になり、配線ＧＶＳＳに与えられるＬ１電位を配線ＮＤ２へ出力する。配線
ＮＤ２に与えられたＬ１電位は、バッファ６１ｇを介して走査信号ＧＯＵＴ（２）として
走査線６５（２）に与えられる。

【0069】

信号Ｓｅｌに“Ｈ”が与えられるときは、スイッチ６１ｆが有する端子１と端子２との
間が導通状態になり、信号ＤＥ（１）を、配線ＮＤ３へ出力する。配線ＮＤ３に与えられ
た信号は、バッファ６１ｇを介してタッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘに走査信号として与えるこ
とができる。

【0070】

信号Ｓｅｌが“Ｈ”の期間は、タッチを検知する期間であり、それぞれの走査線には、
Ｌ１電位が与えられ、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘには、デコーダの出力が走査信号として
与えられる。

【0071】

図３では、タッチセンサ６３は、複数の画素６４を有している。図３で示す例では、１
つのタッチセンサ６３に６つの画素６４を有した例を示している。図２のゲートドライバ
６１を用いて制御するときは、シフトレジスタ６１ｃは２段構成であることが好ましい。

【0072】

画素６４は、選択トランジスタ６４ａと、容量素子６４ｂと、液晶表示素子６４ｃを有
している。液晶表示素子６４ｃは、画素電極６８（図７で説明する）と、画素電極６８と
配線ＣＳＣＯＭとの電位差によって、配向方向が変わる液晶を有している。

【0073】

ここでは、タッチセンサ６３（１，１）を例にして説明をする。選択トランジスタ６４
ａのゲートは、走査線６５（１）と電気的に接続されている。選択トランジスタ６４ａの
ソース又はドレインのいずれか一方は、信号線６６と電気的に接続されている。選択トラ
ンジスタ６４ａのソース又はドレインのいずれか他方には、画素電極６８と、容量素子６
４ｂの電極の一方とが電気的に接続されている。容量素子６４ｂの電極の他方は、配線Ｃ
ＳＣＯＭと電気的に接続されている。

【0074】

タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（１）は、タッチセンサ６３（１，１）に配置されている。
タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（１）は、タッチセンサの検知素子の電極の一方としての機能
が与えられ、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘ（１）は、タッチセンサの検知素子の電極の他方
としての機能が与えられる。従って、タッチセンサ６３（１，１）は、タッチ用配線ＣＯ
Ｍ－Ｔｘ（１）と、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（１）とを一対の電極として、検知素子と
して容量素子６７が形成される。

【0075】

タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘと、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘと、が、タッチセンサ６３の
一部として動作するとき、図２で示したように、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘには走査信号
が与えられる。従って、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘが伝える電気信号の変化量に基づき、
タッチの有無を検知することができる。よって、タッチセンサ６３は、それぞれ独立して
タッチの有無を検知することができる。

【0076】

図３に示した構成では、図１（Ｂ）で示したように、タッチセンサ６３（１，１）とタ
ッチセンサ６３（１，４）を同時にタッチの検知をすることができる。検知素子の電極の
一方が独立しているため、他のタッチセンサの影響を受けない。また、一例としてタッチ
センサ６３（１，１）と、タッチセンサ６３（２，１）と、タッチセンサ６３（３，４）
と、タッチセンサ６３（４，４）と、を、同時に検知することもできる。

【0077】

従って、特定の領域に配置されたタッチセンサ６３を、選択的に検知することができる
ため、表示が一部だけ更新されるようなときにおいて、表示に合わせて、部分的にタッチ
センサの機能を有効もしくは無効にすることができる。

【0078】

図４では、図３で説明したタッチセンサ６３と異なる構成について説明をする。

【0079】

配線ＣＳＣＯＭが、スイッチ６１ｈの端子２に電気的に接続されていることが異なって
いる。スイッチ６１ｈの端子１は、配線ＣＯＭと電気的に接続されている。スイッチ６１
ｈの端子３は、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘと電気的に接続されている。

【0080】

スイッチ６１ｈは、配線ＣＴＲＬと電気的に接続され、信号Ｓｅｌが与えられる。信号
Ｓｅｌが“Ｌ”の期間は、スイッチ６１ｈの端子１と端子２が電気的に導通し、配線ＣＯ
Ｍに与えられるコモン電位を、配線ＣＳＣＯＭに与える。信号Ｓｅｌが“Ｈ”の期間は、
スイッチ６１ｈの端子２と端子３が電気的に導通し、配線ＣＳＣＯＭの検知信号Ｓｅｎを
タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘに出力する。

【0081】

従って、配線ＣＳＣＯＭには、画素が表示をするときに液晶表示素子６４ｃの基準電位
としてコモン電位が与えられる。配線ＣＳＣＯＭがタッチセンサの一部として動作すると
きは、タッチセンサの検知素子の電極の一方としての機能が与えられ、また、タッチ用配
線ＣＯＭ－Ｔｘは、タッチセンサの検知素子の電極の他方としての機能が与えられる。

【0082】

タッチセンサ６３は、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘと、配線ＣＳＣＯＭとを一対の電極と
して、検知素子として容量素子６７が形成される。信号Ｓｅｌが“Ｌ”の期間は、タッチ
用配線ＣＯＭ－Ｔｘと、配線ＣＳＣＯＭとに、配線ＣＯＭを介してコモン電位が与えられ
るため、容量素子６７の容量値をキャンセルできるため表示の品質に影響を及ぼさない。

【0083】

信号Ｓｅｌが“Ｈ”の期間は、配線ＣＳＣＯＭがタッチセンサの検知素子の電極の一方
として動作するため、画素６４の選択トランジスタ６４ａは、低いオフ電流を求められる
。

【0084】

タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘと、配線ＣＳＣＯＭと、が、タッチセンサの一部として動作
するとき、図２で示したように、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘには走査信号が与えられる。
液晶表示素子６４ｃは、画素電極と、配線ＣＳＣＯＭとの電位差によって、配向方向が変
わる液晶により表示の階調が表される。従って、容量素子６４ｂに保持している階調電圧
が変化しないことが好ましい。選択トランジスタ６４ａのオフ電流が小さいことで、選択
トランジスタ６４ａを介したリークを抑えることができる。もし、配線ＣＳＣＯＭの電圧
値が変化しても、選択トランジスタのオフ電流が小さいため、階調の変化を抑えることが
できる。

【0085】

図２に示すゲートドライバ６１は、表示と、タッチの検知とを、一つのゲートドライバ
６１で制御することができる。表示と、タッチの検知とは、異なるタイミングで制御する
ことができる。従って、タッチセンサのＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ
）を大きくすることができるため、検知精度を向上することができる。

【0086】

図５に、表示装置１０のタッチセンサについて断面模式図を示す。なお、図５に示す断
面模式図は、タッチセンサの動作を説明する上で必要な構成要素のみが描かれている。例
えば、基板１１上にトランジスタなどの素子が設けられる場合もあるが、ここでは省略す
ることにする。

【0087】

図５（Ａ）に示すタッチセンサは、基板１１、基板１２、ＦＰＣ１３、導電層１４、液
晶素子２０、着色膜３１等を有する。

【0088】

液晶素子２０は、導電層２１、導電層２２、及び液晶２３により構成される。導電層２
１上には絶縁層２４を介して導電層２２が配置されている。導電層２１は液晶素子２０の
画素電極として機能し、導電層２２はコモン電極として機能する。

【0089】

導電層２１及び導電層２２は、液晶２３の厚さ方向（図中Ａ１‐Ａ２方向）と交差する
電界を形成するように配置される。

【0090】

タッチセンサは、基板１１側に設けられた液晶素子２０の一対の電極の一方として機能
する導電層２２ａもしくは導電層２２ｂと、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘとして機能する導
電層２２ｃとの間に形成される容量を利用して検知することができる。

【0091】

図５（Ｂ）においては、液晶素子２０の画素電極として機能する導電層２１ａ及び導電
層２１ｂが、タッチセンサの一対の電極として機能する例を示す。

【0092】

図５（Ｃ）においては、液晶素子２０のコモン電極として機能する導電層２２ａと、導
電層２２ｂが、タッチセンサの一対の電極として機能する例を示す。

【0093】

図５（Ａ）では、タッチセンサの電極の一方を、液晶素子２０の一方の電極で兼ねるこ
とができる。図５（Ｂ）又は（Ｃ）に示す構成とすることで、タッチセンサの一対の電極
の両方を、液晶素子２０の一方の電極で兼ねることができる。

【0094】

さらに、導電層２２ａと、導電層２２ｂと、導電層２２ｃと、を同一の導電層で形成す
ることができるため工程を簡略化することができる。また、導電層２１ａと、導電層２１
ｂと、についても、同一の導電層で形成できるため工程を簡略化することができる。

【0095】

図６（Ａ）に示す断面模式図は、図５（Ａ）を用いて、光の取り出し方法について説明
する。

【0096】

図６（Ａ）は、導電層２１及び導電層２２に透光性を有する導電層を用いた例を示して
いる。従って、表示装置１０は、基板１１の下側に設けられた可視光Ｌ１を放出する光源
を有していることが好ましい。基板１１の方向から入射した可視光Ｌ１は、基板１１と基
板１２に挟まれた液晶素子によって階調が制御され、基板１２の方向に液晶素子によって
階調が制御された光を放出することができる。

【0097】

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と異なり導電層２１は可視光を反射する導電層で形成されて
いる。従って、基板１２より入射した光Ｌ２は、導電層２１で反射することで基板１２か
ら放出される。

【0098】

外光を利用した表示を行うことで、図６（Ａ）で示した表示装置のように光源を必要と
せず、表示を行うことができるため、表示装置を構成する部品の数を減らすことができる
。また光源に使用する電力を削減することができる。さらに、太陽光の下など明るい環境
下では、外光の輝度に比例して反射光の輝度は増大するため、視認性を向上させることが
できる。

【0099】

可視光を反射する導電層は、反射率が高いことが好ましい。反射率を高くすることで、
外光によって反射表示を行うとき、高い輝度を得られる機能を有している。

【0100】

可視光の透光性を有する導電性材料として、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ
）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化イン
ジウム、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸
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、
酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げ
られる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例え
ば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。

【0101】

可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、又はこれらの金属
材料を含む合金等が挙げられる。そのほか、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム
、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材
料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料又は合金に、ランタン、ネオジ
ム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。アルミニウムとチタンの合金、アルミ
ニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウム、ニッケル、及
びランタンの合金（Ａｌ－Ｎｉ－Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金
）、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）、
銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いてもよい。

【0102】

図７（Ａ）は、図３で示したタッチセンサ６３の上面図を示す。図３で示した例を用い
て、６つの画素６４を有したタッチセンサ６３を説明する。タッチセンサ６３は複数の画
素６４を有してもよく、数は限定されないものとする。図７（Ａ）の上面図では、ストラ
イプ状に、Ｒ素子、Ｇ素子、Ｂ素子（図５の着色膜３１）を配置した例を示している。

【0103】

図７（Ａ）は、複数の走査線６５、複数の信号線６６、配線ＣＳＣＯＭ、タッチ用配線
ＣＯＭ－Ｔｘ、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ、及び複数の画素６４を有している。それぞれ
の画素６４は、選択トランジスタ６４ａ、容量素子６４ｂ、画素電極６８を有している。

【0104】

一例として、走査線６５ａに接続される画素６４について説明をする。画素６４が有す
る選択トランジスタ６４ａのゲートは、走査線６５ａに電気的に接続されている。また、
選択トランジスタ６４ａのソースもしくはドレインの一方が、信号線６６Ｒに電気的に接
続されている。また、選択トランジスタ６４ａのソースもしくはドレインの他方と同一の
導電層によって、容量素子６４ｂの電極の一方が形成されている。容量素子６４ｂは、配
線ＣＳＣＯＭと重なる領域に形成されている。また、選択トランジスタ６４ａのソースも
しくはドレインの他方と同一の導電層によって画素電極６８が形成されている。

【0105】

容量素子６４ｂの電極の他方は、コンタクト６４ｄを介してコモン電極６４ｆが電気的
に接続されている。画素電極６８と、コモン電極６４ｆとの電位差によって、配向方向が
変わる液晶により表示の階調は制御される。従って、液晶２３は、図５（Ａ）で示したよ
うにコモン電極６４ｆ上に配置されている。

【0106】

また、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘは、コンタクト６４ｇを介して、配線６４ｈと電気的
に接続されている。タッチセンサ６３は、配線６４ｈと、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘとで
、一対の電極として、検知機能を有する容量素子６７を構成している。従って、タッチ用
配線ＣＯＭ－Ｔｘと、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘと、は同じ導電層で形成されていること
が好ましい。

【0107】

図７（Ａ）では、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（２）、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（３）
を示しているが、図７（Ａ）で示したタッチセンサ６３とは、異なる位置に配置されたタ
ッチセンサに電気的に接続されている。タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘは、タッチセンサ６３
が有する画素６４の数により、必要に応じて適宜、設ければよい。従って、タッチセンサ
６３が多くの画素６４を有するときは、図７（Ａ）に示したタッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（
２）、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｒｘ（３）は、設けなくてもよい。

【0108】

タッチセンサ６３は、検知機能を有する容量素子６７の大きさによって、検知感度を制
御することができる。タッチセンサ６３が有する画素数と容量素子６７の大きさは比例す
るため、適宜、最適な大きさの容量素子６７になるように画素６４の数と、タッチ用配線
ＣＯＭ－Ｔｘの数を選択することができる。

【0109】

図７（Ｂ）は、図４で示したタッチセンサ６３の上面図を示す。図７（Ａ）と異なる構
成について説明をする。

【0110】

図７（Ｂ）は、複数の走査線６５、複数の信号線６６、複数の配線ＣＳＣＯＭ、タッチ
用配線ＣＯＭ－Ｔｘ、及び複数の画素６４を有している。それぞれの画素６４は、選択ト
ランジスタ６４ａ、容量素子６４ｂ、画素電極６８を有している。

【0111】

また、容量素子６４ｂの電極の一方が、コンタクト６４ｅを介して、配線ＣＳＣＯＭ（
１）に電気的に接続されている点が異なる。配線ＣＳＣＯＭ（１）は、タッチセンサ６３
が有するそれぞれの画素６４において共通電極の機能を有している。

【0112】

図７（Ｂ）では、配線ＣＳＣＯＭ（２）、配線ＣＳＣＯＭ（３）を示しているが、図７
（Ｂ）で示したタッチセンサ６３とは、異なる位置に配置されたタッチセンサに電気的に
接続されている。配線ＣＳＣＯＭは、タッチセンサ６３が有する画素６４の数により、必
要に応じて設ければよい。従って、タッチセンサ６３が多くの画素６４を有するときは、
図７（Ｂ）に示した配線ＣＳＣＯＭ（２）、配線ＣＳＣＯＭ（３）は、設けなくてもよい
。

【0113】

タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘは、それぞれの画素が有するコモン電極６４ｆと等しい距離
にあり、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘとコモン電極６４ｆとを一対の電極として、検知機能
を有する容量素子６７が形成される。従って、タッチ用配線ＣＯＭ－Ｔｘとコモン電極６
４ｆは同じ導電層で形成されていることが好ましい。

【0114】

＜表示装置の断面構造＞
表示装置の断面構造の一例として、インセル型のタッチパネルとして機能する表示装置
について説明する。インセル型のタッチパネルとしては、代表的にはハイブリッドインセ
ル型と、フルインセル型とがある。以下では、液晶素子を表示素子とするフルインセル型
のタッチパネルについて断面構造を説明する。液晶素子を表示素子とするフルインセル型
のタッチパネルは、液晶表示装置として機能する。

【0115】

なおフルインセル型のタッチパネルとして機能する液晶表示装置は、対向基板の構成を
簡略化できるため、好ましい。また当該液晶表示装置は、表示素子を構成する電極が、検
知素子を構成する電極を兼ねるため、作製工程を簡略化でき、かつ、作製コストを低減で
き、好ましい。

【0116】

図８（Ａ）に、タッチパネルとして機能しうる液晶表示装置２００の上面図を示し、図
８（Ｂ）に、図８（Ａ）における一点鎖線Ａ－Ｂ間及び一点鎖線Ｃ－Ｄ間の断面図を示す
。

【0117】

図８（Ａ）に示すように、液晶表示装置２００は、表示部２０１及びゲート線駆動回路
２０２を有する。表示部２０１は、複数の画素２０３、複数のソース線、及び複数のゲー
ト線を有し、画像を表示する機能を有する。また、表示部２０１は、入力部でもある。つ
まり、表示部は、被検知体の液晶表示装置２００へのタッチ又は近接を検知する複数の検
知素子を有し、タッチセンサとしての機能を有する。ゲート線駆動回路２０２は、表示部
２０１が有するゲート線に、走査信号を出力する機能を有する。画素２０３は複数の副画
素を有する。図８（Ａ）では、画素２０３が３つの副画素を有する例を示すが、本発明の
一態様はこれに限られない。

【0118】

図８（Ａ）では、液晶表示装置２００が、ゲート線駆動回路を有する例を示すが、本発
明の一態様はこれに限られない。液晶表示装置２００は、ゲート線駆動回路、ソース線駆
動回路、及びセンサ駆動回路の全てを有していなくてもよいし、いずれか一以上を有して
いてもよい。

【0119】

液晶表示装置２００では、ＩＣ３６８がＣＯＧ方式などの実装方式により、基板３１１
に実装される。ＩＣ３６８は、例えば、ソース線駆動回路、ゲート線駆動回路、及びセン
サ駆動回路のうち、いずれか一以上を有していればよい。

【0120】

また、液晶表示装置２００には、ＦＰＣ３６９が接続される。ＦＰＣ３６９を介して、
ＩＣ３６８及びゲート線駆動回路には外部から信号が供給される。また、ＦＰＣ３６９を
介して、ＩＣ３６８から外部に信号を出力することができる。

【0121】

ＦＰＣ３６９には、ＩＣが実装されていてもよい。例えば、ＦＰＣ３６９には、ソース
線駆動回路、ゲート線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有するＩ
Ｃが実装されていてもよい。例えば、ＣＯＦ方式やＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅ
ｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式などの実装方式により、ＦＰＣ３６９にＩＣを実装することが
できる。

【0122】

例えば、ＩＣ３６８が、ソース線駆動回路及びセンサ駆動回路を有していてもよい。又
は、例えば、ＩＣ３６８が、ソース線駆動回路を有し、ＦＰＣ３６９に実装されたＩＣが
、センサ駆動回路を有していてもよい。

【0123】

図８（Ｂ）に示すように、液晶表示装置２００は、基板３１１上に、トランジスタ３８
０ａ、トランジスタ３７０ａ、接続部３０５ａ、及び液晶素子３０７ａ等を有する。

【0124】

図８（Ｂ）では、表示部２０１の例として、１つの副画素の断面を示している。例えば
、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、及び青色を呈する副画素によって１つの画
素が構成されることで、表示部２０１ではフルカラーの表示を行うことができる。なお、
副画素が呈する色は、赤、緑、及び青に限られない。画素には、例えば、白、黄、マゼン
タ、又はシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい。

【0125】

トランジスタ３８０ａ、３７０ａは、導電層３７３、絶縁層３１２、絶縁層３１５、絶
縁層３１３、ポリシリコン膜３７２、導電層３７４ａ、及び導電層３７４ｂを有する。

【0126】

導電層３７３は、ゲート、又はバックゲートとして機能することができる。導電層３７
４ａは、ソース電極又はドレイン電極の一方として機能することができる。導電層３７４
ｂは、ソース電極又はドレイン電極の他方として機能することができる。

【0127】

ポリシリコン膜３７２は、不純物元素を添加することで形成される不純物領域を有する
。なおポリシリコン膜３７２は、不純物元素を低濃度に添加することで形成される低濃度
不純物領域（ＬＤＤ：Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）を有していてもよい。

【0128】

なおポリシリコン膜３７２は、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、又はプラズマＣＶＤ法等に
よりアモルファスシリコン膜を形成した後、結晶化処理（レーザー結晶化法、熱結晶化法
、又はニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）によって結晶化を行った結晶構造を有
する半導体膜を用いる。

【0129】

トランジスタ３８０ａ、３７０ａは、半導体層にポリシリコン膜を有する。ポリシリコ
ン膜を有するトランジスタは、アモルファスシリコンを有するトランジスタと比較して電
界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果
、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらには回路部の占有面積を縮小する
ことが可能となる。

【0130】

トランジスタ３８０ａ、３７０ａは、絶縁層３１７及び絶縁層３１９に覆われている。
なお、絶縁層３１７、さらには絶縁層３１９を、トランジスタ３８０ａ、３７０ａの構成
要素とみなすこともできる。

【0131】

液晶素子３０７ａは、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モー
ドが適用された液晶素子である。液晶素子３０７ａは、導電層３５１、導電層３５２、及
び液晶３４９を有する。導電層３５１と導電層３５２との間に生じる電界により、液晶３
４９の配向を制御することができる。導電層３５１は、画素電極として機能することがで
きる。導電層３５２は、共通電極として機能することができる。

【0132】

導電層３５１及び導電層３５２に、可視光を透過する導電性材料を用いることで、液晶
表示装置２００を、透過型の液晶表示装置として機能させることができる。また、導電層
３５１に、可視光を反射する導電性材料を用い、導電層３５２に可視光を透過する導電性
材料を用いることで、液晶表示装置２００を、反射型の液晶表示装置として機能させるこ
とができる。

【0133】

画素電極として機能する導電層３５１は、トランジスタ３７０ａのソース又はドレイン
と電気的に接続される。ここでは、導電層３５１が導電層３７４ｂと電気的に接続される
例を示す。

【0134】

導電層３５２は、櫛歯状の上面形状（平面形状ともいう）、又はスリットが設けられた
上面形状を有する。導電層３５１と導電層３５２の間には、絶縁層３５３が設けられてい
る。導電層３５１は、絶縁層３５３を介して導電層３５２と重なる部分を有する。また、
導電層３５１と着色膜３４１とが重なる領域において、導電層３５１上に導電層３５２が
配置されていない部分を有する。

【0135】

接続部３０５ａは、ゲート線駆動回路２０２に外部からの信号（ビデオ信号、クロック
信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接
続する。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ３６９を設ける例を示している。

【0136】

接続部３０５ａは、絶縁層３１３上に導電層３３１を有し、導電層３３１上に導電層３
３３を有し、導電層３３３上に導電層３３５を有する。導電層３３１は導電層３３３を介
して導電層３３５と電気的に接続される。そして、導電層３３５は、接続体３６７を介し
てＦＰＣ３６９と電気的に接続される。

【0137】

導電層３３１は、トランジスタ３８０ａ、３７０ａが有する導電層３７４ａ及び導電層
３７４ｂと同一の材料、同一の工程で形成することができる。導電層３３３は、液晶素子
３０７ａが有する導電層３５１と同一の材料、同一の工程で形成することができる。導電
層３３５は、液晶素子３０７ａが有する導電層３５２と同一の材料、同一の工程で形成す
ることができる。このように、接続部３０５ａを構成する導電層を、表示部や駆動回路部
に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製すると、工程数の増加を防ぐことが
でき好ましい。

【0138】

基板３６１には、着色膜３４１、遮光膜３４３、及び絶縁層３４５が設けられている。
図８（Ｂ）では、基板３６１の厚さが基板３１１の厚さよりも薄い例を示すが、本発明の
一態様はこれに限られない。基板３６１と基板３１１は、一方が他方よりも薄くてもよい
し、同一の厚さであってもよい。表示面側（被検知体に近い側）の基板を薄くすると、検
知素子の検知感度を上げることができ、好ましい。

【0139】

着色膜３４１は、液晶素子３０７ａと重なる部分を有する。遮光膜３４３は、トランジ
スタ３８０ａ、３７０ａのうち、少なくとも一方と重なる部分を有する。

【0140】

絶縁層３４５は、着色膜３４１や遮光膜３４３等に含まれる不純物が液晶３４９に拡散
することを防ぐオーバーコートとしての機能を有することが好ましい。絶縁層３４５は、
不要であれば設けなくてもよい。

【0141】

なお、基板３１１及び基板３６１の液晶３４９と接する表面には、配向膜が設けられて
いてもよい。配向膜は、液晶３４９の配向を制御することができる。例えば、図８（Ｂ）
において、導電層３５２を覆う配向膜を形成してもよい。また、図８（Ｂ）において、絶
縁層３４５と液晶３４９の間に、配向膜を有していてもよい。また、絶縁層３４５が、配
向膜としての機能と、オーバーコートとしての機能の双方を有していてもよい。

【0142】

また、液晶表示装置２００は、スペーサ３４７を有する。スペーサ３４７は、基板３１
１と基板３６１との距離が一定以上近づくことを防ぐ機能を有する。

【0143】

図８（Ｂ）では、スペーサ３４７は、絶縁層３５３上及び導電層３５２上に設けられて
いる例を示すが、本発明の一態様はこれに限られない。スペーサ３４７は、基板３１１側
に設けられていてもよいし、基板３６１側に設けられていてもよい。例えば、絶縁層３４
５上にスペーサ３４７を形成してもよい。また、図８（Ｂ）では、スペーサ３４７が、絶
縁層３５３及び絶縁層３４５と接する例を示すが、基板３１１側又は基板３６１側のいず
れかに設けられた構造物と接していなくてもよい。

【0144】

スペーサ３４７として粒状のスペーサを用いてもよい。粒状のスペーサとしては、シリ
カなどの材料を用いることもできるが、樹脂やゴムなどの弾性を有する材料を用いること
が好ましい。このとき、粒状のスペーサは上下方向に潰れた形状となる場合がある。

【0145】

基板３１１及び基板３６１は、接着層３６５によって貼り合わされる。基板３１１、基
板３６１、及び接着層３６５に囲まれた領域に、液晶３４９が封止される。

【0146】

なお、液晶表示装置２００を、透過型の液晶表示装置として機能させる場合、偏光板を
、表示部を挟むように２つ配置する。偏光板よりも外側に配置されたバックライトからの
光は偏光板を介して入射される。このとき、導電層３５１と導電層３５２の間に与える電
圧によって液晶３４９の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち
、偏光板を介して射出される光の強度を制御することができる。また、入射光は着色膜３
４１によって特定の波長領域以外の光が吸収されるため、射出される光は例えば赤色、青
色、又は緑色を呈する光となる。

【0147】

また、偏光板に加えて、例えば円偏光板を用いることができる。円偏光板としては、例
えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。円偏光板に
より、液晶表示装置の表示の視野角依存を低減することができる。

【0148】

なお、ここでは液晶素子３０７ａとしてＦＦＳモードが適用された素子を用いたが、こ
れに限られず様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えば、ＶＡ（
Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉ
ａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣ
Ｂ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モー
ド、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、Ａ
ＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード
、ＶＡ－ＩＰＳ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔ
ｃｈｉｎｇ）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。

【0149】

また、液晶表示装置２００にノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（
ＶＡ）モードを採用した透過型の液晶表示装置を適用してもよい。垂直配向モードとして
は、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モー
ド、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、Ａ
ＳＶモードなどを用いることができる。

【0150】

なお、液晶素子は、液晶の光学変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子で
ある。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界
又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては
、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏ
ｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反
強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、ブルー相、コ
レステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を
示す。

【0151】

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

【0152】

ここで、基板３６１よりも上部に、指又はスタイラスなどの被検知体が直接触れる基板
を設けてもよい。またこのとき、基板３６１と当該基板との間に偏光板又は円偏光板を設
けることが好ましい。その場合、当該基板上に保護層（セラミックコート等）を設けるこ
とが好ましい。保護層は、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの無機絶縁材料を用いることができる。また
、当該基板に強化ガラスを用いてもよい。強化ガラスは、イオン交換法や風冷強化法等に
より物理的、又は化学的な処理が施され、その表面に圧縮応力を加えたものを用いること
ができる。

【0153】

また、図９に、隣り合う２つの副画素の断面図を示す。図９に示す２つの副画素はそれ
ぞれ異なる画素が有する副画素である。

【0154】

図９では、副画素が有する液晶素子３０７ｂが有する導電層３５２と、配線３５２ａとの
間に形成される容量と、隣り合う副画素が有する液晶素子３０７ａが有する導電層３５２
と、配線３５２ａとの間に形成される容量を利用して、被検知体の近接又はタッチ等を検
知することができる。配線３５２ａは、二つの導電層３５２間に配置される。すなわち本
発明の一態様の液晶表示装置において、導電層３５２は、液晶素子の共通電極と、検知素
子の電極と、の両方を兼ねる。

【0155】

このように、本発明の一態様の液晶表示装置では、液晶素子を構成する電極が、検知素
子を構成する電極を兼ねるため、作製工程を簡略化でき、かつ作製コストを低減できる。
また、液晶表示装置の薄型化、軽量化を図ることができる。

【0156】

また、検知素子の電極と信号線との間の容量が大きすぎると、検知素子の電極の時定数
が大きくなる場合がある。そのため、トランジスタと検知素子の電極との間に、平坦化機
能を有する絶縁層を設け、検知素子の電極と信号線との間の容量を削減することが好まし
い。例えば、図９では、平坦化機能を有する絶縁層として絶縁層３１９を有する。絶縁層
３１９を設けることで、導電層３５２と信号線との容量を小さくすることができる。これ
により、検知素子の電極の時定数を小さくすることができる。前述の通り、検知素子の電
極の時定数が小さいほど、検知感度を高めることができ、さらには、検知の精度を高める
ことができる。

【0157】

例えば、検知素子の電極の時定数は、０秒より大きく１×１０^－４秒以下、好ましくは
０秒より大きく５×１０^－５秒以下、より好ましくは０秒より大きく５×１０^－６秒以下
、より好ましくは０秒より大きく５×１０^－７秒以下、より好ましくは０秒より大きく２
×１０^－７秒以下であるとよい。特に、時定数を１×１０^－６秒以下とすることで、ノイ
ズの影響を抑制しつつ高い検知感度を実現することができる。

【0158】

次に、本実施の形態の液晶表示装置の各構成要素に用いることができる材料等の詳細に
ついて、説明を行う。

【0159】

≪基板≫
液晶表示装置２００が有する基板の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の
熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミッ
ク基板、石英基板、サファイア基板等を用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンか
らなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基
板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられ
たものを、基板３１１、３６１として用いてもよい。なお、基板３１１、３６１として、
ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７
０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４０
０ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を
用いることで、大型の表示装置を作製することができる。また、基板３１１、３６１とし
て、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ、容量素子等を形成してもよ
い。

【0160】

厚さの薄い基板を用いることで、液晶表示装置の軽量化、薄型化を図ることができる。
さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する液晶表示装置
を実現できる。

【0161】

これらの他にも、基板３１１、３６１として、様々な基板を用いて、トランジスタを形
成することができる。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一
例としては、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチ
ル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓
性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガ
ラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又は
ソーダライムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ
）に代表されるプラスチック、又はアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼
り合わせフィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、
又はポリ塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリイミド、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基
板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、
又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造
することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電
力化、又は回路の高集積化を図ることができる。

【0162】

なお、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転
置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一
例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロフ
ァン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン
、ポリウレタン、ポリエステル）もしくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、
再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を
用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形
成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。

【0163】

≪ポリシリコン膜を用いたトランジスタ≫
本発明の一態様の液晶表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例え
ば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし
、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型の
いずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられ
ていてもよい。

【0164】

またポリシリコン膜を用いたトランジスタは、電界効果移動度が高いことから、いろい
ろな機能回路、例えばシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリ
ング回路を形成することが可能である。

【0165】

≪絶縁層≫
液晶表示装置が有する各絶縁層、オーバーコート、スペーサ等に用いることのできる絶
縁材料としては、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いることができる。樹脂としては、
例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイ
ミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる
。無機絶縁層としては、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、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジル
コニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、
酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等が挙げられる。

【0166】

≪導電層≫
トランジスタのゲート、ソース、ドレインのほか、液晶表示装置が有する各種配線及び
電極等の導電層には、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジ
ルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成
分とする合金を単層構造又は積層構造として用いることができる。例えば、アルミニウム
膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、
モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に
銅膜を積層した二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二
層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミ
ニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構
造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に
重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデ
ン膜を形成する三層構造等がある。例えば、導電層を三層構造とする場合、一層目及び三
層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステン
を含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、又は窒化モリブデンでなる膜を形成
し、２層目には、銅、アルミニウム、金又は銀、或いは銅とマンガンの合金等の低抵抗材
料でなる膜を形成することが好ましい。なお、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、酸
化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい
。

【0167】

なお、酸化物半導体の抵抗率の制御方法を用いて、導電層を形成してもよい。

【0168】

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

【0169】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成について、図１０乃至図２４を参
照しながら説明する。

【0170】

図１０は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１０（Ａ）は画素
の投影図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す画素の構成の一部を説明する分解立
体図である。また、図１０（Ｃ）は画素の構成の一部を説明する、図１０（Ａ）に示す切
断線Ｙ１－Ｙ２における断面図である。図１０（Ｄ）は図１０（Ａ）に示す画素を説明す
る上面図である。

【0171】

図１１は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１１（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２における画素の断面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（
Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0172】

図１２は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１２（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１２（
Ｂ）は図１２（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0173】

図１３は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１３（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１３（
Ｂ）は図１３（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0174】

図１４は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１４（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１４（
Ｂ）は図１４（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0175】

図１５は本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１５（Ａ）は表示装
置の上面図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）に示す表示装置の画素の一部を説明する
上面図である。図１５（Ｃ）は図１５（Ａ）に示す表示装置の断面の構成を説明する模式
図である。

【0176】

図１６及び図１７は表示装置の構成を説明する断面図である。図１６（Ａ）は図１５（
Ａ）の切断線Ｘ１－Ｘ２、切断線Ｘ３－Ｘ４、図１５（Ｂ）の切断線Ｘ５－Ｘ６における
断面図であり、図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）はいずれも図１６（Ａ）の一部を説明する
図である。

【0177】

図１７は図１５（Ｂ）の切断線Ｘ７－Ｘ８、図１５（Ａ）の切断線Ｘ９－Ｘ１０におけ
る断面図を説明する図である。

【0178】

図１８は図１５（Ａ）に示す表示装置に用いることができる画素の一部を説明する下面
図である。

【0179】

図１９は本発明の一態様の表示装置が備える画素回路の構成を説明する回路図である。

【0180】

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

【0181】

＜表示装置の構成例１．＞
本実施の形態で説明する表示装置７００は、画素７０２（ｉ，ｊ）を有する（図１５（
Ａ）参照）。

【0182】

《画素の構成例１．》
画素７０２（ｉ，ｊ）は、機能層５２０、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）及び第２の表
示素子５５０（ｉ，ｊ）を備える（図１５（Ａ）参照）。

【0183】

機能層５２０は画素回路５３０（ｉ，ｊ）を含み、機能層５２０は第１の表示素子７５
０（ｉ，ｊ）及び第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域を備える。

【0184】

画素回路５３０（ｉ，ｊ）は第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）及び第２の表示素子５５
０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。

【0185】

《第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の構成例１．》
第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）は、第１の電極７５１（ｉ，ｊ）、第２の電極７５２、
液晶材料を含む層７５３及び反射膜７５１Ｂを備える（図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）参
照）。また、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）は、反射膜７５１Ｂが反射する光の強度を
制御する機能を備える。

【0186】

第２の電極７５２は、液晶材料を含む層７５３の厚さ方向と交差する方向の電界を、第
１の電極７５１（ｉ，ｊ）との間に形成するように配置される（図１０（Ｂ）及び図１１
（Ａ）参照）。例えば、櫛歯状の形状を第２の電極７５２に用いることができる。これに
より、液晶材料を含む層７５３の厚さ方向と交差する方向の電界を、第１の電極７５１（
ｉ，ｊ）との間に形成することができる。又は、例えば、ＶＡ－ＩＰＳモードで動作する
表示素子を第１の表示素子に用いることができる。

【0187】

なお、櫛歯状の形状を備える第２の電極７５２が行列状に配設された外観を図２２（Ｂ
）に示す。

【0188】

反射膜７５１Ｂは、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が射出する光を遮らない形状を備
える。例えば、光を遮らない領域７５１Ｈを備える形状を反射膜７５１Ｂに用いることが
できる。

【0189】

《第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の構成例１．》
第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は光を射出する機能を備え、第２の表示素子５５０（ｉ
，ｊ）は第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を視認できる範囲の一部において
、第２の表示素子を用いた表示を視認できるように配設される（図１１（Ａ）参照）。

【0190】

これにより、第１の表示素子を用いて、反射膜が反射する光の強度を制御して、表示を
することができる。又は、第２の表示素子を用いて、第１の表示素子を用いた表示を補う
ことができる。その結果、利便性又は信頼性に優れた新規な表示装置を提供することがで
きる。

【0191】

《画素の構成例２．》
また、本実施の形態で説明する表示装置７００は、画素７０２（ｉ，ｊ）が光学素子５６
０及び被覆膜５６５を備える。

【0192】

《光学素子の構成例１．》
光学素子５６０は透光性を備え、光学素子５６０は第１の領域５６０Ａ、第２の領域５６
０Ｂ及び第３の領域５６０Ｃを備える（図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）及び図１１（Ｂ）参
照）。

【0193】

第１の領域５６０Ａは光を供給される領域を含む。例えば、第１の領域５６０Ａは第２
の表示素子５５０（ｉ，ｊ）から光を供給される。

【0194】

第２の領域５６０Ｂは被覆膜５６５と接する領域を含む。

【0195】

第３の領域５６０Ｃは光の一部を射出する機能を備え、第３の領域は第１の領域５６０
Ａの光を供給される領域の面積以下の面積を備える。

【0196】

《被覆膜の構成例》
被覆膜５６５は光に対する反射性を備え、被覆膜５６５は光の一部を反射して第３の領域
５６０Ｃに供給する機能を備える。例えば、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が射出する
光を第３の領域５６０Ｃに向けて反射することができる。具体的には、実線の矢印で図示
するように、第１の領域５６０Ａから光学素子５６０に入射した光の一部は、第２の領域
５６０Ｂに接する被覆膜５６５によって反射され、第３の領域５６０Ｃから射出すること
ができる（図１１（Ｂ）参照）。

【0197】

《第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の構成例２．》
反射膜７５１Ｂは、第３の領域５６０Ｃが射出する光を遮らない形状を備える。

【0198】

これにより、第１の表示素子を用いて、反射膜が反射する光の強度を制御して、表示を
することができる。又は、第２の表示素子を用いて、第１の表示素子を用いた表示を補う
ことができる。又は、第１の領域に供給した光を、効率よく第３の領域から射出すること
ができる。又は、第１の領域に供給される光を集光して、第３の領域から射出することが
できる。例えば、第２の表示素子に発光素子を用いる場合、発光素子の面積を第３の領域
の面積より広くすることができる。又は、第３の領域より広い面積の発光素子が供給する
光を第３の領域に集光することができる。又は、第３の領域が射出する光の強度を保ちな
がら、発光素子に流す電流の密度を下げることができる。又は、発光素子の信頼性を高め
ることができる。例えば、有機ＥＬ素子又は発光ダイオードを発光素子に用いることがで
きる。その結果、利便性又は信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。

【0199】

《画素の構成例３．》
また、画素７０２（ｉ，ｊ）は、機能層５２０の一部と、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ
）と、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）と、を有する（図１５（Ｃ）参照）。

【0200】

《機能層５２０》
機能層５２０は、第１の導電層、第２の導電層、絶縁膜５０１Ｃ及び画素回路５３０（ｉ
，ｊ）を含む。また、機能層５２０は、光学素子５６０及び被覆膜５６５を含む（図１１
（Ａ）および図１６（Ａ）参照）。なお、画素回路５３０（ｉ，ｊ）は、例えばトランジ
スタＭを含む。

【0201】

機能層５２０は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）及び第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ
）の間に挟まれる領域を備える（図１６（Ｃ）参照）。第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）
及び第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域は３０μｍ未満、好ましくは１
０μｍ未満、さらに好ましくは５μｍ未満の厚さを備える。

【0202】

これにより、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に近
づけることができる。又は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を用いる表示と第２の表示
素子５５０（ｉ，ｊ）を用いる表示との間に生じる視差を少なくすることができる。又は
、隣接する画素、例えば、画素７０２（ｉ，ｊ＋１）を用いる表示が、第２の表示素子５
５０（ｉ，ｊ）を用いる表示によって乱されにくくすることができる。又は、隣接する画
素、例えば、画素７０２（ｉ，ｊ＋１）を用いる表示色と、第２の表示素子５５０（ｉ，
ｊ）を用いる表示色の混合が起こりにくくすることができる。又は、第２の表示素子５５
０（ｉ，ｊ）が射出する光の減衰を抑制することができる。又は、表示装置の重量を軽く
することができる。又は、表示装置の厚さを薄くすることができる。又は、表示装置を曲
げやすくすることができる。

【0203】

また、機能層５２０は、絶縁膜５２８、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂ、絶縁膜５１
８及び絶縁膜５１６を含む。

【0204】

《画素回路》
画素回路５３０（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）及び第２の表示素子５５
０（ｉ，ｊ）を駆動する機能を備える（図１９参照）。

【0205】

これにより、例えば同一の工程を用いて形成することができる画素回路を用いて、第１
の表示素子と、第１の表示素子とは異なる方法を用いて表示をする第２の表示素子と、を
駆動することができる。具体的には、反射型の表示素子を第１の表示素子に用いて、消費
電力を低減することができる。又は、外光が明るい環境下において高いコントラストで画
像を良好に表示することができる。又は、光を射出する第２の表示素子を用いて、暗い環
境下で画像を良好に表示することができる。又は、絶縁膜を用いて、第１の表示素子及び
第２の表示素子の間又は第１の表示素子及び画素回路の間における不純物の拡散を抑制す
ることができる。その結果、利便性又は信頼性に優れた新規な表示装置を提供することが
できる。

【0206】

スイッチ、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、インダクタ又は容量素子等を画素回
路５３０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

【0207】

例えば、単数又は複数のトランジスタをスイッチに用いることができる。又は、並列に
接続された複数のトランジスタ、直列に接続された複数のトランジスタ、直列と並列が組
み合わされて接続された複数のトランジスタを、一のスイッチに用いることができる。

【0208】

例えば、画素回路５３０（ｉ，ｊ）は、信号線Ｓ１（ｊ）、信号線Ｓ２（ｊ）、走査線
Ｇ１（ｉ）、走査線Ｇ２（ｉ）、配線ＣＳＣＯＭ及び配線ＡＮＯと電気的に接続される（
図１９参照）。なお、導電層５１２Ａは、図示しないが信号線Ｓ１（ｊ）と電気的に接続
される。

【0209】

画素回路５３０（ｉ，ｊ）は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１１を含む（図１９参照）
。

【0210】

画素回路５３０（ｉ，ｊ）は、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ及び容量素子Ｃ１２を
含む。

【0211】

例えば、走査線Ｇ１（ｉ）と電気的に接続されるゲート電極と、信号線Ｓ１（ｊ）と電
気的に接続される第１の電極と、を有するトランジスタを、スイッチＳＷ１に用いること
ができる。

【0212】

容量素子Ｃ１１は、スイッチＳＷ１に用いるトランジスタの第２の電極と電気的に接続
される第１の電極と、配線ＣＳＣＯＭと電気的に接続される第２の電極と、を有する。

【0213】

例えば、走査線Ｇ２（ｉ）と電気的に接続されるゲート電極と、信号線Ｓ２（ｊ）と電
気的に接続される第１の電極と、を有するトランジスタを、スイッチＳＷ２に用いること
ができる。

【0214】

トランジスタＭは、スイッチＳＷ２に用いるトランジスタの第２の電極と電気的に接続
されるゲート電極と、配線ＡＮＯと電気的に接続される第１の電極と、を有する。

【0215】

なお、半導体膜をゲート電極との間に挟むように設けられた導電層を備えるトランジス
タを、トランジスタＭに用いることができる。例えば、トランジスタＭのゲート電極と同
じ電位を供給することができる配線と電気的に接続される導電層を当該導電層に用いるこ
とができる。

【0216】

容量素子Ｃ１２は、スイッチＳＷ２に用いるトランジスタの第２の電極と電気的に接続
される第１の電極と、トランジスタＭの第１の電極と電気的に接続される第２の電極と、
を有する。

【0217】

なお、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の第１の電極を、スイッチＳＷ１に用いるトラ
ンジスタの第２の電極と電気的に接続する。また、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の第
２の電極７５２を、配線ＶＣＯＭ１と電気的に接続する。これにより、第１の表示素子７
５０を駆動することができる。

【0218】

また、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の電極５５１（ｉ，ｊ）をトランジスタＭの第
２の電極と電気的に接続し、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の電極５５２を導電層ＶＣ
ＯＭ２と電気的に接続する。これにより、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）を駆動するこ
とができる。

【0219】

《絶縁膜５０１Ｃ》
絶縁膜５０１Ｃは、第１の導電層及び第２の導電層の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜５
０１Ｃは開口部５９１Ａを備える（図１７参照）。

【0220】

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

【0221】

《第２の導電層》
第２の導電層は、第１の導電層と重なる領域を備える。第２の導電層は、開口部５９１Ａ
において第１の導電層と電気的に接続される。例えば、導電層５１２Ｂを第２の導電層に
用いることができる。

【0222】

ところで、絶縁膜５０１Ｃに設けられた開口部５９１Ａにおいて第２の導電層と電気的
に接続される第１の導電層を、貫通電極ということができる。

【0223】

第２の導電層は、画素回路５３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。例えば、画素回路
５３０（ｉ，ｊ）のスイッチＳＷ１に用いるトランジスタのソース電極又はドレイン電極
として機能する導電層を、第２の導電層に用いることができる。

【0224】

《第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の構成例２．》
また、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は、画素回路５３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続さ
れる（図１６（Ａ）及び図１９参照）。第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は、機能層５２
０に向けて光を射出する機能を備える。第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は、例えば、絶
縁膜５０１Ｃまたは絶縁膜５０１Ｃに設けられた開口に向けて光を射出する機能を備える
。

【0225】

第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を
視認できる範囲の一部において当該第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を視認
できるように配設される。例えば、外光を反射する強度を制御して画像情報を表示する第
１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印を用いて図中
に示す（図１７参照）。また、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を用いた表示を視認でき
る範囲の一部に第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が光を射出する方向を、実線の矢印を用
いて図中に示す（図１６（Ａ）参照）。

【0226】

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

【0227】

例えば、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）は、電極５５１（ｉ，ｊ）と、電極５５２と
、発光性の材料を含む層５５３（ｊ）と、を備える（図１６（Ａ）参照）。

【0228】

電極５５２は、電極５５１（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。

【0229】

発光性の材料を含む層５５３（ｊ）は、電極５５１（ｉ，ｊ）及び電極５５２の間に挟
まれる領域を備える。

【0230】

電極５５１（ｉ，ｊ）は、接続部５２２において、画素回路５３０（ｉ，ｊ）と電気的
に接続される。なお、電極５５２は、導電層ＶＣＯＭ２と電気的に接続される（図１６（
Ａ）および図１９参照）。

【0231】

《絶縁膜５２１、絶縁膜５２８、絶縁膜５１８、絶縁膜５１６等》
絶縁膜５２１は、画素回路５３０（ｉ，ｊ）及び第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の間に
挟まれる領域を備える。

【0232】

例えば、積層膜を絶縁膜５２１に用いることができる。例えば、絶縁膜５２１Ａ、絶縁
膜５２１Ｂ及び絶縁膜５２１Ｃの積層膜を絶縁膜５２１に用いることができる。

【0233】

絶縁膜５２８は、絶縁膜５２１及び基板５７０の間に挟まれる領域を備え、第２の表示
素子５５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に開口部を備える。電極５５１（ｉ，ｊ）の周縁に沿
って形成される絶縁膜５２８は、電極５５１（ｉ，ｊ）及び電極５５２の短絡を防止する
。

【0234】

なお、単層の膜又は積層膜を絶縁膜５１８に用いることができる。例えば、絶縁膜５１
８Ａ及び絶縁膜５１８Ｂを絶縁膜５１８に用いることができる。又は、例えば、絶縁膜５
１８Ａ１及び絶縁膜５１８Ａ２を絶縁膜５１８に用いることができる。

【0235】

絶縁膜５１８は、絶縁膜５２１及び画素回路５３０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域を備
える。

【0236】

絶縁膜５１６は、絶縁膜５１８及び画素回路５３０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域を備
える。

【0237】

また、表示装置７００は、絶縁膜５０１Ｂを有することができる。絶縁膜５０１Ｂは、
開口部５９２Ｂを備える（図１６（Ａ）参照）。

【0238】

開口部５９２Ｂは、導電層５１１Ｂと重なる領域を備える。

【0239】

＜表示装置の構成例２．＞
また、本実施の形態で説明する表示装置７００は、表示領域２３１を有する（図１５参
照）。

【0240】

《表示領域２３１》
表示領域２３１は、詳細には図示しないが一群の複数の画素７０２（ｉ，１）乃至画素７
０２（ｉ，ｎ）と、他の一群の複数の画素７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）と
、走査線Ｇ１（ｉ）と、信号線Ｓ１（ｊ）と、を有する。一例として図１５には、画素７
０２（ｉ，ｊ）を示している。また、走査線Ｇ２（ｉ）と、配線ＣＳＣＯＭと、配線ＡＮ
Ｏと、信号線Ｓ２（ｊ）と、を有する（図１５および図１９参照）。なお、ｉは１以上ｍ
以下の整数であり、ｊは１以上ｎ以下の整数であり、ｍ及びｎは１以上の整数である。

【0241】

一群の複数の画素７０２（ｉ，１）乃至画素７０２（ｉ，ｎ）は画素７０２（ｉ，ｊ）
を含み、一群の複数の画素７０２（ｉ，１）乃至画素７０２（ｉ，ｎ）は行方向（図中に
矢印Ｒ１で示す方向）に配設される。

【0242】

他の一群の複数の画素７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）は画素７０２（ｉ，
ｊ）を含み、他の一群の複数の画素７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）は行方向
と交差する列方向（図中に矢印Ｃ１で示す方向）に配設される。

【0243】

走査線Ｇ１（ｉ）及び走査線Ｇ２（ｉ）は、行方向に配設される一群の複数の画素７０
２（ｉ，１）乃至画素７０２（ｉ，ｎ）と電気的に接続される。

【0244】

信号線Ｓ１（ｊ）及び信号線Ｓ２（ｊ）は、列方向に配設される他の一群の複数の画素
７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）と電気的に接続される。

【0245】

＜表示装置の構成例３．＞
本実施の形態で説明する表示装置７００は、色相が異なる色を表示する機能を備える複
数の画素を備えることができる。又は、色相が異なる色を表示することができる複数の画
素を用いて、それぞれの画素では表示できない色相の色を、加法混色により表示すること
ができる。

【0246】

なお、色相が異なる色を表示することができる複数の画素を混色に用いる場合において
、それぞれの画素を副画素と言い換えることができる。また、複数の副画素を一組にして
、画素と言い換えることができる。具体的には、画素７０２（ｉ，ｊ）を副画素と言い換
えることができ、画素７０２（ｉ，ｊ）、画素７０２（ｉ，ｊ＋１）及び画素７０２（ｉ
，ｊ＋２）を一組にして、画素７０３（ｉ，ｋ）と言い換えることができる（図２２（Ａ
）参照）。

【0247】

例えば、青色を表示する副画素、緑色を表示する副画素及び赤色を表示する副画素を一
組にして、画素７０３（ｉ，ｋ）に用いることができる。

【0248】

また、例えば、シアンを表示する副画素、マゼンタを表示する副画素及びイエローを表
示する副画素を一組にして、画素７０３（ｉ，ｋ）に用いることができる。

【0249】

また、例えば、白色を表示する副画素等を上記の一組に加えて、画素に用いることがで
きる。

【0250】

また、例えば、シアンを表示する第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と青色を表示する第
２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）を備える副画素、イエローを表示する第１の表示素子７５
０（ｉ，ｊ＋１）と緑色を表示する第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ＋１）を備える副画素
及びマゼンタを表示する第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ＋２）と赤色を表示する第２の表
示素子５５０（ｉ，ｊ＋２）を備える副画素を一組にして、画素７０３（ｉ，ｋ）に用い
ることができる。これにより、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）乃至第１の表示素子７５
０（ｉ，ｊ＋２）を用いる表示を、明るくすることができる。又は、第２の表示素子５５
０（ｉ，ｊ）乃至第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ＋２）を用いる表示を、鮮やかにするこ
とができる。

【0251】

＜表示装置の構成例４．＞
また、本実施の形態で説明する表示装置７００は、駆動回路ＧＤ又は駆動回路ＳＤを備
えることができる（図１５（Ａ）参照）。

【0252】

《駆動回路ＧＤ》
駆動回路ＧＤは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。

【0253】

一例を挙げれば、制御情報に基づいて、３０Ｈｚ以上、好ましくは６０Ｈｚ以上の頻度
で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、動画像をなめらかに表示
することができる。

【0254】

例えば、制御情報に基づいて、３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一
分に一回未満の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、フリ
ッカーが抑制された状態で静止画像を表示することができる。

【0255】

また、表示装置は、複数の駆動回路を有することができる。例えば、表示装置７００Ｂ
は、駆動回路ＧＤＡ及び駆動回路ＧＤＢを有する（図１５参照）。

【0256】

また、例えば、複数の駆動回路を備える場合、駆動回路ＧＤＡが選択信号を供給する頻
度と、駆動回路ＧＤＢが選択信号を供給する頻度とを、異ならせることができる。具体的
には、静止画像を表示する一の領域に選択信号を供給する頻度より高い頻度で、動画像を
表示する他の領域に選択信号を供給することができる。これにより、一の領域にフリッカ
ーが抑制された状態で静止画像を表示し、他の領域に滑らかに動画像を表示することがで
きる。

【0257】

《駆動回路ＳＤ》
駆動回路ＳＤは、図示しないが駆動回路ＳＤ１と、駆動回路ＳＤ２と、を有する。駆動回
路ＳＤ１は、情報Ｖ１１に基づいて画像信号を供給する機能を有し、駆動回路ＳＤ２は、
情報Ｖ１２に基づいて画像信号を供給する機能を有する（図１５参照）。

【0258】

駆動回路ＳＤ１又は駆動回路ＳＤ２は、画像信号を生成する機能と、当該画像信号を一
の表示素子と電気的に接続される画素回路に供給する機能を備える。具体的には、極性が
反転する信号を生成する機能を備える。これにより、例えば、液晶表示素子を駆動するこ
とができる。

【0259】

例えば、シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路ＳＤに用いることができ
る。

【0260】

例えば、駆動回路ＳＤ１及び駆動回路ＳＤ２が集積された集積回路を、駆動回路ＳＤに
用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を駆動回路ＳＤ
に用いることができる。

【0261】

例えば、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）法又はＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉ
ｌｍ）法を用いて、集積回路を端子に実装することができる。具体的には、異方性導電層
を用いて、集積回路を端子に実装することができる。

【0262】

＜表示装置の構成例５．＞
また、本実施の形態で説明する表示装置７００は、機能層７２０、端子５１９Ｂ、基板
５７０、基板７７０、接合層５０５、封止材７０５、構造体ＫＢ１、機能膜７７０Ｐ、機
能膜７７０Ｄ等を備える（図１６（Ａ）又は図１７参照）。

【0263】

《機能層７２０》
また、本実施の形態で説明する表示装置は、機能層７２０を有する。機能層７２０は、基
板７７０及び絶縁膜５０１Ｃの間に挟まれる領域を備える。機能層７２０は、遮光膜ＢＭ
と、絶縁膜７７１と、着色膜ＣＦ１と、を有する（図１６（Ａ）又は図１７参照）。

【0264】

遮光膜ＢＭは、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域に開口部を備える。

【0265】

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

【0266】

絶縁膜７７１は、着色膜ＣＦ１と液晶材料を含む層７５３の間に挟まれる領域又は遮光
膜ＢＭと液晶材料を含む層７５３の間に挟まれる領域を備える。これにより、着色膜ＣＦ
１の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。又は、遮光膜ＢＭ又は着色膜ＣＦ１等
から液晶材料を含む層７５３への不純物の拡散を、抑制することができる。

【0267】

単層又は積層膜を絶縁膜７７１に用いることができる。例えば、絶縁膜７７１Ａ及び絶
縁膜７７１Ｂを絶縁膜７７１に用いることができる。

【0268】

《端子５１９Ｂ》
また、本実施の形態で説明する表示装置は、端子５１９Ｂを有する（図１６（Ａ）参照）
。

【0269】

端子５１９Ｂは、導電層５１１Ｂを備える。端子５１９Ｂは、例えば、信号線Ｓ１（ｊ
）と電気的に接続される。

【0270】

《基板５７０、基板７７０》
また、本実施の形態で説明する表示装置は、基板５７０と、基板７７０と、を有する。

【0271】

基板７７０は、基板５７０と重なる領域を備える。基板７７０は、基板５７０との間に
機能層５２０を挟む領域を備える。

【0272】

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

【0273】

《接合層５０５、封止材７０５、構造体ＫＢ１》
また、本実施の形態で説明する表示装置は、接合層５０５と、封止材７０５と、構造体Ｋ
Ｂ１と、を有する。

【0274】

接合層５０５は、機能層５２０及び基板５７０の間に挟まれる領域を備え、機能層５２
０及び基板５７０を貼り合せる機能を備える。

【0275】

封止材７０５は、機能層５２０及び基板７７０の間に挟まれる領域を備え、機能層５２
０及び基板７７０を貼り合わせる機能を備える。

【0276】

構造体ＫＢ１は、機能層５２０及び基板７７０の間に所定の間隙を設ける機能を備える
。

【0277】

《機能膜７７０ＰＡ、機能膜７７０ＰＢ、機能膜７７０Ｄ等》
また、本実施の形態で説明する表示装置は、機能膜７７０ＰＡと、機能膜７７０ＰＢと、
機能膜７７０Ｄと、を有する。

【0278】

機能膜７７０ＰＡ及び機能膜７７０ＰＢは、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる
領域を備える。

【0279】

機能膜７７０Ｄは、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。機能膜７
７０Ｄは、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）との間に基板７７０を挟むように配設される
。これにより、例えば、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）が反射する光を拡散することが
できる。

【0280】

＜構成要素の例＞
表示装置７００は、基板５７０、基板７７０、構造体ＫＢ１、封止材７０５又は接合層
５０５を有する。

【0281】

また、表示装置７００は、機能層５２０、光学素子５６０、被覆膜５６５、絶縁膜５２
１又は絶縁膜５２８を有する。

【0282】

また、表示装置７００は、信号線Ｓ１（ｊ）、信号線Ｓ２（ｊ）、走査線Ｇ１（ｉ）、
走査線Ｇ２（ｉ）、配線ＣＳＣＯＭ又は配線ＡＮＯを有する。

【0283】

また、表示装置７００は、第１の導電層又は第２の導電層を有する。

【0284】

また、表示装置７００は、端子５１９Ｂ又は導電層５１１Ｂを有する。

【0285】

また、表示装置７００は、画素回路５３０（ｉ，ｊ）又はスイッチＳＷ１を有する。

【0286】

また、表示装置７００は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）、第１の電極７５１（ｉ，
ｊ）、反射膜、開口部、液晶材料を含む層７５３又は第２の電極７５２を有する。

【0287】

また、表示装置７００は、配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２、着色膜ＣＦ１、遮光膜ＢＭ、
絶縁膜７７１、機能膜７７０Ｐ又は機能膜７７０Ｄを有する。

【0288】

また、表示装置７００は、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）、電極５５１（ｉ，ｊ）、
電極５５２又は発光性の材料を含む層５５３（ｊ）を有する。

【0289】

また、表示装置７００は、絶縁膜５０１Ｂ又は絶縁膜５０１Ｃを有する。

【0290】

また、表示装置７００は、駆動回路ＧＤ又は駆動回路ＳＤを有する。

【0291】

《基板５７０》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板５７０等に用いることが
できる。例えば、厚さ０．７ｍｍ以下厚さ０．１ｍｍ以上の材料を基板５７０に用いるこ
とができる。具体的には、厚さ０．１ｍｍ程度まで研磨した材料を用いることができる。

【0292】

例えば、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２０
０ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８０
０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の面積が大きなガラス基板を基
板５７０等に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる
。

【0293】

有機材料、無機材料又は有機材料と無機材料等の複合材料等を基板５７０等に用いるこ
とができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板５７０等に用いる
ことができる。

【0294】

具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、
アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス、石英又はサファイア等を、基板５７
０等に用いることができる。具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜又は無機酸窒化物
膜等を、基板５７０等に用いることができる。例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜
、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を、基板５７０等に用いることができる。
ステンレス・スチール又はアルミニウム等を、基板５７０等に用いることができる。

【0295】

例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリ
コンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を基板５７０等に用いることがで
きる。これにより、半導体素子を基板５７０等に形成することができる。

【0296】

例えば、樹脂、樹脂フィルム又はプラスチック等の有機材料を基板５７０等に用いるこ
とができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リカーボネート又はアクリル樹脂等の樹脂フィルム又は樹脂板を、基板５７０等に用いる
ことができる。

【0297】

例えば、金属板、薄板状のガラス板又は無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせ
た複合材料を基板５７０等に用いることができる。例えば、繊維状又は粒子状の金属、ガ
ラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板５７０等に用いるこ
とができる。例えば、繊維状又は粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した
複合材料を、基板５７０等に用いることができる。

【0298】

また、単層の材料又は複数の層が積層された材料を、基板５７０等に用いることができ
る。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基
板５７０等に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散
を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層又は酸化窒化シリコン層等から選ばれた一又は複
数の膜が積層された材料を、基板５７０等に用いることができる。又は、樹脂と樹脂を透
過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜等が
積層された材料を、基板５７０等に用いることができる。

【0299】

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネ
ート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板又は積層材料等を基板５７０等に用
いることができる。

【0300】

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、
ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシ
リコーン等のシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板５７０等に用いることができ
る。

【0301】

具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（Ｐ
ＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）又はアクリル等を基板５７０等に用いること
ができる。又は、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（
ＣＯＣ）等を用いることができる。

【0302】

また、紙又は木材などを基板５７０等に用いることができる。

【0303】

例えば、可撓性を有する基板を基板５７０等に用いることができる。

【0304】

なお、トランジスタ又は容量素子等を基板に直接形成する方法を用いることができる。
また、例えば作製工程中に加わる熱に耐熱性を有する工程用の基板にトランジスタ又は容
量素子等を形成し、形成されたトランジスタ又は容量素子等を基板５７０等に転置する方
法を用いることができる。これにより、例えば可撓性を有する基板にトランジスタ又は容
量素子等を形成できる。

【0305】

《基板７７０》
例えば、基板５７０に用いることができる材料を基板７７０に用いることができる。例え
ば、基板５７０に用いることができる材料から選択された透光性を備える材料を、基板７
７０に用いることができる。又は、片側の表面に、例えば１μｍ以下の反射防止膜が形成
された材料を基板７７０に用いることができる。具体的には、誘電体を３層以上、好まし
くは５層以上、より好ましくは１５層以上積層した材料を基板７７０に用いることができ
る。これにより、反射率を０．５％以下好ましくは０．０８％以下に抑制することができ
る。又は、基板５７０に用いることができる材料から選択された複屈折が抑制された材料
を、基板７７０に用いることができる。

【0306】

例えば、アルミノ珪酸ガラス、強化ガラス、化学強化ガラス又はサファイア等を、表示
装置の使用者に近い側に配置される基板７７０に好適に用いることができる。これにより
、使用に伴う表示装置の破損や傷付きを防止することができる。

【0307】

例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ
）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂フィルムを、基板７７０に好適に用いる
ことができる。これにより、重量を低減することができる。又は、例えば、落下に伴う破
損等の発生頻度を低減することができる。

【0308】

また、例えば、厚さ０．７ｍｍ以下厚さ０．１ｍｍ以上の材料を基板７７０に用いるこ
とができる。具体的には、厚さを薄くするために研磨した基板を用いることができる。こ
れにより、機能膜７７０Ｄを第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に近づけて配置することが
できる。その結果、画像のボケを低減し、画像を鮮明に表示することができる。

【0309】

《構造体ＫＢ１》
例えば、有機材料、無機材料又は有機材料と無機材料の複合材料を構造体ＫＢ１等に用い
ることができる。これにより、所定の間隔を、構造体ＫＢ１等を挟む構成の間に設けるこ
とができる。

【0310】

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

【0311】

《封止材７０５》
無機材料、有機材料又は無機材料と有機材料の複合材料等を封止材７０５等に用いること
ができる。

【0312】

例えば、熱溶融性の樹脂又は硬化性の樹脂等の有機材料を、封止材７０５等に用いるこ
とができる。

【0313】

例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤又は／及び嫌気型接着剤
等の有機材料を封止材７０５等に用いることができる。

【0314】

具体的には、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）樹脂等を含む接着剤を封止材７０５等
に用いることができる。

【0315】

《接合層５０５》
例えば、封止材７０５に用いることができる材料を接合層５０５に用いることができる。

【0316】

《絶縁膜５２１》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料又は無機材料と有機材料を含む絶縁性の複
合材料を、絶縁膜５２１等に用いることができる。

【0317】

具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜又は無機酸化窒化物膜等又はこれらから選ば
れた複数を積層した積層材料を、絶縁膜５２１等に用いることができる。例えば、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等又はこれらから
選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜５２１等に用いることができる。

【0318】

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネ
ート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等又はこれらから選択された複数の樹脂の積
層材料もしくは複合材料などを絶縁膜５２１等に用いることができる。また、感光性を有
する材料を用いて形成してもよい。

【0319】

これにより、例えば絶縁膜５２１と重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化する
ことができる。

【0320】

《光学素子５６０》
光学素子５６０は光軸Ｚを備える（図１０（Ｃ）参照）。光軸Ｚは第１の領域５６０Ａの
可視光が供給される領域の中心及び第３の領域５６０Ｃの中心を通る。また、第２の領域
５６０Ｂは、光軸Ｚと直交する平面に対し４５°以上の傾きθ、好ましくは７５°以上８
５°以下の傾きθを有する傾斜部を備える。例えば、図示されている第２の領域５６０Ｂ
は光軸Ｚと直交する平面に対し約６０°の傾きを全体に備える。

【0321】

また、第２の領域５６０Ｂは、当該傾斜部を第１の領域５６０Ａの可視光を供給される
領域の端から０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の範囲に備える。なお、第１の領域５６０
Ａに第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が接する場合、第１の領域５６０Ａの可視光が供給
される領域は、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の可視光を供給することができる領域の
面積と等しい。例えば、図示されている第２の領域５６０Ｂの傾斜部は、第１の領域５６
０Ａの可視光を供給される領域の端から距離ｄにある。

【0322】

また、第１の領域５６０Ａの可視光が供給される領域は、画素７０２（ｉ，ｊ）の面積
の１０％より大きい面積を備える（図１０（Ｄ）参照）。

【0323】

第３の領域５６０Ｃは、画素７０２（ｉ，ｊ）の面積の１０％以下の面積を備える。

【0324】

反射膜７５１Ｂは、画素７０２（ｉ，ｊ）の面積の７０％以上の面積を備える。

【0325】

第１の領域５６０Ａの可視光が供給される領域の面積及び反射膜７５１Ｂの面積の和は
、画素７０２（ｉ，ｊ）の面積より大きい。

【0326】

例えば、横２７μｍ縦８１μｍの矩形の画素は、２１８７μｍ^２の面積を備える。第１
の領域５６０Ａの３２４μｍ^２の面積に可視光を供給する。また、第３の領域５６０Ｃは
８１μｍ^２の面積を備え、反射膜７５１Ｂは１８９４μｍ^２の面積を備える。

【0327】

この構成において、第１の領域５６０Ａの可視光が供給される領域の面積は、画素の面
積の約１４．８％に相当する。

【0328】

反射膜７５１Ｂの面積は、画素の面積の約８６．６％に相当する。

【0329】

第１の領域５６０Ａの可視光が供給される領域の面積及び反射膜７５１Ｂの面積の和は
、２２１８μｍ^２である。

【0330】

これにより、第２の領域は、第１の領域にさまざまな角度で入射する光を集光すること
ができる。その結果、利便性又は信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる
。

【0331】

なお、複数の材料を光学素子５６０に用いることができる。例えば、屈折率の差が０．
２以下の範囲になるように選択された複数の材料を光学素子５６０に用いることができる
。これにより、光学素子の内部における反射又は散乱を抑制することができる。又は、光
の損失を抑制することができる。

【0332】

また、さまざまな形状を光学素子５６０に用いることができる。例えば、円又は多角形
を光学素子５６０の光軸と直交する切断面の形状に用いることができる。又は、平面又は
曲面を光学素子５６０の第２の領域５６０Ｂに用いることができる。

【0333】

例えば、光軸と直交する切断面の形状に四角形を用いた光学素子５６０の光軸に沿った
断面図を図２３（Ａ－１）、図２３（Ｂ－１）又は図２３（Ｃ－１）に示す。また、その
斜視図を図２３（Ａ－２）、図２３（Ｂ－２）又は図２３（Ｃ－２）に示す。

【0334】

例えば、光軸と直交する切断面の形状に円形を用いた光学素子５６０の光軸に沿った断
面図を図２３（Ｄ－１）、図２３（Ｅ－１）又は図２３（Ｆ－１）に示す。また、その斜
視図を図２３（Ｄ－２）、図２３（Ｅ－２）又は図２３（Ｆ－２）に示す。

【0335】

《被覆膜５６５》
単層の膜又は積層膜を被覆膜５６５に用いることができる。例えば、透光性を備える膜及
び反射性を備える膜を積層した材料を被覆膜５６５に用いることができる。

【0336】

例えば、酸化物膜、フッ化物膜、硫化物膜等の無機材料が透光性を備える膜として用い
ることができる。

【0337】

例えば、金属が反射性を備える膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を
被覆膜５６５に用いることができる。例えば、銀及びパラジウム等を含む材料又は銀及び
銅等を含む材料を反射膜に用いることができる。また、誘電体の多層膜が反射性を備える
膜として用いることができる。

【0338】

《絶縁膜５２８》
例えば、絶縁膜５２１に用いることができる材料を絶縁膜５２８等に用いることができる
。具体的には、厚さ１μｍのポリイミドを含む膜を絶縁膜５２８に用いることができる。

【0339】

《絶縁膜５０１Ｂ》
例えば、絶縁膜５２１に用いることができる材料を絶縁膜５０１Ｂに用いることができる
。また、例えば、水素を供給する機能を備える材料を絶縁膜５０１Ｂに用いることができ
る。

【0340】

具体的には、シリコン及び酸素を含む材料と、シリコン及び窒素を含む材料と、を積層
した材料を、絶縁膜５０１Ｂに用いることができる。例えば、加熱等により水素を放出し
、放出した水素を他の構成に供給する機能を備える材料を、絶縁膜５０１Ｂに用いること
ができる。具体的には、作製工程中に取り込まれた水素を加熱等により放出し、他の構成
に供給する機能を備える材料を絶縁膜５０１Ｂに用いることができる。

【0341】

例えば、原料ガスにシラン等を用いる化学気相成長法により形成されたシリコン及び酸
素を含む膜を、絶縁膜５０１Ｂに用いることができる。

【0342】

具体的には、シリコン及び酸素を含む厚さ２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の材料と、シ
リコン及び窒素を含む厚さ２００ｎｍ程度の材料と、を積層した材料を絶縁膜５０１Ｂに
用いることができる。

【0343】

《絶縁膜５０１Ｃ》
例えば、絶縁膜５２１に用いることができる材料を絶縁膜５０１Ｃに用いることができる
。具体的には、シリコン及び酸素を含む材料を絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。こ
れにより、画素回路又は第２の表示素子等への不純物の拡散を抑制することができる。

【0344】

例えば、シリコン、酸素及び窒素を含む厚さ２００ｎｍの膜を絶縁膜５０１Ｃに用いる
ことができる。

【0345】

《配線、端子、導電層》
導電性を備える材料を配線等に用いることができる。具体的には、導電性を備える材料を
、信号線Ｓ１（ｊ）、信号線Ｓ２（ｊ）、走査線Ｇ１（ｉ）、走査線Ｇ２（ｉ）、配線Ｃ
ＳＣＯＭ、配線ＡＮＯ、端子５１９Ｂ又は導電層５１１Ｂ等に用いることができる。

【0346】

例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属又は導電性セラミックスなどを配線等
に用いることができる。

【0347】

具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデ
ン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム又はマンガンから選ばれた金属
元素などを、配線等に用いることができる。又は、上述した金属元素を含む合金などを、
配線等に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用い
た微細加工に好適である。

【0348】

具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタ
ン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タ
ンタル膜又は窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、
そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造
等を配線等に用いることができる。

【0349】

具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛
、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線等に用いることができる。

【0350】

具体的には、グラフェン又はグラファイトを含む膜を配線等に用いることができる。

【0351】

例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することに
より、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える
方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。

【0352】

例えば、金属ナノワイヤーを含む膜を配線等に用いることができる。具体的には、銀を
含むナノワイヤーを用いることができる。

【0353】

具体的には、導電性高分子を配線等に用いることができる。

【0354】

なお、例えば、導電材料ＡＣＦ１を用いて、端子５１９Ｂとフレキシブルプリント基板
ＦＰＣ１を電気的に接続することができる。

【0355】

《第１の導電層、第２の導電層》
例えば、配線等に用いることができる材料を第１の導電層又は第２の導電層に用いること
ができる。

【0356】

また、第１の電極７５１（ｉ，ｊ）又は配線等を第１の導電層に用いることができる。

【0357】

また、スイッチＳＷ１に用いることができるトランジスタのソース電極又はドレイン電
極として機能する導電層５１２Ｂ又は配線等を第２の導電層に用いることができる。

【0358】

《第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）》
例えば、光の反射又は透過を制御する機能を備える表示素子を、第１の表示素子７５０（
ｉ，ｊ）に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成又はシャ
ッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子等を用いることができる
。反射型の表示素子を用いることにより、表示装置の消費電力を抑制することができる。
例えば、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウエッティング方式などを用
いる表示素子を、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体的には、
反射型の液晶表示素子を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

【0359】

例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔ
ｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎ
ｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒ
ｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉ
ｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用
いることができる。

【0360】

また、例えば垂直配向（ＶＡ）モード、具体的には、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｄｏｍａｉ
ｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖ
ｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓ
ｕｐｅｒ－Ｖｉｅｗ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用
いることができる。

【0361】

第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）は、第１電極と、第２電極と、液晶材料を含む層と、
を有する。液晶材料を含む層は、第１電極及び第２電極の間の電圧を用いて配向を制御す
ることができる液晶材料を含む。例えば、液晶材料を含む層の厚さ方向（縦方向ともいう
）、縦方向と交差する方向（横方向または斜め方向ともいう）の電界を、液晶材料の配向
を制御する電界に用いることができる。

【0362】

《液晶材料を含む層７５３》
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性
液晶、反強誘電性液晶等を、液晶材料を含む層に用いることができる。又は、コレステリ
ック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶
材料を用いることができる。又は、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。

【0363】

例えば、ネガ型の液晶材料を、液晶材料を含む層に用いることができる。

【0364】

例えば、１．０×１０^１３Ω・ｃｍ以上、好ましくは１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上、
さらに好ましくは１．０×１０^１５Ω・ｃｍ以上の抵抗率を備える液晶材料を、液晶材料
を含む層７５３に用いる。これにより、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の透過率の変動
を抑制することができる。又は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）のチラツキを抑制する
ことができる。又は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の書き換える頻度を低減すること
ができる。

【0365】

《第１の電極７５１（ｉ，ｊ）》
例えば、配線等に用いる材料を第１の電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体
的には、反射膜を第１の電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。例えば、透光性を
備える導電層と、開口部を備える反射膜と、を積層した材料を第１の電極７５１（ｉ，ｊ
）に用いることができる。

【0366】

《反射膜》
例えば、可視光を反射する材料を反射膜に用いることができる。具体的には、銀を含む材
料を反射膜に用いることができる。例えば、銀及びパラジウム等を含む材料又は銀及び銅
等を含む材料を反射膜に用いることができる。

【0367】

反射膜は、例えば、液晶材料を含む層７５３を透過してくる光を反射する。これにより
、第１の表示素子７５０を反射型の液晶素子にすることができる。また、例えば、表面に
凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざま
な方向に反射して、白色の表示をすることができる。

【0368】

例えば、第１の導電層又は第１の電極７５１（ｉ，ｊ）等を反射膜に用いることができ
る。

【0369】

例えば、液晶材料を含む層７５３との間に透光性を備える導電層７５１Ａを挟む領域を
備える膜を、反射膜７５１Ｂに用いることができる（図２０（Ａ）参照）。

【0370】

例えば、液晶材料を含む層７５３と透光性を備える導電層７５１Ｃの間に挟まれる領域
を備える膜を、反射膜７５１Ｂに用いることができる（図２０（Ｂ）参照）。

【0371】

例えば、透光性を備える導電層７５１Ａと透光性を備える導電層７５１Ｃの間に挟まれ
る領域を備える膜を、反射膜７５１Ｂに用いることができる（図２０（Ｃ）参照）。

【0372】

例えば、可視光に対し反射性を備える膜を、第１の電極７５１（ｉ，ｊ）に用いてもよ
い（図２０（Ｄ）参照）。

【0373】

反射膜は、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が射出する光を遮らない領域７５１Ｈが形
成される形状を備える（図２１（Ａ）乃至図２１（Ｃ）参照）。

【0374】

例えば、単数又は複数の開口部を備える形状を反射膜に用いることができる。具体的に
は、多角形、四角形、楕円形、円形又は十字等の形状を領域７５１Ｈに用いることができ
る。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を領域７５１Ｈに用いることがで
きる。

【0375】

反射膜の総面積に対する領域７５１Ｈの総面積の比の値が大きすぎると、第１の表示素
子７５０（ｉ，ｊ）を用いた表示が暗くなってしまう。

【0376】

また、反射膜の総面積に対する領域７５１Ｈの総面積の比の値が小さすぎると、第２の
表示素子５５０（ｉ，ｊ）を用いた表示が暗くなってしまう。又は、第２の表示素子５５
０（ｉ，ｊ）の信頼性が損なわれてしまう場合がある。

【0377】

例えば、画素７０２（ｉ，ｊ＋１）に設けられた領域７５１Ｈは、画素７０２（ｉ，ｊ
）に設けられた領域７５１Ｈを通る行方向（図中に矢印Ｒ１で示す方向）に延びる直線上
に配設されない（図２１（Ａ）参照）。又は、例えば、画素７０２（ｉ＋１，ｊ）に設け
られた領域７５１Ｈは、画素７０２（ｉ，ｊ）に設けられた領域７５１Ｈを通る、列方向
（図中に矢印Ｃ１で示す方向）に延びる直線上に配設されない（図２１（Ｂ）参照）。

【0378】

例えば、画素７０２（ｉ，ｊ＋２）に設けられた領域７５１Ｈは、画素７０２（ｉ，ｊ
）に設けられた領域７５１Ｈを通る行方向に延びる直線上に配設される（図２１（Ａ）参
照）。また、画素７０２（ｉ，ｊ＋１）に設けられた領域７５１Ｈは、画素７０２（ｉ，
ｊ）に設けられた領域７５１Ｈ及び画素７０２（ｉ，ｊ＋２）に設けられた領域７５１Ｈ
の間において当該直線と直交する直線上に配設される。

【0379】

又は、例えば、画素７０２（ｉ＋２，ｊ）に設けられた領域７５１Ｈは、画素７０２（
ｉ，ｊ）に設けられた領域７５１Ｈを通る、列方向に延びる直線上に配設される（図２１
（Ｂ）参照）。また、例えば、画素７０２（ｉ＋１，ｊ）に設けられた領域７５１Ｈは、
画素７０２（ｉ，ｊ）に設けられた領域７５１Ｈ及び画素７０２（ｉ＋２，ｊ）に設けら
れた領域７５１Ｈの間において当該直線と直交する直線上に配設される。

【0380】

このように配置された光を遮らない領域に重なるように第２の表示素子を配設すること
により、一の画素に隣接する他の画素の第２の素子を、一の画素の第２の表示素子から遠
ざけることができる。又は、一の画素に隣接する他の画素の第２の表示素子に、一の画素
の第２の表示素子が表示する色とは異なる色を表示する表示素子を配設することができる
。又は、異なる色を表示する複数の表示素子を、隣接して配設する際に生じる難易度を軽
減することができる。その結果、利便性又は信頼性に優れた新規な表示装置を提供するこ
とができる。

【0381】

又は、領域７５１Ｈが形成されるように、端部が短く切除されたような形状を反射膜に
用いることができる（図２１（Ｃ）参照）。具体的には、列方向（図中に矢印Ｃ１で示す
方向）が短くなるように端部が切除された形状を用いることができる。

【0382】

《第２の電極７５２》
例えば、配線等に用いることができる材料を、第２の電極７５２に用いることができる。
例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、透光性を備える材料を、第２
の電極７５２に用いることができる。

【0383】

例えば、導電性酸化物、光が透過する程度に薄い金属膜又は金属ナノワイヤー等を第２
の電極７５２に用いることができる。

【0384】

具体的には、インジウムを含む導電性酸化物を第２の電極７５２に用いることができる
。又は、厚さ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の金属薄膜を第２の電極７５２に用いることができ
る。また、銀を含む金属ナノワイヤーを第２の電極７５２に用いることができる。

【0385】

具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛
、ガリウムを添加した酸化亜鉛、アルミニウムを添加した酸化亜鉛などを、第２の電極７
５２に用いることができる。

【0386】

《配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜ＡＦ１又は配向膜ＡＦ２に用いることができる
。具体的には、液晶材料が所定の方向に配向するようにラビング処理された材料又は光配
向技術を用いて形成された材料を用いることができる。

【0387】

例えば、可溶性のポリイミドを含む膜を配向膜ＡＦ１又は配向膜ＡＦ２に用いることが
できる。これにより、配向膜ＡＦ１又は配向膜ＡＦ２を形成する際に必要とされる温度を
低くすることができる。その結果、配向膜ＡＦ１又は配向膜ＡＦ２を形成する際に他の構
成に与える損傷を軽減することができる。

【0388】

《着色膜ＣＦ１》
所定の色の光を透過する材料を着色膜ＣＦ１に用いることができる。これにより、着色膜
ＣＦ１を例えばカラーフィルターに用いることができる。

【0389】

例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料又は赤色の光を透過する材
料を、着色膜ＣＦ１に用いることができる。これにより、着色膜ＣＦ１を透過する光のス
ペクトルの幅を狭くすることができ、表示を鮮やかにすることができる。

【0390】

また、例えば、青色の光を吸収する材料、緑色の光を吸収する材料又は赤色の光を吸収
する材料を、着色膜ＣＦ１に用いることができる。具体的には、イエローの光を透過する
材料、マゼンタの光を透過する材料又はシアンの光を透過する材料を、着色膜ＣＦ１に用
いることができる。これにより、着色膜ＣＦ１に吸収される光のスペクトルの幅を狭くす
ることができ、表示を明るくすることができる。

【0391】

《遮光膜ＢＭ》
例えば、光の透過を抑制する材料を遮光膜ＢＭに用いることができる。これにより、遮光
膜ＢＭを例えばブラックマトリクスに用いることができる。

【0392】

具体的には、顔料又は染料を含む樹脂を遮光膜ＢＭに用いることができる。例えば、カ
ーボンブラックを分散した樹脂を遮光膜に用いることができる。

【0393】

又は、無機化合物、無機酸化物、複数の無機酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光
膜ＢＭに用いることができる。具体的には、黒色クロム膜、酸化第２銅を含む膜、塩化銅
又は塩化テルルを含む膜を遮光膜ＢＭに用いることができる。

【0394】

《絶縁膜７７１》
例えば、絶縁膜５２１に用いることができる材料を絶縁膜７７１に用いることができる。
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜７７１に用いることができ
る。又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜
等又はこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜７７１に用いるこ
とができる。

【0395】

《機能膜７７０Ｐ、機能膜７７０Ｄ》
例えば、反射防止フィルム、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルム又は集光フ
ィルム等を機能膜７７０Ｐ又は機能膜７７０Ｄに用いることができる。

【0396】

具体的には、２色性色素を含む膜を機能膜７７０Ｐ又は機能膜７７０Ｄに用いることが
できる。又は、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、
機能膜７７０Ｐ又は機能膜７７０Ｄに用いることができる。これにより、光を軸に沿った
方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。

【0397】

また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に
伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜７７０Ｐに用いることができる。

【0398】

具体的には、円偏光フィルムを機能膜７７０Ｐに用いることができる。また、光拡散フ
ィルムを機能膜７７０Ｄに用いることができる。

【0399】

《第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）》
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）に用いる
ことができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネ
ッセンス素子、発光ダイオードまたはＱＤＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ ＬＥＤ）等
を、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

【0400】

例えば、発光性の有機化合物を発光性の材料を含む層５５３（ｊ）に用いることができ
る。

【0401】

例えば、量子ドットを発光性の材料を含む層５５３（ｊ）に用いることができる。これ
により、半値幅が狭く、鮮やかな色の光を発することができる。

【0402】

例えば、青色の光を射出するように積層された積層材料、緑色の光を射出するように積
層された積層材料または赤色の光を射出するように積層された積層材料等を、発光性の材
料を含む層５５３（ｊ）に用いることができる。

【0403】

例えば、信号線Ｓ２（ｊ）に沿って列方向に長い帯状の積層材料を、発光性の材料を含
む層５５３（ｊ）に用いることができる。

【0404】

また、例えば、白色の光を射出するように積層された積層材料を、発光性の材料を含む
層５５３（ｊ）に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む
発光性の材料を含む層と、緑色及び赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層また
は黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層材料を、発光性の
材料を含む層５５３（ｊ）に用いることができる。

【0405】

例えば、配線等に用いることができる材料を電極５５１（ｉ，ｊ）に用いることができ
る。

【0406】

例えば、配線等に用いることができる材料から選択された、可視光について透光性を有
する材料を、電極５５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。

【0407】

具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、イ
ンジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛など
を、電極５５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属
膜を電極５５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、光の一部を透過し、光の他の
一部を反射する金属膜を電極５５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。これにより、微小
共振器構造を第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）に設けることができる。その結果、所定の
波長の光を他の光より効率よく取り出すことができる。

【0408】

例えば、配線等に用いることができる材料を電極５５２に用いることができる。具体的
には、可視光について反射性を有する材料を、電極５５２に用いることができる。

【0409】

《駆動回路ＧＤ》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路ＧＤに用いることができる。例えば
、トランジスタＭＤ、容量素子等を駆動回路ＧＤに用いることができる。具体的には、ス
イッチＳＷ１に用いることができるトランジスタまたはトランジスタＭと同一の工程で形
成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。

【0410】

例えば、スイッチＳＷ１に用いることができるトランジスタと異なる構成をトランジス
タＭＤに用いることができる。

【0411】

なお、トランジスタＭと同一の構成を、トランジスタＭＤに用いることができる。

【0412】

《トランジスタ》
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路及び画素回路のトランジ
スタに用いることができる。

【0413】

例えば、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを駆
動回路のトランジスタまたは画素回路のトランジスタに用いることができる。

【0414】

ところで、例えば、アモルファスシリコンを半導体に用いるボトムゲート型のトランジ
スタの製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製
造ラインに容易に改造できる。また、例えばポリシリコンを半導体に用いるトップゲート
型の製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるトップゲート型のトランジスタの製造
ラインに容易に改造できる。いずれの改造も、既存の製造ラインを有効に活用することが
できる。

【0415】

例えば、１４族の元素を含む半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することが
できる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、
単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導
体膜に用いたトランジスタを用いることができる。

【0416】

なお、半導体にポリシリコンを用いるトランジスタの作製に要する温度は、半導体に単
結晶シリコンを用いるトランジスタに比べて低い。

【0417】

また、ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの電界効果移動度は、アモルファス
シリコンを半導体に用いるトランジスタに比べて高い。これにより、画素の開口率を向上
することができる。また、極めて高い精細度で設けられた画素と、ゲート駆動回路及びソ
ース駆動回路を同一の基板上に形成することができる。その結果、電子機器を構成する部
品数を低減することができる。

【0418】

ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの信頼性は、アモルファスシリコンを半導
体に用いるトランジスタに比べて優れる。

【0419】

また、化合物半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ガリ
ウムヒ素を含む半導体を半導体膜に用いることができる。

【0420】

また、有機半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ポリア
セン類またはグラフェンを含む有機半導体を半導体膜に用いることができる。

【0421】

例えば、酸化物半導体を半導体膜に用いるトランジスタを利用することができる。具体
的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物
半導体を半導体膜に用いることができる。なお、酸化物半導体の一例については、実施の
形態４にて詳細に説明する。

【0422】

一例を挙げれば、オフ状態におけるリーク電流が、半導体膜にアモルファスシリコンを
用いたトランジスタより小さいトランジスタを用いることができる。具体的には、酸化物
半導体を半導体膜に用いたトランジスタを用いることができる。

【0423】

これにより、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回
路と比較して、画素回路が画像信号を保持することができる時間を長くすることができる
。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を３０Ｈｚ未満、好ましくは
１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、上
記画素回路を有する情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また
、駆動に伴う消費電力を低減することができる。

【0424】

例えば、半導体膜５０８、導電層５０４、導電層５１２Ａ及び導電層５１２Ｂを備える
トランジスタをスイッチＳＷ１に用いることができる（図１６（Ｂ）参照）。なお、絶縁
膜５０６は、半導体膜５０８及び導電層５０４の間に挟まれる領域を備える。

【0425】

導電層５０４は、半導体膜５０８と重なる領域を備える。導電層５０４はゲート電極の
機能を備える。絶縁膜５０６はゲート絶縁膜の機能を備える。

【0426】

導電層５１２Ａ及び導電層５１２Ｂは、半導体膜５０８と電気的に接続される。導電層
５１２Ａはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電層５１２Ｂは
ソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。

【0427】

また、導電層５２４を有するトランジスタを、駆動回路または画素回路のトランジスタ
に用いることができる（図１６（Ｂ）参照）。導電層５２４は、導電層５０４との間に半
導体膜５０８を挟む領域を備える。なお、絶縁膜５１６は、導電層５２４及び半導体膜５
０８の間に挟まれる領域を備える。また、例えば、導電層５０４と同じ電位を供給する配
線に導電層５２４を電気的に接続することができる。

【0428】

例えば、タンタル及び窒素を含む厚さ１０ｎｍの膜と、銅を含む厚さ３００ｎｍの膜と
、を積層した導電層を導電層５０４に用いることができる。なお、銅を含む膜は、絶縁膜
５０６との間に、タンタル及び窒素を含む膜を挟む領域を備える。

【0429】

例えば、シリコン及び窒素を含む厚さ４００ｎｍの膜と、シリコン、酸素及び窒素を含
む厚さ２００ｎｍの膜と、を積層した材料を絶縁膜５０６に用いることができる。なお、
シリコン及び窒素を含む膜は、半導体膜５０８との間に、シリコン、酸素及び窒素を含む
膜を挟む領域を備える。

【0430】

例えば、インジウム、ガリウム及び亜鉛を含む厚さ２５ｎｍの膜を、半導体膜５０８に
用いることができる。

【0431】

例えば、タングステンを含む厚さ５０ｎｍの膜と、アルミニウムを含む厚さ４００ｎｍ
の膜と、チタンを含む厚さ１００ｎｍの膜と、を積層した導電層を、導電層５１２Ａまた
は導電層５１２Ｂに用いることができる。なお、タングステンを含む膜は、半導体膜５０
８と接する領域を備える。

【0432】

＜表示装置の構成例６．＞
本発明の一態様の表示装置の構成について、図１２を参照しながら説明する。

【0433】

図１２は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１２（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１２（
Ｂ）は図１２（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0434】

本構成例で説明する表示装置の構成は、レンズ５８０を備える点が異なる他は、図１１
を参照しながら説明する表示装置７００と同様の構成を備える。ここでは、異なる部分に
ついて詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分について上記の説明を援用す
る。

【0435】

本実施の形態で説明する表示装置は、レンズ５８０を備え、レンズ５８０は、光学素子
５６０と第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）の間に挟まれる領域を備える（図１２（Ａ）及
び図１２（Ｂ）参照）。

【0436】

レンズ５８０は１．５以上２．５以下の屈折率を備える材料を含み、レンズ５８０は凸
レンズである。

【0437】

これにより、第２の表示素子が射出する光を、例えば、光学素子の光軸に向けて集光す
ることができる。または、第２の表示素子が射出する光を効率よく利用することができる
。または、発光素子に流す電流の密度を下げることができる。または、第２の表示素子の
面積を広くすることができる。または、発光素子の信頼性を高めることができる。例えば
、有機ＥＬ素子または発光ダイオードを発光素子に用いることができる。その結果、利便
性または信頼性に優れた新規な表示装置を提供することができる。

【0438】

例えば、平凸レンズをレンズ５８０に用いることができる。

【0439】

《レンズ５８０》
平凸レンズまたは両凸レンズをレンズ５８０に用いることができる。

【0440】

光を透過する材料をレンズ５８０に用いることができる。または、１．３以上２．５以
下の屈折率を備える材料をレンズ５８０に用いることができる。例えば、無機材料または
有機材料をレンズ５８０に用いることができる。

【0441】

例えば、酸化物または硫化物を含む材料をレンズ５８０に用いることができる。

【0442】

具体的には、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化
ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを
含む酸化物またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ５８０に用い
ることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ５８０に用いることができる。

【0443】

例えば、樹脂を含む材料をレンズ５８０に用いることができる。具体的には、塩素、臭
素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹
脂、硫黄が導入された樹脂などをレンズ５８０に用いることができる。または、樹脂と当
該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズ５８０に用いることができる
。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。

【0444】

＜表示装置の構成例．７＞
本発明の一態様の表示装置の構成について、図１３を参照しながら説明する。

【0445】

図１３は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１３（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１３（
Ｂ）は図１３（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0446】

本構成例で説明する表示装置の構成は、ゲスト・ホスト液晶モードを用いて駆動するこ
とができる液晶素子を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いる点及びボトムゲート型の
トランジスタを用いる点が異なる他は、図１１を参照しながら説明する表示装置７００と
同様の構成を備える。ここでは、異なる部分について詳細に説明し、同様の構成を用いる
ことができる部分について上記の説明を援用する。

【0447】

本実施の形態で説明する表示装置は、ゲスト・ホスト液晶モードを用いて駆動すること
ができる液晶素子を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いる。これにより、偏光板を用
いることなく反射型の表示装置を提供することができる。または、表示装置の表示を明る
くすることができる。

【0448】

《液晶材料を含む層７５３》
例えば、ネマチック液晶、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散
型液晶等を、液晶材料を含む層に用いることができる。または、コレステリック相等を示
す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができ
る。

【0449】

また、例えば、液晶材料を含む層７５３に二色性色素を含むことができる。なお、二色
性色素を含む液晶材料をゲスト・ホスト液晶という。

【0450】

具体的には、分子の長軸方向に大きな吸光度を備え、長軸方向と直交する短軸方向に小
さな吸光度を備える材料を、二色性色素に用いることができる。好ましくは、１０以上の
二色性比を備える材料を二色性色素に用いることができ、より好ましくは、２０以上の二
色性比を備える材料を二色性色素に用いることができる。

【0451】

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

【0452】

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

【0453】

また、相転移型ゲスト・ホスト液晶や、ゲスト・ホスト液晶を含む液滴を高分子に分散
した構造を、液晶材料を含む層７５３に用いることができる。

【0454】

＜表示装置の構成例．８＞
本発明の一態様の表示装置の構成について、図１４を参照しながら説明する。

【0455】

図１４は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明する図である。図１４（Ａ）は図１
０（Ａ）に示す切断線Ｙ１－Ｙ２に相当する位置における画素の断面図であり、図１４（
Ｂ）は図１４（Ａ）に示す画素の一部の構成を説明する断面図である。

【0456】

本構成例で説明する表示装置の構成は、レンズ５８０を備える点が異なる他は、図１３
を参照しながら説明する表示装置７００と同様の構成を備える。

【0457】

＜表示装置の動作例＞
本発明の一態様の表示装置の動作について、図２４を参照しながら説明する。

【0458】

図２４は、本発明の一態様の表示装置の動作を説明する図である。図２４（Ａ）は図１
１（Ａ）に示す画素の一部の動作状態を説明する断面図であり、図２４（Ｂ）は図２４（
Ａ）に示す動作状態とは異なる動作状態を説明する断面図である。また、図２４（Ｃ）は
図２４（Ａ）または図２４（Ｂ）に示す動作状態と異なる動作状態を説明する断面図であ
る。なお、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印
を用いて図中に示す。また、第２の表示素子５５０（ｉ，ｊ）が光を射出する方向を、実
線の矢印を用いて図中に示す。

【0459】

《動作状態１．》
液晶材料を含む層７５３の厚さ方向に液晶材料ＬＣが配向する動作状態を図２４（Ａ）に
示す。例えば、配向膜を用いて液晶材料ＬＣの配向を制御する。

【0460】

例えば、円偏光板、反射膜７５１Ｂ及びＶＡ－ＩＰＳモードを利用する場合、電界を印
加しないこの動作状態において、暗い階調を表示することができる。言い換えると、ノー
マリーブラックの液晶表示素子の動作をすることができる。

【0461】

なお、図示しないが、例えば、反射膜７５１Ｂ及びゲスト・ホスト液晶モードを利用す
る場合、電界を印加しないこの動作状態において、明るい階調を表示することができる。
言い換えると、ノーマリーホワイトの液晶表示素子の動作をすることができる。

【0462】

《動作状態２．》
液晶材料を含む層７５３の厚さ方向に液晶材料ＬＣを配向させながら、第２の表示素子５
５０が光を射出する動作状態を図２４（Ｂ）に示す。なお、第２の表示素子５５０（ｉ，
ｊ）が射出する光は液晶材料を含む層７５３を透過することなく構造体ＫＢ１を透過する
。

【0463】

例えば、円偏光板、反射膜７５１Ｂ及びＶＡ－ＩＰＳモードを利用する場合、電界を印
加しないこの動作状態の第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に暗い階調を表示しながら、第
２の表示素子５５０を用いて表示をすることができる。これにより、高いコントラストで
画像を表示することができる。または、鮮やかな色彩で画像を表示することができる。

【0464】

《動作状態３．》
液晶材料を含む層７５３の厚さ方向と交差する方向に液晶材料ＬＣが配向する動作状態を
図２４（Ｃ）に示す。例えば、電界を用いて液晶材料ＬＣの配向を制御する。

【0465】

例えば、円偏光板、反射膜７５１Ｂ及びＶＡ－ＩＰＳモードを利用する場合、明るい階
調を表示することができる。

【0466】

なお、図示しないが、例えば、反射膜７５１Ｂ及びゲスト・ホスト液晶モードを利用す
る場合、偏光板を用いることなく暗い階調を表示することができる。

【0467】

なお、図２２及び図２４で示した櫛歯状の形状を備えた電極を設けることで、実施の形
態１で示したタッチセンサを、第１の表示素子に容易に組み込むことができる。

【0468】

また、ハイブリッド表示方法とは、同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示
し、文字又は／及び画像を表示する方法である。また、ハイブリッドディスプレイとは、
表示部に含まれる同一画素又は同一サブ画素において複数の光を表示し、文字又は／及び
画像を表示する集合体である。

【0469】

ハイブリッド表示方法の一例としては、同一画素又は同一サブ画素において、第１の光
と、第２の光の表示タイミングを異ならせて表示する方法がある。このとき、同一画素又
は同一サブ画素において、同一色調（赤、緑、又は青、もしくはシアン、マゼンタ、又は
イエローのいずれかの一）の第１の光及び第２の光を同時に表示し、表示部において文字
又は／及び画像を表示させることができる。

【0470】

また、ハイブリッド表示方法の一例としては、反射光と自発光とを同一画素又は同一サ
ブ画素で表示する方法がある。同一色調の反射光及び自発光（例えば、ＯＥＬ光、ＬＥＤ
光等）を、同一画素又は同一サブ画素で、同時に表示させることができる。

【0471】

なお、ハイブリッド表示方法において、同一画素又は同一サブ画素ではなく、隣接する
画素又は隣接するサブ画素において、複数の光を表示してもよい。また、第１の光及び第
２の光を同時に表示するとは、人の目の感覚でちらつきを感知しない程度に第１の光及び
第２の光を同じ期間表示することをいい、人の目の感覚でちらつきを感知しなければ、第
１の光の表示期間と第２の光の表示期間がずれていてもよい。

【0472】

また、ハイブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の
表示素子を有し、同じ期間に複数の表示素子それぞれが表示する集合体である。また、ハ
イブリッドディスプレイは、同一の画素又は同一のサブ画素において、複数の表示素子と
、表示素子を駆動する能動素子とを有する。能動素子として、スイッチ、トランジスタ、
薄膜トランジスタ等がある。複数の表示素子それぞれに能動素子が接続されているため、
複数の表示素子それぞれの表示を個別に制御することができる。

【0473】

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。又は、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されて
いるため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様とし
て、表示装置に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。
場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様は、表示装置に適用しなくてもよ
い。例えば、本発明の一態様は、別の機能を有する半導体装置に適用してもよい。例えば
、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル形成領域、ソースドレイン領域などが
、酸化物半導体を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。
場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、ト
ランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、様々
な半導体を有していてもよい。場合によっては、又は、状況に応じて、本発明の一態様に
おける様々なトランジスタ、トランジスタのチャネル形成領域、又は、トランジスタのソ
ースドレイン領域などは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭
化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム
、又は、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。又は例えば、場合によっ
ては、又は、状況に応じて、本発明の一態様における様々なトランジスタ、トランジスタ
のチャネル形成領域、又は、トランジスタのソースドレイン領域などは、酸化物半導体を
有していなくてもよい。

【0474】

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

【0475】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理装置の構成について、図２５及び図２６
を参照しながら説明する。

【0476】

図２５及び図２６は、本発明の一態様の情報処理装置の構成を説明する図である。図２
５（Ａ）は情報処理装置のブロック図であり、図２５（Ｂ）乃至図２５（Ｅ）は情報処理
装置の構成を説明する斜視図である。また、図２６（Ａ）乃至図２６（Ｅ）は情報処理装
置の構成を説明する斜視図である。

【0477】

＜情報処理装置＞
本実施の形態で説明する情報処理装置５２００Ｂは、演算装置５２１０と、入出力装置
５２２０とを、有する（図２５（Ａ）参照）。

【0478】

演算装置５２１０は、操作情報を供給される機能を備え、操作情報に基づいて画像情報
を供給する機能を備える。

【0479】

入出力装置５２２０は、表示部５２３０、入力部５２４０、検知部５２５０、通信部５
２９０、操作情報を供給する機能及び画像情報を供給される機能を備える。また、入出力
装置５２２０は、検知情報を供給する機能、通信情報を供給する機能及び通信情報を供給
される機能を備える。

【0480】

入力部５２４０は操作情報を供給する機能を備える。例えば、入力部５２４０は、情報
処理装置５２００Ｂの使用者の操作に基づいて操作情報を供給する。

【0481】

具体的には、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセン
サ、音声入力装置、視線入力装置などを、入力部５２４０に用いることができる。

【0482】

表示部５２３０は表示装置及び画像情報を表示する機能を備える。例えば、実施の形態
１において説明する表示装置を表示部５２３０に用いることができる。

【0483】

検知部５２５０は検知情報を供給する機能を備える。例えば、情報処理装置が使用され
ている周辺の環境を検知して、検知情報として供給する機能を備える。

【0484】

具体的には、照度センサ、撮像装置、姿勢検出装置、圧力センサ、人感センサなどを検
知部５２５０に用いることができる。

【0485】

通信部５２９０は通信情報を供給される機能及び供給する機能を備える。例えば、無線
通信または有線通信により、他の電子機器または通信網と接続する機能を備える。具体的
には、無線構内通信、電話通信、近距離無線通信などの機能を備える。

【0486】

《情報処理装置の構成例１．》
例えば、円筒状の柱などに沿った外形を表示部５２３０に適用することができる（図２５
（Ｂ）参照）。また、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える。また
、人の存在を検知して、表示内容を変更する機能を備える。これにより、例えば、建物の
柱に設置することができる。または、広告または案内等を表示することができる。または
、デジタル・サイネージ等に用いることができる。

【0487】

《情報処理装置の構成例２．》
例えば、使用者が使用するポインタの軌跡に基づいて画像情報を生成する機能を備える（
図２５（Ｃ）参照）。具体的には、対角線の長さが２０インチ以上、好ましくは４０イン
チ以上、より好ましくは５５インチ以上の表示装置を用いることができる。または、複数
の表示装置を並べて１つの表示領域に用いることができる。または、複数の表示装置を並
べてマルチスクリーンに用いることができる。これにより、例えば、電子黒板、電子掲示
板、電子看板等に用いることができる。

【0488】

《情報処理装置の構成例３．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２５（Ｄ）参照
）。これにより、例えば、スマートウオッチの消費電力を低減することができる。または
、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をス
マートウオッチに表示することができる。

【0489】

《情報処理装置の構成例４．》
表示部５２３０は、例えば、筐体の側面に沿って緩やかに曲がる曲面を備える（図２５（
Ｅ）参照）。または、表示部５２３０は表示装置を備え、表示装置は、例えば、前面、側
面及び上面に表示する機能を備える。これにより、例えば、携帯電話の前面だけでなく、
側面及び上面に画像情報を表示することができる。

【0490】

《情報処理装置の構成例５．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２６（Ａ）参照
）。これにより、スマートフォンの消費電力を低減することができる。または、例えば、
晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートフォ
ンに表示することができる。

【0491】

《情報処理装置の構成例６．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２６（Ｂ）参照
）。これにより、晴天の日に屋内に差し込む強い外光が当たっても好適に使用できるよう
に、映像をテレビジョンシステムに表示することができる。

【0492】

《情報処理装置の構成例７．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２６（Ｃ）参照
）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるよ
うに、画像をタブレットコンピュータに表示することができる。

【0493】

《情報処理装置の構成例８．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２６（Ｄ）参照
）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に閲覧できるよ
うに、被写体をデジタルカメラに表示することができる。

【0494】

《情報処理装置の構成例９．》
例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備える（図２６（Ｅ）参照
）。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるよ
うに、画像をパーソナルコンピュータに表示することができる。

【0495】

（実施の形態４）
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として
機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する
絶縁層と、を有する。図１３では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示
している。

【0496】

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

【0497】

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

【0498】

また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、
好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることが
できる。代表的には、インジウムを含む金属酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ
－ＯＳなどを用いることができる。

【0499】

シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いた
トランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に
蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。

【0500】

半導体層は、例えばインジウム、亜鉛及びＭ（アルミニウム、チタン、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、セリウム、スズ、ネオジム又はハフ
ニウム等の金属）を含むＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。

【0501】

半導体層を構成する金属酸化物がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化
物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ
、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の
原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ
：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．
１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：
１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタ
リングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

【0502】

本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるた
め好ましい。またこのとき金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成
でき、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を
用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積
のガラス基板などを好適に用いることができる。

【0503】

半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。例えば、半導体層は、
キャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下、さら
に好ましくは１×１０^１３／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以下、さ
らに好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^－９／ｃｍ^３以上の金属酸化
物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性又は実質的に高純度真性
な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特
性を有する金属酸化物であるといえる。

【0504】

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効
果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とす
るトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥
密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好まし
い。

【0505】

半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が
含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体
層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×
１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とす
る。

【0506】

また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生成
する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体
層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃
度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ
^３以下にする。

【0507】

また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が
生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化
物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。このため半導体層における
二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下
にすることが好ましい。

【0508】

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配
向した結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ－Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌ
ｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、又は、Ｃ－Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅ
ｄ ａｎｄ Ａ－Ｂ－ｐｌａｎｅ Ａｎｃｈｏｒｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉ
ｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、又は非晶質構造を含む
。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ－ＯＳは最も
欠陥準位密度が低い。

【0509】

非晶質構造の金属酸化物膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない
。又は、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない
。

【0510】

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡ
Ｃ－ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混
合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、又は積層
構造を有する場合がある。

【0511】

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

【0512】

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

【0513】

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

【0514】

つまり、ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上
１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで偏在し
た材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上
の元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０
．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッ
チ状ともいう。

【0515】

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

【0516】

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

【0517】

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

【0518】

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

【0519】

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

【0520】

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

【0521】

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

【0522】

一方、ＣＡＣ－ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、
Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状領域
が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状
にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、結晶構造は副次
的な要素である。

【0523】

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

【0524】

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

【0525】

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

【0526】

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

【0527】

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

【0528】

各試料の作製方法について、説明する。

【0529】

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

【0530】

なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下
、室温又はＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、又は１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の
混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３
０％、又は１００％とすることで、９個の試料を作製する。

【0531】

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

【0532】

図２７にＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す
。なお、図２７において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定
結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜
時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガ
ス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が
３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料に
おける測定結果、を示す。

【0533】

図２７に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、又は、成膜時の酸素
ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお
、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面又は上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した
結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ）－ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。

【0534】

また、図２７に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、又は、酸素ガス流
量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、又
は、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ－ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見
られないことが分かる。

【0535】

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

【0536】

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

【0537】

図２８（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試
料の平面ＴＥＭ像である。図２８（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流
量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。

【0538】

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

【0539】

図２８（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製し
た試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、及び黒点ａ
５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を
照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ
１の結果を図２８（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図２８（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図２８（Ｅ
）、黒点ａ４の結果を図２８（Ｆ）、及び黒点ａ５の結果を図２８（Ｇ）に示す。

【0540】

図２８（Ｃ）、図２８（Ｄ）、図２８（Ｅ）、図２８（Ｆ）、及び図２８（Ｇ）より、
円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複
数のスポットが観測できる。

【0541】

また、図２８（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で
作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、及び
黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図２８（Ｈ）、黒点ｂ
２の結果を図２８（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図２８（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図２８（Ｋ
）、及び黒点ｂ５の結果を図２８（Ｌ）に示す。

【0542】

図２８（Ｈ）、図２８（Ｉ）、図２８（Ｊ）、図２８（Ｋ）、及び図２８（Ｌ）より、
リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測
できる。

【0543】

ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳに対し、試料面に平
行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００
９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳ
は、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面又は上面に略垂直な方向を向いていることがわか
る。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させ
ると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ軸及びｂ軸
は配向性を有さないことがわかる。

【0544】

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

【0545】

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

【0546】

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

【0547】

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

【0548】

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

【0549】

図２９には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製した試料の
断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図２９（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（
全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とす
る。）である。図２９（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子
の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図２９（
Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２
４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ
）、及び図２９（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で作製
した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲
における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗
で元素の割合を示している。また、図２９に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍で
ある。

【0550】

図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）、及び図２９（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に
相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、及び酸素ガス流量比１０％で
作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、
図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）、及び図２９（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲
に注目する。

【0551】

図２９（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲
は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図２９（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的
に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。

【0552】

つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ
原子が相対的に少ない領域である。ここで、図２９（Ｃ）では、実線で囲む範囲において
、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲
む範囲は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１などが主成分である領域である。

【0553】

また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ
原子が相対的に多い領域である。図２９（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領
域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、
破線で囲む範囲は、ＧａＯ_Ｘ３、又はＧａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４などが主成分である領域で
ある。

【0554】

また、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）、及び図２９（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ
原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２
Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見え
る。このように、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、クラ
ウド状に広がって形成されている。

【0555】

このように、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩ
ｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有するＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ
酸化物を、ＣＡＣ－ＯＳと呼称することができる。

【0556】

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

【0557】

また、図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）、及び図２９（Ｃ）より、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分
である領域、及びＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域のサイズ
は、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、又は１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ま
しくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎ
ｍ以下とする。

【0558】

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

【0559】

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３
などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ
２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物
半導体としての導電性が発現する。従って、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１が
主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動
度（μ）が実現できる。

【0560】

一方、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ
１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯ_Ｘ３などが
主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なス
イッチング動作を実現できる。

【0561】

従って、ＣＡＣ－ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３などに起因する絶縁性と
、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、又はＩｎＯ_Ｘ１に起因する導電性とが、相補的に作用するこ
とにより、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することがで
きる。

【0562】

また、ＣＡＣ－ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、
ディスプレイをはじめとする様々な半導体装置に最適である。

【0563】

また、半導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタは電界効果移動度が高く、且つ駆
動能力が高いので、該トランジスタを、駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲー
ト線駆動回路に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供すること
ができる。また、該トランジスタを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行う信
号線駆動回路（特に、信号線駆動回路が有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデ
マルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供
することができる。

【0564】

また、半導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタは低温ポリシリコンを用いたトラ
ンジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。このため、大面積基板を用いた表示
装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョ
ン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度
」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、半
導体層にＣＡＣ－ＯＳを有するトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時
間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。

【0565】

又は、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコ
ンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いる
ことが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用い
ることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、
且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。

【0566】

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

【0567】

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。

【符号の説明】

【0568】

ＡＣＦ１ 導電材料
ＡＤＤ 配線
ＡＦ１ 配向膜
ＡＦ２ 配向膜
ＡＮＯ 配線
ＢＭ 遮光膜
Ｃ１１ 容量素子
Ｃ１２ 容量素子
ＣＦ１ 着色膜
ＣＯＭ 配線
ＣＯＭ－Ｒｘ 配線
ＣＯＭ－Ｔｘ 配線
ＣＳＣＯＭ 配線
ＣＴＲＬ 配線
Ｇ１ 走査線
Ｇ２ 走査線
ＧＶＳＳ 配線
ＫＢ１ 構造体
Ｌ１ 可視光
Ｌ２ 光
ＮＤ１ 配線
ＮＤ２ 配線
ＮＤ３ 配線
Ｒ１ 矢印
Ｓ１ 信号線
Ｓ２ 信号線
ＳＤ１ 駆動回路
ＳＤ２ 駆動回路
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
Ｖ１１ 情報
Ｖ１２ 情報
ＶＣＯＭ１ 配線
ＶＣＯＭ２ 導電層
１０ 表示装置
１１ 基板
１２ 基板
１３ ＦＰＣ
１４ 導電層
２０ 液晶素子
２１ 導電層
２１ａ 導電層
２１ｂ 導電層
２２ 導電層
２２ａ 導電層
２２ｂ 導電層
２２ｃ 導電層
２３ 液晶
２４ 絶縁層
３１ 着色膜
６１ ゲートドライバ
６１ａ デコーダ
６１ｂ 選択回路
６１ｃ シフトレジスタ
６１ｄ スイッチ
６１ｅ スイッチ
６１ｆ スイッチ
６１ｇ バッファ
６１ｈ スイッチ
６２ レシーバ回路
６３ タッチセンサ
６４ 画素
６４ａ 選択トランジスタ
６４ｂ 容量素子
６４ｃ 液晶表示素子
６４ｄ コンタクト
６４ｅ コンタクト
６４ｆ コモン電極
６４ｇ コンタクト
６４ｈ 配線
６５ 走査線
６６ 信号線
６７ 容量素子
６８ 画素電極
２００ 液晶表示装置
２０１ 表示部
２０２ ゲート線駆動回路
２０３ 画素
２３１ 表示領域
３０５ａ 接続部
３０７ａ 液晶素子
３０７ｂ 液晶素子
３１１ 基板
３１２ 絶縁層
３１３ 絶縁層
３１５ 絶縁層
３１７ 絶縁層
３１９ 絶縁層
３３１ 導電層
３３３ 導電層
３３５ 導電層
３４１ 着色膜
３４３ 遮光膜
３４５ 絶縁層
３４７ スペーサ
３４９ 液晶
３５１ 導電層
３５２ 導電層
３５２ａ 配線
３５３ 絶縁層
３６１ 基板
３６５ 接着層
３６７ 接続体
３６８ ＩＣ
３６９ ＦＰＣ
３７０ａ トランジスタ
３７２ ポリシリコン膜
３７３ 導電層
３７４ａ 導電層
３７４ｂ 導電層
３８０ａ トランジスタ
５０１Ｂ 絶縁膜
５０１Ｃ 絶縁膜
５０４ 導電層
５０５ 接合層
５０６ 絶縁膜
５０８ 半導体膜
５１１Ｂ 導電層
５１２Ａ 導電層
５１２Ｂ 導電層
５１６ 絶縁膜
５１８ 絶縁膜
５１８Ａ 絶縁膜
５１８Ａ１ 絶縁膜
５１８Ａ２ 絶縁膜
５１８Ｂ 絶縁膜
５１９Ｂ 端子
５２０ 機能層
５２１ 絶縁膜
５２１Ａ 絶縁膜
５２１Ｂ 絶縁膜
５２１Ｃ 絶縁膜
５２２ 接続部
５２４ 導電層
５２８ 絶縁膜
５３０ 画素回路
５５０ 表示素子
５５１ 電極
５５２ 電極
５５３ 発光性の材料を含む層
５６０ 光学素子
５６０Ａ 領域
５６０Ｂ 領域
５６０Ｃ 領域
５６５ 被覆膜
５７０ 基板
５８０ レンズ
５９１Ａ 開口部
５９２Ｂ 開口部
７００ 表示装置
７００Ｂ 表示装置
７０２ 画素
７０３ 画素
７０５ 封止材
７２０ 機能層
７５０ 表示素子
７５１ 第１の電極
７５１Ａ 導電層
７５１Ｂ 反射膜
７５１Ｃ 導電層
７５１Ｈ 領域
７５２ 第２の電極
７５３ 液晶材料を含む層
７７０ 基板
７７０Ｄ 機能膜
７７０Ｐ 機能膜
７７０ＰＡ 機能膜
７７０ＰＢ 機能膜
７７１ 絶縁膜
７７１Ａ 絶縁膜
７７１Ｂ 絶縁膜
５２００Ｂ 情報処理装置
５２１０ 演算装置
５２２０ 入出力装置
５２３０ 表示部
５２４０ 入力部
５２５０ 検知部
５２９０ 通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】