特許 7583743 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/16 20060101AFI20241107BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

A61B5/16 120

G06F3/01 510

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021563437

(86)(22)【出願日】2020-11-30

(86)【国際出願番号】 IB2020061254

(87)【国際公開番号】W WO2021116816

(87)【国際公開日】2021-06-17

【審査請求日】2023-11-28

(31)【優先権主張番号】P 2019225818

(32)【優先日】2019-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】木村 肇

(72)【発明者】

【氏名】和田 理人

【審査官】外山 未琴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２５５７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６０９７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７８１８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５６－１４３４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２００６－５０７８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／１６

Ｇ０６Ｆ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出装置と、演算装置と、表示装置と、筐体と、第１の光学部材と、第２の光学部材と、を有し、
前記表示装置は、前記第１の光学部材と重なる第１の領域と、前記第２の光学部材と重なる第２の領域と、を有し、
前記筐体は、使用者の装着時に前記使用者の鼻と重なる位置に空間を有し、
前記検出装置は、前記筐体と前記使用者の鼻の間に位置し、
前記検出装置は、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを結ぶ第１の方向において、前記筐体に挟まれた位置に配置されており、
前記筐体は、前記使用者の装着時に前記検出装置の上側に配置された領域を有し、
前記筐体は、前記使用者の装着時に前記検出装置の下側に配置された領域を有さず、
前記検出装置は、前記使用者の装着時に前記使用者と接しておらず、
前記検出装置は、前記使用者の感情に関する使用者データを取得し、前記使用者データを前記演算装置に出力する機能を有し、
前記演算装置は、前記使用者データに基づく表示データを生成し、前記表示データを前記表示装置に出力する機能を有する電子機器。

【請求項2】

検出装置と、演算装置と、表示装置と、筐体と、第１の光学部材と、第２の光学部材と、を有し、
前記表示装置は、前記第１の光学部材と重なる第１の領域と、前記第２の光学部材と重なる第２の領域と、を有し、
前記筐体は、使用者の装着時に前記使用者の鼻と重なる位置に空間を有し、
前記検出装置は、前記使用者の鼻と重なるように前記筐体の内部に位置し、
前記検出装置は、前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とを結ぶ第１の方向において、前記筐体に挟まれた位置に配置されており、
前記筐体は、前記使用者の装着時に前記検出装置の上側に配置された領域を有し、
前記筐体は、前記使用者の装着時に前記検出装置の下側に配置された領域を有さず、
前記検出装置は、前記使用者の装着時に前記使用者と接しておらず、
前記検出装置は、使用者の感情に関する使用者データを取得し、前記使用者データを前記演算装置に出力する機能を有し、
前記演算装置は、前記使用者データに基づく表示データを生成し、前記表示データを前記表示装置に出力する機能を有する電子機器。

【請求項3】

請求項１または請求項２において、
前記検出装置は、温度センサ、湿度センサ、マイク、または撮像装置のいずれか一以上を有する電子機器。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記使用者データは、温度、湿度、音、または画像のいずれか一以上である電子機器。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
調整機構を有し、
前記調整機構は、前記検出装置の前記筐体に対する角度を調整する機能を有する電子機器。

【請求項6】

請求項１または請求項２において、
前記検出装置は、撮像装置を有し、
前記検出装置は、撮像した前記使用者の画像を前記使用者データとして前記演算装置に出力する機能を有し、
前記演算装置は、前記使用者データから前記使用者の感情を推定し、推定された感情に基づく前記表示データを生成する機能を有する電子機器。

【請求項7】

請求項６において、
前記使用者データは、前記使用者の鼻を含む部分の画像である電子機器。

【請求項8】

請求項６において、
前記使用者データは、前記使用者の口を含む部分の画像である電子機器。

【請求項9】

請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
前記推定は、ニューラルネットワークを用いる電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、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本発明の一態様の技術分野として、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、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、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、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。

【背景技術】

【0003】

拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）又は仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用の表示装置として、ウェアラブル型の表示装置、及び据え置き型の表示装置が普及しつつある。ウェアラブル型の表示装置は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）、眼鏡型の表示装置等がある。据え置き型の表示装置は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ－Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）等がある。

【0004】

ヘッドマウントディスプレイにセンサ、カメラ等を設けて使用者の身体の動きや表情を取得し、これらの情報を表示に反映させる技術が検討されている。特許文献１、特許文献２では、ヘッドマウントディスプレイにカメラを設け、使用者の表情を認識する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１７／１２２２９９号

【文献】特表２０１８－５３８５９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

電子機器に検出装置を設け、使用者の感情に関する情報を取得する場合、検出装置を使用者から離れた位置に設けると、検出精度が低くなり、使用者の感情を高い精度で認識できない可能性がある。また、検出装置が電子機器の筐体から突出していると、使用者または他の物と干渉することにより検出装置が損傷をうけ、電子機器の信頼性が低下してしまう恐れがある。

【0007】

本発明の一態様は、使用者の感情を高い精度で認識することができる電子機器を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、使用者の感情の種類やその程度を高い精度で推定することができる電子機器を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い電子機器を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な電子機器を提供することを課題の一とする。

【0008】

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項等の記載から抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、検出装置と、演算装置と、筐体と、を有する電子機器である。筐体は、使用者の装着時に鼻と重なる位置に空間を有する。検出装置は、筐体と使用者の鼻との間に位置する。検出装置は、使用者の感情に関する使用者データを取得し、使用者データを演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、使用者データに基づく表示データを生成し、表示データを出力する機能を有する。

【0010】

本発明の一態様は、検出装置と、演算装置と、筐体と、を有する電子機器である。筐体は、使用者の装着時に使用者の鼻と重なる位置に空間を有する。検出装置は、使用者の鼻と重なるように筐体の内部に位置する。検出装置は、使用者の感情に関する使用者データを取得し、使用者データを演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、使用者データに基づく表示データを生成し、表示データを出力する機能を有する。

【0011】

本発明の一態様は、検出装置と、演算装置と、表示装置と、筐体と、を有する電子機器である。筐体は、使用者の装着時に鼻と重なる位置に空間を有する。検出装置は、筐体と使用者の鼻の間に位置する。検出装置は、使用者の感情に関する使用者データを取得し、使用者データを演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、使用者データに基づく表示データを生成し、表示データを表示装置に出力する機能を有する。

【0012】

本発明の一態様は、検出装置と、演算装置と、表示装置と、筐体と、を有する電子機器である。筐体は、使用者の装着時に鼻と重なる位置に空間を有する。検出装置は、使用者の鼻と重なるように筐体の内部に位置する。検出装置は、使用者の感情に関する使用者データを取得し、使用者データを演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、使用者データに基づく表示データを生成し、表示データを表示装置に出力する機能を有する。

【0013】

前述の電子機器において、検出装置は、温度センサ、湿度センサ、マイク、または撮像装置のいずれか一以上を有することが好ましい。

【0014】

前述の電子機器において、使用者データは、温度、湿度、音、または画像のいずれか一以上であることが好ましい。

【0015】

前述の電子機器において、さらに調整機構を有することが好ましい。調整機構は、検出装置の筐体に対する角度を調整する機能を有する。

【0016】

前述の電子機器において、検出装置は、撮像装置を有することが好ましい。検出装置は、撮像した使用者の画像を使用者データとして演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、使用者データから使用者の感情を推定し、推定された感情に基づく表示データを生成する機能を有する。

【0017】

前述の電子機器において、使用者データは、使用者の鼻を含む部分の画像であることが好ましい。

【0018】

前述の電子機器において、使用者データは、使用者の口を含む部分の画像であることが好ましい。

【0019】

前述の電子機器において、推定は、ニューラルネットワークを用いることが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一態様により、使用者の感情を高い精度で認識することができる電子機器を提供できる。または、本発明の一態様により、使用者の感情の種類やその程度を高い精度で推定することができる電子機器を提供できる。または、本発明の一態様により、信頼性の高い電子機器を提供できる。または、本発明の一態様により、新規な電子機器を提供できる。

【0021】

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項等の記載から抽出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

図１Ａ及び図１Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、電子機器の構成例を示すブロック図である。
図４Ａ乃至図４Ｃは、筐体の構成例を示す外観図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図７Ａ及び図７Ｂは、筐体及び検出装置を説明する図である。
図８Ａ及び図８Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１０Ａは、電子機器の構成例を示す外観図である。図１０Ｂは、電子機器の構成例を示すブロック図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１２は、電子機器の構成例を示すブロック図である。
図１３は、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１５は、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、電子機器の構成例を示す外観図である。
図１７は、演算装置の構成例を示すブロック図である。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、ニューラルネットワークの構成例を示す図である。図１８Ｃは、感情推定について説明する図である。
図１９Ａ１乃至図１９Ａ４及び図１９Ｂ１乃至図１９Ｂ４は、口を含む部分の画像の例を示す図である。
図２０Ａ及び図２０Ｂは、使用者の視界の例を示す図である。
図２１Ａ及び図２１Ｅは、使用者の視界の例を示す図である。
図２２Ａ乃至図２２Ｃは、筐体の構成例を示す図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、筐体の構成例を示す図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、筐体の構成例を示す外観図である。
図２５は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図２６は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図２７Ａ乃至図２７Ｇは、画素の構成例を示す図である。
図２８Ａ及び図２８Ｂは、画素の構成例を示す回路図である。
図２９Ａは、画素の構成例を示す回路図である。図２９Ｂは、画素の動作方法の一例を示すタイミングチャートである。
図３０Ａ乃至図３０Ｅは、画素の構成例を示す回路図である。
図３１は、表示装置の構成例を示すブロック図である。
図３２は、表示装置の動作例を説明する図である。
図３３は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図３４は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図３５は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図３６は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図３７Ａ乃至図３７Ｅは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図３８Ａ及び図３８Ｂは、撮像装置の構成例を示す断面図である。
図３９Ａは、トランジスタの構成例を示す上面図である。図３９Ｂ及び図３９Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図４０Ａは、トランジスタの構成例を示す上面図である。図４０Ｂ及び図４０Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図４１Ａは、トランジスタの構成例を示す上面図である。図４１Ｂ及び図４１Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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。

【0024】

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

【0025】

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、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。

【0026】

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。

【0027】

本明細書において、「上に」、「下に」、「左に」、「右に」等の配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。したがって、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。

【0028】

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通又は非導通を制御するスイッチング動作等を実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。

【0029】

本明細書等において、トランジスタが有するソースとドレインの機能は、トランジスタの極性、又は回路動作において電流の方向が変化する場合等には入れ替わることがある。このため、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。

【0030】

本明細書等において、「電気的に接続」には、直接接続している場合と、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。また、「直接接続」と表現される場合であっても、異なる導電体がコンタクトを介して接続される場合が含まれる。なお、配線には、異なる導電体が一つ以上の同じ元素を含む場合と、異なる元素を含む場合と、がある。

【0031】

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Ｖ_ｔｈよりも低い（ｐチャネル型トランジスタでは、Ｖ_ｔｈよりも高い）状態をいう。

【0032】

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

【0033】

本明細書等において、「抵抗」の抵抗値を、配線の長さによって決める場合がある。又は、抵抗値は、配線で用いる導電体とは異なる抵抗率を有する導電体と接続することにより決める場合がある。又は、半導体に不純物をドーピングすることで抵抗値を決める場合がある。

【0034】

本明細書等において、電気回路における「端子」とは、電流又は電圧の入力又は出力や、信号の受信又は送信が行なわれる部位をいう。よって、配線又は電極の一部が端子として機能する場合がある。

【0035】

本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い意味での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ又は単にＯＳともいう）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 ＦＥＴと記載する場合においては、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。

【0036】

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図面を参照して説明する。

【0037】

本発明の一態様は、表示装置と、検出装置と、演算装置と、筐体と、を有する電子機器である。検出装置は、使用者の感情に関するデータを取得し、当該データを演算装置に出力する機能を有する。演算装置は、当該データに基づいて表示データを生成し、表示データを表示装置に出力する機能を有する。

【0038】

使用者の感情に関するデータとして、例えば、鼻または口周辺の温度、湿度、または画像を用いることができる。電子機器を使用している使用者が興奮すると、鼻または口周辺の温度、湿度が高くなる場合がある。鼻または口周辺の温度、もしくは湿度を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。口の画像を取得することで、使用者の感情の種類やその程度を推定することができる。また、推定した使用者の感情を電子機器に表示させることにより、使用者は自身の状態を認識し、没入感を高めることができる。

【0039】

本発明の一態様である電子機器は、筐体の使用者の鼻が位置する部分に空間を有し、当該空間に前述の検出装置が位置する。使用者の鼻の近くに検出装置を設けることにより、使用者の感情をより高い精度で認識することができる。また、検出装置を空間に設け、筐体から検出装置が突出しないようにすることで、使用者または他の物と検出装置が干渉することを抑制でき、電子機器の信頼性を高めることができる。

【0040】

＜電子機器の構成例１＞
本発明の一態様である電子機器の構成例を、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａに示す。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂは、電子機器１０の外観を説明する斜視図である。図３Ａは、電子機器１０の構成を示すブロック図である。

【0041】

なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることや、一つの機能を複数の構成要素で実現することもあり得る。

【0042】

電子機器１０は、画像を表示する機能を有する。電子機器１０は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）として用いることができる。電子機器１０は、特に、拡張現実（ＡＲ）用、または仮想現実（ＶＲ）用の画像を表示する表示装置として好適に用いることができる。なお、電子機器１０は、ゴーグル型電子機器ということもできる。

【0043】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電子機器１０は、筐体１１と、検出装置１７と、を有する。筐体１１は下部に空間４１を有し、空間４１に検出装置１７が設けられる。空間４１は、筐体１１の凹部ということもできる。空間４１は、使用者が電子機器１０を装着時に使用者の鼻と重なる位置に設けられる。なお、図１Ｂでは、筐体１１、及び検出装置１７の位置関係を明瞭に示すため、筐体１１を破線で示している。図１Ａ及び図１Ｂに示す電子機器１０は、表示部を有する別の電子機器と組み合わせることで、ＨＭＤとして用いることができる。

【0044】

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、電子機器１０は、筐体１１と、表示装置１３と、検出装置１７と、演算装置１９と、記憶装置１８と、を有してもよい。また、電子機器１０はさらに、光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒを有してもよい。なお、図２Ｂでは、筐体１１、表示装置１３、検出装置１７、演算装置１９、記憶装置１８、光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒの位置関係を明瞭に示すため、筐体１１を破線で示している。

【0045】

表示装置１３は、画素を有し、画像を表示する機能を有する。表示装置１３として、例えば、液晶表示装置、発光装置（例えば、発光デバイスを各画素に備えた発光装置）、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを用いることができる。

【0046】

発光デバイスとして、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることが好ましい。発光デバイスが有する発光物質として、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、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）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。また、発光デバイスとして、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。

【0047】

電子機器１０をヘッドマウントディスプレイとして用いる場合、使用者の目と表示装置１３の距離が短くなるため、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やＶＲの没入感や臨場感が薄れる場合がある。このため、表示装置１３は、使用者に画素を視認されないように高精細であることが好ましい。精細度の高い表示装置１３を用いることにより、電子機器１０の使用者が粒状感を感じずに、表示装置１３に表示される画像を視認することができる。表示装置１３の精細度は、例えば、１０００ｐｐｉ以上が好ましく、さらには２０００ｐｐｉ以上が好ましく、さらには５０００ｐｐｉ以上が好ましい。また、ＡＲ用途においては仮想空間の画像を現実空間に重ねて表示するため、特に、使用環境が明るい場合は、表示装置１３の輝度が高いことが望まれる。

【0048】

検出装置１７は、電子機器１０の周囲の環境の情報、または使用者の感情に関するデータ（以下、使用者データとも記す）を取得し、演算装置１９に出力する機能を有する。使用者データとして、例えば、温度、湿度、音、画像などを用いることができる。検出装置１７として、例えば、温度センサ、湿度センサ、マイク、または撮像装置を用いることができる。撮像装置として、例えば、カメラ、またはビデオカメラを用いることができる。なお、検出装置１７として、これらを複数組み合わせて用いてもよい。

【0049】

演算装置１９は、検出装置１７から出力された使用者データを演算処理することにより、使用者の感情に応じた表示データを生成し、表示データを表示装置１３に出力する機能を有する。

【0050】

演算装置１９として、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を用いることができる。また、演算装置１９を、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｎａｌｏｇ Ａｒｒａｙ）といったＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。

【0051】

記憶装置１８は、演算装置１９が実行するプログラム、演算装置１９に入力されるデータ、演算装置１９から出力されたデータなどを保持する機能を有する。

【0052】

記憶装置１８として、不揮発性の記憶素子が適用された記憶装置を好適に用いることができる。記憶装置１８として、例えば、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ＲＡＭ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＲＡＭ）などを用いることができる。

【0053】

図３Ａに示した電子機器１０と異なる構成を、図３Ｂに示す。

【0054】

図３Ａに示す電子機器１０は、入出力装置２１を有する。入出力装置２１は、電子機器１０の外部から情報を取得する機能と、外部に情報を出力する機能とを有する。また、入出力装置２１は、演算装置１９から情報を取得する機能と、演算装置１９に情報を出力する機能とを有する。電子機器１０の外部から取得する情報は、例えば、映像、音楽、ゲームなどのコンテンツがある。電子機器１０の外部に出力する情報は、例えば、電子機器１０で取得した使用者の感情がある。

【0055】

入出力装置２１は、有線または無線のネットワークと通信することができ、当該ネットワークを介してサーバ２３と情報の入出力を行うことができる。ネットワークにおいて無線通信を用いる場合、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離通信手段の他に、第３世代移動通信システム（３Ｇ）に準拠した通信手段、ＬＴＥ（３．９Ｇと呼ぶ場合もある）に準拠した通信手段、第４世代移動通信システム（４Ｇ）に準拠した通信手段、または第５世代移動通信システム（５Ｇ）に準拠した通信手段などの様々な通信手段を用いることができる。

【0056】

筐体１１について、図４Ａ乃至図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ乃至図４Ｃは、筐体１１の構成を示す外観図である。図４Ｂは、表示装置１３及び検出装置１７と、筐体１１との位置関係を示すため、表示装置１３及び検出装置１７をそれぞれ破線で示している。

【0057】

筐体１１は、第１の部分１２ａと、第２の部分１２ｂと、第３の部分１２ｃと、第４の部分１２ｄと、第５の部分１２ｅと、を有する。なお、図４Ａ及び図４Ｂは、第１の部分１２ａの反対側（使用者側）からの斜視図を示しており、図４Ｃは、第１の部分１２ａ側（使用者の反対側）からの斜視図を示している。

【0058】

第２の部分１２ｂは、第１の部分１２ａと接続される。第３の部分１２ｃは、第１の部分１２ａを介して第２の部分１２ｂと接続される。第３の部分１２ｃは、図４Ａ及び図４Ｂの一点鎖線で示す空間４１を有する。第４の部分１２ｄは、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、及び第３の部分１２ｃと接続される。第５の部分１２ｅは、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、及び第３の部分１２ｃと接続される。また、第１の部分１２ａ乃至第５の部分１２ｅは、互いに脱着できてもよい。なお、図４Ａ等では、第４の部分１２ｄと第５の部分１２ｅとが接続されない構成例を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。第４の部分１２ｄと第５の部分１２ｅとが接続されてもよい。

【0059】

図４Ｂに示すように、表示装置１３は、第２の部分１２ｂと第３の部分１２ｃとの間に位置する。表示装置１３は、第１の部分１２ａ及び第５の部分１２ｅのいずれか一以上に固定されてもよい。検出装置１７は、第３の部分１２ｃの空間４１に設けられる。

【0060】

筐体１１、表示装置１３、検出装置１７、演算装置１９、記憶装置１８、光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒの位置関係について、図２Ａ、図２Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。

【0061】

図５Ａは、第１の部分１２ａの反対側（使用者側）から見た電子機器１０の外観図である。図５Ｂは、第４の部分１２ｄ側（使用者の左側）から見た電子機器１０の外観図である。図６Ａは、第２の部分１２ｂ側（使用者の上側）から見た電子機器１０の外観図である。図６Ｂは、第３の部分１２ｃ側（使用者の下側）から見た電子機器１０の外観図である。図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂでは、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、第３の部分１２ｃ、第４の部分１２ｄ、及び第５の部分１２ｅを破線で示している。また、図５Ｂ及び図６Ａは、使用者が電子機器１０を装着した際の一例を示している。なお、図５Ｂでは、図の明瞭化のために、検出装置１７、記憶装置１８及び演算装置１９を省略している。

【0062】

検出装置１７は、第３の部分１２ｃに固定されることが好ましい。また、図５Ｂ等に示すように、検出装置１７は、筐体１１から突出しないことが好ましい。検出装置１７が筐体１１から突出する場合、検出装置１７と使用者または他の物体が干渉し、検出装置１７が破損してしまう恐れがある。検出装置１７を空間４１に設け、筐体１１から突出しないことで、検出装置１７の破損を防ぐことができる。したがって、電子機器１０の信頼性を高めることができる。また、電子機器１０を小型にすることができるとともに、利便性及びデザイン性を高めることができる。

【0063】

空間４１について、説明する。第４の部分１２ｄ側（使用者の左側）から見た空間４１の拡大図を、図７Ａに示す。第３の部分１２ｃ側（使用者の下側）から見た空間４１の拡大図を、図７Ｂに示す。

【0064】

図５Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、空間４１は上部から下部に向かって幅が広くなる形状であることが好ましい。また、空間４１の側面は、検出装置１７が使用者の鼻または口の情報を取得しやすい角度であることが好ましい。

【0065】

筐体１１と空間４１の下底部がなす角の角度θ１は、１２０度以上１７０度以下が好ましく、さらには１３０度以上１６５度以下が好ましく、さらには１３５度以上１６０度以下が好ましく、さらには１４０度以上１６０度以下が好ましく、さらには１４５度以上１５５度以下が好ましく、さらには１５０度以上１５５度以下が好ましい。また、空間４１の長さＬＢは、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましく、さらには４０ｍｍ以上９５ｍｍ以下が好ましく、さらには５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下が好ましく、さらには６０ｍｍ以上８５ｍｍ以下が好ましく、さらには７０ｍｍ以上８０ｍｍ以下が好ましい。空間４１の長さＬＨは、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましく、さらには４０ｍｍ以上９５ｍｍ以下が好ましく、さらには５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下が好ましく、さらには６０ｍｍ以上８５ｍｍ以下が好ましく、さらには７０ｍｍ以上８０ｍｍ以下が好ましい。空間４１を前述の形状とすることで、使用者の鼻と干渉しない位置に検出装置１７を設けることができる。さらに、検出装置１７を使用者の鼻または口の情報を取得しやすい角度に設けることができる。

【0066】

図５Ｂに示すように、筐体１１は、使用者の口を覆わないことが好ましい。筐体が口を覆う構成とする場合、使用者が不快感または圧迫感を感じてしまう場合がある。本発明の一態様である電子機器１０は、筐体１１が使用者の口を覆うことなく、使用者の口の情報を取得することができる。

【0067】

図２Ａ等では、検出装置１７が筐体１１の外側に位置する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。図８Ａに示すように、検出装置１７を筐体１１の内部に設けてもよい。検出装置１７を筐体１１の内部に設けることにより、使用者と検出装置１７が干渉することを抑制でき、電子機器の信頼性を高めることができる。また、筐体１１は、検出装置１７と使用者との間に位置する開口（図示しない）を有してもよい。筐体１１が当該開口を有することにより、検出装置１７の検出精度を高めることができる。

【0068】

空間４１の拡大図を、図８Ｂに示す。筐体１１と空間４１の下底部がなす角の角度θ１は、前述の範囲とすることが好ましい。

【0069】

電子機器１０は、検出装置１７の位置及び角度を調整する調整機構を有してもよい。図９Ａ及び図９Ｂは、電子機器１０が調整機構４５を有する構成を示している。調整機構４５は、検出装置１７の位置及び角度を調整する機能を有し、使用者に合わせてそれぞれの鼻及び口の状態を取得しやすくすることができる。調整機構４５は、筐体１１に固定されていることが好ましい。

【0070】

筐体１１と検出装置１７がなす角の角度θ２は、前述の角度θ１の範囲とすることが好ましい。角度θ２を前述の範囲とすることで、使用者の鼻と干渉しない位置に検出装置１７を設けることができる。さらに、検出装置１７を使用者の鼻または口の情報を取得しやすい角度に設けることができる。例えば、角度２θを小さくすることで、使用者の鼻の情報を取得しやすくできる。例えば、角度２θを大きくすることで、使用者の口の情報を取得しやすくできる。

【0071】

図２Ａ等において、空間４１に１つの検出装置１７を設ける構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。空間４１に複数の検出装置１７を設けてもよい。空間４１に検出装置１７Ｌ及び検出装置１７Ｒを設けた電子機器１０の外観図を、図１０Ａに示す。電子機器１０の構成を示すブロック図を、図１０Ｂに示す。図１０Ａは、第１の部分１２ａの反対側（使用者側）から見た電子機器１０の外観図である。なお、図１０Ａでは、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、第３の部分１２ｃ、第４の部分１２ｄ、及び第５の部分１２ｅを破線で示している。

【0072】

例えば、空間４１において、検出装置１７Ｌを使用者の左側、検出装置１７Ｒを使用者の右側に設けることができる。この場合、検出装置１７Ｌは使用者の鼻の左側の情報を、検出装置１７Ｒは鼻の右側の情報を取得することができる。また、検出装置１７Ｌが使用者の口の右側の情報を、検出装置１７Ｒが使用者の口の左側の情報を取得できるように、検出装置１７Ｌ及び検出装置１７Ｒを設ける角度を調整してもよい。

【0073】

検出装置１７Ｌ及び検出装置１７Ｒで取得された使用者データはそれぞれ、演算装置１９に出力される。複数の検出装置を用いることで、使用者の感情をより高い精度で取得することができる。

【0074】

演算装置１９、及び記憶装置１８はそれぞれ、第２の部分１２ｂと第３の部分１２ｃとの間に位置する。演算装置１９、及び記憶装置１８はそれぞれ、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、第３の部分１２ｃ、第４の部分１２ｄ、第５の部分１２ｅのいずれか一以上に固定されてもよい。なお、図２Ａ等において、演算装置１９、及び記憶装置１８が第５の部分１２ｅ側に位置する例を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。

【0075】

光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒはそれぞれ、第２の部分１２ｂと第３の部分１２ｃとの間に位置する。光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒはそれぞれ、第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、第３の部分１２ｃ、第４の部分１２ｄ、第５の部分１２ｅのいずれか一以上に固定されてもよい。

【0076】

図５Ｂ等に示すように、検出装置１７は空間４１に設けられる。また、電子機器１０の使用時は、空間４１に使用者の鼻が位置する。空間４１は、上部から下部に向かって、幅が広くなる形状であることが好ましい。つまり、空間４１は、第２の部分１２ｂ側から第３の部分１２ｃ側に向かって、幅が広くなる形状であることが好ましい。空間４１がこのような形状を有することにより、空間４１に設けられる検出装置１７が、使用者の鼻または口周辺の情報を取得しやすくなる。

【0077】

電子機器１０の使用中に使用者が興奮すると、体温が高くなるとともに、鼻息、および呼気の温度も高くなり、鼻、及び口周辺の環境の温度が高くなる場合がある。検出装置１７として温度センサを用い、鼻、または口周辺の環境の温度を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。例えば、鼻、または口周辺の環境の温度が高いほど、使用者の興奮の程度が高いと推定することができる。

【0078】

電子機器１０の使用中に使用者が興奮すると、体温が高くなるとともに、鼻、または口周辺の皮膚温度が高くなる場合がある。検出装置１７として温度センサを用い、鼻、及び口周辺の皮膚温度を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。例えば、鼻、及び口周辺の皮膚温度が高いほど、使用者の興奮の程度が高いと推定することができる。

【0079】

電子機器１０の使用中に使用者が興奮すると、呼吸が速くなるとともに、鼻息、および呼気によって鼻、または口周辺の環境の湿度が高くなる場合がある。検出装置１７として湿度センサを用い、鼻、及び口周辺の環境の湿度を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。例えば、鼻、及び口周辺の環境の湿度が高いほど、使用者の興奮の程度が高いと推定することができる。

【0080】

電子機器１０の使用中に使用者が興奮すると、声が大きくなる場合がある。検出装置１７としてマイクを用い、使用者の声を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。例えば、使用者の声の音量が大きいほど、使用者の興奮の程度が高いと推定することができる。

【0081】

電子機器１０の使用中に使用者が興奮すると、体温が高くなるとともに、発汗する場合がある。検出装置１７として撮像装置を用いて鼻、または鼻の下を撮像し、鼻、または鼻の下の発汗の状態を取得することで、使用者の興奮の程度を推定することができる。例えば、鼻、または鼻の下の発汗量が多いほど、使用者の興奮の程度が高いと推定することができる。

【0082】

電子機器１０を使用中に、使用者の感情の種類やその程度が変化する場合がある。検出装置１７として撮像装置を用いて口を撮像し、口の形を取得することで、使用者の感情の種類やその程度を推定することができる。

【0083】

なお、検出装置１７として撮像装置を用いる場合、検出装置１７は光源（図示せず）を有してもよい。光源を有することにより、光源から発せられた光が使用者の顔で反射し、当該反射光を検出装置１７が検出することができる。例えば、光源は赤色光を発する機能を有し、撮像装置は赤色光を検出する機能を有することが好ましい。例えば、光源は近赤外光を発する機能を有し、撮像装置は近赤色光を検出する機能を有することが好ましい。例えば、光源は中赤外光を発する機能を有し、撮像装置は中赤色光を検出する機能を有することが好ましい。例えば、光源は遠赤外光を発する機能を有し、撮像装置は遠赤外光を検出する機能を有することが好ましい。これにより、電子機器１０は、使用者の発汗状態や口の形を精度高く取得することができる。

【0084】

本明細書等において、赤外光とは、例えば波長が０．７μｍ以上１０００μｍ以下の光を示す。また、近赤外光とは、例えば波長が０．７μｍ以上２．５μｍ以下の光を示し、中赤外光とは、例えば波長が２．５μｍ以上４μｍ以下の光を示す。さらに、遠赤外光とは、例えば波長が４μｍ以上１０００μｍ以下の光を示す。なお、近赤外光、中赤外光、又は遠赤外光を、単に赤外光という場合がある。また、本明細書等において、赤色光とは、例えば波長が０．６μｍ以上０．７５μｍ以下の光を示す。

【0085】

本発明の一態様である電子機器１０は、検出装置１７を有することで、使用者の興奮の程度、及び使用者の感情の種類やその程度を取得することができる。なお、本明細書等において、使用者の興奮の程度、及び使用者の感情の種類やその程度を総称して、使用者の感情と記す場合がある。また、本発明の一態様である電子機器１０は、使用者の感情に応じた情報を表示装置１３に表示させることができる。使用者の分身となるキャラクター（アバターともいう）に使用者の感情に応じた表情をさせて、表示装置１３に表示させてもよい。使用者は自身の感情を認識することができ、没入感を高めることができる。また、使用者は、自身の感情を認識することで、休憩をとるなどの選択をすることもできる。

【0086】

図５Ｂに示すように、検出装置１７が筐体１１の外側に位置する構成とすることができる。この場合、検出装置１７は、筐体１１と使用者の鼻との間に位置する。検出装置１７が筐体１１の外側に位置する構成とすることで、使用者と検出装置１７との間に筐体１１が無いため、検出装置１７の検出精度を高めることができる。

【0087】

第２の部分１２ｂの第１の部分１２ａと反対側の領域は、使用者の額に接触する部分である。また、第３の部分１２ｃの第１の部分１２ａと反対側の領域は、使用者の頬に接触する部分である。当該領域はそれぞれ、曲線状の形状を有することが好ましく、特に、第１の部分１２ａ側に向かって円弧状の形状を有することが好ましい。当該領域が曲線状または円弧状の形状を有することにより、使用者の額または頬に第２の部分１２ｂを密着させることができる。したがって、電子機器１０の外部からの光漏れが抑制され、使用者は没入感をより高めることができる。なお、電子機器１０の筐体１１の形状は、図２Ａ等に示す構成に限定されない。

【0088】

光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒはそれぞれ、表示装置１３と重なる領域を有し、表示装置１３と使用者との間に位置する。使用者は、光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒを通して、表示装置１３に表示された画像を視認することができる。図２Ａ等では、左目用の光学部材１５Ｌ、及び右目用の光学部材１５Ｒを示している。光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒはそれぞれ、表示装置１３に表示される画像を使用者に対して拡大投影する機能を有する。光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒとして、例えば、凸レンズを用いることができる。なお、図２Ａ等では光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒをそれぞれ１枚の凸レンズで示しているが、形状は特に限定されず、複数の光学部材を組みあわせて用いてもよい。

【0089】

光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒの材料として、例えば、プラスチック、またはガラスを用いることができる。プラスチックは、可視光に対する透過性が高い材料であることが好ましく、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、カーボン樹脂、アリル樹脂を用いることができる。また、これらのプラスチックに原子屈折の大きいハロゲン、芳香族環、または硫黄を添加した材料を用いることで、光学部材１５Ｌ及び光学部材１５Ｒの屈折率を高めることができる。当該ハロゲンとして、例えば、塩素、臭素、ヨウ素のいずれか一以上を用いることが好ましい。

【0090】

＜電子機器の構成例２＞
図２Ａ等では、電子機器１０が１つの表示装置を有する構成例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。本発明の一態様である電子機器は、複数の表示装置を有してもよい。２つの表示装置を有する電子機器１０ａの構成例を、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。図１１Ａは、電子機器１０ａの外観を説明する斜視図である。図１１Ｂは、第２の部分１２ｂ側から見た電子機器１０ａの外観を示している。図１１Ａ及び図１１Ｂでは、筐体１１を破線で示している。また、図１１Ｂは、使用者が電子機器１０ａを装着した際の一例を示している。

【0091】

図１１Ａ及び図１１Ｂに示す電子機器１０ａは、表示装置１３Ｌ及び表示装置１３Ｒを有する。電子機器１０ａが表示装置１３Ｌ及び表示装置１３Ｒを有することで、使用者は片方の目につき１つの表示装置に表示される画像を見ることができる。これにより、視差を用いた３次元表示等を行う際であっても、高い解像度の映像を表示することができる。

【0092】

電子機器１０ａの構成例を示すブロック図を、図１２に示す。演算装置１９で生成される表示データは、表示装置１３Ｌ、及び表示装置１３Ｒにそれぞれ異なるデータとして出力される。

【0093】

図１３に示すように、電子機器１０ａはさらに、セパレータ２９を有してもよい。セパレータ２９は、表示装置１３Ｌ及び表示装置１３Ｒの表示面と直交するように設けられることが好ましい。また、セパレータ２９は、表示装置１３Ｌ及び表示装置１３Ｒよりも使用者側に設けられることが好ましい。セパレータ２９によって、左右の目の視界を分離することにより、左右の目で視認する表示を異ならせ、両眼視差を生じさせることができる。この両眼視差によって、使用者に立体的な視認を感じさせることができる。

【0094】

図２Ａ等では、電子機器が有する表示装置が平面である構成例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。本発明の一態様である電子機器が有する表示装置は、湾曲していてもよい。湾曲している表示装置を有する電子機器１０ｂの構成例を、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す。図１４Ａは、電子機器１０ｂの外観を説明する斜視図である。図１４Ｂは、第２の部分１２ｂ側から見た電子機器１０ｂの外観を示している。図１４Ａ及び図１４Ｂでは、筐体１１を破線で示している。また、図１４Ｂは、使用者が電子機器１０ｂを装着した際の一例を示している。

【0095】

図１４Ａ及び図１４Ｂでは、表示装置１３Ｌ、及び表示装置１３Ｒがそれぞれ、使用者の目を概略中心とした円弧状に湾曲している構成を示している。これにより、使用者の目から表示部の表示面までの距離が一定となるため、使用者はより自然な映像を見ることができる。また、表示部からの光の輝度や色度が見る角度によって変化してしまうような場合であっても、表示部の表示面の法線方向に使用者の目が位置するため、実質的にその影響を無視することができるため、より現実感のある映像を表示することができる。

【0096】

＜電子機器の構成例３＞
前述の電子機器１０、及び電子機器１０ａと異なる構成例を、図１５に示す。図１５は、電子機器１０ｂの外観を説明する斜視図である。

【0097】

図１５に示すように、電子機器１０ｂは、筐体１１と、検出装置１７と、演算装置１９、記憶装置１８と、を有する。筐体１１は下部に空間４１を有し、空間４１に検出装置１７が設けられる。電子機器１０ｂは、表示装置１３を有さない点で前述の電子機器１０及び電子機器１０ａと主に異なる。電子機器１０ｂはさらに、光学部材１５Ｌ、及び光学部材１５Ｒを有してもよい。

【0098】

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、電子機器１０ｂは、表示部を有する別の電子機器と組み合わせて用いることができる。当該別の電子機器として、例えば、スマートフォン、携帯型ゲーム機などの電子機器を用いることができる。当該別の電子機器は、電子機器１０ｂが有するコネクタ（図示せず）を介して、演算装置１９と接続する。

【0099】

図１６Ａ及び図１６Ｂには、電子機器３１として用いることができるスマートフォンの構成例を示している。電子機器３１は、表示部３３を有し、開口部４３を介して電子機器１０ｂの内部に取り付けることで、図２Ａにおける表示装置１３と同様に機能することができる。

【0100】

なお、図１５及び図１６Ａでは、第２の部分１２ｂが開口部４３を有する構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。開口部４３は、第１の部分１２ａ乃至第５の部分１２ｅのいずれか一以上に設けてもよい。また、電子機器１０ｂは、開口部４３を有さなくてもよい。一部の部分が脱着できる構成とし、当該部分を取り外すことで電子機器３１を電子機器１０ｂの内部に取り付けることができる。例えば、第１の部分１２ａが脱着できる構成とすることで、使用者は第１の部分１２ａを取り外して電子機器３１を電子機器１０ｂの内部に取り付けることができる。開口部４３を有さないことで、電子機器１０ｂ内に外部の光が入ることを抑制できる。

【0101】

＜使用者の感情推定＞
使用者の感情を推定する方法を説明する。ここでは、使用者の口を含む部分の画像を用いる例を挙げて、説明する。

【0102】

演算装置１９の構成の一例を示すブロック図を、図１７に示す。演算装置１９は、特徴抽出部５３と、推定部５４と、情報生成部５５と、を有する。

【0103】

特徴抽出部５３は、検出装置１７から出力された使用者の口を含む部分の画像から特徴点を抽出し、そして特徴点の位置から特徴量を算出し、特徴量を推定部５４に出力する機能を有する。

【0104】

検出装置１７が取得する情報が口を含む部分の画像である場合、例えば、特徴点として上唇の上端、下唇の下端、右の口角、及び左の口角を用いることができる。

【0105】

特徴抽出部５３による特徴抽出の手法として、様々なアルゴリズムを適用することができる。特徴抽出部５３は、例えば、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅｄ Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＳＵＲＦ（Ｓｐｅｅｄｅｄ Ｕｐ Ｒｏｂｕｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）、ＨＯＧ（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔｓ）等のアルゴリズムを用いることができる。

【0106】

特徴抽出部５３による特徴抽出には、ニューラルネットワークを用いることができる。特徴抽出部５３に用いることのできるニューラルネットワークＮＮ１の模式図を、図１８Ａに示す。ニューラルネットワークＮＮ１は、入力層６１、中間層６２、及び出力層６３を有する。なお、図１８Ａでは、特徴抽出部５３が中間層６２を３つ有する構成を示しているが、本発明の一態様がこれに限られない。特徴抽出部５３は、１つ以上の中間層６２を有する構成であればよい。

【0107】

ニューラルネットワークＮＮ１には、データ７１が入力される。データ７１として、例えば、検出装置１７で撮像された画像データを用いることができる。データ７１は、各画素の座標と、階調値を含む。ニューラルネットワークＮＮ１からは、データ７２が出力される。データ７２は、前述した特徴点を含むデータである。

【0108】

ニューラルネットワークＮＮ１は、画像データ等のデータ７１から、上述した特徴点を抽出し、その座標を出力するように、あらかじめ学習されている。ニューラルネットワークＮＮ１では、中間層６２で様々なフィルタを用いたエッジ処理等を行うことで、上述した特徴点の存在する座標に対応する出力層６３のニューロン値が高くなるよう、学習されている。

【0109】

推定部５４は、特徴抽出部５３から入力される特徴点の情報から、電子機器１０の使用者の感情を推定し、推定した情報を情報生成部５５に出力する機能を有する。推定部５４による推定には、ニューラルネットワークを用いることができる。

【0110】

推定部５４に用いることのできるニューラルネットワークＮＮ２の模式図を、図１８Ｂに示す。図１８Ｂでは、推定部５４が、電子機器１０の使用者の感情を推定する場合を示している。また、ニューラルネットワークＮＮ２が、概ねニューラルネットワークＮＮ１と同様の構成を有する例を示している。なお、ニューラルネットワークＮＮ２の入力層６１のニューロンの数は、ニューラルネットワークＮＮ１よりも少なくすることができる。

【0111】

ニューラルネットワークＮＮ２には、特徴抽出部５３が生成したデータ７２が入力される。データ７２は、抽出した特徴点の座標に係る情報を含む。

【0112】

ニューラルネットワークＮＮ２に入力されるデータとして、データ７２を加工したデータを用いてもよい。例えば、任意の２つの特徴点間を結ぶベクトルを算出し、これを全ての特徴点、又は一部の特徴点について求めたものを、ニューラルネットワークＮＮ２に入力するデータとしてもよい。また、算出したベクトルを正規化したデータとしてもよい。なお、以下では、ニューラルネットワークＮＮ１が出力するデータ７２を加工したデータも、データ７２と表記する。

【0113】

データ７２が入力されたニューラルネットワークＮＮ２からは、データ７３が出力される。データ７３は、出力層６３の各ニューロンから出力されるニューロン値に相当する。出力層６３の各ニューロンは、それぞれ１つの感情に紐付けされている。図１８Ｂに示すように、データ７３は、所定の感情（喜び、楽しさ、驚き、嫌悪等）に対応するニューロンのニューロン値が含まれたデータである。

【0114】

ニューラルネットワークＮＮ２は、データ７２から、各感情の程度を推定し、ニューロン値として出力するように、あらかじめ学習されている。ニューラルネットワークＮＮ２により、使用者の口の形から使用者の感情を推定することができる。

【0115】

図１８Ｃは、データ７３について模式的に示した図である。各感情に対応するニューロン値の高さは、推定された感情の程度の高さを示している。また、推定部５４は、推定された感情の程度から、別の感情の程度を推定してもよい。当該別の感情の程度を含むデータを、データ７４とする。図１８Ｃでは、喜び、楽しさ、驚き、嫌悪等の感情の程度から、興味という感情の程度を推定する場合を示している。

【0116】

データ７４に含まれる興味という感情の程度は、例えばデータ７３に含まれる喜び、楽しさ、驚き、嫌悪等の感情の程度を所定の式に入力することにより推定することができる。例えば、喜び、楽しさ、驚きの感情の程度が大きいほど興味の感情の程度を大きくし、嫌悪の感情の程度が大きいほど興味の感情の程度が小さくなるように、式を設定することができる。

【0117】

なお、感情の推定は、ニューラルネットワークを用いずに行うこともできる。例えば、検出装置１７で取得した、使用者の口を含む部分の画像と、テンプレート画像とを比較して、その類似度を用いるテンプレートマッチング法やパターンマッチング法等により行ってもよい。その場合、特徴抽出部５３を有さない構成とすることもできる。

【0118】

情報生成部５５は、推定部５４で推定した感情に基づいて、使用者に提示する情報を決定又は生成し、表示装置１３に出力する機能を有する。これにより、表示装置１３は、情報生成部５５で生成された情報に対応する情報を提示することができる。

【0119】

なお、特徴抽出部５３から出力されたデータ７２を、推定部５４に入力せずに、情報生成部５５に直接入力してもよい。例えば、推定部５４による推定を行わなくても、特徴抽出部５３による特徴点の抽出により使用者の感情を検出することができる。このような場合は、特徴抽出部５３から出力されたデータ７２を情報生成部５５に直接入力することにより、電子機器１０の消費電力を低減することができる。

【0120】

データ７１として用いることができる使用者の口を含む部分の画像の例を、図１９Ａ１乃至図１９Ａ４に示す。図１９Ａ１乃至図１９Ａ４はそれぞれ、使用者の感情が“喜び”の程度が高い状態、“楽しい”の程度が高い状態、“驚き”の程度が高い状態、“嫌悪”の程度が高い状態の口を含む部分の画像の例を示している。図１９Ｂ１乃至図１９Ｂ４はそれぞれ、図１９Ａ１乃至図１９Ａ４に示した口を含む部分の画像の特徴点を抽出した例を示している。図１９Ｂ１乃至図１９Ｂ４では、上唇の上端ＬＰ_ＴＬ、ＬＰ_Ｔ、ＬＰ_ＴＲ、下唇の下端ＬＰ_ＢＬ、ＬＰ_Ｂ、ＬＰ_ＢＲ、右の口角ＬＰ_Ｒ、及び左の口角ＬＰ_Ｌを特徴点として抽出した例を示している。特徴抽出部５３は、これらの特徴点を抽出し、特徴点の情報を推定部５４に出力する。推定部５４は、特徴点の情報から使用者の感情を推定し、使用者の感情の情報を情報生成部５５に出力する。情報推定部は、使用者の感情の情報から使用者に提示する情報を決定又は生成し、使用者に提示する情報を表示装置１３に出力する。そして、表示装置１３は、使用者に提示する情報を表示させることができる。

【0121】

＜使用者に提示する情報の例＞
以下では、電子機器に提示する使用者の情報の一例について、説明する。

【0122】

本発明の一態様である電子機器を使用時の使用者の視界の例を、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ及び図２１Ｂは、使用者が観光地の画像を視聴している際の、視界の例を示している。

【0123】

図２０Ａ及び図２０Ｂはそれぞれ、表示された画像に重ねて、視界の左下に使用者の興奮の程度を模した情報８１及び情報８２が提示されている。

【0124】

図２０Ａに示す情報８１は、使用者データから使用者の興奮の程度が高いと判断された例を示している。例えば、使用者の鼻または口周辺の環境の温度が所定の温度以上、鼻または口周辺の皮膚温度が所定の温度以上、鼻または口周辺の環境の湿度が所定の湿度以上、声の音量が所定の音量以上、もしくは、鼻または鼻の下の発汗量が所定の量以上である場合は、使用者の興奮の程度が高いと判断することができる。

【0125】

情報８１として、使用者データを提示してもよい。例えば、使用者の鼻または口周辺の環境の温度を情報８１として提示することができる。例えば、声の音量を情報８１として提示することができる。

【0126】

図２０Ｂに示す情報８２は、使用者データから使用者の興奮の程度が低いと判断された例を示している。例えば、使用者の鼻または口周辺の環境の温度が所定の温度未満、鼻または口周辺の皮膚温度が所定の温度未満、鼻または口周辺の環境の湿度が所定の湿度未満、声の音量が所定の音量未満、もしくは、鼻または鼻の下の発汗量が所定の量未満である場合は、使用者の興奮の程度が低いと判断することができる。

【0127】

以上のように、使用者の興奮の程度を使用者に提示することで、使用者は自身の興奮の程度を認識することができ、没入感を高めることができる。または、使用者は自身の興奮の程度を認識することで、休憩を取るなどの選択をすることができる。

【0128】

図２１Ａ及び図２１Ｂはそれぞれ、表示された画像に重ねて、視界の左下にキャラクターを模した情報９１及び情報９２が提示されている。

【0129】

図２１Ａは、使用者の感情が“楽しさ”の程度が高いと判断された例を示している。例えば、図１８Ｃにおいて、“楽しさ”のニューロン値が、最も高い場合に相当する。また、図２１Ａは、使用者の興味の程度が高いと判断された例を示している。例えば、図１８Ｃにおいて、値が、しきい値Ｔｈ２を超えた場合に相当する。

【0130】

図２１Ｂは、使用者の感情が“喜び”、“楽しさ”、“驚き”、“嫌悪”の程度がいずれも低いと判断された例を示している。例えば、図１８Ｃにおいて、全てのニューロン値が、しきい値Ｔｈ１を超えない場合に相当する。また、図２１Ｂは、使用者の興味の程度が低いと判断された例を示している。例えば、図１８Ｃにおいて、値が、しきい値Ｔｈ２を超えない場合に相当する。

【0131】

図１８Ｃにおいて、使用者の感情が“喜び”の程度が高いと判断された場合は、例えば、図２１Ｃに示す情報９３を提示することができる。使用者の感情が“驚き”の程度が高いと判断された場合は、例えば、図２１Ｄに示す情報９４を提示することができる。使用者の感情が“嫌悪”の程度が高いと判断された場合は、例えば、図２１Ｅに示す情報９５を提示することができる。

【0132】

図２１Ａ及び図２１Ｂでは、１つの情報を提示する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。表示された画像に重ねて、複数の情報を提示してもよい。例えば、図１８Ｃにおいて、“楽しさ”及び“驚き”のニューロン値がしきい値Ｔｈ１を超えた場合は、それぞれに対応する情報を提示することができる。例えば、情報９１及び情報９４の一以上を提示することができる。

【0133】

以上のように、推定された使用者の感情に応じて、その感情を反映した表情を有するキャラクターを使用者に提示することで、使用者は自身の感情を認識することができ、没入感を高めることができる。または、使用者は、自身が認識していない感情に気づくことができる。なお、ここではキャラクターの表情を用いて感情の情報をユーザーに提示する方法を説明したが、これに限られず、感情の種類やその程度を可視化した画像であれば、様々な画像を用いることができる。

【0134】

＜筐体の構成例＞
本発明の一態様である電子機器において、筐体１１は使用者の鼻に位置する空間４１を有していればよく、構成、及び空間４１以外の部分の形状は特に限定されない。

【0135】

筐体１１は、複数の筐体が連結した構成とすることができる。筐体１１の構成例を、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２２Ｃ、図２３Ａ及び図２３Ｂに示す。

【0136】

図２２Ａは、筐体１１が、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅを有する例を示している。図２２Ａは、図４Ａ乃至図４Ｃに示す第１の部分１２ａ乃至第５の部分１２ｅがそれぞれ、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅに相当する構成を示している。第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅは、互いに連結して筐体１１を構成する。また、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅのいずれか一以上は、筐体１１から脱着可能であってもよい。

【0137】

図２２Ｂは、筐体１１が、第４のパーツ１１ｄ、第５のパーツ１１ｅ及び第６のパーツ１１ｆを有する例を示している。図２２Ｂは、図４Ａ乃至図４Ｃに示す第１の部分１２ａ乃至第３の部分１２ｃが一体になった第６のパーツ１１ｆを有する構成を示している。第４のパーツ１１ｄ、第５のパーツ１１ｅ及び第６のパーツ１１ｆは、互いに連結して筐体１１を構成する。また、第４のパーツ１１ｄ、第５のパーツ１１ｅ及び第６のパーツ１１ｆのいずれか一以上は、筐体１１から脱着可能であってもよい。

【0138】

図２２Ｃは、筐体１１が、第１のパーツ１１ａ及び第７のパーツ１１ｇを有する例を示している。図２２Ｃは、図４Ａ乃至図４Ｃに示す第２の部分１２ｂ乃至第５の部分１２ｅが一体になった第７のパーツ１１ｇを有する構成を示している。第１のパーツ１１ａ及び第７のパーツ１１ｇは、互いに連結して筐体１１を構成する。また、第１のパーツ１１ａ及び第７のパーツ１１ｇのいずれかは、筐体１１から脱着可能であってもよい。

【0139】

図２３Ａは、筐体１１が、第２のパーツ１１ｂ、第３のパーツ１１ｃ及び第８のパーツ１１ｈを有する例を示している。図２３Ａは、図４Ａ乃至図４Ｃに示す第１の部分１２ａ、第４の部分１２ｄ及び第５の部分１２ｅが一体になった第８のパーツ１１ｈを有する構成を示している。第２のパーツ１１ｂ、第３のパーツ１１ｃ及び第８のパーツ１１ｈは、互いに連結して筐体１１を構成する。また、第２のパーツ１１ｂ、第３のパーツ１１ｃ及び第８のパーツ１１ｈのいずれか一以上は、筐体１１から脱着可能であってもよい。

【0140】

図２３Ｂは、筐体１１が、第３のパーツ１１ｃ及び第９のパーツ１１ｉを有する例を示している。図２３Ｂは、図４Ａ乃至図４Ｃに示す第１の部分１２ａ、第２の部分１２ｂ、第４の部分１２ｄ及び第５の部分１２ｅが一体になった第７のパーツ１１ｇを有する構成を示している。第３のパーツ１１ｃ及び第９のパーツ１１ｉは、互いに連結して筐体１１を構成する。また、第３のパーツ１１ｃ及び第９のパーツ１１ｉのいずれかは、筐体１１から脱着可能であってもよい。

【0141】

なお、図２２Ａ乃至図２２Ｃ、図２３Ａ及び図２３Ｂでは、図の明瞭化のために、それぞれのパーツを分離して示している。

【0142】

複数のパーツを連結して筐体１１を構成することにより、電子機器１０に設けられる部品（演算装置１９など）の装填を容易にすることができる。例えば、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅを有する筐体１１の場合、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅのそれぞれに部品を装填し、その後に、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅを連結させることができ、第１のパーツ１１ａ乃至第５のパーツ１１ｅを連結させてから部品を装填する場合より生産性を高めることができる。また、一部のパーツを筐体１１から脱着可能とすることにより、例えば、故障時に部品を容易に交換することができる。

【0143】

筐体１１の形状は、図２Ａ等に示した形状に特に限定されない。筐体１１を構成するそれぞれの部分が曲面を有してもよい。曲面を有する筐体１１の例を、図２４Ａに示す。筐体１１が曲面を有することで、本発明の一態様である電子機器のデザイン性を高めることができる。また、筐体１１が曲面を有し、角部を少なくすることで、使用者が接触しても負傷を防ぐことができ、本発明の一態様である電子機器の安全性を高めることができる。

【0144】

本発明の一態様である電子機器は、図２４Ｂに示すように固定具２５を有してもよい。固定具２５を有することにより、使用者の頭部に筐体１１を固定することができる。なお、図２４Ｂでは、固定具２５をバンド状の形状で示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。また、図２４Ｂでは、留め具２７により固定具２５の一端を筐体１１に固定した構成を示しているが、別の構成としてもよい。例えば、留め具２７を有さない構成としてもよい。

【0145】

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。

【0146】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器に適用することができる表示装置、光源、撮像装置等について説明する。

【0147】

＜表示装置の構成例１＞
本発明の一態様の電子機器に適用することができる表示装置の構成例を示すブロック図を、図２５に示す。図２５に示す表示装置８１０は、層８２０と、層８２０の上方に積層された層８３０を有する。層８２０はゲートドライバ回路８２１と、ソースドライバ回路８２２と、回路８４０と、を有する。層８３０は画素８３４を有し、画素８３４がマトリクス状に配列されて画素アレイ８３３が構成されている。層８２０と層８３０の間には、層間絶縁体を設けることができる。なお、層８３０の上方に層８２０を積層して設けてもよい。

【0148】

回路８４０は、ソースドライバ回路８２２と電気的に接続されている。なお、回路８４０は、その他の回路等と電気的に接続されていてもよい。

【0149】

同一行の画素８３４は、配線８３１を介してゲートドライバ回路８２１と電気的に接続され、同一列の画素８３４は、配線８３２を介してソースドライバ回路８２２と電気的に接続されている。配線８３１は、走査線としての機能を有し、配線８３２は、データ線としての機能を有する。

【0150】

なお、図２５では、１行の画素８３４が１本の配線８３１によって電気的に接続され、１列の画素８３４が１本の配線８３２によって電気的に接続されている構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、１行の画素８３４が２本以上の配線８３１によって電気的に接続されていてもよいし、１列の画素８３４が２本以上の配線８３２によって電気的に接続されていてもよい。つまり、例えば１個の画素８３４が、２本以上の走査線と電気的に接続されていてもよいし、２本以上のデータ線と電気的に接続されていてもよい。また、例えば１本の配線８３１が、２行以上の画素８３４と電気的に接続されていてもよいし、１本の配線８３２が２列以上の画素８３４と電気的に接続されていてもよい。つまり、例えば１本の配線８３１を２行以上の画素８３４で共有してもよいし、１本の配線８３２を２列以上の画素８３４で共有してもよい。

【0151】

ゲートドライバ回路８２１は、画素８３４の動作を制御するための信号を生成し、配線８３１を介して当該信号を画素８３４に供給する機能を有する。ソースドライバ回路８２２は、画像信号を生成し、配線８３２を介して当該信号を画素８３４に供給する機能を有する。回路８４０は、例えば、ソースドライバ回路８２２が生成する画像信号の基となる画像データを受信し、受信した画像データをソースドライバ回路８２２に供給する機能を有する。また、回路８４０は、スタートパルス信号及びクロック信号等を生成する、制御回路としての機能を有する。その他、回路８４０は、ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２が有さない機能を有する回路とすることができる。

【0152】

画素アレイ８３３は、ソースドライバ回路８２２が画素８３４に供給した画像信号に対応する画像を表示する機能を有する。具体的には、上記画像信号に対応する輝度の光を画素８３４から射出することにより、画素アレイ８３３に画像が表示される。

【0153】

図２５では、層８２０と層８３０の位置関係を一点鎖線及び白抜き丸印で示しており、一点鎖線で結ばれた、層８２０の白抜き丸印と層８３０の白抜き丸印が互いに重なっている。なお、他の図においても、同様の表記を行う。

【0154】

表示装置８１０は、層８２０に設けられたゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２が、画素アレイ８３３と重なる領域を有している。例えば、ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２は、画素８３４と重なる領域を有している。ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２と、画素アレイ８３３と、を、互いに重なる領域を有するように積層して設けることで、表示装置８１０を狭額縁化することができ、また小型化することができる。

【0155】

ゲートドライバ回路８２１とソースドライバ回路８２２は、明確に分離されず、重なる領域を有する。当該領域を、領域８２３とする。領域８２３を有することにより、ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２の占有面積を小さくすることができる。よって、画素アレイ８３３の面積が小さい場合であっても、ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２を、画素アレイ８３３からはみ出すことなく設けることができる。又は、ゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２の、画素アレイ８３３と重ならない領域の面積を小さくすることができる。以上より、領域８２３を有さない場合よりさらに狭額縁化することができ、また小型化することができる。

【0156】

回路８４０は、画素アレイ８３３と重ならないように設けることができる。なお、回路８４０を、画素アレイ８３３と重なる領域を有するように設けてもよい。

【0157】

図２５には、層８２０にゲートドライバ回路８２１及びソースドライバ回路８２２が１個ずつ設けられ、層８３０に画素アレイ８３３が１個設けられた構成例を示しているが、層８３０に画素アレイ８３３を複数設けてもよい。つまり、層８３０に設けられた画素アレイを分割してもよい。

【0158】

図２５には、層８２０に回路８４０を設ける構成例を示しているが、層８２０に回路８４０を設けなくてもよい。図２６は、図２５に示す構成の変形例であり、層８３０に回路８４０が設けられる場合の、表示装置８１０の構成例を示している。なお、回路８４０を構成する要素を、層８２０と層８３０に分散して設けてもよい。

【0159】

＜画素８３４の構成例＞
図２７Ａ乃至図２７Ｅは、表示装置８１０に設けられる画素８３４が呈する色について説明する図である。図２７Ａに示すように、赤色光（Ｒ）を射出する機能を有する画素８３４、緑色光（Ｇ）を射出する機能を有する画素８３４、及び青色光（Ｂ）を射出する機能を有する画素８３４を、本発明の一態様である電子機器の表示装置に設けることができる。又は、図２７Ｂに示すように、シアン（Ｃ）の光を射出する機能を有する画素８３４、マゼンタ（Ｍ）の光を射出する機能を有する画素８３４、及び黄色（Ｙ）の光を射出する機能を有する画素８３４が表示装置８１０に設けられていてもよい。

【0160】

図２７Ｃに示すように、赤色光（Ｒ）を射出する機能を有する画素８３４、緑色光（Ｇ）を射出する機能を有する画素８３４、青色光（Ｂ）を射出する機能を有する画素８３４、及び白色光（Ｗ）を射出する機能を有する画素８３４が表示装置８１０に設けられていてもよい。又は、図２７Ｄに示すように、赤色光（Ｒ）を射出する機能を有する画素８３４、緑色光（Ｇ）を射出する機能を有する画素８３４、青色光（Ｂ）を射出する機能を有する画素８３４、及び黄色（Ｙ）の光を射出する機能を有する画素８３４が表示装置８１０に設けられていてもよい。又は、図２７Ｅに示すように、シアン（Ｃ）の光を射出する機能を有する画素８３４、マゼンタ（Ｍ）の光を射出する機能を有する画素８３４、黄色（Ｙ）の光を射出する機能を有する画素８３４、及び白色光（Ｗ）を射出する機能を有する画素８３４が表示装置８１０に設けられていてもよい。

【0161】

図２７Ｃ、図２７Ｅに示すように、白色光（Ｗ）を射出する機能を有する画素８３４を表示装置８１０に設けることで、表示される画像の輝度を高めることができる。また、図２７Ｄ等に示すように、画素８３４が射出する色の種類を増やすことで、中間色の再現性を高めることができるため、表示品位を高めることができる。

【0162】

なお、図２７Ｆに示すように、表示装置８１０は、赤色光（Ｒ）を射出する機能を有する画素８３４、緑色光（Ｇ）を射出する機能を有する画素８３４、及び青色光（Ｂ）を射出する機能を有する画素８３４の他、赤外光（ＩＲ）を射出する機能を有する画素８３４を有してもよい。又は、図２７Ｇに示すように、表示装置８１０は、シアン（Ｃ）の光を射出する機能を有する画素８３４、マゼンタ（Ｍ）の光を射出する機能を有する画素８３４、黄色（Ｙ）の光を射出する機能を有する画素８３４の他、赤外光（ＩＲ）を射出する機能を有する画素８３４を有してもよい。また、表示装置８１０は、図２７Ｆ、図２７Ｇに示す画素８３４の他、白色光（Ｗ）を射出する機能を有する画素８３４を有してもよい。

【0163】

図２８Ａ、図２８Ｂは、画素８３４の構成例を示す回路図である。図２８Ａに示す構成の画素８３４は、トランジスタ５５２と、トランジスタ５５４と、容量素子５６２と、発光デバイス５７２と、を有する。発光デバイス５７２として、例えばエレクトロルミネッセンスを利用するＥＬデバイスを適用することができる。ＥＬデバイスは、一対の電極の間に発光性の化合物を含む層（以下、ＥＬ層ともいう。）を有する。一対の電極間に、ＥＬデバイスのしきい値電圧よりも大きい電位差を生じさせると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。

【0164】

ＥＬデバイスは、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬデバイス、後者は無機ＥＬデバイスと呼ばれている。

【0165】

有機ＥＬデバイスは、電圧を印加することにより、一方の電極から電子、他方の電極から正孔がそれぞれＥＬ層に注入される。そして、それらキャリア（電子及び正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光デバイスは、電流励起型の発光デバイスと呼ばれる。

【0166】

なお、ＥＬ層は、発光性の化合物以外に、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を有していてもよい。

【0167】

ＥＬ層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0168】

無機ＥＬデバイスは、そのデバイス構成により、分散型無機ＥＬデバイスと薄膜型無機ＥＬデバイスとに分類される。分散型無機ＥＬデバイスは、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー－アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機ＥＬデバイスは、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。

【0169】

発光デバイスは発光を取り出すために少なくとも一対の電極の一方が透明であればよい。そして、基板上にトランジスタ及び発光デバイスを形成し、当該基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出（トップエミッション）構造、基板側の面から発光を取り出す下面射出（ボトムエミッション）構造、及び両面から発光を取り出す両面射出（デュアルエミッション）構造の発光デバイスがあり、どの射出構造の発光デバイスも適用することができる。

【0170】

なお、発光デバイス５７２以外の発光デバイスについても、発光デバイス５７２と同様のデバイスを用いることができる。

【0171】

トランジスタ５５２のソース又はドレインの一方は、配線８３２と電気的に接続されている。トランジスタ５５２のソース又はドレインの他方は、容量素子５６２の一方の電極、及びトランジスタ５５４のゲートと電気的に接続されている。容量素子５６２の他方の電極は、配線８３５ａと電気的に接続されている。トランジスタ５５２のゲートは、配線８３１と電気的に接続されている。トランジスタ５５４のソース又はドレインの一方は、配線８３５ａと電気的に接続されている。トランジスタ５５４のソース又はドレインの他方は、発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、配線８３５ｂと電気的に接続されている。配線８３５ａには電位ＶＳＳが供給され、配線８３５ｂには電位ＶＤＤが供給される。配線８３５ａ及び配線８３５ｂは、電源線としての機能を有する。

【0172】

図２８Ａに示す構成の画素８３４では、トランジスタ５５４のゲートに供給される電位に応じて、発光デバイス５７２に流れる電流が制御されることにより、発光デバイス５７２からの発光輝度が制御される。

【0173】

図２８Ａに示す構成の画素８３４と異なる構成を図２８Ｂに示す。図２８Ｂに示す構成の画素８３４において、トランジスタ５５２のソース又はドレインの一方は、配線８３２と電気的に接続されている。トランジスタ５５２のソース又はドレインの他方は、容量素子５６２の一方の電極、及びトランジスタ５５４のゲートと電気的に接続されている。トランジスタ５５２のゲートは、配線８３１と電気的に接続されている。トランジスタ５５４のソース又はドレインの一方は、配線８３５ａと電気的に接続されている。トランジスタ５５４のソース又はドレインの他方は、容量素子５６２の他方の電極、及び発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、配線８３５ｂと電気的に接続されている。配線８３５ａには電位ＶＤＤが供給され、配線８３５ｂには電位ＶＳＳが供給される。

【0174】

図２９Ａは、画素８３４の構成例であり、メモリを有する点が図２８Ａ及び図２８Ｂに示す構成の画素８３４と異なる。図２９Ａに示す構成の画素８３４は、トランジスタ５１１、トランジスタ５１３、トランジスタ５２１、容量素子５１５、容量素子５１７、及び発光デバイス５７２を有する。また画素８３４には、走査線としての機能を有する配線８３１として配線８３１＿１及び配線８３１＿２が電気的に接続され、データ線としての機能を有する配線８３２として配線８３２＿１及び配線８３２＿２が電気的に接続されている。

【0175】

トランジスタ５１１のソース又はドレインの一方は、配線８３２＿１と電気的に接続されている。トランジスタ５１１のソース又はドレインの他方は、容量素子５１５の一方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ５１１のゲートは、配線８３１＿１と電気的に接続されている。トランジスタ５１３のソース又はドレインの一方は、配線８３２＿２と電気的に接続されている。トランジスタ５１３のソース又はドレインの他方は、容量素子５１５の他方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ５１３のゲートは、配線８３１＿２と電気的に接続されている。容量素子５１５の他方の電極は、容量素子５１７の一方の電極と電気的に接続されている。容量素子５１７の一方の電極は、トランジスタ５２１のゲートと電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの一方は、発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。容量素子５１７の他方の電極は、配線５３５と電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方は、配線５３７と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、配線５３９と電気的に接続されている。

【0176】

本明細書等において、発光デバイスに供給される電圧とは、当該発光デバイスの一方の電極に印加される電位と、当該発光デバイスの他方の電極に印加される電位と、の差を示す。

【0177】

トランジスタ５１１のソース又はドレインの他方と、容量素子５１５の一方の電極と、が電気的に接続されたノードをノードＮ１とする。トランジスタ５１３のソース又はドレインの他方と、容量素子５１７の一方の電極と、トランジスタ５２１のゲートと、が電気的に接続されたノードをノードＮ２とする。また、図２９Ａにおいて、容量素子５１７と、トランジスタ５２１と、発光デバイス５７２と、から構成される回路を回路４０１とする。

【0178】

配線５３５は、表示装置８１０に設けられた例えば全ての画素８３４について、共通の配線とすることができる。この場合、配線５３５に供給される電位は共通電位となる。また、配線５３７及び配線５３９には、定電位を供給することができる。例えば、配線５３７には高電位を供給することができ、配線５３９には低電位を供給することができる。配線５３７及び配線５３９は、電源線としての機能を有する。

【0179】

トランジスタ５２１は、発光デバイス５７２に供給する電流を制御する機能を有する。容量素子５１７は保持容量としての機能を有する。容量素子５１７は省略してもよい。

【0180】

なお、図２９Ａでは発光デバイス５７２のアノード側がトランジスタ５２１と電気的に接続される構成を示しているが、カソード側にトランジスタ５２１を電気的に接続してもよい。この場合は、配線５３７の電位の値と配線５３９の電位の値を適宜変更することができる。

【0181】

画素８３４は、トランジスタ５１１をオフ状態とすることで、ノードＮ１の電位を保持することができる。また、トランジスタ５１３をオフ状態とすることで、ノードＮ２の電位を保持することができる。さらに、トランジスタ５１３をオフ状態として、トランジスタ５１１を介してノードＮ１に所定の電位を書き込むことで、容量素子５１５を介した容量結合により、ノードＮ１の電位の変位に応じてノードＮ２の電位を変化させることができる。

【0182】

ここで、トランジスタ５１１及びトランジスタ５１３には、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタともいう。）を適用することができる。金属酸化物は、バンドギャップを２ｅＶ以上、又は２．５ｅＶ以上とすることができる。よって、ＯＳトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流（オフ電流）が小さくなる。よって、トランジスタ５１１及びトランジスタ５１３にＯＳトランジスタを適用することにより、ノードＮ１及びノードＮ２の電位を長期間に亘って保持することができる。

【0183】

金属酸化物として、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、錫、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、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、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。特に、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又は錫を用いるとよい。また、金属酸化物として、酸化インジウム、酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物、又は酸化ガリウムを用いてもよい。

【0184】

〔画素８３４の動作方法の一例〕
続いて、図２９Ｂを用いて、図２９Ａに示す構成の画素８３４の動作方法の一例を説明する。図２９Ｂは、図２９Ａに示す構成の画素８３４の動作に係るタイミングチャートである。なお、ここでは説明を容易にするため、配線抵抗等の各種抵抗、トランジスタや配線等の寄生容量、及びトランジスタのしきい値電圧等の影響は考慮しない。

【0185】

図２９Ｂに示す動作では、１フレーム期間を期間Ｔ１と期間Ｔ２とに分ける。期間Ｔ１はノードＮ２に電位を書き込む期間であり、期間Ｔ２はノードＮ１に電位を書き込む期間である。

【0186】

期間Ｔ１では、配線８３１＿１と配線８３１＿２の両方に、トランジスタをオン状態にする電位を供給する。また、配線８３２＿１には固定電位である電位Ｖ_ｒｅｆを供給し、配線８３２＿２には電位Ｖ_ｗを供給する。

【0187】

ノードＮ１には、トランジスタ５１１を介して配線８３２＿１から電位Ｖ_ｒｅｆが供給される。また、ノードＮ２には、トランジスタ５１３を介して配線８３２＿２から電位Ｖ_ｗが供給される。したがって、容量素子５１５には電位差Ｖ_ｗ－Ｖ_ｒｅｆが保持された状態となる。

【0188】

続いて期間Ｔ２では、配線８３１＿１にはトランジスタ５１１をオン状態とする電位を供給し、配線８３１＿２にはトランジスタ５１３をオフ状態とする電位を供給する。また、配線８３２＿１には電位Ｖ_ｄａｔａを供給し、配線８３２＿２には所定の定電位を供給する。なお、配線８３２＿２の電位はフローティングとしてもよい。

【0189】

ノードＮ１には、トランジスタ５１１を介して電位Ｖ_ｄａｔａが供給される。このとき、容量素子５１５による容量結合により、電位Ｖ_ｄａｔａに応じてノードＮ２の電位が電位ｄＶだけ変化する。すなわち、回路４０１には、電位Ｖ_ｗと電位ｄＶを足した電位が入力されることとなる。なお、図２９ＢではｄＶが正の値であるように示しているが、負の値であってもよい。すなわち、電位Ｖ_ｄａｔａが電位Ｖ_ｒｅｆより低くてもよい。

【0190】

ここで、電位ｄＶは、容量素子５１５の容量値と、回路４０１の容量値によって概ね決定される。容量素子５１５の容量値が回路４０１の容量値よりも十分に大きい場合、電位ｄＶは電位差Ｖ_ｄａｔａ－Ｖ_ｒｅｆに近い電位となる。

【0191】

このように、画素８３４は、２種類のデータ信号を組み合わせてノードＮ２に供給する電位を生成することができるため、画素アレイ８３３に表示される画像を画素８３４の内部で補正することができる。ここで、２種類のデータ信号の一方は、前述の画像信号とすることができ、２種類のデータ信号の他方は、例えば補正信号とすることができる。例えば、期間Ｔ１に補正信号に対応する電位Ｖ_ｗをノードＮ２に供給した後、期間Ｔ２に画像信号に対応する電位Ｖ_ｄａｔａをノードＮ１に供給することにより、画素アレイ８３３に表示される画像は、画像信号を補正信号により補正したものとすることができる。なお、画像信号だけでなく、補正信号等も表示装置８１０が有するソースドライバ回路８２２により生成することができる。

【0192】

図２９Ａに示す構成の画素８３４は、ノードＮ２の電位を、配線８３２＿１及び配線８３２＿２に供給可能な最大電位を超える電位とすることができる。これにより、発光デバイス５７２に高電圧を供給することができる。具体的には、例えば配線５３７の電位を高くすることができる。よって、発光デバイス５７２を有機ＥＬデバイスとする場合は、発光デバイスを後述するタンデム構造とすることができる。これにより、発光デバイス５７２の電流効率及び外部量子効率を高めることができる。よって、表示装置８１０に高輝度の画像を表示することができる。また、表示装置８１０の消費電力を低減することができる。

【0193】

なお、図２９Ａで例示した回路に限られず、別途トランジスタや容量素子等を追加した構成としてもよい。例えば、図２９Ａに示す構成にトランジスタと容量素子を１個ずつ追加することにより、電位を保持することができるノードを３つとすることができる。つまり、電位を保持することができるノードを、ノードＮ１とノードＮ２以外にもう１個、画素８３４に設ける構成とすることができる。これにより、ノードＮ２の電位をさらに高いものとすることができる。よって、発光デバイス５７２にさらに大きな電流を流すことができる。

【0194】

図３０Ａ乃至図３０Ｅは、図３０Ａとは異なる回路４０１の構成例を示す図である。図３０Ａに示す構成の回路４０１は、図２９Ａに示す構成の回路４０１と同様に、容量素子５１７と、トランジスタ５２１と、発光デバイス５７２と、を有する。

【0195】

図３０Ａに示す構成の回路４０１において、ノードＮ２には、トランジスタ５２１のゲート、及び容量素子５１７の一方の電極が電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの一方は、配線５３７と電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方は、容量素子５１７の他方の電極と電気的に接続されている。容量素子５１７の他方の電極は、発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、配線５３９と電気的に接続されている。

【0196】

図３０Ｂに示す構成の回路４０１も、図２９Ａに示す構成の回路４０１と同様に、容量素子５１７と、トランジスタ５２１と、発光デバイス５７２と、を有する。

【0197】

図３０Ｂに示す構成の回路４０１において、ノードＮ２には、トランジスタ５２１のゲート、及び容量素子５１７の一方の電極が電気的に接続されている。発光デバイス５７２の一方の電極は、配線５３７と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、トランジスタ５２１のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方は、容量素子５１７の他方の電極と電気的に接続されている。容量素子５１７の他方の電極は、配線５３９と電気的に接続されている。

【0198】

図３０Ｃには、図３０Ａに示す回路４０１にトランジスタ５２５を付加した場合の、回路４０１の構成例を示している。トランジスタ５２５のソース又はドレインの一方は、トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方、及び容量素子５１７の他方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ５２５のソース又はドレインの他方は、発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ５２５のゲートは、配線５４１と電気的に接続されている。配線５４１は、トランジスタ５２５の導通を制御する走査線としての機能を有する。

【0199】

図３０Ｃに示す構成の回路４０１を有する画素８３４では、ノードＮ２の電位がトランジスタ５２１のしきい値電圧以上となっても、トランジスタ５２５をオン状態としなければ発光デバイス５７２に電流が流れない。このため、表示装置８１０の誤動作を抑制することができる。

【0200】

図３０Ｄには、図３０Ｃに示す回路４０１にトランジスタ５２７を付加した場合の、回路４０１の構成例を示している。トランジスタ５２７のソース又はドレインの一方は、トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ５２７のソース又はドレインの他方は、配線５４３と電気的に接続されている。トランジスタ５２７のゲートは、配線５４５と電気的に接続されている。配線５４５は、トランジスタ５２７の導通を制御する走査線としての機能を有する。

【0201】

配線５４３は、基準電位等の特定の電位の供給源と電気的に接続することができる。つまり、配線５４３は、電源線としての機能を有する。配線５４３からトランジスタ５２１のソース又はドレインの他方に特定の電位を供給することで、画像信号の画素８３４への書き込みを安定化させることができる。

【0202】

配線５４３は回路５２０と電気的に接続することができる。回路５２０は、上記特定の電位の供給源、トランジスタ５２１の電気特性を取得する機能、及び補正信号を生成する機能の１つ以上を有することができる。

【0203】

図３０Ｅに示す構成の回路４０１は、容量素子５１７と、トランジスタ５２１と、トランジスタ５２９と、発光デバイス５７２と、を有する。

【0204】

図３０Ｅに示す構成の回路４０１において、ノードＮ２には、トランジスタ５２１のゲート、及び容量素子５１７の一方の電極が電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの一方は、配線５３７と電気的に接続されている。トランジスタ５２９のソース又はドレインの一方は、配線５４３と電気的に接続されている。

【0205】

容量素子５１７の他方の電極は、トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ５２１のソース又はドレインの他方は、トランジスタ５２９のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。トランジスタ５２９のソース又はドレインの他方は、発光デバイス５７２の一方の電極と電気的に接続されている。

【0206】

トランジスタ５２９のゲートは、配線８３１＿１と電気的に接続されている。発光デバイス５７２の他方の電極は、配線５３９と電気的に接続されている。

【0207】

＜表示装置の構成例２＞
図３１は、画素８３４が図２９Ａに示す構成である場合の、表示装置８１０の構成例を示すブロック図である。図３１に示す構成の表示装置８１０には、図２５に示す表示装置８１０の構成要素に加え、デマルチプレクサ回路８２４が設けられる。デマルチプレクサ回路８２４は、図３１に示すように、例えば層８２０に設けることができる。なお、デマルチプレクサ回路８２４の個数は、例えば画素アレイ８３３に設けられた画素８３４の列数と同数とすることができる。

【0208】

ゲートドライバ回路８２１は、配線８３１－１を介して画素８３４と電気的に接続されている。ゲートドライバ回路８２１は、配線８３１－２を介して画素８３４と電気的に接続されている。配線８３１－１及び配線８３１－２は、走査線としての機能を有する。

【0209】

ソースドライバ回路８２２は、デマルチプレクサ回路８２４の入力端子と電気的に接続されている。デマルチプレクサ回路８２４の第１の出力端子は、配線８３２－１を介して画素８３４と電気的に接続されている。デマルチプレクサ回路８２４の第２の出力端子は、配線８３２－２を介して画素８３４と電気的に接続されている。配線８３２－１及び配線８３２－２は、データ線としての機能を有する。

【0210】

なお、ソースドライバ回路８２２と、デマルチプレクサ回路８２４と、をまとめてソースドライバ回路と呼んでもよい。つまり、デマルチプレクサ回路８２４は、ソースドライバ回路８２２に含まれるとしてもよい。

【0211】

図３１に示す構成の表示装置８１０において、ソースドライバ回路８２２は、画像信号Ｓ１及び画像信号Ｓ２を生成する機能を有する。デマルチプレクサ回路８２４は、配線８３２－１を介して画像信号Ｓ１を画素８３４に供給する機能を有し、配線８３２－２を介して画像信号Ｓ２を画素８３４に供給する機能を有する。ここで、図３１に示す構成の表示装置８１０を図２９Ｂに示す方法で動作させるとすると、電位Ｖ_ｄａｔａを画像信号Ｓ１に対応する電位とすることができ、電位Ｖ_ｗを画像信号Ｓ２に対応する電位とすることができる。

【0212】

図２９Ｂに示すように、ノードＮ２に電位Ｖ_ｗを供給した後、ノードＮ１に電位Ｖ_ｄａｔａを供給することにより、ノードＮ２の電位は“Ｖ_ｗ＋ｄＶ”となる。ここで、前述のように、電位ｄＶは電位Ｖ_ｄａｔａに対応する電位である。よって、画像信号Ｓ２に画像信号Ｓ１を付加することができる。つまり、画像信号Ｓ２に画像信号Ｓ１を重ね合わせることができる。

【0213】

画像信号Ｓ１に対応する電位Ｖ_ｄａｔａ、及び画像信号Ｓ２に対応する電位Ｖ_ｗの大きさは、ソースドライバ回路８２２の耐圧等に応じて制限される。そこで、画像信号Ｓ１と画像信号Ｓ２を重ね合わせることにより、ソースドライバ回路８２２が出力可能な電位より高い電位の画像信号に対応する画像を、画素アレイ８３３に表示することができる。これにより、発光デバイス５７２に大電流を流すことができるため、高輝度の画像を画素アレイ８３３に表示することができる。また、画素アレイ８３３が表示することができる画像の輝度の幅である、ダイナミックレンジを拡大することができる。

【0214】

画像信号Ｓ１に対応する画像と、画像信号Ｓ２に対応する画像と、は同一でもよいし、異なっていてもよい。画像信号Ｓ１に対応する画像と、画像信号Ｓ２に対応する画像と、が同一である場合、画素アレイ８３３には、画像信号Ｓ１に対応する画像の輝度、及び画像信号Ｓ２に対応する画像の輝度より高い輝度の画像を表示することができる。

【0215】

図３２は、画像信号Ｓ１に対応する画像Ｐ１が、文字のみを含み、画像信号Ｓ２に対応する画像Ｐ２が、絵と文字を含む場合を示している。この場合、画像Ｐ１と画像Ｐ２を重ね合わせることで、文字の輝度を高めることができ、例えば文字を強調することができる。また、図２９Ｂに示すように、ノードＮ２に電位Ｖ_ｗが書き込まれた後に、ノードＮ２の電位が電位Ｖ_ｄａｔａに応じて変化することから、画像信号Ｓ２に対応する電位Ｖ_ｗを書き換える場合は、画像信号Ｓ１の電位Ｖ_ｄａｔａを再度書き込まなければならない。一方、電位Ｖ_ｄａｔａを書き換える場合は、図２９Ｂに示す期間Ｔ１においてノードＮ２に書き込まれた電荷が、トランジスタ５１３等からリークせずに保持されている限り、電位Ｖ_ｗを書き換える必要がない。よって、図３２に示す場合において、電位Ｖ_ｄａｔａの値を調整することにより、文字の輝度を調整することができる。

【0216】

ここで、前述のように、画像信号Ｓ２に対応する電位Ｖ_ｗを書き換える場合は、画像信号Ｓ１に対応する電位Ｖ_ｄａｔａを再度書き込まなければならない。一方、電位Ｖ_ｄａｔａを書き換える場合は、電位Ｖ_ｗを書き換える必要がない。よって、画像Ｐ２は、画像Ｐ１より書き換え頻度が低い画像とすることが好ましい。なお、図３２では画像Ｐ１が文字のみを含み、画像Ｐ２が絵と文字を含む例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。

【0217】

＜表示装置の断面構成例＞
図３３は、表示装置８１０の構成例を示す断面図である。表示装置８１０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。

【0218】

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。

【0219】

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は、回路８４０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６０１は、ゲートドライバ回路８２１に設けられるトランジスタ、又はソースドライバ回路８２２に設けられるトランジスタとすることができる。つまり、トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１は、図２５等に示す層８２０に設けることができる。

【0220】

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、ソース領域又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、及びソース領域又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チャネル型又はｎチャネル型のいずれでもよい。

【0221】

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３３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、又はＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。

【0222】

ここで、図３３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３３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。

【0223】

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３３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。

【0224】

なお、図３３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、回路構成又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。

【0225】

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。

【0226】

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。

【0227】

導電体４５１上、及び絶縁体４１１上に絶縁体４１３及び絶縁体４１５が設けられる。また、絶縁体４１３中、及び絶縁体４１５中に導電体４５７が埋設されている。

【0228】

導電体４５７上、及び絶縁体４１５上に絶縁体４１７及び絶縁体４１９が設けられる。また、絶縁体４１７中、及び絶縁体４１９中に導電体４５９が埋設されている。

【0229】

導電体４５９上、及び絶縁体４１９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。

【0230】

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。

【0231】

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２４４、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２４４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。

【0232】

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。

【0233】

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。

【0234】

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８１０の外部から、表示装置８１０に各種信号等が供給される。

【0235】

図３３に示すように、トランジスタ４４１のソース領域又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４５７、導電体４５９、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ている。ここで、図３３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。

【0236】

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、画素８３４に設けられるトランジスタとすることができる。つまり、トランジスタ７５０は、図２５等に示す層８３０に設けることができる。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。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて低いという特徴を有する。よって、画像信号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８１０の消費電力を低減することができる。

【0237】

絶縁体２５４中、絶縁体２４４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のソース又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のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。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。

【0238】

絶縁体３６１中に導電体３１１、導電体３１３、導電体３３１、容量素子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、容量素子７９０と電気的に接続されている。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。

【0239】

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。

【0240】

絶縁体４０５、絶縁体４０７、絶縁体４０９、絶縁体４１１、絶縁体４１３、絶縁体４１５、絶縁体４１７、絶縁体４１９、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。

【0241】

図３３に示すように、容量素子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、容量素子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３３では絶縁体２８１上に容量素子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、容量素子７９０を設けてもよい。

【0242】

図３３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。このように、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８１０の作製工程を簡略にすることができるため、表示装置８１０を低価格なものとすることができる。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。

【0243】

図３３に示す表示装置８１０は、発光デバイス５７２を有する。発光デバイス５７２は、導電体７７２、ＥＬ層７８６、及び導電体７８８を有する。導電体７８８は、基板７０５側に設けられ、共通電極としての機能を有する。また、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のソース又はドレインの他方と電気的に接続されている。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。また、ＥＬ層７８６は、有機化合物、又は量子ドット等の無機化合物を有する。

【0244】

有機化合物に用いることのできる材料として、蛍光性材料又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。

【0245】

図３３に示す表示装置８１０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、発光デバイス５７２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デバイスとすることができる。なお、発光デバイス５７２は、導電体７７２側に光を射出するボトムエミッション構造、又は導電体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。

【0246】

発光デバイス５７２は、詳細は後述するが、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８１０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８１０は高輝度の画像を表示することができ、また表示装置８１０の消費電力を低減することができる。なお、ＥＬ層７８６を画素毎に島状又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。

【0247】

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、発光デバイス５７２と絶縁体７３４の間は封止層７３２で充填されている。

【0248】

さらに、絶縁体７３０とＥＬ層７８６との間に、構造体７７８が設けられる。また、絶縁体７３０と絶縁体７３４との間に、構造体７７８が設けられる。構造体７７８は柱状のスペーサであり、基板７０１と基板７０５の間の距離（セルギャップ）を制御する機能を有する。なお、構造体７７８として、球状のスペーサを用いてもよい。

【0249】

基板７０５側には、遮光層７３８と、これに接する絶縁体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。又は、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。

【0250】

図３４は、図３３に示す表示装置８１０の変形例であり、着色層７３６を設けている点が図３３に示す表示装置８１０と異なる。着色層７３６を設けることにより、発光デバイス５７２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８１０に高品位の画像を表示することができる。また、表示装置８１０の例えば全ての発光デバイス５７２を、白色光を発する発光デバイス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８１０を高精細なものとすることができる。

【0251】

図３３及び図３４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３５は図３３の変形例、図３６は図３４の変形例であり、トランジスタ４４１及びトランジスタ６０１ではなく、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の上に積層して、トランジスタ７５０が設けられている点が図３３及び図３４に示す構成の表示装置８１０と異なる。つまり、図３５及び図３６に示す構成の表示装置８１０は、ＯＳトランジスタが積層して設けられている。

【0252】

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３３及び図３４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。

【0253】

トランジスタ６０２は回路８４０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６０３は、ゲートドライバ回路８２１に設けられるトランジスタ、又はソースドライバ回路８２２に設けられるトランジスタとすることができる。つまり、トランジスタ６０２及びトランジスタ６０３は、図２５等に示す層８２０に設けることができる。なお、図２６に示すように、回路８４０が層８３０に設けられている場合には、トランジスタ６０２は層８３０に設けることができる。

【0254】

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。

【0255】

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６４４、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６４４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。

【0256】

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。

【0257】

導電体４６３上、及び絶縁体５０１上に絶縁体５０３が設けられる。絶縁体５０３中に導電体４６５が埋設されている。ここで、導電体４６５の上面の高さと、絶縁体５０３の上面の高さは同程度にできる。

【0258】

導電体４６５上、及び絶縁体５０３上に絶縁体５０５が設けられる。また、絶縁体５０５中に導電体４６７が埋設されている。

【0259】

導電体４６７上、及び絶縁体５０５上に絶縁体５０７が設けられる。絶縁体５０７中に導電体４６９が埋設されている。ここで、導電体４６９の上面の高さと、絶縁体５０７の上面の高さは同程度にできる。

【0260】

導電体４６９上、及び絶縁体５０７上に絶縁体５０９が設けられる。また、絶縁体５０９中に導電体４７１が埋設されている。

【0261】

導電体４７１上、及び絶縁体５０９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。

【0262】

図３５及び図３６に示すように、トランジスタ６０２のソース又はドレインの一方は、導電体４６１、導電体４６３、導電体４６５、導電体４６７、導電体４６９、導電体４７１、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ている。

【0263】

絶縁体６１３、絶縁体６１４、絶縁体６８０、絶縁体６７４、絶縁体６８１、絶縁体５０１、絶縁体５０３、絶縁体５０５、絶縁体５０７、及び絶縁体５０９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。

【0264】

表示装置８１０を図３５及び図３６に示す構成とすることにより、表示装置８１０を狭額縁化、小型化させつつ、表示装置８１０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、例えば層８２０に設けられるトランジスタと、層８３０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８１０の作製コストを低減することができ、表示装置８１０を低価格なものとすることができる。

【0265】

＜発光デバイスの構成例＞
図３７Ａ乃至図３７Ｅは、発光デバイス５７２の構成例を示す図である。図３７Ａには、導電体７７２と導電体７８８の間にＥＬ層７８６が挟まれた構造（シングル構造）を示す。前述のとおり、ＥＬ層７８６には発光材料が含まれ、例えば、有機化合物である発光材料が含まれる。

【0266】

図３７Ｂは、ＥＬ層７８６の積層構造を示す図である。ここで、図３７Ｂに示す構造の発光デバイス５７２では、導電体７７２は陽極としての機能を有し、導電体７８８は陰極としての機能を有する。

【0267】

ＥＬ層７８６は、導電体７７２の上に、正孔注入層７２１、正孔輸送層７２２、発光層７２３、電子輸送層７２４、電子注入層７２５が順次積層された構造を有する。なお、導電体７７２が陰極としての機能を有し、導電体７８８が陽極としての機能を有する場合は、積層順は逆になる。

【0268】

発光層７２３は、発光材料や複数の材料を適宜組み合わせて有しており、所望の発光色を呈する蛍光発光や燐光発光が得られる構成とすることができる。また、発光層７２３を発光色の異なる積層構造としてもよい。なお、この場合、積層された各発光層に用いる発光物質やその他の物質は、それぞれ異なる材料を用いればよい。

【0269】

発光デバイス５７２において、例えば、図３７Ｂに示す導電体７７２を反射電極とし、導電体７８８を半透過・半反射電極とし、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造とすることにより、ＥＬ層７８６に含まれる発光層７２３から得られる発光を両電極間で共振させ、導電体７８８を透過して射出される発光を強めることができる。

【0270】

なお、発光デバイス５７２の導電体７７２が、反射性を有する導電性材料と透光性を有する導電性材料（透明導電膜）との積層構造からなる反射電極である場合、透明導電膜の膜厚を制御することにより光学調整を行うことができる。具体的には、発光層７２３から得られる光の波長λに対して、導電体７７２と、導電体７８８との電極間距離がｍλ／２（ただし、ｍは自然数）近傍となるように調整するのが好ましい。

【0271】

発光層７２３から得られる所望の光（波長：λ）を増幅させるために、導電体７７２から発光層の所望の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、導電体７８８から発光層７２３の所望の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、をそれぞれ（２ｍ’＋１）λ／４（ただし、ｍ’は自然数）近傍となるように調節するのが好ましい。なお、ここでいう発光領域とは、発光層７２３における正孔（ホール）と電子との再結合領域を示す。

【0272】

このような光学調整を行うことにより、発光層７２３から得られる特定の単色光のスペクトルを狭線化させ、色純度のよい発光を得ることができる。

【0273】

但し、上記の場合、導電体７７２と導電体７８８との光学距離は、厳密には導電体７７２における反射領域から導電体７８８における反射領域までの総厚ということができる。しかし、導電体７７２や導電体７８８における反射領域を厳密に決定することは困難であるため、導電体７７２と導電体７８８の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。また、導電体７７２と、所望の光が得られる発光層との光学距離は、厳密には導電体７７２における反射領域と、所望の光が得られる発光層における発光領域との光学距離であるということができる。しかし、導電体７７２における反射領域、及び所望の光が得られる発光層における発光領域を厳密に決定することは困難であるため、導電体７７２の任意の位置を反射領域、所望の光が得られる発光層の任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。

【0274】

図３７Ｂに示す発光デバイス５７２は、マイクロキャビティ構造を有するため、同じＥＬ層を有していても異なる波長の光（単色光）を取り出すことができる。従って、異なる発光色を得るための塗り分け（例えば、ＲＧＢ）が不要となる。従って、高精細化を実現することが容易である。また、着色層との組み合わせも可能である。さらに、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。

【0275】

なお、図３７Ｂに示す発光デバイス５７２は、マイクロキャビティ構造を有していなくてもよい。この場合、発光層７２３が白色光を発する構造とし、着色層を設けることにより、所定の色の光（例えば、ＲＧＢ）を取り出すことができる。また、ＥＬ層７８６を形成する際、異なる発光色を得るための塗り分けを行えば、着色層を設けなくても所定の色の光を取り出すことができる。

【0276】

導電体７７２と導電体７８８の少なくとも一方は、透光性を有する電極（透明電極、半透過・半反射電極等）とすることができる。透光性を有する電極が透明電極の場合、透明電極の可視光の透過率は、４０％以上とする。また、半透過・半反射電極の場合、半透過・半反射電極の可視光の反射率は、２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０^－２Ωｃｍ以下が好ましい。

【0277】

導電体７７２又は導電体７８８が、反射性を有する電極（反射電極）である場合、反射性を有する電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、この電極の抵抗率は、１×１０^－２Ωｃｍ以下が好ましい。

【0278】

発光デバイス５７２の構成は、図３７Ｃに示す構成としてもよい。図３７Ｃには、導電体７７２と導電体７８８との間に２層のＥＬ層（ＥＬ層７８６ａ及びＥＬ層７８６ｂ）が設けられ、ＥＬ層７８６ａとＥＬ層７８６ｂとの間に電荷発生層７９２を有する積層構造（タンデム構造）の発光デバイス５７２を示す。発光デバイス５７２をタンデム構造とすることで、発光デバイス５７２の電流効率及び外部量子効率を高めることができる。よって、表示装置８１０に高輝度の画像を表示することができる。また、表示装置８１０の消費電力を低減することができる。ここで、ＥＬ層７８６ａ及びＥＬ層７８６ｂは、図３７Ｂに示すＥＬ層７８６と同様の構成とすることができる。

【0279】

電荷発生層７９２は、導電体７７２と導電体７８８との間に電圧を供給したときに、ＥＬ層７８６ａ及びＥＬ層７８６ｂのうち、一方に電子を注入し、他方に正孔（ホール）を注入する機能を有する。したがって、導電体７７２の電位が導電体７８８の電位より高くなるように電圧を供給すると、電荷発生層７９２からＥＬ層７８６ａに電子が注入され、電荷発生層７９２からＥＬ層７８６ｂに正孔が注入されることになる。

【0280】

なお、電荷発生層７９２は、光取り出し効率の点から、可視光を透過する（具体的には、電荷発生層７９２の可視光の透過率が、４０％以上である）ことが好ましい。また、電荷発生層７９２の導電率は、導電体７７２の導電率、又は導電体７８８の導電率より低くてもよい。

【0281】

発光デバイス５７２の構成は、図３７Ｄに示す構成としてもよい。図３７Ｄには、導電体７７２と導電体７８８との間に３層のＥＬ層（ＥＬ層７８６ａ、ＥＬ層７８６ｂ、及びＥＬ層７８６ｃ）が設けられ、ＥＬ層７８６ａとＥＬ層７８６ｂとの間、及びＥＬ層７８６ｂとＥＬ層７８６ｃとの間に電荷発生層７９２を有するタンデム構造の発光デバイス５７２を示す。ここで、ＥＬ層７８６ａ、ＥＬ層７８６ｂ、及びＥＬ層７８６ｃは、図３７Ｂに示すＥＬ層７８６と同様の構成とすることができる。発光デバイス５７２を図３７Ｄに示す構成とすることにより、発光デバイス５７２の電流効率及び外部量子効率をさらに高めることができる。よって、表示装置８１０にさらに高輝度の画像を表示することができる。また、表示装置８１０の消費電力をさらに低減することができる。

【0282】

発光デバイス５７２の構成は、図３７Ｅに示す構成としてもよい。図３７Ｅには、導電体７７２と導電体７８８との間にｎ層のＥＬ層（ＥＬ層７８６（１）乃至ＥＬ層７８６（ｎ））が設けられ、それぞれのＥＬ層７８６の間に電荷発生層７９２を有するタンデム構造の発光デバイス５７２を示す。ここで、ＥＬ層７８６（１）乃至ＥＬ層７８６（ｎ）は、図３７Ｂに示すＥＬ層７８６と同様の構成とすることができる。なお、図３７Ｅには、ＥＬ層７８６のうち、ＥＬ層７８６（１）、ＥＬ層７８６（ｍ）、ＥＬ層７８６（ｍ＋１）、及びＥＬ層７８６（ｎ）を示している。ここで、ｍは２以上ｎ未満の整数とし、ｎはｍより大きい整数とする。ｎの値が大きいほど、発光デバイス５７２の電流効率及び外部量子効率を高めることができる。よって、表示装置８１０に高輝度の画像を表示することができる。また、表示装置８１０の消費電力を低減することができる。

【0283】

＜発光デバイスの構成材料＞
次に、発光デバイス５７２に用いることができる構成材料について説明する。

【0284】

＜＜導電体７７２及び導電体７８８＞＞
導電体７７２及び導電体７８８には、陽極及び陰極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）等の金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。

【0285】

＜＜正孔注入層７２１及び正孔輸送層７２２＞＞
正孔注入層７２１は、陽極である導電体７７２又は電荷発生層７９２からＥＬ層７８６に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。ここで、ＥＬ層７８６は、ＥＬ層７８６ａ、ＥＬ層７８６ｂ、ＥＬ層７８６ｃ、及びＥＬ層７８６（１）乃至ＥＬ層７８６（ｎ）を含むものとする。

【0286】

正孔注入性の高い材料として、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の遷移金属酸化物が挙げられる。この他、フタロシアニン系の化合物、芳香族アミン化合物、又は高分子化合物等を用いることができる。

【0287】

正孔注入性の高い材料として、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）を含む複合材料を用いることもできる。この場合、アクセプター性材料により正孔輸送性材料から電子が引き抜かれて正孔注入層７２１で正孔が発生し、正孔輸送層７２２を介して発光層７２３に正孔が注入される。なお、正孔注入層７２１は、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）を含む複合材料からなる単層で形成してもよいが、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とをそれぞれ別の層で積層して形成してもよい。

【0288】

正孔輸送層７２２は、正孔注入層７２１によって、導電体７７２から注入された正孔を発光層７２３に輸送する層である。なお、正孔輸送層７２２は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送層７２２に用いる正孔輸送性材料は、特に正孔注入層７２１のＨＯＭＯ準位と同じ、あるいは近いＨＯＭＯ準位を有するものを用いることが好ましい。

【0289】

正孔注入層７２１に用いるアクセプター性材料として、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムが挙げられる。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。その他、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体等の有機アクセプターを用いることができる。

【0290】

正孔注入層７２１及び正孔輸送層７２２に用いる正孔輸送性材料として、１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。

【0291】

正孔輸送性材料として、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）や芳香族アミン化合物を好適に用いることができる。正孔輸送性材料として、例えば、芳香族アミン骨格を有する化合物、カルバゾール骨格を有する化合物、チオフェン骨格を有する化合物、フラン骨格を有する化合物を用いることができる。また、正孔輸送性材料として、高分子化合物を用いることもできる。

【0292】

但し、正孔輸送性材料は、上記に限られることなく公知の様々な材料を１種又は複数種組み合わせて正孔輸送性材料として正孔注入層７２１及び正孔輸送層７２２に用いることができる。なお、正孔輸送層７２２は、複数の層から形成されていてもよい。すなわち、正孔輸送層７２２は、例えば第１の正孔輸送層と第２の正孔輸送層とが積層されていてもよい。

【0293】

＜＜発光層７２３＞＞
発光層７２３は、発光物質を含む層である。なお、発光物質として、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色等の発光色を呈する物質を適宜用いる。ここで、図３７Ｃ、図３７Ｄ、（Ｅ）に示すように、発光デバイス５７２が複数のＥＬ層を有する場合、それぞれのＥＬ層に設けられる発光層７２３に異なる発光物質を用いることにより、異なる発光色を呈する構成（例えば、補色の関係にある発光色を組み合わせて得られる白色発光）とすることができる。例えば、発光デバイス５７２が図３７Ｃに示す構成である場合、ＥＬ層７８６ａに設けられる発光層７２３に用いられる発光物質と、ＥＬ層７８６ｂに設けられる発光層７２３に用いられる発光物質と、を異ならせることにより、ＥＬ層７８６ａが呈する発光色と、ＥＬ層７８６ｂが呈する発光色と、を異ならせることができる。なお、一つの発光層が異なる発光物質を有する積層構造であってもよい。

【0294】

発光層７２３は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種又は複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料）を有していてもよい。また、１種又は複数種の有機化合物として、正孔輸送性材料や電子輸送性材料の一方又は両方を用いることができる。

【0295】

発光デバイス５７２が図３７Ｃに示す構成である場合において、ＥＬ層７８６ａ及びＥＬ層７８６ｂのいずれか一方に青色発光を呈する発光物質（青色発光物質）をゲスト材料として用い、他方に緑色発光を呈する物質（緑色発光物質）及び赤色発光を呈する物質（赤色発光物質）を用いることが好ましい。この方法は、青色発光物質（青色発光層）の発光効率や寿命が他よりも劣る場合に有効である。なお、ここでは、青色発光物質として一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に換える発光物質を用い、緑色及び赤色発光物質として三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質を用いると、ＲＧＢのスペクトルバランスが良くなるため好ましい。

【0296】

発光層７２３に用いることができる発光物質として、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質、又は三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質を用いることができる。なお、上記発光物質として、例えば、以下のようなものが挙げられる。

【0297】

一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質として、蛍光を発する物質（蛍光材料）が挙げられ、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体等が挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体は、本発明の一態様における青色の色度を達成するのに有用な化合物群である。

【0298】

三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質として、例えば、燐光を発する物質（燐光材料）や熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。

【0299】

燐光材料として、有機金属錯体、金属錯体（白金錯体）、希土類金属錯体等が挙げられる。これらは、物質ごとに異なる発光色（発光ピーク）を示すため、必要に応じて適宜選択して用いる。

【0300】

青色又は緑色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である燐光材料として、例えば、４Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、１Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、イミダゾール骨格を有する有機金属錯体、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体等が挙げられる。

【0301】

緑色又は黄色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４９５ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である燐光材料として、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、有機金属錯体、希土類金属錯体が挙げられる。

【0302】

上述した中で、ピリジン骨格（特にフェニルピリジン骨格）又はピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、本発明の一態様における緑色の色度を達成するのに有用な化合物群である。

【0303】

黄色又は赤色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が５７０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である燐光材料として、例えば、ピリミジン骨格を有する有機金属錯体、ピラジン骨格を有する有機金属錯体、ピリジン骨格を有する有機金属錯体、白金錯体、希土類金属錯体が挙げられる。

【0304】

上述した中で、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、本発明の一態様における赤色の色度を達成するのに有用な化合物群である。特に、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍＣＰ）_２（ｄｐｍ）］のようにシアノ基を有する有機金属イリジウム錯体は、安定性が高く好ましい。

【0305】

なお、青色の発光物質として、フォトルミネッセンスのピーク波長が４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下、より好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の物質を用いればよい。また、緑色の発光物質として、フォトルミネッセンスのピーク波長が５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の物質を用いればよい。赤色の発光物質として、フォトルミネッセンスのピーク波長が６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下、より好ましくは６２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の物質を用いればよい。なお、フォトルミネッセンス測定は溶液、薄膜のいずれでもよい。

【0306】

このような化合物と、マイクロキャビティ効果を併用することで、より容易に上述した色度を達成することができる。この時、マイクロキャビティ効果を得るのに必要な半透過・半反射電極（金属薄膜部分）の膜厚は、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは２５ｎｍより大きく、４０ｎｍ以下である。なお、４０ｎｍを超えると効率が低下してしまう可能性がある。

【0307】

発光層７２３に用いる有機化合物（ホスト材料、アシスト材料）として、発光物質（ゲスト材料）のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。なお、上述した正孔輸送性材料及び後述する電子輸送性材料は、それぞれ、ホスト材料又はアシスト材料として用いることもできる。

【0308】

発光物質が蛍光材料である場合、ホスト材料として、一重項励起状態のエネルギー準位が大きく、三重項励起状態のエネルギー準位が小さい有機化合物を用いるのが好ましい。例えば、アントラセン誘導体やテトラセン誘導体を用いるのが好ましい。

【0309】

発光物質が燐光材料である場合、ホスト材料として、発光物質の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも三重項励起エネルギーの大きい有機化合物を選択すればよい。なお、この場合には、亜鉛やアルミニウム系金属錯体の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体等の他、芳香族アミンやカルバゾール誘導体等を用いることができる。

【0310】

発光層７２３に複数の有機化合物を用いる場合、励起錯体を形成する化合物を発光物質と混合して用いることが好ましい。この場合、様々な有機化合物を適宜組み合わせて用いることができるが、効率よく励起錯体を形成するためには、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性材料）と、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性材料）とを組み合わせることが特に好ましい。なお、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の具体例については、本実施の形態で示す材料を用いることができる。

【0311】

ＴＡＤＦ材料とは、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態からの発光（蛍光）を効率よく呈する材料のことである。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件として、三重項励起準位と一重項励起準位のエネルギー差が０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下、好ましくは０ｅＶ以上０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。また、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１０^－６秒以上、好ましくは１０^－３秒以上である。

【0312】

ＴＡＤＦ材料として、例えば、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。金属含有ポルフィリンとして、例えば、プロトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（ＰｔＣｌ_２ＯＥＰ）等が挙げられる。また、ＴＡＤＦ材料として、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物を用いることができる。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。

【0313】

なお、ＴＡＤＦ材料を用いる場合、他の有機化合物と組み合わせて用いることもできる。

【0314】

＜＜電子輸送層７２４＞＞
電子輸送層７２４は、電子注入層７２５によって、導電体７８８から注入された電子を発光層７２３に輸送する層である。なお、電子輸送層７２４は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送層７２４に用いる電子輸送性材料は、１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。

【0315】

電子輸送性材料として、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体等が挙げられる。その他、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物を用いることもできる。

【0316】

電子輸送層７２４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が２層以上積層した構造であってもよい。

【0317】

＜＜電子注入層７２５＞＞
電子注入層７２５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７２５には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、リチウム酸化物（ＬｉＯ_ｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ_３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層７２５にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとして、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層７２４を構成する物質を用いることもできる。

【0318】

電子注入層７２５に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物として、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層７２４に用いる電子輸送性材料（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体として、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。

【0319】

＜＜電荷発生層７９２＞＞
電荷発生層７９２は、導電体７７２と導電体７８８との間に電圧を印加したときに、当該電荷発生層７９２に接する２つのＥＬ層７８６のうち、導電体７７２と近い側のＥＬ層７８６に電子を注入し、導電体７８８と近い側のＥＬ層７８６に正孔を注入する機能を有する。例えば、図３７Ｃに示す構成の発光デバイス５７２において、電荷発生層７９２は、ＥＬ層７８６ａに電子を注入し、ＥＬ層７８６ｂに正孔を注入する機能を有する。なお、電荷発生層７９２は、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプター）が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていてもよい。なお、上述した材料を用いて電荷発生層７９２を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における表示装置８１０の駆動電圧の上昇を抑制することができる。

【0320】

電荷発生層７９２において、正孔輸送性材料に電子受容体が添加された構成とする場合、電子受容体として、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４－ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウム等が挙げられる。

【0321】

電荷発生層７９２において、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成とする場合、電子供与体として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又は希土類金属又は元素周期表における第２、第１３族に属する金属及びその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウム等を用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。

【0322】

なお、発光デバイス５７２の作製には、蒸着法等の真空プロセス、又はスピンコート法やインクジェット法等の溶液プロセスを用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法等の物理蒸着法（ＰＶＤ法）、又は化学蒸着法（ＣＶＤ法）等を用いることができる。特に発光デバイスのＥＬ層に含まれる機能層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層）及び電荷発生層については、蒸着法（真空蒸着法等）、塗布法（ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等）、印刷法（インクジェット法、スクリーン（孔版印刷）法、オフセット（平版印刷）法、フレキソ（凸版印刷）法、グラビア法、マイクロコンタクト法等）等の方法により形成することができる。

【0323】

なお、本実施の形態で示す発光デバイスのＥＬ層を構成する各機能層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層）及び電荷発生層は、上述した材料に限られることはなく、それ以外の材料であっても各層の機能を満たせるものであれば組み合わせて用いることができる。一例として、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）、中分子化合物（低分子と高分子の中間領域の化合物：分子量４００～４０００）、無機化合物（量子ドット材料等）等を用いることができる。なお、量子ドット材料として、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を用いることができる。

【0324】

本実施の形態で示した表示装置８１０は、実施の形態１で示した検出装置１７が有する光源にも適用することができる。表示装置８１０を実施の形態１で示した光源に適用することにより、光源を高密度に配置することができる。これにより、本発明の一態様の電子機器は、当該電子機器の使用者の情報をより高い精度で取得することができる。

【0325】

実施の形態１に示した検出装置１７に用いることができる撮像装置の構成例を、図３８Ａに示す。図３８Ａは、撮像装置の構成を示す断面図である。図３８Ａに示すように、基板１００１と基板９９５との間に、トランジスタ１００３、発光デバイス５７２、光電変換デバイス１０１０、着色層９９３Ｒ、及び着色層９９３ＩＲ等を挟持して設ける構成とすることができる。ここで、トランジスタ１００３は、例えばＯＳトランジスタとすることができる。図３８Ａでは、４個のトランジスタ１００３を示している。

【0326】

基板１００１上には絶縁体１００２が設けられ、絶縁体１００２上にトランジスタ１００３が設けられる。トランジスタ１００３上には絶縁体１００４が設けられ、絶縁体１００４上には絶縁体１００５が設けられる。絶縁体１００５上には発光デバイス５７２、及び光電変換デバイス１０１０が設けられ、発光デバイス５７２、又は光電変換デバイス１０１０と重なる領域を有するように着色層９９３Ｒ、及び着色層９９３ＩＲが設けられる。図３８Ａでは、２個の発光デバイス５７２（発光デバイス５７２＿１、発光デバイス５７２＿２）、及び２個の光電変換デバイス１０１０（光電変換デバイス１０１０＿１、光電変換デバイス１０１０＿２）を示しており、それぞれが異なるトランジスタ１００３と電気的に接続されている構成を示している。また、図３８Ａでは、発光デバイス５７２＿１と重なる領域を有するように、赤色光を透過する機能を有する着色層９９３Ｒが設けられ、発光デバイス５７２＿２と重なる領域を有するように、赤外光を透過する機能を有する着色層９９３ＩＲが設けられる構成を示している。また、光電変換デバイス１０１０＿１と重なる領域を有するように着色層９９３Ｒが設けられ、光電変換デバイス１０１０＿２と重なる領域を有するように着色層９９３ＩＲが設けられる構成を示している。

【0327】

光電変換デバイス１０１０は、撮像装置の外部から照射される光Ｌ_ｅｘを受光し、受光した光Ｌ_ｅｘの照度に対応する電気信号に変換する機能を有する。

【0328】

発光デバイス５７２は、白色光、及び赤外光を発する機能を有することが好ましい。これにより、発光デバイス５７２＿１から発せられた光は、着色層９９３Ｒを通って赤色光Ｒとして撮像装置の外部に射出される。また、発光デバイス５７２＿２から発せられた光は、着色層９９３ＩＲを通って赤外光ＩＲとして撮像装置の外部に射出される。撮像装置の外部に射出された赤色光Ｒ、及び赤外光ＩＲは、物体に当たって反射され、光電変換デバイス１０１０に照射される。例えば、図３８Ａに示す構成の撮像装置が実施の形態１に示す眼鏡型電子機器に適用される場合、当該眼鏡型電子機器の使用者の顔に赤色光Ｒ、及び赤外光ＩＲが照射され、反射した光Ｌ_ｅｘを光電変換デバイス１０１０により検出することができる。

【0329】

撮像装置が赤色光と赤外光の両方を検出する機能を有することにより、赤色光又は赤外光の一方しか検出する機能を有しない場合より、当該撮像装置は例えば本発明の一態様の電子機器の使用者の目、及びその周辺の状態を高い精度で検出することができる。これにより、例えば本発明の一態様の電子機器の使用者の表情等の、使用者の顔の特徴を高い精度で認識することができるため、本発明の一態様の電子機器は、例えば使用者の疲労度、感情等を高い精度で推定する機能を有することができる。

【0330】

なお、本発明の一態様の表示装置が光電変換デバイスを有する場合、当該表示装置を図３８Ａに示す構成とすることができる。この場合、当該表示装置には、赤色光を透過する機能を有する着色層９９３Ｒと重なる領域を有する発光デバイス５７２、及び赤外光を透過する機能を有する着色層９９３ＩＲと重なる領域を有する発光デバイス５７２の他、緑色光を透過する機能を有する着色層と重なる領域を有する発光デバイス５７２、及び青色光を透過する機能を有する着色層と重なる領域を有する発光デバイス５７２が設けられる。

【0331】

導電体７７２と、ＥＬ層７８６と、導電体７８８と、により発光デバイス５７２が形成される。また、導電体７７２と、活性層１０１１と、導電体７８８と、により光電変換デバイス１０１０が形成される。ここで、トランジスタ１００３は、導電体７７２と電気的に接続される。

【0332】

活性層１０１１として、ｐ型半導体とｎ型半導体とを積層し、ｐｎ接合を実現した積層構造、又は、ｐ型半導体、ｉ型半導体、及びｎ型半導体を積層し、ｐｉｎ接合を実現した積層構造等とすることができる。

【0333】

活性層１０１１に用いる半導体として、シリコン等の無機半導体、又は有機化合物を含む有機半導体を用いることができる。特に、有機半導体材料を用いることで、発光デバイス５７２のＥＬ層７８６と、活性層１０１１とを、それぞれ同じ真空蒸着法で形成することが容易となり、製造装置を共通化できるため好ましい。

【0334】

活性層１０１１として、有機半導体材料を用いる場合、ｎ型半導体の材料として、フラーレン（例えばＣ_６０、Ｃ_７０等）又はその誘導体等の電子受容性の有機半導体材料を用いることができる。また、ｐ型半導体の材料として、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）やテトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）等の電子供与性の有機半導体材料を用いることができる。活性層１０１１は、電子受容性の半導体材料と電子供与性の半導体材料の積層構造（ｐ－ｎ積層構造）としてもよいし、これらの間に電子受容性の半導体材料と電子供与性の半導体材料を共蒸着したバルクヘテロ構造層を設けた積層構造（ｐ－ｉ－ｎ積層構造）としてもよい。また光を照射していない時の、暗電流を抑制する目的で、上記のｐ－ｎ積層構造又はｐ－ｉ－ｎ積層構造の周辺（上側又は下側）に、ホールブロック層として機能する層や、電子ブロック層として機能する層を設けてもよい。

【0335】

発光デバイス５７２において、導電体７７２上にＥＬ層７８６が設けられている。また、光電変換デバイス１０１０において、導電体７７２上に活性層１０１１が設けられている。さらに、ＥＬ層７８６及び活性層１０１１を覆って、導電体７８８が設けられている。これにより、導電体７８８は、発光デバイス５７２の電極と、光電変換デバイス１０１０の電極との両方を兼ねる構成とすることができる。

【0336】

図３８Ｂは、本発明の一態様の撮像装置の構成例を示す断面図であり、図３８Ａに示す構成の変形例である。図３８Ｂに示す構成の撮像装置は、発光デバイス５７２が設けられていない点が、図３８Ａに示す構成の撮像装置と異なる。

【0337】

本発明の一態様の電子機器が図３８Ｂに示す構成の撮像装置を有する場合、撮像装置の外部に光源を設けることにより、当該光源から発せられた光を撮像装置が検出することができる。例えば、図３８Ｂに示す構成の撮像装置が実施の形態１に示す眼鏡型電子機器に適用される場合、当該眼鏡型電子機器の使用者の顔に、当該光源から発せられた赤色光、及び赤外光が照射され、反射した光Ｌ_ｅｘを光電変換デバイス１０１０により検出することができる。

【0338】

本発明の一態様の電子機器が有する撮像装置を図３８Ｂに示す構成とすることにより、当該撮像装置には、光電変換デバイス１０１０を高密度に設けることができる。

【0339】

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。

【0340】

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。

【0341】

（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トランジスタについて説明する。

【0342】

＜トランジスタの構成例１＞
図３９Ａ、図３９Ｂ、（Ｃ）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、並びにトランジスタ２００Ａ周辺の上面図及び断面図である。実施の形態１等に示す画素アレイ８３３、ゲートドライバ回路８２１、ソースドライバ回路８２２、及び回路８４０が有するトランジスタに、トランジスタ２００Ａを適用することができる。

【0343】

図３９Ａは、トランジスタ２００Ａの上面図である。また、図３９Ｂ、図３９Ｃは、トランジスタ２００Ａの断面図である。ここで、図３９Ｂは、図３９Ａ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３９Ｃは、図３９Ａ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３９Ａ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。

【0344】

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上、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３９Ｂ、図３９Ｃ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。

【0345】

図３９Ｂに示すように、トランジスタ２００Ａ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３９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。

【0346】

図３９Ｂ、図３９Ｃ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３９Ｂ、図３９Ｃ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の側面、金属酸化物２３０ｂの側面、及び絶縁体２２４の上面と接する領域を有することが好ましい。

【0347】

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、又は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。

【0348】

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。

【0349】

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又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、自己整合的に配置することができる。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。

【0350】

図３９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。

【0351】

トランジスタ２００Ａは、図３９Ａ、図３９Ｂ、図３９Ｃに示すように、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。また、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。

【0352】

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。

【0353】

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。

【0354】

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、及び過剰な酸素が混入することを抑制することができる。

【0355】

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、又は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。

【0356】

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、前述のようにバンドギャップが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。

【0357】

図３９Ｂ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抑制することができる。

【0358】

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。又は、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。又は、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。又は、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。又は、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。

【0359】

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。

【0360】

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。ここで、導電体２０５の上面の平坦性を良好にすることが好ましい。例えば、導電体２０５上面の平均面粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下、より好ましくは０．３ｎｍ以下にすればよい。これにより、導電体２０５の上に形成される、絶縁体２２４の平坦性を良好にし、金属酸化物２３０ｂ及び金属酸化物２３０ｃの結晶性の向上を図ることができる。

【0361】

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（バックゲートともいう。）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Ｖ_ｔｈ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Ｖ_ｔｈを０Ｖより大きくし、オフ電流を低減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のときのトランジスタ２００Ａのドレイン電流を小さくすることができる。

【0362】

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３９Ｃ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。

【0363】

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。

【0364】

図３９Ｃ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。

【0365】

導電体２０５は、タングステン、銅、又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。なお、導電体２０５を単層で図示したが、積層構造としてもよく、例えば、チタン又は窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。

【0366】

導電体２０５の下に水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２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。）導電体を設けてもよい。又は、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。）導電体を設けることが好ましい。なお、本明細書において、不純物、又は酸素の拡散を抑制する機能とは、上記不純物、又は上記酸素のいずれか一又はすべての拡散を抑制する機能とする。

【0367】

導電体２０５の下に、酸素の拡散を抑制する機能を有する導電体を設けることにより、導電体２０５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体として、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、又は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２０５として、上記導電性材料を単層又は積層とすればよい。

【0368】

絶縁体２１４は、水又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の機能を有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（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２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。又は、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。

【0369】

例えば、絶縁体２１４として、酸化アルミニウム又は窒化シリコン等を用いることが好ましい。これにより、水又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することができる。又は、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することができる。

【0370】

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よりも比誘電率が低いことが好ましい。比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、又は空孔を有する酸化シリコン等を適宜用いればよい。

【0371】

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。

【0372】

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。本明細書等では、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、酸化シリコン又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。

【0373】

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１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、好ましくは１．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、さらに好ましくは２．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３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として１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。

【0374】

図３９Ｃ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。

【0375】

絶縁体２２２は、絶縁体２１４等と同様に、水又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の機能を有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、外方から水又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。

【0376】

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、酸素や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るため、好ましい。また、導電体２０５が、絶縁体２２４が有する酸素、及び金属酸化物２３０が有する酸素と反応することを抑制することができる。

【0377】

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又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又は双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウムを用いることが好ましい。又は、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。

【0378】

又は、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。又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、又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。

【0379】

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（ＳｒＴｉＯ_３）、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３（ＢＳＴ）等のいわゆるｈｉｇｈ－ｋ材料を含む絶縁体を単層又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を低減することが可能となる。

【0380】

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。

【0381】

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へ不純物が拡散すること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。

【0382】

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。具体的には、金属酸化物２３０ａに用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Ｍの原子数比が、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、金属酸化物２３０ａに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、金属酸化物２３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｃは、金属酸化物２３０ａ又は金属酸化物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。

【0383】

金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃは、結晶性を有することが好ましく、特に、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることが好ましい。ＣＡＡＣ－ＯＳ等の結晶性を有する酸化物は、不純物や欠陥（酸素欠損等）が少なく、結晶性の高い、緻密な構造を有している。よって、ソース電極又はドレイン電極による、金属酸化物２３０ｂからの酸素の引き抜きを抑制することができる。これにより、熱処理を行った場合でも、金属酸化物２３０ｂから酸素が引き抜かれることを抑制することができる。よって、トランジスタ２００Ａは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対して安定である。

【0384】

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に用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Ｍの原子数比が、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｃに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、金属酸化物２３０ｃに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。

【0385】

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、連続的に変化又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。

【0386】

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、又は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。

【0387】

具体的には、金属酸化物２３０ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、又は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］、又は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］、又は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。

【0388】

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、及び金属酸化物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。

【0389】

金属酸化物２３０は、酸化物半導体として機能する金属酸化物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。このように、バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。このようなトランジスタを用いることで、低消費電力の表示装置を提供できる。

【0390】

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、又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、又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。

【0391】

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密度が増加し、当該領域は低抵抗領域となる。

【0392】

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。

【0393】

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。

【0394】

絶縁体２５０は、絶縁体２２４と同様に、絶縁体２５０中の水又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以下とすることが好ましい。

【0395】

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機能を有することが好ましい。これにより、絶縁体２５０に含まれる酸素による導電体２６０の酸化を抑制することができる。

【0396】

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に酸化シリコンや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、トランジスタ２００Ａを熱に対して安定、かつ比誘電率の高いトランジスタ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を低減することが可能となる。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）を薄くすることが可能となる。

【0397】

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、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又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、又はハフニウムの一方又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、又は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。

【0398】

導電体２６０は、図３９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。

【0399】

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（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２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。又は、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。

【0400】

導電体２６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を有することで、絶縁体２５０に含まれる酸素により導電体２６０ｂが酸化して導電体２６０ｂの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、又は酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。

【0401】

導電体２６０ｂは、タングステン、銅、又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、又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、チタン又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。

【0402】

図３９Ａ、図３９Ｃ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を有する導電体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、トランジスタ２００Ａの周波数特性を向上させることができる。

【0403】

絶縁体２５４は、絶縁体２１４等と同様に、水又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の機能を有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３９Ｂ、図３９Ｃ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の側面、金属酸化物２３０ｂの側面、及び絶縁体２２４の上面と接する領域を有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の上面又は側面から金属酸化物２３０に侵入することを抑制することができる。

【0404】

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又は絶縁体２２４より酸素透過性が低いことが好ましい。

【0405】

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へ拡散することを抑制することができる。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抑制することができる。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。

【0406】

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又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又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、又は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。

【0407】

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を覆うことで、絶縁体２８０は絶縁体２５４により絶縁体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の電気特性及び信頼性を良好なものとすることができる。

【0408】

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、又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。また、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。

【0409】

絶縁体２８０中の水又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。

【0410】

絶縁体２７４は、絶縁体２１４等と同様に、水又は水素等の不純物が絶縁体２８０に混入することを抑制するバリア絶縁膜としての機能を有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ることができる。

【0411】

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、膜中の水又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。

【0412】

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。

【0413】

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。

【0414】

導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは、タングステン、銅、又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。

【0415】

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、水又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、又は酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。また、水又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、単層又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することができる。また、絶縁体２８１より上層から水又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することができる。

【0416】

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等から水又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することができる。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することができる。

【0417】

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、又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、チタン又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。

【0418】

＜トランジスタの構成例２＞
図４０Ａ、図４０Ｂ、図４０Ｃ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２００Ｂ、及びトランジスタ２００Ｂ周辺の上面図及び断面図である。トランジスタ２００Ｂは、トランジスタ２００Ａの変形例である。

【0419】

図４０Ａは、トランジスタ２００Ｂの上面図である。また、図４０Ｂ、及び図４０Ｃは、トランジスタ２００Ｂの断面図である。ここで、図４０Ｂは、図４０ＡにＢ１－Ｂ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ｂのチャネル長方向の断面図でもある。また、図４０Ｃは、図４０ＡにＢ３－Ｂ４の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ｂのチャネル幅方向の断面図でもある。なお、図４０Ａ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。

【0420】

トランジスタ２００Ｂでは、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂが、金属酸化物２３０ｃ、絶縁体２５０、及び導電体２６０と重なる領域を有する。これにより、トランジスタ２００Ｂはオン電流が高いトランジスタとすることができる。また、トランジスタ２００Ｂは制御しやすいトランジスタとすることができる。

【0421】

ゲート電極として機能する導電体２６０は、導電体２６０ａと、導電体２６０ａ上の導電体２６０ｂと、を有する。導電体２６０ａは、水素原子、水素分子、水分子、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。又は、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。

【0422】

導電体２６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を有することにより、導電体２６０ｂの材料選択性を向上することができる。つまり、導電体２６０ａを有することで、導電体２６０ｂの酸化が抑制され、導電率が低下することを抑制することができる。

【0423】

導電体２６０の上面及び側面、絶縁体２５０の側面、及び金属酸化物２３０ｃの側面を覆うように絶縁体２５４を設けることが好ましい。なお、絶縁体２５４は、水又は水素等の不純物、及び酸素の拡散を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いるとよい。

【0424】

絶縁体２５４を設けることで、導電体２６０の酸化を抑制することができる。また、絶縁体２５４を有することで、絶縁体２８０が有する水、水素等の不純物がトランジスタ２００Ｂへ拡散することを抑制することができる。

【0425】

＜トランジスタの構成例３＞
図４１Ａ、図４１Ｂ、図４１Ｃ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２００Ｃ、及びトランジスタ２００Ｃ周辺の上面図及び断面図である。トランジスタ２００Ｃは、トランジスタ２００Ａの変形例である。

【0426】

図４１Ａは、トランジスタ２００Ｃの上面図である。また、図４１Ｂ及び図４１Ｃは、トランジスタ２００Ｃの断面図である。ここで、図４１Ｂは、図４１ＡにＣ１－Ｃ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ｃのチャネル長方向の断面図でもある。また、図４１Ｃは、図４１ＡにＣ３－Ｃ４の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ２００Ｃのチャネル幅方向の断面図でもある。なお、図４１Ａ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。

【0427】

トランジスタ２００Ｃでは、金属酸化物２３０ｃ上に絶縁体２５０を有し、絶縁体２５０上に金属酸化物２５２を有する。また、金属酸化物２５２上に導電体２６０を有し、導電体２６０上に絶縁体２７０を有する。また、絶縁体２７０上に絶縁体２７１を有する。

【0428】

金属酸化物２５２は、酸素拡散を抑制する機能を有することが好ましい。絶縁体２５０と導電体２６０との間に、酸素の拡散を抑制する金属酸化物２５２を設けることで、導電体２６０への酸素の拡散が抑制される。つまり、金属酸化物２３０へ供給する酸素量の減少を抑制することができる。また、導電体２６０の酸化を抑制することができる。

【0429】

なお、金属酸化物２５２は、ゲート電極の一部としての機能を有してもよい。例えば、金属酸化物２３０として用いることができる酸化物半導体を、金属酸化物２５２として用いることができる。その場合、導電体２６０をスパッタリング法で成膜することで、金属酸化物２５２の電気抵抗値を低下させて導電体とすることができる。これをＯＣ（Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）電極と呼ぶことができる。

【0430】

金属酸化物２５２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に熱安定性が高い材料である酸化シリコン又は酸化窒化シリコン等を用いる場合、金属酸化物２５２として、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。当該積層構造とすることで、トランジスタ２００Ｃを熱に対して安定、かつ比誘電率の高いトランジスタとすることができる。したがって、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。

【0431】

トランジスタ２００Ｃにおいて、金属酸化物２５２を単層で示したが、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、ゲート電極の一部として機能する金属酸化物と、ゲート絶縁体の一部として機能する金属酸化物とを積層して設けてもよい。

【0432】

トランジスタ２００Ｃが金属酸化物２５２を有することで、金属酸化物２５２がゲート電極として機能する場合は、導電体２６０からの電界の影響を弱めることなく、トランジスタ２００Ｃのオン電流を向上させることができる。また、金属酸化物２５２がゲート絶縁体として機能する場合は、絶縁体２５０及び金属酸化物２５２の物理的な厚みにより、導電体２６０と金属酸化物２３０との間の距離を保つことができる。これにより、導電体２６０と金属酸化物２３０との間のリーク電流を抑制することができる。したがって、トランジスタ２００Ｃが絶縁体２５０と金属酸化物２５２との積層構造を有することで、導電体２６０と金属酸化物２３０との間の物理的な距離、及び導電体２６０から金属酸化物２３０へかかる電界強度を、容易に調整することができる。

【0433】

具体的には、金属酸化物２５２として、金属酸化物２３０に用いることができる酸化物半導体を低抵抗化したものを用いることができる。又は、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、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又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。

【0434】

特に、アルミニウム、又はハフニウムの一方又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。特に、ハフニウムアルミネートは、酸化ハフニウムよりも、耐熱性が高い。そのため、後の工程での熱処理において、結晶化しにくいため好ましい。なお、金属酸化物２５２は、必須の構成ではない。求めるトランジスタ特性により、適宜設計すればよい。

【0435】

絶縁体２７０は、水又は水素等の不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いるとよい。例えば、酸化アルミニウム又は酸化ハフニウム等を用いることが好ましい。これにより、絶縁体２７０よりも上方からの酸素で導電体２６０が酸化することを抑制することができる。また、水又は水素等の不純物が、絶縁体２７０よりも上方から、導電体２６０及び絶縁体２５０を介して、金属酸化物２３０に混入することを抑制することができる。

【0436】

絶縁体２７１はハードマスクとして機能する。絶縁体２７１を設けることで、導電体２６０の加工の際、導電体２６０の側面が概略垂直、具体的には、導電体２６０の側面と基板表面のなす角を、７５度以上１００度以下、好ましくは８０度以上９５度以下とすることができる。

【0437】

なお、絶縁体２７１に、水又は水素等の不純物、及び酸素の透過を抑制する機能を有する絶縁性材料を用いることで、バリア層としての機能を兼ねさせてもよい。その場合、絶縁体２７０は設けなくともよい。

【0438】

絶縁体２７１をハードマスクとして用いて、絶縁体２７０、導電体２６０、金属酸化物２５２、絶縁体２５０、及び金属酸化物２３０ｃの一部を選択的に除去することで、これらの側面を略一致させて、かつ、金属酸化物２３０ｂ表面の一部を露出させることができる。

【0439】

トランジスタ２００Ｃは、露出した金属酸化物２３０ｂ表面の一部に領域２４３ａ及び領域２４３ｂを有する。領域２４３ａ又は領域２４３ｂの一方はソース領域として機能し、領域２４３ａ又は領域２４３ｂの他方はドレイン領域として機能する。

【0440】

領域２４３ａ及び領域２４３ｂの形成は、例えば、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、又はプラズマ処理等を用いて、露出した金属酸化物２３０ｂ表面にリン又はボロン等の不純物元素を導入することで実現できる。なお、本実施の形態等において「不純物元素」とは、主成分元素以外の元素のことをいう。

【0441】

金属酸化物２３０ｂ表面の一部を露出させた後に金属膜を成膜し、その後加熱処理を行うことにより、当該金属膜に含まれる元素を金属酸化物２３０ｂに拡散させて領域２４３ａ及び領域２４３ｂを形成することもできる。

【0442】

金属酸化物２３０ｂの不純物元素が導入された領域は、電気抵抗率が低下する。このため、領域２４３ａ及び領域２４３ｂを「不純物領域」又は「低抵抗領域」という場合がある。

【0443】

絶縁体２７１及び／又は導電体２６０をマスクとして用いることで、領域２４３ａ及び領域２４３ｂを自己整合（セルフアライメント）的に形成することができる。よって、領域２４３ａ及び／又は領域２４３ｂと、導電体２６０が重ならず、寄生容量を低減することができる。また、チャネル形成領域とソースドレイン領域（領域２４３ａ又は領域２４３ｂ）の間にオフセット領域が形成されない。領域２４３ａ及び領域２４３ｂを自己整合（セルフアライメント）的に形成することにより、オン電流の増加、しきい値電圧の低減、動作周波数の向上等を実現できる。

【0444】

トランジスタ２００Ｃは、絶縁体２７１、絶縁体２７０、導電体２６０、金属酸化物２５２、絶縁体２５０、及び金属酸化物２３０ｃの側面に絶縁体２７２を有する。絶縁体２７２は、比誘電率の低い絶縁体であることが好ましい。例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、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、又は樹脂等であることが好ましい。特に、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンを絶縁体２７２に用いると、後の工程で絶縁体２７２中に過剰酸素領域を容易に形成できるため好ましい。また、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。また、絶縁体２７２は、酸素を拡散する機能を有することが好ましい。

【0445】

なお、オフ電流を更に低減するため、チャネル形成領域とソースドレイン領域の間にオフセット領域を設けてもよい。オフセット領域とは、電気抵抗率が高い領域であり、前述した不純物元素の導入が行なわれない領域である。オフセット領域の形成は、絶縁体２７２の形成後に前述した不純物元素の導入を行なうことで実現できる。この場合、絶縁体２７２も絶縁体２７１等と同様にマスクとして機能する。よって、金属酸化物２３０ｂのうち、絶縁体２７２と重なる領域には不純物元素が導入されず、当該領域の電気抵抗率を高いままとすることができる。

【0446】

トランジスタ２００Ｃは、絶縁体２７２、金属酸化物２３０上に絶縁体２５４を有する。絶縁体２５４は、スパッタリング法を用いて成膜することが好ましい。スパッタリング法を用いることにより、水又は水素等の不純物の少ない絶縁体を成膜することができる。

【0447】

なお、スパッタリング法を用いて形成した酸化膜は、被成膜構造体から水素を引き抜く場合がある。したがって、絶縁体２５４をスパッタリング法により形成する場合、絶縁体２５４が金属酸化物２３０及び絶縁体２７２から水素及び水を吸収する。これにより、金属酸化物２３０及び絶縁体２７２の水素濃度を低減することができる。

【0448】

＜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。

【0449】

＜＜基板＞＞
トランジスタ２００Ａ、トランジスタ２００Ｂ、またはトランジスタ２００Ｃを形成する基板として、例えば、絶縁体基板、半導体基板、又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、又は炭化シリコン、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。又は、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又は半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体又は絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体又は絶縁体が設けられた基板等がある。又は、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、記憶素子等がある。

【0450】

基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ２００Ａ、トランジスタ２００Ｂ、またはトランジスタ２００Ｃを形成してもよい。または、基板と、当該トランジスタの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に当該トランジスタを一部あるいは全部を形成した後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、当該トランジスタは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。

【0451】

＜＜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。

【0452】

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。

【0453】

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、又はシリコン及びハフニウムを有する窒化物等がある。

【0454】

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、又は樹脂等がある。

【0455】

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、又はタンタルを含む絶縁体を、単層で、又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、又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、又は窒化シリコン等の金属窒化物を用いることができる。

【0456】

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又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。

【0457】

＜＜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、又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、又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。

【0458】

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。

【0459】

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。

【0460】

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。又は、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。

【0461】

＜＜金属酸化物＞＞
金属酸化物は、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特に、インジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又は錫等が含まれていることが好ましい。また、ホウ素、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、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。

【0462】

ここでは、金属酸化物が、インジウム、元素Ｍ、及び亜鉛を有するＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又は錫等とする。そのほかの元素Ｍに適用可能な元素として、ホウ素、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、マグネシウム等がある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。

【0463】

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

【0464】

［金属酸化物の構造］
酸化物半導体（金属酸化物）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、ＣＡＡＣ－ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体等がある。

【0465】

［不純物］
金属酸化物中における各不純物の影響について説明する。金属酸化物にアルカリ金属又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。したがって、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている金属酸化物をチャネル形成領域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。このため、金属酸化物中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる金属酸化物中の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。

【0466】

金属酸化物に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になる。このため、金属酸化物に含まれる水素により、当該金属酸化物に酸素欠損が形成される場合がある。当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。したがって、水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。

【0467】

このため、金属酸化物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、金属酸化物において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満とする。不純物が十分に低減された金属酸化物をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、当該トランジスタに安定した電気特性を付与することができる。

【0468】

トランジスタの半導体に用いる金属酸化物として、結晶性の高い薄膜を用いることが好ましい。当該薄膜を用いることで、トランジスタの安定性又は信頼性を向上させることができる。当該薄膜として、例えば、単結晶金属酸化物の薄膜、又は多結晶金属酸化物の薄膜が挙げられる。しかしながら、単結晶金属酸化物の薄膜、又は多結晶金属酸化物の薄膜を基板上に形成するには、高温又はレーザー加熱の工程が必要とされる。よって、製造工程のコストが増加し、さらに、スループットも低下してしまう。

【0469】

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、又は図面等と適宜組み合わせて実施することができる。

【0470】

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】

【0471】

：１０：電子機器、１０ａ：電子機器、１０ｂ：電子機器、１１：筐体、１１ａ：第１のパーツ、１１ｂ：第２のパーツ、１１ｃ：第３のパーツ、１１ｄ：第４のパーツ、１１ｅ：第５のパーツ、１１ｆ：第６のパーツ、１１ｇ：第７のパーツ、１１ｈ：第８のパーツ、１１ｉ：第９のパーツ、１２ａ：第１の部分、１２ｂ：第２の部分、１２ｃ：第３の部分、１２ｄ：第４の部分、１２ｅ：第５の部分、１３：表示装置、１３Ｌ：表示装置、１３Ｒ：表示装置、１５Ｌ：光学部材、１５Ｒ：光学部材、１７：検出装置、１７Ｌ：検出装置、１７Ｒ：検出装置、１８：記憶装置、１９：演算装置、２１：入出力装置、２３：サーバ、２５：固定具、２７：留め具、２９：セパレータ、３１：電子機器、３３：表示部、４１：空間、４３：開口部、４５：調整機構、５３：特徴抽出部、５４：推定部、５５：情報生成部、６１：入力層、６２：中間層、６３：出力層、７１：データ、７２：データ、７３：データ、７４：データ、８１：情報、８２：情報、９１：情報、９２：情報、９３：情報、９４：情報、９５：情報、２００Ａ：トランジスタ、２００Ｂ：トランジスタ、２００Ｃ：トランジスタ、２０５：導電体、２１４：絶縁体、２１６：絶縁体、２２２：絶縁体、２２４：絶縁体、２３０：金属酸化物、２３０ａ：金属酸化物、２３０ｂ：金属酸化物、２３０ｃ：金属酸化物、２４０：導電体、２４０ａ：導電体、２４０ｂ：導電体、２４１：絶縁体、２４１ａ：絶縁体、２４１ｂ：絶縁体、２４２：導電体、２４２ａ：導電体、２４２ｂ：導電体、２４３ａ：領域、２４３ｂ：領域、２４４：絶縁体、２５０：絶縁体、２５２：金属酸化物、２５４：絶縁体、２６０：導電体、２６０ａ：導電体、２６０ｂ：導電体、２７０：絶縁体、２７１：絶縁体、２７２：絶縁体、２７４：絶縁体、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、４０１：回路、４０３：素子分離層、４０５：絶縁体、４０７：絶縁体、４０９：絶縁体、４１１：絶縁体、４１３：絶縁体、４１５：絶縁体、４１７：絶縁体、４１９：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、４５７：導電体、４５９：導電体、４６１：導電体、４６３：導電体、４６５：導電体、４６７：導電体、４６９：導電体、４７１：導電体、５０１：絶縁体、５０３：絶縁体、５０５：絶縁体、５０７：絶縁体、５０９：絶縁体、５１１：トランジスタ、５１３：トランジスタ、５１５：容量素子、５１７：容量素子、５２０：回路、５２１：トランジスタ、５２５：トランジスタ、５２７：トランジスタ、５２９：トランジスタ、５３５：配線、５３７：配線、５３９：配線、５４１：配線、５４３：配線、５４５：配線、５５２：トランジスタ、５５４：トランジスタ、５６２：容量素子、５７２：発光デバイス、５７２＿１：発光デバイス、５７２＿２：発光デバイス、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、６４４：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、７２１：正孔注入層、７２２：正孔輸送層、７２３：発光層、７２４：電子輸送層、７２５：電子注入層、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、７８６：ＥＬ層、７８６ａ：ＥＬ層、７８６ｂ：ＥＬ層、７８６ｃ：ＥＬ層、７８８：導電体、７９０：容量素子、７９２：電荷発生層、８１０：表示装置、８２０：層、８２１：ゲートドライバ回路、８２２：ソースドライバ回路、８２３：領域、８２４：デマルチプレクサ回路、８３０：層、８３１：配線、８３１－１：配線、８３１－２：配線、８３１＿１：配線、８３１＿２：配線、８３２：配線、８３２－１：配線、８３２－２：配線、８３２＿１：配線、８３２＿２：配線、８３３：画素アレイ、８３４：画素、８３５ａ：配線、８３５ｂ：配線、８４０：回路、９９３ＩＲ：着色層、９９３Ｒ：着色層、９９５：基板、１００１：基板、１００２：絶縁体、１００３：トランジスタ、１００４：絶縁体、１００５：絶縁体、１０１０：光電変換デバイス、１０１０＿１：光電変換デバイス、１０１０＿２：光電変換デバイス、１０１１：活性層

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図19A1】

【図19A2】

【図19A3】

【図19A4】

【図19B1】

【図19B2】

【図19B3】

【図19B4】

【図20A】

【図20B】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図21D】

【図21E】

【図22A】

【図22B】

【図22C】

【図23A】

【図23B】

【図24A】

【図24B】

【図25】

【図26】

【図27A】

【図27B】

【図27C】

【図27D】

【図27E】

【図27F】

【図27G】

【図28A】

【図28B】

【図29A】

【図29B】

【図30A】

【図30B】

【図30C】

【図30D】

【図30E】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37A】

【図37B】

【図37C】

【図37D】

【図37E】

【図38A】

【図38B】

【図39A】

【図39B】

【図39C】

【図40A】

【図40B】

【図40C】

【図41A】

【図41B】

【図41C】