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JP2017037288A - 表示パネル、情報処理装置、表示パネルの作製方法 - Google Patents

表示パネル、情報処理装置、表示パネルの作製方法 Download PDF

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JP2017037288A
JP2017037288A JP2016079989A JP2016079989A JP2017037288A JP 2017037288 A JP2017037288 A JP 2017037288A JP 2016079989 A JP2016079989 A JP 2016079989A JP 2016079989 A JP2016079989 A JP 2016079989A JP 2017037288 A JP2017037288 A JP 2017037288A
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display panel
transistor
oxide semiconductor
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山崎　舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
紘慈 楠
Koji Kusunoki
紘慈 楠
平形　吉晴
Yoshiharu Hirakata
吉晴 平形
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

【課題】利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供する。また、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供する。また、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルの作製方法を提供する。
【解決手段】第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の第１の開口部に配設される第１の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第２の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される第１の表示素子と、第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子と、を備える画素と、画素回路と電気的に接続される端子と、を含み、第１の絶縁膜は、第１の表示素子および第２の表示素子の間に挟まれる領域を備え、端子は、接点として機能することができる面を備える構成に想到した。
【選択図】図２

Description

本発明の一態様は、表示パネル、情報処理装置、表示パネルの作製方法または半導体装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
基板の同一面側に集光手段と画素電極を設け、集光手段の光軸上に画素電極の可視光を透過する領域を重ねて設ける構成を有する液晶表示装置や、集光方向Ｘと非集光方向Ｙを有する異方性の集光手段を用い、非集光方向Ｙと画素電極の可視光を透過する領域の長軸方向を一致して設ける構成を有する液晶表示装置が、知られている（特許文献１）。
特開２０１１−１９１７５０号公報
本発明の一態様は、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することを課題の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することを課題の一とする。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルの作製方法を提供することを課題の一とする。または、新規な表示パネル、新規な情報処理装置、新規な表示パネルの作製方法または新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
（１）本発明の一態様は、画素と、端子と、を有する表示パネルである。
そして、画素は、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の第１の開口部に配設される第１の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第２の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される第１の表示素子と、第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子と、を備える。
また、第１の絶縁膜は、第１の表示素子および第２の表示素子の間に挟まれる領域を備え、第１の表示素子は、入射する光を反射する機能および第２の開口部を備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を備える。
また、第２の表示素子は、第２の開口部と重なる領域を備え、第２の開口部と重なる領域は、第２の開口部に向けて光を射出する機能を備える。
また、端子は、画素回路と電気的に接続され、端子は、接点として機能することができる面を備える。
（２）また、本発明の一態様は、画素回路が、スイッチング素子を含む上記の表示パネルである。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の第１の開口部に配設される第１の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第２の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される第１の表示素子と、第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子と、を備える画素と、画素回路と電気的に接続される端子と、を含んで構成される。また、第１の絶縁膜は、第１の表示素子および第２の表示素子の間に挟まれる領域を備え、端子は、接点として機能することができる面を備える。
これにより、例えば端子に接続された画素回路を用いて、第１の絶縁膜を挟むように配置された第１の表示素子および第２の表示素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（３）また、本発明の一態様は、画素回路が、トランジスタを含み、トランジスタは、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタよりオフ状態において流れる電流を抑制することができる機能を備える、上記の表示パネルである。
上記本発明の一態様の表示パネルは、画素回路に、オフ状態において流れる電流を抑制できるトランジスタを含んで構成される。これにより、表示に伴うちらつきを抑制しながら、画素回路に選択信号を供給する頻度を低減することができる。その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（４）また、本発明の一態様は、第１の表示素子が、液晶材料を含む層と、液晶材料の配向を制御できるように配設された第１の導電膜および第２の導電膜と、を備える。また、第１の導電膜は、第１の接続部と電気的に接続される、上記の表示パネルである。
（５）また、本発明の一態様は、第２の表示素子が、第３の導電膜と、第３の導電膜と重なる領域を備える第４の導電膜と、第３の導電膜および第４の導電膜の間に発光性の有機化合物を含む層と、を備える。また、第３の導電膜が、第２の接続部と電気的に接続され、第３の導電膜は、透光性を備える、上記の表示パネルである。
上記本発明の一態様の表示パネルは、反射型の液晶素子を第１の表示素子に用い、有機ＥＬ素子を第２の表示素子に用いて、構成される。
これにより、例えば明るい環境下では外光および反射型の液晶素子を利用し、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して、表示をすることができる。また、薄暗い環境下では、外光および有機ＥＬ素子が発する光を利用して表示をすることができる。その結果、視認性に優れた表示をすることができる新規な表示パネルを提供することができる。消費電力を低減することができる新規な表示パネルを提供することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（６）また、本発明の一態様は、第１の表示素子が、外光を反射する機能を備え、反射膜の非第２の開口部の総面積に対する第２の開口部の総面積の比の値は０．０５２以上０．６以下であり、一の第２の開口部の面積は、３μｍ２以上２５μｍ２以下である上記の表示パネルである。
上記本発明の一態様の表示パネルは、外光を反射する機能を備える第２の素子と、面積が３μｍ２以上２５μｍ２以下の開口部を単数または複数個含み、反射膜の非開口部の総面積に対する開口部の総面積の比の値が０．０５２以上０．６以下である。
これにより、例えば液晶材料の配向の乱れを防ぐことができる。また、明るい環境下では、外光を利用して表示をすることができる。また、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して表示をすることができる。その結果、視認性に優れた表示をすることができる新規な表示パネルを提供することができる。消費電力を低減することができる新規な表示パネルを提供することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（７）また、本発明の一態様は、反射膜が、第１の絶縁膜に埋め込まれた領域および第１の絶縁膜から露出した領域を備える上記の表示パネルである。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第１の絶縁膜に埋め込まれた領域と露出した領域を備える反射膜を含んで構成される。これにより、反射膜の端部に生じる段差を小さくし、段差に基づく配向欠陥等を生じ難くすることができる。また、端子の接点として機能する面を露出させることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（８）また、本発明の一態様は、接点として機能することができる面が、表示に用いる外光を反射する反射膜の面と同じ方向を向いている上記の表示パネルである。また、端子が、第１の絶縁膜に埋め込まれた領域および第２の絶縁膜から露出した領域を備える。
上記本発明の一態様の表示パネルは、第１の絶縁膜に埋め込まれた領域と露出した領域を備える端子を含んで構成される。これにより、端子の接点として機能する面を露出させることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
（９）また、本発明の一態様は、画素が、第２の絶縁膜を備える上記の表示パネルである。また、第１の絶縁膜は第２の絶縁膜との間に反射膜を挟む領域を備え、第２の絶縁膜は反射膜を覆う領域を備える。
（１０）また、本発明の一態様は、演算装置と、入出力装置と、を有する情報処理装置である。
そして、演算装置は、位置情報を供給され、画像情報および制御情報を供給する機能を備える。
また、入出力装置は、位置情報を供給する機能を備え、画像情報および制御情報を供給される機能を備える。また、画像情報を表示する表示部および位置情報を供給する入力部を備える。
表示部は上記の表示パネルを備える。また、入力部は、ポインタの位置を検知して、位置に基づいて決定された位置情報を供給する機能を備える。
演算装置は、位置情報に基づいてポインタの移動速度を決定する機能を備え、画像情報のコントラストまたは明るさをポインタの移動速度に基づいて決定する機能を備える。
上記本発明の一態様の情報処理装置は、位置情報を供給し、画像情報を供給される入出力装置と、位置情報を供給され、画像情報を供給する演算装置と、を含んで構成され、演算装置はポインタの移動速度に基づいて画像情報のコントラストまたは明るさを決定する。これにより、画像情報の表示位置を移動する際に、使用者の目に与える負担を軽減することができ、使用者の目にやさしい表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
（１１）また、本発明の一態様は、入力部が、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、照度センサ、撮像装置、音声入力装置、視点入力装置、姿勢検出装置、のうち一以上を含む、上記の情報処理装置である。
これにより、消費電力を低減し、明るい場所でも優れた視認性を確保することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
（１２）また、本発明の一態様は、以下の１１のステップを有する上記の表示パネルの作製方法である。
第１のステップにおいて、第１の絶縁膜を工程用の基板に形成する。
次いで、第２のステップにおいて、反射膜および端子を形成する。
次いで、第３のステップにおいて、反射膜および端子を覆う第２の絶縁膜を形成する。
次いで、第４のステップにおいて、反射膜と電気的に接続される第１の接続部および端子と電気的に接続される第３の接続部を形成する。
次いで、第５のステップにおいて、第１の接続部および第３の接続部と電気的に接続される画素回路を形成する。
次いで、第６のステップにおいて、画素回路と接続する第２の接続部を形成する。
次いで、第７のステップにおいて、第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子を形成する。
次いで、第８のステップにおいて、基板を積層する。
次いで、第９のステップにおいて、工程用の基板を分離する。
次いで、第１０のステップにおいて、第１の絶縁膜を除去して反射膜および端子を露出させる。
次いで、第１１のステップにおいて、第１の表示素子を形成する。
上記本発明の一態様の表示パネルの作製方法は、工程用の基板を分離するステップと、第１の絶縁膜を除去して反射膜および端子を露出させるステップと、を含んで構成される。これにより、反射膜の端部に生じる段差を小さくし、段差に基づく配向欠陥等を生じ難くすることができる。また、端子の接点として機能する面を露出させることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルの作製方法を提供することができる。
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もあり得る。
本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。
本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方に接続され、第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味する。
本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
また、本明細書中において、トランジスタの第１の電極または第２の電極の一方がソース電極を、他方がドレイン電極を指す。
本発明の一態様によれば、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供できる。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供できる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルの作製方法を提供できる。または、新規な表示パネル、新規な情報処理装置、表示パネルの作製方法または新規な半導体装置を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、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、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
実施の形態に係る表示パネルの構成を説明する上面図および回路図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの端子の断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの端子の断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る画素の構成を説明する上面図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示部の構成を説明する回路図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの断面の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明するフロー図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係る表示パネルの作製方法を説明する図。 実施の形態に係るトランジスタの構成を説明する図。 実施の形態に係るトランジスタの構成を説明する図。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る情報処理装置の構成を説明するブロック図および投影図。 実施の形態に係る表示部の構成を説明するブロック図および回路図。 実施の形態に係るプログラムを説明するフローチャート。 実施の形態に係る画像情報を説明する模式図。 実施の形態に係る半導体装置の構成を説明する断面図および回路図。 実施の形態に係るＣＰＵの構成を説明するブロック図。 実施の形態に係る記憶素子の構成を説明する回路図。 実施の形態に係る電子機器の構成を説明する図。 実施例に係る表示パネルの表示品位を説明する写真。
本発明の一態様の表示パネルは、第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜の開口部に配設される第１の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される画素回路と、画素回路と電気的に接続される第２の接続部と、第１の接続部と電気的に接続される第１の表示素子と、第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子と、を備える画素と、画素回路と電気的に接続される端子と、を含んで構成される。また、第２の絶縁膜は、第１の表示素子および第２の表示素子の間に挟まれる領域を備え、端子は、接点として機能することができる面を備える。
これにより、例えば端子に接続された画素回路を用いて、第２の絶縁膜を挟むように配置された第１の表示素子および第２の表示素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図１および図２を参照しながら説明する。
図１は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図１（Ａ）は本発明の一態様の表示パネル７００、７００Ｂまたは７００Ｃの上面図または下面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す画素７０２（ｉ，ｊ）の上面図である。なお、本明細書において、１以上の整数を値にとる変数を符号に用いる場合がある。例えば、１以上の整数の値をとる変数ｐを含む（ｐ）を、最大ｐ個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。また、例えば、１以上の整数の値をとる変数ｍおよび変数ｎを含む（ｍ，ｎ）を、最大ｍ×ｎ個の構成要素のいずれかを特定する符号の一部に用いる場合がある。
図２は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図２（Ａ）は図１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における表示パネル７００の断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すトランジスタＭの断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）に示すトランジスタＭＤの断面図である。
＜表示パネルの構成例１．＞
本実施の形態で説明する表示パネル７００は、画素７０２（ｉ，ｊ）と、基板７７０と、を有する表示パネルである（図１（Ａ）参照）。
基板７７０は、画素７０２（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える（図２参照）。
画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０と、第１の表示素子７５０と重なる領域を備える第２の表示素子５５０と、第１の表示素子７５０および第２の表示素子５５０の間に、機能層５２０と、を備える。
機能層５２０は、第１の表示素子７５０と電気的に接続する第１の接続部７０４Ｃと、第２の表示素子５５０と電気的に接続する第２の接続部５０４Ｃと、第１の接続部７０４Ｃおよび第２の接続部５０４Ｃと電気的に接続する画素回路７３０（ｉ，ｊ）と、を備える（図１（Ｃ）および図２（Ａ）参照）。
第１の表示素子７５０は、入射する光を反射する反射膜と、入射する光に対して反射する光の割合を制御する機能と、を備える。なお、例えば、第１の導電膜７５１を反射膜に用いることができる（図２（Ａ）参照）。
反射膜は、開口部７５１Ｈを備え、第２の表示素子５５０は開口部７５１Ｈと重なる領域を備える。なお、例えば、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる場合、第１の導電膜７５１は、開口部７５１Ｈを備える。
第２の表示素子５５０の開口部７５１Ｈと重なる領域は、開口部７５１Ｈに向けて光を射出する機能を備える。なお、第２の表示素子５５０が射出する光は、開口部７５１Ｈを通過して、表示パネル７００の表示面から取り出される。
また、表示パネル７００の画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、スイッチング素子（例えば、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２）を含む（図１（Ｃ）参照）。
表示パネル７００は、第１の表示素子７５０と、第１の表示素子７５０と重なる領域を備える第２の表示素子５５０と、第１の表示素子７５０と電気的に接続する第１の接続部７０４Ｃと、第２の表示素子５５０と電気的に接続する第２の接続部５０４Ｃと、第１の接続部７０４Ｃおよび第２の接続部５０４Ｃと電気的に接続する画素回路７３０（ｉ，ｊ）と、を含んで構成される。
これにより、例えば、同一の工程で形成することができる画素回路を一の機能層に用いて、第１の表示素子と第２の表示素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネル７００の画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、スイッチに用いることができるトランジスタを含み、トランジスタは、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタよりオフ状態において流れる電流を抑制することができる機能を備える（図１（Ｃ）参照）。
表示パネル７００は、画素回路７３０（ｉ，ｊ）に、オフ状態において流れる電流を抑制できるトランジスタを含んで構成される。これにより、表示に伴うちらつきを抑制しながら、画素回路に選択信号を供給する頻度を低減することができる。その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネル７００の第１の表示素子７５０は、液晶材料を含む層７５３と、液晶材料の配向を制御するように配設された第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２と、を備える。そして、第１の導電膜７５１は、第１の接続部７０４Ｃと電気的に接続される。
また、表示パネル７００の第２の表示素子５５０は、第３の導電膜５５１と、第３の導電膜５５１と重なる領域を備える第４の導電膜５５２と、第３の導電膜５５１および第４の導電膜５５２の間に発光性の有機化合物を含む層５５３と、を備える。そして、第３の導電膜５５１は、第２の接続部５０４Ｃと電気的に接続され、第３の導電膜５５１は、透光性を備える。
表示パネル７００は、反射型の液晶素子を第１の表示素子７５０に用い、有機ＥＬ素子を第２の表示素子５５０に用いて、構成される。
これにより、例えば明るい環境下では外光および反射型の液晶素子を利用し、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して、表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、好ましくは、第２の表示素子５５０は、外光を反射する機能を備える。例えば、可視光を反射する材料を第４の導電膜５５２に用いることができる。
そして、反射膜の非開口部の総面積に対する開口部７５１Ｈを含む開口部の総面積の比の値は０．０５２以上０．６以下であり、一の開口部７５１Ｈの面積は３μｍ２以上２５μｍ２以下である。なお、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる場合、第１の導電膜７５１の非開口部の総面積に対する開口部７５１Ｈを含む開口部の総面積の比の値は０．０５２以上０．６以下である（図１（Ｂ）参照）。
また、画素の面積を１とした場合、画素の面積に占める反射膜の面積を０．５以上０．９５以下にすることができる。また、画素の面積に占める開口部７５１Ｈの面積を０．０５２以上０．３以下にすることができる。
これにより、例えば明るい環境下では外光を利用して表示をすることができる。また、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して表示をすることができる。また、薄暗い環境下では、外光および有機ＥＬ素子が発する光を利用して表示をすることができる。また、開口部の大きさが十分に小さいため、例えば液晶素子の配向の乱れを防いで表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
表示パネル７００の画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の導電膜７５１を覆う絶縁膜５０１Ａと、第１の導電膜７５１と画素回路７３０（ｉ，ｊ）の間に絶縁膜５０１Ｂと、を備える。
第１の導電膜７５１は、絶縁膜５０１Ａおよび絶縁膜５０１Ｂの間に配設され、第１の導電膜７５１は、絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれている。
表示パネル７００は、絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれた第１の導電膜７５１を含んで構成される。これにより、第１の導電膜の端部に生じる段差を小さくし、段差に基づく配向欠陥を生じ難くすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
なお、表示パネル７００は、単数または複数の画素を有することができる。例えば、行方向にｎ個、行方向と交差する列方向にｍ個の行列状に、画素７０２（ｉ，ｊ）を有することができる。なお、ｉは１以上ｍ以下の整数であり、ｊは１以上ｎ以下の整数であり、ｍおよびｎは１以上の整数である。
また、行方向に配設された画素７０２（ｉ，１）乃至画素７０２（ｉ，ｎ）と電気的に接続する走査線Ｇ１（ｉ）および走査線Ｇ２（ｉ）を有することができる（図１（Ｃ）参照）。
また、列方向に配設された画素７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）と電気的に接続する信号線Ｓ（ｊ）を有することができる。
また、表示パネル７００の画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０と重なる領域を備える着色膜ＣＦ１と、第１の表示素子７５０と重なる領域に開口部を備える遮光膜ＢＭと、着色膜ＣＦ１または遮光膜ＢＭと液晶材料を含む層７５３の間に絶縁膜７７１と、を有する（図２（Ａ）参照）。これにより、絶縁膜７７１は、着色膜ＣＦ１の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜ＢＭまたは着色膜ＣＦ１等から液晶材料を含む層７５３への不純物の拡散を、抑制することができる。
また、表示パネル７００は、基板７７０および液晶材料を含む層７５３の間に配向膜ＡＦ２を有し、液晶材料を含む層７５３および絶縁膜５０１Ａの間に配向膜ＡＦ１を有する。
また、表示パネル７００は、基板７７０、絶縁膜５０１Ａおよび封止材７０５に囲まれた領域に液晶材料を含む層７５３を備える。封止材７０５は、基板７７０および絶縁膜５０１Ａを貼り合わせる機能を備える。
また、表示パネル７００は、基板７７０および絶縁膜５０１Ａの間に、基板７７０および絶縁膜５０１Ａの間隙を制御する構造体ＫＢ１を備える。
また、表示パネル７００は、画素７０２（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える光学フィルム７７０Ｐを有する。表示パネル７００は、光学フィルム７７０Ｐおよび液晶材料を含む層７５３の間に基板７７０を備える。
また、表示パネル７００は機能層５２０を有する。機能層５２０は、絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ｂ、絶縁膜５２１Ａおよび絶縁膜５２８を有する。
絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５０１Ｃは、第１の接続部７０４Ｃが配設される開口部を備える。なお、絶縁膜５０１Ｂに絶縁膜５０１Ｃを積層した構成を例示して説明するが、絶縁膜５０１Ｃを用いず、絶縁膜５０１Ｂのみを用いてもよい。
絶縁膜５２１Ｂは、絶縁膜５０１Ｃと重なる領域を備える。
絶縁膜５２１Ａは、絶縁膜５０１Ｃおよび絶縁膜５２１Ｂの間に配設される。
また、絶縁膜５２１Ａは、第２の接続部５０４Ｃが配設される開口部を備える。
絶縁膜５２８は、第２の表示素子５５０が配設される開口部を備える。
また、表示パネル７００は、着色膜ＣＦ２を反射膜に設けられた開口部７５１Ｈと第２の表示素子５５０の間に有する。
また、表示パネル７００は、機能層５２０と重なる領域を備える基板５７０と、機能層５２０および基板５７０を貼り合わせる接合層５０５と、を有する。
また、表示パネル７００の第２の表示素子５５０は、機能層５２０および基板５７０の間に配設される。
また、表示パネル７００は、機能層５２０および基板５７０の間に構造体ＫＢ２を備える。これにより、所定の間隙を機能層５２０および基板５７０の間に設けることができる。
また、表示パネル７００は、駆動回路ＧＤを有する。駆動回路ＧＤは、例えばトランジスタＭＤを含む（図１（Ａ）および図２（Ａ）参照）。駆動回路ＧＤは、例えば選択信号を走査線Ｇ１（ｉ）または走査線Ｇ２（ｉ）に供給する機能を備える。
また、表示パネル７００は、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続する配線５１１を有する。また、表示パネル７００は、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続する端子５１９を有する。また、表示パネル７００は、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ１および配線ＶＣＯＭ２を有することができる（図１（Ｃ）および図２参照）。
なお、例えば、導電材料ＡＣＦ１を用いて、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１と端子５１９を電気的に接続できる。また、例えば、導電材料を用いて、表示パネル７００と駆動回路ＳＤを電気的に接続できる。
また、表示パネル７００は、端子７１９を有することができる（図４（Ａ）参照）。例えば、端子７１９は、第２の導電膜７５２と電気的に接続する。なお、導電材料ＡＣＦ２を用いて、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２と端子７１９を電気的に接続できる。なお、端子５１９に用いることができる材料を端子７１９に用いることができ、導電材料ＡＣＦ１に用いることができる材料を導電材料ＡＣＦ２に用いることができる。
また、表示パネル７００は、第２の導電膜７５２と端子５１９を電気的に接続する導電部材を有することができる（図４（Ｂ）または図５参照）。例えば、導電性の粒子を導電部材に用いることができる。
なお、駆動回路ＳＤは、画像情報に基づいて画像信号を供給する機能を有する。
以下に、表示パネル７００を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば、可視光を反射する導電膜を第１の導電膜７５１に用いる場合、第１の導電膜７５１を反射膜に用いることができ、第１の導電膜７５１は反射膜であり、反射膜は第１の導電膜７５１でもある。
＜構成＞
表示パネル７００は基板５７０または基板７７０を有し、表示パネル７００は配線５１１または端子５１９を有する。
表示パネル７００は封止材７０５または接合層５０５を有し、表示パネル７００は構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２を有する。
表示パネル７００は画素７０２（ｉ，ｊ）を有し、表示パネル７００は第１の表示素子７５０または第２の表示素子５５０を有する。
表示パネル７００は第１の導電膜７５１、第２の導電膜７５２、液晶材料を含む層７５３、開口部７５１Ｈまたは反射膜を有する。
表示パネル７００は第３の導電膜５５１、第４の導電膜５５２、発光性の有機化合物を含む層５５３を有する。
表示パネル７００は機能層５２０を有する。表示パネル７００は画素回路７３０（ｉ，ｊ）、第１の接続部７０４Ｃまたは第２の接続部５０４Ｃを有する。
表示パネル７００はスイッチング素子、トランジスタＭまたはトランジスタＭＤを有し、表示パネル７００は絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂまたは絶縁膜５２８を有する。
表示パネル７００は着色膜ＣＦ１、着色膜ＣＦ２、遮光膜ＢＭ、絶縁膜７７１、配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２または光学フィルム７７０Ｐを有する。
表示パネル７００は、駆動回路ＧＤまたは駆動回路ＳＤを有する。
《基板５７０》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板５７０に用いることができる。
例えば、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の面積が大きなガラス基板を基板５７０に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板５７０に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板５７０に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英またはサファイア等を、基板５７０に用いることができる。具体的には、無機酸化物、無機窒化物または無機酸化窒化物等を含む材料を、基板５７０に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム等を含む材料を、基板５７０に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板５７０に用いることができる。
例えば、シリコンや炭化シリコンからなる単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を基板５７０に用いることができる。これにより、半導体素子を基板５７０に形成することができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板５７０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板５７０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板５７０に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板５７０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板５７０に用いることができる。具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン層、窒化シリコン層または酸化窒化シリコン層等から選ばれた一または複数の膜が積層された材料を、基板５７０に用いることができる。または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された材料を、基板５７０に用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂もしくはシリコーンなどシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を基板５７０に用いることができる。または、これらから選ばれた単数または複数の樹脂を含むフィルム、板または積層体等を基板５７０に用いることができる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）またはアクリル等を基板５７０に用いることができる。
また、紙または木材などを基板５７０に用いることができる。
例えば、可撓性を有する基板を基板５７０に用いることができる。
なお、基板にトランジスタまたは容量素子等を直接形成する方法を作製方法に用いることができる。また、耐熱性を備える工程用の基板にトランジスタまたは容量素子等を形成し、形成されたトランジスタまたは容量素子等を基板に転置する方法を作製方法に用いることができる。これにより、例えば本発明の一態様の表示パネルが有する基板５７０に係る作業工程中の熱処理温度を、抑制することができる。その結果、可撓性を有する基板にトランジスタまたは容量素子等を形成できる。
《基板７７０》
透光性を備える材料を基板７７０に用いることができる。例えば、基板５７０に用いることができる材料から選択された材料を基板７７０に用いることができる。
《配線５１１、端子５１９》
導電性を備える材料を配線５１１および端子５１９に用いることができる。
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料などを配線５１１または端子５１９に用いることができる。
具体的には、金属または導電性セラミックス等を配線５１１または端子５１９に用いることができる。例えば、アルミニウム、金、白金、銀、銅、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素などを、配線５１１または端子５１９に用いることができる。または、上述した金属元素を含む合金などを、配線５１１または端子５１９に用いることができる。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を配線５１１または端子５１９に用いることができる。
例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を、配線５１１または端子５１９に用いることができる。
具体的には、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を配線５１１または端子５１９に用いることができる。
例えば、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより形成されたグラフェンを含む膜を用いることができる。具体的には、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を還元する方法に用いることができる。
例えば、導電性高分子を配線５１１または端子５１９に用いることができる。
《第１の接続部７０４Ｃ、第２の接続部５０４Ｃ》
導電性を備える材料を第１の接続部７０４Ｃおよび第２の接続部５０４Ｃに用いることができる。例えば、配線５１１または端子５１９に用いることができる材料を用いることができる。
《接合層５０５、封止材７０５》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接合層５０５または封止材７０５に用いることができる。
例えば、熱溶融性の樹脂または硬化性の樹脂等の有機材料を、接合層５０５または封止材７０５に用いることができる。
例えば、反応硬化型接着剤、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤または／および嫌気型接着剤等の有機材料を接合層５０５または封止材７０５に用いることができる。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等を含む接着剤を接合層５０５または封止材７０５に用いることができる。
《構造体ＫＢ１、構造体ＫＢ２》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。これにより、所定の間隔を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２を挟む構成の間に設けることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の複合材料などを構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成された材料を用いることができる。
《画素７０２（ｉ，ｊ）》
画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０、第２の表示素子５５０または機能層５２０を備える。
また、画素７０２（ｉ，ｊ）は、着色膜ＣＦ１、遮光膜ＢＭ、絶縁膜７７１、配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２または着色膜ＣＦ２を有することができる。
《第１の表示素子７５０》
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第１の表示素子７５０に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のＭＥＭＳ表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示パネルの消費電力を抑制することができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第１の表示素子７５０に用いることができる。
具体的には、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向（ＶＡ）モード、具体的には、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ−Ｖｉｅｗ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
例えば、液晶材料を含む層７５３、液晶材料の配向を制御する電界を印加できるように配置された第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２を第１の表示素子７５０に用いることができる。
導電性を備える材料を第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２に用いることができる。
例えば、配線５１１に用いる材料を第１の導電膜７５１または第２の導電膜７５２に用いることができる。
《反射膜》
例えば、液晶材料を含む層７５３を透過してくる光を反射する材料を反射膜に用いることができる。これにより、第１の表示素子７５０を反射型の液晶素子にすることができる。
また、例えば、表面に凹凸を備える材料を、反射膜に用いることができる。これにより、入射する光をさまざまな方向に反射して、白色の表示をすることができる。
なお、可視光を反射する材料を用いた第１の導電膜７５１を反射膜に用いることができる。
また、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる構成に限られない。例えば、液晶材料を含む層７５３と第１の導電膜７５１の間に、可視光を反射する材料を備える反射膜を用いることができる。または、可視光を反射する材料を用いた反射膜と液晶材料を含む層７５３の間に、透光性を有し且つ導電性を備える材料を用いた第１の導電膜７５１を用いることができる。
なお、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第２の導電膜７５２に用いることができる。
例えば、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物を第２の導電膜７５２に用いることができる。または、光が透過する程度に薄い金属膜を第２の導電膜７５２に用いることができる。
具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第２の導電膜７５２に用いることができる。
《開口部７５１Ｈ》
１つの画素に設ける反射膜の非開口部の総面積に対する、１つの画素に設ける開口部７５１Ｈの総面積の比の値は、好ましくは０．０５２以上０．６以下である。開口部７５１Ｈの総面積の比の値が大きすぎると、第１の表示素子７５０を用いた表示が暗くなってしまう。また、開口部７５１Ｈの総面積の比の値が小さすぎると、第２の表示素子５５０を用いた表示が暗くなってしまう。
また、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる場合、１つの開口部７５１Ｈの面積は、３μｍ２以上２５μｍ２以下である。第１の導電膜７５１に設ける開口部７５１Ｈの面積が大きすぎると、例えば液晶材料を含む層７５３に加わる電界が不均一になり、第１の表示素子７５０の表示品位が低下してしまう。また、第１の導電膜に設ける開口部７５１Ｈの面積が小さすぎると、第２の表示素子５５０が射出する光から表示に用いる光を取り出す効率が低下してしまう。
多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状を開口部７５１Ｈの形状に用いることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状を開口部７５１Ｈの形状に用いることができる（図１（Ｂ）および図６（Ａ）参照）。また、隣接する画素に開口部７５１Ｈを寄せて配置してもよい（図６（Ｂ）参照）。好ましくは、開口部７５１Ｈを同じ色を表示する機能を備える他の画素に寄せて配置する。これにより、第２の表示素子５５０が射出する光が隣接する画素に配置された着色膜に入射してしまう現象（クロストークともいう）を抑制できる。
ところで、好ましくは、開口部７５１Ｈは、異なる色の光を透過する着色膜ＣＦ１との継ぎ目に重なる領域に有さない。これにより、第２の表示素子５５０が射出する光は、隣接する画素の着色膜に到達しにくい。その結果、色の再現性に優れた表示パネルを提供できる。
《第２の表示素子５５０》
例えば、発光素子を第２の表示素子５５０に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子または発光ダイオードなどを、第２の表示素子５５０に用いることができる。
例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層５５３に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光性の有機化合物を含む層５５３に用いることができる。
例えば、配線５１１に用いる材料を第３の導電膜５５１または第４の導電膜５５２に用いることができる。
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第３の導電膜５５１に用いることができる。
例えば、可視光について反射性を有し且つ導電性を備える材料を、第４の導電膜５５２に用いることができる。
具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第３の導電膜５５１に用いることができる。
または、光が透過する程度に薄い金属膜を第３の導電膜５５１に用いることができる。
《機能層５２０》
機能層５２０は、画素回路７３０（ｉ，ｊ）、第１の接続部７０４Ｃまたは第２の接続部５０４Ｃを備える。また、機能層５２０は、絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂおよび絶縁膜５２８を有する。
《画素回路７３０（ｉ，ｊ）》
例えば、走査線Ｇ１（ｉ）、走査線Ｇ２（ｉ）、信号線Ｓ（ｊ）、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ１および配線ＶＣＯＭ２と電気的に接続される回路を画素回路７３０（ｉ，ｊ）に用いることができる（図１（Ｃ）参照）。
具体的には、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、スイッチＳＷ２、容量素子Ｃ２またはトランジスタＭを、画素回路７３０（ｉ，ｊ）に用いることができる。
スイッチＳＷ１は、走査線Ｇ１（ｉ）と電気的に接続される制御電極および信号線Ｓ（ｊ）と電気的に接続される第１の電極を備える。なお、トランジスタをスイッチＳＷ１に用いることができる。
容量素子Ｃ１は、スイッチＳＷ１の第２の電極と電気的に接続される第１の電極および配線ＶＣＯＭ１と電気的に接続される第２の電極を備える。
なお、第１の表示素子７５０の第１の導電膜７５１をスイッチＳＷ１の第２の電極と電気的に接続し、第１の表示素子７５０の第２の導電膜７５２を配線ＶＣＯＭ１と電気的に接続することができる。
スイッチＳＷ２は、走査線Ｇ２（ｉ）と電気的に接続される制御電極および信号線Ｓ（ｊ）と電気的に接続される第１の電極を備える。なお、トランジスタをスイッチＳＷ２に用いることができる。
トランジスタＭは、スイッチＳＷ２の第２の電極と電気的に接続されるゲート電極および配線ＡＮＯと電気的に接続される第１の電極を備える。
容量素子Ｃ２は、スイッチＳＷ２の第２の電極と電気的に接続される第１の電極およびトランジスタＭの第２の電極と電気的に接続される第２の電極を備える。
なお、第２の表示素子５５０の第３の導電膜５５１をトランジスタＭの第２の電極と電気的に接続し、第２の表示素子５５０の第４の導電膜５５２を配線ＶＣＯＭ２と電気的に接続することができる。
《トランジスタＭ》
トランジスタＭは、半導体膜５０８および半導体膜５０８と重なる領域を備える導電膜５０４を備える（図２（Ｂ）参照）。また、トランジスタＭは、導電膜５１２Ａおよび導電膜５１２Ｂを備える。トランジスタＭは半導体膜５０８および導電膜５０４の間に絶縁膜５０６を備える。
なお、導電膜５０４はゲート電極として機能し、絶縁膜５０６はゲート絶縁膜として機能する。また、導電膜５１２Ａはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜５１２Ｂはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
なお、機能層５２０は、トランジスタＭを覆う絶縁膜５１６または絶縁膜５１８を有することができる。これにより、トランジスタＭへの不純物の拡散を抑制することができる。
例えば、ボトムゲート型またはトップゲート型等のトランジスタをトランジスタＭに用いることができる。
例えば、４族の元素を含む半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体膜に用いたトランジスタを用いることができる。
例えば、酸化物半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導体膜に用いることができる。
一例を挙げれば、オフ状態におけるリーク電流が、半導体膜にアモルファスシリコンを用いたトランジスタより小さいトランジスタを用いることができる。具体的には、半導体膜に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。
これにより、画素回路が画像信号を保持することができる時間を、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路が保持することができる時間より長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
例えば、化合物半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ガリウムヒ素を含む半導体を半導体膜に用いることができる。
例えば、有機半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ポリアセン類またはグラフェンを含む有機半導体を半導体膜に用いることができる。
《スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２》
トランジスタをスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に用いることができる。
例えば、トランジスタＭと同一の工程で形成することができるトランジスタをスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に用いることができる。
《絶縁膜５０１Ａ》
無機酸化物膜、無機窒化物膜もしくは無機酸化窒化物膜等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を絶縁膜５０１Ａに用いることができる。具体的には、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素または酸化アルミニウム等またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜５０１Ａに用いることができる。
具体的には、６００ｎｍの酸化窒化珪素膜および厚さ２００ｎｍの窒化珪素膜が積層された積層材料を含む膜を、絶縁膜５０１Ａに用いることができる。
具体的には、厚さ６００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ２００ｎｍの窒化珪素膜、厚さ２００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化珪素膜および厚さ１００ｎｍの酸化窒化珪素膜がこの順に積層された積層材料を含む膜を、絶縁膜５０１Ａに用いることができる。
また、ポリイミド等の樹脂を含む材料を絶縁膜５０１Ａに用いることができる。
絶縁性の膜を工程用の基板に形成した後に、工程用の基板から分離して、絶縁膜５０１Ａに用いることができる。これにより、絶縁膜５０１Ａの厚さを５μｍ以下好ましくは１．５μｍ以下より好ましくは１μｍ以下にすることができる。
《絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ》
例えば、絶縁性の無機材料、絶縁性の有機材料または無機材料と有機材料を含む絶縁性の複合材料を、絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。
具体的には、無機酸化物膜、無機窒化物膜もしくは無機酸化窒化物膜またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を、絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。例えば、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化珪素膜またはこれらから選ばれた複数を積層した積層材料を含む膜を、絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。
例えば、絶縁膜５０１Ａに用いることができる材料を絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。
具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン若しくはアクリル樹脂等またはこれらから選択された複数の樹脂の積層材料もしくは複合材料などを絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる。また、感光性を有する材料を用いて形成された材料を用いることができる。
《絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂ、絶縁膜５２８》
絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる材料を、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂまたは絶縁膜５２８に用いることができる。
これにより、例えば絶縁膜５２１Ａと重なるさまざまな構造に由来する段差を平坦化することができる。または、複数の配線の間に配設された絶縁膜５２１Ｂを用いて、複数の配線の短絡を防止することができる。または、第３の導電膜５５１と重なる開口部を備える絶縁膜５２８を用いて、第３の導電膜５５１および第４の導電膜の短絡を第３の導電膜５５１の端部において防止することができる。
《着色膜ＣＦ１、着色膜ＣＦ２》
所定の色の光を透過する材料を着色膜ＣＦ１に用いることができる。これにより、着色膜ＣＦ１を例えばカラーフィルターに用いることができる。
例えば、青色の光を透過する材料、緑色の光を透過する材料、赤色の光を透過する材料、黄色の光を透過する材料または白色の光を透過する材料などを着色膜ＣＦ１に用いることができる。
例えば、着色膜ＣＦ１に用いることができる材料を着色膜ＣＦ２に用いることができる。具体的には、着色膜ＣＦ１を透過する光を透過する材料を着色膜ＣＦ２に用いることができる。これにより、第２の表示素子５５０が射出する光の一部を、着色膜ＣＦ２、開口部７５１Ｈおよび着色膜ＣＦ１を透過して、表示パネルの外側に取り出すことができる。なお、照射された光を所定の色の光に変換する機能を備える材料を着色膜ＣＦ２に用いることができる。具体的には、量子ドットを着色膜ＣＦ２に用いることができる。これにより、色純度の高い表示をすることができる。
《遮光膜ＢＭ》
光の透過を妨げる材料を遮光膜ＢＭに用いることができる。これにより、遮光膜ＢＭを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜７７１》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜７７１に用いることができる。
《配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜ＡＦ１または配向膜ＡＦ２に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
《光学フィルム７７０Ｐ》
例えば、偏光板、位相差板、拡散フィルム、反射防止膜または集光フィルム等を光学フィルム７７０Ｐに用いることができる。または、２色性色素を含む偏光板を光学フィルム７７０Ｐに用いることができる。
また、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れの付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、光学フィルム７７０Ｐに用いることができる。
《駆動回路ＧＤ》
シフトレジスタ等のさまざまな順序回路等を駆動回路ＧＤに用いることができる。例えば、トランジスタＭＤ、容量素子等を駆動回路ＧＤに用いることができる。具体的には、トランジスタＭと同一の工程で形成することができる半導体膜を備えるトランジスタを用いることができる。
または、トランジスタＭと異なる構成を備えるトランジスタをトランジスタＭＤに用いることができる。具体的には、導電膜５２４を有するトランジスタをトランジスタＭＤに用いることができる。導電膜５２４および導電膜５０４の間に半導体膜５０８を配設し、導電膜５２４および半導体膜５０８の間に絶縁膜５１６を、半導体膜５０８および導電膜５０４の間に絶縁膜５０６を配設する。例えば、導電膜５０４と同じ電位を供給する配線に導電膜５２４を電気的に接続する。
なお、トランジスタＭと同一の構成を、トランジスタＭＤに用いることができる。
《駆動回路ＳＤ》
例えば、集積回路を駆動回路ＳＤに用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。
例えば、駆動回路ＳＤを、絶縁膜５０１Ｃ上に形成されたパッドに、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）法を用いて実装できる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに、集積回路を実装できる。なお、パッドは画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。
＜表示パネルの構成例２．＞
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図３を参照しながら説明する。
図３は、図１に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における本発明の一態様の表示パネル７００Ｂの断面の構成を説明する断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示すトランジスタＭＢまたはトランジスタＭＤＢの断面図である。
ここでは、表示パネルの構成例１で説明した表示パネルと異なる構成について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
具体的には、着色膜ＣＦ２を備えない点および青色、緑色または赤色等の光を射出する第２の表示素子５５０Ｂを備える点、トップゲート型のトランジスタＭＢおよびトランジスタＭＤＢを備える点、配線５１１と貫通電極を用いて電気的に接続される端子５１９Ｂを備える点、基板５７０に換えて絶縁膜５７０Ｂを備える点が、図２を参照しながら説明する表示パネル７００と異なる。
《第２の表示素子５５０Ｂ》
他の画素（副画素ともいう）に配置された第２の表示素子とは異なる色を射出する第２の表示素子５５０Ｂを、一の画素に用いる。例えば、青色の光を射出する第２の表示素子５５０Ｂを一の画素に用い、他の画素に緑色または赤色の光を射出する第２の表示素子を用いる。
具体的には、青色の光を射出する発光性の有機化合物を含む層５５３Ｂを備える有機ＥＬ素子を、第２の表示素子５５０Ｂに用いる。また、緑色の光を射出する発光性の有機化合物を含む層または赤色の光を射出する発光性の有機化合物を含む層を備える有機ＥＬ素子を、他の画素に用いる。
なお、発光性の有機化合物を含む層を形成する方法にシャドーマスクを用いる蒸着法、インクジェット法または印刷法を用いることができる。これにより、他の画素に配置された第２の表示素子とは異なる色の光を射出する発光性の有機化合物を含む層を形成することができる。
なお、第２の表示素子５５０Ｂの形状を凹面鏡状にして、射出する光を開口部７５１Ｈに集光してもよい。これにより、第２の表示素子５５０Ｂの光を射出する機能を有する領域を、開口部７５１Ｈと重ならない領域に広げることができる。例えば、開口部７５１Ｈと重ならない領域の面積を、重なる領域の面積に対して２０％より大きくすることができる。これにより、第２の表示素子５５０Ｂを流れる電流密度を低減し、例えば発熱を抑制することができる。または、信頼性を向上することができる。または、開口部７５１Ｈの面積を小さくできる。
《トランジスタＭＢ》
トランジスタＭＢは、絶縁膜５０１Ｃと重なる領域を備える導電膜５０４と、絶縁膜５０１Ｃおよび導電膜５０４の間に配設される領域を備える半導体膜５０８と、を備える。なお、導電膜５０４はゲート電極の機能を備える（図３（Ｂ））。
半導体膜５０８は、導電膜５０４と重ならない第１の領域５０８Ａおよび第２の領域５０８Ｂと、第１の領域５０８Ａおよび第２の領域５０８Ｂの間に導電膜５０４と重なる第３の領域５０８Ｃを備える。
トランジスタＭＢは、第３の領域５０８Ｃおよび導電膜５０４の間に絶縁膜５０６を備える。なお、絶縁膜５０６はゲート絶縁膜の機能を備える。
第１の領域５０８Ａおよび第２の領域５０８Ｂは、第３の領域５０８Ｃに比べて低抵抗化され、ソース領域の機能またはドレイン領域の機能を備える。
なお、例えば後述する酸化物半導体膜の抵抗率の制御方法を用いて、半導体膜５０８に第１の領域５０８Ａおよび第２の領域５０８Ｂを形成することができる。具体的には、希ガスを含むガスを用いるプラズマ処理を適用することができる。例えば、導電膜５０４をマスクに用いると、第３の領域５０８Ｃの形状の一部を導電膜７０４の端部の形状に自己整合することができる。
トランジスタＭＢは、第１の領域５０８Ａと接する導電膜５１２Ａと、第２の領域５０８Ｂと接する導電膜５１２Ｂと、を備える。導電膜５１２Ａはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜５１２Ｂはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を備える。
トランジスタＭＢと同一の工程で形成できるトランジスタをトランジスタＭＤＢに用いることができる。または、スイッチＳＷ１に用いることができる。
《端子５１９Ｂ》
例えば、絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５０１Ｃに形成された開口部に形成された導電膜を貫通電極に用いることができる。これにより、絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃの画素回路が形成される面とは異なる側に端子５１９Ｂを形成できる。言い換えると、画素回路と端子５１９Ｂの間に絶縁膜５０１Ａ、絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃを配設できる。
《絶縁膜５７０Ｂ》
例えば、厚さが５０ｎｍ以上１０μｍ未満、好ましくは１００ｎｍ以上５μｍ未満の絶縁膜を絶縁膜５７０Ｂに用いることができる。具体的には、他の工程用基板に形成された絶縁膜を転置して絶縁膜５７０Ｂに用いることができる。これにより、表示パネル７００Ｂの厚さを薄くできる。
具体的には、６００ｎｍの酸化窒化珪素膜および厚さ２００ｎｍの窒化珪素膜が積層された積層材料を含む膜を、絶縁膜５７０Ｂに用いることができる。
具体的には、厚さ６００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ２００ｎｍの窒化珪素膜、厚さ２００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化珪素膜および厚さ１００ｎｍの酸化窒化珪素膜がこの順に積層された積層材料を含む膜を、絶縁膜５７０Ｂに用いることができる。
＜表示パネルの構成例３．＞
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図７を参照しながら説明する。
図７は、図１に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における本発明の一態様の表示パネル７００Ｃの断面の構成を説明する断面図である。
ここでは、表示パネルの構成例１で説明した表示パネルと異なる構成について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
具体的には、着色膜ＣＦ１およびＣＦ２を備えない点および青色、緑色または赤色等の光を射出する第２の表示素子５５０Ｂを備える点、絶縁膜５０１Ａおよび絶縁膜５０１Ｂの間に第４の絶縁膜５０１Ｄを備える点、第２の導電膜７５２に換えて第２の導電膜７５２Ｃを絶縁膜５０１Ａおよび第４の絶縁膜５０１Ｄの間に備える点、第２の導電膜７５２Ｃが櫛歯状の形状を有している点が、図２を参照しながら説明する表示パネル７００と異なる。
これにより、第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２Ｃを用いて、液晶材料を含む層７５３の液晶材料に、液晶材料を含む層７５３の厚さ方向に対して横方向の電界を加えることができる。その結果、ＦＦＳモードを用いて第１の表示素子７５０を駆動することができる。
《第４の絶縁膜５０１Ｄ》
絶縁膜５０１Ａまたは絶縁膜５０１Ｂに用いることができる材料を、第４の絶縁膜５０１Ｄに用いることができる。
＜酸化物半導体の抵抗率の制御方法＞
酸化物半導体膜の抵抗率を制御する方法について説明する。
所定の抵抗率を備える酸化物半導体膜を、半導体膜５０８、導電膜５２４、第１の領域５０８Ａまたは第２の領域５０８Ｂに用いることができる。
例えば、酸化物半導体膜に含まれる水素、水等の不純物の濃度及び／又は膜中の酸素欠損を制御する方法を、酸化物半導体の抵抗率を制御する方法に用いることができる。
具体的には、プラズマ処理を水素、水等の不純物濃度及び／又は膜中の酸素欠損を増加または低減する方法に用いることができる。
具体的には、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）、水素、ボロン、リン及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。例えば、Ａｒ雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒと水素の混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、アンモニア雰囲気下でのプラズマ処理、Ａｒとアンモニアの混合ガス雰囲気下でのプラズマ処理、または窒素雰囲気下でのプラズマ処理などを適用できる。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、イオン注入法、イオンドーピング法またはプラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リンまたは窒素を酸化物半導体膜に注入して、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
または、水素を含む絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に水素を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体膜のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
例えば、膜中の含有水素濃度が１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の絶縁膜を酸化物半導体膜に接して形成することで、効果的に水素を酸化物半導体膜に含有させることができる。具体的には、窒化シリコン膜を酸化物半導体膜に接して形成する絶縁膜に用いることができる。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子（または酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。これにより、キャリア密度が高く、抵抗率が低い酸化物半導体膜にすることができる。
具体的には、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃度が、８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、より好ましくは５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物半導体を導電膜５２４、第１の領域５０８Ａまたは第２の領域５０８Ｂに好適に用いることができる。
一方、抵抗率の高い酸化物半導体をトランジスタのチャネルが形成される半導体膜に用いることができる。
例えば、酸素を含む絶縁膜、別言すると、酸素を放出することが可能な絶縁膜を酸化物半導体に接して形成し、絶縁膜から酸化物半導体膜に酸素を供給させて、膜中または界面の酸素欠損を補填することができる。これにより、抵抗率が高い酸化物半導体膜にすることができる。
例えば、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を、酸素を放出することが可能な絶縁膜に用いることができる。
酸素欠損が補填され、水素濃度が低減された酸化物半導体膜は、高純度真性化、又は実質的に高純度真性化された酸化物半導体膜といえる。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体膜のキャリア密度が、８×１０１１個／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０個／ｃｍ３未満であることを指す。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度を低減することができる。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を備えることができる。
上述した高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
具体的には、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる水素濃度が、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である酸化物半導体を、トランジスタのチャネルが形成される半導体に好適に用いることができる。
なお、半導体膜５０８よりも水素濃度及び／又は酸素欠損量が多く、抵抗率が低い酸化物半導体膜を、導電膜５２４に用いる。
また、導電膜５２４に含まれる水素濃度は、半導体膜５０８に含まれる水素濃度の２倍以上、好ましくは１０倍以上である。
また、導電膜５２４の抵抗率は、半導体膜５０８の抵抗率の１×１０−８倍以上１×１０−１倍未満である。
具体的には、導電膜５２４の抵抗率は、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０４Ωｃｍ未満、好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ以上１×１０−１Ωｃｍ未満である。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成について、図１および図８を参照しながら説明する。
図１は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図１（Ａ）は本発明の一態様の表示パネル７００Ｄの上面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す画素７０２（ｉ，ｊ）の上面図である。
図８は本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図８（Ａ）は図１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における表示パネル７００Ｄの断面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すトランジスタＭの断面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）に示すトランジスタＭＤの断面図である。
＜表示パネルの構成例１．＞
本実施の形態で説明する表示パネル７００Ｄは、画素７０２（ｉ，ｊ）と、端子５１９Ｄ（１）と、を有する（図１（Ａ）参照）。
画素７０２（ｉ，ｊ）は、絶縁膜５０１Ｂと、絶縁膜５０１Ｂの開口部に配設される第１の接続部５９１と、第１の接続部５９１と電気的に接続される画素回路７３０（ｉ，ｊ）と、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される第２の接続部５９２と、第１の接続部５９１と電気的に接続される第１の表示素子７５０と、第２の接続部５９２と電気的に接続される第２の表示素子５５０と、を備える（図１（Ｃ）および図８（Ａ）参照）。
絶縁膜５０１Ｂは、第１の表示素子７５０および第２の表示素子５５０の間に挟まれる領域を備える。
第１の表示素子７５０は、入射する光を反射する機能および開口部７５１Ｈを備える反射膜と、反射する光の強さを制御する機能と、を備える。なお、例えば、第１の導電膜７５１を反射膜に用いることができる。
第２の表示素子５５０は、開口部７５１Ｈと重なる領域を備え、開口部７５１Ｈと重なる領域は、開口部７５１Ｈに向けて光を射出する機能を備える。
端子５１９Ｄ（１）は、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。端子５１９Ｄ（１）は、接点として機能することができる面を備え、接点として機能することができる面は、表示に用いる外光を反射する反射膜の面と同じ方向を向いている。
また、表示パネル７００Ｄの画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、スイッチング素子（例えば、スイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２）を含む（図１（Ｃ）参照）。
上記本発明の一態様の表示パネル７００Ｄは、絶縁膜５０１Ｂと、絶縁膜５０１Ｂの開口部に配設される第１の接続部５９１と、第１の接続部５９１と電気的に接続される画素回路７３０（ｉ．ｊ）と、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される第２の接続部５９２と、第１の接続部５９１と電気的に接続される第１の表示素子７５０と、第２の接続部５９２と電気的に接続される第２の表示素子５５０と、を備える画素７０２（ｉ，ｊ）と、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される端子５１９Ｄ（ｉ，ｊ）と、を含んで構成される。また、絶縁膜５０１Ｂは、第１の表示素子７５０および第２の表示素子５５０の間に挟まれる領域を備え、端子５１９Ｄ（１）は、接点として機能することができる面を備え、接点として機能することができる面は、表示に用いる外光を反射する反射膜の面と同じ方向を向いている。
これにより、例えば端子に接続された画素回路を用いて、第２の絶縁膜を挟むように配置された第１の表示素子および第２の表示素子を駆動することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネル７００Ｄの画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、スイッチに用いることができるトランジスタを含み、トランジスタは、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタよりオフ状態において流れる電流を抑制することができる機能を備える（図１（Ｃ）参照）。
表示パネル７００Ｄは、画素回路７３０（ｉ，ｊ）に、オフ状態において流れる電流を抑制できるトランジスタを含んで構成される。これにより、表示に伴うちらつきを抑制しながら、画素回路に選択信号を供給する頻度を低減することができる。その結果、消費電力が低減された、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、表示パネル７００Ｄの第１の表示素子７５０は、液晶材料を含む層７５３と、液晶材料の配向を制御するように配設された第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２と、を備える。そして、第１の導電膜７５１は、第１の接続部５９１と電気的に接続される（図８（Ａ）参照）。
また、表示パネル７００Ｄの第２の表示素子５５０は、第３の導電膜５５１と、第３の導電膜５５１と重なる領域を備える第４の導電膜５５２と、第３の導電膜５５１および第４の導電膜５５２の間に発光性の有機化合物を含む層５５３と、を備える。そして、第３の導電膜５５１は、第２の接続部５９２と電気的に接続され、第３の導電膜５５１は、透光性を備える。
表示パネル７００Ｄは、反射型の液晶素子を第１の表示素子７５０に用い、有機ＥＬ素子を第２の表示素子５５０に用いて、構成される。
これにより、例えば明るい環境下では外光および反射型の液晶素子を利用し、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して、表示をすることができる。また、薄暗い環境下では、外光および有機ＥＬ素子が発する光を利用して表示をすることができる。その結果、視認性に優れた表示をすることができる新規な表示パネルを提供することができる。消費電力を低減することができる新規な表示パネルを提供することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
また、好ましくは第２の表示素子５５０は、外光を反射する機能を備える。例えば、可視光を反射する材料を第４の導電膜５５２に用いることができる。
そして、反射膜の非開口部の総面積に対する開口部７５１Ｈを含む単数または複数の開口部の総面積の比の値は０．０５２以上０．６以下であり、一の開口部７５１Ｈの面積は３μｍ２以上２５μｍ２以下である。なお、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる場合、第１の導電膜７５１の非開口部の総面積に対する開口部７５１Ｈを含む開口部の総面積の比は０．０５２以上０．６以下である（図１（Ｂ）参照）。
また、画素の面積を１とした場合、画素の面積に占める反射膜の面積を０．５以上０．９５以下にすることができる。また、画素の面積に占める開口部７５１Ｈの面積を０．０５２以上０．３以下にすることができる。
これにより、例えば液晶材料の配向の乱れを防ぐことができる。また、明るい環境下では、外光を利用して表示をすることができる。また、暗い環境下では有機ＥＬ素子が射出する光を利用して表示をすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
表示パネル７００Ｄの反射膜は、絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれた領域および絶縁膜５０１Ｂから露出した領域を備える。例えば、第１の導電膜７５１を反射膜に用いる場合、第１の導電膜７５１は絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれた領域を側面および第１の接続部５９１が接する面に備える。
また、端子５１９Ｄ（１）は、絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれた領域および絶縁膜５０１Ｂから露出した領域を備える。
これにより、第１の導電膜の端部に生じる段差を小さくし、段差に基づく配向欠陥を生じ難くすることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルを提供することができる。
なお、表示パネル７００Ｄは、単数または複数の画素を有することができる。例えば、行方向にｎ個、行方向と交差する列方向にｍ個の行列状に、画素７０２（ｉ，ｊ）を有することができる。なお、ｉは１以上ｍ以下の整数であり、ｊは１以上ｎ以下の整数であり、ｍおよびｎは１以上の整数である。
また、行方向に配設された画素７０２（ｉ，１）乃至画素７０２（ｉ，ｎ）と電気的に接続する走査線Ｇ１（ｉ）および走査線Ｇ２（ｉ）を有することができる（図１（Ｃ）参照）。
また、列方向に配設された画素７０２（１，ｊ）乃至画素７０２（ｍ，ｊ）と電気的に接続する信号線Ｓ（ｊ）を有することができる。
また、表示パネル７００Ｄの画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０と重なる領域を備える着色膜ＣＦ１と、第１の表示素子７５０と重なる領域に開口部を備える遮光膜ＢＭと、着色膜ＣＦ１または遮光膜ＢＭと液晶材料を含む層７５３の間に絶縁膜７７１と、を有する（図８（Ａ）参照）。これにより、絶縁膜７７１は、着色膜ＣＦ１の厚さに基づく凹凸を平坦にすることができる。または、遮光膜ＢＭまたは着色膜ＣＦ１等から液晶材料を含む層７５３への不純物の拡散を、抑制することができる。
また、表示パネル７００Ｄは、基板７７０および液晶材料を含む層７５３の間に配向膜ＡＦ２を有し、液晶材料を含む層７５３および絶縁膜５０１Ｂの間に配向膜ＡＦ１を有する。
また、表示パネル７００Ｄは、基板７７０、絶縁膜５０１Ｂおよび封止材７０５に囲まれた領域に液晶材料を含む層７５３を備える。封止材７０５は、基板７７０および絶縁膜５０１Ｂを貼り合わせる機能を備える。
また、表示パネル７００Ｄは、基板７７０および絶縁膜５０１Ｂの間に、基板７７０および絶縁膜５０１Ｂの間隙を制御する構造体ＫＢ１を備える。
また、表示パネル７００Ｄは、画素７０２（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える光学フィルム７７０Ｐを有する。表示パネル７００Ｄは、光学フィルム７７０Ｐおよび液晶材料を含む層７５３の間に基板７７０を備える。
また、表示パネル７００Ｄは機能層５２０Ｄを有する。機能層５２０Ｄは、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂおよび絶縁膜５２８を有する。
絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５０１Ｃは、第１の接続部５９１が配設される開口部と、第３の接続部５９３が配設される開口部と、を備える。なお、絶縁膜５０１Ｂに絶縁膜５０１Ｃを積層した構成を例示して説明するが、絶縁膜５０１Ｃを用いず、絶縁膜５０１Ｂのみを用いてもよい。
絶縁膜５２１Ｂは、絶縁膜５０１Ｂと重なる領域を備える。
絶縁膜５２１Ａは、絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５２１Ｂの間に配設される。
また、絶縁膜５２１Ａは、第２の接続部５９２が配設される開口部を備える。
絶縁膜５２８は、第２の表示素子５５０が配設される開口部を備える。
また、表示パネル７００Ｄは、着色膜ＣＦ２を反射膜に設けられた開口部７５１Ｈと第２の表示素子５５０の間に有する。
また、表示パネル７００Ｄは、機能層５２０Ｄと重なる領域を備える基板５７０と、機能層５２０Ｄおよび基板５７０を貼り合わせる接合層５０５と、を有する。
また、表示パネル７００Ｄの第２の表示素子５５０は、機能層５２０Ｄおよび基板５７０の間に配設される。
また、表示パネル７００Ｄは、機能層５２０Ｄおよび基板５７０の間に構造体ＫＢ２を備える。これにより、所定の間隙を機能層５２０Ｄおよび基板５７０の間に設けることができる。
また、表示パネル７００Ｄは、駆動回路ＧＤを有する。駆動回路ＧＤは、例えばトランジスタＭＤを含む（図１（Ａ）および図８（Ａ）参照）。駆動回路ＧＤは、例えば選択信号を走査線Ｇ１（ｉ）または走査線Ｇ２（ｉ）に供給する機能を備える。
また、表示パネル７００Ｄは、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続する配線５１１を有する。また、表示パネル７００Ｄは、画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続する端子５１９Ｄ（１）を有する。また、表示パネル７００Ｄは、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ１および配線ＶＣＯＭ２を有することができる（図１（Ｃ）および図８参照）。
なお、例えば、導電材料ＡＣＦ１を用いて、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１と端子５１９Ｄ（１）を電気的に接続できる。また、例えば、導電材料を用いて、表示パネル７００Ｄと駆動回路ＳＤを電気的に接続できる。
また、表示パネル７００Ｄは、端子５１９Ｄ（２）を有することができる。端子５１９Ｄ（２）は、例えば画素回路７３０（ｉ，ｊ）または端子５１９Ｄ（１）と同一の工程で形成することができる他の端子と電気的に接続される。端子５１９Ｄ（２）は、接点として機能することができる面を備え、接点として機能することができる面は、表示に用いる外光を反射する反射膜の面と同じ方向を向いている。なお、例えば導電部材ＣＰを用いて、端子５１９Ｄ（２）と第２の導電膜７５２を電気的に接続できる。
なお、駆動回路ＳＤは、画像情報に基づいて画像信号を供給する機能を有する。
以下に、表示パネル７００Ｄを構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。
例えば、可視光を反射する導電膜を第１の導電膜７５１に用いる場合、第１の導電膜７５１を反射膜に用いることができ、第１の導電膜７５１は反射膜であり、反射膜は第１の導電膜７５１でもある。
＜構成＞
表示パネル７００Ｄは基板５７０または基板７７０を有し、表示パネル７００Ｄは配線５１１、端子５１９Ｄ（１）または端子５１９Ｄ（２）を有する（図８（Ａ）参照）。
表示パネル７００Ｄは封止材７０５または接合層５０５を有し、表示パネル７００Ｄは構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２を有する。
表示パネル７００Ｄは画素７０２（ｉ，ｊ）を有し、表示パネル７００Ｄは第１の表示素子７５０または第２の表示素子５５０を有する。
表示パネル７００Ｄは第１の導電膜７５１、第２の導電膜７５２、液晶材料を含む層７５３、開口部７５１Ｈまたは反射膜を有する。
表示パネル７００Ｄは第３の導電膜５５１、第４の導電膜５５２、発光性の有機化合物を含む層５５３を有する。
表示パネル７００Ｄは機能層５２０Ｄを有する。表示パネル７００Ｄは画素回路７３０（ｉ，ｊ）、第１の接続部５９１、第２の接続部５９２または第３の接続部５９３を有する（図８（Ａ）および図１（Ｃ）参照）。
表示パネル７００ＤはスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、トランジスタＭまたはトランジスタＭＤを有する。表示パネル７００Ｄは、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂまたは絶縁膜５２８を有する。
表示パネル７００Ｄは着色膜ＣＦ１、着色膜ＣＦ２、遮光膜ＢＭ、絶縁膜７７１、配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２または光学フィルム７７０Ｐを有する。
表示パネル７００Ｄは、駆動回路ＧＤまたは駆動回路ＳＤを有する。
《基板５７０》
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板５７０に用いることができる。例えば、実施の形態１で説明する基板５７０に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《基板７７０》
透光性を備える材料を基板７７０に用いることができる。例えば、基板５７０に用いることができる材料から選択された材料を基板７７０に用いることができる。
《配線５１１、端子５１９Ｄ（１）、端子５１９Ｄ（２）》
導電性を備える材料を配線５１１、端子５１９Ｄ（１）および端子５１９Ｄ（２）に用いることができる。例えば、実施の形態１で説明する配線５１１または端子５１９等に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《第１の接続部５９１、第２の接続部５９２、第３の接続部５９３》
導電性を備える材料を第１の接続部５９１および第２の接続部５９２に用いることができる。例えば、配線５１１、端子５１９Ｄ（１）または端子５１９Ｄ（２）に用いることができる材料を用いることができる。
《接合層５０５、封止材７０５》
無機材料、有機材料または無機材料と有機材料の複合材料等を接合層５０５または封止材７０５に用いることができる。例えば、実施の形態１で説明する接合層５０５または封止材７０５等に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《構造体ＫＢ１、構造体ＫＢ２》
例えば、有機材料、無機材料または有機材料と無機材料の複合材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。これにより、所定の間隔を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２を挟む構成の間に設けることができる。例えば、実施の形態１で説明する構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《画素７０２（ｉ，ｊ）》
画素７０２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０、第２の表示素子５５０または機能層５２０Ｄを備える。
また、画素７０２（ｉ，ｊ）は、着色膜ＣＦ１、遮光膜ＢＭ、絶縁膜７７１、配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２または着色膜ＣＦ２を有することができる。
《第１の表示素子７５０》
例えば、光の反射または透過を制御する機能を備える表示素子を、第１の表示素子７５０に用いることができる。例えば、液晶素子と偏光板を組み合わせた構成またはシャッター方式のＭＥＭＳ表示素子等を用いることができる。反射型の表示素子を用いることにより、表示パネルの消費電力を抑制することができる。具体的には、反射型の液晶表示素子を第１の表示素子７５０に用いることができる。例えば、実施の形態１で説明する第１の表示素子７５０に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《反射膜》
例えば、液晶材料を含む層７５３を透過してくる光を反射する材料を反射膜に用いることができる。これにより、第１の表示素子７５０を反射型の液晶素子にすることができる。例えば、実施の形態１で説明する反射膜に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《開口部７５１Ｈ》
例えば、実施の形態１で説明する開口部に用いることができる構成と同様の構成を用いることができる。
《第２の表示素子５５０》
例えば、発光素子を第２の表示素子５５０に用いることができる。具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子、無機エレクトロルミネッセンス素子または発光ダイオードなどを、第２の表示素子５５０に用いることができる。
例えば、白色の光を射出するように積層された積層体を、発光性の有機化合物を含む層５５３に用いることができる。具体的には、青色の光を射出する蛍光材料を含む発光性の有機化合物を含む層と、緑色および赤色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層または黄色の光を射出する蛍光材料以外の材料を含む層と、を積層した積層体を、発光性の有機化合物を含む層５５３に用いることができる。
例えば、配線５１１に用いる材料を第３の導電膜５５１または第４の導電膜５５２に用いることができる。
例えば、可視光について透光性を有し且つ導電性を備える材料を、第３の導電膜５５１に用いることができる。
例えば、可視光について反射性を有し且つ導電性を備える材料を、第４の導電膜５５２に用いることができる。
具体的には、導電性酸化物またはインジウムを含む導電性酸化物、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを、第３の導電膜５５１に用いることができる。
または、光が透過する程度に薄い金属膜を第３の導電膜５５１に用いることができる。
《機能層５２０Ｄ》
機能層５２０Ｄは、画素回路７３０（ｉ，ｊ）、第１の接続部５９１、第２の接続部５９２または第３の接続部５９３を備える。また、機能層５２０Ｄは、絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ、絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂおよび絶縁膜５２８を有する。
《画素回路７３０（ｉ，ｊ）》
例えば、実施の形態１で説明する画素回路７３０（ｉ，ｊ）に用いることができる構成と同様の構成を用いることができる。
《トランジスタＭ》
トランジスタＭは、半導体膜５０８および半導体膜５０８と重なる領域を備える導電膜５０４を備える（図８（Ｂ）参照）。また、トランジスタＭは、導電膜５１２Ａおよび導電膜５１２Ｂを備える。トランジスタＭは半導体膜５０８および導電膜５０４の間に絶縁膜５０６を備える。例えば、実施の形態１で説明するトランジスタＭに用いることができる構成と同様の構成を用いることができる。
《スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２》
トランジスタをスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に用いることができる。
例えば、トランジスタＭと同一の工程で形成することができるトランジスタをスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２に用いることができる。
《絶縁膜５０１Ｂ、絶縁膜５０１Ｃ》
本実施の形態では、絶縁膜５０１Ｂに絶縁膜５０１Ｃが積層された構成を例示して説明するが、絶縁膜５０１Ｃを用いず、絶縁膜５０１Ｂのみを用いてもよい。例えば、実施の形態１で説明する絶縁膜５０１Ｂまたは絶縁膜５０１Ｃに用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂ、絶縁膜５２８》
例えば、実施の形態１で説明する絶縁膜５２１Ａ、絶縁膜５２１Ｂまたは絶縁膜５２８に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《着色膜ＣＦ１、着色膜ＣＦ２》
例えば、実施の形態１で説明する着色膜ＣＦ１または着色膜ＣＦ２に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《遮光膜ＢＭ》
光の透過を妨げる材料を遮光膜ＢＭに用いることができる。これにより、遮光膜ＢＭを例えばブラックマトリクスに用いることができる。
《絶縁膜７７１》
例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜７７１に用いることができる。
《配向膜ＡＦ１、配向膜ＡＦ２》
例えば、ポリイミド等を含む材料を配向膜ＡＦ１または配向膜ＡＦ２に用いることができる。具体的には、所定の方向に配向するようにラビンング処理または光配向技術を用いて形成された材料を用いることができる。
《光学フィルム７７０Ｐ》
例えば、実施の形態１で説明する光学フィルム７７０Ｐに用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
《駆動回路ＧＤ》
例えば、実施の形態１で説明する駆動回路ＧＤに用いることができる構成と同様の構成を用いることができる。
《駆動回路ＳＤ》
例えば、集積回路を駆動回路ＳＤに用いることができる。具体的には、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。
例えば、駆動回路ＳＤを、絶縁膜５０１Ｂ上に形成されたパッドに、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）法を用いて実装できる。具体的には、異方性導電膜を用いて、集積回路をパッドに実装できる。なお、パッドは画素回路７３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。
＜表示パネルの構成例２．＞
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図９を参照しながら説明する。
図９は、本発明の一態様の表示パネルに用いることができる画素回路の構成を説明する回路図である。図９（Ａ）乃至図９（Ｄ）に示す画素回路は、図１（Ｃ）に示す画素回路７３０（ｉ，ｊ）に替えて用いることができる。
なお、図９（Ａ）に示す画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、信号線Ｓ１（ｊ）および信号線Ｓ２（ｊ）と電気的に接続される点が、図１（Ｃ）を参照しながら説明する画素回路７３０（ｉ，ｊ）とは異なる。
また、図９（Ｂ）に示す画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、信号線Ｓ１（ｊ）および信号線Ｓ２（ｊ）と電気的に接続される点と、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の制御電極が走査線Ｇ１（ｉ）と電気的に接続される点とが、図１（Ｃ）を参照しながら説明する画素回路７３０（ｉ，ｊ）とは異なる。
また、図９（Ｃ）に示す画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、容量素子Ｃ１の第２の電極が配線ＣＳと電気的に接続されている点が、図１（Ｃ）を参照しながら説明する画素回路７３０（ｉ，ｊ）とは異なる。なお、配線ＶＣＯＭ１と異なる配線を配線ＣＳに用いることができる。
また、図９（Ｄ）に示す画素回路７３０（ｉ，ｊ）は、容量素子Ｃ２の第２の電極が配線ＡＮＯと電気的に接続されている点と、配線ＡＮＯと電気的に接続される第２のゲート電極をトランジスタＭが備える点とが、図９（Ａ）を参照しながら説明する画素回路７３０（ｉ，ｊ）とは異なる。なお、例えば、導電膜５２４を有するトランジスタＭＤと同様の構成をトランジスタＭに用いることができる。
＜表示パネルの構成例３．＞
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図１０は図１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における本発明の一態様の表示パネル７００Ｅの断面図である。
なお、図１０に示す表示パネル７００Ｅは、第１の導電膜７５１および第２の導電膜７５２が、絶縁膜５０１Ｂに埋め込まれた領域および絶縁膜５０１Ｂから露出した領域を備える点と、第２の接続部５９２が第３の導電膜５５１と同一の導電材料を含む点とが、図８（Ａ）を参照しながら説明する表示パネル７００Ｄとは異なる。
具体的には、表示パネル７００Ｅの第１の表示素子７５０は、ＩＰＳモード等で動作することができる液晶表示素子を備える。
＜表示パネルの構成例４．＞
本発明の一態様の表示パネルの別の構成について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、本発明の一態様の表示パネルの構成を説明する図である。図１１は図１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における本発明の一態様の表示パネル７００Ｆの断面図である。
なお、図１１に示す表示パネル７００Ｆは、液晶材料を含む層７５３に替えて電子インクを含む層７５３Ｔを有する点、開口部７５１Ｈを備える第１の導電膜７５１に替えて、透光性を有する第１の導電膜７５１Ｔを有する点、透光性を備える構造体ＫＢ３を第２の表示素子５５０と重なる領域に有する点が、図８（Ａ）を参照しながら説明する表示パネル７００Ｄとは異なる。
具体的には、表示パネル７００Ｆの電子インクを含む層７５３Ｔは、電気泳動方式等の書き換え可能な電子インクを含む。電子インクは、電気的な制御により書換えまたは消去をすることができる機能を備える。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの作製方法について、図１２乃至図１９を参照しながら説明する。
図１２は本発明の一態様の表示パネル７００Ｄの作製方法を説明するフロー図である。図１３乃至図１９は、図１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２、切断線Ｘ３−Ｘ４、切断線Ｘ５−Ｘ６における作製工程中の表示パネル７００Ｄの断面図である。
＜表示パネルの作製方法＞
本実施の形態で説明する表示パネル７００Ｄの作製方法は、以下の１１のステップを有する。
《第１のステップ》
第１のステップにおいて、絶縁膜５０１Ａを工程用の基板に形成する（図１２（Ｕ１）参照）。例えば、絶縁膜５０１Ａを、基板５１０との間に剥離膜５１０Ｗを挟むように形成する。
例えば、基板５１０と、基板５１０と重なる領域を備える剥離膜５１０Ｗと、を有する基板を工程用の基板に用いることができる。
作製工程中の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を基板５１０に用いることができる。
例えば、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の面積が大きなガラス基板を基板５１０に用いることができる。これにより、大型の表示装置を作製することができる。
有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基板５１０に用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、金属等の無機材料を基板５１０に用いることができる。
具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英またはサファイア等を、基板５１０に用いることができる。具体的には、無機酸化物、無機窒化物または無機酸化窒化物を含む材料等を、基板５１０に用いることができる。例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム等を含む材料を、基板５１０に用いることができる。ステンレス・スチールまたはアルミニウム等を、基板５１０に用いることができる。
例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基板５１０に用いることができる。具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基板５１０に用いることができる。
例えば、金属板、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基板５１０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基板５１０に用いることができる。例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を、基板５１０に用いることができる。
また、単層の材料または複数の層が積層された材料を、基板５１０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁膜等が積層された材料を、基板５１０に用いることができる。
例えば、第９のステップにおいて、絶縁膜５０１Ａを基板５１０から分離することができる機能を備える材料を、剥離膜５１０Ｗに用いることができる。
なお、基板５１０側に剥離膜５１０Ｗを残して、絶縁膜５０１Ａを基板５１０から分離することができる。または、絶縁膜５０１Ａと共に剥離膜５１０Ｗを基板５１０から分離することができる。
具体的には、無アルカリガラス基板を基板５１０に用い、タングステン等を含む膜を剥離膜５１０Ｗに用い、無機酸化物または無機酸化窒化物を含む膜を絶縁膜５０１Ａに用いる場合、基板５１０側に剥離膜５１０Ｗを残して、絶縁膜５０１Ａを基板５１０から分離することができる。
また、無アルカリガラス基板を基板５１０に用い、ポリイミドを含む膜を剥離膜５１０Ｗに用い、さまざまな材料を含む膜を絶縁膜５０１Ａに用いる場合、絶縁膜５０１Ａと共に剥離膜５１０Ｗを基板５１０から分離することができる。
例えば、剥離膜５１０Ｗに接するように絶縁膜５０１Ａを形成する。具体的には、化学気相成長法、スパッタリング法またはコーティング法等を用いることができる。次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、絶縁膜５０１Ａを形成する。
なお、絶縁膜５０１Ａの外周部において絶縁膜５０１Ａが基板５１０と接するように、剥離膜５１０Ｗより大きな形状に絶縁膜５０１Ａの形状をするとよい。これにより、絶縁膜５０１Ａが意図せず工程用の基板から分離してしまう不具合の発生を抑制することができる。
具体的には、厚さ０．７ｍｍのガラス板を基板５１０に用い、基板５１０側から順に厚さ２００ｎｍの酸化窒化珪素膜および３０ｎｍのタングステン膜が積層された積層材料を剥離膜５１０Ｗに用いる。そして、剥離膜５１０Ｗ側から順に厚さ６００ｎｍの酸化窒化珪素膜および厚さ２００ｎｍの窒化珪素が積層された積層材料を含む膜を絶縁膜５０１Ａに用いることができる。なお、酸化窒化珪素膜は、酸素の組成が窒素の組成より多く、窒化酸化珪素膜は窒素の組成が酸素の組成より多い。
具体的には、上記の絶縁膜５０１Ａに換えて、剥離膜５１０Ｗ側から順に厚さ６００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ２００ｎｍの窒化珪素、厚さ２００ｎｍの酸化窒化珪素膜、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化珪素膜および厚さ１００ｎｍの酸化窒化珪素膜が積層された積層材料を含む膜を絶縁膜５０１Ａに用いることができる。
《第２のステップ》
第２のステップにおいて、反射膜および端子を形成する（図１２（Ｕ２）参照）。なお、本実施の形態では、反射膜に第１の導電膜７５１を用いる例を説明する。
例えば、反射膜は開口部７５１Ｈを備え、端子は端子５１９Ｄ（１）および端子５１９Ｄ（２）を含む。
例えば、導電性の材料を含む膜を絶縁膜５０１Ａに接して成膜する。具体的には、化学気相成長法、スパッタリング法またはコーティング法等を用いることができる。次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、反射膜として用いる第１の導電膜７５１、端子５１９Ｄ（１）および端子５１９Ｄ（２）を形成する。
《第３のステップ》
第３のステップにおいて、反射膜および端子を覆う絶縁膜５０１Ｂを形成する（図１２（Ｕ３）参照）。なお、絶縁膜５０１Ｂに続けて、絶縁膜５０１Ｂと重なる領域を備える絶縁膜５０１Ｃを形成してもよい。
絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５０１Ｃは開口部を備える。
例えば、不純物の拡散を抑制する機能を有する膜を反射膜および端子を覆うように成膜する。具体的には、化学気相成長法、スパッタリング法またはコーティング法等を用いることができる。
次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて第１の導電膜７５１に到達する開口部および端子５１９Ｄ（１）に到達する開口部を形成して、絶縁膜５０１Ｂおよび絶縁膜５０１Ｃを形成する。
《第４のステップ》
第４のステップにおいて、反射膜と電気的に接続される第１の接続部５９１および端子５１９Ｄ（１）と電気的に接続される第３の接続部５９３を形成する（図１２（Ｕ４）および図１３参照）。なお、第１の接続部５９１および端子５１９Ｄ（１）と共に、トランジスタＭ、トランジスタＭＤまたはスイッチＳＷ１として用いることができるトランジスタのゲート電極として機能する導電膜５０４を形成してもよい。
例えば、導電性の材料を含む膜を絶縁膜５０１Ｃ、第１の導電膜７５１に到達する開口部および端子５１９Ｄ（１）に到達する開口部に接して成膜する。具体的には、化学気相成長法、スパッタリング法またはコーティング法等を用いることができる。
次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、第１の接続部５９１、第３の接続部５９３および導電膜５０４を形成する。
《第５のステップ》
第５のステップにおいて、第１の接続部５９１および第３の接続部５９３と電気的に接続される画素回路を形成する（図１２（Ｕ５）参照）。
例えば、導電性の材料を含む膜、絶縁性の材料を含む膜、半導体材料を含む膜等を、化学気相成長法またはスパッタリング法等を用いて成膜する。また、膜の不要な部分を、フォトリソグラフィー法等を用いて除去する。成膜法とフォトリソグラフィー法等を組み合わせて、トランジスタＭ、トランジスタＭＤおよびスイッチＳＷ１として機能するトランジスタ等を含む画素回路を形成する。
次いで、画素回路に含まれるトランジスタ等の素子を保護する絶縁膜５１６または絶縁膜５１８等を形成する。また、絶縁膜５１６および絶縁膜５１８の間に第２のゲート電極として機能する導電膜５２４を形成する。
次いで、着色膜ＣＦ２を形成する。
次いで、絶縁膜５２１Ａを成膜し、画素回路に到達する開口部を絶縁膜５１６、絶縁膜５１８および絶縁膜５２１Ａに形成する。
《第６のステップ》
第６のステップにおいて、画素回路と接続する第２の接続部５９２を形成する（図１２（Ｕ６）および図１４参照）。なお、第２の接続部５９２と共に配線を形成してもよい。
例えば、導電性の材料を含む膜を成膜する。具体的には、化学気相成長法、スパッタリング法またはコーティング法等を用いることができる。
次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、第２の接続部５９２を形成する。
《第７のステップ》
第７のステップにおいて、第２の接続部５９２と電気的に接続される第２の表示素子５５０を形成する（図１２（Ｕ７）および図１５参照）。
例えば、第２の接続部５９２と第２の表示素子５５０の間に絶縁膜５２１Ｂを形成する。
次いで、第３の導電膜５５１を第２の接続部５９２と電気的に接続されるように形成する。例えば、導電性の材料を含む膜を成膜する。具体的には、化学気相成長法またはスパッタリング法等を用いることができる。次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、第３の導電膜５５１を形成する。
次いで、第３の導電膜５５１と重なる領域に開口部を備える絶縁膜５２８を形成する。なお、第３の導電膜５５１の端部を絶縁膜５２８で覆うようにする。例えば、感光性の高分子を成膜する。具体的には、コーティング法等を用いることができる。次いで、フォトリソグラフィー法等を用いて不要な部分を除去して、絶縁膜５２８を形成する。
次いで、絶縁膜５２８に接する構造体ＫＢ２を形成する。例えば、絶縁膜５２８を形成する方法と同様の方法を用いて形成する。
次いで、絶縁膜５２８の開口部に露出する第３の導電膜５５１を覆うように発光性の有機化合物を含む層５５３を形成する。具体的にはシャドーマスク法を用いた蒸着法、印刷法またはインクジェット法等を用いることができる。
次いで、発光性の有機化合物を含む層５５３を、第３の導電膜５５１との間に挟むように第４の導電膜５５２を成膜する。具体的には、シャドーマスク法を用いた蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。なお、配線５１１と電気的に接続されるように第４の導電膜５５２を形成する。
《第８のステップ》
第８のステップにおいて、基板５７０を積層する（図１２（Ｕ８）および図１６参照）。
例えば、流動性を備える樹脂等を塗布して接合層５０５を形成する。具体的には、コーティング法、印刷法、インクジェット法等を用いることができる。または、あらかじめシート状に形成された流動性を備える樹脂等を貼付して接合層５０５を形成する。
次いで、接合層５０５を用いて機能層５２０Ｄおよび基板５７０を貼り合わせる。
《第９のステップ》
第９のステップにおいて、工程用の基板５１０を分離する（図１２（Ｕ９）および図１７参照）。
例えば、鋭利な先端を用いて工程用の基板５１０の側から剥離膜５１０Ｗを刺突する方法またはレーザ等を用いる方法（例えばレーザアブレーション法）等を用いて、剥離膜５１０Ｗの一部を絶縁膜５０１Ａから分離する。これにより、剥離の起点を形成することができる。
次いで、工程用の基板５１０を剥離の起点から徐々に分離する。
なお、剥離膜５１０Ｗと絶縁膜５０１Ａの界面近傍にイオンを照射して、静電気を取り除きながら剥離してもよい。具体的には、イオナイザーを用いて生成されたイオンを照射してもよい。また、剥離膜５１０Ｗと絶縁膜５０１Ａの界面に、液体を浸透またはノズルから噴出させた液体を吹き付けてもよい。例えば、水、極性溶媒等または剥離膜５１０Ｗを溶かす液体を、浸透させる液体または吹き付ける液体に用いることができる。液体を浸透させることにより、剥離に伴って発生する静電気等の影響を抑制することができる。
特に、酸化タングステンを含む膜を剥離膜５１０Ｗに用いる場合、水を含む液体を浸透させながらまたは吹き付けながら、基板５１０を分離する。これにより、剥離に伴う応力を低減することができる。
《第１０のステップ》
第１０のステップにおいて、絶縁膜５０１Ａを除去して反射膜および端子を露出させる（図１２（Ｕ１０）および図１８参照）。
例えば、エッチング法または化学機械研磨を用いて絶縁膜５０１Ａを除去することができる。具体的には、ウエットエッチング法またはドライエッチング法等を用いることができる。
《第１１のステップ》
第１１のステップにおいて、第１の表示素子を形成する（図１２（Ｕ１１）および図１９参照）。
例えば、対向基板を準備する。具体的には、遮光膜ＢＭ、着色膜ＣＦ１、絶縁膜７７１、第２の導電膜７５２、構造体ＫＢ１および配向膜ＡＦ２が基板７７０に形成された対向基板を準備する。
次いで、絶縁膜５０１Ｂおよび第１の導電膜７５１と重なる領域を備える配向膜ＡＦ１を形成する。具体的には印刷法等およびラビング法等を用いて形成する。
次いで、封止材７０５を形成する。具体的には、ディスペンサまたは印刷法等を用いて枠状に流動性を備える樹脂を塗布する。なお、端子５１９Ｄ（２）と重なる領域には、導電部材ＣＰを含む材料を塗布する。
次いで、枠状の封止材７０５が囲む領域に液晶材料を滴下する。具体的にはディスペンサ等を用いる。
次いで、封止材７０５を用いて絶縁膜５０１Ｂに基板７７０を貼り合わせる。なお、絶縁膜５０１Ｂとの間に構造体ＫＢ１を挟み、導電部材ＣＰを用いて端子５１９Ｄ（２）と第２の導電膜７５２を電気的に接続する。
本実施の形態で説明する表示パネル７００Ｄの作製方法は、工程用の基板５１０を分離するステップと、絶縁膜５０１Ａを除去して反射膜および端子を露出させるステップと、を含んで構成される。これにより、反射膜の端部に生じる段差を小さくし、段差に基づく配向欠陥等を生じ難くすることができる。また、端子の接点として機能する面を露出させることができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な表示パネルの作製方法を提供することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルに用いることができるトランジスタの構成について、図２０を参照しながら説明する。
＜半導体装置の構成例＞
図２０（Ａ）は、トランジスタ１００の上面図であり、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２０（Ｄ）は、図２０（Ａ）に示す切断線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図２０（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１００の構成要素の一部（ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等）を省略して図示している。また、切断線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、切断線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図２０（Ａ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
なお、トランジスタ１００を実施の形態１または実施の形態２で説明する表示パネルに用いることができる。
例えば、トランジスタ１００をトランジスタＭに用いる場合は、基板１０２を絶縁膜５０１Ｃに、導電膜１０４を導電膜５０４に、絶縁膜１０６および絶縁膜１０７が積層された積層膜を絶縁膜５０６に、酸化物半導体膜１０８を半導体膜５０８に、導電膜１１２ａを導電膜５１２Ａに、導電膜１１２ｂを導電膜５１２Ｂに、絶縁膜１１４および絶縁膜１１６が積層された積層膜を絶縁膜５１６に、絶縁膜１１８を絶縁膜５１８に、それぞれ読み替えることができる。
トランジスタ１００は、基板１０２上のゲート電極として機能する導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の絶縁膜１０７と、絶縁膜１０７上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８と電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜１１２ａと、酸化物半導体膜１０８と電気的に接続されるドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂと、を有する。また、トランジスタ１００上、より詳しくは、導電膜１１２ａ、１１２ｂ及び酸化物半導体膜１０８上には絶縁膜１１４、１１６、及び絶縁膜１１８が設けられる。絶縁膜１１４、１１６、１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜としての機能を有する。
また、酸化物半導体膜１０８は、ゲート電極として機能する導電膜１０４側の第１の酸化物半導体膜１０８ａと、第１の酸化物半導体膜１０８ａ上の第２の酸化物半導体膜１０８ｂと、を有する。また、絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７は、トランジスタ１００のゲート絶縁膜としての機能を有する。
酸化物半導体膜１０８としては、Ｉｎ−Ｍ（Ｍは、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆを表す）酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。とくに、酸化物半導体膜１０８としては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を用いると好ましい。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有する。また、第２の領域は、第１の領域よりも薄い部分を有する。
第１の酸化物半導体膜１０８ａにＩｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有することで、トランジスタ１００の電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥという場合がある）を高くすることができる。具体的には、トランジスタ１００の電界効果移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓを超えることが可能となる。
例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバ（とくに、ゲートドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）半導体装置または表示装置を提供することができる。
一方で、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い第１の領域を有する第１の酸化物半導体膜１０８ａとすることで、光照射時にトランジスタ１００の電気特性が変動しやすくなる。しかしながら、本発明の一態様の半導体装置においては、第１の酸化物半導体膜１０８ａ上に第２の酸化物半導体膜１０８ｂが形成されている。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域の膜厚が第１の酸化物半導体膜１０８ａの膜厚よりも小さい。
また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＩｎの原子数比が少ない第２の領域を有するため、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりもＥｇが大きくなる。したがって、第１の酸化物半導体膜１０８ａと、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとの積層構造である酸化物半導体膜１０８は、光負バイアスストレス試験による耐性が高くなる。
上記構成の酸化物半導体膜とすることで、光照射時における酸化物半導体膜１０８の光吸収量を低減させることができる。したがって、光照射時におけるトランジスタ１００の電気特性の変動を抑制することができる。また、本発明の一態様の半導体装置においては、絶縁膜１１４または絶縁膜１１６中に過剰の酸素を含有する構成のため、光照射におけるトランジスタ１００の電気特性の変動をさらに、抑制することができる。
ここで、酸化物半導体膜１０８について、図２０（Ｂ）を用いて詳細に説明する。
図２０（Ｂ）は、図２０（Ｃ）を用いて示すトランジスタ１００の断面の、酸化物半導体膜１０８の近傍を拡大した断面図である。
図２０（Ｂ）において、第１の酸化物半導体膜１０８ａの膜厚をｔ１として、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの膜厚をｔ２−１、及びｔ２−２として、それぞれ示している。第１の酸化物半導体膜１０８ａ上には、第２の酸化物半導体膜１０８ｂが設けられているため、導電膜１１２ａ、１１２ｂの形成時において、第１の酸化物半導体膜１０８ａがエッチングガスまたはエッチング溶液等に曝されることがない。したがって、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいては、膜減りがない、または極めて少ない。一方で、第２の酸化物半導体膜１０８ｂにおいては、導電膜１１２ａ、１１２ｂの形成時において、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重ならない部分がエッチングされ、凹部が形成される。すなわち、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重なる領域の膜厚がｔ２−１となり、第２の酸化物半導体膜１０８ｂの導電膜１１２ａ、１１２ｂと重ならない領域の膜厚がｔ２−２となる。
第１の酸化物半導体膜１０８ａと第２の酸化物半導体膜１０８ｂの膜厚の関係は、ｔ２−１＞ｔ１＞ｔ２−２となると好ましい。このような膜厚の関係とすることによって、高い電界効果移動度を有し、且つ光照射時における、しきい値電圧の変動量が少ないトランジスタとすることが可能となる。
また、トランジスタ１００が有する酸化物半導体膜１０８は、酸素欠損が形成されるとキャリアである電子が生じ、ノーマリーオン特性になりやすい。したがって、酸化物半導体膜１０８中の酸素欠損、とくに第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を減らすことが、安定したトランジスタ特性を得る上でも重要となる。そこで、本発明の一態様のトランジスタの構成においては、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜、ここでは、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１４及び／又は絶縁膜１１６に過剰な酸素を導入することで、絶縁膜１１４及び／又は絶縁膜１１６から酸化物半導体膜１０８中に酸素を移動させ、酸化物半導体膜１０８中、とくに第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を補填することを特徴とする。
なお、絶縁膜１１４、１１６としては、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（酸素過剰領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４、１１６に酸素過剰領域を設けるには、例えば、成膜後の絶縁膜１１４、１１６に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成する。酸素の導入方法としては、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、プラズマ処理等を用いることができる。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ中の酸素欠損を補填するためには、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域近傍の膜厚を薄くした方が好適である。したがって、ｔ２−２＜ｔ１の関係を満たせばよい。例えば、第２の酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域近傍の膜厚としては、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
以下に、本実施の形態の半導体装置に含まれるその他の構成要素について、詳細に説明する。
《基板》
基板１０２の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板１０２として用いてもよい。
また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能である。
また、これらの基板上に半導体素子または絶縁膜等が設けられたものを、基板１０２として用いてもよい。
なお、基板１０２として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
また、基板１０２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１００を形成してもよい。または、基板１０２とトランジスタ１００の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板１０２より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ１００は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
《ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電膜》
ゲート電極として機能する導電膜１０４、及びソース電極として機能する導電膜１１２ａ、及びドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂとしては、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂは、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂには、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。
また、導電膜１０４、１１２ａ、１１２ｂには、Ｃｕ−Ｘ合金膜（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）を適用してもよい。Ｃｕ−Ｘ合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。
《ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜》
トランジスタ１００のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜１０６、１０７としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁膜を、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜１０６、１０７の積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または３層以上の絶縁膜を用いてもよい。
また、絶縁膜１０６は、酸素の透過を抑制するブロッキング膜としての機能を有する。例えば、絶縁膜１０７、１１４、１１６及び／または酸化物半導体膜１０８中に過剰の酸素を供給する場合において、絶縁膜１０６は酸素の透過を抑制することができる。
なお、トランジスタ１００のチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１０８と接する絶縁膜１０７は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（酸素過剰領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜１０７は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜１０７に酸素過剰領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁膜１０７を形成すればよい。または、成膜後の絶縁膜１０７に酸素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法としては、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、プラズマ処理等を用いることができる。
また、絶縁膜１０７として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、酸化シリコンを用いる場合に比べて膜厚を大きくできるため、トンネル電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジスタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さいトランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。
なお、本実施の形態では、絶縁膜１０６として窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜１０７として酸化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電率が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トランジスタ１００のゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を物理的に厚膜化することができる。よって、トランジスタ１００の絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧を向上させて、トランジスタ１００の静電破壊を抑制することができる。
《酸化物半導体膜》
酸化物半導体膜１０８としては、先に示す材料を用いることができる。
酸化物半導体膜１０８がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１が好ましい。
また、酸化物半導体膜１０８がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する酸化物半導体膜１０８を形成しやすくなる。なお、成膜される酸化物半導体膜１０８の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、スパッタリングターゲットとして、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜１０８の原子数比は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３近傍となる場合がある。
例えば、第１の酸化物半導体膜１０８ａとしては、上述のＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等のスパッタリングターゲットを用いて形成すればよい。また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、上述のＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２等を用いて形成すればよい。なお、第２の酸化物半導体膜１０８ｂに用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比としては、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たす必要はなく、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ＜Ｍを満たす組成でもよい。具体的には、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２等が挙げられる。
また、酸化物半導体膜１０８は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ１００のオフ電流を低減することができる。とくに、第１の酸化物半導体膜１０８ａには、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２ｅＶ以上３．０ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用い、第２の酸化物半導体膜１０８ｂには、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用いると、好適である。また、第１の酸化物半導体膜１０８ａよりも第２の酸化物半導体膜１０８ｂのエネルギーギャップが大きい方が好ましい。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂの厚さは、それぞれ３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。なお、先に記載の膜厚の関係を満たすと好ましい。
また、第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、キャリア密度が１×１０１７個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５個／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３個／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１個／ｃｍ３以下とする。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
なお、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂとしては、それぞれ不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
したがって、上記高純度真性、または実質的に高純度真性の酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとすることができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等がある。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子（または酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体膜１０８は水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜１０８において、ＳＩＭＳ分析により得られる水素濃度を、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、第１酸化物半導体膜１０８ａにおいて、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいて酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおけるシリコンや炭素の濃度と、第１の酸化物半導体膜１０８ａとの界面近傍のシリコンや炭素の濃度（ＳＩＭＳ分析により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａにおいて、ＳＩＭＳ分析により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、第１の酸化物半導体膜１０８ａのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａに窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜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。従って、該酸化物半導体膜において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、ＳＩＭＳ分析により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
また、第１の酸化物半導体膜１０８ａ、及び第２の酸化物半導体膜１０８ｂは、それぞれ非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
《トランジスタの保護絶縁膜として機能する絶縁膜》
絶縁膜１１４、１１６は、酸化物半導体膜１０８に酸素を供給する機能を有する。また、絶縁膜１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を有する。また、絶縁膜１１４は、酸素を透過することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４は、後に形成する絶縁膜１１６を形成する際の、酸化物半導体膜１０８へのダメージ緩和膜としても機能する。
絶縁膜１１４としては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁膜１１４は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これは、絶縁膜１１４に含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜１１４における酸素の透過量が減少してしまう。
なお、絶縁膜１１４においては、外部から絶縁膜１１４に入った酸素が全て絶縁膜１１４の外部に移動せず、絶縁膜１１４にとどまる酸素もある。また、絶縁膜１１４に酸素が入ると共に、絶縁膜１１４に含まれる酸素が絶縁膜１１４の外部へ移動することで、絶縁膜１１４において酸素の移動が生じる場合もある。絶縁膜１１４として酸素を透過することができる酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜１１４上に設けられる、絶縁膜１１６から脱離する酸素を、絶縁膜１１４を介して酸化物半導体膜１０８に移動させることができる。
また、絶縁膜１１４は、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、酸化物半導体膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と酸化物半導体膜の伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０１８個／ｃｍ３以上５×１０１９個／ｃｍ３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０より大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２またはＮＯは、絶縁膜１１４などに準位を形成する。当該準位は、酸化物半導体膜１０８のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８の界面に拡散すると、当該準位が絶縁膜１１４側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。
また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁膜１１６に含まれるアンモニアと反応するため、絶縁膜１１４に含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁膜１１４及び酸化物半導体膜１０８の界面において、電子がトラップされにくい。
絶縁膜１１４として、上記酸化物絶縁膜を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
なお、トランジスタの作製工程の加熱処理、代表的には３００℃以上３５０℃未満の加熱処理により、絶縁膜１１４は、１００Ｋ以下のＥＳＲで測定して得られたスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルが観測される。なお、第１のシグナル及び第２のシグナルのスプリット幅、並びに第２のシグナル及び第３のシグナルのスプリット幅は、ＸバンドのＥＳＲ測定において約５ｍＴである。また、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満であり、代表的には１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満である。
なお、１００Ｋ以下のＥＳＲスペクトルにおいてｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１シグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下の第３のシグナルは、窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０より大きく２以下、好ましくは１以上２以下）起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例としては、一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、ｇ値が２．０３７以上２．０３９以下の第１のシグナル、ｇ値が２．００１以上２．００３以下の第２のシグナル、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下である第３のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど、酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
また、上記酸化物絶縁膜は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
膜の表面温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁膜を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。
絶縁膜１１６は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、ＴＤＳ分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物絶縁膜である。なお、上記ＴＤＳにおける膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、または１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
絶縁膜１１６としては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
また、絶縁膜１１６は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁膜１１６は、絶縁膜１１４と比較して酸化物半導体膜１０８から離れているため、絶縁膜１１４より、欠陥密度が多くともよい。
また、絶縁膜１１４、１１６は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁膜１１４の単層構造としてもよい。
絶縁膜１１８は、窒素を有する。また、絶縁膜１１８は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁膜１１８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁膜１１８を設けることで、酸化物半導体膜１０８からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜１０８への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。絶縁膜１１８としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物絶縁膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けてもよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
なお、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの様々な膜は、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いても良い。
熱ＣＶＤ法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
熱ＣＶＤ法は、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行ってもよい。
また、ＡＬＤ法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順次チャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば、それぞれのスイッチングバルブ（高速バルブとも呼ぶ）を切り替えて２種類以上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第１の原料ガスと同時またはその後に不活性ガス（アルゴン、或いは窒素など）などを導入し、第２の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガスとなり、また、第２の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第１の原料ガスを排出した後、第２の原料ガスを導入してもよい。第１の原料ガスが基板の表面に吸着して第１の層を成膜し、後から導入される第２の原料ガスと反応して、第２の層が第１の層上に積層されて薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なＦＥＴを作製する場合に適している。
ＭＯＣＶＤ法やＡＬＤ法などの熱ＣＶＤ法は、上記実施形態の導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜、金属酸化膜などの様々な膜を形成することができ、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−ＺｎＯ膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル亜鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、Ｉｎ（ＣＨ３）３である。また、トリメチルガリウムの化学式は、Ｇａ（ＣＨ３）３である。また、ジメチル亜鉛の化学式は、Ｚｎ（ＣＨ３）２である。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガリウムに代えてトリエチルガリウム（化学式Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３）を用いることもでき、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛（化学式Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２）を用いることもできる。
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒とハフニウム前駆体化合物を含む液体（ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチルアミドハフニウム（ＴＤＭＡＨ）などのハフニウムアミド）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオゾン（Ｏ３）の２種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化学式はＨｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４である。また、他の材料液としては、テトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウムなどがある。
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体（トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）など）を気化させた原料ガスと、酸化剤としてＨ２Ｏの２種類のガスを用いる。なお、トリメチルアルミニウムの化学式はＡｌ（ＣＨ３）３である。また、他の材料液としては、トリス（ジメチルアミド）アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート）などがある。
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサクロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス（Ｏ２、一酸化二窒素）のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置によりタングステン膜を成膜する場合には、ＷＦ６ガスとＢ２Ｈ６ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、ＷＦ６ガスとＨ２ガスを用いてタングステン膜を形成する。なお、Ｂ２Ｈ６ガスに代えてＳｉＨ４ガスを用いてもよい。
例えば、ＡＬＤを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばＩｎ−Ｇａ−ＺｎＯ膜を成膜する場合には、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを順次繰り返し導入してＩｎ−Ｏ層を形成し、その後、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスとＯ３ガスを用いてＧａＯ層を形成し、更にその後Ｚｎ（ＣＨ３）２ガスとＯ３ガスを用いてＺｎＯ層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてＩｎ−Ｇａ−Ｏ層やＩｎ−Ｚｎ−Ｏ層、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、Ｏ３ガスに変えてＡｒ等の不活性ガスで水をバブリングして得られたＨ２Ｏガスを用いても良いが、Ｈを含まないＯ３ガスを用いる方が好ましい。また、Ｉｎ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｉｎ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。また、Ｇａ（ＣＨ３）３ガスにかえて、Ｇａ（Ｃ２Ｈ５）３ガスを用いても良い。また、Ｚｎ（ＣＨ３）２ガスを用いても良い。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルに用いることができるトランジスタの構成について、図２１を参照しながら説明する。
＜半導体装置の構成例＞
図２１（Ａ）は、トランジスタ１００の上面図であり、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す切断線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）に示す切断線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図２１（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ１００の構成要素の一部（ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等）を省略して図示している。また、切断線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、切断線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図２１（Ａ）と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
なお、トランジスタ１００を実施の形態１または実施の形態２で説明する表示パネル等に用いることができる。
例えば、トランジスタ１００をトランジスタＭＤに用いる場合は、基板１０２を絶縁膜５０１Ｃに、導電膜１０４を導電膜５０４に、絶縁膜１０６および絶縁膜１０７が積層された積層膜を絶縁膜５０６に、酸化物半導体膜１０８を半導体膜５０８に、導電膜１１２ａを導電膜５１２Ａに、導電膜１１２ｂを導電膜５１２Ｂに、絶縁膜１１４および絶縁膜１１６が積層された積層膜を絶縁膜５１６に、絶縁膜１１８を絶縁膜５１８に、導電膜１２０ｂを導電膜５２４に、それぞれ読み替えることができる。
トランジスタ１００は、基板１０２上の第１のゲート電極として機能する導電膜１０４と、基板１０２及び導電膜１０４上の絶縁膜１０６と、絶縁膜１０６上の絶縁膜１０７と、絶縁膜１０７上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８と電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜１１２ａと、酸化物半導体膜１０８と電気的に接続されるドレイン電極として機能する導電膜１１２ｂと、酸化物半導体膜１０８、導電膜１１２ａ、及び１１２ｂ上の絶縁膜１１４、１１６と、絶縁膜１１６上に設けられ、且つ導電膜１１２ｂと電気的に接続される導電膜１２０ａと、絶縁膜１１６上の導電膜１２０ｂと、絶縁膜１１６及び導電膜１２０ａ、１２０ｂ上の絶縁膜１１８と、を有する。
また、トランジスタ１００において、絶縁膜１０６、１０７は、トランジスタ１００の第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１４、１１６は、トランジスタ１００の第２のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜としての機能を有する。なお、本明細書等において、絶縁膜１０６、１０７を第１の絶縁膜と、絶縁膜１１４、１１６を第２の絶縁膜と、絶縁膜１１８を第３の絶縁膜と、それぞれ呼称する場合がある。
なお、導電膜１２０ｂをトランジスタ１００の第２のゲート電極に用いることができる。
また、トランジスタ１００を表示パネルに用いる場合は、導電膜１２０ａを表示素子の電極等に用いることができる。
また、酸化物半導体膜１０８は、第１のゲート電極として機能する導電膜１０４側の酸化物半導体膜１０８ｂと、酸化物半導体膜１０８ｂ上の酸化物半導体膜１０８ｃと、を有する。また、酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃは、Ｉｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）と、Ｚｎと、を有する。
例えば、酸化物半導体膜１０８ｂとしては、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。また、酸化物半導体膜１０８ｃとしては、酸化物半導体膜１０８ｂよりもＩｎの原子数が少ない領域を有すると好ましい。
酸化物半導体膜１０８ｂが、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有することで、トランジスタ１００の電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥという場合がある）を高くすることができる。具体的には、トランジスタ１００の電界効果移動度が１０ｃｍ２／Ｖｓを超える、さらに好ましくはトランジスタ１００の電界効果移動度が３０ｃｍ２／Ｖｓを超えることが可能となる。
例えば、上記の電界効果移動度が高いトランジスタを、ゲート信号を生成するゲートドライバ（とくに、ゲートドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）半導体装置または表示装置を提供することができる。
一方で、酸化物半導体膜１０８ｂが、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有する場合、光照射時にトランジスタ１００の電気特性が変動しやすくなる。しかしながら、本発明の一態様の半導体装置においては、酸化物半導体膜１０８ｂ上に酸化物半導体膜１０８ｃが形成されている。また、酸化物半導体膜１０８ｃは、酸化物半導体膜１０８ｂよりもＩｎの原子数比が少ない領域を有するため、酸化物半導体膜１０８ｂよりもＥｇが大きくなる。したがって、酸化物半導体膜１０８ｂと、酸化物半導体膜１０８ｃとの積層構造である酸化物半導体膜１０８は、光負バイアスストレス試験による耐性を高めることが可能となる。
また、酸化物半導体膜１０８中、特に酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。したがって、酸化物半導体膜１０８ｂ中のチャネル領域においては、水素または水分などの不純物が少ないほど好ましい。また、酸化物半導体膜１０８ｂ中のチャネル領域に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となる。酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域中にキャリア供給源が生成されると、酸化物半導体膜１０８ｂを有するトランジスタ１００の電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。したがって、酸化物半導体膜１０８ｂのチャネル領域においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
そこで、本発明の一態様においては、酸化物半導体膜１０８に接する絶縁膜、具体的には、酸化物半導体膜１０８の下方に形成される絶縁膜１０７、及び酸化物半導体膜１０８の上方に形成される絶縁膜１１４、１１６が過剰酸素を含有する構成である。絶縁膜１０７、及び絶縁膜１１４、１１６から酸化物半導体膜１０８へ酸素または過剰酸素を移動させることで、酸化物半導体膜中の酸素欠損を低減することが可能となる。よって、トランジスタ１００の電気特性、特に光照射におけるトランジスタ１００の変動を抑制することが可能となる。
また、本発明の一態様においては、絶縁膜１０７、及び絶縁膜１１４、１１６に過剰酸素を含有させるために、作製工程の増加がない、または作製工程の増加が極めて少ない作製方法を用いる。よって、トランジスタ１００の歩留まりを高くすることが可能である。
具体的には、酸化物半導体膜１０８ｂを形成する工程において、スパッタリング法を用い、酸素ガスを含む雰囲気にて酸化物半導体膜１０８ｂを形成することで、酸化物半導体膜１０８ｂの被形成面となる、絶縁膜１０７に酸素または過剰酸素を添加する。
また、導電膜１２０ａ、１２０ｂを形成する工程において、スパッタリング法を用い、酸素ガスを含む雰囲気にて導電膜１２０ａ、１２０ｂを形成することで、導電膜１２０ａ、１２０ｂの被形成面となる、絶縁膜１１６に酸素または過剰酸素を添加する。なお、絶縁膜１１６に酸素または過剰酸素を添加する際に、絶縁膜１１６の下方に位置する絶縁膜１１４、及び酸化物半導体膜１０８にも酸素または過剰酸素が添加される場合がある。
＜酸化物導電体＞
次に、酸化物導電体について説明する。導電膜１２０ａ、１２０ｂを形成する工程において、導電膜１２０ａ、１２０ｂは、絶縁膜１１４、１１６から酸素の放出を抑制する保護膜として機能する。また、導電膜１２０ａ、１２０ｂは、絶縁膜１１８を形成する工程の前においては、半導体としての機能を有し、絶縁膜１１８を形成する工程の後においては、導電膜１２０ａ、１２０ｂは、導電体としての機能を有する。
導電膜１２０ａ、１２０ｂを導電体として機能させるためには、導電膜１２０ａ、１２０ｂに酸素欠損を形成し、該酸素欠損に絶縁膜１１８から水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、導電膜１２０ａ、１２０ｂは、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された導電膜１２０ａ、１２０ｂを、それぞれ酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
＜半導体装置の構成要素＞
以下に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
なお、以下の材料については、実施の形態４で説明する材料と同様の材料を用いることができる。
実施の形態４で説明する基板１０２に用いることができる材料を基板１０２に用いることができる。また、実施の形態４で説明する絶縁膜１０６、１０７に用いることができる材料を絶縁膜１０６、１０７に用いることができる。
また、実施の形態４で説明するゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電膜に用いることができる材料を、第１のゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電膜に用いることができる。
《酸化物半導体膜》
酸化物半導体膜１０８としては、先に示す材料を用いることができる。
酸化物半導体膜１０８ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ＞Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等が挙げられる。
また、酸化物半導体膜１０８ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≦Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：４：５等が挙げられる。
また、酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃを形成しやすくなる。なお、成膜される酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃの原子数比はそれぞれ、誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、酸化物半導体膜１０８ｂのスパッタリングターゲットとして、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜１０８ｂの原子数比は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３近傍となる場合がある。
また、酸化物半導体膜１０８は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ１００のオフ電流を低減することができる。とくに、酸化物半導体膜１０８ｂには、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２ｅＶ以上３．０ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜１０８ｃには、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下の酸化物半導体膜を用いると、好適である。また、酸化物半導体膜１０８ｂよりも酸化物半導体膜１０８ｃのエネルギーギャップが大きい方が好ましい。
また、酸化物半導体膜１０８ｂ、及び酸化物半導体膜１０８ｃの厚さは、それぞれ３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
また、酸化物半導体膜１０８ｃとしては、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、酸化物半導体膜１０８ｃは、キャリア密度が１×１０１７個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５個／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３個／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１個／ｃｍ３以下とする。
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜１０８ｂ、及び酸化物半導体膜１０８ｃのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
なお、酸化物半導体膜１０８ｂ、及び酸化物半導体膜１０８ｃとしては、それぞれ不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
したがって、上記高純度真性、または実質的に高純度真性の酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとすることができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等がある。
酸化物半導体膜に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸素が脱離した格子（または酸素が脱離した部分）に酸素欠損を形成する。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体膜１０８は水素ができる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜１０８において、ＳＩＭＳ分析により得られる水素濃度を、２×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、酸化物半導体膜１０８ｂは、酸化物半導体膜１０８ｃよりも水素濃度が少ない領域を有すると好ましい。酸化物半導体膜１０８ｂの方が、酸化物半導体膜１０８ｃよりも水素濃度が少ない領域を有すことにより、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
また、酸化物半導体膜１０８ｂにおいて、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体膜１０８ｂにおいて酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、酸化物半導体膜１０８ｂにおけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体膜１０８ｂとの界面近傍のシリコンや炭素の濃度（ＳＩＭＳ分析により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、酸化物半導体膜１０８ｂにおいて、ＳＩＭＳ分析により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、酸化物半導体膜１０８ｂのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
また、酸化物半導体膜１０８ｂに窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜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。従って、該酸化物半導体膜において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、ＳＩＭＳ分析により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
また、酸化物半導体膜１０８ｂ、及び酸化物半導体膜１０８ｃは、それぞれ非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
《第２のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜》
絶縁膜１１４、１１６は、トランジスタ１００の第２のゲート絶縁膜として機能する。また、絶縁膜１１４、１１６は、酸化物半導体膜１０８に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁膜１１４、１１６は、酸素を有する。また、絶縁膜１１４は、酸素を透過することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜１１４は、後に形成する絶縁膜１１６を形成する際の、酸化物半導体膜１０８へのダメージ緩和膜としても機能する。
例えば、実施の形態４で説明する絶縁膜１１４、１１６を絶縁膜１１４、１１６に用いることができる。
《導電膜として機能する酸化物半導体膜、及び第２のゲート電極として機能する酸化物半導体膜》
先に記載の酸化物半導体膜１０８と同様の材料を、導電膜として機能する導電膜１２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂに用いることができる。
すなわち、導電膜として機能する導電膜１２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂは、酸化物半導体膜１０８（酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃ）に含まれる金属元素を有する。例えば、第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂと、酸化物半導体膜１０８（酸化物半導体膜１０８ｂ及び酸化物半導体膜１０８ｃ）と、が同一の金属元素を有する構成とすることで、製造コストを抑制することが可能となる。
例えば、導電膜として機能する導電膜１２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂとしては、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１等が挙げられる。
また、導電膜として機能する導電膜１２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂの構造としては、単層構造または２層以上の積層構造とすることができる。なお、導電膜１２０ａ、１２０ｂが積層構造の場合においては、上記のスパッタリングターゲットの組成に限定されない。
《トランジスタの保護絶縁膜として機能する絶縁膜》
絶縁膜１１８は、トランジスタ１００の保護絶縁膜として機能する。
絶縁膜１１８は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁膜１１８は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁膜１１８は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁膜１１８を設けることで、酸化物半導体膜１０８からの酸素の外部への拡散と、絶縁膜１１４、１１６に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体膜１０８への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
また、絶縁膜１１８は、導電膜として機能する導電膜１２０ａ、及び第２のゲート電極として機能する導電膜１２０ｂに、水素及び窒素のいずれか一方または双方を供給する機能を有する。特に絶縁膜１１８としては、水素を含み、当該水素を導電膜１２０ａ、１２０ｂに供給する機能を有すると好ましい。絶縁膜１１８から導電膜１２０ａ、１２０ｂに水素が供給されることで、導電膜１２０ａ、１２０ｂは、導電体としての機能を有する。
絶縁膜１１８としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。
なお、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの様々な膜は、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いても良い。具体的には、実施の形態４で説明する方法により形成することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置の構成について、図２２を参照しながら説明する。
図２２は、入出力装置８００の構成を説明する分解図である。
入出力装置８００は、表示パネル８０６および表示パネル８０６と重なる領域を備えるタッチセンサ８０４を有する。なお、入出力装置８００は、タッチパネルということができる。
入出力装置８００は、タッチセンサ８０４および表示パネル８０６を駆動する駆動回路８１０と、駆動回路８１０に電力を供給するバッテリ８１１と、タッチセンサ８０４、表示パネル８０６、駆動回路８１０およびバッテリ８１１を収納する筐体部を有する。
《タッチセンサ８０４》
タッチセンサ８０４は、表示パネル８０６と重なる領域を備える。なお、ＦＰＣ８０３はタッチセンサ８０４と電気的に接続される。
例えば、抵抗膜方式、静電容量方式または光電変換素子を用いる方式等をタッチセンサ８０４に用いることができる。
なお、タッチセンサ８０４を表示パネル８０６の一部に用いてもよい。
《表示パネル８０６》
例えば、実施の形態１または実施の形態２で説明する表示パネルを表示パネル８０６に用いることができる。なお、ＦＰＣ８０５は、表示パネル８０６と電気的に接続される。
《駆動回路８１０》
例えば、電源回路または信号処理回路等を駆動回路８１０に用いることができる。なお、バッテリまたは外部の商用電源が供給する電力を利用してもよい。
信号処理回路は、ビデオ信号及びクロック信号等を出力する機能を備える。
電源回路は、所定の電力を供給する機能を備える。
《筐体部》
例えば、上部カバー８０１と、上部カバー８０１と嵌めあわせられる下部カバー８０２と、上部カバー８０１および下部カバー８０２で囲まれる領域に収納されるフレーム８０９と、を筐体部に用いることができる。
フレーム８０９は、表示パネル８０６を保護する機能、駆動回路８１０の動作に伴い発生する電磁波を遮断する機能または放熱板としての機能を有する。
金属、樹脂またはエラストマー等を、上部カバー８０１、下部カバー８０２またはフレーム８０９に用いることができる。
《バッテリ８１１》
バッテリ８１１は、電力を供給する機能を備える。
なお、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を入出力装置８００に用いることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の情報処理装置の構成について、図２３乃至図２６を参照しながら説明する。
図２３（Ａ）は、情報処理装置２００の構成を説明するブロック図である。図２３（Ｂ）は、情報処理装置２００の外観の一例を説明する投影図である。
図２４（Ａ）は、表示部２３０の構成を説明するブロック図である。図２４（Ｂ）は、表示部２３０Ｂの構成を説明するブロック図である。図２４（Ｃ）は、画素２３２（ｉ，ｊ）の構成を説明する回路図である。
＜情報処理装置の構成例＞
本実施の形態で説明する情報処理装置２００は、演算装置２１０と入出力装置２２０と、を有する（図２３（Ａ）参照）。
そして、演算装置２１０は、位置情報Ｐ１を供給され、画像情報Ｖおよび制御情報を供給する機能を備える。
入出力装置２２０は、位置情報Ｐ１を供給する機能を備え、画像情報Ｖおよび制御情報を供給される。
入出力装置２２０は、画像情報Ｖを表示する表示部２３０および位置情報Ｐ１を供給する入力部２４０を備える。
また、表示部２３０は、第１の表示素子および第１の表示素子の反射膜が備える開口部と重なる第２の表示素子を備える。また、第１の表示素子を駆動する第１の画素回路および第２の表示素子を駆動する第２の画素回路を備える。
入力部２４０は、ポインタの位置を検知して、位置に基づいて決定された位置情報Ｐ１を供給する機能を備える。
演算装置２１０は、位置情報Ｐ１に基づいてポインタの移動速度を決定する機能を備える。
演算装置２１０は、画像情報Ｖのコントラストまたは明るさを移動速度に基づいて決定する機能を備える。
本実施の形態で説明する情報処理装置２００は、位置情報Ｐ１を供給し、画像情報を供給される入出力装置２２０と、位置情報Ｐ１を供給され画像情報Ｖを供給する演算装置２１０と、を含んで構成され、演算装置２１０は、位置情報Ｐ１の移動速度に基づいて画像情報Ｖのコントラストまたは明るさを決定する機能を備える。
これにより、画像情報の表示位置を移動する際に、使用者の目に与える負担を軽減することができ、使用者の目にやさしい表示をすることができる。また、消費電力を低減し、直射日光等の明るい場所においても優れた視認性を提供できる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
＜構成＞
本発明の一態様は、演算装置２１０または入出力装置２２０を備える。
《演算装置２１０》
演算装置２１０は、演算部２１１および記憶部２１２を備える。また、伝送路２１４および入出力インターフェース２１５を備える（図２３（Ａ）参照）。
《演算部２１１》
演算部２１１は、例えばプログラムを実行する機能を備える。例えば、実施の形態８で説明するＣＰＵを用いることができる。これにより、消費電力を十分に低減することができる。
《記憶部２１２》
記憶部２１２は、例えば演算部２１１が実行するプログラム、初期情報、設定情報または画像等を記憶する機能を有する。
具体的には、ハードディスク、フラッシュメモリまたは酸化物半導体を含むトランジスタを用いたメモリ等を用いることができる。
《入出力インターフェース２１５、伝送路２１４》
入出力インターフェース２１５は端子または配線を備え、情報を供給し、情報を供給される機能を備える。例えば、伝送路２１４と電気的に接続することができる。また、入出力装置２２０と電気的に接続することができる。
伝送路２１４は配線を備え、情報を供給し、情報を供給される機能を備える。例えば、入出力インターフェース２１５と電気的に接続することができる。また、演算部２１１、記憶部２１２または入出力インターフェース２１５と電気的に接続することができる。
《入出力装置２２０》
入出力装置２２０は、表示部２３０、入力部２４０、検知部２５０または通信部２９０を備える。
《表示部２３０》
表示部２３０は、表示領域２３１と、駆動回路ＧＤと、駆動回路ＳＤと、を有する（図２４（Ａ）参照）。例えば、実施の形態１または実施の形態２で説明する表示パネルを用いることができる。これにより、消費電力を低減することができる。
表示領域２３１は、単数または複数の画素２３２（ｉ，ｊ）と、行方向に配設される画素２３２（ｉ，ｊ）と電気的に接続される走査線Ｇ（ｉ）と、行方向と交差する列方向に配設される画素２３２（ｉ，ｊ）と電気的に接続される信号線Ｓ（ｊ）と、を備える。なお、ｉは１以上ｍ以下の整数であり、ｊは１以上ｎ以下の整数であり、ｍおよびｎは１以上の整数である。
なお、画素２３２（ｉ，ｊ）は、走査線Ｇ１（ｉ）、走査線Ｇ２（ｉ）、信号線Ｓ（ｊ）、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ１および配線ＶＣＯＭ２と電気的に接続される（図２４（Ｃ）参照）。
なお、走査線Ｇ（ｉ）は、走査線Ｇ１（ｉ）および走査線Ｇ２（ｉ）を含む（図２４（Ａ）および図２４（Ｂ）参照）。
また、表示部は、複数の駆動回路を有することができる。例えば、表示部２３０Ｂは、駆動回路ＧＤＡおよび駆動回路ＧＤＢを有することができる（図２４（Ｂ）参照）。
《駆動回路ＧＤ》
駆動回路ＧＤは、制御情報に基づいて選択信号を供給する機能を有する。
一例を挙げれば、制御情報に基づいて、３０Ｈｚ以上、好ましくは６０Ｈｚ以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、動画像をなめらかに表示することができる。
例えば、制御情報に基づいて、３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で一の走査線に選択信号を供給する機能を備える。これにより、フリッカーが抑制された状態で静止画像を表示することができる。
また、例えば、複数の駆動回路を備える場合、駆動回路ＧＤＡが選択信号を供給する頻度と、駆動回路ＧＤＢが選択信号を供給する頻度を、異ならせることができる。具体的には、動画像を滑らかに表示する領域に、静止画像をフリッカーが抑制された状態で表示する領域より高い頻度で選択信号を供給することができる。
《駆動回路ＳＤ》
駆動回路ＳＤは、画像情報Ｖに基づいて画像信号を供給する機能を有する。
《画素２３２（ｉ，ｊ）》
画素２３２（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子２３５ＬＣおよび第１の表示素子２３５ＬＣの反射膜が備える開口部と重なる第２の表示素子２３５ＥＬを備える。また、第１の表示素子２３５ＬＣおよび第２の表示素子２３５ＥＬを駆動する画素回路を備える（図２４（Ｃ）参照）。
《第１の表示素子２３５ＬＣ》
例えば、光の透過を制御する機能を備える表示素子を、表示素子２３５ＬＣに用いることができる。具体的には、偏光板および液晶素子またはシャッター方式のＭＥＭＳ表示素子等を用いることができる。
具体的には、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
また、例えば垂直配向（ＶＡ）モード、具体的には、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ−Ｖｉｅｗ）モードなどの駆動方法を用いて駆動することができる液晶素子を用いることができる。
第１の表示素子２３５ＬＣは、第１電極と、第２電極と、液晶層と、を有する。液晶層は、第１電極および第２電極の間の電圧を用いて配向を制御することができる液晶材料を含む。例えば、液晶層の厚さ方向（縦方向ともいう）、横方向または斜め方向の電界を、液晶材料の配向を制御する電界に用いることができる。
例えば、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す液晶材料を用いることができる。または、ブルー相を示す液晶材料を用いることができる。
《第２の表示素子２３５ＥＬ》
例えば、光を射出する機能を備える表示素子を第２の表示素子２３５ＥＬに用いることができる。具体的には、有機ＥＬ素子を用いることができる。
具体的には、白色の光を射出する有機ＥＬ素子を第２の表示素子２３５ＥＬに用いることができる。または、青色の光、緑色の光または赤色の光を射出する有機ＥＬ素子を第２の表示素子２３５ＥＬに用いることができる。
《画素回路》
第１の表示素子２３５ＬＣまたは／および第２の表示素子２３５ＥＬを駆動する機能を備える回路を画素回路に用いることができる。
例えば、走査線Ｇ１（ｉ）、走査線Ｇ２（ｉ）、信号線Ｓ（ｊ）、配線ＡＮＯ、配線ＶＣＯＭ１および配線ＶＣＯＭ２と電気的に接続され、液晶素子または有機ＥＬ素子を駆動する画素回路について説明する（図２４（Ｃ）参照）。
また、例えば、スイッチ、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子またはインダクタなどを画素回路に用いることができる。
例えば、単数または複数のトランジスタをスイッチに用いることができる。または、並列に接続された複数のトランジスタ、直列に接続された複数のトランジスタ、直列と並列が組み合わされて接続された複数のトランジスタを、一のスイッチに用いることができる。
例えば、第１の表示素子２３５ＬＣの第１の電極と、第１の電極と重なる領域を備える導電膜を用いて、容量素子を形成してもよい。
例えば、画素回路は、ゲート電極が走査線Ｇ１（ｉ）と電気的に接続され、第１の電極が信号線Ｓ（ｊ）と電気的に接続され、スイッチＳＷ１として機能するトランジスタを有する。また、第１の電極がトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第２の電極が配線ＶＣＯＭ１と電気的に接続された第１の表示素子２３５ＬＣを有する。また、第１の電極がトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第２の電極が配線ＶＣＯＭ１と電気的に接続された容量素子Ｃ１を有する。
また、画素回路は、ゲート電極が走査線Ｇ２（ｉ）と電気的に接続され、第１の電極が信号線Ｓ（ｊ）と電気的に接続され、スイッチＳＷ２として機能するトランジスタを有する。また、ゲート電極がスイッチＳＷ２として機能するトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第１の電極が配線ＡＮＯと電気的に接続されるトランジスタＭを有する。また、第１の電極がスイッチＳＷ２として機能するトランジスタの第２の電極と電気的に接続され、第２の電極がトランジスタＭの第２の電極と電気的に接続される容量素子Ｃ２を有する。また、第１の電極がトランジスタＭの第２の電極と電気的に接続され、第２の電極が配線ＶＣＯＭ２と電気的に接続される第２の表示素子２３５ＥＬを有する。
《トランジスタ》
例えば、同一の工程で形成することができる半導体膜を駆動回路および画素回路のトランジスタに用いることができる。
例えば、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを用いることができる。
ところで、例えば、アモルファスシリコンを半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるボトムゲート型のトランジスタの製造ラインに容易に改造できる。また、例えばポリシリコンを半導体に用いるトップゲート型の製造ラインは、酸化物半導体を半導体に用いるトップゲート型のトランジスタの製造ラインに容易に改造できる。
例えば、４族の元素を含む半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、シリコンを含む半導体を半導体膜に用いることができる。例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンなどを半導体膜に用いたトランジスタを用いることができる。
なお、半導体にポリシリコンを用いるトランジスタの作製に要する温度は、半導体に単結晶シリコンを用いるトランジスタに比べて低い。
また、ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの電界効果移動度は、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタに比べて高い。これにより、画素の開口率を向上することができる。また、極めて高い精細度で設けられた画素と、ゲート駆動回路およびソース駆動回路を同一の基板上に形成することができる。その結果、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
また、ポリシリコンを半導体に用いるトランジスタの信頼性は、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタに比べて優れる。
例えば、酸化物半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、インジウムを含む酸化物半導体またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物半導体を半導体膜に用いることができる。
一例を挙げれば、オフ状態におけるリーク電流が、半導体膜にアモルファスシリコンを用いたトランジスタより小さいトランジスタを用いることができる。具体的には、半導体膜に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。
これにより、画素回路が画像信号を保持することができる時間を、アモルファスシリコンを半導体膜に用いたトランジスタを利用する画素回路が保持することができる時間より長くすることができる。具体的には、フリッカーの発生を抑制しながら、選択信号を３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給することができる。その結果、情報処理装置の使用者に蓄積する疲労を低減することができる。また、駆動に伴う消費電力を低減することができる。
また、例えば、化合物半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ガリウムヒ素を含む半導体を半導体膜に用いることができる。
例えば、有機半導体を用いるトランジスタを利用することができる。具体的には、ポリアセン類またはグラフェンを含む有機半導体を半導体膜に用いることができる。
《入力部２４０》
さまざまなヒューマンインターフェイス等を入力部２４０に用いることができる（図２３（Ａ）参照）。
例えば、キーボード、マウス、タッチセンサ、マイクまたはカメラ等を入力部２４０に用いることができる。なお、表示部２３０に重なる領域を備えるタッチセンサを用いることができる。表示部２３０と表示部２３０に重なる領域を備えるタッチセンサを備える入出力装置を、タッチパネルということができる。
例えば、使用者は、タッチパネルに触れた指をポインタに用いて様々なジェスチャー（タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等）をすることができる。
例えば、演算装置２１０は、タッチパネルに接触する指の位置または軌跡等の情報を解析し、解析結果が所定の条件を満たすとき、特定のジェスチャーが供給されたとすることができる。これにより、使用者は、所定のジェスチャーにあらかじめ関連付けられた所定の操作命令を、当該ジェスチャーを用いて供給できる。
一例を挙げれば、使用者は、画像情報の表示位置を変更する「スクロール命令」を、タッチパネルに沿ってタッチパネルに接触する指を移動するジェスチャーを用いて供給できる。
《検知部２５０》
検知部２５０は、周囲の状態を検知して情報Ｐ２を取得する機能を備える。
例えば、カメラ、加速度センサ、方位センサ、圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、照度センサまたはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号受信回路等を、検知部２５０に用いることができる。
例えば、検知部２５０の照度センサが検知した周囲の明るさを、演算装置２１０が、所定の照度と比較して十分に明るいと判断した場合、画像情報を第１の表示素子２３５ＬＣを使用して表示する。または、薄暗いと判断した場合、画像情報を第１の表示素子２３５ＬＣおよび第２の表示素子２３５ＥＬを使用して表示する。または、暗いと判断した場合、画像情報を第２の表示素子２３５ＥＬを使用して表示する。
具体的には、反射型の表示素子または／および自発光型の表示素子を用いて、周囲の明るさに基づいて画像を表示する。例えば、液晶素子を反射型の表示素子に用いることができ、有機ＥＬ素子を自発光型の表示素子に用いることができる。
これにより、例えば、外光の強い環境において反射型の表示素子を用い、薄暗い環境において反射型の表示素子および自発光型の表示素子用い、暗い環境において自発光型の表示素子を用いて画像情報を表示することができる。その結果、視認性に優れた表示をすることができる新規な表示パネルを提供することができる。消費電力を低減することができる新規な表示パネルを提供することができる。または、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
例えば、環境光の色度を検出する機能を備えるセンサを検知部２５０に用いることができる。具体的には、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。これにより、例えば、検知部２５０が検出した環境光の色度に基づいて、ホワイトバランスの偏りを補うことができる。
具体的には、第１のステップにおいて、環境光のホワイトバランスの偏りを検知する。
第２のステップにおいて、第１の表示素子を用いて環境光を反射して表示する画像に不足する色の光の強さを予測する。
第３のステップにおいて、第１の表示素子を用いて環境光を反射し、第２の表示素子を用いて不足する色の光を補うように光を射出して、画像を表示する。
これにより、ホワイトバランスが偏った環境光を第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が射出する光を用いて、ホワイトバランスの偏りが補正された表示をすることができる。その結果、消費電力が低減された、またはホワイトバランスが整えられた画像を表示することができる、利便性または信頼性に優れた新規な情報処理装置を提供することができる。
《通信部２９０》
通信部２９０は、ネットワークに情報を供給し、ネットワークから情報を取得する機能を備える。
《プログラム》
図２５および図２６を参照しながら、本発明の一態様を、本発明の一態様のプログラムを用いて説明する。
図２５（Ａ）は、本発明の一態様のプログラムの主の処理を説明するフローチャートであり、図２５（Ｂ）は、割り込み処理を説明するフローチャートである。
図２６は、表示部２３０に画像情報を表示する方法を説明する模式図である。
本発明の一態様のプログラムは、下記のステップを有するプログラムである（図２５（Ａ）参照）。
第１のステップにおいて、設定を初期化する（図２５（Ａ）（Ｓ１）参照）。
一例を挙げれば、所定の画像情報と第２のモードを初期設定に用いることができる。
例えば、静止画像を所定の画像情報に用いることができる。または、選択信号を３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で供給するモードを第２のモードに用いることができる。例えば、情報処理装置に時刻を秒単位で表示する場合は、１Ｈｚの頻度で選択信号を供給するモードを第２のモードに用いることができる。または、情報処理装置に時刻を分単位で表示する場合は、一分に一回の頻度で供給するモードを第２のモードに用いることができる。
第２のステップにおいて、割り込み処理を許可する（図２５（Ａ）（Ｓ２）参照）。なお、割り込み処理が許可された演算装置は、主の処理と並行して割り込み処理を行うことができる。割り込み処理から主の処理に復帰した演算装置は、割り込み処理をして得た結果を主の処理に反映することができる。
なお、カウンタの値が初期値であるとき、演算装置に割り込み処理をさせ、割り込み処理から復帰する際に、カウンタを初期値以外の値としてもよい。これにより、プログラムを起動した後に常に割り込み処理をさせることができる。
第３のステップにおいて、第１のステップまたは割り込み処理において選択された、所定のモードで画像情報を表示する（図２５（Ａ）（Ｓ３）参照）。
一例を挙げれば、初期設定に基づいて、第２のモードで所定の画像情報を表示する。
具体的には、３０Ｈｚ未満、好ましくは１Ｈｚ未満より好ましくは一分に一回未満の頻度で一の走査線に選択信号を供給するモードを用いて、所定の画像情報を表示する。
例えば、時刻Ｔ１に選択信号を供給し、表示部２３０に第１の画像情報ＰＩＣ１を表示する（図２６参照）。また、例えば１秒後の時刻Ｔ２に選択信号を供給し所定の画像情報を表示する。
または、割り込み処理において所定のイベントが供給されない場合において、第２のモードで一の画像情報を表示する。
例えば、時刻Ｔ５に選択信号を供給し、表示部２３０に第４の画像情報ＰＩＣ４を表示する。また、例えば１秒後の時刻Ｔ６に選択信号を供給し同一の画像情報を表示する。なお、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの期間は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間と同じにすることができる。
一例を挙げれば、割り込み処理において、所定のイベントが供給された場合、第１のモードで所定の画像情報を表示する。
具体的には、割り込み処理において、「ページめくり命令」と関連付けられたイベントが供給された場合、３０Ｈｚ以上、好ましくは６０Ｈｚ以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給するモードを用いて、表示されている一の画像情報から他の画像情報に表示を切り替える。
または、割り込み処理において、「スクロール命令」と関連付けられたイベントが供給された場合、３０Ｈｚ以上、好ましくは６０Ｈｚ以上の頻度で一の走査線に選択信号を供給するモードを用いて、表示されていた第１の画像情報ＰＩＣ１の一部およびそれに連続する部分を含む第２の画像情報ＰＩＣ２を表示する。
これにより、例えば「ページめくり命令」に伴って画像が徐々に切り替わる動画像を滑らかに表示することができる。または、「スクロール命令」に伴って画像が徐々に移動する動画像を滑らかに表示することができる。
具体的には、「スクロール命令」と関連付けられたイベントが供給された後の時刻Ｔ３に選択信号を供給し、表示位置等が変更された第２の画像情報ＰＩＣ２を表示する（図２６参照）。また、時刻Ｔ４に選択信号を供給し、さらに表示位置等が変更された第３の画像情報ＰＩＣ３を表示する。なお、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間および時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの期間は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間より短い。
第４のステップにおいて、終了命令が供給された場合は第５のステップに進み、終了命令が供給されなかった場合は第３のステップに進むように選択する（図２５（Ａ）（Ｓ４）参照）。
なお、例えば、割り込み処理において、終了命令を供給することができる。
第５のステップにおいて、終了する（図２５（Ａ）（Ｓ５）参照）。
割り込み処理は以下の第６のステップ乃至第９のステップを備える（図２５（Ｂ）参照）。
第６のステップにおいて、所定のイベントが供給された場合は、第７のステップに進み、所定のイベントが供給されなかった場合は、第８のステップに進む（図２５（Ｂ）（Ｓ６）参照）。
例えば、所定の期間に所定のイベントが供給されたか否かを分岐の条件に用いることができる。具体的には、５秒以下、好ましくは１秒以下、より好ましくは０．５秒以下、さらに好ましくは０．１秒以下であって０秒より長い期間を所定の期間とすることができる。
また、例えば終了命令を関連付けたイベントを所定のイベントに含めることができる。
第７のステップにおいて、モードを変更する（図２５（Ｂ）（Ｓ７）参照）。具体的には、第１のモードを選択していた場合は、第２のモードを選択し、第２のモードを選択していた場合は、第１のモードを選択する。
第８のステップにおいて、割り込み処理を終了する（図２５（Ｂ）（Ｓ８）参照）。
《所定のイベント》
様々な命令に様々なイベントを関連付けることができる。
例えば、表示されている一の画像情報から他の画像情報に表示を切り替える「ページめくり命令」、一の画像情報の表示されている一部分の表示位置を移動して、一部分に連続する他の部分を表示する「スクロール命令」などがある。
例えば、マウス等のポインティング装置を用いて供給する、「クリック」や「ドラッグ」等のイベント、指等をポインタに用いてタッチパネルに供給する、「タップ」、「ドラッグ」または「スワイプ」等のイベントを用いることができる。
例えば、ポインタが指し示すスライドバーの位置、スワイプの速度、ドラッグの速度等を用いて、所定のイベントに関連付けられた命令の引数を与えることができる。
具体的には、「ページめくり命令」を実行する際に用いるページをめくる速度などを決定する引数や、「スクロール命令」を実行する際に用いる表示位置を移動する速度などを決定する引数を与えることができる。
また、例えば、ページをめくる速度または／およびスクロール速度に応じて、表示の明るさ、コントラストまたは色味を変化してもよい。
具体的には、ページをめくる速度または／およびスクロール速度が所定の速度より速い場合に、速度と同期して表示の明るさが暗くなるように表示してもよい。
または、ページをめくる速度または／およびスクロール速度が所定の速度より速い場合に、速度と同期してコントラストが低下するように表示してもよい。
例えば、表示されている画像を目で追いかけ難い速度を、所定の速度に用いることができる。
また、画像情報に含まれる明るい階調の領域を暗い階調に近づけてコントラストを低下する方法を用いることができる。
また、画像情報に含まれる暗い階調の領域を明るい階調に近づけてコントラストを低下する方法を用いることができる。
具体的には、ページをめくる速度または／およびスクロール速度が所定の速度より速い場合に、速度と同期して黄色味が強くなるように表示してもよい。または、速度と同期して青みが弱くなるように表示してもよい。
ところで、検知部２５０を用いて情報処理装置の使用環境を検知して、検知された情報に基づいて、画像情報を生成してもよい。例えば、使用者が選択した一群の色の中から、検知した環境の明るさ等に基づいて色を選択し、画像情報の背景に用いることができる（図２３（Ｂ）参照）。これにより、情報処理装置２００を使用する使用者に好適な環境を提供することができる。
また、通信部２９０を用いて特定の空間に配信された情報を受信して、受信した情報に基づいて、画像情報を生成してもよい。例えば、学校または大学等の教室で配信される教材を受信して表示して、教科書に用いることができる。または、企業等の会議室で配信される資料を受信して表示することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態では、電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置（記憶装置）、およびそれを含むＣＰＵについて説明する。本実施の形態で説明するＣＰＵは、例えば、実施の形態７で説明する情報処理装置に用いる事が出来る。
＜記憶装置＞
電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置（記憶装置）の一例を図２７に示す。なお、図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）を回路図で表したものである。
図２７（Ａ）及び（Ｂ）に示す半導体装置は、第１の半導体材料を用いたトランジスタ３２００と第２の半導体材料を用いたトランジスタ３３００、および容量素子３４００を有している。
第１の半導体材料と第２の半導体材料は異なるエネルギーギャップを持つ材料とすることが好ましい。例えば、第１の半導体材料を酸化物半導体以外の半導体材料（シリコン（歪シリコン含む）、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウム、有機半導体など）とし、第２の半導体材料を酸化物半導体とすることができる。酸化物半導体以外の材料として単結晶シリコンなどを用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が低い。
トランジスタ３３００は、酸化物半導体を有する半導体層にチャネルが形成されるトランジスタである。トランジスタ３３００は、オフ電流が小さいため、これを用いることにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作を必要としない、或いは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ない半導体記憶装置とすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。
図２７（Ｂ）において、第１の配線３００１はトランジスタ３２００のソース電極と電気的に接続され、第２の配線３００２はトランジスタ３２００のドレイン電極と電気的に接続されている。また、第３の配線３００３はトランジスタ３３００のソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続され、第４の配線３００４はトランジスタ３３００のゲート電極と電気的に接続されている。そして、トランジスタ３２００のゲート電極、およびトランジスタ３３００のソース電極またはドレイン電極の他方は、容量素子３４００の電極の一方と電気的に接続され、第５の配線３００５は容量素子３４００の電極の他方と電気的に接続されている。
図２７（Ａ）に示す半導体装置では、トランジスタ３２００のゲート電極の電位が保持可能という特徴を活かすことで、次のように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能である。
情報の書き込みおよび保持について説明する。まず、第４の配線３００４の電位を、トランジスタ３３００がオン状態となる電位にして、トランジスタ３３００をオン状態とする。これにより、第３の配線３００３の電位が、トランジスタ３２００のゲート電極、および容量素子３４００に与えられる。すなわち、トランジスタ３２００のゲート電極には、所定の電荷が与えられる（書き込み）。ここでは、異なる二つの電位レベルを与える電荷（以下Ｌｏｗレベル電荷、Ｈｉｇｈレベル電荷という）のいずれかが与えられるものとする。その後、第４の配線３００４の電位を、トランジスタ３３００がオフ状態となる電位にして、トランジスタ３３００をオフ状態とすることにより、トランジスタ３２００のゲート電極に与えられた電荷が保持される（保持）。
トランジスタ３３００のオフ電流は極めて小さいため、トランジスタ３２００のゲート電極の電荷は長時間にわたって保持される。
次に情報の読み出しについて説明する。第１の配線３００１に所定の電位（定電位）を与えた状態で、第５の配線３００５に適切な電位（読み出し電位）を与えると、トランジスタ３２００のゲート電極に保持された電荷量に応じて、第２の配線３００２は異なる電位をとる。一般に、トランジスタ３２００をｎチャネル型とすると、トランジスタ３２００のゲート電極にＨｉｇｈレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値Ｖｔｈ＿Ｈは、トランジスタ３２００のゲート電極にＬｏｗレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値Ｖｔｈ＿Ｌより低くなるためである。ここで、見かけのしきい値電圧とは、トランジスタ３２００を「オン状態」とするために必要な第５の配線３００５の電位をいうものとする。したがって、第５の配線３００５の電位をＶｔｈ＿ＨとＶｔｈ＿Ｌの間の電位Ｖ０とすることにより、トランジスタ３２００のゲート電極に与えられた電荷を判別できる。例えば、書き込みにおいて、Ｈｉｇｈレベル電荷が与えられていた場合には、第５の配線３００５の電位がＶ０（＞Ｖｔｈ＿Ｈ）となれば、トランジスタ３２００は「オン状態」となる。Ｌｏｗレベル電荷が与えられていた場合には、第５の配線３００５の電位がＶ０（＜Ｖｔｈ＿Ｌ）となっても、トランジスタ３２００は「オフ状態」のままである。このため、第２の配線３００２の電位を判別することで、保持されている情報を読み出すことができる。
なお、メモリセルをアレイ状に配置して用いる場合、所望のメモリセルの情報のみを読み出せることが必要になる。例えば、情報を読み出さないメモリセルにおいては、ゲート電極に与えられている電位にかかわらずトランジスタ３２００が「オフ状態」となるような電位、つまり、Ｖｔｈ＿Ｈより小さい電位を第５の配線３００５に与えることで所望のメモリセルの情報のみを読み出せる構造とすればよい。または、情報を読み出さないメモリセルにおいては、ゲート電極に与えられている電位にかかわらず、トランジスタ３２００が「オン状態」となるような電位、つまり、Ｖｔｈ＿Ｌより大きい電位を第５の配線３００５に与えることで所望のメモリセルの情報のみを読み出せる構成とすればよい。
図２７（Ｃ）に示す半導体装置は、トランジスタ３２００を設けていない点で図２７（Ａ）と相違している。この場合も上記と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が可能である。
次に、図２７（Ｃ）に示す半導体装置の情報の読み出しについて説明する。トランジスタ３３００がオン状態となると、浮遊状態である第３の配線３００３と容量素子３４００とが導通し、第３の配線３００３と容量素子３４００の間で電荷が再分配される。その結果、第３の配線３００３の電位が変化する。第３の配線３００３の電位の変化量は、容量素子３４００の電極の一方の電位（または容量素子３４００に蓄積された電荷）によって、異なる値をとる。
例えば、容量素子３４００の電極の一方の電位をＶ、容量素子３４００の容量をＣ、第３の配線３００３が有する容量成分をＣＢ、電荷が再分配される前の第３の配線３００３の電位をＶＢ０とすると、電荷が再分配された後の第３の配線３００３の電位は、（ＣＢ×ＶＢ０＋Ｃ×Ｖ）／（ＣＢ＋Ｃ）となる。従って、メモリセルの状態として、容量素子３４００の電極の一方の電位がＶ１とＶ０（Ｖ１＞Ｖ０）の２状態をとるとすると、電位Ｖ１を保持している場合の第３の配線３００３の電位（＝（ＣＢ×ＶＢ０＋Ｃ×Ｖ１）／（ＣＢ＋Ｃ））は、電位Ｖ０を保持している場合の第３の配線３００３の電位（＝（ＣＢ×ＶＢ０＋Ｃ×Ｖ０）／（ＣＢ＋Ｃ））よりも高くなることがわかる。
そして、第３の配線３００３の電位を所定の電位と比較することで、情報を読み出すことができる。
この場合、メモリセルを駆動させるための駆動回路に上記第１の半導体材料が適用されたトランジスタを用い、トランジスタ３３００として第２の半導体材料が適用されたトランジスタを駆動回路上に積層して設ける構成とすればよい。
本実施の形態に示す半導体装置では、チャネル形成領域に酸化物半導体を用いたオフ電流の極めて小さいトランジスタを適用することで、極めて長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動作が不要となるか、または、リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。また、電力の供給がない場合（ただし、電位は固定されていることが望ましい）であっても、長期にわたって記憶内容を保持することが可能である。
また、本実施の形態に示す半導体装置では、情報の書き込みに高い電圧を必要とせず、素子の劣化の問題もない。例えば、従来の不揮発性メモリのように、フローティングゲートへの電子の注入や、フローティングゲートからの電子の引き抜きを行う必要がないため、ゲート絶縁膜の劣化といった問題が全く生じない。すなわち、本実施の形態に示す半導体装置では、従来の不揮発性メモリで問題となっている書き換え可能回数に制限はなく、信頼性が飛躍的に向上する。さらに、トランジスタのオン状態、オフ状態によって、情報の書き込みが行われるため、高速な動作も容易に実現しうる。
なお、上記の記憶装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の他に、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、カスタムＬＳＩ、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等のＬＳＩ、ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）にも応用可能である。
＜ＣＰＵ＞
以下で、上記の記憶装置を含むＣＰＵについて説明する。
図２８は、上記の記憶装置を含むＣＰＵの一例の構成を示すブロック図である。
図２８に示すＣＰＵは、基板１１９０上に、ＡＬＵ１１９１（ＡＬＵ：Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ、演算回路）、ＡＬＵコントローラ１１９２、インストラクションデコーダ１１９３、インタラプトコントローラ１１９４、タイミングコントローラ１１９５、レジスタ１１９６、レジスタコントローラ１１９７、バスインターフェース１１９８（Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ）、書き換え可能なＲＯＭ１１９９、及びＲＯＭインターフェース１１８９（ＲＯＭ Ｉ／Ｆ）を有している。基板１１９０は、半導体基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板などを用いる。ＲＯＭ１１９９及びＲＯＭインターフェース１１８９は、別チップに設けてもよい。もちろん、図２８に示すＣＰＵは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際のＣＰＵはその用途によって多種多様な構成を有している。例えば、図２８に示すＣＰＵまたは演算回路を含む構成を一つのコアとし、当該コアを複数含み、それぞれのコアが並列で動作するような構成としてもよい。また、ＣＰＵが内部演算回路やデータバスで扱えるビット数は、例えば８ビット、１６ビット、３２ビット、６４ビットなどとすることができる。
バスインターフェース１１９８を介してＣＰＵに入力された命令は、インストラクションデコーダ１１９３に入力され、デコードされた後、ＡＬＵコントローラ１１９２、インタラプトコントローラ１１９４、レジスタコントローラ１１９７、タイミングコントローラ１１９５に入力される。
ＡＬＵコントローラ１１９２、インタラプトコントローラ１１９４、レジスタコントローラ１１９７、タイミングコントローラ１１９５は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行なう。具体的にＡＬＵコントローラ１１９２は、ＡＬＵ１１９１の動作を制御するための信号を生成する。また、インタラプトコントローラ１１９４は、ＣＰＵのプログラム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断し、処理する。レジスタコントローラ１１９７は、レジスタ１１９６のアドレスを生成し、ＣＰＵの状態に応じてレジスタ１１９６の読み出しや書き込みを行なう。
また、タイミングコントローラ１１９５は、ＡＬＵ１１９１、ＡＬＵコントローラ１１９２、インストラクションデコーダ１１９３、インタラプトコントローラ１１９４、及びレジスタコントローラ１１９７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミングコントローラ１１９５は、基準クロック信号を元に、内部クロック信号を生成する内部クロック生成部を備えており、内部クロック信号を上記各種回路に供給する。
図２８に示すＣＰＵでは、レジスタ１１９６に、メモリセルが設けられている。
図２８に示すＣＰＵにおいて、レジスタコントローラ１１９７は、ＡＬＵ１１９１からの指示に従い、レジスタ１１９６における保持動作の選択を行う。すなわち、レジスタ１１９６が有するメモリセルにおいて、フリップフロップによるデータの保持を行うか、容量素子によるデータの保持を行うかを、選択する。フリップフロップによるデータの保持が選択されている場合、レジスタ１１９６内のメモリセルへの、電源電圧の供給が行われる。容量素子におけるデータの保持が選択されている場合、容量素子へのデータの書き換えが行われ、レジスタ１１９６内のメモリセルへの電源電圧の供給を停止することができる。
図２９は、レジスタ１１９６として用いることのできる記憶素子の回路図の一例である。記憶素子１２００は、電源遮断で記憶データが揮発する回路１２０１と、電源遮断で記憶データが揮発しない回路１２０２と、スイッチ１２０３と、スイッチ１２０４と、論理素子１２０６と、容量素子１２０７と、選択機能を有する回路１２２０と、を有する。回路１２０２は、容量素子１２０８と、トランジスタ１２０９と、トランジスタ１２１０と、を有する。なお、記憶素子１２００は、必要に応じて、ダイオード、抵抗素子、インダクタなどのその他の素子をさらに有していても良い。
ここで、回路１２０２には、上述した記憶装置を用いることができる。記憶素子１２００への電源電圧の供給が停止した際、回路１２０２のトランジスタ１２０９のゲートには接地電位（０Ｖ）、またはトランジスタ１２０９がオフする電位が入力され続ける構成とする。例えば、トランジスタ１２０９のゲートが抵抗等の負荷を介して接地される構成とする。
スイッチ１２０３は、一導電型（例えば、ｎチャネル型）のトランジスタ１２１３を用いて構成され、スイッチ１２０４は、一導電型とは逆の導電型（例えば、ｐチャネル型）のトランジスタ１２１４を用いて構成した例を示す。ここで、スイッチ１２０３の第１の端子はトランジスタ１２１３のソースとドレインの一方に対応し、スイッチ１２０３の第２の端子はトランジスタ１２１３のソースとドレインの他方に対応し、スイッチ１２０３はトランジスタ１２１３のゲートに入力される制御信号ＲＤによって、第１の端子と第２の端子の間の導通または非導通（つまり、トランジスタ１２１３のオン状態またはオフ状態）が選択される。スイッチ１２０４の第１の端子はトランジスタ１２１４のソースとドレインの一方に対応し、スイッチ１２０４の第２の端子はトランジスタ１２１４のソースとドレインの他方に対応し、スイッチ１２０４はトランジスタ１２１４のゲートに入力される制御信号ＲＤによって、第１の端子と第２の端子の間の導通または非導通（つまり、トランジスタ１２１４のオン状態またはオフ状態）が選択される。
トランジスタ１２０９のソースとドレインの一方は、容量素子１２０８の一対の電極のうちの一方、及びトランジスタ１２１０のゲートと電気的に接続される。ここで、接続部分をノードＭ２とする。トランジスタ１２１０のソースとドレインの一方は、低電源電位を供給することのできる配線（例えばＧＮＤ線）に電気的に接続され、他方は、スイッチ１２０３の第１の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの一方）と電気的に接続される。スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）はスイッチ１２０４の第１の端子（トランジスタ１２１４のソースとドレインの一方）と電気的に接続される。スイッチ１２０４の第２の端子（トランジスタ１２１４のソースとドレインの他方）は電源電位ＶＤＤを供給することのできる配線と電気的に接続される。スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）と、スイッチ１２０４の第１の端子（トランジスタ１２１４のソースとドレインの一方）と、論理素子１２０６の入力端子と、容量素子１２０７の一対の電極のうちの一方と、は電気的に接続される。ここで、接続部分をノードＭ１とする。容量素子１２０７の一対の電極のうちの他方は、一定の電位が入力される構成とすることができる。例えば、低電源電位（ＧＮＤ等）または高電源電位（ＶＤＤ等）が入力される構成とすることができる。容量素子１２０７の一対の電極のうちの他方は、低電源電位を供給することのできる配線（例えばＧＮＤ線）と電気的に接続される。容量素子１２０８の一対の電極のうちの他方は、一定の電位が入力される構成とすることができる。例えば、低電源電位（ＧＮＤ等）または高電源電位（ＶＤＤ等）が入力される構成とすることができる。容量素子１２０８の一対の電極のうちの他方は、低電源電位を供給することのできる配線（例えばＧＮＤ線）と電気的に接続される。
なお、容量素子１２０７及び容量素子１２０８は、トランジスタや配線の寄生容量等を積極的に利用することによって省略することも可能である。
トランジスタ１２０９の第１ゲート（第１のゲート電極）には、制御信号ＷＥが入力される。スイッチ１２０３及びスイッチ１２０４は、制御信号ＷＥとは異なる制御信号ＲＤによって第１の端子と第２の端子の間の導通状態または非導通状態を選択され、一方のスイッチの第１の端子と第２の端子の間が導通状態のとき他方のスイッチの第１の端子と第２の端子の間は非導通状態となる。
トランジスタ１２０９のソースとドレインの他方には、回路１２０１に保持されたデータに対応する信号が入力される。図２９では、回路１２０１から出力された信号が、トランジスタ１２０９のソースとドレインの他方に入力される例を示した。スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）から出力される信号は、論理素子１２０６によってその論理値が反転された反転信号となり、回路１２２０を介して回路１２０１に入力される。
なお、図２９では、スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）から出力される信号は、論理素子１２０６及び回路１２２０を介して回路１２０１に入力する例を示したがこれに限定されない。スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）から出力される信号が、論理値を反転させられることなく、回路１２０１に入力されてもよい。例えば、回路１２０１内に、入力端子から入力された信号の論理値が反転した信号が保持されるノードが存在する場合に、スイッチ１２０３の第２の端子（トランジスタ１２１３のソースとドレインの他方）から出力される信号を当該ノードに入力することができる。
また、図２９において、記憶素子１２００に用いられるトランジスタのうち、トランジスタ１２０９以外のトランジスタは、酸化物半導体以外の半導体でなる層または基板１１９０にチャネルが形成されるトランジスタとすることができる。例えば、シリコン層またはシリコン基板にチャネルが形成されるトランジスタとすることができる。また、記憶素子１２００に用いられるトランジスタ全てを、チャネルが酸化物半導体膜で形成されるトランジスタとすることもできる。または、記憶素子１２００は、トランジスタ１２０９以外にも、チャネルが酸化物半導体膜で形成されるトランジスタを含んでいてもよく、残りのトランジスタは酸化物半導体以外の半導体でなる層または基板１１９０にチャネルが形成されるトランジスタとすることもできる。
図２９における回路１２０１には、例えばフリップフロップ回路を用いることができる。また、論理素子１２０６としては、例えばインバータやクロックドインバータ等を用いることができる。
本実施の形態に示す半導体装置では、記憶素子１２００に電源電圧が供給されない間は、回路１２０１に記憶されていたデータを、回路１２０２に設けられた容量素子１２０８によって保持することができる。
また、酸化物半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタはオフ電流が極めて小さい。例えば、酸化物半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタのオフ電流は、結晶性を有するシリコンにチャネルが形成されるトランジスタのオフ電流に比べて著しく低い。そのため、酸化物半導体膜にチャネルが形成されるトランジスタをトランジスタ１２０９として用いることによって、記憶素子１２００に電源電圧が供給されない間も容量素子１２０８に保持された信号は長期間にわたり保たれる。こうして、記憶素子１２００は電源電圧の供給が停止した間も記憶内容（データ）を保持することが可能である。
また、スイッチ１２０３及びスイッチ１２０４を設けることによって、プリチャージ動作を行うことを特徴とする記憶素子であるため、電源電圧供給再開後に、回路１２０１が元のデータを保持しなおすまでの時間を短くすることができる。
また、回路１２０２において、容量素子１２０８によって保持された信号はトランジスタ１２１０のゲートに入力される。そのため、記憶素子１２００への電源電圧の供給が再開された後、容量素子１２０８によって保持された信号を、トランジスタ１２１０の状態（オン状態、またはオフ状態）に変換して、回路１２０２から読み出すことができる。それ故、容量素子１２０８に保持された信号に対応する電位が多少変動していても、元の信号を正確に読み出すことが可能である。
このような記憶素子１２００を、プロセッサが有するレジスタやキャッシュメモリなどの記憶装置に用いることで、電源電圧の供給停止による記憶装置内のデータの消失を防ぐことができる。また、電源電圧の供給を再開した後、短時間で電源供給停止前の状態に復帰することができる。よって、プロセッサ全体、もしくはプロセッサを構成する一つ、または複数の論理回路において、短い時間でも電源停止を行うことができるため、消費電力を抑えることができる。
なお、本実施の形態では、記憶素子１２００をＣＰＵに用いる例として説明したが、記憶素子１２００は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、カスタムＬＳＩ、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等のＬＳＩ、ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）にも応用可能である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルを有する表示モジュール及び電子機器について、図３０を用いて説明を行う。
図３０（Ａ）乃至図３０（Ｇ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、等を有することができる。
図３０（Ａ）はモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ５００９、赤外線ポート５０１０、等を有することができる。図３０（Ｂ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図３０（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、上述したものの他に、第２表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３、等を有することができる。図３０（Ｄ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図３０（Ｅ）はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ５０１４、シャッターボタン５０１５、受像部５０１６、等を有することができる。図３０（Ｆ）は携帯型遊技機であり、上述したものの他に、第２表示部５００２、記録媒体読込部５０１１、等を有することができる。図３０（Ｇ）は持ち運び型テレビ受像器であり、上述したものの他に、信号の送受信が可能な充電器５０１７、等を有することができる。
図３０（Ａ）乃至図３０（Ｇ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図３０（Ａ）乃至図３０（Ｇ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
図３０（Ｈ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示パネル７３０４、操作ボタン７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する。
ベゼル部分を兼ねる筐体７３０２に搭載された表示パネル７３０４は、非矩形状の表示領域を有している。なお、表示パネル７３０４としては、矩形状の表示領域としてもよい。表示パネル７３０４は、時刻を表すアイコン７３０５、その他のアイコン７３０６等を表示することができる。
なお、図３０（Ｈ）に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。
また、筐体７３０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光素子をその表示パネル７３０４に用いることにより作製することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、作製した本発明の一態様の表示パネルを、図３１を参照しながら説明する。
図３１は作製した表示パネルの表示状態を説明する写真である。図３１（Ａ−１）乃至図３１（Ａ−３）および図３１（Ｃ）は、第１の表示素子を用いた場合の表示品位を説明する写真である。また、図３１（Ｂ−１）乃至図３１（Ｂ−３）は第２の表示素子を用いた場合の表示品位を説明する写真である。
作製した表示パネルの特徴を次の表に示す。
作製した本発明の一態様の表示パネルは、電界効果複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードを用いた反射型液晶素子を、第１の表示素子に用いた。また、白色の光を射出する有機ＥＬ素子を、第２の表示素子に用いた。
また、作製した表示パネルは、第１の表示素子および第２の表示素子に重なる領域を備える着色層を有し、着色層を透過する光を用いてフルカラー表示を行った。
《評価》
蛍光灯を照明に用いた明るい室内において、第１の表示素子を用いて表示をした（図３１（Ａ−１）、図３１（Ａ−２）および図３１（Ａ−３）参照）。反射型の液晶素子を用いて、良好なフルカラー画像を表示することができた。
また、晴天の日中の屋外において、第１の表示素子を用いて表示をした（図３１（Ｃ）参照）。強い外光下においても反射型の液晶素子を用いて、良好なフルカラー画像を表示することができた。
暗所において、第２の表示素子を用いて表示をした（図３１（Ｂ−１）、図３１（Ｂ−２）および図３１（Ｂ−３）参照）。有機ＥＬ素子を用いて、良好なフルカラー画像を表示することができた。
例えば、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとする。
ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
ＸとＹとが直接的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に接続されていない場合であり、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）を介さずに、ＸとＹとが、接続されている場合である。
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有している。なお、ＸとＹとが電気的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。なお、ＸとＹとが機能的に接続されている場合は、ＸとＹとが直接的に接続されている場合と、ＸとＹとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
なお、例えば、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１を介して（又は介さず）、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２を介して（又は介さず）、Ｙと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース（又は第１の端子など）が、Ｚ１の一部と直接的に接続され、Ｚ１の別の一部がＸと直接的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）が、Ｚ２の一部と直接的に接続され、Ｚ２の別の一部がＹと直接的に接続されている場合では、以下のように表現することが出来る。
例えば、「ＸとＹとトランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とは、互いに電気的に接続されており、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙの順序で電気的に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、Ｘと電気的に接続され、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）はＹと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この順序で電気的に接続されている」と表現することができる。または、「Ｘは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とドレイン（又は第２の端子など）とを介して、Ｙと電気的に接続され、Ｘ、トランジスタのソース（又は第１の端子など）、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）、Ｙは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
または、別の表現方法として、例えば、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した、トランジスタのソース（又は第１の端子など）とトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）との間の経路であり、前記第１の接続経路は、Ｚ１を介した経路であり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有しておらず、前記第３の接続経路は、Ｚ２を介した経路である。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の接続経路によって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の接続経路は、第２の接続経路を有しておらず、前記第２の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の接続経路によって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の接続経路は、前記第２の接続経路を有していない。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース（又は第１の端子など）は、少なくとも第１の電気的パスによって、Ｚ１を介して、Ｘと電気的に接続され、前記第１の電気的パスは、第２の電気的パスを有しておらず、前記第２の電気的パスは、トランジスタのソース（又は第１の端子など）からトランジスタのドレイン（又は第２の端子など）への電気的パスであり、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）は、少なくとも第３の電気的パスによって、Ｚ２を介して、Ｙと電気的に接続され、前記第３の電気的パスは、第４の電気的パスを有しておらず、前記第４の電気的パスは、トランジスタのドレイン（又は第２の端子など）からトランジスタのソース（又は第１の端子など）への電気的パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース（又は第１の端子など）と、ドレイン（又は第２の端子など）とを、区別して、技術的範囲を決定することができる。
なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されない。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ１、Ｚ２は、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
ＡＣＦ１ 導電材料
ＡＣＦ２ 導電材料
ＡＦ１ 配向膜
ＡＦ２ 配向膜
ＡＮＯ 配線
Ｃ１ 容量素子
Ｃ２ 容量素子
ＣＦ１ 着色膜
ＣＦ２ 着色膜
ＣＰ 導電部材
ＣＳ 配線
Ｇ 走査線
Ｇ１ 走査線
Ｇ２ 走査線
ＧＤ 駆動回路
ＳＤ 駆動回路
ＧＤＡ 駆動回路
ＧＤＢ 駆動回路
ＫＢ１ 構造体
ＫＢ２ 構造体
ＫＢ３ 構造体
Ｍ トランジスタ
ＭＢ トランジスタ
ＭＤ トランジスタ
ＭＤＢ トランジスタ
Ｍ１ ノード
Ｍ２ ノード
Ｐ１ 位置情報
Ｐ２ 情報
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
Ｔ１ 時刻
Ｔ２ 時刻
Ｔ３ 時刻
Ｔ４ 時刻
Ｔ５ 時刻
Ｔ６ 時刻
Ｖ 画像情報
Ｖ０ 電位
Ｖ１ 電位
ＶＣＯＭ１ 配線
ＶＣＯＭ２ 配線
ＶＤＤ 電源電位
ＦＰＣ１ フレキシブルプリント基板
ＦＰＣ２ フレキシブルプリント基板
ＰＩＣ１ 画像情報
ＰＩＣ２ 画像情報
ＰＩＣ３ 画像情報
ＰＩＣ４ 画像情報
１００ トランジスタ
１０２ 基板
１０４ 導電膜
１０６ 絶縁膜
１０７ 絶縁膜
１０８ 酸化物半導体膜
１０８ａ 酸化物半導体膜
１０８ｂ 酸化物半導体膜
１０８ｃ 酸化物半導体膜
１１２ａ 導電膜
１１２ｂ 導電膜
１１４ 絶縁膜
１１６ 絶縁膜
１１８ 絶縁膜
１２０ａ 導電膜
１２０ｂ 導電膜
２００ 情報処理装置
２１０ 演算装置
２１１ 演算部
２１２ 記憶部
２１４ 伝送路
２１５ 入出力インターフェース
２２０ 入出力装置
２３０ 表示部
２３０Ｂ 表示部
２３１ 表示領域
２３２ 画素
２３５ＥＬ 表示素子
２３５ＬＣ 表示素子
２４０ 入力部
２５０ 検知部
２９０ 通信部
５０１Ａ 絶縁膜
５０１Ｂ 絶縁膜
５０１Ｃ 絶縁膜
５０１Ｄ 絶縁膜
５０４ 導電膜
５０４Ｃ 接続部
５０５ 接合層
５０６ 絶縁膜
５０８ 半導体膜
５１０ 基板
５１０Ｗ 剥離膜
５１１ 配線
５１２Ａ 導電膜
５１２Ｂ 導電膜
５１６ 絶縁膜
５１８ 絶縁膜
５２０ 機能層
５１９ 端子
５１９Ｂ 端子
５１９Ｄ 端子
５２０Ｄ 機能層
５２１Ａ 絶縁膜
５２１Ｂ 絶縁膜
５２４ 導電膜
５２８ 絶縁膜
５５０ 表示素子
５５０Ｂ 表示素子
５５１ 導電膜
５５２ 導電膜
５５３ 発光性の有機化合物を含む層
５５３Ｂ 発光性の有機化合物を含む層
５７０ 基板
５７０Ｂ 絶縁膜
５９１ 接続部
５９２ 接続部
５９３ 接続部
７００ 表示パネル
７００Ｂ 表示パネル
７００Ｃ 表示パネル
７００Ｄ 表示パネル
７００Ｅ 表示パネル
７００Ｆ 表示パネル
７０２ 画素
７０４ 導電膜
７０４Ｃ 接続部
７０５ 封止材
７１９ 端子
７３０ 画素回路
７５０ 表示素子
７５１ 導電膜
７５１Ｔ 導電膜
７５１Ｈ 開口部
７５２ 導電膜
７５２Ｃ 導電膜
７５３ 液晶材料を含む層
７５３Ｔ 電子インクを含む層
７７０ 基板
７７０Ｐ 光学フィルム
７７１ 絶縁膜
８００ 入出力装置
８０１ 上部カバー
８０２ 下部カバー
８０３ ＦＰＣ
８０４ タッチセンサ
８０５ ＦＰＣ
８０６ 表示パネル
８０９ フレーム
８１０ 駆動回路
８１１ バッテリ
１１８９ ＲＯＭインターフェース
１１９０ 基板
１１９１ ＡＬＵ
１１９２ ＡＬＵコントローラ
１１９３ インストラクションデコーダ
１１９４ インタラプトコントローラ
１１９５ タイミングコントローラ
１１９６ レジスタ
１１９７ レジスタコントローラ
１１９８ バスインターフェース
１１９９ ＲＯＭ
１２００ 記憶素子
１２０１ 回路
１２０２ 回路
１２０３ スイッチ
１２０４ スイッチ
１２０６ 論理素子
１２０７ 容量素子
１２０８ 容量素子
１２０９ トランジスタ
１２１０ トランジスタ
１２１３ トランジスタ
１２１４ トランジスタ
１２２０ 回路
３００１ 配線
３００２ 配線
３００３ 配線
３００４ 配線
３００５ 配線
３２００ トランジスタ
３３００ トランジスタ
３４００ 容量素子
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５００９ スイッチ
５０１０ 赤外線ポート
５０１１ 記録媒体読込部
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５０１４ アンテナ
５０１５ シャッターボタン
５０１６ 受像部
５０１７ 充電器
７３０２ 筐体
７３０４ 表示パネル
７３０５ アイコン
７３０６ アイコン
７３１１ 操作ボタン
７３１２ 操作ボタン
７３１３ 接続端子
７３２１ バンド
７３２２ 留め金

Claims (12)

  1. 画素と、端子と、を有し、
    前記画素は、
    第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜の第１の開口部に配設される第１の接続部と、
    前記第１の接続部と電気的に接続される画素回路と、
    前記画素回路と電気的に接続される第２の接続部と、
    前記第１の接続部と電気的に接続される第１の表示素子と、
    前記第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子と、を備え、
    前記第１の絶縁膜は、
    前記第１の表示素子および前記第２の表示素子の間に挟まれる領域を備え、
    前記第１の表示素子は、
    入射する光を反射する機能および第２の開口部を備える反射膜と、
    反射する光の強さを制御する機能と、を備え、
    前記第２の表示素子は、
    前記第２の開口部と重なる領域を備え、
    前記第２の開口部と重なる領域は、前記第２の開口部に向けて光を射出する機能を備え
    前記端子は、前記画素回路と電気的に接続され、
    前記端子は、接点として機能することができる面を備える、表示パネル。
  2. 前記画素回路が、スイッチング素子を含む請求項１に記載の表示パネル。
  3. 前記画素回路が、トランジスタを含み、
    前記トランジスタは、アモルファスシリコンを半導体に用いるトランジスタよりオフ状態において流れる電流を抑制することができる機能を備える、請求項１または請求項２に記載の表示パネル。
  4. 前記第１の表示素子は、液晶材料を含む層と、前記液晶材料の配向を制御できるように配設された第１の導電膜および第２の導電膜と、を備え、
    前記第１の導電膜は、前記第１の接続部と電気的に接続される、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の表示パネル。
  5. 前記第２の表示素子は、第３の導電膜と、前記第３の導電膜と重なる領域を備える第４の導電膜と、前記第３の導電膜および前記第４の導電膜の間に発光性の有機化合物を含む層と、を備え、
    前記第３の導電膜は、前記第２の接続部と電気的に接続され、
    前記第３の導電膜は、透光性を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の表示パネル。
  6. 前記第１の表示素子は、外光を反射する機能を備え
    前記反射膜の非第２の開口部の総面積に対する前記第２の開口部の総面積の比の値は０．０５２以上０．６以下であり、
    一の前記第２の開口部の面積は、３μｍ２以上２５μｍ２以下である、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の表示パネル。
  7. 前記反射膜は、前記第１の絶縁膜に埋め込まれた領域および前記第１の絶縁膜から露出した領域を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の表示パネル。
  8. 前記接点として機能することができる面は、前記反射膜の前記入射する光に向いている面と同じ方向を向き、
    前記端子は、前記第１の絶縁膜に埋め込まれた領域および前記第１の絶縁膜から露出した領域を備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の表示パネル。
  9. 前記画素は、第２の絶縁膜を備え、
    前記第２の絶縁膜は、前記第１の絶縁膜との間に前記反射膜を挟む領域を備え、
    前記第２の絶縁膜は、反射膜を覆う領域を備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の表示パネル。
  10. 演算装置と、入出力装置と、を有し、
    前記演算装置は、位置情報を供給され、画像情報および制御情報を供給する機能を備え、
    前記入出力装置は、前記位置情報を供給する機能を備え、前記画像情報および前記制御情報を供給される機能を備え、
    前記入出力装置は、前記画像情報を表示する表示部および前記位置情報を供給する入力部を備え、
    前記表示部は、請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の表示パネルを備え、
    前記入力部は、ポインタの位置を検知して、位置に基づいて決定された位置情報を供給する機能を備え、
    前記演算装置は、前記位置情報に基づいてポインタの移動速度を決定する機能を備え、
    前記演算装置は、前記画像情報のコントラストまたは明るさをポインタの移動速度に基づいて決定する機能を備える、情報処理装置。
  11. 入力部が、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、照度センサ、撮像装置、音声入力装置、視点入力装置、姿勢検出装置、のうち一以上を含む、請求項１０に記載の情報処理装置。
  12. 第１のステップにおいて、第１の絶縁膜を工程用の基板に形成し、
    第２のステップにおいて、反射膜および端子を形成し、
    第３のステップにおいて、前記反射膜および前記端子を覆う第２の絶縁膜を形成し、
    第４のステップにおいて、前記反射膜と電気的に接続される第１の接続部および前記端子と電気的に接続される第３の接続部を形成し、
    第５のステップにおいて、前記第１の接続部および前記第３の接続部と電気的に接続される画素回路を形成し、
    第６のステップにおいて、前記画素回路と接続する第２の接続部を形成し、
    第７のステップにおいて、前記第２の接続部と電気的に接続される第２の表示素子を形成し、
    第８のステップにおいて、基板を積層し、
    第９のステップにおいて、前記工程用の基板を分離し、
    第１０のステップにおいて、前記第１の絶縁膜を除去して前記反射膜および前記端子を露出させ、
    第１１のステップにおいて、第１の表示素子を形成する、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の表示パネルの作製方法。
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