JP6863695B2

JP6863695B2 - 表示装置およびハイブリッド表示方法

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Publication number: JP6863695B2
Application number: JP2016173370A
Authority: JP
Inventors: 山崎　舜平; 舜平山崎; 大介久保田; 黒川　義元; 義元黒川
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: TW201813376A; JP2018040873A

Description

表示装置及びそれを用いた表示システムに関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。

なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。

液晶表示装置は、最も広く使用されている表示装置である。中でもテレビやスマートフォンの表示装置には、高精細な表示を実現するため、各画素にスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられている。アクティブマトリクス型液晶表示装置には大きく分けて透過型と反射型の二種類のタイプが知られている。

透過型の液晶表示装置は、冷陰極蛍光ランプやＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などのバックライトを用い、液晶の光学変調作用を利用して、バックライトからの光が液晶を透過して液晶表示装置外部に出力される状態と、出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。

また、反射型の液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、外光、即ち入射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものである。反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と比較して、バックライトを使用しないため、消費電力が少ないといった長所を有する。

例えば、画素電極の各々に接続するスイッチング素子として、金属酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタを用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が知られている（特許文献１及び特許文献２）。

また、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を有する有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。

有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。

特開２００７−１２３８６１号公報特開２００７−９６０５５号公報

色々な表示装置（液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置など）があるが、いずれも一長一短があり、表示装置の周囲の環境の違いが影響するため、精度よい色合わせは困難である。表示装置の周囲の環境とは、蛍光灯、太陽光などの光源の種類や、照明の強さなどを含む。

例えば、携帯情報端末の表示画面として、外部光の弱い所（例えば屋内）では有機ＥＬ表示装置が有利であり、高照度の環境下（例えば屋外）では反射型の液晶表示装置が有利である。

高照度の環境下で有機ＥＬ表示装置の表示を明瞭なものとするためにはより高い輝度で発光させることとなり、利用者の目の負担が大きくなる可能性がある。利用者（使用者、観察者とも呼ぶ）の疲労感が高くなりやすく快適感が損なわれうるという問題があった。

また、利用者にとって、視認性が高く目に優しい表示を実現するには反射光を利用する表示素子とすることが好ましい。

従って、屋内屋外を問わず、自然な映像と感じられる映像表示が得られ、且つ、利用者の目の負担が小さい、長時間の画像の観察においても快適感が損なわれにくい、といった条件を満たす表示装置が望まれている。使用環境によらず、高い表示品位で映像を表示することを課題の一とする。

または、表示装置の表示品位を高めることを課題の一とする。

または、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。

また、低消費電力の表示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。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。また、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。

一つの表示装置の一つの表示画面において反射型液晶素子と有機ＥＬ素子とを両方形成し、それら両方の表示素子を用いて、自然な映像と感じられる映像表示を実現する。具体的には、映像表示に反射型液晶素子の白色を利用することで、有機ＥＬ素子の発光色と複合化して同時に表示させ、使用環境によらず、高い表示品位で映像を表示する。

有機ＥＬ素子のみで構成された表示装置においては、有機ＥＬ素子の赤色素子、緑色素子、及び青色素子を点灯させることで白色を表示する場合、それぞれの光の強度ピークは鋭くなり、利用者の目に対して刺激が強く、目の負担が大きくなる恐れがある。特に、日中の屋外で表示を行おうとすると、表示装置の周辺における照度が高くなればなるほど発光輝度が高くなければ利用者が表示を認識することが困難である。

有機ＥＬ素子の赤色素子、緑色素子、及び青色素子を点灯させることで得られる白色光は、反射型液晶素子の白色表示と波長スペクトルを比較した場合、大きく異なっている。反射型液晶素子の白色表示の波長スペクトルは、有機ＥＬ素子の白色表示の波長スペクトルよりも比較的平坦な波長分散を有している。即ち、反射型液晶素子の白色表示の波長スペクトルは、有機ＥＬ素子の白色表示の波長スペクトルよりもピーク強度が低く、且つピークの半値幅が広い。

有機ＥＬ素子と反射型液晶素子の両方を備えた表示装置は、反射型液晶素子の白色を利用することで、表示装置の周辺における照度が高くなればなるほど白色表示が鮮明に行えることとなる。反射型液晶素子の白色表示は、３つの有機ＥＬ素子を用いての白色表示よりも低消費電力であり、有用である。

また、反射型液晶の白色表示させる場合、反射電極と重なる領域が白色表示領域となり、反射電極に設けられた開口を通過する発光素子の発光（例えば赤色発光）が赤色表示領域となる。反射電極に開口を設ける場合には、有機ＥＬ素子の発光領域（小さい面積）が、白色表示領域（大きい面積）に囲まれた配置となっており、光が利用者の目に到達するまでに複合化が生じやすい画素配置となっているとも言える。

有機ＥＬ素子と反射型液晶素子の両方を備えた表示装置は、一つの画面表示において同時に両方を利用することも可能であるため、新規な映像表示方法を提供することとなり、表示画像のデータにおけるフルカラー表示方法を新たに提供する。また、その新しいフルカラー表示方法（ハイブリッド表示方法とも呼ぶ）を利用して得られる画像表示はいままでにない表示であり、利用者に与える印象も新しいものとなる。

本発明の一態様は、赤色の発光素子の発光と、緑色の発光素子の発光と、青色の発光素子の発光と、反射型液晶素子の反射光である白色光とを複合化して表示せしめるハイブリッド表示方法である。

また、発光強度に変化または揺らぎを与えた発光色と反射型液晶素子の反射光である白色光と、を複合化して表示せしめるハイブリッド表示方法も特徴であり、本発明の他の一態様は、光強度に変化または揺らぎを与えた赤色の発光素子の発光と、発光強度に変化または揺らぎを与えた緑色の発光素子の発光と、発光強度に変化または揺らぎを与えた青色の発光素子の発光と、反射型液晶素子の反射光である白色光と、を複合化して表示せしめるハイブリッド表示方法である。

映像表示の揺らぎを生じさせる方法としては、いくつか方法を挙げることができる。一つ目は、波長分散の揺らぎを与える方法である。二つ目は、時間的な揺らぎを与える方法である。三つ目は、空間的な揺らぎを与える方法である。また、これらの２種以上を組み合わせて同時に映像表示の揺らぎを生じさせてもよい。これらの方法を実現するために、乱数生成手段（乱数生成回路など）などを用いればよい。また、このようなカオス的な揺らぎを取り入れた表示システムを実現するために、カオス的な揺らぎを生成するＩＣを構成に組み込む、あるいはソフトウエアで表示画像に揺らぎを与える構成とすることが好ましい。

波長分散の揺らぎについては、単なるＲＧＢ成分の光強度の揺らぎだけでなく、色相の揺らぎを利用する方法がある。例えば、ＥＬ画素と反射液晶画素の波長の異なる光を混色する（混色割合の揺らぎを利用する）方法、色度座標の揺らぎを利用する方法、色差の揺らぎを利用する方法、などを用いればよい。

空間的な揺らぎについては、各画素の色の揺らぎとして隣接画素との混色を利用する方法を用いることができる。

また、反射型液晶素子の白色表示の強度は、外部の光源（蛍光灯、太陽光など）の強度に比例するため、外部の光源から表示画面への照度を測定し、その照度データに基づき、映像データを調整して映像表示を行う。

照度の測定は照度センサーを用いる。照度センサーは表示装置の表示面に照射されている光の量を測定できるセンサーであり、例えば、利用者が表示画面の認識に邪魔にならない表示画面のフレーム部分や、表示装置の透光性部材（基板）と重なり外光が達する内部に設ける。

照度センサーは制御部と電気的に接続され、制御部は照度センサーが測定した照度を所定の数値と比較し、判別して映像データを調整し、最適な映像表示を行う。

例えば、日中の屋外など外交が強い環境において表示装置を視認しようとする場合、照度センサーが測定する照度が所定の数値以上であるため、その照度に応じて反射型液晶素子の白表示の強さを算出し、その数値を基準として有機ＥＬ素子の発光を調節する。外光の強い環境下では、反射型液晶素子の白表示と、赤色の有機ＥＬ素子と緑色の有機ＥＬ素子とで映像表示を行うことで青色の有機ＥＬ素子を発光させずに最適な映像表示を行うことができる。この場合、青色の有機ＥＬ素子を発光させず、赤色の有機ＥＬ素子及び緑色の有機ＥＬ素子の輝度を低減させても所望の映像表示が可能となるため、消費電力の削減が可能となる。

また、屋内などの外光が弱い環境において表示装置を視認しようとする場合、照度センサーが測定する照度が所定の数値未満であるため、その照度に応じて反射型液晶素子の白表示の強さを算出し、その数値を基準として有機ＥＬ素子の発光を調節する。外光の弱い環境下では、反射型液晶素子の白表示と、青色の有機ＥＬ素子と、赤色の有機ＥＬ素子と緑色の有機ＥＬ素子とで映像表示を行い、最適な映像表示を行うことができる。この場合においても、外光が弱いながらも反射型液晶素子の白表示を利用して、青色の有機ＥＬ素子、赤色の有機ＥＬ素子、及び緑色の有機ＥＬ素子の輝度を低減させても所望の映像表示が可能となるため、消費電力の削減が可能となる。

また、外光がほとんどない場合においては、照度センサーが測定する照度がほぼゼロとみなせる場合には３つの有機ＥＬ素子を用いて最適な表示を行う。この場合においては消費電力の削減は見込めないが、どのような外光環境においても利用者が視認可能な表示装置及び表示システムを実現できる。

本発明の他の一態様は、表示画面を有する表示装置と、表示画面周辺に照度センサーを有し、表示画面周辺の照度センサーに照射される外光の変化に応じて、２種類以上の発光素子と、白色光を反射光とする液晶素子との組み合わせによる色または発光強度を変化させ、表示画面に表示される画像表示の揺らぎを表現する表示システムである。

また、夕方などのように外部の光源からの照射光の色度が基準の白色数値からずれている場合には、照度センサーだけでなく、色温度センサーなどを表示装置に設置し、色温度も測定し、その色温度データに基づき、映像データを調整して映像表示を行う。照度及び色温度の両方を測定できるカラーセンサーを表示装置に設置してもよい。この場合には、周囲の外光の色の変化にも左右されない最適な映像表示を利用者が得ることができる。即ち、最適な映像表示を利用者に与えるために、映像データを変化させるため、環境の変化が多く生じる場合には映像表示に揺らぎを与えているとも言える。

映像表示に揺らぎを与える手段としては、さらに表示装置に乱数発生装置を設け、乱数発生手段を用いて映像データを作成することで画像表示の揺らぎを生じさせてもよい。

また、光量などの変化のある使用環境だけでなく、使用環境が一定の状態であっても意図的に映像表示に揺らぎを与えてもよい。この場合には使用環境が固定されている場合、例えば屋内において蛍光灯などの光量が一定とみなせる場合や、外光がほとんどゼロである場合においても映像表示に揺らぎを与えることができる。

本発明の他の一態様は、有機化合物層を有する発光素子と、白色光が反射光として反射される電極（反射電極）を有する液晶素子と、を有する表示装置であり、表示装置の周囲の光強度を検出する手段を備えており、周囲の光強度を検出する手段で得られる光量または色温度を基に発光素子と液晶素子とをそれぞれ独立に前記表示装置の画像表示を行う表示装置である。

上記構成において、表示装置の白色表示時の色温度は、赤色の発光素子の発光と、緑色の発光素子の発光と、白色光を反射光とする液晶素子と、で決定される。

また、上記構成において、周囲の光強度を検出する手段で得られる光量または色温度の変化に合わせて表示装置の画像表示を変化させ、画像表示の揺らぎを有する画像表示を行うことを特徴としている。

また、上記構成において、発光素子に電気的に接続される第１のトランジスタと、反射電極に電気的に接続される第２のトランジスタは同一工程で形成されることを特徴としている。同一工程で形成することで表示装置の作製工程を短縮し、製造コストを低減している。

また、一つの表示画面に対して照度センサーを一つ設けることに限定されず、一つの表示画面の周囲に複数の照度センサーなどを設けてもよい。複数の照度センサーを用いる場合、それぞれの照度センサーで得られる照度が異なれば、それぞれに対応する調節を行い、映像表示に揺らぎを与えることもできる。

映像表示に揺らぎを与えることは液晶表示素子や有機ＥＬ素子にとって有用であり、静止画を長時間表示する場合において焼き付き現象の進行を抑制することもできる。

また、ハイブリッド表示方法を用いることにより、さまざまな規格の色域を再現することができる。例えば、テレビ放送で使われるＰＡＬ（ＰｈａｓｅＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＬｉｎｅ）規格およびＮＴＳＣ（ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍＣｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、プリンタなどの電子機器に用いる表示装置で広く使われているｓＲＧＢ（ｓｔａｎｄａｒｄＲＧＢ）規格およびＡｄｏｂｅＲＧＢ規格、ＨＤＴＶ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、ハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ−ＲＢＴ．７０９（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎＲａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｅｃｔｏｒＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）７０９）規格、デジタルシネマ映写で使われるＤＣＩ−Ｐ３（ＤｉｇｉｔａｌＣｉｎｅｍａＩｎｉｔｉａｔｉｖｅｓＰ３）規格、ＵＨＤＴＶ（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、スーパーハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ−ＲＢＴ．２０２０（ＲＥＣ．２０２０（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ２０２０））規格などの色域を再現することができる。

屋内屋外を問わず、自然な映像と感じられる映像表示が得られ、且つ、利用者の目の負担が小さい、長時間の画像の観察においても快適感が損なわれにくい、といった条件を満たす表示装置を提供できる。

また、有機ＥＬ素子と反射型液晶素子の両方を組み合わせて用いる場合、異なる表示素子を組み合わせるため、画像表示の表現力が広がり、表示装置の表示品位を高めることができる。また、有機ＥＬ素子と反射型液晶素子の両方用いることに限定されず、反射型液晶素子のみの表示、有機ＥＬ素子のみの表示も可能であり、使用環境によらず、高い表示品位で映像を表示することもできる。また、有機ＥＬ素子を適切に制御するため低消費電力の表示装置を提供することができる。また、有機ＥＬ素子と反射型液晶素子のそれぞれを駆動させるトランジスタや、発光させる有機ＥＬ素子を適切に制御するため、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

また、本明細書で開示する表示装置は、照度センサーや色温度センサーなどによって表示装置の周囲の環境を数値化し、その変化に合わせて最適な映像表示を利用者に提供するとも言える。即ち、従来の表示装置は、ある一定の映像表示を提供することを目的としていたが、本明細書で開示する表示装置は、周囲の環境が変化することに合わせて、その環境にあった最適な映像表示を提供するものと言える。利用者が表示装置を携帯している場合においては、その環境に応じて最適な映像表示を提供するため、表示装置の表示面を動かすだけでも映像表示を変化させることもでき、利用者が視認しやすいように持ち方を変えることでも最適な映像表示が得られる。また、環境の光量の変化が多く生じる場合には映像表示に揺らぎを与えることができ、自然な映像となるため、目に優しい表示装置と言える。

人間の目は常にピント調節を行っているため、本を一定距離で長時間見続けると目の筋肉が疲労、または視力が低下することが知られている。本を見る場合には疲労や視力低下を防ぐために目と本の距離や、人間の姿勢、本を見る環境（蛍光灯の強さ）、一定時間の休憩などを人間自身が気を配る必要があるが、本明細書で開示する表示装置においては、映像表示を見続けたとしても映像表示に揺らぎがあるため、人間自身に負担をかけることがほとんどない快適な使用環境とすることができる。

本明細書で開示する表示装置は、環境に応じて表示を変化させるため目の筋肉の疲労を低減させ、視認する能力を維持、好ましくは活性化させることができる。一日の光量の変化は、屋外にかかわらず屋内にもあり、屋内に設置する表示装置においても本明細書で開示する表示装置は、有用である。

実施の形態に係る、表示装置のブロック図。実施の形態に係る、表示パネルの構成例。実施の形態に係る、表示パネルの回路図。実施の形態に係る、表示装置の駆動方法に係るフローチャート。実施の形態に係る、第１の表示モードの一例を示す概念図と、第１の表示モードにおける白色表示の波長と強度との関係を示す一例。実施の形態に係る、第２の表示の一例を示す概念図。実施の形態に係る、第３の表示の一例を示す概念図と、第３の表示モードにおける白色表示の波長と強度との関係を示す一例。実施の形態に係る、第５の表示の一例を示す概念図。実施の形態に係る、表示パネルの回路図。表示装置の外観の一例を示す図。表示装置の断面構造の一例を示す図。表示装置の断面構造の一例を示す図。表示装置の断面構造の一例を示す図。実施の形態に係る入出力パネルの構成を説明する図。実施の形態に係る入出力パネルの構成を説明する図。電子機器について説明する図。表示モジュールの一例を示す図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態およ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。また、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。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、及び表示装置の駆動方法について説明する。

本発明の一態様の表示装置は、反射光の光量を制御することにより階調を表現する第１の画素と、光源を有し、光源の光量を制御することにより階調を表現する第２の画素を有する。第１の画素及び第２の画素は、それぞれマトリクス状に複数配置され、表示部を構成する。また、表示装置は、第１の画素及び第２の画素を駆動する駆動部を有することが好ましい。駆動部は、第１の画素と第２の画素にそれぞれ異なる信号を供給して駆動可能な構成であることが好ましい。

また、第１の画素と第２の画素は、同数且つ同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第１の画素と第２の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。

さらに、第１の画素及び第２の画素は表示装置の表示領域に混在して配置されていることが好ましい。これにより、後述するように複数の第１の画素のみで表示された画像と、複数の第２の画素のみで表示された画像、及び複数の第１の画素及び複数の第２の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。

第１の画素が有する表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。第１の画素が有する表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の画素が有する表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。

また、第２の画素が有する表示素子は光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。このような画素が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。第２の画素が有する表示素子には、例えばＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。または、第２の画素が有する表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。

第１の画素は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の光をそれぞれ呈する副画素を有する。また第２の画素も同様に、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ呈する副画素を有する。なお、第１の画素及び第２の画素がそれぞれ有する副画素は、４色以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。また、第１の画素が有する副画素の数と、第２の画素が有する副画素の数は一致していることが好ましいが、異なっていてもよい。副画素の数が一致していると、一致していない場合に比べて駆動方法を簡略化できる。

本発明の一態様は、第１の画素で画像を表示する第１のモード、第２の画素で画像を表示する第２のモード、及び第１の画素及び第２の画素で画像を表示する第３のモードを切り替えることができる。

第１のモードでは、反射光のみを利用して表示を行うことができるため、光源が不要である。そのため極めて低消費電力な駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光または、ｘｙ色度図での白色点の近傍の光である場合に有効である。

第２のモードでは、光源の光を利用して表示を行うことができるため、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また外光が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。またこれにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。

第３のモードでは、光源の光と、反射光の両方を利用して表示を行うことができる。具体的には、第１の画素が呈する光と、第１の画素と隣接する第２の画素が呈する光を混色させることにより、１つの色を表現するように駆動する。言い換えると、１つの画素ユニットにより、１つの色を表現するように駆動する。これにより、第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合（即ちｘｙ色度図において白色点Ｗ（０．３３３，０．３３３）から離れている色度）などに有効である。

より具体的には、表示装置の構成として、第１の画素及び第２の画素を有する表示パネルと、照度センサーと、制御部と、を有する構成とすることができる。制御部は、照度センサーから入力される情報と、外部から入力される画像情報に基づき、第１の画素に出力する第１の階調値、及び第２の画素に出力する第２の階調値を生成し、出力する。ここで画像情報は、各画素ユニットに対応する階調値を含む情報であり、例えばビデオ信号などの映像信号が挙げられる。

図１は、本発明の一態様の表示装置１０のブロック図である。表示装置１０は、制御部１１、照度センサー１２、駆動部１３、及び表示部１４を有する。

制御部１１は、演算部３１と、記憶部３２を有する。記憶部３２には、テーブル３３を情報として格納することができる。

表示部１４は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット２０を有する。画素ユニット２０は、第１の画素２１と、第２の画素２２を有する。

図１では、第１の画素２１及び第２の画素２２が、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。

第１の画素２１は、赤色（Ｒ）に対応する表示素子２１Ｒ、緑色（Ｇ）に対応する表示素子２１Ｇ、青色（Ｂ）に対応する表示素子２１Ｂを有する。表示素子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂはそれぞれ、外光の反射を利用した表示素子である。

第２の画素２２は、表示素子２１Ｒからの赤色（Ｒ）を取り囲むモノクロの表示素子２２Ｗ、表示素子２１Ｒからの緑色（Ｇ）を取り囲むモノクロの表示素子２２Ｗ、青色（Ｂ）に対応するモノクロの表示素子２２Ｗを有する。３つの表示素子２２Ｗはそれぞれ、光源の光を利用した表示素子である。ここでは３つの発光素子に対応するように３つに分けて示したが、反射率を上げるため一つの反射電極にしてもよい。

駆動部１３は、表示部１４内の複数の画素ユニット２０を駆動する回路を有する。具体的には、画素ユニット２０が有する第１の画素２１、及び第２の画素２２に、階調値を含む信号、走査信号、電源電位等を供給する。駆動部１３は、例えば信号線駆動回路及び走査線駆動回路などを有する。

照度センサー１２は、表示部１４の表示面またはその周囲に照射される外光の照度を測定することができる。また、照度センサー１２は、照度に加えて、外光の色度を測定できるカラーセンサーを用いてもよい。また照度センサー１２は、当該外光の照度の情報を含む信号Ｌ０を、演算部３１の要求に応じて出力することができる。

照度センサー１２が照度を測定する場合には、可視光の波長領域の光の光量を測定できるセンサーを用いることができる。例えば、３００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長領域の一部、または全部の波長領域の光の光量を測定するセンサーを用いることができる。例えば、フォトダイオードと、測定する波長領域の光を透過するフィルタを有するセンサー等を用いることができる。

照度センサー１２は、測定した光量に対応するアナログ値をそのままアナログ信号として演算部に出力してもよい。または、照度センサー１２がアナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）を有し、アナログ値をデジタル値に変換して、デジタル信号として演算部３１に出力することが好ましい。

制御部１１には、画像情報を含む映像信号Ｓ０が外部から入力される。制御部１１は、照度センサー１２から入力される信号Ｌ０に含まれる外光の照度の情報を基に、表示部１４内の各画素ユニット２０に供給する階調値を含む、２つの信号（配線Ｓ１の信号及び配線Ｓ２の信号）を生成し、駆動部１３に出力する。制御部１１は配線Ｓ１の信号及び配線Ｓ２の信号の他に、クロック信号、スタートパルス信号などのタイミング信号を生成して駆動部１３に出力する。

配線Ｓ１の信号は、画素ユニット２０の第１の画素２１に与えられる階調値を含む信号である。ここでは、配線Ｓ１の信号は、１つの画素ユニット２０につき、表示素子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのそれぞれに与えられる３つの階調値の情報を含む。

また、配線Ｓ２の信号は、画素ユニット２０の第２の画素２２に与えられる階調値を含む信号である。ここでは、配線Ｓ２の信号は、１つの画素ユニット２０につき、３つの表示素子２２Ｗのそれぞれに与えられる３つの階調値の情報を含む。ここでは３つにわけているため、それぞれ細かく階調を調節することができる。例えば、表示素子２１Ｒに対応する表示素子２２Ｗと、表示素子２１Ｇに対応する表示素子２２Ｗとで異なるグレー表示ができる。

配線Ｓ１の信号及び配線Ｓ２の信号はそれぞれ、１の信号線により伝達するシリアル信号であってもよいし、複数の信号線により伝達するパラレル信号であってもよい。

図１では、制御部１１が演算部３１と、テーブル３３が格納された記憶部３２を有する例を示している。テーブル３３は、外光の照度と、第１の画素２１に与えられる第１の階調値及び第２の画素２２に与えられる第２の階調値とが関連付けられた情報を含む。

演算部３１は、照度センサー１２から入力される外光の照度の情報と、外部から入力される映像信号Ｓ０を基に、テーブル３３からそれらの情報に対応する第１の階調値及び第２の階調値を読み出し、第１の階調値の情報を含む配線Ｓ１の信号と、第２の階調値の情報を含む配線Ｓ２の信号とを生成し、駆動部１３に出力することができる。

ここで、演算部３１は、例えばＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のマイクロプロセッサを用いることができる。またこれらマイクロプロセッサをＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＡｎａｌｏｇＡｒｒａｙ）といったＰＬＤ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。

このとき、映像信号Ｓ０は、表示装置１０とは別に設けられた中央演算装置（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などにより生成され、制御部１１に供給される構成としてもよい。または、演算部３１がＣＰＵを兼ね、演算部３１が映像信号Ｓ０を生成する機能を有していてもよい。

また、外部から入力される映像信号Ｓ０は、あらかじめガンマ補正などの補正がなされた信号であってもよい。また、演算部３１が当該補正を行う機能を有していてもよい。演算部３１は、映像信号Ｓ０に対して補正を行った信号を基に、配線Ｓ１の信号及び配線Ｓ２の信号を生成してもよいし、生成した配線Ｓ１の信号及び配線Ｓ２の信号のそれぞれに対して、補正を行ってもよい。

演算部３１は、プロセッサにより種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、記憶部３２に格納されていてもよい。

演算部３１はメインメモリを有していてもよい。または、記憶部３２が、演算部３１のメインメモリであってもよい。メインメモリは、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、などの揮発性メモリや、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリを備える構成とすることができる。

ＲＡＭとしては、例えばＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）が用いられ、演算部３１の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部３２または、外部に設けられた記憶装置に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにＲＡＭにロードされる。ＲＡＭにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、演算部３１に直接アクセスされ、操作される。また、演算部３１が記憶部３２とは別にメインメモリを有する場合、テーブル３３がルックアップテーブルとして記憶部３２から読み出され、メインメモリに一時的に格納されていてもよい。

制御部１１はプリント基板等の回路基板に実装され、駆動部１３は表示部１４が形成された基板に設けられる構成とすることができる。このとき、回路基板と駆動部１３とはＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔＣｉｒｃｕｉｔ）等を介して接続されていればよい。またこのとき、駆動部１３は、表示部１４が形成された基板に、表示部１４を構成するトランジスタなどと同一の工程で形成されていてもよいし、駆動部１３の一部または全部がＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）として当該基板に実装されていてもよい。または、制御部１１及び駆動部１３を、１つまたは複数のＩＣの形態として、当該基板に実装してもよい。または、制御部１１及び駆動部１３が、表示部１４が形成された基板に、表示部１４を構成するトランジスタなどと同一の工程で形成されていてもよい。

以下では、表示部１４に用いることのできる表示パネルの例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子の両方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。

図２（Ａ）は、表示パネル２００の構成の一例を示すブロック図である。表示パネル２００は、表示部６２にマトリクス状に配列した複数の画素２１０を有する。また表示パネル２００は、回路ＧＤと、回路ＳＤを有する。また方向Ｒに配列した複数の画素２１０、及び回路ＧＤと電気的に接続する複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、及び複数の配線ＣＳＣＯＭを有する。また方向Ｃに配列した複数の画素２１０、及び回路ＳＤと電気的に接続する複数の配線Ｓ１及び複数の配線Ｓ２を有する。

画素２１０は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。画素２１０において、液晶素子と発光素子とは、互いに重なる部分を有する。

図２（Ｂ１）は、画素２１０が有する導電層１１１ｂの構成例を示す。導電層１１１ｂは、画素２１０における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層１１１ｂには、開口２５１が設けられている。

図２（Ｂ１）には、導電層１１１ｂと重なる領域に位置する発光素子６０を破線で示している。発光素子６０は、導電層１１１ｂが有する開口２５１と重ねて配置されている。これにより、発光素子６０が発する光は、開口２５１を介して表示面側に射出される。

図２（Ｂ１）では、方向Ｒに隣接する画素２１０が異なる色に対応する画素である。このとき、図２（Ｂ１）に示すように、方向Ｒに隣接する２つの画素において、開口２５１が一列に配列されないように、導電層１１１ｂの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、２つの発光素子６０を離すことが可能で、発光素子６０が発する光が隣接する画素２１０が有する着色層に入射してしまう現象（クロストークともいう）を抑制することができる。また、隣接する２つの発光素子６０を離して配置することができるため、発光素子６０のＥＬ層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示パネルを実現できる。

また、図２（Ｂ２）に示すような配列としてもよい。

非開口部の総面積に対する開口２５１の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口２５１の総面積の比の値が小さすぎると、発光素子６０を用いた表示が暗くなってしまう。

また、反射電極として機能する導電層１１１ｂに設ける開口２５１の面積が小さすぎると、発光素子６０が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。

開口２５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口２５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口２５１を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
図３は、画素２１０の構成例を示す回路図である。図３では、隣接する２つの画素２１０を示している。

画素２１０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子４０、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子６０等を有する。また、画素２１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図３では、液晶素子４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。

図３では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２に、トランジスタを用いた場合の例を示している。

スイッチＳＷ１は、ゲートが配線Ｇ１と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ１と接続され、ソース又はドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子４０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１は、他方の電極が配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子４０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。

またスイッチＳＷ２は、ゲートが配線Ｇ２と接続され、ソース又はドレインの一方が配線Ｓ２と接続され、ソース又はドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、トランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２は、他方の電極がトランジスタＭのソース又はドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭは、ソース又はドレインの他方が発光素子６０の一方の電極と接続されている。発光素子６０は、他方の電極が配線ＶＣＯＭ２と接続されている。

図３では、トランジスタＭが半導体を挟む２つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタＭが流すことのできる電流を増大させることができる。

配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子４０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭには、所定の電位を与えることができる。

配線Ｇ２には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子６０が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線Ｓ２には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。

図３に示す画素２１０は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子４０による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線Ｇ２及び配線Ｓ２に与える信号により駆動し、発光素子６０を発光させて表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。

以上が表示装置の構成例についての説明である。

図４は、図１に示す表示装置１０の表示動作を示すフローチャートの一例である。以下、図に従って表示動作の一例を示す。表示動作は、表示装置１０に組み込まれた制御部のファームウエアにて実装されているものとする。なお、ファームウエアとは、コンピュータなどに内蔵されるソフトウエアの一種で本体内部の回路や装置などの基本的な制御をつかさどる機能を持ったものである。表示装置内部に組み込まれ、内容の変更があまり行われないことからハードウエアとソフトウエアの中間的な存在として呼んでいる。ファームウエアは不揮発性メモリに記憶されることが多く、フラッシュメモリなど書き換え可能なメモリに記憶しておけば、ファームウエアの内容を変更することもできる。

利用者は、表示装置１０の表示画面の表示をオン状態として照度センサーの有効設定または測定間隔を選択し、表示動作を行うことを指示する。

まず、照度センサーが有効であることを確認し、照度センサーによる照度測定開始してステップＳＴ１に進む。

照度測定の結果がゼロまたはゼロ近傍でない場合、ステップＳＴ４に進み、照度が所定値Ｘ未満でない場合、外光はあるが弱いと判断し、ステップＳＴ５に進み、３種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と反射型液晶の白色表示を用いて画像表示を行う。この表示モードを第１の表示モードと呼ぶ。第１の表示モードで動作させることにより、まるで絵画を見ているかのように感じさせる画像を表示することが可能となる。

第１の表示モードは、反射型液晶の白色表示を利用するため、低消費電力を実現できる。第１の表示モードのある表示の一例を図５（Ａ）に示す。また、白色表示をさせる場合の第１の表示モードにおける白色表示の波長と強度を示すグラフを図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）においては、反射型液晶の白色表示を利用するため、比較的平坦な波長分散を示しており、視覚への負担を軽減し、快適感を良好なものとすることができる。

［快適感について］
ここで、快適感について、説明する。

書籍「山本喜久、仁科エミ、村上郁也、唐津治夢著，「科学のとびら５９感じる脳・まねられる脳・だまされる脳」，東京化学同人，２０１６年１月２９日第１刷発行」では、人類にとっての本来環境とは、以下のように述べられている。

現生人類の遺伝子が進化的に形成された環境である。なお、現生人類の遺伝子の進化の舞台は諸説あるが、最新の生体人類学では、人類は、アフリカ熱帯雨林起源だという説が最も有力になっている。人類の遺伝子は、大型類人猿の共通の祖先から数えると二千万年も、熱帯雨林のなかで進化して今日に至っている。なお、現代型ホモサピエンスが登場したのが、今から約一六万年前である。

また、アフリカの熱帯雨林では、熱帯雨林の温度・湿度の快適さ、森の景観と環境音の美しさなどに驚嘆し、熱帯雨林の環境に合わせて人類の遺伝子と脳が設計されていることを実感できた、と述べられている。

また、上記書籍においては、ハイパーソニックサウンドについても述べられている。ハイパーソニックサウンドとは、超高周波を含んだ音（２０ｋＨｚを大きく超える音）であり、当該ハイパーソニックサウンドが環境音に含まれていると、快適感が上昇し、知覚が鋭敏化されることが期待される、と述べられている。

このように、音の分野に関しては、様々な研究がされているが、色または光といった分野に関しては、まだ分からないことが多い。しかしながら、熱帯雨林の環境に合わせて人類の遺伝子と脳が設計されていると仮定すると、音の分野と同様に色または光といった分野においても、熱帯雨林の環境の影響を受けている可能性がある。

例えば、熱帯雨林の環境においては、ジャングルなどの森の深い緑色、または森の中にある木の実の赤色といった、比較的波長が長い、いわゆる長波長側の色域が多い傾向がある。したがって、熱帯雨林の環境に合わせて人類の遺伝子と脳が設計されているならば、人類は、緑または赤のような長波長側の色域を好み、当該長波長側の色域が多い方が、人の快適感が向上すると推定される。

照度が所定値Ｘ以上所定値Ｙ未満である場合、ステップＳＴ７に進み、２種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ）と反射型液晶の白色表示を用いて画像表示を行う。青色の有機ＥＬ素子を使用しない、この表示モードを第２の表示モードと呼ぶ。第２の表示モードのある表示の一例を図６に示す。図６の表示は図５（Ａ）の表示とほぼ同じ階調表示をしているものとする。第２の表示モードにおいても反射型液晶の白色表示を利用するため、比較的平坦な波長分散を示しており、視覚への負担を軽減できる。

照度測定の結果がゼロまたはゼロ近傍であった場合、外光がほとんどないと判断し、ステップＳＴ３に進み、３種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のみで表示する、第３の表示モードを選択する。第３の表示モードのある表示の一例を図７（Ａ）に示す。図７（Ａ）の表示は図５（Ａ）の表示とほぼ同じ階調表示をしているものとする。また、白色表示をさせる場合の第３の表示モードにおける白色表示の波長と強度を示すグラフを図７（Ｂ）に示す。３種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のみで白色表示すると鋭いピークを３つ有する波長スペクトルを示す。従って、暗闇のなかでも明瞭に視認できるが、第１の表示モードや第３の表示モードと比べて目が疲れやすいと言える。

照度が所定値Ｙ（ただしＹ＞Ｘ）未満でない場合、外光が非常に強いと判断して反射型液晶のみで表示する、第４の表示モードを選択する。

照度センサーで得られる数値に従って、第１乃至４の表示モードのいずれか一を用いて映像表示を行い、終了であれば、ステップＳＴ９に進み、表示動作終了となる。

続けて映像表示を行う場合には、再度、ステップＳＴ１に戻って照度を測定し、上記表示動作を繰り返せばよい。

本実施の形態では、照度センサーの数値に従って４つの表示モードのいずれかに切り替える例を示しており、それぞれの表示モードでの映像データの変換手順（プログラム）及び変数などは、予め用意しておくことで表示モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

また、上記フローチャートに特に限定されず、さらに表示モードの種類を増やしてもよい。

光源色（相関色温度）によって細かくわけると昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色などに区分することができる。外光が白色とみなせず、白色点Ｗから離れている色度を有する場合、例えば、夕方での屋外にて表示装置の表示画面を認識すると、全体の画像表示がオレンジ色（電球色とも呼ぶ）になる。この場合、照度センサーのみでは外光の色を測定することが困難であるため、表示装置に色温度センサーを設け、外光の色を数値化して階調表示に利用してもよい。この第５の表示モードのある表示の一例を図８に示す。図８の表示は図５（Ａ）の表示とほぼ同じ階調表示をしているものとする。

また、利用者が照度センサーの測定間隔を決定してもよいし、照度センサーの数値が変化した段階で表示モードの自動変更を行ってもよい。この場合には、照度の変化が頻繁にあればあるほど表示に揺らぎが与えられるため、より目に優しい表示を提供できる。

（実施の形態２）実施の形態１では、３種類の有機ＥＬ素子を用いる例を示したが、本実施の形態では、３種類の有機ＥＬ素子（ＲＧＢ）に加え、白色発光素子を用い、合計４種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）と反射型液晶素子を組み合わせる表示装置の例を示す。ここでは反射型液晶素子は４種類の有機ＥＬ素子に対して１つのモノクロ表示素子として説明する。

図９（Ａ）は、一つの画素４１０に一つの液晶素子３４０と４つの発光素子３６０（発光素子３６０ｒ、３６０ｇ、３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。図９（Ａ）に示す画素４１０は、図３とは異なり、１つの画素でフルカラーの表示が可能な画素である。

図９（Ａ）では図３の例に加えて、画素４１０に配線Ｇ３及び配線Ｓ３が接続されている。

図９（Ａ）に示す例では、例えば４つの発光素子３６０を、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子３４０として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。

また、図９（Ｂ）には、画素４１０の構成例を示している。画素４１０は、電極３１１が有する開口部と重なる発光素子３６０ｗと、電極３１１の周囲に配置された発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂとを有する。発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。

本実施の形態では、４種類の有機ＥＬ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）の例を示したが特に限定されず、黄色、マゼンダ色、シアン色、白色の組み合わせとしてもよい。

また、本実施の形態は、他の実施の形態と組み合わせることができる。

例えば、実施の形態１と組み合わせ、白色を呈する反射型の液晶素子と有機ＥＬ素子（Ｗ）とを両方用いて新しい白色を表現することもできる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置とその作製方法について図面を用いて説明する。

第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。

第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。

第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。

このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。

本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子を有する第１の画素と、第２の表示素子を有する第２の画素とをそれぞれ複数有する。第１の画素と第２の画素は、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。

第１の画素及び第２の画素は、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。

本実施の形態の表示装置は、第１の画素と第２の画素のどちらでも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態の表示装置は、第１の画素では白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、第２の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第１の画素を用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。

図１０乃至図１３を用いて、本実施の形態の表示装置の構成例について説明する。

＜構成例１＞
図１０は、表示装置１３０の斜視概略図である。表示装置１３０は、基板４５１と基板４６１とが貼り合わされた構成を有する。図１０では、基板４６１を破線で明示している。

表示装置１３０は、画素領域３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図１０では表示装置１３０にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１０に示す構成は、表示装置１３０、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

配線３６５は、画素領域３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

図１０では、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（ＣｈｉｐｏｎＦｉｌｍ）方式等により、基板４５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１３０及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

図１０には、画素領域３６２の一部の拡大図を示している。画素領域３６２には、複数の表示素子が有する電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。

また、図１０に示すように、電極３１１ｂは開口４５０を有する。さらに画素領域３６２は、電極３１１ｂよりも基板４５１側に、発光素子１７０を有する。発光素子１７０からの光は、電極３１１ｂの開口４５０を介して基板４６１側に射出される。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５０の面積とは等しくてもよい。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５０の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口４５０の面積は、発光素子１７０の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口４５０が小さいと、発光素子１７０からの光の一部が電極３１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口４５０を十分に大きくすることで、発光素子１７０の発光が無駄になることを抑制できる。

図１１に示す表示装置１３０は、基板４５１と基板４５２との間に、表示部１０２と、表示部１０４とが積層された構成を有する。図１１においては、表示部１０２が有するトランジスタと表示部１０４が有するトランジスタは、同一の層に形成される。トランジスタ（図１１におけるトランジスタ４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０５およびトランジスタ４０６）が形成される層は、液晶素子１８０と発光素子１７０の間の領域を有する。液晶素子１８０については先の実施の形態の表示素子１０１に関する記載を、発光素子１７０については先の実施の形態の表示素子１０３に関する記載を、それぞれ参照することができる。

図１１に、図１０で示した表示装置１３０の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び画素領域３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

図１１に示す表示装置１３０は、基板４５１と基板４６１の間に、トランジスタ４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０５、トランジスタ４０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３４等を有する。基板４６１と絶縁層２２０は接着層４４１を介して接着されている。基板４５１と絶縁層２２０は接着層４４２を介して接着されている。

基板４６１には、遮光層４３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極４１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板４６１の外側の面には、偏光板４３５を有する。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、電極４１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層４１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。

液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層４１２、電極４１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板４５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５０を有する。電極３１１ａ及び電極４１３は可視光を透過する。液晶層４１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層４１２と電極４１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。

液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極４１３は可視光を透過する機能を有する。基板４６１側から入射した光は、偏光板４３５により偏光され、電極４１３、液晶層４１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層４１２及び電極４１３を再度透過して、偏光板４３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極４１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板４３５を介して射出される光の強度を制御することができる。

図１１に示すように、開口４５０には可視光を透過する電極３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５０と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層４１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。

接続部４０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ４０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ４０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。

接着層４４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極４１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板４６１側に形成された電極４１３に、基板４５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。

接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図１１に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。

接続体２４３は、接着層４４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば接着層４４１となるペースト等を塗布した後に、接続体２４３を配置すればよい。

発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ４０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する材料を含み、電極１９１は可視光を透過する材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５０、電極３１１ａ等を介して、基板４６１側に射出される。

液晶素子１８０及び発光素子１７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置１３０は、液晶素子１８０を用いて、着色層を重ねて配置することでカラー表示を行うことができ、着色層を配置しなければモノクロ表示を行うことができる。表示装置１３０は、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。

トランジスタ４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０５、及びトランジスタ４０６は、いずれも絶縁層２２０の基板４５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。

液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。

液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置する。

ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ４０６を適用した場合や、トランジスタ４０６と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。このような駆動方法を、（以下、「アイドリングストップ」、もしくは「ＩＤＳ駆動」と呼ぶ。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。

また、チャネル形成領域に用いることのできるＣＡＣ（ＣｌｏｕｄＡｌｉｇｎｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について以下に説明する。

ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。

ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。

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

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

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

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

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

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

また、トランジスタ４０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ４０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。

絶縁層２２０の基板４５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２は、トランジスタ４０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ４０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。

各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。

トランジスタ４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０５、及びトランジスタ４０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。

トランジスタ４０１及びトランジスタ４０５は、トランジスタ４０３及びトランジスタ４０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。

トランジスタ４０１及びトランジスタ４０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。

または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。

表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路３６４が有するトランジスタと、画素領域３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、画素領域３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。

導電層２２３には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層２２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層２１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層２１２に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層２３１に供給され、半導体層２３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。

特に、導電層２２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層２１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層２１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層２２３中に水素が供給され、導電層２２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。

絶縁層２１３に接して着色層１３４が設けられている。着色層１３４は、絶縁層２１４に覆われている。

基板４５１の基板４６１と重ならない領域には、接続部４０４が設けられている。接続部４０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部４０４は接続部４０７と同様の構成を有している。接続部４０４の上面は、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部４０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

基板４６１の外側の面に配置する偏光板４３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。

なお、基板４６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板４６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。

基板４５１及び基板４６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板４５１及び基板４６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。

液晶素子１８０としては、例えば垂直配向（ＶＡ：ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ＤｏｍａｉｎＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（ＰａｔｔｅｒｎｅｄＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（ＡｄｖａｎｃｅｄＳｕｐｅｒＶｉｅｗ）モードなどを用いることができる。

液晶素子１８０には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（ＡｘｉａｌｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。

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

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

なお、液晶材料の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、液晶材料の抵抗率を１．０×１０^１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０^１５（Ω・ｃｍ）以下とすることで、ＩＤＳ駆動が可能であり、表示装置１３０の消費電力を低減することができるため好ましい。

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

反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板４３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。

偏光板４３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。

発光素子、トランジスタ、絶縁層、導電層、接着層、接続層等に用いることができる材料については、それぞれ、実施の形態１の説明を参照できる。

＜構成例２＞
図１２に示す表示装置１３０は、トランジスタ４０１、トランジスタ４０３、トランジスタ４０５、及びトランジスタ４０６を有さず、トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、トランジスタ２８５、及びトランジスタ２８６を有する点で、図１１に示す表示装置と異なる。

なお、図１２では、絶縁層１１７及び接続部４０７等の位置も図１１と異なる。図１２では、画素の端部を図示している。また、絶縁層１１７は、遮光層４３２の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層は、表示領域と重ならない部分（遮光層４３２と重なる部分）に配置されてもよい。

トランジスタ２８４及びトランジスタ２８５のように、表示装置が有する２つのトランジスタは、部分的に積層して設けられていてもよい。これにより、画素回路の占有面積を縮小することが可能なため、精細度を高めることができる。また、発光素子１７０の発光面積を大きくでき、開口率を向上させることができる。発光素子１７０は、開口率が高いと、必要な輝度を得るための電流密度を低くできるため、信頼性が向上する。

トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、及びトランジスタ２８６は、導電層２２１ａ、絶縁層２１１、半導体層２３１、導電層２２２ａ、及び導電層２２２ｂを有する。導電層２２１ａは、絶縁層２１１を介して半導体層２３１と重なる。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、半導体層２３１と電気的に接続される。トランジスタ２８１は、導電層２２３を有する。

トランジスタ２８５は、導電層２２２ｂ、絶縁層２１７、半導体層２６１、導電層２２３、絶縁層２１２、絶縁層２１３、導電層２６３ａ、及び導電層２６３ｂを有する。導電層２２２ｂは、絶縁層２１７を介して半導体層２６１と重なる。導電層２２３は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３を介して半導体層２６１と重なる。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂは、半導体層２６１と電気的に接続される。

導電層２２１ａは、ゲートとして機能する。絶縁層２１１は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２２２ａはソースまたはドレインの一方として機能する。トランジスタ２８６が有する導電層２２２ｂは、ソースまたはドレインの他方として機能する。

トランジスタ２８４とトランジスタ２８５が共有している導電層２２２ｂは、トランジスタ２８４のソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ２８５のゲートとして機能する部分を有する。絶縁層２１７、絶縁層２１２、及び絶縁層２１３は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層２２３は、ゲートとして機能する。

＜構成例３＞
図１３に、表示装置１３０の表示部の断面図を示す。

図１３に示す表示装置１３０は、基板４５１と基板４６１の間に、表示部１０２と、表示部１０４とが積層された構成を有する。具体的に図１０では、表示部１０２と表示部１０４とが接着層４４２により接着されている。

図１３に示す表示装置１３０は、基板４５１と基板４６１の間に、トランジスタ５４０、トランジスタ８０、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３４等を有する。

トランジスタ５４０及びトランジスタ８０の構成及び作製方法については、実施の形態１を参照できる。

液晶素子１８０では、外光を電極３１１ｂが反射し、基板４６１側に反射光を射出する。発光素子１７０は、基板４６１側に光を射出する。液晶素子１８０及び発光素子１７０の構成については、構成例１を参照できる。

基板４６１には、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極４１３、配向膜１３３ｂが設けられている。

液晶層４１２は、配向膜１３３ａ及び配向膜１３３ｂを介して、電極３１１ａ及び電極４１３の間に挟持されている。

トランジスタ５４０は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３で覆われている。絶縁層２１３と着色層１３４は、接着層４４２によって、絶縁層１９４と貼り合わされている。

表示装置１３０は、液晶素子１８０を駆動するトランジスタ５４０と発光素子１７０を駆動するトランジスタ８０とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態４）
本発明の一態様の入出力パネルの構成について、図１４および図１５を参照しながら説明する。本発明の一態様の入出力パネルは例えば、図１０に示す表示部３６２を兼ね備えることができる。

図１４は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図１４は入出力パネルが備える画素の断面図である。

図１５は、本発明の一態様の入出力パネルの構成を説明する図である。図１５（Ａ）は図１４に示す入出力パネルの機能膜の構成を説明する断面図であり、図１５（Ｂ）は入力ユニットの構成を説明する断面図であり、図１５（Ｃ）は第２のユニットの構成を説明する断面図であり、図１５（Ｄ）は第１のユニットの構成を説明する断面図である。

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。

本構成例で説明する入出力パネル７００ＴＰ３は、画素７０２（ｉ，ｊ）を有する（図１４参照）。また、入出力パネル７００ＴＰ３は、第１のユニット５１１と、第２のユニット５１２と、入力ユニット５１３と、機能膜７７０Ｐと、を有する（図１５参照）。第１のユニット５１１は機能層６２０を含み、第２のユニット５１２は機能層７２０を含む。

＜画素７０２（ｉ，ｊ）＞
画素７０２（ｉ，ｊ）は、機能層６２０の一部と、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と、を有する（図１４参照）。第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）として、先の実施の形態に示す表示素子１８０を参照することができる。また、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）として、先の実施の形態に示す表示素子１７０を参照することができる。

機能層６２０は、第１の導電膜、第２の導電膜、絶縁膜６０１Ｃおよび画素回路６３０（ｉ，ｊ）を含む。なお、図示しない画素回路６３０（ｉ，ｊ）は、例えば、トランジスタＭを含む。また、機能層６２０は、光学素子６６０、被覆膜６６５およびレンズ６８０を含む。また、機能層６２０は、絶縁膜６２８および絶縁膜６２１を備える。絶縁膜６２１Ａおよび絶縁膜６２１Ｂを積層した材料を、絶縁膜６２１に用いることができる。トランジスタＭについては、先の実施の形態に示すトランジスタ４０５を参照することができる。

例えば、屈折率１．５５近傍の材料を絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。または、屈折率１．６近傍の材料を絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。または、アクリル樹脂またはポリイミドを絶縁膜６２１Ａまたは絶縁膜６２１Ｂに用いることができる。

絶縁膜６０１Ｃは、第１の導電膜および第２の導電膜の間に挟まれる領域を備え、絶縁膜６０１Ｃは開口部６９１Ａを備える。

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

第２の導電膜は、第１の導電膜と重なる領域を備える。第２の導電膜は、開口部６９１Ａにおいて、第１の導電膜と電気的に接続される。例えば、導電膜６１２Ｂを第２の導電膜に用いることができる。第２の導電膜は、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。例えば、画素回路６３０（ｉ，ｊ）のスイッチＳＷ１に用いるトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜を第２の導電膜に用いることができる。ところで、絶縁膜６０１Ｃに設けられた開口部６９１Ａにおいて第２の導電膜と電気的に接続される第１の導電膜を、貫通電極ということができる。スイッチＳＷ１に用いるトランジスタについては、先の実施の形態に示すトランジスタ４０６を参照することができる。

第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、機能層６２０に向けて光を射出する機能を備える。また、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、例えば、レンズ６８０または光学素子６６０に向けて光を射出する機能を備える。

第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を視認できる範囲の一部において視認できるように配設される。例えば、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）が射出する光を遮らない領域７５１Ｈを備える形状を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）の電極７５１（ｉ，ｊ）に用いる。なお、外光を反射する強度を制御して画像情報を表示する第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に外光が入射し反射する方向を、破線の矢印を用いて図中に示す。また、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を視認できる範囲の一部に第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）が光を射出する方向を、実線の矢印を用いて図中に示す。

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

例えば、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）は、電極７５１（ｉ，ｊ）と、電極７５２と、液晶材料を含む層７５３と、を備える。また、配向膜ＡＦ１と、配向膜ＡＦ２とを備える。具体的には、反射型の液晶素子を第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

例えば、屈折率２．０近傍の透明導電膜を電極７５２または電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極７５２または電極７５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、屈折率１．６近傍の材料を配向膜に用いることができる。

例えば、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）は、電極６５１（ｉ，ｊ）と、電極６５２と、発光性の材料を含む層６５３（ｊ）と、を備える。電極６５２は、電極６５１（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。発光性の材料を含む層６５３（ｊ）は、電極６５１（ｉ，ｊ）および電極６５２の間に挟まれる領域を備える。電極６５１（ｉ，ｊ）は、接続部６２２において、画素回路６３０（ｉ，ｊ）と電気的に接続される。具体的には、有機ＥＬ素子を第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）に用いることができる。

例えば、屈折率２．０近傍の透明導電膜を電極６５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。具体的には、インジウムとスズとシリコンを含む酸化物を電極６５１（ｉ，ｊ）に用いることができる。または、屈折率１．８近傍の材料を発光性の材料を含む層６５３（ｊ）に用いることができる。

光学素子６６０は透光性を備え、光学素子６６０は第１の領域、第２の領域および第３の領域を備える。

第１の領域は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）から可視光を供給される領域を含み、第２の領域は被覆膜６６５と接する領域を含み、第３の領域は可視光の一部を射出する機能を備える。また、第３の領域は第１の領域の可視光を供給される領域の面積以下の面積を備える。

被覆膜６６５は可視光に対する反射性を備え、被覆膜６６５は可視光の一部を反射して、第３の領域に供給する機能を備える。

例えば、金属を被覆膜６６５に用いることができる。具体的には、銀を含む材料を被覆膜６６５に用いることができる。例えば、銀およびパラジウム等を含む材料または銀および銅等を含む材料を被覆膜６６５に用いることができる。

＜レンズ６８０＞
可視光を透過する材料をレンズ６８０に用いることができる。または、１．３以上２．５以下の屈折率を備える材料をレンズ６８０に用いることができる。例えば、無機材料または有機材料をレンズ６８０に用いることができる。

例えば、酸化物または硫化物を含む材料をレンズ６８０に用いることができる。

具体的には、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ６８０に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ６８０に用いることができる。

例えば、樹脂を含む材料をレンズ６８０に用いることができる。具体的には、塩素、臭素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹脂、硫黄が導入された樹脂などをレンズ６８０に用いることができる。または、樹脂と樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む樹脂をレンズ６８０に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。

例えば、屈折率１．５５近傍のアクリル樹脂を、絶縁膜７７１に用いることができる。

＜基板６７０、基板７７０＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、基板６７０と、基板７７０と、を有する。

基板７７０は、基板６７０と重なる領域を備える。基板７７０は、基板６７０との間に機能層６２０を挟む領域を備える。

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

例えば、屈折率１．５近傍の樹脂材料を基板７７０に用いることができる。

＜接合層６０５＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、接合層６０５を有する。

接合層６０５は、機能層６２０および基板６７０の間に挟まれる領域を備え、機能層６２０および基板６７０を貼り合せる機能を備える。

＜構造体ＫＢ１、構造体ＫＢ２＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネルは、構造体ＫＢ１と、構造体ＫＢ２とを有する。

構造体ＫＢ１は、機能層６２０および基板７７０の間に所定の間隙を設ける機能を備える。構造体ＫＢ１は領域７５１Ｈと重なる領域を備え、構造体ＫＢ１は透光性を備える。これにより、第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）によって射出される光を一方の面に供給され、他方の面から射出することができる。

また、構造体ＫＢ１は光学素子６６０と重なる領域を備え、例えば、光学素子６６０に用いる材料の屈折率との差が０．２以下になるように選択された材料を構造体ＫＢ１に用いる。これにより、第２の表示素子が射出する光を効率よく利用することができる。または、第２の表示素子の面積を広くすることができる。または、有機ＥＬ素子に流す電流の密度を下げることができる。

構造体ＫＢ２は、偏光層７７０ＰＢの厚さを所定の厚さに制御する機能を備える。構造体ＫＢ２は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備え、構造体ＫＢ２は透光性を備える。

または、所定の色の光を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。これにより、構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２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、緑色または赤色の光を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２に用いることができる。また、黄色の光または白色の光等を透過する材料を構造体ＫＢ１または構造体ＫＢ２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してもよい。

例えば、屈折率１．５近傍のアクリル樹脂を構造体ＫＢ１に用いることができる。また、屈折率１．５５近傍のアクリル樹脂を構造体ＫＢ２に用いることができる。

＜入力ユニット５１３＞
入力ユニット５１３は検知素子を備える。検知素子は、画素７０２（ｉ，ｊ）と重なる領域に近接するものを検知する機能を備える。これにより、表示部に近接させる指などをポインタに用いて、位置情報を入力することができる。

例えば、静電容量型の近接センサ、電磁誘導型の近接センサ、光学方式の近接センサ、抵抗膜方式の近接センサまたは表面弾性波方式の近接センサなどを、入力ユニット５１３に用いることができる。具体的には、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式または赤外線検知型の近接センサを用いることができる。

例えば、静電容量方式の近接センサを備える屈折率１．６近傍のタッチセンサを入力ユニット５１３に用いることができる。

＜機能膜７７０Ｄ、機能膜７７０Ｐ等＞
また、本実施の形態で説明する入出力パネル７００ＴＰ３は、機能膜７７０Ｄと、機能膜７７０Ｐと、を有する。

機能膜７７０Ｄは第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。機能膜７７０Ｄは機能層６２０との間に第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）を挟む領域を備える。

例えば、光拡散フィルムを機能膜７７０Ｄに用いることができる。具体的には、基材の表面と交差する方向に沿った軸を備える柱状構造を有する材料を、機能膜７７０Ｄに用いることができる。これにより、光を軸に沿った方向に透過し易く、他の方向に散乱し易くすることができる。または、例えば、第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）が反射する光を拡散することができる。

機能膜７７０Ｐは、偏光層７７０ＰＢ、位相差フィルム７７０ＰＡまたは構造体ＫＢ２を備える。偏光層７７０ＰＢは開口部を備え、位相差フィルム７７０ＰＡは偏光層７７０ＰＢと重なる領域を備える。なお、構造体ＫＢ２は開口部に設けられる。

例えば、二色性色素、液晶材料および樹脂を偏光層７７０ＰＢに用いることができる。偏光層７７０ＰＢは、偏光性を備える。これにより、機能膜７７０Ｐを偏光板に用いることができる。

偏光層７７０ＰＢは第１の表示素子７５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備え、構造体ＫＢ２は第２の表示素子６５０（ｉ，ｊ）と重なる領域を備える。これにより、液晶素子を第１の表示素子に用いることができる。例えば、反射型の液晶素子を第１の表示素子に用いることができる。または、第２の表示素子が射出する光を効率よく取り出すことができる。または、有機ＥＬ素子に流す電流の密度を下げることができる。または、有機ＥＬ素子の信頼性を高めることができる。

例えば、反射防止フィルム、偏光フィルムまたは位相差フィルムを機能膜７７０Ｐに用いることができる。具体的には、２色性色素を含む膜および位相差フィルムを機能膜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、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などを、機能膜７７０Ｐに用いることができる。

例えば、屈折率１．６近傍の材料を拡散フィルムに用いることができる。また、屈折率１．６近傍の材料を位相差フィルム７７０ＰＡに用いることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置を適用して完成させた様々な電子機器の一例について、説明する。

表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、ゴーグル型ディスプレイ（ＶＲ用など）、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１６に示す。

図１６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。なお、本発明の一態様である表示装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。

テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

図１６（Ｂ）はコンピュータ（パーソナルコンピュータ）であり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様である表示装置をその表示部７２０３に用いることにより作製することができる。また、表示部７２０３は、モニターとも呼べ、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。なお、本発明の一態様である表示装置を適用した場合、表示装置は、外光の環境に影響されずに優れた表示ができるので、特に屋外での使用に適したコンピュータとすることができる。

図１６（Ｃ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示部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に搭載された表示部７３０４は、非矩形状の表示領域を有している。表示部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。また、表示部７３０４は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。なお、本発明の一態様である表示装置を適用した場合、表示装置は、外光の環境に影響されずに優れた表示ができるので、特に屋外での使用に適したスマートウオッチとすることができる。

なお、図１６（Ｃ）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、表示装置をその表示部７３０４に用いることにより作製することができる。

図１６（Ｄ）は、携帯電話機（スマートフォンを含む）の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に、表示部７４０２、マイク７４０６、スピーカ７４０５、カメラ７４０７、外部接続部７４０４、操作用ボタン７４０３などを備えている。また、本発明の一態様に係る液晶素子および発光素子を可撓性を有する基板に形成し、表示装置を作製した場合、図１６（Ｄ）に示すような曲面を有する表示部７４０２に適用することが可能である。

図１６（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。

また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作用ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。

また、光センサで検出される信号を検知し、タッチ操作するための表示部７４０２に用いる表示モジュール８０００の一例を図１７に示す。

図１７（Ａ）に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。

上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

また、表示パネル８００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。

フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。

また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。

図１７（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール８０００の断面概略図である。

表示モジュール８０００は、プリント基板８０１０に設けられた発光部８０１５及び受光部８０１６を有する。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂ）を有する。

表示パネル８００６は、フレーム８００９を間に介してプリント基板８０１０やバッテリ８０１１と重ねて設けられている。表示パネル８００６とフレーム８００９は、導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂに固定されている。

発光部８０１５から発せられた光８０１８は、導光部８０１７ａにより表示パネル８００６の上部を経由し、導光部８０１７ｂを通って受光部８０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光８０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。

発光部８０１５は、例えば表示パネル８００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部８０１６は、発光部８０１５と表示パネル８００６を挟んで対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。

発光部８０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部８０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。

受光部８０１６は、発光部８０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。

導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂとしては、少なくとも光８０１８を透過する部材を用いることができる。導光部８０１７ａ及び導光部８０１７ｂを用いることで、発光部８０１５と受光部８０１６とを表示パネル８００６の下側に配置することができ、外光が受光部８０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。

また、図１６（Ｄ）に示す表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。なお、表示部７４０２に本発明の一態様である表示装置を適用した場合、表示装置は、屋外などの外光が一定でない場所での視認性の低下を防ぐことができ、目に優しい表示が可能な携帯電話機とすることができる。

さらに、携帯電話機（スマートフォンを含む）の別の構成として、図１６（Ｄ’−１）や図１６（Ｄ’−２）のような構造を有する携帯電話機に適用することもできる。

なお、図１６（Ｄ’−１）や図１６（Ｄ’−２）のような構造を有する場合には、文字情報や画像情報などを筐体７５００（１）、７５００（２）の第１面７５０１（１）、７５０１（２）だけでなく、第２面７５０２（１）、７５０２（２）に表示させることができる。このような構造を有することにより、携帯電話機を胸ポケットに収納したままの状態で、第２面７５０２（１）、７５０２（２）などに表示された文字情報や画像情報などを使用者が容易に確認することができる。

図１６（Ｅ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体７６０１、表示部７６０２、アーム部７６０３を含む。なお、表示部７６０２に本発明の一態様である表示装置を適用した場合、積極的に外光を利用して、目に優しい表示が可能なゴーグル型ディスプレイとすることができる。

以上のようにして、本発明の一態様である表示装置を適用して電子機器を得ることができる。なお、適用できる電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において適用することが可能である。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

１０表示装置
１１制御部
１２照度センサー
１３駆動部
１４表示部
２０画素ユニット
２１画素
２１Ｂ表示素子
２１Ｇ表示素子
２１Ｒ表示素子
２２画素
２２Ｗ表示素子
３１演算部
３２記憶部
３３テーブル
４０液晶素子
６０発光素子
６２表示部
８０トランジスタ
１０１表示素子
１０２表示部
１０３表示素子
１０４表示部
１１１ｂ導電層
１１７絶縁層
１２１絶縁層
１３０表示装置
１３３ａ配向膜
１３３ｂ配向膜
１３４着色層
１７０発光素子
１８０液晶素子
１９１電極
１９２ＥＬ層
１９３電極
１９４絶縁層
２００表示パネル
２１０画素
２１１絶縁層
２１２絶縁層
２１３絶縁層
２１４絶縁層
２１６絶縁層
２１７絶縁層
２２０絶縁層
２２１ａ導電層
２２１ｂ導電層
２２２ａ導電層
２２２ｂ導電層
２２３導電層
２３１半導体層
２４２接続層
２４３接続体
２５１開口
２５２接続部
２６１半導体層
２６３ａ導電層
２６３ｂ導電層
２８１トランジスタ
２８４トランジスタ
２８５トランジスタ
２８６トランジスタ
３１１電極
３１１ａ電極
３１１ｂ電極
３４０液晶素子
３６０発光素子
３６０ｂ発光素子
３６０ｇ発光素子
３６０ｒ発光素子
３６０ｗ発光素子
３６２画素領域
３６４回路
３６５配線
３７２ＦＰＣ
３７３ＩＣ
４０１トランジスタ
４０３トランジスタ
４０４接続部
４０５トランジスタ
４０６トランジスタ
４０７接続部
４１０画素
４１２液晶層
４１３電極
４３２遮光層
４３５偏光板
４４１接着層
４４２接着層
４５０開口
４５１基板
４５２基板
４６１基板
５１１ユニット
５１２ユニット
５１３入力ユニット
５４０トランジスタ
６０１Ｃ絶縁膜
６０５接合層
６１２Ｂ導電膜
６２０機能層
６２１絶縁膜
６２１Ａ絶縁膜
６２１Ｂ絶縁膜
６２２接続部
６２８絶縁膜
６３０画素回路
６５０表示素子
６５１電極
６５２電極
６５３層
６６０光学素子
６６５被覆膜
６７０基板
６８０レンズ
６９１Ａ開口部
７００ＴＰ３入出力パネル
７０２画素
７５０表示素子
７５１電極
７５１Ｈ領域
７５２電極
７５３層
７７０基板
７７０Ｄ機能膜
７７０Ｐ機能膜
７７０ＰＡ位相差フィルム
７７０ＰＢ偏光層
７７１絶縁膜
７１００テレビジョン装置
７１０１筐体
７１０３表示部
７１０５スタンド
７１０７表示部
７１０９操作キー
７１１０リモコン操作機
７２０１本体
７２０２筐体
７２０３表示部
７２０４キーボード
７２０５外部接続ポート
７２０６ポインティングデバイス
７３０２筐体
７３０４表示部
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金
７４００携帯電話機
７４０１筐体
７４０２表示部
７４０３操作用ボタン
７４０４外部接続部
７４０５スピーカ
７４０６マイク
７４０７カメラ
７５００筐体
７５０１面
７５０２面
７６０１本体
７６０２表示部
７６０３アーム部

Claims

発光強度に変化または揺らぎを与えた赤色の発光素子の発光と、発光強度に変化または揺らぎを与えた緑色の発光素子の発光と、発光強度に変化または揺らぎを与えた青色の発光素子の発光と、反射型液晶素子の反射光である白色光と、を複合化して表示せしめ、
前記赤色の発光素子、前記緑色の発光素子、及び青色の発光素子の各々における発光の発光強度に変化または揺らぎを与える手段は、乱数発生装置である、ハイブリッド表示方法。
赤色の発光素子と、緑色の発光素子と、青色の発光素子と、白色光が反射光として反射される電極を有する液晶素子と、を有する表示装置であって、
周囲の光強度を検出する手段を有し、
前記周囲の光強度を検出する手段で得られる光量または色温度を基に、前記赤色の発光素子、緑色の発光素子、青色の発光素子、及び前記液晶素子をそれぞれ独立に用いて前記表示装置の画像表示を行い、
前記表示装置の白色表示時の色温度は、前記液晶素子と、前記赤色の発光素子の発光と、前記緑色の発光素子または前記青色の発光素子の発光と、で決定される、表示装置。
請求項２において、
前記周囲の光強度を検出する手段で得られる光量または色温度の変化に合わせて、前記表示装置の画像表示を変化させ、揺らぎを有する画像表示を行う、表示装置。
請求項２または３において、
前記赤色の発光素子に電気的に接続される第１のトランジスタと、前記緑色の発光素子に電気的に接続される第２のトランジスタと、前記電極に電気的に接続される第３のトランジスタとは、同一面上に設けられている、表示装置。
請求項２乃至４のいずれか一において、
前記表示装置の周囲の光強度を検出する手段は、照度センサーを有している、表示装置。
請求項２乃至５のいずれか一において、
前記表示装置の周囲の光強度を検出する手段は、色温度センサーを有する、表示装置。
請求項２乃至６のいずれか一において、
前記表示装置は、パーソナルコンピュータ、モニター、または携帯情報端末に搭載される、表示装置。