CN116569241A - 显示装置及显示装置的制造方法 - Google Patents

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浜田崇
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Abstract

提供一种高清晰显示装置。本发明是一种显示装置，该显示装置包括第一导电体、第一导电体上的第一绝缘体、设置在第一绝缘体的开口的内部的第二导电体、与第二导电体的顶面及第一绝缘体的顶面接触的第一发光层以及与第一发光层的顶面接触的第三导电体。

Description

显示装置及显示装置的制造方法
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置及显示模块。本发明的一个方式涉及一种显示装置的制造方法。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。
背景技术
近年来，高清晰显示面板被需求。作为需求高清晰显示面板的设备，例如，应用于虚拟现实(VR：Virtual Reality)、增强现实(AR：Augmented Reality)、代替现实(SR：Substitutional Reality)或混合现实(MR：Mixed Reality)的设备近年来被积极地研发。
此外，作为可以应用于显示面板的显示装置，典型地可以举出液晶显示装置、具备有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件、发光二极管(LED：Light EmittingDiode)等发光元件的发光装置、以电泳方式等进行显示的电子纸等。
例如，有机EL元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光有机化合物的层的结构。通过对该元件施加电压，可以得到来自发光有机化合物的发光。由于应用上述有机EL元件的显示装置不需要液晶显示装置等所需要的背光源，所以可以实现薄型、轻量、高对比度且低功耗的显示装置。例如，专利文献1公开了使用有机EL元件的显示装置的一个例子。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2002-324673号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
例如，上述VR、AR、SR或MR用可穿戴式设备中需要在人眼与显示面板之间设置焦点调整用透镜。因为该透镜放大图像的一部分，所以在显示面板的清晰度低的情况下会导致真实感及沉浸感减少的问题。
此外，显示面板还被要求较高颜色再现性。尤其是在上述VR、AR、SR或MR用设备中，通过使用颜色再现性较高的显示面板，可以进行接近实物颜色的显示，而可以增强真实感及沉浸感。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种清晰度极高的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现高颜色再现性的显示装置。此外，本发明的一个方式是提供一种亮度高的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述显示装置的制造方法。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。此外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外，可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置的制造方法，包括如下步骤：形成第一导电体；在第一导电体上形成第一绝缘体；在第一绝缘体中形成到达第一导电体的开口；在开口的内部及第一绝缘体上沉积第二导电体；以使第一绝缘体的顶面露出的方式去除第二导电体的一部分来形成第三导电体；在第三导电体及第一绝缘体上形成第一发光层；在第一发光层上沉积第四导电体；以及去除第四导电体的一部分来形成第五导电体。
此外，在上述结构中，第二导电体优选具有与开口的内部接触的第一区域以及与第一绝缘体接触的第二区域。
此外，在上述结构中，优选的是，在第四导电体上形成抗蚀剂掩模且通过利用抗蚀剂掩模的蚀刻来进行第五导电体的形成。
此外，在上述结构中，第三导电体优选通过利用化学机械抛光以使第一绝缘体的顶面露出的方式去除第二导电体的一部分来形成。
此外，在上述结构中，第三导电体的顶面和第一绝缘体的顶面优选大致对齐。
此外，在上述结构中，优选的是，第三导电体具有反射可见光的功能，第五导电体具有透射可见光的功能。
此外，本发明的一个方式是一种显示装置的制造方法，包括如下步骤：形成第一导电体、第二导电体及第三导电体；在第一导电体、第二导电体及第三导电体上形成第一绝缘体；在第一绝缘体中形成到达第一导电体的第一开口、到达第二导电体的第二开口以及到达第三导电体的第三开口；在第一开口的内部、第二开口的内部、第三开口的内部及第一绝缘体上沉积第四导电体；以使第一绝缘体的顶面露出的方式去除第四导电体的一部分来形成第一导电体上的第五导电体、第二导电体上的第六导电体以及第三导电体上的第七导电体；在第五导电体、第六导电体、第七导电体及第一绝缘体上形成第一发光层；去除第一发光层的一部分来形成第五导电体上的第二发光层；在第五导电体、第六导电体、第七导电体、第一绝缘体及第二发光层上形成第三发光层；去除第三发光层的一部分来形成第六导电体上的第四发光层；在第五导电体、第六导电体、第七导电体、第一绝缘体、第二发光层及第四发光层上形成第五发光层；以及去除第五发光层的一部分来形成第七导电体上的第六发光层。
此外，在上述结构中，优选的是，第二发光层包含发射蓝色光的发光物质，第四发光层包含发射绿色光的发光物质，第六发光层包含发射红色光的发光物质。
此外，在上述结构中，优选的是，在第一发光层上形成第一抗蚀剂掩模且通过利用第一抗蚀剂掩模的蚀刻来进行第二发光层的形成，在第三发光层上形成第二抗蚀剂掩模且通过利用第二抗蚀剂掩模的蚀刻来进行第四发光层的形成，在第五发光层上形成第三抗蚀剂掩模且通过利用第三抗蚀剂掩模的蚀刻来进行第六发光层的形成。
此外，在上述结构中，第五导电体、第六导电体及第七导电体优选通过利用化学机械抛光以使第一绝缘体的顶面露出的方式去除第四导电体的一部分来形成。
此外，在上述结构中，第五导电体的顶面、第六导电体的顶面、第七导电体的顶面和第一绝缘体的顶面的高度优选大致一致。
此外，本发明的一个方式是一种显示装置，该显示装置包括第一导电体、第一导电体上的第一绝缘体、设置在第一绝缘体的开口的内部的第二导电体、与第二导电体的顶面及第一绝缘体的顶面接触的第一发光层以及与第一发光层的顶面接触的第三导电体。
此外，在上述结构中，第一导电体和第二导电体优选电连接。
此外，在上述结构中，第二导电体优选具有与开口的侧壁接触的区域。
此外，在上述结构中，第二导电体的顶面和第一绝缘体的顶面的高度优选大致一致。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种清晰度极高的显示装置。此外，可以提供一种实现高颜色再现性的显示装置。此外，可以提供一种亮度高的显示装置。此外，可以提供一种可靠性高的显示装置。此外，可以提供一种上述显示装置的制造方法。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A至图1D是示出显示装置的结构例子的图。
图2A及图2B是示出显示装置的结构例子的图。
图3A至图3C是示出显示装置的结构例子的图。
图4A至图4D是示出显示装置的结构例子的图。
图5A至图5E是说明显示装置的制造方法例子的图。
图6A至图6E是说明显示装置的制造方法例子的图。
图7是示出显示装置的结构例子的图。
图8是示出显示装置的结构例子的图。
图9是示出显示装置的结构例子的图。
图10是示出显示装置的结构例子的图。
图11A及图11B是示出显示模块的结构例子的图。
图12A及图12B是示出显示装置的一个例子的电路图。
图13A及图13C是示出显示装置的一个例子的电路图。图13B是示出显示装置的工作例子的时序图。
图14A及图14B是示出电子设备的结构例子的图。
图15A及图15B是示出电子设备的结构例子的图。
图16A至图16C是示出显示装置的结构例子的图。
图17是示出显示装置的结构例子的图。
图18是示出显示装置的结构例子的图。
图19是示出显示装置的结构例子的图。
图20是示出显示装置的结构例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图之间共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
注意，在本说明书所说明的各个附图中，有时为了容易理解，夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
在本说明书等中，有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask，高清晰金属掩模)制造的器件称为具有MM(Metal Mask)结构的器件。此外，在本说明书等中，有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
此外，在本说明书等中，有时将在各颜色的发光器件(这里为蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。另外，在本说明书等中，有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如，滤色片)组合可以实现以全彩色显示的发光器件。
另外，发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括一个发光单元，而且该发光单元包括一个以上的发光层。为了得到白色发光，以两个以上的发光层的各发光处于补色关系的方式选择发光层即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外，包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
串联结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括两个以上的多个发光单元，而且各发光单元包括一个以上的发光层。为了得到白色发光，采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意，得到白色发光的结构与单结构的结构同样。此外，在串联结构的器件中，优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
另外，在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和SBS结构的发光器件进行比较的情况下，可以使SBS结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。在想要降低功耗时，优选采用SBS结构的发光器件。另一方面，白色发光器件的制造工艺比SBS结构的发光器件简单，由此可以降低制造成本或者提高制造成品率，所以是优选的。
(实施方式1)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置及显示装置的制造方法。
本发明的一个方式的显示装置包括发射不同颜色的光的发光元件(也称为发光器件)。发光元件包括下部电极、上部电极以及它们之间的发光层(也称为包含发光化合物的层)。作为发光元件，优选使用有机EL元件或无机EL元件等电致发光元件。除此以外，还可以使用发光二极管(LED)。
作为EL元件，可以使用OLED(Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子点发光二极管)等。作为EL元件所包含的发光化合物(也称为发光物质)，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、无机化合物(量子点材料等)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence：TADF)材料)等。
作为发光物质，适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等发光颜色的物质。另外，也可以使用发射近红外光的物质。
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种化合物(主体材料、辅助材料)。作为主体材料、辅助材料，可以选择一种或多种其能隙比发光物质(客体材料)大的物质。作为主体材料和辅助材料，优选组合使用形成激基复合物的化合物。为了高效地形成激基复合物，特别优选组合容易接收空穴的化合物(空穴传输性材料)与容易接收电子的化合物(电子传输性材料)。
发光元件可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物(量子点材料等)。
本发明的一个方式的显示装置可以以极高精确度分别制造颜色不同的发光元件。因此，可以实现其清晰度高于现有显示装置的显示装置。例如，优选为如下极高清晰的显示装置，即具有一个以上的发光元件的像素以2000ppi以上，优选以3000ppi以上，更优选以5000ppi以上，更优选以6000ppi以上且20000ppi以下或30000ppi以下的清晰度配置的显示装置。
以下参照附图说明更具体的结构例子及制造方法例子。
[结构例子1]
图1A是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图。显示装置100A包括发光元件120R、发光元件120G及发光元件120B。发光元件120R是呈现红色的发光元件，发光元件120G是呈现绿色的发光元件，发光元件120B是呈现蓝色的发光元件。
注意，以下在说明在发光元件120R、发光元件120G及发光元件120B之间共同的内容时，有时省略对符号附加的记号而记为发光元件120来进行说明。另外，下述EL层115R、EL层115G及EL层115B也是同样的，有时记为EL层115来进行说明。EL层115R包括在发光元件120R中。同样地，EL层115G包括在发光元件120G中，EL层115B包括在发光元件120B中。另外，与上述同样，有时将下述导电层114R、导电层114G及导电层114B记为导电层114来进行说明。导电层114R包括在发光元件120R中。同样地，导电层114G包括在发光元件120G中，导电层114B包括在发光元件120B中。
发光元件120包括被用作下部电极的导电层111、EL层115以及被用作上部电极的导电层116。导电层111对可见光具有反射性。导电层116对可见光具有透射性及反射性。EL层115包含发光化合物。EL层115至少包括发光元件120所包括的发光层。
导电层116对可见光具有透射性及反射性。
发光元件120可以使用电致发光元件，该电致发光元件具有通过在导电层111与导电层116之间施加电位差而使电流流过EL层115来发光的功能。尤其是，优选使用将发光有机化合物用于EL层115的有机EL元件。发光元件120例如为发射蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等的光的元件。或者，发光元件120例如为发射其发射光谱在可见光区域具有两个以上的峰的白色光的元件。
导电层111对可见光具有反射性。
显示装置100A包括具有半导体电路的衬底101以及衬底101上的发光元件120。另外，图1A所示的显示装置100A包括衬底101上的绝缘层121a、绝缘层121a上的绝缘层121b以及绝缘层121b上的发光元件120。
衬底101可以使用包括晶体管及布线等中的一个以上的电路板。在可以采用无源矩阵方式或分段方式的情况下，衬底101可以使用玻璃衬底等绝缘衬底。另外，衬底101是设置有用来驱动各发光元件的电路(也称为像素电路)和用作用来驱动该像素电路的驱动电路的半导体电路中的一个以上的衬底。衬底101的更具体的结构例子将在后面描述。
在图1A所示的显示装置100A中，衬底101与发光元件120的导电层111通过插头131电连接。插头131以嵌入设置于绝缘层121a的开口中的方式形成。导电层111以嵌入设置于绝缘层121b的开口中的方式形成。导电层111设置在插头131上。导电层111与插头131电连接。另外，导电层111优选接触于插头131的顶面。
在本发明的一个方式的显示装置中，通过以嵌入绝缘层的开口中的方式形成用作发光元件的下部电极的导电层，可以在平坦面上形成EL层。
当在绝缘层上形成导电层时，产生起因于导电层的凹凸。在此情况下，当覆盖导电层的端部时，有时EL层的厚度小。
当EL层的覆盖厚度较小时，有发生发光元件的上部电极和下部电极的短路而导致显示装置的成品率的下降的担扰。通过设置覆盖导电层的端部的绝缘体(有时被称为堤(bank)、分隔壁、屏障、堤坝等)，可以抑制这种短路。
然而，当在相邻的发光元件之间设置该绝缘体时，相邻的发光元件间的距离变大，所以有时难以实现微型化。
在本发明的一个方式的显示装置中，由于可以在平坦面上形成EL层，因此可以采用没有设置覆盖导电层的端部的绝缘体的结构。
另外，蚀刻的残渣物有时沉积在因导电层的台阶而产生的凹部中。这种残渣物有可能导致短路等不良，有时导致显示装置的成品率下降。通过使用本发明的一个方式的显示装置的结构，在发光元件的制造工序中可以抑制EL层的加工及上部电极的加工中的不良。因此，可以提高显示装置的成品率。
本发明的一个方式的显示装置可以以高成品率实现微型化。
在图1A所示的显示装置100A中，在相邻的不同颜色的发光元件间EL层115及导电层116分离。由此，可以抑制在相邻的不同颜色的发光元件间通过EL层115流过的泄漏电流。因此，可以抑制因该泄漏电流而产生的发光，而可以实现对比度较高的显示。再者，即使提高清晰度也可以将导电性较高的材料用于EL层115，由此可以扩大材料的选择范围，容易实现效率的提高、功耗的降低以及可靠性的提高。
另外，在显示装置100A中，呈现相同颜色的像素中的EL层115及导电层116优选以连续而没有分离的方式被加工。例如，可以将EL层115及导电层116加工为条纹状。由此，可以在不使所有发光元件的导电层116成为浮动状态的情况下供应规定电位。
作为EL层115及导电层116也可以通过使用金属掩模等荫罩的沉积形成岛状图案，但尤其优选采用不使用金属掩模的加工方法。由此，由于可以形成极微细的图案，所以可以与使用金属掩模的形成方法相比提高清晰度及开口率。作为这种加工方法，典型地可以采用光刻法。除此之外，也可以采用纳米压印法、喷砂法等形成方法。
在图1A所示的显示装置100A的截面上EL层115的端部位于导电层111的端部的外侧。通过EL层115的端部位于导电层111的端部的外侧，可以抑制导电层111与导电层116之间的短路。另外，在图1A所示的显示装置100A的截面上导电层116的端部位于导电层111的端部的外侧。
另外，在图1A所示的显示装置100A的截面上EL层115的端部和导电层116的端部大致对齐。
在图1B所示的显示装置100A中，导电层116共同设置在发光元件120R、发光元件120G、发光元件120B中。导电层116例如被用作被供应公共电位的电极。通过共同设置导电层116，可以缩减发光元件120的制造工序，所以是优选的。设置在各发光元件120中的导电层111分别被施加用来控制发光元件120的发光量的电位。例如，导电层111被用作像素电极。
在图1B所示的显示装置100A的截面上导电层116覆盖EL层115B、EL层115G及EL层115R的端部。
如图1C所示，也可以采用EL层115的端部与导电层111的端部大致对齐的结构。另外，也可以采用EL层115的端部的一方位于导电层111的外侧且另一方与导电层111的端部大致对齐的结构。另外，EL层115的端部有时位于导电层111的端部的内侧。
〔发光元件〕
作为可以用作发光元件120的发光元件，可以使用能够进行自发光的元件，并且在其范畴内包括由电流或电压控制亮度的元件。例如，可以使用LED、有机EL元件以及无机EL元件等。尤其是，优选使用有机EL元件。
发光元件有顶部发射结构、底部发射结构或双面发射结构等。作为提取光一侧的电极使用透射可见光的导电膜。此外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。
尤其是，作为本发明的一个方式的发光元件，可以适当地使用将光发射到与被形成面一侧相反一侧的顶部发射型发光元件、或者将光发射到被形成面一侧以及与被形成面一侧相反一侧的双方的双面发射型发光元件。
EL层115至少包括发光层。作为发光层以外的层，EL层115可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
EL层115可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成EL层115的层分别可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等方法形成。
当在阴极与阳极之间施加高于发光元件120的阈值电压的电压时，空穴从阳极一侧注入到EL层115中，而电子从阴极一侧注入到EL层115中。被注入的电子和空穴在EL层115中重新结合，由此，包含在EL层115中的发光物质发光。
在此，将用于发光元件120B的EL层115、用于发光元件120G的EL层115及用于发光元件120R的EL层115分别记为EL层115B、EL层115G及EL层115R。EL层115B包含发射B(蓝色)光的发光物质。EL层115G包含发射G(绿色)光的发光物质。EL层115R包含发射R(红色)光的发光物质。有时将这种按每个发光元件分别涂布发光颜色(在此，蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))的结构称为SBS(Side By Side)结构。
作为可以用于后述的导电层114等的透射可见光的导电膜，例如可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等形成。此外，也可以通过将金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含这些金属材料的合金或这些金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等减薄到具有透光性的程度来使用。此外，可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如，当使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等时，可以提高导电性，所以是优选的。此外，也可以使用石墨烯等。
导电层111的位于EL层115一侧的部分优选使用上述反射可见光的导电膜。作为导电层111，例如可以使用铝、金、铂、银、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜或钯等金属材料或包含这些金属材料的合金。铜对可见光具有高反射率，所以是优选的。另外，在使用铝时因为电极的蚀刻容易而容易进行加工，并且对可见光及近红外光具有高反射率，所以是优选的。另外，上述金属材料和合金也可以添加有镧、钕或锗等。此外，也可以使用包含钛、镍或钕与铝的合金(铝合金)。此外，也可以使用包含铜、钯、镁与银的合金。包含银和铜的合金具有高耐热性，所以是优选的。
此外，导电层111也可以具有在反射可见光的导电膜上层叠导电金属氧化物膜的结构。通过采用这种结构，可以抑制反射可见光的导电膜的氧化或腐蚀。例如，通过以与铝膜或铝合金膜接触的方式层叠金属膜或金属氧化物膜，可以抑制氧化。作为这种金属膜、金属氧化物膜的材料，可以举出钛及氧化钛等。此外，也可以层叠上述透射可见光的导电膜与由金属材料构成的膜。例如，可以使用银与铟锡氧化物的叠层膜、银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等。
另外，如图1D所示，导电层111也可以具有作为下层导电层设置导电层111a并在导电层111a上作为上层导电层设置导电层111b的结构。当采用这种结构时，优选使用反射可见光的导电膜作为导电层111b。另外，导电层111a的反射率也可以低于导电层111b。作为导电层111a使用导电性高的材料即可。另外，作为导电层111a使用加工性优异的材料即可。
作为导电层111b，优选采用上述可用于导电层111的材料及结构。作为导电层111a，例如可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛、钇、锆或钽等金属材料、包含这些金属材料的合金或这些金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。
在作为导电层111或导电层111b使用铝的情况下，通过将其厚度优选设定为40nm以上、更优选设定为70nm以上，可以充分提高可见光等的反射率。另外，在作为导电层111或导电层111b使用银的情况下，通过将其厚度优选设定为70nm以上、更优选设定为100nm以上，可以充分提高可见光等的反射率。
例如，作为导电层111a可以使用钨，作为导电层111b可以使用铝或铝合金。另外，导电层111b也可以具有以接触于铝或铝合金顶部的方式设置有氧化钛的结构。或者，导电层111b也可以具有以接触于铝或铝合金顶部的方式设置有钛且以接触于钛顶部的方式设置有氧化钛的结构。
或者，导电层111a及导电层111b都可以采用从上述可用于导电层111的材料及结构中选择的材料及结构。
另外，导电层111也可以为三层以上的叠层膜。
作为可用于插头131的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、金、银、铂、镁、铁、钴、钯、钽或钨等金属、包含上述金属材料的合金或者上述金属材料的氮化物等。此外，作为插头131，可以以单层或叠层结构使用包含这些材料的膜。例如，可以举出包含硅的铝膜的单层结构、在钛膜上层叠铝膜的两层结构、在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠钛膜或氮化钛膜、铝膜或铜膜以及钛膜或氮化钛膜的三层结构、以及依次层叠钼膜或氮化钼膜、铝膜或铜膜以及钼膜或氮化钼膜的三层结构等。此外，也可以使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等氧化物。此外，通过使用包含锰的铜，可以提高蚀刻时的形状的控制性，所以是优选的。
如图2A所示，有时在绝缘层121的没有设置EL层115或导电层116的表面中形成凹部。例如，在形成EL层115时以及形成导电层116时的蚀刻工序中绝缘层121被蚀刻而形成凹部。
如图2B所示，当绝缘层121具有绝缘层121a和绝缘层121b的叠层结构且作为绝缘层121b使用形成EL层115时及形成导电层116时的蚀刻中的蚀刻速率低的材料时，有时凹部的形成被抑制。在图2B中，绝缘层121b位于绝缘层121a上。作为绝缘层121b例如可以使用氧化铪或氧化铝。
如图3A所示，也可以采用设置兼作导电层111和插头131的导电层113的结构。另外，如图3B所示，导电层113也可以具有导电层113a和导电层113a上的导电层113b的叠层结构。导电层113及导电层113a可以利用双镶嵌法形成。通过利用双镶嵌法可以同时进行插头的形成和导电层的形成，所以可以简化工序。注意，在图3A及图3B所示的结构中，可以采用不设置绝缘层121a和绝缘层121b中的任一个的结构，导电层113仅嵌入在一个绝缘层中即可。图3A及图3B示出导电层113嵌入在绝缘层121b中的结构。另外，如图3C所示，导电层116也可以共同设置在发光元件120B、发光元件120G及发光元件120R中。
作为可用作导电层113、导电层113a及导电层113b的材料，可以参照可用作导电层111及插头131的材料。作为导电层113及导电层113a，优选使用反射可见光的导电膜。另外，作为导电层113及导电层113a例如可以使用铜。
作为可以用于导电层116的具有透射性及反射性的导电膜，可以使用将上述反射可见光的导电膜减薄到透射可见光的程度而形成的膜。此外，通过采用该导电膜与上述透射可见光的导电膜的叠层结构，可以提高导电性及机械强度。
具有半透射半反射性的导电膜对可见光的反射率(例如对400nm至700nm的范围内的规定波长的光的反射率)优选为20％以上且80％以下，更优选为40％以上且70％以下。此外，具有反射性的导电膜对可见光的反射率优选为40％以上且100％以下，更优选为70％以上且100％以下。此外，具有透光性的导电膜对可见光的反射率优选为0％以上且40％以下，更优选为0％以上且30％以下。
构成发光元件的电极可以分别通过利用蒸镀法或溅射法形成。除此之外，也可以通过利用喷墨法等喷出法、丝网印刷法等印刷法或者镀法形成。
此外，上述发光层以及包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、电子传输性高的物质及电子注入性高的物质、双极性物质等的层可以分别包含量子点等无机化合物或高分子化合物(低聚物、枝状聚合物或聚合物等)。例如，通过将量子点用于发光层，也可以将其用作发光材料。
作为量子点材料，可以使用胶状量子点材料、合金型量子点材料、核壳(CoreShell)型量子点材料、核型量子点材料等。此外，也可以使用包含第12族和第16族、第13族和第15族或第14族和第16族的元素组的材料。或者，可以使用包含镉、硒、锌、硫、磷、铟、碲、铅、镓、砷、铝等元素的量子点材料。
作为发光元件120所包括的EL层115，也可以使用白色发光的发光物质。当作为EL层115使用白色发光的发光物质时，优选采用EL层115包含两种以上的发光物质的结构。例如通过以使两种以上的发光物质的各发光处于补色关系的方式选择发光物质，可以获得白色发光。例如，优选包含如下发光物质中的两种以上：发射R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、O(橙色)等光的发光物质及发射包含R、G、B中的两种以上的颜色的光谱成分的光的发光物质。此外，优选使用来自发光元件的发光的光谱在可见光区域的波长(例如350nm至750nm)的范围内具有两个以上的峰的发光元件。此外，在黄色的波长区域中具有峰的材料的发射光谱优选还在绿色及红色的波长区域中具有光谱成分。
EL层115可以采用叠层结构，该叠层包括包含发射一种颜色的光的发光材料的发光层与包含发射其他颜色的光的发光材料的发光层。例如，EL层115中的多个发光层既可以互相接触而层叠，也可以隔着不包含任何发光材料的区域层叠。例如，可以在荧光发光层与磷光发光层之间设置如下区域：包含与该荧光发光层或磷光发光层相同的材料(例如主体材料、辅助材料)，并且不包含任何发光材料的区域。由此，发光元件的制造变得容易，并且驱动电压得到降低。
此外，发光元件120既可以是包括一个EL层的单元件，又可以是隔着电荷产生层层叠有多个EL层的串联元件。
发光元件120中也可以在导电层111与EL层115间设置导电层114。导电层114具有透射可见光的功能。
图4A所示的显示装置100A所包括的各发光元件120中的导电层114配置在导电层111与EL层115间。导电层114位于导电层111上。此外，导电层114具有位于绝缘层121b上的区域。EL层115优选以覆盖导电层114的端部的方式设置。
如图4B所示，EL层115也可以共同设置在各发光元件120中。在图4B中，连续的EL层115以覆盖各发光元件120的导电层114的方式设置。
另外，如图4C所示，各发光元件120所包括的导电层114优选在各发光元件中具有不同的厚度。在三个导电层114中，导电层114B的厚度最小，导电层114R的厚度最大。这里，关于各发光元件中的导电层111的顶面与导电层116的底面(即，导电层116与EL层115的界面)的距离，发光元件120R中的最大，发光元件120B中的最小。通过改变各发光元件中的导电层111的顶面与导电层116的底面之距离，可以改变各发光元件的光学距离(光路长度)。
在三个发光元件中，发光元件120R具有最长的光路长度，由此发射最长波长的光得到增强的光R。另一方面，发光元件120B具有最短的光路长度，由此发射最短波长的光得到增强的光B。发光元件120G发射中间波长的光得到增强的光G。例如，光R可以是红色光得到增强的光，光G可以是绿色光得到增强的光，并且光B可以是蓝色光得到增强的光。
通过使用这种结构，不需要按每个不同颜色的发光元件分别形成发光元件120所包括的EL层，从而可以使用具有同一结构的元件进行颜色再现性高的彩色显示。此外，可以以极高密度配置发光元件120。例如，可以实现清晰度超过5000ppi的显示装置。
在各发光元件中，反射可见光的导电层111的表面与对可见光具有半透射半反射性的导电层116之间的光学距离优选被调整为相对于需要增大其强度的光的波长λ的mλ/2(m为正整数)或近似。
严格地说，上述光学距离与导电层111的反射面和具有半透射半反射性的导电层116的反射面的物理距离和设置在它们之间的层的折射率之积有关，由此难以严格调整该光学距离。因此，优选将导电层111的表面和具有半透射半反射性的导电层116的表面都设定为反射面来调整光学距离。
另外，如下所述那样，通过设置重叠于发光元件120的着色层165，可以提高来自发光元件的光的色纯度。
另外，如图4D所示，也可以设置覆盖导电层114的端部的绝缘体117。
另外，发光元件120也可以具有层叠了多个EL层的结构。
发光元件120所包括的EL层也可以具有层叠了多个EL层的结构。例如，EL层115具有层叠了包含发射蓝色光的发光物质的EL层、包含发射绿色光的发光物质的EL层和包含发射红色光的发光物质的EL层的结构。各EL层除了包含发光化合物的层之外还可以包括电子注入层、电子传输层、电荷产生层、空穴传输层、空穴注入层等。另外，也可以在EL层115B与EL层115G间设置电荷产生层。另外，也可以在EL层115G与EL层115R间设置电荷产生层。
<EL层的结构例子>
如图16A所示，发光元件120所包括的EL层115可以由层4420、发光层4411、层4430等的多个层构成。层4420例如可以包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)及含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层4411例如包含发光化合物。层4430例如可以包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
包括设置在一对电极间的层4420、发光层4411及层4430的结构可以用作单一的发光单元，在本说明书中将图16A的结构称为单结构。
此外，如图16B所示，层4420与层4430之间设置有多个发光层(发光层4411、发光层4412、发光层4413)的结构也是单结构的变形例子。
如图16C所示，多个发光单元(EL层115a、EL层115b)隔着中间层(电荷产生层)4440串联连接的结构在本说明书中被称为串联结构。在本说明书等中，图16C所示的结构被称为串联结构，但是不局限于此，例如，串联结构也可以被称为叠层结构。通过采用串联结构，可以实现能够进行高亮度发光的发光元件。
发光元件120的发光颜色可以根据构成EL层115的材料为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。
另外，通过使发光元件120具有微腔结构，可以进一步提高色纯度。
当发光元件120的发光颜色为白色时，优选具有发光层包含两种以上的发光物质的结构。为了得到白色发光，选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如，发光层优选包含每个发光呈现红色、绿色、蓝色、黄色、橙色等的两种以上的发光物质。或者，优选包含每个发光包含红色、绿色、蓝色中的两种以上的光谱成分的两种以上的发光物质。
[制造方法例子1]
以下对本发明的一个方式的显示装置的制造方法的一个例子进行说明。
以下对本发明的一个方式的显示装置的制造方法的一个例子进行说明。
此外，构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用溅射法、化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD：PulsedLaser Deposition)法、原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。作为CVD法有等离子体增强化学气相沉积(PECVD：Plasma Enhanced CVD)法或热CVD法等。此外，作为热CVD法之一，有有机金属化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic CVD)法。
此外，构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
此外，当对构成显示装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等进行加工。除了上述方法以外，还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外，可以通过利用金属掩模等遮蔽掩模的沉积方法直接形成岛状的薄膜。
光刻法典型地有如下两种方法。一个是在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，通过蚀刻等对该薄膜进行加工，并去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是在沉积感光性薄膜之后，进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在光刻法中，作为用于曝光的光，例如可以使用i线(波长为365nm)、g线(波长为436nm)、h线(波长为405nm)或将这些光混合而成的光。此外，还可以使用紫外光、KrF激光或ArF激光等。此外，也可以利用液浸曝光技术进行曝光。作为用于曝光的光，也可以使用极紫外光(EUV：Extreme Ultra-violet)或X射线。此外，也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、X射线或电子束时，可以进行极其微细的加工，所以是优选的。此外，在通过电子束等光束的扫描进行曝光时，并不需要光掩模。
作为薄膜的蚀刻方法，可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
作为薄膜的平坦化处理，典型的是，可以适当地利用化学机械抛光(CMP：ChemicalMechanical Polishing)法等的抛光处理法。此外，可以适当地利用回流法，其中对导电层进行加热处理来使其流态化。此外，也可以组合回流法和CMP法。除此以外，还可以利用干蚀刻处理、等离子体处理。既可以多次进行抛光处理、干蚀刻处理、等离子体处理，又可以组合它们而进行。此外，当组合进行上述处理时，对工序顺序也没有特别的限制，可以根据被处理表面的凹凸状态适当地设定。
为了以薄膜成为所希望的厚度的方式高准确地进行加工，例如利用CMP法。在利用CMP法的情况下，首先，以一定的加工速度进行抛光直到露出该薄膜的顶面的一部分。然后，在比上述加工速度慢的条件下进行抛光直到该薄膜达到所希望的厚度，由此可以以高精确度进行加工。
作为检测出抛光结束点的方法，有对被处理面的表面照射光来检测出其反射光的变化的光学方法、检测出加工装置从被处理面受到的耐抛光性变化的物理方法、对被处理面照射磁力线来检测出所产生的涡流引起的磁力线变化的方法等。
在露出该薄膜的顶面之后，一边利用使用激光干涉仪等的光学方法监测该薄膜的厚度，一边在加工速度较慢的条件下进行抛光处理，由此可以以高精确度控制该薄膜的厚度。此外，也可以根据需要而进行多次的抛光处理直到该薄膜达到所希望的厚度。
参照图5A至图5E说明图1A所示的显示装置的制造方法的一个例子。通过采用图5A至图5E所示的制造方法，可以不用金属掩模对EL层115及导电层116进行加工。
〔衬底101的准备〕
作为衬底101，可以使用至少具有能够承受后面的热处理程度的耐热性的衬底。在使用绝缘衬底作为衬底101的情况下，可以举出玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底等。此外，还可以使用以硅或碳化硅等为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、以硅锗等为材料的化合物半导体衬底、SOI衬底等半导体衬底。
尤其是，衬底101优选使用在上述半导体衬底或绝缘衬底上形成有包括晶体管等半导体元件的半导体电路的衬底。该半导体电路优选例如构成像素电路、栅极线驱动电路(栅极驱动器)、源极线驱动电路(栅极驱动器)等。除此以外，还可以构成有运算电路、存储电路等。
在本实施方式中，优选使用至少构成有像素电路的衬底作为衬底101。
〔绝缘层121a、插头131、绝缘层121b、导电层111的形成〕
在衬底101上沉积成为绝缘层121a的绝缘膜。接着，在绝缘层121a的形成插头131的位置形成到达衬底101的开口。该开口优选为到达设置在衬底101上的电极或布线的开口。接着，在以嵌入该开口的方式沉积导电膜之后，进行平坦化处理以使绝缘层121a的顶面露出。由此，可以形成嵌入绝缘层121a中的插头131。
在绝缘层121a及插头131上沉积绝缘层121b。绝缘层121b优选覆盖插头131。接着，在绝缘层121b的形成导电层111的位置形成到达插头131的开口。接着，在以嵌入该开口的方式沉积导电膜之后，进行平坦化处理以使绝缘层121b的顶面露出。由此，可以形成嵌入绝缘层121b中的导电层111。导电层111与插头131电连接。
绝缘层121b的顶面优选与导电层111的顶面大致对齐。另外，导电层111的顶面有时比绝缘层121b的顶面低，导电层111有时呈比绝缘层121b凹陷的形状。
或者，绝缘层121b的顶面和导电层111的顶面的高度之差例如小于导电层111的厚度的0.1倍。
〔EL层115、导电层116的形成〕
接着，在导电层111及绝缘层121b上依次沉积成为发光元件120B的EL层115B的层及成为发光元件120B的导电层116的层。接着，在导电层116上形成利用抗蚀剂RES1的图案(图5A)。
EL层115至少包括含有发光化合物的层。除此以外，还可以包括电子注入层、电子传输层、电荷产生层、空穴传输层、空穴注入层的叠层。EL层115例如可以通过蒸镀法、喷墨法等液相法而形成。
导电层116以对可见光具有透射性及反射性的方式形成。例如，可以使用减薄到透射可见光的程度的金属膜或合金膜。此外，也可以在这些膜上层叠具有透光性的导电膜(例如金属氧化物膜)。
接着，以抗蚀剂RES1为掩模进行蚀刻而依次形成导电层116及EL层115B，然后去除抗蚀剂RES1(图5B)。
接着，在绝缘层121b及发光元件120B的导电层111上依次沉积成为发光元件120G的EL层115G的层及成为发光元件120G的导电层116的层。接着，在导电层116上形成利用抗蚀剂RES2的图案(图5C)。
接着，以抗蚀剂RES2为掩模进行蚀刻而依次形成导电层116及EL层115G，然后去除抗蚀剂RES2。
接着，在绝缘层121b、发光元件120B的导电层111及发光元件120G的导电层111上依次沉积成为发光元件120R的EL层115R的层及成为发光元件120R的导电层116的层。接着，在导电层116上形成利用抗蚀剂RES3的图案(图5D)。
接着，以抗蚀剂RES3为掩模进行蚀刻而依次形成导电层116及EL层115R，然后去除抗蚀剂RES3(图5E)。
由此，可以形成包括发光元件120R、发光元件120G及发光元件120B的显示装置100A。
[制造方法例子2]
参照图6A至图6E说明图1D所示的显示装置100A的制造方法的一个例子。
首先，以嵌入衬底101上的绝缘层121a中的方式形成插头131，接着以嵌入绝缘层121a上的绝缘层121b中的方式形成导电层111a(图6A)。
接着，利用蚀刻以顶面至所希望的深度的部分去除导电层111a(图6B)。优选的是，蚀刻例如在导电层111a的蚀刻速率和绝缘层121b的蚀刻速率之选择比大的条件下进行，以抑制绝缘层121b的厚度减小。
接着，在绝缘层121b及导电层111a上的绝缘层121b的开口中沉积成为导电层111b的导电膜(图6C)。
接着，进行平坦化处理以使绝缘层121b的顶面露出。由此，可以形成嵌入绝缘层121b中的导电层111a及导电层111b(图6D)。
在此，当作为导电层111b使用铝或包含铝的合金时，作为平坦化处理优选组合使用回流法和CMP法。首先，在回流法中使导电层111b流态化，因此有时可以降低导电层111a和导电层111b的接触电阻。另外，可以将导电层111b良好地嵌入绝缘层121b的开口中。另外，因为可以减小导电层111b的表面的凹凸，所以有时可以缩短CMP法的处理时间。接着，在进行回流法之后进行CMP法来进行平坦化处理以使绝缘层121b的顶面露出。
接着，例如利用图5A至图5E所示的方法形成发光元件120B所包括的EL层115B及导电层116、发光元件120G所包括的EL层115G及导电层116以及发光元件120R所包括的EL层115R及导电层116，由此形成图1D所示的显示装置100A(图6E)。
[制造方法例子3]
说明图3B所示的显示装置100A的制造方法的一个例子。
首先，在绝缘层121b中形成开口作为成为导电层113的区域。接着，在开口中形成成为导电层113a的导电层，使绝缘层121b的表面露出。
接着，利用蚀刻以顶面至所希望的深度的部分去除形成在开口中的导电层。
接着，在绝缘层121b以及导电层113a上的绝缘层121b的开口中沉积成为导电层113b的导电膜。
接着，进行平坦化处理以使绝缘层121b的顶面露出。由此，可以形成嵌入绝缘层121b中的导电层113a及导电层113b。
[结构例子2]
以下说明具有晶体管的显示装置的例子。
〔结构例子2-1〕
图17是显示装置200A的截面示意图。
显示装置200A包括衬底201、发光元件120R、发光元件120G、发光元件120B、电容器240及晶体管210等。
衬底201至电容器240的叠层结构相当于上述结构例子1中的衬底101。
晶体管210是沟道区域形成于衬底201的晶体管。作为衬底201，例如可以使用如单晶硅衬底等半导体衬底。晶体管210包括衬底201的一部分、导电层211、低电阻区域212、绝缘层213、绝缘层214等。导电层211用作栅电极。绝缘层213位于衬底201与导电层211之间，并用作栅极绝缘层。低电阻区域212是衬底201中掺杂有杂质的区域，并用作源极和漏极中的一个。绝缘层214覆盖导电层211的侧面，并用作绝缘层。
此外，在相邻的两个晶体管210之间，以嵌入衬底201的方式设置有元件分离层215。
此外，以覆盖晶体管210的方式设置有绝缘层261，并且绝缘层261上设置有电容器240。
电容器240包括导电层241、导电层242及位于它们之间的绝缘层243。导电层241用作电容器240的一个电极，导电层242用作电容器240的另一个电极，并且绝缘层243用作电容器240的介电质。
导电层241设置在绝缘层261上，并通过嵌入绝缘层261中的插头271与晶体管210的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层243覆盖导电层241而设置。导电层242设置在隔着绝缘层243与导电层241重叠的区域中。
绝缘层121a覆盖电容器240，并且绝缘层121a上设置有绝缘层121b、发光元件120R、发光元件120G、发光元件120B等。在此，虽然示出使用图1A所示的结构作为发光元件120R、发光元件120G、发光元件120B等的结构的例子，但是不局限于此，也可以使用上述各种结构。
在显示装置200A中，以覆盖发光元件120的导电层116的方式依次设置有绝缘层161、绝缘层162及绝缘层163。这三个绝缘层用作防止水等杂质扩散到发光元件120的保护层。绝缘层161及绝缘层163优选使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜等的透湿性低的无机绝缘膜。此外，绝缘层162可以使用透光性高的有机绝缘膜。通过将有机绝缘膜用于绝缘层162，可以缓和绝缘层162下侧的凹凸形状的影响，使得绝缘层163的被形成面平滑。由此，绝缘层163中不容易产生针孔等缺陷，可以进一步提高保护层的透湿性。此外，覆盖发光元件120的保护层的结构不局限于此，既可为单层或两层结构又可为四层以上的叠层结构。
在显示装置200A中，衬底202位于观看一侧。衬底202与衬底201通过具有透光性的粘合层164贴合。作为衬底202，可以使用玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、塑料衬底等具有透光性的衬底。
另外，如图7所示，绝缘层163上也可以设置有与发光元件120R重叠的着色层165R、与发光元件120G重叠的着色层165G及与发光元件120B重叠的着色层165B。例如，着色层165R透射红色光，着色层165G透射绿色光，并且着色层165B透射蓝色光。由此，可以提高来自各发光元件的光的颜色纯度，从而可以实现显示质量更高的显示装置。此外，通过在绝缘层163上形成各着色层，与在后述的衬底202上形成着色层的情况相比更容易进行各发光元件与各着色层的位置对准，由此可以实现极高清晰度的显示装置。
根据图17及图7所示的结构，可以实现清晰度极高且显示质量高的显示装置。
〔结构例子2-2〕
图18是显示装置200B的截面示意图。显示装置200B与图17所示的上述显示装置200A的不同点主要在于晶体管的结构。图8与图18的不同点主要在于图8包括着色层165R、着色层165G及着色层165B。
晶体管220是在形成沟道的半导体层中使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)的晶体管。
晶体管220包括半导体层221、绝缘层223、导电层224、一对导电层225、绝缘层226及导电层227等。
作为设置有晶体管220的衬底201，可以使用上述绝缘衬底或半导体衬底。
衬底201上设置有绝缘层232。绝缘层232用作阻挡层，该阻挡层防止水或氢等杂质从衬底201扩散到晶体管220以及氧从半导体层221向绝缘层232一侧脱离。作为绝缘层232，例如可以使用与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜诸如氧化铝膜、氧化铪膜、氮化硅膜等。
在绝缘层232上设置有导电层227，并以覆盖导电层227的方式设置有绝缘层226。导电层227用作晶体管220的第一栅电极，绝缘层226的一部分用作第一栅极绝缘层。绝缘层226中的至少接触半导体层221的部分优选使用氧化硅膜等氧化物绝缘膜。绝缘层226的顶面优选被平坦化。
半导体层221设置在绝缘层226上。半导体层221优选含有具有半导体特性的金属氧化物(也称为氧化物半导体)膜。关于可以适用于半导体层221的材料将在后面详细描述。
一对导电层225以与半导体层221接触的方式设置在半导体层221上，并用作源电极及漏电极。
另外，以覆盖一对导电层225的顶面及侧面以及半导体层221的侧面等的方式设置有绝缘层228，并且绝缘层228上设置有绝缘层261b。绝缘层228用作阻挡层，该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层261b等扩散到半导体层221以及氧从半导体层221脱离。作为绝缘层228，可以使用与上述绝缘层232同样的绝缘膜。
绝缘层228及绝缘层261b中设置有到达半导体层221的开口。该开口的内部嵌入有接触于绝缘层261b、绝缘层228、导电层225的侧面及半导体层221的顶面的绝缘层223、以及导电层224。导电层224被用作第二栅电极，绝缘层223被用作第二栅极绝缘层。
导电层224的顶面、绝缘层223的顶面及绝缘层261b的顶面都被进行平坦化处理以它们的高度大致一致，并以覆盖它们的方式设置有绝缘层229及绝缘层261a。
绝缘层261a及绝缘层261b被用作层间绝缘层。另外，绝缘层229被用作阻挡层，该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层261a等扩散到晶体管220。作为绝缘层229，可以使用与上述绝缘层228及绝缘层232同样的绝缘膜。
与一对导电层225中的一方电连接的插头271嵌入绝缘层261a、绝缘层229及绝缘层261b中。在此，插头271优选具有覆盖绝缘层261a、绝缘层261b、绝缘层229及绝缘层228的开口的侧面及导电层225的顶面的一部分的导电层271a及与导电层271a的顶面接触的导电层271b。此时，作为导电层271a，优选使用不容易扩散氢及氧的导电材料。
〔结构例子2-3〕
图19是显示装置200C的截面示意图。在显示装置200C中，层叠有沟道形成于衬底201的晶体管210及形成沟道的半导体层含有金属氧化物的晶体管220。图9与图19的不同点主要在于图9包括着色层165R、着色层165G及着色层165B。
以覆盖晶体管210的方式设置有绝缘层261，并且绝缘层261上设置有导电层251。此外，以覆盖导电层251的方式设置有绝缘层262，并且绝缘层262上设置有导电层252。导电层251及导电层252都用作布线。此外，以覆盖导电层252的方式设置有绝缘层263及绝缘层232，并且绝缘层232上设置有晶体管220。此外，以覆盖晶体管220的方式设置有绝缘层265，并且绝缘层265上设置有电容器240。电容器240与晶体管220通过插头274电连接。
晶体管220可以用作构成像素电路的晶体管。此外，晶体管210可以用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极线驱动电路、源极线驱动电路)的晶体管。此外，晶体管210及晶体管220可以用作构成运算电路或存储电路等各种电路的晶体管。
借助于这种结构，在发光单元正下不但可以形成像素电路还可以形成驱动电路等，因此与在显示区域的外侧设置驱动电路的情况相比，可以使显示装置小型化。
〔结构例子2-4〕
图20是显示装置200D的截面示意图。显示装置200D的与图19所示的上述显示装置200C的不同点主要在于层叠有使用氧化物半导体的两个晶体管。图10与图20的不同点主要在于图10包括着色层165R、着色层165G及着色层165B。
显示装置200D在晶体管210与晶体管220之间包括晶体管230。晶体管230的与晶体管220的不同点只在于没有第一栅电极。此外，晶体管230也可以包括第一栅电极。
以覆盖导电层252的方式设置有绝缘层263及绝缘层231，并且绝缘层231上设置有晶体管230。晶体管230与导电层252通过插头273、导电层253及插头272电连接。此外，以覆盖导电层253的方式设置有绝缘层264及绝缘层232，并且绝缘层232上设置有晶体管220。
例如，晶体管220用作用来控制流过发光元件120的电流的晶体管。此外，晶体管230用作用来控制像素的选择状态的选择晶体管。此外，晶体管210用作构成用来驱动像素的驱动电路的晶体管等。
如此，通过层叠三层以上的形成有晶体管的层，可以进一步缩小像素的占有面积，从而可以实现高清晰显示装置。
下面，对可用于显示装置的晶体管等的构成要素进行说明。
〔晶体管〕
晶体管包括用作栅电极的导电层、半导体层、用作源电极的导电层、用作漏电极的导电层以及用作栅极绝缘层的绝缘层。
注意，对本发明的一个方式的显示装置所包括的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。此外，还可以采用顶栅型或底栅型的晶体管结构。此外，也可以在沟道的上下设置有栅电极。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体或者具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
下面，尤其说明将金属氧化物膜用于形成沟道的半导体层的晶体管。
作为用于晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型地，可以使用包含铟的金属氧化物等，例如可以使用后面说明的CAC-OS等。
使用其带隙比硅宽且载流子密度比硅小的金属氧化物的晶体管由于其关态电流低，因此能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。
作为半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(M为铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的金属氧化物为In-M-Zn类氧化物时，优选用来沉积In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In：M：Zn＝1：1：1、In：M：Zn＝1：1：1.2、In：M：Zn＝3：1：2、In：M：Zn＝4：2：3、In：M：Zn＝4：2：4.1、In：M：Zn＝5：1：6、In：M：Zn＝5：1：7、In：M：Zn＝5：1：8等。注意，所沉积的半导体层的原子数比分别在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，使用载流子密度低的金属氧化物膜。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选低于1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的金属氧化物。将这样的金属氧化物称为高纯度本征或实质上高纯度本征的金属氧化物。该金属氧化物的缺陷态密度低，可以说是具有稳定的特性的金属氧化物。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的氧化物半导体。此外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的金属氧化物包含第14族元素之一的硅或碳时，半导体层中的氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外，有时当碱金属及碱土金属与金属氧化物键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将通过二次离子质谱分析法测得的半导体层的碱金属或碱土金属的浓度设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
此外，当构成半导体层的金属氧化物含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的金属氧化物的晶体管容易具有常开启特性。因此，利用二次离子质谱分析法测得的半导体层的氮浓度优选为5×1018atoms/cm3以下。
氧化物半导体被分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体，可以举出CAAC-OS(c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor)、多晶氧化物半导体、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。
作为本发明的一个方式所公开的晶体管的半导体层也可以使用CAC-OS(cloud-aligned composite oxide semiconductor)。
此外，本发明的一个方式所公开的晶体管的半导体层可以适当地使用上述非单晶氧化物半导体。此外，作为非单晶氧化物半导体可以适当地使用nc-OS或CAAC-OS。
此外，在本发明的一个方式中，作为晶体管的半导体层优选使用CAC-OS。通过使用CAC-OS，可以对晶体管赋予高电特性或高可靠性。
半导体层也可以是包括CAAC-OS的区域、多晶氧化物半导体的区域、nc-OS的区域、a-like OS的区域及非晶氧化物半导体的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
<CAC-OS的构成>
以下，对可用于本发明的一个方式所公开的晶体管中的CAC-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸分别为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。
金属氧化物优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合金属氧化物。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子数比大于第二区域的In与元素M的原子数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为正整数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与金属氧化物的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。此外，沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测量法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测量时，观察不到明确的峰。也就是说，根据X射线衍射测量，可知在测量区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
此外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到亮度高的环状区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
此外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现金属氧化物的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在金属氧化物中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在金属氧化物中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
此外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适于显示器等各种半导体装置。
由于在半导体层中具有CAC-OS的晶体管的场效应迁移率高且驱动能力高，所以通过将该晶体管用于驱动电路，典型地是用于生成栅极信号的扫描线驱动电路，可以提供边框宽度窄(也称为窄边框)的显示装置。此外，通过将该晶体管用于显示装置所包括的信号线驱动电路(尤其是，与信号线驱动电路所包括的移位寄存器的输出端子连接的解复用器)，可以提供连接于显示装置的布线数少的显示装置。
此外，与使用低温多晶硅的晶体管不同，在半导体层具有CAC-OS的晶体管不需要进行激光晶化工序。由此，即使为使用大面积衬底的显示装置，也可以减少制造成本。并且，在如Ultra High-Definition(也被称为“4K分辨率”、“4K2K”或“4K”)、Super High-Definition(也被称为“8K分辨率”、“8K4K”或“8K”)等具有高分辨率的大型显示装置中，通过将在半导体层具有CAC-OS的晶体管用于驱动电路及显示部，可以在短时间内进行写入并降低显示不良，所以是优选的。
或者，也可以将硅用于形成有晶体管的沟道的半导体。作为硅可以使用非晶硅，尤其优选使用具有结晶性的硅。例如，优选使用微晶硅、多晶硅、单晶硅等。尤其是，多晶硅与单晶硅相比能够在低温下形成，并且其场效应迁移率及其可靠性都比非晶硅高。
〔导电层〕
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。此外，可以以单层或叠层结构使用包含这些材料的膜。例如，可以举出包含硅的铝膜的单层结构、在钛膜上层叠铝膜的两层结构、在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠钛膜或氮化钛膜、铝膜或铜膜以及钛膜或氮化钛膜的三层结构、以及依次层叠钼膜或氮化钼膜、铝膜或铜膜以及钼膜或氮化钼膜的三层结构等。此外，也可以使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等氧化物。此外，通过使用包含锰的铜，可以提高蚀刻时的形状的控制性，所以是优选的。
〔绝缘层〕
作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以使用丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、硅酮等具有硅氧烷键的树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
注意，在本说明书中，“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如，在记载为“氧氮化硅”时指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而在记载为“氮氧化硅”时指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
此外，发光元件优选设置于一对透水性低的绝缘膜之间。由此，能够抑制水等杂质进入发光元件，从而能够抑制装置的可靠性下降。
作为透水性低的绝缘膜，可以举出氮化硅膜、氮氧化硅膜等含有氮及硅的膜或者氮化铝膜等含有氮及铝的膜等。此外，也可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜以及氧化铝膜等。
例如，透水性低的绝缘膜的水蒸气透过量为1×10-5[g/(m2·day)]以下，优选为1×10-6[g/(m2·day)]以下，更优选为1×10-7[g/(m2·day)]以下，进一步优选为1×10-8[g/(m2·day)]以下。
[显示模块的结构例子]
以下说明具有本发明的一个方式的显示装置的显示模块的结构例子。
图11A是显示模块280的立体示意图。显示模块280包括显示装置200及FPC290。作为显示装置200，可以应用上述结构例子2所示的各显示装置(显示装置200A至显示装置200D)。
显示模块280包括衬底201及衬底202。此外，在衬底202一侧形成有显示部281。显示部281是显示模块280中的图像显示区域，并可以看到来自设置在下述像素部284中的各像素的光。另外，显示模块280也可以包括源极驱动器IC290b。
图11B是衬底201一侧的结构的立体示意图。衬底201包括电路部282、层叠在电路部282上的像素电路部283及该像素电路部283上的像素部284。此外，在衬底201的不与像素部284重叠的部分上形成有用来连接到FPC290的端子部285。此外，端子部285与电路部282通过由多个布线构成的布线部286电连接。
像素部284包括周期性地排列的多个像素284a。在图11B的右侧示出一个像素284a的放大图。像素284a包括发光元件120R、发光元件120G及发光元件120B。
像素电路部283包括周期性地排列的多个像素电路283a。多个像素电路283a可以以图11B所示的delta排列配置。delta排列可以以高密度排列像素电路，由此可以提供高清晰显示装置。
一个像素电路283a是控制一个像素284a所包括的三个发光元件的发光的电路。一个像素电路283a也可以由三个控制一个发光元件的发光的电路构成。例如，像素电路283a可以采用对于一个发光元件至少具有一个选择晶体管、一个电流控制用晶体管(驱动晶体管)和电容器的结构。此时，选择晶体管的栅极被输入栅极信号，源极或漏极中的一方被输入源极信号。由此，实现有源矩阵型显示装置。
电路部282包括驱动像素电路部283的各像素电路283a的电路。例如，优选具有栅极线驱动器、源极线驱动器等。此外，还可以具有运算电路、存储电路、电源电路等。
FPC290用作从外部向电路部282供给视频信号或电源电位等的布线。此外，也可以在FPC290上安装IC。
显示模块280可以采用在像素部284的下侧层叠有像素电路部283或电路部282等的结构，所以可以使显示部281具有极高的开口率(有效显示面积比)。例如，显示部281的开口率可以为40％以上且低于100％，优选为50％以上且95％以下，更优选为60％以上且95％以下。此外，能够极高密度地配置像素284a，由此可以使显示部281具有极高的清晰度。例如，显示部281优选以2000ppi以上、更优选为3000ppi以上、进一步优选为5000ppi以上、更进一步优选为6000ppi以上且20000ppi以下或30000ppi以下的清晰度配置像素284a。
这种高清晰的显示模块280可以适合用于头戴式显示器等VR用设备或眼镜型AR用设备。例如，即便在通过透镜看到显示模块280的显示部的情况下，显示模块280包括极高清晰的显示部281，所以当通过透镜放大显示部时也不被看到像素，由此可以进行沉浸感高的显示。此外，显示模块280不局限于此，还可以适合用于具有相对较小型的显示部的电子设备。例如，可以适合用于手表等可穿戴式电子设备的显示部。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式2)
在本实施方式中参照图12对本发明的一个方式的显示装置进行说明。
图12A所示的显示装置包括像素部502、驱动电路部504、保护电路506及端子部507。注意，本发明的一个方式的显示装置也可以采用不设置保护电路506的结构。
像素部502包括配置为X行Y列(X、Y为分别独立的2以上的正整数)的多个像素电路501。各像素电路501都包括驱动显示元件的电路。
驱动电路部504包括对栅极线GL_1至GL_X输出扫描信号的栅极驱动器504a、对数据线DL_1至DL_Y供应数据信号的源极驱动器504b等的驱动电路。栅极驱动器504a采用至少包括移位寄存器的结构即可。此外，源极驱动器504b例如由多个模拟开关等构成。此外，也可以由移位寄存器等构成源极驱动器504b。
端子部507是指设置有用来从外部的电路对显示装置输入电源、控制信号及图像信号等的端子的部分。
保护电路506是在自身所连接的布线被供应一定的范围之外的电位时使该布线与其他布线之间处于导通状态的电路。图12A所示的保护电路506例如与栅极驱动器504a和像素电路501之间的布线的栅极线GL、或者与源极驱动器504b和像素电路501之间的布线的数据线DL等的各种布线连接。
此外，既可以采用栅极驱动器504a及源极驱动器504b各自设置在与像素部502相同的衬底上的结构，又可以采用形成有栅极驱动电路或源极驱动电路的衬底(例如，使用单晶半导体、多晶半导体形成的驱动电路板)以COG或TAB(Tape Automated Bonding：卷带自动结合)安装于衬底上的结构。
尤其是，优选将栅极驱动器504a及源极驱动器504b配置在像素部502的下方。
此外，图12A所示的多个像素电路501例如可以采用与图12B所示的结构。
此外，图12B所示的像素电路501包括晶体管552、554、电容器562以及发光元件572。此外，与像素电路501连接有数据线DL_n、栅极线GL_m、电位供应线VL_a及电源供应线VL_b等。
此外，电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的一个被施加高电源电位VDD，电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的另一个被施加低电源电位VSS。根据晶体管554的栅极被施加的电位，流过发光元件572中的电流被控制，从而来自发光元件572的发光亮度被控制。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式3)
下面对可以用于本发明的一个方式的显示装置的备有用来校正像素所显示的灰度的存储器的像素电路以及具有该像素电路的显示装置进行说明。
[电路结构]
图13A示出像素电路400的电路图。像素电路400包括晶体管M1、晶体管M2、电容器C1及电路401。此外，像素电路400连接有布线S1、布线S2、布线G1及布线G2。
晶体管M1的栅极与布线G1连接，源极和漏极中的一个与布线S1连接，源极和漏极中的另一个与电容器C1的一个电极连接。晶体管M2的栅极与布线G2连接，源极和漏极中的一个与布线S2连接，源极和漏极中的另一个与电容器C1的另一个电极及电路401连接。
电路401至少包括一个显示元件。显示元件可以使用各种各样的元件，典型地有有机EL元件或LED元件等发光元件。除此之外，还可以使用液晶元件或MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)元件等。
将连接晶体管M1与电容器C1的节点记作节点N1，将连接晶体管M2与电路401的节点记作节点N2。
像素电路400通过使晶体管M1变为关闭状态可以保持节点N1的电位。此外，通过使晶体管M2变为关闭状态可以保持节点N2的电位。此外，通过在晶体管M2处于关闭状态的状态下通过晶体管M1对节点N1写入规定的电位，由于通过电容器C1的电容耦合，可以使节点N2的电位对应节点N1的电位变化而发生变化。
在此，作为晶体管M1、晶体管M2中的一方或双方可以使用实施方式1中例示的使用氧化物半导体的晶体管。由于该晶体管具有极低的关态电流，因此可以长时间地保持节点N1及节点N2的电位。此外，当各节点的电位保持期间较短时(具体而言，帧频为30Hz以上时等)也可以采用使用了硅等半导体的晶体管。
[驱动方法例子]
接着，参照图13B对像素电路400的工作方法的一个例子进行说明。图13B是像素电路400的工作的时序图。注意，这里为了便于说明，不考虑布线电阻等各种电阻、晶体管或布线等的寄生电容及晶体管的阈值电压等的影响。
在图13B所示的工作中，将1个帧期间分为期间T1和期间T2。期间T1是对节点N2写入电位的期间，期间T2是对节点N1写入电位的期间。
〔期间T1〕
在期间T1，对布线G1和布线G2的双方供应使晶体管变为导通状态的电位。此外，对布线S1供应为固定电位的电位Vref，对布线S2提供第一数据电位Vw。
节点N1通过晶体管M1从布线S1被供给电位Vref。此外，节点N2通过晶体管M2从布线S2被供给第一数据电位Vw。因此，电容器C1变为保持电位差Vw-Vref的状态。
〔期间T2〕
接着，在期间T2，布线G1被供应使晶体管M1变为导通状态的电位，布线G2被供应使晶体管M2变为关闭状态的电位。布线S1被供应第二数据电位Vdata。此外，可以对布线S2提供预定的恒电位或使成为浮动状态。
节点N1通过晶体管M1从布线S1被供应第二数据电位Vdata。此时，由于通过电容器C1的电容耦合，对应第二数据电位Vdata节点N2的电位发生变化，其变化量为电位dV。也就是说，电路401被输入将第一数据电位Vw和电位dV加在一起的电位。注意，虽然图13B示出电位dV为正的值，但是其也可以为负的值。也就是说，第二数据电位Vdata也可以比电位Vref低。
这里，电位dV基本由电容器C1的电容值及电路401的电容值决定。当电容器C1的电容值充分大于电路401的电容值时，电位dV成为接近第二数据电位Vdata的电位。
如上所述，由于像素电路400可以组合两种数据信号生成供应给包括显示元件的电路401的电位，所以可以在像素电路400内进行灰度校正。
此外，像素电路400也可以生成超过能够供应给布线S1及布线S2的最大电位的电位。例如，在使用发光元件的情况下，可以进行高动态范围(HDR)显示等。此外，在使用液晶元件的情况下，可以实现过驱动等。
[应用例子]
图13C所示的像素电路400EL包括电路401EL。电路401EL包括发光元件EL、晶体管M3及电容器C2。
晶体管M3的栅极与节点N2及电容器C2的一个电极连接，源极和漏极中的一个与供应电位VH的布线连接，源极和漏极中的另一个与发光元件EL的一个电极连接。电容器C2的另一个电极与供应电位Vcom的布线连接。发光元件EL的另一个电极与供应电位VL的布线连接。
晶体管M3具有控制对发光元件EL供应的电流的功能。电容器C2用作存储电容器。不需要时也可以省略电容器C2。
此外，虽然这里示出发光元件EL的阳极一侧与晶体管M3连接的结构，但是也可以将晶体管M3连接到阴极一侧。此时，可以适当地改变电位VH与电位VL的值。
像素电路400EL可以通过对晶体管M3的栅极施加高电位使大电流流过发光元件EL，所以例如可以实现HDR显示等。此外，通过对布线S1或布线S2提供校正信号可以对晶体管M3或发光元件EL的电特性偏差进行校正。
此外，不局限于图13C所示的电路，也可以采用另外附加晶体管或电容器等的结构。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式4)
在本实施方式中，对使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备的结构例子进行说明。
本发明的一个方式的显示装置及显示模块可以应用于具有显示功能的电子设备等的显示部。作为上述电子设备，例如除了电视装置、笔记本型个人计算机、显示器装置、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
特别是，因为本发明的一个方式的显示装置及显示模块可以提高分辨率，所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备，例如可以举出手表型、手镯型信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备等诸如头戴显示器等VR用设备、眼镜型AR用设备等。
图14A示出眼镜型电子设备700的立体图。电子设备700包括一对显示面板701、一对框体702、一对光学构件703、一对装上部704等。
电子设备700可以将由显示面板701显示的图像投影于光学构件703中的显示区域706。因为光学构件703具有透光性，所以使用者可以与经过光学构件703看到的透过图像重叠地看到显示于显示区域706的图像。因此，电子设备700是能够进行AR显示的电子设备。
一个框体702设置有能够拍摄前面的摄像头705。此外，虽然未图示，但是任一个框体702设置有无线接收器或能够与电缆连接的连接器，从而可以对框体702供应影像信号等。此外，通过在框体702配置陀螺传感器等加速度传感器，可以检测到使用者头部的方向而将对应于该方向的图像显示于显示区域706。此外，框体702优选设置有电池，而能够以无线或有线对该电池进行充电。
接着，参照图14B说明相对于电子设备700的显示区域706的图像投影方法。框体702的内部设置有显示面板701、透镜711、反射板712。此外，相当于光学构件703的显示区域706的部分包括用作半反射镜的反射面713。
显示面板701所发射的光715经过透镜711而被反射板712反射到光学构件703一侧。在光学构件703的内部中，光715在光学构件703的端面反复全反射，在到达反射面713时，图像被投影于反射面713。由此，使用者可以看到反射在反射面713上的光715和经过光学构件703(包括反射面713)的透射光716的两个。
图14示出反射板712及反射面713都具有曲面的例子。由此，与它们是平面的情况相比，可以提高光学设计的自由度，从而可以减小光学构件703的厚度。此外，反射板712及反射面713也可以是平面。
作为反射板712，可以使用具有镜面的构件，并且该反射板优选具有高反射率。此外，作为反射面713，也可以使用利用金属膜的反射的半反射镜，但是当使用利用全反射的棱镜等时，可以提高透射光716的透射率。
在此，框体702优选具有调整透镜711和显示面板701之间的距离或它们的角度的机构。由此，可以进行焦点调整、图像的放大、缩小等。例如，采用透镜711及显示面板701中的一个或两个能够在光轴方向上移动的结构，即可。
框体702优选具有能够调整反射板712的角度的机构。通过改变反射板712的角度，可以改变显示图像的显示区域706的位置。由此，可以根据使用者的眼睛的位置将显示区域706配置于最合适的位置上。
显示面板701可以应用本发明的一个方式的显示装置或显示模块。因此，可以实现能够进行分辨率极高的显示的电子设备700。
图15A、图15B示出护目镜型电子设备750的立体图。图15A是示出电子设备750的正面、平面及左侧面的立体图，图15B是示出电子设备750的背面、底面及右侧面的立体图。
电子设备750包括一对显示面板751、框体752、一对装上部754、缓冲构件755、一对透镜756等。一对显示面板751的每一个设置在框体752内部的能够通过透镜756看到的位置上。
电子设备750是VR用电子设备。装上电子设备750的使用者可以通过透镜756看到显示于显示面板751的图像。此外，通过使一对显示面板751显示互不相同的图像，也可以进行利用视差的三维显示。
框体752的背面一侧设置有输入端子757和输出端子758。可以将供应来自影像输出设备等的影像信号或用于对设置在框体752内的电池进行充电的电力等的电缆连接到输入端子757。输出端子758例如被用作声音输出端子，可以与耳机、头戴式耳机等连接。此外，在能够通过无线通信输出声音数据的情况或从外部的影像输出设备输出声音的情况下，也可以不设置该声音输出端子。
框体752优选具有一种机构，其中能够调整透镜756及显示面板751的左右位置，以根据使用者的眼睛的位置使透镜756及显示面板751位于最合适的位置上。此外，优选具有一种机构，其中通过改变透镜756和显示面板751之间的距离来调整焦点。
显示面板751可以应用本发明的一个方式的显示装置或显示模块。因此，可以实现能够进行分辨率极高的显示的电子设备750。由此，使用者可以感受高沉浸感。
缓冲构件755是与使用者的脸(额头及脸颊等)接触的部分。通过使缓冲构件755与使用者的脸密接，可以防止漏光，从而可以进一步提高沉浸感。缓冲构件755优选使用柔软的材料以在使用者装上电子设备750时与使用者的脸密接。例如，可以使用橡胶、硅酮橡胶、聚氨酯、海绵等材料。此外，当作为缓冲构件755使用用布或皮革(天然皮革或合成皮革)等覆盖海绵等的表面的构件时，在使用者的脸和缓冲构件755之间不容易产生空隙，从而可以适当地防止漏光。另外，在使用这种材料时，不仅让使用者感觉亲肤，而且当在较冷的季节等装上的情况下不让使用者感到寒意，所以是优选的。在缓冲构件755或装上部754等接触使用者的皮肤的构件采用可拆卸的结构时，容易进行清洗或交换，所以是优选的。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
100A：显示装置、101：衬底、111：导电层、111a：导电层、111b：导电层、113：导电层、113a：导电层、113b：导电层、114：导电层、114B：导电层、114G：导电层、114R：导电层、115：EL层、115a：EL层、115b：EL层、115B：EL层、115G：EL层、115R：EL层、116：导电层、117：绝缘体、120：发光元件、120B：发光元件、120G：发光元件、120R：发光元件、121：绝缘层、121a：绝缘层、121b：绝缘层、131：插头、161：绝缘层、162：绝缘层、163：绝缘层、164：粘合层、165：着色层、165B：着色层、165G：着色层、165R：着色层、200：显示装置、200A：显示装置、200B：显示装置、200C：显示装置、200D：显示装置、201：衬底、202：衬底、210：晶体管、211：导电层、212：低电阻区域、213：绝缘层、214：绝缘层、215：元件分离层、220：晶体管、221：半导体层、223：绝缘层、224：导电层、225：导电层、226：绝缘层、227：导电层、228：绝缘层、229：绝缘层、230：晶体管、231：绝缘层、232：绝缘层、240：电容器、241：导电层、242：导电层、243：绝缘层、251：导电层、252：导电层、253：导电层、261：绝缘层、261a：绝缘层、261b：绝缘层、262：绝缘层、263：绝缘层、264：绝缘层、265：绝缘层、271：插头、271a：导电层、271b：导电层、272：插头、273：插头、274：插头、280：显示模块、281：显示部、282：电路部、283：像素电路部、283a：像素电路、284：像素部、284a：像素、285：端子部、286：布线部、290：FPC、290b：源极驱动器IC、400：像素电路、400EL：像素电路、401：电路、401EL：电路、501：像素电路、502：像素部、504：驱动电路部、504a：栅极驱动器、504b：源极驱动器、506：保护电路、507：端子部、552：晶体管、554：晶体管、562：电容器、572：发光元件、700：电子设备、701：显示面板、702：框体、703：光学构件、704：装上部、705：摄像头、706：显示区域、711：透镜、712：反射板、713：反射面、715：光、716：透射光、750：电子设备、751：显示面板、752：框体、754：装上部、755：缓冲构件、756：透镜、757：输入端子、758：输出端子、4411：发光层、4412：发光层、4413：发光层、4420：层、4430：层

Claims (15)

1.一种显示装置的制造方法，包括如下步骤：
形成第一导电体；
在所述第一导电体上形成第一绝缘体；
在所述第一绝缘体中形成到达所述第一导电体的开口；
在所述开口的内部及所述第一绝缘体上沉积第二导电体；
以使所述第一绝缘体的顶面露出的方式去除所述第二导电体的一部分来形成第三导电体；
在所述第三导电体及所述第一绝缘体上形成第一发光层；
在所述第一发光层上沉积第四导电体；以及
去除所述第四导电体的一部分来形成第五导电体。
2.根据权利要求1所述的显示装置的制造方法，
其中所述第二导电体具有与所述开口的所述内部接触的第一区域以及与所述第一绝缘体接触的第二区域。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置的制造方法，
其中在所述第四导电体上形成抗蚀剂掩模且通过利用所述抗蚀剂掩模的蚀刻来进行所述第五导电体的形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置的制造方法，
其中所述第三导电体通过利用化学机械抛光以使所述第一绝缘体的所述顶面露出的方式去除所述第二导电体的一部分来形成。
5.根据权利要求4所述的显示装置的制造方法，
其中所述第三导电体的顶面和所述第一绝缘体的所述顶面大致对齐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置的制造方法，
其中所述第三导电体具有反射可见光的功能，
并且所述第五导电体具有透射可见光的功能。
7.一种显示装置的制造方法，包括如下步骤：
形成第一导电体、第二导电体及第三导电体；
在所述第一导电体、所述第二导电体及所述第三导电体上形成第一绝缘体；
在所述第一绝缘体中形成到达所述第一导电体的第一开口、到达所述第二导电体的第二开口以及到达所述第三导电体的第三开口；
在所述第一开口的内部、所述第二开口的内部、所述第三开口的内部及所述第一绝缘体上沉积第四导电体；
以使所述第一绝缘体的顶面露出的方式去除所述第四导电体的一部分来形成所述第一导电体上的第五导电体、所述第二导电体上的第六导电体以及所述第三导电体上的第七导电体；
在所述第五导电体、所述第六导电体、所述第七导电体及所述第一绝缘体上形成第一发光层；
去除所述第一发光层的一部分来形成所述第五导电体上的第二发光层；
在所述第五导电体、所述第六导电体、所述第七导电体、所述第一绝缘体及所述第二发光层上形成第三发光层；
去除所述第三发光层的一部分来形成所述第六导电体上的第四发光层；
在所述第五导电体、所述第六导电体、所述第七导电体、所述第一绝缘体、所述第二发光层及所述第四发光层上形成第五发光层；以及
去除所述第五发光层的一部分来形成所述第七导电体上的第六发光层。
8.根据权利要求7所述的显示装置的制造方法，
其中所述第二发光层包含发射蓝色光的发光物质，
所述第四发光层包含发射绿色光的发光物质，
并且所述第六发光层包含发射红色光的发光物质。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置的制造方法，
其中在所述第一发光层上形成第一抗蚀剂掩模且通过利用所述第一抗蚀剂掩模的蚀刻来进行所述第二发光层的形成，
在所述第三发光层上形成第二抗蚀剂掩模且通过利用所述第二抗蚀剂掩模的蚀刻来进行所述第四发光层的形成，
并且在所述第五发光层上形成第三抗蚀剂掩模且通过利用所述第三抗蚀剂掩模的蚀刻来进行所述第六发光层的形成。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的显示装置的制造方法，
其中所述第五导电体、所述第六导电体及所述第七导电体通过利用化学机械抛光以使所述第一绝缘体的所述顶面露出的方式去除所述第四导电体的一部分来形成。
11.根据权利要求10所述的显示装置的制造方法，
其中所述第五导电体的顶面、所述第六导电体的顶面、所述第七导电体的顶面和所述第一绝缘体的所述顶面的高度大致一致。
12.一种显示装置，包括：
第一导电体；
所述第一导电体上的第一绝缘体；
设置在所述第一绝缘体的开口的内部的第二导电体；
与所述第二导电体的顶面及所述第一绝缘体的顶面接触的第一发光层；以及
与所述第一发光层的顶面接触的第三导电体。
13.根据权利要求12所述的显示装置，
其中所述第一导电体和所述第二导电体电连接。
14.根据权利要求12或13所述的显示装置，
其中所述第二导电体具有与所述开口的侧壁接触的区域。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的显示装置，
其中所述第二导电体的所述顶面和所述第一绝缘体的所述顶面的高度大致一致。
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