JP2017188652A - フレキシブルデバイス及び表示装置、並びにそれらの作製方法 - Google Patents

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舜平 山崎
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広樹 安達
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Satoru Idojiri
悟 井戸尻
健輔 吉住
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健輔 吉住
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Abstract

【課題】フレキシブルデバイスを低温で作製する。量産性の高いフレキシブルデバイスの作製方法を提供する。
【解決手段】第１の基板上に第２の基板を第１の接着層により貼り合わせ、第２の基板上に第１の絶縁層、トランジスタ及び第２の絶縁層を形成し、第１の温度で加熱しながら第１の基板と第２の基板を分離する。第２の基板は可撓性基板である。第１の基板は耐熱温度が第２の温度である。第２の基板は耐熱温度が第３の温度である。第１の接着層は耐熱温度が第４の温度である熱可塑性材料を含む。第１の絶縁層、第２の絶縁層、トランジスタはそれぞれ、室温以上第４の温度未満の温度で形成する。ここで、第３の温度は第４の温度より高く、第２の温度よりも低い温度である。第１の温度は第４の温度より高く、第３の温度よりも低い温度である。
【選択図】図４

Description

本発明の一態様は、フレキシブルデバイス及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、表示装置及びその作製方法に関する。
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、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。
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。
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。また、そのほかにも、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。
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。
特許文献１には、有機ＥＬ素子が適用されたフレキシブルな発光装置が開示されている。
特開２０１４−１９７５２２号公報
フレキシブルディスプレイに代表されるフレキシブルデバイスは、可撓性を有する基板（フィルム）上に、トランジスタなどの半導体素子や、そのほかの素子を形成することにより実現できる。しかしながら、可撓性を有する基板はガラス基板などに比べて耐熱性が乏しいため、可撓性を有する基板上に直接トランジスタ等を形成する方法では、トランジスタの電気特性及び信頼性を高められない場合がある。
そこで特許文献１に記載されているように、剥離層を形成したガラス基板上に形成した半導体素子や発光素子などを剥離し、フレキシブル基板に転置する方法が検討されている。この方法では、半導体素子の形成温度を高めることが可能で、極めて信頼性の高いフレキシブルデバイスを作製することが可能である。
本発明の一態様は、信頼性の高いフレキシブルデバイスを提供することを課題の一とする。または、フレキシブルデバイスを低温で作製することを課題の一とする。または、作製工程が簡略化されたフレキシブルデバイスの作製方法を提供することを課題の一とする。または、量産性の高いフレキシブルデバイスの作製方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、大判基板を用いてフレキシブルデバイスを作製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、上記以外の課題は、明細書等の記載から抽出することが可能である。
本発明の一態様は、フレキシブルデバイスの作製方法であって、第１の基板上に、第２の基板を、第１の接着層により貼り合わせる工程と、第２の基板上に、第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、並びにソース電極及びドレイン電極を含むトランジスタを形成する工程と、トランジスタを覆う第２の絶縁層を形成する工程と、第１の温度で加熱しながら、第１の基板と第２の基板を分離する工程と、を有する。第２の基板は、第１の基板よりも可撓性の高い基板である。第１の基板は、耐熱温度（ガラス転移点、軟化点、及び融点のうち、最も低い温度）が第２の温度である材料を含む。第２の基板は、耐熱温度が第３の温度である材料を含む。第１の接着層は、耐熱温度が第４の温度である熱可塑性材料を含む。第１の絶縁層、第２の絶縁層、半導体層、及びゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上第４の温度未満の温度で形成する。ここで、第３の温度は、第４の温度より高く、第２の温度よりも低い温度である。第１の温度は、第４の温度より高く、第３の温度よりも低い温度である。
また、上記第１の絶縁層、第２の絶縁層、半導体層、及びゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上２５０℃未満の温度で形成することが好ましい。特に、上記第１の絶縁層、第２の絶縁層、半導体層、及びゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上２２０℃未満の温度で形成することが好ましい。
また、上記半導体層は、８０℃以上１５０℃以下の温度で成膜した半導体膜を加工して形成することが好ましい。
また、上記半導体膜は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物を含み、且つ結晶性を有する膜であることが好ましい。
また、上記において、第４の温度は、２２０℃よりも高く４００℃よりも低い温度であることが好ましい。また、上記において、第４の温度は、２５０℃よりも高く３００℃よりも低い温度であることが好ましく、第３の温度は、３００℃以上５００℃以下の温度であることが好ましく、第２の温度は、５００℃よりも高い温度であることが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記フレキシブルデバイスの作製方法に加えて、第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、表示素子を覆って、保護層を形成する工程とを有する表示装置の作製方法である。このとき、上記表示素子及び保護層は、第１の基板と第２の基板を分離した後に形成することが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記フレキシブルデバイスの作製方法に加えて、第１の基板と第２の基板を分離するより前に、第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、表示素子を覆って、第３の基板を第２の接着層により貼り合わせる工程と、を有する表示装置の作製方法である。このとき、第３の基板は、第１の基板よりも可撓性の高い基板であることが好ましい。また第３の基板は、耐熱温度が第４の温度よりも高く、第２の温度よりも低い材料を含むことが好ましい。また第２の接着層は、耐熱温度が、第４の温度よりも高く、第２の温度よりも低い材料を含むことが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記フレキシブルデバイスの作製方法に加えて、第１の基板と第２の基板を分離した後に、第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、表示素子を覆って、第３の基板を第２の接着層により貼り合わせる工程と、を有する表示装置の作製方法である。このとき、第３の基板は、第１の基板よりも可撓性の高い基板であることが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、第１の基板、トランジスタ、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層を有するフレキシブルデバイスである。ここで第１の絶縁層は、第１の基板上に接して設けられる。トランジスタは、第１の絶縁層上に設けられる。第２の絶縁層は、トランジスタを覆って設けられる。第１の基板は、可撓性を有し、且つ耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含む。
また上記フレキシブルデバイスにおいて、第１の基板の第１の絶縁層が設けられる面とは反対側の面に接して、第１の層が設けられていることが好ましい。また第１の層は、耐熱温度が２５０℃よりも高く３００℃よりも低い温度である熱可塑性材料を含むことが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記フレキシブルデバイスに加えて表示素子と、保護層と、を有する表示装置である。ここで表示素子は第２の絶縁層上に設けられ、保護層は表示素子を覆って設けられていることが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記フレキシブルデバイスに加えて表示素子と、接着層と、第２の基板と、を有する表示装置である。ここで表示素子は第２の絶縁層上に設けられ、接着層は、第１の基板と第２の基板の間に位置することが好ましい。またこのとき、接着層は、耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含むことが好ましい。また、第２の基板は、可撓性を有し、且つ耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含むことが好ましい。
または、本発明の一態様は、作製基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成し、樹脂層上に３５０℃以下の温度でトランジスタを形成し、樹脂層を加熱し、作製基板とトランジスタとを分離する、半導体装置の作製方法である。
トランジスタの半導体層として、酸化物半導体層を形成することが好ましい。
スピンコータを用いて、樹脂層を形成することが好ましい。
粘度が１０ｃｐ以上３０００ｃｐ未満の溶液を用いて、樹脂層を形成することが好ましい。
樹脂層の厚さは、０．０１μｍ以上２μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上１μｍ未満であることがより好ましい。
樹脂層の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。
樹脂層は、加熱されることで溶融する機能を有することが好ましい。
樹脂層は、有機溶剤によって溶解する機能を有することが好ましい。
作製基板とトランジスタとの分離界面に有機溶剤を供給することが好ましい。
または、本発明の一態様は、作製基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成する第１の工程と、樹脂層上に第１の絶縁層を形成する第２の工程と、第１の絶縁層上にトランジスタを形成する第３の工程と、トランジスタを覆う第２の絶縁層を形成する第４の工程と、樹脂層を第１の温度で加熱し作製基板と第１の絶縁層とを分離する第５の工程と、を有する半導体装置の作製方法である。第１の温度は、樹脂層のガラス転移温度より高い。第２の工程、第３の工程、及び第４の工程は、それぞれ、第１の温度よりも低い温度で行う。
樹脂層のガラス転移温度は、３５０℃より高く５００℃以下であることが好ましい。このとき、第２の工程、第３の工程、及び第４の工程は、それぞれ、３５０℃以下で行うことが好ましく、第１の温度は、樹脂層のガラス転移温度より高く５００℃以下であることが好ましい。
作製基板とトランジスタとを分離した後、作製基板から分離して露出した表面に、接着剤を用いてフィルムを貼り合わせることが好ましい。
または、本発明の一態様は、作製基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成し、樹脂層上に３５０℃以下の温度でトランジスタを形成し、樹脂層を加熱し溶融することで、作製基板とトランジスタとを分離し、溶融した樹脂層にフィルムを重ねて加圧することで、樹脂層にフィルムを貼り合わせる、フレキシブルデバイスの作製方法である。
本発明の一態様によれば、信頼性の高いフレキシブルデバイスを提供できる。または、フレキシブルデバイスを低温で作製できる。または、作製工程が簡略化されたフレキシブルデバイスの作製方法を提供できる。または、量産性の高いフレキシブルデバイスの作製方法を提供できる。または、大判基板を用いてフレキシブルデバイスを作製できる。
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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 接着層の位置及び形状の一例を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの構成例。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法及び構成例を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。 酸化物半導体膜の電子線回折パターン。 酸化物半導体膜の原子数比の範囲を説明する図。 ＩｎＭＺｎＯ４の結晶を説明する図。 酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタにおけるエネルギーバンドを説明する図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 バンド構造を説明する図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する断面図。 半導体装置を説明する上面図及び断面図。 表示装置を説明する斜視図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する断面図。 入力装置を説明する図。 入力装置を説明する図。 表示装置を説明する斜視図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する斜視図。 表示装置を説明する断面図。 表示装置を説明する断面図。 入力装置の駆動方法を説明する図。 ＥＬ層の作製方法を説明する断面図。 液滴吐出装置を説明する概念図。 電子機器及び照明装置を説明する図。 電子機器を説明する図。 電子機器を説明する図。
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、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法について説明する。ここでは、フレキシブルデバイスの一例として、表示素子を含む表示装置を例に挙げて説明する。
本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法では、まず可撓性を有する基板（可撓性基板ともいう）を、熱可塑性材料により支持基板に貼り合わせる。支持基板に可撓性を有する基板を固定することにより、作製装置間、及び作製装置内における搬送を容易にすることができる。熱可塑性材料には、ガラス転移点、軟化点、及び融点のうち、最も低い温度（以降、耐熱温度ともいう。）が、可撓性を有する基板及び支持基板よりも低い材料を用いることができる。
続いて、可撓性を有する基板上に、第１の絶縁層を形成する。第１の絶縁層は、可撓性を有する基板や、熱可塑性材料から脱離した不純物が、後に形成されるトランジスタや表示素子などに拡散することを抑制するバリア層として機能する。第１の絶縁層は、少なくとも熱可塑性材料の耐熱温度よりも低い温度で形成する。
その後、第１の絶縁層上に、トランジスタを形成する。トランジスタは少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース及びドレインを有する。トランジスタはソース電極及びドレイン電極を有していてもよい。ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース及びドレイン（並びにソース電極及びドレイン電極）は、熱可塑性材料の耐熱温度よりも低い温度で形成する。
続いて、トランジスタを覆って第２の絶縁層を形成することが好ましい。第２の絶縁層は、トランジスタを保護する機能を有する。第２の絶縁層は、少なくとも熱可塑性材料の耐熱温度よりも低い温度で形成する。
続いて、支持基板を熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い温度で加熱して、熱可塑性材料が軟化、または融解した状態で、支持基板から可撓性基板を剥離（分離ともいう）する。剥離は熱可塑性材料中、熱可塑性材料と支持基板の間、または熱可塑性材料と可撓性基板の間でなされる。
剥離後に、熱可塑性材料が可撓性基板に付着する場合がある。当該熱可塑性材料はそのまま残した状態としてもよいし、除去してもよい。熱可塑性材料と可撓性基板との密着性が低い場合には、冷えて固化した熱可塑性材料を引き剥がすことにより除去することができる。また、熱可塑性材料を溶解させる液体などを吹き付けて当該熱可塑性材料を洗い流すことや、吹き付けた後に液体ごと拭き取ることなどにより除去してもよい。または、熱可塑性材料が付着した可撓性基板を当該液体中に浸漬させて当該熱可塑性材料を除去してもよい。または、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理、オゾンを含む雰囲気下での紫外線照射などにより、残存した熱可塑性材料を除去してもよい。
ここで、剥離後の支持基板は、何度でも再利用することが可能である。支持基板上に熱可塑性材料が残存してしまった場合には、上述した方法により除去することが好ましい。また、支持基板が十分な耐熱性を有する場合には、熱可塑性材料が分解する温度以上に保持することにより、これを除去してもよい。
フレキシブルデバイスとして、表示素子を有する表示装置を作製する場合、表示素子は第２の絶縁層上に形成することができる。またこのとき表示素子を覆う保護膜を形成する、または表示素子を保護する可撓性基板及び接着層により封止することが好ましい。
表示素子が剥離にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には、表示素子を形成した後に剥離してもよい。こうすることで、可撓性基板を支持基板に固定した状態で表示素子を作製できるため好ましい。一方、表示素子が剥離にかかる熱に対して耐熱性を有さない場合には、剥離後に表示素子を形成することが好ましい。
支持基板の耐熱温度、可撓性を有する基板の耐熱温度、熱可塑性材料の耐熱温度、及びトランジスタ等の作製にかかる最高温度は、この順に高いことが好ましい。そして、剥離は、可撓性を有する基板の耐熱温度よりも低く、且つ熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い温度で行うことができる。
例えば、第１の絶縁層、第２の絶縁層、並びにトランジスタを構成するゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース及びドレインの形成温度を、熱可塑性材料の耐熱温度よりも低い温度とすることができる。例えば、２５０℃未満、好ましくは２４０℃以下、より好ましくは２３０℃以下、さらに好ましくは２２０℃以下であり、且つ室温以上の温度範囲とすることが好ましい。
熱可塑性材料には、その耐熱温度（軟化点、ガラス転移点、及び融点のうち、最も低い温度）が、少なくとも可撓性を有する基板の耐熱温度よりも低い温度である材料を用いることができる。例えば、耐熱温度が２２０℃よりも高く４００℃よりも低いことが好ましく、２４０℃よりも高く３５０℃よりも低いことがより好ましく、２５０℃よりも高く３００℃よりも低いことがさらに好ましい。
可撓性を有する基板には、その耐熱温度が少なくとも熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い材料、または、その耐熱温度が少なくとも剥離時にかかる熱よりも高い温度である材料を用いることができる。例えば、耐熱温度が２５０℃以上１０００℃以下、好ましくは２８０℃以上８００℃以下、より好ましくは３００℃以上５００℃以下である材料を用いることができる。
支持基板には、その耐熱温度が少なくとも剥離時にかかる熱よりも高い温度の材料を用いることができる。支持基板の耐熱温度が、可撓性を有する基板の耐熱温度よりも低くてもよいが、支持基板は熱に対して十分に安定であることが好ましい。例えば耐熱温度が５００℃以上、好ましくは６００℃以上、より好ましくは７００℃以上である材料を用いると、再利用する際に加熱処理による洗浄を行うことができるため好ましい。
ここで、半導体層を構成する半導体膜に、酸化物半導体を用いることが好ましい。特に、Ｉｎ、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＨｆ）及びＺｎを含む酸化物を用いることが好ましい。特に、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物を用いることが好ましい。酸化物半導体は、アモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度を示し、多結晶シリコンに比べて低温でばらつきの少ない膜を形成することができる。
特に、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物を含む半導体膜は、酸素雰囲気下において、８０℃以上１５０℃以下の温度で、スパッタリング法を用いて成膜することが好ましい。また、成膜時の成膜ガスの全流量に対する酸素の流量の割合は１％以上３３％以下が好ましく、５％以上２５％以下がより好ましく、５％以上２０％以下がさらに好ましく、代表的には１０％程度が好ましい。このように比較的低温で且つ低酸素流量の条件で形成することにより、配向性を有する結晶部と、配向性を有さない極微小な結晶部が混在する半導体膜を成膜することができる。このような半導体膜をトランジスタに用いることにより、電気特性に優れ、ばらつきが少なく、且つ高い信頼性を有するトランジスタを実現できる。
本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法を用いることで、可撓性を有する基板上に直接、極めて信頼性の高い半導体素子を作製することができる。また、可撓性を有する基板とこれを支持する支持基板とを分離する際に、レーザ装置などの装置を必要としない。
また、上述した作製方法により作製できる半導体膜は、結晶性を高める、膜質を改善する、または膜質の安定性を図るための、高い温度でのアニール処理を施す必要が無く、低温で極めて良好な電気特性を実現することのできる半導体膜である。特にレーザ装置などの局所加熱装置を用いる必要が無い。
レーザ装置はその導入にかかるコストだけでなく保守や管理にかかるコストが高く、また出力の安定性などに課題がある。そのためレーザ装置を用いない本発明の一態様の作製方法は、極めて低コストな作製方法であるといえる。
以下では、より具体的な作製方法例及び構成例について、図面を参照して説明する。
［作製方法例１］
以下では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法の一例として、表示素子に発光素子を用いた表示装置の作製方法について説明する。
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
また、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
〔貼り合わせ〕
まず、支持基板１１と基板２１を接着層１２により貼り合わせる（図１（Ａ））。
基板２１は可撓性を有する基板である。支持基板１１は、少なくとも基板２１よりも可撓性の低い材料を用いる。支持基板１１により基板２１を固定することで、基板２１の搬送を容易にすることができる。
可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、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）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、アラミド樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示装置も軽量にすることができる。
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示装置の局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。
接着層１２は、熱可塑性材料を含む。接着層１２としては、液状の材料、ペースト状の材料、またはシート状の材料を用いることができる。シート状の材料は、自由な形状にカットして用いることができるため好適である。
例えば、溶媒を含む熱可塑性の材料を、スクリーン印刷法、スピンコート法、スプレーコート法等により基板２１に塗布し、支持基板１１と基板２１を貼り合わせた後に溶媒を除去することにより接着層１２を形成してもよい。または、溶媒を除去した後に、基板２１を押し付けることにより、支持基板１１と基板２１を貼り合わせてもよい。
また、溶媒を含まない熱可塑性の材料を支持基板１１上に配置し、その上に基板２１を配置し、これらを熱圧着することにより、支持基板１１と基板２１を貼り合わせてもよい。
接着層１２に用いる熱可塑性材料としては、後の工程で用いるガスや薬液等に対して化学的に安定な材料を用いることが好ましい。
熱可塑性材料としては、例えば結晶性の高分子材料または非晶質の高分子材料を含む材料を用いることができる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、ＡＢＳ樹脂などを含む材料を用いることができる。また、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂などのフッ素樹脂共重合体などを含む材料を用いてもよい。また、液晶ポリマーを含む材料を用いてもよい。またこのような材料を含み、耐熱性や化学的安定性を向上させた材料を用いることが好ましい。
支持基板１１としては、搬送が容易となる程度に剛性を有する材料であり、且つ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する材料を用いることができる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂、半導体、金属または合金などの材料を用いることができる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を用いることができる。
図１（Ａ）では、接着層１２の幅と、基板２１の幅が等しい場合を示したが、接着層１２が配置される位置や、接着層１２の形状はこれに限られない。
図３の各図に接着層１２の位置及び形状の一例を示す。図３では、図１（Ａ）の段階における上面概略図を示している。ここでは基板２１を破線で示している。図３（Ａ）は接着層１２が基板２１と同じ領域に設けられている例を示している。図３（Ｂ）では、接着層１２よりも内側に基板２１が設けられ、基板２１が設けられる領域から、接着層１２の一部がはみ出している例を示している。図３（Ｃ）では、接着層１２が基板２１よりも内側に設けられて、接着層１２が設けられている領域から、基板２１の一部がはみ出している例を示している。
図３（Ｄ）は、基板２１の外周に沿った領域にのみ接着層１２が配置され、中央部には設けられていない例を示している。図３（Ｅ）は、図３（Ｄ）において、基板２１の四隅と重なる位置に接着層１２が設けられていない例を示している。図３（Ｆ）には、基板２１の四隅と重なる位置及びその近傍に接着層１２が設けられている例を示している。図３（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、基板２１の外周に沿って接着層１２を配置する場合には、接着層１２を分断し、接着層１２が設けられていない領域を作ると、支持基板１１と基板２１の間に存在する空間が熱により膨張・収縮することで基板２１が破損してしまうことを抑制できる。また図３（Ｄ）に示すように、接着層１２を閉曲線状（閉形状ともいえる）に設ける場合には、支持基板１１、基板２１及び接着層１２に囲まれる空間を減圧雰囲気とすることが好ましい。
接着層１２は、基板２１と支持基板１１の位置を固定することができる厚さであればよく、その機能が失われない程度に、できるだけ薄く形成することが好ましい。接着層１２の厚さは、例えば１０ｎｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以上３００μｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましく、１００ｎｍ以上１０μｍ以下がさらに好ましい。接着層１２を薄く形成することで、後述する剥離の工程において、支持基板１１と基板２１を分離するのに要する力を低減することができ、容易に剥離することができる。また、接着層１２を薄く形成することで、剥離後に基板２１または支持基板１１に残存する接着層１２を除去することが容易となる。
〔絶縁層３１の形成〕
続いて、図１（Ｂ）に示すように、基板２１上に絶縁層３１を形成する。絶縁層３１は、少なくとも接着層１２の耐熱温度以下の温度で形成する。
絶縁層３１は、基板２１や接着層１２に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。そのためバリア性の高い材料を用いることが好ましい。
絶縁層３１としては、例えば窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、上述の２以上の絶縁膜を積層して用いてもよい。特に、基板２１側から窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜を用いることが好ましい。
また、基板２１の表面に凹凸がある場合、絶縁層３１は当該凹凸を被覆することが好ましい。また、絶縁層３１が当該凹凸を平坦化する平坦化層としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁層３１として、有機絶縁膜と無機絶縁膜を積層して用いることが好ましい。有機絶縁膜は、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）樹脂等の有機樹脂を用いて形成することができる。当該有機絶縁膜は、耐熱性が接着層１２よりも高い材料を用いて形成することが好ましい。
絶縁層３１に用いる無機絶縁膜の成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２５０℃以下、より好ましくは１００℃以上２２０℃以下である。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
また、絶縁層３１に用いる有機絶縁膜の形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
〔トランジスタの形成〕
続いて、図１（Ｃ）に示すように、絶縁層３１上にトランジスタ４０を形成する。ここではトランジスタ４０の一例として、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合の例を示している。
基板２１上に導電層４１を形成する。導電層４１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
導電膜の形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
続いて、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３２の成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２５０℃以下、より好ましくは１００℃以上２２０℃以下である。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
続いて、半導体層４２を形成する。半導体層４２は、半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
半導体膜の成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２２０℃以下、より好ましくは８０℃以上１５０℃以下で成膜する。
半導体膜としては、例えば、第１４族の元素（シリコン、ゲルマニウム等）、化合物半導体または酸化物半導体を用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
特に、本発明の一態様に用いる半導体膜は、酸素を含む雰囲気下にて基板を加熱した状態で、スパッタリング法によって成膜することが好ましい。
成膜時の基板温度は８０℃以上１５０℃以下が好ましく、１００℃以上１５０℃以下がより好ましく、代表的には１３０℃が好ましい。基板の温度を高めることにより、配向性を有する結晶部をより多く形成することができる。
また、成膜時の酸素の流量比（酸素分圧）を、１％以上３３％未満、好ましくは５％以上３０％以下、より好ましくは５％以上２０％以下、さらに好ましくは５％以上１５％以下、代表的には１０％とすることが好ましい。酸素流量を低減することにより、配向性を有さない結晶部をより多く膜中に含ませることができる。
したがって、成膜時の基板温度と、成膜時の酸素流量を上述の範囲とすることで、配向性を有する結晶部と、配向性を有さない結晶部とが混在した半導体膜を得ることができる。また、基板温度と酸素流量を上述の範囲内で最適化することにより、配向性を有する結晶部と配向性を有さない結晶部の存在割合を制御することが可能となる。
半導体膜の成膜に用いることの可能な酸化物ターゲットとしては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物に限られず、例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）を適用することができる。
また、複数の結晶粒を有する多結晶酸化物を含むスパッタリングターゲットを用いて、結晶部を含む半導体膜を成膜すると、多結晶酸化物を含まないスパッタリングターゲットを用いた場合に比べて、結晶性を有する半導体膜が得られやすい。
特に、膜の厚さ方向（膜面方向、膜の被形成面、または膜の表面に垂直な方向ともいう）に配向性を有する結晶部と、このような配向性を有さずに無秩序に配向する結晶部が混在した半導体膜を適用したトランジスタは、配向性を有さない結晶部のみで構成される半導体膜を適用したトランジスタと比較して、電気特性の安定性を高くできる、チャネル長を微細にすることが容易となる、などの特徴がある。
このような酸化物半導体膜に対して、その断面に垂直な方向から電子を入射した電子線回折パターンの一例を、図１５（Ａ）（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）はビーム径を１００ｎｍとした条件で測定した電子線回折パターンであり、図１５（Ｂ）はビーム径を１ｎｍとし、極めて微小な領域を観察した場合の電子線回折パターンである。
図１５（Ａ）に示すように、ビーム径が広い、すなわち観察範囲が広い場合には、電子の入射方向を示すダイレクトスポットに対して円対称なリング状のパターンと、当該リング状のパターンと重なる位置にこれよりも明るいスポットが観測される。このスポットは、ｃ軸に垂直な結晶面からの回折に起因するスポットであり、酸化物半導体膜中に、膜厚方向にｃ軸が配向する結晶部が多数存在することを示唆するものである。
一方、図１５（Ｂ）に示すように、極微小な領域を観察した場合では、図１５（Ａ）でリング状に見られていた回折パターンが、微小なスポットの集合体であることが確認できる。このことは、酸化物半導体膜中に、配向がランダムである極微小な結晶部が多数存在することを示唆するものである。またこの極微小な領域であっても、膜厚方向にｃ軸配向性を示すスポットは明瞭に観察されることから、このような配向性を有する結晶部の存在割合が他の向きに配向する結晶部の存在割合よりも高いことが確認できる。
また、配向性を有する第１の結晶部と配向性を有さない極めて微細な第２の結晶部が混在した半導体膜を適用したトランジスタは、配向性を有する第１の結晶部の存在割合が極めて高い（例えば８０％より大きい）半導体膜を適用したトランジスタと比較して、特にゲート電圧が低い条件での電界効果移動度を高くできる。そのためデバイスの駆動電圧を低電圧化できる、高周波駆動が容易となる、などの特徴がある。
ここで、ｃ軸に平行な層状の結晶性を有する結晶部では、ｃ軸に沿った方向に対して酸素が拡散しにくいといった特徴がある。そのため配向性を有する第１の結晶部と、当該第１の結晶部以外の領域が混在した酸化物半導体膜は、当該第１の結晶部以外の部分が酸素の拡散経路として機能するため、極めて酸素の拡散性、及び酸素の透過性が向上した酸化物半導体膜とすることができる。そのため、当該酸化物半導体膜に酸素を供給する処理を施すことにより、酸化物半導体膜中の酸素欠損や、酸化物半導体膜と絶縁膜の界面の欠陥を低減し、欠陥準位を低減することが容易となる。その結果、高い信頼性と高い電界効果移動度を両立した半導体装置を実現することができる。
このように、電界効果移動度が向上したトランジスタは、高速で容量を充放電することのできるスイッチに好適に用いることができる。代表的には、デマルチプレクサ回路などに好適に用いることができる。
デマルチプレクサ回路とは、１つの入力信号を、２以上の信号に分周して出力する回路である。このようなトランジスタを適用したデマルチプレクサ回路を、表示装置の信号線駆動回路と信号線との間に配置することで、信号線駆動回路をＩＣ（集積回路）の形態で実装した時の端子数を削減することが可能となり、より高速動作が可能で、且つ狭額縁の表示装置を実現できる。
例えば、酸化物半導体膜において透過電子顕微鏡により観察される結晶部を除く領域が、２０％以上１００％未満、好ましくは２０％以上８０％以下、より好ましくは２０％以上６０％以下であることが好ましい。このような割合で酸化物半導体膜中に明瞭な結晶部以外の領域が存在することで、酸化物半導体膜の酸素透過性を向上させることができる。そのため、酸化物半導体膜に酸素を供給する処理を施した際の、酸素欠損の低減効果を高めることができる。したがって、このような酸化物半導体膜をトランジスタなどの半導体装置に適用することで、極めて信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
以下に、半導体膜の成膜メカニズムにおける一考察について説明する。スパッタリング用ターゲットが複数の結晶粒を有し、且つ、その結晶粒が層状構造を有しており、当該結晶粒に劈開しやすい界面が存在する場合、当該スパッタリング用ターゲットにイオンを衝突させることで、結晶粒が劈開して、平板状またはペレット状のスパッタリング粒子が得られることがある。該得られた平板状またはペレット状のスパッタリング粒子が、基板上に堆積することでナノ結晶を含む半導体膜が成膜されると考えられる。また、基板を加熱することにより、基板表面において当該ナノ結晶同士の結合、または再配列が進むことにより、配向性を有する結晶部を含む半導体膜が形成されやすくなると考えられる。
なお、ここではスパッタリング法により形成する方法について説明したが、特にスパッタリング法を用いることで、結晶性の制御が容易であるため好ましい。なお、スパッタリング法以外に、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。熱ＣＶＤ法の例としては、ＭＯＣＶＤ法が挙げられる。
続いて、導電層４３ａ及び導電層４３ｂを形成する。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
導電膜の形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
なお、導電層４３ａ及び導電層４３ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない半導体層４２の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。半導体層４２として配向性を有する結晶部を含む酸化物半導体膜を用いると、この薄膜化を抑制できるため好ましい。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる。トランジスタ４０において、導電層４１の一部はゲートとして機能し、絶縁層３２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
〔絶縁層３３の形成〕
続いて、図１（Ｄ）に示すように、トランジスタ４０を覆う絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、絶縁層３２と同様の方法により形成することができる。
絶縁層３３の成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２５０℃以下、より好ましくは１００℃以上２２０℃以下である。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
また、絶縁層３３として、酸素を含む雰囲気下で上述のような低温で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で、低温で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化物絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、半導体層４２に酸素を供給することができる。その結果、半導体層４２中の酸素欠損、及び半導体層４２と絶縁層３３の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い半導体装置を実現できる。
以上の工程により、可撓性を有する基板２１上にトランジスタ４０と、これを覆う絶縁層３３を形成することができる。
この段階において、後述する方法を用いて基板２１と支持基板１１とを分離することで、表示素子を有さないフレキシブルデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、及び配線などを形成し、後述する方法を用いて基板２１と支持基板１１とを分離することで、半導体回路を有するフレキシブルデバイスを作製することができる。
〔絶縁層３４の形成〕
続いて、図１（Ｅ）に示すように、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する。絶縁層３４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能する層であることが好ましい。絶縁層３４は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
また絶縁層３４に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２５０℃以下、より好ましくは１００℃以上２２０℃以下である。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
〔表示素子６０の形成〕
続いて、図２（Ａ）に示すように、絶縁層３４及び絶縁層３３に、導電層４３ｂ等に達する開口を形成する。
その後、図２（Ａ）に示すように、導電層６１を形成する。導電層６１は、その一部が画素電極として機能する。導電層６１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
導電膜の形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
続いて、図２（Ａ）に示すように、導電層６１の端部を覆う絶縁層３５を形成する。絶縁層３５は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
また絶縁層３５に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは室温以上３００℃以下、より好ましくは８０℃以上２５０℃以下、より好ましくは１００℃以上２２０℃以下である。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
続いて、図２（Ｂ）に示すように、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成する。
ＥＬ層６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
導電層６３は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
ＥＬ層６２及び導電層６３の形成時の温度は、それぞれ、室温以上であり、且つ接着層１２の耐熱温度以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２２０℃以下である。
以上のようにして、表示素子６０を形成することができる。表示素子６０は、一部が画素電極として機能する導電層６１、ＥＬ層６２、及び一部が共通電極として機能する導電層６３が積層された構成を有する。
〔基板２２の貼り合わせ〕
続いて、図２（Ｃ）に示すように、表示素子６０上に、基板２２を接着層１３により貼り合わせる。これにより、表示素子６０を接着層１３及び基板２２で封止することができる。
基板２２は、可撓性を有することが好ましい。基板２２については、基板２１の記載を援用できる。
接着層１３は、硬化型の材料を用いることが好ましい。または、接着層１２よりも耐熱温度の高い熱可塑性の材料を用いてもよい。これにより、後述する分離方法において、接着層１３が熱により軟化、または溶解してしまい、封止が破れてしまうことを防ぐことができる。
〔分離〕
続いて、図２（Ｄ）に示すように、支持基板１１を接着層１２の耐熱温度よりも高い温度で加熱し、支持基板１１と基板２１を分離する。
例えば、支持基板１１を２２０℃よりも高く４００℃よりも低い温度、好ましくは２４０℃以上３５０℃以下、より好ましくは２５０℃以上３５０℃以下の温度で加熱する。
図４（Ａ）には、支持基板１１、接着層１２、基板２１、接着層１３、及び基板２２の積層体を、加熱機構を有するステージ５０に配置した例を示している。
このように支持基板１１を、加熱機構を有するステージ５０に固定した状態で、支持基板１１を加熱する。ステージ５０は、支持基板１１を固定できればどのような構成でもよい。ステージ５０は、例えば真空吸着、静電吸着などが可能な吸着機構、または支持基板１１を物理的に留める機構を有していてもよい。
分離は、例えば基板２１に垂直方向に引っ張る力をかけることにより行うことができる。例えば基板２２の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、引き剥がすことができる。
図４（Ｂ）は、吸着機構を有する部材５１を、基板２２の端部の上面に吸着させ、これを上方に引っ張ることにより、支持基板１１と基板２１とを分離する例を示している。
また、図４（Ｃ）には、表面に粘着性を有するドラム状の部材５２を基板２２の上面に押し当て、これを回転させることにより支持基板１１と基板２１とを分離する例を示している。
なお、図４（Ｂ）、（Ｃ）では、基板２１に接して、接着層１２の一部が残存している例を示している。例えば、支持基板１１と基板２１を分離する際に、接着層１２の粘度が十分に低い状態で分離することで、このように接着層１２が上下に分断され、支持基板１１及び基板２１の両方に接着層１２が残存する場合がある。
なお、接着層１２の粘度が比較的高い場合には、支持基板１１と接着層１２の間、または接着層１２と基板２１の間のうち、いずれか密着性の低い方で剥離が生じる場合がある。すなわち、接着層１２を上下に分断するのに必要な力よりも、接着層１２と支持基板１１または基板２１の界面の密着力が小さい場合、当該界面で剥離が生じる場合がある。このとき、支持基板１１または基板２１のいずれか一方に接着層１２が残存し、他方には接着層１２が残らない場合もある。
また、加熱により接着層１２の粘度が十分に低くなった場合には、支持基板１１と基板２１を相対的にスライドさせることにより、これらを分離することもできる。
図４（Ｄ）には、吸着機構を有する部材５３を基板２２の上面に吸着させ、これを横方向に引っ張ることにより、支持基板１１と基板２１とを分離する例を示している。このとき、部材５３が吸着可能な面積を大きくすることが好ましい。図４（Ｄ）では、部材５３が複数の吸着機構を有する例を示している。
また、図４（Ｅ）には、基板２１及び基板２２を挟むことのできる部材５４を用い、これを横方向に引っ張ることにより、支持基板１１と基板２１を分離する例を示している。このとき、貼り合わせの際に基板２１が支持基板１１の輪郭よりも外側にはみ出るように貼り合わせることで、部材５４で挟みやすくなるため好ましい。また、この時、部材５４を斜め上方向、または上方向に引っ張ることで支持基板１１と基板２１を分離してもよい。
なお、支持基板１１と基板２１とを分離する方法はこれに限られない。例えば、接着層１２と支持基板１１の界面の密着力、または接着層１２と基板２１の界面の密着力が、他の界面を形成する２つの層の間の密着力（例えば基板２１と絶縁層３１の界面や、絶縁層３３と絶縁層３４の界面など）よりも十分に小さい場合には、加熱することなく支持基板１１と基板２１を分離することもできる。その場合には、接着層１２として熱硬化性樹脂を用いてもよい。ただし、支持基板１１と基板２１の密着力は、支持基板の搬送時に剥がれない程度の密着力を有していることが好ましい。
〔表示装置〕
支持基板１１と基板２１を分離することにより、表示装置１０を作製することができる（図２（Ｄ））。表示装置１０は、一対の基板（基板２１及び基板２２）が可撓性を有しているため、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能な表示装置である。
図２（Ｄ）では、基板２１に接して接着層１２の一部が残存している例を示すが、分離の際の接着層１２の粘度によっては、図５（Ａ）に示すように接着層１２の全部が残存する場合や、図５（Ｂ）に示すように接着層１２が残存しない場合もある。
特に、支持基板１１として金属やガラスなどの無機材料の基板を用い、基板２１として有機樹脂を含む基板を用いた場合、支持基板１１と接着層１２の間で剥離が生じやすい傾向がある。そのため、図２（Ｄ）や図５（Ａ）に示すように、基板２１側に接着層１２が残存しやすい。
接着層１２は、熱可塑性の樹脂を含むため、表示装置１０の使用環境の温度が接着層１２の軟化点、ガラス転移点、及び融点よりも低い場合には、接着層１２を残したままであってもよい。その場合、接着層１２は基板２１を保護する保護層として利用することができる。
また、図２（Ｄ）や図５（Ａ）に示すように、接着層１２が基板２１に接して残存する場合、分離よりも後の工程で接着層１２を除去してもよい。例えば、接着層１２を溶解する溶媒を用いて接着層１２を除去してもよい。または、表面張力の低い液体を、接着層１２と基板２１の間に浸透させることにより、接着層１２を剥離してもよい。または、接着層１２を引き剥がす方向に物理的な力を加えることにより剥離してもよい。または、接着層１２を酸素雰囲気下でのプラズマ処理や、オゾン雰囲気下の紫外線照射などにより、残存した接着層１２を分解除去してもよい。
以上が作製方法例１についての説明である。
［作製方法例２］
以下では、上記作製方法例１と一部が異なる作製方法の一例について説明する。
まず、作製方法例１と同様に、支持基板１１と基板２１とを接着層１２により貼り合わせる。続いて基板２１上に絶縁層３１、トランジスタ４０、絶縁層３３、絶縁層３４、導電層６１及び絶縁層３５を順に形成する（図６（Ａ））。
続いて、図６（Ｂ）に示すように、保護層７１を形成する。
保護層７１は、以降の分離の工程において、絶縁層３５や導電層６１の表面を保護する機能を有する。また保護層７１は、容易に除去することのできる材料を用いることができる。
除去可能な保護層７１としては、例えば水溶性樹脂をその例に挙げることができる。塗布した水溶性樹脂は表面の凹凸を被覆し、その表面の保護を容易にする。また、除去可能な保護層７１として、光または熱により剥離可能な粘着剤を水溶性樹脂に積層したものを用いてもよい。
または、除去可能な保護層７１として、通常の状態ではその接着力が強く、熱を加える、または光を照射することによりその接着力が弱くなる性質を有する基材を用いてもよい。例えば、加熱することにより接着力が弱くなる熱剥離テープや、紫外光を照射することにより接着力が弱くなるＵＶ剥離テープ等を用いてもよい。また、通常の状態で接着力が弱い弱粘性テープ等を用いることができる。
続いて、作製方法例１と同様の方法により、支持基板１１と基板２１を分離する。特に、分離は図４（Ｃ）に示すような、ドラム状の部材５２を用いる分離方法を用いることが好ましい。また、分離の際に、図４（Ｂ）、図４（Ｄ）に示すように表面を吸着する部材を用いる場合には、表示領域や駆動回路が設けられる領域よりも外側を吸着することが好ましい。また、図４（Ｅ）に示すように基板２１を挟持する部材を用いる場合にも、表示領域や駆動回路が設けられる領域よりも外側を挟持することが好ましい。
支持基板１１と基板２１を分離した後、保護層７１を除去する（図６（Ｃ））。
続いて、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成することにより、表示素子６０を形成する（図６（Ｄ））。
ＥＬ層６２及び導電層６３の形成時に、基板２１をステージに固定した状態で成膜してもよいが、図６（Ｄ）に示すように、支持基板７３にテープ７２等を用いて固定し、支持基板７３を成膜装置のステージに配置した状態で成膜することが好ましい。支持基板７３に基板２１を固定することにより、基板２１の装置内、及び装置間における搬送を容易とすることができる。支持基板７３としては、支持基板１１と同様の基板を用いることができる。
続いて、作製方法例１と同様に、接着層１３により基板２１と基板２２を貼り合わせる。
以上の工程により、表示装置１０を作製することができる（図６（Ｅ））。
本作製方法例では、基板の分離後にＥＬ層６２及び導電層６３を形成することができるため、これらに耐熱性の低い材料を用いることができる。分離後に形成する接着層１３及び基板２２にも、耐熱性の低い材料を用いることができる。そのため材料の選択の自由度がより高まり、より低コストで信頼性の高い表示装置を実現することができる。
［作製方法例３］
以下では、上記作製方法例とは一部が異なる作製方法の一例について説明する。
まず、作製方法例１と同様に、支持基板１１と基板２１とを接着層１２により貼り合わせる。続いて基板２１上に絶縁層３１、トランジスタ４０、絶縁層３３、絶縁層３４、導電層６１及び絶縁層３５を順に形成する。続いて、ＥＬ層６２、導電層６３を形成し、表示素子６０を形成する（図７（Ａ））。
続いて、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図７（Ｂ））。絶縁層７４は、表示素子６０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。
絶縁層７４は、例えば上述した絶縁層３１に用いることのできるバリア性の高い無機絶縁材料が含まれる構成とすることが好ましい。また、無機絶縁材料と有機絶縁材料を積層して用いてもよい。
続いて、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図７（Ｃ））。保護層７５は、表示装置１０の最表面に位置する層として用いることができる。
保護層７５として、上述した絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜を用いると、表示装置１０の表面に傷がつくことや、クラックが生じてしまうことを抑制できるため好ましい。また、保護層７５は、当該有機絶縁膜と、表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン層など）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂層など）等とが積層された構成であってもよい。
続いて、作製方法例１と同様の方法により支持基板１１と基板２１とを分離する。これにより、図７（Ｄ）に示す表示装置１０を作製することができる。ここでは基板２２を有していないため、分離方法として図４（Ｃ）に示すようなドラム状の部材５２を用いた分離方法を用いると、表面に傷などが生じにくいため好ましい。また、図４（Ｂ）、図４（Ｄ）に示すように表面を吸着する部材を用いる場合には、表示領域や駆動回路が設けられる領域よりも外側を吸着することが好ましい。このとき、部材が触れる部分には絶縁層７４等にクラックが生じる恐れがある。その場合には、表示領域や駆動回路が設けられている部分にまで当該クラックが進行することを防ぐため、分離後にその部分を分断して除去してもよい。
〔変形例〕
作製方法例３において、作製方法例２で示したように、導電層６１及び絶縁層３５を形成した後に、除去可能な保護層７１を形成し、ＥＬ層６２等を形成する前に支持基板１１と基板２１とを分離してもよい。その場合には、分離後の基板２１を支持基板７３に固定した状態で、ＥＬ層６２、導電層６３、絶縁層７４、及び保護層７５等を形成してもよい。
以上が作製方法例についての説明である。
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２）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法について説明する。
本発明の一態様は、作製基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成し、樹脂層上に３５０℃以下の温度でトランジスタを形成し、樹脂層を加熱し、作製基板とトランジスタとを分離する、フレキシブルデバイスの作製方法である。
トランジスタの半導体層には、酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いることで、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合よりも、プロセスの最高温度を低くすることができる。
トランジスタの半導体層にＬＴＰＳを用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、樹脂層に耐熱性が求められる。樹脂層の耐熱温度が高いと、作製基板からトランジスタを剥離する際に、極めて高い温度で加熱する、またはレーザ光を照射する等の工程が必要となり、コストアップにつながる。
一方、酸化物半導体を用いたトランジスタは、ＬＴＰＳと異なり、高温での熱処理は必要とせず、３５０℃以下、さらには３００℃以下で形成することができる。そのため、樹脂層に高い耐熱性は求められない。したがって、樹脂層の耐熱温度を低くすることができ、作製基板からトランジスタを剥離する際に、樹脂層を加熱する温度を低くすることができる。また、酸化物半導体を用いたトランジスタでは、レーザ結晶化も不要なため、樹脂層の厚さを薄くすることができる。樹脂層に高耐熱性が要求されず、薄膜化できることで大幅なコストダウンが期待できる。
本発明の一態様では、樹脂層の耐熱温度よりも高い温度で、樹脂層を加熱する。ここで、樹脂層の耐熱温度とは、樹脂層のガラス転移点、軟化点、及び融点のうち、最も低い温度である。例えば、樹脂層を３５０℃より高く５００℃以下の温度で加熱することで、作製基板からトランジスタを剥離する。
剥離工程で、極めて高い温度で加熱しなくてよいため、各層に用いる材料の選択の幅が広がり、低コスト化が実現できる。また、剥離工程に、レーザ照射装置を用いなくてよいことからも、低コスト化が実現できる。また、樹脂層を厚く形成しなくてよいため、工程時間の短縮化が可能となる。ポリイミド樹脂を用いる場合などにおいて、樹脂層を厚く形成することは極めて高価である。樹脂層を薄く形成することで、コストダウンが可能となる。例えば、樹脂層の厚さは、０．０１μｍ以上２μｍ未満とする。
本発明の一態様では、低粘度の溶液を用いて、樹脂層を形成することが好ましい。これにより、樹脂層を薄く形成することが容易となる。樹脂層は、例えば、スピンコートを用いて形成することができる。樹脂層は、例えば、粘度が１０ｃｐ以上３０００ｃｐ未満の溶液を用いて形成することができる。
樹脂層は、体積膨張しないことが好ましい。また、樹脂層は、膨潤しないことが好ましい。これにより、剥離工程において、樹脂層が加熱されても、トランジスタ等の素子が破壊されることを抑制できる。例えば、樹脂層の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。
樹脂層を加熱する温度は低温であるほど、好ましい。樹脂層の少なくとも一部は、加熱により、溶融、変質、軟化、または気化することがある。樹脂層を加熱する温度は、樹脂層の耐熱温度よりも高い。
樹脂層は、加熱により溶融することが好ましい。樹脂層を溶融させることで、より確実に剥離を行うことができ、歩留まりを高めることができる。
樹脂層は、有機溶剤で溶解することが好ましい。例えば、剥離界面に有機溶剤を供給することで、樹脂層を溶解し、剥離を促進させてもよい。または、作製基板から剥離した後に、有機溶剤を用いて、第１の絶縁層の表面に残存した樹脂層を溶解し、当該樹脂層を除去してもよい。有機溶剤としては、樹脂層を溶解する機能を有する材料を用いることができる。例えば、シンナーを用いてもよい。
樹脂層を溶融または溶解する際、樹脂層の厚さが薄いほど、工程時間の短縮化が実現できる。このことからも、本発明の一態様では、樹脂層を薄く形成することが好ましい。
本発明の一態様では、樹脂層を加熱しながら、または樹脂層を加熱した後に、作製基板と樹脂層とを分離する。
例えば、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、及び加熱機構を有するローラ等のうち少なくとも一つを用いて、樹脂層を加熱することができる。
オーブン、ホットプレート、及び加熱機構を有するステージは、それぞれ、樹脂層を均一に加熱することができる。加熱機構を有するローラは、樹脂層を加熱しながら剥離を行うことができる。
具体的には、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法は、以下の５つの工程を有する。第１の工程では、作製基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成する。第２の工程では、樹脂層上に第１の絶縁層を形成する。第３の工程では、第１の絶縁層上にトランジスタを形成する。第４の工程では、トランジスタを覆う第２の絶縁層を形成する。第５の工程では、樹脂層を、樹脂層の耐熱温度よりも高い温度で加熱し、作製基板と第１の絶縁層とを分離する。
第５の工程の前に、樹脂層上に形成される絶縁層及びトランジスタ等は、全て樹脂層の耐熱温度以下の温度で作製することが好ましい。これにより、第５の工程よりも前に、作製基板から樹脂層が剥離されることを抑制できる。第５の工程の前に、第２の絶縁層上に表示素子等を形成してもよい。樹脂層よりも耐熱性の低い素子は、第５の工程の後に作製することが好ましい。
第１の絶縁層は、樹脂層が加熱されることで放出される水分等が、トランジスタに侵入することを抑制することができる。第２の絶縁層は、外部からトランジスタに不純物が侵入することを抑制することができる。第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜のうち少なくとも一つを有することが好ましい。第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜を積層して有することが好ましい。このとき、窒化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜のうち、酸化窒化シリコン膜が、よりトランジスタ側に位置することが好ましい。
樹脂層を加熱することで、作製基板からトランジスタ等の素子を剥離することができる。本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法は、低温で行えるため、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて行うことができる等のメリットを有する。
剥離により露出した表面には、接着剤を用いてフィルムを貼り合わせてもよい。フィルムは、フレキシブルデバイスの支持基板として機能することができる。また、樹脂層自体をフレキシブルデバイスの支持基板として用いてもよい。
また、溶融している樹脂層を接着剤として用いてもよい。作製基板から剥離後、溶融している樹脂層とフィルムを重ねて加圧することで、樹脂層にフィルムを貼り合わせることができる。樹脂層に貼り合わせる部材に特に限定は無く、フィルムのほかに、偏光板、光学部材、タッチパネル等も挙げられる。
以下では、図８〜図１４を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法について説明する。ここでは、フレキシブルデバイスとして、ＥＬ素子を有する表示装置を作製する場合を例に挙げて説明する。なお、実施の形態１で説明した工程に関しては、詳細な説明を省略する場合がある。
［作製方法例１］
まず、作製基板１４上に、熱可塑性材料を用いて、樹脂層２３を形成する（図８（Ａ））。
樹脂層２３は、可撓性を有する。作製基板１４は、樹脂層２３よりも可撓性が低い。作製基板１４上に樹脂層２３を形成することで、樹脂層２３の搬送を容易にすることができる。
樹脂層２３には、ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。
そのほか、樹脂層２３に用いることができる材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などが挙げられる。また、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂などのフッ素樹脂共重合体、液晶ポリマー等を用いてもよい。またこのような材料を含み、耐熱性や化学的安定性を向上させた材料を用いることが好ましい。
樹脂層２３は、スピンコータを用いて形成することが好ましい。
そのほか、樹脂層２３の形成方法としては、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
樹脂層２３は、粘度が１０ｃｐ以上３０００ｃｐ未満、好ましくは粘度が１０ｃｐ以上１０００ｃｐ以下の溶液を用いて形成することが好ましい。溶液の粘度が低いほど、塗布が容易となる。また、溶液の粘度が低いほど、気泡の混入を抑制でき、良質な膜を形成できる。
樹脂層２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．０１μｍ以上２μｍ未満であることがより好ましく、０．１μｍ以上１μｍ未満であることがさらに好ましい。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層２３を薄く形成することが容易となる。
樹脂層２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。樹脂層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
作製基板１４は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。作製基板１４に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図８（Ｂ））。
絶縁層３１は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３１は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
絶縁層３１は、樹脂層２３に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。例えば、絶縁層３１は、樹脂層２３を加熱した際に、樹脂層２３に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐことが好ましい。そのため、絶縁層３１は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層３１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。特に、樹脂層２３上に窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することが好ましい。無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。
絶縁層３１に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
樹脂層２３の表面に凹凸がある場合、絶縁層３１は当該凹凸を被覆することが好ましい。絶縁層３１は、当該凹凸を平坦化する平坦化層としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁層３１として、有機絶縁膜と無機絶縁膜を積層して用いることが好ましい。有機絶縁膜は、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樹脂、ＰＶＢ樹脂、ＥＶＡ樹脂等の有機樹脂を用いて形成することができる。
絶縁層３１に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図８（Ｃ））。ここではトランジスタ４０の一例として、酸化物半導体層４４を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。なお、トランジスタの形成方法については実施の形態１の記載も参照できる。
本発明の一態様において、トランジスタの半導体膜としては、例えば、第１４族の元素（シリコン、ゲルマニウム等）、化合物半導体または酸化物半導体を用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。実施の形態１で説明した通り、シリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。
トランジスタ４０は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。トランジスタ４０は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、トランジスタ４０は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層４１を形成する。
トランジスタ４０が有する導電膜の形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
続いて、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
続いて、酸化物半導体層４４を形成する。酸化物半導体層４４は、酸化物半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該酸化物半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
酸化物半導体膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。
酸化物半導体については、実施の形態１及び実施の形態３の記載も参照できる。
続いて、導電層４３ａ及び導電層４３ｂを形成する。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる。
次に、トランジスタ４０を覆う絶縁層３３を形成する（図８（Ｄ））。絶縁層３３は、絶縁層３２と同様の方法により形成することができる。また、絶縁層３３の形成工程については、実施の形態１の記載を参照できる。
以上の工程により、樹脂層２３上に絶縁層３１、トランジスタ４０、及び絶縁層３３を形成することができる（図８（Ｄ））。
この段階において、後述する方法を用いて作製基板１４と絶縁層３１とを分離することで、表示素子を有さないフレキシブルデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、及び配線などを形成し、後述する方法を用いて作製基板１４と絶縁層３１とを分離することで、半導体回路を有するフレキシブルデバイスを作製することができる。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する（図８（Ｅ））。絶縁層３４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層３４は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３４は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３４は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３４に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３４及び絶縁層３３に、導電層４３ｂ等に達する開口を形成する。
その後、導電層６１を形成する（図９（Ａ））。導電層６１は、その一部が表示素子６０の画素電極として機能する。
導電層６１は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。導電層６１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、導電層６１は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
導電層６１の形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、導電層６１の端部を覆う絶縁層３５を形成する（図９（Ａ））。絶縁層３５は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３５は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３５は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３５は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３５に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成する（図９（Ｂ））。導電層６３は、その一部が表示素子６０の共通電極として機能する。
ＥＬ層６２及び導電層６３は、それぞれ、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。ＥＬ層６２及び導電層６３は、それぞれ、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、ＥＬ層６２及び導電層６３は、それぞれ、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。
具体的には、ＥＬ層６２及び導電層６３の形成時の温度は、それぞれ、室温以上３５０℃以下で形成することが好ましく、１００℃以上３００℃以下で形成することがさらに好ましい。
以上のようにして、表示素子６０を形成することができる。なお、表示素子６０の作製方法については実施の形態１の記載も参照できる。
次に、接着層１３を用いて、表示素子６０上に、基板２２を貼り合わせる（図９（Ｃ））。これにより、表示素子６０を接着層１３及び基板２２で封止することができる。
基板２２及び接着層１３には、それぞれ、樹脂層２３よりも耐熱性が高い（例えば、ガラス転移温度が高い）材料を用いる。これにより、後の剥離工程において、封止が破れることを抑制できる。
基板２２は、可撓性を有することが好ましい。例えば、基板２２には、樹脂層２３に用いることができる有機樹脂を適用できる。基板２２には、樹脂フィルムが好適である。
接着層１３には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。
次に、樹脂層２３を第１の温度で加熱し、作製基板１４と絶縁層３１とを分離する（図９（Ｄ））。ここでは、作製基板１４と樹脂層２３の界面で剥離が生じ、絶縁層３１の表面に樹脂層２３が残存する例を示す。
第１の温度は、樹脂層２３の耐熱温度より高い。例えば、第１の温度は、樹脂層２３のガラス転移温度より高い。具体的には、樹脂層２３を３００℃より高く５００℃以下、好ましくは３５０℃より高く４５０℃以下の温度で加熱する。
例えば、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、及び加熱機構を有するローラ等のうち少なくとも一つを用いて、樹脂層２３を加熱する。
図１０（Ａ）に、樹脂層２３を含む積層体を、加熱機構を有するステージ５０に配置した例を示している。なお、図１０（Ａ）〜（Ｄ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）では、積層体として、作製基板１４、樹脂層２３、接着層１３、及び基板２２のみを示し、樹脂層２３と接着層１３との間に設けられたトランジスタ等を省略して示す。
作製基板１４をステージ５０に固定した状態で、作製基板１４を加熱する。ステージ５０は、作製基板１４を固定できればどのような構成でもよい。ステージ５０は、例えば、真空吸着もしくは静電吸着などが可能な吸着機構、または作製基板１４を物理的に留める機構を有していてもよい。
剥離は、例えば樹脂層２３に垂直方向に引っ張る力をかけることにより行うことができる。例えば基板２２の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、引き剥がすことができる。
図１０（Ｂ）及び図１１（Ａ）では、剥離に、吸着機構を有する部材５１を用いる例を示す。吸着機構を有する部材５１を、基板２２の端部の上面に吸着させ、これを上方に引っ張ることにより、作製基板１４と絶縁層３１（図示せず）とを分離することができる。
図１０（Ｂ）では、作製基板１４と樹脂層２３との界面で剥離が生じる例を示す。図１１（Ａ）では、樹脂層２３中で剥離が生じる例を示す。
図１０（Ｃ）、（Ｄ）及び図１１（Ｂ）では、剥離に、ドラム状の部材５２を用いる例を示す。ドラム状の部材５２を基板２２の表面に押し当て、これを回転しながら移動させることにより作製基板１４と絶縁層３１（図示せず）とを分離することができる。
図１０（Ｃ）及び図１１（Ｂ）は、基板２２を上方に引っ張る例であり、図１０（Ｄ）は、基板２２を下方に引っ張る例である。
図１０（Ｃ）、（Ｄ）では、作製基板１４と樹脂層２３との界面で剥離が生じる例を示す。図１１（Ｂ）では、樹脂層２３と絶縁層３１（図示せず）との界面で剥離が生じる例を示す。
ステージ５０及びドラム状の部材５２のうち少なくとも一方を用いて樹脂層２３を加熱する。
図１０（Ｃ）、（Ｄ）に示すドラム状の部材５２は、加熱機構を有することが好ましい。ドラム状の部材５２の表面は、熱伝導性が高いことが好ましい。これにより、樹脂層に熱を容易に伝導させることができる。例えば、ドラム状の部材５２の材質には、金属材料または合金材料を用いることが好ましい。ドラム状の部材５２の表面は粘着性を有することが好ましい。
ドラム状の部材５２及びステージ５０のうち少なくとも一方が移動することで、作製基板１４から絶縁層３１を完全に剥離することができる。
さらに、図１０（Ｃ）及び図１１（Ｂ）では、液体供給機構５８及びブロー機構５９を示す。
液体として、例えば、水、有機溶媒、有機溶剤等を用いることができる。有機樹脂を溶かす有機溶剤を用いることで、樹脂層２３を除去することができる。
液体供給機構５８を用いて剥離界面に液体を供給することができる。剥離界面に有機溶剤を供給することで、樹脂層２３を溶解し、剥離を促進させることができる。
樹脂層２３において、加熱による溶融と、液体による溶解と、が同時に生じると、剥離工程の時間短縮及び歩留まり向上が実現でき、好ましい。
液体供給機構５８を用いて、剥離により露出した絶縁層３１の表面または樹脂層２３の表面に液体を供給することができる。剥離により露出した表面に有機溶剤を供給することで、残存した有機樹脂を溶解し除去することができる。
ブロー機構５９は、加熱ブロー、冷却ブロー、またはエアブロー等を行うことができる。ブローによって、剥離界面の残存物（有機樹脂、液体等）を除去することができる。
ブロー機構５９を用いて、加熱ブローを行い、樹脂層２３を加熱することができる。
ブロー機構５９を用いて、冷却ブローを行い、作製基板１４から剥離されたトランジスタ等を冷やすことができる。
剥離は、樹脂層２３を加熱した後に行ってもよい。例えば、オーブン内に樹脂層２３を含む積層体を配置し、加熱する。その後、当該積層体をオーブンから取り出す。そして、当該積層体が冷めないうちに、剥離を行ってもよい。
剥離後、樹脂層２３は、そのまま残した状態としてもよいし、除去してもよい。上述のブローや有機溶媒による溶解のほか、洗浄、拭き取り、プラズマ処理（酸素プラズマ処理など）、光照射（紫外線照射など）等により、樹脂層２３を除去することができる。
ここで、剥離後の作製基板１４は、何度でも再利用することが可能である。作製基板１４上に樹脂層２３が残存した場合、上述した方法により除去することができる。
作製基板１４と絶縁層３１とを分離することにより、表示装置１０を作製することができる（図９（Ｄ））。表示装置１０は、樹脂層２３及び基板２２が可撓性を有しているため、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能な表示装置である。
図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、剥離により露出した表面に、接着層２８を用いてフィルム２９を貼り合わせてもよい。フィルム２９は、フレキシブルデバイスの支持基板として機能することができる。
図１１（Ｃ）は、絶縁層３１とフィルム２９が接着層２８によって貼り合わされている例である。図１１（Ｄ）は、樹脂層２３とフィルム２９が接着層２８によって貼り合わされている例である。
また、剥離により露出した樹脂層２３に直接フィルム２９を貼り付けてもよい。加熱により樹脂層２３が溶融している状態で、樹脂層２３とフィルム２９を重ねて加圧することで接着剤を用いることなく、樹脂層２３とフィルム２９とを貼り合わせることができる。
作製基板１４からの剥離とフィルム２９の貼り合わせは、同じ装置で行うこともできる。図１２（Ａ）では、搬送ステージ５５上を、作製基板１４と、作製基板１４上の、樹脂層２３を含む積層体３０が搬送される。押圧ローラ８３によって、積層体３０は作製基板１４から剥離される。作製基板１４から剥離された積層体３０は、テープリール８１から繰り出された支持体８２によって支持されて搬送される。また、テープリール８４から繰り出されたフィルム２９は、押圧ローラ８５によって繰り出す方向が変換される。押圧ローラ８３と押圧ローラ８５の間で、積層体３０とフィルム２９とが押圧され、圧着される。
搬送ステージ５５及び押圧ローラ８３のうち、少なくとも一方が加熱機構を有する。これにより、樹脂層２３を加熱することができ、作製基板１４と積層体３０とを分離することができる。
また、押圧ローラ８３及び押圧ローラ８５のうち、少なくとも一方が加熱機構を有する。これにより、剥離後も、樹脂層２３を加熱することができる。樹脂層２３が溶融した状態でフィルム２９と貼り合わせることで、別途、接着剤を用意する必要がなく好ましい。
また、フィルム２９の表面に接着層が形成されていてもよい。押圧ローラ８３及び押圧ローラ８５で加圧及び加熱されることで、積層体３０とフィルム２９とを貼り合わせてもよい。
図１２（Ｂ）は、フィルム２９と積層体３０が貼り合わされた構成の概略図である。フィルム２９は樹脂層２３と接している。
［作製方法例２］
次に、上記作製方法例１と一部が異なる作製方法について説明する。なお、実施の形態１の作製方法例２と同様の部分については詳細な説明を省略することがある。
まず、上記作製方法例１と同様に、作製基板１４上に、樹脂層２３から絶縁層３５までを順に形成する（図１３（Ａ））。
次に、図１３（Ｂ）に示すように、保護層７１を形成する。保護層７１については、実施の形態１の記載を参照できる。
続いて、作製方法例１と同様の方法により、作製基板１４と絶縁層３１とを分離する。特に、図１０（Ｃ）、（Ｄ）及び図１１（Ｂ）に示すような、ドラム状の部材５２を用いる分離方法を用いることが好ましい。図１３（Ｃ）では、作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離される例を示す。
作製基板１４と絶縁層３１とを分離した後、保護層７１を除去する（図１３（Ｃ））。
続いて、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成することにより、表示素子６０を形成する（図１３（Ｄ））。
ＥＬ層６２及び導電層６３の形成時に、樹脂層２３（または絶縁層３１）をステージに固定した状態で成膜してもよいが、図１３（Ｄ）に示すように、支持基板７３にテープ７２等を用いて固定し、支持基板７３を成膜装置のステージに配置した状態で成膜することが好ましい。支持基板７３に樹脂層２３を固定することにより、樹脂層２３の装置内、及び装置間における搬送を容易とすることができる。支持基板７３としては、作製基板１４と同様の基板を用いることができる。
次に、作製方法例１と同様に、接着層１３を用いて、表示素子６０上に、基板２２を貼り合わせる。これにより、表示素子６０を接着層１３及び基板２２で封止することができる。
以上の工程により、表示装置１０を作製することができる（図１３（Ｅ））。
作製方法例２では、作製基板１４と絶縁層３１を分離した後にＥＬ層６２及び導電層６３を形成することができるため、これらに耐熱性の低い材料を用いることができる。分離後に形成する接着層１３及び基板２２にも、耐熱性の低い材料を用いることができる。そのため材料の選択の自由度がより高まり、より低コストで信頼性の高い表示装置を実現することができる。
［作製方法例３］
次に、上記作製方法例と一部が異なる作製方法について説明する。なお、実施の形態１の作製方法例３と同様の部分については詳細な説明を省略することがある。
まず、作製方法例１と同様に、作製基板１４上に、樹脂層２３から表示素子６０までを順に形成する（図１４（Ａ））。
次に、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図１４（Ｂ））。
次に、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図１４（Ｃ））。
次に、作製方法例１と同様の方法により作製基板１４と絶縁層３１とを分離する。ここでは基板２２を有していない。保護層７５の表面に傷が生じることを抑制するため、図１０（Ｃ）、（Ｄ）及び図１１（Ｂ）に示すようなドラム状の部材５２を用いた分離方法を用いることが好ましい。図１４（Ｄ）では、作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離される例を示す。
なお、作製方法例３において、作製方法例２で示したように、導電層６１及び絶縁層３５を形成した後に、除去可能な保護層７１を形成し、ＥＬ層６２等を形成する前に作製基板１４と絶縁層３１とを分離してもよい。その場合には、分離後の絶縁層３１を支持基板７３に固定した状態で、ＥＬ層６２、導電層６３、絶縁層７４、及び保護層７５等を形成してもよい。
以上のように、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法では、トランジスタの作製工程、及び加熱による剥離工程を、それぞれ低温で行うことができる。また、樹脂層を、薄膜で耐熱性が低い層とすることができる。したがって、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて行うことができる等のメリットを有する。
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３）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスに適用できる金属酸化物膜（以降、酸化物半導体膜と呼ぶ）について説明する。
〔組成について〕
まず、酸化物半導体膜の組成について説明する。
酸化物半導体膜は、先の記載のように、インジウム（Ｉｎ）と、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎを表す。）と、Ｚｎ（亜鉛）と、を有する。
なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズとするが、元素Ｍに適用可能な元素としては、上記以外にも、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、マグネシウムなどを用いてもよい。また、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない。
次に、本発明の一態様に係る酸化物半導体膜が有するインジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数比の好ましい範囲について、図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、酸素の原子数比については記載しない。また、酸化物半導体膜が有するインジウム、元素Ｍ、及び亜鉛の原子数比のそれぞれの項を［Ｉｎ］、［Ｍ］、及び［Ｚｎ］とする。
図１６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、破線は、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝（１＋α）：（１−α）：１の原子数比（−１≦α≦１）となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝（１＋α）：（１−α）：２の原子数比となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝（１＋α）：（１−α）：３の原子数比となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝（１＋α）：（１−α）：４の原子数比となるライン、及び［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝（１＋α）：（１−α）：５の原子数比となるラインを表す。
また、一点鎖線は、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：１：βの原子数比（β≧０）となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：２：βの原子数比となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：３：βの原子数比となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：４：βの原子数比となるライン、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝２：１：βの原子数比となるライン、及び［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝５：１：βの原子数比となるラインを表す。
また、図１６に示す、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝０：２：１の原子数比またはその近傍値の酸化物半導体は、スピネル型の結晶構造をとりやすい。
図１６（Ａ）、（Ｂ）では、本発明の一態様の酸化物半導体膜が有する、インジウム、元素Ｍ、及び亜鉛の原子数比の好ましい範囲の一例について示している。
一例として、図１７に、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：１：１である、ＩｎＭＺｎＯ４の結晶構造を示す。また、図１７は、ｂ軸に平行な方向から観察した場合のＩｎＭＺｎＯ４の結晶構造である。なお、図１７に示すＭ、Ｚｎ、酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）における金属元素は、元素Ｍまたは亜鉛を表している。この場合、元素Ｍと亜鉛の割合が等しいものとする。元素Ｍと亜鉛とは、置換が可能であり、配列は不規則である。
ＩｎＭＺｎＯ４は、層状の結晶構造（層状構造ともいう）をとり、図１７に示すように、インジウム及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）が１に対し、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する（Ｍ，Ｚｎ）層が２となる。
また、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。そのため、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換し、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。その場合、Ｉｎ層が１に対し、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層が２である層状構造をとる。
［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：１：２となる原子数比の酸化物は、Ｉｎ層が１に対し、（Ｍ，Ｚｎ）層が３である層状構造をとる。つまり、［Ｉｎ］及び［Ｍ］に対し［Ｚｎ］が大きくなると、酸化物が結晶化した場合、Ｉｎ層に対する（Ｍ，Ｚｎ）層の割合が増加する。
ただし、酸化物中において、Ｉｎ層が１層に対し、（Ｍ，Ｚｎ）層の層数が非整数である場合、Ｉｎ層が１層に対し、（Ｍ，Ｚｎ）層の層数が整数である層状構造を複数種有する場合がある。例えば、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：１：１．５である場合、Ｉｎ層が１に対し、（Ｍ，Ｚｎ）層が２である層状構造と、（Ｍ，Ｚｎ）層が３である層状構造とが混在する層状構造となる場合がある。
例えば、酸化物半導体膜をスパッタリング装置にて成膜する場合、ターゲットの原子数比からずれた原子数比の膜が形成される。特に、成膜時の基板温度によっては、ターゲットの［Ｚｎ］よりも、膜の［Ｚｎ］が小さくなる場合がある。
また、酸化物半導体膜中に複数の相が共存する場合がある（二相共存、三相共存など）。例えば、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝０：２：１の原子数比の近傍値である原子数比では、スピネル型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。また、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝１：０：０を示す原子数比の近傍値である原子数比では、ビックスバイト型の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。酸化物半導体膜中に複数の相が共存する場合、異なる結晶構造の間において、粒界（グレインバウンダリーともいう）が形成される場合がある。
また、インジウムの含有率を高くすることで、酸化物半導体膜のキャリア移動度（電子移動度）を高くすることができる。これは、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛を有する酸化物半導体膜では、主として重金属のｓ軌道がキャリア伝導に寄与しており、インジウムの含有率を高くすることにより、ｓ軌道が重なる領域がより大きくなるため、インジウムの含有率が高い酸化物半導体膜はインジウムの含有率が低い酸化物半導体膜と比較してキャリア移動度が高くなるためである。
一方、酸化物半導体膜中のインジウム及び亜鉛の含有率が低くなると、キャリア移動度が低くなる。従って、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝０：１：０を示す原子数比、及びその近傍値である原子数比（例えば図１６（Ｃ）に示す領域Ｃ）では、絶縁性が高くなる。
従って、本発明の一態様の酸化物半導体膜は、キャリア移動度が高く、かつ、粒界が少ない層状構造となりやすい、図１６（Ａ）の領域Ａで示される原子数比を有することが好ましい。
また、図１６（Ｂ）に示す領域Ｂは、［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝４：２：３から４．１、及びその近傍値を示している。近傍値には、例えば、原子数比が［Ｉｎ］：［Ｍ］：［Ｚｎ］＝５：３：４が含まれる。領域Ｂで示される原子数比を有する酸化物半導体膜は、特に、結晶性が高く、キャリア移動度も高い優れた酸化物半導体膜である。
なお、酸化物半導体膜が、層状構造を形成する条件は、原子数比によって一義的に定まらない。原子数比により、層状構造を形成するための難易の差はある。一方、同じ原子数比であっても、形成条件により、層状構造になる場合も層状構造にならない場合もある。従って、図示する領域は、酸化物半導体膜が層状構造を有する原子数比を示す領域であり、領域Ａ乃至領域Ｃの境界は厳密ではない。
〔酸化物半導体膜をトランジスタに用いる構成〕
続いて、酸化物半導体膜をトランジスタに用いる構成について説明する。
なお、酸化物半導体膜をトランジスタに用いることで、例えば、多結晶シリコンをチャネル領域に用いたトランジスタと比較し、結晶粒界におけるキャリア散乱等を減少させることができるため、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
本発明の一態様の酸化物半導体膜は、配向性を有する結晶部と、配向性を有さない結晶部とが混在している膜である。このような結晶性を有する酸化物半導体膜を用いることで、高い電界効果移動度と、高い信頼性を両立したトランジスタを実現することができる。
〔酸化物半導体膜のキャリア密度〕
酸化物半導体膜のキャリア密度について、以下に説明を行う。
酸化物半導体膜のキャリア密度に影響を与える因子としては、酸化物半導体膜中の酸素欠損（Ｖｏ）、または酸化物半導体膜中の不純物などが挙げられる。
酸化物半導体膜中の酸素欠損が多くなると、該酸素欠損に水素が結合（この状態をＶｏＨともいう）した際に、欠陥準位密度が高くなる。または、酸化物半導体膜中の不純物が多くなると、該不純物に起因し欠陥準位密度が高くなる。したがって、酸化物半導体膜中の欠陥準位密度を制御することで、酸化物半導体膜のキャリア密度を制御することができる。
ここで、酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタを考える。
トランジスタのしきい値電圧のマイナスシフトの抑制、またはトランジスタのオフ電流の低減を目的とする場合においては、酸化物半導体膜のキャリア密度を低くする方が好ましい。酸化物半導体膜のキャリア密度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。高純度真性の酸化物半導体膜のキャリア密度としては、８×１０１５ｃｍ−３未満、好ましくは１×１０１１ｃｍ−３未満、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ−３未満であり、１×１０−９ｃｍ−３以上とすればよい。
一方で、トランジスタのオン電流の向上、またはトランジスタの電界効果移動度の向上を目的とする場合においては、酸化物半導体膜のキャリア密度を高くする方が好ましい。酸化物半導体膜のキャリア密度を高くする場合においては、酸化物半導体膜の不純物濃度をわずかに高める、または酸化物半導体膜の欠陥準位密度をわずかに高めればよい。あるいは、酸化物半導体膜のバンドギャップをより小さくするとよい。例えば、トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性のオン／オフ比が取れる範囲において、不純物濃度がわずかに高い、または欠陥準位密度がわずかに高い酸化物半導体膜は、実質的に真性とみなせる。また、電子親和力が大きく、それにともなってバンドギャップが小さくなり、その結果、熱励起された電子（キャリア）の密度が増加した酸化物半導体膜は、実質的に真性とみなせる。なお、より電子親和力が大きな酸化物半導体膜を用いた場合には、トランジスタのしきい値電圧がより低くなる。
上述のキャリア密度が高められた酸化物半導体膜は、わずかにｎ型化している。したがって、キャリア密度が高められた酸化物半導体膜を、「Ｓｌｉｇｈｔｌｙ−ｎ」と呼称してもよい。
実質的に真性の酸化物半導体膜のキャリア密度は、１×１０５ｃｍ−３以上１×１０１８ｃｍ−３未満が好ましく、１×１０７ｃｍ−３以上１×１０１７ｃｍ−３以下がより好ましく、１×１０９ｃｍ−３以上５×１０１６ｃｍ−３以下がさらに好ましく、１×１０１０ｃｍ−３以上１×１０１６ｃｍ−３以下がさらに好ましく、１×１０１１ｃｍ−３以上１×１０１５ｃｍ−３以下がさらに好ましい。
また、上述の実質的に真性の酸化物半導体膜を用いることで、トランジスタの信頼性が向上する場合がある。ここで、図１８を用いて、酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタの信頼性が向上する理由について説明する。図１８は、酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタにおけるエネルギーバンドを説明する図である。
図１８において、ＧＥはゲート電極を、ＧＩはゲート絶縁膜を、ＯＳは酸化物半導体膜を、ＳＤはソース電極またはドレイン電極を、それぞれ表す。すなわち、図１８は、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜に接するソース電極またはドレイン電極のエネルギーバンドの一例である。
また、図１８において、ゲート絶縁膜としては、酸化シリコン膜を用い、酸化物半導体膜にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いる構成である。また、酸化シリコン膜中に形成されうる欠陥の遷移レベル（εｆ）はゲート絶縁膜の伝導帯下端から約３．１ｅＶ離れた位置に形成されるものとし、ゲート電圧（Ｖｇ）が３０Ｖの場合の酸化物半導体膜と酸化シリコン膜との界面における酸化シリコン膜のフェルミ準位（Ｅｆ）は、ゲート絶縁膜の伝導帯下端から約３．６ｅＶ離れた位置に形成されるものとする。なお、酸化シリコン膜のフェルミ準位は、ゲート電圧に依存し変動する。例えば、ゲート電圧を大きくすることで、酸化物半導体膜と、酸化シリコン膜との界面における酸化シリコン膜のフェルミ準位（Ｅｆ）は低くなる。また、図１８中の白丸は電子（キャリア）を表し、図１８中のＸは酸化シリコン膜中の欠陥準位を表す。
図１８に示すように、ゲート電圧が印加された状態で、例えばキャリアが熱励起されると、欠陥準位（図中Ｘ）にキャリアがトラップされ、プラス（“＋”）からニュートラル（“０”）に欠陥準位の荷電状態が変化する。すなわち、酸化シリコン膜のフェルミ準位（Ｅｆ）に上述の熱励起のエネルギーを足した値が欠陥の遷移レベル（εｆ）よりも高くなる場合、酸化シリコン膜中の欠陥準位の荷電状態は正の状態から中性となり、トランジスタのしきい値電圧がプラス方向に変動することになる。
また、電子親和力が異なる酸化物半導体膜を用いると、ゲート絶縁膜と酸化物半導体膜との界面のフェルミ準位が形成される深さが異なることがある。電子親和力の大きな酸化物半導体膜を用いると、ゲート絶縁膜と酸化物半導体膜との界面近傍において、ゲート絶縁膜の伝導帯下端が相対的に高くなる。この場合、ゲート絶縁膜中に形成されうる欠陥準位（図１８中Ｘ）も相対的に高くなるため、ゲート絶縁膜のフェルミ準位と酸化物半導体膜のフェルミ準位とのエネルギー差が大きくなる。該エネルギー差が大きくなることにより、ゲート絶縁膜中にトラップされる電荷が少なくなる、例えば、上述の酸化シリコン膜中に形成されうる欠陥準位の荷電状態の変化が少なくなり、ゲートバイアス熱（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ＧＢＴともいう）ストレスにおける、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる。
また、酸化物半導体膜の欠陥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、欠陥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。
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
ここで、酸化物半導体膜中における各不純物の影響について説明する。
酸化物半導体膜において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体膜において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体膜におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体膜との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）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、酸化物半導体膜にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属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、酸化物半導体膜中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。具体的には、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体膜中の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。
また、酸化物半導体膜において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型になりやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を半導体膜に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。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、酸化物半導体膜中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、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ため、酸素欠損を形成する場合がある。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、酸化物半導体膜中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。
不純物が十分に低減された酸化物半導体膜をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
また、酸化物半導体膜は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、または２．５ｅＶ以上であると好ましい。
また、酸化物半導体膜の厚さは、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６０ｎｍ以下である。
また、酸化物半導体膜が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として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：０．５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：１．５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：２．３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７等が好ましい。
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４）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスに用いることができる半導体装置について、図面を用いて説明する。ここでは、半導体装置の一例としてトランジスタについて、詳細に説明する。
なお、本実施の形態では、トップゲート構造のトランジスタについて、図１９乃至図３０を用いて説明する。
［トランジスタの構成例１］
図１９（Ａ）は、トランジスタ１００の上面図であり、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図１９（Ｃ）は図１９（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。なお、図１９（Ａ）では、明瞭化のため、絶縁膜１１０などの構成要素を省略して図示している。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１９（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。また、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長（Ｌ）方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅（Ｗ）方向と呼称する場合がある。
図１９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ１００は、基板１０２上の絶縁膜１０４と、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１０と、絶縁膜１１０上の導電膜１１２と、絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８、及び導電膜１１２上の絶縁膜１１６と、を有する。なお、酸化物半導体膜１０８は、導電膜１１２と重なるチャネル領域１０８ｉと、絶縁膜１１６と接するソース領域１０８ｓと、絶縁膜１１６と接するドレイン領域１０８ｄと、を有する。
絶縁膜１１６は、窒素または水素を有する。絶縁膜１１６と、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄと、が接することで、絶縁膜１１６中の窒素または水素がソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄ中に添加される。ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。
また、トランジスタ１００は、絶縁膜１１６上の絶縁膜１１８と、絶縁膜１１６、１１８に設けられた開口部１４１ａを介して、ソース領域１０８ｓに電気的に接続される導電膜１２０ａと、絶縁膜１１６、１１８に設けられた開口部１４１ｂを介して、ドレイン領域１０８ｄに電気的に接続される導電膜１２０ｂと、を有していてもよい。
なお、本明細書等において、絶縁膜１０４を第１の絶縁膜と、絶縁膜１１０を第２の絶縁膜と、絶縁膜１１６を第３の絶縁膜と、絶縁膜１１８を第４の絶縁膜と、それぞれ呼称する場合がある。また、導電膜１１２は、ゲート電極としての機能を有し、導電膜１２０ａは、ソース電極としての機能を有し、導電膜１２０ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
また、絶縁膜１１０は、ゲート絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁膜１１０は、過剰酸素領域を有する。絶縁膜１１０が過剰酸素領域を有することで、酸化物半導体膜１０８が有するチャネル領域１０８ｉ中に過剰酸素を供給することができる。よって、チャネル領域１０８ｉに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
なお、酸化物半導体膜１０８中に過剰酸素を供給させるためには、酸化物半導体膜１０８の下方に形成される絶縁膜１０４に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁膜１０４中に含まれる過剰酸素は、酸化物半導体膜１０８が有するソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄにも供給されうる。ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄ中に過剰酸素が供給されると、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄの抵抗が高くなる場合がある。
一方で、酸化物半導体膜１０８の上方に形成される絶縁膜１１０に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル領域１０８ｉにのみ選択的に過剰酸素を供給させることが可能となる。あるいは、チャネル領域１０８ｉ、ソース領域１０８ｓ、及びドレイン領域１０８ｄに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄの抵抗が高くなることを抑制できる。
また、酸化物半導体膜１０８が有するソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を有すると好ましい。当該酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン等がある。上記酸素欠損を形成する元素が、絶縁膜１１６中に１つまたは複数含まれる場合、絶縁膜１１６からソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄに拡散する。及び／または、上記酸素欠損を形成する元素は、不純物添加処理によりソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄ中に添加される。
不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。
次に、図１９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す半導体装置の構成要素の詳細について説明する。
〔基板〕
基板１０２としては、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用いることができる。また、無機絶縁膜を用いてもよい。当該無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等が挙げられる。
また、上記無アルカリガラスとしては、例えば、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の厚さとすればよい。または、無アルカリガラスを研磨することで、上記の厚さとしてもよい。
また、無アルカリガラスとして、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。
また、基板１０２として、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基板等を用いてもよい。
また、基板１０２として、金属等の無機材料を用いてもよい。金属等の無機材料としては、ステンレススチールまたはアルミニウム等が挙げられる。
また、基板１０２として、樹脂等の有機材料を用いてもよい。当該樹脂としては、ＰＥＴ、ＰＥＮなどのポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、エポキシ、ＰＥＳ、またはシリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂等が挙げられる。
また、基板１０２として、無機材料と有機材料とを組み合わせた複合材料を用いてもよい。当該複合材料としては、金属板または薄板状のガラス板と、樹脂フィルムとを貼り合わせた材料、繊維状の金属、粒子状の金属、繊維状のガラス、または粒子状のガラスを樹脂フィルムに分散した材料、もしくは繊維状の樹脂、粒子状の樹脂を無機材料に分散した材料等が挙げられる。
なお、基板１０２としては、少なくとも上または下に形成される膜または層を支持できるものであればよく、絶縁膜、半導体膜、導電膜のいずれか一つまたは複数であってもよい。
〔第１の絶縁膜〕
絶縁膜１０４としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法、ＰＬＤ法、印刷法、塗布法等を適宜用いて形成することができる。また、絶縁膜１０４としては、例えば、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜１０８との界面特性を向上させるため、絶縁膜１０４において少なくとも酸化物半導体膜１０８と接する領域は酸化物絶縁膜で形成することが好ましい。また、絶縁膜１０４として加熱により酸素を放出する酸化物絶縁膜を用いることで、加熱処理により絶縁膜１０４に含まれる酸素を、酸化物半導体膜１０８に移動させることが可能である。
絶縁膜１０４の厚さは、５０ｎｍ以上、または１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。絶縁膜１０４を厚くすることで、絶縁膜１０４の酸素放出量を増加させることができると共に、絶縁膜１０４と酸化物半導体膜１０８との界面における界面準位、並びに酸化物半導体膜１０８のチャネル領域１０８ｉに含まれる酸素欠損を低減することが可能である。
絶縁膜１０４として、例えば酸化シリコン膜、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、酸化ガリウム膜またはＧａ−Ｚｎ酸化物膜などを用いればよく、単層または積層で設けることができる。本実施の形態では、絶縁膜１０４として、窒化シリコン膜と、酸化窒化シリコン膜との積層構造を用いる。このように、絶縁膜１０４を積層構造として、下層側に窒化シリコン膜を用い、上層側に酸化窒化シリコン膜を用いることで、酸化物半導体膜１０８中に効率よく酸素を導入することができる。
〔酸化物半導体膜〕
酸化物半導体膜１０８としては、実施の形態１で説明した金属酸化物膜を用いることができる。
また、酸化物半導体膜１０８としては、スパッタリング法で形成すると膜密度を高められるため、好適である。スパッタリング法で酸化物半導体膜１０８を形成する場合、スパッタリングガスには、希ガス（代表的にはアルゴン）、酸素、または希ガス及び酸素の混合ガスが適宜用いられる。また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−６０℃以下、好ましくは−１００℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化物半導体膜１０８に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
また、スパッタリング法で酸化物半導体膜１０８を形成する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーを、酸化物半導体膜１０８にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空（５×１０−７Ｐａから１×１０−４Ｐａ程度まで）に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のＨ２Ｏに相当するガス分子（ｍ／ｚ＝１８に相当するガス分子）の分圧を１×１０−４Ｐａ以下、好ましく５×１０−５Ｐａ以下とすることが好ましい。
〔第２の絶縁膜〕
絶縁膜１１０は、トランジスタ１００のゲート絶縁膜として機能する。また、絶縁膜１１０は、酸化物半導体膜１０８、特にチャネル領域１０８ｉに酸素を供給する機能を有する。例えば、絶縁膜１１０としては、酸化物絶縁膜または窒化物絶縁膜を単層または積層して形成することができる。なお、酸化物半導体膜１０８との界面特性を向上させるため、絶縁膜１１０において、酸化物半導体膜１０８と接する領域は、少なくとも酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。絶縁膜１１０として、例えば酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などを用いればよい。
絶縁膜１１０の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、または５ｎｍ以上３００ｎｍ以下、または１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とすることができる。
絶縁膜１１０は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、電子スピン共鳴法（ＥＳＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）で観察されるシグナルが少ない方が好ましい。例えば、上述のシグナルとしては、ｇ値が２．００１に観察されるＥ’センターに起因するシグナルが挙げられる。なお、Ｅ’センターは、シリコンのダングリングボンドに起因する。絶縁膜１１０としては、Ｅ’センター起因のスピン密度が、３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を用いればよい。
また、絶縁膜１１０には、上述のシグナル以外に二酸化窒素（ＮＯ２）に起因するシグナルが観察される場合がある。当該シグナルは、Ｎの核スピンにより３つのシグナルに分裂しており、それぞれのｇ値が２．０３７以上２．０３９以下（第１のシグナルとする）、ｇ値が２．００１以上２．００３以下（第２のシグナルとする）、及びｇ値が１．９６４以上１．９６６以下（第３のシグナルとする）に観察される。
例えば、絶縁膜１１０として、二酸化窒素（ＮＯ２）に起因するシグナルのスピン密度が、１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満である絶縁膜を用いると好適である。
なお、二酸化窒素（ＮＯ２）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）は、絶縁膜１１０中に準位を形成する。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（ＮＯｘ）が、絶縁膜１１０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１１０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１１０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。したがって、絶縁膜１１０としては、窒素酸化物の含有量が少ない膜を用いると、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できる。
窒素酸化物（ＮＯｘ）の放出量が少ない絶縁膜としては、例えば、酸化窒化シリコン膜を用いることができる。当該酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）において、窒素酸化物（ＮＯｘ）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／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下である。なお、上記のアンモニアの放出量は、ＴＤＳにおける加熱処理の温度が５０℃以上６５０℃以下、または５０℃以上５５０℃以下の範囲での総量である。
窒素酸化物（ＮＯｘ）は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応するため、アンモニアの放出量が多い絶縁膜を用いることで窒素酸化物（ＮＯｘ）が低減される。
なお、絶縁膜１１０をＳＩＭＳで分析した場合、膜中の窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であると好ましい。
絶縁膜１１０は、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素を含むハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素を含むハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いて形成してもよい。当該ｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。
〔第３の絶縁膜〕
絶縁膜１１６は、窒素または水素を有する。また、絶縁膜１１６は、フッ素を有していてもよい。絶縁膜１１６としては、例えば、窒化物絶縁膜が挙げられる。該窒化物絶縁膜は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化フッ化シリコン、フッ化窒化シリコン等を用いて形成することができる。絶縁膜１１６に含まれる水素濃度は、１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であると好ましい。また、絶縁膜１１６は、酸化物半導体膜１０８のソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄと接する。したがって、絶縁膜１１６と接するソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄ中の不純物（窒素または水素）濃度が高くなり、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄのキャリア密度を高めることができる。
〔第４の絶縁膜〕
絶縁膜１１８としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜１１８としては、酸化物絶縁膜と、窒化物絶縁膜との積層膜を用いることができる。絶縁膜１１８は、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いて形成すればよい。
絶縁膜１１８は、外部からの水素、水等のバリア膜として機能することが好ましい。
絶縁膜１１８の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、または１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。
〔導電膜〕
導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂは、スパッタリング法、真空蒸着法、ＰＬＤ法、熱ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。また、導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂとしては、導電性を有する金属膜、可視光を反射する機能を有する導電膜、または可視光を透過する機能を有する導電膜を用いればよい。
導電性を有する金属膜として、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を含む材料を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を用いてもよい。
上述の導電性を有する金属膜として、具体的には、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いればよい。特に、銅元素を含む導電膜を用いることで、抵抗を低くすることが出来るため好適である。また、銅元素を含む導電膜としては、または、銅とマンガンとを含む合金膜が挙げられる。当該合金膜は、ウエットエッチング法を用いて加工できるため好適である。
なお、導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂとしては、窒化タンタル膜を用いると好適である。当該窒化タンタル膜は、導電性を有し、且つ、銅または水素に対して、高いバリア性を有する。また、窒化タンタル膜は、さらに自身からの水素の放出が少ないため、酸化物半導体膜１０８と接する金属膜、または酸化物半導体膜１０８の近傍の金属膜として、最も好適に用いることができる。
また、上述の導電性を有する導電膜として、導電性高分子または導電性ポリマーを用いてもよい。
また、上述の可視光を反射する機能を有する導電膜としては、金、銀、銅、またはパラジウムから選ばれた金属元素を含む材料を用いることができる。特に、銀元素を含む導電膜を用いることで、可視光における反射率を高めることができるため好適である。
また、上述の可視光を透過する機能を有する導電膜としては、インジウム、錫、亜鉛、ガリウム、またはシリコンから選ばれた元素を含む材料を用いることができる。具体的には、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
また、上述の可視光を透過する機能を有する導電膜としては、グラフェンまたはグラファイトを含む膜を用いてもよい。グラフェンを含む膜としては、酸化グラフェンを含む膜を形成し、酸化グラフェンを含む膜を還元することにより、グラフェンを含む膜を形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等が挙げられる。
また、導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂを、無電解めっき法により形成することができる。当該無電解めっき法により形成できる材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｇ、及びＰｄの中から選ばれるいずれか一つまたは複数を用いることが可能である。特に、ＣｕまたはＡｇを用いると、導電膜の抵抗を低くすることができるため、好適である。
また、無電解めっき法により導電膜を形成した場合、当該導電膜の構成元素が外部に拡散しないように、当該導電膜の下に、拡散防止膜を形成してもよい。また、当該拡散防止膜と、当該導電膜との間に、導電膜を成長させることが出来るシード層を形成してもよい。上記拡散防止膜としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。また、当該拡散防止膜としては、例えば、窒化タンタル膜または窒化チタン膜を用いることができる。また、上記シード層としては、無電解めっき法により形成することができる。また、当該シード層としては、無電解めっき法により形成することができる導電膜の材料と同様の材料を用いることができる。
なお、導電膜１１２として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物に代表される酸化物半導体を用いてもよい。当該酸化物半導体は、絶縁膜１１６から窒素または水素が供給されることで、キャリア密度が高くなる。別言すると、酸化物半導体は、酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）として機能する。したがって、酸化物半導体は、ゲート電極として用いることができる。
例えば、導電膜１１２としては、酸化物導電体（ＯＣ）の単層構造、金属膜の単層構造、または酸化物導電体（ＯＣ）と、金属膜との積層構造等が挙げられる。
なお、導電膜１１２として、遮光性を有する金属膜の単層構造、または酸化物導電体（ＯＣ）と遮光性を有する金属膜との積層構造を用いる場合、導電膜１１２の下方に形成されるチャネル領域１０８ｉを遮光することができるため、好適である。また、導電膜１１２として、酸化物半導体または酸化物導電体（ＯＣ）と、遮光性を有する金属膜との積層構造を用いる場合、酸化物半導体または酸化物導電体（ＯＣ）上に、金属膜（例えば、チタン膜、タングステン膜など）を形成することで、金属膜中の構成元素が酸化物半導体または酸化物導電体（ＯＣ）側に拡散し低抵抗化する、金属膜の成膜時のダメージ（例えば、スパッタリングダメージなど）により低抵抗化する、あるいは金属膜中に酸化物半導体または酸化物導電体（ＯＣ）中の酸素が拡散することで、酸素欠損が形成され低抵抗化する。
導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂの厚さとしては、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、または１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。
［トランジスタの構成例２］
次に、図１９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタと異なる構成について、図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。
図２０（Ａ）は、トランジスタ１００Ａの上面図であり、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図２０（Ｃ）は図２０（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。
図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ１００Ａは、基板１０２上の導電膜１０６と、導電膜１０６上の絶縁膜１０４と、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８と、酸化物半導体膜１０８上の絶縁膜１１０と、絶縁膜１１０上の導電膜１１２と、絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８、及び導電膜１１２上の絶縁膜１１６と、を有する。なお、酸化物半導体膜１０８は、導電膜１１２と重なるチャネル領域１０８ｉと、絶縁膜１１６と接するソース領域１０８ｓと、絶縁膜１１６と接するドレイン領域１０８ｄと、を有する。
トランジスタ１００Ａは、先に示すトランジスタ１００の構成に加え、導電膜１０６と、開口部１４３と、を有する。
なお、開口部１４３は、絶縁膜１０４、１１０に設けられる。また、導電膜１０６は、開口部１４３を介して、導電膜１１２と、電気的に接続される。よって、導電膜１０６と導電膜１１２には、同じ電位が与えられる。なお、開口部１４３を設けずに、導電膜１０６と、導電膜１１２と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部１４３を設けずに、導電膜１０６を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電膜１０６を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域１０８ｉに照射される下方からの光を抑制することができる。
また、トランジスタ１００Ａの構成とする場合、導電膜１０６は、第１のゲート電極（ボトムゲート電極ともいう）としての機能を有し、導電膜１１２は、第２のゲート電極（トップゲート電極ともいう）としての機能を有する。また、絶縁膜１０４は、第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜１１０は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。
導電膜１０６としては、先に記載の導電膜１１２、１２０ａ、１２０ｂと同様の材料を用いることができる。特に導電膜１０６として、銅を含む材料により形成することで抵抗を低くすることができるため好適である。例えば、導電膜１０６を窒化チタン膜、窒化タンタル膜、またはタングステン膜上に銅膜を設ける積層構造とし、導電膜１２０ａ、１２０ｂを窒化チタン膜、窒化タンタル膜、またはタングステン膜上に銅膜を設ける積層構造とすると好適である。この場合、トランジスタ１００Ａを表示装置の画素トランジスタ及び駆動トランジスタのいずれか一方または双方に用いることで、導電膜１０６と導電膜１２０ａとの間に生じる寄生容量、及び導電膜１０６と導電膜１２０ｂとの間に生じる寄生容量を低くすることができる。したがって、導電膜１０６、導電膜１２０ａ、及び導電膜１２０ｂを、トランジスタ１００Ａの第１のゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極として用いるのみならず、表示装置の電源供給用の配線、信号供給用の配線、または接続用の配線等に用いる事も可能となる。
このように、図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ１００Ａは、先に説明したトランジスタ１００と異なり、酸化物半導体膜１０８の上下にゲート電極として機能する導電膜を有する構造である。トランジスタ１００Ａに示すように、本発明の一態様の半導体装置には、複数のゲート電極を設けてもよい。
また、図２０（Ｂ）（Ｃ）に示すように、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１０６と、第２のゲート電極として機能する導電膜１１２のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。
また、導電膜１１２のチャネル幅方向の長さは、酸化物半導体膜１０８のチャネル幅方向の長さよりも長く、酸化物半導体膜１０８のチャネル幅方向全体は、絶縁膜１１０を間に挟んで導電膜１１２に覆われている。また、導電膜１１２と導電膜１０６とは、絶縁膜１０４及び絶縁膜１１０に設けられる開口部１４３において接続されるため、酸化物半導体膜１０８のチャネル幅方向の側面の一方は、絶縁膜１１０を間に挟んで導電膜１１２と対向している。
別言すると、トランジスタ１００Ａのチャネル幅方向において、導電膜１０６及び導電膜１１２は、絶縁膜１０４及び絶縁膜１１０に設けられる開口部１４３において接続すると共に、絶縁膜１０４及び絶縁膜１１０を間に挟んで酸化物半導体膜１０８を取り囲む構成である。
このような構成を有することで、トランジスタ１００Ａに含まれる酸化物半導体膜１０８を、第１のゲート電極として機能する導電膜１０６及び第２のゲート電極として機能する導電膜１１２の電界によって電気的に取り囲むことができる。トランジスタ１００Ａのように、第１のゲート電極及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜を電気的に取り囲むトランジスタのデバイス構造をＳｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。
トランジスタ１００Ａは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電膜１０６または導電膜１１２によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に酸化物半導体膜１０８に印加することができるため、トランジスタ１００Ａの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ１００Ａを微細化することが可能となる。また、トランジスタ１００Ａは、導電膜１０６及び導電膜１１２によって酸化物半導体膜１０８が取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ１００Ａの機械的強度を高めることができる。
なお、トランジスタ１００Ａのチャネル幅方向において、酸化物半導体膜１０８の開口部１４３が形成されていない側に、開口部１４３と異なる開口部を形成してもよい。
また、トランジスタ１００Ａに示すように、トランジスタが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲート電極を有している場合、一方のゲート電極には信号Ａが、他方のゲート電極には固定電位Ｖｂが与えられてもよい。また、一方のゲート電極には信号Ａが、他方のゲート電極には信号Ｂが与えられてもよい。また、一方のゲート電極には固定電位Ｖａが、他方のゲート電極には固定電位Ｖｂが与えられてもよい。
信号Ａは、例えば、導通状態または非導通状態を制御するための信号である。信号Ａは、電位Ｖ１または電位Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２とする）の２種類の電位をとるデジタル信号であってもよい。例えば、電位Ｖ１を高電源電位とし、電位Ｖ２を低電源電位とすることができる。信号Ａは、アナログ信号であってもよい。
固定電位Ｖｂは、例えば、トランジスタのしきい値電圧ＶｔｈＡを制御するための電位である。固定電位Ｖｂは、電位Ｖ１または電位Ｖ２であってもよい。この場合、固定電位Ｖｂを生成するための電位発生回路を、別途設ける必要がなく好ましい。固定電位Ｖｂは、電位Ｖ１または電位Ｖ２と異なる電位であってもよい。固定電位Ｖｂを低くすることで、しきい値電圧ＶｔｈＡを高くできる場合がある。その結果、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが０Ｖのときのドレイン電流を低減し、トランジスタを有する回路のリーク電流を低減できる場合がある。例えば、固定電位Ｖｂを低電源電位よりも低くしてもよい。一方で、固定電位Ｖｂを高くすることで、しきい値電圧ＶｔｈＡを低くできる場合がある。その結果、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが高電源電位のときのドレイン電流を向上させ、トランジスタを有する回路の動作速度を向上できる場合がある。例えば、固定電位Ｖｂを低電源電位よりも高くしてもよい。
信号Ｂは、例えば、導通状態または非導通状態を制御するための信号である。信号Ｂは、電位Ｖ３または電位Ｖ４（Ｖ３＞Ｖ４とする）の２種類の電位をとるデジタル信号であってもよい。例えば、電位Ｖ３を高電源電位とし、電位Ｖ４を低電源電位とすることができる。信号Ｂは、アナログ信号であってもよい。
信号Ａと信号Ｂが共にデジタル信号である場合、信号Ｂは、信号Ａと同じデジタル値を持つ信号であってもよい。この場合、トランジスタのオン電流を向上し、トランジスタを有する回路の動作速度を向上できる場合がある。このとき、信号Ａにおける電位Ｖ１及び電位Ｖ２は、信号Ｂにおける電位Ｖ３及び電位Ｖ４と、異なっていてもよい。例えば、信号Ｂが入力されるゲートに対応するゲート絶縁膜が、信号Ａが入力されるゲートに対応するゲート絶縁膜よりも厚い場合、信号Ｂの電位振幅（Ｖ３−Ｖ４）を、信号Ａの電位振幅（Ｖ１−Ｖ２）より大きくしてもよい。そうすることで、トランジスタの導通状態または非導通状態に対して、信号Ａが与える影響と、信号Ｂが与える影響と、を同程度とすることができる場合がある。
信号Ａと信号Ｂが共にデジタル信号である場合、信号Ｂは、信号Ａと異なるデジタル値を持つ信号であってもよい。この場合、トランジスタの制御を信号Ａと信号Ｂによって別々に行うことができ、より高い機能を実現できる場合がある。例えば、トランジスタがｎチャネル型である場合、信号Ａが電位Ｖ１であり、かつ、信号Ｂが電位Ｖ３である場合のみ導通状態となる場合や、信号Ａが電位Ｖ２であり、かつ、信号Ｂが電位Ｖ４である場合のみ非導通状態となる場合には、一つのトランジスタでＮＡＮＤ回路やＮＯＲ回路等の機能を実現できる場合がある。また、信号Ｂは、しきい値電圧ＶｔｈＡを制御するための信号であってもよい。例えば、信号Ｂは、トランジスタを有する回路が動作している期間と、当該回路が動作していない期間と、で電位が異なる信号であってもよい。信号Ｂは、回路の動作モードに合わせて電位が異なる信号であってもよい。この場合、信号Ｂは信号Ａほど頻繁には電位が切り替わらない場合がある。
信号Ａと信号Ｂが共にアナログ信号である場合、信号Ｂは、信号Ａと同じ電位のアナログ信号、信号Ａの電位を定数倍したアナログ信号、または、信号Ａの電位を定数だけ加算もしくは減算したアナログ信号等であってもよい。この場合、トランジスタのオン電流が向上し、トランジスタを有する回路の動作速度を向上できる場合がある。信号Ｂは、信号Ａと異なるアナログ信号であってもよい。この場合、トランジスタの制御を信号Ａと信号Ｂによって別々に行うことができ、より高い機能を実現できる場合がある。
信号Ａがデジタル信号であり、信号Ｂがアナログ信号であってもよい。または信号Ａがアナログ信号であり、信号Ｂがデジタル信号であってもよい。
トランジスタの両方のゲート電極に固定電位を与える場合、トランジスタを、抵抗素子と同等の素子として機能させることができる場合がある。例えば、トランジスタがｎチャネル型である場合、固定電位Ｖａまたは固定電位Ｖｂを高く（低く）することで、トランジスタの実効抵抗を低く（高く）することができる場合がある。固定電位Ｖａ及び固定電位Ｖｂを共に高く（低く）することで、一つのゲートしか有さないトランジスタによって得られる実効抵抗よりも低い（高い）実効抵抗が得られる場合がある。
なお、トランジスタ１００Ａのその他の構成は、先に示すトランジスタ１００と同様であり、同様の効果を奏する。
また、トランジスタ１００Ａ上にさらに絶縁膜を形成してもよい。その場合の一例を図２１（Ａ）（Ｂ）に示す。図２１（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｂの断面図である。トランジスタ１００Ｂの上面図としては、図２０（Ａ）に示すトランジスタ１００Ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図２１（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｂは、導電膜１２０ａ、１２０ｂ、絶縁膜１１８上に絶縁膜１２２を有する。それ以外の構成については、トランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。
絶縁膜１２２は、トランジスタ等に起因する凹凸等を平坦化させる機能を有する。絶縁膜１２２としては、絶縁性であればよく、無機材料または有機材料を用いて形成される。該無機材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。該有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、またはポリイミド樹脂等の感光性の樹脂材料が挙げられる。
［トランジスタの構成例３］
次に、図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタと異なる構成について、図２２乃至図２４を用いて説明する。
図２２（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｃの断面図であり、図２３（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｄの断面図であり、図２４（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｅの断面図である。なお、トランジスタ１００Ｃ、トランジスタ１００Ｄ、及びトランジスタ１００Ｅの上面図としては、図２０（Ａ）に示すトランジスタ１００Ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図２２（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｃは、導電膜１１２の積層構造、導電膜１１２の形状、及び絶縁膜１１０の形状がトランジスタ１００Ａと異なる。
トランジスタ１００Ｃの導電膜１１２は、絶縁膜１１０上の導電膜１１２＿１と、導電膜１１２＿１上の導電膜１１２＿２と、を有する。例えば、導電膜１１２＿１として、酸化物導電膜を用いることにより、絶縁膜１１０に過剰酸素を添加することができる。上記酸化物導電膜は、スパッタリング法を用い、酸素ガスを含む雰囲気にて形成することができる。また、上記酸化物導電膜としては、例えば、インジウムと錫とを有する酸化膜、タングステンとインジウムとを有する酸化膜、タングステンとインジウムと亜鉛とを有する酸化膜、チタンとインジウムとを有する酸化膜、チタンとインジウムと錫とを有する酸化膜、インジウムと亜鉛とを有する酸化膜、シリコンとインジウムと錫とを有する酸化膜、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化膜等が挙げられる。
また、図２２（Ｂ）に示すように、開口部１４３において、導電膜１１２＿２と、導電膜１０６とが接続される。開口部１４３を形成する際に、導電膜１１２＿１となる導電膜を形成した後、開口部１４３を形成することで、図２２（Ｂ）に示す形状とすることができる。導電膜１１２＿１に酸化物導電膜を適用した場合、導電膜１１２＿２と、導電膜１０６とが接続される構成とすることで、導電膜１１２と導電膜１０６との接続抵抗を低くすることができる。
また、トランジスタ１００Ｃの導電膜１１２及び絶縁膜１１０は、テーパー形状である。より具体的には、導電膜１１２の下端部は、導電膜１１２の上端部よりも外側に形成される。また、絶縁膜１１０の下端部は、絶縁膜１１０の上端部よりも外側に形成される。また、導電膜１１２の下端部は、絶縁膜１１０の上端部と概略同じ位置に形成される。
トランジスタ１００Ｃのように導電膜１１２及び絶縁膜１１０をテーパー形状とすることで、トランジスタ１００Ａのように導電膜１１２及び絶縁膜１１０が矩形の場合と比較し、絶縁膜１１６の被覆性を高めることができるため好適である。
なお、トランジスタ１００Ｃのその他の構成は、先に示すトランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。
図２３（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｄは、導電膜１１２の積層構造、導電膜１１２の形状、及び絶縁膜１１０の形状がトランジスタ１００Ａと異なる。
トランジスタ１００Ｄの導電膜１１２は、絶縁膜１１０上の導電膜１１２＿１と、導電膜１１２＿１上の導電膜１１２＿２と、を有する。また、導電膜１１２＿１の下端部は、導電膜１１２＿２の下端部よりも外側に形成される。導電膜１１２＿１と、導電膜１１２＿２と、絶縁膜１１０と、を同じマスクで加工して形成することができる。例えば、導電膜１１２＿２をウエットエッチング法で、導電膜１１２＿１及び絶縁膜１１０をドライエッチング法で、それぞれ加工することで、上記の構造とすることができる。
また、トランジスタ１００Ｄの構造とすることで、酸化物半導体膜１０８中に、領域１０８ｆが形成される場合がある。領域１０８ｆは、チャネル領域１０８ｉとソース領域１０８ｓとの間、及びチャネル領域１０８ｉとドレイン領域１０８ｄとの間に形成される。
領域１０８ｆは、高抵抗領域あるいは低抵抗領域のいずれか一方として機能する。高抵抗領域とは、チャネル領域１０８ｉと同等の抵抗を有し、ゲート電極として機能する導電膜１１２＿２が重畳しない領域である。領域１０８ｆが高抵抗領域の場合、領域１０８ｆは、所謂オフセット領域として機能する。領域１０８ｆがオフセット領域として機能する場合においては、トランジスタ１００Ｄのオン電流の低下を抑制するために、チャネル長（Ｌ）方向において、領域１０８ｆを１μｍ以下とすればよい。
また、低抵抗領域とは、チャネル領域１０８ｉよりも抵抗が低く、且つソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄよりも抵抗が高い領域である。領域１０８ｆが低抵抗領域の場合、領域１０８ｆは、所謂、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域として機能する。領域１０８ｆがＬＤＤ領域として機能する場合においては、ドレイン領域の電界緩和が可能となるため、ドレイン領域の電界に起因したトランジスタのしきい値電圧の変動を低減することができる。
なお、領域１０８ｆをＬＤＤ領域とする場合には、例えば、絶縁膜１１６から領域１０８ｆに窒素、水素、フッ素の１以上を供給する、あるいは、絶縁膜１１０及び導電膜１１２＿１をマスクとして、導電膜１１２＿１の上方から不純物元素を添加することで、当該不純物元素が導電膜１１２＿１及び絶縁膜１１０を通過して酸化物半導体膜１０８に添加されることで形成することができる。
また、図２３（Ｂ）に示すように、開口部１４３において、導電膜１１２＿２と、導電膜１０６とが接続される。
なお、トランジスタ１００Ｄのその他の構成は、先に示すトランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。
図２４（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｅは、導電膜１１２の積層構造、導電膜１１２の形状、及び絶縁膜１１０の形状がトランジスタ１００Ａと異なる。
トランジスタ１００Ｅの導電膜１１２は、絶縁膜１１０上の導電膜１１２＿１と、導電膜１１２＿１上の導電膜１１２＿２と、を有する。また、導電膜１１２＿１の下端部は、導電膜１１２＿２の下端部よりも外側に形成される。また、絶縁膜１１０の下端部は、導電膜１１２＿１の下端部よりも外側に形成される。導電膜１１２＿１と、導電膜１１２＿２と、絶縁膜１１０と、を同じマスクで加工して形成することができる。例えば、導電膜１１２＿２及び導電膜１１２＿１をウエットエッチング法で、絶縁膜１１０をドライエッチング法で、それぞれ加工することで、上記の構造とすることができる。
また、トランジスタ１００Ｄと同様に、トランジスタ１００Ｅには、酸化物半導体膜１０８中に領域１０８ｆが形成される場合がある。領域１０８ｆは、チャネル領域１０８ｉとソース領域１０８ｓとの間、及びチャネル領域１０８ｉとドレイン領域１０８ｄとの間に形成される。
また、図２４（Ｂ）に示すように、開口部１４３において、導電膜１１２＿２と、導電膜１０６とが接続される。
なお、トランジスタ１００Ｅのその他の構成は、先に示すトランジスタ１００Ａと同様であり、同様の効果を奏する。
［トランジスタの構成例４］
次に、図２０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ１００Ａと異なる構成について、図２５乃至図２９を用いて説明する。
図２５（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｆの断面図であり、図２６（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｇの断面図であり、図２７（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｈの断面図であり、図２８（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｊの断面図であり、図２９（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ１００Ｋの断面図である。なお、トランジスタ１００Ｆ、トランジスタ１００Ｇ、トランジスタ１００Ｈ、トランジスタ１００Ｊ、及びトランジスタ１００Ｋの上面図としては、図２０（Ａ）に示すトランジスタ１００Ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。
トランジスタ１００Ｆ、トランジスタ１００Ｇ、トランジスタ１００Ｈ、トランジスタ１００Ｊ、及びトランジスタ１００Ｋは、先に示すトランジスタ１００Ａと酸化物半導体膜１０８の構造が異なる。それ以外の構成については、先に示すトランジスタ１００Ａと同様の構成であり、同様の効果を奏する。
図２５（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｆが有する酸化物半導体膜１０８は、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８＿１と、酸化物半導体膜１０８＿１上の酸化物半導体膜１０８＿２と、酸化物半導体膜１０８＿２上の酸化物半導体膜１０８＿３と、を有する。また、チャネル領域１０８ｉ、ソース領域１０８ｓ、及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸化物半導体膜１０８＿１、酸化物半導体膜１０８＿２、及び酸化物半導体膜１０８＿３の３層の積層構造である。
図２６（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｇが有する酸化物半導体膜１０８は、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８＿２と、酸化物半導体膜１０８＿２上の酸化物半導体膜１０８＿３と、を有する。また、チャネル領域１０８ｉ、ソース領域１０８ｓ、及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸化物半導体膜１０８＿２及び酸化物半導体膜１０８＿３の２層の積層構造である。
図２７（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｈが有する酸化物半導体膜１０８は、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８＿１と、酸化物半導体膜１０８＿１上の酸化物半導体膜１０８＿２と、を有する。また、チャネル領域１０８ｉ、ソース領域１０８ｓ、及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸化物半導体膜１０８＿１及び酸化物半導体膜１０８＿２の２層の積層構造である。
図２８（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｊが有する酸化物半導体膜１０８は、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８＿１と、酸化物半導体膜１０８＿１上の酸化物半導体膜１０８＿２と、酸化物半導体膜１０８＿２上の酸化物半導体膜１０８＿３と、を有する。また、チャネル領域１０８ｉは、酸化物半導体膜１０８＿１、酸化物半導体膜１０８＿２、及び酸化物半導体膜１０８＿３の３層の積層構造であり、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸化物半導体膜１０８＿１及び酸化物半導体膜１０８＿２の２層の積層構造である。なお、トランジスタ１００Ｊのチャネル幅（Ｗ）方向の断面において、酸化物半導体膜１０８＿３が、酸化物半導体膜１０８＿１及び酸化物半導体膜１０８＿２の側面を覆う（図２８（Ｂ））。
図２９（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｋが有する酸化物半導体膜１０８は、絶縁膜１０４上の酸化物半導体膜１０８＿２と、酸化物半導体膜１０８＿２上の酸化物半導体膜１０８＿３と、を有する。また、チャネル領域１０８ｉは、酸化物半導体膜１０８＿２及び酸化物半導体膜１０８＿３の２層の積層構造であり、ソース領域１０８ｓ及びドレイン領域１０８ｄは、それぞれ、酸化物半導体膜１０８＿２の単層構造である。なお、トランジスタ１００Ｋのチャネル幅（Ｗ）方向の断面において、酸化物半導体膜１０８＿３が、酸化物半導体膜１０８＿２の側面を覆う（図２９（Ｂ））。
チャネル領域１０８ｉのチャネル幅（Ｗ）方向の側面またはその近傍においては、加工におけるダメージにより欠陥（例えば、酸素欠損）が形成されやすい、あるいは不純物の付着により汚染されやすい。そのため、チャネル領域１０８ｉが実質的に真性であっても、電界などのストレスが印加されることによって、チャネル領域１０８ｉのチャネル幅（Ｗ）方向の側面またはその近傍が活性化され、低抵抗（ｎ型）領域となりやすい。また、チャネル領域１０８ｉのチャネル幅（Ｗ）方向の側面またはその近傍がｎ型領域の場合、当該ｎ型領域がキャリアのパスとなるため、寄生チャネルが形成される場合がある。
そこで、トランジスタ１００Ｊ及びトランジスタ１００Ｋにおいては、チャネル領域１０８ｉを積層構造とし、チャネル領域１０８ｉのチャネル幅（Ｗ）方向の側面を、積層構造のいずれかの層で覆う構成とする。当該構成とすることで、チャネル領域１０８ｉの側面またはその近傍の欠陥を抑制する、あるいはチャネル領域１０８ｉの側面またはその近傍への不純物の付着を低減することが可能となる。
［バンド構造］
ここで、トランジスタが有するチャネル領域１０８ｉにおけるバンド構造の一例について、図３０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。
図３０（Ａ）は、絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２、１０８＿３、及び絶縁膜１１０を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図３０（Ｂ）は、絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８＿２、１０８＿３、及び絶縁膜１１０を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図３０（Ｃ）は、絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２、及び絶縁膜１１０を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。なお、バンド構造は、理解を容易にするため絶縁膜１０４、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２、１０８＿３、及び絶縁膜１１０の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）を示す。
図３０（Ａ）は、絶縁膜１０４、１１０として酸化シリコン膜を用い、酸化物半導体膜１０８＿１として金属元素の原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜１０８＿２として金属元素の原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜１０８＿３として金属元素の原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成のバンド図である。
図３０（Ｂ）（Ｃ）においても、各層に用いる膜は図３０（Ａ）と同様である。
図３０（Ａ）に示すように、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２、１０８＿３において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。また、図３０（Ｂ）に示すように、酸化物半導体膜１０８＿２、１０８＿３において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。また、図３０（Ｃ）に示すように、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようなバンド構造を有するためには、酸化物半導体膜１０８＿１と酸化物半導体膜１０８＿２との界面、または酸化物半導体膜１０８＿２と酸化物半導体膜１０８＿３との界面において、トラップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないとする。
酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿２、１０８＿３に連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。
図３０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す構成とすることで酸化物半導体膜１０８＿２がウェル（井戸）となり、上記積層構造を用いたトランジスタにおいて、チャネル領域が酸化物半導体膜１０８＿２に形成されることがわかる。
なお、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３を設けることにより、欠陥準位を酸化物半導体膜１０８＿２より遠ざけることができる。
また、欠陥準位がチャネル領域として機能する酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）より真空準位から遠くなることがあり、欠陥準位に電子が蓄積しやすくなってしまう。欠陥準位に電子が蓄積されることで、マイナスの固定電荷となり、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、欠陥準位が酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位（Ｅｃ）より真空準位に近くなるような構成にすると好ましい。このようにすることで、欠陥準位に電子が蓄積しにくくなり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。
また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、酸化物半導体膜１０８＿２よりも伝導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の伝導帯下端のエネルギー準位との差が、０．１５ｅＶ以上、または０．５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、または１ｅＶ以下である。すなわち、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の電子親和力と、酸化物半導体膜１０８＿２の電子親和力との差が、０．１５ｅＶ以上、または０．５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、または１ｅＶ以下である。
このような構成を有することで、酸化物半導体膜１０８＿２が主な電流経路となる。すなわち、酸化物半導体膜１０８＿２は、チャネル領域としての機能を有し、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、酸化物絶縁膜としての機能を有する。また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、チャネル領域が形成される酸化物半導体膜１０８＿２を構成する金属元素の一種以上から構成される酸化物半導体膜を用いると好ましい。このような構成とすることで、酸化物半導体膜１０８＿１と酸化物半導体膜１０８＿２との界面、または酸化物半導体膜１０８＿２と酸化物半導体膜１０８＿３との界面において、界面散乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。
また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、チャネル領域の一部として機能することを防止するため、導電率が十分に低い材料を用いるものとする。そのため、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３を、その物性及び／または機能から、それぞれ酸化物絶縁膜とも呼べる。または、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３には、電子親和力（真空準位と伝導帯下端のエネルギー準位との差）が酸化物半導体膜１０８＿２よりも小さく、伝導帯下端のエネルギー準位が酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端エネルギー準位と差分（バンドオフセット）を有する材料を用いるものとする。また、ドレイン電圧の大きさに依存したしきい値電圧の差が生じることを抑制するためには、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の伝導帯下端のエネルギー準位が、酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位よりも真空準位に近い材料を用いると好適である。例えば、酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の伝導帯下端のエネルギー準位との差は、０．２ｅＶ以上、好ましくは０．５ｅＶ以上とすることが好ましい。
また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、膜中にスピネル型の結晶構造が含まれないことが好ましい。酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の膜中にスピネル型の結晶構造を含む場合、該スピネル型の結晶構造と他の領域との界面において、導電膜１２０ａ、１２０ｂの構成元素が酸化物半導体膜１０８＿２へ拡散してしまう場合がある。
また、本実施の形態においては、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、金属元素の原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：４：５［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：５：６［原子数比］、またはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１０：１［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いてもよい。あるいは、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、金属元素の原子数比がＧａ：Ｚｎ＝１０：１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いてもよい。酸化物半導体膜１０８＿２として金属元素の原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として金属元素の原子数比がＧａ：Ｚｎ＝１０：１の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用いると、酸化物半導体膜１０８＿２の伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３の伝導帯下端のエネルギー準位との差を０．６ｅＶ以上とすることができるため好適である。
なお、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β１（０＜β１≦２）：β２（０＜β２≦２）となる場合がある。また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β３（１≦β３≦５）：β４（２≦β４≦６）となる場合がある。また、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６［原子数比］の金属酸化物ターゲットを用いる場合、酸化物半導体膜１０８＿１、１０８＿３は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：β５（１≦β５≦５）：β６（４≦β６≦８）となる場合がある。
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５）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスに用いることができる半導体装置について、図面を用いて説明する。ここでは、半導体装置の一例としてトランジスタについて、詳細に説明する。
なお、本実施の形態では、ボトムゲート型のトランジスタについて、図３１乃至図３７を用いて説明する。
［トランジスタの構成例１］
図３１（Ａ）は、トランジスタ３００Ａの上面図であり、図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図３１（Ｃ）は、図３１（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。なお、図３１（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ３００Ａ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、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線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３１（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。
図３１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ａは、基板３０２上の導電膜３０４と、基板３０２及び導電膜３０４上の絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６上の絶縁膜３０７と、絶縁膜３０７上の酸化物半導体膜３０８と、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ａと、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ｂと、を有する。また、トランジスタ３００Ａ上、より詳しくは、導電膜３１２ａ、３１２ｂ及び酸化物半導体膜３０８上には絶縁膜３１４、３１６、及び絶縁膜３１８が設けられる。
なお、トランジスタ３００Ａにおいて、絶縁膜３０６、３０７は、トランジスタ３００Ａのゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１４、３１６、３１８は、トランジスタ３００Ａの保護絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ａにおいて、導電膜３０４は、ゲート電極としての機能を有し、導電膜３１２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電膜３１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
なお、本明細書等において、絶縁膜３０６、３０７を第１の絶縁膜と、絶縁膜３１４、３１６を第２の絶縁膜と、絶縁膜３１８を第３の絶縁膜と、それぞれ呼称する場合がある。
図３１に示すトランジスタ３００Ａは、チャネルエッチ型のトランジスタ構造である。
［トランジスタの構成例２］
図３２（Ａ）は、トランジスタ３００Ｂの上面図であり、図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図３２（Ｃ）は、図３２（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。
図３２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ｂは、基板３０２上の導電膜３０４と、基板３０２及び導電膜３０４上の絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６上の絶縁膜３０７と、絶縁膜３０７上の酸化物半導体膜３０８と、酸化物半導体膜３０８上の絶縁膜３１４と、絶縁膜３１４上の絶縁膜３１６と、絶縁膜３１４及び絶縁膜３１６に設けられる開口部３４１ａを介して酸化物半導体膜３０８に電気的に接続される導電膜３１２ａと、絶縁膜３１４及び絶縁膜３１６に設けられる開口部３４１ｂを介して酸化物半導体膜３０８に電気的に接続される導電膜３１２ｂとを有する。また、トランジスタ３００Ｂ上、より詳しくは、導電膜３１２ａ、３１２ｂ、及び絶縁膜３１６上には絶縁膜３１８が設けられる。
なお、トランジスタ３００Ｂにおいて、絶縁膜３０６、３０７は、トランジスタ３００Ｂのゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１４、３１６は、酸化物半導体膜３０８の保護絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１８は、トランジスタ３００Ｂの保護絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ｂにおいて、導電膜３０４は、ゲート電極としての機能を有し、導電膜３１２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電膜３１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
図３１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ａがチャネルエッチ型の構造であったのに対し、図３２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ｂは、チャネル保護型の構造である。
［トランジスタの構成例３］
図３３（Ａ）は、トランジスタ３００Ｃの上面図であり、図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図３３（Ｃ）は、図３３（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。
図３３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ｃは、図３２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ｂと絶縁膜３１４、３１６の形状が相違する。具体的には、トランジスタ３００Ｃの絶縁膜３１４、３１６は、酸化物半導体膜３０８のチャネル領域上に島状に設けられる。その他の構成は、トランジスタ３００Ｂと同様である。
［トランジスタの構成例４］
図３４（Ａ）は、トランジスタ３００Ｄの上面図であり、図３４（Ｂ）は、図３４（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図３４（Ｃ）は、図３４（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。
図３４に示すトランジスタ３００Ｄは、基板３０２上の導電膜３０４と、基板３０２及び導電膜３０４上の絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６上の絶縁膜３０７と、絶縁膜３０７上の酸化物半導体膜３０８と、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ａと、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ｂと、酸化物半導体膜３０８、及び導電膜３１２ａ、３１２ｂ上の絶縁膜３１４と、絶縁膜３１４上の絶縁膜３１６と、絶縁膜３１６上の絶縁膜３１８と、絶縁膜３１８上の導電膜３２０ａ、３２０ｂと、を有する。
なお、トランジスタ３００Ｄにおいて、絶縁膜３０６、３０７は、トランジスタ３００Ｄの第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１４、３１６、３１８は、トランジスタ３００Ｄの第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ｄにおいて、導電膜３０４は、第１のゲート電極としての機能を有し、導電膜３２０ａは、第２のゲート電極としての機能を有し、導電膜３２０ｂは、表示装置に用いる画素電極としての機能を有する。また、導電膜３１２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電膜３１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
また、図３４（Ｃ）に示すように導電膜３２０ａは、絶縁膜３０６、３０７、３１４、３１６、３１８に設けられる開口部３４２ｂ、３４２ｃにおいて、導電膜３０４に接続される。よって、導電膜３２０ａと導電膜３０４とは、同じ電位が与えられる。
なお、トランジスタ３００Ｄにおいては、開口部３４２ｂ、３４２ｃを設け、導電膜３２０ａと導電膜３０４を接続する構成について例示したが、これに限定されない。例えば、開口部３４２ｂまたは開口部３４２ｃのいずれか一方の開口部のみを形成し、導電膜３２０ａと導電膜３０４を接続する構成、または開口部３４２ｂ及び開口部３４２ｃを設けず、導電膜３２０ａと導電膜３０４を接続しない構成としてもよい。なお、導電膜３２０ａと導電膜３０４とを接続しない構成の場合、導電膜３２０ａと導電膜３０４には、それぞれ異なる電位を与えることができる。
また、導電膜３２０ｂは、絶縁膜３１４、３１６、３１８に設けられる開口部３４２ａを介して、導電膜３１２ｂと接続される。
なお、トランジスタ３００Ｄは、先に説明のＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有する。
［トランジスタの構成例５］
また、図３１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ３００Ａが有する酸化物半導体膜３０８を複数の積層構造としてもよい。その場合の一例を図３５（Ａ）（Ｂ）及び図３６（Ａ）（Ｂ）に示す。
図３５（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ３００Ｅの断面図であり、図３６（Ａ）（Ｂ）は、トランジスタ３００Ｆの断面図である。なお、トランジスタ３００Ｅ、３００Ｆの上面図としては、図３１（Ａ）に示すトランジスタ３００Ａと同様である。
図３５（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ３００Ｅが有する酸化物半導体膜３０８は、酸化物半導体膜３０８＿１と、酸化物半導体膜３０８＿２と、酸化物半導体膜３０８＿３と、を有する。また、図３６（Ａ）（Ｂ）に示すトランジスタ３００Ｆが有する酸化物半導体膜３０８は、酸化物半導体膜３０８＿２と、酸化物半導体膜３０８＿３と、を有する。
なお、導電膜３０４、絶縁膜３０６、絶縁膜３０７、酸化物半導体膜３０８、酸化物半導体膜３０８＿１、酸化物半導体膜３０８＿２、酸化物半導体膜３０８＿３、導電膜３１２ａ、３１２ｂ、絶縁膜３１４、絶縁膜３１６、絶縁膜３１８、及び導電膜３２０ａ、３２０ｂとしては、それぞれ実施の形態４に記載の導電膜１０６、絶縁膜１１６、絶縁膜１１０、酸化物半導体膜１０８、酸化物半導体膜１０８＿１、酸化物半導体膜１０８＿２、酸化物半導体膜１０８＿３、導電膜１２０ａ、１２０ｂ、絶縁膜１０４、絶縁膜１１８、絶縁膜１１６、及び導電膜１１２と同様の材料を用いることができる。
［トランジスタの構成例６］
図３７（Ａ）は、トランジスタ３００Ｇの上面図であり、図３７（Ｂ）は、図３７（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図であり、図３７（Ｃ）は、図３７（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間の断面図である。
図３７に示すトランジスタ３００Ｇは、基板３０２上の導電膜３０４と、基板３０２及び導電膜３０４上の絶縁膜３０６と、絶縁膜３０６上の絶縁膜３０７と、絶縁膜３０７上の酸化物半導体膜３０８と、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ａと、酸化物半導体膜３０８上の導電膜３１２ｂと、酸化物半導体膜３０８、導電膜３１２ａ、及び導電膜３１２ｂ上の絶縁膜３１４と、絶縁膜３１４上の絶縁膜３１６と、絶縁膜３１６上の導電膜３２０ａと、絶縁膜３１６上の導電膜３２０ｂと、を有する。
また、絶縁膜３０６及び絶縁膜３０７は、開口部３５１を有し、絶縁膜３０６及び絶縁膜３０７上には、開口部３５１を介して導電膜３０４と電気的に接続される導電膜３１２ｃが形成される。また、絶縁膜３１４及び絶縁膜３１６は、導電膜３１２ｂに達する開口部３５２ａと、導電膜３１２ｃに達する開口部３５２ｂとを有する。
また、酸化物半導体膜３０８は、導電膜３０４側の酸化物半導体膜３０８＿２と、酸化物半導体膜３０８＿２上の酸化物半導体膜３０８＿３と、を有する。
また、トランジスタ３００Ｇ上には、絶縁膜３１８が設けられる。絶縁膜３１８は、絶縁膜３１６、導電膜３２０ａ、及び導電膜３２０ｂを覆うように形成される。
なお、トランジスタ３００Ｇにおいて、絶縁膜３０６、３０７は、トランジスタ３００Ｇの第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１４、３１６は、トランジスタ３００Ｇの第２のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁膜３１８は、トランジスタ３００Ｇの保護絶縁膜としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ｇにおいて、導電膜３０４は、第１のゲート電極としての機能を有し、導電膜３２０ａは、第２のゲート電極としての機能を有し、導電膜３２０ｂは、表示装置に用いる画素電極としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ｇにおいて、導電膜３１２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電膜３１２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。また、トランジスタ３００Ｇにおいて、導電膜３１２ｃは接続電極としての機能を有する。
なお、トランジスタ３００Ｇは、先に説明のＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有する。
また、トランジスタ３００Ａ乃至トランジスタ３００Ｇの構造を、それぞれ自由に組み合わせて用いてもよい。
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６）
本実施の形態では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスについて図面を用いて説明する。本実施の形態では、表示装置の一例を説明する。
本発明の一態様の表示装置が有する表示素子に限定は無い。液晶素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用した光学素子、ＥＬ素子、ＬＥＤ等の発光素子、電気泳動素子など、様々な素子を、表示素子として適用することができる。
本発明の一態様の表示装置の厚さは、例えば３０μｍ以上３００μｍ以下とすることができ、５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましい。表示装置の機械的強度を高めるために、表示装置の厚さは５０μｍ以上とすることが好ましい。表示装置の可撓性を高めるために、表示装置の厚さは、２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下とすることが好ましい。例えば、厚さが１００μｍ以下であると、曲率半径１ｍｍでの曲げ、または曲率半径５ｍｍでの繰り返し（例えば１０万回以上）の曲げが可能な表示装置を実現できる。
＜構成例１＞
図３８は、本発明の一態様の表示装置４００Ａの斜視概略図である。表示装置４００Ａは、基板４７１と基板４７２とが貼り合わされた構成を有する。図３８では、基板４７２を破線で明示している。
表示装置４００Ａは、表示部４８１及び駆動回路部４８２を有する。表示装置４００Ａには、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４７３及びＩＣ４７４が実装されている。
表示部４８１は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。
画素は、複数の副画素を有する。例えば、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、及び青色を呈する副画素によって１つの画素が構成されることで、表示部４８１ではフルカラーの表示を行うことができる。なお、副画素が呈する色は、赤、緑、及び青に限られない。画素には、例えば、白、黄、マゼンタ、またはシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい。なお、本明細書等において、副画素を単に画素と記す場合がある。
表示装置４００Ａは、走査線駆動回路及び信号線駆動回路のうち、一方または双方を有していてもよい。または、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の双方を有していなくてもよい。表示装置４００Ａが、タッチセンサ等のセンサを有する場合、表示装置４００Ａは、センサ駆動回路を有していてもよい。本実施の形態では、駆動回路部４８２として、走査線駆動回路を有する例を示す。走査線駆動回路は、表示部４８１が有する走査線に、走査信号を出力する機能を有する。
表示装置４００Ａでは、ＩＣ４７４が、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式などの実装方式により、基板４７１に実装されている。ＩＣ４７４は、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有する。
表示装置４００Ａには、ＦＰＣ４７３が電気的に接続されている。ＦＰＣ４７３を介して、ＩＣ４７４及び駆動回路部４８２には外部から信号及び電力が供給される。また、ＦＰＣ４７３を介して、ＩＣ４７４から外部に信号を出力することができる。
ＦＰＣ４７３には、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、ＩＣが実装されていてもよい。例えば、ＦＰＣ４７３には、信号線駆動回路、走査線駆動回路、及びセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有するＩＣが実装されていてもよい。
表示部４８１及び駆動回路部４８２には、配線４０７から、信号及び電力が供給される。当該信号及び電力は、ＩＣ４７４から、またはＦＰＣ４７３を介して外部から、配線４０７に入力される。
図３９（Ａ）は、表示装置４００Ａの表示部４８１、駆動回路部４８２、及び配線４０７を含む断面図である。表示装置４００Ａは、カラーフィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の表示装置である。
表示装置４００Ａは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、容量素子４０５、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、発光素子４０４、導電層４５５、スペーサ４１６、接着層４１７、着色層４２５、遮光層４２６、絶縁層４７６、及び基板４７２を有する。
駆動回路部４８２はトランジスタ４０１を有する。表示部４８１は、トランジスタ４０２及びトランジスタ４０３を有する。
各トランジスタは、ゲート、絶縁層４１１、半導体層、ソース、及びドレインを有する。ゲートと半導体層は、絶縁層４１１を介して重なる。絶縁層４１１の一部は、ゲート絶縁層としての機能を有し、他の一部は、容量素子４０５の誘電体としての機能を有する。トランジスタ４０２のソースまたはドレインとして機能する導電層は、容量素子４０５の一方の電極を兼ねる。
図３９（Ａ）では、ボトムゲート構造のトランジスタを示す。駆動回路部４８２と表示部４８１とで、トランジスタの構造が異なっていてもよい。駆動回路部４８２及び表示部４８１は、それぞれ、複数の種類のトランジスタを有していてもよい。
容量素子４０５は、一対の電極と、その間の誘電体とを有する。容量素子４０５は、トランジスタのゲートと同一の材料、及び同一の工程で形成した導電層と、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料、及び同一の工程で形成した導電層と、を有する。
絶縁層４１２、絶縁層４１３、及び絶縁層４１４は、それぞれ、トランジスタ等を覆って設けられる。トランジスタ等を覆う絶縁層の数は特に限定されない。絶縁層４１４は、平坦化層としての機能を有する。絶縁層４１２、絶縁層４１３、及び絶縁層４１４のうち、少なくとも一層には、水または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。外部から不純物がトランジスタに拡散することを効果的に抑制することが可能となり、表示装置の信頼性を高めることができる。
図３９（Ａ）では、絶縁層４１４が表示装置の一面全体にわたって設けられている。図３９（Ａ）の構成では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製工程の歩留まりを高めることができるため、好ましい。
絶縁層４１４として有機材料を用いる場合、表示装置の端部に露出した絶縁層４１４を通って発光素子４０４等に表示装置の外部から水分等の不純物が侵入する恐れがある。不純物の侵入により、発光素子４０４が劣化すると、表示装置の劣化につながる。そのため、図３９（Ｂ）に示すように、絶縁層４１４が、表示装置の端部に位置しないことが好ましい。図３９（Ｂ）の構成では、有機材料を用いた絶縁層が表示装置の端部に位置しないため、発光素子４０４に不純物が侵入することを抑制できる。
また、後述する図４１（Ａ）に示す表示装置４００Ｃのように、絶縁層４１４及び絶縁層４１５に、無機膜（図４１（Ａ）では絶縁層４１３）に達する開口を設けることが好ましい。図４１（Ａ）の構成は、表示装置の外部から水分等の不純物が侵入しても、発光素子４０４に到達しにくい構造である。
発光素子４０４は、電極４２１、ＥＬ層４２２、及び電極４２３を有する。発光素子４０４は、光学調整層４２４を有していてもよい。発光素子４０４は、着色層４２５側に光を射出する、トップエミッション構造である。
トランジスタ、容量素子、及び配線等を、発光素子４０４の発光領域と重ねて配置することで、表示部４８１の開口率を高めることができる。
電極４２１及び電極４２３のうち、一方は、陽極として機能し、他方は、陰極として機能する。電極４２１及び電極４２３の間に、発光素子４０４の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層４２２に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層４２２において再結合し、ＥＬ層４２２に含まれる発光物質が発光する。
電極４２１は、トランジスタ４０３のソースまたはドレインと電気的に接続される。これらは、直接接続されてもよいし、他の導電層を介して接続されてもよい。電極４２１は、画素電極として機能し、発光素子４０４ごとに設けられている。隣り合う２つの電極４２１は、絶縁層４１５によって電気的に絶縁されている。
ＥＬ層４２２は、発光性の物質を含む層である。
電極４２３は、共通電極として機能し、複数の発光素子４０４にわたって設けられている。電極４２３には、定電位が供給される。
発光素子４０４は、接着層４１７を介して着色層４２５と重なる。スペーサ４１６は、接着層４１７を介して遮光層４２６と重なる。図３９（Ａ）では、電極４２３と遮光層４２６との間に隙間がある場合を示しているが、これらが接していてもよい。図３９（Ａ）では、スペーサ４１６を基板４７１側に設ける構成を示したが、基板４７２側（例えば遮光層４２６よりも基板４７１側）に設けてもよい。
カラーフィルタ（着色層４２５）とマイクロキャビティ構造（光学調整層４２４）との組み合わせにより、表示装置からは、色純度の高い光を取り出すことができる。光学調整層４２４の膜厚は、各画素の色に応じて変化させる。
着色層４２５は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、または黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。
なお、本発明の一態様は、カラーフィルタ方式に限られず、塗り分け方式、色変換方式、または量子ドット方式等を適用してもよい。
遮光層４２６は、隣接する着色層４２５の間に設けられている。遮光層４２６は隣接する発光素子４０４からの光を遮光し、隣接する発光素子４０４間における混色を抑制する。ここで、着色層４２５の端部を、遮光層４２６と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層４２６としては、発光素子が発する光を遮る材料を用いることができる。なお、遮光層４２６は、駆動回路部４８２などの表示部４８１以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。
図３９（Ｂ）に示すように、本発明の一態様の表示装置は、着色層４２５及び遮光層４２６を覆うオーバーコート４３６を有していてもよい。オーバーコート４３６は、着色層４２５に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オーバーコート４３６は、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜、または、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用いることができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。
また、接着層４１７の材料を着色層４２５及び遮光層４２６上に塗布する場合、オーバーコート４３６の材料として接着層４１７の材料に対して濡れ性の高い材料を用いることが好ましい。例えば、オーバーコート４３６として、ＩＴＯ膜などの酸化物導電膜、または透光性を有する程度に薄いＡｇ膜等の金属膜を用いることが好ましい。
オーバーコート４３６の材料に、接着層４１７の材料に対して濡れ性の高い材料を用いることで、接着層４１７の材料を均一に塗布することができる。これにより、一対の基板を貼り合わせた際に気泡が混入することを抑制でき、表示不良を抑制できる。
基板４７１の一方の表面には絶縁層４７８が形成されている。また、基板４７２の一方の表面には絶縁層４７６が形成されている。絶縁層４７６及び絶縁層４７８に防湿性の高い膜を用いることが好ましい。一対の防湿性の高い絶縁膜の間に発光素子４０４及びトランジスタ等を配置することで、これらの素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、表示装置の信頼性が高くなるため好ましい。
防湿性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜、及び、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、防湿性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０−５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０−６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０−７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０−８［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下とする。
接続部４０６は、配線４０７及び導電層４５５を有する。配線４０７と導電層４５５は、電気的に接続されている。配線４０７は、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料、及び同一の工程で形成することができる。導電層４５５は、駆動回路部４８２に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ４７３を設ける例を示している。接続層４１９を介してＦＰＣ４７３と導電層４５５は電気的に接続する。
＜構成例２＞
図４０（Ａ）に、表示装置４００Ｂの断面図を示す。表示装置４００Ｂは、カラーフィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の表示装置である。なお、表示装置４００Ｂの斜視図は、図３８に示す表示装置４００Ａと同様である。以降の構成例では、先の構成例と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
図４０（Ａ）に示す表示装置４００Ｂは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、容量素子４０５、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、発光素子４０４、絶縁層４７６、着色層４２５、接着層４１７、及び基板４７２を有する。
駆動回路部４８２はトランジスタ４０１を有する。表示部４８１は、トランジスタ４０２及びトランジスタ４０３を有する。
発光素子４０４は、着色層４２５側に光を射出する。発光素子４０４は、絶縁層４７６を介して着色層４２５と重なる。図４０（Ａ）では、遮光層及びスペーサを設けない例を示す。
表示装置４００Ｂは、発光素子４０４に接して絶縁層４７６を有する。絶縁層４７６は、電極４２３の端部を覆っている。絶縁層４７６は、発光素子４０４の封止層として機能する。絶縁層４７６上に着色層４２５が設けられている。基板４７２に絶縁層４７６及び着色層４２５等を設ける必要がないため、基板４７２に用いる材料の選択の幅が広がる。
また、本発明の一態様の表示装置は、基板４７２を有していなくてもよい。図４０（Ｂ）では、発光素子４０４を絶縁層４７６で封止し、着色層４２５を接着層４１７で封止した例を示す。
接続部４０６は、配線４０７を有する。配線４０７は接続層４１９を介してＦＰＣ４７３と電気的に接続する。
＜構成例３＞
図４１（Ａ）に、表示装置４００Ｃの断面図を示す。表示装置４００Ｃは、カラーフィルタ方式が適用されたボトムエミッション構造の表示装置である。なお、表示装置４００Ｃの斜視図は、図３８に示す表示装置４００Ａと同様である。
図４１（Ａ）に示す表示装置４００Ｃは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、発光素子４０４、絶縁層４７６、着色層４２５、接着層４１７、及び基板４７２を有する。
駆動回路部４８２はトランジスタ４０１を有する。表示部４８１は、トランジスタ４０３を有する。
各トランジスタは、２つのゲート、絶縁層４１１、半導体層、ソース、及びドレインを有する。２つのゲートは、それぞれ、絶縁層を介して半導体層と重なる。図４１（Ａ）では、各トランジスタに、半導体層を２つのゲートで挟持する構成を適用した例を示している。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でき、オン電流を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらには、回路の占有面積を縮小することができる。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配線数が増大しても、各配線における信号遅延を低減することができ、表示の輝度のばらつきを低減することができる。図４１（Ａ）では、電極４２１と同一の材料、及び同一の工程で、一方のゲートを作製する例を示す。
発光素子４０４は、着色層４２５側に光を射出する。発光素子４０４は、絶縁層４１４を介して着色層４２５と重なる。着色層４２５は、発光素子４０４と基板４７１の間に配置される。図４１（Ａ）では、着色層４２５を絶縁層４１３上に配置する例を示す。
表示装置４００Ｃは、発光素子４０４に接して絶縁層４７６を有する。絶縁層４７６は、電極４２３の端部を覆っている。絶縁層４７６は、発光素子４０４の封止層として機能する。
＜構成例４＞
図４１（Ｂ）に、表示装置４００Ｄの断面図を示す。表示装置４００Ｄは、塗り分け方式が適用されたトップエミッション構造の表示装置である。なお、表示装置４００Ｄの斜視図は、図３８に示す表示装置４００Ａと同様である。
図４１（Ｂ）に示す表示装置４００Ｄは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、容量素子４０５、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、発光素子４０４、絶縁層４７６、接着層４１７、及び基板４７２を有する。
駆動回路部４８２はトランジスタ４０１を有する。表示部４８１は、トランジスタ４０２、トランジスタ４０３、及び容量素子４０５を有する。
各トランジスタは、２つのゲート、絶縁層４１１、半導体層、ソース、及びドレインを有する。２つのゲートは、それぞれ、絶縁層を介して半導体層と重なる。図４１（Ｂ）では、各トランジスタに、半導体層を２つのゲートで挟持する構成を適用した例を示している。図４１（Ｂ）では、絶縁層４１３と絶縁層４１４の間に、一方のゲートを作製する例を示す。
発光素子４０４は、基板４７２側に光を射出する。図４１（Ｂ）では、発光素子４０４が光学調整層を有さない例を示す。絶縁層４７６は、発光素子４０４の封止層として機能する。絶縁層４７６は、電極４２３の端部、絶縁層４１４の端部、及び絶縁層４１５の端部を覆っている。無機絶縁膜で、発光素子４０４、さらには有機絶縁膜を覆うことで、表示装置の信頼性を高めることができる。
接続部４０６は、配線４０７を有する。配線４０７は接続層４１９を介してＦＰＣ４７３と電気的に接続する。
＜構成例５＞
図４２に、表示装置４００Ｅの断面図を示す。表示装置４００Ｅは、縦電界方式が適用された液晶表示装置である。なお、表示装置４００Ｅの斜視図は、図３８に示す表示装置４００Ａと同様である。
図４２に示す表示装置４００Ｅは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、容量素子４０５、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、液晶素子４２９、配向膜４６４ａ、配向膜４６４ｂ、接着層４１７、オーバーコート４３６、着色層４２５、遮光層４２６、絶縁層４７６、及び基板４７２を有する。
基板４７１と基板４７２とは、接着層４１７によって貼り合わされている。基板４７１、基板４７２、及び接着層４１７に囲まれた領域に、液晶４６３が封止されている。基板４７２の外側の面には、偏光板４９９が位置する。
液晶素子４２９は、電極４６１、電極４６２、及び液晶４６３を有する。電極４６１は画素電極として機能する。電極４６２は共通電極として機能する。電極４６１と電極４６２との間に生じる電界により、液晶４６３の配向を制御することができる。液晶４６３と電極４６１の間には配向膜４６４ａが設けられている。液晶４６３と電極４６２の間には、配向膜４６４ｂが設けられている。
基板４７２には、着色層４２５、遮光層４２６、絶縁層４７６、オーバーコート４３６、電極４６２、及び配向膜４６４ｂ等が設けられている。
基板４７１には、電極４６１、配向膜４６４ａ、トランジスタ４０１、トランジスタ４０３、容量素子４０５、接続部４０６、及び配線４０７等が設けられている。
基板４７１上には、絶縁層４１１、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層４１１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し、また他の一部は、容量素子４０５の誘電体として機能する。絶縁層４１２、絶縁層４１３、及び絶縁層４１４は、各トランジスタや容量素子４０５を覆って設けられている。絶縁層４１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４の３層を有する場合について示しているが、これに限られず４層以上であってもよいし、単層、または２層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層４１４は、不要であれば設けなくてもよい。
また、トランジスタ４０１及びトランジスタ４０３は、一部がゲートとして機能する導電層４９８、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層４９７、半導体層４９４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。
ここで、トランジスタ４０１のソースまたはドレインのうち、電極４６１と電気的に接続されていない方の導電層は、信号線の一部として機能してもよい。また、トランジスタ４０１のゲートとして機能する導電層４９８は、走査線の一部として機能してもよい。
図４２では、表示部４８１の例として、２つの画素（副画素）の断面を示している。例えば１つの副画素は、トランジスタ４０３と、容量素子４０５と、液晶素子４２９と、着色層４２５と、を有する。例えば着色層４２５を選択的に形成して赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、青色を呈する副画素を配列することで、フルカラーの表示を行うことができる。
図４２では、駆動回路部４８２の例としてトランジスタ４０１が設けられている例を示している。
各トランジスタを覆う絶縁層４１２、絶縁層４１３のうち少なくとも一方は、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。すなわち、絶縁層４１２または絶縁層４１３は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。
絶縁層４１４上には、電極４６１が設けられている。電極４６１は、絶縁層４１４、絶縁層４１３、絶縁層４１２等に形成された開口を介して、トランジスタ４０３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。また電極４６１は、容量素子４０５の一方の電極と電気的に接続されている。
基板４７２側において、着色層４２５、遮光層４２６を覆ってオーバーコート４３６が設けられている。オーバーコート４３６は、平坦化層としての機能を有していてもよい。オーバーコート４３６により、電極４６２の表面を概略平坦にできるため、液晶４６３の配向状態を均一にできる。
表示装置４００Ｅを、透過型の液晶表示装置とする場合、電極４６１及び電極４６２の双方に、可視光を透過する導電性材料を用いる。または、表示装置４００Ｅを、反射型の液晶表示装置とする場合、電極４６１に可視光を反射する導電性材料を用い、電極４６２に可視光を透過する導電性材料を用いる。
可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などが挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。
可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、銀、またはこれらの金属材料を含む合金等が挙げられる。そのほか、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料または合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が含まれていてもよい。アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金（Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いてもよい。
ここで、偏光板４９９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４９９の種類に応じて、液晶素子４２９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。
電極４６２は、基板４７２の端部に近い部分において、基板４７１側に設けられた導電層と接続体４４３により電気的に接続されている。これにより、基板４７１側に配置されるＦＰＣやＩＣ等から電極４６２に電位や信号を供給することができる。
接続体４４３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４４３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４４３は、図４２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４４３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４４３は、接着層４１７に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層４１７に、接続体４４３を分散させておけばよい。
基板４７１の端部に近い領域には、接続部４０６が設けられている。接続部４０６は、接続層４１９を介してＦＰＣ４７３と電気的に接続されている。図４２に示す構成では、配線４０７の一部と、電極４６１と同一の導電膜を加工して得られた導電層を積層することで接続部４０６を構成している例を示している。
＜構成例６＞
図４３に、表示装置４００Ｆの断面図を示す。表示装置４００Ｆは、横電界方式が適用された液晶表示装置である。なお、表示装置４００Ｆの斜視図は、図３８に示す表示装置４００Ａと同様である。
図４３に示す表示装置４００Ｆは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、液晶素子４２９、配向膜４６４ａ、配向膜４６４ｂ、接着層４１７、オーバーコート４３６、着色層４２５、遮光層４２６、絶縁層４７６、及び基板４７２を有する。
図４３には、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが適用された液晶素子を用いた場合の例を示している。液晶素子４２９は、基板４７１側に形成された電極４６１及び電極４６２を有する。
電極４６１及び絶縁層４１４を覆って、絶縁層４１５が設けられ、絶縁層４１５上に電極４６２が設けられている。
電極４６２は、櫛歯状の上面形状、またはスリットが設けられた上面形状を有する。また電極４６２は、電極４６１と重ねて配置されている。また、着色層４２５と重なる領域において、電極４６１上に電極４６２が配置されない部分を有する。
図４３では、櫛歯状またはスリットが設けられた上面形状を有する電極４６２が、絶縁層４１５よりも上層に設けられ、電極４６１が絶縁層４１５よりも下層に設けられている例を示している。なお、絶縁層４１５よりも上層に電極４６１を、下層に電極４６２を形成してもよい。このとき、絶縁層４１５よりも上層に位置する電極４６１が櫛歯状またはスリットが設けられた上面形状を有するとよい。またこのとき、電極４６１は、絶縁層４１５及び絶縁層４１４等に設けられた開口を介してトランジスタ４０３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続すればよい。
また図４３に示すように、電極４６１と電極４６２が絶縁層４１５を介して積層され、ここに容量が形成される。したがって図４２で示した容量素子４０５を設けない構成とすることができる。
［各構成要素について］
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。なお、先の実施の形態等で既に説明した構成要素については説明を省略する場合がある。また、以降の実施の形態に示す表示装置（タッチパネルを含む）等にも、以下の材料を適宜用いることができる。
〔基板〕
表示装置が有する基板には、可撓性を有する基板を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、有機樹脂などの材料を用いることができる。
厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現できる。
また、光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲートとして機能する導電層と、半導体層と、ソースとして機能する導電層と、ドレインとして機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型、スタガ型、または逆スタガ型等のトランジスタを用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。ここで、スタガ型とは、半導体層よりも上側にゲート電極が、下側にソース電極及びドレイン電極がそれぞれ位置する構造である。一方、逆スタガ型とは、半導体層よりも下側にゲート電極が、上側にソース電極及びドレイン電極がそれぞれ位置する構造である。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、第１４族の元素（シリコン、ゲルマニウム等）、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。実施の形態１で説明した通り、シリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。
例えば、上記酸化物半導体として、少なくともインジウム（Ｉｎ）もしくは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。より好ましくは、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界が観察されない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
このような酸化物半導体は、結晶粒界を有さないために表示装置を湾曲させたときの応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、可撓性を有し、湾曲させて用いる表示装置などに、このような酸化物半導体を好適に用いることができる。
また半導体層としてこのような結晶性を有する酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、シリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、シリコンを用いることが好ましい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることができる。また極めて高精細な表示装置とする場合であっても、走査線駆動回路と信号線駆動回路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減することができる。
または、異なる半導体が適用されたトランジスタが混在していてもよい。例えば多結晶シリコンが適用されたトランジスタと、酸化物半導体が適用されたトランジスタとを混在して設ける構成とすることができる。このとき、例えば駆動回路内のトランジスタや、電流制御用のトランジスタなど、大きな電流を流す必要のあるトランジスタに、多結晶シリコンを適用することが好ましい。また画素内のスイッチングトランジスタなど、トランジスタと直列に容量等が接続され、これに蓄積された電荷を保持するトランジスタなどには、酸化物半導体を適用することが好ましい。
〔導電層〕
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
また、透光性を有する導電性材料としては、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、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）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−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
また、液晶素子には、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（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ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）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
なお、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。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、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。
また、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。
また、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層に用いる。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。
また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。
透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、２つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。ＬＥＤを備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。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。
〔発光素子〕
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
ＥＬ層には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、ＥＬ層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、Ｏ（橙）等の発光を示す発光物質、またはＲ、Ｇ、Ｂのうち２以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、２以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長（例えば３５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）の範囲内に２以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色及び赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
ＥＬ層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、ＥＬ層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料（例えばホスト材料、アシスト材料）を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。
また、発光素子は、ＥＬ層を１つ有するシングル素子であってもよいし、複数のＥＬ層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
可視光を透過する導電膜は、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、ガリウムを含む酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が含まれていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。
なお、上述した、発光層、並びに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、及び電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、１２族と１６族、１３族と１５族、または１４族と１６族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、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樹脂、ＰＶＢ樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
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７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置（タッチセンサ）、及び本発明の一態様の表示装置の例である入出力装置（タッチパネル）等の構成例について説明する。
ここで、本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
また、本明細書等において、タッチセンサは指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出する機能を有するものである。またその位置情報を検知する機能を有していてもよい。したがってタッチセンサは入力装置の一態様である。
また、本明細書等では、タッチセンサを有する基板を、タッチセンサパネル、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。また、本明細書等では、タッチセンサパネルの基板に、例えばＦＰＣもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチセンサパネルモジュール、タッチセンサモジュール、センサモジュール、または単にタッチセンサなどと呼ぶ場合がある。
なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能と、表示面に指やスタイラスなどの被検知体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。
タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル（または表示装置）、タッチセンサ機能つき表示パネル（または表示装置）とも呼ぶことができる。
タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。
また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、例えばもしくはＴＣＰなどのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ方式等によりＩＣが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。
＜タッチセンサの構成例＞
以下では、入力装置（タッチセンサ）の構成例について、図面を参照して説明する。
図４４（Ａ）に、入力装置５５０の上面概略図を示す。入力装置５５０は、基板５６０上に複数の導電層５５１、複数の導電層５５２、複数の配線５５５、複数の配線５５６を有する。また基板５６０には、複数の導電層５５１及び複数の導電層５５２の各々と電気的に接続するＦＰＣ５５７が設けられている。また、図４４（Ａ）では、ＦＰＣ５５７にＩＣ５５８が設けられている例を示している。
図４４（Ｂ）に、図４４（Ａ）中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。導電層５５１は、複数の菱形の電極パターンが、横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱形の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。また導電層５５２も同様に、複数の菱形の電極パターンが、縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パターンはそれぞれ電気的に接続されている。また、導電層５５１と、導電層５５２とはこれらの一部が重畳し、互いに交差している。この交差部分では導電層５５１と導電層５５２とが電気的に短絡（ショート）しないように、絶縁体が挟持されている。
また図４４（Ｃ）に示すように、菱形の形状を有する複数の導電層５５２が、導電層５５３によって接続された構成としてもよい。島状の導電層５５２は、縦方向に並べて配置され、導電層５５３により隣接する２つの導電層５５２が電気的に接続されている。このような構成とすることで、導電層５５１と、導電層５５２を同一の導電膜を加工することで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制することができ、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる。なお、ここでは導電層５５２が導電層５５３を有する構成としたが、導電層５５１がこのような構成であってもよい。
また、図４４（Ｄ）に示すように、図４４（Ｂ）で示した導電層５５１及び導電層５５２の菱形の電極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。このとき、導電層５５１及び導電層５５２の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合には、後述するように導電層５５１及び導電層５５２に金属や合金などの遮光性の材料を用いてもよい。また、図４４（Ｄ）に示す導電層５５１または導電層５５２が、上記導電層５５３を有する構成としてもよい。
１つの導電層５５１は、１つの配線５５５と電気的に接続している。また１つの導電層５５２は、１つの配線５５６と電気的に接続している。ここで、導電層５５１と導電層５５２のいずれか一方が、行配線に相当し、いずれか他方が列配線に相当する。
ＩＣ５５８は、タッチセンサを駆動する機能を有する。ＩＣ５５８から出力された信号は配線５５５または配線５５６を介して、導電層５５１または導電層５５２のいずれかに供給される。また導電層５５１または導電層５５２のいずれかに流れる電流（または電位）が、配線５５５または配線５５６を介してＩＣ５５８に入力される。
ここで、入力装置５５０を表示パネルの表示面に重ねて、タッチパネルを構成する場合には、導電層５５１及び導電層５５２に透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。また、導電層５５１及び導電層５５２に透光性の導電性材料を用い、表示パネルからの光を導電層５５１または導電層５５２を介して取り出す場合には、導電層５５１と導電層５５２との間に、同一の導電性材料を含む導電膜をダミーパターンとして配置することが好ましい。このように、導電層５５１と導電層５５２との間の隙間の一部をダミーパターンにより埋めることにより、光透過率のばらつきを低減できる。その結果、入力装置５５０を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
透光性を有する導電性材料としては、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、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。
または、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属や、該金属を含む合金を用いることができる。または、該金属または合金の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。また、上述した材料を含む導電膜のうち、２以上を積層した積層膜を用いてもよい。
また、導電層５５１及び導電層５５２には、使用者から視認されない程度に細く加工された導電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状（メッシュ状）に加工することで、高い導電性と表示装置の高い視認性を得ることができる。このとき、導電膜は３０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２０μｍ以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、１０μｍ以下のパターン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。
一例として、図４５（Ａ）乃至（Ｄ）に、導電層５５１または導電層５５２の一部（例えば、図４４（Ｂ）に示す円で囲まれた領域）を拡大した概略図を示している。図４５（Ａ）は、格子状の導電膜５４６を用いた場合の例を示している。このとき、導電膜５４６を、表示装置が有する表示素子と重ならないように配置することで、表示装置からの光を遮ることがないため好ましい。その場合、格子の向きを表示素子の配列と同じ向きとし、また格子の周期を表示素子の配列の周期の整数倍とすることが好ましい。
また、図４５（Ｂ）には、三角形の開口が形成されるように加工された格子状の導電膜５４７の例を示している。このような構成とすることで、図４５（Ａ）に示した場合に比べて抵抗をより低くすることが可能となる。
また、図４５（Ｃ）に示すように、周期性を有さないパターン形状を有する導電膜５４８としてもよい。このような構成とすることで、表示装置の表示部と重ねたときにモアレが生じることを抑制できる。
また、導電層５５１及び導電層５５２に、導電性のナノワイヤを用いてもよい。図４５（Ｄ）には、ナノワイヤ５４９を用いた場合の例を示している。隣接するナノワイヤ５４９同士が接触するように、適当な密度で分散することにより、２次元的なネットワークが形成され、極めて透光性の高い導電膜として機能させることができる。例えば直径の平均値が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上２５ｎｍ以下のナノワイヤを用いることができる。ナノワイヤ５４９としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、または、カーボンナノチューブなどを用いることができる。例えばＡｇナノワイヤの場合、光透過率は８９％以上、シート抵抗値は４０Ω／□以上１００Ω／□以下を実現することができる。
以上がタッチセンサの構成例についての説明である。
＜タッチパネルの構成例１＞
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
例えばセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
図４６（Ａ）は、タッチパネル４２０Ａの斜視概略図である。図４６（Ｂ）は、図４６（Ａ）を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図４６（Ｂ）では、一部の構成要素（基板４３０、基板４７２等）を破線で輪郭のみ明示している。
タッチパネル４２０Ａは、入力装置４１０と、表示装置４７０とを有し、これらが重ねて設けられている。
入力装置４１０は、基板４３０、電極４３１、電極４３２、複数の配線４４１、及び複数の配線４４２を有する。ＦＰＣ４５０は、複数の配線４４１及び複数の配線４４２の各々と電気的に接続する。ＦＰＣ４５０にはＩＣ４５１が設けられている。
表示装置４７０は、対向して設けられた基板４７１と基板４７２とを有する。表示装置４７０は、表示部４８１及び駆動回路部４８２を有する。基板４７１上には、配線４０７等が設けられている。ＦＰＣ４７３は、配線４０７と電気的に接続される。ＦＰＣ４７３にはＩＣ４７４が設けられている。
配線４０７は、表示部４８１や駆動回路部４８２に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、外部またはＩＣ４７４から、ＦＰＣ４７３を介して、配線４０７に入力される。
図４７に、タッチパネル４２０Ａの断面図の一例を示す。図４７では、表示部４８１、駆動回路部４８２、ＦＰＣ４７３を含む領域、及びＦＰＣ４５０を含む領域等の断面構造を示す。さらに、図４７では、トランジスタのゲートと同一の導電層を加工して形成された配線と、トランジスタのソース及びドレインと同一の導電層を加工して形成された配線とが交差する交差部４８７の断面構造を示している。
基板４７１と基板４７２とは、接着層４１７によって貼り合わされている。基板４７２と基板４３０とは、接着層４９６によって貼り合わされている。ここで、基板４７１から基板４７２までの各層が、表示装置４７０に相当する。また、基板４３０から電極４３４までの各層が入力装置４１０に相当する。つまり、接着層４９６は、表示装置４７０と入力装置４１０を貼り合わせているといえる。
〔表示装置４７０〕
図４７に示す表示装置４７０は、トランジスタ４０１、トランジスタ４０２、トランジスタ４０３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、及び容量素子４０５の構成が、図３９（Ａ）に示す表示装置と異なる。
図４７では、トップゲート構造のトランジスタを示す。
各トランジスタは、ゲート、絶縁層４１１、半導体層、ソース、及びドレインを有する。ゲートと半導体層は、絶縁層４１１を介して重なる。半導体層は、低抵抗化された領域４４８を有していてもよい。低抵抗化された領域４４８は、トランジスタのソース及びドレインとして機能する。
絶縁層４１３上に設けられた導電層は引き回し配線として機能する。該導電層は、絶縁層４１３、絶縁層４１２、及び絶縁層４１１に設けられた開口を介して、領域４４８と電気的に接続している。
図４７では、容量素子４０５が、半導体層と同一の半導体層を加工して形成した層と、絶縁層４１１と、ゲートと同一の導電層を加工して形成した層の積層構造を有する。ここで、容量素子４０５の半導体層の一部には、トランジスタのチャネルが形成される領域４４７よりも導電性の高い領域４４９が形成されていることが好ましい。
領域４４８及び領域４４９は、それぞれ、トランジスタのチャネルが形成される領域４４７よりも不純物を多く含む領域、キャリア濃度の高い領域、または結晶性が低い領域などとすることができる。
また、図４７に示すトランジスタには、半導体層を２つのゲートで挟持する構成を適用することができる。
絶縁層４１４及び絶縁層４１５は、絶縁層４１３に達する開口を有する。
〔入力装置４１０〕
基板４３０の基板４７２側には、絶縁層４９３を介して電極４３１及び電極４３２が設けられている。ここでは、電極４３１が、電極４３３及び電極４３４を有する場合の例を示している。図４７中の交差部４８７に示すように、電極４３２と電極４３３は同一平面上に形成されている。絶縁層４９５は、電極４３２及び電極４３３を覆うように設けられている。電極４３４は、絶縁層４９５に設けられた開口を介して、電極４３２を挟むように設けられる２つの電極４３３と電気的に接続している。
基板４３０の端部に近い領域には、接続部４０８が設けられている。接続部４０８は、配線４４２と、電極４３４と同一の導電層を加工して得られた導電層とを積層して有する。接続部４０８は、接続層４０９を介してＦＰＣ４５０が電気的に接続されている。
＜タッチパネルの構成例２＞
図４８（Ａ）、（Ｂ）は、タッチパネル４２０Ｂの斜視概略図である。
タッチパネル４２０Ｂは、一対の可撓性基板（基板４７１及び基板４７２）の間に、タッチセンサ及び発光素子４０４を有する。可撓性基板を２枚とすることで、タッチパネルの薄型化、軽量化、さらにはフレキシブル化が可能となる。図４８（Ａ）、（Ｂ）において、入力装置４１８は、基板４７２に設けられている。また、入力装置４１８の配線４４１及び配線４４２等は、表示装置４７９に設けられたＦＰＣ４７３と電気的に接続する。
このような構成とすることで、タッチパネル４２０Ｂに接続するＦＰＣを１つの基板側（ここでは基板４７１側）にのみ配置することができる。また、タッチパネル４２０Ｂに２以上のＦＰＣを取り付ける構成としてもよいが、図４８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タッチパネル４２０Ｂに１つのＦＰＣ４７３を設け、ＦＰＣ４７３から、表示装置４７９と入力装置４１８の両方に信号を供給する構成とすると、より構成を簡略化できるため好ましい。
ＩＣ４７４は入力装置４１８を駆動する機能を有していてもよいし、入力装置４１８を駆動するＩＣをさらに設けてもよい。または、入力装置４１８を駆動するＩＣを基板４７１上に実装してもよい。
図４９は、図４８におけるＦＰＣ４７３を含む領域、接続部４８５、駆動回路部４８２、及び表示部４８１の断面図である。さらに、図４９には、図４７同様、交差部４８７の断面構造も示す。
接続部４８５では、配線４４２（または配線４４１）の１つと、配線４０７の１つとが、接続体４８６を介して電気的に接続している。
接続体４８６としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。接続体４８６には、前述の接続体４４３と同様の材料を用いることができる。
接続体４８６は接着層４１７に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層４１７に接続体４８６を分散させておけばよい。接着層４１７が設けられる部分に接続部４８５を配置することで、図４９のように接着層４１７を発光素子４０４上にも配置する構成（固体封止構造ともいう）だけでなく、例えば中空封止構造の発光装置や、液晶表示装置等、接着層４１７を周辺に用いる構成であれば同様に適用することができる。
図４９では、光学調整層４２４が電極４２１の端部を覆わない例を示す。図４９では、スペーサ４１６が駆動回路部４８２にも設けられている例を示す。
図４９に示すタッチパネル４２０Ｂは、タッチセンサを構成する電極等と、基板４７２との間に遮光層４２６が設けられている。具体的には、絶縁層４７６と絶縁層４７５の間に遮光層４２６が設けられている。絶縁層４７５上には、電極４３２、電極４３３、配線４４２等の導電層と、これらを覆う絶縁層４９５と、絶縁層４９５上の電極４３４等が設けられている。また、電極４３４及び絶縁層４９５上に、絶縁層４２７が設けられ、絶縁層４２７上に着色層４２５が設けられている。
絶縁層４２７及び絶縁層４９５は、平坦化膜としての機能を有する。なお、絶縁層４２７は、不要であれば設けなくてもよい。
このような構成とすることで、タッチセンサを構成する電極等よりも基板４７２側に設けられた遮光層４２６によって、当該電極等が使用者から視認されてしまうことを抑制することができる。したがって、厚さが薄いだけでなく、表示品位が向上したタッチパネルを実現することができる。
また、遮光層を、絶縁層４７５と絶縁層４７６の間だけでなく、さらに、着色層４２５と同一平面上にも設けてもよい。これにより、光漏れをより確実に抑制することができる。
＜タッチパネルの構成例３＞
図５０は、タッチパネル４２０Ｃの断面である。タッチパネル４２０Ｃは、表示装置４００Ｅ（図４２）において、基板４７２の基板４７１側とは反対側にタッチセンサを形成した構成である。このような構成を、オンセル型のタッチパネルと呼ぶことができる。
基板４７２上には、電極４３２及び電極４３３が形成され、これらを覆って絶縁層４９５が設けられている。また、絶縁層４９５上に電極４３４が設けられている。
基板４３０は、タッチ面として機能する基板であり、例えば表示装置を電子機器に組み込んだ際の筐体の一部、または保護ガラスなどとして機能する。基板４３０と基板４７２とは、接着層４９６によって貼り合わされている。
ここで、図５０では、電極４３３が遮光層４２６と重なる領域だけでなく、液晶素子４２９、着色層４２５等と重なる領域にも配置されている例を示している。このとき、電極４３３には、可視光を透過する材料を用いることができる。例えば金属酸化物を含む膜や、グラフェンを含む膜、または金属や合金を含み、可視光を透過する程度に薄い膜などを、電極４３３に用いることができる。なお、電極４３２についても同様である。また、電極４３４にも同様の可視光を透過する材料を用いてもよいが、電極４３４が遮光層４２６と重ねて配置される場合や、電極４３４の面積が極めて小さい場合には、金属や合金など、可視光を遮る材料を用いてもよい。
＜タッチセンサの駆動方法例＞
以下では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な入力装置（タッチセンサ）の駆動方法の例について説明する。
図５１（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図５１（Ａ）では、パルス電圧出力回路６０１、電流検知回路６０２を示している。なお図５１（Ａ）では、パルスが与えられる電極６２１、電流の変化を検知する電極６２２をそれぞれ配線Ｘ１−Ｘ６、配線Ｙ１−Ｙ６の６本の配線として示している。なお、電極の数は、これに限られない。また図５１（Ａ）は、電極６２１及び電極６２２が重畳すること、または電極６２１及び電極６２２が近接して配置されることで形成される容量６０３を図示している。なお、電極６２１と電極６２２とはその機能を互いに置き換えてもよい。
例えば、上記導電層５５１は電極６２１及び電極６２２の一方に対応し、導電層５５２が電極６２１及び電極６２２の他方に対応する。
パルス電圧出力回路６０１は、例えば配線Ｘ１−Ｘ６に順にパルス電圧を入力するための回路である。電流検知回路６０２は、例えば配線Ｙ１−Ｙ６のそれぞれに流れる電流を検知するための回路である。
配線Ｘ１−Ｘ６のうち１つにパルス電圧が印加されることで、容量６０３を形成する電極６２１及び電極６２２の間には電界が生じ、電極６２２に電流が流れる。この電極間に生じる電界の一部は、指やペンなど被検知体が近接または接触することにより遮蔽され、電極間に生じる電界の強さが変化する。その結果、電極６２２に流れる電流の大きさが変化する。
例えば、被検知体の近接または接触がない場合、配線Ｙ１−Ｙ６に流れる電流の大きさは容量６０３の大きさに応じた値となる。一方、被検知体の近接または接触により電界の一部が遮蔽された場合には、配線Ｙ１−Ｙ６に流れる電流の大きさが減少する変化を検知する。このことを利用して、被検知体の近接または接触を検出することができる。
なお電流検知回路６０２は、１本の配線に流れる電流の（時間的な）積分値を検知してもよい。その場合には、例えば積分回路等を用いて検知を行えばよい。または、電流のピーク値を検知してもよい。その場合には、例えば電流を電圧に変換して、電圧値のピーク値を検知してもよい。
図５１（Ｂ）には、図５１（Ａ）に示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートの例を示す。図５１（Ｂ）では、１センシング期間で各行列の検知を行うものとする。また図５１（Ｂ）では、被検知体の接触または近接を検出しない場合（非タッチ時）と、被検知体の接触または近接を検出した場合（タッチ時）の２つの場合を並べて示している。ここで、配線Ｙ１−Ｙ６については、検知される電流の大きさに対応する電圧の波形を示している。
図５１（Ｂ）に示すように、配線Ｘ１−Ｘ６には順次パルス電圧が与えられる。これに応じて、配線Ｙ１−Ｙ６の配線に電流が流れる。非タッチ時では、配線Ｘ１−Ｘ６の配線の電圧の変化に応じて、配線Ｙ１−Ｙ６には同様の電流が流れるため、配線Ｙ１−Ｙ６のそれぞれの出力波形は同様な波形となる。一方、タッチ時では、配線Ｙ１−Ｙ６のうち、被検知体が接触、または近接する箇所に位置する配線に流れる電流が減少するため、図５１（Ｂ）に示すように、出力波形が変化する。
図５１（Ｂ）では、配線Ｘ３と配線Ｙ３とが交差する箇所またはその近傍に、被検知体が接触または近接した場合の例を示している。
このように、相互容量方式では一対の電極間に生じる電界が遮蔽されることに起因する電流の変化を検知することにより、被検知体の位置情報を取得することができる。なお、検出感度が高い場合には、被検知体が検知面（例えばタッチパネルの表面）から離れていても、その座標を検出することもできる。
また、タッチパネルにおいては、表示部の表示期間と、タッチセンサのセンシング期間とをずらした駆動方法を用いることにより、タッチセンサの検出感度を高めることができる。例えば、表示の１フレーム期間の間に、表示期間と、センシング期間を分けて行えばよい。またこのとき、１フレーム期間中に２以上のセンシング期間を設けることが好ましい。センシングの頻度を増やすことで、検出感度をより高めることができる。
またパルス電圧出力回路６０１及び電流検知回路６０２は、例えば１個のＩＣチップの中に形成されていることが好ましい。当該ＩＣは、例えばタッチパネルに実装されること、若しくは電子機器の筐体内の基板に実装されることが好ましい。また可撓性を有するタッチパネルとする場合には、曲げた部分では寄生容量が増大し、ノイズの影響が大きくなってしまう恐れがあるため、ノイズの影響を受けにくい駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ましい。例えばシグナル−ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を高める駆動方法が適用されたＩＣを用いることが好ましい。
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８）
本実施の形態では、液滴吐出法を用いてＥＬ層を形成する方法について、図５２を用いて説明する。図５２（Ａ）乃至図５２（Ｄ）は、ＥＬ層７８６の作製方法を説明する断面図である。
まず、平坦化絶縁膜７７０上に導電膜７７２が形成され、導電膜７７２の一部を覆うように絶縁膜７３０が形成される（図５２（Ａ）参照）。
次に、絶縁膜７３０の開口である導電膜７７２の露出部に、液滴吐出装置７８３より液滴７８４を吐出し、組成物を含む層７８５を形成する。液滴７８４は、溶媒を含む組成物であり、導電膜７７２上に付着する（図５２（Ｂ）参照）。
なお、液滴７８４を吐出する工程を減圧下で行ってもよい。
次に、組成物を含む層７８５より溶媒を除去し、固化することによってＥＬ層７８６を形成する（図５２（Ｃ）参照）。
なお、溶媒の除去方法としては、乾燥工程または加熱工程を行えばよい。
次に、ＥＬ層７８６上に導電膜７８８を形成し、発光素子７８２を形成する（図５２（Ｄ）参照）。
このように液滴吐出法を用いてＥＬ層７８６を形成すると、選択的に組成物を吐出することができるため、材料のロスを削減することができる。また、形状を加工するためのリソグラフィ工程などが必要ないために工程を簡略化することができ、低コスト化が達成できる。
なお、上記説明した液滴吐出法とは、組成物の吐出口を有するノズル、あるいは１つまたは複数のノズルを有するヘッド等の液滴を吐出する手段を用いるものの総称とする。
次に、液滴吐出法に用いる液滴吐出装置について、図５３を用いて説明する。図５３は、液滴吐出装置１４００を説明する概念図である。
液滴吐出装置１４００は、液滴吐出手段１４０３を有する。また、液滴吐出手段１４０３は、ヘッド１４０５と、ヘッド１４１２とを有する。
ヘッド１４０５及びヘッド１４１２は制御手段１４０７に接続され、それがコンピュータ１４１０で制御されることにより予めプログラミングされたパターンを描画することができる。
また、描画するタイミングとしては、例えば、基板１４０２上に形成されたマーカー１４１１を基準に行えばよい。あるいは、基板１４０２の外縁を基準にして基準点を確定させてもよい。ここでは、マーカー１４１１を撮像手段１４０４で検出し、画像処理手段１４０９にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ１４１０で認識して制御信号を発生させて制御手段１４０７に送る。
撮像手段１４０４としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）を利用したイメージセンサなどを用いることができる。なお、基板１４０２上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体１４０８に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段１４０７に制御信号を送り、液滴吐出手段１４０３の個々のヘッド１４０５、ヘッド１４１２を個別に制御することができる。吐出する材料は、材料供給源１４１３、材料供給源１４１４より配管を通してヘッド１４０５、ヘッド１４１２にそれぞれ供給される。
ヘッド１４０５の内部は、点線１４０６が示すように液状の材料を充填する空間と、吐出口であるノズルを有する構造となっている。図示しないが、ヘッド１４１２もヘッド１４０５と同様な内部構造を有する。ヘッド１４０５とヘッド１４１２のノズルを異なるサイズで設けると、異なる材料を異なる幅で同時に描画することができる。一つのヘッドで、複数種の発光材料などをそれぞれ吐出し、描画することができる。また、広領域に描画する場合は、スループットを向上させるため複数のノズルより同材料を同時に吐出し、描画することができる。大型基板を用いる場合、ヘッド１４０５、ヘッド１４１２は基板上を、図５３中に示すＸ、Ｙ、Ｚの矢印の方向に自在に走査し、描画する領域を自由に設定することができ、同じパターンを一枚の基板に複数描画することができる。
また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよい。吐出時に基板を加熱しておいてもよい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方または両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下または減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、そのときの温度は、基板の材質及び組成物の性質に依存する。
以上のように、液滴吐出装置を用いてＥＬ層７８６を作製することができる。
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、本発明の一態様の電子機器及び照明装置について、図面を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置を用いて、電子機器や照明装置を作製できる。本発明の一態様の表示装置を用いて、曲面を有し、信頼性の高い電子機器や照明装置を作製できる。また、本発明の一態様の表示装置を用いて、可撓性を有し、信頼性の高い電子機器や照明装置を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、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、携帯型ゲーム機、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。
本発明の一態様の電子機器または照明装置は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、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、日付また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）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す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、静止画または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（外部または電子機器に内蔵）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、本発明の一態様の電子機器が有す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５４（Ａ）〜（Ｅ）に、湾曲した表示部７０００を有する電子機器の一例を示す。表示部７０００はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。なお、表示部７０００は可撓性を有していてもよい。
表示部７０００は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図５４（Ａ）、（Ｂ）に携帯電話機の一例を示す。図５４（Ａ）に示す携帯電話機７１００及び図５４（Ｂ）に示す携帯電話機７１１０は、それぞれ、筐体７１０１、表示部７０００、操作ボタン７１０３、外部接続ポート７１０４、スピーカ７１０５、マイク７１０６等を有する。図５４（Ｂ）に示す携帯電話機７１１０は、さらに、カメラ７１０７を有する。
各携帯電話機は、表示部７０００にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン７１０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部７０００に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯電話機内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７０００の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部７０００を触れること、操作ボタン７１０３の操作、またはマイク７１０６を用いた音声入力等により行うこともできる。
図５４（Ｃ）、（Ｄ）に携帯情報端末の一例を示す。図５４（Ｃ）に示す携帯情報端末７２００及び図５４（Ｄ）に示す携帯情報端末７２１０は、それぞれ、筐体７２０１及び表示部７０００を有する。さらに、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、カメラ、またはバッテリ等を有していてもよい。表示部７０００にはタッチセンサを備える。携帯情報端末の操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。
本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
携帯情報端末７２００及び携帯情報端末７２１０は、文字及び画像情報等をその複数の面に表示することができる。例えば、図５４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、３つの操作ボタン７２０２を一の面に表示し、矩形で示す情報７２０３を他の面に表示することができる。図５４（Ｃ）では、携帯情報端末の上側に情報が表示される例を示し、図５４（Ｄ）では、携帯情報端末の横側に情報が表示される例を示す。また、携帯情報端末の３面以上に情報を表示してもよい。
なお、情報の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報が表示されている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。
例えば、携帯情報端末７２００の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末７２００を収納した状態で、その表示（ここでは情報７２０３）を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号または氏名等を、携帯情報端末７２００の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末７２００をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図５４（Ｅ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７３００は、筐体７３０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７３０３により筐体７３０１を支持した構成を示している。
図５４（Ｅ）に示すテレビジョン装置７３００の操作は、筐体７３０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７３１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７３１１は、当該リモコン操作機７３１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７３１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７３００は、受信機及び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る。また、モデムを介して有線また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）または双方向（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５４（Ｆ）に、湾曲した発光部を有する照明装置の一例を示す。
図５４（Ｆ）に示す照明装置が有する発光部は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。本発明の一態様により、湾曲した発光部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を提供できる。
図５４（Ｆ）に示す照明装置７４００の備える発光部７４１１は、凸状に湾曲した２つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置７４００を中心に全方位を照らすことができる。
また、照明装置７４００が備える発光部は可撓性を有していてもよい。発光部を可塑性の部材または可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
照明装置７４００は、操作スイッチ７４０３を備える台部７４０１と、台部７４０１に支持される発光部を有する。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、または天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、または発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
図５５（Ａ）〜（Ｉ）に、可撓性を有し、曲げることのできる表示部７００１を有する携帯情報端末の一例を示す。
表示部７００１は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。例えば、曲率半径０．０１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる表示装置等を適用できる。また、表示部７００１はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７００１に触れることで携帯情報端末を操作することができる。本発明の一態様により、可撓性を有する表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図５５（Ａ）、（Ｂ）は、携帯情報端末の一例を示す斜視図である。携帯情報端末７５００は、筐体７５０１、表示部７００１、引き出し部材７５０２、操作ボタン７５０３等を有する。
携帯情報端末７５００は、筐体７５０１内にロール状に巻かれた可撓性を有する表示部７００１を有する。引き出し部材７５０２を用いて表示部７００１を引き出すことができる。
また、携帯情報端末７５００は内蔵された制御部によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７００１に表示することができる。また、携帯情報端末７５００にはバッテリが内蔵されている。また、筐体７５０１にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号及び電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン７５０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。なお、図５５（Ａ）、（Ｂ）では、携帯情報端末７５００の側面に操作ボタン７５０３を配置する例を示すが、これに限られず、携帯情報端末７５００の表示面と同じ面（おもて面）や、裏面に配置してもよい。
図５５（Ｂ）には、表示部７００１を引き出した状態の携帯情報端末７５００を示す。この状態で表示部７００１に映像を表示することができる。また、表示部７００１の一部がロール状に巻かれた図５５（Ａ）の状態と表示部７００１を引き出した図５５（Ｂ）の状態とで、携帯情報端末７５００が異なる表示を行う構成としてもよい。例えば、図５５（Ａ）の状態のときに、表示部７００１のロール状に巻かれた部分を非表示とすることで、携帯情報端末７５００の消費電力を下げることができる。
なお、表示部７００１を引き出した際に表示部７００１の表示面が平面状となるように固定するため、表示部７００１の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
図５５（Ｃ）〜（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図５５（Ｃ）では、展開した状態、図５５（Ｄ）では、展開した状態または折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態、図５５（Ｅ）では、折りたたんだ状態の携帯情報端末７６００を示す。携帯情報端末７６００は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により一覧性に優れる。
表示部７００１はヒンジ７６０２によって連結された３つの筐体７６０１に支持されている。ヒンジ７６０２を介して２つの筐体７６０１間を屈曲させることにより、携帯情報端末７６００を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。
図５５（Ｆ）、（Ｇ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図５５（Ｆ）では、表示部７００１が内側になるように折りたたんだ状態、図５５（Ｇ）では、表示部７００１が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末７６５０を示す。携帯情報端末７６５０は表示部７００１及び非表示部７６５１を有する。携帯情報端末７６５０を使用しない際に、表示部７００１が内側になるように折りたたむことで、表示部７００１の汚れ及び傷つきを抑制できる。
図５５（Ｈ）に、可撓性を有する携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末７７００は、筐体７７０１及び表示部７００１を有する。さらに、入力手段であるボタン７７０３ａ、７７０３ｂ、音声出力手段であるスピーカ７７０４ａ、７７０４ｂ、外部接続ポート７７０５、マイク７７０６等を有していてもよい。また、携帯情報端末７７００は、可撓性を有するバッテリ７７０９を搭載することができる。バッテリ７７０９は例えば表示部７００１と重ねて配置してもよい。
筐体７７０１、表示部７００１、及びバッテリ７７０９は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末７７００を所望の形状に湾曲させること、及び携帯情報端末７７００に捻りを加えることが容易である。例えば、携帯情報端末７７００は、表示部７００１が内側または外側になるように折り曲げて使用することができる。または、携帯情報端末７７００をロール状に巻いた状態で使用することもできる。このように筐体７７０１及び表示部７００１を自由に変形することが可能であるため、携帯情報端末７７００は、落下した場合、または意図しない外力が加わった場合であっても、破損しにくいという利点がある。
また、携帯情報端末７７００は軽量であるため、筐体７７０１の上部をクリップ等で把持してぶら下げて使用する、または、筐体７７０１を磁石等で壁面に固定して使用するなど、様々な状況において利便性良く使用することができる。
図５５（Ｉ）に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末７８００は、バンド７８０１、表示部７００１、入出力端子７８０２、操作ボタン７８０３等を有する。バンド７８０１は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末７８００は、可撓性を有するバッテリ７８０５を搭載することができる。バッテリ７８０５は例えば表示部７００１またはバンド７８０１等と重ねて配置してもよい。
バンド７８０１、表示部７００１、及びバッテリ７８０５は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末７８００を所望の形状に湾曲させることが容易である。
操作ボタン７８０３は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７８００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７８０３の機能を自由に設定することもできる。
また、表示部７００１に表示されたアイコン７８０４に指等で触れることで、アプリケーションを起動することができる。
また、携帯情報端末７８００は、通信規格に準拠した近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末７８００は入出力端子７８０２を有していてもよい。入出力端子７８０２を有する場合、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７８０２を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の形態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により行ってもよい。
図５６（Ａ）に自動車７９００の外観を示す。図５６（Ｂ）に自動車７９００の運転席を示す。自動車７９００は、車体７９０１、車輪７９０２、フロントガラス７９０３、ライト７９０４、フォグランプ７９０５等を有する。
本発明の一態様の表示装置は、自動車７９００の表示部などに用いることができる。例えば、図５６（Ｂ）に示す表示部７９１０乃至表示部７９１７に本発明の一態様の表示装置を設けることができる。
表示部７９１０と表示部７９１１は、自動車のフロントガラスに設けられている。本発明の一態様では、表示装置が有する電極を、透光性を有する導電性材料で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示装置であれば、自動車７９００の運転時にも視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様の表示装置を自動車７９００のフロントガラスに設置することができる。なお、表示装置に、トランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタ、または酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよい。
表示部７９１２はピラー部分に設けられている。表示部７９１３はダッシュボード部分に設けられている。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部７９１２に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。同様に、表示部７９１３では、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができ、表示部７９１４では、ドアで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
また、表示部７９１７は、ハンドルに設けられている。表示部７９１５、表示部７９１６、または表示部７９１７はナビゲーション情報、スピードメーター、タコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目及びレイアウトなどは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部７９１０乃至表示部７９１４にも表示することができる。
なお、表示部７９１０乃至表示部７９１７は照明装置として用いることも可能である。
本発明の一態様の表示装置が適用される表示部は平面であってもよい。この場合、本発明の一態様の表示装置は、曲面及び可撓性を有さない構成であってもよい。
図５６（Ｃ）、（Ｄ）に、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）の一例を示す。デジタルサイネージは、筐体８０００、表示部８００１、及びスピーカ８００３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図５６（Ｄ）は円柱状の柱に取り付けられたデジタルサイネージである。
表示部８００１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部８００１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部８００１にタッチパネルを適用することで、表示部８００１に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
図５６（Ｅ）はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体８１１１、表示部８１１２、キーボード８１１３、ポインティングデバイス８１１４等を有する。
表示部８１１２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
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。
１０ 表示装置
１１ 支持基板
１２ 接着層
１３ 接着層
１４ 作製基板
２１ 基板
２２ 基板
２８ 接着層
３１ 絶縁層
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４ 絶縁層
３５ 絶縁層
４０ トランジスタ
４１ 導電層
４２ 半導体層
４３ａ 導電層
４３ｂ 導電層
４４ 酸化物半導体層
５０ ステージ
５１ 部材
５２ 部材
５３ 部材
５４ 部材
５５ 搬送ステージ
６０ 表示素子
６１ 導電層
６２ ＥＬ層
６３ 導電層
７１ 保護層
７２ テープ
７３ 支持基板
７４ 絶縁層
７５ 保護層
１００ トランジスタ
１００Ａ トランジスタ
１００Ｂ トランジスタ
１００Ｃ トランジスタ
１００Ｄ トランジスタ
１００Ｅ トランジスタ
１００Ｆ トランジスタ
１００Ｇ トランジスタ
１００Ｈ トランジスタ
１００Ｊ トランジスタ
１００Ｋ トランジスタ
１０２ 基板
１０４ 絶縁膜
１０６ 導電膜
１０８ 酸化物半導体膜
１０８＿１ 酸化物半導体膜
１０８＿２ 酸化物半導体膜
１０８＿３ 酸化物半導体膜
１０８ｄ ドレイン領域
１０８ｆ 領域
１０８ｉ チャネル領域
１０８ｓ ソース領域
１１０ 絶縁膜
１１２ 導電膜
１１２＿１ 導電膜
１１２＿２ 導電膜
１１６ 絶縁膜
１１８ 絶縁膜
１２０ａ 導電膜
１２０ｂ 導電膜
１２２ 絶縁膜
１４１ａ 開口部
１４１ｂ 開口部
１４３ 開口部
３００Ａ トランジスタ
３００Ｂ トランジスタ
３００Ｃ トランジスタ
３００Ｄ トランジスタ
３００Ｅ トランジスタ
３００Ｆ トランジスタ
３００Ｇ トランジスタ
３０２ 基板
３０４ 導電膜
３０６ 絶縁膜
３０７ 絶縁膜
３０８ 酸化物半導体膜
３０８＿１ 酸化物半導体膜
３０８＿２ 酸化物半導体膜
３０８＿３ 酸化物半導体膜
３１２ａ 導電膜
３１２ｂ 導電膜
３１２ｃ 導電膜
３１４ 絶縁膜
３１６ 絶縁膜
３１８ 絶縁膜
３２０ａ 導電膜
３２０ｂ 導電膜
３４１ａ 開口部
３４１ｂ 開口部
３４２ａ 開口部
３４２ｂ 開口部
３４２ｃ 開口部
３５１ 開口部
３５２ａ 開口部
３５２ｂ 開口部
４００Ａ 表示装置
４００Ｂ 表示装置
４００Ｃ 表示装置
４００Ｄ 表示装置
４００Ｅ 表示装置
４００Ｆ 表示装置
４０１ トランジスタ
４０２ トランジスタ
４０３ トランジスタ
４０４ 発光素子
４０５ 容量素子
４０６ 接続部
４０７ 配線
４０８ 接続部
４０９ 接続層
４１０ 入力装置
４１１ 絶縁層
４１２ 絶縁層
４１３ 絶縁層
４１４ 絶縁層
４１５ 絶縁層
４１６ スペーサ
４１７ 接着層
４１８ 入力装置
４１９ 接続層
４２０Ａ タッチパネル
４２０Ｂ タッチパネル
４２０Ｃ タッチパネル
４２１ 電極
４２２ ＥＬ層
４２３ 電極
４２４ 光学調整層
４２５ 着色層
４２６ 遮光層
４２７ 絶縁層
４２９ 液晶素子
４３０ 基板
４３１ 電極
４３２ 電極
４３３ 電極
４３４ 電極
４３６ オーバーコート
４４１ 配線
４４２ 配線
４４３ 接続体
４４７ 領域
４４８ 領域
４４９ 領域
４５０ ＦＰＣ
４５１ ＩＣ
４５５ 導電層
４６１ 電極
４６２ 電極
４６３ 液晶
４６４ａ 配向膜
４６４ｂ 配向膜
４７０ 表示装置
４７１ 基板
４７２ 基板
４７３ ＦＰＣ
４７４ ＩＣ
４７５ 絶縁層
４７６ 絶縁層
４７８ 絶縁層
４７９ 表示装置
４８１ 表示部
４８２ 駆動回路部
４８５ 接続部
４８６ 接続体
４８７ 交差部
４９３ 絶縁層
４９４ 半導体層
４９５ 絶縁層
４９６ 接着層
４９７ 導電層
４９８ 導電層
４９９ 偏光板
５４６ 導電膜
５４７ 導電膜
５４８ 導電膜
５４９ ナノワイヤ
５５０ 入力装置
５５１ 導電層
５５２ 導電層
５５３ 導電層
５５５ 配線
５５６ 配線
５５７ ＦＰＣ
５５８ ＩＣ
５６０ 基板
６０１ パルス電圧出力回路
６０２ 電流検知回路
６０３ 容量
６２１ 電極
６２２ 電極
７３０ 絶縁膜
７７０ 平坦化絶縁膜
７７２ 導電膜
７８２ 発光素子
７８３ 液滴吐出装置
７８４ 液滴
７８５ 組成物を含む層
７８６ ＥＬ層
７８８ 導電膜
１４００ 液滴吐出装置
１４０２ 基板
１４０３ 液滴吐出手段
１４０４ 撮像手段
１４０５ ヘッド
１４０６ 点線
１４０７ 制御手段
１４０８ 記憶媒体
１４０９ 画像処理手段
１４１０ コンピュータ
１４１１ マーカー
１４１２ ヘッド
１４１３ 材料供給源
１４１４ 材料供給源
７０００ 表示部
７００１ 表示部
７１００ 携帯電話機
７１０１ 筐体
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 外部接続ポート
７１０５ スピーカ
７１０６ マイク
７１０７ カメラ
７１１０ 携帯電話機
７２００ 携帯情報端末
７２０１ 筐体
７２０２ 操作ボタン
７２０３ 情報
７２１０ 携帯情報端末
７３００ テレビジョン装置
７３０１ 筐体
７３０３ スタンド
７３１１ リモコン操作機
７４００ 照明装置
７４０１ 台部
７４０３ 操作スイッチ
７４１１ 発光部
７５００ 携帯情報端末
７５０１ 筐体
７５０２ 部材
７５０３ 操作ボタン
７６００ 携帯情報端末
７６０１ 筐体
７６０２ ヒンジ
７６５０ 携帯情報端末
７６５１ 非表示部
７７００ 携帯情報端末
７７０１ 筐体
７７０３ａ ボタン
７７０３ｂ ボタン
７７０４ａ スピーカ
７７０４ｂ スピーカ
７７０５ 外部接続ポート
７７０６ マイク
７７０９ バッテリ
７８００ 携帯情報端末
７８０１ バンド
７８０２ 入出力端子
７８０３ 操作ボタン
７８０４ アイコン
７８０５ バッテリ
７９００ 自動車
７９０１ 車体
７９０２ 車輪
７９０３ フロントガラス
７９０４ ライト
７９０５ フォグランプ
７９１０ 表示部
７９１１ 表示部
７９１２ 表示部
７９１３ 表示部
７９１４ 表示部
７９１５ 表示部
７９１６ 表示部
７９１７ 表示部
８０００ 筐体
８００１ 表示部
８００３ スピーカ
８１１１ 筐体
８１１２ 表示部
８１１３ キーボード
８１１４ ポインティングデバイス

Claims (16)

  1. フレキシブルデバイスの作製方法であって、
    第１の基板上に、第２の基板を、第１の接着層により貼り合わせる工程と、
    前記第２の基板上に、第１の絶縁層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁層上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、並びにソース電極及びドレイン電極を含むトランジスタを形成する工程と、
    前記トランジスタを覆う第２の絶縁層を形成する工程と、
    第１の温度で加熱しながら、前記第１の基板と前記第２の基板を分離する工程と、を有し、
    前記第２の基板は、前記第１の基板よりも可撓性の高い基板であり、
    前記第１の基板は、耐熱温度が第２の温度である材料を含み、
    前記第２の基板は、耐熱温度が第３の温度である材料を含み、
    前記第１の接着層は、耐熱温度が第４の温度である熱可塑性材料を含み、
    前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上第４の温度未満の温度で形成し、
    前記第３の温度は、前記第４の温度より高く、前記第２の温度よりも低い温度であり、
    前記第１の温度は、前記第４の温度より高く、前記第３の温度よりも低い温度である、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  2. 請求項１において、
    前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上２５０℃未満の温度で形成することを特徴とする、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記第１の絶縁層、前記第２の絶縁層、前記半導体層、及び前記ゲート絶縁層はそれぞれ、室温以上２２０℃未満の温度で形成することを特徴とする、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記半導体層は、８０℃以上１５０℃以下の温度で成膜した半導体膜を加工して形成することを特徴とする、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  5. 請求項４において、
    前記半導体膜は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物を含み、且つ結晶性を有する膜であることを特徴とする、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記第４の温度は、２２０℃よりも高く４００℃よりも低い温度である、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    前記第４の温度は、２５０℃よりも高く３００℃よりも低い温度であり、
    前記第３の温度は、３００℃以上５００℃以下の温度であり、
    前記第２の温度は、５００℃よりも高い温度である、
    フレキシブルデバイスの作製方法。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載のフレキシブルデバイスの作製方法を用いる表示装置の作製方法であり、
    前記第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、
    前記表示素子を覆って、保護層を形成する工程と、を有する、
    表示装置の作製方法。
  9. 請求項８において、
    前記表示素子及び前記保護層は、前記第１の基板と前記第２の基板を分離した後に形成する、
    表示装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載のフレキシブルデバイスの作製方法を用いる表示装置の作製方法であり、
    前記第１の基板と前記第２の基板を分離するより前に、
    前記第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、
    前記表示素子を覆って、第３の基板を第２の接着層により貼り合わせる工程と、を有し、
    前記第３の基板は、前記第１の基板よりも可撓性の高い基板であり、
    前記第３の基板は、耐熱温度が前記第４の温度よりも高く、前記第２の温度よりも低い材料を含み、
    前記第２の接着層は、耐熱温度が、前記第４の温度よりも高く、前記第２の温度よりも低い材料を含む、
    表示装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載のフレキシブルデバイスの作製方法を用いる表示装置の作製方法であり、
    前記第１の基板と前記第２の基板を分離した後に、
    前記第２の絶縁層上に、表示素子を形成する工程と、
    前記表示素子を覆って、第３の基板を第２の接着層により貼り合わせる工程と、を有し、
    前記第３の基板は、前記第１の基板よりも可撓性の高い基板であることを特徴とする、
    表示装置の作製方法。
  12. 第１の基板、トランジスタ、第１の絶縁層、及び第２の絶縁層を有するフレキシブルデバイスであって、
    前記第１の絶縁層は、前記第１の基板上に接して設けられ、
    前記トランジスタは、前記第１の絶縁層上に設けられ、
    前記第２の絶縁層は、前記トランジスタを覆って設けられ、
    前記第１の基板は、可撓性を有し、且つ耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含む、
    フレキシブルデバイス。
  13. 請求項１２において、
    前記第１の基板の前記第１の絶縁層が設けられる面とは反対側の面に接して、第１の層が設けられ、
    前記第１の層は、耐熱温度が２５０℃よりも高く３００℃よりも低い温度である熱可塑性材料を含むことを特徴とする、
    フレキシブルデバイス。
  14. 請求項１２または請求項１３に記載のフレキシブルデバイスと、表示素子と、保護層と、を有する表示装置であって、
    前記表示素子は、前記第２の絶縁層上に設けられ、
    前記保護層は、前記表示素子を覆って設けられる、
    表示装置。
  15. 請求項１２または請求項１３に記載のフレキシブルデバイスと、表示素子と、接着層と、第２の基板と、を有する表示装置であって、
    前記表示素子は、前記第２の絶縁層上に設けられ、
    前記接着層は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に位置する、
    表示装置。
  16. 請求項１５において、
    前記接着層は、耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含み、
    前記第２の基板は、可撓性を有し、且つ耐熱温度が３００℃以上５００℃以下の温度である材料を含む、
    表示装置。
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